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CMP墊整修工具的制作方法與工藝

文檔序號:12556600閱讀:408來源:國知局
CMP墊整修工具的制作方法與工藝
和工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明提供一種用于對化學(xué)機(jī)械拋光(“CMP”)墊進(jìn)行再整修的新型工具和方法。本發(fā)明還包括制備此處所述新型工具的方法及其使用方法。發(fā)明背景CMP法在本領(lǐng)域中是公知的并常規(guī)用于對集成的電路晶片進(jìn)行拋光。在CMP過程中,通過多孔墊將拋光反應(yīng)物、磨料和載體流體施加到晶片表面上。通過化學(xué)和機(jī)械作用的組合,所述墊使得拋光的晶片重新?lián)Q面,從而得到平滑的晶片表面。為了保持CMP墊的功效,必須對其進(jìn)行定期再整修以保持均勻、可重復(fù)的拋光性能。這種再整修可使用墊整修工具以除去用過的反應(yīng)物、磨料以及拋光碎屑。在本領(lǐng)域內(nèi)也公知多種CMP墊整修工具。通常,這些整修工具包括通過粘結(jié)劑隨機(jī)保持在基體上的磨料。例如,美國專利公開2009/0275274描述了一種整修工具,其包含利用釬焊金屬固定到金屬載體表面的磨料顆粒。類似地,U.S.7,641,538描述了一種CMP墊整修工具,其包含使用釬焊合金固定到基體上的磨料粒子和燒結(jié)的耐腐蝕粉末。美國專利公開2010/0139174描述了一種CMP整修墊,其中使用有機(jī)材料例如氨基樹脂、丙烯酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂等將磨料粒子固定到基體表面上。美國專利公開2009/0224370描述了在基體表面上生長CVD金剛石以制備CMP整修工具且PCT/US2008/073823公開了一種CMP墊整修工具,其包括使用由釬焊膜制備的釬焊合金粘結(jié)到基體的磨料顆粒。盡管已經(jīng)在再整修過程中廣泛使用上述CMP墊整修工具,但是上述磨料經(jīng)常存在非平面表面,所述非平面表面以不規(guī)則的方式磨損拋光墊并使其變形,從而限制了對整修過程的控制。而且,由于將磨料粒子保持到基體上的粘結(jié)劑失效的原因,許多上述CMP墊整修工具可能將磨料粒子或其它污染物釋放到CMP墊上。如果之后使用包含污染物的CMP墊對集成的電路晶片進(jìn)行拋光,則可能損傷晶片。因此,需要的是一種不受上述缺陷影響的CMP墊整修器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供一種包含磨料突出物的完全整體陣列的CMP墊整修工具,其提供對CMP墊再整修過程的更完全的控制。這些磨料突出物通過高強(qiáng)度粘結(jié)力整體連接到基體上,其防止了磨料粒子的損失。本發(fā)明還提供一種制造CMP墊整修工具中受控的單個(gè)突出物或受控的突出物陣列的方法。本發(fā)明包括一種用于整修CMP墊的表面的化學(xué)機(jī)械拋光(“CMP”)墊整修工具。所述工具包括具有工具面的工具主體,所述工具主體和工具面包含選自多晶金剛石、多晶立方氮化硼、碳化硼、碳化硅及其組合中的材料。所述工具面具有至少一個(gè)從所述工具面延伸的整體的磨料突出物,且所述至少一個(gè)整體的磨料突出物具有至少一個(gè)如下的側(cè)面,該側(cè)面相對于待整修CMP墊的表面成大于90度的角。在特定實(shí)施方案中,所述至少一個(gè)整體的磨料突出物包括整體的磨料突出物的陣列。