CN103358238B - 化学机械抛光层的制造方法 - Google Patents

化学机械抛光层的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103358238B
CN103358238B CN201310262745.0A CN201310262745A CN103358238B CN 103358238 B CN103358238 B CN 103358238B CN 201310262745 A CN201310262745 A CN 201310262745A CN 103358238 B CN103358238 B CN 103358238B
Authority
CN
China
Prior art keywords
die cavity
nozzle opening
axis
region
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310262745.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103358238A (zh
Inventor
B·坎特尔
K·麦克休
J·穆奈恩
G·麦克克莱恩
D·赫特
R·A·布拉迪
C·A·杨
J·B·米勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Original Assignee
Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm and Haas Electronic Materials LLC filed Critical Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Publication of CN103358238A publication Critical patent/CN103358238A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103358238B publication Critical patent/CN103358238B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/12—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor with apertures for inspecting the surface to be abraded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D11/00—Constructional features of flexible abrasive materials; Special features in the manufacture of such materials
    • B24D11/001—Manufacture of flexible abrasive materials
    • B24D11/003—Manufacture of flexible abrasive materials without embedded abrasive particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/24—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0009—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using moulds or presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

化学机械抛光层的制造方法。提供一种用于化学机械抛光垫的抛光层的形成方法，包括：提供模具；提供具有上表面、底表面和平均厚度为2至10cm的衬套；提供粘合剂；提供包括液体预聚物的可固化材料；提供具有喷嘴开口的喷嘴；提供具有切削刃的切割刀片；提供打磨带；提供打磨复合物；使用粘合剂将衬套的底表面结合至模基体；在加料时间段CP通过喷嘴开口将可固化材料加入到模腔中；使可固化材料在模腔中固化成饼状；将模基体和饼与环绕壁分离；将打磨复合物应用到切削刃；使用打磨带打磨切割刀片；并且将饼切片为多个化学机械抛光层。

Description

化学机械抛光层的制造方法
技术领域
本发明主要涉及抛光层的制造领域。特别地，本发明在于一种用于化学机械抛光垫的抛光层的制造方法。
背景技术
在集成电路和其它的电子仪器的加工中，多层导体、半导体和介电材料在半导体晶片的表面沉积或移除。导体、半导体和介电材料薄层可通过多种沉积技术被沉积。在现代加工中常规的沉积技术包括物理气相沉积(PVD)(也称为溅射)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和电化学镀(ECP)。
当材料层被顺序地沉积和去除时，晶片的最上表面变得不平整。由于随后的半导体处理(如金属化)需要晶片具有平整表面，因此晶片需要被平面化。平面化在去除不期望的表面形貌、表面缺陷如粗糙表面、团聚材料、晶格损坏、划痕和层或材料污染中是有用的。
化学机械平面化或者化学机械抛光(CMP)是用于平面化基体的常规技术，如晶片。在传统的CMP中，晶片被安装在托架组件上并且被与CMP设备中的抛光垫接触定位。托架组件给晶片提供可控的压力，靠着抛光垫挤压晶片。通过外部的驱动力垫相对于晶片移动(例如转动)。同时在晶片和抛光垫之间提供化学组合物(“浆料”)或其它的抛光液。因而，通过垫表面和浆料的化学和机械作用晶片的表面被抛光和平面化。
美国专利NO.5578362，Reinhardt等公开了本领域已知的一种示例性的抛光垫。Reinhardt的抛光垫包括通体分散有微球的聚合物基体。通常，微球与液体聚合物材料混合并输送到模具中固化。本领域传统的知识是在传输过程中最小化对模腔内的材料的干扰。为了达到此结果，通过其可固化的材料被添加到模腔的喷嘴开口的位置相对于模腔的横截面通常被保持在中心，并且当可固化的材料汇聚到模腔中时相对于可固化材料的上部表面尽可能的稳定。因此，喷嘴开口的位置通常仅在一个方向移动以在整个传输过程中保持设定的提升(elevation)高于模腔中固化材料的上部表面。然后模制品利用切割刀片切片以形成抛光层，使用研磨石周期性地修整。不幸地，以这种方式形成的抛光层会出现不希望的缺陷(如致密度缺陷和不平坦的拉毛表面)。
致密度缺陷表现为抛光层材料的体积密度的变化。换句话说，具有更低的填料浓度的区域(例如在Reinhardt的抛光层中的微球)。致密度缺陷是不期望的，因为据认为它们可引起从一层抛光层到另一层的、并在单层抛光层的整个使用期限内的不可预测的、或许有害的抛光性能变化。
制造具有极其平整表面的抛光层正变得越来越需求。
发明内容
因此，需要制造用于化学机械抛光垫的抛光层的改进方法，其中形成的不期望的致密度缺陷进一步缩小或消除，并且抛光层的抛光表面的表面粗糙度被最小化。
本发明提供一种用于化学机械抛光垫的抛光层的形成方法，包括：提供模具，其具有模基体和连接到模基体的环绕壁；提供具有上表面、底表面和平均厚度为2至10cm的衬套；提供粘合剂；提供包括液体预聚物和多个微元件的可固化材料；提供具有喷嘴开口的喷嘴；提供具有切削刃的切割刀片；提供打磨带；提供打磨复合物；使用粘合剂将衬套的底表面结合至模基体，其中衬套的上表面和环绕壁限定出模腔；在加料时间段CP通过喷嘴开口将可固化材料加入到模腔中，其中，衬套的上部表面限定出模腔的水平内边界，模具的内部水平边界沿着x-y平面取向，模腔的中心轴Caxis垂直于x-y平面，并且模腔具有环形孔区域和环形区域；其中加料时间段CP被分为初始阶段、过渡阶段和剩余阶段三个独立阶段；其中喷嘴开口具有一位置，在加料时间段CP中喷嘴开口的位置相对于模基体沿着模腔的中心轴Caxis移动以在可固化的材料集聚在模腔中时保持喷嘴开口的位置在模腔中的可固化材料的上表面以上；在整个初始阶段喷嘴开口的位置位于环形孔区域；在过渡阶段喷嘴开口的位置从位于环形孔区域过渡到位于环形区域；及在剩余阶段喷嘴开口的位置位于环形区域；使可固化材料在模腔中固化成饼状，其中，可固化的材料以足够的强度结合至衬套从而在饼切片过程中固化的饼不从衬套剥离；将模基体和饼与环绕壁分离；将打磨复合物应用到切削刃；使用打磨带打磨切割刀片；并且将饼切为多个化学机械抛光层。
