本申请是2015年6月26日提交的美国第14/751,423号的部分继续申请，目前未决。
本发明涉及一种形成化学机械抛光垫抛光层的方法。更确切地说，本发明涉及一种使用轴向混合装置形成化学机械抛光垫抛光层的方法
背景技术：
在集成电路和其它电子装置的制造中，多个导电、半导电和介电材料层沉积到半导体晶片的表面上并且从其去除。薄的导电、半导电和介电材料层可以使用多种沉积技术沉积。现代晶片加工中的常见沉积技术尤其包括也称为溅射的物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)、等离子体增强的化学气相沉积(pecvd)和电化学电镀(ecp)。常见去除技术尤其包括湿式和干式各向同性和各向异性蚀刻。
因为材料层依序沉积和去除，所以晶片的最上表面变得非平坦。因为后续半导体加工(例如金属化)需要晶片具有平坦表面，所以晶片需要平面化。平面化适用于去除非所要表面形状和表面缺陷，如粗糙表面、聚结材料、晶格损坏、刮痕和被污染的层或材料。
化学机械平面化或化学机械抛光(cmp)是一种用以平面化或抛光工件(如半导体晶片)的常见技术。在常规cmp中，晶片载具或抛光头安装在载具组件上。抛光头固持晶片并且将晶片定位得与安装在cmp设备内的台子或压板上的抛光垫的抛光层接触。载具组件在晶片与抛光垫之间提供可控压力。同时，将抛光介质(如浆料)分配到抛光垫上并且抽取到晶片与抛光层之间的间隙中。为了实现抛光，抛光垫和晶片典型地相对于彼此旋转。随着抛光垫在晶片下面旋转，晶片扫除典型地环形的抛光轨迹或抛光区域，其中晶片的表面直接面对抛光层。通过对抛光层和表面上的抛光介质进行化学和机械作用对晶片表面抛光并且使其成平面。
hirose等人在美国专利第8,314,029号中公开一种制备抛光层的方法。具体来说，hirose等人公开一种用于制造含有大致上球形的泡孔并且具有高厚度精确性的研磨垫的方法，其包括通过机械发泡方法制备泡孔分散的氨基甲酸酯组合物；从单一排出口将泡孔分散的氨基甲酸酯组合物连续排放到在面材料a的宽度方向上大致上中心的部位，同时馈送面材料a；在泡孔分散的氨基甲酸酯组合物上层压面材料b；随后通过厚度调节构件均匀地调节泡孔分散的氨基甲酸酯组合物的厚度；在不将任何额外负荷施加到厚度在前述步骤中经调节的泡孔分散的氨基甲酸酯组合物的情况下，固化组合物，使得形成包括聚氨基甲酸酯发泡体的抛光片；和剪切抛光片。
尽管如此，持续需要制造用于化学机械抛光垫的抛光层的经改良方法。尤其持续需要减少提供完整研磨垫所需的工艺步骤的总数的方法。因此，所需的是一种为化学机械抛光垫提供抛光层的经改良方法。
技术实现要素：
本发明提供一种形成化学机械抛光垫抛光层的方法，包含：提供具有基底的模具，其中基底具有形成于其中的凹槽图案的阴纹；提供聚侧(p)液体组分，其包含(p)侧多元醇、(p)侧多元胺和(p)侧醇胺中的至少一种；提供异侧(i)液体组分，其包含至少一种多官能异氰酸酯；提供加压气体；提供具有内部圆柱形腔室的轴向混合装置；其中内部圆柱形腔室具有闭合端、开口端、对称轴、通向内部圆柱形腔室的至少一个(p)侧液体进料口、通向内部圆柱形腔室的至少一个(i)侧液体进料口和通向内部圆柱形腔室的至少一个切线加压气体进料口；其中闭合端和开口端垂直于对称轴；其中至少一个(p)侧液体进料口和至少一个(i)侧液体进料口靠近闭合端沿着内部圆柱形腔室的外周排列；其中至少一个切线加压气体进料口从闭合端开始在至少一个(p)侧液体进料口和至少一个(i)侧液体进料口的下游，沿着内部圆柱形腔室的外周排列；其中聚侧(p)液体组分在6,895到27,600kpa的(p)侧充气压力下经由至少一个(p)侧液体进料口引入到内部圆柱形腔室中；其中异侧(i)液体组分在6,895到27,600kpa的(i)侧充气压力下经由至少一个(i)侧液体进料口引入到内部圆柱形腔室中；其中聚侧(p)液体组分和异侧(i)液体组分流到内部圆柱形腔室的经组合质量流率是1到500g/s，如优选2到40g/s或更优选2到25g/s；其中聚侧(p)液体组分、异侧(i)液体组分和加压气体在内部圆柱形腔室内互混以形成组合；其中加压气体在150到1,500kpa的供应压力下经由至少一个切线加压气体进料口引入到内部圆柱形腔室中；其中在20℃和1atm压力下基于理想气体条件计算，加压气体进入内部圆柱形腔室的入口速度是50到600m/s，或优选75到350m/s；以5到1,000m/s或优选10到600m/s或更优选15到450m/s的速度，从内部圆柱形腔室的开口端朝向基底排放组合；使得组合凝固成饼状物；从模具分离饼状物；和从饼状物得到化学机械抛光垫抛光层；其中化学机械抛光垫抛光层具有抛光表面，其中凹槽图案形成于抛光表面中，并且其中抛光表面适宜于抛光衬底。
附图说明
图1是用于本发明方法的模具的透视图的描绘。
图2是用于本发明方法的轴向混合装置的侧视图的描绘。
图3是沿着图2中的线a-a截取的截面图。
图4是形成于本发明模具中的化学机械抛光垫抛光层的侧视图的描绘。
图5是本发明的化学机械抛光垫抛光层的透视图的描绘。
图6是形成于化学机械抛光垫抛光层的抛光表面中的凹槽图案的俯视图的描绘。
图7是形成于化学机械抛光垫抛光层的抛光表面中的凹槽图案的俯视图的描绘。
图8是沿着图7中的线c-c截取的截面图。
图9是形成于化学机械抛光垫抛光层的抛光表面中的凹槽图案的俯视图的描绘。
图10是形成于化学机械抛光垫抛光层的抛光表面中的凹槽图案的俯视图的描绘。
图11是沿着图2中的线b-b截取的截面图。
