CN105729297A - 研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明针对传统抛光垫在抛光过程中效率低、成本高、均匀性和可靠性差以及多次装夹工件致使工件的加工定位基准发生改变，从而影响加工精度和效率等缺点，提出一种研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫及其制备方法，以适应目前抛光精度和效率的需求。本发明以液体作为粘结剂，通过液氮快速冷凝与压力机压实分层将含不同粒度磨料的冰粒粘结成抛光垫，可用于抛光加工各种薄型工件，尤其适用于加工热敏材料、软材料、晶体材料等。具有制造简单、加工成本低、加工效率高、工艺控制能力强、绿色环保等优点。

Description

研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型冰粒型固结磨料抛光垫，尤其是一种研磨和抛光一体化的冰粒型固结磨料抛光垫，具体地说是一种研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫。
背景技术
众所周知，传统的CMP（化学机械抛光法）系统是由一个旋转的工件夹持装置、承载抛光垫的工作台和抛光液（浆料）供给系统三大部分组成。抛光时，旋转的工件以一定的压力压在随工作台一起旋转的抛光垫上，而由亚微米或纳米磨料和化学液组成的抛光液在工件与抛光垫之间流动，并在工件表面产生化学反应，工件表面形成的化学反应物由磨粒的机械摩擦作用去除。由于选用比工件软或者与工件硬度相当的游离磨料，在化学成膜和机械成膜的交替过程中，通过化学和机械的共同作用从工件表面去除极薄的一层材料，实现超精密表面加工。尽管这种传统的CMP技术在超精密表面加工中得到广泛应用，但在实际应用中也显现出一定的缺点：（1）传统的CMP是基于三体(游离磨料、抛光垫和硅片)磨损机理，工艺参数多、加工过程不稳定，不易实现自动控制，生产效率低。（2）由于抛光垫是具有一定弹性的有机织物，抛光时对材料去除的选择性不高，导致产生过度抛光（Overpolishing）、碟形凹陷（Dishing）、氮化物腐蚀（Nitrideerosion）等缺陷。（3）抛光后一部分游离磨料会镶嵌在薄膜层表面，不易清洗。而且浆料成分复杂，抛光表面残留浆料的清除是CMP后清洗的难题。（4）由于在抛光垫和工件之间磨粒分布不均匀，工件各部分的材料去除率不一致，影响表面平坦度。特别是对大尺寸工件，这种影响更突出。（5）抛光过程中，抛光垫产生塑性变形而逐渐变得光滑，或抛光垫表面微孔发生堵塞使其容纳浆料和排除废屑的能力降低，导致材料去除率随时间下降。需要不断地修整和润湿抛光垫以恢复其表面粗糙度和多孔性。此外抛光垫的不均匀磨损，使得抛光过程不稳定，很难进行参数优化。（6）CMP浆料、抛光垫、修整盘等耗材的成本占CMP总成本的70%左右，而抛光浆料的成本就占耗材的60%～80%。（7）抛光浆料管理和废料浆处理也相当麻烦。（8）粗抛和精抛过程分开，需多次装夹工件，工件的加工定位基准会发生改变，从而影响最终的加工精度与效率。
综上所述，随着对CMP平坦化的效率、成本、均匀性、可靠性、工艺控制能力等的要求越来越高。目前在利用抛光垫进行加工时，急需一种去除速率高，制造方便，磨削热小，采用固结磨料的抛光垫代替传统CMP中的游离磨料和抛光垫供使用，使工件在一次装夹下就能完成粗研、半精研与精抛光。
发明内容
本发明的目的是针对现有的冷冻固结磨料抛光垫在抛光过程中去除速率低、多次装夹抛光盘致使其加工定位基准发生改变的问题，提供一种研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫及其制备方法，以适应目前既要保证工件抛光质量又要提高经济效益的要求。。
本发明的技术方案之一是：
一种研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫，其特征是它由占抛光垫总重量的4%～20%的微米级冰冻磨料层、占总重量的2%～12%的亚微米级冰冻磨料层、占抛光垫总重量1%～5%的纳米级冰冻磨料层和余量的去离子水冰冻层组成。
所述抛光垫自底层往上所含磨料粒径逐渐变大，去离子水冰冻层紧邻抛少垫夹持头。
在微米级冰冻磨料层与亚微米级冰冻磨料层之间、亚微米级冰冻磨料层与纳米级冰冻磨料层之间以及纳米级冰冻磨料层与抛光垫夹持层之间均设有的去离子水冰冻层。
所述的抛光垫中心设有一通孔，通孔直径为，式中e为抛光垫偏心距，r为抛光工件半径，偏心距e取值为20～100mm。
所述的微米级磨料、亚微米级磨料和纳米级磨料为同一种磨料或不同种类磨料的组合。
所述的微米级磨料、亚微米级磨料和纳米级磨料为SiC、Cr-2O3、SiO2、Al2O3和CeO2中的一种或几种的组合。
本发明的技术方案之二是：
一种研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫的制备方法，其特征是包括以下步骤：
（1）首先将占抛光垫总重量4%～20%的微米级磨料、占抛光垫2%～12%的亚微米级磨料、占抛光垫1%～5%的纳米级磨料与余量的去离子水配制成抛光液；
