TWI803498B - 包括可適形塗層之磨料物品及來自其之拋光系統 - Google Patents

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Abstract

本揭露關於包括可適形塗層(例如，親水性塗層)之磨料物品，以及來自其之拋光系統。本揭露提供一種磨料物品，其包括具有一研磨表面及一相對第二表面的一本體，其中該本體的該研磨表面包括複數個無機磨料粒子；一可適形金屬氧化物塗層，其相鄰於且適形於該複數個經工程設計特徵，其中該可適形金屬氧化物塗層包括一第一表面；及一可適形極性有機金屬塗層，其與該可適形金屬氧化物塗層的該第一表面接觸，其中該可適形極性有機金屬塗層包括具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之一有機部分的一化學化合物。

Description

包括可適形塗層之磨料物品及來自其之拋光系統
本揭露關於具有可適形塗層之磨料物品(例如具有可適形塗層之墊修整器)，以及來自其之拋光系統。
具有塗層之磨料物品已描述於例如美國專利第5,921,856號；第6,368,198號、及第8,905,823號、以及美國專利公開案第2011/0053479號及第2017/0008143號中。
磨料物品一般係用以研磨各種基材，以從基材本身移除經研磨基材表面的一部分。從基材表面移除的材料一般稱為切屑(swarf)。磨料物品的一個問題是，切屑可積聚在磨料物品的研磨表面上，而降低磨料物品的研磨能力。從磨料物品移除切屑經常是困難的，此係因為其可易於黏附至磨料物品的研磨表面。
在化學機械平坦化(CMP)應用中，拋光系統可包括一拋光墊，其經常係基於聚合物的一材料，例如聚胺甲酸酯；一磨料物品，其經設計以研磨該墊，例如一墊修整器；所要拋光的一基材，例如一半導體晶圓；及一工作液體，例如含有磨料粒子的拋光漿體，其 經設計以拋光/研磨所要拋光的該基材。在以該拋光漿體及該拋光墊來拋光該晶圓的期間，該拋光墊可由於來自漿體的磨料粒子而變得釉化(glazed)，這降低該拋光墊以一致方式拋光該晶圓的能力。可含有一鑽石粒子研磨層、一陶瓷研磨層、或經鑽石塗佈的一陶瓷研磨層的墊修整器係常用以研磨該拋光墊以移除該釉及/或將新的拋光墊表面露出，藉以在長期拋光時間內維持該墊的一致拋光性能。然而，在使用期間，該墊修整器易於發生切屑積聚，例如自該拋光墊研磨的拋光墊材料及/或來自該漿體的磨料粒子可黏附至該墊修整器的該研磨表面。此現象降低該墊修整器從該拋光墊移除該釉及/或將新的拋光墊表面露出的能力，並最終導致該拋光墊本身的拋光性能降低。為了改善此情況，需要具有一研磨表面的一墊修整器，其減少切屑積聚及/或可輕易清除切屑。
本揭露關於具有一獨特親水性表面之磨料物品。該親水性表面改善該磨料物品表面的可濕性，並且可導致增強的抗污垢能力及/或增強的清潔能力，此係由於該磨料物品的該親水性表面。此與先前技術(例如美國專利公開申請案第2011/0053479號(Kim等人))對比，其建議需要疏水性切削表面以防止一切削工具表面(例如，一墊修整器表面)的污染。本揭露亦提供結合本揭露之該磨料物品的拋光系統。
在一態樣中，本揭露提供及磨料物品，其包含：一本體，其具有一研磨表面及一相對第二表面，其中該本體的該研磨表面包括複數個無機磨料粒子； 一可適形金屬氧化物塗層，其相鄰於且適形於該複數個磨料粒子，其中該可適形金屬氧化物塗層包括一第一表面；及一可適形極性有機金屬塗層，其與該可適形金屬氧化物塗層的該第一表面接觸。在一些實施例中，該可適形極性有機金屬塗層包括具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之一有機部分(organic moiety)的一化學化合物。可選地，該可適形極性有機金屬塗層的該至少一金屬可係Si、Ti、Zr、及Al中之至少一者。該本體可具有介於4mm至25mm之間的厚度。在一些實施例中，該研磨表面的該投影表面積介於500mm2至500000mm2之間。在一些實施例中，該等無機磨料粒子具有至少7.5的莫氏硬度及/或至少1300kg/mm2的維氏硬度
在又另一實施例中，本揭露提供一種拋光系統，其包含：一拋光墊，其包括一材料；一墊修整器，其具有一研磨表面，其中該墊修整器包括至少一根據本揭露之該等模料物品之任一者的磨料物品，其中該墊修整器的該研磨表面包括該至少一個磨料物品之該可適形極性有機金屬塗層。
重複使用說明書及圖式中之參考元件符號，目的是要呈現本揭露相同或類同之特徵或元件。圖式未必按照比例繪製。如本文中所使用，「介於…之間(between)」一詞除非另外指定，否則當應用在數值範圍時，包括範圍的端點。由端點表述的數值範圍包括在該範圍內的所有數字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、及5)以及該範圍內的任何範圍。
應理解的是，所屬技術領域中具有通常知識者可擬出許多其他修改及實施例，其等仍屬於本揭露原理之範疇及精神。除非另有具體說明，本文中所用之所有科學及技術用語具有所屬技術領域中所通用的意義。本文所提出的定義是要增進對於本文常用之某些用語的理解，並不是要限制本揭露的範疇。本說明書與隨附申請專利範圍中所使用的單數形式「一(a,an)」與「該(the)」均包括複數指涉物(referents)，除非上下文中明顯地指示其他情形。本說明書及隨附申請專利範圍中所使用的用語「或(or)」之本義用法一般包括「及/或(and/or)」，除非上下文中明顯地指示其他情形。
在此揭露全文中，用語「可適形塗層(conformable coating)」係指塗佈且適形於包括該複數個無機磨料粒子之研磨表面或具有形貌之表面的塗層。該塗層適形於磨料粒子表面形貌或表面的形 貌，並且大致上不完全填充該表面形貌以產生平坦表面，例如該塗層不將該複數個無機磨料粒子或該具有形貌之表面平坦化。
在此揭露全文中，用語「極性有機金屬(polar organic-metallic)」意指具有至少一金屬(例如，鹼金屬、鹼土金屬、過渡金屬、及半導體金屬)及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物。
在此揭露全文中，用語「有機金屬(organometallic)」意指含有在有機化合物之碳原子與金屬(包括過渡金屬及半導體金屬)之間的至少一鍵結之化學化合物。
10‧‧‧本體
10a‧‧‧研磨表面
10b‧‧‧相對第二表面
15‧‧‧第一基材
20‧‧‧無機磨料粒子
30‧‧‧金屬氧化物塗層
30a‧‧‧第一表面
40‧‧‧可適形極性有機金屬塗層/可適形金屬氧化物塗層
50‧‧‧可適形鑽石塗層
100‧‧‧磨料物品
200‧‧‧墊修整器
210‧‧‧基材
220‧‧‧磨料元件
220a‧‧‧研磨表面
300‧‧‧拋光系統
310‧‧‧墊修整器
330‧‧‧載體總成
