CN101068654A - 呈曲面的化学机械抛光垫修整器及其相关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露并描述了在修整CMP抛光垫过程中增加位于中央的研磨颗粒(310)修整工作负荷的CMP抛光垫修整器，以及其相关方法。位于中央的颗粒(310)工作负荷的增加改善了抛光垫修整效能，也延长了抛光垫修整器的使用寿命。

Description

呈曲面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或调整化学机械抛光(chemicalmechanical polishing，CMP)垫的装置与方法，因此本发明涉及化学与材料科学领域。
背景技术
许多产业目前使用化学机械抛光(CMP)以抛光某种工作件，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物质(如聚氨基甲酸酯)所制成的旋转垫，将含有能够破坏晶片物质以及一些研磨颗粒(用于物理研磨晶片表面)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，以希望的方式抛光该晶片。
欲达成抛光品质特别注重于研磨颗粒在抛光垫上的分布。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充足的开口与孔洞能接受新的研磨颗粒，这些都是很重要的。
维持抛光垫顶部的问题是由在工作件、研磨液以及修整盘的研磨碎屑的累积所引起，因为这种累积会造成抛光垫顶部变得“光滑(glazing)”或硬化(hardening)，并且让纤维纠结而摊平，因此使该抛光垫不太能够承载该研磨液的研磨颗粒，也因此严重地降低抛光垫整体的抛光效能。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“梳理(combing)”或“切削(cutting)”抛光垫顶部以试图恢复抛光垫顶部。这种流程已经是已知的“修整(dressing)”或“调整(conditioning)”CMP抛光垫。多种装置与方法已被使用以达到此目的，其中一种装置是一个具有多个附着于表面或基板的超硬结晶颗粒(如钻石颗粒)的圆盘。
不幸的是，用传统方法所制造的研磨盘存在有许多问题：第一，研磨颗粒可能从该研磨盘的基板剥落并被CMP抛光垫的纤维卡住，使得被研磨的工作件产生刮痕并损坏；第二，以前的制造方法倾向于制造具有研磨颗粒的研磨盘，该研磨颗粒是在基板表面聚集成不均匀的间隔群组，在颗粒之间所产生的非均匀间隔导致CMP抛光垫一些部分被过度修整，而产生磨损的记号，而其它部分则是修整不足而产生光滑层；第三，这些研磨盘的研磨颗粒无法被调整成在穿过抛光垫时具有一致的深度，这种不一致的深度使得CMP抛光垫额外产生不均匀的修整；最后，根据CMP抛光垫的弹性程度，在修整器最初的前缘前方因为该修整器朝下施加的力量而可能出现凸块或泡状物，这样的凸块可能导致抛光垫的凹陷，而当该抛光垫通过该修整器其它部分时，可能接着会使剩下的研磨颗粒(特别是那些位于抛光垫修整器中央的研磨颗粒)穿入抛光垫时无法深入或甚至完全略过该抛光垫，故在修整器研磨颗粒的不均匀的工作负荷可能会造成抛光垫不均匀地被修整，也可能会导致修整器不均匀地磨损，而使其过早损坏。
而另一个目前CMP抛光垫修整器的缺点就是该抛光垫调整器寿命的减少，一个CMP抛光垫调整器的有效性以及有效寿命决定于其工作研磨颗粒的数量以及每一个颗粒的工作负荷。如上所述，抛光垫调整器的使用寿命会因在研磨颗粒上不均匀分布的工作负荷而减少。当一个弹性CMP工作垫承受一个修整器的压力下，过度研磨可能会产生在抛光垫调整器的前缘的结晶，该结晶承受大部分的工作负荷。再者，位于中央的研磨颗粒是被避免接受相等的工作负荷，此工作负荷的错误分配增加了前缘颗粒的磨损率，并且造成该修整器早在位于中央的颗粒损耗前就变为无法使用。
关于颗粒的保持，有两个因素导致研磨颗粒从传统抛光垫修整盘剥落：第一，剥落行为常常因为研磨颗粒以较差的方法附着于抛光垫而产生，研磨颗粒只借着电镀的镍维持在基板上，或其它覆盖物仅仅凭靠着微弱的机械力量稳固着，而非借着任何形式的化学键，因此这些颗粒很容易因暴露在如磨擦力等强机械力下而剥落。第二，因为化学研磨液造成电镀材料的化学冲击往往助长颗粒的移除。
相反地，当研磨颗粒以黄铜焊接在基板上，化学键则会较稳固地抓住颗粒，然而，化学研磨液的酸性物质将迅速地减弱该以黄铜焊接的颗粒的键结，并且在抛光垫修整时的摩擦力下而使该研磨颗粒剥落。因此，将黄铜暴露在化学物的机会最小化以延长抛光垫修整器的使用寿命，必须在进行修整时就暂停研磨流程，因此导致一连串交替的研磨与修整会浪费时间，且没有效率。
当抛光垫修整器的工作面在经过黄铜焊接过程时的变形也时常造成研磨颗粒的剥落。在黄铜焊接的过程中，该抛光垫修整器一定会暴露在非常高的温度下。此暴露于极高的温度会导致抛光垫修整器的工作面变形，因此危及到抛光垫修整器工作面的平滑度以及平坦度。结果，该工作面具有黄铜的部分变得粗糙且具有高高低低的斑点。这样的斑点是不被期望的，因为这些斑点可能会导致该黄铜剥落，且在工作件的研磨表面上产生微刮痕(micro-scratches)。再者，这种不平坦可能会导致该修整器的再加工以及研磨颗粒保持的问题。
有鉴于此，目前正持续寻找一种CMP抛光垫修整器，其是被制造且调整成可达到伴随着最大效率以及使用寿命的最佳研磨效果。
发明内容
