專利名稱：研磨布用修整器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種研磨布用修整器及其制造方法，所述研磨布用修整器在化學(xué)性機(jī)械性平面化研磨(Chemical and Mechanical Polishing以下，簡稱為CMP)工序中，用于消除研磨布的堵塞或異物、使研磨布表面再生，恢復(fù)研磨速度。
背景技術(shù)：
在集成電路等集成度高的電路的制造過程中，為了除去基板或晶片表面上形成的導(dǎo)體層、電介質(zhì)層及絕緣膜層的高隆起或晶格缺陷、劃傷及粗糙等表面缺陷，通常采用CMP加工。在CMP加工過程中，在貼合在圓盤狀模座上的由聚氨酯泡沫塑料等構(gòu)成的研磨布上以規(guī)定負(fù)荷擠壓晶片，并供給稱為化學(xué)漿液的研磨液，同時(shí)使晶片和研磨布二者旋轉(zhuǎn)，從而進(jìn)行研磨。
作為上述CMP加工中的化學(xué)漿液，可以使用將氧化鐵、碳酸鋇、氧化鈰、氧化鋁、膠態(tài)二氧化硅等研磨粒子懸濁在氫氧化鉀、稀鹽酸、稀硝酸、過氧化氫水溶液、硝酸鐵等溶液中得到的研磨液，可以根據(jù)研磨速度及晶片上的上述被研磨物的種類等適當(dāng)選擇研磨液。
由于在將各種電路疊合在基板或晶片上的過程中多次重復(fù)該CMP加工，因此隨CMP次數(shù)的增加，研磨粒子或研磨屑等進(jìn)入研磨布的微細(xì)孔穴內(nèi)，引起堵塞，使研磨速度降低。因此，必須經(jīng)?；蚨ㄆ谶M(jìn)行除去研磨布的堵塞、使表面再生以恢復(fù)研磨速度的所謂修整操作，在該操作中，使用稱為CMP研磨布用修整器的工具。
上述CMP研磨布用修整器具有用于修整研磨布的磨粒面，作為該磨粒面中使用的磨粒材料，優(yōu)選金剛石。因此，就使用金剛石磨粒的CMP研磨布用修整器進(jìn)行了研究，例如，提出并開始應(yīng)用利用鍍鎳使金剛石磨粒電沉積在不銹鋼上的方法。另外，還提出了使用釬焊合金材料將金剛石磨粒釬焊在不銹鋼上的方法(特開平10-12579號(hào)公報(bào))、及將金剛石磨粒按大致相等的間隔排列成近似同心圓形狀的方法(特開2000-141204號(hào)公報(bào))。
但是，上述現(xiàn)有的研磨布用修整器采用鍍鎳、或用以Cu、Ni為主體的釬料等進(jìn)行釬焊的方法保持磨粒，以上述Ni及Cu等金屬作為保持材料，將磨粒機(jī)械性保持在其上。
利用上述電鍍、釬料保持磨粒的方法難以制造磨粒埋入量固定的修整器，埋入量不足的情況下，磨?？赡茉谛拚心ゲ紩r(shí)脫落。另外，在磨粒的突出量不均勻的情況下，存在研磨率不足或研磨布表面狀態(tài)不均等問題。而且，在修整研磨布時(shí)，有時(shí)對(duì)磨粒施加的負(fù)荷可能導(dǎo)致保持材料的金屬輕微地發(fā)生塑性變形，此時(shí)，在磨粒與保持材料間出現(xiàn)空隙，結(jié)果也會(huì)發(fā)生磨粒脫落之類問題。
另外，現(xiàn)有的研磨布用修整器中使用人工金剛石。合成該金剛石時(shí)，使用Co、Ni等金屬作為催化劑，由于上述催化劑金屬混入金剛石內(nèi)，因此在將該金剛石作為磨粒使用時(shí)，有可能以該催化劑金屬為基點(diǎn)使金剛石被破壞，發(fā)生脫粒。即，在制造修整器時(shí)施加的熱量的作用下，因金剛石與催化劑金屬的熱膨脹率不同，而出現(xiàn)以金剛石中的催化劑金屬為基點(diǎn)產(chǎn)生的微小裂紋，在修整研磨布時(shí)，該裂紋有可能導(dǎo)致金剛石發(fā)生脫粒。從修整器上脫落的金剛石有時(shí)會(huì)在晶片上造成較大的劃痕。
而且，現(xiàn)有的研磨布用修整器將金剛石等磨粒隨機(jī)排列或者以大致相等的間隔排列成近似同心圓的形狀，但是對(duì)研磨布用修整器的作用面整體而言，上述任一種排列方式的磨粒間隔都并非等間隔，而是不均勻的。因此，修整器不能發(fā)揮穩(wěn)定的修整性能，從而無法得到研磨布的均勻研磨面。
例如，在磨粒間隔狹窄的部位，由磨削產(chǎn)生的研磨布切屑或堵塞研磨布的研磨粒子未被排出，而是附著在磨粒間，或在磨削時(shí)的摩擦熱作用下，研磨布的一部分熔結(jié)在磨粒間，發(fā)生堵塞，修整器的磨削性能降低，研磨布表面呈半鏡面化，研磨速度降低。
