CN114751438B - 一种氧化铝磨料、制备方法、用途及包含其的硅片研磨液和研磨方法 - Google Patents

一种氧化铝磨料、制备方法、用途及包含其的硅片研磨液和研磨方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种氧化铝磨料、制备方法、用途及包含其的硅片研磨液和研磨方法。所述氧化铝磨料是二维片状类圆形氧化铝磨料，是由硝酸铝、尿素、氨水、十二烷基醚硫酸钠和柠檬酸钠水热合成，其表面形貌多孔且平滑无尖锐棱角，颗粒大小均匀，粒径尺寸分布窄。所述硅片研磨液包括重量配比如下的各组分：分散剂0.1‑5份、多元醇0.1‑10份、pH调节剂1‑10份、悬浮剂0.1‑5份、表面活性剂0.05‑0.1份、防锈剂0.001‑0.05份、消泡剂0.05‑0.5份、氧化铝磨料10‑20份、α相氧化铝5‑20份、水60‑80份。本发明硅片研磨液具有磨料悬浮性好、不易划伤和研磨效率高的优点。

Description

一种氧化铝磨料、制备方法、用途及包含其的硅片研磨液和研 磨方法
技术领域
本发明涉及半导体材料技术，尤其涉及一种氧化铝磨料、制备方法、用途及包含其的硅片研磨液和研磨方法。
背景技术
随着半导体材料技术的发展，对硅片的规格和质量也提出更高的要求，适合微细加工的大直径硅片在市场的需求比例将日益加大。在半导体用大尺寸单晶硅片制造工艺中，硅片的研磨技术指标更加苛刻，需要使硅片具有更低的粗糙度、更小的厚度差和更低的损伤层深度等，研磨工艺是保持硅片质量的关键步骤，而在这步骤中使用的研磨液是影响研磨指标的核心技术之一，研磨液中的磨料形貌、硬度和粒径控制等对研磨效果起到绝对性作用，同时研磨液的悬浮性的、润滑性和分散性能等也提出了新的技术挑战。
目前，硅片研磨液主要是由磨料、去离子水和悬浮助剂组成，公开的现有技术例如：
CN103709939A公开了一种硅片研磨液，其包含氧化铝35-45份、氧化硅15-25份、三聚氰胺10-15份、氧化铈11-15份、甲基丙烯酸3-9份、硅酸钠2-5份、氧化锆1-3份、十八烷基三甲基溴化胺4-13份、聚二烯丙基二甲基氯化铵1-8份、聚氧乙烯醚2-7份、二甲亚砜环己烷4-8份、羟甲基纤维素3-6份、渗透剂2-8份、表面活性剂3-9份。该研磨液解决了现有技术制备的研磨材料精度不高的问题。
CN1858087A公开了一种半导体硅晶片水基研磨液，其包含聚乙二醇、胺碱、渗透剂、醚醇类活性剂及螯合剂。渗透剂兼有润滑剂的作用，渗透力≤50秒，能极大地降低研磨液的表面张力，使本研磨液具有良好的渗透性，使研磨液很容易渗透到磨料与硅片之间，具有减小磨料、切屑与硅片表面之间的摩擦作用，有效地降低机械损伤。
CN103756573A公开了一种低划伤钻石研磨液，其包含烷烃78～83％、分散触变剂1～5％、表面活性剂9～11％、润滑剂2～5％、pH调节剂2～5％、金刚石微粉0.1～1％。在相同粒径的情况下，去除率不变，有效改善抛光后的表面粗糙度，减少抛光程序和作业时间，降低加工成本，可广泛用于LED芯片、LED显示屏、光学晶体、硅片、化合物晶体、液晶面板、宝石、陶瓷、锗片、金属工件等的研磨抛光。
硅片研磨过程中需要保持各种形貌和尺寸的磨料均匀悬浮在体系中，共同参与硅片的磨削，保证磨削效率和磨削后硅片表面质量。目前常用的磨料主要是日本进口FujimiFO1200，其制备工艺复杂，利用率低，成本昂贵。在硅片研磨过程中，由于复合的不同磨料硬度不同，破碎颗粒大小不一，使得硅片表面受力不均匀，容易使磨料在研磨液中形成团聚和聚沉，从而导致磨料悬浮性差、研磨速率下降和表面划伤，严重影响硅片加工效率和产品良率。