340‧‧‧台板
345‧‧‧驅動總成
350‧‧‧拋光墊
350a‧‧‧拋光表面
360‧‧‧工作液體/拋光溶液
370‧‧‧黏著劑層
A‧‧‧箭頭
B‧‧‧箭頭
C‧‧‧箭頭
1B‧‧‧線
圖1A係根據本揭露之一例示性實施例之例示性磨料物品之至少一部分的示意俯視圖。
圖1B係根據本揭露之一例示性實施例之圖1A例示性磨料物品通過線1B的示意截面圖。
圖2係根據本揭露之一例示性實施例之分段的墊修整器的示意俯視圖。
圖3係利用根據本揭露之一些實施例之磨料物品之例示性拋光系統的示意圖。
本揭露關於可用於各式不同研磨應用中之磨料物品。本揭露的磨料物品顯示特別有用作為墊修整器或分段的墊修整器之元件，且可用於各式CMP應用中。本揭露的磨料物品顯示與位於相鄰於磨料物品本體之研磨表面之親水性表面相關聯的獨特抗污垢及/或清潔特性。親水性表面係經施加至磨料物品本體之研磨表面之一或多個可適形塗層的結果。親水性表面可與相鄰於磨料物品之研磨表面施加之極性有機金屬塗層相關聯。本揭露的磨料物品包括本體(其具有研磨表面，即經設計用於研磨一基材的表面)、以及相鄰於該研磨表面的極性有機金屬塗層。該研磨表面可包括複數個無機磨料粒子。該等無機磨料粒子可具有至少7.5的莫氏硬度及/或至少1300kg/mm2的維氏硬度。該極性有機金屬塗層可係可適形塗層，其適形於研磨表面上的任何形貌，包括無機磨料粒子。極性有機金屬塗層可包括具有至少一 金屬及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物。該至少一金屬可係Si、Ti、Zr、及Al中之至少一者。該極性有機金屬塗層可包括有機金屬化合物。該磨料物品可進一步包括經設置在本體之研磨表面與極性有機金屬塗層之間的金屬氧化物塗層。該金屬氧化物塗層可促進極性有機金屬塗層對磨料物品之本體的接合。金屬氧化物塗層亦可係親水性的並且促成磨料物品之最終研磨表面(塗佈後的研磨表面)的親水性本質。相較於例如電漿塗層，該金屬氧化物塗層亦可增加親水性塗層的耐久性及儲存壽命，使得磨料物品能夠在較長時間內維持其抗污垢特性。該金屬氧化物可係可適形塗層，其適形於研磨表面上的任何形貌，包括無機磨料粒子。該磨料物品可進一步包括經設置在本體之研磨表面與極性有機金屬塗層之間的可選鑽石塗層。該磨料物品可包括經設置在磨料物品之本體之研磨表面與金屬氧化物塗層之間的可選鑽石塗層。該鑽石塗層可改善磨料物品之本體之研磨表面的化學抗性、耐磨性、及/或強度，而促進磨料物品之較長研磨壽命。該鑽石塗層可係可適形塗層，其適形於研磨表面上的任何形貌，包括無機磨料粒子。該鑽石塗層的表面可經氧化以促進接合至極性有機金屬塗層或金屬氧化物塗層。如果鑽石塗層的表面係經氧化，則可將經氧化的表面視為本文中的金屬氧化物塗層，即使習知上不將經氧化的碳視為金屬氧化物塗層。除了包含經氧化的鑽石表面之外，用語「金屬氧化物(metal oxide)」在本文中具有其習知意義。
本揭露的磨料物品包括本體，其具有研磨表面及相對第二表面；該研磨表面包括複數個無機磨料粒子。磨料物品包括至少一 可適形極性有機金屬塗層，且該極性有機金屬塗層可包括具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物。該至少一金屬可係Si、Ti、Zr、及Al中之至少一者。該極性有機金屬塗層係相鄰於本體之研磨表面。該磨料物品可進一步包括金屬氧化物塗層(例如，可適形金屬氧化物塗層)，其經設置在本體之研磨表面與至少一可適形極性有機金屬塗層之間。該磨料物品可進一步包括可選的鑽石塗層，例如可適形鑽石塗層。在一些實施例中，該鑽石塗層可經設置在本體之研磨表面與至少一可適形極性有機金屬塗層之間。在一些實施例中，該鑽石塗層可經設置在本體之研磨表面與金屬氧化物塗層之間。亦可使用包括所有三種塗層的組合。在一些實施例中，該鑽石塗層的表面可經氧化並且可包括氧氣。
該可適形極性有機金屬塗層可包括具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物。該有機部分之至少一極性官能基包括但不限於下列中之至少一者：羥基、酸(例如，羧酸)、一級胺、二級胺、三級胺、甲氧基、乙氧基、丙氧基、酮、陽離子官能基、及陰離子官能基。在一些實施例中，該至少一極性官能基包括陽離子官能基及陰離子官能基中之至少一者。在一些實施例中，該至少一極性官能基包括至少一陽離子官能基及一陰離子官能基，例如兩性離子。在一些實施例中，該可適形極性有機金屬塗層可包括具有至少一金屬及具有至少兩個極性官能基之有機部分的化學化合物。在一些實施例中，該至少兩個極性官能基可係相同的官能基。在一些實施例中，該至少兩個極性官能基可係不同的官能基。在一些 實施例中，該可適形極性有機金屬塗層可係有機矽烷(其包括但不限於有機氯矽烷、有機矽醇、及烷氧基矽烷中之至少一者)，亦即具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物可係有機矽烷(其包括但不限於有機氯矽烷、有機矽醇、烷氧基矽烷中之至少一者)。可用的有機矽烷包括但不限於下列中之至少一者：n-三甲氧基矽基丙基-n,n,n-三甲基氯化銨(n-trimethoxysilylpropyl-n,n,n-trimethylammonium chloride)、n-(三甲氧基矽基丙基)乙二胺三乙酸三鈉鹽(n-(trimethoxysilylpropyl)ethylenediaminetriacetate trisodium salt)、羧基乙基矽烷三醇二鈉鹽(carboxyethylsilanetriol disodium salt)、3-(三羥基矽基)-1-丙磺酸(3-(trihydroxysilyl)-1-propanesulfonic acid)、及n-(3-三乙氧基矽基丙基)葡萄糖醯胺(n-(3-triethoxysilylpropyl)gluconamide)該可適形極性有機金屬塗層可進一步包括矽酸鋰、矽酸鈉、及矽酸鉀中之至少一者。
特別可用的可適形極性有機金屬塗層可包括兩性離子矽烷。兩性離子矽烷為分子內具有相反符號電荷之中性化合物，如http://goldbook.iupac.org/Z06752.html中所述。此等化合物對塗層提供易於清潔之效能。
合適的兩性離子矽烷包括兩性離子磺酸鹽官能性矽烷、兩性離子羧酸鹽官能性矽烷、兩性離子磷酸鹽官能性矽烷、兩性離子膦酸官能性矽烷、兩性離子膦酸鹽官能性矽烷、或其組合。在某些實施例中，該兩性離子矽烷為兩性離子磺酸鹽官能性矽烷。
