CN110668451A

CN110668451A - 一种二氧化硅溶胶的制备方法及蓝宝石化学机械抛光液

Info

Publication number: CN110668451A
Application number: CN201910968513.4A
Authority: CN
Inventors: 张泽芳; 张文娟
Original assignee: Linfen Bolishi Nano Material Co Ltd
Current assignee: Linfen Bolishi Nano Material Co Ltd
Priority date: 2019-10-12
Filing date: 2019-10-12
Publication date: 2020-01-10
Anticipated expiration: 2039-10-12
Also published as: CN110668451B

Abstract

本发明涉及化工领域，具体涉及一种二氧化硅溶胶的制备方法及蓝宝石化学机械抛光液。一种二氧化硅溶胶的制备方法包括如下步骤：1)提供聚硅酸，将聚硅酸升温加热后，搅拌下加入碱，得溶液A；2)向所述步骤1)的溶液A中搅拌下加入丙三醇，得溶液B；3)向所述步骤2)的溶液B中搅拌下滴加碱，得二氧化硅溶胶。本发明二氧化硅溶胶为软团聚磨料，在提高抛光速率的同时能有效减少抛光过程中的划伤问题。

Description

一种二氧化硅溶胶的制备方法及蓝宝石化学机械抛光液

技术领域

本发明涉及化工领域，具体涉及一种二氧化硅溶胶的制备方法及蓝宝石化学机械抛光液。

背景技术

蓝宝石(Al₂O₃)是一种集优良光学、物理和化学性能于一体的多功能氧化物晶体，作为衬底被广泛应用于光电技术、光通讯窗口片及微电子工业等领域。蓝宝石表面质量对LED器件性能和质量有着非常重要的影响，目前要求超光滑、无缺陷，且粗糙度Ra小于0.2nm，因此对其最后一道抛光加工的要求很高。但是，由于蓝宝石晶体材料硬度高、脆性大，是典型的极难加工材料，其抛光加工随要求的提高相继经历了机械抛光、浴法抛光、浮法抛光、机械化学抛光(MCP)、化学机械抛光(CMP)和水合抛光等。其中，CMP是目前惟一可以实现全局平坦化的抛光方法，而且由于成本相对较低等优点，也是迄今为止惟一可以在蓝宝石大规模生产中应用的抛光方法。

在化学机械抛光过程中，抛光液是影响全局平坦化的关键因素之一，抛光液的好坏直接影响着材料的表面质量和材料去除率，目前市场上大多采用大粒径磨料(110nm左右)来提高抛光过程中的机械作用，以此提高抛光速率和生产效率。但是这种方法也同时产生了严重的表面划伤，已很难满足蓝宝石应用的要求。因此，如何既提高生产效率又提高抛光质量成为技术早日实现规模化应用的关键，也是整个行业亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种软团聚的二氧化硅溶胶颗粒，通过控制制备方法使氧化硅磨料发生软团聚，从而使粒径变大、摩擦力增大，齿痕体积增大，达到提高抛光速率的目的，同时软团聚自身有一定的柔软度，对蓝宝石抛光后的表面质量影响较小，抛光后的蓝宝石表面质量能满足其应用要求。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种二氧化硅溶胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1)提供聚硅酸，将聚硅酸升温加热后，搅拌下加入碱，得溶液A，

