一種適用於tft-lcd玻璃基板的超聲霧化型拋光液的製作方法

2023-06-10 11:04:26 3

一種適用於tft-lcd玻璃基板的超聲霧化型拋光液的製作方法
【專利摘要】一種適用於TFT-LCD玻璃基板的超聲霧化型拋光液，所用原料包括氧化鈰、矽溶膠、去離子水、pH調節劑、表面活性劑；本適用於TFT-LCD玻璃基板的超聲霧化型拋光液由下述生產步驟得到：首先將1~10份的氧化鈰溶於25~30份的去離子水，攪拌加入16~50份的矽溶膠至溶液無絮狀物，然後加入pH調節劑和去離子水來調節溶液pH為10~12，最後加入0.5~2份表面活性劑，充分溶解後超聲分散10~30分鐘，即得所述拋光液。本發明拋光液經霧化使用，操作簡單，消耗量小，拋光效率高，拋光後玻璃表面平整性好，不損傷拋光機，無汙染。
【專利說明】一種適用於TFT-LCD玻璃基板的超聲霧化型拋光液
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械拋光液【技術領域】，尤其是涉及一種用於TFT-LCD玻璃基板的超聲霧化型拋光液。
【背景技術】
[0002]平板液晶顯示技術是21世紀發展最迅猛的高新【技術領域】之一。玻璃基板只佔TFT-1XD原材料成本比重的6%左右，但卻是最重要的元件，對顯示器的性能影響十分巨大，顯示器的解析度、透光率、重量及視角等關鍵指標都與玻璃基板密切相關。在使用TFT-LCD平面顯示技術的消費性IT產品中，輕、薄是兩大主要核心競爭要素。為了達到輕薄訴求，普遍採用縮減玻璃基板厚度，以同時達到減少厚度與重量的目的。
[0003]目前TFT-1XD玻璃基板的減薄工藝主要有兩種:一種是化學蝕刻，另一種是物理研磨。化學蝕刻需使用強酸，成本較高，若不進行有效合理的處理回收，則對環境的危害很大，而且薄化後基板表面質量較難控制，仍需後續拋光處理。由於TFT-LCD玻璃基板表面質量和加工精度要求高，熱穩定性高，耐化學腐蝕性好,表面和內部缺陷少,適宜的熱膨脹係數，輕質高強度等，給表面的超精密加工提出了嚴峻的挑戰，傳統的硬脆晶元體基片超精密加工工藝無法滿足TFT-LCD玻璃基板表面的規模化生產要求。
[0004]化學機械拋光(chemical mechanical polishing,下簡稱CMP)是目前既能兼顧表面粗糙度和表面平整度要求以及獲得無損傷表面的最好工藝方法，廣泛應用於半導體工業的層間介質，導體，光學玻璃等表面加工領域。CMP是通過化學和機械力獲得平滑表面的加工過程，利用由微小磨粒和化學溶液混合而成的漿料與工件表面發生系列化學反應，生成易去除的低剪切強度產物，再通過機械作用去除，實現納米級微小單位的去除拋光。拋光液在CMP過程中影響著化學作用與機械作用程度的比例，影響著拋光區域的溫度，在很大程度上決定著CMP能獲得的拋光表面質量和拋光效率。
[0005]傳統CMP過程中需大量使用拋光液，不但使得成本增加，而且若不經過處理回收直接排入自然環境，又不利於環保。基於對傳統CMP技術不足的認識及國內外對硬脆材料表面平整化處理技術研究現狀的了解，創造性的提出了超聲精細霧化CMP方法。超聲霧化CMP的原理是:把特種拋光液的組分進行超聲波精細霧化，形成索太爾直徑為5~15 μ m的均勻微米級液粒，在負壓作用下通過密封管進入拋光界面。工作檯周圍安裝有有機玻璃罩，故拋光時拋光霧液不會擴散。同時在此密封裝置中，部分空氣通過出氣孔被抽離，致使密封罩內的氣壓低於外部大氣壓，使得拋光霧液能快速進入密封罩並強吸附在拋光墊上。拋光霧液中的化學物質與玻璃發生化學反應形，並通過霧液中磨粒的機械磨削作用將反應物去除，在化學反應和機械磨削的交替作用下，形成超光滑精密表面。
