CN103329253A - 具有平坦化尖端的化学机械研磨垫修整器及其相关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有平坦化尖端的化学机械研磨垫修整器及其相关方法。在本发明的一方面中，例如，一种化学机械研磨垫修整器可包括：一基质层；以及一单层超研磨颗粒，为多个嵌入该基质层的超研磨颗粒，其中每个超研磨颗粒突出于该基质层。该单层超研磨颗粒的最高突出尖端与次高突出尖端的突出距离差异小于或等于约20微米，且在单层超研磨颗粒的最高1％突出尖端间的突出距离差异为约80微米或更小。

Description

具有平坦化尖端的化学机械研磨垫修整器及其相关方法
技术领域
本发明是一种具有平坦化尖端的化学机械研磨垫修整器及其相关方法。
背景技术
迄今，半导体工业每年花费超过十亿美元制造必须具有非常平坦且光滑表面的硅晶圆。已有许多的技术用以制造光滑且具有平坦表面的硅晶圆。其中最常见的工艺称为化学机械研磨(CMP)，其包括一结合研磨液的研磨垫的使用。在所有CMP工艺中最重要的是在研磨晶圆的均匀度、IC线路的光滑性、产率的移除速率、CMP经济性的消耗品寿命等方面实现高性能程度。
发明内容
本发明提供了化学机械研磨垫修整器及其相关方法。在本发明的一方面中，例如，一种化学机械研磨垫修整器可包括：一基质层；以及一单层超研磨颗粒，为多个嵌入该基质层的超研磨颗粒，其中每个超研磨颗粒突出于该基质层。该单层超研磨颗粒的最高突出尖端与次高突出尖端(nexthighest protruding tip)的突出距离的差异可小于或等于约20微米，且在该单层超研磨颗粒的最高1％突出尖端间的突出距离差异可为约80微米或更小。在本发明的一具体方面中，一刚性支撑层可耦合至该基质层。
在本发明的另一方面中，该单层超研磨颗粒的最高突出尖端与次高突出尖端的突出距离差异可小于或等于约15微米。在本发明的另一方面中，该单层超研磨颗粒的最高突出尖端与次高突出尖端的突出距离差异可小于或等于约10微米。在本发明的另一方面中，该单层超研磨颗粒的最高10个突出尖端间的突出距离差异约30微米或更小。在本发明的又一方面中，该单层超研磨颗粒的最高100个突出尖端间的突出距离差异约为50微米或更小。在本发明的又一方面中，该第一单层超研磨颗粒的最高1％突出尖端间的突出距离差异约为50微米或更小。在本发明的另一方面中，该单层超研磨颗粒的最高突出尖端与第2个最高突出尖端(second highestprotruding tip)的突出距离差异可小于或等于约10微米。在本发明的又一方面中，该单层超研磨颗粒的最高突出尖端与第10个最高突出尖端(10thhighest protruding tip)的突出距离差异可小于或等于约20微米。在本发明的再一方面中，该单层超研磨颗粒的最高突出尖端与第100个最高突出尖端的突出距离差异可小于或等于约40微米。在本发明的又一方面中，该最高突出尖端突出高于该基质层大于或等于约50微米。
在本发明的另一方面中，提供了一种化学机械研磨垫修整器，包括：第一单层超研磨颗粒，设置于一金属支撑层(metal support layer)的一侧；以及第二单层超研磨颗粒，设置于该金属支撑层的另一侧并相对于该第一单层。该第二单层超研磨颗粒的设置与该第一单层超研磨颗粒具有基本上相同的分布，且一刚性支撑层耦合至相对于第一单层超研磨颗粒的第二单层超研磨颗粒。
在本发明又一方面中，一种制造化学机械研磨垫修整器的方法，包括：设置一第一单层超研磨颗粒于一金属支撑层上；以及设置一第二单层超研磨颗粒于该金属支撑层相对于第一单层的另一侧。该第二单层超研磨颗粒的设置与第一单层超研磨颗粒具有基本上相同的分布。该方法还包括结合该第一单层超研磨颗粒及该第二单层超研磨颗粒至该金属支撑层，由于第一单层超研磨颗粒及该第二单层超研磨颗粒之间具有基本上相似分布而造成相对称的作用力，以避免该金属支撑层实质上翘曲(或变形)。在本发明的一方面中，该方法还包括将该第二单层超研磨颗粒耦合至一刚性支撑层。
在本发明的一方面中，该第一单层及第二单层的至少一个是通过硬焊材料而硬焊键结。在本发明的另一方面中，该第一单层及第二单层的至少一个是以加热及加压下结合。在本发明的一具体方面中，该第一单层及第二单层的至少一个是以加热或加压而直接结合至该金属支撑层。在本发明的另一方面中，第一单层及第二单层的至少一个的结合还包括设置一烧结化合物于该金属支撑层并与第一单层及第二单层的至少一个接触，并烧结该烧结化合物以将该第一单层及第二单层的至少一个结合至该金属支撑层。在本发明的另一方面中，此方法还包括在结合期间，利用硬焊材料熔渗至该烧结材料。
在本发明的又一方面中，提供了一种在制造过程中使化学机械研磨垫修整器的翘曲最小化的方法，包括：在多个超研磨颗粒的结合期间，在该金属支撑层的相对两侧的具有基本上相等的翘曲作用力(或变形作用力)，其中，由于在结合期间相对两侧的作用力相等，使该支撑层的翘曲最小化。在本发明的一方面中，基本上相等的作用力包括：排列该多个超研磨颗粒于该支撑层的相对两侧，使得在支撑层每一侧的多个超研磨颗粒具有基本上相同的分布，使其在结合时具有基本上相等的翘曲作用力。
在本发明的再一方面中，提供了一种化学机械研磨垫修整器，包括：多个超研磨颗粒排列作为一工作表面，其中该最高突出尖端与第2个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约10微米；该最高突出尖端与第10个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约20微米；该最高突出尖端与第100个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约40微米，以及该最高突出尖端的突出距离(突出高于该基质层)大于或等于约50微米。
以上广泛地概述本发明各种特征，从而使更能了解下列详述描述，並可更好地理解对本技术领域的贡献。本发明的其他特征将于以下伴随着本发明的详细描述而变得更清楚，或可透过具体实施而学习本发明。
附图说明
图1为根据本发明实施例的化学机械研磨垫修整器的示意图。
图2为本发明实施例的化学机械研磨垫修整器的示意图。
图3为本发明实施例的化学机械研磨垫修整器的示意图。
图4为本发明实施例的化学机械研磨垫修整器的示意图。
图5为本发明实施例的化学机械研磨垫修整器的示意图。
应了解的是，本发明的图示仅为解说目的之用，以更进一步了解本发明。此外，以上图例未按比例绘制，因此尺寸、颗粒大小、及其他方面可扩大至使图示清晰呈现。因此，为了制备本发明可根据图例所示的特定尺寸及方面变化得到。
具体实施方式
在详细解释本发明前，应了解本发明不限于在此所揭示的该特定结构、方法步骤、或材料，而可扩大延伸至其等同物，如该些具有通常相关现有技术者可推的内容。并且，应了解在此所用的术语仅用于描述特定实施例，而非限制本发明。