本发明提供一种用于化学机械抛光垫的抛光层的形成方法，包括：提供模具，其具有模基体和连接到模基体的环绕壁；提供具有上表面、底表面和平均厚度为2至10cm的衬套；提供粘合剂；提供包括液体预聚物的可固化材料；提供具有喷嘴开口的喷嘴；提供具有切削刃的切割刀片；提供打磨带；提供打磨复合物；提供热源；使用粘合剂将衬套的底表面结合至模基体，其中衬套的上表面和环绕壁限定出模腔；在加料时间段CP通过喷嘴开口将可固化材料加入到模腔中；使可固化材料在模腔中固化成饼状；从环绕壁分离模基体和饼；将打磨复合物应用到切削刃；使用打磨带打磨切割刀片；将饼暴露到热源中形成加热的饼；并且将被加热的饼切为多个化学机械抛光层。
本发明提供一种用于化学机械抛光垫的抛光层的形成方法，包括：提供模具，其具有模基体和连接到模基体的环绕壁；提供具有上表面、底表面和平均厚度为2至10cm的衬套；提供粘合剂；提供包括液体预聚物的可固化材料；提供具有喷嘴开口的喷嘴；提供具有切削刃的切割刀片；提供打磨带；提供打磨复合物；使用粘合剂将衬套的底表面结合至模基体，其中衬套的上表面和环绕壁限定出模腔；在加料时间段CP通过喷嘴开口将可固化材料加入到模腔中；使可固化材料在模腔中固化成饼状；从环绕壁分离模基体和饼；将打磨复合物应用到切削刃；使用打磨带打磨切割刀片；以及将饼切为多个化学机械抛光层；其中可固化的材料进一步包括多个微元件；模基体沿着x-y平面取向，其中模腔具有中心轴Caxis，其垂直于x-y平面，并且模腔具有环形孔区域和环形区域；其中加料时间段CP被分为初始阶段、过渡阶段和剩余阶段三个独立阶段；其中喷嘴开口具有一位置，在加料时间段CP中喷嘴开口的位置相对于模基体沿着模腔的中心轴Caxis移动以在可固化的材料集聚到模腔中时保持喷嘴开口的位置在模腔中可固化材料的上表面以上；在整个初始阶段喷嘴开口的位置位于环形孔区域；在过渡阶段喷嘴开口的位置从位于环形孔区域过渡到位于环形区域；在剩余阶段喷嘴开口的位置位于环形区域。
本发明提供一种用于化学机械抛光垫的抛光层的形成方法，包括：提供模具，其具有模基体和连接到模基体的环绕壁；提供具有上表面、底表面和平均厚度为2至10cm的衬套；提供粘合剂；提供包括液体预聚物的可固化材料；提供具有喷嘴开口的喷嘴；提供具有切削刃的切割刀片；提供打磨带；提供打磨复合物；使用粘合剂将衬套的底表面结合至模基体，其中衬套的上表面和环绕壁限定出模腔；在加料时间段CP通过喷嘴开口将可固化材料加入到模腔中；使可固化材料在模腔中固化成饼状；从环绕壁分离模基体和饼；将打磨复合物应用到切削刃；使用打磨带打磨切割刀片；将饼暴露到热源中形成加热的饼；并且将被加热的饼切为多个化学机械抛光层；其中可固化的材料进一步包括许多微元件；其中模基体沿着x-y平面取向，其中模腔具有中心轴Caxis，其垂直于x-y平面，并且模腔具有环形孔区域和环形区域，且模腔围绕着模腔的中心轴Caxis对称；其中加料时间段CP被分为初始阶段、过渡阶段和剩余阶段三个独立阶段；喷嘴开口具有一位置，在加料时间段CP中喷嘴开口的位置相对于模基体沿着模腔的中心轴Caxis移动以在可固化的材料集聚在模腔中时保持喷嘴开口的位置在模腔中可固化材料的上表面以上；在整个初始阶段喷嘴开口的位置位于环形孔区域；在过渡阶段喷嘴开口的位置从位于环形孔区域过渡到位于环形区域；在剩余阶段喷嘴开口的位置位于环形区域；模腔近似具有基本为圆形横截面Cx-sect的直圆柱形成形区域；其中模腔具有对称轴Cx-sym，其与模腔的中心轴Caxis重合；其中直圆柱形成形区域具有横截面Cx-area，如下定义：
Cx-area＝πrC 2，
其中rC是投影到x-y平面上的模腔的横截面区域Cx-area的平均半径；环形孔区域是在模腔内的直圆柱形的成形区域，其在x-y平面上投影为圆形横截面DHx-sect并具有对称轴DHaxis；其中环形孔具有横截面区域DHx-area，如下定义：
DHx-area＝πrDH 2，
其中rDH是环形孔区域的环形横截面DHx-sect的半径；其中环形区域是模腔内的环形成形区域，其在x-y平面上投影为环形横截面Dx-sect，并具有环形区域对称轴Daxis；环形横截面区域Dx-sect具有横截面区域Dx-area，如下定义：
Dx-area＝πRD 2-πrD 2，
其中RD是环形区域的环形横截面Dx-sect的大的半径；rD是环形区域的环形横截面Dx-sect的小的半径；其中rD≥rDH；RD>rD；RD<rC；其中Cx-sym、DHaxis、Daxis中的每一个都垂直于x-y平面。
附图说明
图1是模具的侧视图。
图2是具有基本为环形横截面的模腔的模具的顶部/侧面透视图。
图3是具有基本为环形横截面的模腔的模具的顶部/侧面透视图，描绘了模腔内的环形孔区域和环形区域。
图4是图3描绘的环形孔和环形区域的俯视图。
图5A是具有基本为环形横截面的模腔的顶部/侧面透视图，在模腔内设置有喷嘴，其中模腔部分填充可固化的材料。
图5B是图5A中描绘的模腔的侧视图。
图6A是具有基本为环形横截面的模腔的顶部/侧面透视图，描绘了多个示例性的初始阶段和过渡阶段路径。
图6B是图6A中描绘的模腔的侧视图。
图6C是图6A描绘的模腔的俯视图，示出了图6A中描绘的初始阶段和过渡阶段投影到x-y平面。
图7A是具有环形孔区域和环形区域的基本为环形横截面的模腔的顶部/侧面透视图，描绘了示例性的剩余阶段路径。
图7B是图7A中描绘的模腔的侧视图。
图7C是图7A描绘的模腔的俯视图，示出了图7A中描绘的剩余阶段投影到x-y平面。
图8A是喷嘴开口的平面图，其中喷嘴开口是圆环形的。
图8B是喷嘴开口的平面图，其中喷嘴开口是非圆环形的。
具体实施方式
惊奇地发现，在制造用于化学机械抛光垫的抛光层中，在可固化的材料加入到模腔同时该喷嘴开口的位置的移动，相对于通过同样的工艺(其中喷嘴开口的位置沿着模腔的中心轴Caxis仅在一个方向上移动)制造的抛光层可显著地减少在抛光层中出现的致密度缺陷，通过喷嘴开口可固化的材料沿着并围绕模腔的中心轴Caxis在三个方向被加入到模腔中。
还发现使用本发明的方法制备的抛光层与使用相同的工艺(不同的是，在整个加料期间CP，喷嘴开口的位置沿着模腔的中心轴Caxis只在一个方向移动(也就是，在可固化的材料聚集到模腔时保持喷嘴开口的位置高于可固化材料的上部表面)并且在饼切片之前切割刀片被使用石头磨而不是皮带磨)制造的抛光层相比具有降低的表面粗糙度的抛光表面。还发现将饼切割为多层化学机械抛光层后切割刀片的切削刃几乎变为微小的弯曲和波状。据信，现有技术使用磨石磨切削刃的方法导致从切削刃的波状部分去除材料来形成平的打磨平面，但以沿切割刀片的长度的切削刃的拉伸性能的变化为代价；导致切割性能不一致并且使用此制造的抛光层的表面粗糙度增加。惊奇地发现皮带打磨切割刃易于平坦化和细磨切削刃的波状部分，同时沿切割刀片的长度保持更加一致的切削刃；致使显著地降低了使用此方法制造的化学机械抛光层的表面粗糙度。据信，在随后的使用包括此抛光层的化学机械抛光垫的过程中，降低的抛光表面的表面粗糙度易于改善抛光缺陷性能。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“表面粗糙度”涉及使用表面光洁度仪确定的抛光层的抛光表面的粗糙度，例如，使用以下参数设置的ZeissSurfcom表面光洁度仪：测量类型－高斯型；倾斜－准直；倾斜校正－最小二乘方；测量长度－0.6英寸(15.24mm)；截止波长－0.1英寸(2.54mm)；测量速度－0.24英寸/s(6.1mm/s)；及截止滤波率－300。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“加料期间或CP”涉及可固化的材料加入至模腔的整个时间段的时间(以秒计)，从最初的可固化的材料进入到模腔内开始到最后的可固化材料进入到模腔内时刻为止。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“加料速率或CR”涉及质量流率(kg/秒)，在加料期间CP(以秒计)可固化的材料以该质量流率加入到模腔内。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“初始阶段起始点或SPIP”涉及加料时间段的初始阶段的起始时的喷嘴开口位置，其与加料时间段的初始时相一致。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“初始阶段结束点或EPIP”涉及加料时间段的初始阶段的结束时的喷嘴开口位置，其恰好在过渡阶段的加料时间段开始之前。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“初始阶段路径”涉及从初始阶段起始点SPIP至初始阶段的结束点EPIP的加料过程的初始阶段中喷嘴开口位置的运动路径(如果有任何的运动)。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“过渡阶段起始点或SPTP”涉及加料时间段的过渡阶段的起始时的喷嘴开口位置。