CN101472709A - 可压缩的研磨制品 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了具有可压缩的复合物层的研磨制品。所述可压缩的复合物层包含可压缩的粘结剂和研磨团聚物。本发明还描述了使用这种研磨制品修饰工件的边缘的方法。

Description

可压缩的研磨制品
技术领域
本公开制品属于具有可压缩的复合物层的研磨制品，该复合物层包括可压缩的粘结剂以及研磨团聚物。本发明还公开了使用这种研磨制品修饰工件边缘的方法。
背景技术
刚性圆柱形盘为多种商业企业的通用中间产品。例如，在半导体器件的制造中，硅晶片是通过切割实心圆柱形硅锭而获得的。
一般来讲，圆柱形盘的周边边缘可能具有包括微小的子表面断裂或薄片的缺陷。这些缺陷在后续的工序中会产生问题，例如，某些缺陷会从盘的周边边缘蔓延到盘内。另外，初始制备后，圆柱形盘可能具有锋利边缘，这些锋利边缘易于破损，掌握时会有危害。另外，在经过一种或多种加工步骤之后，位于或靠近盘的边缘处可能存在不期望的杂质。
已经使用过多种类型的研磨机来修饰这种周边边缘，以最小化或消除缺陷，并将锋利的边缘磨圆、磨成斜角或换句话讲变成钝的轮廓。使用过磨轮(其包含固定在金属或树脂基体中磨粒)和固定研磨幅材(其包含固定在基体中并粘附到柔性背衬的磨粒)两者进行研磨。此外，还使用过打磨混悬液，其中使盘的边缘接触液体介质中具有磨粒的浆液中的打磨片。
发明内容
在一个方面，本公开提供具有可压缩的复合物层的研磨制品，该复合物层包含可压缩的粘结剂以及研磨团聚物。在一些实施例中，可压缩的复合物层包含约2体积％至约10体积％的研磨团聚物。在一些实施例中，可压缩的复合物层具有约7至约70GPa的压缩模量。
在一些实施例中，可压缩的复合物层包含至少50体积％的可压缩的粘结剂。在一些实施例中，可压缩的粘结剂包含选自由下列物质组成的组中的材料：氨基甲酸酯、聚醚氨基甲酸酯、聚酯氨基甲酸酯、环氧树脂、以及它们的组合。在一些实施例中，复合物层还包含无机填充剂。
在一些实施例中，研磨团聚物的密度为每立方厘米约2.45至约2.75克(g/cc)。在一些实施例中，研磨团聚物的密度为约2.15至约2.35g/cc。在一些实施例中，金刚石磨粒的平均最大横截面尺寸为小于约2微米。
在一些实施例中，研磨团聚物包含分散在无机基体中的磨粒。在一些实施例中，无机基体选自由玻璃、陶瓷、以及玻璃陶瓷组成的组。在一些实施例中，无机基体包含二氧化硅。
在一些实施例中，研磨团聚物包含金刚石磨粒。在一些实施例中，团聚物包含25重量％至50重量％的金刚石磨粒。在一些实施例中，研磨团聚物包含约0.1重量％至约50重量％的氧化铝磨粒。在一些实施例中(例如，其中的制品用于清洁的实施例)，研磨团聚物包含的无机基体(例如，二氧化硅)为至少约95重量％、99重量％、或甚至100重量％。
在另一方面，研磨制品还包含与复合物层相邻的支承体。在一些实施例中，复合物层被直接粘合到支承体。在一些实施例中，粘合层被散布在复合物层和支承体之间。在一些实施例中，支承体选自由刚性圆柱体、刚性环、和柔性幅材组成的组。在一些实施例中，柔性幅材为连续带。在一些实施例中，支承体为刚性平面主体。
在另一方面，本公开提供盘的边缘的修饰方法。在一些实施例中，该方法包括：提供包含可压缩的复合物层的研磨制品，其中可压缩的复合物层包含可压缩的粘结剂以及研磨团聚物；使所述盘的边缘接触可压缩的复合物层的主表面；使所述盘的边缘相对于可压缩的复合物层的主表面进行运动。在一些实施例中，使所述盘的边缘接触可压缩的复合物层的主表面包括施加足够的接触力，以便将可压缩的复合物层压缩约2.5％至约5.5％。在一些实施例中，所述盘的每毫米厚度的接触力为约1.5千克至约8千克的范围内。在一些实施例中，复合物层的主表面相对于盘的边缘的运动速度为约8米和约16米/秒之间(包括米8和16米/秒)。
在一些实施例中，在盘的边缘和复合物层的主表面之间产生相对运动包括使所述盘围绕第一旋转轴旋和使研磨制品围绕第二旋转轴旋转。在一些实施例中，第一旋转轴与第二旋转轴形成的角为约5度和约75度之间。
在一些实施例中，盘的边缘的修饰方法还包括施加工作流体到复合物层的主表面。
下面的具体实施方式将阐述本公开的一个或多个实施例的详细内容。其它特征、对象、和优点从具体实施方式和权利要求书中将显而易见。
附图说明
图1示出根据本发明的一些实施例的示例性研磨制品。
图2示出根据本发明的一些实施例的示例性研磨团聚物。
图3a示出根据本发明的盘的边缘的修饰的一个实施例。
图3b示出如图3a所示的盘的边缘的修饰期间研磨制品的压缩。
图4a示出根据本发明的盘的边缘的修饰的另一个实施例。