应注意的是，本发明的说明书及所附权利要求中，单数形式的「一(a、an)」及「该(the)」包括多个所指示对象，除非文中另有特别指示。因此，例如关于「一金刚石颗粒」，其包括一个或多个此颗粒；以及关于「该层」，其包括一层或多层。
定义
在本发明的描述及权利要求中，使用根据如下文所定义的专门用语。
在本文中，「修整器(conditioner)」及「修整器(dresser)」可互相交替使用，且意思是用于修整或研磨一垫的工具。例如一化学机械研磨垫。
在本文中，「修整片段」一词是指一化学机械研磨垫的修整器或修整元件。修整片段在本发明中是用于承载具有平坦化尖端的超研磨颗粒。超研磨颗粒可通过将多种修整片段组合并入一化学机械研磨垫修整器。应注意到，在此将讨论将修整片段接合至基材的各种技术，以及将超研磨颗粒接合至修整片段的各种技术。应当了解的是，所有各种接合机制在此都可相互交换使用，意思是，在此所讨论之一将修整片段接合至一基材的方法，该被讨论的接合方法也可用于接合一超研磨颗粒至一修整片段。任何特定的化学机械研磨垫修整器都可作为讨论，然而，应了解将超研磨颗粒接合至修整片段的方法可不同或相同于将修整片段接合至研磨垫修整器基材的方法。
在本文中，「超研磨颗粒(superabrasive)」用作为意指任何结晶或多晶材料、或具有莫氏硬度(Mohr’s hardness)为8或以上的混合材料。在一些方面中，一材料可为莫氏硬度约为9.5或以上。此类材料包括，如金刚石(diamond)、多晶金刚石(polycrystalline diamond(PCD))、立方氮化硼(cubic boron nitride(cBN))、多晶立方氮化硼(polycrystalline cubicboron nitride(PcBN))、刚玉(corundum)及蓝宝石(sapphire)，以及所属技术领域中普通技术人员已知的其他超研磨材料，但不限于此。超研磨材料可包含本发明中各种形式的方面，其包括颗粒(particles)、砂砾(grits)、薄膜(films)、层状物(layers)、片状物(pieces)、片段(segments)等。在某些例子中，本发明的超研磨材料为多晶超研磨材料，如PCD及PcBN材料。
在本文中，「有机材料」一词是指为一半固化或固化复合物或一有机化合物的混合物。「有机材料层」及「有机基质」可能可相互交换使用且意指为一半固化或固化复合物或有机化合物(包括树脂、聚合物、胶等)的混合物的层或块。该有机材料可为一来自一种或多种单体聚合而成的聚合物或共聚物。在某些例子中，此有机材料可为一黏着剂。
在本文中，「硬焊」方法一词是指为在该超研磨颗粒/材料的碳原子及硬焊材料间建立的化学键。此外，「化学键」意指一共价键，如碳化或硼化键，而非机械力或较弱的原子间吸引力。因此，当「硬焊」用于连接超研磨颗粒时，会形成一真实的化学键。然而，当「硬焊」用于连接金属对金属键，其是用于更传统意义上的冶金结合。因此，在一超研磨片段硬焊至一工件本体时，碳化形成物的存在并不是必须的。
在本文中，「颗粒」意指金刚石颗粒的连接，及意指金刚石的颗粒形式。此颗粒可为各种形状，其包括圆形、椭圆形、正方形、自形(euhedral)等，且可为单晶或多晶，并可具有各种筛孔尺寸。本技术领域中所现有的「筛孔(mesh)」意指每单位面积所具有的孔洞数目，如美国筛孔(U.S.meshes)为例。本文中所有筛孔大小意指美国筛孔(U.S.meshes)，除非有另行批注，都指美国筛孔大小。此外，由于具有某「筛孔大小」的颗粒实际上是具有一小的尺寸分布范围，因此筛孔大小是指所收集得到的颗粒的平均筛孔尺寸。
在本文中，「尖锐部位」一词是指一结晶上可能包括的任何狭窄部，包括但不限于菱角(corners)、顶点(apexes)脊部(ridges)、边缘、方尖塔(obelisks)及其他突出。在一些方面中，菱角及/或顶点形成于设置于截平面的颗粒、晶体、或其他物体的两个以上的面的衔接处。在另一些方面中，边缘及/或脊部可形成于设置于截平面的颗粒、晶体、或其他物体的两个或至少两个面的衔接处。在一些方面中，「尖锐部位」可包括一破碎、削切、裂痕、锯齿及其类似的部位。在一些方面中，于问题位置处，可透过由颗粒、晶体、或其他物体形成的几何角度校正锐利度。在一些方面中，90度以下的角度可认为是尖锐的。在另一些方面中，60度以下的角度可认为是尖锐的。在又一些方面中，45度以下的角度或30度以下的角度可认为是尖锐的。
在本文中，「周围设置」、「周围区域」及其类似词是指任何修整器的颗粒设置于一源自于一修整器的前缘或外缘并往中心向内延伸约至修整器的半径90％的区域。在某些方面中，该区域可能由约半径的20％至90％向内延伸。在本发明的另一方面中，该区域可能延伸至半径的50％。在本发明的又一方面中，该区域可能延伸至约修整器的半径的33％(即相距中心处66％)。
在本文中，「工作端」一词是指颗粒的朝向该化学机械研磨垫的一端，并于修整作用时接触该研磨垫。大多数颗粒的工作端将远离该颗粒附着的基材。
在本文中，「方位(attitude)」一词是指关于一定义表面上的超研磨颗粒的位置或排列，其中，该表面可为，例如：所附着的基材或于工作过程中应用的化学机械研磨垫。例如，一超研磨颗粒可具有一方位，是提供一特定部位的颗粒朝向一化学机械研磨垫。
在本文中，「烧结」一词是指结合两个或多个各自独立的颗粒形成一连续的固体物质。烧结的过程涉及颗粒的固化以消除部分颗粒间的空隙。「金属的(metallic)」一词意指金属及类金属(metalloid)。金属包括一般认知为金属(发现自过渡金属、碱金属、及碱土金属在内)的化合物。举例来说，金属可为银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铝(Al)及铁(Fe)。类金属具体包括硅(Si)、硼(B)、锗Ge、锑(Sb)、砷(As)及碲(Te)。金属材料也包括合金或混合物，其混合物包括金属材料。此合金或混合物可还包括额外的添加物。在本发明中，可包括以碳化物形成物(carbideformer)及碳湿润剂(carbon wetting agent)作为合金或混合物，但预期不会是唯一的金属组成。碳化物形成元素可为如钪(Sc)、钇(Y)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钒(V)、铌(Nb)、铬(Cr)、钼(Mo)、锰(Mn)、钽(Ta)、钨(W)及鎝(Tc)。碳湿润剂可为如钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)及铬(Cr)。
在本文中，「熔渗(infiltrating)」意指当一材料加热至其熔点，接着其液态流动经过颗粒间的间隙空洞。
