本发明属于化学机械研磨领域，涉及一种化学机械研磨抛光垫整修器及其制备方法。
背景技术：
随着半导体制程工艺的发展，光刻技术对晶圆表面平坦程度的要求越来越高，目前化学机械研磨(cmp)是最常用的全局平坦化工艺。在进行化学机械研磨时，整修器用于去除研磨垫(pad)上的杂质，保持研磨垫表面新鲜，保证研磨垫研磨质量的同时提高了研磨垫使用寿命，大幅降低耗材成本。现在使用最广泛的整修器是金刚石整修器，以金刚石作为修整磨粒，按一定排布方式有规律或随机地固定在某种材质的胎体上，固定的方法有烧结、钎焊、电镀等。这些方法制作的整修器在实际使用中都存在一定的问题。
金刚石整修器以金刚石作为修整磨粒，磨粒的尺寸和形状不一，金刚石顶部高度错落大，难以控制在合理范围内，另外金刚石磨粒常有破面，这些使得整修器的修整性能难以控制。金刚石固定在胎体上的方法主要有烧结、钎焊、电镀，如果胎体不耐腐蚀，整修器长时间在酸性研磨液环境下工作后金刚石磨粒很容易脱落，影响整个研磨过程。
cn202952159u提供了一种化学机械研磨整修器，包括：一基板、一结合层、一固定模板以及多个磨粒；结合层设置于基板上，固定模板设置于结合层上，而其具有多个贯孔，其中，且所述磨粒是对应容设于所述贯孔并置抵于结合层，所述磨粒分别具有一相对于固定模板表面凸出的研磨端；其中，基板及固定模板的热膨胀系数是高于或低于结合层的热膨胀系数，通过控制基板、固定模板与结合层的热膨胀系数差异的关系，以便能得到轻薄化的化学机械研磨整修器，不仅消除基板轻薄化后经过硬焊法时所产生的变形问题，也消除了金刚石颗粒脱落及异位的问题，进而降低了制造成本。
cn203380772u公开了一种化学机械研磨整修器，包括：一基板；一结合层，是设置于该基板上；以及一研磨层，该研磨层是具有一金属薄片及一第一研磨颗粒层，该第一研磨颗粒层是设置于该金属薄片上方，且该研磨层是通过该结合层以耦合至该基板上；其中，该第一研磨颗粒层是含有多个研磨颗粒，所述研磨颗粒的突出尖端是具有一平坦表面，使所述研磨颗粒不具有一个或多个特别显著的突出尖端，且所述研磨颗粒具有一图案化排列。
技术实现要素：
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种化学机械研磨抛光垫整修器及其制备方法，所述抛光垫整修器硬度高、耐磨、耐腐蚀，修整磨粒不易脱落，且研磨面凸起的磨粒可以通过加工工艺有效控制，从而保证整修器的修整效果。
为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
本发明目的之一在于提供一种化学机械研磨抛光垫整修器，所述抛光垫整修器包括基底以及连接于所述基底表面的至少一个修整磨粒，所述修整磨粒为所述基底材料直接加工得到。
作为本发明优选的技术方案，所述基底的材料包括氧化铝、立方氮化硼、碳化硅、碳化钨或碳化硼中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：氧化铝和立方氮化硼的组合、立方氮化硼和碳化硅的组合、碳化硅和碳化钨的组合、碳化钨和碳化硼的组合、碳化硼和氧化铝的组合或氧化铝、立方氮化硼和碳化硅的组合等。
作为本发明优选的技术方案，所述修整磨粒的形状包括圆锥、棱锥、棱台、圆台或坡屋顶型中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：圆锥和棱锥的组合、棱锥和棱台的组合、棱台和圆台的组合、圆台和坡屋顶型的组合、坡屋顶型和圆锥的组合或圆锥、棱锥和棱台的组合等。其中，所述组合是指不同形状通过拼接或穿插等形成的组合图形。
作为本发明优选的技术方案，所述修整磨粒的尺寸为50～500μm，如100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm或450μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述尺寸是指如圆锥底面的直径、棱锥底面的边长、棱台的上端面和下端面的边长、圆台的上端面和下端面的直径以及坡屋顶型底面的边长等。
作为本发明优选的技术方案，相邻所述修整磨粒的间距为50～500μm，如100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm或450μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述修整磨粒的高度差小于20μm，如1μm、2μm、5μm、8μm、10μm、12μm、15μm或18μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明目的之二在于提供一种上述化学机械研磨抛光垫整修器的制备方法，所述制备方法包括：
将基底材料的粉末烧结成碟形坯料，利用激光对所述碟形坯料表面进行刻蚀得到修整磨粒。
作为本发明优选的技术方案，所述刻蚀前对所述碟形坯料进行机加工至所需尺寸。
本发明中，采用线切割和磨床等设备将坯料加工至所需尺寸。
作为本发明优选的技术方案，所述激光为超短脉冲激光。