2)向所述步骤1)的溶液A中搅拌下加入丙三醇，得溶液B；

3)向所述步骤2)的溶液B中搅拌下滴加碱，得二氧化硅溶胶。

在本发明的一些实施方式中，所述步骤1)包括如下技术特征的一项或多项：

A1)所述步骤1)中聚硅酸的pH＜3；

A2)所述步骤1)中加热温度为90～120℃；

A3)所述步骤1)中搅拌速度为150～250rpm/min；

A4)所述步骤1)中碱的加入量为聚硅酸质量的0.01～1％，所述碱的浓度为0.01～1％；

A5)所述步骤1)中碱选自氢氧化钠、氨水、四甲基氢氧化铵中的一种或多种的组合。

在本发明的一些实施方式中，还包括如下技术特征的一项或多项：

B1)所述步骤2)中丙三醇的添加量为聚硅酸质量的0.1～10％，所述丙三醇的浓度为0.01～10％；

B2)所述步骤3)中碱选自氢氧化钠、氨水、四甲基氢氧化铵中的一种或多种的组合；

B3)所述步骤3)中碱的添加量为聚硅酸质量的0.01～0.1％，所述碱的浓度为0.01～1％，滴加碱的流量为2～20L/h；

B4)所述步骤3)中，搅拌速率为50～100rpm/min；

B5)所述步骤3)制得的二氧化硅溶胶中二氧化硅的固含量为1～50％；

B6)所述步骤3)中滴加完碱后，在温度为60～100℃保温10～120min，冷却后得到二氧化硅溶胶。

本发明另一方面提供一种二氧化硅溶胶，采用前述的二氧化硅溶胶的制备方法制得，所述二氧化硅溶胶为球形颗粒，平均粒径为150nm，所述球形颗粒是由平均粒径在25nm的小颗粒团聚组成。

本发明另一方面提供一种蓝宝石化学机械抛光液，所述抛光液包括以下重量份的组分：

还包括pH调节剂和水；

所述二氧化硅溶胶为本发明所述的二氧化硅溶胶。

在本发明的一些实施方式中，所述粘度稳定剂选自碳酸氢钠、碳酸氢钾、硫酸钠、硫酸钾中的一种或多种的组合。

在本发明的一些实施方式中，所述表面活性剂选自第一表面活性剂和第二表面活性剂的组合。

在本发明的一些实施方式中，所述第一表面活性剂选自OS-15、AEO-9、Oπ-10中的一种或多种的组合；

和/或，所述第二表面活性剂选自烷基糖苷和/或椰子油二乙醇酰胺；

和/或，所述第一表面活性剂和第二表面活性剂的质量比为1：2～3：1。

C1)所述结晶抑制剂选自PEG-600、PEG-400中的一种或多种的组合；

C2)所述抑菌剂选自双氧水；

C3)所述pH调节剂选自无机碱和/或有机碱；无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；所述有机碱选自四甲基氢氧化铵、三乙醇胺中的至少一种；所述无机碱和有机碱的质量比为1：10～1：1；

C4)所述pH的范围是8～12，优选为9.5～10.5。

本发明另一方面提供本发明所述的蓝宝石化学机械抛光液的制备方法，所述方法包括：在所述二氧化硅溶胶中按顺序依次加入粘度稳定剂、表面活性剂、结晶抑制剂、pH调节剂、抑菌剂和水制备得到。

附图说明

图1为本发明实施例1～4合成的软团聚的二氧化硅溶胶的SEM电镜图，平均粒径为150nm。

图2为对比例1的方法制备得到的单分散硅溶胶磨料，平均粒径为110nm。

具体实施方式

下面详细说明本发明的二氧化硅溶胶的制备方法及蓝宝石化学机械抛光液。

本发明第一方面提供一种二氧化硅溶胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

2)向所述步骤1)的溶液A中搅拌下加入丙三醇，得溶液B；

3)向所述步骤2)的溶液B中搅拌下滴加碱，得二氧化硅溶胶。

在本发明所提供的二氧化硅溶胶的制备方法中，所述步骤1)是提供聚硅酸，将聚硅酸升温加热后，搅拌下加入碱，得溶液A。其中，聚硅酸的pH＜3。例如聚硅酸也称活性硅酸。是可以通过上海映智研磨材料有限公司购买，也可以通过公知的合成方法获得，例如可以通过将水玻璃经阳离子树脂交换获得，更具体地，取3.5％的水玻璃2000kg，模数为2，经2000kg阳离子树脂(001×7型)交换反应后制备得到，所述聚硅酸的密度为1.01，pH值为2.5。进一步地，将聚硅酸升温加热，所述加热温度为90～120℃，在一些实施方式中，所述加热温度可以为90～100℃，100～110℃，或110～120℃。通常情况下，升温过程中保持搅拌，搅拌速度为150～250rpm/min，在一些实施方式中，所述搅拌速度可以是150～180rpm/min，180～250rpm/min，150～250rpm/min，150～250rpm/min，然后搅拌下继续迅速的加入碱，所述碱可以选自氢氧化钠、氨水、四甲基氢氧化铵中的一种或多种的组合，优选为氢氧化钠。碱的加入量为聚硅酸质量的0.01～1％，在一些实施方式中，所述碱的加入量为聚硅酸质量的0.01～0.05％，0.05～0.1％，0.1～0.2％，0.2～0.3％，0.3～0.4％，0.4～0.5％，0.5～0.6％，0.6～0.7％，0.7～0.8％，0.8～0.9％，或0.9～1.0％。所述碱的加入量优选为聚硅酸质量的0.1％。所述碱的浓度为0.01～1％；在本发明的一些实施方式中，所述碱的浓度为0.01～0.05％，0.05～0.1％，0.1～0.2％，0.2～0.3％，0.3～0.4％，0.4～0.5％，0.5～0.6％，0.6～0.7％，0.7～0.8％，0.8～0.9％，或0.9～1.0％。所述碱的浓度优选为0.4％。此处碱的浓度是指要加水配成一定浓度的溶液滴加，而不是固体碱直接加。快速加入碱是为了生成平均粒径为25nm的二氧化硅颗粒，得到溶液A。

