CN108857864A - 研磨工具及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供研磨工具及其制造方法，研磨工具包括一基板及一研磨颗粒。研磨颗粒与基板相固接，研磨颗粒具有一基部及四个自基部凸起且为相邻的尖端，四个尖端之间形成一个类似十字形的凹陷区，且四个尖端中的两个相邻者之间在凹陷区中形成有一排料表面，排料表面位于该凹陷区之一末端，且排料表面与基部的一侧表面相邻并与侧表面形成介于120‑160度之间的内部角度。
Description
技术领域
本发明是有关于一种研磨工具，且特别是有关于一种具有经加工处理之研磨颗粒的研磨工具及其制造方法。
背景技术
研磨工具已被广泛使用于材料的切削、研磨、抛光和磨光等多种应用领域当中。在如石材加工业或精密磨削工业中，通过坚硬的研磨颗粒优异的耐磨性能使切割、磨削等加工程序的效率提升，并使这类加工行业的成本降低。
化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)为各种产业中最常见的研磨制程。利用CMP制程可研磨各种物品的表面，包括陶瓷、硅、玻璃、石英、或金属的晶片等。此外，随着集成电路发展迅速，因CMP可达到大面积平坦的目的，故为半导体制程中常见的晶圆平坦化技术之一。
在半导体的CMP制程中，系利用研磨垫对晶圆或是其他半导体元件接触，并视需要搭配研磨液使用，使研磨垫通过化学反应与物理机械力以移除晶圆表面的杂质或不平坦结构。当研磨垫使用一段时间后，由于研磨过程中所产生的研磨屑积滞于研磨垫的表面，造成研磨效果及效率降低。因此，可利用研磨工具(如：修整器)对研磨垫表面磨修，使研磨垫的表面再度粗糙化，并维持在最佳的研磨状态。
为了提高研磨工具的切削率，通常是藉由提高研磨颗粒的排列密度或对研磨颗粒经加工处理增加其锐利度来达到目的。若是提高研磨颗粒的排列密度，随着所使用的研磨颗粒数量增加，则会相对地造成研磨工具的制造成本提高。但若对研磨颗粒经加工处理，如切割研磨颗粒表面造成凸点，然而限于目前加工处理的技术能力，过程中容易在研磨颗粒中残留应力，亦甚难控制经加工研磨颗粒的表面平坦度及边缘完整性。在研磨工具修整研磨垫时，不平整的表面可能会产生卡屑或凸点崩落刮伤研磨垫的问题。加工处理过程中残留的应力及边缘不完整的状况皆会使得研磨颗粒经使用一段时间后，边缘容易剥落、裂开，产生异常尖点，而不利于修整的均匀度。
因此，如何控制加工处理研磨颗粒的应力残留，提高研磨颗粒经加工处理后的表面平坦度及边缘完整性，实属当前重要研发课题之一。
发明内容
本发明内容之一目的是在提供一种研磨工具及其制成方法，藉以控制加工处理研磨颗粒的应力残留，且提高研磨颗粒经加工处理后的表面平坦度及边缘完整性。
本发明内容之另一目的是在提供一种研磨工具及其制造方法，其中研磨颗粒具有独特且创新的平顺表面轮廓，不易产生卡屑或部分崩落的问题。
本发明内容之一技术方案是在提供一种研磨工具，其特征在于，包括：一基板；及一研磨颗粒，与所述基板相固接，所述研磨颗粒具有一基部及四个自所述基部凸起且为相邻的尖端，所述四个尖端之间形成一个类似十字形的凹陷区，所述四个尖端中的两个相邻者之间在所述凹陷区中形成有一排料表面，所述排料表面位于所述凹陷区之一末端，且所述排料表面与所述基部的一侧表面相邻并与所述侧表面形成介于120-160度之间的内部角度。
所述的研磨工具，其特征在于：所述内部角度限于130-150度之间。
所述的研磨工具，其特征在于：所述排料表面与所述侧表面邻接轮廓的长度是介于80-180微米之间。
所述的研磨工具，其特征在于：所述四个尖端的任二相邻者之间相对于所述凹陷区中之一相对高点的最大高度变量介于40-120微米之间。
所述的研磨工具，其特征在于：所述凹陷区包含两个相垂直的凹陷，所述两个凹陷中之至少一者的长度介于275-375微米之间。
所述的研磨工具，其特征在于：所述四个尖端中之一者的顶端轮廓内部角度是介于70-110度之间。
所述的研磨工具，其特征在于：所述研磨颗粒系为钻石、立方氮化硼、氧化铝、碳化硅等高硬度性质的材质。
所述的研磨工具，其特征在于：所述研磨工具还包括一柱体，所述柱体固定于一个设于所述基板中的孔洞中，且所述研磨颗粒经由所述柱体固定至所述基板。
