CN1868675A - 一种极细纤维抛光片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种极细纤维抛光片及其制造方法，其主要步骤如下：将极细纤维产生型纤维的不织布作为基布，对于极细纤维产生型纤维不织布的表面作致密化处理，再将高分子弹性体填充于不织布中，待极细纤维产生型纤维转换成极细纤维束后，原本经过致密化处理的表层仍然保持高度极细纤维的比例；致密化处理可以直接予以高温表面处理，或是将基布表面涂布一层水溶性物质，并于后续水洗时随着水分而洗出。本发明亦提供一种表面毛羽均匀致密，抛光层极细纤维比例在80％以上的一种极细纤维抛光片，其包含由一极细纤维产生型纤维作为基布，且基布表面的抛光层经过致密化处理后，形成一抛光层具有高比例极细纤维的极细纤维抛光片。

Description

一种极细纤维抛光片及其制造方法

技术领域

本发明是有关用以诸如半导体、储存媒体基材、集成电路与光电面板等物体上制造平滑、平坦表面抛光片，特别指有关于此类抛光片的抛光层结构及其制造方法。

背景技术

在半导体工业中，其是具有一直朝向缩减半导体特征同时增进其表面平整度的方向来发展。详言之，其最好可以藉由减少表面瑕疵的数量及尺寸而达到具有均匀构形的表面。

在加工用抛光片之中，习知有如在PET(聚对酞酸酯)薄膜等薄片底材表面上，形成有如研磨材料粒子与粘接剂等所组成的研磨层的固定磨料型研磨片，或者如采用以研磨材料作为游离磨料，而形成分散于水溶液等之中的悬浮液(此称为抛光液)，而施行研磨抛光类型工作的游离磨料型抛光片。

固定磨料型的加工用抛光片，虽平均单位的磨削量(即抛光速度)较佳，但是因为研磨材料粒子对工作件(被抛光对象)表面冲击较强，且停留于交介表面之中的研磨残屑排除较为困难，所以较易造成较大的刮痕等缺点。

游离磨料型因为除了较容易提高磨削屑排除性之外，研磨粒子以液体为媒介，而可在抛光片表面与抛光片的抛光层内自由的移动，所以相较于固定磨料型的抛光片，因为可以灵活调整工作件(被抛光对象)表面冲击的强度，且利用抛光片材料的更换，更容易直接影响加工结果，所以便有如绒布或是织布类等所形成的各类产品的构想所产生，并配合不同的加工目的分别使用，以达到适合的效果。

抛光通常为控制一开始为粗糙的表面的研磨状态，以制造光滑的镜面加工表面。这通常透过在有细微粒子的悬浮溶液(抛光液)出现在抛光片与工作件(被抛光对象)之间时，在工作件(被抛光对象)表面反复、规则地研磨而达成。常用的抛光片是以毡织或以天然纤维所制成，如羊毛、浸氨基甲酸酯毡织聚酯或各种不同形式的充填聚胺酯塑料等。

抛光半导体装置的现今常用方法是利用一抛光合成物(如：抛光液)及一抛光片来抛光半导体的表面，如：化学机械抛光法(ChemicalMechanical Polishing/Planarization，CMP)所达成。在标准的CMP方法中，当化学物质、压力、速度及温度条件皆在控制的情形下，一晶圆是在一抛光合成物(如：抛光液)存在的状态下被压抵在一抛光片或抛光垫上。该抛光合成物通常是包含小的抛旋光性颗粒，其能在与化学物质混合的情况下来机械式地磨擦晶圆的表面，其中该化学物质是可以与晶圆表面形成化学反应(如：去除、氧化等等反应)。抛光片通常是一平坦的衬垫，其是由连续状态的基质材料所制成。藉此，当抛光片及晶圆(即被抛光物)彼此相对移动时，其便可以藉由抛旋光性颗粒(磨料)而机械式地将材料由晶圆表面上移除，以及藉由在抛光合成物(如：抛光液)中其它化学成分而利用化学反应的方式将材料由晶圆上移除。

