CN101039775B - 具有定向颗粒的化学机械抛光垫修整器及其相关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是揭露及叙述具有定向于一姿态以控制CMP抛光垫的效能的超研磨颗粒(130，120，110)的CMP抛光垫修整器(100)，以及其相关的方法。该可控制的CMP抛光垫效能可被选择以最佳化CMP抛光垫修整器的效率以及修整器的磨损率。

Description

具有定向颗粒的化学机械抛光垫修整器及其相关方法
技术领域
本发明主要是关于一种用于修整及调整化学机械抛光垫(chemicalmechanical polishing pad，CMP pad)的装置与方法，因此本发明涉及化学与材料科学领域。
背景技术
化学机械抛光(CMP)已经是一种广泛使用于抛光某种工作件的科技，特别是计算机制造产业为了抛光以陶瓷材料、硅材、玻璃、石英、金属及其混合材料所制成且用于半导体工艺的晶片，已经开始大大地仰赖CMP工艺。这样的抛光工艺通常必须将晶片抵靠着以耐久型有机基材(如聚氨基甲酸酯)所制成的旋转垫，将含有能够破坏晶片基座以及一些研磨颗粒(用于物理腐蚀晶片表面)的化学溶液的化学研磨液加到抛光垫上，该研磨液持续地加在旋转CMP抛光垫上，双重的化学与机械力量施加在晶片上，并以想要的方式抛光该晶片。
欲抛光所要达成的特别重要的品质是将研磨颗粒分布于抛光垫上，该抛光垫的顶部通常藉由如纤维或小孔洞等机械结构来承载颗粒，该机械结构提供足以防止颗粒因抛光垫旋转的离心力而脱离抛光垫的摩擦力，因此，尽量保持抛光垫顶部的韧性、尽量保持纤维竖立或确保有足够开口与孔洞能接受新研磨颗粒，这些都是很重要的。
由于来自工作件、研磨液以及修整盘的研磨碎屑的累积，使得抛光垫顶部的维持成为一个难题，因为这种累积会造成纤维纠结的抛光垫顶部变得光滑(glazing)或硬化(hardening)，因此使该抛光垫不太能够承载该研磨液的研磨颗粒，也因此严重地减少抛光垫整体的抛光效果。再者，很多抛光垫用于承载研磨液的孔洞会变得阻塞，且抛光垫抛光表面的整体表面粗糙度下降而无光泽，因此会藉由各种不同的装置进行梳理(combing)或切削(cutting)抛光垫顶部以试图恢复抛光垫顶部。而修整(dressing)或调整(conditioning)该CMP抛光垫已经是已知的技术，且为此目的，许多形态的装置与方法已被使用，其中一种装置是一个具有多个附着于表面或基座的超硬结晶颗粒(如钻石颗粒)的圆盘。
另一个目前CMP抛光垫修整器的缺点在于该抛光垫调整器以及CMP抛光垫的使用寿命不长。如上所述，当颗粒切割抛光垫过深以及不必要地损耗该抛光垫，该研磨颗粒以及CMP抛光垫会过早被磨损，这样的过早磨损会减低CMP抛光垫修整器有效抛光工作件的能力。当理想地运作时，该研磨颗粒作用于再磨光CMP抛光垫的粗糙表面，也因此制造理想的抛光环境。
CMP抛光垫修整速率可能影响该抛光垫的表面粗糙度，接下来可能影响承载于表面的抛光液的量，且因此影响抛光速率，通常晶片的抛光速率与修整率是成比例的。然而，如果修整速率超过，则抛光垫表面可能会变得过分粗糙，也因此降低该已抛光的晶片的均匀度。因此最佳化该修整速率会改善抛光速率，而不会不利地影响晶片的品质。
有鉴于此，本发明欲获得用于控制修整效能的CMP抛光垫修整器以及方法，以达到在各种应用中得到具有最大的效能及使用寿命的最佳抛光结果。
发明内容
本发明提供控制CMP抛光垫修整器效能的方法以及CMP抛光垫修整器。在这样的方法中，所提供的CMP抛光垫修整器是利用多个超研磨颗粒，各超研磨颗粒是耦合于基座元件，并定位于一姿态，可提供如部分CMP抛光垫修整器制造效能的期望效能特性。在另一方面，本发明的效能特性可最佳化修整速率以及修整器磨蚀速率。再者，本发明又一方面，该效能特性可在修整速率以及修整器磨蚀速率之间取得最佳的平衡。现已发现定位超研磨颗粒于一预先决定的图案或配置可加强且最佳化该修整速率以及修整器的磨蚀速率。更特别的是使用具有预先决定的姿态的超研磨颗粒的方法可以控制该修整器的效能特性。
