DE60110248T2 - Polierkissen mit polymerpartikeln und vernetztem polymer-bindemittel - Google Patents

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Description

  • Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Polierkissen. Insbesondere bestehen die erfindungsgemäßen Polierkissen porös und aus teilchenförmigem Polymer, beispielsweise teilchenförmigem, vernetztem Polymer, und vernetztem, organischem Polymerbindemittel, das das teilchenförmige Polymer aneinander bindet. Die erfindungsgemäßen Polierkissen sind zum Polieren von Gegenständen, beispielsweise dem chemisch-mechanischen Polieren oder Ebnen von Halbleitersubstraten, nützlich.
  • Das Polieren oder Ebnen der rauen Oberfläche eines Gegenstandes, beispielsweise eines Halbleitersubstrats, zu einer glatten Oberfläche beinhaltet im Allgemeinen Reiben der rauen Oberfläche mit der Arbeitsoberfläche eines Polierkissens unter Anwendung einer gesteuerten und wiederholten Bewegung. Typischerweise wird eine Polierflüssigkeit zwischen die raue Oberfläche des zu polierenden Gegenstands und die Arbeitsoberfläche des Polierkissens angeordnet. Die Polierflüssigkeit kann gegebenenfalls ein abrasives Material, beispielsweise teilchenförmiges Ceroxid, enthalten.
  • Die Herstellung von Halbleiterwafern beinhaltet typischerweise die Bildung einer Vielzahl von integrierten Schaltkreisen auf einem Halbleitersubstrat aus beispielsweise Silizium oder Galliumarsenid. Die integrierten Schaltkreise werden im Allgemeinen mit Hilfe einer Reihe von Verfahrensschritten gebildet, wobei Schichten der Materialien, wie leitende, isolierende und halbleitende Materialien, in Mustern auf dem Substrat gebildet werden. Um die Dichte der integrierten Schaltkreise pro Wafer zu maximieren, ist es erforderlich, dass ein sehr ebenes, präzis poliertes Substrat in verschiedenen Stufen über das Halbleiterwaferherstellungsverfahren hinweg vorliegt. Als solches beinhaltet die Halbleiterwaferherstellung im Allgemeinen mindestens einen und typischer eine Vielzahl von Po lierschritten, die die Anwendung von einem oder mehreren Polierkissen beinhalten.
  • Die Polierschritte beinhalten typischerweise das Rotieren des Polierkissens und/oder Halbleiterwafersubstrats gegeneinander in Gegenwart einer Polierflüssigkeit. Die Polierflüssigkeit ist häufig mild alkalisch und kann gegebenenfalls abrasive teilchenförmige Materialien, beispielsweise Siliziumdioxid, enthalten. Das Kissen wirkt zum mechanischen Polieren des Halbleitersubstrats, während die Polierflüssigkeit zum chemischen Polieren des Substrats und zum Erleichtern der Entfernung und des Transports von abgeriebenem Material fort und weg von der rauen Oberfläche des Gegenstands dient.
  • Der Druck, bei dem das Polierkissen und Substrat gegeneinander verpresst werden, und die Geschwindigkeit, bei der sie gegeneinander gedreht werden, wird im Allgemeinen innerhalb hoher Toleranzen gehalten, um eine gesteuerte Geschwindigkeit von Substratentfernung zu sichern. Leider sind häufig Polier- und Ebnungseigenschaften von Kissen zu Kissen und während der Arbeitlebensdauer eines gegebenen Kissens (d.h. Variabilität zwischen den Kissen) variabel. Entsprechend ergeben Variationen in den Poliereigenschaften der Kissen typischerweise unzureichend polierte und geebnete Substrate, die verworfen werden müssen. Physikalische Eigenschaften von Polierkissen, die variable Poliereigenschaften ergeben können, schließen beispielsweise Variationen in Porenvolumen und Porengröße von einem Kissen zu dem nächsten und innerhalb eines einzelnen Kissens ein.
  • Es ist erwünscht, Polierkissen zu entwickeln, die in den Polier- und Ebnungseigenschaften verminderte und vorzugsweise minimale Variationen von Kissen zu Kissen zeigen. Es ist weiterhin erwünscht, Polierkissen zu entwickeln, die vermindert und vorzugsweise minimale Variationen in den Polier- und Ebnungseigenschaften während der Arbeitlebensdauer des Kissens zeigen.
  • Die internationale Veröffentlichung Nr. WO 98/47662, veröffentlicht unter dem Patentzusammenarbeitsvertrag, beschreibt ein Polierkissen für Halbleitersubstrate, das aus gesinterten Teilchen von thermoplastischem Harz hergestellt wird. Die Polierkissen der internationalen Veröffentlichung Nr. WO 98/47662 werden außerdem als porös und gleichförmig beschrieben.
  • Die internationale Veröffentlichung Nr. WO 96/15887, veröffentlicht unter dem Patentzusammenarbeitsvertrag, beschreibt Polierkissen, die durch Drucksintern von Pulverpresslingen aus thermoplastischem Polymer bei Temperaturen oberhalb der Glasübergangstemperatur, jedoch nicht über dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymers, hergestellt werden. Die Polierkissen der internationalen Veröffentlichung Nr. WO 96/15887 werden weiterhin mit untereinander verbundener Porosität beschrieben, die in allen Richtungen gleichförmig ist.
  • US-Patent Nummern 5 900 164 und 5 578 362 beschreiben polymere Polierkissen, die eine polymere Matrix, imprägniert mit einer Vielzahl von polymeren Mikroelementen, einschließen, worin jedes polymere Mikroelement einen Hohlraum darin aufweist. Die Patente '164 und '362 beschreiben weiterhin, dass die polymeren Mikroelemente an der Arbeitsoberfläche des Polierkissens weicher sind, als jene Mikroelemente, die in die Oberfläche des Kissens eingebettet sind, wenn die Arbeitsoberfläche mit einer Arbeitsumgebung in Kontakt ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Polierkissen bereitgestellt, enthaltend:
    • (a) ein teilchenförmiges Polymer, das ausgewählt ist aus einem teilchenförmigen, thermoplastischen Polymer, einem teilchenförmigen vernetzten Polymer und Mischungen davon, und
    • (b) ein vernetztes organisches Polymerbindemittel, das dieses teilchenförmige Polymer miteinander verbindet, wobei dieses teilchenförmige Polymer und dieses vernetzte organische Polymerbindemittel im Wesentlichen einheitlich innerhalb dieses Kissens verteilt sind, und dieses Kissen ein prozentuales Porenvolumen von 2 Volumenprozent bis 50 Volumenprozent, bezogen auf das Gesamtvolumen dieses Polierkissens, aufweist (beispielsweise 5 Volumenprozent bis 40 Volumenprozent oder 10 Volumenprozent bis 30 Volumenprozent, bezogen auf das Gesamtvolumen des Polierkissens) und dieses teilchenförmige Polymer (a) in diesem Polierkissen in einer Menge von wenigstens 51 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht dieses teilchenförmigen Polymers und dieses vernetzten Polymerbindemittels, vorhanden ist. Das prozentuale Porenvolumen von dem Po lierkissen wird unter Verwendung der nachstehenden Gleichung berechnet. 100 × (Dichte des Kissens) × (Porenvolumen des Kissens), worin die Dichte gemäß dem American Standard Test Method (ASTM) Nr. D 1622-88 bestimmt wird und das Porenvolumen mit Hilfe des auf dem Fachgebiet anerkannten Quecksilberporosimitrieverfahrens bestimmt wird, wie hierin weiterhin in den Beispielen beschrieben.
  • Die Merkmale, die die vorliegende Erfindung charakterisieren, werden insbesondere in den Ansprüchen angegeben, die dieser Offenbarung beigefügt sind und einen Teil davon bilden. Diese und andere Merkmale der Erfindung, ihre Wirkungsvorteile und die speziellen Gegenstände, die durch ihre Verwendung erhalten werden, werden genauer aus der nachstehenden Beschreibung im Einzelnen und den beigefügten Zeichnungen verständlich, worin erfindungsgemäße Ausführungsformen erläutert und beschrieben werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Polierkissenanordnung.
  • 2 ist eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Polierkissenanordnung, die ähnlich zu jener von 1 ist, jedoch worin das Haftmittel eine Haftanordnung darstellt und
  • 3 ist eine Abschnittswiedergabe eines erfindungsgemäßen Polierkissens, worin ein Teil des Kissens, einschließlich eines Teils der Arbeitsoberfläche des Kissens, genauer gezeigt wird. 1 bis 3 sind nicht maßstabsgetreu. In 1 bis 3 beziehen sich gleiche Zahlen auf die gleichen Strukturkomponenten.
  • Beschreibung der Erfindung im Einzelnen
  • Das vernetzte organische Polymerbindemittel (b) der erfindungsgemäßen Polierkissen bindet an das teilchenförmige Polymer (a) zusammen in dem Kissen. Ohne durch eine Theorie gebunden sein zu wollen und basierend auf den greifbaren Nachweisen, wird angenommen, dass es wenig bis kein Sintern, bei spielsweise Schmelzsintern, zwischen den Teilchen des teilchenförmigen Polymers in erfindungsgemäßen Polierkissen gibt. Wenn das teilchenförmige Polymer des Kissens teilchenförmiges, thermoplastisches Polymer umfasst, wird das Polierkissen unterhalb des Schmelz- oder Sinterungspunkts des teilchenförmigen, thermoplastischen Polymers hergestellt, wie hierin weiterhin erörtert wird. Die hierin definierten teilchenförmigen, vernetzten Polymere haben keinen Schmelz- oder Sinterungspunkt und sind folglich nicht sinterbar.
  • Das teilchenförmige Polymer des Polierkissens kann durch Verfahren hergestellt werden, die dem Fachmann bekannt sind. Beispielsweise können thermoplastische Schüttpolymere und vernetzte Schüttpolymere jeweils kryogen vermahlen und in gewünschte Teilchengrößenbereiche gesiebt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung wird teilchenförmiges, vernetztes Polymer direkt durch Umsetzen einer Zweikomponentenzusammensetzung in Gegenwart eines erhitzten und bewegten flüssigen Mediums, worin die Zweikomponentenzusammensetzung im Wesentlichen unlöslich ist, beispielsweise einem wässrigen Medium (wie weiterhin hierin erörtert wird), hergestellt. Die Form des teilchenförmigen Polymers kann regelmäßig und/oder unregelmäßig sein und kann aus Formen ausgewählt sein, die beispielsweise kugelförmig, scheibenförmig, flockenförmig und Kombinationen und/oder Mischungen davon einschließen.
  • Das teilchenförmige Polymer des Polierkissens hat typischerweise eine mittlere Teilchengröße von wenigstens 20 Mikrometer, vorzugsweise wenigstens 50 Mikrometer und bevorzugter wenigstens 100 Mikrometer. Das teilchenförmige Polymer hat typischerweise eine mittlere Teilchengröße von weniger als 500 Mikrometer, vorzugsweise weniger als 400 Mikrometer und bevorzugter weniger als 300 Mikrometer. Die mittlere Teilchengröße des teilchenförmigen Polymers kann im Bereich zwischen beliebiger Kombination von diesen oberen und unteren Mengen, einschließlich den angeführten Werten, liegen. Die mittlere Teilchengröße des teilchenförmigen Polymers kann durch Verfahren bestimmt werden, die dem Fachmann gut bekannt sind, beispielsweise unter Verwendung von analytischer Gerätschaft, wie einem Coulter LS-Teilchengrößenanalysator.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das teilchenförmige Polymer im Wesentlichen fest. Wie hierin und in den Ansprüchen verwendet und mit Bezug auf das teilchenförmige Polymer des Polierkissens, ist mit „im Wesentlichen fest" gemeint, dass das teilchenförmige Polymer nicht hohl ist, beispielsweise hat es nicht die Form von Hohlmikrokapseln. Obwohl das im Wesentlichen feste, teilchenförmige Polymer eingefangenes Gas enthalten kann, haben die eingefangenen Gasblasen einen mittleren Durchmesser, der typischerweise weniger als die Hälfte des mittleren Durchmessers des teilchenförmigen Polymers ist.
