TW201702349A - 研磨物件及其形成方法 - Google Patents

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雷克哈那 尤帕海伊
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拉馬努金 維丹瑟恩
塔渥克 黃
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Abstract

本發明係關於一種研磨物件，其包含主體，所述主體具有包括無機材料之結合材料、結合材料內所含之研磨粒子；以及結合材料內所含之孔，以主體之總體積計，其定義至少90體積%且不超過97體積%之孔隙度。

Description

研磨物件及其形成方法
以下係關於研磨物件，且更特定言之，結合研磨物件。
在電子裝置之製造中，在分成個別晶片之前，具有多個電路之半導體晶圓(諸如IC及LSI)之背面經研磨機械研磨達到預定厚度。為了有效研磨半導體晶圓之背面，通常使用配備有粗糙研磨單元及修飾研磨單元之研磨機械。通常，用於進行粗糙研磨過程之物件為結合研磨劑主體或結合研磨石，其藉由將具有相對較大尺寸之鑽石研磨顆粒與玻璃化結合劑或金屬結合材料結合在一起而獲得。典型地使用具有鑽石研磨顆粒之樹脂結合研磨石進行修飾研磨操作，所述鑽石研磨顆粒含於樹脂結合劑中且中值粒徑為2微米或大於2微米。較小尺寸之鑽石通常無法用於樹脂結合物件中。
已揭示高孔隙度研磨石之想法，但熟習此項技術者認識到產生具有此類高孔隙之研磨石仍具有挑戰性且在形成具有超過90體積%之孔隙的研磨石方面似乎存在實踐限制。又，工業上仍需要能夠實現改良之研磨效能的經改良之研磨石材料。
根據一個態樣，研磨物件包含主體，其包含結合材料，所述結合材料包括無機材料，結合材料內所含之研磨粒子，以及結合材料內所含之孔，以主體之總體積計，其定義至少90體積%且不超過97體積%之孔隙度。
在另一態樣中，研磨物件包括主體，其包含結合材料，所述結合材料包括無機材料，結合材料內所含之研磨粒子，以及結合材料內所含之孔，以主體之總體積計，其定義至少90體積%且不超過97體積%之孔隙度，其中所述孔之平均孔徑小於100微米。
根據另一態樣，研磨物件包括主體，其包含結合材料，所述結合材料包括無機材料，結合材料內所含之研磨粒子，以及結合材料內所含之孔，以主體之總體積計，其定義至少90體積%且不超過97體積%之孔隙度，且其中所述孔定義至少為1之開閉比(open-to-closed ratio)。
在另一態樣中，研磨物件包括主體，其包含結合材料，所述結合材料包括無機材料，結合材料內所含之研磨粒子，以及結合材料內所含之孔，其定義至少70體積%且不超過97體積%之孔隙度、不超過100微米之平均孔徑以及不超過40之孔徑之第一標準差。
在另一態樣中，研磨物件包括主體，其包含結合材料，所述結合材料包括無機材料，結合材料內所含之研磨粒子，結合材料內所含之孔，以主體之總體積計，其定義至少70體積%且不超過97體積%之孔隙度，及擴展不超過30微米之孔徑範圍之第90個百分位範圍。
在另一態樣中，研磨物件包括主體，其包含結合材料，所述結合材料包括無機材料，結合材料內所含之孔，其平均孔徑小於100微米，及研磨粒子，其含量不超過主體之總體積之30體積%。
根據另一態樣，研磨物件包括主體，其包含結合材料，所述結合材料包括無機材料，其包含二氧化矽及多種過渡金屬元素，至少70體積%之孔隙度(以主體之總體積計)，以及結合材料內所含之孔，其平均孔徑小於100微米。
200‧‧‧研磨劑主體
201‧‧‧結合材料
203‧‧‧孔
205‧‧‧結合橋
501‧‧‧線
502‧‧‧線
503‧‧‧線
504‧‧‧線
505‧‧‧線與線之間的距離
506‧‧‧範圍
510‧‧‧線
601‧‧‧曲線
602‧‧‧曲線
701‧‧‧線
702‧‧‧線
703‧‧‧線
900‧‧‧半導體晶圓
910‧‧‧半導體晶圓背側
920‧‧‧研磨帶
1000‧‧‧研磨裝置
1010‧‧‧紡錘體
1020‧‧‧預成型體
1030‧‧‧預成型體之研磨區段
1040‧‧‧夾盤
1100‧‧‧半導體晶圓
1110‧‧‧半導體晶圓背側
1115‧‧‧凸塊
1120‧‧‧研磨帶
1200‧‧‧研磨裝置
1210‧‧‧紡錘體
1220‧‧‧預成型體
1230‧‧‧研磨區段
藉由參考隨附圖式，可更好地理解本發明，且可使其眾多特徵及優勢對熟習此項技術者顯而易見。
圖1包含流程圖，其說明形成根據實施例之經結合之研磨物件之方法。
圖2A包含根據實施例之經結合之研磨物件之一部分的掃描電子顯微鏡(SEM)影像。
圖2B包含根據實施例之經結合之研磨物件之一部分的SEM影像。
圖2C包含根據實施例之經結合之研磨物件之一部分的SEM影像。
圖3包含習知經結合之研磨物件之一部分的SEM影像。
圖4A及4B包含習知經結合之研磨物件之一部分的SEM影像。
圖5包含一般化孔徑分佈曲線之影像。
圖6包含兩個樣品之累計輪磨損與研磨次數之關係曲線。
圖7包含根據實施例之經結合之研磨物件之一部分的橫 截面說明，其包含用於量測孔徑之線條且研究經結合之研磨物件之孔徑分佈。
圖8包含根據實施例之經結合之研磨物件之一部分的橫截面說明，其用於量測結合橋寬度且研究經結合之研磨物件之結合橋寬度分佈。
圖9包含在一側上具有用於引導電路之條帶的光滑半導體晶圓之說明。
圖10包含用於研磨之一側上具有用於引導電路之條帶的光滑半導體晶圓之研磨裝置之說明。
圖11包含在一側上具有用於引導電路之條帶的凸起半導體晶圓之說明。
圖12包含用於研磨在一側上具有用於引導電路之條帶的凸起半導體晶圓之研磨裝置的說明。
圖13包含在背磨操作中測試之四個樣品之輪磨損效能之曲線。
圖14包含在背磨操作中測試之兩個樣品之TTV效能之曲線。
圖15包含在背磨操作中測試之三個樣品之輪磨損效能之曲線。
在不同圖式中使用相同參考符號指示類似或相同實施例。
以下包含適用於材料移除應用中之經結合之研磨物件。本文中實施例之經結合之研磨物件可尤其適於研磨用於製造敏感性電子材料(諸如晶圓或基板)之材料，其可包含單晶或多晶材料，諸如藍寶石、矽及其類似物。在特定 情況下，研磨物件可呈用於半導電晶圓材料之背磨操作之研磨石中所使用之經結合之研磨劑部分之形式。
圖1包含流程圖，其說明形成根據實施例之經結合之研磨物件之方法。如所說明，所述方法可在步驟101處藉由形成混合物來開始，所述混合物可包含結合材料及研磨粒子。根據實施例，結合材料可由無機材料且更特定言之，玻璃材料形成，所述玻璃材料可在適合的熱處理後形成玻璃相。在某些實施例中，結合材料可包含氧化物且更特定言之，氧化物化合物之組合。某些適合的結合材料可為基於二氧化矽之材料，其中大部分材料可由二氧化矽(SiO2)形成。
形成混合物可包含提供除結合材料及研磨粒子以外的其他材料。舉例而言，可向混合物中添加其他添加劑，諸如發泡劑、黏結劑、研磨劑及其類似物。在某些實例中，混合物可包含少量黏結劑，其可包含有機材料，諸如聚乙二醇(PEG)。此類黏結劑可有助於混合物形成生坯。此外，可添加少量其他材料，包含例如發泡劑，諸如矽酸鈉(Na2SiO3)，或助磨劑，諸如氧化鈰(CeO2)。
形成混合物可包含混合過程，使得混合物之組分均勻分散在彼此內。舉例而言，在一個實施例中，混合物可為濕混合物或乾混合物。一種適用於確保混合物中材料之均勻分散的方法可包含篩濾。
混合物之研磨粒子可包含一或多種類型之研磨粒子。舉例而言，研磨粒子可包含選自氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、鑽石、天然存在之礦石、合成材料或其組合之群的材料。適合的超磨材料可包含立方氮化硼(cBN)、鑽 石及其組合。在特定實施例中，研磨粒子可實質上由鑽石組成。鑽石可為天然或合成的。經結合之研磨劑主體可實質上不含碳化矽。此外，研磨粒子可與其他填充劑(諸如成孔劑)及結合材料內之其他粒狀材料不同。在一個特定實施例中，研磨粒子可具有石墨化表面。舉例而言，研磨粒子可包含鑽石，其中至少一部分鑽石表面石墨化。
在一個實施例中，研磨粒子之莫氏硬度(Mohs hardness)可為至少6，諸如至少7、至少8或甚至至少9。舉例而言，研磨粒子在莫氏硬度可在至少6與不超過10或至少8與不超過10之間的範圍內。在另一實施例中，研磨粒子之密度可為至少95%理論密度，諸如至少96%、至少97%或甚至至少98%理論密度。
在某些實施例中，研磨粒子可具有可有助於研磨物件之經改良之效能的特定平均粒度。舉例而言，研磨粒子之平均粒度可為至少0.01微米，諸如至少0.05微米，或至少0.08微米，或至少0.1微米，或至少0.2微米，或至少0.3微米，或至少0.4微米，或至少0.5微米，或至少0.6微米，或至少0.8微米，或至少1微米，或至少1.5微米，或至少2微米，或至少4微米，或至少6微米，或至少8微米，或至少10微米，或至少15微米，或甚至至少20微米。又，在至少一個非限制性實施例中，研磨粒子之平均粒度可不超過約200微米，諸如不超過約100微米，不超過約80微米，不超過約60微米，諸如不超過約40微米，不超過約20微米，或不超過10微米，或不超過5微米，或甚至不超過2微米。應瞭解，平均粒度可在以上提供之任何最小值與最大值之間的範圍 內。本文中對平均粒度之參考亦可參考第一類型之研磨粒子之中值粒徑。應理解，本文中對任何特徵之平均值之參考亦可參考特徵之平均值。本文中任何粒子之平均粒度可藉由雷射繞射(例如使用Horiba LA-950)或盤式離心機量測。
在一個實施例中，混合物可包含一種以上類型之研磨粒子，包含具有第一中值粒徑之第一類型之研磨粒子及具有第二中值粒徑之第二類型之研磨粒子。第一及第二類型之研磨粒子可包含超磨材料，其彼此相比可相同或不同。值得注意的是，第一中值粒徑可與第二中值粒徑不同，且在某些實例中，第一中值粒徑可大於第二中值粒徑。在至少一個實施例中，至少一部分，諸如至少大部分或甚至全部第二類型之研磨粒子可在形成過程期間耗盡且促進主體內孔之形成。又，在至少一個實施例中，僅少數研磨粒子，諸如第二類型之研磨粒子在形成過程期間耗盡，以形成主體內孔隙度之一部分。