在本发明所提供的二氧化硅溶胶的制备方法中，所述步骤2)是向所述步骤1)的溶液A中搅拌下加入丙三醇，得溶液B；所述步骤2)中丙三醇的添加量为聚硅酸质量的0.1～10％，在一些实施方式中，所述丙三醇的添加量为聚硅酸质量的0.1～1％，1～2％，2～3％，3～4％，4～5％，5～6％，6～7％，7～8％，8～9％，或9～10％。所述丙三醇的浓度为0.01～10％；在一些实施方式中，所述丙三醇的浓度为0.01～1％，1～2％，2～3％，3～4％，4～5％，5～6％，6～7％，7～8％，8～9％，或9～10％。通常情况下，丙三醇需要加水配成一定浓度的溶液滴加，而不是原液直接加。本发明采用上述量的丙三醇在溶胶中相互缠绕形成“架桥絮凝”，最终使纳米颗粒软团聚。通常情况下，所述软团聚是与硬团聚相对，主要由于颗粒间的范德华力和库仑力所致，在研磨加工过程中结构可破坏，防止性能变差。

在本发明所提供的二氧化硅溶胶的制备方法中，所述步骤3)是向所述步骤2)的溶液B中搅拌下滴加碱，得二氧化硅溶胶。所述碱选自氢氧化钠、氨水、四甲基氢氧化铵中的一种或多种的组合，优选为氢氧化钠。所述步骤3)中碱的添加量为聚硅酸质量的为0.01～0.1％，在本发明的一些实施方式中，所述步骤3)中碱的加入量为0.01～0.02％，0.02～0.03％，0.03～0.04％，0.04～0.05％，0.05～0.06％，0.06～0.07％，0.07～0.08％，0.08～0.09％，或0.09～0.1％。所述步骤3)中碱的加入量优选为聚硅酸质量的0.05％。所述步骤3)中碱的浓度为0.01～1％，在本发明的一些实施方式中，所述步骤3)中碱的浓度为0.01～0.05％，0.05～0.1％，0.1～0.2％，0.2～0.3％，0.3～0.4％，0.4～0.5％，0.5～0.6％，0.6～0.7％，0.7～0.8％，0.8～0.9％，或0.9～1.0％。所述碱的浓度优选为0.4％。此处加入碱的目的是调节体系的pH值。步骤3)中滴加碱的流量为2～20L/h；在一些优选的实施方式中，所述滴加碱的流量为2～4L/h，4～6L/h，6～8L/h，8～10L/h，10～12L/h，12～14L/h，14～16L/h，16～18L/h，或18～20L/h。更优选地，所述滴加碱的流量为8L/h。通常来说，控制滴加量是为了给软团聚提供一个稳定的碱性环境。所述步骤3)中搅拌速度为50～100rpm/min；在一些实施方式中，所述步骤3)中搅拌速度可以为50～60rpm/min，60～70rpm/min，70～80rpm/min，80～90rpm/min，或90～100rpm/min。优选地，所述搅拌速度为60rpm/min。在一些优选的实施例中，滴加完碱后，通常情况下，会在温度为60～100℃保温10～120min，冷却后得到二氧化硅溶胶，优选地，滴加完碱后，在100℃下保温15分钟，然后自然冷却。所述步骤3)制得的二氧化硅溶胶中二氧化硅的固含量为1～50％，在一些优选的实施方式中，所述步骤3)制得的二氧化硅溶胶中二氧化硅的固含量可以为1～10％，10～20％，20～30％，30～40％，或40～50％，更优选地，所述步骤3)制得的二氧化硅溶胶中二氧化硅的固含量为20～30％。固含量计算公式如下：