  • Das teilchenförmige Polymer des erfindungsgemäßen Polymerkissens kann aus teilchenförmigem, thermoplastischem Polymer ausgewählt werden. Wie hierin und in den Ansprüchen verwendet, ist mit „thermoplastischem Polymer" ein Polymermaterial gemeint, das erweicht oder schmilzt, wenn es oberhalb seines Erweichungs- oder Schmelzpunkts erhitzt wird und zu seinem ursprünglichen Zustand zurückkehrt, wenn es unterhalb seines Erweichungs- oder Schmelzpunkts abgekühlt wird. Das teilchenförmige, thermoplastische Polymer kann aus jenen Thermokunststoffen ausgewählt werden, die dem Fachmann gut bekannt sind, beispielsweise Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Polyethylen, Polypropylen, Nylon, Polycarbonat, Polyester, Poly(meth)acrylat, Polyether, Polyamid, Polyurethan, Polystyrol, Polyimid (beispielsweise Polyetherimid), Polysulfon und Mischungen davon. Wie hierin und in den Ansprüchen verwendet, bezieht sich der Begriff „(Meth)acrylat" und ähnliche Begriffe auf Acrylate, Methacrylate und Kombinationen von Acrylaten und Methacrylaten.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das teilchenförmige, thermoplastische Polymer ausgewählt aus thermoplastischem Poly(meth)acrylat, thermoplastischem Polyurethan und Mischungen davon. Thermoplastische Polyurethanpolymere, aus denen das teilchenförmige, thermoplastische Polymer ausgewählt werden kann, schließen beispielsweise TEXIN® aliphatische, auf Polyether basierende thermoplastische Polyurethanharze ein, die kommerziell von Bayer Corporation erhältlich sind. Beispiele für thermoplastische Poly(meth)acrylate, aus denen das teilchenförmige, thermoplastische Po lymer ausgewählt werden kann, schließen ROHADON thermoplastisches Poly(meth)acrylat, erhältlich von RÖHM America, Inc., ein.
  • Das teilchenförmige Polymer des Polymerkissens kann aus teilchenförmigen, vernetzten Polymeren ausgewählt werden. Wie hierin und in den Ansprüchen verwendet, bezieht sich der Begriff „vernetztes Polymer" auf Polymere, die ein dreidimensionales Netzwerk aufweisen und die keinen Schmelz- oder Sinterungspunkt aufweisen. Folglich werden die erfindungsgemäßen teilchenförmigen, vernetzten Polymere nach Erhitzen nicht zusammen sintern.
  • Das teilchenförmige, vernetzte Polymer kann aus teilchenförmigem, vernetztem Polyurethan, teilchenförmigem, vernetztem Polyepoxid und Mischungen davon ausgewählt werden. Wie hierin und in den Ansprüchen verwendet, bezieht sich der Begriff „vernetztes Polyurethan" bezüglich des teilchenförmigen, vernetzten Polymers (a) und des vernetzten, organischen Polymerbindemittels (b) auf vernetzte Polymere, die aus einem Isocyanat-funktionellen Reaktanten und einem aktiven Wasserstofffunktionellen Reaktanten hergestellt werden. Vernetzte Polyurethane haben typischerweise Gerüstbindungen, ausgewählt aus Urethanbindungen (-NH-C(O)-O-), Harnstoffbindungen (-NH-C(O)-NH- oder -NH-C(O)-N(R)-, worin R Wasserstoff, eine aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Gruppe darstellt und Kombinationen davon. Der wie hierin und in den Ansprüchen und bezüglich des teilchenförmigen, vernetzten Polymers (a) und des vernetzten, organischen Polymerbindemittels (b) verwendete Begriff „vernetzbares Polyepoxid" bezieht sich auf vernetzte Polymere, die aus einem epoxidfunktionellen Reaktanten und einem aktiven Wasserstoff-funktionellen Reaktanten hergestellt werden. Vernetzte Polyepoxide haben typischerweise Gerüstbindungen, ausgewählt aus Etherbindungen, Esterbindungen, Aminobindungen und Kombinationen davon.
  • Teilchenförmige, vernetzte Polyurethane können gemäß Verfahren hergestellt werden, die dem Fachmann gut bekannt sind. Typischerweise wird das teilchenförmige, vernetzte Polyurethan aus einer Zweikomponentenzusammensetzung hergestellt, enthaltend: (i) eine erste Isocyanat-funktionelle Komponente, enthaltend einen Isocyanat-funktionellen Reaktanten mit we nigstens zwei Isocyanatgruppen und gegebenenfalls einen verkappten Isocyanatreaktanten mit wenigstens zwei verkappten Isocyanatgruppen und (ii) eine zweite mit einem aktiven Wasserstoff-funktionelle Komponente, enthaltend mit einem aktiven Wasserstoff-funktionellen Reaktanten mit wenigstens zwei aktiven Wasserstoffgruppen, die mit den Isocyanatgruppen der Isocyanatkomponente reaktiv sind.
  • Die ersten und zweiten Komponenten der zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans verwendeten Zweikomponentenzusammensetzung können miteinander vermischt und polymerisiert oder gehärtet werden, um vernetztes Massepolyurethan zu bilden, das dann vermahlen, beispielsweise kryogen vermahlen und wahlweise gesiebt wird. Zusätzlich kann das teilchenförmige, vernetzte Polyurethan direkt durch Mischen der ersten und zweiten Komponente miteinander, Gießen des Gemisches langsam in erhitztes, desionisiertes Wasser unter Rühren (gegebenenfalls in Gegenwart von organischem Colösungsmittel und/oder Tensid), Isolieren des gebildeten teilchenförmigen Materials, beispielsweise durch Filtration, Trocknen des isolierten, teilchenförmigen Materials und gegebenenfalls Sieben des getrockneten, teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans, gebildet werden. Die ersten und zweiten Komponenten können gegebenenfalls in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels, wie ein Keton, beispielsweise Methylisobutylketon, miteinander vermischt werden.
  • Der Isocyanat-funktionelle Reaktant der ersten Komponente (i) der zum Herstellen des teilchenförmigen vernetzten Polyurethans verwendeten Zweikomponentenzusammensetzung kann ausgewählt werden aus Isocyanat-funktionellen Monomeren, Isocyanat-funktionellen Prepolymeren und Kombinationen davon. Klassen von Isocyanatmonomeren, die zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans verwendet werden können, schließen aliphatische Polyisocyanate; ethylenisch ungesättigte Polyisocyanate; alicyclische Polyisocyanate; aromatische Polyisocyanate, worin die Isocyanatgruppen nicht direkt an den aromatischen Ring gebunden sind, beispielsweise α,α'-Xyloldiisocyanat; aromatische Polyisocyanate, worin die Isocyanatgruppen direkt an den aromatischen Ring gebunden sind, beispielsweise Benzoldiisocyanat; halogenierte, alkylierte, alko xylierte, nitrierte, Carbodiimid-modifizierte, Harnstoff-modifizierte und Biuret-modifizierte Derivate von Polyisocyanaten, die zu diesen Klassen gehören; und dimerisierte und trimerisierte Produkte von Polyisocyanaten, die zu diesen Klassen gehören, ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt,.
  • Beispiele für aliphatische Polyisocyanate, aus denen der Isocyanat-funktionelle Reaktant ausgewählt werden kann, schließen Ethylendiisocyanat, Trimethylendiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Octamethylendiisocyanat, Nonamethylendiisocyanat, 2,2'-Dimethylpentandiisocyanat, 2,2,4-Trimethylhexandiisocyanat, Decamethylendiisocyanat, 2,4,4,-Trimethylhexamethylendiisocyanat, 1,6,11-Undecantriisocyanat, 1,3,6-Hexamethylentriisocyanat, 1,8-Diisocyanato-4-(isocyanatomethyl)octan, 2,5,7-Trimethyl-1,8-diisocyanato-5-(isocyanatomethyl)octan, Bis(isocyanatoethyl)-carbonat, Bis(isocyanatoethyl)ether, 2-Isocyanatopropyl-2,6-diisocyanatohexanoat, Lysindiisocyanatmethylester und Lysintriisocyanatmethylester ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt,.
  • Beispiele für ethylenisch ungesättigte Polyisocyanate, aus denen der Isocyanat-funktionelle Reaktant ausgewählt werden kann, schließen Butendiisocyanat und 1,3-Butadien-1,4-diisocyanat ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt. Alicyclische Polyisocyanate, aus denen der Isocyanat-funktionelle Reaktant ausgewählt werden kann, schließen Isophorondiisocyanat, Cyclohexandiisocyanat, Methylcyclohexandiisocyanat, Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan, Bis (isocyanatocyclohexyl)methan, Bis(isocyanatocyclohexyl)-2,2-propan, Bis(isocyanatocyclohexyl)-1,2-ethan, 2-Isocyanatomethyl-3-(3-isocyanatopropyl)-5-isocyanatomethyl-bicyclo[2.2.1]-heptan, 2-Isocyanatomethyl-3-(3-isocyanatopropyl)-6-isocyanatomethyl-bicyclo[2.2.1]-heptan, 2-Isocyanatomethyl-2-(3-isocyanatopropyl)-5-isocyanatomethyl-bicyclo[2.2.1]-heptan, 2-Isocyanatomethyl-2-(3-isocyanatopropyl)-6-isocyanatomethyl-bicyclo[2.2.1]-heptan, 2-Isocyanatomethyl-3-(3-isocyanatopropyl)-6-(2-isocyanatoethyl)-bicyclo[2.2.1]-heptan, 2-Isocyanatomethyl-2-(3-isocyanatopropyl)-5-(2-isocyanatoethyl)-bicyclo[2.2.1]-heptan und 2-Isocyanatomethyl-2-(3-isocyanatopropyl)-6-(2-isocyanatoethyl)-bicyclo[2.2.1]-heptan ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt.
  • Beispiele für aromatische Polyisocyanate, worin die Isocyanatgruppen nicht direkt an den aromatischen Ring gebunden sind, aus denen der Isocyanat-funktionelle Reaktant ausgewählt werden kann, schließen Bis(isocyanatoethyl)benzol, α,α,α',α'-Tetramethylxyloldiisocyanat, 1,3-Bis(1-isocyanato-1-methylethyl)benzol, Bis(isocyanatobutyl)benzol, Bis(isocyanatomethyl)naphthalin, Bis(isocyanatomethyl)diphenylether, Bis(isocyanatoethyl)phthalat, Mesitylentriisocyanat und 2,5-Di(isocyanatomethyl)furan ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt. Aromatische Polyisocyanate mit Isocyanatgruppen, die direkt an den aromatischen Ring gebunden sind, aus denen der Isocyanat-funktionelle Reaktant ausgewählt werden kann, schließen Phenylendiisocyanat, Ethylphenylendiisocyanat, Isopropylphenylendiisocyanat, Dimethylphenylendiisocyanat, Diethylphenylendiisocyanat, Diisopropylphenylendiisocyanat, Trimethylbenzoltriisocyanat, Benzoltriisocyanat, Naphthalindiisocyanat, Methylnaphthalindiisocyanat, Biphenyldiisocyanat, ortho-Tolidindiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Bis(3-methyl-4-isocyanatophenyl)methan, Bis(isocyanatophenyl)ethylen, 3,3'-Dimethoxy-biphenyl-4,4'-diisocyanat, Triphenylmethantriisocyanat, polymeres 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Naphthalintriisocyanat, Diphenylmethan-2,4,4'-triisocyanat, 4-Methyldiphenylmethan-3,5,2',4',6'-pentaisocyanat, Diphenyletherdiisocyanat, Bis-(isocyanatophenylether)ethylenglycol, Bis(isocyanatophenylether)-1,3-propylenglycol, Benzophenondiisocyanat, Carbazoldiisocyanat, Ethylcarbazoldiisocyanat und Dichlorcarbazoldiisocyanat ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Isocyanat-funktionelle Reaktant der ersten Komponente (i) der Zweikomponentenzusammensetzung, die zum Herstellen des teilchenförmigen vernetzten Polyurethans verwendet wird, ein Polyisocyanatmonomer mit zwei Isocyanatgruppen. Beispiele für bevorzugte Polyisocyanatmonomere mit zwei Isocyanatgruppen schließen α,α'-Xyloldiisocyanat, α,α,α',α'-Tetramethylxyloldiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Bis(isocyanatocyclohexyl)methan, Toluoldiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat und Mischungen davon ein.
  • Die erste Komponente der zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans verwendeten Zweikomponentenzusammensetzung kann auch ein Isocyanat-funktionelles Polyurethanprepolymer umfassen. Isocyanat-funktionelle Polyurethanprepolymere können gemäß Verfahren hergestellt werden, die dem Fachmann gut bekannt sind. Typischerweise werden wenigstens ein Polyol, beispielsweise ein Diol, und wenigstens ein Isocyanat-funktionelles Monomer, beispielsweise ein Diisocyanatmonomer, miteinander umgesetzt, um ein Polyurethanprepolymer mit wenigstens zwei Isocyanatgruppen zu bilden. Beispiele für Isocyanat-funktionelle Monomere, die zum Herstellen des Isocyanat-funktionellen Polyurethanprepolymers verwendet werden können, schließen jene Klassen und Beispiele von Isocyanat-funktionellen Monomeren, wie hierin vorstehend zitiert, ein. Das Molekulargewicht des Isocyanat-funktionellen Polyurethanprepolymers kann breit variieren, beispielsweise mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht (Mn) von 500 bis 15 000 oder von 500 bis 5 000, wie durch Gelpermeationschromatografie (GPC) unter Anwendung von Polystyrolstandards bestimmt.
