P拋光墊中存在顯著挑戰(zhàn)。引入可以由于預聚物 與固化劑系統(tǒng)的反應放熱而膨脹的未膨脹聚合微球體不僅降低材料粘度以易于加工，而且 得到較好產(chǎn)物一致性和較高產(chǎn)率。
[0040]在生產(chǎn)期間，液體聚氨基甲酸酯材料具有Τ膠疑溫度并且含有流體填充聚合微球體。 流體填充聚合微球體是預膨脹與未膨脹流體填充聚合微球體的摻合物。預膨脹和未膨脹流 體填充聚合微球體各自具有溫度，其中所述預膨脹和未膨脹流體填充聚合微球體的直 徑在等于或高于所述1?齡溫度的溫度下增加。另外，其具有Tg*：溫度，其中氣體穿過流體填充 聚合微球體離開以減小聚合微球體的直徑。因為這可以在聚合物基質中形成大氣泡，并且 大氣泡可能導致拋光缺陷，所以在T影:溫度或高于T影:溫度下澆注并不是期望的情況。為了 使未膨脹聚合微球體增長，重要的是所述未膨脹流體填充聚合微球體的溫度小于液體 聚氨基甲酸酯材料的Τ膠疑溫度。有利的是，未膨脹流體填充聚合微球體的溫度比液體聚 氨基甲酸酯材料的Τ膠疑溫度小至少5°C。有利的是，未膨脹流體填充聚合微球體的溫度比 液體聚氨基甲酸酯材料的T臟I溫度小至少10°C。由于預膨脹的微球體已經(jīng)具有有效的平均 直徑，故不需要進一步增長，并且預膨脹流體填充聚合微球體的溫度任選地小于液體聚 氨基甲酸酯材料的Τ膠疑溫度。
[0041] 隨后澆注含有預膨脹與未膨脹流體填充聚合微球體摻合物的液體聚氨基甲酸酯 材料使異氰酸酯封端的分子與固化劑反應。來自反應的放熱熱量將液體聚氨基甲酸酯材料 中的預膨脹與未膨脹流體填充聚合微球體摻合物加熱到至少為所述未膨脹流體填充聚合 微球體??齡的溫度，以增加所述未膨脹流體填充聚合微球體的直徑。優(yōu)選地，此放熱熱量是 推動聚合微球體膨脹的主要熱源。加熱達到小于Τ影:溫度的溫度，其中氣體穿過預膨脹和未 膨脹流體填充聚合微球體離開。此加熱在液體聚氨基甲酸酯材料中形成預膨脹與膨脹流體 填充聚合微球體摻合物。任選地，在澆注之前在液體聚氨基甲酸酯材料中混合預膨脹與未 膨脹聚合微球體摻合物改良聚合微球體分布的均勻性。
[0042] 使液體聚氨基甲酸酯材料中的預膨脹與膨脹流體填充聚合微球體摻合物固化使 所述液體聚氨基甲酸酯材料固體化成含有所述預膨脹和膨脹流體填充聚合微球體的聚氨 基甲酸酯基質。隨后通過切削、打磨、開槽、穿孔和添加子墊將固化的含有預膨脹和膨脹流 體填充聚合微球體的聚氨基甲酸酯基質修整成拋光墊產(chǎn)生成品。舉例來說，當澆注到模具 中時，有可能將拋光墊切削成多個聚氨基甲酸酯片材，隨后由所述聚氨基甲酸酯片材形成 拋光墊。拋光墊中預膨脹和膨脹流體填充聚合微球體的最終直徑小于在空氣中由Τ影:溫度 實現(xiàn)的直徑，并且預膨脹和未膨脹流體填充聚合微球體中所含有的大部分流體保持在所述 預膨脹和膨脹流體填充聚合微球體中。
[0043] 另外，重要的是液體聚氨基甲酸酯材料具有低粘度以促進澆注成恒定產(chǎn)物配置。 形成預膨脹與未膨脹聚合微球體摻合物降低粘度以促進澆注。這在圍繞如用以在拋光墊中 形成透明窗的透明塊的物件澆注時尤其重要。僅預膨脹混合物可能缺乏傾注成簡單形狀所 需的粘度。僅未膨脹混合物可能由于未膨脹微球體的大膨脹而在餅中產(chǎn)生顯著應力。這些 應力可以產(chǎn)生斷裂或破裂的聚合基質。此外，有利的是使未膨脹聚合微球體膨脹所需的大 部分熱量來源于用以產(chǎn)生聚合基質的放熱反應。然而，相對粘度為1.1到7的預膨脹與未膨 脹聚合微球體摻合物可以具有足以用于澆注的粘度以及足以產(chǎn)生充分孔隙率的放熱熱量。 優(yōu)選地，3到7的相對粘度提供可澆注性與孔隙大小的平衡組合。此外，增加未膨脹比預膨脹 聚合微球體的比例降低粘度以改良可澆注性，但增加餅中的殘余應力，所述殘余應力可能 造成餅爆開和其它缺陷。類似地，增加預膨脹比未膨脹聚合微球體的比例可能增加粘度以 使得澆注更困難。
