(57)【要約】      （修正有）【課題】改善された均一性を有する化学機械研磨パッドを製造するための適用又はスプレー法を提供する。【解決手段】平坦な又は加工されたＣＭＰ研磨層表面を生成するメス型地形を有する表面を有し、その上の定位置に一つ以上の終点検出ウィンドウピース３を保持している開放型を提供する工程；液体イソシアネート成分を液体ポリオール成分と混合して無溶媒反応混合物を形成する工程；一つ以上のウィンドウピースが定位置に保持され、各ウィンドウピースが既定の位置にある間に反応混合物を前記開放型にスプレーする工程；次いで、反応混合物を硬化させる工程を含む方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械平坦化（ＣＭＰ）研磨層又はパッドを製造する方法であって、
平坦な又は加工されたＣＭＰ研磨層表面を生成するメス型地形を有する表面を有し、その上の定位置に一つ以上のウィンドウピースを保持している開放型を提供する工程；
液体イソシアネート成分を液体ポリオール成分と混合して無溶媒反応混合物を形成する工程；
前記一つ以上のウィンドウピースが定位置に保持され、各ウィンドウピースが既定の位置にある間に前記反応混合物を前記開放型にスプレーする工程；
次いで、前記反応混合物を硬化させて前記反応混合物からゲル研磨層を形成し、離型させ、前記ゲル研磨層を硬化させてポリウレタン反応生成物をＣＭＰ研磨層として形成する工程
を含む方法。
【請求項２】
前記一つ以上のウィンドウピースが前記開放型表面から離れた背面において隠蔽又はブロックされており、それにより、前記ウィンドウピースの前記隠蔽又はブロック面上への前記反応混合物の蓄積を防ぎ、前記ウィンドウピースの表面を露出させるための背面面削りの必要性を除く、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記反応混合物が８０℃で２〜６００秒のゲル化時間を有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記硬化させる工程が、
まず、周囲温度〜１３０℃で３０秒〜３０分間硬化させて前記ゲル研磨層を形成する工程；
前記ゲル研磨層を前記開放型表面から離型させる工程；及び
最後に、６０〜１３０℃の温度で１分〜１６時間硬化させて、多孔性ポリウレタン反応生成物を、一つ以上の終点検出ウィンドウを有し、０．５gm/cc〜１gm/ccの範囲の密度を有するＣＭＰ研磨層として形成する工程
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記一つ以上のウィンドウピースが、ポリオールと芳香族、脂肪族もしくは脂環式ジイソシアネートもしくはポリイソシアネートとの反応から形成されるもの、又は末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーから形成されるもの、又はイソシアネート成分とポリオール成分との二成分反応混合物から形成されるものから選択されるポリウレタンを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記一つ以上のウィンドウピースが、（i）ポリオール成分と、前記ポリオール成分中のポリオール及び前記イソシアネート成分中のイソシアネートの全重量に基づいて２重量％以下の芳香族イソシアネート基を含有するイソシアネート成分との生成物から選択されるポリウレタンを含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記ウィンドウピースが、Rex Type Dゲージを使用して１５〜９０の範囲のショアＤ硬度を有する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記ＣＭＰ研磨層が、１５〜９０の範囲のショアＤ硬度 Rex Type Dゲージを有する、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記一つ以上のウィンドウピースそれぞれが円形、正方形、長方形又は多角形であり、前記開放型が、前記一つ以上のウィンドウピースそれぞれと同じ外のり寸法を有する、前記一つ以上のウィンドウピースそれぞれを受け入れるように適合された平坦な領域又は凹みを有する、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記一つ以上のウィンドウピースが、スプレー及び硬化中に前記一つ以上のウィンドウピースの下側に真空を適用してゲル研磨層を形成すること、前記一つ以上のウィンドウピースが前記開放型に配置されるところで接着剤又は両面テープを前記開放型に適用すること、及び前記一つ以上のウィンドウピースが前記開放型の中の定位置にぴったり嵌まるように、前記開放型の周囲面からわずかに凹んでおり、寸法設定されている平坦な領域又はポケットを前記開放型に設けること、のいずれかにより、前記開放型の表面上の定位置に保持される、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記反応混合物が実質的に無水である、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏れを起こさず、使用中に膨らんだり座屈したりしない終点検出ウィンドウを含む多孔性ポリウレタン（ＰＵ）化学機械平坦化（ＣＭＰ）研磨パッドを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学機械平坦化（ＣＭＰ）研磨パッドは、使用者が研磨作業の状態を最初から最後まで検出することができるように、一つ以上のウィンドウを含んでいる。パッド又はその表面の成形の前に研磨パッドに組み込まれる又は接着されるウィンドウと定義される一体型ウィンドウを有するＣＭＰ研磨パッドは、公知の方法によって形成することができる。成形及びスカイビング工程において、方法は、個々のＣＭＰ研磨パッドが硬化後ケーキからスカイビング又は切断されるとき、ウィンドウがパッドとともに切断されるように、ウィンドウ素材のピースを成形ポリウレタンケーキの中に埋め込む工程を含む。硬化工程中、ウィンドウ材料のブロックがパッド材料と接着してそれを定位置に維持するであろう。そのような工程中、ウィンドウはまさにパッドの厚さであり、ウィンドウ表面の損傷を防ぐために、溝排除領域が溝削り工程に組み込まれなければならない。したがって、パッドは、一つ以上のウィンドウが存在する状態で溝を含むように旋盤加工又は研削される。これは、ウィンドウが保護される労働集約的な方法を必要とする。しかし、スカイビングによって発生する機械的力及び熱が決まってウィンドウ表面に損傷を生じさせ、ウィンドウの収縮及び／又は座屈（変形が凹形である場合）又は過度な膨らみ（変形が凸形である場合）を招く。旋盤加工又は研削によって発生する力もまた、ウィンドウを損傷させ、座屈を生じさせることができる。ＣＭＰ研磨パッドのためのウィンドウを製造する別の公知の方法は、プラグ配置（plug in place）（ＰＩＰ）法であり、この方法では、ＣＭＰ研磨パッドが製造され、溝削りされたのち、すでに指定の厚さ及び外のり寸法に切断されているウィンドウピースを据え付けるために、ＣＭＰ研磨パッドから一領域が切り抜かれる。ＣＭＰ研磨パッドへのウィンドウの接着は、ウィンドウを定位置に保持するために、感圧接着剤（ＰＳＡ）、例えば合成ゴム、アクリルホットメルト、ポリ酢酸ビニル又はシアノアクリレートプラスチゾルに依存する。この方法は、ＣＭＰ研磨パッドが使用されているとき、ウィンドウを通過するＣＭＰスラリーの漏れを招くおそれがある。
