[发明专利]一种新型固结纳米钻石烯研磨盘及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于研磨抛光技术领域，具体涉及一种新型固结纳米钻石烯研磨盘及其制备工艺。

背景技术

进入21世纪以来，以IC产业为代表的信息产业进入了飞速发展阶段，IC芯片的特征线宽也从微米级迈入了纳米级，目前IC芯片的特征线宽仅为22 nm，晶圆尺寸也进入了300mm和400mm时代，并向更大尺寸发展，以满足提高IC芯片产量的需要，同时随着电子通讯产品的日益轻便化、复合化和智能化，要求IC芯片厚度微小化，而芯片表表面状态将直接影响器件的线宽容量。目前IC芯片表面平整化采用的是化学机械研磨抛光技术，而传统的化学机械研磨抛光是以碳化硅、氧化硅等为磨料，采用游离磨料的研磨技术对工件表面进行微加工，从而获得高质量的加工表面，但是这种游离磨料的研磨技术加工后的工件易出现亚表面损伤层，较难获得超光滑表面，影响产品的使用性能，且这种游离磨料的研磨抛光方法在研磨抛光加工后的磨料无法回收，容易造成磨料的浪费，同时会对环境产生污染。

游离磨料研磨抛光加工原理如附图1所示，在加工过程中，磨料1以游离方式参与研磨加工，磨料1随机分布在研磨垫3上，与被加工件2整个表面接触，造成了被加工件2表面不需要加工的区域也被研磨，容易导致工件几何尺寸偏离目标尺寸，再者由于游离磨料研磨中磨料1是游离的，容易导致研磨盘中的微孔被堵塞，导致研磨盘出现釉化现象，同时在研磨过程中需要不停地添加含有磨料的研磨液，造成了磨料的浪费，大量的研磨液携带磨料和废屑排出，污染环境。综上所述，游离磨料研磨加工主要存在以下缺点：

1) 研磨过程中对被加工工件表面的选择性加工较差，全局平坦化效果差；

2) 加工效率偏低，加工工艺不易控制；

3) 磨料利用率低，浪费严重，成本高，对环境污染大；

4) 研磨后易造成磨料嵌入被加工工件表面，给工件清洗和后续加工带来麻烦。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型固结纳米钻石烯研磨盘，同时提供其制备方法是本发明的又一发明目的。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种新型固结纳米钻石烯研磨盘，由基础原料添加纳米钻石烯制成，所述基础原料由以下重量百分比的组分制成： 改性E-54环氧树脂和甲基四氢苯酐55～60%、N,N-二甲基苄胺0.5～1%、增塑剂3.5～4%、填料30～35%、造孔剂5～6%，纳米钻石烯的添加量为基础原料的15～33wt%，E-54环氧树脂和甲基四氢苯酐的质量比为10:9。

纳米钻石烯的添加量为基础原料的30～33wt%。

纳米钻石烯的添加量为基础原料的30wt%。

所述造孔剂为石墨和食盐的混合物，二者的混合比例为1:1～2。

所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，填料为改性硅灰石。

所述纳米钻石烯为由50nm、100nm、200nm、250nm四种不同粒度的纳米钻石烯按质量比(1~2)：(2~3)：(3~4)：(4~5)混合后经以下处理得到：

①超声碱洗：将混合后的纳米钻石烯置于碱洗槽超声碱洗并搅拌，超声频率为30～40KHz，碱洗液为浓度10%～15%的NaOH溶液，碱洗液温度为45～55℃，搅拌速度为25～35rpm，碱洗时间为25～35min；该步骤目的是将纳米钻石烯表面附着的油污去除；

②超声清洗：将碱洗后的纳米钻石烯置于去离子水中超声清洗并搅拌，超声频率为30～35KHz，搅拌速度为15～25rpm，搅拌时间为20～25min，反复清洗直至上层清液pH=7；

③酸洗活化：将清洗后的纳米钻石烯置于酸洗液中酸洗活化并搅拌，酸洗液为体积比为1:10的浓盐酸和浓硫酸混合液，温度为常温，旋转转速为10～15rpm，搅拌时间为10～15min，该步骤目的是达到将原料表面活化的目的；

④超声水洗：将酸洗活化后的纳米钻石烯置于去离子水超声水洗并搅拌，超声频率为30～35KHz，搅拌速度为15～25rpm，搅拌时间为10～15min，反复水洗直至上层清液pH=7；

⑤烘干：采用阶梯式烘烤，具体是先以速率为2℃/min升温至70℃，保温30min后，再升温至90℃，保温30min，继续升温至120℃，保温3h，之后自然冷却到室温待用。烘干的目的是将处理过的原料中的水分去除。

所述的新型固结纳米钻石烯研磨盘的制备方法，包括以下步骤：

1)前处理

将填料、造孔剂放入烘箱中于100℃下烘烤1h，将原材料中的水分去除，防止磨盘固化加热时水分汽化造成气孔；

2) 混料