具有结构化表面的磨料的制作方法

本公开涉及具有结构化表面的磨料。具体地说，本公开涉及包括磨料层的磨料，磨料层具有表面处理的结构化表面。

背景技术：

磨料被广泛用于各种表面的粗抛光、倒角、最终抛光等等，表面诸如半导体晶片、磁录制媒体、玻璃板、透镜、棱镜、机动车喷漆表面、光纤连接器端部表面等等。

例如，在半导体晶片的化学机械抛光(CMP)方法中，使用包括磨料层的磨料(也称为调理器或整形器盘)，该磨料具有系统性地设置了多个三维元件的结构化表面，诸如具有四棱锥形、半球形等等的三维元件，从而实现了抛光垫的粗抛光(也称为修整或调理)的目的。CMP方法包括通过在抛光垫和半导体晶片之间提供包括磨料颗粒的浆料来进行CMP。调理器包括涂覆有整体式金刚石层作为磨料层的碳化硅层，并且被附接到例如支承盘或环。磨料使抛光垫的表面变粗糙，并且消除抛光垫表面的结渣。CMP方法这样被稳定化。这种包括具有结构化表面的磨料层的调理器的优点在于，相比于其它常规调理器，半导体晶片表面上不发生由脱落的磨料颗粒造成的大划痕，常规调理器具有诸如凝聚的金刚石颗粒的磨料颗粒，这些颗粒通过镀镍、焊接、烧结等等粘附到基体材料上。

具有结构化表面的磨料还用于表面抛光液晶显示器制造等等中所用的大玻璃板，用于光纤连接器端面、机动车喷漆表面等等的粗抛光和最终抛光。例如，使用一种磨料，其中磨料层包括诸如凝聚的金刚石颗粒、氧化铝、碳化硅、氧化铈等等的磨料颗粒和诸如固化的氨基甲酸丙烯酸酯、环氧树脂等等的粘结剂。磨料层接触待抛光物体的部分在粗抛光或最终抛光期间取决于待抛光物体的硬度而被磨损，并且新的磨料颗粒暴露在结构化表面上。例如，如果对具有玻璃板等等的硬度的待抛光物体进行抛光，那 么磨料层通常在抛光期间被磨损。另一方面，如果对具有低硬度的表面诸如在最外层中使用丙烯酸树脂、氨基甲酸树脂等等的机动车喷漆表面进行抛光，那么磨料层可能不被显著磨损。

专利文档1(国际公布WO 2005-012592)描述了：(a)基体材料，具有包括以下的表面(1)第一相，含有至少一种类型的陶瓷材料，和(2)第二相，包括至少一种类型的碳化物形成材料；以及(b)CVD金刚石涂层复合材料，包括设置在基体材料表面的至少一部分上的化学气相沉积金刚石涂层。

专利文档2(已公布的PCT申请2002-542057的日本翻译)描述了“一种理想用于抛光玻璃或玻璃陶瓷工件的磨料制品，包括背衬材料和至少一个粘结在背衬材料表面上的三维磨料涂层，其中磨料涂层包括由分散多个金刚石珠粒磨料颗粒的固化的粘结剂前体形成的粘结剂和占磨料涂层约40至约60重量％的填料。”

专利文档3(日本未经审查的专利申请公布2001-179640)描述了“一种用于将光纤连接器端面抛光成预定形状的磨料，该磨料包括：基体材料和设置在基体材料上的磨料层，其中磨料层具有包括磨料颗粒和粘结剂作为组分的磨料复合物，并且其中磨料层具有由预定形状的多个系统性设置的固体元件构造的空间结构。”

参考文档

专利文档1：国际公布WO 2005/012592

专利文档2：已公布的PCT申请2002-542057的日语翻译

专利文档3：日本未经审查的专利申请公布2001-179640

发明概述

原因并不清楚，但是当在CMP方法期间使用包括具有结构化表面的磨料层的磨料进行氨基甲酸酯泡沫垫调理时，半导体晶片表面的缺陷密度可结合调理循环的增加而增加。此外，在磨料层的结构化表面的谷部(凹部)中可观察到外来物体诸如CMP浆料中所包括的磨料颗粒、从氨基甲酸酯泡沫垫刮下的聚氨基甲酸酯颗粒等等的积聚。外来物体的积聚被认为干扰了CMP浆料在磨料和氨基甲酸酯泡沫垫之间的平滑流动。

优选地防止或抑制通过玻璃板的表面抛光所刮下的玻璃粉末(抛光粉末)在结构化表面的谷部中积聚，以及当粗抛光和最终抛光机动车喷漆表面时诸如丙烯酸酯树脂、氨基甲酸酯树脂等等对结构化表面的粘附力(在 这种情况下，磨料层未显著磨损，并且在结构化表面的突起部分或尖端处发生粘附)，因为生产效率可能减少，从而影响产品品质。

本公开的目的为提供具有在防止外来物体的粘附力和积聚方面是优异的结构化表面的磨料，以及磨料的制造方法。

技术实现要素：

本公开的实施方案提供了一种具有磨料层的磨料，磨料具有结构化表面，结构化表面具有布置在上面的多个三维元件，选自由氟化物处理和硅处理构成的组的表面处理在结构化表面的至少一部分上执行，并且氟化物处理选自由以下构成的组：等离子体处理、化学气相沉积、物理气相沉积和氟气处理。

本公开的另一个实施方案提供了一种制造磨料的方法，包括：提供包括磨料层的磨料，磨料具有结构化表面，结构化表面具有布置在上面的多个三维元件；以及在磨料的磨料层的至少一部分上进行选自由氟化物处理和硅处理构成的组的表面处理；氟化物处理选自由以下构成的组：等离子体处理、化学气相沉积、物理气相沉积和氟气处理。

本公开的另一个实施方案提供了一种具有磨料层的磨料，磨料层具有结构化表面，结构化表面被构造为具有布置在上面的多个三维元件，结构化表面的至少一部分包括：(a)膜，包括选自由致密化的碳氟化合物、氧碳化硅和氧化硅构成的组的材料；(b)氟封端的表面，或(c)它们的组合。

