專利名稱：拋光墊及其制造方法
拋光墊及其制造方法相關(guān)串請的交叉引用本申請要求2009年12月22日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/288，982和2010年12月13日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/422，442的權(quán)益，這些專利申請的全部內(nèi)容以引證方式并入本申請。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置和集成電路的制造過程中，通過一系列的沉積和蝕刻步驟來反復(fù)地處理硅片以形成上覆的材料層和裝置結(jié)構(gòu)?？墒褂帽环Q為化學(xué)-機械平面化(CMP)的拋光技術(shù)來移除沉積和蝕刻步驟之后留下的表面不規(guī)則物(例如隆起、具有不等高度的區(qū)域、槽和溝)，目標(biāo)為獲得不具有劃痕和凹陷(被稱為蝶形坑)的平滑晶片表面，即在整個晶片表面上具有高度均一性。在典型的CMP拋光工藝中，將如晶片之類的基底在存在工作液體的情況下壓貼于拋光墊上并且相對于拋光墊進(jìn)行相對移動，所述工作液體通常為磨料粒子在水和/或蝕刻化學(xué)物中的漿液。與磨料漿液一起使用的各種CMP拋光墊公布于例如美國專利號 5，257，478 (Hyde 等人)；5，921，855 (Osterheld 等人)；6，126，532 (Sevilla 等人)；6，899，598 (Prasad)和7，267，610 (Elmufdi等人)中。固定磨料拋光墊是已知的，如美國專利號6，908，366 (Gagliardi)中所例舉的，其中磨料顆粒常以從墊表面延伸的精確成型的磨料復(fù)合物的形式通常固定到墊的表面。最近，具有從可壓縮底層延伸的多個拋光元件的拋光墊描述于國際專利申請公布號W0/2006057714(Bajaj)中。盡管多種拋光墊為已知的并且得以使用，但本領(lǐng)域仍在繼續(xù)尋找用于CMP的新型和改進(jìn)的拋光墊，尤其是用于其中使用較大的芯片直徑，或需要較高的晶片表面平坦度和拋光均勻度的CMP工藝中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了多孔拋光墊和制造這種拋光墊的方法，所述拋光墊具有拋光層，所述拋光層具有熱固化組分和輻射固化組分?？淄ㄟ^使用聚合物粒子加入到所述拋光層中。本申請公開的所述多孔拋光墊中的孔是閉孔，其與常規(guī)的熱固化拋光墊的孔相比通常具有更低的孔徑不均勻度和更小的孔徑。控制孔徑和分布可是有利的，例如，對于拋光墊的拋光性能可是有利的。在一個方面，本發(fā)明提供了一種拋光墊，其包括柔順層，其具有相對的第一和第二側(cè)；以及多孔拋光層，其設(shè)置在所述柔順層的第一側(cè)上，所述多孔拋光層包括交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其包括熱固化組分和輻射固化組分，其中所述輻射固化組分和所述熱固化組分在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中共價鍵合；聚合物粒子，其分散于交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中；以及 閉孔，其分散于所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中。在一些實施例中，所述拋光墊還包括介于所述柔順層和所述多孔拋光層之間的支承層。
在另一方面，本發(fā)明提供一種制造拋光墊的方法，所述方法包括提供包括可熱固化樹脂組合物、可輻射固化樹脂組合物以及聚合物粒子的組合物；在所述組合物中形成孔；將所述組合物定位在支承層上；以及通過將組合物暴露于輻射以至少部分固化所述可輻射固化樹脂組合物，并將所述組合物加熱以至少部分固化所述可熱固化樹脂組合物，從而在所述支承層上形成多孔拋光層。在一些實施例中，所述方法還包括將柔順層粘合到與所述多孔拋光層相對的所述支承層的表面上。在另一方面，本發(fā)明提供了一種拋光方法，其包括將基底的表面與根據(jù)本發(fā)明的拋光墊的多孔拋光層接觸；以及 關(guān)于所述基底相對地移動所述拋光墊以磨蝕所述基底的表面。根據(jù)本發(fā)明的拋光墊的示例性實施例具有使其能夠用于多種拋光應(yīng)用中的各種特征和特性。在一些實施例中，本發(fā)明的拋光墊可尤其適用于在制造集成電路和半導(dǎo)體裝置中使用的晶片的化學(xué)-機械平面化(CMP)。在某些實施例中，本發(fā)明所描述的拋光墊可提供下述優(yōu)點中的一些或全部。例如，在一些實施例中，根據(jù)本發(fā)明的拋光墊可用于將CMP工藝中使用的工作液體保持在墊的拋光表面和待拋光的基底表面之間的界面處，從而改善工作液體在增強拋光中的有效性。在其他示例性實施例中，根據(jù)本發(fā)明的拋光墊可降低或消除晶片表面在拋光過程中的凹陷和/或邊緣溶蝕。在一些示例性實施例中，在CMP工藝中使用根據(jù)本發(fā)明的拋光墊可獲得改善的晶片內(nèi)拋光均勻度、較平坦的拋光晶片表面、得自晶片的邊緣晶粒產(chǎn)率的增加以及改善的CMP工藝的工作條件和一致性。在另外的實施例中，使用根據(jù)本發(fā)明的拋光墊可允許在保持所需程度的表面均勻度的同時處理較大直徑的晶片以獲得高芯片產(chǎn)率、在墊表面需要進(jìn)行調(diào)理以保持晶片表面的拋光均勻度之前處理更多晶片或減少處理時間和墊調(diào)理器上的磨損。本發(fā)明中“孔徑不均勻度”指孔徑平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以平均孔徑乘以100。術(shù)語“聚氨酯”指具有不止一個氨基甲酸酯鍵(-NH-C(O)-O-)、脲鍵(-NH-C (0) -NH-或-NH-C (0) -N (R)-,其中R可為氫、脂族族、脂環(huán)族或芳香族基團(tuán))、縮二脲、脲基甲酸鹽、脲二酮或異氰脲酸酯鍵的任意組合的聚合物。術(shù)語“(甲基)丙烯酸酯”指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，其可包括氨基甲酸酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯以及丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯的組合。術(shù)語“聚合的”是指具有這樣的結(jié)構(gòu)的分子，該結(jié)構(gòu)包括衍自低相對分子量的分子的單元的多個重復(fù)。術(shù)語“聚合(的)”包括“寡聚(的)”。如“一個”、“一種”和“所述”這樣的術(shù)語并非旨在指單數(shù)個體，而是包括一般類別，其中的具體例子可用來作說明用。術(shù)語“一個”、“一種”和“所述”可與術(shù)語“至少一種(至
少一種)”互換使用。后面跟著列舉的短語“至少一種(個)”和“包括至少一種(個)”指包括列舉項目中的任一項以及列舉項目中的兩項或更多項的任意組合。
除非另外指明，所有數(shù)值范圍均包括它們的端點以及端點之間的非整數(shù)值。對本發(fā)明的示例性實施例的各個方面和優(yōu)點進(jìn)行了匯總。以上發(fā)明內(nèi)容并非意圖描述本發(fā)明的每個圖示實施例或每種實施方式。下面的附圖和具體實施方式
更具體地舉例說明本發(fā)明的一些實施例。


參照附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的示例性實施例，在附圖中圖IA和圖IB分別是現(xiàn)有技術(shù)中多孔拋光墊的橫截面示圖和俯視圖的顯微圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的拋光墊的一個實施例的示意性側(cè)視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的具有凸出拋光元件的拋光墊的側(cè)視圖； 圖4為根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例的具有凸出拋光元件的拋光墊的側(cè)視圖；圖5A和圖5B分別是可用于形成根據(jù)本發(fā)明的拋光層的實例2的固化組合物的橫截面不圖和俯視圖的顯微圖；圖6A和圖6B分別是比較例3的固化組合物的橫截面示圖和俯視圖的顯微圖；圖7A和圖7B分別是可用于形成根據(jù)本發(fā)明的拋光層的實例15的固化組合物的橫截面不圖和俯視圖的顯微圖；以及圖8是可用于形成根據(jù)本發(fā)明的拋光層的實例11的固化組合物的橫截面示圖的顯微圖。附圖中的類似附圖標(biāo)記指示類似的構(gòu)件。本申請中的附圖未按比例繪制，并且在附圖中，拋光墊的部件被以強調(diào)選定特征的尺寸顯示。
具體實施例方式典型的CMP墊由具有孔的熱固性(例如，聚氨酯)材料構(gòu)成?？衫萌缥馇颉⒖扇苄岳w維、氣體捕集(例如，就地或非就地產(chǎn)生的)和物理空氣捕集的多種方法生成所述孔。當(dāng)使用這些方法時，由于在聚合反應(yīng)中產(chǎn)生的溫度梯度、模鑄產(chǎn)生的表皮/芯效應(yīng)、纖維的分布、可溶性纖維的溶解率以及拋光化學(xué)反應(yīng)，控制墊中的孔尺寸、孔體積和孔分布可具有挑戰(zhàn)性。一些市售的CMP墊具有在異氰酸酯樹脂的熱固化過程中產(chǎn)生的開孔墊構(gòu)造。圖I示出了以商品名“S7”可從PPG Industries (Pittsburgh, PA)獲得的以商業(yè)方式制造的開孔CMP墊的橫截面示圖和俯視圖。如圖I所示，在該墊中，孔的尺寸、形狀和分布未受控。本發(fā)明涉及改進(jìn)的多孔拋光墊，其中通常形成具有可控尺寸和均勻度的閉孔。以下將描述本發(fā)明的多個示例性實施例。本發(fā)明的示例性實施例可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行多種修改和更改。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實施例不應(yīng)限于以下所述的示例性實施例，但應(yīng)受權(quán)利要求書及其任何等同物中給出的限制的控制?，F(xiàn)在參照圖2，多孔拋光墊2a包括柔順層IOa和設(shè)置在所述柔順層一側(cè)(S卩，其一個主表面)上的多孔拋光層12a?？蛇x的支承層8a介于多孔拋光層12a和柔順層IOa之間，其可用于本發(fā)明的多孔拋光墊的一些實施例和方法中。多孔拋光層包括交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、分散于交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的聚合物粒子以及分散于交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的閉孔。相比于在拋光過程中去除拋光墊的組分以形成空腔(例如，通過侵蝕或溶解)的拋光墊和方法，根據(jù)本發(fā)明的拋光墊在拋光開始之前就是多孔的。在拋光層中的示例性聚合物粒子可包括熱塑性聚合物粒子、熱固性聚合物粒子和它們的混合物。術(shù)語“熱塑性聚合物”指基本上不交聯(lián)并且基本上不形成三維網(wǎng)絡(luò)的聚合材料。術(shù)語“熱固性”指至少實質(zhì)上交聯(lián)的聚合物，其中所述聚合物基本上具有三維網(wǎng)絡(luò)。在一些實施例中，聚合物粒子可被選擇為最小化加熱導(dǎo)致的粒子燒結(jié)(即，在聚合物粒子的邊界上存在最少量的塑流(plastic flow)，并且在本發(fā)明的拋光墊中的聚合物粒子的粒子之間很少聚結(jié)或沒有聚結(jié))。在一些實施例中，當(dāng)墊的聚合物粒子包括粒狀熱塑性聚合物時，可在粒狀熱塑性聚合物的熔融點或燒結(jié)點以下制備拋光墊。在其它實施例中，聚合物粒子包括熱固性聚合物。實現(xiàn)本發(fā)明可用的聚合物粒子可通過各種方法制備(例如，縮合反應(yīng)、自由基引發(fā)的反應(yīng)或它們的組合)。在另一實施例中，聚合物可包括通過逐步或同時進(jìn)行的縮合反應(yīng)和自由基聚合反應(yīng)形成的互穿的網(wǎng)狀聚合物。在本發(fā)明中，術(shù)語“互穿的聚合物網(wǎng)絡(luò)”(IPN) 是指均為網(wǎng)狀的兩種聚合物的結(jié)合，所述聚合物中至少一種在另一種出現(xiàn)后就立即合成或交聯(lián)。通常在IPN中，在兩種聚合物之間不存在誘導(dǎo)共價鍵。因此，除機械混合和共聚之外，IPN代表可將不同聚合物在物理上結(jié)合的另一機制。聚合物粒子可通過各種方法制備。在一些實施例中，大塊聚合物可被低溫磨碎并分類為期望的粒度范圍。聚合物粒子的形狀可為規(guī)則或不規(guī)則的，并且可包括以下形狀球、纖維、盤、薄片以及它們的組合或混合。在一些實施例中，聚合物粒子是基本球形的。術(shù)語“基本球形”指球面度至少為0. 75 (在一些實施例中，至少0. 8、0. 85、0. 9、0. 95,0. 96、
0.97或0.98)的粒子。在一些實施例中，聚合物粒子是纖維?？捎糜趯崿F(xiàn)本發(fā)明的纖維的縱橫比(即，最長尺寸比最短尺寸)通常為至少1.5:1，例如，至少2:1、3:1、4:1、5:1、10:1、25:1、50:1、75:1、100:1或更大。可用于實現(xiàn)本發(fā)明的纖維的縱橫比在從2:1至100:1,5:1至75:1或10:1至50:1的范圍內(nèi)。在一些實施例中，聚合物粒子的平均粒度為至少5 (在一些實施例中，至少7、10、
