专利名称：抛光垫的制作方法
本申请要求临时申请系列号60/343,324(2001.12.20申请)的优先权。
本发明涉及一种抛光垫。具体说，本发明的抛光垫可以是多孔性的并且可以含有粒状聚合物和有机聚合物粘合剂。本发明的抛光垫可用于抛光制品，特别是可用于微电子和光学电子装置的化学机械抛光或平面化，所说的装置例如但不限于半导体晶片。
将诸如微电子装置等的制品的粗糙表面抛光或平面化至基本上光滑的程度，通常包括用抛光垫的工作表面，使用受控制且反复性的动作，打磨粗糙表面。在欲抛光的物品的粗糙表面与抛光垫的工作表面之间可以放入抛光用流体。
微电子装置的制造可以包括在半导体基片上形成多个集成电路。基片的组成可以包括砷化硅或砷化稼。集成电路通常可以通过系列步骤来形成，其中要在基片上形成材料，如导电、绝缘和半导体材料的图案化层。为使每晶片上的集成电路的密度最多化，期望在生产过程的各种阶段具有抛光成平面的基片。据此，微电子装置的生产一般来说包括至少一步抛光步骤，并且经常可以包括多步抛光步骤，从而可以导致使用一个以上的抛光垫。
抛光步骤可以包括将抛光垫和半导体基片在抛光用流体的存在下彼此相对旋转。抛光用流体可以是温和的碱并且可以非必须地含有磨料颗粒，例如但不限于粒状氧化铈、粒状氧化铝或粒状二氧化硅。抛光用流体可以有助于将磨擦掉的物料去除和转移并且从物品的粗糙表面上除掉。
抛光垫的特性，如孔体积和孔径，在每种垫子与每种垫子中是不同的，并且在同一个特定垫子的整个操作期间内也是不同的。垫子抛光特性的变化可以导致基片的抛光和平面化不充分，这样的基片对制造半导体晶片来说可是不适宜的。由此，期望开发一种抛光垫，其显出低的每种垫子之间的抛光和平面化特性的差异。还期望开发一种抛光垫，其在垫子的整个操作期间内在抛光和平面化特性方面的差异是低的。
本发明提供一种抛光垫，该抛光垫含有(a)粒状聚合物，其选自热塑性粒状聚合物，交联粒状聚合物，由互穿聚合物网络组成的粒状聚合物，及其混合物；和(b)有机聚合物粘合剂，其选自热塑性有机聚合物粘合剂，基本上交联有机聚合物粘合剂，互穿聚合物网络，及其混合物。
本发明还包括一种含有粒状聚合物和有机聚合物粘合剂的抛光垫，其中所说的粘合剂是原地形成的。此外，本发明包括一种含有粒状聚合物和有机聚合物粘合剂的抛光垫，其中在所说的粒状聚合物中没有颗粒的熔结。
本文和权利要求书中所用的术语“基本上均匀地遍布所说垫的工作表面”是指粒状聚合物和有机聚合物粘合剂的分布，致使垫子物理特性的改变得到降低，并且垫子的物理特性的均匀性得到增强。
本文和权利要求书中所用的术语“粘合剂的原地制备”、“粘合剂的原地聚合”、“粘合剂的原地形成”和类似的术语是指，在粒状聚合物的存在下制备、聚合和/或形成本发明的有机聚合物粘合剂。在一个非限定性实施方案中，可以将粘合剂前体的分子彼此化学反应，形成有机聚合物粘合剂，同时前体是在粒状聚合物的存在下的。在另一个非限定性实施方案中，可以使用一种以上的粘合剂前体，并且可以将一种前体的分子与另一种前体的分子化学反应，同时在粒状聚合物的存在下，形成有机聚合物粘合剂。
可在本发明中使用的适宜的有机粘合剂前体可以选自本领域技术人员已知的各种种类。非限定性实例可以包括单体、预聚物、树脂及其混合物。在一个非限定性实施方案中，有机粘合剂前体可以含有催化剂、交联剂、固化剂和其它本领域已知的常规添加剂。
在一个非限定性实施方案中，本发明抛光垫的％孔体积可以使用以下等式计算“100×(垫子的密度)×(垫子的孔体积)”。密度(例如，克每立方厘米)可以按照美国标准测试法(ASTM)D 1622-88来测定。孔体积(例如，每克立方厘米)可以借助于汞孔度测定法按照ASTM D4284-88，使用来自Micromeritics的Autopore III汞孔度计来测定。
应当说明的是，本说明书和所附的权利要求书中使用的单数形式“a”、“an”和“the”包括复数指示物，除非是清楚地和明确地限制于单一指示物。
本说明书中，除非有另外的说明，说明书和权利要求书中所用的所有表示成分数量、反应条件等等的数字应当理解为在所有情况中都是被“约”字所修饰的。因此，除非有相反的说明，以下说明书和所附的权利要求书中所述的数值参数是近似值，其可以取决于需要通过本发明所获得的合意特性而变化。至少，并且不企图将等效原则适用于权利要求的范围中，每个数值参数应当至少是按照所报的有效数字的数值并且通过运用普通周围的技术来解释。
尽管表明本发明宽范围的数值范围和参数是近似值，但在具体实施例中给出的数值是尽可能精确地报道的。然而，任何数值本身便含有某些误差，这些误差是由在它们各自试验测定中发现的标准偏差所不可避免地产生的。
图1是本发明抛光垫组件的截面示意图；图2是本发明抛光垫组件的截面示意图，其类似于图1的抛光垫组件，但其中的粘合方式是粘合剂组件；且图3是本发明抛光垫的截面示意图，其中垫子的一部分，包括垫子工作表面的一部分，被更详细显示。图1-3没有按比例绘图。在图1-3中，相同的数字表示相同的结构构件。
在一个非限定性实施方案中，本发明的抛光垫可以含有粒状聚合物和有机聚合物粘合剂。有机聚合物粘合剂可以将粒状聚合物粘合在一起。
适宜的粒状聚合物的非限定性实例可以包括热塑性粒状聚合物、交联粒状聚合物及其混合物。在一个非限定性实施方案中，粒状聚合物可以经选择致使当加热时没有颗粒熔结。本文和权利要求书中所用的术语“没有熔结”和相关的术语是指在粒状聚合物的边界处有最小的塑性流动，并且在本发明抛光垫中的粒状聚合物的颗粒之间很少至没有任何聚结。
在一个非限定性实施方案中，当抛光垫的粒状聚合物中含有粒状热塑性聚合物时，抛光垫可以在低于粒状热塑性聚合物的熔点或熔结点下制备。在另一个非限定性实施方案中，粒状聚合物可以含有粒状交联聚合物，其可以具有熔结点，并且由此可以是不可熔结的。
可在本发明中使用的含有粒状聚合物的聚合物可以通过各种本领域技术人员已知的方法来制备。在可供选择的非限定性实施方案中，聚合物可以通过缩合反应或自由基引发反应或其的组合来形成。在一个非限定性实施方案中，聚合物可以包括通过将异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物与多胺缩合聚合而形成的聚氨酯。在另一个非限定性实施方案中，聚合物可以包括通过将氨基甲酸酯-二丙烯酸酯在自由基引发剂的存在下自由基聚合而形成的聚氨酯-丙烯酸酯。在另一个非限定性实施方案中，聚合物可以包括通过逐步或同时缩合和自由基聚合反应而形成的互穿聚合物网络。本文和权利要求书中所用的术语“互穿聚合物网络”(IPN)是指两种聚合物都呈网络形式的组合，其中至少一种是在另一种的直接存在中是合成的或交联的。与化学性共混物不同，在两种聚合物之间没有诱发共价键。由此，除机械性共混和共聚外，IPN还表现出另一种机理，通过这种机理可以使不同的聚合物物理性结合。
粒状聚合物可以通过各种本领域技术人员已知的方法来制备。在一个非限定性实施方案中，可以将本体聚合物深冷研磨并且分级成合意的颗粒粒度范围。在另一个非限定性实施方案中，粒状聚合物可以直接通过将含有多异氰酸酯和含OH物料的双组分组合物在液体介质的存在下反应来制备。在另一个非限定性实施方案中，将所说的液体介质加热并且搅拌。在另一个非限定性实施方案中，液体介质(例如但不限于含水介质)可以经选择致使双组分组合物可以基本上不溶于介质。在可供选择的非限定性实施方案中，粒状聚合物的形状可以是规则的或不规则的，并且可以包括但不限于以下形状球形、圆盘形、薄片形及其组合或混合物。
在可供选择的非限定性实施方案中，粒状聚合物的平均颗粒粒度可以为至少20微米，或者至少50微米，或者至少100微米。在可供选择的非限定性实施方案中，粒状聚合物的平均颗粒粒度可以为小于500微米，或者小于400微米，或者小于300微米。粒状聚合物的平均颗粒粒度可以通过本领域技术人员公知的方法来测定。在一个非限定性实施方案中，可以使用光散射技术测定粒状聚合物的平均颗粒粒度，如Coulter LS颗粒粒度分析仪，Beckman Coulter Incorporated制造并出售。本文和权利要求书中所用的“颗粒粒度”是指颗粒的直径，以体积百分比为基础计，使用Coulter Counter LS颗粒粒度分析仪，通过光散射测定。在此光散射技术中，直径由回转的流体动力学半径测定，与颗粒的实际形状无关。“平均”颗粒粒度是以体积百分比为基础计的颗粒的平均直径。
在一个非限定性实施方案中，粒状聚合物可以是基本上实心的。本文和权利要求书中所用的并且针对抛光垫的粒状聚合物的术语“基本上实心的”是指粒状聚合物不是空心的，例如，粒状聚合物不是空心微囊的形式。在一个非限定性实施方案中，基本上实心的粒状聚合物可以含有捕获的气体，其中被捕获的气泡的平均颗粒粒度可以为粒状聚合物颗粒粒度的小于二分之一。
适宜的粒状聚合物可以选自各种各样本领域技术人员公知的聚合物，并且可以包括但不限于聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚乙烯，聚丙烯，尼龙，聚碳酸酯，聚酯，聚(甲基)丙烯酸酯，聚醚，聚酰胺，聚氨酯，多环氧化物，聚苯乙烯，聚酰亚胺(例如，聚醚酰亚胺)，聚砜及其混合物。本文和权利要求书中所用的术语“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯，其可以包括氨基甲酸酯(尿烷)的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯以及丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的组合。在可供选择的非限定性实施方案中，聚氨酯可以具有选自以下的主链键氨酯键(-NH-C(O)-O-)，脲键(-NH-C(O)-NH-或-NH-C(O)-N(R)-，其中R可以是氢、脂族、环脂族或芳族基团)，硫代氨基甲酸酯键(-NH-C(O)-S-)，及其组合。在可供选择的非限定性实施方案中，多环氧化物可以具有选自以下的主链键醚键，硫醚键，酯键，氨基键及其组合。在可供选择的非限定性实施方案中，粒状聚合物可以选自聚(甲基)丙烯酸酯，聚氨酯，多环氧化物及其混合物。
粒状聚氨酯可以通过各种本领域技术人员已知的方法来制备。在一个非限定性实施方案中，粒状聚氨酯可以由含有异氰酸酯官能的物料和/或封端异氰酸酯反应物，和氢官能的物料的组合物来制备，其中所说的异氰酸酯官能的物料可以具有至少两个异氰酸酯基团，所说的封端异氰酸酯反应物具有至少两个封端异氰酸酯基团；并且所说的氢官能的物料可以具有至少两个对异氰酸酯物料的异氰酸酯基团有反应活性的氢基团。
