FR2944725A1 - Procede de fabrication de couches de polissage de patin de polissage chimique -mecanique ayant des defauts d'inclusion de gaz reduits - Google Patents

Procede de fabrication de couches de polissage de patin de polissage chimique -mecanique ayant des defauts d'inclusion de gaz reduits Download PDF

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Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de fabrication de couches de polissage de patin de polissage chimique-mécanique qui minimise les défauts d'inclusion de gaz entraîné. L'invention se rapporte également à un ensemble de tête de mélange (30) pour utilisation dans la fabrication de couches de polissage de patin de polissage chimique-mécanique, dans lesquelles des inclusions de défauts d'inclusion de gaz entraîné sont minimisées.

Description

La présente invention se rapporte d'une manière générale au domaine du polissage chimique-mécanique. En particulier, la présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de couches de polissage de patin de polissage chimique-mécanique ayant des défauts d'inclusion de gaz entraîné réduits et à un ensemble de tête de mélange pour utilisation dans la fabrication de celles-ci. Dans la fabrication de circuits intégrés et d'autres dispositifs électroniques, de multiples couches de matières conductrices, semi-conductrices et diélectriques sont déposées sur ou enlevées d'une surface d'une rondelle de semi-conducteur. Des couches minces de matières conductrices, semi-conductrices et diélectriques peuvent être déposées par plusieurs techniques de dépôt. Des techniques de dépôt courantes dans le traitement moderne comprennent le dépôt physique en phase vapeur (PVD), également connu sous le nom de projection, le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) et le plaquage électrochimique (ECP). Lorsque des couches de matières sont déposées et enlevées de manière séquentielle, la surface du dessus de la rondelle devient non plane. Du fait qu'un traitement de semi-conducteur consécutif (par exemple une métallisation) exige que la rondelle ait une surface plate, la rondelle doit être aplanie. L'aplanissement est utile afin d'enlever une topographie de surface indésirable et des défauts de surface, tels que des surfaces rugueuses, des matières agglomérées, un endommagement de réseau cristallin, des rayures et des couches ou des matières contaminées. L'aplanissement chimique-mécanique, ou polissage chimique-mécanique (CMP), est une technique courante utilisée pour aplanir des substrats, tels que des rondelles de semi-conducteur. Dans le polissage chimique-mécanique conventionnel, une rondelle est montée sur un ensemble de support et positionnée en contact avec un patin de polissage dans un appareil de polissage chimique-mécanique. L'ensemble de support délivre une pression pouvant être commandée à la rondelle, en la pressant contre le patin de polissage. Le patin est déplacé (par exemple entraîné en rotation) par rapport à la rondelle par une force d'entraînement externe. Simultanément à cela, une composition chimique ( pâte ) ou une autre solution est prévue entre la rondelle et le patin de polissage. La surface de rondelle est ainsi polie et rendue plane par l'action chimique et mécanique de la surface de patin et de la pâte.
Reinhardt et autres, brevet U.S. N° 5 578 362, décrivent un exemple de patin de polissage connu dans le domaine. La couche de polissage de patin de polissage chimique-mécanique du brevet Reinhardt comprend une matrice polymère ayant des microsphères dispersées à travers. D'une manière générale, les microsphères sont mélangées avec une matière polymère liquide, par exemple dans un système d'alimentation à écoulement massique, et transférées dans un moule pour durcissement. L'article moulé est alors découpé afin de former des patins de polissage. Malheureusement, des couches de polissage de patin de polissage formées de cette manière ont des défauts d'inclusion de gaz entraîné indésirables (c'est-à-dire des bulles de gaz entraîné dans la couche de polissage de patin de polissage, introduisant des variations de densité dans les patins de polissage). Les défauts d'inclusion de gaz entraîné sont le résultat d'un dégazage incomplet du gaz entraîné dans le mélange de matières polymères avant introduction dans le moule. Ces défauts d'inclusion de gaz entraîné sont indésirables du fait qu'ils peuvent provoquer des différences de performances de polissage imprévisibles, et éventuellement néfastes, d'une couche de polissage de patin de polissage à la suivante. De plus, ces défauts d'inclusion de gaz entraîné peuvent affecter de manière négative les performances de polissage d'une couche de polissage de patin de polissage donnée pendant sa durée de vie (c'est-à-dire lorsqu'une matière de surface est érodée pendant le polissage et avec conditionnement de la couche de polissage). Les procédés et équipements de fabrication de l'art antérieur sont inadaptés et inefficaces pour satisfaire les demandes de contrôle de qualité toujours croissantes de l'industrie du polissage chimique-mécanique.