【０００３】
Pai et al.への米国特許第８，６０９，００１Ｂ２号は、検出ウィンドウを有するＣＭＰ研磨パッドを製造する方法であって、パッドを切断することなく、検出ウィンドウスペースを有する研磨層を形成する工程を含む方法を開示している。研磨層は、包囲された型の中の分離可能なダミー検出ウィンドウ又は型突出区分の存在下、形成される。研磨層を成形したのち、ダミー検出ウィンドウ又は型突出区分を取り除くことにより、検出ウィンドウスペースを有する研磨層が得られ；ウィンドウ前駆物質を検出ウィンドウスペースに充填し、硬化させる。ダミーウィンドウ又は突出区分を取り除いたのち、ウィンドウ前駆物質の別個の硬化が必要である。Pai et al.の方法は、一つ一つの成形物内での均一性問題及び離型の困難さを招く射出成形の欠点を抱え；さらに、材料が、硬化前に型全体に流れることができなければならず、その後、離型を可能にするのに十分なほど型の中で硬化することができなければならないため、狭い範囲の材料しか射出成形することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、改善された均一性を有する化学機械研磨パッドを製造するための適用又はスプレー法を提供する課題を解決しようと努めた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の陳述
１．本発明に従って、化学機械平坦化（ＣＭＰ）研磨パッド又は層を製造する方法は、平坦な又は加工されたＣＭＰ研磨層表面を生成するメス型地形を有する表面を有し、その上の定位置に一つ以上のウィンドウピースを保持している開放型を提供する工程、液体イソシアネート成分を液体ポリオール成分と混合して反応混合物、好ましくは無溶媒かつ実質的に無水の反応混合物を形成する工程、一つ以上のウィンドウピースが定位置に保持され、各ウィンドウピースが既定の位置にある間に反応混合物を開放型にスプレーする工程、次いで、反応混合物を硬化させて反応混合物からゲル研磨層を形成し、離型させ、ゲル研磨層を硬化させてポリウレタン反応生成物をＣＭＰ研磨層として形成する工程を含む。
【０００６】
２．上記項目１記載の本発明の方法に従って、一つ以上のウィンドウピースは、開放型表面から離れた背面において隠蔽又はブロックされており、それにより、ウィンドウピースの隠蔽又はブロック面上への反応混合物の蓄積を防ぎ、一つ以上のウィンドウピースの表面を露出させるための背面面削りの必要性を除く。
【０００７】
３．上記項目１又は２のいずれか一つ記載の本発明の方法に従って、反応混合物は、８０℃で２〜６００秒又は好ましくは５〜３００秒又は好ましくは５〜１２０秒のゲル化時間を有する。
【０００８】
４．上記項目１、２又は３のいずれか一つ記載の本発明の方法に従って、硬化させる工程は、まず、周囲温度〜１３０℃で３０秒〜３０分間又は好ましくは３０秒〜５分間硬化させてゲル研磨層を形成する工程、ゲル研磨層を開放型から離型させる工程、及び最後に、６０〜１３０℃の温度で１分〜１６時間又は好ましくは５分〜１５分の期間硬化させて、多孔性ポリウレタン反応生成物を、一つ以上の終点検出ウィンドウを有し、０．５gm/cc〜１gm/cc又は好ましくは０．７５gm/cc〜０．９５gm/ccの範囲の密度を有するＣＭＰ研磨層として形成する工程を含む。
【０００９】
５．上記項目１、２、３又は４のいずれか一つ記載の本発明の方法に従って、一つ以上のウィンドウピースは、ポリオールと芳香族、脂肪族もしくは脂環式ジイソシアネートもしくはポリイソシアネートとの反応から形成されるもの、又は末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーから形成されるもの、又はイソシアネート成分とポリオール成分との二成分反応混合物から形成されるものから選択されるポリウレタンを含む。
【００１０】
６．上記項目１、２、３、４又は５のいずれか一つ記載の本発明の方法に従って、一つ以上のウィンドウピースは、（i）ポリオール成分と、ポリオール成分中のポリオール及びイソシアネート成分中のイソシアネートの全重量に基づいて２重量％以下の芳香族イソシアネート基を含有するイソシアネート成分との生成物、並びに（ii）ポリオール成分と；（ａ）芳香族多官能イソシアネートと、（ｂ）プレポリマーポリオールと、（ｃ）二官能硬化剤０〜９０重量％並びに１分子あたり少なくとも一つの窒素原子及び１分子あたり平均少なくとも三つのヒドロキシル基を有するアミン開始ポリオール硬化剤１０〜１００重量％を含む硬化剤との反応生成物である、５．５〜９．５重量％の未反応ＮＣＯ基を有する末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマー；とのポリウレタンから選択されるポリウレタンを含み；ウィンドウピースは、≧１g/cm3の密度；０．１容量％未満の気孔率；３５〜６５のショアＤ硬度；及び＜３００％の破断点伸びを示す。
【００１１】
７．上記項目６記載の本発明の方法に従って、一つ以上のウィンドウピースを形成するために使用される液体イソシアネート成分は、脂肪族ジイソシアネート、例えばエチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート及び１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート；脂環式ジイソシアネート、例えば１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート；及びそれらの混合物を含む。
【００１２】
８．上記項目１、２、３、４、５、６又は７のいずれか一つ記載の本発明の方法に従って、一つ以上のウィンドウピースは、鋭利な円錐（Sharp Cone Point）３５°圧子を有するRex Type Dゲージを使用して１５〜９０の範囲のショアＤ硬度を有する。
【００１３】
９．上記項目１、２、３、４、５、６、７又は８のいずれか一つ記載の本発明の方法に従って、ＣＭＰ研磨層は、鋭利な円錐３５°圧子を特徴とするRex Type Dゲージを使用して１５〜９０又は好ましくは２０〜７０の範囲のショアＤ硬度を有する。
【００１４】
１１．上記項目１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０のいずれか一つ記載の本発明の方法に従って、一つ以上のウィンドウピースそれぞれは、円形、正方形もしくは長方形又は多角形であり、開放型は、一つ以上のウィンドウピースそれぞれと同じ形状及び外のり寸法、例えば円形のウィンドウピースと同じ直径又は正方形もしくは長方形のウィンドウピースと同じ長さ及び幅を有する、一つ以上のウィンドウピースそれぞれを受け入れるように適合された平坦な領域又は凹みを有する。
【００１５】
１２．上記項目１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１のいずれか一つ記載の本発明の方法に従って、一つ以上のウィンドウピースは、スプレー及び硬化中に一つ以上のウィンドウピースの下側に真空を適用してゲル研磨層を形成すること、一つ以上のウィンドウピースが開放型に配置されるところで接着剤又は両面テープを開放型に適用すること、及び一つ以上のウィンドウピースが開放型の中の定位置にぴったり嵌まるように、開放型の周囲面からわずかに凹んでおり、寸法設定されている平坦な領域又はポケットを開放型に設けること、のいずれかにより、開放型の表面上の定位置に保持される。