依照本发明一方面来说，该方法包括提供一基座，接着将多个超研磨颗粒耦合于该基座上，因此该超研磨颗粒会定向于一姿态以提供最佳化的修整器特性。该耦合的超研磨颗粒实质上可被配置呈具有朝向将被修整的抛光垫的尖端部的姿态，再者，该超研磨颗粒可被配置呈具有朝向将被修整的抛光垫的边缘部或工作面部分的姿态。这样不同的定位可改变修整器的效能特性，以得到具有最佳修整速率以及修整器磨蚀速率的修整器。
在另一方面，位于中央的超研磨颗粒具有朝将被修整的抛光垫方向定向的尖端部的姿态，且位于外围的超研磨颗粒是以朝将被修整的抛光垫方向定向的工作面或边缘部的姿态配置在基座或表面上。各种定位位置可在CMP抛光垫上制造各种粗糙表面图案。这样的图案藉由提供粗糙表面而提供修整器效能的变化性，以增加晶片的抛光速率，而此时降低颗粒的磨蚀速率。例如在一方面，修整器速率以及修整器磨蚀速率可藉由将位于中央的颗粒的姿态配置呈尖端状，而将位于外围的颗粒的姿态配置呈工作面，且任何在其之间的颗粒具有朝将被修整的抛光垫方向定向的边缘的姿态。
本发明又一方面，最佳化修整器效能的方法包括提供具有多个位于中央的超研磨颗粒的CMP抛光垫修整器，该位于中央的超研磨颗粒具有比位于外围的超研磨颗粒较低的品质，该较低品质可为许多特征，如较低的内部品质、较低的形状品质等。具有较低形状品质(如不规则形状)的颗粒比具有高形状品质的颗粒较有侵略性地修整CMP抛光垫，然而，较低品质的颗粒具有较低的抛光垫修整速率，因其倾向于切割薄片(chipping)以及碎裂(breaking)，另一方面，该较高形状品质(如八面体或立方八面体)的颗粒较不具有侵略性地修整，且具有较好的耐受性以承受较高的修整速率。该耐受性也可帮助遮蔽内部或中心颗粒以避免过度的磨损，因此，将具较低品质的颗粒放置在抛光垫修整器的中央，而具较高品质的颗粒放在外围，则可平衡修整速率以及修整器的磨蚀速率。
除了上述的使用方法外，本发明也包括该藉由定向超研磨颗粒于事先预定的图案，以最佳化修整器效能的CMP抛光垫修整器的制造方法。一般而言，这样的方法包括提供一基座、为超研磨颗粒选择姿态以提供期望的效能特性、将超研磨颗粒相对于基座定向于一姿态以及将该超研磨颗粒以所选择的姿态结合于基座上。
利用上述方法，CMP抛光垫修整器表现出理想的优点。例如该CMP抛光垫修整器的效能可被控制以最佳化CMP抛光垫修整速率以及修整器磨蚀速率，这样的最佳化效能可在修整器磨蚀速率以及修整速率之间取得平衡，因此，在增长该修整器的使用寿命的同时还可最大化修整器修饰该抛光垫的速率。
本发明的上述特征以及优点将从考量以下实施方式以及附图会变得更加明显。
附图说明
图1是本发明一实施例的CMP抛光垫修整器的侧视图。
图2是本发明一实施例的CMP抛光垫修整器的侧视图。
图3是本发明一实施例的CMP抛光垫修整器的侧视图。
图4是本发明一实施例的CMP抛光垫修整器的侧视图。
具体实施方式
在揭露与叙述本发明的CMP抛光垫修整器以及其伴随的使用与制造方法之前，需要了解本发明并非限制于在此所揭露的特定的方法步骤以及材料，而是可延伸至所属技术领域具通常知识的技术人员能思及的等效方法步骤及材料，而以下说明中所使用专有名词的目的只是在叙述特定实施例，并非意欲对本发明有任何的限制。
值得注意的是在本说明书及其权利要求书所使用的单数型态字眼如“一”和“该”，除非在上下文中清楚明白的指示为单数，不然这些单数型态的先行词也包括复数对象，因此例如一“研磨颗粒”或一“砂砾”包括一个或多个这样的研磨颗粒或砂砾。
定义
以下是在本发明的说明及专利申请范围中所出现的专有名词的定义。
“超研磨颗粒”以及“超研磨砂砾”或相似的字词可相互替换，并且指任何天然或合成的超硬晶体、多晶物质或物质的混合物，其包括但不限制在钻石、多晶钻石(PCD)、立方氮化硼(cBN)以及多晶立方氮化硼(PcBN)。再者，“研磨颗粒”、“砂砾”、“钻石”、“多晶钻石(PCD)”、“立方氮化硼”以及“多晶立方氮化硼(PcBN)”可相互替换。
