CN116160355B - 一种散热抛光垫及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种散热抛光垫及其制备方法，抛光垫包括抛光层，上述方法包括如下步骤：将聚氨酯混合物固化形成抛光层；聚氨酯混合物包括聚氨酯预聚物、固化剂、微球体和改性石墨烯，改性石墨烯包括羟基化石墨烯和氨基化石墨烯中的至少一种；微球体为中空球体，微球体包括乙烯的共聚物及均聚物、聚丙烯腈、聚碳酸酯、硅酮树脂和聚酯中的至少一种。与现有技术相比，上述方法通过在抛光层中添加石墨烯、微球体提高聚氨酯的热传导性能，提高了抛光垫的散热性能，通过改性石墨烯上的羟基、氨基进一步提高石墨烯、微球体在抛光层中分散性能，提高了抛光垫散热均一性，进而降低了晶圆抛光温度，提高了晶圆表面抛光质量。

Description

一种散热抛光垫及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抛光加工工具，尤其是涉及一种散热抛光垫及其制备方法。
背景技术
CMP（Chemical Mechanical Polishing）即“化学机械抛光”，是为了克服化学抛光和机械抛光的缺点，将磨粒机械磨削和抛光液化学腐蚀作用组合的抛光技术。化学机械抛光最大的优点就是能使加工表面实现纳米级全局平坦化，满足集成电路特征尺寸在0.35μm以下的超精密无损伤表面加工。半导体器件通常要求达到纳米级的平整度，目前最好的工艺是用抛光液（化学）和抛光垫（机械）结合起来的方式。CMP 除应用于集成电路芯片以外，也常出现在半导体的分立器件、电子元器件的加工上，此外也拓展到薄膜存贮磁盘、陶瓷、蓝宝石等表面加工领域。
抛光过程中，晶圆与抛光垫的高速摩擦会产生大量的热，而晶圆不同区域与抛光垫的接触程度不一致，散热性能不一致，会使晶圆不同区域产生温差，导致抛光去除率不一致，影响抛光均匀性。因此，减少抛光垫与晶圆之间的摩擦力，能够增强抛光过程中的晶圆与抛光垫接触面的散热效率，进而降低摩擦热对去除率的影响，增强晶圆的抛光均匀性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种散热抛光垫及其制备方法，有效减小抛光垫与晶圆之间的摩擦力，提高抛光垫的散热效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种散热抛光垫的制备方法，抛光垫包括抛光层，所述方法包括如下步骤；
将聚氨酯混合物固化形成所述抛光层；
其中，所述聚氨酯混合物包括聚氨酯预聚物、固化剂、微球体和改性石墨烯，所述改性石墨烯包括羟基化石墨烯和氨基化石墨烯中的至少一种；
所述微球体为中空球体，所述微球体包括乙烯的共聚物及均聚物、聚丙烯腈、聚碳酸酯、硅酮树脂和聚酯中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述聚氨酯预聚物的质量百分比为50%~89%，所述固化剂的质量百分比为10%~40%，所述微球体的质量百分比为1%~10%，所述改性石墨烯的质量百分比为1%~10%。
在其中一个实施例中，所述将聚氨酯混合物固化形成所述抛光层之前包括如下步骤：
将所述聚氨酯预聚物和所述微球体混合均匀，形成第一前驱体；
将所述固化剂加热融化，在所述融化的固化剂中加入所述改性石墨烯并混合均匀，形成第二前驱体；
