DE102016007772A1 - Verfahren zur Herstellung einer Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen Download PDF

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Julia KOZHUKH
David Michael Veneziale
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Diego Lugo
George C. Jacob
Jeffrey B. Miller
Tony Quan Tran
Marc R. Stack
Andrew Wank
Jeffrey James Hendron
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bildung einer Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen bereitgestellt, umfassend: Bereitstellen einer ersten Polierschichtkomponente aus einer ersten kontinuierlichen nicht-flüchtigen polymeren Phase, die eine Mehrzahl von periodischen Vertiefungen aufweist, Austragen eines Gemischs in die Richtung der ersten Polierschichtkomponente mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 1000 m/s, Füllen der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen mit dem Gemisch, Erstarrenlassen des Gemischs in der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen zum Bilden einer zweiten nicht-flüchtigen polymeren Phase, so dass eine Verbundstruktur erhalten wird, und Abtrennen der Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen von der Verbundstruktur, wobei die Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine Polieroberfläche auf der Polierseite der ersten Polierschichtkomponente aufweist und wobei die Polieroberfläche zum Polieren eines Substrats angepasst ist.

Description

  • Diese Anmeldung ist eine „Continuation-in-part” von US Seriennr. 14/751,410, die am 26. Juni 2015 eingereicht worden ist und anhängig ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bildung einer Verbundpolierschicht 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, dass 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.
  • James et al. offenbaren die Bedeutung einer Rillenbildung in der Polieroberfläche von chemisch-mechanischen Polierkissen in dem US-Patent Nr. 6,736,709 . Insbesondere lehren James et al., dass der „Rillensteifigkeitsquotient” („GSQ”) die Effekte der Rillenbildung auf die Kissensteifigkeit bewertet und der „Rillenströmungsquotient” („GFQ”) die Effekte der Rillenbildung auf die Fluidströmung (an der Kissengrenzfläche) bewertet und dass beim Auswählen einer idealen Polieroberfläche für ein gegebenes Polierverfahren ein sensibles Gleichgewicht zwischen dem GSQ und dem GFQ vorliegt.
  • Dennoch werden mit immer kleiner werdenden Waferabmessungen die Anforderungen für die dazugehörigen Poliervorgänge noch intensiver.
  • Demgemäß verbleibt ein fortlaufender Bedarf für Polierschichtgestaltungen, welche den Betriebsleistungsbereich von chemisch-mechanischen Polierkissen erweitern, sowie für Verfahren zu deren Herstellung.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Bildung einer Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen bereit, umfassend: Bereitstellen einer ersten Polierschichtkomponente der Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, wobei die erste Polierschichtkomponente eine Polierseite, eine Basisoberfläche, eine Mehrzahl von periodischen Vertiefungen und eine durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg, gemessen senkrecht zu der Polierseite von der Basisoberfläche zu der Polierseite, aufweist, wobei die erste Polierschichtkomponente eine erste kontinuierliche nichtflüchtige polymere Phase umfasst, wobei die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen eine durchschnittliche Vertiefungstiefe Davg, gemessen senkrecht zu der Polierseite von der Polierseite zu der Basisoberfläche, aufweist, wobei die durchschnittliche Vertiefungstiefe Davg kleiner ist als die durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg, wobei die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase ein Reaktionsprodukt eines Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen der ersten kontinuierlichen Phase, das 8 bis 12 Gew.-% nicht umgesetzte NCO-Gruppen aufweist, und eines Aushärtungsmittels der ersten kontinuierlichen Phase ist, 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 Polierseite der ersten Polierschichtkomponente 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, Füllen der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen mit dem Gemisch, Erstarrenlassen des Gemischs als eine zweite Polierschichtkomponente in der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen zur Bildung einer Verbundstruktur, wobei die zweite Polierschichtkomponente eine zweite nicht-flüchtige polymere Phase ist, und Abtrennen der Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen von der Verbundstruktur, wobei die Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine Polieroberfläche auf der Polierseite der ersten Polierschichtkomponente aufweist und wobei die Polieroberfläche zum Polieren eines Substrats angepasst ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Bildung einer Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen bereit, umfassend: Bereitstellen einer ersten Polierschichtkomponente der Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, wobei die erste Polierschichtkomponente eine Polierseite, eine Basisoberfläche, eine Mehrzahl von periodischen Vertiefungen und eine durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg, gemessen senkrecht zu der Polierseite von der Basisoberfläche zu der Polierseite, aufweist, wobei die erste Polierschichtkomponente eine erste kontinuierliche nichtflüchtige polymere Phase umfasst, wobei die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen eine durchschnittliche Vertiefungstiefe Davg, gemessen senkrecht zu der Polierseite von der Polierseite zu der Basisoberfläche, aufweist, wobei die durchschnittliche Vertiefungstiefe Davg kleiner ist als die durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg, wobei die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase ein Reaktionsprodukt eines Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen der ersten kontinuierlichen Phase, das 8 bis 12 Gew.-% nicht umgesetzte NCO-Gruppen aufweist, und eines Aushärtungsmittels der ersten kontinuierlichen Phase ist, 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 Polierseite der ersten Polierschichtkomponente 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, Füllen der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen mit dem Gemisch, Erstarrenlassen des Gemischs als eine zweite Polierschichtkomponente in der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen zur Bildung einer Verbundstruktur, wobei die zweite Polierschichtkomponente eine zweite nicht-flüchtige polymere Phase ist, und Bearbeiten der Verbundstruktur zum Abtrennen der Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, wobei die so abgetrennte Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine durchschnittliche Dicke der Verbundpolierschicht TP-avg, gemessen senkrecht zu der Polierseite von der Basisoberfläche zu der Polierseite, aufweist, wobei die durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg mit der durchschnittlichen Dicke der Verbundpolierschicht TP-avg identisch ist, wobei die zweite nicht-flüchtige polymere Phase, welche die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen einnimmt, eine durchschnittliche Höhe Havg, gemessen senkrecht zu der Polieroberfläche von der Basisoberfläche zu der Polieroberfläche, aufweist, wobei der Absolutwert der Differenz ΔS zwischen der durchschnittlichen Dicke der Verbundpolierschicht TP-avg und der durchschnittlichen Höhe Havg ≤ 0,5 μm beträgt, wobei die Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine Polieroberfläche auf der Polierseite der ersten Polierschichtkomponente aufweist und wobei die Polieroberfläche zum Polieren eines Substrats angepasst ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Bildung einer Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen bereit, umfassend: Bereitstellen eines Formwerkzeugs mit einem Boden und einer umgebenden Wand, wobei der Boden und die umgebende Wand einen Formwerkzeughohlraum festlegen, Bereitstellen eines Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen mit 8 bis 12 Gew.-% nicht umgesetzten NCO-Gruppen einer ersten kontinuierlichen Phase, eines Aushärtungsmittels der ersten kontinuierlichen Phase und gegebenenfalls einer Mehrzahl von polymeren Materialien mit hohlem Kern, Mischen des Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen der ersten kontinuierlichen Phase, des Aushärtungsmittels der ersten kontinuierlichen Phase und gegebenenfalls der Mehrzahl von polymeren Materialien mit hohlem Kern zur Bildung eines Gemischs, Gießen des Gemischs in den Formwerkzeughohlraum, Erstarrenlassen des Gemischs zu einer Masse einer ersten kontinuierlichen nicht-flüchtigen polymeren Phase, Abtrennen einer Lage von der Masse, Bilden einer Mehrzahl von periodischen Vertiefungen in der Lage zum Bereitstellen einer ersten Polierschichtkomponente der Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, wobei die erste Polierschichtkomponente eine Polierseite, eine Basisoberfläche, eine Mehrzahl von periodischen Vertiefungen und eine durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg, gemessen senkrecht zu der Polierseite von der Basisoberfläche zu der Polierseite, aufweist, wobei die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen eine durchschnittliche Vertiefungstiefe Davg, gemessen senkrecht zu der Polierseite von der Polierseite zu der Basisoberfläche, aufweist, wobei die durchschnittliche Vertiefungstiefe Davg kleiner ist als die durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg, 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 Polierseite der ersten Polierschichtkomponente 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, Füllen der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen mit dem Gemisch, Erstarrenlassen des Gemischs als eine zweite Polierschichtkomponente in der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen zur Bildung einer Verbundstruktur, wobei die zweite Polierschichtkomponente eine zweite nicht-flüchtige polymere Phase ist, und Abtrennen der Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen von der Verbundstruktur, wobei die Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine Polieroberfläche auf der Polierseite der ersten Polierschichtkomponente aufweist und wobei die Polieroberfläche zum Polieren eines Substrats angepasst ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines Formwerkzeugs.
