CN117924644A

CN117924644A - 一种抛光垫基材及其制备方法

Info

Publication number: CN117924644A
Application number: CN202311794759.7A
Authority: CN
Inventors: 陈亚春; 罗乙杰; 王磊; 陈博; 梁雪; 柳焱林; 汤舒嵋
Original assignee: Hubei Dinghui Microelectronics Materials Co ltd; Hubei Dinglong Co ltd; Hubei Dinglong Huisheng New Materials Co ltd
Current assignee: Hubei Dinghui Microelectronics Materials Co ltd; Hubei Dinglong Co ltd; Hubei Dinglong Huisheng New Materials Co ltd
Priority date: 2023-12-25
Filing date: 2023-12-25
Publication date: 2024-04-26

Abstract

本发明涉及一种抛光垫基材及其制备方法，该抛光垫基材经由以下原料反应得到：聚酯多元醇、聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂、无机填料、催化剂、表面活性剂、稀释剂。本发明还提供一种抛光垫基材的制备方法，具体包括下述步骤：(1)第一聚合体制备：聚酯多元醇及聚醚多元醇在催化剂的作用下与异氰酸酯反应生成羟基封端的预聚体；(2)第二聚合体制备：向第一聚合体内加入扩链剂、异氰酸酯及稀释剂，控制聚合物分子量；(3)发泡浆料制备：将第二聚合体与无机填料、表面活性剂、稀释剂混合均匀；(4)聚氨酯发泡：发泡浆料真空脱泡，涂覆于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材，置于固化液中使泡孔定型，水洗烘干后即得含有泡孔结构的抛光垫基材。本发明得到聚合物分子量控制精准，分布集中，且合成条件温和，工艺稳定。利用其制备的抛光垫可提升晶圆研磨去除率，减少缺陷，延长使用寿命。

Description

一种抛光垫基材及其制备方法

技术领域

本发明属于化学机械平面化处理的抛光技术领域，具体涉及一种抛光垫基材及其制备方法。

背景技术

化学机械抛光技术是半导体晶片加工过程中的关键技术之一，广泛应用于晶片生产各个阶段的平坦化过程，而抛光垫是化学机械抛光的重要组成部分，抛光垫表面存在不同类型的囊孔和相互贯通的沟槽，具有存储和均匀运输抛光液的作用，增强研磨效果，同时可将研磨过程中产生的碎屑及时排出，降低晶圆表面缺陷率。

聚氨酯(TPU)具有独特的软-硬段镶嵌结构，聚酯或聚醚型多元醇赋予TPU一定的柔顺性、弹性及良好的低温性能，异氰酸酯及小分子二元醇赋予TPU一定的硬度与强度，具有良好的力学性能及耐腐蚀性能，因此其作为一种优良的抛光材料广泛应用于半导体精抛领域。

目前国内半导体厂商所采用的CMP精抛垫多以进口为主，国产的聚氨酯型聚合物基材存在分子量分布较宽、机械性能差、表面粗糙度大等缺点，同时所制得的抛光垫存在去除率低、缺陷率高、寿命短等弊端。

发明内容

为了解决目前抛光垫所需聚氨酯树脂分子量分布较宽、机械性能差、表面粗糙度大及其制得的抛光垫去除率低、缺陷率高、寿命短等问题，提供一种抛光垫基材及其制备方法。本发明的抛光垫基材具有高分子量、窄分布、低表面粗糙度、良好的力学及机械性能，同时具备高去除率、低缺陷率、长寿命的优点。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种抛光垫基材及其制备方法，包括如下步骤：

1.第一聚合体制备：聚酯多元醇及聚醚多元醇在催化剂的作用下与异氰酸酯反应生成以羟基封端的预聚体，控制异氰酸酯指数R₁＝0.75～0.95，加入稀释剂，控制粘度4000～6000mPa·s；

2.第二聚合体制备：向第一聚合体内加入扩链剂、异氰酸酯及稀释剂，控制总异氰酸酯指数R＝0.98～1.05，监测聚合物分子量达到60000～100000g/mol，加入封端剂，控制粘度120000～180000mPa·s；

