JP2013039663A5

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Publication number: JP2013039663A5
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Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2015-07-23
Anticipated expiration: 2032-08-03

Description

ケミカルメカニカルポリッシング層の製造方法

本発明は、概して、研磨層製造の分野に関する。特に、本発明は、ケミカルメカニカルポリッシングパッドに用いる研磨層を製造する方法に関する。

集積回路および他の電子装置の製造において、導電、半導電および絶縁材料の複数の層が半導体ウェーハの表面に蒸着され、あるいは表面から除去される。導電、半導電および絶縁材料の薄層は、種々の蒸着技術によって蒸着させることができる。現在のプロセスにおいて一般的に使用される蒸着技術としては、スパッタリングとしても知られる物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）および電気化学めっき法（ＥＣＰ）が挙げられる。

材料層が順次蒸着および除去されるにつれて、ウェーハの最上層は、非平面となる。引き続き行われる半導体加工（例えば、メタライゼーション）において、ウェーハは、平面を有することが要求されるため、ウェーハを平坦化する必要がある。平坦化は、不要な表面部位ならびに粗面、凝集材料、結晶格子欠陥、スクラッチ、および汚染層または汚染材料などの表面欠陥を除去するのに有用である。

ケミカルメカニカルプラナリゼーションまたはケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）は、半導体ウェーハなどの基板を平坦化するために用いられる一般的な技術である。従来のＣＭＰにおいてウェーハは、保持装置に搭載され、ＣＭＰ装置内の研磨パッドに接触させて設置される。この保持装置は、ウェーハに対する圧力を制御することが可能であり、ウェーハを研磨パッドに対して押圧する。パッドは、外部駆動力によってウェーハに対して動かされる（例えば、回転させられる）。それと同時に、化学組成物（“スラリー”）または他の研磨溶液が、ウェーハと研磨パッドとの間に供給される。よって、パッド表面およびスラリーの化学機械的作用によってウェーハ表面が研磨され、平坦化される。

Ｒｅｉｎｈａｒｄｔｅｔａｌ．の米国特許第５，５７８，３６２号に、この技術分野で公知の研磨パッドの一例が開示されている。Ｒｅｉｎｈａｒｄｔの研磨パッドは、微小球が全体に分散したポリマーマトリックスを含む。一般的に、微小球を液状ポリマー材料に配合および混合し、混合物を型に添加して硬化させる。この技術分野における従来からの知識として、添加プロセスの際に型キャビティに含まれる内容物に生じる乱れを最小限に抑えることがある。この結果を達成するために、硬化性材料を型キャビティ内に溜める際に、硬化性材料を型キャビティ内に添加するためのノズル開口部の位置を、型キャビティの断面に対して中心に維持し、さらには硬化性材料の上面に対して可能な限り固定させることが従来から行われている。したがって、従来技術においては、ノズル開口部の位置は、添加プロセスの全体にわたって型キャビティ内の硬化性材料の上面からの設定高度を維持するために、一次元でのみ移動する。次に、成形品をスライスして研磨層を形成する。都合の悪いことに、この方法で形成された研磨層は、望ましくない欠陥（例えば、密度欠陥）を有する場合がある。

密度欠陥は、研磨層材料の不均一な嵩密度として表れる。換言すれば、充填剤濃度（例えば、Ｒｅｉｎｈａｒｄｔの研磨層における微小球）が低い部分が存在する。密度欠陥は、ある研磨層およびその次に作製された研磨層の間、ならびに単一研磨層内において、研磨層の可使寿命にわたって予測不能な、そしておそらくは悪影響となる研磨性能の不均一性を引き起こす可能性があると考えられるため、望ましくないものである。

それでも、望ましくない密度欠陥の発生をさらに最小限に抑えた、または解消した、ケミカルメカニカルポリッシングパッド用の研磨層を製造するための改良方法が引き続き求められている。

本発明は、下記のケミカルメカニカルポリッシングパッド用の研磨層を形成する方法を提供する：型基部および囲壁部を有する型を準備する工程であって、上記型基部および上記囲壁部は、型キャビティを定め、上記型基部は、ｘ−ｙ面に沿って配向しており、上記型キャビティは、ｘ−ｙ面に対して垂直な中心軸Ｃ_ａｘｉｓを有し、上記型キャビティは、ドーナツ穴領域およびドーナツ領域を有する工程；液体プレポリマー材料を準備する工程；複数の微小成分を準備する工程；ノズル開口部を有するノズルを準備する工程；上記液体プレポリマー材料と上記複数の微小成分とを混合して硬化性混合物を形成する工程；上記硬化性混合物を上記ノズル開口部を介して上記型キャビティに装填時間ＣＰの間に装填する工程であって、装填時間ＣＰは、初期段階、転移段階および残段階として区別される三つの個別の段階に分割され；上記ノズル開口部は、ある位置を有しており、そのノズル開口部の位置は、硬化性混合物が型キャビティ内に溜められる際にノズル開口部の位置が型キャビティ内の硬化性混合物の上面の上方に維持されるように、装填時間ＣＰの間に上記型基部に対して型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに沿って移動し；上記ノズル開口部の位置は、上記初期段階の全体にわたって上記ドーナツ穴領域内にあり；上記ノズル開口部の位置は、上記転移段階の際に上記ドーナツ穴領域内にある状態から上記ドーナツ領域内にある状態へ転移し；上記ノズル開口部の位置は、上記残段階の際に上記ドーナツ領域内にある工程；型キャビティ内の硬化性混合物をケーキへと硬化させる工程；および上記ケーキから研磨層を得る工程、を含む、ケミカルメカニカルポリッシングパッド用の研磨層を形成する方法。

また、本発明は、下記のケミカルメカニカルポリッシングパッド用の研磨層を形成する方法を提供する：型基部および囲壁部を有する型を準備する工程であって、上記型基部および上記囲壁部は、型キャビティを定め、上記型基部は、ｘ−ｙ面に沿って配向しており、上記型キャビティは、ｘ−ｙ面に対して垂直な中心軸Ｃ_ａｘｉｓを有し、上記型キャビティは、ドーナツ穴領域およびドーナツ領域を有する工程；液体プレポリマー材料を準備する工程；複数の微小成分を準備する工程；ノズル開口部を有するノズルを準備する工程；上記液体プレポリマー材料と上記複数の微小成分とを混合して硬化性混合物を形成する工程；上記硬化性混合物を上記ノズル開口部を介して上記型キャビティに装填時間ＣＰの間に装填する工程であって、装填時間ＣＰは、初期段階、転移段階および残段階として区別される三つの個別の段階に分割され；上記ノズル開口部は、ある位置を有しており、そのノズル開口部の位置は、硬化性混合物が型キャビティ内に溜められる際にノズル開口部の位置が型キャビティ内の硬化性混合物の上面の上方に維持されるように、装填時間ＣＰの間に上記型基部に対して型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに沿って移動し；上記ノズル開口部の位置は、上記初期段階の全体にわたって上記ドーナツ穴領域内にあり；上記ノズル開口部の位置は、上記転移段階の際に上記ドーナツ穴領域内にある状態から上記ドーナツ領域内にある状態へ転移し；上記ノズル開口部の位置は、上記残段階の際に上記ドーナツ領域内にある工程；型キャビティ内の硬化性混合物をケーキへと硬化させる工程；および上記ケーキから研磨層を得る工程、を含む方法であって；上記型キャビティが実質的に円形の断面Ｃ_{ｘ−ｓｅｃｔ}を有する略直円柱形状領域の形状であり；上記型キャビティが、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓと一致する対称軸Ｃ_{ｘ−ｓｙｍ}を有しており；上記直円柱形状領域が、以下に定義される断面積Ｃ_{ｘ−ａｒｅａ}を有し：