具体实施方式
用于形成化学机械抛光层的各种常规方法，如铸造方法(即，形成待削匀为多个抛光层的饼状物)和起泡需要足够长的凝胶时间以促进加工。起泡和铸造方法均需要将最终凹槽图案机械加工到所形成抛光层的表面中。本发明方法极大地增强形成于抛光层的抛光表面中的凹槽图案的质量，并且消除如由许多常规抛光层制造方法所需将凹槽图案机械加工到最终抛光层中的要求。本发明方法也使得组成范围能够比将适用于在常规技术中既定固有限制(即，凝胶时间约束)的常规抛光层制造工艺的范围更宽。
关于模穴(20)，如本文中和所附权利要求书中所用的术语“大致上圆形截面”意指，从模穴中心轴caxis(22)到围壁(15)的垂直内部边界(18)，投影于x-y平面(30)上的模穴(20)最长半径rc比从模穴中心轴caxis(22)到垂直内部边界(18)，投影于x-y平面(30)上的模穴(20)的最短半径rc长≤20％。(参见图1)。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“模穴”指的是由基底(12)和围壁(15)的垂直内部边界(18)定义的体积。(参见图1和4)。
关于相对于第二特征(例如，轴、x-y平面)的第一特征(例如，水平内部边界；垂直内部边界)，如本文中和所附权利要求书中所用的术语“大致上垂直的”意指第一特征与第二特征成80到100°的角度。
关于相对于第二特征(例如，轴、x-y平面)的第一特征(例如，水平内部边界；垂直内部边界)，如本文中和所附权利要求书中所用的术语“基本上垂直的”意指第一特征与第二特征成85到95°的角度。
关于具有抛光表面(95)的化学机械抛光垫抛光层(90)，如本文中和所附权利要求书中所用的术语“平均厚度，tp-avg”意指在正交于抛光表面(95)的方向上，从化学机械抛光垫抛光层(90)的抛光表面(95)到底表面(92)，化学机械抛光垫抛光层的平均厚度tp。(参见图5)。
关于化学机械抛光垫抛光层(90)，如本文中和所附权利要求书中所用的术语“大致上圆形截面”意指，从化学机械抛光垫抛光层(90)的中心轴(98)到化学机械抛光垫抛光层(90)的抛光表面(95)的外周边(110)截面的最长半径rp比从中心轴(98)到抛光表面(95)的外周边(110)截面的最短半径rp长≤20％。(参见图5)。
本发明的化学机械抛光垫抛光层(90)优选地适宜于围绕中心轴(98)旋转。(参见图5)。优选地，化学机械抛光垫抛光层(90)的抛光表面(95)在垂直于中心轴(98)的平面(99)上。优选地，化学机械抛光垫抛光层(90)适宜于在平面(99)上旋转，所述平面与中心轴(98)成85到95°、优选地与中心轴(98)成90°的角度γ。优选地，化学机械抛光垫抛光层(90)具有抛光表面(95)，所述抛光表面具有垂直于中心轴(98)的大致上圆形截面。优选地，垂直于中心轴(98)的抛光表面(95)的截面的半径rp针对截面变化≤20％，更优选地针对截面变化≤10％。
关于形成于本发明的轴向混合装置中的聚侧(p)液体组分与异侧(i)液体组分的组合，如本文中和所附权利要求书中所用的术语“凝胶时间”意指使用标准测试方法根据astmd3795-00a(2006年重新批准)(通过转矩流变仪用于可浇注热固性材料的热流动、固化和行为特性的标准测试方法(standardtestmethodforthermalflow,cure,andbehaviorpropertiesofpourablethermosettingmaterialsbytorquerheometer))确定的组合的总固化时间。
如本文中和所附权利要求书中所用的术语“聚(氨基甲酸酯)”涵盖(a)由(i)异氰酸酯和(ii)多元醇(包括二醇)反应形成的聚氨基甲酸酯；以及(b)由(i)异氰酸酯与(ii)多元醇(包括二醇)和(iii)水、胺或水和胺的组合反应形成的聚(氨基甲酸酯)。
优选地，形成本发明的化学机械抛光垫抛光层的方法包含：提供具有基底(12)的模具(10)，其中模具(10)的基底(12)具有形成于其中的凹槽图案(100)的阴纹(14)；提供聚侧(p)液体组分，其包含(p)侧多元醇、(p)侧多元胺和(p)侧醇胺中的至少一种；提供异侧(i)液体组分，其包含至少一种多官能异氰酸酯；提供加压气体；提供具有内部圆柱形腔室(65)的轴向混合装置(60)；其中内部圆柱形腔室(65)具有闭合端(62)、开口端(68)、对称轴(70)、通向内部圆柱形腔室(65)的至少一个(p)侧液体进料口(75)、通向内部圆柱形腔室(65)的至少一个(i)侧液体进料口(80)，和通向内部圆柱形腔室(65)的至少一个(优选地，至少两个)切线加压气体进料口(85)；其中闭合端(62)和开口端(68)垂直于内部圆柱形腔室(65)的对称轴(70)；其中至少一个(p)侧液体进料口(75)和至少一个(i)侧液体进料口(80)靠近闭合端(62)沿着内部圆柱形腔室(65)的外周(67)排列；其中至少一个(优选地，至少两个)切线加压气体进料口(85)从闭合端(62)开始在至少一个(p)侧液体进料口(75)和至少一个(i)侧液体进料口(80)的下游，沿着内部圆柱形腔室(65)的外周(67)排列；其中聚侧(p)液体组分在6,895到27,600kpa的(p)侧充气压力下经由至少一个(p)侧液体进料口(75)引入到内部圆柱形腔室(65)中；其中异侧(i)液体组分在6,895到27,600kpa的(i)侧充气压力下经由至少一个(i)侧液体进料口(80)引入到内部圆柱形腔室(65)