其中，ρ为硅溶胶的比重。

本发明的第二方面提供前述制备方法制备得到的二氧化硅溶胶，所述二氧化硅溶胶软团聚后经扫描电镜观察呈球形颗粒，球形颗粒平均粒径为150nm，所述球形颗粒是由平均粒径在25nm的小颗粒团聚组成。

本发明的第三方面提供一种蓝宝石化学机械抛光液，所述抛光液包括以下重量份的组分：

还包括pH调节剂和水；

在本发明的一种优选方式中，所述抛光液包括以下重量份的组分：

还包括pH调节剂和水；

本发明所提供的蓝宝石化学机械抛光液通过上述组分的二氧化硅溶胶、粘度稳定剂、表面活性剂、结晶抑制剂、抑菌剂、pH调节剂、纯水等协同作用，能够有效解决抛光过程中常见的移除量低以及划伤、坑点、TTV恶化等表面质量问题，其中TTV是整体表面平整度。

本发明所提供的蓝宝石化学机械抛光液中，所述二氧化硅溶胶为本发明第二方面提供的二氧化硅溶胶。

本发明所提供的蓝宝石化学机械抛光液中，所述粘度稳定剂选自碳酸氢钠、碳酸氢钾、硫酸钠、硫酸钾中的一种或多种的组合。所述粘度稳定剂优选为碳酸氢钠。

本发明所提供的蓝宝石化学机械抛光液中，所述表面活性剂选自第一表面活性剂和第二表面活性剂中两者的组合。

所述第一表面活性剂选自OS-15、AEO-9、Oπ-10中的一种或多种的组合；所述第一表面活性剂优选为OS-15。

和/或，所述第二表面活性剂选自烷基糖苷(APG)和/或椰子油二乙醇酰胺(CDEA)；所述第二表面活性剂优选为烷基糖苷。

和/或，所述第一表面活性剂和第二表面活性剂的质量比为1：2～3：1，所述第一表面活性剂和第二表面活性剂的质量比优选为3:2。

所述第一表面活性剂和第二表面活性剂由上述两类非离子型表面活性剂以一定的比例组成后，第一类表面活性剂吸附在固－液界面上，降低了抛光衬底的表面张力，并在衬底表面形成一层膜，防止颗粒的再沉积。第二类表面活性剂与研磨颗粒发生亲和作用，可以提高研磨颗粒与抛光衬底之间的作用程度，使得颗粒与衬底接触角减小，接触面积增大，使抛光作用更加均匀，防止TTV恶化。

本发明所提供的蓝宝石化学机械抛光液中，所述结晶抑制剂选自PEG-600、PEG-400中的一种或多种的组合；所述结晶抑制剂优选为PEG-600。所述结晶抑制剂能有效减缓结晶，解决由于抛光过程中结晶导致的划伤和难以清洗问题。

本发明所提供的蓝宝石化学机械抛光液中，所述抑菌剂选自双氧水。

本发明所提供的蓝宝石化学机械抛光液中，所述pH调节剂选自无机碱和/或有机碱；无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；所述无机碱优选为氢氧化钾。所述有机碱选自四甲基氢氧化铵、三乙醇胺中的至少一种，所述有机碱优选为四甲基氢氧化铵。当所述的pH调节剂选自无机碱和有机碱的组合时，所述无机碱和有机碱的质量比为1：10～1：1。所述无机碱和有机碱的质量比优选为1：2；用上述pH调节剂调节所述蓝宝石化学机械抛光液的pH范围为8～12，进一步优选为9.5～10.5。更优选地，用无机碱将pH调节为9～10，用有机碱将pH调节为9.5～10.5。

本发明第四方面提供蓝宝石化学机械抛光液的制备方法，所述方法包括：在所述二氧化硅溶胶中按顺序依次加入粘度稳定剂、表面活性剂、结晶抑制剂、pH调节剂、抑菌剂和水制备得到。

