專利名稱：含有非卷曲纖維的織物及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容涉及可含有非卷曲纖維的織物，例如非織造、織造或針織織物， 尤其由這種織物制造的化學(xué)機(jī)械平面化墊(planarization pad)。
背景技術(shù)：
非織造織物可理解為不通過(guò)常規(guī)織造或針織工藝制造的紡織品織物?？赏ㄟ^(guò)首先 鋪列由多根連續(xù)長(zhǎng)絲或非連續(xù)纖維組成的纖維墊(mat)，接著機(jī)械、熱、化學(xué)或其結(jié)合，一起 粘結(jié)單獨(dú)的長(zhǎng)絲或纖維成所述非織造織物，從而制造非織造織物。在非織造工業(yè)中常用的 纖維可包括聚酯、聚烯烴、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯、纖維素、人造絲、聚氨酯、聚砜、聚 苯硫醚等。典型的纖維長(zhǎng)度范圍可以是大于和等于0. 05英寸，和更通常為0. 25英寸-3英 寸，和典型的纖維直徑范圍可以是大于和等于0. 1微米，和更通常為5-50微米。常規(guī)的非織造織物制造可由下述步驟組成從緊密堆積的包中取出纖維，在稱為 “拆包”的工藝中分離大的纖維束，混合不同纖維類(lèi)型(若使用兩類(lèi)或更多類(lèi)纖維的話)，接 著“粗和細(xì)的纖維松散并共混”的工藝，之后通過(guò)常用方法，例如干法成網(wǎng)或氣流成網(wǎng)工藝， 鋪列纖維墊。所述鋪列包含種纖維的墊的常見(jiàn)方法可包括(1)干法成網(wǎng)，其中可通過(guò)在一 對(duì)齒狀板或輥之間的設(shè)定(set)的間隙內(nèi)“梳理”，各纖維彼此分離，然后在運(yùn)輸帶上以纖 維墊形式鋪列，和( 氣流成網(wǎng)，其中可通過(guò)控制的氣流而不是齒狀板或輥，彼此分離各纖 維并以纖維墊形式鋪列。粘結(jié)鋪列的纖維墊的常見(jiàn)方法可包括(1)諸如“縫編”或“針刺” 纖維墊，進(jìn)行纖維與纖維的纏結(jié)之類(lèi)的機(jī)械技術(shù)，(2)諸如加熱纖維墊到其軟化或熔融溫度 并施加壓力進(jìn)行纖維與纖維的粘合之類(lèi)的熱技術(shù)，和C3)諸如添加溶劑、粘合劑或化學(xué)粘 接劑到纖維墊中進(jìn)行纖維與纖維的粘合之類(lèi)的化學(xué)技術(shù)。根據(jù)干法成網(wǎng)和氣流成網(wǎng)方法制造的纖維典型地可能卷曲，即各纖維不是直的， 而是以“鋸齒狀”或“多圈”的形式構(gòu)造，其中每一纖維含有大于或等于1，和更通常5-30根 單獨(dú)的卷曲纖維，即“鋸齒”或“圈”。通過(guò)在“卷曲箱”內(nèi)，施加干熱或蒸汽，加熱固定擠壓 成“鋸齒”或“多圈”結(jié)構(gòu)的纖維，進(jìn)行所要求程度的卷曲，從而這種“鋸齒”或“圈”可在稱 為“卷曲”的工藝中賦予(impart)到單獨(dú)的纖維上。在鋪列工藝過(guò)程中，這種卷曲對(duì)于纖 維在彼此上錨鉤(grasp)來(lái)說(shuō)是必須的。不具有所述卷曲的纖維，即直纖維不可能具有鋪 列工藝所要求的所需摩擦或內(nèi)聚強(qiáng)度，從而導(dǎo)致恒定和隨機(jī)的斷裂并使得難以進(jìn)行隨后的 粘結(jié)工藝。

發(fā)明內(nèi)容
在第一例舉的實(shí)施方案中，本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容涉及化學(xué)機(jī)械平面化半導(dǎo)體用的拋光墊，它包括含墊的織物，所述墊含有合成纖維，其中該纖維是以1.0Wt% -98. Owt % 的用量存在于墊內(nèi)的非卷曲的纖維，和其中非卷曲纖維的長(zhǎng)度為0. lcm-127cm和直徑為 1. 0-1000 微米。在另一例舉的實(shí)施方案中，本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容涉及化學(xué)機(jī)械平面化半導(dǎo)體用的 拋光墊，它包括含墊的織物，所述墊含有合成纖維，其中該纖維是以1.0Wt% -98. Owt % 的用量存在于墊內(nèi)的非卷曲的纖維，和其中非卷曲纖維的長(zhǎng)度為0. lem-127cm和直徑為 1. 0-1000微米，和其中非卷曲的纖維至少部分可溶于水溶液內(nèi)。