“超硬”以及“超研磨”可相互替换使用，其是指具有大约或大于400kg/mm2的维氏硬度(Vicker’s hardness)的结晶、多晶材料或这种材料的混合物，这种材料可能包括但不限制在钻石、四方氮化硼(cBN)以及其它在所属技术领域具有通常知识的技术人员可得知的材料。当超研磨材料为非常惰性时会不容易与某种众所周知的活性元素形成化学键，该活性元素(如铬(chromium)以及钛(titanium))可在某种温度下与超研磨材料进行化学反应。
“基座”是指支撑超研磨颗粒或有超研磨颗粒附着的部分CMP修整器，本发明有用的基座可能为各种形状、厚度或材料，其可在某种程度上支撑超研磨颗粒以足够提供有用于达到所欲达成的目的的工具。基座可能是固体材料、可在过程中变成固体的粉末材料或弹性材料。典型基座的例子包括但不限制在金属、金属合金、陶瓷材料以及其混合物，再者该基座可包括黄铜合金材料。
“引导边缘”是指CMP抛光垫修整器的边缘，其基于CMP抛光垫、抛光垫或二者移动方向的前侧边缘。值得注意的是在一些情形中，该引导边缘可考虑不仅包围修整器边缘的具体面积，还包括从实际边缘些微向内延伸的部分修整器。在一方面，该引导边缘可能位于沿着CMP抛光垫修整器的外侧边缘。另一方面，该CMP抛光垫修整器可能配置以具有研磨颗粒的图案，该研磨颗粒提供在CMP抛光垫修整器工作表面的中央或内部的至少一有效引导边缘，换句话说，就是该修整器的中央或内部可被配置以提供与修整器外侧边缘的引导边缘一样的功能性效率。
“尖端部”是指任何晶体会形成的狭窄部分，其包括但不限制在角落、脊部、边缘、方尖区以及任何凸部。
“位于中央的颗粒”、“颗粒位于中央区域”以及类似词句皆是指位于修整器的中心点以及向外朝修整器边缘延伸修整器半径的90％的面积中的任何修整器颗粒。在一方面，该面积可能是朝外延伸至大约半径的20％至90％。在另一方面，该面积可能是朝外延伸至大约半径的50％。又另一方面，该面积可能朝外延伸至修整器半径的33％。
“位于外围的颗粒”、“颗粒位于外围区域”以及类似词句是指位于修整器的引导边缘或外框以及向内朝中央延伸至修整器半径的大约90％的的面积中的任何修整器颗粒。在一方面，该面积可能是朝内延伸至大约半径的20％至90％。在另一方面，该面积可能是朝内延伸至大约半径的50％。又再另一方面，该面积可能朝内延伸至修整器半径的33％(即离中心约66％的半径)。
“工作端”是指颗粒朝向CMP抛光垫的端部，且在进行修整工作时会与抛光垫接触。该颗粒的工作端常常是远离与颗粒附着的基座。
“品质”是指优良的程度或等级。超研磨颗粒的每一个特征或性能(如结晶的完美度、形状等)可被分级以确定颗粒的品质。一些已建立的品质等级存在于钻石面积及其它超研磨物，如美国宝石学院(GemologicalInstitute of America，GIA)钻石分级报告书或GIA等级，这些都是于所属领域具有通常知识的人员所能了解的。
“无晶黄铜”是指包含非结晶结构的均匀态黄铜组成。这样的合金实质上不包含共熔相(当加热时不一致地熔化)，虽然准确的合金组成难以确认，但这里所用的均匀态黄铜合金实质上在一狭窄的温度范围中存在有一致的熔化行为。
“合金”是指一金属与一第二金属的固体或液体混合物，该第二金属可不为金属，其可为碳、金属或可加强该金属的性质的合金。
“金属黄铜焊接的合金”、“黄铜焊接合金”、“黄铜合金”、“黄铜材”以及“黄铜”可相互替换，其是指金属合金能够以化学键结于超研磨颗粒以及基质支撑材料或基座，以便实质上连接二者。揭露于此的特别的黄铜合金成分与组成并不限制在随即要提及的特别的实施例中，而是可以应用在本发明的任何实施例中。
“黄铜焊接(brazing)”过程意指在超研磨颗粒的原子以及黄铜材料之间的某些化学键。再者，该“化学键”是指共价键，如碳化物、氮化物或硼化物键，而非机械的或微弱的原子间吸引力，因此，当“黄铜焊接”用于连接超研磨颗粒时，真实的化学键就会形成。然而，当“黄铜焊接”被用于连接金属与金属，该词汇即为一更传统的意义-冶金的连接。因此超研磨部分以黄铜焊接于器具本体并不需要碳化物、氮化物或硼化物形成物的出现。