在特殊實(shí)施方案中,所述整體的磨料突出物的陣列包括角錐體、四面體、圓錐體或其它多邊形的陣列,條件是所述角錐體、四面體、圓錐體或其它多邊形具有至少一個(gè)如下的側(cè)面,該側(cè)面相對于待整修CMP墊的表面成大于約90度的角。在特定實(shí)施方案中,所述材料選自多晶金剛石、多晶立方氮化硼、碳化硼、碳化硅及其組合。在特定實(shí)施方案中,所述材料為SiC-金剛石復(fù)合材料。本發(fā)明還提供一種對CMP墊的表面進(jìn)行整修的方法。該方法包括步驟a)和b)。步驟a)包括使CMP墊的表面與CMP墊整修工具接觸,所述CMP墊整修工具包括具有工具面的工具主體,所述工具主體和工具面包含選自多晶金剛石、多晶立方氮化硼、碳化硼、碳化硅及其組合中的材料;所述工具面具有至少一個(gè)從所述工具面延伸的整體的磨料突出物;且所述至少一個(gè)整體的磨料突出物具有至少一個(gè)如下的側(cè)面,該側(cè)面相對于所述CMP墊整修工具所接觸的CMP墊的表面成大于約90度的角。步驟b)包括對所述CMP墊的表面進(jìn)行整修,任選地,在一種或多種整修流體存在下進(jìn)行所述整修。在特定實(shí)施方案中,所述至少一個(gè)整體的磨料突出物包括整體的磨料突出物的陣列。在特殊實(shí)施方案中,所述整體的磨料突出物的陣列包括角錐體、四面體、圓錐體或其它多邊形的陣列,條件是所述角錐體、四面體、圓錐體或其它多邊形具有至少一個(gè)如下的側(cè)面,該側(cè)面相對于所述CMP墊整修工具所接觸的CMP墊的表面成大于約90度的角。在特定實(shí)施方案中,所述選自多晶金剛石、多晶立方氮化硼、碳化硼、碳化硅及其組合中的材料為SiC-金剛石復(fù)合材料。本發(fā)明還提供一種用于對CMP墊的表面進(jìn)行整修的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括:至少一個(gè)適用于容納至少一個(gè)CMP墊的CMP墊整修系統(tǒng);和至少一個(gè)CMP墊整修工具,所述CMP墊整修工具包括具有工具面的工具主體,所述工具主體和工具面包含選自多晶金剛石、多晶立方氮化硼、碳化硼、碳化硅及其組合中的材料;所述工具面具有至少一個(gè)從所述工具面延伸的整體的磨料突出物;且所述至少一個(gè)整體的磨料突出物具有至少一個(gè)如下的側(cè)面,該側(cè)面相對于待整修CMP墊的表面成大于約90度的角。在特定實(shí)施方案中,所述至少一個(gè)整體的磨料突出物包括整體的磨料突出物的陣列。在特殊實(shí)施方案中,所述整體的磨料突出物的陣列包括角錐體、四面體、圓錐體或其它多邊形的陣列,條件是所述角錐體、四面體、圓錐體或其它多邊形具有至少一個(gè)如下的側(cè)面,該側(cè)面相對于所述CMP墊整修工具所接觸的CMP墊的表面成大于約90度的角。在特定實(shí)施方案中,所述選自多晶金剛石、多晶立方氮化硼、碳化硼、碳化硅及其組合中的材料為SiC-金剛石復(fù)合材料。本發(fā)明還提供一種制備用于整修CMP墊表面的CMP墊整修工具的方法。該方法包括對坯料的表面進(jìn)行加工以制造根據(jù)權(quán)利要求1所述的CMP墊整修工具,所述坯料包含選自多晶金剛石、多晶立方氮化硼、碳化硼、碳化硅及其組合中的材料。在特定實(shí)施方案中,所述加工導(dǎo)致多個(gè)整體的磨料突出物。在特定實(shí)施方案中,所述多個(gè)突出物為整體的磨料突出物的規(guī)則陣列。在某些實(shí)施方案中,所述加工方法為線EDM。在其它實(shí)施方案中,所述加工方法為切入式EDM。本發(fā)明還包括另一種制備此處所述CMP墊整修工具的方法。該方法包括:將粉末混合物壓入負(fù)形中,所述粉末混合物包含約90重量%的金剛石粉末、約9.5重量%的硅粉末和約0.5重量%的Si3N4,所述負(fù)形包含硅塊;以及在壓力下對所述粉末和所述塊進(jìn)行加熱以制造此處所述的CMP墊整修工具。