JP2011525432A - 高気孔率超砥粒樹脂製品および製造方法 - Google Patents

高気孔率超砥粒樹脂製品および製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2011525432A
JP2011525432A JP2011514584A JP2011514584A JP2011525432A JP 2011525432 A JP2011525432 A JP 2011525432A JP 2011514584 A JP2011514584 A JP 2011514584A JP 2011514584 A JP2011514584 A JP 2011514584A JP 2011525432 A JP2011525432 A JP 2011525432A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superabrasive
superabrasive product
component
product
grain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011514584A
Other languages
English (en)
Inventor
ラチャナ・ディー・ウパディヤイ
Original Assignee
サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド
サン−ゴバン アブラジフ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド, サン−ゴバン アブラジフ filed Critical サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド
Publication of JP2011525432A publication Critical patent/JP2011525432A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
    • B24D3/32Resins or natural or synthetic macromolecular compounds for porous or cellular structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/20Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/22Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
    • B24B7/228Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain for grinding thin, brittle parts, e.g. semiconductors, wafers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/02Wheels in one piece
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

超砥粒工具などの超砥粒製品は、超砥粒粒子成分、および超砥粒成分が分布している熱可塑性ポリマー成分を含む多孔質連続相を含む。超砥粒製品の超砥粒製品前駆体は、超砥粒粒子成分、結合剤成分、および被包ガスのポリマー発泡剤を含む。超砥粒製品を形成する方法は、超砥粒、結合剤成分、および被包ガスのポリマー発泡剤を混合して、例えば、超砥粒製品前駆体を形成するステップを含む。混合された超砥粒、結合剤成分、および被包ガスのポリマー発泡剤は、発泡剤内の被包から少なくとも一部のガスを放出させる温度まで一定時間加熱される。

