CN105583721B - 抛光垫及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抛光垫及其制造方法。该抛光垫包括一基底层及一抛光层。该基底层具有一第一表面及一第二表面。该抛光层位于该基底层的第一表面上，且具有多条第二纤维、一高分子弹性体及多个孔洞，所述第二纤维不规则排列且交错而形成所述孔洞，该高分子弹性体附着至所述第二纤维且不填满所述孔洞。

Description

抛光垫及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种抛光垫及其制造方法，特别是一种具有孔洞的抛光垫及其制造方法。
背景技术
参考图1，其显示已知(常规)抛光垫的剖视示意图。该已知抛光垫1的制造方法如下：形成一聚氨酯树脂(Polyurethane Resin)于一不织布10的上表面101上。接着，将该不织布10及该聚氨酯树脂浸置于一含浸(浸渍)槽的固化液中，以固化该聚氨酯树脂，而形成一研磨层12，其中该研磨层12具有一上表面121及多个微孔(Cell)14。接着，再以砂纸研磨该研磨层12的上表面121，以制造绒毛感，且使得所述微孔14开口于该研磨层12的上表面121，以制得一抛光垫1。
该已知抛光垫1的缺点如下：所述微孔14的发泡性跟许多工艺参数有关，例如固化液的浓度、温度与机台的产速等。只要其中一项参数调整不完全，就容易造成该抛光垫1本身的缺陷，例如：出毛(不织布的纤维突出超过该研磨层12的上表面121)、并纤(多条前述突出纤维合并在一起)或风船(该研磨层12底部具有气泡)等问题。因此，造成该抛光垫1的良率过低，增加制造成本。此外，该含浸的时间过长，造成制造该抛光垫1的工时也随之过长。
因此，有必要提供一创新且富有进步性的抛光垫及其制造方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种抛光垫，其包括一基底层及一抛光层。该基底层具有一第一表面及一第二表面。该抛光层位于该基底层的第一表面上，且具有多条第二纤维、一高分子弹性体及多个孔洞，所述第二纤维不规则排列且交错而形成所述孔洞，该高分子弹性体附着至所述第二纤维且不填满所述孔洞。
本发明还提供一种抛光垫的制造方法，其包括以下步骤：(a)提供一基底层，该基底层具有一第一表面及一第二表面；(b)将一第二高分子材料加热成熔融态；(c)将该熔融态的第二高分子材料喷洒在该基底层的第一表面，其中该第二高分子材料形成多条第二纤维，所述第二纤维不规则排列且交错而形成多个孔洞；及(d)将所述第二纤维含浸于一第三高分子材料中，使得该第三高分子材料附着至所述第二纤维且不填满所述孔洞，以形成一抛光层。
由此，所述第二纤维为蓬松的多孔性结构，不需形成已知的微孔(Cell)，因此不会有已知的出毛、并纤或风船等问题，因而可提高该抛光垫的良率，降低制造成本。此外，所述孔洞的形状及尺寸大小较为均一，在研磨或抛光加工过程中，研磨液及研磨粒子容易进出所述孔洞。再者，该抛光垫不易起毛球，不易刮伤被抛光的工件。再者，该抛光垫的厚度及所述孔洞的尺寸大小可调整，因此可定制化。
附图说明
图1显示已知抛光垫的剖视示意图。
图2至图5显示本发明抛光垫的一实施例的制造方法的工艺步骤示意图。
图6显示图5中区域A的局部放大示意图。
具体实施方式
本发明提供一种抛光垫，该抛光垫应用于化学机械研磨(CMP)工艺中对一待抛光组件进行研磨或抛光。该待抛光组件包括但不限于半导体、储存介质基材、集成电路、LCD平板玻璃、光学玻璃及光电面板等物体。
参考图2至图5，其显示本发明抛光垫的一实施例的制造方法的工艺步骤示意图。参考图2，提供一基底层20。该基底层20具有一第一表面201、一第二表面202及多条第一纤维203。所述第一纤维203由一第一高分子材料固化而成，该第一高分子材料选自聚酰胺树脂(Polyamide Resin)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、尼龙(Nylon)、聚丙烯(Polyproylene,PP)、聚酯树脂(Polyester Resin)、丙烯酸类树脂(Acrylic Resin)、聚丙烯腈树脂(Polyacrylonitrile Resin)及热塑性聚氨酯树脂(Thermoplastic Urethane,TPU)。所述第一纤维203的长度为40mm～60mm，较佳为51mm，且所述第一纤维203的纤维细度为0.2μm～0.5μm，较佳为0.4μm。