本發(fā)明還包括另一種用于制備此處所述CMP墊整修工具的方法。該方法包括將包含約90重量%金剛石粉末、約9.5重量%硅粉末和約0.5重量%Si3N4的粉末與粘結(jié)劑混合以形成粉末/粘結(jié)劑混合物。所述方法還包括:對所述粉末/粘結(jié)劑混合物進(jìn)行壓制以形成預(yù)制體,所述預(yù)制體具有預(yù)制體面,所述預(yù)制體面包括至少一個(gè)從所述預(yù)制體面延伸的整體的磨料突出物;將所述預(yù)制體在如下氣氛下加熱至如下溫度,所述溫度和氣氛適用于通過焚化從所述預(yù)制體除去所有粘結(jié)劑;以及在至少約1000℃的溫度下將所述預(yù)制體燒制至少約5分鐘以使得粉末粒子部分反應(yīng)并形成多孔剛性預(yù)制體。在特定實(shí)施方案中,所述粘結(jié)劑為聚乙二醇或聚乙烯醇。在某些實(shí)施方案中,在至少約1450℃的溫度下將所述預(yù)制體燒制至少約5分鐘。在其它實(shí)施方案中,在約1300℃的溫度下將所述預(yù)制體燒制約5分鐘。在特定實(shí)施方案中,所述方法還包括:在第二溫度下在惰性氣體中或在真空下對所述多孔剛性預(yù)制體進(jìn)行加熱;以及使加熱至所述第二溫度的所述剛性多孔預(yù)制體與液體硅接觸,使得液體硅滲入所述預(yù)制體中并與所述預(yù)制體中的金剛石反應(yīng)以形成SiC。附圖說明當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí),將更好地理解上文的發(fā)明內(nèi)容以及下文的具體實(shí)施方案。出于示例的目的,在圖中顯示了一些可優(yōu)選的實(shí)施方案。然而,應(yīng)理解,不能將所描繪的實(shí)施方案限制為所示的嚴(yán)格布置和手段。圖1描繪了SiC-金剛石復(fù)合材料CMP墊整修工具的表面,其中所述工具的表面具有均勻分布的正方形角錐體的陣列,其與所述工具的表面是整體的。圖2是圖1中所描繪工具的表面上顯示的圖案的示意圖。圖3是可用于產(chǎn)生多種突出物陣列的一般性線EDM切割模式的示意圖。圖4是用于實(shí)現(xiàn)基體的EDM線切割模式的示意圖,其具有圖1中觀察到的四角錐體圖案。圖5是在此處所述CMP墊整修工具的磨料突出物與所整修CMP墊之間形成的角的示意圖。圖6是如實(shí)施例3中所述的圖案的示意圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供一種CMP墊整修工具,所述CMP墊整修工具包括至少一個(gè)完全整體的磨料突出物,且在特定實(shí)施方案中包含完全整體的磨料突出物的陣列,其提供對CMP墊再整修過程的更完全的控制。使用此處所述多種方法中的一種方法,由單塊材料形成所述整體的磨料突出物和基體,其中所述整體的磨料突出物存在于所述基體上。由單塊材料加工所述基體及其突出物不需要膠粘劑或不需要另外將磨料突出物間接粘結(jié)到所述基體上,其中所述磨料突出物存在于所述基體上。磨料粒子損失對所述完全整體的突出物的影響大幅下降。在不希望受任何特殊理論約束的情況下認(rèn)為,不受磨料粒子損失影響至少部分是因?yàn)橛糜谥苽浠w和磨料突出物的材料的固有強(qiáng)度,以及這種材料對在CMP過程期間通常使用的拋光漿體中化學(xué)品的腐蝕性侵蝕的耐性。因此,當(dāng)與已知的CMP墊整修工具如在美國專利7,641,538中所述的那些CMP墊整修工具相比時(shí),此處所述的CMP墊整修工具提供更高的磨料保持率和更長的工具壽命。此處所述的方法和材料還使得整體的磨料突出物的切割作用的攻擊性最佳并受控。