在某些實例中，大部分第二類型之研磨粒子、第二類型之超磨材料可具有第二中值粒徑，其可不超過約1微米。又，在其他實例中，第二中值粒徑可較小，諸如不超過約0.9微米、不超過約0.8微米、不超過約0.7微米或甚至不超過約0.5。又，在一個非限制性實施例中，第二中值粒徑可為至少約0.01微米，諸如至少約0.05微米、至少約0.08微米、至少約0.01微米或甚至至少約0.2微米。應瞭解，第二中值粒徑可在上文提供之任何最小值或最大值之間的範圍內。
對於某些研磨物件，第一類型之研磨粒子及第二 類型之研磨粒子可具有相同組成。舉例而言，第一類型之研磨粒子可基本上由鑽石組成且第二類型之研磨粒子可實質上由鑽石組成。又，在至少一個非限制性實施例中，第二類型之研磨粒子可具有與第一類型之研磨粒子不同的組成。
混合物可包含各種量之第一類型之研磨粒子材料及第二類型之研磨粒子。舉例而言，在某些實例中，所形成之混合物可含有與第二類型之研磨粒子相比更大含量之第一類型之研磨粒子。根據一個實施例，混合物可含有比第二類型之研磨粒子大至少約1.5倍含量(重量%)之第一類型之研磨粒子。在另一實例中，混合物可包含比第二類型之研磨粒子大至少約1.8倍，諸如大至少約2倍、大至少約2.5倍、大至少約3倍含量(重量%)之第一類型之研磨粒子。
或者，混合物可含有與第一類型之研磨粒子相比更大含量之第二類型之研磨粒子。舉例而言，所形成之混合物可包含比第一類型之研磨粒子大至少約1.5倍含量(重量%)之第二類型之研磨粒子。在另一實例中，混合物可包含比第一類型之研磨粒子大至少約1.8倍，諸如大至少約2倍、大至少約2.5倍、大至少約3倍含量(重量%)之第二類型之研磨粒子。
在步驟101形成混合物之後，方法可在步驟103藉由自混合物形成生坯來繼續。應瞭解，對生坯之參考包含未最終形成之主體且可經歷其他加工，諸如經歷燒製過程，諸如高溫素爆(bisque firing)或燒結過程以使材料緻密。根據一個實施例，一種適合的形成生坯之過程可包含加壓操作。某些適合的加壓操作可包含冷加壓操作且更特定言之， 冷均衡加壓操作。根據一個實施例，冷加壓操作可在約室溫下進行，同時施加壓力以使混合物在約0.25噸/平方吋(3.44MPa)與約10噸/平方吋(137.90MPa)之範圍內。
在步驟103形成生坯之後，方法可在步驟105藉由使至少一部分超磨材料轉化成氣相材料來繼續。根據實施例，使至少一部分超磨材料轉化成氣相材料之方法可包含燒製過程。燒製可包含將生坯加熱至特定燒製溫度且保持生坯處於所述燒製溫度以促進至少一部分超磨材料轉化成氣相材料。在一個實施例中，燒製溫度可為至少約200℃。在其他實施例中，燒製溫度可更高，諸如至少約300℃、至少約400℃或甚至至少約500℃。又，在一個非限制性實施例中，燒製溫度可不超過約1000℃，諸如不超過約900℃、不超過約、不超過約850℃或甚至不超過約800℃。應瞭解，燒製溫度可在上文提供之任何最小溫度或最大溫度之間的範圍內。
此外，燒製過程可在燒製溫度下進行特定持續時間。舉例而言，適合的持續時間可包含不超過約10小時之時間，諸如不超過約8小時、不超過約6小時或甚至不超過約5小時。又，可進行燒製過程使得在燒製溫度下之持續時間可為至少約10分鐘，諸如至少約30分鐘、至少約1小時或甚至至少約2小時。應瞭解，在燒製溫度下之持續時間可在上文提供之任何最小時間或最大時間之間的範圍內。在至少一個實施例中，預期保持時間可短至零分鐘，使得實質上不保持在既定燒製溫度下。在一個實施例中，可控制自室溫至低於最高燒製溫度之第一溫度的升溫速率以促進有機物之揮發。進一步加熱超過第一溫度達到最高燒製溫度可利用較高 升溫速率。可控制或不控制自最高燒製溫度之冷卻。
此外，使至少一部分研磨粒子且尤其包含超磨材料之研磨粒子轉化成氣相材料之方法可包含在特定氛圍中處理生坯，特定言之熱處理生坯。舉例而言，生坯可在氧化氛圍中經歷燒製。在更特定情況下，氧化氛圍可為富氧氛圍。根據一個實施例，以燒製期間腔室之總體積計，富氧氛圍可含有至少30體積%氧。應瞭解，氛圍可為環境氛圍。
在特定實施例中，結合材料可具有特定軟化點溫度，其可定義為結合材料具有約6-9 log10(η，Pa．s)之間的黏度之溫度，如經由熱機械分析(TMA)量測。玻璃轉移溫度可不超過約560℃。在其他實例中，結合材料之軟化點溫度可不超過約550℃，諸如不超過約540℃，或甚至不超過約530℃。又，在一個非限制性實施例中，結合材料之軟化點溫度可受限，諸如其可為至少約200℃或甚至至少約250℃。應瞭解，玻璃轉移溫度可在上文提供之任何最小時間或最大時間之間的範圍內。
在使至少一部分研磨粒子轉化成氣相材料之過程期間，可在相對於軟化點溫度之特定溫度下進行熱處理過程。舉例而言，可進行轉化使得燒製溫度可大於結合材料之軟化點溫度。在某些實例中，可以特定方式設定燒製溫度與軟化點溫度之間的差異，使得燒製溫度與軟化點溫度之間的差異可不超過230℃。根據本文中實施例之另一種方法，結合之燒製溫度與軟化點溫度之間的差異可不超過約220℃、不超過約200℃、不超過約195℃、不超過約190℃或甚至不超過約185℃。又，在一個非限制性實施例中，結合之燒製溫度與 軟化點溫度之間的差異可為至少約10℃，諸如至少約20℃、至少約50℃、至少約100℃、至少約120℃或甚至至少約130℃。應瞭解，燒製溫度與軟化點溫度之間的差異可在上文提供之任何最小溫度與最大溫度之間的範圍之間。
在一個實施例中，使至少一部分超磨材料轉化成氣相材料之方法可包含使一部分鑽石材料轉化成非鑽石碳相材料。非鑽石碳相材料之適合的實例可包含石墨。
在特定實例中，轉化方法可包含藉由使一部分超磨材料變成氣相材料來降低生坯內包括超磨材料之研磨粒子之體積百分比。在更特定實例中，可使鑽石材料氧化，由此形成包括氧、碳及其組合之氣相材料。舉例而言，可使鑽石氧化以產生二氧化碳、一氧化碳及其組合之氣相材料。
在特定實例中，使至少一部分超磨材料轉化成氣相材料之方法可包含捕獲過程，其中可在生坯之結合材料內捕獲由超磨超磨產生的氣相材料之一部分。生坯內捕獲之氣相材料可形成主體內之孔。值得注意的是，在特定實施例中，轉化過程且更特定言之，捕獲氣相材料之過程可藉由在至少一部分結合材料呈流體狀態時引導轉化過程來促進。在至少一部分結合材料呈流體(例如液體或低黏度)狀態時引導轉化過程可促進在結合材料之流體部分內以氣泡形式捕捉氣相材料，由此促進經結合之研磨劑主體內孔隙度之形成。由此，可在適合的溫度下進行燒製過程以使至少一部分結合材料轉化成液態，同時使一部分超磨材料轉化成氣相材料。
轉化過程可包含轉化一部分第二類型之研磨粒子，諸如超磨材料。在特定實例中，其中研磨粒子包括第一 類型之研磨粒子及第二類型之研磨粒子，與第一類型之研磨粒子相比，可優先氧化第二類型之研磨粒子。亦即舉例而言，可在第一類型之研磨粒子之前優先氧化具有小於第一中值粒徑之第二中值粒徑之第二類型之研磨粒子。因此，在處理期間，與第一類型之研磨粒子相比，可將更大含量之第二類型之研磨粒子轉化成氣相材料。
在完成轉化過程之後，可使主體自燒製溫度冷卻以促進最終形成之經結合之研磨劑主體之形成。應瞭解，可進行其他機械加工操作。舉例而言，實際上，可根據本文中之實施例形成大型毛坯經結合之研磨劑材料，其可呈磚塊或圓盤形式。可進一步處理毛坯，諸如經由切割過程以獲取具有適合的尺寸之經結合之研磨劑主體。
根據實施例，經結合之研磨劑主體可具有大量孔隙度。舉例而言，以經結合之研磨劑主體之總體積計，經結合之研磨劑主體可具有至少70體積%，包含固體材料之體積及孔隙體積，如藉由阿基米德方法(Archimedes process)所量測。又在其他實施例中，孔隙度之量可超過諸如至少73體積%，或至少75體積%，或至少77體積%，或至少80體積%，或至少83體積%，或至少86體積%，或至少88體積%，或至少89體積%，或至少90體積%，或至少91體積%，或至少92體積%，或至少93體積%，或至少94體積%，或至少91體積%。又，在一個非限制性實施例中，以經結合之研磨劑主體之總體積計，孔隙度之量可不超過97體積%，諸如不超過96體積%，或不超過95體積%，或不超過94體積%，或不超過93體積%，或不超過92體積%。應瞭解，經結合之研磨劑 主體內孔隙度之量可在包含上文提供之任何最小值與最大值之範圍內，包含例如在包含至少70體積%且不超過97體積%或至少85體積%且不超過97體積%或至少90體積%且不超過97體積%之範圍內。
此外，研磨物件之主體可具有可有助於研磨物件之經改良之效能的特定尺寸及孔分佈。舉例而言，主體可包含孔，其平均孔徑小於100微米，諸如小於95微米，或小於90微米，或小於85微米，或小於80微米，或小於75微米，或小於65微米，或小於60微米，或小於50微米，或小於45微米，或小於40微米，或小於35微米。在至少一個實施例中，平均孔徑可為至少1微米，或至少5微米，或至少10微米，或至少15微米，或至少20微米，或至少25微米。應瞭解，經結合之研磨劑主體內的平均孔徑可在包含上文提供之任何最小值及最大值的範圍內。
孔隙度可使用隨機選擇之掃描電子顯微鏡(SEM)顯微照片，使用截線量測方法量測，且代表研磨物件，諸如圖7中說明。以適合的方式製備樣品以供使用SEM觀測。在100X之放大率或其他適合之放大率下以反向散射模式觀測樣品，以確保孔徑之精確量測。在隨機位置跨越影像描繪第一水平線且與至少10個相鄰孔相交，如由圖7之線701所說明。使用適合的影像分析軟體(例如ImageJ)，沿相交線量測每個孔之尺寸。舉例而言，以沿跨越第一孔之線之距離形式量測第一孔之長度，其中結合橋與線701之交點定義起始及停止點且因此，定義線之長度及第一孔之長度。對與線相交之各孔重複量測。在量測所有沿線701之孔之後，在影 像上在垂直方向上距第一條線701至少300微米處，在隨機位置水平描繪第二條線702。量測與線702相交之各孔之長度。沿線703第三次重複所述過程。在一個樣品中量測至少總共30個孔。接著，使用孔長度資訊計算定量經結合之研磨物件之孔徑分佈，其可用於推導平均孔徑(亦即平均孔長度)、孔徑之第一標準差、孔徑之第90個百分點範圍及其類似物。