Ce qui est donc souhaité est un appareil et un procédé efficace de formation d'une couche de polissage de patin de polissage chimique-mécanique ayant un minimum de défauts d'inclusion de gaz. Il est prévu dans un aspect de la présente invention un procédé de formation d'une couche de polissage de patin de polissage chimique-mécanique, comportant le fait de : prévoir un moule ; prévoir une matière pré-polymère liquide ; prévoir une multiplicité de microsphères dans un gaz porteur inerte ; prévoir un gaz de purge inerte ; prévoir un ensemble de tête de mélange, ayant un boîtier avec au moins une entrée de boîtier et une sortie de boîtier ; prévoir un mélangeur rotatif avec un arbre qui s'étend hors du boîtier, l'arbre ayant un passage à travers avec une entrée de passage d'arbre et une sortie de passage d'arbre afin de faciliter le dégazage du gaz porteur inerte et du gaz de purge inerte du boîtier ; combiner la matière pré-polymère liquide avec la multiplicité de microsphères dans le gaz porteur inerte dans le boîtier, sous l'action du mélangeur rotatif, en formant un mélange de pré-polymère liquide et de microsphères ; délivrer le gaz de purge inerte au boîtier ; évacuer le gaz porteur inerte et le gaz de purge inerte du boîtier à travers le passage d'arbre ; transférer le mélange de pré-polymère liquide et de microsphères à travers la sortie de boîtier jusqu'au moule ; permettre au mélange de pré-polymère liquide et de microsphères de se solidifier dans le moule afin de former un gâteau ; et obtenir une couche de polissage de patin de polissage chimique-mécanique à partir du gâteau.
Dans un autre aspect de la présente invention est prévue un ensemble de tête de mélange pour la formation d'une couche de polissage de patin de polissage chimique-mécanique, comprenant : un boîtier d'ensemble de tête de mélange ayant une entrée de boîtier et une sortie de boîtier ; un joint à labyrinthe monté sur le boîtier, le joint à labyrinthe comportant : un bloc d'étanchéité ayant une entrée de gaz de purge inerte et une sortie de gaz ; un stator d'engagement monté sur le bloc d'étanchéité ; un joint torique de stator d'engagement interposé entre le bloc d'étanchéité et le stator d'engagement, le joint torique de stator d'engagement fixant le stator d'engagement sur le bloc d'étanchéité ; un mélangeur rotatif ayant un arbre avec un passage d'arbre, le passage d'arbre ayant une entrée de passage disposée à l'intérieur du boîtier et une sortie de passage en communication d'écoulement de gaz avec la sortie de gaz de bloc d'étanchéité ; un rotor monté sur l'arbre, le rotor engageant le stator d'engagement ; un joint torique de rotor interposé entre le rotor et l'arbre, le joint torique de rotor fixant le rotor sur l'arbre ; un premier roulement ayant une piste extérieure de premier roulement, une piste intérieure de premier roulement et une multiplicité de billes de premier roulement interposées entre la piste extérieure de premier roulement et la piste intérieure de premier roulement ; un deuxième roulement ayant une piste extérieure de deuxième roulement, une piste intérieure de deuxième roulement et une multiplicité de billes de deuxième roulement interposées entre la piste extérieure de deuxième roulement et la piste intérieure de deuxième roulement ; un manchon d'arbre monté sur l'arbre ; un joint torique d'arbre interposé entre le manchon d'arbre et l'arbre, le joint torique d'arbre fixant le manchon d'arbre sur l'arbre ; et un écrou de roulement ; une entretoise de roulement ; une matière pré-polymère liquide ; une multiplicité de microsphères ; et un gaz inerte ; la piste extérieure de premier roulement étant pressée entre le bloc d'étanchéité et le stator d'engagement, la piste extérieure de deuxième roulement étant pressée contre le bloc d'étanchéité, la piste intérieure de deuxième roulement étant pressée entre l'écrou de roulement et l'entretoise de roulement, et la piste intérieure de premier roulement étant pressée entre l'entretoise de roulement et le rotor de telle sorte que le mélangeur rotatif peut tourner par rapport au bloc d'étanchéité ; et la matière pré-polymère liquide, la multiplicité de microsphères et le gaz inerte étant disposés à l'intérieur du boîtier.
Le dessin illustre une vue en élévation en coupe d'un ensemble de tête de mélange de la présente invention. Le terme défaut d'inclusion de gaz entraîné tel qu'utilisé ici se réfère à des espaces vides à l'intérieur d'une couche de polissage de patin de polissage chimique-mécanique qui ne sont pas contenus à l'intérieur d'une microsphère (par exemple à l'intérieur d'une particule Expancel ). Le dessin procure une représentation d'un ensemble de tête de mélange 30 préféré de la présente invention. En particulier, le dessin représente un ensemble de tête de mélange comportant un boîtier d'ensemble de tête de mélange 35 qui a au moins une entrée d'alimentation en matière première 10 destinée à recevoir une alimentation de matière pré-polymère liquide et une alimentation de microsphères dans un gaz porteur inerte. De manière optionnelle, l'alimentation de matière pré-polymère liquide et l'alimentation de microsphères dans un gaz porteur inerte sont délivrées dans le boîtier à travers des entrées 10 séparées. Le boîtier d'ensemble de tête de mélange 35 a également une sortie de boîtier 40 à travers laquelle un courant de produit de matière pré-polymère liquide ayant des microsphères dispersées dedans est produit. L'ensemble de tête de mélange comporte en outre un joint à labyrinthe 80 qui est monté sur le boîtier d'ensemble de tête de mélange 35. De préférence, le joint à labyrinthe 80 est un joint à labyrinthe radial. Le joint à labyrinthe 80 comprend un bloc d'étanchéité 85 ayant une entrée de gaz de purge inerte 70 et une sortie de gaz 50. Le joint à labyrinthe 80 comprend également un stator d'engagement 84 qui est monté sur le bloc d'étanchéité 85. Un joint torique de stator d'engagement 120 est interposé entre le bloc d'étanchéité 85 et le stator d'engagement 84.