15、20、25、30、40或50)微米。在一些實施例中，聚合物粒子的平均粒度為至多500(在一些實施例中，至多400、300、200或100)微米。所述粒度通常指粒子的直徑；然而，在粒子為非球形(例如，纖維)的一些實施例中，所述粒度可指粒子的最大尺寸?？赏ㄟ^常規(guī)方法確定聚合物粒子的平均粒度。例如，聚合物粒子的平均粒度可利用光散射技術(shù)，如利用由BeckmanCoulter Incorporated制造并從其商購獲得的Coulter LS粒度分析儀確定。在本說明書和權(quán)利要求書中，“粒度”指基于通過利用Coulter Counter LS粒度分析儀進(jìn)行光散射確定的體積百分比的粒子的直徑或最大尺寸。在該光散射技術(shù)中，無論粒子的實際形狀如何，都由回轉(zhuǎn)水力半徑(hydrodynamic radius of gyration)確定其粒度?！捌骄绷６仁腔隗w積百分比的粒子的平均直徑。在一些實施例中，尤其在粒子為纖維的實施例中，根據(jù)常規(guī)篩選技術(shù)的確定，纖維具有高達(dá)約600、500或450微米(30、35或40U. S. Mesh)的最大粒徑。例如，在一些實施例中，至少97%、98%或99%的纖維通過具有600、500或400微米(30、35或40U. S. Mesh)的開口的篩網(wǎng)。在一些實施例中，聚合物粒子具有高均勻度。在一些實施例中，聚合物粒子的尺寸的非均勻度高達(dá)75% (在一些實施例中，高達(dá)70%、65%、60%、65%或50%)。粒度非均勻度指粒度標(biāo)準(zhǔn)偏差除以平均粒度乘以100。
在一些實施例中，聚合物粒子是基本實心的。本申請中，術(shù)語“基本實心”意味著粒狀聚合物非空心，例如，聚合物粒子不為空心微膠囊的形式。然而，在一些實施例中，基本實心的聚合物粒子可含有俘獲的氣泡。 合適的聚合物粒子包括聚乙烯氯化物、聚乙烯氟化物、聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚醚、聚酰胺、聚氨酯、聚環(huán)氧化合物、聚苯乙烯、聚酰亞胺(例如，聚醚酰亞胺)、聚砜和它們的混合物。在一些實施例中，聚合物粒子可選自聚(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯、聚環(huán)氧化合物和它們的混合物。在一些實施例中，聚合物粒子包括水溶性粒子。示例性可用的水溶性粒子包括由糖類(例如，如糊精、環(huán)糊精、淀粉、甘露糖醇和乳糖的多糖)、纖維素(例如，羥丙基纖維素和甲基纖維素)、蛋白質(zhì)、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚環(huán)氧乙烷、水溶性感光樹月旨、磺化聚異戊二烯、磺化聚異戊二烯共聚物和這些物質(zhì)的任意組合制成的粒子。在一些實施例中，聚合物粒子包括纖維素。在這些實施例的一些中，聚合物粒子包括甲基纖維素。雖然在這些實施例中，聚合物粒子包括水溶性粒子，但是當(dāng)形成拋光層時聚合物粒子可在拋 光層中形成孔。形成孔時不需要可在拋光過程中溶解粒子的工作液體。在一些實施例中，聚合物粒子包括聚氨酯，其可由，例如，以下物質(zhì)制備包括至少兩個異氰酸酯基團(tuán)的樹脂，和/或具有至少兩個封端的異氰酸酯基團(tuán)的封端異氰酸酯反應(yīng)物；和第二樹脂，其具有與異氰酸酯基團(tuán)起反應(yīng)的至少兩個基團(tuán)。在一些實施例中，第一和第二樹脂可混合在一起，并且聚合或固化以形成大塊聚氨酯，其可隨后被磨碎(例如，低溫磨碎)并且可選地分類。在一些實施例中，可通過以下步驟形成聚合物粒子將第一樹脂和第二樹脂混合在一起；邊攪動邊將所述混合物緩慢澆注到加熱的去離子水中(可選地，在存在有機助溶劑和/或表面活性劑的情況下);分離形成的粒狀材料(例如，通過過濾)；將分離的粒狀材料干燥以及可選地將干燥的粒狀聚氨酯進(jìn)行分類。在另一實施例中，在存在有機溶劑(例如，醇、水不溶性醚、支鏈和直鏈烴、酮、甲苯、二甲苯和它們的混合物)的情況下，異氰酸酯和含氫材料可混合在一起。在一些實施例中，包含至少兩個異氰酸酯基團(tuán)的第一樹脂可選自異氰酸酯官能單體、異氰酸酯官能化預(yù)聚物和它們的組合。示例性合適的異氰酸酯單體包括脂族聚異氰酸酯；烯鍵式不飽和聚異氰酸酯；脂環(huán)烴聚異氰酸酯；芳香族聚異氰酸酯，其中異氰酸酯基團(tuán)不直接鍵合到芳香族環(huán)，例如，a，a’ 二甲苯二異氰酸酯；芳香族聚異氰酸酯，其中異氰酸酯基團(tuán)直接鍵合到芳香族環(huán)，例如，苯二異氰酸酯；齒化、烷基化、烷氧基化、硝化、和這些聚異氰酸酯的碳二亞胺改性、脲改性和縮二脲改性衍生物；以及這些聚異氰酸酯的二聚合和三聚合產(chǎn)物。示例性脂族聚異氰酸酯包括乙烯二異氰酸酯、三亞甲基二異氰酸酯、四亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、八亞甲基二異氰酸酯、九亞甲基二異氰酸酯、2，2’-二甲基戊烷二異氰酸酯、2，2，4-三甲基己烷二異氰酸酯、十亞甲基二異氰酸酯、2，4，4-三甲基環(huán)己烷二異氰酸酯、1，6，I- i^一烷三異氰酸酯、1，3，6-六亞甲基三異氰酸酯、1，8- 二異氰酸酯-4-(異氰酸根合甲基)辛烷、2，5，7-三亞甲基-1，8- 二異氰酸酯-5-(異氰酸根合甲基)辛烷、雙(異氰酸根合乙基)-碳酸鹽、雙(異氰酸根合乙基)乙醚、2-異氰酸根合丙基_2，6- 二異氰酸根合己酸鹽、甲基賴氨酸二異氰酸酯、甲基賴氨酸三異氰酸酯和它們的混合物。示例性合適的烯鍵式不飽和聚異氰酸酯可包括丁烯二異氰酸酯和1，3_ 丁二烯-1，4- 二異氰酸酯。示例性合適的脂環(huán)烴聚異氰酸酯包括異佛爾酮二異氰酸酯、環(huán)己烷二異氰酸酯、甲基環(huán)己烷二異氰酸酯、雙(異氰酸根合甲基)環(huán)己烷、雙(異氰酸根合環(huán)己基)甲烷、雙(異氰酸根合環(huán)己基)_2，2-丙烷、雙(異氰酸根合環(huán)己基)-1，2-乙烷、2-異氰酸根合甲基-3- (3-異氰酸根合丙基)-5-異氰酸根合甲基-二環(huán)[2.2. I]-庚烷、2-異氰酸根合甲基-3- (3-異氰酸根合丙基)-6-異氰酸根合甲基-二環(huán)[2.2. I]-庚烷、2-異氰酸根合甲基-2- (3-異氰酸根合丙基)-5-異氰酸根合甲基-二環(huán)[2.2. I]-庚烷、2-異氰酸根合甲基-2- (3-異氰酸根合丙基)-6-異氰酸根合甲基-二環(huán)[2.2. I]-庚烷、2-異氰酸根合甲基-3- (3-異氰酸根合丙基)-6- (2-異氰酸根合乙基)-二環(huán)[2.2. I]-庚烷、2-異氰酸根合甲基-2- (3-異氰酸根合丙基)-5- (2-異氰酸根合乙基)-二環(huán)[2.2. I]-庚烷、2-異氰酸根合甲基-2- (3-異氰酸根合丙基)-6- (2-異氰酸根合乙基)-二環(huán)[2.2. I]-庚烷和它們的混合物。其中異氰酸酯基團(tuán)不直接鍵合到芳香族環(huán)的示例性芳香族聚異氰酸酯包括雙(異氰酸根合乙基)苯、a，a，a’，a ’ _四亞甲基二異氰酸酯、1，3_雙(1_異氰酸根合_1_甲基 乙基)苯、雙(異氰酸根合丁基)苯、雙(異氰酸根合甲基)萘、雙(異氰酸根合甲基)二苯醚、雙(異氰酸根合乙基)酞酸酯、均三甲苯三異氰酸酯、2，5-二 (異氰酸根合甲基)呋喃和它們的混合物。其中異氰酸酯基團(tuán)直接鍵合到芳香族環(huán)的示例性芳香族聚異氰酸酯包括亞苯基二異氰酸酯、乙基亞苯基二異氰酸酯、異丙基亞苯基二異氰酸酯、二甲基亞苯基二異氰酸酯、二乙基亞苯基二異氰酸酯、二異丙基亞苯基二異氰酸酯、三甲基苯三異氰酸酯、苯三異氰酸酯、萘二異氰酸酯、甲基萘二異氰酸酯、二苯基二異氰酸酯、鄰二甲基二氨基聯(lián)苯二異氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、雙(3-甲基-4-異氰酸根合丙基)甲烷、雙(異氰酸根合苯基)乙烯、3，3’ -二甲氧基-二苯基-4，4’ - 二異氰酸酯、三苯基甲烷三異氰酸酯、聚合4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯、萘三異氰酸酯、二苯基甲烷-2，4，4’ -三異氰酸酯、4-甲基二苯基甲烷_3，5，2’，4’，6’ -五異氰酸酯、二苯基醚二異氰酸酯、雙(異氰酸根合苯基醚)乙二醇、雙(異氰酸根合苯基醚)_1，3-丙二醇、苯甲酮二異氰酸酯、咔唑二異氰酸酯、乙基咔唑二異氰酸酯、二氯咔唑二異氰酸酯和它們的混合物。在一些實施例中，包括至少兩種異氰酸酯基團(tuán)的第一樹脂選自a，a’-二甲苯二異氰酸酯、a，a, a' a四甲基二甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、雙(異氰酸根合環(huán)己基)甲烷、甲苯二異氰酸酯、4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯和它們的混合物。在一些實施例中，具有至少兩個異氰酸酯基團(tuán)的第一樹脂可包括異氰酸酯官能化聚氨酯預(yù)聚物。異氰酸酯官能化聚氨酯預(yù)聚物可通過多種常規(guī)技術(shù)制備。在一些實施例中，如二醇的至少一種多元醇和如二異氰酸酯單體的至少一種異氰酸酯官能單體可一起反應(yīng)以形成具有至少兩個異氰酸酯基團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚物。示例性合適的異氰酸酯官能單體包括前述的異氰酸酯官能單體?？捎糜趯崿F(xiàn)本發(fā)明的合適的異氰酸酯官能化聚氨酯預(yù)聚物可具有在大范圍內(nèi)變化的分子量。在一些實施例中，異氰酸酯官能化聚氨酯預(yù)聚物的數(shù)均分子量(Mn)可為從500至15000，或從500至5000，其根據(jù)例如利用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)的凝膠滲透色譜法(GPC)確定?？捎糜谥苽洚惽杷狨ス倌芑郯滨ヮA(yù)聚物的示例性多元醇包括直鏈或支鏈烷基多元醇，如1，2-乙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、甘油、新戊二醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、二-三羥甲基丙烷、赤蘚醇、季戊四醇和二-季戊四醇 ’聚亞烷基二醇，如二 _、三-和四乙烯二醇以及二 _、三-和四丙烯二醇；環(huán)狀烷基多元醇，如環(huán)戊烷二醇、環(huán)己烷二醇、環(huán)己烷三醇、環(huán)己烷二甲醇、羥基丙基環(huán)己醇和環(huán)己烷二乙醇；芳香族多元醇，如二羥基苯、苯三醇、羥基芐基醇和二羥基甲苯；雙酚，如4，4’-異亞丙基聯(lián)苯酚(雙酚A)、4，4’ -氧代雙苯酚、4，4’ - 二羥基苯甲酮、4，4’ -硫代二苯酚、酚酞、雙(4-羥苯基)甲烷(雙酚F)、4，4’ -(I, 2-亞乙烯基)雙酚和4，4’ -磺酰雙酚；鹵化雙酚，如4，4’ -異亞丙基雙(2，6- 二溴酚)、4，4’ -異亞丙基雙(2，6- 二氯苯酚)和4，4’ -異亞丙基雙(2，3，5，6-四氯苯酚);烷氧基雙酚，如烷氧基4，4’ -異亞丙基聯(lián)苯酚，其具有如乙氧基、丙氧基、a - 丁氧基和￠-丁氧基基團(tuán)的一個或多個烷氧基基團(tuán)；和雙環(huán)己醇，其可通過使對應(yīng)的雙酚氫化而制備，如4，4’ -異亞丙基-雙環(huán)己醇、4，4’ -氧代雙環(huán)己醇、4，4’ -硫代雙環(huán)己醇和雙(4-羥基環(huán)己醇)甲烷。
可用于制備異氰酸酯官能化聚氨酯預(yù)聚物的合適的多元醇的其它實例包括較高的聚亞烷基二醇，如數(shù)均分子量(Mn)為從200至2000克/摩爾的聚乙二醇；帶有羥基的丙烯酸樹脂，如由(甲基)丙烯酸酯和羥基官能化(甲基)丙烯酸酯的共聚合形成的那些，如甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羥乙酯共聚物；和羥基官能化聚酯，如由二醇(如丁烷二醇)和二酸或二酯(己二酸或己二酸二乙酯)的反應(yīng)形成的那些。在一些實施例中，可用于實現(xiàn)本發(fā)明的多元醇可具有從200至2000克/摩爾的數(shù)均分子量。在一些實施例中，異氰酸酯官能化聚氨酯預(yù)聚物可通過將如甲苯二異氰酸酯的二異氰酸酯與如聚(四氫呋喃)的聚亞烷基二醇反應(yīng)來制備。在一些實施例中，異氰酸酯官能化聚氨酯預(yù)聚物可在存在催化劑的情況下進(jìn)行制備。在一些實施例中，基于多元醇和異氰酸酯官能單體的總重量，使用的催化劑的量可少于5重量％，或少于3重量％，或少于I重量％。在一些實施例中，示例性合適的催化劑包括有機酸的亞錫加合物，如辛酸亞錫、二丁基錫二月桂酸酯、二丁基錫二醋酸鹽、二丁基錫硫醇鹽、二丁基錫馬來酸氫鹽、二甲基錫二醋酸鹽、二甲基錫二月桂酸酯、1，4-二氮雜二環(huán)(2. 2. 2)辛烷和它們的混合物。在其它實施例中，催化劑可為辛酸鋅、鉍或鐵的乙酰丙酮化物。其它示例性合適的催化劑包括叔胺，如三乙胺、三異丙胺和N，N- 二甲基芐胺。在一些實施例中，對于可用于制備聚合物粒子的聚氨酯，具有至少兩個異氰酸酯基團(tuán)的第一樹脂包括具有至少兩個封端的異氰酸酯基團(tuán)的封端異氰酸酯化合物。術(shù)語“封端的異氰酸酯化合物”指具有異氰酸酯基團(tuán)末端和/或側(cè)端封端的單體或預(yù)聚物，其可轉(zhuǎn)化為開封(即，游離)的異氰酸酯基團(tuán)和分離或游離的封端基團(tuán)。任何上述合適的異氰酸酯化合物的實例可被封端。封端的異氰酸酯的示例性非短效封端基團(tuán)包括=IH-唑，如IH-咪唑、IH-吡唑、3，5- 二甲基-IH-吡唑、1H-1, 2，3-三唑、1H-1, 2，3-苯并三唑、1H-1, 2，4-三唑、1H-5-甲基-1,2，4-三唑和111-3-氨基-1，2，4-三唑；內(nèi)酰胺，如e_己內(nèi)酰胺和2-吡咯烷酮；嗎啉，如3-氨丙基嗎啉；和N-羥基苯鄰二甲酰亞胺。封端異氰酸酯化合物的示例性短效封端基團(tuán)包括醇，如丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、叔丁醇和己醇；亞烷基乙二醇單烷基醚，如乙烯乙二醇單烷基醚(例如，乙烯乙二醇單丁基醚和乙烯乙二醇單己基醚)和丙烯乙二醇單烷基醚(例如，丙烯乙二醇單甲基醚)；和酮肟，如甲基乙基甲酮肟。