基于热引发固化的固结磨料研磨抛光垫及其制备方法

摘要

一种基于热引发固化的固结磨料研磨抛光垫及其制备方法，应用于精密超精密研磨与抛光加工领域。其特征在于所述的磨料层(1)组份及质量百分比如下：粒度在50纳米～40微米之间的磨料1～40％，聚丙烯酸酯类的预聚物10～60％，自由基/阴离子/氧化-还原类热引发剂0.5～7％，磨料表面改性与分散剂0～2％，促进加速剂0～5％，性能调节添加剂0～20％，丙烯酸酯化的活性稀释剂5～40％。其制备过程如下：(1)原料充分混合均匀；(2)预备抛光垫模具，浇模加热固化制成磨粒层；(3)根据要求，采用粘结剂将磨料层与弹性或(和)刚性层粘结起来，即为本发明所要求的研磨抛光垫。采用热引发固化法制备的研磨抛光垫加工性能稳定，加工效率高，具有亲水性与自修正功能，适用于精密与超精密加工。

说明书

技术领域

本发明涉及一种超精密加工用抛光垫及其制备方法，尤其是一种可应用于半导体、光学、人工晶体及计算机硬盘加工等行业的亲水性固结磨料抛光垫及其制备方法，具体地说是一种基于热引发固化的固结磨料研磨抛光垫及其制备方法。

背景技术

根据iSuppli公司研究，由于3G等标准的推广、数字家电及网络市场的需求推动，2009年中国半导体市场为682亿美元。在出口增长和内需拉动的双重作用下，预计中国半导体市场在2010年成长17.8％。LED的快速增长导致其衬底材料蓝宝石(Al₂O₃)的需求猛增。另外，激光晶体(如红宝石、钛宝石、YVO₄晶体等)、非线性光学晶体(如KDP、KTP、BBO、LBO)、压电晶体(如水晶、铌酸锂)、计算机硬盘基片等的需求量不断增加。上述材料及元件大都采用研磨抛光作为其终加工的主要手段。

传统的研磨抛光液由磨粒、pH调节剂、表面活性剂及氧化剂等组份等构成。传统的游离磨料研磨抛光存在一些系统固有的缺点：磨盘转速快时，磨料产生飞溅，造成磨料的浪费和加工效率的低下；废液处理成本高；磨料在磨盘上是随机分布的，其分布密度不均，造成研磨切削量不均，工件面形精度难以控制。固结磨料抛光技术在此背景下应运而生。固结磨料抛光是一个二体系统，只有突起顶端的磨料与工件表面的突出部位才相互接触，造成材料的去除，与游离磨料的三体系统相比，达到平面化所需的材料去除量减小。采用固结磨料研磨抛光，有较高的加工效率和工件表面质量，减少研磨抛光废液的处理量和研磨抛光后工件的清洗工作，大大减轻了环境污染。美国专利Fixed abrasive polishing pad(6672951)公开了一种固结磨料抛光垫，其制备的固结磨料抛光垫上一部分突起高于另一部分突起，通过较高部分的突起实现工件的研磨抛光加工。中国专利带自修正功能均匀磨损性好的固结磨料抛光垫(20081022741.4)公布了一种具有均匀磨损特征的优化突起图案的固结磨料抛光垫、固结磨料研磨抛光垫及其制备方法(200810244096.0)公布了种采用图形转移法制备固结磨料抛光垫的方法、具有自修正功能的固结磨料抛光垫及其制备方法(200710024821.9)公布了一种亲水性固结磨料抛光垫的组份及其制备方法。上述三个中国专利中抛光垫制备时均采用光固化的方法。韩国J.Y.Choi等人在A study on polishing of molds usinghydrophilic fixed abrasive pad(Intl.J.Mach.Tool Manufac.，2004，(44)：1143)一文中，提出了一种具有自修正作用的固结磨料抛光垫的制备方法与加工性能，该方法也采用丝网印刷方法与光固化的方法制备抛光垫。光固化法制作抛光垫时，由于固化机理特性所致，聚合物基体表层首先固化，有可能导致紫外光不能很好地透过表层固化层到达基体深层引发固化反应，使基体深层部分不能得到充分固化，使抛光垫的厚度与性能一致性受到一定程度的限制。

