CN102639297A - 玻璃质的粘结的磨料 - Google Patents

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Abstract

一种玻璃化的超级磨料产品包括一种超级磨料组分以及该超级磨料组分被分散在其中的一种玻璃化的粘结剂组分。该玻璃化的粘结剂包括一种镧系元素的氧化物。另外，该玻璃化的粘结剂组分限定了多个直径基本上全都小于800μm的孔。这些孔中的百分之七十是处于约40μm与约500μm之间的范围内并且小于约2的平均长径比。其孔隙率是在该超级磨料产品的总体积的约50%与约90%之间的范围内。

Description

玻璃质的粘结的磨料
技术领域
本披露总体上涉及玻璃质粘结的磨料。
背景技术
因为这个世界正在向更薄并且更小的装置前进，所以对更薄的晶片（小于50微米）的需求正日益增加。为了实现研磨后的硅晶片的更高强度，将要求使用更小的颗粒。在研磨过程中，该复合物微结构中的颗粒的尺寸的降低将减少用于缩减来自该晶片的有效芯片厚度的所需要的力。缩减的芯片厚度的结果是，最终的研磨后的硅晶片的强度将增加。此外，在晶片制造技术方面新的发展正在向更大尺寸的晶片前进，由此在研磨过程中维持晶片的平坦性方面引起了越来越大的困难。
用于粗加工和精整这些材料的许多常规的磨料工具包括金属粘结的超级磨料。总体上，金属粘结的磨料工具比玻璃粘结的工具每小时研磨更少的部分。此外，金属粘结的磨料工具可能污染这些待结合入电子装置中的组分的表面，由此严重地限制了它们用于研磨应用或对硅晶片切片。
典型地，玻璃化的粘结的工具提供了更高的刚度和低的退化，由此导致了产品中更好的耐受性、平坦性以及每个砂轮可以产生的部件的数目增加。虽然可以使用具有较低砂砾尺寸的玻璃化的粘结的研磨工具，但由于低孔隙率或孔结构，它们典型地不具有足够的自修整能力。
树脂粘结剂经常显示较高的磨损并且具有自修整能力。典型地，与使用玻璃化的粘结剂以及具有类似砂砾尺寸的颗粒的研磨工具相比，树脂粘结剂的相对低的刚度产生了更低的表面粗糙度或更好的光洁度。然而，当砂砾尺寸低于2微米时典型地不能使用树脂粘结剂，因为在研磨期间这些颗粒被推入该顺性的树脂粘结剂的内部，由此需要更高的施用压力并且因此造成该研磨表面处温度升高。结果，当具体地用于较大的晶片时，在研磨期间维持该晶片的可接受的平坦性变得更加困难。
业界继续要求改进的、能够提供与更薄晶片的要求相称的光洁度的研磨轮。
发明内容
在一个实施方案中，一种玻璃化的超级磨料产品可以包括一种超级磨料组分和该超级磨料组分被分散在其中的一种玻璃化的粘结剂组分。该玻璃化的粘结剂可以包括镧系元素的氧化物。另外，该玻璃化的粘结剂组分可以限定多个直径基本上全都可以小于800μm的孔。这些孔中的百分之七十可以是处于约40μm与约500μm之间的范围内并且具有小于约2的平均长径比。其孔隙率可以是处于该超级磨料产品总体积的约50%与约90%之间的范围内。
在一个具体实施方案中，该镧系元素可以包括具有的原子序数不小于57并且不大于60的一种元素，如镧、铈、镨、以及钕。更具体地说，该镧系元素可以包括铈，并且甚至可以实质上由铈组成。该镧系元素的氧化物存在的量值可以处于该玻璃化的超级磨料产品的约0.1与约10体积百分比之间的范围内。
在另一个实施方案中，一种玻璃化的超级磨料产品可以包括一种玻璃化的粘结剂组分以及被分散在该玻璃化的粘结剂组分中的一种超级磨料组分。该玻璃化的粘结剂组分可以包含硅石以及一种镧系元素的氧化物，并且可以具有占该玻璃化的金刚石磨料总体积的至少约百分之50的孔隙率。该超级磨料组分可以实质上由具有的中值粒径在约0.1微米与约60微米之间的范围内的颗粒组成。超级磨料组分与该玻璃化的粘结剂组分的体积比可以是处于约3∶2与约1∶99之间的范围内。
在另一个实施方案中，一种研磨工具可以包括一个基底以及一种在该基底表面上的玻璃化的超级磨料组分。该玻璃化的超级磨料组分可以包括一种超级磨料组分以及该超级磨料组分被分散其中的一种玻璃化的粘结剂组分。该玻璃化的粘结剂组分可以包括一种镧系元素的氧化物，并且该玻璃化的粘结剂组分可以限定多个孔，这些孔占据了该玻璃化的粘结剂组分总体积的大于约百分之五十。
在又另一个实施方案中，一种超级磨料混合物可以包括：玻璃粉末、超级磨料砂砾、粘合剂、碳化硅、以及一种镧系元素的氧化物。该玻璃粉末可以包括选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：二氧化硅（SiO2）、氧化硼（B2O3）、氧化铝（Al2O3）、碱金属氧化物（Li2O、Na2O、K2O）以及碱土金属氧化物（CaO、MgO、BaO）。该超级磨料砂砾可以包括具有的中值粒径在约0.1微米与约60微米之间的范围内的一种金刚石微粒。该磨料与玻璃的颗粒之间的体积比可以是处于约3∶2与约1∶99之间。该粘合剂可以包括选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：聚乙二醇、水、聚乙二醇与水的一种混合物、以及胶态硅石。该碳化硅能以颗粒的形式存在，这些颗粒具有在约0.1微米与约20微米之间的范围内的中值粒径，并且在该混合物中存在的量值可以是在该混合物的玻璃粉末、磨料砂砾、粘合剂、碳化硅、以及稀土元素氧化物组分的总量的约0.1与约5体积百分比之间的范围内。该镧系元素氧化物能以颗粒的形式存在，这些颗粒具有在约0.1微米与约30微米之间或在0.1微米与约10微米之间的范围内的中值粒径或平均粒径，并且其量值是在该混合物的玻璃粉末、磨料砂砾、粘合剂、碳化硅、以及氧化物组分的总量的约0.1与约5体积百分比之间的范围内。
