專利名稱：用于連續(xù)成形一種用作半導體拋光墊片的均一片材的工藝和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制取用在拋光和平面化處理中的拋光墊片領域，特別是涉及用在對電子器件，比如集成電路、半導體、硬盤、磁性記錄頭以及硅晶片等進行化學機械平面化處理(CMP)中的拋光墊片領域，更為具體地說，涉及一種用于制造厚度均一的高效拋光墊片的連續(xù)工藝。
背景技術：
許多年以來，精密光學器件、石英晶體、陶瓷、金相合金、硅晶片、硬盤以及集成電路等等，均利用化學-機械方式進行拋光。近年來，這種技術已經(jīng)被用作一種對由二氧化硅制成的金屬間介電層進行平面化和用于隨著在各種基片上制作集成電路器件而去除它們內部的部分導電層的措施。例如，可以利用由二氧化硅制成的共形層覆蓋住金屬互連部，以便使得該共形層的上表面帶有一系列在高度和寬度上對應于下方金屬互連部的非平面臺階的特征。上表面的這種非平面外形借助于化學機械平面化處理(CMP)得以平整和平面化，以便能夠附加后續(xù)的介電層和互連導線。
半導體科技的快速發(fā)展已經(jīng)發(fā)展到了巨大型集成(VLSI)和超大型集成(ULSI)電路的出現(xiàn)，使得在半導體基片上的更小區(qū)域中囊括更多的器件。更大的器件密度加上多層互連電路技術，要求更高的外形平面度，以便保持在先進集成電路的制造過程中照相平版印刷工藝的焦深。此外，銅，由于其低阻抗，被越來越廣泛地用作互連材料。通常，蝕刻技術被用于對導體(金屬)和絕緣體的表面進行平面化處理。但是，某些在被用作互連材料時希望利用它們的導電性能的金屬(比如金、銀和銅)，由于會伴隨著快速地形成絡合x化物而不易于進行蝕刻處理，因此需要采用化學機械拋光處理(CMP)來從拋光表面上去除這些副產(chǎn)品。
一般來說，各種金屬互連部通過平版印刷或者鑲嵌(damascene)工藝形成。例如，在平版印刷工藝中，在第一絕緣層上淀積一個第一金屬覆蓋層，隨后通過利用第一掩模進行去除性蝕刻而形成電線。在第一金屬層上覆蓋一個第二層，并且利用第二掩模在第二絕緣層上模制出一些孔。通過利用金屬填充所述孔而形成金屬柱或者插塞。在第二絕緣層上覆蓋一個第二金屬覆蓋層，所述插塞將第一金屬層與第二金屬層電連接起來。對第二金屬層進行掩模蝕刻，以便形成第二組電線。這種工藝根據(jù)需要反復進行，以獲得所需器件。這種鑲嵌技術在授予給Chow等的美國專利No.4789648中給予了描述。
目前，由于鋁和鎢易于進行蝕刻，VLSI將鋁用于所述接線，將鎢用于所述插塞。但是，銅的阻抗優(yōu)于鋁或者鎢，因此希望能夠利用銅，但是銅不具有與蝕刻相關的所需性能。
金屬間介電層的上表面的高度變化具有若干種不利特性。后續(xù)照相平版印刷處理步驟的焦深可能會受到非平面的介電表面的不利影響。焦深的損失又會降低可以印刷線路所具有的分辨力。此外，臺階高度大的地方，第二層對所述介電層的覆蓋可能不完整，導致斷路。
鑒于這些問題，已經(jīng)研發(fā)出一些用于對金屬層和介電層的上表面進行平面化處理的方法。一種這樣的技術是利用一個由旋轉墊片操作的研磨拋光介質進行化學機械平面化或者拋光處理(CMP)。在授予給Beyer等的美國專利No.4944836中描述了一種化學機械拋光方法。常規(guī)的拋光墊片由一種相對柔軟和可彎曲的材料制成，比如借助于相對少量的聚氨酯粘結劑互連在一起的無紡織物，或者可以包括貫穿該墊片的厚度物理性能變化的層壓層。多層墊片通常具有一個可彎曲的頂部拋光層，該頂部拋光層由一個較為堅硬的材料層提供支撐。