（2）其次，将抛光液静置一段时间，直至抛光液出现上下层间色差；
（3）将抛光液雾化系统的导管末端置于抛光液液面处，由上至下开始雾化；
（4）将雾化后的液氮喷向雾化后的抛光液，这使雾化后的液滴快速冷凝成含磨料冰粒；
（5）用冰粒固结磨料抛光垫制备模具收集含磨料冰粒；
（6）收集冰粒后，将隔热垫放在冰粒上方；
（7）将盛有含磨料冰粒的模具放在压力机下压实，所加压力为3～12MPa；
（8）重复步骤（7）直至压实后的冰盘平整完美；
（9）将抛光垫制备模具与冰粒固结磨料分离，即得研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫。
本发明的技术方案之三是：
一种研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫的制备方法，其特征是包括以下步骤：
（1）首先将雾化后的液氮喷向雾化后的去离子水，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第一层；
（2）将配比好的纳米级磨料与去离子水搅拌均匀，得到磨料均匀分散的悬浮液，将雾化后的液氮喷向雾化后的悬浮液，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第二层；
（3）重复步骤（1）形成抛光垫的第三层；
（4）将配比好的亚微米级磨料与去离子水搅拌均匀，得到磨料均匀分散的悬浮液，将雾化后的液氮喷向雾化后的悬浮液，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第四层；
（5）重复步骤（1）形成抛光垫的第五层；
（6）将配比好的微米级磨料与去离子水搅拌均匀，得到磨料均匀分散的悬浮液，将雾化后的液氮喷向雾化后的悬浮液，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第六层。
（7）将抛光垫制备模具与冰粒固结磨料分离，即得研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫。
三层去离子冰冻层的总重量符合本发明抛光垫的配比。
所述的隔热垫所用材料为导热系数小的聚氨酯、尼龙或聚四氟乙烯。
所述的抛光垫制备模具为铸铁材料，且内外挡圈能卸掉，压力机压实结束后，用吹风机加热内外挡圈即能将其卸掉。
本发明的有益效果：
1、制备简单，容易成型，可制造成各种形状。
2、实现粗研、半精研与精抛光一体化复合加工，减少停机更换研磨和抛光工具的时间，提高加工效率，降低加工成本。
3、加工过程中产生的磨削热很小，有利于防止被磨削零部件热应力的产生，且使用方便，可通过在磨头部位加装冷却装置、填充液氮等方法保证砂轮不会因环境温度而自行熔化。
4、粘结强度完全能满足使用要求。当液体结成冰后其硬度和强度相当大，既确保磨粒与冰结合的强度，冰本身也可参与一定的磨削。
5、可实现自润滑磨削，加工过程中可不添加润滑剂，有利于环境保护，适应当前绿色制造的发展方向。
6、为超薄晶体材料的制造提供了行之有效的加工工具。
7、为软性材料和非金属材料零件的高精度表面加工提供了全新的加工工具，必将引起材料加工方式的变革，有利于开拓这类材料的新的用途。
8、操作过程简单，可实现磨具的自修锐，没有更换和修整抛光垫以及清理抛光浆料所带来的停工问题，没有抛光液的维护和处理问题。
9、能在高速下工作，转速可以达到几百转，有利于提高加工效率，克服了传统的CMP转速过高磨料外溢的缺点。
10、由于采用固结磨料抛光垫，没有游离磨粒，因此可认为是基于两体磨损机理。
11、具有优越的平坦化能力，可以很快去除突出部分的氧化膜，而在低洼处的氧化膜不受机械作用影响，对凹凸表面材料的选择性去除能力强，表面形貌高度与平整化薄膜厚度之比可达到200：1。
12、可达到很小的晶片内非均匀性（WIW-UN）和芯片内非均匀性（WID-NU）。
13、具有抛光自停功能（Self-stopping）。由于对过抛很不敏感，只产生最小的蝶形凹陷和腐蚀，相当于抛光行为自动停止。
14、磨料利用率高，有效减少杂质微粒对抛光表面的污染，加工表面容易清洗，废液处理简单，可有效降低成本。
15、工艺变量少，加工过程稳定，具有可重复性，容易实现自动化控制。
16、可实现机械和化学抛光的双重结合，通过改变液体的pH值可实现化学抛光的目的。
附图说明
图1是本发明的研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫的模具结构示意图。
图2本发明的研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫的示意图之一。
图3本发明的研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫的示意图之二。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