关于黄铜焊接过程，“直接地(directly)”意指确定超研磨颗粒与参与的材料之间化学键的形成，二者之间是利用单一黄铜焊接金属或合金作为连接媒介。
“陶材”是指一硬的、通常为晶体且实质上具有抗热性与抗腐蚀性的材料，其是由非金属材料(有时为金属材料)烧制而成。许多氧化物、氮化物与碳化物材料被视为陶材已是所属领域具有通常知识的技术人员所了解的，包括但不限制在氧化铝、氧化硅、氮化硼、氮化硅以及碳化硅、氮化钨等。
“金属材”是指任何形态的金属、金属合金或其混合物，特别是包括但不限制于钢、铁及不锈钢。
“格网(grid)”是指形成多数个正方形的线条的图案。
这里是有关距离与尺寸，而所谓的“均匀(uniform)”是指尺寸差距总额小于约75微米。
“姿态(attitude)”是指有超研磨颗粒的位置或排列，在进行操作时，该超研磨颗粒是有关于附着在基座或应用于CMP抛光垫的明确面积，例如，一超研磨颗粒具有提供朝向CMP抛光垫的颗粒特定部分的姿态。
“工作端”是指颗粒朝向CMP抛光垫的端部，且在进行修整工作时会与抛光垫接触。该颗粒的工作端常常是远离与颗粒附着的基座。
多个物品、结构元件、组成元素或/和材料基于方便可能出现在一般的常见列举中，然而这些列举可解释为列举中的单一构件单独或个别地被定义，因此，这样列举中的单一构件不能视为任何单独基于在一般族群中无相反表示的解释的相同列举中实际上相等的其它构件。
浓度、数量以及其它数值上的资料可能是以范围的形式来加以呈现或表示，而需要了解的是这种范围形式的使用仅基于方便性以及简洁，因此在解释时，应具有相当的弹性，不仅包括在范围中明确显示出来以作为限制的数值，同时也可包含所有个别的数值以及在数值范围中的次范围，如同每一个数值以及次范围被明确地引述出来一般。例如一个数值范围“约一微米到约五微米”应该解释成不仅仅包括明确引述出来的大约一微米到大约五微米，同时还包括在此指定范围内的每一个数值以及次范围，因此，包含在此一数值范围中的每一个数值，例如2、3及4，或例如1-3、2-4以及3-5等的次范围等。
相同的原则可运用于仅描述一个数值的状况，再者，如此的阐明无论是在描述一个范围或特征的范畴皆可适用。
本发明
本发明提供最佳化使用超研磨颗粒的CMP抛光垫修整器的修整效能的装置与方法。藉由将这样的颗粒定向至某种姿态而发现修整率以及修整器的磨损可被控制。一方面，效能可藉由配置而最佳化，以改善于修整器的超研磨颗粒的寿命以及CMP抛光垫的使用寿命，且同时保有足够的CMP抛光垫的修整率。
请参看图1所示，其表示本发明一实施例的CMP抛光垫修整器。该CMP抛光垫修整器100包括一实质上平坦的基座101，其具有多个耦合于此的超研磨颗粒110、120及130，每一个超研磨颗粒定向于特别的姿态以提供一想要的工作部，例如修整操作时接触于CMP抛光垫的尖端、边缘或工作面。
修整器磨蚀速率的最佳化以及CMP抛光垫的修整速率是依赖包括超研磨颗粒的定向等许多因素。各种形态的超研磨颗粒可能用于本发明各种不同方面，例如这样的材料包括但不限制于钻石、多晶钻石(PCD)、立方氮化硼(cBN)以及多晶立方氮化硼(PcBN)，在一些方面，该超研磨颗粒可能包括钻石，一方面该钻石超研磨颗粒可能展示立方及八面体面的组合。再者，该超研磨颗粒可能具有事先决定的形状，例如该超研磨颗粒可为自形形状(euhedral shape)，也可为八面体或立方八面体的形状。虽然实际上超研磨颗粒的任何尺寸可被视为本发明的范畴，但一方面而言，该颗粒的尺寸范围可从约100至350微米。另外，该超研磨颗粒可定向至许多相对于抛光垫的方向，但这里有三个主要方向或姿态能影响颗粒切割或修饰的行为，其是接触于被修整的CMP抛光垫的超研磨颗粒的尖端、边缘或工作面。