过渡阶段起始点SPTP与初始阶段的结束点EPIP在相同的位置。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“过渡阶段过渡点或TPTP”涉及在加料时间段的过渡阶段过程中喷嘴开口的位置，在此时间段内喷嘴开口位置的移动方向相对于模腔的中心轴Caxis改变(也就是在x和y尺寸上的运动方向)。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“过渡阶段结束点或EPTP”涉及在模腔的环状区域中喷嘴开口的第一位置，在此位置喷嘴开口位置的运动方向相对于模腔的中心轴Caxis改变。过渡阶段的结束点EPTP，也是加料时间段的过渡阶段结束时的喷嘴开口的位置，其恰好在加料时间段剩余阶段之前。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“过渡阶段路径”涉及在从过渡阶段起始点或SPTP至过渡阶段结束点EPTP的加料时间段的过渡阶段过程中喷嘴开口位置采取的路径。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“剩余阶段起始点或SPRP”涉及加料时间段的剩余阶段起始时的喷嘴开口位置。剩余阶段起始点SPRP与过渡阶段的结束点EPTP在相同的位置。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“剩余阶段过渡点或TPRP”涉及在加料时间段剩余阶段过程中喷嘴开口的位置，在该点喷嘴开口位置的移动方向相对于模腔的中心轴Caxis改变。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“剩余阶段结束点或EPRP”涉及加料时间段的剩余阶段结束时的喷嘴开口位置，其与加料时间段的结束点相同。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“剩余阶段路径”涉及在从剩余阶段起始点或SPRP至剩余阶段结束点EPRP的加料时间段的剩余阶段过程中喷嘴开口位置采取的路径。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“聚氨基甲酸酯)(poly(urethane))”包括(a)由(i)异氰酸酯和(ii)多元醇(包括二醇)反应制得的聚氨基甲酸酯；及(b)由(i)异氰酸酯和(ii)多元醇(包括二醇)及(iii)水、胺或水和胺的混合物反应制得的聚氨基甲酸酯。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“基本无空隙”涉及衬套，表示衬套包含≤5％体积的空隙。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“基本恒定”涉及在加料过程中可固化材料的加料速率，意味着下面的两个表达式都要满足：
CRmax≤(1.1*CRavg)
CRmin≥(0.9*CRavg)
其中CRmax是在加料时间段过程中可固化材料加入到模腔的最大质量流率(kg/秒)；CRmin是在加料时间段过程中可固化材料加入到模腔的最小质量流率(kg/秒)；CRavg是整个加料时间段加入到模腔的可固化材料的总重量(kg)除以加料时间段的长度(秒)。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“胶凝时间”涉及可固化材料，表示根据ASTMD3795-00a标准测试方法(2006审核)(通过转矩流变仪测定可浇注热固性材料的热流动性、固化和行为属性的标准测试方法)测定的混合物的总固化时间。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“基本圆形的截面”涉及模腔(20)，意味着从模腔的中心轴Caxis至环绕壁(15)的垂直内边界(18)投影到x-y平面(30)的模腔(20)的最长半径rC比从模腔(20)的中心轴Caxis至环绕壁(15)的垂直内边界(18)投影到x-y平面(30)的模腔(20)的最短半径rC长≤20％。(见图2)。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“模腔”涉及对应于衬套(4)的顶部表面(6，12)的水平内边界(14)和环绕壁(15)的垂直内边界(18)限定的容积。(见图1-3)。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“大体(substantially)垂直于”涉及第一特征(例如水平内边界；垂直内边界)相对于第二特征(例如轴、x-y平面)，表示第一特征与第二特征的角度在80°-100°。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“基本(essentially)垂直于”涉及第一特征(例如水平内边界；垂直内边界)相对于第二特征(例如轴、x-y平面)，表示第一特征与第二特征的角度在85°-95°。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“致密度缺陷”涉及抛光层内的一区域相对于抛光层的剩余区域具有明显降低的填充浓度。当抛光层放置到光学台(lighttable)上时致密度缺陷用肉眼是可观察到的，其中致密度缺陷的区域与抛光层的其它区域相比具有更高的透明性。
如此处和在附加的权利要求中使用的术语“喷嘴开口半径或者rNO”涉及喷嘴开口，表示可完全封闭喷嘴开口的最小环SC半径rSC。也就是rNO＝rSC。为了描述效果，见图8A-8B。图8A是喷嘴开口(62a)完全被具有半径rSC(64a)的最小环SC(63a)封闭的平面图；其中喷嘴开口是环形的。图8B是是喷嘴开口(62b)完全被具有半径rSC(64b)的最小环SC(63b)封闭的平面图；其中喷嘴开口是非环形的。优选地，rNO是5-13mm。更优选地rNO是8-10mm。
本发明的用于形成化学机械抛光垫的抛光层的方法，使用具有模基体(2)和连接到模基体(2)上的环绕壁(8)的模具(1)；其中具有顶部表面(6)、底部表面(3)和平均厚度(5)，tL，的衬套(4)被使用粘合剂(7)连接至模基体(2)上，粘合剂设置在衬套(4)的底部表面(3)和模基体(2)之间。(见图1)。
当其反应形成固化的饼时，本发明的方法使用的衬套(4)易于与可固化的材料匹配，其中可固化的材料以足够的强度结合至衬套(4)从而在切片过程中固化的饼不从衬套剥离。优选地，本发明的方法使用的衬套(4)周期性地从模基体(2)移走和更换。本发明的方法使用的衬套(4)可以为可固化的材料能够在固化时与其结合的任何类型材料。优选地，衬套(4)是聚氨基甲酸酯聚合材料。更优选地，使用的衬套(4)是由甲苯二异氰酸酯和聚丁二醚二醇(polytetramethyleneetherglycol)的预聚物反应产物与芳香二胺固化剂(curative)反应生成的聚合物。更优选的，芳香二胺固化剂选自4,4'-亚甲基-二-邻氯苯胺和4,4'-亚甲基-二-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)。优选地，预聚物反应产物具有6.5至15.0重量百分含量的未反应NCO浓度。市场上具有6.5至15.0wt％含量的未反应NCO浓度的预聚物包括，例如：由AirProductsanChemical制造的预聚物PET-70D、PHP-70D、PET-75D、PHP-75D、PPT-75D和PHP-80D；及由Chemtura制造的预聚物LFG740D、LF700D、LF750D、LF751D、LF753D和L325。优选地，该固化剂和预聚物反应产物以在预聚物中未反应的NCO与固化剂中NH2(或者OH)的化学计量比为90-125％(更优选地，97-125百分比；更优选地，100-120％)组合。这种化学计量或者可直接地通过提供此化学计量的原料，或者有意地或者偶然地暴露在湿气中间接地通过NCO与水的反应提供。使用的衬套(4)可以为多孔的或非多孔的。优选地，使用的衬套(4)大体上是非多孔的。
本发明的方法使用的衬套(4)优选的具有2至10cm的平均厚度(5)tL(更优选地2至5cm)，在横穿衬套(4)的多个随机点(例如≥10个点)使用花岗岩底座比较器(例如芝加哥数字指示仪Cat#6066-10)。(见图1)。
本发明方法使用的粘合剂(7)可以为任何适于将衬套(4)连接到模基体(2)的粘合剂。例如，使用的粘合剂(7)可选自压敏粘合剂、热熔粘合剂、触压粘合剂(contactadhesive)和它们的组合。优选地，使用的粘合剂(7)(a)以足够的强度将衬套(4)结合至模基体(2)以防止在饼切片操作中衬套(4)从模基体(2)脱离；及(b)在对模基体(2)没有物理损坏或遗留有害残留(也就是损害模基体(2)和替换的衬套之间的功能性结合的残留)的情况下从模基体(2)上移走。优选地，粘合剂(7)为压敏粘合剂。