将所述第一前驱体与所述第二前驱体混合均匀，形成所述聚氨酯混合物。
在其中一个实施例中，所述改性石墨烯包括改性单层石墨烯、改性多层石墨烯、改性单壁碳纳米管、改性多壁碳纳米管和改性富勒烯中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述改性石墨烯的粒径为10 nm~200 nm。
在其中一个实施例中，所述将将聚氨酯混合物固化形成所述抛光层中，所述聚氨酯混合物固化的温度为100℃~125℃，所述聚氨酯混合物固化的时间为10h~16h。
在其中一个实施例中，所述改性石墨烯由以下方法制备得到；
采用氧化剂对石墨烯进行氧化，得到氧化石墨烯；
采用还原剂对所述氧化石墨烯进行还原，得到所述羟基化石墨烯；
采用氨基化试剂对所述羟基化石墨烯进行氨基化处理，得到所述氨基化石墨烯。
在其中一个实施例中，所述微球体的粒径为50 nm~200 nm。
在其中一个实施例中，所述固化剂包括脂肪族二元胺、脂肪族多元胺、芳香族二元醇、芳香族多元醇和二氯苯胺中的至少一种。
一种散热抛光垫，所述抛光垫采用所述的散热抛光垫制备方法制成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、采用聚氨酯混合物制备抛光层，并在聚氨酯混合物中加入改性石墨烯，此方法制备得到的抛光层内分散有许多石墨烯颗粒，由于石墨烯颗粒具有良好的热传导性能，分散在抛光层中的石墨烯将极大地增加聚氨酯材料的热传导性能，提高抛光垫的散热性能。同时改性石墨烯上具有羟基和/或氨基，基团的位阻作用能破坏石墨烯内部规整的空间结构，并由氢键作用与固化剂相互结合，增强石墨烯在聚氨酯混合物的分散效果，从而提高改性石墨烯在抛光层中的分散性；羟基（-OH）、氨基（-NH2）还能与聚氨酯预聚体中的异氰酸酯基（-NCO）反应，发生聚合产生树枝状大分子聚氨酯，进一步增强石墨烯的分散性。微球体为中空球体，与聚氨酯预聚物混合后在抛光层中形成孔隙，能够减少抛光层的密度，增加抛光层的孔隙率，有利于提高抛光层的散热性能，同时改性石墨烯上的羟基、氨基还能够与微球体相互作用，提高微球体在聚氨酯混合物中的分散性，进而提高抛光层的散热能力均一性。因此，上述方法通过在抛光层中添加石墨烯、微球体提高聚氨酯的热传导性能，提高了抛光垫的散热性能，通过改性石墨烯进一步提高石墨烯、微球体在抛光层中分散性能，提高了抛光垫散热均一性，进而降低了晶圆抛光温度，提高了晶圆表面抛光质量。
2、本抛光层中设置改性石墨烯的质量百分比为1%~10%，改性石墨烯的含量不能过低，过低不能较好地提高抛光层的整体热传导性能，含量过高将影响抛光垫的整体强度和抛光效果。
附图说明
图1为一实施例中散热抛光垫制备方法的流程图。
图2为另一实施例中一种散热抛光垫制备方法的流程图。
图3为又一实施例中一种散热抛光垫制备方法的流程图。
图4为一实施例中散热抛光垫的主视图。
图5为一实施例中散热抛光垫的侧视图。
附图标记：10、抛光垫；1、抛光层；2、粘接层；3、缓冲层；4、背胶层；5、沟槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下面结合附图对一些实施例中一种散热抛光垫10及其制备方法进行具体描述。
如图1所示，在一实施例中，提供了一种散热抛光垫10的制备方法，抛光垫10包括抛光层1，方法包括如下步骤：
步骤S100：将聚氨酯混合物固化形成抛光层1；
