[发明专利]研磨载体以及方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求2006年11月21日提交的U.S.S.N.60/866,768的优先权，该专利的公开内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开涉及研磨载体以及研磨方法，研磨方法包括使用这种载体的方法。

背景技术

常常产生这样一种需求：磨削或抛光用于磁记录装置等的平坦工件例如盘形制品(如硅晶片、蓝宝石盘、光学元件、玻璃或铝基板)，使得两个主表面均为平行的并且没有显著划痕。虽然在材料移除的速率和最终的表面光洁度上不同，这种磨削或抛光操作可以总体上称为研磨。用于抛光盘的典型机器包括两个叠加台板，分别设置在一个或多个盘的上面和下面，以使得可以同时磨削或抛光盘的相对表面。此外，研磨机可以包括在磨削或抛光操作期间定位和保持盘的载体。这种载体可以用于相对于台板旋转。例如，研磨机还可以包括围绕台板外周边设置的外环齿轮以及穿过在台板中心形成的孔凸起的内齿轮。载体可以具有齿状外周边，其与外环齿轮的齿状物或销轴以及内齿轮的齿状物或销轴啮合。例如，内齿轮和外齿轮以相反方向旋转，因此使得载体总体地围绕内齿轮旋转并且绕着载体的轴线旋转。

通常，在抛光机运至最终使用者之前，单面或双面抛光机制造商将使用研磨技术抛光台板的表面。传统认为研磨技术提供最适用于抛光操作的具有相对平坦的平表面的台板。

为抛光工件，在盘的表面上提供抛光液。将台板放在一起以在工件上施加预定的压力，并且旋转载体和工件，从而平面化、抛光和/或薄化工件的表面。

最近，已经采用设置在台板工作表面上的固定磨料制品，以降低维护成本以及伴随的与台板的周期性调试至必要程度的平坦性和共面性相关的未生产时间。

还已观察到例如在抛光玻璃盘期间，载体的齿状物趋于过早磨损。事实上，齿状物可以变得非常磨损以至于它们将从载体上脱落，使得研磨机不能工作(即，所谓的中途损坏(mid-cycle crash))。如将认识到的，由于载体相对昂贵，因此期望长的寿命。此外，中途损坏需要抛光机在很长时间内不能工作，因此降低了处理量并且增加了操作成本。

发明内容

当在双面研磨应用中使用固定磨料时已遇到若干问题。当载体在与研磨处理相关的压力以及相对运动下接触固定磨料时，可以发生非对称抛光。当一种或多种抛光特性(例如工件移除速率)在被抛光垫工件的上表面和下表面之间不同时，发生非对称抛光。当使用固定磨料时，这种效果归因于通过其与载体的接触固定磨料的消光。除了磨料的消光之外，与在磨料和载体之间的接触相关的第二个问题为载体的过度磨损。载体磨损可以使得载体如此薄以至于由于弯曲或撕裂它们不可用。

目前对于由载体材料造成的固定磨料的消光以及所得的非对称抛光性能的问题的解决方法包括周期性调整固定磨料以及使用替代的载体材料。在调整固定磨料期间，使第二磨料与固定磨料在负载和相对运动下接触以磨损已被载体材料影响的固定磨料部分。这种技术依靠消耗固定磨料以补偿由载体-固定磨料的相互作用引起的劣化。通过调整而消耗固定磨料降低了可以使用磨料磨削的工件数目，这会限制磨料制品的最大值。由于另外的处理步骤(调整)降低处理量也是不期望的。在某些情况下，仍然可能需要调整固定磨料以实现期望的片平坦性。

替代的载体材料的使用通常涉及使用聚合物材料(例如酚醛树脂或环氧树脂)以代替常常用于生产载体的不锈钢。由于载体必须与工件一样薄或比工件薄以允许两个表面的同时研磨，所以在载体的总体厚度上存在限制。当工件变薄(最多约1毫米厚度)并且直径上变大(如，至少约150毫米)时，由聚合物材料制成的载体对于使用而言变得太柔韧，如弯曲导致中途损坏或工件断裂。有时使用例如玻璃的纤维增强材料以增加聚合物载体材料的弹性模量。然而，玻璃纤维也可以导致固定磨料的消光。

已经发现的是，在金属载体工作表面上聚合物(在一些实施例中优选地为聚氨酯树脂)的涂层或层合保护层提供极大地降低固定磨料制品的消光以及延长载体的寿命的双重有益效果。在单面研磨操作中，磨料消光也可能为一个问题，就此而言，本发明的一些实施例包括载体，其中涂层或层仅存在于接触研磨机的研磨表面的载体表面上。