本发明的的模基体(2)可以为任何适合的刚性材料，其将支持被加入到模腔内的可固化材料的重量；将易于在用于加料、固化(例如大炉)和切割固化的饼设备之间转移填充模腔；能承受相应过程的温度变动且没有弯曲。优选地，使用的模基体(2)是不锈钢(更特别地是316不锈钢)。
在本发明方法中使用的衬套的顶部表面(12)限定出模腔(20)的水平内边界(14)。(见图2-3)。优选地，模腔(20)的水平内边界(14)是平的。更优选地，模腔(20)的水平内边界(14)是平的并且大体垂直于模腔的中心轴Caxis。更优选地，模腔(20)的水平内边界(14)是平的并且基本垂直于模腔的中心轴Caxis。
本发明方法中使用的模腔(10)的环绕壁(15)限定出模腔(20)的垂直内部边界(18)。(见图2-3)。优选地，环绕壁限定出模腔(20)的垂直内边界(18)，其大体上垂直于x-y平面(30)。更优选地，环绕壁限定出模腔(20)的垂直内边界(18)，其基本垂直于x-y平面(30)。
模腔(20)具有中心轴Caxis(22)，其与Z轴一致并且在中心点(21)与模腔(20)的水平内边界(14)相交。优选地，中心点(21)位于模腔(20)投影到x-y平面(30)的横截面Cx-sect的几何中心。(见图2-4)。
模腔投影到x-y平面的横截面Cx-sect可以为任何规则或不规则的两维形状。优选地，模腔的横截面Cx-sect选自多边形或椭圆形。更优选地，模腔的横截面Cx-sect是具有平均半径rC的大体上的圆形横截面(优选地，其中rC是20-100cm；更优选地，rC是25-65cm；最优选地，rC是40-60cm)。最优选地，模腔近似为具有大体上为圆形横截面Cx-sect的直(right)圆柱形成形区域；其中模腔具有对称轴Cx-sym，其与模腔的中心轴Caxis一致；直圆柱形成形区域如下定义：
Cx-area＝πrC 2，
其中rC是模腔的横截面区域Cx-area投影到x-y平面上的平均半径；rC是20-100cm(更优选地，rC是25-65cm；最优选地，rC是40-60cm)。
模腔(20)具有环形孔区域(40)和环形区域(50)。(见图3-4)。
优选地，模腔(20)的环形孔区域(40)在模腔(20)内是直圆柱形成形区域，其在x-y平面(30)上投影为圆形横截面DHx-sect(44)并具有环形孔区域的对称轴DHaxis(42)；轴DHaxis(42)与模腔的中心轴Caxis和Z轴一致。(见图3-4)。环形孔区域(40)的圆形截面区域DHx-sect(44)具有横截面区域DHx-area，如下定义：
DHx-area＝πrDH 2，
其中rDH是环形孔区域的圆形横截面DHx-sect(44)的半径(46)。优选地，rDH≥rNO(更优选地，rDH是5至25mm；最优选地，rDH是8至15mm)。
优选地，模腔(20)的环形区域(50)是在模腔(20)内的环形(toroid)的成形区域，其在x-y平面上投影圆形截面Dx-sect(54)并具有环形区域对称轴Daxis(52)；Daxis与模腔的中心轴Caxis和Z轴一致。(见图3-4)。环形区域(50)的圆形截面区域Dx-sect(54)具有圆形横截面区域Dx-area，如下定义：
Dx-area＝πRD 2-πrD 2，
其中RD是环形区域的圆形横截面Dx-sect的大的半径(56)；rD是环形区域的圆形横截面Dx-sect的小的半径(58)；其中rD≧rDH；RD>rD；RD<rC。优选地，rD≧rDH且rD是5-25mm。更优选地，rD≧rDH且rD是8-15mm。优选地，rD≧rDH；RD>rD；RD<(K*rC)，其中K是0.01-0.2(更优选地，K是0.014-0.1；最优选地，K是0.04-0.086)。更优选地，rD≧rDH；RD>rD；RD是20-100mm(更优选地，RD是20-80mm；最优选地，RD是25-50mm)。
加料时间的长度CP(以秒计)可明显地改变。例如，加料时间的长度CP取决于模腔的尺寸、平均加料速率CRavg和可固化材料的特性(如凝胶时间)。优选地，加料时间CP为60-900秒(更优选地为60-600秒，最优选地为120-360秒)。典型地，加料时间CP受到可固化材料的凝胶时间的限制。优选地，加料时间CP小于或等于被加入到模腔的可固化材料的凝胶时间。更优选地，加料时间CP小于可固化的材料的凝胶时间。
加料速率CR(kg/秒)可在整个加料时间CP过程改变。例如，加料速率CR可以是间歇性的。也就是，加料速率CR在整个加料时间段过程中可一次或多次暂时下降为零。优选地，在整个加料时间段可固化的材料被以大体恒定速率加入到模腔中。更优选地，在整个加料时间段CP可固化的材料被以基本上恒定速率加入到模腔中，平均加料速率CRavg为0.015至2kg/秒(更优选地0.015至1kg/秒；最优选地0.08至0.4kg/秒)。
加料阶段CP被分为三个单独的阶段：初始阶段、过渡阶段和剩余阶段。初始阶段的开始对应着加料阶段CP的开始。初始阶段的结束恰好在过渡阶段的开始之前。过渡阶段的结束恰好在剩余阶段开始之前。剩余阶段的结束对应着加料阶段CP的结束。
在加料阶段CP的过程中喷嘴移动或变形(如伸缩)，从而喷嘴开口的位置在三个方向都可移动。喷嘴(60)在加料阶段CP的过程中移动或变形(如伸缩)，从而在加料过程CP中喷嘴开口(62)的位置沿着模腔(120)的中心轴Caxis(122)相对于模腔(120)的水平内边界(112)移动，以当可固化的材料(70)汇聚到模腔(20)内时保持喷嘴开口(62)的位置在可固化材料(70)的上表面(72)以上。(见图5A-5B)。优选地，在加料过程CP中喷嘴开口(62)的位置沿着模腔(120)的中心轴Caxis(122)相对于模腔(120)的水平内边界(112)移动，以当可固化的材料(70)汇聚到模腔(120)内时保持喷嘴开口(62)的位置在可固化材料(70)的上表面(72)以上的高度。(见图5B)。在加料时间段喷嘴开口的位置沿着模腔的中心轴Caxis在它的运动中暂时停止(也就是在z轴方向的运动)。优选地，喷嘴开口的位置在它的运动中相对于模腔的中心轴Caxis在每个过渡阶段过渡点TPTP(如果有的话)和剩余阶段过渡点TPRP(也就是在Z轴方向喷嘴开口的位置暂时停止运动)暂停。
在加料时间段的整个初始阶段内喷嘴开口的位置位于模腔的环状区域内(也就是为了初始阶段的持续)。在整个初始阶段喷嘴开口的位置可保持静止，初始阶段的起始点SPIP和初始阶段的结束点EPIP在相同的位置(即SPIP＝EPIP)。优选地，当SPIP＝EPIP时，初始阶段是＞0至90秒时间长(更优选地>0至60秒时间长；最优选地5至30秒时间长)。更优选地，从加料时间段的初始阶段开始至模腔内可固化的材料的上表面开始上升至过渡阶段开始的时刻喷嘴开口的位置保持静止；初始阶段的起始点SPIP(80)和初始阶段的结束点EPIP(81a)(其与过渡阶段的起始点SPTP(82a)一致)沿着模腔的中心轴Caxis(222)在环形区域(140)内的相同位置。优选地，环形孔区域(140)是直圆形圆柱体；环形孔的对称轴DHaxis(142)与模腔的中心轴Caxis(222)和z轴重合。(见图6A-6C)。在初始阶段喷嘴开口的位置可移动，其中初始阶段的起始点SPIP和初始阶段的结束点EPIP不同(即SPIP≠EPIP)。优选地，当SPIP≠EPIP时，初始阶段是＞0至(CP-10.02)秒时间长；其中CP是以秒计的加料时间段。更优选地，当SPIP≠EPIP时；初始阶段是＞0至(CP-30)秒时间长；其中CP是以秒计的加料时间段。更优选地，在初始阶段的加料时间段的过程中当模腔(220)内的可固化的材料的上表面上升时，从初始阶段的起始点SPIP(80)至初始阶段的结束点EPIP(81b)(其与过渡阶段的起始点SPTP(82b)一致)喷嘴开口的位置优选地沿着模腔的中心轴Caxis(222)在环形孔区域(140)内移动，以在加料时间段的整个初始阶段当可固化的材料聚合到模腔(220)内时保持喷嘴开口的位置在高于可固化的材料的上表面的高度。(见图6A-6C)。
