[發明專利]一種高耐磨性化學機械拋光墊及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211035655.3
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115972084A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 相紅旗;陳浩聰;姚力軍
• 申請（專利權）人: 寧波贏偉泰科新材料有限公司;寧波江豐電子材料股份有限公司
• 主分類號: B24B37/24
• 分類號: B24B37/24;B24D18/00;B24B1/00;C09D175/04;C09D7/61
• 代理公司: 上海微策知識產權代理事務所(普通合伙) 31333
• 代理人: 安櫟

本發明公開了一種高耐磨性化學機械拋光墊及其制備方法和應用，涉及的是化學機械拋光墊的制備領域。本發明通過用超聲波和分散劑處理氧化石墨烯，再加入到聚氨酯樹脂溶液中，涂布于透明薄膜基材上，通過凝結成膜法獲得多孔聚氨酯膜，隨后經后處理制備成拋光墊，具有優異的耐磨性、拋光性和穩定性。通過超聲波分散，使氧化石墨烯分散成單層結構，同時分散劑使單片層結構均勻分散在聚氨酯樹脂溶液中，氧化石墨烯表面的含氧官能團與聚氨酯官能團之間可以形成氫鍵交聯點，從而使凝結形成的聚氨酯膜物理機械性能得到提升，可延長拋光墊使用壽命，提高拋光性能穩定性。

技術領域

本發明涉及的是化學機械拋光墊的制備領域，B29C41/24，尤其涉及一種高耐磨性化學機械拋光墊及其制備方法和應用。

背景技術

半導體芯包含多層微觀電路結構，其主要是通過在硅晶圓片上經過光刻和刻蝕工藝形成凹槽，還需利用離子注入、退火、擴散、物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、化學機械拋光(CMP)等技術，最終在晶圓上形成密集微觀集成電路結構。而微觀集成電路制造中主要通過不同的沉積技術和工藝，分步層沉積到半導體晶片的表面上，導致晶片形成微觀上非常不平坦的表面，多層微觀電路的制造是從下往上逐層成型的，所以每完成一層的加工工藝需要對硅晶圓片進行化學機械拋光(CMP)處理使其表面平坦化程度滿足其上層加工的需要。

化學機械拋光(CMP)作為半導體芯片生產過程中非常重要的一道工序，主要是負責去除表面多余的材料和雜質，減少表面粗糙、劃痕等缺陷。在CMP工藝中，拋光頭將硅晶圓片與拋光墊的拋光面進行接觸，利用拋光液實現拋光，CMP拋光一般包括粗拋和精拋兩段。對于精拋過程來講，拋光墊必須柔軟并且對非平坦的硅晶圓表面有更好的追隨性，通過凝結成膜法制備得到的拋光墊可以到達精拋過程中對拋光墊的需求。而用于凝結成膜法的樹脂多為線性高分子，化學交聯很少或者幾乎沒有，因此其物理機械性能相較于有交聯結構的差，但增加化學交聯點容易導致其無法溶于有機溶劑。因此通常通過在樹脂溶液中共混添加劑，對樹脂進行補強處理。但這些添加劑的活性官能團較少或者顆粒較粗大，因而起到的補強作用有限，難以實現大幅提高聚氨酯物理機械強度的目的。

中國專利申請CN202110461979.2公開了一種化學機械拋光墊及其制備方法，將由聚氨酯樹脂、DMF、親水性添加劑、炭黑組成的樹脂漿料涂布于成膜基材，通過兩次凝結的方式，使制備得到的化學機械拋光墊具有柔性支撐，同時待拋光物表面平坦度得到提高，拋光墊壽命延長，但是其對拋光墊的耐磨性及物理機械強度的改善程度有限。中國專利申請CN202110452003.9公開了一種化學機械拋光墊的制備方法，通過在有機溶劑A中加入炭黑后，與表面活性劑、有機溶劑B、混合液C混合后凝結成膜制備拋光墊，形成尺寸均一穩定的孔洞，減小了研磨顆粒與待拋光表面的摩擦，提高了軟質聚氨酯膜的表面平整性，但是炭黑表面的活性基團較少，起到的補強效果有限。

發明內容

為了解決上述問題，本發明第一方面提供了一種高耐磨性化學機械拋光墊的制備方法，其包括：

(1)將填料和界面活性劑機械分散于有機溶劑中，形成分散液；

(2)于(1)中得到的分散液中加入樹脂溶液，攪拌得到樹脂漿料；

(3)將(2)所得樹脂漿料涂布于透明薄膜卷材上，然后通過后處理制備得到高耐磨性化學機械拋光墊。

步驟(1)中，所述機械分散的方式選自化學分散、超聲波分散、研磨、普通球磨中的一種或多種；優選為超聲波分散。

所述填料、有機溶劑、界面活性劑的重量份之比為(0.05～3)：(35～70)：(1～6)；優選為(0.1～1.5)：(40～60)：(2～4)；進一步優選為0.8：60：3。

所述填料選自炭黑、石墨、納米碳管、纖維素、氧化石墨烯、高分子微球中的一種或多種；優選為氧化石墨烯。

在一些優選的實施方式中，所述氧化石墨烯具有多層結構。