  • Klassen von Polyolen, die zum Herstellen des Isocyanatfunktionellen Polyurethanprepolymers der ersten Komponente der zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans verwendeten Zweikomponentenzusammensetzung verwendet werden können, schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt: gerade oder verzweigtkettige Alkanpolyole, beispielsweise 1,2-Ethandiol, 1,3-Propandiol, 1,2-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,3-Butandiol, Glycerin, Neopentylglycol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Di-trimethylolpropan, Erythrit, Pentaerythrit und Di-pentaerythrit; Polyalkylenglycole, beispielsweise Di-, Tri- und Tetraethylenglycol und Di-, Tri- und Tetrapropylenglycol; cyclische Alkanpolyole, beispielsweise Cyclopentandiol, Cyclohexandiol, Cyclohexantriol, Cyclohexandimethanol, Hydroxypropylcyclohexanol und Cyclohexandiethanol; aromatische Polyole, beispielsweise Dihydroxybenzol, Benzoltriol, Hydroxybenzylalkohol und Dihydroxytoluol; Bisphenole, beispielsweise 4,4'-Isopropylidendiphenol; 4,4'-Oxybisphenol, 4,4'-Dihydroxybenzophenon, 4,4'-Thiobisphenol, Phenolphthlalein, Bis(4-hydroxyphenyl)methan, 4,4'-(1,2-Ethendiyl)bisphenol und 4,4'-Sulfonylbisphenol; halogenierte Bisphenole, beispielsweise 4,4'-Isopropylidenbis(2,6-dibromphenol), 4,4'-Isopropylidenbis(2,6-dichlorphenol) und 4,4'-Isopropylidenbis (2,3,5,6-tetrachlorphenol); alkoxylierte Bisphenole, beispielsweise alkoxyliertes 4,4'-Isopropylidendiphenol mit 1 bis 70 Alkoxygruppen, beispielsweise Ethoxy-, Propoxy-, α-Butoxy- und β-Butoxygruppen; und Biscyclohexanole, die durch Hydrieren der entsprechenden Bisphenole hergestellt werden können, beispielsweise 4,4'-Isopropyliden-biscyclohexanol, 4,4'-Oxybiscyclohexanol, 4,4'-Thiobiscyclohexanol und Bis (4-hydroxycyclohexanol)methan. Weitere Klassen von Polyolen, die zum Herstellen von Isocyanat-funktionellen Polyurethanprepolymeren verwendet werden, schließen beispielsweise höhere Polyalkylenglycole, wie Polyethylenglycole mit zahlenmittleren Molekulargewichten (Mn) von beispielsweise 200 bis 2 000; und Hydroxyfunktionellen Polyestern, wie jene, gebildet durch die Reaktion von Diolen, wie Butandiol und Disäuren oder Diestern, beispielsweise Adipinsäure oder Adipinsäurediethylester, und mit einem Mn von beispielsweise 200 bis 2 000 ein. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Isocyanatfunktionelle Polyurethanprepolymer aus Diisocyanat, beispielsweise Toluoldiisocyanat und einem Polyalkylenglycol, beispielsweise Poly(tetrahydrofuran), hergestellt.
  • Das Isocyanat-funktionelle Polyurethanprepolymer kann gegebenenfalls in Gegenwart eines Katalysators hergestellt werden. Klassen von geeigneten Katalysatoren schließen tertiäre Amine, wie Triethylamin, und Organometallverbindungen, wie Dibutylzinndilaurat ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt. Weitere Beispiele für Katalysatoren, die bei der Herstellung des Isocyanat-funktionellen Polyurethanprepolymers verwendet werden können, werden nachstehend angeführt. Wenn ein Katalysator bei der Herstellung des Isocyanat-funktionellen Polyurethanprepolymers verwendet wird, liegt er typischerweise in einer Menge von weniger als 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 3 Gewichtsprozent, und bevorzugter weniger als 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht von Polyol und Isocyanat-funktionellem Monomer, vor.
  • Die erste Komponente der zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans verwendeten Zweikomponentenzusammensetzung kann gegebenenfalls einen verkappten Isocya natreaktanten mit wenigstens zwei verkappten Isocyanatgruppen umfassen. Mit „verkappter Isocyanatreaktant" ist ein Monomer oder Prepolymer mit endständig und/oder seitenständig verkappten Isocyanatgruppen gemeint, die unter gesteuerten Bedingungen zu nicht verkappten, d.h. freien Isocyanatgruppen und getrennten oder freien Verkappungsgruppe umgewandelt werden können. Diese Verkappungsgruppen des verkappten Isocyanatreaktanten können flüchtig oder nicht flüchtig sein. Mit „nicht flüchtige verkappende Gruppen" ist eine Verkappungsgruppe gemeint, die nach Endkappen oder Deblockieren von der Isocyanatgruppe im Wesentlichen innerhalb der sich bildenden dreidimensionalen Netzwerks des teilchenförmigen Polymers verbleibt. Mit „flüchtige Verkappungsgruppe" ist eine Verkappungsgruppe gemeint, die nach Endkappen oder Deblockieren von der Isocyanatgruppe im Wesentlichen aus dem sich bildenden dreidimensionalen Netzwerk, beispielsweise dem sich bildenden dreidimensionalen Netzwerk des teilchenförmigen Polymers, herauswandert.
  • Das polyfunktionelle Isocyanat des verkappten Isocyanatreaktanten kann aus jenen Klassen und Beispielen von Isocyanat-funktionellen Reaktanten ausgewählt werden, wie hierin vorstehend zitiert. Beispiele für nicht flüchtige Verkappungsgruppen von dem verkappten Isocyanatreaktanten schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt: 1H-Azole, beispielsweise 1H-Imidazol, 1H-Pyrazol, 3,5-Dimethyl-1H-pyrazol, 1H-1,2,3-Triazol, 1H-1,2,3-Benzotriazol, 1H-1,2,4-Triazol, 1H-5-Methyl-1,2,4-triazol und 1H-3-Amino-1,2,4-triazol; Lactame, beispielsweise ε-Caprolactam und 2-Pyrolidinon; und andere, einschließlich Morpholin, 3-Aminopropylmorpholin und N-Hydroxyphthalimid. Beispiele für flüchtige Verkappungsgruppen des verkappten Isocyanatreaktanten schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt: Alkohole, beispielsweise Propanol, Isopropanol, Butanol, Isobutanol, tert-Butanol und Hexanol; Alkylenglycolmonoalkylether, wie Ethylenglycolmonoalkylether, beispielsweise Ethylenglycolmonobutylether und Ethylenglycolmonohexylether und Propylenglycolmonoalkylether, beispielsweise Propylenglycolmonomethylether; und Ketoxime, beispielsweise Methylethylketoxim.
  • Verkappte Isocyanatreaktanten können in der ersten Komponente der Zweikomponentenzusammensetzung, aus der das teilchenförmige, vernetzte Polyurethan hergestellt wird, eingeschlossen sein, um die Maßhaltigkeit der Polierkissen, die aus solchem teilchenförmigen, vernetzten Polyurethan hergestellt werden, zu verbessern. Obwohl nicht durch irgendeine Theorie gebunden. sein zu wollen, wird angenommen, dass während der Bildung des Polierkissens der Einschluss von verkapptem Isocyanatreaktanten in die erste Isocyanat-funktionelle Komponente der Zweikomponentenzusammensetzung, aus der das teilchenförmige, vernetzte Polyurethan hergestellt wird, die Bildung von kovalenten Bindungen erlaubt: (a) zwischen mindestens einigen der teilchenförmigen, vernetzten Polyurethanteilchen; und/oder (b) zwischen dem teilchenförmigen, vernetzten Polyurethan und dem vernetzten organischen Polymerbindemittel. Falls verwendet, liegt der verkappte Isocyanatreaktant typischerweise in einer solchen Menge vor, dass die erste Komponente (von der zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans verwendeten Zweikomponentenzusammensetzung) verkappte Isocyanatgruppen in einer Menge von weniger als 50 Molprozent, bezogen auf die gesamten Moläquivalente von freien Isocyanat- und verkappten Isocyanatgruppen, beispielsweise 5 Molprozent bis 40 Molprozent, bezogen auf die gesamten Moläquivalente der freien Isocyanat- und verkappten Isocyanatgruppen, enthält.
  • Der aktive Wasserstoff-funktionelle Reaktant der zweiten Komponente (ii) von der zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans verwendeten Zweikomponentenzusammensetzung hat aktive Wasserstoffgruppen, ausgewählt aus Hydroxyl, primärem Amin, sekundärem Amin und Kombinationen davon. Polyole, aus denen der aktive Wasserstoff-funktionelle Reaktant ausgewählt sein kann, schließen jene Klassen und Beispiele von hierin vorstehend angeführten Polyolen ein.
  • Polyaminreaktanten, die zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans verwendet werden können, können aus der Familie von Ethylenaminen, beispielsweise Ethylendiamin (EDA), Diethylentriamin (DETA), Triethylentetramin (TETA), Tetraethylenpentamin (TEPA), Pentaethylenhexamin (PEHA), Piperazin, d.h. Diethylendiamin (DEDA) und 2-Amino-1-ethylpiperazin ausgewählt werden. Der Polyaminreaktant kann auch aus einem oder mehreren Isomeren von C1-C3-Dialkyltoluoldiamin, wie 3,5-Dimethyl-2,4-toluoldiamin, 3,5-Dimethyl-2,6-toluoldiamin, 3,5-Diethyl-2,4-toluoldiamin, 3,5-Diethyl-2,6-toluoldiamin, 3,5-Diisopropyl-2,4-toluoldiamin, 3,5-Diisopropyl-2,6-toluoldiamin und Gemischen davon ausgewählt werden. Weitere Beispiele für Polyamine, aus denen der Polyaminreaktant ausgewählt sein kann, schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, Methylendianilin und Trimethylenglycoldi(para-aminobenzoat).
  • Eine weitere Klassen von Polyaminen, die zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans verwendet werden können, schließen jene, basierend auf 4,4'-Methylen-bis(dialkylanilin), ein, die durch die nachstehende allgemeine Formel I wiedergegeben werden können.
    Figure 00150001
    worin R3 und R4 jeweils unabhängig C1-C3-Alkyl darstellen und R5 ausgewählt ist aus Wasserstoff und Halogen, beispielsweise Chlor und Brom. Beispiele für Polyamine, die auf 4,4'-Methylen-bis(dialkylanilin) basieren, schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, 4,4'-Methylen-bis(2,6-diethylanilin), 4,4'-Methylen-bis(2-ethyl-6-methylanilin), 4,4'-Methylen-bis(2,6-diisopropylanilin), 4,4'-Methylen-bis(2-isopropyl-6-methylanilin) und 4,4'-Methylen-bis(2,6-diethyl-3-chloranilin).
  • Die zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans verwendete Zweikomponentenzusammensetzung kann gegebenenfalls weiterhin einen Katalysator umfassen. Katalysatoren, die zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans verwendet werden können, schließen beispielsweise tertiäre Amine, beispielsweise Triethylamin, Triisopropylamin und N,N-Dimethylbenzylamin, und Organometallverbindungen, beispielsweise Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinndiacetat und Zinn(II)octoat, ein. Weitere Beispiele von tertiären Aminen werden in US-Patent Nr. 5 693 738 in Spalte 10, Zeilen 6 bis 38 angeführt. Weitere Beispiele für Organometallverbindungen, die als Katalysatoren verwendbar sind, werden in US-Patent Nr. 5 631 339 bei Spalte 4, Zeilen 26 bis 46 aufgeführt. Falls verwendet, werden Katalysatoren typischerweise in die aktive Wasserstoff-funktionelle zweite Komponente vor der Kombination der ersten und zweiten Komponenten der Zweikomponentenzusammensetzung eingearbeitet. Katalysatoranteile sind typischerweise weniger als 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 3 Gewichtsprozent und bevorzugter weniger als 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der vereinigten ersten und zweiten Komponenten.
  • Das Moläquivalentverhältnis von Isocyanatgruppen und wahlweisen verkappten Isocyanatgruppen zu aktiven Wasserstoffgruppen der Reaktanten, die zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans verwendet werden, ist typischerweise 0,5:1,0 bis 1,5:1,0, beispielsweise 0,7:1,0 bis 1,3:1,0 oder 0,8:1,0 bis 1,2:1,0.
