CN109866108A - 抛光垫修整装置及其制造方法以及抛光垫修整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种抛光垫修整装置、抛光垫修整装置的制造方法及抛光垫修整方法。抛光垫修整装置用以修整抛光垫，且包括底座、第一研磨组件以及第二研磨组件。底座具有一结合面以及和结合面相对的底面。第一研磨组件设置于结合面上，并具有一第一研磨结构，且第一研磨结构具有多个第一研磨刃部。第二研磨组件设置于结合面上并具有一第二研磨结构，且第二研磨结构具有多个第二研磨刃部。第二研磨结构对抛光垫的材料移除率大于第一研磨结构对抛光垫的材料移除率，且第二研磨刃部的尖端相对于底面的高度低于第一研磨刃部的尖端相对于底面的高度。据此，在应用抛光垫修整装置来修整抛光垫时，可以缩短修整的时间，又可使抛光垫具有较低的表面粗糙度。

Description

抛光垫修整装置及其制造方法以及抛光垫修整方法

技术领域

本发明涉及一种抛光垫修整装置及其制造方法及抛光垫修整方法，特别是涉及一种应用于化学机械研磨制程的抛光垫修整装置、抛光垫修整装置的制造方法及抛光垫修整方法。

背景技术

化学机械研磨是目前平坦化半导体晶圆表面最常用的手段之一。在化学机械研磨制程中，通常会使用抛光垫配合抛光液，来抛光半导体晶圆表面。在化学机械研磨制程中，会利用修整器来修整抛光垫表面，移除抛光晶圆时产生的废料，并回复抛光垫的粗糙度，以维持抛光质量的稳定。

现有的修整器通常包括基板以及设置于基板其中一侧的钻石研磨层。随着芯片尺寸缩小，对晶圆表面平坦度的要求也越来越高。因此，抛光垫的表面粗糙度不能太高，通常需小于8微米(μm)，最好是能够低于5微米，以免影响晶圆表面的平坦度。

为了使抛光垫具有较低的表面粗糙度，修整器的钻石研磨层的钻石颗粒尺寸也要进一步降低，并增加钻石颗粒的密度。然而，降低钻石颗粒的尺寸以及增加钻石颗粒的密度虽有助于降低抛光垫的表面粗糙度，但也会造成在修整抛光垫的过程中，材料移除率大幅下降，从而拉长了修整抛光垫的时间。因此，使用现有的修整器，无法在得到较低的抛光垫表面粗糙度的情况下，又缩短修整抛光垫的时间。

反过来说，若是为了增加抛光垫的材料移除率，而使用具有较大钻石颗粒的修整器，就无法使抛光垫具有较低的表面粗糙度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，解决现有的抛光垫修整装置无法兼顾使抛光垫具有低表面粗糙度以及高移除率缩短修整抛光垫时间的问题。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种抛光垫修整装置。抛光垫修整装置用以修整一抛光垫，且包括底座、第一研磨组件以及第二研磨组件。底座具有一结合面以及和结合面相对的底面。第一研磨组件设置于结合面上，并具有一第一研磨结构，且第一研磨结构具有多个第一研磨刃部。第二研磨组件设置于结合面上并具有一第二研磨结构，且第二研磨结构具有多个第二研磨刃部。第二研磨结构对抛光垫的材料移除率大于第一研磨结构对抛光垫的材料移除率，且第二研磨刃部的尖端相对于底面的高度低于第一研磨刃部的尖端相对于底面的高度。

更进一步地，第一研磨结构对抛光垫的表面研磨精度高于第二研磨结构对抛光垫的表面研磨精度。

更进一步地，第一研磨单元的俯视图案与第二研磨单元的俯视图案呈点对称图案或线对称图案。

更进一步地，第二研磨组件位于结合面的中央区域，第一研磨组件包括多个彼此分散设置的第一研磨单元，且多个第一研磨单元围绕第二研磨组件。

更进一步地，第一研磨组件包括多个彼此分散设置的第一研磨单元，第二研磨组件包括多个彼此分散设置的第二研磨单元，且多个第一研磨单元与多个第二研磨单元交替地设置且环绕底座的中心排列。

更进一步地，第二研磨刃部的锋利度大于第一研磨刃部的锋利度。

更进一步地，多个第一研磨刃部的分布密度大于多个第二研磨刃部的分布密度。

更进一步地，结合面定义一用以设置第一研磨组件的第一预设区以及一用以设置第二研磨组件的第二预设区，结合面在第一预设区相对于底面的高度大于结合面在第二预设区相对于底面的高度。

更进一步地，三个最高的第一研磨刃部的尖端形成一第一参考面，三个第二研磨刃部的尖端形成一第二参考面，且第一参考面与第二参考面之间的垂直高度差是介于20微米(μm)至50微米(μm)之间。

更进一步地，结合面为平坦表面，结合面定义一第一预设区以及一第二预设区，第一研磨组件与第二研磨组件通过组装方式分别设置第一预设区与第二预设区，第一研磨组件包括一第一底盘以及位于第一底盘上的第一研磨结构，第二研磨组件包括一第二底盘以及位于第二底盘上的第二研磨结构，且第一底盘的厚度大于第二底盘的厚度。

本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种抛光垫修整装置。抛光垫修整装置用以修整一抛光垫，且包括底座、第一研磨组件以及第二研磨组件。底座具有一结合面以及和结合面相对的底面。第一研磨组件包括第一本体部以及覆盖第一本体部的第一钻石层。第一本体部包括第一基底部以及多个凸出于第一基底部表面的第一凸出部，且多个第一凸出部与第一钻石层共同配合，以形成多个第一研磨刃部。另外，第二研磨组件包括第二本体部以及覆盖第二本体部的第二钻石层。第二本体部包括第二基底部以及多个凸出于第二基底部表面的第二凸出部，且多个第二凸出部与第二钻石层共同配合，以形成多个第二研磨刃部。