根據一個實施例，孔隙度可定義特定標準差，且具有此類標準差之此類孔隙度可尤其適用於研磨物件。舉例而言，主體之孔隙度可定義不超過100微米之孔徑之第一標準差。參考圖5，提供一般化孔徑分佈曲線，其為頻率之函數之曲線孔徑。熟習此項技術者將理解，本文中對第一標準差之參考指根據標準統計操作之常見標準差計算。在圖5之一般化曲線中，孔徑之標準差由線502與503之間的距離505表示，所述線502與503位於表示分佈之平均孔徑之線510之相對側上。在一個實施例中，主體之孔尺寸之第一標準差可不超過95微米，或不超過90微米，或不超過85微米，或不超過80微米，或不超過78微米，或不超過75微米，或不超過70微米，或不超過60微米，或不超過50微米，或不超過40微米，或不超過38微米，或不超過36微米，或不超過34微米，或不超過32微米，或不超過30微米，或不超過28微米，或不超過26微米，或不超過24微米，或不超過22微米，或不超過20微米，或不超過18微米，或不超過16微米。又，在至少一個非限制性實施例中，孔隙度可定義孔尺寸之第一標準差為至少1微米，或至少2微米，或至少5微米， 或至少10微米。應瞭解，孔徑之第一標準差可在包含上文提及之任何最小值及最大值的範圍內。
在另一實施例中，主體可包含特定類型之孔隙度，其可由第90個百分點範圍定義。再次參考圖5，主體內孔之第90個百分點範圍包含平均值周圍的孔徑範圍且排除孔尺寸分佈中孔徑之最低5%及孔徑分佈中孔徑之最高5%。舉例而言，如在圖5中說明，孔之第90個百分點範圍由在範圍506內之線501與線504之間的孔表示，其中線501表示孔徑值之最低5%中之孔徑且線504表示分佈中孔徑值之最高5%。根據一個實施例，主體可具有擴展不超過100微米之孔徑範圍之第90個百分點範圍，諸如不超過90微米，或不超過80微米，或不超過70微米，或不超過60微米，或不超過50微米，或不超過40微米，或不超過38微米，或不超過36微米，或不超過34微米，或不超過32微米，或不超過30微米，或不超過28微米，或不超過26微米，或不超過24微米，或不超過22微米，或不超過20微米，或不超過18微米，或不超過16微米，或不超過14微米，或甚至不超過12微米。在另一實施例中，主體可至少1微米之第90個百分點範圍，諸如至少2微米，或至少3微米，或至少4微米，或至少5微米，或至少6微米，或至少7微米，或至少8微米，或甚至至少10微米。應瞭解，第90個百分點範圍可具有在包含上文提及之任何最小值及最大值之範圍內的值，包含例如在包含至少1微米且不超過30微米或至少1微米且不超過20微米之範圍內。
此外，主體之孔可具有至少為1之特定開閉比， 其中開閉比係基於主體內開口孔隙率(Po)之體積百分比及主體內封閉孔隙度(Pc)之體積百分比根據式(Po/Pc)×100%計算。在至少一個實施例中，開閉比可為至少1.05，諸如至少1.1，或至少1.15，或至少1.2，或至少1.25，或至少1.3，或至少1.35，或至少1.4。在某些非限制性實施例中，開閉比可不超過30，諸如不超過25，或不超過20，或不超過15，或不超過10，或不超過8，或不超過5，或不超過3，或不超過2。應瞭解，開閉比可具有在包含上文提及之任何最小值及最大值之範圍內的值，包含例如在包含至少1且不超過30或至少1微米且不超過10之範圍內。此類高孔隙度值之組合與特定開閉比之值之組合為重要的且可有助於研磨物件之經改良之效能。
在一個實施例中，經結合之研磨劑主體可具有一般高斯孔徑分佈(Gaussian pore size distribution)，如由平均孔徑與出現頻率之關係曲線所定義。在另一實施例中，主體可具有非高斯孔徑分佈，使得平均孔徑與出現頻率之關係曲線表示非高斯曲線，諸如多重模式孔徑分佈。
此外，經結合之研磨劑主體可具有特定含量之研磨粒子。舉例而言，以經結合之研磨劑主體之固體部分(亦即研磨粒子及結合劑，但非孔隙度)之總體積計，經結合之研磨劑主體可含有至少5體積%研磨粒子。在其他實例中，以主體之固體部分之總體積計，經結合之研磨劑主體內研磨粒子之量可更大，諸如至少10體積%，或至少14體積%，或至少16體積%，或至少18體積%，或至少20體積%，或至少22體積%，或至少24體積%，或至少26體積%，或至少28 體積%，或至少30體積%。又，在至少一個非限制性實施例中，以經結合之研磨劑主體之固體部分之總體積計，經結合之研磨劑主體之固體部分內研磨粒子之總量可不超過50體積%，諸如約不超過45體積%，或不超過40體積%，或不超過35體積%，或不超過30體積%，或不超過28體積%，或不超過26體積%，或不超過24體積%，或不超過22體積%，或不超過20體積%，或不超過18體積%。應瞭解，經結合之研磨劑主體內研磨粒子之總量可在包含上文提供之任何最小百分比及最大百分比之範圍內。
此外，根據本文中之實施例，經結合之研磨劑主體可含有特定量之結合材料，其可有助於研磨物件之經改良之效能。舉例而言，以經結合之研磨劑主體之固體部分之總體積計，主體可含有至少40體積%結合材料。在其他實例中，經結合之研磨劑主體可含有較高含量之結合材料，諸如至少50體積%，諸如至少60體積%，至少約70體積%，至少約75體積%，或甚至至少約80體積%。又，根據一個非限制性實施例，經結合之研磨劑主體之固體部分內結合材料之量可不超過99體積%，諸如不超過97體積%，諸如不超過95體積%，或不超過約93體積%，或甚至不超過約90體積%。應瞭解，經結合之研磨劑主體之固體部分內結合材料之量可在包含上文提供之任何最小百分比及最大百分比之範圍內。
經結合之研磨劑主體可含有某一含量之填充材料。某些適合的填充劑可包含具有諸如鈉、鈰及其組合之元素的化合物。在特定實施例中，以經結合之研磨劑主體中固體組分之總體積(排除孔隙度之體積)計，經結合之研磨劑 主體可具有至少約0.4體積%之氧化鈰(CeO2)含量。在其他實施例中，氧化鈰之含量可更大，使得其為至少約0.8體積%或甚至至少約1體積%。又，根據一個非限制性實施例，主體內氧化鈰之含量可受限制，使得其可不超過約6體積%或不超過4體積%。應瞭解，主體內氧化鈰之量可在上文提及之任何最小百分比及最大百分比內的範圍內。在至少一個實施例中，主體可基本上不含氧化鈰。
經結合之研磨劑主體可進一步含有特定含量之矽酸鈉(Na2SiO3)。舉例而言，以經結合之研磨劑主體之固體組分之總體積計，經結合之研磨劑主體可含有至少約1體積%矽酸鈉。在另一實施例中，經結合之研磨劑主體內矽酸鈉之量可較大，諸如至少約2體積%、至少約3體積%、至少約4體積%，或甚至至少約5體積%。又，在特定非限制性實施例中，經結合之研磨劑主體內矽酸鈉之量可不超過約12體積%，諸如不超過10體積%，或甚至不超過9體積%。應瞭解，經結合之研磨劑主體可含有在上文提及之任何最小百分比與最大百分比之間的範圍內的矽酸鈉含量。在至少一個實施例中，主體可基本上不含矽酸鈉。
此外，在特定實例中，可形成經結合之研磨劑主體，使得其含有有限量之游離金屬元素。舉例而言，以主體之總重量計，底部研磨劑主體可含有不超過約1重量%游離金屬元素。在其他實例中，游離金屬元素之含量可較少，諸如不超過約0.5重量%，不超過約0.1重量%或甚至不超過約0.05重量%。在特定實例中，經結合之研磨劑主體可基本上不含游離金屬元素。此類組合物可有助於在敏感性電子組件之研磨 中使用經結合之研磨劑主體。本文中對基本上不含一種材料之組合物的參考係對包含不超過0.05重量%所述材料之組合物的參考。
根據一個實施例，結合材料可具有可有助於根據本文中所描述之方法之經結合之研磨劑主體之形成的特定組合物。舉例而言，結合材料可為玻璃相材料、多晶材料、單晶材料或其組合。在更特定實例中，結合材料可包含氧化物化合物。此外，在至少一個實施例中，結合材料可基本上不含金屬材料或有機材料，諸如樹脂。
更特定言之，結合材料可包含某一含量之二氧化矽，其可有助於經結合之研磨劑之經改良的形成及效能。舉例而言，以結合材料之總重量計，結合材料可包含至少40重量%之量的二氧化矽(SiO2)，諸如至少45重量%，或至少50重量%，或至少52重量%，或至少54重量%，或至少56重量%，或至少58重量%，或至少60重量%。又，在另一個非限制性實施例中，以結合材料之總重量計，結合材料可包含不超過80重量%，諸如不超過75重量%，或不超過70重量%，或不超過68重量%，或不超過66重量%，或不超過64重量%，或不超過62重量%。應瞭解，結合材料內二氧化矽之含量可在上文提及之任何最小百分比與最大百分比之間的範圍內。此外，本文中對結合材料內任何材料或化合物之參考係對用於形成結合劑之混合物中材料或化合物之含量及/或經結合之研磨劑主體之最終形成之結合材料中材料或化合物之含量的參考。
此外，結合材料可含有特定含量之氧化鋁 (Al2O3)，其可有助於經結合之研磨劑主體之經改良的形成及效能。舉例而言，以結合材料之總重量計，結合材料可含有至少0.2重量%氧化鋁，諸如至少0.4重量%，或至少0.6重量%，或至少0.8重量%，或甚至至少1重量%。在一個非限制性實施例中，以結合材料之總重量計，氧化鋁之量可不超過10重量%，諸如不超過8重量%，或不超過6重量%，或不超過5重量%，或不超過4重量%，或不超過3重量%，或不超過2重量%。應瞭解，結合材料內氧化鋁之量可在包含上文提及之任何最小百分比及最大百分比之範圍內。
此外，結合材料可包含特定含量之三氧化二硼(B2O3)，其可有助於經結合之研磨劑主體之經改良的形成及效能。舉例而言，在一個實施例中，以結合材料之總重量計，結合材料可包含至少2重量%三氧化二硼，諸如至少4重量%，或至少6重量%，或至少8重量%，或至少10重量%，或至少12重量%。又，在一個非限制性實施例中，以結合材料之總重量計，結合材料內三氧化二硼之量可不超過25重量%，諸如不超過18重量%，或不超過16重量%，或不超過15重量%，或甚至不超過14重量%。應瞭解，結合材料可含有在包含上文提及之任何最小百分比及最大百分比之範圍內的三氧化二硼含量。
