DE102016007771A1 - Verfahren zur Herstellung einer Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen - Google Patents

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Bainian Qian
Teresa Brugarolas Brufau
Julia KOZHUKH
Yuhua Tong
Jeffrey B. Miller
Diego Lugo
George C. Jacob
Marty DeGroot
Andrew Wank
Fengji Yeh
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bildung einer Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen bereitgestellt, umfassend: Bereitstellen eines Formwerkzeugs, das eine Basis mit einem darin ausgebildeten Negativ eines Rillenmusters aufweist, Bereitstellen einer flüssigen Komponente der Poly-Seite (P), Bereitstellen einer flüssigen Komponente der Iso-Seite (I), Bereitstellen eines mit Druck beaufschlagten Gases, Bereitstellen einer axialen Mischvorrichtung, Einbringen der flüssigen Komponente der Poly-Seite (P), der flüssigen Komponente der Iso-Seite (I) und des mit Druck beaufschlagten Gases in die axiale Mischvorrichtung zur Bildung eines Gemischs, Austragen des Gemischs aus der axialen Mischvorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 1000 m/s in die Richtung der Basis, Erstarrenlassen des Gemischs zu einer Masse, Trennen der Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen von der Masse, wobei die Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine Polieroberfläche aufweist, wobei das Rillenmuster in der Polieroberfläche ausgebildet ist und wobei die Polieroberfläche zum Polieren eines Substrats angepasst ist.

Description

  • Diese Anmeldung ist eine „Continuation-in-part” von US Seriennr. 14/751,423, die am 26. Juni 2015 eingereicht worden ist und anhängig ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bildung einer Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, bei dem eine axiale Mischvorrichtung verwendet wird.
  • Bei der Herstellung von integrierten Schaltungen und anderen elektronischen Vorrichtungen wird eine Mehrzahl von Schichten von leitenden, halbleitenden und dielektrischen Materialien auf einer Oberfläche eines Halbleiterwafers abgeschieden und davon entfernt. Dünne Schichten von leitenden, halbleitenden und dielektrischen Materialien können durch eine Anzahl von Abscheidungstechniken abgeschieden werden. Übliche Abscheidungstechniken bei einer modernen Waferverarbeitung umfassen unter anderem eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), die auch als Sputtern bekannt ist, eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD), eine plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) und ein elektrochemisches Plattieren. Übliche Entfernungstechniken umfassen unter anderem ein isotropes und anisotropes Nass- und Trockenätzen.
  • Da Schichten von Materialien aufeinander folgend abgeschieden und entfernt werden, wird die oberste Oberfläche des Wafers nicht-planar. Da eine nachfolgende Halbleiterverarbeitung (wie z. B. eine Metallisierung) erfordert, das der Wafer eine flache Oberfläche aufweist, muss der Wafer planarisiert werden. Eine Planarisierung ist zur Entfernung einer unerwünschten Oberflächentopographie und von unerwünschten Oberflächendefekten, wie z. B. rauen Oberflächen, agglomerierten Materialien, einer Kristallgitterbeschädigung, Kratzern und verunreinigten Schichten oder Materialien geeignet.
  • Ein chemisch-mechanisches Planarisieren oder chemisch-mechanisches Polieren (CMP) ist eine übliche Technik, die zum Planarisieren oder Polieren von Werkstücken, wie z. B. Halbleiterwafern, verwendet wird. Bei einem herkömmlichen CMP wird ein Waferträger oder Polierkopf auf einer Trägeranordnung montiert. Der Polierkopf hält den Wafer und positioniert den Wafer in Kontakt mit einer Polierschicht eines Polierkissens, das auf einem Tisch oder einer Platte innerhalb einer CMP-Vorrichtung montiert ist. Die Trägeranordnung stellt einen einstellbaren Druck zwischen dem Wafer und dem Polierkissen bereit. Gleichzeitig wird ein Poliermedium (z. B. eine Aufschlämmung) auf das Polierkissen abgegeben und in den Spalt zwischen dem Wafer und der Polierschicht gezogen. Zum Bewirken eines Polierens drehen sich typischerweise das Polierkissen und der Wafer relativ zueinander. Da sich das Polierkissen unterhalb des Wafers dreht, trägt der Wafer typischerweise eine ringförmige Polierbahn oder einen ringförmigen Polierbereich ab, wobei die Oberfläche des Wafers direkt auf die Polierschicht gerichtet ist. Die Waferoberfläche wird durch die chemische und mechanische Wirkung der Polierschicht und des Poliermediums auf die Oberfläche poliert und planar gemacht.
  • Hirose et al. offenbaren ein Verfahren zur Herstellung von Polierschichten im US-Patent Nr. 8,314,029 . Insbesondere offenbaren Hirose et al. ein Verfahren zur Herstellung eines Polierkissens, das im Wesentlichen kugelförmige Zellen enthält und das eine hohe Dickengenauigkeit aufweist, welches das Herstellen einer Urethanzusammensetzung mit verteilten Zellen durch ein mechanisches Schaumverfahren, das kontinuierliche Austragen der Urethanzusammensetzung mit verteilten Zellen aus einer einzelnen Austragöffnung zu einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt in der Breitenrichtung eines Flächenmaterials A, während das Flächenmaterial A zugeführt wird, das Laminieren eines Flächenmaterials B auf die Urethanzusammensetzung mit verteilten Zellen, dann das einheitliche Einstellen der Dicke der Urethanzusammensetzung mit verteilten Zellen durch ein Dickeneinstellmittel, das Aushärten der Urethanzusammensetzung mit verteilten Zellen, bei dem die Dicke in dem vorhergehenden Schritt eingestellt worden ist, ohne eine zusätzliche Belastung auf die Zusammensetzung auszuüben, so dass eine Polierlage, die einen Polyurethanschaum umfasst, gebildet wird, und das Schneiden der Polierlage umfasst.
  • Dennoch verbleibt ein fortlaufender Bedarf für verbesserte Verfahren zur Herstellung von Polierschichten für chemisch-mechanische Polierkissen, insbesondere für Verfahren, welche die Gesamtzahl von Verfahrensschritten vermindern, die zur Bereitstellung des fertigen Polierkissens erforderlich sind. Es besteht somit ein Bedarf für ein verbessertes Verfahren zur Bereitstellung einer Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Bildung einer Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen bereit, umfassend: Bereitstellen eines Formwerkzeugs, das eine Basis aufweist, wobei die Basis ein darin ausgebildetes Negativ eines Rillenmusters aufweist, Bereitstellen einer flüssigen Komponente der Poly-Seite (P), die mindestens eines von einem Polyol der (P)-Seite, einem Polyamin der (P)-Seite und einem Alkoholamin der (P)-Seite umfasst, Bereitstellen einer flüssigen Komponente der Iso-Seite (I), die mindestens ein polyfunktionelles Isocyanat umfasst, Bereitstellen eines mit Druck beaufschlagten Gases, Bereitstellen einer axialen Mischvorrichtung, die eine innere zylindrische Kammer aufweist, wobei die innere zylindrische Kammer ein geschlossenes Ende, ein offenes Ende, eine Symmetrieachse, mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (P)-Seite, die in die innere zylindrische Kammer geöffnet ist, mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (I)-Seite, die in die innere zylindrische Kammer geöffnet ist, und mindestens eine tangentiale Zuführungsöffnung für mit Druck beaufschlagtes Gas, die in die innere zylindrische Kammer geöffnet ist, aufweist, wobei das geschlossene Ende und das offene Ende senkrecht zur Symmetrieachse sind, wobei die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (P)-Seite und die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (I)-Seite entlang eines Umfangs der inneren zylindrischen Kammer in der Nähe des geschlossenen Endes angeordnet sind, wobei die mindestens eine tangentiale Zuführungsöffnung für mit Druck beaufschlagtes Gas entlang des Umfangs der inneren zylindrischen Kammer ausgehend von dem geschlossenen Ende stromabwärts von der mindestens einen Flüssigkeitszuführungsöffnung der (P)-Seite und der mindestens einen Flüssigkeitszuführungsöffnung der (I)-Seite angeordnet ist, wobei die flüssige Komponente der Poly-Seite (P) in die innere zylindrische Kammer durch die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (P)-Seite bei einem Beschickungsdruck der (P)-Seite von 6895 bis 27600 kPa eingebracht wird, wobei die flüssige Komponente der Iso-Seite (I) in die innere zylindrische Kammer durch die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (I)-Seite bei einem Beschickungsdruck der (I)-Seite von 6895 bis 27600 kPa eingebracht wird, wobei die kombinierte Massenströmungsgeschwindigkeit der flüssigen Komponente der Poly-Seite (P) und der flüssigen Komponente der Iso-Seite (I) zu der inneren zylindrischen Kammer 1 bis 500 g/s, wie z. B. vorzugsweise 2 bis 40 g/s oder mehr bevorzugt 2 bis 25 g/s, beträgt, wobei die flüssige Komponente der Poly-Seite (P), die flüssige Komponente der Iso-Seite (I) und das mit Druck beaufschlagte Gas innerhalb der inneren zylindrischen Kammer zur Bildung eines Gemischs gemischt werden, wobei das mit Druck beaufschlagte Gas in die innere zylindrische Kammer durch die mindestens eine tangentiale Zuführungsöffnung für mit Druck beaufschlagtes Gas mit einem Zuführungsdruck von 150 bis 1500 kPa eingebracht wird, wobei die Einlassgeschwindigkeit in die innere zylindrische Kammer des mit Druck beaufschlagten Gases 50 bis 600 m/s beträgt, berechnet auf der Basis von idealen Gasbedingungen bei 20°C und 1 atm Druck, oder vorzugsweise 75 bis 350 m/s beträgt, Austragen des Gemischs aus dem offenen Ende der inneren zylindrischen Kammer in die Richtung der Basis mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 1000 m/s oder vorzugsweise von 10 bis 600 m/s oder mehr bevorzugt von 15 bis 450 m/s, Erstarrenlassen des Gemischs zu einer Masse, Entnehmen der Masse aus dem Formwerkzeug und Trennen der Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen von der Masse, wobei die Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine Polieroberfläche aufweist, wobei das Rillenmuster in der Polieroberfläche ausgebildet ist und wobei die Polieroberfläche. zum Polieren eines Substrats angepasst ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Formwerkzeugs zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine Darstellung einer Seitenansicht einer axialen Mischvorrichtung zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in der 2.
