一种大尺寸绿色柔性抛光垫及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种大尺寸绿色柔性抛光垫及其制备方法与应用。将磨料溶液、改性溶液依次加入基础溶液中，然后搅拌混合，再倒入模具，接着浸泡钙盐/钾盐溶液，最后开槽、干燥，得到大尺寸绿色柔性抛光垫。现有磨料固结工具的制备仍沿用粗粒度磨具粉体混料和烧结成型的工艺过程，磨粒的团聚现象不可避免，而且加工过程中磨粒的有效切除用量无法控制，很难获得大面积高质量的加工表面。本发明专利技术首次公开了直径超过300mm，甚至超过700mm的大尺寸绿色柔性抛光垫，大尺寸绿色柔性抛光垫中，磨粒的出露高度较为一致，且单颗磨粒与工件的作用力较小，从而避免了磨粒对工件表面的划伤，减小了工件表面/亚表面损伤，可获得较好的表面质量。可获得较好的表面质量。可获得较好的表面质量。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸绿色柔性抛光垫及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于研磨材料技术，具体涉及一种大尺寸绿色柔性抛光垫及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]化学机械抛光（CMP）加工方式作为目前最先进的全局超高精度平坦化解决方案，成为晶圆加工的必要工序，也是晶圆关键制程的瓶颈技术。每一片晶圆在生产过程中都会经历几道甚至几十道的CMP抛光工艺步骤。 现有的CMP 抛光方法都是由抛光垫加酸碱性抛光液组成，抛光垫由聚氨酯类高分子材料组成，在加工过程中需要不断辅助加以抛光液，比如陶氏提供一种制造化学机械平面化(chemical mechanical planarization，CMP)抛光垫的方法，包含分别地经由侧面液体进料口将40℃到90℃的温度T1下的包含胺固化剂的液体多元醇组分流和40℃到90℃的温度T2下的液体异氰酸酯组分流引入到具有下游开口端的内部腔室中，所述两种组分中的每一者处于13,000kPa到24,000kPa的设定点压力下，使得所述两束流以90度朝向彼此向下游流动，进而使所述两种组分碰撞混合以形成反应混合物，在压力下经由狭窄，优选圆形的小孔使所述反应混合物流从所述内部腔室的所述开口端排放并排放到具有氨基甲酸酯释放表面的敞口模具衬底上，并固化所述反应混合物以形成多孔聚氨基甲酸酯反应产物。传统CMP中存在的工件硬损伤、效率低下、浪费严重、酸碱性抛光废液和氧化性试剂废液污染严重、工具修整困难等问题。日本学者把含有超细磨料的海藻酸钠溶胶滴到Ca
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溶液中形成凝胶球，再将这些凝胶球黏结成磨抛片，利用这种工具可以获得优良的加工效果，但是使用寿命短且磨料易脱落，最终制约了其在实践中的推广。现有磨料固结工具的制备仍沿用粗粒度磨具粉体混料和烧结成型的工艺过程，磨粒的团聚现象不可避免，而且加工过程中磨粒的有效切除用量无法控制，很难获得大面积高质量的加工表面。查阅现有文献以及现有工业产品，尺寸大于300mm的抛光垫都是聚氨酯抛光垫（在加工过程中需要不断辅助加以抛光液），凝胶柔性抛光垫的直径都在300mm以下，还未见更大尺寸的产品报道。

技术实现思路

[0003]本专利技术基于溶胶凝胶原理，将磨料分散到胶体中，并通过添加剂改性粉体抑制其在干燥过程中的收缩，研制出大尺寸磨料的半固结柔性抛光工具，尤其是首次制备出直径超过300mm，甚至超过700mm的大尺寸绿色柔性抛光垫。本专利技术公开的大尺寸绿色柔性抛光垫中，磨粒的出露高度较为一致，且单颗磨粒与工件的作用力较小，从而避免了磨粒对工件表面的划伤，减小了工件表面/亚表面损伤，可获得较好的表面质量。
[0004]本专利技术采用如下技术方案：一种大尺寸绿色柔性抛光垫，其制备方法为，将磨料溶液、改性溶液依次加入基础溶液中，然后搅拌混合，再倒入模具，接着浸泡钙盐/钾盐溶液，最后开槽、干燥，得到大尺寸绿色柔性抛光垫。
[0005]一种大尺寸绿色柔性抛光垫用凝胶体，其制备方法为，将磨料溶液、改性溶液依次加入基础溶液中，然后搅拌混合，再倒入模具，接着浸泡钙盐/钾盐溶液，得到大尺寸绿色柔性抛光垫用凝胶体。
[0006]一种晶片抛光方法，包括以下步骤：（1）将磨料溶液、改性溶液依次加入基础溶液中，然后搅拌混合，再倒入模具，接着浸泡钙盐/钾盐溶液，最后开槽、干燥，得到大尺寸绿色柔性抛光垫；（2）利用所述大尺寸绿色柔性抛光垫抛光晶片。
[0007]本专利技术中，抛光的参数为上盘20～60rpm、下盘20～50rpm、压力80～120Kg。