在再進(jìn)一步例舉的實(shí)施方案中，本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容涉及化學(xué)-機(jī)械平面化半導(dǎo)體 的方法，它包括供應(yīng)含合成纖維的墊，其中該纖維是非卷曲的纖維且以1.0wt% -98. Owt% 的用量存在于墊內(nèi)，和其中非卷曲的纖維的長(zhǎng)度為0. lcm-127cm和直徑為1. 0-1000微米， 和用所述墊拋光半導(dǎo)體。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的下述詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的上述和其他目的，特征 和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)，其中在附圖中，相同的參考標(biāo)記表示相同或類(lèi)似的部件。圖1是闡述本發(fā)明拋光墊的一種制備方法的流程圖。圖2闡述了含可溶和非卷曲纖維的網(wǎng)絡(luò)的拋光墊。圖3闡述了一種拋光墊，其中可溶非卷曲的纖維有利地位于墊的特定部分內(nèi)。圖4闡述了墊1(卷曲纖維)和墊2(未卷曲纖維)的除去速度埃/分鐘(A/min) 相對(duì)于拋光的半導(dǎo)體晶片數(shù)量的圖表。圖5闡述了對(duì)于墊1(可溶卷曲纖維)和墊2(未卷曲可溶纖維)來(lái)說(shuō)，在拋光中 的不均勻性(％ )相對(duì)于拋光的半導(dǎo)體晶片的數(shù)量的圖表。
具體實(shí)施例方式可理解，在本說(shuō)明書(shū)中，本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容不限于在下述說(shuō)明中列出或附圖中闡 述的結(jié)構(gòu)和組件布局的細(xì)節(jié)。此處的實(shí)施方案可以實(shí)施其他實(shí)施方案，且以各種方式實(shí)踐 或進(jìn)行。此外，可理解此處所使用的措辭和術(shù)語(yǔ)為的是描述，而不應(yīng)當(dāng)視為限制。本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容認(rèn)為，在一些應(yīng)用中，可能需要和甚至期望在形成非織造織物 的工藝中使用直的或非卷曲的纖維。這些應(yīng)用包括，但不限于，制造化學(xué)-機(jī)械平面化墊所 使用的非織造織物用于半導(dǎo)體制造，其中可使用由聚乙烯醇和/或聚丙烯酸酯制造的可溶 纖維，和其中若它們進(jìn)行卷曲工藝的干燥或蒸汽加熱，則可降低或破壞這些纖維的溶解度。 化學(xué)-機(jī)械平面化或拋光此處可理解為半導(dǎo)體的拋光，所述拋光典型地可在液體漿料存在 下發(fā)生。該墊因此可位于拋光工具內(nèi)，其中構(gòu)造所述拋光工具，在漿料存在下，施加墊到給 定半導(dǎo)體表面上，所述漿料典型地是水性漿料。因此，一旦施加墊到半導(dǎo)體表面上，則在規(guī) 則量的壓力下，通過(guò)拋光工具，可發(fā)生半導(dǎo)體表面的拋光。在本發(fā)明的上下文中，人們因此可提供具有相對(duì)高拉伸強(qiáng)度和硬挺度但在應(yīng)力下 低延伸性特征以用于尺寸穩(wěn)定性的合成纖維，其中這種合成纖維可受益于使用直的非卷曲 纖維。此外，在本發(fā)明的上下文中，人們可提供含具有相對(duì)控制孔度和分布的合成纖維的 墊，其中這些纖維可受益于使用非卷曲的纖維，因?yàn)榇嬖诨旧先S“鋸齒”或“多圈”卷曲可使得鋪列困難，例如具有控制孔度和分布的非織造織物。如上所述，干法成網(wǎng)或氣流成網(wǎng)工藝可利用相對(duì)高程度的卷曲纖維。卷曲纖維 可理解為可具有在其內(nèi)賦予所需形狀，例如通過(guò)熱、機(jī)械力和/或甚至化學(xué)誘導(dǎo)的在纖維 繩股內(nèi)連續(xù)的波浪或卷曲的那些纖維。卷曲纖維因此可被視為在非直纖維內(nèi)包括一定程 度的線性偏離。在纖維內(nèi)的卷曲因此可以是螺旋卷曲和/或平面卷曲(鋸齒結(jié)構(gòu))的 形狀。常用的卷曲工序典型地依賴于纖維的熱塑性性能，和可借助例如結(jié)晶和晶體重排 (reorganization)工藝，在分子水平下，通過(guò)在纖維內(nèi)的結(jié)構(gòu)變化，引起纖維卷曲的定型。 