  • 4 ist eine Darstellung einer Seitenansicht einer Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die in einem Formwerkzeug der vorliegenden Erfindung gebildet worden ist.
  • 5 ist eine Darstellung einer perspektivischen Ansicht einer Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen der vorliegenden Erfindung.
  • 6 ist eine Darstellung einer Draufsicht eines Rillenmusters, das in der Polieroberfläche der Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen ausgebildet ist.
  • 7 ist eine Darstellung einer Draufsicht eines Rillenmusters, das in der Polieroberfläche der Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen ausgebildet ist.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in der 7.
  • 9 ist eine Darstellung einer Draufsicht eines Rillenmusters, das in der Polieroberfläche der Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen ausgebildet ist.
  • 10 ist eine Darstellung einer Draufsicht eines Rillenmusters, das in der Polieroberfläche der Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen ausgebildet ist.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in der 2.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Verschiedene herkömmliche Verfahren zur Bildung von chemisch-mechanischen Polierschichten, wie z. B. Gießverfahren (d. h., die Bildung von Massen, die in eine Mehrzahl von Polierschichten geschnitten werden) und ein Schäumen, erfordern ausreichend lange Gelzeiten zum Erleichtern der Verarbeitung. Sowohl ein Schäumen als auch Gießverfahren erfordern das Einbringen des fertigen Rillenmusters in die Oberfläche der gebildeten Polierschichten durch Bearbeiten. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhöht die Qualität des Rillenmusters, das in der Polieroberfläche der Polierschicht ausgebildet ist, stark und beseitigt den Bedarf für ein Einbringen des Rillenmusters in die fertigen Polierschichten durch Bearbeiten, wie es bei vielen herkömmlichen Polierschicht-Herstellungsverfahren erforderlich ist. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht auch ein breiteres Zusammensetzungsfenster, als es für herkömmliche Polierschicht-Herstellungsverfahren bei den inhärenten Beschränkungen in den herkömmlichen Techniken (d. h., Beschränkungen bezüglich der Gelzeit) geeignet wäre.
  • Der Begriff „im Wesentlichen kreisförmiger Querschnitt”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf einen Formwerkzeughohlraum (20) verwendet wird, bedeutet, dass der längste Radius rc des Formwerkzeughohlraums (20), der auf die x-y-Ebene (30) von der Mittelachse CAchse (22) des Formwerkzeughohlraums auf eine vertikale innere Grenze (18) einer umgebenden Wand (15) projiziert wird, ≤ 20% länger ist als der kürzeste Radius rc des Formwerkzeughohlraums (20), der auf die x-y-Ebene (30) von der Mittelachse CAchse (22) des Formwerkzeughohlraums auf die vertikale innere Grenze (18) projiziert wird. (Vgl. die 1).
  • Der Begriff „Formwerkzeughohlraum”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf das Volumen, das durch eine Basis (12) und eine vertikale innere Grenze (18) einer umgebenden Wand (15) festgelegt ist. (Vgl. die 1 und 4).
  • Der Begriff „im Wesentlichen senkrecht”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf ein erstes Merkmal (z. B. eine horizontale innere Grenze, eine vertikale innere Grenze) relativ zu einem zweiten Merkmal (z. B. eine Achse, eine x-y-Ebene) verwendet wird, bedeutet, dass das erste Merkmal in einem Winkel von 80 bis 100° zu dem zweiten Merkmal vorliegt.
  • Der Begriff „vorwiegend senkrecht”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf ein erstes Merkmal (z. B. eine horizontale innere Grenze, eine vertikale innere Grenze) relativ zu einem zweiten Merkmal (z. B. eine Achse, eine x-y-Ebene) verwendet wird, bedeutet, dass das erste Merkmal in einem Winkel von 85 bis 95° zu dem zweiten Merkmal vorliegt.
  • Der Begriff „durchschnittliche Dicke TP-avg”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf eine Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die eine Polieroberfläche (95) aufweist, verwendet wird, steht für den Durchschnitt der Dicke TP der Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen in einer Richtung senkrecht zu der Polieroberfläche (95), der ausgehend von der Polieroberfläche (95) zu der unteren Fläche (92) der Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen gemessen wird. (Vgl. die 5).
  • Der Begriff „im Wesentlichen kreisförmiger Querschnitt”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf eine Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen verwendet wird, bedeutet, dass der längste Radius rP des Querschnitts von der Mittelachse (98) der Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen zu dem Außenumfang (110) der Polieroberfläche (95) der Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen ≤ 20% länger ist als der kürzeste Radius rP des Querschnitts von der Mittelachse (98) zu dem Außenumfang (110) der Polieroberfläche (95). (Vgl. die 5).
  • Die Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise für eine Drehung um eine Mittelachse (98) angepasst. (Vgl. die 5). Vorzugsweise liegt die Polieroberfläche (95) der Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen in einer Ebene (99) senkrecht zu der Mittelachse (98). Vorzugsweise ist die Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen für eine Drehung in einer Ebene (99) angepasst, die in einem Winkel γ von 85 bis 95° zur Mittelachse (98), vorzugsweise von 90° zur Mittelachse (98) vorliegt. Vorzugsweise weist die Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine Polieroberfläche (95) auf, die einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt senkrecht zur Mittelachse (98) aufweist. Vorzugsweise variiert der Radius rP des Querschnitts der Polieroberfläche (95) senkrecht zur Mittelachse (98) um ≤ 20% für den Querschnitt, mehr bevorzugt um ≤ 10% für den Querschnitt.
  • Der Begriff „Gelzeit”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf eine flüssige Komponente der Poly-Seite (P) und eine flüssige Komponente der Iso-Seite (I) verwendet wird, die in einer axialen Mischvorrichtung der vorliegenden Erfindung gebildet werden, steht für die Gesamtaushärtungszeit für dieses Gemisch, die unter Verwendung eines Standardtestverfahrens gemäß ASTM D3795-00a bestimmt wird (2006 erneut zugelassen) (Standardtestverfahren für Eigenschaften des thermischen Fließens, des Aushärtens und des Verhaltens von gießfähigen wärmeaushärtenden Materialien durch ein Drehmomentrheometer).
  • Der Begriff „Poly(urethan)”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, umfasst (a) Polyurethane, die durch die Reaktion von (i) Isocyanaten und (ii) Polyolen (einschließlich Diolen) gebildet werden, und (b) Poly(urethan), das durch die Reaktion von (i) Isocyanaten mit (ii) Polyolen (einschließlich Diolen) und (iii) Wasser, Aminen oder einer Kombination von Wasser und Aminen gebildet wird.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren zur Bildung einer Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen der vorliegenden Erfindung: Bereitstellen eines Formwerkzeugs (10), das eine Basis (12) aufweist, wobei die Basis (12) des Formwerkzeugs (10) ein darin ausgebildetes Negativ (14) eines Rillenmusters (100) aufweist, Bereitstellen einer flüssigen Komponente der Poly-Seite (P), die mindestens eines von einem Polyol der (P)-Seite, einem Polyamin der (P)-Seite und einem Alkoholamin der (P)-Seite umfasst, Bereitstellen einer flüssigen Komponente der Iso-Seite (I), die mindestens ein polyfunktionelles Isocyanat umfasst, Bereitstellen eines mit Druck beaufschlagten Gases, Bereitstellen einer axialen Mischvorrichtung (60), die eine innere zylindrische Kammer (65) aufweist, wobei die innere zylindrische Kammer (65) ein geschlossenes Ende (62), ein offenes Ende (68), eine Symmetrieachse (70), mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet ist, mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet ist, und mindestens eine (vorzugsweise mindestens zwei) tangentiale Zuführungsöffnung (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet ist, aufweist, wobei das geschlossene Ende (62) und das offene Ende (68) senkrecht zur Symmetrieachse (70) der inneren zylindrischen Kammer (65) sind, wobei die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite und die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite entlang eines Umfangs (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) in der Nähe des geschlossenen Endes (62) angeordnet sind, wobei die mindestens eine (vorzugsweise mindestens zwei) tangentiale Zuführungsöffnung (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas entlang des Umfangs (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) ausgehend von dem geschlossenen Ende (62) stromabwärts von der mindestens einen Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite und der mindestens einen Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite angeordnet ist, wobei die flüssige Komponente der Poly-Seite (P) in die innere zylindrische Kammer (65) durch die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite bei einem Beschickungsdruck der (P)-Seite von 6895 bis 27600 kPa eingebracht wird, wobei die flüssige Komponente der Iso-Seite (I) in die innere zylindrische Kammer (65) durch die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite bei einem Beschickungsdruck der (I)-Seite von 6895 bis 27600 kPa eingebracht wird, wobei die kombinierte Massenströmungsgeschwindigkeit der flüssigen Komponente der Poly-Seite (P) und der flüssigen Komponente der Iso-Seite (I) zu der inneren zylindrischen Kammer (65) 1 bis 500 g/s (vorzugsweise 2 bis 40 g/s oder mehr bevorzugt 2 bis 25 g/s) beträgt, wobei die flüssige Komponente der Poly-Seite (P), die flüssige Komponente der Iso-Seite (I) und das mit Druck beaufschlagte Gas innerhalb der inneren zylindrischen Kammer (65) zur Bildung eines Gemischs gemischt werden, wobei das mit Druck beaufschlagte Gas in die innere zylindrische Kammer (65) durch die mindestens eine (vorzugsweise mindestens zwei) tangentiale Zuführungsöffnung (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas mit einem Zuführungsdruck von 150 bis 1500 kPa eingebracht wird, wobei die Einlassgeschwindigkeit in die innere zylindrische Kammer (65) des mit Druck beaufschlagten Gases 50 bis 600 m/s beträgt, berechnet auf der Basis von idealen Gasbedingungen bei 20°C und 1 atm Druck, oder vorzugsweise 75 bis 350 m/s beträgt, Austragen des Gemischs aus dem offenen Ende (68) der inneren zylindrischen Kammer (65) in die Richtung der Basis (12) des Formwerkzeugs (10) mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 1000 m/s oder vorzugsweise von 10 bis 600 m/s oder mehr bevorzugt von 15 bis 450 m/s, Erstarrenlassen des Gemischs zu einer Masse, Entnehmen der Masse aus dem Formwerkzeug (10) und Trennen der Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen von der Masse, wobei die Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine Polieroberfläche (95) aufweist, wobei das Rillenmuster (100) in der Polieroberfläche (95) ausgebildet ist und wobei die Polieroberfläche (95) zum Polieren eines Substrats angepasst ist.