发明内容

本发明的目的是针对目前精密超精密加工中研磨抛光大多采用游离研磨抛光液进行加工存在的污染严重，现有的光固化法制备亲水性固结磨料抛光垫厚度太薄、性能不太稳定的问题，设计一种基于热引发固化的固结磨料研磨抛光垫，同时提供一种该抛光垫的制备方法，以满足精密超精密研磨与抛光加工的需要。

本发明的技术方案之一是：

一种基于热引发固化的固结磨料研磨抛光垫，它主要依次由磨料层(1)、粘结层(2)、刚性层(3)和弹性层(4)组成，其特征是所述的磨料层(1)的组份及其质量百分比为：

粒度在50纳米～40微米之间的磨料        1～40％，

聚丙烯酸酯类的预聚物                  10～60％，

自由基/阴离子/氧化-还原类热引发剂     0.5～7％，

金属化合物/叔胺类/季胺类促进加速剂    0～5％，

磨料表面改性剂与分散剂             0～4％，

体系交联密度调节添加剂             0～20％，

丙烯酸酯化的活性稀释剂             5～40％；

各组份的质量百分比之和为100％。

所述的磨料为金刚石、二氧化硅、二氧化铈、三氧化二铝、碳化硅中的一种或多种组合，磨料的粒度在50纳米～40微米之间。当抛光垫由两种或两种以上的磨料组成时，每种磨料的粒度范围可以相同，也可以不相同。通常地，粒度大的磨料起到材料主要去除的作用，粒度小的磨料起到辅助去除和提高抛光垫寿命的作用。上述磨料，加入前可进行机械化学表面改性，实现磨料表面由亲水性向亲油性转变，使磨料与聚合物体系有更好的相容性，提高磨料与上述基体之间的界面结合强度。

所述的磨料，可以先经过机械化学表面改性，使磨料与聚合物体系有更好的相容性，以提高磨料与上述聚合物基体之间的界面结合强度，也可以将磨料与表面改性剂同时加入聚合物体系，通过混合过程，使磨料表面得到改性，以提高磨粒与基体之间的结合力。

所述的聚丙烯酸酯类预聚物是：双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯乙基胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯中的一种或多种组合，所述的聚丙烯酸酯类预聚物是构成亲水性固结磨料抛光垫的主体成分，其性能对抛光垫基体剂抛光垫性能其关键作用，此类聚合物中含有的丙烯酸基团，在热作用下，自由基/阴离子/氧化-还原类热引发剂引发其聚合固化，调节预聚物的种类和比例，可实现对抛光垫整体性能的调控。

所述的自由基/阴离子/氧化-还原类热引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化乙酰乙酮、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化甲基异丁基酮、2，4-过氧化二氯苯酰、过氧化二月桂酰、过苯甲酸叔丁酯、异丙苯过氧化氢、1，1-二(叔丁基过氧)环己烷、过苯甲酸叔丁酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过辛酸叔丁酯、N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基对苯胺、苯乙烯-钠-萘-四氢呋喃体系、丁基锂、格式试剂RMgX、KNH₂、SrR₂、CaR₂、过硫酸钾、过硫酸钠、三乙基铝、三乙基硼、乙硫醇、叔胺、环烷酸钴、环烷酸锰、萘酸亚铜中的一种或多种组合。热引发剂虽然在亲水性抛光垫中的含量不多，却是其组成的关键成分之一。在适当的温度条件下，自由基热引发剂分子发生裂解，生成自由基，引发本发明中的聚氨酯类的预聚物及丙烯酸化的活性稀释剂单体的聚合固化；带有吸电子基团和π-π共轭的丙烯酸酯体系阴离子基团有利于阴离子的进攻，发生聚合固化过程；本体系中的氧化-还原反应也可以产生自由基，引发丙烯酸酯体系的聚合固化反应。

所述的金属化合物/叔胺类/季胺类促进加速剂为环烷酸钴、辛酸钴、异辛酸锌、锰盐、N，N-二甲基苯胺、N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基对甲苯胺、2，4-戊二酮、季胺氯化物中的一种或几种的组合。促进剂在聚合固化过程中可以加快引发剂的分解过程，加速剂则是辅助促进剂的作用。

