TWI765938B - 用於拋光基板的化學機械拋光墊 - Google Patents

用於拋光基板的化學機械拋光墊 Download PDF

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布萊恩Ｅ 巴頓
麥克E 米爾斯
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美商羅門哈斯電子材料Ｃｍｐ控股公司
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Abstract

提供一種用於製造供拋光半導體基板的化學機械拋光墊的雙組分組合物，所述組合物包括：未反應的異氰酸酯(NCO)濃度為按所述芳族異氰酸酯組分總固體重量計15至40重量%的液體芳族異氰酸酯組分，例如亞甲基二(異氰酸苯酯)(MDI)、具有聚醚主鏈且每分子具有5至7個羥基的多元醇的液體多元醇組分及一種或多種多元胺或二胺固化劑，其中所述反應混合物包括按所述反應混合物的總重量計50至65重量%硬鏈段材料。所述組合物在混合時固化形成聚胺基甲酸酯反應產物。亦提供由所述聚胺基甲酸酯反應產物藉由將所述組合物噴塗至模具中來製備的CMP拋光墊。

Description

用於拋光基板的化學機械拋光墊
本發明係關於用於製造化學機械平坦化(CMP)拋光墊的組合物以及由其製備的墊。更具體而言，本發明係關於用於製備CMP拋光墊的組合物，所述組合物包括液體芳族異氰酸酯組分及液體多元醇組分，所述液體多元醇組分包括按組合物的總固體重量計32至50重量%，或較佳地40至50重量%的一種或多種包括聚醚主鏈且具有5至7個羥基(或較佳地6個羥基)的多官能多元醇，且所述CMP拋光墊由其製備。
在CMP製程中，拋光墊與拋光溶液(諸如含研磨劑的拋光漿料及/或不含研磨劑的反應性液體)組合以使半導體、光學或磁性基板平坦化或維持半導體基板的平度的方式移除過量材料。持續需要具有增加的移除速率以及可接受的缺陷度及層均勻性或平坦化效能的CMP拋光墊。然而，在工業中仍存在平坦化效率(PE)與缺陷率之間的效能折衷，其中更大PE導致更多缺陷。
改良拉伸模數係對於改進PE的關鍵驅動因素。改良拉伸模數的一種方式為用異氰酸酯封端的胺基甲酸酯預聚物製備的聚胺基甲酸酯(PU)墊基質。然而，採用預聚物製備CMP墊的慣用方法涉及澆鑄或快速注射模製；在此類方法中，必須限制形成反應物的PU的反應性使得可在黏度增加過高之前填充模具，同時保持足夠高以形成具有充足硬度的墊。因此，形成反應物的PU的異氰酸酯含量受到限制，留有極小的空間來調配提供可接受的拉伸模數的可流動預聚物。此外，拉伸模數必須滿足同時保持可接受的斷裂伸長率，在形成較高拉伸模量的組合物中斷裂伸長率通常減少。
Hirose等人的美國專利公開案第US20100317263A1號揭示經機械發泡或起泡製備具有相互連接單元的耐用泡沫CMP拋光墊的方法。用於CMP拋光墊的調配物包括異氰酸酯組分（90重量%或超過90重量%二苯基甲烷二異氰酸酯，亦稱為亞甲基二(苯基異氰酸酯)（MDI））及活性氫組分（其中15至40重量%為具有三個與異氰酸酯反應的官能基以及60重量%聚己酸內酯多元醇）的雙組分混合物。在Hirose的混合物中，若低於所需量的活性氫組分係聚己酸內酯多元醇或具有三個與異氰酸酯基反應的官能基的化合物，則由其製備的墊的濕可壓縮性過低且進行polisgng。此外，具有三個與異氰酸酯反應的官能基的化合物必須具有三個此類官能基以減少濕潤條件下的膨脹且避免在拋光期間產生刮痕。參見[0052]。
本發明者試圖解決提供用於製備化學機械拋光墊的更靈活的調配物範圍的問題，所述拋光墊具有改進本體拉伸模數同時保持所希望的伸長率及可接受的缺陷度效能。
A. 根據本發明，不含溶劑及實質上不含水的雙組分調配物包括未反應的異氰酸酯（NCO）濃度為按所述芳族異氰酸酯組分的總固體重量計15至40重量%，或較佳地17.5至35重量%的液體芳族異氰酸酯組分，諸如芳族二異氰酸酯、芳族異氰尿酸酯、硬鏈段重量分率為84至100重量%或較佳地90至100重量%的直鏈異氰酸酯封端的胺基甲酸酯預聚物或其混合物；具有聚醚主鏈且具有每分子5至7個或較佳地6個羥基的多元醇的液體多元醇組分；及一種或多種多元胺或二胺，較佳地芳族二胺的固化劑，其中所述反應混合物包括按反應混合物的總重量計50至65重量%，或較佳地50至62.5重量%硬鏈段材料，且其中另外，所述其中反應混合物中胺（NH2 ）基團總莫耳數及羥基（OH）基團總莫耳數的總和與反應混合物中未反應的異氰酸酯（NCO）基團總莫耳數的化學計量比在0.8:1.0至1.1:1.0，或較佳地0.85:1.0至1.1:1.0，或較佳地0.90:1.0至1.0:1.0範圍內。
1. 根據本發明，用於製備化學機械平坦化（CMP）拋光墊的不含溶劑及實質上不含水的二組分反應混合物包括（i）一種或多種二異氰酸酯、三異氰酸酯、異氰尿酸酯或異氰酸酯封端的胺基甲酸酯預聚物化合物的液體芳族異氰酸酯組分，所述組分的未反應的異氰酸酯（NCO）濃度為按芳族異氰酸酯組分的總固體重量計15至40重量%，或較佳地17.5至35重量%，諸如選自以下的芳族二異氰酸酯：亞甲基二苯基二異氰酸酯（MDI）；甲苯二異氰酸酯（TDI）、萘二異氰酸德酯（NDI）、對苯二異氰酸酯（PPDI）；或鄰甲苯胺二異氰酸酯（TODI）；改質二苯基甲烷二異氰酸酯，諸如碳化二亞胺改質的二苯基甲烷二異氰酸酯、脲基甲酸酯改質的二苯基甲烷二異氰酸酯、縮二脲改質的二苯基甲烷二異氰酸酯；芳族異氰尿酸酯，諸如MDI的異氰尿酸酯；硬鏈段重量分率為84至100重量%，或較佳地90至100重量%的直鏈異氰酸酯封端的胺基甲酸酯預聚物，例如，MDI的直鏈異氰酸酯封端的胺基甲酸酯預聚物或具有一種或多種異氰酸酯增鏈劑的MDI二聚體；一種或多種芳族二異氰酸酯及一種或多種芳族三異氰酸酯的混合物，諸如異氰尿酸酯，例如MDI或TDI的異氰尿酸酯；以及一種或多種芳族二異氰酸酯及一種或多種芳族單異氰酸酯的混合物，諸如異氰酸苯酯，較佳地MDI或MDI的直鏈異氰酸酯封端的胺基甲酸酯預聚物或具有乙二醇、丙二醇、二丙二醇或三丙二醇的MDI二聚體；以及，分別地（ii）包括按反應混合物的總固體重量計32至50重量%或較佳地35至45重量%的