專利名稱：一種用于軟脆易潮解晶體的非水基無磨料拋光液的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種化學機械拋光用拋光液，特別涉及軟脆易潮解功能晶體的
化學機械拋光液。
背景技術：
隨著美國國家點火裝置(NIF)的即將運行和我國神光-III激光慣性約束核 聚變裝置的開工，軟脆易潮解磷酸二氫鉀晶體(KDP晶體)作為一種不可替代的 倍頻晶體和電光開關元件得到越來越多的關注。如何獲得超光滑高完整性表面， 高抗激光損傷閾值的大尺寸晶體成為眾多學者研究的熱點。但是其軟脆、易溶 于水等特點使KDP晶體成為極難加工材料。目前，國內外研究單位均采用金剛 石飛刀切削(SPDT)和磁流變拋光(MRF)技術來獲得超光滑表面。但是，采用 SPDT技術在被加工表面容易殘留周期性小尺度波紋，波紋沿刀具旋轉方向形成 類似光柵的結構，有明顯的色散現(xiàn)象，形成強激光非線性增長的噪聲源，在高 功率下容易形成自聚焦絲狀破壞，最終惡化系統(tǒng)輸出的光束質量，嚴重的甚至 導致光學元件的激光破壞；采用磁流變拋光容易產生磨料嵌入現(xiàn)象，影響系統(tǒng) 光學輸出。
2006年11月，申請?zhí)枮?00610014296.8的中國專利公開了一種用于磷酸 氧鈦鉀晶體的化學機械拋光液，該拋光液主要由Si02溶膠和去離子水以及其他 化學成分組成。此發(fā)明主要針對不潮解晶體的化學機械拋光，對于易潮解晶體 來說難以控制材料去除率，因而無法獲得超光滑表面。
2006年11月，申請?zhí)枮?00610013980. 4的中國專利公幵了一種用于易潮 解硼酸鋰銫晶體化學機械拋光的無水拋光液，該拋光液由納米Si02磨料、有機 溶劑、有機堿和表面活性劑組成。由于此拋光液含有硬度相對較高的Si02磨料， 對于硬度較軟的易潮解晶體加工來說容易產生磨料嵌入現(xiàn)象，從而引起表面缺
3陷，影響晶體的實際使用。
2008年11月，申請?zhí)枮?00810064046. 4的中國專利公開了用于磷酸二氫 鉀晶體(KDP晶體)的潮解拋光方法。該方法以金剛石飛刀切削加工為前序步驟， 工序復雜，實際使用成本較高；而且使用水和酒精的混合液蒸汽作為拋光液， 如果清洗過程操作不當，容易造成晶體表面霧化現(xiàn)象。
化學機械拋光已經廣泛用于各種材料的加工，包括半導體、晶體、玻璃等 等。與其它加工工藝相比化學機械拋光有如下突出的優(yōu)點沒有或有很小的表 面和亞表面損傷；可以消除表面的缺陷；具有很高的去除率，而且是高效和低 成本的。在化學機械拋光中拋光液對材料的去除和表面質量有很大的影響。對 于軟脆易潮解KDP晶體來說，使用傳統(tǒng)的水基有磨料拋光液不利于控制材料去 除率，并且容易產生磨料嵌入現(xiàn)象，因而無法獲得超光滑高完整性表面。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于軟脆易潮解晶體的非水基無磨料 拋光液，克服上述加工方法和傳統(tǒng)水基化學機械拋光液的缺陷和不足，滿足實 際使用需要，得到高質量的晶體表面，提高加工效率，降低生產成本。 本發(fā)明采用的技術方案是
通過油/水/表面活性劑三相圖來確定油包水型單相區(qū)，在此區(qū)域內選取不 同含水量的拋光液，利用易潮解晶體易溶于水這一特性來控制晶體表面材料去 除率，從而獲得高完整性表面。
拋光液為油包水型微乳液，拋光液的組成成分如下按重量百分比，油相
為40 65%，去離子水為10 22%，余量為表面活性劑。油相為醇類中的一種或 酯類中的一種，它們無毒、不易揮發(fā)、粘度適中，適宜做拋光液基載液；表面 活性劑可以采用非離子表面活性劑高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、 聚乙二醇辛基苯基醚、聚氧乙烯酰胺的一種，非離子表面活性劑的選擇減少了金屬離子對晶體表面霧化的影響。
