一种聚合物微球体的处理方法和设备与流程

本发明涉及一种抛光垫制备方法，尤其是涉及一种聚合物微球体的处理方法和设备。

背景技术：

1、cmp(chemical mechanical polishing)即“化学机械抛光”，是为了克服化学抛光和机械抛光的缺点，将磨粒机械磨削和抛光液化学腐蚀作用组合的抛光技术。化学机械抛光最大的优点就是能使加工表面实现纳米级全局平坦化，满足集成电路特征尺寸在0.35μm以下的超精密无损伤表面加工。半导体器件通常要求达到纳米级的平整度，目前最好的工艺是用抛光液(化学)和抛光垫(机械)结合起来的方式。cmp除应用于集成电路芯片以外，也常出现在半导体的分立器件、电子元器件的加工上，此外也拓展到薄膜存贮磁盘、陶瓷、蓝宝石等表面加工领域。

2、抛光垫，又称研磨垫，其表面粗糙，设有凸起或凹槽，用于直接与芯片接触产生摩擦，以机械方式去除半导体表面的抛光层，并在离心力的作用下将抛光液均匀地抛洒到抛光垫的表面，以化学方式去除半导体表面的抛光层，同时将反应产物带出抛光垫。

3、通常情况下，聚氨酯抛光垫包含有许多分散的微球体，用于增加抛光垫的粗糙度，提高抛光效果。该微球体通常由热塑型聚合物经热膨胀制备而成，具有中空球型结构。通常的抛光垫制备方法，是将微球体混入一种液体聚合物基质，然后与另外的固化原料混合，再移入模具中固化，最后将模制的物件切割而成。但这种抛光垫有存在由于微球体膨胀导致的密度不均，良率低的问题，具体为：在抛光垫制备过程中，不同原料混合后会产生大量的反应热，当混合物温度超过微球体的热膨胀温度时，微球体开始膨胀，时间越长，膨胀体积越大，因而会造成抛光垫实际密度低于理论密度，且造成浇注体密度分布不均，良率下降。

4、同时，微球体本身可能带有一定的水分，会与聚合物基质反应，同样也会造成抛光垫力学性能和抛光性能降低的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种聚合物微球体的处理方法和设备，对聚合物微球体进行加热处理，通过增加微球体中聚合物的结晶程度来提高其耐热性，进而降低物料混合过程中的微球体的膨胀，提高浇注体的均匀性，改善良率；同时也可以降低微球体的水含量，提高聚合物的反应程度，从而提高处理后的微球体制造出的抛光垫的力学性能与抛光性能。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种聚合物微球体的处理方法，通过气流对聚合物微球体进行加热，依次包括以下步骤：

4、升温步骤，使气流温度在第一设定时间内升至极限温度；

5、恒温步骤，使聚合物微球体在极限温度的气流下，在第二设定时间内翻滚加热；

6、降温步骤，使气流在第三设定时间内降低至室温。

7、在另一优选的实施方式中，第一设定时间t1的范围为10≤t1≤20，单位为分钟；第二设定时间t2的范围为0.5≤t2≤1，单位为分钟；第三设定时间t3的范围为30≤t3≤60，单位为分钟。

8、在另一优选的实施方式中，在降温步骤后还包括：

9、通气步骤，采用干燥的惰性气体在第四设定时间内对聚合物微球体进行干燥。

10、在另一优选的实施方式中，第四设定时间t4的范围为60≤t3≤180，单位为分钟。

11、在另一优选的实施方式中，所述升温步骤、恒温步骤和降温步骤多次重复进行。

12、一种聚合物微球体的处理设备，用于上述任一所述的聚合物微球体的处理方法，所述处理设备包括：

13、罐体，所述罐体的顶部设有出气管、底部设置有进气管；所述出气管设有出口滤网；

14、主滤网，设置于罐体内将罐体内部空间分隔为上下层，上层为聚合物微球体的处理腔，下层为气体缓冲腔；

15、所述主滤网和出口滤网的网孔直径小于聚合物微球体的直径。

16、在另一优选的实施方式中，所述罐体上设置有温度传感器和湿度传感器，用于检测罐体内的温度和湿度。

17、在另一优选的实施方式中，所述罐体上设置有进料口和出料口，所述进料口和所述出料口均连通处理腔。

18、在另一优选的实施方式中，所述进气管包括热风管道、冷风管道和气体汇流管，所述气体汇流管的一端同时连接所述热风管道和所述冷风管道的一端，另一端连接所述气体缓冲腔。