根据中国台湾发明专利公告第491757号″网纹加工用研磨片及其制法″中所揭示，是在极细纤维(A)所构成的极细纤维束，以三度空间缠结的极细纤维缠结不织布的该极细纤维缠结空间中，高分子弹性体以多孔质状态存在，且该高分子弹性体并未将大部分的该极细纤维束实质拘束在薄片中，该薄片至少单面上存在有由具0.03dtex以下纤度的极细纤维(B)所组成的起毛(毛羽)。最好该研磨片(抛光片)的高分子弹性体的湿润弹性率在0.05～0.95kg/mm²。最好该研磨片(抛光片)的极细纤维(A)与极细纤维(B)均为由聚醯胺或聚酯所组成。

中国台湾发明专利公告第491757号″网纹加工用研磨片及其制法″亦提供制造方法，是依序实施下述(1)～(4)程序(其中程序(2)与(3)的顺序亦可以互换)。

(1)在利用极细化处理，而形成以产生极细纤维束的极细纤维产生型纤维(a)为主体的不织布之际，将形成不织布表层部起毛(毛羽)的部分，利用产生0.03dtex以下极细纤维的极细纤维束中极细纤维产生型纤维(b)，形成该不织布的程序；

(2)将高分子弹性体填充于该不织布中，而形成薄片的程序；

(3)将该极细纤维产生型纤维(a)及(b)转换成极细纤维束的程序；

(4)将该薄片至少单面进行磨削，而形成纤度0.03dtex以下极细纤维起毛(毛羽)的程序。

然而依据中国台湾发明专利公告第491757号″网纹加工用研磨片及其制法″此技术中，在极细纤维产生型纤维转换成极细纤维束的过程，由于研磨片(抛光片)表面的极细纤维(B)起毛所形成的抛光层(抛光片与被抛光物接触的面)同时含PU(高分子弹性体)及纤维，会造成抛光片的抛光层开纤度不够，而使得抛光层纤维细度不足，并且易造成毛羽纠结；而且PU(高分子弹性体)在抛光层含量过多之时，在抛光片研磨基材的过程中，固体颗粒(抛光合成物、磨料、抛旋光性颗粒、研磨材料粒子或抛光后基材的削屑等)会吸附于抛光层的PU结构中，无法被抛光液(或相关用以排除抛光残粒或基材抛光剩下的残余削屑的媒介)顺利排除，因而残留在抛光片的抛光层，所以当在抛光基材的过程时，抛光片的抛光层所夹带多余的固体颗粒，对于基板研磨完成后的部分造成磨损，因而使得抛光研磨完成后的抛光片前功尽弃。

故此，依据习知技术所制造完成的极细纤维抛光片，使用在抛光基材时，带有PU(高分子弹性体)于抛光层的抛光片容易造成基板刮伤。

发明内容

本发明为了提高极细纤维产生型纤维的开纤度，且增加抛光片表面抛光层的极细纤维比例，于是将一极细纤维产生型纤维不织布作为加工后形成抛光片的基布，先对于极细纤维产生型纤维不织布的表面作致密化处理，此致密化处理的目的，是为了让后续所形成与被抛光物接触且用以抛光研磨的抛光层，形成一构造致密紧实的结构，等到后续涂布或含浸高分子弹性体之时，因抛光层构造致密紧实，所以高分子弹性体便无法轻易渗入于抛光层其中。该致密化处理可以直接以高温予以表面致密化，或是将基布表面涂布一层水溶性物质。

将高分子弹性体填充于表面致密化处理后的极细纤维产生型纤维不织布中，由于表面已经过致密化处理，高分子弹性体无法轻易渗透填充至表面致密层，所以当极细纤维产生型纤维转换成极细纤维束之时，原本致密化处理的表层(即抛光层)极细纤维束没有被高分子弹性体所局限，仍然保持高纤维比例。

基板在抛光时，由于抛光片表面几乎无PU(高分子弹性体)存在，表面极细纤维的比例明显增加，而且较不易纠结，故不易对基板造成刮伤。

在极细纤维产生型纤维不织布的表面作致密化处理中，其中直接以高温予以基布表面致密化时的温度为100℃以上的温度，使基布表面的极细纤维产生型纤维形成致密的结构，但仍可以使后续抛光层的极细纤维产生型纤维转换成极细纤维束的反应仍然得以进行，产生出抛光层的极细纤维。