雖然不希望被任何理論限制，但是據(jù)信，在具有至少兩個異氰酸酯基團(tuán)的第一樹脂中包括封端的異氰酸酯材料可導(dǎo)致在以下位置形成共價鍵Ca)在粒狀聚氨酯粒子的至少一部分之間；和/或(b)在粒狀聚氨酯的至少一部分和交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的至少一部分之間。在一些實施例中，封端的異氰酸酯化合物可按照一定量存在，所述量使得基于游離異氰酸酯和封端的異氰酸酯基團(tuán)的總摩爾當(dāng)量，第一樹脂封端的異氰酸酯基團(tuán)的量為至少5摩爾％，或至少10摩爾％，或少于40摩爾％或少于50摩爾％。具有與異氰酸酯基團(tuán)起反應(yīng)的至少兩個基團(tuán)的第二樹脂可選自多種材料。在一些實施例中，第二樹脂具有選自羥基、巰基、伯胺、仲胺以及它們的組合的官能團(tuán)。示例性合適的第二樹脂包括前述的多元醇。在一些實施例中，可具有能夠與異氰酸酯基團(tuán)起反應(yīng)的至少兩個基團(tuán)的第二樹脂包括聚胺。示例性的聚胺包括多乙烯多胺(ethyleneamine),如1，2_乙二胺(EDA)、二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)、四亞乙基戊胺(TEPA)、五亞乙基己胺(PEHA)、哌嗪、二乙烯二胺(DEDA)和2-氨基-I-乙基哌嗪。其它示例性合適的聚胺包括二烷基甲苯二胺的一種或多種異構(gòu)體，如3，5-二甲基-2，4-甲苯二胺、3，5-二甲基-2，6-甲苯二胺、3，5-二 乙基-2，4-甲苯二胺、3，5- 二乙基-2，6-甲苯二胺、3，5- 二異丙基-2，4-甲苯二胺、3，5- 二異丙基-2，6-甲苯二胺和它們的混合物。在一些實施例中，聚胺可選自亞甲基二苯胺、三甲烯二醇二(對氨基苯甲酸鹽)和胺封端低聚物和預(yù)聚物。在一些實施例中，合適的聚胺可選自基于4，4’-亞甲基-雙(二烷基苯胺)(例如4，4’ -亞甲基-雙(2，6- 二甲基苯胺)、4，4’ -亞甲基-雙(2，6- 二乙基苯胺)、4，4’ -亞甲基-雙(2-乙基-6-甲基苯胺)、4，4’ -亞甲基-雙(2，6- 二異丙基苯胺)、4，4’ -亞甲基-雙(2-異丙基-6-甲基苯胺)、4，4’ -亞甲基-雙(2，6- 二乙基-3-氯代苯胺)的那些和它們的混合物。在一些實施例中，由包括至少兩個異氰酸酯基團(tuán)的第一樹脂和包括能夠與異氰酸酯起反應(yīng)的至少兩個基團(tuán)的第二樹脂制備粒狀聚氨酯可在存在催化劑的情況下執(zhí)行。合適的催化劑包括以上針對異氰酸酯官能化聚氨酯預(yù)聚物的制備列出的那些。在一些實施例中，可用于制備粒狀聚氨酯的異氰酸酯基團(tuán)和可選的封端的異氰酸酯基團(tuán)與異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán)的摩爾當(dāng)量比率為從0. 5:1. 0至I. 5:1. 0，例如，從0. 7:1. 0至I. 3:1. 0或從0. 8:1. 0至I. 2:1. O。在一些實施例中，可通過利用少于以化學(xué)計算方式要求的量的第二樹脂來制備交聯(lián)聚氨酯，使得氨基甲酸酯鍵或脲鍵將與多余的異氰酸酯反應(yīng)。在其它實施例中，將雙官能化合物換為三官能化合物將導(dǎo)致更加熱穩(wěn)定的化學(xué)交聯(lián)。一些可用的粒狀聚氨酯是市售的，例如以商品名“DAMIC-BEAZ”得自 Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co. , Ltd. Advanced Polymers Group(Tokyo, Japan)的粒狀聚氨酯，其分為“UCN-5350D”、“UCN-5150D” 和“UCN-5070D” 等級；以商品名“ART PEARL”得自 Negami Chemical Industrial Co. , Ltd. (Nomi-city, Japan)白勺聚氨酯粒子；以及例如以商品名“TEXIN”得自Bayer Corporation的基于脂肪族聚醚的熱塑性聚氨酯。在一些實施例中，可用于實現(xiàn)本發(fā)明的合適的聚合物粒子包括粒狀聚環(huán)氧化合物。例如，粒狀聚環(huán)氧化合物可由具有至少兩個環(huán)氧基團(tuán)的第一樹脂和具有能夠與所述環(huán)氧化物的環(huán)氧基團(tuán)起反應(yīng)的至少兩個基團(tuán)的第二樹脂的反應(yīng)產(chǎn)物制備。在一些實施例中，包括至少兩個環(huán)氧基團(tuán)的第一樹脂和第二樹脂可混合在一起，并且聚合或固化以形成大塊聚環(huán)氧化合物，其隨后可被磨碎(例如，低溫磨碎)并且可選地分類。在一些實施例中，可通過以下步驟形成粒狀聚環(huán)氧化合物將環(huán)氧基官能材料和氫官能材料混合在一起、邊攪伴邊將所得混合物緩慢澆注到加熱的去離子水中、分離形成的粒狀材料(例如，通過過濾)、將分離的粒狀材料干燥以及可選地將干燥的粒狀聚環(huán)氧化合物進(jìn)行分類。在一些實施例中，可用于實現(xiàn)本發(fā)明的合適的環(huán)氧基官能材料包括環(huán)氧官能單體、環(huán)氧官能化預(yù)聚物以及它們的組合。示例性合適的環(huán)氧官能單體可包括脂肪族聚環(huán)氧化合物，如1，2，3，4- 二環(huán)氧基丁烷、I, 2，7，8- 二環(huán)氧基辛烷；脂環(huán)族聚環(huán)氧化合物，如
I,2, 4, 5- 二環(huán)氧基環(huán)己燒、I, 2, 5, 6- 二環(huán)氧基環(huán)羊燒、7_氧雜-二環(huán)[4. I. 0]庚燒-3-竣酸7-氧雜-二環(huán)[4.1.0]庚-3-基甲基酯、1，2_環(huán)氧基-4-氧雜基-環(huán)己烷和2，3-(環(huán)氧丙基)環(huán)己烷；芳香族聚環(huán)氧化合物，如雙(4-羥苯基)甲烷二環(huán)氧甘油醚；氫化雙酚A 二環(huán)氧化物和它們的混合物?？捎糜诒景l(fā)明中的環(huán)氧官能單體通常由多元醇和表鹵代醇(例如，環(huán)氧氯丙烷)反應(yīng)來制備。可用于制備環(huán)氧基官能單體的多元醇包括本申請先前關(guān)于異 氰酸酯官能化預(yù)聚物的制備例舉的那些。環(huán)氧官能單體的可用類包括由雙酚和環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)制備的那些(例如，4，4’ -異亞丙基聯(lián)苯酚和環(huán)氧氯丙烷的反應(yīng)，從而制備4，4’ -異亞丙基聯(lián)苯酚二縮水甘油基醚)。在一些實施例中，可用于制備特定環(huán)氧化物的環(huán)氧官能化預(yù)聚物可通過將聚合物多元醇與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)來制備。示例性合適的聚合物多元醇可包括聚亞烷基二醇，如聚乙二醇和聚四氫呋喃；聚酯多元醇；聚氨酯多元醇；聚((甲基)丙烯酸酯)多元醇；和它們的混合物。在本發(fā)明的一些實施例中，環(huán)氧官能化預(yù)聚物可包括環(huán)氧官能化聚((甲基)丙烯酸酯)聚合物，其可由(甲基)丙烯酸酯單體和環(huán)氧官能化可自由基聚合單體(例如，縮水甘油基(甲基)丙烯酸酯)制備。合適的環(huán)氧官能化預(yù)聚物可具有寬泛范圍的分子量。在一些實施例中，根據(jù)例如利用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)的凝膠滲透色譜法(GPC)確定，環(huán)氧官能化預(yù)聚物的分子量可為從500至15000克/摩爾，或從500至5000克/摩爾。具有能夠與環(huán)氧化物起反應(yīng)的至少兩個基團(tuán)的第二樹脂可包括羥基、巰基、羧酸、伯胺或仲胺的至少一種。在一些實施例中，第二樹脂可包括本申請先前例舉的多元醇。在其它實施例中，第二樹脂可包括本申請先前例舉的聚胺。在一些實施例中，合適的聚胺可包括具有選自伯胺、仲胺和它們的組合的至少兩個胺基團(tuán)的聚酰胺預(yù)聚物。合適的示例性聚酰胺預(yù)聚物可包括例如以商品名“VERSAMID”得自Cognis Corporation, Coating & InksDivision (Monheim, Germany)的那些。在一些實施例中，由包括至少兩個環(huán)氧基團(tuán)的第一樹脂和包括能夠與環(huán)氧化物起反應(yīng)的至少兩個基團(tuán)的第二樹脂制備粒狀環(huán)氧化物可在存在催化劑的情況下執(zhí)行。示例性合適的催化劑包括叔胺，如三乙胺、三異丙胺、三特丁胺、四氟硼酸和N，N-二甲基芐胺。在一些實施例中，催化劑可在與環(huán)氧官能材料混合之前加入第二樹脂中。在一些實施例中，基于混合的第一樹脂和第二樹脂的總重量，使用的催化劑的量可少于5重量％，或少于3重量％，或少于I重量％。用于制備粒狀交聯(lián)聚環(huán)氧化合物的反應(yīng)物的環(huán)氧基團(tuán)與環(huán)氧化物反應(yīng)性基團(tuán)的摩爾當(dāng)量比率通常為從0. 5:1. 0至2. 0:1. 0，例如，從0. 7:1. 0至I. 3:1. 0或從0. 8:1. 0至I. 2:1. O。在一些實施例中，具有至少兩個異氰酸酯基團(tuán)或至少兩個環(huán)氧基團(tuán)的第一樹脂和/或第二樹脂可以可選地包括已知的常規(guī)添加劑。這些添加劑的實例包括熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、脫模劑、靜態(tài)染料、顏料、如烷氧基酚苯甲酸鹽和聚(亞烴基二醇)二苯甲酸酯的柔軟劑和如乙烯氧化物/丙烯氧化物嵌段共聚表面活性劑的表面活性劑。在一些實施例中，基于混合的第一樹脂和第二樹脂的總重量，這些添加劑的量可總計高達(dá)10重量％，或高達(dá)5重量％,或高達(dá)3重量％。可用于實現(xiàn)本發(fā)明的其它聚合物粒子包括熱塑性聚(甲基)丙烯酸酯，其例如可以商品名 “R0HAD0N” 得自 ROHM America, Incorporated (Lawrencevilie, Georgia),以及以商品名 “ART PEARL” 得自 Negami Chemical Industrial Co.，Ltd.?？捎糜趯崿F(xiàn)本發(fā)明的其它聚合物粒子包括例如以商品名“METH0CEL”得自Dow Chemical Company(Midland, Michigan)的纖維素粒子。 在根據(jù)本發(fā)明的拋光墊中存在的聚合物粒子的量可變化。有趣的是，據(jù)發(fā)現(xiàn)，在一些實施例中利用特定技術(shù)混合的聚合物粒子的量以意料之外的方式影響所得拋光層的孔隙度。例如，據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用結(jié)合公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的混合器時，與多達(dá)15重量％的粒子水平相比，多達(dá)20重量％的粒子水平提供較少的孔。然而，其它混合技術(shù)可提供不同的結(jié)果。在一些實施例中，基于粒狀聚合物和交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總重量，所述聚合物粒子存在的量為至少I重量％，或至少2. 5重量％，或至少5重量％。在一些實施例中，基于聚合物粒子和交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總重量,所述聚合物粒子存在的量高達(dá)25重量％,或高達(dá)20重量％,或少于20重量％。在一些實施例中，包括聚合物粒子為纖維的實施例，基于聚合物粒子和交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總重量,所述聚合物粒子存在的量高達(dá)10重量％，或高達(dá)5重量％，或少于5重量％。有利地，即使基于聚合物粒子和交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總重量的聚合物粒子的量在高達(dá)2重量％的情況下，纖維形式的聚合物粒子也可提供可用的孔隙度水平。在這些實施例的一些中，聚合物粒子是水溶性纖維(例如甲基纖維素纖維)。如實例中的表I和表2所示，用甲基纖維素纖維相比用當(dāng)量重量的球形聚氨酯粒子獲得更高水平的孔隙度。圖8(實例12的固化組合物的橫截面示圖的顯微圖)與圖7A和圖7B (分別是實例15的固化組合物的橫截面示圖和俯視圖的顯微圖)之間的視覺比較顯示出用2重量％纖維(圖8)和用10重量％粒子(圖7A和圖7B)可獲得相同水平的孔隙度。例如，在拋光過程中，為了提高整個交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上的粒子分布的均勻度以及為了保持墊表面的硬度，摻入較低水平的粒子以獲得相同的孔隙度可能是有利的。根據(jù)本發(fā)明的拋光墊包括拋光層，該拋光層包括聚合物粒子和交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，而交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)包括含熱固化組分和輻射固化組分。多種合適的聚合物可用于形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。在一些實施例中，熱固化組分包括聚氨酯、聚環(huán)氧化合物或氨基甲酸酯改性的聚環(huán)氧化合物的至少一種。通常，在聚合物粒子存在時形成本發(fā)明的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。在一些實施例中，可熱固化樹脂組合物和可輻射固化樹脂組合物可反應(yīng)以形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，此時所述可固化組合物處于存在聚合物粒子的情況下。在一些實施例中，基于聚合物粒子和交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總重量，本申請公開的拋光層可包括至少75重量％,或至少80重量％,或至少85重量％的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。在一些實施例中，基于聚合物粒子和交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總重量，所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可在所述拋光層中以高達(dá)99重量％，或
