一种无纺布抛光垫的无溶剂制备方法技术

一种无纺布抛光垫的无溶剂制备方法，其特征在于包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种无纺布抛光垫的无溶剂制备方法


[0001]本专利技术属于硅晶圆衬底抛光
，具体地说，是一种无纺布抛光垫的无溶剂制备方法
。

技术介绍

[0002]化学机械抛光
(CMP)
是指在一定压力及抛光浆料存在下，被抛光工件相对于抛光垫作相对运动，借助于纳米粒子的研磨作用与氧化剂的腐蚀作用之间的有机结合，在被研磨的工件表面形成光洁表面
。CMP
技术最广泛的应用是在集成电路
(IC)
和超大规模集成电路中
(ULSI)
对基体材料硅晶片的抛光
。
而国际上普遍认为，器件特征尺寸在
0.35
μ
m
以下时，必须进行全局平面化以保证光刻影像传递的精确度和分辨率，而
CMP
是目前几乎唯一的可以提供全局平面化的技术，其应用范围正日益扩大
。
[0003]目前，用作半导体衬底材料的硅晶圆片一般是采用直拉法制成单晶硅棒，切割硅棒并将一个表面加工成高平坦化表面的硅晶圆片加工步骤获得的
。
为了获得高平整度的硅晶圆表面，单晶硅棒在经过金刚石线切割后还需要进行粗抛
、
中抛
、
精抛等
CMP
工艺才可以获得极高平坦化表面的硅晶圆衬底产品，无纺布抛光垫主要应用于粗抛和中抛的
CMP
工艺中，需要抛光垫提供较高的去除速率和较低的划伤缺陷
。
清洗抛光后的硅晶圆片，去除抛光液和附着在抛光晶片上的杂质
。
[0004]抛光步骤中有多种类型的抛光方法
。
硅晶圆片的抛光方法包括单面抛光和双面同时抛光的方法，如单面抛光方法将硅晶圆片用蜡等粘合剂或者无蜡吸附垫固定在抛光头上，硅晶圆片的待抛光面朝下压在下方贴有抛光垫的平台上，向抛光垫上加注抛光液同时抛光头施加下压力并使抛光头和平台旋转，对硅晶圆片进行抛光
。
[0005]通常无纺布抛光垫用于粗抛和中抛工艺，绒面抛光垫用于精抛工艺
。
无纺布抛光垫是用聚氨酯浸渍化学纤维无纺布制成的复合材料，通过制备工艺和聚氨酯配方调整可以获得不同物性和抛光效果的抛光垫，已广泛用于硅晶圆片的抛光
。
[0006]作为
CMP
工序中两大耗材，抛光垫一方面能提供一定的机械载荷，另外还起着容纳和运输抛光液的作用
。
无纺布抛光垫为聚氨酯与化学纤维无纺布形成的复合材料，既具有较高的硬度，又富有良好的压缩和回弹性能，同时内部大量的孔隙可以容纳抛光液，通过其加工出的硅晶圆衬底成品平坦度良好；该类型的抛光垫一般是通过两道成型工艺制作而成，第一道工艺是将聚氨酯树脂
、DMF(N,N
‑
二甲基甲酰胺
)、
助剂按一定比例混合，浸渍无纺布基布后通过湿法凝固
、
水洗和烘干获得含有聚氨酯树脂的无纺布；第二道工艺是将聚氨酯预聚体树脂
、
固化剂
、DMF、
丁酮按一定比例混合后，浸渍第一道工艺制作的基布，然后直接烘烤去除溶剂同时使预聚体与固化剂发生反应，再经熟化
、
磨皮之后再进行切圆开槽得到最终产品
。
第一道的树脂选择和第二道的树脂配方，以及两道工艺的操作控制都对抛光垫的微观结构和物理性能有很大影响
。
[0007]专利
JP2005330621A
在传统两道工艺的基础上做了优化，将两道工艺制备的正反面树脂密度高的基材通过一对加热辊之间进行热处理，将基材加热加压至高于聚氨酯树脂
的软化温度使分布在上面的树脂被转移到内部，使成为抛光面的表面侧的树脂与内部的树脂分布更加均匀，但是此工艺的控制极为复杂，要使固化的聚氨酯软化并挤压均匀至横截面分布均匀的状态，需要精密控制加热温度
、
加热时间
、
挤压压力等诸多因素，想要获得预期的均匀结构其生产过程控制极为复杂，批次稳定性也难以保证；专利
JP2007
‑
31883A
公开了一种不使用稀释溶剂，直接用聚氨酯预聚体
、
固化剂
、
催化剂混合浸渍无纺布加热固化成型的无纺布抛光垫，但没有明确加工工艺，根据专利公布的物性数据来看，抛光垫硬度较高，压缩率非常低，表现出非常坚硬的状态，容易给硅晶圆片带来划痕等缺陷
。