ここで、ｒ_Ｃはｘ−ｙ面上に投影される型キャビティの断面積Ｃ_{ｘ−ａｒｅａ}の平均半径であり；上記ドーナツ穴領域は、ｘ−ｙ面上に円形断面ＤＨ_{ｘ−ｓｅｃｔ}を投影し対称軸ＤＨ_ａｘｉｓを有する、型キャビティ内の直円柱形状領域であり；上記ドーナツ穴が、以下に定義される断面積ＤＨ_{ｘ−ａｒｅａ}を有し：

ここで、ｒ_ＤＨは上記ドーナツ穴領域の円形断面ＤＨ_{ｘ−ｓｅｃｔ}の半径であり；上記ドーナツ領域は、ｘ−ｙ面上に環状断面Ｄ_{ｘ−ｓｅｃｔ}を投影しドーナツ領域対称軸Ｄ_ａｘｉｓを有する、型キャビティ内のトロイド形状領域であり；上記環状断面Ｄ_{ｘ−ｓｅｃｔ}が、以下に定義される断面積Ｄ_{ｘ−ａｒｅａ}を有し：

ここで、Ｒ_Ｄは上記ドーナツ領域の環状断面Ｄ_{ｘ−ｓｅｃｔ}の長半径であり；ｒ_Ｄは上記ドーナツ領域の環状断面Ｄ_{ｘ−ｓｅｃｔ}の短半径であり；ｒ_Ｄ≧ｒ_ＤＨであり；Ｒ_Ｄ＞ｒ_Ｄであり；Ｒ_Ｄ＜ｒ_Ｃであり；Ｃ_{ｘ−ｓｙｍ}、ＤＨ_ａｘｉｓおよびＤ_ａｘｉｓのそれぞれは、ｘ−ｙ面に対して垂直であり；上記硬化性混合物は、装填時間ＣＰにわたって本質的に一定の速度で上記型キャビティに装填され、その平均装填速度ＣＲ_ａｖｇは、０．０１５〜２kg／secであり；ｒ_Ｄ＝ｒ_ＤＨであり；ｒ_Ｄは５〜２５mmであり；Ｒ_Ｄは２０〜１００mmであり；ｒ_Ｃは２０〜１００cmであり；本発明の方法を用いて製造されたケーキは、ノズル開口部の位置が装填時間ＣＰの全体にわたって型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに沿って一次元でのみ移動する以外は本発明と同様のプロセスで製造された他のケーキと比較して少ない数の密度欠陥を含む、ケミカルメカニカルポリッシングパッド用の研磨層を形成する方法。

図１は、実質的に円形の断面の型キャビティを有する型を示す斜視上面／側面図である。図２は、実質的に円形の断面の型キャビティを有する型について、型キャビティ内のドーナツ穴領域およびドーナツ領域を示す斜視上面／側面図である。図３は、図２に示すドーナツ穴およびドーナツ領域を示す上平面図である。図４ａは、実質的に円形の断面を有する型キャビティを示す斜視上面／側面図であり、型キャビティ内にノズルが配置され、型キャビティが硬化性混合物によって部分的に充填された状態を示す図である。図４ｂは、図４ａに示される型キャビティを示す側部立面図である。図５ａは、ドーナツ穴領域およびドーナツ領域を有する実質的に円形の断面の型キャビティにおいて、初期段階および転移段階の経路の複数の例を示す斜視上面／側面図である。図５ｂは、図５ａに示す型キャビティを示す側部立面図である。図５ｃは、図５ａに示す型キャビティにおいて、図５ａに示す初期段階および転移段階の経路のｘ−ｙ面上での投影を示す上平面図である。図６ａは、ドーナツ穴領域およびドーナツ領域を有する実質的に円形の断面の型キャビティにおいて、残段階の経路の例を示す斜視上面／側面図である。図６ｂは、図６ａに示す型キャビティを示す側部立面図である。図６ｃは、図６ａに示す型キャビティにおいて、図６ａに示す残段階の経路のｘ−ｙ面上への投影を示す上平面図である。図７ａは、ノズル開口部が円形である、ノズル開口部を示す平面図である。図７ｂは、ノズル開口部が非円形である、ノズル開口部を示す平面図である。

発明の詳細な説明
驚くべきことに、ケミカルメカニカルポリッシングパッド用研磨層の製造において、硬化性混合物を型キャビティ内に装填しながら、硬化性混合物が型キャビティ内に装填されるノズル開口部の位置を型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに沿って、およびその軸を中心として三次元的に移動させることにより、ノズル開口部の位置が型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに沿って一次元でのみ移動する同様のプロセスによって製造された研磨層と比較して、製造される研磨層における密度欠陥の発生が大幅に減少することが見出された。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“装填時間またはＣＰ”とは、硬化性材料の最初が型キャビティ内に導入された時点から、硬化性材料の最後が型キャビティ内に導入される時点までの、硬化性材料が型キャビティ内に装填される時間（秒）を意味する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“装填速度またはＣＲ”とは、装填時間ＣＰ（秒）の間に硬化性材料が型キャビティ内に装填される質量流速（kg／sec）を意味する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“初期段階開始点またはＳＰ_ＩＰ”とは、装填時間の開始と一致する装填時間の初期段階の開始時におけるノズル開口部の位置を意味する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“初期段階終点またはＥＰ_ＩＰ”とは、装填時間の転移段階が開始される直前である、装填時間の初期段階の終了時におけるノズル開口部の位置を意味する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“初期段階の経路”とは、装填時間の初期段階の間における、初期段階開始点ＳＰ_ＩＰから初期段階終点ＥＰ_ＩＰまでのノズル開口部の位置の移動（そのような移動がある場合）の経路を意味する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“転移段階開始点またはＳＰ_ＴＰ”とは、装填時間の転移段階の開始時におけるノズル開口部の位置を意味する。転移段階開始点ＳＰ_ＴＰおよび初期段階終点ＥＰ_ＩＰは、同じ位置である。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“（複数の）転移段階転移点またはＴＰ_ＴＰ”とは、装填時間の転移段階の際に、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに対するノズル開口部の位置の移動の方向（すなわち、ｘおよびｙ次元での移動の方向）が変化する、ノズル開口部の（複数の）位置を意味する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“転移段階終点またはＥＰ_ＴＰ”とは、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに対するノズル開口部の位置の移動の方向が変化する、型キャビティのドーナツ領域内におけるノズル開口部の最初の位置を意味する。転移段階終点ＥＰ_ＴＰは、装填時間の残段階の直前である、装填時間の転移段階の終了時におけるノズル開口部の位置でもある。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“転移段階の経路”とは、装填時間の転移段階の際に、転移段階開始点ＳＰ_ＴＰから転移段階終点ＥＰ_ＴＰまでノズル開口部の位置が辿る経路を意味する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“残段階開始点またはＳＰ_ＲＰ”とは、装填時間の残段階の開始時におけるノズル開口部の位置を意味する。残段階開始点ＳＰ_ＲＰおよび転移段階終点ＥＰ_ＴＰは、同じ位置である。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“残段階転移点またはＴＰ_ＲＰ”とは、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに対するノズル開口部の位置の移動の方向が変化する、装填時間の残段階の間におけるノズル開口部の位置を意味する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“残段階終点またはＥＰ_ＲＰ”とは、装填時間の終了と一致する、装填時間の残段階の終了時におけるノズル開口部の位置を意味する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“残段階の経路”とは、装填時間の残段階の際に、残段階開始点ＳＰ_ＲＰから残段階終点ＥＰ_ＲＰまでノズル開口部の位置が辿る経路を意味する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“ポリ（ウレタン）”なる用語は、イソシアネート（ｉ）と（ジオールを含む）ポリオール（ｉｉ）との反応により形成されたポリウレタン（ａ）；ならびにイソシアネート（ｉ）を（ジオールを含む）ポリオール（ｉｉ）および水、アミンまたは水とアミンとの組み合せ（ｉｉｉ）と反応させて形成されたポリ（ウレタン）（ｂ）を包含する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で、装填時間における硬化性混合物の装填速度に関して使用される“本質的に一定”なる用語は、下記の式が共に満たされることを意味する：