本發(fā)明還提供一種制造CMP墊整修工具的方法,所述CMP墊整修工具具有至少一個(gè)磨料突出物或其陣列。例如,用于制備此處所述CMP墊整修工具的方法提供了對一個(gè)或多個(gè)整體磨料突出物的幾何形狀的完全控制??刂扑鲆粋€(gè)或多個(gè)整體磨料突出物的高度、寬度、間隔和形狀的能力消除了在當(dāng)前整修工具中共有的不規(guī)則性,并排除了校正或除去在已知隨機(jī)陣列中共有的一個(gè)或多個(gè)攻擊性過強(qiáng)的突出物的需要。參見例如美國公開2010/0186479。此處所述的工具和方法還提高了整修方法的重復(fù)性。在特定實(shí)施方案中,所述CMP墊整修工具能夠由已知材料例如多晶金剛石(包括Co-粘結(jié)的多晶金剛石和SiC-粘結(jié)的金剛石)、多晶立方氮化硼、碳化硼、碳化硅及其組合或其它極硬且耐腐蝕的材料制造。這些硬質(zhì)耐腐蝕材料可以作為單晶材料、作為多晶材料或作為復(fù)合材料存在。例如,在特定實(shí)施方案中,所述CMP墊整修工具可由SiC-金剛石復(fù)合材料例如在U.S.5,106,393中所述的材料制備,通過參考將其完整內(nèi)容并入本文中。在特殊實(shí)施方案中,所述SiC-金剛石復(fù)合材料可包含約78重量%至約82重量%的金剛石、約18重量%至約20重量%的SiC以及任選的約1重量%至約2重量%的未反應(yīng)的Si,所述含量是通過x射線衍射測得的。當(dāng)在用于制備SiC/金剛石復(fù)合材料的材料的混合物中包含Si3N4時(shí),痕量的氮可在加工期間滲入熔融混合物中并取代碳。痕量的氮賦予制得的材料以導(dǎo)電性。在SiC-金剛石復(fù)合材料中氮的量通常小于全部組合物的約0.2重量%。用于復(fù)合材料中的金剛石可包含從亞微米尺寸至高達(dá)約200微米范圍內(nèi)的單一粒度或任選地粒度的任何組合。在特殊實(shí)施方案中,所述SiC-金剛石復(fù)合材料可包含兩種不同粒度的金剛石的混合物。在特定實(shí)施方案中,主要金剛石粒度可為約20微米,而次要金剛石粒度可為約5微米。這些金剛石能夠以約1:10至約10:1的重量比進(jìn)行混合。在特殊實(shí)施方案中,主要金剛石粒度對次要金剛石粒度的重量比為約4:1。在特定實(shí)施方案中,此處所述適用于CMP整修墊中的材料可通過CVD法制造??赏ㄟ^已知的HPHT法制造多晶金剛石和立方氮化硼。通過HPHT燒結(jié)、毛細(xì)滲透、反應(yīng)燒結(jié)或常規(guī)燒結(jié),能夠制造反應(yīng)燒結(jié)的金剛石和立方氮化硼復(fù)合材料。通過這些方法還可制造單晶常規(guī)磨料例如SiC或磨料晶體的燒結(jié)聚集體。此處所述適用于CMP整修墊中的材料中的任何一種可本身具有導(dǎo)電性,進(jìn)行摻雜以具有導(dǎo)電性或半導(dǎo)電性,或包含其中一種或多種可導(dǎo)電的材料的混合物。導(dǎo)電性有助于等離子體加工方法例如線EDM、切入式EDM、形成的電極放電磨削、放電磨削以及本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的類似方法。對于非導(dǎo)電材料,加工方法包括但不限于,常規(guī)磨削、光刻、激光燒蝕和其它常規(guī)方法。這些常規(guī)方法還能夠與適用于等離子體加工的試樣中的等離子體加工組合使用或作為其可選方法而使用。使用此處所述材料制備的CMP墊整修工具可包括至少一個(gè)磨料突出物,但可包括多個(gè)突出物。所述突出物可具有直線、彎曲或鋸齒狀的邊緣。