TWI402136B - 研磨附聚物拋光方法 - Google Patents

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TWI402136B TW095127479A TW95127479A TWI402136B TW I402136 B TWI402136 B TW I402136B TW 095127479 A TW095127479 A TW 095127479A TW 95127479 A TW95127479 A TW 95127479A TW I402136 B TWI402136 B TW I402136B
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Description

研磨附聚物拋光方法
本發明係關於一種用於拋光工件之方法，其使用適於磨損或拋光工件之第一研磨物的附聚物，及適於修整或整理第一研磨物之附聚物的修整顆粒。
塗佈之研磨物件通常由黏附至襯底之一層研磨砂粒組成。三維、有紋理的固定研磨物件在圖案中包括複數個研磨顆粒及一黏合劑。在使用後，研磨用砂粒變得無光澤且磨損，因此需另加處理過程以便曝露新研磨粒。
含有散佈於液體中之鬆散研磨顆粒之研磨漿及拋光墊亦已用於拋光。研光係一磨削過程，其通常涉及鬆散研磨砂粒之研磨漿(諸如液體中之氧化鋁)流過旋轉研磨板(通常為諸如鑄鐵之金屬)。此在拋光墊與工件之間提供一研磨薄膜，能夠自單一側或同時自兩側磨削。
簡言之，本發明提供一種拋光方法，其包含：提供一工件；提供一固定研磨物件，其包含一具有第一表面之基板及一分佈於該基板之該第一表面上的研磨複合物的區域，該等研磨複合物包括一複合黏合劑及第一硬度之研磨顆粒，其中該第一硬度高於該工件硬度；提供修整顆粒，其足以修整該複合黏合劑且具有小於該工件之硬度的第二硬度；且在該等修整顆粒存在下相對地移動該工件及該固定研磨物件，以便修整該複合黏合劑，且修改該工件之表面。該固定研磨物件之研磨顆粒可連同一基質材料提供於附聚物中。在該種狀況下，該等修整顆粒足以修整該等附聚物之該基質材料。
在另一態樣中，本發明提供一種拋光方法，其包含：提供一工件；提供一固定研磨物件，其包含一具有第一表面之基板及一分佈於該基板之該第一表面上的研磨複合物的區域，該等研磨複合物包括複合黏合劑及研磨附聚物，此等附聚物包括第一硬度之研磨顆粒及一基質材料，且其中該第一硬度高於該工件硬度；提供工作流體及修整顆粒之一研磨漿，此等顆粒具有小於該工件之硬度且足以修整該等研磨附聚物之基質材料的第二硬度；及在該研磨漿及修整顆粒存在下，相對地移動該工件及該固定研磨物件，以便修改該工件之表面。
本發明之一實施例之一優點在於提供一種使用研磨附聚物之拋光方法，其中該等研磨附聚物藉由修整顆粒修整，該等修整顆粒藉由一研磨漿或在一固定研磨物件中提供，以使得該等修整顆粒能夠修整一研磨複合物內之研磨附聚物。對於本發明，該等修整顆粒並不明顯地修改一工件之表面，而在該工件及該固定研磨物件彼此相對地移動時，該固定研磨物件中之主要研磨物修改該工件之該表面。在本發明之一些實施例中，該等修整顆粒具有的平均粒度低於該研磨複合物中之研磨附聚物內之該等研磨顆粒的平均粒度。在另一態樣中，該固定研磨物件使用提供於一固定研磨物件上之修整顆粒，以使得該等修整顆粒可在研磨精整期間釋放。
在本發明之拋光方法中，該固定研磨物件中之該等研磨顆粒(第一硬度)能夠磨損一工件，而作為該固定研磨物件之部分提供或作為一獨立研磨漿提供之該等修整顆粒(第二硬度)修整或磨損該等研磨附聚物之該基質材料，但對該工件僅有稍微的影響(即使有亦很小)。舉例而言，一典型的研光過程可花費若干分鐘至若干小時來拋光一工件，但(該第二硬度之)該等修整顆粒單獨時需花費至少若干天、若干週或月來拋光一相似工件(即使拋光最終發生，亦需長時間)。
在一研磨精整過程期間，來自該研磨漿或該"自修整"研磨物件之該等修整顆粒藉由對該基質材料起作用促進該固定研磨物分解，其又使主動切削點保持於可用於修改該工件表面的該研磨物之表面上。該等修整顆粒無需具有足夠硬度或大小以導致可歸因於此等顆粒之任一顯著工件移除率(如為研磨漿研光所需者)。該研磨表面上主動切削點之增加出現率可增加移除率，且可避免通常觀察到之硬工件上固定研磨物的移除率下降。
本發明之其他特徵及優點將自本發明之實施方式及申請專利範圍顯而易見。以上概要並非意欲描述本揭示內容之每一說明實施例或每個實施。以下圖式及實施方式更明確地例示利用本文所揭示之原理的某些較佳實施例。
假定本文中之所有數字藉由術語"約"修改，除非另外指定。以端點列舉之數值範圍包括包含於彼範圍內之所有數字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4及5)。
本發明提供一種拋光方法，其包含：提供一工件、提供一固定研磨物件、提供修整顆粒、及在存在修整顆粒的情況下相對地移動該工件及該固定研磨物件以修改該工件之表面。固定研磨物件包含具有第一表面之基板及分佈於基板之第一表面上的研磨複合物的區域。研磨複合物包括複合黏合劑及研磨顆粒及/或研磨附聚物。附聚物包含研磨顆粒連同基質材料。研磨顆粒具有高於工件硬度之第一硬度。修整顆粒足以修整複合黏合劑及/或研磨附聚物之基質材料，且具有小於該工件之該硬度之第二硬度。在存在修整顆粒的情況下，固定研磨物件及工件彼此相對地移動，以修改工件之表面且修整複合黏合劑及/或固定研磨物件中之研磨附聚物的基質材料。
在另一實施例中，本發明提供一種拋光方法，其包含：提供一工件；提供一固定研磨物件；提供工作流體及修整顆粒之研磨漿；及在存在工作流體及修整顆粒的情況下，相對地移動工件及固定研磨物件以修改該工件之表面。固定研磨物件包含具有一第一表面之基板及分佈於基板之第一表面上的研磨複合物的區域。研磨複合物包括複合黏合劑及研磨附聚物。附聚物包括第一硬度之研磨顆粒連同基質材料，其中該第一硬度高於工件硬度。修整顆粒具有小於工件之硬度且足以修整複合黏合劑及/或研磨附聚物之基質材料的第二硬度。在存在工作流體及修整顆粒之該研磨漿的情況下，藉由相對地移動工件及固定研磨物件以修改工件之表面來拋光工件。
本發明使用用於拋光工件之固定研磨物件，此工件具有某一硬度。該研磨物件包含基板，其具有一頂部或第一表面及一底部或第二表面。在研磨物件之基板之第一表面上存在分佈研磨複合物之(至少一個)區域。此等研磨複合物包括一複合黏合劑及研磨附聚物。在一態樣中，附聚物包括第一硬度之研磨顆粒連同基質材料。附聚物中之此等研磨顆粒的硬度高於所需工件之硬度，以使得此等研磨顆粒在固定研磨物件之所需使用期間拋光或磨損工件。在研磨物件之基板之第一表面上亦存在分佈修整混合體之(至少一個)區域。此等混合體、或複合物、或次組件包括易受侵蝕之黏合劑及第二硬度之修整顆粒。此第二硬度小於工件之硬度，但足以修整研磨附聚物之基質材料。或者，或在組合中，修整顆粒可提供於修整顆粒及工作流體之研磨漿中。因此，本發明之此態樣提供一種自修整或就地修整拋光方法，其中修整顆粒對基質材料起作用，從而釋放位於研磨附聚物內之新表面，但較佳地，修整顆粒不磨損、侵蝕或刮壞工件。在一些態樣中，修整顆粒亦修整複合黏合劑(例如，當研磨附聚物提供於三維固定研磨物件中時，修整係有用的)以使得修整研磨物件曝露新研磨顆粒及/或新附聚物。
在另一實施例中，本發明使用一種用於拋光工件的固定研磨物件，其中該工件具有低於約2500 kg/mm2 之努氏硬 度。在此實施例中，該方法使用如上所述之固定研磨物件及修整顆粒。研磨複合物包含研磨附聚物，此等附聚物包括具有高於工件硬度或至少約2500 kg/mm2 之努氏硬度之研磨顆粒。此等附聚物包括研磨顆粒連同基質材料。修整顆粒經由研磨漿或經由修整複合物或混合體作為固定研磨物件之部分而提供。對於複合物，修整顆粒可分佈於基板之第一表面上且包括與修整顆粒一起之易受侵蝕之黏合劑。修整顆粒具有低於工件之硬度且高於研磨附聚物之基質材料的硬度的努氏硬度。因此，本發明之各種態樣提供一種使用如上所述之研磨物的自修整拋光方法。
在另一實施例中，本發明使用一種用於拋光工件的固定研磨物件，其包含：一基板，其具有第一表面及第二表面；一分佈於基板之第一表面上之研磨複合物的區域，研磨複合物包括複合黏合劑及研磨附聚物，此等附聚物包括具有至少約2500 kg/mm2 之硬度的研磨顆粒連同具有至少約18 kg/mm2 之硬度的基質材料；及一分佈於基板之第一表面上之修整混合體的區域，該等混合體包括易受侵蝕之黏合劑及足以修整複合黏合劑且具有第二硬度之修整顆粒，此第二硬度小於2500 kg/mm2 、約等於或大於複合黏合劑之硬度且約等於或大於基質材料之硬度。在一些態樣中，修整顆粒具有低於研磨顆粒之平均粒度的平均粒度。
對用於本發明之固定研磨物件之進一步詳述於2005年7月28日申請之同在申請中的美國專利申請案第11/191,722號中找到。
本發明之拋光方法亦可進一步包括研磨漿，其可磨損或修整基質材料及/或複合黏合劑，但較佳地不磨損工件。