本发明所采用的另外一技术方案是，提供一种抛光垫修整方法。首先，提供如前的抛光垫修整装置。在一第一修整阶段，通过抛光垫修整装置对一抛光垫施加一第一抛光压力，以使抛光垫的一抛光面被第一研磨结构与第二研磨结构所接触；以及在一第二修整阶段，通过抛光垫修整装置对抛光垫施加小于第一抛光压力的一第二抛光压力，以使抛光面只被第一研磨结构所接触而不被第二研磨结构所接触。

更进一步地，在第一修整阶段以及在第二修整阶段，的抛光垫修整方法还进一步包括：通过一转动轴控制抛光垫产生自转；控制抛光垫修整装置沿着抛光垫的一径向方向移动，并通过一自转轴控制抛光垫修整装置产生自转，以修整抛光面；以及持续喷洒一清洁液于抛光面，以去除残留于抛光面上的废料。

本发明所采用的另一技术方案是，提供一种抛光垫修整装置的制造方法。首先，提供一底座，底座具有一结合面以及和结合面相反的底面。随后，形成一第一研磨组件，其中，形成第一研磨组件的步骤至少包括：形成一第一本体部，且第一本体部包括一第一基底部以及多个凸出于第一基底部表面的第一凸出部；及形成一覆盖于第一本体部表面的第一钻石层，以与多个第一凸出部共同配合而形成多个第一切削刃部。随后，形成一第二研磨组件，且形成第二研磨组件的步骤至少包括：形成一第二本体部，且第一二体部包括一第二基底部以及多个凸出于第二基底部表面的第二凸出部；及形成一覆盖于第二本体部表面的第二钻石层，以与多个第二凸出部共同配合而形成多个第二切削刃部，其中，第二切削刃部的锋利度大于第一切削刃部，或者第二切削刃部的分布密度小于第一切削刃部。之后，将第一研磨组件与第二研磨组件设置于结合面上，其中，第二研磨刃部的尖端相对于底面的高度低于第一研磨刃部的尖端相对于底面的高度。

优选地，第一本体部以及第二本体部的材料为陶瓷或金属，且第一钻石层与第二钻石层是通过化学气相沉积制程来形成。

据此，在应用本发明实施例的抛光垫修整装置来修整抛光垫的抛光面时，在第一修整阶段抛光垫会和第二研磨结构以及第一研磨结构同时接触，以增加材料移除率。在第二修整阶段抛光垫只与第一研磨结构接触，以降低抛光面的表面粗糙度。如此，本发明实施例的抛光垫修整装置以及应用其的修整方法可以解决既可以缩短修整抛光垫的时间，又可使抛光垫的抛光面具有较低的表面粗糙度。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明一实施例的抛光垫修整装置的局部放大剖面示意图。

图2为本发明又一实施例的抛光垫修整装置的局部放大剖面示意图。

图3为本发明另一实施例的抛光垫修整装置的局部放大剖面示意图。

图4为本发明另一实施例的抛光垫修整装置的局部放大剖面示意图。

图5为本发明另一实施例的抛光垫修整装置的局部放大剖面示意图。

图6为本发明一实施例的抛光垫修整装置的局部放大剖面示意图。

图7为本发明一实施例的抛光垫修整装置的俯视示意图。

图8为本发明另一实施例的抛光垫修整装置的俯视示意图。

图9为本发明又一实施例的抛光垫修整装置的俯视示意图。

图10为本发明再一实施例的抛光垫修整装置的俯视示意图。

图11为本发明实施例的抛光垫修整装置修整抛光垫的侧视示意图。

图12为在第一修整阶段利用本发明实施例的抛光垫修整装置修整抛光垫的局部放大示意图。

图13为在第二修整阶段利用本发明实施例的抛光垫修整装置修整抛光垫的局部放大示意图。

图14A至图14C为本发明一实施例的抛光垫修整装置在制造方法的各步骤中的局部放大剖面示意图。

图15A至图15B为本发明另一实施例的抛光垫修整装置在制造方法的各步骤中的局部放大剖面示意图。

图16A至图16B为本发明另一实施例的抛光垫修整装置在制造方法的各步骤中的局部放大剖面示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实例来说明本发明所公开有关“抛光垫修整装置及其制造方法以及抛光垫修整方法”的实施方式。本发明实施例所提供的抛光垫修整装置可用以修整一用来抛光晶圆的抛光垫。

先说明的是，在利用抛光垫修整装置修整抛光垫的流程中，大致可分为第一修整阶段以及第二修整阶段。在第一修整阶段中，主要是通过抛光垫修整装置移除抛光垫抛光晶圆后的废料。在第二修整阶段中，主要是通过抛光垫修整装置修整抛光垫的抛光面，以使抛光面具有较低的粗糙度，从而使抛光垫适用于抛光具有细线宽(约小于45nm)的晶圆。

请参阅图1。图1为本发明其中一实施例的抛光垫修整装置的局部放大剖面示意图。本发明实施例的抛光垫修整装置P1包括底座10、第一研磨组件11以及第二研磨组件12。底座10具有一结合面101以及和结合面101相反的一底面102。构成底座10的材料可为不锈钢、模具钢、金属合金、陶瓷、高分子或复合材料。在本实施例中，底座10的外观是呈圆盘状，但本发明并未限制底座10的形状。

在本实施例中，结合面101定义一第一预设区101a以及一第二预设区101b。结合面101在第一预设区101a相对于底面102的高度，可大于或等于结合面101在第二预设区101b相对于底面102的高度。在本实施例中，结合面101在第一预设区101a相对于底面102的高度是大于结合面101在第二预设区101b相对于底面102的高度，从而使结合面101具有一阶梯结构。

第一研磨组件11与第二研磨组件12共同设置在底座10的结合面101，用以修整抛光垫的一抛光面。具体而言，本实施例第一研磨组件11设置于第一预设区101a，而第二研磨组件12是设置在第二预设区101b。另外，第一研磨组件11具有一第一研磨结构11S。相似地，第二研磨组件12也具有一第二研磨结构12S。