一种超薄材料研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫，由80克的微米SiO2（或微米CeO2）磨料、50克的亚微米SiO2（或亚微米CeO2）磨料、30克的纳米SiO2（或纳米CeO2）磨料及余量760的去离子水组成，使用前将四者混合均匀使之形成磨料处于均匀分散的悬浮液，再将其静置8分钟，直至悬浮液出现明显的分层。使用雾化器将悬浮液由上至下逐渐雾化，在液氮的作用下液滴冷凝成冰粒，再用冰粒固结磨料抛光垫制备模具（如图1）收集冰粒，并将其压制成冰盘，如图2所示。使用时应进行脱模，然后快速将其安装在带有冷却装置或液氮的动力头上即可开机使用。采用此抛光垫加工单晶硅片可使表面粗糙度值达到Ra=1.20nm，比传统的CMP效率提高14倍。
实施例二。
一种超软材料研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫，由110克的微米SiO2（或微米CeO2）磨料、50克的亚微米SiO2（或亚微米CeO2）磨料、40克的纳米SiO2（或纳米CeO2）磨料及余量710的去离子水组成，使用前将四者混合均匀使之形成磨料处于均匀分散的悬浮液，再将其静置6分钟，直至悬浮液出现明显的分层。使用雾化器将悬浮液由上至下逐渐雾化，在液氮的作用下液滴冷凝成冰粒，再用如图1所示的冰粒固结磨料抛光垫制备模具收集冰粒，并将其压制成冰盘，如图2所示。使用时应进行脱模，然后快速将其安装在带有冷却装置或液氮的动力头上即可开机使用。采用此抛光垫加工1mm厚的铝板可使表面粗糙度值达到Ra=3.22nm，比传统的CMP效率提高9倍。
实施例三。
一种超硬材料研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫，由150克的微米SiO2（或微米CeO2）磨料、40克的亚微米SiO2（或亚微米CeO2）磨料、20克的纳米SiO2（或纳米CeO2）磨料及余量710的去离子水组成，使用前将四者混合均匀使之形成磨料处于均匀分散的悬浮液，再将其静置7分钟，直至悬浮液出现明显的分层。使用雾化器将悬浮液由上至下逐渐雾化，在液氮的作用下液滴冷凝成冰粒，再用如图1所示的冰粒固结磨料抛光垫制备模具收集冰粒，并将其压制成如图2所示的冰盘。使用时应进行脱模，然后快速将其安装在带有冷却装置或液氮的动力头上即可开机使用。采用此抛光垫加工CVD金刚石厚膜可使表面粗糙度值达到Ra=3.97nm，比传统的CMP效率提高11倍。
实施例四。
一种超薄材料研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫，由40克的微米SiO2（或微米CeO2）磨料、120克的亚微米SiO2（或亚微米CeO2）磨料、50克的纳米SiO2（或纳米CeO2）磨料及余量790的去离子水组成，使用前将四者混合均匀使之形成磨料处于均匀分散的悬浮液，再将其静置8分钟，直至悬浮液出现明显的分层。使用雾化器将悬浮液由上至下逐渐雾化，在液氮的作用下液滴冷凝成冰粒，再用冰粒固结磨料抛光垫制备模具收集冰粒，并将其压制成冰盘。使用时应进行脱模，然后快速将其安装在带有冷却装置或液氮的动力头上即可开机使用。采用此抛光垫加工单晶硅片可使表面粗糙度值达到Ra=1.20nm，比传统的CMP效率提高14倍。
实施例五。
一种超软材料研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫，由200克的微米SiO2（或微米CeO2）磨料、20克的亚微米SiO2（或亚微米CeO2）磨料、10克的纳米SiO2（或纳米CeO2）磨料及余量770的去离子水组成，使用前将四者混合均匀使之形成磨料处于均匀分散的悬浮液，再将其静置6分钟，直至悬浮液出现明显的分层。使用雾化器将悬浮液由上至下逐渐雾化，在液氮的作用下液滴冷凝成冰粒，再用冰粒固结磨料抛光垫制备模具收集冰粒，并将其压制成冰盘。使用时应进行脱模，然后快速将其安装在带有冷却装置或液氮的动力头上即可开机使用。采用此抛光垫加工1mm厚的铝板可使表面粗糙度值达到Ra=3.22nm，比传统的CMP效率提高9倍。
实施例六。
一种超硬材料研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫，由120克的微米SiO2（或微米CeO2）磨料、70克的亚微米SiO2（或亚微米CeO2）磨料、30克的纳米SiO2（或纳米CeO2）磨料及余量780的去离子水组成，使用前将四者混合均匀使之形成磨料处于均匀分散的悬浮液，再将其静置7分钟，直至悬浮液出现明显的分层。使用雾化器将悬浮液由上至下逐渐雾化，在液氮的作用下液滴冷凝成冰粒，再用冰粒固结磨料抛光垫制备模具收集冰粒，并将其压制成冰盘。使用时应进行脱模，然后快速将其安装在带有冷却装置或液氮的动力头上即可开机使用。采用此抛光垫加工CVD金刚石厚膜可使表面粗糙度值达到Ra=3.97nm，比传统的CMP效率提高11倍。
实施例七。