在加料时间段的过渡阶段过程中喷嘴开口的位置从模腔的环形孔区域内的点移动到环形区域内的点。优选地，过渡阶段是0.02至30秒时间长(更优选地，0.2至5秒时间长；最优选地，0.6至2秒时间长)。优选地，在过渡阶段过程中喷嘴开口的位置相对于模腔的中心轴Caxis以平均速度10至70mm/秒移动(优选地15至35mm/秒，最优选地20至30mm/秒)。优选地，喷嘴开口的位置在它相对于模腔的中心轴Caxis的运动中在每个过渡阶段过渡点TPTP(如果有的话)和剩余阶段结束点EPTP(也就是在x和y方向喷嘴开口的位置暂时停止运动)暂停。优选地，在过渡阶段过程中从过渡阶段起始点SPTP，经过任何的过渡阶段过渡点TPTP至过渡阶段结束点EPTP，喷嘴开口的位置相对于模腔的中心轴Caxis以恒定速度运动。优选地，在过渡阶段的过程中喷嘴开口的位置从过渡阶段起始点SPTP，经过多个过渡阶段过渡点TPTP运动至过渡阶段结束点EPTP；其中投影到x-y平面的过渡阶段路径近似为曲线(更优选地过渡阶段路径近似为螺旋缓和曲线)。最优选地，在过渡阶段过程中喷嘴开口的位置直接地从过渡阶段起始点SPTP运动至过渡阶段结束点EPTP；投影到x-y平面的过渡阶段路径为直线。
图6A-6C描绘了在具有中心轴Caxis、带有对称轴DHaxis(142)的直圆柱形形状的环形孔区域(140)；带有对称轴Daxis(152)的圆环面形状的环形区域(150)的模腔(220)内的三个不同的过渡阶段路径；其中模腔的中心轴Caxis、环形孔区域的对称轴DHaxis(142)和环形区域的对称轴Daxis(152)每个都与z轴一致。在图6A-6C中描绘的第一过渡阶段路径在模腔(220)的环形孔区域(140)内在过渡阶段起始点SPTP(82a)开始并直接延续到模腔(220)的环形区域(150)内的过渡阶段结束点EPTP(89)；过渡阶段路径(83a)在x-y平面(130)上投影为一条直线(84)。在图6A-6C中描绘的第二过渡阶段路径在模腔(220)的环形孔区域(140)内在过渡阶段起始点SPTP(82b)开始并直接延续到模腔(220)的环形区域(150)内的过渡阶段结束点EPTP(89)；过渡阶段路径(83b)在x-y平面(130)上投影为一条直线(84)。在图6A-6C中描绘的第三过渡阶段路径在模腔(220)的环形孔区域(140)内在过渡阶段起始点SPTP(82a)开始；通过过渡阶段在环形孔区域(140)内的过渡点TPTP(88)过渡；然后直接延续到位于环形区域(150)内的过渡阶段结束点EPTP(89)；过渡阶段路径(85)在x-y平面(130)上投影为一对相互连接的直线(87)。注意的是过渡阶段的结束点EPTP(89)对应于剩余阶段的起始点SPRP(90)(即它们在相同的位置)。
在加料时间段的剩余阶段的过程中喷嘴开口的位置位于环形区域(也就是对于加料时间段剩余阶段的一部分，喷嘴开口的位置可能穿过或位于环形孔区域)。优选地，在加料时间段的整个剩余阶段喷嘴开口的位置位于环形区域内(也就是剩余阶段的持续时间)。优选地，剩余阶段≥10秒时间长。更优选地，剩余阶段是10至<(CP-0.2)秒时间长；其中CP是以秒计的加料时间段。仍然更优选地，剩余阶段是30至<(CP-0.2)秒时间长；其中CP是以秒计的加料时间段。最优选地，剩余阶段是0.66*CP至<(CP-0.2)秒时间长；其中CP是以秒计的加料时间段。优选地，在剩余阶段过程中喷嘴开口的位置相对于模腔的中心轴Caxis以平均速度10至70mm/秒移动(更优选地15至35mm/秒，最优选地20至30mm/秒)。优选地，喷嘴开口的位置在它相对于模腔的中心轴Caxis的运动中在每个剩余阶段过渡点TPRP(也就是在x和y方向喷嘴开口的位置可暂时停止运动)暂停。优选地，在剩余阶段过程中从剩余阶段起始点SPRP，经过每个剩余阶段过渡点TPRP喷嘴开口的位置相对于模腔的中心轴Caxis以恒定速度运动。优选地，在剩余阶段的过程中喷嘴开口的位置从剩余阶段起始点SPRP运动经过多个剩余阶段过渡点TPRP；其中投影到x-y平面的剩余阶段路径为一系列相连的线。优选地，剩余阶段过渡点TPRP都位于模腔的环形区域内。优选地，由剩余阶段路径投影到x-y平面上的一系列连接线近似为与模腔的中心轴Caxis距离改变的圆形或二维螺旋线。优选地，由剩余阶段路径投影到x-y平面上的一系列连接线近似为二维螺旋，其中的连续的剩余阶段过渡点TPRP以与模腔的中心轴Caxis增加或减小的距离投影到x-y平面上。更优选地，这一系列由剩余阶段路径投影到x-y平面上的连接线近似为圆形，其中连续的剩余阶段过渡点TPRP以与模腔的中心轴Caxis相等的距离投影到x-y平面上并且这一系列由剩余阶段路径投影到x-y平面上的连接线是正多边形(也就是等边和等角)。优选地，其中正多边形具有≥5边(更优选地≥8边；最优选地≥10边；优选地≤100边；更优选地≤50边；最优选地≤20边)。最优选地，剩余阶段路径近似为螺旋线。也就是，在剩余阶段过程中，喷嘴开口的位置沿着模腔的中心轴Caxis连续地运动以保持在聚集到模腔内的可固化材料的上部表面的高度以上，同时喷嘴开口的位置沿着投影到x-y平面上为正多边形的路径(优选地，正多边形具有5至100边；更优选地，5至50边；再更优选地，8至25边；最优选地，8至15边)。
图7A-7C描绘了一部分优选的剩余阶段路径(95)，其在具有中心轴Caxis(222)、带有对称轴DHaxis(142)的直圆柱形形状的环形孔区域(140)和带有对称轴Daxis(152)的圆环面形状的环形区域(150)的模腔(220)内近似为螺旋线(helix)；其中模腔的中心轴Caxis、环形孔区域的对称轴DHaxis(142)和环形区域的对称轴Daxis(152)每个都与z轴一致。剩余阶段路径(95)在模腔(220)的环形区域(150)内在剩余阶段起始点SPRP(90)开始并延续通过模腔(220)的环形区域(150)内的多个剩余阶段过渡点TPRP(92)；所有的剩余阶段过渡点TPRP与模腔的中心轴Caxis(222)距离相等；并且剩余阶段路径(95)投影到x-y平面(130)上是十段相等长度的直线(97)，形成正十面体(100)。注意的是剩余阶段起始点SPRP(90)对应于过渡阶段结束点EPTP(89)(也就是它们在相同的位置)。
可固化的材料包括液态预聚物。优选地，可固化的材料包括液态预聚物和许多微元件(microelement)，许多微元件均匀地分散在液态预聚物中。
液态预聚物优选地聚合(即固化)以形成选自聚氨基甲酸酯、聚砜、聚醚砜、尼龙、聚醚、聚酯、聚苯乙烯、丙烯酸聚合物、聚脲、聚酰胺、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚乙烯亚胺、聚丙烯腈、聚环氧乙烷、聚烯烃、聚丙烯酸(烷基)酯、聚甲基丙烯酸(烷基)酯、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚酮、环氧树脂、硅树脂、由乙烯、丙烯、二烯单体形成的聚合物、蛋白质、多糖和至少前述两种的组合的聚合物。优选地，液态预聚物聚合以形成包括聚亚胺酯的材料。更优选地，液态预聚物聚合(固化)以形成聚氨基甲酸酯(聚氨酯，polyurethane)。
优选地，液态预聚物包括含多异氰酸酯的材料。更优选地，液态预聚物包括多异氰酸酯(例如二异氰酸酯)和含羟基材料的反应产物。
优选地，聚氨基甲酸酯选自亚甲基双4,4'-环己基异氰酸酯、环己基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、己二异氰酸酯、亚丙基-1,2-二异氰酸酯、四亚甲基-l,4-二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸盐、十二烷-l,12-二异氰酸酯、环丁烷-1,3-二异氰酸酯、环己烷-1,3-二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、1-异氰酸根-3，3，5-三甲基-5-异氰酸根甲基环己烷、甲基环己撑二异氰酸酯、己二异氰酸酯的三异氰酸酯、2,4,4三甲基-l,6-己烷二异氰酸酯的三异氰酸酯、己二异氰酸酯的异氰酸酯二聚体(urtdione)、乙二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基-二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯及它们的组合物。最优选地，多异氰酸酯是脂肪族的并且具有少于14％的未反应的异氰酸酯基。
优选地，本发明使用的含羟基的材料是多元醇。示例性的多元醇包括例如聚醚多元醇、羟基封端的聚丁二烯(包括部分和完全氢化的衍生品)、聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇及它们的混合物。
