JP2015091620A - 研削ホイールと共に使用するための研磨物品 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の研磨物品と比較して、経時的に安定した研削力を示し、使用期間全体にわたる鋭敏な切断動作を表す研磨物品を提供する。
【解決手段】研磨物品４００は、ボンド材料内部に含まれる砥粒を含む研磨体を有する研磨セグメント４０１を含む。該研磨体は、複数の前方エッジ４０３と、複数の後方エッジ４３１と、複数の中間エッジ４１１と、複数のキャビティと、前記複数のキャビティを充填する充填材材料とを含み、エッジ比が０．７〜０．９８である。前記充填材材料は、前記研磨体の上面から陥凹している上面を含む。
【選択図】図４

Description

以下は、研削ホイールと共に使用するための研磨物品、特にセグメント化された研削ホイールと共に使用するための研磨セグメントに関する。

ボンド研磨工具は、特定のタイプの研削、艶出しまたは研出し装置または機械上に取付けるための中央穴または他の手段を有するホイール、ディスク、セグメント、軸付砥石、ホーンおよび他の工具形状の形をした剛性で典型的にモノリシックの三次元研磨複合材料で構成されている。ボンド研磨工具は一般に、砥粒、ボンドおよび多孔という３つの構造的要素または相を有する複合材料である。このような工具は、当該技術分野の実践法にしたがって、研磨複合材料の相対硬度および密度（グレード）および複合材料の内部の砥粒、ボンドおよび多孔の体積百分率（構造）によって定義されてきたさまざまな「グレード」と「構造」で製造される。さまざまなタイプの砥粒材料を、さまざまなタイプのボンド材料と組合せることができる。例えば、超砥粒（例えばダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ））またはアルミナ砥粒の使用は、研磨工具においては一般的である。ボンド材料は、樹脂などの有機材料であり得る。一部の他のボンド材料としては、例えばガラス質材料あるいは金属材料を形成する組成物を含めた無機材料がある。

研磨（すなわち研削）ホイールは、従来の研削機械および手持ち式アングルグラインダー上で広く使用されている。これらの機械に使用される場合、ホイールはその中心で保持され、比較的高速で回転させられて、工作物に押圧される。研削ホイールの研磨表面は、研削ホイールの砥粒の集合的切断動作により、研削材の表面を磨滅させる。研削ホイールは粗研削と精密研削の両方の作業で使用される。粗研削は、表面仕上げおよび焼けに特段の配慮をせずに迅速な削り代除去を達成するために用いられる。精密研削は、所望の寸法許容誤差および／または表面仕上げを達成するために除去される削り代の量の制御に配慮するものである。精密研削の例としては、精確な量の材料の除去、研出し、成形および一般表面仕上げ作業、例えば艶出しおよびブレンディング（すなわち溶接ビードの平滑化）が含まれる。

研削ホイールの全体的に平担な面が工作物に適用される従来の面研削ホイールまたは表面研削ホイールは、従来の表面研削盤または平担面を有するアングルグラインダーを用いて、粗研削と精密研削の両方のために使用されてよい。ＡＮＳＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）により指定されるさまざまなホイールの形状が、研削作業において一般に使用される。これらのホイールタイプには、円筒形ホイール（タイプ２）、研削ディスク（平担で環状の研削面を有するホイール）、直線カップ形ホイール（タイプ６）、フレアカップ（タイプ１１）、皿形ホイール（タイプ１２）、および中央陥凹形ホイール（タイプ２７および２８）が含まれる。

さらに、さまざまな業界とくにエレクトロニクス業界が、ウェーハなどの高精度な工作物を調製し仕上げ加工するための効率の良い方法を見つけるために、改良型研削ホイールを求め続けている。

１つの態様によると、研磨物品は、ボンド材料内部に含まれる砥粒を有する研磨体を含み、研磨体は、研磨体の雰位軸に沿って互いから離隔している複数の前方エッジで形成され、ここで１つの前方エッジは一連の前方点により画定され、前方点の各々は前方点における回転方向を画定する方向ベクトルとの関係において正のベクトル成分を有する外向き法線ベクトルを有している。研磨体はさらに、研磨体の零位軸に沿って互いから離隔している複数の後方エッジを含み、１つの後方エッジは一連の後方点により画定され、後方点の各々は後方点における回転方向を画定する方向ベクトルとの関係において負のベクトル成分を有する外向き法線ベクトルを有している。研磨体はさらに、複数の中間エッジを含み、ここで１つの中間エッジは一連の中間点により定義され、各々の中間点がこの中間点において方向ベクトルに対し垂直な外向きの中間法線ベクトルを有する。さらに、研磨体は、少なくとも０．５のエッジ比を含むように形成され得、ここでこのエッジ比は、［（Ｌｌｅ＋Ｌｔｅ）／（Ｌｌｅ＋Ｌｔｅ＋Ｌｎｅ）］という等式により定義され、式中Ｌｌｅは複数の前方エッジの合計長であり、Ｌｔｅは複数の後方エッジの合計長であり、Ｌｎｅは複数の中間エッジの合計長である。

別の態様によると研磨物品は、ボンド材料内部に含まれる砥粒を含む複数のアーム部分で形成された研磨体を有する研磨セグメントを含み、研磨セグメントはさらに、複数のアーム部分の各アーム部分の間に配置されたキャビティを含んでおり；かつ、複数のアーム部分の各アーム部分は前方エッジと後方エッジを含み、前方エッジは、一連の前方点により画定され、前方点の各々は、前方点における回転方向を画定する方向ベクトルとの関係において正のベクトル成分を有する外向き法線ベクトルを有している。後方エッジは、一連の後方点により画定され、後方点の各々が後方点における方向ベクトルとの関係において負のベクトル成分を有する外向き法線ベクトルを有しており；かつさらに、各々のアーム部分が、前方エッジ上の前方点と後方エッジ上の後方点の間の回転方向を画定する円弧区画に沿って測定された切断距離を有し、切断距離は、約１ミクロン〜約５００ミクロンのＧｓについて約１０００Ｇｓ以下であり、ここでＧｓは砥粒の平均グリットサイズである研磨体が形成される。

さらに別の態様において、研削ホイールと共に使用するための研磨物品は、複数のアーム部分で形成された研磨体を有する研磨セグメントを含み、ここで研磨体は、ボンド材料のマトリックス内部に含まれる砥粒を含み、研磨セグメントはさらに、アーム部分間の開放領域として画定されるキャビティを含む。さらに研磨体は、研磨セグメントが研磨体体積（Ｖ_ＡＢ）を有し、複数のキャビティはキャビティ体積（Ｖｃ）を有し、研磨セグメントが、［Ｖｃ／（Ｖ_ＡＢ＋Ｖｃ）］として定義される少なくとも約２０％のキャビティ体積百分率を有するような形で形成される。

さらに別の態様において、研削ホイールと共に使用するための研磨物品には、ボンド材料のマトリックスの内部に含まれる砥粒を含む研磨体が含まれ、研磨体は、複数の転換部により接合された複数の線形部分を有するねじれた経路（ｔｗｉｓｔｅｄ ｐａｔｈ）を画定する複数のアーム部分を有している。

別の態様によると、研磨物品は、ベースに貼付された第１の研磨セグメントを含み、第１の研磨セグメントは、ボンド材料内部に含まれる砥粒を有する研磨体と、研磨体の長さに沿って延在し、研磨体の幅を二等分する零位軸とを含む。研磨体は、第１の位置において零位軸と交差する第１の前方エッジと第２の位置において零位軸と交差する第２の前方エッジとを有し、第１および第２の位置は互いに離隔されキャビティによって分離されている。

別の態様において、研磨物品は、１つの表面を有するベースと；ベースの表面に貼付され、ボンド材料の内部に含まれる砥粒を有し、かつ複数の転換部により接合された複数の線形部分を有するねじれた経路を画定する複数のアーム部分を有する研磨セグメントと、を含む。