其中，聚氨酯混合物包括聚氨酯预聚物、固化剂和改性石墨烯，改性石墨烯包括羟基化石墨烯和氨基化石墨烯中的至少一种。
上述方法采用聚氨酯混合物制备抛光层1，并在聚氨酯混合物中加入改性石墨烯，制备得到的抛光层1内分散有许多石墨烯颗粒，由于石墨烯颗粒具有良好的热传导性能，分散在抛光层中的石墨烯将极大地增加聚氨酯材料的热传导性能，提高抛光垫的散热性能。一般来说，纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，石墨烯作为载体时，导热系数也可达600W/mK，而聚氨酯的导热系数非常小，当硬质聚氨酯密度为35～40 kg/m3时，导热系数仅为0.018~0.024 W/mK。可以理解地，在聚氨酯抛光层中加入分散石墨烯后，能够有效提高抛光层的导热系数，从而提高抛光层的散热性能。
同时改性石墨烯上具有羟基和/或氨基，基团的位阻作用能破坏石墨烯内部规整的空间结构，并由氢键作用与固化剂相互结合，增强石墨烯在聚氨酯混合物的分散效果，从而提高改性石墨烯在抛光层1中的分散性；羟基（-OH）、氨基（-NH2）还能与聚氨酯预聚体中的异氰酸酯基（-NCO）反应，发生进一步聚合，产生树枝状大分子聚氨酯，进一步增强石墨烯的分散性。
因此，上述方法通过在抛光层1中添加石墨烯提高聚氨酯的热传导性能，提高了抛光垫10的散热性能，通过改性石墨烯进一步提高石墨烯在抛光层1中分散性能，提高了抛光垫10散热均一性，进而降低了晶圆抛光温度，提高了晶圆表面抛光质量。
具体地，在一实施例中，将聚氨酯混合物固化形成抛光层1中，聚氨酯混合物固化的温度为100℃~125℃，聚氨酯混合物固化的时间为10h~16h。
具体地，如图2所示，在一实施例中，改性石墨烯由以下方法制备得到：
步骤S500：采用氧化剂对石墨烯进行氧化，得到氧化石墨烯；
步骤S600：采用还原剂对所述氧化石墨烯进行还原，得到所述羟基化石墨烯；
步骤S700：采用氨基化试剂对所述羟基化石墨烯进行氨基化处理，得到所述氨基化石墨烯。
其中，氧化剂包括浓硫酸、过氧化氢和高锰酸钾中的至少一种，还原剂包括柠檬酸钠、氢碘酸和抗坏血酸中的至少一种，氨基化试剂包括乙二胺、水合肼和L-半胱氨酸中至少一种。
进一步地，如图1所示，在一实施例中，将聚氨酯混合物固化形成抛光层1之后还包括如下步骤：
步骤S200，采用无纺布浸渍聚氨酯，制备得到抛光垫10的缓冲层3；
步骤S300，将缓冲层3与抛光层1叠层连接；
步骤S400，在缓冲层3上背向抛光层1的一面设置背胶层4。
背胶层4为类似于双面胶的结构，一面与缓冲层3粘结，另一面外露，在剥离保护层后，露出粘接面与抛光设备的固定面粘结固定。
具体地，在一实施例中，聚氨酯混合物还包括微球体，微球体为中空球体，微球体包括乙烯的共聚物及均聚物、聚丙烯腈、聚碳酸酯、硅酮树脂和聚酯中的至少一种。微球体为中空球体，与聚氨酯预聚物混合后在抛光层中形成孔隙，能够减少抛光层的密度，增加抛光层的孔隙率，有利于提高抛光层的散热性能，同时改性石墨烯上的羟基、氨基还能够与微球体相互作用，提高微球体在聚氨酯混合物中的分散性，进而提高抛光层的散热能力均一性。
进一步地，在一实施例中，聚氨酯预聚物的质量百分比为50%~89%，固化剂的质量百分比为10%~40%，微球体的质量百分比为1%~10%，改性石墨烯的质量百分比为1%~10%。本抛光层1中设置改性石墨烯的质量百分比为1%~10%，改性石墨烯的含量不能过低，过低不能较好地发挥散热降温效果，含量过高将影响抛光垫10的整体强度和抛光效果。