一种超软材料研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫，自底层往上共有六层：第一层为去离子水层，第二层为含纳米磨料冰粒层，第三层为去离子水层，第四层为含亚微米磨料冰粒层，第五层为去离子水层，第六层为含微米磨料冰粒层。第一层由100克的去离子水组成，首先将雾化后的液氮喷向雾化后的去离子水，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖聚氨酯材料的隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第一层；第二层由30克粒径为20nm的SiO2（或纳米CeO2）及余量的170的水组成，将两者混合均匀得到磨料均匀分散的悬浮液，将雾化后的液氮喷向雾化后的悬浮液，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖聚氨酯材料的隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第二层；第三层由100克的去离子水组成，首先将雾化后的液氮喷向雾化后的去离子水，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖聚氨酯材料的隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第三层；第四层由50克粒径为0.5μm的Al2O3（SiC、Cr-2O3、SiO2或CeO2）及余量的150的水组成，将两者混合均匀得到磨料均匀分散的悬浮液，将雾化后的液氮喷向雾化后的悬浮液，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖聚氨酯材料的隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第四层；第五层由100克的去离子水组成，首先将雾化后的液氮喷向雾化后的去离子水，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖聚氨酯材料的隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第五层；第六层由70克粒径为15μm的Al2O3（SiC、Cr- 2O3、SiO2或CeO2）及余量的230的水组成，将两者混合均匀得到磨料均匀分散的悬浮液，将雾化后的液氮喷向雾化后的悬浮液，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖聚氨酯材料的隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第六层。使用时应进行脱模，然后快速将其安装在带有冷却装置或液氮的动力头上即可开机使用，如图3所示。采用此抛光垫加工1mm厚的紫铜板可使表面粗糙度值达到Ra=2.63nm，比传统的CMP效率提高12倍。
实施例八。
一种超薄材料研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫，自底层往上共有六层：第一层为去离子水层，第二层为含纳米磨料冰粒层，第三层为去离子水层，第四层为含亚微米磨料冰粒层，第五层为去离子水层，第六层为含微米磨料冰粒层。第一层由150克的去离子水组成，首先将雾化后的液氮喷向雾化后的去离子水，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖聚氨酯材料的隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第一层；第二层由20克粒径为20nm的SiO2（或纳米CeO2）及余量的180的水组成，将两者混合均匀得到磨料均匀分散的悬浮液，将雾化后的液氮喷向雾化后的悬浮液，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖聚氨酯材料的隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第二层；第三层由80克的去离子水组成，首先将雾化后的液氮喷向雾化后的去离子水，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖聚氨酯材料的隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第三层；第四层由30克粒径为0.5μm的Al2O3（SiC、Cr- 2O3、SiO2或CeO2）及余量的170的水组成，将两者混合均匀得到磨料均匀分散的悬浮液，将雾化后的液氮喷向雾化后的悬浮液，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖聚氨酯材料的隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第四层；第五层由80克的去离子水组成，首先将雾化后的液氮喷向雾化后的去离子水，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖聚氨酯材料的隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第五层；第六层由50克粒径为15μm的Al2O3（SiC、Cr-2O3、SiO2或CeO2）及余量的250的水组成，将两者混合均匀得到磨料均匀分散的悬浮液，将雾化后的液氮喷向雾化后的悬浮液，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖聚氨酯材料的隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第六层，如图3所示。