TWI654049B - 研磨工具及其製造方法 - Google Patents

研磨工具及其製造方法

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Abstract

提供研磨工具及其製造方法，研磨工具包括一基板及一研磨顆粒。研磨顆粒與基板相固接，研磨顆粒具有一基部及四個自該基部凸起且為相鄰的尖端，該四個尖端之間形成一個類似十字形的凹陷區，且該四個尖端中之兩個相鄰者之間在該凹陷區中形成有一排料表面，排料表面位於該凹陷區之一末端，且該排料表面與該基部之一側表面相鄰並與該側表面形成介於120~160度之間的內部角度。

Description

研磨工具及其製造方法
本發明是有關於一種研磨工具，且特別是有關於一種具有經加工處理之研磨顆粒的研磨工具及其製造方法。
研磨工具已被廣泛使用於材料的切削、研磨、拋光和磨光等多種應用領域當中。在如石材加工業或精密磨削工業中，透過堅硬的研磨顆粒優異的耐磨性能使切割、磨削等加工程序之效率提升，並使這類加工行業的成本降低。
化學機械研磨（Chemical Mechanical Polishing，CMP）係為各種產業中最常見的研磨製程。利用CMP製程可研磨各種物品的表面，包括陶瓷、矽、玻璃、石英、或金屬的晶片等。此外，隨著積體電路發展迅速，因CMP可達到大面積平坦之目的，故為半導體製程中常見的晶圓平坦化技術之一。
在半導體的CMP製程中，係利用研磨墊（Pad）對晶圓或是其他半導體元件接觸，並視需要搭配研磨液（Slurry）使用，使研磨墊透過化學反應與物理機械力以移除晶圓表面之雜質或不平坦結構。當研磨墊使用一段時間後，由於研磨過程中所產生之研磨屑積滯於研磨墊之表面，造成研磨效果及效率降低。因此，可利用研磨工具（如：修整器）對研磨墊表面磨修，使研磨墊之表面再度粗糙化，並維持在最佳的研磨狀態。
為了提高研磨工具的切削率（cutting rate），通常係藉由提高研磨顆粒之排列密度或對研磨顆粒經加工處理增加其銳利度來達到目的。若是提高研磨顆粒之排列密度，隨著所使用的研磨顆粒數量增加，則會相對地造成研磨工具之製造成本提高。但若對研磨顆粒經加工處理，如切割研磨顆粒表面造成凸點，然而限於目前加工處理的技術能力，過程中容易在研磨顆粒中殘留應力，亦甚難控制經加工研磨顆粒的表面平坦度及邊緣完整性。在研磨工具修整研磨墊時，不平整的表面可能會產生卡屑或凸點崩落刮傷研磨墊的問題。加工處理過程中殘留的應力及邊緣不完整的狀況皆會使得研磨顆粒經使用一段時間後，邊緣容易剝落、裂開，產生異常尖點，而不利於修整的均勻度。
因此，如何控制加工處理研磨顆粒的應力殘留，提高研磨顆粒經加工處理後的表面平坦度及邊緣完整性，實屬當前重要研發課題之一。
本發明內容之一目的是在提供一種研磨工具及其製成方法，藉以控制加工處理研磨顆粒的應力殘留，且提高研磨顆粒經加工處理後的表面平坦度及邊緣完整性。
本發明內容之另一目的是在提供一種研磨工具及其製造方法，其中研磨顆粒具有獨特且創新的平順表面輪廓，不易產生卡屑或部分崩落的問題。
本發明內容之一技術態樣是在提供一種研磨工具，包括一基板及一研磨顆粒。該研磨顆粒與該基板相固接。該研磨顆粒具有一基部及四個自該基部凸起且為相鄰的尖端，該四個尖端之間形成一個類似十字形的凹陷區，該四個尖端中之兩個相鄰者之間在該凹陷區中形成有一排料表面，該排料表面位於該凹陷區之一末端，且該排料表面與該基部之一側表面相鄰並與該側表面形成介於120~160度之間的內部角度。
本發明內容之另一技術態樣是在提供一種研磨工具之製造方法，包括：提供一研磨顆粒；及利用一雷射沿複數個平行的第一方向切割道及複數個平行的第二方向切割道刻畫該研磨顆粒，藉此在該研磨顆粒中形成四個相鄰的尖端及一個位於該四個尖端之間且具有類似十字形的凹陷區，且在該凹陷區之一末端處形成有一排料表面，其中，該複數個第二方向切割道與該複數個第一方向切割道相交叉，至少該複數個第一方向切割道區分為位於外側的第一、第三切割道區，及介於該第一、第三切割道區之間的第二切割道區，在該第一、第三切割道區中，隨著該第一方向切割道往內增加排列次序，增加該雷射沿每一第一方向切割道上的重複刻畫次數，在該第二切割道區中，該雷射則沿每一第一方向切割道上重複刻畫該研磨顆粒。
綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由上述技術方案，可達到相當的技術進步，並具有産業上的廣泛利用價值，其優點係能提供具有獨特且創新的平順表面輪廓的研磨顆粒、控制加工處理研磨顆粒的應力殘留、提高研磨顆粒經加工處理後的表面平坦度及邊緣完整性、且/或不易產生卡屑或部分崩落的問題。
在此以第1圖繪示研磨工具1之剖面圖為示例作為說明依據本發明之一實施例，並不用以限制於研磨工具1之特定結構、材料、元件排列方式等。如第1圖所示，研磨工具100包含基板102及複數個固定於基板102上的研磨顆粒104。基板102之材料例如為不銹鋼。研磨顆粒104為鑽石、立方氮化硼、氧化鋁、碳化矽等高硬度性質之材質，且研磨顆粒104之粒徑值例如為20至30英制篩目（US mesh），亦即用以篩選研磨顆粒104之篩網上每平方英吋中具有20至30個篩目。基板102的相對兩側分別具有工作表面106及底面108，而研磨顆粒104可分佈並伸出於基板102的工作表面106。
依據一示例性的實施例，研磨工具100中可利用柱體110固定研磨顆粒104至基板102。例如，柱體110的頂端可固接研磨顆粒104，基板102中設有多個孔洞112，而各柱體110分別透過黏膠體固定於孔洞112中。研磨顆粒104可藉由硬焊、燒結或電鍍等方式固接柱體110，其中，柱體110可為圓形柱或方柱等不同之形狀。柱體110所採用之材料例如為金屬。柱體110與基板102相固接後，研磨顆粒104均以實質相同的高度H（如：100微米）突出於基板102之工作表面106，使研磨工具100可對於受研磨體進行均勻地研磨，如：研磨工具100可作為一修整器。
研磨顆粒104以雷射刻畫加工處理。舉例而言，研磨顆粒104初始可選用包括一基部，外側形成四個側表面在頂端漸尖之結構，其頂端進行雷射刻畫時，可使用2瓦特（W）數位雷射，控制實際使用功率可介在0.9~2W範圍中，較佳為1.1W，雷射光束直徑為可介在2~10微米（mm）之間，較佳介在3~5mm。數位雷射的功率較小、精度高、熱效應較小，使得研磨顆粒104經加工處的邊緣較為平整完全，不易傷害加工處附近存留下來的材料，且經加工處理後的表面平坦度較緩和。如此可良好控制殘留應力，研磨工具100經使用一段時間後，研磨顆粒104不易產生崩落也不易產生卡屑的問題。然而其他實施例中可應用其他精度高、熱效應小之加工處理技術形成研磨顆粒的外觀輪廓，無須限制於此。
第2圖繪示依據本發明一實施例之經加工之研磨顆粒104的部分俯視圖，第3圖繪示第2圖之經加工之部分研磨顆粒104的立體圖。經雷射刻畫加工之後，研磨顆粒104中可定義出基部118及四個尖端120、122、124、126。基部118可具有四個側表面130，且側表面130呈傾斜。尖端120、122、124、126自基部118凸起，且為沿基部118的四個角落升起，使尖端120、122、124、126分別位於一個方形的四個角落。依據一實施例，任一尖端120、122、124、126之頂端輪廓的內部角度A1（即在材料側的角度）可介於70~110度，較佳介於80~100度，可以維持符合需求的切割效果，然而本發明並不限於此。況且，各尖端120、122、124、126中的兩個尖端側面可與基部118的兩個側表面130大致呈同平面延伸，例如尖端120中的相鄰尖端側面120A、120B分別與基部118的兩個相鄰側表面130以同一平面延伸，尖端122的相鄰尖端側面122A、122B分別與基部118的兩個相鄰側表面130以同一平面延伸，尖端124的相鄰尖端側面124A、124B分別與基部118的兩個相鄰側表面130以同一平面延伸，及尖端126的相鄰尖端側面126A、126B分別與基部118的兩個相鄰側表面130以同一平面延伸。然而，在其他實施例中，尖端與相鄰側表面之間可以是以不同平面延伸，並不限於此。
