特許 6783563 ケミカルメカニカル研磨パッドのための研磨層の製造方法

(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】6783563

(24)【登録日】2020年10月26日

(45)【発行日】2020年11月11日

(54)【発明の名称】ケミカルメカニカル研磨パッドのための研磨層の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/24 20120101AFI20201102BHJP

   B24B 37/26 20120101ALI20201102BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20201102BHJP

   C08G 18/48 20060101ALI20201102BHJP

【ＦＩ】

   B24B37/24 C

   B24B37/26

   H01L21/304 622F

   C08G18/48

【請求項の数】3

【外国語出願】

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-125341(P2016-125341)

(22)【出願日】2016年6月24日

(65)【公開番号】特開2017-13224(P2017-13224A)

(43)【公開日】2017年1月19日

【審査請求日】2019年6月10日

(31)【優先権主張番号】14/751,423

(32)【優先日】2015年6月26日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/163,213

(32)【優先日】2016年5月24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

(73)【特許権者】

【識別番号】502141050

【氏名又は名称】ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110001508

【氏名又は名称】特許業務法人 津国

(72)【発明者】

【氏名】デイビッド・マイケル・ヴェネツィアーレ

(72)【発明者】

【氏名】バイニャン・チャン

(72)【発明者】

【氏名】テレサ・ブルガロラス・ブルファウ

(72)【発明者】

【氏名】ユリア・コジューフ

(72)【発明者】

【氏名】ユファ・トン

(72)【発明者】

【氏名】ジェフリー・ビー・ミラー

(72)【発明者】

【氏名】ディエゴ・ルーゴ

(72)【発明者】

【氏名】ジョージ・シー・ジェイコブ

(72)【発明者】

【氏名】マーティー・ディグルート

(72)【発明者】

【氏名】アンドリュー・ワンク

(72)【発明者】

【氏名】フェンジィ・イエ

【審査官】 山村 和人

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００６−５０２３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３５８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２３３８３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ３７／００ − ３７／３４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｃ０８Ｇ １８／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層を形成する方法であって、
ベースを有する金型を提供する工程であって、前記ベースが、その中に形成された溝パターンのネガを有する、工程、
（Ｐ）側ポリオール類、（Ｐ）側ポリアミン類及び（Ｐ）側アルコールアミン類の少なくとも一つを含むポリ側（Ｐ）液状成分を提供する工程、
少なくとも一つの多官能イソシアネート類を含むイソ側（Ｉ）液状成分を提供する工程、
加圧ガスを提供する工程、
内部円柱形チャンバを有する軸混合装置を提供する工程であって、
前記内部円柱形チャンバが、閉止端、開放端、対称軸、前記内部円柱形チャンバに通じるとともに前記内部円柱形チャンバの周囲に沿って配置される少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート、前記内部円柱形チャンバに通じるとともに前記内部円柱形チャンバの周囲に沿って配置される少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート、及び前記内部円柱形チャンバに通じる少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポートを有し、
前記閉止端及び前記開放端が前記対称軸に対して垂直であり、
前記少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート及び前記少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポートが、前記閉止端に近い前記内部円柱形チャンバの周囲に沿って配置され、
前記少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポートが、前記閉止端から前記少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート及び前記少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポートより下流で前記内部円柱形チャンバの周囲に沿って配置され、
前記ポリ側（Ｐ）液状成分が、前記少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポートを介して６，８９５〜２７，６００kPaの（Ｐ）側チャージ圧で前記内部円柱形チャンバに導入され、
前記イソ側（Ｉ）液状成分が、前記少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポートを介して６，８９５〜２７，６００kPaの（Ｉ）側チャージ圧で前記内部円柱形チャンバに導入され、
前記内部円柱形チャンバへの前記ポリ側（Ｐ）液状成分と前記イソ側（Ｉ）液状成分との合計質量流量が１〜５００g/sであり、
前記ポリ側（Ｐ）液状成分、前記イソ側（Ｉ）液状成分及び前記加圧ガスが前記内部円柱形チャンバ内で混ぜ合わされて混合物を形成し、
前記加圧ガスが、前記少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポートを介して１５０〜１，５００kPaの供給圧で前記内部円柱形チャンバに導入され、
前記内部円柱形チャンバへの前記加圧ガスの入口速度が、２０℃及び１気圧の理想気体条件に基づいて計算して５０〜６００m/sであり、
前記ポリ側（Ｐ）液状成分が（Ｐ）側ポリオール類を含み、前記（Ｐ）側ポリオール類が高分子量ポリエーテルポリオール類であり、前記高分子量ポリエーテルポリオール類が、２，５００〜１００，０００の数平均分子量Ｍ_Nを有し、１分子あたり平均４〜８個のヒドロキシル基を有する、工程、
前記混合物を前記内部円柱形チャンバの前記開放端から前記ベースに向けて５〜１，０００m/secの速度で放出する工程、
前記混合物をケーキへと固化させる工程、
前記ケーキを前記金型から分離させる工程、及び
前記ケーキからケミカルメカニカル研磨パッド研磨層を得る工程であって、前記ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層が研磨面を有し、前記研磨面に溝パターンが形成されており、前記研磨面が、基材を研磨するように適合されている、工程
を含む方法。

【請求項2】

前記イソ側（Ｉ）液状成分が、１分子あたり平均２個の反応性イソシアネート基を有する多官能イソシアネート類を含む、請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記内部円柱形チャンバの前記開放端が、前記内部円柱形チャンバの前記対称軸に対して垂直な円形の開口を有し、前記円形の開口が２．５〜６mmの内径を有する、請求項１記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０１５年６月２６日に出願され、現在は係属中の米国特許出願第１４／７５１，４２３号の一部継続出願である。

【0002】

本発明は、ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層を形成する方法に関する。より具体的には、本発明は、軸混合装置を使用してケミカルメカニカル研磨パッド研磨層を形成する方法に関する。

【背景技術】

【0003】

集積回路及び他の電子装置の作製においては、導体、半導体及び絶縁体の複数の層を半導体ウェーハの表面に付着させたり、半導体ウェーハの表面から除去したりする。導体、半導体及び絶縁体の薄層は、いくつかの付着技術を使用して付着させることができる。最新のウェーハ加工において一般的な付着技術としては、とりわけ、スパッタリングとしても知られる物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ増強化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）及び電気化学的めっき法がある。一般的な除去技術としては、とりわけ、湿式及び乾式の等方性及び異方性エッチングがある。

【0004】

材料層が順次に付着され、除去されるにつれ、ウェーハの最上面は非平坦になる。後続の半導体加工（たとえばメタライゼーション）は、ウェーハが平坦面を有することを要するため、ウェーハは平坦化されなければならない。平坦化は、望まれない表面トポグラフィーならびに表面欠陥、たとえば粗面、凝集した材料、結晶格子の損傷、スクラッチ及び汚染された層又は材料を除去するのに有用である。

【0005】

ケミカルメカニカルプラナリゼーション又はケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）は、半導体ウェーハのような加工物を平坦化又は研磨するために使用される一般的な技術である。従来のＣＭＰにおいては、ウェーハキャリヤ、すなわち研磨ヘッドがキャリヤアセンブリに取り付けられる。その研磨ヘッドがウェーハを保持し、ウェーハを、ＣＭＰ装置内でテーブル又はプラテン上に取り付けられている研磨パッドの研磨層と接する状態に配置する。キャリヤアセンブリがウェーハと研磨パッドとの間に制御可能な圧を提供する。同時に、研磨媒（たとえばスラリー）が研磨パッド上に小出しされ、ウェーハと研磨層との間の間隙に引き込まれる。研磨を達成するために、研磨パッド及びウェーハは一般に互いに対して回転する。研磨パッドがウェーハの下で回転するとき、ウェーハは一般に環状の研磨トラック、すなわち研磨領域を掃き出し、その中でウェーハの表面が研磨層と直接対面する。ウェーハ表面は、研磨層及び表面上の研磨媒の化学的かつ機械的作用によって研磨され、平坦化される。

【0006】

米国特許第８，３１４，０２９号において、Hiroseらは、研磨層を製造する方法を開示している。具体的に、Hiroseらは、実質的に球形の気泡を含み、高い厚さ精度を有する研磨パッドを製造する方法であって、機械的発泡法によって気泡分散ウレタン組成物を調製する工程、気泡分散ウレタン組成物を一つの放出口からフェース材料Ａの幅方向に実質的に中央の部分に連続的に放出しながらフェース材料Ａを供給する工程、フェース材料Ｂを気泡分散ウレタン組成物上に積層する工程、次いで、気泡分散ウレタン組成物の厚さを厚さ調節手段によって均一に調節する工程、直前の工程で厚さ調節された気泡分散ウレタン組成物を、その組成物にさらなる加重を加えることなく、硬化させて、ポリウレタンフォームを含む研磨シートを形成する工程、及び研磨シートを切断する工程を含む方法を開示している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

それにもかかわらず、ケミカルメカニカル研磨パッドのための研磨層を製造する改善された方法の必要性が絶えずある。特に、完成品研磨パッドを提供するために必要な全工程数を減らす方法の必要性が絶えずある。したがって、必要とされるものは、ケミカルメカニカル研磨パッドのための研磨層を提供する改善された方法である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層を形成する方法であって、ベースを有する金型を提供する工程であって、ベースが、その中に形成された溝パターンのネガを有する、工程、（Ｐ）側ポリオール類、（Ｐ）側ポリアミン類及び（Ｐ）側アルコールアミン類の少なくとも一つを含むポリ側（Ｐ）液状成分を提供する工程、少なくとも一つの多官能イソシアネート類を含むイソ側（Ｉ）液状成分を提供する工程、加圧ガスを提供する工程、内部円柱形チャンバを有する軸混合装置を提供する工程であって、内部円柱形チャンバが、閉止端、開放端、対称軸、内部円柱形チャンバに通じる少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート、内部円柱形チャンバに通じる少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート、及び内部円柱形チャンバに通じる少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポートを有し、閉止端及び開放端が対称軸に対して垂直であり、少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート及び少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポートが、閉止端に近い内部円柱形チャンバの周囲に沿って配置され、少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポートが、閉止端から少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート及び少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポートより下流で内部円柱形チャンバの周囲に沿って配置され、ポリ側（Ｐ）液状成分が、少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポートを介して６，８９５〜２７，６００kPaの（Ｐ）側チャージ圧で内部円柱形チャンバに導入され、イソ側（Ｉ）液状成分が、少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポートを介して６，８９５〜２７，６００kPaの（Ｉ）側チャージ圧で内部円柱形チャンバに導入され、内部円柱形チャンバへのポリ側（Ｐ）液状成分とイソ側（Ｉ）液状成分との合計質量流量が１〜５００g/s、たとえば好ましくは２〜４０g/s、より好ましくは２〜２５g/sであり、ポリ側（Ｐ）液状成分、イソ側（Ｉ）液状成分及び加圧ガスが内部円柱形チャンバ内で混ぜ合わされて混合物を形成し、加圧ガスが、少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポートを介して１５０〜１，５００kPaの供給圧で内部円柱形チャンバに導入され、内部円柱形チャンバへの加圧ガスの入口速度が、２０℃及び１気圧の理想気体条件に基づいて計算して５０〜６００m/s、好ましくは７５〜３５０m/sである、工程、混合物を内部円柱形チャンバの開放端からベースに向けて５〜１，０００m/sec、好ましくは１０〜６００m/sec、より好ましくは１５〜４５０m/secの速度で放出する工程、混合物をケーキへと固化させる工程、ケーキを金型から分離させる工程、及びケーキからケミカルメカニカル研磨パッド研磨層を得る工程であって、ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層が研磨面を有し、研磨面に溝パターンが形成されており、研磨面が、基材を研磨するように適合されている、工程を含む方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の方法に使用するための金型の斜視図である。

【図2】本発明の方法に使用するための軸混合装置の側面図である。

【図3】図２のＡ−Ａ線から見た断面図である。

【図4】本発明の金型の中で形成されたケミカルメカニカル研磨パッド研磨層の側面図である。

【図5】本発明のケミカルメカニカル研磨パッド研磨層の斜視図である。

【図6】ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層の研磨面に形成された溝パターンの平面図である。

【図7】ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層の研磨面に形成された溝パターンの平面図である。

【図8】図７のＣ−Ｃ線から見た断面図である。

【図9】ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層の研磨面に形成された溝パターンの平面図である。

【図10】ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層の研磨面に形成された溝パターンの平面図である。

【図11】図２のＢ−Ｂ線から見た断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

詳細な説明
ケミカルメカニカル研磨層を形成するための様々な従来法、たとえば流込み成形法（すなわち、複数の研磨層へと薄くはがれるケーキを形成する）及び発泡法は、処理を促進するために十分に長いゲル化時間を要する。発泡法及び流込み成形法は、形成された研磨層の表面に最終的な溝パターンを機械加工することを要する。本発明の方法は、研磨層の研磨面に形成される溝パターンの質を大きく改善し、多くの従来の研磨層製造法によって求められるような、完成した研磨層に溝パターンを機械加工する必要性を除く。本発明の方法はまた、従来技術に固有の制約（すなわちゲル化時間の制約）を考慮すると、従来の研磨層製造法に適当であろう組成範囲よりも広い組成範囲を可能にする。

【0011】

明細書及び特許請求の範囲の中で金型キャビティ（２０）を参照して使用される「実質的に円形の断面」とは、ｘ−ｙ面（３０）上で金型キャビティの中心軸Ｃ_axis（２２）から周囲壁（１５）の垂直内部境界（１８）まで投影された金型キャビティ（２０）の最長半径ｒ_cが、ｘ−ｙ面（３０）上で金型キャビティの中心軸Ｃ_axis（２２）から垂直内部境界（１８）まで投影された金型キャビティ（２０）の最短半径ｒ_cよりも≦２０％しか長くないことをいう（図１を参照）。

【0012】

明細書及び特許請求の範囲の中で使用される「金型キャビティ」とは、ベース（１２）と周囲壁（１５）の垂直内部境界（１８）とによって画定される容積をいう（図１及び４を参照）。

【0013】

明細書及び特許請求の範囲の中で、第二の特性（たとえば軸、ｘ−ｙ面）に対する第一の特性（たとえば水平内部境界、垂直内部境界）を参照して使用される「実質的に垂直」とは、第一の特性が第二の特性に対して８０〜１００°の角度にあることをいう。

【0014】

明細書及び特許請求の範囲の中で第一の形体（たとえば水平内部境界、垂直内部境界）を第二の形体（たとえば軸、ｘ−ｙ面）に対して参照して使用される「本質的に垂直」とは、第一の形体が第二の形体に対して８５〜９５°の角度にあることをいう。

【0015】

明細書及び特許請求の範囲の中で、研磨面（９５）を有するケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）を参照して使用される「平均厚さＴ_P-avg」とは、研磨面（９５）に対して垂直な方向にケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）の研磨面（９５）から底面（９２）までの平均厚さＴ_Tpをいう（図５を参照）。

【0016】

明細書及び特許請求の範囲の中でケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）を参照して使用される「実質的に円形の断面」とは、ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）の中心軸（９８）からケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）の研磨面（９５）の外周（１１０）までの断面の最長半径ｒ_pが、中心軸（９８）から研磨面（９５）の外周（１１０）までの断面の最短半径ｒ_pよりも≦２０％しか長くないことをいう（図５を参照）。

【0017】

本発明のケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）は、好ましくは、中心軸（９８）を中心に回転するように適合されている（図５を参照）。好ましくは、ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）の研磨面（９５）は、中心軸（９８）に対して垂直な平面（９９）にある。好ましくは、ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）は、中心軸（９８）に対して８５〜９５°、好ましくは中心軸（９８）に対して９０°の角度γにある平面（９９）において回転するように適合されている。好ましくは、ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）は、中心軸（９８）に対して垂直な実質的に円形の断面を有する研磨面（９５）を有する。好ましくは、中心軸（９８）に対して垂直な研磨面（９５）の断面の半径ｒ_pは、断面において≦２０％、より好ましくは断面において≦１０％しか変化しない。

【0018】

明細書及び特許請求の範囲の中で、本発明の軸混合装置中で形成されるポリ側（Ｐ）液状成分とイソ側（Ｉ）液状成分との混合物を参照して使用される「ゲル化時間」とは、ＡＳＴＭ Ｄ３７９５−００ａ（２００６年再承認）（Standard Test Method for Thermal Flow, Cure, and Behavior Properties of Pourable Thermosetting Materials by Torque Rheometer）にしたがって標準試験法を使用して測定される、その混合物の全硬化時間をいう。

【0019】

明細書及び特許請求の範囲の中で使用される「ポリ（ウレタン）」とは、（ａ）（ｉ）イソシアネート類と（ii）ポリオール類（ジオール類を含む）との反応から形成されるポリウレタン類、ならびに（ｂ）（ｉ）イソシアネート類と（ii）ポリオール類（ジオール類を含む）及び（iii）水、アミン類又は水とアミン類との混合物との反応から形成されるポリ（ウレタン）を包含する。

【0020】

好ましくは、本発明のケミカルメカニカル研磨パッド研磨層を形成する方法は、ベース（１２）を有する金型（１０）を提供する工程であって、金型（１０）のベース（１２）が、その中に形成された溝パターン（１００）のネガ（１４）を有する、工程、（Ｐ）側ポリオール類、（Ｐ）側ポリアミン類及び（Ｐ）側アルコールアミン類の少なくとも一つを含むポリ側（Ｐ）液状成分を提供する工程、少なくとも一つの多官能イソシアネート類を含むイソ側（Ｉ）液状成分を提供する工程、加圧ガスを提供する工程、内部円柱形チャンバ（６５）を有する軸混合装置（６０）を提供する工程であって、内部円柱形チャンバ（６５）が、閉止端（６２）、開放端（６８）、対称軸（７０）、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）、及び内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも一つの（好ましくは少なくとも二つの）接線方向加圧ガス供給ポート（８５）を有し、閉止端（６２）及び開放端（６８）が内部円柱形チャンバ（６５）の対称軸（７０）に対して垂直であり、少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）が、閉止端（６２）に近い内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って配置され、少なくとも一つの（好ましくは少なくとも二つの）接線方向加圧ガス供給ポート（８５）が、閉止端（６２）から少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）より下流で内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って配置され、ポリ側（Ｐ）液状成分が、少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）を介して６，８９５〜２７，６００kPaの（Ｐ）側チャージ圧で内部円柱形チャンバ（６５）に導入され、イソ側（Ｉ）液状成分が、少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を介して６，８９５〜２７，６００kPaの（Ｉ）側チャージ圧で内部円柱形チャンバ（６５）に導入され、内部円柱形チャンバ（６５）へのポリ側（Ｐ）液状成分とイソ側（Ｉ）液状成分との合計質量流量が１〜５００g/s（好ましくは２〜４０g/s、より好ましくは２〜２５g/s）であり、ポリ側（Ｐ）液状成分、イソ側（Ｉ）液状成分及び加圧ガスが内部円柱形チャンバ（６５）内で混ぜ合わされて混合物を形成し、加圧ガスが、少なくとも一つの（好ましくは少なくとも二つの）接線方向加圧ガス供給ポート（８５）を介して１５０〜１，５００kPaの供給圧で内部円柱形チャンバ（６５）に導入され、内部円柱形チャンバ（６５）への加圧ガスの入口速度が、２０℃及び１気圧の理想気体条件に基づいて計算して５０〜６００m/s、好ましくは７５〜３５０m/sである、工程、混合物を内部円柱形チャンバ（６５）の開放端（６８）から金型（１０）のベース（１２）に向けて５〜１，０００m/sec、好ましくは１０〜６００m/sec、より好ましくは１５〜４５０m/secの速度で放出する工程、混合物をケーキへと固化させる工程、ケーキを金型（１０）から分離させる工程、及びケーキからケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）を得る工程であって、ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）が研磨面（９５）を有し、研磨面（９５）に溝パターン（１００）が形成されており、研磨面（９５）が、基材を研磨するように適合されている、工程を含む。

【0021】

好ましくは、本発明の方法に使用される金型（１０）のベース（１２）は溝パターンのネガ（１４）を画定し、溝パターン（１００）はケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）の研磨面（９５）に転写される。好ましくは、金型（１０）のベース（１２）は、平均半径ｒ_c（好ましくはｒ_cは２０〜１００cmであり、より好ましくはｒ_cは２５〜６５cmであり、もっとも好ましくはｒ_cは４０〜６０cmである）を有する実質的に円形の断面を有する（図１及び４を参照）。

【0022】

好ましくは、本発明の方法に使用される金型（１０）は周囲壁（１５）を有することができる。好ましくは、周囲壁は、ｘ−ｙ面（３０）に対して実質的に垂直である金型キャビティ（２０）の垂直内部境界（１８）を画定する。より好ましくは、周囲壁は、ｘ−ｙ面（３０）に対して本質的に垂直である金型キャビティ（２０）の垂直内部境界（１８）を画定する（図１及び４を参照）。

【0023】

好ましくは、金型キャビティ（２０）は、ｚ軸と一致し、中心点（２１）で金型（１０）のベース（１２）の水平内部境界（１４）と交差する中心軸Ｃ_axis（２２）を有する。好ましくは、中心点（２１）は、ｘ−ｙ面（３０）に投影された金型キャビティ（２０）の断面Ｃ_x-sect（２４）の幾何学的中心に位置する（図１を参照）。

【0024】

好ましくは、ｘ−ｙ面（３０）に投影された金型キャビティの断面Ｃ_x-sect（２４）は規則的又は不規則な二次元形状であることができる。好ましくは、金型キャビティの断面Ｃ_x-sect（２４）は多角形及び楕円から選択される。より好ましくは、金型キャビティの断面Ｃ_x-sect（２４）は、平均半径ｒ_c（好ましくはｒ_cは２０〜１００cmであり、より好ましくはｒ_cは２５〜６５cmであり、もっとも好ましくはｒ_cは４０〜６０cmである）を有する実質的に円形の断面である。もっとも好ましくは、金型キャビティ（２０）は、実質的に円形の断面Ｃ_x-sectを有する直円柱形領域に近似し、金型キャビティは、金型キャビティの中心軸Ｃ_axis（２２）と一致する対称軸Ｃ_x-sym（２５）を有し、直円柱形領域は、次式によって求められる断面積Ｃ_x-areaを有する。

【0025】

【数1】

【0026】

式中、ｒ_cは、ｘ−ｙ面（３０）に投影された金型キャビティの断面積Ｃ_x-areaの平均半径であり、ｒ_cは２０〜１００cm（より好ましくは２５〜６５cm、もっとも好ましくは４０〜６０cm）である（図１及び４を参照）。

【0027】

好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は内部円柱形チャンバ（６５）を有する。好ましくは、内部円柱形チャンバ（６５）は閉止端（６２）及び開放端（６８）を有する。好ましくは、閉止端（６２）及び開放端（６８）はそれぞれ内部円柱形チャンバ（６５）の対称軸（７０）に対して実質的に垂直である。より好ましくは、閉止端（６２）及び開放端（６８）はそれぞれ内部円柱形チャンバ（６５）の対称軸（７０）に対して本質的に垂直である。もっとも好ましくは、閉止端（６２）及び開放端（６８）はそれぞれ内部円柱形チャンバ（６５）の対称軸（７０）に対して垂直である（図２、３及び１１を参照）。

【0028】

好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、対称軸（７０）を有する内部円柱形チャンバ（６５）を有し、開放端（６８）は円形の開口（６９）を有する。より好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、対称軸（７０）を有する内部円柱形チャンバ（６５）を有し、開放端（６８）は円形の開口（６９）を有し、円形の開口（６９）は内部円柱形チャンバ（６５）と同心である。もっとも好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、対称軸（７０）を有する内部円柱形チャンバ（６５）を有し、開放端（６８）は円形の開口（６９）を有し、円形の開口（６９）は内部円柱形チャンバ（６５）と同心であり、円形の開口（６９）は内部円柱形チャンバ（６５）の対称軸（７０）に対して垂直である。好ましくは、円形の開口（６９）は１〜１０mm（より好ましくは１．５〜７．５mm、さらに好ましくは２〜６mm、もっとも好ましくは２．５〜３．５mm）の直径を有する（図２、３及び１１を参照）。

【0029】

好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）を有する。より好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）を有する。好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）を有し、少なくとも二つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）は内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って均等に配置されている。より好ましくは、本発明に使用される軸混合装置（６０）が、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）を有する場合、少なくとも二つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）は、内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って均等に配置され、内部円柱形チャンバ（６５）の閉止端（６２）から等しい距離にある。好ましくは、少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポートは、０．０５〜３mm（好ましくは０．１〜０．１mm、より好ましくは０．１５〜０．５mm）の内径を有するオリフィスを介して内部円柱形チャンバ（６５）に通じる。好ましくは、少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポートは、内部円柱形チャンバ（６５）に通じ、内部円柱形チャンバ（６５）の対称軸（７０）に向けられる。より好ましくは、少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポートは、内部円柱形チャンバ（６５）に通じ、内部円柱形チャンバ（６５）の対称軸（７０）に対して本質的に垂直に向けられる。もっとも好ましくは、少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポートは、内部円柱形チャンバ（６５）に通じ、内部円柱形チャンバ（６５）の対称軸（７０）に対して垂直に向けられる。

【0030】

好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を有する。より好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を有する。好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）が、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を有する場合、少なくとも二つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）は、内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って均等に配置されている。より好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）が、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を有する場合、少なくとも二つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）は、内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って均等に配置され、内部円柱形チャンバ（６５）の閉止端（６２）から等しい距離にある。好ましくは、少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポートは、０．０５〜３mm（好ましくは０．１〜０．１mm、より好ましくは０．１５〜０．５mm）の内径を有するオリフィスを介して内部円柱形チャンバ（６５）に通じる。好ましくは、少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポートは、内部円柱形チャンバ（６５）に通じ、内部円柱形チャンバ（６５）の対称軸（７０）に向けられる。より好ましくは、少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポートは、内部円柱形チャンバ（６５）に通じ、内部円柱形チャンバ（６５）の対称軸（７０）に対して本質的に垂直に向けられる。もっとも好ましくは、少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポートは、内部円柱形チャンバ（６５）に通じ、内部円柱形チャンバ（６５）の対称軸（７０）に対して垂直に向けられる。

【0031】

好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を有し、少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）は内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って均等に配置されている。より好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を有し、少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）は、内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って均等に配置され、内部円柱形チャンバ（６５）の閉止端（６２）から等しい距離にある。

【0032】

好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を有する。好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）が、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を有する場合、少なくとも二つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）は内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って均等に配置され、少なくとも二つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）は内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って均等に配置されている。好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）が、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を有する場合、（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び（Ｉ）側液体供給ポート（８０）は内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って交互に位置する。より好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）が、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を有する場合、（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び（Ｉ）側液体供給ポート（８０）は、内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って交互に位置し、均等に離間する。もっとも好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）が、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を有する場合、（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び（Ｉ）側液体供給ポート（８０）は、内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って交互に位置し、均等に離間し、（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び（Ｉ）側液体供給ポート（８０）はすべて内部円柱形チャンバ（６５）の閉止端（６２）から等しい距離にある。

【0033】

好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）を有する。より好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）を有し、少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）は、閉止端（６２）から少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）より下流で内部円柱形チャンバ（６５）の周囲に沿って配置されている。さらに好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）を有し、少なくとも二つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）は、閉止端（６２）から少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）より下流で内部円柱形チャンバ（６５）の周囲に沿って配置されている。なおさらに好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）を有し、少なくとも二つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）は、閉止端（６２）から少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）より下流で内部円柱形チャンバ（６５）の周囲に沿って配置され、少なくとも二つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）は内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って均等に配置されている。もっとも好ましくは、本発明の方法に使用される軸混合装置（６０）は、内部円柱形チャンバ（６５）に通じる少なくとも二つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）を有し、少なくとも二つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）は、閉止端（６２）から少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）及び少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）より下流で内部円柱形チャンバ（６５）の周囲に沿って配置され、少なくとも二つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）は、内部円柱形チャンバ（６５）の周囲（６７）に沿って均等に配置され、内部円柱形チャンバ（６５）の閉止端（６２）から等しい距離にある。好ましくは、少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポートは、０．１〜５mm（好ましくは０．３〜３mm、より好ましくは０．５〜２mm）の限界寸法を有するオリフィスを介して内部円柱形チャンバ（６５）に通じる。好ましくは、少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポートは、内部円柱形チャンバ（６５）に通じ、内部円柱形チャンバ（６５）の内周に沿って接線方向に向けられる。より好ましくは、少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポートは、内部円柱形チャンバ（６５）に通じ、内部円柱形チャンバ（６５）の内周に沿って接線方向に向けられ、内部円柱形チャンバ（６５）の対称軸（７０）に対して本質的に垂直である面にある。もっとも好ましくは、少なくとも一つの接線方向加圧ガス供給ポートは、内部円柱形チャンバ（６５）に通じ、内部円柱形チャンバ（６５）の内周に沿って接線方向に向けられ、内部円柱形チャンバ（６５）の対称軸（７０）に対して垂直である面にある。

【0034】

好ましくは、本発明の方法において、ポリ側（Ｐ）液状成分は、（Ｐ）側ポリオール類、（Ｐ）側ポリアミン類及び（Ｐ）側アルコールアミン類の少なくとも一つを含む。

【0035】

好ましくは、（Ｐ）側ポリオール類は、ジオール類、ポリオール類、ポリオールジオール類、それらのコポリマー及びそれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、（Ｐ）側ポリオール類は、ポリエーテルポリオール類（たとえばポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリ（オキシプロピレン）グリコール及びそれらの混合物）、ポリカーボネートポリオール類、ポリエステルポリオール類、ポリカプロラクトンポリオール類、それらの混合物、ならびにエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，５−ペンタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール及びトリプロピレングリコールからなる群から選択される一つ以上の低分子量ポリオール類とのそれらの混合物からなる群から選択される。さらに好ましくは、少なくとも一つの（Ｐ）側ポリオール類は、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ）、エステル系ポリオール類（たとえばエチレンアジペート、ブチレンアジペート）、ポリプロピレンエーテルグリコール類（ＰＰＧ）、ポリカプロラクトンポリオール類、それらのコポリマー及びそれらの混合物からなる群から選択される。

【0036】

好ましくは、本発明の方法において、使用されるポリ側（Ｐ）液状成分は少なくとも一つの（Ｐ）側ポリオール類を含み、少なくとも一つの（Ｐ）側ポリオールは、２，５００〜１００，０００の数平均分子量Ｍ_Nを有する高分子量ポリオール類を含む。より好ましくは、使用される高分子量ポリオール類は、５，０００〜５０，０００（さらに好ましくは７，５００〜２５，０００、もっとも好ましくは１０，０００〜１２，０００）の数平均分子量Ｍ_Nを有する。

【0037】

好ましくは、本発明の方法において、使用されるポリ側（Ｐ）液状成分は少なくとも一つの（Ｐ）側ポリオール類を含み、少なくとも一つの（Ｐ）側ポリオール類は、１分子あたり平均３〜１０個のヒドロキシル基を有する高分子量ポリオール類を含む。より好ましくは、使用される高分子量ポリオール類は、１分子あたり平均４〜８個（さらに好ましくは５〜７個、もっとも好ましくは６個）のヒドロキシル基を有する。

【0038】

市販の高分子量ポリオール類の例は、Specflex（登録商標）ポリオール類、Voranol（登録商標）ポリオール類及びVoralux（登録商標）ポリオール類（The Dow Chemical Companyから市販）、Multranol（登録商標）スペシャルティーポリオール及びUltracel（登録商標）フレキシブルポリオール（Bayer MaterialScience LLCから市販）ならびにPluracol（登録商標）ポリオール（BASFから市販）を含む。いくつかの好ましい高分子量ポリオール類を表１に挙げる。

【0039】

【表1】

【0040】

好ましくは、（Ｐ）側ポリアミン類は、ジアミン類及び他の多官能アミン類からなる群から選択される。より好ましくは、（Ｐ）側ポリアミン類は、芳香族ジアミン類及び他の多官能芳香族アミン類、たとえば４，４′−メチレン−ビス−ｏ−クロロアニリン（「ＭｂＯＣＡ」）、４，４′−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）（「ＭＣＤＥＡ」）、ジメチルチオトルエンジアミン、トリメチレングリコールジ−ｐ−アミノベンゾエート、ポリテトラメチレンオキシドジ−ｐ−アミノベンゾエート、ポリテトラメチレンオキシドモノ−ｐ−アミノベンゾエート、ポリプロピレンオキシドジ−ｐ−アミノベンゾエート、ポリプロピレンオキシドモノ−ｐ−アミノベンゾエート、１，２−ビス（２−アミノフェニルチオ）エタン、４，４′−メチレン−ビス−アニリン、ジエチルトルエンジアミン、５−tert−ブチル−２，４−トルエンジアミン、３−tert−ブチル−２，６−トルエンジアミン、５−tert−アミル−２，４−トルエンジアミン及び３−tert−アミル−２，６−トルエンジアミン及びクロロトルエンジアミンからなる群から選択される。

【0041】

好ましくは、（Ｐ）側アルコールアミン類は、アミン開始ポリオール類からなる群から選択される。より好ましくは、（Ｐ）側アルコールアミン類は、１分子あたり１〜４個（さらに好ましくは２〜４個、もっとも好ましくは２個）の窒素原子を含むアミン開始ポリオール類からなる群から選択される。好ましくは、（Ｐ）側アルコールアミン類は、１分子あたり平均少なくとも３個のヒドロキシル基を有するアミン開始ポリオール類からなる群から選択される。より好ましくは、（Ｐ）側アルコールアミン類は、１分子あたり平均３〜６個（さらに好ましくは３〜５個、もっとも好ましくは４個）のヒドロキシル基を有するアミン開始ポリオール類からなる群から選択される。特に好ましいアミン開始ポリオール類は、≦７００（好ましくは１５０〜６５０、より好ましくは２００〜５００、もっとも好ましくは２５０〜３００）の数平均分子量Ｍ_N（を有し）、３５０〜１，２００mgKOH/gのヒドロキシル価（ＡＳＴＭ試験法Ｄ４２７４−１１によって測定）を有する。より好ましくは、使用されるアミン開始ポリオール類は４００〜１，０００mgKOH/g（もっとも好ましくは６００〜８５０mgKOH/g）のヒドロキシル価を有する。市販のアミン開始ポリオール類の例は、Voranol（登録商標）ファミリーのアミン開始ポリオール類（The Dow Chemical Companyから市販）、Quadrol（登録商標）スペシャルティーポリオール類（Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラキス（２−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン）（BASFから市販）、Pluracol（登録商標）アミン系ポリオール類（BASFから市販）、Multranol（登録商標）アミン系ポリオール類（Bayer MaterialScience LLCから市販）、トリイソプロパノールアミン（ＴＩＰＡ）（The Dow Chemical Companyから市販）及びトリエタノールアミン（ＴＥＡ）（Mallinckrodt Baker Inc.から市販）を含む。いくつかの好ましいアミン開始ポリオール類を表２に挙げる。

【0042】

【表2】

【0043】

好ましくは、本発明の方法において、ポリ側（Ｐ）液状成分は、少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）を介して６，８９５〜２７，６００kPaの（Ｐ）側チャージ圧で内部円柱形チャンバ（６５）に導入される。より好ましくは、ポリ側（Ｐ）液状成分は、少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）を介して８，０００〜２０，０００kPaの（Ｐ）側チャージ圧で内部円柱形チャンバ（６５）に導入される。もっとも好ましくは、ポリ側（Ｐ）液状成分は、少なくとも一つの（Ｐ）側液体供給ポート（７５）を介して１０，０００〜１７，０００kPaの（Ｐ）側チャージ圧で内部円柱形チャンバ（６５）に導入される。

【0044】

好ましくは、本発明の方法において、イソ側（Ｉ）液状成分は少なくとも一つの多官能イソシアネート類を含む。好ましくは、少なくとも一つの多官能イソシアネート類は二つの反応性イソシアネート基（すなわちＮＣＯ）を含む。

【0045】

好ましくは、少なくとも一つの多官能イソシアネート類は、脂肪族多官能イソシアネート類、芳香族多官能イソシアネート類及びそれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、多官能イソシアネート類は、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジ−１，５−ジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、パラ−フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、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、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート及びそれらの混合物からなる群から選択されるジイソシアネート類である。さらに好ましくは、少なくとも一つの多官能イソシアネート類は、ジイソシアネート類とプレポリマーポリオール類との反応によって形成される末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーである。

【0046】

好ましくは、少なくとも一つの多官能イソシアネート類は末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーであり、末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーは２〜１２重量％の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）基を有する。より好ましくは、本発明の方法に使用される末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーは２〜１０重量％（さらに好ましくは４〜８重量％、もっとも好ましくは５〜７重量％）の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）基を有する。

【0047】

好ましくは、使用される末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーは、ジイソシアネート類とプレポリマーポリオール類との反応生成物であり、プレポリマーポリオール類は、ジオール類、ポリオール類、ポリオールジオール類、それらのコポリマー及びそれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、プレポリマーポリオール類は、ポリエーテルポリオール類（たとえばポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリ（オキシプロピレン）グリコール及びそれらの混合物）、ポリカーボネートポリオール類、ポリエステルポリオール類、ポリカプロラクトンポリオール類、それらの混合物、ならびにエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，５−ペンタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール及びトリプロピレングリコールからなる群から選択される一つ以上の低分子量ポリオール類とのそれらの混合物からなる群から選択される。さらに好ましくは、プレポリマーポリオール類は、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ）、エステル系ポリオール類（たとえばエチレンアジペート、ブチレンアジペート）、ポリプロピレンエーテルグリコール類（ＰＰＧ）、ポリカプロラクトンポリオール類、それらのコポリマー及びそれらの混合物からなる群から選択される。もっとも好ましくは、プレポリマーポリオール類は、ＰＴＭＥＧ及びＰＰＧからなる群から選択される。

【0048】

好ましくは、プレポリマーポリオール類がＰＴＭＥＧである場合、末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーは２〜１０重量％（より好ましくは４〜８重量％、もっとも好ましくは６〜７重量％）の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）濃度を有する。市販されているＰＴＭＥＧ系の末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーの例は、Imuthane（登録商標）プレポリマー（COIM USA, Inc.から市販されている、たとえばPET-80A、PET-85A、PET-90A、PET-93A、PET-95A、PET-60D、PET-70D、PET-75D）、Adiprene（登録商標）プレポリマー（Chemturaから市販されている、たとえばLF800A、LF900A、LF910A、LF930A、LF931A、LF939A、LF950A、LF952A、LF600D、LF601D、LF650D、LF667、LF700D、LF750D、LF751D、LF752D、LF753D及びL325）、Andur（登録商標）プレポリマー（Anderson Development Companyから市販されている、たとえば70APLF、80APLF、85APLF、90APLF、95APLF、60DPLF、70APLF、75APLF）を含む。

【0049】

好ましくは、プレポリマーポリオール類がＰＰＧである場合、末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーは３〜９重量％（より好ましくは４〜８重量％、もっとも好ましくは５〜６重量％）の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）濃度を有する。市販されているＰＰＧ系の末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーの例は、Imuthane（登録商標）プレポリマー（COIM USA, Inc.から市販されている、たとえばPPT-80A、PPT-90A、PPT-95A、PPT-65D、PPT-75D）、Adiprene（登録商標）プレポリマー（Chemturaから市販されている、たとえばLFG963A、LFG964A、LFG740D）及びAndur（登録商標）プレポリマー（Anderson Development Companyから市販されている、たとえば8000APLF、9500APLF、6500DPLF、7501DPLF）を含む。

【0050】

好ましくは、本発明の方法に使用される末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーは、０．１重量％未満の遊離トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）モノマー含量を有する、低遊離イソシアネートで末端修飾されたウレタンプレポリマーである。

【0051】

また、非ＴＤＩ系の末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーを本発明の方法に使用することもできる。たとえば、末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーは、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）及びポリオール類、たとえばポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＥＧ）と、任意選択のジオール類、たとえば１，４−ブタンジオール（ＢＤＯ）との反応によって形成されるものを含む（が許容できる）。そのような末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーが使用される場合、未反応イソシアネート（ＮＣＯ）濃度は、好ましくは４〜１０重量％（より好ましくは４〜８重量％、もっとも好ましくは５〜７重量％）である。この範疇の市販されている末端イソシアネート修飾ウレタンプレポリマーの例は、Imuthane（登録商標）プレポリマー（COIM USA, Inc.から市販されている、たとえば27-85A、27-90A、27-95A）、Andur（登録商標）プレポリマー（Anderson Development Companyから市販されている、たとえばIE75AP、IE80AP、IE85AP、IE90AP、IE95AP、IE98AP）、Vibrathane（登録商標）プレポリマー（Chemturaから市販されている、たとえばB625、B635、B821）、Isonate（登録商標）改質プレポリマー（The Dow Chemical Companyから市販されている、たとえば、ＮＣＯ１８．７％のIsonate（登録商標）240、ＮＣＯ２３％のIsonate（登録商標）181、ＮＣＯ２９．２％のIsonate（登録商標）143L）及びポリマーＭＤＩ（The Dow Chemical Companyから市販されている、たとえばPAPI（登録商標）20、27、94、95、580N、901）を含む。

【0052】

好ましくは、本発明の方法において、イソ側（Ｉ）液状成分は、少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を介して６，８９５〜２７，６００kPaの（Ｉ）側チャージ圧で内部円柱形チャンバ（６５）に導入される。より好ましくは、イソ側（Ｉ）液状成分は、少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を介して８，０００〜２０，０００kPaの（Ｉ）側チャージ圧で内部円柱形チャンバ（６５）に導入される。もっとも好ましくは、イソ側（Ｉ）液状成分は、少なくとも一つの（Ｉ）側液体供給ポート（８０）を介して１０，０００〜１７，０００kPaの（Ｉ）側チャージ圧で内部円柱形チャンバ（６５）に導入される。

【0053】

好ましくは、本発明の方法において、ポリ側（Ｐ）液状成分及びイソ側（Ｉ）液状成分の少なくとも一つは、任意選択で、さらなる液状物質を含有することができる。たとえば、ポリ側（Ｐ）液状成分及びイソ側（Ｉ）液状成分の少なくとも一つは、発泡剤（たとえばカルバメート発泡剤、たとえば、The Dow Chemical Companyから市販されているSpecflex（商標）NR556ＣＯ₂／脂肪族アミンアダクト）、触媒（たとえば第三級アミン触媒、たとえば、Air Products, Inc.から市販されているDabco（登録商標）33LV触媒及びスズ触媒、たとえば、Momentiveから市販されているFomrez（登録商標）スズ触媒）及び界面活性剤（たとえば、Evonikから市販されているTegostab（登録商標）シリコン界面活性剤）からなる群から選択される液状物質を含有することができる。好ましくは、本発明の方法において、ポリ側（Ｐ）液状成分はさらなる液状物質を含有する。より好ましくは、本発明の方法において、ポリ側（Ｐ）液状成分はさらなる液状物質を含有し、さらなる液状物質は触媒及び界面活性剤の少なくとも一つである。もっとも好ましくは、本発明の方法において、ポリ側（Ｉ）液状成分は触媒及び界面活性剤を含有する。

【0054】

好ましくは、本発明の方法において、使用される加圧ガスは、二酸化炭素、窒素、空気及びアルゴンからなる群から選択される。より好ましくは、使用される加圧ガスは、二酸化炭素、窒素及び空気からなる群から選択される。さらに好ましくは、使用される加圧ガスは、窒素及び空気からなる群から選択される、もっとも好ましくは、使用される加圧ガスは空気である。

【0055】

好ましくは、本発明の方法において、使用される加圧ガスは≦１０ppmの水分含量を有する。より好ましくは、使用される加圧ガスは≦１ppmの水分含量を有する。さらに好ましくは、使用される加圧ガスは≦０．１ppmの水分含量を有する。もっとも好ましくは、使用される加圧ガスは≦０．０１ppmの水分含量を有する。

【0056】

好ましくは、本発明の方法において、加圧ガスは、少なくとも二つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）を介して内部円柱形チャンバ（６５）に導入され、入口速度は、２０℃及び１気圧の理想気体条件に基づいて計算して５０〜６００m/s、好ましくは７５〜３５０m/sである。理論によって拘束されることを望まないが、入口速度が低すぎる場合、金型中に堆積する研磨層が望まれない亀裂を発生させる危険性が増すことが留意されよう。

【0057】

好ましくは、本発明の方法において、加圧ガスは、少なくとも二つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）を介して１５０〜１，５００kPaの供給圧で内部円柱形チャンバ（６５）に導入される。より好ましくは、加圧ガスは、少なくとも二つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）を介して３５０〜１，０００kPaの供給圧で内部円柱形チャンバ（６５）に導入される。もっとも好ましくは、加圧ガスは、少なくとも二つの接線方向加圧ガス供給ポート（８５）を介して５５０〜８３０kPaの供給圧で内部円柱形チャンバ（６５）に導入される。

【0058】

好ましくは、本発明のケミカルメカニカル研磨パッド研磨層を形成する方法は、ポリ側（Ｐ）液状成分及びイソ側（Ｉ）液状成分を提供する工程を含み、ポリ側（Ｐ）液状成分及びイソ側（Ｉ）液状成分は、イソ側（Ｉ）液状成分中の未反応イソシアネート（ＮＣＯ）基に対するポリ側（Ｐ）液状成分中の反応性水素基（すなわち、アミン（ＮＨ₂）基とヒドロキシル（ＯＨ）基との合計）の化学量論比０．８５〜１．１５（より好ましくは０．９０〜１．１０、もっとも好ましくは０．９５〜１．０５）で提供される。

【0059】

好ましくは、本発明の方法において、内部円柱形チャンバ（６５）へのポリ側（Ｐ）液状成分とイソ側（Ｉ）液状成分との合計質量流量は１〜５００g/s（好ましくは２〜４０g/s、より好ましくは２〜２５g/s）である。

【0060】

好ましくは、本発明の方法において、（ａ）内部円柱形チャンバ（６５）へのポリ側（Ｐ）液状成分とイソ側（Ｉ）液状成分との合計質量流量と、（ｂ）内部円柱形チャンバ（６５）への加圧ガスの質量流量との比（２０℃及び１気圧の理想気体条件に基づいて計算）は≦４６：１（より好ましくは≦３０：１）である。

【0061】

好ましくは、本発明の方法において、軸混合装置（６０）中で形成された混合物は、内部円柱形チャンバ（６５）の開放端（６８）から金型（１０）のベース（１２）に向けて１０〜３００m/secの速度で放出される。より好ましくは、混合物は、軸混合装置（６０）の開放端（６８）の開口（６９）から金型（１０）のベース（１２）に向けて、ｚ軸（Ｚ）平行な方向にｚ成分を有する速度１０〜３００m/secで放出される。

【0062】

好ましくは、本発明の方法において、混合物は、軸混合装置（６０）の開放端（６８）から、金型（１０）中に形成されたケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）の底面（９２）からｚ次元に沿って距離Ｄで放出される。より好ましくは、混合物は、軸混合装置（６０）の開放端（６８）から、金型（１０）中に形成されたケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）の底面（９２）からｚ次元に沿って距離Ｄで放出され、平均距離Ｄ_avgは２．５〜１２５cm（より好ましくは７．５〜７５cm、もっとも好ましくは１２．５〜５０cm）である。

【0063】

好ましくは、本発明の方法において、軸混合装置中で形成された混合物は５〜９００秒のゲル化時間を有する。より好ましくは、軸混合装置中で形成された混合物は１０〜６００秒のゲル化時間を有する。もっとも好ましくは、軸混合装置中で形成された混合物は１５〜１２０秒のゲル化時間を有する。

【0064】

好ましくは、本発明の方法を使用して調製されたケミカルメカニカル研磨パッド研磨層は、ケミカルメカニカル研磨パッドを形成するために、少なくとも一つのさらなる層と接合させることができる。好ましくは、本発明の方法を使用して調製されたケミカルメカニカル研磨パッド研磨層は圧縮性のサブパッド（図示せず）と接合され、圧縮性サブパッドは、スタック接着剤を使用して、研磨層（９０）と接合され、スタック接着剤は、研磨層（９０）の底面（９２）と圧縮性サブパッドとの間に挿入される。サブパッドは、好ましくは、研磨される基材の表面に対する研磨層の適合を改善する。好ましくは、使用されるスタック接着剤は、感圧接着剤、反応性ホットメルト接着剤、コンタクト接着剤及びそれらの混合物からなる群から選択される接着剤である。より好ましくは、スタック接着剤は、反応性ホットメルト接着剤及び感圧接着剤からなる群から選択される。もっとも好ましくは、使用されるスタック接着剤は反応性ホットメルト接着剤である。

【0065】

好ましくは、本発明の方法を使用して調製されたケミカルメカニカル研磨パッド研磨層はケミカルメカニカル研磨パッドに組み込まれ、ケミカルメカニカル研磨パッドは、研磨機のプラテンと接触するように適合されている。好ましくは、ケミカルメカニカル研磨パッドは、真空及び感圧プラテン接着剤の少なくとも一つを使用してプラテンと接触するように適合されている。

【0066】

好ましくは、本発明の方法を使用して調製されたケミカルメカニカル研磨パッド研磨層は、基材を研磨するように適合され、基材は、磁性基材、光学基材及び半導体基材の少なくとも一つである。より好ましくは、本発明の方法を使用して調製されたケミカルメカニカル研磨パッド研磨層は、基材を研磨するように適合され、基材は半導体基材である。もっとも好ましくは、本発明の方法を使用して調製されたケミカルメカニカル研磨パッド研磨層は、基材を研磨するように適合され、基材は半導体ウェーハである。

【0067】

好ましくは、本発明の方法において、ケーキから得られたケミカルメカニカル研磨パッド研磨層は、研磨面（９５）に形成された溝パターン（１００）を有する研磨面を有する。好ましくは、溝パターンは、研磨中にケミカルメカニカル研磨パッド研磨層が回転するとき、研磨されている基材の表面を掃くように研磨面上に配置された一つ以上の溝を含む。好ましくは、一つ以上の溝は、カーブした溝、直線状の溝及びそれらの組み合わせからなる。

【0068】

好ましくは、溝パターンは複数の溝を含む。より好ましくは、溝パターンは溝デザインから選択される。好ましくは、溝デザインは、同心状の溝（円形又はらせん状であることができる）、カーブした溝、クロスハッチ溝（たとえばパッド表面上にＸ−Ｙ格子として配置）、他の規則的デザイン（たとえば六角形、三角形）、タイヤトレッド型パターン、不規則なデザイン（たとえばフラクタルパターン）及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。より好ましくは、溝デザインは、ランダムな溝、同心状の溝、らせん溝、クロスハッチ溝、Ｘ−Ｙ格子溝、六角形の溝、三角形の溝、フラクタルな溝及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。もっとも好ましくは、研磨面は、その中に形成されたらせん溝パターンを有する。溝プロフィールは、好ましくは、まっすぐな側壁を有する長方形から選択され、又は、溝断面は「Ｖ」字形、「Ｕ」字形、鋸歯状及びそれらの組み合わせであることもできる。

【0069】

好ましくは、溝パターン（１００）は、ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）の研磨面（９５）に形成された複数の溝を含み、複数の溝はカーブした溝（１２０）である（図６を参照）。

【0070】

好ましくは、溝パターン（１００）は、ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）の研磨面（９５）に形成された複数の溝を含み、複数の溝は同心円状の溝（１３０）である（図７及び８を参照）。

【0071】

好ましくは、溝パターン（１００）は、ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）の研磨面（９５）に形成された複数の溝を含み、複数の溝はＸ−Ｙ溝（１４０）である（図９を参照）。

【0072】

好ましくは、溝パターン（１００）は、ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）の研磨面（９５）に形成された複数の溝を含み、複数の溝は同心円状の溝（１３０）及びＸ−Ｙ溝（１４０）を含む（図１０を参照）。

【0073】

好ましくは、本発明の方法を使用して調製されたケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）は２０〜１５０ミルの平均厚さＴ_P-avgを有する。より好ましくは、本発明の方法を使用して調製されたケミカルメカニカル研磨パッド研磨層（９０）は３０〜１２５ミル（さらに好ましくは４０〜１２０ミル、もっとも好ましくは５０〜１００ミル）の平均厚さＴ_P-avgを有する（図５を参照）。

【0074】

以下の実施例において本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明する。

【0075】

実施例１：ケミカルメカニカル研磨パッド研磨層
高分子量ポリエーテルポリオール（The Dow Chemical Companyから市販されているVoralux（登録商標）HF505ポリオール）７７．６２重量％、モノエチレングリコール２１．０重量％、シリコーン界面活性剤（Evonikから市販されているTegostab（登録商標）B8418界面活性剤）１．２３重量％、スズ触媒（Momentiveから市販されているFomrez（登録商標）UL-28）０．０５重量％及び第三級アミン触媒（Air Products, Inc.から市販されているDabco（登録商標）33LV触媒）０．１０重量％を含有するポリ側（Ｐ）液状成分を準備した。改質ジフェニルメタンジイソシアネート（The Dow Chemical Companyから市販されているIsonate（商標）181ＭＤＩプレポリマー）１００重量％を含有するイソ側（Ｉ）液状成分を準備した。加圧ガス（乾燥空気）を準備した。

【0076】

（Ｐ）側液体供給ポート、（Ｉ）側液体供給ポート及び四つの接線方向加圧ガス供給ポートを有する軸混合装置（Hennecke GmbHから市販されているMicroLine 45CSM）を有する軸混合装置を準備した。ポリ側（Ｐ）液状成分及びイソ側（Ｉ）液状成分を、それぞれの供給ポートを介して、（Ｐ）側チャージ圧１０，５００kPa、（Ｉ）側チャージ圧１４，６００kPa及び（Ｉ）／（Ｐ）重量比１．３６（ＮＣＯ基に対する反応性水素基の化学量論比０．９５を与える）で軸混合装置に供給した。接線方向加圧ガス供給ポートを介して加圧ガスを８３０kPaの供給圧で供給して、軸混合装置を通過する合計液状成分：ガス質量流量の比３．７：１を与えて混合物を形成した。混合物を、軸混合装置から、その中に形成された溝パターンのネガ（同心円状溝のネガＫ７型パターン）を有する金型ベースに向けて２５４m/secの速度で放出して、金型ベース上にケーキを形成した。ケーキを１００℃で１６時間、硬化させた。次いで、ケーキを室温まで冷ましたのち、金型ベースから分離させた。ケーキの底面を旋盤上で平坦に機械加工して研磨層を得た。次いで、ホットメルト接着剤を使用して、研磨層をSuba IVサブパッドと結合して、Ｋ７型溝パターン（幅２０ミル、深さ３０ミル、ピッチ７０ミルの同心円状溝）を有するケミカルメカニカル研磨層を有するケミカルメカニカル研磨パッドを得た。

【0077】

実施例１からの研磨層を分析して、表３に報告するような物性を測定した。報告する密度データはＡＳＴＭ Ｄ１６２２にしたがって測定されたものであり、報告するショアーＤ硬さデータはＡＳＴＭ Ｄ２２４０にしたがって測定されたものであり、報告する破断点伸びデータはＡＳＴＭ Ｄ４１２にしたがって測定されたものであることに留意すること。また、比較のために、IC1000（商標）研磨層材料の物性の報告値を表３に報告する。

【0078】

【表3】

【0079】

実施例１にしたがって調製したケミカルメカニカル研磨パッドを使用して二酸化ケイ素除去速度研磨試験を実施し、Ｋ７溝を有するIC1000（商標）ポリウレタン研磨パッド（Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.から市販）を使用して比較例ＰＣ１で得られた試験と比較した。具体的に、各研磨パッドの場合の二酸化ケイ素除去速度を表４に提示する。研磨除去速度実験は、Novellus Systems, Inc.の２００mmブランケットS15KTEN ＴＥＯＳシートウェーハに対して実施した。Applied Materialsの２００mm Mirra（登録商標）研磨機を使用した。すべての研磨実験を、２０．７kPa（３psi）のダウンフォース、２００ml/minのスラリー（Rohm and Haas Electronic Materials CMP Inc.から市販されているKlebosol（商標）1730スラリー）流量、９３rpmのテーブル回転速度及び８７rpmのキャリヤ回転速度で実施した。Saesol 8031Cダイアモンドパッドコンディショナ（Saesol Diamond Ind. Co., Ltd.から市販）を使用して研磨パッドをコンディショニングした。研磨パッドを、コンディショナにより、３１．１Nのダウンフォースを使用して３０分間ならし運用した。さらに、研磨中、研磨パッドを、研磨パッドの中心から１．７〜９．２インチまで、３１．１Nのダウンフォースを使用して毎分１０スイープで、インサイチューで１００％コンディショニングした。研磨の前後で、４９点スパイラルスキャンを使用するKLA-Tencor FX200計測ツールを使用して、エッジ除外領域３mmで膜厚さを計測することにより、除去速度を測定した。除去速度実験それぞれを三回実施した。研磨パッドごとの三回の除去速度実験の平均除去速度を表４に提示する。

【0080】

【表4】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】