拋光墊片也可以由一種均一材料制成，比如聚氨酯成分，其一般通過將反應前體(reactive precursors)置于一個封閉模具中并且容許前體發(fā)生反應和固化來形成墊片材料而形成。接著，所述墊片材料可以被模切至合適尺寸和形狀，并且對頂表面進行處理來形成拋光墊片。替代性地，反應前體可以被置于一個圓柱狀容器中，來形成一個圓柱體或者塊，可以將該圓柱體或者塊切割成薄片，這些薄片隨后被用作拋光墊片。所形成的拋光墊片也可以通過退火、加壓、壓紋、鑄壓、燒結或者照相平版印刷工藝進一步修整。
前述工藝一般是大批量處理工藝，其中以階躍函數(shù)方式(in stepfunction)連續(xù)地生產(chǎn)材料墊片或者片材。這種方法通常導致不同墊片或者片材的物理化學和/或外形性質以及尺寸發(fā)生變化。拋光墊片的這些性質和/或尺寸的變化會導致在對電子器件進行拋光的過程中，尤其是進行化學機械拋光處理過程中，出現(xiàn)不均一性和缺陷。
在本技術領域已經(jīng)公開了某些用于制造拋光墊片的工藝。全部轉讓給Cabot公司的美國專利No.6126532、No.6117000以及No.6062968均公開了利用一種流水線燒結方法制造拋光墊片。這些專利將熱塑性燒結方法定義為一種“除了大氣壓力之外施加微小壓力或者不施加壓力來獲得基片的預期孔尺寸、孔隙度、密度以及厚度”。在這里參考轉讓給Congoleum工業(yè)有限公司的美國專利No.3835212，其中公開了使用一條環(huán)形帶，對帶進行預熱、淀積熱塑性薄片、將碎片壓制在帶上并且利用位于該帶上方和下方的加熱器對薄片進行加熱。隨后通過軋輥對所述薄片進行壓制來形成一張片材，對該片材進行加熱，使得其穿過一臺壓延機，隨后經(jīng)由軋輥對其進行“磨光”，并且應用一種流體冷卻噴灑和剝離工藝。
于2001年11月27日提交的美國專利申請09/995025的題目為“Polishing Pad Comprising Particles With A Solid Core AndPolymeric Shell”，并且涉及這樣一種墊片，其被描述為具有一個由聚合外殼密封起來的實芯，其中這兩種材料不同。實芯被描述為一種耐磨材料。這份專利申請涉及一種封閉模具燒結技術和經(jīng)由連續(xù)工藝進行燒結的技術。
轉讓給Rodel的美國專利No.6428586的題目為“Method ofManufacturing A Polymer Or Polymer Composite Polishing Pad”。其涉及制造一種用于對半導體基片進行拋光的拋光墊片，并且依賴于“將一種用于成形所傳送背層的連續(xù)材料傳送至連續(xù)的制造工藝......將一種液相聚合物成分供給到所傳送的背層上......對聚合物進行成形......以及在固化烘箱中進行固化”。
同樣轉讓給Rodel的美國專利申請No.09/766155的題目為“Printing Of Polishing Pad”。這份專利申請表述“希望提供一種能夠成形具有均一表面的墊片的墊片制造工藝，尤其是希望提供一種能夠成形具有均一表面的片材的連續(xù)工藝”。這份專利申請旨在提供一種解決這個技術問題的途徑，并且強調使用“可彎曲的基板”，該基板通過穿越一個圓柱體(包含有用于在墊片上進行壓印的圖案)與一根輥之間而得以連續(xù)壓印。
這些參考文獻中的每一份均公開了一種非常復雜的工藝，缺乏對關鍵工藝參數(shù)進行控制，以便確保產(chǎn)品的最佳均一性。因此，需要一種用于提供可以用來進行化學機械拋光處理的拋光墊片的工藝，所述拋光墊片連續(xù)地制造而成，通過進行工藝控制，所述工藝提供了一種具有均一表面、均一厚度以及高效拋光特性的墊片。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及一種用于制取拋光墊片的連續(xù)工藝，所述墊片特別適用于化學機械平面化處理(CMP)。本發(fā)明中的工藝包括一種兩步方法，其利用一系列聯(lián)網(wǎng)工藝控制器和反饋回路來確保片材表面和厚度的均一性，從而高效地連續(xù)生產(chǎn)出在性能和尺寸上高度均一的拋光墊片。
