多区域垫修整盘的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年09月26日提交的名称为“具有多个区域的垫修整盘（padconditioningdiskwithmultiplezones）”的美国临时申请no.62/737,078的权益和优先权。

本发明涉及垫修整盘，并且更具体地涉及与化学机械抛光工具一起使用的多区域垫修整盘。

背景技术：

化学机械抛光或平坦化（cmp）是一种用于硅晶片和其他衬底的抛光工艺，该工艺利用抛光垫上的抛光液及其化学和研磨剂，结合化学和机械效果，用于去除表面的多余材料和用于获得所需的厚度的具有光滑和平坦的表面的硅晶片和其他衬底。成功的cmp所用的抛光垫需要最佳的表面孔隙率，并且由于表面随时间退化而趋于失去表面孔隙率。抛光垫修整盘是cmp技术用于建立、维护和重新创建抛光垫的最佳表面孔隙率的关键要素。

技术实现要素：

本发明的一个方面涉及一种被配置为修整化学机械抛光工具的抛光垫的垫修整盘，其包括多个区域，该多个区域包括基于该多个区域的定位而选择性地接合抛光垫的切削元件。

在示例性实施例中，该多个区域能够相对于彼此移动。

在示例性实施例中，该多个区域能够相对于彼此移动，使得该多个区域中的第一区域的切削元件在化学机械抛光过程中与抛光垫接触，而该多个区域中的第二区域的切削元件不与抛光垫接触。

在示例性实施例中，该多个区域的第一区域包括具有一定形状、大小、分布和密度的颗粒金刚石，并且该多个区域的第二区域包括被涂覆在纹理化表面上的化学气相沉积（cvd）金刚石膜。

在示例性实施例中，每个区域的切削元件是形状、大小、分布、密度和结构相同的金刚石或类金刚石膜，或者每个区域的切削元件是形状、大小、分布、密度和结构不同的金刚石。

在示例性实施例中，连接装置可操作地连接该多个区域，并且有助于该多个区域之间的独立运动。

在示例性实施例中，在垫修整盘的第一位置中，第一区域是凹陷的，并且第二区域的切削元件接触抛光垫，并且在第二位置中，第一区域在朝向抛光垫的方向上自第二区域突出，并且第一区域的切削元件接触抛光垫。

在示例性实施例中，垫修整盘通过可动连接件被连接至化学机械抛光工具的垫修整器臂，致动器促使第一区域与至少另一个区域之间的独立运动。

在示例性实施例中，第一区域通过第一可动连接件被连接至化学机械抛光工具的垫修整器臂，第二区域通过第二可动连接件被连接至垫修整器臂。沿z轴致动第一可动连接件中的至少一个以促使第一区域相对于第二区域的垂直独立运动，沿z轴致动第二可动连接件以促使第二区域相对于第一区域的垂直独立运动。

在示例性实施例中，该多个区域是以下中的至少一种：圆形、环形、径向饼形、螺旋形筋、矩形或三角形切割区（cutouts）以及模。

另一方面涉及一种化学机械抛光工具，其包括：被放置在台板上的抛光垫，该抛光垫被配置为用于抛光衬底；抛光液输送臂，该抛光液输送臂被配置为在垫修整过程中输送抛光液；以及修整器组件，该修整器组件包括：被连接到化学机械抛光工具的机器底座的垫修整器臂，及被连接到垫修整器臂的垫修整盘，垫修整盘具有相至少两个区域，其对于彼此被激活以选择性地接合抛光垫。

在示例性实施例中，该至少两个区域每个区域包括切削元件，该切削元件形状、大小、分布、密度和结构相同或形状、大小、分布、密度和结构不同。

在示例性实施例中，化学机械抛光工具包括激活和停用区域转换的元件。

在示例性实施例中，垫修整器臂包括被连接至垫修整组件的相应区域的两个或多个独立机构。

另一个方面涉及一种用于在化学机械抛光过程中修整抛光垫的方法，该方法包括：选择性地激活具有多个区域的垫修整盘中的选定区域，该多个区域中的每个区域具有用于修整抛光垫的切削元件，其中用于修整抛光垫的区域的选择取决于多个因素，以及向垫修整盘施加下压力，使选定区域的切削元件与抛光垫接触，但其他区域的切削元件不与抛光垫接合。

在示例性实施例中，该多个因素包括抛光配方、抛光项目、化学机械抛光工具的使用时间、由化学机械抛光工具抛光的多个晶片的间隔、定义的计划表、抛光垫的最优表面孔隙度和来自动态反馈系统的反馈。

