本发明涉及聚氨酯树脂，特别是涉及一种用于碳化硅晶圆精抛的耐氧化性抛光垫及其制备方法。
背景技术：
1、化学机械抛光(cmp)是指在一定压力及抛光浆料存在下，被抛光工件相对于抛光垫作相对运动，借助于纳米粒子的研磨作用与酸、碱、氧化剂的腐蚀作用之间的有机结合，在被研磨的工件表面形成光洁表面。cmp技术最广泛的应用是在半导体材料晶圆、集成电路(ic)和超大规模集成电路中(ulsi)对基体材料硅晶片的抛光。而在半导体晶圆生产行业，晶锭需要经历切、磨、抛工序，从而获得具有高平坦化表面的晶圆片，进而用于集成电路的制造。国际上普遍认为，cmp是目前几乎唯一的可以提供全局平面化的技术，其应用范围正日益扩大。
2、目前，用作半导体晶圆材料的碳化硅晶圆片一般是采用物理气相传输法(pvt)生长形成晶锭，通过切割碳化硅晶锭并通过研磨和抛光的加工步骤获得高平坦化表面的碳化硅晶圆片。为了获得高平整度的表面品质，碳化硅晶锭在经过金刚石线切割后需要进行粗磨、精磨、粗抛、中抛、精抛等一系列工艺才可以获得极高平坦化表面的碳化硅晶圆产品，而从粗抛至精抛的工艺均为cmp工艺。阻尼布抛光垫主要应用于精抛的cmp工艺中，此项工艺需要阻尼布抛光垫提供稳定的去除速率，以及去除上一道抛光的划痕、凹坑等缺陷，降低表面的粗糙度，为后续外延层生长提供高度平坦化的表面。而为减少划痕等缺陷的产生，要求阻尼布抛光垫的抛光表面具有疏松多孔及柔软的质地。
3、抛光步骤中有多种类型的抛光方法。碳化硅晶圆片的抛光方法包括单面抛光和双面同时抛光的方法，如单面抛光方法将碳化硅晶圆片用蜡等粘合剂或者无蜡吸附垫固定在抛光头上，碳化硅晶圆片的待抛光面朝下压在下方贴有抛光垫的平台上，向抛光垫上加注抛光液同时抛光头施加下压力并使抛光头和平台旋转，对碳化硅晶圆片进行抛光。
4、通常阻尼布抛光垫用于精抛工艺。阻尼布抛光垫是用溶剂型聚氨酯涂覆于塑料基材上，通过湿法凝固工艺形成表皮层具有疏松多孔结构的复合材料，通过制备工艺和聚氨酯配方调整可以获得不同物性和抛光效果的抛光垫，已广泛用于碳化硅晶圆片的抛光。
5、作为cmp工序中两大耗材之一，抛光垫一方面能提供一定的机械载荷，另外还起着容纳和运输抛光液的作用。阻尼布抛光垫既具有一定厚度柔软疏松的多孔表层结构，又富有极好的压缩和回弹性能，表层的疏松多孔结构可以容纳和供给大量抛光液，柔软的质地在去除上一道划痕缺陷的同时不至于引入新的缺陷，通过其加工出的碳化硅晶圆表面粗糙度低、成品平坦度优异；该类型的抛光垫一般是通过湿法凝固成型工艺制作而成，将聚氨酯树脂、dmf(n,n-二甲基甲酰胺)、助剂按一定比例混合后，按照工艺要求的厚度直接涂布于塑料基材上形成一层粘稠的树脂表层，然后经过湿法凝固形成疏松多孔结构的表层，以下简称pu多孔层。水洗前将塑料基材与pu多孔层剥离，pu多孔层经清水洗脱dmf后，再经烘干、贴合、磨皮之后再进行切圆开槽得到最终产品。树脂的选择和涂布浆料配方，以及工艺的操作控制都对抛光垫的微观结构和物理性能有很大影响。
6、目前业内均使用常规湿法技术生产的阻尼布抛光垫，此工艺主要为聚氨酯树脂的物理凝固过程，通过水将聚氨酯树脂中的dmf置换出来，形成疏松多孔的表面，抛光垫的表层物理和化学性能完全依托于聚氨酯树脂本体的特性。此类型抛光垫可以用于常规硅晶圆的精抛，但碳化硅化学性质稳定且非常坚硬，其晶圆抛光需要在氧化剂存在的条件下才可以获得较快的去除速率，否则精抛过程的抛光去除速率非常低。而常规聚氨酯树脂为线性高分子聚合物，抛光时在氧化剂氧化腐蚀和高速高压高温的机械抛光双重作用下，线性聚氨酯非常容易降解，抛光垫pu多孔层的物性迅速下降，表现出弹性减弱、快速磨损、寿命降低等现象。碳化硅晶圆属于非常坚硬且化学稳定性很高的材质，目前的精抛工艺需要1-2小时才可完成，若需要降本增效，则提高氧化剂效果是发展趋势，这对于阻尼布抛光垫表层的耐氧化性能提出了更高的要求。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于碳化硅晶圆精抛的耐氧化性抛光垫及其制备方法，以解决现有技术中阻尼布抛光垫表层聚氨酯树脂耐氧化性不足的问题，同时能够保证抛光垫表层维持疏松多孔结构和柔软质地。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种溶剂型聚氨酯树脂，按质量百分比计包括如下组分：
3、
4、本发明还提供一种如上所述的溶剂型聚氨酯树脂的制备方法，包括以下步骤：
5、s1、将聚己二酸丁二醇酯二醇、1,4-丁二醇和1/5～1/4总量的n，n-二甲基甲酰胺混合，升温至75～85℃后，加入二苯基甲烷4,4’-二异氰酸酯和1/12～1/11总量的n，n-二甲基甲酰胺，保持温度75～85℃进行聚合反应，反应过程中观察并加入1/2～1/3总量的n，n-二甲基甲酰胺以保持粘度稳定，反应3～7h后，降温至50～60℃测粘度为20～80pa·s时，反应结束，得具有异氰酸酯基团的溶剂型聚氨酯前聚物；