根據一個實施例，結合材料可包含至少一種含有鹼金屬之氧化物化合物，其可有助於研磨物件之經改良的形成及/或效能。一些適合的含有鹼金屬之氧化物化合物可包含氧化鉀、氧化鈉、氧化鋰、氧化銣、氧化銫或其組合。
在一個實例中，以結合材料之總重量計，結合材 料可包含至少2重量%之至少一種含有鹼金屬之氧化物化合物(亦即一或多種)之總含量，諸如至少4重量%，或至少6重量%，或至少8重量%，或至少10重量%，或甚至至少12重量%。又，在一個非限制性實施例中，以結合材料之總重量計，結合材料內至少一種含有鹼金屬之氧化物化合物之總含量可不超過25重量%，諸如不超過18重量%，或不超過16重量%，或不超過15重量%，或不超過14重量%，或不超過12重量%。應瞭解，結合材料可含有在包含上文提及之任何最小百分比及最大百分比之範圍內的至少一種含有鹼金屬之氧化物化合物含量。
此外，應瞭解，結合材料可包含超過一種含有鹼金屬之氧化物化合物。舉例而言，在至少一個實施例中，結合材料可包含氧化鉀、氧化鈉及氧化鋰。在某些實例中，結合材料中氧化鉀之含量可大於氧化鋰之含量。在某些其他實例中，結合材料中氧化鈉之含量可大於氧化鋰之含量。在其他實施例中，結合材料中氧化鈉之含量可大於氧化鉀之含量。
根據一個實施例，所形成之結合材料可具有特定含量之氧化鉀(K2O)，其可有助於研磨物件之形成及/或效能。舉例而言，以結合材料之總重量計，結合材料可包含至少0.5重量%氧化鉀，諸如至少0.8重量%，或至少1重量%，或至少1.5重量%，或至少2重量%，或至少3重量%，或甚至至少4重量%。又，在一個非限制性實施例中，以結合材料之總重量計，結合材料可包含不超過10重量%之氧化鉀之總含量，諸如不超過8重量%，或不超過6重量%，或甚至不超過5重量%。應瞭解，結合材料內氧化鉀之量可在包含上文提 及之任何最小百分比及最大百分比之範圍內。
在另一態樣中，所形成之結合材料可具有特定含量之氧化鈉(Na2O)，其可有助於研磨物件之形成及/或效能。舉例而言，以結合材料之總重量計，結合材料可包含至少0.5重量%之氧化鈉總含量，諸如至少0.8重量%，或至少1重量%，或至少1.5重量%，或至少2重量%，或至少3重量%，或至少4重量%，或至少5重量%，或至少6重量%，或至少7重量%，或至少8重量%，或甚至至少9重量%。在另一非限制性實施例中，以結合材料之總重量計，結合材料可具有不超過20重量%之氧化鈉之總含量，諸如不超過18重量%，或不超過16重量%，或不超過14重量%，或不超過12重量%，或不超過10重量%。應瞭解，結合材料內氧化鈉之量可在包含上文提及之任何最小百分比及最大百分比之範圍內。
根據另一個實施例，所形成之結合材料可具有特定含量之氧化鋰(Li2O)，其可有助於研磨物件之形成及/或效能。舉例而言，以結合材料之總重量計，結合材料可包含至少0.2重量%之氧化鋰之總含量，諸如至少0.3重量%，或至少0.4重量%，或甚至至少0.5重量%。在一個非限制性實施例中，以結合材料之總重量計，結合材料可包含不超過8重量%之氧化鋰之總含量，諸如不超過6重量%，或不超過4重量%，或不超過2重量%，或不超過1.5重量%，或甚至不超過1重量%。應瞭解，結合材料內氧化鋰之量可在包含上文提及之任何最小百分比及最大百分比之範圍內。
在一個實例中，以結合材料之總重量計，結合材料可包含至少0.05重量%之至少一種含有鹼土金屬之氧化物 化合物(例如CaO、MgO、BaO等中之一或多者)之總含量，諸如至少0.06重量%，或至少0.08重量%，或至少0.1重量%，或至少0.12重量%，或甚至至少0.15重量%。又，在一個非限制性實施例中，以結合材料之總重量計，結合材料內至少一種含有鹼土金屬之氧化物化合物之總含量可不超過5重量%，諸如不超過2重量%，或不超過1.5重量%，或不超過1.2重量%，或不超過1.1重量%，或不超過1重量%。應瞭解，結合材料可含有在包含上文提及之任何最小百分比及最大百分比之範圍內的至少一種含有鹼土金屬之氧化物化合物含量。
在至少一個實施例中，結合材料可包含氧化鈣、氧化鎂及氧化鋇。在某些實例中，結合材料中氧化鈣之含量可大於氧化鋇之含量。在某些其他實例中，結合材料中氧化鈣之含量可大於氧化鎂之含量。在其他實施例中，結合材料中氧化鎂之含量可大於氧化鋇之含量。
在某些實施例中，結合材料可含有特定量之氧化鈣(CaO)。舉例而言，以結合材料之總重量計，結合材料可含有不超過約2重量%氧化鈣，諸如以結合材料中之總莫耳含量計，不超過約1.6重量%，不超過1.3重量%，或甚至不超過約1重量%氧化鈣。在至少一個非限制性實施例中，結合材料內氧化鈣之量可為至少0.05重量%或甚至0.08重量%。應瞭解，結合材料內氧化鈣之量可在包含上文提及之任何最小百分比及最大百分比之範圍內。
結合材料可包含特定含量之氧化鋇(BaO)。舉例而言，以結合材料之總重量計，所形成之結合材料可具有 至少約0.01重量%，諸如至少約0.02重量%，或甚至至少0.03重量%氧化鋇。然而，在一個非限制性實施例中，氧化鋇之量可不超過0.2重量%或甚至不超過約0.1重量%。應瞭解，結合材料可含有在包含上文提及之任何最小百分比及最大百分比之範圍內的氧化鋇的量。
結合材料可包含特定含量之氧化鎂(MgO)。舉例而言，以結合材料之總重量計，所形成之結合材料可具有至少約0.01重量%，諸如至少約0.02重量%，或甚至至少0.03重量%氧化鎂。然而，在一個非限制性實施例中，氧化鎂之量可不超過0.2重量%或甚至不超過約0.1重量%。應瞭解，結合材料可含有在包含上文提及之任何最小百分比及最大百分比之範圍內的氧化鎂的量。
根據另一實施例，結合材料可包含特定含量之一或多種含有過渡金屬元素之氧化物化合物，其可有助於研磨物件之經改良的形成及/或效能。值得注意的是，不希望受特定理論約束，認為含有過渡金屬元素之氧化物化合物之某些含量及組合可有助於具有如本文中所揭示之特定微觀結構特徵之如本文中實施例之研磨物件之形成。在至少一個實施例中，結合材料包含至少兩種含有過渡金屬元素之氧化物化合物。在另一實施例中，結合材料可包含至少三種含有過渡金屬元素之氧化物化合物。
在一個實施例中，結合材料可包含氧化鈷、氧化銅、氧化錳及氧化鎳。在至少一個實例中，結合材料中氧化鈷之含量可大於氧化銅之含量。根據另一個實施例，結合材料中氧化鈷之含量可大於氧化鎳之含量。在另一態樣中，結 合材料中氧化鎳之含量可大於氧化銅之含量。在至少一個實施例中，結合材料中氧化錳之含量可大於氧化銅之含量。又，根據另一個實施例，結合材料中氧化錳之含量可大於氧化鈷之含量。在其他實施例中，結合材料中氧化錳之含量可大於氧化鎳之含量。
在一個態樣中，所形成之結合材料可具有特定含量之氧化鈷，其可有助於研磨物件之形成及/或效能。舉例而言，以結合材料之總重量計，結合材料可包含至少0.2重量%之氧化鈷之總含量，諸如至少0.4重量%，或至少0.6重量%，或至少0.8重量%，或至少1重量%，或至少1.2重量%，或甚至至少1.4重量%。在一個非限制性實施例中，以結合材料之總重量計，結合材料可包含不超過10重量%之氧化鈷之總含量，諸如不超過8重量%，或不超過6重量%，或不超過5重量%，或不超過4重量%，或不超過3重量%，或甚至不超過2重量%。應瞭解，結合材料內氧化鈷之量可在包含上文提及之任何最小百分比及最大百分比之範圍內。
在另一態樣中，所形成之結合材料可具有特定含量之氧化銅，其可有助於研磨物件之形成及/或效能。舉例而言，以結合材料之總重量計，結合材料可包含至少0.2重量%之氧化銅之總含量，諸如至少0.25重量%，或至少3重量%，或至少0.35重量%，或至少0.4重量%，或至少0.45重量%，或至少5重量%，或至少0.55重量%，或甚至至少0.6重量%。在一個非限制性實施例中，以結合材料之總重量計，結合材料可包含不超過10重量%之氧化銅之總含量，諸如不超過7重量%，或不超過6重量%，或不超過5重量%，或不超過4 重量%，或不超過3重量%，或甚至不超過2重量%。應瞭解，結合材料內氧化銅之量可在包含上文提及之任何最小百分比及最大百分比之範圍內。
在另一態樣中，所形成之結合材料可具有特定含量之氧化錳，其可有助於研磨物件之形成及/或效能。舉例而言，以結合材料之總重量計，結合材料可包含至少0.5重量%之氧化錳之總含量，諸如至少1重量%，或至少2重量%，或至少3重量%，或至少3.5重量%，或甚至至少4重量%。在一個非限制性實施例中，以結合材料之總重量計，結合材料可包含不超過12重量%之氧化錳之總含量，諸如不超過10重量%，或不超過9重量%，或不超過8重量%，或不超過7重量%，或不超過6重量%，或不超過5重量%。應瞭解，結合材料內氧化錳之量可在包含上文提及之任何最小百分比及最大百分比之範圍內。
根據另一個實施例，所形成之結合材料可具有特定含量之氧化鎳，其可有助於研磨物件之形成及/或效能。舉例而言，以結合材料之總重量計，結合材料可包含至少0.2重量%之氧化鎳之總含量，諸如至少0.4重量%，或至少0.6重量%，或至少0.8重量%，或至少1重量%，或甚至至少1.2重量%。在一個非限制性實施例中，以結合材料之總重量計，結合材料可包含不超過10重量%之氧化鎳之總含量，諸如不超過8重量%，或不超過6重量%，或不超過5重量%，或不超過4重量%，或不超過3重量%，或甚至不超過2重量%。應瞭解，結合材料內氧化鎳之量可在包含上文提及之任何最小百分比及最大百分比之範圍內。
在至少一個實施例中，結合材料包括至少1之比率(Cs/Cm)，其中Cs表示結合材料中二氧化矽之含量(重量%)且Cm表示結合材料中含有過渡金屬元素之氧化物化合物之總含量。使用具有特定比率(Cs/Cm)之結合材料可有助於研磨物件之適當形成及/或效能。根據一個實施例，所述比率(Cs/Cm)為至少2，或至少3，或至少4，或至少5，或至少6，或至少7，或至少8。在另一個非限制性實施例中，所述比率(Cs/Cm)可不超過40，諸如不超過30，或不超過20，或不超過18，或不超過16，或不超過14，或不超過12，或甚至不超過10。應瞭解，所述比率(Cs/Cm)可在包含上文提及之任何最小值及最大值的範圍內。