在一个非限定性实施方案中，可以将异氰酸酯和氢物料混合在一起并且聚合或固化，形成本体聚氨酯，然后将其研磨(例如，深冷研磨)，并且非必须地分级。在另一个非限定性实施方案中，粒状聚氨酯的形成可以是通过将异氰酸酯与氢物料混合在一起，在搅拌条件下将混合物缓慢倾入加热的去离子水中(非必须地，在有机共溶剂和/或表面活性剂的存在下)，将所形成的粒状物料分离(例如，通过过滤)，将分离的粒状物料干燥，并且非必须地将干燥的粒状聚氨酯分级。在另一个非限定性实施方案中，可以将异氰酸酯和氢物料在有机溶剂的存在下混合在一起。有机溶剂可以选自本领域已知的各种类型。在一个实施方案中，有机溶剂可以包括醇类、水不溶性醚类、支链和直链烃类、酮类、甲苯、二甲苯及其混合物。在一个非限定性实施方案中，有机溶剂可以是甲基异丁基酮。
在一个非限定性实施方案中，异氰酸酯官能的物料可以选自异氰酸酯官能的单体、异氰酸酯官能的预聚物及其组合。适宜的异氰酸酯单体的非限定性实例可以包括但不限于脂族多异氰酸酯；烯键式不饱和多异氰酸酯；脂环族多异氰酸酯；芳族多异氰酸酯，其中异氰酸酯基团不与芳族环直接相连，例如，α，α′-二甲苯二异氰酸酯；芳族多异氰酸酯，其中异氰酸酯基团与芳族环直接相连，例如，苯二异氰酸酯；这些多异氰酸酯的卤化、烷基化、烷氧基化、硝化、碳二亚胺改性的、脲改性的和缩二脲改性的衍生物；及这些多异氰酸酯的二聚化和三聚化产物。
脂族多异氰酸酯的非限定性实例可以包括但不限于亚乙基二异氰酸酯，三亚甲基二异氰酸酯，四亚甲基二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯，八亚甲基二异氰酸酯，九亚甲基二异氰酸酯，2，2′-二甲基戊烷二异氰酸酯，2，2，4-三甲基己烷二异氰酸酯，十亚甲基二异氰酸酯，2，4，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯，1，6，11-十一烷三异氰酸酯，1，3，6-六亚甲基三异氰酸酯，1，8-二异氰酸根合-4-(异氰酸根合甲基)辛烷，2，5，7-三甲基-1，8-二异氰酸根合-5-(异氰酸根合甲基)辛烷，双(异氰酸根合乙基)-碳酸酯，双(异氰酸根合乙基)醚，2-异氰酸根合丙基-2，6-二异氰酸根合己酸酯，赖氨酸二异氰酸酯甲基酯，赖氨酸三异氰酸酯甲基酯及其混合物。
适宜的烯键式不饱和多异氰酸酯的非限定性实例可以包括，但不限于，丁烯二异氰酸酯和1，3-丁二烯-1，4-二异氰酸酯。适宜的脂环族多异氰酸酯的非限定性实例可以包括，但不限于，异佛尔酮二异氰酸酯，环己烷二异氰酸酯，甲基环己烷二异氰酸酯，双(异氰酸根合甲基)环己烷，双(异氰酸根合环己基)甲烷，双(异氰酸根合环己基)-2，2-丙烷，双(异氰酸根合环己基)-1，2-乙烷，2-异氰酸根合甲基-3-(3-异氰酸根合丙基)-5-异氰酸根合甲基-双环[2.2.1]-庚烷，2-异氰酸根合甲基-3-(3-异氰酸根合丙基)-6-异氰酸根合甲基-双环[2.2.1]-庚烷，2-异氰酸根合甲基-2-(3-异氰酸根合丙基)-5-异氰酸根合甲基-双环[2.2.1]-庚烷，2-异氰酸根合甲基-2-(3-异氰酸根合丙基)-6-异氰酸根合甲基-双环[2.2.1]-庚烷，2-异氰酸根合甲基-3-(3-异氰酸根合丙基)-6-(2-异氰酸根合乙基)-双环[2.2.1]-庚烷，2-异氰酸根合甲基-2-(3-异氰酸根合丙基)-5-(2-异氰酸根合乙基)-双环[2.2.1]-庚烷，2-异氰酸根合甲基-2-(3-异氰酸根合丙基)-6-(2-异氰酸根合乙基)-双环[2.2.1]-庚烷及其混合物。
芳族多异氰酸酯，其中异氰酸酯基团不与芳族环直接相连，其非限定性实例可以包括但不限于双(异氰酸根合乙基)苯，α，α，α′，α′-四甲基二甲苯二异氰酸酯，1，3-双(1-异氰酸根合-1-甲基乙基)苯，双(异氰酸根合丁基)苯，双(异氰酸根合甲基)萘，双(异氰酸根合甲基)二苯基醚，双(异氰酸根合乙基)对苯二甲酸酯，均三甲苯三异氰酸酯，2，5-二(异氰酸根合甲基)呋喃及其混合物。
适宜的芳族多异氰酸酯，其中异氰酸酯基团与芳族环直接相连，其非限定性实例可以包括但不限于亚苯基二异氰酸酯，乙基亚苯基二异氰酸酯，异丙基亚苯基二异氰酸酯，二甲基亚苯基二异氰酸酯，二乙基亚苯基二异氰酸酯，二异丙基亚苯基二异氰酸酯，三甲基苯三异氰酸酯，苯三异氰酸酯，萘二异氰酸酯，甲基萘二异氰酸酯，联苯二异氰酸酯，邻-联甲苯胺二异氰酸酯，4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯，双(3-甲基-4-异氰酸根合苯基)甲烷，双(异氰酸根合苯基)乙烯，3，3′-二甲氧基-联苯-4，4′-二异氰酸酯，三苯基甲烷三异氰酸酯，聚合型4，4′-二苯基甲烷-二异氰酸酯，萘三异氰酸酯，二苯基甲烷-2，4，4′-三异氰酸酯，4-甲基二苯基甲烷-3，5，2′，4′，6′-五异氰酸酯，二苯基醚二异氰酸酯，双(异氰酸根合苯基醚)乙二醇，双(异氰酸根合苯基醚)-1，3-丙二醇，二苯甲酮二异氰酸酯，咔唑二异氰酸酯，乙基咔唑二异氰酸酯，二氯咔唑二异氰酸酯及其混合物。
在本发明的一个非限定性实施方案中，异氰酸酯官能的物料可以是具有两个异氰酸酯基团的多异氰酸酯单体。适宜的具有两个异氰酸酯基团的多异氰酸酯单体的非限定性实例包括但不限于α，α′-二甲苯二异氰酸酯，α，α，α′，α′-四甲基二甲苯二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯，双(异氰酸根合环己基)甲烷，甲苯二异氰酸酯，4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯及其混合物。
在另一个非限定性实施方案中，异氰酸酯官能的物料可以含有异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物。异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物可以通过各种本领域技术人员已知的方法来制备。在一个非限定性实施方案中，可以将至少一种多元醇例如但不限于二醇，和至少一种异氰酸酯官能的单体例如但不限于二异氰酸酯单体，在一起反应形成具有至少两个异氰酸酯基团的聚氨酯预聚物。适宜的异氰酸酯官能的单体的非限定性实例包括前述的异氰酸酯官能的单体。
适宜在本发明中使用的异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物，其分子量可以在宽范围内变化。在一个非限定性实施方案中，异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物的数均分子量(Mn)可以是500-15,000或500-5000，通过凝胶渗透色谱法(GPC)使用聚苯乙烯标准测定。
可以用于制备异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物的多元醇的非限定性实例包括但不限于直链或支链链烷多元醇，例如但不限于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，丙三醇，新戊二醇，三羟甲基乙烷，三羟甲基丙烷，二-三羟甲基丙烷，赤藓醇，季戊四醇和二-季戊四醇；聚亚烷基二醇，例如但不限于二甘醇、三-和四乙二醇，及二-、三-和四丙二醇；环状链烷多元醇，例如但不限于环戊二醇，环己二醇，环己烷三醇，环己烷二甲醇，羟基丙基环己醇和环己烷二乙醇；芳族多元醇，例如但不限于二羟基苯，苯三醇，羟基苄基醇和二羟基甲苯；双酚类，例如但不限于4，4′-异丙叉二酚；4，4′-氧化双酚，4，4′-二羟基二苯甲酮，4，4′-硫代双酚，酚酞，双(4-羟基苯基)甲烷，4，4′-(1，2-乙烯二基)双酚和4，4′-磺酰双酚；卤化双酚，例如但不限于4，4′-异丙叉双(2，6-二溴苯酚)，4，4′-异丙叉双(2，6-二氯苯酚)和4，4′-异丙叉双(2，3，5，6-四氯苯酚)；烷氧基化双酚，例如但不限于具有1-70个烷氧基的烷氧基化4，4′-异丙叉二酚，其中所说的烷氧基例如但不限于乙氧基，丙氧基，α-丁氧基和β-丁氧基；及双环己醇，其可以通过将相应的双酚氢化而制得，例如但不限于4，4′-异丙叉-双环己醇，4，4′-氧化双环己醇，4，4′-硫代双环己醇和双(4-羟基环己醇)甲烷。
适宜在本发明使用的多元醇的其它非限定性实例包括但不限于高级聚亚烷基二醇，例如但不限于数均分子量(Mn)为200-2000的聚乙二醇类；携带羟基的丙烯酸类，例如但不限于将(甲基)丙烯酸酯与羟基官能的(甲基)丙烯酸酯共聚获得的物质，例如但不限于甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸羟基乙酯共聚物；及羟基官能的聚酯，例如但不限于将二醇例如但不限于丁二醇，与二酸或二酯例如但不限于己二酸或己二酸二乙酯，反应获得的物质。在另一个非限定性实施方案中，用于本发明的多元醇的数均分子量(Mn)可以为200-2000。
在另一个非限定性实施方案中，异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物可以通过将二异氰酸酯例如但不限于甲苯二异氰酸酯，与聚亚烷基二醇例如但不限于聚(四氢呋喃)，反应而制备。
在一个非限定性实施方案中，异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物可以在催化剂的存在下制备。适宜催化剂的非限定性实例可以选自各种本领域已知的催化剂种类。适宜的催化剂可以是特异于通过异氰酸酯和含OH物料反应形成聚氨酯、并且很少趋向于加速副反应导致脲基甲酸酯(allophonate)和异氰酸酯形成的那些催化剂。在可供选择的非限定性实施方案中，催化剂的使用量，以多元醇和异氰酸酯官能的单体的总重量计，可以是小于5wt％，或者小于3wt％，或者小于1wt％。