第一研磨结构11S对抛光垫的材料移除率和第二研磨结构12S对抛光垫的材料移除率不同。换句话说，通过第一研磨结构11S修整后的抛光垫的表面粗糙度与通过第二研磨结构12S修整后的抛光垫的表面粗糙度不同。

在本实施例中，第二研磨结构12S对抛光垫的材料移除率会大于第一研磨结构11S对抛光垫的材料移除率。但是，第一研磨结构11S对抛光垫的表面研磨精度会大于第二研磨结构12S对抛光垫的表面研磨精度。据此，在本实施例中，通过第一研磨结构11S修整后的抛光垫的表面粗糙度会小于通过第二研磨结构12S修整后的抛光垫的表面粗糙度。

也就是说，在本发明实施例的抛光垫修整装置P1中，在结合面101的不同区域，会设置至少两个或者更多对抛光垫的材料移除率不同的研磨组件(但本实施例中以第一研磨组件11与第二研磨组件12为例)，以在不同的修整阶段对抛光垫进行修整。

在通过本发明实施例的抛光垫修整装置P1修整抛光垫时，第二研磨结构12S对抛光垫具有较高的材料移除率，主要可在第一修整阶段移除抛光垫的抛光面的废料，并增加移除材料的速度。第一研磨结构11S对抛光垫具有较低的材料移除率，但可使抛光垫具有较低的表面粗糙度，并使抛光垫适用于抛光具有细线宽的晶圆。因此，第一研磨结构11S主要是在第二修整阶段修整抛光垫的抛光面。

请参照图1，在本发明实施例中，第一研磨结构11S具有多个第一研磨刃部111，第二研磨结构12S具有多个第二研磨刃部121。

此外，第二研磨刃部121的尖端121t所在的高度位置和第一研磨刃部111的尖端111t所在的高度位置不相同。具体而言，第二研磨刃部121的尖端121t相对于底面102的高度H2，会小于第一研磨刃部111的尖端111t相对于底面102的高度H1。

更进一步而言，定义三个最高的第一研磨刃部111的尖端111t所形成的面为一第一参考面L1，而其他的第一研磨刃部111的尖端111t相对于第一参考面L1的垂直高度差值不超过20微米(μm)。也就是说，第一研磨刃部111的多个尖端111t具有大致相同的高度位置。

另外，定义三个最高的第二研磨刃部121的尖端121t所形成的面为一第二参考面L2。相似地，其他的第二研磨刃部121的尖端121t相对于第二参考面L2的垂直高度差值H不超过20微米(μm)。在本实施例中，第一参考面L1与第二参考面L2之间的垂直高度差值H是介于20微米(μm)至50微米(μm)之间。

在图1的实施例中，第一研磨组件11包括一第一结合层110，而多个第一研磨刃部111分散设置在第一结合层110内。另外，第二研磨组件12包括第二结合层120，多个第二研磨刃部121分散设置在第二结合层120内。第一研磨刃部111与第二研磨刃部121可以是单晶钻石、多晶钻石、化学气相沈积(CVD)钻石或者物理气相沈积(PVD)钻石或者是氮化硼(BN)。

先说明的是，可以通过调整多个第一研磨刃部111以及多个第二研磨刃部121的形貌、密度以及尺寸等参数，可以使第一研磨结构11S与第二研磨结构12S对抛光垫具有不同的材料移除率，并且使第一参考面L1与第二参考面L2之间具有垂直高度差。以下将以多种不同的实施例来进行说明。

举例而言，在本实施例中，第一研磨刃部111的锋利度和第二研磨刃部121的锋利度大致相同。但是，第一研磨刃部111的密度比第二研磨刃部121的密度大。另外，多个第一研磨刃部111的平均粒径小于多个第二研磨刃部121的平均粒径。如此，使第一研磨刃部111的密度更高，从而可使抛光垫具有较低的表面粗糙度。

因此，每两个相邻的第二研磨刃部121的底部之间的间距D2会大于每两个相邻的第一研磨刃部111的底部之间的间距D1。但是，相较于第一研磨结构11S，第二研磨结构12S会具有较大的表面粗糙度，从而对抛光垫具有较高的材料移除率。另一方面，在本发明实施例中，使第一研磨结构11S对抛光垫的表面加工精度较高。

请参照图2，其显示本发明又一实施例的抛光垫修整装置的局部放大剖面示意图。本实施例中，多个第一研磨刃部111的平均粒径和多个第二研磨刃部121的平均粒径大致相同，而第一研磨刃部111的锋利度也和第二研磨刃部121的锋利度大致相同。但是，本实施的多个第二研磨刃部121的密度小于多个第一研磨刃部111的密度。因此，第二研磨结构12S对抛光垫有较高的材料移除率，但是第一研磨结构11S对抛光垫的表面加工精度较高，抛光垫表面粗糙度较低。

请继续参照图3，其为本发明另一实施例的抛光垫修整装置局部放大剖面示意图。在本实施例中，第一研磨刃部111的平均粒径和第二研磨刃部121的平均粒径大致相同，且第一研磨刃部111的密度也和第二研磨刃部121的密度大致相同。然而，第一研磨刃部111的锋利度小于第二研磨刃部121的锋利度。在一实施例中，第一研磨刃部111可以选择结晶型态较完整的钻石，而第二研磨刃部121可以选择结晶型态较破碎的钻石。在这个条件下，可以使第二研磨结构12S对抛光垫的材料移除率大于第一研磨结构11S对抛光垫的材料移除率，以及使第一研磨结构11S对抛光垫的表面加工精度较高，抛光垫表面粗糙度较低。

另一方面，在本实施例中，底座10的结合面101为一平坦表面，并定义出第一预设区101a以及第二预设区101b。第一研磨组件11与第二研磨组件12是分别组装于第一预设区101a与第二预设区101b。