Description

関連出願の相互参照
この出願は、参照により本明細書に組み込まれる、2008年6月23日に出願された米国仮特許出願第61/132,867号に対する優先権を主張する。
小型化の世界的傾向とともに、電子装置はますます小さくなっている。高出力レベルで操作させることが必要な半導体装置について、ウェーハの薄化は、熱を消散する能力を改善させる。最終厚さが減少するにつれて、ウェーハはそれ自体重さを支持しおよび裏面研削処理により生じる応力に抵抗するために、次第に弱くなる。したがって、裏面研削により生じる損傷を低減させおよびその品質を向上させることが重要である。
チップ製作の間のシリコンウェーハの初期の厚さは8インチウェーハについて725〜680μmである。より速く、より小さい電子装置を得るために、ウェーハは、個々のチップにダイスカットする前に薄くすることが必要である。その研削処理は2工程からなる。最初に、粗砥粒ホイールは、その表面を約270〜280μmに研削するが、Siウェーハの(裏側)表面である、Si表面の損傷を残す。次いで、精密砥粒ホイールは、表面の損傷部分を平滑化し、ウェーハを250μmに研削する。100〜50μmまで薄い厚さのウェーハは実質的に、一部のICチップ用途の標準要件である。これまで長期間、スマートカードにおいて最も一般的な厚さであった約180μmは、ますます薄いICチップに置き換えられている。
金属結合超砥粒ホイールによる裏面研削は一般に、汚染問題のために得策でない。ウェーハの前面上の回路は、ホイールからの金属干渉を生じ得る。したがって、金属結合超砥粒ホイールは、裏面研削用途に用いられるべきでない。他方、同一サイズの粒子を有するガラス結合超砥粒ホイールは、より多くの表面下損傷を引き起こし、仕上げシリコンウェーハの表面粗さに悪影響を与える。
このような状況において、樹脂結合超砥粒製品が好ましい。この結合の追従的な性質のために、これは表面粗さを向上させ、表面下損傷をあまり引き起こさない。この結合は通常、回路に干渉しない。したがって、樹脂結合製品は、裏面研削用途に最も適する。
さらに、超砥粒工具は通常、研削中に生じた削りくずの蓄積を最小化し、および研削工具が適用される加工物における一貫した表面温度を冷却しまたは少なくとも維持するために、開放多孔質構造を有しなければならない。十分な強度および磨耗特性を有し、十分な気孔率も有する工具の製造は、特に、このような工具が置かれている用途の数がますます増加することを考慮すると、持続的な課題である。
したがって、上述の問題を低減しまたは無くする、硬い加工物を荒削りまたは仕上げすることができる研削工具に対する、ならびにこのような工具を製造する方法に対する必要性が存在する。
本発明は一般に、超砥粒製品、超砥粒製品の超砥粒製品前駆体、および超砥粒製品を製造する方法に関する。
超砥粒製品は、超砥粒粒子成分、および熱可塑性ポリマー成分を含む多孔質連続相を含み、ここで、超砥粒粒子成分は、多孔質連続相に分布している。超砥粒粒子成分は、例えば、ダイヤモンド、立方窒化ホウ素、ジルコニアまたは酸化アルミニウムとし得る。連続相は、熱硬化性樹脂成分、例えば、フェノール−ホルムアルデヒドを含み得る。熱可塑性ポリマー成分には、例えば、ポリアクリロニトリルおよびポリビニリデンが含まれ得る。好ましくは、超砥粒製品は、開放多孔質構造を有し、それにより、この製品の気孔の実質的部分は相互接続され、超砥粒製品の表面と流体連通している。
別の実施形態において、本発明は、超砥粒製品の超砥粒製品前駆体である。超砥粒製品前駆体は、超砥粒粒子成分、結合剤成分およびポリマー発泡剤を含み、ここで、ポリマー発泡剤はガスを被包する。超砥粒製品前駆体の好ましい超砥粒粒子成分はダイヤモンドである。結合剤成分は、例えば、熱硬化性樹脂、例えば、フェノール−ホルムアルデヒドである。ポリマー発泡剤は、離散粒子、少なくとも一部の、ガスを被包するシェルを有する粒子を含む。好ましくは、熱可塑性ポリマーは、ポリアクリロニトリルとポリ塩化ビニリデンの組合せである。通常、被包ガスは、イソブタンおよびイソペンタンの少なくとも1種である。
さらに別の実施形態において、本発明は、超砥粒製品を形成する方法である。この方法は、超砥粒、結合剤成分および被包ガスのポリマー発泡剤を混合するステップを含む。この混合された超砥粒、結合剤成分およびポリマー発泡剤は、発泡剤内の被包から少なくとも一部のガスを放出させる温度まで一定時間加熱される。通常、超砥粒はダイヤモンドであり、結合剤成分は、熱硬化性樹脂、例えば、フェノール−ホルムアルデヒドを含み、被包ガスの発泡剤は、イソブタンおよびイソペンタンの少なくとも1種のガスを被包する少なくともポリアクリロニトリルおよびポリ塩化ビニリデンの熱可塑性シェルを含む。
本発明は多くの利点を有する。例えば、本発明の超砥粒製品は、ガラス質結合を用いる超砥粒工具を超えることが多い(熱硬化性樹脂と熱可塑性ポリマーのブレンドの特徴である)強度特性、例えば、硬度を示すが、ガラス質結合を用いる工具にしばしば関連する脆性がない。さらに、本発明の超砥粒製品は、ダイヤモンドなどの超砥粒粒子成分を非常に有効に結合することができ、より広い範囲の粒子成分の粒径を有する製作工具を可能にする。さらに、本発明の工具は、比較的高い気孔率を有し、それにより、工具をより有効に冷却することが可能になる。結果として、加工物の研削はよりよく制御され、研削工具の磨耗は著しく減少する。本発明の超砥粒工具は、他の種類の超砥粒工具、例えば、ガラス質結合を用いる工具を製作するのに必要とされる方法の中で一般的であるよりも、より低温で、より短いサイクルでおよびより環境的に優しい条件下で、比較的容易に製作され得る。本発明上の超砥粒工具には、固定砥粒垂直(FAVS)スピンドルタイプ工具、ホイール、ディスク、ホイールセグメント、砥石およびホーンが含まれる。1つの実施形態において、本発明の超砥粒製品は、固定砥粒垂直スピンドル(FAVS)−タイプの用途で用いることができる。
