用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫及其生产工艺的制作方法

本发明涉及无蜡垫，具体为用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫及其生产工艺。

背景技术：

1、传统的抛光技术主要有两种：有蜡抛光和无蜡抛光，有蜡技术是将硅片、蓝宝石或者是砷化镓粘结固定于陶瓷盘的平板上，抛光时抛光头带动陶瓷盘在抛光布上转动，在机械压力和抛光液体的作用下实现抛光目的，实践发现，这种有蜡抛光存在蜡污染，随着电子技术的迅速发展，以及大规模集成电路的集成化程度越来越高，人们对半导体器件的要求也愈加严格，因此无蜡抛光的优势逐渐得以体现，现有的无蜡抛光技术，存在如下的缺陷：失去蜡固定后，半导体硅晶容易移位，造成抛光时晶片损伤，无蜡垫本身具有抛光功能，需要使用大量的抛光液。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫及其生产工艺，通过设置有吸附层和助磨层，吸附层内氧化锌和活性炭纤维配合使用，活性炭纤维本身为卷曲的多孔结构，吸附氧化锌后，在增强活性炭纤维前强度同时，还能抑菌防止霉变，制备的吸附层多孔吸附力强，能够避免半导体硅晶抛光过程中移位，解决了上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫，包括从下至上依次连接的衬底层、吸附层、拒水层和助磨层，所述吸附层由以下重量份原料制成：含氟聚氨酯2-20份、热塑性聚氨酯1-10份、氧化锌0-2份、活性炭纤维0-3份、有机溶剂65-95份和助剂0-0.5份，所述助磨层由以下重量份原料制成：含氟聚氨酯2-10份、热塑性聚氨酯0-4份、混合纤维材料1-2份、羧甲基纤维素胶水1-3份、磨料粘黏剂25-35份、有机溶剂55-70份和助剂0-0.3份。

3、优选的，所述助剂包括表面活性剂、自由基引发剂、流平剂、抑菌剂、消泡剂中的至少一种。

4、优选的，所述混合纤维材料包括活性炭纤维、凯芙拉纤维和玻璃纤维，其中活性炭纤维、凯芙拉纤维和玻璃纤维的重量比为2:1:1。

5、优选的，所述活性炭纤维的制备过程如下：

6、将棕榈叶鞘纤维片进行碱洗处理，获得碱处理棕榈纤维，再经打散、梳理分解成棕榈纤维单丝，使用蒸馏水进行超声波清洗，清洗干净后，将棕榈纤维单丝绞制成螺旋绳，放置鼓风机干燥箱103-105℃环境中干燥；

7、将干燥后的棕榈纤维螺旋绳，浸渍到磷酸溶液中，浸渍24小时后，放置鼓风机干燥箱103-105℃环境中干燥24小时；

8、干燥后棕榈纤维螺旋绳投入到化学活化炉，在氮气保护下，以4℃/min的升温速率加热到700℃，达到活化时间后，关闭电源，冷却至室温后，关闭氮气并取出棕榈纤维；

9、将棕榈纤维用蒸馏水进行超声波清洗，放置鼓风机干燥箱103-105℃环境中干燥24小时，得到活性炭纤维。

10、优选的，所述磷酸的浓度为3mol/l，活化时间为1小时。

11、优选的，所述磨料粘黏剂的制备方法如下：

12、将聚氨酯粉末、氧化铈粉末、二氧化钛粉末、氧化锌粉末、碳酸钙粉末和氧化铝粉末分别过筛，然后混合均匀，混合材料颗粒直径为0.1-50nm；

13、将上述的混合材料加入到混合溶剂中，并向混合溶剂中加入动物油脂，搅拌均匀，得到磨料粘黏剂。

14、优选的，所述混合溶剂为丙酮、乙酸乙酯和二醇醚按照2:1:1组成的混合物。

15、优选的，所述拒水层3为聚丙烯和聚乙烯材料制成的防水透气膜。

16、优选的，所述吸附层上开设有置片孔。

17、本发明要解决的另一技术问题是提供用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫的生产工艺，包括如下步骤：

18、s1、制备衬底层：将铁粉、氮化硅粉、氧化锌粉进行混合后，放置在球磨机中进行球磨，球料比10:1，然后移入真空干燥箱中于100℃下干燥3h，将粘结剂加入干燥后的混合粉末中，混合均匀后，转移至成型模具中，进行烧结成型，将成型的垫片底盘的胚盘进行常温冷却，冷却至常温；

19、s2、制备吸附层：

20、s21：氧化锌研磨成粉末，与活性炭纤维震动混合；

21、s22：将含氟聚氨酯和热塑性聚氨酯溶解在有机溶剂中，配制成聚氨酯溶液，并将氧化锌、活性炭纤维投入到聚氨酯溶液中，简单分散开后，加入助剂搅拌；并在50-60℃下搅拌1-2小时，所得的溶液进行脱泡处理，得到浓度为8-20％的含氟聚氨酯树脂组合物，粘度为500-2000厘泊；

22、s23：将含氟聚氨酯树脂组合物涂布在基材或模具上，在含有机溶剂和水的凝固浴中凝固，得到内部形成多层孔结构的含氟聚氨酯多孔膜，经洗净、干燥后，得到吸附层，在吸附层的表面开设置片孔；

