JP2012502812A - 特有の形態を有する砥粒 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図8
Description
本願は、2008年9月16日付け米国仮特許出願番号61/097,422、2008年9月16日付け米国仮特許出願番号61/097,438、および2009年6月17日付け米国仮特許出願番号61/187,789に関連し、その利益を請求する。
発明の記載および請求にあたり、次の用語は、以下に記載する定義に基づいて使用される。
i 表面粗さ= 凸状境界/境界
i. 真球度= 4πA/p2
4〜8μmの単結晶ダイヤモンド粒子、例えば、6μmの公称平均サイズのダイヤモンド粉末を、ニッケル/リン被覆(90%Ni/10%P)で被覆した。ニッケル被覆ダイヤモンド粉末は30質量%のNiPおよび70質量%のダイヤモンドが含まれていた。それぞれのダイヤモンド粒子が均一にNiPコーティングで覆われていた。ニッケルコーティングされた粉末の25グラムのサンプルを二つ、炉内で加熱した。一方の25グラムのサンプルは1時間825℃で加熱し、もう一方は2時間水素雰囲気中で900℃で加熱した。加熱サイクルが完了し、被覆ダイヤモンド粉末は室温まで冷却された後、改質されたダイヤモンド粒子は、ニッケル被覆ダイヤモンドを硝酸2リットル中に溶解することによって回収された。次いで、この混合物を5時間にわたって120℃に加熱した。次いで、この溶液を室温まで冷却され、解放されたダイヤモンドを沈殿させ、溶液はデカンテーションした。酸洗浄、加熱の手順が、実質的にすべてのニッケルが消化されるまで、時間を追加して繰り返した。
MBG - 620 70/80メッシュ単結晶ダイヤモンド粒子はニッケル/リン被覆(90%Ni/10%P)で被覆した。ニッケル被覆ダイヤモンド粉末は56質量%のNiPおよび44質量%のダイヤモンドが含まれていた。それぞれのダイヤモンド粒子が均一にNiPコーティングで覆われていた。ニッケルコーティングされた粉末5グラムのサンプルは、水素環境下で1時間半1000℃で炉内で加熱した。加熱サイクルが完了し、被覆ダイヤモンド粉末は室温まで冷却された後、改質されたダイヤモンド粒子は500mlの硝酸にニッケル被覆ダイヤモンドを溶解することによって回収された。次いで、この混合物を5時間にわたって120℃に加熱した。次いで、溶液は室温まで冷却され、解放されたダイヤモンドを沈殿させ、および溶液はデカンテーションした。酸洗浄、加熱の手順を、実質的にすべてのニッケル消化されるまで、時間を追加して繰り返した。
例1のダイヤモンド粉末をさらに、サファイア研磨用途で評価した。単結晶改質ダイヤモンド粒子("ニッケルコーティング改質ダイヤモンド")を使用して、エチレングリコール系スラリーが作られ、そして、同一ロットから、従来の単結晶ダイヤモンド粒子"(改質されていないダイヤモンド")(これからニッケルコーティング改質ダイヤモンドが作られる)が作られた。従来の単結晶ダイヤモンドからだけでなく、例1で説明したような鉄粉改質ダイヤモンドからも、スラリーは作られた。ラッピングプレートは、複合銅/樹脂材料(Lapmaster社)であった、そしてサファイアウエハは、c面、2インチ径、ラッピングしたまま表面テクスチャを有し、厚さ490μmであった。ラッピングプロセスは、同じ処理条件で、同じ時間、それぞれのスラリーを用いて行った。それぞれのスラリーのダイヤモンドの濃度は500ミリリットルあたり10カラットであり、粘度は15〜20センチポイズであった。各テストの前に、ラッピングプレートは、600グリットのダイヤモンドドレッシングホイールを使用して5分間ドレッシングをした。それぞれのサファイアウエハの圧力は3.2psi、ラッピングプレートの回転速度は60 rpm、およびスラリー供給速度は毎分あたり2〜3ミリリットルとした。各サイクルの後、ウェハの減量について測定した。
9μmの平均サイズを有する、6〜12μmの単結晶ダイヤモンドの粉末を、3μmの平均サイズを有する鉄粉とを(30質量%のダイヤモンド粒子と70質量%の鉄粉の配合比率(バインダーはなし)で、混合した。カーバー社製プレスを用いて20,000psiの圧力で、混合物を2センチメートルx0.5センチメートルのペレットに圧縮した。ペレットを、水素雰囲気中で2時間700℃で加熱した。ダイヤモンド粒子は、酸分解プロセスを使用して回収された。このサンプルのダイヤモンド粒子の特性は、図13(表2)に示される。
一連の7つの追加実験を行い、そのため9μmの従来の単結晶ダイヤモンド粒子と鉄粉のサンプルを(実施例3に応じて)図23、表3に示されるような様々な時間と温度を使用して、ペレットに圧縮した。