当前，现有技术中硅片研磨的磨料大多采用氧化铝、氧化硅、二氧化铈或金刚石中的一种或多种，但是磨料仍存在悬浮性差、易团聚、划伤衬底，以及移除率不高的问题。
本发明的出发点在于提供一种高效、包含一种特定磨料与一种常规磨料复合使用的新型研磨液，且该特定磨料通过独特的制备方法，具有硬度适中、尺寸均匀、无尖锐棱角，且表面平滑的特点，不易团聚、沉淀和堵塞管路，特别适用于规模化生产和应用。
发明内容
本发明的目的在于，针对目前硅片研磨液中磨料存在不同程度的悬浮性差、易划伤硅片和研磨效率低的问题，提出一种氧化铝磨料，该磨料外观圆滑，表面形貌多孔且平滑无尖锐棱角，颗粒大小均匀，粒径尺寸分布窄，采用本发明氧化铝磨料配制的研磨液中磨料悬浮性好、不易划伤硅片、研磨效率高。
需要注意的是，在本发明中，除非另有规定，涉及组成限定和描述的“包括”的具体含义，既包含了开放式的“包括”、“包含”等及其类似含义，也包含了封闭式的“由…组成”、“由…构成”等及其类似含义。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种氧化铝磨料，所述氧化铝磨料采用以下方法制备而成：
步骤1：在搅拌条件下，将碱溶液添加至硝酸铝水溶液中，反应10-30min，形成颗粒大小均匀的氢氧化铝晶核；
步骤2：在搅拌条件下，加入有机羧酸水溶液，调整溶液pH至7-8，中和过量的氨水，防止pH过高使得氢氧化铝晶核在高温下向偏铝酸转化；
步骤3：在搅拌条件下，加入尿素和表面活性剂，形成乳状液；
步骤4：将乳状液放入密封的不锈钢反应器中，在110-200℃下进行静态水热反应24-48h，离心回收白色沉淀；
步骤5：去离子水洗涤、干燥，产物在1400-2000℃真空中煅烧2-4h，形成稳定的氧化铝，然后1000-1400℃空气中退火0.5-2h，去除表面残余的有机物质得到氧化铝磨料初品，筛分得到氧化铝磨料，所述氧化铝磨料是氧化铝磨料。
进一步地，步骤4中的反应温度优选150-200℃。
进一步地，步骤4中反应时间优选36-48h。
进一步地，步骤5中真空煅烧温度优选1600-1800℃。
进一步地，步骤5中真空煅烧时间优选3-4h。
进一步地，步骤5中空气退火温度优选1000-1200℃。
进一步地，步骤5中空气退火时间优选1-2h。
进一步地，所述硝酸铝水溶液、碱溶液、有机羧酸水溶液、尿素和表面活性剂的质量比为20:20:2:10:0.1-50:50:10:50:5。
进一步地，所述硝酸铝水溶液、碱溶液、有机羧酸水溶液、尿素和表面活性剂的质量比优选为20:20:2:10:0.1-30:30:5:20:1。
进一步地，所述硝酸铝水溶液的浓度为40％-60％。
进一步地，所述硝酸铝水溶液的浓度优选40％-50％。
如无特殊说明，本发明中％均为质量百分含量。
进一步地，所述碱溶液中碱为KOH、NaOH、四甲基氢氧化铵和氨水中的一种或多种。
进一步地，所述碱溶液的浓度为10％-40％。
进一步地，所述碱溶液的浓度优选10％-30％。
进一步地，所述有机羧酸水溶液中有机羧酸为柠檬酸、酒石酸、醋酸和葡萄糖酸中的一种或多种。
进一步地，所述有机羧酸水溶液的浓度为10％-40％。
进一步地，所述有机羧酸水溶液的浓度优选10％-30％。