[0006]目前國內外關於TFT-1XD玻璃基板表面加工的相關研究非常鮮見。
【發明內容】

[0007]針對現有技術存在的上述問題，本 申請人:提供了一種適用於TFT-1XD玻璃基板的超聲霧化型拋光液。本拋光液經霧化使用，操作簡單，消耗量小，拋光效率高，拋光後玻璃表面平整性好，不損傷拋光機，無汙染。
[0008]本發明的技術方案如下:
一種適用於TFT-1XD玻璃基板的超聲霧化型拋光液，所用原料及重量份數為:氧化鈰ιο份、矽溶膠16~50份、去離子水、pH調節劑、表面活性劑0.5^2份。
[0009]所述超聲霧化型拋光液按照下述步驟製得:
(1)取質量份數為廣10份的氧化鈰，加入25~30份去離子水混合併不斷攪拌，直至溶液沒有沉澱；
(2)向步驟(1)所得產物中加入16~50份矽溶膠，邊加入邊攪拌，直至溶液無絮狀物；
(3)向步驟(2)所得產物中加入pH調節劑和去離子水，調節溶液pH為10-12；
(4)向步驟(3)所得產物中加入0.5~2份表面活性劑，使整個體系質量份數達到100份，持續攪拌，使表面活性劑充分溶解，再超聲分散10-30分鐘，即得本拋光液。
[0010]所述氧化鈰顆粒的粒徑為5(Tl20nm，矽溶膠中氧化矽的粒徑為15~20nm，矽溶膠中氧化矽的質量分數為30%。
[0011]所述pH調節劑為不含金屬離子、且溶於水的胺類有機鹼，具體為濃度為99wt%的三乙醇胺、乙二胺、羥乙基乙二胺、乙醇胺中的至少一種。 [0012]所述表面活性劑為非離子表面活性劑，優選為聚乙烯吡咯烷酮。
[0013]所述的超聲分散過程中的超聲頻率為4(T75kHz，超聲波功率為2(T900W。
[0014]所述的超聲霧化型拋光液的製備方法，其步驟(I廣(4)整個製備過程均在室溫下完成。
[0015]本發明有益的技術效果在於:
1、本發明拋光液利用率高，降低了生產成本，同時減小了拋光液廢液對環境的汙染。
[0016]2、本發明拋光液拋光玻璃基板的材料去除率高，拋光後玻璃表面無明顯劃痕，表面粗糙度比拋光前有所降低。
[0017]3、本發明拋光液呈鹼性，對設備無腐蝕，易清洗。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
向12g粒徑為50nm的氧化鈰中加入90g去離子水，並不斷攪拌，直至溶液沒有沉澱；再向混合液中加入50g氧化矽的質量分數為30%的矽溶膠(氧化矽的粒徑為15~20nm)，邊加入邊攪拌；加入羥乙基乙二胺和去離子水，不斷攪拌並調節溶液PH為11 ;然後加入4.5g聚乙烯吡咯烷酮，持續攪拌，使之充分溶解，使溶液達到300g，再超聲分散(頻率40kHz，功率70W) 30 分鐘。
[0019]使用效果:把拋光液倒入超聲霧化器中，進行霧化拋光實驗，拋光5min，再進行Imin的水拋，拋光後用去離子水衝洗，乾燥。測得玻璃的去除率達到202nm/min，表面粗糙度達到1.35nm。在相同的拋光參數下，用該拋光液進行傳統拋光實驗，測得玻璃去除率達到312nm/min，表面粗糙度達到1.24nm，但拋光液用量是霧化拋光的9倍。
[0020]實施例2
向18g粒徑為50nm的氧化鈰中加入90g去離子水，並不斷攪拌，直至溶液沒有沉澱；再向混合液中加入120g氧化矽的質量分數為30%的矽溶膠(氧化矽的粒徑為15~20nm)，邊加入邊攪拌；加入乙二胺和去離子水，不斷攪拌並調節溶液PH為11.5 ;然後加入4.5g聚乙烯吡咯烷酮，持續攪拌，使之充分溶解，使溶液達到300g，再超聲分散(頻率40kHz，功率70W)20分鐘。