本開示は、添付図面を参照することによってより良く理解され、その数多くの特徴および利点が当業者に明らかとなるものである。

一実施形態に係る研磨物品を形成する方法を示す流れ図である。 一実施形態に係る研磨物品の上面図である。 一実施形態に係る図２Ａの研磨物品の写真の斜視図である。 一実施形態に係る研磨物品の上面図である。 一実施形態に係る研磨物品の上面図である。 一実施形態に係る研磨セグメントを有するベースを含む研磨物品である。 一実施形態に係る研磨物品の一部分の上面図である。 一実施形態に関わる図６Ａの研磨物品の斜視図である。 一実施形態に関わる研磨物品の追加の設計である。 一実施形態に関わる研磨物品の追加の設計である。 一実施形態に関わる研磨物品の追加の設計である。 一実施形態に関わる研磨物品の追加の設計である。 一実施形態に関わる研磨物品の追加の設計である。 一実施形態に関わる研磨物品の図である。 従来の研磨物品の図である。 従来の研磨物品の図である。

異なる図面中の同じ参照番号の使用は、類似のまたは同一の品目を表わす。

以下は、いくつかの合成構造を有する、研削ホイール、研削セグメント、研削ディスクおよびホーンなどのボンド研磨物品または工具、特定の工具構造を創出するためのこのような工具の製造方法、ならびにこのような工具を用いた研削、艶出しまたは表面仕上げ加工方法に関する。詳細には、本明細書は、表面を仕上げ加工するための研削ホイールと共に使用するための研磨物品、特に研磨セグメントに向けられている。本明細書中の研磨物品は、研磨物品の研削性能の改善および工作物の仕上げ加工後の特性の改善を促し得る特定の設計を有する研磨セグメントを組込んでいる。とりわけ本明細書中に記載されている研磨物品は、炭化ケイ素、ケイ素およびサファイアなどの材料で製造可能であるエレクトロニクス業界で使用されるウェーハなどの精度の高い材料の仕上げ加工において特に適していることがある。

図１は、一実施形態に係る研磨物品を形成するためのプロセスフローを含む。詳細には、図１は、本明細書中の実施形態に係る特定の設計を有する研磨セグメントを形成するためのプロセスを含む。このプロセスは、ステップ１０１においてボンド材料中の砥粒混合物を形成することによって開始可能である。砥粒は無機材料、例えば酸化物、炭化物、ホウ化物、窒化物およびそれらの組合せを含むことができる。一部の場合において、砥粒はアルミナ、炭化シリカ、シリカ、セリア、およびそれらの組合せを含むことができる。事実、一部の研磨物品について、砥粒は、本質的にアルミナで構成されていてよい。さらに、他の場合において、砥粒は、超砥粒材料を含み得る。適切な超砥粒材料には、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、およびそれらの組合せが含まれ得る。一部の混合物は、最終形成済み研磨物品が本質的にダイヤモンドで構成された砥粒を含むような形で、主としてダイヤモンドから選択される砥粒を用いて形成されてよい。

他の場合において、砥粒はコーティングを有し得る。すなわち、砥粒は、外側表面を覆う材料層を有していてよい。このような場合において、コーティングは無機材料であり得る。適切な無機材料としては、金属、酸化物、ホウ化物、窒化物、炭化物およびそれらの組合せが含まれる可能性がある。特定の場合において、コーティングは、銅、ニッケル、チタン、ケイ素、クロムおよびそれらの組合せなどの遷移金属元素を含めた金属または金属合金を含むことができる。

異なるタイプの砥粒を組合せて使用できるということが認識される。例えば、砥粒の適切な組合せには、ダイヤモンド砥粒と組合わされたアルミナ砥粒が含まれていてよい。例えば、大部分の量（すなわち５０％超）のダイヤモンド砥粒および少量（すなわち５０％未満）の二次的砥粒（例えばアルミナ）を用いることを含めて、混合物を形成するためにさまざまな百分率の砥粒を使用することができる。

砥粒は、研磨物品の意図された利用分野に適した平均グリットサイズを有することができる。例えば、砥粒は、一般に約５００ミクロン未満、例えば２５０ミクロン未満またさらには約１００ミクロン未満である平均グリットサイズを有することができる。特定の場合において、砥粒は、約０．０１ミクロン〜約２００ミクロン、例えば約０．１ミクロン〜約１５０ミクロンの範囲内の平均グリットサイズを有することができる。

混合物を形成する上で使用されるボンド材料は、無機材料または有機材料を含み得る。例えば、ボンド材料は、一次ボンディング成分として機能してよい有機材料を含むことができる。このような有機材料には、天然有機材料、合成有機材料およびその組合せが含まれていてよい。特定の場合において、有機材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂およびそれらの組合せを含んでよい樹脂で構成され得る。例えば、一部の適切な樹脂は、フェノール樹脂類、エポキシ樹脂類、ポリエステル類、シアン酸エステル類、シュラック類、ポリウレタン類、ゴム、ポリイミド類およびそれらの組合せを含み得る。

他の場合において、混合物は無機材料製のボンド材料で形成されていてよい。適切な無機材料には、金属、ガラス、ガラス−セラミクス、およびそれらの組合せが含まれ得る。例えば特に有用な金属としては、ろう付け可能な材料を形成し得る遷移金属種が含まれ得る。遷移金属種には、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、錫、ジルコニウム、銀、モリブデン、タンタル、タングステンおよびそれらの組合せが含まれ得るが、これらに限定されない。

他の実施形態では、例えば有機材料と無機材料の組合せを含めた複合材料製のボンド材料が使用されてよい。例えば、ボンド材料は、樹脂材料と組合わされた金属材料の組合せを含むことができる。より特定的な場合において、ボンド材料は、樹脂と組合わされる金属合金（例えば銅／錫金属材料）を含み得る。

さらに、ボンド材料をガラス材料で形成できるということも認識される。このような場合において、ボンド材料は、フリット材料すなわち熱処理された場合にガラス質ボンド材料の形成を促進するガラス材料から形成された粉末材料を一定含有量含んでいてよい。適切なガラスおよび／またはガラス−セラミック材料は、酸化物を含むことができる。一部の適切な酸化物としては、シリカ、アルミナ、ホウ化物、酸化アルカリ化合物（すなわち周期表の第ＩＡ族元素を包含する酸化物化合物および錯体）およびアルカリ土類酸化物化合物（すなわち、周期表の第ＩＩＡ族元素を包含する酸化物化合物）が含まれてよい。

混合物を形成するための砥粒とボンド材料の取込みに加えて、混合物中には最終的研磨物品の適正な形成を促すための他の添加剤を含み入れてよいことが認識される。このような添加剤の例としては、安定剤、結合剤、界面活性剤、増孔剤などが含まれ得る。適切な増孔剤には、中空ガラスビーズ、粉砕したクルミの殻、プラスチック材料または有機化合物のビーズ、泡ガラス粒子およびバブルアルミナ、細長い粒子、繊維およびそれらの組合せが含まれ得るが、これらに限定されない。

砥粒およびボンド材料を含む混合物を形成した後、プロセスは、ステップ１０３において、混合物を未加工体の形に形成することによって続行し得る。未加工体は仕上げ加工されていない物品、例えば無機ボンド材料を用いる研磨物品の場合には未焼結体であることが認識される。成型、注型、プレス加工（熱間プレス加工または冷間プレス加工）およびそれらの組合せを含めたさまざまな形成方法を使用することができる。特定の場合において、形成プロセスには、ブランクと呼ばれる全体的に多角形形状（例えば短形、円筒形など）を有する未加工体の形成が含まれ得る。ブランクは、最終形成済み研磨物品の設計特徴が欠如した全体的形状を有し得る。すなわち、このブランクを研磨物品の所望の最終形態へと成形するために、後で加工が行なわれる。

