CN1675063A - 控制渗透子垫 - Google Patents

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Abstract

提供一种无缝抛光垫，包括渗透入多孔子垫(3)的深度基本均匀的无缝抛光层(4)。在一种实施方案中，抛光垫包括通过施加可硬化流体到子垫产生的抛光层。在另一实施方案中，在用可硬化流体涂敷前用防渗层涂敷子垫。在每种实施方案中，抛光层和/或防渗层的渗透深度是基本均匀的。还提供了制造无缝抛光垫的方法，抛光垫包括渗透入多孔子垫的深度基本均匀的无缝抛光层。

Description

控制渗透子垫
发明领域
本发明涉及包括渗透入多孔子垫的深度基本均匀的无缝抛光层的无缝抛光垫。
发明背景
生产硅片作为生产微电子半导体元件的前体。从圆柱形硅晶体上平行于它们的主表面劈下晶片生产薄圆盘，一般直径为20-30cm。得到的晶片必须被抛光以得到适合形成电子元件的平坦平面来形成集成芯片半导体器件。典型地，直径20cm的晶片能生产100个或更多的微处理器芯片。
这种集成芯片的设计尺寸正不断地减小，而通过例如各种序列的沉积、制作布线图案和在硅表面蚀刻特征施加的层数却在增加。目前的半导体一般结合达7或8个金属层，并期望未来的设计能包含更多的层。电路尺寸的减小和施加层数的增加正导致对整个芯片制造过程中的硅和半导体晶片的光滑度和平面性有更严格的要求，因为不平坦的表面可能破坏制作布线图案过程和所得电路的整体完整性。
目前使用的标准晶片抛光技术是将晶片定位在通常为圆盘状的旋转抛光垫上方，并固定在大的转台上。通常将化学-机械抛光(CMP)浆液施加到垫表面上，晶片被架空的晶片架支撑在适当位置同时被旋转的垫和浆液抛光。这是对用于抛光透镜、镜子和其它光学元件的光学抛光技术的改进。
明显不同的方法是所谓的线性平面化技术(LPT)，其中抛光垫被固定在支撑带上面。EP-A-0696495中描述的一种这样的垫和带组合包括胶合在薄钢板或其它高强度材料下面带的常规平面聚氨酯抛光垫。
这种现有技术的抛光垫的缺陷在于它们经常包含缝。抛光垫往往在其缝处发生脱层。此外，缝会损伤抛光制品的表面，并会限制垫抛光制品到高平面性程度的能力。由两个或多个较小的垫制成的大垫在较小垫的连接处具有一个或多个缝。参见例如美国专利6179950(Zhang等人)。另外，无论何时连接细长垫的端部形成带，带都会在连接处包含缝。参见例如WO01/83167(Eppert等人)。
解决缝问题的一个方法是直接形成所需尺寸和形状的抛光层。这可通过例如浇铸具有所需尺寸的连续无缝抛光层来实现。参见例如WO99/06182(Dudovicz等人)。
使用转盘或无端带技术的晶片抛光一般包括堆积硬质抛光层到刚性支撑上。例如，旋转抛光盘下面的台板一般包括钢，无端抛光带一般包括不锈钢支撑带。由于这个缘故，经常希望在抛光层下面结合相对软的可压缩子垫到抛光垫。参见例如美国专利No.5403228(Pasch)。使用时，可压缩子垫被夹在抛光层和钢平板或带支撑之间，这使硬质抛光层更好地与晶片表面一致。
根据现有技术的构造方法，在缝成为问题时，使用例如双面胶带将抛光层附着到可压缩子垫上，并以同样的方式将叠层垫附着到钢台板或不锈钢带上。我们发现，当通过用可硬化流体涂敷可压缩子垫直接在其上面形成无缝抛光层时，可硬化流体通常渗透到多孔子垫内。这使空气被从子垫中转移到可硬化流体内，并可在硬化抛光层中产生空隙。此外，流体常常在整个子垫的不同位置处渗透至不同深度，并且子垫与子垫之间不同。因此，在这些垫中形成的硬化抛光层厚度不同，硬化抛光层下面的子垫未渗透部分的厚度也是这样。抛光层空隙和硬化抛光层及其下面子垫材料的厚度变化导致抛光垫可压缩性的相应变化。如前面关于缝问题的讨论，当抛光垫的性能不均匀时，它可限制垫为抛光制品提供均匀的光滑度和平面性水平的能力，不管它是硅片、光学元件还是其它制品。
因此，需要包括渗透入多孔子垫的深度基本均匀的无缝抛光层的抛光垫，和由可硬化流体制造无缝的包含多孔子垫的抛光垫的方法。
发明简述
本发明提供能解决可硬化流体不均匀渗透入多孔子垫问题的制备无缝抛光垫的方法。本发明还提供包括渗透入多孔子垫的深度基本均匀的抛光层的无缝抛光垫。
更具体地说，本发明涉及在相对硬的抛光层下面包括相对软的可压缩子垫的无缝抛光垫。抛光垫包括通过用可硬化流体涂敷子垫形成的无缝抛光层，其中子垫在涂敷前包括开孔区域(即子垫是多孔的)。根据本发明，子垫的开孔区域不被可硬化流体填充，或被填充至透过子垫基本均匀的厚度。因此，本发明提供包括其上涂敷有无缝抛光层的多孔子垫的无缝抛光垫，其中抛光层渗透入子垫的深度是基本均匀的。此外，抛光垫经常是基本上可均匀压缩的。
可通过在用可硬化流体涂敷子垫(和防渗层)前施加防渗层到子垫获得基本均匀的渗透深度。优选地，防渗层具有以下性质：(a)它能很好地粘附到子垫和抛光层上，(b)它能基本上阻止可硬化流体渗透入子垫，和(c)它基本上不改变子垫的可压缩性。
根据本发明的方法，可通过以下步骤制备包括渗透入多孔子垫的深度基本均匀的抛光层的无缝抛光垫：(a)提供多孔子垫，(b)施加防渗层到子垫，和(c)用可硬化流体涂敷涂有防渗层的子垫形成无缝抛光层。与由相同材料按照相同方法但省略步骤(b)形成的抛光垫(即抛光垫不包括防渗层)相比，根据本发明的方法制备的抛光垫包括渗透入多孔子垫的深度更均匀的抛光层。
与由相同材料按照相同方法但省略步骤(b)形成的抛光垫相比，根据本发明的方法制备的抛光垫常常是可更均匀压缩的。
附图简述
图1为说明抛光垫到子垫的渗透不均匀问题的抛光垫的横截面图；
图1a为说明抛光垫到子垫的渗透不均匀问题的抛光垫的另一横截面图；
图2为本发明的抛光垫的横截面图；
图3为本发明的抛光垫另一实施方案的横截面图；
图4为本发明的抛光垫另一实施方案的横截面图；
图4a为本发明的抛光垫另一实施方案的横截面图；
图5描述了可用于测试抛光带抗脱层性能的皮带轮装置；
图6描述了本发明抛光垫的横截面的扫描电镜(SEM)显微照片；
图6a描述了本发明抛光垫的横截面的扫描电镜(SEM)显微照片。
发明详述
图1和1a从横截面描述了包括多孔子垫3和抛光层4的抛光垫，其中抛光层4渗透入子垫至不均匀深度。抛光垫被安装到衬底1上。在图1中，渗透深度在整个垫上是不规则的。在图1a中，渗透深度在垫右侧较大，并向左减小。在两种情况下，抛光垫的性质将根据渗透深度变化，并将难于精确和精密地制备完全具有所需性质的无缝抛光垫。
本发明解决了这个问题。图2中从横截面描述了无缝抛光垫的一种实施方案。这里应注意到，本文中使用的术语“无缝抛光垫”既指无缝抛光盘又指无缝抛光带。此外，术语“抛光盘”一般指任何在旋转台板上使用的抛光垫，而与垫的形状无关。换句话说，即使在旋转台板上使用的大多数抛光垫实际上是盘状的，本发明使用的术语“抛光盘”也不限于这种形状的抛光垫。还应注意到，尽管抛光带在其纵向上为连续环路，而抛光盘有不连续的周边界，但带和盘在横截面上看上去相同。因此，本文中描述“抛光垫”的图能准确地说明本发明的抛光带和抛光盘两种实施方案。
如图2所示，无缝抛光垫的元件为多孔子垫3和无缝抛光层4，其中通过施加可硬化流体到子垫3表面上形成抛光层4。抛光层4渗透入子垫3至基本均匀的距离。图2中还示出了无缝抛光垫的二个任选元件衬底1和粘合剂2。在盘实施方案中，衬底1为支撑材料，如旋转台板，但在带实施方案中，衬底1为由刚性材料如不锈钢制造的带。
图3中用横截面示出了无缝抛光垫的另一实施方案。子垫3、抛光层4和衬底1如图2中所描述。除了子垫3和抛光层4外，抛光垫包括作为辅助元件的防渗层5，其在用可硬化流体涂敷子垫3前施加到子垫上并涂有可硬化流体形成抛光层4。在这种实施方案中，防渗层5和抛光层4渗透入子垫3至基本均匀的距离。
