CN103688343A - 化学机械抛光垫修整器 - Google Patents

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Abstract

公开了用于CMP抛光垫的垫修整器，其包括具有第一组突起和第二组突起的基板，第一组突起具有第一平均高度，第二组突起具第二平均高度，第一平均高度不同于第二平均高度，在第一组突起中的每个突起顶部具有非平坦表面，在第二组突起中的每个突起顶部具有非平坦表面，所述第一组突起和所述第二组突起具有至少在其顶表面上的多晶金刚石层。例如，所述突起集可通过它们的高度确定，或可选择地通过它们的预定位置或它们的基准尺寸确定。示出了测量该突起高度的各种方式，包括从垫修整器的背面测量平均高度、峰谷高度或突出高度。

Description

化学机械抛光垫修整器
相关申请
本申请要求2011年3月7日提交的美国临时专利申请No.61/449,851、2011年7月11日提交的美国临时专利申请No.61/506,483以及2011年7月29日提交的美国临时专利申请No.61/513,294的权益，其公开的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开通常涉及半导体制造设备。更具体地，本公开涉及用于清洁半导体制造中所使用的抛光垫的修整装置。
背景技术
化学机械抛光（CMP）在半导体芯片和存储设备的制造中广泛使用。在CMP过程中，通过抛光垫、抛光浆料和任选地化学试剂的作用从晶片基板去除材料。随着时间的推移，抛光垫变得没有光泽，并且充满了来自CMP过程的碎屑。使用垫修整器定期修复抛光垫，垫修整器磨蚀该抛光垫的表面并开孔，并在抛光垫的表面上创建微凸物。垫修整器的功能是维持CMP过程中的去除率。
CMP代表了半导体和存储设备制造中的主要生产成本。这些CMP成本包括那些涉及抛光垫、抛光浆料、钻石轮以及在平坦化和抛光操作过程中受到磨损的各种CMP零件的成本。CMP过程中的额外费用包括为了更换抛光垫的工具停机时间以及测试晶片来重新校准CMP抛光垫的成本。
典型的抛光垫包括约0.16cm厚的闭孔聚氨酯泡沫。在垫修整过程中，该垫受到机械磨损以物理穿透该垫表面的多孔层。该垫的暴露表面包含开孔，其可在CMP过程中使用以捕获由废抛光浆料组成的磨粉浆和从晶片去除的材料。在以后的每个垫修整步骤中，垫修整器去除了包含嵌入材料的多孔外层并最大限度地减少了该外层以下层的去除。抛光垫的过多纹理（texturing）导致寿命缩短，而纹理不足导致CMP步骤中的材料去除率不足以及缺乏晶片均匀性。
一种CMP垫修整器是具有固定金刚石磨料的四英寸盘。金刚石涂层盘旋转并压到抛光垫表面上以切割和去除顶层。该金刚石通常嵌入环氧树脂或金属基材料中。然而，来自这些垫修整器的金刚石可能脱落，由于抛光操作过程中的晶片磨损，这可导致收得率损失。
对于CMP垫修整工具有持续的需要，该CMP垫修整工具减少或消除了脱落的磨料颗粒，并具有用于修整CMP抛光垫的不同表面高度。
发明内容
在本发明的各种实施方式中，提供了一种垫修整器，其从基板加工以具有所希望的特征高度分布和台面粗糙度特性。该垫修整器不需要超硬磨料颗粒，例如附着在基板上的金刚石颗粒，其消除了颗粒从垫修整器脱落的问题。取而代之的是，成形陶瓷上的突起作为几何特征，其提供了在垫表面上的应力集中。这些特征的切割性能和寿命通过在表面突起之上生长的多晶CVD金刚石涂层而大大提高。本发明包括垫修整器和制造该垫修整器的方法。
在一个实施方式中，加工工艺利用多孔基板材料的特性来提供分布和粗糙度特性。因为这些特征是由基板加工的，因此不需要将颗粒粘结到基板上。
在一个实施方式中，以预定的图案设置特征。该图案可以是矩阵式的，也就是说，重复地均匀分布的矩阵模式。该特征可包括双峰或者多峰高度分布，其中各种特征高度是散布的。
化学机械抛光（CMP）是结合化学和机械力的平滑表面过程，并且周期性地利用垫修整器来修复抛光垫。该垫修整器的功能是维持CMP过程中的去除率。该垫修整器也可称为CMP抛光垫修整器或抛光垫修整头。
垫修整器具有均匀高度特征的高密度（每单位面积的数量），往往每个靠着CMP抛光垫的特征易于产生基本上均匀的力。例如，这样的垫修整器实施例由Myoung（Myoung）的美国专利No.6439986（公开了均匀高度的加工特征）、Lawing（Lawing）的美国专利申请公布No.2002/0182401（公开了使用临时保温层使粒子定位，从而粒子限定均匀接触平面）、Slutz等人（Slutz）的美国专利No.7367875（公开了其上应用CVD金刚石涂层于陶瓷材料的复合基板的复合材料和各种配置的未反应碳化物成形材料）所公开。其它的垫修整器不包括凸起特征，而是依靠表面粗糙度来完成修整。例如，参见Cornelius等人（Cornelius）的EP0540366A1（公开了由大小在2μm至50μm范围的结合碳化硅颗粒构成的基板，该基板具有在其上结合的金刚石层）、Zimmer等人（Zimmer）的美国专利No.6632127（公开了基板和结合在基板上的细颗粒化学汽相沉积多晶金刚石层，或可选择的，结合到CMP修整盘基板上的多晶金刚石薄片）。这种“少凸起”的基板，当用作垫修整器上的切割表面时，也往往会在整个垫修整器的切割表面产生基本均匀的力。一般来说，例如由均匀凸起高度和少凸起表面所产生的均匀力分布还在标准的工作压力下产生最低的切割率。
另一方面，在具有结合到基部的不规则形状或取向的磨料颗粒的垫修整器的最突出特征上产生的力可导致该颗粒受到较大的力而从垫修整器脱落。例如，参见Sung(Sung)的美国专利No.7201645（公开了具有附着到基板的多个超硬磨料颗粒的波状CMP垫修整器）和An等人（An）的美国专利申请公布No.2006/0128288（公开了将磨料颗粒固定在金属基板上的金属粘合剂层，较小和较大磨料颗粒之间的直径差范围为10％至40％）。可导致在抛光操作过程中划伤晶片的脱落的颗粒可由抛光垫捕获。
这个难题可通过产生具有不同高度的机械加工特征的垫修整器的机器加工工艺克服。在一个实施方式中，该特征是从产生特征高度的多峰分布的蚀刻工艺制作的。基板材料的多孔性特征还可提供所需的分布特征，也就是说，高孔隙度基板或具有较宽孔尺寸分布的基板相比密集基板或具有更均匀分布的孔尺寸的基板会在更广的范围产生特征高度总数（populations）。多孔基板材料还可提供具有峰值区域或具有随孔径和孔径分布变化的粗糙度的“台面”特征。
在一个实施方式中，化学机械抛光垫修整器包括具有前表面和后表面的陶瓷基板，该陶瓷基板的前表面包括或包含从该陶瓷基板一体形成的第一组陶瓷突起和从该陶瓷基板一体形成的第二组陶瓷突起，第一组陶瓷突起的特征在于从参考表面测量的第一平均高度，第二组陶瓷突起的特征在于从参考表面测量的第二平均高度，该第一平均高度不同于该第二平均高度。在本发明的某些形式中，第一组陶瓷突起和第二组陶瓷突起各自具有顶表面。该突起可进一步包括多晶金刚石层。在垫修整器的某些形式中，第一组陶瓷突起中的每个突起顶部具有粗糙的、非平坦表面，第二组陶瓷突起中的每个突起顶部具有粗糙的、非平坦表面。该垫修整器切割CMP垫以开孔并创建表面微凸体。
在垫修整器的某些形式中，各平均高度的突起以重复的图案形成在垫修整器的切割表面中。在垫修整器的另一个形式中，该基板包括第二平均高度的陶瓷突起，其小于第一平均高度的陶瓷突起，其中第二平均高度的陶瓷突起位于基板外侧边缘附近的环形区域中。在垫修整器的另一个形式中，该基板包括两种或多种高度的陶瓷突起，其比第一平均高度的陶瓷突起小，其中较小的陶瓷突起位于基板外侧边缘附近的环形区域中。较低轮廓的陶瓷突起允许该垫修整器易于切割抛光垫并降低这些突起上的机械应力。在本发明的某些形式中，该陶瓷突起是碳化硅，在其它形式中该突起是β碳化硅。
本发明的垫修整器的一些实施方式包括固定于基板的一个或多个片段基板。在本发明的某些形式中，一个或多个片段可各自具有相同的突起，或者一个或多个片段可在每个片段中具有两个或多个突起的相同组合。在本发明的其它实施方式中，所述片段可各自具有不同的突起，或所述片段可具有两个或多个突起的不同组合。
在一个实施方式中，化学机械抛光垫修整器包括具有前表面的基板，该前表面具有多个与其一体的突起，在正面方向延伸的多个突起基本上垂直于所述前表面，所述多个突起各包括远侧末端。多个突起包括具有在对准平面（registration plane）变量内的远侧末端的多个突起子集，该对准平面基本上平行于所述前表面，多个突起子集的突起以相对于彼此的固定和预定关系位于该对准平面上。多晶金刚石涂层至少覆盖了多个突起子集的远侧末端。该基板具有至少10％的孔隙率。
在本发明的另一个实施方式中，多个突起的每一个围绕各自的垂直于前表面的对准轴在正面方向上延伸，相应对准轴的每一个在基板的前表面上限定了预定位置。突起的第一子集由前表面上的预定位置确定，并限定了第一平均高度，突起的第一子集的预定位置限定了第一预定图案。突起的第二子集由前表面上的预定位置确定，该突起的第二子集的预定位置限定了第二预定图案和小于第一平均高度的第二平均高度。在一个实施方式中，至少一部分的突起第二子集穿插在至少一部分的突起第一子集中，一小部分的突起第二子集各自具有高度，其大于至少一个突起第一子集的各自高度。
在一些实施方式中，化学机械抛光垫修整器包括突起的第一子集，各具有基本类似的第一基准尺寸，所述突起的第一子集限定了第一图案并具有第一平均高度。还包括突起的第二子集，每个具有基本类似的第二基准尺寸，所述突起的第二子集限定了第二图案并具有第二平均高度。在一个实施方式中，第一基准尺寸大于所述第二基准尺寸，至少一部分突起的第二子集穿插在至少一部分突起的第一子集之中。
在某些实施方式中，多个突起的每一个包括远侧末端，多个突起包括具有远侧末端的突起第一子集，该远侧末端在第一对准平面中心的第一变量中，该第一对准平面基本平行于所述前表面，突起第一子集的突起以相对于彼此固定和预定的关系位于基板上。突起的第二子集具有远侧末端，其在第二对准平面中心的第二变量中，第二对准平面基本平行于所述前表面，突起第二子集的突起以相对于彼此固定和预定的关系位于基板上。在一个实施方式中，至少一部分突起的第二子集穿插在至少一部分突起的第一子集之中。突起第二子集的每一个可包括大于3μm的均方根表面粗糙度。
