研磨載體及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種研磨載體，所述研磨載體包括基部，所述基部具有對置的第一主表面和第二主表面和從所述第一主表面延伸至所述第二主表面的至少一個小孔。耐磨層設置在所述基部的所述第一主表面上。所述耐磨層包括外聚合物層和第一粘合劑層，所述外聚合物層包含聚醚醚酮或超高分子量聚乙烯中的至少一者，所述第一粘合劑層設置在所述外聚合物層和所述基部之間。
【專利說明】研磨載體及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明廣義地涉及研磨載體和使用其來研磨工件的方法。
【背景技術】
[0002]經(jīng)常需要磨削或拋光平坦的工件例如盤形制品(如硅片、藍寶石盤、光學元件，或用于磁記錄裝置的玻璃或鋁基板等等)，使得兩個主表面均平行且不含有明顯的刮傷。材料移除的速率和最終表面粗糙度有所不同的這種磨削或拋光操作可統(tǒng)稱為研磨。
[0003]用于精磨所述盤的典型研磨機可包括兩個疊置臺板，所述臺板分別設置在所述盤中的一個或多個的上方或下方，從而盤的相對表面可以被同時磨削或拋光。此外，研磨機可以包括研磨載體，研磨載體在磨削或拋光操作過程中定位并保持所述盤。這樣的研磨載體可適于相對于臺板旋轉。例如，研磨機也可包括:外環(huán)齒輪，其圍繞臺板的外周邊設置；和內齒輪，其穿過在臺板中心形成的孔而突出。研磨載體可具有帶齒的外周邊，外周邊嚙合外環(huán)齒輪的齒或銷和內齒輪的齒或銷。例如，內齒輪和外齒輪以相反方向旋轉，由此導致研磨載體圍繞內齒輪以及繞著研磨載體的軸線按球形旋轉。通常，臺板的表面為相對平坦和平面的，并且適用于使用研磨技術的大多數(shù)拋光操作。
[0004]在某些研磨機中，設置在臺板的工作面上方的固定磨料制品已用于減少與將臺板定期修整至必要的平坦性和共面性程度相關的維護成本和附帶的非生產(chǎn)性時間。使用中，工件設置在研磨載體的小孔內，使臺板集合到一起以在工件上施加預定壓力，并且轉動研磨載體和工件，從而磨平、拋光和/或磨薄工件的一個或多個表面。

【發(fā)明內容】

[0005]在研磨工藝的過程中，研磨載體的撓曲可導致其接觸一種或多種固定磨料制品。如果研磨載體由耐用材料例如鋼制成，則研磨載體和固定磨料制品之間的這種接觸通常導致固定磨料制品的過早磨損。盡管有上述公開，但在減少固定磨料制品的過早磨損方面仍需要進行技術改進。
[0006]在一個方面，本發(fā)明提供研磨載體，所述研磨載體包括:
[0007]基部，所述基部具有對置的第一主表面和第二主表面以及從所述第一主表面延伸至所述第二主表面的至少一個小孔；和
[0008]第一耐磨層，所述第一耐磨層設置在所述基部的所述第一主表面上，所述耐磨層包括:
[0009]第一外聚合物層，所述第一外聚合物層固定到所述基部，其中所述第一外聚合物層具有第一暴露的主表面，并且其中所述第一外聚合物層包含聚醚醚酮或超高分子量聚乙烯中的至少一者；和
[0010]第一粘合劑層，所述第一粘合劑層設置在所述第一外聚合物層和所述基部之間。[0011 ] 在一些實施例中，研磨載體還包括:
[0012]第二耐磨層，所述第二耐磨層設置在所述基部的所述第二主表面上，所述耐磨層包括:
[0013]第二外聚合物層，所述第二外聚合物層固定到所述基部，其中所述第二外聚合物層具有第二暴露的主表面，并且其中所述第二外聚合物層包含聚醚醚酮或超高分子量聚乙烯中的至少一者；和
[0014]第二粘合劑層，所述第二粘合劑層設置在所述第一外聚合物層和所述基部之間。
[0015]有利地，根據(jù)本發(fā)明的研磨載體可在研磨型研磨工藝的過程中顯現(xiàn)出可與那些商用研磨載體相當或更優(yōu)秀的耐磨特性。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的研磨載體可用于研磨工件。因此，在另一方面，本發(fā)明提供一種研磨的方法，所述方法包括:
[0017]將工件置于根據(jù)本發(fā)明的研磨載體的至少一個小孔中；
[0018]將研磨載體置于具有至少一個研磨表面的研磨機中；以及
[0019]提供在所述工件和所述至少一個研磨表面之間的相對運動，從而研磨所述工件。