一種或多種多官能多元醇的液體多元醇組分，所述多元醇包括聚醚主鏈，較佳地，聚氧化乙烯或聚氧化乙烯-共-聚氧化丙烯，且具有5至7個羥基或較佳地6個羥基，諸如具有5至7個羥基的聚烷氧基多元醇或聚乙氧基化多元醇，例如具有6個羥基的聚乙氧基化聚醚多元醇，諸如環氧乙烷封端的環氧丙烷多元醇、聚乙氧基化甘油末端封端的聚丙二醇、聚乙氧基化赤藻糖醇末端封端的聚丙二醇，或聚烷氧基化糖醇，諸如聚乙氧基化山梨醇或具有乙氧基羥基的聚乙氧基化-丙氧基化山梨醇；以及一種或多種多元胺或二胺，較佳地芳族二胺或大於2個胺官能基的芳族胺的固化劑，其中所述多元醇組分可包括按多元醇組分的總重量計至多15重量%或較佳地至多10重量%的一種或多種多元醇，諸如聚醚多元醇，如聚丙二醇（PPG）、聚四亞甲基醚二醇（PTMEG）；二醇（glycol），諸如乙二醇或丙二醇；二甘醇（diglycol），諸如二丙二醇；或其混合物，其中反應混合物包括按反應混合物的總重量計50至65重量%，或較佳地50至62.5重量%硬鏈段材料；且其中另外，反應混合物中胺（NH2 ）基團總莫耳數及羥基（OH）基團總莫耳數的總和與反應混合物中未反應的異氰酸酯（NCO）基團的總莫耳數的化學計量比在0.8:1.0至1.1:1.0，或較佳地0.85:1.0至1.1:1.0，或較佳地0.90:1.0至1.0:1.0範圍內。
2. 根據如以上項目1中所闡述的不含溶劑以及實質上不含水的本發明反應混合物，其中所述（i）芳族異氰酸酯組分及所述（ii）多元醇組分經合併以在混合時固化。
3. 根據如以上項目1或2中任一項的本發明的反應混合物，其中所述一種或多種異氰酸酯增鏈劑選自乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、二丙二醇、三丙二醇以及其混合物。
4. 根據如以上項目1、2或3中任一項的本發明的反應混合物，其中所述固化劑係選自以下的多元胺：4,4′-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺)；二乙基甲苯二胺；第三丁基甲苯二胺，諸如5-第三丁基-2,4-甲苯二胺或3-第三丁基-2,6-甲苯二胺；氯甲苯二胺；二甲基硫基二甲基硫基-甲苯二胺；1,2-雙(2-胺基苯硫基)乙烷；三亞甲基二醇二-對胺基苯甲酸酯；第三戊基甲苯二胺，諸如5-第三戊基-2,4-甲苯二胺及3-第三戊基-2,6-甲苯二胺；四氫呋喃二-對胺基苯甲酸酯；(聚)環氧丙烷二-對胺基苯甲酸酯；氯二胺基苯甲酸酯；亞甲基二苯胺，諸如4,4'-亞甲基雙苯胺；異佛爾酮二胺；1,2-二胺基環己烷；雙(4-胺基環己基)甲烷，4,4'-二胺基二苯碸，間苯二胺；二甲苯二胺；1,3-雙(胺基甲基環己烷)；以及其混合物，較佳地氯甲苯二胺或二甲基硫基甲苯二胺，諸如二甲基硫基甲苯二胺（DMTDA）以及二乙基甲苯二胺（DETDA）以及N,N'-二烷基胺基二苯基甲烷。
5. 根據本發明的另一個樣態，用於拋光基板的化學機械（CMP）拋光墊選自以下中的至少一個：包括經調適用於拋光基板的拋光層的磁性基板、光學基板及半導體基板，其中所述拋光層為聚胺基甲酸酯反應產物的雙組分反應混合物，所述反應混合物包括（i）一種或多種二異氰酸酯、三異氰酸酯、異氰尿酸酯或異氰酸酯封端的胺基甲酸酯預聚物化合物的液體芳族異氰酸酯組分，所述組分的未反應的異氰酸酯（NCO）濃度為按芳族異氰酸酯組分的總重量計15至40重量%，或較佳地17.5至35重量%，諸如芳族二異氰酸酯，例如亞甲基二苯基二異氰酸酯（MDI）、甲苯二異氰酸酯（TDI）；改質二苯基甲烷二異氰酸酯，諸如碳化二亞胺改質的二苯基甲烷二異氰酸酯、脲基甲酸酯改質的二苯基甲烷二異氰酸酯、縮二脲改質的二苯基甲烷二異氰酸酯；以及硬鏈段重量分率為84至100重量%，或較佳地90至100重量%的直鏈異氰酸酯封端的胺基甲酸酯預聚物，例如MDI的直鏈異氰酸酯封端的胺基甲酸酯預聚物或具有一種或多種異氰酸酯增鏈劑的MDI二聚體；一種或多種芳族二異氰酸酯及一種或多種芳族三異氰酸酯的混合物，諸如異氰尿酸酯，例如MDI或TDI的異氰尿酸酯；或一種或多種芳族二異氰酸酯及一種或多種芳族單異氰酸酯的混合物，諸如異氰酸苯酯，較佳地MDI或MDI的直鏈異氰酸酯封端的胺基甲酸酯預聚物，或具有乙二醇、丙二醇或二丙二醇的MDI二聚體；以及，（ii）包括按反應混合物的總重量計32至50重量%，或較佳地35至45重量%的一種或多種多官能多元醇的液體多元醇組分，所述多元醇包括聚醚主鏈且具有5至7個羥基，或較佳地6個羥基，諸如具有5至7個羥基的聚乙氧基化多元醇，例如，具有6個羥基的聚乙氧基化聚醚多元醇，諸如環氧乙烷封端的環氧丙烷多元醇、聚乙氧基化甘油末端封端的聚丙二醇、聚乙氧基化赤藻糖醇末端封端的聚丙二醇，或聚烷氧基化糖醇，諸如聚乙氧基化山梨醇，或具有乙氧基羥基的聚乙氧基化-丙氧基化山梨醇；以及一種或多種多元胺或二胺，較佳地芳族二胺或大於2個胺官能基的芳族胺的固化劑；其中所述多元醇組分可包括按多元醇組分的總重量計至多15重量%或較佳地至多10重量%的一種或多種多元醇，諸如聚醚多元醇，如聚丙二醇（PPG）、聚四亞甲基醚乙二醇（PTMEG）；二醇，諸如乙二醇或丙二醇；二甘醇，諸如二丙二醇；或其混合物，其中所述反應混合物包括按反應混合物的總重量計50至65重量%或較佳地50至62.5重量%的硬鏈段材料；以及，其中另外，反應混合物中胺（NH2 ）基團總莫耳數及羥基（OH）基團總莫耳數的總和與反應混合物中未反應的異氰酸酯（NCO）的總莫耳數的化學計量比在0.8:1.0至1.1:1.0，或較佳地0.85:1.0至1.1:1.0，或較佳地0.90:1.0至1.0:1.0的範圍內。
6. 根據如以上項目5中任一項的本發明的化學機械拋光墊，其中一種或多種異氰酸酯增鏈劑選自乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、二丙二醇、三丙二醇及其混合物。
7. 根據如以上項目5或6中任一項的本發明的化學機械拋光墊，其中拋光墊或拋光層的密度為0.5至1.15 g/mL或較佳地0.7至0.95 g/mL。