在各种实施方式中，多个突起的每一个包括位于各自突起台面上的远侧末端，该台面限定为在与正面方向相反方的向上与各自突起的远侧末端的间隔在预定距离内。多个突起的每一个限定了在台面基础上的横截面，该横截面限定了形心。对于至少一部分的多个突起，该横截面的形心与各自的对准轴偏移。
虽然示出了几个制作该垫修整器的示例性物品、组合、装置和方法，当然可以理解的是，本发明并不局限于这些形式。本领域技术人员可做出改变，特别是鉴于上述教导。例如，某个形式的步骤、组件或特征可用另一个形式相应的步骤、组件或特征取代。另外，该垫修整器可包括这些形式各个方面的任何组合或子组合。
附图说明
图1是在本发明的实施方式中具有修整器的晶片抛光装置的透视图；
图2A-2C是在本发明的实施方式中垫修整器的剖视图；
图3A和3B是在本发明的实施方式中垫修整器的剖视图；
图3C是在本发明的实施方式中垫修整器的局部透视图；
图3D是在本发明的实施方式中垫修整器的一部分的放大图像；
图4A和4B是现有技术的突起的透视图和剖视图；
图4C和4D是本发明实施方式的突起的透视图和剖视图；
图5A和5B是本发明的垫修整器或片段的示意剖面图；
图6A-6F本发明的片段的部分平面图；
图7A-7C是在本发明的实施方式中具有片段的垫修整器的透视图；
图7D是安装到图7B背板的部分的放大图像；
图7E是在本发明的实施方式中具有凹槽或沟渠的部分的平面图；
图7F是图7E的凹槽或沟渠一部分的放大透视图；
图8A-8C是在本发明的实施方式中具有单调增加的突起高度的垫修整器或部分的边缘区域的局部剖视图；
图9是在本发明的实施方式中具有不同基准尺寸的穿插突起的部分的局部视图；
图10是在本发明的实施方式中具有不同基准尺寸的突起的修整头的放大图像；
图11A是在本发明的实施方式中具有不同穿插高度的突起的垫修整器的放大局部透视图；
图11B是在本发明的实施方式中具有不同穿插高度的突起的垫修整器的放大剖视图；
图11C是在本发明的实施方式中具有台面的突起的放大剖视图；
图11D是在本发明的实施方式中在穿过一系列突起的平面上的放大剖视图；
图12是在本发明的实施方式中的台面边界；
图13A和13B是在本发明的实施方式中垫修整器的激光共聚焦显微镜图像；
图13C是在本发明的实施方式中垫修整器的一系列峰和凹部的放大轮廓；
图14A和14B是在本发明的实施方式中具有不同高度的穿插突起的垫修整器的激光共聚焦显微镜图像；
图14C是在本发明的实施方式中具有不同高度的穿插突起的垫修整器的一系列峰和凹部的放大轮廓；
图15是在本发明的实施方式中主要和次要突起的双峰分布图；
图16是本发明的实施方式提出的突起矩阵的一部分的地形学描绘；
图16A是在本发明的实施方式中具有突出高度的突起的透视图；
图17是在本发明的实施方式中具有多晶CVD金刚石涂层的垫修整器的一部分的放大剖视图；
图18A是在本发明的实施方式中具有约200μm基准尺寸的未涂覆突起的放大图像；
图18B是在本发明的实施方式中具有约65μm基准尺寸的金刚石涂覆的突起的放大图像；
图19A和19B是本发明实施方式的垫切割率和垫表面光洁度的曲线图；
图20是将本发明的垫切割率与市售的垫修整器对比的曲线图；
图21是将本发明实施方式的晶片去除率和垫表面光洁度与市售的垫修整器对比的的曲线图；以及
图22是将本发明实施方式的垫表面光洁度和垫切割率与市售的垫修整器对比的的曲线图。
具体实施方式
现在参见图1，在本发明的实施方式中描述了在化学机械抛光（CMP）过程中具有垫修整器32的晶片抛光装置30。所描述的晶片抛光装置30包括具有上表面36的旋转台34，上表面36具有安装在其上的CMP垫38（如聚合物垫）。其上安装有晶片基板44的晶片头42布置成使得晶片基板44与CMP垫38接触。在一个实施方式中，浆料供给装置46向CMP垫38提供磨料浆48。
在操作中，旋转台34转动，从而使CMP垫38在晶片头42、垫修整器32和浆料供给装置46的下方旋转。该晶片头42通过向下的力F与CMP垫38接触。该晶片头42还可以在线性往复作用下旋转和/或振动，以加强安装在其上的晶片基板44的抛光。该垫修整器32还可与CMP垫38接触，并在CMP垫38的表面来回平移。该垫修整器32也可以旋转。
功能上，该CMP垫38以可控的方式从晶片基板44上去除材料，为晶片基板44提供抛光表面。该垫修整器32的功能是去除来自抛光操作的碎屑，该抛光操作充满了来自CMP过程的碎屑，并打开CMP垫38的孔，从而保持CMP过程中的去除率。
参照图2A至2C（统称为图2），在本发明的实施方式中描述了垫修整器52a、52b和52c（统称为垫修整器52）。该垫修整器52可包括具有后表面56和与后表面相对的前表面58的基板54。基板54的前表面58可包括第一组突起62和第二组突起64。所述第一组突起62整体形成在基板54上并且具有以平面P1为中心的第一平均高度，其可从基板54的后表面56到第一组突起62的远端面66测得。第二组突起64也整体形成在基板54上并可具有以平面P2为中心的第二平均高度，其从基板的后表面56到第二组突起64的远端面68测得。在图2所描述的实施方式中，第一和第二组突起62和64由于具有不同的平均高度而彼此区分开。
第一和第二组突起62和64与基板54是一体的，而不是与基板结合的磨料颗粒。在本发明的某些形式中，所述第一组突起62中的一个或多个突起的远端面66可具有不规则或粗糙的表面，第二组突起64中的各突起的远端面68可具有不规则或粗糙的表面。第一组突起62和第二组突起64可至少在其顶表面涂覆例如多晶金刚石涂层。
在一个实施方式中，在突起的远端面66和68上的粗糙或不规则表面可至少部分归因于来自转换为碳化硅的多孔石墨基板的粗糙度。在本发明的其它形式中，第一组突起中的一个或多个突起的顶部可具有平坦的表面，第二组突起中的每个突起的顶部可具有平坦的表面。
第一组突起62的平均高度可限定第一平面P1，并且第二组突起64的平均高度可限定第二平面P2。在一个实施方式中，第一和第二平面P1和P2基本上彼此平行。不限于此地，额外的突起组，例如具有平均高度的第三组突起（未示出）、具有平均高度的第四组突起等也可形成在基板或片段54的表面上。基板54的后表面56可连接或接合到修整设备上。
在某些实施方式中，第一组突起62的平均高度大于第二突起64的平均高度。即，平面P1比平面P2更远离基板54的后表面56。在各种实施方式中，垫修整器的基板或片段54是陶瓷材料。在该垫修整器的某些形式中，陶瓷材料包括碳化硅。例如，该陶瓷材料可以是β碳化硅或包含β碳化硅的陶瓷材料，其可包括不同的碳相或过量的碳。
在一个实施方式中，实现了由近净成形多孔石墨前体制造该垫修整器的方法。石墨块可加工成近净成形的垫修整器52的基板或片段54。在此，“近净成形”用来表示组件，其涉及最小后处理加工以达到最终的形式和公差。在一个实施例中，多孔石墨基板是有纹理的，以使用几种成形过程的一种形成突起和其它特征，例如沟槽。然后，该有纹理的石墨基板可转换为近净成形碳化硅材料基板。该近净成形碳化硅可以是β碳化硅。通过将近净成形多孔石墨前体转换成近净成形碳化硅垫修整器52而形成所述垫修整器52，可直接在有纹理的碳化硅上提供成本优势，原因是由于其硬度，加工碳化硅是困难和耗时的过程。
图2A至2C示出了在本发明的实施方式中的垫修整器52的横截面的非限制性实施例。在这些实施例中，垫修整器基板54具有旋转轴，后表面56平行于由在基板54的前表面58上的第一组和第二组突起62和64的平均高度限定的一个或多个平面。垫修整器的这两个平面P1和P2有效限定了两个切割平面。在一些形式中，该基板可包括两个以上的切割平面。
该突起可形成在基板的前表面上（图2A或图2C），或该突起可形成在与第一基板连接的第二基板72上（图2B），或该突起可形成在一个或多个单独片段的基板上，这些片段与背板连接（参见图7和随后的讨论）。根据垫修整器52的配置，具有突起的基板或第一基板接合到修整设备的旋转和/或平移装置（未示出）上。该基板可具有广泛的形状，并不限于盘状。该基板可具有用于在平面内转动的旋转轴。
参见图3A至3D（统称为图3），在本发明的实施方式中描述了具有边缘区域82和中央区域84的垫修整器80。在图3A中，该边缘区域82包括多个突起86（图3A）或单独突起87（图3C），其具有围绕平面P2为中心的平均高度，该平面P2的高度小于中央区域84的至少一些突起88的高度。突起86和88形成在整个基板或片段的区域或领域中。在所描述的实施方式中，突起86和/或88可以是一系列的单个底座或可形成环绕中央区域84的连续环孔。
在图3D的实施方式中，单边缘领域突起92包括与底座突起96的领域相邻的大平台94。在图3D的图像中，该底座突起96的基准尺寸约为65μm，约65μm高，并具有每平方毫米约3个突起的密度。大平台94具有的宽度（从图3C中基准点（b）至基准点（c）的距离）约为400μm，平均高度约为40μm。
关于图3B，修整器基板或片段80的边缘102具有较小高度的锥体形切割特征104，而基板或片段的内场具有较高的截断方锥体突起106（未示出不规则顶表面）。
所述突起通过凹进区域分开，该凹进区域可以是具有各种横截面（例如但并不限于方形、“U”形或“V”形）的沟槽。在一些实施方式中，凹进沟槽的侧面和底部区域具有在底部或凹陷末端108处变窄的圆形形状，为突起提供了更宽泛和更厚的基准尺寸以增加强度。例如在图3C中，边缘区域82的突起87可形成在基板表面上的环孔，该表面限定了平面P2铺设在基板底部和中央区域的平面P1之间。
参见图4A至4D，现有技术的突起110（图4A和4B）与本发明实施方式的突起112（图4C和4D）比较。图4A的突起包括平坦表面114，其横截面描述在图4B中。与此相反，图4C的突起112包括不规则或有纹理的顶表面116，其横截面描述在图4D中。