本发明的效果

根据本公开可提供一种磨料，该磨料可排放而不在结构化表面，尤其是结构化表面的谷部(凹部)中粘附或积聚外来物体。

需注意，上文的描述不应视为本发明的所有实施方案和与本发明相关的优点的完整公开。

附图说明

图1为本公开的实施方案的磨料的横截面图。

图2为本公开的另一个实施方案的磨料的横截面图。

图3A为设置了具有三棱锥形的多个三维元件的结构化表面的上表面示意图。

图3B为设置了具有四棱锥形的多个三维元件的结构化表面的上表面示意图。

图3C为设置了具有截棱锥形的多个三维元件的结构化表面的上表面示意图。

图3D为设置了具有半球形的多个三维元件的结构化表面的上表面示意图。

图3E为三维元件是横向取向的并且是对齐的三棱柱的结构化表面的剖视图。

图3F为设置了具有四坡屋顶形的多个三维元件的结构化表面的上表面示意图。

图3G为设置了各种形状的多个三维元件的组合的结构化表面的上表面示意图。

图4A-4D为实施例1和2以及比较例1和2分别在进行CMP修整测试之后结构化表面的光学显微图。

图5A为实施例3至5和比较例3的磨料A至C在进行机动车涂层抛光测试之后的总体照片。

图5B为实施例3至5和比较例3的磨料A至C在进行机动车涂层抛光测试之后结构化表面的光学显微图。

图5C为实施例3至5和比较例3的磨料A至C在进行机动车涂层抛光测试然后用水清洁之后结构化表面的光学显微图。

具体实施方式

以下给出用于说明本发明的代表性实施方案的目的的详细解释，但这些实施方案不应理解为限制本发明。

在本公开中“磨料表面”是指与待抛光物体的接触表面，换句话讲，是指当磨料接触平坦的待抛光物体时，平行于待抛光物体的表面的水准表面。

本公开中三维元件的“高度”是指三维元件的底表面沿磨料表面的垂直线到三维元件的顶点或顶表面的距离。

本公开的实施方案的磨料包括具有结构化表面的磨料层，并且多个三维元件被设置在结构化表面上。选自由氟化物处理或硅处理构成的组的表 面处理在结构化表面的至少一部分上执行。本公开中的“氟化物处理”是指使用含有氟的材料的表面处理，并且“硅处理”是指使用含有硅的材料的表面处理。除氟和硅之外的其它原子诸如氢、氧、碳、氮等等可用于表面处理，并且这些其它原子可来源于含有氟的材料或含有硅的材料，或可来源于另一种来源。

磨料层可使用各种材料形成。图1示出本公开的实施方案的磨料的横截面图。图1中示出的磨料10包括磨料层11，并且磨料层11包括本体层13和设置在本体层13的至少一部分上的表面涂层14。表面涂层14被施加到设置了多个三维元件12的结构化表面。在图1中所示出的实施方案的情况下，本体层13不仅决定了三维元件12的形状，还用作将磨料10附接到另一个工具等等的基体材料。另一个基体材料可附接到基体层13与结构化表面相反侧的表面。

本体层决定了三维元件的形状。考虑到待抛光物体的材料特性和硬度等等，本体层可例如由各种硬材料形成，诸如无机材料，诸如烧结陶瓷。例如烧结陶瓷可包括碳化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆、碳化钨等等。从强度、硬度、抗磨损性等等的角度来看，在这些中可有利地使用碳化硅和氮化硅，并且尤其是碳化硅。

本体层可通过按需要混合诸如碳化硅等等的陶瓷颗粒、粘结剂和其它材料，压力喷射到具有结构化表面的相反图案的金属模具中，然后烧结来形成。

表面涂层一般由比主体层硬并且有助于在抛光期间通过接触待抛光物体来对待抛光物体进行抛光的材料形成。可使用的表面涂层的示例包括类金刚石碳(缩写为DLC)和其它金刚石材料，碳化钨(WC)、氮化钛(TiN)、碳化钛(TiC)等等。表面涂层的厚度一般为约0.5μm或更大或约1μm或更大，并且约30μm或更小或约20μm或更小。通过将表面涂层的厚度设置为约1μm或更大，在抛光期间仅表面涂层接触待抛光物体，并且因此待抛光物体可受保护以免接触本体层。另一方面，如果表面涂层和本体层的粘附力是低的，那么表面涂层的厚度优选地制作得相对薄。

含有金刚石材料的膜可有利的用作表面涂层。膜可包括例如类金刚石碳。类金刚石碳为无定形的，并且包括大量的由氢稳定的sp³(例如，碳原子为约40原子％或更多或约50原子％或更多，并且约99原子％或更少或 约98原子％或更少)。金刚石膜可按需要使用诸如甲烷等等的气体碳源或诸如石墨等等的固体碳源和氢气通过常规技术沉积在本体层上，此类技术诸如等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法、热丝化学气相沉积(HWCVD)法、离子束、激光烧蚀、RF等离子、超声、电弧放电、阴极电弧等离子沉积等等。在一些实施方案中，具有高结晶度的膜可以是得以稳定化并产生，并且因此HWCVD方法可有利地用于沉积厚金刚石膜。

图2示出本公开的另一个实施方案的磨料的横截面图。图2中示出的磨料10包括磨料层11，磨料层11包括磨料颗粒16和在背衬材料15上的粘结剂17，并且磨料层11具有设置了多个三维元件12的结构化表面。背衬材料15充当磨料10的基体材料。磨料颗粒16均一地或不均一地分布在整个粘结剂17中。在此实施方案的情况下，当使用磨料10对待抛光物体的表面进行抛光时，根据待抛光物体的硬度，接触待抛光物体的部分被逐渐破坏，从而暴露出未使用的磨料颗粒16。

在此实施方案的情况下，包括磨料颗粒、粘结剂前体和引发剂的可固化组合物被填充到具有结构化表面的相反图案的金属模具中，并且因此可形成包括磨料颗粒和粘结剂的磨料层。

可使用的磨料颗粒的示例包括金刚石、立方氮化硼、氧化铈、熔融氧化铝、热处理氧化铝、由溶胶-凝胶法制备的氧化铝、碳化硅、氧化铬、二氧化硅、氧化锆、氧化铝-氧化锆、氧化铁、石榴石和它们的混合物。磨料颗粒的莫氏硬度优选为8或更高或9或更高。磨料颗粒的类型可基于预期的抛光进行选择，并且金刚石、立方氮化硼、氧化铝和碳化硅可有利地用于粗抛光诸如清理毛刺等等，以及用于倒角诸如弯曲表面形成等等，并且二氧化硅和氧化铝可有利地用于最终抛光。

磨料颗粒的平均颗粒尺寸可基于膜料颗粒的类型、磨料的应用等等在不同的范围内，并且一般为约10nm或更大，约1μm或更大，或约5μm或更大，或约500μm或更小，约200μm或更小，或约80μm或更小。例如，平均颗粒尺寸为约0.5μm或更大并且约20μm或更小，或约10μm或更小的磨料颗粒可有利地用于粗抛光诸如清理毛刺等等，以及用于倒角诸如弯曲形状形成等等，并且平均颗粒尺寸为约10nm或更大并且约1μm或更小、约0.5μm或更小或约0.1μm或更小的磨料颗粒可有利地用于最终抛光。

可使用在诸如玻璃、陶瓷、金属、金属氧化物、有机树脂等等的基体中分散颗粒尺寸为约1μm至约100μm的金刚石颗粒的凝聚金刚石。包括具有大于15μm颗粒尺寸的金刚石颗粒的凝聚金刚石的平均颗粒尺寸一般为约100μm或更大或约250μm或更大，并且约1000μm或更小或约400μm或更小。包括具有15μm或更小颗粒尺寸的金刚石颗粒的凝聚金刚石的平均颗粒尺寸一般为约20μm或更大，约40μm或更大，或约70μm或更大，并且约450μm或更小，约400μm或更小，或约300μm或更小。

通过热或辐射固化的可固化树脂可用作粘结剂前体。可固化树脂一般通过自由基聚合或阳离子聚合来固化。粘结剂前体的示例包括酚醛树脂、甲阶酚醛-酚树脂、氨基塑料树脂、氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、乙烯基树脂、三聚氰胺树脂、异氰尿酸酯丙烯酸酯树脂、脲醛树脂、异氰脲酸酯树脂、氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂和它们的混合物。用于粘结剂前体的术语“丙烯酸酯”包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。