所述的所采用的磨料表面改性剂与分散剂为单烷氧基三羧酸钛、单烷氧基三磷酸钛、二羟乙酸钛酸酯、二钛乙酸乙二醇酯、氨丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、硫基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烷基酚聚氧乙烯醚、聚二甲基硅烷中的一种或多种的组合。所列的表面改性剂或分散剂大都为偶联剂、非离子型表面活性剂或超分散剂，偶联剂分子中含有偶联无机相与亲有机相功能团，其中的偶联无机相部分与磨料颗粒表面结合，亲有机相部分与聚合物体系有较好的相容性；非离子型表面活性剂有亲水基与亲油基两部分，其中亲水性可起到偶联剂中偶联无相相同的作用；超分散剂链上有锚固基团与溶剂化链，其中的锚固基团可在磨料颗粒表面形成多点锚固，提高吸附牢固度，溶剂化链比传统的亲油基团长，可起到提高相容性与空间分散稳定的效果。

所述的体系交联密度调节添加剂为聚甲基丙烯酸酯、丁腈树脂、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙二醇、苯乙烯、氯乙烯、乙烯、丙烯中的一种或多种组合。体系交联密度性能调节添加剂是一类不参与热固化过程的聚合物，适量加入可调节体系的交联密度、硬度和其他性能。

所述的丙烯酸酯化的活性稀释剂为丙烯酸-β-羟乙基、甲基丙烯酸羟乙、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基三乙基丙烯酸酯、β-羟乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A双(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇双(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟基甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯中的一种或多种组合。丙烯酸酯化的活性稀释剂与前述的聚丙烯酸酯类预聚物相类似，可在适当的温度条件下，在自由基/阴离子/氧化-还原型热引发剂的引发下，发生聚合固化。与预聚物相比，其粘度较低，可用来调节体系的粘度，使体系更好的混合，具备适当的流动性能，另外，还可用来控制体系固化后固化膜的交联密度及其综合性能。

本发明的技术方案之二是：

一种权利要求1所述抛光垫的制备方法，其特征是它包括以下步骤：

(7)根据配方按比例称取已改性磨料、聚丙烯酸类预聚物、自由基/阴离子/氧化-还原类热引发剂、促进加速剂、丙烯酸酯化活性稀释剂、性能调节添加剂和表面改性剂与分散剂混合，并用搅拌器充分混合均匀，制成含磨料的混合物；