进一步地，如图3所示，在一实施例中，将聚氨酯混合物固化形成抛光层1之前包括如下步骤：
步骤S101，将聚氨酯预聚物和微球体混合均匀，形成第一前驱体；
步骤S102，将固化剂加热融化，在融化的固化剂中加入改性石墨烯并混合均匀，形成第二前驱体；
步骤S103，将第一前驱体与第二前驱体混合均匀，形成聚氨酯混合物。
上述方法先将微球体与聚氨酯混合均匀，再将改性石墨烯与固化剂混合均匀，最后再混合第一前驱体和第二前驱体，由于固化剂的粘度远小于聚氨酯预聚体，从而石墨烯可以更好地分散固化剂中，再通过固化剂与第二前驱体混合，用于防止微球体粉末和改性石墨烯粉末由于静电堆积，有利于提高微球体粉末和改性石墨烯在抛光层中的分散性。
在本具体实施例中，步骤S301包括如下步骤：在浇注机中混合聚氨酯预聚物和微球体，脱气后在浇注机中循环混合直至均匀，形成第一前驱体；步骤S302包括如下步骤：在100℃~130℃融化固化剂，并在融化的固化剂中加入改性石墨烯并混合均匀，形成第二前驱体；步骤S303包括如下步骤：将第一前驱体加入浇注机中，直至第一前驱体和第二前驱体混合均匀，形成聚氨酯混合物；
并且，步骤S100包括如下步骤：聚氨酯混合物浇注至模具中，将模具放入烘箱中固化，固化温度为100℃~125℃，固化的时间为10h~16h，形成聚氨酯浇注体；固化完成后，将聚氨酯浇注体切割为特定厚度的片状抛光层1。
其中，聚氨酯预聚物包括异氰酸根离子封端预聚体，在步骤S301之前还包括如下步骤：
采用多异氰酸酯与低聚物多元醇反应生成聚氨酯预聚物，其中低聚物多元醇包括聚酯和聚醚。
具体地，在一实施例中，微球体的粒径为50 nm~200nm。
具体地，在一实施例中，固化剂包括脂肪族二元胺、脂肪族多元胺、芳香族二元醇、芳香族多元醇和二氯苯胺（MOCA）中的至少一种。
具体地，在一实施例中，改性石墨烯包括改性单层石墨烯、改性多层石墨烯、改性单壁碳纳米管、改性多壁碳纳米管和改性富勒烯中的至少一种。
具体地，在一实施例中，改性石墨烯的粒径为10 nm~200 nm。改性石墨烯的粒径不能太小，太小不能形成滚珠效应，影响石墨烯颗粒的润滑作用，粒径也不能太大，太大会降低抛光表面平坦性。
实施例1
采用多异氰酸酯与聚酯反应生成聚氨酯预聚物，在浇注机中混合100 g聚氨酯预聚物和10 g聚丙烯腈微球体，脱气后在浇注机中循环混合直至均匀，形成第一前驱体，微球体的粒径为100 nm；在120℃融化50g MOCA，并在融化的MOCA中加入10g（5.8%）羟基化石墨烯并混合均匀，形成第二前驱体，羟基化石墨烯的粒径为100 nm；将第一前驱体加入浇注机中，直至第一前驱体和第二前驱体混合均匀，形成聚氨酯混合物；将浇注机中的聚氨酯混合物浇注到模具中，模具放入110℃的烘箱固化15h，完成固化并切片成抛光层1；最后在抛光层1上粘接缓冲层3得到抛光垫10。
使用该抛光垫10对晶圆进行抛光，抛光压强为8.5 kPa，抛光垫10转速为65 rpm，晶体转速为 55 rpm，并在抛光垫10与晶圆之间注入抛光液，抛光时间为30 min。
晶圆表面抛光温度为75℃，且温度分布均匀，表面粗糙度Ra为0.85 nm，晶圆表面质量优异，原子力显微镜下可辨别加工痕迹方向，抛光垫10磨损较小，同比传统CMP抛光垫10抛光性能显著提升。
实施例2