尖端120、122、124、126之間於基部118上形成一凹陷區132。由於尖端120、122、124、126之間並未深陷形成V形溝槽，而是坡度緩和的凹陷區132，因此在研磨工具100修整研磨墊時，不易於此卡入殘屑。在此以類似十字形的凹陷區132為例，凹陷區132可分為兩個具有長形狀且大致相垂直交叉的凹陷132A、132B。凹陷132A的垂直剖面可包括類似M字形狀的輪廓，包括兩個相對高點133A、133B以及一個位於兩個相對高點133A、133B之間的相對低點133C，其中，凹陷132A中的相對高點133A、133B和相對低點133C均低於各尖端120、122、124、126的高度，且相對低點133C低於相對高點133A、133B。類似地，凹陷132B的垂直剖面具有類似M字形狀的輪廓，包括兩個相對高點134A、134B以及一個位於兩個相對高點134A、134B之間的相對低點133C，其中，凹陷132B中的相對高點134A、134B和相對低點133C均低於各尖端120、122、124、126的高度，且相對低點133C低於相對高點134A、134B。
同時，相鄰的尖端120、122、124、126之間，在凹陷區132中分別形成排料表面136，如：相鄰的尖端120、122之間形成一排料表面136，相鄰的尖端122、124之間形成一排料表面136，相鄰的尖端124、126之間形成一排料表面136，及相鄰的尖端120、126之間形成一排料表面136。由於經雷射刻畫加工後之研磨顆粒104具有四個尖端120、122、124、126，尖端120、122、124、126之間亦形成四個排料表面136，其中，兩個排料表面136分別位於凹陷132A的兩個相對末端，另兩個排料表面136分別位於凹陷132B的兩個相對末端，且排料表面136分別與基部118之鄰近側表面130相連接。排料表面136與其鄰近的側表面130間的內部角度A2（即在材料側的角度）介於120~160度之間，最佳是介於130~150度之間。須注意的是，由於結構的對稱關係，上述d1、A1、A2等參數的位置可由任意的尖端、排料表面、或側表面構成，並未侷限於第1圖至第3圖所標示的特定位置。
於研磨顆粒104中，控制排料表面136與其相鄰之側表面130間的鄰接緣之長度d1可介於80~180µm之間，最佳是介於95~165µm之間。尖端120、122、124、126之任二相鄰者之間在垂直方向相對於凹陷區132的最大高度變量d2（示於第4圖，其中顯示兩相鄰尖端120、126的最高點之間的剖面圖）介於40~120µm之間，最佳是介於50~110µm之間，在此示例性地將d2繪示為兩個相鄰的尖端120、126的最高點之最高者與凹陷132B中的相對高點134A之間的垂直距離。須注意的是，亦可以其它任意兩尖端及其間凹陷的高點之間的垂直距離作為d2，例如：d2可為兩個相鄰的尖端122、124的最高點之最高者與凹陷132B中的相對高點134B之間的垂直距離，兩個相鄰的尖端120、122的最高點之最高者與凹陷132A中的相對高點133A之間的垂直距離，或是兩個相鄰的尖端124、126的最高點之最高者與凹陷132A中的相對高點133B之間的垂直距離。d3在此示例性地以凹陷132A的長度繪示，其可由其中兩個相對的排料表面136與其相鄰側表面130鄰接緣之間的距離定義，且d3介於275~375µm之間，最佳是介於295~355µm之間。須注意的是，d3亦可為凹陷132B的長度，而由其中兩個相對的排料表面136與其相鄰側表面130鄰接緣之間的距離定義。依據一實施例，凹陷132A、132B的長度均相同。
依據本實施例製作之一研磨顆粒，A1為89.230~91.037度，A2為132.803度，d1為175.255µm，d2為63.209µm，d3為326.864µm。