(8)准备带有抛光垫表面突起图形的模具，在模具表面喷涂一层脱模剂，改善脱模能力；

(9)将步骤1制成的混合物浇入已涂有脱模剂的模具；

(10)将步骤3的模具连同其中的混合物置于烘箱中加热，加热温度不超过180度，热引发固化；

(11)准备一块尺寸大小合适的刚性聚合物基板，在基板上均匀涂敷粘结剂，将步骤4制备的已固化的磨料层置于基板上并使粘结剂固化；

(12)必要时，需在刚性聚合物基板下再粘贴一层弹性层，粘结可用双面不干胶，也可采用环氧树脂等粘结剂实现。

本发明的有益效果：

1、消除了模具透光性限制，可使用更为便宜、使用寿命更长的金属模具，降低了生产成本。

2、可以在中温、甚至常温的条件下完成抛光垫的固化过程，且固化程度高，抛光垫与磨料之间的结合强度得到改善。

3、抛光垫具有亲水性，在抛光液的浸润下，抛光垫有一定的溶胀性质，软化的抛光垫容易被去除，使亚表层磨料出刃，具有良性的自修整特性，加工效率稳定提高。

4、可减小磨料的使用量，可有效改善工件的加工面形精度与表面粗糙度。

附图说明

图1是本发明的抛光垫的结构示意图。

其中标号1代表的是磨料层、标号2代表的是粘结剂层、标号3代表的是刚性聚合物层及标号4代表的是弹性层。

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1。

一种基于热引发固化的固结磨料研磨抛光垫，其结构如图1所示。其中的磨料层(1)由如下方法制造而成：称取15克粒径为50纳米的氧化铈磨料(也可用二氧化硅、三氧化二铝或碳化硅磨料代替)，30克聚氨酯丙烯酸酯(也可用双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯乙基胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或丙烯酸酯化聚丙烯酸酯代替)，5克偶氮二异丁腈(也可用过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化乙酰乙酮、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化甲基异丁基酮、2，4-过氧化二氯苯酰、过氧化二月桂酰、过苯甲酸叔丁酯、异丙苯过氧化氢、1，1-二(叔丁基过氧)环己烷、过苯甲酸叔丁酯、偶氮二异庚腈、过辛酸叔丁酯、N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基对苯胺、苯乙烯-钠-萘-四氢呋喃体系、丁基锂、格式试剂RMgX、KNH₂、SrR₂、CaR₂、过硫酸钾、过硫酸钠、三乙基铝、三乙基硼、乙硫醇、叔胺、环烷酸钴、环烷酸锰或萘酸亚铜代替)，0.5克单烷氧基三羧酸钛(也可用单烷氧基三磷酸钛、二羟乙酸钛酸酯、二钛乙酸乙二醇酯、氨丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、硫基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烷基酚聚氧乙烯醚或聚二甲基硅烷代替)，10克聚乙二醇(也可用聚甲基丙烯酸酯、丁腈树脂、聚乙烯醇、聚丙二醇、苯乙烯、氯乙烯、乙烯或丙烯代替)与39.5克乙氧基化三羟基甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(也可用丙烯酸-β-羟乙基、甲基丙烯酸羟乙、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基三乙基丙烯酸酯、β-羟乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A双(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇双(甲基)丙烯酸酯或甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯代替)。先将氧化铈磨料与单烷氧基三羧酸钛及乙氧基化三羟基甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯混合均匀，再加入除引发剂以外的其它组份，混合并超声均匀，最后加入热引发剂，再进行搅拌，使其均匀。准备一块表面带有正四棱突起的金属抛光垫模具，在模具表面喷涂一层脱模剂，加热，使脱模剂固化；将混合物浇入已涂有脱模剂的模具置于烘箱中加热到60℃保温30分钟，使其固化完全；准备一块已均匀涂敷粘结剂的PC基板，将已固化的磨料层粘结到PC基板；再采用双面胶，将PC基板粘结到聚氨酯抛光垫上。

采用上述方法制备的抛光垫，在NANOPOL-100抛光机抛光3英寸石英玻璃板，抛光压力为10KPa，抛光盘转速为80rpm，抛光液中不含任何磨料，采用乙二胺调节去离子水的pH值为9，抛光后石英板的表面粗糙度达到0.8纳米。

实施例2

将实施1中的纳米氧化铈磨料改为金刚石磨料，金刚石的粒度为500纳米，其它组成与制备工艺相同。采用上述方法制备的抛光垫，在NANOPOL-100抛光机抛光3英寸石英玻璃板，抛光压力为16KPa，抛光盘转速为80rpm，抛光液中不含任何磨料，采用乙二胺调节去离子水的pH值为9，抛光后石英板的表面粗糙度达到3纳米。

实施例3

结构如图1所示。其中磨料层(1)它由如下方法制造而成：称取10克粒径为14微米的金刚石磨料(也可用二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈或碳化硅磨料代替)，40克丙烯酸酯化聚丙烯酸酯(也可用双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯乙基胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或聚醚丙烯酸酯代替)，2克过氧化乙酰乙酮(也可用过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化甲基异丁基酮、2，4-过氧化二氯苯酰、过氧化二月桂酰、过苯甲酸叔丁酯、异丙苯过氧化氢、1，1-二(叔丁基过氧)环己烷、过苯甲酸叔丁酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过辛酸叔丁酯、N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基对苯胺、苯乙烯-钠-萘-四氢呋喃体系、丁基锂、格式试剂RMgX、KNH₂、SrR₂、CaR₂、过硫酸钾、过硫酸钠、三乙基硼、乙硫醇、叔胺、环烷酸钴、环烷酸锰或萘酸亚铜代替)、2克三乙基铝，1克甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(也可用单烷氧基三羧酸钛、单烷氧基三磷酸钛、二羟乙酸钛酸酯、二钛乙酸乙二醇酯、氨丙基三乙氧基硅烷、硫基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烷基酚聚氧乙烯醚或聚二甲基硅烷来代替)，15克聚乙二醇(也可用聚甲基丙烯酸酯、丁腈树脂、聚乙烯醇、聚丙二醇、苯乙烯、氯乙烯、乙烯或丙烯来代替)与30克二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯(也可用丙烯酸-β-羟乙基、甲基丙烯酸羟乙、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基三乙基丙烯酸酯、β-羟乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、乙氧基化双酚A双(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇双(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟基甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯或甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯来代替)。先将金刚石磨料与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷及30克二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯混合，置于高能球磨机中改性10分钟，再加入除引发剂以外的其它组份，混合并剪切搅拌均匀，最后加入热引发剂，再进行搅拌，使其均匀。准备一块表面带有圆柱突起的金属抛光垫模具，在模具表面喷涂一层脱模剂，加热，使脱模剂固化；将混合物浇入已涂有脱模剂的模具置于烘箱中加热到50℃保温20分钟，使其固化完全；准备一块已均匀涂敷粘结剂的PC基板，将已固化的磨料层粘结到PC基板。