采用多异氰酸酯与聚酯反应生成聚氨酯预聚物，在浇注机中混合100 g聚氨酯预聚物和10 g聚丙烯腈微球体，脱气后在浇注机中循环混合直至均匀，形成第一前驱体，微球体的粒径为100 nm；在120℃融化50g MOCA，并在融化的MOCA中加入10g氨基化石墨烯并混合均匀，形成第二前驱体，氨基化石墨烯的粒径为100 nm；将第一前驱体加入浇注机中，直至第一前驱体和第二前驱体混合均匀，形成聚氨酯混合物；将浇注机中的聚氨酯混合物浇注到模具中，模具放入110℃的烘箱固化15h，完成固化并切片成抛光层1；最后在抛光层1上粘接缓冲层3得到抛光垫10。
使用该抛光垫10对晶圆进行抛光，抛光压强为8.5 kPa，抛光垫10转速为65 rpm，晶体转速为 55 rpm，并在抛光垫10与晶圆之间注入抛光液，抛光时间为30 min。
晶圆表面抛光温度为76℃，且温度分布均匀，表面粗糙度Ra为0.79 nm，晶圆表面质量优异，原子力显微镜下观察划痕较少，抛光垫10磨损较小，同比传统CMP抛光垫10抛光性能显著提升。
实施例3
采用多异氰酸酯与聚酯反应生成聚氨酯预聚物，在浇注机中混合100 g聚氨酯预聚物和10 g聚丙烯腈微球体，脱气后在浇注机中循环混合直至均匀，形成第一前驱体，微球体的粒径为100 nm；在120℃融化50g MOCA，并在融化的MOCA中加入10g羟基化石墨烯并混合均匀，形成第二前驱体，羟基化石墨烯的粒径为10 nm；将第一前驱体加入浇注机中，直至第一前驱体和第二前驱体混合均匀，形成聚氨酯混合物；将浇注机中的聚氨酯混合物浇注到模具中，模具放入110℃的烘箱固化15h，完成固化并切片成抛光层1；最后在抛光层1上粘接缓冲层3得到抛光垫10。
使用该抛光垫10对晶圆进行抛光，抛光压强为8.5 kPa，抛光垫10转速为65 rpm，晶体转速为 55 rpm，并在抛光垫10与晶圆之间注入抛光液，抛光时间为30 min。
晶圆表面抛光温度为70℃，且温度分布均匀，表面粗糙度Ra为0.89 nm，晶圆表面质量优异，原子力显微镜下观察划痕较少，抛光垫10磨损较小，同比传统CMP抛光垫10抛光性能显著提升。
实施例4
采用多异氰酸酯与聚酯反应生成聚氨酯预聚物，在浇注机中混合100 g聚氨酯预聚物和10 g聚丙烯腈微球体，脱气后在浇注机中循环混合直至均匀，形成第一前驱体，微球体的粒径为100 nm；在120℃融化50g MOCA，并在融化的MOCA中加入10g羟基化石墨烯并混合均匀，形成第二前驱体，羟基化石墨烯的粒径为200 nm；将第一前驱体加入浇注机中，直至第一前驱体和第二前驱体混合均匀，形成聚氨酯混合物；将浇注机中的聚氨酯混合物浇注到模具中，模具放入110℃的烘箱固化15h，完成固化并切片成抛光层1；最后在抛光层1上粘接缓冲层3得到抛光垫10。
使用该抛光垫10对晶圆进行抛光，抛光压强为8.5 kPa，抛光垫10转速为65 rpm，晶体转速为 55 rpm，并在抛光垫10与晶圆之间注入抛光液，抛光时间为30 min。
晶圆表面抛光温度为73℃，且温度分布均匀，表面粗糙度Ra为0.92nm，晶圆表面质量优异，原子力显微镜下观察划痕较少，抛光垫10磨损较小，同比传统CMP抛光垫10抛光性能显著提升。
实施例5