本发明内容的另一技术方案是在提供一种研磨工具的制造方法，其特征在于，包括：提供一研磨颗粒；以及利用一激光沿多个平行的第一方向切割道及多个平行的第二方向切割道刻画所述研磨颗粒，藉此在所述研磨颗粒中形成四个相邻的尖端及一个位于所述四个尖端之间且具有类似十字形的凹陷区，且在所述凹陷区之一末端处形成有一排料表面，其中，所述多个第二方向切割道与所述多个第一方向切割道相交叉，至少所述多个第一方向切割道区分为位于外侧的第一、第三切割道区，及介于所述第一切割道区、所述第三切割道区之间的第二切割道区，在所述第一切割道区、所述第三切割道区中，随着第一方向切割道往内增加排列次序，增加所述激光沿每一第一方向切割道上的重复刻画次数，在所述第二切割道区中，所述激光则沿每一第一方向切割道上重复刻画所述研磨颗粒。
所述的制造方法，其特征在于：所述凹陷区包括相垂直交叉的第一、第二凹陷，所述多个第一方向切割道沿所述第一凹陷延伸，在所述第一切割道区、第三切割道区中，所述多个第一方向切割道的数量相同，且重复刻画的分布以所述第一凹陷的中心轴呈相对称。
所述的制造方法，其特征在于：所述第二切割道区中的第一方向切割道数量系小于所述第一切割道区、所述第三切割道区中的第一方向切割道数量。
所述的制造方法，其特征在于：在所述第一切割道区、所述第三切割道区中，沿同一第一方向切割道上每次重复刻画的长度为不相同但均具有相同中心。
所述的制造方法，其特征在于：在所述第二切割道区中，所述激光沿每一第一方向切割道上均重复刻画相同次数。
所述的制造方法，其特征在于：所述第一切割道区、所述第三切割道区中沿同一第一方向切割道上的最大重复刻画次数小于或等于所述第二切割道区中沿各第一方向切割道的重复刻画次数。
所述的制造方法，其特征在于：所述激光由所述第一切割道区、所述第二切割道区至所述第三切割道区的顺序进行刻画。
所述的制造方法，其特征在于：所述多个第二方向切割道区分为位于外侧的第四、第六切割道区，及介于所述第四切割道区、所述第六切割道区之间的第五切割道区，在所述第四切割道区、所述第六切割道区中，随着第二方向切割道往内增加排列次序，增加所述激光沿每一第二方向切割道上的重复刻画次数，在所述第五切割道区中，所述激光则沿每一第二方向切割道上重复刻画所述研磨颗粒。
所述的制造方法，其特征在于：所述凹陷区包括相垂直交叉的第一、第二凹陷，所述多个第一方向切割道与所述多个第二方向切割道分别沿所述第一凹陷与所述第二凹陷延伸，在所述第四切割道区、所述第六切割道区中，所述多个第二方向切割道的数量相同，且重复刻画的分布以所述第二凹陷的中心轴呈相对称。
所述的制造方法，其特征在于：所述第四切割道区、所述第六切割道区中沿同一第二方向切割道上的最大重复刻画次数小于或等于所述第五切割道区中沿各第二方向切割道的重复刻画次数。
所述的制造方法，其特征在于：所述研磨颗粒在进行激光刻画前为六八面体，所述第二切割道区经过所述研磨颗粒的尖端处。
所述的制造方法，其特征在于：还包括将所述研磨颗粒固定于一基板上。
综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。藉由上述技术方案，可达到相当的技术进步，并具有产业上的广泛利用价值，其优点是能提供具有独特且创新的平顺表面轮廓的研磨颗粒、控制加工处理研磨颗粒的应力残留、提高研磨颗粒经加工处理后的表面平坦度及边缘完整性、且/或不易产生卡屑或部分崩落的问题。
附图说明
图1绘示依据本发明一实施例所提供之研磨工具的示意图。
图2绘示依据本发明一实施例所提供之研磨颗粒的部分俯视图。
图3绘示图2显示之部分研磨颗粒的立体图。
图4绘示研磨颗粒中两个相邻尖端的最高点之间的剖面图。
图5绘示本发明一实施例以激光刻画研磨颗粒时所采用之激光刻画分布的示意图。
图6绘示本发明另一实施例以激光刻画研磨颗粒时所采用之激光刻画分布的示意图。
图7绘示依据本发明另一实施例所提供之研磨颗粒的部分俯视图。
图8绘示图7显示之部分研磨颗粒的立体图。
图9绘示依据本发明一实施例制成研磨工具之方法的流程图。
具体实施方式
在此以图1绘示研磨工具1的剖面图为示例作为说明依据本发明一实施例，并不用以限制于研磨工具1的特定结构、材料、元件排列方式等。如图1所示，研磨工具100包含基板102及多个固定于基板102上的研磨颗粒104。基板102的材料例如为不锈钢。研磨颗粒104为钻石、立方氮化硼、氧化铝、碳化硅等高硬度性质的材质，且研磨颗粒104的粒径值例如为20至30英制筛目(US mesh)，亦即用以筛选研磨颗粒104的筛网上每平方英时中具有20至30个筛目。基板102的相对两侧分别具有工作表面106及底面108，而研磨颗粒104可分布并伸出于基板102的工作表面106。