本発明が特定の実施形態との関連で記載されているが、上記の詳細な説明と一貫性をもって、開示された発明に多くの代替、修正、変形をすることができることは当業者に明らかである。また、様々な開示された例示的な実施形態の一態様は、他の開示された実施形態または代替となるものと組み合わせて用いられ、ここでは明示的には記載されていない追加的な実施形態を生じることができ、それは請求の範囲の発明を組み入れ、且つ意図される用途または性能要求により適合したものであることも、当業者に明らかである。したがって、本発明の精神に含まれる、そのようなすべての代替、修正、および変形が特許請求の範囲内に包含されることを意図している。
Claims (64)
- 表面粗さが約0.95未満である、不規則な表面を有する単結晶ダイヤモンド粒子。
- 該粒子の表面粗さは約0.50と約0.80の間である、請求項1に記載の粒子。
- 該粒子の真球度は、約0.70未満である、請求項1に記載の粒子。
- 該粒子の真球度は、約0.25 と約0.6の間である、請求項3に記載の粒子。
- 該粒子の表面積は、同じ粒度分布を有する従来の単結晶ダイヤモンド粒子よりも、約20%大きい、請求項1に記載の粒子。
- 該粒子の大きさは約0.1から約1000マイクロメートルの間である、請求項1に記載の粒子。
- 該粒子は、1つ以上のスパイクを備えている、請求項1に記載の粒子。
- 該粒子は、1つ以上のピットを備えている、請求項1に記載の粒子。
- 該ピットの深さは、該粒子の最長の長さの約5%から約70%の範囲である、請求項8に記載の粒子。
- 該ピットの深さは、該粒子の最長の長さの約40%から約60%の範囲である、請求項9に記載の粒子。
- 該粒子は金属コーティングを備えている、請求項1に記載の粒子。
- 該粒子は約0.1マイクロメートルから約1000マイクロメートルの範囲のサイズである、請求項1に記載の粒子。
- 約0.70未満の真球度を有する単結晶ダイヤモンド粒子。
- 該粒子の真球度が約0.2から約0.5である、請求項13に記載の粒子。
- 該粒子の真球度が約0.25から約0.4である、請求項13に記載の粒子。
- 表面粗さは約0.70未満である、不規則な表面を有する単結晶ダイヤモンド粒子。
- 該粒子の表面粗さは約0.60未満である、請求項16に記載の不規則な表面を有する単結晶ダイヤモンド粒子。
- 改質された砥粒を製造する方法であって:
a)複数の砥粒を提供し;
b)該粒子に反応性コーティングを提供し;
c)該コーティングされた粒子を加熱し;および
d)該改質された砥粒を回収する工程、を含み、
ここで、前記改質された砥粒は、約0.95未満の表面粗さを有する、
改質された砥粒を製造する方法。 - 該砥粒はダイヤモンド粒子である、請求項18に記載の方法。
- 該ダイヤモンド粒子は、単結晶ダイヤモンド粒子である、請求項19に記載の方法。
- 該金属コーティングはニッケルを含む、請求項18に記載の方法。
- 該加熱する工程は、少なくとも約700℃の温度に該金属コーティング粒子を加熱することを含む、請求項18に記載の方法。
- 砥粒に対する金属コーティングの割合は約10質量%から約90質量%である、請求項18に記載の方法。
- 該改質された砥粒は、該粒子の元の質量の約5%より大きい平均減量を有する、請求項18に記載の方法。
- 請求項18に記載の方法によって製造された、研磨グレイン。
- 請求項18に記載の粒子を含むツール。
- 請求項18に記載の粒子を含む研磨材。
- 請求項18に記載の粒子を含むスラリー。
- 請求項18に記載の粒子を含む複合ダイヤモンド耐摩耗コーティング。
- 請求項19に記載の製法によって作製され、表面粗さは約0.95未満である、多結晶ダイヤモンド粒子。
- 平均表面粗さは約0.95未満である、複数のダイヤモンド粒子。
- 平均表面粗さは約0.50と約0.80の間である、請求項31に記載の粒子。
- 該粒子の平均真球度は約0.70未満である、請求項31に記載の粒子。
- 該粒子の平均真球度は約0.25から約0.6の間である、請求項33に記載の粒子。
- 該粒子は約0.1マイクロメートルから約1000マイクロメートルの範囲のサイズである、請求項31に記載の粒子。
- 材料を提供し;
ホルダーを提供し;
ラッピングプレートを提供し;
砥粒を含む研磨スラリーを提供し、
該材料は、該ホルダー内に貼付し;
該材料を、該ラッピングプレートに対向して、該材料のいずれかまたは両方の側で配置し;
該ラッピングプレートを回転させ;
該ホルダーと該材料を、該ラッピングプレートに対向して、回転させ;および
該ラッピングプレートに該研磨スラリーを適用する工程を含み、
