金刚石修整盘的制作方法

本发明涉及一种金刚石修整盘（diamond disk），特别是涉及一种以多层主体结构阵列（multi-layer main structure array）作为研磨结构的金刚石修整盘。

背景技术：

1、化学机械研磨（chemical mechanical polishing，cmp）为各种产业中常见的研磨方法。利用cmp 工艺可研磨各种物品的表面，包括陶瓷、硅、玻璃、石英、或金属的芯片等。此外，随着集成电路（integrated circuit，ic）发展迅速，因cmp 可达到大面积平坦化的目的，故为半导体工艺中常见的晶圆（晶片）平坦化技术之一。随着摩尔定律（moore's law）的电路线宽越做越小，对cmp 要求越严苛，而且次数越多。

2、在半导体的cmp 过程中，是利用研磨垫（pad）对晶圆（或其它半导体组件）接触，并视需要搭配使用研磨液（slurry），使研磨垫通过化学反应与物理机械力以移除晶圆表面的杂质或不平坦结构。比方说，刚从晶柱（ingot）上切割出来的晶圆，由于表面粗糙，必须要放在研磨垫上加以研磨；刚完成一层电路制作的晶圆也需要研磨，让晶圆上面沉积的介电层或导电层平坦化，以便进行下一层电路制作。研磨垫上会滴入研磨液，在研磨垫上不断地流动，研磨液中含有化学物质及研磨粒子，让表面粗糙的晶圆随着cmp 的进行而逐渐平坦化。

3、当研磨垫使用过一段时间后，由于研磨过程中所产生的研磨硬屑（如晶圆被磨除的物质以及研磨液中的研磨颗粒）积滞于研磨垫表面而造成研磨效果及效率降低，此时可利用金刚石修整盘（或称研磨垫修整器，即pad conditioner）压在研磨垫表面上并旋转，对研磨垫表面进行修整，使之产生切削以及移除填塞研磨硬屑的能力，去除残留在其上的微粒子，使之再度粗糙化（asperity），并维持在最佳的研磨状态。

4、金刚石修整盘的基本结构，是将多个金刚石磨粒固着于一圆盘状（disc-shaped）或圆环状（ring-shaped）的金属基材的结合面上。就结构上而言，传统的金刚石修整盘是以金属基板为主体，并利用电镀、烧结或硬焊的金属结合剂层来固定金刚石。金刚石修整盘上金刚石的顶点高度的分布控制了金刚石刺入研磨垫的深度分布，影响了cmp 的各种性能，故为控制cmp性能的关键耗材。由于金刚石磨粒大小不一，顶点高度差异甚大，加上金刚石磨粒的形状不规则，常含破裂面，以致切削研磨垫的锐利度难以控制，使得研磨垫上的绒毛大小及分布不均，易影响cmp 的效率及良率。

5、此外，金刚石磨粒与其底部的基座的结合强度亦是需要考虑的因素之一，因为二者的材质不一样，若是结合强度不足，在研磨过程中，金刚石磨粒就有可能会剥离脱落而刮伤晶圆。

6、如上所述，金刚石修整盘上的金刚石磨粒顶点高度的分布，以及金刚石磨粒与其基座的结合强度，会影响研磨垫修整后的效果，对于cmp 的效率及良率具有关键性的影响。

技术实现思路

1、本发明的主要目的之一在于提供一种金刚石修整盘，其可解决现有技术所提及的问题。

2、本发明实施例提出一种金刚石修整盘，包括基板以及多个金刚石片。金刚石片固定于基板上。各金刚石片包括底座以及多个金刚石塔，且金刚石塔从底座向上延伸。各金刚石塔具有多层主体结构。多层主体结构至少包括顶部平台、中间平台、底面、介于顶部平台与中间平台之间的第一侧面，以及介于中间平台与底面之间的第二侧面。