依据一示例性的实施例，研磨工具100中可利用柱体110固定研磨颗粒104至基板102。例如，柱体110的顶端可固接研磨颗粒104，基板102中设有多个孔洞112，而各柱体110分别透过粘胶体固定于孔洞112中。研磨颗粒104可藉由硬焊、烧结或电镀等方式固接柱体110，其中，柱体110可为圆形柱或方柱等不同形状。柱体110所采用的材料例如为金属。柱体110与基板102相固接后，研磨颗粒104均以实质相同的高度H(如：100微米)突出于基板102的工作表面106，使研磨工具100可对于受研磨体进行均匀地研磨，如：研磨工具100可作为一修整器。
研磨颗粒104以激光刻画加工处理。举例而言，研磨颗粒104初始可选用包括一基部，外侧形成四个侧表面在顶端渐尖的结构，其顶端进行激光刻画时，可使用2瓦特(W)数字激光，控制实际使用功率可介于0.9-2W范围中，较佳为1.1W，激光光束直径为可介于2-10微米(μm)之间，较佳介于3-5微米。数字激光的功率较小、精度高、热效应较小，使得研磨颗粒104经加工处的边缘较为平整完全，不易伤害加工处附近存留下来的材料，且经加工处理后的表面平坦度较缓和。如此可良好控制残留应力，研磨工具100经使用一段时间后，研磨颗粒104不易产生崩落也不易产生卡屑的问题。然而其他实施例中可应用其他精度高、热效应小的加工处理技术形成研磨颗粒的外观轮廓，无须限制于此。
图2绘示依据本发明一实施例经加工的研磨颗粒104的部分俯视图，图3绘示图2经加工的部分研磨颗粒104的立体图。经激光刻画加工之后，研磨颗粒104中可定义出基部118及四个尖端120、122、124、126。基部118可具有四个侧表面130，且侧表面130呈倾斜。尖端120、122、124、126自基部118凸起，且为沿基部118的四个角落升起，使尖端120、122、124、126分别位于一个方形的四个角落。依据一实施例，任一尖端120、122、124、126之顶端轮廓的内部角度A1(即在材料侧的角度)可介于70-110度，较佳介于80-100度，可以维持符合需求的切割效果，然而本发明并不限于此。况且，各尖端120、122、124、126中的两个尖端侧面可与基部118的两个侧表面130大致呈同平面延伸，例如尖端120中的相邻尖端侧面120A、120B分别与基部118的两个相邻侧表面130以同一平面延伸，尖端122的相邻尖端侧面122A、122B分别与基部118的两个相邻侧表面130以同一平面延伸，尖端124的相邻尖端侧面124A、124B分别与基部118的两个相邻侧表面130以同一平面延伸，及尖端126的相邻尖端侧面126A、126B分别与基部118的两个相邻侧表面130以同一平面延伸。然而，在其他实施例中，尖端与相邻侧表面之间可以是以不同平面延伸，并不限于此。
尖端120、122、124、126之间于基部118上形成一凹陷区132。由于尖端120、122、124、126之间并未深陷形成V形沟槽，而是坡度缓和的凹陷区132，因此在研磨工具100修整研磨垫时，不易于此卡入残屑。在此以类似十字形的凹陷区132为例，凹陷区132可分为两个具有长形状且大致相垂直交叉的凹陷132A、132B。凹陷132A的垂直剖面可包括类似M字形状的轮廓，包括两个相对高点133A、133B以及一个位于两个相对高点133A、133B之间的相对低点133C，其中，凹陷132A中的相对高点133A、133B和相对低点133C均低于各尖端120、122、124、126的高度，且相对低点133C低于相对高点133A、133B。类似地，凹陷132B的垂直剖面具有类似M字形状的轮廓，包括两个相对高点134A、134B以及一个位于两个相对高点134A、134B之间的相对低点133C，其中，凹陷132B中的相对高点134A、134B和相对低点133C均低于各尖端120、122、124、126的高度，且相对低点133C低于相对高点134A、134B。
