[发明专利]包括可适形涂层的磨料制品和由此形成的抛光系统

说明书

本公开涉及包括可适形涂层(例如亲水性涂层)的磨料制品，以及由此形成的抛光系统。本公开提供了一种磨料制品，所述磨料制品包括陶瓷主体，所述陶瓷主体具有研磨表面和相反的第二表面，其中所述陶瓷主体的研磨表面包括多个所设计的特征结构，所述多个所设计的特征结构各自具有基部和与所述基部相反的远侧端部，并且所述陶瓷主体具有至少7.5的莫氏硬度；邻近并适形于所述多个所设计的特征结构的可适形金属氧化物涂层，其中所述可适形金属氧化物涂层包括第一表面；和与所述可适形金属氧化物涂层的所述第一表面接触的可适形极性有机金属涂层，其中所述可适形极性有机金属涂层包含具有至少一种金属和具有至少一个极性官能团的有机部分的化合物。

技术领域

本公开涉及具有可适形涂层的磨料制品，例如具有可适形涂层的研磨垫修整器，以及由此形成的抛光系统。

背景技术

具有涂层的磨料制品已描述于例如美国专利5,921,856；6,368,198和8,905,823以及美国专利公布2011/0053479和2017/0008143中。

发明内容

磨料制品通常用于研磨各种基底，以便从基底自身移除经研磨的基底表面的一部分。从基底表面移除的材料通常被称为切屑。磨料制品的一个问题是，切屑可积聚在磨料制品的研磨表面上，从而降低磨料制品的研磨能力。从磨料制品移除切屑通常是困难的，因为其可容易地粘附到磨料制品的研磨表面。

在化学机械平面化(CMP)应用中，抛光系统可包括抛光垫，通常为聚合物基材料，例如聚氨酯；被设计成研磨所述垫的磨料制品，例如研磨垫修整器；被抛光的基底，例如半导体晶片；和工作液体，例如包含磨料颗粒的抛光浆液，其被设计用于抛光/研磨被抛光的基底。在用抛光浆液和抛光垫抛光晶片期间，抛光垫可用来自浆液的浆液颗粒变得光滑，这降低了抛光垫以一致方式抛光晶片的能力。通常使用可包含金刚石颗粒磨料层、陶瓷磨料层或金刚石涂覆的陶瓷磨料层的研磨垫修整器来研磨抛光垫，以便移除釉面和/或暴露新的抛光垫表面，从而在长的抛光时间段内维持垫的一致抛光性能。然而，在使用期间，研磨垫修整器易于切屑积聚，例如，从抛光垫研磨的抛光垫材料和/或来自浆液的磨料颗粒可附着到研磨垫修整器的研磨表面。这种现象降低了研磨垫修整器从抛光垫移除釉面和/或暴露新的抛光垫表面的能力，并最终导致抛光垫自身的抛光性能降低。为了改善这种情况，需要一种研磨垫修整器，其具有降低切屑积聚和/或可容易地清洗切屑的研磨表面。

本公开涉及具有独特的亲水性表面的磨料制品。亲水性表面改善了磨料制品的表面的可润湿性并且可导致由于磨料制品的亲水性表面而增强的防污能力和/或增强的清洁能力。这与现有技术，例如美国专利申请公布2011/0053479(Kim等人)形成对比，该专利表明需要疏水性切割表面来防止切割工具表面(例如，研磨垫修整器表面)的污染。本公开还提供了掺入本公开的磨料制品的抛光系统。

在一个实施方案中，本公开提供了一种磨料制品，该磨料制品包括：

陶瓷主体，所述陶瓷主体具有研磨表面和相反的第二表面，其中所述陶瓷主体的研磨表面包括多个所设计的特征结构，所述多个所设计的特征结构各自具有基部和与所述基部相反的远侧端部，并且所述陶瓷主体具有至少7.5的莫氏硬度和/或至少1300kg/mm²的维氏硬度；

邻近并适形于所述多个所设计的特征结构的可适形金属氧化物涂层，其中所述可适形金属氧化物涂层包括第一表面；以及

与所述可适形金属氧化物涂层的第一表面接触的可适形极性有机金属涂层。在一些实施方案中，可适形极性有机金属涂层包含具有至少一种金属和具有至少一个极性官能团的有机部分的化合物。任选地，可适形极性有机金属涂层中的至少一种金属可为Si、Ti、Zr和Al中的至少一种。陶瓷主体可具有介于4mm至25mm之间的厚度。在一些实施方案中，研磨表面的投影表面积在500mm²至500000mm²之间。

在另一个实施方案中，本公开提供一种抛光系统，该抛光系统包括：