在又另一个实施方案中，一种形成玻璃化的超级磨料产品的方法可以包括：形成一个生坯、在一种气氛和压力下并且在一个足以形成多孔的玻璃化的超级磨料产品的温度下烧制该生坯。该生坯可以包括：玻璃粉末、超级磨料砂砾、粘合剂、碳化硅、以及一种镧系元素的氧化物。
在一个实施方案中，一种玻璃化的超级磨料产品可以包括一种超级磨料组分以及该超级磨料组分被分散在其中的一种玻璃化的粘结剂组分。该玻璃化的粘结剂组分可以限定多个孔，这些孔的直径基本上全都小于800μm。这些孔中的百分之七十可以是处于约40μm与约500μm之间的范围内并且具有小于约2的平均长径比。该玻璃化的超级磨料产品可以具有不大于约35埃的表面粗糙度指数。在一个具体的实施方案中，该表面粗糙度指数可以是不大于约33埃，如不大于约31埃。该表面粗糙度指数是对玻璃化的超级磨料产品在背面研磨（back grinding）硅晶片时的性能的一种标准化的度量。确切地说，该表面粗糙度指数度量了在以下更详细说明的专门测试条件下进行研磨的一组试验硅晶片的平均表面粗糙度（Ra）。
在另一个示例性实施方案中，一种背面研磨晶片的方法可以包括：提供一个晶片；并且使用一种玻璃化的超级磨料产品将该晶片背面研磨至平均表面粗糙度（Ra）为不大于35埃。在一个具体的实施方案中，该平均表面粗糙度可以是不大于约33埃，如不大于约31埃。该玻璃化的超级磨料产品可以包括一种超级磨料组分以及该超级磨料组分被分散在其中的一种玻璃化的粘结剂组分。该玻璃化的粘结剂组分可以限定多个孔，这些孔的直径基本上全都小于800μm。这些孔中的百分之七十可以是处于约40μm与约500μm之间的范围内并且具有小于约2的平均长径比。其孔隙率可以是处于该超级磨料产品总体积的约50%与约90%之间的范围内。
附图说明
通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。
图1是采用了一个玻璃化的超级磨料产品的一种工具的一个实施方案的截面。
图2和图3是一种示例性的玻璃化的超级磨料产品的扫描电子显微照片。
在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。
具体实施方式
在一个实施方案中，一种玻璃化的超级磨料产品包括一种超级磨料组分以及该超级磨料组分被分散在其中的一种玻璃化的粘结剂组分。该超级磨料组分可以是具有的硬度至少为立方氮化硼（CBN）的硬度的一种磨料，即，K100为至少4,700，如基于努氏硬度标度（Knoop Hardness Scale）所测量的。在一个实施方案中，该玻璃化的超级磨料产品包括一种超级磨料组分，该超级磨料组分包括选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：金刚石、立方氮化硼、氧化锆和氧化铝。适合的超级磨料材料可以是结晶的或多晶的。在具体实施方案中，该超级磨料材料可以包括金刚石、并且甚至可以实质上由金刚石组成。
该超级磨料材料是处于颗粒的形式，也称为“砂砾”。超级磨料颗粒组分可以商购或可以定制来生产。总体上，所采用的超级磨料具有的数均粒径是处于约0.1微米（微米，μm）与约60μm之间的范围内，如处于约0.1μm与约2μm之间的范围内。
在一个实施方案中，该超级磨料颗粒组分存在的量值是在该超级磨料工具的按体积计约0.1%与约20%之间。在另一个实施方案中，该超级磨料颗粒组分存在的量值是该超级磨料工具的按体积计至少约1%，甚至是在该超级磨料工具的按体积计约2%与约10%之间。
在一个具体实施方案中，该玻璃化的超级磨料的超级磨料颗粒与玻璃化的粘结剂组分的体积比率是在约3∶2到约1∶99之间的范围内。在一个具体实施方案中，该玻璃化的超级磨料产品的超级磨料组分可以包括金刚石。
在一个实施方案中，该玻璃化的粘结剂组分是一种适当的玻璃化的粘结剂组分，例如本领域中已知的。适当的玻璃化的粘结剂组分的实例包括选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：二氧化硅（SiO2）、氧化硼（B2O3）、氧化铝（Al2O3）、碱金属氧化物（Li2O、Na2O、K2O）以及碱土金属氧化物（CaO、MgO、BaO）。
在一个实施方案中，该玻璃化的粘结剂包括一种镧系元素氧化物。该镧系元素氧化物可以是一种化合物或者由一种镧系元素与氧形成的复合物。该镧系元素可以包括周期表中具有的原子序数不小于57并且不大于60的一种元素，如镧、铈、镨、以及钕。优选地，该镧系元素可以包括铈、并且甚至实质上由铈组成。该镧系元素氧化物的量值可以是处于该玻璃化的超级磨料产品的约0.1与约10体积百分比之间的范围内，如在约1.0与约4体积百分比之间。