在第一步驟中，在真空和受控溫度下，將一種或者多種高粘度液態(tài)前體聚合物與一種或者多種填料進行混合，來獲得一種具有受控粘度和稠度的液態(tài)混合物。所述液態(tài)聚合物包含有化學活性的功能團。這些化學活性聚合物(aka前體)涵蓋由有機和無機源形成的單基物、齊聚物、預聚物以及高分子聚合物。此外，各種調節(jié)劑，比如增厚劑或者減薄劑、著色劑、UV和熱穩(wěn)定劑、表面張力調節(jié)劑(表面活性劑)等，可以被添加入所述混合物中。在第二步驟中，一種硬化或者固化劑被均勻地散布到所述聚合物混合物內，來與所述液態(tài)聚合物發(fā)生化學反應。硬化或者固化劑的量相對于所述聚合物混合物以特定的比率精確控制，以便獲得所需的產(chǎn)品性能。此外，反應混合物的溫度和粘度以及周圍的壓力和氣氛被精確控制為一種預定的技術要求。一般來說，在整個混合工藝中可以施加不低于28英寸水柱的高度真空，并且如果必須長時間存儲，可以利用氮氣對混合物進行“覆蓋”。
反應混合物隨后可以被分配入一個形成于豎向疊置的環(huán)形鋼帶對之間的預定間隙內，在一條或者兩條帶的背面上設置有加熱器，并通過對諸如傳送器速度、帶壓力、溫度以及帶間隙這樣的參數(shù)進行反饋控制，來形成一張均一的片材。接著，可以將該片材裁切成段、在烘箱中進行后固化、以及模切，以便形成本發(fā)明中的拋光墊片。
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種連續(xù)工藝，其包括一系列在線的自動和/或手動聯(lián)網(wǎng)工藝控制器以及測試和檢測度量設備，以便形成尤其適用于化學機械平面化處理的均一拋光墊片。
本發(fā)明的另外一個目的在于提供一種用于連續(xù)工藝的設備，其包括一系列聯(lián)網(wǎng)工藝控制器，用以形成一種均一拋光墊片，尤其是適用于化學機械平面化處理的拋光墊片。
本發(fā)明的再一個目的在于提供在各個墊片內部以及墊片與墊片之間具有高度均一性的拋光墊片，尤其是適用于化學機械平面化處理的拋光墊片，這種拋光墊片利用一種包括一系列工藝控制器以確保產(chǎn)品均一性的連續(xù)工藝制造而成。
本發(fā)明的另外一個目的在于提供一種用于提供高均一性拋光墊片的自動化兩步工藝。
本發(fā)明的又一個目的在于生產(chǎn)一種拋光墊片，其所有原材料和在處理材料均被保持在一個良好受控的密閉環(huán)境中，以便避免遭受外來雜質的不利影響，外來雜質會不利于最終的拋光應用。
通過下面的詳細描述，對于所屬領域的普通技術人員來說，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將變得易于明了，在下面的詳細描述中，僅通過對所想到的實施本發(fā)明的最佳方式進行舉例說明，圖示并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。正如將會認識到的那樣，在不脫離本發(fā)明的條件下，本發(fā)明可以具有其它不同實施例，并且其若干細節(jié)可以在許多顯而易見的方面進行改動。因此，下面的描述本質上要看作進行舉例說明而并非加以限制。


通過下面結合附圖對優(yōu)選實施例進行詳細描述，本發(fā)明的特征、工作過程以及優(yōu)點可得到更清楚理解，其中圖1是本發(fā)明中連續(xù)工藝的總體特征的方框圖。