因此，本发明的一方面是提供一种调整在修整CMP抛光垫(CMP pad)的过程中增加CMP抛光垫修整器位于中央的超研磨颗粒的工作负荷的方法以及CMP抛光垫修整器。在这种方法中，提供了一CMP抛光垫修整器，其具有多个耦合于基板的超研磨颗粒，且依照一预先决定的图形而维持在特定的位置。该超研磨颗粒可配置形成一种可降低位于边缘的颗粒穿入CMP抛光垫的穿透力、且增加位于中央的颗粒穿入CMP抛光垫的穿透力的图形，因此最佳化位于中央的超研磨颗粒的工作负荷。一般而言，该颗粒为超硬物质，如钻石或为单晶型态或多晶型态的立方氮化硼(cBN)。
本发明的一实施例中，增加位于中央的超研磨颗粒的工作负荷的方法是包括一CMP抛光垫的使用，该CMP抛光垫包括具有排列成图形的超研磨颗粒的基板，该图形提供从位于边缘的颗粒工作端往位于中央的颗粒工作端渐增的斜率。再者，所运用的斜率的确切程度被调整以控制位于中央的颗粒承受的工作负荷。这样的斜率可以各种不同的方式产生，例如，在一种情况下，一斜率可藉由将超研磨颗粒调整在一基本上平坦的基板上或基板内，且藉由该超研磨颗粒从位于边缘的颗粒至位于中央的颗粒增加高于工作面的高度。在一些情形中，该斜率的较佳程度可藉由抛光垫速度以及弹性的测量而决定。
在本发明的另一实施例中，增加位于中央的颗粒工作负荷的方法可包括提供一CMP抛光垫修整器，其具有多个耦合于基板上的超研磨颗粒，且排列成位于边缘的超研磨颗粒比位于中央的颗粒具有较高的密度的图形。已发现群集在高密度区域的颗粒比彼此分开较远的颗粒比较无法深入穿透抛光垫。因此，由于在基板上的颗粒密度的不同，让工作负荷会从一区域转移至另一区域。
本发明的又一实施例是一种可藉由将位于中央的颗粒定向于一姿态而增加位于中央的颗粒工作负荷的方法，所述姿态使得位于中央的颗粒穿透CMP抛光垫的穿透力高于位于边缘的颗粒姿态的穿透力。一方面，位于中央的颗粒的姿态在其工作端可为尖顶部，而位于边缘的颗粒的姿态在其工作端可表现为平面或棱部(边缘，edge)。另一方面，位于中央的颗粒在其工作端可表现为棱部，而位于边缘的颗粒的姿态在其工作端可表现为平面。又另一方面，当位于中央的颗粒的姿态在其工作端可表现为尖顶部时，该位于边缘的颗粒的姿态在其工作端可表现为平面，且位在边缘和中央之间的颗粒的姿态在其工作端可表现为边缘。
除了使用上述的使用方法，本发明也包括制造一种在位于中央的超研磨颗粒具有增加的工作负荷的CMP抛光垫修整器的方法。一般而言，此方法包括以下步骤：(1)提供一基板；以及(2)将多个超研磨颗粒附着于该基板上，以形成一种降低位于边缘的颗粒对CMP抛光垫的穿透力、并且增加位于中央的颗粒对于CMP抛光垫的穿透力的图形。
使用上述的方法，可产生存在相当多优点的CMP抛光垫修整器，例如，该CMP抛光垫修整器的工作面可能被调整以增加CMP抛光垫在修整器中央的接触，而非在其外侧或“前缘(leading edge)”过度地接触，这样增加的中央接触可从修整器边缘区域移转一部分的工作负荷至中央区域，因此增长了该修整器的使用寿命，并且让修整器更有效率地切割并修饰该抛光垫。结合如此配置的CMP抛光垫修整器可藉由本发明(包括那些具有特定配置以支持上述方法)而完成。
本发明的上述特征以及优点将从考量以下详细的说明以及附图会变得更加明显。
附图说明
图1是关于本发明一实施例的传统CMP抛光垫修整器以电镀法将研磨颗粒固定于盘状基板上的侧视示意图。
图2是传统CMP抛光垫修整器以传统黄铜焊接法将研磨颗粒固定于盘状基板上的侧视示意图。
图3是以本发明一实施例制造的CMP抛光垫修整器的侧视示意图。
图4是本发明一实施例具有用以放置研磨颗粒于其表面的模板的黄铜焊接片的侧视示意图。
图5是本发明一实施例其表面具有模板且有研磨颗粒填充于该模板孔隙的黄铜焊接片，且显示用以紧压该研磨颗粒于黄铜焊接片的平坦表面的侧视示意图。
图6是本发明一实施例具有被压入其中的研磨颗粒的黄铜焊接片的侧视示意图。
图7是本发明一实施例具有耦合于基板的研磨颗粒、并导致该研磨颗粒基本上只沿着修整器的前缘呈现的CMP抛光垫修整器的工作面的俯视示意图。
图8是本发明一实施例具有耦合于基板的研磨颗粒、并导致在前缘的颗粒多于中央的CMP抛光垫修整器的工作面的俯视示意图。
图9是本发明一实施例具有耦合于基板的研磨颗粒、并导致颗粒均匀分布的CMP抛光垫修整器的工作面的俯视示意图。
图10是以本发明一实施例制造的CMP抛光垫修整器的侧视示意图。
图11是以本发明一实施例制造的CMP抛光垫修整器的侧视示意图。
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。
“研磨颗粒”以及“研磨砂砾”或相似的字词意指任何超硬晶体、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(cubic boron nitride)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。
“基板”是指支撑研磨颗粒或有研磨颗粒附着的部分CMP修整器，本发明有用的基板可能为各种形状、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。基板可能是固体材料、可在过程中变成固体的粉末材料或弹性材料。典型基板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，再者该基板可包括黄铜材料。
“工作面”是指CMP抛光垫修整器在操作时面向或接触CMP抛光垫的表面。