高達(dá)95重量％，或高達(dá)90重量％的量存在?？赏ㄟ^常規(guī)聚合工藝方法制備交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。在一些實施例中，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可通過縮合反應(yīng)、自由基引發(fā)反應(yīng)或它們的組合形成。在一些實施例中，熱固化組分可包括通過包括聚氨酯預(yù)聚物的可熱固化樹脂組合物與聚胺的縮合反應(yīng)形 成的聚氨酯。在一些實施例中，輻射固化組分可包括通過在存在光引發(fā)劑的情況下的氨基甲酸酯-二丙烯酸酯或氨基甲酸酯-二甲基丙烯酸酯的聚合反應(yīng)形成的氨基甲酸酯-聚丙烯酸酯或氨基甲酸酯-聚甲基丙烯酸酯。在一些實施例中，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是通過逐步進(jìn)行或同時進(jìn)行的熱固化和輻射固化聚合反應(yīng)形成的互穿網(wǎng)狀聚合物。在一些實施例中，輻射固化組分(在一些實施例中，聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯)通過氨基甲酸酯或脲鍵合基團(tuán)共價鍵合到熱固化組分。可用于實現(xiàn)本發(fā)明的合適的可熱固化樹脂組合物可包括單體、預(yù)聚物和它們的混合物。在一些實施例中，可熱固化樹脂組合物可含有催化劑、交聯(lián)劑、固化劑、溶劑和本領(lǐng)域已知的其它常規(guī)添加劑。在一些實施例中，可熱固化樹脂組合物包括第一樹脂，其具有至少兩個異氰酸酯基團(tuán)(其也可為封端的異氰酸酯基團(tuán))或至少兩個環(huán)氧基團(tuán)；以及第二樹脂，其具有能夠與異氰酸酯和/或環(huán)氧化物起反應(yīng)的至少兩個基團(tuán)(例如，羥基基團(tuán)、氨基基團(tuán)、羧基團(tuán)或硫醇基團(tuán))。可用于制備熱固化組分的示例性合適的第一和第二樹脂可選自分別在本申請中參照粒狀聚氨酯先前描述過的異氰酸酯(包括預(yù)聚物)、封端的異氰酸酯、多元醇和聚胺。例如，當(dāng)?shù)谝缓偷诙渲M合時，使用封端的異氰酸酯可延緩膠凝作用的開始，其可允許更多的時間用于將第一和第二樹脂與聚合物粒子混合。可用作第一樹脂的一些異氰酸酯預(yù)聚物是市售的，例如以商品名“AIRTHANEPHP-75D”得自 Air Products and Chemicals, Inc. (Allentown, PA)的異氰酸酯預(yù)聚物。可用作第二樹脂的一些二胺是市售的，例如以商品名“VERSALINK P250”和“VERSALINK P650”得自 Air Products and Chemicals, Inc.的寡聚二胺。在一些實施例中，包括可輻射固化樹脂和包括具有至少兩個異氰酸酯基團(tuán)的第一樹脂和具有能夠與異氰酸酯基團(tuán)起反應(yīng)的至少兩個基團(tuán)的第二樹脂的可熱固化樹脂的組合物可進(jìn)一步包括催化劑。示例性合適的催化劑可包括在本申請中參照粒狀聚氨酯的制備在先前例舉的那些(例如，如三乙基胺的叔胺和如二月桂酸二丁錫的有機金屬化合物)。在一些實施例中，催化劑可在第一和第二樹脂混合之前摻入第二樹脂中。在一些實施例中，基于混合的第一樹脂和第二樹脂的總重量，催化劑可按照少于5重量％，或少于3重量％，或少于I重量％的量存在。分別在第一樹脂和第二樹脂中的異氰酸酯基團(tuán)和可選的封端的異氰酸酯基團(tuán)與異氰酸酯反應(yīng)性基團(tuán)的摩爾當(dāng)量比率可為從0. 5:1. 0至2. 0:1. 0，例如，從0. 7:1. 0 至 I. 3:1. 0 或從 0. 8:1. 0 至 I. 2:1. O。在一些實施例中，熱固化組分可通過將具有至少兩個環(huán)氧基團(tuán)的第一樹脂與具有能夠與環(huán)氧化物起反應(yīng)的至少兩個基團(tuán)(例如，羥基基團(tuán)、氨基基團(tuán)、羧基團(tuán)或硫醇基團(tuán))的第二樹脂反應(yīng)來制備。示例性合適的具有至少兩個環(huán)氧基團(tuán)的第一樹脂和第二樹脂包括任何那些用于制備粒狀聚環(huán)氧化合物的環(huán)氧化物、聚胺和多元醇，如本申請先前所述。在一些實施例中，包括可輻射固化樹脂和包括用于制備聚環(huán)氧基熱固化組分的第一和第二樹脂的可熱固化樹脂的組合物還可包括環(huán)氧化物開環(huán)催化劑。用于環(huán)氧化物的開環(huán)的示例性合適的催化劑包括任何以上描述的那些(例如，如三叔丁胺的叔胺和四氟硼酸)。在一些實施例中，催化劑可與第一和第二樹脂混合之前添加到第二樹脂中。在一些實施例中，基于第一樹脂和第二樹脂的總重量，環(huán)氧化物開環(huán)催化劑可按照少于5重量％，或少于3重量％，或少于I重量％的量存在。分別在第一樹脂和第二樹脂中的環(huán)氧基團(tuán)與環(huán)氧化物反應(yīng)性基團(tuán)的摩爾當(dāng)量比率可為從0.5:1. O至2. 0:1. O，或從0.7:1. O至I. 3:1.0，或從 0.8:1.0 至 I. 2:1. O0在一些實施例中，可熱固 化樹脂可包括常規(guī)添加劑。示例性合適的常規(guī)添加劑包括本申請中參照制備粒狀聚氨酯和粒狀聚環(huán)氧化合物的制備在先前描述的那些添加劑中的任何添加劑，如脫模劑、染料和柔軟劑。在一些實施例中，基于交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總重量，添加劑的總量可按照少于10重量％,或少于5重量％,或少于3重量％的量存在。常規(guī)添加劑可添加到例如第一樹脂中或第二樹脂中。根據(jù)本發(fā)明的多孔拋光墊包括具有輻射固化組分的拋光層。輻射固化組分包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醚、乙烯聚合物或聚環(huán)氧化物。在一些實施例中，輻射固化組分包括聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯的至少一種。輻射固化組分可由包括至少兩個丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基(例如，乙烯基團(tuán)、烯丙基團(tuán)或苯乙烯基團(tuán))或環(huán)氧基團(tuán)的可輻射固化樹脂制備。在一些實施例中，可輻射固化樹脂包括至少兩個丙烯酸酯或甲基丙烯酸酷基團(tuán)。在一些實施例中，可輻射固化樹脂可包括具有至少兩個(甲基)丙烯酸酯改性的異氰酸酯基團(tuán)的(甲基)丙烯酸酯改性的多官能異氰酸酯材料，其可為例如具有端和/或側(cè)異氰酸酯基團(tuán)的聚氨酯預(yù)聚物(例如，以上結(jié)合粒狀聚氨酯的制備描述的那些聚氨酯預(yù)聚物)與具有異氰酸酯反應(yīng)性官能基團(tuán)(例如，羥基、胺基團(tuán)或巰基團(tuán))的(甲基)丙烯酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物。示例性合適的羥基或氨基官能(甲基)丙烯酸酯包括羥烷基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，例如2-羥基乙基丙烯酸酯(HEA)、2-甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、2-羥基丙基丙烯酸酯、3-羥基丙基丙烯酸酯(HPA)、2-甲基丙烯酸羥丙酯、3-甲基丙烯酸羥丙酯、1，3-二羥基丙基丙烯酸酯、2，3-二羥基丙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、2-羥基乙基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺、2-羥基丁基(甲基)丙烯酸酯、4-羥基丁基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基-3-苯氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、1，4- 丁二醇一(甲基)丙烯酸酯、2-羥基烷基(甲基)丙烯酰磷酸酯、4-羥基環(huán)己基(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇一(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇一(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯；N-烷基-N-羥基乙基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺、羥基乙基-P羧基乙基丙烯酸酯、羥基己基丙烯酸酯、羥基辛基甲基丙烯酸酯、聚丙二醇一甲基丙烯酸酯、丙二醇一甲基丙烯酸酯、己內(nèi)酯丙烯酸酯、t-丁基氨基乙基甲基丙烯酸酯和它們的混合物。這些中的許多可通過商業(yè)途徑獲得，例如可用的羥基乙基丙烯酸酯和輕基丙基丙烯酸酯可從 Dow Chemical (Midland, Mich.)和 Osaka Organic ChemicalIndustry Ltd. (Osaka, Japan)商購獲得。可用的輕基丁基丙烯酸酯可從Osaka OrganicChemical Industry Ltd.商購獲得。可用的輕基聚酯丙烯酸酯可以商品名“TONE MONOMERM-100” 得自 Dow Chemical Company 和以商品名 “VISC0AT 2308” 得自 Osaka OrganicChemical Industry Ltd.。可用的輕基聚醚丙烯酸酯可以商品名“ARCOL R-2731”得自Bayer Chemicals(Pittsburgh, Pa.)。(甲基)丙烯酸酯基團(tuán)可位于預(yù)聚物上的側(cè)部、端部或側(cè)部端部都有。在一些實施例中，預(yù)聚物被(甲基)丙烯酸酯基團(tuán)封端。例如，通常在存在過量異氰酸酯的情況下，可通過將具有異氰酸酯反應(yīng)性官能團(tuán)的(甲基)丙烯酸酯與聚異氰酸酯預(yù)聚物反應(yīng)來制備可輻射固化的樹脂。在一些實施例中，具有異氰酸酯反應(yīng)性官能團(tuán)的(甲基)丙烯酸酯與一定量的異氰酸酯官能化預(yù)聚物反應(yīng)，使得異氰酸酯官能化預(yù)聚物上的從約10%至約80%、從約20%至約70%或從約30%至約60%異氰酸酯基團(tuán)與具有異氰酸酯反應(yīng)性官能團(tuán)的(甲基)丙烯酸酯反應(yīng)。具有至少兩個(甲基)丙烯酸酯改性的異氰酸酯基團(tuán)的一些(甲基)丙烯酸酯改性的多官能化異氰酸酯材料是市售的，例如以商品名“DESMOLUX D100”、“DESM0LUX VPLS2396” 和 “DESMOLUX XP2510” 得自 Bayer Materials Science (Pittsburgh, PA)的異氰酸
酯氨基甲酸酯丙烯酸酯。包括可輻射固化組合物和可熱固化組合物的組合物通常還包括光引發(fā)劑或多種光引發(fā)劑的組合。可用的光引發(fā)劑包括例如，“a裂解型”光引發(fā)劑，其包括例如安息香、安息香乙縮醛(例如二甲基芐基酮)、安息香醚(例如安息香乙醚、安息香異丙基醚和安息香異丁基醚)、羥基烷基苯基酮(例如I-羥基環(huán)己基苯基酮、2-羥基-2-甲基-I-苯基丙-I-酮和I- (4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙-I-酮)、苯甲酰環(huán)己醇、二烷氧基苯乙酮衍生物(例如2，2- 二乙氧基苯乙酮)、酰膦氧化物(例如，雙(2，4，6-三甲基苯甲?；?-苯膦氧化物、雙(2，6-二甲氧基苯甲?；?-(2，4，4-三甲基戊基)氧化膦和2，4，4-三甲基苯甲?；届⒀趸?、甲基硫基苯基嗎啉酮(例如2-甲基-1-4 (甲硫基)和苯基-2-嗎啉-I-丙酮)和嗎啉苯基氨基酮；基于二苯甲酮、噻噸酮、芐基、樟腦醌和酮基香豆素的奪氫光引發(fā)劑，其包括光引發(fā)劑和共引發(fā)劑；和它們的混合物。在一些實施例中，光引發(fā)劑是酰膦氧化物(例如，雙(2，4，6-三甲基苯甲?；?-苯膦氧化物、雙(2，6-二甲氧基苯甲酰基)-(2，4，4-三甲基戊基)氧化膦和2，4，4-三甲基苯甲?；届⒀趸?。示例性可用的市售光引發(fā)劑可以按以下商品名“ IRGA⑶RE369 ”、“ IRGA⑶RE819”、“IRGACURE CGI 403”、“IRGACURE651”、“IRGACURE 1841”、“IRGACURE 29594”、“DAR0CUR1173”、“DAR0CUR 4265” 和 “CGI1700” 獲得，所有這些可得自 Ciba SpecialtyChemicals (Ardsley, N. Y.)。光引發(fā)劑優(yōu)選按照足以提供理想速率的光聚合的量存在。該量將部分依賴于光源、待暴露于輻射能量的層的厚度以及光引發(fā)劑在所述波長下的消光系數(shù)。通常，光引發(fā)劑組分將以至少約0. 01重量％，至少約0. I重量％，至少約0. 2重量％，至多約10重量％或至多約5重量％的量存在。可輻射固化組合物和可熱固化組合物可在用于制備本申請公開的多孔拋光墊的組合物中緊密混合。在一些實施例中，基于所述組合物的總重量，所述組合物包含至少約10(在一些實施例中，至少約15、20、25、30或40)重量％的可輻射固化組合物以及至多約85(在一些實施例中，至多約80、75、70、65、60、55或50)重量％的可輻射固化組合物。在一些實施例中，基于所述組合物的總重量，所述組合物包括至少約15 (在一些實施例中，至少約20、25、30、35、40、45、50、55或60)重量％的可熱固化組合物以及至多約90 (在一些實施例中，至多約85、80或75)重量％的可熱固化組合物。