圖2是用于連續(xù)制造本發(fā)明中的拋光墊片的設備的簡化示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種大批量基本上連續(xù)的制造工藝，用于成形用來進行化學機械拋光處理的拋光墊片。這種工藝的一個關鍵是許多網(wǎng)絡化工藝控制器，這些工藝控制器被用來在制造產(chǎn)品時實時監(jiān)控和反饋信息。這樣就提供了在組分、性能、厚度以及表面均一性方面極其一致的片材，使得拋光墊片具有高度的拋光一致性和效率。
如圖1中所示，本發(fā)明中的制造工藝包括兩個基本步驟步驟A，復合優(yōu)選高粘度液態(tài)聚合物前體，和步驟B，連續(xù)分配與硬化劑混合起來的液態(tài)聚合物原料并由其成形片材。接著，可以將所述片材裁切成段、進行后固化來獲得最佳性能以及裁切成預定形狀來形成拋光墊片。
在步驟A中(參見圖1)，即在復合步驟中，首先在真空和較高溫度下將液態(tài)聚合物的高粘度混合物平衡若干小時，所述聚合物優(yōu)選的是聚氨酯。這種聚合物來源的示例是分別由Crompton公司提供的Adiprene聚氨酯預聚物和由Air Products提供的Airthane聚氨酯預聚物。任何所需的添加劑，比如抗泡沫劑、UV和熱穩(wěn)定劑、表面張力調節(jié)劑等等，也被均一地混合入這種聚合物混合物內。隨后，任何所需的有機或者無機填料，不管是可溶的和不可溶的，并且以多種微粒構造和尺寸，優(yōu)選地在真空或者氮氣環(huán)境下添加，并且在所述混合物中均一散布。還有，貫穿混合、存儲以及后續(xù)操作期間，溫度、整個混合物的粘度、真空度或者周圍氮氣(在混合容器中的頂部空間)均保持受到精確控制。此外，所有組分在整個混合物中的量和相對比率被精確測定和控制。
需要注意的是，可以任選性地包括一種填料組分，優(yōu)選的是由Expancel有限公司提供的中空Expancel微球體，直徑為20至90微米，在配方中的重量百分比大約為1-5％，優(yōu)選的是3％。干燥填料組分優(yōu)選地具有每立方厘米大約0.03至0.12克的比重。干燥填料組分的一個用途在于在拋光墊片經(jīng)過處理能夠使用之后在該拋光墊片上形成多孔表面。通過對墊片頂表面進行研磨來對墊片表面進行處理，會去除由反應后聚合物形成的薄層，并且破壞表面處的微球體，以便提供受控的孔隙度。替代性地，可以使用其它材料作為填料組分，以便提供拋光墊片的特定磨損或者多孔性能，并且包括可溶于水的纖維和可溶性產(chǎn)品，比如可以在表面拋光之后被洗除以便形成多孔表面的鹽、顆?；蛘叻蹱罹酆衔锏鹊龋⒉痪窒抻诖?。
步驟A中復合得到的均質液態(tài)前體優(yōu)選地具有每立方厘米大約0.50至1.2克的比重，并且在真空或者氮氣氣氛下以25-40攝氏度存儲起來，以便用于后續(xù)處理階段(步驟B)，其中所述液態(tài)前體在存儲期間被不斷但緩慢地攪動。
下面來看分配和片材成形后續(xù)處理，在圖2中以簡化示意圖形式示出了步驟B。液態(tài)聚合物前體優(yōu)選地，包括一種其中分布有添加劑和填料組分的聚氨酯預聚物混合物，可以被泵送或者利用重力供送至一個連續(xù)補充進給槽10，該進給槽10優(yōu)選地保持在真空或者惰性氣體(比如氮氣)條件下，并且優(yōu)選地大約為20至40攝氏度。一種硬化或者固化劑，例如MOCA或者Ethacure，可以被存儲在周圍氣體或者氮氣覆蓋的槽20中。為了進行反應，利用Coriolis質量流調節(jié)器12、22精確計量固化劑和液態(tài)聚合物前體，并且優(yōu)選地被泵送入一個連續(xù)的靜態(tài)或者動態(tài)混合器30內。固化劑與聚氨酯前體的按化學計量比率優(yōu)選地在0.85至1.05之間。這種比率和工藝條件的設定優(yōu)選地提供一種20000至400000帕斯卡·秒的混合物粘度。