8. 根據如以上項目5、6或7中任一項的本發明的化學機械拋光墊，其中固化劑係選自以下的多元胺：4,4′-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺)；二乙基甲苯二胺；第三丁基甲苯二胺，諸如5-第三丁基-2,4-甲苯二胺或3-第三丁基-2,6-甲苯二胺；氯甲苯二胺；二甲基硫基甲苯二胺；1,2-雙(2-胺基苯硫基)乙烷；三亞甲基二醇二-對胺基苯甲酸酯；第三戊基甲苯二胺，諸如5-第三戊基-2,4-甲苯二胺及3-第三戊基-2,6-甲苯二胺；四氫呋喃二-對胺基苯甲酸酯；(聚)環氧丙烷二-對胺基苯甲酸酯；氯二胺基苯甲酸酯；亞甲基二苯胺，諸如4,4'-亞甲基-雙苯胺；異佛爾酮二胺；1,2-二胺基環己烷；雙(4-胺基環己基)甲烷，4,4'-二胺基二苯碸，間苯二胺；二甲苯二胺；1,3-雙(胺基甲基環己烷)；以及其混合物，較佳地氯甲苯二氨或二甲基硫基甲苯二胺，諸如二甲基硫基甲苯二胺（DMTDA）。
9. 根據如以上項目5、6、7或8中任一項的本發明的化學機械拋光墊，拋光墊進一步包括在拋光層底面上的經聚合物浸漬的無紡子墊或背襯層，或聚合物薄片，使得拋光層形成拋光墊頂部。
10. 在又一樣態中，本發明提供用於製備具有經調適用以拋光基板的拋光層的化學機械（CMP）拋光墊的方法，所述方法包括提供如以上項目A、1、2、3或4中任一項所述的雙組分反應混合物，將（i）芳族異氰酸酯組分及（ii）多元醇組分（例如在靜態混合器或碰撞混合器中）混合，且將反應混合物作為一個組分塗覆至敞開模具表面（較佳地具有在CMP拋光墊頂部表面中形成凹形槽圖案的凸形表面形狀），使反應混合物在環境溫度至130℃下固化以形成模製聚胺基甲酸酯反應產物，例如在環境溫度至130℃下初始固化1至30分鐘，或較佳地30秒至5分鐘的時間段，自模具移除聚胺基甲酸酯反應產物，且隨後在60至130℃的溫度下最終固化1分鐘至16小時，或較佳地5分鐘至15分鐘的時間段。
11. 根據如以上項目10的本發明的方法，其中形成拋光墊進一步包括在拋光層底面上堆疊子墊層，諸如經聚合物浸漬的無紡或多孔或無孔聚合物薄片，使得拋光層形成拋光墊頂部表面。
12. 在又另一樣態中，本發明提供拋光基板的方法，包括：提供選自磁性基板、光學基板以及半導體基板中的至少一種的基板；提供根據以上項目5至9中任一項的化學機械（CMP）拋光墊；創建CMP拋光墊的拋光層的拋光表面與基板之間的動態接觸以拋光基板的表面；以及用研磨劑調節劑調整拋光墊的拋光表面。
13. 根據如以上項目12的本發明的方法，其中所述方法直接在模具中形成CMP拋光墊的表面。
14. 根據如以上項目12的本發明的方法，其中將反應混合物作為一個組分塗覆包括過度噴塗模具，隨後固化以形成聚胺基甲酸酯反應產物，自模具移除聚胺基甲酸酯反應產物，且隨後衝壓或切割聚胺基甲酸酯反應產物的周邊達到CMP拋光墊的所需直徑。
根據本發明的反應混合物及CMP拋光墊，由本發明的反應混合物形成且包括本發明的CMP拋光墊基質的聚胺基甲酸酯反應產物基質材料的拉伸模數為至少200 MPa，或較佳地至少240 MPa，且斷裂伸長率為至少100%（ASTM D412-06a（2006）），或較佳地至少130%，或更佳地150%或高於150%。
除非另外指明，否則溫度及壓力的條件為環境溫度及標準壓力。所列舉的所有範圍均為包含性的且可組合。
除非另外指示，否則含有圓括號的任何術語均可替代地指全部術語，如同圓括號不存在及術語沒有圓括號一樣，以及每個替代方案的組合。因此，術語「(聚)異氰酸酯」係指異氰酸酯、聚異氰酸酯或其混合物。
所有範圍係包含性的且可組合。舉例而言，術語「50至3000 cP或100 cP或超過100 cP」將包含50至100 cP、50至3000 cP以及100至3000 cP中的每一個。
如本文所使用，術語「ASTM」係指賓夕法尼亞州西康舍霍肯ASTM國際性組織（ASTM International, West Conshohocken, PA）的出版物。
如本文所使用，術語「異氰酸酯基的平均數」意謂芳族異氰酸酯化合物的混合物中異氰酸酯基數目的加權平均值。舉例而言，MDI（2個NCO基團）與MDI的異氰尿酸酯（視為具有3個NCO基團）的50:50重量%混合物具有平均2.5個異氰酸酯基。
如本文所使用，術語「斷裂伸長率」為在測試樣品斷裂之後變化的長度與初始長度之間的比率，且根據ASTM D412 - 06a (2006)，《用於硫化橡膠及熱塑性彈性體的標準測試方法—張力（Standard Test Methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic Elastomers—Tension）》來測試。除非另外指示，否則量測五個測試樣本且報告每個分析物樣品的所有測試樣本的平均值。
如本文所使用，術語聚胺基甲酸酯反應產物或來自液體多元醇組分及液體芳族異氰酸酯組分中任一個的原料的「硬鏈段」係指指定反應混合物包括任何二元醇（diol）、二醇、二甘醇、二胺、三胺或多元胺、二異氰酸酯、三異氰酸酯或其反應產物的部分。「硬鏈段」由此不包含聚醚或聚二醇，諸如具有三種或超過三種醚基的聚乙二醇或聚丙二醇，或聚氧化乙烯。
如本文所用，術語「聚異氰酸酯」意謂含有具有兩個或更多個異氰酸酯基的分子的任何異氰酸酯基。
如本文所用，術語「聚胺基甲酸酯」係指雙官能或多官能異氰酸酯，例如聚醚脲、聚異氰脲酸酯、聚胺基甲酸酯、聚脲、聚氨酯脲、其共聚物及其混合物的聚合產物。
如本文所用，術語「反應混合物」包含任何非反應性添加劑，諸如微量元素及降低CMP拋光墊中的聚胺基甲酸酯反應產物根據ASTM D2240-15 (2015)的硬度的任何添加劑。
如本文所使用，術語反應混合物的「化學計量」係指在反應混合物中（游離OH基團+游離NH2 基團）的莫耳當量與游離NCO基團的莫耳當量的比值。
如本文所使用，術語「SG」或「比重」係指根據本發明的拋光墊或層的矩形切口的重量/體積比。
如本文所用，術語「固體」係指保留在本發明的聚胺基甲酸酯反應產物中的任何材料；因此，固體包含在固化時不揮發的反應性及非揮發性添加劑。固體不包含水及揮發性溶劑。
除非另外指明，如本文所使用術語「實質上不含水」意謂給定組合物不含添加的水且將要進入組合物的材料不含添加的水。「實質上不含水」的反應混合物可包括原材料（例如成孔劑）中存在的在50 ppm至2000 ppm或較佳地50 ppm至1000 ppm範圍內的水，或可包括在縮合反應中形成的反應水或來自反應混合物在其中使用的環境水分的蒸汽。