Le joint torique de stator d'engagement fonctionne de façon à fixer le stator d'engagement 84 sur le bloc d'étanchéité 85. L'ensemble de tête de mélange comporte en outre un mélangeur rotatif 60. Le mélangeur rotatif 60 a un arbre 65 avec un passage d'arbre 66. Le passage d'arbre 66 s'étend depuis une entrée de passage 67 jusqu'à une sortie de passage 68. Lorsqu'elles sont assemblées dans l'ensemble de tête de mélange, l'entrée de passage 67 est disposée à l'intérieur du boîtier 35 et la sortie de passage 68 est en communication d'écoulement de gaz avec la sortie de gaz de bloc d'étanchéité 50. L'ensemble de tête de mélange comporte en outre un rotor 82 monté sur l'arbre 65. Le rotor 82 engage de façon coulissante le stator d'engagement 84. De préférence, l'espace moyen entre le rotor 82 et le stator d'engagement 84 est de 0,300 à 0,450 mm, de préférence de 0,330 à 0,430 mm et de préférence encore de 0,360 à 0,410 mm. Un joint torique de rotor 140 est interposé entre le rotor 82 et l'arbre 65. Le joint torique de rotor 140 fonctionne de façon à fixer le rotor 82 sur l'arbre 65. L'ensemble de tête de mélange comporte en outre au moins un roulement. De préférence, le au moins un roulement est un roulement étanche. De préférence, l'ensemble de tête de mélange comporte en outre un premier roulement 95 et un deuxième roulement 90. Le premier roulement 95 et le deuxième roulement 90 sont de préférence en alignement coaxial l'un avec l'autre et sont espacés le long de l'arbre 65. Le premier piste extérieure de premier intérieure de premier roulement de billes de premier roulement billes de premier roulement 97 la piste extérieure de premier piste intérieure de premier sorte que la piste intérieure de peut tourner sur un axe par rapport à la piste extérieure de premier roulement 98. 30 Le deuxième roulement 90 a une piste extérieure de deuxième roulement 92, une piste intérieure de deuxième roulement 94 et une multiplicité de billes de deuxième roulement 93, la multiplicité de billes de deuxième roulement 93 étant interposée entre la piste extérieure 35 de deuxième roulement 92 et la piste intérieure de deuxième roulement 94 de telle sorte que la piste roulement 95 a une roulement 98, une piste 96 et une multiplicité 97, la multiplicité de étant interposée entre roulement 98 et la roulement 96 de telle premier roulement 96 intérieure de deuxième roulement 94 peut tourner sur un axe par rapport à la piste extérieure de deuxième roulement 92. Dans une configuration d'ensemble de tête de mélange 30 préférée, le premier roulement 95 et le deuxième roulement 90 sont incorporés dans l'ensemble de tête de mélange 30 en utilisant un écrou de roulement 130, un manchon d'arbre 100 et une entretoise de roulement 110. Le manchon d'arbre 100 est monté sur l'arbre 65. Un joint torique d'arbre 150 est interposé entre le manchon d'arbre 100 et l'arbre 65. Le joint torique d'arbre 150 fonctionne de façon à fixer le manchon d'arbre 100 sur l'arbre 65. L'entretoise de roulement 110 glisse sur le manchon d'arbre 100. Le premier roulement 95 est configuré dans l'ensemble de tête de mélange 30 de telle sorte que la piste intérieure de premier roulement 96 correspond au rotor 82 fixé sur l'arbre 65, la piste intérieure de premier roulement 96 étant interposée entre le rotor 82 et l'entretoise de roulement 110. La piste extérieure de premier roulement 98 correspond au bloc d'étanchéité 85 et au stator d'engagement 84. Le deuxième roulement 90 est configuré dans l'ensemble de tête de mélange 30 de telle sorte que la piste extérieure de deuxième roulement 92 correspond au bloc d'étanchéité 85. La piste intérieure de deuxième roulement 94 correspond au manchon d'arbre 100 et est interposée entre l'entretoise de roulement 110 et l'écrou de roulement 130. De préférence, l'écrou de roulement 130 est un écrou de blocage qui résiste au desserrage pendant l'utilisation de l'ensemble de tête de mélange. En variante, l'écrou de roulement 130 peut être bloqué en place afin de résister à ou empêcher un desserrage pendant l'utilisation de l'ensemble de tête de mélange en utilisant, par exemple, un adhésif (par exemple Loctite °), un agencement à goupille (par exemple goupille fendue, goupille élastique), un écrou à coincement, une rondelle de blocage (par exemple une rondelle fendue, une rondelle Belleville). Dans cette configuration, le mélangeur rotatif 60 est libre de tourner par rapport au bloc d'étanchéité 85. Pendant l'utilisation pour fabriquer des couches de polissage de patin de polissage chimique-mécanique, l'ensemble de tête de mélange comporte en outre une matière pré-polymère liquide (non représentée dans le dessin), une multiplicité de microsphères (non représentées dans le dessin) et un gaz inerte (non représenté dans le dessin) tous disposés dans le boîtier d'ensemble de tête de mélange 35. La matière pré-polymère liquide, la multiplicité de microsphères et le gaz inerte sont soumis à une agitation dans le boîtier d'ensemble de tête de mélange 35 provenant du mélangeur rotatif 60. La matière pré-polymère liquide et la multiplicité de microsphères se mélangent dans le boîtier d'ensemble de tête de mélange 35, alors que le gaz inerte (une combinaison d'un gaz porteur inerte et d'un gaz de purge inerte) est évacué du boîtier d'ensemble de tête de mélange 35 à travers le passage d'arbre 67 et la sortie de gaz d'ensemble de tête de mélange 50.
