(57)【要約】提供されているのは、研磨物品であって、（ａ）第１及び第２表面、並びにそれらの間の空隙を有する、金属箔と、（ｂ）実質的に空隙中の複数の研磨粒子と、（ｃ）空隙中の研磨粒子と箔との間に少なくとも部分的に存する合金と、を含み、合金が、空隙付近で第２構成要素と金属箔の一部を含む、研磨物品である。かかる研磨物品の製造及び使用方法もまた提供している。
2010502458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨物品であって、
（ａ）第１表面及び第２表面、並びにそれらの間の空隙を有する、金属箔と、
（ｂ）実質的に前記箔の前記第１及び第２表面との間の前記空隙中の複数の研磨粒子と、
（ｃ）前記研磨粒子と前記箔との間に少なくとも部分的に存する合金と、を含み、
前記合金が、前記研磨粒子付近で第２構成要素と前記金属箔の一部を含む、研磨物品。
【請求項２】
前記研磨粒子が超砥粒であり、任意に前記超砥粒がコーティングされている、請求項１に記載の研磨物品。
【請求項３】
前記超砥粒がダイアモンドであり、任意に前記ダイアモンドが天然ダイアモンドである、請求項２に記載の研磨物品。
【請求項４】
前記金属箔と前記第２構成要素が、約１０００℃未満である共晶温度を有する、請求項１に記載の研磨物品。
【請求項５】
前記研磨粒子がある容積を有し、複数個の前記研磨粒子が、前記箔の上面の上に突出したこれら研磨粒子の各容積の少なくとも約５％を有する、請求項１に記載の研磨物品。
【請求項６】
前記研磨粒子がある容積を有し、複数個の前記研磨粒子が、前記箔の上面の上に突出したこれら研磨粒子の各容積の少なくとも約１５％を有する、請求項１に記載の研磨物品。
【請求項７】
請求項１に記載の第１層を備える、多層研磨物品。
【請求項８】
請求項１に記載の第２層を更に備える、請求項７に記載の多層研磨物品。
【請求項９】
第３研磨層が、前記第１層と前記第２層との間に置かれている、請求項８に記載の研磨物品。
【請求項１０】
３層全てが、請求項１に記載の研磨物品を含む、請求項８に記載の多層研磨物品。
【請求項１１】
前記層状の研磨物品が、支持体上の目立たない（discreet）領域に提供される、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１２】
前記目立たない（discreet）領域が、前記支持体の対向する面上にある、請求項１１に記載の研磨物品。
【請求項１３】
前記目立たない（discreet）領域が、のこ刃の対向する面上にある、請求項１１に記載の研磨物品。
【請求項１４】
前記金属箔が、アルミニウム、コバルト、銅、ニッケル、チタン、ジルコニウム、ロウ付け用合金、又はこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載の研磨物品。
【請求項１５】
前記第２構成要素が、金属又は金属合金から選択される、請求項１に記載の物品。
【請求項１６】
前記第２構成要素が、前記金属箔とは異なる組成物であり、並びに前記第２構成要素が、アルミニウム、コバルト、銅、ニッケル、チタン、ジルコニウム、ロウ付け用合金、又はこれらの組み合わせから選択される、請求項１５に記載の物品。
【請求項１７】
前記研磨粒子がある容積を有し、複数個の前記研磨粒子が、前記箔の前記第１表面と前記第２表面との間に配置された研磨粒子の各容積の少なくとも約８５％を有する、請求項１に記載の研磨物品。
【請求項１８】
前記金属箔の前記第１表面上に保護層を更に含む、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の研磨物品。
【請求項１９】
研磨物品の製造方法であって、
（ａ）第１及び第２表面、並びにそれらの間の空隙を有する、金属箔を提供すること、
（ｂ）研磨粒子を実質的に前記金属箔の前記空隙に提供すること、
（ｃ）前記箔と隣接した第２構成要素を提供すること、及び
（ｄ）少なくとも前記金属箔及び前記第２構成要素を、前記金属箔と前記第２構成要素との合金を提供するのに十分な温度にまで加熱すること、を含む、方法。
【請求項２０】