具体而言，第一研磨组件11还包括第一底盘113，而第一研磨结构11S(包括第一结合层110与多个第一研磨刃部111)是形成于第一底盘113上。另外，第二研磨组件12包括第二底盘123，而第二研磨结构12S(包括第二结合层120与多个第二研磨刃部121)是形成于第二底盘123上。在本实施例中，第一底盘113的厚度是大于第二底盘123的厚度，从而使第一研磨刃部111的尖端111t相对于底面102的高度会大于第二研磨刃部121的尖端121t相对于底面102的高度。

请参照图4，显示本发明另一实施例的抛光垫修整装置的局部放大剖面示意图。在图4的实施例中，底座10的结合面101为一平坦表面。第一研磨组件11与第二研磨组件12都设置在结合面101上。

在本实施例中，第一研磨组件11的第一结合层110的厚度与第二结合层120的厚度相同。但是，第一研磨刃部111的平均粒径大于第二研磨刃部121的平均粒径，从而使第一研磨刃部111的尖端111t相对于底面102的高度大于第二研磨刃部121的尖端121t相对于底面102的高度。

除此之外，通过调整多个第一研磨刃部111埋入第一结合层110内的深度，以及调整多个第二研磨刃部121埋入第二结合层120内的深度，也可以使第一切削尖端111t相对于底面102的高度高于第二切削尖端121t相对于底面102的高度。

在本实施例中，第一研磨刃部111的分布密度等于多个第二研磨刃部的分布密度。但是，第一研磨刃部111的锋利度会小于第二研磨刃部121的锋利度。在一实施例中，可以选择结晶型态较完整的钻石颗粒来做为第一研磨刃部111，并选择结晶型态较破碎的钻石颗粒来做为第二研磨刃部121。

相较于第一研磨刃部111而言，即便第二研磨刃部121的粒径较小而使第二研磨结构12S具有较低的表面粗糙度，但由于第二研磨刃部121的锋利度较高，因此第二研磨结构12S对于抛光垫会具有较高的材料移除率。反过来说，第一研磨刃部111的锋利度较小(较钝)，因此对抛光垫的材料移除率较低，但是却可以使抛光垫具有较低的表面粗糙度。

请参照图5，显示本发明另一实施例的抛光垫修整装置的局部放大剖面示意图。本实施例中，结合面101也是平坦表面，且第一研磨刃部111的平均粒径也大于第二研磨刃部121的平均粒径。本实施例和图4的实施例不同的是，第一研磨刃部111的锋利度和第二研磨刃部121的锋利度相同，而第二研磨刃部121的分布密度小于第一研磨刃部111的分布密度。据此，两相邻的第二研磨刃部121的底部之间的间距D2会大于两相邻的第一研磨刃部111的底部之间的间距D1。

须说明的是，相较于第一研磨刃部111而言，即便第二研磨刃部121的粒径较小而使第二研磨结构12S具有较低的表面粗糙度，但由于第二研磨刃部121的密度较低，间距D2较大，因此第二研磨结构12S对于抛光垫会具有较高的材料移除率，而第一研磨结构11S对抛光垫的表面研磨精度较大(也就是使抛光垫具有较低的表面粗糙度)。

须说明的是，上述实施例仅为举例说明如何在底座10的结合面101上设置对抛光垫具有不同材料移除率的研磨组件，并非用以限制本发明的权利范围。事实上，在使第二研磨结构12S对抛光垫的材料移除率大于第一研磨结构11S对抛光垫的材料移除率，并使第二研磨刃部121的尖端121t的高度位置低于第一研磨刃部111的尖端111t的高度位置的前提之下，可以任意选择或调整第一研磨组件11与第二研磨组件12所使用的研磨刃部的粒径(或尺寸)、研磨刃部埋入结合层的深度、研磨刃部的结晶型态、研磨刃部的分布密度、间距以及结合层的厚度等参数。原则上，研磨结构的研磨刃部的分布密度越高、研磨刃部的锋利度越低或是研磨刃部的粒径越小，可使研磨结构对抛光垫具有较高的表面研磨精度，也就是使抛光垫具有较低的表面粗糙度。

接着，请参照图6，显示本发明另一实施例的抛光垫修整装置的局部放大剖面示意图。在图6的实施例中，第一研磨组件11包括第一本体部110’以及覆盖第一本体部110’的一第一钻石层112。

具体而言，第一本体部110’的材料可以是陶瓷或是金属，其中陶瓷例如是碳化硅。另外，第一本体部110’具有一第一基底部110a以及多个突出于表面的第一凸出部110b，以做为第一研磨刃部111的一部分。第一钻石层112覆盖于第一本体部110’上，以增加第一研磨组件11的耐磨耗性以及抗腐蚀性。因此，第一钻石层112可做为第一研磨结构11S。另外，多个第一凸出部110b与第一钻石层112共同配合，以形成多个第一研磨刃部111。

相似地，第二研磨组件12包括第二本体部120’以及覆盖第二本体部120’的第二钻石层122。第二本体部120’也包括第二基底部120a以及凸出于第二基底部120a表面的多个第二凸出部120b。第二钻石层122做为第二研磨结构12S，而多个第二凸出部120b与第二钻石层122共同配合，而形成多个第二研磨刃部121。前述的第一钻石层112与第二钻石层可通过化学气相沉积或者物理气相沉积来形成。

在本实施例中，通过调整第一凸出部110b的以及第二凸出部120b的锋利度、分布密度以及尺寸，也可以使第二研磨组件12对抛光垫具有较高的材料移除率，以及使第一研磨组件11对抛光垫具有较高的表面加工精度。在本实施例中，是使第二凸出部120b的分布密度较小，以提高第二研磨组件12对抛光垫的材料移除率。

另外，本实施例中，第一本体部110’的总厚度会大于第二本体部120’的总厚度，以使第一切削刃部111的尖端111t相对于底面的高度大于第二切削刃部121的尖端121t相对于底面的高度。

由于本发明实施例的抛光垫修整装置P1具有两种不同表面粗糙度的研磨表面，为了避免在修整抛光垫的过程中，对于抛光垫不同区域移除材料的速度不均，从而导致抛光垫不平整或是在不同区域具有不同的表面粗糙度，第一研磨组件11的俯视图案与第二研磨组件12的俯视图案可以是点对称图案或线对称图案。以下将列举不同的实施例来进行说明。