另外，由于現(xiàn)有研磨布用修整器使用Cu、Ni等金屬作為保持金剛石的保持材料，因此也會(huì)發(fā)生因修整研磨布時(shí)使用的漿液種類不同而導(dǎo)致保持材料的金屬溶出污染晶片的問題。在引起上述溶出的情況下，還存在保持磨粒的保持材料不足、磨粒脫落的可能性。因此，作為其對(duì)策，考慮采用在保持材料表面被覆耐酸·耐堿性非金屬被膜的方法，但是在進(jìn)行上述被覆時(shí)，必須加熱至數(shù)百度，導(dǎo)致Cu、Ni等金屬發(fā)生彎曲。此時(shí)，磨面的平坦度變差，磨粒發(fā)生偏倚，無法進(jìn)行均勻的修整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種研磨布用修整器及其制造方法，所述研磨布用修整器避免了起因于磨粒脫落的晶片劃痕，能夠維持穩(wěn)定的修整性，在研磨布表面形成均勻的研磨面，使研磨布研磨晶片的研磨速度保持固定，在所有漿液中都能夠使用。
用于解決上述問題的本發(fā)明的研磨布用修整器是在基體金屬表面形成修整部而得到的研磨布用修整器，上述修整部由多個(gè)磨粒和保持磨粒的平板狀保持材料形成，該保持材料以超硬合金、金屬陶瓷、或由氧化物、碳化物、氮化物及硼化物中的1種、2種或2種以上構(gòu)成的陶瓷中的任一種為主成分，所述超硬合金由元素周期表的IVa、Va、VIa族過渡金屬、其氧化物、碳化物、氮化物、硼化物及上述物質(zhì)的復(fù)合化合物中的1種、2種或2種以上的高熔點(diǎn)高硬度物質(zhì)與Fe、Co、Ni、Cu、Ti、Cr、Ag中的1種、2種或2種以上的金屬相構(gòu)成。通過使用以該高熔點(diǎn)高硬度物質(zhì)的上述超硬合金、金屬陶瓷、或陶瓷為主成分的保持材料，即使對(duì)磨粒施加在保持材料為以Cu、Ni為基材的釬料、鍍鎳等時(shí)引起脫粒程度的負(fù)荷的情況下，保持材料也不發(fā)生變形，對(duì)磨粒的機(jī)械性保持力強(qiáng)，因此能夠避免起因于磨粒脫落的晶片劃痕。另外，可以在作為上述保持材料的上述超硬合金、金屬陶瓷、或陶瓷中添加用于將上述材料改性的若干添加物。
具體而言，作為保持材料，上述超硬合金特別優(yōu)選為碳化鎢-鈷(WC-Co)，上述金屬陶瓷特別優(yōu)選為碳化鈦-鎳(TiC-Ni)，上述陶瓷特別優(yōu)選為碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)。
用于解決上述問題的其他發(fā)明的研磨布用修整器是在基體金屬表面形成修整部得到的研磨布用修整器，上述修整部由多個(gè)磨粒和保持磨粒的平板狀保持材料形成，該保持材料是以元素周期表的IVa、Va、VIa族過渡金屬及硅元素為主成分、在其中添加作為助熔劑的二氧化硅而形成的。
上述二氧化硅的添加量相對(duì)于上述保持材料重量為1～6％，優(yōu)選為3～5％。按上述范圍添加的二氧化硅作為助熔劑發(fā)揮作用，能夠降低保持材料的燒結(jié)溫度。該添加量范圍能夠特異性地降低燒結(jié)溫度，如果不足1％或超過6％，則會(huì)高于該范圍時(shí)的燒結(jié)溫度，并不優(yōu)選。作為元素周期表的IVa、Va、VIa族過渡金屬，特別優(yōu)選鎢。
另外，通常僅由保持材料機(jī)械性地保持磨粒，但是，通過在磨粒表面被覆IVa、IVb、Va、VIa族過渡金屬，能夠提高其與保持材料的潤濕性，產(chǎn)生對(duì)磨粒的化學(xué)性保持力。另外，被覆材料與磨粒發(fā)生化學(xué)鍵合，在被覆材料和磨粒的界面形成由兩種成分構(gòu)成的化合物時(shí)，化學(xué)性保持力進(jìn)一步增強(qiáng)，抑制了脫粒的發(fā)生。
磨粒表面的被覆處理對(duì)修整研磨布時(shí)發(fā)生的磨粒損傷也顯示出良好的改善效果。這可能是因?qū)嵤┍桓蔡幚矶篃崃侩y以傳入磨粒內(nèi)部，或者因?qū)嵤┍桓矔r(shí)的處理、或被覆的存在本身緩和了磨粒內(nèi)部的形變而產(chǎn)生的效果。磨粒的被覆量優(yōu)選為1～80wt％。如果為1wt％以下，則不能被覆磨粒的整個(gè)表面，出現(xiàn)露出部位的可能性高。另外，如果為80wt％以上，則金屬成分過多，使用于修整研磨布的磨粒的粒徑變小，并不優(yōu)選。但是，在溫和的加工條件下修整研磨布時(shí)，即使不進(jìn)行上述磨粒被覆也能夠進(jìn)行加工。