[0008]通过传统两道成型工艺的抛光垫生产操作非常繁琐复杂，且通过两次含浸挤压导致内部微观结构形变，尤其是第二次浸渍时其中的溶剂会溶解部分第一道的树脂，在挤压作用下使树脂在横截面方向上的分布会出现差异，产品质量难以控制，同时生产工艺中用到了大量的溶剂，尤其是第二道工艺产生的大量溶剂蒸汽也具有一定的燃烧
、
爆炸等危险性，其回收和处理也非常繁琐，且相对成本较高
。
若不使用有机溶剂稀释树脂，直接进行传统浸泡法浸渍工艺容易导致无纺布浸渍树脂过多空隙少，抛光液的储存量很少，抛光速率偏低，同时使产品过于坚硬，在应用时容易对硅晶圆片产生划伤
。
[0009]因此，现有技术中，对于如何完成无纺布抛光垫使用大量溶剂
、
产品品质难以控制
、
浸泡浸渍工艺浸渍量过大成了本领域亟待解决的技术问题
。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的，在于提出一种安全可靠的无纺布抛光垫的无溶剂制备方法
。
[0011]为实现上述目的，本专利技术的技术解决方案是：
[0012]一种无纺布抛光垫的无溶剂制备方法，其特征在于包括以下步骤：
[0013]a、
浆料的制备
[0014]将多元醇
、
多异氰酸酯
、
扩链剂
、
交联剂
、
催化剂按一定比例混合，在密闭搅拌罐中通氮气保护下搅拌均匀后抽真空脱泡，得到存入浆料桶中的浆料；
[0015]b、
无气喷涂
[0016]将无气喷涂机的抽料管道插入所述浆料桶中，调节喷涂压力到一定值，使用电磁阀作为喷涂的控制开关，在无纺布上表面均匀排布若干个喷头同时进行喷涂，通过控制生产线车速调节无纺布上的浆料喷涂量；
[0017]c、
预热与加热挤压
[0018]喷涂浆料后的无纺布先通过一个预热烘道，预热烘道加热到一定温度，使浆料发生初步缩聚反应，再通过一组上下位设置的加热压辊的挤压，上加热压辊与下加热压辊均可加热，加热方式为内置电磁线圈加热，挤压是通过气压缸控制上加热压辊向下挤压，通过调节气压和增减垫片的方式调节挤压压力和挤压间隙，通过压辊挤压后无纺布表面浆料均匀分布在无纺布纤维内部，同时由于加热和催化剂的作用使浆料发生进一步反应，使喷涂浆料粘度明显升高，形成半凝胶化状态，以均匀粘附在无纺布的纤维表面，使无纺布抛光垫表面和内部的喷涂浆料分布均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无纺布抛光垫的无溶剂制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a、
浆料的制备将多元醇
、
多异氰酸酯
、
扩链剂
、
交联剂
、
催化剂按一定比例混合，在密闭搅拌罐中通氮气保护下搅拌均匀后抽真空脱泡，得到存入浆料桶中的浆料；
b、
无气喷涂将无气喷涂机的抽料管道插入所述浆料桶中，调节喷涂压力为
10Mpa
，使用电磁阀作为喷涂的控制开关，在无纺布上表面均匀排布
10
个喷头同时进行喷涂，通过控制生产线车速调节无纺布上的浆料喷涂量；
c、
预热与加热挤压喷涂浆料后的无纺布先通过一个预热烘道，预热烘道加热到
60℃
，使浆料发生初步缩聚反应，再通过一组上下位设置的加热压辊的挤压，上加热压辊与下加热压辊均可加热，所述上加热压辊为橡胶辊，所述下加热压辊为不锈钢辊，加热方式为内置电磁线圈加热，挤压是通过气压缸控制上加热压辊向下挤压，通过调节气压和增减垫片的方式调节挤压压力和挤压间隙，挤压加热温度为
100℃
，通过压辊挤压后无纺布表面浆料均匀分布在无纺布纤维内部，同时由于加热和催化剂的作用使浆料发生进一步反应，使喷涂浆料粘度明显升高，形成半凝胶化状态，以均匀粘附在无纺布的纤维表面，使无纺布抛光垫表面和内部的喷涂浆料分布均匀，后期烘烤定型时不会因为浆料流动而导致密度不均；
d、
定幅烘烤成型无纺布通过针板烘道，将无纺布绷板定幅在无纺布原本的宽幅，使无纺布不发生收缩，出针板烘道后无纺布通过切割设备裁剪成需要的长度，堆叠一定数量后放入
100℃
真空烘箱继续固化
16
小时获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈浩聪，
申请(专利权)人：上海映智研磨材料有限公司，
类型：发明
国别省市：