結合材料可含有特定含量之氧化鋅(ZnO)。舉例而言，以結合材料之總重量計，結合材料內氧化鋅之含量可為至少0.05重量%。在另一實施例中，結合材料可含有至少約0.08重量%或甚至約0.01重量%。根據一個非限制性實例，結合材料內氧化鋅之量可不超過約5重量%或甚至不超過約1重量%。應瞭解，結合材料內氧化鋅之量可在上文提及之任何最小百分比與最大百分比之間的範圍內。
根據一個實施例，結合材料可基本上不含某些材料，此可有助於研磨物件之適當形成及/或效能。舉例而言，結合材料可基本上不含鐵、含鐵化合物(例如氧化鐵)、鉬、含鉬化合物(例如氧化鉬)、氧化鋯、含有氧化鋯之化合物、鍶、含有鍶之化合物及其類似物。
圖2A-2C包含根據實施例之經結合之研磨劑主體之SEM照片。舉例而言，如圖2A-2C中所說明，經結合之 研磨劑主體200可包含結合材料201及結合材料內所含之孔203。經結合之研磨劑主體之孔203可呈不規則形狀，且可無需為在其他習知經結合之研磨劑之情況下的實質上球形。孔203可具有一或多個沿其邊緣之線截面，如由結合橋205之等高線所定義。
在特定實例中，經結合之研磨劑主體200可具有特定小型且實質上均勻尺寸的結合橋205，其可有助於孔203相對於彼此緊密堆積，其亦可有助於研磨劑主體之經改良的效能。舉例而言，如圖2C中說明，結合橋205可具有不超過5微米之平均寬度，其為在實質上垂直於結合橋205之長度(Lbb)的方向上，跨越兩個孔之間的結合橋205之距離的量測值，如在兩個維度上所觀測。長度(Lbb)應理解為結合橋之最長維度，如在兩個維度上所觀測。在遠離橋之末端(如由長度(Lbb)之末端所指示)的位置且通常在靠近結合橋之長度之中心的長度之中間一半內量測結合橋之寬度(Wbb)，如圖2C中說明。可由結合橋之統計相關及隨機取樣計算平均值，如在適用於精確量測之放大率下在兩個維度上觀測，諸如圖2C中所說明。在一個實施例中，結合橋之平均寬度可不超過4，諸如不超過3.5，或不超過3，或不超過2.8微米，或不超過2.5微米，或不超過2.2微米，或不超過2微米，或不超過1.8微米，或不超過1.5微米，或甚至不超過1.2微米。又，在至少一個非限制性實施例中，結合橋之平均寬度可為至少0.01微米，諸如至少0.1微米，或至少0.5微米，或甚至至少0.8微米。應瞭解，結合橋之平均寬度可在包含上文提及之任何最小值及最大值之範圍內。
可由經結合之研磨物件之隨機選擇且代表性部分，使用掃描電子顯微鏡(SEM)顯微照片量測結合橋。以適合在1000X之放大率或其他適合之放大率下以反向散射模式使用SEM觀測之方式製備樣品，以確保結合橋之精確量測，諸如圖8中所提供。選擇及量測結合橋之隨機及適合的樣品尺寸，應注意，結合橋之寬度為接合兩個相鄰孔之橋之部分，通常在結合橋之長度之中間一半內，諸如圖2C中所說明。可使用影像分析軟體(例如ImageJ)量測結合橋之寬度。使用所量測之結合橋之寬度定量經結合之研磨物件之結合橋尺寸分佈，其可用於推導平均結合橋寬度、結合橋寬度之第一標準差、寬度之第90個百分點範圍及其類似物。
與孔隙度類似，由隨機及統計相關樣品尺寸量測之結合橋之寬度可由所量測之結合橋寬度與出現頻率之分佈曲線定義。基於此分佈曲線，本文中實施例之結合橋可具有不超過10微米之寬度之第一標準差，諸如不超過9微米，或不超過8微米，或不超過7微米，或不超過6微米，或不超過5微米，或不超過4微米，或不超過3微米，或不超過2微米，或不超過1.8微米，或不超過1.6微米，或不超過1.5微米，或不超過1.4微米，或不超過1.2微米，或不超過1微米，或不超過0.8微米。又，在另一實施例中，結合橋之寬度之第一標準差可為至少0.01微米，諸如至少0.05微米或至少0.1微米。應瞭解，結合橋之寬度之第一標準差可在包含上文提及之任何最小值及最大值的範圍內，包含例如至少0.01微米且不超過1.6微米，或至少0.01微米且不超過1.5微米，或甚至至少0.01微米且不超過1微米。
此外，由隨機及統計相關樣品尺寸量測之結合橋之寬度可由所量測之結合橋之寬度與出現頻率之分佈曲線定義。基於此分佈曲線，本文中實施例之結合橋可具有定義分佈中結合橋寬度之範圍的第90個百分點範圍(排除寬度值之最小5%及寬度值之最大5%)。在一個實施例中，經結合之研磨物件之結合橋可具有不超過10微米之結合橋第90個百分點範圍，諸如不超過9微米，或不超過8微米，或不超過7微米，或不超過6微米，或不超過5微米，或不超過4微米，或不超過3微米，或不超過2微米，或不超過1.6微米，或不超過1.4微米，或不超過1.2微米，或不超過1.1微米，或不超過1微米，或不超過0.9微米，或不超過0.8微米，或不超過0.7微米，或不超過0.6微米。又，在另一實施例中，第90個百分點範圍可為至少0.01微米，或至少0.05微米，或至少0.1微米。應瞭解，結合橋之寬度之第90個百分點範圍可在包含上文提及之任何最小值及最大值之範圍內，包含例如至少0.01微米且不超過1.2微米，或至少0.01微米且不超過1微米，或甚至至少0.01微米且不超過0.9微米。
如進一步說明，由於尺寸或結合橋205及孔203之緊密堆積，結合橋中通常不含可能存在於其他習知經結合之研磨物件中的較小、封閉孔隙度。
在一個實施例中，使至少一部分超磨材料轉化成氣相材料之方法可包含使一部分鑽石材料轉化成非鑽石碳相材料。非鑽石碳相材料之適合的實例可包含石墨。
在特定實例中，所形成之結合材料可具有特定線性熱膨脹係數(CTE)以促進具有本文中所描述之特徵之經結合 之研磨劑主體的形成。舉例而言，如在300℃下量測，結合材料之線性熱膨脹係數可為至少9ppm/℃，諸如至少10ppm/℃，或甚至至少約12ppm/℃。在其他實施例中，結合材料之熱膨脹係數可較低，諸如不超過約50ppm/℃，不超過約40ppm/℃，不超過30ppm/℃，或甚至不超過約20ppm/℃。應瞭解，結合材料內之熱膨脹係數可在上文提及之任何最小值與最大值之間的範圍內。
在特定實例中，可形成經結合之研磨劑主體使得結合材料及研磨粒子在熱膨脹係數方面具有特定差異(△CTE)。CTE之特定差異可有助於具有本文中所描述之特徵之經結合之研磨劑主體之形成。舉例而言，結合材料與研磨粒子之間的CTE之差異可為至少4ppm/℃，諸如至少約5ppm/℃或甚至至少約6ppm/℃。然而，根據一個非限制性實例，結合材料與研磨粒子之間CTE之差異可不超過25ppm/℃，不超過約20ppm/℃，不超過15ppm/℃或甚至不超過約10ppm/℃。應瞭解，結合材料與研磨粒子之間的熱膨脹係數之差異可在上文提及之任何最小值與最大值之間的範圍內。
根據特定實施例，如本文中所描述形成之研磨物件可用於對特定類型之半導體晶圓進行之背磨操作。舉例而言，根據本文中所描述之實施例形成之研磨物件可用於光滑半導體晶圓之背磨。圖9包含光滑半導體晶圓之說明。如圖9中所示，光滑半導體晶圓900可包含半導體晶圓背側910，其亦可稱為光滑半導體晶圓900之研磨側，及覆蓋半導體晶圓背側910之表面的研磨帶920。圖10包含用於研磨光滑半導體晶圓900之研磨裝置1000之說明。如圖10中所示，研磨 裝置1000可包含紡錘體1010、連接至紡錘體1010之預成型體1020及連接至預成型體1020之研磨區段1030。研磨區段1030可為根據本文中所描述之實施例形成的研磨物件。如圖10中進一步展示，在背磨操作期間，光滑半導體晶圓900可位於夾盤1040與研磨區段1030之間，使得當研磨裝置1000處於操作狀態時，研磨區段1030研磨半導體晶圓背側910。
不希望受特定理論約束，由於延長經結合之研磨物件之使用壽命，每個磨粒具有低結合含量及低力量之經結合之研磨物件在背磨如本文中所揭示之光滑半導體晶圓時可為有利的。又不希望受特定理論約束，根據本文中所描述之實施例形成的具有相對高研磨粒子含量之研磨物件在背磨操作中操作時可具有降低之輪磨損。根據特定實施例，以經結合之研磨劑主體之固體部分之總體積計，如本文中所描述形成且具有相對高研磨粒子含量之研磨物件可具有至少約25體積%之研磨粒子含量，諸如至少約26體積%，至少約27體積%，至少約28體積%或甚至至少約29體積%。
根據其他實施例，如本文中所描述形成之研磨物件可用於凸起半導體晶圓之背磨。圖11包含凸起半導體晶圓1100之說明。如圖11中所示，凸起半導體晶圓1100可包含半導體晶圓背側1110，其亦可稱為凸起半導體晶圓1100之研磨側，半導體晶圓背側1110之表面上的多個凸塊1115及覆蓋凸塊1115及半導體晶圓背面1110之表面的研磨帶1120。根據某些實例，凸起半導體晶圓1100可包含位於研磨帶1120與半導體晶圓背側1110之間的層間(未圖示)。圖12包含用於研磨凸起半導體晶圓1100之研磨裝置1200之說明。如圖 12中所展示，研磨裝置1200可包含紡錘體1210、連接至紡錘體1210之預成型體1220及連接至預成型體1220之研磨區段1230。研磨區段1230可為根據本文中所描述之實施例形成的研磨物件。如圖12中進一步展示，在背磨操作期間，凸起半導體晶圓1200可位於夾盤1240與研磨區段1230之間，使得當研磨裝置1200處於操作狀態時，研磨區段1230研磨半導體晶圓背側1210。
應瞭解，凸起半導體晶圓與光滑半導體晶圓相比具有不同厚度及不同類型之研磨帶，其改變背磨操作期間整個系統之硬度。不希望受特定理論約束，具有自銳(self-dressing)能力之經結合之研磨物件在如本文中所揭示之凸起半導體晶圓之背磨中可為有利的。又，不希望受特定理論約束，根據本文中所描述之實施例形成的具有相對低研磨粒子含量之研磨物件可具有自銳能力。根據特定實施例，以經結合之研磨劑主體之固體部分之總體積計，如本文中所描述形成且具有相對低研磨粒子含量之研磨物件可具有不超過約20體積%之研磨粒子含量，諸如不超過約19體積%，不超過約18體積%，不超過約17體積%或甚至不超過約16體積%。