进一步地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基酚醇聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
进一步地，步骤1所述搅拌条件为4000-8000rpm。
进一步地，步骤2所述搅拌条件为50-100rpm。
进一步地，步骤3所述搅拌条件为50-100rpm。
进一步地，步骤5所述干燥温度为100-110℃。
进一步地，步骤5所述干燥时间为12-15h。
进一步地，步骤5筛分得到氧化铝磨料的粒径为11-20μm。
进一步地，步骤5筛分得到氧化铝磨料的粒径优选为11-15μm。
进一步地，步骤5所述筛分条件为将氧化铝磨料初品使用800目和2500目筛网，进行超声水洗筛分，取中间段磨料进行烘干，制备得到氧化铝磨料。
采用上述方法制备而成的氧化铝磨料硬度高，且平滑无尖锐棱角，颗粒大小均匀，粒径尺寸分布窄，使用寿命高，同时合成的氧化铝磨料内部具有孔隙结构，破碎后增加切削接触面积，摩擦系数高，单晶硅片研磨过程中，具有磨削效率高，且不易产生划伤的优点。
本发明的另一个目的还公开了一种硅片研磨液，包含上述氧化铝磨料。采用所述硅片研磨液对单晶硅片进行研磨，研磨效率高，加工成本低，研磨得到的硅片表面粗糙度(Ra)低，无深划痕；所述研磨液研磨后易清洗，硅片表面无杂质残留。
进一步地，所述氧化铝磨料占所述硅片研磨液的质量百分含量为15-30％，所述硅片研磨液包含氧化铝磨料。
进一步地，所述氧化铝磨料占硅片研磨液的质量百分含量优选25-30％。
进一步地，所述硅片研磨液包含上述氧化铝磨料和α相氧化铝。
进一步地，所述氧化铝磨料与α相氧化铝的质量比为1:2-3:1。
进一步地，所述氧化铝磨料与α相氧化铝的质量比优选1:2-2:1。
进一步地，所述α相氧化铝粒径为1-10μm。
进一步地，所述α相氧化铝粒径优选为1-5μm。
进一步地，所述α相氧化铝的重量份优选10-20份。
本发明硅片研磨液将大尺寸氧化铝磨料(11-20μm)与小尺寸α相氧化铝(1-10μm)复合，通过氧化铝磨料与α相氧化铝磨料之间的相互作用，可以减少小尺寸的α相氧化铝颗粒的团聚，分散良好的磨料可以改善抛光性能；由于片状氧化铝在重力作用和垫片剪切力作用下可以定向运动，使得复合磨料的定向排列，氧化铝磨料可以携带浆料中的α相氧化铝颗粒形成的定向排列，从而实现α相氧化铝颗粒与硅片表面的有效摩擦接触，从而获得较高的研磨效率。
进一步地，所述硅片研磨液，包括重量配比如下的各组分：
进一步地，所述分散剂为乙烯咪唑共聚物、聚苯乙烯丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、马来酸/丙烯酸均聚物、磷酸钠和二甲基二烯丙基氯化钾中的一种或几种。
进一步地，所述分散剂优选马来酸/丙烯酸均聚物。
进一步地，所述乙烯咪唑共聚物分子量5000-10000。
进一步地，所述聚苯乙烯丙烯酸钠分子量5000-10000。
进一步地，所述聚苯乙烯丙烯酸钠分子量优选5000-8000。
进一步地，所述聚乙烯吡咯烷酮分子量5000-20000。
进一步地，所述聚乙烯吡咯烷酮分子量优选5000-10000。
进一步地，所述马来酸/丙烯酸均聚物分子量3000-10000。
进一步地，所述马来酸/丙烯酸均聚物分子量优选3000-5000。
进一步地，所述分散剂的重量份优选0.1-2份。
进一步地，所述多元醇为新戊二醇、丙二醇、己二醇、山梨糖醇、二乙二醇丁醚和三乙二醇丁醚中的一种或几种，优选三乙二醇丁醚。