  • 2 ist eine Darstellung einer perspektivischen Ansicht einer ersten Polierschichtkomponente.
  • 3 ist eine Darstellung einer perspektivischen Ansicht einer Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen.
  • 4 ist eine Darstellung einer Draufsicht einer ersten Polierschichtkomponente.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in der 4.
  • 6 ist eine Darstellung einer Seitenansicht einer axialen Mischvorrichtung zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.
  • 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in der 6.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in der 6.
  • 9 ist eine Darstellung einer Verbundstruktur, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
  • 10 ist eine Darstellung einer Draufsicht eines chemisch-mechanischen Polierkissens, das eine Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen der vorliegenden Erfindung aufweist.
  • 11 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie AA-AA in der 11.
  • 12 ist eine Darstellung einer Draufsicht einer Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen der vorliegenden Erfindung.
  • 13a ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie BB-BB in der 12.
  • 13b ist eine alternative Querschnittsansicht entlang der Linie BB-BB in der 12.
  • 14 ist eine Darstellung einer perspektivischen Ansicht eines chemisch-mechanischen Polierkissens, das eine Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen der vorliegenden Erfindung und ein Fenster aufweist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der Vergangenheit stellten GSQ- und GFQ-Werte für eine Polieroberfläche einer gegebenen Polierschicht einen Arbeitsbereich bereit, innerhalb dem effektive Polierschichten gestaltet werden konnten. Überraschenderweise stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Verbundpolierschichten zum Bereitstellen eines Mittels zum Überwinden der bisher bereitgestellten GSQ- und GFQ-Parameter für Polierschichten durch Entkoppeln der Steifigkeit einer Polierschicht und des Aufschlämmungsverteilungsleistungsvermögens von Polierschichtgestaltungen bereit, wodurch der Bereich von Polierschichtgestaltungen auf eine bisher nicht erhältliche Ausgewogenheit von Polierleistungseigenschaften erweitert wird.
  • Der Begriff „nicht-flüchtig”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf eine polymere Phase verwendet wird, bedeutet, dass die polymere Phase (wie z. B. die zweite nicht-flüchtige polymere Phase) in Bezug auf eine andere Polymerphase (z. B. die erste kontinuierliche nicht-flüchtige Polymerphase), die in der Verbundpolierschicht vorliegt, nicht schmilzt, sich nicht löst, nicht zerfällt oder nicht in einer anderen Weise selektiv abgereichert wird.
  • 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 (28) 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 (28) 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).
  • 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 der ersten Komponente T1-avg”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf die erste Polierschichtkomponente (32) verwendet wird, die eine Polierseite (37) aufweist, steht für den Durchschnitt der Dicke T1 der ersten Polierschichtkomponente (32), die senkrecht zu der Polierseite (37) ausgehend von der Polierseite (37) zu der Basisoberfläche (35) der ersten Polierschichtkomponente gemessen wird. (Vgl. die 2).
  • Der Begriff „durchschnittliche Dicke der Verbundpolierschicht TP-avg”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf eine Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die eine Polieroberfläche (95) aufweist, verwendet wird, steht für die durchschnittliche Dicke TP der Polierschicht der Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen in einer Richtung senkrecht zu der Polieroberfläche (95) ausgehend von der Polieroberfläche (95) zu der Bodenfläche (92) der Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen. (Vgl. die 3).
  • Der Begriff „im Wesentlichen kreisförmiger Querschnitt”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf eine Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen verwendet wird, bedeutet, dass der längste Radius rP des Querschnitts von der Mittelachse (98) der Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen zu dem Außenumfang (110) der Polieroberfläche (95) der Verbundpolierschicht (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 3).
  • Die Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise für eine Drehung um eine Mittelachse (98) angepasst. Vorzugsweise liegt die Polieroberfläche (95) der Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen in einer Ebene (99) senkrecht zu der Mittelachse (98). Vorzugsweise ist die Verbundpolierschicht (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 Verbundpolierschicht (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. (Vgl. die 3).
  • 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 Fließen, des Aushärten 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.