除非另外指明，如本文所使用術語「黏度」係指給定材料呈純淨形式（100%）在如使用流變儀所量測的給定溫度下，在具有100 µm間隙的50mm平行板幾何結構中設定為掃除0.1-100 rad/秒的振盪剪切率下的黏度。
除非另外指明，如本文所使用術語「重量% NCO」係指給定異氰酸酯或異氰酸酯封端的胺基甲酸酯預聚物預聚物組合物未反應或游離異氰酸酯基的量。
如本文所用，術語「重量%」表示重量百分比。
根據本發明，化學機械（CMP）拋光墊具有頂部拋光表面，所述表面包括固化劑的反應混合物的反應產物，諸如二胺及包括具有聚醚主鏈且具有5至7個羥基的多元醇的多官能多元醇組分。申請者發現此類官能度為6的多元醇（諸如聚醚多元醇（PO/EO共聚物））與芳族二胺組合可提供CMP拋光墊在聚胺基甲酸酯基質中的拉伸模數高達550 MPa同時保持斷裂伸長率為160%。含有本發明的軟質多元醇的CMP拋光墊使得能夠利用將反應混合物噴塗在敞開模具上且使其固化的方法提供具有極好的拉伸強度及可接受的斷裂伸長率的CMP拋光墊。2-組分聚胺基甲酸酯形成的本發明的反應混合物係液體且可在靜態混合器或碰撞混合器中混合且噴塗以形成CMP拋光墊。反應混合物可包括多種二異氰酸酯、三異氰酸酯、多元醇及/或多元胺作為原材料用於改進調配物靈活性。
在本發明的CMP拋光墊中，聚胺基甲酸酯拉伸模數必須滿足同時保持100%或大於100%，較佳地130%或高於130%，或更佳地150%或高於150%的斷裂伸長率。在包含孔及視情況存在之填充劑或微量元素的最終產品CMP墊中，拉伸伸長率應大於50%，更佳地大於100%以便防止在墊處理期間的斷裂。
本發明的反應混合物可包括極快速固化組合物，其中芳族異氰酸酯組分及多元醇組分可在短至2秒的膠凝時間內膠凝。反應必須足夠緩慢，使得可在將兩個組分組合之後使反應混合物在靜態或碰撞混合器中混合。對膠凝時間的唯一限制為反應混合物必須反應足夠緩慢，使得其不會堵塞在其中混合的混合頭，且在將其塗覆至模具表面時充分填充模具。
反應混合物的硬鏈段確保良好機械特性。硬鏈段可為反應混合物的50至65重量%，且可包括多元醇組分及芳族異氰酸酯組分的一部分。同時，具有聚醚主鏈且具有5至7個羥基的多元醇的長鏈性質使得能夠有充足的靈活性，以製備在使用時提供可接受的缺陷度的適當硬的CMP拋光墊。
作為反應混合物的硬鏈段的一部分，二異氰酸酯較佳地為亞甲基二苯基二異氰酸酯（MDI），其與甲苯二異氰酸酯相比毒性較小，或較佳地異氰酸酯基平均數為至多2.7的芳族異氰酸酯。異氰酸酯組分可包括由短鏈二元醇（如二醇及二甘醇，或較佳地單乙二醇（MEG）、二丙二醇（DPG）或三丙二醇（TPG））形成的直鏈異氰酸酯封端的胺基甲酸酯預聚物。
較佳地，芳族異氰酸酯含有僅雜質水平的脂族異氰酸酯。
反應混合物的軟鏈段可以（ii）多元醇組分的至多10重量%的量包括雙官能聚醚多元醇。適合軟質多元醇為PTMEG及PPG。含有多元醇的PTMEG的可獲得實例如下：來自英威達（Invista），Wichita，KS的TerathaneTM 2900、2000、1800、1400、1000、650及250；來自利安德化工（Lyondell Chemicals），Limerick，PA的PolymegTM 2900、2000、1000、650；來自BASF公司（BASF Corporation），弗洛勒姆帕克（Florham Park），NJ的PolyTHFTM 650、1000、2000。含有多元醇的PPG的可獲得實例如下：來自科思創（Covestro），匹茲堡（Pittsburgh），PA的ArcolTM PPG-425、725、1000、1025、2000、2025、3025及4000；來自陶氏（Dow），米德蘭（Midland），MI的VoranolTM 、、VoraluxTM 及SpecflexTM 產品線；分別來自科思創（Covestro）（勒沃庫森（Leverkusen）, DE）的MultranolTM 、UltracelTM 、DesmophenTM 或AcclaimTM 多元醇12200、8200、6300、4200、2200。
反應混合物的軟鏈段亦包括具有聚醚主鏈且具有每分子5至7個羥基的多元醇。
具有聚醚主鏈且具有每分子5至7個羥基的適合多元醇可作為以下獲得：具有5個羥基的VORANOLTM 202多元醇（陶氏），數量平均分子量為590且羥基數為475 mg KOH/g；具有6個羥基的MULTRANOLTM 9185多元醇（陶氏），數量平均分子量為3,366且羥基數為100 mg KOH/g；或具有平均6.9個羥基、數量平均分子量為12,420且羥基數為31 mg KOH/g的VORANOLTM 4053多元醇（陶氏）。
本發明的反應混合物的化學計量在(NH +OH):NCO 0.8:1.0至1.1:1.0範圍內。若化學計量範圍超過上限，則聚胺基甲酸酯產品遭受減少的斷裂伸長率。
本發明的化學機械拋光墊包括拋光層，所述拋光層係多孔聚胺基甲酸酯的均質分散體。均質性在獲得一致的拋光墊性能中為重要的。因此，本發明的反應混合物經選擇以使得所得墊形態穩定且容易再現。舉例而言，常常重要的為控制添加劑（諸如抗氧化劑）及雜質（諸如水）以用於一致製造。因為水與異氰酸酯反應形成氣態二氧化碳及通常相對於一般胺基甲酸乙酯較弱的反應產物，水濃度可影響在聚合基質中形成孔的二氧化碳氣泡的濃度以及聚胺基甲酸酯反應產物的總體一致性。異氰酸酯與外源水的反應亦減少可供用於與增鏈劑反應的異氰酸酯，因此改變化學計量以及交聯程度（若存在過量異氰酸酯基團）且傾向於降低所得聚合物分子量。為了減少水的變化對聚胺基甲酸酯的影響，原材料中的含水量在監測中且調節至0 ppm至1000 ppm；較佳地50 ppm至500 ppm的特定值。
本發明的固化劑可占按反應混合物的總固體重量計5至20重量%，或較佳地10至20重量%，或更佳地13-17重量%。
適合固化劑為芳族胺。然而，固化劑必須足夠緩慢以使得雙組分反應混合物混合。當與芳族異氰酸酯組分及多元醇組分組合時，固化劑必須造成膠凝（因此反應混合物組合不再流動）至少2秒，或較佳地至少3-5秒。相應地，本發明的固化劑不包括超過10重量%的作為固體的N,N-一級烷芳基二胺，但可包括N,N-二級烷基二胺或三級烷基二胺。