Pendant la fabrication de couches de polissage de patin de polissage chimique-mécanique comportant une multiplicité de microsphères, il est utilise de fluidiser la multiplicité de microsphères dans un gaz inerte afin de faciliter le transport de la multiplicité de microsphères entre des récipients. Afin d'assurer des additions constantes et précises de microsphères à la matière pré-polymère, il est important d'avoir une densité fluidisée constante de microsphères. Les gens du métier reconnaîtront qu'il y a une densité fluidisée optimale de microsphères afin de faciliter le transport entre des récipients. Les gens du métier reconnaîtront également qu'une augmentation du volume de gaz porteur dans la multiplicité fluidisée de microsphères au-delà de la densité fluidisée optimale peut avoir pour résultat des difficultés de traitement (le transfert des matières d'un récipient à un autre peut être gêné si la concentration en gaz porteur est trop élevée). De même, une augmentation du volume de gaz porteur dans la multiplicité fluidisée de microsphères n'est pas considérée comme bénéfique pour la réduction des défauts d'inclusion de gaz entraîné. Au contraire, un volume accru de gaz porteur dans la multiplicité fluidisée de microsphères est considéré comme susceptible d'augmenter l'apparition de défauts d'inclusion de gaz entraîné. Il a été trouvé de manière surprenante que l'addition de gaz de purge inerte dans le boîtier d'ensemble de tête de mélange pendant le mélange du pré-polymère liquide et des microsphères fluidisées améliore l'efficacité de l'extraction de gaz inerte du boîtier d'ensemble de tête de mélange de telle sorte que des défauts d'inclusion de gaz entraîné indésirables dans les couches de polissage de patin de polissage chimique-mécanique formées à partir du pré- polymère liquide et des microsphères fluidisées combinés sont minimisés. De préférence, le gaz de purge inerte est ajouté au boîtier d'ensemble de tête de mélange dans l'espace de vapeur adjacent au joint à labyrinthe. De préférence encore, le gaz de purge inerte est introduit à travers l'espace interstitiel entre le stator d'engagement et le rotor dans le boîtier d'ensemble de tête de mélange. Sous l'action du mélangeur rotatif, un tourbillon est formé autour de l'arbre. Sans souhaiter être limité par la théorie, on considère que l'écoulement de gaz de purge inerte dans le boîtier d'ensemble de tête de mélange aide à stabiliser le tourbillon formé autour de l'arbre de telle sorte qu'une mise à l'air libre du boîtier d'ensemble de tête de mélange par l'intermédiaire du passage d'arbre est amélioré.