現參看有用之研磨物件，圖1展示與工件20接觸之研磨物件10。研磨物件10由若干元件組成。在基板100上提供研磨複合物110，其包括複合黏合劑120之成形區域及研磨附聚物122。研磨附聚物122包括基質材料126連同第一研磨物124之顆粒。又，在基板100上提供修整複合物130，其包括易受侵蝕之黏合劑132之成形區域及修整顆粒134。亦展示修整顆粒134之顆粒懸浮於通道140內之工作流體中，該等通道位於修整複合物130與研磨複合物110之間。通道140可在研磨物件10之使用期間引導研磨漿及工作流體流動。圖式未按比例繪製。在一些實施例中，修整顆粒134具有接近於或小於研磨顆粒之粒度的平均粒度，例如，與第一研磨物124之平均粒度相比，修整顆粒134可具有125%、100%、75%乃至更小的平均粒度。較佳地，修整顆粒具有研磨顆粒之平均粒度之至少約50%的平均粒度。另外，修整顆粒亦可包括於複合黏合劑120中。在本發明中，在存在修整顆粒134的情況下，研磨物件10及工件20彼此相對地移動，該等修整顆粒通常提供於工作流體或研磨漿中、展示懸浮於流道140中及/或作為修整複合物130之部分提供。在本發明之方法中，工件可磨損修整複合物130及/或易受侵蝕之黏合劑132，以釋放修整顆粒。另外，或在組合中，易受侵蝕之黏合劑132可在該方法期間緩慢地溶解，從而釋放修整顆粒134。
在一實施例中，基板100、複合黏合劑120及易受侵蝕之黏合劑132之兩者或三者可由相同材料製成。舉例而言，可將聚合樹脂用作黏合劑，該黏合劑用於所提及之研磨特徵之一者或兩者以及用於基板。因此，圖1展示使基板100與複合黏合劑120及易受侵蝕之黏合劑132成一整體之一個選擇。在一態樣中，薄基板與另一支撐層一起使用。基板及支撐層可為不同或可為相同材料。其可經由任何已知方法附著，諸如經由黏接劑、壓敏黏接劑、鑄造且固化、熔融鑄造等。舉例而言，薄基板100可經由(諸如)雙面壓敏膠帶之黏接劑附著至(諸如)聚酯或聚碳酸酯之材料的支撐層。
圖2A至圖2D展示具有研磨複合物之區域及修整複合物之區域的用於本發明的固定研磨物件的示範性組態。更具體而言，圖2A展示研磨物件200A，其具有研磨複合物202A之一般區域或範圍且在此範圍內之選定區域中提供修整複合物204A之區域，此處以圓形布局展示。圖2B展示研磨物件200B，其具有研磨複合物202B之一般區域或範圍且在此範圍內之選定區域中提供修整複合物204B之環形區域。圖2C展示研磨物件200C，其具有研磨複合物202C之一般區域或範圍且在範圍場內之選定區域中提供修整複合物204C之區域，此處以環矩形布局展示。圖2D展示研磨物件200D，其具有研磨複合物202D之一般區域或範圍且在此範圍內之選定區域中提供修整複合物204D之區域，此處以能夠在物件以順時針方向旋轉時將工作流體及/或研磨漿引向研磨物件200D之中心的設計展示。另外，圖2D展示環繞研磨物件200D之周邊的研磨漿護圈206。在本發明之許多實施例中，此護圈可用於(諸如)圖2D中所示之位置(環繞該周邊)或其他位置中，以保留研磨漿在研磨物件中達所要持續時間。亦即，護圈可環繞整個周邊(如所示)或提供於(諸如)控制所保留材料量的斷續區域中。另外，可提供修整複合物之區域以優先引導研磨漿及/或工作流體以(例如)朝向中心載運液體，諸如圖2D中以修整複合物204D所示。在替代實施例中，可設計護圈以載運液體遠離中心或處於另一所要路徑中。護圈可為研磨複合物、修整混合體、其之組合或仍為另一材料。
在其他態樣中，修整流體引導區域可獨立於或協同研磨區域而使用。舉例而言，包含基質材料、複合黏合劑、易受侵蝕之黏合劑或另一材料之樹脂之刮片可包括於設計中，以移動、移除及/或保留修整材料。
用於有用物件之基板包括已知用於塗佈研磨物或固定研磨物中之彼等基板，諸如聚合薄膜、布、紙、發泡沫體、非編織物、其處理或預致敏型式及其組合物。實例包括聚酯薄膜、聚烯烴薄膜(例如，聚乙烯薄膜及丙稀薄膜)、聚醯胺薄膜、聚醯亞胺薄膜等。舉例而言，薄基板可使用用於支撐之諸如較厚膜或聚碳酸酯薄片之另一層加固。另外，本發明之研磨物件可經由任一已知方法(例如，包括壓敏黏接劑的黏接劑係有用的)附著至基底或薄片或直接附著至拋光裝置或機器。
本發明使用包含複數個研磨附聚物之研磨複合物，其可在基板或襯底上以單一層排列，且其可排列成"三維"結構，其中複數個研磨顆粒或附聚物延伸貫穿厚度之至少一部分，以使得在使用期間對研磨顆粒之某些的侵蝕、磨損或自結構或附聚物之移除曝露能夠執行研磨功能且較佳地維持工件上之切割率的額外研磨顆粒。另外，修整顆粒可打磨或修整複合黏合劑，藉此曝露新研磨顆粒或附聚物。研磨複合物可為包括複合黏合劑之一次塗層(make coat)及/或二次塗層(size coat)中之研磨顆粒或單一附聚物。當主要研磨顆粒貫穿結構或附聚物之厚度而分佈時，此單層研磨物係三維的而非構成單一層之主要研磨顆粒。研磨附聚物包含第一硬度之研磨顆粒，且經選擇以具有(例如)經由基於裂縫之研光或磨削足以磨損所需工件的硬度。亦即，此等研磨顆粒通常具有高於所需工件之硬度的硬度，且可將其稱為"主要研磨物"。因此，此等研磨顆粒之選擇藉由所需工件驅動。舉例而言，在本發明之一態樣中，工件具有至少約1000、更佳至少約2000之努氏硬度(所有硬度以kg/mm2 計)。在其他態樣中，工件具有至少約2200或至少約2500之努氏硬度。研磨顆粒之特定選擇及特定工件之適應性在此項技術之技藝內，所需工件越硬研磨物越硬。對於最硬工件，研磨顆粒可為金剛石、立方氮化硼、碳化硼、碳化矽及較佳具有高於2200 kg/mm2 之硬度的其他研磨用砂粒。在本發明之另一態樣中，工件具有至少約600－640 kg/mm2 之努氏硬度，且研磨顆粒通常可為上文所列之彼等研磨顆粒及較佳具有高於640 kg/mm2 之硬度的任一其他研磨用砂粒，諸如氧化鋁、氧化鋯、金剛砂等。
修整複合物或修整混合體可用於本發明中以供應修整顆粒。此等顆粒之一實例為研磨用砂粒，其可在使用期間或拋光系統中形成研磨漿之部分。修整顆粒具有低於所需工件之硬度的硬度，以使得工件之最小或不明顯磨損或磨削由修整顆粒造成。然而，修整顆粒具有約等於或高於研磨附聚物之基質材料之硬度的硬度，且修整顆粒修整或磨損此基質材料以曝露新近研磨顆粒。修整顆粒亦可修整複合黏合劑(尤其在三維固定研磨物件中)以曝露新近研磨附聚物。
複合黏合劑用於本發明中以在研磨物件中形成三維固定研磨型區域。此黏合劑可為樹脂、玻璃、玻璃陶瓷、聚合物、黏接劑等。黏合劑可由可固化(經由諸如紫外線或熱之能量)有機材料形成。實例包括胺基樹脂；烷化尿素-甲醛樹脂；三聚氰胺-甲醛樹脂及烷化苯代三聚氰胺-甲醛樹脂；丙烯酸酯樹脂(包括丙烯酸酯及甲基丙烯酸脂)，諸如丙稀酸乙烯酯、環氧丙烯酸酯、丙烯酸化胺基甲酸酯、丙烯酸化聚酯、丙烯酸化丙烯酸樹脂、丙烯酸化聚醚、乙烯醚、丙烯酸化油及丙烯酸化聚矽氧；酸醇樹脂，諸如胺基甲酸酯酸醇樹脂、聚酯樹脂、反應性聚胺酯樹脂；酚系樹脂，諸如可溶酚醛樹脂及酚醛清漆樹脂；酚系樹脂/乳膠樹脂；環氧樹脂，諸如雙酚環氧樹脂；異氰酸酯；異三聚氰酸酯；聚矽氧烷樹脂(包括烷基烷氧矽烷樹脂)；反應性乙烯系樹脂、酚系樹脂(可溶酚醛樹脂及酚醛清漆樹脂)等。樹脂可作為單體、寡聚物、聚合物或其組合物提供。樹脂之硬度隨選定組合物而改變。舉例而言，對於最軟環氧樹脂或丙烯酸酯樹脂，樹脂硬度通常自至少約18 kg/mm2 變化，而對於酚系樹脂，樹脂硬度通常約為40 kg/mm2 。
本發明之研磨附聚物包含基質材料。此材料將研磨顆粒或主要研磨用砂粒結合於附聚物中，且附聚物包括於研磨複合物中。基質材料可為樹脂、玻璃、金屬、玻璃陶瓷或陶瓷。舉例而言，可使用諸如矽石玻璃之玻璃、玻璃陶瓷、硼矽玻璃、酚系樹脂、環氧樹脂、丙烯酸酯樹脂及描述於複合黏合劑之內容中之其他樹脂。更佳地，基質材料包含硬的、玻璃狀或易碎材料，其隨後在使用中由修整顆粒磨損以釋放主要研磨用砂粒之新近表面。通常，基質材料至少與複合黏合劑一樣硬，且尤其在由不同材料製造時其可更硬。舉例而言，基質材料可具有至少約50、更佳至少約100、200、400、600乃至更硬之硬度(所有硬度以kg/mm2 計)。舉例而言，可將具有約500－600 kg/mm2 之硬度的矽石玻璃用於基質材料。
易受侵蝕之黏合劑用於本發明中以將修整顆粒結合於物件中，並在使用期間釋放顆粒。較佳地，易受侵蝕之黏合劑(諸如)經由工件之侵蝕或工作流體或添加劑之控制溶解可控制地釋放顆粒。適當材料包括以上描述於複合黏合劑之內容中之彼等上述材料。當易受侵蝕之黏合劑經由溶解釋放修整顆粒時，有用之黏合劑包括石蠟、瓊脂澱粉、矽酸鈉、羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、聚環氧乙烯或來自Dow Chemical(Midland,MI)的CarbowaxTM 聚乙二醇固體。另外，工件自身可修整該等修整混合體，從而釋放修整顆粒。本發明之修整顆粒無需為個別砂粒或研磨顆粒，因為其亦可為附聚物、聚集體或具有或不具有個別砂粒之此等的組合物。