可存在許多不同態樣及實施例。一些此等態樣及實施例描述於本文中。在閱讀本說明書之後，熟習此項技術者將瞭解此等態樣及實施例僅為說明性且不限制本發明之範疇。實施例可與如下文中列舉之實施例中之任一或多者一致。
實施例1. 一種研磨物件，其包括：主體，其包含： 結合材料，其包括無機材料；結合材料內所含之研磨粒子；及結合材料內所含之孔，以主體之總體積計，其定義至少90體積%且不超過97體積%之孔隙度。
實施例2. 一種研磨物件，其包括：主體，其包含：結合材料，其包括無機材料；結合材料內所含之研磨粒子；及結合材料內所含之孔，以主體之總體積計，其定義至少90體積%且不超過97體積%之孔隙度，其中所述孔具有小於100微米之平均孔徑。
實施例3. 一種研磨物件，其包括：主體，其包含：結合材料，其包括無機材料；結合材料內所含之研磨粒子；及結合材料內所含之孔，以主體之總體積計，其定義至少90體積%且不超過97體積%之孔隙度，且其中所述孔定義至少為1之開閉比。
實施例4. 一種研磨物件，其包括：主體，其包含：結合材料，其包括無機材料；所述結合材料內所含之研磨粒子；結合材料內所含之孔，其定義至少70體積%且不超過97體積%之孔隙度、不超過100微米之平均孔徑以及不超過40之孔徑之第一標準差。
實施例5. 一種研磨物件，其包括：主體，其包含：包括無機材料之結合材料；所述結合材料內所含之研磨粒子；結合材料內所含之孔，以主體之總體積計，其定義至少70體積%且不超過97體積%之孔隙度；及擴展不超過30微米之孔徑範圍之第90個百分點範圍。
實施例6. 一種研磨物件，其包括：主體，其包含：包括無機材料之結合材料；結合材料內所含之孔，其具有小於100微米之平均孔徑；及研磨粒子，以主體之總體積計，其含量不超過30體積%。
實施例7. 一種研磨物件，包含：主體，其包含：結合材料，其包括無機材料，所述無機材料包含二氧化矽及多種過渡金屬元素；以主體之總體積計，至少70體積%之孔隙度；及結合材料內所含之孔，其具有小於100微米之平均孔徑。
實施例8. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中所述結合材料包含玻璃材料、多晶材料、單晶材料或其組合。
實施例9. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中所述結合材料包含氧化物化合物。
實施例10. 如實施例1、2、3、4、5、6及7 中任一項之研磨物件，其中所述結合材料基本上不含金屬材料或有機材料。
實施例11. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中所述結合材料基本上由玻璃材料組成。
實施例12. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含至少40重量%，或至少45重量%，或至少50重量%，或至少52重量%，或至少54重量%，或至少56重量%，或至少58重量%，或至少60重量%之量的二氧化矽(SiO2)。
實施例13. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含不超過80重量%，或不超過75重量%，或不超過70重量%，或不超過68重量%，或不超過66重量%，或不超過64重量%，或不超過62重量%之量的二氧化矽(SiO2)。
實施例14. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，結合材料包含至少0.2重量%，或至少0.4重量%，或至少0.6重量%，或至少0.8重量%，或至少1重量%之量的氧化鋁(Al2O3)。
實施例15. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含不超過10重量%，或不超過8重量%，或不超過6重量%，或不超過5重量%，或不超過4重量%，或不超過3重量%，或不超過2重量%之量的氧化鋁(Al2O3)。
實施例16. 如實施例1、2、3、4、5、6及7 中任一項之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，結合材料包含至少2重量%，或至少4重量%，或至少6重量%，或至少8重量%，或至少10重量%，或至少12重量%之量的三氧化二硼(B2O3)。
實施例17. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，結合材料包含不超過25重量%，或不超過18重量%，或不超過16重量%，或不超過15重量%，或不超過14重量%之量的三氧化二硼(B2O3)。
實施例18. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中結合材料包含氧化鉀、氧化鈉、氧化鋰、氧化銣、氧化銫之至少一種含有鹼金屬之氧化物或其組合。
實施例19. 如實施例18之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含至少2重量%，或至少4重量%，或至少6重量%，或至少8重量%，或至少10重量%，或至少12重量%之至少一種含有鹼金屬之氧化物化合物之總含量。
實施例20. 如實施例18之研磨物件，其中所述結合材料包含氧化鉀、氧化鈉及氧化鋰。
實施例21. 如實施例20之研磨物件，其中所述結合材料中氧化鉀之含量大於氧化鋰之含量。
實施例22. 如實施例20之研磨物件，其中所述結合材料中氧化鈉之含量大於氧化鋰之含量。
實施例23. 如實施例20之研磨物件，其中所述 結合材料中氧化鈉之含量大於氧化鉀之含量。
實施例24. 如實施例20之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含至少0.5重量%，或至少0.8重量%，或至少1重量%，或至少1.5重量%，或至少2重量%，或至少3重量%，或至少4重量%之氧化鉀之總含量。
實施例25. 如實施例20之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含不超過10重量%，或不超過8重量%，或不超過6重量%，或不超過5重量%之氧化鉀之總含量。
實施例26. 如實施例20之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含至少0.5重量%，或少0.8重量%，或至少1重量%，或至少1.5重量%，或至少2重量%，或至少3重量%，或至少4重量%，或至少5重量%，或至少6重量%，或至少7重量%，或至少8重量%，或至少9重量%之氧化鈉之總含量。
實施例27. 如實施例20之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含不超過20重量%，或不超過18重量%，或不超過16重量%，或不超過14重量%，或不超過12重量%，或不超過10重量%之氧化鈉之總含量。
實施例28. 如實施例20之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含至少0.2重量%，或至少0.3重量%，或至少0.4重量%，或至少0.5重量%之氧化鋰之總含量。
實施例29. 如實施例20之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含不超過8重量%，或不 超過6重量%，或不超過4重量%，或不超過2重量%，或不超過1.5重量%，或不超過1重量%之氧化鋰之總含量。
實施例30. 如實施例20之研磨物件，其中所述結合材料包含氧化鉻、氧化鈷、氧化銅、氧化鐵、氧化錳、氧化鉬、氧化鎳、三氧化鈦、氧化鋅之至少一種含有過渡金屬元素之氧化物化合物或其組合。
實施例31. 如實施例30之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含至少2重量%，或至少3重量%，或至少4重量%，或至少5重量%，或至少6重量%，或至少7重量%之至少一種含有過渡金屬元素之氧化物化合物之總含量。
實施例32. 如實施例30之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含不超過30重量%，或不超過20重量%，或不超過18重量%，或不超過16重量%，或不超過14重量%，或不超過12重量%之至少一種含有過渡金屬元素之氧化物化合物之總含量。
實施例33. 如實施例30之研磨物件，其中所述結合材料包含氧化鈷、氧化銅、氧化錳及氧化鎳。
實施例34. 如實施例33之研磨物件，其中所述結合材料中氧化鈷之含量大於氧化銅之含量。
實施例35. 如實施例33之研磨物件，其中所述結合材料中氧化鈷之含量大於氧化鎳之含量。
實施例36. 如實施例33之研磨物件，其中所述結合材料中氧化鎳之含量大於氧化銅之含量。
實施例37. 如實施例33之研磨物件，其中所述 結合材料中之氧化錳含量大於氧化銅含量。
實施例38. 如實施例33之研磨物件，其中所述結合材料中氧化錳之含量大於氧化鈷之含量。
實施例39. 如實施例33之研磨物件，其中所述結合材料中氧化錳之含量大於氧化鎳之含量。
實施例40. 如實施例33之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含至少0.2重量%，或至少0.4重量%，或至少0.6重量%，或至少0.8重量%，或至少1重量%，或至少1.2重量%，或至少1.4重量%之氧化鈷之總含量。
實施例41. 如實施例33之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含不超過10重量%，或不超過8重量%，或不超過6重量%，或不超過5重量%，或不超過4重量%，或不超過3重量%，或不超過2重量%之氧化鈷之總含量。