磨粒的突出量優(yōu)選為磨粒粒徑的10％～70％。如果為10％以下，則磨粒的切入量不足，可能導(dǎo)致研磨布鏡面化。另外，突出量為70％以上時(shí)，可能發(fā)生磨粒脫落或研磨率極度增加，因此并不優(yōu)選。
磨粒優(yōu)選粒徑為10～1000μm的金剛石或立方晶型的氮化硼。
現(xiàn)有的研磨布用修整器雖然將金剛石等磨粒任意排列或以大致相等的間隔排列成近似同心圓的形狀，但是磨粒間的磨粒間隔并非相等，而是不均勻的。因此，無法得到研磨布表面的均勻修整面，也不可能任意調(diào)整研磨速度。在磨粒間隔小的部位，研磨布的切屑或研磨粒子的排出力差，因此在修整器上發(fā)生堵塞，由于應(yīng)力集中在該堵塞部，因此使磨粒從保持材料上脫落，在晶片表面產(chǎn)生劃痕，成為致命的損傷。因此，本發(fā)明將磨粒二維排列，并調(diào)整磨粒間隔或磨粒的粒度，從而能夠得到適應(yīng)CMP條件的均勻表面形狀和研磨速度。對(duì)于本發(fā)明的研磨布用修整器而言，磨粒由1種、或粒度不同的2種或2種以上的多個(gè)粒子構(gòu)成，將上述磨粒按種類單獨(dú)且有規(guī)則地二維排列。經(jīng)上述排列形成的最小格子中相鄰磨粒間的距離在10μm～3000μm的范圍內(nèi)，排列各磨粒，使其實(shí)質(zhì)上形成均勻分布。
本發(fā)明的研磨布用修整器也可以在保持材料的露出面形成具有低摩擦系數(shù)的耐酸耐堿性非金屬被膜。優(yōu)選在支撐保持材料的基體金屬的露出面上也形成該非金屬被膜。
上述耐酸耐堿性非金屬被膜的厚度為1～10μm，具體而言，優(yōu)選含有鹵素的類金剛石碳、或類金剛石碳。
本發(fā)明是為了解決下述問題而完成的，即由于在現(xiàn)有的研磨布修整器中使用Cu、Ni等金屬作為保持金剛石的保持材料，因而存在根據(jù)修整研磨布時(shí)使用的漿液種類不同而導(dǎo)致保持材料中金屬溶出而污染晶片的問題。上述被覆處理也可以適用于現(xiàn)有的釬焊產(chǎn)品、電沉積產(chǎn)品，但是，由于被覆時(shí)必需的處理溫度達(dá)數(shù)百度，因此Ni等金屬將發(fā)生變形，磨面的平坦度劣化，修整器個(gè)體間的研磨性能產(chǎn)生差異。本發(fā)明的研磨布用修整器中使用在上述數(shù)百度高溫下不發(fā)生變形的超硬合金、金屬陶瓷或陶瓷為主體的保持材料，從而在進(jìn)行表面處理后也能夠維持與處理前相同的研磨性能。
用于解決上述問題的本發(fā)明研磨布用修整器的制造方法為，在基體金屬表面由多個(gè)磨粒和保持該磨粒的平板狀保持材料形成修整部，該保持材料以超硬合金、金屬陶瓷、或由氧化物、碳化物、氮化物及硼化物中的1種、2種或2種以上構(gòu)成的陶瓷中的任一種為主成分，所述超硬合金由元素周期表的IVa、Va、VIa族過渡金屬、上述金屬的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物及上述物質(zhì)的復(fù)合化合物中的1種、2種或2種以上的高熔點(diǎn)高硬度物質(zhì)與Fe、Co、Ni、Cu、Ti、Cr、Ag中的1種、2種或2種以上的金屬相構(gòu)成；其特征為，為了使多個(gè)磨粒有規(guī)則地保持在上述保持材料表面，在上述保持材料表面或載置于其上的薄片上，對(duì)應(yīng)于有規(guī)則地二維排列的各磨粒的保持位置，設(shè)置大致為磨粒粒徑尺寸的粘合部，在上述粘合部分別粘合單粒子的磨粒，然后，使所述磨粒保持在該保持材料的表面，將該保持材料燒結(jié)，從而將其固定。
用于解決上述問題的其他發(fā)明的研磨布用修整器的制造方法為，由多個(gè)磨粒和保持該磨粒的平板狀保持材料形成基體金屬表面的修整部，該保持材料是以元素周期表的IVa、Va、VIa族過渡金屬及硅元素為主成分、在其中添加作為助熔劑的二氧化硅而得到的，該研磨布用修整器的制造方法在上述保持材料表面有規(guī)則性地保持多個(gè)磨粒；其特征為，在上述保持材料表面或載置于其上的薄片上，對(duì)應(yīng)于有規(guī)則地二維排列的各磨粒的保持位置，設(shè)置大致為磨粒粒徑尺寸的粘合部，在上述粘合部粘合各單粒子的磨粒，然后將上述保持材料燒結(jié)，從而將上述磨粒固定在該保持材料上。該方法能夠降低保持材料的燒結(jié)溫度。
