含聚合微元成分的聚合物基材及其制作和使用方法技术

本发明专利技术涉及修整工件表面用的加工制品或抛光垫板，例如抛光或修平半导体器件。该制品包括了渗透有许多聚合微元成分的聚合物基材，每个聚合微元成分中包含有空腔。该制品具有工作表面和贴近工作表面的内层表面。当该制品与工作环境接触时，该制品工作表面上的聚合微元成分的刚度低于嵌在内层表面中的聚合微元成分。当该制品的工作表面在使用过程中磨损时，该垫板的工作表面可以不断得到再生。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及渗透有聚合微元成分的聚合物基材及其制作和使用方法，特别是涉及对各种物料(如半导体器件)进行抛光用的制品。在抛光、修平和其它操作中(本专利技术的制品也可用在这些操作中)常用的聚合物基材或抛光垫板会经受各种各样的操作条件，这些条件影响对基材物料的选择。例如，被抛光工件性质的变化，抛光速率和压力，抛光操作中产生的升温，以及操作中所用的任何抛光浆液的性质都会影响对基材的选择。由于对聚合与混和过程以及最终垫板产品的切割成型的控制不精确，通常的聚合物抛光垫板的质量往往变化不定，因而赋予被抛光工件的抛光特性(如表面性质，物料去除速率以及修平速率)在各批垫板之间往往变化很大。通常的抛光垫板一般由多层夹层材料或层叠基材构成，垫板的整个厚度中物理性质是不均匀的。广泛用于半导体器件抛光的典型层状垫板的例子为商品名Politex Supreme(超级抛光)的垫板，这种垫板可从特拉华州纽沃克市的罗得尔公司(Rodel Incorporated)购得。这种典型的超级抛光垫板由若干层构成，其中包括厚度为1至2毫米的牢固而有弹性的一个多孔底层，该底层由聚酯毡片与聚氨酯粘合剂构成。在此底层上面层压有厚度为约0.05至0.3毫米的海绵状弹性微孔聚氨酯层。顶层由竖式聚氨酯结构组成，其中带有垂直的锥形孔，孔的锥形朝垫板顶部方向逐渐变细。顶层非常柔软，多孔而且有弹性。在通常的抛光操作中，这种层状垫板的顶层很快磨损。当顶层磨损并暴露出下面各层时，垫板的抛光性能就会改变，其后果是抛光速率不均匀而且在工件表面上产生不均一的抛光特性。通常的抛光垫板一般具有纹理结构的表面。垫板的“微观结构”就是加工后垫板所固有的微观本体纹理结构。影响常用垫板的静态形态或微观本体纹理结构的若干因素有工作表面的性质或结构(例如波纹、孔洞、皱折、肋条、缝隙、凹陷、隆起和缺口)，各个构成零件或加工图形的大小，形状，以及分布、出现频率或间隔。在一般抛光垫板中，垫板的微观结构大多是不规则的，这是加工过程固有的因素所造成的结果。由于加工过程中的参数非常多，迄今为止很少试图对这些参数(如孔的大小、形状和分布)进行控制。可能影响垫板纹理结构的其它特性(所提到的只是一部分)有硬度、弹性、厚度、渗透性和阻抗性能。“小纹理结构”的垫板上带有中间尺寸的加工纹理，这种加工纹理可以用激光或者在垫板材料中导入空气或气体而产生。“大纹理结构”，或大尺寸加工纹理可用下列方法加在垫板的工作表面上例如压花、割片、打孔和/或切削。在通常的抛光垫板中，单个大加工纹理结构或构成零件的间隔和/或尺寸一般大于5毫米。这类加工纹理的间隔和尺寸一般十分规则而且重复。通常的抛光垫板可包含各种固体粒子，例如氧化铈、氧化钛、氧化铝、碳酸钡、玻璃粉和纤维、硅藻土、铁丹、碳酸钙、金刚石和碳。一般来说，这类粒子的机械混合和分布都设有很好的控制。希望能有一种用于抛光和其它操作的底材，其中添加剂的颗粒分布可在分子规模上加以优化。还希望能有一种聚合物底材，其中的底材表面可自行再生，而且当表面与工件接触时底材表面不发生很大变化。如下所述的抛光底材也将是很有利的这种底材在微观规模上具有一系列的硬度变化，而且可以使之具有小尺寸或大尺寸加工纹理结构以便有助于去除抛光操作中的废物(废液、磨屑等)。简要地说，本专利技术的一个方面涉及修整工件表面用的加工制品。该制品由渗透有许多微元成分的聚合物基材构成。每个聚合微元成分中间包含有空腔空间。