参见图5A和5B（统称为图5），垫修整器120a和120b分别具有第一平均高度的突起122和第二平均高度的突起124，其以一定图案形成在本发明实施方式中的基板或片段132的边缘区域126和/或中央或场区128中。该突起122、124可具有在CMP垫上提供切割区域的各种形状。在一些实施方式中，突起122、124具有几何形状，例如但不限于金字塔形、锥形、矩形、圆柱形以及它们具有高地的截断形式（如截头圆锥形）。突起122、124的远端面可具有方形边、圆形边或半径破坏的边。例如，图5描述了基板132具有在基板132中央区域128中的较高金字塔形或锥形突起（突起122）以及在基板的外部或环形边缘区域126处的较小金字塔形或锥形突起（突起124）的可重复图案，并穿插在较高突起122之中。图5A中所示的较高突起122允许垫修整器120有力地穿过CMP抛光垫，而较小突起124防止利用大洞穴过度修整，这可能会导致结块缺陷。图5B示出了较高领域突起122和在边缘区域126中的较小导入突起。在该领域中的统一特征为抛光垫（图1中的38）提供了更平滑的纹理，这有利于金属加工，例如铜的CMP。
在某些实施方式中，基板、片段或第二基板会有两个或多个不同平均高度的突起。该突起高度可从基板或片段的后表面测得，或从一些任意参考平面测得。平均高度相同的突起可用来限定用于垫修整器的切割平面或切割区域。垫修整器可具有两个或多个的切割平面。例如，再次参见图3A，示出了两组具有不同平均高度的突起，各突起具有纹理或不规则的顶表面。这些具有相同平均高度P1的突起会具有位于第一平面内的顶表面，而这些突起比顶表面具有平均高度P2且位于第二平面内的突起要高。在本发明的一些形式中，第一平面平行于第二或第三平面。
突起高度和/或顶表面的最大方面，在某些情况下的顶表面宽度或直径，其范围可从10μm至约200μm，在一些实施方式中为10至100μm。在突起是尖点状特征的情况下，该突起的特征可在于最大的方面在突起的一半高度处。参考平面可以是基板的背面，或在基板背面是非平面（例如，凹形或凸形或其它）的情况下，可使用平行于三个或三个以上突起的顶表面的外部参考平面。例如，再次参见图5B，根据参考平面用来表示成组的突起的用途，最高突起的特征可在于平均高度为H1a或H1b（分别是外部参考平面或基板背面），在基板边缘区域附近的较小突起的特征可在于平均高度为H2a或H2b（分别是外部参考平面或基板背面），以及成组的突起之间的表面沟槽和间隙的特征可在于平均高度为H3a或H3b（分别是外部参考平面或基板背面）。
参见图6A至6F（统称为图6），在本发明的实施方式中示出了具有不同“突起密度”的配置的各种非限制性实施例。“突起密度”在这里定义为每平方单位面积的突起数量。突起密度的非限制性实施例的范围可从每平方毫米0.1个突起（即，每10mm2的面积有一个突起）至每平方毫米50个突起。一般来说，相比于较高密度的突起，较低密度的突起可用于将每单位面积的更多力应用于CMP垫并更有力地切割该垫。相比于具有扁平、圆形或半径顶表面的突起，具有尖顶面的突起也往往倾向于将每单位接触面积的更多力应用于CMP垫并更有力地切割该CMP垫。
本文中，“位于中心的突起”是指位于靠近基板（或片段）的质量中心或中心点的基板或片段的场区或区域的突起子集，该突起子集朝向基板的一个或多个边缘延伸。“位于外周的突起”是指位于基板或片段的边缘区域中的突起，该边缘区域起始于基板的前缘或边缘并向内延伸。在本发明的一些实施方式中，位于外周的突起区域可在基板区域的0.5％和75％之间，在其它形式中，位于外周的突起区域可在基板区域的10％和35％之间。
再次参见图6，在上面的描述中示出的突起尺寸（基准尺寸）、突起密度以及每个片段得到的突起如下：突起具有基准尺寸85μm，密度为每平方毫米5个突起以及每个片段1460个突起（图6A）；突起的基准尺寸125μm，每平方毫米1个突起以及每个片段290个突起（图6B）；穿插的突起基准尺寸为125μm和85μm，每平方毫米3个突起以及每个片段具有495个基准尺寸125μm的突起和375个基准尺寸85μm的突起（图6C）；基准尺寸65μm的突起具有前边缘，每平方毫米的3个突起没有前边缘以及每个片段880个突起（图6D）；基准尺寸125μm的突起，每平方毫米5个突起以及每个片段1460个突起（图6E）；以及基准尺寸200μm的突起，每平方毫米2个突起和每个片段585突起（图6F）。
参见图7A至7D，在本发明的实施方式中描述了垫修整器组件150a、150b和150c。该垫组件150a、150b和150c（统称为垫组件150）包括修整器片段152a、152b和152c（统称为修整器片段152）分别固定到下层基板或背板154上。该修整器片段152具有的突起有两个或两个以上的不同平均高度，如上述各种实施方式所述（例如图2、3和5）。在一个实施方式中，该片段使用粘合剂如环氧树脂粘合到背板154上。
各修整器片段152可包括中央或场区156和一个或多个具有不同的突起特征或完全没有突起的边缘区域158，最好如图7B、7D和7E所述。在一个实施方式中，至少一些片段的边缘区域158可由具有比中央区域156的突起（例如图5）低的高度的突起构成，在边缘区域158的突起上提供了减小的力和剪切。
参见图7E和7F，片段152e包括边缘区域158e和中央或场区156e，场区156e包括凹槽或沟162，其中突起的高度大幅降低，或可选择地是完全没有突起。该凹槽或沟162在图7F中示为在较高截断方形锥体突起166之中的截断方形锥体突起164带。在沟162之间的区域也可具有不同的特性，也就是说，第一对沟162a之间的地带的可具有与第二对沟162b之间的地带不同的特性，例如不同的图案、突起高度、突起密度和/或特征粗糙度。
在功能上，边缘区域158中较低高度的特征可有助于在修整过程中清除碎片。具有限定了平面P2铺设在基板底部和中央区域的平面P1之间（例如图3C和5B）的底座突起或环状突起可减少位于修整器片段152的边缘区域158处的特征上的压力。较小和/或较短突起的区域，例如修整器片段152e的沟或凹槽162还可提供缓解或去除垫碎片和料浆。
所述一个或多个修整器片段152可各自具有相同的、均匀的突起轮廓，或所述一个或多个修整器片段152可具有在每个修整器片段152中的两个或两个以上的突起组的相同组合。修整器片段152还可各自在给定的片段上具有统一的突起轮廓，但在修整器片段之间不同。在另一个实施方式中，修整器片段152可具有各种突起轮廓的不同组合。非限定性的实施例是具有图5A的边缘和场区128、126作为修整器片段152b的边缘和场区158、156，位于图7B中标记为“A”的位置处，并具有图5B的片段边缘和场区128、126作为修整器片段152b的边缘和场区158、156，位于图7B中标记为“B”的位置处。
本文中描述的各种垫修整器、垫修整器组件和垫修整器片段并不局限于它们的尺寸或面积，而是例如可制成标准的4英寸直径的盘结构。在一些实施方式中，组件的背板154接合到所述修整器装置。背板154通常是圆盘的形式，直径范围为约2～4英寸；但是，其它的形状和尺寸可用作垫修整器或修整器片段的背板154。背板154的厚度范围为约0.05～约0.5英寸，并任选地在0.05～0.15英寸的范围内。
参见图8A至8C（统称为图8），在本发明的实施方式中示出了垫修整器或片段170a、170b和170c（统称为垫修整器170）。该垫修整器170具有带突起的边缘区域172，该突起的高度在整个边缘区域172向中央区域174单调增加。例如，图8A示出了垫修整器170a的一部分，其中在基板边缘176附近的高度为H4的两个或两个以上的突起或成行的突起具有较低的高度，突起高度朝中央区域174单调增加，如高度H3和H2所示，最终的最高高度H1在中央区域174。在图8B中，垫修整器170b的边缘区域172具有的突起高度从基板边缘176附近的H5朝向垫修整器170b的中间单调增加到高度H4、H3和H2，在中央区域174达到最终高度H1。在图8C中，示出了垫修整器170c具有的突起高度从垫修整器170c的边缘176附近的高度H5朝向基板中央区域174单调增加到高度H4、H3和H2，直到高度H1。图8C示出了中央区域174中的突起具有不同的高度，例如但不限于H1和H5。图8所示的实施方式可包括更多或更少量的遍及边缘区域172的突起或成行突起，和/或遍及边缘区域172的突起类型和形状的不同组合。
在一些实施方式中，第一组底座突起围绕第一环形地带的平均高度是不变的或基本不变，该第一环形地带覆盖三行或更多行的第一组突起的一部分，第二组突起围绕第二环形地带的平均高度是不变的或基本不变，该第二环形地带覆盖三行或更多行的第二组突起的一部分，第一组突起的平均高度在基板的环形区域中或沿径向轴线变为第二组突起的平均高度，该径向轴线垂直于垫修整器的旋转轴线。
在功能上，在边缘区域172中单调增加的突起高度使得垫修整器170（即图1的垫修整器32）轻易进入CMP垫38中。具有从外边缘176朝垫修整器170的中央单调增加高度的底座突起或环形突起使得垫修整器170转换成切割CMP垫38并减少位于垫修整器170的边缘区域172中的特征上的压力。
在某些实施方式中，各种基板和突起的表面是不规则的或在再修整过程中，至少在接触CMP垫38的垫修整器32（图1）的一部分上具有随机纹理、不均匀和/或粗糙的表面。这些表面特性可来自于多孔近净成形石墨基板转换为碳化硅。在某些情况下，基板表面的不规则纹理是由于起始石墨基板的孔隙度和用于制造近净成形石墨的突起和其它特征的成形或机械加工方法的组合。在其它的实施方式中，突起的远端面是平的。具有一个或多个突起且具有平的或粗糙表面的基板材料可用作垫修整器。