前記箔と前記第２構成要素を加熱することで、前記空隙の前記研磨粒子を固定するのに十分な合金をもたらす、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記金属箔及び前記第２構成要素が、前記加熱温度よりも高い融点をそれぞれ有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２構成要素が箔として供給される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２構成要素が粉末として供給される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２構成要素が電気化学プロセスによって供給される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記研磨粒子が超砥粒である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記研磨粒子がダイアモンドである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
前記加熱が、前記金属箔の融点未満の温度に制限される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
前記加熱が、前記第２構成要素の融点未満の温度に制限される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２９】
前記加熱によって、前記金属箔及び前記第２構成要素の温度を、前記金属箔及び前記第２構成要素の共晶温度にまで上昇させる、請求項１９に記載の方法。
【請求項３０】
空隙を有する前記金属箔の少なくとも一部を、前記第２構成要素を含むキャリアに接合することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項３１】
前記研磨物品を基材上に提供することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項３２】
前記基材が、金属、合金、ポリマー、ポリスチレン、ポリカーボネート、ステンレス鋼、セラミック、又はこれらの組み合わせから選択される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記基材が、前記研磨物品に、はんだ、溶接、ロウ付け、接着剤、又は機械的な締結具で接合される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記物品の特性をパッドコンディショナーに適したものに適合させることを更に含む、請求項１９〜３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記研磨物品からのこ部分を形成することを更に含む、請求項１９〜３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
複数の前記のこ部分をのこ刃に固定することを更に含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記金属箔の前記第１表面に保護層を提供することを更に含み、任意に、前記保護層を加熱後に提供する、請求項１９〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）又はのこ刃に有用な研磨物品に関する。本発明はまた、かかる研磨物品の製造及び使用方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路素子の製造中、半導体を製造するのに使用されるシリコンウェハは、成膜、パターン形成、及びエッチングを含む多くの製造工程に付される。各工程では、多くの場合、後に続く製造工程に向けて準備するために、ウェハの露出した表面を修正又は磨く必要があり、又はそのようにすることが望ましい。例えば、浅いトレンチ分離構造を有する半導体ウェハは、更に加工する前に、誘電体材料を平坦化する必要がある。
【０００３】
かかるウェハの露出した表面を修正する一つの方法は、液体中に分散した複数個の遊離研磨粒子を有する平坦化又は研磨スラリーでウェハ表面を処理するプロセスを利用する。典型的には、このスラリーを研磨パッドに適用し、次いでウェハ表面をこのパッドで磨いてウェハ表面から物質を取り除く。一般に、スラリーはまた、ウェハ表面及び／又は研磨された物質と反応する試薬も含有する。この種のプロセスは、通常、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスと呼ばれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
