一种抛光垫用聚合物微球的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种抛光垫用聚合物微球的处理方法，所述方法包括：在容器中提供不互溶的多种溶剂，提供空心聚合物微球体；使得所述多个空心微球体与不互溶的溶剂接触，通过搅拌超声使微球在溶剂中浸润并分层，将作为抛光垫填料的经过溶液处理的聚合物微球从特定溶剂中捞出。本发明专利技术的方法处理后的微球具有尺寸分布均匀，粒径跨度小的特点（0.9<Span<1.1），在与预聚体混合的过程中，能够显著降低分散体的粘度，使微球分散更加均匀，减少团聚与结块。减少团聚与结块。减少团聚与结块。

【技术实现步骤摘要】
一种抛光垫用聚合物微球的处理方法


[0001]本专利技术属于化学机械抛光
，具体涉及一种抛光垫用的聚合物微球的处理方法。

技术介绍

[0002]化学机械抛光(CMP)是一种已用于许多不同的使基材表面平坦化的常规工艺。在半导体领域，随着器件特性尺寸的不断减小的发展，抛光的均匀性和平整性变得越来越重要。在CMP过程中，如硅片，被安装在载体头上，设备表面放置抛光垫。载体头提供了一个可控负载，将硅片以一定的压力压在抛光垫上并不停旋转。抛光液，含有磨料的浆料，通常会被供给到移动的抛光垫和抛光头之间。而抛光垫表面有特定的图形案和无数个细小的孔，有助于控制浆料的输送和在抛光过程中与硅片的相互作用。
[0003]抛光垫通常是由粘弹性高分子材料，特别首选的是聚氨酯材料。在专利CN1059219C中就提出添加有空腔的聚合物微元的聚氨酯制备的抛光垫通常能够有效的对半导体器件表面相接触的部位进行有效的抛光与平坦化。其中聚合物微元内嵌入聚氨酯中，能够随着抛光过程，该抛光垫的表面不断再生。而随着聚合物微元通过高剪切混合使其均匀的分散在已经反应的聚氨酯聚合物的这一过程中，聚氨酯聚合物的粘度变的过高会使得混合变的不充分，微球在混合过程中容易出现团聚现象。通常只能选择在聚氨酯反应过程中的低粘度窗口期，将聚合物微元分散在聚氨酯中。而在专利US 2005171225A1中提出将聚合物微元，尤其是中空结构的聚合物微球预先分散在聚氨酯预聚体中，而后再与固化剂反应，这样的方法能够明显避免聚合物微球在聚氨酯中分散性不均的问题，并能够获得更长的浇注时间，不必集中在低粘度窗口期。但随着抛光垫密度的变小，混合有微球的预聚体(分散体)粘度进一步上升，由此对聚合物微球的分散和降低分散体粘度提出更高的要求。
[0004]专利CN 10484 2261A、CN 104842260 A提出用二氧化碳气氛去处理聚合物膨胀微球，通过实验发现此种方法仅仅只能将微球吹散，无法起到筛分的效果，更不能达到显著降低分散体粘度的目的。
[0005]专利CN 108789186 A针对适用于抛光垫的聚合物充液微元，通过离心空气分级对所述聚合物分级以除去细粒和粗颗粒并产生密度为800克/升到1500克/升的充液微元，这种方法能够同时起到筛分和吹散避免团聚的目的，但其筛分处理的后的微元密度普遍较大，对于密度较小的微球力有不逮。
[0006]因此，仍需开发一种合适的处理聚合物微球的方法，使其能方便快捷地应用于制造具有CMP抛光垫的抛光层。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种抛光垫用聚合物微球的处理方法，能够显著收窄聚合物微球的粒径跨度，提高粒径的均一性，同时大大降低其与异氰酸酯预聚体混合形成的分散体的粘度。
[0008]为实现以上专利技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0009]一种抛光垫用聚合物微球的处理方法，包括以下步骤：
[0010]1)提供相互不互溶的至少两种溶剂加入到容器中，提供中空聚合物微球；
[0011]2)使所述中空聚合物微球与相互不互溶的溶剂在容器中接触；
[0012]3)通过搅拌、超声使中空聚合物微球在溶剂中浸润并分层；
[0013]4)将符合目标粒径跨度的中空聚合物微球从溶剂中分离得到筛分后的中空聚合物微球。
[0014]在一个具体的实施方案中，所述相互不互溶的至少两种溶剂的密度存在差异，在容器内形成不同密度的梯度层，使得中空聚合物微球因自身密度的差异分散在不同密度梯度的溶剂中实现对微球的分层。
[0015]在一个具体的实施方案中，所述溶剂选自水、消泡剂、增塑剂、抗氧剂、阻燃剂、水解稳定剂、杀菌防霉剂、耐磨助剂中任选的至少两种不互溶的溶剂混合而成，其中，各溶剂之间的密度梯度差异大于0.01g/cm3，小于0.5g/cm3；优选大于0.05g/cm3，小于0.4g/cm3；优选地，所述溶剂的密度小于1.4g/cm3，大于0.2g/cm3；优选小于1.0g/cm3，大于0.3g/cm3；更优选地，各溶剂按等体积比混合。
[0016]在一个具体的实施方案中，所述的中空聚合物微球由聚合物外壳和包裹的气体构成，所述聚合物外壳的材料选自聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、聚十二酰胺、聚己内酰胺、聚癸二酸癸二胺、聚癸二酰乙二胺、聚十二烷二酰乙二胺、聚己二酸乙二胺、聚辛酰胺、聚氯化铝、聚丙烯酰胺、聚氨基苯酚、聚芳酰胺、聚芳砜、聚丁二烯
‑