在示例性实施例中，该因素是来自动态反馈系统的反馈，该反馈包括晶片的性能、晶片与抛光垫之间的摩擦和/或抛光垫的粗糙度测量。

在示例性实施例中，选择用于修整抛光垫的区域的因素是修整的类型，修整的类型是原位修整时期或异位修整时期，进一步地，其中在异位修整期间，选定区域的切削元件与抛光垫接合，而另一区域的切削元件与抛光垫脱离，并且在原位修整期间，选定区域的切削元件与抛光垫脱离接合，而另一区域的切削元件与抛光垫接合。

在示例性实施例中，选择用于修整抛光垫的区域的因素是化学机械抛光过程是否处于磨合阶段或晶片加工阶段，进一步地，其中在磨合阶段，选定区域的切削元件与抛光垫接合，而另一区域的切削元件与抛光垫脱离，并且在晶片加工阶段，选定区域的切削元件与抛光垫脱离，而另一区域的切削元件与抛光垫接合。

在示例性实施例中，选择用于修整抛光垫的区域的因素是修整类型，修整的类型是原位修整或异位修整。

在示例性实施例中，基于该多个因素中的一个或多个因素的改变，选择性地激活垫修整盘的不同区域。选择性地激活不同区域包括致动垫修整器臂的可动连接件以调节选定区域相对于该不同区域的位置。

结合附图，根据以下详细公开，将更容易理解和充分理解构造和操作的前述特征和其他特征。

附图说明

将参考以下附图详细描述一些实施例，其中相同的附图标记表示相同的构件，其中：

图1a示出了根据本发明实施例的cmp系统的俯视示意图；

图1b示出了根据本发明实施例的图1a中的cmp系统的剖视图；

图2示出了根据本发明实施例的具有在第一位置选择性地接合抛光垫的多个区域的垫修整盘的示意图；

图3示出了根据本发明实施例的具有在第二位置选择性地接合抛光垫的多个区域的垫修整盘的示意图；

图4示出了根据本发明实施例的具有多个区域的垫修整盘的示意图，该多个区域具有不同类型的切削元件；

图5示出了根据本发明实施例的具有多个区域的垫修整盘的示意图，该多个区域具有与图4相比位置改变的不同类型的切削元件；

图6示出了根据本发明实施例的具有同心区域的垫修整盘的第一位置的透视图；

图7示出了根据本发明实施例的图6的垫修整盘的底视图；

图8示出了根据本发明实施例的图6的垫修整盘的侧视图；

图9示出了根据本发明实施例的图7中a-a向的剖视图；

图10示出了根据本发明实施例的图6的垫修整盘的第二位置的透视图；

图11示出了根据本发明实施例的图10的垫修整盘的底视图；

图12示出了根据本发明实施例的图10的垫修整盘的侧视图；

图13示出了根据本发明实施例的图11中a-a向的剖视图；

图14示出了根据本发明实施例的在第一位置的被可操作地连接至垫修整器臂的垫修整盘的示意图；

图15示出了根据本发明实施例的图14的顶视图；

图16示出了根据本发明实施例的在第二位置的被可操作地连接至垫修整器臂的垫修整盘的示意图；

图17示出了根据本发明实施例的在第一位置的被可操作地连接至垫修整器臂的垫修整盘的示意图；

图18示出了根据本发明实施例的图17的顶视图；

图19示出了根据本发明实施例的在第二位置的被可操作地连接至垫修整器臂的垫修整盘的示意图；

图20示出了根据本发明实施例的垫修整盘的第一种配置；

图21示出了根据本发明实施例的垫修整盘的第二种配置；

图22示出了根据本发明实施例的垫修整盘的第三种配置；

图23示出了根据本发明实施例的垫修整盘的第四种配置；及

图24示出了根据本发明实施例的利用垫修整盘的cmp工具。

具体实施方式

本文参考附图通过示例而非限制的方式给出了所公开的装置和方法的如下文中所描述的实施例的详细说明。尽管示出并详细描述了某些实施例，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以进行各种改变和修改。本公开的范围绝不限于构成部件的数量、材料、形状、相对布置等，并且仅作为本公开的实施例的示例来公开。

作为详细描述的前言，应该注意的是，如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一”和“该”包括复数指示物，除非上下文另外明确指出。

简要概述，垫修整盘是cmp工具的一部分，用于建立、维护和恢复cmp工艺中所使用的抛光垫的最佳表面孔隙率。需要使用抛光垫修整盘在抛光垫表面上执行多项任务，包括建立带有开孔和均匀接触区域的抛光表面，有效地去除抛光垫表面上的抛光副产物，抛光后再生新生表面，在抛光垫的整个使用寿命内保持一致的抛光垫表面，及避免产生大的抛光垫碎片。为了完成这些任务，垫修整盘的切削元件例如金刚石切削穿过抛光垫的表面。选择用作垫修整齿的金刚石在定义垫的性能方面起着至关重要的作用，而垫的性能又决定了晶片抛光的性能，例如去除率、均匀性、凹陷度、腐蚀、缺陷、性能稳定性等。根据应用来选择金刚石，并且金刚石是基于金刚石的尺寸、金刚石的取向以及金刚石的切削角度，例如金刚石的晶体形状（例如，锋利的与块状的）来选择的。进一步的考量包括使金刚石尖端找平以使金刚石均匀地暴露于抛光垫、金刚石密度和其他配置参数。

