一种研磨抛光残留物清洗液及其制备方法与应用与流程

1.本发明涉及精细化工技术领域，尤其涉及一种研磨抛光残留物清洗液及其制备方法与应用。


背景技术：

2.化学研磨和抛光是规模化先进材料或器件制造过程中表面平坦化的先进技术，其将机械研磨与化学反应有机地结合起来，可实现超精密无损伤表面加工，在航空、航天、微电子、集成电路制造等众多领域得到了广泛应用。研磨和抛光液通常由去离子水、油酯溶剂、磨料、ph值调节剂、氧化剂以及分散剂等组分组成。磨料起磨削作用，常用的磨料有氧化硅、碳化硅、碳化硼、金刚石、氧化铁、氧化铬和氧化铈等。
3.研磨和抛光后表面残留物清洗不干净会导致产品合格率降低，由于表面残留物清洗不干净导致的次品可占总次品的50％以上，可见，清洗质量的高低已经严重影响到了产品的性能、可靠性与稳定性。研磨和抛光后残留物除作用功能组分残留外，研磨和抛光被磨削的粉体也附着于表面或被挤压在浅表面层，均需要被彻底清洗。清洗液清洗是和残留物进行物理和化学作用，使污染物溶于清洗液而脱离基体表面，或破坏污染物与基体表面之间的键合作用而使之脱离。
4.行业商业化清洗液和公开资料显示，现有的清洗液通常含有有机碱、乙二胺四乙酸和磷酸盐、多乙烯基多胺、烷基磷酸盐或含氮阳离子表面活性剂等组分，以实现研磨和抛光后清洗残留物的目的。此类清洗液富含氮磷元素，废水排放会加剧水体富营养化和蓝藻化，污染环境。
5.因此，如何提供一种研磨抛光残留物清洗液及其制备方法与应用，提高清洗效果，避免氮磷元素的引入，提高清洗液的环保性能是本领域亟待解决的难题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种研磨抛光残留物清洗液及其制备方法与应用，本发明避免了富含氮磷元素等组分的添加，强化了清洗液的清洗效果，拓展了其应用范围。
7.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种研磨抛光残留物清洗液，包括如下质量份数的组分：表面活性剂0.5～5份，漂洗助剂0.1～1份，分散剂0.5～5份，清洗助剂5～10份，功能助剂1～10份，稳定剂5～20份，水50～85份。
9.优选的，所述表面活性剂为仲醇聚氧乙烯醚和/或磺化琥珀酸双(1,3-二甲丁醇)酯盐。
10.优选的，所述漂洗助剂为聚乙二醇；
11.其中，聚乙二醇的分子量为10～40万道尔顿。
12.优选的，所述分散剂为三苯乙基苯酚聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段聚合物和/或萘酚聚氧乙烯醚。
13.优选的，所述清洗助剂为自消泡型醚羧酸。
14.优选的，所述功能助剂为丙烯酸和马来酸聚合物盐、碳酸盐、硅酸盐和柠檬酸盐中的一种或几种；
15.其中，所述丙烯酸和马来酸聚合物盐的分子量≥1万道尔顿。
16.优选的，所述稳定剂为异构烷烃硫酸盐、乙二醇和丙二醇中的一种或几种。
17.本发明的另一目的是提供一种研磨抛光残留物清洗液的制备方法，具体制备步骤如下：
18.将表面活性剂、漂洗助剂、分散剂、清洗助剂、功能助剂、稳定剂与水混合，过滤得到研磨抛光残留物清洗液。
19.本发明的再一目的是提供一种研磨抛光残留物清洗液在半导体硅、蓝宝石、砷化镓、光学玻璃和金属器件洗涤过程中的应用。
20.本发明公开的表面活性剂具有支链结构，能够呈现出更优异的润湿乳化性能，可促进清洗液在清洗界面的铺展，快速润湿磨料，高效乳化油溶性介质。清洗助剂具有短碳链烷基链和羧基结构，可深入清洗界面浅表面，渗透剥离残留物；此外，其显著的自消泡属性，给予清洗液泡沫可控的显著特点，利于操作工艺管控。功能助剂可起到调节清洗液ph值的作用，本发明公开的研磨抛光残留物清洗液为弱酸性或中性，可以避免清洗液对被清洗界面形成碱性腐蚀；硅酸盐、碳酸盐、柠檬酸盐和高分子量马来酸盐和丙烯酸聚合物盐还可以结合金属离子，避免离子残留。稳定剂提供清洗液低温条件下，或高温条件下的存储稳定性，使清洗液均匀一致，保证使用的可靠稳定性。本发明所述分散剂具有电子共轭结构官能团结构，有利于避免清洗液中的磨料和有机高分子回粘于表面，造成的二次污染。因多支链化表面活性剂具有高效表面活性，易于铺展，会加重清洗后漂洗负担，易于造成漂洗不净而残留的问题，超高分子量的聚乙二醇漂洗助剂可提高清洗液的过水性，显著降低潜在残留的可能性。
21.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.(1)本发明公开的研磨抛光残留物清洗液配方科学合理，避免了氮磷元素的引入，绿色环保；同时还具有优异的清洗功能。
23.(2)本发明公开的制备方法简单，易于大规模批量化生产。
24.(3)本发明公开的研磨抛光残留物清洗液适用范围广泛，能够满足半导体硅、蓝宝石、砷化镓、光学玻璃和金属器件等材质的清洗，不会在半导体硅和砷化镓等敏感材料表面形成碱性腐蚀。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
26.图1为采用实施例1制备的研磨抛光残留物清洗液对光学玻璃清洗结果图；
27.图2为含磷的研磨清洗液对光学玻璃清洗结果图；
28.图3为含氮的无泡光学玻璃清洗液对光学玻璃清洗结果图。
具体实施方式
