用于连续成形一种用作半导体抛光垫片的均一片材的工艺和设备制造技术

本发明专利技术公开了一种用于连续制造聚氨酯片材的工艺和设备，其中所述聚氨酯片材用作用于进行化学机械抛光处理的抛光垫片。所述工艺使用了从槽（１０）供给的氨酯预聚物和填料／添加剂，在一个动态混合器（３０）内部，所述氨酯预聚物和填料／添加剂与存储在氮气槽（２０）中的固化剂混合。反应成分（３２）被供给至一个双钢带式压力机（４０）的进料端，被加热并且在其中受到压缩。从带式压力机（４０）排出连续的片材，并且利用滚刀式裁切机（６２）裁切成段。裁切后的片材（３２Ｂ）随后被堆置起来（７０）并且在烘箱（８０）中进行后固化。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制取用在抛光和平面化处理中的抛光垫片领域，特别是涉及用在对电子器件，比如集成电路、半导体、硬盘、磁性记录头以及硅晶片等进行化学机械平面化处理(CMP)中的抛光垫片领域，更为具体地说，涉及一种用于制造厚度均一的高效抛光垫片的连续工艺。
技术介绍
许多年以来，精密光学器件、石英晶体、陶瓷、金相合金、硅晶片、硬盘以及集成电路等等，均利用化学-机械方式进行抛光。近年来，这种技术已经被用作一种对由二氧化硅制成的金属间介电层进行平面化和用于随着在各种基片上制作集成电路器件而去除它们内部的部分导电层的措施。例如，可以利用由二氧化硅制成的共形层覆盖住金属互连部，以便使得该共形层的上表面带有一系列在高度和宽度上对应于下方金属互连部的非平面台阶的特征。上表面的这种非平面外形借助于化学机械平面化处理(CMP)得以平整和平面化，以便能够附加后续的介电层和互连导线。半导体科技的快速发展已经发展到了巨大型集成(VLSI)和超大型集成(ULSI)电路的出现，使得在半导体基片上的更小区域中囊括更多的器件。更大的器件密度加上多层互连电路技术，要求更高的外形平面度，以便保持在先进集成电路的制造过程中照相平版印刷工艺的焦深。此外，铜，由于其低阻抗，被越来越广泛地用作互连材料。通常，蚀刻技术被用于对导体(金属)和绝缘体的表面进行平面化处理。但是，某些在被用作互连材料时希望利用它们的导电性能的金属(比如金、银和铜)，由于会伴随着快速地形成络合x化物而不易于进行蚀刻处理，因此需要采用化学机械抛光处理(CMP)来从抛光表面上去除这些副产品。一般来说，各种金属互连部通过平版印刷或者镶嵌(damascene)工艺形成。例如，在平版印刷工艺中，在第一绝缘层上淀积一个第一金属覆盖层，随后通过利用第一掩模进行去除性蚀刻而形成电线。在第一金属层上覆盖一个第二层，并且利用第二掩模在第二绝缘层上模制出一些孔。通过利用金属填充所述孔而形成金属柱或者插塞。在第二绝缘层上覆盖一个第二金属覆盖层，所述插塞将第一金属层与第二金属层电连接起来。对第二金属层进行掩模蚀刻，以便形成第二组电线。这种工艺根据需要反复进行，以获得所需器件。这种镶嵌技术在授予给Chow等的美国专利No.4789648中给予了描述。目前，由于铝和钨易于进行蚀刻，VLSI将铝用于所述接线，将钨用于所述插塞。但是，铜的阻抗优于铝或者钨，因此希望能够利用铜，但是铜不具有与蚀刻相关的所需性能。金属间介电层的上表面的高度变化具有若干种不利特性。后续照相平版印刷处理步骤的焦深可能会受到非平面的介电表面的不利影响。焦深的损失又会降低可以印刷线路所具有的分辨力。此外，台阶高度大的地方，第二层对所述介电层的覆盖可能不完整，导致断路。鉴于这些问题，已经研发出一些用于对金属层和介电层的上表面进行平面化处理的方法。一种这样的技术是利用一个由旋转垫片操作的研磨抛光介质进行化学机械平面化或者抛光处理(CMP)。在授予给Beyer等的美国专利No.4944836中描述了一种化学机械抛光方法。常规的抛光垫片由一种相对柔软和可弯曲的材料制成，比如借助于相对少量的聚氨酯粘结剂互连在一起的无纺织物，或者可以包括贯穿该垫片的厚度物理性能变化的层压层。多层垫片通常具有一个可弯曲的顶部抛光层，该顶部抛光层由一个较为坚硬的材料层提供支撑。抛光垫片也可以由一种均一材料制成，比如聚氨酯成分，其一般通过将反应前体(reactive precursors)置于一个封闭模具中并且容许前体发生反应和固化来形成垫片材料而形成。接着，所述垫片材料可以被模切至合适尺寸和形状，并且对顶表面进行处理来形成抛光垫片。替代性地，反应前体可以被置于一个圆柱状容器中，来形成一个圆柱体或者块，可以将该圆柱体或者块切割成薄片，这些薄片随后被用作抛光垫片。所形成的抛光垫片也可以通过退火、加压、压纹、铸压、烧结或者照相平版印刷工艺进一步修整。前述工艺一般是大批量处理工艺，其中以阶跃函数方式(in stepfunction)连续地生产材料垫片或者片材。这种方法通常导致不同垫片或者片材的物理化学和/或外形性质以及尺寸发生变化。抛光垫片的这些性质和/或尺寸的变化会导致在对电子器件进行抛光的过程中，尤其是进行化学机械抛光处理过程中，出现不均一性和缺陷。在本