采用多异氰酸酯与聚酯反应生成聚氨酯预聚物，在浇注机中混合100 g聚氨酯预聚物和10 g聚丙烯腈微球体，脱气后在浇注机中循环混合直至均匀，形成第一前驱体，微球体的粒径为100 nm；在120℃融化50g MOCA，并在融化的MOCA中加入2 g（1.2%）羟基化石墨烯并混合均匀，形成第二前驱体，羟基化石墨烯的粒径为100 nm；将第一前驱体加入浇注机中，直至第一前驱体和第二前驱体混合均匀，形成聚氨酯混合物；将浇注机中的聚氨酯混合物浇注到模具中，模具放入110℃的烘箱固化15h，完成固化并切片成抛光层1；最后在抛光层1上粘接缓冲层3得到抛光垫10。
使用该抛光垫10对晶圆进行抛光，抛光压强为8.5 kPa，抛光垫10转速为65 rpm，晶体转速为 55 rpm，并在抛光垫10与晶圆之间注入抛光液，抛光时间为30 min。
晶圆表面抛光温度为76℃，且温度分布均匀，表面粗糙度Ra为0.86 nm，晶圆表面质量优异，原子力显微镜下观察划痕较少，抛光垫10磨损较小，同比传统CMP抛光垫10抛光性能显著提升。
实施例6
采用多异氰酸酯与聚酯反应生成聚氨酯预聚物，在浇注机中混合100 g聚氨酯预聚物和10 g聚丙烯腈微球体，脱气后在浇注机中循环混合直至均匀，形成第一前驱体，微球体的粒径为100 nm；在120℃融化50g MOCA，并在融化的MOCA中加入15 g（8.6%）羟基化石墨烯并混合均匀，形成第二前驱体，羟基化石墨烯的粒径为100 nm；将第一前驱体加入浇注机中，直至第一前驱体和第二前驱体混合均匀，形成聚氨酯混合物；将浇注机中的聚氨酯混合物浇注到模具中，模具放入110℃的烘箱固化15h，完成固化并切片成抛光层1；最后在抛光层1上粘接缓冲层3得到抛光垫10。
使用该抛光垫10对晶圆进行抛光，抛光压强为8.5 kPa，抛光垫10转速为65 rpm，晶体转速为 55 rpm，并在抛光垫10与晶圆之间注入抛光液，抛光时间为30 min。
晶圆表面抛光温度为83℃，且温度分布均匀，表面粗糙度Ra为0.69nm，晶圆表面质量优异，原子力显微镜下观察划痕较少，抛光垫10磨损较小，同比传统CMP抛光垫10抛光性能显著提升。
对比例1
采用多异氰酸酯与聚酯反应生成聚氨酯预聚物，在浇注机中混合100 g聚氨酯预聚物和10 g聚丙烯腈微球体，脱气后在浇注机中循环混合直至均匀，形成第一前驱体，微球体的粒径为100 nm；在120℃融化50g MOCA，并在融化的MOCA中加入10 g石墨烯并混合均匀，形成第二前驱体，石墨烯的粒径为100 nm；将第一前驱体加入浇注机中，直至第一前驱体和第二前驱体混合均匀，形成聚氨酯混合物；将浇注机中的聚氨酯混合物浇注到模具中，模具放入110℃的烘箱固化15h，完成固化并切片成抛光层1；最后在抛光层1上粘接缓冲层3得到抛光垫10。
使用该抛光垫10对晶圆进行抛光，抛光压强为8.5 kPa，抛光垫10转速为65 rpm，晶体转速为 55 rpm，并在抛光垫10与晶圆之间注入抛光液，抛光时间为20 min。
晶圆表面抛光温度为90℃，且温度分布均匀，表面粗糙度Ra为1.65 nm，晶圆表面质量优异，原子力显微镜下微见加工痕迹，抛光垫10磨损明显。
对比例2
采用多异氰酸酯与聚酯反应生成聚氨酯预聚物，在浇注机中混合100 g聚氨酯预聚物和10 g聚丙烯腈微球体，脱气后在浇注机中循环混合直至均匀，形成第一前驱体，微球体的粒径为100 nm；在120℃融化50g MOCA，并在融化的MOCA中加入10g羟基化石墨烯并混合均匀，形成第二前驱体，羟基化石墨烯的粒径为300 nm；将第一前驱体加入浇注机中，直至第一前驱体和第二前驱体混合均匀，形成聚氨酯混合物；将浇注机中的聚氨酯混合物浇注到模具中，模具放入110℃的烘箱固化15h，完成固化并切片成抛光层1；最后在抛光层1上粘接缓冲层3得到抛光垫10。
