[發明專利]一種聚氨酯復合拋光墊及其制備方法

在審

• 申請號: 202010150048.6
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111205430A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 張澤芳;彭詩月
• 申請（專利權）人: 徐州永澤新材料科技有限公司;上海映智研磨材料有限公司
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/34;C08G18/32;B24B37/20;B24B37/24
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

本發明提供一種水性聚氨酯樹脂的制備方法。本發明進一步提供一種附著上述水性聚氨酯樹脂的聚氨酯復合拋光墊的制備方法。本發明提供的一種聚氨酯復合拋光墊及其制備方法，能夠提供一種環保、簡單、生產周期短的聚氨酯復合拋光墊的制備方法，制備的聚氨酯復合拋光墊具有耐磨性好、拋光效率高、使用壽命長的優點。

技術領域

本發明屬于拋光墊材料的技術領域，涉及一種聚氨酯復合拋光墊及其制備方法。

背景技術

20世紀90年代末期，隨著硅片尺寸的加大以及半導體器件密度尺寸的增加，再加上半導體芯片結構復雜化和芯片內部結構多層互聯的需求，平坦化工藝在硅片襯底制造過程中成了必不可少的工藝步驟。CMP技術作為最有效的全局平坦化技術，成為硅片襯底平坦化工藝中唯一適用的方法。

拋光墊是CMP工藝中決定拋光工藝性能的重要材料，占CMP費用的40％左右，主要起貯存拋光液并將其送至工件的整個加工區域、去除拋光過程產生的殘留物、傳遞材料去除所需的機械能量及維持拋光過程所需的機械和化學環境等作用。

CMP工藝技術中常用的拋光墊有聚氨酯拋光墊和聚氨酯復合拋光墊。硅片襯底中使用的多是聚氨酯復合拋光墊。聚氨酯復合拋光墊是指用無紡布復合聚氨酯的拋光墊。即將聚氨酯溶解在溶劑中(如DMF)或分散在水中，將由合成橡膠或合成纖維等構成的無紡布或編織布等基材浸潤在聚氨酯溶液中，再經濕式凝固或干燥，得到聚氨酯復合拋光墊。聚氨酯具有較高的抗拉強度、延展率和抗撕裂性，并在化學機械拋光中表現出優異的化學穩定性和高電阻性，能實現高效的平坦化加工。但是聚氨酯拋光墊硬度過高，拋光過程中變形小，加工過程中容易劃傷芯片表面，同時非均勻性也較差。無紡布質軟，由化學機械拋光原理可知，軟質拋光墊可獲得加工變質層和表面粗糙度都很小的拋光表面，因此聚氨酯復合拋光墊的這種“上硬下軟”的復合結構，在兼顧平坦度和非均勻性要求的同時，還能儲存拋光液，而且不滲透到拋光墊的內部，拋光效果穩定。

如專利CN 108349062公開了一種含浸聚氨酯樹脂的無紡布拋光墊的制備方法。其采用兩次浸漬工序，結合濕式凝固和干式凝固的方法，增加樹脂和針織物基材的密合性，提高了拋光墊的強度。專利CN 104385120公開了一種無紡布浸漬聚氨酯樹脂的拋光墊。該專利采用預凝聚的方法，減少凝聚過程中有機溶劑的使用，提高拋光墊的硬度和透水性。專利CN102211319公開了一種使用固含量大于95％的聚氨酯樹脂溶液，減少了有機溶劑的使用，所制得的拋光墊致密性增加，表面平整。專利CN 102119069公開了一種水性聚氨酯彈性體作為含浸樹脂制備無紡布拋光墊的方法，通過形成由超細纖維構成的纖維絡合體，制備出高剛性的拋光墊，該拋光墊不易產生劃痕且具有優異的平坦化性能和拋光效率。

但是以上專利中的拋光墊依然存在(1)有機溶劑使用量大；(2)工藝復雜、時間長；(3)水性聚氨酯分散顆粒不均勻，浸漬不均勻等問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的之一在于提供一種水性聚氨酯樹脂的制備方法。

本發明的目的之二在于提供上述方法制備的一種新型水性聚氨酯樹脂。

本發明的目的之三在于提供一種耐磨性好、拋光效率高的聚氨酯復合拋光墊。

本發明的目的之四在于提供一種硅片襯底CMP聚氨酯復合拋光墊的制備方法，該工藝具有環保、簡單、生產周期短的優點。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明第一方面提供一種水性聚氨酯樹脂的制備方法，包括以下步驟：

1)將異氰酸酯與多元醇進行第一次反應，獲得第一反應物；

2)在第一反應物中加入催化劑、親水擴鏈劑及丙酮進行第二次反應后，再加入成鹽劑中和，加水攪拌乳化，獲得水性聚氨酯樹脂。

優選地，步驟1)中，所述異氰酸酯選自脂肪族異氰酸酯或其衍生物、芳香族異氰酸酯或其衍生物中的一種。