更具體地，卷曲工序可包括所謂的假捻變形(復(fù)絲高度加捻，在比玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高的溫 度下熱定型，冷卻，解捻，以穩(wěn)定其卷曲)；填塞箱法變形(通過(guò)輥隙將紗線喂入到填塞箱內(nèi) 并在箱體壓力下折疊)；沖擊變形(塑化紗線，和隨后在冷卻表面上沖擊)；邊緣卷曲(加熱 的紗線在鈍的小刀邊緣上穿過(guò)，從而引起在內(nèi)部共混物處晶體斷裂)；齒輪卷曲(加熱的紗 線在齒輪的輪之間穿過(guò)并且卷曲形狀定型)；針織-解針織(knit-deknitM將紗線針織到 熱定型且拆散的織物內(nèi))；空氣噴射變形(在射流組件內(nèi)部通過(guò)湍流的空氣流過(guò)度喂入紗 線，結(jié)果在長(zhǎng)絲內(nèi)形成纏結(jié)的圈)；雙組分卷曲(紗線由不對(duì)稱截面的雙組分纖維組成，且 在不同收縮率情況下進(jìn)行熱松弛(hear relaxation)).通?？稍诜强椩炜椢锏闹圃熘幸缶砬w維，從而在纖維鋪列工藝過(guò)程中，提供 纖維物料所需的摩擦或內(nèi)聚強(qiáng)度。另外，對(duì)于諸如可要求一定程度的蓬松、柔軟和懸垂能力 的紡織品服裝之類(lèi)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，采用卷曲纖維制造的非織造織物可被視為是理想的。然而，對(duì)于前面提及的工業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，卷曲纖維的方法可降低或損害待制造的一 些非織造織物的能力。另外，卷曲工藝可在一些纖維上產(chǎn)生熱或機(jī)械應(yīng)力，這可引起纖維斷 裂和/或所得非織造織物顯示出較低的強(qiáng)度特征。本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容涉及生產(chǎn)具有合成纖維(即通過(guò)一些聚合的合成工序和/或后 聚合化學(xué)工藝而生產(chǎn)的纖維)的織物，所述合成纖維可包括最多98wt%的多根非卷曲的纖 維，即沒(méi)有卷曲且在纖維制造過(guò)程中(例如，在擠出成形過(guò)程中)沒(méi)有進(jìn)行纖維卷曲操作和 /或誘導(dǎo)卷曲的纖維。非卷曲的纖維在含水或含有水的介質(zhì)內(nèi)可以是可溶性的，且若可溶纖 維進(jìn)行卷曲工藝中的干燥或蒸汽加熱，則可降低或破壞這種溶解度。采用非卷曲纖維形成 的織物然后可形成為化學(xué)-機(jī)械平面化墊。如上所述，織物可以是非織造織物，或織造織物，或者針織織物，其中可通過(guò)形成 不連續(xù)纖維的墊，制成織物。此處提到不連續(xù)纖維可理解為長(zhǎng)度小于或等于4. Ocm或在 0. lcm-4.0cm范圍內(nèi)，以0. Icm遞增的纖維?？赏ㄟ^(guò)許多方法，例如干法成網(wǎng)和/或氣流成 網(wǎng)，形成墊，其中可從包(bale)中分離纖維，形成為墊，和通過(guò)空氣流分配或者通過(guò)在給定 角度下或者以隨機(jī)的結(jié)構(gòu)梳理而校直(align)。任選的可除去的穩(wěn)定劑織物可用作墊的載體。穩(wěn)定劑可包括紡粘織物、熔噴法織 物或其他織物。另外，穩(wěn)定劑可由合成或天然纖維，其中包括聚酯、聚烯烴、尼龍等形成。一 旦粘結(jié)，則可從織物中除去該任選的穩(wěn)定劑?？赏ㄟ^(guò)機(jī)械、熱、化學(xué)方法或其結(jié)合，粘結(jié)非織造織物。機(jī)械方法的實(shí)例可包括縫 編、針刺、射流噴網(wǎng)或水力纏結(jié)等。熱粘結(jié)技術(shù)可包括熱壓延，通過(guò)空氣粘結(jié)，紅外粘結(jié)或超 聲焊接等，化學(xué)技術(shù)可包括使用溶劑、粘合劑或化學(xué)粘接劑等。另外，可在紡粘和熔噴技術(shù) 中使用聚合物樹(shù)脂，形成非織造織物，于是可以使樹(shù)脂熔融，并在氣流下通過(guò)噴嘴或噴絲頭