该制品具有工作表面和贴近工作表面的内层表面。当该制品接触工作环境时，制品工作表面上的聚合微元成分的刚度比嵌在内层表面中的聚合微元成分要低一些。本专利技术的又一个方面是指修整工件表面用的加工制品。该制品由渗透有许多聚合微元成分的聚合物基材构成。每个聚合微元成分中间包含有空腔空间。该制品具有带纹理构造的工作表面和贴近工作表面的内层表面。当该制品接触工作环境时，制品工作表面上的聚合微元成分的刚度比嵌在内层表面中的聚合微元成分要低一些。本专利技术的另一个方面是指通过与加工制品接触而修平的半导体器件。该制品由渗透有许多聚合微元成分的聚合物基材构成。每个聚合微元成分中间包含有腔腔空间。该制品具有工作表面和贴近工作表面的内层表面。当该制品接触工作环境时，制品工作表面上的聚合微元成分的刚度比嵌在内层表面中的聚合微元成分要低一些。该半导体器件包含有与所述制品的工作表面相接触而得以修平的表面。本专利技术的再一个方面是指与工作环境相接触的制品的工作表面的再生方法。该制品用于修整工件的表面。该方法包括以下步骤提供由聚合物基材构成的制品;用许多聚合微元成分渗入该聚合物基材，每个聚合微元成分中间包含有空腔空间，其中所述的制品具有工作表面和贴近工作表面的内层表面;使位于工作表面附近的至少一部分聚合微元成分的一部分壳层开口，这样开口的聚合微元成分的刚度就比嵌在内层表面中的聚合微元成分要低一些。本专利技术的还有一个方面是指制品工作表面的再生方法。该制品用于修整工件的表面。该方法包括以下步骤提供由聚合物基材构成的制品;用许多聚合微元成分渗入该聚合物基材，每个聚合微元成分中间包含有空腔空间，其中所述的制品具有工作表面和贴近工作表面的内层表面;使所述的制品与工作环境接触;使位于工作表面附近的至少一部分聚合微元成分的一部分壳层发生化学变化，这样就使化学变化后的聚合物微元成分的刚度低于嵌在内层表面中的聚合微元成分。本专利技术的另外一个方面是指降低聚合微元成分有效刚度的方法，这些聚合微元成分位于与工作环境接触的制品的一部分工作表面上。该方法包括下列步骤提供由聚合物基材构成的制品;用许多聚合微元成分渗入该聚合物基材，每个聚合微元成分中间包含有空腔空间，其中所述的制品具有工作表面和贴近工作表面的内层表面;使工作表面中包含所述聚合微元成分的部分具有纹理结构。本专利技术的又一个方面是指用制品修平半导体器件表面的方法。该方法包括以下步骤提供由聚合物基材构成的制品;用许多聚合微元成分渗入该聚合物基材，每个聚合微元成分中间包含有空腔空间，其中所述的制品具有工作表面和贴近工作表面的内层表面;该制品与工作环境接触并使制品工作表面上的聚合微元成分的刚度低于处在内层表面中的聚合微元成分;使半导体器件的表面与该制品的工作表面接触。结合附图阅读本说明书可以更好地理解以上的概述和下面有关较好实施方案的详细描述。为了说明本专利技术，图中示出目前认为较好的实施方案，但是应该理解，本专利技术并非限于所披露的具体方法和手段。在附图中附图说明图1为根据本专利技术所述的制品的示意截面图;图2为根据本专利技术所述的制品的另一种实施方案的示意截面图;图3为根据本专利技术所述的制品的又一种实施方案的示意截面图，其中制品工作表面上的微元成分在与工作环境接触时已发生膨胀;图4为修平速率与典型半导体器件表面上部件之间间距的函数关系图;图5为根据本专利技术所述的小纹理结构垫板的另一种实施方案的示意图;图6为沿线段6-6截取的图5中垫板的部分放大截面图;图7为根据本专利技术所述的大纹理结构垫板的另一种实施方案的示意图;图8为沿线段8-8截取的图7中垫板的部分放大截面图;图9为根据本专利技术所述的分片图案小纹理结构垫板的另一种实施方案;图10为根据本专利技术所述的制品的比重与微球流动速率的函数关系条块图;图11为用于对本专利技术所述制品工作表面上的一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于修整工件表面的加工制品，所述的制品由渗透有许多聚合微元成分的聚合物基材构成，每个聚合微元成分中包含有空腔，所述的制品具有工作表面和贴近所述工作表面的内层表面，其中所述的制品与工作环境接触时，该制品所述工作表面上的聚合微元成分的刚度低于嵌在所述内层表面中的聚合微元成分。