ステップ１０３で混合物を未加工体の形に形成した後、ステップ１０５で、この未加工体を処理して研磨セグメントを形成することでプロセスを続行することができる。処理プロセスは、選択されるボンド材料に応じて変動し得る加熱プロセスを含み得る。例えば、有機ボンド材料を用いる研磨物品の状況下では、加熱プロセスは、約６００℃未満、例えば５００℃未満、詳細には２００℃〜約５００℃の範囲内の温度で行なうことができる。このようなプロセスは、揮発性物質を除去し、ボンド材料を硬化させて最終的研磨物品を形成するために利用されてよい。

例えば銅と錫の組合せを含む金属材料を利用するボンド材料については、加熱プロセスで少なくとも約３００℃、例えば少なくとも約４００℃、少なくとも約５００℃、さらには少なくとも約６００℃の温度を用いてよい。特定の形成プロセスでは、金属ボンド材料内部の元素の組合せに応じて約３００℃〜約１０００℃の範囲内の加熱温度が使用されてよい。他の場合において、処理温度は、約３００℃〜約９００℃約３００℃〜約８００℃約４００℃〜約６５０℃、さらには約５００℃〜約６５０℃の範囲内であり得る。

一部の場合において、金属ボンド材料を用いる研磨物品については、形成プロセスは、成形プロセスと加熱プロセスを組合せたものであってよい。例えば冷間プレス加工／焼結作業を未加工材料に対して実施し、未加工物品を成形し高密度化することができる。冷間プレス加工／焼結作業は同様に、最終形成済み部品が仕上げ加工された輪郭を有し得ることから、仕上げ加工プロセスを削減し得る。

他の実施形態では、ボンド材料は無機材料、詳細にはガラスおよび／またはガラス−セラミック材料を含んでいてよい。このような場合においては、有機ボンド材料を用いる研磨物品に比べてさらに高い処理温度を使用してよい。すなわち、処理温度は、金属を含むボンド材料という状況下でろう付け作業を実施するのに適したものであってよい。ガラスまたはガラス−セラミック材料を用いるボンド材料という状況下では、未加工体は、ボンド材料の高密度化（例えば焼成）のために８００℃超、例えば９００℃超、そして詳細には１０００℃〜約１５００℃の温度で処理されてよい。

一部の実施形態では、ハイブリッドマトリックス材料と呼んでよい無機材料と有機材料の組合せをボンド材料中で使用することができる。例えば、一部のボンド材料は、金属およびポリマー材料の組合せを利用し得る。このような実施形態において、無機材料は、体積百分率で測定した場合により多くの量で存在していてよく、このためボンドは５０体積％超の無機材料と少量の有機材料（すなわち約５０体積％未満のポリマー）を含むことになる。

ステップ１０５で研磨物品を形成するために未加工体を処理した後、ステップ１０７で研磨物品を成形することによってプロセスを続行できる。詳細には、成形プロセスは、本明細書中の実施形態において記載されている一部の設計特徴を研磨物品に付与することができる。すなわち、処理済みブランクは、それが本明細書中の実施形態の設計に係るアーム部分、転換部およびキャビティを含めた（ただしこれらに限定されない）一定の形状および表面を有するような形で、成形されてよい。適切な成形プロセスには、切断、ミリングなどが含まれる可能性がある。１つの特定のプロセスにはウォータジェット切断プロセスが含まれる可能性があり、この場合、ブランクを特定された形状へと容易に切断できるよう、研磨剤を伴う水が高速高圧でブランクに向けられる。他の場合において、成形プロセスは、イオンビームミリングプロセスまたは電子ビームミリングプロセスおよび放電機械加工を含んでいてよい。

成形プロセスを実施した後、研削ホイールなどの完全に形成された研磨物品を形成するためにベース材料に固定するのに適した研磨セグメントとして、ボンド研磨物品を使用することができる。研磨セグメントとベースの間のボンディングを促すためにさまざまな方法を使用することができる。例えば、接着剤を用いて、締結具を用いて、研磨セグメントをベースに貼付してもよいし、さらにはベースにボンディング（例えばろう付け）または溶接してもよい。認識されるように、秩序立ったアレイまたはパターンなどの形でベースに複数の研磨セグメントを貼付して、研磨物品の形成を容易にしてよい。セグメントは、セグメント化されたボンド研磨工具を形成するような形で、ベースにボンディングされてよい。詳細には、ベースは、研磨セグメントの一部分を収納し、その中での研磨セグメントの固定を助けるように設計されたリセスなどの特定の領域を有することができる。

本明細書中の実施形態によると、研磨セグメントは理論的密度の少なくとも７０％の密度を有することができる。他の実施形態において、最終形成済み研磨セグメントの密度はさらに大きく、例えば理論的密度の少なくとも約９３％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、さらには少なくとも９９％であってよい。

認識されるように、本明細書中の実施形態の研磨セグメントは、ボンディング材料のマトリックスを介して互いにボンディングされ、本体の体積全体にわたって分散した砥粒を含む一定の体積の材料を有するボンド研磨物品であり得る。したがって、研磨セグメントは、単一層の切断装置とは全く異なるものである。その上、研磨セグメントは、本体がその体積全体にわたり含まれている特定体積の多孔を有するように、形成可能である。多孔は、全体的に丸味を有し本体全体にわたり分散した閉鎖細孔、本体全体にわたり延在する相互連結された流路の網状構造により画定されている開放多孔、または閉鎖多孔と開放多孔の組合せであってよい。

本明細書中の実施形態の研磨セグメントの本体は、使用されるボンド材料のタイプにより左右されてよい一定含有量の砥粒を取込むことができる。さらに、本明細書中の実施形態の一部の研磨物品設計によると、研磨セグメントの本体は、約０．５体積％〜約５０体積％、例えば約０．５体積％〜約３８体積％、例えば約１．５体積％〜約３８体積％そして特に約４体積％〜約３８体積％の範囲内の砥粒含有量を有し得る。

本明細書中の実施形態の研磨物品は、約３体積％〜約５０体積％のボンド材料を含み得る。他の場合において、研磨物品は、約３体積％〜約４０体積％のボンド、約３体積％〜約３０体積％のボンド、約４体積％〜約２０体積％のボンド、さらには約５体積％〜約１８体積％のボンドを含むことができる。

研磨工具の大部分がさまざまな多孔を有することができるが、本明細書中に含まれる実施形態にしたがって形成された研磨体の一部は一定含有量の多孔を示してよい。例えば、研磨体は、少なくとも約２体積％である多孔度を有することができる。本明細書中の実施形態の他の研磨物品は、少なくとも約５体積％、少なくとも約１０体積％、少なくとも約１５体積％、少なくとも約２０体積％、少なくとも約３０体積％、少なくとも約４０体積％、少なくとも５０体積％、さらには少なくとも約６０体積％の多孔度を有し得る。本明細書中の実施形態の特定の研磨物品は、約０．１体積％〜約５０体積％、約０．１体積％〜約３０体積％、約０．１体積％〜約１５体積％、約０．１体積％〜約５体積％、さらには約０．１体積％〜約２体積％の範囲内の多孔度を有することができる。研磨体の多孔は、本体内部に含まれるサブミクロンの細孔の主として閉鎖した多孔であり得る。

図２Ａは、１実施形態に係る研磨物品の上面図を含んでいる。詳細には、図２Ａは一実施形態に係る研磨セグメント２０１の上面図を含む。図示されているように、研磨セグメント２０１は、全体的に円弧の形状を有することができる。図２Ａに示されているように、研磨セグメント２０１は、２５ｍｍ〜約２ｍの範囲内の半径を有する円を画定し得る研磨セグメント２０１の表面に沿って最上点を通って延在する上部円弧２９８を画定することができる。同様にして、研磨セグメント２０１の反対側の下面は、２５ｍｍ〜２ｍの範囲内の半径を有する円を画定する研磨セグメント２０１の外側表面上の最下点に沿って延在する円弧２９９を画定することができる。研磨セグメント２０１は、それが円形状を有するベースに貼付されこのベースの円周と一致し得るような円弧形状を有していることがわかる。