所述突出物可采用任何已知幾何形狀的形式,包括但不限于,角錐體(包括但不限于,四角錐體、三角錐體、八角錐體和其它多角錐體)、截錐體、四面體、圓錐體(完整的或截?cái)嗟模A柱體、棱柱(包括但不限于,三角形、矩形、五邊形、六邊形和任何其它規(guī)則或不規(guī)則的棱柱)和其它多邊形。突出物,例如但不限于角錐體、圓錐體和四面體,可根據(jù)其自然的幾何形狀而變尖,或可以截?cái)?,或反之鈍化。在優(yōu)選實(shí)施方案中,突出物的幾何形狀使得,所整修CMP墊的表面與所述突出物的表面之間的角大于約90°,大于約95°,大于100°,或甚至大于105°或110°??砂磮D5中所示的測量該角α3。在特定實(shí)施方案中,所述CMP墊整修工具可包括磨料突出物的陣列。排列的突出物的尺寸可在單個(gè)工具內(nèi)或在工具到工具之間在平面尺度和高度上變化。所述陣列可具有周期性笛卡爾性質(zhì)、旋轉(zhuǎn)對稱、可重復(fù)的半隨機(jī)特性或完全隨機(jī)特性。所述整修工具還可包含滲透性質(zhì),其使得流體、反應(yīng)物和拋光碎屑更有效地從該工具中除去??赏ㄟ^多種方法制造在所述CMP墊整修工具上的突出物。例如,在特定實(shí)施方案中,在不需要二次加工的條件下,在材料制造過程期間利用磨料突出物能夠形成具有此處前述組成的SiC-金剛石復(fù)合材料。這種方法涉及放置所需要的金剛石和硅粉末與硅塊接觸,所述硅塊在其表面中具有期望的突出物或突出物陣列的負(fù)形。使用已知方法能夠制備硅表面中的負(fù)形,所述已知方法包括蝕刻、鉆孔、激光燒蝕和放電加工。在所述制造過程期間,將金剛石和硅粉末的混合物壓入所述負(fù)形中,采用其形狀。在該制造過程即在壓力、溫度下對所述粉末混合物粉末進(jìn)行加熱完成時(shí),所制得SiC-金剛石復(fù)合材料具有包含突出物的表面,所述突出物具有與硅塊中的負(fù)形相對應(yīng)的尺寸、形狀和間隔。以單獨(dú)或成組的根據(jù)已知方法的方式,能夠制備根據(jù)上述方法所制備的CMP墊整修工具。在其它實(shí)施方案中,通過將適當(dāng)?shù)墓韬徒饎偸勰┑幕旌衔锱c粘結(jié)劑例如PEG(聚乙二醇)或PVA(聚乙烯醇)共混,以使得當(dāng)在模具或沖壓機(jī)中壓制時(shí),所述粉末混合物合并以制造“預(yù)制體”,能夠制備SiC-金剛石復(fù)合材料的CMP墊整修工具。通過使沖壓機(jī)或模具具有與所希望突出物或突出物陣列相對應(yīng)的凹入的陣列,能夠制造含有所期望表面幾何形狀的預(yù)制體。任選地,在壓制成預(yù)制體之前,使用諸如噴霧干燥、冷凍造?;蚱渌炝7椒ǖ姆椒▽Ψ勰┻M(jìn)行造粒。然后,可在具有受控氣氛和溫度的爐子中對仍存在所期望表面幾何形狀的預(yù)制體進(jìn)行燒制,從而除去粘結(jié)劑。在特定實(shí)施方案中,隨后在約1000℃下對預(yù)制體進(jìn)行燒制,以使得預(yù)制體中的一部分硅與預(yù)制體中的一部分金剛石反應(yīng)以制造微量的SiC。在某些實(shí)施方案中,在約1300℃下將預(yù)制體燒制至少約5分鐘。微量的SiC將粒子粘結(jié)在一起,有助于進(jìn)一步加工。由此燒制的預(yù)制體在粘結(jié)劑原來所在處還包含多孔基質(zhì)。然后,可將燒制的預(yù)制體放置在另一個(gè)爐子中,在所述爐子中在惰性氣體中對該預(yù)制體進(jìn)行加熱并使其與液體硅接觸,從而硅滲入并填充該預(yù)制體內(nèi)的孔隙。在滲入過程期間,硅與預(yù)制體中的金剛石反應(yīng)以形成SiC,從而制造由金剛石、SiC和硅構(gòu)成的致密主體。在特定實(shí)施方案中,且作為在惰性氣體下進(jìn)行加熱的替代方案,可在真空中對燒制的預(yù)制體進(jìn)行加熱。