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▶ ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ シーエムピー ホウルディングス インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6238664
(24)【登録日】2017年11月10日
(45)【発行日】2017年11月29日
(54)【発明の名称】溝付き化学機械研磨層の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20171120BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 622F
【請求項の数】8
【外国語出願】
【全頁数】23
(21)【出願番号】特願2013-199324(P2013-199324)
(22)【出願日】2013年9月26日
(65)【公開番号】特開2014-72527(P2014-72527A)
(43)【公開日】2014年4月21日
【審査請求日】2016年9月12日
(31)【優先権主張番号】13/628,364
(32)【優先日】2012年9月27日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】504089426
【氏名又は名称】ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ シーエムピー ホウルディングス インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001508
【氏名又は名称】特許業務法人 津国
(74)【代理人】
【識別番号】100078662
【弁理士】
【氏名又は名称】津国 肇
(74)【代理人】
【識別番号】100135873
【弁理士】
【氏名又は名称】小澤 圭子
(74)【代理人】
【識別番号】100116528
【弁理士】
【氏名又は名称】三宅 俊男
(74)【代理人】
【識別番号】100122736
【弁理士】
【氏名又は名称】小國 泰弘
(74)【代理人】
【識別番号】100122747
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 洋子
(74)【代理人】
【識別番号】100132540
【弁理士】
【氏名又は名称】生川 芳徳
(74)【代理人】
【識別番号】100146031
【弁理士】
【氏名又は名称】柴田 明夫
(72)【発明者】
【氏名】ジェフリー・ジェームズ・ヘンドロン
(72)【発明者】
【氏名】ケネス・ヴァヴァラ
(72)【発明者】
【氏名】ジェフリー・ボーチェート・ミラー
(72)【発明者】
【氏名】ブライアン・ティー・カントレル
(72)【発明者】
【氏名】ジェームズ・ティー・ムルナン
(72)【発明者】
【氏名】キャスリーン・マクヒュー
(72)【発明者】
【氏名】ジョージ・エイチ・マックレイン
(72)【発明者】
【氏名】デュロン・エイ・ハット
(72)【発明者】
【氏名】ロバート・エイ・ブレイディ
(72)【発明者】
【氏名】クリストファー・エイ・ヤング
【審査官】
中田 剛史
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００７−０８１３２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１２−５２４６７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−０５８１９４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ２１／３０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学機械研磨パッドに使用する溝付き研磨面を持つ研磨層を製造する方法であって：
方法が、
溝なしの研磨面を持つ研磨層を供給する工程であって、
型基部および前記型基部に取り付けられた囲壁部を有する型を供給する工程、
上面、底面、および、２〜１０cmの平均厚さを持つライナーを供給する工程であって、前記ライナーの前記上面が型凹部の水平内部境界を画定し、前記型の前記水平内部境界がｘ−ｙ平面に沿って向いており、前記型凹部がｘ−ｙ平面と垂直の中心軸Ｃａｘｉｓを有し、前記型凹部がドーナツ穴領域およびドーナツ領域を有する、工程、
接着剤を供給する工程、
液状プレポリマー及び複数の微小成分を含む硬化性材料を供給する工程、
ノズル開口部を有するノズルを供給する工程、
刃先を持つ革削ぎブレードを供給する工程、
革砥を供給する工程、
革砥研ぎ研磨剤を供給する工程、
前記ライナーの上面と前記囲壁部とが前記型凹部を画定するように、接着剤を使用して前記ライナーの底面と前記型基部とを接着する工程、
装填時間ＣＰの間、前記ノズル開口部を通して前記型凹部に前記硬化性材料を装填する工程であって、
前記装填時間ＣＰが初期段階、転移段階および残段階として区別される三つの個別の段階に分割され、
前記ノズル開口部がある位置を有しており、硬化性材料を型凹部内に溜める際に、その前記ノズル開口部の前記位置が、前記型凹部内の前記硬化性材料の上面の上方に維持されるように、前記装填時間ＣＰの間、型基部に対して前記型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに沿って移動し、
前記初期段階の全体にわたって前記ノズル開口部の前記位置が前記ドーナツ穴領域内にあり、
前記転移段階の間、前記ノズル開口部の前記位置が前記ドーナツ穴領域内にある状態から前記ドーナツ領域内にある状態へと転移し、
前記残段階の間、前記ノズル開口部の前記位置が前記ドーナツ領域内にある、工程、
前記型凹部内の前記硬化性材料をケーキへと硬化させる工程、
前記型基部および前記ケーキから前記囲壁部を分離させる工程、
前記革砥研ぎ研磨剤を前記刃先に適用する工程、
前記革削ぎブレードを前記革砥で研ぐ工程、及び
前記革削ぎブレードを使用して前記ケーキを薄く切り出すことによって、溝なしの研磨面を持つ前記研磨層を供給する工程
を含む、工程と；
前記溝なしの研磨面に少なくとも一つの曲線溝を第１の機械加工する工程と；
その後、溝付き研磨面を持つ研磨層を生成するために、前記研磨面にＸＹグリッドパターンの複数の線形溝を機械加工する工程と；
を含み
前記複数の線形溝は、ステップダウンプロセスによって機械加工され、溝切削工具は、各線形溝を形成するために、複数の連続的な切削パスを作り、前記各連続的な切削パスは、形成される前記線形溝の深さを増大させる
方法。
方法が、
溝なしの研磨面を持つ研磨層を供給する工程であって、
型基部および前記型基部に取り付けられた囲壁部を有する型を供給する工程、
上面、底面、および、２〜１０cmの平均厚さを持つライナーを供給する工程であって、前記ライナーの前記上面が型凹部の水平内部境界を画定し、前記型の前記水平内部境界がｘ−ｙ平面に沿って向いており、前記型凹部がｘ−ｙ平面と垂直の中心軸Ｃａｘｉｓを有し、前記型凹部がドーナツ穴領域およびドーナツ領域を有する、工程、
接着剤を供給する工程、
液状プレポリマー及び複数の微小成分を含む硬化性材料を供給する工程、
ノズル開口部を有するノズルを供給する工程、
刃先を持つ革削ぎブレードを供給する工程、
革砥を供給する工程、
革砥研ぎ研磨剤を供給する工程、
前記ライナーの上面と前記囲壁部とが前記型凹部を画定するように、接着剤を使用して前記ライナーの底面と前記型基部とを接着する工程、
装填時間ＣＰの間、前記ノズル開口部を通して前記型凹部に前記硬化性材料を装填する工程であって、
前記装填時間ＣＰが初期段階、転移段階および残段階として区別される三つの個別の段階に分割され、
前記ノズル開口部がある位置を有しており、硬化性材料を型凹部内に溜める際に、その前記ノズル開口部の前記位置が、前記型凹部内の前記硬化性材料の上面の上方に維持されるように、前記装填時間ＣＰの間、型基部に対して前記型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに沿って移動し、
前記初期段階の全体にわたって前記ノズル開口部の前記位置が前記ドーナツ穴領域内にあり、
前記転移段階の間、前記ノズル開口部の前記位置が前記ドーナツ穴領域内にある状態から前記ドーナツ領域内にある状態へと転移し、
前記残段階の間、前記ノズル開口部の前記位置が前記ドーナツ領域内にある、工程、
前記型凹部内の前記硬化性材料をケーキへと硬化させる工程、
前記型基部および前記ケーキから前記囲壁部を分離させる工程、
前記革砥研ぎ研磨剤を前記刃先に適用する工程、
前記革削ぎブレードを前記革砥で研ぐ工程、及び
前記革削ぎブレードを使用して前記ケーキを薄く切り出すことによって、溝なしの研磨面を持つ前記研磨層を供給する工程
を含む、工程と；
前記溝なしの研磨面に少なくとも一つの曲線溝を第１の機械加工する工程と；
その後、溝付き研磨面を持つ研磨層を生成するために、前記研磨面にＸＹグリッドパターンの複数の線形溝を機械加工する工程と；
を含み
前記複数の線形溝は、ステップダウンプロセスによって機械加工され、溝切削工具は、各線形溝を形成するために、複数の連続的な切削パスを作り、前記各連続的な切削パスは、形成される前記線形溝の深さを増大させる
方法。
【請求項2】
ＸＹグリッドを形成する前記複数の線形溝が、３５０μm以上の溝深さを有する、
請求項１記載の方法。
請求項１記載の方法。
【請求項3】
前記溝切削工具が、１〜６０cm/secの送り速度を有する、
請求項１記載の方法。
請求項１記載の方法。
【請求項4】
前記少なくとも一つの曲線溝が、複数の同心溝、および、少なくとも一つの螺旋状溝、からなる群より選択される、
請求項１記載の方法。
請求項１記載の方法。
【請求項5】
前記供給された研磨層が、３５０MPa以下のヤング弾性率を示す、
請求項１記載の方法。
請求項１記載の方法。
【請求項6】
前記残段階の間、前記ノズル開口部の前記位置の前記移動が前記型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに対応するその動きを一時的に停止する、
請求項１記載の方法。
請求項１記載の方法。
【請求項7】
前記型凹部が実質的に円形の断面Ｃｘ−ｓｅｃｔを有する略直円柱形状領域であり；前記型凹部が、前記型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓと一致する対称軸Ｃｘ−ｓｙｍを有し；前記直円柱形状領域が以下に定義される断面積Ｃｘ−ａｒｅａを有し：