依次考虑这些元件中的每一个，子垫3可包括任何合适的可压缩材料。在涂有防渗层5和/或抛光层4之前，子垫3应包括开孔区域，如孔。此外，经常优选子垫应是基本上可均匀压缩的。
用于子垫3的合适材料在本领域中是众所周知的，包括聚合物泡沫和纤维。优选地，子垫3包括无纺材料，如无纺合成纤维和天然纤维，包括聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚烯烃、含氟聚合物、棉、羊毛和它们的组合。例如，适合用作子垫3的材料为Thomas West，Inc。(Sunnyvale，CA)出售的817子垫材料。
图2和3中相对示出了与抛光垫其它元件相比的子垫3的典型尺寸。子垫3的宽度一般小于或等于衬底1的宽度。如前所述，抛光带在纵向上为连续环路，而抛光盘有不连续的周边界。因此，在抛光盘实施方案中，子垫3的长度/直径比一般也小于或等于衬底1的长度/直径比。但是，在抛光带实施方案中，子垫3的长度(按其内圆周测量)优选基本上等于衬底1的长度(按其外圆周测量)，虽然子垫3的长度也可小于衬底1的长度。在涂有防渗层5或抛光层4之前，子垫3一般为约0.001至约0.2、更经常为约0.01至约0.1英寸厚，但可使用任何合适的厚度。当子垫在底面和/或顶面上配备有粘合剂层时，子垫的厚度不包括粘合剂层的厚度。
防渗层5一般为在施加到子垫3之后粘度增加的材料。但是，可使用在施加到子垫3时具有以下性质的任何材料作为防渗层5：(a)防渗层应牢固粘附到子垫3和抛光层4上，(b)其应基本上防止抛光层4透过其渗透入子垫3，和(c)其应基本上不改变子垫3的可压缩性。
尽管其它粘合方式也是可能的，但优选防渗层5应能通过化学粘合力和/或机械锁定相互作用粘合到子垫3和抛光层4上，以便促进抛光垫元件之间的强粘合。防渗层的化学粘合力将根据子垫3和抛光层4的组成变化。能强粘合到子垫3和抛光层4的各种组分的材料对本领域那些技术人员来说是众所周知的。例如，当子垫3包括聚酯纤维和抛光层4包括聚氨酯时，则聚合物粘合剂如聚氨酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、氨基甲酸乙酯、氰基丙烯酸酯、乙烯、环氧树脂或苯乙烯基粘合剂通常在这些聚合物元件间提供良好的化学粘合。合适的还有热熔体、接触粘合剂、厌氧剂(丙烯酸)、UV固化剂、乳液(白胶)、密封剂(硅酮、丙烯酸、氨基甲酸乙酯、丁基橡胶和聚硫化物等)、改性酚醛塑料、塑料溶胶(改性PVC分散体)、橡胶粘合剂(溶液、胶乳)、聚乙酸乙烯酯(乳液)、特种粘合剂(压敏、内聚自封、挥发性、热封、泡沫&织物等特种粘合剂)和标记粘合剂(树脂粘合剂、胶乳粘合剂等)。聚氨酯和丙烯酸粘合剂是优选的。
另一种增强化学粘合的方法是使用能化学结合到抛光层4的防渗层5。例如，如果防渗层5和能形成抛光层4的可硬化流体最初都包括反应性分子，那么如果在防渗层5充分反应之前将可硬化流体涂敷到它上面，则元件之间的交联反应是可能的。
可使用具有织构而不是平滑表面形貌的子垫增大机械锁定作用。例如，可使用包括无纺纤维的子垫。或者或另外地，可修饰(如通过抛光、成型、压纹、切削、划线等)子垫的表面以增加这种织构。在优选的实施方案中，防渗层5包括被涂敷时流动性足以填充子垫3的最底部织构化部分但粘性足以接受子垫3的织构的材料。可在材料如可硬化流体中发现性质的这种结合，其可在相对低的粘度下被涂敷，但在涂敷后粘度迅速增加。涂敷后粘度增加的粘合剂如在挥发性溶剂中涂敷的粘合剂适合用作防渗层5。例子包括聚氨酯粘合剂如得自DELA，Inc.(Ward Hill，MA)的D2596H Adhesive和D2597 Crosslinker和丙烯酸粘合剂如得自Lord Corporation(Cary，NC)的Chemlok 213。或者或另外地，可修饰防渗层5的表面以增加这种织构。
防渗层5应基本上阻止抛光层4渗透入子垫3。这要求防渗层5应被涂敷成连续层，基本上不留下抛光层可接触子垫3的开孔区域。可被涂敷成连续层的材料为本领域那些技术人员所熟知。例如，聚合物如聚合粘合剂通常适用于形成防渗层5。
防渗层5应基本上改变子垫3的可压缩性。因此，优选防渗层5以防渗层5渗透入子垫3至基本均匀深度这样的方式涂敷到子垫3上。这种涂敷方法为本领域那些技术人员所熟知，并包括喷涂、浸涂、刮刀涂、刮刀压辊、挤压、注射成型和用悬浮或溶解在低粘度流体中的高粘度材料涂敷，然后全部任选地使涂敷的子垫穿过夹辊以进一步使防渗层5插入子垫3。如果防渗层5作为可硬化流体涂敷，则应该以使整个子垫均匀地涂有粘度基本相同的材料的方式来涂敷。尽管不常用，但用作防渗层5的材料可与子垫3具有基本相同的可压缩性。在这种情况下，即使防渗层5渗透入子垫3至不同的深度，也基本上不会改变子垫的可压缩性。
尽管可涂敷防渗层5至任何合适的厚度，但典型的厚度在约1μm和约0.2英寸之间，经常在约10μm和约0.1英寸之间，更经常在约0.001和约0.01英寸之间，防渗层5可渗透入子垫3至任何合适的深度。但是，因为防渗层5一般比子垫3可压缩性差，并还因为子垫3在抛光垫中的功能是为被抛光制品提供减震，因此通常优选防渗层5只渗透入子垫3至有限的程度。但是为增加粘合，通常优选防渗层5渗透入子垫3至少一段距离。例如，防渗层5可渗透入子垫3至约0至约0.002英寸。如果减震作用降低可以接受或是所需要的，则防渗层5可渗透入子垫3更深些，甚至一直可渗透到子垫3底部。图4从横截面描绘了防渗层5已渗透入子垫3至约一半深度的抛光垫。图4a从横截面描绘了防渗层5已渗透入子垫3至整个深度的抛光垫。通过选择防渗层5渗透的同一性和深度，可使抛光垫提供的减震程度适当。
无缝抛光层4包括涂敷到子垫3上的可硬化流体。可硬化流体可直接被涂敷到子垫3上(如图2实施方案)或涂有防渗层5的子垫3上(如图3实施方案)。术语“可硬化流体”是指能充分流动以使其均匀涂敷到于垫3上但能提供致密耐用无缝抛光层的流体。通常，可硬化流体可包括一种或多种反应性分子(如预聚物、单体、树脂、低聚物等)和一种或多种为此的反应引发剂(如聚合引发剂、固化剂、催化剂、硬化剂等)。或者，可使用光和/或热引发反应。反应性分子和反应引发剂可任选地溶解到合适的溶剂中。包括一种或多种反应性分子的可硬化流体总是在反应开始时具有所需的流动性和涂敷性特性，以及完全反应时的所需致密性、耐用性和无缝性。可硬化流体可任选地包括一种或多种非反应性分子。例如，可将聚合物悬浮或溶解到合适的溶剂中并涂敷到子垫3上。当与子垫3和/或防渗层5接触时，聚合物可沉淀形成抛光层4。
抛光层4还应强粘合到子垫3(例如图2实施方案)和/或防渗层5(例如图3实施方案)上，以便抛光垫在使用时能抗脱层。如前面关于防渗层5所述，可通过最大化抛光层4和子垫3和/或防渗层5之间的化学粘合和/或机械锁定相互作用抑制脱层。与上述相同的策略和技术也适用于抛光层4。
优选地，抛光垫能抗脱层至在不破坏单个层完整性情况下不能从子垫3和/或防渗层5剥离抛光层4的程度。换句话说，抛光垫的一个或多个元件(子垫3、无缝抛光层4和任选的防渗层5)的内聚力在连接组件的粘合力失效之前失效。
可按照以下方式测试抛光带的抗脱层性能。可在图5所示的皮带轮装置上运行抛光带。例如，可在直径为约12英寸的辊上方以约300英尺/分钟运行带。当带运行时可利用搁置在其顶部重约125磅的聚氨酯辊一直向抛光带的顶部施加压力。当辊的接触面积为约12英寸乘以约0.25英寸时，施加的压力为约40psi。最后，可将液体如水或CMP浆以约1升/分钟的速度连续地倒入到带的整个宽度上。优选地，抛光带将在这种装置上运行至少约50小时而不显示脱层迹象(即在带元件之间不会形成看得到的间隙)。更优选地，抛光带将运行至少约75小时而不显示脱层迹象。最优选地，抛光带将运行至少约100小时而不显示脱层迹象。