“前缘(leading edge)”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，该前缘可考虑不仅包含修整器边缘的面积，还包括从实际边缘些微向内延伸的部分修整器。在一方面，该前缘可能位于沿着CMP抛光垫修整器的外侧边缘。另一方面，该CMP抛光垫修整器可能调整以具有研磨颗粒的图形，该研磨颗粒提供在CMP抛光垫修整器工作面的中央或内部的至少一有效前缘，换句话说，就是该修整器的中央或内部可被调整成提供与修整器外侧边缘的前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”是指修整器在一般修整状况下承受比位于外围的颗粒低的工作量的任何粒子。在一些方面，“中央的”与“位于中央的”是指位于修整器的中央的一区域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。在一些方面，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”是指修整器在一般修整状况下承受比位于外围的颗粒多的工作量的任何粒子。在一些情况下，“外围的”以及“位于外围的”可能是指位于修整器的引导边缘的一区域或修整器的外框，以及向内朝中央延伸至修整器半径的大约90％的面积中的任何修整器颗粒。在一些方面，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％(即离中央约66％的半径)。
“工作负荷”是指在使用修整器时施加在该修整器的颗粒上的功或力的量。
“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板。
“无晶黄铜”是指包含非结晶结构的均匀态黄铜组成。这样的合金基本上不包含共熔相(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基本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(braze alloy)”、“黄铜材料”以及“黄铜(braze)”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板，以便实质上连接二者。揭露于此的特别的黄铜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，该术语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。
“超研磨颗粒”以及“超研磨砂砾”可相互替换，并且指任何天然或合成的钻石、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”、“PCD”、“CBN”以及“PCBN”可相互替换。
关于黄铜焊接过程，“立即地(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。
“表面粗糙度”是以表面解剖结构的多项特征所评估的表面粗糙度，许多测量方法如测量尖端的高度或其投影的高度以及凹处或凹面凹陷的深度可用来显示该表面粗糙度。此外，表面粗糙度的测量方法还包括测量该表面积上所具有尖端或凹面的数量(称为尖端密度或凹面密度)，以及尖端或凹面之间的距离。
“陶材”是指一硬的、通常为晶体且基本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、碳化钨等。
“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。
“Ra”是指藉由一个尖端以及邻近凹面的高度差所决定的表面粗糙度值。再者，“Rmax”是指藉由在表面的最高尖端以及最低凹面的高度差所决定的表面粗糙度值。
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，同时亦可包含所有单独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。此相同原则适用在仅有引述一数值的范围中，再者，这样的阐明应该能应用在无论是一范围的幅度或所述的特征中。
本发明
本案发明人已经发现一种可促进调整或修整CMP抛光垫的效率与品质的装置和方法，通过使用该装置去调整或修整CMP抛光垫，不仅能延长抛光垫的使用寿命，还可以增加可能被使用的抛光垫的坚定度(constancy)，因此该装置完成其工作的速率就可加快。
请参看图1所示，其显示了一种传统的CMP抛光垫修整器10，其具有电镀于一基板40上的多个研磨颗粒50，而电镀材料层60通常为在酸溶液中沉淀的镍。
仅使用电镀材料层60将研磨颗粒50附着于基板上的CMP抛光垫修整器10具有许多明显缺点，如显示于图1：第一，该电镀材料层无法与超研磨颗粒形成化学键，只有微弱的机械力将研磨颗粒维持在基板40上，当该抛光垫修整器相对于一CMP抛光垫旋转时，此机械力会很快地被作用于该研磨颗粒上的磨擦力所超越，结果该研磨颗粒很容易从电镀材料层上松脱，且在该电镀材料层上留下如间隔70的空缺，这样的空缺很快地会被从工作件的研磨残留物所充满，如化学物以及由研磨液残留的研磨颗粒，这些物质会造成化学冲击，而更减弱该电镀材料层。