在上述各方法中，可以使用未經(jīng)被覆處理的磨粒，也可以使用經(jīng)IVa、IVb、Va、VIa族過渡金屬、或Ni、Co、Ag、Cu以及上述元素的化合物被覆的磨粒。
在上述各種排列方法中，大致為磨粒粒徑尺寸的上述粘合部可以通過在掩蔽涂布了粘合劑的保持材料表面的薄片上形成大致為磨粒粒徑尺寸的孔穴以形成非掩蔽部，在該非掩蔽部上形成粘合部。
然后，根據(jù)用途不同，可以在保持材料表面及側(cè)面被覆耐酸性非金屬被膜。
根據(jù)具有上述構(gòu)成的各研磨布用修整器及其制造方法，由于使用上述保持材料，因此磨粒的機(jī)械保持力極強(qiáng)，另外通過對(duì)磨粒實(shí)施被覆處理，能夠進(jìn)一步提高磨粒的保持力和磨粒的抗損傷強(qiáng)度。另外，由于將金剛石等磨粒以適當(dāng)?shù)哪チｉg隔規(guī)則準(zhǔn)確地排列，因此研磨布用修整器能夠維持穩(wěn)定的磨削性，得到研磨布表面的表面粗糙度均勻的修整面，可以總是在一定的磨削速度下穩(wěn)定地研磨，另外，適當(dāng)調(diào)整有規(guī)則排列的金剛石等的磨粒間隔，可以得到適合于被加工物的研磨布用修整器的表面狀態(tài)，任意調(diào)整研磨效率。另外，通過選擇保持材料，也可以將其用于耐酸·耐堿的用途。而且，通過在保持材料表面及側(cè)面被覆耐酸·耐堿性非金屬被膜，能夠?qū)⑵湓谌魏苇h(huán)境下使用。
通過采用上述各發(fā)明的研磨布用修整器及其制造方法，能夠避免加工中的磨粒脫落，使研磨布用修整器維持穩(wěn)定的修整性，得到研磨布表面的均勻研磨面，能夠維持固定的研磨速度。另外，能夠提供一種研磨用修整器、及簡便地制造該修整器的方法，通過適當(dāng)調(diào)整按規(guī)則配置的磨粒的磨粒間隔，能夠得到適合于被加工物的研磨布用修整器表面狀態(tài)，并可任意調(diào)整修整效率。


圖1為表示本發(fā)明研磨布用修整器的實(shí)施例的斜視圖。
圖2為將上述修整器以平行于其旋轉(zhuǎn)中心的平面切斷得到的主要部分剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1及圖2表示本發(fā)明的研磨布用修整器的實(shí)施例，圖1示出修整器的整體構(gòu)成，圖2示出以通過旋轉(zhuǎn)中心軸的平面將圖1所示修整器切斷得到的剖面圖。該研磨布用修整器在由金屬、陶瓷或塑料等構(gòu)成的杯型基體金屬1的周圍與旋轉(zhuǎn)軸線垂直相交的表面上，用粘合劑4固定保持多個(gè)磨粒2的平面狀保持材料3，從而形成修整器作用面。
作為上述磨粒2，優(yōu)選使用由IVa、IVb、Va、VIa族過渡金屬、或Ni、Co、Ag、Cu以及上述元素的化合物被覆金剛石或立方晶型氮化硼得到的磨粒，但并不限定于此。金剛石等磨粒2使用在一定范圍內(nèi)進(jìn)行分級(jí)的粒子，但是對(duì)其粒度沒有特別限定。一般而言，優(yōu)選JISB4130中規(guī)定的粒度#325/#400～#30/#40的磨粒。如果磨粒的粒徑不足#325/#400，則磨粒從修整面的突出量降低，無法獲得充分的研磨布研磨布修整性能，或磨粒的保持力差，引起脫粒，使晶片上出現(xiàn)劃痕。如果磨粒的粒徑超過#30/#40，則在修整時(shí)，研磨布發(fā)生粗面化。另外，晶片表面的均勻性變差。研磨布的消耗速度極快，使研磨布的使用量增多，從經(jīng)濟(jì)方面考慮也并不優(yōu)選。
另外，作為上述保持材料3的原料，可以使用由IVa、Va、VIa族過渡金屬、或這些金屬的氧化物、氮化物、碳化物中的1種、2種或2種以上構(gòu)成的陶瓷、或上述陶瓷與Fe、Co、Ni、Cu、Ti、Cr、Ag中的1種、2種或2種以上的金屬構(gòu)成的超硬合金、金屬陶瓷為主體的燒結(jié)體。
而且，作為保持材料的其他原料，可以使用以元素周期表的IVa、Va、VIa族過渡金屬及硅為主成分，在其中添加作為助熔劑的二氧化硅形成的燒結(jié)體。作為上述IVa、Va、VIa族過渡金屬可以使用Ti、Cr、W等，特別優(yōu)選W。