在一个实施方案中，该玻璃化的超级磨料产品可以包括位于该玻璃化的粘结剂材料内的多个孔。这些孔的尺寸可以是使得基本上所有这些孔都小于800μm、如小于700μm，如小于600μm，甚至小于500μm。此外，这些孔的约70%将会具有在约40μm与约500μm之间、或在约60μm与约300μm之间的范围内的直径。在另外的实施方案中，这些孔的平均长径比是不大于约2，如不大于约1.5，如不大于约1.3，甚至不大于约1.2。如在此使用的，平均长径比是最长尺寸与最短尺寸的平均比率，如对于一组至少10个大孔从放大的图像中测量的。在另一个实施方案中，该玻璃化的超级磨料产品的总孔隙率可以是处于约50%与约90%之间，如处于约55%与约85%之间，如处于约60%与约80%之间，甚至处于约65%与约75%之间。
此外，这些孔的大多数可以包括大孔，这些大孔具有的平均孔径是至少约100μm，如至少约125μm，甚至至少约150μm。这些大孔具有的平均孔径可以在约100μm到约800μm之间，如在约100μm到约600μm之间，甚至在约100μm到约500μm之间。
这种玻璃化的超级磨料产品具有的在紧邻的大孔之间的大孔间隔距离可以是不大于该径向距离(DR)，如不大于约0.5(DR)，如不大于约0.25(DR)，甚至不大于约0.1(DR)。该DR可以被定义为这些大孔的平均半径。在一个具体的实施方案中，这些大孔中的大多数，如至少约75%，可以彼此邻接。图3提供了在一个示例性的实施方案中径向距离(DR)和大孔22之间的大孔间隔距离28。如图3中所示，这些大孔22可以具有限定了该径向距离的一个平均半径(DR)，如从大孔22的一个适当抽样（如至少10个大孔22或者更多）中测量的，如在截面被放大的图像中观察到的。
在一个实施方案中，该玻璃化的超级磨料产品可以包括粘结桥26，这些粘结桥包括可以在大孔22之间延伸的玻璃化的粘结剂组分。这些粘结桥可以包括具有的长径比小于约2的小孔24。另外，这些小孔24具有的平均宽度可以是小于约100μm，如在约1μm与约100μm之间。
粘结桥26具有的在紧邻的小孔之间的小孔间隔距离可以是不大于该小孔径向距离(DRS)，如不大于约0.5(DRS)，如不大于约0.25(DRS)，甚至不大于约0.1(DRS)。该DRS可以被定义为这些小孔24的平均半径。在一个具体的实施方案中，这些小孔24中的大多数，如至少约75%，可以彼此邻接。小孔24的小孔间隔距离以及小孔径向距离可以按照以上关于大孔所说明的同样的方式来进行测量。
转向这种形成该玻璃化的超级磨料产品的方法，可以形成一种超级磨料混合物。在一个实施方案中，该超级磨料混合物是一种玻璃化超级磨料产品的一个生胚前体。该超级磨料混合物可以包括：玻璃粉末、超级磨料砂砾、一种粘合剂、一种氧化物组分、以及碳化硅。该超级磨料具有的中值粒径可以是处于约0.1微米与约60微米之间的范围内。总体上，超级磨料砂砾与玻璃粉末的体积比是在约3∶2与约1∶99之间的范围内。在一个具体的实施方案中，该超级磨料砂砾存在的量值可以在该超级磨料混合物的按体积计约0.1%与约20%之间。适当的玻璃粉末的实例包括二氧化硅（SiO2）、氧化硼（B2O3）、氧化铝（Al2O3）、以及氧化钾（K2O）。优选的玻璃粉末或“玻璃料”是具有相对低的玻璃化转变温度（如在约450°C与约800°C之间的范围内）、适合形成一种具有玻璃状或玻璃质相的最终粘结体的那些。
该粘合剂可以包括选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：聚乙二醇、水、聚乙二醇与水的一种混合物、以及胶态硅石。在一个实施方案中，该粘合剂的量值可以在该组合的玻璃粉末、超级磨料砂砾、氧化物组分、以及碳化硅的约10wt%与约20wt%之间。
在一个实施方案中，这些超级磨料混合物的碳化硅可以处于颗粒形式，这些颗粒具有在约0.1微米与约20微米之间的范围内的中值粒径，并且该碳化硅在该混合物中存在的量值可以是在该混合物的玻璃粉末、磨料砂砾、粘合剂、氧化物组分、以及碳化硅组分的总量的约0.1与约5体积百分比之间的范围内。
在一个实施方案中，该氧化物组分可以包括一种镧系元素如镧、铈、镨、以及钕的氧化物。在一个具体的实施方案中，该镧系元素可以包括铈、并且甚至可以实质上由铈组成。该氧化物组分具有的平均粒径可以是不大于约30微米，如不大于约25微米，不大于约20微米，不大于约18微米，或者甚至不大于约15微米。在某些情况下，该氧化物组分具有的平均粒径可以是处于约0.1μm与约30μm之间的范围内，如处于约0.1微米与约25微米之间的范围内，处于约0.1微米与约20微米之间的范围内，处于约0.1微米与约18微米之间的范围内，或者甚至处于约1微米与约15微米之间的范围内。
该氧化物组分存在的量值可以是处于该超级磨料混合物的约0.1与约10体积百分比之间的范围内，如在约1.0与约5.0体积百分比之间。