在极细纤维产生型纤维不织布的表面作致密化处理时，将基布表面涂布一层水溶性物质可为PVA、甲基纤维素、小苏打、淀粉等可以溶解在水中的物质，随着水溶解而形成水溶液，渗入基材的表层，在经过涂布或含浸高分子弹性体的步骤之后，仍可以藉由水洗的过程而溶洗出。

本发明提供一种极细纤维抛光片的制造方法，是依序下列步骤：

(a)极细纤维产生型纤维作成不织布，以此不织布为基布；

(b)将基布表面致密化处理的程序；

(c)将高分子弹性体填充于不织布(基布)中以形成薄片的程序；

(d)将极细纤维产生型纤维转换成极细纤维束的程序；以及

(e)将该薄片至少进行单面磨削，而形成纤度0.05dtex以下极细纤维抛光片。

本发明亦提供一种极细纤维的抛光片，其包含一以不织布的基布，经过含浸高分子弹性体与极细纤维产生型纤维转换成极细纤维束的步骤，以及位于基布表层经过致密化后，由极细纤维产生型纤维所转换产生的高纤维比的极细纤维抛光层。

本发明抛光片是可用以抛光任何基板，例如，由玻璃、金属、金属氧化物、金属合成物、半导体基材或其组合材料所构成的基板。该基板是可包含任何适当的金属，例如包括铜、铝、钽、钛、钨、金、铂、铱、钌及其合成物(例如：合金或混合物)；该基板是可包含任何适当的金属氧化物，例如包括氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化铈、二氧化锆、氧化锗、氧化镁及其混合物；该基板是可包含任何适当的金属合成物，例如包括金属氮化物(例如：氮化钽、氮化钛及氮化钨)、金属碳化物(例如：碳化硅及碳化钨)、镍-磷、铝-硅硼、硅硼玻璃、硅磷玻璃(PSG)、硅磷硼玻璃(BPSG)、硅/锗合金及硅/锗/碳合金；该基板是可包含任何适当的半导体基材，例如包括单晶硅、多晶硅、无结晶硅、绝缘物上硅(silicon-on-insulator)及砷化镓。

附图说明

图1是习知技术所制得的极细纤维抛光片，其抛光层的SEM图；

图2是本发明技术所制得的极细纤维抛光片，其抛光层的SEM图。

具体实施方式

将极细纤维产生型纤维的不织布作为加工用基布，先对于极细纤维产生型纤维不织布的表面作致密化处理过后，形成一表面致密层，再将高分子弹性体(其中高分子弹性体可为聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯树脂、聚醯胺树脂、丙烯树脂或乙烯-醋酸乙烯酯树脂等等适当的材料)涂布填充于不织布中，由于表面已经经过致密化处理，高分子弹性体无法轻易渗透填充至表面致密层；致密化处理可为把极细纤维产生型纤维不织布表面，经过100℃以上高温处理后，使极细纤维产生型纤维表面产生质变，而形成结构致密紧实的一层物质，此为表面致密层；或是将极细纤维产生型纤维的不织布表面涂布一层水溶性物质，如PVA、甲基纤维素、小苏打、淀粉等等适当的水溶性物质(比例为5％～15％的水溶液，以滚轴来涂布处理，涂布量为100～200g/m²)，可以让后续高分子弹性体涂布填充于极细纤维产生型纤维不织布之时，因为由于表面空间已被水溶性物质所占据，高分子弹性体无法轻易渗入，后续经过水洗的步骤时，该类的水溶性物质会溶解于水溶液中，随着水洗步骤而洗出；之后极细纤维产生型纤维经过处理转换成极细纤维束后，原本致密化处理的表层，因为没有高分子弹性体大量的渗入，在极细纤维产生型纤维转换成极细纤维后，仍保持高纤维的比例，而且其PU固成分(高分子弹性体)含量比亦明显降低，所以抛光片表面抛光层的毛羽不易纠结，故不易对研磨基板造成刮伤。