适宜催化剂的非限定性实例可以选自路易斯碱，路易斯酸和插入催化剂，如Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry，第5版，1992，Volume A21，pp.673-674中所述。在一个非限定性实施方案中，催化剂可以是有机酸的亚锡加成盐，例如但不限于辛酸亚锡，二月桂酸二丁基锡，二乙酸二丁基锡，硫醇二丁基锡，二马来酸二丁基锡，二乙酸二甲基锡，二月桂酸二甲基锡，1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷，及其混合物。在另一个可供选择的非限定性实施方案中，催化剂可以是辛酸锌，乙酰丙酮铋或铁。
适宜催化剂的其它非限定性实例可以包括叔胺，例如但不限于三乙胺，三异丙基胺和N，N-二甲基苄胺。这种适宜的叔胺公开于US专利5,693,738第10栏，第6-38行，其公开内容引入本文作为参考。
在本发明的一个非限定性实施方案中，异氰酸酯官能的物料可以包括封端异氰酸酯，其具有至少两个封端异氰酸酯基团。本文和权利要求书中所用的术语“封端异氰酸酯物料”是指具有末端和/或侧基封端异氰酸酯基团的单体或预聚物，这些基团可以被转化成解封端的(即，游离的)异氰酸酯基团和分离或游离的封端基团。封端基团可以是短效的或非短效的。本文和权利要求书中所用的术语“非短效的封端基团”是指封端基团，当从异氰酸酯基团中解封端或解保护时，仍然保持基本上在三维网络内。本文和权利要求书中所用的术语“短效的封端基团”是指封端基团，当从异氰酸酯基团中解封端或解保护时，基本上迁移出三维网络。
在一个非限定性实施方案中，封端异氰酸酯物料的异氰酸酯基团可以包括前述的适宜异氰酸酯官能的物料实例。封端异氰酸酯物料的非短效封端基团的非限定性实例可以包括但不限于1H-唑系，例如但不限于1H-咪唑，1H-吡唑，3，5-二甲基-1H-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1H-3-氨基-1，2，4-三唑；内酰胺类，例如但不限于e-己内酰胺和2-吡咯烷酮；吗啉类，例如但不限于3-氨基丙基吗啉；及N-羟基邻苯二甲酰亚胺。
封端异氰酸酯物料的短效封端基团的非限定性实例可以包括但不限于醇类，例如但不限于丙醇，异丙醇，丁醇，异丁醇，叔-丁醇和己醇；亚烷基二醇一烷基醚，例如但不限于乙二醇一烷基醚，例如但不限于乙二醇一丁基醚和乙二醇一己基醚，和丙二醇一烷基醚，例如但不限于丙二醇一甲基醚；及酮肟，例如但不限于甲基乙基酮肟。
在一个非限定性实施方案中，封端异氰酸酯物料可以包含在异氰酸酯官能的物料中，来提高由粒状聚氨酯制备的抛光垫的尺寸稳定性。
不指望得到任何理论支持，据信在异氰酸酯官能的物料中包含封端异氰酸酯物料，可以导致在(a)至少一部分粒状聚氨酯颗粒之间；和/或(b)至少一部分粒状聚氨酯和至少一部分有机聚合物粘合剂之间，形成共价键。在一个非限定性实施方案中，封端异氰酸酯物料的存在量可以致使异氰酸酯官能的物料含有至少5摩尔％或者至少10摩尔％或者小于40摩尔％或者小于50摩尔％的封端异氰酸酯基团，以游离异氰酸酯和封端异氰酸酯基团的总摩尔当量计。
在一个非限定性实施方案中，异氰酸酯官能的物料可以含有(甲基)丙烯酸酯-改性的多官能异氰酸酯物料，其具有至少两个(甲基)丙烯酸酯-改性的异氰酸酯基团。本文和权利要求书中所用的术语“(甲基)丙烯酸酯-改性的异氰酸酯物料”是指具有末端和/或侧基异氰酸酯基团的聚氨酯预聚物与活性氢官能的(甲基)丙烯酸酯的反应产物。在另一个非限定性实施方案中，可以随后使用聚合引发剂将(甲基)丙烯酸酯基团聚合。
(甲基)丙烯酸酯封端的异氰酸酯物料中的多官能异氰酸酯可以包括但不限于前述适宜异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物的非限定性实例。适宜的氢官能的(甲基)丙烯酸酯可以包括但不限于羟基或氨基官能的(甲基)丙烯酸酯。适宜的羟基或氨基官能(甲基)丙烯酸酯的非限定性实例包括但不限于甲基丙烯酸羟基乙酯，甲基丙烯酸羟基丙酯，聚丙二醇一甲基丙烯酸酯，丙二醇一甲基丙烯酸酯，丙烯酸羟基乙酯，丙烯酸羟基丙酯，己内酯丙烯酸酯，甲基丙烯酸叔丁基氨基乙酯及其混合物。
在一个非限定性实施方案中，(甲基)丙烯酸酯-改性的异氰酸酯物料的存在量，以异氰酸酯官能的物料的重量计，可以是至少5wt％或者至少10wt％或者小于60wt％或者小于50wt％。
可在本发明中使用的氢官能的物料可以选自各种本领域技术人员已知的这种物料。在一个非限定性实施方案中，氢官能的物料可以具有选自羟基、巯基、伯胺、仲胺及其组合的氢基团。适宜的氢官能的物料的非限定性实例可以包括前述的多元醇。
在一个非限定性实施方案中，氢官能的物料可以包括多胺。多胺的非限定性实例可以包括亚乙基胺类，例如但不限于乙二胺(EDA)，二亚乙基三胺(DETA)，三亚乙基四胺(TETA)，四亚乙基五胺(TEPA)，五亚乙基六胺(PEHA)，哌嗪，例如但不限于二亚乙基二胺(DEDA)和2-氨基-1-乙基哌嗪。适宜的多胺的其它非限定性实例可以包括C1-C3二烷基甲苯二胺的一种或多种异构体，例如但不限于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，3，5-二异丙基-2，4-甲苯二胺，3，5-二异丙基-2，6-甲苯二胺及其混合物。在一个非限定性实施方案中，多胺可以选自亚甲基二苯胺，三亚甲基二醇二(对-氨基苯甲酸酯)及胺-末端化的低聚物和预聚物。
在另一个非限定性实施方案中，适宜的多胺可以选自以4，4′-亚甲基-双(二烷基苯胺)为基础的化合物，其可以由下式I表示
其中R3和R4可以各自独立地表示C1-C3烷基，并且R5可以选自氢和卤素，例如但不限于氯和溴。
以4，4′-亚甲基-双(二烷基苯胺)为基础的多胺的非限定性实例可以包括但不限于4，4′-亚甲基-双(2，6-二甲基苯胺)，4，4′-亚甲基-双(2，6-二乙基苯胺)，4，4′-亚甲基-双(2-乙基-6-甲基苯胺)，4，4′-亚甲基-双(2，6-二异丙基苯胺)，4，4′-亚甲基-双(2-异丙基-6-甲基苯胺)，4，4′-亚甲基-双(2，6-二乙基-3-氯苯胺)及其混合物。
在一个非限定性实施方案中，异氰酸酯和氢官能的物料还可以含有催化剂。可以在本发明中使用适宜的聚氨酯形成用催化剂，以便增强用于聚氨酯形成的物料的反应。适宜的聚氨酯形成用催化剂可以是特异于通过NCO和含OH物料反应形成聚氨酯、并且很少趋向于加速副反应导致脲基甲酸酯(allophonate)和异氰酸酯形成的那些催化剂。适宜催化剂的非限定性实例可以选自路易斯碱，路易斯酸和插入催化剂，如U11mann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry，第5版，1992，Volume A21，pp.673-674中所述。在一个非限定性实施方案中，催化剂可以是有机酸的亚锡盐，例如但不限于辛酸亚锡，二月桂酸二丁基锡，二乙酸二丁基锡，硫醇二丁基锡，二马来酸二丁基锡，二乙酸二甲基锡，二月桂酸二甲基锡，1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷，及其混合物。在可供选择的非限定性实施方案中，催化剂可以是辛酸锌，乙酰丙酮铋或铁。
适宜催化剂的其它非限定性实例可以包括叔胺，例如但不限于三乙胺，三异丙基胺和N，N-二甲基苄胺。这种适宜的叔胺公开于US专利5,693,738第10栏，第6-38行，其公开内容引入本文作为参考。
在一个非限定性实施方案中，可以将催化剂掺入氢官能的物料中，然后再将其与异氰酸酯官能的物料合并。在可供选择的非限定性实施方案中，催化剂的使用量可以小于5wt％或者小于3wt％或者小于1wt％，以异氰酸酯和活性氢官能的物料的合并的总重量计。
在可供选择的非限定性实施方案中，异氰酸酯基团和非必须的封端异氰酸酯基团与活性氢基团的摩尔当量比，一般可以是0.5∶1.0至1.5∶1.0，例如，0.7∶1.0至1.3∶1.0或者0.8∶1.0至1.2∶1.0。
在一个非限定性实施方案中，可在本发明中使用的适宜的粒状聚合物可以包括粒状多环氧化物。粒状多环氧化物可以通过本领域已知的各种方法来制备。在一个非限定性实施方案中，粒状多环氧化物可以是环氧官能的物料与氢官能的物料的反应产物，其中所说的环氧官能的物料可以有至少两个环氧基团；氢官能的物料可以具有至少两个活性氢基团，这些活性氢基团对环氧物料的环氧基团是反应活性的。
在一个非限定性实施方案中，可以将环氧官能的物料和氢官能的物料混合在一起并且聚合或固化，形成本体多环氧化物，然后可以将其研磨(例如，深冷研磨)，并且非必须地分级。在另一个非限定性实施方案中，粒状多环氧化物的形成可以是通过将环氧官能的物料和氢官能的物料混合在一起，在搅拌条件下将混合物缓慢倾入加热的去离子水，分离所形成的粒状物料(例如，通过过滤)，将所分离的粒状物料干燥，并且非必须地将干燥的粒状多环氧化物分级。
在一个非限定性实施方案中，可在本发明中使用的适宜的环氧官能的物料可以包括但不限于环氧官能的单体，环氧官能的预聚物及其组合。适宜的环氧官能的单体的非限定性实例可以包括但不限于脂族多环氧化物，例如但不限于1，2，3，4-双环氧丁烷，1，2，7，8-双环氧辛烷；环脂族多环氧化物，例如但不限于1，2，4，5-双环氧环己烷，1，2，5，6-双环氧环辛烷，7-氧杂-双环[4.1.0]庚烷-3-羧酸，7-氧杂-双环[4.1.0]庚-3-基甲基酯，1，2-环氧-4-环氧乙基-环己烷和2，3-(环氧丙基)环己烷；芳族多环氧化物，例如但不限于，双(4-羟基苯基)甲烷二环氧甘油醚；氢化双酚A双环氧化物及其混合物。可以在本发明中使用的环氧官能的单体一般来说是将多元醇和表卤醇例如表氯醇反应而制备。可以用于制备环氧官能的单体的多元醇包括前面针对制备异氰酸酯官能的预聚物时所示的那些多元醇。一种优选的环氧官能的单体包括将诸如4，4′-异丙叉二酚等的双酚与表氯醇反应制备的单体，如4，4′-异丙叉二酚二环氧甘油醚。
在一个非限定性实施方案中，可在本发明中使用的环氧官能的预聚物可以通过将聚合多元醇和表氯醇反应来制备。适宜的聚合多元醇的非限定性实例可以包括但不限于聚亚烷基二醇，如聚乙二醇和聚四氢呋喃；聚酯多元醇；聚氨酯多元醇；聚((甲基)丙烯酸酯)多元醇；及其混合物。