在本文中，「基本上(substantially)」一词意指一动作、特征、特性、状态、结构、项目、或结果具有完全的或接近完全的范围或程度。举例来说，一「基本上」封闭的物体意指该物体不是完全地封闭就是接近完全地封闭。相比于绝对的完整，其确切可接受的误差程度可视文中具体情况而定。然而，一般谈到接近完成可视为如同绝对及完全得到具有相同的整体结果。
「基本上(substantially)」一词可同样地应用于一负面含意，其意指一动作、特征、特性、状态、结构、项目、或结果为完全的或接近完全的缺乏。举例来说，一组成物「基本上没有」颗粒意指该组成物不是完全地缺乏颗粒，就是接近完全地缺乏颗粒，其影响如同完全地缺乏颗粒一样。换句话说，一「基本上没有」一成分或元素的组成物，只要不具有重要的影响，实际上可仍包含此项目(指该成分或元素)。
在本文中，「约(about)」一词意指提供一数值范围端点的弹性空间，即一给定值可以「稍微高于」或「稍微低于」此数值端点。
在本文中，多个项目、结构元件、组成元件和/或材料可为了方便以一般的列举呈现。然而，这些清单应被解释为所述清单的每一列举元件可为单独且独特的元件。因此，基于一般呈现而未有相对的其他描述的群组内，此列举的单独元件不需要单独地被解释为事实上相等于其他相同列举出的元件。
在本文中，浓度、总量及其他数值数据可以一范围形式表达或呈现。应了解的是此范围形式仅为方便及简化描述，因此应更具有弹性的解释此范围，其不仅包含明确列举为范围界限的数值，且包括所述范围内包含的所有单独数值或子范围，如同各数值和子范围被明确列举一样。举例来说，一数值范围为「约1至约5」应解释为不仅包括大约1至约5的明确列举的值，还包括在指出的范围内的单独值及子范围。因此，其在该数值范围内包括如2、3、及4的单独值及如自1至3、自2至4、及自3至5等的子范围，以及分别为1、2、3、4及5。此相同的原则适用于一范围，其仅指出一数值为一最小值或一最大值。此外，不论是范围的幅度或特性，此解释应被适用。
本发明
本发明通常提供了一化学机械研磨垫修整器以及可利用于修整(例如：平坦化、抛光及修整)化学机械研磨垫的相关方法。本发明的研磨垫修整器可被有效地利用于，例如，修整一化学机械研磨垫，用于抛光、加工或以其他方式修整半导体材料。具体来说，本发明的重点在于化学机械研磨垫修整器具有基本上平坦化尖端的超研磨颗粒。现有化学机械研磨垫制造方法，即便有许多描述于固定前使超研磨颗粒平坦化的技术，一般来说，整个修整器表面的尖端高度仍具有显著变化。往往，将超研磨颗粒贴附到该化学机械研磨垫的修整器支撑体的方法即破坏了已产生的平坦化。例如，利用高温和/或高压的固定技术，在该修整器冷却时，将导致该修整器支撑体引起翘曲。因此，除非避免此翘曲，否则超研磨颗粒在修整器冷却后将无法保持其平坦化状态。这特别是使用硬焊技术的问题。
据此，金属支撑层的翘曲最小化可维持完成的工件中的超研磨颗粒尖端具有较好的平坦化程度。当加热和/或加压用于制造超研磨工件时，即便颗粒在加热和/或加压处理前已平坦化，金属支撑层的翘曲仍会导致尖端高度有较大的变化。通过超研磨颗粒的排列以平均或基本上平均分散翘曲作用力于金属支撑层的两侧，可有效地相互抵消于金属支撑层的翘曲程度所发生的作用力，因此也使超研磨颗粒间的相对高度移动最小化。
本发明的化学机械研磨垫修整器包括在整个完成的化学机械研磨垫修整器工作表面上，具有基本上平坦化尖端的超研磨颗粒层。各种技术都可用于保持尖端的平坦化且任何这样的技术被认为是涵盖于本发明范畴内。此技术的一些非局限本发明的实施例将描述如下。
如图1所示，为本发明的一方面，化学机械研磨垫修整器10包括嵌入基质层14的单层多个超研磨颗粒12，从而使得每个超研磨颗粒突出于该基质层。单层超研磨颗粒的最高突出尖端17与次高突出尖端18间的突出距离差异16小于或等于约20微米。在一些方面中，该突出差异可小于或等于约50微米。此外，第一单层超研磨颗粒的最高1％突出尖端的突出距离差异约80微米或更小。换句话说，对于具有最高突出尖端之前1％的多个超研磨颗粒，其突出距离差异的变化小于或等于约80微米。因此，前两个最高突出的超研磨颗粒尖端之间的突出距离差异约20微米或更小，此外，超研磨颗粒之前1％最高突出尖端的任两者间的突出距离差异约80微米或更小。在另一方面中，单层超研磨颗粒的最高突出尖端与次高突出尖端之间的突出距离差异小于或等于约15微米。在又一方面中，单层超研磨颗粒的最高突出尖端与次高突出尖端之间的突出距离差异小于或等于约10微米。在再一方面中，第一单层超研磨颗粒的最高1％突出尖端的突出距离差异约70微米或更小。在再一方面中，第一单层超研磨颗粒的最高1％突出尖端的突出距离差异约50微米或更小。在另一方面中，除最高两个突出间点的突出差异之外，超研磨颗粒单层的最高10个突出尖端间的突出距离差异约30微米或更小。在本发明的又一方面中，单层超研磨颗粒的最高100个突出尖端间的突出距离差异约50微米或更小。此外，在一方面中，该刚性支撑层可耦合至该基质层(图未显示)。
在另一方面中，单层超研磨颗粒的最高突出尖端与次高突出尖端之间的突出距离差异小于或等于约10微米。在又一方面中，单层超研磨颗粒的最高突出尖端与第10个最高突出尖端之间的突出距离差异小于或等于约20微米。在再一方面中，单层超研磨颗粒的最高突出尖端与第100个最高突出尖端之间的突出距离差异小于或等于约40微米。在再一方面中，最高突出尖端由基质层突出的高度大于或等于约50微米。在另一方面中，最高突出尖端的突出高度大于或等于约50微米。
应注意的是，所述的突出距离可包括分布于整个单层超研磨颗粒的表面或单层超研磨颗粒的分散区域。例如，最高1％突出尖端可位于单层超研磨颗粒的周围。在另一实施例中，平坦化的超研磨颗粒的分散区域可位于一较大面积的超研磨颗粒中，该较大面积的超研磨颗粒比低于平坦化部分具有更低的突出距离。该单层超研磨颗粒也可包括如前述多个平坦化超研磨颗粒区域，位于一较大区域的超研磨颗粒中，该较大面积超研磨颗粒具有较低的突出距离。
可利用各种方法测量超研磨颗粒的高度已决定尖端间的突出距离差异。因此任何可用以决定的方法被考虑于本发明的范畴中。需注意的是，为本发明的目的，名词「突出」意指为一颗粒相对于参考点的高度。这些测量的技术可包括直接测量该尖端相对于一参考点的高度，该参考点例如可为：最高颗粒尖端、一刚性支撑层、该基质层的底面等。因基质材料可能会因毛细现象吸附在该超研磨颗粒周边而呈现不规则状态，由基质材料表面测量颗粒高度是有问题的。在基质层是均匀的例子中，此表面是可由颗粒高度而决定。此外，两颗粒间的相对突出或高度距离差异会是在这些由通常的参考点测量的颗粒的高度差异。此外，在部分例子中，该超研磨颗粒可能沿着一斜面、曲面或其他不平行于该金属支撑层的排列而设置。在这些例子中，该突出高度会对该斜面、曲面或其他不平行于该金属支撑层的排列校准，从而可忽略该斜面、曲面等以测量颗粒间的相对突出高度差异。应注意的是，在某些例子中，该超研磨颗粒尖端高度的平坦度可独立于整个修整器表面的该超研磨颗粒的设置或图案化。