配合第2-3圖，第5圖繪示對於研磨顆粒執行雷射刻畫時所採用之雷射刻畫分佈的示意圖，以形成前述的研磨顆粒104。雷射光束的刻畫路徑包括複數個直線且彼此平行的m條第一方向切割道A 1、A 2…A m、及複數個直線彼此平行但與第一方向切割道垂直交叉的n條第二方向切割道B 1、B 2…B n。雷射光束是沿第一方向切割道A 1、A 2…A m、第二方向切割道B 1、B 2…B n對於原研磨顆粒之一尖端處進行刻畫，以便形成研磨顆粒104中的凹陷區132。第一方向切割道A 1、A 2…A m例如為沿凹陷132A的軸向延伸，且第一方向切割道A 1、A 2…A m的長度均等於凹陷132A的長度d3。第二方向切割道B 1、B 2…B n則沿凹陷132B的軸向延伸，且第二方向切割道B 1、B 2…B n的長度均等於凹陷132B的長度。第5圖中例如以實心圓點表示雷射光束在各切割道上的刻畫起始點，以空心圓點代表雷射光束在各切割道上的刻畫終點。第一方向切割道A 1、A 2…A m可區分為位於外側的切割道區AG1、AG3，及介於兩個切割道區AG1、AG3之間的切割道區AG2，且切割道區AG2經過研磨顆粒的尖端處。類似地，第二方向切割道B 1、B 2…B n可區分為位於外側的切割道區BG1、BG3，及介於兩個切割道區BG1、BG3之間的切割道區BG2，且切割道區BG2與AG2相垂直且經過研磨顆粒的相同尖端處。
雷射光束對於研磨顆粒104進行刻畫時，可沿不同的切割道上執行不同的重複刻畫次數。依據本發明一實施例的刻畫分佈，在切割道區AG1、AG3中，隨著第一方向切割道往內增加排列次序，增加雷射沿每一第一方向切割道上的重複刻畫次數，且沿同一第一方向切割道上每次重複刻畫的長度不相同但均具有相同中心，該中心可對應第一切割道的中心點且大致位於凹陷132B的中心軸X2上。舉例而言，沿同一第一方向切割道上每次刻畫起始點與前次刻畫起始點間隔第一預定距離，每次刻畫終止點與前次刻畫終止點間隔第二預定距離，且刻畫起始點與刻畫終止點以切割道的中心點相對稱，使沿同一第一方向切割道上的重複刻畫長度均為同中心點。以第5圖的分佈為例，在切割道區AG1中沿第一方向切割道A 1例如刻畫1次、沿第一方向切割道A 2重複刻畫2次且相對於第1次刻畫長度第2次刻畫長度較短並為同中心，以類似方式每往內增加排列次序時，每次多增加雷射重複刻畫1次。同樣地，在切割道區AG3中沿第一方向切割道A m例如刻畫1次、沿第一方向切割道A m-1重複刻畫2次且相對於第1次刻畫長度第2次刻畫長度較短並為同中心，以類似方式，每往內增加排列次序時，每次多增加雷射重複刻畫1次。值得一提，本發明不限於圖式的刻畫數次，且每次多增加雷射重複刻畫的次數亦可不同於圖式的實施例。
在切割道區AG2中，雷射沿每一第一方向切割道上均重複刻畫相同次數，且每次刻畫起始點與前次刻畫起始點間隔第一預定距離，每次刻畫終止點與前次刻畫終止點間隔第二預定距離，使得沿各第一方向切割道上每次重複刻畫的長度不相同但均具有相同中心，該中心可對應第一方向切割道的中心點且大致位於凹陷132B的中心軸X2上。切割道區AG1、AG3中沿同一第一方向切割道上的最大重複刻畫次數，是在鄰接切割道區AG2的切割道上執行，且該最大重複刻畫次數不會大於（即僅小於或等於）切割道區AG2中沿各第一方向切割道的重複刻畫次數。況且，切割道區AG2中的切割道數量係小於各切割道區AG1、AG3中的切割道數量，且切割道區AG1、AG3還可以相對稱，即切割道區AG1、AG3中的切割道數量相同，且重複刻畫的分佈（即包括重複刻畫的數量、起始點、終止點）以凹陷132A的中心軸X1呈相對稱。
前述切割道區AG1、AG2、AG3的刻畫分佈以凹陷132A的中心軸X1呈對稱，且可由不同的雷射刻畫順序與雷射移動方向實現。依據一實施例，雷射刻畫順序與雷射移動方向例如包括先對第一方向切割道A 1、A 2…A m從第5圖的左側朝向右側依序地進行第1次刻畫，接著從第一方向的切割道區AG1、AG2至AG3，對重複刻畫次數大於或等於2的第一方向切割道A 2…A m-1從左側朝向右側依序地進行第2次刻畫，再依此類推進行第3次刻畫、第4次刻畫…等等，直至刻畫完成。當然，雷射的刻畫順序與移動方向可以依據需求改變，例如對第一方向切割道A m、A m-1…A 1從第5圖的右側朝向左側依序地進行刻畫。