29.本发明提供了一种研磨抛光残留物清洗液，包括如下质量份数的组分：表面活性剂0.5～5份，漂洗助剂0.1～1份，分散剂0.5～5份，清洗助剂5～10份，功能助剂1～10份，稳定剂5～20份，水50～85份；优选为表面活性剂1～4份，漂洗助剂0.3～0.8份，分散剂2～4份，清洗助剂6～8份，功能助剂5～9份，稳定剂8～14份，水60～80份；进一步优选为表面活性剂2份，漂洗助剂0.5份，分散剂3份，清洗助剂7份，功能助剂8份，稳定剂10份，水70份。
30.在本发明中，所述表面活性剂为具有支链结构的表面活性剂，优选为仲醇聚氧乙烯醚和/或磺化琥珀酸双(1,3-二甲丁醇)酯盐，进一步优选为softanol-120/90/70/50/30中的一种和aerosol ma 80质量比为1:1的组合物。
31.在本发明中，所述漂洗助剂为聚乙二醇，聚乙二醇的分子量为10～40万道尔顿，优选为15-35万道尔顿，进一步优选为30万道尔顿。
32.在本发明中，所述分散剂为三苯乙基苯酚聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段聚合物和/或萘酚聚氧乙烯醚，优选为萘酚聚氧乙烯醚lugalvan bno 12。
33.在本发明中，所述清洗助剂为自消泡型醚羧酸，优选为akypo lf2。
34.在本发明中，所述功能助剂为丙烯酸和马来酸聚合物盐、碳酸盐、硅酸盐和柠檬酸盐中的一种或几种，优选为柠檬酸盐，进一步优选为柠檬酸钠。
35.其中，所述丙烯酸和马来酸聚合物盐的分子量≥1万道尔顿。
36.在本发明中，所述稳定剂为异构烷烃硫酸盐、乙二醇和丙二醇中的一种或几种，优选为异构烷烃硫酸盐。
37.在本发明中，所述水优选为去离子水。
38.本发明还提供了一种研磨抛光残留物清洗液的制备方法，具体制备步骤如下：
39.将表面活性剂、漂洗助剂、分散剂、清洗助剂、功能助剂、稳定剂与水混合，过滤得到研磨抛光残留物清洗液。
40.在本发明中，过滤步骤的过滤精度优选为0.3μm。
41.本发明还提供了一种研磨抛光残留物清洗液在半导体硅、蓝宝石、砷化镓、光学玻璃和金属器件洗涤过程中的应用。
42.在本发明中，所述研磨抛光残留物清洗液在应用时优选为将研磨抛光残留物清洗液和水以质量比3～10:100混合后使用，进一步优选为4～8:100，再进一步优选为6:100。
43.在本发明中，洗涤温度优选为40～70℃，进一步优选为50℃；洗涤时间优选为3～10min，进一步优选为2～8min，再进一步优选为5min。
44.在本发明中，洗涤过程中还包括超声辅助。
45.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.实施例1
47.将2份softanol-120表面活性剂、2份aerosol ma 80表面活性剂、0.5份超高分子量聚乙二醇(分子量为30万道尔顿)、3份lugalvan bno 12萘酚聚氧乙烯醚、8份akypo lf2自消泡型醚羧酸、6份硅酸钠、5份乙二醇、5份丙二醇加入到65份去离子水中，混合均匀后经
过0.3μm精度过滤得到研磨抛光残留物清洗液。
48.实施例2
49.将3份15-s-9表面活性剂、0.1份超高分子量聚乙二醇(分子量为10万道尔顿)、5份三苯乙基苯酚聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段聚合物(1601#聚醚)、5份akypo lf2自消泡型醚羧酸、8份柠檬酸钠、5份异构烷烃硫酸钠(solvay bos)加入到50份去离子水中，混合均匀后经过0.3μm精度过滤得到研磨抛光残留物清洗液。
50.实施例3
51.将2份softanol-90表面活性剂、3份aerosol ma 80表面活性剂、1份超高分子量聚乙二醇(分子量为20万道尔顿)、5份lugalvan bno 12萘酚聚氧乙烯醚、10份akypo lf2自消泡型醚羧酸、10份柠檬酸钠、20份乙二醇加入到85份去离子水中，混合均匀后经过0.3μm精度过滤得到研磨抛光残留物清洗液。
52.实施例4
53.将0.5份aerosol ma 80表面活性剂、0.1份超高分子量聚乙二醇(分子量为40万道尔顿)、0.5份lugalvanbno 12萘酚聚氧乙烯醚、5份akypo lf2自消泡型醚羧酸、1份柠檬酸钠、5份丙二醇加入到50份去离子水中，混合均匀后经过0.3μm精度过滤得到研磨抛光残留物清洗液。
54.实验例1
55.分别取实施例1～4制备的研磨抛光残留物清洗液对光学玻璃进行清洗，采用实施例1制备的研磨抛光残留物清洗液清洗结果如图1所示，可见采用本发明所述研磨抛光残留物清洗液清洗后的光学玻璃不存在研磨粉残留、油性介质残留的情况(图2为采用含磷的研磨清洗液(三达奥克生产)清洗结果图，图3为采用含氮的无泡光学玻璃清洗液(三达奥克生产)清洗结果图)。
56.分别采用氨氮测定试剂盒和钼酸铵分光光度法(gb 11893-89)对本发明实施例1～4制备的研磨抛光残留物清洗液进行氨氮测试以及总磷的测试；并未检出氮磷元素。
57.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
58.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。