6擠出到傳輸帶上，控制纖維的鋪列。在這些情況下，鋪列纖維可以如上所述是連續(xù)(長(zhǎng)度大 于4. Ocm)或不連續(xù)(長(zhǎng)度小于或等于4. Ocm)的纖維。如上所述，合成纖維可包括最多98. Owt %的非卷曲纖維，其中包括在 1.0%-98. 范圍內(nèi)的所有值和遞增值的非卷曲纖維，其中以1.0Wt%遞增。優(yōu)選地，非 卷曲纖維的重量可以是大于或等于50. 0wt%，從而提供優(yōu)選在50. 0% -98. 水平下的 非卷曲纖維范圍。更優(yōu)選，非卷曲纖維的水平可以是以50. Owt% -90. 的水平存在。這 種纖維可包括例如聚酯、聚烯烴、聚酰胺、人造絲、聚氨酯、聚砜，和水溶性或可溶脹的聚丙 烯酸酯、聚乙烯醇、藻酸鹽和果膠，以及由復(fù)雜碳水化合物、淀粉或纖維素衍生的纖維，及其 結(jié)合物。此外，諸如聚丙烯酸酯或聚乙烯醇之類(lèi)的纖維可以未交聯(lián)或不完全交聯(lián)。例如，在 聚合物鏈或主鏈上小于50%可獲得的交聯(lián)部分(反應(yīng)性或官能團(tuán))可以交聯(lián)，其中包括在 0%-50%范圍內(nèi)的所有值，例如0%-10%。一般地，對(duì)于拋光墊應(yīng)用來(lái)說(shuō)，非卷曲的纖維長(zhǎng) 度范圍最終可以是0. lcm-127cm，其中包括在其內(nèi)的所有值和遞增值，和纖維直徑范圍可以 是1.0-1000微米，其中包括在其內(nèi)的所有值和遞增值。例如，非卷曲纖維的纖維直徑范圍 可以是5. 0-50微米。至少一部分或所有非卷曲纖維可以至少部分(小于IOOwt % )或幾乎完全可溶 (95% -IOOwt % )于水溶液(含水的液體)內(nèi)。另外，溶解度變化的纖維可加入到該織物 中。例如，可將具有第一溶解度(S1)的第一非卷曲纖維加入到具有第二溶解度(S2)的第二 非卷曲纖維中，和其中S1的數(shù)值不同于&。同樣可共混多于兩種纖維，例如在其中可選擇 具有三種溶解度的纖維的情況下，各自具有不同的溶解度。因此，可存在三種纖維，所述纖 維可以非卷曲，各自對(duì)所選擇的水溶液(或漿料)具有溶解度，其中三種纖維的S1J2和& 的相對(duì)值全部不同。提到在水溶液內(nèi)變化的溶解度可理解為其中對(duì)于給定的水溶液來(lái)說(shuō)，評(píng)價(jià)纖維溶 解時(shí)間的情形。因此，溶解度大于相應(yīng)纖維溶解度的纖維表明對(duì)于給定水溶液來(lái)說(shuō)，具有較 大溶解度的纖維比具有較低溶解度的纖維將相對(duì)快速地溶解。如上所述，提到水溶液可理 解為含水的溶液，其中水的存在量為至少5. 0wt%的水平。纖維的余量，2-98wt%，其中包括在其內(nèi)的所有值和遞增值，可包括卷曲纖維。卷 曲纖維可包括聚酯，聚烯烴，聚酰胺，纖維素，人造絲，聚氨酯，聚砜等。卷曲纖維的長(zhǎng)度是 0. lcm-127cm，其中包括在其內(nèi)的所有值和遞增值，和纖維的直徑范圍可以是1-1000微米， 其中包括在其內(nèi)的所有值和遞增值。因此，要理解，對(duì)于在sowt^-gowt^范圍內(nèi)的卷曲可 溶纖維的含量來(lái)說(shuō)，卷曲纖維的含量可以是50wt %-IOwt %內(nèi)的相應(yīng)范圍。在一個(gè)實(shí)例中，卷曲纖維部分本身可以在水溶液內(nèi)可溶或者不可溶。在另一實(shí)例 中，卷曲纖維可以是雙組分纖維，即可包括至少兩種組分的纖維，例如由兩種不同的重復(fù)單 元限定的兩種不同聚合物組分，所述聚合物組分可顯示出不同的軟化點(diǎn)(例如，玻璃化轉(zhuǎn) 變溫度或Tg)或熔融溫度(Tm)。例如，兩種不同聚合物組分可包括聚酯和聚酰胺，或聚酯和 聚烯烴，等。另外，卷曲纖維可包括粘合劑纖維，例如可顯示出比例如非卷曲纖維低的軟化 點(diǎn)或熔融溫度的纖維。粘合劑纖維和/或雙組分纖維當(dāng)在升高溫度下軟化或熔融時(shí)，可在 纖維墊內(nèi)用作粘合劑或固定劑(fastening agent) 0可將纖維形成為墊子并且最終形成為織物，如圖1的流程圖中描述的實(shí)施例所 述。該方法10可始于拆包，即從包20中投梭(picking)或除去纖維或纖維的絨頭。然后纖維絨頭可粗糙地開(kāi)松或至少部分分離30，然后精細(xì)地開(kāi)松40?？赏ㄟ^(guò)干法成網(wǎng)梳理、扯 松或氣流成網(wǎng)，形成纖維網(wǎng)或墊50?？墒褂眯纬煽椢锏臋C(jī)械、熱或化學(xué)技術(shù)，粘結(jié)或者在其 他情況下穩(wěn)定纖維網(wǎng)60。可獨(dú)立于纖維其余部分，即卷曲纖維，加工非卷曲纖維，之后形成墊子，所述墊子 可包括兩種纖維。例如，拆包和/或粗糙和精細(xì)開(kāi)松。然后可一起結(jié)合或共混纖維，并可進(jìn) 行進(jìn)一步的纖維開(kāi)松。在共混之后，可通過(guò)干法成網(wǎng)工藝(通過(guò)使用梳理設(shè)備，形成干燥纖 維網(wǎng)的工藝)或氣流成網(wǎng)工藝(使用空氣流，形成纖維網(wǎng))，形成纖維墊。然后可通過(guò)許多粘結(jié)工藝，其中包括機(jī)械、熱或化學(xué)工藝，粘結(jié)織物墊。例如，可針 織或針繡該墊子。在另一實(shí)例中，可使用粘合劑纖維或雙組分纖維作為一部分的卷曲纖維 或連續(xù)長(zhǎng)絲，粘結(jié)該墊子。