而且，随着时间的推移，垫修整盘的金刚石齿的切削刃磨损，这导致更换垫修整盘；尽管抛光垫并未完全超出其使用寿命，但典型地会与垫修整盘一起更换。除了新的抛光垫和新的垫修整盘的费用之外，还有很多与cmp工具不可用相关联的显着性成本，以及将cmp工具与新组件一起重新投入生产的成本。

常规垫修整盘包括单一区域的金刚石齿，这些金刚石齿作为一个单元上下移动。例如，一个垫修整盘的所有金刚石都被粘结到一个底层上，就与抛光垫的相互作用而言，其充当一个单元。并非所有的金刚石都能有效地与抛光垫接合。处于相对突出位置的那些被接合并且随着使用时间而磨损。同时，处于相对凹陷位置的那些金刚石没有有效地与垫表面接合，并且不会随着时间的流逝而磨损。但是，由于所有金刚石都粘结成一个零件，因此，在那些突出的金刚石的切削刃磨损时，需要更换整个零件。

此外，由于单一区域设计，常规的垫修整盘在很大程度上受限于相同类型的金刚石。在许多情况下，cmp对于垫修整工艺具有多种功能要求。例如，可能需要有效地创建表面纹理，然后对其进行维护。可以优选使用不同类型的金刚石用于产生表面纹理与用于维护表面。在这种情况下，限于仅具有一种类型的金刚石，常规垫修整盘必须使用折衷类型的金刚石来满足两种功能要求。结果，cmp性能受到损害。

因此，希望垫修整盘尽可能长地产生并保持抛光垫的最佳表面孔隙率。根据本发明的实施例的垫修整盘包括多个区域，该多个区域被单独地激活，从而使一些金刚石齿被保留，而其他金刚石齿被用于修整抛光垫。并且与传统的盘不同，可以在垫修整盘的使用寿命的后期激活被保留的钻石，以在垫修整盘的整个使用寿命中保持一致的切削性能。以这种方式，可以控制和/或规划金刚石的老化，从而可以控制和/或规划金刚石盘的老化，以延长垫修整盘的寿命，从而延长抛光垫的寿命。

而且，该多个区域可以在单个垫修整盘中包括不同类型的金刚石，以增加功能及有效垫表面工程。例如，某种类型的尖锐金刚石可以用于产生期望的表面纹理的目的，并且某种类型的软金刚石（milddiamond）可以用于在表面纹理一旦创建后即进行维护的目的。单个垫修整盘的金刚石类型之间的切换是通过垫修整盘的区域之间的相对运动来实现的。因此，根据本发明实施例的垫修整盘在同一垫修整盘内具有多个金刚石区域，以提供对抛光垫表面工程的动态控制，实现改进的cmp工艺性能（例如，由于凹陷度/腐蚀得到改善而缺陷更少），和延长垫修整盘和cmp工具的其他组件的使用寿命。

现在参考附图，图1a和图1b分别示出了根据本发明的实施例的cmp系统10的俯视示意图和剖视图。cmp系统10用于cmp工艺。cmp系统10包括抛光液输送臂11，输送臂11被配置为在抛光过程中输送抛光液12。抛光液12可以包括含磨料的抛光浆，或可以包括无磨料的液体，其可以是反应性的。抛光垫13被布置在台板14上，并且被配置为用于抛光衬底（例如，硅晶片）。利用台板14来在处理过程中使抛光垫13旋转，使得抛光垫13将被放置在抛光垫13上的衬底的表面平坦化或对其进行抛光。抛光垫13是具有抛光表面的消耗品，并且可以固定到台板14上。衬底由处理期间可旋转地接触衬底的抛光头15保持。抛光头15可选地包括防止衬底在抛光期间从抛光头15下方移出的保持环。cmp系统10还包括修整器组件，该修整器组件包括经由轴16可操作地连接至垫修整器臂17的垫修整盘100；垫修整器臂17被连接到化学机械抛光工具的机器底座。轴16穿过cmp工具10的机器底座布置。垫调修整器臂16可以绕垂直于机器底座的轴线旋转。在示例性实施例中，通过机器底座130与垫修整器臂之间的轴承来助于旋转，使得垫修整器臂16使垫修整盘100旋转。盘100可以进一步以一定旋转速度旋转。施加向下的力以将垫修整盘100抵靠在抛光垫13上。