参考图3，提供一第二高分子材料22及一熔喷(Melt Blowing)设备3。该第二高分子材料22选自聚酰胺树脂(Polyamide Resin)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneTerephthalate,PET)、尼龙(Nylon)、聚丙烯(Polyproylene,PP)、聚酯树脂(PolyesterResin)、丙烯酸类树脂(Acrylic Resin)、聚丙烯腈树脂(Polyacrylonitrile Resin)及热塑性聚氨酯树脂(Thermoplastic Urethane,TPU)。该第二高分子材料22的粘度为1000cps～10000cps。
该熔喷(Melt Blowing)设备3包括一进料区30、一加热区32、一输送管道34、一喷嘴36、一输送带38及二个转动轮40。该输送带38用以承载该基底层20，且该输送带38被所述转动轮40所驱动从而可带动该基底层20移动。该进料区30用以容纳该第二高分子材料22，且将该第二高分子材料22提供至该加热区32。该加热区32用以将该第二高分子材料22加热成熔融态，且将该熔融态的第二高分子材料22输送至该输送管道34。在本实施例中，该加热区32的温度为250℃以上，且加热时间为10分钟至15分钟，较佳为10分钟。
接着，该熔融态的第二高分子材料22经由该输送管道34进入该喷嘴36。该喷嘴36之内具有高压气体361，用以将该熔融态的第二高分子材料22以射出成型方式喷洒在位于该输送带38的该基底层20的第一表面201上，其中该第二高分子材料22形成多条第二纤维24。喷洒后，所述第二纤维24不规则排列且交错而形成多个孔洞。所述第二纤维24的纤维细度为0.01mm至1mm，且所述第二纤维24的长度为50mm～60mm，较佳为55mm。在本实施例中，所述第一纤维203的长度小于或等于所述第二纤维24的长度。在本实施例中，利用该喷嘴36射出所述第二纤维24，且该喷嘴36与该基底层20之间有相对移动，亦即，该喷嘴固定不动而该基底层20可移动，或该基底层20固定不动而该喷嘴36可移动。在本实施例中，喷洒一次所述第二纤维24所形成的厚度约在0.02mm～2mm，因此，可视所需厚度以决定来回喷洒的次数。
接着，在常温(25℃)下冷却所述第二纤维24，冷却时间5小时，以固化所述第二纤维24。要注意的是，所述第二纤维24不规则排列且交错而形成多个孔洞，所述孔洞亦为不规则排列。
接着，将所述第二纤维24含浸于一第三高分子材料中。该第三高分子树脂的材质选自聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(Polyethylene Terephthalate Resin)、定向聚丙烯树脂(Oriented Polypropylene Resin)、聚碳酸酯(Polycarbonate Resin)、聚酰胺树脂(Polyamide Resin)、环氧树脂(Epoxy Resin)、酚醛树脂(Phenolic Resin)、聚氨酯树脂(Polyurethane Resin)、聚苯乙烯树脂(Polystyrene Resin)及丙烯酸类树脂(AcrylicResin)。该第三高分子材料的粘度为200cps～300cps。亦即，该第二高分子材料22的粘度大于该第三高分子材料的粘度，使得该第三高分子材料仅会附着至所述第二纤维24且不填满所述孔洞，以形成一抛光层22(图4)。
参考图4，利用一高温(110℃)的挤压轮42挤压该基底层20及该抛光层22，以将多余的第三高分子材料挤出，同时使得该抛光层22的所述第二纤维24更为致密，且使得该抛光层22的表面较为平坦。此步骤可调整所述第二纤维24之间的孔洞的尺寸，同时可调整该抛光层22的厚度。
接着，利用一烘箱在100℃～150℃的条件下烘干该基底层20及该抛光层22。接着，再冷却所述第二纤维24上的第三高分子材料，使其形成一高分子弹性体。在本实施例中，利用一常温的挤压轮挤压该基底层20及该抛光层22，使其冷却。此时，该第三高分子材料固化成一高分子弹性体。
接着，再以砂纸研磨该抛光层22的上表面221，以制造绒毛感，且使得所述第二纤维24之间的孔洞开口于该抛光层22的上表面221，以制得本实施例的抛光垫2(图5)。