采用上述方法制备的抛光垫，在长春理工大学制造的高速研磨抛光机上研磨3英寸硅单晶片，气缸压力为0.2MPa，抛光盘转速为120rpm，研磨液中不含任何磨料，采用乙二胺调节去离子水的pH值为10，研磨后单晶片的表面粗糙度达到15纳米，去除速率高达10微米/分钟，其它参数不变，工件改为手机面板玻璃，去除速率高达15微米/分钟，加工后的工件表面粗糙度为12纳米。

实施例4

将实施3中的金刚石磨料不变，但将其量减少到5克，并加入粒度为1微米的氧化铝磨料，质量为5克，其它组成与制备工艺相同。采用上述方法制备的研磨垫，在长春理工大学制造的高速研磨抛光机上研磨3英寸硅单晶片，气缸压力为0.2MPa，抛光盘转速为120rpm，研磨液中不含任何磨料，采用乙二胺调节去离子水的pH值为10，研磨后单晶片的表面粗糙度达到12纳米，去除速率达到8微米/分钟，研磨手机面板玻璃时，去除速率高达15微米/分钟，加工后的工件表面粗糙度为10纳米。效果与实例3相似。

实施例5

结构如图1所示。其中磨料层(1)它由如下方法制造而成：称取10克粒径为14微米的金刚石磨料(也可用二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈或碳化硅磨料代替)，38克丙烯酸酯化聚丙烯酸酯(也可用双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯乙基胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或聚醚丙烯酸酯代替)，2克过氧化乙酰乙酮(也可用过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化甲基异丁基酮、2，4-过氧化二氯苯酰、过氧化二月桂酰、过苯甲酸叔丁酯、异丙苯过氧化氢、1，1-二(叔丁基过氧)环己烷、过苯甲酸叔丁酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过辛酸叔丁酯、N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基对苯胺、苯乙烯-钠-萘-四氢呋喃体系、丁基锂、格式试剂RMgX、KNH₂、SrR₂、CaR₂、过硫酸钾、过硫酸钠、三乙基硼、乙硫醇、叔胺、环烷酸钴、环烷酸锰或萘酸亚铜代替)、2克三乙基铝，2克环烷酸钴(也可用辛酸钴、异辛酸锌、锰盐、N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基对苯胺、2，4-戊二酮或季胺氯化物代替)，1克甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(也可用单烷氧基三羧酸钛、单烷氧基三磷酸钛、二羟乙酸钛酸酯、二钛乙酸乙二醇酯、氨丙基三乙氧基硅烷、硫基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烷基酚聚氧乙烯醚或聚二甲基硅烷来代替)，15克聚乙二醇(也可用聚甲基丙烯酸酯、丁腈树脂、聚乙烯醇、聚丙二醇、苯乙烯、氯乙烯、乙烯或丙烯来代替)与30克二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯(也可用丙烯酸-β-羟乙基、甲基丙烯酸羟乙、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基三乙基丙烯酸酯、β-羟乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、乙氧基化双酚A双(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇双(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟基甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯或甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯来代替)。先将金刚石磨料与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷及30克二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯混合，置于高能球磨机中改性10分钟，再加入除引发剂以外的其它组份，混合并剪切搅拌均匀，最后加入热引发剂，再进行搅拌，使其均匀。准备一块表面带有圆柱突起的金属抛光垫模具，在模具表面喷涂一层脱模剂，加热，使脱模剂固化；将混合物浇入已涂有脱模剂的模具置于烘箱中加热到50℃保温20分钟，使其固化完全；准备一块已均匀涂敷粘结剂的PC基板，将已固化的磨料层粘结到PC基板。

采用上述方法制备的抛光垫，在长春理工大学制造的高速研磨抛光机上研磨3英寸硅单晶片，气缸压力为0.2MPa，抛光盘转速为120rpm，研磨液中不含任何磨料，采用乙二胺调节去离子水的pH值为10，研磨后单晶片的表面粗糙度达到13纳米，去除速率高达10微米/分钟，其它参数不变，工件改为手机面板玻璃，去除速率高达15微米/分钟，加工后的工件表面粗糙度为10纳米。