垫修整盘100包括多个区域，该多个区域包括基于该多个区域的定位而选择性地与抛光垫113接合的切削元件。可以相对于彼此独立地和/或单独地激活区域，以选择性地接合抛光垫13。例如，将垫修整盘100上的金刚石分组为两个或更多个区域。图2示出了根据本发明实施例的具有在第一位置选择性地接合抛光垫13的多个区域的垫修整盘100的示意图。在所示的实施例中，垫修整盘100包括具有切削元件3的第一区域1和分开的具有切削元件4的第二区域2。在此，第一区域1和第二区域2的切削元件3、4相同。切削元件3、4旨在切削穿过抛光垫13，以恢复和/或保持抛光垫13所期望的/最佳的表面孔隙率，如前文所述。切削元件3、4在大多数情况下是金刚石，但是也可以是其他切削元件，例如sic、sio2、陶瓷材料、类金刚石膜等。此外，切削元件还可以包括刷子或可以被用来帮助清洁和保持垫表面的其他接触机构或由其取代。在图2所示的第一位置中，与第一区域1相关的切削元件3与抛光垫13接合，而与第二区域2相关的切削元件4不与抛光垫13接合。因此，保留了切削元件4，因为切削元件4不与抛光垫13的表面机械地接合。

图3示出了根据本发明实施例的具有在第二位置选择性地接合抛光垫13的多个区域的垫修整盘100的示意图。在图3所示的第二位置中，第一区域1和第二区域2的位置已经改变，与第二区域2相关的切削元件4现在与抛光垫13接合，而与第一区域3相关的切削元件3现在不与抛光垫13接合。因此，至少临时地保留了切削元件3，因为切削元件3现在不与抛光垫13的表面机械地接合。图3还示出了一种情形，其中切削元件3的切削刃不再有效地维持所期望的切削性能，因此激活第二区域2以使切削元件4与抛光垫13主动接合，而第一区域1远离抛光垫13移动，使得切削元件3不再与抛光垫13接合。

因此，垫修整盘100的示例性实施例包括多个区域1、2，该多个区域的每个区域包括基于该多个区域1、2的定位而选择性地与抛光垫13接合的切削元件3、4。当第一区域1被放置为比第二区域2更靠近抛光垫13时，切削元件3接合抛光垫13，如图2所示。当第二区域2被放置为比第一区域1更靠近抛光垫13时，切削元件4接合抛光垫13。因为每个区域1、2可以相对于彼此独立地移动，所以可以实现区域1、2之间的位置改变。

可以以各种方式激活每个区域以促进区域的移动。在示例性实施例中，通过沿z轴向下推动一个或多个区域同时在其他区域上上拉来激活这些区域。必要时，将一个或多个停用区域从抛光垫上提起，以避免在其他区域正在主动修整抛光垫时与抛光垫接合。另外，必要时可以对不同区域施加不同的向下力。可以使用各种机构来激活各个区域。激活机构可以是电动的、机械的或机电的。例如，可以经由马达、电池、形状记忆致动器例如镍钛合金、螺线管、磁体、一个或多个伺服马达、一个或多个步进马达、电活性聚合物、压电体和开关等电力地致动该区域。可以经由弹簧、气动元件、螺钉、液压元件、皮带轮、齿轮、灯、球和棘爪等机械地致动该区域。还可以使用电机构和机械机构的组合。此外，具有多个区域的垫修整盘可以是具有其自己的激活/停用机构或控制器的独立单元，或者可替换地，垫修整盘可以被连接到cmp系统10，激活/停用通过cmp系统10进行传递。

再参考图2-3，连接装置5可操作地连接该多个区域1、2，并且促进该多个区域1、2之间的运动。连接装置5是旋钮、车轴、铰链、枢轴关节、杆、轮、轴、圆柱体或允许激活某些区域而停用其他区域的类似旋转装置。在给定时间，连接装置5沿第一方向转动，该第一方向激活某些区域，而其他区域排队等待。例如，当连接装置5沿第一方向转动时，第一区域1被激活（例如，被降低），使切削元件3与抛光垫13接合以切入垫中用于进行主动修整，同时停用（例如，提起）第二区域2以从抛光垫13上移开切削元件4。相反地，当连接装置5沿与第一方向相反的第二方向转动时，第二区域2被激活（例如，被降低），使切削元件4与抛光垫13接合以切入垫中用于进行主动修整，同时停用（例如，提起）第一区域1以从抛光垫13上移开切削元件3。