在某些實施例中，本揭露中所使用的兩性離子矽烷化合物具有以下式(I)，其中：(R1O)p-Si(Q1)q-W-N+(R2)(R3)-(CH2)m-Zt-(I)其中：各R1係獨立地為氫、甲基、或乙基；各Q1係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基、及含有1至4個碳原子之烷氧基；各R2及R3係獨立地為一飽和或不飽和、直鏈、支鏈、或環狀有機基團(較佳地具有20個或更少碳原子)，該R2及R3可連接在一起、可選地與基團W之原子連接在一起，以形成一環；W為有機鍵聯基；Zt-為-SO3 -、-CO2 -、-OPO3 2-、-PO3 2-、-OP(=O)(R)O-、或其組合，其中t為1或2，且R為脂族、芳族、支鏈、直鏈、環狀或雜環基團(較佳地具有20個或更少碳原子，更佳地R係具有20個或更少碳原子之脂族基團，且甚至更佳地R係甲基、乙基、丙基、或丁基)；p及m為1至10(或1至4，或1至3)之整數；q係0或1；及p+q=3。
在某些實施例中，式(I)之有機鍵聯基團W可選自飽和或不飽和、直鏈、支鏈、或環狀有機基團。鍵聯基團W較佳地為伸烷 基，該伸烷基可包括羰基、胺甲酸酯基、脲基、雜原子(例如氧、氮及硫)、及其組合。合適之鍵聯基團W的實例包括伸烷基、環伸烷基、烷基取代的環伸烷基、羥基取代的伸烷基、羥基取代的單氧雜伸烷基、具有單氧主鏈取代的二價烴基、具有單硫主鏈取代的二價烴基、具有單氧-硫主鏈取代的二價烴基、具有二氧-硫主鏈取代的二價烴基、伸芳基、芳基伸烷基、烷基伸芳基及經取代的烷基伸芳基。
式(I)之兩性離子化合物的合適實例係描述於美國專利第5,936,703號(Miyazaki等人)及國際公開案第WO 2007/146680號及第WO 2009/119690號中，並包括下列兩性離子官能基團(-W-N+(R3)(R4)-(CH2)m-SO3 -)：
Figure 107123788-A0202-12-0011-1
Figure 107123788-A0202-12-0011-2
Figure 107123788-A0202-12-0011-3
Figure 107123788-A0202-12-0011-4
Figure 107123788-A0202-12-0011-5
在某些實施例中，本揭露中所使用的兩性離子磺酸鹽官能性矽烷化合物具有下列式(II)，其中：(R1O)p-Si(Q1)q-CH2CH2CH2-N+(CH3)2-(CH2)m-SO3 -(II)其中：各R1係獨立地為氫、甲基、或乙基；各Q1係獨立地選自羥基、含有1至4個碳原子之烷基及含有1至4個碳原子之烷氧基；p及m為1至4之整數； q係0或1；及p+q=3。
式(II)之兩性離子磺酸鹽官能性化合物的合適實例係描述於美國專利第5,936,703號(Miyazaki等人)中，包括例如：(CH3O)3Si-CH2CH2CH2-N+(CH3)2-CH2CH2CH2-SO3 -；及(CH3CH2O)2Si(CH3)-CH2CH2CH2-N+(CH3)2-CH2CH2CH2-SO3 -。
可使用標準技術製備之合適的兩性離子磺酸鹽官能性化合物的其他實例包括以下：
Figure 107123788-A0202-12-0012-6
用於本揭露之合適兩性離子磺酸鹽官能性矽烷化合物之較佳實例係描述於實驗部分。特別較佳的兩性離子磺酸鹽官能性矽烷為：
Figure 107123788-A0202-12-0013-7
兩性離子羧酸鹽官能性矽烷化合物之實例包括
Figure 107123788-A0202-12-0013-8
 其中各R獨立地為OH或烷氧基，且n為1至10。
兩性離子磷酸鹽官能性矽烷化合物之實例包括：
Figure 107123788-A0202-12-0013-9
 (N,N-二甲基,N-(2-乙基磷酸乙基)-胺基丙基-三甲氧基矽烷(DMPAMS))。
兩性離子膦酸鹽官能性矽烷化合物之實例包括：
Figure 107123788-A0202-12-0013-10
在一些實施例中，以可即用組成物之總重量計，本揭露之可適形極性有機金屬塗層包括呈至少0.0001重量百分比(wt-%)、或至少0.001wt-%、或至少0.01wt-%、或至少0.05wt-%之量的兩性離子矽烷化合物。在一些實施例中，以可即用組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至多10wt-%、或至多5wt-%、或至多2wt-%之量的兩性離子矽烷化合物。
在一些實施例中，以濃縮組成物之總重量計，本揭露之可適形極性有機金屬塗層包括呈至少0.0001重量百分比(wt-%)、或至少0.001wt-%、或至少0.01wt-%、或至少0.1wt-%、或至少0.5wt-%之量的兩性離子矽烷化合物。在一些實施例中，以濃縮組成物之總重量計，本揭露之組成物包括呈至多20wt-%、或至多15wt-%、或至多10wt-%之量的兩性離子矽烷化合物。
該可適形金屬氧化物塗層的金屬可包括鹼金屬、鹼土金屬、過渡金屬、及半導體金屬中之至少一者。半導體金屬包括Si、Ga、及類似者。在一些實施例中，該金屬氧化物的金屬包括Al、Ti、Cr、Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、W、Zn、Zr、Ga、及Si中之至少一者。可使用組合。
在一些實施例中，該磨料物品包括可適形金屬氧化物塗層，其相鄰於且適形於研磨表面(例如，包括複數個無機磨料粒子之研磨表面)，其中該可適形金屬氧化物塗層包括第一表面；及可適形極性有機金屬塗層，其與該可適形金屬氧化物塗層的該第一表面接觸。該可適形極性有機金屬塗層包括具有至少一金屬及具有至少一極 性官能基之有機部分的化學化合物。該可適形金屬氧化物塗層可與本體之研磨表面的複數個無機磨料粒子接觸。在一些實施例中，該磨料物品之可適形極性有機金屬塗層上的水接觸角小於30度、小於20度、小於10度、小於5度、或甚至小於2度。在一些實施例中，該磨料物品之可適形極性有機金屬塗層上的水接觸角介於0至30度之間、介於0至20度之間、介於0至10度之間、介於0至5度之間、或甚至介於0至1.5度之間。具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物可係有機矽烷，且該可適形極性有機金屬塗層可包括有機矽烷與可適形金屬氧化物塗層之金屬氧化物的反應產物。在一些實施例中，該金屬氧化物的金屬可包括Si，該可適形極性有機金屬塗層的有機矽烷可包括烷氧基矽烷，且該可適形極性有機金屬塗層的至少一極性官能基可包括陽離子官能基及陰離子官能基中之至少一者。該磨料物品可包括經設置在磨料物品之本體的研磨表面與可適形金屬氧化物塗層之間的(可選的)可適形鑽石塗層。