用於本發明之修整顆粒足以修整複合黏合劑且亦可足以修整研磨附聚物之基質材料。亦即，修整顆粒具有導致複合黏合劑及/或基質材料移除以曝露新近研磨顆粒之粒度範圍及硬度組合。此等修整顆粒具有第二硬度，此第二硬度小於工件之硬度且等於或大於複合黏合劑之硬度。第二硬度亦約等於或大於基質材料之硬度。當然，複合黏合劑及基質材料可為相同材料。此等修整顆粒並不明顯地磨損所需工件。亦即，修整顆粒可在給定足夠時間、壓力及其他操作條件的情況下磨損工件。然而，由修整顆粒提供之磨損率最小(若可量測的話)。因此，主要研磨顆粒對工件起作用，而修整顆粒對研磨附聚物之基質材料起作用。舉例而言，典型的研光過程可花費若干分鐘至若干小時來拋光工件，但(第二硬度之)修整顆粒將花費至少若干天、或許若干週或月來拋光相似工件或在任一適當時期中可不發生任一實質水平的拋光。
通常，當修整顆粒太大時，其可防止固定研磨物件與工件表面接觸，從而降低效用。當修整顆粒太小時，打磨或 修整不太有效且拋光率隨時間減小。在本發明之一些實施例中，主要研磨用砂粒之平均粒度大於修整顆粒之平均粒度。在另一態樣中，相對於第一硬度之研磨顆粒之平均粒度，第二硬度之修整顆粒具有自低於約125%、低於約100%、低於約75%乃至更低的平均粒度。修整顆粒具有較佳為第一硬度之研磨顆粒之平均粒度的至少約50%的平均粒度。
用於本發明之研磨物件可包括研磨複合物顆粒之區域及大體上不含研磨複合物顆粒之區域。舉例而言，諸如流道、刮片、研磨漿引向器及研磨漿護圈之特徵與少量研磨顆粒或不與研磨顆粒一起使用。
在一實施例中，研磨複合物之區域及修整混合體之區域大體上共面。區域可以任一適當之幾何形狀來提供於任一適當幾何形狀中。在一實施例中，修整混合體之區域經尺寸設定與工件大小類似，以使得工件可磨損或侵蝕修整研磨混合體，以釋放修整顆粒或砂粒。此砂粒可藉由工作流體載運以形成修整研磨漿，其隨後對基質材料起作用，從而有效地修整本發明之主要研磨物。
可使用任一已知工作流體。舉例而言，可隨此項技術中之特定選擇來使用水、水溶液。亦可併入各種添加劑，諸如潤滑劑、冷卻劑、助磨劑、分散劑、懸浮劑等。添加劑亦可用於以化學方法與工件表面相互作用，以改良拋光過程。另外，化學方法可用於將修整顆粒自修整混合體之區域可控制地釋放。亦即，機械作用及/或化學作用可將修 整砂粒或顆粒釋放至液體中，以組成修整研磨漿。
在一實施例中，固定研磨物件具有不同研磨物之區域，其能夠導引流體流動。舉例而言，區域可導引修整研磨漿流向圓形研磨物實施例之中心。在另一實例中，區域可促使修整研磨漿流向用於本發明之研磨物之邊緣。
本發明中之工件具有低於主要研磨物之硬度且高於修整顆粒之硬度的硬度。工件通常經由易碎拋光或基於裂縫磨削而受到磨損。工件材料之實例包括石英、砷化鎵、鍺、黃玉、尖晶石、氮氧鋁(ALON)、SiC、藍寶石及c面藍寶石。
在一實施例中，本發明使用一拋光硬基板之固定研磨物件，其包括至少約2000 kg/mm2 、2100 kg/mm2 或2200 kg/mm2 之硬度的研磨顆粒。此等研磨顆粒包括於(諸如)玻璃之基質材料中以形成研磨複合物。另外，修整混合體之區域連同研磨複合物之區域一起包括於諸如聚合膜(例如，聚酯)之基板的相同側上。修整混合體含有具有比研磨顆粒之硬度軟之至少約50 kg/mm2 、乃至至少約100 kg/mm2 的硬度的修整顆粒。複合黏合劑可為一次塗層及/或二次塗層，且複合黏合劑可將研磨複合物保持於三維研磨物件中。在一態樣中，修整顆粒之平均粒度低於研磨顆粒之平均粒度之約125%、約100%乃至約75%。在一態樣中，修整顆粒平均粒度係研磨顆粒之平均粒度的至少約50%。或者，或在組合中，修整顆粒可在本發明之方法期間提供於工作流體中。在一些實施例中，修整顆粒具有低於約10 μm、低於約5 μm、低於約0.5 μm乃至低於約0.1 μm之平均粒度。在一些實施例中，研磨顆粒具有高於約1 μm、高於約5 μm、高於約8 μm、約10 μm、約15 μm乃至高於約20 μm之平均粒度。此等研磨顆粒經組合成任一所要大小的附聚物。舉例而言，附聚物通常自其中研磨顆粒之平均粒度的至少約三倍變化。附聚物通常自低於其中研磨顆粒之平均粒度的約20倍變化。在一些態樣中，修整顆粒較佳小於研磨顆粒。在一態樣中，在約150－200 μm粒度之附聚物中，具有約5 μm之平均粒度的修整顆粒與具有約8－10 μm之平均粒度的研磨顆粒一起使用。舉例而言，對於藍寶石工件而言，可在約170－190 μm粒度的附聚物中使用8－10 μm的金剛石顆粒連同1－5 μm的氧化鋁修整顆粒。
用於本發明之研磨物件可經由任一已知方法製造，該方法用於製造塗佈研磨物或具有三維、有紋理的研磨複合物之研磨物件。舉例而言，研磨附聚物及修整研磨物可提供於上述之基板之一者上的區域中，且使用如上所述之黏合劑附著。另外，可在附聚物及修整研磨物上提供任一已知二次塗層。對於另一實例，可使用具有結構化表面(例如，成形諸如金字塔、立方體、梯形體等之特徵的尖端及凹處)之基板，其中研磨附聚物及修整研磨物提供於獨立區域中。在另一實例中，可使用含有研磨附聚物之研磨複合物以形成結構化表面，同時可圍繞結構化表面提供修整研磨區域。
有用方法描述於美國專利第5,152,917號及第5,435,816號中。適當方法之其他描述可在美國專利第5,437,754號、第5,454,844號、第5,435,816號及第5,304,223號中找到。適於包括於三維、有紋理的研磨複合物中之研磨附聚物可由任一已知方法製造，(諸如)描述於美國專利第6,551,366號、第6,645,624號、第5,651,729號、第5,975,988號及第4,799,939號中之彼等方法。製造具有三維、有紋理的研磨複合物之有用研磨物件之另一有用方法描述於美國專利第6,217,413號中，其中該等複合物包含固定於一次塗層及(可選)二次塗層中之研磨附聚物。
本發明通常在磨削或研光或拋光操作中(尤其對於硬或易碎工件)係有用的。在一態樣中，本發明將研磨物件之切割率維持在一所要水平達延長之時期，而無需獨立、或脫機之研磨物打磨或修整過程。在另一態樣中，本發明提供一改良之移除率穩定性及可預測性，其在精整操作期間改良處理效率且減少廢料。
本發明之目標及優點藉由以下實例進一步加以說明，但不應將此等實例中所陳述之特定材料及其數量以及其他條件及詳細內容理解為過度地限制本發明。
實例 玻璃質結合金剛石附聚物之製備
玻璃質結合金剛石附聚物通常使用美國專利第6,319,108號之方法製造。首先，藉由將25重量份(pbw)糊精(可購自A.E.Stanley Mfg.Co.(Decatur,IL)之"STANDEX 230")溶解在75 pbw去離子水中來製備臨時黏合劑溶液。
將包含170.0 g的臨時黏合劑溶液的研磨漿、4.0 g之於甲基乙基酮中50 wt% AY 100界面活性劑(可購自Cytek Industries(Stamford,CT))的溶液及1.3 g的Dow Corning添加劑65(可購自Dow Corning Corp(Midland,MI)的聚矽氧乳液消泡劑)用螺旋槳混合葉片徹底地混合15－20分鐘。藉由將20 g甲醇及800 g玻璃粉(自Specialty Glass Inc.(Oldsmar,FL之SP1086玻璃))裝入2號研磨瓶(2.2加侖(8.3 L))中來製備研磨玻璃粉，該瓶由來自U.S.Stoneware(East Palestine,Ohio)之氧化鋁強化瓷製成。該瓶亦含有約16.9 kg的0.6 cm(0.25英吋)氧化鋯研磨顆粒。以約130 rpm來研磨組合物72 h，隨後卸下研磨機。將數量為200.0 g的研磨玻璃粉添加至研磨漿並繼續混合20分鐘。隨後，將具有20 μm之標稱粒度之金剛石研磨顆粒(可購自National Research Corp.(Chesterfield,MI))添加至研磨漿且將組合物混合額外之20分鐘。
隨後，將所得研磨漿塗佈至聚丙烯工具之空腔中並使用刮漿刀將過量研磨漿移除。該工具係根據美國專利第5,152,917號之教示加以製造。聚丙烯工具中之空腔呈具有178 μm之深度、246 μm乘246 μm之開口及151 μm乘151 μm之基底之斜截四角金字塔的形式。工具之空腔中的研磨漿在室溫下風乾24小時。在風乾之後，乾燥研磨複合前軀物藉由使工具之背面與超音波驅動之鈦振動棒(可購自Branson Ultrasonic Instruments(Danbury,CT)之Branson 902R)接觸而自工具推動。
乾燥前軀物顆粒穿過250 μm開口繼之以150 μm開口之標準篩繼。保留在150 μm開口篩上之乾燥前軀物顆粒與由水鋁礦粉(可購自Condea Chemie GmbH(Brunsbuttel,Germany)之單水氧化鋁Disperal)組成之無機脫模劑以100 g乾燥前軀物顆粒對6 g水鋁礦粉之比例混合。乾燥前軀物及脫模劑混合物在耐火坯(可購自Ipsen Ceramic(Pecatonica,IL))中燃燒。燃燒溫度以每分鐘1.5℃之速率自室溫上升至400℃，且隨後保持在400℃達2.0 h以燒去臨時黏合劑。隨後以每分鐘2℃之速率將前軀物加熱至720℃，且隨後在空氣中保持在720℃達1.0 h。在燃燒後，所得多孔陶瓷研磨組合物以每分鐘約2℃之速率冷卻至室溫。燒結多孔陶瓷研磨組合物穿過250 μm開口繼之以150 μm開口之標準篩以移除無機脫模劑。保留在150 μm開口上之燒結多孔陶瓷研磨組合物隨後經收集以用於研磨物件中。