  • Vorzugsweise legt die Basis (12) des Formwerkzeugs (10), das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ein Negativ (14) eines Rillenmusters fest, wobei das Rillenmuster (100) auf die Polieroberfläche (95) der Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen übertragen wird. Vorzugsweise weist die Basis (12) des Formwerkzeugs (10) einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit einem durchschnittlichen Radius rc auf (wobei rc vorzugsweise 20 bis 100 cm beträgt, wobei rc mehr bevorzugt 25 bis 65 cm beträgt, wobei rc insbesondere 40 bis 60 cm beträgt). (Vgl. die 1 und 4).
  • Vorzugsweise kann das Formwerkzeug (10), das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine umgebende Wand (15) aufweisen. Vorzugsweise legt die umgebende Wand eine vertikale innere Grenze (18) des Formwerkzeughohlraums (20) fest, die im Wesentlichen senkrecht zu der x-y-Ebene (30) ist. Mehr bevorzugt legt die umgebende Wand eine vertikale innere Grenze (18) des Formwerkzeughohlraums (20) fest, die vorwiegend senkrecht zu der x-y-Ebene (30) ist. (Vgl. die 1 und 4).
  • Vorzugsweise weist der Formwerkzeughohlraum (20) eine Mittelachse CAchse (22) auf, die mit der z-Achse zusammenfällt und welche die horizontale innere Grenze (14) der Basis (12) des Formwerkzeugs (10) an dem Mittelpunkt (21) schneidet. Vorzugsweise befindet sich der Mittelpunkt (21) an der geometrischen Mitte des Querschnitts Cx-sect (24) des Formwerkzeughohlraums (20), der auf die x-y-Ebene (30) projiziert wird. (Vgl. die 1).
  • Vorzugsweise kann der Querschnitt Cx-sect (24) des Formwerkzeughohlraums, der auf die x-y-Ebene (30) projiziert wird, jedwede regelmäßige oder unregelmäßige zweidimensionale Form sein. Vorzugsweise ist der Querschnitt Cx-sect (24) des Formwerkzeughohlraums aus einem Vieleck und einer Ellipse ausgewählt. Mehr bevorzugt ist der Querschnitt Cx-sect (24) des Formwerkzeughohlraums ein im Wesentlichen kreisförmiger Querschnitt mit einem durchschnittlichen Radius rc (wobei rc vorzugsweise 20 bis 100 cm beträgt, wobei rc mehr bevorzugt 25 bis 65 cm beträgt, wobei rc insbesondere 40 bis 60 cm beträgt). Insbesondere ist der Formwerkzeughohlraum (20) näherungsweise ein aufrechter zylindrisch geformter Bereich mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt Cx-sect, wobei der Formwerkzeughohlraum eine Symmetrieachse Cx-sym (25) aufweist, die mit der Mittelachse CAchse (22) des Formwerkzeughohlraums zusammenfällt, wobei der aufrechte zylindrisch geformte Bereich eine Querschnittsfläche Cx-Fläche aufweist, die wie folgt definiert ist: Cx-Fläche = πrc 2, worin rc der durchschnittliche Radius der Querschnittsfläche Cx-Fläche des Formwerkzeughohlraums ist, die auf die x-y-Ebene (30) projiziert ist, und wobei rc 20 bis 100 cm (mehr bevorzugt 25 bis 65 cm, insbesondere 40 bis 60 cm) beträgt. (Vgl. die 1 und 4).
  • Vorzugsweise weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine innere zylindrische Kammer (65) auf. Vorzugsweise weist die innere zylindrische Kammer (65) ein geschlossenes Ende (62) und ein offenes Ende (68) auf. Vorzugsweise sind das geschlossene Ende (62) und das offene Ende (68) jeweils im Wesentlichen senkrecht zu einer Symmetrieachse (70) der inneren zylindrischen Kammer (65). Mehr bevorzugt sind das geschlossene Ende (62) und das offene Ende (68) jeweils vorwiegend senkrecht zu einer Symmetrieachse (70) der inneren zylindrischen Kammer (65). Insbesondere sind das geschlossene Ende (62) und das offene Ende (68) jeweils senkrecht zu einer Symmetrieachse (70) der inneren zylindrischen Kammer (65). (Vgl. die 2, 3 und 11).
  • Vorzugsweise weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine innere zylindrische Kammer (65) mit einer Symmetrieachse (70) auf, wobei das offene Ende (68) eine kreisförmige Öffnung (69) aufweist. Mehr bevorzugt weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine innere zylindrische Kammer (65) mit einer Symmetrieachse (70) auf, wobei das offene Ende (68) eine kreisförmige Öffnung (69) aufweist und wobei die kreisförmige Öffnung (69) konzentrisch mit der inneren zylindrischen Kammer (65) ist. Insbesondere weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine innere zylindrische Kammer (65) mit einer Symmetrieachse (70) auf, wobei das offene Ende (68) eine kreisförmige Öffnung (69) aufweist, wobei die kreisförmige Öffnung (69) konzentrisch mit der inneren zylindrischen Kammer (65) ist und wobei die kreisförmige Öffnung (69) senkrecht zu der Symmetrieachse (70) der inneren zylindrischen Kammer (65) ist. Vorzugsweise weist die kreisförmige Öffnung (69) einen Durchmesser von 1 bis 10 mm (mehr bevorzugt 1,5 bis 7,5 mm, noch mehr bevorzugt 2 bis 6 mm, insbesondere 2,5 bis 3,5 mm) auf. (Vgl. die 2, 3 und 11).
  • Vorzugsweise weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite auf, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet ist. Mehr bevorzugt weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite auf, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind. Vorzugsweise sind, wenn die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite aufweist, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, die mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite gleichmäßig um einen Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) angeordnet. Mehr bevorzugt sind, wenn die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite aufweist, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, die mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite gleichmäßig um einen Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) angeordnet und liegen in dem gleichen Abstand von dem geschlossenen Ende (62) der inneren zylindrischen Kammer (65) vor. Vorzugsweise ist die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (P)-Seite durch eine Öffnung in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet, die einen Innendurchmesser von 0,05 bis 3 mm (vorzugsweise 0,1 bis 0,1 mm, mehr bevorzugt 0,15 bis 0,5 mm) aufweist. Vorzugsweise ist die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (P)-Seite in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet und ist auf die Symmetrieachse (70) der inneren zylindrischen Kammer (65) gerichtet. Mehr bevorzugt ist die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (P)-Seite in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet und ist auf die Symmetrieachse (70) der inneren zylindrischen Kammer (65) gerichtet und vorwiegend senkrecht zu derselben. Insbesondere ist die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (P)-Seite in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet und ist auf die Symmetrieachse (70) der inneren zylindrischen Kammer (65) gerichtet und senkrecht zu derselben.
  • Vorzugsweise weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite auf, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet ist. Mehr bevorzugt weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite auf, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind. Vorzugsweise sind, wenn die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite aufweist, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, die mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite gleichmäßig um einen Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) angeordnet. Mehr bevorzugt sind, wenn die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite aufweist, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, die mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite gleichmäßig um einen Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) angeordnet und liegen in dem gleichen Abstand von dem geschlossenen Ende (62) der inneren zylindrischen Kammer (65) vor. Vorzugsweise ist die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (I)-Seite durch eine Öffnung in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet, die einen Innendurchmesser von 0,05 bis 3 mm (vorzugsweise 0,1 bis 0,1 mm, mehr bevorzugt 0,15 bis 0,5 mm) aufweist. Vorzugsweise ist die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (I)-Seite in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet und ist auf die Symmetrieachse (70) der inneren zylindrischen Kammer (65) gerichtet. Mehr bevorzugt ist die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (I)-Seite in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet und ist auf die Symmetrieachse (70) der inneren zylindrischen Kammer (65) gerichtet und vorwiegend senkrecht zu derselben. Insbesondere ist die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (I)-Seite in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet und ist auf die Symmetrieachse (70) der inneren zylindrischen Kammer (65) gerichtet und senkrecht zu derselben.
  • Vorzugsweise weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet ist, und mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite auf, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet ist, wobei die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite und die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite gleichmäßig um den Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) angeordnet sind. Mehr bevorzugt weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet ist, und mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite auf, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet ist, wobei die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite und die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite gleichmäßig um den Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) angeordnet sind und in dem gleichen Abstand von dem geschlossenen Ende (62) der inneren zylindrischen Kammer (65) vorliegen.
