本发明涉及蓝宝石衬底抛光技术领域，具体涉及一种通过控制zeta电位延长c向蓝宝石衬底抛光液使用寿命的方法。
背景技术：
随着led衬底技术的发展，蓝宝石晶圆由4英寸向6英寸甚至更大尺寸发展。当晶圆尺寸为4英寸时，通过在超光滑晶圆表面(一般表面粗糙度ra≤0.2nm)生长过渡层，可以克服氮化镓在al2o3衬底生长时的晶格失配问题，但随着晶圆向6英寸甚至更大尺寸发展，以及器件对平整度的更高要求(表面粗糙度ra≤0.1nm)，如何降低蓝宝石衬底表面粗糙度的同时提高晶圆抛光速率、抛光液使用寿命成为亟待解决的问题。
目前，普遍采用硅溶胶磨料的抛光液对蓝宝石衬底进行化学机械抛光技术，抛光后衬底表面粗糙度行业标准为ra≤0.3nm，抛光去除速率一般企业要求为3-4μm/h。其中，硅溶胶磨料占抛光液固含量的90％以上，抛光液在使用时其使用寿命一般在7-8小时，在工作7-8小时以后企业一般选择倒掉正在使用的抛光液，重新补充新的抛光液。
蓝宝石抛光液以硅溶胶作为磨料，在抛光c向蓝宝石过程中c向蓝宝石衬底抛光液使用过程中，胶体稳定性会逐渐降低，主要原因是：1、溶液中帮助胶体稳定的有效化学成分随着化学机械抛光过程逐渐消耗减少；2、化学机械抛光反应放热及抛光垫与蓝宝石晶圆在一定压力下持续摩擦放热等导致抛光液温度升高，温度的升高也一定程度导致胶体溶液稳定性降低。胶体稳定性降低直接促使抛光液中颗粒聚集产生团聚大颗粒的增多，颗粒团聚在一起，减少了抛光过程中颗粒表面与晶圆表面的有效接触面积，使抛光效率降低，严重影响了抛光液的使用寿命；同时，团聚大颗粒还可能造成晶圆表面出现划伤，导致良率下降。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种通过控制zeta电位延长c向蓝宝石衬底抛光液使用寿命的方法。该方法通过加入非离子表面活性剂来控制溶液zeta电位数值始终保持在一定的范围内，提高了抛光液的zeta电位，同时显著延长了抛光液使用寿命至12小时以上，降低抛光液使用成本达30％以上。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种延长c向蓝宝石衬底抛光液使用寿命的方法，该方法的具体过程是：
1)在c向蓝宝石进行化学机械抛光过程中，取c向蓝宝石衬底抛光液，用zeta电位分析仪测量电位，监测c向蓝宝石衬底抛光液的zeta电位变化情况；
2)当监测到c向蓝宝石衬底抛光液的zeta电位绝对值不大于20mv时，直接向正在使用的c向蓝宝石衬底抛光液中添加非离子表面活性剂，当添加至c向蓝宝石衬底抛光液zeta电位绝对值不小于30.0mv时停止添加，然后每隔0.5-1.5小时再次监测zeta电位，重复上述过程；所述非离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、异构十醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种混合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明方法在c向蓝宝石衬底抛光液使用过程中时刻检测溶液zeta电位数值的变化，在zeta电位绝对值低于20mv时添加非离子表面活性剂，不仅提高了抛光液的zeta电位，而且显著延长了抛光液使用寿命至12小时以上，降低抛光液使用成本达30％以上。
具体实施方式
下面结合实施例进一步解释本发明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。
本发明延长c向蓝宝石衬底抛光液使用寿命的方法(简称方法)，该方法的具体过程是：
1)在c向蓝宝石进行化学机械抛光过程中，取少量c向蓝宝石衬底抛光液，并用zeta电位分析仪测量电位，监测c向蓝宝石衬底抛光液的zeta电位变化情况；
2)当监测到c向蓝宝石衬底抛光液的zeta电位绝对值不大于20mv时，直接向正在使用的c向蓝宝石衬底抛光液中添加适量非离子表面活性剂，当添加至c向蓝宝石衬底抛光液zeta电位绝对值不小于30.0mv时停止添加，然后每个0.5-1.5小时再次监测zeta电位，重复上述过程；所述非离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、异构十醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种混合物。