實(shí)施例本發(fā)明的一個(gè)非限制性實(shí)例使用90wt% IOdtex可溶聚丙烯酸酯纖維，例如獲自 Technical Absorbent Ltd.的非卷曲的Oasis 聚丙烯酸酯纖維和獲自Kuraray的1. 7dtex 可溶卷曲Kuralon 聚乙烯醇纖維。首先在沒(méi)有非卷曲Oasis纖維的情況下，通過(guò)粗糙拆 包，然后精細(xì)拆包操作，均勻地分離卷曲Kuralon纖維。另一方面，可對(duì)Oasis纖維進(jìn)行濕 度穩(wěn)定工藝，于是穩(wěn)定纖維的含濕量在5-25wt %纖維內(nèi)，和優(yōu)選在10-20wt %纖維內(nèi)。在 Oasis纖維內(nèi)含濕量的控制可提供所需的抗靜電和表面張力特征以供隨后操作。然后，在通 過(guò)干法成網(wǎng)工藝鋪列之前，徹底混合這兩種纖維。在其中與非卷曲纖維混合之前開(kāi)松僅僅 卷曲纖維的情況下，這一工序是與在開(kāi)松之前混合這兩種纖維的工業(yè)上所接受的工序相背 離的。然而，在本發(fā)明的實(shí)例中，卷曲Kuralon纖維的開(kāi)松使得它們與非卷曲的Oasis纖維 混合更加有效，從而提供大得多的接觸面積以供在鋪列工藝中纖維物料的摩擦或內(nèi)聚強(qiáng)度 的累積?？墒褂幂p質(zhì)的Reemay Polyester紡粘或相當(dāng)?shù)姆强椩炜椢镒鳛殇伭欣w維物料的載 體，防止在粘結(jié)工藝之前，任何纖維斷裂。使用通過(guò)針刺的機(jī)械粘結(jié)，粘結(jié)非織造織物，實(shí)現(xiàn) 所要求的強(qiáng)度特征。這種針刺使用優(yōu)選在50-100次縫制(strokes)/cm2下，20-60隔距的 封閉鉤針?？舍槍?duì)所需的強(qiáng)度特征，對(duì)不同重量的非織造織物優(yōu)化針的類(lèi)型和隔距，其刺穿 深度和針刺密度。可在針刺非織造織物之后，除去Reemay紡粘織物?？稍诨瘜W(xué)-機(jī)械平面 化墊的制造以供用于具有優(yōu)異性能的半導(dǎo)體制造中，使用重量為50g/m2和優(yōu)選200-2000g/ m2的這種織物。另一非限定性實(shí)例確切地使用相同的纖維混合物和制造非織造織物的工藝，例外 的是所使用的Oasis纖維的直徑在20dtex下，相對(duì)較大。所得墊子產(chǎn)品可以用于其中可溶 纖維尺寸對(duì)性能來(lái)說(shuō)有利的另一化學(xué)-機(jī)械平面化應(yīng)用中。可理解，在一些實(shí)施方案中，在上述實(shí)施例中所述的步驟可按照給定順序發(fā)生。例 如，一起混合和開(kāi)松所有纖維類(lèi)型(這是非織造織物工業(yè)中常見(jiàn)的實(shí)踐)可導(dǎo)致不均勻地 混合和纖維斷裂，當(dāng)纖維類(lèi)型之一未卷曲、濕度敏感和/或發(fā)脆時(shí)。這種非卷曲的纖維由于 機(jī)械纖維混合和開(kāi)松作用導(dǎo)致可斷裂，從而導(dǎo)致弱且不均勻的非織造織物。正如所提及的，本發(fā)明的應(yīng)用之一是制造化學(xué)-機(jī)械平面化(CMP)墊。例如，在一 個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，含5%-95wt%可溶非卷曲纖維，例如以上提及的Oasis聚丙烯酸酯 纖維和2-98wt%另一可溶或不可溶卷曲纖維的織物?？山柚煞ǔ删W(wǎng)工藝和針刺結(jié)合，形成織物。然后可將該織物浸漬在聚合物前體，例如與固化劑混合的聚氨酯預(yù)聚物內(nèi)，和可硬 化該聚合物前體，形成平面化墊可由其形成的實(shí)心片材或墊子。在升高溫度下的后固化工 藝可使聚氨酯的固化完全。包埋在固化聚氨酯內(nèi)的非織造織物隨后可通過(guò)在去離子水內(nèi)溶 解而除去，從而留下孔隙和空的溝道的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，其中發(fā)現(xiàn)所述網(wǎng)絡(luò)對(duì)于化學(xué)-機(jī)械平面 化高度有效。