本文所描述的垫修整器的各种实施方式中可使用作用力F（图1），通过非限制性的实施例其范围为约2～10磅力（lbf）。根据配置，本发明的各种垫修整器以这些作用力可实现每小时约5μm～约60μm的CMP垫切割速率，或具有一些配置的切割速率范围在每小时约20μm～约40μm，或另外的，更积极的配置的切割速率范围在每小时约40μm～约60μm。垫的切割速率可通过公开的方法测量，例如，在Library of Congress No.89-644090，FremontCA，2006年2月21-23日，Eleventh International Chemical MechanicalPlanarization for ULSI Multilevel Interconnection Conference(CMP-MICConference),Proceedings,pages589-592，Vishal Khosla等人的“StandardizedFunctional Tests of Pad Conditioners”中，其中的内容在此通过引用全部并入本文，除了其中所包含的明确定义。
参见图9，在本发明的实施方式中示出了具有不同大小的交错或穿插的突起192的垫修整器或修整器部分190。示例突起的大小为85μm的基准尺寸（由附图标记194表示）和125μm的基准尺寸（由附图标记196表示）。125μm大小的突起196限定了矩阵式的图案（即，以重复的矩阵图案均匀分布）。同样地，85μm大小的突起194限定了矩阵式的图案并穿插在由125μm大小的突起196所形成的图案之中。
参见图10，提出了本发明实施方式的扫描电子显微镜（SEM）图像200，其中所述突起202a、202b和202c具有可变的基准尺寸和在基板上的图案。在本实施方式中，具有较大基准尺寸的突起202a限定了占据修整器头206中央地带204a的图案，具有中等基准尺寸的突起202b占据了修整器头的中间地带204b，具有较小基准尺寸的突起202c占据了修整器头的外部地带204C。在这个特定的实施方式中，不同基准尺寸的突起202a、202b和202c不是穿插或交错的。
参见图11A至11D，在本发明的实施方式中示出了基板210具有与其成为一体并在正面方向216上延伸的第一组和第二组突起212和214。在本实施方式中，第一组突起212公称平均高度是H1，第二组突起214公称平均高度是H2（图11B），平均高度H1大于平均高度H2。该“正面方向”216基本上垂直于基板210的前表面或“地板”218并从其远离地延伸。第一组突起212，公称较高，可选择地在此称为“主要突起”。第二组突起214，公称较低，可选择地称为“次要突起”。
第一和第二组突起212和214每一个的特征可在于具有远侧末端215（图11B）。第一组突起212可具有在第一对准平面222的第一变量220内的远侧末端215，第一对准平面222大致平行于前表面218。本文中，“变量”被定义为一组突起的最高和最低远侧末端之间的高度差，其高度定义为垂直于对准平面。在一个实施方式中，第一组突起212以固定和预定的关系相对于彼此地位于第一对准平面222的附近。
第二组突起214可包括在第二对准平面228的第二变量226内的远侧末端215，第二对准平面228基本上平行于前表面218，第二组突起214以固定和预定的关系相对于彼此地位于第二对准平面228上。
第一和第二对准平面222和228也分别被称为“上”和“下”对准平面，“上”是指离基板210的地板218最远。值得注意的是，第一组突起212延伸通过第二（“下”）对准平面228；因此，还可在第二对准平面228上的第一和第二组突起212和214之间有固定和预定的关系。
第一对准平面222的特征可在于在正面方向216内公称地偏离第二对准平面228一偏移距离232，该偏移距离232大于第一变量220或第二变量226。偏移距离232可表示为大于变量220或226的倍数或系数，或作为固定尺寸或尺寸范围。典型和非限制性的变量220、226的尺寸范围为5μm～50μm。在一些实施方式中，变量220、226的范围可从10μm～25μm。变量220、226还可表示为大于最小值并小于最大值。偏移距离232的典型和非限制性变量220、226的倍数或系数大于1或2。偏移距离232的典型和非限制性数值范围为10μm～80μm。
在一个实施方式中，所述第一和第二组突起212和214的第一和第二平均高度H1和H2分别是平均“峰谷”高度（图11B中所示）。突起的峰谷高度限定为远侧末端215和公称的地板基准平面238之间的平均距离。该公称地板基准平面238是穿过地板218的中间水平面的平面。所使用的制造工艺可导致加工不均的表面，使得地板218具有高度的粗糙度和无序性，这使得难以确定中间水平面。因此，表征突起的平均峰谷高度的一个方式是为主要突起建立最小的平均峰谷高度和为次要突起建立最大的平均峰谷高度。这样的表征可根据地板基准平面238的位置允许不确定的高水平面。表征的另一种方法是确定每个突起的“突出高度”，如下参照图16所讨论的。
表征在给定的突起组（例如，第一突起组212或第二突起组214）的突起之间的固定和预定关系的一个方式是限定“对准轴”242。“对准轴”242是通过正面方向216上的突起的轴，并且可归因于基板210上的精确位置。根据制造工艺，给定的突起可能或不能基本上以各自的对准轴242为中心。即，实现的制造过程，例如激光加工可产生在小公差范围内的以对准轴为中心的突起。另一方面，实现的制造过程，例如磨损加工技术可产生具有形心横截面的突起，该形心基本上偏离各自的对准轴，特别是在靠近远侧末端的横截面。
图11D示出了后一种情况，其描述了矩阵网格246上的对准轴242和下对准平面218附近的第一和第二组突起212和214的假设横截面。请注意，当对准轴242穿过突起时，它们不一定是突起内的中心。偏移量在图11D的一个突起212的横截面212a上明确示出，其示出了与相应的对准轴242偏离的横截面212a的形心243。横截面212a还可表示为具有主要尺寸241（即，横截面的最长尺寸）。在一些实施方式中，形心243偏移对准轴242的距离至少为主要尺寸241的5％。
在一个实施方式中，第一组和/或第二组突起212和/或214在至少一部分基板210上是矩阵式布置（即，以重复的矩阵图案均匀分布），如图11D所示。在其它的实施方式中，当分布是固定关系时，可在基板210的整个地板216上以不同尺寸间隔（例如参见图10）。在某些实施方式中，多个突起的每一个可进一步表示为具有顶部或“台面”244。该台面244可包括在各个突起的顶部的相对平的部分，或突起的最上面区域，其环绕突起的远侧末端215，例如基本上圆形的峰。
台面244的边界可建立为相对于远侧末端215位于“台面深度”248（图11C）内。该台面深度248可表示为在多个特征参数的一定倍数或范围内，例如台面244的粗糙度、涂层厚度的粗糙度或粗糙度或一个对准平面变量。台面深度248的典型和非限制性尺寸是在约0.3μm和20μm之间。台面深度248的另一个非限制性尺寸是突起上涂层的RMS粗糙度的约3～10倍。可选择地，该台面244可表示为具有最大或最小尺寸，或表示为在各个对准平面上的尺寸范围内。
在另一个实施方式中，台面244限定为在各个突起高度的固定百分比内的突起区域。作为非限制性实施例，台面244可限定为在远侧末端215突出高度的10％或25％（如下参照图16讨论）内的突起区域。突出高度的其它上分数也可用来限定台面深度248，例如取值范围从2％到50％。
该台面244可形成不同的形状，如矩形、梯形、卵形、圆形或多边形。根据利用的加工工艺，台面244的角可以是圆形，边缘有些不规则。例如，通过磨损加工技术所形成的三角形将通常会具有成弧形的顶点和角，台面244的边界一般会是不规则的，如图12所示。
参见图13A和13B，在本发明的实施方式中示出了基板251的激光共聚焦显微镜图像250a和250b，分别是俯视图和透视图。图像250a和250b的地形学示出了黑色的最高高度（突起252）和白色的最低高度，渐变的灰度图像在其之间。黑色区域（尖峰高度）显示250a和250b的突起252限定了矩阵式网格。
该图像是具有125μm的基准尺寸且突起密度为5/mm2的突起252。在250a和250b中成像的基板部分加工为大致均匀的高度，虽然在成像的特定基板上的突起高度范围为从约35μm～约55μm（即，平均峰高度为45μm，具有20μm的变量）。
参见图13C，示出了来自本发明实施方式的前表面258部分的一组突起256的轮廓254。该轮廓254以及激光共聚焦显微镜图像250a和250b显示了在前表面258上的不平坦或粗糙化的微表面，包括突起256。在前表面258的顶峰和凹部的高度内的大变量可归因于基板的多孔性。
参见图14A至14C（统称为图14），在本发明的实施方式中分别示出了具有穿插的主要和次要突起264和266的垫修整器262的一部分的激光共聚焦显微镜图像260a和260b。该图像示出了不规则或表面粗糙的实施方式，图像中捕获的主要突起264比次要突起266的高度更大。当成像的主要突起264高于次要尖峰266时，应当注意的是，在一些实施方式中，不是所有的“主要突起”高于所有的“次要突起”。也就是说，在某些实施方式中，“主要”和“次要”的指定是通过它们相对于彼此的位置或图案而确定的，而不是通过高度尺寸。本发明的某些实施方式的这一方面将在下面参照图15讨论。
参见图15，本发明的实施方式示出了分别描述主要和次要突起高度变量的突出高度的示例统计分布272a和272b的曲线图270。每个统计分布272a和272b可以说是分别代表了两个不同的突起群体274a和274b。在非限制性的实施例中，主要突起272a的统计分布具有约50μm的中央或平均突出高度276a，而次要突起272b的统计分布具有约35μm的中心或平均高度276b。这些特定分布的标准偏差大约为5μm。标准偏差的示例的非限制性范围大约为1μm～20μm。
图15示出了“组合的”标准化分布282，组合和标准化突起群体274a和274b。组合的标准化分布282可表示为双峰分布，具有约40μm的第一局部极大值和略小于50μm的第二局部极大值。随着单个突起群体274a和274b之间的间隔增加，组合的标准化分布282的峰值之间的区别和间隔距离通常会更大。间隔足够小的情况下，组合分布可合并到具有仅一个峰值（未示出）的单个模态分布。