根据另外的实施例，垫修整盘100可选地包括具有不同类型的切削元件的多个区域，以增加功能。图4示出了根据本发明实施例的具有多个区域的垫修整盘100的示意图，该多个区域具有不同类型的切削元件3'、4'。在所示的实施例中，垫修整盘100包括具有切削元件3'的第一区域1和分开的具有切削元件4'的第二区域2。在此，第一区域1和第二区域2的切削元件3'、4'不相同。切削元件3'可以具有与切削元件4'不同的尺寸和/或可以具有与切削元件4'不同的取向和/或切削角度。举例来说，安装在第一区域1上的切削元件3'是块状金刚石，而安装在第二区域2上的切削元件4'是锋利金刚石。在图4所示的第一位置中，锋利金刚石与抛光垫13接合，而块状金刚石不与抛光垫13接合。因此，在特定的应用期间，保留或有意不使用块状金刚石。

图5示出了根据本发明实施例的具有多个区域的垫修整盘的示意图，该多个区域具有与图4相比处于不同位置的不同类型的切削元件。在图5所示的第二位置中，第一区域1和第二区域2的位置已经改变，块状金刚石现在与抛光垫13接合，而锋利金刚石现在不与抛光垫13接合。因此，由于cmp工艺的要求已经改变，在特定的应用期间，保留或有意不使用锋利金刚石。

具有多个区域和多种不同类型的切削元件的垫修整盘100给予某种期望效果。在同一垫修整盘100上的不同类型的切削元件的这种混合使用提供了将不同类型的切削元件的优点结合在一起的可能，而这些原本是无法实现的。举例来说，可以将锋利金刚石安装到一个区域以进行侵蚀性区域激活，并且可以将块状金刚石安装到另一区域以进行温和区域激活。在异位修整过程中，在晶片不在抛光垫上的时间段内，激活侵蚀性区域以利用锋利的金刚石齿形成更深的切口并有效地使抛光垫恢复；然后，由侵蚀性区域激活产生的大的抛光垫碎片会从抛光垫表面冲出，而不会接触晶片。在原位修整期间，当同时抛光晶片时，激活温和区域以利用块状金刚石齿来提供柔和的切削效果，这有助于维护平坦且一致的表面。温和区域激活还有助于获得更好的凹陷度/腐蚀性能，同时避免由于大的抛光垫碎片而划伤晶片的可能性。

切削元件类型的各种组合可用于各个区域。例如，第一区域可以使用常规的金刚石砂粒，而第二区域可以使用化学气相沉积（cvd）金刚石。单个垫修整盘中可以使用两种以上不同类型的切削元件。在具有四个不同区域的垫修整盘中，可以使用四种不同类型的切削元件。可替换地，如果垫修整盘具有四个区域，则可以使用两种不同类型的切削元件；两个区域可以具有相同类型的切削元件，其余两个区域可以具有相同类型的切削元件。

现在转向利用根据本发明的实施例的垫修整盘的示例性实施例。图6示出了根据本发明实施例的具有同心区域的垫修整盘200的第一位置的透视图。图7示出了根据本发明实施例的图6的垫修整盘200的底视图。图8示出了根据本发明实施例的图6的垫修整盘200的侧视图。图9示出了根据本发明实施例的图7中a-a向的剖视图。如图6-9所示，垫修整盘200包括外区域201和内区域202。内区域202相对于外区域201至少略微凹陷；内区域202位于由外区域201的内径边缘表面围绕的空白区域内。在这个第一位置，外区域201的切削元件接合抛光垫，而内区域202的切削元件不接合抛光垫。

图10示出了根据本发明实施例的图6的垫修整盘200的第二位置的透视图。图11示出了根据本发明实施例的图10的垫修整盘200的底视图。图12示出了根据本发明实施例的图10的垫修整盘200的侧视图。图13示出了根据本发明实施例的图11中a-a向的剖视图。如图10-13所示，内区域202现在更靠近抛光垫，使得在这个第二位置，内区域202的切削元件接合抛光垫，而外区域201的切削元件不接合抛光垫。

连接装置205有助于外区域201相对于内区域202的运动，反之亦然。连接装置205是外区域201和内区域202之间的螺纹连接。在示例性实施例中，外区域201包括沿着外区域201的内表面周向地布置的阴螺纹，内区域202包括与外区域201的阴螺纹配合的对应的阳螺纹。在另一个实施例中，外区域201可以包括阳螺纹，而内区域202可以包括阴螺纹。区域201、202中的一个或两个在顺时针或逆时针方向上的螺纹作用实现了区域201、202的相对运动。因此，如果激活内区域202（例如，在给定的时间需要内区域202的切削元件），则将内区域202朝抛光垫向前拉，或者将外区域201拉开，或者向前和向后运动的组合。图9和图13最佳地示出了由于连接装置205而导致的外区域201和内区域202之间的相对运动。在替换实施例中，连接装置205由位于外区域201或内区域202中与螺纹相似的位置中的作为螺纹的单个螺旋槽和被装配在该槽内并围绕该槽周向地行进的唇/舌/突出部形成，以实现外区域201和内区域202之间的相对垂直运动。