  • Das teilchenförmige, vernetzte Polymer des Polierkissens kann auch ausgewählt sein aus teilchenförmigen, vernetzten Polyepoxiden. Typischerweise ist das teilchenförmige, vernetzte Polyepoxid das Reaktionsprodukt einer Zweikomponentenzusammensetzung, enthaltend (i') eine erste epoxidfunktionelle Komponente, umfassend einen epoxidfunktionellen Reaktanten mit mindestens zwei Epoxidgruppen und (ii') eine aktive Wasserstoff-funktionelle zweite Komponente, umfassend einen aktiven Wasserstoff-funktionellen Reaktanten mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffgruppen, die mit den Epoxidgruppen der Epoxidkomponente reaktiv sind.
  • Die ersten und zweiten Komponenten der zum Herstellen der teilchenförmigen, vernetzten Polyepoxid verwendeten Zweikomponentenzusammensetzung können miteinander vermischt und polymerisiert oder gehärtet werden zur Bildung von vernetztem Massepolyepoxid, was dann vermahlen, beispielsweise kryogen vermahlen, und gegebenenfalls gesiebt wird. Alternativ kann das teilchenförmige, vernetzte Polyepoxid direkt durch Mischen der ersten und zweiten Komponenten miteinander Gießen des Gemisches langsam in das erhitzte desionisierte Wasser unter Rühren, Isolieren des gebildeten teilchenförmigen Materials, beispielsweise durch Filtration, Trocknen des isolierten teilchenförmigen Materials und gegebenenfalls Klassieren des getrockneten, teilchenförmigen, vernetzten Polyepoxids gebildet werden.
  • Der epoxidfunktionelle Reaktant der ersten Komponente (i') von der zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyepoxids verwendeten Zweikomponentenzusammensetzung kann aus epoxidfunktionellen Monomeren, epoxidfunktionellen Prepolymeren und Kombinationen davon ausgewählt werden. Epoxidfunktionelle Monomere, die verwendet werden können, schließen beispielsweise ein: aliphatische Polyepoxide, beispielsweise 1,2,3,4-Diepoxybutan, 1,2,7,8-Diepoxyoctan; cycloaliphatische Polyepoxide, beispielsweise 1,2,4,5-Diepoxycyclohexan, 1,2,5,6-Diepoxycyclooctan, 7-Oxa-bicyclo[4.1.0]heptan-3-carbonsäure, 7-Oxa-bicyclo[4.1.0]hept-3-ylmethylester, 1,2-Epoxy-4-oxiranyl-cyclohexan und 2,3-(Epoxypropyl)cyclohexan; aromatische Polyepoxide, beispielsweise Bis (4-hydroxyphenyl)methandiglycidylether; und Gemische davon. Epoxidfunktionelle Monomere, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, werden typischerweise aus der Reaktion eines Polyols oder eines Epihalogenhydrins, beispielsweise Epichlorhydrin, hergestellt. Polyole, die zum Herstellen von epoxidfunktionellen Gruppen verwendet werden können, schließen jene, die hierin vorstehend bezüglich der Herstellung des Isocyanat-funktionellen Prepolymers angeführt wurden, ein. Eine bevorzugte Klasse von epoxidfunktionellen Monomeren schließt jene, hergestellt aus der Reaktion eines Bisphenols, wie 4,4'-Isopropylidendiphenol und Epichlorhydrin, beispielsweise 4,4'-Isopropylidendiphenoldiglycidylether, ein.
  • Epoxidfunktionelle Prepolymere, die zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyepoxids verwendet werden können, werden typischerweise aus der Reaktion eines polymeren Polyols und Epichlorhydrin hergestellt. Klassen von polymeren Polyolen, die zum Herstellen des epoxidfunktionellen Prepolymers verwendet werden können, schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt: Polyalkylenglycole, beispielsweise Polyethylenglycol und Polytetrahydrofuran; Polyesterpolyole; Polyurethanpolyole; Poly((meth)acrylat)polyole und Mischungen davon. Die angeführten Klassen von polymeren Polyolen können ge mäß Verfahren hergestellt werden, die dem Fachmann bekannt sind. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das epoxidfunktionelle Prepolymer ein epoxidfunktionelles Poly((meth)acrylat)polymer, hergestellt aus (Meth)acrylatmonomeren und epoxidfunktionellen radikalisch polymerisierbaren Monomeren, beispielsweise Glycidyl(meth)acrylat. Epoxidfunktionelle Prepolymere, die zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyepoxids verwendet werden können, können einen breiten Molekulargewichtsbereich aufweisen, beispielsweise zahlenmittlere Molekulargewichte von 500 bis 15 000 oder 500 bis 5 000, wie durch Gelpermeationschromatografie (GPC) unter Verwendung von Polystyrolstandards bestimmt.
  • Der aktive Wasserstoff-funktionelle Reaktant der zweiten Komponente (ii') der zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyepoxids verwendeten Zweikomponentenzusammensetzung kann aktive Wasserstoffgruppen aufweisen, ausgewählt aus Hydroxyl, Carbonsäure, primärem Amin, sekundärem Amin und Kombinationen davon. Polyole, die zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyepoxids verwendet werden können, schließen jene Klassen und Beispiele von hierin vorstehend angeführten Polyolen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt. Beispiele von Polyaminen, die zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyepoxids verwendet werden können, schließen jene Klassen und Beispiele von hierin vorstehend angeführten Polyaminen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt.
  • Eine weitere Klasse von Polyaminen, die zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyepoxids verwendet werden können, schließen beispielsweise Polyamidprepolymere mit mindestens zwei Amingruppen, ausgewählt aus primären Aminen, sekundären Aminen und Kombinationen davon, ein. Polyamidprepolymere mit mindestens zwei Amingruppen werden typischerweise aus der Reaktion eines Polyamins, beispielsweise Diethylentriamin und einer Polycarbonsäure, beispielsweise eine difunktionelle Carbonsäure, wie dem Fachmann bekannt, hergestellt. Kommerziell erhältliche Polyamidprepolymere, aus denen das Polyamin ausgewählt sein kann, schließen VERSAMID Polyamidharze, erhältlich von Cognis Corporation, Coating & Inks Division, ein.
  • Geeignete Polycarbonsäuren, aus denen der aktive Wasserstoffreaktant (ii') ausgewählt sein kann, schließen bei spielsweise Dodecandisäure, Azelainsäure, Adipinsäure, 1,6-Hexandisäure, Bernsteinsäure, Pimelinsäure, Sebacinsäure, Mandelsäure, Zitronensäure, Itaconsäure, Aconitsäure, Halbester, gebildet durch Umsetzen eines Säureanhydrids mit einem Polyol und Mischungen davon ein. Auch unter Polycarbonsäuren, die verwendet werden können, sind Carbonsäuregruppen enthaltende Polymere, wie Acrylpolymere, Polyester und Polyurethane; und Oligomere, wie solche Estergruppen enthaltenden Oligomere; sowie Fettdisäuren.
  • Carbonsäure-funktionelle Acrylreaktanten können durch Copolymerisieren von Methacrylsäure und/oder Acrylsäuremonomeren mit anderen ethylenisch ungesättigten copolymerisierbaren Monomeren unter Verwendung von dem Fachmann bekannten Techniken hergestellt werden. Alternativ können Carbonsäure-funktionelle Acrylstoffe durch Umsetzen von Hydroxy-funktionellen Acrylpolymeren mit cyclischen Anhydriden unter Verwendung von herkömmlichen auf dem Fachgebiet anerkannten Techniken hergestellt werden.
  • Zusätzliche Polycarbonsäurereaktanten schließen Estergruppen enthaltende Oligomere ein. Beispiele für Estergruppen enthaltende Oligomere schließen Halbester, gebildet durch Umsetzen von Polyolen und cyclischen 1,2-Säureanhydriden, wie die durch Umsetzen von Pentaerythrit und Methylhexahydrophthalsäureanhydrid gebildete Halbester oder von Polyolen und Polysäuren oder Anhydriden abgeleitete säurefunktionelle Polyester ein.
  • Die zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyepoxids verwendete Zweikomponentenzusammensetzung kann gegebenenfalls einen Epoxidringöffnungskatalysator umfassen. Der Katalysator kann jene einschließen, die dem Fachmann bekannt sind, beispielsweise tertiäre Amine, wie Tri-teriärbutylamin und Tetrafluorborsäure. Falls verwendet, wird der Katalysator typischerweise zu der aktiven Wasserstoff-funktionellen Komponente (ii') vor dem Vermischen der ersten und zweiten Komponenten miteinander gegeben. Der Epoxidringöffnungskatalysator wird, falls verwendet, typischerweise in der Zweikomponentenzusammensetzung in einer Menge von weniger als 5 Gewichtsprozent, beispielsweise weniger 3% oder 1 Gewichtsprozent, bezo gen auf das Gesamtgewicht der Zweikomponentenzusammensetzung, vorliegen.
  • Das Moläquivalentverhältnis von Epoxidgruppen zu aktiven Wasserstoffgruppen der zum Herstellen des teilchenförmi gen, vernetzten Polyepoxids verwendeten Reaktanten ist typischerweise 0,5:1,0 bis 1,5:1,0, beispielsweise 0,7:1,0 bis 1,3:1,0 oder 0,8:1.0 bis 1,2:1,0.
  • Die Zweikomponentenzusammensetzungen, aus denen das teilchenförmige, vernetzte Polyurethan und teilchenförmiges, vernetztes Polyepoxid jeweils hergestellt werden, können unabhängig und gegebenenfalls weiterhin herkömmliche Additive umfassen. Solche Additive können Wärmestabilisatoren, Antioxidantien, Formtrennmittel, statische Farbstoffe, Pigmente, Flexibilisierungszusätze, beispielsweise alkoxylierte Phenolbenzoate und Poly(alkylenglycol)dibenzoate und Tenside, beispielsweise Ethylenoxid/Propylenoxidblockcopolymertenside, umfassen. Falls verwendet, liegen solche Additive in den Zweikomponentenzusammensetzungen typischerweise in Mengen von insgesamt weniger als 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 5 Gewichtsprozent und bevorzugter weniger als 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der vereinigten ersten und zweiten Komponenten, vor. Obwohl solche herkömmlichen Additive entweder zu den ersten oder zweiten Komponenten der Zusammensetzung gegeben werden können, werden sie typischerweise in die aktive Wasserstoff-funktionelle zweite Komponente zum Minimieren des Potenzials von nachteiligen Wechselwirkungen mit den Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen der entsprechenden ersten Komponente eingearbeitet.
  • Obwohl das teilchenförmige Polymer (a) in dem erfindungsgemäßen Polierkissen in einem breiten Bereich von Mengen vorliegen kann, liegt es typischerweise in einer Menge von wenigstens 51 Gewichtsprozent vor. Polierkissen, die eine Menge an teilchenförmigem Material enthalten, das weniger als 51 Gewichtsprozent ist, bezogen auf das Gesamtgewicht von dem teilchenförmigen Polymer (a) und dem vernetzten Polymerbindemittel (b), haben typischerweise ein unerwünscht niedriges prozentuales Porenvolumen, beispielsweise ein prozentuales Porenvolumen von weniger als 2 Volumenprozent, bezogen auf das gesamte Volumen des Kissens. Folglich liegt das vernetzte Polymerbinde mittel (b) in dem Polierkissen typischerweise in einer geringen Menge, wie nachstehend genauer erörtert wird, bereit.
  • Das teilchenförmige Polymer (a) liegt in dem erfindungsgemäßen Polierkissen in einer Menge von wenigstens 51 Gewichtsprozent, vorzugsweise wenigstens 65 Gewichtsprozent und bevorzugter wenigstens 75 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des teilchenförmigen Polymers (a) und des vernetzten Polymerbindemittels (b), vor. Vorzugsweise liegt das teilchenförmige Polymer typischerweise in dem Polierkissen in einer Menge von weniger als 95 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 90 Gewichtsprozent, und bevorzugter weniger als 85 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des teilchenförmigen Polymers (a) und des vernetzten Polymerbindemittels (b), vor. Das teilchenförmige Polymer kann in dem erfindungsgemäßen Polierkissen in einer Menge im Bereich zwischen einer beliebigen Kombination von diesen oberen und unteren Mengen, einschließlich der angeführten Werte, vorliegen.
  • Das erfindungsgemäße Polierkissen umfasst auch ein vernetztes, organisches Polymerbindemittel (b), das das teilchenförmige Polymer aneinander bindet. Das vernetzte Polymerbindemittel kann aus vernetzten Polyurethanbindemitteln, vernetzten Polyepoxidbindemitteln und Gemischen davon ausgewählt werden. Vernetzte Polyurethanbindemittel werden typischerweise aus Zweikomponentenzusammensetzungen hergestellt, enthaltend: (i) eine Isocyanat-funktionelle Komponente, enthaltend einen Isocyanat-funktionellen Reaktanten mit wenigstens zwei Isocyanatgruppen und gegebenenfalls einen verkappten Isocyanatreaktanten mit wenigstens zwei verkappten Isocyanatgruppen; und (ii) eine zweite mit einem aktiven Wasserstoff-funktionellen Komponente, enthaltend eine mit einem aktiven Wasserstofffunktionellen Reaktanten mit wenigstens zwei aktiven Wasserstoffgruppen, die mit den Isocyanatgruppen der ersten Komponente reaktiv sind.