聚合多元醇可以按照本领域技术人员已知的各种方法来制备。在本发明的一个非限定性实施方案中，环氧官能的预聚物可以包括环氧官能的聚((甲基)丙烯酸酯)聚合物，其可以由(甲基)丙烯酸酯单体和环氧官能的可自由基聚合的单体(例如，(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯)来制备。适宜的环氧官能的预聚物可以具有宽范围的分子量。在可供选择的非限定性实施方案中，环氧官能的预聚物的分子量可以是500-15,000或者500-5000，通过凝胶渗透色谱法(GPC)使用聚苯乙烯标准来测定。
氢官能的物料可以含有选自羟基、巯基、羧酸、伯胺、仲胺及其组合的氢基团。在可供选择的非限定性实施方案中，氢官能的物料可以包括但不限于前面提及的多元醇的非限定性实例。在其它非限定性实施方案中，可在制备粒状多环氧化物中使用的氢官能的物料可以包括但不限于前面提及的多胺的非限定性实例。
在可供选择的非限定性实施方案中，适宜的多胺可以包括聚酰胺预聚物，其具有至少两个选自伯胺、仲胺及其组合的胺基团。聚酰胺预聚物可以通过本领域技术人员已知的各种方法来制备。在一个非限定性实施方案中，具有至少两个胺基团的聚酰胺预聚物可以通过将多胺如二亚乙基三胺与多羧酸如双官能的羧酸反应来制备。聚酰胺预聚物的适宜的非限定性实例可以包括VERSAMID聚酰胺树脂，其可从CognisCorporation，Coating & Inks Division商购获得。
适宜的多羧酸的非限定性实例可以包括但不限于十二烷二酸，壬二酸，己二酸，1，6-己二酸，琥珀酸，庚二酸，癸二酸，马来酸，柠檬酸，衣康酸，乌头酸，酸酐与多元醇反应形成的半酯，及其混合物。其它的非限定性实例可以包括含羧酸基团的聚合物，如丙烯酸聚合物、聚酯和聚氨酯；及低聚物，如含酯基团的低聚物；以及脂肪二酸。
在一个非限定性实施方案中，羧酸官能的丙烯酸物料可以通过使用本领域技术人员已知的技术，将甲基丙烯酸和/或丙烯酸单体与烯键式不饱和可共聚单体共聚来制备。在另一个实施方案中，羧酸官能的丙烯酸物料可以通过使用本领域认可的常规技术，将羟基-官能的丙烯酸聚合物与环酸酐反应来制备。
其它多羧酸反应物可以包括但不限于含酯基团的低聚物。含酯基团的低聚物的非限定性实例包括通过将多元醇和1，2-酸环酸酐反应所形成的半酯，如通过将季戊四醇和甲基六氢化对苯二甲酸酐反应所形成的半酯，或者得自多元醇和多元酸或酸酐的酸官能的聚酯。
在一个非限定性实施方案中，环氧化物和氢官能的物料中可以非必须地含有环氧环开环催化剂。催化剂可以包括本领域技术人员已知的催化剂。适宜的催化剂的非限定性实例可以选自路易斯碱，路易斯酸和插入催化剂，如Ullmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry，第5版，1992，Volume A21，pp.673-674中所述。在一个非限定性实施方案中，催化剂可以是有机酸的亚锡加成盐，例如但不限于辛酸亚锡，二月桂酸二丁基锡，二乙酸二丁基锡，硫醇二丁基锡，二马来酸二丁基锡，二乙酸二甲基锡，二月桂酸二甲基锡，1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷，及其混合物。在另一个可供选择的非限定性实施方案中，催化剂可以是辛酸锌，乙酰丙酮铋或铁。
适宜催化剂的其它非限定性实例可以包括叔胺，例如但不限于三乙胺，三异丙基胺，三叔丁基胺，四氟硼酸和N，N-二甲基苄胺。这种适宜的叔胺公开于US专利5,693,738第10栏，第6-38行，其公开内容引入本文作为参考。
在一个非限定性实施方案中，可以将催化剂掺入氢官能的物料中，然后将其与环氧官能的物料合并。在可供选择的非限定性实施方案中，催化剂的使用量可以是小于5wt％或者小于3wt％或者小于1wt％，以异氰酸酯和活性氢官能的物料的合并的总重量计。
用于制备粒状交联多环氧化物的反应物中，环氧基团与氢基团的摩尔当量比一般为0.5∶1.0至2.0∶1.0，例如，0.7∶1.0至1.3∶1.0或者0.8∶1.0至1.2∶1.0。
在非限定性实施方案中，异氰酸酯和/或环氧官能的物料及氢官能的物料中可以非必须地含有已知的常规添加剂。添加剂的非限定性实例可以包括但不限于热稳定剂，抗氧化剂，脱模剂，静态染料，颜料，增韧添加剂，例如但不限于烷氧基化苯酚苯甲酸酯和聚(亚烷基二醇)二苯甲酸酯，以及表面活性剂，例如但不限于氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚物型表面活性剂。在可供选择的非限定性实施方案中，添加剂的存在量总计为小于10wt％或者小于5wt％或者小于3wt％，以异氰酸酯和氢官能的物料，或环氧化物和氢官能的物料的合并的总重量计。
在可供选择的非限定性实施方案中，可以将常规的添加剂添加至异氰酸酯官能的物料或者环氧官能的物料和/或氢官能的物料中。
可在本发明中使用的适宜的粒状聚合物的非限定性实例可以包括粒状热塑性聚合物、粒状交联聚合物及其混合物。本文和权利要求书中所用的术语“热塑性聚合物”是指基本上没有交联并且基本上没有形成三维网络的聚合物物料。本文和权利要求书中所用的术语“交联聚合物”是指至少基本上交联的聚合物，其中所说的聚合物基本上具有三维网络。聚合物分子的结构形状和热塑性或交联聚合物的特征在本领域中是已知的。(参见Principles of Polymerization，George Odian，McGraw-Hill，Inc.，1970，第16-19和94-99页。)本领域还已知，交联的存在和/或交联程度可以通过化学计量学和/或在制备聚合物时所用的固化来控制。
在一个非限定性实施方案中，热塑性聚氨酯可以通过使用所需化学计算量(例如97％-102％)的固化剂例如但不限于丁二醇来制备。
在一个非限定性实施方案中，交联聚氨酯可以通过使用小于化学计算所需量的固化剂来制备，致使氨酯键或脲键能够与剩余的异氰酸酯反应。固化剂可以包括但不限于二醇。在另一个非限定性实施方案中，用三官能的固化剂或异氰酸酯部分代替双官能的固化剂或异氰酸酯，将会产生更加热稳定性的化学交联。在另一个非限定性实施方案中，可以使用可从Rhone Poulenc按商品名Tolonate HDT获得的三官能的异氰酸酯，来增加聚合物结构内的交联作用。
可在本发明中使用的热塑性聚氨酯聚合物的非限定性实例可以包括但不限于基于TEXIN脂族聚醚的热塑性聚氨酯树脂，其可商购自Bayer Corporation。热塑性聚(甲基)丙烯酸酯的非限定性实例可以包括但不限于ROHADON热塑性聚(甲基)丙烯酸酯，其可商购自ROHMAmerica，Incorporated。
在一个非限定性实施方案中，粒状交联聚合物可以经选择致使当加热时没有颗粒熔结。
粒状聚合物在本发明抛光垫中的存在量可以非常宽地变化。在可供选择的非限定性实施方案中，粒状聚合物的存在量，以粒状聚合物和有机聚合物粘合剂的总重量计，为至少51wt％，或者至少65wt％，或者至少75wt％。在其它可供选择的非限定性实施方案中，粒状聚合物的存在量可以是小于95wt％，或者小于90wt％，或者小于85wt％，以粒状聚合物和有机聚合物粘合剂的总重量计。
本发明中，抛光垫含有粒状聚合物和有机聚合物粘合剂。各种各样适宜的有机聚合物粘合剂已知可以用于本发明。在一个非限定性实施方案中，有机聚合物粘合剂可以选自热塑性有机聚合物粘合剂、交联有机聚合物粘合剂，由互穿聚合物网络组成的有机聚合物粘合剂及其混合物。在另一个非限定性实施方案中，有机聚合物可以选自聚氨酯粘合剂，多环氧化物粘合剂，氨基甲酸酯-改性的多环氧化物粘合剂，和(甲基)丙烯酸-改性的聚氨酯粘合剂，及其混合物。
在一个非限定性实施方案中，本发明的有机聚合物粘合剂可以原地形成。本文和权利要求书中所用的术语“粘合剂的原地制备”，“粘合剂的原地聚合”，“粘合剂的原地形成”及类似的术语是指在粒状聚合物的存在下制备、聚合和/或形成本发明的有机聚合物粘合剂。在一个非限定性实施方案中，可以将有机聚合物粘合剂前体的分子彼此反应，形成有机聚合物粘合剂，同时前体是在粒状聚合物的存在下的。在另一个非限定性实施方案中，可以使用一种以上的有机聚合物粘合剂前体，并且可以将一种前体的分子与另一种前体的分子反应，同时在粒状聚合物的存在下，形成有机聚合物粘合剂。
有机聚合物粘合剂的原地制备可以包括本领域技术人员已知的聚合方法。在可供选择的非限定性实施方案中，聚合物的形成可以是通过缩合反应、自由基引发反应或其的组合。在一个实施方案中，聚合物可以是通过异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物与多胺的缩合而形成的聚氨酯。在另一个实施方案中，聚合物可以是通过氨基甲酸酯-二丙烯酸酯在自由基引发剂的存在下聚合而形成的聚氨酯-丙烯酸酯。在另外一个实施方案中，聚合物可以是通过如前所述的缩合和自由基聚合反应逐步或同时进行而形成的互穿聚合物网络。
可在本发明中使用的适宜的有机聚合物粘合剂前体可以选自本领域技术人员已知的前体，并且可以很宽地变化。非限定性实例可以包括单体、预聚物、树脂及其混合物。在非限定性实施方案中，有机粘合剂前体可以含有催化剂，交联剂，固化剂，溶剂，和其它本领域已知的常规添加剂。
在可供选择的非限定性实施方案中，有机聚合物粘合剂前体可以选自聚氨酯粘合剂前体，多环氧化物粘合剂前体，氨基甲酸酯-改性的多环氧化物粘合剂前体，(甲基)丙烯酸-改性的聚氨酯粘合剂前体，和共聚物及其混合物，在一个非限定性实施方案中，聚氨酯粘合剂前体可以由异氰酸酯官能的物料和非必须地封端异氰酸酯物料与氢官能的物料来制备，其中所说的异氰酸酯官能的物料可以具有至少两个异氰酸酯基团；所说的封端的异氰酸酯物料可以具有至少两个封端的异氰酸酯基团；并且氢官能的物料可以含有至少两个活性氢基团，这些活性氢基团可以与异氰酸酯官能的物料的异氰酸酯基团反应。
可以用于制备有机聚氨酯粘合剂的适宜的异氰酸酯官能的物料、封端异氰酸酯物料、(甲基)丙烯酸酯改性的异氰酸酯和氢官能的物料，其非限定性实例可以分别选自如前面针对粒状聚合物所述的异氰酸酯官能的物料、封端异氰酸酯物料、(甲基)丙烯酸酯改性的异氰酸酯和氢官能的物料。
在另一个非限定性实施方案中，异氰酸酯官能的物料可以含有封端异氰酸酯物料。据信，当将异氰酸酯官能的物料和氢官能的物料合并时，封端异氰酸酯物料的存在可以延迟凝胶化的开始。延迟凝胶化的开始允许有附加的时间来将粒状聚合物和异氰酸酯与氢官能的物料混合在一起。在另一个非限定性实施方案中，封端异氰酸酯物料的存在量可以致使异氰酸酯官能的物料中含有小于50摩尔％或者至少5摩尔％或者含有5摩尔％-40摩尔％的封端异氰酸酯基团，以游离异氰酸酯和封端异氰酸酯基团的总摩尔当量计。