已经公开了某些用于制造抛光垫片的工艺。全部转让给Cabot公司的美国专利No.6126532、No.6117000以及No.6062968均公开了利用一种流水线烧结方法制造抛光垫片。这些专利将热塑性烧结方法定义为一种“除了大气压力之外施加微小压力或者不施加压力来获得基片的预期孔尺寸、孔隙度、密度以及厚度”。在这里参考转让给Congoleum工业有限公司的美国专利No.3835212，其中公开了使用一条环形带，对带进行预热、淀积热塑性薄片、将碎片压制在带上并且利用位于该带上方和下方的加热器对薄片进行加热。随后通过轧辊对所述薄片进行压制来形成一张片材，对该片材进行加热，使得其穿过一台压延机，随后经由轧辊对其进行“磨光”，并且应用一种流体冷却喷洒和剥离工艺。于2001年11月27日提交的美国专利申请09/995025的题目为“Polishing Pad Comprising Particles With A Solid Core AndPolymeric Shell”，并且涉及这样一种垫片，其被描述为具有一个由聚合外壳密封起来的实芯，其中这两种材料不同。实芯被描述为一种耐磨材料。这份专利申请涉及一种封闭模具烧结技术和经由连续工艺进行烧结的技术。转让给Rodel的美国专利No.6428586的题目为“Method ofManufacturing A Polymer Or Polymer Composite Polishing Pad”。其涉及制造一种用于对半导体基片进行抛光的抛光垫片，并且依赖于“将一种用于成形所传送背层的连续材料传送至连续的制造工艺......将一种液相聚合物成分供给到所传送的背层上......对聚合物进行成形......以及在固化烘箱中进行固化”。同样转让给Rodel的美国专利申请No.09/766155的题目为“Printing Of Polishing Pad”。这份专利申请表述“希望提供一种能够成形具有均一表面的垫片的垫片制造工艺，尤其是希望提供一种能够成形具有均一表面的片材的连续工艺”。这份专利申请旨在提供一种解决这个技术问题的途径，并且强调使用“可弯曲的基板”，该基板通过穿越一个圆柱体(包含有用于在垫片上进行压印的图案)与一根辊之间而得以连续压印。这些参考文献中的每一份均公开了一种非常复杂的工艺，缺乏对关键工艺参数进行控制，以便确保产品的最佳均一性。因此，需要一种用于提供可以用来进行化学机械抛光处理的抛光垫片的工艺，所述抛光垫片连续地制造而成，通过进行工艺控制，所述工艺提供了一种具有均一表面、均一厚度以及高效抛光特性的垫片。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于制取抛光垫片的连续工艺，所述垫片特别适用于化学机械平面化处理(CMP)。本专利技术中的工艺包括一种两步方法，其利用一系列联网工艺控制器和反馈回路来确保片材表面和厚度的均一性，从而高效地连续生产出在性能和尺寸上高度均一的抛光垫片。在第一步骤中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续成形用作抛光垫片的聚合物片材的方法，包括下述步骤：（ａ）在一种受控气氛下提供一对相互叠置的环形压制带，所述叠置的带具有一个共同的进料端和一个共同的卸料端；（ｂ）向所述带供给一种包括前体和固化剂的反应混合物；（ ｃ）将所述那对叠置的环形压制带加热至所述前体和固化剂的固化温度；（ｄ）以一个选定速度沿着从所述进料端向卸料端会聚的方向转动所述叠置的环形压制带，以便将所述反应混合物压缩在所述带之间并且向所述反应混合物施加压力，来形成具有选定厚度的聚 合物片材；（ｅ）使得所述聚合物片材穿过所述对置的环形带的卸料端。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J施奈德，O苏，V维尔黑姆，G沃特卡，L哈克勒，
申请(专利权)人：弗罗伊登伯格无纺公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]