中；其中聚侧(p)液体组分和异侧(i)液体组分流到内部圆柱形腔室(65)的经组合质量流率是1到500g/s(优选地2到40g/s；更优选地2到25g/s)；其中聚侧(p)液体组分、异侧(i)液体组分和加压气体在内部圆柱形腔室(65)内互混以形成组合；其中加压气体在150到1,500kpa的供应压力下经由至少一个(优选地至少两个)切线加压气体进料口(85)引入到内部圆柱形腔室(65)中；其中在20℃和1atm压力下基于理想气体条件计算，加压气体进入内部圆柱形腔室(65)的入口速度是50到600m/s，或优选地75到350m/s；以5到1,000m/s或优选地10到600m/s或更优选地15到450m/s的速度，从内部圆柱形腔室(65)的开口端(68)朝向模具(10)的基底(12)排放组合；使得组合凝固成饼状物；从模具(10)分离饼状物；和从饼状物得到化学机械抛光垫抛光层(90)，其中化学机械抛光垫抛光层(90)具有抛光表面(95)，其中凹槽图案(100)形成于抛光表面(95)中，并且其中抛光表面(95)适宜于抛光衬底。
优选地，本发明方法中所使用的模具(10)的基底(12)界定凹槽图案的阴纹(14)；其中凹槽图案(100)转移到化学机械抛光垫抛光层(90)的抛光表面(95)。优选地，模具(10)的基底(12)具有大致上圆形截面，所述截面具有平均半径rc(优选地，其中rc是20到100cm；更优选地，其中rc是25到65cm；最优选地其中rc是40到60cm)。(参见图1和4)。
优选地，本发明方法中所使用的模具(10)可以具有围壁(15)。优选地，围壁界定大致上垂直于x-y平面(30)的模穴(20)的垂直内部边界(18)。更优选地，围壁界定基本上垂直于x-y平面(30)的模穴(20)的垂直内部边界(18)。(参见图1和4)。
优选地，模穴(20)具有中心轴caxis(22)，其与z轴一致并且在中心点(21)处与模具(10)的基底(12)的水平内部边界(14)交叉。优选地，中心点(21)位于投影于x-y平面(30)上的模穴(20)的截面cx-sect(24)的几何中心处。(参见图1)。
优选地，投影于x-y平面(30)上的模穴截面cx-sect(24)可以是任何规则或不规则二维形状。优选地，模穴截面cx-sect(24)选自多边形和椭圆形。更优选地，模穴截面cx-sect(24)是具有平均半径rc(优选地，其中rc是20到100cm；更优选地，其中rc是25到65cm；最优选地其中rc是40到60cm)的大致上圆形截面。最优选地，模穴(20)接近具有大致上圆形截面cx-sect的直角圆柱形区；其中模穴具有与模穴中心轴caxis(22)一致的对称轴cx-sym(25)；其中直角圆柱形区具有如下所定义的截面面积cx-area：
cx-area＝πrc2，
其中rc是投影于x-y平面(30)上的模穴截面面积cx-area的平均半径；并且其中rc是20到100cm(更优选地25到65cm；最优选地40到60cm)。(参见图1和4)。
优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有内部圆柱形腔室(65)。优选地，内部圆柱形腔室(65)具有闭合端(62)和开口端(68)。优选地，闭合端(62)和开口端(68)各自大致上垂直于内部圆柱形腔室(65)的对称轴(70)。更优选地，闭合端(62)和开口端(68)各自基本上垂直于内部圆柱形腔室(65)的对称轴(70)。最优选地，闭合端(62)和开口端(68)各自垂直于内部圆柱形腔室(65)的对称轴(70)。(参见图2-3和11)。
优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有具对称轴(70)的内部圆柱形腔室(65)，其中开口端(68)具有圆形开口(69)。更优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有具对称轴(70)的内部圆柱形腔室(65)；其中开口端(68)具有圆形开口(69)；并且其中圆形开口(69)与内部圆柱形腔室(65)同心。最优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有具对称轴(70)的内部圆柱形腔室(65)；其中开口端(68)具有圆形开口(69)；其中圆形开口(69)与内部圆柱形腔室(65)同心；并且其中圆形开口(69)垂直于内部圆柱形腔室(65)的对称轴(70)。优选地，圆形开口(69)的直径是1到10mm(更优选地1.5到7.5mm；再更优选地2到6mm；最优选地2.5到3.5mm)。(参见图2-3和11)。
优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少一个(p)侧液体进料口(75)。更优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(p)侧液体进料口(75)。优选地，当本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(p)侧液体进料口(75)时，至少两个(p)侧液体进料口(75)围绕内部圆柱形腔室(65)的外周(67)均匀排列。更优选地，当本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(p)侧液体进料口(75)时，至少两个(p)侧液体进料口(75)围绕内部圆柱形腔室(65)的外周(67)均匀排列，并且与内部圆柱形腔室(65)的闭合端(62)的距离相等。优选地，至少一个(p)侧液体进料口经由内径是0.05到3mm(优选地0.1到0.1mm；更优选地0.15到0.5mm)的孔口通向内部圆柱形腔室(65)。优选地，至少一个(p)侧液体进料口通向内部圆柱形腔室(65)，并且指向内部圆柱形腔室(65)的对称轴(70)。更优选地，至少一个(p)侧液体进料口通向内部圆柱形腔室(65)，并且指向并基本上垂直于内部圆柱形腔室(65)的对称轴(70)。最优选地，至少一个(p)侧液体进料口通向内部圆柱形腔室(65)，并且指向并垂直于内部圆柱形腔室(65)的对称轴(70)。
