長度至少約+/-2. 5微米的公差或者甚至更 低，即甚至更平坦。在該裝配工藝中使用彈性元件和緊固元件，以在載體基底上彼此相對地 精確對準元件。
[0036] 研磨制品也可以包括一個或多個清潔元件，清潔元件可以是連續(xù)的或者不連續(xù) 的。清潔元件具有提供清潔工件表面的功能。清潔元件可以包含刷子或被設(shè)計用于掃除碎 肩的其它材料，或者可以是提供用于從表面去除漿液或塵肩的通道或凸起區(qū)域。
[0037] 磨料元件可以對準和安裝在精確平坦載體上。合適載體材料的例子包括（但不限 于）：金屬（例如，不銹鋼）、陶瓷、聚合物（例如，聚碳酸酯）、金屬陶瓷、硅和復(fù)合物。研磨 元件和載體也可以具有被成輪廓的圓形或非圓形周邊，或者擁有杯形或圓環(huán)形等形狀。在 這種情況下，研磨元件對準，使得特征部頂端的共面性最大。非共面性是與通過頂端集合的 理想基準平面的所選擇頂端集合的距離值的絕對值的平均值。非共面性被描述為相對于所 選擇特征部高度D。的百分比。
[0038] 本發(fā)明的研磨元件和制品具有精確加工表面，導(dǎo)致可再現(xiàn)且可預(yù)測的表面形貌， 如通過低缺陷率和接合工件的特征部的數(shù)量所測量的。當(dāng)存在多個特征部高度時，主工作 特征部是基本等高的最高特征部。第二工作特征部和第三工作特征部是高度從主工作特征 部起的第一偏移量和第二偏移量，使得第二特征部的偏移比第三特征部的偏移小。該定義 對其它特征部高度同樣有效。
[0039] 所得的研磨元件和制品能精確復(fù)制特征部，缺陷低，并且主特征部的均勻性和平 面性好。當(dāng)例如精確成形的研磨特征部表面內(nèi)存在意想不到的凹陷、氣隙或氣泡時，出現(xiàn) 缺陷，并且通常從一個精確成形的研磨特征部向著下一個精確定形的研磨特征部，位置和/ 或尺寸發(fā)生變化。通過看研磨制品內(nèi)的許多精確成形特征部的整體形狀和圖案，當(dāng)與陣列 中單個精確成形特征部比較時，缺陷在顯微鏡下是容易分辨的。在一些實施例中，精確成形 研磨元件缺陷導(dǎo)致缺失精確成形研磨特征部的頂點。在一個實施例中，研磨元件或制品缺 陷特征部的百分比小于約30%，具體地講小于約15%并且具體地講小于約2%。
[0040] 研磨制品的每個研磨元件在處理或與所涂覆材料失去熱匹配時，還具有低的或受 控的卷曲或翹曲，導(dǎo)致元件平面性好。"元件平面性"指精確結(jié)構(gòu)化研磨元件內(nèi)所選擇的特 征部頂端相對于基準平面的平面性。元件的平面性部分是由模具設(shè)計、模制工具的保真性 以及模制和燒結(jié)工藝的均勻度（例如，不同的收縮和翹曲）等所確定的。對于單個元件，平 面性指一組特征部頂端相對于基準平面的距離的變化。用于計算平面性的一組頂端包括具 有公共最大設(shè)計高度％的所有特征部的頂端?；鶞势矫姹幌薅榫哂凶罴丫€性回歸擬合所 有所選擇的高度為％的特征部頂端的平面。非平面性是所選擇的頂端與基準平面距離絕 對值的平均值?？梢酝ㄟ^以下方式測量平面性：通過與圖像分析軟件（例如，M0UNTAINSMAP V5.0圖像分析軟件（法國貝桑松的數(shù)字沖浪（Digital Surf,Besangon，F(xiàn)rance)))結(jié)合 的碳紙壓印測試或標準形貌工具（包括激光輪廓術(shù)、共焦成像和共焦掃描顯微鏡）測量。元 件形貌也通過偏差、尖峰值等來表征。本發(fā)明精確成形研磨元件具有小于約20%的特征部 高度的非平面性。在一個實施例中，研磨元件的非平面性小于約10%的特征部高度，具體地 講小于約5%的特征部高度，更具體地小于約2%的特征部高度。
[0041]研磨制品也與精確成形研磨元件準確對準，使得具有基本的共面性。對于多個元 件，共面性指一組特征部頂端相對于基準平面與多個元件的距離的變化性。該基準平面被 限定為具有最佳線性回歸擬合了所有所選擇的最大高度為 D(1的特征部頂端的平面。非共面 性是所選擇頂端與基準平面距離的絕對值的平均值。當(dāng)單獨的研磨元件未對準時，導(dǎo)致非 共面性。例如通過碳壓印測試，通過不均勻的壓力分布可以看到非共面性。對于碳壓印測 試上具有平均分布的多個研磨元件，可以通過標準的形貌工具進一步量化共面性的程度， 包括激光輪廓術(shù)、共焦成像和共焦掃描顯微鏡。可以將圖像軟件（例如，M0UNTAINSMAP)與 多種形貌圖譜組合成用于分析的組合形貌圖譜。.公共最大設(shè)計特征部高度為％的所有研 磨元件上的特征部的集合組具有小于約20%的特征部高度的非共面性。在一個實施例中， 研磨元件的非共面性小于約10 %的特征部高度，具體地講小于約5 %的特征部高度，更具 體地小于約2%的特征部高度。