可以使用動態(tài)或者機械混合器，以便盡量減少所導入的空氣。在從所述混合器排出時，反應成分32被均一地供入一個雙鋼帶式壓力機40的進料端42。在壓縮加熱區(qū)域之前，這種雙帶式壓力機的進料端和雙帶式壓力機本身優(yōu)選地被保持在一個氣氛受控的腔室60中，處于均一的溫度和壓力下，以確保在加熱過程中更高效地發(fā)生聚合。
雙帶式壓力機40將總體包括兩條環(huán)形鋼帶，這兩條鋼帶在沿相反方向旋轉的輥上受到驅動，同時其相互面對的外側面壓靠在穿過其間的材料上。加熱操作可以借助于一個或者多個溫度受控的壓板、位于壓縮區(qū)域后側的壓力腔室或者IR加熱器來完成。形成連續(xù)模制氨酯片材的頂表面和底表面的鋼帶，可以被加熱并且優(yōu)選地保持在80至110攝氏度，以便使得氨酯在等壓條件下聚合成一種固態(tài)化合物。施壓區(qū)域44形成于所述施壓帶的相互對置外側面之間。
所述環(huán)形帶優(yōu)選為不銹鋼，并且可以保持在一個精確受控的壓力水平下，優(yōu)選地約為4MPa(550至600psi)，但是在本發(fā)明的更廣泛范圍中，壓力范圍可為1至10MPa(145至1450psi)。壓力可以由所述環(huán)形帶的上單元板的重量產(chǎn)生和/或利用機械或者液壓方式產(chǎn)生。隨著模制片材在對置的鋼帶之間移動，所述片材優(yōu)選地經(jīng)過大約4.5米的距離在44處被壓縮至其最終厚度，并且利用由受熱的帶提供的熱量得以固化。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，固化工藝可以利用氨酯與胺組分發(fā)生反應產(chǎn)生的熱量和來自于環(huán)形帶的熱量得以啟動。
用以成形連續(xù)均一片材的工藝可以利用機械組件之間的交互式信息交換完全地以PLC控制，所述機械組件均具有用于進行工藝控制、數(shù)據(jù)趨勢分析以及工藝增強的嵌入式工具。所有液態(tài)和固態(tài)原料組分在精確的溫度和粘度方面均受到監(jiān)控，并進行計量以便復合和混合。所述系統(tǒng)優(yōu)選地利用一種快速通訊協(xié)議-PROFIBUS-來對所有的系統(tǒng)組件進行監(jiān)控和控制。所述系統(tǒng)被構建成便于操作人員利用觸屏進行控制和人機交互，以便監(jiān)控和調節(jié)工藝參數(shù)。一種用于對諸如厚度、密度、硬度、可壓縮性和表面粗糙度這樣的材料性能進行監(jiān)控的在線式、實時式測試和檢測度量設備，以及利用一種用于致污物的成像系統(tǒng)進行檢測，可以完全集成起來。所述系統(tǒng)還包括有在線連續(xù)數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計分析、趨勢分析、CRT顯示器以及在工藝異常時所用的操作人員警報器。
利用所述工藝控制器，帶式壓力機40可以生產(chǎn)出一種具有均一密度的連續(xù)氨酯片材32A，其密度優(yōu)選地低于1.0克每立方厘米。在一平方碼上測定出的密度偏差小于2.0％。所述片材的厚度通過在50處進行微米調節(jié)被控制在±0.05毫米。如前所述制得的片材32A的標稱厚度優(yōu)選地在1至3毫米之間或者更高。
最終的氨酯片材32A在卸料端處被從帶式壓力機40排出，并且在62處被裁切成段，優(yōu)選地利用滾刀式切割器來裁切。也可以使用其它類型的切割器。裁切成段的片材32B接著在70處被堆疊起來，并且被傳送至一個烘箱80，用于進行后固化，優(yōu)選地在為給定類型的氨酯和固化劑規(guī)定的溫度下持續(xù)16至24小時，所述溫度一般從150至450華氏度。
固化后的氨酯片材可以隨后以受控的冷卻速度冷卻至室溫，再次進行測試和檢測，并且進行拋光或者修整，來去除任何表面的聚合物“表皮”，以便顯露出所述片材的體結構。所述拋光或修整操作還均被設計和控制成使氨酯片材表面具有預定的微觀構造，這樣減少了在最終拋光應用中的中斷時間。