参考图5，其显示本发明抛光垫的一实施例的剖视示意图。参考图6，其显示图5中区域A的局部放大示意图。该抛光垫2的密度为0.1～0.44g/cm3，且包括一基底层20及一抛光层22。该基底层20具有一第一表面201、一第二表面202及多条第一纤维203。所述第一纤维203由一第一高分子材料固化而成，该第一高分子材料选自聚酰胺树脂(PolyamideResin)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、尼龙(Nylon)、聚丙烯(Polyproylene,PP)、聚酯树脂(Polyester Resin)、丙烯酸类树脂(Acrylic Resin)、聚丙烯腈树脂(Polyacrylonitrile Resin)及热塑性聚氨酯树脂(Thermoplastic Urethane,TPU)。所述第一纤维203的长度为40mm～60mm，较佳为51mm，且所述第一纤维203的纤维细度为0.2μm～0.5μm，较佳为0.4μm。
该抛光层22位于该基底层20的第一表面201上，且具有多条第二纤维24、一高分子弹性体26及多个孔洞28。所述第二纤维24不规则排列且交错而形成所述孔洞28，该高分子弹性体26附着至所述第二纤维24且不填满所述孔洞28。所述第二纤维24由一第二高分子材料固化而成，该第二高分子材料选自聚酰胺树脂(Polyamide Resin)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、尼龙(Nylon)、聚丙烯(Polyproylene,PP)、聚酯树脂(Polyester Resin)、丙烯酸类树脂(Acrylic Resin)、聚丙烯腈树脂(Polyacrylonitrile Resin)及热塑性聚氨酯树脂(Thermoplastic Urethane,TPU)；该高分子弹性体26由一第三高分子材料固化而成，该第三高分子树脂的材质选自聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(Polyethylene Terephthalate Resin)、定向聚丙烯树脂(OrientedPolypropylene Resin)、聚碳酸酯(Polycarbonate Resin)、聚酰胺树脂(PolyamideResin)、环氧树脂(Epoxy Resin)、酚醛树脂(Phenolic Resin)、聚氨酯树脂(PolyurethaneResin)、聚苯乙烯树脂(Polystyrene Resin)及丙烯酸类树脂(Acrylic Resin)。
所述第二纤维24利用熔喷(Melt Blowing)方式形成，如上所述。所述第二纤维24的纤维细度为0.01mm至1mm，且所述第二纤维24的长度为50mm～60mm，较佳为55mm。在本实施例中，所述第一纤维203的长度小于或等于所述第二纤维24的长度。要注意的是，该高分子弹性体26附着至所述第二纤维24。
所述孔洞28于该抛光层22的上表面221具有多个开口，所述开口的尺寸为0.01至1μm。要注意的是，所述孔洞28并非已知的微孔(Cell)，而是由所述第二纤维24交错所限定出来的。所述孔洞28在研磨或抛光加工过程中供研磨液及研磨粒子进出。
本实施例的优点如下。第一，本实施例的所述第二纤维24为蓬松的多孔性结构，不需形成已知的微孔(Cell)，因此不会有已知出毛、并纤或风船等问题，因而可提高该抛光垫2的良率，降低制造成本。第二，所述孔洞28的形状及尺寸大小较为均一，在研磨或抛光加工过程中，研磨液及研磨粒子容易进出所述孔洞28。第三，该抛光垫2不易起毛球，不易刮伤被抛光工件。第四，该抛光垫2的厚度及所述孔洞28的尺寸大小可调整，因此可定制化。
兹以下列实例详细说明本发明，但并不意味着本发明仅限于此实例所公开的内容。
实例：
首先，提供厚度51mm的不织布基材，其重量为215g/m2，且密度为0.215g/cm3。该不织布基材的纤维的材质为100％的尼龙(Nylon)，且细度为3丹尼。
接着，提供300g的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate,PET)至一熔喷(Melt Blowing)设备，该熔喷设备于温度26℃、一大气压下，将该聚对苯二甲酸乙二醇酯加热到200℃，使其成为熔融态。接着，利用高速压力喷头以5psi的压力以射出成型的方式射出，喷洒在该不织布基材上，以形成第二纤维。所述第二纤维的纤维细度为0.01mm至1mm。