任一種方法都可導(dǎo)致形成幾乎完全致密的主體。在可選實(shí)施方案中,可在至少約1450℃的溫度下將含有粘結(jié)劑的預(yù)制體燒制至少約5分鐘。在這種性質(zhì)的方法中,Si基本完全轉(zhuǎn)化成SiC,導(dǎo)致SiC-金剛石復(fù)合材料含有約20體積%至約50體積%的孔隙率。通過調(diào)節(jié)粉末的組成、粉末的加工參數(shù)和預(yù)制體的壓制參數(shù),能夠控制孔隙率的量。與所使用的方法無關(guān),制得的產(chǎn)品保持了期望的表面幾何形狀,并在任何所需要的后加工之后適合用作CMP墊整修工具。在其它實(shí)施方案中,通過首先準(zhǔn)備基體,并隨后對基體進(jìn)行加工以呈現(xiàn)出期望的突出物或突出物陣列,能夠制備CMP墊整修工具。例如,可使導(dǎo)電SiC-金剛石復(fù)合材料經(jīng)歷等離子體加工技術(shù)例如線EDM以制備多種尺寸和幾何形狀的突出物。根據(jù)一般的線EDM步驟,以方便的形狀或尺寸,例如具有圓形、正方形、六邊形或其它所期望橫斷面和合適直徑的棒,制備導(dǎo)電材料例如此處前述的SiC-金剛石復(fù)合材料。在特定實(shí)施方案中,將坯料放置在線EDM中,使得其軸水平。隨后并在特定實(shí)施方案中,進(jìn)行首次切割,使得新鮮表面露出以用于進(jìn)一步加工。在特定實(shí)施方案中,可在坯料的內(nèi)部和越過其表面實(shí)施一系列切割。在圖3中示意性顯示了示例性系列切割。這種系列切割在一個(gè)方向上橫跨坯料的表面,并包括至少一次第一切割,所述第一切割在相對于坯料表面法線為約0至約-90度的第一角度α1下切割入坯料表面。在特殊實(shí)施方案中,α1可為約-45至約0度。所述切割能夠在坯料中進(jìn)入合適深度,例如在垂直于坯料表面的線上測得的深度。在圖3中將該距離顯示為-y2。然后,對于期望的距離x5,以平行于表面的方式并在深度-y2下實(shí)施切割,其中x5可大于或等于0。然后,在相對于表面法線為第二角度α2下從所述坯料切割出。在特定實(shí)施方案中,α2可具有與α1相同的絕對值,但具有不同的符號(即約-30°和約30°)。在其它實(shí)施方案中,α1和α2可相同。在還其它的實(shí)施方案中,α1和α2可具有不同的絕對值和不同的符號。這種系列切割導(dǎo)致在坯料的表面中形成槽。在特定實(shí)施方案中,然后,取決于期望的突出物類型,通過在相對于第一系列切割為正方向或負(fù)方向上將線移動(dòng)距離x6,能夠確定線的位置以用于隨后的切割。隨后,在特定實(shí)施方案中,可進(jìn)行第二系列切割以使得隨后在坯料的表面中切割槽或系列槽。按需要重復(fù)該過程,直至沒有其它待切割區(qū)域。在坯料的表面中切割出期望數(shù)量的合適形狀的槽之后,可將該坯料繞其軸旋轉(zhuǎn)角度β,并重復(fù)上述切割過程,使得在相對于第一系列槽呈角度β下產(chǎn)生第二系列槽。根據(jù)期望的突出物的形狀、尺寸和間隔,可重復(fù)另外次數(shù)的旋轉(zhuǎn)β和槽切割??蓪⑺鯟MP墊整修工具并入設(shè)備模塊中的一個(gè)或多個(gè)工具的組件中,所述設(shè)備模塊移動(dòng)所述工具越過CMP墊的表面。實(shí)施例現(xiàn)在參考如下實(shí)施例對此處所公開的CMP墊整修工具及其制備方法做進(jìn)一步說明。提供這些實(shí)施例僅出于示例性目的,且無論如何不能將所述CMP墊整修工具及其制備方法限制為這些實(shí)施例,相反應(yīng)認(rèn)為包括由于此處所提供教導(dǎo)而變得顯而易見的任何變體和全部變體。實(shí)施例1根據(jù)如下步驟,制備了大致圓柱形的SiC-金剛石復(fù)合材料。