一直接测量技术的例子可包括一判断超研磨颗粒尖端位置的光学扫描方法。在此方法中，一光学扫描仪可扫描该粗糙成形修整器的表面以决定该相对于固定点的超研磨颗粒尖端的高度。例如，该扫描仪可向下扫描朝向该修整器的空间直到定位出最高尖端。该最高尖端可设为该参考点，且该扫描仪于一朝向高修整器的方向上持续扫描以测量从该参考点到整个修整器表面的每个超研磨颗粒尖端的距离。据此，可直接测量整个修整器上所有的超研磨颗粒间的突出距离差异。
此外，测量的技术也可包括间接式测量，例如，将该单层超研磨颗粒设置到一可变形的基材而使基材相对于该颗粒尖端的突出距离而变形。该单层可嵌入该可变形基材和/或移动整个可变形基材以于其上形成一刮痕图案。尖端高度可从此间接测量推断而得。
各种材料都可考虑使用作为超研磨颗粒。任何可利用于化学机械研磨垫修整器的现有超研磨料应被认为包含于本发明的范畴中。在不受限制本发明的例子中，此材料可包括金刚石材料、氮化物材料、陶瓷及其类似物。在一方面中，超研磨颗粒包括金刚石材料。此金刚石材料可包括天然或合成金刚石、单晶、多晶及其类似物。在另一方面中，超研磨颗粒包括立方氮化硼材料。此外，各种金刚石颗粒大小都可使用，包括网目大小如10/20、30/40、80/90、90/100、100/120、120/140、140/170、170/200、200/230、230/270、270/325及325/400。
此外，该多个超研磨颗粒具有方向性以影响化学机械研磨垫的修整效能。具有方向性的超研磨颗粒以特定方位朝向被修整的化学机械研磨垫，在研磨垫表面上形成不同的粗糙度，从而提升该化学机械研磨垫的效能。不同的粗糙度可以不同的形式保留研磨液，并能根据粗糙深度、宽度、密度等抛光不同的工件。化学机械研磨垫修整器的超研磨颗粒可根据被化学机械研磨垫的抛光特性而具有方向性。例如，若预期超研磨颗粒具有方向性朝向该化学机械研磨垫的顶点(apex)，研磨垫的粗糙度将显得窄且深。窄且深的粗糙度的优点为使该研磨垫能较佳的保留抛光研磨液，从而提高晶圆抛光率。然而，提高抛光率可能也增加了超研磨颗粒的磨耗率。因此，磨耗率可能与超研磨颗粒的方向性非常相关，因此，当设计一具有所需的效能特性的装置时，需考虑每一超研磨颗粒的方向性。一般来说，具有方向性的超研磨颗粒提供了较高的修整速率(即较深的穿入研磨垫中)也以较高的速率磨耗颗粒。
反之，若超研磨颗粒为一平面朝向研磨垫的方向性，其可能以较低的速率抛光形成的粗糙度。一般认为，颗粒的平面是较为耐用，但通常无法在研磨垫上切割出深且窄的粗糙度，反而是浅且宽的粗糙度。因此相比于颗粒的顶点部位，颗粒的平面部位会减缓修整化学机械研磨垫的速率，且超研磨颗粒的磨耗率将会低得多。
超研磨颗粒的边缘部位具有介于其平面部位及顶点部位的修整及磨耗特性。可以预期若利用边缘部位修整化学机械研磨垫，其粗糙度将不会如以顶点部位修整来得深或窄，但却可提供具有理想的中间特性的粗糙度。此外，颗粒的边缘部位并不会以如顶点部位般的高速率磨耗。
在一方面中，该多个超研磨颗粒基本上全部设置为具有一顶点部位朝向欲修整的研磨垫的型态。在另一方面中，该多个超研磨颗粒基本上全部设置为具有一边缘部位朝向欲修整的研磨垫的型态。在又一方面中，该多个超研磨颗粒基本上全部设置为具有一尖锐部位朝向欲修整的研磨垫的型态。
具有基本上平坦化尖端配置的化学机械研磨垫修整器，其相比于传统的修整器具有较均匀的突出分布，故超研磨颗粒较不易被从基质从中拉出，其刮痕率也较低。此外，修整器的较均匀的突出分布以提供在此方式对化学机械研磨垫修整以促进良好的抛光速率，并同时延长修整器的工作寿命。例如，在化学机械研磨垫上的均匀粗糙的间距及大小分布将会影响这些优异性。
在本发明的一方面中，可通过有效使翘曲最小化的方式，在制造化学机械研磨垫修整器中，达成超研磨颗粒的平坦化。例如，在一方面中，化学机械研磨垫修整器可至少以一两阶段处理制造，其中第一阶段为尽可能在通常会显著移动超研磨尖端超出其平坦化的排列的处理中(如：硬焊)减少对平坦化的尖端的干扰。工艺的第二阶段还包括提高在整个化学机械研磨垫上的超研磨颗粒尖端的平坦化。
具有基本上平坦化尖端的化学机械研磨垫修整器的各种实施结构都可作为考虑。在一方面中，例如，化学机械研磨垫修整器可包括一第一单层超研磨颗粒，设置于一金属支撑层的一侧，以及一第二单层超研磨颗粒，设置于该金属支撑层的另一侧并相对于该第一单层超研磨颗粒。该第二单层超研磨颗粒的位置与第一单层超研磨颗粒具有基本上相同的分布。一刚性支撑层耦合至第二单层超研磨颗粒，其相对于第一单层超研磨颗粒，提供以支撑该修整器。
如图2所示，第一单层超研磨颗粒22排列于金属支撑层24的一表面。第二单层超研磨颗粒26排列于该金属支撑层24的另一侧，相对于该第一单层超研磨颗粒。接着更进一步讨论，如图2所示，在某些方面中，在整个金属支撑层上，该第一与第二单层超研磨颗粒可基本上排列对齐相对应的超研磨颗粒。在其他方面中，第一与第二单层超研磨颗粒可大致以相似的分布排列，但可能会或可能不会基本上在整个金属支撑层上都对齐。
金属支撑层可为任何能够于工件形成的时支撑单层金刚石的材料。此材料可包括金属材料、金属合金材料、硬焊合金材料、陶瓷材料、复合物及其类似物，但不局限于此。
在一方面中，超研磨颗粒可排列成一预定的图案。此图案可以是均匀分布的图案或非均匀分布的图案。此外，促进超研磨颗粒排列于预定图案的各种技术均可作为考虑。应了解的是，预定意指于排列超研磨颗粒之前已决定的非随机图案。在一方面中，预定的图案也可应用于预先决定颗粒的间距。在非限制本发明的实施例中，此技术包括：通过模板排列、使用点胶排列、排列于第一基材上随后接着将特定图案从该第一基材移转至金属支撑层上，类似的方式及其组合。可使用各种技术将任一单层的超研磨颗粒暂时地固定于一预定的图案中，包括：黏着、在金属支撑基质上凹陷的位置、支撑的化合物(例如：蜡及其类似物，包括及其组合)，并未限制于此。在一特定的方面中，超研磨颗粒可使用黏着剂暂时地耦合至金属支撑层，其中该黏着剂可于制造修整器的过程中挥发并消除。
在一方面中，该预定的图案可为一均匀分布的格子(grid)。在另一方面中，该预定的图案可为一中央区域不具有超研磨颗粒的环形设置。在一具体方面中，该环形设置可包括一圆形环。在另一具体方面中，该环形设置可包括一圆形环的一部分。在又一方面中，一环形设置可包括一个或多个相互套迭的同心圆形环。在另一方面中，该单层分布可为不连续的径向区域、螺旋区域及其类似区域。