無機磨料粒子的大小及類型係經選擇，以取決於磨料物品的預期應用來達成其所欲特性。用語「磨料粒子(abrasive particles)」包括由黏合劑所接合在一起之單一無機磨料粒子以形成磨料黏聚物或複合物。磨料黏聚物係進一步描述於美國專利第4,311,489號(Kressner)、美國專利第4,652,275號(Bloecher等人)、及美國專利第4,799,939號(Bloecher等人)中。磨料粒子可進一步包括表面處理或塗層，諸如偶合劑、或金屬、或陶瓷塗層。在一些實施例中，無機磨料粒子具有10至1000微米、20至1000微米、45至625微 米、或甚至75至300微米的平均大小。磨料粒子的大小偶爾係以「篩目(mesh)」或「等級(grade)」用語來記述，這兩者均係普遍已知的磨料粒子定大小方法。較佳的是，該等無機磨料粒子具有至少7.5、及更佳地至少8或甚至至少9的莫氏硬度。合適的無機磨料粒子包括例如熔融氧化鋁、陶瓷氧化鋁、經熱處理的氧化鋁、碳化矽、碳化硼、碳化鎢、氧化鋁氧化鋯、氧化鐵、鑽石(天然及合成的)、氧化鈰、立方氮化硼、石榴石、金剛砂(carborundum)、次氧化硼(boron suboxide)、及其組合。無機磨料粒子可具有窄的大小分佈，其中粒子分佈的百分比不均勻度係0至10百分比、0至5百分比、或甚至0至3百分比。百分比不均勻度係粒子大小分佈之標準差除以該分佈中之粒子平均大小再乘以100。
該磨料物品之無機磨料粒子可具有至少7.5、至少8、至少8.5、或甚至至少9的莫氏硬度，及/或具有至少1300kg/mm2、至少1500kg/mm2、至少2000kg/mm2、或甚至至少3000kg/mm2的維氏硬度。在一些實施例中，該等無機磨料粒子具有介於7.5至10之間、介於8至10之間、介於8.5至10之間、或甚至介於9與10之間的莫氏硬度，及/或具有介於1300kg/mm2與10000kg/mm2之間、介於1300kg/mm2與4000kg/mm2之間、介於1300kg/mm2與3000kg/mm2之間、介於1500kg/mm2與10000kg/mm2之間、介於1500kg/mm2與4000kg/mm2之間、或甚至介於1300kg/mm2與3000kg/mm2之間的維氏硬度。一般而言，具有高莫氏硬度(至少約7.5)及/或維氏硬度(至少約1300kg/mm2)的磨料粒子特別有用，此係因 為其等能夠耐受研磨程序期間發生的研磨動作及/或在例如CMP應用中所發現經常是嚴苛的化學環境。
該本體可包括第一基材，例如陶瓷基材、金屬基材(例如，不鏽鋼基材)、或聚合基材(例如，熱固物或熱塑物)。所屬技術領域中已知的各種金屬、陶瓷、及聚合材料可用於第一基材，抗腐蝕金屬、陶瓷、及聚合基材特別有用。該本體可包括可用於將無機磨料粒子固定至第一基材的接合材料。該等無機磨料粒子可藉由所屬技術領域中已知的材料來固定至本體的第一基材上，其包括但不限於金屬、金屬合金、及熱固性黏著劑中之至少一者。可使用所屬技術領域中已知的技術以將無機磨料粒子固定至第一基材。可用的第一基材、用於將磨料粒子固定至本體之第一基材之接合材料、及接合技術的實例係揭示於美國專利第6,123,612號(Gores)中，該專利係以引用方式全文併入本文中。該陶瓷基材可係單塊陶瓷基材。該單塊陶瓷基材係基本上由其所包含之陶瓷所組成的基材，並且具有整體連續的陶瓷結構，例如整體連續的陶瓷形態。該陶瓷形態可係單相。單塊陶瓷大致經設計以非常緩慢地磨蝕，較佳地完全不磨蝕，並且不含可自單塊陶瓷釋出的磨料粒子。該聚合基材可係熱固物(例如，酚樹脂)或熱塑物(例如，聚碳酸酯、聚酯、聚碸)。
在一實施例中，本揭露提供一種磨料物品，其包含：一本體，其具有一研磨表面及一相對第二表面，其中該本體的該研磨表面包括複數個無機磨料粒子； 一可適形金屬氧化物塗層，其相鄰於且適形於該複數個無機磨料粒子，其中該可適形金屬氧化物塗層包括一第一表面；及一可適形極性有機金屬塗層，其與該可適形金屬氧化物塗層的該第一表面接觸，其中該可適形極性有機金屬塗層包括具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之一有機部分的一化學化合物。在一些實施例中，該至少一金屬可係Si、Ti、Zr、及Al中之至少一者。
圖1A係根據本揭露之一例示性實施例之例示性磨料物品之至少一部分的示意俯視圖，且圖1B係根據本揭露之一例示性實施例之圖1A例示性磨料物品通過線1B的示意截面圖。圖1A及圖1B顯示磨料物品100的至少一部分，該磨料物品包括本體10，其具有研磨表面10a及相對第二表面10b，其中本體的研磨表面10a包括複數個無機磨料粒子20，且本體10亦可包括第一基材15。無機磨料粒子20可經固定至第一基材15。如圖1A所示，磨料物品100的至少一部分具有等於界定磨料物品100周緣的大圓面積的投影表面積。磨料物品100進一步包括相鄰於且適形於複數個無機磨料粒子20的可適形金屬氧化物塗層30(其中可適形金屬氧化物塗層30包括第一表面30a)、及與可適形金屬氧化物塗層30的第一表面30a接觸的可適形極性有機金屬塗層40。可適形極性有機金屬塗層40可包括具有至少一金屬(例如，Si、Ti、Zr、及Al中之至少一者)及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物。磨料物品100可選地可包括可適形鑽石塗層50，其設置在本體10的研磨表面10a與可適形金屬氧化物塗層40之間。鑽石塗層(如有使用)可與本體10的研磨表面10a接 觸。在一些實施例中，金屬氧化物塗層30係相鄰於且接觸本體10的研磨表面10a。在一些實施例中，金屬氧化物塗層30係相鄰於且接觸可適形鑽石塗層50。
該複數個無機磨料粒子的面密度並未特別限制。在一些實施例中，該複數個無機磨料粒子的面密度可係0.5/cm2至1×104/cm2、0.5/cm2至1×103/cm2、0.5/cm2至1×102/cm2、0.5/cm2至1×101/cm2、1/cm2至1×104/cm2、1/cm2至1×103/cm2、1/cm2至1×102/cm2、1/cm2至1×101/cm2、10/cm2至1×104/cm2、10/cm2至1×103/cm2、10/cm2至1×102/cm2、或甚至10/cm2至1×101/cm2。該等無機磨料粒子的面密度可跨磨料物品的研磨表面變化。該等無機磨料粒子可隨機地配置或可以圖案(例如，正方形網格陣列或六邊形陣列)配置在研磨表面上。