沿第二方向的雷射刻畫也可採用類似的刻畫分佈，在切割道區BG1、BG3中，隨著第二方向切割道往內增加排列次序，增加雷射沿每一第二方向切割道上的重複刻畫次數，且沿同一第二方向切割道上每次重複刻畫的長度不相同但均具有相同中心，該中心可對應第二方向切割道的中心點且大致位於凹陷132A的中心軸X1上。舉例而言，沿同一第二方向切割道上每次刻畫起始點與前次刻畫起始點間隔第一預定距離，每次刻畫終止點與前次刻畫終止點間隔第二預定距離，且刻畫起始點與刻畫終止點以切割道的中心點相對稱，使沿同一第二方向切割道上的重複刻畫長度均為同中心點。以第5圖的分佈為例，在切割道區BG1中沿第二方向切割道B 1例如刻畫1次、沿第二方向切割道B 2重複刻畫2次且相對於第1次刻畫長度第2次刻畫長度較短並為同中心，以類似方式每往內增加排列次序時，每次多增加雷射重複刻畫1次。類似地，在切割道區BG3中沿第二方向切割道B n例如刻畫1次、沿第二方向切割道B n -1重複刻畫2次且相對於第1次刻畫長度第2次刻畫長度較短並為同中心，以類似方式，每往內增加排列次序時，每次多增加雷射重複刻畫1次。值得一提，本發明不限於圖式的刻畫數次，且每次多增加雷射重複刻畫的次數亦可不同於圖式的實施例。
在切割道區BG2中，雷射沿每一第二方向切割道上均重複刻畫相同次數，且每次刻畫起始點與前次刻畫起始點間隔第一預定距離，每次刻畫終止點與前次刻畫終止點間隔第二預定距離，使得沿同一第二方向切割道上每次重複刻畫的長度不相同但均具有相同中心，該中心可對應第二方向切割道的中心點且大致位於凹陷132A的中心軸X1上。切割道區BG1、BG3中沿同一第二方向切割道上的最大重複刻畫次數，是在鄰接切割道區BG2的第二方向切割道上執行，且該最大重複刻畫次數不會大於（即僅小於或等於）切割道區BG2中沿各第二方向切割道的重複刻畫次數。況且，切割道區BG2中的切割道數量，係小於各切割道區BG1、BG3中的切割道數量，且切割道區BG1、BG3相對稱，即切割道區BG1、BG3中的切割道數量相同，且重複刻畫的分佈以凹陷132B的中心軸X2呈相對稱。
前述切割道區BG1、BG2、BG3的刻畫分佈以凹陷132B的中心軸X2呈對稱，且可由不同的雷射刻畫順序與雷射移動方向實現。依據一實施例，雷射刻畫順序與雷射移動方向例如包括先對第二方向切割道B 1、B 2…B n從第5圖的上側向下側依序地進行第1次刻畫，接著從第二方向的切割道區BG1、BG2至BG3，對重複刻畫次數大於或等於2的第二方向切割道B 2…B n -1從上側向下側依序地進行第2次刻畫，再依此類推進行第3次刻畫、第4次刻畫…等等，直至刻畫完成。當然，雷射的刻畫順序與移動方向可以依據需求改變，例如對第二方向切割道B n、B n -1…B 1從第5圖的下側向上側依序地進行刻畫。
依據一實施例，沿第一方向的各切割道區AG1、AG2、AG3中所執行的刻畫，分別與沿第二方向的各切割道區BG1、BG2、BG3中所執行的刻畫相同，包括各切割道區中的切割道數量與重複刻畫的分佈均相同。另外，沿同一切割道重複刻畫時，每次刻畫起始點與前次刻畫起始點間隔第一預定距離，每次刻畫終止點與前次刻畫終止點間隔第二預定距離，在第5圖的範例中第一預定距離與第二預定距離例如為相同。
以第5圖的分佈為例，第一方向的切割道區AG1、AG3分別包括19條切割道，第一方向的切割道區AG2包括9條切割道，第二方向的切割道區BG1、BG3分別包括19條切割道，而第二方向的切割道區BG2包括9條切割道。然而，本發明不限於此，亦可調整各切割道區中的切割道數量、重複刻畫的分佈，以在尖端120、122、124、126間的凹陷區中形成不同的結構形狀。
第6圖為繪示研磨顆粒之另一雷射刻畫分佈的示意圖。相較於第5圖，第6圖中所示的第一方向的切割道區AG'1、AG'3分別包括15條切割道，第一方向的切割道區AG'2包括3條切割道，第二方向的切割道區BG'1、BG'3分別包括15條切割道，而第二方向的切割道區BG'2包括3條切割道。藉由使用雷射刻畫分佈中的不同切割道數量，可以改變研磨顆粒的凹陷區中的部分結構。
第7圖繪示依據本發明另一實施例所提供之研磨顆粒704的部分俯視圖，而第8圖繪示部分研磨顆粒704的立體圖。研磨顆粒704自基部718凸起形成四個尖端720、722、724、726，尖端720、722、724、726之間於基部718上形成一類似十字形的凹陷區732，由於凹陷區732坡度緩和，因此其中不易卡入殘屑。相鄰的尖端720、722、724、726之間，在基部718上分別形成一排料表面736，並且任一尖端720、722、724、726之頂端輪廓內部角度A1可介於70~110度之間。排料表面736與其鄰近的側表面730間的內部角度A2（即在材料側的角度）介於120~160度之間，最佳是介於130~150度之間。依據本發明一實施例，研磨顆粒704中的A1例如為141.603度，A2為91.153~93.670度。