  • Ein Verfahren zur Bildung einer Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, umfassend: Bereitstellen einer ersten Polierschichtkomponente (32) der Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, wobei die erste Polierschichtkomponente (32) eine Polierseite (32), eine Basisoberfläche (35), eine Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) und eine durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg, gemessen senkrecht zu der Polierseite (37) von der Basisoberfläche (35) zu der Polierseite (37), aufweist, wobei die erste Polierschichtkomponente (32) eine erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase (30) umfasst, wobei die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) eine durchschnittliche Vertiefungstiefe Davg von der Polierseite (37), gemessen senkrecht zu der Polierseite (37) von der Polierseite (37) zu der Basisoberfläche (35), aufweist, wobei die durchschnittliche Vertiefungstiefe Davg kleiner ist als die durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg, wobei die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase (30) ein Reaktionsprodukt eines Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen der ersten kontinuierlichen Phase, das 8 bis 12 Gew.-% nicht umgesetzte NCO-Gruppen aufweist, und eines Aushärtungsmittels der ersten kontinuierlichen Phase ist, 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) sind, wobei die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (75) der (P)-Seite und die mindestens eine Flüssigkeitszuführungsöffnung (80) der (I)-Seite entlang eines Umfangs 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 1 bis 500 g/s (vorzugsweise 2 bis 40 g/s, 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 Polierseite (37) der ersten Polierschichtkomponente (32) 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, Füllen der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) mit dem Gemisch, Erstarrenlassen des Gemischs als eine zweite Polierschichtkomponente (45) in der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) zur Bildung einer Verbundstruktur (58), wobei die zweite Polierschichtkomponente (45) eine zweite nicht-flüchtige polymere Phase (50) ist, und Abtrennen der Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen von der Verbundstruktur (58), wobei die Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine Polieroberfläche (95) auf der Polierseite (37) der ersten Polierschichtkomponente (32) aufweist und wobei die Polieroberfläche (95) zum Polieren eines Substrats angepasst ist. (Vgl. die 1 bis 14).
  • Vorzugsweise umfasst die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase (30) ein Reaktionsprodukt eines Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen der ersten kontinuierlichen Phase, das 8 bis 12 Gew.-% nicht umgesetzte NCO-Gruppen aufweist, und eines Aushärtungsmittels. Mehr bevorzugt umfasst die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase (30) ein Reaktionsprodukt eines Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen der ersten kontinuierlichen Phase, das 8,75 bis 12 Gew.-% nicht umgesetzte NCO-Gruppen aufweist, und eines Aushärtungsmittels der ersten kontinuierlichen Phase. Mehr bevorzugt umfasst die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase (30) ein Reaktionsprodukt eines Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen der ersten kontinuierlichen Phase, das 9,0 bis 9,25 Gew.-% nicht umgesetzte NCO-Gruppen aufweist, und eines Aushärtungsmittels der ersten kontinuierlichen Phase.
  • Vorzugsweise ist die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase (30) das Reaktionsprodukt eines Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen der ersten kontinuierlichen Phase, das 8 bis 12 Gew.-% nicht umgesetzte NCO-Gruppen aufweist, und eines Aushärtungsmittels der ersten kontinuierlichen Phase, wobei das Urethanvorpolymer mit Isocyanat-Endgruppen der ersten kontinuierlichen Phase von der Wechselwirkung eines Polyisocyanats der ersten kontinuierlichen Phase (vorzugsweise eines Diisocyanats) mit einem Polyol der ersten kontinuierlichen Phase abgeleitet ist, wobei das Polyol der ersten kontinuierlichen Phase aus der Gruppe, bestehend aus Diolen, Polyolen, Polyoldiolen, Copolymeren davon und Gemischen davon, ausgewählt ist. Vorzugsweise ist das Polyol der ersten kontinuierlichen Phase aus der Gruppe, bestehend aus einem Polytetramethylenetherglykol (PTMEG), einem Gemisch aus PTMEG mit Polypropylenglykol (PPG) und Gemischen davon mit Diolen mit niedrigem Molekulargewicht (z. B. 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol), ausgewählt.
  • Vorzugsweise ist die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase (30) das Reaktionsprodukt eines Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen der ersten kontinuierlichen Phase, das 8 bis 12 Gew.-% nicht umgesetzte NCO-Gruppen aufweist, und eines Aushärtungsmittels der ersten kontinuierlichen Phase, wobei das Aushärtungsmittel der ersten kontinuierlichen Phase ein Polyamin der ersten kontinuierlichen Phase ist. Vorzugsweise ist das Polyamin der ersten kontinuierlichen Phase ein aromatisches Polyamin. Mehr bevorzugt ist das Polyamin der ersten kontinuierlichen Phase ein aromatisches Polyamin, das aus der Gruppe, bestehend aus 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, 3-tert-Amyl-2,6-toluoldiamin, 5-tert-Amyl-2,4-chlortoluoldiamin und 3-tert-Amyl-2,6-chlortoluoldiamin, ausgewählt ist. Insbesondere ist das Polyamin der ersten kontinuierlichen Phase 4,4'-Methylen-bis-o-chloranilin (MbOCA).
  • 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, LF750D, LF751D, LF752D, LF753D und L325), Andur®-Vorpolymere (von Anderson Development Company erhältlich, wie z. B. 70APLF, 80APLF, 85APLF, 90APLF, 95APLF, 60DPLF, 70APLF, 75APLF).
  • Vorzugsweise ist das Urethanvorpolymer mit Isocyanat-Endgruppen der ersten kontinuierlichen Phase, 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.
  • Vorzugsweise kann die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase (30) sowohl in porösen als auch nicht-porösen (d. h., ungefüllten) Konfigurationen bereitgestellt werden. Vorzugsweise weist die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase (30) eine relative Dichte von ≥ 0,5 auf, gemessen gemäß ASTM D1622. Mehr bevorzugt weist die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase (30) eine relative Dichte von 0,5 bis 1,2 (noch mehr bevorzugt 0,55 bis 1,1, insbesondere 0,6 bis 0,95) auf, gemessen gemäß ASTM D1622.
  • Vorzugsweise weist die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase (30) eine Shore D-Härte von 40 bis 90 auf, gemessen gemäß ASTM D2240. Mehr bevorzugt weist die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase (30) eine Shore D-Härte von 50 bis 75 auf, gemessen gemäß ASTM D2240. Insbesondere weist die erste kontinuierliche nichtflüchtige polymere Phase (30) eine Shore D-Härte von 55 bis 70 auf, gemessen gemäß ASTM D2240.
  • Vorzugsweise ist die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase (30) porös. Vorzugsweise umfasst die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase eine Mehrzahl von Mikroelementen. Vorzugsweise ist die Mehrzahl von Mikroelementen einheitlich innerhalb der ersten kontinuierlichen nicht-flüchtigen polymeren Phase (30) verteilt. Vorzugsweise ist die Mehrzahl von Mikroelementen aus eingeschlossenen Gasblasen, polymeren Materialien mit hohlem Kern, flüssigkeitsgefüllten polymeren Materialien mit hohlem Kern, wasserlöslichen Materialien und einem Material mit unlöslicher Phase (z. B. Mineralöl) ausgewählt. Mehr bevorzugt ist die Mehrzahl von Mikroelementen aus eingeschlossenen Gasblasen und polymeren Materialien mit hohlem Kern, die einheitlich innerhalb der ersten kontinuierlichen nicht-flüchtigen polymeren Phase (30) verteilt sind, ausgewählt. Vorzugsweise weist die Mehrzahl von Mikroelementen ein Gewichtsmittel des Durchmessers von weniger als 150 um auf (mehr bevorzugt von weniger als 50 μm, insbesondere 10 bis 50 μm). Vorzugsweise umfasst die Mehrzahl von Mikroelementen polymere Mikrokügelchen mit Hüllenwänden aus entweder Polyacrylnitril oder einem Polyacrylnitril-Copolymer (z. B. Expancel® von Akzo Nobel). Vorzugsweise wird die Mehrzahl von Mikroelementen in die erste kontinuierliche nichtflüchtige polymere Phase (30) bei 0 bis 58 Vol.-% Porosität einbezogen (mehr bevorzugt 1 bis 58 Vol.-%, insbesondere 10 bis 35 Vol.-% Porosität). Vorzugsweise weist die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase (30) eine offenzellige Porosität von ≤ 6 Vol.-% (mehr bevorzugt ≤ 5 Vol.-%, noch mehr bevorzugt ≤ 4 Vol.-%, insbesondere ≤ 3 Vol.-%) auf.