图4b示出如图4a所示的盘的边缘的修饰期间研磨制品的压缩。
图5示出测试方法A中使用的边缘修饰装置。
具体实施方式
在一些实施例中，本发明的研磨制品可用于修饰工件的周边边缘(例如，盘，例如，刚性圆柱形盘)。在一些实施例中，修饰包括改变工件边缘的轮廓，例如，使缺陷最小化或消除和/或将锋利的边缘磨圆、磨成斜角或换句话讲变成钝的轮廓。在一些实施例中，修饰包括清洁工件边缘(例如，清除其碎屑)。在一些实施例中，工件可以是，例如，通过将圆柱形实心结晶块切成片所获得的硅晶片。其它可用的工件材料包括玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷、砷化镓、蓝宝石、以及化合物半导体基体。
根据本发明的一些实施例的示例性研磨制品100在图1中示出。研磨制品100包括复合物层120，所述复合层包括分散在粘结剂140中的研磨团聚物130。与典型研磨制品相关的复合物层对比，本发明的复合物层在典型操作条件下(例如，施加的负载)很易于压缩。材料的可压缩性可采用参数(诸如压缩模量和压缩形变)进行描述。
压缩模量被定义为材料中的压缩应力与压缩张力的比率。压缩模量可通过向材料施加固定压缩应力(也就是说，每单位面积的负载)并测量材料厚度的减少量进行测定。然后，将每单位面积的负载递增，并测量负载的每个增量的厚度的减少量。
材料的张力被定义为厚度的减少量除以初始厚度(即，没有施加负载时的厚度)。对于每一个施加的负载，都可计算出材料的张力；即，
S L = ( T i - T L ) T i ;
其中SL为施加负载L时的张力，TL为施加负载L时的厚度，而Ti为初始或未负载时的厚度。注意，施加负载L时的压缩百分比(PC)为施加负载L的张力的100倍；即，
S L = ( T i - T L ) T i .
然后，可对照张力绘出施加负载的曲线图。压缩模量为该曲线的斜度，即，在所关注的应力范围内，施加负载的变量除以应力的变量。
一般来讲，可压缩层的所需的压缩程度(即，在所关注的应力范围内)将取决于被修饰的工件的组成、厚度、和强度。另外，所需的修饰形式(例如，磨圆或磨斜)以及工件边缘和可压缩层表面之间的角度关系也可以影响所需的压缩程度。
在一些实施例中，本发明的复合物层被压缩为从约2.5％到约5.5％。在一些实施例中，复合物层的压缩为至少约3％。在一些实施例中，复合物层的压缩为不大于约4％。
在一些实施例中，复合物层的压缩模量在约2.5％到约5.5％的压缩范围内为约7GPa和约70GPa之间。在一些实施例中，低于约7GPa的压缩模量会导致移除率的降低。在一些实施例中，如果压缩模量为大于约70GPa，则压在复合物层上的工件会粉碎，和/或无法获得均匀的边缘修饰效果。在一些实施例中，压缩模量在约2.5％到约5.5％的压缩范围内为至少约20GPa，或甚至至少约30GPa。在一些实施例中，压缩模量在约2.5％到约5.5％的压缩范围内为不大于约55GPa。
在一些实施例中，本发明的复合物层为弹性可压缩的，因此具有低的压缩形变。压缩形变(CS)被定义为：
CS = 100 × ( T i - T f T i - T L ) ;
其中Tf为移除压缩负载之后的材料厚度。在一些实施例中，本发明的可压缩层具有低于约50％的压缩形变，在一些实施例中，低于约25％，在一些实施例中，低于约10％，或甚至低于约5％。一般来讲，如果压缩形变过大，可压缩层在第二次和随后的压缩循环期间，在所需的压缩范围内将不呈现所需程度的压缩模量。
一般来讲，复合物层的压缩性质受粘结剂的压缩性质以及复合物层内包含的团聚物的种类和数量的影响。填充剂的存在也会影响压缩性质。例如，在一些实施例中，研磨团聚物的体积或重量百分比的增加和/或复合物层的粘结剂内存在的填充剂，相对于无填充剂的粘结剂的压缩模量来说，会增加复合物层的压缩模量。
在一些实施例中，复合物层包含至少约50体积％的粘结剂。在一些实施例中，复合物层包含的粘结剂为至少约60体积％，在一些实施例中，至少约75体积％，并且甚至至少约90体积％。
示例性粘结剂包括聚氨酯(例如，聚醚聚氨酯和聚酯聚氨酯)以及环氧树脂。在一些实施例中，粘结剂的压缩模量在约2.5％到约5.5％的压缩范围内为至少约5GPa，在一些实施例中，至少约10GPa，或甚至至少约20GPa。在一些实施例中，粘结剂的压缩模量为不大于约40GPa，在一些实施例中，在约2.5％到约5.5％的压缩范围内为不大于约30GPa，或甚至不大于约25GPa。在一些实施例中，粘结剂在约2.5％到约5.5％的压缩范围内具有的压缩模量为约10到约30GPa。