常规的热引发剂或光引发剂可用作引发剂。引发剂的示例包括有机过氧化物、偶氮化合物、醌、二苯甲酮、硝酰基(nitroxo)化合物、卤代丙烯酸、腙、巯基化合物、吡喃鎓化合物、三丙烯酰基咪唑、双咪唑、氯代烷基三嗪、安息香醚、苄基缩酮、噻吨酮、苯乙酮、碘鎓盐、硫鎓盐和它们的衍生物。

相对于100质量份的粘结剂前体，磨料颗粒一般以约150质量份或更多或约200质量份或更多，并且约1000质量份或更少或约700质量份或更少的量包括在可固化组合物中。相对于100质量份的粘结剂前体，引发剂一般以约0.1质量份或更多或约0.5质量份或更多，并且约10质量份或更少或约2质量份或更少的量包括在可固化组合物中。

可固化组合物可还包括任选组分，诸如偶联剂、填料、润湿剂、染料、颜料、增塑剂、填料、剥离剂、抛光助剂等等。

背衬材料可为聚合物膜，诸如聚酯、聚酰亚胺等等；纸材；硫化纤维；模制或浇铸弹性体、经过处理的非织造织物或制造织物；等等。背衬材料可使用粘合剂层粘附到磨料层。

磨料层和背衬材料可使用如热塑性树脂或热固性树脂来一体化形成。热塑性树脂或热固性树脂的示例包括酚醛树脂、氨基塑料树脂、氨基甲酸 酯树脂、环氧树脂、烯属不饱和树脂、异氰尿酸酯丙烯酸酯树脂、脲醛树脂、异氰尿酸酯树脂、氨基甲酸酯丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂和它们的混合物。在这些中可有利地使用聚酰胺树脂、聚酯树脂和聚氨基甲酸酯树脂(包括聚氨基甲酸酯-脲树脂)。

背衬材料的厚度可一般设定为约1mm或更厚或约0.5cm或更大，并且约2cm或更小或约1cm或更小。还可将形状跟踪特性施加到背衬材料，其中背衬材料作为弹性材料。可通过预形成背衬材料将预定的弯曲施加到背衬材料。

磨料的三维元件的抛光功能展示在它的顶部处。在磨料具有包括磨料颗粒和粘结剂的磨料层的情况下，三维元件在抛光期间从顶部部分降级，并且暴露出未使用的磨料颗粒。因此，通过增加三维元件的顶部部分中存在的磨料颗粒的浓度，磨料的切割特性和磨蚀特性可增加，并且因此磨料可得以有利地使用。三维元件的基部，换句话讲，磨料层粘附到基体材料或与基体材料一体化形成的下部通常不需要抛光功能，并且因此可仅由粘结剂形成而不包括磨料颗粒。

磨料层的结构化表面可包括各种形状的三维元件。三维元件形状的示例包括圆柱、椭圆圆柱、棱柱、半球、半椭球、锥体、棱锥、截锥体、截棱锥、四坡屋顶形等等。结构化表面还可包括具有多种形状的多个三维元件的组合。例如，结构化表面可为多个圆柱和多个棱锥的组合。三维元件的基部的横截面形状可与顶部部分的横截面形状不同。例如，基部的横截面可为正方形，而顶部部分的横截面可为圆形。三维元件基部通常具有横截面积大于顶部部分横截面积的基部。三维元件的基部可互相或交替地接触，并且邻近三维元件的基部可彼此以预定的距离分开。

在若干实施方案的情况下，多个三维元件系统性地设置在结构化表面上。在本公开的情况下，关于三维元件的位置所使用的“系统性地”意指具有相同形状或类似形状的三维元件沿平行于磨料表面的水准表面上的一个或多个方向重复地设置在结构化表面上。平行于磨料表面的水准表面上的一个或多个方向可为线性方向、同心方向、螺旋形(螺旋)方向或它们的组合。在多个三维元件系统性地设置在结构化表面上的实施方案的情况下，三维元件之间存在的空间诸如像沟槽可以有利于浆料、磨料粉末等等的流动和排放的图案设置在结构化表面的整个主体上。此类多个三维元件 可例如通过以下形成：通过表面处理、激光处理的多晶金刚石沉积法；或者金刚石轮、切轮的CVD；或者注塑，一种将粘结剂前体填充在具有结构化表面的相反图案的金属三维元件中，然后使用热或辐射固化的方法，等等。

可用于本公开的磨料中的结构化表面使用实施例进行描述，同时参考图3A至3G。图3A为设置了具有三棱锥形的多个三维元件的结构化表面的上表面示意图。在图3A中，符号o表示三维元件12的基部的长度，并且符号p表示三维元件12的顶部部分之间的距离。三棱锥的基部的长度可彼此相同或不同，并且侧面的长度可彼此相同或不同。例如，o可设定为约5μm或更大或约10μm或更大，以及约1000μm或更小或约500μm或更小。p可设定为约5μm或更大或约10μm或更大，以及约1000μm或更小或约500μm或更小。虽然未在图3A中示出，但是三维元件12的高度h可设定为约2μm或更大或约4μm或更小，以及约600μm或更小或约300μm或更小。h的变化优选地为相比于三维元件12的高度的约20％或更小，并且更优选地为约10％或更小。

图3B为设置了具有四棱锥形的多个三维元件的结构化表面的上表面示意图。在图3B中，符号o表示三维元件12的基部的长度，并且符号p表示三维元件12的顶部部分之间的距离。四棱锥的基部的长度可彼此相同或不同，并且侧面的长度可彼此相同或不同。例如，o可设定为约5μm或更大或约10μm或更大，以及约1000μm或更小或约500μm或更小。p可设定为约5μm或更大或约10μm或更大，以及约1000μm或更小或约500μm或更小。虽然未在图3B中示出，但是三维元件12的高度h可设定为约2μm或更高或约4μm或更大，以及约600μm或更小或约300μm或更小。h的变化优选地为相比于三维元件12的高度的约20％或更小，并且更优选地为约10％或更小。

在本公开的其它实施方案的情况下，三维元件可为截三棱锥或截四棱锥。这些实施方案的三维元件的顶表面一般由平行于磨料表面的三角形或四边形水准表面构造。基本上所有顶表面优选地存在于平行于磨料层的水准表面上。

图3C为设置了具有截四棱锥的多个三维元件的结构化表面的上表面示意图。切割顶部之前的四棱锥形示出在左上方。在图3C中，符号o表示 三维元件12的基部的长度，符号u表示三元元件12的基部之间的距离，并且符号y表示顶表面的侧面的长度。截四棱锥的基部的长度可彼此相同或不同，侧面的长度可彼此相同或不同，并且顶表面的侧面的长度可彼此相同或不同。例如，o可设定为约5μm或更大或约10μm或更大，以及约6000μm或更小或约3000μm或更小。u可设定为0μm或更大或约2μm或更大，以及约10,000μm或更小或约5000μm或更小。y可设定为约0.5μm或更大或约1μm或更大，以及约6000μm或更小或约3000μm或更小。虽然未在图3C中示出，但是三维元件12的高度h可设定为约5μm或更大或约10μm或更大，以及约10,000μm或更小或约5000μm或更小。h的变化优选地为相比于三维元件12的高度的约20％或更小，并且更优选地为约10％或更小。