优选地，无缝抛光层4包括实心或多孔聚氨酯，如Shore-D硬度为约10至约90的聚氨酯，但也可使用其它合适的硬度。用于形成抛光层4的可硬化流体优选包括聚氨酯预聚物和为此的固化剂。或者，抛光层4可包括任何具有所需性质如充分弹性、耐磨性和耐水和化学性的热固性或热塑性聚合物、共聚物或混合物。可能聚合物的例子包括但不限于聚脲、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚醚、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、取代的乙烯基聚合物、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚酮、硅酮、饱和和不饱和的聚合烃、含氟聚合物和环氧树脂。
用能形成无缝抛光层4的可硬化流体涂敷子垫3(有或没有防渗层5)的优选方法是浇铸。这为本领域的那些技术人员所知，浇铸包括用可硬化流体填充模具。一般从顶部开口或通过在底部和/或侧面的注入点填充模具。浇铸的一个尤其有利的特征是它允许抛光层4与衬底1结合形成抛光垫的连续外表面，完全封装并基本上密封子垫3来抵抗水渗透。因此，就防止了子垫3接触硅或半导体晶片化学机械抛光中使用的腐蚀性浆液。如果部分子垫变湿，其可压缩性将变化。如果腐蚀性浆液使子垫退化，则子垫的可压缩性可进一步变化。如果浆液使抛光垫的层之间的粘合性退化，如通过降解粘合剂2，则会发生脱层。
优选地，使用将可硬化流体同时快速和连续地施加到子垫3全部面积上的浇铸方法。按照这种方法，减小了到子垫3不均匀渗透的可能。或者或另外地，可使结合反应性分子和反应引发剂与施加可硬化流体到子垫任意指定部分之间的时间相等。此外，可改变可硬化流体的性质(如组成、温度等)以确保其粘度在它被施加到子垫期间基本上不会升高。还可使用这些浇铸方法制备有或没有防渗层5的抛光垫(如图2和3所示)。根据上述浇铸方法制备的抛光垫包括渗透入多孔子垫的深度比在由相同材料但使用不同浇铸方法形成的抛光垫中的抛光层渗透深度更均匀的抛光层。此外，与由相同材料但使用不同浇铸方法形成的抛光垫相比，根据上述浇铸方法制备的抛光垫经常具有提高的均匀可压缩性。
用可硬化流体涂敷子垫3形成抛光层4的其它合适方法包括反应注射成型、喷涂、泡沫吹塑、泡沫涂敷、压缩成型和挤出。如上面关于形成抛光层4的浇铸方法所述，可使用这些方法中的每一种封装和密封子垫3来抵抗水渗透。
可在无缝抛光层4形成前、形成过程中或形成后改变无缝抛光层以提供最佳抛光性能。抛光层4可在部分或整个层中包括多孔或微孔结构。可通过任何合适的技术如通过喷吹、起泡、加入中空微量元素、颗粒烧结等形成微孔结构。抛光层4可包括至少一层部分熔融聚合物颗粒，或两种或多种具有不同熔点的热塑性聚合物。可向抛光层4中加入磨粒或磨料纤维。另外，抛光表面可具有微小的或大的织构、沟槽或不连续点。它可有硬聚合物和软聚合物区，可具有透明材料和不透明材料区，或可具有凸起特征和凹陷特征区。为了抛光层和被抛光制品之间的更相容接触，其可形成有沟槽(例如在带运行方向上延伸)以分散并移去湿浆和抛光过程中产生的磨蚀颗粒并减少打滑。可使用任何合适的方法从沟槽中移去浆液，包括但不限于使用一个或多个高压喷水器、旋转细刷或硬质非金属(如陶瓷)触针。
如图2和3所示，无缝抛光垫的任选元件是衬底1和粘合剂2。可使用任何合适的粘合剂，如压敏粘合剂。例如，可使用Avery DennisonCorporation(Pasadena，CA)出售的UHA 8791将子垫3粘附到衬底1上。例如，许多市售子垫备有合适的粘合底布，如得自Thomas West，Inc.(Sunnyvale，CA)的817子垫材料。
在抛光盘实施方案中，衬底1可为旋转台自身。在这种情况下，子垫3的底部将通过粘合剂2附着到使用的旋转台的顶部。或者，衬底1可为任何平面支撑材料，如聚合物或塑料薄片。在这种情况下，应将支撑材料而不是于垫附着到使用的旋转台的顶部。
现在转向带实施方案，因为衬底1操作时接触转动带的机械辊，所以优选衬底1包括耐用材料如不锈钢。按带环路的内圆周测量，带衬底长度一般为1-4米(经常在1.5和3米之间)，宽度为0.1-1米(经常为0.2-0.6米)，厚为0.01-0.6cm。可将辅助的保护材料层如聚乙烯衬垫材料固定到衬底1的内表面以保护衬底1和抛光装置的部件。
可使用无缝抛光垫在半导体制造的任意不同抛光步骤中抛光任何类型的材料或层。能被抛光的典型材料包括但不限于硅、多晶硅、二氧化硅、低k介电材料、钽、氮化钽、铜、钨和铝。可设计抛光垫选择性地抛光部分材料而不抛光其它材料，以类似的速度抛光不同材料，或专门和某些特殊类型的浆液和溶液配合使用。根据本发明的无缝抛光垫可应用于其它工业，例如用于抛光和平面化磁盘驱动器、光学平面和镜子。无缝抛光垫尤其适用于硅和半导体晶片的化学机械抛光。
如前所述，无缝抛光垫包括渗透入子垫3的深度基本均匀的抛光层4。可根据下面的规程测量抛光层4(和/或防渗层5)渗透入子垫3的均匀性，该规程提供渗透变化系数(PVF)。概括地说，将抛光垫切开，并通过在显微镜(设置至少30X放大率)下观察横截面用卡尺进行渗透深度的代表性测量。从子垫的顶部表面(即涂敷可硬化流体的表面)测量渗透深度。因为可硬化流体在其施加到子垫过程中粘度的变化可能会导致渗透不均匀(即粘度低时施加的材料可能会比粘度高时施加的材料渗透得远)，必须测量最初、中间和最后用可硬化流体涂敷的子垫部分的代表性分布。例如，如果通过在一个边开始、横过子垫继续和在相对边结束来涂敷子垫制备抛光垫，则应在从一个边到另一个边的等距离处进行代表性测量。
另外，应取至少约40个测量值，以便可在整个面积上系统性地评价垫。例如，如果抛光垫被从一个边到另一个边涂敷，边之间的距离为10英寸，则可使4个等间隔的横截面垂直于这些边，并沿每个横截面以1英寸间隔取10个测量值。
利用手头的这些测量值，通过以下步骤计算PVF：(a)去掉最高的2.5％的测量值(抛光层渗透到最大距离处)，和最低的2.5％的测量值(抛光层渗透到最小距离处)，(b)由最高的剩余测量值减去最低的剩余测量值，和(c)用结果除以子垫的平均厚度。因此，如果取40个测量值，则(a)去掉最高测量值和最低测量值，(b)由最高的剩余测量值(原始集合中第二最高值)减去最低的剩余测量值(原始集合中第二最低值)，和(c)用结果除以子垫的平均厚度。该结果乘以100％得到PVF。
优选地，抛光层4的PVF小于约75％。更优选地，抛光层4的PVF小于约50％。还更优选地，抛光层4的PVF小于约25％。甚至更优选地，抛光层4的PVF小于约10％。又更优选地，抛光层4的PVF小于约5％。最优选地，抛光层4的PVF小于约1％。
优选地，防渗层5的PVF小于或等于约65％。更优选地，防渗层5的PVF小于或等于约50％。还更优选地，防渗层5的PVF小于或等于约25％。甚至更优选地，防渗层5的PVF小于或等于约10％。又更优选地，防渗层5的PVF小于或等于约5％。最优选地，防渗层5的PVF小于或等于约1％。
无缝抛光垫经常具有基本均匀的可压缩性。一种测量可压缩性均匀性的方法是测量最高硬度。应从用可硬化流体最初涂敷的抛光垫区域等间隔地切下4个2×2英寸样品。然后从用可硬化流体最后涂敷的抛光垫区域等间隔地切下另外4个2×2英寸样品。可使用Shore A、B、C或D计如Rex Gauge Company(Buffalo Grove，IL)生产的一种获得硬度测量值。每个2×2英寸样品测量5次，每次记录最高值，得到总共40个数据点。计算40个硬度测量值的平均值和标准偏差，然后通过用6乘以标准偏差、除以平均值并乘以100％计算带内不均匀性(WIBNU)。