可用於本揭露之磨料物品中的例示性本體(具有研磨表面和相對第二表面，其中本體之研磨表面包括複數個無機磨料粒子)包括所屬技術領域中已知的鑽石墊修整器，其包括但不限於可以商標名稱3M DIAMOND PAD CONDITONER及3M DIAMOND PAD CONDITONER RING購自3M Company,St.Paul,Minnesota的鑽石墊修整器。例如，可使用3M DIAMOND PAD CONDITONER A153L、3M DIAMOND PAD CONDITONER A160系列(例如包括A160、A165、A165P、A166、及A168)、3M DIAMOND PAD CONDITONER A180系列(例如包括A181、A188F、A188H、A188J、A188JH、A188K、及A188L)、3M DIAMOND PAD CONDITONER A270、3M DIAMOND PAD CONDITONER A272、3M DIAMOND PAD CONDITONER A2800系列(例如包括A2810、A2812、A2813、及A2850)、3M DIAMOND PAD CONDITONER A3700、3M DIAMOND PAD CONDITONER A3799、3M DIAMOND PAD CONDITONER A4-55、3M DIAMOND PAD CONDITONER A63、3M DIAMOND PAD CONDITONER A82、3M DIAMOND PAD CONDITONER A92、3M DIAMOND PAD CONDITONER C123、3M DIAMOND PAD CONDITONER H80-AL、3M DIAMOND PAD CONDITONER H91、3M DIAMOND PAD CONDITONER S122、3M DIAMOND PAD CONDITONER S60、3M DIAMOND PAD CONDITONER S82、3M DIAMOND PAD CONDITONER S98、3M DIAMOND PAD CONDITONER RING E187、3M DIAMOND PAD CONDITONER RING E221、3M DIAMOND PAD CONDITONER RING E3910、3M DIAMOND PAD CONDITONER RING E3920、及3M DIAMOND PAD CONDITONER RING E3921。
磨料物品包括至少一可適形塗層。該至少一可適形塗層包括可適形極性有機金屬塗層，其包括具有至少一金屬(例如，Si、Ti、Zr、及Al中之至少一者)及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物。磨料物品可進一步包括經設置在磨料物品之本體的研磨表面與至少一可適形極性有機金屬塗層之間的可適形金屬氧化物塗層。該金屬氧化物塗層可與本體的研磨表面接觸。該至少一可適形極性有機金屬塗層可與可適形金屬氧化物塗層(即，金屬氧化物塗層的 暴露表面)接觸。該磨料物品可包括可選的可適形鑽石塗層。該鑽石塗層可與磨料物品之本體的研磨表面接觸。可適形金屬氧化物塗層可與鑽石塗層(即鑽石塗層的暴露表面)接觸。如果可適形金屬氧化物塗層不存在，則該至少一可適形極性有機金屬塗層可與可適形鑽石塗層(即，鑽石塗層的暴露表面)接觸。該可適形鑽石塗層可包括含有氧的氧化表面。可使用可適形極性有機金屬塗層與可適形金屬氧化物塗層或可適形鑽石塗層的組合。可使用所有三種塗層的組合，即可適形極性有機金屬塗層、可適形金屬氧化物塗層、及可適形鑽石塗層。例如，在一實施例中，本體的研磨表面可先以可適形金屬氧化物塗層(例如，類鑽石玻璃(diamond like glass,DLG))塗佈。該金屬氧化物塗層係相鄰於且接觸本體之研磨表面的複數個無機磨料粒子。DLG塗層具有暴露的第一表面，該第一表面可以可適形極性有機金屬塗層塗佈，該可適形極性有機金屬塗層包括具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物，例如可適形親水性塗層。可適形極性有機金屬塗層係相鄰於且接觸金屬氧化物塗層的第一表面。在一些實施例中，該金屬氧化物塗層可係鑽石塗層，其中鑽石塗層的表面已經氧化且含有氧。在另一實施例中，本體的研磨表面可先以可適形鑽石塗層塗佈。該鑽石塗層係相鄰於且接觸本體之研磨表面的複數個無機磨料粒子。然後可將可適形金屬氧化物塗層(例如，類鑽石玻璃(DLG))塗佈在可適形鑽石塗層的暴露表面上。可適形金屬氧化物塗層係相鄰於且接觸可適形鑽石塗層。然後可將額外的可適形極性有機金屬塗層(例如，可適形親水性塗層，其包括具有至少一金屬及具有 至少一極性官能基之有機部分的化學化合物)塗佈在可適形金屬氧化物塗層的暴露表面上。該可適形極性有機金屬塗層係與可適形金屬氧化物塗層的暴露表面接觸。
該可適形鑽石塗層可包括可適形奈米晶體鑽石塗層、可適形微晶體鑽石塗層、及可適形類鑽石碳(DLC)塗層中之至少一者。該可適形鑽石塗層的厚度沒有特別限制。在一些實施例中，該鑽石塗層的厚度係0.5微米至30微米、1微米至30微米、5微米至30微米、0.5微米至20微米、1微米至20微米、5微米至20微米、0.5微米至15微米、1微米至15微米、或甚至5微米至15微米。該可適形鑽石塗層可例如係類鑽石碳塗層(DLC)。在一些實施例中，以DLC之總組成計，碳原子之存在量係40原子百分比至95原子百分比、40原子百分比至98原子自40原子百分比至99原子百分比、50原子百分比至95原子百分比、50原子百分比至98原子自50原子百分比至99原子百分比、60原子百分比至95原子百分比、60原子百分比至98原子、60原子百分比至99原子百分比、或甚至90原子百分比至99原子百分比。鑽石塗層可使用氣體碳源(諸如甲烷或類似者)或固體碳源(諸如石墨或類似者)並視需要使用氫，藉由習知技術來沉積在表面(例如，本體的研磨表面)上，該習知技術諸如電漿增強化學氣相沉積(PECVD)法、熱線化學氣相沉積(HWCVD)法、離子束、雷射剝蝕、RF電漿、超音波、電弧放電、陰極電弧電漿沉積、及類似者。在一些實施例中，可藉由HWCVD來製備具有高結晶度的鑽石塗層。
可適形金屬氧化物塗層包括至少一金屬氧化物，例如氧化鋁、氧化鈦、氧化鉻、氧化鎂、氧化錳、氧化鐵、氧化鈷、氧化鎳、氧化銅、氧化鎢、氧化鋅、和氧化矽、及類似者。可使用金屬氧化物的組合，包括合金。可適形金屬氧化物塗層的金屬可包括過渡金屬及半導體金屬中之至少一者。金屬氧化物的金屬可包括Al、Ti、Cr、Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、W、Zn、及Si中之至少一者。可使用該等金屬的組合。此外，可適形金屬氧化物塗層可係具有含氧之氧化表面的鑽石塗層。可適形金屬氧化物塗層可包括類鑽石玻璃(DLG)。用語「類鑽石玻璃(diamond-like glass,DLG)」係指實質上非晶形或完全非晶的玻璃，其包括碳、矽、及氧，並且可選地包括一或多種選自包括氫、氮、氟、硫、鈦、及銅之群組的額外組分。在某些實施例中，其他元素可存在。在一些實施例中，金屬氧化物塗層不含氟。在一些實施例中，以DLG組成之莫耳基礎計，DLG包括80百分比至100百分比、90百分比至100百分比、95百分比至100百分比、98百分比至100百分比、或甚至99百分比至100百分比的碳、矽、氧、及氫。在一些實施例中，以DLG組成之莫耳基礎計，DLG包括80百分比至100百分比、90百分比至100百分比、95百分比至100百分比、98百分比至100百分比、或甚至99百分比至100百分比的碳、矽、及氧。本揭露的非晶類鑽石玻璃塗層可含有原子簇集以賦予其短程有序(short-range order)，但基本上不含導致微結晶度或巨結晶度的中程及長程有序，其等可不利地散射具有180nm至800nm波長的輻射。用語「非晶(amorphous)」是指實質上隨機排序的非結晶材 料，其沒有x射線繞射峰或具有適度的x射線繞射峰。當原子簇集存在時，其一般發生在相較於光化輻射波長係小的尺寸上。可用的類鑽石玻璃塗層及其製作方法可見於例如美國專利第6,696,157號(David等人)中，該案係以引用方式併入本文中。金屬氧化物塗層可藉由習知技術(其包括但不限於物理氣相沉積、化學氣相沉積、電漿增強化學氣相沉積(PECVD)、反應性離子蝕刻、及原子層沉積)來形成。可適形金屬氧化物塗層的厚度沒有特別限制。在一些實施例中，金屬氧化物塗層的厚度係0.050微米至0.5微米、0.5微米至30微米、1微米至30微米、5微米至30微米、0.5微米至20微米、1微米至20微米、5微米至20微米、0.5微米至15微米、1微米至15微米、或甚至5微米至15微米。