优选地，多元醇包括聚醚多元醇。聚醚多元醇的例子包括聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)、聚乙烯丙二醇(polyethylenepropyleneglycol)、聚氧代丙二醇及它们的混合物。烃链具有饱和的或未饱和的键，以及取代的或未取代的芳香和环基团。优选地，本发明的多元醇包括PTMEG。适合的聚酯型多元醇包括但不限于聚己二酸乙二醇酯二醇(polyethyleneadipateglycol)、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-丙二醇酯二醇、邻苯二甲酸-1,6-己二醇、聚(己二酸己二醇酯)二醇及它们的混合物。烃链具有饱和的或未饱和的键，或取代的或未取代的芳香和环基团。适合的聚己内酯多元醇包括但不限于1,6-己二醇起始的(initiated)聚已内酯、二甘醇起始的聚已内酯、三羟甲基丙烷起始的聚已内酯、新戊二醇起始的聚已内酯、1,4-丁二醇起始的聚已内酯、PTMEG起始的聚已内酯及它们的混合物。烃链具有饱和的或未饱和的键，或取代的或未取代的芳香和环基团。合适的聚碳酸酯包括但不限于聚对苯二甲酸碳酸酯和聚(碳酸己二醇)二醇。
优选地，多种微元件选自滞留气泡、空心聚合物材料(也就是微球)、液态填充空心聚合物材料、水溶性材料(例如环糊精)及不溶性相材料(例如矿物油)。优选地，多种微元件是微球，例如，聚乙烯醇、果胶、聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、多羟基醚聚丙烯酸酯塑料(polyhydroxyetheracrylite)、淀粉、马来酸共聚物、聚环氧乙烷、聚氨酯、环糊精及它们的组合(例如来自瑞典AkzoNobelofSundsvall的Expancel)。例如，微球可以用化学方法改性以通过例如支化、保护(block)和交联改变溶解度、溶胀和其它性能。优选地，微球具有小于150μm的中值直径，更优选地中值直径小于50μm。最优选地，微球(48)具有的中值直径小于15μm。注意，微球的中值直径可被改变并且不同尺寸或不同微球(48)的混合物可被使用。微球最优先的材料是丙烯腈和偏二氯乙烯的共聚物(例如，来自AkzoNobel的)。
液体预聚物可选地进一步包括固化剂。优选地固化剂包括二胺类。合适的聚二胺(polydiamine)包括伯和仲二胺类。优选地聚二胺包括但不限于二乙基甲苯二胺(DETDA)、3,5-二甲基硫代-2,4-甲苯二胺和其同分异构体、3，5-二乙基甲苯-2,4二胺及其同分异构体(例如3，5-二乙基甲苯-2,6-二胺)；4,4'-二(仲丁氨基)-二苯基甲烷、1,4-双-(仲丁基氨基)-苯、4.4'-亚甲基-双(2-氯苯胺)、4,4'-亚甲基-双-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(MCDEA)、聚环氧丁烷-二-对氨基苯甲酸酯、N,N'-二烷基二氨基二苯基甲烷、p,p'-亚甲基二苯胺(MDA)、间苯二胺(MPDA)；亚甲基-双-2-氯苯胺(MBOCA)；4,4'-亚甲基-双-(2氯苯胺)(MOCA)、4,4'-亚甲基-双-(2,6-二乙基苯胺)(MDEA)、4,4'-亚甲基-双-(2,3二氯苯胺)(MDCA)、4,4'-二氨基-3,3'二乙基-5、5'-二甲基二苯基甲烷,2,2',3,3'-四氯二氨基二苯基甲烷、二对氨基苯甲酸丙二醇酯，及它们的混合物。优选地，二元胺固化剂选自3,5-二氨基硫代-2,4-甲苯二胺及其同分异构体。
固化剂还可包括二醇、三元醇、四元醇和羟基封端的固化剂。合适的二醇、三元醇、四元醇基团包括乙二醇、二甘醇、聚乙二醇、丙二醇、聚丙二醇、低分子量的聚四亚甲基醚二醇、l,3-双(2-羟基乙氧基)苯、l,3-双-[2-(2-羟基乙氧基)乙氧基]苯、l,3–双-{2-[2-(2-羟基乙氧基)乙氧基]乙氧基}苯、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、间苯二酚-二-(β-羟乙基)醚、对苯二酚-二-(β-羟乙基)醚及它们的混合物。优选地羟基封端的固化剂包括1,3–双(2-羟基乙氧基)苯、l,3-双-[2-(2-羟基乙氧基)乙氧基]苯、l,3-双-{2-[2-(2-羟基乙氧基)乙氧基]乙氧基}苯、1,4-丁二醇、及它们的混合物。羟基封端的以及二元胺固化剂可包括一个或多个饱和的、未饱和的、芳香族的和环基团。另外，羟基封端的以及二元胺固化剂可包括一个或多个卤素基团。
优选地，使用本发明的方法制备的饼与使用相同工艺(不同的是在整个加料期间CP，喷嘴开口的位置沿着模腔的中心轴Caxis只在一个方向移动(也就是，在可固化的材料聚集到模腔时保持喷嘴开口的位置高于可固化材料的上部表面))制造的饼相比含有更少的致密度缺陷。更优选地，使用本发明的方法制造的饼中，每个饼的抛光层中至少50％或更多(更优选至少75％或更多，最优选至少100％或更多)无致密度缺陷。再优选地，模腔具有平均半径为rC的大体上为圆形的横截面；其中rC是40至60cm；使用本发明的方法制备的饼的与使用相同工艺(不同的是在整个加料期间CP喷嘴开口的位置沿着模腔的中心轴Caxis只在一个方向移动)制造的饼相比，无致密度缺陷的抛光层的数量增加了2倍(更优选地增加3倍)。
在本发明的方法中，使用具有切削刃的切割刀片将固化的饼切片为多个期望厚度的抛光层。优选地，打磨复合物施加到切割刀片的切削刃，在切割饼为多个抛光层之前带被用于细磨切割刃。本方法使用的打磨复合物优选地包括分散在脂肪酸中的氧化铝研磨剂。更优选地，本发明的方法中使用的打磨复合物包括分散在18至35wt％的脂肪酸中的70-82wt％的氧化铝研磨剂。本发明的方法中使用的打磨带优选为皮革打磨带。最优选地，本发明的方法中使用的打磨带优选为用于转动工具的皮革打磨带(例如，转动工具)。
可选地，在本发明的方法中，为了易于切片操作，固化的饼被加热。优选地，在切片操作过程中固化的饼被使用红外加热灯加热，在切片操作中固化的饼被切片为多个抛光层。
优选地，使用本发明的方法制备的抛光层与使用相同工艺(不同的是在整个加料期间CP，喷嘴开口的位置沿着模腔的中心轴Caxis只在一个方向移动(也就是，在可固化的材料聚集到模腔时保持喷嘴开口的位置高于可固化材料的上部表面)，并且在切片之前切割刀片使用打磨石打磨而不使用打磨带)制造的抛光层相比抛光表面具有下降的表面粗糙度。更优选地，使用本发明的方法制造的抛光层的表面粗糙度至少具有10％的降低(更优选地至少20％；最优选地至少25％)。

Claims (9)

1.一种用于化学机械抛光垫的抛光层的形成方法，所述方法包括：
提供模具，所述模具具有模基体和连接到模基体的环绕壁；
提供具有上表面、底表面和平均厚度为2至10cm的衬套；
提供粘合剂；
提供包括液体预聚物和多个微元件的可固化材料；
提供具有喷嘴开口的喷嘴；
提供具有切削刃的切割刀片；
提供打磨带；
提供打磨复合物；
使用粘合剂将衬套的底表面结合至模基体，其中衬套的上表面和环绕壁限定出模腔；
在加料时间段CP通过喷嘴开口将可固化材料加入到模腔中；
其中，衬套的上部表面限定出模腔的水平内边界，模具的内部水平边界沿着x-y平面取向，模腔的中心轴Caxis垂直于x-y平面，并且模腔具有环形孔区域和环形区域；
其中加料时间段CP被分为初始阶段、过渡阶段和剩余阶段三个独立阶段；其中喷嘴开口具有一位置，在加料时间段CP中喷嘴开口的位置相对于模基体沿着模腔的中心轴Caxis移动以在可固化的材料集聚在模腔中时保持喷嘴开口的位置在模腔中的可固化材料的上表面以上；
在整个初始阶段喷嘴开口的位置位于环形孔区域；
在过渡阶段喷嘴开口的位置从位于环形孔区域过渡到位于环形区域；及
在剩余阶段喷嘴开口的位置位于环形区域；
使可固化材料在模腔中固化成饼状，其中，可固化的材料以足够的强度结合至衬套从而在饼切片过程中固化的饼不从衬套剥离；
将模基体和饼与环绕壁分离；
将打磨复合物应用到切削刃；
使用打磨带打磨切割刀片；并且
将饼切片为多个化学机械抛光层。
2.根据权利要求1的方法，进一步包括
提供热源；并且
在将饼切片为多个化学机械抛光层之前将饼暴露在热源中。
3.根据权利要求1的方法，其中在剩余阶段过程中喷嘴开口的位置在它相对于模腔的中心轴Caxis的运动中暂时停止运动。
4.根据权利要求1的方法，其中可固化的材料以基本上恒定速率加入到模腔中，平均加料速率CRavg为0.015至2kg/秒。
5.根据权利要求1的方法，其中模腔围绕着模腔的中心轴Caxis对称。
6.根据权利要求5的方法，其中模腔近似具有基本为圆形横截面Cx-sect的直圆柱形成形区域；其中模腔具有对称轴Cx-sym，其与模腔的中心轴Caxis重合；其中直圆柱形成形区域具有横截面Cx-area，如下定义：
Cx-area=πrC 2，
其中rC是投影到x-y平面上的模腔的横截面区域Cx-area的平均半径；环形孔区域是在模腔内的直圆柱形成形区域，其在x-y平面上投影为圆形横截面DHx-sect并具有对称轴DHaxis；其中环形孔具有横截面区域DHx-area，如下定义：
DHx-area=πrDH 2，
其中rDH是环形孔区域的环形横截面DHx-sect的半径；其中环形区域是模腔内的环形成形区域，其在x-y平面上投影为环形横截面Dx-sect，并具有环形区域对称轴Daxis；环形横截面区域Dx-sect具有横截面区域Dx-area，如下定义：