Dans certaines formes de réalisation de la présente invention, le procédé de formation d'une couche de polissage de patin de polissage chimique-mécanique comprend le fait de : prévoir un moule ; prévoir une matière pré-polymère liquide ; prévoir une multiplicité de microsphères dans un gaz porteur inerte ; prévoir un gaz de purge inerte ; prévoir un ensemble de tête de mélange, ayant un boîtier avec une entrée de boîtier et une sortie de boîtier ; prévoir un mélangeur rotatif avec un arbre qui s'étend hors du boîtier et un dispositif d'entraînement qui fait tourner le mélangeur rotatif, l'arbre ayant un passage à travers avec une entrée d'arbre et une sortie d'arbre afin de faciliter le dégazage du gaz porteur inerte et du gaz de purge inerte du boîtier ; combiner la matière pré-polymère liquide avec la multiplicité de microsphères dans le gaz porteur inerte dans le boîtier, sous l'action du mélangeur rotatif, en formant un mélange de pré-polymère liquide et de microsphères ; délivrer le gaz de purge inerte au boîtier ; évacuer le gaz porteur inerte et le gaz de purge inerte du boîtier à travers le passage d'arbre ; transférer le mélange de pré-polymère liquide et de microsphères à travers la sortie de boîtier jusqu'au moule ; permettre au mélange de pré-polymère liquide et de microsphères de se solidifier dans le moule afin de former un gâteau ; et obtenir une couche de polissage de patin de polissage chimique-mécanique à partir du gâteau. De préférence, le mélangeur rotatif est entraîné en rotation à 1000 à 10000 tours par minute, de manière préférée 2500 à 6000, de manière encore plus préférée 3000 à 4000 tours par minute. De préférence, le gaz de purge inerte est délivré au boîtier à travers un joint associé à l'arbre de mélangeur rotatif à un débit de 200 à 30000 cm3/minute, de manière préférée 1000 à 20000 cm3/minute, de manière encore plus préférée 3000 à 14000 cm3/minute. De préférence, le gâteau produit en utilisant le procédé de la présente invention contient moins de défauts d'inclusion de gaz entraîné qu'un gâteau fabriqué suivant le même processus mais sans prévoir le gaz de purge inerte. De manière préférée, le gâteau produit en utilisant le procédé de la présente invention contient au moins 20% de défauts d'inclusion de gaz entraîné de moins qu'un gâteau fabriqué suivant le même processus mais sans prévoir le gaz de purge inerte. De manière encore plus préférée, le gâteau produit en utilisant le procédé de la présente invention contient au moins 50% de défauts d'inclusion de gaz entraîné de moins qu'un gâteau fabriqué suivant le même processus mais sans prévoir le gaz de purge inerte. Dans certains aspects de ces formes de réalisation, le procédé comporte en outre de manière optionnelle le fait de trancher le gâteau en une multiplicité de couches de polissage de patin de polissage chimique-mécanique. Dans certaines formes de réalisation de la présente invention, le procédé de formation d'une couche de polissage de patin de polissage chimique-mécanique comprend le fait de : prévoir un moule ; prévoir une matière pré-polymère liquide ; prévoir une multiplicité de microsphères dans un gaz porteur inerte ; prévoir un gaz de purge inerte ; prévoir un ensemble de tête de mélange, ayant un boîtier avec au moins une entrée de boîtier (de préférence avec au moins deux entrées) et une sortie de boîtier ; prévoir un mélangeur rotatif avec un arbre qui s'étend hors du boîtier et un dispositif d'entraînement qui fait tourner le mélangeur rotatif, l'arbre ayant un passage à travers avec une entrée d'arbre et une sortie d'arbre afin de faciliter le dégazage du gaz porteur inerte et du gaz de purge inerte du boîtier ; prévoir un joint à labyrinthe, le joint à labyrinthe assurant l'interface avec le boîtier et l'arbre s'étendant à travers le joint à labyrinthe ; délivrer le gaz de purge inerte dans le boîtier à travers le joint à labyrinthe ; combiner la matière pré-polymère liquide avec la multiplicité de microsphères dans le gaz porteur inerte dans le boîtier, sous l'action du mélangeur rotatif, en formant un mélange de pré-polymère liquide et de microsphères ; délivrer le gaz de purge inerte au boîtier ; évacuer le gaz porteur inerte et le gaz de purge inerte du boîtier à travers le passage d'arbre ; transférer le mélange de pré-polymère liquide et de microsphères à travers la sortie de boîtier jusqu'au moule ; permettre au mélange de pré-polymère liquide et de microsphères de se solidifier dans le moule afin de former un gâteau ; et obtenir une couche de polissage de patin de polissage chimique-mécanique à partir du gâteau. De préférence, le mélangeur rotatif est entraîné en rotation à 1000 à 10000 tours par minute, de manière préférée 2500 à 6000, de manière encore plus préférée 3000 à 4000 tours par minute. De préférence, le gaz de purge inerte est délivré au boîtier à travers un joint associé à l'arbre de mélangeur rotatif à un débit de 200 à 30000 cm3/minute, de manière préférée 1000 à 20000 cm3/minute, de manière encore plus préférée 3000 à 14000 cm3/minute. De préférence, le gâteau produit en utilisant le procédé de la présente invention contient moins de défauts d'inclusion de gaz entraîné qu'un gâteau fabriqué suivant le même processus mais sans prévoir le gaz de purge inerte. De manière préférée, le gâteau produit en utilisant le procédé de la présente invention contient au moins 20% de défauts