3.发泡浆料制备：将第二聚合体与无机填料、表面活性剂、稀释剂混合均匀，控制粘度3000～15000mPa·s；

4.聚氨酯发泡：将发泡浆料真空脱泡后，涂覆于PET基材上，将其置于固化液中使泡孔定型，经水洗烘干后即得到含有泡孔结构的抛光垫基材。

进一步地，所述聚酯多元醇包括聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚己二酸-乙二醇-丁二醇酯、聚己二酸二乙二醇酯、聚己二酸新戊二醇酯、聚己内酯、聚碳酸酯中的一种或多种组合；聚醚多元醇包括聚四氢呋喃、聚环氧丙烷、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷-环氧乙烷共聚物中的一种或多种组合。

进一步地，所述聚酯多元醇官能度f＝2，数均分子量为1000～3000g/mol；聚醚多元醇官能度f＝2～3，数均分子量为500～3000g/mol；聚酯多元醇与聚醚多元醇摩尔比为3：1。

进一步地，所述异氰酸酯包括芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯；所述芳香族异氰酸酯包括2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯中的一种或多种组合；所述脂肪族异氰酸酯包括1,4-环己烷二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯中的一种或多种组合。

进一步地，所述异氰酸酯在第一聚合体制备中使用双组份异氰酸酯，第二聚合体制备中使用单组分异氰酸酯。

进一步地，所述催化剂为1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷或二丁基锡二月桂酸酯，稀释剂为N,N-二甲基甲酰胺，扩链剂包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、1,4-环己二醇、纯水中的一种或多种组合；封端剂为甲醇或二正丁胺。

进一步地，所述无机填料包括炭黑、二氧化硅、碳酸钙、氧化铈、氧化铁中的一种或多种组合，粒径范围为30～100nm；所使用表面活性剂包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂中一种或多种组合。

进一步地，固化液为N,N-二甲基甲酰胺的水溶液，浓度为2％～25％；优选地，N,N-二甲基甲酰胺浓度为5％～15％。

有益效果：

1.采用双组份醇羟基供体，调整软/硬段比例，使树脂同时具有柔性和刚性，优化力学性能，具有更好的抛光性能。

2.通过逐步聚合的方式，使用羟基封端的第一聚合体与异氰酸酯、小分子扩链剂反应，得到多元嵌段共聚的聚氨酯树脂，分子结构设计合理，树脂具有更规整的软/硬段分布，均一性好，分子量分布更集中，延长使用寿命。

3.通过控制稀释剂比例，使聚合反应更温和、可控，有利于商业化放大生产。

4.调整无机填料及表面活性剂的种类和含量，使得抛光垫具有更低的表面粗糙度和良好的成肌性，泡孔分布更均匀，孔径更均一，有利于提高晶圆表面的研磨去除率，降低缺陷率。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要的使用的附图进行简要介绍，显而易见的，下面描述的附图仅为本申请的一部分实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为抛光垫基材制备工艺流程图。

图2为实施例1的抛光垫基材的SEM图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细的描述，但是本领域人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明而不是对发明范围的限定，实施例中未注明的具体条件者，按照常规条件，或者制造商的建议条件下进行，所用试剂或仪器未注明生产商的，均可以通过市售或购买获得的常规产品。

本发明的抛光垫基材及其制备方法包括如下步骤：

1.第一聚合体制备：聚酯多元醇及聚醚多元醇进行脱水处理，控制含水量≤150ppm；然后在催化剂的作用下与异氰酸酯反应生成以羟基封端的预聚体，反应温度为60～100℃；反应时间为2～5h，反应压力为常压，控制异氰酸酯指数R₁＝0.75～0.95，R₁为第一聚合体体系内异氰酸根与羟基摩尔比，加入稀释剂，控制粘度4000～6000mPa·s；

2.第二聚合体制备：向第一聚合体内加入扩链剂、异氰酸酯及稀释剂，反应温度为60～100℃，反应压力为常压，控制总异氰酸酯指数R＝0.98～1.05，R为体系内总异氰酸根与总羟基摩尔比，监测聚合物分子量达到60000～100000g/mol，加入封端剂，控制粘度120000～180000mPa·s；