丙烯腈、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸环己烷对二甲醇酯、聚间苯二甲酸二烯丙酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚醚酯纤维、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚氧化乙烯、聚萘二酸乙二醇酯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、异丁烯腈中的至少任一种，优选为聚偏二氯乙烯与聚丙烯腈及甲基丙烯腈共聚而成的外壳；中空部分包裹的气体为空气、氮气、二氧化碳、氩气、氖气、乙烷、丁烷中的至少任一种，优选为异丁烷气体；更优选地，中空部分包裹的气体占微球整体质量的百分比为大于9wt％，小于20wt％。
[0017]在一个具体的实施方案中，所述中空聚合物微球与相互不互溶的溶剂在容器中接触时在水平方向和垂直方向不断搅拌，且在搅拌后超声；优选地，以200
‑
500r/min搅拌1
‑
4小时，超声时间1
‑
4小时；更优选地，边搅拌边超声，每次时间不少于30min，连续循环2
‑
3次。
[0018]在一个具体的实施方案中，所述中空聚合物微球筛分处理前的密度为0.010
‑
0.10g/cm3，筛分后的微球密度控制在0.015
‑
0.08g/cm3。
[0019]在一个具体的实施方案中，所述的中空聚合物微球筛分处理前的粒径范围在10
‑
100μm，筛分后的中空聚合物微球的粒径跨度0.9<Span<1.1。
[0020]在一个具体的实施方案中，筛分后的中空聚合物微球，在使用前还包括将微球中浸润的不需要的溶剂蒸发去除，得到所需溶剂浸润量的微球。
[0021]在一个具体的实施方案中，经溶剂浸润筛分处理的中空聚合物微球，通过搅拌与异氰酸酯预聚体混合成为分散体，所述分散体的粘度为未经筛分处理的微球分散体粘度的80％以下。
[0022]在一个具体的实施方案中，使用经溶剂浸润筛分处理的中空聚合物微球，在分散体中不会出现尺寸大于0.1mm的微球团块。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本专利技术的方法能够批量地处理密度在0.01
‑
0.1g/cm3的聚合物微球，筛分处理后的聚合物微球的粒径跨度0.9<Span<1.1，且微球的采收率在70％以上，更具经济价值。
附图说明
[0025]图1为本专利技术中使用的含杂质聚合物微球处理前低倍扫描电镜照片。
[0026]图2为本专利技术使用的聚合物微球处理前的高倍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛光垫用聚合物微球的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1)提供相互不互溶的至少两种溶剂加入到容器中，提供中空聚合物微球；2)使所述中空聚合物微球与相互不互溶的溶剂在容器中接触；3)通过搅拌、超声使中空聚合物微球在溶剂中浸润并分层；4)将符合目标粒径跨度的中空聚合物微球从溶剂中分离得到筛分后的中空聚合物微球。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述相互不互溶的至少两种溶剂的密度存在差异，在容器内形成不同密度的梯度层，使得中空聚合物微球因自身密度的差异分散在不同密度梯度的溶剂中实现对微球的分层。3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述溶剂选自水、消泡剂、增塑剂、抗氧剂、阻燃剂、水解稳定剂、杀菌防霉剂、耐磨助剂中任选的至少两种不互溶的溶剂混合而成，其中，各溶剂之间的密度梯度差异大于0.01g/cm3，小于0.5g/cm3；优选大于0.05g/cm3，小于0.4g/cm3；优选地，所述溶剂的密度小于1.4g/cm3，大于0.2g/cm3；优选小于1.0g/cm3，大于0.3g/cm3；更优选地，各溶剂按等体积比混合。4.根据权利要求1～3任一项所述的处理方法，其特征在于，所述的中空聚合物微球由聚合物外壳和包裹的气体构成，所述聚合物外壳的材料选自聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、聚十二酰胺、聚己内酰胺、聚癸二酸癸二胺、聚癸二酰乙二胺、聚十二烷二酰乙二胺、聚己二酸乙二胺、聚辛酰胺、聚氯化铝、聚丙烯酰胺、聚氨基苯酚、聚芳酰胺、聚芳砜、聚丁二烯
‑
丙烯腈、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸环己烷对二甲醇酯、聚间苯二甲酸二烯丙酯、聚对苯二甲酸二烯丙酯、聚醚酯纤维、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚氧化乙烯、聚萘二酸乙二醇酯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、异丁烯腈中的至少任一种，优选为聚偏二氯乙烯与聚丙烯腈及甲基丙烯腈共聚而成的外壳；中...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅英杰，方璞，罗建勋，谢毓，王凯，高彦升，
申请(专利权)人：万华化学集团电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：