同时，相邻的尖端120、122、124、126之间，在凹陷区132中分别形成排料表面136，如：相邻的尖端120、122之间形成一排料表面136，相邻的尖端122、124之间形成一排料表面136，相邻的尖端124、126之间形成一排料表面136，及相邻的尖端120、126之间形成一排料表面136。由于经激光刻画加工后的研磨颗粒104具有四个尖端120、122、124、126，尖端120、122、124、126之间亦形成四个排料表面136，其中，两个排料表面136分别位于凹陷132A的两个相对末端，另两个排料表面136分别位于凹陷132B的两个相对末端，且排料表面136分别与基部118的邻近侧表面130相连接。排料表面136与其邻近的侧表面130间的内部角度A2(即在材料侧的角度)介于120-160度之间，最佳是介于130-150度之间。须注意的是，由于结构的对称关系，上述d1、A1、A2等参数的位置可由任意的尖端、排料表面、或侧表面构成，并未局限于图1至图3所标示的特定位置。
于研磨颗粒104中，控制排料表面136与其相邻的侧表面130间的邻接缘之长度d1可介于80-180微米之间，最佳是介于95-165微米之间。尖端120、122、124、126之任二相邻者之间在垂直方向相对于凹陷区132的最大高度变量d2(示于图4，其中显示两相邻尖端120、126的最高点之间的剖面图)介于40-120微米之间，最佳是介于50-110微米之间，在此示例性地将d2绘示为两个相邻的尖端120、126的最高点之最高者与凹陷132B中的相对高点134A之间的垂直距离。须注意的是，亦可以其它任意两尖端及其间凹陷的高点之间的垂直距离作为d2，例如：d2可为两个相邻的尖端122、124的最高点之最高者与凹陷132B中的相对高点134B之间的垂直距离，两个相邻的尖端120、122的最高点之最高者与凹陷132A中的相对高点133A之间的垂直距离，或是两个相邻的尖端124、126的最高点之最高者与凹陷132A中的相对高点133B之间的垂直距离。d3在此示例性地以凹陷132A的长度绘示，其可由其中两个相对的排料表面136与其相邻侧表面130邻接缘之间的距离定义，且d3介于275-375微米之间，最佳是介于295-355微米之间。须注意的是，d3亦可为凹陷132B的长度，而由其中两个相对的排料表面136与其相邻侧表面130邻接缘之间的距离定义。依据一实施例，凹陷132A、132B的长度均相同。
依据本实施例制作的研磨颗粒，A1为89.230-91.037度，A2为132.803度，d1为175.255微米，d2为63.209微米，d3为326.864微米。
配合图2-3，图5绘示对于研磨颗粒执行激光刻画时所采用之激光刻画分布的示意图，以形成前述的研磨颗粒104。激光光束的刻画路径包括多个直线且彼此平行的m条第一方向切割道A1、A2...Am、及多个直线彼此平行但与第一方向切割道垂直交叉的n条第二方向切割道B1、B2...Bn。激光光束是沿第一方向切割道A1、A2...Am、第二方向切割道B1、B2...Bn对于原研磨颗粒之一尖端处进行刻画，以便形成研磨颗粒104中的凹陷区132。第一方向切割道A1、A2...Am例如为沿凹陷132A的轴向延伸，且第一方向切割道A1、A2...Am的长度均等于凹陷132A的长度d3。第二方向切割道B1、B2...Bn则沿凹陷132B的轴向延伸，且第二方向切割道B1、B2...Bn的长度均等于凹陷132B的长度。图5中例如以实心圆点表示激光光束在各切割道上的刻画起始点，以空心圆点代表激光光束在各切割道上的刻画终点。第一方向切割道A1、A2...Am可区分为位于外侧的切割道区AG1、AG3，及介于两个切割道区AG1、AG3之间的切割道区AG2，且切割道区AG2经过研磨颗粒的尖端处。类似地，第二方向切割道B1、B2...Bn可区分为位于外侧的切割道区BG1、BG3，及介于两个切割道区BG1、BG3之间的切割道区BG2，且切割道区BG2与AG2相垂直且经过研磨颗粒的相同尖端处。
激光光束对于研磨颗粒104进行刻画时，可沿不同的切割道上执行不同的重复刻画次数。依据本发明一实施例的刻画分布，在切割道区AG1、AG3中，随着第一方向切割道往内增加排列次序，增加激光沿每一第一方向切割道上的重复刻画次数，且沿同一第一方向切割道上每次重复刻画的长度不相同但均具有相同中心，该中心可对应第一切割道的中心点且大致位于凹陷132B的中心轴X2上。举例而言，沿同一第一方向切割道上每次刻画起始点与前次刻画起始点间隔第一预定距离，每次刻画终止点与前次刻画终止点间隔第二预定距离，且刻画起始点与刻画终止点以切割道的中心点相对称，使沿同一第一方向切割道上的重复刻画长度均为同中心点。以图5的分布为例，在切割道区AG1中沿第一方向切割道A1例如刻画1次、沿第一方向切割道A2重复刻画2次且相对于第1次刻画长度第2次刻画长度较短并为同中心，以类似方式每往内增加排列次序时，每次多增加激光重复刻画1次。同样地，在切割道区AG3中沿第一方向切割道Am例如刻画1次、沿第一方向切割道Am-1重复刻画2次且相对于第1次刻画长度第2次刻画长度较短并为同中心，以类似方式，每往内增加排列次序时，每次多增加激光重复刻画1次。值得一提，本发明不限于附图的刻画数次，且每次多增加激光重复刻画的次数亦可不同于附图的实施例。