  • Zweikomponentenzusammensetzungen, die zum Herstellen des vernetzten Polyurethanbindemittels verwendet werden können, können weiterhin mit Bezug auf jene Zweikomponentenzusammensetzungen beschrieben werden, die zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans, wie vorstehend hierin erläutert, verwendet werden. Beispiele für Isocyanat-funk tionelle Reaktanten, beispielsweise Isocyanat-funktionelle Monomere und Prepolymere, verkappte Isocyanatreaktanten und mit aktiven Wasserstoff-funktionelle Reaktanten, beispielsweise Polyole und Polyamine, die verwendet werden können, um das vernetzte Polyurethanbindemittel herzustellen, können aus jenen Klassen und Beispielen von Isocyanat-funktionellen Reaktanten, verkappten Isocyanatreaktanten, beziehungsweise Wasserstofffunktionellen Reaktanten, wie hierin vorstehend beschrieben, ausgewählt werden.
  • Der verkappte Isocyanatreaktant kann in die erste Isocyanat-funktionelle Komponente der Zweikomponentenzusammensetzung (aus der das vernetzte Polyurethanbindemittel hergestellt wird) eingeschlossen sein, um den Beginn der Gelierung zu verzögern, wenn die ersten und zweiten Komponenten vereinigt werden. Das Verzögern des Beginns der Gelierung erlaubt mehr Zeit, um das Vermischen zusammen mit dem teilchenförmigen Polymer und der Zweikomponentenzusammensetzung, aus denen das vernetzte Polyurethanbindemittel gebildet wird, zu verbessern. Falls verwendet, liegt der verkappte Isocyanatreaktant typischerweise in einer derartigen Menge vor, dass die erste Komponente (eine von der zum Herstellen des vernetzten Polyurethanbindemittels verwendeten Zweikomponentenzusammensetzung) verkappte Isocyanatgruppen in einer Menge von weniger als 50 Molprozent, bezogen auf die Gesamtmoläquivalente der freien Isocyanat- und verkappten Isocyanatgruppen, beispielsweise 5 Molprozent bis 40 Molprozent, bezogen auf die Gesamtmoläquivalente der freien Isocyanat- und verkappten Isocyanatgruppen, enthält.
  • Die zum Herstellen des vernetzten Polyurethanbindemittels verwendete Zweikomponentenzusammensetzung kann gegebenenfalls weiterhin einen Katalysator umfassen. Katalysatoren, die zum Herstellen des vernetzten Polyurethanbindemittels verwendet werden können, schließen Klassen und Beispiele, wie hierin vorstehend angeführt, bezüglich der Herstellung des vernetzten, teilchenförmigen Polyurethans, wie tertiäre Amine, beispielsweise Triethylamin und Organometallverbindungen, beispielsweise Dibutylzinndilaurat, ein. Falls verwendet, werden Katalysatoren typischerweise in die mit aktiven Wasserstofffunktionelle zweiten Komponente vor der Kombination der ersten und zweiter Komponenten der Zweikomponentenzusammensetzung eingearbeitet. Die Katalysatoranteile sind typischerweise weniger als 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 3 Gewichtsprozent und bevorzugter weniger als 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der kombinierten ersten und zweiten Komponenten. Das Moläquivalentverhältnis von Isocyanatgruppen und gegebenenfalls verkappten Isocyanatgruppen zu aktiven Wasserstoffgruppen der zum Herstellen des vernetzten Polyurethanbindemittels verwendeten Reaktanten ist typischerweise 0,5:1.0 bis 1,5:1,0, beispielsweise 0,7:1,0 bis 1,3:1,0 oder 0,8:1,0 bis 1,2:1,0.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das vernetzte Polyurethanbindemittel das Reaktionsprodukt von einem Isocyanat-funktionellen Reaktanten mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und Wasser. Der Isocyanat-funktionelle Reaktant mit mindestens zwei Isocyanatgruppen kann aus jenen Klassen und Beispielen von hierin vorstehend angeführten Isocyanat-funktionellen Reaktanten ausgewählt werden. Vorzugsweise ist der Isocyanat-funktionelle Reaktant, wenn mit Wasser umgesetzt, ein Isocyanat-funktionelles Polyurethanprepolymer mit mindestens zwei Isocyanatgruppen. Isocyanat-funktionelle Polyurethanprepolymere, die mit Wasser unter Bildung des vernetzten Polyurethansbindemittels umgesetzt werden können, schließen jene hierin vorstehend beschriebenen, beispielsweise ein Isocyanat-funktionelles Polyurethanprepolymer, das das Reaktionsprodukt von Toluoldiisocyanat und Poly(tetrahydrofuran) darstellt, ein.
  • Während Wasser direkt mit dem Isocyanat-funktionellen Reaktanten unter Bildung des vernetzten Polyurethanbindemittels vermischt werden kann, kommt es vorzugsweise mit dem Isocyanat-funktionellen Reaktanten in Form von Feuchtigkeit und bevorzugter in Form von Luftfeuchtigkeit in Kontakt. Typischerweise werden das teilchenförmige Polymer, Isocyanat-funktioneller Reaktant und gegebenenfalls Katalysator (ausgewählt aus jenen Katalysatoren wie hierin vorstehend bezüglich des Polyurethanprepolymers beschrieben) miteinander vermischt und in eine offene Form gegossen, beispielsweise eine Form ohne Spitze oder Deckel. Die gefüllte offene Form wird dann in einen Ofen bei Umgebungstemperatur (beispielsweise 25°C) oder erhöhter Temperatur (beispielsweise 30°C bis 90°C) für einen Zeitraum (beispielsweise 30 Minuten bis 24 Stunden) in Gegenwart von Luft mit einem Prozentsatz von relativer Feuchtigkeit von beispielsweise 10 bis 95 Prozent relativer Feuchtigkeit angeordnet.
  • Vernetzte Polyepoxidbindemittel werden typischerweise aus Zweikomponentenzusammensetzungen hergestellt, enthaltend: (i') eine epoxidfunktionelle Komponente, enthaltend einen epoxidfunktionellen Reaktanten mit mindestens zwei Epoxidgruppen; und (ii') eine mit einem aktiven Wasserstoff-funktionelle Komponente, enthaltend einen mit einem aktiven Wasserstofffunktionellen Reaktanten mit wenigstens zwei aktiven Wasserstoffgruppen, die mit den Epoxidgruppen der ersten Komponente reaktiv sind. Zweikomponentenzusammensetzungen, die zum Herstellen des vernetzten Polyepoxidbindemittels verwendet werden können, können mit Bezug auf jene zum Herstellen des teilchenförmigen, vernetzten Polyepoxids wie hierin vorstehend erörtert verwendeten Zweikomponentenzusammensetzungen beschrieben werden. Beispiele für epoxidfunktionelle Reaktanten, beispielsweise epoxidfunktionelle Monomere und Prepolymere und mit aktiven Wasserstoff-funktionellen Reaktanten (beispielsweise Polyole, Poly(carbonsäuren) und Polyamine), die zum Herstellen des vernetzten Polyepoxidbindemittels verwendet werden können, können aus jenen Klassen und Beispielen von vorstehend hierin beschriebenen epoxidfunktionellen Reaktanten, bzw. mit Wasserstoff-funktionellen Reaktanten ausgewählt werden.
  • Die zum Herstellen des vernetzten Polyepoxidbindemittels verwendete Zweikomponentenzusammensetzung kann gegebenenfalls einen Epoxidringöffnungskatalysator umfassen. Der Katalysator kann jene Klassen und Beispiele von Epoxidkatalysatoren, die hierin vorstehend bezüglich der Herstellung von teilchenförmigem, vernetztem Polyepoxid angeführt wurden, wie tertiäre Amine, beispielsweise Tri-tertiärbutylamin und Tetrafluorborsäure, einschließen. Falls verwendet, wird der Katalysator typischerweise zu der mit aktiven Wasserstofffunktionellen Komponente (ii') vor dem Vermischen der ersten und zweiten Komponenten miteinander zugesetzt. Der Epoxidringöffnungskatalysator liegt, falls verwendet, typischerweise in der Zweikomponentenzusammensetzung in einer Menge von weniger als 5 Gewichtsprozent, beispielsweise weniger als 3 Gewichtsprozent oder 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zweikomponentenzusammensetzung, vor. Das Moläquivalentverhältnis von Epoxidgruppen zu aktiven Wasserstoffgruppen in dem zum Herstellen des vernetzten Polyepoxidbindemittel verwendeten Reaktanten ist typischerweise 0,5:1,0 bis 1,5:1,0, beispielsweise 0,7:1,0 bis 1,3:1,0 oder 0,8:1,0 bis 1,2:1,0.
  • Das vernetzte organische Polymerbindemittel des Polierkissens kann gegebenenfalls weitere herkömmliche Additive umfassen. Herkömmliche Additive, die in das vernetzte Polymerbindemittel eingearbeitet werden können, schließen jene Additive ein, die hierin bezüglich der Zweikomponentenzusammensetzungen, aus denen das teilchenförmige, vernetzte Polyurethan und teilchenförmige, vernetzte Polyepoxid hergestellt werden, bereits angeführt wurden, beispielsweise Formtrennmittel, Farbstoffe und Flexibilisierungsmittel. Falls verwendet, liegen Additive typischerweise in dem vernetzten Polymerbindemittel in Mengen von insgesamt weniger als 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise weniger als 5 Gewichtsprozent und bevorzugter weniger als 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des vernetzten Polymerbindemittels, vor. Während solche herkömmlichen Additive zu entweder den ersten oder zweiten Komponenten der Zweikomponentenzusammensetzungen, aus denen das vernetzte Polymerbindemittel hergestellt wird, zugegeben werden können, werden sie typischerweise in die zweite mit aktivem Wasserstoff-funktionelle Komponente eingearbeitet, um die Stärke von negativen Wechselwirkungen mit den Isocyanatgruppen oder Epoxidgruppen der entsprechenden ersten Komponente zu minimieren.
  • Das erfindungsgemäße Polierkissen umfasst typischerweise eine geringe Menge von vernetztem, organischem Polymerbindemittel (b). Das vernetzte Polymerbindemittel liegt typischerweise in dem Polierkissen in einer Menge von mindestens 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise mindestens 10 Gewichtsprozent und bevorzugter mindestens 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des teilchenförmigen Polymers (a) und des vernetzten Polymerbindemittels (b), vor. Auch in der vorliegenden Erfindung liegt das vernetzte Polymerbindemittel typischerweise in dem Polierkissen in einer Menge von weniger als 49 Ge wichtsprozent, vorzugsweise weniger als 35 Gewichtsprozent, und bevorzugter weniger als 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des teilchenförmigen Polymers (a) und des vernetzten Polymerbindemittels (b), vor. Das vernetzte Polymerbindemittel kann in dem erfindungsgemäßen Polierkissen in einer Menge im Bereich zwischen einer beliebigen Kombination dieser oberen und unteren Mengen, einschließlich der angeführten Werte, vorliegen.
  • Das Polierkissen wird typischerweise mit Hilfe eines Mehrschrittverfahrens hergestellt, das zuerst miteinander Vermischen des teilchenförmigen Polymers (a) und einer Vorstufenzusammensetzung des vernetzten Polymerbindemittels (b), beispielsweise einer Zweikomponentenzusammensetzung, enthaltend eine erste Isocyanat-funktionelle Komponente (i) und einer zweite mit aktivem Wasserstoff-funktionelle Komponente (ii), umfasst. Anschließend wird das Gemisch von dem teilchenförmigen Polymer (a) und einer Vorstufenzusammensetzung von dem vernetzten Polymerbindemittel (b) polymerisiert oder gehärtet, beispielsweise durch die Anwendung von Wärme, unter Bildung des erfindungsgemäßen Polierkissens.
  • Wenn das teilchenförmige Polymer thermoplastisches teilchenförmiges Polymer umfasst, wird das Gemisch des teilchenförmigen Polymers (a) und die Vorstufenzusammensetzung des vernetzten Polymerbindemittels (b) bei einer Temperatur polymerisiert oder gehärtet, die weniger als der Schmelz- oder Sinterungspunkt des teilchenförmigen, thermoplastischen Polymers ist. Das Erhitzen des Gemisches auf Temperaturen, die weniger als der Schmelz- oder Sinterungspunkt von dem teilchenförmigen, thermoplastischen Polymer sind, minimiert das Auftreten von Sintern zwischen den thermoplastischen Teilchen des erhaltenen Kissens. Wenn erhöhte Temperaturen bei der Herstellung des Polierkissens verwendet werden, sind solche erhöhten Temperaturen typischerweise weniger als 180°C (beispielsweise weniger als oder gleich 150°C, oder weniger als oder gleich 135°C).