3.发泡浆料制备：将第二聚合体与无机填料、表面活性剂、稀释剂混合均匀，发泡浆料中第二聚合体30～80质量份、无机填料1～8质量份、表面活性剂4～10质量份，稀释剂20～70质量份，控制粘度3000～15000mPa·s；

4.聚氨酯发泡：将发泡浆料真空脱泡后，涂覆于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材上，将其置于不同浓度N,N-二甲基甲酰胺的水溶液中，固化30min使泡孔定型，经水洗烘干12h后即得到含有不同泡孔结构的抛光垫基材。

聚酯多元醇

本发明中聚酯多元醇选自平均官能度为2的聚酯多元醇中的一种或两种以上的组合，具体包括但不限于聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚己二酸-乙二醇-丁二醇酯、聚己二酸二乙二醇酯、聚己二酸新戊二醇酯、聚己内酯、聚碳酸酯中的一种或者两种以上组合。

本发明中选择分子量范围为1000～3000聚酯多元醇，分子量过低时聚氨酯树脂的硬度和弹性模量较高，缺乏充分的弹性，缓冲作用较差，成为脆性的聚合物，由该聚氨酯树脂制得的抛光垫变得过硬，易对晶片表面造成划痕，而且由于更易磨损，从抛光垫寿命出发，并不优选。另一方面，分子量过高时，聚氨酯树脂变得过软，硬度和弹性模量过低，制得抛光垫平面化特性较差。

聚醚多元醇

本发明中聚醚多元醇选自平均官能度为2～3的聚醚多元醇中的一种或两种以上的组合，具体包括但不限于聚四氢呋喃、聚环氧丙烷、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷-环氧乙烷共聚物中的一种或者两种以上组合。

本发明选择平均官能度为2～3的聚醚多元醇，通过调节聚醚多元醇的平均官能度，控制产物的交联度，从而得到不同硬度及弹性的抛光垫基材。具体地，当使用平均官能度大于3的聚醚多元醇时，得到聚氨酯基材硬度过高，易对工件造成划痕，不能满足晶圆表面精细化抛光要求；当使用平均官能度小于2的聚醚多元醇时，得到聚氨酯基材过于柔软，难以满足待抛光工件所需的平面均匀性要求。

本发明出于控制抛光垫基材硬度与回弹性，调控聚氨酯分子链软、硬段比例，提升抛光垫去除率的同时降低抛光后工件表面缺陷率，选择聚酯多元醇与聚醚多元醇组合使用，具体的，聚酯多元醇与聚醚多元醇摩尔比为3：1。

异氰酸酯

本发明中异氰酸酯包括但不限于芳香族异氰酸酯或脂肪族异氰酸酯中的一种或多种组合。

芳香族异氰酸酯包括但不限于2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯中的一种或多种组合。

脂肪族异氰酸酯包括但不限于1，4-环己烷二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯中的一种或多种组合。

本发明中出于反应活性以及抛光垫的使用特性考虑，优选地，第一聚合体制备中使用双组份异氰酸酯，第二聚合体制备中使用单组分异氰酸酯。

特别优选地，第一聚合体制备过程中选择2,4-甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯组合，摩尔比为15:1～25:1；第二聚合体制备过程中选择2,4-甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯。

本发明中，为了得到具有所期望的抛光特性的抛光垫，控制反应过程中异氰酸酯指数即体系内异氰酸根与羟基摩尔比，其中，第一聚合体制备控制异氰酸酯指数R₁＝0.75～0.95，R₁大于0.95时难以生成羟基封端的聚氨酯预聚体，R₁低于0.75时，难以得到预先设计的软、硬度嵌段分布的分子链结构。第二聚合体制备控制总异氰酸酯指数R＝0.98～1.05，总异氰酸酯指数在上述范围之外时，会导致树脂数均分子量过大或过小，从而不能得到所需要求的回弹性、硬度以及良好的成肌性，导致基材抛光特性降低。