使用时应进行脱模，然后快速将其安装在带有冷却装置或液氮的动力头上即可开机使用。采用此抛光垫加工单晶硅片可使表面粗糙度值达到Ra=1.45nm，比传统的CMP效率提高13倍。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫，其特征是它由占抛光垫总重量的4%～20%的微米级冰冻磨料层、占总重量的2%～12%的亚微米级冰冻磨料层、占抛光垫总重量1%～5%的纳米级冰冻磨料层和余量的去离子水冰冻层组成。
2.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征是抛光垫自底层往上所含磨料粒径逐渐变大，去离子水冰冻层紧邻抛少垫夹持头。
3.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征是在微米级冰冻磨料层与亚微米级冰冻磨料层之间、亚微米级冰冻磨料层与纳米级冰冻磨料层之间以及纳米级冰冻磨料层与抛光垫夹持层之间均设有的去离子水冰冻层。
4.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征是所述的抛光垫中心设有一通孔，通孔直径为，式中e为抛光垫偏心距，r为抛光工件半径，偏心距e取值为20～100mm。
5.根据权利要求1所述的抛光垫，其特征是所述的微米级磨料、亚微米级磨料和纳米级磨料为同一种磨料或不同种类磨料的组合。
6.根据权利要求1或5所述的抛光垫，其特征是所述的微米级磨料、亚微米级磨料和纳米级磨料为SiC、Cr-2O3、SiO2、Al2O3和CeO2中的一种或几种的组合。
7.一种权利要求1所述的研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫的制备方法，其特征是包括以下步骤：
（1）首先将占抛光垫总重量4%～20%的微米级磨料、占抛光垫2%～12%的亚微米级磨料、占抛光垫1%～5%的纳米级磨料与余量的去离子水配制成抛光液；
（2）其次，将抛光液静置一段时间，直至抛光液出现上下层间色差；
（3）将抛光液雾化系统的导管末端置于抛光液液面处，由上至下开始雾化；
（4）将雾化后的液氮喷向雾化后的抛光液，这使雾化后的液滴快速冷凝成含磨料冰粒；
（5）用冰粒固结磨料抛光垫制备模具收集含磨料冰粒；
（6）收集冰粒后，将隔热垫放在冰粒上方；
（7）将盛有含磨料冰粒的模具放在压力机下压实，所加压力为3～12MPa；
（8）重复步骤（7）直至压实后的冰盘平整完美；
（9）将抛光垫制备模具与冰粒固结磨料分离，即得研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫。
8.一种权利要求1所述的研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫的制备方法，其特征是包括以下步骤：
（1）首先将雾化后的液氮喷向雾化后的去离子水，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第一层；
（2）将配比好的纳米级磨料与去离子水搅拌均匀，得到磨料均匀分散的悬浮液，将雾化后的液氮喷向雾化后的悬浮液，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第二层；
（3）重复步骤（1）形成抛光垫的第三层；
（4）将配比好的亚微米级磨料与去离子水搅拌均匀，得到磨料均匀分散的悬浮液，将雾化后的液氮喷向雾化后的悬浮液，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第四层；
（5）重复步骤（1）形成抛光垫的第五层；
（6）将配比好的微米级磨料与去离子水搅拌均匀，得到磨料均匀分散的悬浮液，将雾化后的液氮喷向雾化后的悬浮液，用模具收集冰粒并在收集完成后在冰粒上方覆盖隔热垫，将盛有冰粒的模具放在压力机下压实，在3～12MPa压力下反复压制直至冰盘表面平整完美，从而形成抛光垫的第六层；
（7）将抛光垫制备模具与冰粒固结磨料分离，即得研抛一体化冰粒型固结磨料抛光垫。
9.根据权利要求书7或8所述的方法，其特征是所述的隔热垫所用材料为导热系数小的聚氨酯、尼龙或聚四氟乙烯。
10.根据权利要求7或8所述的方法，特征是所述的抛光垫制备模具为铸铁材料，且内外挡圈能卸掉，压力机压实结束后，用吹风机加热内外挡圈即能将其卸掉。
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