要注意的是，两个统计分布272和274是重叠的。物理上，这意味着至少在所示的实施例中，所谓的“次要”突起群体274B的成员实际上比某些所谓的“主要”突起群体274a的成员具有更大的突出高度。在这种情况下，给定突起所属的群体（274a或274b）不能单独通过突出高度来确定；需要不同的度量来确定给定群体的成员。
确定群体的方式是通过对准轴（例如图11A的对准轴242）的预定位置。在某些实施方式中，主要突起群体274a的每一个成员和次要突起群体274b的每一个成员的坐标位置是已知的。因此，可基于预定的位置来将所述突起分组。
确定群体的另一种方式是通过基准尺寸。虽然某些加工工艺往往会产生不同尺寸的高度和台面，但各种加工工艺往往会产生基准尺寸大体一致的群体。在这里，“基准尺寸”被定义为在突起底部处或附近的特征尺寸，例如直径、矩形边或大致椭圆形的主轴或次轴。例如，可从基板的地板218或最低的环绕轮廓线306（参见下面的图16及相关讨论）在突起上的短距离处测得该基准尺寸。从这些基准上的距离可以是固定长度（例如5～20μm），或是突起高度的固定百分比（例如5～20％）。在一个实施方式中，当基准尺寸限定了两个或多个不同群体时，突起高度基本上是相似的。因此，可根据基准尺寸对不同群体分组。
虽然上述图示和讨论通常涉及具有两种不同突起群体的垫修整器，但本发明并不限于此。也就是说，可以预期的是，可利用两组以上的独特中央突出高度的突起。这种垫修整器可表示为具有主要、次要和至少一种中间的突起组，并可产生“多模态”分布（例如“三模态”），其具有比本文所描述的双峰分布更多的局部极大值，只要单个群体的中央间隔之间的间隔足够大。
参见图16和16A，本发明的实施方式示出了突起矩阵的一部分的地形学描绘290。该地形学描绘示出了四个突起292a、292b、292c和292d（统称为突起292），各具有对准轴294。基板的“地板”296可具有非常深的局部凹陷298。例如，图13C中标记的“峰”和“凹陷”可解释为在正面方向上具有类似的尺寸，取决于地板基准平面238（图11B）所在的位置。这种极端和无序的局部凹陷可引起地板基准平面238的平均位置或中间位置的很大变化。
凹陷298可以是加工方法的人工制品。也就是说，磨损加工技术可比例如激光加工技术更容易产生不均匀的前表面。该凹陷298也可以是基板材料的人工制品。某些基板材料可以是多孔的，一些这样的材料比其它材料具有更大和更广范围的孔径。在一些实施方式中，孔径为20μm或更大。材料的孔隙度和/或孔径越大，凹陷越大，与加工技术无关。
为了适应地板296具有很大地形学变化的基板，要限定“突出高度”的度量来确定突起高度。这里所用的“突出高度”300限定为突起304的远侧末端302（最高高程点）和最低的环绕轮廓线306之间的距离，轮廓线306仅包围着突起的相应对准轴294，并没有其它的对准轴（图16A）。用于图16的突起的最低轮廓线306在图16中用较粗的线示出。
在一个实施方式中，次要突起的平均突出高度可表示为在主要突起的平均突出高度的一定比例的一定变量或标准偏差内。通过非限制性实施例，次要突起可具有的平均突出高度是主要突起的平均突出高度的40％，在5％的标准偏差内，其中所有的百分比都参考主要突起的平均突出高度。平均次要（或中间）突起高度的非限定范围是主要突起的平均突出高度的约20％～约80％。相关的标准偏差的非限定范围是从低于1％～约20％。
值得注意的是，前述平均高度和平均“谷峰”高度可由上面段落中的突出高度范围所取代。
一般来说，用于各种对准轴308的最低围绕轮廓线306的高度相比于地板296的整体粗糙度在更严格的公差范围内。因此，使用最低围绕轮廓线306可减少与确定基线相关的不确定性，从该基线确定突起的高度。
参见图17，在本发明的实施方式中示出了覆盖有多晶CVD金刚石层322的突起320。垫修整器的各种实施方式包括CMP垫和用β碳化硅基板材料形成几何突起的方法。该突起可与其它可用的含金刚石晶体的修整器在相同的尺寸范围内。然而，在一些实施方式中，突起特征是根据具体的CMP垫修整器应用而预先确定的不同尺寸和高度。在一个实施方式中，涂层例如多晶CVD金刚石设置在这些突起中的一些的至少上表面上。
覆盖基板突起的多晶CVD金刚石层的面提供切削作用以开孔并在修正的CMP垫中创建表面微凸体。该基板上的突起提供了在其上沉积多晶金刚石涂层的表面，还在修整器和垫界面处形成力集中。
对于近净成形石墨基板转换为碳化硅基板的实施方式，在某些情况下基板的孔结构还可为突起顶上的多晶金刚石涂层的生长提供有益的不规则或粗糙表面。因此，近净成形石墨基板前体的优点是高孔隙度，可实现表面更高的变异性和粗糙度以及沉积后的多晶CVD金刚石膜更大程度的粗糙度，特别是突起顶部表面上的粗糙度。
突起的平均高度可在很窄范围内变化，其允许在多晶金刚石涂层的微晶中不规则以及底层碳化硅的不规则之间的差异。一组突起高度可通过多个类似突起高度的平均值来建立，并可包括标准偏差。该突起可进一步通过多个突起顶表面的表面平均粗糙度来表征。突起顶表面的粗糙度可至少部分归因于来自金刚石微晶的表面的不规则和底层碳化硅表面的不规则。
多晶CVD金刚石涂层322的典型的非限定性的厚度在2μm和30μm之间，在不考虑取样长度时具有的根均方粗糙度在0.5μm和10μm之间，在考虑8μm的取样长度时在0.05μm和1.0μm之间。在这里，“取样长度”是粗糙度数据累积的长度。
几种制造方法可用于制作基板或片段上的突起。使石墨或者碳化硅基板的表面具有纹理的方法的非限制性实施例包括电火花加工（EDM）、屏蔽磨损加工、水射流加工、照片磨损加工、激光加工以及常规研磨。实例加工技术在Matsumura等人的美国专利申请公布No.2006/0055864以及Menor等人的PCT公布No.WO/2011/130300中公开，其公开的内容全部通过引用并入本文，除了其中包含的明确定义。所选择的方法可为制造在基板不同区域中具有各种大小和高度的突起提供灵活性。加工特征，例如在石墨中的突起之间的突起和沟槽比直接在SiC中形成类似的特征便宜得多，归因于SiC极高的硬度。
一旦石墨基板转换为碳化硅，其可使用例如热丝CVD（HFCVD）工艺涂覆有多晶金刚石层，这在1993年2月16日公布的Garg等人的美国专利No.5186973中公开，其内容全部通过引用方式并入本文，除了其中包含的明确定义。例如，制作多晶金刚石层的HFCVD工艺涉及通过加热灯丝激活包含烃和氢的混合物的进料气体混合物并使活化的气态混合物在带有突起的加热基板或片段上流动以沉积多晶金刚石薄膜。氢中可包含约0.1％～约10％的烃的进料气体混合物在亚大气压下（即不大于约100托）被热激活，以通过使用由钨、钽、钼、铼或其混合物制成的加热灯丝产生烃基和氢原子。灯丝温度的范围从约1800℃～2800℃。该基板可加热到范围为约600℃～约1100℃的沉积温度。
CMP垫修整器基板上的多晶CVD金刚石层和本发明多种形式中的突起的总厚度范围可在0.1μm～2mm之间，在一些形式中为约10μm～50μm，还有其他形式的约10μm至30μm厚。
碳化硅或氮化硅的CVD涂层也可应用在近净成形碳化硅基板或机加工的碳化硅基板的一个或多个表面上，作为最终涂层或在应用多晶金刚石层之前作为间歇性涂层。涂覆后，可将基板组装成它们的最终配置，然后检验及包装。也可直接加工碳化硅以形成该凸起和沟槽，然后任选地用多晶金刚石、碳化硅和/或硅氮化物涂层（多个涂层）。在一些实施方式中，垫修整器具有多个至少在突起表面的顶部的表面微凸体（不规则或粗糙表面）。摩擦和磨损都源于这些顶表面。
参见图18A和18B，在本发明的实施方式中示出了保留突起粗糙度的同时给突起涂覆多晶CVD金刚石层的能力。图18A是突起342和围绕基板344涂覆多晶CVD金刚石之前的突起342的图像。正如图18A所描绘的，基板344具有在基板344表面和突起342表面上的不规则或粗糙表面。图18A的突起具有约200μm的基准尺寸。
图18B的图像是本发明实施方式中涂有多晶CVD金刚石层的突起346和基板348的SEM图像。该成像突起346具有约65μm的基准尺寸。请注意，多晶CVD金刚石附着在包括突起上的不规则形状的突起346和基板348的不规则表面上，并与不规则或粗糙表面相符合。
因此，该多晶CVD金刚石涂层提供了粗糙和锯齿状的配置，其与下面基板和突起特征的形状相符，同时提供了多晶CVD金刚石的硬度和耐用性。因此，在使用过程中与抛光垫接触的每一个垫修整器表面都涉及切割和表面纹理。在一些实施方式中，该表面微凸体具有的平均高度范围为约0.5μm～约10μm；在其它实施方式中，该表面微凸体的高度范围为约0.5μm～约5μm，而在另一些实施方式中，为约1μm～约3μm。
碳化硅或转换成近净成形碳化硅的近净成形石墨可通过以下公开的材料和方法制成：2002年，Poco Graphite Inc.Decatur,TX(“Poco reference”)，由A.H.Rashed主编的“Properties and Characteristics of Silicon Carbide”，可在万维网网址：错误！超链接引用无效。SiliconCarbide/tabid/194/Default.aspx查到，其内容通过引用的方式全部并入本文，除了其中所含的明确定义。Pocoreference公开了SUPERSIC-1的属性，一种SiC材料，通常具有19％的平均开口孔隙度和2.5％的平均封闭孔隙度，总孔隙度为20.5％（Pocoreference第7页）。SUPERSIC-1还可作为基板前体。例如，通过相片磨损工艺可在SUPERSIC-1基板中形成突起，以形成近净成形基板。碳化硅也可包括SUPERSIC或SUPERSIC-3C，可从Poco Graphite（Decatur,TX）处获得。用于可转换成近净成形碳化硅的近净成形基板的石墨也可从PocoGraphite处获得。