进一步地，所述多元醇的重量份优选1-5份。
进一步地，所述pH调节剂为三乙醇胺、异丙醇胺、乙氧基环己胺、二环己胺、邻氨基苯酚钠、酒石酸钠、柠檬酸钾、乙二胺四乙酸(EDTA)和次氮基三乙酸(NTA)中的一种或几种。
进一步地，所述pH调节剂优选三乙醇胺和柠檬酸钾。
进一步地，所述pH调节剂的重量份优选1-5份。
进一步地，所述悬浮剂为硅酸镁铝、羧甲基纤维素、羟基缔合型聚氨酯、非缔合型聚丙烯酸酯、乙烯吡咯烷酮共聚物中的一种或几种。
进一步地，所述羧甲基纤维素分子量5万-20万。
进一步地，所述悬浮剂优选羧甲基纤维素分子量5万-10万。
进一步地，所述羟基缔合型聚氨酯分子量3000-10000。
进一步地，所述羟基缔合型聚氨酯分子量优选3000-6000。
进一步地，所述缔合型聚丙烯酸酯分子量5000-10000。
进一步地，所述非缔合型聚丙烯酸酯分子量优选8000-10000。
进一步地，所述乙烯吡咯烷酮共聚物分子量5万-20万。
进一步地，所述乙烯吡咯烷酮共聚物分子量优选5万-10万。
进一步地，所述悬浮剂的重量份优选0.1-1份。
本发明硅片研磨液，悬浮剂与多元醇复配，通过悬浮剂形成具有致密高触变结构，将复合磨料(氧化铝磨料和α相氧化铝磨料)均匀固定在其空间网格中，使得微米级磨料在研磨液中长时间保持悬浮状态，且分散均匀、不易团聚，有效增加研磨液的使用寿命，并提高磨削效率。
进一步地，所述表面活性剂为十二醇聚氧乙烯醚、十六醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、乙二醇聚氧乙烯醚、己二醇聚氧乙烯醚、丙二醇聚氧乙烯醚、异癸醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。
进一步地，所述表面活性剂优选异构十三醇聚氧乙烯醚。
进一步地，所述十二醇聚氧乙烯醚分子量500-3000。
进一步地，所述十二醇聚氧乙烯醚分子量优选500-2000。
进一步地，所述十六醇聚氧乙烯醚分子量500-3000。
进一步地，所述十六醇聚氧乙烯醚分子量优选500-2000。
进一步地，所述异构十三醇聚氧乙烯醚分子量500-5000。
进一步地，所述异构十三醇聚氧乙烯醚分子量优选500-2000。
进一步地，所述乙二醇聚氧乙烯醚分子量500-3000。
进一步地，所述乙二醇聚氧乙烯醚分子量优选500-2000。
进一步地，所述己二醇聚氧乙烯醚分子量500-3000。
进一步地，所述己二醇聚氧乙烯醚分子量优选500-2000。
进一步地，所述丙二醇聚氧乙烯醚分子量500-3000。
进一步地，所述丙二醇聚氧乙烯醚分子量优选500-2000。
进一步地，所述异癸醇聚氧乙烯醚分子量500-3000。
进一步地，所述异癸醇聚氧乙烯醚分子量优选500-2000。
进一步地，所述表面活性剂的重量份优选0.05-0.08份。
进一步地，所述防锈剂为月桂二酸、辛酸、十二酸、松香酸、油酸、棕榈树酸和癸二酸中的一种或几种。
进一步地，所述防锈剂优选月桂二酸。
进一步地，所述防锈剂的重量份优选0.001-0.005份。
本发明采用非离子表面活性剂和脂肪酸防锈剂，有效吸附铸铁盘表面，形成致密保护膜，隔绝氧气，减缓铸铁盘的腐蚀，减少研磨过程中产生的金属铁离子对硅片表面的沾污和吸附，同时研磨过程中，短碳链多元醇非离子表活由于局部高温而析出溶液，在硅片表面形成一层致密油性保护膜，隔离硅片与铸铁，避免在硅片表面形成铸铁印记。