さらに図示されているように、研磨セグメント２０１は、それぞれ研磨セグメント２０１の表面上の最上点と最下点を画定する円弧２９８と２９９の間の中央に、研磨セグメント２０１の中間点を通って延在する零位軸２０８を有することができる。したがって、零位軸２０８は、円弧２９８および２９９の円弧形状と一致する円弧形状を有する。

図示されているように、研磨セグメント２０１は、アーム部分２１１、アーム部分２１２、およびアーム部分２１３を含むことができる。アーム部分２１１〜２１３は、研磨セグメント２０１の線形領域を画定でき、端部を含み得る。例えば、アーム部分２１１は、第１の端部２２１と第２の端部２２２を含むことができ、アーム部分２１２は第１の端部２２３と第２の端部２２４を含むことができ、アーム部分２１３は第１の端部２２５と第２の端部２２６を含むことができる。図２Ａに示されているように、アーム部分２１１〜２１３は、両方の端部部分が接合されなくても、少なくとも一方の端部を使用して直接隣接するアーム部分に接合され得る。例えば、アーム部分２１１は、アーム部分２１１の第２の端部２２２およびアーム部分２１２の第１の端部２２３でアーム部分２１２に接合される。同様に、アーム部分２１２は、アーム部分２１２の第２の端部２２４およびアーム部分２１３の第１の端部２２５でアーム部分２１３に接合され得る。

研磨セグメント２０１は、複数のアーム部分２１１〜２１３（図２Ａに示されているものの列挙されていない他のものを含む）が、直接隣接するアーム部分にリンクされるような形で互いにリンクされるように形成され得る。少なくとも１つの実施形態によると、アーム部分は、Ｔ＝ｎ−１という等式（なお式中ｎは研磨セグメント２０１全体のアーム部分の数である）によって定義される最大転換部数（Ｔ）を有するねじれた経路２１６を画定することができる。異なる設計を用いることもできるが、本明細書中の実施形態に係る研磨セグメントは、互いに直接リンクされてよい少なくとも３つの個別のアーム部分を使用できる。他の実施形態においては、研磨セグメント２０１はより多数の個別のアーム部分を含むことができる。

図２Ａに示されているように、研磨セグメント２０１は、転換部２１４および２１５（そして図２Ａ中に図示されているものの列挙されていない他のもの）により一緒に接合されているアーム部分２１１〜２１３の互いとの関係における配置によって画定されるねじれた経路２１６に沿って延在するような形で形成され得る。例えば、アーム部分２１１および２１２は、１つの転換部２１４によってそれぞれの端部で接合され得、アーム部分２１２および２１３は転換部２１５によりそれぞれの端部で一緒に接合される。こうして、ねじれた経路２１６は、アーム部分２１１〜２１３に沿って延在する線形領域と、転換部２１４および２１５においてねじれた経路が線形部分間で方向転換する転換部領域を含むことができる。

一実施形態によると、研磨セグメント２０１は、ジグザグパターンを画定できるねじれた経路２１６を有するように形成される。他の実施形態では、ねじれた経路またはねじれた経路２１６の部分は、余弦関数または正弦関数などの三角関数により定義可能である。さらに他の実施形態では、ねじれた経路２１６またはねじれた経路２１６の部分は、それが幾何関数すなわち例えば放物線的、対数的または指数的数学関数によって定義され得るように形成され得る。

一部の実施形態において、研磨セグメント２０１は、ねじれた経路２１６が零位軸２０８を中心として対称となり得るように形成可能である。さらに、研磨セグメント２０１のねじれた経路２１６は、横軸２０９を中心として対称であり得る。横軸２０９は、中心を通り等しい長さに研磨セグメント２０１を二等分することができる。

図２Ａにさらに示されているように、研磨セグメント２０１は、一つの転換部２３４において互いに直接リンクされ図２Ａに示されている通りアーム部分２３１と２３２の間の接合角度２３３を画定するアーム部分を含むことができる。本明細書中の実施形態によると、研磨セグメント２０１は、アーム部分２３１および２３２が少なくとも１５°である接合角度２３３で接合されるような形で形成可能である。他の実施形態においては、接合角度はより大きいもの、例えば少なくとも約３５°、例えば少なくとも約４０°、少なくとも約４５°、少なくとも約５０°、少なくとも約６０°、さらには少なくとも約８０°程度であり得る。特定の場合において、接合角度２３３は、約１５°〜約１７０°、例えば約４５°〜１５０°、約４５°〜約１２０°、約４５°〜約９０°、さらには約６０°〜約８０°の範囲内であり得る。

研磨セグメント２０１はさらにキャビティ２０３、２０４および２０５を含むことができる。図示されているように、キャビティ２０３〜２０５はねじれた経路２１６に沿ってアーム部分間に延在し得る。キャビティ２０３〜２０５は、アーム部分間に延在でき、さらに詳細には、キャビティ２０３〜２０５の少なくとも一部分が零位軸２０８と交差するような形で形成されてよい。キャビティ２０３〜２０５は、研削プロセス中に研削ゾーンに流体がアクセスするための適切な流体流経路を提供できる。

図２Ｂは、一実施形態に係る図２Ａの研磨物品の写真の斜視図である。示されているように、研磨セグメント２０１は、特定の実施形態によると約２ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲内にあり得る高さ２６１を有することができる。一般に、研磨セグメント２０１は、研削に作用を及ぼすのに充分な突出をベース２９１表面より上に提供する一方でベース２９１との適正な固定に適切である高さを有する。図２Ｂは同様に、ねじれた経路２１６に沿って延在しこの経路に従って、使用中研磨セグメント２０１の表面まで流体を送出しているキャビティ２７３、２７４、２７５および２７６もより明確に示している。

図２Ｂにさらに示されているように、研磨セグメント２０１は、工作物と係合し工作物上で表面を研削するように構成された上面２６３を有することができる。研磨セグメント２０１の上面２６３は特に平担であり得、こうして工作物、特にウェーハなどの精度の高い工作物と係合し仕上げ加工するために適したものとなっている。一実施形態によると、研磨セグメント２０１は、上面２６３が約１００ミクロン未満、約１０ミクロン未満、さらには約１ミクロン未満であってよい特定の表面粗度（Ｒａ）を有するような形で形成されてよい。

図３は、一実施形態に係る研磨物品の上面図を含む。詳細には、研磨物品３００は、本明細書中に記述されているように転換部により合わせてリンクされているアーム部分を有する研磨セグメント３０１を含んでいる。一実施形態によると、研磨セグメント３０１は、それが特定のキャビティ体積（Ｖｃ）を有するような形で形成される。研磨セグメントは、同様に、特定の研磨体体積（Ｖ_ＡＢ）を有するものとして記述することもできる。とりわけ、研磨セグメント３０１は、キャビティに対する研磨体の体積の比が効率のよい改善された研削の達成を促すのに特に適したものとなるように形成可能である。

図示されているように、キャビティ体積（Ｖｃ）は、円弧部分２９８と２９９の間の研磨セグメント内部のキャビティの体積を表現することができる。円弧部分２９８および２９９ならびに研磨セグメントの外部側面３９８および３９９は、研磨セグメント３０１の仮想境界を画定する。すなわち、（斜線付き部分として示されている）キャビティの体積および研磨セグメント３０１の研磨体の体積を含む研磨セグメント３０１の体積である。研磨体の体積（Ｖ_ＡＢ）は、三次元空間内の研磨体内部の砥粒、ボンド材料および任意の細孔により占められている体積を含むことができる。したがって、研磨セグメント３０１は、キャビティ体積（Ｖｃ）と研磨体の体積（Ｖ_ＡＢ）の合計である、本明細書中で指摘された仮想境界によって画定される仮想体積を有することができる。