ここで、ＣＲ_ｍａｘは、装填時間の間に硬化性材料が型キャビティ内に装填される最高質量流速（kg／sec）；ＣＲ_ｍｉｎは、装填時間の間に硬化性材料が型キャビティ内に装填される最低質量流速（kg／sec）；およびＣＲ_ａｖｇは、装填時間の間に型キャビティに装填された硬化性材料の合計質量（ｋｇ）を、装填時間（秒）の長さで割った値である。

本明細書および添付の特許請求の範囲で、硬化性混合物に関して使用される“ゲル化時間”なる用語は、その混合物についてＡＳＴＭＤ３７９５−００ａによる標準試験法（Ｒｅａｐｐｒｏｖｅｄ２００６）（ＳｔａｎｄａｒｄＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｆｏｒＴｈｅｒｍａｌＦｌｏｗ，Ｃｕｒｅ，ａｎｄＢｅｈａｖｉｏｒＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰｏｕｒａｂｌｅＴｈｅｒｍｏｓｅｔｔｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓｂｙＴｏｒｑｕｅＲｈｅｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定した合計硬化時間を意味する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で、型キャビティ（２０）に関して使用される“実質的に円形の断面”なる用語は、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓ（２２）から囲壁部（１５）の垂直内部境界（１８）にわたってｘ−ｙ面（３０）上に投影される型キャビティ（２０）の最大半径ｒ_Ｃが、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓ（２２）から垂直内部境界（１８）にわたってｘ−ｙ面（３０）上に投影される型キャビティ（２０）の最小半径ｒ_Ｃより２０％以下の差で長いことを意味する。（図１参照。）

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“型キャビティ”なる用語は、型基部（１２）の水平内部境界（１４）および囲壁部（１５）の垂直内部境界（１８）によって定められる体積を意味する。（図１〜２参照。）

本明細書および添付の特許請求の範囲で、第２の特徴（例えば、軸、ｘ−ｙ面）に対する第１の特徴（例えば、水平内部境界；垂直内部境界）に関して使用される“実質的に垂直”なる用語は、第１の特徴が、第２の特徴に対して８０〜１００°の角度であることを意味する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で、第２の特徴（例えば、軸、ｘ−ｙ面）に対する第１の特徴（例えば、水平内部境界；垂直内部境界）に関して使用される“本質的に垂直”なる用語は、第１の特徴が、第２の特徴に対して８５〜９５°の角度であることを意味する。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する“密度欠陥”なる用語は、研磨層において、研磨層の他の領域と比較して大幅に低い充填剤濃度を有する領域を意味する。密度欠陥は、研磨層を照明台の上に置いて肉眼で観察することにより検出可能であり、密度欠陥は、研磨層の他の領域と比較して著しく高い透明度を有する領域として観察される。

本明細書および添付の特許請求の範囲で、ノズル開口部に関して使用される“ノズル開口部半径またはｒ_ＮＯ”なる用語は、ノズル開口部を完全に塞ぐことのできる最小円ＳＣの半径ｒ_ＳＣを意味する。すなわち、ｒ_ＮＯ＝ｒ_ＳＣである。例として、図７ａおよび７ｂについて言及する。図７ａは、半径ｒ_ＳＣ（６４ａ）を有する最小円ＳＣ（６３ａ）によって完全に塞がれたノズル開口部（６２ａ）を示す平面図であり、ここで、ノズル開口部は円形である。図７ｂは、半径ｒ_ＳＣ（６４ｂ）を有する最小円ＳＣ（６３ｂ）によって完全に塞がれたノズル開口部（６２ｂ）を示す平面図であり、ここで、ノズル開口部は非円形である。好ましくは、ｒ_ＮＯは５〜１３mmである。より好ましくは、ｒ_ＮＯは８〜１０mmである。

本発明の方法で用いられる型（１０）の型基部（１２）は、型キャビティ（２０）の水平内部境界（１４）を定める。（例えば、図１〜２参照。）好ましくは、型キャビティ（２０）の水平内部境界（１４）は平坦である。より好ましくは、型キャビティ（２０）の水平内部境界（１４）は、平坦であり、かつ型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに対して実質的に垂直である。最も好ましくは、型キャビティ（２０）の水平内部境界（１４）は、平坦であり、かつ型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに対して本質的に垂直である。

本発明の方法で用いられる型（１０）の囲壁部（１５）は、型キャビティ（２０）の垂直内部境界（１８）を定める。（例えば、図１〜２参照。）好ましくは、囲壁部は、ｘ−ｙ面（３０）に対して実質的に垂直な、型キャビティ（２０）の垂直内部境界（１８）を定める。より好ましくは、囲壁部は、ｘ−ｙ面（３０）に対して本質的に垂直な、型キャビティ（２０）の垂直内部境界（１８）を定める。

型キャビティ（２０）は、ｚ−軸と一致し、型基部（１２）の水平内部境界（１４）と中心点（２１）で交差する中心軸Ｃ_ａｘｉｓ（２２）を有する。好ましくは、中心点（２１）は、ｘ−ｙ面（３０）上に投影される型キャビティ（２０）の断面Ｃ_{ｘ−ｓｅｃｔ}（２４）の幾何学的中心に位置する。（例えば、図１〜３参照。）

ｘ−ｙ面上に投影される型キャビティの断面Ｃ_{ｘ−ｓｅｃｔ}は、規則的または不規則的ないずれの二次元形状であってもよい。好ましくは、型キャビティの断面Ｃ_{ｘ−ｓｅｃｔ}は、多角形および楕円形から選ばれる。より好ましくは、型キャビティの断面Ｃ_{ｘ−ｓｅｃｔ}は、平均半径ｒ_Ｃを有する実質的に円形の断面である（ここで、好ましくは、ｒ_Ｃが２０〜１００cm；より好ましくは、ｒ_Ｃが２５〜６５cm；最も好ましくは、ｒ_Ｃが４０〜６０cmである）。最も好ましくは、型キャビティは、実質的に円形の断面Ｃ_{ｘ−ｓｅｃｔ}を有する略直円柱形状領域の形状であり、ここで、型キャビティは、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓと一致する対称軸Ｃ_{ｘ−ｓｙｍ}を有し、上記直円柱形状領域は、以下に定義される断面積Ｃ_{ｘ−ａｒｅａ}を有する：

ここで、ｒ_Ｃはｘ−ｙ面上に投影される型キャビティの断面積Ｃ_{ｘ−ａｒｅａ}の平均半径であり、ｒ_Ｃは２０〜１００cm（より好ましくは２５〜６５cm；最も好ましくは４０〜６０cm）である。