d'inclusion de gaz entraîné de moins qu'un gâteau fabriqué suivant le même processus mais sans prévoir le gaz de purge inerte. De manière encore plus préférée, le gâteau produit en utilisant le procédé de la présente invention contient au moins 50% de défauts d'inclusion de gaz entraîné de moins qu'un gâteau fabriqué suivant le même processus mais sans prévoir le gaz de purge inerte. De préférence, le joint à labyrinthe est un joint à labyrinthe radial. De préférence, le joint à labyrinthe radial pour utilisation avec la présente invention comporte un rotor fixé sur l'arbre, un stator d'engagement fixé sur un bloc d'étanchéité et au moins un roulement avec une piste extérieure fixe avec le bloc d'étanchéité et une piste intérieure fixe avec l'arbre. Dans certains aspects de ces formes de réalisation, le procédé comporte en outre de manière optionnelle le fait de trancher le gâteau en une multiplicité de couches de polissage de patin de polissage chimique-mécanique. La matière pré-polymère liquide utilisée avec la présente invention est de préférence une matière contenant du polyisocyanate, de préférence encore le produit de réaction d'un polyisocyanate (par exemple diisocyanate) et d'une matière contenant un hydroxyle. Des polyisocyanates préférés comprennent, par exemple, du méthylène bis 4,4'-cyclohexyl-diisocyanate, du cyclohexyl diisocyanate, de 1'isophorone diisocyanate, de 1'hexaméthylène diisocyanate, du propylène-1,2-diisocyanate, du tétraméthylène-1,4-diisocyanate, du 1,6-hexaméthylène-diisocyanate, du dodécane-1,12- diisocyanate, du cyclobutane-1, 3-diisocyanate, du cyclohexane-1,3-diisocyanate, du cyclohexane-1,4- diisocyanate, du 1-isocyanato-3,3,5-triméthyl-5- isocyanatométhylcyclohexane, du méthyl cyclohexylène diisocyanate, du triisocyanate d'hexaméthylène diisocyanate, du triisocyanate de 2,4,4-triméthyl-1,5-hexane diisocyanate, de l'urtdione d'hexaméthylène diisocyanate, de l'éthylène diisocyanate, du 2,2,4-triméthylhexaméthylène diisocyanate, du 2,4,4- triméthylhexaméthylène diisocyanate, du dicyclohexylméthane diisocyanate, et des combinaisons de ceux-ci. Les polyisocyanates les plus préférés sont aliphatiques et ont moins de 14 pourcent de groupes isocyanate n'ayant pas réagi. La matière contenant de l'hydroxyle utilisée avec la présente invention est de préférence un polyol.
Des exemples de polyols incluent, par exemple, des polyéther polyols, le polybutadiène à terminaisons hydroxy (y compris des dérivés partiellement et totalement hydrogénés), des polyester polyols, des polycaprolactones polyols, des polycarbonates polyols, et des mélanges de ceux-ci. Les polyols préférés incluent les polyéther polyols. Des exemples de polyéther polyols comprennent le polytetraméthylène éther glycol ( PTMEG ), le polyéthylène propylène glycol, le polyoxypropylène glycol, et des mélanges de ceux-ci. La chaine hydrocarbonée peut avoir des liaisons saturées ou insaturées et des groupes aromatiques et cycliques substitués ou non substitués. De préférence, le polyol de la présente invention comprend du PTMEG. Des polyols polyester appropriés comprennent, mais sans y être limité, du polyéthylène adipate glycol, du polybutylène adipate glycol, du polyéthylène propylène adipate glycol, du o-phtalate-1,6-hexanediol, du poly(hexaméthylène adipate) glycol, et des mélanges de ceux-ci. La chaine hydrocarbonée peut avoir des liaisons saturées ou insaturées, ou des groupes aromatiques et cycliques substitués ou non substitués. Des polyols polycaprolactone appropriés comprennent, mais sans y être limité, du polycaprolactone initié 1,6-hexanediol, du polycaprolactone initié diéthylène glycol, du polycaprolactone initié triméthylol propane, du polycaprolactone initié neopentyl glycol, du polycaprolactone initié 1,4-butanediol, du polycaprolactone initié PTMEG, et des mélanges de ceux-ci. La chaine hydrocarbonée peut avoir des liaisons saturées ou insaturées, ou des groupes aromatiques et cycliques substitués ou non substitués. Des polycarbonates appropriés comprennent, mais sans y être limité, du polyphtalate carbonate et du poly(hexaméthylène carbonate) glycol.
Des microsphères appropriées pour une utilisation avec la présente invention comprennent des microsphères polymères, comme par exemple alcools polyvinyliques, pectine, polyvinyl pyrrolidone, hydroxyethylcellulose, méthylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, carboxyméthylcellulose, hydroxypropylcellulose, acides polyacryliques, polyacrylamides, polyéthylène glycols, polyhydroxyetheracrylites, amidons, copolymères d'acide maléique, oxyde de polyéthylène, polyuréthanes, cyclodextrine et des combinaisons de ceux-ci (par exemple ExpancelTM de Akzo Nobel de Sundsvall, Suède). Les microsphères peuvent être modifiées chimiquement afin de changer la solubilité, le gonflement et d'autres propriétés par ramification, blocage et réticulation, par exemple. De préférence, les microsphères ont un diamètre moyen de 150 pm et de manière préférée un diamètre moyen de moins de 50 pm. de manière encore plus préférée, les microsphères ont un diamètre moyen qui est inférieur à 15 pm. Il est à noter que le diamètre moyen des microsphères peut être modifié et des tailles ou mélanges différents de différentes microsphères peuvent être utilisés. Une matière particulièrement préférée pour les microsphères est un copolymère d'acrylonitrile et de chlorure de vinylidène.
