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抛光垫及使用其的半导体器件的制备方法

文献发布时间:2023-06-19 19:28:50


抛光垫及使用其的半导体器件的制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于抛光工艺的垫,并且涉及一种将这种垫用于半导体器件的制备方法的技术。

背景技术

化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization,CMP)或者化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)工艺可以用于各种技术领域中的各种目的。CMP工艺在抛光对象的规定的抛光面上进行,可以用于平坦化抛光面、除去凝集的物质、解决晶格损伤、去除划痕与污染源等。

半导体工艺的CMP工艺技术可根据抛光对象膜质或者抛光后的表面的形状来进行分类。例如,可以按抛光对象膜质分为单晶硅(single silicon)或者多晶硅(polysilicon),也可以按杂质的种类分为各种氧化膜或者(钨(W)、铜(Cu)、铝(Al)、钌(Ru)、钽(Ta)等的)金属膜CMP工艺。并且,还可以按抛光后的表面的形状来分为改善基板表面的粗糙度的工艺、平坦化多层电路布线导致的高度差的工艺、以及用于抛光后选择性形成电路布线的器件分离工艺。

可以在半导体器件的制备过程中多次应用CMP工艺。半导体器件包括多个层,并且每个层都包括复杂且微细的电路图案。另外,最近的半导体器件趋于单个芯片大小减小,且各层的图案变为更复杂和微细。因此,在半导体器件的制备过程中,CMP工艺的目的不仅包括电路布线的平坦化,还扩展到包括电路布线的分离及布线表面的改善等,其结果正在要求更加精密可靠的CMP性能。

这种用于CMP工艺的抛光垫作为通过摩擦来将抛光面加工至所需水平的工艺用部件,在抛光后的被抛光对象的厚度均匀度、抛光面的平坦度、抛光质量等方面可以被视为最重要的因素之一。

发明内容

要解决的技术问题

在本发明的一实现例中,提供一种抛光垫,其通过厚度方向的细分结构特性设计,可以向各种抛光对象提供适合各种抛光目的的物理性质,在抛光工艺中的结构变化中,基于适当的可变性,可以实现抛光性能长时间不降低的效果。另外,关于使用后的报废,与现有抛光垫不同,在至少一部分结构应用再生或可回收的材料,从而实现环保性的目的。

在本发明的另一实施例中,提供一种半导体器件的制备方法,作为应用所述抛光垫的半导体器件的制备方法,可以确保半导体基板的被抛光面的多样性,在确保每个被抛光面的适当的抛光率的同时,可以确保优异的抛光平坦度和最低水平的缺陷发生,进而,获得在工艺生产率和经济方面提高的结果。

用于解决问题的手段

在一实现例中,提供一种抛光垫,包括抛光层,所述抛光层包括:抛光可变层,其具有抛光面,以及抛光不变层,配置在所述抛光可变层的所述抛光面的背面,所述抛光可变层和所述抛光不变层的肖氏D(shore D)硬度的比率为0.50至1.50。

所述抛光可变层可以占所述抛光层总体积的30体积%至60体积%。

根据以下式1,所述抛光可变层的第一抛光可变性指数(Polishing variabilityindex)可以为0.1至11.0。

式1

在所述式1中,所述Ri是所述抛光可变层的寿命导入时间点的所述抛光面的表面粗糙度Ra,所述Rf是所述抛光可变层的寿命结束时间点的所述抛光面的表面粗糙度Ra,所述Ti是所述抛光可变层的寿命导入时间点的所述抛光垫的总厚度,所述Tf是所述抛光可变层的寿命结束时间点的所述抛光垫的总厚度。

所述抛光可变层可以在所述抛光面包括至少一个沟槽(Groove),其具有小于所述抛光可变层的总厚度或等于所述抛光可变层的总厚度的深度,根据以下式2,所述抛光可变层的第二抛光可变性指数(Polishing variability index)可以为0.1至3.5。

式2

在所述式2中,所述Ri是所述抛光可变层的寿命导入时间点的所述抛光面的表面粗糙度Ra,所述Rf是所述抛光可变层的寿命结束时间点的所述抛光面的表面粗糙度Ra,所述Gi是所述抛光可变层的寿命导入时间点的所述沟槽的深度,所述Gf是所述抛光可变层的寿命结束时间点的所述沟槽的深度。

所述抛光可变层可以在所述抛光面包括至少一个沟槽(Groove),其具有小于所述抛光可变层的总厚度或等于所述抛光可变层的总厚度的深度,根据以下式3,所述沟槽的深度变化率(%)可以为20%至100%。

式3

在所述式3中,所述Gi是所述抛光可变层的寿命导入时间点的所述沟槽深度,所述Gf是所述抛光可变层的寿命结束时间点的所述沟槽深度。

所述抛光垫的总层叠体的肖氏D(Shore D)硬度可以为45至70。

所述抛光垫总层叠体的肖氏D硬度与所述抛光层的肖氏D硬度的比率可以为0.95至1.10。

所述抛光可变层可包括热固性树脂,所述抛光不变层可包括热塑性树脂。

所述抛光可变层可以包括组合物的固化物,所述组合物包含热固化性聚氨酯粒子和粘合剂。

所述抛光不变层可包含选自由聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、聚氯乙烯(Polyvinylchloride,PVC)、热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane,TPU)以及它们的组合组成的组中的一种。

所述抛光不变层可以包括组合物的固化物,所述组合物包含热固化性聚氨酯粒子和粘合剂。

所述抛光可变层和所述抛光不变层的界面可以为可分离界面。

所述抛光可变层和所述抛光不变层分别可包括至少一个层。

所述热固化性聚氨酯粒子的平均粒径可以为20μm至3.0mm。

所述粘合剂可包含第一氨基甲酸乙酯基预聚物和第一固化剂。

相对于100重量份的所述热固化性聚氨酯粒子,所述组合物可包含15重量份至150重量份的所述粘合剂。

所述抛光可变层可以包括组合物的固化物,所述组合物包含第二氨基甲酸乙酯基预聚物。

在另一实施例中,提供一种半导体器件的制备方法,其包括:将包括抛光层的抛光垫提供到表面板的步骤,其中所述抛光层具有抛光面,以及将抛光对象的被抛光面配置成与所述抛光面接触后,在加压条件下使所述抛光垫和所述抛光对象彼此相对旋转,从而对所述抛光对象进行抛光的步骤;所述抛光层包括:抛光可变层,其包括所述抛光面,以及抛光不变层,配置在所述抛光可变层的所述抛光面的背面;所述抛光不变层包括组合物的固化物,所述组合物包含热固化性聚氨酯粒子和粘合剂。

所述抛光对象的被抛光面对所述抛光层的抛光面进行加压的负载可以为0.01psi至20psi。

发明效果

所述抛光垫通过厚度方向的细分结构特性设计,可以向各种抛光对象提供适合各种抛光目的的物理性质,在抛光工艺中的结构变化中,基于适当的可变性,可以实现抛光性能长时间不降低的效果。另外,关于使用后的报废,与现有抛光垫不同,所述抛光垫可以在至少一部分结构应用再生或可回收的材料,从而可以确保环保性。

所述半导体器件的制备方法为应用所述抛光垫的方法,可以确保半导体基板的被抛光面的多样性,在确保每个被抛光面的适当的抛光率的同时,可以确保优异的抛光平坦度和最低水平的缺陷发生,进而,可以获得在工艺生产率和经济方面提高的结果。

附图说明

图1示意性地示出一实现例的所述抛光层的剖面。

图2示意性地示出一实现例的所述抛光层的抛光面在抛光工艺中的变化。

图3示意性地示出一实现例的所述抛光垫的剖面。

图4是示意性地示出一实现例的所述半导体器件的制备方法的示意图。

具体实施方式

以下,对本发明的实施例进行详细说明,以便本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易地实施。然而,本发明可以以多种不同的形式实现,并且不限于这里描述的实施例。

根据下面的实现例或实施例,将更清楚地理解本发明的优点、特征以及其实现方法。然而,本发明不限于以下实现例或实施例,而是可按照各种不同的形式来实现。提供这些实现例或实施例是为了使本发明更完整,并向本发明所属领域的普通技术人员充分地提供本发明的范畴,并且本发明将由所附权利要求书来限定。

为了清楚地表达层和区域,在附图中,根据需求将一部分结构的厚度进行放大并示出。并且在附图中,为了方便说明,将部分层和区域的厚度夸大示出。在整个说明书中,相同的附图标记表示相同的构成要素。

在本说明书中,当层、膜、区域、板等的一部分被称为在另一部分的“上方”或者“上部”时,被解释为这不仅包括直接位于另一部分“上方”的情况,还包括中间还有其他部分的情况。当某个部分被称为直接位于另一部分“上方”时,被解释为中间没有其他部分。另外,当层、膜、区域、板等的一部分被称为在另一部分的“下方”或者“下部”时,被解释为这不仅包括直接位于另一部分“下方”的情况,还包括中间还有其他部分的情况。当某个部分被称为直接位于另一部分“下方”时,被解释为中间没有其他部分。

在本说明书中,表示数值范围中的“~以上”的含义被解释为包括相应数量或更多的情况。例如,“两个以上”是指两个或更多的情况。另外,对于数值范围的“X至Y”的描述被解释为包括X或Y的范围。例如,“25至50”是指包括25和50的数值范围。

以下,对根据本发明的示例性实现例进行详细说明。

在本发明的一实现例中,提供一种包括抛光层的抛光垫。所述抛光层可包括:抛光可变层,其具有抛光面;以及抛光不变层,配置在所述抛光可变层的所述抛光面的背面,所述抛光可变层的肖氏D(Shore D)硬度与所述抛光不变层的肖氏D(Shore D)硬度的比率可以为0.50至1.50。

图1示意性地示出一实现例的所述抛光层10的厚度方向的剖面。以下,“抛光面”和“第一面”可以用作指相同结构的术语。

参照图1,所述抛光层10可包括具有所述抛光面11的所述抛光可变层101。另外,所述抛光层10可包括为支撑所述抛光可变层101而设置的所述抛光不变层102。所述抛光不变层102可分离地粘合在所述抛光可变层101。每个所述抛光可变层101和所述抛光不变层102可包括至少一个层。

在另一方面进行说明,所述抛光层10包括作为抛光面的第一面11和作为其背面的第二面12。另外,所述抛光层10在所述第一面11与所述第二面12之间包括至少一个可分离界面13。在本说明书中,所述“可分离界面”是指,将以其为基准相邻的两个层区分为不连续的结构而不是实质连续的结构的界面。作为一例,所述可分离界面为通过规定的外力拆装或分离的界面,将粘合层作为介质的附着面等可以对应于此。

在所述抛光层10中,所述抛光可变层101和所述抛光不变层102的肖氏D(Shore D)硬度的比率可以为约0.50至约1.50。在另一方面进行说明,在所述抛光层10中,以所述可分离界面13为基准相邻的两个层的肖氏D(Shore D)硬度的比率可以为约0.50至约1.50。图1是示例性地示出所述第一面11与所述第二面12之间的所述可分离界面13为一个的情况。参照此,以所述可分离界面13为基准相邻的两个层101、102的肖氏D硬度的比率可以为约0.50至约1.50。所述肖氏D硬度的比率可以为例如,约0.50至约1.50,例如,约0.60至约1.50,例如,约0.70至约1.40,例如,约0.80至约1.20。所述肖氏D硬度的比率只要其他层(Db)的硬度与一个层的硬度(Da)的比率(Db/Da)、所述一个层的硬度(Da)与所述其他层的硬度(Db)的比率(Da/Db)中的任何一个属于所述范围就即可,不仅在两者都满足所述范围的情况下,还在两者中的只有一个满足所述范围的比率的情况下,均可以实现期望的技术效果。

在一实现例中,所述抛光不变层的肖氏D硬度H2与所述抛光可变层的肖氏D硬度H1的比率H2/H1可以为约0.5至约1.0,例如,约0.7至约1.0,例如,约0.8至1.0。

在一实现例中,所述抛光可变层的肖氏D硬度H1与所述抛光不变层的肖氏D硬度H2的比率H1/H2可以为约1.0至约1.5,例如,约1.0至约1.4,例如,约1.0至1.2。

所述抛光垫可以用于各种目的的抛光工艺。例如,所述抛光垫可以应用于半导体器件的制备工艺。近来,所需的半导体器件的集成度越来越高,并且其结构在三维上变得复杂。为了符合这种要求,在所述半导体器件的制备过程中,精细的工艺控制(Control)是必不可少的。半导体器件包括各种材料和各种形状的薄膜,根据各个薄膜的材料和形状,需要精细调整工艺条件的抛光工艺。所述抛光垫作为这种精细工艺控制要素之一,根据所述抛光垫的结构、材料和形状等的微小差异,所述半导体器件的抛光结果也可能截然不同。

在包括所述抛光层10的所述抛光垫中,由其整体结构和/或组成特性计算的物理性质通过所述抛光面11传递至抛光对象的被抛光面。此时,在所述抛光层10中,当基于所述可分离界面13相邻的两个层101、102的肖氏D硬度的比率满足上述范围时,通过所述抛光面11传递至抛光对象的被抛光面的抛光特性可以确保实现半导体器件的目标抛光性能的最佳条件。

参照图1,所述抛光层10可包括:至少一个抛光可变层101,其为从所述抛光面11至所述可分离界面13的区域;以及至少一个抛光不变层102,其为从所述可分离界面13至所述第二面12的区域。在本说明书中,所述“抛光可变层”是指在使用所述抛光垫的抛光工艺中,结构、形状等物理特性和/或组成等化学特性发生变化的区域,所述“抛光不变层”是指在使用所述抛光垫的抛光工艺中,物理和/或化学特性基本不变的区域。所述“基本不变”应理解为不仅包括物理和/或化学特性完全没有变化的情况,还包括在加压环境和潮湿环境下进行抛光,因此物理和/或化学特性可能会有所变化,但与所述抛光可变层相比,变化相当微小,可视为基本不变化的情况。

图1示例性地示出所述可分离界面13为一个的情况,但根据需求,所述抛光层10还可以在所述抛光面11与所述第二面12之间包括至少两个可分离界面13。在这种情况下,所述抛光可变层101或所述抛光不变层102可分别包括多个层。

由于所述抛光层10设计成包括至少一个所述抛光可变层101和至少一个所述抛光不变层102,因此可以在厚度方向上进行精确的结构设计,作为如此沿厚度方向层叠的每个层的物理性质的有机相互作用,可以根据目的对通过所述抛光面11算出的抛光性能进行精细且精密的控制。

在一实现例中,所述抛光可变层101可以占所述抛光层10总体积的约30体积%至约60体积%,例如,可以占约40体积%至约60体积%,例如,可以占约45体积%至约55体积%。由于所述抛光层10总体积中的所述抛光可变层101的体积满足所述范围,因此确保基于所述抛光可变层101和所述抛光不变层102的上述技术优点的同时,有利于实现所述抛光垫的工艺寿命在目标水平。

在一实现例中,根据以下式1,所述抛光可变层的第一抛光可变性指数(Polishingvariability index)可为约0.1至约11.0。

式1

在所述式1中,所述Ri是所述抛光可变层的寿命导入时间点的所述第一面的表面粗糙度Ra,所述Rf是所述抛光可变层的寿命结束时间点的所述第一面的表面粗糙度Ra,所述Ti是所述抛光可变层的寿命导入时间点的所述抛光垫的总厚度,所述Tf是所述抛光可变层的寿命结束时间点的所述抛光垫的总厚度。

如上所述,所述抛光可变层101是在应用所述抛光垫的抛光工艺中,物理特性和/或化学特性发生变化的区域,在提供所需水平的抛光性能方面,具有规定寿命。所述抛光可变层101的寿命导入时间点是指,从制备所述抛光可变层或所述抛光垫后应用于工艺之前的任意一个时间点。另外,所述抛光可变层101的寿命结束时间点是指,由于所述抛光可变层101无法再实现抛光性能,因此需要更换所述抛光可变层或整个所述抛光垫的时间点。例如,所述寿命结束时间点可以定义为与在开始抛光后1小时内的初始抛光率相比,抛光对象的被抛光面的抛光率变化20%的时间点。换言之,所述初始抛光率是对所述被抛光面开始抛光后1小时内测定的抛光率值,所述寿命结束时间点可以定义为与所述初始抛光率相比,表示对所述被抛光面的抛光率增加20%,或者抛光率下降20%的时间点。

所述第一抛光可变性指数将所述抛光可变层101的寿命导入时间点和寿命结束时间点各自的表面粗糙度Ri、Rf和所述抛光垫110的总厚度Ti、Tf作为构成要素。根据所述式1的第一抛光可变性指数可以用作指示所述抛光可变层101的可变性能的指标。即当所述抛光可变层的所述式1的值表示上述范围,即表示在约0.1至约11.0的范围内时,所述抛光可变层通过保持与此相应的可变性,当用作所述抛光层10的一部分结构时,可以在其整个寿命期间连续且均匀地表现最适合抛光效率的结构特征。