Ｃｘ−ａｒｅａ＝πｒＣ２
ここで、ｒＣは前記ｘ−ｙ平面上に投影される前記型凹部の断面積Ｃｘ−ａｒｅａの平均の半径であり；前記ドーナツ穴領域は前記ｘ−ｙ平面上に円形断面ＤＨｘ−ｓｅｃｔを投影し、対称軸ＤＨａｘｉｓを有する、前記型凹部内の直円柱形状領域であり；ドーナツ穴は以下に定義される断面積ＤＨｘ−ａｒｅａを有し：
ＤＨｘ−ａｒｅａ＝πｒＤＨ２
ここで、ｒＤＨは前記ドーナツ穴領域の円形断面ＤＨｘ−ｓｅｃｔの半径であり；前記ドーナツ領域は前記ｘ−ｙ平面上に環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔを投影し、ドーナツ領域対称軸Ｄａｘｉｓを有する、前記型凹部内のトロイド形状領域であり；前記環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔは以下に定義される断面積Ｄｘ−ａｒｅａを有し：
Ｄｘ−ａｒｅａ＝πＲＤ２−πｒＤ２
ここで、ＲＤは前記ドーナツ領域の環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔの外周半径であり；ｒＤは前記ドーナツ領域の環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔの内周半径であり；ｒＤ≧ｒＤＨであり；ＲＤ＞ｒＤであり；ＲＤ＜ｒＣであり；前記Ｃｘ−ｓｙｍ、前記ＤＨａｘｉｓおよび前記Ｄａｘｉｓの各々が前記ｘ−ｙ平面と垂直である、
請求項１記載の方法。
Ｃｘ−ａｒｅａ＝πｒＣ２
ここで、ｒＣは前記ｘ−ｙ平面上に投影される前記型凹部の断面積Ｃｘ−ａｒｅａの平均の半径であり；前記ドーナツ穴領域は前記ｘ−ｙ平面上に円形断面ＤＨｘ−ｓｅｃｔを投影し、対称軸ＤＨａｘｉｓを有する、前記型凹部内の直円柱形状領域であり；ドーナツ穴は以下に定義される断面積ＤＨｘ−ａｒｅａを有し：
ＤＨｘ−ａｒｅａ＝πｒＤＨ２
ここで、ｒＤＨは前記ドーナツ穴領域の円形断面ＤＨｘ−ｓｅｃｔの半径であり；前記ドーナツ領域は前記ｘ−ｙ平面上に環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔを投影し、ドーナツ領域対称軸Ｄａｘｉｓを有する、前記型凹部内のトロイド形状領域であり；前記環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔは以下に定義される断面積Ｄｘ−ａｒｅａを有し：
Ｄｘ−ａｒｅａ＝πＲＤ２−πｒＤ２
ここで、ＲＤは前記ドーナツ領域の環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔの外周半径であり；ｒＤは前記ドーナツ領域の環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔの内周半径であり；ｒＤ≧ｒＤＨであり；ＲＤ＞ｒＤであり；ＲＤ＜ｒＣであり；前記Ｃｘ−ｓｙｍ、前記ＤＨａｘｉｓおよび前記Ｄａｘｉｓの各々が前記ｘ−ｙ平面と垂直である、
請求項１記載の方法。
【請求項8】
前記研磨層を供給する前記ケーキが、前記装填時間ＣＰの全体にわたって前記ノズル開口部の前記位置が前記型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに沿って一次元でのみ移動すること以外は同じプロセスを使用して生成されたもう一つのケーキと比較してより少ない密度欠陥を示し、前記研磨層が、前記複数の線形溝が単一パスの全深さ切削技術を使用して機械加工すること以外は前記同じプロセスを使用して生成されたもう一つの前記研磨層と比較してより少ないストリンガ欠陥を示す、
請求項７記載の方法。
請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般的に研磨層製造の分野に関する。とりわけ、本発明は、化学機械研磨パッドに使用する溝付き研磨層を製造する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
集積回路および他の電子装置の製造において、導電、半導電および絶縁材料の複数の層が半導体ウェーハの表面に蒸着されるか、表面から除去される。導電、半導電および絶縁材料の薄層は、種々の蒸着技術によって蒸着させることができる。現在のプロセスにおける一般的な蒸着技術は、スパッタリングとも知られる物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）および電気化学めっき法（ＥＣＰ）を包含する。
【0003】
材料層が順次蒸着および除去されるにつれて、ウェーハの最上面は、非平坦となる。その後の半導体加工（例えば、メタライゼーション）において、ウェーハは、フラットな表面を有する必要があるため、ウェーハを平坦化する必要がある。平坦化は、不要な表面トポグラフィーおよび粗面、凝集材料、結晶格子損傷、スクラッチおよび汚染層または汚染材料などの表面欠陥を除去するのに有効である。
【0004】
化学機械平坦化または化学機械研磨（ＣＭＰ）は、半導体ウェーハなどの基板を平坦化するために使用される一般的な技術である。従来のＣＭＰにおいてウェーハは、キャリアアセンブリに搭載され、ＣＭＰ装置内の研磨パッドに接触させて設置される。キャリアアセンブリは、制御可能な圧力をウェーハに与え、それを研磨パッドに対して押圧する。パッドは、外部駆動力によってウェーハに対して動かされる（例えば、回転する）。それと同時に、化学組成物（「スラリー」）または他の研磨液がウェーハと研磨パッドとの間に供給される。このように、パッド表面およびスラリーの化学機械的作用によってウェーハ表面が研磨され、平坦になる。
【0005】
化学機械研磨パッドに使用する研磨層は、通常、一つ以上の溝を持つ研磨面を有する。化学機械研磨パッドの研磨面に溝を組み込むことには、いくつかの理由があり、（Ａ）研磨される基板と研磨パッドとの間の接触に必要な流体力学的状態を提供すること（研磨パッドに溝がないか、穿孔されていない場合、研磨媒体の連続層が基板と研磨パッドとの間に存在し、研磨パッドと基板との間の均一な密接接触を妨げ、基板材料の除去速度を有意に低減させるハイドロプレーンを引き起こすことがある）；（Ｂ）研磨媒体が研磨パッドの研磨面にわたり均一に分配され、十分な研磨媒体が基板の中心に届くことを確実にすること（研磨の化学的要素が機械的要素と同程度に重大である、銅などの反応性金属を研磨するとき、これは殊のほか重要であり；基板の中心と縁部で同じ研磨速度を実現するためには、基板にわたって均一な研磨媒体分配をする必要がある；しかしながら、研磨媒体層の厚さは、研磨パッドと基板との間の直接接触を防げるほど大きくすべきではない）；（Ｃ）研磨パッドの全体および局所剛性の両方を制御すること（基板表面にわたる研磨の均一性と、異なる高さの基板フィーチャを平らにする研磨パッドの能力とを制御して、極めて平坦な表面を与える）；および（Ｄ）研磨パッド表面から研磨屑を除去するチャネルとして作用すること（屑の蓄積が基板のスクラッチおよび他の欠陥の可能性を増大させる）を包含する。
【0006】
多くの研磨用途に使用される特に一般的な溝パターンの一つは、曲線溝と、ＸＹパターンを形成する複数の線形溝とを組み合わせたもの（例えば、ＸＹパターンを形成する複数の線形溝を持つ、複数の同心円形溝）である。しかしながら、そのような溝の組み合わせを持つ研磨パッドを作成する従来の技術は、多くの場合、ストリンガ欠陥の発生をもたらす（図９参照）。それに加えて、事態をより悪くすることに、ストリンガ欠陥の発生がより懸念材料となる三つの動向が市場にある。第一に、溝の深さを増大させることによって、研磨パッドの有効な可使寿命を増大させるという要望がある。第二に、１００cmよりも大きい直径を有する現在の大型研磨パッドにおいて研磨パッドのサイズを増大させるという要望がある。最後に、改善された研磨ディフェクト性能を提供するために、益々低い弾性率のポリマーから作られた研磨パッドを供給するという要望がある。これらの動向の各々は、研磨パッド製造中のストリンガ欠陥の発生についての潜在性を増大させる傾向がある。
【0007】
Reinhardtらの米国特許第５，５７８，３６２号に、当技術分野において公知の例示的な研磨層が開示されている。Reinhardtの研磨層は、全体にわたって分散した微小球を有するポリマーマトリクスを含む。一般的に、微小球を液状ポリマー材料に配合および混合し、それを型に添加して硬化させる。当技術分野における従来の知識として、添加プロセスの間に型凹部の内容物に生じる乱れを最小限にすることがある。この結果を達成するために、硬化性材料を型凹部内に溜める際に、それを通して硬化性材料を型凹部に加えるためのノズル開口部の位置を、型凹部の断面に対して中央に維持し、硬化性材料の上面に対して可能な限り固定させることが従来から行われている。それゆえに、従来でのノズル開口部の位置は、添加プロセスの全体にわたって型凹部内の硬化性材料の上面の上方に設定された高度を維持するために一次元でのみ移動する。次に、革削ぎブレードを使用して成形品を薄く切り出して研磨層を形成し、砥石で定期的にドレッシングする。都合の悪いことに、この製法で形成された研磨層は、好ましくない欠陥（例えば、密度欠陥および平らでない引っかき傷のある表面）を示すことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
密度欠陥は、研磨層材料の嵩密度のばらつきとして現れる。換言すると、より低い充填材濃度を有する区域（例えば、Reinhardtの研磨層における微小球）として現れる。密度欠陥は、一つの研磨層とその次の層との間および単一研磨層内において、研磨層の有効な可使寿命にわたって、予測不能な、ことによると悪影響となる研磨性能のばらつきを引き起こすことがあると考えられるため、望ましくない。
【0009】
超フラットな研磨面を示す研磨層の製造が益々望まれている。
【0010】
それゆえに、望ましくない密度欠陥の形成をさらに最小限にするか解消し、研磨層の研磨面の表面粗さを最小限にし、ストリンガ欠陥の発生を最小限にする、化学機械研磨パッド用の研磨層を製造するための改善された方法が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、化学機械研磨パッドに使用する溝付き研磨面を持つ研磨層を製造する方法であって：溝なしの研磨面を持つ研磨層を供給する工程と；溝なしの研磨面に少なくとも一つの曲線溝を第１の機械加工する工程と；その後、溝付き研磨面を持つ研磨層を生成するために、研磨面にＸＹグリッドパターンの複数の線形溝を機械加工する工程と、を含み；複数の線形溝は、ステップダウンプロセスによって機械加工され、溝切削工具は、各線形溝を形成するために複数の連続的な切削パスを作り、各連続的な切削パスは、形成される線形溝の深さを増大させる方法を提供する。