【技术特征摘要】
US 1992-8-19 07/932,1611.用于修整工件表面的加工制品，所述的制品由渗透有许多聚合微元成分的聚合物基材构成，每个聚合微元成分中包含有空腔，所述的制品具有工作表面和贴近所述工作表面的内层表面，其中所述的制品与工作环境接触时，该制品所述工作表面上的聚合微元成分的刚度低于嵌在所述内层表面中的聚合微元成分。2.根据权利要求1所述的制品，其中至少一部分所述的聚合微元成分一般呈挠性。3.根据权利要求1所述的制品，其中所述的聚合微元成分基本均匀地分布在整个所述的聚合物基材中。4.根据权利要求1所述的制品，其中所述的聚合物基材由聚氨酯聚合物构成。5.根据权利要求1所述的制品，其中位于所述工作表面上的至少一部分所述的聚合微元成分在与所述的工作环境接触时发生软化。6.根据权利要求1所述的制品，其中位于所述工作表面上的至少一部分所述的聚合微元成分在与所述的工作环境接触时发生膨胀。7.根据权利要求1所述的制品，其中至少若干所述的聚合微元成分中包含有多个空腔。8.根据权利要求1所述的制品，其中所述的空腔中包含有压力高于大气压的气体。9.根据权利要求1所述的制品，其中每个所述的聚合微元成分的平均直径小于约150微米。10.根据权利要求9所述的制品，其中每个所述的聚合微元成分的所述的平均直径为约10微米。11.根据权利要求1所述的制品，其中所述的聚合微元成分的间隔为约1微米至约100微米。12.根据权利要求1所述的制品，其中至少一部分所述的聚合微元成分的形状大致呈球形。13.根据权利要求1所述的制品，其中至少若干所述的聚合微元成分为中空微球，每个微球的壳层厚度约为0.1微米。14.根据权利要求1所述的制品，其中至少一部分所述的聚合微元成分具有可渗透壳层，因此可使空腔对所述的工作环境开放。15.根据权利要求1所述的制品，其中所述的聚合微元成分包含选自以下一组物质中的至少一种物质聚乙烯醇、果胶、聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚羟乙醚丙烯酸酯、淀粉、马来酸共聚物、聚环氧乙烷和聚氨酯。16.根据权利要求1所述的制品，其中所述的工作表面的厚度为约5微米至约60微米。17.根据权利要求1所述的制品，其中所述制品沿大致垂直于所述工作表面的主平面的方向的厚度在约300微米至约400微米之间。18.根据权利要求1所述的制品，其中所述的工作表面还包含有微纹理结构，其中包括宽度小于约1000微米的加工图形。19.根据权利要求1所述的制品，其中所述的工作表面还包含有小纹理结构，其中包括宽度在约1000微米至约5毫米之间的加工图形。20.根据权利要求1所述的制品，其中所述的工作表面还包含有大纹理结构，其中包括宽度大于约5毫米的加工图形。21.根据权利要求1所述的制品，其中所述的工作表面还包含有纹理结构，其中包括许多加工图形，每个所述的加工图形间隔约0.1毫米至约10毫米，其深度为约1毫米至约10毫米。22.根据权利要求1所述的制品，其中所述的工作表面还包含有纹理结构，其中所包括的加工图形沿第一维方向的长度比所述聚合微元成分平均直径的约1000倍小。23.根据权利要求1所述的制品，其中所述的工作表面还包含有纹理结构，其中所包括的加工图形的深度比所述聚合微元成分平均直径的约2000倍小。24.用于修整工件表面的加工制品，所述制品由渗透有许多聚合微...

【专利技术属性】
技术研发人员：HF莱因哈特，JVH罗伯特，HG麦克莱恩，WD巴丁杰，EW詹森，
申请(专利权)人：罗德尔控股公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]