在一实现例中,所述第一抛光可变性指数可以为约0.1至11.0,可以为例如,约0.1至约9.0,例如,约0.2至约9.0,例如,约0.2至约8.5,例如,约0.2至约8.0,例如,约0.2至约7.5,例如,约0.5至约7.5,例如,约0.8至约7.5,例如,约0.9至约7.5,例如,约1.0至约6.0,例如,约1.8至3.5,例如,约1.8至2.5。

所述Ti可以为例如,约800μm至约5000μm,例如,约1000μm至约4000μm,例如,约1000μm至3000μm,例如,约1500μm至约3000μm,例如,约1700μm至约2700μm,例如,约2000μmm至约3500μm,但并不限于此。

所述Ri可以是例如,约5μm至约15μm,例如,约5μm至约12μm,例如,约5μm至10μm,但并不限于此。

在一实现例中,当所述Ti和所述Ri分别满足上述范围的同时,所述第一抛光可变性指数满足上述范围时,可能更有利于实现基于所述抛光可变层101的结构特性的抛光性能。

在一实现例中,所述抛光可变层101可以在所述抛光面11包括至少一个沟槽(Groove)14,其具有小于或等于所述抛光可变层101的总厚度D1的深度d1。所述沟槽14可以起到如下作用:通过调整在使用所述抛光垫的抛光工艺中供应到所述抛光面11上的抛光液或抛光浆料的流动性,或者调整所述抛光面11与抛光对象的被抛光面直接接触的面积的大小来适当地实现物理抛光特性。

例如,所述抛光垫110可以在所述抛光面11包括多个沟槽14。在一实现例中,所述抛光垫110的平面形状实际上可为圆形,所述多个沟槽14可为从所述抛光垫110的平面中心朝向末端以规定间隔隔开配置的同心圆形结构。在另一实施例中,所述多个沟槽14可为从所述抛光垫110的平面中心朝向末端连续形成的放射形结构。在又一实施例中,所述多个沟槽14可同时包括同心圆形沟槽和放射形沟槽。

在作为从所述抛光面11到所述可分离界面13的区域的所述抛光可变层101中,当所述抛光面11包括至少一个沟槽14时,根据以下式2,所述抛光可变层101的第二抛光可变性指数(Polishing variability index)可为约0.1至约3.5。

式2

在所述式2中,所述Ri是所述抛光可变层的寿命导入时间点的所述第一面的表面粗糙度Ra,所述Rf是所述抛光可变层的寿命结束时间点的所述第一面的表面粗糙度Ra,所述Gi是所述抛光可变层的寿命导入时间点的所述沟槽的深度,所述Gf是所述抛光可变层的寿命结束时间点的所述沟槽的深度。

关于所述抛光可变层101的寿命导入时间点和寿命结束时间点的说明与关于根据所述式1的第一抛光可变性指数的说明相同。当所述抛光可变层101的所述第二抛光可变性指数满足上述范围时,所述抛光可变层101可以在抛光液或抛光浆料的流动性方面提供最适合的结构,以适当的水平确保为被抛光面提供的所述第一面上的直接接触面积,从而可能更有利于确保目标范围的抛光率。

在一实现例中,所述第二抛光可变性指数可为约0.1至约3.5,例如,可以为约0.1至约3.3,例如,约0.1至约3.0,例如,约0.1至约2.0,例如,约0.3至约1.8,例如,约0.5至约1.5,例如,约0.5至约1.2,例如,约0.5至1.0,例如,约0.6至约1.0。

例如,所述Gi可以为约600μm至约900μm,例如,可以为约650μm至约900μm,例如,可以为约700μm至约900μm,但并不限于此。

在一实现例中,当所述Ri和所述Gi分别满足上述范围的同时,所述第二抛光可变性指数满足上述范围时,可能更有利于实现基于所述抛光可变层101的结构特征的抛光性能。

在一实现例中,在所述抛光可变层101中,所述第一抛光可变性指数和所述第二抛光可变性指数可分别同时满足上述范围。当所述第一抛光可变性指数和所述第二抛光可变性指数分别满足上述范围时,所述抛光可变层101可具有最适合抛光效率的结构特征作为所述抛光层10的一部分结构,尤其,可以在抛光液或抛光浆料的流动性方面提供最适合的结构,并且以适当的水平确保为被抛光面提供的所述第一面上的直接接触面积,从而可能更有利于确保目标范围的抛光率。进而,可能更有利于实现恒定抛光性能,以便在其整个寿命期间保持上述优点。

当所述抛光面11包括具有小于或等于所述抛光可变层101的总厚度的深度的至少一个沟槽14时,在所述抛光可变层101中,根据以下式3的所述沟槽14的深度变化率(%)可为约20%至约100%。

式3

在所述式3中,所述Gi是所述抛光可变层101的寿命导入时间点的沟槽深度,所述Gf是所述抛光可变层101的寿命结束时间点的沟槽深度。

关于所述抛光可变层101的寿命导入时间点和寿命结束时间点以及所述Gi和所述Gf的事项与如上所述的关于所述第二抛光可变性指数的内容的相同。

在一实现例中,根据所述式3的沟槽深度变化率可为约20%至约80%,例如,约30%至80%,例如,约40%至约80%,例如,约45%至约75%,例如,约50%至约70%。

在一实现例中,根据所述式3的沟槽深度变化率可为约20%至约80%,例如,约30%至80%,例如,约40%至约80%,例如,约40%至约70%,例如,约40%至约50%。

参照图1,所述沟槽14的深度d1在从所述寿命导入时间点的深度Gi到所述寿命结束时间点的深度Gf的抛光工艺中变化。具体而言,随着所述抛光面11与抛光对象的被抛光面相互物理接触而被抛光,通过所述抛光面11磨削的过程,所述沟槽14的深度d1逐渐变浅。此时,将所述寿命导入时间点的沟槽的深度Gi和所述寿命结束时间点的沟槽的深度Gf作为要素的所述式3的值只有在所述抛光可变层101的伸长率、抗拉强度、硬度等物理特性得到适当地支持的情况下才能满足上述范围。具体而言,如果所述抛光可变层101的物理性质没有得到适当的支持,则随着所述沟槽的深度d1变浅,抛光浆料等的流动性变化对抛光性能的影响增加,因此存在整体抛光性能迅速下降的风险。由于所述式3的值满足上述范围,根据一实现例的所述抛光可变层101可以表现与此相应的最佳物理性质,基于此,即使所述沟槽的深度d1变浅,也可以通过最小化对抛光性能的影响来在整个抛光工艺期间实现优异的抛光性能。另外,随着所述抛光可变层101的使用期间最大化,可以获得所述抛光垫的寿命长期化的效果。

参照图1,所述沟槽14的宽度w1可能会影响所述抛光工艺中所述抛光面11与抛光对象的被抛光面的物理接触面积的大小。因此,通过根据抛光对象的种类、所述抛光液或抛光浆料的种类以及目标抛光性能等来适当地设计所述沟槽14的宽度w1,从而可以实现所需的抛光性能。例如,所述沟槽14的宽度w1可以为约0.2mm至约1.0mm,例如,可以为约0.3mm至约0.8mm,例如,约0.4mm至约0.7mm,例如,可以为约0.4mm至约0.6mm。

当所述抛光可变层101在所述抛光面11包括多个沟槽14时,定义为相邻的两个沟槽14之间的间隔的所述沟槽14的间距(pitch)p1也以与所述沟槽14的宽度w1相同的技术思路适当地设计,从而有助于实现所需的抛光性能。例如,所述沟槽14的间距p1可以为约1.5mm至约5.0mm,例如,可以为约1.5mm至约4.0mm,例如,可以为约1.5mm至约3.0mm。

所述沟槽的宽度w1和间距p1的数值范围可以是在抛光工艺中基本没有变化的结构配置,或者例如,每个范围可以是以所述抛光可变层101的寿命导入时间点为基准测定的值。

在一实现例中,所述抛光可变层101和所述抛光不变层102可以由相互不同的材料制成。在本说明书中,“不同材料”应理解为不仅包括完全不存在彼此重叠的成分的情况,而且还包括即使包括一部分相同的成分但整体组成不同,因此识别为异质材料的情况。通过由相互不同的材料构成所述抛光可变层101和所述抛光不变层102,可以更精密且精细设计所述抛光垫厚度方向的物理性质,由此能够实现根据各种用途的各种目的的抛光性能。

在一实现例中,所述抛光可变层可包含热固性树脂,所述抛光不变层可包含热塑性树脂。在这种情况下,可以更精密且精细设计所述抛光垫厚度方向的物理性质,由此能够实现根据各种用途的各种目的的抛光性能。

例如,所述抛光可变层101可包含预组合物的固化物,所述预组合物的固化物包含氨基甲酸乙酯基预聚物。在一实现例中,所述固化物可以是热固化物。在一实现例中,所述预组合物还可包含固化剂和发泡剂。所述“预聚物(prepolymer)”是指分子量较低的聚合物,其聚合度在中间阶段停止以易于在固化物制备过程中的成型。所述预聚物本身经过加热和/或加压等额外的固化工艺,或者与另一种可聚合化合物,如异相单体或异相预聚物的额外的化合物混合并反应后成型为最终固化物。

在一实现例中,可以通过异氰酸酯化合物与多元醇化合物反应来制备所述氨基甲酸乙酯基预聚物。

用于所述氨基甲酸乙酯基预聚物的制备的所述异氰酸酯化合物可以使用选自由芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯以及它们的组合组成的组中的一种。例如,所述异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯。例如,所述异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯。

所述异氰酸酯化合物可以包含选自由如2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-toluenediisocyanate,2,4-TDI)、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-toluenediisocyanate,2,6-TDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(naphthalene-1,5-diisocyanate)、对苯二异氰酸酯(p-phenylenediisocyanate)、二甲基联苯二异氰酸酯(tolidinediisocyanate)、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate)、六亚甲基二异氰酸酯(hexamethylenediisocyanate)、二环己基甲烷二异氰酸酯(dicyclohexylmethanediisocyanate)、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(4,4’-dicyclohexylmethanediisocyanate,H

“多元醇(polyol)”是指每分子中含有至少两个羟基(-OH)的化合物。在一实现例中,所述多元醇化合物可包含具有两个羟基的二元醇化合物,即二醇(diol)或乙二醇(glycol)或具有三个羟基的三元醇化合物,即三醇(triol)化合物。

所述多元醇化合物可以包含如选自由聚醚类多元醇(polyether polyol)、聚酯类多元醇(polyester polyol)、聚碳酸酯多元醇(polycarbonate polyol)、丙烯酸类多元醇(acryl polyol)以及它们的组合组成的组中的一种。

所述多元醇化合物可以包含如选自由聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、聚丙烯醚二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇(DEG)、二丙二醇(DPG)、三丙二醇、聚丙二醇、聚丙烯三醇以及它们的组合组成的组中的一种。

所述多元醇化合物的重均分子量(Mw)可以为约100g/mol至约3000g/mol,例如,可以为约100g/mol至约2000g/mol,例如,可以为约100g/mol至约1800g/mol。

在一实现例中,所述多元醇化合物可包含重均分子量(Mw)为约100g/mol以上且小于约300g/mol的低分子量多元醇和重均分子量(Mw)为约300g/mol以上且约1800g/mol以下的高分子量多元醇。所述高分子量多元醇的重均分子量(Mw)可以为例如,约500g/mol以上且约1800g/mol以下,例如,可以为约700g/mol以上且约1800g/mol以下。在这种情况下,所述多元醇化合物可以在所述氨基甲酸乙酯基预聚物中形成适当的交联结构,可能更有利于包含所述氨基甲酸乙酯基预聚物的预组合物在规定工艺条件下固化而形成的所述抛光可变层101实现上述效果。

所述氨基甲酸乙酯基预聚物的重均分子量(Mw)可以为约500g/mol至约3000g/mol,例如,可以为约600g/mol至约2000g/mol,例如,可以为约800g/mol至约1000g/mol。在所述氨基甲酸乙酯基预聚物具有与上述重均分子量(Mw)相应的聚合度情况下,可能更有利于所述预组合物在规定工艺条件下固化而形成的所述抛光可变层101实现上述效果。

在一实现例中,用于制备所述氨基甲酸乙酯基预聚物的所述异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯。例如,所述芳香族二异氰酸酯可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI),例如,可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)和2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)。另外,例如,用于制备所述氨基甲酸乙酯基预聚物的所述多元醇化合物可以包含聚四亚甲基醚二醇(PTMG)和二乙二醇(DEG)。

在另一实施例中,用于制备所述氨基甲酸乙酯基预聚物的所述异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯。例如,所述芳香族二异氰酸酯可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI),例如,可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)和2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)。例如,所述脂环族二异氰酸酯可以包含4,4’-双环己基甲烷二异氰酸酯(H

在一实现例中,相对于总重量100重量份的所述异氰酸酯化合物,所述多元醇化合物的总重量可以为约100重量份至约180重量份,例如,可以为约大于100重量份且约180重量份以下,例如,可以为约110重量份至约160重量份,例如,可以为约120重量份至约150重量份。

在另一实施例中,相对于总重量100重量份的所述异氰酸酯化合物,所述多元醇化合物的总重量可以为约大于180重量份且约250重量份以下,例如,可以为约185重量份至约250重量份,例如,可以为约190重量份至约240重量份。

在一实现例中,所述多元醇化合物包含聚四亚甲基醚二醇(PTMG),相对于总重量100重量份的所述异氰酸酯化合物,所述聚四亚甲基醚二醇(PTMG)的含量可以为约100重量份至约250重量份,例如,可以为约大于100重量份且约250重量份以下,例如,可以为约110重量份至约220重量份,例如,可以为约110重量份至约140重量份。

在另一实施例中,所述多元醇化合物包含聚四亚甲基醚二醇(PTMG),相对于总重量100重量份的所述异氰酸酯化合物,所述聚四亚甲基醚二醇(PTMG)的含量可以为约150重量份至约250重量份,例如,可以为约180重量份至约230重量份。

在一实现例中,所述多元醇化合物包含二乙二醇(DEG),相对于总重量100重量份的所述异氰酸酯化合物,所述二乙二醇(DEG)的含量可以为约1重量份至约20重量份,例如,可以为约1重量份至约15重量份。

在一实现例中,所述异氰酸酯化合物包含所述芳香族二异氰酸酯,所述芳香族二异氰酸酯包含2,4-TDI和2,6-TDI,相对于100重量份的所述2,4-TDI,所述2,6-TDI的含量可以为约1重量份至约40重量份,例如,可以为约1重量份至约30重量份,例如,可以为约3重量份至约28重量份,例如,可以为约20重量份至约30重量份。

在另一实施例中,相对于100重量份的所述2,4-TDI,所述2,6-TDI的含量可以为约1重量份至约40重量份,例如,可以为约1重量份至约30重量份,例如,可以为约1重量份至约20重量份,例如,可以为约1重量份至约10重量份。

在一实现例中,所述异氰酸酯化合物包含所述芳香族二异氰酸酯和所述脂环族二异氰酸酯,相对于总100重量份的所述芳香族二异氰酸酯,所述脂环族二异氰酸酯的含量可以为约5重量份至约30重量份,例如,可以为约10重量份至约25重量份。

当所述预组合物满足上述组成特性时,通过所述预组合物的固化制备的所述抛光可变层101可以表示适当的物理/机械物理性质,并且根据所述式3的沟槽深度变化率满足上述范围,因此可有助于实现均匀的抛光性能和寿命的最大化。另外,基于所述物理/机械物理性质,通过所述抛光面11向抛光对象提供优异的刚性和弹性等,从而可有利于实现优异的抛光性能。

所述预组合物的异氰酸酯基含量(NCO%)可以为约5重量%至约11重量%,例如,可以为约5重量%至约10重量%。在一实现例中,所述异氰酸酯基含量(NCO%)可以为约5重量%至约8.5重量%,在另一实施例中,所述异氰酸酯基含量(NCO%)可以为约8.5重量%至约10重量%。所述“异氰酸酯基含量”是指,所述预组合物的总重量中未发生氨基甲酸酯反应并以游离反应性基团存在的异氰酸酯基(-NCO)重量的百分比。所述预组合物的异氰酸酯基含量(NCO%)可以通过综合调整用于制备所述氨基甲酸乙酯基预聚物的单体的种类的含量、所述氨基甲酸乙酯基预聚物制备工艺的温度和压力等工艺条件以及制备所述氨基甲酸乙酯基预聚物时使用的添加剂的种类等来设计。当所述异氰酸酯基含量满足所述范围时,有利于通过所述预组合物的固化制备的所述抛光可变层101确保适当的物理/机械性质,以与所述抛光不变层102层叠的状态应用,因此可能有利于向抛光对象赋予通过所述抛光面11的优异的抛光性能。