【００１６】
１３．上記項目１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２のいずれか一つ記載の本発明の方法に従って、開放型は、得られるゲル研磨層中に溝を生成するメス型地形を有し、この地形は、一つ以上のウィンドウピースの周囲に排除領域を生成しない。
【００１７】
１４．上記項目１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１３のいずれか一つ記載の本発明の方法に従って、ウィンドウピースの一つ以上は、ウィンドウピースと同じ外のり寸法を有し、成形及び硬化中、ウィンドウピースの下側と面一になるウィンドウスペーサ、好ましくは解放可能なウィンドウスペーサ、例えばポリテトラフルオロエチレン製のウィンドウスペーサ上に配置される。
【００１８】
１５．上記項目１〜１４のいずれか一つ記載の本発明の方法に従って、方法はさらに、ウィンドウの背面のＣＭＰ研磨層を面削り又は旋盤加工して一つ以上のウィンドウピースの表面を露出させる工程を含む。
【００１９】
１６．本発明の別の態様において、上記項目８〜１５のいずれか一つの方法によって製造されたＣＭＰ研磨層を使用する方法は、プラテン、光源及びフォトセンサを有する化学機械研磨装置を提供する工程；少なくとも一つの基材を提供する工程；化学機械（ＣＭＰ）研磨層を提供する工程；ＣＭＰ研磨層を、ＣＭＰ研磨層表面が基材にさらされる状態で、プラテンの上に設置する工程；任意選択で、研磨媒体、例えば水性金属又は半金属酸化物スラリーを、ＣＭＰ研磨層表面と基材との間の界面に提供する工程；ＣＭＰ研磨層表面と基材との間に動的接触を発生させ、少なくともいくらかの材料を基材から除去する工程；並びに光源からの光を終点検出ウィンドウに透過させ、基材の表面から反射して終点検出ウィンドウを反対に通過してフォトセンサに入射する光を分析することによって研磨終点を決定する工程を含む。
【００２０】
本明細書に関して、特に別段記載されない限り、調合は、重量％で表される。
【００２１】
別段指示されない限り、温度及び圧力の条件は周囲温度及び標準圧力である。記載されるすべての範囲は、包括的かつ組み合わせ可能である。
【００２２】
別段指示されない限り、括弧を含む任意の用語は、代替的に、括弧が存在しない場合の全体の用語及びそれらを有しない用語、並びに各選択肢の組み合わせを指す。例えば、「（ポリ）イソシアネート」という用語は、イソシアネート、ポリイソシアネート又はそれらの混合物を指す。
【００２３】
すべての範囲は、包括的かつ組み合わせ可能である。例えば、「５０〜３０００cPの範囲又は１００cP以上」という用語は、５０〜１００cP、５０〜３０００cP及び１００〜３０００cPのそれぞれを含むであろう。
【００２４】
別段指示されない限り、本明細書の中で使用される場合、ポリマーの「平均分子量」という用語は、指示された標準、又は指示されない場合は公知の適切な標準、例えばポリオールの場合にはポリ（エチレングリコール）に対するゲル透過クロマトグラフィーによって測定された結果を指す。
【００２５】
本明細書の中で使用される場合、ＣＭＰ研磨層の上又は研磨側の「排除領域」という用語は、終点検出ウィンドウを包囲する平坦な領域を指す。
【００２６】
本明細書の中で使用される場合、別段指示されない限り、「ゲル化時間」という用語は、３０秒よりも長いゲル化時間の場合、１０００rpmで３０秒間に設定されたVM-2500ボルテックスラボミキサ（StateMix Ltd., Winnipeg, Canada）中、８０℃で所与の反応混合物を混合すると同時に、タイマを０に設定し、混合の終了時に始動するようタイマをオンにし、ただちに反応混合物をアルミニウムカップの中に注ぎ、カップを６５℃に設定されたゲルタイマ（Gardco Hot Pot（商標）ゲルタイマ、Paul N. Gardner Company, Inc., Pompano Beach, FL）のホットポットに入れ、ワイヤ撹拌器によって反応混合物を２０rpmで撹拌し、サンプル中でワイヤ撹拌器が動きを止めたときのゲル化時間を記録することによって得られる結果を意味する。３０秒よりも短いゲル化時間の場合、ボルテックスラボミキサを８０℃及び１０００rpmに設定し、反応混合物を２秒間混合し；２秒間の混合の終了時に始動するようタイマを設定したのち、反応混合物をアルミニウムカップの中に注ぎ、カップを上記のように設定されたゲルタイマのホットポットに入れ、ゲル化時間を記録する。２秒間の混合ののち、所与の反応混合物を注ぐことができないならば、それには２秒のゲル化時間を割り当てる。
【００２７】
本明細書の中で使用される場合、「ＡＳＴＭ」という用語は、ASTM International, West Conshohocken, PA の刊行物を指す。
【００２８】
本明細書の中で使用される場合、「多角形の」という用語は、三つ（例えば三角形）又はより多くの辺、好ましくは３〜１２の辺を有する二次元境界又は形状を指す。
【００２９】
本明細書の中で使用される場合、「ポリイソシアネート」という用語は、二つ以上のイソシアネート基を含有する任意のイソシアネート基含有分子を意味し、ジイソシアネートを含む。
【００３０】
本明細書の中で使用される場合、「ポリウレタン」という用語は、二官能又は多官能イソシアネートからの重合生成物、例えばポリエーテルウレア、ポリイソシアヌレート、ポリウレタン、ポリウレア、ポリウレタンウレア、それらのコポリマー及びそれらの混合物を指す。
【００３１】
本明細書の中で使用される場合、「反応混合物」という用語は、任意の非反応性添加剤、例えば界面活性剤及びＡＳＴＭ  Ｄ２２４０−１５（２０１５）に従って計測されるＣＭＰ研磨パッド中のポリウレタン反応生成物の硬度を下げるための添加剤を含む。
【００３２】
本明細書の中で使用される場合、「ショアＤ硬度」という用語は、ＡＳＴＭ  Ｄ２２４０（２０１５）によって定義される永久圧痕に対する抵抗を指す。終点検出ウィンドウに関して報告されるデータは、ＡＳＴＭ  Ｄ２２４０（２０１５）に従って測定したものである。Rex Type Dゲージは鋭利な円錐３５°圧子（Rex Gauge Company, Buffalo Grove, IL）を使用する。
【００３３】
本明細書の中で使用される場合、反応混合物の「化学量論比」という用語は、反応混合物中の遊離ＮＣＯ基に対する（遊離ＯＨ＋遊離ＮＨ2基）のモル当量の比を指す。
【００３４】
本明細書の中で使用される場合、「ＳＧ」又は「比重」という用語は、本発明に従って研磨パッド又は層から切り抜かれた長方形の比重量を指す。
【００３５】
本明細書の中で使用される場合、「固形分」という用語は、本発明のポリウレタン反応生成物中に残る任意の物質を指し；例えば、固形分は、硬化時に揮発しない反応性及び不揮発性添加剤を含む。固形分は、水及び揮発性溶媒を除く。
【００３６】