實施例42. 如實施例33之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含至少0.2重量%，或至少0.25重量%，或至少3重量%，或至少0.35重量%，或至少0.4重量%，或至少0.45重量%，或至少5重量%，或至少0.55重量%，或至少0.6重量%之氧化銅之總含量。
實施例43. 如實施例33之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含不超過8重量%，或不超過7重量%，或不超過6重量%，或不超過5重量%，或不超過4重量%，或不超過3重量%，或不超過2重量%之氧化銅之總含量。
實施例44. 如實施例33之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含至少0.5重量%，或至少1重量%，或至少2重量%，或至少3重量%，或至少3.5重量%，或至少4重量%之氧化錳之總含量。
實施例45. 如實施例33之研磨物件，，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含不超過12重量%，或不超過10重量%，或不超過9重量%，或不超過8重量%，或不超過7重量%，或不超過6重量%，或不超過5重量%之氧化錳之總含量。
實施例46. 如實施例33之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含至少0.2重量%，或至少0.4重量%，或至少0.6重量%，或至少0.8重量%，或至少1重量%，或至少1.2重量%之氧化鎳之總含量。
實施例47. 如實施例33之研磨物件，其中以結合材料之總重量計，所述結合材料包含不超過10重量%，或不超過8重量%，或不超過6重量%，或不超過5重量%，或不超過4重量%，或不超過3重量%，或不超過2重量%之氧化鎳之總含量。
實施例48. 如實施例33之研磨物件，其中所述結合材料進一步包括二氧化矽(SiO2)且所述結合材料包括至少1之比率(Cs/Cm)，其中Cs表示結合材料中二氧化矽之含量(重量%)且Cm表示含有過渡金屬元素之氧化物化合物之總含量，其中所述比率(Cs/Cm)為至少2，或至少3，或至少4，或至少5，或至少6，或至少7，或至少8。
實施例49. 如實施例33之研磨物件，其中所述 結合材料進一步包括二氧化矽(SiO2)且所述結合材料包括不超過40之比率(Cs/Cm)，其中Cs表示結合材料中二氧化矽之含量(重量%)且Cm表示含有過渡金屬元素之氧化物化合物之總含量，其中所述比率(Cs/Cm)不超過30，或不超過20，或不超過18，或不超過16，或不超過14，或不超過12，或不超過10。
實施例50. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中以經結合之研磨劑主體之固體部分之總體積計，主體包括不超過99體積%且至少50體積%之結合材料之含量。
實施例51. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中所述研磨粒子包含選自氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、鑽石、天然存在之礦石、合成材料或其組合之群的材料。
實施例52. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中所述研磨粒子之莫氏硬度為至少6，或至少7，或至少8，或至少9。
實施例53. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中所述研磨粒子之密度為至少95%理論密度，或至少96%或至少97%或至少98%理論密度。
實施例54. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中所述研磨粒子具有石墨化表面。
實施例55. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中以經結合之研磨劑主體之固體部分之總體積計，主體包括不超過50體積%且至少5體積%之 研磨粒子之含量。
實施例56. 如實施例6及7中任一項之研磨物件，其進一步包括所述結合材料內所含之孔，以主體之總體積計，其定義至少70體積%且不超過97體積%之孔隙度。
實施例57. 如實施例1、2、3、4、5及56中任一項之研磨物件，其中所述孔隙度不超過96體積%，或不超過95體積%，或不超過94體積%，或不超過93體積%。
實施例58. 如實施例1、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中所述孔具有小於100微米之平均孔徑。
實施例59. 如實施例2及58中任一項之研磨物件，其中所述孔之平均孔徑小於95微米，或小於90微米，或小於85微米，或小於80微米，或小於75微米，或小於70微米，或小於65微米，或小於60微米，或小於50微米，或小於45微米，或小於40微米，或小於35微米。
實施例60. 如實施例2及58中任一項之研磨物件，其中所述孔之平均孔徑為至少1微米，或至少5微米，或至少10微米，或至少15微米，或至少20微米，或至少25微米。
實施例61. 如實施例1、2、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中所述孔定義至少為1之開閉比。
實施例62. 如實施例2及61中任一項之研磨物件，其中所述孔定義至少為1且不超過30之開閉比。
實施例63. 如實施例1、2、3、5、6及7中任一項之研磨物件，其中所述主體包括不超過100微米之平均孔徑及不超過40之孔徑之第一標準差。
實施例64. 如實施例4及64中任一項之研磨物件，其中所述孔隙度定義不超過38微米，或不超過36微米，或不超過34微米，或不超過32微米，或不超過30微米，或不超過28微米，或不超過26微米，或不超過24微米，或不超過22微米，或不超過20微米，或不超過18微米，或不超過16微米之孔徑之第一標準差。
實施例65. 如實施例4及64中任一項之研磨物件，其中所述孔隙度定義至少1微米，或至少2微米，或至少5微米，或至少10微米之孔尺寸之第一標準差。
實施例66. 如實施例1、2、3、4、6及7中任一項之研磨物件，其中主體包括結合材料內所含之孔，其定義具有擴展不超過30微米之孔徑範圍之第90個百分點範圍之孔隙度。
實施例67. 如實施例5及67中任一項之研磨物件，其中第90個百分點範圍擴展不超過28微米，或不超過26微米，或不超過24微米，或不超過22微米，或不超過20微米，或不超過18微米，或不超過16微米，或不超過14微米，或不超過12微米之範圍孔徑。
實施例68. 如實施例5及67中任一項之研磨物件，其中所述第90個百分點範圍擴展至少1微米，或至少2微米，或至少3微米，或至少4微米，或至少5微米，或至少6微米，或至少7微米，或至少8微米，或至少10微米之孔徑範圍。
實施例69. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中主體包括結合橋，其具有不超過3 微米，或不超過2.8微米，不超過2.5微米，或不超過2.2微米，或不超過2微米，或不超過1.8微米，或不超過1.5微米，或不超過1.2微米之平均寬度。
實施例70. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中主體包括結合橋，其具有至少0.01微米，或至少0.1微米，或至少0.5微米，或至少0.8微米之平均寬度。
實施例71. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中主體包括結合橋，其具有不超過1.6微米，或不超過1.5微米，或不超過1.4微米，或不超過1.2微米，或不超過1微米，或不超過0.8微米之寬度之第一標準差。
實施例72. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中主體包括結合橋，其具有至少0.01微米，或至少0.05微米，或至少0.1微米之寬度之第一標準差。
實施例73. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中以經結合之研磨劑主體之固體部分之總體積計，主體包括至少25體積%之研磨粒子之含量。
實施例74. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中以經結合之研磨劑主體之固體部分之總體積計，主體包括至少29體積%之研磨粒子之含量。
實施例75. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中以經結合之研磨劑主體之固體部分之總體積計，主體包括不超過約20體積%之研磨粒子之含 量。
實施例76. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中研磨物件經組態以用於背磨光滑半導體晶圓。
實施例77. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中所述研磨物件經組態以用於背磨凸起半導體晶圓。
實施例78. 如實施例1、2、3、4、5、6及7中任一項之研磨物件，其中研磨物件具有自銳能力。
實例
實例1
根據本文中之實施例，藉由混合約24-27重量%之具有0.2-1微米之中值粒徑之石墨化鑽石粒子與約73-76重量%之具有表1中所提供之組成之玻璃材料來製備樣品S1。結合材料之所有組分之總和為100重量%。應注意，對於表1中未列舉之任何材料，可假設結合材料基本上不含此類材料。