在一实现例中,所述预组合物还可包含固化剂。所述固化剂为用于与所述氨基甲酸乙酯基预聚物化学反应以在所述抛光可变层101中形成最终固化结构体的化合物,可包含如胺化合物或醇化合物。具体而言,所述固化剂可包含选自由芳香胺、脂肪胺、芳香醇、脂肪醇以及它们的组合组成的组中的一种。

例如,所述固化剂可以包含选自由4,4’-亚甲基双(2-氯苯胺)(4-4’-methylenebis(2-chloroaniline),MOCA)、二乙基甲苯二胺(diethyltoluenediamine,DETDA)、二氨基二苯基甲烷(diaminodiphenylmethane)、二甲硫基甲苯二胺(dimethylthio-toluenediamine,DMTDA)、丙二醇双对氨基苯甲酸酯(propanediol bisp-aminobenzoate)、亚甲基双-邻氨基苯甲酸甲酯(Methylenebis-methylanthranilate)、二氨基二苯砜(diaminodiphenylsulfone)、间苯二甲胺(m-xylylenediamine)、异佛尔酮二胺(isophoronediamine)、乙二胺(ethylenediamine)、二亚乙基三胺(diethylenetriamine)、三亚乙基四胺(triethylenetetramine)、聚丙二胺(polypropylenediamine)、聚丙三胺(polypropylenetriamine)、双(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane)以及它们的组合组成的组中的一种。

相对于总重量100重量份的所述预组合物,可包含约18重量份至约27重量份,例如,约19重量份至约26重量份,例如,约20重量份至约26重量份的所述固化剂。在所述固化剂的含量满足所述范围的情况下,可更有利于实现所述抛光垫的目标性能。

所述预组合物中的异氰酸酯基(-NCO)与所述固化剂中的反应基团的摩尔比(NCO:反应基团)可以为约1:0.80至约1:1.20,例如,可以为约1:0.90至约1:1.10,例如,可以为约1:0.90至约1:1.00,例如,可以为约1:90以上且小于约1:1.00。所述反应基团可以根据所述固化剂的种类而不同,例如,可以为胺基(-NH2)或羟基(-OH)。在所述预组合物中的异氰酸酯基与所述固化剂中的反应基团的摩尔比满足上述范围的情况下,可以通过所述预组合物中的氨基甲酸乙酯基预聚物与所述固化剂的化学反应形成适当的交联结构,其结果,所述抛光可变层101确保适当水平的抗拉强度和伸长率等物理/机械物理性质,从而可以通过所述抛光面11向抛光对象的被抛光面传递优异的抛光性能。

所述抛光可变层101可以是包括多个气孔15的多孔结构。位于所述抛光可变层101的最上表面的多个气孔15使其内部的至少一部分暴露于外部以向所述抛光面11赋予规定表面粗糙度。图2示意性地示出一实现例的所述抛光面11在抛光工艺中的结构变化。具体而言,图2是示意性地示出一实现例的所述多个气孔15中,在所述抛光面11上其内部暴露于外部的一部分气孔在抛光过程中结构变化的示意图。参照图2,由于所述多个气孔15分散在整个所述抛光可变层101,因此即使在通过所述抛光面11的抛光过程中逐渐切割最上表面,也可以有助于连续地形成表面粗糙度。然而,在所述抛光面11上使其内部暴露的气孔15的情况下,随着在规定加压条件下进行的抛光工艺持续,对应于所述抛光面11和所述气孔15的边界的部分在物理压力下形状变形,这种现象影响所述抛光面11的表面粗糙度的变化。

在一实现例中,所述抛光可变层101中包括的所述多个气孔15的平均大小可以为约5μm至约50μm,例如,约5μm至约40μm,例如,约10μm至约40μm,例如,约10μm至约35μm。由于所述多个气孔满足上述大小,根据所述式1的第一抛光可变性指数可有利于满足所述范围,因此,可更有利于实现目标抛光性能本身和在所述抛光可变层的整体寿命期间实现均匀的性能。所述多个气孔15的平均大小为二维值,其将在使用扫描式电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM)等拍摄工具拍摄气孔的大小的投影图上测量的气孔直径的数均值作为基准,其中,所述气孔是以所述抛光可变层101的寿命导入时间点为基准暴露在一个表面的外部的气孔。

所述预组合物还可包含发泡剂。所述发泡剂是用于形成所述抛光可变层101中的气孔结构的成分,可包含选自由固体发泡剂、气体发泡剂、液体发泡剂以及它们的组合组成的组中的一种。在一实现例中,所述发泡剂可包含固体发泡剂、气体发泡剂或它们的组合。

所述固体发泡剂可以包含膨胀性粒子。所述膨胀性粒子作为具有通过热量或压力而膨胀的特性的粒子,在制备所述抛光可变层101的过程中,可以通过施加的热量或者压力等因素确定最终气孔的大小。所述膨胀性粒子可以包含热膨胀的(expanded)粒子、未膨胀的(unexpanded)粒子或者它们的组合。所述“热膨胀的”粒子作为通过热量预先膨胀的粒子,指在通过制备所述抛光可变层的过程中施加的热量或者压力所造成的大小变化小或者几乎没有变化的粒子。所述“未膨胀的”粒子作为没有预先膨胀的粒子,指在通过制备所述抛光层的过程中施加的热量或者压力而膨胀并确定最终大小的粒子。

所述膨胀性粒子的平均粒径可以是约5μm至约200μm,例如,约20μm至约50μm,例如,约21μm至约50μm,例如,约21μm至约40μm。在所述膨胀性粒子为热膨胀的(expanded)粒子的情况下,所述膨胀性粒子的平均粒径可以是指热膨胀的粒子本身的平均粒径,在所述膨胀性粒子为未膨胀的(unexpanded)粒子的情况下,所述膨胀性粒子的平均粒径可以是指通过热量或者压力而膨胀之后的平均粒径。

所述膨胀性粒子可以包含:树脂材质的外皮;以及存在于被所述外皮包围的内部的诱发膨胀成分。

例如,所述外皮可以包含热塑性树脂,所述热塑性树脂可以为选自由氯乙烯系共聚物、丙烯腈系共聚物、甲基丙烯腈系共聚物以及丙烯酸系共聚物组成的组中的一种以上。

所述诱发膨胀成分可以包含选自由碳化氢化合物、氟氯化合物、三烷基硅烷化合物以及它们的组合组成的组中的一种。

具体地,所述碳化氢化合物可以包含选自由乙烷(ethane)、乙烯(ethylene)、丙烷(propane)、丙烯(propene)、正丁烷(n-butane)、异丁烷(isobutene)、正丁烯(butene)、异丁烯(isobutene)、正戊烷(n-pentane)、异戊烷(isopentane)、新戊烷(neopentane)、正己烷(n-hexane)、正庚烷(heptane)、石油醚(petroleum ether)以及它们的组合组成的组中的一种。

所述氟氯化合物可以包含选自由三氯氟甲烷(trichlorofluoromethane,CCl

所述三烷基硅烷化合物可以包含选自由四甲硅烷(tetramethylsilane),三甲基乙基硅烷(trimethylethylsilane)、三甲基异丙基硅烷(trimethylisopropylsilane)、三甲基正丙基硅烷(trimethyl-n-propylsilane)以及它们的组合组成的组中的一种。

所述固体发泡剂可以选择性地包含无机成分处理粒子。例如,所述固体发泡剂可以包含无机成分处理的膨胀性粒子。在一实施例中,所述固体发泡剂可以包含二氧化硅(SiO

以所述氨基甲酸乙酯基预聚物100重量份为基准,所述固体发泡剂的含量可以为约0.5重量份至约10重量份,例如,约1重量份至约3重量份,例如,约1.3重量份至约2.7重量份,例如,约1.3重量份至约2.6重量份。

所述气体发泡剂可以包含惰性气体。可以在所述氨基甲酸乙酯基预聚物与所述固化剂反应的过程中投入所述气体发泡剂以用作气孔形成要素。

所述惰性气体的种类没有特别的限制,只要是不参与所述氨基甲酸乙酯基预聚物与所述固化剂之间的反应的气体即可。例如,可以包含选自由氮气(N

在一实施例中,所述发泡剂可以包含固体发泡剂。例如,所述发泡剂可以仅由固体发泡剂形成。

所述固体发泡剂可以包含膨胀性粒子,所述膨胀性粒子可以包含热膨胀的粒子。例如,所述固体发泡剂可以仅由热膨胀的粒子组成。在不包含所述未膨胀的粒子而是仅由热膨胀的粒子组成的情况下,虽然气孔结构的可变性会下降,但是可预测性会上升,因此有利于在所述抛光可变层的所有区域实现均匀的气孔特性。

在一实施例中,所述热膨胀的粒子可以为具有约5μm至约200μm的平均粒径的粒子。所述热膨胀的粒子的平均粒径可以为约5μm至约100μm,例如,约10μm至约80μm,例如,约20μm至约70μm,例如,约20μm至约50μm,例如,约30μm至约70μm,例如,约25μm至45μm,例如,约40μm至约70μm,例如,约40μm至约60μm。将所述平均粒径定义为所述热膨胀的粒子的D50。

在一实现例中,所述热膨胀的粒子的密度可以为约30kg/m

在一实施例中,所述发泡剂可以包含气体发泡剂。例如,所述发泡剂可以包含固体发泡剂与气体发泡剂。与所述固体发泡剂有关的事项如上所述。

所述气体发泡剂可以包含氮气。

可以在所述氨基甲酸乙酯基预聚物、所述固体发泡剂以及所述固化剂混合的过程中使用规定的注入线(line)来注入所述气体发泡剂。所述气体发泡剂的注入速度可以为约0.8L/min至约2.0L/min,例如,约0.8L/min至约1.8L/min,例如,约0.8L/min至约1.7L/min,例如,约1.0L/min至约2.0L/min,例如,约1.0L/min至约1.8L/min,例如,约1.0L/min至约1.7L/min。

用于制备所述抛光可变层的组合物还可以包含如表面活性剂、反应速率调节剂等的其他添加剂。所述“表面活性剂”、“反应速率调节剂”等名称是基于相应物质的主要作用来任意命名的,并不是指各个相应的物质仅发挥相应名称限定的功能。

所述表面活性剂没有特别的限制,只要是发挥防止气孔聚集或者重叠等现象的作用的物质即可。例如,所述表面活性剂可以包含硅类表面活性剂。

以所述氨基甲酸乙酯基预聚物100重量份为基准,可以以约0.2重量份至约2重量份的含量使用所述表面活性剂。具体地,以所述氨基甲酸乙酯基预聚物100重量份为基准,所述表面活性剂的含量可以为约0.2重量份至约1.9重量份,例如,约0.2重量份至约1.8重量份,例如,约0.2重量份至约1.7重量份,例5如,约0.2重量份至约1.6重量份,例如,约0.2重量份至约1.5重量份,例如,约0.5重量份至1.5重量份。在以所述范围内的含量使用表面活性剂的情况下,源自所述气体发泡剂的气孔可以稳定地形成并维持在固化模具内。

所述反应速率调节剂作为发挥促进或者延迟反应的作用的调节剂,可以根据使用目的来使用反应促进剂、反应延迟剂或者两者都使用。

所述反应速率调节剂可以包含反应促进剂。例如,所述反应促进剂可以包含选自由叔胺化合物、有机金属类化合物以及它们的组合组成的组中的一种。

具体地,所述反应速率调节剂可以包含选自由三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、四甲基丁二胺、2-甲基-三亚乙基二胺、二甲基环己胺、三乙基胺、三异丙醇胺,1,4-二氮杂双环(2,2,2)辛烷、双(2-甲基氨基乙基)醚、三甲基氨基乙基乙醇胺、N,N,N,N,N”-五甲基二亚乙基三胺、二甲氨基乙胺、二甲氨基丙胺、苄基二甲胺、N-乙基吗啉、N,N-二甲氨基乙基吗啉、N,N-二甲基环己胺、2-甲基-2-氮杂降莰烷、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二乙酸二丁基锡、二乙酸二辛基锡、马来酸二丁基锡、双(2-乙基己酸)二丁基锡以及二硫醇二丁基锡以及它们的组合组成的组中的一种。在一实现例中,所述反应速率调节剂可以包含选自由苄基二甲胺、N,N-二甲基环己胺以及三乙基胺以及它们的组合组成的组中的一种。

以所述氨基甲酸乙酯基预聚物100重量份为基准,所述反应速率调节剂的用量可以为约0.05重量份至约2重量份。具体地,以所述氨基甲酸乙酯基预聚物100重量份为基准,所述反应速率调节剂的用量可以为约0.05重量份至约1.8重量份,例如,约0.05重量份至约1.7重量份,例如,约0.05重量份至约1.6重量份,例如,约0.1重量份至约1.5重量份,例如,约0.1重量份至约0.3重量份,例如,约0.2重量份至约1.8重量份,例如,约0.2重量份至约1.7重量份,例如,约0.2重量份至约1.6重量份,例如,约0.2重量份至约1.5重量份,例如,约0.5重量份至约1重量份。当在上述的含量范围内使用所述反应速率调节剂时,可以调节所述第二组合物的固化反应速率,从而可有利于具有期望的大小的气孔以及硬度的所述抛光可变层。

由于所述抛光可变层101包含源自适当地选择的化合物的所述预组合物的固化物,因此可以实现与所述式1至式3的值相应的抛光可变性,并且在与所述抛光不变层102等其他层叠结构一起实现整体的所述抛光垫的抛光性能时,可以通过赋予适当的物理/机械物理特性来导出提高的抛光结果。

如上所述,所述抛光不变层102可以由与所述抛光可变层101不同的材料制成。例如,所述抛光不变层102可包含热塑性树脂。与包含热固性树脂的所述抛光可变层101不同,当所述抛光不变层102包含热塑性树脂时,通过所述抛光可变层101与所述抛光不变层102的层叠结构,可更有利于实现目标的物理/机械物理性质,并且通过提高所述抛光垫110的一部分结构的可回收性,从而不仅可以获得原始抛光性能,还可以获得提高环保性的效果。

所述热塑性树脂可包含选自由聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、聚氯乙烯(Polyvinylchloride,PVC)、热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane,TPU)以及它们的组合组成的组中的一种。

在一实现例中,所述热塑性树脂可包含热塑性聚氨酯(Thermoplasticpolyurethane,TPU)。所述TPU没有特别限制,可包含如芳香族异氰酸酯成分以及多元醇成分的反应产物。

所述芳香族异氰酸酯成分可以包含如选自由2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-toluenediisocyanate,2,4-TDI)、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-toluenediisocyanate,2,6-TDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(naphthalene-1,5-diisocyanate)、对苯二异氰酸酯(p-phenylenediisocyanate)、二甲基联苯二异氰酸酯(tolidinediisocyanate)、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate)以及它们的组合组成的组中的一种。

所述多元醇化合物可以包含如选自由聚醚类多元醇(polyether polyol)、聚酯类多元醇(polyester polyol)、聚碳酸酯多元醇(polycarbonate polyol)、丙烯酸类多元醇(acryl polyol)以及它们的组合组成的组中的一种。

所述热塑性树脂的所述多元醇成分可以不包含每分子具有三个以上羟基(-OH)的醇化合物。在另一方面进行说明,所述热塑性树脂的所述多元醇成分可以由每分子具有两个羟基(-OH)的乙二醇或二醇化合物组成。

所述热塑性树脂的所述多元醇成分的重均分子量(Mw)可以为约80g/mol至约1000g/mol,例如,约90g/mol至约800g/mol。

所述多元醇化合物可以包含如选自由聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、聚丙烯醚二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇(DEG)、二丙二醇(DPG)、三丙二醇、聚丙二醇以及它们的组合组成的组中的一种。

在一实现例中,所述热塑性树脂可以包含组合物的反应产物,其相对于100重量份的所述芳香族异氰酸酯成分,包含约80重量份至约130重量份,例如,约80重量份至约125重量份,例如,约85重量份至约120重量份的所述多元醇成分。

在一实现例中,所述芳香族异氰酸酯成分可包含4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4'-diphenylmethanediisocyanate),所述多元醇成分可包含1,4-丁二醇以及聚四亚甲基醚二醇(PTMG)。

例如,所述热塑性树脂可包含组合物的反应产物,其相对于100重量份的所述4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate),包含约10重量份至约30重量份,例如,约10重量份至约25重量份,例如,约12重量份至约20重量份的所述1,4-丁二醇。

例如,所述热塑性树脂可包含组合物的反应产物,其相对于100重量份的所述4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate),包含约70重量份至约120重量份,例如,大于约70重量份且小于约120重量份的所述聚四亚甲基醚二醇(PTMG)。