La matière pré-polymère liquide comporte en outre un agent de durcissement. Les agents de durcissement peuvent être choisis parmi les diamines. Des polydiamines appropriées comprennent à la fois des amines primaires et secondaires. Des polydiamines préférées comprennent, mais sans y être limité, diethyl toluène diamine ( DETDA ), 3,5-diméthylthio-2,4-toluènediamine et des isomères de celle-ci, 3,5-diethyltoluène-2,4-diamine et des isomères de celle-ci (par exemple, 3,5-diethyltoluène-2,6-diamine), 4,4'- bis-(sec-butylamino)-diphenylméthane, 1,4-bis-(sec- butylamino)-benzène, 4,4'-méthylène-bis-(2- chloroaniline), 4,4'-méthylène-bis-(3-chloro-2,6- diethylaniline), ( MCDEA ), polytetraméthylèneoxide- di-p-aminobenzoate, N,N'-dialkyldiamino diphényl méthane, p,p'-méthylène dianiline ( MDA ), m- phénylènediamine ( MPDA ), méthylène-bis 2- chloroaniline ( MBOCA ), 4,4'-méthylène-bis-(2- chloroaniline) ( MOCA ), 4,4'-méthylène-bis-(2,6- diéthylaniline) ( MDEA ), 4,4'-méthylène-bis-(2,3- dichloroaniline) ( MDCA ), 4,4'-diamino-3,3'-diéthyl- 5,5'-diméthyl diphénylméthane, 2,2',3,3'-tetrachloro diamino diphénylméthane, triméthylène glycol di-p- aminobenzoate, et des mélanges de ceux-ci. De préférence, l'agent de durcissement est choisi parmi la 3,5-diméthylthio-2,4-toluènediamine et des isomères de celle-ci. Les agents de durcissement peuvent également comprendre des diols, triols, tetraols et des agents de traitement à terminaison hydroxy. Des diols, triols et des groupes tetraols appropriés comprennent l'éthylène glycol, le diéthylène glycol, le polyéthylène glycol, le propylène glycol, du polytetraméthylène éther glycol à poids moléculaire plus faible, du 1,3-bis(2- hydroxyethoxy)benzène, du 1,3-bis[2-(2- hydroxyethoxy)ethoxy]benzène, du 1,3-bis-{2-[2-(2- hydroxyethoxy)ethoxy]ethoxy}benzène, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, resorcinol-di-(beta- hydroxyethyl)ether, hydroquinone-di-(beta- hydroxyethyl)ether, et des mélanges de ceux-ci. Des agents de traitement à terminaison hydroxy préférés comprennent 1,3-bis-(2-hydroxyethoxy)benzène, 1,3-bis- [2-(2-hydroxyethoxy)ethoxy] benzène, 1,3-bis-{2-[2-(2-hydroxyethoxy)ethoxy]ethoxy}benzène, 1,4-butanediol et des mélanges de ceux-ci.
Les agents de traitement à terminaison hydroxy et diamine peuvent comprendre un ou plusieurs groupes saturés, non saturés, aromatiques et cycliques. De manière additionnelle, les agents de traitement à terminaison hydroxy et diamine peuvent comprendre un ou plusieurs groupes halogènes. Des mélanges d'agents de durcissement peuvent être utilisés. N'importe quel gaz inerte peut être utilisé comme gaz porteur inerte dans le procédé de la présente invention pourvu qu'il ne réagisse pas, ou n'interfère pas d'une autre manière, avec la matière pré-polymère et les microsphères. De préférence, le gaz porteur inerte est du dioxyde de carbone. N'importe quel gaz inerte peut être utilisé comme gaz de purge inerte dans le procédé de la présente invention pourvu qu'il ne réagisse pas, ou n'interfère pas d'une autre manière, avec la matière pré-polymère et les microsphères. De préférence, le gaz de purge inerte est du dioxyde de carbone.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de formation d'une couche de polissage de patin de polissage chimique-mécanique, caractérisé en ce qu'il comporte le fait de : prévoir un moule ; prévoir une matière pré-polymère liquide ; prévoir une multiplicité de microsphères dans un gaz porteur inerte ; prévoir un gaz de purge inerte ; prévoir un ensemble de tête de mélange (30), ayant un boîtier (35) avec au moins une entrée de boîtier (10), une sortie de boîtier (40), un mélangeur rotatif (60) avec un arbre (65) qui s'étend hors du boîtier (35), l'arbre (65) ayant un passage (66) à travers avec une entrée de passage d'arbre (67) et une sortie de passage d'arbre (68) afin de faciliter le dégazage du gaz porteur inerte et du gaz de purge inerte du boîtier (35) ; combiner la matière pré-polymère liquide avec la multiplicité de microsphères dans le gaz porteur inerte dans le boîtier (35), sous l'action du mélangeur rotatif (60), en formant un mélange de pré-polymère liquide et de microsphères ; délivrer le gaz de purge inerte au boîtier (35) ; évacuer le gaz porteur inerte et le gaz de purge inerte du boîtier (35) à travers le passage d'arbre (66) ; transférer le mélange de pré-polymère liquide et de microsphères à travers la sortie de boîtier (40) jusqu'au moule ;permettre au mélange de pré-polymère liquide et de microsphères de se solidifier en un gâteau dans le moule ; et obtenir une couche de polissage de patin de 5 polissage chimique-mécanique à partir du gâteau.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière pré-polymère liquide comporte une matière contenant du polyisocyanate.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière pré-polymère liquide comporte en outre un agent de durcissement. 15
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre le fait de : prévoir un joint à labyrinthe (80), le joint à labyrinthe (80) assurant l'interface avec le boîtier 20 (35) et l'arbre (65) s'étendant à travers le joint à labyrinthe (80) ; et délivrer le gaz de purge inerte dans le boîtier (35) à travers le joint à labyrinthe (80). 25
  5. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le joint à labyrinthe (80) est un joint à labyrinthe radial.