型キャビティ（２０）は、ドーナツ穴領域（４０）およびドーナツ領域（５０）を有している。（例えば、図２〜３参照。）

好ましくは、型キャビティ（２０）のドーナツ穴領域（４０）は、型キャビティ（２０）内の直円柱形状領域であり、この領域は、ｘ−ｙ面（３０）上に円形断面ＤＨ_{ｘ−ｓｅｃｔ}（４４）を投影し、ドーナツ穴領域対称軸ＤＨ_ａｘｉｓ（４２）を有し、このＤＨ_ａｘｉｓは、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓおよびｚ−軸と一致する。（例えば、図２〜３参照。）ドーナツ穴領域（４０）の円形断面ＤＨ_{ｘ−ｓｅｃｔ}（４４）は、以下に定義される断面積ＤＨ_{ｘ−ａｒｅａ}を有している：

ここで、ｒ_ＤＨは、ドーナツ穴領域の円形断面ＤＨ_{ｘ−ｓｅｃｔ}（４４）の半径（４６）である。好ましくは、ｒ_ＤＨ≧ｒ_ＮＯである（より好ましくは、ｒ_ＤＨは５〜２５mmであり、最も好ましくは、ｒ_ＤＨは８〜１５mmである）。

好ましくは、型キャビティ（２０）のドーナツ領域（５０）は、型キャビティ（２０）内のトロイド形状領域であり、この領域は、ｘ−ｙ面（３０）上に環状断面Ｄ_{ｘ−ｓｅｃｔ}（５４）を投影し、ドーナツ領域対称軸Ｄ_ａｘｉｓ（５２）を有し、このＤ_ａｘｉｓは、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓおよびｚ−軸と一致する。（例えば、図２〜３参照。）ドーナツ領域（５０）の環状断面Ｄ_{ｘ−ｓｅｃｔ}（５４）は、以下に定義される断面積Ｄ_{ｘ−ａｒｅａ}を有する：

ここで、Ｒ_Ｄはドーナツ領域の環状断面Ｄ_{ｘ−ｓｅｃｔ}の長半径（５６）であり、ｒ_Ｄはドーナツ領域の環状断面Ｄ_{ｘ−ｓｅｃｔ}の短半径（５８）であり、ｒ_Ｄ≧ｒ_ＤＨであり、Ｒ_Ｄ＞ｒ_Ｄであり、Ｒ_Ｄ＜ｒ_Ｃである。好ましくは、ｒ_Ｄ≧ｒ_ＤＨであり、ｒ_Ｄは５〜２５mmである。より好ましくは、ｒ_Ｄ≧ｒ_ＤＨであり、ｒ_Ｄは８〜１５mmである。好ましくは、ｒ_Ｄ≧ｒ_ＤＨであり、Ｒ_Ｄ＞ｒ_Ｄであり、Ｒ_Ｄ≦（Ｋ＊ｒ_Ｃ）であり、ここでＫは０．０１〜０．２（より好ましくは、Ｋは０．０１４〜０．１、最も好ましくは、Ｋは０．０４〜０．０８６）である。より好ましくは、ｒ_Ｄ≧ｒ_ＤＨであり、Ｒ_Ｄ＞ｒ_Ｄであり、Ｒ_Ｄは２０〜１００mm（より好ましくは、Ｒ_Ｄは２０〜８０mm、最も好ましくは、Ｒ_Ｄは２５〜５０mm）である。

装填時間ＣＰ（秒）の長さは、広い範囲で変化させることができる。例えば、装填時間ＣＰの長さは、型キャビティの大きさ、平均装填速度ＣＲ_ａｖｇ、および硬化性混合物の物性（例えば、ゲル化時間）に依存することが考えられる。好ましくは、装填時間ＣＰは６０〜９００秒（より好ましくは、６０〜６００秒、最も好ましくは、１２０〜３６０秒）である。通常、装填時間ＣＰは、硬化性混合物が示すゲル化時間によって制約される。好ましくは、装填時間ＣＰは、型キャビティに装填されている硬化性混合物が示すゲル化時間より短い、またはそのゲル化時間と等しい時間である。より好ましくは、装填時間ＣＰは、硬化性混合物が示すゲル化時間より短い時間である。

装填速度ＣＲ（kg／sec）は、装填時間ＣＰの途中で変化させることができる。例えば、装填速度ＣＲは、断続的であってもよい。すなわち、装填速度ＣＲは、装填時間の途中で一回またはそれ以上の回数、一時的にゼロまで低下させることができる。好ましくは、硬化性混合物は、装填時間の全体にわたって本質的に一定の速度で型キャビティに装填される。より好ましくは、硬化性混合物は、装填時間ＣＰの全体にわたって本質的に一定の速度で型キャビティに装填され、その平均装填速度ＣＲ_ａｖｇは０．０１５〜２kg／sec（より好ましくは、０．０１５〜１kg／sec、最も好ましくは、０．０８〜０．４kg／sec）である。

装填時間ＣＰは、初期段階、転移段階および残段階として区別される三つの個別の段階に分割される。初期段階の開始は、装填時間ＣＰの開始に相当する。初期段階の終了後、直ちに転移段階の開始となる。転移段階の終了後、直ちに残段階の開始となる。残段階の終了は、装填時間ＣＰの終了に相当する。

ノズルは、装填時間ＣＰの間に、ノズル開口部の位置が三次元の全ての次元で場所を変えるように移動または変形（例えば、収縮）する。ノズル（６０）は、ノズル開口部（６２）の位置が、装填時間ＣＰの間に、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓ（１２２）に沿って型基部（１１２）に対して移動し、その結果、硬化性混合物（７０）が型キャビティ（１２０）内に溜められる際に、ノズル開口部（６２）の位置が硬化性混合物（７０）の上面（７２）の上方に維持されるように、装填時間ＣＰの間に移動または変形（例えば、収縮）する。（図４ａおよび４ｂ参照。）好ましくは、ノズル開口部（６２）の位置は、装填時間ＣＰの間に、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓ（１２２）に沿って型基部（１１２）に対して移動し、その結果、硬化性混合物（７０）が型キャビティ（１２０）内に溜められる際に、硬化性混合物（７０）の上面（７２）の上方の高度（６５）にノズル開口部（６２）の位置が維持される。ここで、高度は、＞０〜３０mm（より好ましくは、＞０〜２０mm、最も好ましくは、５〜１０mm）である。（図４ｂ参照。）型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに沿ったノズル開口部の位置の移動（すなわち、ｚ次元での移動）は、装填時間の間において一時的に停止してもよい。好ましくは、ノズル開口部の位置は、各転移段階転移点ＴＰ_ＴＰ（そのような転移点がある場合）および各残段階転移点ＴＰ_ＲＰにおいて、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに対するその動きを一時的に停止する（すなわち、ノズル開口部の位置のｚ次元での動きが一時的に停止する）。