23、s3、制备拒水层3：将聚丙烯材料和聚乙烯材料混合加热，熔融，挤压成熔体，在吸附层靠近置片孔一侧的表面涂覆一层聚丙烯和聚乙烯材料，制成拒水层；

24、s4、制备助磨层：

25、s41：将混合纤维材料利用气流将混合纤维材料吹成三维方向均匀分布的状态，使混合纤维材料互相交叠成网状，并预留出置片孔的位置，网状混合纤维材料整体浸泡到磨料粘黏剂中，浸泡1-2小时；

26、s42：取出网状混合纤维材料，将含氟聚氨酯和热塑性聚氨酯溶解在有机溶剂中，配制成聚氨酯溶液，将含氟聚氨酯树脂组合物涂布在网状混合纤维材料上，在含有机溶剂和水的凝固浴中凝固，得到内部形成多层孔结构的含氟聚氨酯多孔膜；

27、s43：将上述的含氟聚氨酯多孔膜洗净、干燥，将未使用完的磨料粘黏剂与羧甲基纤维素胶水混合，浸泡含氟聚氨酯多孔膜，浸泡1-2小时后干燥，获得助磨层；

28、s5、制备无蜡垫：将衬底层和吸附层粘合，并在拒水层表面粘合助磨层，助磨层与置片孔对应的位置进行打磨保证置片孔内壁平整。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

30、1、本发明通过设置有吸附层和助磨层，吸附层内氧化锌和活性炭纤维配合使用，活性炭纤维本身为卷曲的多孔结构，吸附氧化锌后，在增强活性炭纤维前强度同时，还能抑菌防止霉变，制备的吸附层多孔吸附力强，能够避免半导体硅晶抛光过程中移位；

31、2、本发明在助磨层内设置有混合纤维材料，混合纤维材料互相交叠成网状，活性炭纤维多孔的结构能够吸附更多的磨料粘黏剂，凯芙拉纤维和玻璃纤维增强了网状结构的强度，抛光时不易磨损，磨料粘黏剂与羧甲基纤维素胶水混合，浸泡含氟聚氨酯多孔膜，含氟聚氨酯多孔膜的孔洞内能够粘接更多的磨料粘黏剂，在抛光时，磨料粘黏剂逐渐溶解到抛光液中，起到抛光作用；

32、3、本发明通过吸附层和助磨层之间设置有拒水层，能够防止液体进入到吸附层，延长无蜡垫的使用寿命。

技术特征：

1.用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫，包括从下至上依次连接的衬底层(1)、吸附层(2)、拒水层(3)和助磨层(4)，其特征在于：所述吸附层(2)由以下重量份原料制成：含氟聚氨酯2-20份、热塑性聚氨酯1-10份、氧化锌0-2份、活性炭纤维0-3份、有机溶剂65-95份和助剂0-0.5份，所述助磨层(4)由以下重量份原料制成：含氟聚氨酯2-10份、热塑性聚氨酯0-4份、混合纤维材料1-2份、羧甲基纤维素胶水1-3份、磨料粘黏剂25-35份、有机溶剂55-70份和助剂0-0.3份。

2.根据权利要求1所述的用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫，其特征在于：所述助剂包括表面活性剂、自由基引发剂、流平剂、抑菌剂、消泡剂中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫，其特征在于：所述混合纤维材料包括活性炭纤维、凯芙拉纤维和玻璃纤维，其中活性炭纤维、凯芙拉纤维和玻璃纤维的重量比为2:1:1。

4.根据权利要求3所述的用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫，其特征在于：所述活性炭纤维的制备过程如下：

5.根据权利要求4所述的用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫，其特征在于：所述磷酸的浓度为3mol/l，活化时间为1小时。

6.根据权利要求5所述的用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫，其特征在于：所述磨料粘黏剂的制备方法如下：

7.根据权利要求6所述的用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫，其特征在于：所述混合溶剂为丙酮、乙酸乙酯和二醇醚按照2:1:1组成的混合物。

8.根据权利要求7所述的用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫，其特征在于：所述拒水层(3)为聚丙烯和聚乙烯材料制成的防水透气膜。

9.根据权利要求8所述的用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫，其特征在于：所述吸附层(2)上开设有置片孔(21)。

10.一种如权利要求9所述的用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫及其生产工艺，属于无蜡垫技术领域。本发明的用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫，包括从下至上依次连接的衬底层、吸附层、拒水层和助磨层，所述吸附层由以下重量份原料制成：含氟聚氨酯2‑20份、热塑性聚氨酯1‑10份、氧化锌0‑2份、活性炭纤维0‑3份、有机溶剂65‑95份和助剂0‑0.5份。本发明解决了现有失去蜡固定后，半导体硅晶容易移位，造成抛光时晶片损伤的问题，本发明提出的用于半导体硅晶材料单面抛光的无蜡垫及其生产工艺，吸附层内氧化锌和活性炭纤维配合使用，活性炭纤维本身为卷曲的多孔结构，吸附氧化锌后，在增强活性炭纤维前强度同时，还能抑菌防止霉变。

技术研发人员：李加海,杨惠明,李元祥
受保护的技术使用者：安徽禾臣新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16