結合第1~5圖，第9圖繪示依據本發明一實施例製成研磨工具之方法900的流程圖。於初始步驟910，首先提供一研磨顆粒。研磨顆粒可選擇性地固定至欲形成之研磨工具中之基板上或者加工處理設備應用之載體上。研磨顆粒例如為六八面體。研磨顆粒係為鑽石、立方氮化硼、氧化鋁、碳化矽等高硬度性質之材質。
於步驟912，利用雷射沿複數個直線且彼此平行的第一方向切割道A 1、A 2…A m刻畫研磨顆粒的一尖端處。第一方向切割道A 1、A 2…A m例如為沿第2圖所示的凹陷132A的軸向。第一方向切割道A 1、A 2…A m可區分為位於外側的切割道區AG1、AG3，及介於兩個切割道區AG1、AG3之間的切割道區AG2，且切割道區AG2經過研磨顆粒的尖端處。在切割道區AG1、AG3中，隨著第一方向切割道往內增加排列次序，增加雷射沿每一第一方向切割道上的重複刻畫次數，且沿同一第一方向切割道上每次重複刻畫的長度不相同但均具有相同中心。在切割道區AG2中，雷射沿每一第一方向切割道上均重複刻畫相同次數，且每次刻畫起始點與前次刻畫起始點間隔第一預定距離，每次刻畫終止點與前次刻畫終止點間隔第二預定距離，使得沿各第一方向切割道上每次重複刻畫的長度不相同但均具有同中心。切割道區AG1、AG3中沿同一第一方向切割道上的最大重複刻畫次數，是在鄰接切割道區AG2的切割道上執行，且該最大重複刻畫次數不會大於（即僅小於或等於）切割道區AG2中沿各第一方向切割道的重複刻畫次數。況且，切割道區AG2中的切割道數量係小於各切割道區AG1、AG3中的切割道數量，且切割道區AG1、AG3還可以相對稱，即切割道區AG1、AG3中的切割道數量相同，且重複刻畫的分佈（即包括重複刻畫的數量、起始點、終止點）相對稱。依據一實施例，切割道區AG1、AG2、AG3的刻畫分佈以凹陷132A的中心軸X1呈對稱。
依據前述切割道區AG1、AG2、AG3的刻畫分佈，步驟912例如可包括先對第一方向切割道A 1、A 2…A m依序地進行第1次刻畫，接著從第一方向的切割道區AG1、AG2至AG3，對重複刻畫次數大於或等於2的第一方向切割道A 2…A m-1依序地進行第2次刻畫，再依此類推進行第3次刻畫、第4次刻畫…等等，直至刻畫完成。
於步驟914，在鄰近研磨顆粒的相同尖端處，利用雷射沿複數個直線且彼此平行的第二方向切割道B 1、B 2…B n刻畫研磨顆粒，其中，第二方向切割道B 1、B 2…B n垂直於第一方向切割道A 1、A 2…A m。第二方向切割道B 1、B 2…B n例如為沿第2圖所示的凹陷132B的軸向。第二方向切割道B 1、B 2…B n可區分為位於外側的切割道區BG1、BG3，及介於兩個切割道區BG1、BG3之間的切割道區BG2，且切割道區BG2經過研磨顆粒的單一尖端。在切割道區BG1、BG3中，隨著第二方向切割道往內增加排列次序，增加雷射沿每一第二方向切割道上的重複刻畫次數，且沿同一第二方向切割道上每次重複刻畫的長度不相同但均具有相同中心。在切割道區BG2中，雷射沿每一第二方向切割道上均重複刻畫相同次數，且每次刻畫起始點與前次刻畫起始點間隔第一預定距離，每次刻畫終止點與前次刻畫終止點間隔第二預定距離，使得沿各第二方向切割道上每次重複刻畫的長度不相同但均具有相同中心。切割道區BG1、BG3中沿同一第二方向切割道上的最大重複刻畫次數，是在鄰接切割道區BG2的切割道上執行，且該最大重複刻畫次數不會大於（即僅小於或等於）切割道區BG2中沿各第二方向切割道的重複刻畫次數。況且，切割道區BG2中的切割道數量係小於各切割道區BG1、BG3中的切割道數量，且切割道區BG1、BG3還可以相對稱，即切割道區BG1、BG3中的切割道數量相同，且重複刻畫的分佈（即包括重複刻畫的數量、起始點、終止點）相對稱。依據一實施例，切割道區BG1、BG2、BG3的刻畫分佈以凹陷132B的中心軸X2呈對稱。