因为藉由电镀材料层60所产生的机械力是唯一让研磨颗粒50维持在基板40上的方式，所以一定要让研磨颗粒暴露于电镀材料层外的面积最小化。然而，电镀材料层与CMP抛光垫的接触是不可避免的，这样的接触会磨损电镀材料层，并且更有助于研磨颗粒的释出。另外，在制造过程中，该电镀材料层倾向于在研磨颗粒周围发泡，如在凸部80等位置。除了已经具有小的暴露面积且稳固设置于基板上的研磨颗粒，这些凸部让研磨颗粒有效穿透CMP抛光垫纤维变得困难，若无这些穿透则修整程序的效能是有瑕疵的。
请参看图2所示，其为一种传统的具有一基板40的CMP抛光垫修整器20，其具有以黄铜焊接的材料层90且以真空炉黄铜焊接技术焊接于基板40上的研磨颗粒50。所述以黄铜焊接的材料层90通常包括混合有其碳化物形成物的金属合金，这样的金属合金碳化物形成物可让研磨颗粒以化学键键结于该以黄铜焊接的材料层上，而该以黄铜焊接的材料层接着会被键结于基板上，这样的键结配置显然可增加CMP修整器的整体强度，但伴随而来的是一些不被期望的副作用。
以黄铜焊接的材料层90一定要保持在最小量，以避免完全遮盖住研磨颗粒50，因此，研磨颗粒是用一层薄的以黄铜焊接的材料层包覆。此问题是由于典型以黄铜焊接的材料层的机械力非常微弱的事实，该机械力的微弱衬托出研磨颗粒与以黄铜焊接的材料层之间产生的化学键强度。事实上，当移除行为发生时，在该研磨颗粒与以黄铜焊接的材料层之间的化学键是强大地足以让该以黄铜焊接的材料层本身常常修除尚未附着的研磨颗粒。
以黄铜焊接的材料层90也非常容易受到研磨液化学攻击的影响。此化学攻击会进一步减弱机械力已非常弱的黄铜焊接的材料层，造成研磨颗粒50的脱落，因此，为了减少CMP修整器20暴露于化学研磨液，工作件的研磨则必须暂停，且允许该化学研磨液在该抛光垫修整器应用前留在该抛光垫上，上述这样在研磨过程中的暂停，大大地降低可能被使用的抛光垫的坚定度，且增加制造已抛光产物的时间，而使此制造过程无效率。
将研磨颗粒50单独藉由惯用的黄铜焊接法耦合于一基板40上的另一个缺点就是熔融金属合金的表面张力让研磨颗粒在附着于基板时“群集(cluster)”。这种群集描述于图中的100，且留下非刻意的缺口110。整体效果让研磨颗粒不均匀地分布，使修饰无效率。再者，所述缺口会在抛光垫上产生不均匀的调整，最终使CMP抛光垫在某些区域磨损得比其它区域快，且整体结果是工作件将承受一不均匀的研磨，因为已被磨损的区域的研磨比可适当调整的区域比较无效率。
该研磨颗粒的群集由于在以黄铜焊接的材料层90上形成堆状部(mound)而产生另一个缺点，该堆状部的形成让一些研磨颗粒上升到高过基板40的位置，且高度高过其它研磨颗粒，因此该最高的凸出研磨颗粒可能穿透CMP抛光垫的纤维过深，以致于最高的凸出研磨颗粒会使得较少的凸出研磨颗粒接触CMP抛光垫或无法产生有用的修饰效果。
相对于传统的CMP抛光垫修整器，本发明能均匀修整CMP抛光垫。请参看图3所示，其是一种以本发明的原理所制造的CMP抛光垫修整器30，该CMP修整器包括一以黄铜焊接的材料层90耦合于基板40上的多个研磨颗粒50。
该研磨颗粒50可能包括各种超硬材料，这种材料的例子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)。
再请继续参看图3，本发明额外有一层覆盖材料层120，其是在最后黄铜焊接步骤之后覆盖的。如上所述，该覆盖材料层提供实质上比以黄铜焊接的材料层表面平滑的一工作面，这样的平滑以及平坦提供许多优点，包括减少由剥落的黄铜产生的微刮痕影响，以及当包括一抗腐蚀层时能与其有良好键结。在一方面，该覆盖材料层的工作面可能具有一小于大约1微米(micrometer)的Ra值。
一些适合的覆盖材料层的材料可被使用，然而，在一方面，该材料包括但不限制在锡(tin)、镍(nickel)、钨(tungsten)、钴(cobalt)、铬(chromium)及其合金，如镍化锆(zirconium nickel)。该覆盖材料层可用广泛多元的方法所形成，这些方法的例子包括但不限制在电镀法以及物理气相沉积法(PVD)。该覆盖材料层可为任何可达到特定目的的厚度，但在本发明一情形下，该覆盖材料层可能具有从0.1微米(micrometer)至50微米的厚度；在另一情形下，该覆盖材料层的厚度可从0.1微米至5微米。
接下来再继续参见图3所示，本发明还包括一抗腐蚀层130，该选择性的抗腐蚀层是在研磨颗粒50已固定于基板40之后形成于CMP抛光垫修整器表面。在一情形下，该抗腐蚀层可能为超硬研磨材料，如类钻碳(DLC)或无晶形钻石。于一实施例中，该抗腐蚀层具有至少80％的原子碳含量。除此之外，该抗腐蚀层可能要有不同厚度以达到特定结果，一般的厚度是在0.5-5微米，在一情形中，该抗腐蚀层具有小于3微米的厚度。如此薄的抗腐蚀层可确保CMP抛光垫修整器的工作面被保护，而不会减少研磨颗粒修整CMP抛光垫的能力。该抗腐蚀层通常是用物理气相沉积法(PVD)所制造的，如于本领域普通技术人员所知悉的使用具石墨阴极的阴极电弧。
该抗腐蚀层130所提供的一优点是它可有效“封闭(seal)”工作面，也可封闭CMP抛光垫修整器30任何其它可能会因化学攻击而受伤的表面。如同一个密封物，该抗腐蚀层保护以黄铜焊接的材料层90，以避免受到承载于CMP抛光垫的具研磨性的化学研磨液的化学攻击，这个保护作用让CMP抛光垫修整器能在原处修整CMP抛光垫，并且消除生产暂停的问题，用以延长惯用CMP抛光垫修整器的使用寿命。该CMP抛光垫的连续式且均匀的修整提供了较佳的生产量，且延长CMP抛光垫的使用寿命与效能。