优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少一个(i)侧液体进料口(80)。更优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(i)侧液体进料口(80)。优选地，当本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(i)侧液体进料口(80)时，至少两个(i)侧液体进料口(80)围绕内部圆柱形腔室(65)的外周(67)均匀排列。更优选地，当本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(i)侧液体进料口(80)时，至少两个(i)侧液体进料口(80)围绕内部圆柱形腔室(65)的外周(67)均匀排列，并且与内部圆柱形腔室(65)的闭合端(62)的距离相等。优选地，至少一个(i)侧液体进料口经由内径是0.05到3mm(优选地0.1到0.1mm；更优选地0.15到0.5mm)的孔口通向内部圆柱形腔室(65)。优选地，至少一个(i)侧液体进料口通向内部圆柱形腔室(65)，并且指向内部圆柱形腔室(65)的对称轴(70)。更优选地，至少一个(i)侧液体进料口通向内部圆柱形腔室(65)，并且指向并基本上垂直于内部圆柱形腔室(65)的对称轴(70)。最优选地，至少一个(i)侧液体进料口通向内部圆柱形腔室(65)，并且指向并垂直于内部圆柱形腔室(65)的对称轴(70)。
优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少一个(p)侧液体进料口(75)，和通向内部圆柱形腔室(65)的至少一个(i)侧液体进料口(80)；其中至少一个(p)侧液体进料口(75)和至少一个(i)侧液体进料口(80)围绕内部圆柱形腔室(65)的外周(67)均匀排列。更优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少一个(p)侧液体进料口(75)，和通向内部圆柱形腔室(65)的至少一个(i)侧液体进料口(80)；其中至少一个(p)侧液体进料口(75)和至少一个(i)侧液体进料口(80)围绕内部圆柱形腔室(65)的外周(67)均匀排列，并且与内部圆柱形腔室(65)的闭合端(62)的距离相等。
优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(p)侧液体进料口(75)，和通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(i)侧液体进料口(80)。优选地，当本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)至少两个(p)侧液体进料口(75)，和通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(i)侧液体进料口(80)时，至少两个(p)侧液体进料口(75)围绕内部圆柱形腔室(65)的外周(67)均匀排列，并且至少两个(i)侧液体进料口(80)围绕内部圆柱形腔室(65)的外周(67)均匀排列。优选地，当本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(p)侧液体进料口(75)，和通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(i)侧液体进料口(80)时，(p)侧液体进料口(75)和(i)侧液体进料口(80)围绕内部圆柱形腔室(65)的外周(67)交替。更优选地，当本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(p)侧液体进料口(75)，和通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(i)侧液体进料口(80)时，(p)侧液体进料口(75)和(i)侧液体进料口(80)围绕内部圆柱形腔室(65)的外周(67)交替并且均匀隔开。最优选地，当本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(p)侧液体进料口(75)，和通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个(i)侧液体进料口(80)时，(p)侧液体进料口(75)和(i)侧液体进料口(80)围绕内部圆柱形腔室(65)的外周(67)交替并且均匀隔开；并且(p)侧液体进料口(75)和(i)侧液体进料口(80)与内部圆柱形腔室(65)的闭合端(62)的距离均相等。