图3D为设置了具有半球形的多个三维元件的结构化表面的上表面示意图。在图3D中，符号r表示三维元件12的半径，并且符号p表示三维元件12的中部之间的距离。例如，r可设定为约5μm或更大或约10μm或更大，以及约1000μm或更小或约500μm或更小。p可设定为约5μm或更大或约10μm或更大，以及约1000μm或更小或约500μm或更小。虽然未在图3D中示出，但是具有半球形的三维元件的高度h通常与半径r相同。h的变化优选地为相比于三维元件12的高度的约20％或更小，并且更优选地为约10％或更小。

图3E为本公开的另一个实施方案的示意性横截面图，并且此类多个三维元件12为横向取向的三棱柱并且具有脊。三维元件12设置在基体材料15上，并且示出为包括磨料颗粒和粘结剂的磨料层上部18和包括粘结剂但不包括磨料颗粒的磨料层下部19的两层结构。脊优选地在平行于磨料层的水准表面上，基本上跨磨料的整个主体。在一些实施方案中，基本上所有脊都存在于相同的平行于磨料层的水准表面上。在图3E中，符号α表示三维元件12的对顶角；符号w表示三维元件12的底部的宽度；符号p表示三维元件12的顶部部分之间的距离；符号u表示三维元件12的长基部之间的距离；符号h表示三维元件12距基体材料15的表面的高度；并且符号s表示磨料层上部18的高度。例如，α可设定为约30度或更大或约45度或更大，以及约150度或更小或约140度或更小。w可设定为约2μm或更大或约4μm或更大，以及约2000μm或更小或约1000μm或更小。p可 设定为约2μm或更大或约4μm或更大，以及约4000μm或更小或约2000μm或更小。u可设定为0μm或更大或约2μm或更大，以及约2000μm或更小或约1000μm或更小。h可设定为约2μm或更大或约4μm或更大，以及约600μm或更小或约300μm或更小。s可设定为三维元件12的高度h的约5％或更大或约10％或更大，以及约95％或更小或约90％或更小。h的变化优选地为相比于三维元件12的高度的约20％或更小，并且更优选地为约10％或更小。

图3E中示出的各个三维元件12可跨磨料的整个表面延伸。在这种情况下，在三维元件12的长基部方向上的两个端部都在邻近磨料的端部部分的位置处，并且此类多个三维元件12以带状形状设置。

在本公开的另一个实施方案中，三维元件具有四坡屋顶形。本公开中的“四坡屋顶”形指出侧表面以两个对应的三角形和两个对应的四边形构造的三维形状，其中邻近的三角形侧表面和四边形侧表面共享区域，并且由对应的两个四边形侧表面所共享的区域为脊。脊优选地在平行于磨料层的水准表面上，基本上跨磨料的整个主体。在一些实施方案中，基本上所有脊都存在于相同的平行于磨料层的水准表面上。两个三角形侧表面和两个四边形侧表面可具有彼此相同的形状或不同的形状。因此，四坡屋顶形的底表面可为矩形、梯形等等，并且四个侧面的长度可为彼此不同的正方形。

图3F为设置了具有四坡屋顶形的多个三维元件的结构化表面的上表面示意图。图3F示出了具有矩形底表面的四坡屋顶形。在图3F中，符号l表示三维元件12的长基部的长度，并且符号x表示邻近三维元件12的短基部之间的距离。例如，l可设定为约5μm或更大或约10μm或更大，以及约10mm或更小或约5mm或更小。x可设定为0μm或更大或约2μm或更大，以及约2000μm或更小或约1000μm或更小。符号w、p和u以及符号h、s、α等等(虽然未在图3F中示出)的定义和示例性数值范围与图3E中所描述的那些相同。

在另一个实施方案的情况下，结构化表面包括具有不同形状的多个三维元件的组合。图3G示出了此类实施方案的实施例。图3G中所示出的结构化表面包括第一三棱锥121、第二四棱锥122、六棱锥123和四坡屋顶124的组合。每个三维元件的基部的长度可设定为约5μm或更大或10μm 或更大，以及约1000μm或更小或约500μm或更小，并且高度可各自设定为约2μm或更大或约4μm或更大，以及约600μm或更小或约300μm或更小。邻近三维元件的基部之间的距离可设定为0μm或更大或约2μm或更大，并且约10,000μm或更小或约5000μm或更小。四坡屋顶124的长度可设定为约0.5μm或更大或约1μm或更大，以及约1000μm或更小或约500μm或更小。

在若干实施方案的情况下，磨料的三维元件的密度，换句话讲，每1cm²的磨料的三维元件数目为约0.5个元件/cm²或更大或1.0个元件/cm²或更大，以及约1×10⁷个元件/cm²或更小或约4×10⁶个元件/cm²或更小。在多个三维元件系统地设置在结构化表面上的实施方案的情况下，每1cm²的磨料的三维元件数目可设定为约0.05个元件/cm²或更大或约0.10个元件/cm²或更大，以及约1×10⁶个元件/cm²或更小或约4×10⁵个元件/cm²或更小。在此实施方案的情况下，在通过将三维元件以高密度布置在结构化表面上实现高抛光效率时，通过使用存在于三维元件之间的具有预定图案的空间，诸如沟槽，以及以组合的方式在结构化表面上进行表面处理可有效地排放浆料、磨料粉末等等。

对于本公开的磨料，在结构化表面的至少一部分上进行氟化物处理或硅处理。不受任何理论的束缚，结构化表面由表面涂层诸如类金刚石碳等等覆盖的磨料以及磨料层包括磨料颗粒和树脂粘结剂的磨料被认为造成结构化表面上的充电或结构化表面的表面能，并且因此，外来物体容易静电地或通过另一种相互作用紧贴到结构化表面，如相比于磨料颗粒通过导电Ni板等等粘附到基体材料上的常规磨料。根据本公开，即使结构化表面含有相对高密度的三维元件，结构化表面的表面能也可通过这些三维元件的表面处理来减少，并且可防止或抑制外来物体对结构化表面的粘附力诸如磨料浆料中的磨料颗粒、有机化合物等等的粘附力或积聚，聚氨基甲酸酯颗粒从聚氨基甲酸酯泡沫垫生成等等。

在本公开中，氟化物处理可有利地通过等离子体处理、化学气相沉积(CVD)法、物理气相沉积(PVD)法或氟气处理进行。

根据本公开的“等离子体处理”是指使用由等离子体活化的原材料气体改变待处理物体的表面的化学组成的处理，并且包括来源于待处理物体的材料的反应产物被包括在等离子体处理的表面上。另一方面，利用化学 气相沉积和物理气相沉积，包括来源于气体、液体或固体原材料的组分的膜通过沉积在待处理物体的表面上来形成。化学气相沉积法包括例如热CVD法、直接等离子体增强CVD法、远程等离子体CVD法、热丝CVD法等等。物理气相沉积法包括溅射、真空沉积、电弧喷涂、等离子体喷涂、气溶胶沉积法等等。

不受任何理论的束缚，认为氟化物处理产生以下现象，诸如氟掺杂在诸如类金刚石碳或磨料颗粒的表面涂层的表面周围、材料的表面由于包括在粘结剂中的聚合物中C-F键的产生是氟封端的、涂层包括含有许多在结构化表面上形成的C-C键的致密化的碳氟化合物等等。