分散於黏合劑前軀物中之研磨附聚物之製備
25 wt%分散劑(可購自Noveon Division,Lubrizol Ltd.(Manchester,U.K)之SolsperseT M 32000)及75 wt%丙烯酸酯樹脂(可購自Sartomer Co.,Inc.(Exton,PA)之SR 368 D)之分散劑溶液藉由使用氣動螺旋槳式混合器混合約1 h。在混合入樹脂中之前，Vazo 52熱引發劑(可購自Dupont Chemical Solution Enterprise(Bell,WV))係藉由將Vazo 52置放於密封塑膠袋中、將塑膠袋置放於堅固表面(實驗台頂部)上並使用陶缽將Vazo 52碎裂成細粒而碾碎。在混合期間，混合物置放於加熱水槽(60℃)中以促進將分散劑熔入樹脂。藉由使用螺旋槳式混合器將5 wt% Vazo 52混入95 wt%丙烯酸酯樹脂(SR 368 D)中來產生熱引發劑溶液。熱引發劑溶液儲存於冰箱(溫度<40℃)中。偏矽酸鈣(可購自NYCO Minerals Inc.(Hermosillo Sonora,Mexico)之NYAD M400矽灰石)在使用前藉由將NYAD M400置放於金屬容器中並在設定於120℃之烘箱中加熱該容器2－4天而得以乾燥。NYADM 400隨後冷卻至室溫且容器以聚氯乙烯絕緣帶密封直至使用。樹脂預混合物藉由使用高速Cowels葉片混合器混合以下成分得以產生：91 wt%之368 D樹脂、8 wt%之上述分散劑溶液及1 wt%之光引發劑(可購自Ciba Specialty Chemicals(Tarrytown,NY)之Irgacure 819)。將此混合物混合約1 h直至光引發劑已溶解為止，以形成樹脂預混合物。
藉由在高剪切下混合1547.8 g上述樹脂預混合物與2935 g NYAD M400矽灰石、100 g如上所述產生之180 μm玻璃化金剛石附聚物、45 g煅製二氧化矽(可購自Degussa Corporation(Parsippany,NJ)之OX 50)及2.5 g消泡劑(可購自Dow Corning Corp.之Dow Corning添加劑#7)達1 h來產生研磨漿。混合物隨後置放於密封塑膠桶中且在輥磨機(可購自U.S.Stoneware)上以每分鐘20轉之轉速旋轉18－24 h以形成研磨漿。研磨漿隨後自輥磨機移除且在低剪切下混合，在此期間添加370 g上述熱引發劑溶液。將研磨漿混合約30分鐘或直至溫度達到32℃(90℉)為止。
固定研磨物件製備(方法I)
此研磨物件通常如美國專利第5,958,794號(Bruxvoort等人)中所述在類似於此專利之圖15中所說明之裝置的裝置上加以製造。
提供包含一系列空腔之聚丙烯工具。工具中之空腔呈具有800 μm之深度、2800 μm乘2800 μm之開口及具有3976 μm之中心對中心間隔的2518 μm乘2518 μm之基底的倒置斜截四角金字塔的形式。工具實質上為研磨複合物之所要形狀、尺寸及排列之倒置。
工具自捲繞機解開。研磨複合黏合劑前軀物中分散之研磨附聚物藉由使用真空槽膜塗佈機在室溫下塗佈並施加於工具的空腔中。接著，聚酯襯底(在待塗佈可購自3M Company(St.Paul,MN)的125 μm(5 mil)ScotchpakT M 之表面上之具有乙烯丙烯酸共聚物底塗劑之127 μm厚(5 mil)的聚酯薄膜)與研磨漿塗佈工具接觸，以使得研磨漿弄濕襯底之預致敏表面。紫外線(UV)輻射傳輸穿過工具且進入研磨漿。連續使用兩個不同的UV燈。第一UV燈為融合系統"V"燈泡且以236.2 W/cm(600瓦特/英吋)操作。第二UV燈為融合系統"D"燈泡且以236.2 W/cm(600 W/英吋)操作。一旦曝露至UV輻射，黏合劑前軀物就經轉換成黏合劑且研磨漿經轉換成研磨複合物。自研磨複合物/襯底移除工具。隨後藉由使用融合系統"D"燈泡且以236.2 W/cm(600 W/英吋)操作來將研磨複合物/襯底經由襯底側面曝露至額外處理之UV輻射。
隨後，形成研磨物件之研磨複合物/襯底纏繞於鐵芯上。此係在約4.6 m/min.至7.6 m/min.(15呎/min.至25呎/min.)之間操作的連續過程。纏繞於鐵芯上之研磨複合物/襯底隨後在設定於80℃至105℃之烘箱中加熱約8 h，以完成黏合劑系統之固化且活化聚酯襯底上之底塗劑。
為了製備用於測試之研磨物件，藉由使用壓敏膠帶(可購自3M(St.Paul,MN)之"442 KW")將研磨複合物/襯底層壓成0.762 mm(0.030英吋)厚的聚碳酸酯薄片(可購自GE Polymer Shapes(Mount Vernon,IN)之LexanTM 8010MC)。30.48 cm(12 in.)直徑圓形試樣經模切以用於測試。
修整混合體物件-方法II
75 g的15 μm修整顆粒(PWA α氧化鋁，可購自Fujimi Corporation(Wilsonville,OR)之Microgrit PWA 15)、5 g的分散劑(來自BYK-Chemie(Wallingford,CT)之Disperbyk 180)、20 g的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)(來自Sartomer Company,Inc.(Exton,PA)之Sartomer SR351)及1.0 g的光引發劑(來自Ciba Specialty Chemicals(Tarrytown,NY)之Irgacure 819)之修整混合體前軀物混合物經製備且如方法I中所述轉換成結構化修整混合體。修整混合體部分隨後經模切以配合由方法I製備之固定研磨物件的先前製備的30.48 cm(12 in.)圓盤中的開口。
修整混合體物件-方法III
在藉由方法II研製修整混合體物件之後，修整混合體結構充滿並填充有方法II之修整混合體前軀物、藉由使用聚丙烯釋放 襯底使其平坦且經UV固化以產生平坦修整研磨薄片。修整混合體部分隨後經模切以配合由方法I製備之固定研磨物件的先前製備的30.48 cm(12 in.)圓盤中的開口。
修整混合體物件-方法IV
在藉由方法I產生固定研磨物件之後，待由平坦修整混合體特徵替換之區域自30.5 cm(12 in.)圓盤之研磨面移除以提供間隙。
製備20 g可溶酚醛樹脂(水中75 wt%固體，以重量計1.5：1之甲醛：酚樹脂，2.5%催化KOH)、80 g之15 μm修整顆粒(PWA α氧化鋁，Microgrit PWA 15)、15 g水及15 g異丙醇之修整混合體前軀物混合物。此混合物用於填充固定研磨物件中之間隙且藉由使用切膠刀或刮漿板使其平坦。研磨物隨後在設定於60℃之烘箱中固化30 min.、85℃之烘箱中固化30 min.、105℃之烘箱中固化30 min.且120℃之烘箱中固化2 h，以形成固定研磨物件。
測試方法A-單面研光測試
測試在自Buehler Ltd.(Lake Bluff,IL)獲得之Phoenix 4000單面研光機上執行。藉由使用壓敏黏接劑固定研磨墊安裝至壓板。藉由使用氧化鋁固定研磨物(可購自3M Company之268 XA-A35)初始修整來製備金剛石固定研磨墊以用於測試。268 XA氧化鋁固定研磨物安裝至三個、65 mm(2.56 in.)直徑×3.18 mm(0.125 in.)厚的BorofloatTM 玻璃圓盤(Swift Glass(Elmira,NY))。三個BorofloatTM 圓盤(其表面上具有268 XA研磨物)藉由使用熱融蠟(Aremco Products,Inc.(Calley Cottage,NY)之Crystalbond 509 Clear)安裝至152 mm(6 in.)直徑×15 mm(0.6 in.)厚的鋁金屬板，以形成修整板。修整板以快速分離安裝方式附著至研光機之頂部。研光機藉由使用180 rpm壓板及反轉100 rpm基板在34.5 kPa(5 psi)外加壓力下運轉1分鐘。在修整期間，去離子水中之10 vol% Sabrelube 9016(Chemetall Oakite(Lake Bluff,IL))以30 mL/min之流量供應。藉由使用上述機器狀況在55.2 kPa(8 psi)壓力下研光BorofloatT M 玻璃(使用熱融蠟將三個65 mm基板附著至金屬板)達5 min.來完成初始修整過程。在每一藍寶石研光測試之前，藉由使用34.5 kPa(5 psi)的壓力及指定機器狀況研光窗玻璃基板(Swift Glass)8－9 min.直至達成在330－360 μm/min之間的穩定窗玻璃移除率為止。窗玻璃基板及藍寶石工件之移除率係藉由使用以下等式將研光期間之重量損耗(M以克計)轉換成移除之厚度(T以μm計)計算：T＝10,000*M/(A*D)其中A＝基板面積(cm2 )且D＝基板密度(g/cm3 )，且藍寶石具有3.9 g/cm3 之密度且窗玻璃具有2.4 g/cm3 之密度。