优选地，抛光垫的硬度WIBNU小于或等于约10％。更优选地，抛光垫的硬度WIBNU小于或等于约9％。还更优选地，抛光垫的硬度WIBNU小于或等于约8％。甚至更优选地，抛光垫的硬度WIBNU小于或等于约7％。又更优选地，抛光垫的硬度WIBNU小于或等于约6％。最优选地，抛光垫的硬度WIBNU小于或等于约5％。
另一个测量可压缩性均匀性的方法是测量在-0.05应变下的应力。应从用可硬化流体最初涂敷的抛光垫区域等间隔切下3个2×2英寸样品。然后应从用可硬化流体最后涂敷的抛光垫区域等间隔地切下另外3个2×2英寸样品。然后应使用下面的试验条件产生每个样品的压缩应力应变数据。应将每个样品衬底1侧向下地放到6英寸直径固定台上。然后用直径为0.5英寸的载荷台压印样品的顶面。可适当地在装备有10kN的测力计的MTS 2/G(MTS Systems Corp.Minneapolis，MN)试验机上进行试验。应在恒定位移速度为0.010英寸/分钟的位移控制下进行试验。在试验中，应压缩每个样品至预定位移然后卸掉载荷。记录顶部载荷台的力和位移作为时间的函数。然后用以下方程将力和位移转换成工程应力和应变：
σ eng = F A 0
ϵ eng = d L 0
其中
·F＝外加力(lbf)
·A0＝顶部载荷台的横截面面积(in2)
·d＝顶部载荷台的位移
·L0＝样品的初始厚度(in)
记录每个样品-0.05应变处的应力。计算6个样品的平均值和标准偏差，通过用标准偏差除以平均值并乘以100％计算带内不均匀性(WIBNU)。
优选地，抛光垫的应力/应变WIBNU小于或等于约35％。更优选地，抛光垫的应力/应变WIBNU小于或等于约30％。还更优选地，抛光垫的应力/应变WIBNU小于或等于约25％。甚至更优选地，抛光垫的应力/应变WIBNU小于或等于约20％。又更优选地，抛光垫的应力/应变WIBNU小于或等于约15％。最优选地，抛光垫的应力/应变WIBNU小于或等于约10％。
如上所述，尽管通常需要形成具有基本均匀可压缩性的抛光垫，但不是总是这样。有时需要形成具有可预测的不均匀可压缩性的抛光垫。例如，可能需要形成子垫在某些区域较厚而在其它区域较薄和抛光层在这些各自的区域分别较薄和较厚的抛光垫。这种抛光垫有意地具有不均匀可压缩性。但仍然优选抛光层4渗透入不均匀子垫3至均匀深度(从子垫的顶面测量，而不是平底)。本发明能够更可预测地和始终一致地制备类似这样的定制形状。有意改变可压缩性的抛光垫可提供所需的混合抛光性能，例如，从硅晶片的中心到边。换句话说，本发明不限于平面矩形子垫。可通过用渗透深度范围除以子垫的平均厚度测量这种抛光垫的PVF，并优选其对应于上述范围。
根据本发明的方法，可通过以下步骤制备无缝抛光垫：(a)提供多孔子垫，(b)涂敷防渗层到子垫上，和(c)用可硬化流体涂敷涂有防渗层的子垫形成无缝抛光层。还可通过以下步骤制备无缝抛光垫：(a)提供衬底，(b)附着多孔子垫到衬底上，(c)涂敷防渗层到子垫上，和(d)用可硬化流体涂敷涂有防渗层的子垫形成无缝抛光层。还可通过以下步骤制备无缝抛光垫：(a)提供多孔子垫，(b)涂敷防渗层到子垫上，(c)附着涂有防渗层的子垫到衬底上，和(d)用可硬化流体涂敷涂有防渗层的子垫形成无缝抛光层。还可通过以下步骤制备无缝抛光垫：(a)提供多孔子垫，(b)涂敷防渗层到子垫上，(c)用可硬化流体涂敷涂有防渗层的子垫形成无缝抛光层，和(d)附着涂有抛光层和防渗层的子垫到衬底上。
根据上述方法中一种制备的抛光垫(“本发明抛光垫”)包括渗透入子垫的深度比由相同材料根据相同方法但省略涂敷防渗层步骤形成的抛光垫(“没有防渗层的相同抛光垫”)中抛光层的渗透深度更均匀的抛光层。可通过以下步骤测量渗透深度均匀性的提高：(a)由没有防渗层的相同抛光垫的抛光层的PVF减去本发明的抛光垫的抛光层的渗透变化系数(PVF)，和(b)用结果除以没有防渗层的相同抛光垫的抛光层的PVF。优选地，本发明的抛光垫的抛光层的PVF的提高大于或等于约10％。更优选地，本发明的抛光垫的抛光层的PVF的提高大于或等于约30％。还更优选地，本发明的抛光垫的抛光层的PVF的提高大于或等于约50％。甚至优选地，本发明的抛光垫的抛光层的PVF的提高大于或等于约70％。又更优选地，本发明的抛光垫的抛光层的PVF的提高大于或等于约90％。最优选地，本发明的抛光垫的抛光层的PVF的提高大于或等于约99％。
与由相同材料根据相同方法但省略步骤(b)形成的抛光垫(“没有防渗层的相同抛光垫”)相比，根据本发明的方法制备的抛光垫(“本发明的抛光垫”)经常具有提高的可压缩性均匀性。可通过以下步骤测量可压缩性均匀性的提高：(a)由没有防渗层的相同抛光垫的硬度WIBNU减去本发明的抛光垫的硬度WIBNU，和(b)用结果除以没有防渗层的相同抛光垫的硬度WIBNU。优选地，本发明的抛光垫的硬度WIBNU的提高大于或等于约5％。更优选地，本发明的抛光垫的硬度WIBNU的提高大于或等于约15％。还更优选地，本发明的抛光垫的硬度WIBNU的提高大于或等于约30％。甚至更优选地，本发明的抛光垫的硬度WIBNU的提高大于或等于约45％。又更优选地，本发明的抛光垫的硬度WIBNU的提高大于或等于约55％。最优选地，本发明的抛光垫的硬度WIBNU的提高大于或等于约65％。
还可通过以下步骤测量可压缩性均匀性的提高：(a)由没有防渗层的相同抛光垫的应力/应变WIBNU减去本发明的抛光垫的应力/应变WIBNU，和(b)用结果除以没有防渗层的相同抛光垫的应力/应变WIBNU。优选地，本发明的抛光垫的应力/应变WIBNU的提高大于或等于约10％。更优选地，本发明的抛光垫的应力/应变WIBNU的提高大于或等于约25％。还更优选地，本发明的抛光垫的应力/应变WIBNU的提高大于或等于约40％。甚至更优选地，本发明的抛光垫的应力/应变WIBNU的提高大于或等于约55％。又更优选地，本发明的抛光垫的应力/应变WIBNU的提高大于或等于约70％。最优选地，本发明的抛光垫的应力/应变WIBNU的提高大于或等于约85％。
实施例1
通过在层叠到无端不锈钢带的市售子垫材料上浇铸聚氨酯抛光层生产抛光带。
无端不锈钢带(衬底1)为大约94英寸长、13英寸宽和0.020英寸厚。本实施例中的无端不锈钢带得自Belt Technologies Inc.(Agawam，MA)。
本实施例中的子垫3得自Thomas West Inc.(Sunnyvale，CA)。该子垫的商品名称为817。这种材料为带黄色的无纺材料，用软弹性组合物浸渍。尽管经过浸渍，但子垫材料仍是多孔的和可压缩的。子垫材料上提供有层压到一侧的橡胶基压敏粘合剂子垫。得到大约12英寸宽和31.25英寸长的矩形片子垫。子垫和粘合剂共同的厚度为大约0.028英寸，其中子垫层为大约0.022英寸厚，粘合剂层为大约0.006英寸厚。
使用粘合底布(粘合剂2)将三片子垫固定到不锈钢带的外表面上。定位子垫以便它大约位于不锈钢边之间的中心，沿两个边留出大约0.5英寸的露出钢。如有必要，还定位并修剪三个片以在片的端部之间留出大约0.03-0.06″的间隙。
将不锈钢和子垫层叠物放到圆柱形模具内部的边上。模具构造为位于基板上的两个同心圆柱体。模具顶部是开口的，并有上升通过基板的注射口。
在烘箱中预热包含不锈钢和子垫层叠物的模具至所需的浇铸温度。一旦模具达到所需温度，用可硬化流体—聚氨酯树脂(得自Crompton Corporation，Middlebury，CT的ADIPRENE LF 750D)和二胺固化剂(Albemarle Corporation(Baton Rouge，LA)生产的Ethacure 300(E300))的混合物注射模具。按照从CromptonCorporation得到的LF 750D和E300产品数据表中公布的准则设定浇铸和固化条件，包括固化剂的量、处理温度和处理时间。