一般来讲，相对于类似的单独使用磨粒的研磨制品来说，在研磨制品中使用研磨团聚物会产生更高和更一致的切削率，以及更长的使用寿命。虽然表面光洁度细度减少很小或没有减少，通常还是可以观察到这些优点。
在一些实施例中，复合物层包含约2体积％到约10体积％的研磨团聚物。在一些实施例中，低于约2体积％的研磨团聚物时，会发生边缘修饰(例如，边缘抛光)率降低；而在一些实施例中，具有大于约10体积％的研磨团聚物时，所得的复合物层可能过于刚硬，这会导致损坏(例如，粉碎)工件和/或不均匀的边缘修饰效果。在一些实施例中，复合物层包含的研磨团聚物不大于6体积％，在一些实施例中，不大于4体积％，或甚至不大于约3体积％。在一些实施例中，复合物层包含的研磨团聚物为至少约2.5体积％。
在一些实施例中，复合物层还包含除粘结剂和研磨团聚物以外的材料在一些实施例中，复合物层包含一种或多种无机填充剂。示例性无机填充剂包括硅石、粘土、玻璃小珠(例如，中空玻璃小珠)、以及它们的组合。
在一些实施例中，研磨团聚物包含分散在无机基体中的磨粒。无机基体可以为结晶性、半结晶性、或非结晶性。示例性无机基体包括玻璃、陶瓷、以及玻璃陶瓷材料。在一些实施例中，无机基体包括二氧化硅。
参见图2，其示例性研磨团聚物130包括分散在基体160中的磨粒150。研磨团聚物可以为不规则地成形或可以具有预定的形状，例如，球形研磨团聚物。示例性研磨团聚物还在美国专利No.4,652,275、No.4,799,939、以及No.5,500,273中有所描述。
一般来讲，可以使用任何已知的磨粒。示例性磨粒包括金刚石、碳化硅、氧化铝、和氮化硼粒子。另外，Bruxvoort等人在美国专利No.5,958,794(第18列第16行到第21列第25行)中描述了可用的磨粒。在一些实施例中，金刚石磨粒为优选的。
在一些实施例中，团聚物包括约25重量％到约50重量％的磨粒(例如，金刚石磨粒)。在一些实施例中，所含磨粒低于约25重量％时，团聚物会产生低水平的边缘修饰效果。在一些实施例中，其中团聚物包含的磨粒大于约50重量％时，团聚物在使用期间往往会释放磨粒，这会产生不稳定的修饰率。在一些实施例中，团聚物包含的磨粒为至少约30重量％，并且在一些实施例中，为至少约35重量％。在一些实施例中，团聚物包含的磨粒为不大于约45重量％，并且在一些实施例中不大于约40重量％。
在一些实施例中，磨粒包括氧化铝磨粒。在一些实施例中，研磨团聚物包括的氧化铝磨粒为至少约0.1重量％，在一些实施例中，至少约1重量％，或甚至至少约5重量％。在一些实施例中，研磨团聚物包括的氧化铝磨粒不超过约50重量％，在一些实施例中不超过约40重量％，或甚至不超过约30重量％。
在一些实施例中，例如，当需要进行工件清洁而不是边缘修饰时，研磨团聚物会包含(如果有的话)很少的磨粒。在一些实施例中，研磨团聚物基本上由无机基体材料(例如，二氧化硅)组成。在一些实施例中，团聚物包括至少约95％的二氧化硅，例如，至少约98％的二氧化硅，或甚至100％的二氧化硅。
一般来讲，磨粒的最大横截面尺寸为粒度的常规测量值，而平均最大横截面尺寸为用于描述磨粒集合的常规参数。在本发明的一些实施例中，磨粒的平均最大横截面尺寸为低于约2微米，在一些实施例中，低于约1微米，或甚至低于约0.5微米。一般来讲，磨粒的平均最大横截面尺寸越小，所得的表面光洁度越细。
在一些实施例中，研磨团聚物的密度为每立方厘米约2.45至约2.75克(g/cc)。在一些实施例中，密度为不大于约2.65g/cc，或甚至不大于约2.55g/cc。在一些实施例中，研磨团聚物的密度为约2.15至约2.35g/cc。在一些实施例中，密度为至少约2.20g/cc。在一些实施例中，密度为不大于约2.30g/cc。
在一些实施例中，本发明的研磨制品包括与复合物层相邻的支承体。支承体可以为刚性的或柔性的。在一些实施例中，支承体可以包括可压缩层，例如，泡沫。然而，本发明的研磨制品(其包括可压缩的复合物层)可与具有不可压缩的复合物层和可压缩的支承体的研磨制品区别开。例如，在一些实施例中，在修饰过程中，复合物层本身适应于工件边缘的边缘的形状。
可用于构成支承体的示例性材料包括金属类(例如，不锈钢、镍、黄铜、铜和铁)；聚合物类(例如，聚酯、聚烯烃、聚酸亚胺、尼龙和聚氨酯类)；聚合膜类；和机织或非机织纤维网类。另外，Bruxvoort等人在美国专利No.5,958,794(第17列第12行到第18列第15行)中描述了可用的支承体。本领域的技术中有具体的选择方法。
支承体可以呈任何已知的形状。在一些实施例中，支承体为刚性圆柱体。在一些实施例中，支承体为刚性环。在一些实施例中，支承体为柔性幅材。在一些实施例中，柔性幅材为连续带。在一些实施例中，支承体为刚性平面主体，例如，平盘。