制備了包含約90重量%金剛石、約9.5重量%Si粉末和約0.5重量%Si3N4的混合物。所述金剛石粉末包含4份粒度約20微米的金剛石粉末和1份平均粒度約5微米的金剛石粉末。所述Si粉末的平均粒度小于約10微米,且所述Si3N4粉末的粒度為約1微米。隨后將所述粉末混合物裝入壓力單元中并使其與硅主體接觸。然后,在高達(dá)約30kBar的壓力下在約1600℃下使該材料經(jīng)歷HPHT。在30分鐘之后,將溫度和壓力逐漸降至環(huán)境條件并從所述壓力單元中找回大致圓柱形的SiC-金剛石復(fù)合材料試樣。制得的金剛石復(fù)合材料包含大致約78重量%至約82重量%的金剛石、約18重量%至約20重量%的連續(xù)SiC基質(zhì)、約1重量%至2重量%未反應(yīng)的Si,所述含量是通過x射線衍射確定的。實(shí)施例2通過如下方法制備了具有圖2中所示表面圖案的CMP墊整修器。在FanucRobocutalpha-oc線EDM機(jī)床上實(shí)施全部加工。在所述線EDM機(jī)床中,將0.008”直徑的線保持在垂直取向上,并在圓柱體的軸為水平取向的條件下放置根據(jù)實(shí)施例1制備的SiC-金剛石復(fù)合材料的圓柱體。在垂直于圓柱體的軸的方向上完成第一切割,以露出SiC-金剛石復(fù)合材料的新鮮表面。然后在該新鮮表面內(nèi)并越過其上實(shí)施一系列第二切割。該系列切割由如下切割構(gòu)成:在30度角下在試樣表面內(nèi)0.5mm的切割;在0.5mm深度下平行于試樣表面的長度為0.2mm的切割;以及隨后以-30度角從所述表面切割出。這種系列切割導(dǎo)致在SiC-金剛石復(fù)合材料表面中形成槽。將這種切割模式的圖示顯示于圖4中。在越過所述圓柱體的表面上重復(fù)這種系列切割,從而形成一系列平行的槽。然后,將該圓柱體繞其軸旋轉(zhuǎn)90度并完成與第二切割系列相同的一系列第三切割,在圓柱體表面上留下四角錐體形的突出物的矩陣。然后在新鮮切割表面后的合適距離處以平行于第一切割并垂直于圓柱體的軸的方式完成最終切割,以從SiC-金剛石復(fù)合材料的圓柱體除去圓形CMP墊整修工具。實(shí)施例3除了如下區(qū)別之外,通過與實(shí)施例2中相同的方法制備了具有圖6中所示表面圖案的CMP墊整修器。在該新鮮表面內(nèi)并越過其上實(shí)施一系列第二切割。這種系列切割由如下切割構(gòu)成:在-15度角下在試樣表面內(nèi)0.5mm的切割;在0.5mm深度下平行于試樣表面的長度為0.18mm的切割;以及隨后以15度角從所述表面切割出。這種系列切割導(dǎo)致在所述SiC-金剛石復(fù)合材料表面中形成槽。在越過所述圓柱體的表面上重復(fù)這種系列切割,從而形成一系列平行的槽。接下來,將圓柱體繞其軸旋轉(zhuǎn)120度,并完成與第二切割系列相同的一系列第三切割。然后,將圓柱體再旋轉(zhuǎn)120度,并實(shí)施與第二和第三切割系列相同的一系列第四切割,以在圓柱體表面上留下三角錐體形的突出物的矩陣。然后在新鮮切割表面后的合適距離處以平行于第一切割并垂直于圓柱體的軸的方式完成最終切割,以從SiC-金剛石復(fù)合材料的圓柱體除去圓形CMP墊整修工具。盡管參照了具體實(shí)施方案,但是很清楚,本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不背離本發(fā)明主旨和范圍的條件下提出其它實(shí)施方案和變體。附屬的權(quán)利要求書旨在被解釋為包括所有的這種實(shí)施方案和等價(jià)變體。
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