  • Typischer wird das Gemisch des teilchenförmigen Polymers (a) und der Vorstufenzusammensetzung des vernetzten Polymerbindemittels (b) in einer Form bei der gleichzeitigen Anwendung von Druck und Wärme polymerisiert. Nach Beendigung des Polymerisationsschritts wird der Druck, unter dem die Form gehalten wird, entlastet, wobei das Polierkissen aus der Form entfernt wird und das Kissen weiter verarbeitet werden kann, beispielsweise zu verschiedenen Formen geschnitten.
  • Die erfindungsgemäßen Polierkissen haben typischerweise eine oder mehrere Arbeitsoberflächen, d.h., jene Oberflächen des Kissens, die mit der Oberfläche des Gegenstands, beispielsweise einer Siliziumwafer, in Kontakt kommen, die poliert werden soll. Die Arbeitsoberfläche des Polierkissens kann gegebenenfalls Oberflächenmerkmale aufweisen, ausgewählt aus beispielsweise Kanälen, Rillen, Perforationen und Kombinationen davon. Oberflächenmerkmale, wie Kanäle und Rillen, können die Polier- oder Ebnungswirksamkeit des Polierkissens verstärken, insbesondere wenn das Polierkissen in Verbindung mit einer Polieraufschlämmung verwendet wird. Die Oberflächenmerkmale der Arbeitsoberfläche des Polierkissens können dienen, um zu verstärken: (1) die Bewegung der Polieraufschlämmung zwischen der Arbeitsoberfläche des Kissens und der Oberfläche des zu polierenden Gegenstands; und (2) der Entfernung und Transport von abgeriebenem Material von der Oberfläche des zu polierenden Gegenstands weg.
  • Oberflächenmerkmale, wie Kanäle und Rillen, können in die Arbeitsfläche des Polierkissens mit Hilfe von jenen, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, eingeführt werden. Die Arbeitsoberfläche des Kissens kann mechanisch modifiziert sein, beispielsweise durch Abreiben und Schneiden. Alternativ können Oberflächenmerkmale in die Arbeitsoberfläche des Kissens während des Formverfahrens eingeführt werden, beispielsweise durch Bereitstellen von mindestens einer inneren Oberfläche der Form mit erhöhten Merkmalen, die in die Arbeitsoberfläche des Kissens während seiner Bildung eingedrückt wurden. Oberflächenmerkmale können in Form von statistischen oder gleichförmigen Mustern über die Arbeitsoberfläche des Polierkissens verteilt sein. Beispiele für Oberflächenmerkmalsmuster schließen Spiralen, Kreise, Quadrate, Kreuzschraffierungen und Waffel-artige Muster ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt.
  • Die erfindungsgemäßen Polierkissen haben typischerweise eine Porengröße von wenigstens 1 Mikrometer, vorzugsweise wenigstens 5 Mikrometer und bevorzugter wenigstens 10 Mikrome ter. Die Porengröße des Polierkissens ist typischerweise weniger als 1000 Mikrometer, vorzugsweise weniger als 500 Mikrometer und bevorzugter weniger als 100 Mikrometer. Die Porengröße des erfindungsgemäßen Polierkissens kann im Bereich zwischen einer beliebigen Kombination von diesen oberen und unteren Werten, einschließlich der angeführten Werte, liegen.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das teilchenförmige Polymer (a) und/oder das vernetzte, organische Polymerbindemittel (b) weiterhin ein abreibendes, teilchenförmiges Material. Das abreibende, teilchenförmige Material kann gleichförmig oder nicht gleichförmig durch das teilchenförmige Polymer und/oder das vernetzte Polymerbindemittel verteilt sein. Typischerweise wird das abreibende, teilchenförmige Material im Wesentlichen gleichförmig durch das teilchenförmige Polymer und/oder das vernetzte Polymerbindemittel verteilt. Falls verwendet, liegt das abreibende, teilchenförmige Material in dem Polierkissen typischerweise in Mengen von weniger als 70 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kissens, beispielsweise in Mengen von 5 Gewichtsprozent bis 65 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polierkissens, vor.
  • Das abreibende, teilchenförmige Material kann in Form von einzelnen Teilchen, Aggregaten von einzelnen Teilchen oder einer Kombination von einzelnen Teilchen und Aggregaten vorliegen. Die Form des abreibenden, teilchenförmigen Materials kann beispielsweise aus Kugeln, Stäben, Dreiecken, Pyramiden, Kegeln, regelmäßigen Würfeln, unregelmäßigen Würfeln und Gemischen und/oder Kombinationen davon ausgewählt werden.
  • Die mittlere Teilchengröße des abreibenden, teilchenförmigen Materials liegt im Allgemeinen bei wenigstens 0,001 Mikrometer, typischerweise wenigstens 0,01 Mikrometer und noch typischer wenigstens 0,1 Mikrometer. Die mittlere Teilchengröße des abreibenden, teilchenförmigen Materials ist im Allgemeinen weniger als 50 Mikrometer, typischerweise weniger als 10 Mikrometer und noch typischer weniger als 1 Mikrometer. Die mittlere Teilchengröße des abreibenden, teilchenförmigen Materials kann im Bereich zwischen einer beliebigen Kombination von diesen oberen und unteren Werten, einschließlich der angeführten Werte, liegen. Die mittlere Teilchengröße des abrei benden, teilchenförmigen Materials wird typischerweise zusammen mit der längsten Abmessung des Teilchens gemessen.
  • Beispiele von abreibenden, teilchenförmigen Materialien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt: Aluminiumoxid, beispielsweise γ-Aluminiumoxid, gebranntes bzw. geschmolzenes Aluminiumoxid, wärmebehandeltes Aluminiumoxid, weißes gebranntes bzw. geschmolzenes Aluminiumoxid und von Solgel abgeleitetes Aluminiumoxid; Siliziumcarbid, beispielsweise grünes Siliziumcarbid und schwarzes Siliziumcarbid; Titandiborid; Borcarbid; Siliziumnitrid; Wolframcarbid; Titancarbid; Diamant; Bornitrid, beispielsweise würfelförmiges Bornitrid und hexagonales Bornitrid; Granat; gebranntes bzw. geschmolzenes Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid; Siliziumdioxid, beispielsweise pyrogenes Siliziumdioxid; Eisenoxid; Chromoxid; Ceroxid; Zirkoniumoxid; Titanoxid; Zinnoxid; Manganoxid; und Gemische davon. Bevorzugte abreibende, teilchenförmige Materialien schließen beispielsweise Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Siliziumcarbid, Zirkoniumoxid und Gemische davon ein.
  • Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten abreibenden, teilchenförmigen Materialien können gegebenenfalls ein Oberflächenmodifizierungsmittel darauf aufweisen. Im Allgemeinen wird das Oberflächenmodifizierungsmittel aus Tensiden, Kupplungsmitteln und Gemischen davon ausgewählt. Tenside können zum Verbessern des Dispergiervermögens der abreibenden Teilchen in den Harzen, aus denen das teilchenförmige Polymer (a) und/oder vernetzte, organische Polymerbindemittel (b) hergestellt werden, verwendet werden. Kupplungsmittel können zum Verbessern des Bindens der abreibenden Teilchen an die Matrix des teilchenförmigen Polymers (a) und/oder die Matrix des vernetzten Polymerbindemittels (b) des Polierkissens verwendet werden. Das Oberflächenmodifizierungsmittel liegt, falls verwendet, typischerweise in einer Menge von weniger als 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des abreibenden, teilchenförmigen Materials und Oberflächenmodifizierungsmittels, vor. Typischerweise liegt das Oberflächenmodifizierungsmittel in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des abreibenden, teilchenförmigen Materials und Oberflächenmodifizierungsmittel, vor.
  • Klassen von Tensiden, die als Oberflächenmodifizierungsmittel für das abreibende, teilchenförmige Material verwendet werden können, sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise anionische, kationische, amphotere und nichtionische Tenside. Speziellere Beispiele für Tenside, die verwendet werden können, schließen Metallalkoxide, Polyalkylenoxide, Salze von langkettigen Fettcarbonsäuren ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt. Auf dem Fachgebiet anerkannte Klassen von Kupplungsmitteln, die gegebenenfalls zum Modifizieren der Oberfläche des abreibenden, teilchenförmigen Materials verwendet werden können, schließen beispielsweise Silane, wie Organosilane, Titanate und Zirkoaluminate ein. Beispiele für Kupplungsmittel, die verwendet werden können, schließen beispielsweise SILQUEST Silane A-174 und A-1230, die von Witco Corporation kommerziell erhältlich sind, ein.
  • Die erfindungsgemäßen Polierkissen haben Formen, ausgewählt aus beispielsweise Kreisen, Ellipsen, Quadraten, Vierecken und Dreiecken. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt das Polierkissen in Form eines kontinuierlichen Bandes vor. Die erfindungsgemäßen Polierkissen können einen breiten Größenbereich aufweisen. Beispielsweise können kreisförmige, erfindungsgemäße Polierkissen Durchmesser im Bereich von 3,8 cm bis 137 cm aufweisen. Die Dicke der erfindungsgemäßen Polierkissen kann breit variieren, beispielsweise von 0,5 mm bis 5 mm.
  • Die erfindungsgemäßen Polierkissen haben typischerweise eine Dichte von 0,5 g pro Kubikzentimeter (g/cm3) bis 1,1 g/cm3. Das Polierkissen hat typischerweise Shore A-Härtewerte von wenigstens 80 (beispielsweise 85 bis 98) und Shore D-Härtewerte von wenigstens 35 (beispielsweise 40 bis 70), (wie gemäß ASTM D 2240 bestimmt).
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Polierkissen teilchenförmiges, vernetztes Polyurethan und vernetztes Polyurethanbindemittel. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Polierkissen teilchenförmiges, vernetztes Polyepoxid und vernetztes Polyurethanbindemittel. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Polierkissen teilchenförmiges, vernetztes Polyepoxid und vernetztes Polyepoxid bindemittel. In einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Polierkissen teilchenförmiges, vernetztes Polyurethan und vernetztes Polyepoxidbindemittel. In einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Polierkissen teilchenförmiges, vernetztes Polyurethan, teilchenförmiges, vernetztes Polyepoxid und vernetztes Polyurethanbindemittel und/oder vernetztes Polyepoxidbindemittel.
  • Das erfindungsgemäße Polierkissen kann mit Bezug auf die Zeichnung von 3 beschrieben werden. In 3 wird ein Polierkissen 6 mit einer Arbeitsoberfläche 11 auf einer Seite und einer im Wesentlichen parallelen Rückoberfläche auf der entgegen gesetzten Seite des Kissens angeführt. In 3 wird ein Teil 14 der Arbeitsoberfläche 11 genauer mit vergrößerter Ansicht 14' angeführt. Mit Bezug auf vergrößerte Ansicht 14' umfasst Polierkissen 6 teilchenförmiges Polymer 20, das zusammen mit vernetztem Polymerbindemittel 26 gebunden ist. Teilchenförmiges Polymer 20 und vernetztes Polymerbindemittel 26 bilden zusammen Oberflächenporen 30 auf Arbeitsoberfläche 11 und eingebettete Poren 23, die unter der Arbeitsoberfläche 11 liegen.
  • Obwohl nicht durch irgendeine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass während der Anwendung, beispielsweise Polieren oder Ebnen der Oberfläche einer Siliziumwafer, die Porosität der Arbeitsoberfläche des erfindungsgemäßen Polierkissens im Wesentlichen konstant bleibt. Mit weiterem Bezug auf 1, werden, wenn Arbeitsoberfläche 11 von Polierkissen 6 während beispielsweise eines Polier- oder kissenkonditionierenden Verfahrens abgetragen wurde, neue Oberflächenporen 30 gebildet, wenn jene eingebetteten Poren 23, die nahe unter der Arbeitsoberfläche 11 liegen, freigesetzt werden.
  • Die erfindungsgemäßen Polierkissen können einzeln, beispielsweise direkt auf die Platten einer motorisierten Polierscheibe, verwendet werden. Typischerweise werden die erfindungsgemäßen Polierkissen als Teil einer Polierkissenanordnung, worin mindestens eine Rückschicht an der Rückoberfläche des Polierkissens anhaftet, verwendet. Eine Polierkissenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält:
    • (a) ein Polierkissen (wie hierin vorstehend beschrieben) mit einer oberen Arbeitsfläche und einer unter rückseitigen Oberfläche;
    • (b) eine Trägerschicht mit einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche; und
    • (c) ein Haftmittel, das zwischen und in haftendem Kontakt mit der unteren rückseitigen Oberfläche dieses Polierkissens und der oberen Oberfläche dieser Trägerschicht angeordnet ist.
