[发明专利]一种抛光用无蜡垫及其制备方法

说明书

本发明涉及一种抛光用无蜡垫及其制备方法，将抛光层黏合在多孔垫片层一侧表面，在基底层内开设储液层，在多孔垫片层另一侧表面黏合基底层，将抛光液加入基底层内的储液层中，制得抛光用无蜡垫，摈弃了传统的以蜡粘片的抛光工艺，通过弹性抛光材料制备出抛光层，该弹性抛光材料为一种改性聚氨酯发泡弹性体，特殊的多孔和弹性结构使其在抛光时不会对晶体造成磨损，而且加入的纳米氧化铈又赋予其良好的耐磨性能，便于长期使用。

技术领域

本发明属于抛光材料技术领域，具体地，涉及一种抛光用无蜡垫及其制备方法。

背景技术

在半导体制备过程中的化学机械平坦化工艺是指以下步骤：将晶圆固定在压板的上端并与安装在压板上的抛光垫的表面接触，然后在压板和该上端相对移动的情况下通过供给浆料而对晶圆进行化学处理，从而机械地平坦掉晶圆表面的不规则结构。

抛光垫是在CMP工艺中起着重要作用的必要部件。一般来说，抛光垫由聚氨酯类树脂组成，其表面上具有用于浆料大量流动的沟槽及用于帮助浆料精细流动的孔。抛光垫中的孔可以通过采用具有空隙的固相发泡剂、填充有挥发性液体的液相发泡剂、惰性气体、纤维等形成，或通过化学反应产生气体来形成，传统的抛光液中加入无机刚性粒子，但是其高硬度在用于对半导体硅晶材料进行抛光时，会对硅晶材料的表面形成划痕或凹坑，影响抛光效果。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种抛光用无蜡垫及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种抛光用无蜡垫，包括抛光层、多孔垫片层、基底层和储液层，所述抛光层内设有若干空腔，空腔从抛光层上表面延伸至多孔垫片层表面，基底层内设有储液层，储液层与多孔垫片层连通，储液层内设有抛光液；

所述抛光液包括如下步骤制成：

步骤S1、将苯酚和氢氧化钠按照1∶100的重量比混合均匀，之后加入质量分数15％甲醛溶液，制得混合液，升温至90℃，保温并反应1h，制得树脂液，控制苯酚和甲醛的摩尔比为1.1-1.2∶1；

步骤S1中通过苯酚与甲醛发生加成反应制备出酚醛树脂溶液；

步骤S2、将纳米金刚石加入去离子水中，超声分散30min，制得分散液，之后滴加树脂液，继续超声30min，制得混合液，加入有聚四氟乙烯内胆的水热釜中，升温至180℃，水热反应6h，反应结束后冷却至室温，离心、洗涤，烘干，制得初品，控制纳米金刚石、去离子水和树脂液的用量比为15-20mg∶50mL∶100mg；

步骤S2中将纳米金刚石加入树脂液中，树脂液能够对金刚石粒子进行包覆并形成球体，为一种纳米金刚石做核，酚醛树脂作为壳的核壳微球。

步骤S3、将制成的初品置于坩埚中，在氮气气氛下升温至350℃，保温2h，之后升温至800℃，保温2h，之后冷却取出，制得抛光粒子，之后将抛光粒子加入去离子水中，滴加质量分数10％氢氧化钠溶液调节pH，直至pH＝10，制得抛光液。

步骤S3中将制成的核壳结构的微球分别在350和800℃下碳化，形成抛光粒子，其为一种炭包覆纳米金刚石粒子的复合材料，纳米金刚石是优异的抛光材料，但是其高硬度在用于对半导体硅晶材料进行抛光时，会对硅晶材料的表面形成划痕或凹坑，所以本发明通过制备出一种核壳结构的金刚石抛光粒子，形成一层软外壳，使得在使用抛光粒子进行抛光时不会对表面造成损伤。

进一步地：多孔垫片层与抛光层黏合，基底层与多孔垫片层黏合。

进一步地：多孔垫片层为涤纶片材料层，其上均匀开设有若干通孔。

进一步地：基底层为厚度为3-5mm的聚丙烯材料层。

进一步地：所述抛光层为弹性抛光材料制成，所述弹性抛光材料包括如下步骤制成：