  • Vorzugsweise weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, und mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite auf, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind. Vorzugsweise sind, wenn die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, und mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite aufweist, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, die mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite gleichmäßig um den Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) angeordnet, und die mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite sind gleichmäßig um den Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) angeordnet. Vorzugsweise liegen, wenn die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, und mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite aufweist, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, die Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite und die Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite abwechselnd um den Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) vor. Mehr bevorzugt liegen, wenn die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, und mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite aufweist, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, die Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite und die Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite abwechselnd um den Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) vor und sind gleichmäßig um den Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) beabstandet. Insbesondere liegen, wenn die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, und mindestens zwei Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite aufweist, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, die Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite und die Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite abwechselnd um den Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) vor und sind gleichmäßig um den Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) beabstandet, und die Flüssigkeitszuführungsöffnungen (75) der (P)-Seite und die Flüssigkeitszuführungsöffnungen (80) der (I)-Seite liegen alle in dem gleichen Abstand von dem geschlossenen Ende (62) der inneren zylindrischen Kammer (65) vor.
  • Vorzugsweise weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens eine tangentiale Zuführungsöffnung (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet ist, auf. Mehr bevorzugt weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens eine tangentiale Zuführungsöffnung (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet ist, auf, wobei die mindestens eine tangentiale Zuführungsöffnung (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas entlang des Umfangs der inneren zylindrischen Kammer (65) ausgehend von dem geschlossenen Ende (62) stromabwärts von der mindestens einen Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite und der mindestens einen Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite angeordnet ist. Noch mehr bevorzugt weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens zwei tangentiale Zuführungsöffnungen (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, auf, wobei die mindestens zwei tangentialen Zuführungsöffnungen (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas entlang des Umfangs der inneren zylindrischen Kammer (65) ausgehend von dem geschlossenen Ende (62) stromabwärts von der mindestens einen Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite und der mindestens einen Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite angeordnet sind. Noch mehr bevorzugt weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens zwei tangentiale Zuführungsöffnungen (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, auf, wobei die mindestens zwei tangentialen Zuführungsöffnungen (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas entlang des Umfangs der inneren zylindrischen Kammer (65) ausgehend von dem geschlossenen Ende (62) stromabwärts von der mindestens einen Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite und der mindestens einen Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite angeordnet sind und wobei die mindestens zwei tangentialen Zuführungsöffnungen (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas gleichmäßig um den Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) angeordnet sind. Insbesondere weist die axiale Mischvorrichtung (60), die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, mindestens zwei tangentiale Zuführungsöffnungen (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas, die in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet sind, auf, wobei die mindestens zwei tangentialen Zuführungsöffnungen (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas entlang des Umfangs der inneren zylindrischen Kammer (65) ausgehend von dem geschlossenen Ende (62) stromabwärts von der mindestens einen Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite und der mindestens einen Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite angeordnet sind und wobei die mindestens zwei tangentialen Zuführungsöffnungen (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas gleichmäßig um den Umfang (67) der inneren zylindrischen Kammer (65) angeordnet sind und in dem gleichen Abstand von dem geschlossenen Ende (62) der inneren zylindrischen Kammer (65) vorliegen. Vorzugsweise ist die mindestens eine tangentiale Zuführungsöffnung für mit Druck beaufschlagtes Gas in die innere zylindrische Kammer (65) durch eine Öffnung mit einer kritischen Abmessung von 0,1 bis 5 mm (vorzugsweise 0,3 bis 3 mm, mehr bevorzugt 0,5 bis 2 mm) geöffnet. Vorzugsweise ist die mindestens eine tangentiale Zuführungsöffnung für mit Druck beaufschlagtes Gas in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet und verläuft tangential entlang eines inneren Umfangs der inneren zylindrischen Kammer (65). Mehr bevorzugt ist die mindestens eine tangentiale Zuführungsöffnung für mit Druck beaufschlagtes Gas in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet und verläuft tangential entlang eines inneren Umfangs der inneren zylindrischen Kammer und auf einer Ebene, die vorwiegend senkrecht zur Symmetrieachse (70) der inneren zylindrischen Kammer (65) ist. Insbesondere ist die mindestens eine tangentiale Zuführungsöffnung für mit Druck beaufschlagtes Gas in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet und verläuft tangential entlang eines inneren Umfangs der inneren zylindrischen Kammer und auf einer Ebene, die senkrecht zur Symmetrieachse (70) der inneren zylindrischen Kammer (65) ist.
  • Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die flüssige Komponente der Poly-Seite (P) mindestens eines von einem Polyol der (P)-Seite, einem Polyamin der (P)-Seite und einem Alkoholamin der (P)-Seite.
  • Vorzugsweise ist das Polyol der (P)-Seite aus der Gruppe, bestehend aus Diolen, Polyolen, Polyoldiolen, Copolymeren davon und Gemischen davon, ausgewählt. Mehr bevorzugt ist das Polyol der (P)-Seite aus der Gruppe, bestehend aus Polyetherpolyolen (z. B. Poly(oxytetramethylen)glykol, Poly(oxypropylen)glykol und Gemischen davon), Polycarbonatpolyolen, Polyesterpolyolen, Polycaprolactonpolyolen, Gemischen davon, und Gemischen davon mit einem oder mehreren Polyol(en) mit niedrigem Molekulargewicht, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ethylenglykol, 1,2-Propylenglykol, 1,3-Propylenglykol, 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 2-Methyl-1,3-propandiol, 1,4-Butandiol, Neopentylglykol, 1,5-Pentandiol, 3-Methyl-1,5-pentandiol, 1,6-Hexandiol, Diethylenglykol, Dipropylenglykol und Tripropylenglykol, ausgewählt. Noch mehr bevorzugt ist das Polyol der (P)-Seite aus der Gruppe, bestehend aus Polytetramethylenetherglykol (PTMEG), Polyolen auf Esterbasis (wie z. B. Ethylenadipaten, Butylenadipaten), Polypropylenetherglykolen (PPG), Polycaprolactonpolyolen, Copolymeren davon und Gemischen davon, ausgewählt.
  • Vorzugsweise enthält in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die verwendete flüssige Komponente der Poly-Seite (P) mindestens ein Polyol der (P)-Seite, wobei das mindestens eine Polyol der (P)-Seite ein Polyol mit hohem Molekulargewicht mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts MN von 2500 bis 100000 umfasst. Mehr bevorzugt weist das verwendete Polyol mit hohem Molekulargewicht ein Zahlenmittel des Molekulargewichts MN von 5000 bis 50000 (noch mehr bevorzugt 7500 bis 25000, insbesondere 10000 bis 12000) auf.
  • Vorzugsweise enthält in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die verwendete flüssige Komponente der Poly-Seite (P) mindestens ein Polyol der (P)-Seite, wobei das mindestens eine Polyol der (P)-Seite ein Polyol mit hohem Molekulargewicht mit durchschnittlich drei bis zehn Hydroxylgruppen pro Molekül umfasst. Mehr bevorzugt weist das verwendete Polyol mit hohem Molekulargewicht durchschnittlich vier bis acht (noch mehr bevorzugt fünf bis sieben, insbesondere sechs) Hydroxylgruppen pro Molekül auf.
  • Beispiele für handelsübliche Polyole mit hohem Molekulargewicht umfassen Specflex®-Polyole, Voranol®-Polyole und Voralux®-Polyole (von The Dow Chemical Company erhältlich), Multranol® Specialty-Polyole und Ultracel® Flexible-Polyole (von Bayer MaterialScience LLC erhältlich), sowie Pluracol®-Polyole (von BASF erhältlich). Eine Anzahl von bevorzugten Polyolen mit hohem Molekulargewicht ist in der Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
    Polyol mit hohem Molekulargewicht Anzahl der OH-Gruppen pro Molekül MN Hydroxylzahl (mg KOH/q)
    Multranol® 3901 Polyol 3,0 6000 28
    Pluracol® 1385 Polyol 3,0 3200 50
    Pluracol® 380 Polyol 3,0 6500 25
    Pluracol® 1123 Polyol 3,0 7000 24
    ULTRACEL® 3000 Polyol 4,0 7500 30
    SPECFLEX® NC630 Polyol 4,2 7602 31
    SPECFLEX® NC632 Polyol 4,7 8225 32
    VORALUX® HF 505 Polyol 6,0 11400 30
    MULTRANOL® 9185 Polyol 6,0 3366 100
    VORANOL® 4053 Polyol 6,9 12420 31
  • Vorzugsweise ist das Polyamin der (P)-Seite aus der Gruppe, bestehend aus Diaminen und anderen multifunktionellen Aminen, ausgewählt. Mehr bevorzugt ist das Polyamin der (P)-Seite aus der Gruppe, bestehend aus aromatischen Diaminen und anderen multifunktionellen aromatischen Aminen, ausgewählt, wie z. B. 4,4'-Methylen-bis-o-chloranilin („MbOCA”), 4,4'-Methylen-bis-(3-chlor-2,6-diethylanilin) („MCDEA”), Dimethylthiotoluoldiamin, Trimethylenglykoldi-p-aminobenzoat, Polytetramethylenoxiddi-p-aminobenzoat, Polytetramethylenoxidmono-p-aminobenzoat, Polypropylenoxiddi-p-aminobenzoat, Polypropylenoxidmono-p-aminobenzoat, 1,2-Bis(2-aminophenylthio)ethan, 4,4'-Methylen-bis-anilin, Diethyltoluoldiamin, 5-tert-Butyl-2,4-toluoldiamin, 3-tert-Butyl-2,6-toluoldiamin, 5-tert-Amyl-2,4-toluoldiamin und 3-tert-Amyl-2,6-toluoldiamin sowie Chlortoluoldiamin.