以下實例之自含式修整研磨物件之每一者藉由使用雙面膠層壓成聚碳酸酯薄片(直徑30.5 cm(12 in.))且固定研磨物之直徑調整至彼直徑。藉由使用C面藍寶石(Crystal Systems(Salem,MA))上指定之機器狀況在34.5 kPa(5 psi)壓力下進行每5 min.之研光運轉。結果展示於下表I中。
測試方法B－雙面研光
藉由使用可購自Peter Wolters(Rendsburg,Germany)之AC 500雙面研光機來執行測試。藉由使用壓敏黏接劑將待測試之固定研磨墊安裝至底部及上部壓板。藉由使用氧化鋁固定研磨物(可購自3M Company(St.Paul,MN)之268 XA-A35)初始修整來製備金剛石固定研磨墊以用於測試。268 XA氧化鋁固定研磨物安裝至五個空白(無零件孔)部分載體之頂部及底部。修整載體藉由使用如下之機器狀況在10.9 kPa(1.6 psi)外加壓力下運轉總計1分鐘：上部壓板速度96 rpm順時針；底部壓板速度96 rpm逆時針；中心齒輪速度14 rpm(順時針或逆時針)；冷卻劑流量200 mL/min.；及研光液(去離子水中10 vol%之SabrelubeTM 9016)速率100 mL/min.。中心齒輪之旋轉方向經由1分鐘循環半途切換。藉由以上述所列之機器狀況在13.9 kPa(2 psi)壓力下運轉15個65 mm BorofloatTM 玻璃基板三個5分鐘批次來完成墊製備。
實例1
藉由將由方法III製備之平坦修整混合體部分之八個直徑5 cm的圓形區域嵌入由方法I製備的固定研磨物件的30.5 cm(12 in.)圓盤中來製備固定研磨物件。八個圓盤圍繞周邊、距邊緣約3.8 cm(1.5 in.)均勻地間隔。
實例2
藉由將由方法II製備之有紋理的修整混合體部分之八個直徑5 cm的圓形區域嵌入由方法I製備的固定研磨物件的30.5 cm(12 in.)圓盤中來製備固定研磨物件。八個圓盤如 在實例1中一樣加以間隔。
實例3
藉由自薄片切下30.5 cm(12 in.)圓盤來製備固定研磨物件，該薄片具有由方法I製備的固定研磨物件及由方法II製備之有紋理的修整混合體部分的交替條紋。固定研磨物件之條紋為5 cm(2 in.)寬切有紋理的修整混合體之條紋為2.54 cm(1 in.)寬。
實例4
藉由將由方法IV製備之平坦修整混合體部分之八個直徑5 cm的圓形區域嵌入由方法I製備的固定研磨物件的30.5 cm(12 in.)圓盤中來製備固定研磨物件。八個圓盤圍繞周邊、距邊緣約3.8 cm(1.5 in.)均勻地間隔。
實例5
藉由將由方法IV製備之平坦修整混合體部分之十六個直徑2.5 cm的圓形區域嵌入由方法I製備的固定研磨物件的30.5 cm(12 in.)圓盤中來製備固定研磨物件。八個圓盤如在實例1中一樣加以間隔但距邊緣約5 cm(2 in.)。
實例6
藉由將由方法IV製備之平坦修整混合體部分的兩個同心環嵌入由方法I製備的固定研磨物件的30.5 cm(12 in.)圓盤中來製備固定研磨物件。第一個環為1.27 cm(0.5 in.)寬且內徑為6.35 cm(3 in.)。第二個環為1.6 cm(0.63 in.)寬且內徑為10.2 cm(4 in.)。
實例7
藉由將由方法IV製備之兩個同心平坦修整混合體部分嵌入由方法I製備的固定研磨物件的30.48 cm(12 in.)圓盤中以獲得交替固定研磨材料及平坦修整材料之嵌套正方形來製備固定研磨物件。固定研磨材料之中心正方形為8.9 cm×8.9 cm(3.5 in.×3.5 in.)，其由0.66 cm(0.25 in.)寬的平坦修整材料之條紋圍繞、由0.94 cm(0.38 in.)寬的結構化固定研磨物的條紋圍繞、由3.18 cm(1.25 in.)寬的平坦修整材料之第二組條紋圍繞，所有條紋集中在30.5 cm圓盤中。
比較實例A
固定研磨物件由方法1加以製備且使用測試方法A加以測試。
實例8至10及比例實例B(CE-B)
在實例8-10中，金剛石固定研磨物係根據方法III(上述)得以產生且按照測試方法A測試，同時修整顆粒供應於研光液中(去離子水中10 vol%之SabrelubeTM 9016冷卻劑溶液)。比較實例B使用相同固定研磨物但無修整顆粒。結果展示於下表II中。
在實例8中，將約1容積百分比(vol%)的研磨玻璃粉(SP 1086)添加至研光液中。在測試期間不斷地攪拌冷卻劑混合物。移除率在研光之第一個15分鐘內下降超過92%。
在實例9中，將約1 vol%的3 μm修整顆粒(可購自Fujimi Corp.(Wilsonville,OR)之MICROGRIT PWA 3氧化鋁粉)添加至研光液。在測試期間不斷地攪拌冷卻劑混合物。移除率在研光之第一個15分鐘內下降超過92%。
在實例10中，將約1 vol%的15 μm修整顆粒(可購自Fujimi Corp.之MICROGRIT PWA 15氧化鋁粉)添加至研光液。在測試期間不斷地攪拌冷卻劑混合物。儘管移除率在研光之第一個10分鐘之後下降29%，但其隨後在研光時間之30分鐘之外穩定在29.4 μm/min.的平均值。
在比較實例B中，在沒有修整顆粒的情況下使用研光液。在15分鐘的研光內，移除率已下降超過95%。
實例11及比例實例C(CE－C)
金剛石固定研磨物係根據方法III得以產生。雙面研光測試根據測試方法B進行。
在實例4中，除了僅用於製備墊之2分鐘BorofloatT M 研光運轉之外使用測試方法B。此BorofloatT M 運轉繼之以5批15個直徑65 mm的窗玻璃基板。每一批窗玻璃在13.9 kPa(2 psi)下運轉2 min.(第一批窗玻璃運轉5 min.)。一連串的藍寶石研光運轉在數批10個50 mm的C面藍寶石基板上執行。此等批之每一者在測試方法B中所列之機器狀況下運轉，除了所使用的研光液為15 μm氧化鋁(PWA 15)在10 vol%的SabrelubeT M 9016溶液中之1 vol%混合物之外。結果展示於表III中。對於51.4 kPa(7.5 psi)、31.1 kPa(4.5 psi)、20.4 kPa(3.0 psi)、或10.2 kPa(1.5 psi)的研光壓力，甚至在延長的研光時間之後，觀察到之基板移除率大體上不改變(意即，變化超過初始值的15%)。即，對於給定壓力，移除率保持穩定。
在比較實例B中，藉由使用34.1 kPa(4.9 psi)的施加壓力、去離子水中10 vol%的SabrelubeT M 9016溶液及測試方法B中所展示之機器狀況來研光10個50 mm的C面藍寶石部分(四個10分鐘批次)。結果展示於表III中。儘管維持相對較高壓力，但移除率在研光40分鐘之後下降超過85%。
熟習此項技術者自以上描述易見，可在不脫離本發明之範疇及原理的情況下進行各種修改，且應瞭解本發明並不過度地限於上文所述之說明性實施例。
10．．．研磨物件
20．．．工件
100．．．基板
110．．．研磨複合物
120．．．複合黏合劑
122．．．研磨附聚物
124．．．第一研磨物
126．．．基質材料
130．．．修整複合物
132．．．易受侵蝕之黏合劑
134．．．修整顆粒
140．．．通道
200A、200B、200C、200D．．．研磨物件
202A、202B、202C、202D．．．研磨複合物
204A、204B、204C、204D．．．修整複合物
206．．．研磨漿護圈
圖1展示用於本發明中所示與工件接觸之物件的部分橫截面圖，其並未按比例繪製。
圖2A至圖2D展示具有研磨複合物之區域及修整複合物之區域的用於本發明的固定研磨物件的示範性示意組態。
10．．．研磨物件
20．．．工件
100．．．基板
110．．．研磨複合物
120．．．複合黏合劑
122．．．研磨附聚物
124．．．第一研磨物
126．．．基質材料
130．．．修整複合物
132．．．易受侵蝕之黏合劑
134．．．修整顆粒
140．．．通道

Claims (20)

  1. 一種拋光方法，其包含：提供一具有一硬度之工件；提供一固定研磨物件，其包含一具有第一表面之基板及一分佈於該基板之第一表面上的研磨複合物的區域，該等研磨複合物包括一複合黏合劑及具有第一硬度之研磨顆粒，其中該第一硬度高於該工件硬度；提供修整顆粒，其足以修整該複合黏合劑且具有小於該工件之該硬度的第二硬度，其中該等修整顆粒提供於該基板上鄰接研磨複合物之該區域的修整複合物的一區域中，其中該等修整複合物包含修整顆粒及易受侵蝕之黏合劑；及在修整顆粒存在下，相對地移動該工件及該固定研磨物件，以修整該複合黏合劑且修改該工件之表面。
  2. 如請求項1之方法，其中該固定研磨物件之該等研磨顆粒連同一基質材料提供於附聚物中。
  3. 如請求項2之方法，其中該等修整顆粒足以修整該等附聚物之該基質材料。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含在一液體介質在存下修改該工件表面。