使用该抛光垫10对晶圆进行抛光，抛光压强为8.5 kPa，抛光垫10转速为65 rpm，晶体转速为 55 rpm，并在抛光垫10与晶圆之间注入抛光液，抛光时间为20 min。
晶圆表面抛光温度为89℃，且温度分布均匀，表面粗糙度Ra为2.05nm，晶圆表面粗糙度增加，能观察到明显的加工痕迹。
对比例3
采用多异氰酸酯与聚酯反应生成聚氨酯预聚物，在浇注机中混合100 g聚氨酯预聚物和10 g聚丙烯腈微球体，脱气后在浇注机中循环混合直至均匀，形成第一前驱体，微球体的粒径为100 nm；在120℃融化50g MOCA，并在融化的MOCA中加入30g羟基化石墨烯并混合均匀，形成第二前驱体，羟基化石墨烯的粒径为100 nm；将第一前驱体加入浇注机中，直至第一前驱体和第二前驱体混合均匀，形成聚氨酯混合物；将浇注机中的聚氨酯混合物浇注到模具中，模具放入110℃的烘箱固化15h，完成固化并切片成抛光层1；最后在抛光层1上粘接缓冲层3得到抛光垫10。
使用该抛光垫10对晶圆进行抛光，抛光压强为8.5 kPa，抛光垫10转速为65 rpm，晶体转速为 55 rpm，并在抛光垫10与晶圆之间注入抛光液，抛光时间为20 min。
晶圆表面抛光温度为95℃，且温度分布均匀，表面粗糙度Ra为3.16nm，晶圆表面可见明显加工痕迹，抛光效果明显降低。
根据上述实施例，可以得出以下结论：
1、根据实施1和对比例1，由于羟基化石墨烯相比于石墨烯增加了羟基，与普通石墨烯相比，羟基化石墨烯在抛光层1中分散性更强，抛光过程中羟基化石墨烯在抛光区的分散性更强，因此，抛光时晶圆表面的温度更加低更均匀，得到的晶圆表面粗糙度Ra更好。
2、根据实施例1和实施例2，羟基化石墨烯、氨基化石墨烯均具有较好地分散性，羟基化石墨烯或氨基化石墨烯从抛光垫10中释放并吸附在晶圆和抛光垫10之间，形成一层润滑膜，减少晶圆和抛光垫10之间的摩擦力，从而降低晶圆表面的温度。因此，添加羟基化石墨烯、氨基化石墨烯的抛光垫10处理效果相似。
3、根据实施例1、实施例3、实施例4和对比例2，当羟基化石墨烯的粒径位于范围10nm~200nm时，晶圆的表面粗糙度较小，当羟基化石墨烯的粒径为300nm时，晶圆的表面粗糙度明显增加，抛光温度急剧增加。因此，改性石墨烯的粒径过大会使得抛光垫抛光性能下降，导致加工温度升高，甚至会造成更严重的摩擦损伤。
4、根据实施例1、实施例5、实施例6和对比例3，羟基化石墨烯质量占比为1%~10%，晶圆表面加工质量较好，因此羟基化石墨烯的质量占比不能过低也不能过高，羟基化石墨烯的质量占比过低导致不能提高导热系数，无法实现快速散热，羟基化石墨烯的质量占比过高更容易形成堆积，在晶圆表面形成划痕。
如图4和图5所示，在一实施例中，提供了一种散热抛光垫10，抛光垫10采用的散热抛光垫10制备方法制成。其中，抛光垫10的邵氏硬度为50HD~80HD，抛光垫10包括依次设置的抛光层1、缓冲层3和背胶层4，抛光层1和缓冲层3之间通过粘接层2连接，背胶层4用于将抛光垫10粘接安装到抛光设备上，抛光层1上远离缓冲层3的一面设置有沟槽5，用于存储抛光液并排出抛光残渣。