在一个非限定性实施方案中，异氰酸酯官能的物料可以含有(甲基)丙烯酸酯-改性的多官能异氰酸酯物料，其具有至少两个(甲基)丙烯酸酯改性的异氰酸酯基团，如前所述。在另一个非限定性实施方案中，(甲基)丙烯酸酯-改性的异氰酸酯物料的存在量可以是小于60wt％，或者至少5wt％或者5-50wt％，以制备粒状聚氨酯用的异氰酸酯官能的物料计。
在一个非限定性实施方案中，用来制备有机聚氨酯粘合剂前体的异氰酸酯和氢官能的物料中可以含有催化剂。适宜催化剂的非限定性实例可以包括前面针对制备粒状聚氨酯所提及的催化剂，例如但不限于叔胺，例如，三乙胺，和有机金属化合物，如，二月桂酸二丁基锡。在另一个非限定性实施方案中，可以将催化剂掺入氢官能的物料中，然后异氰酸酯与氢官能的物料合并。在可供选择的非限定性实施方案中，催化剂的存在量可以是小于5wt％，或者小于3wt％或者小于1wt％，以异氰酸酯和氢官能的物料的合并的总重量计。用于制备交联聚氨酯粘合剂的物料中，异氰酸酯基团和非必须的封端异氰酸酯基团与活性氢基团的摩尔当量比可以是0.5∶1.0至2.0∶1.0或者0.7∶1.0至1.3∶1.0或者0.8∶1.0至1.2∶1.0。
在本发明的一个非限定性实施方案中，有机聚氨酯粘合剂可以是异氰酸酯官能的物料和水的反应产物，其中所说的异氰酸酯官能的物料可以具有至少两个异氰酸酯基团。适宜的异氰酸酯官能的物料的非限定性实例可以包括前面所提及的异氰酸酯官能的物料的非限定性实例。在另一个非限定性实施方案中，可以将具有至少两个异氰酸酯基团的异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物与水反应，形成可用于本发明的有机聚氨酯粘合剂。适宜的异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物的非限定性实例包括前面描述的预聚物。在一个非限定性实施方案中，异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物可以包括但不限于甲苯二异氰酸酯和聚(四氢呋喃)的反应产物。
本文和权利要求书中所用的术语“与水反应”可以包括向异氰酸酯官能的物料添加水，或者可以包括将异氰酸酯官能的物料与水蒸气、水分或湿气接触。
在一个非限定性实施方案中，可以将粒状聚合物、异氰酸酯官能的物料和非必须的催化剂混合在一起，并且放入敞口模具(例如，没有顶部或盖子的模具)。可以通过机械方式将混合物分布在模具内，以便均匀地填充模具。适宜的机械方式可以包括低压压制或者使用压缩辊。然后，可以将填满的敞口模具放入常温(例如，25℃)或高温(例如，30-90℃)烘箱中一段时间(例如，30分钟至24小时)，在具有一定百分比相对湿度(例如，25-95％)的空气的存在下。
在一个非限定性实施方案中，多环氧化物粘合剂前体可以通过将环氧官能的物料和氢官能的物料反应而制备，其中所说的环氧官能的物料可以具有至少两个环氧基团；并且氢官能的物料可以具有至少两个活性氢基团，这些活性氢基团对环氧官能的物料的环氧基团是反应活性的。适宜的环氧化物和氢官能的物料的非限定性实例可以包括前面提及的针对制备如前所述粒状多环氧化物所用的环氧化物和氢官能的物料。
可以用于制备多环氧化物粘合剂前体的适宜的环氧化物和氢官能的物料，其非限定性实例可以分别选自如前所述的环氧化物和氢官能的物料。
在一个非限定性实施方案中，用于制备多环氧化物粘合剂前体的环氧化物和氢官能的物料中可以含有环氧化物环开环催化剂。适宜催化剂的非限定性实例可以包括前面针对制备粒状多环氧化物时所提及的环氧化物催化剂，如叔胺，例如，三叔丁胺，和四氟硼酸。在一个非限定性实施方案中，可以将催化剂加至氢官能的物料中，然后将环氧化物和氢物料混合在一起。在另一个非限定性实施方案中，环氧化物环开环催化剂的存在量可以是小于5wt％，或者小于3％或1wt％，以环氧化物和氢官能的物料的总重量计。在可供选择的非限定性实施方案中，用于制备多环氧化物粘合剂前体的物料中，环氧基团与活性氢基团的摩尔当量比可以是0.5∶1.0至2.0∶1.0，或者0.7∶1.0至1.3∶1.0或者0.8∶1.0至1.2∶1.0。
适宜的有机聚合物粘合剂前体的非限定性实例可以含有热塑性聚合物。适宜的热塑性聚合物可以选自各种各样本领域技术人员公知的热塑性聚合物，并且可以包括但不限于前面针对热塑性粒状聚合物所提及的聚合物，如热塑性聚(甲基)丙烯酸酯、热塑性聚氨酯及其混合物。
适宜的有机聚合物粘合剂前体的其它非限定性实例可以含有交联聚合物。适宜的交联聚合物可以选自各种各样本领域技术人员公知的交联聚合物，并且可以包括但不限于前面针对交联粒状聚合物所提及的聚合物，如交联聚氨酯、交联多环氧化物、交联的氨基甲酸酯-改性的环氧化物及其混合物。
在一个非限定性实施方案中，有机聚合物粘合剂前体中可以含有常规的添加剂。适宜的常规添加剂的非限定性实例包括前面针对制备粒状聚氨酯和粒状多环氧化物时所描述的那些添加剂，例如但不限于脱模剂、染料和增韧剂。在可供选择的非限定性实施方案中，添加剂的存在量可以总计为小于10wt％，或者小于5wt％，或者小于3wt％，以有机聚合物粘合剂的总重量计。在其它可供选择的非限定性实施方案中，可以将常规添加剂添加至环氧化物或氢官能的物料中的任一种中。
在可供选择的非限定性实施方案中，本发明的抛光垫可以含有至少5wt％或者至少10wt％或者至少15wt％的有机聚合物粘合剂，以粒状聚合物和有机聚合物粘合剂的总重量计。在其它可供选择的非限定性实施方案中，有机聚合物粘合剂在抛光垫中的存在量可以是小于49wt％或者小于35wt％或者小于25wt％，以粒状聚合物和有机聚合物粘合剂的总重量计。
本发明的抛光垫可以通过本领域技术人员已知的各种方法来制备。在一个非限定性实施方案中，抛光垫可以通过多步过程来制备，包括将粒状聚合物和有机粘合剂前体混合在一起，其中所说的有机粘合剂前体含有含有异氰酸酯官能的物料和氢官能的物料。可以将粒状聚合物和前体的混合物聚合或固化，例如，通过施热，形成本发明的抛光垫。如前所述，在粒状聚合物的存在下，将使用前体的有机聚合物粘合剂聚合在本文和权利要求书中称作术语“原地”聚合。
在本发明的一个非限定性实施方案中，粒状聚合物可以含有热塑性粒状聚合物；可以将热塑性粒状聚合物与有机粘合剂前体混合，并且可以在小于粒状热塑性聚合物熔点或熔结点的温度下聚合或固化，以便在所得抛光垫的热塑性颗粒之间没有熔结。在可供选择的非限定性实施方案中，温度可以是小于180℃，或者小于或等于150℃，或者小于或等于135℃。
在另一个非限定性实施方案中，可以将粒状聚合物和有机粘合剂前体的混合物在模具中通过施加压力和热量来聚合，其中所说的条件导致没有熔结。当聚合步骤完成时，可以释放模具所处的压力，然后可以将抛光垫从模具中取出，并且可以将抛光垫进一步加工，例如，切割成各种形状。
本发明的抛光垫可以具有一个或多个工作表面，其中本文和权利要求书中所用的“工作表面”是指垫子的可以与欲抛光制品的表面接触的表面。在一个非限定性实施方案中，欲抛光的制品可以是硅晶片。在一个非限定性实施方案中，抛光垫的工作表面可以具有如下表面特点，例如但不限于沟纹、槽纹、孔眼及其组合。这些表面特点可以增强如下的一种或多种特征(1)抛光乳在抛光垫工作表面和被抛光制品表面之间的移动；(2)将摩擦掉的物料从被抛光物品表面的去除或转移走；或者(3)抛光垫的抛光或平面化效率。
可以通过本领域技术人员已知的方法，将表面特点引入抛光垫的工作面中。在一个非限定性实施方案中，可以将抛光垫的工作表面机械改良，例如，通过摩擦或切割。在另一个非限定性实施方案中，可以在模制过程中将表面特点引入抛光垫的工作表面中，例如，通过给模具提供至少一种具有隆起特点的内表面，使这种隆起的内表面在垫子的形成过程中印入抛光垫的工作表面上。可以使表面特点以无规或均匀图案的形式遍布分布在抛光垫的整个工作表面。表面特点图案的非限定性实例可以包括但不限于螺旋形、圈形、正方形、棋盘格形和类似格栅的图案。
在可供选择的非限定性实施方案中，本发明的抛光垫可以具有至少1微米或者至少5微米或者至少10微米的孔径。在其它可供选择的非限定性实施方案中，抛光垫的孔径可以小于1000微米，或者小于500微米，或者小于100微米。
在一个非限定性实施方案中，粒状聚合物和/或有机聚合物粘合剂中可以含有磨料颗粒。磨料颗粒可以基本上均匀地或非均匀地遍布分布在粒状聚合物和/或有机聚合物粘合剂中。在一个非限定性实施方案中，磨料颗粒可以基本上均匀地遍布分布在粒状聚合物和/或有机聚合物粘合剂中。在可供选择的非限定性实施方案中，磨料颗粒在抛光垫中的存在量可以是小于70wt％，或者至少5wt％，或者5-65wt％，以抛光垫的总重量计。
在可供选择的非限定性实施方案中，磨料颗粒可以是呈单个颗粒、单个颗粒聚集体或单个颗粒与聚集体的组合的形式。在其它可供选择的非限定性实施方案中，磨料颗粒的形状可以包括但不限于球形、短棒形、三角形、菱锥形、圆锥形、规则立方形、不规则立方形及其混合物和/或组合。
总的来说，磨料颗粒的平均颗粒粒度为可以非常宽地变化。在可供选择的非限定性实施方案中，平均颗粒粒度可以是至少0.001微米，或者至少0.01微米，或者至少0.1微米。在其它可供选择的非限定性实施方案中，磨料颗粒的平均颗粒粒度可以是小于50微米，或者小于10微米，或者小于1微米。
在一个非限定性实施方案中，磨料颗粒的平均颗粒粒度可以沿颗粒的最长尺寸来测定。
可用于本发明的适宜的磨料颗粒的非限定性实例可以包括氧化铝，例如但不限于γ-氧化铝，熔凝氧化铝，经过热处理的氧化铝，白色熔凝氧化铝和溶胶-凝胶法生产的氧化铝；碳化硅，例如但不限于绿色碳化硅和黑色碳化硅；二硼化钛；碳化硼；氮化硅；碳化钨；碳化钛；金刚石；氮化硼，例如但不限于立方形氮化硼和六角形氮化硼；石榴石；熔凝氧化铝氧化锆；二氧化硅，例如但不限于煅制二氧化硅；氧化铁；cromia；二氧化铈；氧化锆；二氧化钛；氧化锡；氧化锰；及其混合物。在另一个非限定性实施方案中，磨料颗粒可以选自氧化铝、二氧化硅、氧化铈、氧化锆及其混合物。