在一些实施例中，复合物层被直接粘合到支承体的主表面。在一些实施例中，粘结层(例如，底漆层和/或粘结剂层)可以布置于复合物层和支承体的主表面之间。附加的层(诸如加强型稀松布)也可能存在。一般来讲，本领域中的普通技术人员能够选择适当的底漆和/或粘结剂。示例性粘结剂包括压敏粘结剂和热活化粘结剂。
一般来讲，本发明的研磨制品可用于任何已知的抛光操作，有或没有支承体都可以。例如，在一些实施例中，研磨制品可用于工件边缘的抛光、施加轮廓和/或清洁。工件可以为刚性的盘，例如，晶片。工件可以由任何已知的材料制成，包括(例如)玻璃、陶瓷、硅、砷化镓、蓝宝石、金属，例如，铜、或其组合。在一些实施例中，工件包括两层或更多层由相同或不同的材料组成的层。
一般来讲，使工件的周边边缘接触复合物层的主表面。在一些实施例中，使用足够的力使边缘接触复合物层以压缩复合物层，。
根据本发明的一个实施例的盘200的边缘210的修饰在图3a和3b中示出。参见图3a，边缘210接触研磨制品300的复合物层310，所述复合物层被安装在研磨制品支承体340上。在盘和复合物层之间产生相对旋转运动。盘200的边缘210接触复合物层310，使得盘200基本上垂直于复合物层310的表面。在这种取向中，盘的旋转轴230基本上与研磨制品的旋转轴330平行。一般来讲，施加接触力F，以促使板的边缘进入可压缩的复合物层(见图3b)。
根据本发明的另一个实施例的盘200的边缘210的修饰在图4a中示出。参见图4a，盘200的边缘210接触复合物层310，使得盘的旋转轴230相对于研磨制品旋转轴330形成角度X。一般来讲，旋转轴之间的角度的可变范围是从0度(即平行)到89度。在一些实施例中，角度在约5度和75度之间。在一些实施例中，角度为至少约5度，在一些实施例中，至少约30度，或甚至至少约40度。在一些实施例中，角度为不大于约75度，在一些实施例中，不大于约60度，或甚至不大于约50度。一般来讲，施加接触力G，以促使板的边缘进入可压缩的复合物层(见图4b)。
参见图3b和4b，一般来讲，接触力足以压缩复合物层310，使得其至少部分地适应于盘200的边缘210的轮廓。在一些实施例中，复合物层被压缩至少约5％的盘的厚度，在一些实施例中，至少约15％，或甚至至少约25％。在一些实施例中，复合物层被压缩不大于约100％的盘的厚度，在一些实施例中，不大于约60％，或甚至不大于约50％。在一些实施例中，复合物层被压缩在约20％和约30％之间的盘的厚度。在一些实施例中，复合物层被压缩在约40％和约50％之间的盘的厚度。
一般来讲，为获得所需程度的复合物层的压缩所需的接触力宜足够高，以获得所需程度的均匀的边缘修饰。然而，为获得所需程度的复合物层的压缩所需的接触力宜足够低，以最小化或抑制复合物层和/或工件的损坏。所需的接触力将取决于可压缩层的压缩模量、被修饰的工件的厚度和材料、处理时间、以及工件边缘接触可压缩层表面的角度。
在一些实施例中，施加的接触力为在每毫米工件厚度1.5到8千克的范围内(kg/mm)，但在适当选择可压缩层和工件的条件下，这个范围之外的值也可以适用。在一些实施例中，接触力为至少约2kg/mm，并且在一些实施例中，至少约3kg/mm。在一些实施例中，接触力为不大于约6kg/mm，并且在一些实施例中，不大于约4kg/mm。
在一些实施例中，施加的力小于1.5kg/mm会导致工件边缘的修饰不平整和/或不充分。在一些实施例中，施加的力大于8kg/mm会导致工件断裂。在一些实施例中，施加的力大于6kg/mm会导致工件边缘切入复合物层。
为修饰工件边缘，在工件边缘和复合物层之间产生相对旋转运动。参见图3a和4a，在一些实施例中，盘可以相对于复合物层按箭头A所示方向旋转。在一些实施例中，研磨制品可以相对于盘的边缘旋转。例如，在一些实施例中，复合物层与支承体相邻(例如，圆柱形支承体350)，同时支承体和研磨制品可以相对于盘的边缘按箭头B所示方向旋转。在图3a和3b中，盘和复合物层在反转。在一些实施例中，盘和复合物层可以正转。
无论研磨制品是否转动，盘都在转动，或两者都在转动，通常期望控制研磨制品和盘的边缘之间的相对速度。在一些实施例中，相对速度为在约8和约16米/秒(m/s)之间。在一些实施例中相对速度为至少约10m/s，并且在一些实施例中，至少约12m/s。在一些实施例中，相对速度为不大于约15m/s。
在一些实施例中，当盘的边缘和复合物层被强迫接触时，它们之间的相对旋转运动会在复合物层中导致不期望的磨损图案。例如，与盘的边缘的尺寸相对应的槽会因磨损进入复合物层。