  • Vorzugsweise ist das Alkoholamin der (P)-Seite aus der Gruppe, bestehend aus Amin-initiierten Polyolen, ausgewählt. Mehr bevorzugt ist das Alkoholamin der (P)-Seite aus der Gruppe, bestehend aus Amin-initiierten Polyolen, die ein bis vier (noch mehr bevorzugt zwei bis vier, insbesondere zwei) Stickstoffatome pro Molekül enthalten, ausgewählt. Vorzugsweise ist das Alkoholamin der (P)-Seite aus der Gruppe, bestehend aus Amin-initiierten Polyolen, die durchschnittlich mindestens drei Hydroxylgruppen pro Molekül aufweisen, ausgewählt. Mehr bevorzugt ist das Alkoholamin der (P)-Seite aus der Gruppe, bestehend aus Amin-initiierten Polyolen, die durchschnittlich drei bis sechs (noch mehr bevorzugt drei bis fünf, insbesondere vier) Hydroxylgruppen pro Molekül aufweisen, ausgewählt. Besonders bevorzugte Amin-initiierte Polyole weisen ein Zahlenmittel des Molekulargewichts MN von ≤ 700 (vorzugsweise 150 bis 650, mehr bevorzugt von 200 bis 500, insbesondere 250 bis 300) auf und weisen eine Hydroxylzahl (bestimmt gemäß dem ASTM-Testverfahren D4274-11) von 350 bis 1200 mg KOH/g auf. Mehr bevorzugt weist das verwendete Amin-initiierte Polyol eine Hydroxylzahl von 400 bis 1000 mg KOH/g (insbesondere 600 bis 850 mg KOH/g) auf. Beispiele für handelsübliche Amin-initiierte Polyole umfassen die Voranol®-Familie von Amininitiierten Polyolen (von The Dow Chemical Company erhältlich), die Quadrol® Specialty-Polyole (N,N,N',N'-Tetrakis(2-hydroxypropylethylendiamin) (von BASF erhältlich), Pluracol®-Polyole auf Aminbasis (von BASF erhältlich), Multranol®-Polyole auf Aminbasis (von Bayer MaterialScience LLC erhältlich), Triisopropanolamin (TIPA) (von The Dow Chemical Company erhältlich) und Triethanolamin (TEA) (von Mallinckrodt Baker Inc. erhältlich). Eine Anzahl von bevorzugten Amin-initiierten Polyolen ist in der Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
    Amin-initiiertes Polyol Anzahl der OH-Gruppen pro Molekül MN Hydroxylzahl (mg KOH/g)
    Triethanolamin 3 149 1130
    Triisopropanolamin 3 192 877
    MULTRANOL® 9138 Polyol 3 240 700
    MULTRANOL® 9170 Polyol 3 481 350
    VORANOL® 391 Polyol 4 568 391
    VORANOL® 640 Polyol 4 352 638
    VORANOL® 800 Polyol 4 280 801
    QUADROL® Polyol 4 292 770
    MULTRANOL® 4050 Polyol 4 356 630
    MULTRANOL® 4063 Polyol 4 488 460
    MULTRANOL® 8114 Polyol 4 568 395
    MULTRANOL® 8120 Polyol 4 623 360
    MULTRANOL® 9181 Polyol 4 291 770
    VORANOL® 202 Polyol 5 590 475
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die flüssige Komponente der Poly-Seite (P) in die innere zylindrische Kammer (65) durch die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite bei einem Beschickungsdruck der (P)-Seite von 6895 bis 27600 kPa eingebracht. Mehr bevorzugt wird die flüssige Komponente der Poly-Seite (P) in die innere zylindrische Kammer (65) durch die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite bei einem Beschickungsdruck der (P)-Seite von 8000 bis 20000 kPa eingebracht. Insbesondere wird die flüssige Komponente der Poly-Seite (P) in die innere zylindrische Kammer (65) durch die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite bei einem Beschickungsdruck der (P)-Seite von 10000 bis 17000 kPa eingebracht.
  • Vorzugsweise enthält in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die flüssige Komponente der Iso-Seite (I) mindestens ein polyfunktionelles Isocyanat. Vorzugsweise enthält das mindestens eine polyfunktionelle Isocyanat zwei reaktive Isocyanatgruppen (d. h., NCO).
  • Vorzugsweise ist das mindestens eine polyfunktionelle Isocyanat aus der Gruppe, bestehend aus einem aliphatischen polyfunktionellen Isocyanat, einem aromatischen polyfunktionellen Isocyanat und einem Gemisch davon, ausgewählt. Mehr bevorzugt ist das polyfunktionelle Isocyanat ein Diisocyanat, das aus der Gruppe, bestehend aus 2,4-Toluoldiisocyanat, 2,6-Toluoldiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Naphthalin-1,5-diisocyanat, Tolidindiisocyanat, para-Phenylendiisocyanat, Xylylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat, Cyclohexandiisocyanat und Gemischen davon, ausgewählt ist. Noch mehr bevorzugt ist das mindestens eine polyfunktionelle Isocyanat ein Urethanvorpolymer mit Isocyanat-Endgruppen, das durch die Reaktion eines Diisocyanats mit einem Vorpolymerpolyol gebildet wird.
  • Vorzugsweise ist das mindestens eine polyfunktionelle Isocyanat ein Urethanvorpolymer mit Isocyanat-Endgruppen, wobei das Urethanvorpolymer mit Isocyanat-Endgruppen 2 bis 12 Gew.-% nicht umgesetzte Isocyanat(NCO)-Gruppen aufweist. Mehr bevorzugt weist das Urethanvorpolymer mit Isocyanat-Endgruppen, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 2 bis 10 Gew.-% (noch mehr bevorzugt 4 bis 8 Gew.-%, insbesondere 5 bis 7 Gew.-%) nicht umgesetzte Isocyanat(NCO)-Gruppen auf.
  • Vorzugsweise ist das verwendete Urethanvorpolymer mit Isocyanat-Endgruppen das Reaktionsprodukt eines Diisocyanats mit einem Vorpolymerpolyol, wobei das Vorpolymerpolyol aus der Gruppe, bestehend aus Diolen, Polyolen, Polyoldiolen, Copolymeren davon und Gemischen davon, ausgewählt ist. Mehr bevorzugt ist das Vorpolymerpolyol aus der Gruppe, bestehend aus Polyetherpolyolen (z. B. Poly(oxytetramethylen)glykol, Poly(oxypropylen)glykol und Gemischen davon), Polycarbonatpolyolen, Polyesterpolyolen, Polycaprolactonpolyolen, Gemischen davon, und Gemischen davon mit einem oder mehreren Polyol(en) mit niedrigem Molekulargewicht, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ethylenglykol, 1,2-Propylenglykol, 1,3-Propylenglykol, 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 2-Methyl-1,3-propandiol, 1,4-Butandiol, Neopentylglykol, 1,5-Pentandiol, 3-Methyl-1,5-pentandiol, 1,6-Hexandiol, Diethylenglykol, Dipropylenglykol und Tripropylenglykol, ausgewählt. Noch mehr bevorzugt ist das Vorpolymerpolyol aus der Gruppe, bestehend aus Polytetramethylenetherglykol (PTMEG), Polyolen auf Esterbasis (wie z. B. Ethylenadipaten, Butylenadipaten), Polypropylenetherglykolen (PPG), Polycaprolactonpolyolen, Copolymeren davon und Gemischen davon, ausgewählt. Insbesondere ist das Vorpolymerpolyol aus der Gruppe, bestehend aus PTMEG und PPG, ausgewählt.
  • Vorzugsweise wenn das Vorpolymerpolyol PTMEG ist, weist das Urethanvorpolymer mit Isocyanat-Endgruppen eine Konzentration von nicht umgesetztem Isocyanat (NCO) von 2 bis 10 Gew.-% (mehr bevorzugt von 4 bis 8 Gew.-%, insbesondere 6 bis 7 Gew.-%) auf. Beispiele für handelsübliche Urethanvorpolymere mit Isocyanat-Endgruppen auf PTMEG-Basis umfassen Imuthane®-Vorpolymere (von COIM USA, Inc., erhältlich, wie z. B. PET-80A, PET-85A, PET-90A, PET-93A, PET-95A, PET-60D, PET-70D, PET-75D), Adiprene®-Vorpolymere (von Chemtura erhältlich, wie z. B. LF 800A, LF 900A, LF 910A, LF 930A, LF 931A, LF 939A, LF 950A, LF 952A, LF 600D, LF 601D, LF 650D, LF 667, LF 700D, LF 750D, LF 751D, LF 752D, LF 753D und L325), Andur®-Vorpolymere (von Anderson Development Company erhältlich, wie z. B. 70APLF, 80APLF, 85APLF, 90APLF, 95APLF, 60DPLF, 70APLF, 75APLF).
  • Vorzugsweise weist, wenn das Vorpolymerpolyol PPG ist, das Urethanvorpolymer mit Isocyanat-Endgruppen eine Konzentration von nicht umgesetztem Isocyanat (NCO) von 3 bis 9 Gew.-% (mehr bevorzugt von 4 bis 8 Gew.-%, insbesondere 5 bis 6 Gew.-%) auf. Beispiele für handelsübliche Urethanvorpolymere mit Isocyanat-Endgruppen auf PPG-Basis umfassen Imuthane®-Vorpolymere (von COIM USA, Inc., erhältlich, wie z. B. PPT-80A, PPT-90A, PPT-95A, PPT-65D, PPT-75D), Adiprene®-Vorpolymere (von Chemtura erhältlich, wie z. B. LFG 963A, LFG 964A, LFG 740D) und Andur®-Vorpolymere (von Anderson Development Company erhältlich, wie z. B. 8000APLF, 9500APLF, 6500DPLF, 7501DPLF).
  • Vorzugsweise ist das Urethanvorpolymer mit Isocyanat-Endgruppen, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ein Urethanvorpolymer mit wenig freien Isocyanat-Endgruppen, das einen Gehalt von weniger als 0,1 Gew.-% an freiem Toluoldiisocyanat(TDI)-Monomer aufweist.