ノズル開口部の位置は、装填時間の初期段階の全体にわたって（すなわち、初期段階の継続する間）、型キャビティのドーナツ穴領域内にある。ノズル開口部の位置は、初期段階の全体にわたって固定させておくことができ、この場合、初期段階開始点ＳＰ_ＩＰおよび初期段階終点ＥＰ_ＩＰは、同じ位置である（すなわち、ＳＰ_ＩＰ＝ＥＰ_ＩＰ）。好ましくは、ＳＰ_ＩＰ＝ＥＰ_ＩＰの時、初期段階は、＞０〜９０秒の長さ（より好ましくは、＞０〜６０秒の長さ、最も好ましくは、５〜３０秒の長さ）である。最も好ましくは、ノズル開口部の位置は、装填時間の初期段階の開始から、型キャビティ内の硬化性混合物の上面が上昇し始め、その時点で転移段階が開始されるまで固定された状態にある。ここで、初期段階開始点ＳＰ_ＩＰ（８０）および初期段階終点ＥＰ_ＩＰ（８１ａ）（この終点は、転移段階開始点ＳＰ_ＴＰ（８２ａ）と一致する）は、型キャビティ（２２０）のドーナツ穴領域（１４０）内にある、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓ（２２２）に沿った同じ位置である。好ましくは、ドーナツ穴領域（１４０）は、直円柱であり、ドーナツ穴の対称軸ＤＨ_ａｘｉｓ（１４２）は、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓ（２２２）およびｚ−軸と一致する。（図５ａ〜５ｃ参照。）ノズル開口部の位置は、初期段階の間において移動することができ、この場合、初期段階開始点ＳＰ_ＩＰは、初期段階終点ＥＰ_ＩＰとは異なる（すなわち、ＳＰ_ＩＰ≠ＥＰ_ＩＰ）。好ましくは、ＳＰ_ＩＰ≠ＥＰ_ＩＰの時、初期段階は、＞０〜（ＣＰ−１０．０２）秒の長さであり、ここで、ＣＰは装填時間（秒）である。より好ましくは、ＳＰ_ＩＰ≠ＥＰ_ＩＰの時、初期段階は、＞０〜（ＣＰ−３０）秒の長さであり、ここで、ＣＰは装填時間（秒）である。最も好ましくは、装填時間の初期段階の際に型キャビティ（２２０）内の硬化性材料の上面が上昇する時、ノズル開口部の位置は、好ましくは、型キャビティ（２２０）のドーナツ穴領域（１４０）内を型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓ（２２２）に沿って、初期段階開始点ＳＰ_ＩＰ（８０）から初期段階終点ＥＰ_ＩＰ（８１ｂ）（この終点は、転移段階開始点ＳＰ_ＴＰ（８２ｂ）と一致する）へと移動し、その結果、硬化性材料が型キャビティ（２２０）内に溜められる際に、ノズル開口部の位置は、装填時間の初期段階の全体にわたって硬化性材料の上面の上方の高度に維持される。（図５ａ〜５ｃ参照。）

ノズル開口部の位置は、装填時間の転移段階の間に、型キャビティのドーナツ穴領域内の地点からドーナツ領域内の地点へと移動する。好ましくは、転移段階は、０．０２〜３０秒の長さ（より好ましくは、０．２〜５秒の長さ、最も好ましくは、０．６〜２秒の長さ）である。好ましくは、ノズル開口部の位置は、転移段階の間に、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに対して１０〜７０mm／sec（より好ましくは、１５〜３５mm／sec、最も好ましくは、２０〜３０mm／sec）の平均速度で移動する。好ましくは、ノズル開口部の位置は、各転移段階転移点ＴＰ_ＴＰ（そのような転移点がある場合）および転移段階終点ＥＰ_ＴＰにおいて、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに対するその動きを一時的に停止する（すなわち、ｘおよびｙ次元での動きが一時的に停止する）。好ましくは、ノズル開口部の位置は、転移段階の間に、転移段階開始点ＳＰ_ＴＰから、いずれかの転移段階転移点ＴＰ_ＴＰを通って、転移段階終点ＥＰ_ＴＰへと型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに対して一定の速度で移動する。好ましくは、転移段階の間に、ノズル開口部の位置は、転移段階開始点ＳＰ_ＴＰから、複数の転移段階転移点ＴＰ_ＴＰを通って、転移段階終点ＥＰ_ＴＰへと移動し、この場合、ｘ−ｙ面上に投影される転移段階の経路は、略曲線の形状である（より好ましくは、転移段階の経路は、略螺旋状緩和曲線の形状である）。最も好ましくは、転移段階の間に、ノズル開口部の位置は、転移段階開始点ＳＰ_ＴＰから転移段階終点ＥＰ_ＴＰへと直接移動し、この場合、ｘ−ｙ面上に投影される転移段階の経路は、直線である。

図５ａ〜５ｃは、中心軸Ｃ_ａｘｉｓ（２２２）；対称軸ＤＨ_ａｘｉｓ（１４２）を有する直円柱形状のドーナツ穴領域（１４０）；および対称軸Ｄ_ａｘｉｓ（１５２）を有するトロイド形状のドーナツ領域（１５０）を有する型キャビティ（２２０）内での三つの異なる転移段階の経路を示す図であり、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓ（２２２）、ドーナツ穴の対称軸ＤＨ_ａｘｉｓ（１４２）およびドーナツ領域の対称軸Ｄ_ａｘｉｓ（１５２）は、それぞれｚ軸に一致する。図５ａ〜５ｃに示される転移段階の第１の経路は、型キャビティ（２２０）のドーナツ穴領域（１４０）内の転移段階開始点ＳＰ_ＴＰ（８２ａ）から始まり、型キャビティ（２２０）のドーナツ領域（１５０）内の転移段階終点ＥＰ_ＴＰ（８９）へと直接進行する。この場合、転移段階の経路８３ａは、単一直線（８４）としてｘ−ｙ面（１３０）上に投影される。図５ａ〜５ｃに示される転移段階の第２の経路は、型キャビティ（２２０）のドーナツ穴領域（１４０）内の転移段階開始点ＳＰ_ＴＰ（８２ｂ）から始まり、型キャビティ（２２０）のドーナツ領域（１５０）内の転移段階終点ＥＰ_ＴＰ（８９）へと直接進行する。この場合、転移段階の経路８３ｂは、単一直線（８４）としてｘ−ｙ面（１３０）上に投影される。図５ａ〜５ｃに示される転移段階の第３の経路は、ドーナツ穴領域（１４０）内の転移段階開始点ＳＰ_ＴＰ（８２ａ）から始まり、ドーナツ穴領域（１４０）内の転移段階転移点ＴＰ_ＴＰ（８８）を通って転移し、ドーナツ領域（１５０）内に位置する転移段階終点ＥＰ_ＴＰ（８９）へと進行する。この場合、転移段階の経路（８５）は、一対の接続線（８７）としてｘ−ｙ面（１３０）上に投影される。なお、転移段階終点ＥＰ_ＴＰ（８９）は、残段階開始点ＳＰ_ＲＰ（９０）に相当する（すなわち、これらは同じ位置である）。