继续垫修整盘200，图14-16示出了激活多个区域201、202中的一个区域以改变区域201相对于区域202的位置的示例性实施例。图14示出了根据本发明实施例的在第一位置的被可操作地连接至垫修整器臂16的垫修整盘200的示意图。外区域201的切削元件通过紧固件207被连接至底层210。底层210通过可动连接件19被连接至垫修整器臂16，如图15所示。可动连接件19是被固定地连接到底层和/或外区域201并且被可动地连接到垫修整器臂16的轴。如图15中所示，连接件19a的位置仅用于说明，并且可以被放置在不同的位置，例如在盘的中心，并且可以使用其他机械配置来完成该连接。在通过图14所示的第一位置中，内区域202凹陷在外区域201环之间，使得内区域202的切削元件将不接合抛光垫，而外区域201的切削元件将接合抛光垫。图16示出了根据本发明实施例的，在第二位置的被可操作地连接至垫修整器臂16的垫修整盘200的示意图。在通过图16所示的第二位置中，外区域201和内区域202之间的相对位置已经改变；内区域202自外区域201突出。在这个位置，内区域202的切削元件现在将与抛光垫接合，而外区域201的切削元件现在将不再与抛光垫接合。区域201、202相对于彼此的移动是通过其间的螺纹连接来实现的，如前文关于连接装置205所描述的。马达使可动连接件19旋转，可动连接件19又使底层110旋转，并且因此使紧固到底层210的外区域201旋转。外区域201的旋转使内区域202根据螺纹连接的旋转方向而上下移动。

图17-19示出了激活多个区域201、202中的一个区域以改变区域201相对于区域202的位置的另一个示例性实施例。图17示出了根据本发明实施例的在第一位置的被可操作地连接至垫修整器臂16的垫修整盘200的示意图。外区域201的切削元件通过紧固件207被连接到底层210，而内区域202的切削元件通过紧固件208被连接到分开的底层211。底层210、211分别通过单独的连接件19a和19b被连接至垫修整器臂16。可动连接件19a、19b是被固定地连接到各个底层并且被可动地连接到垫修整器臂16的轴，如图18所示。如图18中所示，连接件19a、19b的位置仅用于说明，并且可以被放置在不同的位置，并且可以使用其他机械配置来完成该连接。在通过图17所示的第一位置中，内区域202凹陷在外区域201环之间，使得内区域202的切削元件将不接合抛光垫，而外区域201的切削元件将接合抛光垫。图19示出了根据本发明实施例的，在第二位置的被可操作地连接至垫修整器臂16的垫修整盘200的示意图。在通过图19所示的第二位置中，外区域201和内区域202之间的相对位置已经改变；内区域202自外区域201突出。在这个位置，内区域202的切削元件现在将与抛光垫接合，而外区域201的切削元件现在将不再与抛光垫接合。区域201、202相对于彼此的移动是通过沿z轴致动可动连接件19a、19b中的一个或两个来实现的。致动器，例如马达、气动致动器、液压致动器、机械致动器等，沿着z轴致动可动连接件19a、19b中的一个或两个，以改变区域201、202的位置。举例来说，沿向上的方向致动可移动连接器19a以使外区域201升高一定距离，而沿向下方向致动可移动连接器19b以降低内区域202。在其他示例中，仅致动可动连接件19a或仅致动可动连接件19b以将区域201、202致动到期望的位置或配置。

可以将根据本发明的实施例的垫修整盘的各个区域设计成各种几何形状和配置。例如，这些区域可以是同心环、径向饼、螺旋筋和模（dies），其包括圆形垫修整盘。图20-23仅示出了多个区域的几个可能配置。图20示出了根据本发明实施例的垫修整盘300。垫修整盘300包括两个分开的区域301、302，其被同心地布置为外区域301和内区域302。图21示出了根据本发明实施例的垫修整盘400。垫修整盘400包括三个区域401、402、403。区域401和403沿着垫修整盘400的外环布置为径向饼形截面。区域402被布置为垫修整盘400的外环内的中心部分。图22示出了根据本发明实施例的垫修整盘500。垫修整盘500包括围绕垫修整盘500周向布置的总共十六个区域。该总共十六个区域由标记为501、502、503和504的四种不同类型的切削元件组成。虽然显示了总共十六个区域，但是在类似配置中可以使用任意数量的区域。图23示出了根据本发明实施例的垫修整盘600。垫修整盘600包括在垫修整盘600上以行和列布置的总共三十二个区域。该三十二个区域由标记为601、602、603、604和605的五种不同类型的切削元件组成。虽然显示了总共三十二个区域，但是在类似配置中可以使用任意数量的区域。此外，可选地在区域之间设置o型环和/或其他绝缘装置，以避免化学物质/浆料/副产物的积聚。