ビトリファイド超砥粒製品を用いる工具の一実施形態の断面である。
上述は、同様の参照文字は異なる図を通して同じ部分を指す添付の図面で示されるように、本発明の実施例の実施形態の以下のより特定の説明から明らかである。図面は必ずしも縮尺率は一定ではなく、その代わりに本発明の実施形態を例示することが強調されている。
本発明は一般に、超砥粒工具を含む超研摩製品に関する。本発明はまた、超砥粒製品の前駆体である超砥粒製品前駆体、および本発明の超砥粒製品を製造する方法に関する。
本発明の超砥粒製品は、超砥粒粒子成分および多孔質連続相を含む。連続相は、超砥粒粒子成分が分布している熱可塑性ポリマー成分を含む。一般に、この超砥粒工具は、例えば、被覆された砥粒工具とは対照的に、結合された砥粒工具である。
「超砥粒」は、その用語が本明細書で用いられる場合、ヌープ硬度尺度で測定して、少なくとも炭素窒化ホウ素(CBN)の硬度、すなわち、少なくとも4,700のK100の硬度を有する砥粒を意味する。立方晶窒化ホウ素に加えて、超砥粒材料の他の例には、天然および合成のダイヤモンド、ジルコニアならびに酸化アルミニウムが含まれる。好適なダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素材料は、結晶または多結晶であり得る。好ましくは、超砥粒材料はダイヤモンドである。
超砥粒材料は、「グリット」としても知られている粒子の形態である。本発明の超砥粒粒子成分は、商業的に得ることができるかまたは注文製造され得る。一般に、本発明で用いられる超砥粒は、約0.25ミクロンから50ミクロンの範囲の平均粒径を有する。好ましくは、粒径は、約0.5ミクロンから30ミクロンの範囲である。特定の実施形態において、グリットの平均粒径は、約0.5ミクロンから1ミクロン、約3ミクロンから約6ミクロン、または約20ミクロンから25ミクロンの範囲であり得る。
1つの実施形態において、超砥粒粒子成分は、超砥粒工具の容積で少なくとも35%の量で存在する。別の実施形態において、超砥粒粒子成分は、超砥粒工具の容積で約3%から約25%、より好ましくは超砥粒工具の容積で約6%から約20%の範囲の量で存在する。さらに別の実施形態において、超砥粒製品の超砥粒粒子成分対連続相の比は、容積で約4:96から約30:70の範囲、またはより好ましくは容積で約15:85から約22:78の範囲である。
多孔性は、研削において重要な役割を果たす。多孔性は、加工物と複合ミクロ構造の間の接触面積を調節する。多孔性はミクロ構造の周りの冷却剤の動きを容易にして、研削表面の温度をできるだけ低く保つ。複数の異なるサイズの気孔発生剤を用いることによって生成した異なる構造を理解することが重要である。
磨耗抵抗性ミクロ構造は、比較的大きな、例えば、120〜420μmの直径の物理的発泡剤を用いることによって生成する。この構造は一般に、大きな気孔は、より少ないがより強い架橋を生成するので、良好な寿命をもたらす。この構造は、研削中により多くの電力を消費するが、チップの良好な除去およびより良好な冷却材の流れを可能にする。他方、自生発刃構造の多くは、10〜80μmのサイズの間の物理的発泡剤を用いることによって生成する。この構造は、研削中により速く磨耗するが、あまり電力を消費しない、より多数のより小さい架橋を生成する。より小さい気孔発生剤とより大きい気孔発生剤の良好なバランスが、良好な寿命をもつミクロ構造を生成するが、研削中に比較的少ない電力しか消費しない。
超研砥粒製品の連続相は、熱硬化性ポリマー成分を含む。本発明の超砥粒製品の連続相における使用に好適な熱硬化性ポリマー成分の例には、ポリフェノール−ホルムアルデヒドポリアミド、ポリイミドおよびエポキシ変性フェノールホルムアルデヒドが含まれる。好ましい実施形態において、熱硬化性ポリマー成分はポリフェノール−ホルムアルデヒドである。
本発明の超砥粒製品の連続は、熱可塑性ポリマー成分も含む。好適な熱可塑性ポリマー成分の例には、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデン、ポリスチレンおよびポリメチルメタクリレート(PMMA)からなる群から選択される少なくとも1種のメンバーが含まれる。好ましい熱可塑性ポリマー成分の例には、ポリアクリロニトリルおよびポリ塩化ビニリデンが含まれる。特に好ましい実施形態において、超砥粒製品の連続相は、ポリアクリロニトリルとポリ塩化ビニリデンの組合せを含む。1つの実施形態において、ポリアクリロニトリルとポリ塩化ビニリデンの重量比は、約60:40から約98:2の範囲である。特に好ましい実施形態において、ポリアクリロニトリルとポリ塩化ビニリデンの比は、約50:50から90:10の比である。
連続相における熱可塑性ポリマー成分と熱硬化性ポリマー成分の間の容積比は通常、約80:15から約80:10の範囲である。特に好ましい実施形態において、連続相の熱可塑性ポリマー成分と熱硬化性ポリマー成分の容積比は、約70:25から約70:20の範囲である。別の好ましい実施形態において、連続相中の熱可塑性ポリマー対熱硬化性ポリマーの容積比は、約50:30から約50:40の範囲である。
超砥粒製品の他の成分は、例えば、約0.5容積パーセントから約3容積パーセントの範囲でシリカ(シリカゲル)のような無機フィラーを含み得る。
別の実施形態において、本発明は、超砥粒製品の超砥粒製品前駆体である。超砥粒製品前駆体は、超砥粒粒子成分、結合剤成分および被包ガスのポリマー発泡剤を含む。超砥粒製品前駆体の超砥粒粒子成分は、超砥粒製品に関して上に記載されたとおりである。結合剤成分は通常、超砥粒製品前駆体の超砥粒製品への変換の間に重合する熱硬化性樹脂成分である。好適な結合剤成分の例には、当該技術分野で知られているもの、例えば、フェノール−ホルムアルデヒド、ポリアミド、ポリイミド、およびエポキシ変性フェノール−ホルムアルデヒドが含まれる。