本明細書の中で使用される場合、別段指示されない限り、「実質的に無水」という用語は、所与の組成物が加えられた水を有さず、かつ、組成物に入る材料が加えられた水を有さないことを意味する。「実質的に無水」である反応混合物は、５０〜２０００ppmもしくは好ましくは５０〜１０００ppmの範囲の、原材料中に存在する水を含むことができ、又は、縮合反応中に形成される反応水もしくは反応混合物が使用されるところの周囲湿分からの蒸気を含むことができる。
【００３７】
本明細書の中で使用される場合、別段指示されない限り、「粘度」という用語は、０．１〜１００rad/secの振動剪断速度スイープに設定されたレオメータを使用して間隙１００μmの５０mm平行プレート形状で計測される、所与の温度で純粋な形態（１００％）にある所与の材料の粘度を指す。
【００３８】
本明細書の中で使用される場合、別段指示されない限り、「wt.％ＮＣＯ」という用語は、所与のイソシアネート又は末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマー組成物中の未反応又は遊離イソシアネート基の量を指す。
【００３９】
本明細書の中で使用される場合、「wt.％」という用語は、重量百分率を表す。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の方法に従って製造されたＣＭＰ研磨パッドの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明は、終点検出ウィンドウ含有多孔性ポリウレタンＣＭＰ研磨層又はパッドを二成分反応混合物から製造するための簡単なスプレー適用法を可能にする。開放型上でＣＭＰ研磨層を製造するスプレー適用法は、ポリウレタン形成性組成物、例えば短いゲル化時間を有するポリウレタン形成性組成物の広い調合領域を開拓する。短いゲル化時間は、より少ない硬化及びその硬化がウィンドウ又はパッドに損傷を与えるより低い可能性を意味する。そして、方法は、パッドが流し込み成形されるとき終点検出ウィンドウがパッドに埋め込まれ、研磨層材料と強い結合を形成することを可能にする。加えて、研磨層材料を硬化させ、最後までウィンドウピースを硬化させないことは、硬化する材料がウィンドウピースを包囲するため、より良好な接着を可能にする。全体として、本発明の方法は、漏れのない終点検出ウィンドウの製造を可能にし、ウィンドウが座屈する、膨らむ、又はＣＭＰ研磨パッドの表面から抜けることを防ぐ。
【００４２】
本発明の方法は、任意の形態の終点検出ウィンドウを有するＣＭＰ研磨層又はパッドの形成を可能にする。本発明は、例えば、ウィンドウの縁まで延びる、すなわちウィンドウ排除領域のない研磨面に溝を有するＣＭＰ研磨層を製造するための簡単な方法を提供する。さらに、本発明の方法は、ＣＭＰ研磨層が、様々な形状、サイズ、厚さ、ウィンドウ材料及び排除領域の有無を含む、カスタマイズされ、可変性の形態の多くのウィンドウを任意のパッド中に有することを可能にする。
【００４３】
ＣＭＰ研磨パッドを製造するために本発明の方法の一体型ウィンドウ形成を可能にすることは、研磨パッドが、終点検出を有するより多くのＣＭＰ研磨システムと適合性になることを可能にする。本発明の方法は、ウィンドウ表面とＣＭＰパッド研磨面との関係を変更するように調節することができる。加えて、ウィンドウの周囲の排除領域は、ウィンドウを形成するために使用される型を変更することによって変化させることができる。研磨パッドを形成するとき、マスク又はブロックをウィンドウの背面に使用することができる。これは、トップパッド又はサブパッドのためのウィンドウの背面へのパッド材料の堆積を防ぎ、ウィンドウを露出させるための背面の面削りの必要性を除く。
【００４４】
本発明の方法は、渦電流センサ、例えばReal Time Profile Control（商標）センサ（Applied Materials, Santa Clara, CA）を含む一つ以上の終点検出ウィンドウを有するＣＭＰ研磨層の提供を可能にする。
【００４５】
好ましくは、得られる終点検出ウィンドウがＣＭＰ研磨層又はパッドからわずかに突出するように、一つ以上の終点検出ウィンドウピースは、周囲の型表面からわずかに凹んでいる開放型の平坦な又は凹んだ部分に配置される。使用中に終点検出ウィンドウが平坦化され、使用中にウィンドウの上にスラリーのポケットが形成しないように、そのようなわずかな膨らみは望ましい。
【００４６】
好ましくは、本発明の方法は、凹んだ排除領域、例えば研磨中にスラリー流を向けるためのウィンドウの周囲の溝を有する一つ以上の終点検出ウィンドウを形成するための地形を有する開放型を提供する工程、及びウィンドウをＣＭＰ研磨層表面の凹んだ領域又はランド領域と同一平面の関係にする工程を含む。
【００４７】
好ましくは、パッドコンディショニング中又は研磨が起こるまで終点検出ウィンドウが触れられることのないように、本発明の方法は、排除領域を有しない一つ以上の終点検出ウィンドウ及びＣＭＰ研磨層表面のランド領域からわずかに凹んだウィンドウを形成するための地形を有する開放型を提供する工程を含む。
【００４８】
図１に示すように、本発明の方法は、溝（１）をその表面に有し、排除領域（２）を有する終点検出ウィンドウ（３）を有するＣＭＰ研磨パッド（４）の提供を可能にする。
【００４９】
本発明のＣＭＰ研磨パッドは、より高いスループット及びより低いコストを可能にするスプレー適用法によって形成される。反応混合物をスプレーすることによって気孔がパッドに導入される。
【００５０】
本発明の反応混合物を形成するための混合は、内部チャンバ内での高圧衝突混合又はスタティックミキサ内での低圧静的混合によって達成することができる。
【００５１】
本発明の方法において、スプレーは、所望のオリフィスサイズのノズルを備えたエアレススプレーガンもしくは装置又はノズル及びエアブラストキャップを備えたスタティックミキサ又は二つの成分のための入口を備え、下流側ノズルもしくは開口部を有する衝突ミキサのような、加圧下の内部チャンバの開放端から、狭いオリフィス又はノズル、好ましくは０．５〜２．０mmの直径を有する円形オリフィスに通して反応混合物の流れを放出する工程を含む。エアレス又はエアブラストスプレーにおいて、空気又はガス及び化学的又は機械的発泡剤を含む発泡剤は反応混合物に加えられない。
【００５２】
エアブラストスプレーにおいて、適切なスタティックミキサは、スタティックミキサの下流端に位置するノズルの上にエアブラストキャップを含む。適切なノズルは、ノズルの外側を包囲する噴霧空気入口又はエアブラストキャップを備え、それにより、空気の流れは、ノズルのチップを通過したのち、反応混合物の放出流れに沿って軸方向に流れる。噴霧は、なおも高圧下の反応混合物を狭いオリフィスに通して放出して周囲空気から細孔を形成することによって生成され、流体の滴は周囲空気を通って装置のスプレーチップから基材まで移動する。
【００５３】
スプレー法は、ノズルをその下流端に有する混合チャンバ、例えば衝突ミキサからガス加圧反応混合物をスプレーする工程を含むことができる。ガス加圧混合物は、ゲル研磨層及び得られるＣＭＰ研磨層中に気孔を導入するために空気又はガスを組み込む。そのような方法において、ガス加圧反応混合物中のガス圧は、周囲圧を大きく超える範囲、例えば７０００〜２８，０００kPaの範囲である。
【００５４】