為了增加具有二異氰酸酯或聚異氰酸酯的多元醇組分的反應性，可使用催化劑。適合催化劑包含任何熟習此項技術者已知的催化劑，例如油酸、壬二酸、二丁基二月桂酸錫、辛酸錫、辛酸鉍、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一-7-烯（DBU）、三級胺催化劑（諸如DabcoTM TMR催化劑）、三亞乙基二胺（諸如DABCOTM 33 LV）以及以上的混合物。
本發明的反應混合物實質上不含水及添加的有機溶劑。
所得CMP拋光墊的比重在1.17下至0.5範圍內，較佳地，0.7至1.0。隨著孔隙度增加，CMP拋光墊的本體性質減弱，移除速率（RR）上升，但平坦化效率（PE）下降。
孔隙度藉由噴塗引入至墊中，且墊的所得拉伸模數隨內部聚合物拉伸模數及孔隙度變化，且增加孔隙度用以減少本體模量。2-組分噴塗製造平台上所獲得的典型密度在0.5 g/mL至1.17 g/mL範圍內，且更典型地0.6 g/mL至0.8 g/mL。因此，為了2-組分噴塗製造的墊提供可接受的拉伸模數，聚合物基質拉伸模數必須可接受地高，較佳地大於344 MPa，且更佳大於482 MPa。
如根據ASTM D1622-08（2008）量測拋光墊密度。密度與比重相同。
本發明的CMP拋光墊藉由噴塗塗覆方法形成，所述方法實現較高產量及較低成本。為了在層間介電（inter-layer dielectric, ILD）的塗覆空間中以良好平坦化效率很好地進行，墊必須具有可接受的拉伸模數。較佳地CMP拋光墊（而並非聚胺基甲酸酯或本體聚合物基質）的拉伸模數超過68 MPa，更佳地超過137 MPa，甚至更佳地超過206 MPa或又甚至275 MPa。
較佳地，本發明的方法的目標或基板係模具，其中所產生的墊將具有直接併入的槽圖案。
本發明的CMP拋光墊對於層間介電（interlayer dielectric，ILD）及無機氧化物拋光有效。出於本說明書的目的，移除速率係指如以Å/分鐘表示的移除速率。
出於本說明書的目的，除非另外具體指出，否則調配物以重量%表示。
本發明的化學機械拋光墊可包括僅僅聚胺基甲酸酯反應產物的拋光層或在子墊或子層上堆疊的拋光層。拋光墊或在堆疊墊的情況下，本發明的拋光墊的拋光層適用於多孔構形及無孔或未填充構形兩者中。
較佳地，用於本發明的化學機械拋光墊中的拋光層的平均厚度為500微米至3750微米（20密耳至150密耳）、或更佳地750微米至3150微米（30密耳至125密耳）、或再更佳地1000微米至3000微米（40密耳至120密耳）、或最佳地1250微米至2500微米（50密耳至100密耳）。
本發明的化學機械拋光墊視情況進一步包括至少一個與拋光層接合的額外層。較佳地，化學機械拋光墊視情況另外包括可壓縮子墊或黏著於拋光層的基層。可壓縮基層較佳地改進拋光層與被拋光的基板的表面的順應性。
本發明的化學機械拋光墊的拋光層具有適於拋光基板的拋光表面。較佳地，拋光表面具有選自穿孔及槽中的至少一種的巨紋理。穿孔可自拋光表面延伸部分或全部通過拋光層的厚度。
較佳地，槽配置在拋光表面上，使得在拋光期間旋轉化學機械拋光墊後，至少一個槽向所拋光的基板的表面擴展。
較佳地，本發明的化學機械拋光墊的拋光層具有適於拋光基板的拋光表面，其中所述拋光表面具有巨紋理，其包括在其中形成且選自曲線槽、線形槽、穿孔以及其組合的槽圖案。較佳地，槽圖案包括多個槽。更佳地，槽圖案選自槽設計，諸如選自由以下組成的群組的一種：同心槽（可為環狀或螺旋形）、曲線槽、交叉影線槽（例如，配置為遍及墊表面的X-Y網格）、其他常規設計（例如，六邊形、三角形）、輪胎面型圖案、不規律設計（例如，分形圖案）及其組合。更佳地，槽設計選自由以下各者組成的群組：隨機槽、同心槽、螺旋形槽、交叉影線槽、X-Y網格槽、六角形槽、三角形槽、分形槽及其組合。最佳地，拋光表面中形成有螺旋槽圖案。槽輪廓較佳地選自具有直式側壁的矩形或槽截面可為「V」形、「U」形、鋸齒及其組合。
根據製造根據本發明的拋光墊的方法，化學機械拋光墊可在其拋光表面中用巨紋理或槽圖案模製以提高漿液流量且移除來自墊-晶片界面的拋光碎屑。此類槽可自模具表面的形狀形成在拋光墊的拋光表面中，即其中模具具有巨紋理的凹形表面形狀型式。
本發明的化學機械拋光墊可用於拋光選自磁性基板、光學基板及半導體基板中的至少一種的基板。
較佳地，本發明的拋光基板的方法，包括：提供選自磁性基板、光學基板及半導體基板中的至少一種的基板（較佳地半導體基板，諸如半導體晶片）；提供根據本發明的化學機械拋光墊；創建拋光層的拋光表面與基板之間的動態接觸以拋光基板的表面；以及用研磨劑調節劑調整拋光墊的拋光表面。
調整拋光墊包括，在暫停拋光時的CMP製程中的間歇性中斷期間（「非原位」）或在CMP製程在進行中（「原位」）時，使調整圓盤與拋光表面接觸。調整圓盤具有通常由將微觀槽溝切入墊表面的嵌入的金剛石頭組成的粗糙調整表面，研磨及犁耕墊材料且更新拋光紋理。典型地，調整圓盤在相對於拋光墊的旋轉軸固定的位置旋轉，且隨著拋光墊旋轉而掃除環形調整區域。
實例：現將在以下非限制性實例中詳細描述本發明：
除非另外說明，否則所有溫度均為室溫（21-23℃）且所有壓力均為常壓（約760 mm Hg或101 kPa）。
儘管下文揭示其他原材料，但在實例中使用以下原材料： EthacureTM 300固化劑：二甲基硫基甲苯二胺（DMTDA），芳族二胺（雅保（Albemarle）, 夏洛特市（Charlotte）, NC）。 VoranolTM V5055HH多元醇：多功能聚醚多元醇（OH Eq.wt 2000），高分子量環氧乙烷封端的環氧丙烷多元醇，其中官能度=6，數量平均分子量MN 為12,000（陶氏化學公司（The Dow Chemical Company）, 米德蘭（Midland）, MI（陶氏））。 MDI預聚物：來自MDI及小分子二丙二醇（DPG）及三丙二醇（TPG）的直鏈異氰酸酯封端的胺基甲酸酯預聚物，具有約23重量% NCO含量且當量為182。100重量%的此MDI預聚物作為硬鏈段處理。 NiaxTM L5345界面活性劑：非離子有機矽界面活性劑（邁圖（Momentive）, 哥倫布市（Columbus）, 俄亥俄州（OH））。 由重氮環壬烷(三亞乙基二胺)製備的DABCO 33 LV胺催化劑（空氣產品（Air Products）, 阿靈頓（Allentown）, 賓夕法尼亞州（PA）），DABCO 33 LV係33重量%三亞乙基二胺及67重量%二丙二醇的共混物。 UnilinkTM 4200固化劑N,N'-二烷基胺基-二苯基甲烷（道夫凱特（Dorf Ketal）, 斯塔福德（Stafford）, 德克薩斯州（TX）） PTMEG####：聚(THF)或聚丁二醇，經由四氫呋喃（THF）的開環聚合製得，且作為PolyTHFTM 多元醇（BASF, 勒沃庫森,特拉華州）出售。接著PTMEG的編號係由製造廠報告的平均分子量。