  6. 6. Procédé selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre le fait de : trancher le gâteau en une multiplicité de couches de polissage de patin de polissage chimique-mécanique. 10 35
  7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le gâteau contient moins de défauts d'inclusion de gaz entraîné qu'un gâteau fabriqué suivant le même processus sans prévoir le gaz de purge inerte.
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le gaz porteur inerte est du dioxyde de carbone.
  9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le gaz de purge inerte est du dioxyde de carbone. 15
  10. 10. Ensemble de tête de mélange (30) pour la formation d'une couche de polissage de patin de polissage chimique-mécanique, caractérisé en ce qu'il comprend : un boîtier d'ensemble de tête de mélange (35) 20 ayant une entrée de boîtier (10) et une sortie de boîtier (40) ; un joint à labyrinthe (80) monté sur le boîtier (35), le joint à labyrinthe (80) comportant : un bloc d'étanchéité (85) ayant une 25 entrée de gaz de purge inerte (70) et une sortie de gaz (50) ; un stator d'engagement (84) monté sur le bloc d'étanchéité (85) ; un joint torique de stator d'engagement 30 (120) interposé entre le bloc d'étanchéité (85) et le stator d'engagement (84), le joint torique de stator d'engagement (120) fixant le stator d'engagement (84) sur le bloc d'étanchéité (85) ; 35 un mélangeur rotatif (60) ayant un arbre (65) avec un passage d'arbre (66), le passage d'arbre (66)10ayant une entrée de passage (67) disposée à l'intérieur du boîtier (35) et une sortie de passage (68) en communication d'écoulement de gaz avec la sortie de gaz (50) de bloc d'étanchéité (85) ; un rotor (82) monté sur l'arbre (65), le rotor (82) engageant le stator d'engagement (84) ; un joint torique de rotor (140) interposé entre le rotor (82) et l'arbre (65), le joint torique de rotor (140) fixant le rotor (82) sur l'arbre (65) ; un premier roulement (95), ayant une piste extérieure de premier roulement (98), une piste intérieure de premier roulement (96) et une multiplicité de billes de premier roulement (97) interposées entre la piste extérieure de premier roulement (98) et la piste intérieure de premier roulement (96) ; un deuxième roulement (90), ayant une piste extérieure de deuxième roulement (92), une piste intérieure de deuxième roulement (94) et une multiplicité de billes de deuxième roulement (93) interposées entre la piste extérieure de deuxième roulement (92) et la piste intérieure de deuxième roulement (94) ; un manchon d'arbre (100) monté sur l'arbre (65) ; un joint torique d'arbre (150) interposé entre le manchon d'arbre (100) et l'arbre (65), le joint torique d'arbre (150) fixant le manchon d'arbre (100) sur l'arbre (65) et un écrou de roulement (130) ; une entretoise de roulement (110) ; une matière pré-polymère liquide ; une multiplicité de microsphères ; et un gaz inerte ; la piste extérieure de premier roulement (98) étant pressée entre le bloc d'étanchéité (85) et le 35stator d'engagement (84), la piste extérieure de deuxième roulement (92) étant pressée contre le bloc d'étanchéité (85), la piste intérieure de deuxième roulement (94) étant pressée entre l'écrou de roulement (130) et l'entretoise de roulement (110), et la piste intérieure de premier roulement (96) étant pressée entre l'entretoise de roulement (110) et le rotor (82) de telle sorte que le mélangeur rotatif (60) peut tourner par rapport au bloc d'étanchéité (85) ; et la matière pré-polymère liquide, la multiplicité de microsphères et le gaz inerte étant disposés à l'intérieur du boîtier (35).
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