  • Vorzugsweise weist die erste Polierschichtkomponente (32), die in dem Verfahren zur Bildung einer Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, eine Dicke der ersten Komponente T1, gemessen senkrecht zu der Polierseite (37) von der Basisoberfläche (35) zu der Polierseite (37), auf. Vorzugsweise weist die erste Polierschichtkomponente (32) eine durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg, gemessen senkrecht zu der Polierseite (37) von der Basisoberfläche (35) zu der Polierseite (37), auf. Mehr bevorzugt weist die erste Polierschichtkomponente (32) eine durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg von 508 bis 3810 μm (20 bis 150 mil) (mehr bevorzugt 762 bis 3175 μm (30 bis 125 mil), insbesondere 1016 bis 3048 μm (40 bis 120 mil)) auf. (Vgl. die 2, 4 und 5).
  • Vorzugsweise weist die erste Polierschichtkomponente (32) eine Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) mit einer Tiefe D, gemessen senkrecht zu der Polierseite (37) von der Polieroberfläche (37) zu der Basisoberfläche, auf. Vorzugsweise weist die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) eine durchschnittliche Tiefe Davg auf, wobei Davg < T1-avg. Mehr bevorzugt weist die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) eine durchschnittliche Tiefe Davg auf, wobei Davg ≤ 0,5·T1-avg (mehr bevorzugt Davg ≤ 0,4·T1-avg, insbesondere Davg ≤ 0,375·T1-avg). (Vgl. die 4 und 5).
  • Vorzugsweise ist die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) aus gekrümmten Vertiefungen, linearen Vertiefungen und Kombinationen davon ausgewählt.
  • Vorzugsweise weist die erste Polierschichtkomponente eine Mehrzahl von periodischen Vertiefungen auf, wobei die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen eine Gruppe von mindestens zwei konzentrischen Vertiefungen ist. Vorzugsweise weisen die mindestens zwei konzentrischen Vertiefungen eine durchschnittliche Vertiefungstiefe Davg von ≥ 381 μm (15 mil) (vorzugsweise 381 bis 1016 μm (15 bis 40 mil), mehr bevorzugt 635 bis 889 μm (25 bis 35 mil), insbesondere 762 μm (30 mil)), eine Breite von ≥ 127 μm (5 mil) (vorzugsweise 127 bis 3810 μm (5 bis 150 mil), mehr bevorzugt 254 bis 2540 μm (10 bis 100 mil), insbesondere 381 bis 1270 μm (15 bis 50 mil)) und einen Abstand von ≥ 254 μm (10 mil) (vorzugsweise 635 bis 3810 μm (25 bis 150 mil), mehr bevorzugt 1270 bis 2540 μm (50 bis 100 mil), insbesondere 1524 bis 2032 μm (60 bis 80 mil)) auf. Vorzugsweise weisen die mindestens zwei konzentrischen Vertiefungen eine Breite und einen Abstand auf, wobei die Breite und der Abstand gleich sind.
  • Vorzugsweise kann die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) aus der Gruppe, bestehend aus einer Mehrzahl von getrennten periodischen Vertiefungen und einer Mehrzahl von verbundenen periodischen Vertiefungen, ausgewählt sein. Vorzugsweise ist, wenn die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen eine Mehrzahl von getrennten periodischen Vertiefungen ist, die zweite nicht-flüchtige polymere Phase eine zweite diskontinuierliche nichtflüchtige polymere Phase. Vorzugsweise ist, wenn die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen eine Mehrzahl von verbundenen periodischen Vertiefungen ist, die zweite nicht-flüchtige polymere Phase eine zweite kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase.
  • 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 6 bis 8).
  • 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 6 bis 8).
  • 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 (75) 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 durch eine Öffnung in die innere zylindrische Kammer (65) geöffnet, die einen Innendurchmesser von 0,05 bis 1 mm (vorzugsweise 0,1 bis 0,75 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. 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 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). 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 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 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/g)
    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 (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.
  • Insbesondere 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, LF750D, LF751D, LF752D, LF753D 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, IE 85AP, 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 Polierseite (37) der ersten Polierschichtkomponente (32) bei einer Geschwindigkeit von 10 bis 300 m/s ausgetragen, wobei die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) mit dem Gemisch gefüllt wird und das Erstarren des Gemischs zur Bildung einer Verbundstruktur (58) ermöglicht wird. 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 Polierseite (37) der ersten Polierschichtkomponente (32) bei einer Geschwindigkeit von 10 bis 300 m/s ausgetragen, wobei die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) mit dem Gemisch gefüllt wird und das Erstarren des Gemischs zur Bildung einer Verbundstruktur (58) ermöglicht wird. (Vgl. die 9).
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Gemisch von dem offenen Ende (68) der axialen Mischvorrichtung (60) bei einer Höhe E in der z-Abmessung oberhalb der Polierseite (37) der ersten Polierschichtkomponente (32) ausgetragen. Mehr bevorzugt wird das Gemisch von dem offenen Ende (68) der axialen Mischvorrichtung (60) bei einer Höhe E ausgetragen, wobei die durchschnittliche Höhe Eavg 2,5 bis 125 cm (mehr bevorzugt 7,5 bis 75 cm, insbesondere 12,5 bis 50 cm) beträgt. (Vgl. die 9).
  • 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.
  • Ein Fachmann ist in der Lage, eine Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen mit einer Polierschichtdicke TP auszuwählen, die für eine Verwendung in einem chemisch-mechanischen Polierkissen (200) für einen gegebenen Poliervorgang geeignet ist. Vorzugsweise weist die Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine durchschnittliche Polierschichtdicke TP-avg entlang einer Achse (98) senkrecht zu einer Ebene (99) der Polieroberfläche (95) auf. Mehr bevorzugt beträgt die durchschnittliche Polierschichtdicke TP-avg 508 bis 3810 μm (20 bis 150 mil) (mehr bevorzugt 762 bis 3175 μm (30 bis 125 mil), insbesondere 1016 bis 3048 μm (40 bis 120 mil)). Insbesondere ist die durchschnittliche Polierschichtdicke TP-avg gleich der durchschnittlichen Dicke der ersten Komponente T1-avg. (Vgl. die 3, 10 und 11).