为使贵审查员对本案作更进一步了解，兹举一较佳实施例并配合图式，详述如后

实施例一：

以极细纤维产生型纤维的不织布作为加工用基布，重量为420g/m²，密度为0.27g/cm³，对于极细纤维产生型纤维不织布的表面直接以温度120℃烫平处理，将极细纤维产生型纤维不织布基布表面致密化，之后再将聚氨酯树脂(高分子弹性体)填充于不织布中，待填充完成后，经过凝固，水洗，把极细纤维产生型纤维转换成极细纤维束，将该薄片至少单面进行磨削，予以起毛形成纤度0.05d以下的加工用抛光片，厚度为0.82mm，致密化处理的表层(抛光层)仍保持89％高纤维比例。

纤维比例的测试方式：将极细纤维抛光片剖出厚度0.1mm的抛光层，以DMF溶除PU，计算极细纤维抛光片溶除PU后，剩余的极细纤维在极细纤维抛光片中所占的重量百分比。

实施例二：

以极细纤维产生型纤维的不织布作为基布，重量为420g/m²，密度为0.27g/cm³，对于极细纤维产生型纤维不织布的表面以GRAVUREROLL处理，涂布一层水溶液比例为5％，涂布量为100/m²的甲基纤维素(水溶性物质)，以此将极细纤维产生型纤维不织布基布表面致密化，之后再将聚氨酯树脂(高分子弹性体)填充于不织布中，待填充完成后，经过凝固，水洗，将之前所涂布于基布表层的水溶性物质洗出，后续经过极细纤维产生型纤维转换成极细纤维束的步骤，将该薄片至少单面进行磨削，予以起毛形成纤度0.05d以下的加工用抛光片，厚度为0.82mm，原本致密化处理的表层(抛光层)仍保持86％高纤维比例。

纤维比例的测试方式：将极细纤维抛光片剖出厚度0.1mm的抛光层，以DMF溶除PU，计算极细纤维抛光片溶除PU后，剩余的极细纤维在极细纤维抛光片中所占的重量百分比。

详见图2，经由上述发明的制造方法制成的抛光片，表面抛光层毛羽均呈现均匀致密，抛光层的纤维比例在80％以上；且PU固成份含量明显降低，参照图1，依照习知技术所制得的抛光片的PU固成份含量百分比为45％～50％，而采行本发明技术所制得的抛光片的PU固成份含量百分比降至30％左右，并增加抛光片软度及垂性；刮伤数也由不稳定的2000～25000/μm²降至1000/μm²以下。

本发明专利一种极细纤维抛光片及其制造方法，综合以上所述，本发明实施例确实能达到预期的功能，又其所揭露的具体构造，不仅未见于同类产品之中，亦未曾公开于申请之前，诚符合专利法的规定与要求，于是依法提出发明专利申请，恳请惠予审查，并赐准专利，则实感德便，本人无感为荷。

Claims (8)

1、一种极细纤维抛光片，其特征在于：包含：

至少有高分子弹性体与极细纤维所组成，且表面具有一经过致密化处理过的抛光层，经过致密化处理过后的该抛光层极细纤维比例明显高于非抛光层极细纤维比例。

2、如权利要求1所述的极细纤维抛光片，其中该抛光层的极细纤维比例为80％以上。

3、如权利要求1所述的极细纤维抛光片，其极细纤维的细度为0.05d以下。

4、如权利要求1所述的极细纤维抛光片，其制造方法至少包含下列步骤：

(a)极细纤维产生型纤维作成不织布，此不织布为基布；

(b)将基布表面致密化处理；

(c)将高分子弹性体填充于基布中以形成薄片；

(d)将极细纤维产生型纤维转换成极细纤维束；以及

(e)将该薄片至少进行单面磨削，而形成纤度0.05dtex以下极细纤维抛光片。

5、如权利要求4所述的极细纤维抛光片制造方法，其表面致密化处理程序可直接以100℃以上的高温来处理基布表面。

6、如权利要求4所述的极细纤维抛光片制造方法，其表面致密化处理可将基布表面涂布一层水溶性物质，并于水洗时洗出。

7、如权利要求6所述的极细纤维抛光片制造方法，在表面致密化处理中，其表面所涂布的水溶性物质可为PVA、甲基纤维素、小苏打、淀粉。

8、如权利要求1所述的极细纤维抛光片，其用途可用于储存媒体基板网纹加工用、半导体晶圆或精密机器用玻璃基板。

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