在一些实施例中，研磨制品和/或工件在修饰处理期间可以与研磨制品的旋转轴平行移动。例如，在一些实施例中，研磨制品可以摆动，使得线性摆动速度的分量垂直于盘的边缘。在一些实施例中，盘的边缘可以相对于研磨制品的表面摆动。在一些实施例中，线性摆动可以被控制，使得研磨制品和盘的边缘之间的相对线性运动以基本上恒定的速度进行。
在一些实施例中，工件边缘的修饰可以在存在接触工件和研磨制品的工作流体的情况下进行。在一些实施例中，根据工件的特性(例如，组成等)选择工作流体，以便在没有负面影响或损坏工件的情况下提供所需的修饰形式。在一些实施例中，工作流体与固定的研磨制品结合可以有助于通过化学机械抛光方法进行处理。
在一些工件的处理期间，优选的是工作流体为包括化学蚀刻剂(例如氧化材料或介质)的水溶液。在一些实施例中，工作流体含有一种或多种络合剂，例如，单齿络合剂和/或多齿络合剂。在一些实施例中，可以使用氨基酸，包括(例如)α-氨基酸(例如，L-脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸和赖氨酸)。在一些实施例中，液体介质的pH值可以影响性能，并根据被修饰的基体的性质进行选择。在一些实施例中，可以在工作流体中添加缓冲剂，以控制pH值，并因此缓解来自冲洗水的微量组分稀释液的pH值的变化和/或取决于水源的去离子水的pH值的差值。在一些实施例中，工作流体可以包含添加剂，例如表面活性剂、润湿剂、铁锈抑制剂、润滑剂、肥皂等等。润滑剂(例如)可以包括在工作流体中，用于在处理期间减少研磨制品和工件之间的摩擦。
工件边缘修饰完成后，可采用在本领域中已知的工序对工件进行进一步的处理。
以下具体的、但非限制性的实例用于示出本发明。在这些实例中，除非另外指明，否则所有百分比均为重量份。
测试方法
测试方法A-边缘抛光
在图5所示的边缘修饰装置上进行测试。参见图5，边缘修饰装置400包括盘保持单元500和盘的边缘修饰单元600。
盘保持单元500包括具有盘安装表面515的真空吸盘510。在边缘修饰操作期间，通过在盘安装表面处产生足以将盘保持就位的真空，使盘550以可脱开的方式紧贴在盘安装表面。盘保持单元500包括定位组件520。定位组件用于使盘550的边缘555接触研磨制品620，并在盘的边缘和研磨制品的表面之间施加所需的接触力。
盘保持单元500还包括机械连接到马达530的传动轴525。马达530旋转传动轴525，并最终旋转吸盘510和围绕吸盘旋转轴505的盘550，如箭头D所示。边缘修饰单元600包括机械连接到传动轴615的研磨制品支承体610，传动轴被机械连接到马达630。马达630旋转传动轴615，并最终旋转围绕支承体旋转轴605的研磨制品支承体610，如箭头E所示。
研磨制品支承体和盘为反转。如图5所示，共平面的吸盘旋转轴505和支承体旋转轴605相交形成角度Y。在每个实施例中，角度Y为45度。
参见图5，所示马达630被装配到轨道635上的机架633上。马达630被机械连接到凸轮从动件640上，凸轮从动件被机械连接到凸轮645的周边边缘646上。凸轮轴647将凸轮645机械连接到马达649。当马达649通过凸轮轴647旋转凸轮645时，凸轮从动件640跟踪凸轮645的周边边缘646的轨道。凸轮从动件640凸轮645的旋转运动转化成线性运动，其最终导致研磨制品支承体610和研磨制品620相对于盘550的线性摆动(如箭头C所示)。
创建凸轮是为了在整个研磨制品上传送基本上恒定的摆动速度。要设计这种凸轮，应使凸轮的横向距离和凸轮的最小半径与凸轮传动的机械元件相容，从而确定凸轮从动件。随后生成取决于角度的所需的半径，并将极坐标转化成x-y坐标，如表1所示的凸轮，其最小半径为6.4毫米(mm)(0.25英寸)，最大半径为57.2mm(2.25英寸)。
将表1提供的x-y坐标输入AutoCad LT制图程序，该程序采用样条函数生成凸轮的外形。样条拟合在0和180度处围绕形成凸轮外形。将AutoCad LT程序所得的全尺寸制图打印出来，粘附到金属片上，并用带锯沿着图的线条锯切，以生成心形凸轮。
表1：用于产生基本上恒定摆动速度的凸轮的作为角度的函数的 半径
Figure A200780023336D00201
使用压敏粘结剂将7.62cm(3.0英寸)宽的柔性的研磨制品装配到35.6cm(14英寸)直径、8.9cm(3.5英寸)宽的筒上(即，研磨制品支承体610)。在第一调整步骤中，用去离子水将柔性的研磨制品打湿，并将筒在700rpm转速下旋转，同时使268XA A35型磨料(得自明尼苏达州梅普尔伍德的3M公司(3M Company，Maplewood，Minnesota))装配到接触柔性的研磨制品的5cm(2英寸)直径、15.25cm(6英寸)长的金属杆上并保持一分钟。在该第一调整步骤之后，用异丙醇擦拭柔性的研磨制品。执行第二调整步骤，使涂覆268XA A10型磨料的杆保持一分钟，随后用异丙醇擦拭。268XA A10型磨料得自明尼苏达州梅普尔伍德的3M公司(3M Company，Maplewood，Minnesota)。