在一些實施例中，包括可熱固化樹脂組合物、可輻射固化樹脂組合物以及聚合物粒子的所述組合物還包括表面活性劑。類似地，在一些實施例中，包括交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(包括熱固化組分和輻射固化組分)、分布在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的聚合物粒子和分布在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的閉孔的多孔拋光層還包括分布在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的表面活性劑?？捎糜趯崿F(xiàn)本發(fā)明的表面活性劑的實例包括陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩性表面活性劑(例如，兩性離子表面活性劑)以及它們的組合物。這些類型的表面活性劑中的每一種可包括含氟化合物、有機硅和基于烴的表面活性劑。示例性可用的陽離子表面活性劑包括脂肪族銨鹽。示例性可用的陰離子表面活性劑包括羧酸鹽(例如，脂肪酸鹽和烷基醚羧酸鹽)、磺酸鹽(例如，烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽和a -烯烴磺酸鹽)、硫酸鹽(例如，高級醇硫酸酯鹽和烷基醚硫酸鹽)和磷酸鹽(例如，烷基磷酸鹽)。示例性可用的非離子表面活性劑包括聚氧乙烯烷基醚、醚酯類(例如，甘油酯的聚氧乙烯醚)、酯類(例如，聚乙二醇脂肪酸酯、甘油酯、脫水山梨糖醇酯)和有機硅乙二醇共聚物，如以商品名 “DABC0” 可得自 Air Products (Allentown, Pennsylvania)的那些。表面活性劑可存在于組合物中或拋光層中，例如基于組合物或多孔拋光層的總重量，表面活性劑按照至多10 (在一些實施例中，至多4、3或2)重量％的量存在。在一些實施例中，基 于組合物或多孔拋光層的總重量，表面活性劑按照至少I重量％的量存在。本發(fā)明提供了一種制造本申請所述的拋光墊的方法。所述方法包括在包括所述可熱固化樹脂組合物、所述可輻射固化樹脂組合物和聚合物粒子的組合物中形成孔。在一些實施例中，在所述組合物中形成孔的步驟通過將所述組合物混合來實現(xiàn)?？衫枚喾N技術(shù)進(jìn)行混合，例如，利用機械攪拌機或手動攪拌。在一些實施例中，混合工藝(以及機械攪拌機)可包括自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)二者。粒度和聚合物粒子的填充可影響所得拋光層的孔隙度，如上所述。在一些實施例中，包括可熱固化樹脂組合物、可輻射固化樹脂組合物以及聚合物粒子的所述組合物可混合在一起并置于支承層上。在支承層頂部上的開口模具(例如，沒有頂或沒有封蓋)可用于形成所需形狀的拋光層?；旌衔锟赏ㄟ^機械方法分布在所述模具中以均勻填充所述模具。合適的機械方法可包括低壓模壓或使用壓緊輥。制造本發(fā)明公開的拋光墊的方法還包括通過將組合物暴露到輻射以至少部分固化可輻射固化組合物，并將所述組合物加熱以至少部分固化所述可熱固化樹脂，從而形成拋光層。輻射通常是紫外線輻射(即，在從約200nm至約400nm的范圍內(nèi)輻射)。至少部分固化所述組合物所需的輻射量將取決于多個因素，包括例如暴露到輻射的角度、組合物的厚度、所述組合物中的可聚合基團(tuán)的量以及光引發(fā)劑的類型和量。通常，波長從約200nm至400nm的UV光源直射在正在傳送機系統(tǒng)上傳送的組合物，所述傳送機系統(tǒng)提供適于組合物的輻射吸收分布的經(jīng)過UV源的速率?？捎玫腢V光源包括例如超高壓汞燈、高壓汞燈、中壓汞燈、低強度熒光燈、金屬鹵化物燈、微波照明燈、氙燈、包括例如受激準(zhǔn)分子激光器和氬離子激光器的激光束源以及它們的組合。隨后所述組合物可置于烘箱中，在例如高達(dá)約180°C、高達(dá)約150°C、高達(dá)約135°C或高達(dá)約120°C (例如在從80°C至120°C、80°C至110°C或90°C至100°C )的高溫下持續(xù)一段時間(例如，從30分鐘至24小時)。暴露到輻射和熱可按任一次序執(zhí)行或同時執(zhí)行。在一些實施例中，暴露到輻射的執(zhí)行先于暴露到熱。本發(fā)明的拋光墊可具有一個或多個工作面，其中本申請中，“工作面”指與將被拋光的物品的表面接觸的拋光墊的面。在一些實施例中，將被拋光的物品可為硅片。在一些實施例中，拋光墊的工作面可具有如溝槽、凹槽、孔眼以及它們的組合的表面特征。這些表面特征可提高以下特性的一個或多個(I)在所述墊的工作面和待拋光的物品的表面之間的拋光漿液的運動；(2)研磨材料從待拋光的物品的所述表面去除和傳送；或(3)拋光墊的打磨或平面化效率。表面特征可通過多種方法加入拋光墊的工作面中。在一些實施例中，墊的工作面可通過研磨或切割被以機械方式改變。在其它實施例中，在模制工藝中可將表面特征加入墊的工作面中，例如，通過為模具的至少一種內(nèi)表面提供隆起特征，所述隆起特征可在墊的形成過程中印刻到墊的工作面中。表面特征可按照隨機或均勻圖案分布在拋光墊的整個工作面上。示例性表面特征圖案可包括螺旋形、圓形、方形、交叉線和網(wǎng)格狀圖案。在一些實施例中，根據(jù)本發(fā)明或根據(jù)本發(fā)明制造的拋光墊包括從支承層突出的分離拋光元件?，F(xiàn)在參照圖3，示出了拋光墊2的實施例，其包括多個拋光元件4，每個拋光元件4固定到可選的支承層8。拋光墊2還包括柔順層10。通常，包括分離的拋光元件的拋光層為一連續(xù)層，盡管這并未在圖3中示出。在分離的拋光元件之間，薄膜可具有例如最多 0.01,0. 02或0. 03mm的厚度。在其它實施例中，包括分離的拋光元件的拋光層可具有間斷，例如在分離的拋光元件之間的薄膜中具有間斷。由于拋光元件4固定到圖示實施例中的支承層上，并且薄膜層(未示出)在拋光元件4之間，因此拋光元件4相對于其它拋光元件4的一個或多個的橫向運動受到限制，但是拋光元件4通常在垂直于每個拋光元件4的拋光表面14的軸線上可獨立運動。如圖所示，每個拋光元件4通常具有基本上遍及整個拋光元件4分布的多個孔15。在圖3所示的實施例中,拋光元件4被示為例如通過直接粘合到支承層8上固定到支承層8的第一主側(cè)面上。拋光元件4可直接模制和固化到支承層8上。在其它實施例中，拋光元件4可連接到支承層8上或利用粘合劑直接連接到柔順層10上。在這些實施例中，多孔拋光層通常是不連續(xù)層。在圖3所示的具體實施例中，示出可選的壓敏粘合劑層12與柔順層10相鄰，與支承層8相對，所述壓敏粘合劑層12可用于將拋光墊2固定到CMP拋光設(shè)備(圖3中未不出)中的拋光臺板(圖3中未不出)。參照圖4，示出了拋光墊2’的另一示例性實施例，所示拋光墊2’包括柔順層30，其具有第一主側(cè)面和與第一主側(cè)面相對的第二主側(cè)面；多個拋光元件24，每個拋光元件24具有用于將每個拋光元件24固定到柔順層30的第一主側(cè)面的底面區(qū)域25 ;以及可選的導(dǎo)向板31,其具有第一主表面和與第一主表面相對的第二主表面,所述導(dǎo)向板31被布置為將所述多個拋光元件24排列在柔順層30的第一主側(cè)面上，并且所述導(dǎo)向板31的第一主表面遠(yuǎn)離柔順層30。如圖4所示，每個拋光元件24從導(dǎo)向板31的第一主表面沿基本上垂直于所述第一主側(cè)面的第一方向延伸。在圖4所示的具體實施例中，多孔拋光元件24中的每一個還被示為具有基本上遍及整個拋光元件24分布的多個孔15。另外，在圖4所示的具體實施例中，示出了三個拋光元件24，并且所有拋光元件24均示為包括多孔拋光表面23和孔15的多孔拋光元件，所述孔基本上遍及整個拋光元件24分布。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可使用任何數(shù)量的拋光元件24，并且多孔拋光元件的數(shù)量可選擇為少至一個拋光元件，多達(dá)所有拋光元件，或兩者間的任何數(shù)量。可選的拋光組合物分布層28通過圖4另外示出。在拋光工藝中，可選的拋光組合物分布層28有助于將工作液體和/或拋光衆(zhòng)液分布到單個的拋光兀件24上。多個孔26也可被設(shè)置為延伸通過至少所述導(dǎo)向板31和所述可選的拋光組合物分布層28，如圖4中所示。在一些實施例中，導(dǎo)向板31也可用作拋光組合物分布層。如圖4所示,在一些實施例中，每個拋光元件24具有底面區(qū)域25,并且每個拋光元件24通過對應(yīng)底面區(qū)域25與導(dǎo)向板31的第二主表面的接合而固定到柔順層30的第一主側(cè)面上。每個拋光元件24的至少一部分伸入對應(yīng)的孔26中，并且每個拋光元件24也穿過對應(yīng)的孔26并且從導(dǎo)向板31的第一主表面向外延伸。因此,導(dǎo)向板31的所述多個孔26用于引導(dǎo)拋光元件24在支承層30上的橫向排列，同時也與每個底面區(qū)域25接合以將每個對應(yīng)拋光元件24固定到支承層30上。結(jié)果，在拋光過程中，拋光元件24沿著基本垂直于支承層30的第一主側(cè)面的方向上自由獨立地位移，同時通過導(dǎo)向板31仍保持固定到柔順層30上。在一些實施例中，這可允許使用非柔順的拋光元件，例如，具有基本分布在拋光表面上或僅靠近拋光表面分布的 孔的多孔拋光元件。
在圖4示出的具體實施例中，拋光元件24利用布置在柔順層30和導(dǎo)向板31之間的界面處的可選粘合劑層34另外固定到柔順層30的第一主側(cè)面上。然而，可使用其它連接方法，包括利用例如熱和壓力將拋光元件24直接連接到柔順層30上。在圖4中未示出的相關(guān)示例性實施例中，多個孔可布置成孔的陣列，其中孔26的至少一部分包括主孔和導(dǎo)向板31的底切區(qū)域，并且底切區(qū)域形成肩部，所述肩部與對應(yīng)的拋光元件底面區(qū)域25接合，從而保持拋光元件24而無需拋光元件24和柔順層30之間的粘合劑。此外，可使用第二可選粘合劑層36將可選拋光組合物分布層28固定到導(dǎo)向板31的第一主表面上，如圖4所示。還有，在圖4所示的具體實施例中，示出可選的壓敏粘合劑層32與支承層30相鄰設(shè)置，與導(dǎo)向板31相對，所述壓敏粘合劑層可用于將拋光墊2’固定到CMP拋光設(shè)備(圖4中未示出)中的拋光臺板(圖4中未示出)。導(dǎo)向板和/或分布層也可與圖3中所示的實施例結(jié)合使用，在圖3所示的實施例中，多孔拋光元件4不具有底面區(qū)域。在存在導(dǎo)向板的情況下可去除支承層8，并且多孔拋光元件可例如利用粘合劑固定到柔順層10上。沿大致平行于拋光表面14和23的方向穿過拋光元件4和24截取的拋光元件4和24的橫截面形狀可根據(jù)預(yù)期應(yīng)用而大不相同。盡管圖3和圖4示出了具有通常為圓形橫截面的圓柱形拋光元件4和24，但其他橫截面形狀也可以，且在一些實施例中可能是理想的。例如，可用圓形、橢圓形、三角形、方形、矩形、六邊形和梯形橫截面形狀。對于具有圓形橫截面的圓柱形拋光元件4和24，拋光元件4和24沿大致平行于拋光表面14和23的方向的橫截面直徑可為約50iim至約20mm,在一些實施例中該橫截面直徑為約Imm至約15mm,而在其他實施例中該橫截面直徑為約5mm至約15mm (或甚至約5mm至約10_)。對于具有非圓形橫截面的非圓柱形拋光元件，可使用指定的高度、寬度和長度等特征尺寸來表征拋光元件的大小。在一些示例性實施例中，特征尺寸可選擇為約0. Imm至約30_。在其他示例性實施例中，每個拋光元件4和24沿通常平行于拋光表面14和23的方向的橫截面面積可為約Imm2至約1，OOOmm2,在其他實施例中為約IOmm2至約500mm2,而在另外其他的實施例中為約20mm2至約250mm2。拋光元件(圖3中的4，圖4中的24)可以多種圖案分布在柔順層(圖3中的10，圖4中的30)的主側(cè)面上，所述圖案取決于預(yù)期應(yīng)用，并且所述圖案可為規(guī)則的或不規(guī)則的。拋光元件可位于柔順層的基本整個表面上，或者可存在不包括拋光元件的支承層區(qū)域。在一些實施例中，拋光元件的柔順層的平均表面覆蓋百分比為柔順層主表面的總面積的約30%至約95%，這由拋光元件的數(shù)量、每個拋光元件的橫截面積和拋光墊的橫截面積確定。在一些不例性實施例中,拋光墊在大致平行于拋光墊主表面的方向上的橫截面積的范圍為約IOOcm2至約300000cm2，在其他實施例中為約IOOOcm2至約100000cm2，而在另外其他的實施例中為約2000cm2至約50000cm2。在拋光操作中第一次使用拋光墊(圖3中的2，圖4中的2’)之前，在一些示例性實施例中，每個拋光元件(圖3中的4，圖4中的24)沿著基本垂直于柔順層(圖3中的10，圖4中的30)的第一主側(cè)面的方向延伸。在其它示例性實施例中，每個拋光元件沿第一方向在 包括導(dǎo)向板(圖4中的31)的平面的上方延伸至少約0. 25mm。在另外的示例性實施例中，每個拋光元件沿第一方向延伸到包括支承層(圖3中的10)的平面的上方至少約0. 25mm。在其他的示例性實施例中，拋光表面(圖3中的14，圖4中的23)在拋光元件(圖3中的2，圖4中的 2’)的基部或底部上方的高度可為 0. 25mm、0. 5mm、I. 5mm、2. 0mm、2. 5mm、3. 0mm、5. Omm>IOmm或更高，取決于所使用的拋光組合物和所選的用于拋光元件的材料。再次參見圖4，遍及整個拋光組合物分布層28和導(dǎo)向板31的孔26的深度和間距可根據(jù)具體CMP工藝的需要而改變。拋光元件24分別相對于彼此以及拋光組合物分布層28和導(dǎo)向板31保持在平面取向，并且突出到拋光組合物分布層28和導(dǎo)向板31的表面上方。在一些示例性實施例中，通過拋光元件(圖3中的4，圖4中的24)在導(dǎo)向板31和任何拋光組合物分布層(圖4中的28)或支承層(圖3中的8)的上方延伸所產(chǎn)生的體積可提供空間以用于將拋光組合物分布到拋光組合物分布層(圖4中的28)或支承層(圖3中的8)的表面上。拋光元件(圖3中的4，圖4中的24)突出在拋光組合物分布層(圖4中的28)或支承層(圖3中的8)上方，突出量至少部分取決于拋光元件的材料特性以及拋光組合物(工作液體和/或磨料液)在拋光組合物分布層(圖4中的28)或支承層(圖3中的8)的表面上的所需流動特性。在一些實施例中可用的導(dǎo)向板可由多種材料制成，例如聚合物、共聚物、共混聚合物、聚合物復(fù)合材料或它們的組合。通常優(yōu)選絕緣的和液體不可透過的聚合物材料，并且已發(fā)現(xiàn)聚碳酸酯尤其可用?？捎糜谝恍嵤├目蛇x拋光組合物分布層也可由多種聚合物材料制成。在一些實施例中，拋光組合物分布層可包含至少一種親水性聚合物。優(yōu)選的親水性聚合物包括聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚氧甲烯以及它們的組合。聚合物材料優(yōu)選為多孔的，更優(yōu)選包括泡沫，以在拋光操作過程中，在壓縮拋光組合物分布層時，提供朝向基底的正壓力。在一些實施例中，可優(yōu)選具有開孔或閉孔的多孔或泡沫化材料。在一些具體實施例中，拋光組合物分布層具有在約10%至約90%之間的孔隙率。在可供選擇的實施例中，拋光組合物層可包含例如親水性氨基甲酸酯之類的水凝膠材料，該親水性材料可吸收優(yōu)選在約5重量％至約60重量％范圍內(nèi)的水，從而在拋光操作過程中提供潤滑表面。