上述磨粒2的各單粒子有規(guī)律地二維排列、固定在保持材料3的表面，由這種排列方式形成的最小格子中相鄰的磨粒2之間的距離在10μm～3000μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選磨粒2的粒度為#170～#60、磨粒間距離在100μm～2000μm的范圍內(nèi)，從而將各磨粒2排列成為實(shí)質(zhì)上均等的分布。如果增大上述磨粒2的間隔，則底座與晶片的研磨速度加快，研磨布的表面粗糙度增加，晶片的平面度變差。另外，如果縮小磨粒間隔，則底座與晶片的研磨速度變慢，研磨布的表面粗糙度降低，晶片的平面度變得良好。
上述磨粒2的間隔如果為10μm以下，則修整器上出現(xiàn)研磨布的磨削層或研磨粒子的堵塞，研磨布無法均勻地進(jìn)行研磨研磨布。另外，磨粒2的間隔如果大于3000μm，則無法得到充分的磨削作用。因此，優(yōu)選根據(jù)被磨削物的種類或經(jīng)濟(jì)性因素適當(dāng)選擇磨粒間隔，通過調(diào)整其間隔能夠任意調(diào)整研磨布的表面粗糙度或研磨速度等。
如果更具體地說明上述磨粒2的排列，則在基體金屬1(參見圖1)上，圓周方向和徑向相鄰的磨粒2形成的最小格子通常為正方形或平行四邊形(也可以為三角形)，該最小格子中相鄰磨粒間的最近距離只要在10μm～3000μm的范圍內(nèi)即可。另外，上述格子的形狀并不限定于以上描述，但是，必須將各磨粒有規(guī)律地二維排列。
可以根據(jù)以下說明的方法簡便地制造上述研磨布用修整器。首先，優(yōu)選將多個(gè)磨粒2有規(guī)律地二維保持在安裝于上述研磨布用修整器上的平面狀保持材料3的表面，直接在上述保持材料3表面或載置在其上的薄片上，對(duì)應(yīng)于有規(guī)律地排列的各磨粒2的保持位置，設(shè)置大致為磨粒粒徑尺寸的粘合部，在上述粘合部上分別粘合、固定各磨粒2。
上述粘合部可以利用設(shè)置在掩蔽保持材料3的薄片上的非掩蔽部而形成，此時(shí)，優(yōu)選在涂布了粘合劑的保持材料3上貼合形成了磨粒粒徑尺寸的多個(gè)孔穴的薄片，從而在由多個(gè)孔穴構(gòu)成的非掩蔽部形成粘合部，但是，也可以通過利用印刷技術(shù)等進(jìn)行粘合劑的部分涂布而形成粘合部。為了粘合、固定磨粒2的單粒子，必須使上述粘合部的尺寸大致為磨粒粒徑尺寸，使上述排列為對(duì)應(yīng)于各磨粒2的保持位置的二維等間隔排列。
上述磨粒2可以通過燒結(jié)而固定在保持材料3的表面。此時(shí)，在由金屬、或金屬的氧化物、氮化物、碳化物及上述物質(zhì)的復(fù)合化合物等構(gòu)成的平板狀成形體上載置排列固定了磨粒2的薄片，經(jīng)由平板將磨粒壓入成形體內(nèi)后，只要在所需的溫度、壓力、時(shí)間下燒結(jié)即可。
如圖1及圖2所示，將按規(guī)定的排列方式保持磨粒2的保持材料3用環(huán)氧樹脂等粘合在修整器基體金屬1上，然后，由利用氧化鋁等游離磨粒的拋丸、研磨·蝕刻等對(duì)修整器的作用面實(shí)施平面化及修整加工，從而將其加工成規(guī)定尺寸，同時(shí)使磨粒2突出規(guī)定高度，制成研磨布用修整器。
實(shí)施例下面給出本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明并不受下述實(shí)施例的任何限定。
(實(shí)施例1)用球磨機(jī)混合重量比為8∶2的碳化鎢(WC)-鎳粉末，在得到的混合粉末中添加按體積計(jì)為20％的石蠟，進(jìn)一步混合，將得到的混合粉末填充在模型內(nèi)，以50MPa的壓力制成平板狀的成形體。另一方面，在涂布了粘合劑的粘合性薄片上，實(shí)施具有非掩蔽部的掩蔽處理，該非掩蔽部由等間隔地二維設(shè)置的磨粒尺寸的多個(gè)孔穴形成。由上述非掩蔽部形成的粘合部的直徑分別約為270μm，上述排列的方式如下使在固定于基體金屬(參見圖1)上時(shí)的圓周方向和徑向相鄰的磨粒形成的最小格子為平行四邊形，其一邊的磨粒間隔為0.8mm的等間隔。