请先参照图7，图7为本发明一实施例的抛光垫修整装置的俯视示意图。从图7的俯视图来看，第一研磨组件11的俯视图案与第二研磨组件12的俯视图案相互配合而形成一同心圆图案。具体而言，第二研磨组件12的俯视图案呈圆形，且位于底座10的中央区域。第一研磨组件11的俯视图案为环形，且环绕第二研磨组件12。在另一实施例中，第一研磨组件11与第二研磨组件12的位置以及形状可以相互对调。

当第一研磨结构11S和第二研磨结构12S之间的分布面积比小于1，也就是第二研磨结构12S的分布面积大于第一研磨结构11S的分布面积时，代表在第一修整阶段处理抛光垫时，可以较快地清除抛光垫表面的废料。相对地，在后续的第二修整阶段处理抛光垫时，会需要花较久的时间来平整化抛光垫的抛光面。

反过来说，当第一研磨结构11S和第二研磨结构12S之间的面积比大于1，也就是第一研磨结构11S的面积大于第二研磨结构的分布面积时，在第一修整阶段处理抛光垫时，材料移除率较低，但是在后续的第二修整阶段处理抛光垫时，可以花较少的时间来平整化抛光垫的抛光面。因此，可以根据实际应用需求，调整第一研磨结构11S与第二研磨结构12S之间的分布面积比。在一实施例中，第一研磨结构11S和第二研磨结构12S之间的分布面积比可以介于0.5至1.5之间。

请参照图8，图8为本发明另一实施例的抛光垫修整装置的俯视示意图。在图8的俯视图中，第二研磨组件12位于结合面101的中央区域。和图7的实施例不同的是，本实施例的第一研磨组件11包括多个彼此分散设置的第一研磨单元11A，且多个第一研磨单元11A围绕第二研磨组件12设置。在本实施例中，第二研磨组件12的俯视图案以及每一个第一研磨单元11A的俯视图案也是圆形。

也就是说，在本实施例中，多个第一研磨单元11A的表面共同配合而形成第一研磨结构11S。因此，本实施例中的第一研磨结构11S并不是一连续表面。

请参照图9，图9为本发明又一实施例的抛光垫修整装置的俯视示意图。在图9的实施例中，第一研磨组件11包括多个彼此分散设置的第一研磨单元11A，而第二研磨组件12也包括多个彼此分散设置的第二研磨单元12A。换句话说，本实施例中的第一研磨结构11S与第二研磨结构12S都不是连续表面。

此外，在本实施例中，多个第一研磨单元11A与多个第二研磨单元12A环绕底座10的中心排列，并交替地设置。在本实施例中，第一研磨单元11A的数量与第二研磨单元12A的数量相同，以使第一研磨结构11S与第二研磨结构12S的分布面积比介于0.5至1.5之间。多个第一研磨单元11A以及多个第二研磨单元12A所排列而成的俯视图案呈点对称。

在本实施例中，每一个第一研磨单元11A的俯视图案以及每一个第二研磨单元12A的俯视图案都是圆形，但本发明并不限制。

请参照图10，图10为本发明再一实施例的抛光垫修整装置的俯视示意图。在本实施例中，每一个第一研磨单元11B的俯视图案以及每一个第二研磨单元12B的俯视图案为条形图案，且这些第一研磨单元11B与第二研磨单元12B呈放射状排列。

也就是说，每一个第一研磨单元11B及每一个第二研磨单元12B是由结合面101的中心朝向结合面101的边缘延伸，以使第一研磨结构11S与第二研磨结构12S的俯视图案形成放射状图案。

在另一实施例中，第一研磨组件11的俯视图案或第二研磨组件12的俯视图案并未呈点对称或线对称，而是螺线状图案。

另外，本发明提供一种应用前述的抛光垫修整装置修整抛光垫的方法。请先参照图11。图11显示利用本发明实施例的抛光垫修整装置修整抛光垫的侧视示意图。

如图11所示，抛光垫G1设置在一载台20上，载台20连接一转动轴21，以带动抛光垫G1产生自转。抛光垫G1具有抛光面G11，用以抛光或研磨固持在晶圆座(图中未绘示)上的晶圆(图中未绘示)。当抛光垫G1在研磨或抛光晶圆时，浆料配送单元(图中未绘示)会将研磨浆料分布至抛光垫G1的抛光面G11上。

抛光垫修整装置P1可用来使抛光垫G1的抛光面G11维持预定的粗糙度，并移除抛光面G11上的废料及残留物。在一实施例中，会在晶圆表面被抛光时或抛光后，利用抛光垫修整装置P1对抛光面G11进行修整。抛光垫修整装置P1可以是前述图1至图7中所述的抛光垫修整装置P1的其中一种。

本实施例中，抛光垫修整装置P1通过一自转轴22设置在一移动臂23上，其中自转轴22与移动臂23都电性连接至一控制单元25。当抛光垫修整装置P1修整抛光面G11时，控制单元25同步地通过移动臂23带动抛光垫修整装置P1在抛光面G11径向移动，以通过自转轴22带动抛光垫修整装置P1自转，以修整抛光面G11。

除此之外，移动臂23连接于一升降单元24，且升降单元24也和控制单元25电性连接。控制单元25可通过升降单元24控制抛光垫修整装置P1上下移动，以调整抛光垫修整装置P1对抛光垫G1施加的抛光压力，从而控制抛光垫修整装置P1接触抛光垫G1的研磨表面。

另外，在抛光垫修整装置P1修整抛光垫G1的过程中，可通过一清洁单元26对抛光面G11喷洒清洁液(如：水)至抛光面G11，以去除在修整过程中所产生的碎屑或残渣。

如前所述，在通过抛光垫修整装置P1修整抛光垫G1的过程中，大致地分为第一修整阶段以及第二修整阶段。请参照图12。图12为在第一修整阶段利用本发明实施例的抛光垫修整装置修整抛光垫的局部放大示意图。