在一个非限定性实施方案中，本发明中使用的磨料颗粒在其上可以具有表面改良剂。适宜的表面改良剂的非限定性实例可以包括表面活性剂、偶联剂及其混合物。在一个非限定性实施方案中，可以使用表面活性剂来改进磨料颗粒在可以由其制备粒状聚合物和/或有机聚合物粘合剂的树脂中的分散性。在另一个非限定性实施方案中，可以使用偶联剂来增强磨料颗粒与粒状聚合物的基质和/或与有机聚合物粘合剂的基质的粘合。在另一个非限定性实施方案中，表面改良剂的存在量可以是小于25wt％，或0.5-10wt％，以磨料颗粒和表面改良剂的总重量计。
可在本发明中使用的适宜表面活性剂的非限定性实例可以包括阴离子、阳离子、两性和非离子表面活性剂，例如但不限于金属醇盐，聚亚烷基氧化物，长链脂肪羧酸的盐。可在本发明中使用的适宜偶联剂的非限定性实例可以包括硅烷类，例如但不限于有机硅烷，钛酸盐和锆铝酸盐。在一个非限定性实施方案中，偶联剂可以包括SILQUEST硅烷A-174和A-1230，其可以商购自Witco Corporation。
本发明的抛光垫的形状可以选自但不限于圈形、椭圆形、正方形、矩形和三角形。在一个非限定性实施方案中，抛光垫可以呈连续带的形式。本发明的抛光垫，可以具有宽范围的尺寸和厚度。在一个非限定性实施方案中，圆形抛光垫的直径范围为3.8cm-137cm。在另一个非限定性实施方案中，抛光垫的厚度可以从0.5mm至5mm变化。
在一个非限定性实施方案中，本发明抛光垫可以具有0.5克每立方厘米(g/cc)至1.1g/cc的密度，通过ASTM 1622-88测定。在另一个非限定性实施方案中，抛光垫可以具有的肖氏A硬度值为至少80，或者85-98，并且肖氏D硬度值为至少35，或者85或更小，或者45-80，按照ASTM D 2240测定。
在一个非限定性实施方案中，抛光垫可以含有粒状交联聚氨酯和聚氨酯粘合剂。在本发明的另一个实施方案中，抛光垫可以含有粒状交联多环氧化物和聚氨酯粘合剂。在另一个非限定性实施方案中，抛光垫可以含有粒状交联多环氧化物和多环氧化物粘合剂。在另外一个实施方案中，抛光垫可以含有粒状交联聚氨酯和多环氧化物粘合剂。在另外一个实施方案中，抛光垫可以含有粒状交联聚氨酯、粒状交联多环氧化物及其混合物和聚氨酯粘合剂、多环氧化物粘合剂及其共聚物。
本发明的抛光垫可以参考附图3来描述。在图3中，描述了一种抛光垫6，其一个侧面具有工作表面11，并且在垫的相对的侧面具有基本上平行的背面17。图3中，以放大视图14′进一步详细描绘了工作表面11的一部分14。参考放大视图14′，抛光垫6含有粒状聚合物20，其通过有机聚合物粘合剂26粘合在一起。粒状聚合物20和有机聚合物粘合剂26一起形成工作表面11上的表面孔30，和包埋孔23，其位于工作表面11下面。
不指望得到任何理论支持，据信当使用时，同时抛光或平面化硅晶片的表面，在一个非限定性实施方案中，本发明抛光垫的工作表面的多孔性基本上保持不变。进一步参考图1，随着抛光垫6的工作表面11磨损，例如在抛光或垫子调理过程中，由于位于工作表面11下面的包埋孔23被暴露，新的表面孔30形成。
在一个非限定性实施方案中，本发明的抛光垫可以不用副垫来使用，并且可以直接放在电动抛光工具、机器或装置的压板上。在一个可供选择的实施方案中，本发明的抛光垫可以被包含在抛光垫组件中，其中可以将至少一层衬片粘附在抛光垫的背面。在一个非限定性实施方案中，抛光垫组件可以含有
(a)具有工作表面和背面的抛光垫；(b)具有上表面和下表面的衬片；和(c)介于所说抛光垫背景和所说衬片上表面之间并且与它们接触的粘合机制。
在一个非限定性实施方案中，抛光垫组件中的衬片可以是刚性或柔性的，并且在抛光操作期间可以支持或稳定化或缓冲抛光垫。衬片可以由本领域技术人员已知的材料制造。在可供选择的非限定性实施方案中，衬片可以由有机聚合物材料制造，例如但不限于聚酯，如聚对苯二甲酸亚乙酯片，和聚烯烃，如聚乙烯片和聚丙烯片。
在另一个非限定性实施方案中，本发明抛光垫组件的衬片可以是剥离片，其可以从粘合机制上剥离掉，由此允许抛光垫借助被暴露的粘合机制粘附在另一种表面上，例如，抛光装置的压板上。剥离片是本领域普通技术人员已知的。在一个非限定性实施方案中，剥离片可以由纸或有机聚合物材料制造，例如但不限于聚对苯二甲酸亚乙酯片，聚烯烃，例如，聚乙烯片和聚丙烯片，及氟化聚烯烃，例如，聚四氟乙烯。在另一个非限定性实施方案中，剥离片的上表面可以含有剥离涂层，该剥离涂层可以与粘合机制接触。剥离涂层是本领域技术人员所公知的。剥离涂层的非限定性实例可以包括氟化聚合物和硅氧烷类。
抛光垫组件的粘合机制可以选自粘合剂组件或粘合剂层。粘合剂层可以按照已知的方法来涂敷。在一个非限定性实施方案中，在将抛光垫和衬片挤压在一起之前，可以将粘合剂层涂敷至抛光垫背面和/或衬片上表面。粘合剂层的非限定性实例可以包括接触粘合剂、热塑性粘合剂和可固化粘合剂，例如但不限于热固性粘合剂。
在另一个非限定性实施方案中，粘合剂组件可以含有介于上粘合剂层和下粘合剂层之间的粘合剂载片。粘合剂组件的上粘合剂层可以与抛光垫的背面接触，并且下粘合剂层可以与衬片的上表面接触。粘合剂载片的非限定性实例可以由有机聚合物材料制造，例如但不限于聚酯，例如，聚对苯二甲酸亚乙酯片，和聚烯烃，例如，聚乙烯片和聚丙烯片。在另一个非限定性实施方案中，粘合剂组件的上粘合剂层和下粘合剂层可以选自前面针对粘合剂层所提及的那些粘合剂。在一个非限定性实施方案中，上下粘合剂层可以各自是接触粘合剂。在另一个非限定性实施方案中，粘合剂组件可以是两面或双面涂布带，例如但不限于双面涂布膜带，其商购自3M，Industrial Tape and Specialties Division。
本发明的抛光垫组件，可以参考图1和2来描述。图1的抛光垫组件7包括具有上工作表面11和下背面17的抛光垫33，具有上表面42和下表面45的衬片39，和粘合剂层36，其介于抛光垫33和衬片39之间。粘合剂层36是与抛光垫33背面17和衬片39上表面42同时接触的内粘合剂。
图2的抛光垫组件9包括粘合剂组件48，其介于抛光垫33和衬片39之间。粘合剂组件48由粘合剂载片51组成，其介于上粘合剂层54和下粘合剂层57之间。上粘合剂层54与抛光垫33的下背面17接触，并且下粘合剂层57与衬片39的上表面42接触。图1和2中，抛光垫组件7和9的衬片39的下表面45可以各自粘附于电动抛光机器(未显示)的压板上，通过适宜的方式，例如，粘合机制(未显示)。
在一个非限定性实施方案中，本发明的抛光垫可以与抛光用流体联合使用，如抛光乳，其是本领域已知的。在抛光过程中，可以将抛光用流体放入垫的工作表面与欲抛光的底物的表面之间。在一个非限定性实施方案中，抛光步骤可以包括将抛光垫相对于欲抛光的底物移动。可用于本发明的适宜的抛光用流体的非限定性实例可以包括含有磨料颗粒的乳浆。适宜磨料的非限定性实例可以包括粒状氧化铈、粒状氧化铝和粒状二氧化硅。可在抛光半导体底物中使用的可商购乳浆的非限定性实例可以包括ILD1200和ILD1300，其可商购自Rodel，Incorporated；及Semi-SperseAM100和Semi-Sperse 12，其可商购自CabotMicroelectronics Materials Division。
在一个非限定性实施方案中，本发明的抛光垫可以与副垫层联合使用，形成复合或多层结构。在另一个非限定性实施方案中，副垫层与抛光垫一起使用可以增加抛光垫与欲抛光底物表面之间接触的均匀性。副垫层可以由能够给抛光垫工作表面赋予均匀压力的可压缩材料制作。副垫层的非限定性实例可以包括但不限于聚氨酯浸渗的毡，和由天然橡胶、合成橡胶、热塑性弹性体制作的泡沫片。在一个非限定性实施方案中，副垫层的厚度可以在0.2-2mm范围内。适宜在本发明中使用的可商购获得的副垫层的一个实例可以包括SubaTMIV，其可商购自Rodel，Incorporated。
本发明将在以下的实施例中作更具体地描述，这些实施例仅是举例说明性的，因为许多改进和变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。除非有另外的说明，所有份数和所有的百分数都以重量计。
实施例A、B、C和D制备粒状交联聚合物实施例A由表A所列的成分制备粒状交联聚氨酯。使用此粒状交联聚氨酯制备抛光垫，如实施例1和2中所进一步描述的。
表A成分 重量(g)原料1二胺固化剂(a) 22.5二胺固化剂(b) 8.8表面活性剂(c) 0.1原料2异氰酸酯官能的预聚物(d) 68.5(a)LONZACURE MCDEA二胺固化剂，获得自Air Products andChemicals，Inc，其描述为亚甲基双(氯二乙基苯胺)。
(b)VERSALINK P-650聚(四亚甲基二醇)二胺固化剂，获得自AirProducts and Chemicals，Inc。
(c)PLURONIC F108表面活性剂，获得自BASF Corporation.
(d)ARITHANE PHP-75D预聚物，获得自Air Products andChemicals，Inc，其描述为甲苯二异氰酸酯和聚(四亚甲基二醇)的异氰酸酯官能的反应产物。
将原料1添加至敞口容器中，并且放在温度设定为90℃的热平板上，直至容器的内容物变得熔融。然后，将原料2添加至仍然在热平板上的容器中，并且用电机驱动型叶轮将内容物彻底混合直至均匀。然后，将容器的内容物缓慢倾入400g的80℃去离子水中，同时剧烈搅拌去离子水。当容器的内容物添加完毕后，继续剧烈搅拌去离子水另外10分钟，接着借助于过滤分离所形成的粒状交联聚氨酯。将所分离的粒状交联聚氨酯在130℃烘箱中干燥2小时。
将干燥的粒状交联聚氨酯，使用堆叠的筛网分级，筛网的目径从堆叠的顶部至底部为40目(420微米筛孔)，50目(297微米筛孔)，70目(210微米筛孔)和140目(105微米筛孔)。从每个筛网上独立地收集粒状材料。从例如70目筛网上收集的粒状材料经测定，其颗粒粒度范围为约210-297微米，以50目和70目筛网的筛孔径为基础。
实施例B由表B所列的成分制备粒状交联多环氧化物。使用此粒状交联多环氧化物来制备抛光垫，如实施例3和4中所进一步描述的。
表B成分 重量(g)原料1多胺固化剂(e) 40.9表面活性剂(c) 1.0异丙醇溶剂 15.8溶剂(f)11.9原料2环氧树脂(g)58.1
(e)VERSAMID 253多胺-聚酰胺固化剂，获得自Cognis Corp.
(f)DOWANOL PM丙二醇一甲基醚，获得自Dow Chemical.
(g)EPON 880环氧树脂，获得自Shell Chemical.