  • Vorzugsweise ist die zweite Polierschichtkomponente (45) eine zweite nicht-flüchtige polymere Phase (50), welche die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) in der Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen einnimmt, und weist eine Höhe H, gemessen senkrecht zu der Polieroberfläche (95) von der Bodenfläche (92) der Polierschicht (90) in der Richtung der Polieroberfläche (95), auf. Vorzugsweise ist die zweite Polierschichtkomponente (45) eine zweite nicht-flüchtige polymere Phase (50), welche die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) einnimmt, und weist eine durchschnittliche Höhe Havg, gemessen senkrecht zu der Polieroberfläche (95) von der Bodenfläche (92) der Polierschicht (90) in der Richtung der Polieroberfläche (95), auf, wobei der Absolutwert der Differenz ΔS zwischen der durchschnittlichen Dicke der Verbundpolierschicht TP-avg und der durchschnittlichen Höhe Havg ≤ 0,5 μm beträgt. Mehr bevorzugt beträgt der Absolutwert der Differenz ΔS ≤ 0,2 μm. Noch mehr bevorzugt beträgt der Absolutwert der Differenz ΔS < 0,1 μm. Insbesondere beträgt der Absolutwert der Differenz ΔS ≤ 0,05 μm. (Vgl. z. B. die 11).
  • Vorzugsweise ist die zweite Polierschichtkomponente (45) eine zweite nicht-flüchtige polymere Phase (50), welche die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) in der ersten kontinuierlichen nicht-flüchtigen polymeren Phase (30) der ersten Polierschichtkomponente (32) einnimmt, wobei chemische Bindungen zwischen der ersten kontinuierlichen nicht-flüchtigen polymeren Phase (30) und der zweiten nicht-flüchtigen polymeren Phase (50) vorliegen. Mehr bevorzugt nimmt die zweite nicht-flüchtige polymere Phase (50) die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen (40) in der ersten kontinuierlichen nicht-flüchtigen polymeren Phase (30) ein, wobei kovalente Bindungen zwischen der ersten kontinuierlichen nichtflüchtigen polymeren Phase (30) und der zweiten nicht-flüchtigen polymeren Phase (50) derart vorliegen, dass die Phasen nicht getrennt werden können, solange die kovalenten Bindungen zwischen den Phasen nicht gebrochen werden.
  • Vorzugsweise erstarrt in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Gemisch als eine zweite Polierschichtkomponente (45) in der Mehrzahl von Vertiefungen (40) zur Bildung einer Verbundstruktur (58), wobei die zweite Polierschichtkomponente (45) eine zweite nichtflüchtige polymere Phase (50) ist und wobei die Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen von der Verbundstruktur (58) abgetrennt wird, wobei die Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine Polieroberfläche (95) auf der Polierseite (37) der ersten Polierschichtkomponente (32) aufweist, wobei die Polieroberfläche (95) zum Polieren eines Substrats angepasst ist.
  • Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Abtrennen der Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen von der Verbundstruktur (58) ferner: Bearbeiten der Verbundstruktur (58) zum Abtrennen der Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, mehr bevorzugt das Bearbeiten der Verbundstruktur (58) zum Abtrennen der Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, wobei die so abgetrennte Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine durchschnittliche Dicke der Verbundpolierschicht TP-avg, gemessen senkrecht zu der Polieroberfläche (95) von der Bodenfläche (92) zu der Polieroberfläche (95), aufweist, wobei die durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg mit der durchschnittlichen Dicke der Verbundpolierschicht TP-avg identisch ist, wobei die zweite nicht-flüchtige polymere Phase, welche die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen einnimmt, eine durchschnittliche Höhe Havg, gemessen senkrecht zu der Polieroberfläche (95) von der Bodenfläche (92) zu der Polieroberfläche (95), aufweist, und wobei der Absolutwert der Differenz ΔS zwischen der durchschnittlichen Dicke der Polierschicht TP-avg und der durchschnittlichen Höhe Havg ≤ 0,5 μm (vorzugsweise ≤ 0,2 μm, mehr bevorzugt ≤ 0,1 μm, insbesondere ≤ 0,05 μm) beträgt. (Vgl. z. B. die 11).
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Verbundstruktur (58) durch mindestens eines von einem Abtragen (z. B. unter Verwendung einer Diamantkonditionierscheibe), Schneiden, Fräsen (z. B. unter Verwendung von rotierenden Schneideinsätzen bzw. Fräsern auf einer Fräsmaschine), Drehen (z. B. unter Verwendung von stationären Schneideinsätzen, die auf eine rotierende Verbundstruktur (58) angewandt werden), und Schneiden in Scheiben bearbeitet. Mehr bevorzugt wird in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Verbundstruktur (58) durch mindestens eines von Fräsen und Drehen bearbeitet, so dass die Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen abgetrennt wird.
  • Vorzugsweise ist die Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, 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 Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, zum Polieren eines Substrats angepasst, wobei das Substrat ein Halbleitersubstrat ist. Insbesondere ist die Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, zum Polieren eines Substrats angepasst, wobei das Substrat ein Halbleiterwafer ist.
  • Vorzugsweise weist in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine Polieroberfläche mit einem in der Polieroberfläche ausgebildeten Rillenmuster auf. Vorzugsweise umfasst das Rillenmuster eine oder mehrere Rille(n), die derart auf der Polieroberfläche angeordnet ist oder sind, dass sich beim Drehen der Verbundpolierschicht 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 eine Mehrzahl von Rillen, die in der Polieroberfläche einer Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen ausgebildet sind, wobei es sich bei der Mehrzahl von Rillen um gekrümmte Rillen handelt.
  • Vorzugsweise umfasst das Rillenmuster eine Mehrzahl von Rillen, die in der Polieroberfläche einer Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen ausgebildet sind, wobei es sich bei der Mehrzahl von Rillen um konzentrische kreisförmige Rillen handelt.
  • Vorzugsweise umfasst das Rillenmuster eine Mehrzahl von Rillen, die in der Polieroberfläche einer Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen ausgebildet sind, wobei es sich bei der Mehrzahl von Rillen um lineare X-Y-Rillen handelt.
  • Vorzugsweise umfasst das Rillenmuster eine Mehrzahl von Rillen, die in der Polieroberfläche einer Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen ausgebildet sind, wobei die Mehrzahl von Rillen konzentrische kreisförmige Rillen und lineare X-Y-Rillen umfasst.