在该金属层的每一侧上设置单层超研磨颗粒从而调节由硬焊温度形成的热收缩，反之只于单一侧排列超研磨颗粒则会形成变形。通过设置单层超研磨颗粒于该金属支撑层的每一侧，如热量移动或压力等的翘曲作用力可于两侧相等或基本上相等。据此，可使金属支撑层的翘曲最小化。换句话说，在该金属支撑层每一侧上造成翘曲作用力基本上是相同的并且至少部分可相互抵消，因此可减少翘曲的发生。在某些方面中，在该金属支撑层的每一侧上制造的单层超研磨颗粒可具有相互对称的排列、图案或方向。此方法可以在该金属支撑层的每一侧上有基本上对称的超研磨颗粒的空间排列。在另一方面中，该配置、图案或方向可不同或变化，或可以是部分相互对称。在又一方面，于该金属支撑层的一侧上，该超研磨颗粒的图案设置基本上可依照金属支撑层上另一侧的超研磨颗粒的图案排列，使得超研磨颗粒的位置相互对称。在某些方面中，在该金属支撑层一侧的超研磨颗粒的空间位置及金属支撑层另一侧的超研磨颗粒的空间位置间可直接相对应一致。在另一方面中，超研磨颗粒的图案可相互对称或基本上相互对称，但可于金属支撑层的相对一侧上错开，使得颗粒位置未互相对称。
在另一方面中，如图3所示，第一单层超研磨颗粒32排列于一金属支撑层34的一表面上。第二单层超研磨颗粒36排列于该金属支撑层34的一侧，而相对于该第一单层。利用一结合材料38将第一单层及第二单层固定至该金属支撑层34。该结合材料可以是任何能够将第一单层及第二单层固定至该金属支撑层34的材料。在某些方面中，可使用相同的结合材料固定第一单层及第二单层。在另一方面中，则可使用不同的结合材料固定第一单层及第二单层。
结合材料可为任何可固化超研磨颗粒的材料，在非限定本发明的实施例中，结合材料包括金属焊料、金属焊料合金、有机基质材料、烧结材料、电镀材料、及其类似物、包括及其组合。
在一方面中，例如，该超研磨颗粒可硬焊至一金属支撑层，其中该结合材料可为一金属焊料或一金属焊料合金。金属硬焊技术为所属技术领域现有技术。一青铜焊料(green braze materials)可用于该金属支撑层上或该超研磨颗粒周围。该金属焊料可为任何现有结构，包括焊接片、粉、膏、喷雾及其类似，包括及其组合。当作用于该金属支撑层，该焊料可加热并熔融以涂布于该金属支撑层的至少一部分以结合该超研磨颗粒。该加热温度可根据所使用的硬焊材料而变化，在一方面中约为700℃至1200℃。于加热及冷却过程中，于第一及第二单层的超研磨颗粒具有规则排列，从而使得施加于该金属支撑层上的热作用力大致相等，并使翘曲最小化。
在一非限定本发明的例子中，该超研磨颗粒可通过硬焊结合至该金属支撑层，该焊料为含氯的镍基合金。在其他例子中，硬焊可包括以一非结合至该焊料的平面陶瓷材料抵压该超研磨颗粒，使该超研磨颗粒尖端平坦化。各种硬焊合金都可考虑，包括非限定本发明的例子，如BNi2、BNi7及其类似物。
此外，在一方面中，该第一及第二单层超研磨颗粒可通过一电沉积方式(electrodeposition process)结合至一金属支撑层，该结合材料可为一电沉积金属材料。在适当方法的例子中，在电沉积处理之前及期间，设置并保留研磨材料，并使用一包括绝缘材料的模具，其中该绝缘材料可有效地防止电沉积材料累积于模具表面。在电沉积过程中，超研磨颗粒可埋设在该模具的模具表面上。据此，可防止于颗粒尖点上及该研磨垫修整器基材的工作表面上发生电沉积材料的累积。相关技术已描述于2005年12月2日所提出的美国专利申请案号第11/292,938号中，一并于此作为参考。
在另一方面中，该超研磨颗粒可通过烧结方式以结合至该金属支撑层，因此该结合材料可为一烧结材料。例如，将该超研磨颗粒结合至该金属支撑层可包括设置一烧结化合物于该金属支撑层上并接触第一单层及第二单层的至少一个，并烧结该烧结化合物以将第一单层及第二单层的至少一个结合至该金属支撑层。通过在此揭露的本技术领域中具有本发明工艺的一现有技术，将容易选择合适的烧结材料。基本上，一烧结化合物设置于该超研磨颗粒周边并与该金属支撑层接触。该烧结化合物可为任何现有可用于将超研磨颗粒固定在一基材的烧结材料。在非限制本发明的例子中，此材料可包括金属或金属合金粉末、陶瓷粉末，及其类似物。在非限制本发明的具体实例中，烧结化合物为钴粉末。
当烧结化合物设置于该超研磨颗粒周边及金属支撑层时，可利用加热及加压(在部分实施例中)而引起烧结。在部分方面中，一硬焊或硬焊合金可在键结过程中熔渗进入至烧结化合物中，以更进一步强化键结后的材料基质。
在另一方面中，如图4所示，利用加热及加压将第一单层超研磨颗粒42和/或第二单层超研磨颗粒46直接结合至该金属支撑层44。因此，利用加热或加压的方式，使金属支撑层44软化或部分熔融。接着将该单一或多个单层中的超研磨颗粒压入该金属支撑层中。一表面平坦化的平面可用于加压该单层超研磨颗粒，使得该超研磨颗粒被压入该金属支撑层时，可保持该超研磨颗粒尖端的平坦化性质。在冷却之后，在该金属支撑层两侧的超研磨颗粒的分布至少部分相等施加热作用力于该金属支撑层，以使其翘曲最小化。
在又一方面中，如图5所示，一化学机械研磨垫修整器可包括第一单层超研磨颗粒52及第二单层超研磨颗粒56，耦合至一金属支撑层54。该超研磨颗粒可直接或使用一结合材料耦合至该金属支撑层。该第二单层超研磨颗粒56耦合至一刚性支撑层58。在图5中，该刚性支撑层的部分被移除以显示该第二单层。该刚性支撑层58可有助于该化学机械研磨垫修整器的操作及使用。通过将该第二单层超研磨颗粒结合至该刚性支撑层上，该第一单层超研磨颗粒仍然露出作为化学机械研磨垫的修整运作。
该刚性支撑层可由适用于研磨或修整加工的任何材料以制成。此材料可包括高分子材料、金属材料、陶瓷材料、玻璃、复合材料及其类似物。在一方面中，该刚性支撑层可为一高分子材料，且可使用加热、加压、黏着剂等方式将第二单层超研磨颗粒嵌入其中。在某些方面中，该刚性支撑层可为一非高分子材料(如：金属层)。在此情况中，可通过黏着剂附着、烧结、硬焊、电镀及其类似方式将超研磨颗粒结合至该刚性支撑层。对硬焊技术来说，在加热及冷却处理时，需注意该金属层的翘曲最小化或消除。在另一方面中，一或多个磁性元件可设置于该刚性支撑层中以吸附并固定该化学机械研磨垫修整器的位置，形成一暂时的附着。在使用过程中，可利用一锁定机制更进一步将该化学机械研磨垫修整器固定于该刚性支撑层。于某些方面中，该刚性支撑层可包括一表面特征，其可于相对一化学机械研磨垫旋转移动的过程中以固定该修整器。该刚性支撑层可与该金属支撑层可具有相同的直径，或刚性支撑层的直径可大于金属支撑层的直径，抑或，在某些方面中，刚性支撑层的直径可小于金属支撑层的直径。
在另一方面中，一化学机械研磨垫修整器可包括多个具有平坦化超研磨颗粒尖点的修整片段，其中该多个修整片段通过一刚性支撑层而埋设固定。此设计可提供制备多个具有精确平坦化尖点的较小型修整片段。在这些修整片段中，较小直径的金属支撑层因其尺寸较小，可在制备过程中受到热和/或压力影响的翘曲也较少。例如，相比于一直径0.5英寸的金属碟盘(即修整片段)，直径4英时的金属碟盘将受焊料而造成的更多翘曲，因此，热变形及颗粒浮动的问题将会减少。通过不会引起显著翘曲的工艺(例如：以一有机材料结合)，多个修整片段随后可结合在一较大直径的刚性支撑层。此修整组件可具有一层或多层结合于一支撑层的超研磨颗粒。在一方面中，该片段可具有一结合至金属支撑层的单层超研磨颗粒。因此，此工艺提供了制造可具有精确尖点突出误差的化学机械研磨垫修整器。此外，在一方面中，每个修整片段可具有至少三个超研磨颗粒突出于最大延伸方向。若位于每个修整片段上的三个最高突出超研磨颗粒已平坦化在整个刚性支撑层上，可制备出一在整个表面具有非常精确平坦化尖点的化学机械研磨垫修整器。例如，若使用十个修整片段以制备该化学机械研磨垫修整器，在该工具中之前三十个最高突出的超研磨颗粒将有效地具有相同突出距离且基本上具有平坦化。有关修整片段的各种其它技术已描述于2011年2月24日所提出的美国专利申请案号第13/034,213号中，一并在此作为参考，包括具有至少一切割刀片的修整片段也被考虑在内。