在第一修整阶段，通过抛光垫修整装置P1对抛光垫施加一第一抛光压力，以使抛光垫G1的抛光面G11被第一研磨结构11S与第二研磨结构12S所接触。具体而言，控制单元25通过升降单元24带动抛光垫修整装置P1下降至较低的第一位置，以使抛光面G11可同时接触表面粗糙度较高的第二研磨结构12S以及表面粗糙度较低的第一研磨结构11S。

也就是说，在第一修整阶段，抛光垫修整装置P1是通过第一研磨单元11与第二研磨单元12共同修整抛光垫G1。由于第二研磨组件12的第二研磨结构12S的表面粗糙度较高，可辅助第一研磨组件11，来增加移除材料的速度。

另外要说明的是，虽然本发明实施例中，第二研磨结构12S只占结合面101的局部面积，但控制单元25可通过移动臂23以及自转轴22控制抛光垫修整装置P1移动的范围以及转速。因此，在第一修整阶段中，第二研磨结构12S会依序接触并修整抛光面G11的所有区域，以移除残留于抛光面G11上的废料。

接着，请参照图13。图13为在第二修整阶段利用本发明实施例的抛光垫修整装置修整抛光垫的局部放大示意图。

在第二修整阶段，通过抛光垫修整装置P1对抛光垫G1施加小于第一抛光压力的第二抛光压力，以使抛光垫G1的抛光面G11只被第一研磨结构11S所接触而不被第二研磨结构12S所接触。

相似地，控制单元25通过升降单元24带动抛光垫修整装置P1下降至较高的第二位置，以使抛光垫G1的抛光面G11只接触表面粗糙度较低的第一研磨结构11S。

在第二修整阶段中，只使用表面粗糙度较小的第一研磨结构11S来修整抛光面G11，以进一步降低抛光面G11的表面粗糙度，从而使抛光垫适用于抛光具有细线宽的晶圆。因此，在第二修整阶段，较适合使抛光面G11继续接触第二研磨结构12S。

相似地，控制单元25可通过移动臂23以及自转轴22控制抛光垫修整装置P1移动的范围以及转速。因此，在第一修整阶段中，第一研磨结构11S会依序接触并修整抛光面G11的所有区域，以使整个抛光面G11在不同区域都具有低表面粗糙度。

另外，要说明的是，在第一修整阶段以及在第二修整阶段，抛光垫G1都会通过转动轴21而产生自转。另外，如前所述，控制单元25会通过移动臂23控制抛光垫修整装置P1沿着抛光垫G1的径向方向往复移动，并通过自转轴22控制抛光垫修整装置P1产生自转。此外，清洁单元26会持续喷洒一清洁液于所述抛光面G11，以辅助去除残留于抛光面G11上的废料。

接着，请参照图14A至图14C，其分别显示本发明一实施例的抛光垫修整装置在制造方法的各步骤中的局部放大剖面示意图。

如图14A所示，先提供一底座10，且底座10具有结合面101以及和结合面101相对的底面102。在本实施例中，结合面101具有一阶梯结构。也就是说，结合面101定义出第一预设区101a以及第二预设区101b，结合面101在第一预设区101a相对于底面102的高度是大于结合面101在第二预设区101b相对于底面102的高度。

接着，如图14B以及图14C所示，在第一预设区101a形成第一研磨组件11的第一研磨结构11S以及在第二预设区101b形成第二研磨组件12的第二研磨结构12S。

具体而言，在本实施例中，如图14B所示，先分别在第一预设区101a与第二预设区101b内形成第一结合层110以及第二结合层120。接着，将多个第一研磨刃部111分散设置于第一结合层110内，以及将多个第二研磨刃部121分散设置第二结合层120内。

随后，如图14C所示，通过高温硬焊(Brazing)或者树脂胶合(Resin bonding)或者金属、陶瓷烧结(Sintering)或者电镀(Electorplate)处理，从而使多个第一研磨刃部111通过第一结合层110固定在第一预设区101a，并且使多个第二研磨刃部121通过第二结合层120固定在第二预设区101b。

在一实施例中，在分散设置多个第一研磨刃部111以及多个第二研磨刃部121的步骤中，可以通过使第一研磨刃部111具有较高的分布密度，以及使第二研磨刃部121具有较低的分布密度，以第二研磨组件12对抛光垫具有较高的材料移除率。

另外，也可以通过选择粒径较小或结晶型态较完整的钻石颗粒作为第一研磨刃部111，并选择粒径较大或结晶型态较不完整的钻石颗粒作为第二研磨刃部121，来达到相同的目的。在这个实施例中，第一研磨刃部111与第二研磨刃部121的俯视图案可以呈一螺旋状图案。

在另一实施例中，是先分别对第一预设区101a以及对第二预设区101b进行加工，以形成第一研磨刃部111或第二研磨刃部121的主体之后，再以化学气相沉积方式镀上钻石膜，以形成第一研磨结构11S与第二研磨结构12S。

请参照图15A至图15B，其分别显示本发明一实施例的抛光垫修整装置在制造方法的各步骤中的局部放大剖面示意图。在本实施例中，是先形成第一研磨组件11与第二研磨组件12之后，再将第一研磨组件11与第二研磨组件12组装到底座10上。

具体而言，如图15A所示，在本实施例中，底座10的结合面101为平坦表面，并预先定义出第一预设区101a与第二预设区101b。本实施例中，第一研磨组件11包括一第一底盘113、形成于第一底盘113上的第一结合层110以及分散设置在第一结合层110内的多个第一研磨刃部111。另外，第二研磨组件12包括第二底盘123、形成于第二底盘123上的第二结合层120以及分散设置在第二结合层120内的多个第二研磨刃部121。

如图15A所示，第一底盘113的厚度会大于第二底盘123的厚度。在一实施例中，形成第一研磨组件11(或第二研磨组件12)的方法可以是通过高温硬焊来形成第一结合层110(或第二结合层120)以及分散设置在第一结合层110(或第二结合层120)内的多个第一研磨刃部111(或第二研磨刃部121)。