关于CMP抛光垫被修整以在抛光垫表面制造不同的粗糙表面，其是将超研磨颗粒定向至特定姿态，因此改变CMP抛光垫的效能。不同的粗糙表面以不同的方式保存研磨液，因此将硅晶片的抛光依照粗糙表面的深度、宽度以及密度等而各有不同。该CMP抛光垫修整器的超研磨颗粒可依照CMP抛光垫所想要的抛光特征而被定向，例如若该超研磨颗粒显著地具有朝CMP抛光垫定向的尖端，则该抛光垫将呈现窄且深的粗糙表面，其窄又深的粗糙表面的优点在于该抛光垫较能保存研磨液，因此晶片的研磨速率增加。然而，已增加的研磨速率可能也会提高超研磨颗粒的磨损率，就磨损率本身而论，依照该超研磨颗粒的姿态可能颇为不同，因此，当设计具有想要的性能特征的装置时，每一个超研磨颗粒的定向会被考虑，一般而言，超研磨颗粒提供较高修整速率(如较深入抛光垫的穿透深度)的姿态也会以高速率磨损颗粒。
相反地，若超研磨颗粒将一工作面定于朝抛光垫的方向，所得到的粗糙表面是以低速率抛光，该超研磨颗粒的工作面通常较为耐久，但通常在抛光垫上不会切割有深且窄的粗糙表面，而是浅且宽的粗糙表面。因此该颗粒的工作面部将可用比颗粒的尖端部低的速率修整CMP抛光垫，但超研磨颗粒将会用降低许多的速率去磨蚀。
该超研磨颗粒在那些工作面和尖端部之间的边缘部具有修整及磨蚀特性，边缘部用于修整CMP抛光垫，则粗糙表面并非如那些以尖端修整的粗糙表面一样深或窄，但可提供具有理想中间特性的粗糙表面。再者，该颗粒的边缘部并不会如尖端部一样以高速率磨蚀，因此，使用全部或部分具有暴露的边缘部的超研磨颗粒的CMP抛光垫修整器提供许多优点。
再请参看图1所示，其显示多个超研磨颗粒具有各种相对于基座101的不同姿态，这种姿态可能包括朝将被修整的抛光垫定向的尖端(如具有位于中央的颗粒110)、朝将被修整的抛光垫定向的边缘(如具有颗粒120)或朝将被修整的抛光垫定向的工作面(如具有位于外围的颗粒130)。本发明这样的实施例提供修整速率以及修整器磨蚀的两项优点：这样的排列提供位于中央的颗粒具有侵略性修整的特性，而位于外围的颗粒更具有耐受性且遮蔽内部及中央颗粒以避免其过度的磨蚀。
在本发明另一方面，图2显示CMP抛光垫修整器200具有多个沿着基座101配置的超研磨颗粒，位于中央的超研磨颗粒110是配置呈一具有朝将被修整的抛光垫定向的尖端的姿态，且剩余的(remaining)超研磨颗粒130是配置呈一具有朝将被修整的抛光垫定向的工作面的姿态。
请参看图3所示，其为本发明的另一实施例，在本实施例中，所显示的CMP抛光垫修整器300具有多个沿着基座101配置的超研磨颗粒，位于中央的超研磨颗粒110是配置呈一具有朝将被修整的抛光垫定向的尖端的姿态，且剩余的超研磨颗粒120是配置呈具有朝将被修整的抛光垫定向的边缘的姿态。
本发明又一方面是描述于图4中，其表示一CMP抛光垫修整器400具有沿着基座101设置的多个超研磨颗粒，位于中央的超研磨颗粒120是以具有边缘部的姿态朝向将被修整的CMP抛光垫的方向，且位于外围的超研磨颗粒130是以具工作面的姿态朝向将被修整的CMP抛光垫的方向。在其它方面，全部的超研磨颗粒实质上能以具有尖端的姿态朝向CMP抛光垫(图中未示)，或全部的超研磨颗粒实质上以具有边缘的姿态朝向CMP抛光垫(图中未示)。各种情形皆可被考虑，其中全部的超研磨颗粒实质上以具有工作面的姿态朝向CMP抛光垫(图中未示)。
在一个替代的实施例中(未以图表示)，本发明揭露一个最佳化CMP抛光垫修整效能的方法，其是藉由使用不同品质的超研磨颗粒，该品质是指包括外部超研磨颗粒的形状以及内部超研磨颗粒的裂隙或缺陷。不规则形状(自形形状)的颗粒常常包含尖锐部或尖端，其能够进行侵略性地修整。这些尖锐部在抛光垫上切割深的粗糙表面以倾向于增加抛光速率。然而，由于不规则颗粒可具有较低的内部品质，因此这些颗粒倾向于切割薄片(chipping)，所以会造成晶片的刮裂(scratching)。相反地，超研磨颗粒呈现八面体或立方八面体的形状，以提供一较高的形状品质和/或更高的耐受性品质，该较高品质的颗粒相较于其它不规则形状的颗粒则是缺乏尖锐部，因此较不倾向于刮裂、破碎以及持续性刮裂该晶片。