1つの実施形態において、発泡剤は離散粒子を含み、少なくとも一部の粒子は、ガスを被包するシェルを有する。一般に、少なくとも一部の粒子は、熱可塑性ポリマーを含む。好適な熱可塑性ポリマーの例には、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデン(ポリ塩化ビニリデンなど)、ポリスチレン、ナイロン、ポリメチルメタクリレート(PMMA)およびメチルメタクリレートの他のポリマーが含まれる。1つの実施形態において、離散粒子は、それぞれの種類が熱可塑性シェルの異なる組成物を含む少なくとも2つの別個の種類からなる。例えば、1つの実施形態において、少なくとも1種の離散粒子は、ポリアクリロニトリルを実質的に含む熱可塑性シェルを有する。別の実施形態において、少なくとも1種の離散粒子は、ポリ塩化ビニリデンを実質的に含む熱可塑性シェルを有する。さらに別の実施形態において、発泡剤の少なくとも1種の離散粒子は、ポリアクリロニトリルを実質的に含む熱可塑性シェルを有し、発泡剤の別の種類の離散粒子は、ポリ塩化ビニリデンを実質的に含む熱可塑性シェルを有する。
通常、イソブタンおよびイソペンタンの少なくとも1種を被包し、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ナイロンおよびポリメチルメタクリレート(PMMA)、ならびにメチルメタクリレート(MMA)の他のポリマーの少なくとも1種を含むものなどの、ガスを被包するポリマー球体は、「膨張形態」および「非膨張形態」で市販されている。球体の「膨張」バージョンは一般に、球体のポリマーシェルを破裂させ、被包ガスを放出させる温度に加熱する間に著しく膨張しない。他方、「非膨張」バージョンは、ポリマーシェルを破裂させる温度に加熱する間にまさに膨張する。いずれの種類のポリマー球体も本発明における使用に適するが、膨張ポリマー球体が好ましい。特に断らない限り、本明細書におけるポリマー球体のサイズへの言及は、膨張球体に関する。
しばしば、市販されている好適なポリマー球体は、炭酸カルシウム(CaCO)または二酸化ケイ素(SiO)で処理されている。好適な市販のポリマー球体の例には、Expanded DE40、DE80および950 DET120(すべてAkzo Nobel製)が含まれる。他の例には、Dualite E135−040D、E130−095DおよびE030(すべてHenkel製)が含まれる。
別の実施形態において、超砥粒製品前駆体の発泡剤は、ポリアクリロニトリルとポリ塩化ビニリデンのコポリマーを含むシェルの離散粒子を含む。ポリアクリロニトリル対ポリ塩化ビニリデンの重量比は、例えば、約40:60から約99:1の範囲であり得る。発泡剤の平均粒径は、例えば、約10ミクロンから約420ミクロンの範囲であり得る。具体的な実施形態において、発泡剤の平均粒径は、約20ミクロンから50ミクロンの範囲であり得る。この実施形態において、ポリアクリロニトリル対ポリ塩化ビニリデンの重量比は、例えば、約40:60から60:40の間の範囲であり得る。好ましくは、この実施形態におけるポリアクリロニトリル対ポリ塩化ビニリデンの重量比は、約50:50である。
別の実施形態において、発泡剤の平均粒径は、85ミクロンから約105ミクロンの範囲である。この実施形態において、ポリアクリロニトリルとポリ塩化ビニリデンの重量比は好ましくは、約60:40と約80:20の間の範囲であり、特に好ましい比は、約70:30である。
さらに別の実施形態において、発泡剤の平均粒径は、約125ミクロンより大きい。この実施形態において、ポリアクリロニトリル対ポリ塩化ビニリデンの重量比は、好ましくは約92:8から約93:2の範囲であり、特に好ましい比は、約95:5である。
離散粒子の被包ガスの例には、イソブタンおよびイソペンタンからなる群から選択される少なくとも1種のメンバーが含まれる。好適なガスがイソブタンおよびイソペンタンの少なくとも1種を含む実施形態において、離散粒子の大きさは、好ましくは約8ミクロンから約420ミクロンの範囲であり、ガスを被包する離散粒子の壁の厚さは、好ましくは約0.01ミクロンから約0.08ミクロンの範囲である。
超砥粒製品前駆体における発泡剤対結合剤成分の離散物体の比は一般に、容積で約2:1から約30:35の範囲である。具体的な実施形態において、容積比は80:15であり、別の実施形態において、容積比は70:25である。
本発明の超砥粒製品を形成する方法は、超砥粒、結合剤成分および被包ガスのポリマー発泡剤を混合するステップを含む。
混合された超砥粒、結合剤成分およびポリマー発泡剤は、少なくとも実質的な一部の被包ガスを砥粒製品前駆体から放出させる温度まで一定時間加熱され、それにより、形成された超砥粒製品は、実質的に開放多孔性である多孔性を有する。本明細書で定義される場合、「開放多孔性」は、気孔の少なくとも一部、または実質的な一部が互いにおよび超砥粒製品の表面と流体連通であることを意味する。1つの実施形態において、超砥粒製品の容積の約70%から約90%が気孔で占められる場合、その製品は本質的にすべて開放多孔性である。超砥粒製品が約40%から約70%の範囲の気孔率を有する場合、気孔の一部は閉じており、その残りは開いている。さらに別の実施形態において、気孔率が約20%から約40%の範囲である場合、気孔の本質的にすべては閉じている。