如上所述,在所述抛光层10中,所述抛光可变层101与所述抛光不变层102的肖氏D(Shore D)硬度的比率可以为约0.50至约1.50。图1是示意性地示出所述第一面11与所述第二面12之间的所述可分离界面13为一个的情况。参照此,以所述可分离界面13为基准相邻的两个层101、102,即所述抛光可变层101和所述抛光不变层102的肖氏D硬度的比率可以为0.50至约1.50。所述肖氏D硬度的比率可以为例如,约0.50至约1.50,例如,约0.60至约1.50,例如,约0.70至约1.40,例如,约0.80至约1.20。所述抛光可变层101和所述抛光不变层102分别满足上述材料的同时,满足这种硬度相对比,从而可以通过所述第一面11向抛光对象传递适当的弹性和刚性,并且更有利于实现目标的抛光性能。

图3示意性地示出一实现例的所述抛光垫110的剖面。参照图3,所述抛光垫110还可以在所述抛光层10的一表面包括缓冲层20。此时,所述抛光层10的第二面12可以用作对于所述缓冲层20的附着面。

所述缓冲层20是向所述抛光垫110赋予冲击吸收性的层,其Asker C硬度可以为约65至约75,例如,可以为约70至约75。在一实现例中,所述缓冲层20与所述抛光层10的肖氏D硬度Hp的Asker C硬度Hc的比率Hc/Hp可以为约1.00至约1.55,例如,约1.25至约1.55,例如,可以为约1.27至约1.55。

考虑到后述的半导体器件的制备方法,作为抛光对象的半导体基板的被抛光面与作为所述抛光层10的抛光面的所述第一面11直接或间接接触并进行抛光过程,此时,可以根据抛光目的应用规定加压条件。所述缓冲层20在所述抛光垫110的厚度方向上赋予适当的弹力,以最小化在这种加压条件下进行的抛光工艺中的被抛光面上产生划痕(scratch)等缺陷,并且有助于大大提高被抛光面的抛光平坦度。当所述抛光层10的肖氏D硬度与所述缓冲层20的Asker C硬度的比率满足上述范围时,可以最大化这种技术效果。

所述缓冲层20可以包括无纺布或者绒面革(Suede),但不限于此。

在一实现例中,所述缓冲层20可以包括无纺布。所述“无纺布”是指未织造纤维的三维网状结构体。具体而言,所述缓冲层20可以包括无纺布和含浸在所述无纺布中的树脂。

所述无纺布可以是例如,包含选自由聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维以及它们的组合组成的组中的一种的纤维的无纺布。

含浸在所述无纺布中的树脂可以是例如,包含选自由聚氨酯树脂、聚丁二烯树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、丙烯腈-丁二烯共聚物树脂、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、硅橡胶树脂、聚酯类弹性体树脂、聚酰胺类弹性体树脂以及它们的组合组成的组中的一种。

在一实现例中,所述缓冲层20可以包括包含聚酯纤维的纤维的无纺布,其中,包含聚氨酯树脂的树脂含浸在所述聚酯纤维中。

在一实现例中,所述缓冲层20的厚度可以为约0.5mm至约2.5mm,例如,约0.8mm至约2.5mm,例如,约1.0mm至约2.5mm,例如,约1.0mm至约2.0mm,例如,约1.0mm至约1.8mm。

参照图3,根据一实现例的所述抛光垫110还可包括第一粘合层30,其用于附着所述抛光层10和所述缓冲层20。例如,所述第一粘合层30可包括热封(heat sealing)粘合剂。具体而言,所述第一粘合层30可包含如选自由聚氨酯基粘合剂、硅胶粘合剂、丙烯酸粘合剂以及它们的组合组成的组中的一种,但不限于此。

参照图3,所述抛光垫110还可包括用于附着表面板的第二粘合层40。所述第二粘合层40为用于附着所述抛光垫110和抛光装置的表面板的介质层,可以源自例如压敏粘合剂(Pressure sensitive adhesive,PSA),但不限于此。

相对于整体层叠体,所述抛光垫110的抛光面的肖氏D(Shore D)硬度可以为约45至约70,例如,可以为约45至约65,例如,可以为大于约45且约65以下,例如,可以为约50至约60。通过构成所述抛光垫110的每个层的组合综合地实现所述范围的硬度,从而最小化在被抛光面上产生划痕(scratch)等缺陷,并且可有利于提高被抛光面的抛光平坦度。

所述抛光垫110整体层叠体的肖氏D硬度Ht与所述抛光层10的肖氏D硬度Hp的比率Ht/Hp可以为约0.95至约1.10,例如,可以为约0.96至约1.10,例如,可以为约0.98至约1.10。所述抛光层10是所述抛光垫110的整体构成中直接影响抛光性能的层,在所述抛光层10本身的肖氏D硬度和所述抛光垫110整体实现的肖氏D硬度彼此具有上述相对比的情况下,可更有利于实现目标的抛光性能。

在一实现例中,所述抛光垫110的压缩率可以为约0.4%至约2.0%,例如,约0.6%至约1.6%,例如,约0.8%至约1.5%,例如,约1.0%至约1.5%。如上所述,所述抛光垫110可以通过厚度方向的细分结构设计来实现所述范围的压缩率,并通过所述第一面11将与此相应的弹力传递至被抛光面,从而可以获得最大化缺陷防止性能的优点。

以下,对制备所述抛光垫110的方法进行说明。

所述抛光垫110通过如下方法制备:该方法包括制备抛光层10的步骤,所述抛光层10包括作为抛光面的第一面11、作为所述第一面11的背面的第二面12以及所述第一面11与所述第二面12之间的至少一个可分离界面13,其中,所述制备抛光层10的步骤包括:制备至少一个抛光可变层101的步骤,所述抛光可变层101为从所述第一面11到所述可分离界面13的区域;制备至少一个抛光不变层102的步骤,抛光不变层102为从所述可分离界面13到所述第二面12的区域;以及层叠所述抛光可变层101和所述抛光不变层102的步骤,其中将所述可分离界面13作为层叠界面来进行层叠,并且,可以通过所述抛光可变层101和所述抛光不变层102的相互肖氏D(shore D)硬度的比率为约0.50至约1.50的制备方法来制备。

分别关于所述抛光可变层101、所述抛光不变层102以及所述可分离界面103的描述全部与关于所述抛光垫110上述的相同。

层叠所述抛光可变层101和所述抛光不变层102的步骤可以是用双面粘合剂层叠的步骤。所述双面粘合剂只要能够相互粘合就没有特别限制,可包括如选自由聚氨酯基粘合剂、硅胶粘合剂、丙烯酸粘合剂以及它们的组合组成的组中的一种。由此所述抛光可变层101和所述抛光不变层102的层叠界面可以用作所述可分离界面13。

制备所述抛光可变层101的步骤可包括:制备第一组合物的步骤,所述第一组合物包含氨基甲酸乙酯基预聚物;制备第二组合物的步骤,所述第二组合物包含所述第一组合物、发泡剂以及固化剂;以及固化所述第二组合物的步骤。

关于所述氨基甲酸乙酯基预聚物的描述与关于所述抛光垫110上述内容相同,所述第一组合物为与关于所述抛光垫110的上述事项中的所述预组合物对应的构成,关于此的事项全部与上述内容相同。

所述第一组合物的粘度在约80℃下可以为约100cps至约1000cps,例如,可以为约200cps至约800cps,例如,可以为约200cps至约600cps,例如,可以为约200cps至约550cps,例如,可以为约300cps至约500cp。由于满足这种粘度范围,可以提高所述抛光可变层101的制备工艺效率,并且提高其他成分的分散性,结果,可有利于所述抛光可变层101确保适当硬度和密度。

关于所述发泡剂和所述固化剂的事项均与关于所述抛光垫110上述内容相同。

当所述发泡剂包括固体发泡剂时,制备所述第二组合物的步骤可以包括:通过混合所述第一组合物和所述固体发泡剂来制备第1-1组合物的步骤;以及通过混合所述第1-1组合物和所述固化剂来制备第二组合物的步骤。

所述第1-1组合物的粘度在约80℃下可以为约1000cps至约2000cps,例如,可以为约1000cps至约1800cps,例如,可以为约1000cps至约1600cps,例如,可以为约1000cps至约1500cps。由于所述第1-1组合物的粘度满足这样的范围,因此可在所述第一组合物的粘度的技术意义类似的方面有利。

当所述发泡剂包括气体发泡剂时,制备所述第二组合物的步骤可以包括:通过混合所述第一组合物和所述固化剂来制备第1-2组合物的步骤;以及通过将所述气体发泡剂注入到所述第1-2组合物来制备所述第二组合物的步骤。

在一实现例中,所述第1-2组合物还可包括固体发泡剂。

例如,所述气体发泡剂的注入速度可以为约0.8L/min至约2.0L/min,例如,约0.8L/min至约1.8L/min,例如,约0.8L/min至约1.7L/min,例如,约1.0L/min至约2.0L/min,例如,约1.0L/min至约1.8L/min,例如,约1.0L/min至约1.7L/min。

在一实现例中,固化所述第二组合物的步骤可以包括:准备预热至第一温度的模具的步骤;将所述第二组合物注入到所述预热的模具并固化的步骤;以及在高于所述第一温度的第二温度条件下,对固化的所述第二组合物进行后固化的步骤。

在一实现例中,所述第一温度T1与所述第二温度T2的温度差T2-T1可以为约10℃至约40℃,例如,可以为约10℃至约35℃,例如,可以为约15℃至约35℃。

在一实现例中,所述第一温度可以为约60℃至约100℃,例如,约65℃至约95℃,例如,约70℃至约90℃。在一实现例中,所述第二温度可以为约100℃至约130℃,例如,可以为约100℃至125℃,例如,可以为约100℃至约120℃。

如上所述,在固化所述第二组合物时应用多阶段温度条件情况下,可能更有利于通过这种方法制备的所述抛光可变层101确保目标的硬度、抗拉强度以及伸长率等物理/机械物理性质。

在固化所述第二组合物的步骤中,将所述第二组合物注入到所述预热的模具并固化的步骤可以执行约5分钟至约60分钟,例如,约5分钟至约40分钟,例如,约5分钟至约30分钟,例如,约5分钟至约25分钟。

在高于所述第一温度的第二温度条件下,对固化的所述第二组合物进行后固化的步骤可以执行约5小时至约30小时,例如,约5小时至约25小时,例如,约10小时至约30小时,例如,约10小时至约25小时,例如,约12小时至约24小时,例如,约15小时至约24小时。

制备所述抛光垫110的方法还可包括加工所述第一面11的步骤。

加工所述第一面11的步骤可包括如下步骤中的至少一个:步骤1,在所述第一面11上形成沟槽(groove);步骤2,旋削(line turning)所述第一面11;以及步骤3,对所述第一面11进行粗化。

在所述步骤1中,所述沟槽(groove)可包括如下中的至少一个:同心圆形沟槽,从所述第一面11的所述抛光可变层101的中心到末端(edge)以规定间隔形成;以及放射形沟槽,从所述第一面11的所述抛光可变层101的中心到末端(edge)连续形成。

在所述步骤2中,可以通过使用切削工具将所述第一面11切削规定厚度的方法来执行所述旋削(line turning)。

在所述步骤3中,可以通过用砂磨辊(Sanding roller)加工所述第一面11的方法来执行所述粗化。

制备所述抛光不变层102的步骤可包括:准备热塑性树脂原料的步骤;以及加工所述热塑性树脂原料的步骤。

所述热塑性树脂原料可包含选自由聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、聚氯乙烯(Polyvinylchloride,PVC)、热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane,TPU)以及它们的组合组成的组中的一种。

在一实现例中,所述热塑性树脂原料可包含热塑性聚氨酯(Thermoplasticpolyurethane,TPU)制备用组合物。所述TPU制备用组合物没有特别限制,可包含如芳香族异氰酸酯成分以及多元醇成分的反应产物。

所述芳香族异氰酸酯成分可以包含如选自由2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-toluenediisocyanate,2,4-TDI)、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-toluenediisocyanate,2,6-TDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(naphthalene-1,5-diisocyanate)、对苯二异氰酸酯(p-phenylenediisocyanate)、二甲基联苯二异氰酸酯(tolidinediisocyanate)、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate)以及它们的组合组成的组中的一种。

所述多元醇化合物可以包含如选自由聚醚类多元醇(polyether polyol)、聚酯类多元醇(polyester polyol)、聚碳酸酯多元醇(polycarbonate polyol)、丙烯酸类多元醇(acryl polyol)以及它们的组合组成的组中的一种。

所述热塑性树脂原料的所述多元醇成分可以不包含每分子具有三个以上羟基(-OH)的醇化合物。在另一方面进行说明,所述热塑性树脂原料的所述多元醇成分可以由每分子具有两个羟基(-OH)的乙二醇或二醇化合物组成。

所述热塑性树脂原料的所述多元醇成分的重均分子量(Mw)可以为约80g/mol至约1000g/mol,例如,约90g/mol至约800g/mol。

所述多元醇化合物可以包含如选自由聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、聚丙烯醚二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇(DEG)、二丙二醇(DPG)、三丙二醇、聚丙二醇以及它们的组合组成的组中的一种。

在一实现例中,相对于100重量份的所述芳香族异氰酸酯成分,所述热塑性树脂原料可包含约80重量份至约130重量份,例如,约80重量份至约80重量份至约125重量份,例如,约85重量份至约120重量份的所述多元醇成分。

在一实现例中,所述芳香族异氰酸酯成分可包含4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate),所述多元醇成分可包含1,4-丁二醇和聚四亚甲基醚二醇(PTMG)。

例如,相对于100重量份的所述4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate),所述热塑性树脂原料可包含约10重量份至约30重量份,例如,约10重量份至约25重量份,例如,约12重量份至约20重量份的所述1,4-丁二醇。

例如,相对于100重量份的所述4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate),所述热塑性树脂原料可包含约70重量份至约100重量份的所述聚四亚甲基醚二醇(PTMG)。

在一实现例中,加工所述热塑性树脂原料的步骤可以包括:将所述热塑性树脂原料注入到预热至约70℃至约90℃的模具,并且固化约80分钟至约160分钟的步骤;在约20℃至约40℃的常温,对固化的所述热塑性树脂原料进行后固化的步骤;以及将后固化的所述热塑性树脂原料在约100℃至约120℃下熟化约10小时至约15小时的步骤。

所述模具的预热温度可以为例如,约70℃至约90℃,例如,约75℃至约85℃,固化时间可以为约80分钟至约160分钟,例如,约100分钟至约150分钟,例如,约100分钟至约130分钟,例如,约110分钟至约130分钟。

在熟化所述热塑性树脂原料的步骤中,其温度可以为约100℃至约120℃,例如,约105℃至约115℃,其时间可以为约10小时至约15小时,例如,约10小时至约14小时,例如,约10小时至约13小时,例如,约11小时至约13小时。

如上所述,通过将所述抛光可变层101和所述抛光不变层102的层叠体应用于所述抛光层10,可以确保在所述抛光层10的厚度方向上进行精确的各种物理性质设计的优点,并且可以通过所述抛光可变层101的所述第一面11对抛光对象的被抛光面提供优异的抛光性能。

制备所述抛光垫110的方法还可包括将缓冲层20层叠在所述抛光层10的所述第二面12的步骤。关于所述缓冲层20的事项与关于所述抛光垫110上述内容的相同。

在一实现例中,层叠所述缓冲层20的步骤可包括:将热熔接粘合剂涂布在所述第二面12上的步骤;将热熔接粘合剂涂布在所述缓冲层20的一表面上的步骤;以使涂布热熔接粘合剂的各个面相互接触的方式层叠所述第二面12和所述缓冲层20的步骤;以及在加压或加热条件下进行熔接的步骤。

所述热熔接粘合剂没有特别限制,可包括如选自由聚氨酯基粘合剂、硅胶粘合剂、丙烯酸粘合剂以及它们的组合组成的组中的一种。

参照图3,在所述缓冲层20的层叠过程中,第一粘合层30可以形成在所述第二面12。

在一实现例中,所述抛光垫110的制备方法还可包括在所述缓冲层20的一表面形成第二粘合层40的步骤。所述第二粘合层40为用于将所述抛光垫110附着在抛光装置的表面板上的要素,可以源自例如压敏粘合剂(Pressure sensitive adhesive,PSA),但不限于此。

具体而言,在一实现例中,形成所述第二粘合层40的步骤可包括:在所述缓冲层20的所述第二面12附着面和相反侧表面涂布压敏粘合剂的步骤;以及干燥所述压敏粘合剂的步骤。

在另一实施例中,形成所述第二粘合层40的步骤可包括:准备包括压敏粘合剂的粘合膜的步骤;以及将所述粘合膜贴合于所述缓冲层20的所述第二面12附着面和相反侧表面的步骤。