继续参考附图，图24示出了根据本发明实施例的利用垫修整盘的cmp工具1000。cmp工具1000包括具有机器底座130的抛光机、抛光液输送臂190、布置在台板102上的抛光垫104、抛光头106、修整器组件122和控制器152。机器底座130支撑台板102、抛光液输送臂190和修整器组件122。台板102支撑抛光头106。抛光头106可以通过马达120旋转，从而使衬底118围绕抛光头106的中心轴线d旋转而抵靠抛光垫104。可以利用传感器148来获得使衬底118抵靠抛光垫104旋转所需的力的量。

利用台板102来在处理过程中使抛光垫104旋转，使得抛光垫104将被放置在垫104上的衬底118的表面平坦化（“抛光”）。抛光垫104是具有抛光表面的消耗品，并且可以固定到台板102上。通过轴114耦接至台板102的马达112使台板102和抛光垫104旋转。利用马达112使抛光垫104相对于被保持在抛光头106中的衬底118移动。在所示的实施例中，马达112使台板102在x-z平面中绕垂直于台板102的中心轴线a旋转。可以利用传感器150来获得使台板102和抛光垫104相对于衬底118和/或修整器组件122旋转所需的力的量。

抛光液输送臂190在抛光期间将抛光液提供给抛光垫104的表面。修整器组件122通常包括修整头108、轴126和臂128。轴126和臂128将修整头108支撑在台板102上方。修整头108保留根据本发明的实施例的修整盘，该修整盘被选择性地放置成与抛光垫104接合以修整抛光垫104的表面。轴126穿过cmp工具1000的机器底座130设置。轴126可以绕垂直于机器底座130的轴线b旋转，机器底座130和轴126之间的轴承132有助于该旋转，使得臂128旋转修整头108。在一个实施例中，被耦接至轴126的扫描致动器（sweepactuator）144可以使轴126旋转以推动臂128将修整头108扫描越过抛光垫104。修整头108使修整盘绕通常被布置为穿过修整盘的轴线c旋转。在一个实施例中，利用马达134使修整盘相对于抛光垫104旋转。在一个实施例中，将马达134布置在臂128的远端处的壳体136中。

利用向下力致动器140将修整盘推向抛光垫104。将向下力致动器140配置为选择性地设置由修整盘124施加在抛光垫104上的力。在一个实施例中，可以将向下力致动器140布置在臂128与轴126之间，或在其他合适的位置。利用向下力传感器142来检测指示被施加在抛光垫104上的修整盘的下压力的量。在一个实施例中，可以将向下力传感器142布置为与下压力致动器140同轴，或者可以被放置在其他合适的位置。

通常，控制器152用于控制在cmp工具1000中执行的一个或多个组件和过程。控制器152可以在不同点处耦接至cmp工具1000，以便向各个组件发送信号和自各个组件接收信号。例如，控制器可以被连接到动态垫修整盘反馈系统。动态反馈系统收集抛光垫粗糙度的读数，并且由中央处理单元154传输到服务器，以计算是否需要对抛光垫进行额外的修整。控制器152可以基于从服务器接收的计算进行调整。动态反馈系统还可以捕获抛光垫表面的高分辨率光学图像，以通过服务器分析垫的粗糙度。动态反馈系统还可以用于测量cmp工具1000的扭矩和摩擦或其他组件。此外，反馈系统能够用于调节下压力和/或调节用于垫修整的侵蚀性区域与温和区域使用的比例。

控制器152通常被设计为有助于cmp工具1000的控制和自动化，并且典型地包括中央处理单元（cpu）154、存储器156和支持电路（或i/o）158。cpu154可以是在工业设置中使用的任何形式的计算机处理器之一，用于控制各种系统功能、衬底移动、腔室处理、处理定时及支持硬件（例如，传感器、机器人、马达、定时设备等）和监控工艺（例如，化学浓度、处理变量、腔室处理时间，i/o信号等）。存储器156被连接到cpu154，并且可以是一种或多种容易获得的存储器，例如随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）、软盘、硬盘，或本地或远程的任何其他形式的数字存储器。可以对软件指令和数据进行编码并存储在存储器中，以指示cpu154。支持电路158也被连接到cpu154，用于以常规方式支持处理器。支持电路158可以包括高速缓存、电源供应器、时钟电路、输入/输出电路、子系统等。控制器152可读的程序或计算机指令确定哪些任务可在衬底上执行。优选地，该程序是控制器152可读的软件，其包括用于执行与监控、执行和控制抛光机100中的衬底的运动、支撑和/或定位有关的任务的代码。在一个实施例中，控制器152用于控制机器人设备以控制抛光器100的策略性移动、时序安排和运行，以使过程可重复，解决队列定时问题并防止衬底的过度处理或处理不足。