装填時間の残段階の間において、ノズル開口部の位置は、ドーナツ領域内にある（すなわち、装填時間の残段階の一部の間においては、ノズル開口部の位置はドーナツ穴領域を通過してもよく、ドーナツ穴領域内にあってもよい）。好ましくは、ノズル開口部の位置は、装填時間の残段階の全体にわたって（すなわち、残段階の継続する間）ドーナツ領域内にある。好ましくは、残段階は、≧１０秒の長さである。より好ましくは、残段階は、１０〜＜（ＣＰ−０．２）秒の長さであり、ここで、ＣＰは装填時間（秒）である。さらに好ましくは、残段階は、３０〜＜（ＣＰ−０．２）秒の長さであり、ここで、ＣＰは装填時間（秒）である。最も好ましくは、残段階は、０．６６＊ＣＰ〜＜（ＣＰ−０．２）秒の長さであり、ここで、ＣＰは装填時間（秒）である。好ましくは、ノズル開口部の位置は、残段階の間において、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに対して１０〜７０mm／sec（より好ましくは、１５〜３５mm／sec、最も好ましくは、２０〜３０mm／sec）の平均速度で移動する。好ましくは、ノズル開口部の位置は、各残段階転移点ＴＰ_ＲＰにおいて、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに対するその動きを一時的に停止することができる（すなわち、ｘおよびｙ次元でのノズル開口部の位置の動きが一時的に停止してもよい）。好ましくは、ノズル開口部の位置は、残段階の間において、残段階開始点ＳＰ_ＲＰから、各残段階転移点ＴＰ_ＲＰを通って、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに対して一定の速度で移動する。好ましくは、残段階の間において、ノズル開口部の位置は、残段階開始点ＳＰ_ＲＰから、複数の残段階転移点ＴＰ_ＲＰを通って移動し、この場合、残段階の経路は、連続した接続線としてｘ−ｙ面上に投影される。好ましくは、残段階転移点ＴＰ_ＲＰは、全て型キャビティのドーナツ領域内に位置している。好ましくは、残段階の経路によってｘ−ｙ面上に投影される連続した接続線は、円形、または型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓからの距離が変化していく二次元の略螺旋形の形状である。好ましくは、残段階の経路によってｘ−ｙ面上に投影される連続した接続線は、二次元の略螺旋形の形状であり、ここで、連続した残段階転移点ＴＰ_ＲＰは、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓからの距離を増加または減少させながらｘ−ｙ面上に投影される。より好ましくは、残段階の経路によってｘ−ｙ面上に投影される連続した接続線は、略円形の形状であり、ここで、連続した残段階転移点ＴＰ_ＲＰは、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓからの距離を均等にしてｘ−ｙ面上に投影され、残段階の経路によってｘ−ｙ面上に投影される連続した接続線は、規則的（すなわち、等辺および等角）多角形である。好ましくは、上記規則的多角形は、≧５個の辺（より好ましくは、≧８個の辺、最も好ましくは、≧１０個の辺；好ましくは、≦１００個の辺、より好ましくは、≦５０個の辺、最も好ましくは、≦２０個の辺）を有する。最も好ましくは、残段階の経路は、略ヘリックス（三次元螺旋）の形状である。すなわち、残段階の間において、型キャビティ内に溜められている硬化性混合物の上面から上方に所望の高度を維持するために、ノズル開口部の位置が型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに沿って移動を続け、一方、それと同時にノズル開口部の位置が辿る経路は、ｘ−ｙ面上に規則的多角形を投影する（好ましくは、この規則的多角形は、５〜１００個の辺、より好ましくは、５〜５０個の辺、さらに好ましくは、８〜２５個の辺、最も好ましくは、８〜１５個の辺を有する）。

図６ａ〜６ｃは、中心軸Ｃ_ａｘｉｓ（２２２）；対称軸ＤＨ_ａｘｉｓ（１４２）を有する直円柱形状のドーナツ穴領域（１４０）；および対称軸Ｄ_ａｘｉｓ（１５２）を有するトロイド形状のドーナツ領域（１５０）を有する型キャビティ（２２０）内において略ヘリックス（三次元螺旋）の形状で表される、好ましい残段階の経路（９５）の一部を示す図である。ここで、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓ（２２２）、ドーナツ穴の対称軸ＤＨ_ａｘｉｓ（１４２）およびドーナツの対称軸Ｄ_ａｘｉｓ（１５２）は、それぞれｚ軸に一致する。残段階の経路（９５）は、型キャビティ（２２０）のドーナツ領域（１５０）内の残段階開始点ＳＰ_ＲＰ（９０）から始まり、型キャビティ（２２０）のドーナツ領域（１５０）内の複数の残段階転移点ＴＰ_ＲＰ（９２）を通って進行する。ここで、全ての残段階転移点ＴＰ_ＲＰは、型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓ（２２２）から均等の距離にあり、残段階の経路（９５）は、規則的十面体（１００）を形成する十本の等しい長さの線（９７）としてｘ−ｙ面（１３０）上に投影される。なお、残段階開始点ＳＰ_ＲＰ（９０）は、転移段階終点ＥＰ_ＴＰ（８９）に相当する（すなわち、それらは同じ位置である）。

好ましくは、硬化性混合物は、液体プレポリマー材料および複数の微小成分を含み、ここで複数の微小成分は、液体プレポリマー材料中に均一に分散している。

液体プレポリマー材料は、好ましくは、重合（すなわち硬化）して、ポリ（ウレタン）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ナイロン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリスチレン、アクリル系ポリマー、ポリ尿素、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリエチレンイミン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキサイド、ポリオレフィン、ポリアクリル酸アルキル、ポリメタクリル酸アルキル、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリケトン、エポキシ、シリコーン、エチレンプロピレンジエン単量体から形成されたポリマー、タンパク質、多糖、ポリアセテート、およびこれらのうちの少なくとも二つの組み合せから選択される材料を形成する。好ましくは、液体プレポリマー材料は、重合によりポリ（ウレタン）を含む材料を形成する。より好ましくは、液体プレポリマー材料は、重合によりポリウレタンを含む材料を形成する。最も好ましくは、液体プレポリマー材料は、重合（硬化）によりポリウレタンを形成する。

好ましくは、液体プレポリマー材料は、ポリイソシアネート含有材料を含む。より好ましくは、液体プレポリマー材料は、ポリイソシアネート（例えば、ジイソシアネート）と水酸基含有材料との反応生成物を含む。

好ましくは、ポリイソシアネートは、メチレンビス４，４’−シクロヘキシル−イソシアネート；シクロヘキシルジイソシアネート；イソホロンジイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネート；プロピレン−１，２−ジイソシアネート；テトラメチレン−１，４−ジイソシアネート；１，６−ヘキサメチレン−ジイソシアネート；ドデカン−１，１２−ジイソシアネート；シクロブタン−１，３−ジイソシアネート；シクロヘキサン−１，３−ジイソシアネート；シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート；１−イソシアナト−３，３，５−トリメチル−５−イソシアナトメチルシクロヘキサン；メチルシクロヘキシレンジイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネートのトリイソシアネート；２，４，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジイソシアネートのトリイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネートのウレトジオン；エチレンジイソシアネート；２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート；２，４，４−トリ−メチルヘキサメチレンジイソシアネート；ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート；およびこれらの組み合せから選択される。最も好ましくは、ポリイソシアネートは脂肪族であり、１４パーセント未満の未反応イソシアネート基を有する。

好ましくは、本発明で用いられる水酸基含有材料は、ポリオールである。ポリオールの例としては、例えば、ポリエーテルポリオール、（部分的および完全に水素化された誘導体を含む）水酸基末端ポリブタジエン、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール、およびこれらの混合物が挙げられる。