当该抗腐蚀层130应用在本发明一些实施例时，值得注意的是该覆盖材料层120内部或本身皆具有显著的抗腐蚀特性，就其本身而论，很多生产的优点在仅使用覆盖材料层而不使用抗腐蚀层时就能达到实质上的程度。
请参看图4-图6所示，其将研磨颗粒180固定于基板的方法。第一，将一具有多个孔隙150的模板140放置在一黄铜焊接片190上。本发明的一种情形，该黄铜焊接片可为一连续性无晶形黄铜的滚压片；另一种情形，该黄铜焊接片可为由一结合材料所结合的黄铜粉末；又另一种情形，该黄铜焊接片可包括其它金属粉末，这些其它的粉末可能是组成该黄铜焊接片的主要材料；再另一种情形，该黄铜焊接片可能足够作为一基板。该模板的使用让每一个研磨颗粒可藉由将该模板的孔隙排列成想要的图形而配置在特定位置的受控制配置(controlled placement)。
在将模板140放置到黄铜焊接片190上后，在孔隙150填充研磨颗粒180。所述孔隙具有预先决定的尺寸，以致于每一个孔隙只有一颗研磨颗粒相符合。研磨颗粒或砂砾的任何尺寸都是可接受的，然而在本发明的一种情形中，颗粒尺寸可从大约100微米(micrometer)至大约350微米。
在本发明另一种情形中，于模板的孔隙尺寸可为了获得具有一致性尺寸范围的研磨颗粒的图形而被定制。在一实施例中，于模板的孔隙足以选择具有不超过50微米(micrometer)的任何尺寸的颗粒所填充，当每一个研磨颗粒的工作负荷被均匀分布时，此研磨颗粒尺寸的一致性促进成CMP抛光垫修饰的一致性。再者，均匀的工作负荷分配减少了每个研磨颗粒的压力，并且能够延长CMP抛光垫修整器的有效寿命。
在模板的孔隙150全部被研磨颗粒180所填充后，任何多余的研磨颗粒必需被移除，且一平坦面160是施加在研磨颗粒上，该平坦面160必须为极度强硬、坚固的材料，以使得其可以将研磨颗粒向下推至以黄铜焊接的材料层(黄铜焊接片)190中。这样的材料基本上是包括但不限制在钢、铁及其合金等。
研磨颗粒180如图6所示是被嵌入黄铜焊接片190中，因为平坦面160呈平坦状，因此这些研磨颗粒将朝远离基板的方向延伸至一预先决定且一致的高度，该一致的高度将依照模板140的厚度而决定，在一较佳实施例中，每一个研磨颗粒将延伸至50微米之内的距离，这样，每一个研磨颗粒经修饰后基本上在CMP抛光垫上有一样的高度。然而，需要了解的是在这样的应用中，颗粒的高度可能不被预期为一致的，就其本身而论，那些在本领域具有通常知识的技术人员可了解具有各种高度的颗粒图形可能由如此配置模板140及平坦面160而提供。例如，在一方面，该平坦面160可能具有凹部形状，以便将位于边缘的颗粒压得比位于中央的颗粒更深，可被预见的是这样的凹部形状将提供研磨颗粒的斜率，其斜率是开始于具有位于边缘颗粒工作端的低点，向上倾斜至位于中央颗粒的工作端的高点。
图4-图6所示研磨颗粒180为圆形，然而，在图3中的研磨颗粒是削尖的，本发明的范畴包括具有任何形状的研磨颗粒，包括自形的(euhedral)、八面体(octahedral)、立方八面体(cubo-octaheral)或天然形状的研磨颗粒。然而，在一实施例中，该研磨颗粒为具有朝远离基板40的方向延伸的尖端(sharp point)或尖顶部(apex)的预先决定形状。
又一实施例中，不是将研磨颗粒180推向黄铜焊接片190中，而是研磨颗粒藉由配置黏着剂在黄铜焊接片的表面上而被固定于面对模板的位置，用此方式，研磨颗粒在加热过程中模板被移除时仍然固定于原来位置。又于本发明另一个实施例中，模板140可被放置在一个其上具有黏着层的转移板(图中未示)上，在此情形中，研磨颗粒会用上述说明的模板使用步骤而黏着在该转移板上，接着移除模板，转移板则设置在以黄铜焊接的材料层190上，而其面对黄铜焊接片190的一侧具有研磨颗粒。先前所提到设置在黄铜焊接片的黏着层，其黏性比在转移板上的黏着层更强，因此该研磨颗粒能被转移到黄铜焊接片上，且藉由模板而配置有图形。
在该研磨颗粒180至少部分嵌入或黏着在黄铜焊接片190后，该黄铜焊接片会如图3所示以黄铜焊接的材料层一样被固定于基板40上。另外，在一些实施例中，该黄铜焊接片可首先固定在基板上，而研磨颗粒接着可用这里所说的模板使用步骤而被添加至其中。所述黄铜焊接可用任何于本领域具有通常知识的技术人员所知的以黄铜焊接的材料，但在一种情形中可能为具有2wt％的铬的镍合金。一种具有这样组成的以黄铜焊接的材料内部或其本身接近于超硬(super hard)的程度，而且较不容易被由研磨液来的化学攻击所影响，因此所述抗腐蚀层130以及覆盖材料层120则为可选择性的。
由于研磨颗粒50被稳定地承载于以黄铜焊接的材料层90内或上方，液态的黄铜焊接合金的表面张力是不足以产生如图2所示的颗粒群集的。另外，黄铜的增厚作用极少发生，且极少或没有形成“堆状部(mounds)”。进一步地说，以黄铜焊接会在每一个研磨颗粒间形成稍有凹面的表面，其可提供额外结构上的支撑。在一实施例中，以黄铜焊接的材料层90是预先决定以让每一个研磨颗粒的至少大约10％至90％凸出于以黄铜焊接的材料层90的外表面或工作面。在另一实施例中，当使用覆盖材料层120时，可选择或放置研磨颗粒使每一个研磨颗粒的至少大约10％至大约90％的部分凸出于该覆盖材料层120的外侧或工作表面。