ここで、該砥粒の平均表面粗さは約0.95未満であり、
望ましい材料の厚さや表面仕上げが達成されるまで、該スラリーが該材料を研磨する、
該材料をラッピングするための方法。 - 材料を提供し;
回転工具上の研磨パッドの上に研磨剤又はスラリーを提供し;
該研磨剤又はスラリーを含む該回転工具上の研磨パッドを回転させ;
該研磨剤又はスラリーを含む該回転工具上の研磨パッドを、該材料に対向して配置し;および
該材料上に望ましい表面仕上げが達成されるまで、該材料を研磨する工程を含み、
ここで、該研磨剤又は該スラリーは、平均表面粗さが約0.95未満である砥粒を含む、該材料の研磨方法。 - I 複数の砥粒を提供し;
II 複数の金属粒子を提供し;
III 該砥粒と該金属粒子を混合して混合物を形成し;
IV 該混合物を圧縮し、圧縮混合物を形成し;
V 該圧縮混合物を加熱し;および
VI 改質された砥粒を回収する工程を含んでなる、
独自の表面形態を有する砥粒の製造方法。 - 該圧縮工程が、該混合物をペレットに形成することを含む、請求項38に記載の方法。
- バインダーを加える工程をさらに含む、請求項38に記載の方法。
- 該砥粒が単結晶ダイヤモンド粒子である、請求項38に記載の方法。
- 該金属粒子は、鉄粒子である、請求項38に記載の方法。
- 該加熱工程が、少なくとも約700℃の温度に該砥粒と該金属粒子を加熱する事を含む、請求項38に記載の方法。
- 金属粒子に対する砥粒の割合は約20質量%から約80質量%である、請求項38に記載の方法。
- 該改質された砥粒は、該方法を受けていない従来の砥粒と比較して、約20%より大きい平均減量を有する、請求項38に記載の方法。
- 請求項38に記載の方法によって作製されたダイヤモンド粒子。
- 該粒子は約0.1マイクロメートルから約1000マイクロメートルの範囲のサイズである、請求項1に記載の粒子。
- 表面粗さは約0.50と約0.80の間である、請求項38に記載の粒子。
- 該粒子の真球度は約0.25から約0.6の間である、請求項38に記載の粒子。
- 該粒子の表面積は、同じ粒度分布を有する従来の単結晶ダイヤモンド粒子よりも約20%大きい、請求項38に記載の粒子。
- 該粒子は、1つ以上のピットを備えている、請求項38に記載の粒子。
- 該ピットの深さは、該粒子の最長の長さの約5%から約70%の範囲である、請求項51に記載の粒子。
- 該粒子は金属コーティングを備えている、請求項38に記載の粒子。
- 約0.70未満の真球度を有する単結晶ダイヤモンド粒子。
- 該粒子の真球度が約0.2から約0.5である、請求項54に記載の粒子。
- 表面粗さは約0.70未満である、不規則な表面を有する単結晶ダイヤモンド粒子。
- a)複数の単結晶ダイヤモンド粒子、
b)水ベースのビヒクル、グリコールベースのビヒクル、オイルベースのビヒクル、炭化水素ベースのビヒクル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、主要なビヒクル、および
c)1つ以上の任意の添加剤、を含んでなり、
ここで、前記粒子の平均表面粗さが約0.95未満である、スラリー。 - 該粒子の平均真球度は約0.25から約0.6の間である、請求項57に記載のスラリー。
- 該ダイヤモンド粒子は、約0.01から約60質量%の濃度である、請求項57に記載のスラリー。
- 該添加剤は、分散剤、pH調整剤、界面活性剤、消泡剤、湿潤剤、粘度調整剤、二次研磨剤、および色調整剤からなる群から選択される、請求項57に記載のスラリー。
- 被加工物の総材料除去は、同じサイズの従来の単結晶ダイヤモンド粒子を同じ量含むスラリーと比較して少なくとも約50%増加している、請求項57に記載のスラリー。
- 平均ウェーハ表面粗さは、同じサイズの従来の単結晶ダイヤモンド粒子を同じ量含むスラリーと比較して少なくとも約20%低減される、請求項57に記載のスラリー。
- 被加工物の総材料除去は、同じサイズの従来の単結晶ダイヤモンド粒子を同じ量含むスラリーと比較して少なくとも約20%増加しており、且つ、
平均ウェーハ表面粗さは、同じサイズの従来の単結晶ダイヤモンド粒子を同じ量含むスラリーと比較して少なくとも約20%低減される、請求項57に記載のスラリー。 - 該被加工物は、シリコン、サファイア、炭化ケイ素、ガラス、石英、窒化ガリウム、化合物半導体、金属、セラミック、炭化物、サーメット、ポリマー、超研磨複合材料、焼結多結晶複合材料、石および宝石からなる群から選択されている、請求項57に記載のスラリー。
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