所述抛光垫可以用于各种目的的抛光工艺。例如,所述抛光垫可以应用于半导体器件的制备工艺。近来,所需的半导体器件的集成度越来越高,并且其结构在三维上变得复杂。为了符合这种要求,在所述半导体器件的制备过程中,精细的工艺控制(Control)是必不可少的。半导体器件包括各种材料和各种形状的薄膜,根据各个薄膜的材料和形状,需要精细调整工艺条件的抛光工艺。所述抛光垫作为这种精细工艺控制要素之一,根据所述抛光垫的结构、材料和形状等的微小差异,所述半导体器件的抛光结果也可能截然不同。

如上所述,所述抛光不变层102为在抛光工艺中其物理和/或化学特性基本不变化的区域,虽然不直接影响抛光对象的被抛光面,但与所述抛光可变层101层叠并且使所述抛光垫确保适当水平的整体结构支撑性能、弹性、伸长率和抗拉强度等物理/机械性能,从而可以用作直接或间接影响最终抛光性能的结构。

在这方面中,所述抛光不变层102通过包括热固化性聚氨酯粒子和包括粘合剂(Binder)的组合物的固化物,从而可以最大化其技术优点。

在一实现例中,所述热固化性聚氨酯粒子的平均粒径可以为约20μm至约3.0mm。例如,所述热固化性聚氨酯粒子的粒径可以为约50μm至约2.0mm,例如,可以为约100μm至约2.0mm,例如,可以为约500μμm至约2.0mm。所述“平均粒径”为基于所述粒子的剖面测定的直径的数平均值,可以从所述粒子的二维投影图获得。获得所述投影图的方法没有特别限制,可以通过使用例如,扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)或透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)来获得。通过应用这种大小的粒子,可以提高所述抛光不变层102的支撑刚性,并且可能有助于确保所述抛光可变层101的长期耐久性。

在一实现例中,所述热固化性聚氨酯粒子可以是源自包含热固化性聚氨酯的抛光垫的废料的粒子。具体而言,所述热固化性聚氨酯粒子可以源自包含热固化性聚氨酯的抛光垫废料的粉碎产物。所述“抛光垫废料”是指在期望的抛光工艺中使用后丢弃的抛光垫或制备抛光垫的过程中丢弃的副产物。一般来说,抛光垫是一种半永久工艺部件,由于在应用到抛光工艺规定时间后,其物理结构和/或化学性质不再符合抛光,因此是需要更换的部件之一。另外,由于抛光垫需要提供符合抛光目的的抛光面,因此在其制备过程中仅采用并使用能够保证抛光对象的质量稳定性的一部分,其余部分大多作为副产物丢弃。如此,当在使用过的抛光垫或制备过程中丢弃的副产物包含热固化性聚氨酯时,由于基本没有回收利用的可能性,因此成为环境污染的罪魁祸首。进而,随着近年来半导体的需求增加,由于应用于半导体工艺等后丢弃的抛光垫和抛光垫的制备副产物的数量持续增加,因此这种环境污染问题越来越严重。因此,当所述抛光垫作为所述抛光不变层102的一结构,应用源自所述抛光垫的废料的粒子时,由于它是以相同的用途使用的物品的废料,在实现上述技术目的的同时,可能更有利于实现环保效果。

用于形成所述抛光不变层的组合物可以包括所述热固化性聚氨酯粒子以及包括粘合剂(Binder)。

在一实现例中,所述粘合剂可包括第一氨基甲酸乙酯基预聚物和第一固化剂。所述粘合剂在确保所述热固化性聚氨酯粒子的均匀分散性的同时,所述抛光不变层确保与所述抛光可变层相比适当的物理性质,从而可以使整个所述抛光层实现优化的抛光性能。

所述第一氨基甲酸乙酯基预聚物可以包含第一异氰酸酯化合物和第一多元醇化合物的反应产物。在所述第一氨基甲酸乙酯基预聚物中,所述“预聚物(prepolymer)”是指分子量较低的聚合物,其聚合度在中间阶段停止以易于在固化物制备过程中的成型。所述预聚物本身经过加热和/或加压等额外的固化工艺,或者与另一种可聚合化合物,如异相单体或异相预聚物的额外的化合物混合并反应后模塑成最终固化物。

所述第一异氰酸酯化合物可以使用选自由芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯以及它们的组合组成的组中的一种。例如,所述异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯。例如,所述异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯。

所述第一异氰酸酯化合物可以包含如选自由2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-toluenediisocyanate,2,4-TDI)、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-toluenediisocyanate,2,6-TDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(naphthalene-1,5-diisocyanate)、对苯二异氰酸酯(p-phenylenediisocyanate)、二甲基联苯二异氰酸酯(tolidinediisocyanate)、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate)、六亚甲基二异氰酸酯(hexamethylenediisocyanate)、二环己基甲烷二异氰酸酯(dicyclohexylmethanediisocyanate)、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯(4,4'-dicyclohexylmethanediisocyanate,H

在所述第一多元醇化合物中,所述“多元醇”是指分子中含有至少两个以上羟基(-OH)的化合物。在一实现例中,所述多元醇化合物可包含具有两个羟基的二元醇化合物,即二醇(diol)或乙二醇(glycol)或具有三个羟基的三元醇化合物,即三醇(triol)化合物。

所述第一多元醇化合物可以包含如选自由聚醚类多元醇(polyether polyol)、聚酯类多元醇(polyester polyol)、聚碳酸酯多元醇(polycarbonate polyol)、丙烯酸类多元醇(acryl polyol)以及它们的组合组成的组中的一种。

所述第一多元醇化合物可以包含如选自由聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、聚丙烯醚二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇(DEG)、二丙二醇(DPG)、三丙二醇、聚丙二醇、聚丙烯三醇以及它们的组合组成的组中的一种。

所述第一多元醇化合物的重均分子量(Mw)可以为约100g/mol至约3000g/mol,例如,可以为约100g/mol至约2000g/mol,例如,可以为约100g/mol至约1800g/mol。

在一实现例中,所述第一多元醇化合物可包含重均分子量(Mw)为约100g/mol以上且小于约300g/mol的低分子量多元醇和重均分子量(Mw)为约300g/mol以上且约1800g/mol以下的高分子量多元醇。所述高分子量多元醇的重均分子量(Mw)可以为例如,约500g/mol以上且约1800g/mol以下,例如,可以为约700g/mol以上且约1800g/mol以下。在这种情况下,所述第一多元醇化合物可以在所述第一氨基甲酸乙酯基预聚物中形成适当的交联结构,并且通过包含所述第一氨基甲酸乙酯基预聚物的粘合剂,可更有利于所述抛光不变层的支撑性能和弹力方面。

所述第一氨基甲酸乙酯基预聚物的重均分子量(Mw)可以为约500g/mol至约3000g/mol,例如,可以为约600g/mol至约2000g/mol,例如,可以为约800g/mol至约1000g/mol。当所述第一氨基甲酸乙酯基预聚物具有与上述重均分子量(Mw)相应的聚合度时,可更有利于所述粘合剂在所述抛光不变层中提高所述热固化性聚氨酯粒子的分散性。

在一实现例中,所述第一异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯。例如,所述芳香族二异氰酸酯可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI),例如,可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)和2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)。另外,例如,所述第一多元醇化合物可以包含聚四亚甲基醚二醇(PTMG)和二乙二醇(DEG)。

在另一实现例中,所述第一异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯。例如,所述芳香族二异氰酸酯可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI),例如,可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)和2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)。例如,所述脂环族二异氰酸酯可以包含4,4’-双环己基甲烷二异氰酸酯(H

在一实现例中,相对于总重量100重量份的所述第一异氰酸酯化合物,所述第一多元醇化合物的总重量可以为约100重量份至约180重量份,例如,可以大于约100重量份且约180重量份以下,例如,可以为约110重量份至约160重量份,例如,可以为约120重量份至约150重量份。

在另一实施例中,相对于总重量100重量份的所述第一异氰酸酯化合物,所述第一多元醇化合物的总重量可以大于约180重量份且约250重量份以下,例如,可以为约185重量份至约250重量份,例如,可以为约190重量份至约240重量份。

在一实现例中,所述第一多元醇化合物包含聚四亚甲基醚二醇(PTMG),相对于总重量100重量份的所述第一异氰酸酯化合物,所述聚四亚甲基醚二醇(PTMG)的含量可以为约100重量份至约250重量份,例如,可以大于约100重量份且约250重量份以下,例如,可以为约110重量份至约220重量份,例如,可以为约110重量份至约140重量份。

在另一实施例中,所述第一多元醇化合物包含聚四亚甲基醚二醇(PTMG),相对于总重量100重量份的所述第一异氰酸酯化合物,所述聚四亚甲基醚二醇(PTMG)的含量可以为约150重量份至约250重量份,例如,可以为约180重量份至约230重量份。

在一实现例中,所述第一多元醇化合物包含二乙二醇(DEG),相对于总重量100重量份的所述第一异氰酸酯化合物,所述二乙二醇(DEG)的含量可以为约1重量份至约20重量份,例如,可以为约1重量份至约15重量份。

在一实现例中,所述第一异氰酸酯化合物包含所述芳香族二异氰酸酯,所述芳香族二异氰酸酯包含2,4-TDI和2,6-TDI,相对于100重量份的所述2,4-TDI,所述2,6-TDI的含量可以为约1重量份至约40重量份,例如,可以为约1重量份至约30重量份,例如,可以为约3重量份至约28重量份,例如,可以为约20重量份至约30重量份。

在另一实施例中,相对于100重量份的所述2,4-TDI,所述2,6-TDI的含量可以为约1重量份至约40重量份,例如,可以为约1重量份至约30重量份,例如,可以为约1重量份至约20重量份,例如,可以为约1重量份至约10重量份。

在一实现例中,所述第一异氰酸酯化合物包含所述芳香族二异氰酸酯和所述脂环族二异氰酸酯,相对于总100重量份的所述芳香族二异氰酸酯,所述脂环族二异氰酸酯的含量可以为约5重量份至约30重量份,例如,可以为约10重量份至约25重量份。

当所述第一氨基甲酸乙酯基预聚物满足上述组成特性时,所述粘合剂可以实现优异的所述热固化性聚氨酯粒子的分散性。另外,由于所述热固化性聚氨酯粒子和所述粘合剂在其界面相互牢固地结合,因此可更有利于确保所述抛光不变层的整体支撑刚性和弹力。

所述粘合剂可以包含第一固化剂。所述第一固化剂通过与所述第一氨基甲酸乙酯基预聚物化学反应并形成适当的交联结构,因此能够同时以适当的水平确保所述热固化性聚氨酯粒子的优异的分散性和所述抛光不变层的适当的机械刚性。

在一实现例中,所述第一固化剂可包含化合物,所述化合物包含选自由胺基(-NH

例如,所述第一固化剂可以包含选自由4,4’-亚甲基双(2-氯苯胺)(4-4’-methylenebis(2-chloroaniline),MOCA)、二乙基甲苯二胺(diethyltoluenediamine,DETDA)、二氨基二苯基甲烷(diaminodiphenylmethane)、二甲硫基甲苯二胺(dimethylthio-toluenediamine,DMTDA)、丙二醇双对氨基苯甲酸酯(propanediol bisp-aminobenzoate)、亚甲基双-邻氨基苯甲酸甲酯(Methylenebis-methylanthranilate)、二氨基二苯砜(diaminodiphenylsulfone)、间苯二甲胺(m-xylylenediamine)、异佛尔酮二胺(isophoronediamine)、乙二胺(ethylenediamine)、二亚乙基三胺(diethylenetriamine)、三亚乙基四胺(triethylenetetramine)、聚丙二胺(polypropylenediamine)、聚丙三胺(polypropylenetriamine)、双(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane)、三乙醇胺(triethanolamine)、三丙醇胺(tripropanolamine)、三异丙醇胺(triisopropanolamine)以及它们的组合组成的组中的一种。

总100重量%的所述粘合剂中的所述第一固化剂的含量可以为约15重量%至约30重量%,例如,可以为约18重量%至约27重量%,例如,可以为约19重量%至约26重量%,例如,可以为约20重量%至约26重量%。通过以这样的含量使用所述第一固化剂,可更有利于实现所述粘合剂的技术性能。

相对于100重量份的所述粘合剂,用于形成所述抛光不变层的组合物可包含约15重量份至约150重量份的所述热固化性聚氨酯粒子,例如,可包含约20重量份至约120重量份,例如,可包含约40重量份至约110重量份。由于所述粘合剂和所述热固化性聚氨酯粒子的相对含量比满足上述范围,因此可以均匀地分散所述热固化性聚氨酯粒子,并且所述热固化性聚氨酯粒子牢固地结合在所述抛光不变层中,从而可有利于提高整体耐久性。

根据需求,用于形成所述抛光不变层的组合物还可包括第一发泡剂。所述第一发泡剂可用于通过向所述抛光不变层赋予气孔结构来调整密度和弹性。例如,所述第一发泡剂可包含选自由固体发泡剂、气体发泡剂、液体发泡剂以及它们的组合组成的组中的一种。

当用于形成所述抛光不变层的组合物包括所述第一发泡剂时,相对于100重量份的所述热固化性聚氨酯粒子,可包含约0.1重量份至约10重量份的所述第一发泡剂。

与所述抛光不变层102不同,所述抛光可变层101可以是不包含所述热固化性聚氨酯粒子的区域。即所述抛光可变层101可以是不包含所述热固化性聚氨酯粒子的区域。在具有所述热固化性聚氨酯粒子的方面,通过与所述抛光不变层102不同地构成所述抛光可变层101,从而可以更精密地细分所述抛光垫110的厚度方向的物理性质,由此能够实现根据各种用途和各种目的的各种抛光性能。

在一实现例中,所述抛光可变层101可以包含组合物的固化物,所述组合物包含第二氨基甲酸乙酯基预聚物。在所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物中,所述“预聚物(prepolymer)”是指分子量较低的聚合物,其聚合度在中间阶段停止以易于在固化物制备过程中的成型。所述预聚物本身经过加热和/或加压等额外的固化工艺,或者与另一种可聚合化合物,如异相单体或异相预聚物的额外的化合物混合并反应后模塑成最终固化物。

在一实现例中,所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物可以包含第二异氰酸酯化合物与第二多元醇化合物的反应产物。所述第二异氰酸酯化合物以及所述第二多元醇化合物可分别包含与所述第一异氰酸酯化合物以及所述第一多元醇化合物相同的化合物,也可以包含不同的化合物。

在一实现例中,所述第二异氰酸酯化合可以使用选自由芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯以及它们的组合组成的组中的一种。例如,所述第二异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯。例如,所述第二异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯。

所述第二异氰酸酯化合物可以包含如选自由2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-toluenediisocyanate,2,4-TDI)、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-toluenediisocyanate,2,6-TDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(naphthalene-1,5-diisocyanate)、对苯二异氰酸酯(p-phenylenediisocyanate)、二甲基联苯二异氰酸酯(tolidinediisocyanate)、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate)、六亚甲基二异氰酸酯(hexamethylenediisocyanate)、二环己基甲烷二异氰酸酯(dicyclohexylmethanediisocyanate)、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(4,4’-dicyclohexylmethanediisocyanate,H

在所述第二多元醇化合物中,“多元醇”是指分子中含有至少两个以上羟基(-OH)的化合物。在一实现例中,所述多元醇化合物可包含具有两个羟基的二元醇化合物,即二醇(diol)或乙二醇(glycol)或具有三个羟基的三元醇化合物,即三醇(triol)化合物。

所述第二多元醇化合物可以包含如选自由聚醚类多元醇(polyetherpolyol)、聚酯类多元醇(polyesterpolyol)、聚碳酸酯多元醇(polycarbonatepolyol)、丙烯酸类多元醇(acrylpolyol)以及它们的组合组成的组中的一种。

所述第二多元醇化合物可以包含如选自由聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、聚丙烯醚二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇(DEG)、二丙二醇(DPG)、三丙二醇、聚丙二醇、聚丙烯三醇以及它们的组合组成的组中的一种。

所述第二多元醇化合物的重均分子量(Mw)可以为约100g/mol至约3000g/mol,例如,可以为约100g/mol至约2000g/mol,例如,可以为约100g/mol至约1800g/mol。

在一实现例中,所述第二多元醇化合物可包含重均分子量(Mw)为约100g/mol以上且小于约300g/mol的低分子量多元醇和重均分子量(Mw)为约300g/mol以上且约1800g/mol以下的高分子量多元醇。所述高分子量多元醇的重均分子量(Mw)可以为例如,约500g/mol以上且约1800g/mol以下,例如,可以为约700g/mol以上且约1800g/mol以下。在这种情况下,所述第二多元醇化合物可以在所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物中形成适当的交联结构,其结果,所述抛光可变层101表现出适当的抗拉强度、伸长率和压缩特性,因此更有利于提高通过所述第一面11的抛光性能。