催化剂

本发明中催化剂包括但不限于叔胺类催化剂或有机金属类催化剂中的一种或多种组合。其中，叔胺类催化剂包括但不限于1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、N,N-二甲基环己胺、苄基二甲胺、三亚乙基二胺、四甲基丁烷二胺中的一种或多种组合，有机金属类催化剂包括但不限于二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡中的一种或多种组合。

本发明中催化剂的作用是有选择性地加快聚合反应。

稀释剂

本发明中稀释剂包括但不限于N,N-二甲基甲酰胺、甲基乙基酮、环己酮、四氢呋喃、二氧六环聚氨酯中的一种或多种组合。

本发明中稀释剂的作用是充分溶解聚氨酯树脂，使聚合反应更温和、可控，有利于分子量精准控制，更适于商业化放大生产。

扩链剂

本发明中扩链剂包括但不限于乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,4-环己二醇、纯水、1,6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、新戊二醇、山梨醇、二乙氨基乙醇中的一种或多种组合。

优选地，扩链剂包括但不限于乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,4-环己二醇、纯水中的一种或多种组合。

本发明中扩链剂的作用是使聚氨酯树脂分子结构更均一，分子量更高，有利于提升抛光垫使用寿命，抑制抛光特性不匀。

无机填料

本发明中无机填料包括但不限于炭黑、二氧化硅、碳酸钙、氧化铈、氧化铁中的一种或多种组合，其中，无机填料粒径范围为30～100nm。

本发明中无机填料的作用是改善表面粗糙度、机械强度、增强抛光能力和降低成本。

表面活性剂

本发明中表面活性剂包括但不限于非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂中一种或多种组合。

本发明中表面活性剂的作用是对聚氨酯树脂孔径及孔隙率进行微调，其增塑作用可减少不规则海绵状泡孔以及分子内结晶物的产生导致力学性能下降的问题，降低抛光后工件表面缺陷率。

固化液

本发明中固化液为DMF与水的混合液体，其中，DMF浓度为2％～25％，优选地，DMF浓度为5％～15％。

本发明中固化液的作用是使聚氨酯发泡浆料发生相转化而凝固成膜，调控DMF浓度可控制泡孔孔型及尺寸，形成均匀、排布规则的泡孔结构，有利于抛光过程中抛光液的存储及微粒的离去，进一步提升所制得抛光垫去除率。

实施例

为了便于理解本发明，本发明列举实施例如下，本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，并不应视为对本发明的具体限定。

实施例中标号释义：

AA/BG：聚己二酸丁二醇酯；

AA/EG：聚己二酸乙二醇酯；

AA/HG：聚己二酸己二醇酯；

PTMG：聚四氢呋喃；

PPG：聚环氧丙烷；

PEG：聚环氧乙烷；

MDI：二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯；

TDI：2,4-甲苯二异氰酸酯；

DMF：N,N-二甲基甲酰胺；

上述原料均来自市售大宗工业品，厂家包括巴斯夫、万华化学、旭川化学、华峰等。

以下涉及的理化参数测定方法以及其他参数的计算方法如下：

异氰酸酯指数

异氰酸酯指数为体系内异氰酸根与羟基的摩尔比,按以下公式计算：

其中：n为物质摩尔量、f为官能度、PES为聚酯多元醇、PEM为聚醚多元醇、PEX为扩链剂。

分子量及多分散性测试

参考国家标准GB/T 27843-2011；凝胶渗透色谱仪型号：Agilent 1260InfinityII。

弹性模量测试

参考国家标准GB/T 1040.3-2006；万能试验机型号：AGX-V2。

玻璃化转变温度测试

参考国家标准GB/T 19466.2-2004；DSC测试仪器型号：NEXTA DSC600。

成肌性测试

按以下公式计算：

成肌性K＝H₁/H₂ 公式2

其中H₁为样品烘干后厚度，H₂为样品涂布厚度。

孔径及孔隙率测试

孔径：利用扫描电子显微镜对样品进行拍摄，根据放大比例对泡孔最大处进行标尺，即为样品孔径数据；

孔隙率测试：利用软件Image Pro Plus 6.0对拍摄所得扫描电镜图进行处理，按以下公式计算：

孔隙率＝S*N/7741940.81 公式3

其中，S为平均孔隙面积，N为一定面积内孔隙数，扫描电子显微镜分析方法参考行业标准JY/T 0584-2020；扫描电子显微镜型号：日本电子JSM-6510。

表面粗糙度测试

参考国家标准GB/T 14234-93；三维光学轮廓仪型号：Gontour GT X。

抛光层密度测试

按以下公式计算:

S.G＝m/v＝m/(3.14*R^2*h) 公式4

其中m为抛光层重量，R为抛光层半径，h为抛光层厚度。

硬度测试

参考国家标准GB/T531-1999，设备型号TIME5430 A型。

抛光垫磨耗量评价

将样品裁剪成8寸标准圆，粘附于抛光机机台上(抛光机型号UNIPOL-802)，样品上方放置Disk(配重3.7Kg)，转速130n/min，抛光时间20min；记录抛光前后质量变化，按以下公式计算：

磨耗量＝ m₁ - m₂ 公式5

其中m₁为抛光前质量，m₂为抛光后质量。

去除率评价

使用四探针膜厚仪(NAPSON Crestest/RG3000)记录在抛光过程去除速率，并计算出平均值。

Defect评价

被抛光基材抛光后材料上的缺陷(defect)使用科磊公司(KLA-Tencor)可获得的SP2缺陷检查***进行检查，检测缺陷的尺寸：0.16μm；○○表示几乎无defect，○表示有极少量defect，×表示有少量defect，××表示有较多defect，×××表示有大量defect。

抛光垫使用寿命评价

将实施例及对比例中的抛光垫，用于晶圆平面化抛光测试，记录其极限使用寿命时长。

实施例1

(1)第一聚合体制备：将聚酯多元醇与聚醚多元醇加热至140℃，抽真空至-0.1MPa，直至无液体排出，测定含水率＜150ppm；将AA/BG(f＝2,Mn＝2000)：AA/EG(f＝2,Mn＝2000)：PTMG(f＝2,Mn＝1000)：PPG(f＝3,Mn＝3000)＝1.4：1.6：0.8：0.2按照摩尔比的计量物料加入反应釜内，混合均匀后加入MDI、TDI(MDI:TDI＝18:1)及物料总质量0.1％的1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷催化反应进行，控制异氰酸酯指数R₁＝0.80，反应温度85℃，常压密封反应3h后加入DMF进行稀释，测定粘度4300mPa·s。

(2)第二聚合体制备：向第一聚合体内加入乙二醇、MDI及DMF，控制总异氰酸酯指数R＝1.02，85℃常压反应；每隔2h检测分子量，当聚合物分子量达到70000g/moL时，加入封端剂甲醇终止反应，测定粘度145000mPa·s。

(3)发泡浆料制备：将第二聚合体(45份)、无机填料(3份)、表面活性剂(聚醚改性聚硅氧烷4份、琥珀酸二异辛酯磺酸钠2份)及DMF(46份)混合均匀，测定粘度8000mPa·s。

(4)聚氨酯发泡：发泡浆料真空脱泡后涂覆于PET基材上，将其置于含12％DMF的固化液中30min，再经纯水水洗12h后烘干，即得到含有均匀泡孔结构的抛光垫基材。

实施例1制备抛光垫基材的物性指标及性能参数见表1。

实施例2

(1)第一聚合体制备：将聚酯多元醇与聚醚多元醇加热至140℃，抽真空至-0.1MPa，直至无液体排出，测定含水率＜150ppm；将AA/BG(f＝2,Mn＝2000)：AA/HG(f＝2,Mn＝2000)：PTMG(f＝2,Mn＝1000)：PPG(f＝3,Mn＝2500)＝1.7：1.3：0.9：0.1按照摩尔比的计量物料加入反应釜内，混合均匀后加入异氰酸酯(MDI：TDI＝23：1)及物料总质量0.1％的1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷催化反应进行，控制异氰酸酯指数R₁＝0.90，反应温度85℃，常压密封反应2h后加入DMF进行稀释，测定粘度5400mPa·s。