研磨セグメント３０１は、研磨セグメントの仮想体積（Ｖ_ＡＢ＋Ｖｃ）に対比したキャビティ体積の百分率の尺度である等式ＣＶＰ＝［Ｖｃ／（Ｖ_ＡＢ＋Ｖｃ）］によって定義される、少なくとも約２０％というキャビティ体積百分率（ＣＶＰ）を有し得る。本明細書中の一部の実施形態は、少なくとも約２５％、例えば少なくとも３５％、少なくとも約４５％、さらには少なくとも約６５％であるキャビティ体積百分率を有する研磨セグメント３０１を含んでいてよい。本明細書中の特定の実施形態は、約２０％〜９５％、例えば約３０％〜８５％、または３０％〜７５％、さらには約４０％〜７０％の範囲内にある研磨セグメント３０１のキャビティ体積百分率を使用し得る。

さらに、キャビティ体積または研磨体体積に関し本明細書中で体積に言及している場合、それは三次元測定値であることが認識される。すなわち、本明細書中での体積の測定値には、図３の上面図中に示された面積に研磨体の高さを乗じたものが含まれ、こうして、キャビティ体積または研磨体の体積を三空間で計算することが可能となる。

図４は、一実施形態に係る研磨物品の一部分の上面図を含む。詳細には、図４は、本明細書中に記載されている実施形態に係る線形部分および転換部を有するねじれた経路を画定する研磨セグメント４０１の一部分を含む研磨物品４００の上面図を含む。以下では、本明細書中の実施形態に係る研磨セグメントの特徴をより数学的な用語で説明する。図４に示されているように、研磨セグメント４０１は、零位軸２０８に沿ってアーム部分４６２と長手方向に離隔されたアーム部分４６１を含むことができる。研磨セグメント４０１はさらに、零位軸２０８に沿ってアーム部分４６２から離隔されているアーム部分４６３を含む。さらに示されているように、アーム部分４６１、４６２および４６３の各々は、零位軸２０８に沿って長手方向に互いに離隔されている前方エッジ４０３、４４１および４７３を含む。

アーム部分４６１の前方エッジ４０３は、研磨体の外側表面に沿って、より詳細には研磨体の外部にある２つの表面の結合部において１つの区間に沿って延在する一連の前方点４０４によって画定され得る。区間は、研磨体の２つの外側表面間の実質的に垂直な角度により画定されてよい。外側表面の１つは研磨体の上面（例えば２６３）であり得る。ここで認識されるように、図４は、前方エッジ４０３の長さに沿った離散的位置における一連の前方点を示すように試みているが、数学的観点から見ると、点は無限に小さい寸法を有し、したがって前方エッジ４０３を無限数の前方点により画定し得るということがわかる。前方エッジ４０３は一連の前方点４０４によって画定することができ、ここで前方点の各々は、方向ベクトル４５０との関係において正のベクトル成分４０６を有する外向きの法線ベクトル４０５を有する。方向ベクトル４５０は、前方点４０４における回転方向を画定する。すなわち、研磨セグメント４０１が（例えば研削ホイール上での使用中に）方向４５０に回転させられた場合、前方エッジ４０３上の前方点４０４の各々は、切断および／または研削プロセスを導く位置にあり、したがって一連の前方点４０４の各々は、方向ベクトル４５０により画定されるような回転方向と比べて外向き法線ベクトル４０５の正のベクトル成分４０６を有する。

アーム部分４６１は同様に後方エッジ４３１も含み得る。一般に、後方エッジ４３１は、前方エッジ４０３と異なり、回転方向４５０に関して切断および／または研削動作の開始に関与しない区間である。詳細には、後方エッジ４３１は、ボンド研磨体の外側表面に沿った、そしてより詳細には研磨体の外部にある２つの表面の結合部における区間に沿った一連の後方点４０８によって画定され得る。後方エッジは、研磨体の２つの外側表面の間の実質的に垂直な角度により画定されてよい。表面の１つは研磨セグメント４０１の上面であり得る。示されている通り、後方点４０８の各々は、使用中研磨セグメント４０１の回転方向を画定する方向ベクトル４５０との関係において負のベクトル成分４２３を含む外向き法線ベクトル４２２を有することができる。とりわけ、研磨セグメント４０１内部のアーム部分の各々は、方向ベクトル４５０との関係において画定される通りの前方エッジと後方エッジを有することができる。

その上、研磨セグメント４０１は、中間エッジを有することができる。例えば中間エッジ４１１は、ボンド研磨体の外側表面に沿った１つの中間点４３０またはより詳細には一連の中間点により画定され得る。中間エッジ４１１は、互いに実質的に垂直な方向に配向され得る研磨体の２つの外側表面の結合点により画定され得る。表面の１つは上面であり得る。中間点の各々は、使用中研磨セグメントの回転方向を画定する方向ベクトル４５０に対し垂直である外向き中間法線ベクトル４１２を有することができる。とりわけ、研磨セグメント４０１の中間エッジ（例えば４１１）は、前方エッジ（例えば４０３）と後方エッジ（例えば４８３）の間に配置され得る。

本明細書中の実施形態によると、研磨体は等式ＥＲ＝［（Ｌｌｅ＋Ｌｔｅ）／（Ｌｌｅ＋Ｌｔｅ＋Ｌｎｅ）］により定義されるエッジ比（ＥＲ）を有するように形成可能であり、式中Ｌｌｅは、研磨セグメントの本体の複数の前方エッジの合計長であり、Ｌｔｅは研磨セグメントの本体の複数の後方エッジの合計長であり、Ｌｎｅは研磨セグメントの本体の複数の中間エッジの合計長である。本明細書中の実施形態によると、研磨体は、エッジ比（ＥＲ）が少なくとも約０．５となるように形成可能である。他の実施形態において、エッジ比はより大きいもの、例えば少なくとも約０．６、少なくとも約０．７、少なくとも約０．８、さらには少なくとも約０．９であり得る。特定の場合において、本明細書中の実施形態の研磨体は、約０．５〜１．０、例えば約０．６〜約０．９８、さらには約０．７〜約０．９８の範囲のエッジ比を有するように形成可能である。

本明細書中の実施形態による一部の研磨物品は、研磨体がＬｔｅの値と実質的に同じであるＬｌｅの値を有するように形成されてよい。とりわけ、本明細書中の一部の研磨体設計によると、研磨体は、Ｌｌｅという変数について変数Ｌｎｅの値より大きい値を有することができる。一部の他の場合においては、研磨セグメントの本体は、Ｌｔｅという変数についての値が変数Ｌｎｅの値より大きくなるように形成される。

図４にさらに示されているように、本明細書中の研磨物品は、アーム部分の各々の上の前方エッジの各々が実質的に線形の輪郭を有するような形で形成されてよい。すなわち、前方エッジの長さの大部分が線形形状であり、例えば前方エッジの合計長の少なくとも約８０％、少なくとも約９０％または少なくとも約９５％が線形である。さらに、研磨セグメント４０１の前方エッジの各々は、零位軸２０８と交差することができる。

研磨セグメント４０１は、各々のアーム部分の後方エッジが研磨セグメント４０１の前方エッジに関して上述した通りの実質的に線形の輪郭を有し得るような形で形成され得る。一部の実施形態では、前方エッジの本質的に全てそして後方エッジの本質的に全てが線形の輪郭を有している前方エッジと後方エッジが使用されてよい。さらに、後方エッジの各々は零位軸２０８と交差し得る。