在一些示例性實施例中，拋光組合物分布層可將拋光組合物基本上均勻地分布在進(jìn)行拋光的整個基底表面上，這樣可提供更加均勻的拋光。拋光組合物分布層可選地包括如阻流板、凹槽(附圖中未示出)、孔等等之類的阻流元件以調(diào)節(jié)拋光組合物在拋光過程中的流速。在另外的示例性實施例中，拋光組合物分布層可包括各種不同材料層，以便在距拋光表面的不同深度處獲得所需的拋光組合物流速。在一些示例性實施例中，拋光元件中的一個或多個可包括限定在拋光元件內(nèi)的空芯區(qū)域或空腔，但這種布置方式不是必需的。在一些實施例中，如國際專利申請公開號WO2006/055720中所述，拋光元件的芯可包括檢測壓力、傳導(dǎo)性、電容、渦流等等的傳感器。在本發(fā)明公開的拋光墊和/或其制造方法的一些實施例中，支承層包括柔性和柔順的材料。支承層通常是薄膜，其提供包括可熱固化樹脂組合物和可輻射固化樹脂組合物的組合物可在其上被固化的表面。在其中多孔拋光層包括拋光元件的一些示例性實施例中，拋光元件可與支承層一起形成為拋光元件固定到支承層的一體化片材，所述拋光元件的至少一部分包括多孔拋光元件。 在拋光墊被使用的同時，支承層也用于保護(hù)柔順層免進(jìn)拋光組合物中的水或其它流體。支承層通常為液體不可透過的(但可滲透材料可與可選的阻隔層一起使用，以阻止或抑制流體滲透到支承層中)。在一些示例性實施例中，支承層包含選自以下所列的聚合物材料有機硅、天然橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、氯丁橡膠、聚氨酯、聚烯烴以及它們的組合。支承層還可包含多種其他材料，例如填料、顆粒、纖維、增強劑等等。在一些實施例中，支承層為透明的。支承層可例如通過將材料(例如，有機硅、天然橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、氯丁橡膠、聚氨酯、聚烯烴以及它們的組合)擠成薄膜制成。在一些實施例中，所述材料是以商品名 “ESTANE 58887-NAT02” 可得自 Lubrizol Advanced Materials, Inc.(Cleveland, OH)或以商品名 “PELLETHANE”(例如，“PELLETHANE 2102-65D”)可得自Dow Chemical (Midland, MI)的聚氨酯?？捎米髦С袑拥氖惺鄣谋∧ぐɡ缫陨唐访癝T-1882”、“ST-1035”、“SS-3331”、“SS-1495L” 和“ST-1880” 可得自 Stevens Urethane(Easthampton, Massachusetts)的聚氨酯薄膜。在本發(fā)明公開的拋光墊和/或其制造方法的一些實施例中，柔順層包括柔性和柔順的材料，如柔順橡膠或聚合物。柔順層通?？杀粔嚎s以提供朝向拋光表面的正壓力，并且可例如幫助提供拋光墊和待拋光的基底表面之間的接觸均勻。在一些示例性實施例中，柔順層由可壓縮的聚合物材料(例如，由如天然橡膠、合成橡膠或熱塑性彈性體制成的發(fā)泡聚合物材料)制成。閉孔多孔材料是可用的。在一些實施例中，柔順層包括聚氨酯，并且可為例如發(fā)泡聚氨酯或聚氨酯絕緣浸潰的氈。柔順層的厚度可為例如在0. 2至3mm的范圍內(nèi)。在其中多孔拋光層包括拋光元件的一些示例性實施例中，拋光元件可與柔順層一起形成為拋光元件固定到柔順層(可為多孔柔順層)的一體化片材，所述拋光元件的至少一部分包括多孔拋光兀件。在一些示例性實施例中，柔順層包含選自以下所列的聚合物材料有機硅、天然橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、氯丁橡膠、聚烯烴、聚氨酯以及它們的組合。支承層還可包含多種其他材料，例如填料、顆粒、纖維、增強劑等等。在一些實施例中，柔順層為流體不可滲透的(但是可滲透材料可與上面描述的支承層結(jié)合使用)。
合適的市售柔順層包括例如以商品名“P0R0N”(例如具有4701-60-20062-04、4701-50-20062-04、4701-40-20062-04 的產(chǎn)品說明)可得自 Rogers Corp. (Rogers, CT)的微孔聚氨酯。其它合適的柔順層包括例如以商品名“SUBA IV”可得自Rodel，Incorporated(Newark, DE)的聚氨酯絕緣浸潰的聚酯氈以及以商品名“B0NDTEX”可得自RubberiteCypress Sponge Rubber Products, Inc. (Santa Ana, CA)的粘合橡膠片材。在本發(fā)明公開的拋光墊和/或其制造方法的一些實施例中，所述拋光墊可包括沿著垂直于拋光表面的方向延伸穿過所述墊的窗口，或可使用透明層和/或透明拋光元件，從而允許拋光過程的光學(xué)終點監(jiān)測，如國際專利申請公開號WO 2009/140622 (Bajaj等人)中的描述。上面使用的術(shù)語“透明層”旨在包括具有透明區(qū)域的層，所述透明區(qū)域可由與該層的剩余部分相同或不同的材料制成。在一些示例性實施例中，拋光元件、支承層、柔順層或拋光層或支承層的一個區(qū)域中的至少一種可為透明的，或可通過對材料施加熱和/或壓力而被制成為透明的。在一些實施例中，透明材料可在合適地布置在層中的開口(例如，利用模具)中澆注，以創(chuàng)建透明區(qū)域(例如，在拋光層、支承層或柔順層中)。在一些實施例中，拋 光層在存在預(yù)成型窗口的情況下固化，以在拋光層中創(chuàng)建透明區(qū)域。在一些實施例中，整個支承層和/或柔順層可由下述材料制成，該材料對于由端點檢測裝置使用的所關(guān)注波長范圍內(nèi)的能量為透明的或可制為透明的。用于透明元件、層、或區(qū)域中的合適透明材料包括(例如)透明聚氨酯。此外，如上面所用，術(shù)語“透明的”旨在包括對于由端點檢測裝置使用的所關(guān)注波長范圍內(nèi)的能量基本上透明的元件、層和/或區(qū)域。在一些示例性實施例中，端點檢測裝置利用一個或多個電磁能量源發(fā)射形式為紫外光、可見光、紅外光、微波、無線電波、它們的組合等等的輻射。在一些實施例中，術(shù)語“透明的”是指照射到透明元件、層或區(qū)域上的相關(guān)波長的能量的至少約25%(如，至少約35%、至少約50%、至少約60%、至少約70%、至少約80%、至少約90%、至少約95%)從其透過。在一些示例性實施例中，支承層為透明的。在一些實施例中，拋光層為透明的。在包括以上圖3中示出的實施例的一些示例性實施例中，至少一種拋光元件是透明的。在一些實施例中，支承層是透明的，拋光層的至少一部分(例如，拋光元件)是透明的，并且在柔順層中存在與拋光層的透明部分對齊的孔。在包括以上圖4中所示實施例的另外的示例性實施例中，至少一種拋光元件是透明的，并且所示粘合劑層和柔順層也是透明的。在另外的示例性實施例中，柔順層、導(dǎo)向板、拋光組合物分布層、至少一種拋光元件、或它們的組合為透明的。本發(fā)明還涉及在拋光工藝中使用上述拋光墊的方法，所述方法包括使基底的表面與根據(jù)本發(fā)明的拋光墊的多孔拋光層接觸；和關(guān)于所述基底相對地移動所述拋光墊以磨蝕所述基底的表面。在一些實施例中，拋光墊的多孔拋光層包括多個拋光元件，其中的至少一些是多孔的。在一些示例性實施例中，可將工作液體提供到拋光墊表面和基底表面之間的界面處。合適的工作液體包括例如在美國專利號6，238，592 (Hardy等人)、6，491，843 (Srinivasan等人)和在國際專利申請公開號W02002/33736 (Her等人)中描述的那些。在一些實施例中，本發(fā)明的和/或根據(jù)本發(fā)明的方法制備的拋光墊中的拋光層可具有至少5微米、至少10微米或至少15微米的平均孔徑。在一些實施例中，拋光墊的平均孔徑為至多100、75、50、45或40微米。例如，平均孔徑可在從5至100、5至75、5至50、5至40或5至30微米的范圍內(nèi)。在一些實施例中(例如在包括至少一種表面活性劑或聚合物粒子為纖維的實施例中)，拋光墊的平均孔徑可為至多30、25或20微米。所述孔徑通常指孔的直徑。然而，在孔為非球形的實施例中，孔徑可指孔的最大尺寸。在一些實施例中，孔徑的不均勻度在從40%至75%的范圍內(nèi)，或在從40%至60%的范圍內(nèi)。在一些實施例中，孔徑的不均勻度為至多75%、70%、65%、60%、55%或50%。相比之下，包括可熱固化組合物的比較例組合物可具有大于80%、90%或100%的孔徑不均勻度。在一些實施例中，根據(jù)本發(fā)明的拋光墊中的拋光層的孔隙度可在從5%至60%的范圍內(nèi)，或在從5%至55%、10%至50%或10%至40%的范圍內(nèi)?？刂聘鶕?jù)本發(fā)明的拋光層中的孔徑與在比較例中可熱固化組合物中的孔徑的差別通過圖5A、圖5B、圖6A和圖6B顯示。圖5A和圖5B分別為在以下實例部分中的實例2中描述的固化組合物的橫截面示圖和俯視圖的顯微圖。作為對比，圖6A和圖6B分別是比較例3的固化組合物的橫截面示圖和俯視圖的顯微圖。實例2和比較例3 二者均利用10重量％聚合物粒子制備并且以相同方式混合。然而，實例2通過輻射固化和熱固化二者進(jìn)行 固化，而比較例3僅通過熱固化進(jìn)行固化。顯微圖示出了實例2中的孔比比較例3的孔得到更好地控制。以下實例中表I中的數(shù)據(jù)也支持了與比較例3相比實例2中存在較小的尺寸范圍、較低的孔徑不均勻度和較高的硬度。在不期望被理論束縛的前提下，據(jù)信，對孔徑和孔徑不均勻度的控制可能與拋光層的硬度有關(guān)。在一些實施例中，多孔拋光層的硬度為至少40、45或50的肖氏D硬度。例如，所述硬度可根據(jù)以下實例中描述的測試方法2進(jìn)行測定。相比之下，包括可熱固化組合物的比較例組合物可具有小于40的肖氏D硬度。表面活性劑可用于本發(fā)明公開的組合物和多孔拋光層中，例如，以通常減小孔徑和孔徑范圍，并相比不存在表面活性劑的情況下的雙重固化方法更好地改進(jìn)孔分布。換句話講，添加表面活性劑可有助于提供孔徑分布和尺寸、密度以及孔的形狀的更好控制，繼而可對均勻性能(例如，去除率和在晶片內(nèi)均勻度)的關(guān)鍵度量標(biāo)準(zhǔn)起到積極作用。圖7A和圖7B (分別是以下實例部分中的實例15中描述的固化組合物的橫截面示圖和俯視圖的顯微圖)中的顯微圖示出了添加表面活性劑可對孔徑范圍和孔分布起到積極作用。例如，與具有相同數(shù)量和聚合物粒子并按照相同方式制備而沒有表面活性劑的實例2相比，在實例15中存在更小的孔徑范圍。本發(fā)明所詵的實施例在第一實施例中，本發(fā)明提供了一種拋光墊，其包括柔順層，其具有相對的第一和第二側(cè)；以及多孔拋光層，其設(shè)置在柔順層的第一側(cè)上，所述多孔拋光層包括交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其包括熱固化組分和輻射固化組分，其中所述輻射固化組分和所述熱固化組分共價鍵合在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中；聚合物粒子，其分散在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中；以及閉孔，其分散在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中。在第二實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第一實施例的拋光墊，還包括設(shè)置在所述柔順層和所述多孔拋光層之間的支承層。在第三實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第一或第二實施例的拋光墊，其中所述熱固化組分包括聚氨酯或聚環(huán)氧化物的至少一種，并且其中所述輻射固化組分包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醚、乙烯聚合物或聚環(huán)氧化合物中的至少一種。在第四實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第一或第二實施例的拋光墊，其中所述熱固化組分和所述聚合物粒子各自獨立地包括聚氨酯。在第五實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第一至第四實施例中的任一個的拋光墊，其中所述聚合物粒子共價鍵合到所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的所述熱固化組分或所述輻射固化組分的至少一種。在第六實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第一至第五實施例中的任一個的拋光墊，其中輻射固化組分包括聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯的至少一種。