研磨パッドの表面は、典型的に研磨又は超砥粒表面を有する、パッドコンディショナーと呼ばれる研磨物品を通常用いて定期的に裁断加工又は調整する必要がある。かかる研磨物品は、研磨パッド表面を裁断加工して、研磨材を物品中に保有しながら化学的及び加工条件に対する耐性を有する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
簡潔には、本発明は、研磨物品であって、（ａ）第１表面及び第２表面、並びにそれらの間の空隙を有する、金属箔と、（ｂ）実質的に空隙中の複数の研磨粒子と、（ｃ）空隙中の研磨粒子と箔との間に少なくとも部分的に存する合金と、を含み、合金が、空隙付近で第２構成要素と金属箔の一部を含む、研磨物品を提供する。
【０００６】
別の態様では、本発明は、研磨物品の製造方法であって、（ａ）第１及び第２表面、並びにそれらの間の空隙を有する、金属箔を提供すること、（ｂ）研磨粒子を実質的に金属箔の空隙に提供すること、（ｃ）箔と隣接した第２構成要素を提供すること、及び（ｄ）少なくとも金属箔及び第２構成要素を、金属箔と第２構成要素との合金を提供するのに十分な温度にまですること、を含む方法を提供する。
【０００７】
本発明の特定の実施形態の利点は、研磨粒子、例えばのこ刃及びパッドコンディショナーであって、長寿命化されたものを提供することである。いくつかの実施形態では、本発明の研磨物品の寿命は、比較可能な既知の研磨物品よりも５０％又はそれより長い。
【０００８】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の発明を実施するための形態及び特許請求の範囲から明白であろう。本開示内容の原理に関する上述の発明の概要は、本開示内容の各例示実施形態又は全ての方法を説明することを意図しない。以下の図面及び発明を実施するための形態により、本明細書に開示される原理を利用した特定の好ましい実施形態をより具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のある実施形態の研磨物品の製造における中間体の模式的な断面図。
【図２】本発明のある実施形態の研磨物品の製造における別の中間体の模式的な断面図。４１
【図３】本発明のある実施形態の研磨物品の模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書において、全ての数字は用語「約」で修飾されているとみなす。終点による数字範囲の詳細説明には、その範囲内に含まれる全ての数が包含される（例えば、１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５が包含される）。
【００１１】
一実施形態では、本発明は、研磨物品であって、（ａ）第１表面及び第２表面、並びにそれらの間の空隙を有する、金属箔と、（ｂ）実質的に空隙中の複数の研磨粒子と、（ｃ）空隙中の研磨粒子と箔との間に少なくとも部分的に存する合金と、を含み、この合金が、空隙付近で第２構成要素と金属箔の一部を含む、研磨物品を提供する。
【００１２】
別の実施形態では、本発明は、研磨物品の製造方法であって、（ａ）第１及び第２表面、並びにそれらの間の空隙を有する、金属箔を提供すること、（ｂ）実質的に金属箔の空隙中の研磨粒子を提供すること、（ｃ）箔と隣接した第２構成要素を提供すること、及び（ｄ）少なくとも金属箔及び第２構成要素を、金属箔と第２構成要素との合金を提供するのに十分な温度まで加熱すること、を含む、方法を提供する。
【００１３】
このように、本発明は、ある部類の研磨物品及びその調製方法に関する。物品は、溶融加工合金によって、並びにいくつかの実施形態では非無作為パターンで保持された、研磨粒子又は超砥粒を含む。一実施形態では、金属箔のシートを利用する。この箔は、非貫通孔又は貫通孔（穿孔されたもの）を含有していてよい。一般に、箔は粒子を保持する金属合金の一構成成分を形成して、この箔が、研磨物品の別個の構成要素を形成する。一実施形態では、箔が、研磨物品の接触面の大部分を形成する。いくつかの実施形態では、箔シートの融解温度は、加熱プロセス中に使用される温度よりも高い。いくつかの実施形態では、金属箔と第２構成要素を合わせて、合金を形成する。一般に、合金に対する各前駆体の溶解温度は、それらを混合した複合材料に使用される加熱温度よりも高い。