实施例6

结构如图1所示。其中磨料层(1)它由如下方法制造而成：称取1克粒径为14微米的金刚石磨料(也可用二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈或碳化硅磨料代替)，23克丙烯酸酯化聚丙烯酸酯(也可用双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯乙基胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯或聚醚丙烯酸酯代替)，6克过氧化乙酰乙酮(也可用过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化甲基异丁基酮、2，4-过氧化二氯苯酰、过氧化二月桂酰、过苯甲酸叔丁酯、异丙苯过氧化氢、1，1-二(叔丁基过氧)环己烷、过苯甲酸叔丁酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过辛酸叔丁酯、N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基对苯胺、苯乙烯-钠-萘-四氢呋喃体系、丁基锂、格式试剂RMgX、KNH₂、SrR₂、CaR₂、过硫酸钾、过硫酸钠、三乙基硼、乙硫醇、叔胺、环烷酸钴、环烷酸锰或萘酸亚铜代替)、1克三乙基铝，5克环烷酸钴(也可用辛酸钴、异辛酸锌、锰盐、N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基对苯胺、2，4-戊二酮或季胺氯化物代替)，4克甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(也可用单烷氧基三羧酸钛、单烷氧基三磷酸钛、二羟乙酸钛酸酯、二钛乙酸乙二醇酯、氨丙基三乙氧基硅烷、硫基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烷基酚聚氧乙烯醚或聚二甲基硅烷来代替)，20克聚乙二醇(也可用聚甲基丙烯酸酯、丁腈树脂、聚乙烯醇、聚丙二醇、苯乙烯、氯乙烯、乙烯或丙烯来代替)与40克二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯(也可用丙烯酸-β-羟乙基、甲基丙烯酸羟乙、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基三乙基丙烯酸酯、β-羟乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、乙氧基化双酚A双(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇双(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羟基甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯或甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯来代替)。先将金刚石磨料与甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷及30克二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯混合，置于高能球磨机中改性10分钟，再加入除引发剂以外的其它组份，混合并剪切搅拌均匀，最后加入热引发剂，再进行搅拌，使其均匀。准备一块表面带有圆柱突起的金属抛光垫模具，在模具表面喷涂一层脱模剂，加热，使脱模剂固化；将混合物浇入已涂有脱模剂的模具置于烘箱中加热到50℃保温20分钟，使其固化完全；准备一块已均匀涂敷粘结剂的PC基板，将已固化的磨料层粘结到PC基板。

采用上述方法制备的抛光垫，在长春理工大学制造的高速研磨抛光机上研磨3英寸硅单晶片，气缸压力为0.2MPa，抛光盘转速为120rpm，研磨液中不含任何磨料，采用乙二胺调节去离子水的pH值为10，研磨后单晶片的表面粗糙度达到17纳米，去除速率高达10微米/分钟，其它参数不变，工件改为手机面板玻璃，去除速率高达15微米/分钟，加工后的工件表面粗糙度为18纳米。

实施例7

一种基于热引发固化的固结磨料研磨抛光垫，其结构如图1所示。其中的磨料层(1)由如下方法制造而成：称取40克粒径为50纳米的氧化铈磨料(也可用二氧化硅、三氧化二铝或碳化硅磨料代替)，20克聚氨酯丙烯酸酯(也可用双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯乙基胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或丙烯酸酯化聚丙烯酸酯代替)，5克偶氮二异丁腈(也可用过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化乙酰乙酮、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化甲基异丁基酮、2，4-过氧化二氯苯酰、过氧化二月桂酰、过苯甲酸叔丁酯、异丙苯过氧化氢、1，1-二(叔丁基过氧)环己烷、过苯甲酸叔丁酯、偶氮二异庚腈、过辛酸叔丁酯、N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基对苯胺、苯乙烯-钠-萘-四氢呋喃体系、丁基锂、格式试剂RMgX、KNH₂、SrR₂、CaR₂、过硫酸钾、过硫酸钠、三乙基铝、三乙基硼、乙硫醇、叔胺、环烷酸钴、环烷酸锰或萘酸亚铜代替)，0.5克单烷氧基三羧酸钛(也可用单烷氧基三磷酸钛、二羟乙酸钛酸酯、二钛乙酸乙二醇酯、氨丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、硫基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烷基酚聚氧乙烯醚或聚二甲基硅烷代替)，10克聚乙二醇(也可用聚甲基丙烯酸酯、丁腈树脂、聚乙烯醇、聚丙二醇、苯乙烯、氯乙烯、乙烯或丙烯代替)与24.5克乙氧基化三羟基甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(也可用丙烯酸-β-羟乙基、甲基丙烯酸羟乙、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基三乙基丙烯酸酯、β-羟乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A双(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇双(甲基)丙烯酸酯或甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯代替)。先将氧化铈磨料与单烷氧基三羧酸钛及乙氧基化三羟基甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯混合均匀，再加入除引发剂以外的其它组份，混合并超声均匀，最后加入热引发剂，再进行搅拌，使其均匀。准备一块表面带有正四棱突起的金属抛光垫模具，在模具表面喷涂一层脱模剂，加热，使脱模剂固化；将混合物浇入已涂有脱模剂的模具置于烘箱中加热到40℃保温40分钟，使其固化完全；准备一块已均匀涂敷粘结剂的PC基板，将已固化的磨料层粘结到PC基板；再采用双面胶，将PC基板粘结到聚氨酯抛光垫上。