在第七實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第六實施例的拋光墊，其中所述聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯通過氨基甲酸酯鍵或脲連接基團(tuán)共價鍵合到所述熱固化組分。在第八實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)任一前述實施例的拋光墊，其中所述多孔拋光層通過測試方法2測量的硬度為至少40肖氏D硬度。在第九實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)任一前述實施例的拋光墊，其中聚合物粒子的平均粒度在從5微米至500微米的范圍內(nèi)。在第十實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)任一前述實施例的拋光墊，其中所述聚合物粒子基本是球形的。在第^ 實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)任一前述實施例的拋光墊，其中所述聚合物粒子是纖維。在第十二實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)任一前述實施例的拋光墊，其中所述聚合物粒子以基于多孔拋光層的總重量的最多20重量％存在。在第十三實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)任一前述實施例的拋光墊，其中所述孔的孔徑不均勻度最大為75%。在第十四實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)任一前述實施例的拋光墊，其中孔的平均孔徑在從5微米至100微米的范圍內(nèi)。在第十五實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)任一前述實施例的拋光墊，其中所述拋光層包括從支承層或柔順層突出的分離的拋光元件。在第十六實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)任一前述實施例的拋光墊，其中拋光元件各自具有遠(yuǎn)離支承層的遠(yuǎn)端，并且其中所述遠(yuǎn)端在垂直于拋光元件的拋光表面的軸線上可移動。在第十七實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第十五或第十六實施例的拋光墊，還包括其中具有多個開口的導(dǎo)向板，所述分離的拋光元件各自穿過所述多個開口之一突出。在第十八實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第十五至第十七實施例中的任一個的拋光墊，其中拋光元件通過粘合劑固定到柔順層上。在第十九實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)任一前述實施例的拋光墊，其中所述柔順層包括有機硅、天然橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、氯丁橡膠、聚烯烴或聚氨酯的至少一種。
在第二十實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)任一前述實施例的拋光墊，其中所述拋光墊的至少一部分是透明的。在第二^ 實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)任一前述實施例的拋光墊，其中所述聚合物粒子可溶于水。在第二十二實施例中，本發(fā)明提供一種根據(jù)任一前述實施例的拋光墊，其中所述多孔拋光層還包括在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的表面活性劑。在第二十三實施例中，本發(fā)明提供了一種制造拋光墊的方法，所述方法包括提供包括可熱固化樹脂組合物、可輻射固化樹脂組合物以及聚合物粒子的組合物；在所述組合物中形成孔； 將所述組合物定位在支承層上；以及通過將組合物暴露到輻射以至少部分固化所述可輻射固化樹脂組合物，并將所述組合物加熱以至少部分固化所述可熱固化樹脂組合物，從而在支承層上形成多孔拋光層。在第二十四實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十三實施例的方法，還包括將柔順層粘附地結(jié)合到與所述多孔拋光層相對的所述支承層的表面上。在第二十五實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十三或第二十四實施例的方法，其中所述可熱固化樹脂組合物包括具有至少兩個異氰酸酯基團(tuán)或至少兩個環(huán)氧基團(tuán)的第一樹脂以及具有羥基、氨基、羧基或巰基基團(tuán)中的至少兩個的第二樹脂，并且其中所述可輻射固化組合物包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基或環(huán)氧基團(tuán)中的至少兩種。在第二十六實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十五實施例的方法，其中所述第一樹脂具有至少兩個異氰酸酯基團(tuán)，其中所述第二樹脂具有至少兩個羥基基團(tuán)或至少兩個氨基基團(tuán)，其中所述可輻射固化組合物包括至少兩個丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基團(tuán)，并且其中所述可輻射固化組合物還包括至少一種異氰酸酯基團(tuán)或羥基基團(tuán)。在第二十七實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十六實施例的方法，其中所述可輻射固化組合物是脂肪族、異氰酸酯官能化氨基甲酸酯丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。在第二十八實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十三至第二十七實施例中的任一個的方法，還包括在形成多孔拋光層之前，將開口模具定位在支承層上所述組合物中。 在第二十九實施例中，本發(fā)明提了一種供根據(jù)第二十三至第二十八實施例中的任一個的方法，其中所述孔是閉孔。在第三十實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十三至第二十九實施例中的任一個的方法，其中所述組合物還包括表面活性劑。在第三十一實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十三至第三十實施例中的任一個的方法，其中所述多孔拋光層通過測試方法2測量的硬度為至少40肖氏D硬度。在第三十二實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十三至第三十一實施例中的任一個的方法，其中所述聚合物粒子的平均粒度在從5微米至500微米的范圍內(nèi)。在第三十三實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十三至第三十二實施例中的任一個的方法，其中所述聚合物粒子基本是球形的。在第三十四實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十三至第三十三實施例中的任一個的方法，其中所述聚合物粒子是纖維。
在第三十五實施了一種例中，本發(fā)明提供根據(jù)第二十三至第三十四實施例中的任一個的方法，其中所述聚合物粒子可溶于水。在第三十六實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十三至第三十五實施例中的任一個的方法，其中所述聚合物粒子以基于多孔拋光層的總重量的最多20重量％存在。在第三十七實施例中，本發(fā)明提供根據(jù)了一種第二十三至第三十六實施例中的任一個的方法，其中所述孔的孔徑不均勻度高達(dá)75%。在第三十八實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十三至第三十七實施例中的任一個的方法，其中所述孔的平均孔徑在從5微米至100微米的范圍內(nèi)。 在第三十九實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十三至第三十八實施例中的任·一個的方法，其中所述拋光層包括固定到支承層并從支承層突出的分離的拋光元件。在第四十實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第三十九實施例的方法，其中所述分離的拋光元件各自具有固定末端和遠(yuǎn)離支承層的遠(yuǎn)端，并且其中所述遠(yuǎn)端在垂直于拋光元件的拋光表面的軸線上可移動。在第四十一實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十三至第三十八實施例中的任一個的方法，其中所述拋光層包括從柔順層突出的分離的拋光元件，其中所述拋光元件各自具有遠(yuǎn)離支承層的遠(yuǎn)端，并且其中所述遠(yuǎn)端在垂直于拋光元件的拋光表面的軸線上可移動。在第四十二實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十九至第四十一實施例中的任一個的方法，還包括其中具有多個開口的導(dǎo)向板，所述分離的拋光元件各自穿過所述多個開口之一突出。在第四十三實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十九至第四十二實施例中的任一個的方法，其中所述支承層包括有機硅、天然橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、氯丁橡膠、聚烯烴或聚氨酯的至少一種。在第四十四實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第二十三至第四十三實施例中的任一個的方法，其中所述拋光墊的至少一部分是透明的。在四十五實施例中，本發(fā)明提供了一種拋光方法，其包括將基底的表面與根據(jù)第一至第二十二實施例中的任一個的拋光墊的多孔拋光層接觸；以及相對于所述基底移動所述拋光墊以研磨所述基底的表面。在第四十六實施例中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)第四十五實施例的方法，還包括向所述多孔拋光層和所述基底表面之間的界面提供工作流體?，F(xiàn)在將結(jié)合下述非限制性實例來闡述根據(jù)本發(fā)明的示例性拋光墊。實魁材料
縮寫或商品名__IM_
以商品名 “ Desmolux DlOO ” 可得 0 Bayer Materials Science
DlOOv __(Pittsburgh，PA)的昇氰酸酯氨_甲酸酯丙烯酸fj。_
以商品名 “Airthane PHP-75D” 可得自 Air Products and Chemicals,
PHP-75D
Inc. (Allentown, PA)的界氰酸酯預(yù)聚物。
以葡品名 “ Versalink P250 ’，可得 Air Products and Chemicals, Inc.
P2、t)
__的寡聚二胺。_以商品名“ Versalink P650 ” 可得自 Air Products and Chemicals, Inc. P650
__的寡聚二胺。_
Ml__690克P250和430克P-650的混合物:^_
以商品名“DAIMIC-BEAZ UCN-5350D”可得自 Dainichiseika Color 5350D& Chemicals Mfg.Co., Ltd. Advanced Polymers Group ( Tokyo,
__Japan)的35徵米粒度的聚氨酯粒子。_
以商品名“ DAIMIC-BEAZ UCN-5150D ”可得自 Dainichiseika Color 5150D & Chemicals Mfg.Co” Ltd. Advanced Polymers Group 的 15 微米粒 _度的聚氨酯粒子。_
以商品名“ DAIMIC-BEAZ UCN-5070D”可得自 Dainichiseika Color 5l)7uD& Chemicals Mfg.Co., Ltd. Advanced Polymers Group 的 I 微米粒度
__的聚氨酯粒子。_
以商品名 “Luckin TPO-L” 可得自 BASF (Florham Park5 New
TPO-L
__Jersey)的2,4,6-三甲菡苯甲酰基苯基次膦酸乙酯。_以商品名 “ ST-1880” 可得自 Stevens Urethane ( Easthampton, ST-1880
Massachusetts.)的芳呑族聚氨酯。
以丨品名 METHOCEL Al5 Premium LV Kl 得 fl Dow Chemical
A15LV
Company (Midland, Michigan)的甲基纖維素。
以商品名 “DABCO DC5604” 可得自 Ak Products Chemicals, Inc.