这种形成玻璃化的超级磨料产品的方法可以包括：形成一个生胚，该生胚包括一种玻璃粉末、超级磨料砂砾、一种粘合剂、一种氧化物组分、以及碳化硅。该超级磨料混合物可以通过以一种适合的方式来组合该混合物的各种组分而形成，如本领域中已知的。在一个实施方案中，可以将该玻璃粉末、超级磨料砂砾、氧化物组分、以及碳化硅共混而形成一种基本上均匀的共混物。可以例如通过一个范围从约40目到约400目的不锈钢筛网来筛分该共混物。可以将该粘合剂加入到该混合物中并且可以将该混合物进行共混直至该粘合剂并入其中。可以使用一个尺寸范围是从约4目到约60目的不锈钢筛网来筛分该混合物以获得粒料。将这些粒料干燥约1小时到约3天。干燥之后，可以使用一个尺寸是从约4目到约60目的筛网来筛分粒料。
在一个实施方案中，可以由该混合物形成一个生坯（即，未烧结的本体），以上通过一种适合的方法，如本领域内已知的。例如，可以将该混合物置于一个模具中并且使用冷等静压在约0.1吨/平方英寸到约10吨/平方英寸之间的压力下来进行压缩。可以将该生胚在一种气氛和压力下、并且在足以形成一种多孔的玻璃化的超级磨料结构的温度下进行烧制。例如，可以将该生坯在空气中在从约600°C到820°C之间的范围内的温度下烧制，持续约0.1小时与约10小时之间的范围内的一段时间。可替代地，可以使用包括氮气、或氩气的气氛、或真空。然后可以通过一种适当的方法（例如通过加热炉的自然冷却）而使该烧制后的产物冷却，以由此形成该超级磨料产品。
典型地，如此配制的玻璃化的超级磨料产品可以至少是一种研磨工具的一个部件。一个适当的研磨工具的一个实例是砂轮。
在一个优选的实施方案中，该玻璃化的超级磨料产品是一个固定磨料垂直转轴（FAVS）研磨轮。FAVS研磨轮的一个实例在图1中示出。工具10被配置为一个轮，该轮具有围绕一条轴线14的底座12。轮的凸起的周边16支撑了围绕基底12的周边的磨料区段18。磨料区段18是玻璃化的超级磨料产品的一个实施方案。典型地，该基底12将具有在约六英寸与约十二英寸之间的范围内的直径，该磨料区段18的高度（h）将是在约2毫米与约20毫米之间的范围内，并且具有的宽度（w）是在约2毫米与约10毫米之间。如关于图1描述的轮适合于通过围绕它们的轴线进行旋转而进行晶片研磨。在与晶片轴的旋转逆时针的方向上被该工具研磨。
可以通过背面研磨一系列的硅晶片可以测定表面粗糙度指数。在背面研磨的过程中，该超级磨料能以5500rpm的速度来旋转，而同时该晶片的表面与在80rpm的速度下旋转的卡盘台面相接触。可以将该晶片从450微米的起始厚度研磨到430微米的最终厚度。该超级磨料的给进速率可以是0.80微米/秒，直至该晶片的厚度减少到约434微米。然后可以将该给进速率减少到0.50微米/秒，直到晶片厚度为约430微米。在达到约430微米的厚度后，可以将该给进速率减少到0.10微米/秒，直到达到430.0的最终厚度。
该晶片表面的Ra（粗糙度轮廓的算数平均值）可以在该晶片上的四个点处进行测定，包括中心点和距离其边缘约1cm并且大致间隔120°的三个位置。每个点的Ra能以0X的放大倍率光学地测定。将每个晶片的这些读数进行平均以确定每个晶片的平均Ra。将这些晶片的平均Ra进行平均以确定表面粗糙度指数，这是与在此的这些实施方案的研磨工具相关联的一个数。
实例
实例1是通过对超级磨料颗粒、玻璃料、粘合剂和碳化硅粉末的混合物进行烧制而制造的一种高孔隙率的玻璃化的金刚石超级磨料结构。在烧制前该混合的组成以体积百分比计是：19%的金刚石、80%的玻璃料、以及1%的SiC。
实例2是通过对超级磨料颗粒、玻璃料、粘合剂、氧化铈、和碳化硅粉末的混合物进行烧制而制造的一种高孔隙率的玻璃化的金刚石超级磨料结构。在烧制前该混合的组成以体积百分比计是：19%的金刚石、78%的玻璃料、1%的SiC、以及2%的氧化铈。样品1和样品2均是如下进行制备的。
使用聚乙二醇（PEG）在水中的溶液作为粘合剂并且将它按上述混合物的15质量百分比来使用。该聚乙二醇是购自美国的联合碳化物公司（Union Carbide Corporation）。砂砾尺寸1-2微米的金刚石是从美国俄亥俄州的钻石创新公司（Diamond Innovation,Inc.）得到的。该玻璃料由以下氧化物组成：Al2O3、B2O3、BaO、CaO、Fe2O3、K2O、Li2O、MgO、Na2O、SiO2、ZnO和ZrO2。1200砂砾的SiC是从美国马萨诸塞州伍斯特市的圣戈班陶瓷和塑料有限公司（Saint-Gobain Ceramics and Plastics,Inc.）获得的。这些具有3-6微米尺寸的氧化铈颗粒是从西格马阿耳德林公司（SigmaAldrich）获得的。
将该混合物的除PEG外的所有组分称量到一个钢钵中以得到上述超级磨料混合物。使用一个钢匙来混合该混合物的所有粉末组分直到得到一个看起来均匀的混合物。
然后将该共混物穿过一个165目的不锈钢筛网筛分三次。以上面指定的量将粘合剂加入该混合物中。再次用药匙混合该混合物直到将所有的粘合剂并入其中。使用一个20目的不锈钢筛网将该混合物筛分一次以得到粒料。将这些粒料在蜡纸上展开并且放置干燥一天。干燥后，使用一个16目的筛网来筛分这些粒料。