  5. 如請求項1之方法，其中該等修整顆粒提供於一研磨漿中。
  6. 如請求項1之方法，其中該等修整顆粒具有之平均粒度小於該第一硬度之研磨顆粒之平均粒度，視需要其中之 研磨複合物之該等區域及修整複合物之該等區域大體上共平面。
  7. 如請求項1之方法，其中該等修整顆粒具有的平均粒度為該等研磨顆粒之平均粒度的50%至100%。
  8. 如請求項1之方法，其中該固定研磨物件進一步包含一大體上不含該等研磨複合物之區域，該區域可包括流體通道。
  9. 如請求項1之方法，其中基質材料包含樹脂、玻璃、金屬、玻璃陶瓷或陶瓷。
  10. 如請求項1之方法，其中該等研磨顆粒包含金剛石或碳化矽、碳化硼、立方氮化硼或其之一組合物。
  11. 如請求項1之方法，其中該等修整顆粒包含氧化鋁、金剛砂、氧化鋯、二氧化鈰、玻璃或其之一組合物。
  12. 如請求項1之方法，其中該等修整顆粒之該硬度足以修整該複合黏合劑。
  13. 如請求項1之方法，其中該工件之該硬度足以修整該複合黏合劑。
  14. 如請求項1之方法，其中該研磨物件之該基板及該複合黏合劑係大體上相同材料。
  15. 一種拋光方法，其包含：提供一具有一硬度之工件；提供一固定研磨物件，其包含一具有第一表面之基板及一分佈於該基板之該第一表面上的研磨複合物的區域，該等研磨複合物包括一複合黏合劑及研磨附聚物， 此等附聚物包括第一硬度之研磨顆粒連同一基質材料，且其中該第一硬度高於該工件硬度；提供工作流體及修整顆粒之一研磨漿，此等顆粒具有小於該工件之該硬度且足以修整該等研磨附聚物之該基質材料的第二硬度；及在該研磨漿及該等修整顆粒存在下，相對地移動該工件及該固定研磨物件以修改該工件之表面。
  16. 如請求項15之方法，其中該等附聚物包含一適於拋光藍寶石之研磨物。
  17. 如請求項15之方法，其中該等修整顆粒具有低於約2100 kg/mm2 之努氏硬度。
  18. 如請求項15之方法，其中該等研磨顆粒具有高於約2500 kg/mm2 之努氏硬度。
  19. 如請求項15之方法，其進一步包含使用一黏接劑將該固定研磨物件附著至拋光機器，其中視需要該黏接劑係壓敏黏接劑。
  20. 如請求項13之方法，其中該等修整顆粒比該固定研磨物件之該複合黏合劑較硬。
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Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7594845B2 (en) * 2005-10-20 2009-09-29 3M Innovative Properties Company Abrasive article and method of modifying the surface of a workpiece
CN101313417B (zh) * 2005-11-22 2011-04-20 3M创新有限公司 发光制品的阵列及其制造方法
EP2087533A2 (en) * 2006-11-17 2009-08-12 3M Innovative Properties Company Planarized led with optical extractor
JP2010510671A (ja) * 2006-11-17 2010-04-02 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Ｌｅｄ光源用の光学接着組成物
JP4561732B2 (ja) * 2006-11-20 2010-10-13 トヨタ自動車株式会社 移動体位置測位装置
KR101450929B1 (ko) * 2006-11-20 2014-10-14 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 Ｌｅｄ 광원용 광학 접합 조성물
US8323072B1 (en) 2007-03-21 2012-12-04 3M Innovative Properties Company Method of polishing transparent armor
US8038750B2 (en) 2007-07-13 2011-10-18 3M Innovative Properties Company Structured abrasive with overlayer, and method of making and using the same
CA2743808A1 (en) * 2008-11-17 2010-05-20 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Acrylate color-stabilized phenolic bound abrasive products and methods for making same
JP2010194704A (ja) * 2009-01-27 2010-09-09 Shinano Denki Seiren Kk 定盤修正用砥石、定盤修正用研磨装置及び研磨定盤の修正方法
EP2439768B1 (en) * 2009-06-04 2022-02-09 SUMCO Corporation Fixed-abrasive-grain machining apparatus, fixed-abrasive-grain machining method, and semiconductor-wafer manufacturing method
US8603350B2 (en) * 2009-07-17 2013-12-10 Ohara Inc. Method of manufacturing substrate for information storage media
JP2011045938A (ja) * 2009-08-25 2011-03-10 Three M Innovative Properties Co 焼成凝集体の製造方法、焼成凝集体、研磨材組成物及び研磨材物品。
US8360823B2 (en) 2010-06-15 2013-01-29 3M Innovative Properties Company Splicing technique for fixed abrasives used in chemical mechanical planarization
SG187536A1 (en) * 2010-08-31 2013-03-28 Hoya Corp Method for manufacturing glass substrate for magnetic disk, and method for manufacturing magnetic disk
US20130065490A1 (en) 2011-09-12 2013-03-14 3M Innovative Properties Company Method of refurbishing vinyl composition tile
KR20150007277A (ko) * 2012-04-10 2015-01-20 아사히 가라스 가부시키가이샤 유리 기판의 연마 방법
WO2013181582A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 Ryan Webster Diamond impregnated polishing pad with diamond pucks
JP5373171B1 (ja) * 2012-10-20 2013-12-18 株式会社ナノテム 砥石およびそれを用いた研削・研磨装置
SG11201602207QA (en) 2013-09-25 2016-04-28 3M Innovative Properties Co Multi-layered polishing pads
EP3049215B1 (en) 2013-09-25 2021-04-14 3M Innovative Properties Company Composite ceramic abrasive polishing solution
KR102290663B1 (ko) 2013-11-12 2021-08-19 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 구조화된 연마 용품 및 그의 이용 방법
CN105813808B (zh) 2013-12-09 2018-10-09 3M创新有限公司 砾岩磨料颗粒、含有砾岩磨料颗粒的磨料制品及其制备方法