作为本发明优选的技术方案，所述激光的脉冲时间宽度小于1ns，如0.1ns、0.2ns、0.3ns、0.4ns、0.5ns、0.6ns、0.7ns、0.8ns或0.9ns等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供一种化学机械研磨抛光垫整修器及其制备方法，所述整修器以及制备方法在具有超高硬度的陶瓷材料或硬质合金材料上直接加工出研磨面，制成一体型整修器。整修器整体硬度高、耐磨、耐腐蚀，修整磨粒不易脱落，且研磨面凸起的磨粒可以通过加工工艺有效控制，从而保证整修器的修整效果。
附图说明
图1本发明实施例2提供的化学机械研磨抛光垫整修器的结构示意图；
图2本发明实施例3提供的化学机械研磨抛光垫整修器的结构示意图；
图3本发明实施例4提供的化学机械研磨抛光垫整修器的结构示意图；
图4本发明实施例5提供的化学机械研磨抛光垫整修器的结构示意图；
图5本发明实施例6提供的化学机械研磨抛光垫整修器的结构示意图。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供一种化学机械研磨抛光垫整修器的制备方法，所述制备方法包括：
将基底材料的粉末烧结成碟形坯料，利用超短脉冲激光对所述碟形坯料表面进行刻蚀得到修整磨粒，所述超短脉冲激光的时间宽度小于1ns。
实施例2
本实施例提供一种化学机械研磨抛光垫整修器，其由实施例1提供的制备方法制备得到，结构如图1所示，所述整修器的基底材质为氧化铝，所述修整磨粒的形状为圆柱形，所述修整磨粒的直径d为50μm，相邻修整磨粒的间距a和b为50μm。
实施例3
本实施例提供一种化学机械研磨抛光垫整修器，其由实施例1提供的制备方法制备得到，结构如图2所示，所述整修器的基底材质为立方氮化硼，所述修整磨粒的形状为圆台形，所述修整磨粒的直径d为300μm，d为150μm，相邻修整磨粒的间距a和b为250μm。
实施例4
本实施例提供一种化学机械研磨抛光垫整修器，其由实施例1提供的制备方法制备得到，结构如图3所示，所述整修器的基底材质为碳化硅，所述所述修整磨粒的形状为棱锥型，所述修整磨粒的底面边长m和n为200μm，相邻修整磨粒的间距a和b为200μm。
实施例5
本实施例提供一种化学机械研磨抛光垫整修器，其由实施例1提供的制备方法制备得到，结构如图4所示，所述整修器的基底材质为碳化钨，所述修整磨粒的形状为棱台型，所述修整磨粒的底面边长m和n为400μm，顶面边长j和k为200μm，相邻修整磨粒的间距a和b为200μm。
实施例6
本实施例提供一种化学机械研磨抛光垫整修器，其由实施例1提供的制备方法制备得到，结构如图5所示，所述整修器的基底材质为碳化硼，所述修整磨粒的形状为坡屋顶型，所述修整磨粒的底面边长为m为500μm，n为350μm，相邻修整磨粒的间距a为250μm，b为150μm。
对实施例2-6提供的化学机械研磨抛光垫整修器的硬度，修整磨粒与基体的结合强度以及耐磨性能进行测试，其结果如表1所示。并与传统金刚石整修器进行对比。
硬度的测试方法为：维氏硬度计检测。
修整磨粒与基体的结合强度的测试方法为：用推拉力计对磨粒施加一与基体面平行的力，磨粒脱离基底时推拉力计的示数与结合面积的比值即为结合强度。
耐磨性能的测试方法为：将整修器置于旋转的抛光垫上，用25n的力压紧，整修器与抛光垫做相对运动，以研磨至抛光垫粗糙度ra＜4μm所需的时间作为指标，时间越长耐磨性能越好。
表1
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
1.一种化学机械研磨抛光垫整修器，其特征在于，所述抛光垫整修器包括基底以及连接于所述基底表面的至少一个修整磨粒，所述修整磨粒为所述基底材料直接加工得到。
2.根据权利要求1所述的抛光垫整修器，其特征在于，所述基底的材料包括氧化铝、立方氮化硼、碳化硅、碳化钨或碳化硼中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的抛光垫整修器，其特征在于，所述修整磨粒的形状包括圆锥、棱锥、棱台、圆台或坡屋顶型中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的抛光垫整修器，其特征在于，所述修整磨粒的尺寸为50～500μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的抛光垫整修器，其特征在于，相邻所述修整磨粒的间距为50～500μm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的抛光垫整修器，其特征在于，所述修整磨粒的高度差小于20μm。
7.一种权利要求1-6任一项所述的化学机械研磨抛光垫整修器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将基底材料的粉末烧结成碟形坯料，利用激光对所述碟形坯料表面进行刻蚀得到修整磨粒。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀前对所述碟形坯料进行机加工至所需尺寸。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述激光为超短脉冲激光。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述激光的脉冲时间宽度小于1ns。
技术总结