[0008]本专利技术中，大尺寸为抛光垫的外径大于300mm，优选大于500mm，比如，700mm～1300mm，一般的，抛光垫为圆形结构，外径即直径。本专利技术制备的超大直径（700mm～1300mm ）抛光垫基体对磨粒具有“容没”效益，能有效避免划痕和损伤产生，且加工过程中无需添加酸碱腐蚀液与研磨液，仅仅需要去离子水作为冷却液。有效解决了现有凝胶抛光垫尺寸小于300mm且再大会产生收缩缺陷、抛光效果差的问题。
[0009]本专利技术中，将羧甲基纤维素钠、黄原胶、水混合搅拌，得到基础溶液；将卡拉胶、水混合搅拌，得到改性溶液；将芳纶纤维粉、碳纤维粉、磨料、水混合搅拌，得到磨料溶液。优选的，基础溶液中，羧甲基纤维素钠、黄原胶、水的重量比为（15～25）∶（3～8）∶500，优选为（18～22）∶（4～6）∶500；改性溶液中，卡拉胶、水的重量比为（2～3）∶200，优选为（2.3～2.7）∶200；磨料溶液中，芳纶纤维粉、碳纤维粉、磨料、水的重量比为（350～450）∶（80～120）∶（10～50）∶600，优选为（380～420）∶（90～110）∶（20～30）∶600。羧甲基纤维素钠、卡拉胶、磨料的重量比为（15～25）∶（2～3）∶（20～30）。
[0010]本专利技术中，室温下，将羧甲基纤维素钠、黄原胶、水于100～1000rpm混合搅拌0.5～5小时，得到基础溶液；将卡拉胶、水于50～80℃下、200～1200rpm混合搅拌10～60分钟，得到改性溶液；室温下，将芳纶纤维粉、碳纤维粉、磨料、水于300～1500rpm混合搅拌10～90分钟，得到磨料溶液；搅拌混合为1500～3000rpm搅拌1～5小时。
[0011]本专利技术中，钙盐为氯化钙，钾盐为氯化钾；氯化钙的质量浓度为0.3～1%，优选为0.4～0.6%；氯化钾的质量浓度为0.3～1%，优选为0.4～0.6%。
[0012]本专利技术中，开槽的深度为大尺寸绿色柔性抛光垫用凝胶体厚度的30～80%，宽度为1～3mm；优选的，开槽的深度为大尺寸绿色柔性抛光垫用凝胶体厚度的40～60%，宽度为1.5～2mm。相邻槽之间的距离为10～30mm。
[0013]本专利技术中，磨料为金刚石颗粒，优选微米金刚石磨料，其粒度为1μm～40μm；现有技术为了获得较好的抛光研磨效果，都采用纳米磨料，但是分散太复杂导致制备繁琐且需要高成本设备，本专利技术创造性的使用微米级磨料，分散简单，无需额外的剪切分散，磨料可以均匀的半固结在凝胶片中，通过凝胶体的设计以及粉体的添加，本专利技术采用微米级磨料研磨晶片，取得的抛光效果与现有技术纳米级磨料相比相当甚至更优。
[0014]本专利技术中，芳纶纤维粉的粒度为500～2000目；碳纤维粉的粒度为600～3000目。
[0015]本专利技术中，浸泡钙盐/钾盐溶液，得到大尺寸绿色柔性抛光垫用凝胶体，再采用常规方法与支撑层复合，然后在凝胶体表面开槽，再干燥，得到大尺寸绿色柔性抛光垫。支撑层为现有技术，比如金属片，可以采用常规的胶粘方式，将凝胶体粘在金属片上。
[0016]本专利技术采用生物胶体羧甲基纤维素钠及黄原胶作为溶胶的复合基体，并往里面添
加适当芳纶粉体及碳纤维粉体，结合卡拉胶，有效的控制了大尺寸抛光垫在成型过程中的收缩问题，同时制备凝胶体时加入钾离子，凝胶干燥后可以完整的制备出直径700mm～1300mm的抛光垫，并且不会发生变形，而现有的凝胶技术公开的抛光垫尺寸都是小于300mm。本专利技术中，磨料可以均匀的分布在抛光垫中，使用一段本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸绿色柔性抛光垫，其特征在于，所述大尺寸绿色柔性抛光垫的制备方法为，将磨料溶液、改性溶液依次加入基础溶液中，然后搅拌混合，再倒入模具，接着浸泡钙盐/钾盐溶液，最后开槽、干燥，得到大尺寸绿色柔性抛光垫。2.根据权利要求1所述大尺寸绿色柔性抛光垫，其特征在于，将羧甲基纤维素钠、黄原胶、水混合搅拌，得到基础溶液；将卡拉胶、水混合搅拌，得到改性溶液；将芳纶纤维粉、碳纤维粉、磨料、水混合搅拌，得到磨料溶液。3.根据权利要求2所述大尺寸绿色柔性抛光垫，其特征在于，基础溶液中，羧甲基纤维素钠、黄原胶、水的重量比为（15～25）∶（3～8）∶500；改性溶液中，卡拉胶、水的重量比为（2～3）∶200；磨料溶液中，芳纶纤维粉、碳纤维粉、磨料、水的重量比为（350～450）∶（80～120）∶（10～50）∶600。4.根据权利要求1所述大尺寸绿色柔性抛光垫，其特征在于，开槽的深度为大尺寸绿色柔性抛光垫用凝胶体厚度的30～80%，宽度为1～3mm。5.根据权利要求1所述大尺寸绿色柔性抛光垫，其特征在于，浸泡钙盐/钾盐溶液，得到大尺寸绿色柔性抛光垫用凝胶体，再将大尺寸绿色柔性抛光垫用凝胶体与支撑层复合，然后在大尺寸绿色...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡光球，陆静，王凯平，
申请(专利权)人：苏州赛尔特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：