SG11201608996TA (en) 2014-05-02 2016-11-29 3M Innovative Properties Co Interrupted structured abrasive article and methods of polishing a workpiece
US9149904B1 (en) 2014-06-13 2015-10-06 Seagate Technology Llc Platen for wafer polishing having diamond-ceramic composites
US20170226380A1 (en) * 2014-08-01 2017-08-10 3M Innovative Properties Company Polishing solutions and methods of using same
US10086500B2 (en) * 2014-12-18 2018-10-02 Applied Materials, Inc. Method of manufacturing a UV curable CMP polishing pad
CN105140155B (zh) * 2015-07-15 2018-06-05 桂林电子科技大学 一种用于GaAs MMIC减薄工艺的粘片方法
EP3192844B1 (en) * 2016-01-12 2021-02-24 Eoswiss Engineering Sarl Method and device for chemical mechanical polishing
WO2017132191A1 (en) 2016-01-25 2017-08-03 Cabot Microelectronics Corporation Polishing composition comprising cationic polymer additive
US10195713B2 (en) 2016-08-11 2019-02-05 3M Innovative Properties Company Lapping pads and systems and methods of making and using the same
GB201616955D0 (en) * 2016-10-06 2016-11-23 University Of Newcastle Upon Tyne Micro-milling
EP3864104A1 (en) * 2018-10-11 2021-08-18 3M Innovative Properties Company Supported abrasive particles, abrasive articles, and methods of making the same
CN113549424B (zh) * 2021-08-04 2022-05-13 白鸽磨料磨具有限公司 一种抛光用氧化铈团簇粉及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW565488B (en) * 2001-07-20 2003-12-11 3M Innovative Properties Co Fixed abrasive articles

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4311489A (en) * 1978-08-04 1982-01-19 Norton Company Coated abrasive having brittle agglomerates of abrasive grain
JPS61226260A (ja) * 1985-03-30 1986-10-08 Mitsubishi Metal Corp 研削盤におけるドレツシング装置
US4652275A (en) * 1985-08-07 1987-03-24 Minnesota Mining And Manufacturing Company Erodable agglomerates and abrasive products containing the same
US4799939A (en) * 1987-02-26 1989-01-24 Minnesota Mining And Manufacturing Company Erodable agglomerates and abrasive products containing the same
JPS63274782A (ja) 1987-05-02 1988-11-11 Mishima Kosan Co Ltd ステンレス鋼のラッピング液
JPS63283862A (ja) * 1987-05-15 1988-11-21 Shintou Bureetaa Kk 研摩方法及び研摩装置
JPH01183370A (ja) * 1988-01-11 1989-07-21 Noritake Dia Kk 複合ボンドダイヤモンド砥石とその製造法
US5078753A (en) * 1990-10-09 1992-01-07 Minnesota Mining And Manufacturing Company Coated abrasive containing erodable agglomerates
JPH04250983A (ja) * 1990-11-01 1992-09-07 Noritake Co Ltd 研削用複合砥石
US5152917B1 (en) * 1991-02-06 1998-01-13 Minnesota Mining & Mfg Structured abrasive article
US5437754A (en) * 1992-01-13 1995-08-01 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive article having precise lateral spacing between abrasive composite members
JPH0615572A (ja) * 1992-07-01 1994-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 研削砥石
MY114512A (en) * 1992-08-19 2002-11-30 Rodel Inc Polymeric substrate with polymeric microelements
US5435816A (en) * 1993-01-14 1995-07-25 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of making an abrasive article
CH686787A5 (de) * 1993-10-15 1996-06-28 Diametal Ag Schleifbelag fuer Schleifwerkzeuge und Verfahren zur Herstellung des Schleifbelages.
US5632668A (en) * 1993-10-29 1997-05-27 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method for the polishing and finishing of optical lenses
US5454844A (en) * 1993-10-29 1995-10-03 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive article, a process of making same, and a method of using same to finish a workpiece surface
EP0741632A1 (en) * 1994-01-28 1996-11-13 Minnesota Mining And Manufacturing Company Coated abrasive containing erodible agglomerates
US5562745A (en) * 1994-03-16 1996-10-08 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive articles, methods of making abrasive articles, and methods of using abrasive articles
BR9509116A (pt) * 1994-09-30 1997-11-18 Minnesota Mining & Mfg Artigo abrasivo revestido processos para produzir o mesmo e processo para desbastar uma peça dura