然后，將分級(jí)為150～250μm的30％Ti被覆金剛石磨粒粘合、固定在上述粘合性薄片的非掩蔽部，將該薄片載置在上述碳化鎢(WC)-鎳的混合粉末成形體上，經(jīng)由平板，將磨粒壓入該成形體內(nèi)，將其在燒結(jié)溫度為1200℃、壓力為10MPa的條件下進(jìn)行1小時(shí)熱壓燒結(jié)，將磨粒固定在成形體上，得到燒結(jié)體。
利用粒度#240的氧化鋁游離磨粒對(duì)得到的燒結(jié)體的修整面實(shí)施拋丸處理，進(jìn)行平面化及修整加工，使金剛石磨粒從基體(燒結(jié)體)中的突出高度為60～80μm。然后，在不銹鋼(SUS316)制的直徑100mm的杯型基體金屬(圖1)的周圍，由環(huán)氧樹脂粘合成10mm寬的環(huán)狀，得到燒結(jié)體的研磨布用修整器。
用制成的修整器以19.6kPa的壓力擠壓以100rpm旋轉(zhuǎn)的聚氨酯泡沫塑料制研磨布，以50rpm的旋轉(zhuǎn)速度、每分鐘流出約15ml的以熱解法二氧化硅為主成分的KOH基液(base)的堿性漿液(Cabot制SS25)，同時(shí)磨削研磨布。在第1、2、3、5、10、15、20、25及30小時(shí)，對(duì)10個(gè)修整器的研磨布研磨速度及研磨布的表面粗糙度(Ra、Rz)進(jìn)行測(cè)定。另外，也計(jì)算脫粒的個(gè)數(shù)。其結(jié)果在表1中給出。
(實(shí)施例2)與實(shí)施例1同樣地使用重量比為8∶2的碳化鎢(WC)-鎳粉末制成平板狀的成形體。另外，實(shí)施在粘合性薄片上具有非掩蔽部的掩蔽處理，形成非掩蔽部的直徑約170μm的孔穴和100μm的孔穴排列成圓周方向和徑向相鄰的磨粒形成的最小格子構(gòu)成平行四邊形，其一邊的磨粒間隔為170μm的孔穴為0.8mm的等間隔，100μm的孔穴為0.4mm的等間隔，在上述粘合性薄片的非掩蔽部內(nèi)，將分級(jí)為150～170μm的未經(jīng)被覆的金剛石磨粒粘合、固定在170μm的孔穴內(nèi)，將分級(jí)為55～65μm的未經(jīng)被覆的金剛石磨粒粘合、固定在100μm的孔穴內(nèi)，將該薄片載置在上述碳化鎢(WC)-鎳的混合粉末成形體上，在與實(shí)施例1相同的條件下進(jìn)行熱壓燒結(jié)，使磨粒固定在成形體上，得到燒結(jié)體。
利用粒度#240的氧化鋁游離磨粒對(duì)得到的燒結(jié)體的作用面實(shí)施拋丸處理，將150～170μm的金剛石磨粒在基體中的磨粒突出高度調(diào)整為50～60μm。然后，在修整器的表面及側(cè)面上被覆含鹵素的類金剛石碳，使平均膜厚達(dá)到3μm，在與實(shí)施例1相同的基體金屬上，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行粘合，制成研磨布用修整器。
用制成的修整器以19.6kPa的壓力擠壓以100rpm旋轉(zhuǎn)的聚氨酯泡沫塑料制研磨布，以50rpm的旋轉(zhuǎn)速度、每分鐘流出約15ml的添加了4％H2O2的pH2.3的酸性漿液(Cabot制SS-W2000)，同時(shí)磨削研磨布。在第1、2、3、5、10、15、20、25及30小時(shí)，對(duì)10個(gè)修整器的研磨布研磨速度及研磨布的表面粗糙度(Ra、Rz)進(jìn)行測(cè)定。另外，對(duì)脫粒的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。上述結(jié)果在表1中一并給出。
(實(shí)施例3)使用相對(duì)于重量比為3∶1的鎢-硅粉末的總重量添加5％二氧化硅的粉末，與實(shí)施例1、2同樣地制成平板狀的成形體。另外，實(shí)施在粘合性薄片上具有非掩蔽部的掩蔽處理，將形成非掩蔽部的直徑約270μm的孔穴等間隔地排列成圓周方向和徑向相鄰的磨粒形成的最小格子構(gòu)成平行四邊形，其一邊的磨粒間隔為1.5mm，將分級(jí)為150～250μm的未經(jīng)被覆的金剛石磨粒粘合、固定在上述粘合性薄片的非掩蔽部，將該薄片載置在上述鎢-硅混合粉末成形體上，在與實(shí)施例1、2相同的條件下進(jìn)行熱壓燒結(jié)，得到成形體中固定有磨粒的燒結(jié)體。