金屬氧化物塗層可作為「連結層」，而改善本體之研磨表面與親水性塗層(即，可適形極性有機金屬塗層)之間的黏著性。金屬氧化物塗層亦可作為「連結層」，而改善本體之可適形鑽石塗層與可適形極性有機金屬塗層之間的黏著性。金屬氧化物塗層亦可促成經塗佈磨料物品之暴露表面的親水性本質。
本揭露的磨料物品亦包括可適形極性有機金屬塗層，其包括具有至少一金屬(例如，Si、Ti、Zr、及Al中之至少一者)及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物。可適形極性有機金屬塗層可係親水性塗層。可適形極性有機金屬塗層可包括偶合劑及/或偶合劑與例如金屬氧化物塗層之金屬氧化物表面的反應產物，亦即具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物可係偶 合劑及/或偶合劑與例如金屬氧化物塗層之金屬氧化物表面的反應產物。雖然不希望受理論束縛，偶合劑(例如烷氧基矽烷)可於水分存在下水解以形成矽醇，矽醇的羥基可進一步透過縮合機制而與金屬氧化物的表面反應，而該金屬氧化物本身一般會具有羥基。縮合反應將導致M-O-Si鍵聯及水形成，其中M係金屬氧化物表面的金屬。可使用所屬技術領域中已知的偶合劑，其包括但不限於矽烷偶合劑、鈦酸鹽偶合劑、鋯酸鹽偶合劑、及鋁酸鹽偶合劑中之至少一者。可使用偶合劑的組合。混合物可包括相同類型之不同偶合劑的混合物(例如二或多個不同矽烷偶合劑的混合物)或二或多個不同偶合劑類型的混合物(例如矽烷偶合劑與鈦酸鹽偶合劑的混合物)。可適形極性有機金屬塗層可包括有機矽烷，且來自其之可適形極性有機金屬塗層可包括有機矽烷與可適形金屬氧化物塗層之金屬氧化物的反應產物，亦即具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物可係有機矽烷，且來自其之可適形極性有機金屬塗層可包括有機矽烷與可適形金屬氧化物塗層之金屬氧化物的反應產物。可用的有機矽烷包括但不限於有機氯矽烷、有機矽醇、及烷氧基矽烷中之至少一者。至少一極性官能基包括但不限於下列中之至少一者：羥基、酸(例如，羧酸)、一級胺、二級胺、三級胺、甲氧基、乙氧基、丙氧基、酮、陽離子官能基、及陰離子官能基。在一些實施例中，具有至少一極性官能基的有機部分可包括至少兩個、至少三個、至少四個、至少五個、或甚至至少六個極性官能基。在一些實施例中，具有至少一極性官能基的有機部分可包括一至三個、一至四個、一至六個、一至八個、一 至十個、二至三個、二至四個、二至六個、二至八個、或甚至二至十個極性官能基。如果使用至少兩個極性官能基，則該至少兩個極性官能基可係相同的官能基(例如，全部羥基)，或者可係不同官能基的組合(例如，兩個羥基與一個一級胺基)。在一些實施例中，該至少一極性官能基包括陽離子官能基及陰離子官能基中之至少一者。在一些實施例中，該至少一極性官能基包括陽離子官能基及陰離子官能基，即兩性離子。該至少一極性官能基提供具有增強親水性的相關聯可適形塗層。可適形極性有機金屬塗層(即，具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物)可包括矽烷偶合劑、鈦酸鹽偶合劑、鋯酸鹽偶合劑、及鋁酸鹽偶合劑中之至少一者；矽烷偶合劑(例如，有機矽烷)特別有用。
可將可適形極性有機金屬塗層(其包括具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物)施加至基材(例如，可適形金屬氧化物塗層)，但較佳的是由其溶液施加，該溶液包含揮發性溶劑，例如揮發性有機溶劑。以此溶液的總重量計，此溶液可包含0.25重量百分比至約80重量百分比、約0.25重量百分比至約10重量百分比、或甚至0.25重量百分比至3重量百分比的化學化合物，其餘部分可基本上由一溶劑或溶劑混合物所組成。通常合適的溶劑實例包括但不限於水；醇，例如甲醇、乙醇、及丙醇；酮，例如丙酮及甲基乙基酮；烴，例如己烷、環己烷、甲苯、及類似者；醚，例如二乙醚和四氫呋喃及其混合物。例如，如果需要，水可存在，以水解具有一或多個可水解官能基的化合物。例如，如果需要，有機酸 (諸如乙酸)亦可存在，以穩定化含有矽醇的溶液。在塗佈之後，將溶劑從溶液中移除，而留下可適形極性有機金屬塗層(包括具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物)在基材上。在一些實施例中，以塗層之重量計，可適形極性有機金屬可含有30重量百分比至100重量百分比、40至100重量百分比、50至100重量百分比、60至100重量百分比、70至100重量百分比、80至100重量百分比、90至100重量百分比、或甚至95至100重量百分比的具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物。可適形極性有機金屬塗層可進一步包括矽酸鋰、矽酸鈉、及矽酸鉀中之至少一者。以塗層之重量計，矽酸鹽可以1至70百分比、1至60百分比、1至50百分比、1至40百分比、或甚至1至30百分比存在於塗層中。
在一實施例中，本揭露的磨料物品可係如下製造：提供一本體，其具有一研磨表面及一相對第二表面，其中該本體的該研磨表面包括複數個無機磨料粒子，該等無機磨料粒子可選地具有至少7.5的莫氏硬度及/或至少1300kg/mm2的維氏硬度；設置一可適形金屬氧化物塗層，其相鄰於且適形於該複數個無機磨料粒子，其中該可適形金屬氧化物塗層包括一第一表面；設置一可適形極性有機金屬塗層，其與該可適形金屬氧化物塗層的該第一表面接觸，其中該可適形極性有機金屬塗層包括具有至少一金屬(例如，Si、Ti、Zr、及Al中之至少一者)及具有至少一極性官 能基之有機部分的一化學化合物。在一些實施例中，該可適形金屬氧化物塗層係與該本體的該研磨表面接觸。