如上所述，本发明的蓝宝石化学机械抛光液，具有以下有益效果：

(1)本发明二氧化硅溶胶为软团聚磨料在提高抛光速率的同时能有效减少抛光过程中的划伤问题。

(2)本发明提供的蓝宝石抛光液中加入了粘度稳定剂，能有效降低硅溶胶的粘度，防止凝胶。

(3)本发明采用两类非离子表面活性剂能有效解决抛光过程中的坑点、TTV恶化等问题。

(4)本发明提供的蓝宝石抛光液中加入了结晶抑制剂，能有效减缓结晶，解决由于抛光过程中结晶导致的划伤和难以清洗问题。

(5)本发明配合采用无机碱和有机碱作为pH调节剂，使体系pH更加稳定，抛光液使用寿命更长。

(6)本发明采用双氧水作为抑菌剂，抑菌效果明显高于市面所售其他抑菌剂。

(7)本发明得到的在其所涉及领域具有良好的应用前景。

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。

此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

二氧化硅溶胶的制备方法

取4％的水玻璃2000kg，模数为3，经1000kg阳离子树脂交换(001×7型)反应后得活性硅酸，聚硅酸的密度为1.02，pH值为2.8。搅拌速率200rpm/min下将上述聚硅酸加热到105℃，迅速加入1％的氢氧化钠溶液100kg，然后将搅拌速率调节为60rpm/min，滴加10％的丙三醇溶液800kg，然后以6L/h的流量滴加0.5％的氢氧化钠溶液200kg，保持搅拌，在90℃下保温30分钟。

制备得到的SEM图如图1所示，从图中可以看出二氧化硅溶胶软团聚后为球形颗粒，平均粒径为150nm，所述球形颗粒是由平均粒径在25nm的小颗粒团聚组成。

实施例2

二氧化硅溶胶的制备方法

取3％的水玻璃2000kg，模数为2，经2000kg阳离子树脂交换(PC003型)反应后得聚硅酸，聚硅酸的密度为1.02，pH值为2.3。搅拌速率150rpm/min下将上述聚硅酸加热到102℃，迅速加入0.4％的氢氧化钠溶液500kg，然后将搅拌速率调节为60rpm/min，滴加8％的丙三醇溶液250kg，然后以3L/h的流量滴加0.4％的氢氧化钠溶液250kg，保持搅拌，在100℃下保温15分钟。

实施例2制备得到的二氧化硅溶胶软团聚后为球形颗粒，平均粒径为150nm，所述球形颗粒是由平均粒径在25nm的小颗粒团聚组成。实施例2的SEM图与实施例1相似，不再提供。

实施例3

二氧化硅溶胶的制备方法

取4％的水玻璃2000kg，模数为3，经1000kg阳离子树脂(001×7型)交换反应后得聚硅酸，聚硅酸的密度为1.01，pH值为2.5。搅拌速率250rpm/min下将上述聚硅酸加热到120℃，迅速加入0.5％的氢氧化钠溶液4000kg，然后将搅拌速率调节为60rpm/min，滴加1％的丙三醇溶液2000kg，然后以3L/h的流量滴加0.1％的氢氧化钠溶液200kg，保持搅拌，在60℃下保温120分钟。

制备得到的SEM图如图1所示，从图中可以看出二氧化硅溶胶为软团聚，平均粒径为150nm。

实施例3制备得到的二氧化硅溶胶软团聚后为球形颗粒，平均粒径为150nm，所述球形颗粒是由平均粒径在25nm的小颗粒团聚组成。实施例3的SEM图与实施例1相似，不再提供。

实施例4

二氧化硅溶胶的制备方法

取3.5％的水玻璃2000kg，模数为3，经800kg阳离子树脂交换(001×7)反应后得聚硅酸，聚硅酸的密度为1.02，pH值为2.9。搅拌速率250rpm/min下将上述聚硅酸加热到95℃，迅速加入0.01％的氢氧化钠溶液2000kg，然后将搅拌速率调节为60rpm/min，滴加5％的丙三醇溶液2000kg，然后以8L/h的流量滴加0.2％的氢氧化钠溶液1000kg，保持搅拌，在100℃下保温60分钟。

实施例4制备得到的二氧化硅溶胶软团聚后为球形颗粒，平均粒径为150nm，所述球形颗粒是由平均粒径在25nm的小颗粒团聚组成。实施例4的SEM图与实施例1相似，不再提供。