1つの実施形態において、超砥粒製品前駆体の形態において混合された超砥粒、結合剤成分およびポリマー発泡剤は加熱され、その間に超砥粒製品前駆体は正のゲージ圧下にある。通常、本発明の超砥粒製品前駆体に関して上に記載されたとおりに、ポリマー発泡剤は熱可塑性ポリマーを含み、結合剤成分は熱硬化性ポリマーを含む。1つの実施形態において、超砥粒製品前駆体は、少なくとも2トンの圧力下で少なくとも約100℃の第1の温度に予備加熱される。次いで、超砥粒製品前駆体は、第1の温度から少なくとも約180℃の第2のソーク温度に加熱される。次いで、超砥粒製品前駆体は、そのソーク温度で少なくとも約15分間維持され、それにより、超砥粒粒子を形成する。通常、超砥粒製品前駆体は、当該技術分野で知られているような型内にある間、第1の温度、第2のソーク温度に加熱され、そのソーク温度で維持される。
超砥粒製品前駆体を、ソーク温度で超砥粒製品を形成するのに十分な時間維持した後、超砥粒製品は、ソーク温度から約100℃から約170℃の範囲の第1の低下温度に約45分から約10分の範囲の時間をかけて冷却される。次いで、超砥粒製品は通常、第1の低下温度から、約30℃から約100℃の範囲の第2の低下温度に約10分から約30分の範囲の時間をかけて冷却される。
通常、超砥粒製品は、空気冷却によって第1の低下温度に冷却され、次いで、液体冷却によって第1の低下温度から第2の低下温度に冷却される。次いで、超砥粒物品は、第2の低下温度に冷却された後に型から取り出される。
通常、本発明のビトリファイド超砥粒製品は、研削工具の少なくとも一構成要素として構成される。好適な研削工具の例はホイールである。
1つの好ましい実施形態において、ビトリファイド超砥粒製品は、固定砥粒垂直スピンドル(FAVS)である。FAVSの例は、図で示される。図で示されるように、工具10は、軸14の周りにベース12を有するホイールとして構成される。ホイールの隆起した周辺部16は、ベース12の周辺部の周りの砥粒セグメント18を支持する。砥粒セグメントは、本発明のビトリファイド超砥粒製品の一実施形態である。通常、ベースは約6インチから約12インチの範囲の直径を有し、砥粒セグメントの高さは約2ミリメートル(mm)から約10ミリメートルの範囲であり、約2ミリメートルから約4.5ミリメートルの幅を有する。図を参照して説明されるように、ホイールは、それらの軸の周りの回転よるウェーハ研削に適する。軸の回転に対して反時計周りの方向で、ウェーハは工具によって研削される。図に関して一般に説明されるように、研削ホイールを用いてウェーハを研削する方法は、当該技術分野で知られている。
本発明は、限定的であることが意図されない以下の実施例によってさらに説明される。
樹脂複合ミクロ構造を、樹脂、超砥粒グリットおよび気孔発生剤、すなわち「発泡剤」を用いて生成させた。ミクロ構造に用いた樹脂は、フェノール−ホルムアルデヒドであった。物理的発泡剤は、HenkelのDualite由来のPANとPVDCとのコポリマー球体であった。粒子はダイヤモンド(3〜6ミクロン)であった。
複合ミクロ構造を製造するために、材料を秤量し、ステンレススチールボウル中で撹拌することによって混合し、次いで、165メッシュスクリーンを通して3回ふるいにかけた(米国標準サイズ)。次いで、これを適当なデザインのスチール型に入れて、以下の寸法を有する試験試料を生成させた:5.020インチ×1.25インチ×0.300インチ。各混合物をスプーンで型に充填し、レベリングパドルを用いて型中で平らにした。次いで、完全に詰めた型パッケージを電気プレスに運搬した。型パッケージをプレス内に置いたら、2トンの圧力をかけ、確実に上部プレートが型パッケージ内に均等に乗り入れるようにした。2トンの圧力をかけた後に、温度を100℃に上昇させた。型パッケージにかけた圧力を締め固めた。型パッケージの温度を180℃に上昇させ、次いで、15分間ソークした。ソークサイクルが終了したら、プレスを空気冷却で100℃に、その後水冷却で室温に冷やした。型パッケージをプレスから取り出し、「ストリッピング」アーバプレス設備に運搬した。型パッケージ(上部プレートおよび底部プレートに加えてそのバンド)をストリッピングアーバ、ストリップバンド上に置いた。型のプレートおよび試料を取り出し、すぐに使用できた。形成されたディスクを180℃で10時間ポストベークした。
ホイールを3つの異なる仕様に作製した。仕様は以下のとおりである:
Figure 2011525432
次いで、それらを、Strasbaugh裏面研削7AF機械を用いて試験した。ホイールは、超精密ドレッシングパッドを用いて表面をドレッシングした。このホイールを用いて、8インチシリコンウェーハを研削した。シリコンウェーハを粗ホイール、その後に精密ホイールで粗研削した。
ホイール性能を、市場の現行SGホイールの研削力および寿命と比較した。以下のグラフは研削データを示す。
Figure 2011525432
Figure 2011525432
上のグラフは、同じ供給速度でのすべてのホイールについての研削力を比較する。供給速度は0.8、0.5、0.2ミクロン/秒であった。上のグラフからわかるように、新規な仕様すべては、より低い研削力を示す。
Figure 2011525432
上のグラフはすべてのホイールについて磨耗データを比較する。磨耗/ウェーハは、等式における「m」値によって計算することができる。(y=mx+c)(式中、「m」は傾きである)。
Figure 2011525432
物理的発泡剤による仕様すべてについての「m」値は、「先行技術」のホイールより低かった。物理的発泡剤によるホイールを用いることによって、本発明のホイールは、より高い寿命を示し、より低い力で研削するであろうことが予測された。
均等物
本発明を、特に、その好ましい実施形態に関して示し説明してきたが、形態および詳細における様々な変化が、添付の特許請求の範囲で包含される本発明の範囲から逸脱することなくそこでなされ得ることが当業者によって理解される。