與上述一致，可理解，相對(duì)于針對(duì)給定拋光墊應(yīng)用可形成的孔度分布和可形成的 孔隙大小，可方便地調(diào)節(jié)所形成的孔隙。也就是說(shuō)，可理解，一旦溶解，則纖維將在墊內(nèi)提供 開(kāi)口和相應(yīng)的孔隙度。因此，纖維的長(zhǎng)度與直徑，以及纖維形狀(卷曲vs非卷曲)，在給定 墊子內(nèi)纖維的濃度，和纖維的纏結(jié)與取向全部可調(diào)節(jié)，以便一旦纖維溶解，則在墊子內(nèi)提供 所需的孔隙度分布。這反過(guò)來(lái)可影響拋光，因?yàn)樗纬傻目紫抖瓤商峁┡c漿料和漿料內(nèi)的 磨蝕顆粒相對(duì)更多或相對(duì)更少的相互作用。例如，在可溶的非卷曲纖維的情況下，可形成的 孔隙在通常圓柱形的結(jié)構(gòu)內(nèi)的長(zhǎng)度可以是0. lcm-127cm和直徑為1. 0微米-1000微米，優(yōu) 選5. 0微米-50. 0微米，所述結(jié)構(gòu)通常沒(méi)有與卷曲纖維結(jié)構(gòu)一起獲得，這是因?yàn)槔w維卷曲導(dǎo) 致的。另外，在墊子內(nèi)產(chǎn)生的孔隙含量可以是墊子體積的最多90.0%，優(yōu)選范圍為30.0體 積％-60.0體積％。可在+/-1.0%的水平下調(diào)節(jié)這種孔隙含量。如此表達(dá)的孔隙含量是墊 子孔隙體積對(duì)被評(píng)價(jià)的給定墊子的總體積的關(guān)系。另外，人們可選擇在墊子的特定區(qū)域內(nèi) (例如，在暴露于拋光漿料的墊子部分內(nèi))放置該可溶纖維。按照這一方式，一部分墊子可 連續(xù)溶解并形成用于給定拋光方案的孔隙，和固定到拋光工具上的墊子的其他(othe)部 分將保持不變。在再一實(shí)例中，可通過(guò)以與以上提及的相同方式，混合水溶性非卷曲纖維與不可 溶的粘合劑或雙組分纖維，形成墊子。然后可通過(guò)干法成網(wǎng)或氣流成網(wǎng)工藝，形成非織造織 物，從而生產(chǎn)均勻或不均勻的纖維墊。然后，可通過(guò)熱、機(jī)械或化學(xué)粘結(jié)技術(shù)，粘結(jié)非織造織 物，從而生產(chǎn)織物。然后，可施加熱和壓力到織物上，將織物形成為有或無(wú)前述聚氨酯前體 的實(shí)心(solid)拋光墊。與前面的實(shí)例一樣，可溶纖維可溶解并從墊子中除去，從而導(dǎo)致有 益于化學(xué)-機(jī)械平面化的孔隙和/或空的溝道。因此，拋光墊可包括通過(guò)拋光墊主體分散的許多可溶纖維(卷曲或非卷曲)。圖2 示出了拋光墊10的實(shí)例，其中包括非卷曲纖維12可溶(在水溶液內(nèi))的網(wǎng)絡(luò)，所述墊因此 可具體地包括-98wt%的非卷曲纖維和因此可包括一部分非卷曲纖維(可溶和/或 不可溶)作為其余部分。可溶纖維可包埋在聚合物基體14內(nèi)，或者可溶纖維單獨(dú)或與其他 非纖維結(jié)合可構(gòu)成全部的拋光墊。當(dāng)墊子的表面16通過(guò)拋光或機(jī)械切削磨掉時(shí)，可暴露可 溶纖維12。若存在水溶液，則可溶纖維可溶解，從而留下在墊子內(nèi)限定的溝槽。拋光墊本身可包括最多IOOwt %可溶纖維(卷曲或非卷曲)，其中包括在 2% -IOOwt%范圍內(nèi)的所有值和遞增值。例如，拋光墊可含有75wt%非卷曲的可溶纖維和 25wt%卷曲可溶纖維。而且，拋光墊可含有所述的100wt%可溶和非卷曲纖維。因此，可選 擇使用本發(fā)明的可溶纖維，提供卷曲和非卷曲纖維的底層分布，正如本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容所述?？扇芾w維也可以以相對(duì)均勻的方式分布在整個(gè)墊子當(dāng)中，即在給定體積內(nèi)可溶纖 維的重量部分可以相對(duì)類(lèi)似于在拋光墊的其他部分內(nèi)可溶纖維的重量部分。正如圖3所 示，可溶纖維12也可分布在墊子10的特定部分內(nèi)，以便相對(duì)較大濃度的可溶纖維可布置在 拋光墊16的給定表面附近(例如，在墊子表面的0. Icm以內(nèi))，而拋光墊的另一給定表面18可包括很少到?jīng)]有包括可溶纖維(例如，在表面18的1.0cm以內(nèi)沒(méi)有可溶纖維)。可理 解，可在平面化墊的其他部分內(nèi)，例如在拋光墊的外部表面或內(nèi)部表面附近，獲得相對(duì)較大 濃度的可溶纖維，或者與拋光墊體積內(nèi)的各種區(qū)域一起獲得。