好ましいポリオールとしては、ポリエーテルポリオールが挙げられる。ポリエーテルポリオールの例としては、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（“ＰＴＭＥＧ”）、ポリエチレンプロピレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、およびこれらの混合物が挙げられる。炭化水素鎖は、飽和または不飽和結合、および置換または無置換の芳香族および環状基を有していてもよい。好ましくは、本発明のポリオールは、ＰＴＭＥＧを含む。好適なポリエステルポリオールとしては、ポリエチレンアジペートグリコール；ポリブチレンアジペートグリコール；ポリエチレンプロピレンアジペートグリコール；ｏ−フタレート−１，６−ヘキサンジオール；ポリ（ヘキサメチレンアジペート）グリコール；およびこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。炭化水素鎖は、飽和もしくは不飽和結合、または置換もしくは無置換の芳香族および環状基を有していてもよい。好適なポリカプロラクトンポリオールとしては、１，６−ヘキサンジオール開始ポリカプロラクトン；ジエチレングリコール開始ポリカプロラクトン；トリメチロールプロパン開始ポリカプロラクトン；ネオペンチルグリコール開始ポリカプロラクトン；１，４−ブタンジオール開始ポリカプロラクトン；ＰＴＭＥＧ開始ポリカプロラクトン；およびこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。炭化水素鎖は、飽和もしくは不飽和結合、または置換もしくは無置換の芳香族および環状基を有していてもよい。好適なポリカーボネートとしては、ポリフタレートカーボネートおよびポリ（ヘキサメチレンカーボネート）グリコールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

好ましくは、複数の微小成分は、封入気泡、中空ポリマー材料（すなわち、微小球）、液体充填中空ポリマー材料、水溶性材料（例えば、シクロデキストリン）および不溶相材料（例えば、鉱物油）から選択される。好ましくは、複数の微小成分は、ポリビニルアルコール、ペクチン、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、ポリヒドロキシエーテルアクリライト、デンプン、マレイン酸共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリウレタン、シクロデキストリンおよびこれらの組み合せ（例えば、Ｓｕｎｄｓｖａｌｌ、ＳｗｅｄｅｎのＡｋｚｏＮｏｂｅｌから入手可能なＥｘｐａｎｃｅｌ（商標））などの微小球である。微小球は、例えば、分岐化、ブロッキングおよび架橋により化学的に修飾することにより、溶解性、膨潤性および他の物性を変化させることができる。好ましくは、微小球は１５０μm未満の平均径、より好ましくは、５０μm未満の平均径を有する。最も好ましくは、微小球４８は、１５μm未満の平均径を有する。なお、微小球の平均径は異なっていてもよく、サイズの異なる微小球、または異なる微小球４８の混合物を使用することができる。最も好ましい微小球の材料は、アクリロニトリルおよび塩化ビニリデンの共重合体（例えば、ＡｋｚｏＮｏｂｅｌより入手可能なＥｘｐａｎｃｅｌ（登録商標））である。

液体プレポリマー材料は、必要に応じて、さらに硬化剤を含むこともできる。好ましい硬化剤としては、ジアミンが挙げられる。好適なポリジアミンの例としては、１級および２級アミンが挙げられる。好ましいポリジアミンとしては、ジエチルトルエンジアミン（“ＤＥＴＤＡ”）；３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアミンおよびその異性体；３，５−ジエチルトルエン−２，４−ジアミンおよびその異性体（例えば、３，５−ジエチルトルエン−２，６−ジアミン）；４，４’−ビス−（ｓｅｃ−ブチルアミノ）−ジフェニルメタン；１，４−ビス−（ｓｅｃ−ブチルアミノ）−ベンゼン；４，４’−メチレン−ビス−（２−クロロアニリン）；４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）（“ＭＣＤＥＡ”）；ポリテトラメチレンオキサイド−ジ−ｐ−アミノベンゾエート；Ｎ，Ｎ’−ジアルキルジアミノジフェニルメタン；ｐ，ｐ’−メチレンジアニリン（“ＭＤＡ”）；ｍ−フェニレンジアミン（“ＭＰＤＡ”）；メチレン−ビス２−クロロアニリン（“ＭＢＯＣＡ”）；４，４’−メチレン−ビス−（２−クロロアニリン）（“ＭＯＣＡ”）；４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジエチルアニリン）（“ＭＤＥＡ”）；４，４’−メチレン−ビス−（２，３−ジクロロアニリン）（“ＭＤＣＡ”）；４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、２，２’，３，３’−テトラクロロジアミノジフェニルメタン；トリメチレングリコールジ−ｐ−アミノベンゾエート；およびこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましくは、ジアミン硬化剤は、３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアミンおよびその異性体から選択される。

硬化剤としては、ジオール、トリオール、テトラオール、および水酸基末端硬化剤を含むこともできる。好適なジオール、トリオールおよびテトラオール基としては、エチレングリコール；ジエチレングリコール；ポリエチレングリコール；プロピレングリコール；ポリプロピレングリコール；低分子量ポリテトラメチレンエーテルグリコール；１，３−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン；１，３−ビス−［２−（２−ヒドロキシエトキシ）エトキシ］ベンゼン；１，３−ビス−｛２−［２−（２−ヒドロキシエトキシ）エトキシ］エトキシ｝ベンゼン；１，４−ブタンジオール；１，５−ペンタンジオール；１，６−ヘキサンジオール；レゾルシノール−ジ−（ベータ−ヒドロキシエチル）エーテル；ヒドロキノン−ジ−（ベータ−ヒドロキシエチル）エーテル；およびこれらの混合物が挙げられる。好ましい水酸基末端硬化剤の例としては、１，３−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン；１，３−ビス−［２−（２−ヒドロキシエトキシ）エトキシ］ベンゼン；１，３−ビス−｛２−［２−（２−ヒドロキシエトキシ）エトキシ］エトキシ｝ベンゼン；１，４−ブタンジオール；およびこれらの混合物が挙げられる。水酸基末端硬化剤およびジアミン硬化剤は、飽和、不飽和の芳香族および環状基を一つ以上含むことができる。さらに、水酸基末端硬化剤およびジアミン硬化剤は、ハロゲン基を一つ以上含むことができる。

好ましくは、ケーキを薄く切り出し、または同様に薄片化して、所望の厚さを有する複数の研磨層を形成する。

好ましくは、本発明のケミカルメカニカルポリッシングパッド用の研磨層の形成方法は、窓用ブロックを準備し、その窓用ブロックを型キャビティ内に設置する工程をさらに含む。窓用ブロックは、硬化性混合物が型キャビティに添加される前または後に型キャビティ内に設置することができる。好ましくは、窓用ブロックは、硬化性混合物が型キャビティに添加される前に型キャビティ内に設置される。好ましくは、本発明の方法は、窓用ブロックを型基部（好ましくは、型基部の水平内部境界）に固定する工程をさらに含む。好ましくは、本発明の方法は、窓用ブロック接着剤を準備し、窓用ブロックを型基部（好ましくは、型基部の水平内部境界）に固定する工程をさらに含む。窓用ブロックを型基部に固定することにより、ケーキを複数の研磨層へ薄片化する（例えば、薄く切り出す）際の窓の変形（例えば、窓が研磨層から外側に向かって膨らむ変形）の発生が軽減されると考えられる。