2 - 組分空氣噴塗系統 ： 具有(P)側液體進料口、(I)側液體進料口及四個切向加壓氣體進料口的軸向混合裝置（MicroLine 45 CSM, 亨內基公司（Hennecke GmbH）, 聖奧古斯丁（Sankt Augustin）, DE）。藉由其各自的進料口將聚側(P)液體組分及異側(I)液體組分饋入軸向混合裝置，其中(P)側加載壓力為16,500-18,500 kPa，(I)側加載壓力為15,500-17,500 kPa。在每一實例中限定(I)/(P)的流量比。加壓氣體在830 kPa的供應壓力下經由切向加壓氣體進料口進料，使得穿過軸向混合裝置的組合的液體組分與氣體質量流率比為3.7:1來形成組合。組合從軸向混合裝置向模具排出以在模座上形成餅狀物。
以下縮寫出現在實例中： PO：環氧丙烷/二醇；EO：環氧乙烷/二醇；MDI：亞甲基二苯基二異氰酸酯 TDI：甲苯二異氰酸酯（約80% 2,4異構體，約20% 2,6異構體）；DEG：二乙二醇；DPG：二丙二醇；pbw：重量份。
比較例 1 ： 在混合杯中，將97.91 g官能度=2，當量wt=500的PTMEG（BASF產品PTMEG1000）與2.50 g NiaxTM L5345界面活性劑及35.08 g EthacureTM 300固化劑及3.39 g單乙二醇組合。向此經混合且經脫氣液體添加具有23重量%NCO且當量為182的121.27 g MDI預聚物。杯內容物隨後用渦流混合器混合30秒，且隨後倒入模具中以澆鑄薄板且在100℃下固化16小時。調配物描述為具有62重量%硬鏈段重量分率，其中化學計量為0.95:1.0，含有13.5重量%Ethacure 300固化劑。羥基含量為96.6重量% PTMEG1000。固化之後，密度為1.16 g/mL的薄板展現拉伸模數313 MPa，拉伸強度49 MPa以及拉伸伸長率330%。
比較例 2 ： 採用2-組分空氣噴塗系統將一步法聚胺基甲酸酯噴塗至敞開模具中。聚胺基甲酸酯化學物質與比較例1中所報道的相同。以如比較例1中所描述的相同質量比用MDI預聚物加載異氰酸酯組分貯槽（異側），同時用所有其他組分（35.2 pbw PTMEG1000、1.22 pbw單乙二醇、0.90 pbw NiaxTM L5345界面活性劑、12.63 pbw EthacureTM 300固化劑及0.281 pbw DABCOTM 33LV催化劑）加載多元醇組分貯槽，伴隨添加的三級胺催化劑以增強固化動力學。在噴塗期間多元醇側的流動速率為4.5 g/s且異氰酸酯側的流動速率為3.92 g/s。注入至噴嘴中的空氣設定為100 L/分鐘的標稱速率。將噴塗的聚胺基甲酸酯調配物引入具有槽表面形狀的模具。經噴塗的墊在100℃的爐中固化10分鐘，隨後自模具移除且在100℃的爐中固化16小時。所得墊含有徑向且同心的圓形槽。產生的所得墊顯示容積密度為0.710 g/mL且顯示本體拉伸模數為142 MPa以及拉伸伸長率228%。此墊的孔徑分佈相對狹窄，且不含有顯著數量的超過100微米的孔。
比較例 3 ： 在與比較例2中所報道的相同的試驗中，注入噴嘴的空氣設定為標稱20 L/分鐘。將噴塗的聚胺基甲酸酯調配物引入具有槽特徵的模具。經噴塗的墊在100℃的爐中固化10分鐘，隨後自模具移除且在100℃的爐中固化16小時。所得墊含有徑向且同心的圓形槽。產生的所得墊顯示容積密度為0.920 g/mL且顯示本體拉伸模數為217 MPa以及拉伸伸長率172%%。此墊的孔徑分佈較寬廣，且含有顯著數量的超過100微米的孔。
比較例 4 ： 採用2-組分空氣噴塗系統將一步法聚胺基甲酸酯噴塗至敞開模具中。由MDI預聚物組成的聚胺基甲酸酯化學物質在異側上。多元醇側由66.9重量%PTMEG 2000、31.4重量% EthacureTM 300固化劑及1.7重量%非離子界面活性劑NIAXTM L5345界面活性劑的共混物組成。在噴塗期間多元醇側的流動速率為4.57 g/s且異側的流動速率為3.15 g/s。注入至噴嘴中的空氣設定為100 L/分鐘的標稱速率。將噴塗的聚胺基甲酸酯調配物引入具有槽特徵的模具。經噴塗的墊在100℃的爐中固化10分鐘，隨後自模具移除且在100℃的爐中固化16小時。所得墊含有徑向且同心的圓形槽。產生的所得墊顯示容積密度為0.790 g/mL且顯示本體拉伸模數為151 MPa以及拉伸伸長率160%。此墊的孔徑分佈相對狹窄，且不含有顯著數量的超過100微米的孔。
實例 5 ： 在混合杯中，將86.85 g VoranolTM V5055HH多元醇（當量wt = 1900）與2.50 g NiaxTM L5345界面活性劑及39.70 g EthacureTM 300固化劑及10.65 g DPG組合。向此經混合且經脫氣液體添加110.30 g MDI預聚物。所述杯隨後用渦流混合器混合30秒，且隨後倒入模具中以澆鑄薄板且在100℃下固化16小時。調配物描述為具有60重量%硬鏈段重量分率，其中化學計量為0.95:1.0，含有15.88重量%固化劑。羥基含量為89.1%多官能多元醇及10.9重量% DPG。固化之後，密度為1.16 g/mL的薄板展示拉伸模數530 MPa，拉伸強度39 MPa以及拉伸伸長率160%。