再者，正如所述的，在所形成的拋光墊內(nèi)的可溶纖維當(dāng)與含水基拋光溶液(例如 含有至少約10%水)或水接觸時(shí)可溶解。拋光溶液可包括例如在拋光溶液內(nèi)分散的磨蝕顆 粒。接下來(lái)關(guān)注圖4，圖4闡述了墊子的除去速度(A/min) (Y-軸)vs所拋光的半導(dǎo)體 晶片數(shù)量的圖表，所述墊子在一種情況下含有卷曲的可溶纖維(聚乙烯醇基)和在另一情 況下包括非卷曲的纖維(聚乙烯醇基)。更具體地，墊子1包括在聚氨酯基體內(nèi)的卷曲可溶 纖維，而卷曲纖維以約25wt%的用量存在。墊子2包括同樣在聚氨酯基體內(nèi)的非卷曲的可 溶纖維，且含量也在約25wt %下?？煽闯?，預(yù)料不到的是，墊子2的除去速度通常較高，從而 證明對(duì)于此處所述的非卷曲纖維來(lái)說(shuō)拋光的改進(jìn)。在圖4中，所述的漿料是氧化物CMP拋 光漿料，該漿料是水性漿料。接下來(lái)關(guān)注圖5，圖5闡述了拋光基底的不均勻性(Y-軸)vs所拋光的半導(dǎo)體晶片 數(shù)量的圖表?？衫斫?，目標(biāo)是由拋光操作提供晶片內(nèi)的厚度均勻度。墊子1再次包括在聚 氨酯基體內(nèi)的卷曲的可溶纖維(聚乙烯醇基)，而卷曲纖維的存在量為約25wt%。墊子2 再次包括也在聚氨酯基體內(nèi)的非卷曲的可溶纖維(聚乙烯醇基)，且含量也在約25wt %下。 可看出，一旦將拋光操作應(yīng)用到約10個(gè)晶片上，則非卷曲的纖維顯示出拋光晶片厚度的改 進(jìn)的均勻度，從而再次證明針對(duì)非卷曲纖維基CMP墊子，此處所述的拋光改進(jìn)。在圖5中， 所述的漿料是氧化物CMP拋光漿料，該漿料是水性漿料。盡管描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但應(yīng)當(dāng)理解可在沒(méi)有脫離本發(fā)明的精神和所 附權(quán)利要求的范圍的情況下，作出各種變化、改變和改性。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)當(dāng)參考 上述說(shuō)明確定，而是應(yīng)當(dāng)參考所附權(quán)利要求以及其全部等價(jià)范圍來(lái)確定。此外，應(yīng)當(dāng)理解， 所附權(quán)利要求不必然包括申請(qǐng)人授權(quán)要求保護(hù)的本發(fā)明的最寬范圍，或者本發(fā)明可要求保 護(hù)的唯一方式，或者所需的所有弓I證特征。
10
權(quán)利要求
1.用于半導(dǎo)體化學(xué)機(jī)械平面化的拋光墊，它包括含墊子的織物，所述墊子含有合成纖維，其中所述纖維是非卷曲的纖維，其中所述非卷 曲的纖維在所述墊子內(nèi)的存在量為1.0wt% -98. 0wt%，和其中所述非卷曲的纖維的長(zhǎng)度 為0. lcm-127cm和直徑為1. 0-1000微米。
2.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所述非卷曲的纖維至少部分可溶于水溶液內(nèi)。
3.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所述非卷曲的纖維包括兩種纖維，其中一種具有在漿料 內(nèi)的第一溶解度(Si)，另一種具有在漿料內(nèi)的第二溶解度(S2)，其中S1小于&。
4.權(quán)利要求1的拋光墊，其中機(jī)械纏結(jié)所述非卷曲的纖維。
5.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所述非卷曲的纖維彼此熱或化學(xué)粘結(jié)。
6.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所述非卷曲的纖維在所述墊子內(nèi)的存在量為 50. Owt% -90wt%，和所述墊子包括存在量為10wt% -50wt%的卷曲纖維。
7.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所述墊子進(jìn)一步包括聚合物基體。
8.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所述非卷曲的纖維的直徑為5.0微米-50. 0微米。
9.權(quán)利要求1的拋光墊，其中所述織物包括非織造、織造和/或針織織物。