US5958794A (en) * 1995-09-22 1999-09-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of modifying an exposed surface of a semiconductor wafer
US5702811A (en) * 1995-10-20 1997-12-30 Ho; Kwok-Lun High performance abrasive articles containing abrasive grains and nonabrasive composite grains
US6595831B1 (en) * 1996-05-16 2003-07-22 Ebara Corporation Method for polishing workpieces using fixed abrasives
JP3709044B2 (ja) * 1996-10-17 2005-10-19 昭和電工株式会社 ガラス研磨用研磨材組成物およびその製造方法
JPH10156704A (ja) * 1996-12-03 1998-06-16 Toshiba Mach Co Ltd 研磨方法およびその装置
US6648733B2 (en) * 1997-04-04 2003-11-18 Rodel Holdings, Inc. Polishing pads and methods relating thereto
US6117000A (en) * 1998-07-10 2000-09-12 Cabot Corporation Polishing pad for a semiconductor substrate
US6183346B1 (en) * 1998-08-05 2001-02-06 3M Innovative Properties Company Abrasive article with embossed isolation layer and methods of making and using
JP2000117606A (ja) * 1998-10-09 2000-04-25 Asahi Glass Co Ltd ブラウン管用ガラスパネルのフェース面研削方法
JP4049510B2 (ja) 1999-03-24 2008-02-20 株式会社オハラ 情報記憶媒体用ガラス基板材またはガラスセラミックス基板材の加工方法
US7101899B1 (en) * 1999-04-23 2006-09-05 Takeda Pharmaceutical Company Limited 5-pyridyl-1,3-azole compounds, process for producing the same and use thereof
US6319108B1 (en) * 1999-07-09 2001-11-20 3M Innovative Properties Company Metal bond abrasive article comprising porous ceramic abrasive composites and method of using same to abrade a workpiece
US6602117B1 (en) * 2000-08-30 2003-08-05 Micron Technology, Inc. Slurry for use with fixed-abrasive polishing pads in polishing semiconductor device conductive structures that include copper and tungsten and polishing methods
US6551366B1 (en) * 2000-11-10 2003-04-22 3M Innovative Properties Company Spray drying methods of making agglomerate abrasive grains and abrasive articles
US6645624B2 (en) * 2000-11-10 2003-11-11 3M Innovative Properties Company Composite abrasive particles and method of manufacture
KR20030022105A (ko) * 2001-02-20 2003-03-15 가부시키 가이샤 에바라 세이사꾸쇼 폴리싱장치 및 드레싱방법
US6485355B1 (en) * 2001-06-22 2002-11-26 International Business Machines Corporation Method to increase removal rate of oxide using fixed-abrasive
BR0211580A (pt) 2001-08-02 2004-07-13 3M Innovative Properties Co Métodos para a fabricação de material amorfo, de cerâmica compreendendo vidro, de um artigo compreendendo vidro, de vidro-cerâmica, de um artigo de vidro-cerâmica e de partìculas abrasivas
JP2003251560A (ja) * 2002-02-28 2003-09-09 Sanwa Kenma Kogyo Kk ドレッシング用成形体およびその製造方法
US6910951B2 (en) * 2003-02-24 2005-06-28 Dow Global Technologies, Inc. Materials and methods for chemical-mechanical planarization
IL156094A0 (en) * 2003-05-25 2003-12-23 J G Systems Inc Fixed abrasive cmp pad with built-in additives
JP4443870B2 (ja) * 2003-07-07 2010-03-31 克雄 庄司 超砥粒ホイール及びその製造方法
JP2005088153A (ja) * 2003-09-19 2005-04-07 Allied Material Corp ダイヤモンドラップ定盤による硬脆材料の平面研削加工法
JP2005271157A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Noritake Super Abrasive:Kk ラップホイール
US7169031B1 (en) * 2005-07-28 2007-01-30 3M Innovative Properties Company Self-contained conditioning abrasive article

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW565488B (en) * 2001-07-20 2003-12-11 3M Innovative Properties Co Fixed abrasive articles

Also Published As

Publication number Publication date
DE602006019876D1 (de) 2011-03-10
ATE496729T1 (de) 2011-02-15
KR101299272B1 (ko) 2013-08-23
US20070026770A1 (en) 2007-02-01
JP5620639B2 (ja) 2014-11-05
WO2007015909A1 (en) 2007-02-08
JP2009502532A (ja) 2009-01-29
CN101232969B (zh) 2011-05-11
EP1910025B1 (en) 2011-01-26
KR20080030057A (ko) 2008-04-03
US7494519B2 (en) 2009-02-24
TW200720020A (en) 2007-06-01
CN101232969A (zh) 2008-07-30
EP1910025A1 (en) 2008-04-16

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