各种有机材料可考虑使用作为一刚性支撑层且/或用于固定该第二单层超研磨颗粒和/或该修整片段至该刚性支撑层。有机基质材料的适合例子包括胺基系树脂(amino resins)、丙烯酸酯系树脂(acrylate resins)、醇酸树脂(alkyd resins)、聚酯类树脂(polyester resins)、聚酰胺类树脂(polyamideresins)、聚亚酰胺类树脂(polyimide resins)、聚氨基甲酸酯树脂(polyurethane resins)、酚醛树脂(phenolic resins)、酚醛/乳胶树脂(phenolic/latex resins)、环氧树脂(epoxy resins)、异氰酸酯类树脂(isocyanate resins)、聚异氰酸树脂(isocyanurate resins)、聚硅氧树脂(polysiloxane resins)、反应性乙烯基树脂(reactive vinyl resins)、聚乙烯树脂(polyethylene resins)、聚丙烯树脂(polypropylene resins)、聚苯乙烯树脂(polystyrene resins)、苯氧基树脂(phenoxy resins)、苝树脂(peryleneresins)、聚磺酸酯树脂(polysulfone resins)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(acrylonitrile-butadiene-styrene resins)、丙烯酸酯树脂(acrylic resins)、聚碳酸酯类树脂(polycarbonate resins)、聚亚酰胺类树脂(polyimide resins)，及其混合物，但不局限于此。在一特定方面中，该有机材料可为一环氧树脂。在另一方面中，该有机材料可为一聚亚酰胺树脂。在又一方面中，该有机材料可为一聚氨基甲酸酯树脂。
此外，在本文中所称的「反转铸造(reverse casting)」法可为用以精确方向性及将该修整片段接合至该刚性支撑层上。此方法可包括在起始固化时，使用一「掩模」材料将多个修整片段固定在一基材上。该修整片段部分突出于该掩模材料，接着可使用在此所讨论的方法将其接合至该刚性支撑层，并在此之后(或在过程中)移除该掩模材料。
当利用一有机材料时，固化该有机材料的方法可为本技术领域中熟悉这些技术者现有的各种工艺，从而导致该有机材料从至少一柔软的状态相变化成至少一刚硬状态。可由任何本技术领域熟悉该项技术的人员利用现有的方法达成固化，如：通过以热形式赋予能量以环氧化该有机材料；电磁辐射，例如，紫外光、红外光及微波辐射；粒子冲击，如电子束、有机催化剂、无机催化剂，或其他类似方法，并未局限于此。
在本发明的一方面中，该有机材料可为一热塑型材料。热塑型材料可通过各自独立冷却及加热而可逆地硬化及软化。在另一方面中，该有机材料可为一热固型材料。热固型材料无法如热塑型材料般，可逆地硬化及软化。换句话说，如有所需，一但发生固化，该过程基本上是不可逆的。
作为一个如前述的较详细列举，使用在本发明实施例中的有机材料包括：胺基系树脂、丙烯酸酯系树脂、醇酸树脂(如：胺甲酸乙酯醇酸树脂(urethane alkyd resins))、聚酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚亚酰胺类树脂、反应性胺甲酸乙酯树脂(reactive urethane resins)、聚氨基甲酸酯树脂(polyurethane resins)、酚醛树脂(如：可溶酚醛树脂及线形酚醛树酯)、酚醛/乳胶树脂、环氧树脂(如：双酚环氧树脂)、异氰酸酯类树脂、聚异氰酸树脂、聚硅氧树脂(如：烷基烷氧基化硅烷(alkylalkoxysilane resins))、反应性乙烯基树脂、标示有BakeliteTM商标名的树脂、丙烯酸酯树脂、聚碳酸酯类树脂，及其混合物与组合，其中，该烷基系树脂包括：烷基化尿素甲醛树脂(alkylated urea-formaldehyde resins)、三聚氰胺甲醛塑脂(melamine-formaldehyde resins)，及烷基化苯胍胺甲醛树脂(alkylatedbenzoguanamine-formaldehyde resins)；该丙烯酸酯系树脂包括：乙烯基丙烯酸酯(vinyl acrylates)，丙烯酸化环氧树脂(acrylated epoxies)，丙烯酸酯化胺甲酸乙酯(acrylated urethanes)，丙烯酸酯化聚酯(acrylatedpolyesters)，丙烯酸酯化丙烯酸树脂(acrylated acrylics)，丙烯酸酯化聚醚(acrylated polyethers)，乙烯基醚(vinyl ethers)，丙烯酸酯化油(acrylatedoils)，丙烯酸酯化硅胶(acrylated silicons)，及相关的丙烯酸甲酯(associatedmethacrylates)；标示有BakeliteTM商标的树脂包括：聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂、苯氧基树脂、苝树脂、聚磺酸酯树脂、乙烯共聚物树脂(ethylene copolymer resins)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、丙烯酸酯树脂及乙烯基树脂。在本发明的一方面中，该有机材料可为一环氧树脂。在另一方面中，该有机材料可为一聚亚酰胺类树脂。在又一方面中，该有机材料可为一聚氨基甲酸酯树脂。
该有机材料可包括许多的添加物以方便其使用。例如，额外的交联剂及填充剂可用以提高该有机材料层的固化特性。此外，可利用溶剂改变于该有机材料于未固化状态下的特性。也可在固化的有机材料层中的至少一部位设置一补强材料。此补强材料可作为增加该有机材料层强度的功能，更可提高该个别研磨片段的固着力。在一方面中，该补强材料可包括陶瓷、金属或其组合。陶瓷的例子包括：铝、碳化铝(aluminum carbide)、二氧化硅、碳化硅(silicon carbide)、氧化锆(zirconia)、碳化锆(zirconium carbide)及其组合。