  • Vorzugsweise weist die Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen mindestens eine Rille (105) auf, die in der Polieroberfläche (95) ausgebildet ist und an der Polieroberfläche (95) geöffnet ist und eine Rillentiefe GTiefe ausgehend von der Polieroberfläche (95), gemessen senkrecht zu der Polieroberfläche (95) von der Polieroberfläche (95) zu der Bodenfläche (92), aufweist. Mehr bevorzugt weist die mindestens eine Rille (105) eine durchschnittliche Rillentiefe GTiefe-avg von ≥ 254 μm (10 mil) (vorzugsweise 254 bis 3810 μm (10 bis 150 mil)) auf. Noch mehr bevorzugt weist die mindestens eine Rille (105) eine durchschnittliche Rillentiefe GTiefe-avg von ≤ der durchschnittlichen Tiefe der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen Davg auf. Vorzugsweise weist die mindestens eine Rille (105) eine durchschnittliche Rillentiefe GTiefe-avg > der durchschnittlichen Tiefe der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen Davg auf. Vorzugsweise bildet die mindestens eine Rille (105) eine Rillenstruktur, die mindestens zwei Rillen (105) umfasst, die eine Kombination aus einer durchschnittlichen Rillentiefe GTiefe-avg, die aus ≥ 254 μm (10 mil), ≥ 381 μm (15 mil) und 381 bis 3810 μm (15 bis 150 mil) ausgewählt ist, einer Breite, die aus ≥ 254 μm (10 mil) und 254 bis 2540 μm (10 bis 100 mil) ausgewählt ist, und einem Abstand, der aus ≥ 762 μm (30 mil), ≥ 1270 μm (50 mil), 1270 bis 5080 μm (50 bis 200 mil), 1778 bis 5080 μm (70 bis 200 mil) und 2286 bis 5080 μm (90 bis 200 mil) ausgewählt ist, aufweisen. Vorzugsweise ist die mindestens eine Rille (105) aus (a) mindestens zwei konzentrischen Rillen, (b) mindestens einer Spiralrille, (c) einem Kreuzrillenmuster und (d) einer Kombination davon ausgewählt. (Vgl. die 12, 13a und 13b).
  • Vorzugsweise weist die Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, eine durchschnittliche Polierschichtdicke TP-avg von 508 bis 3810 μm (20 bis 150 mil) auf. Mehr bevorzugt weist die Verbundpolierschicht (90) für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, eine durchschnittliche Polierschichtdicke 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 3).
  • Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Bereitstellen der ersten Polierschichtkomponente ferner: Bereitstellen eines Formwerkzeugs (10) mit einem Boden (12) und einer umgebenden Wand (15), wobei der Boden (12) und die umgebende Wand (15) einen Formwerkzeughohlraum (20) festlegen, Bereitstellen eines Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen mit 8 bis 12 Gew.-% nicht umgesetzten NCO-Gruppen einer ersten kontinuierlichen Phase, eines Aushärtungsmittels der ersten kontinuierlichen Phase und gegebenenfalls einer Mehrzahl von polymeren Materialien mit hohlem Kern, Mischen des Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen der ersten kontinuierlichen Phase und des Aushärtungsmittels der ersten kontinuierlichen Phase zur Bildung eines Gemischs, Gießen des Gemischs in den Formwerkzeughohlraum (20), Erstarrenlassen des Gemischs zu einer Masse der ersten kontinuierlichen nicht-flüchtigen polymeren Phase, Abtrennen einer Lage von der Masse (vorzugsweise Abtrennen einer Mehrzahl von Lagen von der Masse), Bilden der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen in der Lage zum Bereitstellen der ersten Polierschichtkomponente (vorzugsweise Bilden der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen in der Mehrzahl von Lagen zum Bereitstellen einer Mehrzahl von ersten Polierschichtkomponenten). Mehr bevorzugt werden 1 bis 58 Vol.-% der Mehrzahl von polymeren Materialien mit hohlem Kern in die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase einbezogen. (Vgl. die 1).
  • Vorzugsweise weist in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung der Formwerkzeughohlraum (20) eine Mittelachse CAchse (22) auf, die mit der z-Achse zusammenfällt und welche die horizontale innere Grenze (14) des Bodens (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 (28) projiziert wird. (Vgl. die 1).
  • Vorzugsweise kann der Querschnitt Cx-sect (24) des Formwerkzeughohlraums, der auf die x-y-Ebene (28) 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 (28) projiziert ist, und wobei rc 20 bis 100 cm (mehr bevorzugt 25 bis 65 cm, insbesondere 40 bis 60 cm) beträgt. (Vgl. die 1).
  • Vorzugsweise kann die Verbundpolierschicht 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 Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, mit einem Unterkissen (220) unter Verwendung eines Stapelhaftmittels (210) verbunden. Vorzugsweise ist das Unterkissen (220) aus einem Material hergestellt, das aus der Gruppe, bestehend aus einem offenzelligen Schaum, einem geschlossenzelligen Schaum, einem gewebten Material, einem Vliesmaterial (z. B. gefilzten, „spunbonded” und genadelten Materialien) und Kombinationen davon, ausgewählt ist. Ein Fachmann ist in der Lage, ein geeignetes Aufbaumaterial und eine geeignete Unterkissendicke TS zur Verwendung als Unterkissen (220) auszuwählen. Vorzugsweise weist das Unterkissen (220) eine durchschnittliche Unterkissendicke TS-avg von ≥ 381 μm (15 mil) (mehr bevorzugt 762 bis 2540 μm (30 bis 100 mil), insbesondere 762 bis 1905 μm (30 bis 75 mil)) auf. (Vgl. die 11).
  • Ein Fachmann ist in der Lage, ein geeignetes Stapelhaftmittel zur Verwendung in dem chemisch-mechanischen Polierkissen auszuwählen. Vorzugsweise ist das Stapelhaftmittel ein Heißschmelzhaftmittel. Mehr bevorzugt ist das Stapelhaftmittel ein reaktives Heißschmelzhaftmittel. Noch mehr bevorzugt ist das Heißschmelzhaftmittel ein ausgehärtetes reaktives Heißschmelzhaftmittel, das eine Schmelztemperatur in dessen nicht ausgehärtetem Zustand von 50 bis 150°C, vorzugsweise von 115 bis 135°C aufweist und das eine Topfzeit von ≥ 90 Minuten nach dem Schmelzen aufweist. Insbesondere umfasst das reaktive Heißschmelzhaftmittel in dessen nicht ausgehärtetem Zustand ein Polyurethanharz (z. B. Mor-MeltTM R5003, das von The Dow Chemical Company erhältlich ist).