エアブラストキャップスプレーにおいて、反応混合物は、周囲圧又は周囲圧よりもわずかに高い圧でスプレーされる。したがって、そのような方法において、反応混合物はさらに、ＣＭＰ研磨層に気孔を導入するために、中空ポリマーミクロスフェアのような微小エレメントを含むことができる。適切なスプレー装置は、Nordson Air Cap（商標）エアブラストアセンブリを備えたNordson Series 160AA使い捨てスタティックミキサ（Nordson EFD, Providence, RI）である。
【００５５】
エアレススプレーガンの内部チャンバ中、各成分が注入される圧力は、例えば７５００〜１８，０００kPa（１１００〜２６００psi）の範囲であり、均一な混合を保証するのに十分である。圧力の上限は装備の限界によって決まるが、好ましくは、得られるＣＭＰ研磨パッドの密度が許容可能な下限よりも上にとどまるような低さに維持される。適切な装備の例は、高圧計量ポンプによって供給されるGraco Probler（商標）P2二成分スプレーガン（Graco, Minneapolis, MN）又は所望の直径のオリフィスを有するスプレーヘッドを備え、二成分反応混合物を本発明のＣＭＰ研磨パッドを製造するための所望の圧力でスプレーガンに送り出すことができるポンプ又は計量装置に接続された他のGraco Airlessスプレーガンである。
【００５６】
本発明に従ってガス加圧スプレー装置、エアブラストノズルスタティックミキサ装置又はエアレススプレーガンの中に延びる、液体ポリオール成分及び液体イソシアネート成分それぞれに一つずつの二つのリードは、計量又は送り出しシステム、例えば一対の空気圧駆動容積移送式ピストンポンプを含むことができる。この装備の一例は、Posiratio（商標）Mini PRMメータ（Liquid Control Corp, Lake Bluff, IL）として市販されている。
【００５７】
本発明の方法に従って、開放型への反応混合物の流れのスプレーは、型をオーバースプレーしたのち、まず反応混合物を硬化させてゲル研磨層を形成し、ゲル研磨層を型から取り出し、ゲル研磨層を硬化させてＣＭＰ研磨層又はパッドを形成し、次いで、ＣＭＰ研磨パッドの周囲を所望の直径に打ち抜く又は切断する工程を含むことができる。
【００５８】
スプレーは、開放型の表面に対して平行な平面における動きを可能にする機械的アクチュエータ、例えばプログラムされた動きを可能にする機械的リンケージを有するプログラム可能な電子アクチュエータ、好ましくＸＹ軸移動が可能な４軸アーム又はＸＹＺ軸移動及び回転動が可能な６軸アームを有するロボットによって定位置に保持されるエアレススプレーガン又は他のスプレー装置によって自動化されることができる。
【００５９】
本発明の開放型は、非粘着性の材料又はウレタン離型面、例えばポリテトラフルオロエチレンでできている、又はそれでライニングされている。好ましくは、型は、得られる成形ポリウレタン反応生成物が所望の溝形態を有するようなメス型地形を形成するように機械加工されている。
【００６０】
本発明の方法に従って、液体ポリオール成分及び液体イソシアネート成分それぞれは、反応混合物を形成するためにそれを混合する前に、それぞれ３０〜１００℃の温度Ｔ１及びＴ２に別々に予熱されることができる。
【００６１】
本発明の方法に従って、温度Ｔ１の液体ポリオール成分と温度Ｔ２の液体イソシアネート成分とを混合すると、それぞれは、１〜１０００cP又は好ましくは１００〜５００cPの粘度を有する。
【００６２】
得られるＣＭＰ研磨パッドは、１０〜８０μm又は好ましくは１０〜４０μmの平均孔径を有する。
【００６３】
本発明の方法は、半導体、光学及び磁性基材の少なくとも一つを平坦化するのに適したＣＭＰ研磨パッドの製造を可能にする。
【００６４】
本発明の方法はまた、反応混合物を、中に配置された一つ以上のウィンドウピースを有する化学機械研磨層のすでに形成されたベース面の上に放出し、反応混合物が化学機械研磨層のベース面の上で凝固してサブパッドを形成することを可能にし；サブパッドが化学機械研磨層と一体であり、サブパッドが、化学機械研磨層の気孔率とは異なるサブパッド気孔率を有し；化学機械研磨層が、≧１０容量％の気孔率及び基材を研磨するように適合された研磨面を有する、積み重ねＣＭＰ研磨パッドの形成を可能にする。ウィンドウピースは、ＣＭＰ研磨層を上に収容するためにベース面よりも厚くなるであろう。ウィンドウピースは、研磨層の形成において定位置に保持されるやり方と同じやり方で、ベース面の形成においても定位置に保持される。
【００６５】
本発明に従って積み重ねパッドを製造する方法において、ＣＭＰ研磨層のベース面は、上記項目１及び４に記載のように、液体ポリオール成分及び液体イソシアネート成分の二成分を混合してベース層反応混合物を形成したのち、その反応混合物を開放型の表面に放出し、型の中で硬化させてベース面又は層を形成し、次いで、本発明の反応混合物をベース面上に放出し、硬化させることによって形成することができる。すべてのそのような放出は、反応混合物が異なり、それらが形成する層が別々であることを除き、上記項目１〜１５と同じやり方で実施される。
【００６６】
本発明の反応混合物は、細孔形成を促進するために２０００ppmまでの水を液体ポリオール成分に加えることができることを除き、溶媒及び水は添加されない。
【００６７】
本発明の反応混合物は、イソシアネート成分及びポリオール成分が短くは２秒もしくは長くは６００秒又は好ましくは１０〜３００秒のゲル化時間でゲル化することができる、非常に急速に硬化する組成物を含むことができる。ポリウレタンを形成するための反応は、二つの成分を合わせたのち反応混合物をスタティック又は衝突ミキサ中で混合することができるよう、十分にゆっくりでなければならない。ゲル化時間に対する唯一の制限は、反応混合物が、それが混合される混合ヘッドを目詰まりさせないよう、かつ型表面にそれを適用するとき型を十分に満たすよう、十分にゆっくりと反応しなければならないことである。
【００６８】
本発明の液体イソシアネート成分は、ジイソシアネート、トリイソシアネート、イソシアヌレート、末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマー又はそれらの混合物のいずれかを含むことができる。好ましくは、液体イソシアネート成分は、芳香族ポリイソシアネート、例えば、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）；トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）；ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）；パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）；ｏ−トルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）；修飾ジフェニルメタンジイソシアネート、例えばカルボジイミド修飾ジフェニルメタンジイソシアネート、アロファネート修飾ジフェニルメタンジイソシアネート、ビウレット修飾ジフェニルメタンジイソシアネートから選択される芳香族ジイソシアネート；芳香族イソシアヌレート、例えばＭＤＩのイソシアヌレート；直鎖状末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマー、例えばＭＤＩの直鎖状末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマー又は一つ以上のイソシアネート延長剤とのＭＤＩダイマーを含む。