本发明另外提供一方法，其是使用具有不同品质的超研磨颗粒。例如，本发明揭露一CMP抛光垫修整器，其具有多个耦合于基座的超研磨颗粒，位于中央的超研磨颗粒具有低于位在外围的超研磨颗粒的品质。换句话说，位于外围的超研磨颗粒具有较高的品质。较低品质包括较低的内部品质、较低的形状品质等。较低的内部品质可包括许多在超研磨颗粒中的裂隙和/或内容物，较低的形状品质可包括具有不规则形状的超研磨颗粒，而较高的形状品质则包括具有八面体或立方八面体形状的超研磨颗粒。本发明表现超研磨颗粒的排列，其中具有较高品质的超研磨颗粒是位于接近修整器外围，其可帮助保护及遮蔽位于中央具有较低品质的颗粒以避免切割薄片(chipping)和破裂(breaking)。本发明配置可控制CMP抛光垫修整器的效能，以最佳化修整器的磨蚀及修整速率。
本发明另外包含制造在此所述的CMP抛光垫修整器的方法。一方面，这样的方法可包括提供一基座、选择超研磨颗粒的姿态以提供一期望的效能特性、将该超研磨颗粒在基座上定向于选择的姿态以及将超研磨颗粒以所选择的姿态结合在基座上。该基座在本发明各种情形下可为金属的、陶瓷的、粉末状的、金属粉末状的或一弹性材料。在一实施例中，该基座可为不锈钢。
为了将超研磨颗粒以一事先决定好的配置固定于基座上，颗粒的设置与方法以及材料可参考美国第6,039,641号专利中所提到的格网。美国第6,286,498号专利案、美国第6,368,198号专利案以及本案申请人在2002年3月27日申请且还在审理当中的美国第10/109,531号申请案，以上每一个皆可并入本发明作参考。
最后，该超研磨颗粒可耦合于以金属粉末制成的基座上，金属粉末可选自于许多已知能制成基座的材料。再者，这样的金属粉末可能包括能帮助超研磨颗粒黄铜焊接的黄铜合金。在形成基座的前置步骤中，该超研磨颗粒可在固化(solidification)或强化(consolidation)前先设置在金属粉末中，在黄铜化或强化步骤中，该超研磨颗粒能化学键结于基座上，以提供一耐用的CMP抛光垫修整器，其在颗粒切割薄片以及移除时具有较少的缺点。除了先前提及的黄铜焊接步骤以外，该颗粒可藉由电镀的方法固定于基座上。
在本发明各种不同的方面，将超研磨颗粒以磁场或真空状态定向于特别的姿态，藉由磁力方法将超研磨颗粒设置与定向揭露于美国第4,916,869号专利案以及美国第5,203,881号专利案中，其可被合并参考。合适的真空方法范例可发现于美国第4,680,199号专利案，其可被合并参考。实质上来说，在真空中具有能藉由真空方法取得超研磨颗粒以及将超研磨颗粒设置在基座的垫块，该真空垫块中具有真空垫块管路，其设有将超研磨颗粒以机械配对方法定位至所选择的姿态的开口，一旦超研磨颗粒合适地被定位，则该真空就会将超研磨颗粒设置于基座上，且颗粒将不受妨碍且不改变姿态地被固定于基座上，结果具有定位颗粒的CMP抛光垫研磨器是以想要的状态配置成最佳修整器效能。
许多改变及不同的排列也可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下被具有本领域通常知识的技术人员所设想出来，而申请范围也涵盖上述的改变和排列，因此，尽管本发明被特定及详述地描述呈上述最实用和最佳实施例，具有本领域通常知识的技术人员可在不偏离本发明的原则和观点的情况下做许多如尺寸、材料、形状、样式、功能、运作状态、组合和使用等变动。

Claims (39)

1.一种控制CMP抛光垫修整器效能的方法，其中该修整器是使用多个超研磨颗粒，该方法包括：
将该超研磨颗粒定向于一姿态以提供一期望的效能特性，其中位于所述修整器中央位置的超研磨颗粒是设置呈具有定向于将被修整的抛光垫的尖端的姿态，而剩余的超研磨颗粒是设置呈朝向将被修整的抛光垫定位的工作面或边缘的姿态，
其中，位于修整器中央位置的超研磨颗粒具有比位于修整器外围的超研磨颗粒较低的形狀品质，较低的形狀品质为不规则形状，该位于外围的超研磨颗粒是八面体形状，不规则形状的颗粒比具八面体形状的颗粒提供较有侵略性的修整行为。
2.如权利要求1所述的方法，其中位于外围的超研磨颗粒是立方八面体形状。
3.如权利要求1所述的方法，其中该超研磨颗粒选自于钻石以及立方氮化硼的其中一种。
4.如权利要求1所述的方法，其中该超研磨颗粒选自于多晶钻石以及多晶立方氮化硼的其中一种。
5.如权利要求3所述的方法，其中该超研磨颗粒包括钻石。
6.如权利要求1所述的方法，其中该超研磨颗粒是以事先决定的图案排列。