DC5604
(Allentown, Pennsylvania)的有機破二醇共聚物表lfi丨活性劑。測試方法I :FESEM根據(jù)常規(guī)程序利用可得自Hitachi High-Technologies Corporation(Tokyo，Japan)的Hitachi S-4500 FESEM獲得對物品的掃描電子顯微圖(俯視圖和橫截面示圖)。通過利用鋒利剃刀刀片切割獲得物品的橫截面。在SEM檢查之前，利用常規(guī)技術(shù)將樣品依次濺射涂布Au/Pd。獲得物品的橫截面和頂部二者的圖像。測試方法2 :硬度測驗器利用可得自Rex Gauge Company, Inc. , Buffalo Grove, Illinois 的型號為 1500肖氏D硬度測驗器進(jìn)行硬度測驗器測量。表I中報告的值是五個測量結(jié)果的平均值，每個測量結(jié)果是針對實例的不同拋光特征進(jìn)行的。測試方法3:通過光學(xué)顯微鏡確定孔徑孔徑平均值、孔徑標(biāo)準(zhǔn)偏差(標(biāo)準(zhǔn)偏差)、孔徑范圍(觀察到的最大尺寸的孔減去觀察到的最小尺寸的孔)、孔徑不均勻度(孔徑標(biāo)準(zhǔn)偏差除以平均孔徑乘以100)以及孔隙度(圖像中包括孔的測量面積除以圖像的總面積乘以100)的確定通過利用對光學(xué)圖像的圖像 分析實現(xiàn)，所述光學(xué)圖像利用可得自Nikon Instruments, Inc. (Elgin, IL)的MM-40尼康測量顯微鏡結(jié)合可得自Media Cybernetics (Bethesda, MD)的Image-pro plus分析軟件獲得。在光學(xué)成像之前，按照以下方式制備樣品。三個拋光特征被從物品上切割并通過利用以商品名 “3M SCOTCH-WELD Epoxy Potting Compound/Adhesive DP270 CLEAR” 可得自3M公司(St. Paul, Minnesota)的灌注化合物密封在可得自Buehler Ltd. (41, LakeBluff, Illinois)的2. 5cm外徑X 2. 2cm內(nèi)徑的Phenolic ring form中。內(nèi)置于環(huán)氧樹月旨中的特征利用可得自Buehler Ltd.的Ecomet 3磨削拋光機采用六步驟工藝精拋光，向下壓力4. 25psi (29. 3kPa)，所有六個步驟的頭部和臺板轉(zhuǎn)速120rpm。在所有情況下，標(biāo)識砂紙或拋光墊通過使用壓敏粘合劑(psa)安裝到Ecomet 3的臺板上。步驟I :以商品名“3M WET0RDRY PSA Disc 21366”從3M公司獲得8英寸直徑的240Grit研磨盤，研磨時間為3分鐘，其中水為研磨流體。步驟2 :以商品名 “CARBMET 8，，PSA Disc 30-5118-600-100 從 Buehler Ltd.獲得8英寸直徑的600Grit研磨盤，研磨時間為6分鐘，其中水為研磨流體。步驟3 :以商品名 “TEXMET 1500Polishing Pad”，40-8618 可得自 BuehlerLtd.的 8 英寸直徑墊，利用可得自 Allied High Tech Products, Inc. (RanchoDominguez, California)的15 ii m等級多晶金剛石懸浮液90-30035作為拋光流體,拋光時間為6分鐘。步驟4 :以商品名 “TEXMET 1500Polishing Pad”，40-8618 可得自 Buehler Ltd.的8英寸直徑墊,利用可得自Allied High Tech Products, Inc.的6 ym等級多晶金剛石懸浮液90-30025作為拋光流體，拋光時間為6分鐘。步驟5 :以商品名 “TEXMET 1500Polishing Pad”，40-8618 可得自 Buehler Ltd.的8英寸直徑墊,利用可得自Allied High Tech Products, Inc.的3 ym等級多晶金剛石懸浮液90-30020作為拋光流體，拋光時間為6分鐘。步驟6 :以商品名 “TEXMET 1500Polishing Pad”，40-8618 可得自 Buehler Ltd.的8英寸直徑墊,利用可得自Allied High Tech Products, Inc.的Iym等級多晶金剛石懸浮液90-30015作為拋光流體，拋光時間為6分鐘。在拋光之后，特征件的拋光表面隨后利用可得自Denton Vacuum, LLC(Moorestown, NJ)的派射涂布機利用常規(guī)技術(shù)涂布碳。隨后進(jìn)行光學(xué)成像。實例I通過在50mL 塑料燒杯中放置 0. 28g 5350D、2. 15 克 Ml、I. 83 克 PHP-75D、I. 27 克DlOO 和 0. 06 克 TPO-L 制備實例 I。將燒杯置于 Awatori-Rentaro AR-500Thinky Mixer (得自Thinky Corporation, Tokyo, Japan)并按照兩步驟工藝運行AR-500來將所述組分混合在一起。在IOOOrpm的自轉(zhuǎn)和IOOOrpm的公轉(zhuǎn)下持續(xù)5分鐘來執(zhí)行第一步驟。在第一步驟之后立即執(zhí)行第二步驟，并且在30rpm的自轉(zhuǎn)和2000rpm的公轉(zhuǎn)下持續(xù)15秒鐘來執(zhí)行第二步驟，從而形成樹脂混合物。將樹脂混合物澆注 到被特氟隆涂敷的鍍Ni的由19. 5cm長和9. 2cm寬的鋁板形成的鋁模中。所述模具由逐漸縮小的圓柱形腔室的方陣列構(gòu)成。腔室在所述腔室的頂部具有7. 8mm直徑，在所述腔室的底部具有6. 5mm直徑且深度為I. 8mm。兩個腔室的中心之間的距離為約11. 7mm。將一片聚氨酯薄膜ST-1880用作背襯。將所述背襯切割成約12cmX 10cm,并放置在模具的含有樹脂混合物的區(qū)域上。將28cm長X 17cm寬X 3. 5_厚的石英片放置在聚氨酯背襯的頂部，迫使樹脂進(jìn)入腔室并且在腔室之間形成約0. 5mm厚的樹脂混合物的薄底面區(qū)域。使所述模具、樹脂混合物、背襯和石英片在兩個以約157. 5瓦/厘米(400瓦/英寸)工作的紫外線光燈(可得自 Fusion Systems Inc. (Gaithersburg, Maryland)的 ‘V’燈泡)下通過來UV固化樹脂混合物。模具以約2. 4米/分鐘(8英尺/分鐘)的速度經(jīng)過所述燈，輻射經(jīng)過石英片和聚氨酯背襯到達(dá)樹脂混合物。隨后模具、部分固化的樹脂混合物和聚氨酯背襯隨后轉(zhuǎn)移到通過設(shè)置溫度為100°C的烘箱的空氣流中放置兩小時，以熱固化所述樹脂混合物。通過輕輕拉動聚氨酯背襯將固化物品從模具中去除，從而形成具有結(jié)構(gòu)化拋光特征的物品，實例I。實例 2像實例I 一樣地制備實例2，不同之處在于，樹脂混合物的組成為0. 58克5350D、2. 15 克 Ml、I. 83 克 PHP-75D、I. 27 克 D100 和 0. 06 克 TPO-L0實例3像實例I 一樣地制備實例3，不同之處在于，按照相反次序執(zhí)行固化，先熱固化，然后UV固化。實例 4像實例2 —樣地制備實例4，不同之處在于，按照相反次序執(zhí)行固化，先熱固化，然后UV固化。比較例Cl像實例I 一樣地制備比較例Cl，不同之處在于，樹脂混合物的組合物中省去5350D。比較例C2像比較例Cl 一樣地制備比較例C2，不同之處在于，樹脂混合物的組合物為0.31克5350D、2. 15克Ml和3. 65克PHP-7 ，并且僅使用在100°C下進(jìn)行兩小時的熱固化，省略了UV固化步驟。比較例C3像比較例C2 —樣地制備比較例C3，不同之處在于，樹脂混合物的組合物為0. 65克5350D、2. 15 克 Ml 和 3. 65 克 PHP-75D。實例5通過在500mL塑料燒杯中放置9. 49 克 5350D、35. 00 克Ml、29. 69 克PHP-7 、20. 63克 DlOO 和 I. 03 克 TPO-L 制備實例 5。將燒杯置于 Awatori-Rentaro AR-500Thinky Mixer中，并按照兩個步驟的工藝運行AR-500來將所述組分混合在一起。在IOOOrpm的自轉(zhuǎn)和IOOOrpm的公轉(zhuǎn)下持續(xù)5分鐘來執(zhí)行第一步驟。在第一步驟之后立即執(zhí)行第二步驟，并且在30rpm的自轉(zhuǎn)和2000rpm的公轉(zhuǎn)下持續(xù)15秒鐘來執(zhí)行第二步驟，從而形成樹脂混合物。利用寬度為約21英寸(53cm)并且間隙為60密耳(I. 52mm)的刮涂機在26mm厚的背襯上制備大約28cm X28cm的樹脂混合物涂層，所述背襯通過將熱塑性聚氨酯(TPU)ESTANE 58887_NAT02(得自 Lubrizol Advanced Materials, Inc. (Cleveland, OH))在 182°C下在防粘紙襯墊上擠成薄膜而形成。
涂布后的樹脂混合物和背襯置于12英寸X 12英寸(30. 5cmX30. 5cm) X0. 25英寸(6.35mm)厚的鋁板上。將0. 375英寸(9. 6mm)直徑X0. 125英寸(3. 2mm)厚的三十六塊磁鐵安裝到鋁板背后的凹槽中。36個凹槽按照方形陣列排列，凹槽的中心之間的距離為約5cm。凹槽的直徑和深度分別為9. 8mm和4. 3mm。在樹脂混合物涂層頂部上布置特氟纟侖涂布的金屬絲網(wǎng)，其約41cmX30cm，且厚為約I. 6mm，其具有六邊形陣列的圓孔，各圓孔的直徑約6. 2mm,并且中心之間的距離為約8mm。絲網(wǎng)和鋁板中的磁鐵之間的磁吸力使得絲網(wǎng)被迫穿過樹脂混合物涂層，從而在金屬絲網(wǎng)和背襯之間留下涂層的薄底面區(qū)域。像實例I 一樣地執(zhí)行涂層的UV固化，不同之處在于不使用石英片。隨后利用像在實例I中描述的一樣的工序進(jìn)行熱固化。在從烘箱中取出之后，金屬絲網(wǎng)從固化的樹脂去除，形成附著到原始紙背襯的聚氨酯背襯上的帶有紋理的墊表面。去除紙，從而暴露出聚氨酯背襯的另一側(cè)。利用127iim厚的轉(zhuǎn)移粘合劑(得自3M公司的3M Adhesive Transfer Tape 9672)，將帶有紋理的墊表面的聚氨酯背襯手動層合到大約30cm X30cm X0. 0625英寸(I. 59mm)厚的一片氨基甲酸酯泡沫上(得自 American Flexible Products, Inc. (Chaska, Minnesota)的Rogers “P0R0N”urethane foam, part #4701-50-20062-04)。從層合物上沖切帶有 18mm 直徑中心孔的23cm直徑的墊，從而形成本發(fā)明的具有結(jié)構(gòu)化拋光特征的墊，實例5。比較例C4像實例C5 —樣地制備比較例C4，不同之處在于，樹脂混合物的組合物為10. 48克5350D、35. 00克Ml和59. 38克PHP-7 ，并且僅使用在100°C下進(jìn)行兩小時的熱固化，省略了 UV固化步驟。利用測試方法2和3 ;測量實例1-5和比較例C1-C4的硬度、孔徑平均值、孔徑標(biāo)準(zhǔn)偏差、孔徑范圍、孔徑不均勻度和孔隙度。結(jié)果示于下表I中。表I.硬度、孔徑和孔隙度數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種拋光墊，其包括 柔順層，其具有相對的第一和第二側(cè)；以及 多孔拋光層，其設(shè)置在所述柔順層的第一側(cè)上，所述多孔拋光層包括 交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其包括熱固化組分和輻射固化組分，其中所述輻射固化組分和所述熱固化組分在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中共價鍵合； 聚合物粒子，其分散在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中；以及 閉孔，其分散在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拋光墊，其還包括置于所述柔順層和所述多孔拋光層之間的支承層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的拋光墊，其中所述熱固化組分包括聚氨酯或聚環(huán)氧化物的至少一種，并且其中所述輻射固化組分包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醚、乙烯聚合物或聚環(huán)氧化物中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的拋光墊，其中所述熱固化組分和所述聚合物粒子各自獨立地包括聚氨酯，并且其中所述輻射固化組分包括聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4的任一項所述的拋光墊，其中所述聚合物粒子共價鍵合到所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的所述熱固化組分或所述輻射固化組分中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拋光墊，其中所述聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯通過氨基甲酸酯或脲連接基團(tuán)共價鍵合到所述熱固化組分。
7.—種制造拋光墊的方法，所述方法包括 提供包括可熱固化樹脂組合物、可輻射固化樹脂組合物以及聚合物粒子的組合物； 在所述組合物中形成孔； 將所述組合物定位在支承層上；以及 通過將組合物暴露到輻射以至少部分固化所述可輻射固化樹脂組合物，并將所述組合物加熱以至少部分固化所述可熱固化樹脂組合物，從而在支承層上形成多孔拋光層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，該方法還包括將柔順層粘附地結(jié)合到與所述多孔拋光層相對的所述支承層的表面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中所述可熱固化樹脂組合物包括具有至少兩個異氰酸酯基團(tuán)或至少兩個環(huán)氧基團(tuán)的第一樹脂以及具有羥基、氨基、羧基或巰基基團(tuán)中的至少兩個的第二樹脂，并且其中所述可輻射固化組合物包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基或環(huán)氧基團(tuán)中的至少兩個。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一樹脂具有至少兩個異氰酸酯基團(tuán)，其中所述第二樹脂具有至少兩個羥基基團(tuán)或至少兩個氨基基團(tuán)，其中所述可輻射固化組合物包括至少兩個丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基團(tuán)，并且其中所述可輻射固化組合物還包括至少一個異氰酸酯基團(tuán)或羥基基團(tuán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10的任一項所述的方法，其中所述組合物還包括表面活性劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11的任一項所述的方法，其中所述孔是閉孔。
13.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的拋光墊或方法，其中所述多孔拋光層通過測試方法2測量的硬度為至少40肖氏D硬度。
14.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的拋光墊或方法，其中所述聚合物粒子的平均粒度在從5微米至500微米的范圍內(nèi)。
15.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的拋光墊或方法，其中所述聚合物粒子是基本球形的。
16.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的拋光墊或方法，其中所述聚合物粒子是纖維。
17.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的拋光墊或方法，其中所述聚合物粒子以基于所述多孔拋光層的總重量的最多20重量％存在。
18.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的拋光墊或方法，其中所述孔的孔徑不均勻度最大為75%。
19.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的拋光墊或方法，其中所述孔的平均孔徑在從5微米至100微米的范圍內(nèi)。
20.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的拋光墊或方法，其中所述拋光層包括從所述支承層或所述柔順層突出的分離的拋光元件。
21.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的拋光墊或方法，其中所述支承層或柔順層中的至少一層包括有機硅、天然橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、氯丁橡膠、聚烯烴或聚氨酯的至少一種。
22.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的拋光墊或方法，其中所述拋光墊的至少一部分是透明的。
23.—種拋光方法,其包括 將基底的表面與根據(jù)權(quán)利要求I至6的任一項或作為權(quán)利要求I至6的任一項的從屬權(quán)利要求的權(quán)利要求13至22的任一項所述的拋光墊的所述多孔拋光層接觸；以及關(guān)于所述基底相對地移動所述拋光墊以磨蝕所述基底的表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有多孔拋光層的拋光墊，制造這種拋光墊的方法，以及在拋光工藝中使用這種拋光墊的方法。所述拋光墊包括柔順層和多孔拋光層，所述柔順層具有第一和第二相對側(cè)，所述多孔拋光層設(shè)置在所述柔順層的第一側(cè)上。所述多孔拋光層包括交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其包括熱固化組分和輻射固化組分，其中所述輻射固化組分和所述熱固化組分在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中共價鍵合。所述多孔拋光層還包括分散在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的聚合物粒子，其中所述聚合物粒子包括熱塑性聚合物或熱固性聚合物中的至少一種。所述多孔拋光層通常還包括分散在所述交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的閉孔。
文檔編號B24D3/28GK102762340SQ201080063912
公開日2012年10月31日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者威廉·D·約瑟夫, 李乃朝 申請人:3M創(chuàng)新有限公司