6、s2、降低温度至30～40℃，将多羟基封端剂与剩余量的n，n-二甲基甲酰胺混合后加入步骤s1的溶剂型聚氨酯前聚物中，反应1～2h后降温至20～30℃，得到溶剂型聚氨酯树脂；其中所述多羟基封端剂与步骤s1的溶剂型聚氨酯前聚物中的异氰酸酯基团反应后，所得溶剂型聚氨酯树脂的分子链上的活性羟基官能度≥3。
7、本发明还提供一种如上所述的溶剂型聚氨酯树脂在耐氧化阻尼布用涂布浆料中的用途。
8、本发明还提供一种耐氧化阻尼布用涂布浆料，包括热活化型固化剂、n,n-二甲基甲酰胺、催化剂以及如上所述的溶剂型聚氨酯树脂，各组分按质量百分比计如下：
9、
10、本发明还提供一种如上所述的耐氧化阻尼布用涂布浆料的制备方法，包括：将聚氨酯树脂、n,n-二甲基甲酰胺、热活化型固化剂、催化剂按比例混合，在氮气保护下搅拌均匀后抽真空脱泡，得到阻尼布用涂布浆料。
11、本发明还提供一种如上所述的耐氧化阻尼布用涂布浆料在制备用于碳化硅晶圆精抛的抛光垫中的用途。
12、本发明还提供一种用于碳化硅晶圆精抛的抛光垫的制备方法，包括以下步骤：
13、1)将如上所述的耐氧化阻尼布用涂布浆料依自重流下涂布于塑料基材上，将带有浆料的塑料基材置于凝固液中，浆料层逐渐成为疏松的聚氨酯多孔层；
14、2)将聚氨酯多孔层与塑料基材剥离，聚氨酯多孔层经过多次清水浸泡、挤压清洗；
15、3)将清洗后的聚氨酯多孔层固定使不能发生收缩，然后先于80～100℃下烘干；干燥后再梯度升温至140～160℃，完成交联固化，得固化聚氨酯多孔层；
16、4)将固化聚氨酯多孔层与塑料片粘贴起来，打磨、切割得抛光垫成品。
17、本发明还提供一种用于碳化硅晶圆精抛的抛光垫，采用如上所述的制备方法制备获得。
18、如上所述，本发明的用于碳化硅晶圆精抛的耐氧化性抛光垫及其制备方法，具有以下有益效果：
19、本发明通过1,4-丁二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、多羟基封端剂、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯以及n,n-二甲基甲酰胺合成的溶剂型聚氨酯树脂，制作出具有3官能度以上的多羟基结构的溶剂型聚氨酯树脂，且由于溶剂型聚氨酯树脂主体结构保持线性高分子结构，仍然具有较高的柔软度，添加的热活化型固化剂不会影响聚氨酯多孔层的柔软质感，因而抛光时依然可以避免划痕等缺陷的产生。
20、本发明的抛光垫制备工艺有别于传统溶剂型湿法成型工艺，在烘干过程中，树脂内部物理共混的封闭型多异氰酸酯热活化型固化剂会解封，释放大量异氰酸酯基团，其与聚氨酯分子链上的大量羟基在催化剂作用下进行反应，形成交联结构，大量的交联结构则有助于大幅提升聚氨酯树脂本身的耐氧化性，减轻抛光垫的多孔层在抛光时受氧化剂腐蚀导致的弹性等物性下降，在碳化硅抛光中维持长时间的抛光速率稳定性。
21、本发明通过改变聚氨酯树脂和涂布浆料配方，以及烘干时的温度控制，获得了耐氧化性优异的固化聚氨酯多孔层。
1.一种溶剂型聚氨酯树脂，其特征在于，按质量百分比计包括如下组分：
2.如权利要求1所述的溶剂型聚氨酯树脂，其特征在于，所述的聚己二酸丁二醇酯二醇的数均分子量为1800～3000g/mol；
3.如权利要求1～2任一项所述的溶剂型聚氨酯树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求1～2任一项所述的溶剂型聚氨酯树脂在耐氧化阻尼布用涂布浆料中的用途。
5.一种耐氧化阻尼布用涂布浆料，其特征在于，包括热活化型固化剂、n,n-二甲基甲酰胺、催化剂以及如权利要求～2任一项所述的溶剂型聚氨酯树脂，各组分按质量百分比计如下：
6.如权利要求5所述的耐氧化阻尼布用涂布浆料，其特征在于，所述热活化型固化剂为封闭型多异氰酸酯类固化剂；
7.如权利要求5～6任一项所述的耐氧化阻尼布用涂布浆料的制备方法，其特征在于，包括：将聚氨酯树脂、n,n-二甲基甲酰胺、热活化型固化剂、催化剂按比例混合，在氮气保护下搅拌均匀后抽真空脱泡，得到阻尼布用涂布浆料。
8.如权利要求5～6任一项所述的耐氧化阻尼布用涂布浆料在制备用于碳化硅晶圆精抛的抛光垫中的用途。
9.一种用于碳化硅晶圆精抛的抛光垫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种用于碳化硅晶圆精抛的抛光垫，其特征在于，采用如权利要求9所述的制备方法制备获得。
