[發明專利]一種制備拋光層的模具

有效

• 申請號: 201711328550.6
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108127580B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 朱順全;車麗媛;張季平;吳曉茜
• 申請（專利權）人: 湖北鼎匯微電子材料有限公司
• 主分類號: B24D11/00
• 分類號: B24D11/00
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 胡娟

本發明公開了一種制備拋光層的模具，涉及拋光技術領域。模具包括下模和設于下模表面上的環狀上模，環狀上模和下模共同圍成圓柱形模腔，模腔容納用于制備拋光層的液體聚合混合物，環狀上模的側壁沿模腔的軸線方向設有凸出部，凸出部具有容納腔，容納腔貫穿凸出部并與模腔相連通，容納腔的橫截面垂直于模腔的軸線，且沿模腔的軸線由中心向兩端的方向上，容納腔的橫截面面積逐漸變大。容納腔的內壁為連續曲面，連續曲面與模腔的軸線所在平面相交得到連續曲線。本發明無需增加額外裝置和工時，能夠快速、簡便地識別不同密度的拋光層。

技術領域

本發明涉及拋光技術領域，具體是涉及一種制備拋光層的模具。

背景技術

隨著半導體內存(Memory)與邏輯元件(Logic device)的發展，為了提高電子元件密度與降低生產成本，在元件制作工藝上有提升深寬比(Aspect ratio)及增加導線層數的趨勢。化學機械拋光(Chemical Mechnical Polishing，CMP)成為硅片加工和多層布線層間平坦化中最終獲得納米級超光滑無損傷表面的最有效工藝方法，也是能夠實現局部和全局部平坦化的實用技術。拋光墊是CMP系統的重要組成部分，也是CMP工藝的主要消耗品。拋光墊上的拋光層的表面結構和組織直接影響拋光墊的性能，進而影響CMP過程及加工效果。

目前，聚氨酯拋光層通常使用澆鑄-切割法制造，也就是將摻混中空微球體的液體聚合混合物通過噴嘴注入到模腔中，待混合材料在模具中固化成型后，采用割革刀(skiverblade)將經模塑的聚氨酯制品進行切片，并周期性地用磨石加固，以形成拋光層。但是，以該方式制備的拋光層會產生密度和表面硬度不均勻等缺陷。造成這些缺陷的原因在于：(1)由于模具的形狀以及發泡成型時微球體固有的流動現象，容易造成液體聚合混合物的大分子或分子鏈段的取向不均、微球體分布疏密不均或變形。對圓柱體模具成型的聚氨酯制品進行剖面分析可知，材料密度沿模具的高度方向發生變化。(2)固化溫度也會影響拋光層的密度和表面硬度的均勻性，固化溫度過高則會使液體聚合混合物的黏度過低，中空微孔聚合混合物呈現出容易分相的特性，使得圓柱狀聚氨酯制品在不同高度具有不同的密度和孔隙率，通常而言，底部的密度大于頂部的密度，而孔隙率則呈現相反的結果。(3)在固化過程中，預聚物與固化劑混合后迅速反應，在短時間內釋放出大量的熱量，使聚氨酯制品發生不可逆的膨脹，使得氨酯制品中部位置的密度偏低，而靠近兩端的密度偏高。

根據上述分析可知，澆注成型的聚氨酯制品的密度隨高度變化，通常情況下，越靠近聚氨酯制品中部位置，密度越小；越靠近聚氨酯制品的兩端面，則密度越大，使得從不同高度制得的拋光層的密度不同。例如，圖1a是使用傳統澆鑄-切割工藝在圓柱體模具中固化成型的聚氨酯制品，圖2a顯示當該聚氨酯制品的高度H范圍為7～10cm時，密度ρ隨高度H變化的經驗曲線示意圖，密度ρ的范圍為0.7～0.9g/cm³，聚氨酯制品沿高度方向(即圖1a中z軸)從底部到頂部依次分為A、B和C三個區間，B區間中聚氨酯制品的密度變化較小，而在A和C區間中，聚氨酯制品的密度從靠近B區到端面逐漸增加。由于拋光層的力學性能取決于密度，從聚氨酯制品不同高度制得的拋光層的力學性能也不相同，而拋光層的力學性能對拋光性能和使用壽命具有重要影響，因此有必要對具有不同密度的拋光層進行分類標識。

現有生產過程中制造的拋光層是沒有上述分類標識的，如需增加分類標識，需要在現有的生產過程中增加分類標識步驟，不但需要增加相應裝置，而且相對于現有的生產過程增加了工時，進而降低生產效率。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種制備拋光層的模具，無需增加額外裝置和工時，能夠快速、簡便地識別不同密度的拋光層。

本發明提供一種制備拋光層的模具，其包括下模和設于所述下模表面上的環狀上模，所述環狀上模和所述下模共同圍成圓柱形模腔，所述模腔容納用于制備拋光層的液體聚合混合物，其特征在于：