进一步地，所述消泡剂为乙二醇醚化聚二甲基硅氧烷、异癸醇磺基琥珀酸单酯二钠、硅油、甘油聚醚和矿物油中的一种或几种。
进一步地，所述消泡剂优选乙二醇醚化聚二甲基硅氧烷。
进一步地，所述消泡剂的重量份优选0.05-0.1份。
进一步地，所述氧化铝磨料为10-15份。
进一步地，所述水为60-70份。
本发明的另一个目的还公开了上述硅片研磨液的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)：向搅拌釜中依次加入水、分散剂、多元醇、表面活性剂、消泡剂、防锈剂和pH调节剂，搅拌10-20min混合均匀，制得澄清透明溶液；
步骤(2)：将步骤(1)得到的溶液在50-100rpm搅拌下加入悬浮剂，加入完毕后，开启均质搅拌，1000-3000rpm搅拌10-30min形成稳定的高触变体系；
步骤(3)：在50-100rpm搅拌条件下，向步骤(2)得到的溶液中加入氧化铝磨料和α相氧化铝磨料，搅拌10-60min，制备得到硅片研磨液。
进一步地，步骤(2)中搅拌转速优选1000-2000rpm。
进一步地，步骤(2)中搅拌时间优选10-20min。
进一步地，步骤(2)中拌转速优选50-80rpm。
进一步地，步骤(3)中搅拌时间优选30-60min。
进一步地，步骤(3)中的磨料即为上述使用本发明制备方法制备的磨料。
本发明的氧化铝磨料、硅片研磨液适用于大尺寸单晶硅片的研磨，如12寸单晶硅片的研磨，还适用于一般硬脆材料的研磨减薄工艺，如集成电路芯片、石英玻璃、蓝宝石等各类宝石、精密陶瓷、砷化镓衬底、磷化铟衬底、金属材料、硬质合金等，可以有效提升研磨效率，减少划伤。
本发明氧化铝磨料、制备方法、用途及包含其的硅片研磨液和研磨方法，与现有技术相比较具有以下优点：
1、本发明采用水热法合成了氧化铝磨料，该磨料硬度比复合磨料FO1200(氧化铝、硅酸锆和氧化硅)硬度高，且平滑无尖锐棱角，颗粒大小均匀，粒径尺寸分布窄，使用寿命高，同时合成的氧化铝磨料内部具有孔隙结构，破碎后增加切削接触面积，摩擦系数高，单晶硅片研磨过程中，具有磨削效率高，且不易产生划伤的优点。
2、本发明制备的氧化铝磨料，颗粒外观圆滑，表面形貌多孔且平滑无尖锐棱角，颗粒大小均匀，粒径尺寸分布窄，配制的研磨液磨料悬浮性好，分散均匀，化学稳定性好。采用包上述含氧化铝磨料的硅片研磨液对单晶硅片进行研磨，研磨效率高，加工成本低，研磨得到的硅片表面粗糙度Ra低，无深划痕，所述研磨液研磨后易清洗，硅片表面无杂质残留。
3、本发明提出大尺寸氧化铝磨料(11-20μm，优选11-15μm)与小尺寸α相氧化铝(1-10μm，优选1-5μm)复合技术，通过氧化铝磨料与α相氧化铝磨料之间的相互作用，可以减少小尺寸的α相氧化铝颗粒的团聚，分散良好的磨料可以改善抛光性能；由于片状氧化铝在重力作用和垫片剪切力作用下可以定向运动，使得复合磨料的定向排列，氧化铝磨料可以携带浆料中的α相氧化铝颗粒形成的定向排列，从而实现α相氧化铝颗粒与硅片表面的有效摩擦接触，从而获得较高的研磨效率。
4、本发明硅片研磨液，悬浮剂与多元醇复配，通过悬浮剂形成具有致密高触变结构，将氧化铝和α相氧化铝复合磨料均匀固定在其空间网格中，使得微米级磨料在研磨液中长时间保持悬浮状态，且分散均匀、不易团聚，有效增加研磨液的使用寿命，并提高磨削效率。
5、本发明采用非离子表面活性剂和脂肪酸防锈剂，有效吸附铸铁盘表面，形成致密保护膜，隔绝氧气，减缓铸铁盘的腐蚀，减少研磨过程中产生的金属铁离子对硅片表面的沾污和吸附，同时研磨过程中，短碳链多元醇非离子表活由于局部高温而析出溶液，在硅片表面形成一层致密油性保护膜，隔离硅片与铸铁，避免在硅片表面形成铸铁印记。