抛光到800微米最终厚度的200mm直径的硅晶片(得自密苏里州圣彼得的MEMC公司(MEMC Corporation，St.Peters，Missouri))由真空吸盘保持，并在2rpm转速下旋转，同时筒在900rpm转速下旋转。除非另外说明，否则将去离子水以30mL/min的流速进行分配，并将通过气压缸施加的力设置到3.63Kg(81bs)。通过记录15分钟之后从晶片移除的总质量来测定切削速率。
测试方法B-压缩和压缩形变
通过将2.54cm直径的柔性的磨料块放置在平坦花岗岩块上，测定压缩百分比和压缩形变百分比。通过具有1.27平方厘米面积的圆形夹具，将4.35Kg的负载施加30秒钟。在30秒钟结束时，记录压缩百分比。压缩形变的计算方法为100％减去移除施加的负载30秒钟之后记录的恢复的初始厚度百分比。
测试方法C-压缩模量
根据具有以下修饰形式的ASTM测试方法D695测定压缩模量。将直径20mm和厚度1.0mm的样品放置在压缩夹具(与TESTWORKS4软件接口的MTS Q-TEST型机电式测试机架)的顶面和底面之间。将底面保持固定，同时将顶面以0.25mm/min的速度下降。施加200千克的峰值负载。采用500千克的压缩测力传感器测定负载。从数据采集软件(MTS TESTWORKS 4)直接采集位移数据.将用于每次测试的负载位移曲线转化成应力-应变曲线，其中应力为负载除以标本的原始数据，应变为位移除以标本的原始高度。从应力-应变曲线提取压缩模量。
可压缩的研磨制品的制备方法
以下实例中使用的材料在表2中汇总。
表2：使用的材料和来源汇总
 
0.5微米金刚石 德克萨斯州雪松公园美国托美尔公司(TomelCorp.of America，Cedar Park，TX)       
0.25微米金刚石 德克萨斯州雪松公园美国托美尔公司(TomelCorp.of America，Cedar Park，TX)      
Z-6020 硅烷 密西根州米德兰道康宁公司(Dow CorningCorporation，Midland，MI)           
ARCOLPPG-2025 聚醚二醇 德国勒沃库森拜耳公司(Bayer AG，Leverkusen，Germany)                                  
LHT-112 聚醚二醇 德国勒沃库森拜耳公司(Bayer AG，Leverkusen，Germany)                                  
高白高岭土(KAOLINHi-White)  粘土 佐治亚州麦金太尔埃文斯粘土公司(Evans ClayCompany，McIntyre，GA)                  
TONE0301 多元醇 德克萨斯州休斯敦联合碳化物公司(UnionCarbide，Houston，TX)               
OX-50 干热解法二氧化硅 德国杜塞尔多夫德固赛公司(Degussa，Düsseldorf，Germany)              
SnCl2 催化剂 宾夕法尼亚州费城阿托菲纳化学品公司(Atofina Chemicals，Philadelphia，PA) 
PG425 聚丙二醇 德国勒沃库森拜耳公司(Bayer AG，Leverkusen，Germany)                                   
LUPRANATEMM103     碳二亚胺改性的亚甲基二(苯基异氰酸酯) 新泽西州弗洛勒姆帕克巴斯夫公司(BASFCorp.，Florham Park，NJ)             
采用美国专利No.6,645,624的实例1中概述的方法生成包含0.25微米和0.5微米金刚石粒子的研磨团聚物，不同的是采用0.25微米和0.5微米的金刚石。为实例5制备不含金刚石的研磨团聚物。按照以下概述的方法进行进一步加工。
采用可得自麦克仪器公司(Micromeritics)的AccuPyc 1330型密度计在10毫升的容器内进行密度测定。样品尺寸为8.5克用于包含团聚物的金刚石和6.5克用于二氧化硅团聚物。测定方法采用将氦气注入样品室并随后将气体排入第二室以计算样品的固相体积时观察的压力差值。仪器自动吹扫来自样品的水和任何挥发性物质，并重复进行分析，直到后续测定值会聚成一致的结果。