在本发明的一些实施方式中，所述碳化硅不是反应粘结碳化硅材料，其中反应粘结碳化硅是烧结的具有渗入到孔结构的硅的α碳化硅粉末体。
在本发明的某些实施方式中，由X-射线衍射所确定的碳化硅相包括β碳化硅，在其它形式中，碳化硅仅是β碳化硅（β-SiC），还有其它的形式，碳化硅本质上是β-SiC。在本发明的其它形式中，由X-射线衍射（基于相对峰值区域）所确定的碳化硅大于β-SiC相的50％。在垫修整器的某些形式中，不能通过X-射线衍射检测到β碳化硅中的游离硅。该碳化硅可任选地含有碳结构或相位。
在本发明的形式中使用的碳化硅（SiC）以及近净成形石墨和碳化硅前体可包括多孔和致密的硅碳化，其可部分地或全部由在2010年9月21日Rashed等人的美国专利7799375中公开的方法和材料制成，其内容通过引用的方式全部并入本文，除了其中所含的明确定义。Rashed公开了“提供具有开口孔隙度的多孔碳化硅预型体。开口孔隙度优选在约10％～约60％的范围内”（Rashed，第5栏，第44-46行），列于表1的开口孔隙度的具体实施例为18-19％、0.3％、0.2％和2.3％（Rashed，第7栏，第36-50行）。在一个实施例中，来自Poco Graphite的多孔石墨基板可在一氧化硅气体的存在下加热到1800℃，以将多孔石墨转换为多孔碳化硅基板。因此，在本发明的一些形式中，具有突起的近净成形多孔石墨基板可在一氧化硅气体的存在下加热到1800℃，以将近净成形多孔石墨转换为近净成形多孔碳化硅。
表面粗糙度可通过多种方式表征，包括峰谷粗糙度、平均粗糙度和均方根（RMS）粗糙度。峰谷粗糙度（Rt）是表面的最高点和最低点之间的高度差量度。平均粗糙度（Ra）是表面上的粗糙、破烂、尖锐或刷毛状突起的相对程度量度，并且由顶峰及它们的平均线之间的差异平均绝对值定义。RMS粗糙度（Rq）是峰和谷之间的均方根平均距离。在这里，“Rp”是取样长度中心线以上的最高峰的高度，“Rpm”是所有取样长度上的所有Rp值的平均值，“Ra”是平均粗糙度，“Rq”是RMS粗糙度，“Rt”是峰谷粗糙度。各种粗糙度参数可在基板和突起顶表面的每个位置测得。
参见图19A和19B，在本发明的实施方式中示出了垫修整器的切割速率402，其连同修整抛光垫的表面光洁度404一起。在图19A中，突起具有公称125μm的基准尺寸（例如正方形、直径或其它）和每平方毫米3个突起的密度。在图19B中，突起具有公称65μm的基准尺寸和每平方毫米3个突起的密度。图19显示了本发明实施方式主题的工艺控制和一致性。
参见图20，本发明实施方式中的抛光垫切割速率412相比于典型金刚石修整器的传统有力和精细紧咬的修整器的切割速率414具有大幅度的切割速率降低曲线并易于金刚石碎裂/去除。图20的趋势示出了本发明实施方式的至少两个优点：首先，用于本发明实施方式的抛光垫切割速率414始终低于典型金刚石修整器的传统修整器的切割速率416。较低的切割速率414转化为较少的从所述抛光垫去除材料，从而延长抛光垫的使用寿命。其次，用于本发明实施方式的抛光垫切割速率414比传统修整器的切割速率416更一致，使材料去除的预测更可靠。
参照图21，示出了本发明实施方式的垫修整器和市售垫修整器之间的铜抛光结果420的对比说明。为了进行比较，本垫修整器的实施例是以5/每平方毫米的突起密度包括85μm基准尺寸的突起的精细粗糙度，市售垫修整器是Araca APD-800CMP抛光机（FujiFilm Planar Solutions,模型号为CSL9014C）。两种垫修整器在行业标准IC1000垫上用铜浆来实施。
如图21所示，本发明的垫修整器的晶片去除速率（“RR”）422为每分钟8373埃（A/min），相对的市售垫修整器（附图标记424）为6483A/分钟。还提供了各系统所得到的抛光垫表面光洁度的粗糙度（Ra），由空心圆圈数据点426和428表示。该数据显示用于本发明实施方式的垫修整器的抛光垫表面光洁度426为约3.8μmRa，相对的市售的垫修整器的表面光洁度428为5.3μmRa。
因此，本发明的主题实施方式提供了比市售垫修整器更高的晶片去除率，同时提供了更平滑的抛光垫表面光洁度。因此，用本发明的垫修整器的实施方式处理的抛光垫性能达到或超过用市售修整器处理的抛光垫性能，尽管该垫的切割率（例如图20）更小（即，更少的材料从所述抛光垫去除）。
参见图22，示出了本发明实施方式的垫修整器和市售的垫修整器之间的垫切割速率440（μm/h）和垫表面粗糙度（Ra）的比较图。为了进行比较，本发明实施方式的垫修整器由具有公称125μm的基准尺寸和每平方毫米3个突起的密度的突起组成，而市售的垫修整器是图21(“Comp Aggressive”)的讨论中所描述的。用圆圈描绘的数据集442和444对应切割速率（右轴），而用正方形描绘的数据集446和448对应的垫表面光洁度（左轴）。具有空心圆圈和正方形的数据集442和446对应市售产品，而具有填充圆圈和正方形的数据集444和448对应本发明。
正如图中所提供的，本发明实施方式的垫切割速率和垫表面粗糙度相比于市售的垫修整器是相对稳定的。本发明实施方式的表面光洁度也通常比市售的垫修整器平滑。
在本文和所附权利要求中所用的单数形式“一个”和“该”包括复数参考，除非上下文以其它方式清楚地指出。因此，例如，关于“突起”是关于本领域技术人员已知的一个或多个突起及其等同物等等。除非另有定义，本文所用的所有技术和科学术语具有本领域普通技术人员所通常理解的相同含义。本文所述的那些相类似或相同的方法和材料可用于本发明实施方式的实践或测试中。本文所提及的所有出版物通过引用的方式全部并入，除了其中所含的明确定义。本文中的任何信息均不解释为承认本发明不得早于现有发明的类似公开。“任选的”或“任选地”是指随后描述的事件或情况可能发生或不可能发生，并且该描述包括事件发生的情况和不发生事件的情况。本文中所有的数值均可通过术语“约”进行修改，无论是否明确表示。术语“约”一般是指本领域技术人员会考虑相当于所列举数值（即具有相同功能或结果）的数字范围。在一些实施方式中，术语“约”指的是规定值的±10％，在其它实施方式中，术语“约”指的是规定值的±2％。虽然所述的组合物和方法被描述为“包括”各种组成部分或步骤（解释为“包括，但不限于”），但该组合物和方法还可“基本上由各种组成部分或步骤组成”或“由各种组成部分或步骤组成”，这样的术语应解释为限定基本上封闭的成员组。
虽然本发明已相对于一个或多个实施方式被示出和描述，但等效变更和修改会由本领域其它技术人员通过阅读和理解本说明书和附图而想到。本发明包括所有这样的修改和变更，并只限于以下权利要求的范围。此外，虽然本发明的特定特征或方面仅相对于一些实施方式中的一个已经公开，但这样的特征或方面可与其他实施方式的一个或多个其它特征或方面相结合，这对于任何给定或特定的应用可能是希望和有利的。此外，为了扩展在详细描述或权利要求书使用的术语“包括”、“具有”、“有”、“带有”或其变型，这样的术语旨在以类似于术语“包括”的方式包容。另外，术语“示范性”仅仅是指实施例，而不是最好的。也可以理解的是，本文所描述的特征、层和/或元素用特定的尺寸和/或相对于彼此的方向示出，目的是为了简单和便于理解，实际尺寸和/或方向可能基本上不同于本文所示。
虽然本发明已参考某些实施方式进行了相当详细地描述，但其它形式是可能的。因此，所附权利要求的精神和范围不应被限定于包含在本说明书中的描述和形式。虽然描述了不同的组合和方法，但应当理解的是，本发明并不限于所述的特定分子、组合物、设计、方法或协议，因为这些可能会发生变化。还应当理解的是，在描述中使用的术语的目的仅是描述特定的形式或实施方式，而不是为了限制本发明的范围，其仅由所附的权利要求所限制。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种化学机械抛光垫修整器，包括：
基板，所述基板包括一个前表面，所述前表面具有与其整体形成的多个突起，所述多个突起在基本上垂直于所述前表面的正面方向上延伸，所述多个突起的每一个包括远侧末端，所述多个突起包括：
具有所述远侧末端的所述多个突起的子集，该远侧末端在对准平面的变量内，所述对准平面基本平行于所述前表面，所述多个突起的所述子集的突起以相对于彼此的固定和预定关系位于所述对准平面上；以及
覆盖所述多个突起的所述子集的至少所述远侧末端的多晶金刚石涂层，
其中所述基板具有至少10％的孔隙度。
2.根据权利要求1所述的垫修整器，其中所述基板包括大于20μm的孔尺寸。
3.根据权利要求1或2所述的垫修整器，其中所述远侧末端的每一个位于所述多个突起的所述子集的相应突起的台面上，所述台面限定为在与所述正面方向相反的方向上离相应突起的所述远侧末端在预定距离之内。
4.根据权利要求3所述的垫修整器，其中所述离所述远侧末端的预定距离在约0.3μm和20μm之间。
5.根据权利要求3或4所述的垫修整器，其中在所述突起的所述远侧末端上的所述多晶金刚石涂层具有遍及所述台面的均方根粗糙度，其中所述离所述远侧末端的预定距离是所述均方根粗糙度的约3~5倍。
6.根据权利要求5所述的垫修整器，其中遍及所述台面的所述多晶金刚石的所述均方根粗糙度在0.5μm和10μm之间。
7.根据权利要求3-6中任何一项所述的垫修整器，其中所述台面限定为所述各个突起的突出高度的固定百分比。
8.根据权利要求7所述的垫修整器，其中所述的固定百分比在5％~50％的范围内。
9.根据权利要求1-8中任何一项所述的垫修整器，其中所述变量在5μm~50μm的范围内。
10.根据权利要求9所述的垫修整器，其中所述变量在10μm~25μm的范围内。
11.根据权利要求1-9中任何一项所述的垫修整器，其中所述基板由碳化硅组成。
12.一种化学机械抛光垫修整器，包括：
基板，基板包括一个前表面，所述前表面具有与其整体形成的多个突起，所述多个突起的每一个围绕垂直于所述前表面的相应对准轴在正面方向上延伸，各个对准轴分别限定了在所述基板的所述前表面上的一个预定位置，所述多个突起包括：
由所述前表面上的所述预定位置确定的突起第一子集，所述突起第一子集的所述预定位置限定了第一预定图案，所述突起第一子集具有第一平均高度；以及