【００１４】
一つの特定の実施形態では、金属箔は、ジルコニウムの穿孔シートであって、融点は１８５２℃であり、第２構成要素はニッケルであって、融点は１４５３℃であり、そしてこれら材料を、約１０００℃の温度までの加熱プロセスに利用する。かかる加工中にジルコニウム／ニッケル共晶溶融が形成され、それが研磨粒子を金属箔の空隙中に固定するのに役立つと考えられる。
【００１５】
他の有用な組み合わせとしては、特に、ジルコニウム／コバルト、チタン／ニッケル、銅／シリコン、及び本明細書に記載されているようなその他のものが含まれる。得られる複合材料は、キャリアに接着して、例えばパッドコンディショナー又はのこ刃を形成することができる。任意に、かかる物品は、ジルコニウム箔層とニッケル層を含有する交互の研磨材又は他の金属材料から形成された合金で結合された、箔と研磨材との複合材料層数層から形成されてよい。
【００１６】
研磨物品、例えば、超砥粒物品は、材料を加工するのに一般に利用される。例えば、コンクリート、石、鋼、又は他の金属をひき切ることや、半導体ウェハを化学機械研磨するのに利用されるウレタンパッドを裁断加工又は調整すること、などの様々な用途。本発明の研磨物品は、それらの長い寿命及び均一な切削速度に価値がある。これら研磨物品は、多くの場合、厳しい環境に使用され高い動作温度に直面することから、それらはしばしば、超砥粒を保持する金属マトリックス又は結合剤を用いて製造される。既知の研磨物品は、電解メッキ、焼結、及びロウ付けなどの業界において一般的な方法を用いて製造されていた。加えて、研磨粒子を、表面に及び／又は金属マトリックス若しくは結合剤の容積全体に無作為に分布させる方法も利用されていた。一般に、低温加工、例えば電解メッキは、研磨粒子と金属マトリックスとの間に比較的弱い接合を作って、研磨物品に望ましくない短い寿命をもたらす可能性がある。同様に、過度に高温を用いる加工、例えばロウ付けは、加熱工程中に研磨粒子を損傷させ、そして更には、研磨粒子と金属マトリックスとの熱膨張係数のずれに起因して、それらを高い内部応力に晒す可能性もある。これらの脆弱性は、強酸や強塩基への曝露、並びに使用環境における酸化化学作用によって悪化する場合がある。研磨粒子の塊が、個別の配置されたダイアモンドよりも弱い場合があることも知られている。従って、中程度の熱加工条件で製造された耐食性マトリックスによって保持され、例えばダイアモンドを含む、間隔を空けて配置された個別の超砥粒を製造することがしばしば望ましい。
【００１７】
本発明の研磨物品は、様々な研磨粒子を用いて形成することができる。いくつかの実施形態では、研磨粒子としては、天然又は合成のダイアモンド、窒化ホウ素、立方晶窒化ホウ素、炭化ケイ素、又はこれらの組み合わせが挙げられる。好適な研磨粒子としては、金属炭化物で被覆したもの、又は炭化物を形成する金属でコーティングされているものを挙げることができる。かかるコーティングされている研磨粒子は、研磨粒子と合金との間に、コーティング無しで生成されるものよりも強い接合を提供することができる。
【００１８】
金属箔は、いかなる簡便な金属又は合金であってもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、より融解し難い及び／又は耐食性の高い金属又は合金が好ましい。例えば、コバルト、銅、ニッケル、チタン、ジルコニウム、これらの合金、及びこれらの組み合わせなどの金属を使用することができる。空隙は、貫通孔、又は非貫通孔（金属箔の厚さほど深くない窪み）として形成することができる。更なる加工によって研磨粒子を所定の場所に更に恒久的に固定するまで、空隙中の研磨粒子を少なくとも一時的にに保持するために、窪み、接着剤、インク、電解メッキ、又は他の手段を用いてもよい。
【００１９】