抛光层4在填充模具后几分钟内固化。大约10-15分钟后，从模具中取出部件并放到烘箱中完成固化过程。在部件完全固化后，从烘箱中取出并使其冷却到室温，通过所需的一系列二次加工进一步处理以修整部件至所需最终尺寸。最后得到的抛光带具有无缝抛光层，其具有沟槽和磨光表面光洁度。整体厚度为0.085-0.091英寸，其包括0.037-0.043英寸的抛光层厚度。
将成品带切成片，并使用不同片用于定性剥离试验、测量渗透厚度和硬度以及得到压缩应力应变数据。
定性剥离试验表明抛光层和子垫之间的粘合非常强；在不破坏子垫自身内聚力的情况下不能从子垫层剥离掉抛光层。
通过在环绕带长度上每隔大约90度的4个不同位置的每处检测横过带宽度的11个位置处的横截面进行渗透深度测量。因此检测总计44个不同的位置。每个被检测的样品片为大约0.5英寸长。设置显微镜到30×放大率，并使用卡尺测量抛光材料渗透入子垫层的深度。由于在每个样品内有大量明显变化，因而记录44个样品片中每一个的最大和最小渗透深度，得到总计88个实际测量值。平均每个样品的最大和最小测量值得到每个样品的代表性渗透深度值。从最高到最低排序44个代表性值，然后在去掉最高的2.5％的值和最低的2.5％的值之后确定渗透有效范围。在本实施例中，这导致去掉去掉1个最高值和1个最低值，留下确定有效范围的42个值。一旦确定渗透有效范围，就用渗透深度有效范围除以子垫层的平均厚度计算渗透变化系数。渗透深度变化大的样品该变化系数就较大，渗透深度较一致的样品该变化系数就较小。本实施例中的带具有66％的渗透变化系数(PVF)。
在从带上切下的2×2英寸样品上进行硬度测量。从带顶边处的3英寸宽区域切4个样品，从底边处的3英寸宽区域切4个样品。这些样品沿每个边相隔2-4英寸隔开。顶涉及到浇铸时位于模具顶部的边，底涉及到浇铸时位于模具底部的带的边。使用Rex Gauge Company生产的Shore C计进行硬度测量。每个2×2英寸样品测量5次，每次记录最高值。因此在本实施例中记录带的总计40个数据点。计算40个ShoreC测量值的平均值和标准偏差，然后通过标准偏差乘以6再除以平均值计算带内不均匀性(WIBNU)的量。本实施例中的带得到最高ShoreC硬度的WIBNU(6s)＝9.9％。
从带上切下另外的6个2×2英寸样品用于压缩试验。从靠近带顶边处取3个样品，从靠近带底边处取3个样品。使用以下试验条件获得每个样品的压缩应力应变数据。通过将样品钢侧向下放到6英寸直径固定台上然后用直径为0.5英寸的载荷台压印样品的顶面在压缩下测试每个样品。在装备有10kN的测力计的MTS 2/G试验机上进行试验。在恒定位移速度为0.010英寸/分钟的位移控制下进行试验。在试验中，压缩每个样品至预定位移然后卸掉载荷。记录顶部载荷台的力和位移作为时间的函数。然后用以下方程将力和位移转换成工程应力和应变：
σ eng = F A 0
ϵ eng = d L 0
其中
·F＝外加力(lbf)
·A0＝顶部载荷台的横截面面积(in2)
·d＝顶部载荷台的位移
·L0＝样品的初始厚度(in)
记录每个样品-0.05应变处的应力。计算6个样品的平均值和标准偏差，然后用标准偏差除以平均值计算带内不均匀性(WIBNU)的量。本实施例的带得到-0.05应变处应力的WIBNU(1s)＝37％。
上述测量值表明抛光材料不均匀地渗透入子垫层，这导致变化的压缩性能和硬度测量值。另外，假设横截面不均匀时，可合理地推断到其它性能如动力学机械性能也会环绕带在点与点之间变化。
实施例2
使用不同的无纺材料作为子垫3重复实施例1的方法。在这个实施例中，用与实施例1中所用相同的橡胶基压敏粘合剂2将称为AQUILINETM并由TEXON International(Leicester，England)制造的无纺材料层压到一侧上。与得自Thomas West Inc.的817材料相比，AQUILINETM材料包括具有更少浸渍材料的无纺聚酯纤维。使用显微镜或SEM比较两种不同的子垫材料表明，AQUILINETM材料比817材料具有多得多的松散结构和较高的孔隙率。将AQUILINETM子垫切成大约12英寸宽和31.25英寸长的矩形片。子垫和粘合剂总共的厚度为大约0.038英寸，其中子垫层为大约0.032英寸厚，粘合剂层为大约0006英寸厚。
按照与实施例1中所述相同的方法层叠子垫到不锈钢带衬底1上，准备模具，浇铸抛光层4，并修整抛光带。整体厚度为0.085-0.091英寸，其包括0.027-0.033英寸的抛光层厚度。将成品带切开并进行与实施例1中所述相同的大量试验，区别在于样品数量和下面所述技术。
定性剥离试验表明抛光层和子垫之间的粘合非常强；在不破坏子垫自身内聚力的情况下不能从子垫层剥离掉抛光层。
在环绕带的77个不同位置处进行渗透深度测量，环绕长度上7个不同位置，每个位置处有横过宽度的11个位置。在每个0.5英寸长样品内观测的渗透深度在这里比在实施例1中的更均匀，因此每个样品只记录1个代表性渗透测量值而不是2个。在这个实施例中，去掉总计4个点以确定有效范围。本实施例中的带具有91％的PVF。
按与实施例1中描述的相同方式得到硬度测量值(8个样品)和压缩应力应变测量值(6个样品)。本实施例中的带得到最高Shore C硬度的WIBNU(6s)＝15％，-0.05应变处应力的WIBNU(1s)＝83％。
上述测量值表明抛光材料不均匀地渗透入子垫层，这导致变化的压缩性能和硬度测量值。另外，假设横截面不均匀时，可合理地推断到其它性能如动力学机械性能也会环绕带在点与点之间变化。变化程度在这里比在实施例1中甚至更大。
实施例3
重复实施例2的方法，除了本例中在浇铸抛光层4之前将防渗层5涂敷到AQUILINETM子垫材料上。通过在使压敏粘合剂层压到无纺布一侧上前使用刮刀压辊技术涂敷聚氨酯粘合剂组合物(D2596H粘合剂和D2597交联剂，得自DELA，Inc)到无纺材料另一侧上来获得防渗层。防渗层材料在无纺材料的顶面形成非常薄的薄膜，呈现无纺布的织构和形貌，并基本上密封子垫层的顶面。用单一带用于定性剥离试验、渗透测量、硬度测量和压缩试验。根据相同的方法制备其它抛光带，并用于在图5所示皮带轮装置上检测层叠物完整性。
定性剥离试验表明抛光层和子垫之间的粘合非常强；在不破坏子垫自身内聚力的情况下不能从子垫层剥离掉抛光层。另外，在图5所示皮带轮装置上运行根据本实施例的几个带以检测动态湿条件下的层叠物完整性。在直径为约12英寸的辊(100，11)上以约300英尺/分钟运行带。利用重约125磅的聚氨酯辊(8)连续施加压力到抛光带的顶部，该辊位于一个固定辊(10)上方形成带连续行进通过的辊隙。顶部辊和带顶部之间的接触面积为约12英寸乘以约0.25英寸，从而提供约40psi的外加力。以约1升/分钟的速度速度将水连续倒入到带的整个宽度上。运行长67小时后，抛光带未显示脱层迹象，即在带层之间没有形成可看得到的间隙。
按实施例1中所述，测量抛光层4和防渗层5两者渗透入子垫3的深度，并计算PVF。抛光层4没有渗透穿过防渗层5。防渗层5具有在约0.002和约0.004英寸之间的一致渗透深度。换句话说，抛光层的PVF小于约1％，而防渗层的PVF为约6％。显示抛光带代表性横截面的扫描电镜(SEM)显微图片的图6和6a描述了渗透深度的基本均匀性。
按与实施例1中所述相同的方式得到硬度测量值(8个样品，每个样品5个测量值)和压缩应力应变测量值(6个样品)。本实施例中的带得到最高Shore C硬度的WIBNU(6s)＝5.0％，-0.05应变处应力的WIBNU(1s)＝11％。