在其他实施例中，形成第一研磨组件11(或第二研磨组件12)的方法也可以是先对第一底盘113(或第二底盘123)的表面进行加工，以形成第一研磨刃部111(或第二研磨刃部121)之后，再以化学气相沉积方式镀上钻石膜。

随后，如图15B所示，将第一研磨组件11与第二研磨组件12分别组装在结合面101的第一预设区101a以及第二预设区101b。在一实施例中，可以通过锁固组件或者胶材或者树脂，将第一研磨组件11与第二研磨组件12分别组装在结合面101上，以形成本发明实施例的抛光垫修整装置。

另外，第一底盘113的厚度会大于第二底盘123的厚度，以在第一研磨组件11与第二研磨组件12分别组装在结合面101之后，使多个第一研磨刃部111的尖端111t相对于底面102的高度也会大于多个第二研磨刃部121的尖端121t相对于底面102的高度。

请参照图16A至图16B，其分别显示本发明一实施例的抛光垫修整装置在制造方法的各步骤中的局部放大剖面示意图。

如图16A所示，本实施例的底座10和图15A的实施例相同。另外，本实施例的抛光垫修整装置的制造方法也是先形成第一研磨组件11与第二研磨组件12之后，再将第一研磨组件11与第二研磨组件12分别组装在第一预设区101a与第二预设区101b。

本实施例中的制造方法可用以制造图6所示的抛光垫修整装置。形成第一研磨组件11的步骤与形成第二研磨组件12的步骤相似，以下以形成第一研磨组件11为例详细说明。

具体而言，在形成第一研磨组件11的步骤中，先形成第一本体部110’。第一本体部110’具有第一基底部110a以及多个凸出于第一基底部110a表面的第一凸出部110b。多个第一凸出部110b分别作为多个第一研磨刃部111的主体。

用于形成第一本体部110’的材料可以是陶瓷或是金属，其中陶瓷例如是碳化硅。当第一本体部110’的材料是陶瓷时，可以通过粉末冶金以及烧结制程来形成第一本体部110’。当第一本体部110’的材料是金属时，可以通过粉末冶金或者是金属加工方式来形成第一本体部110’。

之后，再形成覆盖在第一本体部110’上的第一钻石层112，以增加第一研磨组件11的耐磨耗性以及抗腐蚀性。第一钻石层112可做为第一研磨结构11S，并且与多个第一凸出部110b共同配合而形成多个第一切削刃部111。在一实施例中，当第一本体部110’的材料是陶瓷时，可以通过微波电浆化学气相沉积法(MPCVD)来形成第一钻石层112。在另一实施例中，当第一本体部110’的材料是金属时，可以通过热灯丝化学气相沉积法(HFCVD)来形成第一钻石层112。

相似地，在形成第二研磨组件12时，也是先形成第二本体部120’，之后再形成第二钻石层122覆盖于第二本体部120’上，且第二本体部120’也包括第二基底部120a以及多个凸出于第二基底部120a表面的第二凸出部120b。第二钻石层122与多个第二凸出部120b共同配合而形成多个第二切削刃部121t。

在本实施例中，使第二切削刃部121的锋利度大于第一切削刃部111，或者是使第二切削刃部121的分布密度小于第一切削刃部111，都可以达到使第二研磨组件12对抛光垫具有较高的材料移除率。另外，第一本体部110’的总厚度会大于第二本体部120’的总厚度。

之后，如图16B所示，将第一研磨组件11与第二研磨组件12分别组装于第一预设区101a与第二预设区101b，以形成抛光垫修整装置P1。由于第一本体部110’的总厚度会大于第二本体部120’的总厚度，而使第一切削刃部111的尖端111t相对于底面的高度大于第二切削刃部121的尖端121t相对于底面的高度。

据此，本发明实施例的抛光垫修整装置的制造方法有不同的实施例。只要可以让第二研磨组件12对抛光垫的材料移除率大于第一研磨组件11对抛光垫的材料移除率，并使第一研磨刃部111的尖端111t相较于第二研磨刃部121的尖端121t凸出，本发明并不限制抛光垫修整装置的制造方法。

基于上述，本发明的有益效果在于，在本发明技术方案所提供的抛光垫修整装置P1、抛光垫修整装置的制造方法及抛光垫修整方法中，通过＂使抛光垫修整装置P1具有第一研磨结构11S以及第二研磨结构12S，且第一研磨结构11S对抛光垫G1的材料移除率小于第二研磨结构12S对抛光垫G1的材料移除率＂以及＂使第二切削刃部121的尖端121t相对于底面102的高度低于第一切削刃部111的尖端111t相对于底面102的高度＂，使本发明实施例的抛光垫修整装置P1在修整抛光垫G1时，可在增加材料移除率的情况下，又可使抛光面G11具有较低的表面粗糙度，以使抛光垫适用于抛光具有细线宽的晶圆。

另一方面，在应用本发明实施例的抛光垫修整装置P1来修整抛光垫G1的抛光面G11时，在第一修整阶段抛光垫G1会和第二研磨结构12S以及第一研磨结构11S同时接触，以增加材料移除率。在第二修整阶段抛光垫G1只与第一研磨结构11S接触，以降低抛光面G11的表面粗糙度。如此，本发明实施例的抛光垫修整装置P1以及应用其的修整方法既可以缩短修整抛光垫G1的时间，又可使抛光垫G1的抛光面G11具有较低的表面粗糙度。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (15)

1.一种抛光垫修整装置，其用以修整一抛光垫，其特征在于，所述抛光垫修整装置包括：

一底座，其具有一结合面及和所述结合面相对的一底面；

一第一研磨组件，其设置于所述结合面上并具有一第一研磨结构，且所述第一研磨结构具有多个第一研磨刃部；以及

一第二研磨组件，其设置于所述结合面上并具有一第二研磨结构，且所述第二研磨结构具有多个第二研磨刃部；

其中，所述第二研磨结构对所述抛光垫的材料移除率大于所述第一研磨结构对所述抛光垫的材料移除率，且所述第二研磨刃部的尖端相对于所述底面的高度低于所述第一研磨刃部的尖端相对于所述底面的高度。