[0020]在考慮【具體實施方式】以及所附權利要求書之后，將進一步理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性研磨載體的示意性側視圖。
[0022]圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性研磨載體的平面圖。
[0023]圖3A-3C是根據(jù)本發(fā)明的工件載體的示例性部分剖視圖。
[0024]應當理解，本領域的技術人員可以設計出許多其它修改形式和實施例，這些修改形式和實施例落在本發(fā)明的原理的范圍和精神內。附圖可能未按比例繪制。在所有附圖中，相同參考標號可以用來表示相同部件。
【具體實施方式】
[0025]參見圖1，示例性研磨載體110包括基部112，所述基部具有對置的第一主表面115和第二主表面116。耐磨層114設置在各自的第一主表面115和第二主表面116上。耐磨層114包括通過粘合劑層130固定到基部112的外聚合物層150。外聚合物層150包含聚醚醚酮或超高分子量聚乙烯中的至少一者。任選的基部粘合增進層120設置在粘合劑層130和基部112的第一主表面115和第二主表面116之間。任選的聚合物粘合增進層140設置在粘合劑層130和外聚合物層150之間。耐磨層中的任選組分可存在于一個耐磨層中而不在其它層中。
[0026]基部可包含任何尺寸穩(wěn)定材料，例如為金屬、玻璃、聚合物或陶瓷。示例性金屬包括鈦和鋼(如軟鋼和不銹鋼)。示例性聚合物包括熱固性聚合物、熱塑性聚合物以及它們的組合。聚合物可以包含選擇用于特定目的的一種或多種填料或添加劑?？梢圆捎脽o機填料來降低載體成本。另外，可將加固填料例如粒子或纖維加入聚合物(如玻璃纖維/環(huán)氧復合物)。典型的加固填料在性質上為無機的并且可具有表面改性特征以提高加固效果，但這些并非必需的。納米粒子(如納米二氧化硅)也可以具有實用性。聚合物也可包含加固墊的層或區(qū)，通常為織造材料，如聚合物纖維墊、玻璃纖維墊或金屬篩網(wǎng)。
[0027]基部可具有任何厚度，通常取決于預期工件，但有利的是在最小厚度下適用。[0028]在一些實施例中，基部具有用于引入工件的一個或多個小孔，并且基部具有用于遞送漿液的一個或多個小孔。在其它實施例中，例如為使用固定磨料墊的那些，基部具有用于引入工件的一個或多個小孔，但可任選地不具有用于引入拋光漿液的一個或多個小孔。據(jù)信，消除這種小孔的步驟可增加研磨載體的剛度并且可減少研磨載體和其可接觸的固定磨料表面的磨損。增加基部的厚度的步驟通常可增加剛度，并且相對于耐磨層的厚度來平衡基部的厚度的步驟對于獲得最佳耐磨性質而言通常是所需的。例如，如果旨在使用300_直徑Si晶片，則不銹鋼基部可具有約400微米至約800微米范圍內的厚度。同樣，如果旨在使用450mm直徑Si晶片，則不銹鋼基部可具有約500至約950微米范圍內的厚度。
[0029]為便于將粘合劑層粘結到基部，基部粘合增進層可任選地包括在粘合劑層和基部之間的耐磨層中。聚合物粘合增進層可包含增強基部和粘合劑層之間粘結的任何材料或處理物。實例包括基部的一個或多個主表面的等離子體處理物、無機涂層、有機涂層、硅烷偶聯(lián)劑、聚合物型底漆、表面紋理化物或磨損物以及它們的組合。
[0030]例如，可通過基部的表面中的一個或多個的化學改性或通過在基部的表面中的一個或多個上提供涂層形成基部粘合增進層?；康谋砻娴幕瘜W改性可通過常規(guī)技術如等離子體、電子束或離子束處理而實現(xiàn)。示例性方法為在存在一種或多種氣體的情況下的等離子體處理。可用的氣體包括例如四甲基硅烷、氧、氮、氫、丁烷和氬。等離子體表面處理導致在基部的表面上形成各種官能團。理想官能團包括原子對，原子對包括結合到碳的氧、結合到硅的氧、結合到碳的氮和結合到氮的氫。等離子體處理也可用于在施加基部粘合增進層之前清潔基部的表面。氬氣可用于這一目的。
[0031]通過用清潔或蝕刻溶液處理(例如為堿金屬偏硅酸鹽處理和ALK0N0X洗滌劑(得自紐約州懷特普萊恩斯的艾可納公司(Alconox, Inc.，White Plains, NY))洗漆、或磷酸酯洗滌劑洗滌)，也可實現(xiàn)表面的改性。
[0032]基部粘合增進層可包含無機涂層和/或有機涂層?？捎玫臒o機涂層包括金屬和金