あらゆる好適なパターンの空隙を使用することができる。例えば、パターンは、規則正しい配列若しくはマトリックスであるか、又は更に無作為なパターンであることが可能である。例えば、「無作為な」パターン又は擬似ランダムパターンを利用してマスクを調製することで、その結果得られる多くの研磨物品が同じ又は同様の「無作為な」パターンを有することができる。かかるパターンは、当該技術分野において既知のあらゆる技術によって調製することができる。代表的な方法としては、化学エッチング、電解エッチング、電鋳法、ドリル加工、穿孔、レーザ切断、及び同類のものなどが挙げられる。特定のパターンは、意図される用途によって選択され、四角形のマトリックス、円、環帯、円弧の扇形歯車、矩形などがしばしば挙げられる。いくつかの実施形態では、研磨物品の異なる領域には異なるパターンが含有される。
【００２０】
いくつかの実施形態では、上述の研磨物品は、選択された容積を有する研磨粒子を利用し、複数個の研磨粒子は、箔の第１表面と第２表面との間に配置された複数個の研磨粒子の容積の少なくとも約８５％を有する。他の実施形態では、箔の上面の上にある研磨粒子の容積突出部は、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％、あるいはそれを超える。
【００２１】
他の実施形態では、空隙は、機械的な方法、例えば、粒子を保持するためのパターン付き配列を有する真空テーブルと、各空隙の窪み中の粒子を定着させるための振動とを利用してパターン形成することができる。いくつかの実施形態では、定められた空隙中の唯一の研磨粒子を提供することが好ましいが、他の実施形態では、定められた空隙中の複数個の研磨粒子を提供することも可能であるか又はそうすることが更に望ましい。
【００２２】
本発明の金属箔は、第１表面と第２表面を有する。第１表面と第２表面との間に、研磨粒子を受容するように構成することができる複数の空隙を配置する。空隙は、貫通孔でも、ソケットでも、間隙でも、又は窪みであってもよい。本出願全体を通じて、空隙という用語は、両非貫通陥凹部（both blind recesses）、貫通孔、間隙、及びこれらの組み合わせを包含する。いくつかの実施形態では、各空隙は研磨粒子を収容する。いくつかの実施形態では、いくつかの空隙には、一種類又は一つの大きさの研磨粒子が収容される一方で、他の空隙には、他の種類又は複数の大きさの研磨粒子が含有される。いくつかの好ましい実施形態では、箔内の空隙は、パターン付き配列で配置されている。いくつかの実施形態では、空隙は、箔の領域に限定されて、完成した研磨物品の研磨領域を画定する。かかる領域には、例えば、研磨物品の表面全体、環帯、円弧、円形パッチ、矩形パッチ、あるいは不規則な形が包含されていてよい。領域内では、空隙は、列を成して、円弧状に、矩形配列で、環状に、などで配置されていてよい。いくつかの実施形態では、空隙の配置は擬似ランダムであってもよい。かかる擬似ランダムな配置では、個々の空隙は、研磨粒子のための更に安定した支持体を提供するために間隔を空けることが好ましい。いくつかの実施形態では、異なる領域に一種類又は一つの大きさの研磨粒子が収容される一方で、他の領域には、他の種類又は複数の大きさの研磨粒子が収容される。空隙は箔の特徴であって、完成した研磨物品では部分的又は全体的に埋められていてもよいことが分かるであろう。いくつかの実施形態では、これら金属箔の空隙は、研磨粒子及び合金で埋められている。
【００２３】
いくつかの実施形態では、第２構成要素を上述の金属箔と組み合わせて使用する。この第２構成要素は、金属又は金属合金であることが可能である。いくつかの実施形態では、金属箔と第２構成要素とを合わせて使用して、純粋な投入材料の融点未満の融解温度又は共晶温度を有する合金を形成する。選択された金属箔と第２構成要素は合わせて、研磨粒子付近に金属箔の少なくとも一部との合金を形成することができる。これにより形成される合金は、空隙中の研磨粒子を箔の内に、加熱プロセスの結果として接合する。
【００２４】
当該技術分野において既知の単純なロウ付けプロセスは、研磨粒子を基材に接着するのに使用されているが、これらは典型的に高温が要求され、高温は研磨粒子又は低温材料を劣化させ、ほとんど耐久性がなくなり、寿命がかなり短くなる。対照的に、本発明の様々な実施形態の材料は、研磨粒子の劣化がほとんど又は全くない、長寿命化された研磨物品を提供する。加えて、いくつかの実施形態では、共晶融解領域が本発明の層を通過した後でも組成勾配が構造内で存続しており、これは、例えば、様々な既知の分析技術によって観察することが可能である。いくつかの実施形態では、第２構成要素である金属又は金属合金は、加熱若しくは融解加工温度よりも高い溶解温度若しくは温度を有し、好ましくは金属箔と共晶を形成する。