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用于计算机硬盘基片化学机械抛光的抛光液

2024-10-28 09:31:31        作者:    浏览:

本品化学机械抛光液,是用于计算机硬盘基片抛光,成本低、分散度好、抛光效率高、清洗简单高效。下面专家来科普本品计算机硬盘抛光液的专业配方知识。

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制备方法在连续搅拌下的硅溶胶中,缓慢依次加入螯合剂、pH调节剂、表面活性剂、氧化剂、去离子水,搅拌至均匀得计算机硬盘基片抛光液。

原料配伍本品各组分质量份配比范围为:螯合剂0.5~5、pH调节剂0.5~5、硅溶胶58~90、表面活性剂0.5~5、氧化剂0.5~5、去离子水8~30。

硅溶胶其粒径为20~50nm、含量为40%~50%。螯合剂为FA/O(具有13个以上螯合环的无金属离子的溶于水的螯合剂)或EDTA。pH调节剂为羟多胺类有机碱,如三乙醇胺、四甲基氢氧化铵、四羟乙基乙二胺。活性剂为非离子活性剂,如FA/O非离子活性剂、JFC型、O系列。氧化剂为碱性介质下可溶的过氧化物,如过氧化氢、过氧焦磷酸钠(Na4P₂O8·10H₂O)。

FA/O螯合剂不含钠离子且具有十三个以上螯合环。螯合剂的加入,增加了金属离子在浆料中的有效溶解度,有助于Ni及Ni氧化物颗粒的溶解,形成大分子可溶络合物,易于清洗,降低了颗粒对抛光表面的损伤或颗粒在活性抛光表面的再沉积,因而也就降低了表面损伤层。活性剂对颗粒也有控制作用,活性剂均匀的铺展在抛光表面,一方面,加强了抛光浆料的均匀一致性;另一方面,对颗粒有“托起”作用,使颗粒在表面为物理吸附。因为物理吸附的能量较小,颗粒易被湍流的浆料带走,从而提高了表面细腻性,有助于抛光后清洗的进行。

pH调节剂,在本品碱性抛光液中,碱的选择很重要。文献报道的抛光液中常使用NaOH、KOH等强碱作为pH调节剂。但是,这有一个很大的问题,碱金属离子在抛光过程中会进入衬底或介质层中,从而引起器件的局部穿通效应、漏电流增大等效应,使芯片工作的可靠性降低、器件寿命减小;并且,假如使用硅溶胶作为磨料,强电解质铜离子会使硅溶胶凝胶,从而使抛光液报废。本品选择不含金属离子的有机碱就解决了这些问题。有机碱作为pH调节剂,最高能将pH值调到12以上;并且还能充当缓冲剂,当抛光液局部pH值发生变化时,可以迅速释放本身的羟基调整pH值,使抛光液保持稳定的pH值,从而使氧化物表面处去除速率均匀,能得到较好的平行度。同时,当pH值>12.5时,SiO2胶粒被转化为可溶性水液,胶粒消失,起不到磨料作用,当加入有机胺可起到高pH值下使SiO₂稳定的作用,对提高浆料稳定性也有很重要的意义。

本品中SiO₂磨料其粒径小(25~50nm)、含量高(40%~50%)、硬度为6~7(对基片损伤度小)、分散度好,最大粒径不会超过粒径上限的5nm,可以解决硬盘基片磨料的划伤性问题;且流动性好、无沉淀、抛光后产物黏度小,后续清洗简单;且二氧化硅磨料无毒、无污染,是理想的磨料。

表面活性剂在基片抛光中起着非常重要的作用。它影响着抛光液的分散性、颗粒吸附后清洗难易程度以及金属离子沾污等问题。本品选用的活性剂不仅可以提高质量传递速率,提高凹凸速率差,以提高平整度;而且能降低表面张力,降低粗糙度,减少损伤雾,还可以优先吸附,形成长期易清洗的物理吸附表面,以改善表面状态。

氧化剂在抛光过程中可以将基片表面氧化成较软的氧化层,这样,在磨料的磨除作用下,能较容易的剥离下来,这样可以提高抛光速率。基片抛光液常用氧化剂有K₃[Fe(CN)₆]、Fe(NO₃)₃、KIO₃和双氧水等。K₃[Fe(CN)₆]、Fe(NO₃)₃会引入Fe³+,KIO₃会引入K+,形成离子沾污,影响器件性能,而且K₃[Fe(CN)₆]还有剧毒,这对应用于生产是非常不利的,并且会造成严重的环境污染。而本品所用的氧化剂,它不含金属离子,不会引起金属离子沾污;而且反应产物无污染,易于清洗。

产品应用本品主要应用于计算机硬盘基片化学机械抛光。

产品特性本品为碱性抛光液,对设备无腐蚀,并且硅溶胶稳定性好,从而解决了酸性抛光液污染重、易凝胶等诸多弊端;pH值9以上时,易生成可溶性的化合物,从而易脱离表面。

本品中,抛光液在抛光过程中主要起到以化学作用为主的化学机械抛光,螯合剂的加入使得Ni容易形成大分子可溶有机物,而且形成物稳定,易于清洗;同时磷转化为可溶性磷酸盐;抛光液无毒、成本低;活性剂增加了高低选择比,大大降低了表面张力、减小了损伤层、提高了基片表面的均一性、使得表面凹凸差大大降低,从而有效地提高了交换速率,增强了运输过程,成为高平整高光洁表面;通过创造物理吸附物质为主的环境,控制基片表面长期处于易清洗的物理吸附状态,有效防止颗粒再沉积,实现集中高效清洗。

本品中SiO₂磨料其粒径小(25~50nm)、含量高(>40%)、硬度小(对基片损伤度小)、分散度好,能够达到高速率高平整低损伤抛光、污染小,解决了Al₂O₃磨料硬度大等诸多弊端;有效地解决了三氧化二铝为磨料时引起的划伤及后清洗困难的问题,提高产品的成品率;同时,也避免了酸性抛光液抛光中易产生的塌边现象的发生;后清洗简单,可以降低后清洗中的费用。

在抛光过程中,本品可以降低金属离子污染。

本品配方制造成本价格较低,使用效果可以取代进口产品。


本文转载自《抛光剂——配方与生产》编著    李东光

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