3、在一些实施例中，金刚石塔是以多塔组合方式设置，且在多塔组合中，多个金刚石塔共用底座。

4、在一些实施例中，金刚石塔是以单塔组合方式设置，且在单塔组合中，单个金刚石塔是独立设置于底座上。

5、在一些实施例中，第一侧面与相对的第一侧面之间的夹角介于60度至120度之间。

6、在一些实施例中，顶部平台的宽度介于0.03mm至0.1mm之间。

7、在一些实施例中，金刚石塔的全高度介于0.5mm至3mm之间。

8、在一些实施例中，同一金刚石片上的所有金刚石塔的顶点高度基本一致。

9、在一些实施例中，同一金刚石片上的所有金刚石塔的顶点高度差异在 ± 5 µm以内。

10、在一些实施例中，金刚石塔是通过激光加工（例如激光雕刻）与金刚石片一体成型。

11、在一些实施例中，金刚石片是单晶金刚石片或多晶金刚石片，且金刚石片是以化学气相沉积法或高温高压法形成。

12、在一些实施例中，金刚石片是圆形、方形或矩形。

13、在一些实施例中，金刚石塔于金刚石片上呈周期性或准周期性的排列图案。

14、在一些实施例中，排列图案包括辐射状排列、螺旋状排列、矩形排列或蜂巢状排列。

15、在一些实施例中，金刚石片沿着基板的圆周方向等距设置，或呈螺旋排列。

16、在一些实施例中，金刚石修整盘用于化学机械研磨工艺。

17、在一些实施例中，顶部平台、中间平台与底面是实质上相互平行。

18、在一些实施例中，顶部平台的宽度小于中间平台的宽度，中间平台的宽度小于底面的宽度。

19、在一些实施例中，金刚石塔的主体从底面向顶部平台方向逐渐收敛。

20、在一些实施例中，第一侧面是连接顶部平台的周缘与中间平台的周缘。

21、在一些实施例中，第二侧面是连接中间平台的周缘与底面的周缘。

22、在一些实施例中，顶部平台与中间平台分别位于不同高度。

23、在一些实施例中，在俯视方向上，顶部平台、中间平台与底面的中心是呈同轴配置。

24、在一些实施例中，底面是位于底座的上表面。

25、在一些实施例中，所述多层主体结构为双层主体结构、三层主体结构或更多层主体结构。

26、本发明实施例提出一种金刚石修整盘，包括基板以及多个金刚石片。金刚石片固定于基板上。各金刚石片包括底座以及多个金刚石塔，且金刚石塔从底座向上延伸。各金刚石塔具有多层主体结构。多层主体结构经配置以对研磨垫提供均匀的粗糙度再生。金刚石塔之间形成有供研磨碎屑排出的空间。

27、本发明实施例提出一种化学机械研磨垫修整用金刚石修整盘，包括基板以及多个金刚石片。金刚石片固定于基板上。各金刚石片包括底座以及多个金刚石塔，且金刚石塔从底座向上延伸。各金刚石塔具有多层主体结构。多层主体结构包括顶部平台与至少一中间平台。当顶部平台磨耗后，金刚石片可经整平加工，使露出中间平台，以供后续修整使用。同一金刚石片上的所有金刚石塔的顶点高度一致，以对研磨垫提供均匀的修整效果。

1.一种金刚石修整盘，其包括：

2.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述金刚石塔呈圆锥体状、六角锥体状或其他多角锥体状。

3.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述金刚石塔以多塔组合方式设置，且在所述多塔组合中，多个所述金刚石塔共用所述底座。

4.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述金刚石塔以单塔组合方式设置，且在所述单塔组合中，单个所述金刚石塔独立设置于所述底座上。

5.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述第一侧面与相对的第一侧面之间的夹角介于60度至120度之间。

6.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述顶部平台的宽度介于0.03mm至0.1mm之间。

7.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述金刚石塔的全高度介于0.5mm至3mm之间。

8.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，同一所述金刚石片上的所有所述金刚石塔的顶点高度基本一致。

9.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，同一所述金刚石片上的所有所述金刚石塔的顶点高度差异在 ± 5 μm以内。

10.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述金刚石塔通过激光加工与所述金刚石片一体成型。

11.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述金刚石片为单晶金刚石片或多晶金刚石片，且所述金刚石片通过化学气相沉积法或高温高压法形成。

12.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述金刚石片为圆形、方形或矩形。

13.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述金刚石塔在所述金刚石片上呈周期性或准周期性的排列图案。

14.根据权利要求13所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述排列图案包括辐射状排列、螺旋状排列、矩形排列或蜂巢状排列。

15.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述金刚石片沿所述基板的圆周方向等距设置，或呈螺旋排列。

16.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述金刚石修整盘用于化学机械研磨工艺。

17.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述顶部平台、所述中间平台与所述底面实质上相互平行。

18.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述顶部平台的宽度小于所述中间平台的宽度，所述中间平台的宽度小于所述底面的宽度。

19.根据权利要求18所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述金刚石塔的主体自所述底面朝向所述顶部平台方向逐渐收敛。

20.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述第一侧面连接所述顶部平台的周缘与所述中间平台的周缘。

21.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述第二侧面连接所述中间平台的周缘与所述底面的周缘。

22.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述顶部平台与所述中间平台分别位于不同高度。

23.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，在俯视方向上，所述顶部平台、所述中间平台与所述底面的中心呈同轴配置。

24.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述底面位于所述底座的上表面。

25.根据权利要求1所述的金刚石修整盘，其特征在于，所述多层主体结构为双层主体结构、三层主体结构或更多层主体结构。

26.一种金刚石修整盘，其包括：

27.一种金刚石修整盘，其包括：

28.根据权利要求1至27任一项所述的金刚石修整盘，其中，