かかる一例は、ジルコニウム／ニッケル混合物である。かかる共晶の容積は、存在する金属又は金属合金のうち一方の量及び融解加工を可能にする時間によって制限されると考えられる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、箔と第２構成要素との相対量を選択すること及び／又は加工条件を制御することによって、合金形成量を制御することが望ましい場合がある。箔の量と第２構成要素の量との割合が、箔と第２構成要素との共晶組成物中に存在するものよりも少ない第２構成要素を提供することによって制御されれば、合金形成が、過剰の箔を残しながら自ら制限する傾向がある。第２構成要素が共晶組成物よりも多く存在する場合、合金形成プロセスの加熱工程中に十分な時間が与えられれば、箔が合金に混入される傾向がある。いくつかの実施形態では、特に第２構成要素が研磨層又は層（複数）のための基材として供給される場合、箔を完全に混入されることが望ましい場合がある。適切に穏やかな加熱条件下では、合金への箔の混入は拡散律速であり、組成勾配を有する合金における研磨粒子のパターン形成の定着を引き起こす。加熱時間及び加熱温度が制御される実施形態では、箔と第２構成要素との割合にも関わらず、箔又は第２構成要素のいずれかを合金に完全に混入するまで合金形成程度を制御することが可能である。
【００２６】
第２構成要素、例えば金属又は金属合金は、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、多数の形態で提供されてよい。例えば、第２構成要素は、箔として、粉末として、又は粉末混合物として、金属粉末と消失性結合剤とを含む予備成形された成形体として、電気化学蒸着コーティングとして、それらの組み合わせ、及び同類のものなどとして提供されてもよい。第２構成要素は、金属箔及び／又は研磨粒子と直接接着させて提供されてもよく、又はそれは、アセンブリの溶融加工中に燃え尽きることができる接着剤層のような一過性の材料を用いて接着してもよい。いくつかの実施形態では、本発明の精神から逸脱することなく、パターン形成スクリーンを箔の代わりに使用してもよい。これらの実施形態では、一般に、箔と共に用いられるよりも大容量の第２構成要素である金属又は金属合金を使用することが望ましい。用いられる第２構成要素の容量が少なすぎると、研磨粒子がスクリーン内に十分にしっかりと保持されない場合がある。
【００２７】
いくつかの実施形態では、接着剤層を使用して、研磨粒子、金属箔、及び第２構成要素とのアセンブリを促進する。箔や箔の中のブリッジング穿孔とに隣接した接着剤層を使用して、研磨粒子を開口部に一次的に固定することで、個々の研磨粒子を開口部から取り除かずに、過剰の研磨粒子を除去できることは有利な場合がある。接着剤を任意に使用して、アセンブリの第２の金属又は金属合金構成要素を、その後の加工する前に固定してもよい。いくつかの実施形態では、接着剤の厚さをテンプレートとして利用して、箔の開口部からの研磨粒子の突出を制御してもよい。この実施形態では、研磨粒子は、典型的には少なくとも一つの寸法が箔の厚さよりも大きく、研磨粒子は、過剰の研磨粒子を除去した後で接着剤へ働きかける。その後、追加の接着剤を箔の反対側の表面に使用して、第２の金属又は金属合金を箔、粉末、又は粉末実施（powder perform）として固定してもよい。任意に、第２の金属又は金属合金は、電気化学手段、例えば、電解メッキ若しくは無電解成膜によって、又は金属粉末と結合剤を含む粉末テープとしてコーティングすることによって、金属箔に直接提供されてもよい。
【００２８】
ここで図１を参照すると、本発明のある実施形態の研磨物品の製造における中間体の模式的な断面図が示されている。この実施形態では、実質的に空隙中に提供された研磨粒子１００を有する中間体研磨物品１０が示されており、空隙は金属箔１１０内に設けられている。第２構成要素１３０は、結合層１２０によって残りの構造に固定されている。結合層は、例えば、感圧接着剤層又はホットメルト接着剤などの接着剤であることができる。
【００２９】