通过用重量除以测定的体积获得记录的密度值。包含0.5微米金刚石的研磨团聚物的密度为2.555g/cc。包含0.25微米金刚石的研磨团聚物的密度为2.567g/cc。不含金刚石的研磨团聚物的密度为2.252g/cc。
制备与48克的去离子水混合的150克异丙醇溶液。在十分钟期间内，向该溶液加入2克的Z-6020，同时进行搅拌。采用乙酸将该溶液的pH值调整到4.0。进行搅拌时，将100克所需的研磨团聚物加入硅烷溶液，并使所得的悬浮液静置十五分钟。采用沃特曼54型(Whatman54)滤纸捕集硅烷处理过的研磨团聚物，用去离子水漂洗，并在115℃下在烘箱中干燥二十四小时。
根据表3中所述的组合物制备含有研磨团聚物的预混物。
表3：研磨团聚物预混物的组合物
 
成分 实例1 实例2 实例3 实例4
聚粘土预混物 268.01g 264.15g 264.15g 264.15g
0.5微米的金刚石研磨团聚物 41.64g 41.61g 50.00g --
0.25微米的金刚石研磨团聚物 -- -- -- 41.61g
干热解法二氧化硅(OX-50)           2.14g 2.14g -- 2.14g
SCOTCHLITE S60/10000中空玻璃球体        -- -- 13.21g --
TONE 0301 6.50 10.39g 10.39g 10.39g
SnCl2溶液 2.75g 5.49g 5.49g 5.49g
LUPRANATE MM103 49.02g -- -- --
PU1 -- 60.36g 60.36g 60.36g
甲基乙基酮 4.64g -- 4.64g --
通过混合大约33重量％(wt％)的ARCOL PPG-2025、27重量％的LHT-112、39重量％的高白高岭土(KAOLIN Hi-White)、以及小于1重量％的每种环氧树脂、钙链烷酸酯溶液、紫外线吸收剂以及溶剂，以制备分散剂溶液。采用配有双轨道搅拌器(宾夕法尼亚州雷丁市普瑞美研磨公司(Premier Mill Corporation(Reading，Pennsylvania))、未接通真空的PL5-5型真空搅拌器，将分散剂溶液与TONE 0301混合，以制备树脂预混物。将所需的研磨团聚物加入树脂预混物并混合十分钟。将混合停止，以铲刮容器各侧，将任何未混合材料渗入混合物中。需要另外混合十分钟，以制备均一化混合物。将OX-50加入并使其混合十分钟。当混合物为均一化时，接通真空并在真空下继续混合十分钟。
在涂覆之前，将多元醇预聚物和PG425中的20％SnCl2溶液以多元醇上2％ SnCl2的浓度加入充分混合的混合物中，以制备最终的涂料浆液。采用机械化刮刀式涂胶机将上述浆液涂覆到50微米(2密耳)厚的底层聚乙烯薄膜上，以制备1毫米厚的干层，来形成研磨制品。将线速度设置为0.61米/分钟(2英尺/分钟)，以将研磨制品在有关烘箱中在95℃下提供总计九分钟的暴露时间。采用包括在80℃下储存二十四小时的后固化步骤，进行研磨制品的进一步固化。
实例1-4
根据前述方法制备柔性的固定的研磨制品。在实例1中，多元醇预聚物为LUPRANATE MM103。在实例2-4中，多元醇预聚物为甲苯二异氰酸酯(TDI)封端的TDI预聚物和丙二醇和丙三醇的环氧丙烷加成化合物。根据测试方法A测定切削速率，并在表4中记录。
表4：用于实例1-4的切削速率
Figure A200780023336D00251
根据测试方法B测定压缩(PC)百分比和压缩形变(CS)百分比。表5中记录平均值和标准偏差。
表5：压缩和压缩形变百分比
Figure A200780023336D00261
实例5
按照实例2中的方法制备柔性的研磨制品，不同的是使用不含金刚石的研磨团聚物代替0.5微米的金刚石研磨团聚物。采用来自实例4的200mm晶片，除了将时间减短到30秒钟之外，使用测试方法A中概述的方法进行边缘清洁实验。在清洁前后都在显微镜下对晶片进行目视检测。清洁之后，晶片边缘更有光泽，而且几乎观察不到杂质。
对于实例1-5，根据测试方法C测定压缩模量，并在表6中记录。
表6：压缩模量(GPa)
 
实例1 实例2 实例3 实例4 实例5
平均 55 40 70 39 7
标准偏差 3 2 6 2 0.4
对本领域内的技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本发明进行各种修改和更改。

Claims (31)

1.一种研磨制品，包含可压缩的复合物层，其中所述可压缩的复合物层包含可压缩的粘结剂和约2体积％到约10体积％的研磨团聚物；并且其中所述可压缩的复合物层在约2.5％到约5.5％的压缩范围内具有的压缩模量为约7到约70GPa。