优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少一个切线加压气体进料口(85)。更优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少一个切线加压气体进料口(85)；其中至少一个切线加压气体进料口(85)从闭合端(62)开始在至少一个(p)侧液体进料口(75)和至少一个(i)侧液体进料口(80)的下游，沿着内部圆柱形腔室(65)的外周排列。再更优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个切线加压气体进料口(85)；其中至少两个切线加压气体进料口(85)从闭合端(62)开始在至少一个(p)侧液体进料口(75)和至少一个(i)侧液体进料口(80)的下游，沿着内部圆柱形腔室(65)的外周排列。又再更优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个切线加压气体进料口(85)；其中至少两个切线加压气体进料口(85)从闭合端(62)开始在至少一个(p)侧液体进料口(75)和至少一个(i)侧液体进料口(80)的下游，沿着内部圆柱形腔室(65)的外周排列；并且其中至少两个切线加压气体进料口(85)围绕内部圆柱形腔室(65)的外周(67)均匀排列。最优选地，本发明方法中所使用的轴向混合装置(60)具有通向内部圆柱形腔室(65)的至少两个切线加压气体进料口(85)；其中至少两个切线加压气体进料口(85)从闭合端(62)开始在至少一个(p)侧液体进料口(75)和至少一个(i)侧液体进料口(80)的下游，沿着内部圆柱形腔室(65)的外周排列；并且其中至少两个切线加压气体进料口(85)围绕内部圆柱形腔室(65)的外周(67)均匀排列，并且与内部圆柱形腔室(65)的闭合端(62)的距离相等。优选地，至少一个切线加压气体进料口经由临界尺寸是0.1到5mm(优选地0.3到3mm；更优选地0.5到2mm)的孔口通向内部圆柱形腔室(65)。优选地，至少一个切线加压气体进料口通向内部圆柱形腔室(65)，并且沿着内部圆柱形腔室(65)的内外周沿切线方向定向。更优选地，至少一个切线加压气体进料口通向内部圆柱形腔室(65)，并且沿着内部圆柱形腔室的内外周沿切线方向定向，并且在基本上垂直于内部圆柱形腔室(65)的对称轴(70)的平面上。最优选地，至少一个切线加压气体进料口通向内部圆柱形腔室(65)，并且沿着内部圆柱形腔室的内外周沿切线方向定向，并且在垂直于内部圆柱形腔室(65)的对称轴(70)的平面上。
优选地，在本发明方法中，聚侧(p)液体组分包含(p)侧多元醇、(p)侧多元胺和(p)侧醇胺中的至少一种。
优选地，(p)侧多元醇选自由以下组成的群组：二醇、多元醇、多元醇二醇、其共聚物和其混合物。更优选地，(p)侧多元醇选自由以下组成的群组：聚醚多元醇(例如，聚(氧基四亚甲基)二醇、聚(氧丙烯)二醇和其混合物)；聚碳酸酯多元醇；聚酯多元醇；聚己内酯多元醇；其混合物；和其与一种或多种选自由以下组成的群组的低分子量多元醇的混合物：乙二醇；1,2-丙二醇；1,3-丙二醇；1,2-丁二醇；1,3-丁二醇；2-甲基-1,3-丙二醇；1,4-丁二醇；新戊二醇；1,5-戊二醇；3-甲基-1,5-戊二醇；1,6-己二醇；二乙二醇；二丙二醇；和三丙二醇。再更优选地，至少一种(p)侧多元醇选自由以下组成的群组：聚四亚甲基醚二醇(ptmeg)；基于酯的多元醇(如己二酸乙二醇酯、己二酸丁二醇酯)；聚丙烯醚二醇(ppg)；聚己内酯多元醇；其共聚物；和其混合物。
优选地，在本发明方法中，所使用的聚侧(p)液体组分含有至少一种(p)侧多元醇；其中至少一种(p)侧多元醇包括数目平均分子量mn是2,500到100,000的高分子量多元醇。更优选地，所使用的高分子量多元醇的数目平均分子量mn是5,000到50,000(更优选地7,500到25,000；最优选地10,000到12,000)。
优选地，在本发明方法中，所使用的聚侧(p)液体组分含有至少一种(p)侧多元醇；其中至少一种(p)侧多元醇包括每分子具有平均三到十个羟基的高分子量多元醇。更优选地，所使用的高分子量多元醇每分子具有平均四到八个(再更优选地五到七个；最优选地六个)羟基。
可商购的高分子量多元醇的实例包括
表1
优选地，(p)侧多元胺选自由二胺和其它多官能胺组成的群组。更优选地，(p)侧多元胺选自由芳香族二胺和其它多官能芳香族胺组成的群组；例如4,4'-亚甲基-双-邻氯苯胺(“mboca”)；4,4'-亚甲基-双-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(“mcdea”)；二甲基硫代甲苯二胺；三亚甲基二醇二对氨基苯甲酸酯；聚四氢呋喃二对氨基苯甲酸酯；聚四氢呋喃单对氨基苯甲酸酯；聚氧化丙烯二对氨基苯甲酸酯；聚氧化丙烯单对氨基苯甲酸酯；1,2-双(2-氨基苯硫基)乙烷；4,4'-亚甲基-双-苯胺；二乙基甲苯二胺；5-叔丁基-2,4-甲苯二胺；3-叔丁基-2,6-甲苯二胺；5-叔戊基-2,4-甲苯二胺；和3-叔戊基-2,6-甲苯二胺以及氯甲苯二胺。