在切割道区AG2中，激光沿每一第一方向切割道上均重复刻画相同次数，且每次刻画起始点与前次刻画起始点间隔第一预定距离，每次刻画终止点与前次刻画终止点间隔第二预定距离，使得沿各第一方向切割道上每次重复刻画的长度不相同但均具有相同中心，该中心可对应第一方向切割道的中心点且大致位于凹陷132B的中心轴X2上。切割道区AG1、AG3中沿同一第一方向切割道上的最大重复刻画次数，是在邻接切割道区AG2的切割道上执行，且该最大重复刻画次数不会大于(即仅小于或等于)切割道区AG2中沿各第一方向切割道的重复刻画次数。况且，切割道区AG2中的切割道数量系小于各切割道区AG1、AG3中的切割道数量，且切割道区AG1、AG3还可以相对称，即切割道区AG1、AG3中的切割道数量相同，且重复刻画的分布(即包括重复刻画的数量、起始点、终止点)以凹陷132A的中心轴X1呈相对称。
前述切割道区AG1、AG2、AG3的刻画分布以凹陷132A的中心轴X1呈对称，且可由不同的激光刻画顺序与激光移动方向实现。依据一实施例，激光刻画顺序与激光移动方向例如包括先对第一方向切割道A1、A2...Am从图5的左侧朝向右侧依序地进行第1次刻画，接着从第一方向的切割道区AG1、AG2至AG3，对重复刻画次数大于或等于2的第一方向切割道A2...Am-1从左侧朝向右侧依序地进行第2次刻画，再依此类推进行第3次刻画、第4次刻画...等等，直至刻画完成。当然，激光的刻画顺序与移动方向可以依据需求改变，例如对第一方向切割道Am、Am-1...A1从图5的右侧朝向左侧依序地进行刻画。
沿第二方向的激光刻画也可采用类似的刻画分布，在切割道区BG1、BG3中，随着第二方向切割道往内增加排列次序，增加激光沿每一第二方向切割道上的重复刻画次数，且沿同一第二方向切割道上每次重复刻画的长度不相同但均具有相同中心，该中心可对应第二方向切割道的中心点且大致位于凹陷132A的中心轴X1上。举例而言，沿同一第二方向切割道上每次刻画起始点与前次刻画起始点间隔第一预定距离，每次刻画终止点与前次刻画终止点间隔第二预定距离，且刻画起始点与刻画终止点以切割道的中心点相对称，使沿同一第二方向切割道上的重复刻画长度均为同中心点。以图5的分布为例，在切割道区BG1中沿第二方向切割道B1例如刻画1次、沿第二方向切割道B2重复刻画2次且相对于第1次刻画长度第2次刻画长度较短并为同中心，以类似方式每往内增加排列次序时，每次多增加激光重复刻画1次。类似地，在切割道区BG3中沿第二方向切割道Bn例如刻画1次、沿第二方向切割道Bn-1重复刻画2次且相对于第1次刻画长度第2次刻画长度较短并为同中心，以类似方式，每往内增加排列次序时，每次多增加激光重复刻画1次。值得一提，本发明不限于附图的刻画数次，且每次多增加激光重复刻画的次数亦可不同于附图的实施例。
在切割道区BG2中，激光沿每一第二方向切割道上均重复刻画相同次数，且每次刻画起始点与前次刻画起始点间隔第一预定距离，每次刻画终止点与前次刻画终止点间隔第二预定距离，使得沿同一第二方向切割道上每次重复刻画的长度不相同但均具有相同中心，该中心可对应第二方向切割道的中心点且大致位于凹陷132A的中心轴X1上。切割道区BG1、BG3中沿同一第二方向切割道上的最大重复刻画次数，是在邻接切割道区BG2的第二方向切割道上执行，且该最大重复刻画次数不会大于(即仅小于或等于)切割道区BG2中沿各第二方向切割道的重复刻画次数。况且，切割道区BG2中的切割道数量，系小于各切割道区BG1、BG3中的切割道数量，且切割道区BG1、BG3相对称，即切割道区BG1、BG3中的切割道数量相同，且重复刻画的分布以凹陷132B的中心轴X2呈相对称。
前述切割道区BG1、BG2、BG3的刻画分布以凹陷132B的中心轴X2呈对称，且可由不同的激光刻画顺序与激光移动方向实现。依据一实施例，激光刻画顺序与激光移动方向例如包括先对第二方向切割道B1、B2...Bn从图5的上侧向下侧依序地进行第1次刻画，接着从第二方向的切割道区BG1、BG2至BG3，对重复刻画次数大于或等于2的第二方向切割道B2...Bn-1从上侧向下侧依序地进行第2次刻画，再依此类推进行第3次刻画、第4次刻画...等等，直至刻画完成。当然，激光的刻画顺序与移动方向可以依据需求改变，例如对第二方向切割道Bn、Bn-1...B1从图5的下侧向上侧依序地进行刻画。