为了让研磨颗粒50在制造过程中维持于一固定位置方法的结果，均等间隔会产生于研磨颗粒之间。另外，该研磨颗粒可能延伸有一突出于基板40的一致性的高度或距离，即当本发明实施于一CMP抛光垫时，该研磨颗粒会在抛光垫纤维中深入一致性的距离，该均等间隔以及一致性的突出部使得CMP抛光垫能够均匀地被修整或修饰，且接着能增加CMP抛光垫的抛光效率并延长其使用寿命。除了将该研磨颗粒嵌入或附着于以黄铜焊接的材料层的方法外，于本领域具有通常知识的技术人员将可了解适合的替换流程，例如将研磨颗粒固定于基板上，并接着将其放置在以黄铜焊接的材料层上，这里，所述研磨颗粒可能用前述的模板使用步骤定位于基板上，并且用黏胶或其它适合的连接剂结合，接着喷洒或放置以黄铜焊接的材料层于基板上且于研磨颗粒周围，并可添加覆盖材料层。
虽然本发明的研磨颗粒可利用上述的方法所制造，且包含很广泛而多元化的图形，但本发明的一种情况是对于更能充分符合所使用的CMP抛光垫修整器特别需求及状况的特定预先决定的图形的认知。为了完成这样的图形，每一个研磨颗粒是根据图形的设计而被定位且承载于一特殊的位置，这样的图形确实对于达成特殊CMP抛光垫修整器很有用，而且可能为了达到之后所产生的特殊的修饰结果而有各种不同的图形。
例如，很多已知的抛光垫的修饰结果可以借着以特定的构型放置研磨颗粒而被改善，特别是当CMP抛光垫具有弹性的时候，由修整器施加其上的压力会导致当该抛光垫接触到正朝着所给的方向移动的修整器前缘时，抛光垫升起或成堆，当升起动作可能改善在修整器前缘的抛光垫的修整状况时(如该升起动作允许更紧密的接触研磨颗粒)，该升起动作也可能导致在部分已经经过抛光垫前缘的抛光垫产生下沉作用，即使没有下沉作用产生，一般而言修整器其它在前缘后方的部分的修整作用比前缘较无效率(即第一排的研磨颗粒碰到依照修整器方向性移动支配的抛光垫，或旋转CMP抛光垫，或者这两者)，因为只要该抛光垫低于该修整器，则无法再次升起。因此，大部分的修整负担就落在修整器前缘的研磨颗粒上，因此会有颗粒磨损不均匀的情况产生。
每一个颗粒的穿透深度主要是由两个因素所控制，即与其它颗粒分隔的距离以及突出的高度。稀疏分布的颗粒将比高密度分布的颗粒更有效地进行修整，因此，在本发明一情形中，研磨颗粒可配置成让CMP抛光垫在修整器内部或中央下方时会升起(亦即接着在前缘后方的位置)，以让抛光垫可被随之于前缘后方的研磨颗粒所修整。实际上，这样的配置沿着修整器工作面提供多样性的前缘，换句话说，位于边缘的研磨颗粒具有比位于中央的研磨颗粒具有较高的密度。位于边缘的研磨颗粒的密度可为至少约大于位于中央的研磨颗粒的1.25、2或5倍。另外，该密度可由高密度的边缘颗粒至低密度的中央颗粒形成一梯度，所以各种密度让CMP抛光垫在抛光垫修整器的中央部分时升起，以增加修整效能。如同将可看到的，各种研磨颗粒的配置或图形可提供研磨颗粒于要求的位置，以在使用时达到特定要求的修整结果。
请参看图7所示的实施例，在本发明一种情形下，该研磨颗粒可能被安排以使该研磨颗粒只沿着该抛光垫修整器30的前缘200设置。现在请参看图8所示，本发明另一情形是该研磨颗粒可能被安排以使其在沿着前缘200处比在中央210处更集中(即有更高的密度)。相对而言，在本发明另一种情形下，该研磨颗粒可能被安排以至于该研磨颗粒在中央210处比沿着前缘更集中(图中未示)。再另一个情形，该研磨颗粒可被安排且分布在一抛光垫修整器的中央部分，其比位于边缘部分的颗粒具有更高的密度。再者，位于中央和边缘部分的研磨颗粒具有一介于中央部分与边缘部分之间的密度。请参看图9所示，本发明又一情形是该研磨颗粒可能被安排以至于其可一致性地排列，且在各研磨颗粒之间具有间隔，以使其足够让先前所讨论的抛光垫上升。一方面，该一致性分布的颗粒可能形成一格网，且可能均匀的设置在每一个颗粒尺寸的约1.5倍至10倍的距离。而于本领域具有通常知识的技术人员皆可知该研磨颗粒可能也可以用各种密度梯度，如从CMP抛光垫的前缘朝中央部分递增或递减的密度梯度(图中未示)。
在另一个实施例中，本发明提供在CMP抛光垫以修整器修整时增加位于CMP抛光垫修整器中央的超研磨颗粒工作负荷的方法。该方法是调整超研磨颗粒形成一图形，其减少位于边缘的颗粒穿入CMP抛光垫，并增加位于中央的颗粒穿入CMP抛光垫。在一些情形中，该超研磨颗粒每一个是位于具有一预先决定的图形的CMP抛光垫基板的特定位置。位于中央的颗粒工作负荷可以增加至位于边缘的颗粒工作负荷的至少约10％-约30％，其工作负荷还可基本上等于位于边缘的颗粒或全部颗粒的工作负荷。
增加位于中央的颗粒的工作负荷可用很多方式达成。例如于图10所示，超研磨颗粒可配置形成一图形，其提供从边缘颗粒的工作端至中央颗粒的工作端升高的斜率。另一个增加工作负荷的方式是将超研磨颗粒固定于一图形，以使得位于边缘的颗粒的密度如上所述是高于位于中央的颗粒的密度。最后，如图11所示，该图形可被调整以提供位于具有一姿态的中央颗粒穿透CMP抛光垫的力高过于位于边缘的颗粒姿态的穿透力。
请参看图10所示，本发明提供一种增加位于中央的超研磨颗粒工作负荷的CMP抛光垫修整器，其是藉由提供一耦合有超研磨颗粒的基板300，其具有从位于边缘的超研磨颗粒320至位于中央的颗粒310递增的斜率305，该递增的斜率可藉由从边缘至中央增加颗粒的高度而达成。结果该往中央递增的斜率藉由提供中央颗粒与CMP抛光垫更紧密的接触，而将边缘颗粒的工作负荷转至位于中央颗粒，该增加的接触改善CMP抛光垫的修整以及抛光垫调整器的总磨损量。该斜率是藉由抛光垫速度以及弹性的测量所决定的，一般而言，抛光垫是一可变形的媒介，当其接触前缘的颗粒时会被挤压，通常该抛光垫的挤压会依照抛光垫的弹性以及抛光垫旋转的速率而有所增加，在本发明一较佳实施例中，所述斜率是从0.1％至0.5％，而最佳的斜率是0.2％。