図２は、本発明のある実施形態の研磨物品の製造における別の中間体の模式的な断面図である。この実施形態では、実質的に空隙中に提供された研磨粒子２００を有する研磨物品前駆体２０が表されており、空隙は、金属箔２１０内に設けられている。第２構成要素２３０は、残りの構造体に固定されている。この模式的な断面図は、電着した第２構成要素２３０を表しており、更には図１に示すような態様の、図１に示した結合層を除去する条件で更に加工したものも表している。例えば、熱及び／又は圧力を用いて有機接着剤組成物を燃やし尽くすか又は押し出すことで、図１に示した実施態様の模式的な断面を、図２に示した模式的な断面へ有効に変換することができる。
【００３０】
図３は、本発明のある実施形態の研磨物品の模式的な断面図を示している。この実施形態では、実質的に空隙中に提供された研磨粒子３００を有する研磨物品３０が表されており、空隙は、金属箔３１０内に設けられている。第２構成要素３３０は、残りの構造体に固定されている。合金３５０は、研磨粒子３００と隣接して、並びに金属箔３１０及び第２構成要素３３０とも隣接して示されている。いくつかの実施形態では、研磨粒子３００は、第２構成要素３３０と隣接しているか、実質的にそれと接触しており、接触領域３７０ではそれらの間に合金がほとんど又は全くない。いくつかの実施形態では、合金３８０は研磨粒子３００と第２構成要素３３０の間に存在する。当然、合金３８０と接触領域３７０とを有する研磨物品の組み合わせも入手可能である。
【００３１】
いくつかの実施形態では、箔構成要素内の空隙は非貫通孔である。かかる実施形態では、第２構成要素は好ましくは、空隙に付随する表面開口部を含有する箔の側面に供給される。
【００３２】
いくつかの実施形態では、研磨物品が基材を包含しており、基材は任意に、箔と第２構成要素との間に形成された合金によって、合金が形成されるときに箔に接合されてよい。かかる実施形態では、基材は、特に基材周辺では、合金の組成に寄与する場合がある。他の実施形態では、更に厚い第２構成要素を基材として役立てることも可能である。更に別の実施形態では、基材は、別々の操作で供給されてもよく、当該技術分野において既知のいかなる手段、例えば、はんだ接着剤、ロウ付け、溶接、及び機械的な締結具の利用によって接着されてもよい。基材は、金属、合金、ポリマー、ポリスチレン、ポリカーボネート、ステンレス鋼、セラミック、又はこれらの組み合わせから選択されてよい。
【００３３】
いくつかの実施形態では、研磨物品には、既知の保護コーティングの一つ、例えば、ダイアモンド様のカーボンコーティングが提供されてもよい。かかるコーティングは、あらゆる既知の手段、例えば、物理気相成長法、化学気相成長法、及び電解メッキによって提供することができる。他の実施形態では、箔が研磨物品の露出表面積の大部分を占める場合もあり、これは、物品全体を保護するのに十分な耐食性を有し得る。他の実施形態では、箔は、使用条件下で徐々に侵食されて、新たな研磨粒子を絶えず露出させるように選択されてよい。
【００３４】
記載した記述内容は、工作物表面に平行に適用できる研磨層又は複数層を提供するものと解されてよいが、この層又は複数層は、工作物表面に任意の所望の向きで適用されてもよいと解されるべきである。
【００３５】
本発明は、産業用研磨物品、例えば、ＣＭＰパッドコンディショナー、構造のこ刃、研削ツール、ドリルなどに有用である。
【００３６】
本発明の目的及び利点を、以下の実施例によって更に例示するが、これらの実施例において列挙される特定の材料及びその量並びに他の諸条件及び詳細によって、本発明を不当に制限するものではないと解釈すべきである。
【実施例】
【００３７】
（実施例１）
研磨箔は、ジルコニウム箔（０．０５１ｍｍ（０．００２インチ）厚であり、直径０．２５ｍｍ（０．００９８インチ）の穴を３．６３ｍｍ（０．０１４３インチ）間隔で配置した矩形配列を含む外径９６ｍｍ（３．７８インチ）×内径５８．４ｍｍ（２．３０インチ）の環状領域を有するもの）の１２７ｍｍ×１２７ｍｍ（５インチ四方）のパターン付きマスクから調製した。接着剤テープ（品番７７４１、ミネソタ州セント・ポール（Saint Paul）の３Ｍから入手されるもの）をジルコニウム箔パターン付きマスクの第１表面に貼付して、プリフォームを作製した。ダイアモンド粒子（１８１ミクロン）に１００ｎｍの炭化クロムのコーティングを後でコーティングし、次いでそれらを、マスク／テープアセンブリの第２表面に振りかけることによって、個々の研磨粒子を、箔の穴から露出している接着剤に付着させた。過剰の研磨粒子を取り除いた。０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）のニッケルくさびを次に、前述のプリフォーム（perform）の接着剤の第１表面と隣接して配置して、この複合材料を、０．１０ＭＰａ（７６０ｍｍＨｇ）の低真空にしながら、１９．６ＭＰａ（２００ｋｇ／ｃｍ−２（200kg cm2））の圧力下で１０２０℃まで加熱した。
