包括适形涂层的磨料制品和由其形成的抛光系统技术方案

本公开涉及包括适形涂层(例如亲水性涂层)的磨料制品以及由其形成的抛光系统。本公开提供了一种磨料制品，包括具有研磨表面和相反的第二表面的主体，其中所述主体的所述研磨表面包括多个无机磨料颗粒；适形的金属氧化物涂层，邻近于并适形于所述多个工程特征，其中所述适形的金属氧化物涂层包括第一表面；和适形的极性有机金属涂层，与所述适形的金属氧化物涂层的所述第一表面接触，其中所述适形的极性有机金属涂层包括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。

Abrasive products including conformal coating and polishing system formed by them

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括适形涂层的磨料制品和由其形成的抛光系统
本公开涉及具有适形涂层的磨料制品(例如具有适形涂层的垫修整器)以及由其形成的抛光系统。
技术介绍
具有涂层的磨料制品已经在例如美国专利5,921,856、6,368,198和8,905,823以及美国专利公布2011/0053479和2017/0008143中进行了描述。
技术实现思路
磨料制品通常用于研磨各种基底，以便从基底自身去除被研磨的基底表面的一部分。从基底表面去除的材料通常被称为切屑。磨料制品的一个问题是，切屑可能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。从磨料制品去除切屑通常是困难的，因为其可容易地附着到磨料制品的研磨表面。在化学机械平面化(CMP)应用中，抛光系统可以包括：抛光垫(通常为聚合物基材料，例如聚氨酯)；磨料制品，被设计成研磨垫，例如垫修整器；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料，其被设计用于抛光/研磨被抛光的基底。在用抛光浆料和抛光垫抛光晶片期间，抛光垫可能被来自浆料的磨料颗粒上釉，这降低了抛光垫以一致方式抛光晶片的能力。通常使用可以包含金刚石颗粒研磨层、陶瓷研磨层或涂覆金刚石的陶瓷研磨层的垫修整器来研磨抛光垫，以便去除釉和/或暴露新的抛光垫表面，从而在长时间的抛光时间内保持垫的一致抛光性能。然而，在使用期间，垫修整器易于积聚切屑，例如，从抛光垫研磨的抛光垫材料和/或来自浆料的磨料颗粒可以附着到垫修整器的研磨表面。这种现象降低了垫修整器从抛光垫去除釉和/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。亲水性表面改善磨料制品表面的润湿性并且可以产生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。这与现有技术对比，例如美国专利申请公布2011/0053479(Kim等人)中，其提出需要疏水性切割表面来防止切割工具表面(例如，垫修整器表面)的污染。本公开还提供了并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，包括：主体，具有研磨表面和相反的第二表面，其中所述主体的所述研磨表面包括多个无机磨料颗粒；适形的金属氧化物涂层，邻近于并适形于多个无机磨料颗粒，其中适形的金属氧化物涂层包括第一表面；和适形的极性有机金属涂层，与适形的金属氧化物涂层的第一表面接触。在一些实施方案中，适形的极性有机金属涂层包括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，适形的极性有机金属涂层的至少一种金属可以是Si、Ti、Zr和Al中的至少一种。主体的厚度可以在4mm至25mm之间。在一些实施方案中，研磨表面的投影表面积在500mm2至500000mm2之间。在一些实施方案中，无机磨料颗粒具有至少7.5的莫氏硬度和/或至少1300kg/mm2的维氏硬度在又一实施方案中，本公开提供了一种抛光系统，包括：抛光垫，包括材料；垫修整器，具有研磨表面，其中垫修整器包括根据本公开的任一磨料制品的至少一种磨料制品，其中垫修整器的研磨表面包括至少一种磨料制品的适形的极性有机金属涂层。附图说明图1A是根据本公开的一个示例性实施方案的示例性磨料制品的至少一部分的示意性俯视图。图1B是根据本公开的一个示例性实施方案的图1A的示例性磨料制品通过线1B截取的示意性截面视图。图2是根据本公开的一个示例性实施方案的分段式垫修整器的示意性俯视图。图3是根据本公开的一些实施方案的用于利用磨料制品的示例性抛光系统的示意图。在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。附图可不按比例绘制。如本文所用，应用于数值范围的字词“介于……之间”包括该范围的端值，除非另外指明。通过端点表述的数值范围包括该范围内的所有数字(如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)以及该范围内的任何范围。应当理解，本领域的技术人员可以设计出许多落入本公开原理的范围内及符合本公开原理的实质的其它修改形式和实施方案。除非另外指明，否则本文所使用的所有科学和技术术语具有在本领域中普遍使用的含义。本文提供的定义将有利于理解本文频繁使用的某些术语，并且不意味着限制本公开的范围。本说明书和所附权利要求书中所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”涵盖具有多个指代物的实施方案，除非上下文另有清晰的表示。本说明书和所附权利要求书中使用的术语“或”一般以其包括“和/或”的意义被采用，除非上下文另有清晰的表示。在整个本公开中，短语“适形涂层”是指涂覆并适形于包括多个无机磨料颗粒的研磨表面或具有形貌的表面的涂层。通常，涂层适形于磨料颗粒表面形貌或表面的形貌，并且不会完全填充表面形貌以产生平坦的表面，例如涂层不会使多个无机磨料颗粒或具有形貌的表面平坦化。在整个本公开中，术语“极性有机金属”是指具有至少一种金属(例如碱金属、碱土金属、过渡金属和半导体金属)的化合物和具有至少一个极性官能团的有机部分。在整个本公开中，术语“有机金属”是指在有机化合物的碳原子和金属(包括过渡金属和半导体金属)之间包含至少一个键的化合物。具体实施方式本公开涉及可用于多种研磨应用的磨料制品。本公开的磨料制品显示出用作垫修整器或分段式垫修整器的元件的特别用途，并且可用于多种CMP应用中。本公开的磨料制品显示出与邻近于磨料制品的主体的研磨表面定位的亲水性表面相关的独特防污和/或清洁特性。亲水性表面是施加到磨料制品的主体的研磨表面的一个或多个适形涂层的结果。亲水性表面可以与邻近于磨料制品的研磨表面施加的极性有机金属涂层相关。本公开的磨料制品包括具有研磨表面(即设计用于研磨基底的表面)的主体和邻近于研磨表面的极性有机金属涂层。研磨表面可以包括多个无机磨料颗粒。无机磨料颗粒可以具有至少7.5的莫氏硬度和/或至少1300kg/mm2的维氏硬度。极性有机金属涂层可以是适形于包括无机磨料颗粒的研磨表面上的任何形貌的适形涂层。极性有机金属涂层可以包括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。至少一种金属可以是Si、Ti、Zr和Al中的至少一种。极性有机金属涂层可以包括有机金属化合物。磨料制品可以进一步包括设置在主体的研磨表面和极性有机金属涂层之间的金属氧化物涂层。金属氧化物涂层可以促进极性有机金属涂层粘结到磨料制品的主体。金属氧化物涂层也可以是亲水性的，并且有助于磨料制品的最终研磨表面(涂覆后的研磨表面)的亲水性。与例如等离子涂层相比，金属氧化物涂层还可以提高亲水性涂层的耐久性和储存寿命，使得磨料制品能够在较长的时间段内保持其防污特性。金属氧化物可以是适形于包括无机磨料颗粒的研磨表面上的任何形貌的适形涂层。磨料制品可以包括设置在主体的研磨表面和极性有机金属涂层之间的任选的金刚石涂层。磨料制品可以包括设置在磨料制品的主体的研磨表面和金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磨料制品，所述磨料制品包括：/n主体，所述主体具有研磨表面和相反的第二表面，其中所述主体的研磨表面包括多个无机磨料颗粒；/n适形的金属氧化物涂层，所述适形的金属氧化物涂层邻近于并适形于所述多个无机磨料颗粒，其中所述适形的金属氧化物涂层包括第一表面；和/n适形的极性有机金属涂层，所述适形的极性有机金属涂层与所述适形的金属氧化物涂层的所述第一表面接触，其中所述适形的极性有机金属涂层包括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。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170711 US 62/530,9891.一种磨料制品，所述磨料制品包括：
主体，所述主体具有研磨表面和相反的第二表面，其中所述主体的研磨表面包括多个无机磨料颗粒；
适形的金属氧化物涂层，所述适形的金属氧化物涂层邻近于并适形于所述多个无机磨料颗粒，其中所述适形的金属氧化物涂层包括第一表面；和
适形的极性有机金属涂层，所述适形的极性有机金属涂层与所述适形的金属氧化物涂层的所述第一表面接触，其中所述适形的极性有机金属涂层包括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。