7.如权利要求6所述的方法，其中该事先决定的图案为格网。
8.如权利要求1所述的方法，其中该超研磨颗粒是附着于一基座，该基座选自于金属材料、弹性材料、陶瓷材料及其混合物的其中一种。
9.如权利要求8所述的方法，其中该超研磨颗粒是化学键结于该基座上。
10.如权利要求8所述的方法，其中该超研磨颗粒是电镀于该基座上。
11.一种控制CMP抛光垫修整器效能的方法，其中该修整器是使用多个超研磨颗粒，该方法包括：
将该超研磨颗粒定向于一姿态以提供一期望的效能特性，其中位于修整器中央位置的超研磨颗粒是设置呈具有定向于将被修整的抛光垫的尖端的姿态，而位于修整器外围位置的超研磨颗粒是设置呈具有定向于将被修整的抛光垫的工作面的姿态，任何位于其之间的颗粒是设置呈朝向将被修整的抛光垫定位的边缘的姿态；
其中，位于修整器中央位置的超研磨颗粒具有比位于修整器外围的超研磨颗粒较低的形狀品质，较低的形狀品质为不规则形状，该位于外围的超研磨颗粒是八面体形状，不规则形状的颗粒比具八面体形状的颗粒提供较有侵略性的修整行为。
12.如权利要求11所述的方法，其中位于外围的超研磨颗粒是立方八面体形状。
13.如权利要求1所述的方法，其中该超研磨颗粒具有从100至350微米的尺寸。
14.一种控制CMP抛光垫修整器效能的方法，其中该修整器是使用多个超研磨颗粒，该方法包括：
将该超研磨颗粒定向于一姿态以提供一期望的效能特性，其中该超研磨颗粒全部皆配置呈具朝向将被修整的抛光垫定向的尖端部的姿态；
其中，位于修整器中央位置的超研磨颗粒具有比位于修整器外围的超研磨颗粒较低的形狀品质，较低的形狀品质为不规则形状，该位于外围的超研磨颗粒是八面体形状，不规则形状的颗粒比具八面体形状的颗粒提供较有侵略性的修整行为。
15.如权利要求14所述的方法，其中位于外围的超研磨颗粒是立方八面体形状。
16.一种控制CMP抛光垫修整器效能的方法，其中该修整器是使用多个超研磨颗粒，该方法包括：
将该超研磨颗粒定向于一姿态以提供一期望的效能特性，其中该超研磨颗粒全部皆配置呈具朝向将被修整的抛光垫定向的边缘部的姿态；
其中，位于修整器中央位置的超研磨颗粒具有比位于修整器外围的超研磨颗粒较低的形狀品质，较低的形狀品质为不规则形状，该位于外围的超研磨颗粒是八面体形状，不规则形状的颗粒比具八面体形状的颗粒提供较有侵略性的修整行为。
17.如权利要求16所述的方法，其中位于外围的超研磨颗粒是立方八面体形状。
18.一种控制CMP抛光垫修整器效能的方法，其中该修整器是使用多个超研磨颗粒，该方法包括：
将该超研磨颗粒定向于一姿态以提供一期望的效能特性，其中该超研磨颗粒全部皆配置呈具朝向将被修整的抛光垫定向的工作面部的姿态；
其中，位于修整器中央位置的超研磨颗粒具有比位于修整器外围的超研磨颗粒较低的形狀品质，较低的形狀品质为不规则形状，该位于外围的超研磨颗粒是八面体形状，不规则形状的颗粒比具八面体形状的颗粒提供较有侵略性的修整行为。
19.如权利要求18所述的方法，其中位于外围的超研磨颗粒是立方八面体形状。
20.一种CMP抛光垫修整器，包括：
一基座；以及
多个附着于基座上的超研磨颗粒，该颗粒配置呈能控制CMP抛光垫修整器效能的姿态；
其中位于修整器中央位置的超研磨颗粒是设置呈具有定向于将被修整的抛光垫的尖端的姿态，而剩余的超研磨颗粒是设置呈朝向将被修整的抛光垫定位的工作面或边缘的姿态；
其中，位于修整器中央位置的超研磨颗粒具有比位于修整器外围的超研磨颗粒较低的形狀品质，较低的形狀品质为不规则形状，较高品质的形状是八面体形状，不规则形状的颗粒比具八面体形状的颗粒提供较有侵略性的修整行为。
21.如权利要求20所述的CMP抛光垫修整器，其中较高品质的形状是立方八面体形状。
22.如权利要求20所述的CMP抛光垫修整器，其中该超研磨颗粒选自于钻石以及立方氮化硼的其中一种。
23.如权利要求20所述的CMP抛光垫修整器，其中该超研磨颗粒选自于多晶钻石以及多晶立方氮化硼的其中一种。
24.如权利要求22所述的CMP抛光垫修整器，其中该超研磨颗粒包括钻石。