与实施例2的不具有防渗层5但另外由相同材料并根据与本实施例抛光垫的相同方法制成的抛光垫相比，本实施例的具有防渗层5的抛光垫具有提高的均匀性。也就是说，抛光层4的PVF提高至少约99％[(91-1)/91](注；如果防渗层5的PVF与实施例2相比，则提高至少为约93％[(91-6)/91])，最高Shore C硬度WIBNU提高至少约67％[(15-5)/15]，-0.05应变处应力WIBNU提高至少约87％[(83-11)/83]。另外，可合理地推断出，与实施例1和2的抛光带相比，其它性能如动力学机械性能环绕本实施例的抛光带也将更均匀。值得说明的是在获得这些均匀性提高的同时，保持了抛光层4和子垫3之间所需的粘合。
实施例4
除了以下例外，使用相同的材料并根据如实施例3所述相同的方法制备大量渗透子垫材料。在这个实施例中，使AQUILINETM子垫3穿过包含相同防渗层5的浴以便使子垫大量负载有防渗层材料。然后通过咬合辊处理负载有防渗层的子垫，并在用橡胶基粘合剂层叠到一侧前固化。尽管防渗层5渗透了子垫的整个厚度，但子垫仍是多孔的，并比实心材料更可压缩。认为孔隙是由于子垫从咬合辊中脱出时膨胀而产生。尽管如此，防渗层5仍阻止了抛光层4渗透入子垫3。
如果按实施例3测量PVF和WIBNU，则可预料到抛光层4和防渗层5两者的PVF都小于约1％，最高Shore C硬度的WIBNU和-0.05应变处应力的WIBNU分别小于约5％和小于约10％。换句话说，可预料到与实施例2的不具有防渗层5但另外由相同材料并根据与本实施例抛光垫的相同方法制成的抛光垫相比，本实施例的具有防渗层5的抛光垫具有提高的均匀性。也就是说，可预料到抛光层4的PVF提高至少约99％(提高为基于防渗层5的PVF的至少约99％)，最高ShoreC硬度WIBNU提高至少约67％，-0.05应变处应力WIBNU提高至少约88％。
实施例5
重复实施例1，除了在这个例子中在浇铸抛光层4之前将防渗层5施加到子垫3上。也就是说，在浇铸前大约30分钟将丙烯酸粘合剂Chemlok 213薄层均匀地刷到子垫表面上。防渗层5渗透入子垫3至约0.001英寸到约0.002英寸的深度。抛光层4没有渗透穿过防渗层到子垫。在不破坏子垫内聚力的情况下不能从子垫层分离出抛光层。防渗层的PVF为大约4.5％。
如果按实施例3测量PVF和WIBNU，则可预料到抛光层4和防渗层5两者的PVF分别小于约1％和小于约5％，最高Shore C硬度的WIBNU和-0.05应变处应力的WIBNU分别小于约5％和小于约10％。换句话说，可预料到与实施例1的不具有防渗层5但另外由相同材料并根据与本实施例抛光垫的相同方法制成的抛光垫相比，本实施例的具有防渗层5的抛光垫具有提高的均匀性。也就是说，可预料到抛光层4的PVF提高至少约99％(提高为基于防渗层5的PVF的至少约90％)，最高Shore C硬度WIBNU提高至少约50％，-0.05应变处应力WIBNU提高至少约70％。
实施例6
从Thomas West，Inc.(Sunnyvale，CA)得到817子垫材料的矩形薄片，类似于实施例1中描述的子垫材料。但是，这些子垫除具有施加于底面的橡胶基压敏粘合剂外还具有施加于顶面的压敏粘合剂(PSA)作为防渗层5。顶面上的PSA为层叠817子垫到聚氨酯抛光垫如得自Rodel，Inc.(Newark，DE)的IC1000抛光垫中常规使用的双面胶带。将子垫3固定到不锈钢带衬底1上，浇铸抛光层4，并按实施例1所述尽力产生成品抛光带。但是，抛光层4、子垫3和防渗层5容易彼此脱层-有时在脱模时，有时在机器加工时，或有时在实际使用时，这使得双面胶带不适合用作防渗层5与抛光垫的其它元件的粘接。
实施例7
这个实施例说明5种不同的聚氨酯胶乳作为防渗层5的使用。不同的胶乳W-240、W-253、W-290和W-505全部得自CK Witco Corp.(Greenwich，CT)，将它们手工刷到分开的4×12英寸子垫3(实施例1的817)上并在烘箱中干燥过夜。防渗层5基本上呈子垫3的表面形貌。然后将与实施例1中所用相同的聚氨酯抛光层4倒在每个涂有防渗层的子垫顶部上面，并使抛光层4固化。每个抛光垫的组件都有强的抗脱层能力。
检测每个抛光垫的渗透深度。在每个抛光垫中，抛光层4渗透入防渗层5，但没有超出它。在由W-240胶乳形成的抛光垫中，抛光层4渗透入子垫3至从约0.001到约0.003英寸变化的深度。在由W-253、W-290和W-505胶乳形成的那些抛光垫中，抛光层4渗透入子垫3至从约0.001到约0.002英寸变化的深度。
实施例8
这个实施例说明作为反应性分子和反应引发剂的混合物施加的防渗层5的使用。将均得自Crompton Corporation(Middlebury，CT)的聚氨酯预聚物(ADIPRENE L100)和嵌段固化剂(CAYTUR 31)一起混合，然后倒到4×12英寸AQUILINETM子垫3上。使用重的钢辊塞将混合物置入到子垫。将与实施例1所用相同的可硬化流体倒到涂有防渗层的子垫上，然后将其放到烘箱中引发并完成固化过程。切割得到的样品并检测渗透。没有抛光层4穿过防渗层5渗透，防渗层本身渗透至0.015-0.020英寸的范围。层之间的粘合非常好。
实施例9
通过首先用为达到30 Shore A硬度而配制的预聚物和固化剂的组合物充分浸渍817子垫制造完整带。混合30A配方并在已将子垫固定到不锈钢带后手工施加到子垫上。在烘箱中催化30A配方并使其在短时间内硬化。一旦材料变成固体，就根据实施例1的方法浇铸抛光层。成品带显示30A防渗层100％渗透入子垫。这在环绕带的所有位置处是一致的。零范围转变为零变化系数。
实施例10
使用喷涂聚氨酯清漆作为防渗层制造较小的垫和完整带。喷涂聚氨酯的轻和重涂层都表现出作为防渗层是有效的，并阻止抛光层渗透入子垫。

Claims (20)

1.一种无缝抛光垫，包括：上面具有无缝抛光层(4)的多孔子垫层(3)，其中所述抛光层渗透入所述子垫层至基本均匀的深度。
2.根据权利要求1的无缝抛光垫，还包括：布置在所述无缝抛光层(4)和所述子垫层(3)之间的防渗层(5)，其中所述防渗层(5)和无缝抛光层(4)渗透入所述子垫层(3)至基本均匀的深度。
3.根据权利要求2的无缝抛光垫，其中所述防渗层(5)粘合地连接到所述无缝抛光层(4)和所述子垫层上，从而防止脱层。
4.根据权利要求2的无缝抛光垫，其中所述防渗层(5)防止所述无缝抛光层(4)渗透通过所述防渗层(5)并进入所述子垫(3)。
5.根据权利要求2的无缝抛光垫，其中所述防渗层(5)基本上不改变所述子垫(3)的可压缩性。
6.根据权利要求1的无缝抛光垫，其中所述无缝抛光层(4)为。
7.根据权利要求1的无缝抛光垫，其中所述无缝抛光层(4)被浇铸到所述子垫(3)上并固化。
8.根据权利要求2的无缝抛光垫，其中渗透入所述子垫层(3)的深度具有小于约25％的变化系数。
9.根据权利要求2的无缝抛光垫，其中用硬度计测得的所述垫可压缩性的带内不均匀性小于10％。
10.一种无缝抛光垫，包括：多孔子垫层(3)、由可硬化流体形成的无缝抛光层(4)和布置在其中间的防渗层(5)，其中所述防渗层(5)和无缝抛光层(4)渗透入所述子垫层(3)至基本均匀的深度。
11.一种制造无缝抛光垫的方法，包括：
提供多孔子垫层(3)；和
在其上布置无缝抛光层(4)，其中所述无缝抛光层(4)渗透入所述多孔子垫层(3)至基本均匀的深度。
12.根据权利要求11的制造无缝抛光垫的方法，还包括：
在所述无缝抛光层(4)和所述子垫层(3)之间引入防渗层(5)，其中所述防渗层(5)和无缝抛光层(4)渗透入所述子垫层至基本均匀的深度。
13.根据权利要求12的制造无缝抛光垫的方法，其中所述无缝抛光层(4)被浇铸到所述防渗层(5)上。