[0021]使用效果:把拋光液倒入超聲霧化器中，進行霧化拋光實驗，拋光5min，再進行Imin的水拋，拋光後用去離子水衝洗，乾燥。測得玻璃的去除率達到180nm/min，表面粗糙度達到1.52nm。
[0022]實施例3
向Sg粒徑為50nm的氧化鈰中加入60g去離子水，並不斷攪拌，直至溶液沒有沉澱；再向混合液中加入100g氧化矽的質量分數為30%的矽溶膠(氧化矽的粒徑為15~20nm)，邊加入邊攪拌；加入羥乙基乙二胺和去離子水，不斷攪拌並調節溶液PH為10.5 ;然後加入2g聚乙烯吡咯烷酮，持續攪拌，使之充分溶解，使溶液達到200g，再超聲分散(頻率40kHz，功率70W) 25 分鐘。
[0023]使用效果:把拋光液倒入超聲霧化器中，進行霧化拋光實驗，拋光5min，再進行Imin的水拋，拋光後用去離子水衝洗，乾燥。測得玻璃的去除率達到189nm/min，表面粗糙度達到1.42nm。
[0024]上述的材料去除率計算公式為:
【權利要求】
1.一種適用於TFT-LCD玻璃基板的超聲霧化型拋光液，其特徵在於所用原料及重量份數為:氧化鈰f 10份、矽溶膠16~50份、去離子水、pH調節劑、表面活性劑0.5^2份。
2.—種權利要求1所述的超聲霧化型拋光液的製備方法，其特徵在於所述超聲霧化型拋光液按照下述步驟製得: (1)取質量份數為廣10份的氧化鈰，加入25~30份去離子水混合併不斷攪拌，直至溶液沒有沉澱； (2)向步驟(1)所得產物中加入16~50份矽溶膠，邊加入邊攪拌，直至溶液無絮狀物； (3)向步驟(2)所得產物中加入pH調節劑和去離子水，調節溶液pH為10-12； (4)向步驟(3)所得產物中加入0.5~2份表面活性劑，使整個體系質量份數達到100份，持續攪拌，使表面活性劑充分溶解，再超聲分散10-30分鐘，即得本拋光液。
3.根據權利要求1或2所述的超聲霧化型拋光液，其特徵在於所述氧化鈰顆粒的粒徑為5(Tl20nm，所述矽溶膠中氧化矽的粒徑為15~20nm。
4.根據權利要求1或2所述的超聲霧化型拋光液，其特徵在於所述的矽溶膠中氧化矽的質量分數為30 %。
5.根據權利要求1或2所述的超聲霧化型拋光液，其特徵在於所述pH調節劑為不含金屬離子、且溶於水的胺類有機鹼。
6.根據權利要求1或2所述的超聲霧化型拋光液，其特徵在於所述pH調節劑為濃度為99wt%的三乙醇胺、乙二胺、羥乙基乙二胺、乙醇胺中的至少一種。
7.根據權利要求1或2所述的超聲霧化型拋光液，其特徵在於所述表面活性劑為非離子表面活性劑。
8.根據權利要求1或2所述的超聲霧化型拋光液，其特徵在於所述表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮。
9.根據權利要求1或2所述的超聲霧化型拋光液的製備方法，其特徵在於步驟(4)超聲分散過程中的超聲頻率為4(T75kHz，超聲波功率為2(T900W。
10.根據權利要求1或2所述的超聲霧化型拋光液的製備方法，其特徵在於步驟(1)~(4)整個製備過程均在室溫下完成。
【文檔編號】C09G1/02GK104017501SQ201410258142
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】李慶忠, 莫益棟 申請人:江南大學