盡管用于連續(xù)生產(chǎn)本發(fā)明的拋光墊片的優(yōu)選材料組分是一種液態(tài)與填料的混合物，但是其它材料前體組分也可以通過本發(fā)明中的設備進行處理，包括干燥的聚合物、粉末以及其它固態(tài)化合物和填料，可溶性的和不可溶性的都可，但并不局限于此。這些材料的引入可能需要相應地改變處理溫度以及其它參數(shù)。
表I列出了利用本發(fā)明中的連續(xù)工藝制造的拋光墊片的某些預期和目標性能。
表I厚度10至130密耳；優(yōu)選的是50至100密耳密度0.3至1.2克/立方厘米；優(yōu)選的是0.5至0.9克/立方厘米孔尺寸分布20至100微米；優(yōu)選的是20至60微米孔體積或者空隙體積總體積的15％至60％；優(yōu)選的是總體積的20％至40％硬度30至80的肖氏D硬度；優(yōu)選的是45至75的肖氏D硬度可壓縮性0至10％；優(yōu)選的是0至4％玻化(軟化)溫度(Tg)50至200攝氏度表面粗糙度，Ra0至10微米耐磨度＞2(針對Tabor磨損試驗機)抗壓模量1至8MPa；優(yōu)選的是3至5MPa離開鋪放平面的偏差邊緣和主體波紋度≤0.5″；優(yōu)選的是≤0.1″***必須注意的是，記錄的離開鋪放平面的偏差的值在墊片上的1米×1米區(qū)域上測量得到。因此，當邊緣和主體波紋度≤0.5″時，其對應于墊片上的1米×1米區(qū)域，當放平時，不會在墊片上顯現(xiàn)出超過0.5″的向上偏離或者波紋，并且優(yōu)選的是≤0.1″。
由于這種連續(xù)工藝的規(guī)模和本質，最終產(chǎn)品的成分和特性變化將得到盡量地減小。原料可以大量混合，以便提供一種向混合器連續(xù)供料的再循環(huán)進料系統(tǒng)。這些材料因此可以在對溫度、真空度、速率以及粘度進行精確工藝控制的條件下進行混合。所述片材成形工藝的連續(xù)性使得能夠進行精確控制，以便隨著工藝控制器針對進料溫度、帶的溫度、壓力、進料速率、傳送速率、片材厚度和密度進行監(jiān)控并反饋數(shù)據(jù)，而生產(chǎn)出一種均一片材。利用這種片材，可以裁切出大量具有很小易變性的拋光墊片。
前述實施例僅作為本發(fā)明的示例進行了描述，并非對本發(fā)明的范圍加以限制。由于對于所屬領域的普通人員來說，可以對所描述的實施例進行修改，因此本發(fā)明的范圍將涵蓋所有落入本發(fā)明的實質和全部范圍之內的這種修改。
權利要求
1.一種連續(xù)成形用作拋光墊片的聚合物片材的方法，包括下述步驟(a)在一種受控氣氛下提供一對相互疊置的環(huán)形壓制帶，所述疊置的帶具有一個共同的進料端和一個共同的卸料端；(b)向所述帶供給一種包括前體和固化劑的反應混合物；(c)將所述那對疊置的環(huán)形壓制帶加熱至所述前體和固化劑的固化溫度；(d)以一個選定速度沿著從所述進料端向卸料端會聚的方向轉動所述疊置的環(huán)形壓制帶，以便將所述反應混合物壓縮在所述帶之間并且向所述反應混合物施加壓力，來形成具有選定厚度的聚合物片材；(e)使得所述聚合物片材穿過所述對置的環(huán)形帶的卸料端。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述受控氣氛包括一種惰性氣體。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括前體和固化劑的所述反應混合物在室溫下為一種液體，粘度處于大約20000至400000帕斯卡·秒的范圍之內。