对比例1

单分散硅溶胶磨料

取3％的水玻璃2000kg，模数为3，经2000kg阳离子树脂交换(PC003型)反应后得聚硅酸，聚硅酸的密度为1.02，pH值为2.3。

2.7g氢氧化钠溶入到680L的水中，当温度上升到102℃时，开始给反应釜加入聚硅酸，流量控制500L/h，反应结束后，制得晶种。取晶种485kg，温度上升到102℃时，碱(2％)流量计调到5mL/h，聚硅酸流量控制35L/h，2000kg聚硅酸滴加完毕后，反应结束。

如图2，对比例1的方法制备得到的单分散硅溶胶磨料，平均粒径为110nm。

实施例5

实施案例在机械搅拌条件下，在实施例1制备得到的软团聚二氧化硅溶胶中按顺序依次加入粘度稳定剂、表面活性剂、结晶抑制剂、pH调节剂、抑菌剂、纯水，搅拌均匀。其中：

所述粘度稳定剂选自碳酸氢钠，表面活性剂选自0.05％的OS-15和0.05％的APE；结晶抑制剂选自PEG600，所述抑菌剂为双氧水，所述pH调节剂为氢氧化钠和四甲基氢氧化铵，采用氢氧化钠调节pH到9.80，再采用四甲基氢氧化铵pH到10.02，余量为水。

实施例6

所述粘度稳定剂选自碳酸氢钠，表面活性剂选自0.1％的AEO-9和0.06％的CDEA；结晶抑制剂选自PEG600，所述抑菌剂为双氧水，所述pH调节剂为氢氧化钠和四甲基氢氧化铵，采用氢氧化钠调节pH到9.02，再采用四甲基氢氧化铵pH到10.23，余量为水。

实施例7

所述粘度稳定剂选自碳酸氢钠，表面活性剂选自0.2％的Oπ-10和0.05％的APE；结晶抑制剂选自PEG600，所述抑菌剂为双氧水，所述pH调节剂为氢氧化钠和四甲基氢氧化铵，采用氢氧化钠调节pH到9.22，再采用四甲基氢氧化铵pH到10.56，余量为水。

实施例8

所述粘度稳定剂选自碳酸氢钠，表面活性剂选自0.06％的OS-15和0.04％的APE；结晶抑制剂选自PEG400，所述抑菌剂为双氧水，所述pH调节剂为氢氧化钠和四甲基氢氧化铵，采用氢氧化钠调节pH到9.87，再采用四甲基氢氧化铵pH到10.17，余量为水。

对比例2

实施案例在机械搅拌条件下，在实施例1制备得到的软团聚二氧化硅溶胶中按顺序依次加入粘度稳定剂、表面活性剂、pH调节剂、抑菌剂、纯水，搅拌均匀。其中：

所述粘度稳定剂选自碳酸氢钠，表面活性剂选自2％的OS-15；所述抑菌剂为广州中万u-190，所述pH调节剂为氢氧化钾，采用氢氧化钾调节pH到10.08，余量为水。

对比例3

对比例在机械搅拌条件下，在实施例1制备得到的软团聚二氧化硅溶胶中按顺序依次加入表面活性剂、结晶抑制剂、pH调节剂、抑菌剂、纯水，搅拌均匀。其中：

所述表面活性剂选自0.5％的APE；结晶抑制剂选自PEG600，所述抑菌剂为双氧水，所述pH调节剂为三乙醇胺，采用三乙醇胺调节pH到10.22，余量为水。

对比例4

对比例在机械搅拌条件下，在实施例1制备得到的软团聚二氧化硅溶胶中按顺序依次加入粘度稳定剂、表面活性剂、结晶抑制剂、pH调节剂、抑菌剂、纯水，搅拌均匀。其中：

所述粘度稳定剂选自碳酸氢钠，表面活性剂选自Oπ-10；结晶抑制剂选自PEG400，所述抑菌剂为上海固贤BIT 20，所述pH调节剂为氢氧化钠，采用氢氧化钠调节pH到10.50，余量为水。