[0042]可以通過機械加工、顯微機械加工、微復(fù)制、模制、擠出、注塑、陶瓷擠壓等形成本 發(fā)明的研磨元件，使得制造出精確成形結(jié)構(gòu)并且可以在部件間和部件內(nèi)重復(fù)生產(chǎn)，從而反 映復(fù)制設(shè)計的能力。在一個實施例中，使用陶瓷模壓工藝。具體地，陶瓷模壓工藝是陶瓷干 壓處理。
[0043]在一個實施例中，用多個精確成形的、加工整料制成包括一個或多個研磨元件的 研磨制品，所述整料被設(shè)計為具有良好的特征部完整性，相對不易蝕，并且抗斷裂。整料具 有連續(xù)的結(jié)構(gòu)和精確成形形貌，其中，研磨特征部和研磨元件的研磨特征部之間的區(qū)域是 連續(xù)的并且在無居間基質(zhì)的情況下由主要研磨材料構(gòu)成，諸如，在結(jié)構(gòu)化研磨組合物中存 在的那些。形貌是預(yù)先確定的并且由可以采用諸如機械加工或微機械加工、水噴切割、注 塑、擠出、微復(fù)制或陶瓷模壓的方法形成的材料復(fù)制。
[0044] 牛壞及方法
[0045] 可以燒結(jié)模制的陶瓷生坯，以實現(xiàn)高密度、高剛度、高斷裂韌度以及良好的特征部 保真性。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員通常所指出的，生坯是未燒結(jié)的、壓實的陶瓷元件。生坯包括 第一主表面、第二主表面和多個精確成形特征部。
[0046] 生坯包括多個無機粒子和粘合劑，其中，多個無機粒子為按重量計至少約99%的 碳化物陶瓷。在一個實施例中，無機粒子是陶瓷粒子并且可以是碳化硅、碳化硼、碳化鋯、碳 化鎢或它們的組合。
[0047] 生坯的粘合劑可以是熱塑性粘合劑。合適粘合劑的例子包括（但不限于）熱塑性 聚合物。在一個實施例中，粘合劑是熱塑性粘合劑，其Tg小于約25°C，并且具體地講小于約 0°C。在一個實施例中，粘合劑是聚丙烯酸酯粘合劑。
[0048] 生坯還包括碳源。合適碳源的例子包括（但不限于）：酚醛樹脂、纖維素化合物、 糖、石墨、炭黑以及它們的組合。在一個實施例中，生坯包含按重量計約0 %至約10 %的碳 源并且特別地按重量計在約2%至約7%之間的碳源。生坯組合物中的碳化合物導(dǎo)致燒結(jié) 之后具有較低的孔隙率。生坯還可包括另外的功能性材料，諸如，剝離劑或潤滑劑。在一個 實施例中，生坯包括按重量計約0%至10%之間的潤滑劑。
[0049] 如之前所討論地，通過陶瓷成形工藝制作模制的生坯?？梢詿Y(jié)生坯，以形成以基 本整體制造的研磨元件。應(yīng)當(dāng)理解，預(yù)燒結(jié)的生坯包含諸如碳的易揮發(fā)的元素，其在最終燒 結(jié)制品中基本不存在。（因此，在最終燒結(jié)的制品中碳化物相為99%，但在生坯內(nèi)為較低的 組成。）
[0050] 生坯是研磨元件前體，并且通過首先混合多個無機粒子、粘合劑和碳源以形成混 合物而制成。在一個實施例中，通過噴霧干燥方法形成混合物的凝聚物。
[0051] 在一個實施例中，通過諸如陶瓷干壓的模壓操作形成生坯。將混合物噴霧干燥的 凝聚物填充至模具腔體中?？梢匀芜x地篩選凝聚物，以提供特定尺寸的凝聚物。例如，可以 篩選凝聚物，以提供尺寸小于約45微米的凝聚物。
[0052] 將具有多個精確成形腔體的模具放置在模具腔體中，使得模具的精確成形腔體的 主要部分被填充混合物。模具可以由金屬、陶瓷、金屬陶瓷、復(fù)合物或聚合物材料形成。在 一個實施例中，模具是諸如聚丙烯的聚合物材料。在另一個實施例中，模具是鎳。接著將壓 力施加至混合物，以將混合物壓實在精確成形腔體中，以形成具有第一主表面和第二主表 面的生坯陶瓷元件?？梢栽诃h(huán)境溫度或在升高的溫度下施加該壓力。還可以使用多于一個 施壓步驟。
[0053] 模具（或者生產(chǎn)工具）在其表面上具有至少一種指定形狀的預(yù)定陣列，其與研磨 元件的精確成形特征部的預(yù)定陣列和指定形狀（一種或多種）反向。如上所述，可以由例 如鎳的金屬制備模具，盡管也可以使用塑料工具。可以通過雕刻、微機械加工或諸如金剛石 車削的其它機械方式，或者通過電鑄來制造由金屬制成的模具。優(yōu)選的方法是電鑄。