さらに示されているように、本明細書中の実施形態の研磨物品は、少なくとも１つの後方エッジまたは後方エッジの一部分が２つの直接隣接する前方エッジの間に配置されるような形で研磨体を形成するように形成されてよい。例えば、図４を参照すると、研磨物品は、それぞれアーム部分４６１および４６２の前方エッジ４０３および直接隣接する前方エッジ４４１を含む。示されているように、後方エッジ４３１は、零位軸２０８に平行である回転方向を画定する方向ベクトル４５０に沿って走行するにつれて、前方エッジ４０３と前方エッジ４４１の間に配置される。

さらに認識されるように、本明細書中の実施形態の研磨物品は、研磨体のアーム部分が少なくとも１つの前方エッジと少なくとも１つの後方エッジを有することのできる研磨体を含むことができる。例えば、アーム部分４６１は、前方エッジ４０３と後方エッジ４３１を含む。詳細には、研磨体のアーム部分の各々は、方向ベクトル４５０に平行でひいては同じアーム部分４６１の前方エッジ４０３上の前方点と後方エッジ４３１上の後方点の間で回転方向に平行である円弧区画４６０に沿って測定された切断距離（ＣＤ）を画定し得る。

本明細書中の実施形態では、約１ミクロン〜約２００ミクロンの範囲内のＧｓについて約１０００Ｇｓ以下である切断距離をアーム部分が有している研磨体が使用されてよく、ここで「Ｇｓ」という表記は、研磨セグメント４０１の本体内部に含まれる砥粒の平均グリッドサイズである。したがって切断距離は、本体内部に含まれる砥粒の平均グリッドサイズの約１０００倍以下である。この基準は、効率の良いかつ／または改善された研削を潜在的に促進するものとして識別されたものである。一部の研磨体は、図４中に示されている切断距離４６０がグリッドサイズ（Ｇｓ）に関してより特有のものとなるような形で形成されてよい。例えば、約１ミクロン〜約５ミクロンの範囲内のグリッドサイズについて、切断距離は約１０００Ｇｓ以下、例えば約８００Ｇｓ以下、約５００Ｇｓ以下、約２５０Ｇｓ以下、さらには約１００Ｇｓ以下であり得る。特定の場合において、約１ミクロン〜約５ミクロンの平均グリッドサイズを用いる研磨体について、切断距離は、約５０Ｇｓ〜約１０００Ｇｓ、例えば約５０Ｇｓ〜約８００Ｇｓ、約５０Ｇｓ〜約５００Ｇｓ、約５０Ｇｓ〜約２５０Ｇｓ、さらには約５０Ｇｓ〜約２００Ｇｓの範囲内であり得る。

他の場合において、研磨体は、約５ミクロン〜約５０ミクロンの範囲内の平均グリッドサイズを用いてよい。このような場合、切断距離は約２００Ｇｓ以下、例えば約１５０Ｇｓ以下、約１００Ｇｓ以下、さらには約８Ｇｓ以下であり得る。特定の場合において、約５ミクロン〜約５０ミクロンの平均グリッドサイズを用いる研磨体について、切断距離は、約５Ｇｓ〜約２００Ｇｓ、例えば約５Ｇｓ〜約１００Ｇｓ、さらには約５Ｇｓ〜約７５Ｇｓの範囲内であり得る。

より特定的な実施形態において、研磨体は、約５０ミクロン〜約２００ミクロンの範囲内の平均グリッドサイズを用いてよい。このような場合、切断距離は約２０Ｇｓ以下、例えば約１２Ｇｓ以下、約１０Ｇｓ以下、さらには約８Ｇｓ以下であり得る。一部の設計において、約５０ミクロン〜約２００ミクロンの平均グリッドサイズを用いる研磨体について、切断距離は、約２Ｇｓ〜約２０Ｇｓ、例えば約２Ｇｓ〜約１０Ｇｓ、さらには約２Ｇｓ〜約８Ｇｓの範囲内であり得る。

さらに他の場合において、研磨体は、約２００ミクロン超である平均グリッドサイズを用いてよい。このような場合、切断距離は約１０Ｇｓ以下、例えば約８Ｇｓ以下、約５Ｇｓ以下、さらには約３Ｇｓ以下であり得る。特定の場合において、約２００ミクロン超の平均グリッドサイズを用いる研磨体について、切断距離は、約０．５Ｇｓ〜約１０Ｇｓ、例えば約０．５Ｇｓ〜約８Ｇｓ、さらには約０．５Ｇｓ〜約５Ｇｓの範囲内であり得る。

図５は、一実施形態に係る研磨物品の上面図を含む。詳細には、研磨物品５００は、俯瞰した場合に全体として円形形状を有するベース５０１を含むことができる。さらに示されているように、ベース５０１は、ベース５０１の内部にキャビティまたはリセス５２７を画定する内径５２２と外径５２１を含むことができる。ベース５０１はさらに、外径５２１と内径５２２の間にリム領域５２４を含む。とりわけ、研磨物品５００は、研磨セグメント５０３、５０４および５０５（および、図示されているものの列挙されていない他のもの）がベース５０１のリム領域５２４に位置づけされるような形で形成され得る。示されているように、研磨セグメント５０３〜５０５は、ベース５０１の表面に貼付され、ベース５０１のリム領域５２７のまわりで円周方向に等間隔で互いから離隔され得る。

本明細書中の実施形態によると、ベース５０１は、例えば金属、金属合金そしてそれらの組合せを含む無機材料で製造可能である。さらに、認識されるように、ベース５０１は、円筒形、カップ形状、円錐形およびそれらの組合せを含むさまざまな形状を有することができる。

研削作業中、研磨セグメント５０３〜５０５は、ウェーハなどの工作物と接触して設置され得、ここで研磨セグメント５０３〜５０５の加工表面は実質的にウェーハの平担な表面と同一平面である。ウェーハの材料除去そして特に薄層化をもたらすように工作物との関係においてベース５０１を回転させることができる。ベース５０１を単独で回転させることができ、あるいは工作物を単独で回転させることができ、さらには一部の場合において、ベース５０１と工作物を両方共、例えば反対方向にまたは同じ方向に回転させることができる。プロセス中の工作物への損傷を削減するため、工作物および／または研磨セグメントに流体を適用してもよい。

図６Ａは、一実施形態に係る研磨物品の上面図を含む。詳細には、図６Ａは、一実施形態に係る研削ホイールと共に使用するための研磨セグメント６０１の本体を含む研磨物品６００を含んでいる。研磨セグメント６０１は、ねじれた経路２１６を画定する転換部とアーム部分そして研磨体６０１のアーム部分と転換部の間に延在するキャビティ６０３、６０４および６０５を含む、本明細書中の実施形態中に記載の研磨セグメントの特徴を含み得る。キャビティ６０３〜６０５は、零位軸２０８に沿って互いから離隔され得る。さらに詳細には、キャビティ６０３〜６０５は充填材材料６１２を含むことができる。とりわけ、一部の実施形態では、キャビティ６０３〜６０５は、充填材材料６１２で部分的に充填され得る。他の実施形態において、キャビティ６０３〜６０５には、キャビティの体積の大部分が充填材材料６１２を含むような形で、充填材材料６１２が実質的に充填され得る。

一実施形態によると、充填材材料６１２は、無機材料、有機材料そしてそれらの組合せを含むことができる。特定の場合において、充填材材料６１２は、有機材料例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂およびその組合せなどのポリマーを含む（ただしこれらに限定されない）合成材料を含む。一部の特に適切なポリマー材料としては、エラストマ、例えばゴム、スチレン、シリコーン、フルオロエラストマー、およびそれらの組合せが含まれる可能性がある。このような充填材材料６１２は使用中に研磨体６０１の適正な設計を容易に維持できるようにし、研磨体６０１の機械的無欠性を促進し、使用中の衝撃による研磨体６０１への損傷を削減し得る。