在若干实施方案的情况下，通过等离子体处理或化学气相沉积法的氟化物处理可使用具有可减压腔室的低压等离子体装置或大气压等离子体装置进行。使用等离子体装置的化学气相沉积法一般是指等离子体增强CVD法。如果使用大气压等离子体装置，那么除含氟气体之外，氮气和/或周期表的第18族原子，具体地说，氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气等等用作放电气体。在这些中，可有利地使用氮气、氦气和氩气，并且从成本角度来看氮是尤其有利的。低压等离子体装置一般用于间歇处理。如果需要连续处理长边带等等，从产量角度来看使用大气压等离子体可为有利的。常规方法诸如电晕放电、电介质阻隔放电诸如使用13.56MHz高频电源的单或双RF放电、2.45GHz微波放电、电弧放电等等可用作生成等离子体的方法。在这些生成方法中，可有利地用使用13.56MHz高频电源的单RF放电。

氟碳化合物诸如CF₄、C₄F₈、C₅F₆、C₄F₆、CHF₃、CH₂F₂、CH₃F、C₂F₆、C₃F₈、C₄F₁₀、C₆F₁₄、三氟化氮(NF₃)、SF₆等等可用作等离子体处理或化学气相沉积法中所使用的含氟气体。从安全性、反应性等等的角度来看，可有利地使用C₃F₈、C₆F₁₄和CF₄。含氟气体的流速可设定为约20sccm或更大或约50sccm或更大，以及约1000sccm或更小或约500sccm或更小。供应到装置的气体流中可还包括流速为约50sccm或更大并且约5000sccm或更小的载气，诸如氮气、氦气或氩气。

在一些实施方案中，通过将原材料气体C/F比率设定为约3或更小使有利的膜沉积的可能性为已知的，并且在这种情况下，C/F比率可通过添加非氟基气体诸如乙炔、丙酮等等来调节。在原材料气体的C/F比率为约2 或更大以及约3或更小的实施方案的情况下，可优先发生由于电浆处理的表面改性，或可优先发生由于化学气相沉积的膜沉积，这取决于偏压。通过在此类实施方案中调节偏压，氟化物处理可为等离子体处理或化学气相沉积或它们的组合。偏压的范围基于装置的大小或设计等等变化，但是一般可设定为约100V或更小、约0V或更小至约-1000V或更大或约-100,000V或更大。

等离子体生成所需的施加功率可基于待处理的磨料的尺寸确定，并且放电空间中的功率密度一般可选择为约0.00003W/cm²或更大或约0.0002W/cm²或更大，以及约10W/cm²或更小或约1W/cm²或更小。例如，如果待氟化物处理的磨料的尺寸为10cm(长度)×10cm(宽度)或更小，那么施加的功率可设定为约200W或更大或约500W或更大，以及约4kW或更小或约2.5kW或更小。

等离子体处理或化学气相沉积法的温度优选地为不累及待处理的磨料的特征和性能等等的温度，并且待处理的磨料的表面温度可设定为约-15℃或更大、约0℃或更大或约15℃或更大，以及约400℃或更小、约200℃或更小或约100℃或更小。磨料的表面温度可通过热电偶、辐射温度计等等接触磨料的装置进行测量。

当使用低压等离子体装置进行等离子体处理或化学气相沉积法时，处理压力可设定为约10毫托或更大或约20毫托或更大，以及约1500毫托或更小或约1000毫托或更小。

等离子体处理或化学气相沉积法的处理时间可设定为约2秒或更多、约5秒或更多或约10秒或更多，以及约300秒或更短、约180秒或更短或约120秒或更短。

在另一个实施方案的情况下，远程等离子体装置可用作通过等离子体处理或化学气相沉积法的氟化物处理。使用远程等离子体装置的化学气相沉积法一般是指远程等离子体增强CVD法。在远程等离子体装置的情况下，等离子体生成于与处理腔室不同的等离子体激发腔室中，激发活化的物质通过将原材料气体引入等离子体激发腔室中生成，生成的激发活化物质与载气诸如氮气、氦气、氖气、氩气等等一起流动到处理腔室中，并且因此磨料的结构化表面的氟化物处理得以进行。

具有减压处理腔室的低压远程等离子体装置或大气压远程等离子体装置可用作远程等离子体装置。可使用放电气体并且有利的放电气体如上文针对低压等离子体装置和大气压等离子体装置所述。高频(13.56MHz)RF放电、2.45GHz微波放电、2.45GHz微波放电/电子回旋共振(ECR)等等一般用作等离子体生成方法，并且有利地使用2.45GHz微波放电和2.45GHz微波放电/电子回旋共振(ECR)，因为可在远程等离子体重实现期望的高等离子体密度。

氟碳化合物诸如CF₄、C₄F₈、C₅F₆、C₄F₆、CHF₃、CH₂F₂、CH₃F、C₂F₆、C₃F₈、C₄F₁₀、C₆F₁₄等等、三氟化氮(NF₃)、SF₆等等可用作使用远程等离子体装置的等离子体处理或化学气相沉积法中所使用的含氟气体。激发活化的物质的寿命较长，并且安全性高，并且因此可有利地使用NF₃和SF₆。含氟气体的流速可设定为约20sccm或更大或约50sccm或更大，以及约1000sccm或更小或约500sccm或更小。载气的流速可设定为约100sccm或更大或约200sccm或更大，以及约5000sccm或更小或约200sccm或更小。

在一些实施方案中，通过将原材料气体C/F比率设定为约3或更小使有利的膜沉积的可能性为已知的，并且在这种情况下，C/F比率可通过添加非氟基气体诸如乙炔、丙酮等等来调节。在原材料气体的C/F比率为约2或更大并且约3或更小的实施方案的情况下，可优先发生由于电浆处理的表面改性，或可优先发生由于化学气相沉积的膜沉积，这取决于偏压。通过在此类实施方案中调节偏压，氟化物处理可为等离子体处理或化学气相沉积或它们的组合。偏压的范围基于装置的大小或设计等等变化，但是一般可设定为约100V或更小、约0V或更小至约-1000V或更大或约-100,000V或更大。

等离子体生成中所需的施加功率可设定为例如约1W或更大或约10W或更大，以及约300kW或更小或约30kW或更小。

在远程等离子体装置的情况下，可进行氟化物处理同时保持待处理的磨料处于低温。例如，待处理的磨料的表面温度可设定为约-15℃或更大、约0℃或更大或约15℃或更大，并且约200℃或更小、约100℃或更小或约50℃或更小。磨料的表面温度可通过热电偶、辐射温度计等等接触磨料的装置进行测量。

当使用低压远程等离子体装置进行等离子体处理或化学气相沉积法时，处理压力可设定为约1毫托或更大或约10毫托或更大，以及约1500毫托或更小或约1000毫托或更小。

等离子体处理或化学气相沉积法的处理时间可设定为约2秒或更多、约5秒或更多或约10秒或更多，以及约300秒或更少、约180秒或更少或约120秒或更少。

在另一个实施方案中，溅射可用作通过物理气相沉积法的氟化物处理。溅射可使用物理溅射装置进行，诸如离子溅射装置、DC磁控溅射装置、RF磁控溅射装置等等。

含氟聚合物诸如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)等等可用作氟化物处理的溅射靶。反应性溅射可通过在处理腔室中提供氟碳化合物诸如CF₄、C₄F₈、C₅F₆、C₄F₆、CHF₃、CH₂F₂、CH₃F、C₂F₆、C₃F₈、C₄F₁₀、C₆F₁₄等等、氟化氮(NF₃)、SF₆等等来进行。