在將得到的燒結(jié)體用環(huán)氧樹脂粘合在與實(shí)施例1、2相同的基體金屬上之后，利用粒度#240的氧化鋁游離磨粒對(duì)作用面實(shí)施拋丸處理，將金剛石磨粒在基體中的突出高度調(diào)整為60～80μm，得到研磨布用修整器。
用制成的修整器以19.6kPa的壓力擠壓以100rpm旋轉(zhuǎn)的聚氨酯泡沫塑料制研磨布，以50rpm的旋轉(zhuǎn)速度、每分鐘流出約15ml的添加了4％H2O2的pH2.3的酸性漿液(Cabot制SS-W2000)，同時(shí)磨削研磨布。在第1、2、3、5、10、15、20、25及30小時(shí)，對(duì)10個(gè)修整器的研磨布研磨速度及研磨布的表面粗糙度(Ra、Rz)進(jìn)行測(cè)定。另外，對(duì)脫粒的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。上述結(jié)果在表1中一并給出。
(比較例1)使用在隨機(jī)的多種排列狀態(tài)下利用電沉積固定與實(shí)施例1及實(shí)施例3相同尺寸的金剛石磨粒形成的研磨布用修整器，在與實(shí)施例1相同的條件下，用以熱解法二氧化硅為主成分的KOH基液的堿性漿液(Cabot制SS25)磨削聚氨酯泡沫塑料制研磨布。另外，與實(shí)施例同樣地對(duì)脫粒的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。磨削結(jié)果與實(shí)施例1～3的結(jié)果一并在表1中給出。
表1

由表1可知，對(duì)于等間隔且規(guī)則整齊地排列金剛石磨粒得到的上述實(shí)施例的研磨布用修整器，在使用堿性漿液、酸性漿液任一種漿液的情況下，研磨布表面的表面粗糙度都比磨粒隨機(jī)排列的電沉積修整器更均勻，研磨布的磨損速度也非常穩(wěn)定。另外，實(shí)施例1、2的修整器完全沒有觀察到脫粒現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種研磨布用修整器，是在基體金屬表面形成修整部而得到的研磨布用修整器，其特征在于，所述修整部由多個(gè)磨粒和保持磨粒的平板狀保持材料形成，該保持材料以超硬合金、金屬陶瓷、或由氧化物、碳化物、氮化物及硼化物中的1種、2種或2種以上構(gòu)成的陶瓷中的任意一種為主成分，所述超硬合金由元素周期表的IVa、Va、VIa族過渡金屬、所述金屬的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物及所述物質(zhì)的復(fù)合化合物中的1種、2種或2種以上的高熔點(diǎn)高硬度物質(zhì)與Fe、Co、Ni、Cu、Ti、Cr、Ag中的1種、2種或2種以上的金屬相構(gòu)成。
2.一種研磨布用修整器，是在基體金屬表面形成修整部而得到的研磨布用修整器，其特征在于，所述修整部由多個(gè)磨粒和保持磨粒的平板狀保持材料形成，該保持材料是以元素周期表的IVa、Va、VIa族過渡金屬、所述金屬的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物及所述物質(zhì)的復(fù)合化合物中的1種、2種或2種以上及硅元素為主成分、在其中添加作為助熔劑的二氧化硅而得到的。
3.如權(quán)利要求2所述的研磨布用修整器，其特征在于，所述二氧化硅的添加量相對(duì)于所述保持材料的重量為1～6％。
4.如權(quán)利要求1所述的研磨布用修整器，其特征在于，所述保持材料以元素周期表的IVa、Va、VIa族過渡金屬、及所述金屬的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物及所述物質(zhì)的復(fù)合化合物中的1種、2種或2種以上物質(zhì)為主成分。
5.如權(quán)利要求1所述的研磨布用修整器，其特征在于，所述保持材料以超硬合金、金屬陶瓷為主成分，所述超硬合金由元素周期表的IVa、IVb、Va、VIa族過渡金屬、及所述金屬的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物及所述物質(zhì)的復(fù)合化合物中的1種、2種或2種以上的高熔點(diǎn)高硬度物質(zhì)和Fe、Co、Ni、Cu、Ti、Cr、Ag中的1種、2種或2種以上的金屬相構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的研磨布用修整器，其特征為，所述磨粒優(yōu)選為粒徑10～1000μm的金剛石或立方晶型的氮化硼，且磨粒表面未經(jīng)被覆，或經(jīng)IVa、IVb、Va、VIa族過渡金屬、或Ni、Co、Ag、Cu及所述元素的化合物被覆。