屬氧化物。
[0033]例如濺鍍、離子電鍍法和陰極弧型技術之類的物理氣相沉積技術可用于精確控制用于金屬、合金、氮化物、氧化物和碳化物的涂層的厚度和均勻度。這些真空沉積技術允許用于無溶劑、干燥和清潔處理。
[0034]可用的有機涂層(如聚合物型底漆)可以在化學組成和形式上廣泛變化。一般來講，有機基部粘合增進層具有化學特性，如提高基部和耐磨層之間的粘附力的一個或多個官能團。最終形式的有機涂層通常為聚合物型的，但低分子量化合物也可用于提高粘合力。
[0035]聚合物型底漆可以初始包含在涂布到適當表面上之后聚合和/或交聯(lián)的單體和/或低聚物。當施加到基部時，聚合物型底漆的固體含量可為大致100%或其可含有在涂布后基本上移除的溶劑。聚合物型底漆也可以是聚合物溶液，在聚合物溶液中，溶劑在涂布后被基本上移除。聚合物型底漆可以在涂布后通過標準技術(包括熱固化和輻射固化)被聚合和/或交聯(lián)。
[0036]聚合物型底漆的實例包括醇酸聚合物、環(huán)氧酯聚合物、環(huán)氧酚醛聚合物、烯類聚合物、氯化橡膠聚合物、聚酰胺固化環(huán)氧基聚合物、聚氨酯聚合物(芳族或脂族)、胺固化環(huán)氧基聚合物、酚類聚合物、有機富鋅涂層、無機富鋅涂層、磷酸酯轉化涂層、鉻酸鹽轉化涂層、無鉻酸鹽轉化涂層、聚脲聚合物、堿金屬硅酸鹽聚合物、丙烯酸類聚合物以及它們的組合?？商貏e可用的是例如可從明尼蘇達州圣保羅的3M公司(3M Company, St.Paul, MN)以3MTAPE PRMER94獲得的丙烯酸聚合物型底漆。得自3M公司的粘合增進劑111粘合增進劑也可為可用的。
[0037]硅烷偶聯(lián)劑如氨基硅烷、環(huán)氧硅烷、乙烯基硅烷、異氰酸根合硅烷和脲基硅烷也可用作基部粘合增進層，或基部粘合增進層中的組分?？捎玫沫h(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑的實例包括3_(縮水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷(得自賓夕法尼亞州莫里斯維爾的格萊斯特公司(Gelest, Inc., Morrisville, PA))。
[0038]粘合劑層可包含能夠將耐磨層粘合到基部的任何材料。合適的材料的實例包括熱熔性粘合劑、壓敏粘合劑、膠水和結構粘合劑。有利地，粘合劑層包含壓敏粘合劑以便有利于制造研磨載體。就這一點而言，丙烯酸類壓敏粘合劑通常是可用的。實例包括3M300LSE2密耳壓敏粘合劑轉移帶、3M501F I密耳壓敏粘合劑轉移帶、3M9457 I密耳壓敏粘合劑轉移帶、3M9458 I密耳壓敏粘合劑轉移帶、3M9009 2密耳壓敏粘合劑轉移帶、3M9471 2密耳壓敏粘合劑轉移帶、3M9461P I密耳壓敏粘合劑，均得自3M公司。該粘合劑層可具有任何厚度，但有利地是薄的。例如，粘合劑層可具有從約10至約75微米、從約15至約30微米，或甚至從約20至約30微米范圍內的厚度。
[0039]外聚合物層包含聚醚醚酮(PEEK)或超高分子量聚乙烯(UHMW PE)中的至少一者。
[0040]也稱為高模量聚乙烯(HMPE)或高性能聚乙烯(HPPE)的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是通過極長聚合物鏈來表征的聚乙烯，具有數(shù)以百萬計(如高于一百萬克/摩爾)的分子量，通常為在2和6百萬克/摩爾之間。除氧化酸以外，它是耐腐蝕性化學物質的。UHMWPE可易于從商業(yè)來源作為膜、粒料、或顆粒獲得。實例包括3M SQUEAK REDUCTION TAPE9325 - 5密耳和3M UHMW-PE 5425 - 4.5密耳(均來自3M公司)，和來自伊利諾斯州芝加哥的麥克馬斯特卡爾公司(McMaster Carr, Chicago, IL)的UHMW-PE超高分子量聚乙烯。
[0041]PEEK 一般為工程應用中所用的無色有機聚合物熱塑性塑料。PEEK具有結構式
[0042]
【權利要求】