【0012】
本発明は、化学機械研磨パッドに使用する溝付き研磨面を持つ研磨層を製造する方法であって：型基部および型基部に取り付けられた囲壁部を有する型を供給する工程と；上面、底面、および、２〜１０cmの平均厚さを持つライナーを供給する工程と；接着剤を供給する工程と；液状プレポリマーを含む硬化性材料を供給する工程と；ノズル開口部を有するノズルを供給する工程と；刃先を持つ革削ぎブレードを供給する工程と；革砥を供給する工程と；革砥研ぎ研磨剤を供給する工程と；ライナーの上面と囲壁部とが型凹部を画定するように、接着剤を使用してライナーの底面と型基部とを接着する工程と；装填時間ＣＰの間、ノズル開口部を通して型凹部に硬化性材料を装填する工程と；型凹部内の硬化性材料をケーキへと硬化させる工程と；型基部およびケーキから囲壁部を分離させる工程と；革砥研ぎ研磨剤を刃先に適用する工程と；革削ぎブレードを革砥で研ぐ工程と；革削ぎブレードを使用してケーキを薄く切り出すことによって、溝なしの研磨面を持つ研磨層を供給する工程とを含み；溝なしの研磨面に、少なくとも一つの曲線溝を溝なしの研磨面に第１の機械加工をし；その後、溝付き研磨面を持つ研磨層を生成するために、研磨面にＸＹグリッドパターンの複数の線形溝を研磨面に機械加工し；複数の線形溝がステップダウンプロセスによって機械加工され、溝切削工具が各線形溝を形成するために複数の連続的な切削パスを作り、各連続的な切削パスが形成される線形溝の深さを増大させる方法を提供する。
【0013】
本発明は、化学機械研磨パッドに使用する溝付き研磨面を持つ研磨層を製造する方法であって：型基部および型基部に取り付けられた囲壁部を有する型を供給する工程と；上面、底面および２〜１０cmの平均厚さを持つライナーを供給する工程と；接着剤を供給する工程と；液状プレポリマーおよび複数の微小成分を含む硬化性材料を供給する工程と；ノズル開口部を有するノズルを供給する工程と；刃先を持つ革削ぎブレードを供給する工程と；革砥を供給する工程と；革砥研ぎ研磨剤を供給する工程と；ライナーの上面が型凹部の水平内部境界を画定し、型の内部水平境界がｘ−ｙ平面に沿って向いており、型凹部がｘ−ｙ平面と垂直の中心軸Ｃａｘｉｓを有し、型凹部がドーナツ穴領域およびドーナツ領域を有する、ライナーの上面と囲壁部とが型凹部を画定するように、接着剤を使用してライナーの底面と型基部とを接着する工程と；装填時間ＣＰが初期段階、転移段階および残段階として区別される三つの個別の段階に分割され；ノズル開口部がある位置を有しており、硬化性材料を型凹部内に溜める際にそのノズル開口部の位置が型凹部内の硬化性材料の上面の上方に維持されるように、装填時間ＣＰの間、型基部に対応する型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに沿って移動し；初期段階の全体にわたってノズル開口部の位置がドーナツ穴領域内にあり；転移段階の間、ノズル開口部の位置がドーナツ穴領域内にある状態からドーナツ領域内にある状態へと転移し；残段階の間、ノズル開口部の位置がドーナツ領域内にあり；型凹部が実質的に円形の断面Ｃｘ−ｓｅｃｔを有する略直円柱形状領域の形状であり；型凹部が型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓと一致する対称軸Ｃｘ−ｓｙｍを有し；直円柱形状領域が以下に定義される断面積Ｃｘ−ａｒｅａを有し：Ｃｘ−ａｒｅａ＝πｒＣ２
ここで、ｒＣはｘ−ｙ平面上に投影される型凹部の断面積Ｃｘ−ａｒｅａの平均の半径であり；ドーナツ穴領域はｘ−ｙ平面上に円形断面ＤＨｘ−ｓｅｃｔを投影し、対称軸ＤＨａｘｉｓを有する、型凹部内の直円柱形状領域であり；ドーナツ穴は以下に定義される断面積ＤＨｘ−ａｒｅａを有し：
ＤＨｘ−ａｒｅａ＝πｒＤＨ２
ここで、ｒＤＨはドーナツ穴領域の円形断面ＤＨｘ−ｓｅｃｔの半径であり；ドーナツ領域はｘ−ｙ平面上に環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔを投影し、ドーナツ領域対称軸Ｄａｘｉｓを有する、型凹部内のトロイド形状領域であり；環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔは以下に定義される断面積Ｄｘ−ａｒｅａを有し：
Ｄｘ−ａｒｅａ＝πＲＤ２−πｒＤ２
ここで、ＲＤはドーナツ領域の環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔの外周半径であり；ｒＤはドーナツ領域の環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔの内周半径であり；ｒＤ≧ｒＤＨであり；ＲＤ＞ｒＤであり；ＲＤ＜ｒＣであり；Ｃｘ−ｓｙｍ、ＤＨａｘｉｓおよびＤａｘｉｓの各々がｘ−ｙ平面と垂直である、装填時間ＣＰの間、ノズル開口部を通して型凹部に硬化性材料を装填する工程と；型凹部内の硬化性材料をケーキへと硬化させる工程と；型基部およびケーキから囲壁部を分離させる工程と；革砥研ぎ研磨剤を刃先に適用する工程と；革削ぎブレードを革砥で研ぐ工程と；革削ぎブレードを使用してケーキを薄く切り出すことによって、溝なしの研磨面を持つ研磨層を供給する工程とを含み；最初に、少なくとも一つの曲線溝を溝なしの研磨面に機械加工し；次に、ＸＹグリッドパターンの複数の線形溝を研磨面に機械加工して溝付き研磨面を持つ研磨層を生成し；複数の線形溝がステップダウンプロセスによって機械加工され、溝切削工具が複数の連続的な切削パスを作って各線形溝を形成し、各連続的な切削パスが形成される線形溝の深さを増大させる方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】型を示す側面立面図である。
【図2】実質的に円形の断面を持つ型凹部を有する型を示す斜視上面／側面図である。
【図3】型凹部内のドーナツ穴領域およびドーナツ領域を示した、実質的に円形の断面を持つ型凹部を有する型を示す斜視上面／側面図である。
【図5A】硬化性材料によって部分的に充填された型凹部内に配置されたノズルを持つ、実質的に円形の断面を有する型凹部を示す斜視上面／側面図である。
【図6A】複数の例示的な初期段階および転移段階の経路を示した、ドーナツ穴領域およびドーナツ領域を持つ実質的に円形の断面を有する型凹部を示す斜視上面／側面図である。
【図7A】例示的な残段階の経路を示した、ドーナツ穴領域およびドーナツ領域を持つ実質的に円形の断面を有する型凹部を示す斜視上面／側面図である。
【図8A】ノズル開口部が円形である、ノズル開口部を示す平面図である。
【図8B】ノズル開口部が非円形である、ノズル開口部を示す平面図である。
【図9】ストリンガ欠陥２５０を持つ研磨層２２５の研磨面の一部を示す、上からの見下ろし図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
詳細な説明驚くべきことに、研磨層が少なくとも一つの曲線溝およびＸＹパターンを形成する複数の線形溝を持つ研磨面を有する、化学機械研磨パッド用の研磨層の製造において、ステップダウンプロセスを使用して、少なくとも一つの事前に機械加工された曲線溝を持つ研磨面に線形溝を機械加工する（溝切削工具が複数の連続的な切削パスを作って各線形溝を形成し、各連続的な切削パスが形成される線形溝の深さを増大させる）ことは、複数の線形溝が単一パスの全深さ切削技術を使用して機械加工されること以外は同じプロセスを使用して生成された研磨層と比較したとき、ストリンガ欠陥の形成の低減をもたらすことが見出された。
【0016】
驚くべきことに、本発明の溝なしの研磨面を持つ研磨層を供給する好ましい方法は、硬化性材料を型凹部内に装填しながら、それを通して硬化性材料を型凹部に装填するノズル開口部の位置を、型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに沿っておよびそれを中心としての両方において三次元で移動させることにより、ノズル開口部の位置が型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに沿って一次元でのみ移動する同様のプロセスによって生成された研磨層に対して、生成された研磨層における密度欠陥の発生を有意に低減させることが見出された。本発明の方法による、溝なしの研磨面を持つ研磨層を供給するこの好ましい方法は、装填時間ＣＰの全体にわたってノズル開口部の位置が型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに沿って一次元でのみ（すなわち、硬化性材料を型凹部内に溜める際に、硬化性材料の上面の上方に設定された高度にノズル開口部の位置を維持するために）移動し、ケーキを革削ぎする前に革削ぎブレードを革砥で研ぐのではなく砥石で研ぐこと以外は同じプロセスを使用して生成された研磨層と比較して、表面粗さが低減した溝なしの研磨面をもたらすことも見出された。革削ぎブレードの刃先がケーキを複数の溝なし研磨層に革削ぎした後ほとんど気付かない程度に歪み、波立つことが発見された。刃先を砥石で研ぐ先行技術の手法が、刃先の波立った部分から材料の除去をもたらし、フラットにホーニングされた表面を供給するが、革削ぎブレードの長さにわたる刃先の引張特性の変動という代償を払い、その切削特性の不均一性およびそれによって生成される溝なし研磨層における表面粗さの増大をもたらすと考えられる。驚くべきことに、刃先を革砥で研ぐことは、革削ぎブレードの長さにわたるより一貫した刃先を維持しながら、刃先の波立った部分のフラット化およびホーニングの両方を容易にし、それによって生成される溝なし研磨層の表面粗さの有意な低減をもたらすことが見出された。研磨面の表面粗さの低減が研磨層を含有する化学機械研磨パッドのその後の使用中における研磨ディフェクト性能の改善を容易にすると考えられる。
【0017】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「表面粗さ」とは、表面形状測定器、例として、下記のパラメーター設定（測定タイプ―ガウス分布；傾斜―直線；傾斜補正―最小二乗；測定長さ―０．６インチ（１５．２４mm）；カットオフ波長―０．１インチ（２．５４mm）；測定速度―０．２４inch/s（６．１mm/s）およびフィルタのカットオフ比―３００）を使用するZeiss Surfcom表面形状測定器を使用して計測される溝なし研磨層の研磨面の粗さを意味する。