充填材材料６１２中、そして特に有機材料内の充填用材料として、無機材料を含み入れることができる。例えば、特定の実施形態において、充填材材料６１２を、主として、無機材料の粒子を含む有機材料で作ることができる。無機材料の粒子は、砥粒としての使用のために本明細書中に指摘されている材料を含めた研磨微粒子であり得る。

図６Ｂは、図６Ａの研磨物品の一部分の斜視図を含む。示されているように、充填材材料６１２は、研磨体６０１の上面６３０から陥凹した（すなわちその下にある）上面６３１を有し得る。示されているように、充填材材料６１２の上面６３１は、距離６３４だけ上面６３０から陥凹され得る。距離６３４は研磨体６０１の合計高さ６３３の分数であり得る。詳細には、距離６３４は、高さ６３３の約９５％以下であり得る。他の場合において、距離６３４は、約８０％以下、例えば約７５％以下、約６０％以下、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下であり得る。さらに、距離６３４は、約５％〜約７５％、約１０％〜約６０％さらには高さ６３３の約２０％〜５０％であり得る。

図７Ａ〜７Ｃは、本明細書中の実施形態に係る研磨物品、特に研磨物品と共に使用するための研磨セグメントの代替的設計を含んでいる。図７Ａは、直角の転換部７０４と接合角度が鈍角の転換部７０５および７０６の組合せを用いたねじれた経路７０３を画定する転換部とアーム部分を含む研磨セグメント７０１の図を含んでいる。転換部７０５および７０６の鈍角の接合角度は、零位軸２０８に平行な方向で一定長のアーム部分７０７、７０８および７０９の延長により容易にされており、これらのアーム部分は、零位軸２０８に対して一定の角度を成すアーム部分７１０および７１１により接合されている。こうして、アーム部分７０７〜７１１の間に存在するキャビティ７１３、７１４および７１５は、本明細書中に記載の先行する実施形態のものよりも大きいものであり得る。

図７Ｂは、アーム部分と転換部を含み、鋭角の接合角度転換部７４５および７４６の組合せを用いるねじれた経路を画定する研磨セグメント７３１の図を含む。より詳細には、研磨セグメント７３１の設計には、研削中に流体流を改善し得る、大きなキャビティ７３７の内側に収納された小さなキャビティ７３４および７３５が含まれる。研磨セグメント７３１は、互いに接合されてねじれた経路を画定する「Ｗ」形状で接合された一連のアーム部分７４１、７４２を含む。

とりわけ、図７Ｃの研磨セグメントは、アーム部分の各々が、零位軸２０８に対して全体に平行であるかまたは零位軸２０８に対して垂直のいずれかである零位軸２０８との関係における２つの角度の１つで延在しているという点を除いて、全体に図７Ａの研磨セグメントと同じ構造を用いている。

図７Ｄは、本明細書中の実施形態に係る研磨セグメントのための代替的形状を含む。示されているように、研磨セグメント７９０は、丸い形状を有することができる。詳細には、研磨セグメント７９０は、物品の全体的に丸い輪郭を画定する外側表面７９３を有することができる。研磨セグメント７９０は、外側表面７９３に相補的な輪郭を有する内側表面７９２によって画定された中央開口部７９１を有することができ、こうして、中央開口部７９１は外側表面７９３と同じ輪郭を有するようになっている。詳細には、外側表面７９３は、方向ベクトル４５０に沿った回転方向を仮定して研磨セグメント７９０の前方部分７９５のための前方エッジとして作用することができる。同じ外側表面７９３は、方向ベクトル４５０との関係において、研磨セグメント７９０の後方部分７９６においては後方エッジ、そして研磨セグメント７９０の中間部分７９７においては中間エッジであり得る。さらに詳細には、内側表面７９２は、研磨セグメント７９０の使用中、方向ベクトル４５０に沿って、前方部分７９５内で後方エッジとして、後方部分７９６内で前方エッジとして、そして中間部分７９７内で中間エッジとして作用できる。本明細書中の他の実施形態と同様に、研磨セグメント７９０の有意な部分が、前方エッジと後方エッジで構成されている。

図７Ｅは、本明細書中の実施形態に係る研磨セグメントのための代替的形状を含み、詳細には、図７Ｄの研磨セグメントの一変形形態とみなしてよい。示されているように、研磨セグメント７８０は、丸い形状、より詳細には楕円形状を有することができる。研磨セグメント７８０は、物品の全体的に丸い輪郭を画定する外側表面７８３を有することができる。研磨セグメントは、内側表面７８２によって画定された中央開口部７８１を有することができる。詳細には、外側表面７８３は、方向ベクトル４５０に沿った回転方向を仮定して研磨セグメント７８０の前方部分７８５のための前方エッジとして作用することができる。同じ外側表面７８３は、研磨セグメント７８０の後方部分７８６において後方エッジであり得る。さらに詳細には、内側表面７８２は、研磨セグメント７８０の使用中、方向ベクトル７８０に沿って、前方部分７８５内で後方エッジとして、そして後方部分７８６内で前方エッジとして作用できる。本明細書中の他の実施形態と同様に、研磨セグメント７８０の有意な部分が、前方エッジと後方エッジで構成され、一方中間エッジの長さは制限されている。

最初に銅、錫、黒鉛およびダイヤモンドグリッドの乾燥粉末の混合物を形成することにより、試料セグメントを形成した。銅と錫の混合物は重量でおよそ５０／５０であり、これを今度は黒鉛と２０体積パーセントで混合した。Ｕ．Ｓ．メッシュサイズ２７０／３２５でダイヤモンドグリットをふるいがけし、２５体積パーセントで混合物に添加した。およそ４００℃の温度で最終形成済み物品の形状を有する熱間プレス加工用金型を介して混合物を形成した。

セグメントを形成した後、アルミニウムベース内に機械加工され、ベースの周囲全体にわたり互いから離隔されているキャビティにより識別される既定の位置において、アルミニウムベースに各セグメントを貼付する。エポキシセメントを介してベースにセグメントを貼付する。ベース上の研磨セグメントを含む形成済み研磨ホイールのバランスを調整し、速度試験に付す。

試験には、直径２５０ｍｍのホイール上で０．８ミクロン／秒のダウンフィードの条件下で、直径７５ｍｍのｃ−平面サファイアウェーハの工作物を研削するステップが含まれていた。本明細書中の実施形態にしたがって形成された研磨セグメントを有する研削ホイールを用いて、最初の試験を行なった（試料Ｓ１）。とりわけ、研磨セグメントは図８に示した通りの形状（測定値はインチで示す）を有し、零位軸に沿った長さは４７ｍｍ、コード長はおよそ４５．７ｍｍ、前方エッジと後方エッジの間の零位軸の円弧区画に沿った切断距離は１．０ｍｍ、そして接合角度はおよそ７５度であった。研磨セグメント試料のエッジ比は０．９５であった。

図９に示されている通りの従来の研磨セグメントの形状を有する従来の試料（ＣＳ１）も同様に、試料Ｓ１に対する性能比較のために試験した。示されている通り、試料ＣＳ１は、外部区間に沿った長さが６．３５ｍｍである全体的に円弧の形状と、約３．１８ｍｍの長さの直線端部を有している。試料の測定されたエッジ比は０．３３であった。

試験中、試料Ｓ１は、経時的に安定した研削力を示し、これは、使用期間全体にわたる充分かつ鋭敏な切断動作を表わしていた。これとは対照的に、試料ＣＳ１は、当初ほぼ２倍の研削力を示したが、機械の限界に達するまで力は経時的に単調に増大し、これは、研磨セグメントに実質的に削りくずが充填されたことそして効率の悪い切断を表わしていた。

図１０に示した従来の研磨セグメントの形状を有する第３の従来の試料（ＣＳ２）も、試料Ｓ１に対する性能比較のために試験した。示されているように、試料ＣＳ２は、外部区間に沿った長さがおよそ１３．５９ｍｍである。全体的に円弧の形状と、約３．１８ｍｍの長さの直線端部を有している。試料の測定されたエッジ比は０．１９であった。