【００６９】
適切な芳香族ポリイソシアネートは、２，４−トルエンジイソシアネート；２，６−トルエンジイソシアネート；４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート；ナフタレンジ−１，５−ジイソシアネート；トルイジンジイソシアネート；パラ−フェニレンジイソシアネート；キシリレンジイソシアネート及びそれらの混合物からなる群より選択することができる。
【００７０】
適切なイソシアネート延長剤は、エチレングリコール；１，２−プロピレングリコール；１，３−プロピレングリコール；１，２−ブタンジオール；１，３−ブタンジオール；２−メチル−１，３−プロパンジオール；１，４−ブタンジオール；ネオペンチルグリコール；１，５−ペンタンジオール；３−メチル−１，５−ペンタンジオール；１，６−ヘキサンジオール；ジエチレングリコール；ジプロピレングリコール；トリプロピレングリコール及びそれらの混合物である。
【００７１】
本発明の液体イソシアネート成分は、芳香族イソシアネート成分の全固形分重量に基づいて１０〜４０重量％又は好ましくは１５〜３５重量％の非常に高い未反応イソシアネート（ＮＣＯ）濃度を有することができる。
【００７２】
適切な末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーは、０．１重量％未満の遊離トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）モノマー含量を有する、低遊離の末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーである。
【００７３】
本発明の液体ポリオール成分は、末端ヒドロキシル基を有する一つ以上のジオール又はポリエーテルポリオール、例えばジオール、ポリオール、ポリオールジオール、それらのコポリマー及びそれらの混合物であることができる。好ましくは、一つ以上のポリオールは、ポリエーテルポリオール（例えばポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリ（オキシプロピレン）グリコール及びそれらの混合物）；ポリカーボネートポリオール；ポリエステルポリオール；ポリカプロラクトンポリオール；それらの混合物；並びにエチレングリコール；１，２−プロピレングリコール；１，３−プロピレングリコール；１，２−ブタンジオール；１，３−ブタンジオール；２−メチル−１，３−プロパンジオール；１，４−ブタンジオール；ネオペンチルグリコール；１，５−ペンタンジオール；３−メチル−１，５−ペンタンジオール；１，６−ヘキサンジオール；ジエチレングリコール；ジプロピレングリコール；及びトリプロピレングリコールからなる群より選択される一つ以上の低分子量ポリオールとのそれらの混合物から選択される。
【００７４】
より好ましくは、本発明の液体ポリオール成分の一つ以上のポリオールは、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ）；エステル基含有ポリオール（例えばエチレンアジペート、ブチレンアジペート）；ポリプロピレンエーテルグリコール（ＰＰＧ）；ポリカプロラクトンポリオール；それらのコポリマー及びそれらの混合物から選択される。
【００７５】
適切なポリオールは、２，５００〜１００，０００の数平均分子量ＭNを有する高分子量ポリオールを含むことができる。好ましくは、使用される高分子量ポリオールは、５，０００〜５０，０００又はより好ましくは７，５００〜２５，０００；最も好ましくは１０，０００〜１２，０００）の数平均分子量ＭNを有する。そのような高分子量ポリオールは、好ましくは、１分子あたり平均３〜１０個のヒドロキシル基を有する。
【００７６】
本発明の硬化剤は、ポリアミン又は好ましくは芳香族ポリアミン、例えば芳香族ジアミン及び芳香族ポリアミンである。硬化剤は、二成分反応混合物の混合を可能にするのに十分なほどゆっくりでなければならない。硬化剤は、芳香族イソシアネート成分及びポリオール成分と合わされると、少なくとも２秒又は好ましくは少なくとも３〜５秒でゲル化を生じさせなければならない（反応性混合物の組み合わせがもはや流動しないように）。したがって、本発明の硬化剤は、Ｎ，Ｎ−第一級アルキルアリールジアミンを固形分として１０重量％よりも多く含まず、Ｎ，Ｎ−第二級又は第三級アルキルジアミンを含むことができる。
【００７７】
より好ましくは、本発明の硬化剤は、ジメチルチオトルエンジアミン；トリメチレングリコールジ−ｐ−アミノベンゾアート；ポリテトラメチレンオキシドジ−ｐ−アミノベンゾアート；ポリテトラメチレンオキシドモノ−ｐ−アミノベンゾアート；ポリプロピレンオキシドジ−ｐ−アミノベンゾアート；ポリプロピレンオキシドモノ−ｐ−アミノベンゾアート；１，２−ビス（２−アミノフェニルチオ）エタン；トルエンジアミン、例えばジエチルトルエンジアミン、５−tert−ブチル−２，４−トルエンジアミン、３−tert−ブチル−２，６−トルエンジアミン、５−tert−アミル−２，４−トルエンジアミン、３−tert−アミル−２，６−トルエンジアミン、５−tert−アミル−２，４−クロロトルエンジアミン及び３−tert−アミル−２，６−クロロトルエンジアミン；メチレンジアニリン、例えば４，４′−メチレン−ビス−アニリン；イソホロンジアミン；１，２−ジアミノシクロヘキサン；ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン；４，４′−ジアミノジフェニルスルホン；ｍ−フェニレンジアミン；キシレンジアミン；１，３−ビス（アミノメチルシクロヘキサン）及びそれらの混合物、好ましくはジメチルチオトルエンジアミン（ＤＭＴＤＡ）からなる群より選択される一つ以上の芳香族ポリアミンを含む。
【００７８】
本発明の硬化剤は、反応混合物の全固形分重量に基づいて５〜２０重量％又は好ましくは１０〜２０重量％又はより好ましくは１３〜１７重量％を構成することができる。
【００７９】
ポリオール成分とジイソシアネート又はポリイソシアネートとの反応性を高めるために、触媒を使用することができる。しかし、本発明に係る反応混合物は、加えられる触媒を含まなくてもよい。適切な触媒は、当業者に公知の任意の触媒、例えばオレイン酸、アゼライン酸、ジブチルスズジラウレート、オクタン酸スズ、オクタン酸ビスマス、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）、第三級アミン触媒、例えばDabco（商標）TMR触媒、トリエチレンジアミン、例えばDABCO（商標）33LV及び上記の混合物を含む。
【００８０】
一般に、反応混合物中のアミン（ＮＨ2）基の全モル数及びヒドロキシル（ＯＨ）基の全モル数の合計と、反応混合物中の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）基の全モル数との化学量論比は、０．８：１．０〜１．１：１．０又は好ましくは０．９０：１〜１．０５：１．０の範囲である。
【００８１】
好ましくは、液体ポリオール成分は、反応混合物内の細孔の成長を促進するのに十分な量の、反応混合物の全固形分重量に基づいて０．１〜１．０重量％又は好ましくは０．２〜０．８重量％の非イオン性界面活性剤、好ましくはオルガノポリシロキサン-co-ポリエーテル界面活性剤を含有する。