【0018】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「装填時間またはＣＰ」とは、最初の硬化性材料が型凹部内に導入された時点から開始し、最後の硬化性材料が型凹部内に導入される時点までの、硬化性材料が型凹部内に装填される間の時間（秒）を意味する。
【0019】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「装填流量またはＣＲ」とは、装填時間ＣＰ（秒）の間、硬化性材料が型凹部内に装填される質量流量（kg/sec）を意味する。
【0020】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「初期段階開始点またはＳＰＩＰ」とは、装填時間の開始と一致する、装填時間の初期段階の開始時におけるノズル開口部の位置を意味する。
【0021】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「初期段階終点またはＥＰＩＰ」とは、装填時間の転移段階が開始される直前である、装填時間の初期段階の終了時におけるノズル開口部の位置を意味する。
【0022】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「初期段階の経路」とは、初期段階開始点ＳＰＩＰから初期段階終点ＥＰＩＰまでの装填時間の初期段階の間におけるノズル開口部の位置の移動（そのような移動がある場合）の経路を意味する。
【0023】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「転移段階開始点またはＳＰＴＰ」とは、装填時間の転移段階の開始時におけるノズル開口部の位置を意味する。転移段階開始点ＳＰＴＰと初期段階終点ＥＰＩＰとは同じ位置である。
【0024】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「転移段階転移点またはＴＰＴＰ」とは、型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに対応するノズル開口部の位置の移動の方向（すなわち、ｘおよびｙ次元での移動の方向）が変化する、装填時間の転移段階の間におけるノズル開口部の位置を意味する。
【0025】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「転移段階終点またはＥＰＴＰ」とは、型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに対応するノズル開口部の位置の移動の方向が変化する、型凹部のドーナツ領域内におけるノズル開口部の最初の位置を意味する。転移段階終点ＥＰＴＰは、装填時間の残段階の直前である、装填時間の転移段階の終了時におけるノズル開口部の位置でもある。
【0026】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「転移段階の経路」とは、転移段階開始点ＳＰＴＰから転移段階終点ＥＰＴＰまでの装填時間の転移段階の間におけるノズル開口部の位置が辿る経路を意味する。
【0027】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「残段階開始点またはＳＰＲＰ」とは、装填時間の残段階の開始時におけるノズル開口部の位置を意味する。残段階開始点ＳＰＲＰと転移段階終点ＥＰＴＰとは同じ位置である。
【0028】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「残段階転移点またはＴＰＲＰ」とは、型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに対応するノズル開口部の位置の移動の方向が変化する、装填時間の残段階の間におけるノズル開口部の位置を意味する。
【0029】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「残段階終点またはＥＰＲＰ」とは、装填時間の終了と一致する、装填時間の残段階の終了時におけるノズル開口部の位置を意味する。
【0030】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「残段階の経路」とは、残段階開始点ＳＰＲＰから残段階終点ＥＰＲＰまでの装填時間の残段階の間におけるノズル開口部の位置が辿る経路を意味する。
【0031】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「ポリ（ウレタン）」とは、ポリオール、ジオール、アミン、水、またはこれらの組み合わせを非限定的に包含する活性水素基を含有する化合物を持つ、（イソシアネート末端プレポリマーを包含する）二官能性または多官能性イソシアネートの反応から得られる生成物を包含する。そのような反応生成物の例は、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリウレタン尿素、ポリエーテルウレタン、ポリエステルウレタン、ポリエーテル尿素、ポリエステル尿素、ポリイソシアヌレート、それらのコポリマーおよびそれらの混合物を非限定的に包含する。
【0032】
本明細書および請求の範囲においてライナーに関して使用する用語「実質的に非多孔性の」とは、ライナーが体積で５％以下の空隙率を含有することを意味する。
【0033】
本明細書および請求の範囲において装填時間中の硬化性材料の装填流量に関して使用する用語「本質的に一定」とは、下記の式の両方が満たされることを意味し：ＣＲｍａｘ≦（１．１＊ＣＲａｖｇ）
ＣＲｍｉｎ≧（０．９＊ＣＲａｖｇ）
ここで、ＣＲｍａｘは装填時間中に硬化性材料が型凹部内に装填される最大質量流量（kg/sec）であり；ＣＲｍｉｎは装填時間中に硬化性材料が型凹部内に装填される最小質量流量（kg/sec）であり；ＣＲａｖｇは装填時間にわたり型凹部に装填された硬化性材料の合計質量（kg）を、装填時間（秒）の長さで割ったものである。
【0034】
本明細書および請求の範囲において硬化性材料に関して使用する用語「ゲル化時間」とは、ASTM D3795-00a (Reapproved 2006)(Standard Test Method for Thermal Flow, Cure, and Behavior Properties of Pourable Thermosetting Materials by Torque Rheometer)による標準試験方法を使用して計測される、その混合物の合計硬化時間を意味する。
【0035】
本明細書および請求の範囲において溝に関して使用する用語「実質的に円形」とは、溝の最小直径よりも２０％以下の差で長い溝の最大直径を意味する。
【0036】
本明細書および請求の範囲において型凹部（２０）に関して使用する用語「実質的に円形の断面」とは、型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓ（２２）から囲壁部（１５）の垂直内部境界（１８）までのｘ−ｙ平面（３０）上に投影される型凹部（２０）の最大の半径ｒＣが型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓ（２２）から垂直内部境界（１８）までのｘ−ｙ平面（３０）上に投影される型凹部（２０）の最小の半径ｒＣよりも２０％以下の差で長いことを意味する（図２参照）。
【0037】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「型凹部」とは、ライナー（４）の上面（６，１２）に相当する水平内部境界（１４）と、囲壁部（１５）の垂直内部境界（１８）とによって画定される体積を意味する（図１〜３参照）。
【0038】
本明細書および請求の範囲において研磨面の平面における研磨層の対称軸に対応する曲線溝の対称軸に関して使用する用語「実質的に一致する」とは、中心に研磨層の対称軸を有し、研磨面の平面における研磨層の最大の半径の１０％と均等な半径を有する、研磨面の平面における円形区域内に曲線溝の対称軸が入ることを意味する。
【0039】
本明細書および請求の範囲において第二のフィーチャ（例えば、軸、ｘ−ｙ平面）に対する第一のフィーチャ（例えば、水平内部境界、垂直内部境界）に関して使用する用語「実質的に垂直」とは、第一のフィーチャが第二のフィーチャに対して８０〜１００°の角度であることを意味する。
【0040】
本明細書および請求の範囲において第二のフィーチャ（例えば、軸、ｘ−ｙ平面）に対する第一のフィーチャ（例えば、水平内部境界、垂直内部境界）に関して使用する用語「本質的に垂直」とは、第一のフィーチャが第二のフィーチャに対して８５〜９５°の角度であることを意味する。
【0041】
本明細書および請求の範囲において使用する用語「密度欠陥」とは、研磨層の残部に対して有意に低減した充填剤濃度を有する、研磨層における領域を意味する。密度欠陥は、研磨層の残部と比較して著しく高い透明度を有する領域として密度欠陥が見えるライトテーブル上に研磨層を置いて肉眼で目視することにより検出可能である。
【0042】
本明細書および請求の範囲においてノズル開口部に関して使用する用語「ノズル開口部半径またはｒＮＯ」とは、ノズル開口部を完全に塞ぐことができる、最小円ＳＣの半径ｒＳＣを意味する。換言すれば、ｒＮＯ＝ｒＳＣである。実例として、図８Ａおよび８Ｂを参照されたい。図８Ａは、半径ｒＳＣ（６４ａ）を有する最小円ＳＣ（６３ａ）によって完全に塞がれたノズル開口部（６２ａ）を示す平面図であり；ノズル開口部が円形である。図８Ｂは、半径ｒＳＣ（６４ｂ）を有する最小円ＳＣ（６３ｂ）によって完全に塞がれたノズル開口部（６２ｂ）を示す平面図であり；ノズル開口部が非円形である。好ましくは、ｒＮＯは５〜１３mmである。より好ましくは、ｒＮＯは８〜１０mmである。
【0043】
本発明の方法に使用される溝なしの研磨面を持つ研磨層は、好ましくは、型基部（２）および型基部（２）に取り付けられた囲壁部（８）を有する型（１）を使用して作成されたケーキから供給され；上面（６）、底面（３）および平均厚さ（５）ｔＬを持つライナー（４）がライナー（４）の底面（３）と型基部（２）との間に介在させた接着剤（７）を使用して型基部（２）に接着される。（図１参照）。
【0044】
ライナー（４）は、硬化性材料が反応して凝固したケーキを形成する際の硬化性材料の嵌合を容易にし、硬化性材料が十分な強度でライナー（４）と接着し、これにより、革削ぎされる間、硬化したケーキがライナーから剥離することはない。好ましくは、使用するライナー（４）は、型基部（２）から定期的に取り外され、交換される。使用するライナー（４）は、硬化時に硬化性材料が接着する任意の材料であることができる。好ましくは、使用するライナー（４）は、ポリウレタンポリマー材料である。より好ましくは、使用するライナー（４）は、芳香族ジアミン硬化剤を用いて、トルエンジイソシアネートとポリテトラメチレンエーテルグリコールとのプレポリマー反応生成物から形成される。最も好ましくは、芳香族ジアミン硬化剤は、４，４’−メチレン−ビス−ｏ−クロロアニリンおよび４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）から選択される。好ましくは、プレポリマー反応生成物は、６．５〜１５．０重量パーセントの未反応ＮＣＯ濃度を有する。６．５〜１５．０wt%の未反応ＮＣＯ濃度を有する市販のプレポリマーは、例として、Air Products and Chemicals, Inc.によって製造されたAirthane（登録商標）プレポリマーPET-70D、PHP-70D、PET-75D、PHP-75D、PPT-75DおよびPHP-80D、ならびにChemturaによって製造されたAdiprene（登録商標）プレポリマーLFG740D、LF700D、LF750D、LF751D、LF753DおよびL325を包含する。好ましくは、硬化剤とプレポリマー反応生成物とは、プレポリマー中の未反応ＮＣＯに対する硬化剤中のＮＨ２（またはＯＨ）の化学量論比が８５〜１２５％（より好ましくは、９０〜１１５パーセント；最も好ましくは、９５〜１０５％）で組み合わされる。この化学量論は、化学量論レベルの原材料を供給することにより直接的に、またはＮＣＯの一部を、意図的にもしくは偶然得た湿気にさらして水と反応させることにより間接的に実現できる。使用するライナー（４）は、多孔性または非多孔性であることができる。好ましくは、使用するライナー（４）は、実質的に非多孔性である。
【0045】
使用するライナー（４）は、好ましくは、ライナー（４）にわたって複数の無作為に選択された点（すなわち、１０点以上）において、花崗岩ベースのコンパレータ（例えば、Chicago Dial Indicator Cat# 6066-10）を使用して測定される２〜１０cm（より好ましくは、２〜５cm）の平均厚さ（５）ｔＬを示す。（図１参照）。
【0046】
使用する接着剤（７）は、ライナー（４）と型基部（２）とを接着するのに好適な任意の接着剤であることができる。例として、使用する接着剤（７）は、感圧接着剤、ホットメルト接着剤、コンタクト接着剤およびこれらの組み合わせから選択することができる。好ましくは、使用する接着剤（７）は、（ａ）ライナー（４）と型基部（２）とを十分な強度で接着してケーキの革削ぎ作業中に型基部（２）からのライナー（４）の剥離を防止することと、（ｂ）型基部（２）に物理的損傷を与えたり有害な残留物（すなわち、型基部（２）と交換ライナーとの間の機能的結合の獲得を損なう残留物）を残したりすることなく型基部（２）から除去可能であることの両方を両立させる。好ましくは、接着剤（７）は感圧接着剤である。
【0047】
使用する型基部（２）は、型凹部内に装填される硬化性材料の重量を支持する任意の好適な剛体材料であることができ；装填、硬化（例えば、大きな炉）および硬化したケーキの革削ぎのために使用する機器間の充填された型の移送を容易にし、反りを生むことなくプロセスに関連する温度幅に耐えることができる。好ましくは、使用する型基部（２）は、ステンレス鋼（より好ましくは、３１６ステンレス鋼）から作られる。
【0048】
使用するライナーの上面（１２）は、型凹部（２０）の水平内部境界（１４）を画定する。（例えば、図２〜３参照）。好ましくは、型凹部（２０）の水平内部境界（１４）はフラットである。より好ましくは、型凹部（２０）の水平内部境界（１４）はフラットであり、かつ型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓと実質的に垂直である。最も好ましくは、型凹部（２０）の水平内部境界（１４）はフラットであり、かつ型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓと本質的に垂直である。
【0049】
使用する型（１０）の囲壁部（１５）は、型凹部（２０）の垂直内部境界（１８）を画定する。（例えば、図２〜３参照）。好ましくは、囲壁部は、ｘ−ｙ平面（３０）と実質的に垂直な、型凹部（２０）の垂直内部境界（１８）を画定する。より好ましくは、囲壁部は、ｘ−ｙ平面（３０）と本質的に垂直な、型凹部（２０）の垂直内部境界（１８）を画定する。
【0050】
型凹部（２０）は、ｚ−軸と一致し、型凹部（２０）の水平内部境界（１４）と中心点（２１）で交差する中心軸Ｃａｘｉｓ（２２）を有する。好ましくは、中心点（２１）は、ｘ−ｙ平面（３０）上に投影される型凹部（２０）の断面Ｃｘ−ｓｅｃｔ（２４）の幾何学的中心に位置する。（例えば、図２〜４参照）。
【0051】
ｘ−ｙ平面上に投影される型凹部の断面Ｃｘ−ｓｅｃｔは、任意の正または非正二次元形状であることができる。好ましくは、型凹部の断面Ｃｘ−ｓｅｃｔは、多角形および楕円形から選択される。より好ましくは、型凹部の断面Ｃｘ−ｓｅｃｔは、平均の半径ｒＣ（好ましくは、ｒＣは２０〜１００cmであり；より好ましくは、２５〜６５cmであり；最も好ましくは、４０〜６０cmである）を有する実質的に円形の断面である。最も好ましくは、型凹部は、実質的に円形の断面Ｃｘ−ｓｅｃｔを有する略直円柱形状領域の形状であり；型凹部が型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓと一致する対称軸Ｃｘ−ｓｙｍを有し；直円柱形状領域が以下に定義される断面積Ｃｘ−ａｒｅａを有し：Ｃｘ−ａｒｅａ＝πｒＣ２
ここで、ｒＣはｘ−ｙ平面上に投影される型凹部の断面積Ｃｘ−ａｒｅａの平均の半径であり；ｒＣが２０〜１００cm（より好ましくは、２５〜６５cm；最も好ましくは、４０〜６０cm）である。
【0052】
型凹部（２０）は、ドーナツ穴領域（４０）およびドーナツ領域（５０）を有する。（例えば、図３〜４参照）。
【0053】
好ましくは、型凹部（２０）のドーナツ穴領域（４０）は、ｘ−ｙ平面（３０）上に円形断面ＤＨｘ−ｓｅｃｔ（４４）を投影し、ドーナツ穴領域対称軸ＤＨａｘｉｓ（４２）を有する、型凹部（２０）内の直円柱形状領域であり；ＤＨａｘｉｓが型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓおよびｚ−軸と一致する。（例えば、図３〜４参照）。ドーナツ穴領域（４０）の円形断面ＤＨｘ−ｓｅｃｔ（４４）が以下に定義される断面積ＤＨｘ−ａｒｅａを有し：ＤＨｘ−ａｒｅａ＝πｒＤＨ２
ここで、ｒＤＨはドーナツ穴領域の円形断面ＤＨｘ−ｓｅｃｔ（４４）の半径（４６）である。好ましくは、ｒＤＨ≧ｒＮＯである（より好ましくは、ｒＤＨが５〜２５mmであり、最も好ましくは、８〜１５mmである）。
【0054】
好ましくは、型凹部（２０）のドーナツ領域（５０）は、ｘ−ｙ平面（３０）上に環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔ（５４）を投影し、ドーナツ領域対称軸Ｄａｘｉｓ（５２）を有する、型凹部（２０）内のトロイド形状領域であり；Ｄａｘｉｓが型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓおよびｚ−軸と一致する。（例えば、図３〜４参照）。ドーナツ領域（５０）の環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔ（５４）は、以下に定義される断面積Ｄｘ−ａｒｅａを有し：Ｄｘ−ａｒｅａ＝πＲＤ２−πｒＤ２
ここで、ＲＤはドーナツ領域の環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔの外周半径（５６）であり；ｒＤはドーナツ領域の環状断面Ｄｘ−ｓｅｃｔの内周半径（５８）であり；ｒＤ≧ｒＤＨであり；ＲＤ＞ｒＤであり；ＲＤ＜ｒＣである。好ましくは、ｒＤ≧ｒＤＨであり、ｒＤが５〜２５mmである。より好ましくは、ｒＤ≧ｒＤＨであり、ｒＤが８〜１５mmである。好ましくは、ｒＤ≧ｒＤＨであり；ＲＤ＞ｒＤであり；ＲＤ≦（Ｋ＊ｒＣ）であり、Ｋが０．０１〜０．２（より好ましくは、０．０１４〜０．１、最も好ましくは、０．０４〜０．０８６）である。より好ましくは、ｒＤ≧ｒＤＨであり；ＲＤ＞ｒＤであり；ＲＤは２０〜１００mm（より好ましくは、２０〜８０mm、最も好ましくは、２５〜５０mm）である。
【0055】
装填時間ＣＰの長さ（秒）は、有意に変動することができる。例として、装填時間ＣＰの長さは、型凹部のサイズ、平均装填流量ＣＲａｖｇおよび硬化性材料の特性（例えば、ゲル化時間）に依存する。好ましくは、装填時間ＣＰは、６０〜９００秒（より好ましくは、６０〜６００秒、最も好ましくは、１２０〜３６０秒）である。通常、装填時間ＣＰは、硬化性材料が示すゲル化時間によって制約される。好ましくは、装填時間ＣＰは、型凹部に装填されている硬化性材料が示すゲル化時間以下である。より好ましくは、装填時間ＣＰは、硬化性材料が示すゲル化時間未満である。
【0056】
装填流量ＣＲ（kg/sec）は、装填時間ＣＰの途中で変動させることができる。例として、装填流量ＣＲは、断続的であることができる。換言すれば、装填流量ＣＲは、装填時間の途中で一回以上、一時的にゼロまで低下させることができる。好ましくは、硬化性材料は、装填時間にわたり、本質的に一定の流量で型凹部に装填される。より好ましくは、硬化性材料は、装填時間ＣＰにわたり、本質的に一定の流量で型凹部内に装填され、平均装填流量ＣＲａｖｇが０．０１５〜２kg/sec（より好ましくは、０．０１５〜１kg/sec、最も好ましくは、０．０８〜０．４kg/sec）である。
【0057】
装填時間ＣＰは、初期段階、転移段階および残段階として区別される三つの個別の段階に分割される。初期段階の開始は、装填時間ＣＰの開始に相当する。初期段階の終了後、直ちに転移段階の開始となる。転移段階の終了後、直ちに残段階の開始となる。残段階の終了は、装填時間ＣＰの終了に相当する。
【0058】
ノズルは、装填時間ＣＰの間、移動または変形（例えば、伸縮）し、これにより、ノズル開口部の位置は三次元全ての次元で移動する。ノズル（６０）は、装填時間ＣＰの間、移動または変形（例えば、伸縮）し、これにより、ノズル開口部（６２）の位置は、装填時間ＣＰの間、型凹部（１２０）の水平内部境界（１１２）に対応する型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓ（１２２）に沿って移動し、硬化性材料（７０）が型凹部（１２０）内に溜められる際に、ノズル開口部（６２）の位置が硬化性材料（７０）の上面（７２）の上方に維持される。（図５Ａ〜５Ｂ参照）。好ましくは、ノズル開口部（６２）の位置は、装填時間ＣＰの間、型凹部（１２０）の水平内部境界（１１２）に対応する型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓ（１２２）に沿って移動し、硬化性材料（７０）が型凹部（１２０）内に溜められる際に、硬化性材料（７０）の上面（７２）の上方の高度（６５）にノズル開口部（６２）の位置が維持され；ここで、高度は＞０〜３０mm（より好ましくは、＞０〜２０mm、最も好ましくは、５〜１０mm）である。（図５Ｂ参照）。型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに沿ったノズル開口部の位置の動き（すなわち、ｚ次元での動き）は、装填時間中に一時的に停止することができる。好ましくは、ノズル開口部の位置は、各転移段階転移点ＴＰＴＰ（そのような転移点がある場合）および各残段階転移点ＴＰＲＰにおいて、型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに対応するその動きを一時的に停止する（すなわち、ノズル開口部の位置のｚ次元での移動を一時的に止める）。
【0059】
ノズル開口部の位置は、装填時間の初期段階の全体にわたって（すなわち、初期段階の継続する間）、型凹部のドーナツ穴領域内にある。ノズル開口部の位置は、初期段階の全体にわたって固定させたままにしておくことができ、この場合、初期段階開始点ＳＰＩＰと初期段階終点ＥＰＩＰとは同じ位置である（すなわち、ＳＰＩＰ＝ＥＰＩＰ）。好ましくは、ＳＰＩＰ＝ＥＰＩＰであるとき、初期段階は、＞０〜９０秒の長さ（より好ましくは、＞０〜６０秒の長さ；最も好ましくは、５〜３０秒の長さ）である。最も好ましくは、ノズル開口部の位置は、装填時間の初期段階の開始から、型凹部内の硬化性材料の上面が上昇し始め、その時点で転移段階が始まるまで固定されたままであり；この場合、初期段階開始点ＳＰＩＰ（８０）と初期段階終点ＥＰＩＰ（８１ａ）（この点は、転移段階開始点ＳＰＴＰ（８２ａ）と一致する）とは、型凹部（２２０）のドーナツ穴領域（１４０）内の、型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓ（２２２）に沿った同じ位置である。好ましくは、ドーナツ穴領域（１４０）は直円柱形状であり；ドーナツ穴の対称軸ＤＨａｘｉｓ（１４２）が型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓ（２２２）およびｚ−軸と一致する。（図６Ａ〜６Ｃ参照）。ノズル開口部の位置は、初期段階の間に移動することができ、この場合、初期段階開始点ＳＰＩＰが初期段階終点ＥＰＩＰとは異なる（すなわち、ＳＰＩＰ≠ＥＰＩＰ）。好ましくは、ＳＰＩＰ≠ＥＰＩＰのとき、初期段階は、＞０〜（ＣＰ−１０．０２）秒の長さであり；ここで、ＣＰは装填時間（秒）である。より好ましくは、ＳＰＩＰ≠ＥＰＩＰのとき、初期段階は、＞０〜（ＣＰ−３０）秒の長さであり；ここで、ＣＰは装填時間（秒）である。最も好ましくは、装填時間の初期段階の間、型凹部（２２０）内の硬化性材料の上面が上昇するとき、ノズル開口部の位置は、好ましくは、型凹部（２２０）のドーナツ穴領域（１４０）内を型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓ（２２２）に沿って、初期段階開始点ＳＰＩＰ（８０）から初期段階終点ＥＰＩＰ（８１ｂ）（この点は、転移段階開始点ＳＰＴＰ（８２ｂ）と一致する）へと移動し、硬化性材料が型凹部（２２０）内に溜められる際に、装填時間の初期段階の全体にわたってノズル開口部の位置が硬化性材料の上面の上方の高度に維持される。（図６Ａ〜６Ｃ参照）。
【0060】
ノズル開口部の位置は、装填時間の転移段階の間、型凹部のドーナツ穴領域内の点からドーナツ領域内の点へと移動する。好ましくは、転移段階は、０．０２〜３０秒の長さ（より好ましくは、０．２〜５秒の長さ；最も好ましくは、０．６〜２秒の長さ）である。好ましくは、ノズル開口部の位置は、転移段階の間、型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに対応して１０〜７０mm/sec（より好ましくは、１５〜３５mm/sec、最も好ましくは、２０〜３０mm/sec）の平均速度で移動する。好ましくは、ノズル開口部の位置の移動は、各転移段階転移点ＴＰＴＰ（そのような転移点がある場合）および転移段階終点ＥＰＴＰにおいて、型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに対応するその動きを一時的に停止する（すなわち、ｘおよびｙ次元での移動を一時的に止める）。好ましくは、ノズル開口部の位置は、転移段階の間、転移段階開始点ＳＰＴＰから任意の転移段階転移点ＴＰＴＰを通って転移段階終点ＥＰＴＰへと、型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに対応して一定の速度で移動する。好ましくは、転移段階の間、ノズル開口部の位置は、転移段階開始点ＳＰＴＰから複数の転移段階転移点ＴＰＴＰを通って転移段階終点ＥＰＴＰへと移動し；ｘ−ｙ平面上に投影される転移段階の経路が略曲線の形状である（より好ましくは、転移段階の経路が略螺旋状緩和曲線の形状である）。最も好ましくは、転移段階の間、ノズル開口部の位置は、転移段階開始点ＳＰＴＰから転移段階終点ＥＰＴＰへと直接移動し；ｘ−ｙ平面上に投影される転移段階の経路は直線である。
【0061】
図６Ａ〜６Ｃは、中心軸Ｃａｘｉｓ（２２２）；対称軸ＤＨａｘｉｓ（１４２）を持つ直円柱形状のドーナツ穴領域（１４０）；および対称軸Ｄａｘｉｓ（１５２）を持つトロイド形状のドーナツ領域（１５０）を有する型凹部（２２０）内での三つの異なる転移段階の経路を示し；型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓ（２２２）、ドーナツ穴の対称軸ＤＨａｘｉｓ（１４２）およびドーナツの対称軸Ｄａｘｉｓ（１５２）の各々がｚ軸と一致する。図６Ａ〜６Ｃに示した転移段階の第一の経路は、型凹部（２２０）のドーナツ穴領域（１４０）内の転移段階開始点ＳＰＴＰ（８２ａ）から始まり、型凹部（２２０）のドーナツ領域（１５０）内の転移段階終点ＥＰＴＰ（８９）へと直接進行し、この場合、転移段階の経路８３ａが単一直線（８４）としてｘ−ｙ平面（１３０）上に投影される。図６Ａ〜６Ｃに示した転移段階の第二の経路は、型凹部（２２０）のドーナツ穴領域（１４０）内の転移段階開始点ＳＰＴＰ（８２ｂ）から始まり、型凹部（２２０）のドーナツ領域（１５０）内の転移段階終点ＥＰＴＰ（８９）へと直接進行し、この場合、転移段階の経路８３ｂが単一直線（８４）としてｘ−ｙ平面（１３０）上に投影される。図６Ａ〜６Ｃに示した転移段階の第三の経路は、ドーナツ穴領域（１４０）内の転移段階開始点ＳＰＴＰ（８２ａ）から始まり、ドーナツ穴領域（１４０）内の転移段階転移点ＴＰＴＰ（８８）を通って転移し、次に、ドーナツ領域（１５０）内に位置する転移段階終点ＥＰＴＰ（８９）へと進行し、この場合、転移段階の経路（８５）が一対の接続線（８７）をｘ−ｙ平面（１３０）上に投影する。ここで留意すべきことは、転移段階終点ＥＰＴＰ（８９）が残段階開始点ＳＰＲＰ（９０）に相当することである（すなわち、これらは同じ位置である）。
【0062】
ノズル開口部の位置は、装填時間の残段階の間、ドーナツ領域内にある（すなわち、装填時間の残段階のほんの一部の間において、ノズル開口部の位置はドーナツ穴領域を通過する、またはドーナツ穴領域にあることができる）。好ましくは、ノズル開口部の位置は、装填時間の残段階の全体にわたって（すなわち、残段階の継続する間）ドーナツ領域内にある。好ましくは、残段階は≧１０秒の長さである。より好ましくは、残段階は、１０〜＜（ＣＰ−０．２）秒の長さであり；ここで、ＣＰは装填時間（秒）である。なおもより好ましくは、残段階は、３０〜＜（ＣＰ−０．２）秒の長さであり；ここで、ＣＰは装填時間（秒）である。最も好ましくは、残段階は、０．６６＊ＣＰ〜＜（ＣＰ−０．２）秒の長さであり；ここで、ＣＰは装填時間（秒）である。好ましくは、ノズル開口部の位置は、残段階の間、型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに対応して１０〜７０mm/sec（より好ましくは、１５〜３５mm/sec、最も好ましくは、２０〜３０mm/sec）の平均速度で移動する。好ましくは、ノズル開口部の位置は、各残段階転移点ＴＰＲＰにおいて、型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに対応するその動きを一時的に停止することができる（すなわち、ノズル開口部の位置のｘおよびｙ次元での移動を一時的に止めることができる）。好ましくは、ノズル開口部の位置は、残段階の間、残段階開始点ＳＰＲＰから残段階転移点ＴＰＲＰの各々を通って、型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに対応して一定の速度で移動する。好ましくは、残段階の間、ノズル開口部の位置は、残段階開始点ＳＰＲＰから複数の残段階転移点ＴＰＲＰを通って移動し；残段階の経路が一連の接続線をｘ−ｙ平面上に投影する。好ましくは、残段階転移点ＴＰＲＰは、全て型凹部のドーナツ領域内に位置する。好ましくは、残段階の経路によってｘ−ｙ平面上に投影される一連の接続線は、略円または型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓからの変動し得る距離の二次元の略螺旋状の形状である。好ましくは、残段階の経路によってｘ−ｙ平面上に投影される一連の接続線は、二次元の略螺旋状の形状であり、次に続く残段階転移点ＴＰＲＰが型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓからの距離を増加または減少させてｘ−ｙ平面上に投影される。より好ましくは、残段階の経路によってｘ−ｙ平面上に投影される一連の接続線は、略円の形状であり、次に続く残段階転移点ＴＰＲＰが型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓからの均等な距離でｘ−ｙ平面上に投影し、残段階の経路によってｘ−ｙ平面上に投影される一連の接続線が正（すなわち、等辺等角）多角形である。好ましくは、正多角形は、≧５個の辺（より好ましくは、≧８個の辺；最も好ましくは、≧１０個の辺；好ましくは、≦１００個の辺；より好ましくは、≦５０個の辺；最も好ましくは、≦２０個の辺）を有する。最も好ましくは、残段階の経路は、略渦巻の形状である。換言すれば、残段階の間、ノズル開口部の位置は、型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに沿って移動を続けて、型凹部内に溜められている硬化性材料の上面の上方における所望の高度を維持し、一方、それと同時にノズル開口部の位置は、ｘ−ｙ平面上に正多角形を投影する経路を進む（好ましくは、正多角形が５〜１００個の辺；より好ましくは、５〜５０個の辺；なおもより好ましくは、８〜２５個の辺；最も好ましくは、８〜１５個の辺を有する）。
【0063】
図７Ａ〜７Ｃは、中心軸Ｃａｘｉｓ（２２２）；対称軸ＤＨａｘｉｓ（１４２）を持つ直円柱形状のドーナツ穴領域（１４０）；および対称軸Ｄａｘｉｓ（１５２）を持つトロイド形状のドーナツ領域（１５０）を有する型凹部（２２０）内において略渦巻の形状の、好ましい残段階の経路（９５）の一部分を示し；型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓ（２２２）、ドーナツ穴の対称軸ＤＨａｘｉｓ（１４２）およびドーナツの対称軸Ｄａｘｉｓ（１５２）の各々がｚ軸と一致する。残段階の経路（９５）は、型凹部（２２０）のドーナツ領域（１５０）内の残段階開始点ＳＰＲＰ（９０）から始まり、型凹部（２２０）のドーナツ領域（１５０）内の複数の残段階転移点ＴＰＲＰ（９２）を通って進行し；全ての残段階転移点ＴＰＲＰが型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓ（２２２）から均等の距離にあり；残段階の経路（９５）が正十面体（１００）を形成する十本の均等の長さの線（９７）としてｘ−ｙ平面（１３０）上に投影される。ここで留意すべきことは、残転移開始点ＳＰＲＰ（９０）が転移段階終点ＥＰＴＰ（８９）に相当することである（すなわち、これらは同じ位置である）。
【0064】
硬化性材料は、好ましくは、液状プレポリマーを含む。より好ましくは、硬化性材料は、液状プレポリマーおよび複数の微小成分を含み、複数の微小成分が液状プレポリマー中に均一に分散している。
【0065】
液状プレポリマーは、好ましくは、重合（すなわち、硬化）して、ポリ（ウレタン）を含む材料を形成する。より好ましくは、液状プレポリマーは、重合して、ポリウレタンを含む材料を形成する。最も好ましくは、液状プレポリマーは、重合（硬化）して、ポリウレタンを形成する。あるいは、液状プレポリマーは、溶融加工可能な熱可塑性材料である。好ましくは、溶融加工可能な熱可塑性材料は、熱可塑性ポリ（ウレタン）（ＴＰＵ）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ナイロン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリスチレン、アクリル系ポリマー、ポリ尿素、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリエチレンイミン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキサイド、ポリオレフィン、ポリアクリル酸アルキル、ポリメタクリル酸アルキル、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリケトン、エポキシ、シリコーン、エチレンプロピレンジエン単量体から形成されたポリマー、タンパク質、多糖類、ポリアセテートおよび前述の少なくとも二つの組み合わせからなる群より選択される。
【0066】
好ましくは、液状プレポリマーは、ポリイソシアネート含有材料を含む。より好ましくは、液状プレポリマーは、ポリイソシアネート（例えば、ジイソシアネート）と水酸基含有材料との反応生成物を含む。
【0067】
好ましくは、ポリイソシアネートは、メチレンビス−４，４’−シクロヘキシル−イソシアネート；シクロヘキシルジイソシアネート；イソホロンジイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネート；プロピレン−１，２−ジイソシアネート；テトラメチレン−１，４−ジイソシアネート；１，６−ヘキサメチレン−ジイソシアネート；ドデカン−１，１２−ジイソシアネート；シクロブタン−１，３−ジイソシアネート；シクロヘキサン−１，３−ジイソシアネート；シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート；１−イソシアナト−３，３，５−トリメチル−５−イソシアナトメチルシクロヘキサン；メチルシクロヘキシレンジイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネートのトリイソシアネート；２，４，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジイソシアネートのトリイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネートのウレトジオン；エチレンジイソシアネート；２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート；２，４，４−トリ−メチルヘキサメチレンジイソシアネート；ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート；およびこれらの組み合わせから選択される。最も好ましくは、ポリイソシアネートは、脂肪族であり、１４パーセント未満の未反応イソシアネート基を有する。
【0068】
好ましくは、本発明で使用する水酸基含有材料は、ポリオールである。例示的なポリオールは、例として、ポリエーテルポリオール、（部分的および完全に水素化された誘導体を包含する）水酸基末端ポリブタジエン、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオールおよびこれらの混合物を包含する。
【0069】
好ましいポリオールは、ポリエーテルポリオールを包含する。ポリエーテルポリオールの例は、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（「ＰＴＭＥＧ」）、ポリエチレンプロピレングリコール、ポリオキシプロピレングリコールおよびこれらの混合物を包含する。炭化水素鎖は、飽和または不飽和結合、ならびに置換または無置換の芳香族および環状基を有することができる。好ましくは、本発明のポリオールは、ＰＴＭＥＧを包含する。好適なポリエステルポリオールは、ポリエチレンアジペートグリコール；ポリブチレンアジペートグリコール；ポリエチレンプロピレンアジペートグリコール；ｏ−フタレート−１，６−ヘキサンジオール；ポリ（ヘキサメチレンアジペート）グリコール；およびこれらの混合物を非限定的に包含する。炭化水素鎖は、飽和もしくは不飽和結合、または置換もしくは無置換の芳香族および環状基を有することができる。好適なポリカプロラクトンポリオールは、１，６−ヘキサンジオール開始ポリカプロラクトン；ジエチレングリコール開始ポリカプロラクトン；トリメチロールプロパン開始ポリカプロラクトン；ネオペンチルグリコール開始ポリカプロラクトン；１，４−ブタンジオール開始ポリカプロラクトン；ＰＴＭＥＧ開始ポリカプロラクトン；およびこれらの混合物を非限定的に包含する。炭化水素鎖は、飽和もしくは不飽和結合、または置換もしくは無置換の芳香族および環状基を有することができる。好適なポリカーボネートは、ポリフタレートカーボネートおよびポリ（ヘキサメチレンカーボネート）グリコールを非限定的に包含する。
【0070】
好ましくは、複数の微小成分は、封入気泡、中空ポリマー材料（すなわち、微小球）、液状充填中空ポリマー材料、水溶性材料（例えば、シクロデキストリン）および不溶相材料（例えば、鉱物油）から選択される。好ましくは、複数の微小成分は、ポリビニルアルコール、ペクチン、ポリビニルピロリドン、ポリアクリロニトリル、ポリ（二塩化ビニリデン）、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、ポリヒドロキシエーテルアクリライト、デンプン、マレイン酸共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリウレタン、シクロデキストリンおよびこれらの組み合わせ（例えば、スウェーデン、スンツヴァル市のAkzo Nobelより入手可能なExpancel（商標））などの微小球である。微小球は、例として、分岐化、ブロッキングおよび架橋により化学的に修飾し、溶解性、膨潤性および他の特性を変化させることができる。好ましくは、微小球は、１５０μm未満の平均径、より好ましくは、５０μm未満の平均径を有する。最も好ましくは、微小球４８は、１５μm未満の平均径を有する。微小球の平均径は変動することもでき、サイズの異なる微小球、または異なる微小球４８の混合物を使用することができることに留意されたい。最も好ましい微小球の材料は、アクリロニトリルおよび二塩化ビニリデンの共重合体（例えば、Akzo Nobelより入手可能なExpancel（登録商標））である。
【0071】
液状プレポリマーは、場合により、さらに硬化剤を含む。好ましい硬化剤は、ジアミンを包含する。好適なポリジアミンは、第一級および第二級アミンの両方を包含する。好ましいポリジアミンは、ジエチルトルエンジアミン（「ＤＥＴＤＡ」）；３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアミンおよびその異性体；３，５−ジエチルトルエン−２，４−ジアミンおよびその異性体（例えば、３，５−ジエチルトルエン−２，６−ジアミン）；４，４’−ビス−（ｓｅｃ−ブチルアミノ）−ジフェニルメタン；１，４−ビス−（ｓｅｃ−ブチルアミノ）−ベンゼン；４，４’−メチレン−ビス−（２クロロアニリン）；４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）（「ＭＣＤＥＡ」）；ポリテトラメチレンオキサイド−ジ−ｐ−アミノベンゾエート；Ｎ，Ｎ’−ジアルキルジアミノジフェニルメタン；ｐ，ｐ’−メチレンジアニリン（「ＭＤＡ」）；ｍ−フェニレンジアミン（「ＭＰＤＡ」）；メチレン−ビス２−クロロアニリン（「ＭＢＯＣＡ」）；４，４’−メチレン−ビス−（２−クロロアニリン）（「ＭＯＣＡ」）；４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジエチルアニリン）（「ＭＤＥＡ」）；４，４’−メチレン−ビス−（２，３−ジクロロアニリン）（「ＭＤＣＡ」）；４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、２，２’，３，３’−テトラクロロジアミノジフェニルメタン；トリメチレングリコール−ジ−ｐ−アミノベンゾエート；およびこれらの混合物を非限定的に包含する。好ましくは、ジアミン硬化剤は、３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアミンおよびその異性体から選択される。
【0072】
硬化剤は、ジオール、トリオール、テトラオールおよび水酸基末端硬化剤を包含することもできる。好適なジオール、トリオールおよびテトラオール基は、エチレングリコール；ジエチレングリコール；ポリエチレングリコール；プロピレングリコール；ポリプロピレングリコール；低分子量ポリテトラメチレンエーテルグリコール；１，３−ビス−（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン；１，３−ビス−［２−（２−ヒドロキシエトキシ）エトキシ］ベンゼン；１，３−ビス−｛２−［２−（２−ヒドロキシエトキシ）エトキシ］エトキシ｝ベンゼン；１，４−ブタンジオール；１，５−ペンタンジオール；１，６−ヘキサンジオール；レゾルシノール−ジ−（ベータ−ヒドロキシエチル）エーテル；ヒドロキノン−ジ−（ベータ−ヒドロキシエチル）エーテル；およびこれらの混合物を包含する。好ましい水酸基末端硬化剤は、１，３−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン；１，３−ビス−［２−（２−ヒドロキシエトキシ）エトキシ］ベンゼン；１，３−ビス−｛２−［２−（２−ヒドロキシエトキシ）エトキシ］エトキシ｝ベンゼン；１，４−ブタンジオール；およびこれらの混合物を包含する。水酸基末端硬化剤およびジアミン硬化剤は、飽和、不飽和の芳香族および環状基を一つ以上包含することができる。また、水酸基末端硬化剤およびジアミン硬化剤は、ハロゲン基を一つ以上包含することができる。
【0073】
好ましくは、本発明の方法で提供される研磨層は、ASTM D412（バージョンD412-02）に定められている試験法によって測定した際に、３５０MPa以下（好ましくは、１０〜２００MPa）のヤング弾性率を示す。
【0074】
本発明の好ましい方法において、刃先を有する革削ぎブレードを使用して、硬化したケーキを溝なしの研磨面を有する少なくとも一つの研磨層に革削ぎすることにより、溝なしの研磨面を有する研磨層が硬化したケーキから得られる。好ましくは、革砥研ぎ研磨剤が革削ぎブレードの刃先に適用され、ケーキを革削ぎして溝なしの研磨面を有する少なくとも一つの研磨層を供給する前に、革砥を使用して刃先をホーニングする。本発明の方法で使用する革砥研ぎ研磨剤は、好ましくは、脂肪酸に分散した酸化アルミニウムの砥粒を含む。より好ましくは、本発明の方法で使用する革砥研ぎ研磨剤は、１８〜３５wt%の脂肪酸に分散した７０〜８２wt%の酸化アルミニウムの砥粒を含む。本発明の方法で使用する革砥は、好ましくは、革製の革砥である。最も好ましくは、本発明の方法で使用する革砥は、回転工具（例えば、Dremel（登録商標）回転工具）とともに使用するように設計された革製の革砥である。場合により、硬化したケーキを加熱して、革削ぎ作業を容易にする。好ましくは、硬化したケーキを革削ぎして溝なしの研磨面を持つ研磨層を供給する革削ぎ作業中に、硬化したケーキは、赤外線加熱灯を使用して加熱される。
【0075】
好ましくは、溝なしの研磨面に機械加工される少なくとも一つの曲線溝は、複数の同心円形溝および少なくとも一つの螺旋状溝からなる群より選択される。より好ましくは、溝なしの研磨面に機械加工される少なくとも一つの曲線溝は、複数の同心の実質的に円形の溝である。最も好ましくは、研磨層は実質的に円形の断面を有し、溝なしの研磨面に機械加工される少なくとも一つの曲線溝は複数の同心の実質的に円形の溝であり、各溝が研磨面の平面において研磨層の対称軸と実質的に一致する対称軸を有する。
【0076】
好ましくは、少なくとも一つの曲線溝は、３５０μm以上の溝深さを有する。より好ましくは、少なくとも一つの曲線溝は、５００μm以上の溝深さを有する。なおもより好ましくは、少なくとも一つの曲線溝は、５００〜２，５００μmの溝深さを有する。その上なおもより好ましくは、少なくとも一つの曲線溝は、５００〜１，５００μmの溝深さを有する。最も好ましくは、少なくとも一つの曲線溝は、５００〜１，２５０ミルの溝深さを有する。
【0077】
ＸＹグリッドパターンの複数の線形溝は、少なくとも一つの曲線溝の機械加工の後、研磨面に機械加工される。好ましくは、複数の線形溝は、ステップダウンプロセスによって機械加工され、溝切削工具が複数の連続的な切削パスを作って各線形溝を形成し、各連続的な切削パスが形成される線形溝の深さを増大させる。好ましくは、ステップダウンプロセスは、切削工具を用いて少なくとも２本の連続的なパスを伴う。より好ましくは、ステップダウンプロセスは、切削工具を用いて４〜１０本の連続的なパスを伴う。最も好ましくは、ステップダウンプロセスは、切削工具を用いて４〜６本の連続的なパスを伴う。パスごとの好ましい最大切削深さは、溝が形成される材料の弾性率に依存し、溝が形成される材料の弾性率が低くなるほど、パスごとの好ましい最大切削深さが小さくなる。好ましくは、溝切削工具は、１〜６０cm/sec（より好ましくは、５〜６０cm/sec；最も好ましくは、５〜２０cm/sec）の送り速度を有する。好ましくは、（研磨面を包含する）研磨層は、ＸＹグリッドパターンを形成する機械加工作業の間、室温にある。より好ましくは、研磨層（研磨面を包含する）は、ＸＹグリッドパターンを形成する機械加工作業の間、１８〜２５°Ｃの温度にある。
【0078】
好ましくは、ＸＹグリッドを形成する複数の線形溝は、３５０μm以上の溝深さを示す。より好ましくは、ＸＹグリッドを形成する複数の線形溝は、５００μm以上の溝深さを示す。なおもより好ましくは、ＸＹグリッドを形成する複数の線形溝は、５００〜２，５００μmの溝深さを示す。その上なおもより好ましくは、ＸＹグリッドを形成する複数の線形溝は、５００〜１，５００μmの溝深さを示す。最も好ましくは、ＸＹグリッドを形成する複数の線形溝は、５００〜１，２５０μmの溝深さを示す。
【0079】
好ましくは、本発明の好ましい方法によって生成されたケーキは、装填時間ＣＰの全体にわたってノズル開口部の位置が型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに沿って一次元でのみ（すなわち、硬化性材料を型凹部内に溜める際に、硬化性材料の上面の上方に設定された高度にノズル開口部の位置を維持するために）移動すること以外は同じプロセスを使用して生成されたケーキと比較して、より少ない密度欠陥を含有する。より好ましくは、本発明の好ましい方法で生成されたケーキは、ケーキごとに、少なくとも５０％以上（より好ましくは、少なくとも７５％以上；最も好ましくは、少なくとも１００％以上）密度欠陥のない研磨層を供給する。なおもより好ましくは、型凹部は４０〜６０cmである平均の半径ｒＣを有する実質的に円形の断面を有し；本発明の方法を使用して生成したケーキは装填時間ＣＰの全体にわたってノズル開口部の位置が型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに沿って一次元でのみ移動すること以外は同じプロセスを使用して生成されたケーキによって供給された密度欠陥のない研磨層の数と比較して、密度欠陥のない研磨層の数において２倍の増加（より好ましくは、３倍の増加）を提供する。
【0080】
好ましくは、本発明の好ましい方法を使用して供給された溝なしの研磨面を持つ研磨層は、装填時間ＣＰの全体にわたってノズル開口部の位置が型凹部の中心軸Ｃａｘｉｓに沿って一次元でのみ（すなわち、硬化性材料を型凹部内に溜める際に、硬化性材料の上面の上方に設定された高度にノズル開口部の位置を維持するために）移動し、ケーキを革削ぎする前に革削ぎブレードを革砥で研ぐのではなく砥石で研ぐこと以外は同じプロセスを使用して供給された溝なし研磨層と比較して、表面粗さが低減した研磨面を示す。より好ましくは、本発明の好ましい方法を使用して供給された溝なしの研磨面を持つ研磨層は、表面粗さが少なくとも１０％（より好ましくは、少なくとも２０％；最も好ましくは、少なくとも２５％）低減した研磨面を示す。
【0081】
好ましくは、本発明の方法を使用して生成した、少なくとも一つの曲線溝とＸＹグリッドパターンの複数の線形溝との組み合わせを持つ溝付き研磨面を有する研磨層は、軟質フォームを機械加工する従来の手法を使用して複数の線形溝を機械加工（すなわち、単一パスの全深さ切削技術を使用して機械加工）すること以外は同じプロセスを使用して生成された研磨層と比較して、より少ないストリンガ欠陥を含有する。
【0082】
本発明の一部の実施態様を下記の実施例において、ここで詳細に記載する。
【0083】
実施例溝なしの研磨面、２．０mmの平均厚さおよび表１に報告するASTM D412-02により測定されたヤング弾性率を有する研磨層を、上に記載した鋳造および革削ぎプロセスを使用して作成した。次に、溝なし研磨層の各々を、最初に旋盤上で機械加工して、７６２ミクロンの深さ、５０８ミクロンの幅および３．０mmのピッチの呼び寸法を有する円形の溝パターンを研磨面に形成した。次に、研磨層の各々に、フライス盤上で第二の機械加工作業を受けさせ、７８７ミクロンの深さ、２．０mmの幅および４０．０mmのピッチの呼び寸法を有するＸＹグリッドパターンの複数の線形溝を作り出し、ＸＹグリッドパターンを円形の溝パターンに重ね合わせた。ＸＹグリッドパターンを２セットの研磨層上に機械加工した。第一のセットでは、単一の全深さ切削パスを使用してＸＹグリッドパターンを形成した。第二のセットでは、６本の連続的な全深さではない切削パスを使用して溝を形成するステップダウンプロセスを使用してＸＹグリッドパターンを形成した。各研磨層に作り出された（図９に図示するタイプの）ストリンガ欠陥の数を表１に報告する。このデータから明らかなように、ストリンガ欠陥の数は、ステップダウンプロセスの使用を通じて有意に低減した。ストリンガ欠陥の低減Δを表１に報告する（Δ＝全深さ切削プロセスによるストリンガ欠陥の総数−ステップダウン切削プロセスによるストリンガ欠陥の総数）。また、概して、研磨層に使用する材料の弾性率が低くなるほど、ステップダウンプロセスを使用した溝の機械加工に関連する恩恵が大きくなる。
【0084】
【表1】