本发明的进一步特征在于所述非离子表面活性剂的添加量为剩余c向蓝宝石衬底抛光液总含量的0.001-0.1wt％。
本发明的进一步特征在于向c向蓝宝石衬底抛光液中添加非离子表面活性剂的次数为2-4次，非离子表面活性剂不能无限制的一直加入，当加入次数太多时，虽然能保证zeta电位较高，但在实际使用时，其抛光温度太低，不能达到要求的抛光效率。
本发明中所使用的抛光机都自带有抛光液容器，在抛光过程中，抛光液容器始终处于搅拌状态。在此搅拌过程中，非离子表面活性剂直接加入就可以保证搅拌均匀。
实施例1
本实施例使用的c向蓝宝石衬底抛光原液为上海胶束化工有限公司的纳米二氧化硅抛光液(5010(e)，sio2质量分数为35％，磨粒粒径为70-110nm)，与去离子水按照1：1的体积比进行配置，并向其中加入10wt％的koh溶液调节抛光液ph值为10.5，得到配置好的c向蓝宝石衬底抛光液。使用美国cetr公司的抛光设备cp4进行化学机械抛光试验。
在c向蓝宝石进行化学机械抛光之前，将70lc向蓝宝石衬底抛光液加入到抛光液容器中，开始进行化学机械抛光，每隔1小时取3ml左右抛光液，用zeta电位分析仪测量其电位，监测c向蓝宝石衬底抛光液的zeta电位变化情况；在抛光7小时左右，监测到c向蓝宝石衬底抛光液的zeta电位绝对值为19mv，说明抛光液中胶体稳定性变差，开始向c向蓝宝石衬底抛光液中添加十二烷基硫酸钠，十二烷基硫酸钠的添加量为剩余c向蓝宝石衬底抛光液总含量的0.005wt％，不断搅拌，搅拌速度为60rpm；当检测到c向蓝宝石衬底抛光液zeta电位绝对值大于30.0mv时，停止添加，1小时后再次监测zeta电位，此时继续对c向蓝宝石进行抛光操作，然后继续监测，工作4h后监测到c向蓝宝石衬底抛光液的zeta电位绝对值为20mv，再添加十二烷基硫酸钠，重复上述过程2次，将剩余抛光液废弃，抛光过程完毕。
本实施例的抛光液的使用寿命能延长至15h左右。
实施例2
本实施例使用的c向蓝宝石衬底抛光液为深圳市煊纳新材料有限公司生产的型号为jn-z820的c向蓝宝石抛光原液，原液与去离子水按照1：1的体积比进行配置，得到配置好的c向蓝宝石衬底抛光液，并进行化学机械抛光试验。
在c向蓝宝石进行化学机械抛光之前，将70lc向蓝宝石衬底抛光液加入到抛光液容器中，开始进行化学机械抛光，工作7h后，再每隔0.5h取3ml抛光液用zeta电位分析仪测量其电位，监测c向蓝宝石衬底抛光液的zeta电位变化情况，在工作8h时，监测到c向蓝宝石衬底抛光液的zeta电位绝对值为19.5mv，说明抛光液中胶体稳定性变差，开始向c向蓝宝石衬底抛光液中添加壬基酚聚氧乙烯醚，壬基酚聚氧乙烯醚的添加量为剩余c向蓝宝石衬底抛光液总含量的0.003wt％，不断搅拌，搅拌速度为70rpm；当检测到c向蓝宝石衬底抛光液zeta电位绝对值大于30.0mv时，停止添加，此时继续对c向蓝宝石进行抛光操作，然后每隔1h继续监测，工作5h后监测到c向蓝宝石衬底抛光液的zeta电位绝对值为20mv，再添加壬基酚聚氧乙烯醚，重复上述过程3次，将剩余抛光液废弃，抛光过程完毕。
本实施例的抛光液的使用寿命能延长至16h左右。
实施例3
本实施例所使用的c向蓝宝石衬底抛光液及所用设备、延长寿命的方法同实施例1，不同之处在于，本实施例中添加的非离子表面活性剂为异构十醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚按照体积比1:2混合的混合物。
上述实施例均能有限延长现有c向蓝宝石衬底抛光液的使用寿命，所加入的非离子表面活性剂均能起到提高了抛光液的zeta电位提高抛光液胶体稳定性的作用，提高抛光液去除速率，能显著延长了抛光液的使用寿命至12小时以上，能为生产厂家降低现有抛光液的使用成本，几乎能降低30％以上，带来巨大的经济效益。
本发明未述及之处适用于现有技术。