依據前述切割道區BG1、BG2、BG3的刻畫分佈，步驟914例如可包括先對第二方向切割道B 1、B 2…B n依序地進行第1次刻畫，接著從第二方向的切割道區BG1、BG2至BG3，對重複刻畫次數大於或等於2的第二方向切割道B 2…B n -1依序地進行第2次刻畫，再依此類推進行第3次刻畫、第4次刻畫…等等，直至刻畫完成。
經過上述步驟912、914之後，即可使研磨顆粒自基部凸起四個分別位於一個方形的四個角落的尖端，尖端中之兩個相鄰者之間具有排料表面，如第2-4圖或第7-8圖所示。
在一實施例中，如於初始步驟910的研磨顆粒係固定於加工處理設備應用之載體上，在上述步驟912、914之後，可另執行步驟916，將刻雷射刻畫後的研磨顆粒另固定至所欲構成的研磨工具中的一基板上，從而構成研磨工具。例如，研磨顆粒可固定於柱體110上，而柱體110可別透過黏膠體固定於基板102的孔洞112中，如第1圖所示。
綜上所述，本發明能提供具有獨特且創新的平順表面輪廓的研磨顆粒，並較佳可控制加工處理研磨顆粒的應力殘留、提高研磨顆粒經加工處理後的表面平坦度及邊緣完整性，且/或不易產生卡屑或部分崩落的問題。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100：研磨工具 102：基板 104：研磨顆粒 106：工作表面 108：底面 110：柱體 112：孔洞 118、718：基部 120、122、124、126、720、722、724、726：尖端 130、730：側表面 132、732：凹陷區 132A、132B：凹陷 133A、133B、134A、134B：相對高點 133C：相對低點 136、736：排料表面 910、912、914、916：步驟 A1、A2：角度 A 1、A 2…A m、A' 1、A' 2…A' m：第一方向切割道 AG1：第一組第一方向切割道 AG2：第二組第一方向切割道 AG3：第三組第一方向切割道 B 1、B 2…B n、B' 1、B' 2…B' n：第二方向切割道 BG1：第一組第二方向切割道 BG2：第二組第二方向切割道 BG3：第三組第二方向切割道 d1、d2、d3：距離 H：高度 X1、X2：中心軸
第1圖繪示依據本發明一實施例所提供之研磨工具的示意圖。
第2圖繪示依據本發明一實施例所提供之研磨顆粒的部分俯視圖。
第3圖繪示第2圖顯示之部分研磨顆粒的立體圖。
第4圖繪示研磨顆粒中兩個相鄰尖端的最高點之間的剖面圖。
第5圖繪示本發明一實施例以雷射刻畫研磨顆粒時所採用之雷射刻畫分佈的示意圖。
第6圖繪示本發明另一實施例以雷射刻畫研磨顆粒時所採用之雷射刻畫分佈的示意圖。
第7圖繪示依據本發明另一實施例所提供之研磨顆粒的部分俯視圖。
第8圖繪示第7圖顯示之部分研磨顆粒的立體圖。
第9圖繪示依據本發明一實施例製成研磨工具之方法的流程圖。

Claims (19)

  1. 一種研磨工具，包括：一基板；及一研磨顆粒，與該基板相固接，該研磨顆粒具有一基部及四個自該基部凸起且為相鄰的尖端，該四個尖端之間形成一個類似十字形的凹陷區，該四個尖端中之兩個相鄰者之間在該凹陷區中形成有一排料表面，該排料表面位於該凹陷區之一末端，且該排料表面與該基部之一側表面相鄰並與該側表面形成介於130~150度之間的內部角度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中，該排料表面與該側表面臨接輪廓之長度是介於80~180um之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中，該些尖端之任二相鄰者之間相對於該凹陷區中之一相對高點的最大高度變量介於40~120um之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中，該凹陷區包含兩個相垂直的凹陷，該兩個凹陷中之至少一者的長度介於275~375um之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中，該些尖端中之一者的頂端輪廓內部角度是介於70~110度之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中，該研磨顆粒係為鑽石、立方氮化硼、氧化鋁、碳化矽等高硬度性質之材質。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中，該研磨工具更包括一柱體，該柱體固定於一個設於該基板中的孔洞中，且該研磨顆粒經由該柱體固定至該基板。