依据一实施例，沿第一方向的各切割道区AG1、AG2、AG3中所执行的刻画，分别与沿第二方向的各切割道区BG1、BG2、BG3中所执行的刻画相同，包括各切割道区中的切割道数量与重复刻画的分布均相同。另外，沿同一切割道重复刻画时，每次刻画起始点与前次刻画起始点间隔第一预定距离，每次刻画终止点与前次刻画终止点间隔第二预定距离，在图5的范例中第一预定距离与第二预定距离例如为相同。
以图5的分布为例，第一方向的切割道区AG1、AG3分别包括19条切割道，第一方向的切割道区AG2包括9条切割道，第二方向的切割道区BG1、BG3分别包括19条切割道，而第二方向的切割道区BG2包括9条切割道。然而，本发明不限于此，亦可调整各切割道区中的切割道数量、重复刻画的分布，以在尖端120、122、124、126间的凹陷区中形成不同的结构形状。
图6为绘示研磨颗粒的另一激光刻画分布的示意图。图6中所示的第一方向切割道A′1、A′2...A＇m可区分为位于外侧的切割道区AG＇1、AG＇3，及介于两个切割道区AG＇1、AG＇3之间的切割道区AG＇2，其中，切割道区AG＇1、AG＇3分别包括15条切割道，切割道区AG＇2包括3条切割道。类似地，第二方向切割道B′1、B′2...B′n可区分为位于外侧的切割道区BG＇1、BG＇3，及介于两个切割道区BG＇1、BG＇3之间的切割道区BG＇2。切割道区BG＇1、BG＇3分别包括15条切割道，而切割道区BG＇2包括3条切割道。藉由使用激光刻画分布中的不同切割道数量，可以改变研磨颗粒的凹陷区中的部分结构。
图7绘示依据本发明另一实施例所提供之研磨颗粒704的部分俯视图，而图8绘示部分研磨颗粒704的立体图。研磨颗粒704自基部718凸起形成四个尖端720、722、724、726，尖端720、722、724、726之间于基部718上形成一类似十字形的凹陷区732，由于凹陷区732坡度缓和，因此其中不易卡入残屑。相邻的尖端720、722、724、726之间，在基部718上分别形成一排料表面736，并且任一尖端720、722、724、726的顶端轮廓内部角度A1可介于70-110度之间。排料表面736与其邻近的侧表面730间的内部角度A2(即在材料侧的角度)介于120-160度之间，最佳是介于130-150度之间。依据本发明一实施例，研磨颗粒704中的A1例如为141.603度，A2为91.153-93.670度。
结合图1-5，图9绘示依据本发明一实施例制成研磨工具之方法900的流程图。于初始步骤910，首先提供一研磨颗粒。研磨颗粒可选择性地固定至欲形成的研磨工具中之基板上或者加工处理设备应用之载体上。研磨颗粒例如为六八面体。研磨颗粒系为钻石、立方氮化硼、氧化铝、碳化硅等高硬度性质的材质。
于步骤912，利用激光沿多个直线且彼此平行的第一方向切割道A1、A2...Am刻画研磨颗粒的一尖端处。第一方向切割道A1、A2...Am例如为沿图2所示的凹陷132A的轴向。第一方向切割道A1、A2...Am可区分为位于外侧的切割道区AG1、AG3，及介于两个切割道区AG1、AG3之间的切割道区AG2，且切割道区AG2经过研磨颗粒的尖端处。在切割道区AG1、AG3中，随着第一方向切割道往内增加排列次序，增加激光沿每一第一方向切割道上的重复刻画次数，且沿同一第一方向切割道上每次重复刻画的长度不相同但均具有相同中心。在切割道区AG2中，激光沿每一第一方向切割道上均重复刻画相同次数，且每次刻画起始点与前次刻画起始点间隔第一预定距离，每次刻画终止点与前次刻画终止点间隔第二预定距离，使得沿各第一方向切割道上每次重复刻画的长度不相同但均具有同中心。切割道区AG1、AG3中沿同一第一方向切割道上的最大重复刻画次数，是在邻接切割道区AG2的切割道上执行，且该最大重复刻画次数不会大于(即仅小于或等于)切割道区AG2中沿各第一方向切割道的重复刻画次数。况且，切割道区AG2中的切割道数量系小于各切割道区AG1、AG3中的切割道数量，且切割道区AG1、AG3还可以相对称，即切割道区AG1、AG3中的切割道数量相同，且重复刻画的分布(即包括重复刻画的数量、起始点、终止点)相对称。依据一实施例，切割道区AG1、AG2、AG3的刻画分布以凹陷132A的中心轴X1呈对称。