采用上述方法制备的抛光垫，在NANOPOL-100抛光机抛光3英寸石英玻璃板，抛光压力为10KPa，抛光盘转速为80rpm，抛光液中不含任何磨料，采用乙二胺调节去离子水的pH值为9，抛光后石英板的表面粗糙度达到0.9纳米。

实施例8

一种基于热引发固化的固结磨料研磨抛光垫，其结构如图1所示。其中的磨料层(1)由如下方法制造而成：称取10克粒径为50纳米的氧化铈磨料(也可用二氧化硅、三氧化二铝或碳化硅磨料代替)，60克聚氨酯丙烯酸酯(也可用双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛环氧丙烯酸酯乙基胺改性的环氧丙烯酸、利用油酸、亚油酸进行链改性的长脂肪环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或丙烯酸酯化聚丙烯酸酯代替)，0.5克偶氮二异丁腈(也可用过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化乙酰乙酮、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化甲基异丁基酮、2，4-过氧化二氯苯酰、过氧化二月桂酰、过苯甲酸叔丁酯、异丙苯过氧化氢、1，1-二(叔丁基过氧)环己烷、过苯甲酸叔丁酯、偶氮二异庚腈、过辛酸叔丁酯、N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基对苯胺、苯乙烯-钠-萘-四氢呋喃体系、丁基锂、格式试剂RMgX、KNH₂、SrR₂、CaR₂、过硫酸钾、过硫酸钠、三乙基铝、三乙基硼、乙硫醇、叔胺、环烷酸钴、环烷酸锰或萘酸亚铜代替)，4.5克单烷氧基三羧酸钛(也可用单烷氧基三磷酸钛、二羟乙酸钛酸酯、二钛乙酸乙二醇酯、氨丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、硫基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烷基酚聚氧乙烯醚或聚二甲基硅烷代替)，20克聚乙二醇(也可用聚甲基丙烯酸酯、丁腈树脂、聚乙烯醇、聚丙二醇、苯乙烯、氯乙烯、乙烯或丙烯代替)与5克乙氧基化三羟基甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(也可用丙烯酸-β-羟乙基、甲基丙烯酸羟乙、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基三乙基丙烯酸酯、β-羟乙基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十三烷基酯、二缩/三缩乙二醇(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A双(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇双(甲基)丙烯酸酯或甲氧基聚乙二醇单甲基丙烯酸酯代替)。先将氧化铈磨料与单烷氧基三羧酸钛及乙氧基化三羟基甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯混合均匀，再加入除引发剂以外的其它组份，混合并超声均匀，最后加入热引发剂，再进行搅拌，使其均匀。准备一块表面带有正四棱突起的金属抛光垫模具，在模具表面喷涂一层脱模剂，加热，使脱模剂固化；将混合物浇入已涂有脱模剂的模具置于烘箱中加热到60℃保温30分钟，使其固化完全；准备一块已均匀涂敷粘结剂的PC基板，将已固化的磨料层粘结到PC基板；再采用双面胶，将PC基板粘结到聚氨酯抛光垫上。

采用上述方法制备的抛光垫，在NANOPOL-100抛光机抛光3英寸石英玻璃板，抛光压力为10KPa，抛光盘转速为80rpm，抛光液中不含任何磨料，采用乙二胺调节去离子水的pH值为9，抛光后石英板的表面粗糙度达到1纳米。

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。