接着，将该不织布基材及其上的第二纤维浸入粘度200cps的聚氨酯树脂(Polyurethane Resin)中，以形成一抛光层。接着，经过间隙0mm、2kg/cm2的挤压轮挤压该不织布基材及该抛光层，以将多余的聚氨酯树脂挤出。接着，用130℃的烘箱将该不织布基材及该抛光层烘干。接着，再经过温度为常温的挤压轮冷却，此时，该聚氨酯树脂固化成一高分子弹性体。接着，再以砂纸研磨该抛光层的上表面，以制造绒毛感，且使得所述第二纤维之间的孔洞开口于该抛光层的上表面，以制得本实例的抛光垫，其中该抛光垫的厚度为1.50mm～1.55mm，且所述开口的尺寸为0.01至1μm。
上述实施例仅为了说明本发明的原理及其功效，并非用于限制本发明，因此本领域技术人员可对上述实施例进行修改及变化而仍不脱离本发明的精神。本发明所要求保护的范围应如所附权利要求所列。
符号说明
1 已知抛光垫
2 抛光垫
3 熔喷设备
10 不织布
12 研磨层
14 微孔
20 基底层
22 第二高分子材料
22 抛光层
24 第二纤维
26 高分子弹性体
28 孔洞
30 进料区
32 加热区
34 输送管道
36 喷嘴
38 输送带
40 转动轮
42 挤压轮
101 上表面
121 上表面
201 第一表面
202 第二表面
203 第一纤维
221 上表面
361 高压气体

Claims (9)

1.一种抛光垫，包括：
一基底层，其具有一第一表面、一第二表面及多条第一纤维；及
一抛光层，其位于该基底层的第一表面上，且具有多条第二纤维、一高分子弹性体及多个孔洞，所述第二纤维不规则排列且交错而形成所述孔洞，该高分子弹性体附着至所述第二纤维且不填满所述孔洞，所述第一纤维的长度小于或等于所述第二纤维的长度，所述第二纤维由一第二高分子材料固化而成，所述高分子弹性体由一第三高分子材料固化而成，所述第二高分子材料的粘度为1000cps～10000cps，所述第三高分子材料的粘度为200cps～300cps，并且所述第三高分子材料覆盖所述第二纤维的外周表面，除了相邻第二纤维之间的接触界面。
2.如权利要求1的抛光垫，其中该基底层为不织布。
3.如权利要求1的抛光垫，其中所述第二纤维利用熔喷方式形成。
4.如权利要求1的抛光垫，其中所述孔洞于该抛光层的一表面具有多个开口，所述开口的尺寸为0.01至1μm；所述第二纤维的纤维细度为0.01至1mm。
5.如权利要求1的抛光垫，其中所述第二纤维由一第二高分子材料固化而成，该第二高分子材料选自聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚丙烯、聚酯树脂、丙烯酸类树脂、聚丙烯腈树脂及热塑性聚氨酯树脂；该高分子弹性体由一第三高分子材料固化而成，该第三高分子树脂的材质选自定向聚丙烯树脂、聚碳酸酯、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂及聚苯乙烯树脂。
6.一种抛光垫的制造方法，包括以下步骤：
(a)提供一基底层，该基底层具有一第一表面及一第二表面；
(b)将一第二高分子材料加热成熔融态；
(c)将该熔融态的第二高分子材料喷洒在该基底层的第一表面，其中该第二高分子材料形成多条第二纤维，所述第二纤维不规则排列且交错而形成多个孔洞；及
(d)将所述第二纤维含浸于一第三高分子材料中，使得该第三高分子材料附着至所述第二纤维且不填满所述孔洞，以形成一抛光层，其中该步骤(b)的第二高分子材料的粘度大于该第三高分子材料的粘度。
7.如权利要求6的一种抛光垫的制造方法，其中该步骤(a)的该基底层为不织布，其具有多条第一纤维，所述第一纤维的长度小于或等于所述第二纤维的长度。
8.如权利要求6的一种抛光垫的制造方法，其中该步骤(c)包括利用一喷嘴射出所述第二纤维，且该喷嘴与该基底层之间有相对移动；该方法在该步骤(c)之后还包括一冷却所述第二纤维的步骤。
9.如权利要求6的一种抛光垫的制造方法，其中该方法在该步骤(d)之后还包括：
(d1)利用一挤压轮挤压该基底层和该抛光层，以将多余的第三高分子材料挤出；及
(d2)冷却所述第二纤维上的第三高分子材料，使其形成一高分子弹性体。
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