由所述前表面上的所述预定位置确定的突起第二子集，所述突起第二子集的所述预定位置限定了第二预定图案，所述突起第二子集具有第二平均高度，所述第二平均高度小于所述第一平均高度，至少一部分所述突起第二子集穿插在至少一部分所述突起第一子集之中，
其中一小部分所述突起第二子集具有各自的高度，其大于至少一个所述突起第一子集的各自高度。
13.根据权利要求12所述的化学机械抛光垫修整器，其中至少一个所述第一预定图案和所述第二预定图案是矩阵式的。
14.根据权利要求12或13所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述一小部分的所述突起第二子集各自的高度比至少一个所述突起第一子集的各自高度大20％。
15.根据权利要求12、13或14所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一平均高度、所述第二平均高度和所述各自的高度是突出高度。
16.根据权利要求15所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一平均高度大于100μm，所述第二平均高度小于100μm。
17.根据权利要求15所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一平均高度大于40μm，所述第二平均高度小于40μm。
18.根据权利要求12-17中任何一项所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一平均高度和所述第二平均高度之间的差异在10μm~80μm的范围内。
19.一种化学机械抛光垫修整器，包括：
基板，基板包括一个前表面，所述前表面具有与其整体形成的多个突起，所述多个突起的每一个围绕垂直于所述前表面的相应对准轴在正面方向上延伸，所述多个突起包括：
突起第一子集，各具有基本类似的第一基准尺寸，所述突起第一子集限定了第一图案并限定了具有第一平均高度和第一标准偏差的第一统计分布；以及
突起第二子集，各具有基本类似的第二基准尺寸，所述突起第二子集限定了第二图案并限定了具有第二平均高度和第二标准变差的第二统计分布，所述第一统计分布和第二统计分布结合限定双峰分布，
其中所述第一基准尺寸大于所述第二基准尺寸，至少一部分所述突起第二子集穿插在至少一部分所述突起第一子集之中。
20.根据权利要求19所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一预定图案和所述第二预定图案至少一个是矩阵式的。
21.根据权利要求19或20所述的化学机械抛光垫修整器，其中第二平均高度小于所述第一平均高度。
22.根据权利要求19、20或21所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一和第二基准尺寸是在所述正面方向上离各个相应突起的最低包围轮廓线约5μm~约10μm的距离处测得的。
23.根据权利要求19、20或21所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一和第二基准尺寸是在所述正面方向上离相应突起的最低包围轮廓线约5%~约20%的突起相应高度的距离处测得的。
24.根据权利要求19-23中任何一项所述的化学机械抛光垫修整器，其中一小部分的所述突起第二子集具有各自的高度，其大于至少一个所述突起第一子集的相应高度。
25.根据权利要求19-24中任何一项所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一基准尺寸和所述第二基准尺寸是直径。
26.一种化学机械抛光垫修整器，包括：
基板，基板包括前表面，所述前表面具有与其整体形成的多个突起，所述多个突起在基本上垂直于所述前表面的正面方向上延伸，所述多个突起的每一个包括远侧末端，所述多个突起包括：
具有所述远侧末端的突起第一子集，该远侧末端在以第一对准平面为中心的第一变量内，所述第一对准平面基本平行于所述前表面，所述突起第一子集的突起以相对于彼此的预定关系位于所述基板上；以及
具有所述远侧末端的突起第二子集，该远侧末端在以第二对准平面为中心的第二变量内，所述第二对准平面基本平行于所述前表面，所述突起第二子集的突起以相对于彼此的固定和预定关系位于所述基板上，至少一部分所述突起第二子集穿插在至少一部分所述突起第一子集之中，
所述突起第二子集的每一个具有大于3μm的均方根表面粗糙度。
27.根据权利要求26所述的垫修整器，其中所述第一变量和所述第二变量的至少一个在10μm~60μm的范围内。
28.根据权利要求26或27所述的垫修整器，其中所述多个突起的所述第一子集的突起在相对于所述多个突起的所述第二子集预定的位置穿过所述多个突起的所述第二子集的所述第二对准平面。
29.根据权利要求26、27或28所述的垫修整器，其中所述多个突起的所述第一子集相对于彼此均匀地分布。
30.根据权利要求26-29中任何一项所述的垫修整器，其中所述第一对准平面在所述正面方向上公称偏离所述第二对准平面，偏移距离大于所述第一变量或所述第二变量。
31.根据权利要求30所述的垫修整器，其中所述偏移距离至少为所述第一变量或所述第二变量的两倍。
32.根据权利要求30所述的垫修整器，其中所述偏移距离为10μm或更大。
33.根据权利要求26-32中任何一项所述的垫修整器，其还包括多晶金刚石涂层，其覆盖所述多个突起的所述第一子集或所述第二子集的至少一个所述远侧末端。
34.根据权利要求33所述的垫修整器，其中所述多晶金刚石涂层的厚度在2μm和30μm之间。
35.根据权利要求33或34所述的垫修整器，其中所述多晶金刚石涂层具有大于3μm的均方根粗糙度。
36.根据权利要求35所述的垫修整器，其中所述均方根粗糙度小于10μm。
37.根据权利要求26-36中任何一项所述的垫修整器，其中所述多个突起的所述第一子集的所述预定关系的突起建立重复图案。
38.根据权利要求37所述的垫修整器，其中所述重复图案是矩阵式的。
39.根据权利要求26-38中任何一项所述的垫修整器，其中所述基板是具有大于10％的孔隙度的多孔材料。
40.根据权利要求26-39中任何一项所述的垫修整器，其中所述基板是包括孔尺寸大于20μm的多孔材料。
41.包括带有矩阵式布置的凸起台面的基板的垫修整器，各台面具有带高度的台面最高峰，其中相邻台面的最高峰的高度不同。
42.包括带有矩阵式布置的凸起台面的基板的垫修整器，各台面相对于相邻台面具有不同高度和形状的峰。
43.包括带有矩阵式布置的凸起切割区域的基板的垫修整器，各切割区域相对于以矩阵式布置的相邻切割区域具有不规则定位的最高峰。
44.包括带有矩阵式布置的凸起切割区域的基板的修整器，各切割区域相对于相邻切割区域具有不规则形状的峰。
45.包括带有矩阵式布置的凸起切割区域的基板的修整器，各切割区域具有带高度的台面的最高峰，其中相邻切割区域的最高峰具有不同的高度。
46.包括带有矩阵式布置的凸起切割区域的基板的修整器，各切割区域相比于以矩阵式布置的相邻切割区域的各个峰的高度和形状具有不同高度和不同形状的峰。
47.包括带有矩阵式布置的凸起台面的基板的垫修整器，各台面相对于相邻台面具有不规则定位的最高峰。
48.具有凸起切割区域布置的垫修整器通常以非随机重复图案布置，该凸起切割区域相对于彼此是不规则形状。
49.根据权利要求41至48中任一项所述的垫修整器，其中所述垫修整器具有圆形形状并包括碳化硅。
50.根据权利要求41至49中任一项所述的垫修整器，其中该碳化硅具有至少约10％的孔隙度。
51.一种垫修整器，包括：
基板，基板包括前表面，所述前表面具有与其整体形成的多个突起，所述多个突起的每一个在正面方向上围绕垂直于所述前表面的各个对准轴延伸，所述多个突起的每一个包括位于各个突起台面上的远侧末端，所述台面限定为在与所述正面方向相对的方向上离各个突起的所述远侧末端的预定距离之内，所述多个突起的每一个在所述台面的底部限定了横截面，所述横截面限定了形心，
其中，对于至少一部分所述多个突起来说，各所述横截面的所述形心与所述各个对准轴偏移。
52.根据权利要求51所述的垫修整器，其中各所述横截面限定了各自的主要尺寸，其中对于所述部分的所述多个突起来说，各所述横截面的所述形心与所述各个对准轴偏移的偏移距离为所述主要尺寸的至少5％。
53.根据权利要求51或52中任一项所述的垫修整器，其中所述台面限定为所述各个突起的突出高度的固定百分比，所述固定百分比的范围为所述突出高度的5％~10％。
54.根据权利要求51、52或53所述的垫修整器，还包括：
限定第一图案的突起第一子集；以及
限定第二图案的突起第二子集，
其中来自所述突起第二子集的至少一部分突起穿插在来自所述突起第一子集的至少一部分突起之中。

Claims (54)

1.一种化学机械抛光垫修整器，包括：
基板，所述基板包括一个前表面，所述前表面具有与其整体形成的多个突起，所述多个突起在基本上垂直于所述前表面的正面方向上延伸，所述多个突起的每一个包括远侧末端，所述多个突起包括：
具有所述远侧末端的所述多个突起的子集，该远侧末端在对准平面的变量内，所述对准平面基本平行于所述前表面，所述多个突起的所述子集的突起以相对于彼此的固定和预定关系位于所述对准平面上；以及
覆盖所述多个突起的所述子集的至少所述远侧末端的多晶金刚石涂层，
其中所述基板具有至少10％的孔隙度。
2.根据权利要求1所述的垫修整器，其中所述基板包括大于20μm的孔尺寸。
3.根据权利要求1或2所述的垫修整器，其中所述远侧末端的每一个位于所述多个突起的所述子集的相应突起的台面上，所述台面限定为在与所述正面方向相反的方向上离相应突起的所述远侧末端在预定距离之内。
4.根据权利要求3所述的垫修整器，其中所述离所述远侧末端的预定距离在约0.3μm和20μm之间。