19、在另一优选的实施方式中，所述处理腔的顶部为中心向上凹陷的圆弧形结构。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、1、本发明方法通过气流对聚合物微球体进行加热，设计了升温、恒温和降温三个步骤，被加热的聚合物微球体会提高其聚合物的结晶程度，进而使自身耐热性变好，可以在后续抛光垫制造的物料混合过程中，减小微球体的膨胀，提高浇注体的均匀性。同时，气体加热还可以蒸发微球体自身带有的水分，有利于后续抛光垫制造。

22、2、本发明方法还设计了通气步骤，通过干燥的惰性气体对聚合物微球体进行加强干燥、去除水分。

23、3、为了提高微球体中聚合物的结晶充分度，升温、恒温和降温三个步骤可以重复多次进行，用以达到满意的效果。

24、4、本发明设备通过罐体和主滤网的结构配合形成了处理腔和气体缓冲腔，经过气体缓冲腔的气流进入处理腔，对内部的聚合物微球体进行吹风加热，实现均匀且快捷的加热过程，进而被吹起加热的聚合物微球体会提高其聚合物的结晶程度，使自身耐热性变好。

25、5、罐体设置温度传感器和湿度传感器，可以对加热和干燥的程度进行精确控制。

26、6、热风管道和冷风管道的一端同时连接气体汇流管，使气流可以先在气体汇流管中聚集然后进入气体缓冲腔，可使得经过微球体的气流温度更加均匀。

27、7、处理腔体的顶部为圆弧形结构，便于聚合物微球体在腔体内被气流吹动平滑翻动。

技术特征：

1.一种聚合物微球体的处理方法，其特征在于，通过气流对聚合物微球体进行加热，依次包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种聚合物微球体的处理方法，其特征在于，第一设定时间t1的范围为10≤t1≤20，单位为分钟；第二设定时间t2的范围为0.5≤t2≤1，单位为分钟；第三设定时间t3的范围为30≤t3≤60，单位为分钟。

3.根据权利要求1所述的一种聚合物微球体的处理方法，其特征在于，在降温步骤后还包括：

4.根据权利要求3所述的一种聚合物微球体的处理方法，其特征在于，第四设定时间t4的范围为60≤t3≤180，单位为分钟。

5.根据权利要求1所述的一种聚合物微球体的处理方法，其特征在于，所述升温步骤、恒温步骤和降温步骤多次重复进行。

6.一种聚合物微球体的处理设备，其特征在于，用于权利要求1～5任一所述的聚合物微球体的处理方法，所述处理设备包括：

7.根据权利要求6所述的一种聚合物微球体的处理设备，其特征在于，所述罐体上设置有温度传感器和湿度传感器，用于检测罐体内的温度和湿度。

8.根据权利要求6所述的一种聚合物微球体的处理设备，其特征在于，所述罐体上设置有进料口和出料口，所述进料口和所述出料口均连通处理腔。

9.根据权利要求6所述的一种聚合物微球体的处理设备，其特征在于，所述进气管包括热风管道、冷风管道和气体汇流管，所述气体汇流管的一端同时连接所述热风管道和所述冷风管道的一端，另一端连接所述气体缓冲腔。

10.根据权利要求6所述的一种聚合物微球体的处理设备，其特征在于，所述处理腔的顶部为中心向上凹陷的圆弧形结构。

技术总结
本发明涉及一种聚合物微球体的处理方法和设备，方法包括通过气流对聚合物微球体进行加热，依次包括以下步骤：升温步骤，使气流温度在第一设定时间内升至极限温度；恒温步骤，使聚合物微球体在极限温度的气流下，在第二设定时间内翻滚加热；降温步骤，使气流在第三设定时间内降低至室温。设备包括罐体，顶部设有出气管、底部设置有进气管；主滤网设置于罐体内将罐体内部空间分隔为上下层。与现有技术相比，本发明可以使被加热的聚合物微球体提高其聚合物的结晶程度，进而使自身耐热性变好，可以在后续抛光垫制造的物料混合过程中，减小微球体的膨胀，提高浇注体的均匀性。同时，气体加热还可以蒸发微球体自身带有的水分，有利于后续抛光垫制造。

技术研发人员：张莉娟
受保护的技术使用者：上海芯谦集成电路有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12