优选地，(p)侧醇胺选自由经胺起始多元醇组成的群组。更优选地，(p)侧醇胺选自由每分子含有一到四个(再更优选地两到四个；最优选地两个)氮原子的胺起始多元醇组成的群组。优选地，(p)侧醇胺选自由每分子具有平均至少三个羟基的胺起始多元醇组成的群组。更优选地，(p)侧醇胺选自由每分子具有平均三到六个(再更优选地三到五个；最优选地四个)羟基的胺起始多元醇组成的群组。特别优选的胺起始多元醇的数目平均分子量mn≤700(优选地150到650；更优选地200到500；最优选地250到300)，并且羟基数(如通过astm测试方法d4274-11测定)是350到1,200mgkoh/g。更优选地，所使用的胺起始多元醇的羟基数是400到1,000mgkoh/g(最优选地600到850mgkoh/g)。可商购的胺起始多元醇的实例包括
表2
优选地，在本发明方法中，聚侧(p)液体组分在6,895到27,600kpa的(p)侧充气压力下经由至少一个(p)侧液体进料口(75)引入到内部圆柱形腔室(65)中。更优选地，聚侧(p)液体组分在8,000到20,000kpa的(p)侧充气压力下经由至少一个(p)侧液体进料口(75)引入到内部圆柱形腔室(65)中。最优选地，聚侧(p)液体组分在10,000到17,000kpa的(p)侧充气压力下经由至少一个(p)侧液体进料口(75)引入到内部圆柱形腔室(65)中。
优选地，在本发明方法中，异侧(i)液体组分包含至少一种多官能异氰酸酯。优选地，至少一种多官能异氰酸酯含有两个反应性异氰酸酯基(即，nco)。
优选地，至少一种多官能异氰酸酯选自由以下组成的群组：脂肪族多官能异氰酸酯、芳香族多官能异氰酸酯和其混合物。更优选地，多官能异氰酸酯是选自由以下组成的群组的二异氰酸酯：2,4-甲苯二异氰酸酯；2,6-甲苯二异氰酸酯；4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯；萘-1,5-二异氰酸酯；联甲苯胺二异氰酸酯；对苯二异氰酸酯；二异氰酸二甲苯酯；异佛尔酮二异氰酸酯；二异氰酸六亚甲酯；4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯；环己烷二异氰酸酯；和其混合物。再更优选地，至少一种多官能异氰酸酯是通过二异氰酸酯与预聚物多元醇反应而形成的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物。
优选地，至少一种多官能异氰酸酯是异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物；其中异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物具有2到12wt％未反应的异氰酸酯(nco)基团。更优选地，本发明方法中所使用的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物具有2到10wt％(再更优选地4到8wt％；最优选地5到7wt％)未反应的异氰酸酯(nco)基团。
优选地，所使用的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物是二异氰酸酯与预聚物多元醇的反应产物；其中预聚物多元醇选自由以下组成的群组：二醇、多元醇、多元醇二醇、其共聚物和其混合物。更优选地，预聚物多元醇选自由以下组成的群组：聚醚多元醇(例如，聚(氧基四亚甲基)二醇、聚(氧丙烯)二醇和其混合物)；聚碳酸酯多元醇；聚酯多元醇；聚己内酯多元醇；其混合物；和其与一种或多种选自由以下组成的群组的低分子量多元醇的混合物：乙二醇；1,2-丙二醇；1,3-丙二醇；1,2-丁二醇；1,3-丁二醇；2-甲基-1,3-丙二醇；1,4-丁二醇；新戊二醇；1,5-戊二醇；3-甲基-1,5-戊二醇；1,6-己二醇；二乙二醇；二丙二醇；和三丙二醇。再更优选地，预聚物多元醇选自由以下组成的群组：聚四亚甲基醚二醇(ptmeg)；基于酯的多元醇(如己二酸乙二醇酯、己二酸丁二醇酯)；聚丙烯醚二醇(ppg)；聚己内酯多元醇；其共聚物；和其混合物。最优选地，预聚物多元醇选自由ptmeg和ppg组成的群组。
优选地，当预聚物多元醇是ptmeg时，异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的未反应的异氰酸酯(nco)浓度是2到10wt％(更优选地4到8wt％；最优选地6到7wt％)。可商购的基于ptmeg的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的实例包括
优选地，当预聚物多元醇是ppg时，异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的未反应的异氰酸酯(nco)浓度是3到9wt％(更优选地4到8wt％，最优选地5到6wt％)。可商购的基于ppg的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的实例包括
优选地，本发明方法中所使用的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物是低游离的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，具有小于0.1wt％游离甲苯二异氰酸酯(tdi)单体含量。