(2)第二聚合体制备：向第一聚合体内加入乙二醇、MDI及DMF，控制总异氰酸酯指数R＝1.03，80℃常压反应；每隔2h检测分子量，当聚合物分子量达到85000g/moL时，加入封端剂甲醇终止反应，测定粘度163000mPa·s。

(3)发泡浆料制备：将第二聚合体(37份)、无机填料(5份)、表面活性剂(聚醚改性聚硅氧烷5份)及DMF(53份)混合均匀，测定粘度9000mPa·s。

(4)聚氨酯发泡：发泡浆料真空脱泡后涂覆于PET基材上，将其置于含15％DMF的固化液中30min，再经纯水水洗12h后烘干，即得到含有均匀泡孔结构的抛光垫基材。

实施例2制备抛光垫基材的物性指标及性能参数见表1。

实施例3

(1)第一聚合体制备：将聚酯多元醇与聚醚多元醇加热至140℃，抽真空至-0.1MPa，直至无液体排出，测定含水率＜150ppm；将AA/HG(f＝2,Mn＝2000)：AA/EG(f＝2,Mn＝2000)：PTMG(f＝2,Mn＝1000)：PEG(f＝3,Mn＝3000)＝1.6：1.4：0.7：0.3按照摩尔比的计量物料加入反应釜内，混合均匀后加入异氰酸酯(MDI：TDI＝17：1)及物料总质量0.1％的1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷催化反应进行，控制异氰酸酯指数R₁＝0.80，反应温度75℃，常压反应4h后加入DMF进行稀释，测定粘度4750mPa·s。

(2)第二聚合体制备：向第一聚合体内加入丁二醇、MDI及DMF，控制总异氰酸酯指数R＝1.025，80℃常压反应；每隔2h检测分子量，当聚合物分子量达到70000g/moL时，加入封端剂二正丁胺终止反应，测定粘度158000mPa·s。

(3)发泡浆料制备：将第二聚合体(60份)、无机填料(2份)、表面活性剂(琥珀酸二异辛酯磺酸钠8份)及DMF(30份)混合均匀，测定粘度10300mPa·s。

(4)聚氨酯发泡：浆料真空脱泡完成后涂覆于PET基材上，将其置于含8％DMF的固化液中30min,再经纯水水洗12h后烘干，即得到含有均匀泡孔结构的抛光垫基材。

实施例3制备抛光垫基材的物性指标及性能参数见表1。

实施例4

(1)第一聚合体制备：将聚酯多元醇与聚醚多元醇加热至140℃，抽真空至-0.1MPa，直至无液体排出，测定含水率＜150ppm；将AA/HG(f＝2,Mn＝2000)：AA/EG(f＝2,Mn＝2000)：PPG(f＝2,Mn＝1000)：PEG(f＝3,Mn＝3000)＝1.5：1.5：0.8：0.2按照摩尔比的计量物料加入反应釜内，混合均匀后加入异氰酸酯(MDI：TDI＝25：1)及物料总质量0.1％的1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷催化反应进行，控制异氰酸酯指数R₁＝0.90，反应温度90℃，常压反应2h后加入DMF进行稀释，测定粘度5400mPa·s。

(2)第二聚合体制备：向第一聚合体内加入丁二醇、MDI及DMF，控制总异氰酸酯指数R＝1.035，75℃常压反应；每隔2h检测分子量，当聚合物分子量达到85000g/moL时，加入封端剂二正丁胺终止反应，测定粘度161000mPa·s。

(3)发泡浆料制备：将第二聚合体(50份)、无机填料(3份)、表面活性剂(聚醚改性聚硅氧烷5份、琥珀酸二异辛酯磺酸钠3份)及DMF(39份)混合均匀，测定粘度8400mPa·s。

(4)聚氨酯发泡：浆料真空脱泡完成后涂覆于PET基材上，将其置于含10％DMF的固化液中30min,再经纯水水洗12h后烘干，即得到含有均匀泡孔结构的抛光垫基材。