在另一實施例中，本揭露的該磨料物品係如下製造：提供一本體，其具有一研磨表面及一相對第二表面，其中該本體的該研磨表面包括複數個無機磨料粒子，該等無機磨料粒子可選地具有至少7.5的莫氏硬度及/或至少1300kg/mm2的維氏硬度；設置一可適形鑽石塗層，其相鄰於且適形於該複數個無機磨料粒子，其中該可適形鑽石塗層包括一暴露表面；設置一可適形金屬氧化物塗層，其相鄰於且接觸該鑽石塗層的該暴露表面，其中該可適形金屬氧化物塗層包括一第一表面；設置一可適形極性有機金屬塗層，其與該可適形金屬氧化物塗層的該第一表面接觸，其中該可適形極性有機金屬塗層包括具有至少一金屬(例如，Si、Ti、Zr、及Al中之至少一者)及具有至少一極性官能基之有機部分的一化學化合物。在一些實施例中，該可適形鑽石塗層係與該本體的該研磨表面接觸。
本揭露的磨料物品在作為例如CMP應用中所使用的墊修整器可特別有用。磨料物品可用於全面墊修整器及分段的襯墊修整器兩者。分段的墊修整器包括附接至第二基材的至少一磨料元件，該第二基材通常具有比該元件大的投影表面積。因此，分段的墊修整器表面上存在含有研磨表面的區域及不含研磨表面的區域。在一些實施例中，全面墊修整器包括根據本揭露之任一者的磨料物品。全面墊修整器的表面積可包括50至100百分比、60至100百分比、70至100 百分比、80至100百分比、或甚至90至100百分比的根據本揭露之磨料物品的研磨表面。分段的墊修整器包括第二基材及至少一磨料元件；該磨料元件可係根據本揭露之該等磨料物品之任一者的磨料物品。該第二基材可包括如先前針對第一基材所述者的材料。圖2顯示本揭露之分段的墊修整器的示意性俯視圖。分段的墊修整器200包括第二基材210及具有研磨表面220a的磨料元件220。在此例示性實施例中，分段的墊修整器200包括五個磨料元件220。磨料元件220可係本揭露之該等磨料物品之任一者。第二基材210沒有特別限制。第二基材210可係硬性材料，例如金屬。第二基材210可係不鏽鋼，例如不鏽鋼板。在一些實施例中，第二基材210具有至少1GPa、至少5GPa、或甚至至少10GPa的彈性模數。磨料元件220可藉由所屬技術領域中已知的任何手段來附接至基材210，例如機械地(例如，利用螺絲或螺栓)或黏著劑(例如，利用環氧黏著劑層)。可能希望使磨料元件220的研磨表面220a係實質上平坦的。將研磨元件安裝至基材使得研磨元件的平面研磨表面實質上平坦的方法係揭示於美國專利公開第2015/0224625號(LeHuu等人)中，該案係以引用方式全文併入本文中。
圖3示意繪示根據本揭露之一些實施例之用於利用磨料物品之拋光系統300之一實例。如圖所示，拋光系統300可包括具有拋光表面350a的拋光墊350，以及具有研磨表面的墊修整器310。墊修整器包括至少一根據本揭露之該等磨料物品之任一者的磨料物品，其中墊修整器的研磨表面包括至少一磨料物品之可適形極性有機金屬 塗層。系統可進一步包括下列中之一或多者：工作液體360、台板340、墊修整器載體總成330、清潔液體(未圖示)。黏著劑層370可用以將拋光墊350附接至台板340，並且可係拋光系統之部分。拋光墊350上的經拋光基材(未圖示)亦可係拋光系統300之部分。工作液體360可係經設置在拋光墊350之拋光表面350a上的一層溶液。拋光墊350可係所屬技術領域中已知的任何拋光墊。拋光墊350包括一材料，即其係由一材料所製成。拋光墊的材料可包括聚合物，例如熱固性聚合物及熱塑性聚合物中之至少一者。熱固性聚合物及熱塑性聚合物可係聚胺甲酸酯，亦即拋光墊的材料可係聚胺甲酸酯。該工作液體一般係設置在拋光墊的表面上。該工作液體亦可位於墊修整器310與拋光墊350之間的界面處。在拋光系統300操作期間，驅動總成345可旋轉(箭頭A)台板340以移動拋光墊350，以進行拋光操作。拋光墊350及拋光溶液360可分別、或以組合方式來界定以機械及/或化學方式將材料從將拋光的基材之主要表面移除或拋光基材主要表面之拋光環境。為了使用墊修整器310來研磨(即，修整)拋光表面350a，載體總成330可於拋光溶液360存在下扺靠著拋光墊350的拋光表面350a而推動墊修整器310。台板340(因而及拋光墊350)及/或墊修整器載體總成330接著相對於彼此而移動，以跨拋光墊350之拋光表面350a平移墊修整器310。載體總成330可旋轉(箭頭B)及可選地橫移(箭頭C)。因此，墊修整器310的研磨層將材料自拋光墊350的拋光表面350a移除。應瞭解的是，圖3之拋光系統300僅是 可搭配本揭露之磨料物品採用之一個拋光系統實例，且可採用其他的習知拋光系統而不偏離本揭露之範圍。
本揭露之優選擇實施例(select embodiments)包括但不限於下列：在第一實施例中，本揭露提供一磨料物件，其包含：一本體，其具有一研磨表面及一相對第二表面，其中該本體的該研磨表面包括複數個無機磨料粒子；一可適形金屬氧化物塗層，其相鄰於且適形於該複數個無機磨料粒子，其中該可適形金屬氧化物塗層包括一第一表面；及一可適形極性有機金屬塗層，其與該可適形金屬氧化物塗層的該第一表面接觸，其中該可適形極性有機金屬塗層包括具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之一有機部分的一化學化合物。
在第二實施例中，本揭露提供根據第一實施例之磨料物品，其中該可適形極性有機金屬塗層的該至少一種金屬係Si、Ti、Zr、及Al中之至少一者。
在第三實施例中，本揭露提供根據第一或第二實施例之磨料物品，其中該至少一極性官能基包括下列中之至少一者：羥基、酸、一級胺、二級胺、三級胺、甲氧基、乙氧基、丙氧基、酮、陽離子官能基、及陰離子官能基。
在第四實施例中，本揭露提供根據第一至第三實施例中任一者之磨料物品，其中該至少一極性官能基包括陽離子官能基及陰離子官能基中之至少一者。
在第五實施例中，本揭露提供根據第一至第四實施例中任一者之磨料物品，其中該至少一極性官能基包括至少一陽離子官能基及一陰離子官能基。
在第六實施例中，本揭露提供根據第一至第五實施例中任一者之磨料物品，其中該化學化合物係有機矽烷，並且其中該可適形極性有機金屬塗層包括該有機矽烷與該可適形金屬氧化物塗層之該金屬氧化物的反應產物。
在第七實施例中，本揭露提供根據第六實施例之磨料物品，其中該有機矽烷包括有機氯矽烷、有機矽醇、及烷氧基矽烷中之至少一者。
在第八實施例中，本揭露提供根據第一至第七實施例中任一者之磨料物品，其中該有機矽烷包括烷氧基矽烷。
在第九實施例中，本揭露提供根據第一至第七實施例中任一者之磨料物品，其中有機矽烷包括下列中之至少一者：n-三甲氧基矽基丙基-n,n,n-三甲基氯化銨、n-(三甲氧基矽基丙基)乙二胺三乙酸三鈉鹽、羧基乙基矽烷三醇二鈉鹽、3-(三羥基矽基)-1-丙磺酸、及n-(3-三乙氧基矽基丙基)葡萄糖醯胺。
在第十實施例中，本揭露提供根據第一至第九實施例中任一者之磨料物品，其中該可適形極性有機金屬塗層進一步包括矽酸鋰、矽酸鈉、及矽酸鉀中之至少一者。