依据前述切割道区AG1、AG2、AG3的刻画分布，步骤912例如可包括先对第一方向切割道A1、A2...Am依序地进行第1次刻画，接着从第一方向的切割道区AG1、AG2至AG3，对重复刻画次数大于或等于2的第一方向切割道A2...Am-1依序地进行第2次刻画，再依此类推进行第3次刻画、第4次刻画...等等，直至刻画完成。
于步骤914，在邻近研磨颗粒的相同尖端处，利用激光沿多个直线且彼此平行的第二方向切割道B1、B2...Bn刻画研磨颗粒，其中，第二方向切割道B1、B2...Bn垂直于第一方向切割道A1、A2...Am。第二方向切割道B1、B2...Bn例如为沿图2所示的凹陷132B的轴向。第二方向切割道B1、B2...Bn可区分为位于外侧的切割道区BG1、BG3，及介于两个切割道区BG1、BG3之间的切割道区BG2，且切割道区BG2经过研磨颗粒的单一尖端。在切割道区BG1、BG3中，随着第二方向切割道往内增加排列次序，增加激光沿每一第二方向切割道上的重复刻画次数，且沿同一第二方向切割道上每次重复刻画的长度不相同但均具有相同中心。在切割道区BG2中，激光沿每一第二方向切割道上均重复刻画相同次数，且每次刻画起始点与前次刻画起始点间隔第一预定距离，每次刻画终止点与前次刻画终止点间隔第二预定距离，使得沿各第二方向切割道上每次重复刻画的长度不相同但均具有相同中心。切割道区BG1、BG3中沿同一第二方向切割道上的最大重复刻画次数，是在邻接切割道区BG2的切割道上执行，且该最大重复刻画次数不会大于(即仅小于或等于)切割道区BG2中沿各第二方向切割道的重复刻画次数。况且，切割道区BG2中的切割道数量系小于各切割道区BG1、BG3中的切割道数量，且切割道区BG1、BG3还可以相对称，即切割道区BG1、BG3中的切割道数量相同，且重复刻画的分布(即包括重复刻画的数量、起始点、终止点)相对称。依据一实施例，切割道区BG1、BG2、BG3的刻画分布以凹陷132B的中心轴X2呈对称。
依据前述切割道区BG1、BG2、BG3的刻画分布，步骤914例如可包括先对第二方向切割道B1、B2...Bn依序地进行第1次刻画，接着从第二方向的切割道区BG1、BG2至BG3，对重复刻画次数大于或等于2的第二方向切割道B2...Bn-1依序地进行第2次刻画，再依此类推进行第3次刻画、第4次刻画...等等，直至刻画完成。
经过上述步骤912、914之后，即可使研磨颗粒自基部凸起四个分别位于一个方形的四个角落的尖端，尖端中之两个相邻者之间具有排料表面，如图2-4或图7-8所示。
在一实施例中，如于初始步骤910的研磨颗粒是固定于加工处理设备应用的载体上，在上述步骤912、914之后，可另执行步骤916，将激光刻画后的研磨颗粒另固定至所欲构成的研磨工具中的一基板上，从而构成研磨工具。例如，研磨颗粒可固定于柱体110上，而柱体110可别透过粘胶体固定于基板102的孔洞112中，如图1所示。
综上所述，本发明能提供具有独特且创新的平顺表面轮廓的研磨颗粒，并较佳可控制加工处理研磨颗粒的应力残留、提高研磨颗粒经加工处理后的表面平坦度及边缘完整性，且/或不易产生卡屑或部分崩落的问题。
前文中已描述了研磨工具和其制造方法的某些实施例。这些实施例仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (20)
1.一种研磨工具，其特征在于，包括：
基板；及
研磨颗粒，与所述基板相固接，所述研磨颗粒具有基部及四个自所述基部凸起且为相邻的尖端，所述四个尖端之间形成类似十字形的凹陷区，所述四个尖端中的两个相邻者之间在所述凹陷区中形成有排料表面，所述排料表面位于所述凹陷区的末端，且所述排料表面与所述基部的侧表面相邻并与所述侧表面形成介于120-160度之间的内部角度。
2.如权利要求1所述的研磨工具，其特征在于：所述内部角度限于130-150度之间。
3.如权利要求1所述的研磨工具，其特征在于：所述排料表面与所述侧表面邻接轮廓的长度是介于80-180微米之间。
4.如权利要求1所述的研磨工具，其特征在于：所述四个尖端的任二相邻者之间相对于所述凹陷区中之一相对高点的最大高度变量介于40-120微米之间。
5.如权利要求1所述的研磨工具，其特征在于：所述凹陷区包含两个相垂直的凹陷，所述两个凹陷中之至少一者的长度介于275-375微米之间。
6.如权利要求1所述的研磨工具，其特征在于：所述四个尖端中之一者的顶端轮廓内部角度是介于70-110度之间。