接著經由165目篩網篩分混合物3次。接著向經篩分之混合物中添加14重量百分比黏結劑系統，可自陶氏(Dow)商購之Carbowax。摻合黏結劑及經篩分之混合物以使黏結劑充分整合至混合物中，以產生第二混合物。經由20目篩網篩選第二混合物一次。接著使經篩分之第二混合物散佈至非棒表面上達約0.25-0.5吋之實質上均勻的高度且使其在正常大氣壓條件(亦即55%及65%相對濕度)下在室溫下乾燥16-20小時。在乾燥之後，用16目篩網再篩選一次經篩分之第二混合物，以產生第三篩分混合物。
接著，在室溫下，在2-4噸/平方吋下冷壓第三篩分混合物30秒至2分鐘，以形成生坯。接著，經由燒製循環燒製生坯，包含加熱至490-520℃且保持2-4小時，且接著加熱至650-750℃保持約1-3小時，以完成轉化過程且形成經結合之研磨劑毛坯。接著自經結合之研磨劑磚塊提取經結合之研磨劑主體。
樣品S1之經結合之研磨劑主體具有約78-82體積%結合材料(以固體之總體積計)、18-22體積%鑽石研磨粒子(以固體之總體積計)及90-92體積%孔隙度(以主體之總體積計)。
CS1為半導體晶圓之背磨操作中使用之比較性研磨石，其可以Nano形式自Saint-Gobain Abrasives,Inc.商 購。CS1主體包含19體積%之具有0.5-1微米之中值粒徑的鑽石、78體積%結合材料、2體積%CeO2、1體積%SiC、0體積%Na2SiO3及約62-74體積%孔隙度。圖3包含樣品CS1之主體之橫截面說明。
CS2為半導體晶圓之背磨操作中使用之比較性研磨石，其可以Poligrind形式自Disco Corporation商購。CS2主體包含25重量%之具有2微米之中值粒徑之鑽石、25重量%結合材料、25重量%Na2SiO3、25重量%聚苯乙烯粒子及75-90體積%孔隙度。經由ICP量測樣品CS2之結合材料且提供於以下表2中。
不希望受特定理論約束，認為使用組分之特定組合可有助於經結合之研磨劑主體與目前先進技術之研磨石物件相比經改良的磨損。使用表3中所提供之條件，使用8吋直徑研磨輪在八吋矽晶圓上模擬晶圓表面研磨操作。樣品S1之接觸面積為1332mm2且樣品CS2之接觸面積為1872mm2。如圖6之曲線中所說明，由曲線601表示之樣品S1之 累計輪磨損與由曲線602表示之樣品CS2之累計輪磨損相比顯著較小。
實例2
根據本文中所描述之實施例製備樣品S2、S3及S4。樣品S2之經結合之研磨劑主體具有約85體積%結合材料(以固體之總體積計)、約15體積%鑽石研磨粒子(以固體之總體積計)及約91-92.5體積%孔隙度(以主體之總體積計)。樣品S3之研磨劑主體具有約80體積%結合材料(以固體之總體積計)、約20體積%鑽石研磨粒子(以固體之總體積計)及約90.5-92體積%孔隙度(以主體之總體積計)。樣品S4之研磨劑主體具有約70體積%結合材料(以固體之總體積計)、約30體積%鑽石研磨粒子(以固體之總體積計)及約90-91.5體積%孔隙度(以主體之總體積計)。
CS3為半導體晶圓之背磨操作中使用之比較性研磨石，其可以Poligrind形式自Disco Corporation商購。CS3主體包含25重量%之具有2微米之中值粒徑之鑽石、25重量%結合材料、25重量%Na2SiO3、25重量%聚苯乙烯粒子及75-90體積%孔隙度。
使用以下表4中所提供之條件，使用8吋直徑研 磨輪，在八吋光滑矽晶圓上使用晶圓表面研磨操作來測試樣品S2、S3、S4及CS3之研磨效能。
圖13包含展示樣品S2、S3、S4及CS3之輪磨損之曲線。如圖13之曲線中所說明，樣品S4之輪磨損與樣品S2、S3及CS3之輪磨損相比較小。不希望受特定理論約束，認為當用於光滑矽晶圓之研磨中時，根據本文中所描述之實施例製備之經結合之研磨劑主體中使用相對高研磨粒子含量可降低經結合之研磨劑主體之輪磨損，如與比較性研磨石物件相比。此類輪磨損減小可視為與比較性研磨石物件相比之顯著改良。
圖14包含展示由樣品S4及CS3獲得之TTV之曲線。如圖14之曲線中所說明，由樣品S4獲得之TTV與由樣品CS3獲得之TTV相比顯著較低。又，不希望受特定理論約束，認為當用於光滑矽晶圓之研磨中時，根據本文中所描述之實施例製備之經結合之研磨劑主體中使用相對高研磨粒子含量與比較性研磨石物件相比可改良由經結合之研磨劑主體實現之研磨品質(亦即降低TTV)。
實例3
根據本文中所描述之實施例製備樣品S5及S6。 樣品S5之經結合之研磨劑主體具有約85體積%結合材料(以固體之總體積計)、約15體積%鑽石研磨粒子(以固體之總體積計)及約91-92.5體積%孔隙度(以主體之總體積計)。樣品S6之經結合之研磨劑主體具有約70體積%結合材料(以固體之總體積計)、約30體積%鑽石研磨粒子(以固體之總體積計)及約90-91.5體積%孔隙度(以主體之總體積計)。
CS4為半導體晶圓之背磨操作中使用之比較性研磨石，其可以Poligrind形式自Disco Corporation商購。CS4主體包含25重量%之具有2微米之中值粒徑之鑽石、25重量%結合材料、25重量%Na2SiO3、25重量%聚苯乙烯粒子及75-90體積%孔隙度。
使用以下表5中所提供之條件，使用8吋直徑研磨輪，在八吋光滑矽晶圓上使用晶圓表面研磨操作來測試樣品S5、S6及CS4之研磨效能。
圖15包含展示樣品S5、S6及CS4之輪磨損效能的曲線。如圖15之曲線中所說明，樣品S5之輪磨損與樣品S6及CS3之輪磨損相比顯著較高。不希望受特定理論約束，認為當用於光滑矽晶圓之研磨中時，根據本文中所描述 之實施例製備之經結合之研磨劑主體中使用相對低研磨粒子濃度與比較性研磨石物件相比可引起經結合之研磨劑主體之輪磨損增加。當研磨光滑矽晶圓時，此類輪磨損增加可指示經結合之研磨劑主體之真實自銳能力。根據特定實施例，如本文中所描述形成之具有相對低研磨粒子含量且具有自銳能力之經結合之研磨劑主體可改良其他特定類型之半導體晶圓(例如凸起晶圓之背磨)上經結合之研磨劑主體之研磨效能。
前述實施例針對研磨劑產品，且特定言之經結合之研磨劑產品，其代表與目前先進技術之偏離。本文中之實施例之經結合之研磨劑產品使用可促進經改良之研磨效能之特徵的組合。如本申請案中所描述，本文中之實施例之經結合之研磨劑本體使用特定量及類型之研磨粒子、特定量及類型之結合材料、特定量及類型之孔隙度以及其他添加劑。此外，發現本發明之實施例之經結合之研磨物件與一些目前先進技術習知物件相比能夠具有某些機械特徵之顯著差異，包含例如磨損。
在前文中，對特定實施例及某些組分之連接的參考為說明性的。應瞭解，將組件稱為耦接或連接意欲揭示在所述組件之間的直接連接或經由一或多個中間組件的間接連接，如進行本文中所論述的方法時應瞭解。因而，上文所揭示之標的物應視為說明性而非限制性，且隨附申請專利範圍意欲涵蓋屬於本發明之真實範疇內的所有此類修改、增強以及其他實施例。因此，本發明之範疇由以下申請專利範圍及其等效物的最廣泛容許之解釋界定，直至由法律允許之最大程度，而不應受前述實施方式之約束或限制。
提供本發明之摘要以遵守專利法，且應理解，其將不用於解釋或限制申請專利範圍之範疇或意義。此外，在前述實施方式中，出於提高本發明之效率的目的，可將各種特徵分組在一起或描述於單個實施例中。本發明不應解釋為反映以下意圖：所主張之實施例需要比在各申請專利範圍項中明確所敍述更多的特徵。實情為，如以下申請專利範圍所反映，本發明之標的物可針對所揭示之實施例中的任一者的不到全部特徵。因此，將以下申請專利範圍併入實施方式中，其中各申請專利範圍項就其自身而言如同單獨界定所主張之主題一般。
200‧‧‧研磨劑主體
201‧‧‧結合材料
203‧‧‧孔

Claims (10)

  1. 一種研磨物件，其包括：主體，其包含：包括無機材料之結合材料；所述結合材料內所含之研磨粒子；及所述結合材料內所含之孔，以所述主體之總體積計，其定義至少90體積%且不超過97體積%之孔隙度。
  2. 一種研磨物件，其包括：主體，其包含：包括無機材料之結合材料；所述結合材料內所含之研磨粒子；及所述結合材料內所含之孔，以所述主體之總體積計，其定義至少90體積%且不超過97體積%之孔隙度，且其中所述孔定義至少為1之開閉比。
  3. 一種研磨物件，其包括：主體，其包含：包括無機材料之結合材料，所述無機材料包含二氧化矽及多種過渡金屬元素；以所述主體之總體積計，至少70體積%之孔隙度；及所述結合材料內所含之孔，其具有小於100微米之平均孔徑。
  4. 如申請專利範圍第1項、第2項及第3項中任一項所述之研磨物件，其中以所述結合材料之總重量計，所述結合材料包含至少40重量%之量的二氧化矽(SiO2)。
  5. 如申請專利範圍第1項、第2項及第3項中任一項所述之 研磨物件，其中以所述結合材料之總重量計，所述結合材料包含至少0.2重量%之量的氧化鋁(Al2O3)。
  6. 如申請專利範圍第1項、第2項及第3項中任一項所述之研磨物件，其中以所述結合材料之總重量計，所述結合材料包含至少2重量%之量的三氧化二硼(B2O3)。
  7. 如申請專利範圍第1項、第2項及第3項中任一項所述之研磨物件，其中所述結合材料包含氧化鉀、氧化鈉、氧化鋰、氧化銣、氧化銫之至少一種含有鹼金屬之氧化物化合物或其組合。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之研磨物件，其中所述結合材料包含氧化鉀、氧化鈉及氧化鋰。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之研磨物件，其中所述結合材料包含氧化鉻、氧化鈷、氧化銅、氧化鐵、氧化錳、氧化鉬、氧化鎳、三氧化鈦、氧化鋅之至少一種含有過渡金屬元素之氧化物化合物或其組合。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之研磨物件，其中所述結合材料進一步包括二氧化矽(SiO2)且所述結合材料包括至少為1之比率(Cs/Cm)，其中Cs表示所述結合材料中二氧化矽之含量(重量%)且Cm表示所述含有過渡金屬元素之氧化物化合物之總含量。
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