  • Vorzugsweise ist das chemisch-mechanische Polierkissen der vorliegenden Erfindung zum Verbinden mit einer Platte eines Poliergeräts angepasst. Vorzugsweise ist das chemisch-mechanische Polierkissen zum Anbringen an der Platte eines Poliergeräts angepasst. Mehr bevorzugt kann das chemisch-mechanische Polierkissen an der Platte unter Verwendung von mindestens einem eines Haftklebstoffs und von Vakuum angebracht werden.
  • Vorzugsweise umfasst das chemisch-mechanische Polierkissen (200) einen Platten-Haftklebstoff (230), der auf das Unterkissen (220) aufgebracht wird. Ein Fachmann ist in der Lage, einen geeigneten Haftklebstoff zur Verwendung als Platten-Haftklebstoff auszuwählen. Vorzugsweise wird das chemisch-mechanische Polierkissen auch eine Trennschicht (240) umfassen, die auf dem Platten-Haftklebstoff (230) aufgebracht ist, wobei der Platten-Haftklebstoff (230) zwischen dem Unterkissen (220) und der Trennschicht (240) angeordnet ist. (Vgl. die 11).
  • Ein wichtiger Schritt bei Substratpoliervorgängen ist die Bestimmung eines Endpunkts des Verfahrens. Ein gebräuchliches in situ-Verfahren zur Endpunkterfassung umfasst die Bereitstellung eines Polierkissens mit einem Fenster, das für ausgewählte Lichtwellenlängen transparent ist. Während des Polierens wird ein Lichtstrahl durch das Fenster auf die Waferoberfläche gerichtet, wo er reflektiert wird und zurück durch das Fenster zu einem Detektor (z. B. einem Spektrophotometer) verläuft. Auf der Basis des zurückgekehrten Signals können Eigenschaften der Substratoberfläche (z. B. die Dicke von darauf vorliegenden Filmen) für eine Endpunkterfassung bestimmt werden. Um solche Endpunktverfahren auf Lichtbasis zu erleichtern, umfasst das chemisch-mechanische Polierkissen (200) der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls ferner ein Endpunkterfassungsfenster (270). Vorzugsweise ist das Endpunkterfassungsfenster aus einem integrierten Fenster, das in die Verbundpolierschicht einbezogen ist, und einem eingesetzten Endpunkterfassungsfensterblock ausgewählt, der in das chemisch-mechanische Polierkissen einbezogen ist. Ein Fachmann ist in der Lage, ein geeignetes Aufbaumaterial für das Endpunkterfassungsfenster zur Verwendung in dem vorgesehenen Poliervorgang auszuwählen. (Vgl. die 14).
  • Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in den folgenden Beispielen detailliert beschrieben.
  • Beispiele 1 bis 3: Chemisch-mechanische Polierkissen
  • Handelsübliche Polyurethan-Polierkissen wurden als die erste kontinuierliche nichtflüchtige polymere Phase in den chemisch-mechanischen Polierkissen verwendet, die gemäß jedem der Beispiele 1 bis 3 hergestellt worden sind. Insbesondere wurde im Beispiel 1 ein handelsübliches IC1000TM-Polyurethan-Polierkissen mit einer Mehrzahl von konzentrischen, kreisförmigen periodischen Vertiefungen mit einer durchschnittlichen Tiefe der Vertiefung Davg von 762 μm (30 mil), einer Breite von 1524 μm (60 mil) und einem Abstand von 3048 μm (120 mil) als die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase bereitgestellt. Im Beispiel 2 wurde ein handelsübliches VP5000TM-Polyurethan-Polierkissen mit einer Mehrzahl von konzentrischen, kreisförmigen periodischen Vertiefungen mit einer durchschnittlichen Tiefe der Vertiefung Davg von 762 μm (30 mil), einer Breite von 889 μm (35 mil) und einem Abstand von 1778 μm (70 mil) als die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase bereitgestellt. Im Beispiel 3 wurde ein handelsübliches VP5000TM-Polyurethan-Polierkissen mit einer Mehrzahl von konzentrischen, kreisförmigen periodischen Vertiefungen mit einer durchschnittlichen Tiefe der Vertiefung Davg von 762 μm (30 mil), einer Breite von 1524 μm (60 mil) und einem Abstand von 3048 μm (120 mil) als die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase bereitgestellt.
  • 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.). Ein zusätzliches flüssiges Material (SpecflexTM NR 556 CO2/aliphatisches Amin-Addukt, erhältlich von The Dow Chemical Company) wurde der flüssigen Komponente der Poly-Seite (P) in einer Menge von 4 Teilen pro 100 Teile der flüssigen Komponente der Poly-Seite (P), bezogen auf das Gewicht, zugesetzt. 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.
  • Dann wurde eine zweite nicht-flüchtige polymere Phase in der Mehrzahl von konzentrischen kreisförmigen Vertiefungen von jedem der Materialien der ersten kontinuierlichen nicht-flüchtigen polymeren Phase unter Verwendung einer axialen Mischvorrichtung (Micro-Line 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 12500 kPa, einem Beschickungsdruck der (I)-Seite von 17200 kPa und einem Gewichtsverhältnis von (I)/(P) von 1,564 (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 3,8 zu 1 erhalten wurde, wodurch ein Gemisch gebildet wurde. Das Gemisch wurde dann aus der axialen Mischvorrichtung in die Richtung von jeder der angegebenen ersten kontinuierlichen nicht-flüchtigen polymeren Phasen mit einer Geschwindigkeit von 254 m/s zum Füllen der Mehrzahl von Vertiefungen und zur Bildung von Verbundstrukturen ausgetragen. Die Verbundstrukturen wurden für 16 Stunden bei 100°C aushärten gelassen. Die Verbundstrukturen wurden dann auf einer Drehmaschine flach bearbeitet, so dass die chemisch-mechanischen Polierkissen der Beispiele 1 bis 3 erhalten wurden. Die Polieroberflächen von jedem der chemisch-mechanischen Polierkissen der Beispiele 1 bis 3 wurden dann mit Rillen versehen, so dass ein X-Y-Rillenmuster mit einer Rillenbreite von 1778 μm (70 mil), einer Rillentiefe von 813 μm (32 mil) und einem Abstand von 14732 μm (580 mil) bereitgestellt wurde.
  • Offenzellige Porosität
  • Die offenzellige Porosität der Polierschichten eines handelsüblichen IC1000TM-Polierkissens und der Polierschichten eines handelsüblichen VP5000TM-Polierkissens ist als < 3 Vol.-% angegeben. Die offenzellige Porosität der zweiten nicht-flüchtigen polymeren Phase, die in den chemisch-mechanischen Polierkissen in jedem der Beispiele 1 bis 3 ausgebildet ist, betrug > 10 Vol.-%.