因此，本发明的单晶硅研磨液具有非常良好的应用前景和大规模工业化推广潜力。
附图说明
图1为实施例4制备的氧化铝磨料SEM图，放大1000倍；
图2为实施例4制备的氧化铝磨料SEM图，放大7000倍；
图3是实施例4制备的氧化铝磨料SEM图，放大10000倍；
图4α相氧化铝磨料SEM图，放大10000倍；
图5实施例4制备的硅片研磨液在显微镜下放大500倍，氧化铝磨料的悬浮状态；
图6硅片研磨液放置30天后的悬浮性对比照片，其中，左边是对比例3磨料完全沉底，右边是实施例4；
图7是硅片研磨后，在显微镜下放大200倍观察的表面划伤照片，其中，左边是对比例4，右边是实施例4；
图8是硅片表面铸铁印记照片，其中，左边是对比例5，右边是实施例4。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1-12
实施例1-12中采用的氧化铝磨料是由硝酸铝、尿素、氨水、十二烷基醚硫酸钠和柠檬酸钠，经水热合成法，并通过烧结制备而成，具体制备方法如下：
1、将1500g硝酸铝Al(NO3)3·9H2O溶于2000mL去离子水中，50rpm转速下搅拌至完全溶解，然后加入均质反应釜内，开启均质搅拌，转速在5000rpm，取2000mL 1mol/L氨水溶液，以10mL/min的添加速度，连续添加到均质反应釜内，直至完全加入，继续均质搅拌20min，形成颗粒大小均匀的氢氧化铝晶核；
2、在50rpm转速下加入200mL 1mol/L的柠檬酸水溶液，调整pH至7-8，中和过量的氨水；
3、向上述反应釜内加入1000g尿素和50g十二烷基醚硫酸钠，50rpm转速下搅拌至完全溶解，形成均匀乳状液；
4、将得到的均相溶液放入密封的不锈钢高压釜中，在180℃下进行静态水热反应48h，离心回收白色沉淀；
5、用去离子水洗涤数次，110℃干燥12h。最终产物在1800℃真空中煅烧4h，形成稳定的氧化铝，然后1200℃空气中退火2h去除表面残余的有机物质，最终得到氧化铝磨料初品，将上述得到氧化铝磨料初品使用800目和2500目筛网，进行超声水洗筛分，取中间段磨料进行烘干，完成氧化铝磨料制备。
如图1所示本实施例4制备的氧化铝磨料颗粒大小均匀；如图2所示本实施例4制备的氧化铝磨料形状类圆光滑无棱角；如图3所示本实施例4制备的氧化铝磨料片状截面具有多孔结构。实施例4制备的氧化铝磨料表面形貌平滑无尖锐棱角、硬度高、颗粒大小均匀，粒度集中，磨料在体系内悬浮和分散性好，研磨后低泡易清洗，硅片研磨速率快、粗糙度值低、平整度好且无明显划痕。
实施例1-12硅片研磨液的组分及重量配比如表1所示。
实施例1-12硅片研磨液的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)向搅拌釜中依次加入水、分散剂、消泡剂、防锈剂和pH调节剂，搅拌10-20min混合均匀，制得澄清透明溶液；
步骤(2)将步骤(1)得到的溶液在50rpm搅拌下加入悬浮剂，加入完毕后，开启均质搅拌，2000rpm搅拌20min形成稳定的高触变体系；
步骤(3)在80rpm搅拌条件下，向步骤(2)得到的溶液中加入氧化铝磨料，搅拌60min，制备得到硅片研磨液。
表1实施例1-12硅片研磨液的组分及重量配比