  8. 一種研磨工具之製造方法，包括：提供一研磨顆粒；及利用一雷射沿複數個平行的第一方向切割道及複數個平行的第二方向切割道刻畫該研磨顆粒，藉此在該研磨顆粒中形成四個相鄰的尖端及一個位於該四個尖端之間且具有類似十字形的凹陷區，且在該凹陷區之一末端處形成有一排料表面，其中，該複數個第二方向切割道與該複數個第一方向切割道相交叉，至少該複數個第一方向切割道區分為位於外側的第一、第三切割道區，及介於該第一、第三切割道區之間的第二切割道區，在該第一、第三切割道區中，隨著該第一方向切割道往內增加排列次序，增加該雷射沿每一第一方向切割道上的重複刻畫次數，在該第二切割道區中，該雷射則沿每一第一方向切割道上重複刻畫該研磨顆粒。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中，該凹陷區包括相垂直交叉的第一、第二凹陷，該複數個第一方向切割道沿該第一凹陷延伸，在該第一、第三切割道區中，該複數個第一方向切割道的數量相同，且重複刻畫的分佈以該第一凹陷的中心軸呈相對稱。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中，該第二切割道區中的第一方向切割道數量係小於該第一、第三切割道區中的第一方向切割道數量。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中，在該第一、第三切割道區中，沿同一第一方向切割道上每次重複刻畫的長度為不相同但均具有相同中心。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中，在該第二切割道區中，該雷射沿每一第一方向切割道上均重複刻畫相同次數。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中，該第一、第三切割道區中沿同一第一方向切割道上的最大重複刻畫次數小於或等於該第二切割道區中沿各該第一方向切割道的重複刻畫次數。
  14. 如申請專利範圍第8項中所述之製造方法，其中，該雷射由該第一切割道區、該第二切割道區至該第三切割道區的順序進行刻畫。
  15. 如申請專利範圍第8項中所述之製造方法，其中，該複數個第二方向切割道區分為位於外側的第四、第六切割道區，及介於該第四、第六切割道區之間的第五切割道區，在該第四、第六切割道區中，隨著該第二方向切割道往內增加排列次序，增加該雷射沿每一第二方向切割道上的重複刻畫次數，在該第五切割道區中，該雷射則沿每一第二方向切割道上重複刻畫該研磨顆粒。
  16. 如申請專利範圍第15項中所述之製造方法，其中，該凹陷區包括相垂直交叉的第一、第二凹陷，該複數個第一方向切割道與該複數個第二方向切割道分別沿該第一凹陷與該第二凹陷延伸，在該第四、第六切割道區中，該複數個第二方向切割道的數量相同，且重複刻畫的分佈以該第二凹陷的中心軸呈相對稱。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之製造方法，其中，該第四、第六切割道區中沿同一第二方向切割道上的最大重複刻畫次數小於或等於該第五切割道區中沿各該第二方向切割道的重複刻畫次數。
  18. 如申請專利範圍第8-17項中任一項所述之製造方法，其中，該研磨顆粒在進行雷射刻畫前為六八面體，該第二切割道區經過該研磨顆粒的尖端處。
  19. 如申請專利範圍第8-17項中任一項所述之製造方法，還包括將該研磨顆粒固定於一基板上。
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