  • Die Trägerschicht der Polierkissenanordnung kann steif oder biegsam sein und dient typischerweise dem Zweck des Tragens oder Stabilisierens und gegebenenfalls Polstern des Polierkissens während der Poliervorgänge. Die Trägerschicht kann aus Materialien hergestellt sein, die dem Fachmann bekannt sind. Typischerweise wird die Trägerschicht aus organischen Polymermaterialien hergestellt, wobei Beispiele davon Polyester, beispielsweise Polyethylenterephthalatschicht und Polyolefine, beispielsweise Polyethylenschicht und Polypropylenschicht einschließen, jedoch nicht darauf begrenzt sind.
  • Alternativ kann die Rückschicht der Polierkissenanordnung der vorliegenden Erfindung eine Trennlage oder -folie sein, die von dem Haftmittel abgezogen werden kann, damit das Kissen an einer weiteren Oberfläche, beispielsweise der Platte einer Polierapparatur mit Hilfe des exponierten Haftmittels anhaften kann. Trennfolien sind dem Durchschnittsfachmann bekannt und werden typischerweise aus bekannten Materialien, einschließlich beispielsweise Papier oder organischen Polymermaterialien, wie Polyethylenterephthalatfolie, Polyolefinen, beispielsweise Polyethylenfolie und Polypropylenfolie und fluorierten Polyolefinen, beispielsweise Polytetrafluorethylen, hergestellt. Die obere Oberfläche der Trennfolie kann gegebenenfalls eine Trennbeschichtung darauf aufweisen, die in Kontakt mit dem Haftmittel ist. Trennbeschichtungen sind dem Fachmann gut bekannt und können beispielsweise fluorierte Polymere und Silikone umfassen.
  • Das Haftmittel der Polierkissenanordnung kann aus einer Klebeanordnung oder einer Klebeschicht ausgewählt werden. Eine Klebeschicht kann, wie dem Fachmann bekannt ist, auf die Rückoberfläche des Polierkissens und/oder die obere Oberfläche der Trägerschicht vor dem Verpressen des Polierkissens und der Trägerschicht miteinander aufgetragen werden. Die Klebeschicht kann aus Kontaktklebern, thermoplastischen Klebern und härtbaren Klebern, beispielsweise wärmehärtenden Klebern, wie dem Fachmann bekannt ist, ausgewählt werden.
  • Eine Haftanordnung umfasst typischerweise eine Haftträgerschicht, die zwischen einer oberen Klebeschicht und einer unteren Klebeschicht angeordnet ist. Die obere Klebeschicht der Haftanordnung ist in Kontakt mit der Rückoberfläche des Polierkissens und die untere Klebeschicht ist in Kontakt mit der oberen Oberfläche der Klebeschicht. Die Haftträgerschicht der Klebeanordnung wird typischerweise aus einem organischen Polymermaterial, wie Polyestern, beispielsweise Polyethylenterephthalatfolie und Polyolefinen, beispielsweise Polyethylenfolie und Polypropylenfolie, hergestellt. Die oberen und unteren Klebeschichten der Haftanordnung können aus jenen Klassen von Klebestoffen wie hierin vorstehend bezüglich der Klebeschicht angeführt, ausgewählt werden. Typischerweise sind die oberen und unteren Klebeschichten jeweils Kontaktkleber. Ein Beispiel einer bevorzugten Haftanordnung wird im Allgemeinen als zweiseitiges oder doppelt beschichtetes Band bezeichnet, beispielsweise doppelt beschichtete Folienbänder, die kommerziell von 3M, Industrial Tape and Specialties Division, erhältlich sind.
  • Die erfindungsgemäßen Polierkissenanordnungen können mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben werden. Die Polierkissenanordnung 7 von 1 schließt ein Polierkissen 33 mit einer oberen Arbeitsfläche 11 und einer unteren Rückoberfläche 17, einer Haftschicht 39 mit einer oberen Oberfläche 42 und einer unteren Oberfläche 45 und einer Klebeschicht 36, die zwischen Polierkissen 33 und Trägerschicht 39 angeordnet ist, ein. Klebeschicht 36 ist in Haftkontakt mit sowohl unterer Rückoberfläche 17 als auch Polierkissen 33 und oberer Oberfläche 42 der Trägerschicht 39.
  • Die Polierkissenanordnung 9 von 2 schließt eine Haftanordnung 48 ein, die zwischen Polierkissen 33 und Trägerschicht 39 angeordnet ist. Haftanordnung 48 ist von einer haftenden Trägerschicht 51, die zwischen oberer Klebeschicht 54 und unterer Klebeschicht 57 angeordnet ist. Die obere Klebe schicht 54 ist in Kontakt mit der unteren Rückoberfläche 17 von Polierkissen 33 und untere Klebeschicht 57 ist in Kontakt mit oberer Oberfläche 42 der Trägerschicht 39. Die untere Oberfläche 45 der Trägerschicht 39 von Polierkissenanordnungen 7 und 9 von 1 und 2 können jeweils an die Platte einer mit Motor betriebenen Poliermaschine, nicht gezeigt, durch geeignete Mittel, beispielsweise Haftmittel (nicht gezeigt), angebracht werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird genauer in den nachste henden Beispielen beschrieben, die nicht nur zur Erläuterung vorgesehen sind, da zahlreiche Modifizierungen und Variationen hierin dem Fachmann bekannt sein werden. Sofern nicht anders ausgewiesen, sind alle Teile und alle Prozentangaben auf das Gewicht bezogen.
  • Beispiele A und B
  • Herstellung von teilchenförmigen, vernetzten Polymeren
  • Beispiel A
  • Teilchenförmiges, vernetztes Polyurethan wurde aus den in Tabelle A angeführten Bestandteilen hergestellt. Das teilchenförmige, vernetzte Polyurethan wurde zum Herstellen von Polierkissen, wie hierin weiterhin in Beispielen 1 und 2 beschrieben, verwendet.
    Figure 00340001
    • (a) LONZACURE MCDEA Diaminhärtungsmittel, erhalten von Air Products and Chemicals, Inc., die es als Methylenbis(chlordi ethylanilin) beschreiben.
    • (b) VERSALINK P-650 Poly(tetramethylenglycol)diaminhärtungsmittel, erhalten von Air Products and Chemicals, Inc.
    • (c) PLURONIC F108 Tensid, erhalten von BASF Corporation.
    • (d) ARITHANE PHP-75D Prepolymer, erhalten von Air Products and Chemicals, Inc., die es als ein Isocyanat-funktionelles Reaktionsprodukt von Toluoldiisocyanat und Poly(tetramethylenglycol) beschreiben.
  • Charge 1 wurde zu einem offenen Behälter gegeben und auf einer auf eine Temperatur von 90°C eingestellten Heizplatte, bis der Inhalt des Behälters geschmolzen war, angeordnet. Charge 2 wurde dann zu dem Behälter auf der noch heißen Heizplatte gegeben und der Inhalt wurde sorgfältig mit einem Motor betriebenen Impeller bis zur Gleichförmigkeit vermischt. Der Inhalt des Behälters wurde dann langsam in 400 Gramm desionisiertes Wasser von 80°C unter gleichzeitigem heftigem Rühren des desionisierten Wassers gegossen. Nach Beendigung der Zugabe des Inhalts des Behälters wurde das heftige Rühren des desionisierten Wassers für weitere 10 Minuten fortgesetzt, gefolgt von Isolierung des gebildeten, teilchenförmigen, vernetzten Polyurethans mit Hilfe von Filtration. Das isolierte, teilchenförmige, vernetzte Polyurethan wurde in einem Ofen bei 130°C für 2 Stunden getrocknet.
  • Das getrocknete, teilchenförmige, vernetzte Polyurethan wurde unter Verwendung einer Siebreihe mit Maschengrößen von der Spitze bis zum Boden der Reihe von: 40 Mesh (420 Mikrometer Sieböffnungen), 50 Mesh (297 Mikrometer Sieböffnungen), 70 Mesh (210 Mikrometer Sieböffnungen) und 140 Mesh (105 Mikrometer Sieböffnungen) gesiebt. Das teilchenförmige Material wurde getrennt voneinander von den Siebplatten gesammelt. Es wurde bestimmt, dass das von beispielsweise dem 70 Mesh-Sieb gesammelte, teilchenförmige Material einen Teilchengrößenbereich von etwa 210 bis 297 Mikrometer, bezogen auf die Sieböffnungsgrößen der 50 und 70 Mesh-Siebe, aufweist.
  • Beispiel B
  • Teilchenförmiges, vernetztes Polyepoxid wurde aus den in Tabelle B angeführten Bestandteilen hergestellt. Das teilchenförmige, vernetzte Polyepoxid wurde verwendet, um Polier kissen, wie weiterhin hierin in Beispielen 3 und 4 beschrieben, herzustellen.
    Figure 00360001
    • (e) VERSAMID 253 Polyamin-polyamidhärtungsmittel, erhalten von Cognis Corp.
    • (f) DOWANOL PM Propylenglycolmonomethylether, erhalten von Dow Chemical.
    • (g) EPON 880 Epoxidharz, erhalten von Shell Chemical.
  • Charge 1 wurde zu einem offenen Behälter gegeben und mit einem mit Motor betriebenen Impeller bei 60°C gerührt, bis alle Komponenten visuell beobachtet sich gelöst hatten und ein gleichförmiges Gemisch gebildet wurde, gefolgt von Kühlen auf Umgebungstemperatur (etwa 25°C). Charge 2 wurde dann zu dem Behälter gegeben und der Inhalt wurde bis zur Gleichförmigkeit weiter vermischt. Der Inhalt des Behälters wurde dann langsam in 300 Gramm desionisiertes Wasser von 80°C unter gleichzeitigem, heftigem Rühren des desionisierten Wassers gegossen. Nach Beendigung der Zugabe des Behälterinhalts wurde das heftige Mischen des desionisierten Wassers für weitere 2 Stunden fortgesetzt, gefolgt von Isolierung des gebildeten, teilchenförmigen, vernetzten Polyepoxids mit Hilfe von Filtration. Das isolierte, teilchenförmige, vernetzte Polyexpoxid wurde über Nacht in einem Ofen bei 100°C getrocknet.
  • Das getrocknete, teilchenförmige, vernetzte Polyepoxid wurde unter Verwendung einer Reihe von Sieben, wie in Beispiel A beschrieben, gesiebt. Teilchenförmiges, vernetztes Polyepoxid wurde getrennt von jeder Sieblage gesammelt.
  • Beispiele 1-4
  • Herstellung von Polierkissen
  • Beispiel 1
  • Ein teilchenförmiges, vernetztes Polyurethan und vernetztes Polyurethanbindemittel enthaltendes Polierkissen wurde aus den in der nachstehenden Tabelle 1 zusammengefassten Bestandteilen hergestellt. Die physikalischen Daten des Polierkissens von Beispiel 1 werden in Tabelle 5 zusammengefasst.
    Figure 00370001
    • (h) Teilchenförmiges, vernetztes Polyurethan von Beispiel A, das von der 70 Mesh-Sieblage eines Stapels von Sieben von der Spitze bis zum Boden: 40 Mesh, 50 Mesh, 70 Mesh und 140 Mesh, gesammelt wurde und von dem folglich bestimmt wurde, dass es eine Teilchengröße im Bereich von 210 bis 297 Mikrometer aufweist.
  • Chargen 1 und 2 wurden jeweils getrennt per Hand unter Verwendung eines Edelstahlspatels bis zur Homogenität vermischt. Die homogenen Gemische von Chargen 1 und 2 wurden dann in einem geeigneten Behälter vereinigt und miteinander mit Hilfe eines Motors betriebenen Impellers vermischt. Eine Portion von 6,5 Gramm der Kombination von Chargen 1 und 2 wurde dann in eine 1,6 mm tiefe Öffnung von Kreisform mit einem Durchmesser von 8,3 cm eingeführt. Die Form wurde verschlossen und in einer Presse unter einer Abwärtskraft von 907 Kilogramm und einer Temperatur von 135°C für einen Zeitraum von 30 Minuten angeordnet. Die Form wurde aus der Presse entfernt und auf Umgebungstemperatur (etwa 25°C) abkühlen lassen, gefolgt von Ausformen des Polierkissens aus der Form.
  • Beispiel 2
  • Ein teilchenförmiges, vernetztes Polyurethan und vernetztes Polyepoxidbindemittel umfassendes Polierkissen wurde aus den in der nachstehenden Tabelle 2 zusammengefassten Bestandteilen hergestellt. Die physikalischen Daten des Polierkissens von Beispiel 2 werden in Tabelle 5 zusammengefasst.