  • Es können auch nicht-TDI-basierte Urethanvorpolymere mit Isocyanat-Endgruppen in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispielsweise sind Urethanvorpolymere mit Isocyanat-Endgruppen, einschließlich diejenigen, die durch die Reaktion von 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI) und Polyolen, wie z. B. Polytetramethylenglykol (PTMEG), mit optionalen Diolen, wie z. B. 1,4-Butandiol (BDO), gebildet werden, akzeptabel. Wenn solche Urethanvorpolymere mit Isocyanat-Endgruppen verwendet werden, beträgt die Konzentration des nicht umgesetzten Isocyanats (NCO) vorzugsweise 4 bis 10 Gew.-% (mehr bevorzugt 4 bis 8 Gew.-%, insbesondere 5 bis 7 Gew.-%). Beispiele für handelsübliche Urethanvorpolymere mit Isocyanat-Endgruppen in dieser Kategorie umfassen Imuthane®-Vorpolymere (von COIM USA, Inc., erhältlich, wie z. B. 27-85A, 27-90A, 27-95A), Andur®-Vorpolymere (von Anderson Development Company erhältlich, wie z. B. IE75AP, IE80AP, IE85AP, IE90AP, IE95AP, IE98AP), Vibrathane®-Vorpolymere (von Chemtura erhältlich, wie z. B. B625, B635, B821), Isonate® modifiziertes Vorpolymer (von The Dow Chemical Company erhältlich, wie z. B. Isonate® 240 mit 18,7% NCO, Isonate® 181 mit 23% NCO, Isonate® 143L mit 29,2% NCO) und polymeres MDI (von The Dow Chemical Company erhältlich, wie z. B. PAPI® 20, 27, 94, 95, 580N, 901).
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die flüssige Komponente der Iso-Seite (I) in die innere zylindrische Kammer (65) durch die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite bei einem Beschickungsdruck der (I)-Seite von 6895 bis 27600 kPa eingebracht. Mehr bevorzugt wird die flüssige Komponente der Iso-Seite (I) in die innere zylindrische Kammer (65) durch die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite bei einem Beschickungsdruck der (I)-Seite von 8000 bis 20000 kPa eingebracht. Insbesondere wird die flüssige Komponente der Iso-Seite (I) in die innere zylindrische Kammer (65) durch die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite bei einem Beschickungsdruck der (I)-Seite von 10000 bis 17000 kPa eingebracht.
  • Vorzugsweise kann in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung mindestens eine der flüssigen Komponente der Poly-Seite (P) und der flüssigen Komponente der Iso-Seite (I) gegebenenfalls zusätzliche flüssige Materialien enthalten. Beispielsweise kann mindestens eine der flüssigen Komponente der Poly-Seite (P) und der flüssigen Komponente der Iso-Seite (I) flüssige Materialien enthalten, die aus der Gruppe, bestehend aus Treibmitteln (z. B. Carbamattreibmitteln, wie z. B. SpecflexTM NR 556 CO2/aliphatisches Amin-Addukt, das von The Dow Chemical Company erhältlich ist), Katalysatoren (z. B. tertiäre Amin-Katalysatoren, wie z. B. Dabco® 33LV Katalysator, der von Air Products, Inc., erhältlich ist, und ein Zinnkatalysator, wie z. B. Fomrez® Zinnkatalysator von Momentive), und grenzflächenaktiven Mitteln (z. B. Tegostab® grenzflächenaktives Silikonmittel von Evonik), ausgewählt sind. Vorzugsweise enthält in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die flüssige Komponente der Poly-Seite (P) ein zusätzliches flüssiges Material. Mehr bevorzugt enthält in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die flüssige Komponente der Poly-Seite (P) ein zusätzliches flüssiges Material, wobei das zusätzliche flüssige Material mindestens eines von einem Katalysator und einem grenzflächenaktiven Mittel ist. Insbesondere enthält in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die flüssige Komponente der Poly-Seite (P) einen Katalysator und ein grenzflächenaktives Mittel.
  • Vorzugsweise ist in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das verwendete, mit Druck beaufschlagte Gas aus der Gruppe, bestehend aus Kohlendioxid, Stickstoff, Luft und Argon, ausgewählt. Mehr bevorzugt ist das verwendete, mit Druck beaufschlagte Gas aus der Gruppe, bestehend aus Kohlendioxid, Stickstoff und Luft, ausgewählt. Noch mehr bevorzugt ist das verwendete, mit Druck beaufschlagte Gas aus der Gruppe, bestehend aus Stickstoff und Luft, ausgewählt. Insbesondere ist das verwendete, mit Druck beaufschlagte Gas Luft.
  • Vorzugsweise weist in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das verwendete, mit Druck beaufschlagte Gas einen Wassergehalt von ≤ 10 ppm auf. Mehr bevorzugt weist das verwendete, mit Druck beaufschlagte Gas einen Wassergehalt von ≤ 1 ppm auf. Noch mehr bevorzugt weist das verwendete, mit Druck beaufschlagte Gas einen Wassergehalt von ≤ 0,1 ppm auf. Insbesondere weist das verwendete, mit Druck beaufschlagte Gas einen Wassergehalt von ≤ 0,01 ppm auf.
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das mit Druck beaufschlagte Gas in die innere zylindrische Kammer (65) durch die mindestens zwei tangentialen Zuführungsöffnungen (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas mit einer Einlassgeschwindigkeit eingebracht, wobei die Einlassgeschwindigkeit 50 bis 600 m/s beträgt, berechnet auf der Basis von idealen Gasbedingungen bei 20°C und 1 atm Druck, oder vorzugsweise 75 bis 350 m/s beträgt. Ohne dass eine Bindung an eine Theorie beabsichtigt ist, sollte beachtet werden, dass dann, wenn die Einlassgeschwindigkeit zu niedrig ist, die in dem Formwerkzeug vorliegende Polierschicht eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für die Entwicklung unerwünschter Risse aufweist.
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das mit Druck beaufschlagte Gas in die innere zylindrische Kammer (65) durch die mindestens zwei tangentialen Zuführungsöffnungen (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas mit einem Zuführungsdruck von 150 bis 1500 kPa eingebracht. Mehr bevorzugt wird das mit Druck beaufschlagte Gas in die innere zylindrische Kammer (65) durch die mindestens zwei tangentialen Zuführungsöffnungen (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas mit einem Zuführungsdruck von 350 bis 1000 kPa eingebracht. Insbesondere wird das mit Druck beaufschlagte Gas in die innere zylindrische Kammer (65) durch die mindestens zwei tangentialen Zuführungsöffnungen (85) für mit Druck beaufschlagtes Gas mit einem Zuführungsdruck von 550 bis 830 kPa eingebracht.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren zur Bildung einer Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen der vorliegenden Erfindung: Bereitstellen einer flüssigen Komponente der Poly-Seite (P) und einer flüssigen Komponente der Iso-Seite (I), wobei die flüssige Komponente der Poly-Seite (P) und die flüssige Komponente der Iso-Seite (I) in einem stöchiometrischen Verhältnis der reaktiven Wasserstoffgruppen (d. h., der Summe der Amin(NH2)-Gruppen und der Hydroxyl(OH)-Gruppen) in den Komponenten der flüssigen Komponente der Poly-Seite (P) zu den nicht umgesetzten Isocyanat(NCO)-Gruppen in der flüssigen Komponente der Iso-Seite (I) von 0,85 bis 1,15 (mehr bevorzugt 0,90 bis 1,10, insbesondere 0,95 bis 1,05) bereitgestellt werden.
  • Vorzugsweise beträgt in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die kombinierte Massenströmungsgeschwindigkeit der flüssigen Komponente der Poly-Seite (P) und der flüssigen Komponente der Iso-Seite (I) zu der inneren zylindrischen Kammer (65) 1 bis 500 g/s (vorzugsweise 2 bis 40 g/s, mehr bevorzugt 2 bis 25 g/s).
  • Vorzugsweise beträgt in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Verhältnis von (a) der Summe der kombinierten Massenströmungsgeschwindigkeit der flüssigen Komponente der Poly-Seite (P) und der flüssigen Komponente der Iso-Seite (I) zu der inneren zylindrischen Kammer (65) zu (b) der Massenströmungsgeschwindigkeit des mit Druck beaufschlagten Gases zu der inneren zylindrischen Kammer (65) (berechnet auf der Basis idealer Gasbedingungen bei 20°C und 1 atm Druck) ≤ 46 zu 1 (mehr bevorzugt ≤ 30 zu 1).
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Gemisch, das in der axialen Mischvorrichtung (60) gebildet worden ist, von dem offenen Ende (68) der inneren zylindrischen Kammer (65) in die Richtung der Basis (12) des Formwerkzeugs (10) bei einer Geschwindigkeit von 10 bis 300 m/s ausgetragen, Mehr bevorzugt wird das Gemisch von der Öffnung (69) an dem offenen Ende (68) der axialen Mischvorrichtung (60) mit einer Geschwindigkeit mit einer z-Komponente in der Richtung parallel zu der z-Achse (Z) in die Richtung der Basis (12) des Formwerkzeugs (10) von 10 bis 300 m/s ausgetragen.
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Gemisch von dem offenen Ende (68) der axialen Mischvorrichtung (60) bei einer Distanz D entlang der z-Abmessung von der unteren Fläche (92) der Polierschicht (90) für das chemisch-mechanische Polierkissen, die in dem Formwerkzeug (10) ausgebildet ist, ausgetragen. Mehr bevorzugt wird das Gemisch von dem offenen Ende (68) der axialen Mischvorrichtung (60) bei einer Distanz D entlang der z-Abmessung von der unteren Fläche (92) der Polierschicht (90) für das chemisch-mechanische Polierkissen, die in dem Formwerkzeug (10) ausgebildet ist, ausgetragen, wobei die durchschnittliche Distanz Davg 2,5 bis 125 cm (mehr bevorzugt 7,5 bis 75 cm, insbesondere 12,5 bis 50 cm) beträgt.