所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物的重均分子量(Mw)可以为约500g/mol至约3000g/mol,例如,可以为约600g/mol至约2000g/mol,例如,可以为约800g/mol至约1000g/mol。在所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物具有与上述重均分子量(Mw)相应的聚合度情况下,包含最终固化物的所述抛光可变层101表现出适当的表面硬度和抗拉强度,因此更有利于提高通过所述第一面11的抛光性能。

在一实现例中,所述第二异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯。例如,所述芳香族二异氰酸酯可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI),例如,可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)和2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)。另外,例如,所述第二多元醇化合物可以包含聚四亚甲基醚二醇(PTMG)和二乙二醇(DEG)。

在另一实现例中,所述第二异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯。例如,所述芳香族二异氰酸酯可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI),例如,可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)和2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)。例如,所述脂环族二异氰酸酯可以包含4,4’-双环己基甲烷二异氰酸酯(H

在一实现例中,相对于总重量100重量份的所述第二异氰酸酯化合物,所述第二多元醇化合物的总重量可以为约100重量份至约180重量份,例如,可以大于约100重量份且约180重量份以下,例如,可以为约110重量份至约160重量份,例如,可以为约120重量份至约150重量份。

在另一实施例中,相对于总重量100重量份的所述第二异氰酸酯化合物,所述第二多元醇化合物的总重量可以大于约180重量份且约250重量份以下,例如,可以为约185重量份至约250重量份,例如,可以为约190重量份至约240重量份。

在一实现例中,所述第二多元醇化合物包含聚四亚甲基醚二醇(PTMG),相对于总重量100重量份的所述第二异氰酸酯化合物,所述聚四亚甲基醚二醇(PTMG)的含量可以为约100重量份至约250重量份,例如,可以大于约100重量份且约250重量份以下,例如,可以为约110重量份至约220重量份,例如,可以为约110重量份至约140重量份。

在另一实施例中,所述第二多元醇化合物包含聚四亚甲基醚二醇(PTMG),相对于总重量100重量份的所述第二异氰酸酯化合物,所述聚四亚甲基醚二醇(PTMG)的含量可以为约150重量份至约250重量份,例如,可以为约180重量份至约230重量份。

在一实现例中,所述第二多元醇化合物包含二乙二醇(DEG),相对于总重量100重量份的所述第二异氰酸酯化合物,所述二乙二醇(DEG)的含量可以为约1重量份至约20重量份,例如,可以为约1重量份至约15重量份。

在一实现例中,所述第二异氰酸酯化合物包含所述芳香族二异氰酸酯,所述芳香族二异氰酸酯包含2,4-TDI和2,6-TDI,相对于100重量份的所述2,4-TDI,所述2,6-TDI的含量可以为约1重量份至约40重量份,例如,可以为约1重量份至约30重量份,例如,可以为约3重量份至约28重量份,例如,可以为约20重量份至约30重量份。

在另一实施例中,相对于100重量份的所述2,4-TDI,所述2,6-TDI的含量可以为约1重量份至约40重量份,例如,可以为约1重量份至约30重量份,例如,可以为约1重量份至约20重量份,例如,可以为约1重量份至约10重量份。

在一实现例中,所述第二异氰酸酯化合物包含所述芳香族二异氰酸酯和所述脂环族二异氰酸酯,相对于总100重量份的所述芳香族二异氰酸酯,所述脂环族二异氰酸酯的含量可以为约5重量份至约30重量份,例如,可以为约10重量份至约25重量份。

当所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物满足上述组成特性时,所述抛光可变层可以确保用于实现所期望的可变性的物理/机械物理性质。另外,在所述抛光可变层的所述第一面上形成沟槽等额外的结构时,可以确保提高的工艺性能。另外,在与所述抛光不变层层叠的抛光层的整体结构方面,可更有利于确保在厚度方向细分物理性质的同时为实现抛光性能而优化的统一性。

用于形成所述抛光可变层的所述组合物的异氰酸酯基含量(NCO%)可以为约5重量%至约11重量%,例如,可以为约5重量%至约10重量%。在一实现例中,所述异氰酸酯基含量(NCO%)可以为约5重量%至约8.5重量%,在另一实施例中,所述异氰酸酯基含量(NCO%)可以为约8.5重量%至约10重量%。所述“异氰酸酯基含量”是指,用于形成所述抛光可变层的组合物的总重量中未发生氨基甲酸酯反应并以游离反应性基团存在的异氰酸酯基(-NCO)重量的百分比。用于形成所述抛光可变层的组合物的NCO%定义为在除去后述的第二固化剂和第二发泡剂的状态下测定的值。所述组合物的异氰酸酯基含量(NCO%)可以通过综合调整用于制备所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物的单体的种类和含量、所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物制备工艺的温度和压力等工艺条件以及制备所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物时使用的添加剂的种类等来设计。当所述异氰酸酯基含量满足所述范围时,有利于通过所述组合物的固化制备的所述抛光可变层101确保适当的物理/机械特性,并以与所述抛光不变层102层叠的状态应用,因此可有利于向抛光对象赋予通过所述第一面11的优异的抛光性能。

用于制备所述抛光可变层的所述组合物还可包括所述第二固化剂和所述第二发泡剂。所述第二固化剂和所述第二发泡剂可分别包含与所述第一固化剂和所述第一发泡剂相同的成分,还可以包含不同的成分。

在一实现例中,所述第二固化剂可包含化合物,所述化合物包含选自由胺基(-NH

例如,所述第二固化剂可以包含选自由4,4’-亚甲基双(2-氯苯胺)(4-4’-methylenebis(2-chloroaniline),MOCA)、二乙基甲苯二胺(diethyltoluenediamine,DETDA)、二氨基二苯基甲烷(diaminodiphenylmethane)、二甲硫基甲苯二胺(dimethylthio-toluenediamine,DMTDA)、丙二醇双对氨基苯甲酸酯(propanediol bisp-aminobenzoate)、亚甲基双-邻氨基苯甲酸甲酯(Methylenebis-methylanthranilate)、二氨基二苯砜(diaminodiphenylsulfone)、间苯二甲胺(m-xylylenediamine)、异佛尔酮二胺(isophoronediamine)、乙二胺(ethylenediamine)、二亚乙基三胺(diethylenetriamine)、三亚乙基四胺(triethylenetetramine)、聚丙二胺(polypropylenediamine)、聚丙三胺(polypropylenetriamine)、双(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane)、三乙醇胺(triethanolamine)、三丙醇胺(tripropanolamine)、三异丙醇胺(triisopropanolamine)以及它们的组合组成的组中的一种。

在一实现例中,所述第一固化剂可包含在一个分子中包含醇基作为反应基团的化合物,所述第二固化剂可包含在一个分子中包含胺基作为反应基团的化合物。通过如此使用所述第一固化剂和所述第二固化剂,从而可以确保优异的所述抛光可变层和所述抛光不变层的界面物理性质,作为其层叠体的所述抛光层的整体物理性质可更有利于优化抛光性能。

在整体用于形成所述抛光可变层的组合物中,所述第二固化剂的含量可以为约15重量%至约30重量%,例如,可以为约18重量%至约27重量%,例如,可以为约19重量%至约26重量%,例如,可以为约20重量%至约26重量%。通过以这样的含量使用所述第二固化剂,包含所述组合物的固化物的所述抛光可变层可更有利于确保适合抛光的机械物理性质和适当的可变性。

用于形成所述抛光可变层的组合物中的异氰酸酯基(-NCO)与所述第二固化剂的反应基团的摩尔比(NCO:反应基团)可以为约1:0.80至约1:1.20,例如,可以为约1:0.90至约1:1.10,例如,可以为约1:0.90至约1:1.00,例如,可以为约1:90以上且小于约1:1.00。例如,当所述第二固化剂包含在一个分子中包含胺基作为反应基团的化合物时,所述组合物中的异氰酸酯基(-NCO)与所述第二固化剂的胺基的摩尔比(NCO:NH

所述抛光可变层101可以是包括多个气孔15的多孔结构。位于所述抛光可变层101的最上表面的多个气孔15的内部的至少一部分可以暴露于外部以向所述第一面11赋予预定的表面粗糙度。图2示意性地示出一实现例的所述第一面11在抛光工艺中的结构变化。具体而言,图2是示意性地示出一实现例的所述多个气孔15中的一部分气孔在抛光过程中结构变化的示意图,所述一部分气孔的内部在所述第一面11上向外部暴露。参照图2,由于所述多个气孔15分散在整个所述抛光可变层101,因此即使在通过所述第一面11的抛光过程中逐渐切割最上表面,也可以有助于连续地形成表面粗糙度。然而,在使其内部暴露于所述第一面11的气孔15的情况下,随着在规定加压条件下进行的抛光工艺持续,对应于所述第一面11和所述气孔15的边界的部分在物理压力下形状变形,这种现象影响所述第一面11的表面粗糙度的变化。此时,由于所述抛光层包括所述抛光可变层101和所述抛光不变层102的层叠结构,因此通过每个层的厚度方向的相互作用来适当地设计通过所述第一面11算出的表面物理性质,其结果,可更有利于所述第一面11保持更长时间适合抛光的表面状态。

在一实现例中,所述抛光可变层101中包括的所述多个气孔15的平均大小可以为约5μm至约50μm,例如,约5μm至约40μm,例如,约10μm至约40μm,例如,约10μm至约35μm。由于所述多个气孔满足上述大小,可有利于根据所述式1的第一抛光可变性指数满足所述范围,因此,可更有利于实现目的抛光性能本身和在所述抛光可变层的整体寿命期间实现均匀的性能。所述多个气孔15的平均大小为二维值,其将在使用扫描式电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM)等拍摄工具拍摄气孔的大小的投影图上测量的气孔直径的数均值作为基准,其中,所述气孔是以所述抛光可变层101的寿命导入时间点为基准暴露在一个表面的外部的气孔。

用于形成所述抛光可变层的组合物可以包含第二发泡剂。所述第二发泡剂作为用于形成所述抛光可变层101内的气孔结构的成分,可以包含选自由固体发泡剂、气体发泡剂、液体发泡剂以及它们的组合组成的组中的一种。在一实现例中,所述第二发泡剂可以包含固体发泡剂、气体发泡剂或它们的组合。

所述固体发泡剂可以包含膨胀性粒子。所述膨胀性粒子作为具有通过热量或压力而膨胀的特性的粒子,在制备所述抛光可变层101的过程中,可以通过施加的热量或者压力等因素确定最终气孔的大小。所述膨胀性粒子可以包含热膨胀的(expanded)粒子、未膨胀的(unexpanded)粒子或者它们的组合。所述“热膨胀的”粒子作为通过热量而预先膨胀的粒子,指在通过制备所述抛光可变层的过程中施加的热量或者压力所造成的大小变化小或者几乎没有变化的粒子。所述“未膨胀的”粒子作为没有预先膨胀的粒子,指在通过制备所述抛光层的过程中施加热或者压力而膨胀且最终大小被确定的粒子。

所述膨胀性粒子的平均粒径可以是约5μm至约200μm,例如,约20μm至约50μm,例如,约21μm至约50μm,例如,约21μm至约40μm。在为热膨胀的(expanded)粒子的情况下,所述膨胀性粒子的平均粒径可以是指热膨胀的粒子本身的平均粒径,在为未膨胀的(unexpanded)粒子的情况下,所述膨胀性粒子的平均粒径可以是指被施加热量或者压力而膨胀之后的平均粒径。

所述膨胀性粒子可以包含:树脂材质的外皮;以及存在于被所述外皮包围的内部的诱发膨胀成分。

例如,所述外皮可以包含热塑性树脂,所述热塑性树脂可以为选自由氯乙烯系共聚物、丙烯腈系共聚物、甲基丙烯腈系共聚物以及丙烯酸系共聚物组成的组中的一种以上。

所述诱发膨胀成分可以包含选自由碳化氢化合物、氟氯化合物、三烷基硅烷化合物以及它们的组合组成的组中的一种。

具体地,所述碳化氢化合物可以包含选自由乙烷(ethane)、乙烯(ethylene)、丙烷(propane)、丙烯(propene)、正丁烷(n-butane)、异丁烷(isobutene)、正丁烯(butene)、异丁烯(isobutene)、正戊烷(n-pentane)、异戊烷(isopentane)、新戊烷(neopentane)、正己烷(n-hexane)、正庚烷(heptane)、石油醚(petroleum ether)以及它们的组合组成的组中的一种。

所述氟氯化合物可以包含选自由三氯氟甲烷(trichlorofluoromethane,CCl

所述三烷基硅烷化合物可以包含选自由四甲硅烷(tetramethylsilane),三甲基乙基硅烷(trimethylethylsilane)、三甲基异丙基硅烷(trimethylisopropylsilane)、三甲基正丙基硅烷(trimethyl-n-propylsilane)以及它们的组合组成的组中的一种。

所述第二发泡剂包含固体发泡剂,所述固体发泡剂基于所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物100重量份,可以使用约0.5重量份至约10重量份,例如,约1重量份至约3重量份,例如,约1.3重量份至约2.7重量份,例如,约1.3重量份至约2.6重量份。

所述气体发泡剂可以包含惰性气体。可以在所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物与所述第二固化剂反应的过程中投入所述气体发泡剂以用作气孔形成要素。

所述惰性气体的种类没有特别的限制,只要是不参与所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物与所述第二固化剂之间的反应的气体即可。例如,包含选自由氮气(N

在一实现例中,所述第二发泡剂可以仅由固体发泡剂形成。

在一实现例中,所述固体发泡剂可以包含膨胀性粒子,所述膨胀性粒子可以包含热膨胀的粒子。例如,所述膨胀性粒子可以仅由热膨胀的粒子组成。在所述膨胀性粒子不包含所述未膨胀的粒子而是仅由热膨胀的粒子组成的情况下,虽然气孔结构的可变性会下降,但是可预测性会上升,因此有利于在所述抛光可变层的所有区域实现均匀的气孔特性。

在一实现例中,所述热膨胀的粒子可以为具有约5μm至约200μm的平均粒径的粒子。所述热膨胀的粒子的平均粒径可以为约5μm至约100μm,例如,约10μm至约80μm,例如,约20μm至约70μm,例如,约20μm至约50μm,例如,约30μm至约70μm,例如,约25μm至45μm,例如,约40μm至约70μm,例如,约40μm至约60μm。将所述平均粒径定义为所述热膨胀的粒子的D50。

在一实现例中,所述热膨胀的粒子的密度可以为约30kg/m

在另一实施例中,所述第二发泡剂可以包含固体发泡剂和气体发泡剂。与所述固体发泡剂有关的事项如上所述。

所述第二发泡剂可以包含所述固体发泡剂与所述气体发泡剂,所述气体发泡剂可以包含氮气。

可以在所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物、所述固体发泡剂以及所述第二固化剂混合的过程中使用规定的注入线(line)来注入所述气体发泡剂。所述气体发泡剂的注入速率可以为约0.8L/min至约2.0L/min,例如,约0.8L/min至约1.8L/min,例如,约0.8L/min至约1.7L/min,例如,约1.0L/min至约2.0L/min,例如,约1.0L/min至约1.8L/min,例如,约1.0L/min至约1.7L/min。

用于制备所述抛光可变层的组合物还可以包含如表面活性剂、反应速率调节剂等的其他添加剂。所述“表面活性剂”、“反应速率调节剂”等名称是基于相应物质的主要作用来任意命名的,并不是指各个相应的物质仅发挥相应名称限定的功能。

所述表面活性剂没有特别的限制,只要是发挥防止气孔聚集或者重叠等现象的作用的物质即可。例如,所述表面活性剂可以包含硅类聚合物。

在所述第二组合物包含所述表面活性剂的情况下,以所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物100重量份为基准,所述表面活性剂的含量可以以约0.2重量份至约2重量份,例如,约0.2重量份至约1.9重量份,例如,约0.2重量份至约1.8重量份,例如,约0.2重量份至约1.7重量份,例如,约0.2重量份至约1.6重量份,例如,约0.2重量份至约1.5重量份,例如,约0.5重量份至1.5重量份。在以所述范围内的含量使用表面活性剂的情况下,源自所述气体发泡剂的气孔可以稳定地形成并维持在固化模具内。