5.根据权利要求3或4所述的垫修整器，其中在所述突起的所述远侧末端上的所述多晶金刚石涂层具有遍及所述台面的均方根粗糙度，其中所述离所述远侧末端的预定距离是所述均方根粗糙度的约3~5倍。
6.根据权利要求5所述的垫修整器，其中遍及所述台面的所述多晶金刚石的所述均方根粗糙度在0.5μm和10μm之间。
7.根据权利要求3-6中任何一项所述的垫修整器，其中所述台面限定为所述各个突起的突出高度的固定百分比。
8.根据权利要求7所述的垫修整器，其中所述的固定百分比在5％~50％的范围内。
9.根据权利要求1-8中任何一项所述的垫修整器，其中所述变量在5μm~50μm的范围内。
10.根据权利要求9所述的垫修整器，其中所述变量在10μm~25μm的范围内。
11.根据权利要求1-9中任何一项所述的垫修整器，其中所述基板由碳化硅组成。
12.一种化学机械抛光垫修整器，包括：
基板，基板包括一个前表面，所述前表面具有与其整体形成的多个突起，所述多个突起的每一个围绕垂直于所述前表面的相应对准轴在正面方向上延伸，各个对准轴分别限定了在所述基板的所述前表面上的一个预定位置，所述多个突起包括：
由所述前表面上的所述预定位置确定的突起第一子集，所述突起第一子集的所述预定位置限定了第一预定图案，所述突起第一子集具有第一平均高度；以及
由所述前表面上的所述预定位置确定的突起第二子集，所述突起第二子集的所述预定位置限定了第二预定图案，所述突起第二子集具有第二平均高度，所述第二平均高度小于所述第一平均高度，至少一部分所述突起第二子集穿插在至少一部分所述突起第一子集之中，
其中一小部分所述突起第二子集具有各自的高度，其大于至少一个所述突起第一子集的各自高度。
13.根据权利要求12所述的化学机械抛光垫修整器，其中至少一个所述第一预定图案和所述第二预定图案是矩阵式的。
14.根据权利要求12或13所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述一小部分的所述突起第二子集各自的高度比至少一个所述突起第一子集的各自高度大20％。
15.根据权利要求12、13或14所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一平均高度、所述第二平均高度和所述各自的高度是突出高度。
16.根据权利要求15所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一平均高度大于100μm，所述第二平均高度小于100μm。
17.根据权利要求15所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一平均高度大于40μm，所述第二平均高度小于40μm。
18.根据权利要求12-17中任何一项所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一平均高度和所述第二平均高度之间的差异在10μm~80μm的范围内。
19.一种化学机械抛光垫修整器，包括：
基板，基板包括一个前表面，所述前表面具有与其整体形成的多个突起，所述多个突起的每一个围绕垂直于所述前表面的相应对准轴在正面方向上延伸，所述多个突起包括：
突起第一子集，各具有基本类似的第一基准尺寸，所述突起第一子集限定了第一图案并具有第一平均高度；以及
突起第二子集，各具有基本类似的第二基准尺寸，所述突起第二子集限定了第二图案并具有第二平均高度，
其中所述第一基准尺寸大于所述第二基准尺寸，至少一部分所述突起第二子集穿插在至少一部分所述突起第一子集之中。
20.根据权利要求19所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一预定图案和所述第二预定图案至少一个是矩阵式的。
21.根据权利要求19或20所述的化学机械抛光垫修整器，其中第二平均高度小于所述第一平均高度。
22.根据权利要求19、20或21所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一和第二基准尺寸是在所述正面方向上离各个相应突起的最低包围轮廓线约5μm~约10μm的距离处测得的。
23.根据权利要求19、20或21所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一和第二基准尺寸是在所述正面方向上离相应突起的最低包围轮廓线约5%~约20%的突起相应高度的距离处测得的。
24.根据权利要求19-23中任何一项所述的化学机械抛光垫修整器，其中一小部分的所述突起第二子集具有各自的高度，其大于至少一个所述突起第一子集的相应高度。
25.根据权利要求19-24中任何一项所述的化学机械抛光垫修整器，其中所述第一基准尺寸和所述第二基准尺寸是直径。
26.一种化学机械抛光垫修整器，包括：
基板，基板包括前表面，所述前表面具有与其整体形成的多个突起，所述多个突起在基本上垂直于所述前表面的正面方向上延伸，所述多个突起的每一个包括远侧末端，所述多个突起包括：
具有所述远侧末端的突起第一子集，该远侧末端在以第一对准平面为中心的第一变量内，所述第一对准平面基本平行于所述前表面，所述突起第一子集的突起以相对于彼此的预定关系位于所述基板上；以及
具有所述远侧末端的突起第二子集，该远侧末端在以第二对准平面为中心的第二变量内，所述第二对准平面基本平行于所述前表面，所述突起第二子集的突起以相对于彼此的固定和预定关系位于所述基板上，至少一部分所述突起第二子集穿插在至少一部分所述突起第一子集之中，
所述突起第二子集的每一个具有大于3μm的均方根表面粗糙度。
27.根据权利要求26所述的垫修整器，其中所述第一变量和所述第二变量的至少一个在10μm~60μm的范围内。
28.根据权利要求26或27所述的垫修整器，其中所述多个突起的所述第一子集的突起在相对于所述多个突起的所述第二子集预定的位置穿过所述多个突起的所述第二子集的所述第二对准平面。
29.根据权利要求26、27或28所述的垫修整器，其中所述多个突起的所述第一子集相对于彼此均匀地分布。
30.根据权利要求26-29中任何一项所述的垫修整器，其中所述第一对准平面在所述正面方向上公称偏离所述第二对准平面，偏移距离大于所述第一变量或所述第二变量。
31.根据权利要求30所述的垫修整器，其中所述偏移距离至少为所述第一变量或所述第二变量的两倍。
32.根据权利要求30所述的垫修整器，其中所述偏移距离为10μm或更大。
33.根据权利要求26-32中任何一项所述的垫修整器，其还包括多晶金刚石涂层，其覆盖所述多个突起的所述第一子集或所述第二子集的至少一个所述远侧末端。
34.根据权利要求33所述的垫修整器，其中所述多晶金刚石涂层的厚度在2μm和30μm之间。
35.根据权利要求33或34所述的垫修整器，其中所述多晶金刚石涂层具有大于3μm的均方根粗糙度。
36.根据权利要求35所述的垫修整器，其中所述均方根粗糙度小于10μm。
37.根据权利要求26-36中任何一项所述的垫修整器，其中所述多个突起的所述第一子集的所述预定关系的突起建立重复图案。
38.根据权利要求37所述的垫修整器，其中所述重复图案是矩阵式的。
39.根据权利要求26-38中任何一项所述的垫修整器，其中所述基板是具有大于10％的孔隙度的多孔材料。
40.根据权利要求26-39中任何一项所述的垫修整器，其中所述基板是包括孔尺寸大于20μm的多孔材料。
41.包括带有矩阵式布置的凸起台面的基板的垫修整器，各台面具有带高度的台面最高峰，其中相邻台面的最高峰的高度不同。
42.包括带有矩阵式布置的凸起台面的基板的垫修整器，各台面相对于相邻台面具有不同高度和形状的峰。
43.包括带有矩阵式布置的凸起切割区域的基板的垫修整器，各切割区域相对于以矩阵式布置的相邻切割区域具有不规则定位的最高峰。
44.包括带有矩阵式布置的凸起切割区域的基板的修整器，各切割区域相对于相邻切割区域具有不规则形状的峰。
45.包括带有矩阵式布置的凸起切割区域的基板的修整器，各切割区域具有带高度的台面的最高峰，其中相邻切割区域的最高峰具有不同的高度。
46.包括带有矩阵式布置的凸起切割区域的基板的修整器，各切割区域相比于以矩阵式布置的相邻切割区域的各个峰的高度和形状具有不同高度和不同形状的峰。
47.包括带有矩阵式布置的凸起台面的基板的垫修整器，各台面相对于相邻台面具有不规则定位的最高峰。
48.具有凸起切割区域布置的垫修整器通常以非随机重复图案布置，该凸起切割区域相对于彼此是不规则形状。
49.根据权利要求41至48中任一项所述的垫修整器，其中所述垫修整器具有圆形形状并包括碳化硅。
50.根据权利要求41至49中任一项所述的垫修整器，其中该碳化硅具有至少约10％的孔隙度。
51.一种垫修整器，包括：
基板，基板包括前表面，所述前表面具有与其整体形成的多个突起，所述多个突起的每一个在正面方向上围绕垂直于所述前表面的各个对准轴延伸，所述多个突起的每一个包括位于各个突起台面上的远侧末端，所述台面限定为在与所述正面方向相对的方向上离各个突起的所述远侧末端的预定距离之内，所述多个突起的每一个在所述台面的底部限定了横截面，所述横截面限定了形心，
其中，对于至少一部分所述多个突起来说，各所述横截面的所述形心与所述各个对准轴偏移。
52.根据权利要求51所述的垫修整器，其中各所述横截面限定了各自的主要尺寸，其中对于所述部分的所述多个突起来说，各所述横截面的所述形心与所述各个对准轴偏移的偏移距离为所述主要尺寸的至少5％。
53.根据权利要求51或52中任一项所述的垫修整器，其中所述台面限定为所述各个突起的突出高度的固定百分比，所述固定百分比的范围为所述突出高度的5％~10％。
54.根据权利要求51、52或53所述的垫修整器，还包括：
限定第一图案的突起第一子集；以及
限定第二图案的突起第二子集，
其中来自所述突起第二子集的至少一部分突起穿插在来自所述突起第一子集的至少一部分突起之中。
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