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(d)還包括經(jīng)由一個閉環(huán)工藝控制系統(tǒng)對下述參數(shù)中的一個或者多個進行連續(xù)監(jiān)控聚合物片材的厚度、帶的溫度、帶之間的片材上的壓力、帶的速度，其中，所述閉環(huán)工藝控制系統(tǒng)將所述厚度、溫度、壓力和/或速度的值與選定的目標值范圍進行比較，并且保持所述厚度、溫度、壓力和/或速度落入所述目標值范圍之內。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟中的一個或者多個(i)將所述聚合物片材裁切成所需的段；和(ii)使得所述聚合物片材后固化，來獲得所述片材的最終性能。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對置的環(huán)形壓制帶包括一臺雙鋼帶壓力機。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物片材包括聚氨酯。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(c)包括提供一種熔融的前體。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述聚氨酯包括一種與異佛樂酮二異氰酸酯預聚物混合起來的甲苯二異氰酸酯預聚物。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，將包括前體和固化劑的所述反應混合物供給至所述帶的步驟，包括在將所述反應混合物供給至所述帶之前在混合器中混合所述前體和固化劑的步驟。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述混合器是一個靜態(tài)混合器或者動態(tài)混合器。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述反應混合物在介于1至10MPa之間的壓力下受到壓縮。
13.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(b)中的前體還包括一種填料。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述填料由中空的微球體組成。
15.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述填料包括一種水溶性聚合物。
16.如權利要求3所述的方法，還包括下述步驟中的一個或者多個(i)將所述聚合物片材裁切成具有頂表面的拋光墊片；(ii)通過研磨所述頂表面來對所述拋光墊片進行處理。
17.一種根據(jù)權利要求16所述的方法用于進行化學機械拋光處理的拋光墊片。
18.一種連續(xù)成形用作拋光墊片的聚氨酯片材的方法，包括下述步驟(a)在一個處于惰性氣體氣氛下的烘箱中提供一對相互疊置的環(huán)形壓制帶，所述疊置的帶具有一個共同的進料端和一個共同的卸料端；(b)向所述帶供給一種包括聚氨酯前體和固化劑的液體反應混合物，其中所述反應混合物的粘度處于大約20000至400000帕斯卡·秒的范圍之內，并且所述反應混合物具有一個選定的固化溫度；(c)將所述那對疊置的環(huán)形壓制帶加熱至所述聚氨酯前體和固化劑的固化溫度；(d)以一個選定速度沿著從所述進料端向卸料端會聚的方向轉動所述疊置的環(huán)形壓制帶，以便將所述反應混合物壓縮在所述帶之間并且向所述反應混合物施加壓力，來形成具有如下參數(shù)的聚氨酯片材(i)厚度處于大約10至130密耳的范圍之內；并且(ii)密度處于大約0.3至1.2克/立方厘米的范圍之內；并且(iii)肖氏D硬度處于大約30至80的范圍之內；以及(e)使得所述聚氨酯片材穿過所述對置的環(huán)形帶的卸料端。