  • Vorzugsweise weist in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Gemisch, das in der axialen Mischvorrichtung gebildet wird, eine Gelzeit von 5 bis 900 Sekunden auf. Mehr bevorzugt weist das Gemisch, das in der axialen Mischvorrichtung gebildet wird, eine Gelzeit von 10 bis 600 Sekunden auf. Insbesondere weist das Gemisch, das in der axialen Mischvorrichtung gebildet wird, eine Gelzeit von 15 bis 120 Sekunden auf.
  • Vorzugsweise kann die Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, mit mindestens einer zusätzlichen Schicht zur Bildung eines chemisch-mechanischen Polierkissens verbunden werden. Vorzugsweise wird die Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, mit einem komprimierbaren Unterkissen (nicht gezeigt) verbunden, wobei das komprimierbare Unterkissen mit der Polierschicht (90) unter Verwendung eines Stapelhaftmittels verbunden wird, wobei das Stapelhaftmittel zwischen der unteren Fläche (92) der Polierschicht (90) und dem komprimierbaren Unterkissen angeordnet ist. Das Unterkissen verbessert vorzugsweise die Anpassung der Polierschicht an die Oberfläche des polierten Substrats. Vorzugsweise ist das verwendete Stapelhaftmittel ein Haftmittel, das aus der Gruppe, bestehend aus Haftklebstoffen, reaktiven Heißschmelzhaftmitteln, Kontakthaftmitteln und Kombinationen davon, ausgewählt ist. Mehr bevorzugt ist das verwendete Stapelhaftmittel aus der Gruppe, bestehend aus reaktiven Heißschmelzhaftmitteln und Haftklebstoffen, ausgewählt. Insbesondere ist das verwendete Stapelhaftmittel ein reaktives Heißschmelzhaftmittel.
  • Vorzugsweise wird die Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, in ein chemisch-mechanisches Polierkissen einbezogen, wobei das chemisch-mechanische Polierkissen zum Verbinden mit einer Platte eines Poliergeräts angepasst ist. Vorzugsweise ist das chemisch-mechanische Polierkissen zum Verbinden mit der Platte unter Verwendung von mindestens einem von Vakuum und eines Platten-Haftklebstoffs angepasst.
  • Vorzugsweise ist die Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, zum Polieren eines Substrats angepasst, wobei das Substrat mindestens eines von einem magnetischen Substrat, einem optischen Substrat und einem Halbleitersubstrat ist. Mehr bevorzugt ist die Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, zum Polieren eines Substrats angepasst, wobei das Substrat ein Halbleitersubstrat ist. Insbesondere ist die Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, zum Polieren eines Substrats angepasst, wobei das Substrat ein Halbleiterwafer ist.
  • Vorzugsweise weist in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die von der Masse abgetrennt worden ist, eine Polieroberfläche mit einem in der Polieroberfläche (95) ausgebildeten Rillenmuster (100) auf. Vorzugsweise umfasst das Rillenmuster eine oder mehrere Rille(n), die derart auf der Polieroberfläche angeordnet ist oder sind, dass sich beim Drehen der Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen während des Polierens die eine Rille oder die mehreren Rillen über die Oberfläche des polierten Substrats bewegen. Vorzugsweise besteht oder bestehen die eine oder die mehreren Rille(n) aus gekrümmten Rillen, linearen Rillen und Kombinationen davon.
  • Vorzugsweise umfasst das Rillenmuster eine Mehrzahl von Rillen. Mehr bevorzugt ist das Rillenmuster aus einer Rillengestaltung ausgewählt. Vorzugsweise ist die Rillengestaltung aus der Gruppe, bestehend aus konzentrischen Rillen (die kreisförmig oder spiralförmig sein können), gekrümmten Rillen, Kreuzrillen (z. B. als ein X-Y-Gitter auf der Kissenoberfläche angeordnet), anderen regelmäßigen Gestaltungen (z. B. Sechsecken, Dreiecken), Mustern des Reifenprofiltyps, unregelmäßigen Gestaltungen (z. B. fraktalen Mustern) und Kombinationen davon, ausgewählt. Mehr bevorzugt ist die Rillengestaltung aus der Gruppe, bestehend aus zufällig angeordneten Rillen, konzentrischen Rillen, Spiralrillen, Kreuzrillen, X-Y-Gitterrillen, sechseckigen Rillen, dreieckigen Rillen, fraktalen Rillen und Kombinationen davon, ausgewählt. insbesondere weist die Polieroberfläche ein Spiralrillenmuster auf, das darin ausgebildet ist. Das Rillenprofil ist vorzugsweise aus einem rechteckigen Rillenprofil mit geraden Seitenwänden ausgewählt oder bei dem Rillenquerschnitt kann es sich um einen „V”-förmigen Rillenquerschnitt, einen „U”-förmigen Rillenquerschnitt, einen sägezahnförmigen Rillenquerschnitt und Kombinationen davon handeln.
  • Vorzugsweise umfasst das Rillenmuster (100) eine Mehrzahl von Rillen, die in der Polieroberfläche (95) einer Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen ausgebildet sind, wobei es sich bei der Mehrzahl von Rillen um gekrümmte Rillen (120) handelt. (Vgl. die 6).
  • Vorzugsweise umfasst das Rillenmuster (100) eine Mehrzahl von Rillen, die in der Polieroberfläche (95) einer Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen ausgebildet sind, wobei es sich bei der Mehrzahl von Rillen um konzentrische kreisförmige Rillen (130) handelt. (Vgl. die 7 und 8).
  • Vorzugsweise umfasst das Rillenmuster (100) eine Mehrzahl von Rillen, die in der Polieroberfläche (95) einer Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen ausgebildet sind, wobei es sich bei der Mehrzahl von Rillen um lineare X-Y-Rillen (140) handelt. (Vgl. die 9).
  • Vorzugsweise umfasst das Rillenmuster (100) eine Mehrzahl von Rillen, die in der Polieroberfläche (95) einer Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen ausgebildet sind, wobei die Mehrzahl von Rillen konzentrische kreisförmige Rillen (130) und lineare X-Y-Rillen (140) umfasst. (Vgl. die 10).
  • Vorzugsweise weist die Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, eine durchschnittliche Dicke TP-avg von 508 bis 3810 μm (20 bis 150 mil) auf. Mehr bevorzugt weist die Polierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, eine durchschnittliche Dicke TP-avg von 762 bis 3175 μm (30 bis 125 mil) (noch mehr bevorzugt 1016 bis 3048 μm (40 bis 120 mil), insbesondere 1270 bis 2540 μm (50 bis 100 mil)) auf. (Vgl. die 5).
  • Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in den folgenden. Beispielen detailliert beschrieben.
  • Beispiel 1: Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen
  • Es wurde eine flüssige Komponente der Poly-Seite (P) bereitgestellt, enthaltend: 77,62 Gew.-% eines Polyetherpolyols mit hohem Molekulargewicht (Voralux® HF 505 Polyol, erhältlich von The Dow Chemical Company), 21,0 Gew.-% Monoethylenglykol, 1,23 Gew.-% eines grenzflächenaktiven Silikonmittels (Tegostab® B8418 grenzflächenaktives Mittel, erhältlich von Evonik), 0,05 Gew.-% eines Zinnkatalysators (Fomrez® UL-28, erhältlich von Momentive) und 0,10 Gew.-% eines tertiären Aminkatalysators (Dabco® 33LV Katalysator, erhältlich von Air Products, Inc.). Es wurde eine flüssige Komponente der Iso-Seite (I) bereitgestellt, enthaltend: 100 Gew.-% eines modifizierten Diphenylmethandiisocyanats (IsonateTM 181 MDI-Vorpolymer, erhältlich von The Dow Chemical Company.) Ein mit Druck beaufschlagtes Gas (trockene Luft) wurde bereitgestellt.
  • Es wurde eine axiale Mischvorrichtung (MicroLine 45 CSM axiale Mischvorrichtung, erhältlich von Hennecke GmbH) mit einer Flüssigkeitszuführungsöffnung der (P)-Seite, einer Flüssigkeitszuführungsöffnung der (I)-Seite und vier tangentialen Zuführungsöffnungen für mit Druck beaufschlagtes Gas bereitgestellt. Die flüssige Komponente der Poly-Seite (P) und die flüssige Komponente der Iso-Seite (I) wurden der axialen Mischvorrichtung durch deren jeweiligen Zuführungsöffnungen mit einem Beschickungsdruck der (P)-Seite von 10500 kPa, einem Beschickungsdruck der (I)-Seite von 14600 kPa und einem Gewichtsverhältnis von (I)/(P) von 1,36 (was zu einem stöchiometrischen Verhältnis von reaktiven Wasserstoffgruppen zu NCO-Gruppen von 0,95 führt) zugeführt. Das mit Druck beaufschlagte Gas wurde durch die tangentialen Zuführungsöffnungen für mit Druck beaufschlagtes Gas mit einem Zuführungsdruck von 830 kPa zugeführt, so dass ein Strömungsgeschwindigkeitsverhältnis von vereinigter flüssiger Komponente zu Gas durch die axiale Mischvorrichtung von 3,7 zu 1 erhalten wurde, wodurch ein Gemisch gebildet wurde. Das Gemisch wurde dann aus der axialen Mischvorrichtung in die Richtung einer Formwerkzeugbasis mit einem darin ausgebildeten Negativ eines Rillenmusters (ein negatives Muster des K7-Typs von konzentrischen kreisförmigen Rillen) mit einer Geschwindigkeit von 254 m/s zum Bilden einer Masse auf der Formwerkzeugbasis ausgetragen. Die Masse wurde für 16 Stunden bei 100°C aushärten gelassen. Die Masse wurde dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, bevor sie von der Formwerkzeugbasis getrennt wurde. Die untere Fläche der Masse wurde auf einer Drehmaschine flach bearbeitet, so dass eine Polierschicht bereitgestellt wurde. Die Polierschicht wurde dann unter Verwendung eines Heißschmelzhaftmittels auf ein Suba IV-Unterkissen zur Bereitstellung eines chemisch-mechanischen Polierkissens mit einer chemisch-mechanischen Polierschicht mit einem Rillenmuster des K7-Typs (konzentrische kreisförmige Rillen mit einer Breite von 508 μm (20 mil), einer Tiefe von 762 μm (30 mil) und einem Abstand von 1178 μm (70 mil)) aufgebracht.