【００３８】
（実施例２）
ニッケル箔を、カナダ・トロント（Toronto）のインコ（Inco）製ニッケル（Nickel）１２３粉末と、ポリビニルブチラール、フタル酸ブチルベンジル可塑剤、及びメチルエチルケトン（ＭＥＫ）との混合物から形成された溶媒流延ニッケル粉末テープであって、間隙０．３３ｍｍ（１３ミル）を有するナイフコーターでコーティングして乾燥させたものに置き換えたこと以外は、実施例１と同様にして、研磨箔を調製した。
【００３９】
（実施例３）
粉末テープを、４重量部のＮｉ／Ｃｒ対１重量％部のＢＮｉ７の割合のニッケル／クロム粉末及びＢＮｉ７ロウ付け粉末と、ポリビニルブチラール及びＭＥＫとを併せて形成した溶剤流延粉末テープと置き換えたこと以外は、実施例２と同様にして、研磨箔を調製して試験した。ダイアモンド粒子（１８１ミクロン）は本実施例でも使用した。冷却してから、複合材料を切り取って鋼製キャリアテープに接着し、１１．２ｒｐｍで振動させながら８５ｒｐｍで作動するストラスバー（Strasbaugh）に実装したＩＣ  １０００（アリゾナ州フェニックス（Phoenix）のローム・アンド・ハース・エレクトリニック・マテリアルズ（Rohm and Haas Electronic Materials）製）パッドを、直径１０８ｍｍ（４．２５インチ）の銅スラグ上でコンディショナー力３１．１Ｎ（７ポンド）及びダウンフォース１８２．４Ｎ（４１ポンド）で調整することによって試験した。３つの要素全てを同時に回転させた。試験は、毎分７５ｍＬで供給されるスラリー（アリゾナ州テンペ（Tempe）のＤＡナノマテリアルズ（DA Nanomaterials）製のＤＡナノ・コペレディ（DA Nano CoppeReady）３００）の存在下で行った。パッド厚さ及び金属屑除去速度を測定した。最初の一時間は１５分間隔で試験し、そしてその後は１時間毎に試験して、標準的な基材に対するパッドコンディショナーの切削速度を測定した。切削速度が初期値の２０％未満まで低下したときに、表Ｉに報告するように、コンディショナーはその寿命に達したとみなした。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
（実施例４）
ニッケル箔を、３重量部のＺｒ対１重量部のニッケル（Nickel）１２３の割合のジルコニウム粉末及びニッケル１２３粉末と、ポリビニル及びＭＥＫとを併せて作製した溶剤流延粉末テープに置き換えたこと以外は、実施例１と同様にして研磨箔を調製した。
【００４２】
（実施例５）
ニッケル箔を、ＢＮｉ７ロウ付け粉末と、ポリビニルブチラールと、ＭＥＫとの混合物から形成された溶剤流延粉末テープであって、間隙０．３３ｍｍ（１３ミル）のナイフコーターを用いてコーティングして乾燥させたものに置き換えたこと以外は、実施例１と同様にして多層研磨材を調製した。その後、実施例１と同様にして、ジルコニウム箔、ダイアモンド、接着剤テープの層（３層）と溶剤流延粉末テープの層（４層）とを交互に組み立てて加熱した。
【００４３】
（実施例６）
ニッケル箔を、ＢＮｉ７ロウ付け粉末と、ポリビニルブチラールと、ＭＥＫとの混合物から形成した溶剤流延ロウ付け合金粉末テープであって、間隙０．３３ｍｍ（１３ミル）のナイフコーターを用いてコーティングして乾燥させたものに置き換えたこと以外は、実施例１と同様にして、研磨箔を調製した。
【００４４】
本発明の様々な修正及び変更は、本発明の範囲及び原理から逸脱することなく当業者には明白であり、また、本発明は、本明細書に記載した例示的な実施形態に不当に制限されるものではないと理解すべきである。すべての刊行物及び特許は、個々の刊行物又は特許それぞれがあたかも具体的に及び個別に示されて参照として組み込まれているのとの同程度まで、本明細書に参照として組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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