[发明专利]化学机械抛光的抛光垫及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛光垫及其制备方法，具体的说是一种化学机械抛光的抛光垫及其制备方法。

背景技术

在光学衬底材料、集成电路和其它电子器件的制造中，通常会涉及到一些化学机械抛光（CMP）工艺。在一般的CMP工艺中，将被抛光材料安置在托架装置上并与抛光垫中的抛光层接触。所述抛光垫被固定在台板上。所述托架装置用来对被抛光材料提供可控的压力，从而将其压在抛光垫上。在外部驱动力下，所述抛光垫与晶片相对彼此发生旋转。与此同时，使抛光液（例如包含磨料的抛光浆液或不含磨料的活性液体）流动到抛光垫上以及被抛光材料和抛光垫的空隙中。由此通过抛光层和抛光介质在被抛光材料的表面的化学和机械作用，被抛光材料的表面被抛光并且平坦化。

CMP抛光垫通常包含至少两层，例如抛光层和缓冲层。它们一般是通过热熔性粘合剂或压敏粘合剂的粘合而结合在一起。这种多层抛光垫公开在例如美国专利5257478中。依靠粘合剂将不同材料结合在一起的抛光垫存在一些问题。例如，这些粘合剂通常需要固化24小时或更长时间、这些粘合剂易受到抛光液的化学侵蚀、层叠在一起的化学机械抛光垫倾向于在抛光期间发生脱层的问题，并且通过粘合剂连接多层材料的工艺较复杂，能耗高、成本高、生产周期长，可靠性低。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、无需粘合剂、可靠性好、粘接强度高、不易脱落、能耗低、成本低、效率高、生产周期短的化学机械抛光的抛光垫。

本发明还提供一种由上述工艺方法制得的抛光垫，抛光层和缓冲层结合牢固，具有优良的力学性能和良好的加工工艺性能。

本发明抛光垫包括相连的抛光层和缓冲层，其制备方法包括以下步骤：

（1）未固化抛光层制备：将A组份和B组份按2:1至3:1的比例混合后浇铸在模具上，在20-45℃下凝胶化1-15分钟得到未固化的抛光层，

其中，A组份为含有5-28重量%的未反应的NCO基团的异氰酸酯封端的预聚体，B组份包括多官能团的烯属不饱和化合物、高分子量多元醇（分子量为500-1000）、催化剂、聚合物微球、匀泡剂和自由基引发剂；

（2）缓冲层的制备：将C组份和D组份按2:3至3:1的比例混合后得到缓层冲预浇铸液，将所述缓冲层预浇铸液浇铸在步骤（1）所述的未固化的抛光层上，然后在60-100℃下凝胶化10-60分钟得到缓冲层，缓冲层中的多官能团的烯属不饱和化合物与抛光层中的含多官能团的烯属不饱和化合物进行自由基聚合形成化学键连接，使缓冲层与抛光层相连；所述步骤（2）中的浇铸温度优选为60-80℃。

其中，C组份含有5-28重量%的未反应的NCO基团的异氰酸酯封端的预聚体；D组份包括多官能团的烯属不饱和化合物、高分子量多元醇、催化剂、聚合物微球、匀泡剂和自由基引发剂。

（3）抛光垫的制备：将相连的抛光层和缓冲层熟化后得到抛光垫。

所述抛光层的肖氏D硬度为45-70；密度为0.7-1.1克/立方厘米；所述缓冲层的肖氏D硬度为10-20；密度为0.2-0.35克/立方厘米。

所述A组分中含有5-28重量%的未反应的NCO基团的异氰酸酯封端的预聚体是由芳香族多官能团异氰酸酯和分子量为500-1000的预聚体多元醇反应后制得，所述芳香族多官能团异氰酸酯选自4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯（4，4′-MDI）、2，4′-MDI、液化MDI和聚合MDI中的至少一种。

所述的分子量为500-1000的预聚体多元醇选自聚丙烯醚二醇、聚四亚甲基醚二醇及其混合物。优选的分子量为500-1000的预聚体多元醇是聚四亚甲基醚二醇。

所述C组份中含有5-28重量%的未反应的NCO基团的异氰酸酯封端的预聚体是由芳香族多官能团异氰酸酯和分子量为1100-2000的预聚物多元醇反应后制得，所述芳香族多官能团异氰酸酯选自4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯（4，4′-MDI）、2，4′-MDI、液化MDI和聚合MDI中的至少一种。

所述的分子量为1100-2000的预聚体多元醇选自聚丙烯醚二醇、已二酸乙二酯或已二酸丁二酯之类的酯基多元醇、聚四亚甲基醚二醇及其混合物。优选的所述的分子量为1100-2000的预聚体多元醇是聚丙烯醚二醇。

所述B组份和D组分中的多官能团的烯属不饱和化合物选自多羟基烯属不饱和化合物、多氨基烯属不饱和化合物、多羟基多氨基烯属不饱和化合物中的至少一种，且含有至少一个可聚合的烯键。

所述B组份和D组份中的多官能团的烯属不饱和化合物选自下述通式化合物中的至少一种。

通式（A）