所述反应速率调节剂作为发挥促进或者延迟反应的作用的调节剂,可以根据使用目的来使用反应促进剂、反应延迟剂或者两者都使用。

所述反应速率调节剂可以包含反应促进剂。例如,所述反应促进剂可以包含选自由叔胺化合物、有机金属类化合物以及它们的组合组成的组中的一种。

具体地,所述反应速率调节剂可以包含选自由三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、四甲基丁二胺、2-甲基-三亚乙基二胺、二甲基环己胺、三乙基胺、三异丙醇胺,1,4-二氮杂双环(2,2,2)辛烷、双(2-甲基氨基乙基)醚、三甲基氨基乙基乙醇胺、N,N,N,N,N”-五甲基二亚乙基三胺、二甲氨基乙胺、二甲氨基丙胺、苄基二甲胺、N-乙基吗啉、N,N-二甲氨基乙基吗啉、N,N-二甲基环己胺、2-甲基-2-氮杂降莰烷、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二乙酸二丁基锡、二乙酸二辛基锡、马来酸二丁基锡、双(2-乙基己酸)二丁基锡以及二硫醇二丁基锡以及它们的组合组成的组中的一种。在一实现例中,所述反应速率调节剂可以包含选自由苄基二甲胺、N,N-二甲基环己胺以及三乙基胺以及它们的组合组成的组中的一种。

在所述第二组合物包含所述反应速率调节剂的情况下,以所述第二氨基甲酸乙酯基预聚物100重量份为基准,可以包含约0.05重量份至约2重量份,例如,约0.05重量份至约1.8重量份,例如,约0.05重量份至约1.7重量份,例如,约0.05重量份至约1.6重量份,例如,约0.1重量份至约1.5重量份,例如,约0.1重量份至约0.3重量份,例如,约0.2重量份至约1.8重量份,例如,约0.2重量份至约1.7重量份,例如,约0.2重量份至约1.6重量份,例如,约0.2重量份至约1.5重量份,例如,约0.5重量份至约1重量份。当在上述的含量范围内使用所述反应速率调节剂时,可以调节所述第二组合物的固化反应速率,从而可有利于具有期望的大小的气孔以及硬度的所述抛光可变层。

当所述抛光可变层和所述抛光不变层各自的成分和其含量满足上述条件时,应用其层叠体的所述抛光层可以在厚度方向上实现精确设计的物理性质。其结果,获得所述抛光层通过所述第一面传递至抛光对象的被抛光面的弹性和刚性等机械物理性质可以在抛光率、平坦度和缺陷防止等抛光性能方面得到优化的效果。

在本发明的另一实施例中,提供一种半导体器件的制备方法包括:将包括抛光层的抛光垫提供到表面板的步骤,所述抛光层具有抛光面;将抛光对象的被抛光面配置成与所述抛光面接触后,在加压条件下使所述抛光垫和所述抛光对象彼此相对旋转,从而对所述抛光对象进行抛光的步骤;所述抛光层包括:抛光可变层,其包括所述抛光面,以及抛光不变层,其配置在所述抛光可变层的所述抛光面的背面;所述抛光可变层和所述抛光不变层的肖氏D(shore D)硬度的比率为0.50至1.50。

关于所述抛光垫110的事项全部与上述内容相同。即所述抛光垫110的抛光层10、所述第一面11、所述第二面12以及所述可分离界面13的事项与关于所述抛光垫110上述内容的相同。当所述抛光垫110应用于所述半导体器件的制备方法时,在由如上所述的所述抛光垫110的结构和组成特性实现的最佳物理性质下,可以生产优良品质的半导体器件。

具体而言,以所述可分离界面为基准相邻的两个的肖氏D硬度的比率可以为约0.50至约1.50,例如,约0.60至约1.50,例如,约0.70至约1.40,例如,约0.80至约1.20。如上所述,通过所述抛光垫的厚度方向的细分设计,应用所述抛光垫的所述半导体器件的制备方法可以在抛光平坦度和缺陷防止方面确保优异的抛光结果。

在本发明的另一实施例中,提供一种半导体器件的制备方法,包括:将包括抛光层的抛光垫提供到表面板的步骤,所述抛光层包括作为抛光面的第一面和作为所述第一面的背面的第二面;以及将抛光对象的被抛光面配置成与所述第一面接触后,在加压条件下使所述抛光垫和所述抛光对象彼此相对旋转,从而对所述抛光对象进行抛光的步骤;所述抛光层在所述第一面与所述第二面之间包括至少一个可分离界面;所述抛光层包括:至少一个抛光可变层,作为从所述第一面到所述可分离界面的区域,以及至少一个抛光不变层,作为从所述可分离界面到所述第二面的区域;所述抛光不变层包括热固化性聚氨酯粒子以及包含粘合剂(Binder)的组合物的固化物。

在所述半导体器件的制备方法中,关于所述抛光垫和下位所有结构的描述,应理解为关于所述抛光垫如上所述的具体描述及其技术优点都综合应用在关于以下所述半导体器件的制备方法的说明。

当将所述抛光垫110应用于所述半导体器件的制备方法时,在由如上所述的所述抛光垫110的结构和组成特性实现的最佳物理性质条件下,可以生产优良品质的半导体器件。

具体而言,作为所述抛光垫110使用包括所述抛光可变层101和所述抛光不变层102的层叠结构的抛光层10,作为所述抛光不变层102使用热固化性聚氨酯粒子和包含粘合剂(Binder)的组合物的固化物,因此可以在所述抛光垫110的厚度方向进行细分的设计,并且使用所述抛光垫110的所述半导体器件的制备方法可以在抛光平坦度、抛光率和缺陷防止方面确保优异的抛光结果。

所有关于所述热固化性聚氨酯粒子和所述粘合剂的事项与关于所述抛光垫110上述内容的相同。

具体而言,在一实现例中,所述热固化性聚氨酯粒子的平均粒径可以为约20μm至约3.0mm,例如,约50μm至约2.0mm,例如,约100μm至约2.0mm。所述“平均粒径”为基于所述粒子的剖面测定的直径的数平均值,可以从所述粒子的二维投影图获得。获得所述投影图的方法没有特别限制,可以通过使用例如,扫描式电子显微镜(SEM,Scanning ElectronMicroscope)或透射电子显微镜(TEM,Transmission Electron Microscope)来获得。通过应用这种大小的粒子,可以提高所述抛光不变层102的支撑刚性,并且可有助于确保所述抛光可变层101的长期耐久性。

在一实现例中,所述热固化性聚氨酯粒子可以是源自包含热固化性聚氨酯的抛光垫的废料的粒子。具体而言,所述热固化性聚氨酯粒子可以源自包含热固化性聚氨酯的抛光垫废料的粉碎产物。当所述抛光垫应用源自所述抛光垫的废料的粒子作为所述抛光不变层102的一结构时,可以实现上述技术目的的同时,可以获得实现环保效果的优点。

所述粘合剂和包含第一氨基甲酸乙酯基预聚物和第一固化剂。例如,所述第一氨基甲酸乙酯基预聚物可包含第一异氰酸酯化合物和第一多元醇化合物的反应产物。关于所述第一氨基甲酸乙酯基预聚物、所述第一固化剂、所述第一异氰酸酯化合物和所述第一多元醇化合物的具体例和实现例以及其技术优点都可以与关于所述抛光垫110详细描述事项相同地应用。

图4是示意性地示出一实现例的所述半导体器件的制备方法的示意图。参照图4,所述抛光垫110可以设置在所述表面板120上。当所述抛光垫110设置在所述表面板120上时,所述抛光层10的所述第一面11成为最上表面,并且所述第二面12可以设置成朝向所述表面板120。

在一实现例中,所述抛光垫110和所述表面板120可以通过粘合层介质附着。例如,所述粘合层可以源自压敏粘合剂(PSA),但并不限于此。

所述半导体器件的制备方法包括:将抛光对象130的被抛光面配置成与所述第一面11接触后,在加压条件下使所述抛光垫110和所述抛光对象130彼此相对旋转,从而对所述抛光对象130进行抛光的步骤。

在一实现例中,所述抛光对象130可以是半导体基板。例如,所述半导体基板的被抛光面可包括金属氧化膜、金属氮化膜或金属膜。在一实现例中,所述被抛光面可以是由金属氧化物、金属氮化物和金属中的一种制成的单个膜。在另一实施例中,所述被抛光面可以是包括金属氧化物、金属氮化物和金属中的至少两种以上的复合膜。

在所述金属氧化膜、所述金属氮化膜和所述金属膜中,各自的金属成分可包含选自由硅(Si)、铜(Cu)、钽(Ta)、钛(Ti)、钼(Mo)以及它们的组合组成的组中的一种。

在一实现例中,所述抛光对象130的被抛光面可以是由氧化硅膜制成的单个膜。在另一实施例中,所述抛光对象130的被抛光面可以是由铜膜制成的单个膜。在又一实施例中,所述抛光对象130的被抛光面可以是包括氧化硅膜的复合膜。在又一实施例中,所述抛光对象130的被抛光面可以是包括铜膜的复合膜。

所述抛光对象130的被抛光面对所述第一面11进行加压的负载可以根据被抛光面的种类和目的适当的设计,例如,可以为约0.01psi至约20psi,例如,可以为约0.1psi至约15psi。如上所述,所述抛光垫110具有在厚度方向细分的结构特性,可以通过这种结构特性,在所述范围的加压条件下,为所述被抛光面提供符合各种目的的适当的刚性和弹性。其结果,当所述抛光对象130包括半导体基板时,在抛光平坦度和缺陷防止方面,可以大大提高所述半导体基板的最终抛光结果。

所述抛光垫110和所述抛光对象130可以在以各自的所述抛光面11和被抛光面接触的状态彼此相对旋转。此时,所述抛光对象130的旋转方向和所述抛光垫110的旋转方向可以是相同的方向,也可以是相反的方向。所述抛光面11和所述抛光对象130的被抛光面可以直接接触,也可以通过流动性浆料等中包括的成分间接地接触。所述抛光对象130和所述抛光垫110的旋转速率分别可以在约10rpm至约500rpm范围内根据目的选择,例如,可以为约30rpm至约200rpm,但并不限于此。如上所述,所述抛光垫110可以通过在厚度方向细分的结构特性来提供符合各种目的的抛光性能。当所述抛光对象130和所述抛光垫110在彼此接触的状态下分别以所述范围的旋转速率旋转时,因其离心力和摩擦力的动作与所述抛光垫110的结构特性彼此相关,因此对于所述被抛光面,在抛光平坦度和缺陷防止方面可以获得优异的抛光结果。

参照图1,所述抛光层10可包括:至少一个抛光可变层101,作为从所述抛光面11到所述可分离界面13的区域;以及至少一个抛光不变层102,作为从所述可分离界面13到所述第二面12的区域。关于所述抛光可变层101和所述抛光不变层102的事项全部与关于所述抛光垫110及其制备方法的上述内容的相同。

在所述半导体器件的制备方法中,根据所述式1,所述抛光可变层101的第一抛光可变性指数(Polishing variability index)可以为约0.1至11.0,例如,约0.1至约9.0,例如,约0.2至约9.0,例如,约0.2至约8.5,例如,约0.2至约8.0,例如,约0.2至约7.5,例如,约0.5至约7.5,例如,约0.8至约7.5,例如,约0.9至约7.5,例如,约1.0至约6.0,例如,约1.8至3.5,例如,可以为约1.8至2.5。

所述抛光可变层101是在应用所述抛光垫110的半导体器件制备方法的抛光工艺中物理特性和/或化学特性变化的区域,在提供目标水平的抛光性能方面具有规定寿命。所述抛光可变层101的寿命导入时间点是指,该区域本身或在所述抛光垫110制备后应用于工艺之前中的任意一个时间点。另外,所述抛光可变层101的寿命结束时间点是指,由于所述抛光可变层101无法再实现抛光性能,因此需要更换该区域本身或整体所述抛光垫110的时间点。

将所述抛光可变层101的寿命导入时间点和寿命结束时间点分别的表面粗糙度Ri、Rf和所述抛光垫110的总厚度Ti、Tf作为要素的根据所述式1的第一抛光可变性指数是表示所述抛光可变层101的可变性能的指标,通过所述式1的值保持与上述范围,即表示约0.1至约11.0相应的可变性,从而所述抛光可变层101可以具有针对抛光效率优化的结构特性作为所述抛光层10的一部分,与此同时可以在其整个寿命期间实现一定的抛光性能,因此可更有利于大量生产相同品质的半导体器件。

所述Ti可以为例如,约800μm至约5000μm,例如,约1000μm至约4000μm,例如,约1000μm至3000μm,例如,约1500μm至约3000μm,例如,约1700μm至约2700μm,例如,约2000μmm至约3500μm,但并不限于此。

所述Ri可以为例如,约5μm至约15μm,例如,约5μm至约12μm,例如,约5μm至10μm,但并不限于此。

在一实现例中,当所述Ti和所述Ri分别满足上述范围的同时,所述第一抛光可变性指数满足上述范围时,可更有利于实现基于所述抛光可变层101结构特性的抛光性能。

在一实现例中,所述抛光垫110可以在所述抛光面11包括至少一个沟槽(Groove)14,其具有小于或等于所述抛光可变层101的总厚度D1的深度d1。所述沟槽14可以起到如下作用:通过调整在使用所述抛光垫110的抛光工艺中供应到所述抛光面11上的抛光液或抛光浆料的流动性,或者调整所述抛光面11与抛光对象的被抛光面直接接触的面积的大小来适当地实现物理抛光特性。

例如,所述抛光垫110可以在所述抛光面11包括多个沟槽14。在一实现例中,所述抛光垫110的平面形状实际上可为圆形,所述多个沟槽14可为从所述抛光垫110的平面中心朝向末端以规定间隔隔开配置的同心圆形结构。在另一实施例中,所述多个沟槽14可为从所述抛光垫110的平面中心朝向末端连续形成的放射形结构。在又一实施例中,所述多个沟槽14可同时包括同心圆形沟槽和放射形沟槽。

在作为从所述抛光面11到所述可分离界面13的区域的所述抛光可变层101中,所述抛光面11可包含至少一个沟槽14。此时,在所述半导体器件的制备方法中,根据以下式2,所述抛光可变层101的第二抛光可变性指数(Polishing variability index)可为约0.1至约3.5,例如,约0.1至约3.3,例如,约0.1至约3.0,例如,约0.1至约2.0,例如,约0.3至约1.8,例如,约0.5至约1.5,例如,约0.5至约1.2,例如,约0.5至1.0,例如,可为约0.6至约1.0。

根据所述式2,所述抛光可变层101的第二抛光可变性指数(Polishingvariability index)可以为约0.1至约3.5,例如,约0.1至约3.3,例如,约0.1至约3.0,例如,约0.1至约2.0,例如,约0.3至约1.8,例如,约0.5至约1.5,例如,约0.5至约1.2,例如,可以为约0.5至1.0。

关于所述抛光可变层101的寿命导入时间点和寿命结束时间点的说明与根据所述式1关于第一抛光可变性指数上述的相同。当所述抛光可变层101的所述第二抛光可变性指数满足上述范围时,所述抛光可变层101可以在抛光液或抛光浆料的流动性方面提供最适合的结构,对被抛光面提供的直接接触面积可以确保在适当的水平,因此更有利于确保目的范围的抛光率。

例如,所述Gi可以为约600μm至约900μm,例如,可以为约650μm至约900μm,例如,可以为约700μm至约900μm,但并不限于此。

在一实现例中,当所述Ri和所述Gi分别满足上述范围的同时,所述第二抛光可变性指数满足上述范围时,可更有利于实现基于所述抛光可变层101结构特性的抛光性能。

当所述抛光面11包括至少一个沟槽14,其具有小于或等于所述抛光可变层101的总厚度的深度,在所述抛光可变层101中,根据所述式3,所述沟槽14的深度变化率(%)可以为约20%至约80%,例如,约30%至80%,例如,约40%至约80%,例如,约45%至约75%,例如,约50%至约70%。

当所述第一面11包括至少一个沟槽14,其具有小于或等于所述抛光可变层101的总厚度的深度,在所述抛光可变层101中,根据所述式3,所述沟槽14的深度变化率(%)可以为约20%至约100%。

参照图1,所述沟槽14的深度d1可以在从所述寿命导入时间点的深度Gi到所述寿命结束时间点的深度Gf的抛光工艺中变化。具体而言,随着所述抛光面11和抛光对象的被抛光面相互物理接触而被抛光,通过切削所述抛光面11的过程,所述沟槽14的深度d1逐渐变浅。此时,将所述寿命导入时间点的沟槽的深度Gi和所述寿命结束时间点的沟槽的深度Gf作为要素的所述式3的值可以在所述抛光可变层101的伸长率、抗拉强度、硬度等物理性质得到适当地支持的情况下满足上述范围。具体而言,如果所述抛光可变层101的物理性质得不到适当的支持,则随着所述沟槽的深度d1变浅,抛光浆料等的流动性变化对抛光性能的影响增大,因此具有整体抛光性能迅速下降的风险。随着所述式3的值满足上述范围,根据一实现例的所述抛光可变层101可以表示与此对应的最佳物理性质,基于此,即使所述沟槽的深度d1变浅,也可以通过最小化对抛光性能的影响力,从而可以在整体根据所述半导体器件的制备方法的抛光工艺中实现优异的抛光性能。