另外，该斜率可藉由改变基板的配置而获得。如图10所示，CMP抛光垫修整器的基板基本上是平坦的，然而，在一些方面，该基板可能与旋转CMP抛光垫的挤压型态相吻合，这样的吻合可提供一想要的研磨颗粒310和320工作端的斜率。在这样的情形中，颗粒高于基板工作面的高度将基本上一致。该基板通常是以金属、陶瓷或弹性材料制成；该基板的一实施例可为不锈钢；而在一些方面，该基板可为粉末状金属，在经过加工后可成为一团聚的固体；又另一方面，该粉末可包括以黄铜焊接的合金，包括如结合有碳化物形成元素的镍，该形成元素如含量至少约2wt％的铬；在一些方面，该基板可实质上包括有以黄铜焊接的材料。
请参看图11所示，其显示在修整CMP抛光垫时增加其位于中央的颗粒工作负荷的一种CMP抛光垫修整器。研磨颗粒是依照颗粒的姿态来决定不同的研磨速率，通常一尖顶部的姿态会比其它姿态提供较深入CMP抛光垫的穿透力，并且更积极地修饰；具有平面(face)的姿态的颗粒提供最微弱的穿透力，以及在修整抛光垫方面是最不积极的；以边缘(edge)为姿态的颗粒提供中等的修饰以及穿透力的特性。请参看图11所示，一基板400容纳有多个形成有图形的超研磨颗粒410、420、430，该图形调整成提供位于中央的颗粒具有一姿态，其提供的穿透CMP抛光垫的粒子穿透力高于位于抛光垫修整器边缘的颗粒姿态所提供的穿透力。位于中央的超硬颗粒410是被定向于一姿态以在颗粒的工作端405提供一尖顶部，这些颗粒更积极地修饰抛光垫，并且比其它颗粒所提供的姿态具有更高的穿透力。该边缘颗粒420可被定向于一姿态以在其工作端405提供边缘或平面430。值得注意的是如图11所示的实施例，当位于中央的颗粒被定向于一姿态以在其工作端405上提供一尖顶部，且边缘颗粒430在其工作端405为一平面时，任何在其之间的颗粒420是被定向于一姿态以在其工作端上提供一边缘。然而，在其它型态的实施例中，任何位于边缘与中央之间的颗粒将会是与任何一种其它型态相同。在另一种实施例中(图中未示)，位于中央的颗粒可能被定向于一姿态以在其工作端上提供一边缘，而位于边缘的颗粒可被定向于一姿态以在其工作端上提供一平面。
除了上述所述的方法与装置之外，本发明提供一种在此所述的制造CMP抛光垫修整器的方法。一方面，这样的方法包括步骤：提供基板，以及将超研磨颗粒附着其上以形成一图形，减少位于边缘的颗粒穿透CMP抛光垫，并且增加位于中央的颗粒穿透CMP抛光垫。
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、操作方法、组装和使用等变动。

Claims (62)

1、一种在修整器修整CMP抛光垫过程中增加位于CMP抛光垫修整器中央的超研磨颗粒工作负荷的方法，该方法包括：
配置超研磨颗粒形成减少位于边缘的颗粒穿透CMP抛光垫的穿透力、并增加位于中央的颗粒穿透CMP抛光垫的穿透力的图形。
2、如权利要求1所述的方法，其中超研磨颗粒的图形提供从位于边缘的颗粒的工作端朝位于中央的颗粒的工作端渐增的斜率。
3、如权利要求2所述的方法，其中斜率是由位于边缘的颗粒朝位于中央的颗粒增加颗粒高于抛光垫工作面的高度。
4、如权利要求2所述的方法，其中斜率是由抛光垫速度以及弹性的量测所决定的。
5、如权利要求2所述的方法，其中斜率是从约0.1％至约0.5％。
6、如权利要求5所述的方法，其中斜率为约0.2％。
7、如权利要求1所述的方法，其中超研磨颗粒的图形提供位于边缘的颗粒的密度高于位于中央的颗粒的密度。
8、如权利要求7所述的方法，其中位于边缘的颗粒的密度至少约大于位于中央的颗粒密度的5倍。
9、如权利要求7所述的方法，其中位于边缘的颗粒的密度至少约大于位于中央的颗粒密度的2倍。
10、如权利要求7所述的方法，其中位于边缘的颗粒的密度至少约大于位于中央的颗粒密度的1.25倍。
11、如权利要求7所述的方法，其中位于中央颗粒与边缘颗粒之间的颗粒以一密度设置，该密度界于中央颗粒的密度以及位于边缘颗粒的密度之间。
12、如权利要求7所述的方法，其中超研磨颗粒的图形提供一基本上连续的密度梯度，从位于边缘的颗粒的高密度至位于中央的颗粒的低密度。
13、如权利要求1所述的方法，其中超研磨颗粒的图形提供位于中央的颗粒具有一姿态，以使位于中央的颗粒穿透CMP抛光垫的穿透力大于位于边缘的颗粒的姿态所能产生的穿透力。
14、如权利要求13所述的方法，其中位于中央的颗粒的姿态为在其工作端为尖顶部，而位于边缘的颗粒的姿态在其工作端为边缘或平面。
15、如权利要求13所述的方法，其中位于中央的颗粒的姿态在其工作端上为边缘，而位于边缘的颗粒的姿态在其工作端上为平面。
16、如权利要求13所述的方法，其中位于中央的颗粒的姿态在其工作端上为尖顶部，而位于边缘的颗粒的姿态在其工作端上为平面，任何界于中间的颗粒在其工作端上具有边缘姿态。
17、如权利要求1、2、7或13所述的方法，其中位于中央的颗粒的工作负荷增加到至少约为位于边缘的颗粒工作负荷的30％之内。
18、如权利要求17所述的方法，其中位于中央的颗粒的工作负荷增加到至少为位于边缘的颗粒工作负荷的10％之内。
19、如权利要求17所述的方法，其中位于中央的颗粒的工作负荷增加到至少基本上等于位于边缘的颗粒的工作负荷。
20、如权利要求17所述的方法，其中所有颗粒的工作负荷基本上相等。
21、如权利要求2或13所述的方法，其中每个超研磨颗粒根据预先决定的图形单独地设置在基板上的特定位置。
22、如权利要求21所述的方法，其中该图形是基本上一致的格网。