[0044] ^lj
[0045] 實例 1
[0046] 表1列舉兩個比較實例C1和C2以及兩個本發(fā)明實例1和2的拋光層組成。所用異氰 酸酯封端的預聚物是可商購自科聚亞公司（Chemtura Corporation)的Adi.p_reflje_?L325，其 典型未反應異氰酸酯（N⑶）是9.1重量％。固化劑系統(tǒng)是4, V -亞甲基-雙（2-氯苯胺） (MbOCA)或MbOCA與Voralux'DHF 505的組合，所述Voralux?HF 505是具有六個羥基官能團 并且11為約11，000的高分子量(111〇16(311131￥618111:，]\11)多官能性多元醇固化劑。由預聚物 中總活性氫(在固化劑系統(tǒng)中呈胺和羥基官能團形式）比異氰酸酯官能團的摩爾比率所計 算的反應化學計量對所有實例都是0.87。將預膨脹(DE)和無水未膨脹(DU)的流體填充聚合 微球體兩者與預聚物混合以形成預摻合物。均為DE級別的Bxp·ee_ 551DE40d42、 Expaocel⑩4 6 1D E 2 0 d 7 0和D U級別的Expance詠031DU40可商購自阿克蘇諾貝爾 (AkzoNobel)。預摻合物(預聚物與聚合微球體的混合物）中總聚合微球體的量在2.2到5.25 重量％內變化。
[0047] 表1:
[0048]
[0049] Adiprt'nc·:?是科聚亞公司的氨基甲酸酯預聚物產(chǎn)品。
[0050] Adiprene 1^325是出2101/^01與聚四亞甲基醚二醇（PTMEG)的氨基甲酸酯預聚物， 其具有8.95到9.25wt %的未反應NC0。
[0051 ] *551DE40d42，**461DE20d70，和***031DE40
[0052] 551DE40d42、461DE20d70和031DE40是由阿克蘇諾貝爾以商標名Expsnce!普制造的 流體填充聚合微球體。
[0053] 所有墊實例的拋光層用圓形（1010)和徑向（R32)重疊凹槽（1010+R32)進行最終加 工。將1.02mm(40密耳)厚的Suba? IV子墊堆疊到拋光層上。圓形1010凹槽的寬度是0.51mm (20密耳），深度是0.76mm(30密耳），并且節(jié)距是3.05mm(120密耳）。1?-32徑向凹槽是32個均 勻間隔開的寬度為〇.76mm(30密耳)并且深度為0.81mm(32密耳)的徑向凹槽。
[0054] 所用衆(zhòng)料是可商購自霓塔哈斯公司(Nitta Haas Incorporated)的基于煙霧狀二 氧化硅的ILD3225漿料，其平均粒度是約0. Ιμπι，在拋光使用點(point ofuse，P0U)用去離子 水以1:1比率稀釋到12.5wt%研磨劑。在應用材料(Applied Materials)的300mm CMP拋光 系統(tǒng)Rdlcxion Φ上進行拋光。下文概括拋光條件。
[0055]拋光條件：
[0056] #漿料：1〇)3225(用01水1:1稀釋到12.5%研磨劑含量;？!110.5)
[0057] #P0U 過濾器:頗爾（Pall) 1·5μπι
[0058] ?漿料流動速率:250ml/min