溅射温度可设定为约-193℃或更大或约25℃或更大，以及约600℃或更小或约1300℃或更小。

溅射的处理压力可设定为约1×10^-5托或更大或约1×10^-3托或更大，以及约10毫托或更小或约100毫托或更小。

溅射的处理时间可设定为约1秒或更多、约5秒或更多或约10秒或更多，以及约30秒或更少、约60秒或更少或约180秒或更少。

在另一个实施方案的情况下，真空沉积可用作通过物理气相沉积的氟化物处理。气相沉积可使用物理沉积装置进行，诸如电阻加热沉积装置、电子束沉积装置、离子电镀装置等等。

聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和其它含氟聚合物、氟化钙(CaF₂)和其它含氟有机化合物等等可用作沉积源。

沉积温度可设定为约-193℃或更大或约25℃或更大，以及约600℃或更小或约1000℃或更小。

沉积的处理压力可设定为约1×10^-6托或更大或约1×10^-5托或更大，以及约1×10^-3托或更小或约1×10^-2托或更小。

沉积的处理时间可设定为约5秒或更多、约10秒或更多或约30秒或更多，以及约120秒或更少、约600秒或更少或约1200秒或更少。

在另一个实施方案的情况下，氟气(F₂)处理用作氟化物处理。氟气可用惰性气体诸如氮气、氦气、氩气、二氧化碳等等稀释，并且还可在不稀释的情况下使用。氟气处理一般在大气压下进行。

当氟气与磨料的结构化表面接触时，温度可设定为室温或更大、约50℃或更大或约100℃或更大，以及约250℃或更小、约220℃或更小或约200℃或更小。

氟气处理的处理时间可设定为约1分钟或更多或约1小时或更多，以及约1周或更少或约50小时或更少。

在本公开的情况下，硅处理可有利地通过等离子体处理、化学气相沉积法、物理气相沉积法或原子层沉积法进行。不受任何理论的束缚，认为硅处理产生以下现象，其中结构化表面通过在粘结剂中包括的聚合物中或在磨料颗粒或表面涂层诸如类金刚石碳等等的表面上形成Si-O-Si键、Si-C-Si键、Si-O-C键等等来改善；其中包括具有通过Si-O-Si键、Si-C-Si键、Si-O-C键等等形成的相对致密的网状结构的氧碳化硅或氧化硅的涂层形成在结构化表面上；等等。

通过等离子体处理或化学气相沉积法的硅处理可使用与先前针对氟化物处理所述相同的那些低压等离子体装置、大气压等离子体装置、低压远程等离子体装置、大气压远程等离子体装置等等。放电气体和等离子体生成方法与针对氟化物处理所述的那些相同。

硅烷(SiH₄)、四甲基硅烷(TMS)、六甲基二硅氧烷(HMDSO)、六甲基二硅氮烷(HMDS)、四乙氧基硅烷(TEOS)等等可用作等离子体处理或化学气相沉积法中所用的含氟气体。在这些中，可有利地使用甲硅烷或四甲基硅烷，因为反应性高并且扩散系数大。如果使用大气压等离子体装置，那么使用具有低沸点并且不易燃的四甲基硅烷。含硅气体的流速可设定为约20sccm或更大或约50sccm或更大，以及约1000sccm或更小或约500sccm或更小。供应到装置的气体流中可还包括流速为约50sccm或更大以及约5000sccm或更小的载气，诸如氮气、氦气或氩气。

如果含硅气体中不包括氧原子，那么将氧气添加到供应到等离子体装置的气体流中。氧气可通过与含硅气体分开的管线供应到等离子装置的腔室中，或可呈与含硅气体的混合气体形式通过设置在腔室中的喷头供应。氧气的流速可设定为约5sccm或更大或约10sccm或更大，以及约500sccm 或更小或约300sccm或更小。在含硅气体的流速设定为1的情况下，氧气和含硅气体的流速比率可设定为约0.1:1或更大、约0.2:1或更大或约0.3:1或更大，以及约5:1或更小、约4:1或更小或约3:1或更小。在停止含硅气体的供应之后，后处理可通过以例如约5sccm或更大或约10sccm或更大或约10sccm或更大，以及约500sccm或更小或约300sccm或更小的流速仅供应氧来进行。

等离子体生成所需的施加功率可基于待处理的磨料的尺寸确定，并且放电空间中的功率密度一般可选择为约0.00003W/cm²或更大或约0.0002W/cm²或更大，以及约10W/cm²或更小或约1W/cm²或更小。例如，如果待硅处理的磨料的尺寸为10cm(长度)×10cm(宽度)或更小，那么施加功率可设定为约1W或更大或约10W或更大，以及约300kW或更小或约30kW或更小。

等离子体处理或化学气相沉积法的温度优选地为不累及待处理的磨料的特征和性能等等的温度，并且待处理的磨料的表面温度可设定为约-15℃或更大、约0℃或更大或约15℃或更大，以及约400℃或更小、约200℃或更小或约100℃或更小。磨料的表面温度可通过热电偶、辐射温度计等等接触磨料的装置进行测量。

当使用低压等离子体装置进行等离子体处理或化学气相沉积法时，处理压力可设定为约10毫托或更大或约20毫托或更大，以及约1500毫托或更小或约1000毫托或更小。

等离子体处理或化学气相沉积法的处理时间可设定为约2秒或更多、约5秒或更多或约10秒或更多，以及约300秒或更少、约180秒或更少或约120秒或更少。

在另一个实施方案中，溅射或真空沉积可用作通过物理气相沉积的硅处理。使用物理气相沉积法的硅处理可使用以下进行，标准溅射设备诸如与针对氟化物处理所述的设备相同的离子溅射设备、DC磁控溅射设备、RF磁控溅射设备等等；或标准气相沉积设备诸如耐加热气相沉积设备、电子束气相沉积设备、离子电镀设备等等。

硅处理的溅射靶可为二氧化硅(SiO₂)。当使用硅(Si)作为溅射靶时，反应性溅射可通过将氧气供应到处理腔室中来进行。

溅射温度可设定为约-193℃或更大或约25℃或更大，以及约600℃或更小或约1300℃或更小。

溅射的处理压力可设定为约1×10^-5托或更大或约1×10^-3托或更大，以及约10毫托或更小或约100毫托或更小。

溅射的处理时间可设定为约1秒或更多、约5秒或更多或约10秒或更多，以及约30秒或更少、约60秒或更少或约180秒或更少。

二氧化硅(SiO₂)可用作真空气相沉积的气相沉积源。电子束气相沉积可有利地与二氧化硅气相沉积一起使用。硅处理可通过以下进行，使用一氧化硅(SiO)作为气相沉积源进行气相沉积，然后在氧化气氛中进行退火氧化，并且在将氧等离子体引入到气相沉积腔室中同时气相沉积一氧化硅。

沉积温度可设定为约-193℃或更大或约25℃或更大，以及约600℃或更小或约1000℃或更小。

沉积的处理压力可设定为约1×10^-6托或更大或约1×10^-5托或更大，以及约1×10^-3托或更小或约1×10^-2托或更小。

沉积的处理时间可设定为约5秒或更多、约10秒或更多或约30秒或更多，以及约120秒或更少、约600秒或更少或约1200秒或更少。

在另一个实施方案中，原子层沉积法(ALD)可用作硅处理。原子层沉积法包括交替地将至少两种类型的前体气体提供到反应腔室中，每次在结构化表面上沉积单层的这些前体气体，并且使这些前体气体在结构化表面上反应。