使用关于它们在该混合物中的比例的信息来计算该最终混合物的理论密度。使用这个信息来获得为了制造一个直径为5英寸并且高度为0.200英寸的圆盘所需要的粒料的重量。为了制造用于烧制的生胚，将已干燥的粒料进行称重并且转移到一个直径5.00英寸的不锈钢模具中并且用一个小钢板抹平。将该模具转移到一个冷等静压压机上。施加1吨/英寸2的压力来生产一个生胚。
将这个生胚转移到一个加热炉中并且使用以下烧制方案：以5°C/min斜坡从室温升到550°C，在550°C下均热60分钟，以5°C/min斜坡升到700°C，在700°C下均热240分钟，并且在该加热炉中自然冷却。该加热炉的气氛为空气。
图2和图3示出了玻璃化的超级磨料产品20的扫描电子显微照片。如图3中可见，该超级磨料产品包括间隔了一个大孔间隔距离28的多个大孔22以及在这些大孔之间延伸的多个粘结桥26。这些粘结桥26包括多个小孔24。得到的超级磨料产品基本上没有直径大于500μm的孔。这些孔中约70%具有的直径是在约60μm与300μm之间的范围内，并且这些孔的平均长径比是低于约1.2。估计该超级磨料产品的孔隙率在约67%与约73%之间的范围内。
该烧制成的本体是圆顶形的。将它磨成圆盘形状以便易于切出多个区段而制造一个超级磨料砂轮。使用一个Speedfame双侧精研磨单元来进行280/400砂砾SiC的精研磨。使用一个水射流切割机将研磨过的板切成多个区段。使用胶液将这些区段安装在一个5英寸轮上来制造一种超级磨料轮。然后按照相同的规格制造了第二个轮。
在一台背面研磨机器（Strasburg 7AF）上对这些轮进行测试。使用一个特细的垫对该砂轮进行修整。使用这些砂轮来研磨8英寸的硅晶片。用一个粗砂轮将这些硅晶片进行粗研磨随后使用细砂轮（具有以上提到的相同规格）。
表1
  表面粗糙度指数
  样品1   40
  样品2   30
应注意，并非要求在以上一般性说明或这些实例中说明的所有这些活动，也可以不要求一项特定活动的一个部分，并且除了所说明的那些之外可以进行一项或多项另外的活动。仍进一步地，将这些活动列出的顺序并不必须是进行它们的顺序。
在以上的说明书中，参照多个具体的实施方案对这些概念进行了说明。然而，本领域的普通技术人员应理解，在不脱离如在以下的权利要求中所给出的本发明范围的情况下，可以做出不同的修改和改变。因此，应该在一种解说性的而非限制性的意义上看待本说明书和附图，并且所有此类修改均旨在被包括于本发明的范围之内。
如在此所用的，术语“包括（comprises）”、“包括了（comprising）”、“包含（includes）”、“包含了（including）”、“具有（has）”、“具有的（having）”或它们的任何其他变形均旨在覆盖一种非排他性的包含。例如，包括一系列特征的一种工艺、方法、物品、或装置并非必须仅限于那些特征，而是可以包括未明确列出的或这种工艺、方法、物品、或装置所固有的其他特征。另外，除非在相反意义上明确陈述，“或者”指的是一种包含性的或者而不是一种排他性的或者。例如，条件A或B是通过以下的任一项而得到满足：A是真（或者存在）且B是假（或者不存在），A是假（或者不存在）且B是真（或者存在），并且A和B均为真（或者存在）。
同样，使用“一种/一个（a/an）”来描述在此所述的要素和部件。这样做仅是为了方便并且为了给出本发明范围的一般性意义。这种说法应该被解读为包括一个或至少一个，并且单数还包括复数，除非它明显是另有所指。
以上已经对于多个具体的实施方案说明了多种益处、其他的优点、以及问题的解决方案。然而，这些益处、优点、问题的解决方案、以及可以致使任何益处、优点、或者解决方案发生或变得更突出的任何一项或多项特征不得被解释为是任何或所有权利要求中的一个关键性的、所要求的、或者必不可少的特征。
在阅读本说明书之后，熟练的技术人员将理解，为了清楚起见，在此在多个分离的实施方案的背景下描述的某些特征也可以在单一的实施方案中以组合方式来提供。与此相反，为了简洁起见，在单一的实施方案的背景中描述的多个不同特征也可以分别地或以任何子组合的方式来提供。另外，所提及的以范围来说明的数值包括了在该范围之内的所有以及每一个值。

Claims (73)

1.一种玻璃化的超级磨料产品，包括：
a)一种超级磨料组分；以及
b)该超级磨料组分被分散在其中的一种玻璃化的粘结剂组分，该玻璃化的粘结剂包括一种镧系元素的氧化物，其中
该玻璃化的粘结剂组分限定了多个直径基本上全都小于800μm的孔，这些孔中百分之七十的是处于约40μm与约500μm之间的范围内、具有小于约2的平均长径比、并且具有在该超级磨料产品的总体积的约50%与约90%之间的范围内的孔隙率。
2.一种玻璃化的超级磨料产品，包括：
a)一种玻璃化的粘结剂组分，该玻璃化的粘结剂组分包含硅石以及一种镧系元素的氧化物、并且具有占该玻璃化的金刚石磨料的总体积的至少约50%的孔隙率；以及
b)一种分散于该玻璃化的粘结剂组分中的超级磨料组分，该超级磨料组分实质上由具有的数均粒径在约0.1微米与约60微米之间的范围内的颗粒组成，并且其中超级磨料组分与该玻璃化的粘结剂组分的体积比是在约3∶2与约1∶99之间的范围内。