2.根据权利要求1所述的研磨制品，其中所述可压缩的复合物层包含的所述研磨团聚物为约2.5体积％到约3体积％。
3.根据权利要求1所述的研磨制品，其中所述可压缩的复合物层在约2.5％到约5.5％的压缩范围内具有的压缩模量为约35到约50GPa。
4.根据权利要求1所述的研磨制品，其中所述研磨团聚物具有的密度为约2.45到约2.75克/立方厘米。
5.根据权利要求1所述的研磨制品，其中所述研磨团聚物具有的密度为约2.15到约2.35克/立方厘米。
6.根据权利要求1所述的研磨制品，其中所述可压缩的粘结剂在约2.5％到约5.5％的压缩范围内具有的压缩模量为约10到约30GPa。
7.根据权利要求1所述的研磨制品，其中所述可压缩的复合物层包含的所述可压缩的粘结剂为至少50体积％。
8.根据权利要求1所述的研磨制品，其中所述可压缩的粘结剂包含选自由下列物质组成的组的材料：氨基甲酸酯、聚醚氨基甲酸酯、聚酯氨基甲酸酯、环氧树脂、以及它们的组合。
9.根据权利要求1所述的研磨制品，其中所述可压缩的复合物层还包含无机填充剂。
10.根据权利要求1所述的研磨制品，其中所述研磨团聚物包含在无机基体中分散的金刚石磨粒。
11.根据权利要求10所述的研磨制品，其中所述无机基体选自由玻璃、陶瓷、以及玻璃陶瓷组成的组。
12.根据权利要求10所述的研磨制品，其中所述无机基体包含二氧化硅。
13.根据权利要求10所述的研磨制品，其中所述金刚石磨粒的平均最大横截面尺寸为小于约2微米。
14.根据权利要求13所述的研磨制品，其中所述金刚石磨粒的平均最大横截面尺寸为小于约0.5微米。
15.根据权利要求10所述的研磨制品，其中所述研磨团聚物包含的金刚石磨粒为约25重量％到50重量％。
16.根据权利要求1所述的研磨制品，其中所述研磨团聚物包含二氧化硅团聚物。
17.根据权利要求16所述的研磨制品，其中所述二氧化硅团聚物包含的二氧化硅为至少约95重量％。
18.根据权利要求16所述的研磨制品，其中所述研磨团聚物还包含约0.1重量％到约50重量％的氧化铝磨粒。
19.根据权利要求1所述的研磨制品，还包含与所述可压缩的复合物层相邻的支承体。
20.根据权利要求19所述的研磨制品，其中所述可压缩的复合物层包含第一主表面和第二主表面，并且其中所述可压缩的复合物层的所述第一主表面被直接粘结到所述支承体。
21.根据权利要求19所述的研磨制品，其中所述复合物层包含第一主表面和第二主表面，并且其中粘结层被置于所述可压缩的复合物层的所述第一主表面和所述支承体之间。
22.根据权利要求19所述的研磨制品，其中所述支承体为刚性圆柱体、刚性环、刚性平面主体、连续带或柔性幅材。
23.根据权利要求1所述的研磨制品，其中在将施加的足以产生约2.5％到约5.5％的压缩的压缩负载移除后30秒钟时测量，所述可压缩的复合物层具有的压缩形变为低于约50％。
24.一种工件边缘的修饰方法，包括：
提供研磨制品，所述研磨制品包含具有第一主表面和第二主表面的可压缩的复合物层，其中所述可压缩的复合物层包含可压缩的粘结剂和约2体积％到约10体积％的研磨团聚物；并且其中所述可压缩的复合物层在约2.5％到约5.5％的压缩范围内具有的压缩模量为约7到约70GPa；
使所述工件的边缘接触所述可压缩的复合物层的第二主表面；以及
在所述工件的边缘和所述可压缩的复合物层的第二主表面之间提供相对运动。
25.根据权利要求24所述的方法，其中使所述工件的边缘接触所述可压缩的复合物层的第二主表面包括施加足够的接触力，以将所述可压缩的复合物层压缩约2.5％到约5.5％。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述接触力的范围为约1.5到约8千克/毫米所述工件的厚度。
27.根据权利要求24所述的方法，其中所述可压缩的复合物层的第二主表面相对于所述工件的边缘的速度为在约8和约16米/秒之间，包括8和16米/秒。
28.根据权利要求24所述的方法，其中在所述工件的边缘和所述可压缩的复合物层的第二主表面之间产生相对运动包括使所述工件围绕第一旋转轴旋转和使所述研磨制品围绕第二旋转轴旋转。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述第一旋转轴与所述第二旋转轴形成为约5度和约75度之间的角度。
30.根据权利要求24所述的方法，还包括施加工作流体到所述复合物层的第二主表面上。
31.根据权利要求24所述的方法，还包括改变工件的边缘的轮廓。
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