25.如权利要求20所述的CMP抛光垫修整器，其中该超研磨颗粒是以事先决定的图案排列。
26.如权利要求25所述的CMP抛光垫修整器，其中该事先决定的图案为格网。
27.如权利要求20所述的CMP抛光垫修整器，其中该超研磨颗粒是化学键结于该基座上。
28.如权利要求20所述的CMP抛光垫修整器，其中该超研磨颗粒是电镀于该基座上。
29.一种CMP抛光垫修整器，包括：
一基座；以及
多个附着于基座上的超研磨颗粒，该颗粒配置呈能控制CMP抛光垫修整器效能的姿态；
其中位于修整器中央位置的超研磨颗粒是设置呈具有定向于将被修整的抛光垫的尖端的姿态，而位于修整器外围位置的超研磨颗粒是设置呈具有定向于将被修整的抛光垫的工作面的姿态，任何位于其之间的颗粒是设置呈朝向将被修整的抛光垫定位的边缘的姿态；
其中，位于修整器中央位置的超研磨颗粒具有比位于修整器外围的超研磨颗粒较低的形狀品质，较低的形狀品质为不规则形状，较高品质的形状是八面体形状，不规则形状的颗粒比具八面体形状的颗粒提供较有侵略性的修整行为。
30.如权利要求29所述的CMP抛光垫修整器，其中较高品质的形状是立方八面体形状。
31.如权利要求20所述的CMP抛光垫修整器，其中该超研磨颗粒具有从100至350微米的尺寸。
32.一种CMP抛光垫修整器，包括：
一基座；以及
多个附着于基座上的超研磨颗粒，该颗粒配置呈能控制CMP抛光垫修整器效能的姿态；
其中该超研磨颗粒全部皆配置呈具朝向将被修整的抛光垫定向的尖端部的姿态；
其中，位于修整器中央位置的超研磨颗粒具有比位于修整器外围的超研磨颗粒较低的形狀品质，较低的形狀品质为不规则形状，该位于外围的超研磨颗粒是八面体形状，不规则形状的颗粒比具八面体形状的颗粒提供较有侵略性的修整行为。
33.如权利要求32所述的CMP抛光垫修整器，其中位于外围的超研磨颗粒是立方八面体形状。
34.一种CMP抛光垫修整器，包括：
一基座；以及
多个附着于基座上的超研磨颗粒，该颗粒配置呈能控制CMP抛光垫修整器效能的姿态；
其中该超研磨颗粒全部皆配置成具朝向将被修整的抛光垫定向的边缘部的姿态；
其中，位于修整器中央位置的超研磨颗粒具有比位于修整器外围的超研磨颗粒较低的形狀品质，较低的形狀品质为不规则形状，该位于外围的超研磨颗粒是八面体形状，不规则形状的颗粒比具八面体形状的颗粒提供较有侵略性的修整行为。
35.如权利要求34所述的CMP抛光垫修整器，其中位于外围的超研磨颗粒是立方八面体形状。
36.一种CMP抛光垫修整器，包括：
一基座；以及
多个附着于基座上的超研磨颗粒，该颗粒配置呈能控制CMP抛光垫修整器效能的姿态；
其中该超研磨颗粒全部皆配置成具朝向将被修整的抛光垫定向的工作面部的姿态；
其中，位于修整器中央位置的超研磨颗粒具有比位于修整器外围的超研磨颗粒较低的形狀品质，较低的形狀品质为不规则形状，该位于外围的超研磨颗粒是八面体形状，不规则形状的颗粒比具八面体形状的颗粒提供较有侵略性的修整行为。
37.如权利要求36所述的CMP抛光垫修整器，其中位于外围的超研磨颗粒是立方八面体形状。
38.一种制造CMP抛光垫修整器的方法，其包括下列步骤：
提供一基座；
选择超研磨颗粒的姿态以提供期望的效能特性；
将该超研磨颗粒定向于相对于基座的选择姿态，其中位于基座中央位置的超研磨颗粒是设置呈具有定向于将被修整的抛光垫的尖端的姿态，而位于修整器外围位置的超研磨颗粒是设置呈具有定向于将被修整的抛光垫的工作面的姿态，任何位于其之间的颗粒是设置呈朝向将被修整的抛光垫定位的边缘的姿态；以及
将该超研磨颗粒以所选择的姿态结合于基座上；
其中，位于修整器中央位置的超研磨颗粒具有比位于修整器外围的超研磨颗粒较低的形狀品质，较低的形狀品质为不规则形状，该位于外围的超研磨颗粒是八面体形状，不规则形状的颗粒比具八面体形状的颗粒提供较有侵略性的修整行为。
39.如权利要求38所述的CMP抛光垫修整器，其中位于外围的超研磨颗粒是立方八面体形状。
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