ケミカルメカニカルポリッシングパッドに用いるのに適した窓用ブロックの構成は、この分野において公知である。

好ましくは、本発明の方法を用いて製造されたケーキは、ノズル開口部の位置が装填時間ＣＰの全体にわたって型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに沿って一次元でのみ移動する（すなわち、硬化性材料が型キャビティ内に溜められる際に、硬化性材料の上面の上方に設定された高度にノズル開口部の位置を維持する目的のみで移動する）以外は本発明と同様のプロセスで製造されたケーキと比較して少ない数の密度欠陥を含む。より好ましくは、本発明の方法を用いて製造されたケーキによれば、密度欠陥を有さない研磨層が、ケーキ当たり少なくとも５０％（より好ましくは、少なくとも７５％、最も好ましくは、少なくとも１００％）多い割合で提供される。さらに好ましくは、型キャビティは、平均半径ｒ_Ｃを有する実質的に円形の断面を有し、ここでｒ_Ｃは４０〜６０cmであり、本発明の方法を用いて製造されたケーキは、ノズル開口部の位置が装填時間ＣＰの全体にわたって型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに沿って一次元でのみ移動する以外は本発明と同様のプロセスで製造されたケーキと比較した場合、密度欠陥を有さない研磨層の数が２倍に増加（より好ましくは、３倍に増加）する。

Claims

下記の工程を含む、ケミカルメカニカルポリッシングパッド用の研磨層を形成する方法：
型基部および囲壁部を有する型を準備する工程であって、前記型基部および前記囲壁部は、型キャビティを定め、前記型基部は、ｘ−ｙ面に沿って配向しており、前記型キャビティは、ｘ−ｙ面に対して垂直な中心軸Ｃ_ａｘｉｓを有し、前記型キャビティは、ドーナツ穴領域およびドーナツ領域を有する工程；
液体プレポリマー材料を準備する工程；
複数の微小成分を準備する工程；
ノズル開口部を有するノズルを準備する工程；
前記液体プレポリマー材料と前記複数の微小成分とを混合して硬化性混合物を形成する工程；
前記硬化性混合物を前記ノズル開口部を介して前記型キャビティに装填時間ＣＰの間に装填する工程であって、
装填時間ＣＰは、初期段階、転移段階および残段階として区別される三つの個別の段階に分割され；
前記ノズル開口部は、ある位置を有しており、そのノズル開口部の位置は、前記硬化性混合物が前記型キャビティ内に溜められる際に前記ノズル開口部の位置が前記型キャビティ内の前記硬化性混合物の上面の上方に維持されるように、前記装填時間ＣＰの間に前記型基部に対して前記型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに沿って移動し；
前記ノズル開口部の位置は、前記初期段階の全体にわたって前記ドーナツ穴領域内にあり；
前記ノズル開口部の位置は、前記転移段階の際に前記ドーナツ穴領域内にある状態から前記ドーナツ領域内にある状態へ転移し；
前記ノズル開口部の位置は、前記残段階の際に前記ドーナツ領域内にあり；
前記型キャビティが、型キャビティの中心軸Ｃ _ａｘｉｓに対して対称であり；
前記型キャビティが実質的に円形の断面Ｃ _{ｘ−ｓｅｃｔ} を有する略直円柱形状領域の形状であり；
前記型キャビティが、前記型キャビティの中心軸Ｃ _ａｘｉｓと一致する対称軸Ｃ _{ｘ−ｓｙｍ} を有しており；
前記直円柱形状領域が、以下に定義される断面積Ｃ _{ｘ−ａｒｅａ} を有し、

ここで、ｒ _Ｃはｘ−ｙ面上に投影される前記型キャビティの断面積Ｃ _{ｘ−ａｒｅａ} の平均半径であり；
前記ドーナツ穴領域が、ｘ−ｙ面上に円形断面ＤＨ _{ｘ−ｓｅｃｔ} を投影し対称軸ＤＨ _ａｘｉｓを有する、前記型キャビティ内の直円柱形状領域であり；
前記ドーナツ穴が、以下に定義される断面積ＤＨ _{ｘ−ａｒｅａ} を有し、

ここで、ｒ _ＤＨは前記ドーナツ穴領域の円形断面ＤＨ _{ｘ−ｓｅｃｔ} の半径であり；
前記ドーナツ領域が、ｘ−ｙ面上に環状断面Ｄ _{ｘ−ｓｅｃｔ} を投影しドーナツ領域対称軸Ｄ _ａｘｉｓを有する、前記型キャビティ内のトロイド形状領域であり；
前記環状断面Ｄ _{ｘ−ｓｅｃｔ} が、以下に定義される断面積Ｄ _{ｘ−ａｒｅａ} を有し、

ここで、Ｒ _Ｄは前記ドーナツ領域の環状断面Ｄ _{ｘ−ｓｅｃｔ} の長半径であり：
ｒ _Ｄは前記ドーナツ領域の環状断面Ｄ _{ｘ−ｓｅｃｔ} の短半径であり：
ｒ _Ｄ ≧ｒ _ＤＨであり；Ｒ _Ｄ＞ｒ _Ｄであり：
Ｒ _Ｄ＜ｒ _Ｃであり：
Ｃ _{ｘ−ｓｙｍ} 、ＤＨ _ａｘｉｓおよびＤ _ａｘｉｓのそれぞれが、ｘ−ｙ面に対して垂直である、工程；
前記型キャビティ内の前記硬化性混合物をケーキへと硬化させる工程；および
前記ケーキから研磨層を得る工程。
前記型基部が前記型キャビティの水平内部境界を定め、前記水平内部境界が平坦である、請求項１に記載の方法。
前記残段階の間において、前記ノズル開口部の位置が、前記型キャビティの中心軸Ｃ_ａｘｉｓに対するその動きを一時的に停止する、請求項１に記載の方法。
Ｒ_Ｄ≦（Ｋ＊ｒ_Ｃ）であり、Ｋが０．０１〜０．２である、請求項１に記載の方法。
ｒ_Ｄ＝ｒ_ＤＨであり；ｒ_Ｄが５〜２５mmであり；Ｒ_Ｄが２０〜１００mmであり；ｒ_Ｃが２０〜１００cmである、請求項１に記載の方法。
前記ケーキから研磨層を得る工程が、ケーキを、複数の研磨層へと薄く切り出すことを含む、請求項１に記載の方法。
前記硬化性混合物が、前記装填時間ＣＰにわたって本質的に一定の速度で前記型キャビティに装填され、その平均装填速度ＣＲ _ａｖｇが、０．０８〜０．４kg／secである、請求項１に記載の方法。
前記ノズル開口部の位置が、前記転移段階の間に、前記型キャビティの中心軸Ｃ _ａｘｉｓに対して１０〜７０mm／secの平均速度で移動し、
前記ノズル開口部の位置が、前記残段階の間に、前記型キャビティの中心軸Ｃ _ａｘｉｓに対して１０〜７０mm／secの平均速度で移動する、請求項１に記載の方法。
前記転移段階の間に、前記ノズル開口部の位置が、残段階開始点ＳＰ _ＲＰから、複数の残段階転移点ＴＰ _Ｒを通って移動し、
前記残段階の間に、前記残段階の経路が、連続した接続線としてｘ−ｙ面上に投影され、
前記複数の残段階転移点ＴＰ _Ｒが、すべて前記型キャビティの前記ドーナツ領域内に位置し、
前記接続線が、略円形、または型キャビティの中心軸Ｃ _ａｘｉｓからの距離が変化していく二次元の略螺旋形の形状である、請求項１に記載の方法。
前記転移段階が、０．２〜５秒の長さであり、
前記残段階が、１０〜＜（ＣＰ−０．２）秒の長さであり、
前記ノズル開口部の位置が、前記転移段階の間に、前記型キャビティの中心軸Ｃ _ａｘｉｓに対して２０〜３０mm／secの平均速度で移動し、
前記ノズル開口部の位置が、前記残段階の間に、前記型キャビティの中心軸Ｃ _ａｘｉｓに対して２０〜３０mm／secの平均速度で移動する、請求項８に記載の方法。