本發(fā)明的效果和益處是與傳統(tǒng)的化學機械拋光液不同，是一種非水基無磨 料拋光液，完全通過拋光墊與晶體間的摩擦作用來去除表面材料。非離子型表 面活性劑的選擇避免了由于金屬離子的引入而產生的表面霧化現(xiàn)象。該拋光液 配制方法簡單，流動性好，無毒、無污染、無腐蝕，穩(wěn)定性好，不易揮發(fā)，使
用壽命較長。被拋樣品表面光潔，粗糙度可達1. 7nm,表面無劃痕無損傷等缺陷。 在室溫密閉條件下可以永久保存。
具體實施例方式
以下結合技術方案詳細敘述本發(fā)明的具體實施例。
油/水/表面活性劑三相圖中油包水型單相區(qū)的確定配制不同比例的油、 表面活性劑混合液，分別向其中逐滴加入去離子水，并充分攪拌，記錄溶液由 透明變渾濁和由渾濁變透明時的水量，換算成對應的各組分百分比。在三相圖 中連接所記錄的點，這些點圍成的區(qū)域即為油包水型單相區(qū)。在此區(qū)域內選取 含水量不同的點即為所需微乳液型拋光液。
實施例1:選取拋光液A (十二醇60%，去離子水12%，聚乙二醇辛基苯基
醚28%)進行KDP晶體拋光實驗壓力為90kPa，拋光盤轉速是100 r/min，拋 光液流量為10 ml/min。拋光20分鐘后測得表面粗糙度為1. 73nm niis;去除率 為458.7nm/min。
實施例2:選取拋光液B (十二醇54%，去離子水16%，聚乙二醇辛基苯基 醚30%)進行KDP晶體拋光實驗壓力為90kPa，拋光盤轉速是100 r/min，拋 光液流量為10 ml/min。拋光10分鐘后測得表面粗糙度為3. 774nm rms;去除 率為823. 7nm/min。
實施例3:選取拋光液C (十二醇45%，去離子水20%，聚乙二醇辛基苯基醚35%)進行KDP晶體拋光實驗壓力為90kPa，拋光盤轉速是100 r/min，拋 光液流量為10 ml/min。拋光8分鐘后測得表面粗糙度為10. 87nm rms;去除率 為1831.2nm/min。
權利要求
1. 一種用于軟脆易潮解晶體的非水基無磨料拋光液，其特征在于拋光液的組成成分按重量百分比如下油相為40～65％，去離子水為10～22％，余量為表面活性劑；油相為醇或酯的一種。
2. 根據權利要求1所述的一種用于軟脆易潮解晶體的非水基無磨料拋光 液，其特征還在于表面活性劑為非離子表面活性劑高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚或聚氧乙烯酰胺的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非水基無磨料化學機械拋光液，適用于軟脆易潮解晶體的拋光。其組成成分是按重量百分比，油相為40～65％，去離子水為10～22％，余量為表面活性劑。油相為醇或酯的一種，表面活性劑可以采用非離子表面活性劑高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚或聚氧乙烯酰胺的一種。其有益效果是該拋光液配制方法簡單，流動性好，無毒、無污染、無腐蝕，穩(wěn)定性好，不易揮發(fā)，使用壽命長。被拋樣品表面光潔，粗糙度可達1.7nm，表面無劃痕、損傷等缺陷，在室溫密閉條件下可以永久保存。
文檔編號C09G1/18GK101481586SQ200910010268
公開日2009年7月15日 申請日期2009年1月20日 優(yōu)先權日2009年1月20日
發(fā)明者康仁科, 王碧玲, 郭東明, 航 高 申請人:大連理工大學