实施例4制备抛光垫基材的物性指标及性能参数见表1。

对比例

将聚酯及聚醚多元醇加热至140℃，抽真空至-0.1MPa，直至无液体排出，测定含水率＜150ppm。按照实施例1中配方将所有物料一次性全部加入至反应瓶中，全程85℃反应，待分子量达到70000g/mol时加入甲醇终止反应。

成型工艺与实施例1一致。

对比例制备抛光垫基材的物性指标及性能参数见表1。

表1

实施例性能相较于对比例：

1.在分子量(数均分子量7-8W)相同的情况下，多分散性更小(2.23<2.78)，分子量分布更集中；

2.树脂弹性模量更大，磨耗量更少，耐磨性更好，使用寿命更长；

3.成肌性明显更优，泡孔分布更加均匀；

4.表面粗糙度更低，平面化后晶圆表面缺陷数更少。

需要说明的是，根据上述说明书的解释和阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些等同修改和变更也应当在本发明的权利要求保护范围之内。此外尽管本说明书使用了一写特定的术语，但是这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。

Claims

1.一种抛光垫基材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)第一聚合体制备：聚酯多元醇及聚醚多元醇在催化剂的作用下与异氰酸酯反应生成以羟基封端的预聚体，控制异氰酸酯指数R₁＝0.75～0.95，加入稀释剂，控制粘度4000～6000mPa·s；

(2)第二聚合体制备：向第一聚合体内加入扩链剂、异氰酸酯及稀释剂，控制总异氰酸酯指数R＝0.98～1.05，监测聚合物分子量达到60000～100000g/mol，加入封端剂，控制粘度120000～180000mPa·s；

(3)发泡浆料制备：将第二聚合体与无机填料、表面活性剂、稀释剂混合均匀，控制粘度3000～15000mPa·s；

(4)聚氨酯发泡：将发泡浆料真空脱泡后，涂覆于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材上，将其置于固化液中使泡孔定型，经水洗烘干后即得到含有泡孔结构的抛光垫基材。

2.根据权利要求1所述抛光垫基材的制备方法，其特征在于：聚酯多元醇包括聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚己二酸-乙二醇-丁二醇酯、聚己二酸二乙二醇酯、聚己二酸新戊二醇酯、聚己内酯、聚碳酸酯中的一种或多种组合；聚醚多元醇包括聚四氢呋喃、聚环氧丙烷、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷-环氧乙烷共聚物中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述抛光垫基材的制备方法，其特征在于：聚酯多元醇官能度f＝2，数均分子量为1000～3000g/mol；聚醚多元醇官能度f＝2～3，数均分子量为500～3000g/mol；聚酯多元醇与聚醚多元醇摩尔比为3：1。

4.根据权利要求1所述抛光垫基材的制备方法，其特征在于：所述异氰酸酯包括芳香族异氰酸酯或脂肪族异氰酸酯；所述芳香族异氰酸酯包括2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯中的一种或多种组合；所述脂肪族异氰酸酯包括1,4-环己烷二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯中的一种或多种组合。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述抛光垫基材的制备方法，其特征在于：第一聚合体制备中使用双组份异氰酸酯，第二聚合体制备中使用单组分异氰酸酯。

6.根据权利要求1所述抛光垫基材的制备方法，其特征在于：催化剂为1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷或二丁基锡二月桂酸酯，稀释剂为N,N-二甲基甲酰胺，扩链剂包括乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,4-环己二醇、纯水中的一种或多种组合；封端剂为甲醇或二正丁胺。

7.根据权利要求1所述抛光垫基材的制备方法，其特征在于：无机填料包括炭黑、二氧化硅、碳酸钙、氧化铈、氧化铁中的一种或多种组合，粒径范围为30～100nm；表面活性剂包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂中的一种或多种组合。

8.根据权利要求1所述抛光垫基材的制备方法，其特征在于：固化液为N,N-二甲基甲酰胺的水溶液，浓度为2％～25％；优选地，N,N-二甲基甲酰胺浓度为5％～15％。

9.一种抛光垫基材，其特征在于，所述抛光垫基材采用如权利要求1～8任一项所述的方法制备得到。