可使用的前体气体A的示例包括四乙氧基硅烷、双(叔丁氧基)(异丙氧基)硅烷醇、双(异丙氧基)(叔丁氧基)硅烷醇、双(叔戊氧基)(异丙氧基)硅烷醇、双(异丙氧基)(叔戊氧基)硅烷醇、双(叔戊氧基)(叔丁氧基)硅烷醇、双(叔丁氧基)(叔戊氧基)硅烷醇、三(叔戊氧基)硅烷醇等等。前体气体B的示例包括水(H₂O)、氧气(O₂)、臭氧(O₃)等等。

前体气体A的流速可设定为约0.1sccm或更大或约1sccm或更大，以及约100sccm或更小或约1000sccm或更小。将前体气体A引入到反应腔室的时间可为约0.01秒或更长或约0.1秒或更长，以及约10秒或更短或约100秒或更短。

前体气体B的流速可设定为约0.1sccm或更大或约1sccm或更大，以及约100sccm或更小或约1000sccm或更小。将前体气体B引入到反应腔室 的时间可为约0.01秒或更长或约0.1秒或更长，以及约10秒或更短或约100秒或更短。

未处理的前体气体和/或反应副产物可通过在引入前体气体A和引入前体气体B之间将吹扫气体引入到反应腔室中来吹扫出反应腔室。吹扫气体为不与前体气体反应的惰性气体。可使用的吹扫气体的示例包括氮气、氦气、氖气、氩气和它们的混合物。吹扫气体的流速可为例如约10sccm或更大或约50sccm或更大，以及约500sccm或更小或约1000或更小，并且吹扫气体的引入时间可为约1秒或更少或约10秒或更少，以及约30秒或更少或约60秒或更少。

包括预定厚度的氧碳化硅或氧化硅的膜可通过改变引入前体气体A和B的次数，以及前体气体A和B的流速和引入时间来在结构化表面上形成。在引入前体气体A和/或B之后，前体气体A和B之间的反应可通过使用热、等离子体、脉冲等离子体、螺旋波等离子体、高密度等离子体、电感耦合等离子体、X射线、电子束、光子、远程等离子体等等来促进。

这样表面处理的结构化表面的物理特性可例如通过接触角、硬度等等来评价。

在若干实施方案中，例如在结构化表面是氟化物处理的实施方案中，表面处理的结构化表面的水接触角为约70°或更高或约90°或更高，以及约120°或更低或约150°或更低。水接触角可通过液滴法、膨胀/收缩法、威廉米法(Wilhelmy method)等等测定。

在若干其它实施方案中，例如在结构化表面是硅处理以提供亲水性表面的实施方案中，表面处理的结构化表面的水接触角为约0°或更高或约10°或更高，以及约30°或更低或约45°或更低。水接触角可通过液滴法、膨胀/收缩法、威廉米法(Wilhelmy method)等等测定。

在另一个实施方案中，表面处理的结构化表达硬度当转化为肖氏硬度时为约40或更高或约50或更高，以及约87或更低或约97或更低。表面处理的结构化表面的硬度可例如通过纳米压痕法测定。如果表面处理的结构化表面的硬度当计算为肖氏硬度时为约50或更高，那么相对软的外来物体诸如聚氨基甲酸酯等等的聚合物颗粒对结构化表面的粘附力可得到防止。

沉积在结构化表面或结构化表面被氟化物处理或硅处理的改性状态上的组成可使用x射线光电子光谱(XPS)或使用飞行时间的次级离子质谱(TOF-SIMS)等等定性或定量地评价。XPS光谱可例如使用Kratos Axis Ultra光谱仪获得，Kratos Axis Ultra光谱仪使用对表面90°的电子发射极角的单色Al Kα光子源。TOF-SIMS可用于例如用约1μm的束直径光栅化为400x400微米区域的脉冲25keV Ga+一级离子束。

本公开的另一个实施方案提供了一种包括磨料层的磨料，磨料层具有结构化表面，结构化表面被构造为具有多个布置在上面的三维元件，结构化表面的至少一部分包括：(a)膜，包括选自由致密化的碳氟化合物、氧碳化硅和氧化硅构成的组的材料；(b)氟封端的表面，或(c)它们的组合。

在本公开中，“致密化的碳氟化物”是指由于包括相对大量的季碳原子而包括形成有C-C键的致密三维网状结构的碳氟化合物。致密化的碳氟化合物具有高硬度，以及相比于交联或非交联的标准含氟聚合物优异的抗磨损性和抗外来材料粘附力。

致密化的碳氟化合物可包括除碳和氟之外的其它原子诸如氢、氧、氮等等。在若干实施方案中，基于除氢之外的元素的总量，致密化的碳氟化合物包括约20原子％或更多或约25原子％或更多，以及约65原子％或更少或约60原子％或更少的碳原子。在若干其它实施方案中，基于除氢之外的元素的总量，致密化的碳氟化合物包括约30原子％或更多或约35原子％或更多，以及约75原子％或更少或约70原子％或更少的碳原子。此外，在若干其它实施方案中，基于除氢之外的元素的总量，致密化的碳氟化合物包括约25原子％或更多或约30原子％或更多，以及约80原子％或更少或约70原子％或更少的键合到4个邻近碳原子的季碳原子。致密化的碳氟化合物的碳原子和氟原子的原子百分比可通过例如使用XPS测定，并且季碳原子的原子百分比可例如使用13C-NMR等等测定。

氧碳化硅为包括硅、氧和碳的化合物，但是可包括三维元件其它原子，诸如氢、氮等等。氧碳化硅是硬的并且具有优异的抗磨损性、抗外来材料粘附力等等，并且可通过改变组成而制成亲水性的或疏水性的。在若干实施方案中，基于除氢之外的元素的总量，氧碳化硅含有约10原子％或更多或约15原子％或更多，以及约90原子％或更少或约80原子％或更少的硅原子。在若干其它实施方案中，基于除氢之外的元素的总量，氧碳化 硅含有约5原子％或更多或约10原子％或更多，以及约80原子％或更少或约70原子％或更少的氧原子。此外，在若干其它实施方案中，基于除氢之外的元素的总量，氧碳化硅含有约1原子％或更多或约5原子％或更多，以及约90原子％或更少或约80原子％或更少的碳原子。氧碳化硅中硅原子、氧原子和碳原子的原子百分比可通过使用XPS、TOF-SIOMS等等测定。

氧化硅为包括硅和氧的化合物，但是可包括除碳以外的其它原子，诸如氢、氮等等。氧化硅，尤其是在端部具有Si-O-H键的氧化硅一般为亲水性的，并且可有效地防止疏水性材料粘附到结构化表面。在若干实施方案中，基于除氢之外的元素的总量，氧化硅含有约30原子％或更多或约33原子％或更多，以及约55原子％或更少或约50原子％或更少的硅原子。在若干其它实施方案中，基于除氢之外的元素的总量，氧碳化硅含有约45原子％或更多或约50原子％或更多，以及约70原子％或更少或约67原子％或更少的氧原子。氧化硅中硅原子和氧原子的原子百分比可通过使用XPS、TOF-SIOMS等等测定。

包括致密化的碳氟化合物、氧碳化硅和氧化硅的膜的厚度一般为约0.05nm或更大或约0.5nm或更大，以及约200μm或更小或约150μm或更小。膜厚度可通过使用XPS、TOF-SIOMS等等测定。