此外，在一方面中，可涂布一耦合剂或一有机金属化合物在一超研磨材料的表面上以利于该超研磨颗粒通过化学键固着在有机材料中。在本技术领域中，为熟悉该项技术者现有的各种有机及有机金属化合物都可使用。有机金属结合剂可在该超研磨材料及该有机材料间形成化学键，从而提高位于其中的超研磨材料的固着力。如此，该有机金属耦合剂可提供作为一架桥以在该有机材料及该超研磨材料表面间形成键。在一本发明的方面中，该有机金属耦合剂可为钛酸盐(titanate)、锆酸盐(zirconate)及其混合物。所使用的有机金属耦合剂的含量取决于该结合剂及该超研磨材料的表面积，通常情况下，该耦合剂或有机金属化合物占有机材料层重量的0.05至10％即可足够。
在非限制本发明的实例中，可适用于本发明的硅烷包括：道康宁公司(Dow Corning)型号Z-6040的3-缩水甘油醚丙基硅烷(3-glycidoxypropyltrimethoxy silane)；联合碳化物化学公司(Union CarbideChemicals Company)型号A-174的γ-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷(γ-methacryloxy propyltrimethoxy silane)；联合碳化物化学公司(UnionCarbide)及Shin-etsu Kagaku Kogyo等公司的β-(3，4-环氧环己)乙基三甲氧基硅烷(β-(3，4-epoxycyclohexyl ethyltrimethoxy silane)、γ-氨丙基硅烷(γ-aminopropyltriethoxy silane)、N-(β-胺基乙基)-γ-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷(N-(β-aminoethyl)-γ-aminopropyl-methyldimethoxy silane)。在非限定本发明的实例中，钛酸盐耦合剂包括：三异硬酯酸钛酸异丙酯(isopropyltriisostearoyl titanate)、二(异丙苯基过氧化氢异丙苯)氧乙酸钛酸(di(cumylphenylate)oxyacetate titanate)、4-胺基苯磺酰十二烷基苯磺酰钛酸(4-aminobenzenesulfonyldodecyl-benzenesulfonyl titanate)、四辛基二(二三癸基磷酸)钛酸(tetraoctylbis(ditridecylphosphite)titanate)、异丙基三(N-乙基胺基乙基胺基)钛酸(isopropyltri(N-ethylamino-ethylamino)titanate)(Kenrich Petrochemicals公司销售)、新烷氧基钛酸盐(neoalkyoxy titanates)，及其类似物，其中该新烷氧基钛酸盐也可由Kenrich公司销售的LICA-01、LICA-09、LICA-28、LICA-44及LICA-97。在非限定本发明的实例中，铝耦合剂包括：Ajinomoto公司销售的醋酸烷氧基铝二异丙酯及其类似物。在非限定本发明的实例中，锆耦合剂包括：Ajinomoto公司销售的新烷氧基锆酸盐、LZ-09、LZ-12、LZ-38、LZ-44、LZ-97、及其类似物。其他现有的有机金属耦合剂，如：硫醇基类化合物，也可用于本发明并被认为是在本发明的范畴中。
在本发明的其他方面中，可通过减少颗粒在所需的容许差异范围外的突出以平坦化超研磨颗粒尖点。当此颗粒被辨识出来，可利用各种技术来减少这样的突出。在一方面中，例如，该修整器的机械式磨耗可减少该突出颗粒。在另一方面中，可使用一振动工具来分别破坏此颗粒。在又一方面中，可使用如Nd:YAG激光的激光来破裂这样的颗粒。
在本发明的另一实施例中，一种制造化学机械研磨垫修整器的方法，包括：设置第一单层超研磨颗粒于一金属支撑层上；以及设置第二单层超研磨颗粒于该金属支撑层的相对于第一单层的另一侧。该第二单层超研磨颗粒的位置与第一单层超研磨颗粒具有基本上相同的分布。该方法还包括：结合该第一单层超研磨颗粒及该第二单层超研磨颗粒至该金属支撑层，由于第一单层及该第二单层间具有基本上相似的分布以造成对称的作用力，并避免该金属支撑层实质上翘曲。
在又一方面中，设置该第一单层超研磨颗粒或该第二单层超研磨颗粒的至少一个，可包括：黏着多个超研磨颗粒至一黏着转移片，并通过一模板的孔洞建立一预定图案；以及将该模板从该黏着转移片移除，使得该多个超研磨颗粒依照预定图案黏着于该黏着转移片上。接着，可利用该黏着转移片转移该多个超研磨颗粒至该金属支撑层，并将该黏着转移片从该多个超研磨颗粒上移除以形成该第一单层超研磨颗粒或该第二单层超研磨颗粒的至少一个。
在本发明的另一方面中，一种在制造过程中使化学机械研磨垫修整器的翘曲最小化的方法，可包括：在结合多个超研磨颗粒至一金属支撑层时，在该金属支撑层相对两侧具有基本上相等的翘曲作用力，其中，由于相对两侧的相等作用力，而使支撑层的翘曲最小化。在一方面中，基本上相等的翘曲作用力包括：多个超研磨颗粒排列于支撑层的相对两侧，使得支撑层两侧的多个超研磨颗粒具有基本上相同的分布，以在结合时具有基本上相等的翘曲作用力。
在本发明的又一方面中，一种化学机械研磨垫修整器可包括多个超研磨颗粒排列作为一工作表面，其中，该第一单层超研磨颗粒的最高突出尖端与第2个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约20微米，且在第一单层超研磨颗粒的最高1％突出尖端间的突出距离差异为约80微米之内。
在另一方面中，一种化学机械研磨垫修整器可包括多个超研磨颗粒排列作为一工作表面，其中该最高突出尖端与第2个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约10微米；该最高突出尖端与第10个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约20微米；该最高突出尖端与第100个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约40微米，以及该最高突出尖端的突出距离大于或等于约50微米。
应注意的是，虽然上述本发明主要为化学机械研磨垫修整器，但其它精密研磨和/或研磨工件都可以认定在本发明的范畴中。因此，在此所揭露的技术及教导都可另外应用于这些工件中。
此外，应注意的是，现有化学机械研磨加工技术，包括研磨垫修整，已局限于集成电路的临界尺寸。然而，本发明的化学机械研磨修整装置及技术可提供具有小于或等于45纳米、32纳米、28纳米或22纳米的集成电路临界尺寸的晶圆加工。