[0054] 除了以上技術(shù)外，可以通過制備正母模形成模具，正母模具有預(yù)定的陣列和研 磨元件的指定形狀的精確成形特征部。接著，制造其表面形貌與正母模反向的模具。可 以直接通過機械加工技術(shù)制成正母模，諸如，美國專利5, 152, 917 (Pi印er等人）和 6, 076, 248 (Hoopman等人）所公開的金剛石車削，這些專利的公開內(nèi)容以引用方式并入本 文。這些技術(shù)進一步描述于美國專利6, 021，559 (Smith)，該專利的公開內(nèi)容以引用方式并 入本文。
[0055]包括例如熱塑性塑料的模具可以通過復(fù)制金屬母模工具制成。可以任選地與金屬 母模一起加熱熱塑性片材料，使得通過將兩個表面壓在一起在熱塑性材料壓印有金屬母模 呈現(xiàn)的表面圖案。還可以將熱塑性塑料材料擠出或澆注到金屬母模上然后按壓。生產(chǎn)工具 和金屬母模的其它合適方法在美國專利5, 435, 816 (Spurgeon等人）中有所討論，其以引用 方式并入本文。
[0056] 為了形成精確加工研磨元件，從模具中取出生坯陶瓷元件并進行加熱，以致使燒 結(jié)無機粒子。在一個實施例中，在約300°C和約900°C之間的溫度范圍內(nèi)，在缺氧的氣氛中， 在粘合劑和碳源熱裂解步驟期間加熱生坯陶瓷元件。在一個實施例中，在約1900 °C至約 2300°C之間在缺氧氣氛下，燒結(jié)生坯陶瓷元件，以形成研磨元件。
[0057]在清潔之后，任選地涂覆研磨元件。
[0058] 組件
[0059]通過首先放置與對準板接觸的第一研磨元件和第二研磨元件的第一主表面來組 裝精確加工研磨制品。接著，使彈性元件的第一主表面與研磨元件的第二主表面接觸。接 著，通過緊固元件將彈性元件的第二主表面附連于載體。接著，在壓力作用下將組件粘合在 一起。當(dāng)組裝時，由工件頂端限定的平面相對于載體的背平面基本為平面的。在一個實施 例中，研磨制品是單面墊修整器，其中，精確成形特征部位于一個表面上。然而，也可以組裝 墊修整器，使得其為雙面的，其中，兩個面呈現(xiàn)精確結(jié)構(gòu)化特征部。
[0060] 用涂
[0061] 可以在常規(guī)化學(xué)-機械平面化（CMP)工藝中使用本發(fā)明的具有精確結(jié)構(gòu)化研磨元 件的墊修整器。在此常規(guī)CMP工藝中可以拋光或平面化各種材料，包括（但不限于）：銅、 銅合金、鋁、鉭、氮化鉭、鎢、鈦、氮化鈦、鎳、鎳鐵合金、硅化鎳、鍺、硅、氮化硅、碳化硅、二氧 化硅、硅的氧化物、二氧化鉿、介電常數(shù)低的材料以及它們的組合?？梢詫|修整器構(gòu)造成 在此CMP工藝中安裝到常規(guī)CMP工具上并且在常規(guī)運行條件下運行。在一個實施例中，CMP 工藝在以下狀態(tài)下運行：在約20RPM至約150RPM之間的旋轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)，在所施加的負載 為約lib至約901b之間的范圍內(nèi)，并且以每分鐘約1次掃描至約25次掃描之間的速率在 整個墊上進行來回掃描，利用常規(guī)掃描分布（諸如，正弦掃描或線性掃描）。
[0062] 實盤
[0063]本發(fā)明在以下實例中有更具體的描述，所述實例僅為說明性的，因為本發(fā)明范圍 內(nèi)的許多修改形式和變化對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見。除非另外指明，下述實例中記 述的所有份數(shù)、百分比和比率均以重量計。
[0064]測試方法
[0065]特征部缺陷測試方法
[0066]在63X總放大倍數(shù)的立體顯微鏡（得自賓西法尼亞州中心谷的奧林巴斯美國公司 的型號為SZ60(ModelSZ60fromOlympusAmericaInc.，CenterValley,Pennsylvania)) 下檢測具有精確成形研磨特征部的研磨制品。將缺陷定義為缺失、擁有意想不到的凹陷、氣 隙、氣泡的特征部或者擁有火山口狀或截頂?shù)捻敹硕皇羌獾牟⑶页浞中纬傻捻敹说奶卣?部。將有缺陷特征部的百分比定義為將研磨元件上具有主要缺陷的特征部的數(shù)量除以研