Claims (23)

  1. a)超砥粒粒子成分;および
    b)熱可塑性ポリマー成分を含む多孔質連続相
    を含む超砥粒製品であって、前記超砥粒成分が前記多孔質連続相中に分布している、超砥粒製品。
  2. 前記多孔質連続相が、熱硬化性ポリマー成分をさらに含む、請求項1に記載の超砥粒製品。
  3. 前記多孔質連続相が、実質的に開放多孔質連続相である、請求項2に記載の超砥粒製品。
  4. 前記超砥粒が、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ジルコニアおよび酸化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも1種のメンバーを含む、請求項3に記載の超砥粒製品。
  5. 前記熱硬化性ポリマー成分が、フェノール−ホルムアルデヒド、ポリアミド、ポリイミドおよびエポキシ変性フェノール−ホルムアルデヒドからなる群から選択される少なくとも1種のメンバーを含む、請求項4に記載の超砥粒製品。
  6. 前記熱硬化性樹脂成分が、フェノール−ホルムアルデヒドを含む、請求項5に記載の超砥粒製品。
  7. 前記超砥粒がダイヤモンドを含む、請求項4に記載の超砥粒製品。
  8. 前記熱可塑性ポリマー成分が、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデン、ポリスチレン、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリメチルメタクリレートからなる群から選択される少なくとも1種のメンバーを含む、請求項1に記載の超砥粒製品。
  9. 前記熱可塑性ポリマー成分がポリアクリロニトリルを含む、請求項8に記載の超砥粒製品。
  10. 前記熱可塑性ポリマーがポリビニリデンを含む、請求項8に記載の超砥粒製品。
  11. 前記ポリビニリデンがポリ塩化ビニリデンを含む、請求項10に記載の超砥粒製品。
  12. 前記熱可塑性ポリマーが、ポリアクリロニトリルおよびポリ塩化ビニリデンを含む、請求項8に記載の超砥粒製品。
  13. 前記熱硬化性樹脂成分がフェノール−ホルムアルデヒドを含む、請求項12に記載の超砥粒製品。
  14. 前記連続相における熱可塑性ポリマー成分対熱硬化性樹脂成分の比が、容積で約80:15から約80:10の範囲である、請求項13に記載の超砥粒製品。
  15. 前記連続相対超砥粒成分の比が、容積で約2:1から約1:2の範囲である、請求項14に記載の超砥粒製品。
  16. 前記超砥粒が、約0.25μmから約30μmの範囲の数平均粒径を有する、請求項15に記載の超砥粒製品。
  17. 前記超砥粒が、約0.5μmから約1.0μmの範囲の数平均粒径を有する、請求項16に記載の超砥粒製品。
  18. 前記超砥粒が、約3μmから約6μmの範囲の数平均粒径を有する、請求項16に記載の超砥粒製品。
  19. 前記超砥粒が、約20μmから約25μmの範囲の数平均粒径を有する、請求項16に記載の超砥粒製品。
  20. 前記超砥粒製品が、容積で約30%から約80%の範囲の気孔率を有する、請求項16に記載の超砥粒製品。
  21. ポリアクリロニトリル対ポリ塩化ビニリデンの比が、重量で約1:1から約98:2の範囲である、請求項12に記載の超砥粒製品。
  22. a)超砥粒粒子成分;
    b)結合剤成分;および
    c)被包ガスのポリマー発泡剤
    を含む、超砥粒製品前駆体。
  23. 超砥粒製品を形成する方法であって、
    a)超砥粒、結合剤成分、および被包ガスのポリマー発泡剤を混合するステップ;および
    b)混合した超砥粒、結合成分およびポリマー発泡剤を発泡剤内の被包から少なくとも一部のガスを放出させる温度まで一定時間加熱するステップ
    を含む方法。
JP2011514584A 2008-06-23 2009-05-07 高気孔率超砥粒樹脂製品および製造方法 Pending JP2011525432A (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13286708P 2008-06-23 2008-06-23
US61/132,867 2008-06-23
US12/387,792 2009-05-07
PCT/US2009/002839 WO2009157969A2 (en) 2008-06-23 2009-05-07 High porosity superabrasive resin products and method of manufacture
US12/387,792 US8216325B2 (en) 2008-06-23 2009-05-07 High porosity superabrasive resin products and method of manufacture