上述的抛光垫10采用聚氨酯混合物制备抛光层1，并在聚氨酯混合物中加入改性石墨烯，因此抛光层1内分散有许多石墨烯颗粒，由于石墨烯颗粒具有良好的热传导性能，分散在抛光层中的石墨烯将极大地增加聚氨酯材料的热传导性能，提高抛光垫的散热性能。同时改性石墨烯上具有羟基和/或氨基，基团的位阻作用能破坏石墨烯内部规整的空间结构，并由氢键作用与固化剂相互结合，增强石墨烯在聚氨酯混合物的分散效果，从而提高改性石墨烯在抛光层1中的分散性；同时，羟基（-OH）、氨基（-NH2）还能与聚氨酯预聚体中的异氰酸酯基（-NCO）反应，发生聚合，产生树枝状大分子聚氨酯，进一步增强石墨烯的分散性。
因此，上述抛光垫通过在抛光层中添加石墨烯提高聚氨酯的热传导性能，提高了抛光垫的散热性能，通过改性石墨烯进一步提高石墨烯在抛光层中分散性能，提高了抛光垫散热均一性，进而降低了晶圆抛光温度，提高了晶圆抛光质量。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种散热抛光垫的制备方法，其特征在于，抛光垫包括抛光层，所述方法包括如下步骤：
将聚氨酯混合物固化形成所述抛光层；
其中，所述聚氨酯混合物包括聚氨酯预聚物、固化剂、微球体和改性石墨烯，所述改性石墨烯包括羟基化石墨烯和氨基化石墨烯中的至少一种；
所述微球体为中空球体，所述微球体包括乙烯的共聚物及均聚物、聚丙烯腈、聚碳酸酯、硅酮树脂和聚酯中的至少一种；
所述聚氨酯预聚物的质量百分比为50%~89%，所述固化剂的质量百分比为10%~40%，所述微球体的质量百分比为1%~10%，所述改性石墨烯的质量百分比为1%~10%。
2.根据权利要求1所述的一种散热抛光垫的制备方法，其特征在于，所述将聚氨酯混合物固化形成所述抛光层之前包括如下步骤：
将所述聚氨酯预聚物和所述微球体混合均匀，形成第一前驱体；
将所述固化剂加热融化，在所述融化的固化剂中加入所述改性石墨烯并混合均匀，形成第二前驱体；
将所述第一前驱体与所述第二前驱体混合均匀，形成所述聚氨酯混合物。
3.根据权利要求1所述的一种散热抛光垫的制备方法，其特征在于，所述改性石墨烯包括改性单层石墨烯、改性多层石墨烯、改性单壁碳纳米管、改性多壁碳纳米管和改性富勒烯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种散热抛光垫的制备方法，其特征在于，所述改性石墨烯的粒径为10 nm~200 nm。
5.根据权利要求1所述的一种散热抛光垫的制备方法，其特征在于，所述将聚氨酯混合物固化形成所述抛光层中，所述聚氨酯混合物固化的温度为100℃~125℃，所述聚氨酯混合物固化的时间为10h~16h。
6.根据权利要求1所述的一种散热抛光垫的制备方法，其特征在于，所述改性石墨烯由以下方法制备得到：
采用氧化剂对石墨烯进行氧化，得到氧化石墨烯；
采用还原剂对所述氧化石墨烯进行还原，得到所述羟基化石墨烯；
采用氨基化试剂对所述羟基化石墨烯进行氨基化处理，得到所述氨基化石墨烯。
7.根据权利要求1所述的一种散热抛光垫的制备方法，其特征在于，所述微球体的粒径为50 nm~200nm。
8.根据权利要求1所述的一种散热抛光垫的制备方法，其特征在于，所述固化剂包括脂肪族二元胺、脂肪族多元胺、芳香族二元醇、芳香族多元醇和二氯苯胺中的至少一种。
9.一种散热抛光垫，其特征在于，所述抛光垫采用权利要求1-8任意一项所述的散热抛光垫制备方法制成。
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