在第十一實施例中，本揭露提供根據第一至第十實施例中任一者之磨料物品，其中該金屬氧化物的該金屬包括Al、Ti、Cr、 Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、W、Zn、Zr、Ga、及Si中之至少一者。
在第十二實施例中，本揭露提供根據第五實施例之磨料物品，其中該金屬氧化物的該金屬包括Si，該有機矽烷包括烷氧基矽烷，且該至少一極性官能基包括陽離子官能基及陰離子官能基中之至少一者。
在第十三實施例中，本揭露提供根據第一至第十二實施例中任一者之磨料物品，其中該可適形極性有機金屬塗層上的該水接觸角小於30度。
在第十四實施例中，本揭露提供根據第一至第十三實施例中任一者之磨料物品，其中該可適形極性有機金屬上的該水接觸角介於0度至20度之間。
在第十五實施例中，本揭露提供根據第一至第十四實施例中任一者之磨料物品，其進一步包含經設置在該本體的該研磨表面與該可適形金屬氧化物塗層之間的一可適形鑽石塗層。
在第十六實施例中，本揭露提供根據第一至第十五實施例中任一者之磨料物品，其中該複數個無機磨料粒子包括鑽石磨料粒子。
在第十七實施例中，本揭露提供根據第十六實施例之磨料物品，其中該複數個無機磨料粒子包括至少95重量%的鑽石磨料粒子。
在第十八實施例中，本揭露提供根據第一至第十七實施例中任一者之磨料物品，其中該等無機磨料粒子具有至少7.5的莫氏硬度。
在第十九實施例中，本揭露提供根據第一至第十八實施例中任一者之磨料物品，其中該等無機磨料粒子具有至少8.5的莫氏硬度。
在第二十實施例中，本揭露提供一種拋光系統，其包含：一拋光墊，其包括一材料；一墊修整器，其具有一研磨表面，其中該墊修整器包括至少一根據第一至第十九實施例中任一者之磨料物品，其中該墊修整器的該研磨表面包括該至少一磨料物品之該可適形極性有機金屬塗層。
第二十一實施例中，本揭露提供根據第二十實施例之拋光系統，其中該拋光墊之該材料係聚胺甲酸酯。
在第二十二實施例中，本揭露提供根據第二十或第二十一實施例之拋光系統，其中該工作液體係水性工作液體。
在第二十三實施例中，本揭露提供一種拋光系統，其根據第二十至第二十二實施例中任一者之拋光系統，其進一步包含一清潔液體。
在第二十四實施例中，本揭露提供根據第二十三實施例之拋光系統，其中該清潔液體係水性清潔液體。
實例
Figure 107123788-A0202-12-0035-16
製備塗佈溶液 製備溶液A：
製備溶液A係製備為於去離子水中之兩性離子矽烷/LSS-75(30/70w/w)的5wt.%溶液。
測試方法 修整測試方法：
修整係使用具有9吋(23cm)直徑台板的CETR-CP4(可購自Bruker Company)來進行。將9吋(23cm)直徑IC1000墊(可購自Dow Chemical)安裝在台板上，並且將實例墊修整器或比較例墊修整器安裝在CETR-CP4的旋轉轉軸上。修整係分別在93rpm的台板速度及87rpm的轉軸速度下進行。修整器的向下力係6lbs(27N)，並且IC1000墊係藉由墊修整器研磨。在修整期間，去離子水以50mL/min的流速流至台板。修整時間係30分鐘。
修整後目視分析方法：
在修整後，藉由光學顯微鏡來檢查陶瓷研磨元件的表面，以識別墊碎屑堆積，並且依照下列碎屑評級量表來評分：1=完全不含碎屑，而5=嚴重碎屑髒污。
實例1及比較例2 以電漿沉積類二氧化矽：
類二氧化矽(可適形金屬氧化物塗層)電漿沉積係藉由將墊修整器(A3799)放在電漿腔室中來進行。藉由機械泵將空氣從腔室中排出，並且腔室在點引電漿之前達到低於100mTorr的基礎壓力。使用三個步驟以將類二氧化矽層沉積在墊修整器的陶瓷元件表面上。首先，藉由使用氧氣(50sccm)並且在rf功率300W下將樣本清潔達1分鐘。接著，藉由將元件的表面在rf功率300W下暴露至HMDSO/O2 50sccm/25sccm的混合物達1分鐘來進行沉積。最後，藉由使用氧氣(50sccm)並且在rf功率300W下將類二氧化矽層的表面氧化達30秒。
塗佈：
在上述電漿程序之後，立即將製備溶液A滴注在經電漿處理的A3799墊修整器之表面上，直到表面由該溶液完全覆蓋。將樣本在80℃加熱直到表面完全乾燥，而產生實例1。
比較例2(CE-2)係如收到時使用的A3799墊修整器。實例1及CE-2係使用上述修整測試方法來測試，然後使用上述修整後目視分析方法來分析。在修整後，實例1具有1的碎屑評級，而CE-2具有5的碎屑評級。
10‧‧‧本體
10a‧‧‧研磨表面
10b‧‧‧相對第二表面
15‧‧‧第一基材
20‧‧‧無機磨料粒子
30‧‧‧金屬氧化物塗層
30a‧‧‧第一表面
40‧‧‧可適形極性有機金屬塗層/可適形金屬氧化物塗層
50‧‧‧可適形鑽石塗層
100‧‧‧磨料物品

Claims (11)

  1. 一種磨料物品，其包含：本體，其具有研磨表面及相對第二表面，其中該本體的該研磨表面包括複數個無機磨料粒子；可適形金屬氧化物塗層，其相鄰於且適形於該複數個無機磨料粒子，其中該可適形金屬氧化物塗層包括第一表面且該金屬氧化物之金屬係Si、Ti、Zr、及Al中之至少一者；及可適形極性有機金屬塗層，其與該可適形金屬氧化物塗層的該第一表面接觸，其中該可適形極性有機金屬塗層包括具有至少一金屬及具有至少一極性官能基之有機部分的化學化合物，其中該至少一極性官能基包括至少一陽離子官能基及至少一陰離子官能基；其中該化學化合物係有機矽烷，且其中該可適形極性有機金屬塗層包括該有機矽烷與該可適形金屬氧化物塗層之該金屬氧化物的反應產物。
  2. 如請求項1之磨料物品，其中該有機矽烷包括烷氧基矽烷。
  3. 如請求項1之磨料物品，其中有機矽烷包括下列中之至少一者：n-三甲氧基矽基丙基-n,n,n-三甲基氯化銨、n-(三甲氧基矽基丙基)乙二胺三乙酸三鈉鹽、羧基乙基矽烷三醇二鈉鹽、3-(三羥基矽基)-1-丙磺酸、及n-(3-三乙氧基矽基丙基)葡萄糖醯胺。
  4. 如請求項1之磨料物品，其中該可適形極性有機金屬塗層進一步包括矽酸鋰、矽酸鈉、及矽酸鉀中之至少一者。
  5. 如請求項1之磨料物品，其中該可適形極性有機金屬塗層上的水接觸角係小於30度。
  6. 如請求項1之磨料物品，其中該可適形極性有機金屬上的水接觸角係0度至20度。
  7. 如請求項1之磨料物品，其進一步包含經設置在該本體之該研磨表面與該可適形金屬氧化物塗層之間的一可適形鑽石塗層。
  8. 如請求項1之磨料物品，其中該複數個無機磨料粒子包括鑽石磨料粒子。
  9. 如請求項8之磨料物品，其中該複數個無機磨料粒子包括至少95重量%的鑽石磨料粒子。
  10. 一種拋光系統，其包含：拋光墊，其包括材料；墊修整器，其具有研磨表面，其中該墊修整器包括至少一如請求項1之磨料物品，其中該墊修整器的該研磨表面包括該至少一磨料物品之該可適形極性有機金屬塗層。
  11. 如請求項10之拋光系統，其中該拋光墊之該材料包括聚胺甲酸酯。
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