19.如權利要求18所述的方法，其特征還在于，所述聚氨酯片材具有(iv)高達大約10.0％的可壓縮性；(v)空隙體積占總體積的大約15至60％的范圍之內；(vi)離開鋪放平面的偏差≤0.5″。
20.一種用于成形用作拋光墊片的聚合物片材的設備，包括一對以對置方式相互疊置的環(huán)形壓制帶，所述對置的帶具有一個進料端和一個共同的卸料端，一個進料系統(tǒng)，用于向所述對置的環(huán)形壓制帶的進料端供給一種或者多種前體，一種受控氣氛，所述環(huán)形壓制帶在這種受控氣氛下以從所述進料端向卸料端發(fā)生會聚的方式轉動，其中，這種設備經(jīng)由一個閉環(huán)工藝控制系統(tǒng)對下述參數(shù)中的一個或者多個進行連續(xù)監(jiān)控聚合物片材的厚度、帶的溫度、帶之間的片材上的壓力、帶的速度，其中，所述閉環(huán)工藝控制系統(tǒng)將所述厚度、溫度、壓力和/或速度的值與選定的目標值范圍進行比較，并且保持所述厚度、溫度、壓力和/或速度落入所述目標值范圍之內。
21.一種用于制取拋光墊片，尤其是用于進行化學機械平面化處理的拋光墊片的系統(tǒng)，包括(a)用于在進行混合之前對原材料進行存儲和處理的裝置；(b)用于在溫度受控和真空的條件下進行混合，以便提供一種包括所述原材料的前體的裝置；(c)用于使得所述前體進行再循環(huán)以便補充所述前體的裝置；(d)一對以對置方式相互疊置的環(huán)形壓制帶，這些帶具有一個共同的進料端和一個共同的卸料端，這些帶被構造成以一個選定速度并且沿著從所述進料端向卸料端會聚的方向轉動，以便在這些帶之間進行壓縮和施加壓力；(e)一個混合器，用于在受控條件下將所述前體供給至所述那對金屬環(huán)形壓制帶的進料端，以便形成模制的聚合物片材；(f)一種圍繞所述那對對置的金屬壓制帶的進料端的惰性氣氛；(g)一個閉環(huán)工藝控制器，用于對下述參數(shù)中的一個或者多個進行連續(xù)監(jiān)控聚合物片材的厚度、帶的溫度、帶之間的片材上的壓力、帶的速度，其中該閉環(huán)工藝控制器將所述厚度、溫度、壓力和/或速度的值與選定的目標值范圍進行比較，并且保持所述厚度、溫度、壓力和/或速度落入所述目標值范圍之內；(h)用于將所述聚合物片材裁切成特定長度的裝置；以及(i)用于控制所述聚合物片材的尺寸，以便將所述片材轉化成拋光墊片的裝置。
22.如權利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述拋光墊片具有一個頂表面，并且還包括用于對所述頂表面進行拋光和修整，以便提供一種所需的表面微觀構造的處理裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于連續(xù)制造聚氨酯片材的工藝和設備，其中所述聚氨酯片材用作用于進行化學機械拋光處理的拋光墊片。所述工藝使用了從槽(10)供給的氨酯預聚物和填料/添加劑，在一個動態(tài)混合器(30)內部，所述氨酯預聚物和填料/添加劑與存儲在氮氣槽(20)中的固化劑混合。反應成分(32)被供給至一個雙鋼帶式壓力機(40)的進料端，被加熱并且在其中受到壓縮。從帶式壓力機(40)排出連續(xù)的片材，并且利用滾刀式裁切機(62)裁切成段。裁切后的片材(32B)隨后被堆置起來(70)并且在烘箱(80)中進行后固化。
文檔編號B24D11/00GK1946539SQ200480040870
公開日2007年4月11日 申請日期2004年11月18日 優(yōu)先權日2003年12月5日
發(fā)明者J·施奈德, O·蘇, V·維爾黑姆, G·沃特卡, L·哈克勒 申請人:弗羅伊登伯格無紡公司