[0059] ?修整器:基尼卡公司（Kinik Company)的PDA33A-3;金剛石大小150μηι，金剛石節(jié) 距400μηι，金剛石突起100± 15μηι。
[0060] ?墊磨合：90/108rpm(平臺/修整圓盤），121bs(5.4Kg)持續(xù)20分鐘，接著91bs (4. lKg)下壓力持續(xù) 10分鐘;高升壓(high pressure rise，HPR)
[0061 ] ?在拋光期間：在91bs(4.1Kg)修整下壓力下完全原位修整
[0062] 魯拋光:93/87rpm(平臺/晶片），在4.5psi(31KPa)下壓力下持續(xù)60秒
[0063]對通過化學氣相沉積形成的TE0S氧化物晶片進行氧化物拋光(TE0S表示原硅酸四 乙酯的分解產(chǎn)物）。去除速率和晶片內非均勻性(WIW-NU)展示于圖2中，并且還概括于表2 中。
[0065]圖2和表2說明本發(fā)明拋光墊的改良的去除速率和WIW-NU。
[0066]與在預摻合物中具有小于4wt %總聚合微球體的比較實例（實例C1和實例C2)相 比，在預摻合物中含有超過4wt%的總聚合微球體的本發(fā)明拋光墊(實例1和實例2)展現(xiàn)較 高TE0S去除速率、較好晶片內均勻性。
[0067]出乎意料地，本發(fā)明的拋光墊對修整工藝較不靈敏，并且具有高拋光效率。修整靈 敏度（conditioning sensibility，CS)定義為在75%與50%部分原位修整下的RR差值除以 在50%部分原位修整下的RR。
[0069]如表3中所示，本發(fā)明拋光墊的CS小于1%，而比較實例C1的CS大于3%。由于修整 盤隨墊壽命而磨損，因此降低的CS是穩(wěn)定拋光性能的關鍵。
[0070] 表 3
[0071]
[0072] 在預摻合物中太多的流體填充聚合微球體可能在拋光層中產(chǎn)生吹出孔，導致不均 勻產(chǎn)品和可能不一致的拋光性能。圖3展示以8wt%流體填充聚合微球體存在的吹出孔。圖3 中的樣品具有與如表1中所示的比較實例C1和實例1相同的化學組成(預聚物和固化劑），但 8wt%Expancel 031DU40的較高流體填充聚合微球體負載量。
[0073]相比而言，分別如圖4和5中所示，本發(fā)明的兩個實例實例1和2在拋光層中展示具 有正?？紫洞笮》植嫉木鶆蚩紫督Y構。
[0074]實例2
[0075]在餅模中澆注高孔隙率(低SG)聚合微球體填充聚氨基甲酸酯拋光墊已經(jīng)具有明 顯挑戰(zhàn)。當試圖安裝整體窗時，挑戰(zhàn)變得困難。這主要歸因于極粘稠預摻合物和液體聚氨基 甲酸酯前驅物的不良流動性。
[0076]填充系統(tǒng)的粘度隨著填料體積分數(shù)增加而顯著增加，參見圖6(《膠體科學雜志》 (Journal ofColloid Science)，第20卷，267_277，1965)。大衛(wèi)G.托馬斯（David G.Thomas) 繪制出填充系統(tǒng)相對粘度與填料體積分數(shù)Φ的曲線圖，并且提出以下方程式來預測填充系 統(tǒng)的粘度。圖6繪制經(jīng)修改的愛因斯坦-古斯-戈爾德方程式的曲線圖，其描述填充有球形粒 子的懸浮液的粘度。
[0078]其中μ是填充系統(tǒng)的粘度，是未填充材料的粘度：
是相對粘度，并且Φ是填料 的體積分數(shù)。
[0079] 典型預聚物比重(specific gravity，SG)是約1.05g/cm3。在給定流體填充聚