3.如权利要求1或2中的任一项所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该镧系元素的氧化物包括一种具有的原子序数不小于57并且不大于60的元素。
4.如权利要求1或2中的任一项所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该镧系元素的氧化物包括镧、铈、镨、以及钕之一。
5.如权利要求3所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该镧系元素的氧化物包括铈。
6.如权利要求1或2中的任一项所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该镧系元素的氧化物存在的量值是在该玻璃化的超级磨料产品的约0.1与约10体积百分比之间的范围内。
7.如权利要求1或2中的任一项所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该玻璃化的粘结剂组分限定了多个孔，并且这些孔基本上全都小于700μm。
8.如权利要求7所述的玻璃化的超级磨料产品，其中这些孔基本上全都小于700μm或小于600μm或小于500μm。
9.如权利要求1或2中的任一项所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该玻璃化的粘结剂组分限定了多个孔，并且这些孔的大部分是具有至少约100μm的中值孔径的大孔。
10.如权利要求9所述的玻璃化的超级磨料产品，其中在紧邻的大孔之间的一个大孔间隔距离是不大于一个径向距离（DR），其中该径向距离（DR）被定义为对这些大孔的平均半径的一种度量。
11.如权利要求10所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该大孔间隔是不大于约0.5(DR)或不大于约0.25(DR)或不大于约0.1(DR)。
12.如权利要求9所述的玻璃化的超级磨料产品，其中这些大孔中的大多数是彼此邻接的。
13.如权利要求12所述的玻璃化的超级磨料产品，其中这些大孔中的至少约75%是彼此邻接的。
14.如权利要求9所述的玻璃化的超级磨料产品，其中包含该玻璃化的粘结剂材料的多个粘结桥在这些大孔之间延伸。
15.如权利要求14所述的玻璃化的超级磨料产品，其中这些粘结桥包含多个具有小于约2或者小于约1.5的长径比的小孔。
16.如权利要求14所述的玻璃化的超级磨料产品，其中这些小孔具有小于约100μm的中值孔径。
17.如权利要求16所述的玻璃化的超级磨料产品，其中这些小孔具有在约1μm与约100μm之间的中值孔径。
18.如权利要求1或2中的任一项所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该玻璃化的粘结剂组分限定了多个孔，并且这些孔中的百分之七十是处于约60μm与约300μm之间的范围内。
19.如权利要求1或2中的任一项所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该玻璃化的粘结剂组分限定了多个孔，并且这些孔的平均长径比是小于约1.5或小于约1.3或小于约1.2。
20.如权利要求1或2中的任一项所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该孔隙率是在该超级磨料产品的总体积的约55%与约85%之间或约60%与约80%之间或约65%与约75%之间的范围内。
21.如权利要求1或2中的任一项所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该超级磨料组分包括选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：金刚石、立方氮化硼、氧化锆、以及氧化铝。
22.如权利要求21所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该超级磨料组分存在的量值是在该玻璃化的超级磨料产品的约0.1与约20体积百分比之间的范围内。
23.如权利要求22所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该超级磨料组分的中值粒径是在约0.1微米与约60微米之间、或在约0.1微米与约2微米之间的范围内。
24.如权利要求22所述的玻璃化的超级磨料产品，其中超级磨料分与玻璃化的粘结剂组分的体积比率是在约3∶2与约1∶99之间的范围内。
25.如权利要求1或2中的任一项所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该玻璃化的粘结剂组分包括选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：二氧化硅（SiO2）、氧化硼（B2O3）、氧化铝（Al2O3）、碱金属氧化物（Li2O、Na2O、K2O）以及碱土金属氧化物（CaO、MgO、BaO）。