14.根据权利要求11的制造无缝抛光垫的方法，还包括：
将其上任选地布置有防渗层(5)的所述子垫层(3)放入到模具内；和
加热所述模具至预定温度，并通过顶部开口或通过注射口填充所述模具以浇铸可硬化流体到所述子垫(3)或防渗层(5)上，从而形成以基本均匀的深度渗透入所述子垫层(3)的抛光层(4)。
15.一种制造无缝抛光垫的方法，包括：
层叠子垫层(3)到无端不锈钢带(5)的外表面上形成层叠物；
将所述层叠物放到其上具有注射口的圆柱形模具内并加热所述模具至预定温度；
注射可硬化流体到所述模具上并浇铸所述流体到子垫层(3)上，从而形成以基本均匀的深度渗透入所述子垫层(3)的抛光层(4)。
16.根据权利要求15的制造无缝抛光垫的方法，其中所述子垫层(3)为无纺织物。
17.根据权利要求15的制造无缝抛光垫的方法，还包括：在浇铸所述抛光层(4)之前，在所述子垫层(3)和所述抛光层(4)之间放置防渗层(5)。
18.根据权利要求15的制造无缝抛光垫的方法，其中所述可硬化流体为聚氨酯树脂和二胺固化剂的混合物。
19.一种制造无缝抛光垫的方法，包括：
提供多孔子垫层(3)，
施加防渗层(5)到所述子垫层(3)上；
在其上涂敷或浇铸无缝抛光层(4)，其中所述防渗层(5)和所述抛光层(4)渗透入所述多孔子垫层(3)至基本均匀的深度，并且其中所述无缝抛光层(5)为可硬化流体。
20.根据权利要求9的制造无缝抛光垫的方法，其中所述防渗层(5)渗透至所述多孔子垫层厚度的约0％到约10％的深度。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103286675A (zh) * 2008-10-17 2013-09-11 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 具有密封窗口的化学机械抛光垫
CN104511852A (zh) * 2013-10-08 2015-04-15 吉多·瓦伦蒂尼 制造抛光垫的方法以及抛光垫
TWI665033B (zh) * 2014-06-05 2019-07-11 美商湯瑪士衛斯有限公司 使用離心鑄造製備多層化學機械平坦化墊的方法及系統
US10722997B2 (en) 2012-04-02 2020-07-28 Thomas West, Inc. Multilayer polishing pads made by the methods for centrifugal casting of polymer polish pads
US11090778B2 (en) 2012-04-02 2021-08-17 Thomas West, Inc. Methods and systems for centrifugal casting of polymer polish pads and polishing pads made by the methods
US11219982B2 (en) 2012-04-02 2022-01-11 Thomas West, Inc. Method and systems to control optical transmissivity of a polish pad material
US20220048156A1 (en) * 2020-08-14 2022-02-17 Steven Anneker Polishing pad assembly

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011003006B4 (de) 2011-01-21 2013-02-07 Siltronic Ag Verfahren zur Bereitstellung jeweils einer ebenen Arbeitsschicht auf jeder der zwei Arbeitsscheiben einer Doppelseiten-Bearbeitungsvorrichtung
US9873180B2 (en) 2014-10-17 2018-01-23 Applied Materials, Inc. CMP pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes
US11745302B2 (en) 2014-10-17 2023-09-05 Applied Materials, Inc. Methods and precursor formulations for forming advanced polishing pads by use of an additive manufacturing process
CN113579992A (zh) 2014-10-17 2021-11-02 应用材料公司 使用加成制造工艺的具复合材料特性的cmp衬垫建构
US10875153B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pad materials and formulations
US10821573B2 (en) 2014-10-17 2020-11-03 Applied Materials, Inc. Polishing pads produced by an additive manufacturing process
US10875145B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Polishing pads produced by an additive manufacturing process
US9776361B2 (en) 2014-10-17 2017-10-03 Applied Materials, Inc. Polishing articles and integrated system and methods for manufacturing chemical mechanical polishing articles
US10399201B2 (en) 2014-10-17 2019-09-03 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pads having compositional gradients by use of an additive manufacturing process
WO2017074773A1 (en) 2015-10-30 2017-05-04 Applied Materials, Inc. An apparatus and method of forming a polishing article that has a desired zeta potential
US10593574B2 (en) 2015-11-06 2020-03-17 Applied Materials, Inc. Techniques for combining CMP process tracking data with 3D printed CMP consumables
KR20240015161A (ko) 2016-01-19 2024-02-02 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 다공성 화학적 기계적 연마 패드들