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013078089A Division JP2013173223A (ja) 2008-06-23 2013-04-03 高気孔率超砥粒樹脂製品および製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011525432A true JP2011525432A (ja) 2011-09-22

Family

ID=41445137

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011514584A Pending JP2011525432A (ja) 2008-06-23 2009-05-07 高気孔率超砥粒樹脂製品および製造方法
JP2013078089A Pending JP2013173223A (ja) 2008-06-23 2013-04-03 高気孔率超砥粒樹脂製品および製造方法
JP2014247815A Pending JP2015091618A (ja) 2008-06-23 2014-12-08 高気孔率超砥粒樹脂製品および製造方法
JP2016140779A Pending JP2016196084A (ja) 2008-06-23 2016-07-15 高気孔率超砥粒樹脂製品および製造方法

Family Applications After (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013078089A Pending JP2013173223A (ja) 2008-06-23 2013-04-03 高気孔率超砥粒樹脂製品および製造方法
JP2014247815A Pending JP2015091618A (ja) 2008-06-23 2014-12-08 高気孔率超砥粒樹脂製品および製造方法
JP2016140779A Pending JP2016196084A (ja) 2008-06-23 2016-07-15 高気孔率超砥粒樹脂製品および製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8216325B2 (ja)
JP (4) JP2011525432A (ja)
KR (2) KR101333018B1 (ja)
CN (2) CN105500139B (ja)
MY (1) MY157722A (ja)
WO (1) WO2009157969A2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020131352A (ja) * 2019-02-19 2020-08-31 信濃電気製錬株式会社 砥石及び砥石の製造方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110019427A (ko) 2008-06-23 2011-02-25 생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드 고공극율 유리질 초연마 제품들 및 그 제조 방법
WO2011056671A2 (en) * 2009-10-27 2011-05-12 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Resin bonded abrasive
KR20150038627A (ko) 2009-10-27 2015-04-08 생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드 유리질본드 연마재
ITVI20110123A1 (it) * 2011-05-17 2011-08-16 Premier S R L Utensile diamantato per la rettifica e/o la squadratura dei bordi di piastrelle
US9266220B2 (en) 2011-12-30 2016-02-23 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive articles and method of forming same
CN103551970A (zh) * 2013-11-08 2014-02-05 谢泽 含天然纤维和磨料以及发泡剂的抛磨一体轮
CN105252431A (zh) * 2015-10-09 2016-01-20 芜湖市鸿坤汽车零部件有限公司 一种聚苯乙烯粘结树脂砂轮及其制备方法
IT201700060693A1 (it) * 2017-06-01 2018-12-01 Ditech S R L Composizione abrasiva per la lucidatura di manufatti ceramici e/o pietre naturali e relativo procedimento di fabbricazione