氟封端的结构化表面的氟原子密度一般为约1×10¹³cm^-2或更大或约5×10¹³cm^-2或更大，以及约5×10¹⁵cm^-2或更小或约3×10¹⁵cm^-2或更小。结构化表面的氟原子密度可通过使用XPS、TOF-SIOMS等等测定。

本公开的磨料可用于各种应用，诸如各种表面的粗抛光、倒角和细抛光，表面诸如半导体晶片、磁录制媒体、玻璃板、透镜、棱镜、机动车油漆、光纤连接器端部表面等等，以及对于其它抛光工具的修整等等。本公开的磨料还可有利地用于使用磨料浆料的应用。

实施例

下面的实施例中举例说明了本公开的具体实施方案，但本发明不限于此。除非另外指明，否则所有的“份数”和“百分数”都基于质量。

1.CMP修整测试

在实施例1和2以及比较例1和2中，将五个直径11mm并且厚度3mm的碟片形磨料以离直径110mm并且厚度5mm的不锈钢圆盘形基体材料的中心距离43mm以相等的间隔粘附在圆周上，然后用作CMP修整。碟 片形磨料具有碳化硅本体层，其中结构化表面具有周期性布置的基部长度360μm并且高度160微米的正方形锥体(棱锥)，并且正方形锥体的基部互相接触。将金刚石层涂覆在碳化硅本体层上。

将磨料的结构化表面使用间歇式电容耦合的等离子体装置WB 7000(Plasma Therm Industrial Products公司)进行氟化物处理(实施例1)和硅处理(实施例2)。通过向结构化表面施加涂覆溶液使比较例1的结构化表面形成有含氟聚合物涂层膜，涂覆溶液通过用溶剂Novec(注册商标)7100(由3M生产)溶解含氟聚合物3M(注册商标)Novec(注册商标)EGC 1720(由3M生产)制成，使得固体分数为0.1质量％。比较例2是未处理的(对照测试)。实施例1和2的详细处理条件呈现在表1中。

将实施例1和2以及比较例1和2的磨料附接到盘并且固定在标乐(Buehler)(注册商标)EcoMet(注册商标)4000(由标乐生产)中。将水供应到抛光系统取代CMP浆料。使用氨基甲酸酯垫ICE 1000垫(陶氏化学公司(Dow)的产品)进行CMP修整测试1小时，其中向下的力为5kgf(每个磨料1kgf)并且旋转速度为150RPM(盘)/10rpm(氨基甲酸酯垫)，然后将碟片浸没于水浴中5分钟以模拟标准配混处理，将磨料的结构化表面面向下并且自然干燥，然后使用光学显微镜(放大300倍)观察结构化表面以检查外来材料(氨基甲酸酯颗粒)的积聚(图4)。在实施例1和2的情况下，几乎没有氨基甲酸酯颗粒的积聚，并且观察到相比于比较例2显著的改善。比较例1甚至是相比于比较例2具有大的聚氨基甲酸酯颗粒的积聚。

接着，使用水将磨料超声清洁，并且使用光学显微镜(放大1500倍)详细观察实施例1和2的结构化表面。在实施例1的情况下尤其未观察到对表面的损坏，但是在实施例2的情况下存在硅膜的部分剥离。

2.机动车油漆抛光测试

在实施例3至5和比较例3中，以下磨料A至C用作移除机动车油漆的表面上的微观突起的抛光垫。

磨料A：Trizact(注册商标)膜碟片卷466 LA-A5(由3M生产，相当于磨料粒度#3000)

磨料B：Trizact(注册商标)膜碟片卷466 LA-A3(由3M生产，相当于磨料粒度#4000)

磨料C：Trizact(注册商标)金刚石碟片662 XA(由住友3M(Sumitomo 3M)生产)

将磨料A至C的结构化表面使用间歇式电容耦合的等离子体装置WB 7000(Plasma Therm Industrial Products公司)进行氟化物处理(实施例3)和硅处理(实施例4和5)。比较例3是未处理的(对照测试)。实施例3至5的详细处理条件呈现在表1中。

将粘合剂片材施加到表面处理的或未处理的磨料A至C的背部表面，并且将直径为32mm的碟片冲压出。将黑色油漆和透明油漆(立邦涂料公司(Nippon Paint)生产的LX Clear)涂覆到磷酸盐处理的钢板上，将喷漆的板附接到可在一个水平方向上操作磨砂机的装置，并且将磨料A至C中的一个附接到具有3mm轨道运动的3M(注册商标)抛光磨砂机3125(由3M生产)的抛光表面，在以约5000rpm旋转的同时施加1kgf的负荷，并且将喷漆板的表面以1米/分钟的速度来回抛光5次20cm的距离。在抛光之后，目视观察粘附到磨料A至C的表面的磨料粉末的量，并且结果通过总体照片示出于图5A中，并且通过光学显微图(放大300倍)示出于图5B中。粘附到硅处理的磨料A至C的结构化表面的磨料粉末的最少量在实施例4中。

接着，将磨料A至C用水洗涤，并且通过光学显微镜(放大300倍)观察它们的结构化表面(图5C)。实施例3至5全部展示相比于比较例3有利的清洁特性，并且硅处理的实施例4和5展示甚至更有利的清洁特性。对于机动车油漆抛光应用，一般在抛光若干次之后将磨料表面用水洗涤，并且因此具有有利的洗涤特性的磨料对于此应用是极为有利的。

3.玻璃板表面抛光测试

在实施例6和7以及比较例4中，将Trizact(注册商标)金刚石砖垫9μm(由3M生产)用作用于抛光玻璃板表面的抛光垫。

将抛光垫的结构化表面使用间歇式电容耦合的等离子体装置WB 7000(Plasma Therm Industrial Products公司)进行氟化物处理(实施例6)和硅处理(实施例8)。比较例4是未处理的(对照测试)。实施例6和7的详细处理条件呈现在表1中。

将实施例6和7以及比较例4的磨料垫附接到盘并且设定在标乐(Buehler)(注册商标)EcoMet(注册商标)4000(由标乐生产)中。将 LA-20 5％水性溶液(由Neos生产)施加到抛光系统作为抛光溶液。在以下条件下将Aoita玻璃(由旭硝子玻璃株式会社(Asahi Glass)生产)抛光150分钟：负荷为80N，上板旋转速度为60rpm，并且下板旋转速度为450rpm。在抛光期间未进行抛光垫的结构化表面的清洁。

在抛光之后，将抛光垫置于60℃的烘箱中以蒸发抛光溶液。测量干燥之后抛光垫的重量(W₁)。接着，将抛光垫用水洗涤，置于60℃的烘箱中并且干燥。测量干燥之后抛光垫的重量(W₂)。通过下式计算粘附的磨料粉末的量：W₂-W₁，并且实施例6的值为210mg，并且实施例7的值为110mg，但是比较例4的值为250mg。实施例6和7均展示相比于比较例4有利的清洁特性，并且硅处理的实施例7展示甚至更有利的清洁特性。

表1

(附图标号)

10 磨料

11 磨料层

12 三维元件

13 本体层

14 表面涂层

15 背衬

16 磨料颗粒

17 粘结剂

18 磨料层的上部部分

19 磨料层的下部部分

121 第一三角形锥体

122 第二三角形锥体

123 六方锥体

124 四坡屋顶形