【００８２】
得られるＣＭＰ研磨パッドの比重は、１．１７〜０．５、好ましくは０．７〜１．０の範囲である。気孔率が増すとともに、ＣＭＰ研磨パッドのバルク特性は減少し、除去速度（ＲＲ）は高まるが、平坦化効率（ＰＥ）は低下する。
【００８３】
本発明の方法によって製造される化学機械研磨パッドは、ポリウレタン反応生成物の研磨層だけを含むこともできるし、サブパッド又はサブ層に積み重ねられた研磨層を含むこともできる。本発明の研磨パッド又は、積み重ねパッドの場合、研磨パッドの研磨層は、多孔構造及び無孔又は非充填構造の両方で有用である。
【００８４】
好ましくは、本発明の化学機械研磨パッドに使用される研磨層は、５００〜３７５０ミクロン（２０〜１５０mil）又はより好ましくは７５０〜３１５０ミクロン（３０〜１２５mil）又はさらに好ましくは１０００〜３０００ミクロン（４０〜１２０mil）又は最も好ましくは１２５０〜２５００ミクロン（５０〜１００mil）の平均厚さを有する。
【００８５】
本発明の化学機械研磨パッドはさらに、任意選択で、研磨層と界面で接続する少なくとも一つのさらなる層を含む。好ましくは、化学機械研磨パッドはさらに、任意選択で、研磨層に接着された圧縮性のサブパッド又はベース層を含む。圧縮性のベース層は、好ましくは、研磨される基材の表面への研磨層の適合性を改善する。
【００８６】
本発明の化学機械研磨パッドの研磨層は、基材を研磨するように適合された研磨面を有する。好ましくは、研磨面は、穿孔及び溝の少なくとも一つから選択されるマクロテキスチャを有する。穿孔は、研磨面から研磨層の厚さの途中まで又は全部に延びることができる。
【００８７】
好ましくは、溝は、研磨中に化学機械研磨パッドが回転すると、少なくとも一つの溝が、研磨されている基材の表面を掃くように研磨面上に配置される。
【００８８】
好ましくは、本発明の化学機械研磨パッドの研磨層は、基材を研磨するように適合された研磨面を有し、研磨面は、カーブした溝、直線状の溝、穿孔及びそれらの組み合わせから選択される、その中に形成された溝パターンを含むマクロテキスチャを有する。好ましくは、溝パターンは複数の溝を含む。より好ましくは、溝パターンは、溝デザイン、例えば、同心状の溝（円形又はらせん状であることができる）、カーブした溝、クロスハッチ溝（例えばパッド表面上にＸ−Ｙ格子として配設）、他の規則的なデザイン（例えば六角形、三角形）、タイヤトレッド型パターン、不規則なデザイン（例えばフラクタルパターン）及びそれらの組み合わせからなる群より選択される溝デザインから選択される。より好ましくは、溝デザインは、ランダムな溝、同心状の溝、らせん溝、クロスハッチ溝、Ｘ−Ｙ格子溝、六角形の溝、三角形の溝、フラクタルな溝及びそれらの組み合わせからなる群より選択される。最も好ましくは、研磨面は、その中に形成されたらせん溝パターンを有する。溝プロファイルは、好ましくは、まっすぐな側壁を有する長方形から選択され、又は、溝断面は「Ｖ」字形、「Ｕ」字形、鋸歯状及びそれらの組み合わせであることができる。
【００８９】
本発明に従って研磨パッドを製造する方法に従って、化学機械研磨パッドは、スラリーの流れを促進し、パッド−ウェーハ界面から研磨くずを除去するために、その研磨面にマクロテキスチャ又は溝パターンを有する状態で成形されることができる。そのような溝は、型表面、すなわち、開放型がマクロテキスチャのメス型地形バージョンを有する型表面の形状から研磨パッドの研磨面に形成されることができる。
【００９０】
本発明の化学機械研磨パッドは、磁性基材、光学基材及び半導体基材の少なくとも一つから選択される基材を研磨するために使用することができる。例えば、本発明のＣＭＰ研磨パッドは、層間絶縁膜（ＩＬＤ）及び無機酸化物研磨に効果的である。本明細書に関して、除去速度とは、Å/min単位で表される除去速度をいう。
【００９１】
好ましくは、本発明の基材を研磨する方法は、磁性基材、光学基材及び半導体基材の少なくとも一つから選択される基材（好ましくは半導体基材、例えば半導体ウェーハ）を提供する工程；本発明に係る化学機械研磨パッドを提供する工程；研磨層の研磨面と基材との間に動的接触を生じさせて基材の表面を研磨する工程；及び研磨面を砥粒コンディショナによってコンディショニングする工程を含む。
【００９２】
研磨パッドのコンディショニングは、研磨が停止しているＣＭＰ工程の間欠的な中断の間（「エクスサイチュー」）又はＣＭＰ工程が進行中であるとき（「インサイチュー」）、コンディショニングディスクを研磨面と接触させることを含む。コンディショニングディスクは、パッド材料を摩耗させ、掘り起こし、研磨テキスチャを再生しながらパッド表面に微視的な溝を切り込む、埋め込まれたダイアモンドポイントで一般に構成された粗いコンディショニング面を有する。一般に、コンディショニングディスクは、研磨パッドの回転軸に対して固定された位置で回転し、研磨パッドが回転するとき環状のコンディショニング領域を掃き出す。
【実施例】
【００９３】
以下の非限定的な実施例において本発明をさらに詳細に説明する。
【００９４】
以下の実施例においては、別段述べられない限り、すべての圧力単位は標準圧（〜１０１kPa）であり、すべての温度単位は室温（２１〜２３℃）である。
【００９５】
以下に開示する他の原材料にかかわらず、実施例においては以下の原材料を使用した：
Ethacure（商標）300硬化剤：芳香族ジアミン類である、ジメチルチオトルエンジアミン（ＤＭＴＤＡ）（Albemarle, Charlotte, NC）。
Voranol（商標）V5055HHポリオール：多官能ポリエーテルポリオール（ＯＨ当量 wt２０００）、１２，０００の数平均分子量ＭNを有する官能価＝６の高分子量エチレンオキシドでキャップされたプロピレンオキシドポリオール（The Dow Chemical Company, Midland, MI（Dow））。
ＭＤＩプレポリマー：ＭＤＩ並びに小分子ジプロピレングリコール（ＤＰＧ）及びトリプロピレングリコール（ＴＰＧ）からの直鎖状末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマー、ＮＣＯ含量〜２３重量％、当量１８２。このＭＤＩプレポリマー１００重量％が硬いセグメントとして処理される。
Niax（商標）L5345界面活性剤：非イオン性有機ケイ素界面活性剤（Momentive, Columbus, OH）。
ジアゾビシクロノナン（トリエチレンジアミン）から製造されたDABCO 33 LVアミン触媒（Air Products, Allentown, PA）、DABCO 33 LVは、トリエチレンジアミン３３重量％とジプロピレングリコール６７重量％とのブレンドである。
Unilink（商標）4200硬化剤：Ｎ，Ｎ′−ジアルキルアミノ−ジフェニルメタン（Dorf Ketal, Stafford, TX）
ＰＴＭＥＧ＃＃＃＃：テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）の開環重合によって製造され、PolyTHF（商標）ポリオール（BASF, Leverkusen, DE）として販売されているポリ（ＴＨＦ）又はポリテトラメチレングリコール。ＰＴＭＥＧの後の番号（＃＃＃＃）は、製造者によって報告されている平均分子量である。
【００９６】
実施例には以下の略語が見られる。