26.如权利要求1或2中的任一项所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该玻璃化的超级磨料产品被配置为至少是一种研磨工具的一个部件。
27.如权利要求26所述的玻璃化的超级磨料产品，其中该研磨工具是一个砂轮。
28.一种研磨工具，包括：
a)一个基底；以及
b)在该基底表面上的一种玻璃化的超级磨料组分，该玻璃化的超级磨料组分包括：
i)一种超级磨料组分；以及
ii)该超级磨料组分被分散在其中的一种玻璃化的粘结剂组分，该玻璃化的粘结剂组分包括一种镧系元素的氧化物，其中该玻璃化的粘结剂组分限定了多个孔，这些孔占据了该玻璃化的超级磨料组分的总体积的大于约百分之五十。
29.如权利要求28所述的研磨工具，其中该镧系元素的氧化物包括一种具有的原子序数不小于57并且不大于60的元素。
30.如权利要求28所述的研磨工具，其中该镧系元素的氧化物是选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：镧、铈、镨、以及钕。
31.如权利要求30所述的研磨工具，其中该镧系元素的氧化物包括铈。
32.如权利要求31所述的研磨工具，其中该镧系元素的氧化物实质上由铈组成。
33.如权利要求28所述的研磨工具，其中该镧系元素的氧化物存在的量值是在该玻璃化的超级磨料产品的约0.1与约20体积百分比之间的范围内。
34.如权利要求28所述的研磨工具，其中该超级磨料组分是选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：金刚石、立方氮化硼、氧化锆、以及氧化铝。
35.如权利要求34所述的研磨工具，其中该超级磨料组分存在的量值是在该玻璃化的超级磨料产品的约0.1与约20体积百分比之间的范围内。
36.如权利要求35所述的研磨工具，其中该超级磨料组分的中值粒径是在约0.1微米与约60微米之间的范围内。
37.如权利要求35所述的研磨工具，其中金刚石磨料组分与玻璃化的粘结剂组分的体积比是在约3∶2与约1∶99之间的范围内。
38.如权利要求28所述的研磨工具，其中该玻璃化的粘结剂组分包括选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：二氧化硅（SiO2）、氧化硼（B2O3）、氧化铝（Al2O3）、碱金属氧化物（Li2O、Na2O、K2O）以及碱土金属氧化物（CaO、MgO、BaO）。
39.一种超级磨料混合物，包括：
a)一种玻璃粉末；
b)一种超级磨料砂砾；
c)一种粘合剂；
d)碳化硅；以及
e)一种镧系元素的氧化物。
40.如权利要求39所述的超级磨料混合物，其中该镧系元素的氧化物包括一种具有的原子序数不小于57并且不大于60的元素。
41.如权利要求39所述的超级磨料混合物，其中该镧系元素的氧化物是选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：镧、铈、镨、以及钕。
42.如权利要求41所述的超级磨料混合物，其中该镧系元素的氧化物包括铈。
43.如权利要求42所述的超级磨料混合物，其中该镧系元素的氧化物实质上由铈组成。
44.如权利要求39所述的超级磨料混合物，其中该镧系元素的氧化物存在的量值是在该超级磨料混合物的约0.1与约10体积百分比之间的范围内。
45.如权利要求39所述的超级磨料混合物，其中该镧系元素的氧化物具有在约0.1μm与约30μm之间的范围内的平均粒径。
46.如权利要求39所述的超级磨料混合物，其中该超级磨料砂砾包括一种金刚石微粒。
47.如权利要求39所述的超级磨料混合物，其中该超级磨料砂砾具有在约0.1μm与约60μm之间的范围内的平均粒径。
48.如权利要求39所述的超级磨料混合物，其中超级磨料砂砾与玻璃粉末的体积比是在约3∶2与约1∶99之间的范围内。
49.如权利要求39所述的超级磨料混合物，其中该碳化硅是以颗粒的形式存在，这些颗粒具有的中值粒径是在约0.1微米与约20微米之间的范围内。
50.如权利要求39所述的超级磨料混合物，其中该碳化硅在该混合物中存在的量值是在该混合物的玻璃粉末、磨料砂砾、粘合剂、以及碳化硅组分的总量的约0.1与约5体积百分比之间的范围内。
51.如权利要求39所述的超级磨料混合物，其中该玻璃粉末包括选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：二氧化硅（SiO2）、氧化硼（B2O3）、氧化铝（Al2O3）、碱金属氧化物（Li2O、Na2O、K2O）以及碱土金属氧化物（CaO、MgO、BaO）。
52.如权利要求39所述的超级磨料混合物，其中该粘合剂包括选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：聚乙二醇、水、聚乙二醇与水的一种混合物以及胶态硅石。
53.如权利要求39所述的超级磨料混合物，其中该混合物是处于生胚的形式。
54.一种超级磨料混合物，包括：