  • Vergleichsbeispiele PC1 und PC2 und Beispiele P1 bis P3
  • Experimente bezüglich der chemisch-mechanischen Polierentfernungsgeschwindigkeit
  • Tests bezüglich der Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeit wurden unter Verwendung der chemisch-mechanischen Polierkissen durchgeführt, die gemäß jedem der Beispiele 1 bis 3 hergestellt worden sind, und es wurde ein Vergleich mit den Entfernungsgeschwindigkeiten durchgeführt, die in den Vergleichsbeispielen PC1 und PC2 unter Verwendung eines IC1000TM-Polyurethan-Polierkissens und eines VP5000TM erhalten wurden (beide von Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc. erhältlich) und die jeweils die gleichen X-Y-Rillenmuster aufwiesen, wie sie in den Beispielen angegeben sind. Insbesondere ist die Siliziumdioxid-Entfernungsgeschwindigkeit für jedes der Polierkissen in der Tabelle 3 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 8,3 kPa (1,2 psi), einer Strömungsgeschwindigkeit der Aufschlämmung von 200 ml/min (ACuPlaneTM 5105 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 8031 C-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 10 Minuten einlaufen gelassen. Die Polierkissen wurden ferner 50% 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 3 angegeben. Tabelle 3
    Bsp.-Nr. Chemisch-mechanisches Polierkissen TEOS-Entfernungsgeschwindigkeit (Å/min)
    PC1 IC1000TM Kissen 321
    PC2 VP5000TM Kissen 199
    P1 Bsp. 1 (1521A) 426
    P2 Bsp. 2 (1521B) 355
    P3 Bsp. 3 (1521C) 304
  • 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
    • US 6736709 [0006]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ASTM D3795-00a [0037]
    • ASTM D1622 [0045]
    • ASTM D1622. [0045]
    • ASTM D2240 [0046]
    • ASTM D2240 [0046]
    • ASTM D2240 [0046]
    • ASTM-Testverfahren D4274-11 [0066]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Bildung einer Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, umfassend: Bereitstellen einer ersten Polierschichtkomponente der Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, wobei die erste Polierschichtkomponente eine Polierseite, eine Basisoberfläche, eine Mehrzahl von periodischen Vertiefungen und eine durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg, gemessen senkrecht zu der Polierseite von der Basisoberfläche zu der Polierseite, aufweist, wobei die erste Polierschichtkomponente eine erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase umfasst, wobei die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen eine durchschnittliche Vertiefungstiefe Davg, gemessen senkrecht zu der Polierseite von der Polierseite zu der Basisoberfläche, aufweist, wobei die durchschnittliche Vertiefungstiefe Davg kleiner ist als die durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg, wobei die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase ein Reaktionsprodukt eines Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen der ersten kontinuierlichen Phase, das 8 bis 12 Gew.-% nicht umgesetzte NCO-Gruppen aufweist, und eines Aushärtungsmittels der ersten kontinuierlichen Phase ist, 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 Polierseite der ersten Polierschichtkomponente mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 1000 m/s, Füllen der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen mit dem Gemisch, Erstarrenlassen des Gemischs als eine zweite Polierschichtkomponente in der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen zur Bildung einer Verbundstruktur, wobei die zweite Polierschichtkomponente eine zweite nicht-flüchtige polymere Phase ist, und Abtrennen der Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen von der Verbundstruktur, wobei die Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine Polieroberfläche auf der Polierseite der ersten Polierschichtkomponente aufweist und wobei die Polieroberfläche zum Polieren eines Substrats angepasst ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bearbeiten der Verbundstruktur zum Abtrennen der Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen, wobei die so abgetrennte Verbundpolierschicht für ein chemisch-mechanisches Polierkissen eine durchschnittliche Dicke der Verbundpolierschicht TP-avg, gemessen senkrecht zu der Polieroberfläche von der Basisoberfläche zu der Polieroberfläche, aufweist, wobei die durchschnittliche Dicke der ersten Komponente T1-avg mit der durchschnittlichen Dicke der Verbundpolierschicht TP-avg identisch ist, wobei die zweite nicht-flüchtige polymere Phase, welche die Mehrzahl von periodischen Vertiefungen einnimmt, eine durchschnittliche Höhe Havg, gemessen senkrecht zu der Polieroberfläche von der Basisoberfläche zu der Polieroberfläche, aufweist, und wobei der Absolutwert der Differenz ΔS zwischen der durchschnittlichen Dicke der Verbundpolierschicht TP-avg und der durchschnittlichen Höhe Havg ≤ 0,5 μm beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: Bilden mindestens einer Rille in der Polieroberfläche.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bereitstellen der ersten Polierschichtkomponente ferner umfasst: Bereitstellen eines Formwerkzeugs mit einem Boden und einer umgebenden Wand, wobei der Boden und die umgebende Wand einen Formwerkzeughohlraum festlegen, Bereitstellen des Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen mit 8 bis 12 Gew.-% nicht umgesetzten NCO-Gruppen einer ersten kontinuierlichen Phase, des Aushärtungsmittels der ersten kontinuierlichen Phase und gegebenenfalls einer Mehrzahl von polymeren Materialien mit hohlem Kern, Mischen des Urethanvorpolymers mit Isocyanat-Endgruppen der ersten kontinuierlichen Phase und des Aushärtungsmittels der ersten kontinuierlichen Phase zur Bildung eines Gemischs, Gießen des Gemischs in den Formwerkzeughohlraum, Erstarrenlassen des Gemischs zu einer Masse der ersten kontinuierlichen nicht-flüchtigen polymeren Phase, Abtrennen einer Lage von der Masse, Bilden der Mehrzahl von periodischen Vertiefungen in der Lage zum Bereitstellen der ersten Polierschichtkomponente.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Mehrzahl von polymeren Materialien mit hohlem Kern in einer Menge von 1 bis 58 Vol.-% in die erste kontinuierliche nicht-flüchtige polymere Phase einbezogen wird.
  6. 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.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die flüssige Komponente der Iso-Seite (I) ein polyfunktionelles Isocyanat mit durchschnittlich zwei reaktiven Isocyanatgruppen pro Molekül umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das mit Druck beaufschlagte Gas aus der Gruppe, bestehend aus CO2, N2, Luft und Argon, ausgewählt ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die innere zylindrische Kammer einen kreisförmigen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Symmetrieachse der inneren zylindrischen Kammer aufweist, wobei das offene Ende der inneren zylindrischen Kammer eine kreisförmige Öffnung senkrecht zur Symmetrieachse der inneren zylindrischen Kammer aufweist, wobei die kreisförmige Öffnung konzentrisch zu dem kreisförmigen Querschnitt ist und wobei die kreisförmige Öffnung einen Innendurchmesser von 2,5 bis 6 mm aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Polieroberfläche zum Polieren eines Halbleiterwafers angepasst ist.
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