非基于tdi的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物也可以用于本发方法。举例来说，异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物包括通过4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)和多元醇(如聚丁二醇(ptmeg))与任选的二醇(如1,4-丁二醇(bdo)为可接受的)反应而形成的那些预聚物。当使用所述异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物时，未反应的异氰酸酯(nco)浓度优选是4到10wt％(更优选地4到8wt％，最优选地5到7wt％)。在这种类别中，可商购的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的实例包括
优选地，在本发明方法中，异侧(i)液体组分在6,895到27,600kpa的(i)侧充气压力下经由至少一个(i)侧液体进料口(80)引入到内部圆柱形腔室(65)中。更优选地，异侧(i)液体组分在8,000到20,000kpa的(i)侧充气压力下经由至少一个(i)侧液体进料口(80)引入到内部圆柱形腔室(65)中。最优选地，异侧(i)液体组分在10,000到17,000kpa的(i)侧充气压力下经由至少一个(i)侧液体进料口(80)引入到内部圆柱形腔室(65)中。
优选地，在本发明方法中，聚侧(p)液体组分和异侧(i)液体组分中的至少一种可以任选地含有额外液体物质。举例来说，聚侧(p)液体组分和异侧(i)液体组分中的至少一种可以含有选自由以下组成的群组的液体物质：发泡剂(例如，氨基甲酸酯发泡剂，如可购自陶氏化学公司的specflextmnr556co2/脂肪族胺加合物)；催化剂(例如，叔胺催化剂，如可购自空气产品公司(airproducts,inc.)的
优选地，在本发明方法中，所使用的加压气体选自由以下组成的群组：二氧化碳、氮气、空气和氩气。更优选地，所使用的加压气体选自由以下组成的群组：二氧化碳、氮气和空气。再更优选地，所使用的加压气体选自由氮气和空气组成的群组。最优选地，所使用的加压气体是空气。
优选地，在本发明方法中，所使用的加压气体的含水量≤10ppm。更优选地，所使用的加压气体的含水量≤1ppm。再更优选地，所使用的加压气体的含水量≤0.1ppm。最优选地，所使用的加压气体的含水量≤0.01ppm。
优选地，在本发明方法中，加压气体在入口速度下经由至少两个切线加压气体进料口(85)引入到内部圆柱形腔室(65)中，其中在20℃和1atm压力下基于理想气体条件计算，入口速度是50到600m/s，或优选地75到350m/s。不希望受理论所束缚，应注意，当入口速度过低时，沉积于模具中的抛光层产生非所要裂纹的可能性增加。
优选地，在本发明方法中，加压气体在150到1,500kpa的供应压力下经由至少两个切线加压气体进料口(85)引入到内部圆柱形腔室(65)中。更优选地，加压气体在350到1,000kpa的供应压力下经由至少两个切线加压气体进料口(85)引入到内部圆柱形腔室(65)中。最优选地，加压气体在550到830kpa的供应压力下经由至少两个切线加压气体进料口(85)引入到内部圆柱形腔室(65)中。
优选地，形成本发明的化学机械抛光垫抛光层的方法包含：提供聚侧(p)液体组分和异侧(i)液体组分；其中以0.85到1.15(更优选地0.90到1.10；最优选地0.95到1.05)的聚侧(p)液体组分的组分中的反应性氢基(即，氨(nh2)基和羟基(oh)的总和)与异侧(i)液体组分中的未反应异氰酸酯(nco)基团的化学计量比，提供聚侧(p)液体组分和异侧(i)液体组分。
优选地，在本发明方法中，聚侧(p)液体组分和异侧(i)液体组分流到内部圆柱形腔室(65)的经组合质量流率是1到500g/s(优选地2到40g/s；更优选地2到25g/s)。
优选地，在本发明方法中，(a)聚侧(p)液体组分和异侧(i)液体组分流到内部圆柱形腔室(65)的经组合质量流率的总和与(b)加压气体流到内部圆柱形腔室(65)的质量流(在20℃和1atm压力下基于理想气体条件计算)的比是≤46到1(更优选地≤30到1)。
优选地，在本发明方法中，形成于轴向混合装置(60)中的组合以10到300m/s的速度从内部圆柱形腔室(65)的开口端(68)朝向模具(10)的基底(12)排放。更优选地，组合以10到300m/s的速度从轴向混合装置(60)的开口端(68)处的开口(69)朝向模具(10)的基底(12)排放，在平行于z轴(z)的方向上具有z组分。
优选地，在本发明方法中，组合从轴向混合装置(60)的开口端(68)，以沿着z维度距形成于模具(10)中的化学机械抛光垫抛光层(90)的底表面(92)的距离d排放。更优选地，组合从轴向混合装置(60)的开口端(68)，以沿着z维度距形成于模具(10)中的化学机械抛光垫抛光层(90)的底表面(92)的距离d排放；其中平均距离davg是2.5到125cm(更优选地7.5到75cm；最优选地12.5到50cm)。
优选地，在本发明方法中，形成于轴向混合装置中的组合的凝胶时间是5到900秒。更优选地，形成于轴向混合装置中的组合的凝胶时间是10到600秒。最优选地，形成于轴向混合装置中的组合的凝胶时间是15到120秒。