图4为α相氧化铝磨料SEM图，可见其为小尺寸，平均粒径小于5μm、呈现不规则形状磨料；图5实施例4制备的硅片研磨液在显微镜下放大500倍，可见氧化铝磨料的呈现微观絮凝状的悬浮状态，磨料被悬浮剂包覆并呈现均匀悬浮状态；图6硅片研磨液放置30天后的悬浮性对比照片，其中，左边是对比例3磨料完全沉底，右边是实施例4，30天后仍然保持完全悬浮状态；图7是硅片研磨后，在显微镜下放大200倍观察的表面划伤照片，具有明显的两道深划痕，其中左边是对比例4，右边是实施例4，无深划痕，硅片表面在显微镜下呈现均匀的研磨粗糙面；图8是硅片表面铸铁印记照片，左图是对比例5，硅片表面明显一圈铸铁印记，形成铁锈污染，难以清洗，右图是实施例4，表面干净无任何铸铁印记脏污。
对比例1-8
对比例1-8硅片研磨液的组分及重量配比如表2所示。
对比例1-8硅片研磨液的制备方法：
步骤(1)：向搅拌釜中依次加入水、分散剂、消泡剂、防锈剂和pH调节剂，搅拌10-20min混合均匀，制得澄清透明溶液；
步骤(2)：将步骤(1)得到的溶液在50rpm搅拌下加入悬浮剂，加入完毕后，开启均质搅拌，2000rpm搅拌20min形成稳定的高触变体系；
步骤(3)：在80rpm搅拌条件下，向步骤(2)得到的溶液中加入氧化铝磨料，搅拌60min，制备得到硅片研磨液。
表2对比例1-8硅片研磨液的组分及重量配比
经对比，实施例1-12和对比例1-8研磨液的性能指标如表3所示，可见实施例的1-12的移除率更高，是对比例1-8的1.5-2倍，同时研磨液30天放置，磨料保持完全悬浮状态，说明使用本发明的研磨液具有更高的磨削效率和使用寿命；采用实施例1-12对12寸硅片进行研磨后TTV、Ra、划痕深度和损伤层深度均比对比例1-8更低，表明本发明的研磨液具有更好的磨削质量，同时研磨后硅片表面无铸铁印记，表明本发明研磨液具有更好的研磨后清洗效果。
表3实施例1-12和对比例1-8研磨液的性能指标
采用实施例1-12和对比例1-8所述单晶硅研磨液对12寸单晶硅片进行研磨。相比对比例1-8，本发明实施例1-12研磨效率高，能有效降低加工成本，硅片表面粗糙度Ra低，无深划痕，同一种片状氧化铝磨料、其制备方法及用于单晶硅片研磨工艺的研磨液时研磨后易清洗，硅片表面无杂质残留。
其中：
实施例的分析测试方法如下：
对上述实施例1-12和对比例1-8制备得到的研磨液，采用12寸单晶硅片进行研磨测试，对比移除率、TTV、损伤层深度、表面粗糙度和表面铸铁印记；同时对比实施例和对比例研磨液长时间静置(>30天)的悬浮性。
清洗后表面质量观察：先使用3％浓度的清洗液两段50℃超声清洗10min，再使用去离子水50℃超声清洗3min，吹干后，在显微镜下观察表面质量。
研磨后最大划痕宽度测试：使用显微镜观察清洗后的硅片表面，在相同放大倍数和视野下，测试最大划痕宽度，分别测3次取平均值。
高温印记验证：取干净硅片置于70℃加热台上，均匀滴涂1-5mL配好的研磨液，盖上干净铸铁片，2kg砝码压30min，取下铸铁片冲水1min，氮气吹干，观察硅片表面印记。
研磨工艺：
研磨设备：浜井32B研磨机；
硅片尺寸：12寸；
试验片数/盘：20片；
转速：30r/min；
压力：1500kg/盘；
盘面温度：30-40℃；
研磨液流量：1.5L/min；
研磨时间：30min。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种氧化铝磨料的制备方法，其特征在，包括以下步骤：
步骤1：在搅拌条件下，将碱溶液添加至硝酸铝水溶液中，反应10-30 min，形成氢氧化铝晶核；