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11156725A (ja) * 1997-11-28 1999-06-15 Noritake Co Ltd レジノイド研削砥石
JP2000190232A (ja) * 1998-10-13 2000-07-11 Hitachi Chem Co Ltd 半導体ウエハ研磨用樹脂砥石、その製造方法、半導体ウエハの研磨方法、半導体素子および半導体装置
JP2005522338A (ja) * 2002-04-11 2005-07-28 サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド 新規構造を有する研磨用品及び研削方法
JP2006334778A (ja) * 2006-08-17 2006-12-14 Mitsubishi Materials Corp 砥石
JP2007181918A (ja) * 1993-04-15 2007-07-19 3M Co エネルギー硬化ホットメルトメイクコートを組み込んだ被覆研磨用品

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2593829B2 (ja) * 1990-08-17 1997-03-26 鐘紡株式会社 合成砥石
JP2694705B2 (ja) * 1991-02-08 1997-12-24 鐘紡株式会社 高純材アルミ基盤研磨用合成砥石
JPH06278038A (ja) * 1993-03-31 1994-10-04 Tokyo Jiki Insatsu Kk 多孔性研磨フィルム
JP2003011066A (ja) * 2000-07-25 2003-01-15 Ebara Corp 研磨工具及びその製造方法
US6593391B2 (en) * 2001-03-27 2003-07-15 General Electric Company Abrasive-filled thermoset composition and its preparation, and abrasive-filled articles and their preparation
EP1310316B1 (de) * 2001-11-13 2008-10-22 sia Abrasives Industries AG Sägegarn
US20040137834A1 (en) * 2003-01-15 2004-07-15 General Electric Company Multi-resinous molded articles having integrally bonded graded interfaces
US20060135045A1 (en) * 2004-12-17 2006-06-22 Jinru Bian Polishing compositions for reducing erosion in semiconductor wafers
US7258705B2 (en) * 2005-08-05 2007-08-21 3M Innovative Properties Company Abrasive article and methods of making same
JP2009507660A (ja) * 2005-09-09 2009-02-26 イノプラ インコーポレーテッド 対象物洗浄装置を利用して対象物を研磨するための装置及び方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007181918A (ja) * 1993-04-15 2007-07-19 3M Co エネルギー硬化ホットメルトメイクコートを組み込んだ被覆研磨用品
JPH11156725A (ja) * 1997-11-28 1999-06-15 Noritake Co Ltd レジノイド研削砥石
JP2000190232A (ja) * 1998-10-13 2000-07-11 Hitachi Chem Co Ltd 半導体ウエハ研磨用樹脂砥石、その製造方法、半導体ウエハの研磨方法、半導体素子および半導体装置
JP2005522338A (ja) * 2002-04-11 2005-07-28 サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド 新規構造を有する研磨用品及び研削方法
JP2006334778A (ja) * 2006-08-17 2006-12-14 Mitsubishi Materials Corp 砥石

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020131352A (ja) * 2019-02-19 2020-08-31 信濃電気製錬株式会社 砥石及び砥石の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
MY157722A (en) 2016-07-15
CN102119202A (zh) 2011-07-06
CN105500139B (zh) 2018-11-06
US20100018126A1 (en) 2010-01-28
KR101333018B1 (ko) 2013-11-27
WO2009157969A3 (en) 2010-03-25
KR101546694B1 (ko) 2015-08-25
KR20110030587A (ko) 2011-03-23
JP2016196084A (ja) 2016-11-24
CN105500139A (zh) 2016-04-20
JP2015091618A (ja) 2015-05-14
WO2009157969A2 (en) 2009-12-30
US8216325B2 (en) 2012-07-10
JP2013173223A (ja) 2013-09-05
KR20130018378A (ko) 2013-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2016196084A (ja) 高気孔率超砥粒樹脂製品および製造方法
JP5681201B2 (ja) 樹脂ボンド砥粒
TW461845B (en) Abrasive tools for grinding electronic components
TWI428204B (zh) 改良的化學機械研磨墊及其製造及使用方法
TW200906555A (en) Improved chemical mechanical polishing pad and methods of making and using same
KR20060046118A (ko) 비트리파이드 본드 숫돌 및 그 제조방법
JPH11156725A (ja) レジノイド研削砥石
KR20230005760A (ko) Cmp 폴리싱 패드
JP2008137126A (ja) レジノイド砥石
JP2006297528A (ja) 塊状砥粒を有するレジノイド砥石の製造方法
JP2001138246A (ja) 多気孔型エポキシ砥石およびその製造方法
IES85564Y1 (en) An abrasive material, wheel and tool for grinding semiconductor substrates, and method of manufacture of same

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20120730

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121204

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20121214

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20121214

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20121228

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20130304

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20130311

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130604