优选地，使用本发明方法制备的化学机械抛光垫抛光层可以与至少一个额外层介接以形成化学机械抛光垫。优选地，使用本发明方法制备的化学机械抛光垫抛光层与可压缩子垫(未图示)介接；其中可压缩子垫使用堆叠粘着剂与抛光层(90)介接，其中堆叠粘着剂插入于抛光层(90)的底表面(92)与可压缩子垫之间。子垫优选地提高抛光层与所抛光的衬底的表面的一致性。优选地，所使用的堆叠粘着剂是选自由以下组成的群组的粘着剂：压敏性粘着剂、反应性热熔性粘着剂、接触粘着剂和其组合。更优选地，所使用的堆叠粘着剂选自由反应性热熔性粘着剂和压敏性粘着剂组成的群组。最优选地，所使用的堆叠粘着剂是反应性热熔性粘着剂。
优选地，使用本发明方法制备的化学机械抛光垫抛光层并入化学机械抛光垫中；其中化学机械抛光垫经调适以与抛光机器的压板介接。优选地，化学机械抛光垫经调适以使用真空和压敏性压板粘着剂中的至少一种与压板介接。
优选地，使用本发明方法制备的化学机械抛光垫抛光层适宜于抛光衬底；其中衬底是磁性衬底、光学衬底和半导体衬底中的至少一种。更优选地，使用本发明方法制备的化学机械抛光垫抛光层适宜于抛光衬底；其中衬底是半导体衬底。最优选地，使用本发明方法制备的化学机械抛光垫抛光层适宜于抛光衬底；其中衬底是半导体晶片。
优选地，在本发明方法中，来源于饼状物的化学机械抛光垫抛光层具有抛光表面，其中凹槽图案(100)形成于抛光表面(95)中。优选地，凹槽图案包含排列于抛光表面上的一个或多个凹槽，使得在抛光期间旋转化学机械抛光垫抛光层后，一个或多个凹槽在正经抛光的衬底的表面上扫描。优选地，一个或多个凹槽由曲面凹槽、直线凹槽和其组合组成。
优选地，凹槽图案包含多个凹槽。更优选地，凹槽图案选自凹槽设计。优选地，凹槽设计选自由以下组成的群组：同心凹槽(其可以是圆形或螺旋形的)、曲面凹槽、交叉影线凹槽(例如，配置为垫表面上的x-y网格)、其它规则设计(例如，六角形、三角形)、轮胎面型图案、不规则设计(例如，分形图案)和其组合。更优选地，凹槽设计选自由以下组成的群组：随机凹槽、同心凹槽、螺旋形凹槽、交叉影线凹槽、x-y网格凹槽、六角形凹槽、三角形凹槽、分形凹槽和其组合。最优选地，抛光表面具有形成于其中的螺旋形凹槽图案。凹槽型态优选地选自具有直式侧壁的矩形或凹槽截面可以是“v”形、“u”形、锯齿和其组合。
优选地，凹槽图案(100)包含多个形成于化学机械抛光垫抛光层(90)的抛光表面(95)中的凹槽，其中所述多个凹槽为曲面凹槽(120)。(参见图6)。
优选地，凹槽图案(100)包含多个形成于化学机械抛光垫抛光层(90)的抛光表面(95)中的凹槽，其中所述多个凹槽为同心圆形凹槽(130)。(参见图7-8)。
优选地，凹槽图案(100)包含多个形成于化学机械抛光垫抛光层(90)的抛光表面(95)中的凹槽，其中所述多个凹槽为直线x-y凹槽(140)。(参见图9)。
优选地，凹槽图案(100)包含多个形成于化学机械抛光垫层(90)的抛光表面(95)中的凹槽，其中所述多个凹槽包括同心圆形凹槽(130)和直线x-y凹槽(140)。(参见图10)。
优选地，使用本发明方法制备的化学机械抛光垫抛光层(90)的平均厚度tp-avg是20到150密耳。更优选地，使用本发明方法制备的化学机械抛光垫抛光层(90)的平均厚度tp-avg是30到125密耳(再更优选地40到120密耳；最优选地50到100密耳)。(参见图5)。
本发明的一些实施例现将详细地描述于以下实例中。
实例1：化学机械抛光垫抛光层
提供聚侧(p)液体组分，其含有：77.62wt％高分子量聚醚多元醇(可购自陶氏化学公司的
提供轴向混合装置(可购自henneckegmbh的microline45csm)，其具有(p)侧液体进料口、(i)侧液体进料口和四个切线加压气体进料口。在10,500kpa的(p)侧充气压力、14,600kpa的(i)侧充气压力下，并且以1.36的(i)/(p)的重量比(得到0.95的反应性氢基与nco基团的化学计量比)，将聚侧(p)液体组分和异侧(i)液体组分经由其对应的进料口馈到轴向混合装置。在830kpa的供应压力下经由切线加压气体进料口馈送加压气体，以得到通过轴向混合装置的3.7到1的经组合液体组分与气体质量流率比，以形成组合。以254m/s的速度从轴向混合装置朝向模具基底排放组合，以在模具基底上形成饼状物，所述模具基底具有形成于其中的凹槽图案的阴纹(同心圆形凹槽的阴纹k7型图案)。在100℃下使饼状物固化16小时。随后使饼状物冷却到室温，之后将其从模具基底分离。在车床上将饼状物的底表面机加工成平坦的，以提供抛光层。随后使用热熔性粘着剂将抛光层相配到subaiv子垫，以提供具有化学机械抛光层的化学机械抛光垫，所述化学机械抛光层具有k7型凹槽图案(同心圆形凹槽20密耳宽，30密耳深和70密耳间距)。
分析来自和实例1的抛光层以确定如表3中所报告的其物理特性。应注意，根据astmd1622测定所报告的密度数据；根据astmd2240测定所报告的肖氏d硬度数据；并且根据astmd412测定所报告的断裂伸长率数据。出于比较目的，针对ic1000tm抛光层材料的物理特性的所报告值也报告在表3中。
表3
比较实例pc1和实例p1
化学机械抛光去除速率实验
使用根据实例1制备的化学机械抛光垫进行二氧化硅去除速率抛光测试，并且与在使用具有k7凹槽的ic1000tm聚氨基甲酸酯抛光垫(可商购自罗门哈斯电子材料cmp公司(rohmandhaaselectronicmaterialscmpinc.))的比较实例pc1中获得的那些测试相比较。具体来说，表4中提供针对每一个抛光垫的二氧化硅去除速率。在来自诺发系统公司(novellussystems,inc.)的200mm毯覆s15ktenteos薄层晶片上进行抛光去除速率实验。使用应用材料200mm
表4