7.如權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的研磨布用修整器，其特征為，所述多個(gè)磨粒分別有規(guī)律地二維排列在保持材料表面，通過該排列形成的最小格子中相鄰磨粒間的距離在10～3000μm的范圍內(nèi)，將各磨粒配置成為實(shí)質(zhì)上均等的分布。
8.如權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的研磨布用修整器，其特征為，所述磨粒由1種或粒度不同的2種或2種以上粒子構(gòu)成，各種磨粒分別單獨(dú)構(gòu)成所述排列形狀。
9.如權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的研磨布用修整器，其特征為，在保持所述磨粒的平面狀保持材料與基體金屬中，至少在所述保持材料的露出面上形成硬質(zhì)的耐酸·耐堿性非金屬被膜。
10.如權(quán)利要求9所述的研磨布用修整器，其特征為，所述耐酸耐堿性非金屬被膜的厚度為1～10μm。
11.權(quán)利要求9所述的研磨布用修整器，其特征為，所述耐酸·耐堿性非金屬被膜為含鹵素的類金剛石碳、或類金剛石碳。
12.一種研磨布用修整器的制造方法，是制造權(quán)利要求1所述的研磨布用修整器的方法，其特征為為了使多個(gè)磨粒有規(guī)則地保持在保持材料表面，在所述保持材料表面或載置于其上的薄片上，對(duì)應(yīng)于有規(guī)則地二維排列的各磨粒的保持位置，設(shè)置大致為磨粒粒徑尺寸的粘合部，在所述粘合部分別粘合各單粒子的磨粒，然后，使所述磨粒保持在該保持材料的表面，將該保持材料燒結(jié)，從而將其固定。
13.一種研磨布用修整器的制造方法，是制造權(quán)利要求2所述的研磨布用修整器的方法，其特征為為了使多個(gè)磨粒有規(guī)則地保持在保持材料表面，在所述保持材料表面或載置于其上的薄片上，對(duì)應(yīng)于有規(guī)則地二維排列的各磨粒的保持位置，設(shè)置大致為磨粒粒徑尺寸的粘合部，在所述粘合部分別粘合各單粒子的磨粒，然后，使所述磨粒保持在該保持材料的表面，將該保持材料燒結(jié)，從而將其固定。
14.如權(quán)利要求12或13所述的研磨布用修整器的制造方法，其特征為，作為所述磨粒，使用表面經(jīng)IVa、IVb、Va、VIa族過渡金屬、或Ni、Co、Ag、Cu及所述元素的化合物中的任意一種被覆形成的磨粒。
15.如權(quán)利要求13所述的研磨布用修整器的制造方法，其特征為，大致為磨粒粒徑尺寸的所述粘合部如下形成在掩蔽涂布了粘合劑的保持材料表面的薄片上形成大致為磨粒粒徑尺寸的孔穴，從而形成非掩蔽部，在該非掩蔽部上形成粘合部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種研磨布用修整器及其制造方法，所述研磨布用修整器能夠維持穩(wěn)定的修整性，在研磨布表面形成均勻的研磨面，特別是能夠避免起因于脫粒的由研磨布造成的晶片劃痕。該研磨布用修整器在基體金屬1的表面形成修整部，該修整部由多個(gè)磨粒2和保持磨粒的平板狀保持材料3形成。該保持材料3由超硬合金、金屬陶瓷或陶瓷中的任意一種構(gòu)成。另外，也可以在含有硅的保持材料3中添加二氧化硅。另外，制造上述研磨布用修整器的方法為在保持材料表面或載置于其上的薄片上，對(duì)應(yīng)于有規(guī)則地排列的各磨粒2的保持位置，設(shè)置大致為磨粒粒徑尺寸的粘合部，在其上分別粘合磨粒2后，將上述保持材料燒結(jié)，從而將磨粒固定。
文檔編號(hào)B24D3/00GK1666844SQ20051005372
公開日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月10日
發(fā)明者鍋谷忠克 申請(qǐng)人:株式會(huì)社利德