基甲酸酯预聚物(诸如异氰酸酯、二-异氰酸酯及三-异氰酸酯预聚物)与含有异氰酸酯反应性部分的预聚物反应而原位形成。适合的异氰酸酯反应性部分包括胺及多元醇。
[0021]在引入孔隙前，用于形成抛光垫的聚合物树脂或其它材料可具有任何适合的硬度，例如如本领域中已知的。典型地，原材料的硬度借助于平均肖氏D硬度测量，如根据ASTMD22400-00所测量的。在引入孔隙前，用于形成抛光垫的原材料可具有任何根据肖氏D标度(scale)的适合硬度，诸如约15至约72的平均肖氏D硬度，如根据ASTM D22400-00所测量的。在不同实施方式中，平均肖氏D硬度可为不同的且可变化，例如约15至约60、约15至约42、约25至约72、约25至约60、约25至约42、约42至约72、约42至约60等，所有均如根据ASTMD22400-00所测量的。在最终的抛光垫中，在引入孔隙后，同一垫中的多孔区及基本上无孔的核心区将具有不同硬度。举例而言，在一些实施方式中，虽然基本上无孔的核心将具有与如上所述原材料一致的肖氏D标度上的硬度，但多孔表面区可具有约60至约100的平均肖氏A硬度(如根据ASTM D22400-00所测量的)，例如约60至约90、约60至约80、约60至约70、约70至约90、约70至约80等。
[0022]抛光垫的孔隙可具有约Ιμπι或更大的平均孔隙尺寸，例如约5μπι或更大、例如约10μm或更大、约15μπι或更大、约20μπι或更大、约25μπι或更大、约30μπι或更大、约35μπι或更大、约40μπι或更大、约45μηι或更大、约50μηι或更大、约55μηι或更大、约60μηι或更大、约65μηι或更大、约70μπ?或更大、约75μπ?或更大、约ΙΟΟμ??或更大、约125μπ?或更大、或约150μπ?或更大。可选择地，或者此外，抛光垫的孔隙可具有约2 O O μ m或更小的平均孔隙尺寸，例如约19 O μπι或更小、约180μπι或更小、约175μπι或更小、约170μπι或更小、约160μπι或更小、约150μπι或更小、140μπι或更小、130μπι或更小、约125μπι或更小、120μπι或更小、I 1ym或更小、10ym或更小、90μπι或更小、80μπι或更小、70μπι或更小、60μπι或更小、50μπι或更小、40μπι或更小、30μπι或更小、或约20μπι或更小。因此，抛光垫可具有由针对平均孔隙尺寸所列举的端点中的任何两个界定的平均孔隙尺寸。举例而言，抛光垫的孔隙可具有约IMi至约2OΟμπι、5μπι至约2OΟμπι、约5μπι至约2Ομπι、约 I Ομπι至约 1 Oym、约 2 5μηι至约 7 5μηι、约 50μηι至约 I OOym、约 7 5μηι至约 12 5μηι、约 I OOym至约 150μ??、约125μπ?至约175μπ?或约150μπ?至约200μπ?的平均孔隙尺寸。
[0023]如本文中所用的，平均孔隙尺寸是指抛光垫中的单独孔隙的代表性样本的最大直径的平均值。所述最大直径与Feret直径相同。所述最大直径可以人工方式或通过使用图像分析软件(例如可购自Midwest Informat1n Systems(Villa Park,Illinois)的PAX-1T?)自样本的图像(诸如透射电子显微镜图像)获得。典型地，样本通过将抛光垫的一部分剖切而获得。
[0024]抛光垫可具有任何适合的空隙体积百分比(空隙体积分数或孔隙率)。然而，根据本发明的实施方式，空隙体积以使其靠近表面集中的方式分布在抛光垫中，在所述表面处，抛光垫与正在抛光的基板接触。同时，抛光垫的核心基本上为无孔的。结果，空隙体积的总百分比可小于已知的抛光垫。举例而言，在一些实施方式中空隙体积的百分比可为小于约50 %，例如约5 %至约50 %、约5 %至约40 %、约5 %至约30 %、约5 %至约20 %、约5 %至约
15%、约10%至约50%、约10%至约40 %、约10%至约30 %、约10%至约20%、约15%至约50 %、约15%至约40%、约15%至约30 %、约15%至约25 %、约20%至约50%、约20%至约40%、约20%至约30%、约25%至约50%、约25%至约40%、约25%至约35%等的量。然而，在一些实施方式中，如果期望的话，抛光垫中的空隙体积的百分比可甚至更高，例如高于50%。
[0025]如所指出的，抛光垫的核心期望地为基本上无孔的。就此而言，在一些实施方式中，核心具有约2%或更小，例如约I %或更小、约0.5 %或更小、约0.1 %或更小、约0.01 %或更小、约0.001%或更小的空隙体积百分比，或无空隙体积。