将原料1添加至敞口容器中，并且用电机驱动型叶轮在60℃下搅拌，直至所有组分视觉观察已经溶解并且形成均匀混合物，接着冷却至室温(约25℃)。然后，将原料2添加至容器中，并且将内容物进一步混合直至均匀。然后，将容器的内容物缓慢倾入300g的80℃去离子水中，同时剧烈搅拌去离子水。当容器的内容物添加完毕后，继续剧烈搅拌去离子水另外2小时，接着借助于过滤分离所形成的粒状交联多环氧化物。将所分离的粒状交联多环氧化物在100℃烘箱中干燥过夜。
将干燥的粒状交联多环氧化物，使用如实施例A所述的堆叠的筛网分级。从每个筛网上独立地收集粒状交联多环氧化物。
实施例C由表C所列的成分制备粒状交联聚氨酯。使用此粒状交联聚氨酯制备抛光垫，如实施例5所进一步描述的。
表C成分 重量(g)原料1二胺固化剂(a)810表面活性剂(c)30.6甲基异丁基酮溶剂 822原料2异氰酸酯官能的预聚物(d) 2112将原料1添加至敞口容器中，并且在热板上搅拌温热，直至容器的内容物达到35℃。在此温度下继续搅拌直至成分形成均相溶液。然后将容器从热板上撤下。使用水浴将原料2温热至55℃，然后添加至原料1中。将内容物用电机驱动型叶轮混合3分钟直至均匀。然后，立即将容器的内容物倾倒入10Kg的40℃去离子水中，同时剧烈搅拌去离子水。当容器的内容物添加完毕后，继续剧烈搅拌去离子水另外60分钟。将湿的粒状交联聚氨酯，使用堆叠的筛网分级，筛网的目径从堆叠的顶部至底部为50目(300微米筛孔)和140目(105微米筛孔)。将从140目筛网上分离的粒状交联聚氨酯在80℃烘箱中干燥过夜。
实施例D由表D所列的成分制备粒状交联聚氨酯。使用此粒状交联聚氨酯制备抛光垫，如实施例12中所进一步描述的。
表D成分 重量(g原料1二胺固化剂(a) 1050表面活性剂(c) 31.5甲基异丁基酮溶剂860原料2异氰酸酯官能的预聚(d) 1570脂族多异氰酸酯(j) 446(j)DESMODUR N 3300脂族多异氰酸酯，获得自BayerCorporation，Coatings and Colorants Division，其描述为以六亚甲基二异氰酸酯为基料的多官能脂族异氰酸酯树脂。
将原料1添加至敞口容器中，并且在热板上搅拌温热，直至容器的内容物达到35℃。在此温度下继续搅拌直至成分形成均相溶液。然后将容器从热板上撤下。在搅拌条件下，使用水浴将原料2温热至55℃，然后添加至原料1中。将内容物用电机驱动型叶轮混合2分钟直至均匀。然后，立即将容器的内容物倾倒入10Kg的30℃去离子水中，同时剧烈搅拌去离子水。当容器的内容物添加完毕后，继续剧烈搅拌去离子水另外30分钟。将湿的粒状交联聚氨酯，使用堆叠的筛网分级，筛网的目径从堆叠的顶部至底部为50目(300微米筛孔)和140目(105微米筛孔)。将从140目筛网上分离的粒状交联聚氨酯在80℃烘箱中干燥过夜。
实施例制备抛光垫实施例1由下表1中汇总的成分制备含有粒状交联聚氨酯和交联聚氨酯粘合剂的抛光垫。实施例1抛光垫的物理数据汇总于表5中。
表1成分重量(g)原料1实施例A的粒状交联聚氨酯(h)5.2异氰酸酯官能的预聚物(d) 1.23原料2实施例A的粒状交联聚氨酯 2.0二胺固化剂(a) 0.41二胺固化剂(b) 0.16(h)从系列堆叠筛网的70目筛网上收集的实施例A的粒状交联聚氨酯，其中所说的系列堆叠筛网从顶部至底部为40目，50目，70目和140目，并且因此经测定具有的颗粒粒度范围为210-297微米。
将原料1和2各自分开地使用不锈钢铲手动混合直至均匀。然后将原料1和2的均匀混合物在适宜的容器中合并，并且借助于电动机驱动型叶轮混合在一起。然后将合并的原料1和2的6.5克份引入1.6毫米深的直径8.3厘米敞口圆形模具。将模具关闭并且在907Kg向下力和135℃条件下放入压机中30分钟的时间。将模具从压机中取出并且允许冷却至室温(约25℃)，接着将抛光垫从模具中脱模。
实施例2由下表2中汇总的成分制备含有粒状交联聚氨酯和交联多环氧化物粘合剂的抛光垫。实施例2抛光垫的物理数据汇总于表5中。
表2成分 重量(g)原料1环氧树脂(g) 1.1多胺固化剂(e)0.74异丙醇溶剂 1. 9丙二醇一甲基醚溶剂(f)1.44原料2实施例A的粒状交联聚氨酯(h) 7.2将原料1在适宜的容器中使用不锈钢铲手动混合直至均匀。将原料2添加至原料1的均匀混合物中，接着借助于电机驱动型叶轮进一步混合。然后将合并的原料1和2的7.2克份引入如实施例1所述的敞口圆形模具中。将模具关闭并且在907Kg向下力和120℃条件下放入压机中30分钟的时间。将模具从压机中取出并且允许冷却至室温(约25℃)，接着将抛光垫从模具中脱模。然后将脱模的抛光垫在120℃温度下进行1小时的后固化。
实施例3由下表3中汇总的成分制备含有粒状交联多环氧化物和交联多环氧化物粘合剂的抛光垫。实施例3抛光垫的物理数据汇总于表5中。
表3成分 重量(g原料1环氧树脂(g) 1.2多胺固化剂(e) 0.82异丙醇溶剂2.1丙二醇一甲基醚溶剂(f) 1.6原料2实施例B的粒状交联多环氧化物(i)7.2(i)从系列堆叠筛网的70目筛网上收集的实施例B的粒状交联多环氧化物，其中所说的系列堆叠筛网从顶部至顶部为40目，50目，70目和140目，并且因此经测定具有的颗粒粒度范围为210-297微米。
将原料1在适宜的容器中使用不锈钢铲手动混合直至均匀。然后将原料2添加至原料1的均匀混合物中，接着借助于电机驱动型叶轮进一步混合。然后将合并的原料1和2的7.2克份引入如实施例1所述的敞口圆形模具中。将模具关闭并且在907Kg向下力和120℃条件下放入压机中30分钟的时间。将模具从压机中取出并且允许冷却至室温(约25C)，接着将抛光垫从模具中脱模。然后将脱模的抛光垫在120℃温度下进行1小时的后固化。
实施例4由下表4中汇总的成分制备含有粒状交联多环氧化物和交联聚氨酯粘合剂的抛光垫。实施例4抛光垫的物理数据汇总于表5中。
表4成分重量(g)原料1实施例B的粒状交联多环氧化物 5.0异氰酸酯官能的预聚物(d) 1.5原料2实施例B的粒状交联多环氧化物(i)3.3二胺固化剂(a) 0.57丙酮溶剂 2.0
将原料1和2各自分开地使用不锈钢铲手动混合直至均匀。然后将原料1和2的均匀混合物在适宜的容器中合并，并且借助于电机驱动型叶轮混合在一起。然后将合并的原料1和2的7.7克份引入如实施例1所述的敞口圆形模具中。将模具关闭并且在907Kg向下力和120℃条件下放入压机中30分钟的时间。将模具从压机中取出并且允许冷却至室温(约25℃)，接着将抛光垫从模具中脱模。将脱模的抛光垫在120℃温度下进行后固化1小时。
实施例5由下表5中汇总的成分制备含有粒状交联聚氨酯和交联聚氨酯粘合剂的抛光垫。实施例5的抛光垫的物理数据汇总于表5中。
表5成分 重量(g)原料1实施例C的粒状交联聚氨酯 918原料2异氰酸酯官能的预聚物(d) 265脂族多异氰酸酯(j)8.5添加剂(k)8.5丙酮溶剂 62(j)DESMODUR N 3300脂族多异氰酸酯，获得自BayerCorporation，Coatings and Colorants Division，其描述为以六亚甲基二异氰酸酯为基料的多官能脂族异氰酸酯树脂。
(k)LancoPP1362D微米化改性的聚丙烯蜡，获得自The LubrizolCorporation。
将原料2使用电机驱动型不锈钢叶轮混合直至均匀。然后将原料2的均匀混合物与原料1在适宜的容器中合并以及借助于电机驱动型混合器混合在一起。然后将合并的原料1和2的1040克份引入26″×26″扁平模具中。将模具在常温下送入一对辊之间，形成0.100″厚的片。将此片在25℃和80％RH下固化18小时，接着在130℃下固化1小时。从片中切割出22.5″直径的圆形垫。使用研磨机使垫的上表面和下表面平行。
表6抛光垫物理特性
(1)密度，按照美国标准测试法(ASTM)D 1622-88测定。
(m)孔体积，按照ASTM D 4284-88测定，使用来自Micromeritics的Autopore III汞孔度计，并且在以下条件下接触角140；汞表面张力480达因/cm；且在50毫米汞柱的真空下将抛光垫样品脱气。
(n)％孔体积，由以下等式计算100×(密度)×(孔体积)。
(o)平均孔径，使用来自Micromeritics的Autopore III汞孔度计测定，在如前针对测定孔体积时所提及的条件下。
(p)肖氏A和肖氏D硬度，按照ASTM D 2240-91测定。
肖氏A硬度值超过80并且肖氏D硬度值超过35通常被认为是合意的。
实施例6-9由下表7中汇总的成分制备含有粒状交联聚氨酯和交联聚氨酯粘合剂的抛光垫。实施例6-9抛光垫的物理数据汇总于表8中。
表7实施例6 7 8 9成分重量(g)原料1实施例C的粒状交联聚氨酯 5.72 5.39 5.06 6.51异氰酸酯官能的预聚物(d) 1.35 1.69 2.04 3.32丙酮溶剂 1.11.1 1.1 1.2原料2实施例C的粒状交联聚氨酯 2.20 2.1 0 2.00 2.52二胺固化剂(a)0.45 0.56 0.68 1.11二胺固化剂(b)0.18 0.22 0.26 0.43丙酮溶剂 1.11.1 1.1 1.2将原料1和2各自分开地使用不锈钢铲手动混合直至均匀。然后将原料1和2的均匀混合物在适宜的容器中合并，并且借助于电机驱动型叶轮混合在一起。然后将合并的原料1和2的一部分引入1.6毫米深的8.3直径厘米敞口圆形模具中。将模具关闭并且通过挤压将内容物压平。然后将填充满的模具放入120℃烘箱中30分钟。然后将模具从烘箱中取出并且允许冷却至室温(约25℃)，接着将抛光垫从模具中脱模。然后将垫子返回120℃烘箱中附加一小时，以便完成固化。
表8抛光垫物理特性
(q)分析针对具有表观直径8-150微米的孔进行。
(r)％乳浆吸收率使用以下方法测定切割抛光垫的1英寸×3英寸试样并且预称重，精确至0.001克。然后将试样浸入CMP乳浆(即，ILD1300，Rodel，Inc.，Newark，DE)的容器中，在23+/-1℃下保持24小时。24小时结束时，从乳浆中取出试样，除去表面多余的乳浆，并且将湿的试样立即称重，精确至0.001克。％乳浆吸收率如下计算 实施例10将实施例5的抛光垫制造成抛光垫组件，通过向抛光垫的一个表面涂敷双面涂布膜带和剥离衬层。
实施例11建造双层抛光垫，通过将实施例6的抛光垫组件固定在22.5″直径聚氨酯泡沫片上。除去实施例6抛光垫组件的剥离衬层，暴露粘合剂。然后将抛光垫组件用此粘合剂与直径22.5″、厚度1/16″且密度0.46g/cm3的聚氨酯泡沫圆片牢固地粘合。用剥离衬层将双面涂布膜带涂敷至聚氨酯泡沫的剩余面上。
实施例12由下表9中汇总的成分制备含有粒状交联聚氨酯和交联聚氨酯粘合剂的抛光垫。
表9成分重量(g)原料1实施例D的粒状交联聚氨酯 2337原料2异氰酸酯官能的预聚物(d) 410.4脂族多异氰酸酯(j)102.6催化剂(s)0.25丙酮溶剂 120
(j)DESMODUR N 3300脂族多异氰酸酯，获得自BayerCorporation，Coatings and Colorants Division，其描述为以六亚甲基二异氰酸酯为基料的多官能脂族异氰酸酯树脂。
(s)二月桂酸二丁基锡95％，获得自Sigma-Aldrich Corporation.