当所述抛光垫110在所述抛光面11包括至少一个沟槽时,所述沟槽14的宽度w1可为约0.2mm至约1.0mm,例如,可为约0.3mm至约0.8mm,例如,可为约0.4mm至约0.7mm。当所述沟槽14的宽度满足所述范围时,可以适当地确保所述抛光对象130的被抛光面和所述抛光面11的接触面积的大小,并且施加到所述抛光面11的抛光液或抛光浆料的流动性确保适当的水平,从而可以极好地实现最终抛光性能。

当所述抛光垫110在所述抛光面11包括多个沟槽14时,定义为相邻的两个沟槽14之间的间隔的所述沟槽14的间距(pitch)p1也以与所述沟槽14的宽度w1相同的技术思路适当地设计,从而有助于实现所述半导体器件的制备方法所需的抛光性能。例如,所述沟槽14的间距p1可以为约1.5mm至约5.0mm,例如,可以为约1.5mm至约4.0mm,例如,可以为约1.5mm至约3.0mm。

参照图4,在一实现例中,所述半导体器件的制备方法还可包括将抛光浆料150供给到所述抛光垫110的所述抛光面11的步骤。例如,所述抛光浆料150可以通过供应喷嘴140供给到所述抛光面11。

通过所述供应喷嘴140喷射的抛光浆料150的流量可以为约10ml/分钟至约1000ml/分钟,例如,可以为约10ml/分钟至约800ml/分钟,例如,可以为约50ml/分钟至约500ml/分钟,但并不限于此。

所述抛光浆料150可包含二氧化硅浆料或二氧化铈浆料,但并不限于此。

参照图4,所述抛光对象130可以在以安装在抛光头(Polishing Head)160的状态下以规定负载对所述抛光面11继续加压并抛光。当所述抛光对象130安装在所述抛光头160时,其被抛光面可以安装成朝向所述抛光面11。所述抛光对象130的被抛光面对所述抛光面11进行加压的负载可以根据被抛光面的种类和目的适当地设计,例如,可以为约0.01psi至约20psi,例如,约0.1psi至约15psi,例如,可以为约1psi至约12psi,例如,可以为约3psi至约6psi。

在一实现例中,为了将所述抛光垫110的所述抛光面11保持在适合抛光的状态,所述半导体器件的制备方法还可包括抛光所述抛光对象130的同时,通过调节器170对所述抛光面11进行加工的步骤。

所述调节器170可以执行以规定旋转速率旋转的同时,粗化所述抛光面11的作用。所述调节器170的旋转速率可以为例如,约50rpm至约150rpm,例如,可以为约80rpm至约120rpm。通过所述调节器170的旋转的表面处理,所述抛光面11可以在整个抛光工艺中保持最佳的表面状态,并且可以得到延长抛光寿命的效果。

对所述调节器170的所述抛光面11的压力可以为例如,约1lbf至约12lbf,例如,可以为约3lbf至约9lbf。通过在这种条件下对所述调节器170进行加压并进行的表面处理,所述抛光面11可以在整体抛光工艺中保持最佳的表面状态,并且可以延长抛光寿命的效果。

实施例和比较例

实施例1

相对于100重量份的2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI),准备包含25重量份的2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)的芳香族二异氰酸酯,并且相对于总100重量份的所述芳香族二异氰酸酯,混合11重量份的4,4’-双环己基甲烷二异氰酸酯(H

另一方面,准备包含4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate,MDI)的芳香族异氰酸酯化合物,相对于100重量份的所述MDI,混合18重量份的1,4-丁二醇和71重量份的聚四亚甲基醚二醇(PTMG 650),并且将其投入宽度为1000mm、长度为1000mm、高度为3mm且预热至80℃的饼状(Cake)的模具后固化120分钟,在常温后固化后,在110℃的温度下熟化12小时,将其切成1.0mm的厚度以准备抛光不变层。

另一方面,准备具有在聚酯树脂无纺布中含浸聚氨酯系树脂的结构的厚度为1.1mm的缓冲层。

在所述抛光可变层的形成有沟槽的面的背面、所述抛光不变层的两面、所述缓冲层的一面附着双面胶带,依次层叠所述抛光可变层、所述抛光不变层和所述缓冲层,配置成胶带附着面彼此接触后层压,制备总厚度为3.2(±0.5mm)的抛光垫。

实施例2

准备包含4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate,MDI)的芳香族异氰酸酯化合物,相对于100重量份的所述MDI,混合14重量份的1,4-丁二醇和100重量份的聚四亚甲基醚二醇(PTMG 650),并且将其投入宽度为1000mm、长度为1000mm、高度为3mm且预热至80℃的饼状(Cake)的模具后固化120分钟,在常温后固化后,在110℃的温度下熟化12小时,将其切成1.0mm的厚度以准备抛光不变层。

另一方面,准备具有在聚酯树脂无纺布中含浸聚氨酯系树脂的结构的厚度为1.1mm的缓冲层。

在所述抛光可变层的形成有沟槽的面的背面、所述抛光不变层的两面、所述缓冲层的一面附着双面胶带,依次层叠所述抛光可变层、所述抛光不变层和所述缓冲层,配置成胶带附着面彼此接触后层压,制备总厚度为3.2(±0.5mm)的抛光垫。

比较例1

在所述实施例1中,不包括所述抛光不变层,以2.0mm的厚度制备所述抛光可变层,所述抛光可变层的形成有沟槽的面的背面和所述缓冲层的一面附着双面胶带后,配置成每个胶带附着面彼此接触后层压,制备总厚度为3.1(±0.5mm)的抛光垫,除此之外,以与所述实施例1相同的方法制备抛光垫。

比较例2

在所述实施例1中,不包括所述抛光不变层,所述抛光可变层的形成有沟槽的面的背面和所述缓冲层的一面附着双面胶带后,配置成各个胶带附着面彼此接触后层压,制备总厚度为2.1(±0.5mm)的抛光垫,除此之外,以与所述实施例1相同的方法制备抛光垫。

比较例3

准备包含4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate,MDI)的芳香族异氰酸酯化合物,相对于100重量份的所述MDI,混合11重量份的1,4-丁二醇和120重量份的聚四亚甲基醚二醇(PTMG 650),并且将其投入宽度为1000mm、长度为1000mm、高度为3mm且预热至80℃的饼状(Cake)的模具后固化120分钟,在常温后固化后,在110℃的温度下熟化12小时,将其切成1.0mm的厚度以准备抛光不变层,除此之外,以与所述实施例1相同的方法制备抛光垫。

评估

实验例1:硬度特性的评估

测量所述实施例和比较例各自的抛光可变层、抛光不变层、缓冲层以及由它们的组合中的至少一种组成的层叠体的肖氏D(Shore D)硬度。具体而言,通过切割宽度和长度分别为5cm×5cm的大小来准备,每个样品在25℃下保管12小时后,通过使用硬度计(Bareiss,HPEIII)进行测量。另外,基于各自的硬度测量值,算出所述抛光可变层的硬度H1与所述抛光不变层的硬度H2的比率H2/H1、所述抛光层的硬度Hp与所述缓冲层的硬度Hc的比率Hc/Hp、所述抛光层的硬度Hp与整体所述抛光垫的硬度Ht的比率Hp/Ht。其结果如表1所示。

实验例2:压缩特性评估

对于所述实施例和比较例的各个抛光垫样品25mm×25mm,测量空载状态的初始厚度D1,测量在常温状态下用800g的秤砣加压所述样品3分钟的压力条件下进行加压,因此变形的厚度D2后,并且通过使用公式D1-D2/D1×100来导出压缩率(%)。

实验例3:抛光可变性评估

对于各个所述实施例和比较例,基于中心线平均粗糙度Ra,测量了关于在制备每个抛光垫后应用于抛光工艺之前的所述抛光可变层的第一面的表面粗糙度Ri,测量了各个抛光垫的总厚度Ti和每个第一面的沟槽的深度Gi。

然后,通过对各个抛光垫进行抛光评估模拟,从而进行寿命(Life time)预测评估。通过使用具有氧化硅膜的虚拟晶片(Dummy Wafer)和煅烧氧化铈浆料(ceria slurry)(KC Tech公司的ACS-350)4英寸调节器来对垫进行老化(Aging)并按时间投入检测晶片(Wafer)以测量抛光率变化。抛光条件在4.0psi的压力条件下,以200mm/L的浆料流入流量对抛光头的抛光面进行评估。

对于各个抛光垫,将抛光率与初始抛光率相比变化20%的时间点作为抛光垫的寿命结束时间点,基于中心线平均粗糙度Ra,测量了关于干燥的各个抛光垫的所述抛光可变层的第一面的表面粗糙度Rf,测量了各个抛光垫的总厚度Tf和各个第一面的沟槽的深度Gf。其结果如表1所示。

实验例4:抛光性能评估

对于所述实施例和比较例的各个抛光垫,以与所述实验例3相同的方法进行抛光后,如下所述,对各个抛光性能评估。其结果如表1所示。

(1)平均抛光率

以与所述实验例3相同的方法进行了抛光,并进行1分钟的抛光后,使用光干涉式测厚仪(SI-F80R,Kyence公司)来测量被干燥的硅晶片的抛光前后的膜厚度变化。然后使用下面的公式来计算抛光率。像这样,一共测量5次抛光率后求出平均值,并将该平均值作为平均抛光率。

(2)缺陷

以与所述实验例3相同的方法进行了抛光,并进行1分钟的抛光后,通过使用肉眼观察抛光对象的被抛光的表面来计算划痕(scratch)等的缺陷的数量。具体地,抛光结束后将硅晶片移动到清洁器(Cleaner)后,分别使用1%氟化氢(HF)与纯净水(DIW),1%硝酸(H

(3)抛光平坦度

以与所述实验例3相同的方法进行抛光,并进行1分钟的抛光后,测量98个晶片的平面内膜厚度,并且使用公式(抛光的厚度的标准偏差

表1

参照所述表1,所述实施例1至2的抛光垫将彼此不同材料的所述抛光可变层和所述抛光不变层的层叠结构应用在所述抛光层,同时设计成两层相互硬度比率满足约0.50至约1.50的范围,从而可以确认在抛光率、缺陷和抛光平坦度方面,与所述比较例1至3相比,实现相同或其以上水平的优异的抛光性能。此时,所述实施例1至2的抛光垫通过应用易于回收的热塑性树脂原料作为所述抛光不变层的原料,因此可以确认除了抛光功能以外,在生产率和经济性方面也获得了提高的效果。

以下,提供本发明的具体实施例。然而,下述实施例仅用于具体示例或说明本发明,本发明的权利范围不由此受到限制,本发明的权利范围由权利要求书确定。

实施例3

相对于100重量份的2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI),准备包含25重量份的2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)的芳香族二异氰酸酯,并且相对于总100重量份的所述芳香族二异氰酸酯,混合11重量份的4,4’-双环己基甲烷二异氰酸酯(H

通过使用研磨机将所述抛光可变层的沟槽和厚度加工过程中产生的副产物粉碎成平均粒径为1~2mm(平均粒径为约1.5mm)。接着,准备包含与所述抛光可变层的氨基甲酸乙酯基预聚物相同的氨基甲酸乙酯基预聚物的预组合物。在所述预组合物中混合具有醇基作为反应基团的固化剂(MCNS公司,LA-750,OH-V 750),使得所述固化剂的OH对于所述预组合物中的NCO基的摩尔比成为1.0,以准备粘合剂用组合物。相对于100重量份的所述粘合剂用组合物,以使所述热固化性聚氨酯粒子包含约100重量份的方式相互混合后,将其注入到具有上部开口的形状且直径为33英寸(inch)的圆形模具中。接着,通过在110℃的温度条件下固化10小时来获得固化物。通过将所述固化物切片(Slicing)来制备厚度为1.0mm的抛光不变层。

另一方面,准备具有在聚酯树脂无纺布中含浸聚氨酯系树脂的结构的厚度为1.1mm的缓冲层。

在所述抛光可变层的形成有沟槽的面的背面、所述抛光不变层的两面、所述缓冲层的一面附着双面胶带,依次层叠所述抛光可变层、所述抛光不变层和所述缓冲层,配置成胶带附着面彼此接触后层压,制备总厚度为3.2(±0.5mm)的抛光垫。

实施例4

与所述实施例3的抛光不变层的制备相比,相对于100重量份的所述粘合剂用组合物,以使所述热固化性聚氨酯粒子包含约900重量份的方式相互混合,除此之外,以相同的方法制备抛光垫。

实施例5

与所述实施例3的抛光不变层的制备相比,相对于100重量份的所述粘合剂用组合物,以使所述热固化性聚氨酯粒子包含约11重量份的方式相互混合,除此之外,以相同的方法制备抛光垫。

比较例4

在所述实施例3中,不包括所述抛光不变层,以2.0mm的厚度制备所述抛光可变层,所述抛光可变层的形成有沟槽的面的背面和所述缓冲层的一面附着双面胶带后,配置成每个胶带附着面彼此接触后层压,制备总厚度为3.1(±0.5mm)的抛光垫,除此之外,以与所述实施例1相同的方法制备抛光垫。

评估

实验例5:抛光垫硬度评估

对于所述实施例和比较例的各个抛光垫,测量了作为抛光面的第一面的肖氏D(Shore D)硬度。具体而言,通过切割宽度和长度分别为5cm×3cm的大小来准备,各个样品在25℃下保管12小时后,通过使用肖氏D(Shore D)硬度计进行测量。其结果,如以下表2所示。

实验例6:抛光垫压缩率评估

对于所述实施例和比较例的各个抛光垫,测量空载状态的初始厚度D1,测量在常温状态下用2400g的直径为25mm的具有截面积的圆柱秤砣加压1分钟的压力条件下进行加压,因此变形的厚度D2后,并且通过使用公式D1-D2/D1×100来导出压缩率(%)。

实验例7:抛光可变性评估

对于各个所述实施例和比较例,基于中心线平均粗糙度Ra,测量了关于在制备各个抛光垫后应用于抛光工艺之前的所述抛光可变层的第一面的表面粗糙度Ri,测量了各个抛光垫的总厚度Ti和各个第一面的沟槽的深度Gi。

然后,对于各个抛光垫,通过化学气相沉积(CVD)工艺在直径为300mm的硅晶片上沉积氧化硅(SiO

对于各个抛光垫,将抛光率与初始抛光率相比变化20%的时间点作为抛光垫的寿命结束时间点,基于中心线平均粗糙度Ra,测量了关于干燥的各个抛光垫的所述抛光可变层的第一面的表面粗糙度Rf,测量了各个抛光垫的总厚度Tf和各个第一面的沟槽的深度Gf。

然后,通过使用所述式1和式2来导出所述第一抛光可变性指数和所述第二抛光可变性指数,其结果,如以下表2所示。

实验例8:抛光性能评估

对于所述实施例和比较例的各个抛光垫,以与所述实验例3相同的方法进行抛光后,如下所述,对各个抛光性能评估。其结果如表2所示。

(4)平均抛光率

以与所述实验例6相同的方法进行了抛光,并进行1分钟的抛光后,使用光干涉式测厚仪(F54,Filmetrics公司)来测量被干燥的硅晶片的抛光前后的膜厚度变化。然后使用下面的公式来计算抛光率。像这样,一共测量5次抛光率后求出平均值,并将该平均值作为平均抛光率。

(5)缺陷

以与所述实验例6相同的方法进行了抛光,并进行1分钟的抛光后,通过使用肉眼观察抛光对象的被抛光的表面来计算划痕(scratch)等的缺陷的数量。具体地,抛光结束后将硅晶片移动到清洁器(Cleaner)后,分别使用1%氟化氢(HF)与纯净水(DIW),1%硝酸(H

(6)抛光平坦度

以与所述实验例6相同的方法进行抛光,并进行1分钟的抛光后,测量49个晶片的平面内膜厚度,并且使用公式(抛光的厚度的标准偏差

表2

参照所述表2,所述实施例3至5的抛光垫包括抛光可变层和抛光不变层,将粉碎粒子与预定的粘合剂一起应用于应用回收层作为所述抛光不变层,所述粉碎粒子通过使用研磨机将所述抛光可变层的沟槽和厚度加工过程中产生的副产物粉碎成平均粒径为1~2mm(平均粒径为约1.5mm)。所述比较例4为不应用这种回收层的抛光垫,即使所述实施例3至5的抛光垫包括回收的结构,也能实现与所述比较例4相同水平的抛光性能,可以确认除了原有的抛光功能外,在工艺生产率和经济方面也可以获得提高的效果。

以上,对本发明的优选实施例进行了详细说明,本发明的权利范围不限于此,本领域技术人员利用所附权利范围限定的本发明的基本概念而进行的各种修改和改进也属于本发明的权利范围。

相关技术
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技术分类

06120115921978