23、如权利要求1、2、7或13所述的方法，其中所述的超研磨颗粒选自于包括以下物质的群组：钻石、多晶钻石(PCD)、立方氮化硼(cBN)以及多晶立方氮化硼(PCBN)。
24、如权利要求23所述的方法，其中所述超研磨颗粒为钻石。
25、如权利要求1、2、7或13所述的方法，该方法还包括提供一基板以供超研磨颗粒耦合的步骤。
26、如权利要求25所述的方法，其中超研磨颗粒是藉由以黄铜焊接、烧结或电镀的方式耦合于基板上。
27、如权利要求1、2、7或13所述的方法，其中所述的超研磨颗粒具有基本上一致的形状。
28、如权利要求27所述的方法，其中所述一致的形状为自形形状。
29、如权利要求27所述的方法，其中所述一致的形状为八面体。
30、如权利要求25所述的方法，其中基板是以具弹性、金属或陶瓷材料所制成。
31、如权利要求30所述的方法，其中所述金属材料为不锈钢。
32、一种CMP抛光垫修整器，其包括：
一基板；以及
多个超研磨颗粒，其附着于基板上，所述的超研磨颗粒是调整成一预先决定的图形，以提供从位于边缘的颗粒的工作端朝位于中央的颗粒的工作端渐增的斜率。
33、一种CMP抛光垫修整器，其包括：
一基板；以及
多个超研磨颗粒，其附着于基板上，所述的超研磨颗粒是调整成一预先决定的图形，以使得位于边缘的颗粒的密度高于位于中央的颗粒的密度。
34、一种CMP抛光垫修整器，其包括：
一基板；以及
多个超研磨颗粒，其附着于基板上，所述的超研磨颗粒是调整成一预先决定的图形，以使得位于中央的颗粒具有比位于边缘的颗粒更高的CMP抛光垫穿透力。
35、如权利要求32所述的CMP抛光垫修整器，其中斜率是由位于边缘的颗粒朝位于中央的颗粒增加颗粒高于抛光垫工作面的高度。
36、如权利要求32所述的CMP抛光垫修整器，其中斜率是由抛光垫速度以及弹性的量测所决定的。
37、如权利要求32所述的CMP抛光垫修整器，其中斜率是从约0.1％至约0.5％。
38、如权利要求32所述的CMP抛光垫修整器，其中斜率为约0.2％。
39、如权利要求33所述的CMP抛光垫修整器，其中位于边缘的颗粒的密度至少约大于位于中央的颗粒密度的5倍。
40、如权利要求33所述的CMP抛光垫修整器，其中位于边缘的颗粒的密度至少约大于位于中央的颗粒密度的2倍。
41、如权利要求33所述的CMP抛光垫修整器，其中位于边缘的颗粒的密度至少约大于位于中央的颗粒密度的1.25倍。
42、如权利要求33所述的CMP抛光垫修整器，其中位于中央颗粒与边缘颗粒之间的颗粒以一密度设置，该密度是界于中央颗粒的密度以及位于边缘颗粒的密度之间。
43、如权利要求33所述的CMP抛光垫修整器，其中超硬研磨颗粒的图形提供一基本上连续的密度梯度，从位于边缘的颗粒的高密度至位于中央的颗粒的低密度。
44、如权利要求34所述的CMP抛光垫修整器，其中位于中央的颗粒的姿态在其工作端为尖顶部，而位于边缘的颗粒的姿态在其工作端为边缘或平面。
45、如权利要求34所述的CMP抛光垫修整器，其中位于中央的颗粒的姿态在其工作端上为边缘，而位于边缘的颗粒的姿态在其工作端上为平面。
46、如权利要求34所述的CMP抛光垫修整器，其中位于中央的颗粒的姿态在其工作端上为尖顶部，而位于边缘的颗粒的姿态在其工作端上为平面，任何界于中间的颗粒在其工作端上具有边缘姿态。
47、如权利要求32、33或34所述的CMP抛光垫修整器，其中位于中央的颗粒的工作负荷增加到至少约为位于边缘的颗粒工作负荷的30％之内。
48、如权利要求47所述的CMP抛光垫修整器，其中位于中央的颗粒的工作负荷增加到至少为位于边缘的颗粒工作负荷的10％之内。
49、如权利要求47所述的CMP抛光垫修整器，其中位于中央的颗粒的工作负荷增加到至少基本上等于位于边缘的颗粒的工作负荷。
50、如权利要求47所述的CMP抛光垫修整器，其中所有颗粒的工作负荷基本上相等。
51、如权利要求32或34所述的CMP抛光垫修整器，其中每个超研磨颗粒是根据预先决定的图形单独地位于基板上的特定位置。
52、如权利要求51所述的CMP抛光垫修整器，其中该图形是基本上一致的格网。
53、如权利要求32、33或34所述的CMP抛光垫修整器，其中所述的超研磨颗粒选自于包括以下物质的群组：钻石、多晶钻石(PCD)、立方氮化硼(cBN)以及多晶立方氮化硼(PCBN)。
54、如权利要求53所述的CMP抛光垫修整器，其中所述的超研磨颗粒为钻石。
55、如权利要求32、33或34所述的CMP抛光垫修整器，其中所述的超研磨颗粒是通过以黄铜焊接、烧结或电镀的方式耦合于基板上。
56、如权利要求32、33或34所述的CMP抛光垫修整器，其中所述的超研磨颗粒具有基本上一致的形状。
57、如权利要求56所述的CMP抛光垫修整器，其中所述一致的形状为自形形状。
58、如权利要求56所述的CMP抛光垫修整器，其中所述一致的形状为八面体。
59、如权利要求56所述的CMP抛光垫修整器，其中所述一致的形状为立方八面体。
60、如权利要求32、33或34所述的CMP抛光垫修整器，其中所述基板是以具弹性、金属或陶瓷材料所制成。
61、如权利要求60所述的CMP抛光垫修整器，其中所述金属材料为不锈钢。
62、一种制造如权利要求32至34任一项所述的CMP抛光垫修整器的方法，该方法包括步骤：
提供一基板；以及
将多个超研磨颗粒附着于基板上以排列成一图形，以降低位于边缘的颗粒穿入CMP抛光垫的穿透力，并增加位于中央的颗粒穿入CMP抛光垫的穿透力。
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