US10391605B2 (en) 2016-01-19 2019-08-27 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for forming porous advanced polishing pads using an additive manufacturing process
US20180304539A1 (en) 2017-04-21 2018-10-25 Applied Materials, Inc. Energy delivery system with array of energy sources for an additive manufacturing apparatus
US11471999B2 (en) 2017-07-26 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Integrated abrasive polishing pads and manufacturing methods
WO2019032286A1 (en) 2017-08-07 2019-02-14 Applied Materials, Inc. ABRASIVE DISTRIBUTION POLISHING PADS AND METHODS OF MAKING SAME
CN112088069B (zh) 2018-05-07 2024-03-19 应用材料公司 亲水性和z电位可调谐的化学机械抛光垫
CN112654655A (zh) 2018-09-04 2021-04-13 应用材料公司 先进抛光垫配方
CN113543932A (zh) * 2019-02-28 2021-10-22 应用材料公司 通过调整背层中的润湿来控制化学机械抛光垫刚度
US11851570B2 (en) 2019-04-12 2023-12-26 Applied Materials, Inc. Anionic polishing pads formed by printing processes

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87202507U (zh) * 1987-03-02 1988-03-23 天津市半导体技术研究所 硅片无蜡抛光垫
US5310455A (en) * 1992-07-10 1994-05-10 Lsi Logic Corporation Techniques for assembling polishing pads for chemi-mechanical polishing of silicon wafers
US5893796A (en) * 1995-03-28 1999-04-13 Applied Materials, Inc. Forming a transparent window in a polishing pad for a chemical mechanical polishing apparatus
JP3042593B2 (ja) * 1995-10-25 2000-05-15 日本電気株式会社 研磨パッド
CN1258241A (zh) * 1997-04-18 2000-06-28 卡伯特公司 用于半导体底物的抛光垫
JPH11156699A (ja) * 1997-11-25 1999-06-15 Speedfam Co Ltd 平面研磨用パッド
US6117000A (en) * 1998-07-10 2000-09-12 Cabot Corporation Polishing pad for a semiconductor substrate
US6524164B1 (en) * 1999-09-14 2003-02-25 Applied Materials, Inc. Polishing pad with transparent window having reduced window leakage for a chemical mechanical polishing apparatus
WO2001043920A1 (en) * 1999-12-14 2001-06-21 Rodel Holdings, Inc. Method of manufacturing a polymer or polymer composite polishing pad

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103286675A (zh) * 2008-10-17 2013-09-11 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 具有密封窗口的化学机械抛光垫
CN103286675B (zh) * 2008-10-17 2016-02-17 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 具有密封窗口的化学机械抛光垫
US10722997B2 (en) 2012-04-02 2020-07-28 Thomas West, Inc. Multilayer polishing pads made by the methods for centrifugal casting of polymer polish pads
US11090778B2 (en) 2012-04-02 2021-08-17 Thomas West, Inc. Methods and systems for centrifugal casting of polymer polish pads and polishing pads made by the methods
US11219982B2 (en) 2012-04-02 2022-01-11 Thomas West, Inc. Method and systems to control optical transmissivity of a polish pad material
CN104511852A (zh) * 2013-10-08 2015-04-15 吉多·瓦伦蒂尼 制造抛光垫的方法以及抛光垫
US10786884B2 (en) 2013-10-08 2020-09-29 Guido Valentini Method for manufacturing a polishing pad
US11383352B2 (en) 2013-10-08 2022-07-12 Guido Valentini Polishing pad
TWI665033B (zh) * 2014-06-05 2019-07-11 美商湯瑪士衛斯有限公司 使用離心鑄造製備多層化學機械平坦化墊的方法及系統
US20220048156A1 (en) * 2020-08-14 2022-02-17 Steven Anneker Polishing pad assembly

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Publication number Publication date
WO2003103959A1 (en) 2003-12-18
TW200427548A (en) 2004-12-16
CN100445091C (zh) 2008-12-24
TWI284582B (en) 2007-08-01

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