實例 6 ： 採用2-組分空氣噴塗系統將一步法聚胺基甲酸酯噴塗至模具中。聚胺基甲酸酯化學物質與比較例5中所報道的相同。以如實例4中所描述的相同的質量比，用MDI預聚物加載異貯槽，同時用所有其他組分（49.69 pbwVoranol（Voranol）5055HH、6.09 pbw二丙二醇、1.43 pbw NiaxTM L5345界面活性劑、22.71 pbw EthacureTM 300、0.43 pbw DABCOTM 33LV）加載聚貯槽。在噴塗期間多元醇側的流動速率為4.82 g/s且異側的流動速率為3.78 g/s。注入至噴嘴中的空氣設定為100 L/分鐘的標稱速率。將噴塗的聚胺基甲酸酯調配物引入具有槽特徵的模具。經噴塗的墊在100℃的爐中固化10分鐘，隨後自模具移除且在100℃的爐中固化16小時。所得墊含有徑向且同心的圓形槽。產生的所得墊顯示容積密度為0.753 g/mL且顯示本體拉伸模數為208 MPa，以及拉伸伸長率115%。此墊的孔徑分佈相對狹窄，且不含有顯著數量的超過100微米的孔。
實例 7 ： 在與實例6中所報道的相同的試驗中，注入噴嘴的空氣降低至標稱20 L/分鐘。將噴塗的聚胺基甲酸酯調配物引入具有槽特徵的模具。經噴塗的墊在100℃的爐中固化10分鐘，隨後自模具移除且在100℃的爐中固化16小時。所得墊含有徑向且同心的圓形槽。產生的所得墊顯示容積密度為0.932 g/mL且顯示本體拉伸模數為266 MPa以及，拉伸伸長率86%。此墊的孔徑分佈較寬廣，且含有顯著數量的超過100微米的孔。
以上實例中材料及墊的性質報道於以下表1中。以上實例中所製得的墊按以下測試方法中所闡述的來測試，且結果報道於以下表2中。表 1 ：墊及薄板的性質
Figure 106141305-A0304-0001
 1. 薄板或澆鑄薄片
測試方法 ： 用比較例4中產生的墊、實例6中產生的墊及具有K7 R32槽圖案（陶氏）的市售IC1000TM 拋光墊對指定四乙氧基矽酸鹽（TEOS）晶片基板進行拋光實驗。產生的拋光墊首先在車床上機械加工為平坦的，以提供拋光層。拋光層隨後經由壓敏黏著劑堆疊於SUBATM IV子墊（Dow）上。最終堆疊的墊直徑508 mm，其中拋光層為標稱2.0 mm厚且表徵為模具複製的槽圖案，其中多個槽表徵為具有0.50 mm寬、0.76 mm深及在1.78 mm間距下的同心圓形槽的K7-R32槽圖案，且具有32個徑向槽。
將墊安裝至200 mm MirraTM 拋光機的壓板（應用材料（Applied Materials）, 聖克拉拉（Santa Clara）, CA）。在下壓力為0.010、0.020及0.030 MPa，漿料流動速率為200 mL/分鐘（ILD3225TM 煙霧狀二氧化矽漿料，Nitta Haas，日本（Japan）），工作台旋轉速度為93 rpm以及載體旋轉速度為87 rpm的情況下進行拋光實驗。對於利用實例9、10、11的拋光實驗採用KlebosolTM 1730二氧化矽漿料（陶氏）。SaesolTM AM02BSL8031C1金剛石墊調整劑（Saesol Diamond Ind.Co.,Ltd., 韓國（South Korea））用以調整以及紋理化拋光墊。利用調整劑以及去離子（DI）水僅使用31.1 N的下壓力磨合拋光墊40分鐘。在拋光期間距拋光墊中心43至233 mm，使用31.1 N的下壓力以10次掃除/分鐘進一步原位調整拋光墊。指定墊的移除速率 （ RR ） 藉由使用FX200TM 度量刀具（KLA-Tencor, Milpitas, CA）利用具有3 mm邊緣排除的49點螺旋掃描來量測指定基板在拋光之前及之後的薄膜厚度來確定。藉由在整個晶片基板中來自49點螺旋掃描的厚度變化來計算移除速率，以埃/分鐘為單位報道。
藉由移除速率的%標準差來計算非均勻性比率 （ % NUR ） 。
藉由使用處於0.03 MPa的下壓力利用MIT-SKW7圖案化TEOS晶片（購自聖克拉拉的SKW Associates, Inc., CA ）的拋光運行來計算平坦化效率 （ PE ） 。在拋光運行期間週期性地移除晶片且使用SP2TM 晶片檢測工具（KLA-Tencor）分析以量測晶片特徵。給定特徵梯級高度的平坦化效率藉由1-RRlow /RRhigh 來計算，且宜為儘可能高的百分比。平坦化效率比率藉由在平坦化效率曲線下對梯級高度積分且將結果除以初始梯級高度來計算。對於晶片基板上的80 nm間距特徵提供%平坦化效率。
使用SP2 XPTM 及eDR5210TM 掃描電子顯微鏡晶片缺陷審查系統（KLA-Tencor）確定缺陷度。 使用Klarity DefectTM 軟體自隨機選擇的100個缺陷集合中人工地進行缺陷類型的分類。缺陷如下分類： A - 電腦所見的任何事物；以及， B- 藉由經培訓人員目測所識別的顫痕刮痕。表 2 ：墊性能
Figure 106141305-A0304-0002
實例 8 ： 在混合杯中，將97.50 g VoranolTM 5055HH多元醇與2.50 g NiaxTM L5345界面活性劑及38.68 g EthacureTM 300固化劑以及4.80 g單乙二醇組合。向此經混合且經脫氣液體添加106.52 g MDI預聚物。所述杯隨後用渦流混合器混合30秒，且隨後倒入模具中以澆鑄薄板且在100℃下固化16小時。調配物描述為具有60重量%硬鏈段重量分率，其中化學計量為0.95:1.0，含有15.47重量%EthacureTM 300固化劑。羥基含量為95.3重量% VoranolTM V5055HH多元醇。固化之後，密度為1.16 g/mL的薄板展示拉伸模數579 MPa，拉伸強度41 MPa以及拉伸伸長率175%。
實例 9 ： 採用2-組分空氣噴塗系統將一步法聚胺基甲酸酯噴塗至模具中。聚胺基甲酸酯化學物質與實例8中所報道的相同。以如實例8中所描述的相同質量比率，用MDI預聚物加載異貯槽，同時用所有其他組分（33.80 pbw VoranolTM V5055HH多元醇、1.66 pbw單乙二醇、0.867 pbw NiaxTM L5345界面活性劑、13.409 pbw EthacureTM 300固化劑、0.0 pbw DABCOTM 33LV催化劑）加載聚貯槽。在噴塗期間多元醇側的流動速率為8.63 g/s且異側的流動速率為6.37 g/s。注入至噴嘴中的空氣設定為100 L/分鐘的標稱速率。將噴塗的聚胺基甲酸酯調配物引入具有槽特徵的模具。經噴塗的墊在100℃的爐中固化15分鐘，隨後自模具移除且在100℃的爐中固化16小時。所得墊含有徑向且同心的圓形槽。產生的所得墊顯示平均密度為0.754 g/mL且顯示本體拉伸模數為253 MPa，以及拉伸伸長率123%。