Dx-area=πRD 2-πrD 2，
其中RD是环形区域的环形横截面Dx-sect的大的半径；rD是环形区域的环形横截面Dx-sect的小的半径；其中rD≧rDH；RD>rD；RD<rC；Cx-sym、DHaxis、Daxis中的每一个都垂直于x-y平面。
7.根据权利要求6的方法，其中RD≤（K*rC），其中K是0.01-0.2。
8.根据权利要求6的方法，rD=rDH；rD是5至25mm；RD是20至100mm；rC是20至100cm。
9.根据权利要求8的方法，其中使用本发明的方法制备的饼与另一个使用相同工艺、但在整个加料时间段CP喷嘴开口的位置沿着模腔的中心轴Caxis只在一个方向移动制造的饼相比含有更少的致密度缺陷。
CN201310262745.0A 2012-03-22 2013-03-22 化学机械抛光层的制造方法 Expired - Fee Related CN103358238B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/427,383 US8709114B2 (en) 2012-03-22 2012-03-22 Method of manufacturing chemical mechanical polishing layers
US13/427,383 2012-03-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103358238A CN103358238A (zh) 2013-10-23
CN103358238B true CN103358238B (zh) 2016-02-24

Family

ID=49112322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310262745.0A Expired - Fee Related CN103358238B (zh) 2012-03-22 2013-03-22 化学机械抛光层的制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8709114B2 (zh)
JP (1) JP6026931B2 (zh)
KR (1) KR102028207B1 (zh)
CN (1) CN103358238B (zh)
DE (1) DE102013004947A1 (zh)
FR (1) FR2988315B1 (zh)
TW (1) TWI551395B (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9034063B2 (en) * 2012-09-27 2015-05-19 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of manufacturing grooved chemical mechanical polishing layers
US9873180B2 (en) 2014-10-17 2018-01-23 Applied Materials, Inc. CMP pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes
US10821573B2 (en) 2014-10-17 2020-11-03 Applied Materials, Inc. Polishing pads produced by an additive manufacturing process
US10399201B2 (en) 2014-10-17 2019-09-03 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pads having compositional gradients by use of an additive manufacturing process
US10875153B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pad materials and formulations
US10875145B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Polishing pads produced by 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
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
US9776361B2 (en) 2014-10-17 2017-10-03 Applied Materials, Inc. Polishing articles and integrated system and methods for manufacturing chemical mechanical polishing articles
CN104354091B (zh) * 2014-11-27 2017-02-22 奚经龙 一种用于水钻的抛光滚筒的制造方法
CN104858787B (zh) * 2015-06-18 2017-04-12 浙江工商大学 一种研磨盘表面自生长的研磨机构
US10005172B2 (en) * 2015-06-26 2018-06-26 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Controlled-porosity method for forming polishing pad
US10092998B2 (en) * 2015-06-26 2018-10-09 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of making composite polishing layer for chemical mechanical polishing pad
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
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
US11072050B2 (en) 2017-08-04 2021-07-27 Applied Materials, Inc. Polishing pad with window and manufacturing methods thereof
WO2019032286A1 (en) 2017-08-07 2019-02-14 Applied Materials, Inc. ABRASIVE DISTRIBUTION POLISHING PADS AND METHODS OF MAKING SAME
CN112654655A (zh) 2018-09-04 2021-04-13 应用材料公司 先进抛光垫配方
US11813712B2 (en) 2019-12-20 2023-11-14 Applied Materials, Inc. Polishing pads having selectively arranged porosity
US11806829B2 (en) 2020-06-19 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pads and related polishing pad manufacturing methods
US11878389B2 (en) 2021-02-10 2024-01-23 Applied Materials, Inc. Structures formed using an additive manufacturing process for regenerating surface texture in situ

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1970232A (zh) * 2005-09-16 2007-05-30 Jsr株式会社 制造化学机械抛光垫的方法
CN101134303A (zh) * 2006-08-30 2008-03-05 力晶半导体股份有限公司 抛光垫及其制造方法
CN101379598A (zh) * 2006-02-03 2009-03-04 Jsr株式会社 化学机械研磨垫