[0026]与用于化学机械抛光应用的常规抛光垫相比，不管垫中的空隙体积的百分比，本发明抛光垫的实施方式中的空隙在垫的多孔表面区域中具有较高的成核密度。然而，在本发明的一些实施方式中，垫中的空隙体积的总百分比低于如本文所述的常规垫中所见的百分比，但多孔表面区中的空隙体积百分比高于常规抛光垫的相应表面区。
[0027]本发明还提供一种制备用于化学机械抛光的抛光垫的方法。在该方法的实施方式中，将孔隙引入如本文所述的聚合物树脂或其它起始物质中。根据本发明的实施方式，为实现所得抛光垫中的所需双重形态，控制(a)充气及(b)气泡成核(发泡)的条件。具体地说，调节涉及压力、温度及其滞留时间的条件以提供本发明的抛光垫实施方式中的所需孔隙结构。
[0028]在充气步骤中，将适合的惰性气体引入起始物质(诸如置于适合容器中的聚合物(例如经挤出的聚合物片))中。如本领域技术人员应了解的，选择具有适合尺寸的容器以令人满意地制得合乎期望的最终体积及尺寸(包括空隙体积)的抛光垫。选择在聚合物片或其它起始物质中具有良好溶解度的惰性气体。在一些实施方式中，选择能够例如在升高的压力条件下于聚合物中实现过饱和状态的惰性气体。举例而言，在一些实施方式中，惰性气体为二氧化碳、氮气、氦气、氩气、或者它们的任意组合。在一些实施方式中，优选的惰性气体为二氧化碳，因为其优良的溶解度特性(例如在聚合物中)。
[0029]为使惰性气体在充气步骤中溶解于聚合物片中，根据本发明的制备抛光垫的方法的实施方式，典型地在中等温度下使用升高的压力。尽管不希望受任何特定理论束缚，但相信溶解于聚合物中的惰性气体的量通过亨利定律(Henry ’ s Law)测定，该定律表明在较高的压力下惰性气体将溶解于聚合物中，例如，在一些实施方式中产生过饱和状态。可使用任何适合的升高的充气压力。在一些实施方式中，充气压为约100kPa至约3500kPa，诸如约100kPa 至约 3000kPa、约 100kPa 至约 2500kPa、约 100kPa 至约 2000kPa、约 100kPa 至约1500kPa、约 1500kPa 至约 3500kPa、约 1500kPa 至约 3000kPa、约 1500kPa 至约 2500kPa、约1500kPa 至约 2000kPa、约 2000kPa 至约 3500kPa、约 2000kPa 至约 3000kPa、约 2000kPa 至约2500kPa、约 2500kPa 至约 3500kPa、约 2500kPa 至约 3000kPa 等。
[0030]在充气步骤期间，在升高的压力下的容器内部的温度可为任何中等温度，诸如约O°C至约40°C，例如约0°C至约30°C、约0°C至约20°C、约0°C至约10°C、约10°C至约40°C、约10°C至约30°C、约10°C至约20°C、约20°C至约40°C、约20°C至约30°C、约30°C至约40°C等。
[0031]充气步骤进行适量的时间，但典型地限于约72小时或更短，例如约48小时或更短、约24小时或更短、约8小时或更短、或约4小时或更短，以使得惰性气体的饱和状态仅发生在聚合物片的一个或多个表面(尤其是至少为与抛光期间接触基板的表面相对应的表面区)的附近而不像常规抛光垫那样发生在整个核心中。就此而言，充气步骤进行过长实际上可为不利的，因为接着采用气体可使核心随后变得饱和并最终不合需要地播种气泡的成核位点，其将存在于抛光垫的整个体积中。尽管不希望受任何特定理论束缚，但相信在充气步骤期间，在相对高的压力下，滞留时间应相对低，且反之亦然。
[0032]根据本发明制备抛光垫的方法的实施方式，在充气步骤后，调节系统中的条件以实现气泡成核，其在抛光垫中呈现泡沫状结构。在升高的压力下进行充气步骤之后，压力降低且温度升高以实现气泡成核。通过向系统中引入热力学不稳定性，诸如二氧化碳的惰性气体试图自聚合物分离(在本文中有时称作“除气”)且形成在抛光垫中生长以形成气泡的成核位点。随着时间推移，气泡中的二氧化碳自抛光垫中扩散出且经由分子扩散而被空气替代以使得最终产物典型地含有空气空隙。
[0033]在压力降低的步骤中，容器中的压力降至约10kPa至约OkPa的值持续一段足以移除压力容器内部的惰性气体的时间，但不能持续过长时间以至于过度地冷却聚合物或其它起始物质或产生干冰条件(例如约5分钟或更短，诸如约4分钟或更短、约3分钟或更短、约2分钟或更短、约90秒或更短、约I分钟或更短、约30秒或更短等)ο当惰性气体在环境条件下将自聚合