2.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述适形的极性有机金属涂层中的所述至少一种金属为Si、Ti、Zr和Al中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述至少一个极性官能团包括羟基、酸、伯胺、仲胺、叔胺、甲氧基、乙氧基、丙氧基、酮、阳离子和阴离子官能团中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述至少一个极性官能团包括阳离子官能团和阴离子官能团中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述至少一个极性官能团包括至少一个阳离子官能团和一个阴离子官能团。


6.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述化合物为有机硅烷，并且其中所述适形的极性有机金属涂层包括所述有机硅烷与所述适形的金属氧化物涂层的金属氧化物的反应产物。


7.根据权利要求6所述的磨料制品，其中所述有机硅烷包括有机氯硅烷、有机硅烷醇和烷氧基硅烷中的至少一种。


8.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述有机硅烷包括烷氧基硅烷。


9.根据权利要求1所述的磨料制品，其中有机硅烷包括n-三甲氧基甲硅烷基丙基-n,n,n-三甲基氯化铵、n-(三甲氧基甲硅烷基丙基)乙二胺三乙酸三钠盐、羧基乙基硅烷三醇二钠盐、3-(三羟基甲硅烷基)-1-丙磺酸和n-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)葡糖酰胺中的至少一种。


10.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈季汎，贾斯廷·A·里德尔，文森特·J·拉拉亚，凯莱布·T·纳尔逊，谢文祥，摩西·M·戴维，景乃勇，马俊，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US