将原料2使用电机驱动型不锈钢叶轮混合直至均匀。然后将原料2的均匀混合物与原料1在适宜的容器中合并并且借助于电动机驱动型混合器混合在一起直至均匀。接下来，将合并的原料1和2的930克份引入至三个26″×26″扁平模具的每个模具上。在常温下将模具送入一对辊之间。形成三个0.100″厚的片。将片在25℃和80％RH下固化18小时接着在130℃下固化1小时。然后从片中切割出22.5″直径的圆形垫，使用研磨机使垫的上表面和下表面平行。
本发明参考具体的实施方案进行了描述。这些详细描述不是对本发明范围的限制，而是本发明的范围包含在所附的权利要求书中。
权利要求
1.一种抛光垫，含有(a)粒状聚合物，选自热塑性粒状聚合物、交联粒状聚合物、由互穿聚合物网络组成的粒状聚合物及其混合物；和(b)有机聚合物粘合剂，选自热塑性有机聚合物粘合剂、交联有机聚合物粘合剂、由互穿聚合物网络组成的有机聚合物粘合剂及其混合物。
2.权利要求1的抛光垫，其中所说的粒状聚合物是基本上实心的。
3.权利要求1的抛光垫，其中所说的粒状聚合物选自聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚乙烯，聚丙烯，尼龙，聚碳酸酯，聚酯，聚(甲基)丙烯酸酯，聚醚，多环氧化物，聚酰胺，聚氨酯，聚苯乙烯，聚酰亚胺，聚砜及其混合物。
4.权利要求1的抛光垫，其中所说的有机聚合物粘合剂选自聚氨酯粘合剂，多环氧化物粘合剂，氨基甲酸酯-改性的多环氧化物粘合剂，(甲基)丙烯酸-改性的聚氨酯粘合剂及其混合物。
5.权利要求1的抛光垫，其中所说的粒状聚合物的平均颗粒粒度为20微米-500微米。
6.权利要求1的抛光垫，其中所说的粒状聚合物在所说抛光垫中以主要量存在，并且所说的有机聚合物粘合剂在所说抛光垫中以次要量存在。
7.权利要求1的抛光垫，其中所说的抛光垫具有平均孔径为1-1000微米。
8.权利要求1的抛光垫，其中所说的粒状聚合物和所说的有机聚合物粘合剂基本上均匀地遍布分布在所说垫的工作表面中，并且所说的垫具有％孔体积为2体积％-50体积％，以所说抛光垫的总体积计。
9.权利要求1的抛光垫，其中所说的有机聚合物粘合剂是原地制备的。
10.权利要求9的抛光垫，其中所说的原地制备包括有机聚合物粘合剂前体。
11.权利要求10的抛光垫，其中所说的有机聚合物粘合剂前体选自聚氨酯粘合剂前体，多环氧化物粘合剂前体，氨基甲酸酯-改性的多环氧化物粘合剂前体，(甲基)丙烯酸-改性的聚氨酯粘合剂前体及其混合物。
12.权利要求1的抛光垫，其中所说的抛光垫具有工作表面，所说的工作表面具有选自沟纹、槽纹、孔眼及其组合的表面特点。
13.权利要求1的抛光垫，其中所说粒状聚合物和所说有机聚合物粘合剂的至少一种还含有磨料颗粒。
14.权利要求13的抛光垫，其中所说的磨料颗粒选自氧化铝，碳化硅，二硼化钛，碳化硼，氮化硅，碳化钨，碳化钛，金刚石，氮化硼，石榴石，熔凝氧化铝氧化锆，二氧化硅，氧化铁，氧化铬，二氧化铈，氧化锆，二氧化钛，氧化锡，氧化锰及其混合物。
15.权利要求1的抛光垫，其中所说的垫吸收2％体积-50％体积的乳浆，以垫子的总体积计。
16.一种抛光垫，含有(a)粒状聚合物，选自热塑性粒状聚合物、交联粒状聚合物、由互穿聚合物网络组成的粒状聚合物及其混合物；和(b)有机聚合物粘合剂，选自热塑性有机聚合物粘合剂、交联有机聚合物粘合剂、互穿聚合物网络及其组合，其中所说的有机聚合物粘合剂是原地形成的。
17.权利要求16的抛光垫，其中所说的粒状聚合物选自聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚乙烯，聚丙烯，尼龙，聚碳酸酯，聚酯，聚(甲基)丙烯酸酯，聚醚，聚酰胺，聚氨酯，聚苯乙烯，聚酰亚胺，聚砜及其混合物。
18.权利要求16的抛光垫，其中所说的粒状聚合物的平均颗粒粒度为20微米-500微米。
19.权利要求16的抛光垫，其中所说的有机聚合物粘合剂选自聚氨酯粘合剂，多环氧化物粘合剂，氨基甲酸酯-改性的多环氧化物粘合剂和(甲基)丙烯酸-改性的聚氨酯。
20.权利要求16的抛光垫，其中所说的粒状聚合物在所说抛光垫中的存在量为51wt％-95wt％，以所说粒状聚合物和所说有机聚合物粘合剂的总重量计；并且所说的有机聚合物粘合剂在所说抛光垫中的存在量为5wt％-49wt％，以所说粒状聚合物和所说有机聚合物粘合剂的总重量计。
21.权利要求16的抛光垫，其中所说的抛光垫具有平均孔径为1-1000微米。
22.权利要求16的抛光垫，其中所说的垫具有工作表面并且其中所说的粒状聚合物和所说的有机聚合物粘合剂进一步均匀地遍布分布在所说垫的所说工作表面中，并且所说的垫具有％孔体积为2体积％-50体积％，以所说抛光垫的总体积计。
23.权利要求16的抛光垫，其中所说的有机聚合物粘合剂是原地制备的。
24.权利要求23的抛光垫，其中所说的原地制备包括有机聚合物粘合剂前体。
25.权利要求24的抛光垫，其中所说的有机聚合物粘合剂前体选自聚氨酯粘合剂前体，多环氧化物粘合剂前体，氨基甲酸酯-改性的多环氧化物粘合剂前体，(甲基)丙烯酸-改性的聚氨酯粘合剂前体及其混合物。
26.权利要求16的抛光垫，其中所说的抛光垫具有工作表面，所说的工作表面具有选自沟纹、槽纹、孔眼及其组合的表面特点。
27.权利要求16的抛光垫，其中所说粒状聚合物和所说有机聚合物粘合剂的至少一种还含有磨料颗粒。
28.权利要求27的抛光垫，其中所说的磨料颗粒选自氧化铝，碳化硅，二硼化钛，碳化硼，氮化硅，碳化钨，碳化钛，金刚石，氮化硼，石榴石，熔凝氧化铝氧化锆，二氧化硅，氧化铁，氧化铬，二氧化铈，氧化锆，二氧化钛，氧化锡，氧化锰及其混合物。
29.一种抛光垫组件，含有(a)具有工作表面和背面的抛光垫；(b)具有上表面和下表面的衬片；和(c)介于所述抛光垫背面和所述衬片上表面之间的粘合机制及与所说抛光垫背面接触和所说衬片上表面接触的粘合机制，其中所说的抛光垫含有(i)粒状聚合物热塑性粒状聚合物、交联粒状聚合物、由互穿聚合物网络组成的粒状聚合物及其混合物；和(ii)有机聚合物粘合剂，选自热塑性有机聚合物粘合剂、交联有机聚合物粘合剂、由互穿聚合物网络组成的有机聚合物粘合剂及其混合物。
30.权利要求29的抛光垫组件，其中所说的粘合机制选自粘合剂组件，含有与所说抛光垫背面接触的上粘合剂层、与所说衬片上表面接触的下粘合剂层和介于所说上下粘合剂层之间的粘合剂载片；和粘合剂层。
31.一种制备含有粒状聚合物和有机聚合物粘合剂的抛光垫的方法，包括将有机聚合物粘合剂前体在所说粒状聚合物的直接存在下反应的步骤。
32.权利要求31的方法，其中所说的前体选自单体、预聚物、树脂及其混合物。
33.一种将底物化学机械平面化的方法，包括将所说的底物与抛光垫接触的步骤，其中所说的垫含有粒状聚合物和将所说粒状聚合物粘合在一起的有机聚合物粘合剂，并且其中所说的有机聚合物粘合剂通过将至少一种有机聚合物粘合剂前体在所说粒状聚合物的存在下化学反应来制备，并且其中所说的粒状聚合物和所说的有机聚合物粘合剂基本上均匀地遍布分布在所说垫的工作表面中，并且所说的垫具有％孔体积为2体积％-50体积％，以所说抛光垫的总体积计。
34.权利要求33的方法，其中所说的前体选自单体、预聚物、树脂及其混合物。
35.一种抛光垫，含有粒状聚合物，其中所说的粒状聚合物被保持在一起，同时所说的粒状聚合物的颗粒基本上没有熔结。
36.权利要求35的抛光垫，还含有有机聚合物粘合剂。
37.权利要求35的抛光垫，其中所说的粒状聚合物选自热塑性粒状聚合物、交联粒状聚合物、由互穿聚合物网络组成的粒状聚合物及其混合物。
38.权利要求36的抛光垫，其中所说的有机聚合物粘合剂选自热塑性有机聚合物粘合剂、交联有机聚合物粘合剂、互穿聚合物网络及其混合物。
39.权利要求35的抛光垫，其中所说的粒状聚合物选自聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚乙烯，聚丙烯，尼龙，聚碳酸酯，聚酯，聚(甲基)丙烯酸酯，聚醚，聚酰胺，聚氨酯，多环氧化物，聚苯乙烯，聚酰亚胺，聚砜及其混合物。
40.权利要求35的抛光垫，其中所说的粒状聚合物的平均颗粒粒度为20微米-500微米。
41.权利要求36的抛光垫，其中所说的有机聚合物粘合剂选自聚氨酯粘合剂，多环氧化物粘合剂，氨基甲酸酯-改性的多环氧化物粘合剂，(甲基)丙烯酸-改性的聚氨酯粘合剂及其混合物。
42.权利要求36的抛光垫，其中所说的粒状聚合物在所说抛光垫中的存在量为51wt％-95wt％，以所说粒状聚合物和所说有机聚合物粘合剂的总重量计；并且所说的有机聚合物粘合剂在所说抛光垫中的存在量为5wt％-49wt％，以所说粒状聚合物和所说有机聚合物粘合剂的总重量计。
43.权利要求35的抛光垫，其中所说的抛光垫具有平均孔径为1-1000微米。
44.权利要求36的抛光垫，其中所说的粒状聚合物和所说的有机聚合物粘合剂基本上均匀地遍布分布在所说垫的工作表面中，并且所说的垫具有％孔体积为2体积％-50体积％，以所说抛光垫的总体积计。
45.权利要求36的抛光垫，其中所说的有机聚合物粘合剂是原地制备的。
46.权利要求45的抛光垫，其中所说的原地制备包括有机聚合物粘合剂前体。
47.权利要求35的抛光垫，其中所说的抛光垫具有工作表面，所说的工作表面具有选自沟纹、槽纹、孔眼及其组合的表面特点。
48.权利要求36的抛光垫，其中所说粒状聚合物和所说有机聚合物粘合剂的至少一种还含有磨料颗粒。
49.权利要求48的抛光垫，其中所说的磨料颗粒选自氧化铝，碳化硅，二硼化钛，碳化硼，氮化硅，碳化钨，碳化钛，金刚石，氮化硼，石榴石，熔凝氧化铝氧化锆，二氧化硅，氧化铁，氧化铬，二氧化铈，氧化锆，二氧化钛，氧化锡，氧化锰及其混合物。
全文摘要
本发明描述一种抛光垫，其含有(a)可以选自粒状热塑性聚合物(例如，粒状热塑性聚氨酯)、粒状交联聚合物(例如，粒状交联聚氨酯和/或粒状交联多环氧化物)及其混合物的粒状聚合物；和(b)有机聚合物粘合剂(例如，聚氨酯粘合剂和/或多环氧化物粘合剂)，其可以将粒状聚合物粘合在一起，其中所说的有机聚合物粘合剂可以原地制备。粒状聚合物和有机聚合物粘合剂可以进一步遍布分布在抛光垫的工作表面中，并且抛光垫具有2体积％－50体积％的％孔体积，以所说抛光垫的总体积计。
文档编号B24B37/04GK1615348SQ02827213
公开日2005年5月11日 申请日期2002年12月18日 优先权日2001年12月20日
发明者W·C·阿里森, R·G·斯威舍, A·E·万格 申请人:Ppg工业俄亥俄公司