  • Die Polierschicht von Beispiel 1 wurde zur Bestimmung von deren physikalischen Eigenschaften, die in der Tabelle 3 angegeben sind, analysiert. Es sollte beachtet werden, dass die angegebenen Dichtedaten gemäß ASTM D1622 bestimmt worden sind, die angegebenen Shore D-Härtedaten gemäß ASTM D2240 bestimmt worden sind, und die angegebenen Bruchdehnungsdaten gemäß ASTM D412 bestimmt worden sind. Die angegebenen Werte für die physikalischen Eigenschaften eines IC1000TM-Polierschichtmaterials sind für Vergleichszwecke ebenfalls in der Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3
    Eigenschaft Beispiel
    Bsp. C1 Bsp. 1
    Dichte (g/cm3) 0,76 0,72
    Shore D-Härte bei 2 s 56 48
    G'-40°C (MPa) 118 77
    G''-40°C (MPa) 11,0 8,8
    G'-30°C/G'-90°C 3,6 2,7
    Zugfestigkeit (MPa) 22 14
    Bruchdehnung (%) 124 171
    Zugmodul (MPa) 260,0 113,5
    Zähigkeit (MPa) 23,7 19,4
  • Vergleichsbeispiel PC1 und Beispiel P1
  • Experimente bezüglich der chemisch-mechanischen Polierentfernungsgeschwindigkeit
  • Tests bezüglich der Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeit wurden unter Verwendung des chemisch-mechanischen Polierkissens durchgeführt, das gemäß Beispiel 1 hergestellt worden ist, und es wurde ein Vergleich mit der Entfernungsgeschwindigkeit durchgeführt, die im Vergleichsbeispiel PC1 unter Verwendung eines IC1000TM Polyurethan-Polierkissens mit K7-Rillen (von Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc. erhältlich) erhalten wurde. Insbesondere ist die Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeit für jedes der Polierkissen in der Tabelle 4 angegeben. Die Experimente bezüglich der Polierentfernungsgeschwindigkeit wurden mit unstrukturierten 200 mm S15KTEN TEOS-Wafern von Novellus Systems, Inc. durchgeführt. Es wurde ein Applied Materials 200 mm Mirra®-Poliergerät verwendet. Alle Polierexperimente wurden mit einer Andruckkraft von 20,7 kPa (3 psi), einer Strömungsgeschwindigkeit der Aufschlämmung von 200 ml/min (KlebosolTM 1730 Aufschlämmung, erhältlich von Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.), einer Tischdrehzahl von 93 U/min und einer Trägerdrehzahl von 87 U/min durchgeführt. Ein Saesol 8031C-Diamantkissenkonditionierer (von Saesol Diamond Ind. Co., Ltd. erhältlich) wurde zur Konditionierung der Polierkissen verwendet. Die Polierkissen wurden jeweils mit dem Konditionierer unter Verwendung einer Andruckkraft von 31,1 N für 30 Minuten einlaufen gelassen. Die Polierkissen wurden ferner 100% in situ während des Polierens bei 10 Durchläufen/Minute von 4,3 cm bis 23,4 cm (1,7 bis 9,2 Zoll) ausgehend von der Mitte des Polierkissens mit einer Andruckkraft von 31,1 N konditioniert. Die Entfernungsgeschwindigkeiten wurden durch Messen der Filmdicke vor und nach dem Polieren unter Verwendung eines KLA-Tencor FX200-Messgeräts unter Verwendung einer 49 Punkt-Spiralabtastung mit einem 3 mm-Kantenausschluss bestimmt. Jedes der Experimente bezüglich der Entfernungsgeschwindigkeit wurde dreimal durchgeführt. Die durchschnittliche Entfernungsgeschwindigkeit für die dreifachen Experimente bezüglich der Entfernungsgeschwindigkeit für jedes der Polierkissen ist in der Tabelle 4 angegeben. Tabelle 4
    Bsp. Nr. Chemisch-mechanisches Polierkissen TEOS-Entfernungsgeschwindigkeit (Å/min)
    PC1 IC1000TM Kissen w/K7-Rille 2460
    P1 Bsp. 1 2850
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • ASTM-Testverfahren D4274-11 [0048]
    • ASTM D1622 [0083]
    • ASTM D2240 [0083]
    • ASTM D412 [0083]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Bildung einer Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, umfassend: Bereitstellen eines Formwerkzeugs, das eine Basis aufweist, wobei die Basis ein darin ausgebildetes Negativ eines Rillenmusters aufweist, Bereitstellen einer flüssigen Komponente der Poly-Seite (P), die mindestens eines von einem Polyol der (P)-Seite, einem Polyamin der (P)-Seite und einem Alkoholamin der (P)-Seite umfasst, Bereitstellen einer flüssigen Komponente der Iso-Seite (I), die mindestens ein polyfunktionelles Isocyanat umfasst, Bereitstellen eines mit Druck beaufschlagten Gases, Bereitstellen einer axialen Mischvorrichtung, die eine innere zylindrische Kammer aufweist, wobei die innere zylindrische Kammer ein geschlossenes Ende, ein offenes Ende, eine Symmetrieachse, mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (P)-Seite, die in die innere zylindrische Kammer geöffnet ist, mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (I)-Seite, die in die innere zylindrische Kammer geöffnet ist, und mindestens eine tangentiale Zuführungsöffnung für mit Druck beaufschlagtes Gas, die in die innere zylindrische Kammer geöffnet ist, aufweist, wobei das geschlossene Ende und das offene Ende senkrecht zur Symmetrieachse sind, wobei die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (P)-Seite und die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (I)-Seite entlang eines Umfangs der inneren zylindrischen Kammer in der Nähe des geschlossenen Endes angeordnet sind, wobei die mindestens eine tangentiale Zuführungsöffnung für mit Druck beaufschlagtes Gas entlang des Umfangs der inneren zylindrischen Kammer ausgehend von dem geschlossenen Ende stromabwärts von der mindestens einen Flüssigkeitszuführungsöffnung der (P)-Seite und der mindestens einen Flüssigkeitszuführungsöffnung der (I)-Seite angeordnet ist, wobei die flüssige Komponente der Poly-Seite (P) in die innere zylindrische Kammer durch die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (P)-Seite bei einem Beschickungsdruck der (P)-Seite von 6895 bis 27600 kPa eingebracht wird, wobei die flüssige Komponente der Iso-Seite (I) in die innere zylindrische Kammer durch die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung der (I)-Seite bei einem Beschickungsdruck der (I)-Seite von 6895 bis 27600 kPa eingebracht wird, wobei die kombinierte Massenströmungsgeschwindigkeit der flüssigen Komponente der Poly-Seite (P) und der flüssigen Komponente der Iso-Seite (I) zu der inneren zylindrischen Kammer 1 bis 500 g/s beträgt, wobei die flüssige Komponente der Poly-Seite (P), die flüssige Komponente der Iso-Seite (I) und das mit Druck beaufschlagte Gas innerhalb der inneren zylindrischen Kammer zur Bildung eines Gemischs gemischt werden, wobei das mit Druck beaufschlagte Gas in die innere zylindrische Kammer durch die mindestens eine tangentiale Zuführungsöffnung für mit Druck beaufschlagtes Gas mit einem Zuführungsdruck von 150 bis 1500 kPa eingebracht wird, wobei die Einlassgeschwindigkeit in die innere zylindrische Kammer des mit Druck beaufschlagten Gases 50 bis 600 m/s beträgt, berechnet auf der Basis von idealen Gasbedingungen bei 20°C und 1 atm Druck, Austragen des Gemischs aus dem offenen Ende der inneren zylindrischen Kammer in die Richtung der Basis mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 1000 m/s, Erstarrenlassen des Gemischs zu einer Masse, Entnehmen der Masse aus dem Formwerkzeug und Trennen der Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen von der Masse, wobei die Polierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine Polieroberfläche aufweist, wobei das Rillenmuster in der Polieroberfläche ausgebildet ist und wobei die Polieroberfläche zum Polieren eines Substrats angepasst ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die flüssige Komponente der Poly-Seite (P) 25 bis 95 Gew.-% eines Polyols der (P)-Seite umfasst, wobei das Polyol der (P)-Seite ein Polyetherpolyol mit hohem Molekulargewicht ist, wobei das Polyetherpolyol mit hohem Molekulargewicht ein Zahlenmittel des Molekulargewichts MN von 2500 bis 100000 und durchschnittlich 4 bis 8 Hydroxylgruppen pro Molekül aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die flüssige Komponente der Iso-Seite (I) ein polyfunktionelles Isocyanat mit durchschnittlich zwei reaktiven Isocyanatgruppen pro Molekül umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das mit Druck beaufschlagte Gas aus der Gruppe, bestehend aus CO2, N2, Luft und Argon, ausgewählt ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das mit Druck beaufschlagte Gas einen Wassergehalt von ≤ 10 ppm aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die innere zylindrische Kammer einen kreisförmigen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zu der Symmetrieachse der inneren zylindrischen Kammer aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das offene Ende der inneren zylindrischen Kammer eine kreisförmige Öffnung senkrecht zu der Symmetrieachse der inneren zylindrischen Kammer aufweist, und wobei die kreisförmige Öffnung mit dem kreisförmigen Querschnitt konzentrisch ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die kreisförmige Öffnung einen Innendurchmesser von 2,5 bis 6 mm aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die kreisförmige Öffnung einen Innendurchmesser von 3 mm aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Polieroberfläche zum Polieren eines Halbleiterwafers angepasst ist.
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