a)一种玻璃粉末，该玻璃粉末包括选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：二氧化硅（SiO2）、氧化硼（B2O3）、氧化铝（Al2O3）、碱金属氧化物（Li2O、Na2O、5K2O）以及碱土金属氧化物（CaO、MgO、BaO）；
b)一种超级磨料砂砾，该超级磨料砂砾包括一种金刚石微粒，该金刚石微粒具有的中值粒径是处于约0.1微米与约60微米之间的范围内，并且其中该磨料与玻璃颗粒之间的体积比是处于约3∶2与约1∶99之间的范围内；
c)一种粘合剂，该粘合剂包括选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：聚乙二醇、水、聚乙二醇与水的一种混合物以及胶态硅石；
d)以颗粒形式存在的碳化硅，这些颗粒具有在约0.1微米与约20微米之间的范围内的中值粒径，并且其中该碳化硅在该混合物中存在的量值是在该混合物的玻璃粉末、磨料砂砾、粘合剂、碳化硅、以及稀土元素氧化物组分的总量的约0.1与约5体积百分比之间的范围内；以及
e)一种处于颗粒形式的镧系元素的氧化物，这些颗粒具有在约0.1微米与约30微米之间的范围内的中值粒径，并且其中该氧化物在该混合物中存在的量值是在该混合物的玻璃粉末、磨料砂砾、粘合剂、碳化硅、以及氧化物组分的总量的约0.1与约5体积百分比之间的范围内。
55.一种用于形成玻璃化的超级磨料产品的方法，包括以下步骤：
a)形成一个生坯，该生坯包括：一种玻璃粉末、一种超级磨料砂砾、一种粘合剂、碳化硅、以及一种镧系元素的氧化物；并且
b)在一个气氛和压力下并且在足以形成一种多孔的玻璃化的超级磨料产品的温度下烧制该生胚。
56.如权利要求55所述的方法，其中该镧系元素的氧化物包括一种具有的原子序数不小于57并且不大于60的元素。
57.如权利要求55所述的方法，其中该镧系元素的氧化物是选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：镧、铈、镨、以及钕。
58.如权利要求57所述的方法，其中该镧系元素的氧化物包括铈。
59.如权利要求58所述的方法，其中该镧系元素的氧化物实质上由铈组成。
60.如权利要求55所述的方法，其中该镧系元素的氧化物存在的量值是在该超级磨料混合物的约0.1与约10体积百分比之间的范围内。
61.如权利要求55所述的方法，其中该镧系元素的氧化物具有在约0.1μm与约15μm之间的范围内的平均粒径。
62.如权利要求55所述的方法，其中该超级磨料砂砾包括一种金刚石微粒。
63.如权利要求62所述的方法，其中该超级磨料砂砾具有在约0.1μm与约60μm之间的范围内的平均粒径。
64.如权利要求63所述的方法，其中超级磨料砂砾与玻璃颗粒的体积比是在约3∶2与约1∶99之间的范围内。
65.如权利要求55所述的方法，其中该碳化硅是以颗粒的形式存在，这些颗粒具有的中值粒径是在约0.1微米与约20微米之间的范围内。
66.如权利要求55所述的方法，其中该碳化硅在该混合物中存在的量值是在该混合物的玻璃粉末、磨料砂砾、粘合剂、碳化硅、以及氧化物组分的总量的约0.1与约5体积百分比之间的范围内。
67.如权利要求55所述的方法，其中该玻璃粉末包括选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：二氧化硅（SiO2）、氧化硼（B2O3）、氧化铝（Al2O3）、碱金属氧化物（Li2O、Na2O、K2O）以及碱土金属氧化物（CaO、MgO、BaO）。
68.如权利要求55所述的方法，其中该粘合剂包括选自下组的至少一个成员，该组由以下各项组成：聚乙二醇、水、聚乙二醇与水的一种混合物、以及胶态硅石。
69.如权利要求55所述的方法，其中该混合物是处于生胚的形式。
70.一种玻璃化的超级磨料产品，包括
a)一种超级磨料组分；以及
b)该超级磨料组分被分散在其中的一种玻璃化的粘结剂组分，其中该玻璃化的粘结剂组分限定了多个孔，这些孔的直径基本上全都小于800μm，这些孔中的百分之七十是处于约40μm与约500μm之间的范围内、并且具有小于约2的平均长径比，
其中该玻璃化的超级磨料产品具有不大于约35埃的表面粗糙度指数。
71.如权利要求70所述的玻璃化的超级磨料，其中该表面粗糙度指数是不大于约33埃或不大于约31埃。
72.一种对晶片进行背面研磨的方法，包括：
提供一个晶片；并且
使用一种玻璃化的超级磨料产品将该晶片背面研磨至平均表面粗糙度（Ra）为不大于35埃，该玻璃化的超级磨料产品包括
a)一种超级磨料组分；以及
b)该超级磨料组分被分散于其中的一种玻璃化的粘结剂组分，其中该玻璃化的粘结剂组分限定了多个孔，这些孔的直径基本上全都小于800μm，这些孔中的百分之七十是在约40μm与约500μm之间的范围内、并且具有小于约2的平均长径比、并且具有在该超级磨料产品的总体积的约50%与约90%之间的范围内的孔隙率。
73.如权利要求72所述的方法，其中该平均表面粗糙度是不大于约33埃或不大于约31埃。
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