1.一種研磨載體,包括: 基部，所述基部具有對置的第一主表面和第二主表面以及從所述第一主表面延伸至所述第二主表面的至少一個小孔；和 第一耐磨層，所述第一耐磨層設置在所述基部的所述第一主表面上，所述耐磨層包括: 第一外聚合物層，所述第一外聚合物層固定到所述基部，其中所述第一外聚合物層具有第一暴露的主表面，并且其中所述第一外聚合物層包含聚醚醚酮或超高分子量聚乙烯中的至少一者；和 第一粘合劑層，所 述第一粘合劑層設置在所述第一外聚合物層和所述基部之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的研磨載體，其中所述第一外聚合物層包含聚醚醚酮。
3.根據(jù)權利要求1所述的研磨載體，其中所述第一外聚合物層包含超高分子量聚乙烯。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的研磨載體，還包括第一基部粘合增進層，所述第一基部粘合增進層設置在所述基部的所述第一粘合劑層和所述第一主表面之間，其中所述第一基部粘合增進層選自等離子體處理物、聚合物型底漆、硅烷偶聯(lián)劑、以及它們的組合。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的研磨載體，還包括第一聚合物粘合增進層，所述第一聚合物粘合增進層設置在所述第一粘合劑層和所述第一外聚合物層之間，其中所述第一聚合物粘合增進層選自等離子體處理物、聚合物型底漆、以及它們的組合。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的研磨載體，其中所述第一粘合劑層包含壓敏粘合劑。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的研磨載體，還包括: 第二耐磨層，所述第二耐磨層設置在所述基部的所述第二主表面上，所述耐磨層包括: 第二外聚合物層，所述第二外聚合物層固定到所述基部，其中所述第二外聚合物層具有第二暴露的主表面，并且其中所述第二外聚合物層包含聚醚醚酮或超高分子量聚乙烯中的至少一者；和 第二粘合劑層，所述第二粘合劑層設置在所述第一外聚合物層和所述基部之間。
8.根據(jù)權利要求7所述的研磨載體，其中所述第二外聚合物層包含聚醚醚酮。
9.根據(jù)權利要求7所述的研磨載體，其中所述第二外聚合物層包含超高分子量聚乙烯。
10.根據(jù)權利要求7至9中任一項所述的研磨載體，還包括第二基部粘合增進層，所述第二基部粘合增進層設置在所述基部的所述第二粘合劑層和所述第二主表面之間，其中所述第二基部粘合增進層選自等離子體處理物、聚合物型底漆、硅烷偶聯(lián)劑、以及它們的組入口 ο
11.根據(jù)權利要求7至10中任一項所述的研磨載體，還包括第二聚合物粘合增進層，所述第二聚合物粘合增進層設置在所述第二粘合劑層和所述第二外聚合物層之間，其中所述第二聚合物粘合增進層選自等離子體處理物、聚合物型底漆、以及它們的組合。
12.根據(jù)權利要求7至11中任一項所述的研磨載體，其中所述第二粘合劑層包含壓敏粘合劑。
13.根據(jù)權利要求1至12中任一項所述的研磨載體，其中所述基部包括鋼。
14.根據(jù)權利要求1至13中任一項所述的研磨載體，其中所述研磨載體具有小于975微米的最大厚度。
15.—種研磨方法，包括: 將工件置于根據(jù)權利要求1至14中任一項所述的研磨載體的所述至少一個小孔中； 將所述研磨載體置于具有至少一個研磨表面的研磨機中；以及 提供在所述工件和所述至少一個研磨表面之間的相對運動，從而研磨所述工件。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，還包括在所述工件和所述至少一個研磨表面之間的界面處提供工作流體。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中所述工作流體包含水。
18.根據(jù)權利要求15至17中任一項所述的方法，其中所述至少一個研磨表面包含三維的、紋理 化的、固定的磨料制品。
【文檔編號】B24B37/04GK103648716SQ201280034326
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月9日 優(yōu)先權日:2011年7月11日
【發(fā)明者】E·C·科德, V·D·羅梅羅, G·M·帕姆格倫 申請人:3M創(chuàng)新有限公司