对比例5

对比例在机械搅拌条件下，在对比例1制备得到的单分散二氧化硅溶胶中按顺序依次加入粘度稳定剂、表面活性剂、pH调节剂、抑菌剂、纯水，搅拌均匀。其中：

所述粘度稳定剂选自碳酸氢钠，表面活性剂选自OS-15；所述抑菌剂为佛山德中G-069，所述pH调节剂为氢氧化钠和四甲基氢氧化铵，采用氢氧化钠调节pH到9.73，然后再用四甲基氢氧化铵调pH为10.01，余量为水。

上述实施例5～8和对比例2～5在机械搅拌条件下，在软团聚二氧化硅溶胶中(对比例5用的是对比例1的单分散二氧化硅溶胶)按顺序依次加入粘度稳定剂、表面活性剂、结晶抑制剂、pH调节剂、抑菌剂、纯水，搅拌均匀。对比案例也采用相同的方法制备。每个实施案例按照重量200kg计算。配方中各组分以及重量百分比及其结晶性、稳定性、抑菌性等性能测试，如表1所示：

采用上述抛光液对蓝宝石衬底进行化学机械抛光，抛光条件见表2：

抛光完成数后，对蓝宝石进行洗涤和干燥处理，然后用晶片外观检测仪观察其表面是否有划伤、坑点，用三维轮廓测量仪(FRT)测量其2小时移除量以及TTV变化量(抛前-抛后)，用原子力显微镜测量其表面形貌以及表面粗糙度(Ra)，循环上述抛光步骤测量抛光液寿命。结果见表3：

由表1和表3结果可知，二氧化硅溶胶、粘度稳定剂、表面活性剂、结晶抑制剂、pH调节剂、抑菌剂等均会影响抛光液的性能。本发明的蓝宝石抛光液能有效延缓抛光液结晶和长菌，抛光速率提高20％以上，减少抛光过程中常见的划伤、坑点、TTV恶化等问题，提高抛光稳定性并延长抛光液寿命。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种二氧化硅溶胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

2)向所述步骤1)的溶液A中搅拌下加入丙三醇，得溶液B；

3)向所述步骤2)的溶液B中搅拌下滴加碱，得二氧化硅溶胶。

2.如权利要求1所述的二氧化硅溶胶的制备方法，其特征在于，所述步骤1)包括如下技术特征的一项或多项：

A1)所述步骤1)中聚硅酸的pH＜3；

A2)所述步骤1)中加热温度为90～120℃；

A3)所述步骤1)中搅拌速度为150～250rpm/min；

3.如权利要求1所述的二氧化硅溶胶的制备方法，其特征在于，还包括如下技术特征的一项或多项：

B3)所述步骤3)中碱的添加量为聚硅酸质量的为0.01～0.1％，所述碱的浓度为0.01～1％，滴加碱的流量为2～20L/h；

B4)所述步骤3)中，搅拌速率为50～100rpm/min；

4.一种二氧化硅溶胶，采用如权利要求1～3所述的二氧化硅溶胶的制备方法制得，所述二氧化硅溶胶为球形颗粒，平均粒径为150nm，所述球形颗粒是由平均粒径在25nm的小颗粒团聚组成。

5.一种蓝宝石化学机械抛光液，所述抛光液包括以下重量份的组分：

还包括pH调节剂和水；

所述二氧化硅溶胶为如权利要求4所述的二氧化硅溶胶。

6.如权利要求5所述的蓝宝石化学机械抛光液，其特征在于，所述粘度稳定剂选自碳酸氢钠、碳酸氢钾、硫酸钠、硫酸钾中的一种或多种的组合。

7.如权利要求5所述的蓝宝石化学机械抛光液，其特征在于，所述表面活性剂选自第一表面活性剂和第二表面活性剂的组合。

8.如权利要求7所述的蓝宝石化学机械抛光液，其特征在于，所述第一表面活性剂选自OS-15、AEO-9、Oπ-10中的一种或多种的组合；

9.如权利要求5所述的蓝宝石化学机械抛光液，其特征在于，还包括如下技术特征的一项或多项：

C2)所述抑菌剂选自双氧水；

C4)所述pH的范围是8～12，优选为9.5～10.5。

10.如权利要求5～9所述的蓝宝石化学机械抛光液的制备方法，所述方法包括：在所述二氧化硅溶胶中按顺序依次加入粘度稳定剂、表面活性剂、结晶抑制剂、pH调节剂、抑菌剂和水制备得到。