實例 10 ： 採用2-組分空氣噴塗系統將一步法聚胺基甲酸酯噴塗至模具中。聚胺基甲酸酯化學物質與實例8中所報道的相同。以如實例8中所描述的相同質量比率，用MDI預聚物加載異貯槽，同時用所有其他組分（33.80 pbw VoranolTM V5055HH多元醇、1.66 pbw單乙二醇、0.867 pbw NiaxTM L5345界面活性劑、13.409 pbw EthacureTM 300固化劑、0.0 pbw DABCO33LV催化劑）加載聚貯槽。在噴塗期間多元醇側的流動速率為8.63 g/s且異側的流動速率為6.37 g/s。注入至噴嘴中的空氣設定為40 L/分鐘的標稱速率。將噴塗的聚胺基甲酸酯調配物引入具有槽特徵的模具。經噴塗的墊在100℃的爐中固化15分鐘，隨後自模具移除且在100℃的爐中固化16小時。所得墊含有徑向且同心的圓形槽。產生的所得墊顯示平均密度為0.799 g/mL且顯示本體拉伸模數為265 MPa，以及拉伸伸長率126%。
實例 11 ： 採用2-組分空氣噴塗系統將一步法聚胺基甲酸酯噴塗至模具中。聚胺基甲酸酯化學物質與實例8中所報道的相同。以如實例8中所描述的相同質量比率，用MDI預聚物加載異貯槽，同時用所有其他組分（33.80 pbw VoranolTM V5055HH多元醇、1.66 pbw單乙二醇、0.867 pbw NiaxTM L5345界面活性劑、13.409 pbw EthacureTM 300固化劑、0.0 pbw DABCO33LV催化劑）加載聚貯槽。在噴塗期間多元醇側的流動速率為8.63 g/s且異側的流動速率為6.37 g/s。注入至噴嘴中的空氣設定為20 L/分鐘的標稱速率。將噴塗的聚胺基甲酸酯調配物引入具有槽特徵的模具。經噴塗的墊在100℃的爐中固化15分鐘，隨後自模具移除且在100℃的爐中固化16小時。所得墊含有徑向且同心的圓形槽。產生的所得墊顯示平均密度為0.907 g/mL且顯示本體拉伸模數為300 MPa，以及拉伸伸長率80%。
實例 12 ： 在混合杯中，將95.90 g VoranolTM V5055HH多元醇與4.10 g聚四亞甲基醚乙二醇（PTMEG）（分子量=650 g/mol，官能度=2）及2.50 g NiaxTM L5345界面活性劑、39.59 g EthacureTM 300固化劑以及3.82 g單乙二醇組合。向此經混合且經脫氣液體，106.59 g MDI預聚物。所述杯隨後用渦流混合器混合30秒，且隨後倒入模具中以澆鑄薄板且在100℃下固化16小時。調配物描述為具有60重量%硬鏈段重量分率，其中化學計量為0.95:1.0，含有15.84重量% EthacureTM 300固化劑。羥基含量為92.3重量%VoranolTM V5055HH多元醇。多元醇含量包括20莫耳% PTMEG650。固化之後，密度為1.15 g/mL的薄板展示拉伸模數471 MPa，拉伸強度33.8 MPa以及拉伸伸長率163%。
以上實例7至12中材料及墊的性質報道於以下表3中。表 3 ：墊性質
Figure 106141305-A0304-0003

Claims (8)

  1. 一種用於拋光基板的化學機械(CMP)拋光墊，所述基板選自磁性基板、光學基板及半導體基板中的至少一種，所述拋光墊藉由噴塗一步法調配物形成，所述一步法調配物是一種雙組分不含溶劑且實質上不含水的調配物，其包括未反應的異氰酸酯(NCO)濃度為按所述芳族異氰酸酯組分的總固體重量計15至40重量%的液體芳族異氰酸酯組分，所述異氰酸酯是亞甲基二苯基二異氰酸酯或亞甲基二苯基二異氰酸酯二聚體的直鏈異氰酸酯封端的胺基甲酸酯預聚物；35至50重量%具有聚醚主鏈且具有每分子5至7個羥基的多元醇的液體多元醇組分，且所述液體多元醇形成軟鏈段；異氰酸酯增鏈劑及一種或多種多元胺或二胺的固化劑，其中所述反應混合物包括按所述反應混合物的總重量計50至65重量%硬鏈段材料，且其中另外，所述反應混合物中胺(NH2)基團的總莫耳數與羥基(OH)基團的總莫耳數的總和與所述反應混合物中未反應的異氰酸酯(NCO)基團的總莫耳數的化學計量比在0.8：1.0至1.1：1.0範圍內，且其中所述拋光墊具有基質，所述基質的拉伸模數為至少240Mpa以及斷裂伸長率為至少130%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之拋光墊，其中所述液體芳族異氰酸酯組分的未反應的異氰酸酯(NCO)濃度為按所述芳族異氰酸酯組分的總固體重量計17.5至35重量%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之拋光墊，其中所述液體芳族異氰酸酯組分具有84至100重量%的硬鏈段重量分率。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之拋光墊，其中所述液體多元醇組分包括具有聚醚主鏈且具有每分子6個羥基的多元醇。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之拋光墊，其中所述固化劑為一種或多種芳族二胺。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之拋光墊，其中所述液體芳族異氰酸酯組分具有90至100重量%的硬鏈段重量分率。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之拋光墊，其中在所述反應混合物中胺(NH2)基團的所述總莫耳數及羥基(OH)基團的所述總莫耳數的所述總和與在所述反應混合物中未反應的異氰酸酯(NCO)基團的所述總莫耳數的所述化學計量比在0.85：1.0至1.1：1.0範圍內。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之拋光墊，其中所述固化劑為二甲基硫基甲苯二胺。
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