2.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，所述第一研磨结构对所述抛光垫的表面研磨精度高于所述第二研磨结构对所述抛光垫的表面研磨精度。

3.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，所述第一研磨单元的俯视图案与所述第二研磨单元的俯视图案呈点对称图案或线对称图案。

4.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，所述第二研磨组件位于所述结合面的中央区域，所述第一研磨组件包括多个彼此分散设置的第一研磨单元，且多个所述第一研磨单元围绕所述第二研磨组件。

5.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，所述第一研磨组件包括多个彼此分散设置的第一研磨单元，所述第二研磨组件包括多个彼此分散设置的第二研磨单元，且多个所述第一研磨单元与多个所述第二研磨单元交替地设置且环绕所述底座的中心排列。

6.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，所述第二研磨刃部的锋利度大于所述第一研磨刃部的锋利度。

7.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，多个所述第一研磨刃部的分布密度大于多个所述第二研磨刃部的分布密度。

8.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，所述结合面定义一用以设置所述第一研磨组件的第一预设区以及一用以设置所述第二研磨组件的第二预设区，所述结合面在所述第一预设区相对于所述底面的高度大于所述结合面在第二预设区相对于所述底面的高度。

9.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，三个最高的所述第一研磨刃部的尖端形成一第一参考面，三个所述第二研磨刃部的尖端形成一第二参考面，且所述第一参考面与所述第二参考面之间的垂直高度差是介于20微米(μm)至50微米(μm)之间。

10.根据权利要求1所述的抛光垫修整装置，其特征在于，所述结合面为平坦表面，所述结合面定义一第一预设区以及一第二预设区，所述第一研磨组件与所述第二研磨组件通过组装方式分别设置所述第一预设区与所述第二预设区，所述第一研磨组件包括一第一底盘以及位于所述第一底盘上的所述第一研磨结构，所述第二研磨组件包括一第二底盘以及位于所述第二底盘上的所述第二研磨结构，且所述第一底盘的厚度大于所述第二底盘的厚度。

11.一种抛光垫修整装置，其用以修整一抛光垫，其特征在于，所述抛光垫修整装置包括：

一底座，其具有一结合面及和所述结合面相对的一底面；

一第一研磨组件，其设置于所述结合面上，并具有第一本体部以及覆盖所述第一本体部的第一钻石层，其中，所述第一本体部包括一第一基底部以及多个凸出于所述第一基底部表面的第一凸出部，且多个所述第一凸出部与所述第一钻石层共同配合，以形成多个第一研磨刃部；以及

一第二研磨组件，其设置于所述结合面上，并具有第二本体部以及覆盖所述第二本体部的第二钻石层，其中，所述第二本体部包括一第二基底部以及多个凸出于所述第二基底部表面的第二凸出部，且多个所述第二凸出部与所述第二钻石层共同配合，以形成多个第二研磨刃部；

其中，所述第二研磨组件对所述抛光垫的材料移除率大于所述第一研磨组件对所述抛光垫的材料移除率，且所述第二研磨刃部的尖端相对于所述底面的高度低于所述第一研磨刃部的尖端相对于所述底面的高度。

12.一种抛光垫修整方法，其特征在于，所述抛光垫修整方法包括：

提供如请求项1至11中的任一项所述的抛光垫修整装置；

在一第一修整阶段，通过所述抛光垫修整装置对一抛光垫施加一第一抛光压力，以使所述抛光垫的一抛光面被所述第一研磨结构与所述第二研磨结构所接触；以及

在一第二修整阶段，通过所述抛光垫修整装置对所述抛光垫施加小于所述第一抛光压力的一第二抛光压力，以使所述抛光面只被所述第一研磨结构所接触而不被所述第二研磨结构所接触。

13.根据权利要求12所述的抛光垫修整方法，其特征在于，在所述第一修整阶段以及在所述第二修整阶段，所述的抛光垫修整方法还进一步包括：

通过一转动轴控制所述抛光垫产生自转；

控制所述抛光垫修整装置沿着所述抛光垫的一径向方向移动，并通过一自转轴控制所述抛光垫修整装置产生自转，以修整所述抛光面；以及

持续喷洒一清洁液于所述抛光面，以去除残留于所述抛光面上的废料。

14.一种抛光垫修整装置的制造方法，其特征在于，所述抛光垫修整装置的制造方法包括：

提供一底座，所述底座具有一结合面以及和所述结合面相反的底面；

形成一第一研磨组件，其中，形成所述第一研磨组件的步骤至少包括：

形成一第一本体部，且所述第一本体部包括一第一基底部以及多个凸出于所述第一基底部表面的第一凸出部；及

形成一覆盖于所述第一本体部表面的第一钻石层，以与多个所述第一凸出部共同配合而形成多个第一切削刃部；

形成一第二研磨组件，其中，形成所述第二研磨组件的步骤至少包括：

形成一第二本体部，且所述第一二体部包括一第二基底部以及多个凸出于所述第二基底部表面的第二凸出部；及

形成一覆盖于所述第二本体部表面的第二钻石层，以与多个所述第二凸出部共同配合而形成多个第二切削刃部，其中，所述第二切削刃部的锋利度大于所述第一切削刃部，或者所述第二切削刃部的分布密度小于所述第一切削刃部；以及

将所述第一研磨组件与所述第二研磨组件设置于所述结合面上，其中，所述第二研磨刃部的尖端相对于所述底面的高度低于所述第一研磨刃部的尖端相对于所述底面的高度。

15.根据权利要求14所述的抛光垫修整装置的制造方法，其特征在于，所述第一本体部以及所述第二本体部的材料为陶瓷或金属，且所述第一钻石层与所述第二钻石层是通过化学气相沉积工艺来形成。