試料ＣＳ２は、工作物をニッケル−コバルトが充填されたエポキシ複合材料で形成したという点を除いて、以上で規定したものと同じ条件の下で使用した。複合材料の高い延性に起因して、０．１９のエッジ比をもつホイールは、非常に急速に負荷上昇し、高い研削力を導いた。これに比べて、試料Ｓ１は、使用期間全体を通して比較的安定した研削力を示し、したがって従来の試料ＣＳ２に比べて改善された研削能力を示した。

本明細書中の実施形態は、最先端のボンド研磨物品からの新機軸である研削ホイールと共に使用するための研磨物品に向けられている。とりわけ、本明細書中の実施形態は、研削の改善を促進する材料成分、設計構造および研磨セグメント内部に存在する派生的比の組合せを利用するものである。さまざまな形で組合せることのできる実施形態の特定の特徴としては、砥粒のサイズ、ボンド材料、研磨体についての多孔百分離、ねじれた経路の形状、接合角度、エッジ比、切断距離、キャビティの体積、キャビティの配置、前方エッジ、後方エッジおよび中間エッジの設計、が含まれる。以上では、実施形態のボンド研磨物品を記述し定義するためにさまざまな要領で組合せることのできる特徴の組合せが記載されている。この記述は、特徴の序列を説明するように意図されたものではなく、本発明を定義するために１つ以上の要領で組合せることのできる異なる特徴を説明するように意図されたものである。

以上で、具体的な実施形態およびいくつかの構成成分の関連性に対する言及は、例示的なものである。連動または関連しているものとしての構成成分に対する言及は、前記構成成分間の直接的関連性または本明細書中で論述されている方法を実施するものとして今後認識されるような１つ以上の介入する構成成分を通した間接的な関連性のいずれかを開示するように意図されたものであることがわかるだろう。したがって、以上で開示した内容は、限定的なものではなく例示的なものとしてみなされるべきであり、添付のクレームは、本発明の真の範囲内に入る全ての修正、増強および他の実施形態を網羅するように意図されている。こうして、法律により許容される最大限度で、本発明の範囲は、以下のクレームおよびその等価物の許容可能な最も広義の解釈により決定されるべきであり、以上の詳細な説明により制約または限定されるものではない。

「開示の要約」は、特許法に準拠するように提供されたものであり、クレームの範囲または意味を解釈または限定するために使用されないという了解の下に提出されたものである。さらに上述の「詳細な説明」では、開示を簡素化する目的で、さまざまな特徴を一緒にまとめるかまたは単一の実施形態に記述し得る。この開示は、請求対象の実施形態が各クレーム内で明示的に列挙されているよりも多くの特徴を必要としているという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下のクレームが反映しているように、発明力ある内容は、開示されている任意の実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴に向けられていてよい。したがって、以下のクレームは、各クレームが別個に請求される内容を定義するものとして独立している状態で、「詳細な説明」の中に組込まれるものである。

Claims (10)

1. ボンド材料内部に含まれる砥粒を含む研磨体を含む研磨物品において、前記研磨体が
   − 前記研磨体の零位軸に沿って互いから離隔している複数の前方エッジであって、１つの前方エッジが一連の前方点により画定され、前記前方点の各々が前記前方点における回転方向を画定する方向ベクトルとの関係において正のベクトル成分を有する外向き法線ベクトルを有している、複数の前方エッジと；
   − 前記研磨体の零位軸に沿って互いから離隔している複数の後方エッジであって、１つの後方エッジが一連の後方点により画定され、前記後方点の各々が前記後方点における回転方向を画定する方向ベクトルとの関係において負のベクトル成分を有する外向き法線ベクトルを有している、複数の後方エッジと；
   − 複数の中間エッジであって、１つの中間エッジが一連の中間点により画定され、前記中間点の各々がこの中間点において前記方向ベクトルに対し垂直な外向きの中間法線ベクトルを有する、複数の中間エッジと；
   − 前記零位軸に沿って配置された複数のキャビティであって、前記複数のキャビティの各キャビティが、前記複数の前方エッジの１つと前記複数の後方エッジの１つとの間に配置されている、複数のキャビティと；
   − 前記複数のキャビティを充填する充填材材料と；
   を含み、前記研磨体が０．７〜０．９８のエッジ比を含み、前記エッジ比は、［（Ｌｌｅ＋Ｌｔｅ）／（Ｌｌｅ＋Ｌｔｅ＋Ｌｎｅ）］という等式により定義され、式中Ｌｌｅは前記複数の前方エッジの合計長であり、Ｌｔｅは前記複数の後方エッジの合計長であり、Ｌｎｅは前記複数の中間エッジの合計長であり、
   − 前記充填材材料が、前記研磨体の上面から陥凹している上面を含む、研磨物品。
2. 前記複数の前方エッジの各前方エッジが前記零位軸と交差する、請求項１に記載の研磨物品。
3. − ボンド材料内部に含まれる砥粒を含む複数のアーム部分を有する研磨体を含む研磨セグメントを含む研磨物品において、前記研磨セグメントがさらに、前記複数のアーム部分の各アーム部分の間に配置されたキャビティと、前記複数のキャビティを充填する充填材材料とを含んでおり；
   かつ
   − 前記複数のアーム部分の各アーム部分が前方エッジと中間エッジと後方エッジを含み、前記前方エッジが一連の前方点により画定され、前記前方点の各々が前記前方点における回転方向を画定する方向ベクトルとの関係において正のベクトル成分を有する外向き法線ベクトルを有しており；前記中間エッジが一連の中間点により画定され、前記中間点の各々がこの中間点において前記方向ベクトルに対し垂直な外向きの中間法線ベクトルを有しており；かつ前記後方エッジが一連の後方点により画定され、前記後方点の各々が前記後方点における方向ベクトルとの関係において負のベクトル成分を有する外向き法線ベクトルを有しており；前記研磨体が０．７〜０．９８のエッジ比を含み、前記エッジ比は、［（Ｌｌｅ＋Ｌｔｅ）／（Ｌｌｅ＋Ｌｔｅ＋Ｌｎｅ）］という等式により定義され、式中Ｌｌｅは前記複数の前方エッジの合計長であり、Ｌｔｅは前記複数の後方エッジの合計長であり、Ｌｎｅは前記複数の中間エッジの合計長であり、
   − 前記充填材材料が、前記研磨体の上面から陥凹している上面を含んでおり；
   かつさらに、各々のアーム部分が、前記前方エッジ上の前方点と前記後方エッジ上の後方点の間の前記回転方向を画定する円弧区画に沿って測定された切断距離を有し、前記切断距離は、１ミクロン〜５００ミクロンのＧｓについて１０００Ｇｓ以下であり、ここでＧｓは前記砥粒の前記平均グリットサイズである研磨物品。
4. 前記充填材材料の上面が、前記研磨体の高さの９５％以下の距離だけ、前記研磨体の上面から陥凹している、請求項１に記載の研磨物品。
5. 前記充填材材料の上面が、前記研磨体の高さの５０％以下の距離だけ、前記研磨体の上面から陥凹している、請求項１に記載の研磨物品。
6. 前記充填材材料の上面が、前記研磨体の高さの２０％以下の距離だけ、前記研磨体の上面から陥凹している、請求項１に記載の研磨物品。
7. 前記充填材材料が、前記複数のキャビティの各キャビティの体積の大部分を充填している、請求項１に記載の研磨物品。
8. 前記充填材材料が、無機材料、有機材料およびそれらの組合せからなる材料群から選択される材料を含む、請求項１に記載の研磨物品。
9. 前記充填材材料が有機材料を含む、請求項１に記載の研磨物品。
10. 前記充填材材料がエラストマを含む、請求項１に記載の研磨物品。

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