ＰＯ：プロピレンオキシド／グリコール；ＥＯ：エチレンオキシド／グリコール；ＭＤＩ：メチレンジフェニルジイソシアネート；ＴＤＩ：トルエンジイソシアネート（２，４異性体〜８０％、２，６異性体〜２０％）；ＤＥＧ：ジエチレングリコール；ＤＰＧ：ジプロピレングリコール；pbw：重量部。
【００９７】
２成分エアスプレー系：（Ｐ）側液体供給ポート、（Ｉ）側液体供給ポート及び四つの接線方向加圧ガス供給ポートを有する軸混合装置（MicroLine 45 CSM, Hennecke GmbH, Sankt Augustin, DE）。ポリ側（Ｐ）液体成分及びイソ側（Ｉ）液体成分を、それぞれの供給ポートを介して、（Ｐ）側チャージ圧１６，５００〜１８，５００kPa、（Ｉ）側チャージ圧１５，５００〜１７，５００kPaで軸混合装置に供給した。（Ｉ）／（Ｐ）流量比は各実施例において規定されている。接線方向加圧ガス供給ポートを介して加圧ガスを８３０kPaの供給圧で供給して、軸混合装置を通過する合計液体成分：ガス質量流量の比３．７：１を与えて配合物を形成した。配合物を軸混合装置から型に向けて放出して、型ベース上にケーキを形成した。
【００９８】
以下の実施例においては、衝突ミキサに通じるライン及びポンプを備えたタンクからポリウレタン形成性反応混合物の二つの成分をそれぞれ別々に受けるための衝突ミキサを備えたエアアシスト式スプレー装置を使用して一体型ウィンドウＣＭＰ研磨パッドを形成した。スプレーセットアップは以下の段落で詳述する。幅８０mmのスプレーファンを用いて反応混合物をＸＹパターンでスプレーした。研磨パッドをスプレーするための全スプレー時間は１３５秒であった。
【００９９】
反応混合物を形成するために使用された衝突ミキサを二つのタンクから混合した。第一のタンク（タンク１）は、４８．９℃（１２０°F）で１５．１４L/s（４g/s）の流量でポンピングされる液体ポリオール成分を収容するものであった。タンク１は、Ethacure（商標）300硬化剤（１８．８１６pbw）；ＰＴＭＥＧ６５０（４９．４３４pbw）；Niax（商標）L5345（１．２９５pbw）界面活性剤；及びDABCO 33 LV（０．４５５pbw）触媒を収容するものであった。タンク２は、４８．９℃（１２０°F）で１３．２５L/s（３．５g/s）の流量でポンピングされる液体ＭＤＩプレポリマー成分を収容するものであった。
【０１００】
型表面は、厚さ６．３５mm（０．２５″）のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）シートであった。開放型は、幅０．５１mm×深さ０．７６mm×ピッチ１．７８mmの環状同心溝のK7+R32溝パターン及び３２の幅０．７６mm×深さ０．７６mmの溝半径を有する研磨パッドを生み出すように適合されたメス型面を有し、型は、１９．１mm×５７．２mm×４．６mm（０．７５″×２．２５″×０．１８″）のポリテトラフルオロエチレンウィンドウスペーサを有するものであった。別段指示されない限り、得られるウィンドウは研磨パッドと同じ厚さを有するものであった。
【０１０１】
使用したウィンドウ材料は、以下の表Ａ−１に示すとおりであった。以下の実施例において、以下の表Ａ−１に示された調合からウィンドウピースを調合したのち、調合物を１０１６ミリバールの真空下で５分間脱気することによって所与の形状及びサイズに流し込み成形し、５０℃で５時間、次いで１１０℃で１９時間硬化させたのち、所望の厚さに切断した。ウィンドウピースは１９０．５mm（型の中心から７．５″）に配置され、ウィンドウポケット中に存在していた。ポリウレタン形成性二成分材料がスプレーされたとき、ウィンドウはパッドマトリクスに接着し、硬化中、定位置に保持された。その後、パッドを、旋盤上、円形の旋盤切削ツールを使用して面削りして、ウィンドウの背面を露出させた。
【０１０２】
【表１】
2018108636.tif 000003
【０１０３】
実施例１：上記表Ａ−１に示すような二つの円形ウィンドウ材料、一つの硬質調合物及び一つの軟質調合物を用いてＣＭＰ研磨パッドを製造し、各ウィンドウは、６mm（０．２４″）の半径及び２mm（０．０８″）の厚さを有するものであった。硬質及び軟質のウィンドウそれぞれをポリテトラフルオロエチレンコートされたベース型に接着し、ショアＤ硬度３９及び比重０．６７の多孔性ポリウレタンを二成分反応混合物からウィンドウ厚さに等しい高さまで流し込み成形した。
【０１０４】
実施例１−１において、ＣＭＰ研磨パッドは、調合物３の硬質ウィンドウインサートと、スプレー工程によって厚さ２mm（０．０８″）に流し込み成形された多孔性ポリウレタンパッドとを含むものであった。実施例１−２において、ＣＭＰ研磨パッドは、同じポリウレタン調合物及び実施例１−１の厚さを含むが、調合物１の軟質ウィンドウインサートを有するものであった。
【０１０５】
比較例１−Ｂは、多孔性ポリウレタン調合物から製造された、ショアＤ硬度１５及び比重０．８の市販のK2010H（商標）パッドと、調合物１のウィンドウとを使用したが、ポリウレタンを、９１４．４mm（３６″）の型の中に約１０１．６mm（４″）の高さまで流し込み、その後、それを１８０℃で９６０分間硬化させ、約２mm（厚さ０．０８″のパッド）にスカイビングした。得られたパッドに溝はなかった。
【０１０６】
ウィンドウ曲率：Mitutoyo（商標）542-222線形厚さゲージ（Rex Gauge, Buffalo Grove, IL）デジタル厚さゲージ及びMitutoyo（商標）542-075Aデジタルディスプレイ（Rex Gauge）を利用する３点計測システムを使用して測定した。一体型ウィンドウを有する研磨パッドサンプルを平坦なテーブル面上に配置した。各ウィンドウを、上研磨面上の三つの位置：ウィンドウの中心点及びウィンドウの縁と直径との交点で計測した。曲率は、外縁点を平均し、それを中心点から差し引いてウィンドウのおおよその曲率を測定することによって計算した。プラスの値は膨らみ又は凸形のウィンドウ形状を示し、マイナスの値は凹み又は凹形の形状を示す。結果を以下の表１に示す。
【０１０７】
【表２】
2018108636.tif 000004
【０１０８】
実施例２：多孔性ポリウレタンパッド材料をショアＤ硬度５７及び比重０．８のより硬いパッド調合物に変更したことを除き、上記実施例１と同じやり方で試験を実施した。ウィンドウ曲率計測は以下の表２に見ることができる。
【０１０９】
比較例２−Ａは、ショアＤ硬度６０及び比重０．８の市販のIK4250H（商標）多孔性ポリウレタン調合物と、調合物３のウィンドウとを使用したが、ポリウレタンを、９１４．４mm（３６″）の型の中に約１０１．６mm（４″）の高さまで流し込み、その後、それを１８０℃で９６０分間硬化させ、約２mm（厚さ０．０８″のパッド）にスカイビングした。得られたパッドに溝はなかった。
【０１１０】
【表３】
2018108636.tif 000005
【０１１１】
上記表１及び２に示すように、本発明の方法は、パッドマトリクス材料の硬度にかかわらず、劇的により平坦な又はより水平なウィンドウピースを有するＣＭＰ研磨パッドを製造することを可能にする。さらに、本発明の方法においては、硬質及び軟質の両パッド材料が、硬質及び軟質のウィンドウを座屈又は膨らみなしで受け入れることができる。
【図１】
2018108636.tif 000006
【外国語明細書】
2018108636000001.pdf