专利名称：一种抛光盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化学机械，特别是一种抛光技术领域的一种抛光盘。
背景技术：
化学机械抛光(CMP)是利用化学和机械的作用使材料去除，并且获得超光滑和超平坦表面的一种加工方法。该技术被广泛用于半导体晶片、光学镜面、显示器基板、硬磁盘基片和陶瓷平面零件等的制造领域。特别是该技术被应用于集成电路(IC)和微机械系统 (MIMS)制造领域以来，其越来越得到学者和企业界人士的广泛重视。在化学机械抛光过程中，被抛光工件表面与固结在抛光盘表面的抛光垫接触，并在一定的压力和速度条件下相互摩擦，同时注入相应的抛光液，通过抛光液的化学作用和抛光垫(包括抛光液中的磨料)与抛光表面的机械摩擦作用是材料去除。在这个过程中抛光垫的形态起到了十分关键的作用。一般的抛光垫是一种较软的粘弹性材料制成，并且一些抛光垫是通过特定的工艺使其内部含有一定的空隙。在抛光过程中，抛光垫的作用不仅是贮存抛光液并把它运送到工件的整个加工区域，以及移除抛光过程产生的残留物质(如抛光碎屑，抛光垫碎片等)，而且还直接参与工件表面的摩擦切削和利用其的弹性变形来改变与工件的接触状态，并且嵌入磨料和提高磨料的等高性。因此，抛光垫的表面几何结构特性和物理特性对被抛光表面的宏观与微观几何特性有十分重要的影响。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于化学机械抛光(CMP)技术领域的新型仿生抛光垫， 并给出其设计与制备方法。本发明的技术方案是一种抛光盘，其特征在于抛光垫表面工作层是由具有向日葵籽粒排列结构的块状凸起所组成，抛光垫表面仿生排布应形成具有逆时针和顺时针的斜列线沟槽；聚氨酯籽粒块层是由PU树脂、环氧活性稀释剂、固化剂和磨料的质量比例为 100 100-150 100-300 200-2800软块层和硬块层的硬度控制由由硫化处理来控制， 软层硫化为100°c，硬层硫化为85°C，所述的硫化温度温度不超过150°C _160°C，时间约为 3-5小时。抛光垫的表面具有葵花表面的籽粒块分布结构，籽粒块的上层为硬质聚氨酯层 (可混有二氧化硅、氧化铈、金刚石、碳酸钡等纳米磨料粉)，下层为软质聚氨酯层。籽粒块固结在一个薄的基层上。该垫的籽粒块排布满足叶序理论，即叶序理论的F. R. Yeatts叶序
模型，即满足θ = 137.508° η，籽粒块径向位置满足i = Rjl-Ckn其中θ是第η个凸
O
起籽粒块的极坐标角度，R是第η个凸起籽粒块的极坐标半径，Rtl为抛光垫的直径，κ生长系数。同时保证各个籽粒块间相互分离，满足接触力学的“Winkler地基”理论。抛光垫的制造采用丝网印刷技术。先制造出网版，网版图案必须满足叶序理论和“Winkler地基”理论；然后在基层上印刷软聚氨酯籽粒块层，并进行固化处理；再后印刷硬聚氨酯籽粒块层 (可混有纳米磨料粉)，并进行固化处理。最终形成相应的抛光垫。
本发明的有益效果是此抛光垫的结构设计满足生物科学中的叶序理论的 F. R. Yeatts叶序模型，同时保证各个籽粒块相互分离，满足接触力学的“Winkler地基”理论。
图1抛光盘结构示意图；图2抛光盘的断面示意图；图3丝网模板示意图，图中顺时针斜列线沟1逆时针斜列线沟2籽粒分布上硬聚氨酯凸块3籽粒分布下软聚氨酯凸块4垫软聚氨酯基层5曝光留下的向日葵籽粒排列的模板6网框7具体实施方法下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述图1设计垫的籽粒块直径选取范围为Φ0. 5 5mm，同时保证各个籽粒块相互分离，形成顺时针斜列线沟1和逆时针斜列线沟2，并满足接触力学的“Winkler地基”理论的单元相互独立分割。图2中的抛光垫籽粒状凸块上层3的厚度为0. 5 1mm，材料为硬质聚氨酯，可以混有微纳米磨料，也可以不混入磨料。混入磨料可以为金刚石、立方氮化硼、二氧化硅、氧化铈、氧化铝等，粒度为5 200nm。下层为软质聚氨酯材料4，厚度可在0. 3 0. 5mm范围选取；基层为基层材料5可以是无纺布制成、皮革、软聚氨酯革等具有一定柔性材料制造，厚度可在0. 3 0. 5mm范围选取。聚氨酯材料由PU树脂、环氧活性稀释剂、固化剂组成，质量比例为100 100-150 100-300 ；混有磨料时的质量比为质量比例为 100 100-150 100-300 200480。其中PU树脂为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚四氢呋喃二醇(PTMG)、聚酯多元醇、乙二醇、甲醇、二甲基甲酰胺。环氧活性稀释剂为甲基丙烯酸缩水甘油醚、丁基二缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚或它们的混合。所述的固化剂为苯磺酰氯、对甲苯磺酰氯、硫酸乙脂、石油磺酸、脂肪族多元胺、芳香族多元胺。软块层和硬块层的硬度控制由硫化处理来控制，软层硫化为，硬层硫化的温度为80°C -110°C，时间约为3-5 小时。首先制造图3所示的网版。网版框可以是铝合金材料，也可以是碳钢材料。设计遵循前述的叶序理论，其籽粒漏印孔尺寸按照籽粒大小确定。采用数控打孔或数控激光切割方式制造，也可以采用电铸法、掩膜腐蚀法制造。模版可以是一般的丝网印刷的网、也可以是不锈钢箔板或铜箔版，厚度可以在0. 1 0. 3mm。采用电铸制造时可以用镍或铜制造。 网版尺寸遵循电路板丝网印刷母版设计规律。
权利要求
1. 一种抛光盘，其特征在于抛光盘表面工作层是由具有向日葵籽粒排列结构的块状凸起所组成，抛光盘表面仿生排布应形成具有逆时针和顺时针的斜列线沟槽；聚氨酯籽粒块层是由PU树脂、环氧活性稀释剂、固化剂和磨料的质量比例为 100 100-150 100-300 200-2800软块层和硬块层的硬度控制由由硫化处理来控制， 软层硫化为100°c，硬层硫化为85°C，所述的硫化温度温度不超过150°C _160°C，时间约为 3-5小时。
全文摘要
本发明涉及化学机械抛光技术领域，一种抛光盘，其表面是由相互独立的籽粒块状结构排布形态，相互独立的籽粒块分为相对较硬上层块和相对较软下层块所组成。该籽粒块固结在一个底层上。抛光盘表面工作层是由具有向日葵籽粒排列结构的块状凸起所组成，抛光盘表面仿生排布应形成具有逆时针和顺时针的斜列线沟槽；聚氨酯籽粒块层是由PU树脂、环氧活性稀释剂、固化剂和磨料的质量比例为100∶100-150∶100-300∶200-280。软块层和硬块层的硬度控制由由硫化处理来控制，软层硫化为100℃，硬层硫化为85℃，所述的硫化温度温度不超过150℃-160℃，时间约为3-5小时。
文档编号B24D13/14GK102452048SQ20101052775
公开日2012年5月16日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者褚桂君 申请人:褚桂君