7.如权利要求1所述的研磨工具，其特征在于：所述研磨颗粒系为钻石、立方氮化硼、氧化铝、碳化硅等高硬度性质的材质。
8.如权利要求1所述的研磨工具，其特征在于：所述研磨工具还包括柱体，所述柱体固定于设于所述基板中的孔洞中，且所述研磨颗粒经由所述柱体固定至所述基板。
9.一种研磨工具的制造方法，其特征在于，包括：
提供研磨颗粒；以及
利用激光沿多个平行的第一方向切割道及多个平行的第二方向切割道刻画所述研磨颗粒，藉此在所述研磨颗粒中形成四个相邻的尖端及一个位于所述四个尖端之间且具有类似十字形的凹陷区，且在所述凹陷区之一末端处形成有排料表面，其中，所述多个第二方向切割道与所述多个第一方向切割道相交叉，至少所述多个第一方向切割道区分为位于外侧的第一、第三切割道区，及介于所述第一切割道区、所述第三切割道区之间的第二切割道区，在所述第一切割道区、所述第三切割道区中，随着第一方向切割道往内增加排列次序，增加所述激光沿每一第一方向切割道上的重复刻画次数，在所述第二切割道区中，所述激光则沿每一第一方向切割道上重复刻画所述研磨颗粒。
10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于：所述凹陷区包括相垂直交叉的第一、第二凹陷，所述多个第一方向切割道沿所述第一凹陷延伸，在所述第一切割道区、第三切割道区中，所述多个第一方向切割道的数量相同，且重复刻画的分布以所述第一凹陷的中心轴呈相对称。
11.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于：所述第二切割道区中的第一方向切割道数量小于所述第一切割道区、所述第三切割道区中的第一方向切割道数量。
12.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于：在所述第一切割道区、所述第三切割道区中，沿同一第一方向切割道上每次重复刻画的长度为不相同但均具有相同中心。
13.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于：在所述第二切割道区中，所述激光沿每一第一方向切割道上均重复刻画相同次数。
14.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于：所述第一切割道区、所述第三切割道区中沿同一第一方向切割道上的最大重复刻画次数小于或等于所述第二切割道区中沿各第一方向切割道的重复刻画次数。
15.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于：所述激光由所述第一切割道区、所述第二切割道区至所述第三切割道区的顺序进行刻画。
16.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于：所述多个第二方向切割道区分为位于外侧的第四、第六切割道区，及介于所述第四切割道区、所述第六切割道区之间的第五切割道区，在所述第四切割道区、所述第六切割道区中，随着第二方向切割道往内增加排列次序，增加所述激光沿每一第二方向切割道上的重复刻画次数，在所述第五切割道区中，所述激光则沿每一第二方向切割道上重复刻画所述研磨颗粒。
17.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于：所述凹陷区包括相垂直交叉的第一、第二凹陷，所述多个第一方向切割道与所述多个第二方向切割道分别沿所述第一凹陷与所述第二凹陷延伸，在所述第四切割道区、所述第六切割道区中，所述多个第二方向切割道的数量相同，且重复刻画的分布以所述第二凹陷的中心轴呈相对称。
18.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于：所述第四切割道区、所述第六切割道区中沿同一第二方向切割道上的最大重复刻画次数小于或等于所述第五切割道区中沿各第二方向切割道的重复刻画次数。
19.如权利要求9-18中任一项所述的制造方法，其特征在于：所述研磨颗粒在进行激光刻画前为六八面体，所述第二切割道区经过所述研磨颗粒的尖端处。
20.如权利要求9-18中任一项所述的制造方法，其特征在于：还包括将所述研磨颗粒固定于基板上。
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