DE3815578A1 - Konzentrierte laeppzusammensetzungen und verfahren zum laeppen - Google Patents

Description

Beim Läppen oder Polieren von Silizium-Scheiben (Wafer) werden gewöhnlich wäßrige Aufschlämmungen von milden Schleifmitteln wie Aluminiumoxid oder Siliziumcarbid verwendet. Die verdünnten Aufschlämmungen werden gewöhnlich am Ort von den Siliziumscheiben-Herstellern zubereitet. Die Vor-Ort-Zubereitung dieser verdünnten Aufschlämmungen ist umständlich, zeitraubend und führt nicht immer zur Erzeugung von hochwertigen gleichmäßigen Scheiben. Ein besonderes Problem besteht in der Verwendung durch ungeübte Chemiewerker, wenn sie mit zur Staubbildung neigenden Pulvern arbeiten. Wegen der Natur der Aufschlämmungen zeigen diese eine Tendenz zu Instabilität.

Ein großer Fortschritt in der Technik könnte erreicht werden, wenn es möglich wäre, ein Aufschlämmungskonzentrat bereit- und herzustellen, das stabil ist und direkt in flüssiger Form von Siliziumscheiben-Herstellern benutzt und gehandhabt werden könnte.

Hieraus ergibt sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe.

Erfindungsgemäß wird eine konzentrierte Läppzusammensetzung mit folgender Formulierung vorgeschlagen:

Feinteiliges anorganisches Schleifmittel

Die beim Läppen bzw. Polieren der Siliziumscheiben verwendeten feinteiligen anorganischen Schleifmittel sind im allgemeinen präzisionsbemessenes Aluminiumoxid oder Siliziumcarbid, wobei Aluminiumoxid das bevorzugte Material darstellt. Andere verwendbare Materialien sind Diamantstaub, Zirkonoxid und Zirkonsilikat. Um eine optimale Stabilität der Aluminiumoxid-Suspension sowie hochwertige Scheiben zu erzielen, sollte die Teilchengröße dieser Schleifmittel kleiner als 20 µm und bevorzugt kleiner als 15 µm sein. Eine typische Teilchengröße von 15 µm ergibt gute Schneidgeschwindigkeiten und auch hochwertige Scheiben.

Biozid

Das Biozid kann ein Material sein, das erfindungsgemäß das Mikroorganismenwachstum verhindert. Typisch für derartige Biozide ist Grotan, dem die chemische Zusammensetzung von Hexahydro-1,3,5-tris(2-hydroxyethyl)-s-triazin zukommt. Verwendbar ist auch das Biozid Kathon-886, das ein Gemisch aus 75% 5-Chlor-2-methyl-4-isothiazolin- 3-on und 25% 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on darstellt.

Carbonsäurepolymer-Dispergiermittel

Diese anorganischen Polymere sind niedermolekulare Materialien aus Acrylsäure, Maleinsäure, Methacrylsäure und dergl. Sie können bis zu 15 Gew.-% andere Monomere wie Acrylamid enthalten.

Eine wichtige Eigenschaft dieser Polymeren besteht darin, daß sie ein verhältnismäßig niedriges Molekulargewicht, z. B. 500 bis 50 000, aufweisen. Ein bevorzugter Molekulargewichtsbereich ist 1000 bis 20 000.

Ein bevorzugtes Dispergierpolymer aus dieser Gruppe ist ein Polymaleinsäurepolymer in Kombination mit einem niedermolekularen Acrylsäure-Emulsionspolymer. Das Polymaleinsäure- Polymer wird mit dem Acrylsäure-Emulsionspolymer so kombiniert, daß sich ein ungefähres Gewichtsverhältnis auf Aktivpolymerbasis von etwa 1 : 1 ergibt.

Typische Polymaleinsäure-Polymere sind die in der US-PS 39 19 258 beschriebenen. Die Acrylsäure-Emulsionspolymeren werden im Handel unter der Bezeichnung ′′Acrylsol′′ angeboten. Ein typisches Produkt ist Acrylsol-60, das eine Aktivstoffkonzentration an Polymer von etwa 28% und ein Molekulargewicht-Gewichtsmittel von 6000 aufweist.