步骤2：在搅拌条件下，加入柠檬酸水溶液，调整溶液pH至7-8，中和过量的氨水；
步骤3：在搅拌条件下，加入尿素和表面活性剂，形成乳状液；
步骤4：将乳状液放入密封的不锈钢反应器中，在110-200 ℃下进行静态水热反应24-48 h，离心回收白色沉淀；
步骤5：去离子水洗涤、干燥，产物在1400-2000 ℃真空中煅烧2-4 h，形成稳定的α相氧化铝，然后1000-1400 ℃空气中退火0.5-2 h去除表面残余的有机物质得到氧化铝磨料初品，筛分得到氧化铝磨料；
所述硝酸铝水溶液、碱溶液、柠檬酸水溶液、尿素和表面活性剂的质量比为20:20:2:10:0.1-50:50:10:50:5。
2.根据权利要求1所述氧化铝磨料的制备方法，其特征在，筛分得到氧化铝磨料的粒径为11-20 μm。
3.一种硅片研磨液，其特征在于，
包括重量配比如下的各组分：
分散剂 0.1-5份；
多元醇 0.1-10份；
pH调节剂 1-10份；
悬浮剂 0.1-5份；
表面活性剂 0.05-0.1份；
防锈剂 0.001-0.05份；
消泡剂 0.05-0.5份；
所述氧化铝磨料 10-20份；
α相氧化铝 5-20份；
水 60-80份；
所述氧化铝磨料采用以下方法制备而成：步骤1：在搅拌条件下，将碱溶液添加至硝酸铝水溶液中，反应10-30 min，形成氢氧化铝晶核；
步骤2：在搅拌条件下，加入柠檬酸水溶液，调整溶液pH至7-8，中和过量的氨水；
步骤3：在搅拌条件下，加入尿素和表面活性剂，形成乳状液；
步骤4：将乳状液放入密封的不锈钢反应器中，在110-200 ℃下进行静态水热反应24-48 h，离心回收白色沉淀；
步骤5：去离子水洗涤、干燥，产物在1400-2000 ℃真空中煅烧2-4 h，形成稳定的α相氧化铝，然后1000-1400 ℃空气中退火0.5-2 h去除表面残余的有机物质得到氧化铝磨料初品，筛分得到氧化铝磨料，筛分得到氧化铝磨料的粒径为11-20 μm；
所述α相氧化铝粒径为1-10 μm；
所述多元醇为新戊二醇、丙二醇、己二醇、山梨糖醇、二乙二醇丁醚和三乙二醇丁醚中的一种或几种；
所述悬浮剂为硅酸镁铝、羧甲基纤维素、羟基缔合型聚氨酯、非缔合型聚丙烯酸酯、乙烯吡咯烷酮共聚物中的一种或几种；
所述表面活性剂为十二醇聚氧乙烯醚、十六醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、乙二醇聚氧乙烯醚、己二醇聚氧乙烯醚、丙二醇聚氧乙烯醚、异癸醇聚氧乙烯醚中的一种或几种；
所述防锈剂为月桂二酸、辛酸、十二酸、松香酸、油酸、棕榈树酸和癸二酸中的一种或几种。
4.一种权利要求3所述硅片研磨液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）向搅拌釜中依次加入水、分散剂、多元醇、表面活性剂、消泡剂、防锈剂和pH调节剂，搅拌10-20 min混合均匀，制得澄清透明溶液；
步骤（2）将步骤（1）得到的溶液在50-100 rpm搅拌下加入悬浮剂，加入完毕后，开启均质搅拌，1000-3000 rpm搅拌10-30 min形成稳定的高触变体系；
步骤（3）在50-100 rpm搅拌条件下，向步骤（2）得到的溶液中加入氧化铝磨料和α相氧化铝磨料，搅拌10-60 min，制备得到硅片研磨液。
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