10.用于半導(dǎo)體化學(xué)機(jī)械平面化的拋光墊，它包括含墊子的織物，所述墊子含有合成纖維，其中所述纖維是非卷曲的纖維，其中所述非卷 曲的纖維在所述墊子內(nèi)的存在量為1.0wt% -98. 0wt%，和其中所述非卷曲的纖維的長(zhǎng)度 為0. lcm-127cm和直徑為1. 0-1000微米，和其中所述非卷曲的纖維至少部分可溶于水溶液 內(nèi)。
11.權(quán)利要求10的拋光墊，其中所述墊子包括不可溶的纖維，其中所述不可溶的纖維 包括卷曲纖維和/或非卷曲的纖維。
12.權(quán)利要求10的拋光墊，其中所述非卷曲的至少部分可溶的纖維的存在量為 50wt% -98wt%0
13.權(quán)利要求10的拋光墊，其中所述非卷曲的至少部分可溶的纖維包括兩種纖維，其 中一種在所述水溶液內(nèi)具有第一溶解度(Si)，和其中一種在所述水溶液內(nèi)具有第二溶解度 (S2)，其中S1小于&。
14.權(quán)利要求10的拋光墊，其中機(jī)械纏結(jié)所述非卷曲的至少部分可溶的纖維。
15.權(quán)利要求10的拋光墊，其中所述非卷曲的至少部分可溶的纖維彼此熱或化學(xué)粘結(jié)。
16.權(quán)利要求10的拋光墊，其中所述非卷曲的至少部分可溶的纖維在所述墊子內(nèi)的存 在量為50. Owt % -90wt%，和所述墊子包括存在量為IOwt % -50wt%的卷曲纖維。
17.權(quán)利要求10的拋光墊，其中所述墊子進(jìn)一步包括聚合物基體。
18.權(quán)利要求10的拋光墊，其中所述非卷曲的至少部分可溶的纖維的直徑為5.0微 米-50. 0微米。
19.權(quán)利要求10的拋光墊，其中在所述墊子內(nèi)選擇性地布置所述非卷曲的至少部分可 溶的纖維，其中所述位置包括被構(gòu)造以接觸拋光漿料的拋光墊的那部分。
20.權(quán)利要求10的拋光墊，其中所述織物包括非織造、織造和/或針織織物。
21.半導(dǎo)體化學(xué)-機(jī)械平面化的方法，該方法包括供應(yīng)含合成纖維的墊子，其中所述纖維是非卷曲的纖維，其中所述非卷曲的纖維在所述墊子內(nèi)的存在量為1. Owt% -98. Owt%，和其中所述非卷曲的纖維的長(zhǎng)度為0. lcm-127cm 和直徑為1. 0-1000微米；和 用所述墊子拋光半導(dǎo)體。
22.權(quán)利要求21的方法，進(jìn)一步包括供應(yīng)用于拋光的漿料，其中所述漿料為液體形式，在拋光半導(dǎo)體用的拋光工具上放置含所述纖維的所述織物，所述纖維包括所述非卷曲 的纖維。
23.權(quán)利要求21的方法，其中所述非卷曲的纖維在所述非織造墊子內(nèi)的存在量為 50. Owt % -90. Owt %。
24.權(quán)利要求21的方法，其中所述非卷曲的纖維的直徑為5.0-50. 0微米。
25.權(quán)利要求21的方法，其中所述非卷曲的纖維包括兩種纖維，其中一種在所述漿料 內(nèi)具有第一溶解度(Si)，和其中一種在所述漿料內(nèi)具有第二溶解度(S2)，其中S1小于&。
26.權(quán)利要求21的方法，其中機(jī)械纏結(jié)所述非卷曲的纖維。
27.權(quán)利要求21的方法，其中所述非卷曲的纖維彼此熱或化學(xué)粘結(jié)。
28.權(quán)利要求21的方法，其中所述非卷曲的纖維在所述墊子內(nèi)的存在量為 50. Owt % -90wt%，和所述墊子包括存在量為IOwt % -50wt%的卷曲纖維。
29.權(quán)利要求21的方法，其中所述墊子進(jìn)一步包括聚合物基體。
30.權(quán)利要求21的方法，其中所述織物包括非織造、織造和/或針織織物。
全文摘要
提供用于半導(dǎo)體制造的化學(xué)-機(jī)械平面化墊子。該墊子包括合成纖維，所述合成纖維是非卷曲的纖維，它在墊子內(nèi)的存在量為1.0wt％-98.0wt％，和其中非卷曲的纖維的長(zhǎng)度為0.1cm-127cm和直徑為1.0-1000微米。
文檔編號(hào)B32B27/04GK102143826SQ200980134303
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2009年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
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