Carbonsäurepolymer-Verdickungsmittel

Polymere dieses Typs werden unter der Handelsbezeichnung ′′Carbopol′′ angeboten. Diese Polymeren sind vernetzte Polyacrylsäuren, die bekanntlich Verdickungsmittel darstellen. Es sind in Wasser dispergierbare Gele. Polymere dieses Typs werden in den US-PSen 27 98 053 und 29 23 692 beschrieben und können erfindungsgemäß eingesetzt werden. Weitere geeignete Verdickungsmittel dieses Typs werden in den US-PSen 23 40 110, 23 40 111 und 25 33 635 beschrieben.

Wasserlöslicher Korrosionsinhibitor

Der wasserlösliche Korrosionsinhibitor kann aus einer großen Zahl von Inhibitoren ausgewählt werden, die zur Korrosionsverhinderung von eisenhaltigen Metallen eingesetzt werden. Ein bevorzugtes Material ist Kaliumphosphat. Andere verwendbare Inhibitoren sind die Alkanolamine wie Triethanolamin, Natriumphosphat, molekulardehydrierte Phosphate, die organischen Phosphonate, wasserlösliche Nitrite und die wasserlöslichen Silikate.

Gleitmittel

Dieser wahlweise Bestandteil kann ausgewählt werden aus den wasserlöslichen Glykolen, wie Glycerin, Propylenglykol, Polyoxyethylen- oder Polyoxypropylenglykolen. Derartige Verbindungen werden unter den Handelsbezeichnungen Ucon, Carbowax und Pluronic angeboten.

Die Formulierungen der Erfindung sind ausreichend stabil und somit sind Lagerung und Versand zum Endverbraucher vom Hersteller oder Formulierer möglich. In bestimmten Fällen kann mildes Rühren notwendig werden, um die Aufschlämmung zu rekonstruieren, wenn ein Absetzen eintritt. Der Benutzer wird dann nach Erhalt der Aufschlämmungen die Formulierungen bis auf Anwendungskonzentration verdünnen. Tpyische Anwenderformulierungen enthalten 10 bis 15 Gew.-% der Schleifmittelteilchen.

Eine typische Formulierung der Erfindung wird nachfolgend angegeben:

BestandteileGramm

Aluminiumoxid600 Belclene 283  4,8 Acrylsol 60  4,8 Grotan (Biozid)  1,9 Trikaliumphosphat 12,0 Carpopol 940  3,0 Wasser573,5

Die obige Formulierung wurde in verdünntem Zustand getestet, um ihre Wirksamkeit als Läppmaterial zu ermitteln. Das Testen erfolgte an Siliziumscheiben. Die Kontrollzusammensetzung war ein Handelsprodukt, das typisch ist für die vom Scheiben-Hersteller zubereiteten Produkte. Die Ergebnisse sind nachfolgend zusammengestellt:

Läpp-Ergebnisse

Claims (5)

1. Konzentrierte Läppzusammensetzung mit folgender Formulierung: BestandteilGewichts-%feinteiliges anorganisches Schleifmittel5-70 Biozid0,05-3 Carbonsäurepolymer-Dispergiermittel0,1-1 Carbonsäurepolymer-Verdickungsmittel0,5-5 wasserlöslicher Korrosionsinhibitor0,5-5 Gleitmittel (wahlweise)0,5-3

2. Konzentrierte Läppzusammensetzung mit folgender Formulierung: BestandteilGewichts-%feinteiliges anorganisches Schleifmittel40-60 Biozid 0,1-2 Carbonsäurepolymer-Dispergiermittel 0,2-0,5 Carbonsäurepolymer-Verdickungsmittel 0,2-1,5 wasserlöslicher Korrosionsinhibitor 1-3 Gleitmittel (wahlweise) 1-2

3. Läppzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, worin das Dispergiermittel ein Carbonsäurepolymer mit einem Molekulargewicht von 500 bis 50 000, bevorzugt von 1000 bis 20 000, und das Verdickungsmittel ein vernetztes Carbonsäurepolymer ist.

4. Verfahren zum Läppen bzw. Polieren einer Siliziumoberfläche mit der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die mit Wasser bis zu etwa 10% Schleifmittelfeststoffe verdünnt worden ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Oberfläche aus Silizium und das Schleifmittel aus Aluminiumoxid besteht.