  • Figure 00380001
  • Charge 1 wurde per Hand in einem geeigneten Behälter unter Verwendung eines Edelstahlspatels bis zur Homogenität vermischt. Charge 2 wurde dann zu dem homogenen Gemisch von Charge 1 gegeben, gefolgt von weiterem Vermischen mit Hilfe eines mit Motor betriebenen Impellers. Eine Portion von 7,2 Gramm der Kombination von Chargen 1 und 2 wurde dann in eine offene, kreisförmige Form, wie in Beispiel 1 beschrieben, eingeführt. Die Form wurde verschlossen und in einer Presse unter einer Abwärtskraft von 907 Kilogramm und einer Temperatur von 120°C für einen Zeitraum von 30 Minuten angeordnet. Die Form wurde aus der Presse entfernt und auf Umgebungsraumtemperatur (etwa 25°C) abkühlen lassen, gefolgt von Ausformen des Polierkissens aus der Form. Das entformte Polierkissen wurde dann einem einstündigen Nachhärten bei einer Temperatur von 120°C unterzogen.
  • Beispiel 3
  • Ein teilchenförmiges, vernetztes Polyepoxid und vernetztes Polyepoxidbindemittel enthaltendes Polierkissen wurde aus den in der nachstehenden Tabelle 3 zusammengefassten Bestandteilen hergestellt. Die physikalischen Daten des Polierkissens von Beispiel 3 werden in Tabelle 5 zusammengefasst.
    Figure 00390001
    • (i) Teilchenförmiges, vernetztes Polyepoxid von Beispiel B, das von der 70 Mesh-Sieblage eines Stapels von Sieben von der Spitze bis zum Boden: 40 Mesh, 50 Mesh, 70 Mesh und 140 Mesh, gesammelt wurde und von dem folglich bestimmt wurde, dass es eine Teilchengröße im Bereich von 210 bis 297 Mikrometer aufweist.
  • Charge 1 wurde per Hand in einem geeigneten Behälter unter Anwendung eines Edelstahlspatels bis zur Homogenität vermischt. Charge 2 wurde dann zu dem homogenen Gemisch von Charge 1 gegeben, gefolgt von weiterem Vermischen mit Hilfe eines mit Motor betriebenen Impellers. Eine Portion von 7,2 Gramm der Kombination von Chargen 1 und 2 wurde dann in eine offene, Kreisform, wie in Beispiel 1 beschrieben, eingeführt. Die Form wurde verschlossen und in einer Presse unter einer Abwärtskraft von 907 Kilogramm und einer Temperatur von 120°C für einen Zeitraum von 30 Minuten angeordnet. Die Form wurde von der Presse entfernt und auf Umgebungsraumtemperatur (etwa 25°) abkühlen lassen, gefolgt von Ausformen des Polierkissens aus der Form. Das ausgeformte Polierkissen wurde dann einem einstündigen Nachhärten bei einer Temperatur von 120°C unterzogen.
  • Beispiel 4
  • Ein teilchenförmiges, vernetztes Polyepoxid und vernetztes Polyurethanbindemittel umfassendes Polierkissen wurde aus den in der nachstehenden Tabelle 4 zusammengefassten Bestandteilen hergestellt.
  • Die physikalischen Daten des Polierkissens von Beispiel 4 werden in Tabelle 5 zusammengefasst.
  • Figure 00400001
  • Chargen 1 und 2 wurden jeweils getrennt per Hand unter Verwendung eines Edelstahlspatels bis zur Homogenität vermischt. Die homogenen Gemische von Chargen 1 und 2 wurden dann in einem geeigneten Behälter vereinigt und miteinander mit Hilfe eines mit Motor betriebenen Impellers vermischt. Eine Probe von 7,7 Gramm der Kombination von Chargen 1 und 2 wurde dann in eine offene, Kreisform, wie in Beispiel 1 beschrieben, eingeführt. Die Form wurde verschlossen und in eine Presse unter einer Abwärtskraft von 907 Kilogramm und einer Temperatur von 120°C für einen Zeitraum von 30 Minuten angeordnet. Die Form wurde aus der Presse entfernt und auf Umgebungsraumtemperatur (etwa 25°C) abkühlen lassen, gefolgt von Ausformen des Polierkissens aus der Form. Das ausgeformte Polierkissen wurde für eine Stunde bei einer Temperatur von 120°C nachhärten lassen.
    Figure 00410001
    • (j) Die Dichte wurde gemäß American Standard Test Method (ASTM) D 1622-88 bestimmt.
    • (k) Das Porenvolumen wurde gemäß ASTM D 4284-88. unter Verwendung eines Autopore III Quecksilberporosimeters von Micromeritics und unter den nachstehenden Bedingungen bestimmt: ein Kontaktwinkel von 140°C; eine Quecksilberoberflächenspannung von 480 Dyne/cm; und Entgasen der Polierkissenprobe unter einem Vakuum von 50 μm Quecksilber.
    • (l) Prozentuales Porenvolumen wurde aus der nachstehenden Gleichung berechnet: 100 × (Dichte) × (Porenvolumen).
    • (m) Der mittlere Porendurchmesser wurde unter Verwendung eines Autopore III Quecksilberporosimeters von Micrometrics unter den hierin vorstehend angeführten Bedingungen bezüglich der Bestimmung des Porenvolumens bestimmt.
    • (n) Shore A- und Shore B-Härte wurden gemäß ASTM D 2240-91 bestimmt. Shore A-Härtewerte oberhalb 80 und Shore D-Härtewerte oberhalb 35 werden im Allgemeinen als erwünscht betrachtet.
  • Die vorliegende Erfindung wurde mit Bezug auf spezielle Einzelheiten von besonderen Ausführungsformen davon beschrieben. Es ist nicht vorgesehen, dass solche Einzelheiten als Begrenzungen des Umfangs der Erfindung betrachtet werden, ausgenommen soweit und zu dem Ausmaß, dass sie in den beigefügten Ansprüchen eingeschlossen sind.

Claims (17)

  1. Polierkissen, enthaltend: (a) ein teilchenförmiges Polymer, das ausgewählt ist aus einem teilchenförmigen thermoplastischen Polymer, einem teilchenförmigen vernetzten Polymer und Mischungen davon, und (b) ein vernetztes organisches Polymerbindemittel, das dieses teilchenförmige Polymer miteinander verbindet, wobei dieses teilchenförmige Polymer und dieses vernetzte organische Polymerbindemittel im Wesentlichen einheitlich innerhalb dieses Kissens verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Kissen ein prozentuales Porenvolumen von 2 Vol.-% bis 50 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen dieses Polierkissens, aufweist und dieses teilchenförmige Polymer (a) in diesem Polierkissen in einer Menge von wenigstens 51 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht dieses teilchenförmigen Polymers (a) und dieses vernetzten Polymerbindemittels (b), vorhanden ist.
  2. Polierkissen nach Anspruch 1, wobei dieses teilchenförmige Polymer (a) in diesem Polierkissen in einer Menge von 51 Gew.-% bis 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht dieses teilchenförmigen Polymers (a) und dieses vernetzten Polymerbindemittels (b), vorhanden ist und dieses vernetzte organische Polymerbindemittel (b) in diesem Polierkissen in einer Menge von 5 Gew.-% bis 49 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht dieses teilchenförmigen Polymers (a) und dieses vernetzten Polymerbindemittels (b), vorhanden ist.
  3. Polierkissen nach Anspruch 1, wobei dieses teilchenförmige Polymer im Wesentlichen fest ist.
  4. Polierkissen nach Anspruch 1, wobei dieses teilchenförmige thermoplastische Polymer ausgewählt ist aus Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Polyethylen, Polypropylen, Nylon, Polycarbonat, Polyester, Poly(meth)acrylat, Polyether, Polyamid, Polyurethan, Polystyrol, Polyimid, Polysulfon und Mischungen davon.
  5. Polierkissen nach Anspruch 1, wobei dieses teilchenförmige Polymer aus einem teilchenförmigen vernetzten Polymer ausgewählt ist.
  6. Polierkissen nach Anspruch 5, wobei dieses teilchenförmige Polymer ausgewählt ist aus teilchenförmigem vernetztem Polyurethan, teilchenförmigem vernetztem Polyepoxid und Mischungen davon.
  7. Polierkissen nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei dieses vernetzte Polymerbindemittel (b) ausgewählt ist aus vernetzten Polyurethanbindemitteln, vernetzten Polyepoxidbindemitteln und Mischungen davon.
  8. Polierkissen nach Anspruch 7, sofern Anspruch 7 von Anspruch 6 abhängig ist, wobei dieses vernetzte teilchenförmige Polyurethan und dieses vernetzte Polyurethanbindemittel jeweils unabhängig voneinander das Reaktionsprodukt einer Zwei-Komponenten-Zusammensetzung sind, die (i) eine erste isocyanatfunktionelle Komponente, enthaltend einen isocyanatfunktionellen Reaktanten mit wenigstens zwei Isocyanatgruppen und wahlweise einen verkappten Isocyanatreaktanten mit wenigstens zwei verkappten Isocyanatgruppen, und (ii) eine zweite mit einem aktiven Wasserstoff funktionelle Komponente, enthaltend einen mit einem aktiven Wasserstoff funktionellen Reaktanten mit wenigstens zwei aktiven Wasserstoff gruppen, die mit den Isocyanatgruppen der Isocyanatkomponente reaktiv sind, enthält.
  9. Polierkissen nach Anspruch 7, sofern Anspruch 7 von Anspruch 6 abhängig ist, wobei dieses vernetzte teilchenförmige Polyepoxid und dieses vernetzte Polyepoxidbindemittel jeweils unabhängig voneinander das Reaktionsprodukt einer Zwei-Komponenten-Zusammensetzung sind, die (i') eine erste epoxidfunktionelle Komponente, enthaltend einen epoxidfunktionellen Reaktanten mit wenigstens zwei Epoxidgruppen, und (ii') eine zweite mit einem aktiven Wasserstoff funktionelle Komponente, enthaltend einen mit einem aktiven Wasserstoff funktionellen Reaktanten mit wenigstens zwei aktiven Wasserstoffgruppen, die mit den Epoxidgruppen der Epoxidkomponente reaktiv sind, enthält.
  10. Polierkissen nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei der mit einem aktiven Wasserstoff funktionelle Reaktant der zweiten Komponente (ii) aktive Wasserstoffgruppen aufweist, die ausgewählt sind aus Hydroxyl, primärem Amin, sekundärem Amin und Mischungen davon, und der mit einem aktiven Wasserstoff funktionelle Reaktant der zweiten Komponente (ii') aktive Wasserstoffgruppen aufweist, die ausgewählt sind aus Hydroxyl, Carboxyl, primärem Amin, sekundärem Amin und Mischungen davon.
  11. Polierkissen nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei dieses teilchenförmige Polymer eine mittlere Teilchengröße von 20 μm bis 500 μm aufweist.
  12. Polierkissen nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei dieses Polierkissen eine mittlere Porengröße von 1 μm bis 1000 μm aufweist.
  13. Polierkissen nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei dieses Polierkissen eine Arbeitsoberfläche aufweist und diese Arbeitsoberfläche Oberflächenmerkmale aufweist, die ausgewählt sind aus Kanälen, Rillen, Perforationen und Kombinationen davon.
  14. Polierkissen nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens eines dieses teilchenförmigen Polymers (a) und dieses vernetzten organischen Polymerbindemittels (b) zusätzlich ein abrasives teilchenförmiges Material enthält.
  15. Polierkissen nach Anspruch 14, wobei dieses abrasive teilchenförmige Material ausgewählt ist aus Aluminiumoxid, Siliciumcarbid, Titandiborid, Borcarbid, Siliciumnitrid, Wolframcarbid, Titancarbid, Diamant, Bornitrid, Granat, zusammengeschmolzenem Aluminiumoxid/Zirconiumdioxid, Siliciumdioxid, Eisenoxid, Chrom(III)-oxid, Cerdioxid, Zirconiumdioxid, Titandioxid, Zinnoxid, Manganoxid und Mischungen davon.
  16. Polierkissenanordnung, enthaltend: (a) ein Polierkissen mit einer oberen Arbeitsfläche und einer unteren rückseitigen Oberfläche, (b) eine Trägerschicht mit einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche und (c) ein Haftmittel, das zwischen und in haftendem Kontakt mit der unteren rückseitigen Oberfläche dieses Polierkissens und der oberen Oberfläche dieser Trägerschicht angeordnet ist, wobei dieses Polierkissen (a) wie in einem der vorstehenden Ansprüche definiert ist.
  17. Polierkissenanordnung nach Anspruch 16, wobei dieses Haftmittel ausgewählt ist aus: einer Haftanordnung, enthaltend eine obere Kleberschicht in Kontakt mit der rückseitigen Oberfläche dieses Polierkissens, eine untere Kleberschicht in Kontakt mit der oberen Oberfläche dieser Trägerschicht und eine Kleberträgerschicht, die zwischen dieser oberen und unteren Kleberschicht angeordnet ist, und einer Kleberschicht.
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