应了解的是，上述内容仅供说明本发明原理的应用。在不违背本发明范畴及精神的前提下，本发明所属技术领域普通技术人员可做出多种修改及不同的配置，且权利要求则意图涵盖这些修改与不同的配置。因此，当本发明中目前被视为是最实用且优选的实施例的细节已被揭露如上时，对于本发明所属技术领域普通技术人员来说，可依据本文中所提出的概念与原则来作出而不受限于多种包含了尺寸、材料、外形、形态、功能、操作方法、组装及使用上的改变。

Claims (27)

1.一种化学机械研磨垫修整器，其特征在于，包括：
一基质层；以及
一单层超研磨颗粒，为多个嵌入该基质层的超研磨颗粒，其中每一超研磨颗粒突出于该基质层，且该单层超研磨颗粒的最高突出尖端与第2个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约20微米，且在单层超研磨颗粒的最高1％突出尖端间的突出距离差异为约80微米或更小。
2.根据权利要求1所述的化学机械研磨垫修整器，其中最高突出尖端与第2个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约10微米。
3.根据权利要求2所述的化学机械研磨垫修整器，其中最高突出尖端与第10个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约20微米。
4.根据权利要求3所述的化学机械研磨垫修整器，其中最高突出尖端与第100个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约40微米。
5.根据权利要求4所述的化学机械研磨垫修整器，其中最高突出尖端突出高于该基质层大于或等于约50微米。
6.根据权利要求1所述的化学机械研磨垫修整器，其特征在于，还包括一刚性支撑层，其耦合该基质层。
7.根据权利要求1所述的化学机械研磨垫修整器，其中该多个超研磨颗粒至少排列为一环状形态，且中央区域不具有超研磨颗粒。
8.根据权利要求1所述的化学机械研磨垫修整器，其中该多个超研磨颗粒设置为一尖锐部位朝向被修整的研磨垫。
9.根据权利要求1所述的化学机械研磨垫修整器，其中该多个超研磨颗粒基本上配置为一顶点或一边缘部位朝向被修整研磨垫。
10.一种化学机械研磨垫修整器，其特征在于，包括：
一第一单层超研磨颗粒，设置于一金属支撑层的一侧；
一第二单层超研磨颗粒，设置于该金属支撑层的另一侧并相对于该第一单层，其中该第二单层超研磨颗粒的位置与该第一单层超研磨颗粒具有基本上相同的分布；以及
一刚性支撑层，耦合至相对于该第一单层的该第二单层超研磨颗粒。
11.根据权利要求10所述的化学机械研磨垫修整器，其中该第一单层超研磨颗粒的最高突出尖端与第2个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约10微米。
12.根据权利要求11所述的化学机械研磨垫修整器，其中该第一单层超研磨颗粒的最高突出尖端与第10个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约20微米。
13.根据权利要求12所述的化学机械研磨垫修整器，其中该第一单层超研磨颗粒的最高突出尖端与第100个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约40微米。
14.一种制造化学机械研磨垫修整器的方法，其特征在于，包括：
设置一第一单层超研磨颗粒于一金属支撑层上；
设置一第二单层超研磨颗粒于该金属支撑层的相对于第一单层的另一侧，其中该第二单层超研磨颗粒的位置与第一单层超研磨颗粒具有基本上相同的分布；以及
结合该第一单层超研磨颗粒及该第二单层超研磨颗粒至该金属支撑层，由于该第一单层及该第二单层间具有基本上相似的分布以造成的对称的作用力，并避免该金属支撑层的实质上翘曲。
15.根据权利要求14所述的方法，其中该第一单层及该第二单层的至少一个是通过硬焊材料硬焊而结合。
16.根据权利要求14所述的方法，其中该第一单层及该第二单层的至少一个是以加热及加压下结合。
17.根据权利要求16所述的方法，其中该第一单层及该第二单层的至少一个的结合还包括：
设置一烧结化合物于该金属支撑层，并与该第一单层及该第二单层的至少一个接触；以及
烧结该烧结化合物以结合该第一单层及该第二单层的至少一个至该金属支撑层。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括：在结合时利用一硬焊材料熔渗至该烧结化合物。
19.根据权利要求16的方法，其中该第一单层及该第二单层的至少一个是以加热或加压而直接结合至该金属支撑层。
20.根据权利要求14所述的方法，其中该第二单层超研磨颗粒的位置基本上对齐于该第一单层超研磨颗粒。
21.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：耦合该第二单层超研磨颗粒至一刚性支撑层。
22.根据权利要求21所述的方法，其中该第二单层超研磨颗粒耦合至该刚性支撑层通过一选自由热压、硬焊、烧结、锡焊、电镀、及其组合所组成的群组。
23.根据权利要求21所述的方法，其中该第二单层超研磨颗粒通过高分子结合而耦合至该刚性支撑层。
24.根据权利要求14所述的方法，其中设置该第一单层超研磨颗粒或该第二单层超研磨颗粒的至少一个，包括：
黏着多个超研磨颗粒至一黏着转移片，并通过一模板的孔洞建立一预定图案；
将该模板从该黏着转移片移除，使得该多个超研磨颗粒依照预定图案黏着于该黏着转移片上；
利用该黏着转移片转移该多个超研磨颗粒至该金属支撑层；以及
将该黏着转移片从该多个超研磨颗粒上移除以形成该第一单层超研磨颗粒或该第二单层超研磨颗粒的至少一个。
25.一种在制造过程中使化学机械研磨垫修整器的翘曲最小化的方法，其特征在于，包括：
在结合多个超研磨颗粒至一金属支撑层时，在该金属支撑层相对两侧具有基本上相等的翘曲作用力，其中，由于相对两侧的相等作用力，而使该金属支撑层的翘曲最小化。
26.根据权利要求25所述的方法，其中基本上相等的作用力包括：该多个超研磨颗粒排列于该金属支撑层的相对两侧，使得该金属支撑层两侧的多个超研磨颗粒具有基本上相同的分布，以在结合时具有基本上相等的翘曲作用力。
27.一种化学机械研磨垫修整器，其特征在于，包括：
多个超研磨颗粒排列作为一工作表面，其中该最高突出尖端与第2个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约10微米；该最高突出尖端与第10个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约20微米；该最高突出尖端与第100个最高突出尖端的突出距离差异小于或等于约40微米，以及该最高突出尖端的突出距离大于或等于约50微米。
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