此外，根据本发明实施例的垫修整盘用于修整cmp工具的抛光垫。例如，一种用于修整化学机械抛光工具的抛光垫的方法包括选择性地激活具有多个区域的垫修整盘的选定区域。该多个区域中的每个区域均具有用于修整抛光垫的切削元件。用于修整抛光垫的区域的选择取决于多个因素。该多个因素包括抛光配方、抛光项目、化学机械抛光工具的使用时间、由化学机械抛光工具抛光的多个晶片的间隔、抛光垫的最优表面孔隙度等。

举例来说，选择初始区域用于修整抛光垫并相应地激活，使得初始区域的切削元件将用于修整抛光垫。基于以下事实选择初始区域：当前正在异位执行cmp工艺，在晶片未同时在抛光垫上抛光时，且初始区域的切削元件最适合进行异位修整。向垫修整盘施加向下力（例如，下压力），使初始选定的区域的切削元件与抛光垫接合，但其他区域的切削元件不与抛光垫接合。如果将cmp工艺更改为原位修整，当同时在抛光垫上抛光晶片时，基于从异位修整到原位修整的变化，选择性地激活一个新的不同区域。异位和原位的组合产生理想的垫表面纹理，最大程度地减少垫修整副产品，并且避免垫过度磨损。

举另一个示例来说，选择初始区域用于修整抛光垫并相应地激活，使得初始区域的切削元件将用于修整抛光垫。选择初始区域来修整抛光垫，以适应cmp工具抛光的“x”个晶片的数量。向垫修整盘施加向下力（例如，下压力），使初始选定的区域的切削元件与抛光垫接合，但其他区域的切削元件不与抛光垫接合，从而保留这些切削元件。在通过cmp工具抛光了“x”个晶片之后，选择性地激活一个新的不同区域，以修整抛光垫来用于另外的“x”个晶片。在这种情况下，两个区域都具有相同类型的切削元件。以这种方式，切削元件以不同的速率磨损，并且不需要改变垫修整盘以利用新的切削元件来获得最佳性能。

在另外的示例中，在抛光垫是新的、使用过的或一段时间未积极使用的抛光垫磨合期间内，切削元件的一个区域被与抛光垫表面接合的某种类型的金刚石激活，以产生需要的表面纹理/孔隙度，其他区域则脱离接合。在将抛光垫积极地用于晶片抛光的处理期间，用某种不同类型的金刚石激活不同的区域，而金刚石的第一区域则脱离接合，以产生不同类型的垫表面纹理/孔隙率（例如，平滑且一致），并具有不同尺寸（例如，更细）的切削副产品。在抛光过程中，特别是在异位修整期间，当不同时在垫上抛光晶片时，通过某种类型的金刚石与垫表面接合来激活金刚石的一个区域，以产生所需的表面纹理/孔隙度，具有一定尺寸的切削副产品，而其他区域则脱离接合。在抛光过程中，特别是在原位修整期间，当同时在垫上抛光晶片时，用某种不同类型的金刚石来激活不同的区域，而金刚石的第一区域则脱离接合，以产生不同类型的垫表面纹理/孔隙率（例如，平滑且一致），并具有不同尺寸（例如，更细）的切削副产品。其组合可产生理想的性能，并避免过度磨损。

此外，该方法还可以在cmp过程中应用，其中在抛光过程的第一部分抛光期间，通过某种类型的金刚石与垫表面接合来激活金刚石的第一区域，以产生所需的表面纹理/孔隙度，而其他区域则脱离接合。在第二部分抛光期间，用某种不同类型的金刚石来激活金刚石的第二区域，而金刚石的第一区域脱离接合，以产生不同类型的垫表面纹理/孔隙度。

此外，可以使用不同的应用共享同一台板。例如，如果正在使用第一应用，则通过某种类型的金刚石与垫表面接合来激活金刚石的第一区域，以产生所需的表面纹理/孔隙度，而其他区域则脱离接合。如果正在使用第二应用，则通过某种类型的金刚石与垫表面接合来激活金刚石的第二区域，以产生所需的表面纹理/孔隙度，而其他区域则脱离接合。如果正在使用第三应用，则通过某种类型的金刚石与垫表面接合来激活金刚石的第三区域，以产生所需的表面纹理/孔隙度，而其他区域则脱离接合，依次类推。

尽管已经结合上面概述的特定实施例描述了本公开，但是显然，对于本领域技术人员而言，许多替代、修改和变化将是显而易见的。因此，如上所述的本公开的优选实施例旨在说明而不是限制。如所附权利要求所要求的，不脱离本发明的精神和范围可以作出各种改变。权利要求提供了本发明的覆盖范围，并且不应当限于本文所提供的具体示例。