CN102133734A (zh) * 2010-01-21 2011-07-27 智胜科技股份有限公司 具有侦测窗的研磨垫及其制造方法
CN101628398B (zh) * 2008-07-18 2012-02-15 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 多层化学机械抛光垫的制造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1916330A1 (de) * 1969-03-29 1970-10-08 Richard Zippel & Co Kg Farbspr Anlage zur Herstellung von grossen oder kompliziert geformten Formteilen aus fluessigen Mehrkomponenten-Kunststoffen
US4158535A (en) * 1977-01-25 1979-06-19 Olin Corporation Generation of polyurethane foam
MY114512A (en) * 1992-08-19 2002-11-30 Rodel Inc Polymeric substrate with polymeric microelements
WO2001043920A1 (en) * 1999-12-14 2001-06-21 Rodel Holdings, Inc. Method of manufacturing a polymer or polymer composite polishing pad
GB0008553D0 (en) 2000-04-06 2000-05-24 Unilever Plc Process and apparatus for the production of a detergent bar
TWI220405B (en) * 2002-11-19 2004-08-21 Iv Technologies Co Ltd Method of fabricating a polishing pad having a detection window thereon
TW592894B (en) * 2002-11-19 2004-06-21 Iv Technologies Co Ltd Method of fabricating a polishing pad
TWI385050B (zh) * 2005-02-18 2013-02-11 Nexplanar Corp 用於ｃｍｐ之特製拋光墊及其製造方法及其用途
US20110275288A1 (en) * 2010-05-10 2011-11-10 Chien-Min Sung Cmp pad dressers with hybridized conditioning and related methods
US7226339B2 (en) * 2005-08-22 2007-06-05 Applied Materials, Inc. Spectrum based endpointing for chemical mechanical polishing
JP2008184597A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Kuraray Co Ltd 研磨パッドの製造方法
JP5166172B2 (ja) * 2008-09-02 2013-03-21 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッドの製造方法
US8552980B2 (en) 2009-04-30 2013-10-08 Gregory A. Shaver Computer input devices and associated computing devices, software, and methods
US8257544B2 (en) * 2009-06-10 2012-09-04 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad having a low defect integral window
TWI404596B (zh) * 2009-09-22 2013-08-11 San Fang Chemical Industry Co 製造研磨墊之方法及研磨墊
US8444727B2 (en) * 2011-08-16 2013-05-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of manufacturing chemical mechanical polishing layers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1970232A (zh) * 2005-09-16 2007-05-30 Jsr株式会社 制造化学机械抛光垫的方法
CN101379598A (zh) * 2006-02-03 2009-03-04 Jsr株式会社 化学机械研磨垫
CN101134303A (zh) * 2006-08-30 2008-03-05 力晶半导体股份有限公司 抛光垫及其制造方法
CN101628398B (zh) * 2008-07-18 2012-02-15 罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司 多层化学机械抛光垫的制造方法
CN102133734A (zh) * 2010-01-21 2011-07-27 智胜科技股份有限公司 具有侦测窗的研磨垫及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI551395B (zh) 2016-10-01
KR102028207B1 (ko) 2019-10-02
DE102013004947A1 (de) 2013-09-26
CN103358238A (zh) 2013-10-23
US20130247476A1 (en) 2013-09-26
JP6026931B2 (ja) 2016-11-16
KR20130108168A (ko) 2013-10-02
TW201347908A (zh) 2013-12-01
FR2988315B1 (fr) 2016-06-10
US8709114B2 (en) 2014-04-29
JP2013211549A (ja) 2013-10-10
FR2988315A1 (fr) 2013-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103358238B (zh) 化学机械抛光层的制造方法
CN103358226B (zh) 具有窗口的化学机械抛光层的制造方法
FR3019076B1 (fr) Feutre de polissage mecano-chimique avec couche de polissage et fenetre
JP6463618B2 (ja) シリコンウェーハを化学機械研磨する方法
KR102191947B1 (ko) 연성이고 컨디셔닝가능한 화학 기계적 연마 패드 적층물
JP2017052079A (ja) ケミカルメカニカル研磨パッドのための複合研磨層の製造方法
FR3009988A1 (fr) Tampon de polissage chimique mecanique
FR3006220A1 (fr) Empilement formant tampon de polissage chimique mecanique multicouche avec une couche de polissage souple et conditionnable
CN102950550B (zh) 制备化学机械抛光层的方法
JP2017013224A (ja) ケミカルメカニカル研磨パッドのための研磨層の製造方法
KR102477528B1 (ko) 화학 기계적 연마 패드 및 그 제조 방법
JP6238664B2 (ja) 溝付き化学機械研磨層の製造方法
JP2024009752A (ja) 多葉性埋め込み形体を有する研磨層を有する化学機械平坦化パッド

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160224

Termination date: 20210322

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee