特許 7177932 ３Ｄ印刷のための低粘度ＵＶ硬化性調合物

(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】

(24)【登録日】2022-11-15

(45)【発行日】2022-11-24

(54)【発明の名称】３Ｄ印刷のための低粘度ＵＶ硬化性調合物

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/129 20170101AFI20221116BHJP

   B29C 64/314 20170101ALI20221116BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20221116BHJP

   B33Y 70/00 20200101ALI20221116BHJP

   B33Y 80/00 20150101ALI20221116BHJP

   C08F 290/06 20060101ALI20221116BHJP

【ＦＩ】

B29C64/129

B29C64/314

B33Y10/00

B33Y70/00

B33Y80/00

C08F290/06

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021526550

(86)(22)【出願日】2019-11-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-18

(86)【国際出願番号】 US2019061285

(87)【国際公開番号】W WO2020106526

(87)【国際公開日】2020-05-28

【審査請求日】2021-07-09

(31)【優先権主張番号】62/769,493

(32)【優先日】2018-11-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ガナパティアッパン， シヴァパキア

(72)【発明者】

【氏名】ヴォラ， アンキット

(72)【発明者】

【氏名】フー， ボイ

【審査官】坂本 薫昭

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１５－５１７９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０４７６１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０７４７７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１８－５３８１５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／１０，６４／１１２，６４／１２９，６４／２０，

６４／３０，６４／３１４，６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００，３０／００，５０／００，７０／００，８０／００

Ｃ０８Ｆ ２９０／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

付加製造プロセスにおける液体前駆体であって、
メタ（アクリレート）官能性オリゴマーと、
反応性希釈剤と、
メタ（アクリルアミド）モノマーと、
Ｎ，Ｎ ジエチルアクリルアミドモノマー又はＮ，Ｎ ジメチルアクリルアミドモノマーあるいはその双方と、
を含み、
反応性希釈剤と、メタ（アクリルアミド）モノマーと、Ｎ，Ｎ ジエチルアクリルアミドモノマー又はＮ，Ｎ ジメチルアクリルアミドモノマーあるいはその双方とが、液体前駆体の７０－８０％である、液体前駆体。

【請求項2】

反応性希釈剤がメタ（アクリレート）モノマーを含む、請求項１に記載の液体前駆体。

【請求項3】

メタ（アクリレート）モノマーが、脂肪族、脂環式、複素環式、芳香族、直鎖状、及び／又は分岐状のメタ（アクリレート）モノマーを含む、請求項２に記載の液体前駆体。

【請求項4】

液体前駆体が、Ｎ－ビニルピロリドンを含まない、請求項１に記載の液体前駆体。

【請求項5】

液体前駆体におけるオリゴマーが、メタ（アクリレート）官能性オリゴマーのみであり、メタ（アクリレート）官能性オリゴマーが、液体前駆体の２０－３０％を占める、請求項１に記載の液体前駆体。

【請求項6】

メタ（アクリレート）官能性オリゴマーが、液体前駆体の２０－２５％を占める、請求項５に記載の液体前駆体。

【請求項7】

光開始剤、光増感剤、及び／又は酸素捕捉剤を含む、請求項１に記載の液体前駆体。

【請求項8】

液体前駆体が、メタ（アクリレート）官能性オリゴマー、反応性希釈剤、メタ（アクリルアミド）モノマー、及びＮ－ビニル含有モノマーと、場合によっては、光開始剤、光増感剤、及び／又は酸素捕捉剤のうちの一又は複数とからなる、請求項１に記載の液体前駆体。

【請求項9】

研磨パッドの研磨層を製造する方法であって、
研磨層の複数の副層を３Ｄプリンタを用いて連続的に堆積させることであって、複数の副層の各副層が、
液体前駆体材料をノズルから吐出することであって、液体前駆体材料が、メタ（アクリレート）官能性オリゴマーと、反応性希釈剤と、メタ（アクリルアミド）モノマーと、Ｎ，Ｎ ジエチルアクリルアミドモノマー又はＮ，Ｎ ジメチルアクリルアミドモノマーあるいはその双方とを含み、反応性希釈剤と、メタ（アクリルアミド）モノマーと、Ｎ，Ｎ ジエチルアクリルアミドモノマー又はＮ，Ｎ ジメチルアクリルアミドモノマーあるいはその双方とが、液体前駆体材料の７０－８０％である、液体前駆体材料をノズルから吐出すること、及び
液体前駆体材料を硬化して、液体前駆体材料を凝固させて、副層の凝固した研磨層材料を形成することであって、凝固した研磨層材料の吸水率が、室温の水に４日間浸漬させた後、元の重量の１０％未満である、副層の凝固した研磨層材料を形成することにより堆積される、
研磨層の複数の副層を３Ｄプリンタを用いて連続的に堆積させることを含む、
方法。

【請求項10】

液体前駆体材料におけるオリゴマーが、メタ（アクリレート）官能性オリゴマーのみであり、複数の副層の各副層の厚さが、研磨層の総厚の５０％未満である、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

反応性希釈剤が、メタ（アクリレート）モノマーであり、液体前駆体の化学的に反応する部分は、メタ（アクリレート）官能性オリゴマーと、メタ（アクリレート）モノマーと、メタ（アクリルアミド）モノマーと、Ｎ，Ｎ ジメチルアクリルアミドモノマー又はＮ，Ｎ ジエチルアクリルアミドモノマーあるいはその双方とのみを含み、複数の副層の各副層の厚さが、研磨層の総厚の１％未満である、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

反応性希釈剤がメタ（アクリレート）モノマーを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項13】

液体前駆体材料が、Ｎ－ビニルピロリドンを含まない、請求項９に記載の方法。

【請求項14】

メタ（アクリレート）官能性オリゴマーが、液体前駆体材料の２０－３０％を占める、請求項９に記載の方法。

【請求項15】

液体前駆体材料が、メタ（アクリレート）官能性オリゴマー、反応性希釈剤、メタ（アクリルアミド）モノマー、及びＮ，Ｎ ジエチルアクリルアミドモノマー又はＮ，Ｎ ジメチルアクリルアミドモノマーあるいはその双方と、場合によっては、光開始剤、光増感剤、及び／又は酸素捕捉剤のうちの一又は複数とからなる、請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、付加製造、より具体的には、付加製造システムにおける吐出のための組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

固体自由形状製造又は３Ｄ印刷としても知られる付加製造（ＡＭ）は、原材料（例えば、粉末、液体、懸濁液、又は融解固形物）を連続的に分注して２次元の層を形成することから３次元の対象物を作り上げる製造プロセスを意味する。対照的に、従来の機械加工技術は、物品がストック材料（例えば、木片、プラスチック、複合材料、又は金属）から切り出されるサブトラクティブプロセスを含む。

【0003】

化学機械研磨用の研磨パッドは、典型的には、ポリウレタン材料を型成形又は鋳造することにより作製される。型成形の場合、研磨パッドは、例えば射出成形によって１つずつ作製され得る。鋳造の場合、液体前駆体が鋳造され、硬化されて固形物になり、その後この固形物が、個別のパッド片にスライスされる。これらのパッド片は次いで、最終的な厚さに機械加工され得る。溝が、研磨面に機械加工され得るか、又は、射出成形プロセスの一部として形成され得る。

【0004】

研磨パッドは、３Ｄ印刷技法によっても製造され得る。液体前駆体材料は、支持体の上方を移動するノズルから分注され、硬化されて、研磨パッドの層が形成され得る。

【発明の概要】

【0005】

一態様では、付加製造プロセスにおける分注のための液体前駆体材料は、メタ（アクリレート）官能性オリゴマー、反応性希釈剤、メタ（アクリルアミド）モノマー、及びＮ－ビニル含有モノマーを含む。

【0006】

別の態様では、研磨パッドの研磨層を製造する方法は、３Ｄプリンタを用いて研磨層の複数の副層を連続的に堆積させることを含む。複数の副層の各副層は、液体前駆体材料をノズルから吐出することであって、前駆体材料が、メタ（アクリレート）官能性オリゴマー、反応性希釈剤、メタ（アクリルアミド）モノマー、及びＮ－ビニル含有モノマーを含む、液体前駆体材料をノズルから吐出すること、及び前駆体材料を硬化して、副層の凝固した研磨層を形成することにより堆積される。

【0007】

潜在的な利点には、以下の一又は複数が含まれ得るが、それらに限定されない。

【0008】

前駆体材料は、減少した粘度を有し得るが、迅速な硬化、高い弾性率、及び高い最大引張強さ（ＵＴＳ）も有し得る。さらに、これらの特性は、最終的な硬化部品の吸水率を低く維持しながら達成され得る。さらに、高分子量（ＭＷ）オリゴマーのより高いローディングが加えられることにより、より頑丈な層（すなわち、ＵＴＳを維持しながらより高い破断伸びを有する層）が可能になり得る。調合物の組成を調整することにより、室温の水に４日間浸漬させた後に、アクリルアミド又はＮ－ビニル含有モノマーを含むＵＶ硬化性調合物の吸水率を元の重量の＜１０％に減少させることが可能である。インクジェットに基づく３Ｄ印刷技法によって作製される部品にとって、これは特に望ましい。

【0009】

一又は複数の実施態様の詳細が、添付図面及び以下の説明に明記される。他の特徴、目的、及び利点は、明細書及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】例示的な付加製造システムを示す概略断面側面図である。

【図2】対照ＵＶ架橋性調合物を列挙した表である。

【図3】アクリルアミド及びＮ－ビニルモノマーを含む複数の調合物を列挙した表である。

【図4】３Ｄ印刷された複数の調合物を列挙した表である。

【図5】図４の調合物の３Ｄ印刷された試験片の機械的特性を列挙した表である。

【図6A-6B】例示の研磨パッドの概略断面側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

様々な図面における類似の参照記号は、類似の要素を示している。

【0012】

光に基づく硬化、例えばＵＶ硬化を使用する多くの３Ｄ印刷技法には、低粘度の調合物が非常に望ましい。これは、最終的な調合物の粘度がジェット温度（６０－９０℃）で１０－２０ｃＰである必要があるインクジェットに基づく３Ｄ印刷技法にとって重要であり得る。従来、このような低粘度を達成するために、調合物のほとんど（～７０－８０％）は低粘度の反応性希釈剤であり、調合物のわずか２０－２５％が、必要な機械的特性を最終的な層に提供する高粘度のオリゴマーである。よって、ほとんどの場合、逐次重合技法によって得ることができるより頑丈な材料とは対照的に、インクジェットに基づく３Ｄ技法によって得られる最終的なＵＶ硬化層は非常に脆性で硬い。

【0013】

ＵＶ硬化性層に使用されるほとんどの反応性希釈剤は、アクリレート及びメタクリレートモノマーと、モノ、ジ、トリ、又はテトラ官能性の反応性（メタ）アクリレート基との組み合わせである。このように通常使用されるアクリレートモノマーの一つは、～８ｃＰのＲＴ粘度と～９０ＣのＴｇとを有するイソボルニルアクリレートである。シクロヘキシルメタクリレート及びメチルメタクリレートのような低粘度の他のメタクリレートモノマーも、反応性希釈剤として使用される。しかしながら、これらのモノマーに基づく調合物は、メタクリレート基の反応性が遅いため、硬化が非常に遅いか、又は硬化を完了するために非常に高線量の放射線を必要とする。このため、このようなモノマーを調合物に大量に使用することは実用的ではない。

【0014】

しかしながら、アクリルアミドとＮ－ビニル含有モノマー、例えば、Ｎ，Ｎ ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ ジエチルアクリルアミド及びＮ－ビニルピロリドンとを含む調合物は、これらの問題に対処することができる。

【0015】

図１は、３Ｄ印刷プロセスを使用して部品、例えば研磨パッドを製造するための例示のシステム１０の簡略図である。システム１０は、上に部品が製造される支持体２０と、液滴吐出プリントヘッド３０とを含み、液滴吐出プリントヘッド３０は一又は複数のノズル３２を含む。液体前駆体材料の液滴３４は、一又は複数のノズル３２から吐出され得る。液滴吐出プリンタは、インクジェットプリンタに類似していることがあるが、インクではなく前駆体材料を使用する。プリントヘッド３０及びノズル３２は、（矢印Ａで示すように）支持体２０全体を平行移動する。例えば、プリントヘッド３０は、線形トラック３６上に支持され、線形アクチュエータ３８、例えばスクリュードライブモータによってトラック３６に沿って動かされる。あるいは、プリントヘッド３０は静止状態であり得、支持体２０はモータによって水平に移動され得る。

【0016】

ある実装態様では、支持体２０は垂直アクチュエータ２２によって移動され得る。例えば、各層が堆積された後、支持体２０は、堆積されたばかりの層の厚さに等しい距離だけ低下され得る。代替的に、又は追加的に、プリントヘッド３０は、例えば、垂直変位の一部又はすべてを提供するために垂直に移動され得る。これは、ノズル３２と、上に液滴３４が堆積されている表面との間の均一な距離を確実にすることができ、これにより、製造の均一性を改善し、制御電子装置を簡潔にすることができる。

【0017】

支持体２０は堅い基部であってよい、又は例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の層等の柔軟性のある膜であってよい。支持体２０が膜である場合には、支持体２０は、物品の一部を形成し得る。例えば、支持体２０は、バッキング層を、又はバッキング層と研磨パッドの研磨層との間の層を形成し得る。あるいは、部品を支持体２０から取り除くことができる。

【0018】

図１は、単一のノズル３２を示しているが、実際には、プリントヘッド３０は、独立して制御可能なノズルの線形配列を含み得る。ノズルは、支持体表面に平行に、かつプリントヘッド３０の運動方向に対して斜め又は垂直な方向に延在し得る。ノズル３２の配列は、支持体２０の構築エリアの幅に広がることができる。

【0019】

システム１０はまた、放射線４２を放出して、液体前駆体材料３４を凝固、例えば硬化させるためのエネルギー源４０を含む。例えば、エネルギー源４０は、一又は複数のＵＶランプを含み得る。例えば、エネルギー源４０は、直線配列のＬＥＤ、例えばＵＶ発光ダイオードを含み得る。直線配列のＬＥＤは、支持体２０の構築エリアの幅に広がることができる。エネルギー源４０はまた、支持体２０全体を、例えばプリントヘッド３０と同じ方向において平行移動し得る。例えば、プリントヘッド３０及びエネルギー源４０は、１ユニットとして移動される共通フレーム上に支持され得るか、又はプリント３０及びエネルギー源４０は、同じ又は異なるトラックに沿って独立して移動可能であり得る。

【0020】

凝固は重合によって実現可能である。例えば、パッド前駆体材料の層５０はモノマーであってよく、モノマーはＵＶ硬化によってインシトゥで重合させることができる。パッド前駆体材料は、実質的に堆積の直後に硬化し得るが、パッド前駆体材料の全層５０が堆積した後に、全層５０を同時に硬化させることもできる。

【0021】

製造プロセスでは、材料の薄層が徐々に堆積され、凝固する。例えば、前駆体材料の液滴３４は、ノズル３２から吐出されて、層５０を形成する。堆積させた第１の層５０ａにおいて、ノズル３４は支持体２０上に噴出し得る。その次に堆積させた層５０ｂにおいては、ノズル３４はすでに凝固した材料５６上に吐出し得る。各層５０が凝固した後、完全な３次元部品、例えば研磨パッドが製造されるまで、新たな層が前の堆積層の上に堆積する。各層５０は、部品の総厚の５０％未満（例えば１０％未満、例えば５％未満、例えば１％未満）である。

【0022】

プリントヘッド３０が支持体に対して移動する場合に、各層が、コンピュータ６０上の非一時的なコンピュータ可読媒体、例えば、３Ｄ描画コンピュータプログラムにデータとして格納されたパターンで適用されるよう、コンピュータ６０はさまざまなノズル３４からの液滴の吐出を制御し得る。コンピュータ６０は、例えばプリントヘッド３０及び／又はエネルギー源４０の平行移動速度を制御するために、さまざまなアクチュエータを制御することができ、例えば放射線４２の強度を制御して、それによって硬化速度を制御するためにエネルギー源４０を制御することができ、支持体２０の垂直アクチュエータを制御することができる。

【0023】

液滴３４の液体前駆体材料は、アクリルアミドと、例えば、Ｎ，Ｎ ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ ジエチルアクリルアミド及び／又はＮ－ビニルピロリドンなどのＮ－ビニル含有モノマーとを含む調合物であり得る。そのような調合物は、付加製造、例えばインクジェットに基づく３Ｄ印刷においてＵＶ硬化性層を形成するのに適した低粘度を有し得る。しかしながら、調合物は、他の３Ｄ印刷技法、例えば、光造形法（ＳＬＡ）又はデジタル光処理（ＤＬＰ）にも使用され得る。さらに、調合物は、他の用途、例えば他の物品上のコーティング、例えば保護コーティングにも適用可能であり得る。これらの３Ｄ印刷部品の潜在的な用途には、機能及びプロトタイピングの用途、並びに半導体製造用の化学機械平坦化（ＣＭＰ）用の研磨パッドの製造が含まれる。

【0024】

アクリルアミド及びＮ－ビニルモノマーなどのＵＶ硬化性モノマーは、これらのモノマーの水溶性が高いため、ヒドロゲルなどの高吸水システムの３Ｄ印刷以外のＵＶ硬化性調合物に以前は使用された。驚くべきことに、そのような調合物は減少した粘度を有し得るが、迅速な硬化、高い弾性率、及び高い最大引張強さ（ＵＴＳ）も有し得ることが発見された。さらに、これらの特性は、最終的な硬化部品の水分吸収を低く維持しながら達成され得る。さらに、高分子量（ＭＷ）オリゴマーのより高いローディングが加えられることにより、より頑丈な層（すなわち、ＵＴＳを維持しながらより高い破断伸びを有する層）が可能になり得る。調合物の組成を調整することにより、室温の水に４日間浸漬させた後に、アクリルアミド又はＮ－ビニル含有モノマーを含むＵＶ硬化性調合物の水分吸収を元の重量の＜１０％に減少させることが可能である。インクジェットに基づく３Ｄ印刷技法によって作製される部品にとって、これは特に望ましい。

【0025】

調合物には、メタ（アクリレート）官能性オリゴマー、反応性希釈剤、メタ（アクリルアミド）モノマー、及びＮ－ビニル含有モノマーが含まれる。反応性希釈剤は、脂肪族、脂環式、複素環式、芳香族、直鎖状、又は分岐状のメタ（アクリレート）モノマーであり得る。Ｎ－ビニル含有モノマーは、Ｎ，Ｎ ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ ジエチルアクリルアミド及び／又はＮ－ビニルピロリドンを含み得る。調合物は、光開始剤、光増感剤、及び／又は酸素捕捉剤を含み、パフォーマンスを改善し得る。しかしながら、調合物の化学的に反応する部分は、メタ（アクリレート）官能性オリゴマー、反応性希釈剤、メタ（アクリルアミド）モノマー、Ｎ－ビニル含有モノマーのみを含み得る、例えばそれらからなる。

【0026】

図２は、ＥＢ２７０オリゴマー（脂肪族ウレタンアクリレート）及びＢＲ７４４ＢＴオリゴマー（脂肪族ポリエステルウレタンアクリレート）を使用した対照ＵＶ架橋性調合物を列挙した表である。モノマー１はイソボルニルアクリレート（ＩＢＯＡ）である。モノマー３は、「ＳＲ ３５１ ＬＶ」の商品名でＳａｒｔｏｍｅｒ Ａｍｅｒｉｃａｓから入手可能な低粘度のトリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）である。光開始剤（ＰＩ）は、米国ノースカロライナ州Ｃｈａｒｌｏｔｔｅに本社があるＩＧＭ Ｒｅｓｉｎｓ ＵＳＡ社から入手可能なＯｍｎｉｒａｄ^ＴＭ８１９である。オリゴマー、モノマー１、モノマー３、及び光開始剤の重量パーセント（％）が示されている。図２から５の表において、粘度は７０℃でセンチポアズ（ｃＰ）で示される。最大引張強さ（ＵＴＳ）はミリパスカル（ＭＰａ）で示される。％ ＥＩは、破断点伸びのパーセントである。貯蔵弾性率は、３０℃（Ｅ３０）、６０℃（Ｅ６０）、及び９０℃（Ｅ９０）で示される。

【0027】

図２の表に示されているとおり、代表的なオリゴマーのうちの二つについては、２つのモデル調合物の粘度が高すぎ、ラピッドプロトタイピング又は３Ｄ印刷による機能部品の製造には機械的特性がまだ不十分である。

【0028】

図３は、図２の表中の対照調合物よりも低い粘度及び良好な機械的特性を有する、アクリルアミド及びＮ－ビニルモノマーを含む複数の調合物を列挙した表である。モノマーＤＥＡＡは、Ｎ，Ｎ－ジエチルアクリルアミドである。モノマーＤＭＡＡは、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミドである。モノマーＮＶＰは、Ｎ－ビニルピロリドンである。オリゴマー、モノマー１、モノマー２、モノマー３、モノマー４、及び光開始剤（ＰＩ）の重量パーセント（％）が括弧中に示されている。

【0029】

ＤＬＰ、ＳＬＡ、及びポリジェット技法のような３Ｄ印刷技法では、ラピッドプロトタイピング又は機能部品の製造を可能にする低粘度の調合物が非常に望ましい。低粘度の調合物は、より扱いやすく、印刷時により高い解像度を提供する。このような低粘度を達成するために、インク組成物は、ほとんどが、例えば、少なくとも約５０％、例えば７０－８０％が、低粘度の液体、例えば、メタ（アクリレート）モノマー、メタ（アクリルアミド）モノマー、及びＮ－ビニル含有モノマーであり得る。組成物の約２０－３０％、例えば２０－２５％は、必要な機械的特性を最終的な硬化層に提供する高粘度のオリゴマーであり得る。

【0030】

図４は、ＳｔｒａｔａｓｙｓのＣｏｎｎｅｘ ５００プリンタを使用して３Ｄ印刷され、タイプＩＶ及びタイプＶのドッグボーン及びＤＭＡクーポン試料を形成する、複数の調合物（＃１０－１４）を列挙した表である。印刷後、３Ｄ印刷された試料を９０℃で１時間硬化し、この時点で試料を室温に冷却した。試料を室温で２４時間置いた後、すべての試料の特性評価を行った。ＵＴＳ、破断点伸び％、３０℃及び９０℃での貯蔵弾性率、並びに室温での浸漬試験の９６時間後の吸水率について、試料を特性評価した。３Ｄ印刷した試料の好ましい値は、ＵＴＳ、破断点伸び％、Ｅ３０、Ｅ９０、及び吸水率について、それぞれ２５－３５ＭＰａ、２０－７５％、～１ＧＰａ－１．５ＧＰａ、３５－２００ＭＰａ、及び＞１０％である。

【0031】

表４の表では、オリゴマー、モノマー１、モノマー２、モノマー３、モノマー４、及び光開始剤（ＰＩ）の重量パーセント（％）が括弧中に示されている。モノマーＳＲ ４２０は、Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ａｍｅｒｉｃａｓの非常に低粘度の単官能性アクリルモノマーである。モノマーＴＭＣＨＡは、３，３，５－トリメチルシクロヘキシルメタクリレートである。モノマー１．４ ＢＤＤＡは、１，４－ブタンジオール ジアクリレートである。

【0032】

図５は、図４の表の調合物＃１１－＃１４の３Ｄ印刷された試験片の機械的特性を列挙した表である。

【0033】

低粘度でアクリルアミド及びＮ－ビニルモノマーを含む調合物は、付加製造に特に望ましい。ポリジェット３Ｄ印刷技法を使用する調合物のこのような用途の一つは、より高い伸び及びＵＴＳを有する先進的な化学気化研磨（ＣＭＰ）パッドを作製することである。ジェット温度での調合物の粘度範囲は、１０ｃＰから２５ｃＰの間、例えば１２ｃｐから２０ｃＰの間、例えば１３ｃｐから１６ｃＰの間であり得る。このような調合物のジェット温度は、５０℃と１００℃の間、例えば５５℃と８０℃の間、例えば６０℃と７０℃の間であり得る。

【0034】

図６Ａ及び６Ｂは、上記及び表３と４で検討された前駆体材料の調合物を使用する付加製造により製造され得る研磨パッド１００を示している。図６Ａに示すとおり、研磨パッド１００は、上記の前駆体材料を使用する付加製造により製造された研磨層１０２からなる単層パッドであり得る。あるいは、図６Ｂに示す通り、研磨パッド１００は、研磨層１０２及び少なくとも一つのバッキング層１０４を含むマルチレイヤパッドであり得る。

【0035】

研磨層１０２は、研磨プロセスにおいて不活性材料であり得る。研磨層１０２は、ショアＤスケールの約４０～８０、例えば５０～６５の硬度を有し得る。いくつかの実装態様では、研磨層１０２は、均質な組成物の層であり得る。いくつかの実装態様では、研磨層１０２は、ポア、例えば小さなボイドを含む。ポアは、５０～１００ミクロンの幅であってよい。

【0036】

研磨層１０２は、８０ミル以下、例えば５０ミル以下、例えば２５ミル以下の厚さＤ１を有し得る。調整プロセスによりカバー層がすり減りやすいため、研磨層１０２の厚さは、研磨パッド１００に例えば３０００回の研磨及び調整サイクルの有用な寿命が提供されるように選択され得る。

【0037】

顕微鏡スケールでは、研磨層１０２の研磨面１０６は、例えば２～４ミクロンｒｍｓの粗い質感の表面を有し得る。例えば、研磨層１０２に研削プロセス又は調整プロセスを施して、粗い表面性状を生成することができる。加えて、３Ｄ印刷により、例えば２００ミクロンまでの小さく均一な特徴部が提供され得る。

【0038】

研磨面１０６は顕微鏡スケールでは粗いことがあるが、研磨パッド自体の肉眼的スケールでは、研磨層１０６は良好な厚さ均一性を有し得る（この均一性は、研磨層の底面に対する研磨面１０６の高さの全体的な変動を指し、研磨層に意図的に形成されたいかなる肉眼的な溝又は貫通孔をも含むものではない）。例えば、厚さの非均一性は１ミル未満であり得る。

【0039】

場合によっては、研磨面１０６の少なくとも一部は、スラリーを運ぶために研磨面に形成された複数の溝１０８を含み得る。溝１０８は、溝に対応する位置に前駆体材料を単に吐出しないことによって形成することができる。溝１０８は、例えば同心円、直線、斜交平行、螺旋等のほぼすべてのパターンのものであってもよい。溝１０８があると仮定すると、研磨面１０６、すなわち溝１０８間の平坦域は、研磨パッド１００の水平表面積全体の約２５～９０％になってもよい。したがって、溝１０８は、研磨パッド１８の水平表面積全体の１０～７５％を占めてもよい。溝２６間の平坦域は、約０．１～２．５ｍｍの横幅を有し得る。

【0040】

いくつかの実装態様では、例えばバッキング層１０４がある場合、溝１０８は研磨層１０２を完全に貫通して延在し得る。一部の実装態様では、溝１０８は、研磨層１０２の厚さの約２０～８０％（例えば４０％）を通って延在し得る。溝１０８の深さＤ２は０．２５～１ｍｍであってよい。例えば、５０ミルの厚さの研磨層１０２を有する研磨パッド１００では、溝１０８は約２０ミルの深さＤ２であり得る。

【0041】

バッキング層１０４は、研磨層１０２よりも柔軟で、より圧縮性であり得る。バッキング層１０４は、ショアＡスケールで８０以下の硬度、例えば約６０ショアＡの硬度を有し得る。バッキング層１０４は、研磨層１０２よりも厚い、又は薄い、又は同じ厚さであってよい。

【0042】

例えば、バッキング層は、ボイドを有するポリウレタン又はポリシリコン等のオープンセル又はクローズセル発泡体であってよく、これにより加圧下でセルがつぶれ、バッキング層が圧縮される。適切なバッキング層の材料は、コネクチカット州ロジャースのロジャース社のＰＯＲＯＮ４７０１－３０、又はＲｏｈｍ＆Ｈａａｓ社のＳＵＢＡ－ＩＶである。バッキング層の硬度は、層材料と空隙率を選択することによって調節可能である。

【0043】

一部の実装態様では、バッキング層１０４も、３Ｄ印刷プロセスによって製造され得る。例えば、バッキング層１０４と研磨層１０２とは、付加製造システム１０によって、１つの連続工程で製造されることも可能である。バッキング層１０４には、異なる前駆体材料を使用することによって、及び／又は異なる硬化量、例えば、異なるＵＶ放射強度を使用することによって、研磨層１０２とは異なる硬度が与えられ得る。

【0044】

他の実装態様では、バッキング層１０４は、従来型のプロセスによって製造されてから、研磨層１０２に固定される。例えば、研磨層１０２は、感圧接着剤などである薄型接着層によって、バッキング層１０４に固定され得る。

【0045】

数々の実施態様が説明されてきた。それでもなお、本発明の本質及び範囲から逸脱することなく様々な改変が行われ得ることが、理解されよう。

【0046】

層の各層の厚さ、及び、ボクセルの各々のサイズは、実装態様ごとに変動し得る。一部の実装態様では、支持体２０上に分注が行われる時に、各ボクセルは、例えば１０μｍ～５０μｍ（１０μｍ～３０μｍ、２０μｍ～４０μｍ、３０μｍ～５０μｍ、およそ２０μｍ、およそ３０μｍ、又はおよそ５０μｍなど）の幅を有し得る。各層は、所定の厚さを有し得る。この厚さは、例えば、０．１０μｍ～１２５μｍ（例えば、０．１μｍ～１μｍ、１μｍ～１０μｍ、１０μｍ～２０μｍ、１０μｍ～４０μｍ、４０μｍ～８０μｍ、８０μｍ～１２５μｍ、およそ１５μｍ、およそ２５μｍ、およそ６０μｍ、又はおよそ１００μｍ）であり得る。

【0047】

研磨パッドは、円形又は何か他の形状のパッドとすることができる。

【0048】

エネルギー源は、異なる波長範囲を有する多数の光源を含み得る。例えば、エネルギー源は、２列のＵＶ光源を含むことがあり、２列は異なる波長帯を有する。

【0049】

研磨パッドの製造に関連して装置について説明してきたが、この装置は、付加製造によるその他の物品の製造にも適合し得る。

【0050】

したがって、その他の実施態様も、以下の特許請求の範囲内に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A-6B】