專利名稱：用于鎳-磷存儲盤的拋光組合物的制作方法
用于鎳-磷存儲盤的拋光組合物
背景技術(shù)：
對增加內(nèi)存(memory)或硬盤的存儲容量的要求以及內(nèi)存或硬盤的小型化趨勢(例如，由于對計算機(jī)設(shè)備中更小的硬盤驅(qū)動器的要求)繼續(xù)強(qiáng)調(diào)內(nèi)存或硬盤制造方法(包括這種盤的平面化或拋光以確保最大性能)的重要性。雖然存在與半導(dǎo)體器件制造共同使用的若干化學(xué)-機(jī)械拋光(CMP)組合物和方法，但特別適于內(nèi)存或硬盤的平面化或拋光的常規(guī)CMP方法或市售CMP組合物卻很少。由于對更大存儲容量的要求已增加，因此存在對拋光這樣的內(nèi)存或硬盤的改進(jìn)方法的需求。術(shù)語“內(nèi)存或硬盤”是指用于以電磁形式保留信息的任何磁盤、硬盤(harddisk)、硬盤(rigid disk)或存儲盤(memory disk)。內(nèi)存或硬盤通常具有包含鎳-磷的表面，但該內(nèi)存或硬盤表面可包含任何其它合適的材料。必須改進(jìn)內(nèi)存或硬盤的平面性，因為盤驅(qū)動器的記錄頭與內(nèi)存或硬盤表面之間的距離已隨著記錄密度的改進(jìn)而減小，這要求磁頭相對于內(nèi)存或硬盤的飛行高度更低。為了允許較低的磁頭飛行高度，需要改進(jìn)內(nèi)存或硬 盤的表面拋光。影響磁頭飛行高度的內(nèi)存或硬盤的表面特性包括波度和微波度。波度或翹曲度是整個盤表面上與平整度的總偏差。波度一般是由于盤因其非常薄的環(huán)形狀而易形成翹曲的事實，以及在形成盤期間所引入的各種內(nèi)應(yīng)力?？赡艽嬖谥虚g形式的表面偏差(本文中稱為微波度)。如本文中所使用的，微波度是盤表面對一系列約為轉(zhuǎn)換頭長度的波長的波度。利用目前的頭技術(shù)，這些波長約在10至5000微米范圍內(nèi)。對于低飛行頭高度而言，微波度可造成空氣傳播的(airbearing)共振，由此導(dǎo)致過度的頭-盤間距調(diào)制(modulation)。由微波度引起的間距調(diào)制可導(dǎo)致盤表面上差的數(shù)據(jù)重寫，且在某些情況下甚至可引起頭與盤表面的碰撞并因而損害盤表面和/或記錄頭。在內(nèi)存或硬盤的拋光過程中，盤邊緣所受到的來自拋光工具的壓力通常比盤的其余表面區(qū)域更高。通常，拋光是使用研磨劑、拋光墊、和液體載體的組合來進(jìn)行的，其中研磨劑可懸浮于液體載體中，或可附著于墊的表面。由于拋光過程主要由通過研磨劑和/或墊機(jī)械磨蝕盤以及可能存在的化學(xué)品的作用組成，且磨蝕速率至少部分是所施加的壓力的函數(shù)，因此盤邊緣所經(jīng)受的磨蝕速率比該盤的其余部分更高。這導(dǎo)致在盤邊緣形成彎曲的或圓形的輪廓，這在本領(lǐng)域中稱為邊緣塌邊(roll-off)、磨去(rub-off)或刮去(dub-off)。盤上的這樣的圓形區(qū)域不適于記錄。因此，如果可減少塌邊量，則盤的記錄容量可增加。隨著內(nèi)存或硬盤的拋光速率(即移除速率)增加，邊緣塌邊通常減少，然而盤的微波度通常增加。因此，本領(lǐng)域中仍然需要平面化或拋光內(nèi)存或硬盤的拋光組合物和方法，其使微波度和邊緣塌邊最小化，而不犧牲該內(nèi)存或硬盤的移除速率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供化學(xué)-機(jī)械拋光組合物，其包含(a)熱解氧化鋁顆粒、(b) a -氧化鋁顆粒、(C)基本上呈球形的非聚集硅石顆粒、(d)過氧化氫、(e)亞胺基羧酸、和(f)水。本發(fā)明還提供化學(xué)-機(jī)械拋光組合物，其包含(a)熱解氧化鋁顆粒，(b) a -氧化鋁顆粒，(C)基本上呈球形的非聚集硅石顆粒，(d)包含過氧化氫、過硫酸氫鉀(oxone)、過硫酸鈉的氧化劑，(e)絡(luò)合劑，以及(f)水。本發(fā)明進(jìn)一步提供化學(xué)-機(jī)械拋光基材的方法，其包括(i)使基材與拋光墊和上述化學(xué)-機(jī)械拋光組合物中的一種接觸；(ii)使該拋光墊相對于該基材移動，其中所述化學(xué)-機(jī)械拋光組合物存在于其間；和(iii)磨蝕該基材的至少一部分以拋光該基材。
具體實施例方式本發(fā)明提供化學(xué)-機(jī)械拋光組合物，其包含以下物質(zhì)，基本上由以下物質(zhì)組成或由以下物質(zhì)組成(a)熱解氧化鋁顆粒、(b) a-氧化鋁顆粒、(C)基本上呈球形的非聚集硅石顆粒、(d)過氧化氫、(e)亞胺基羧酸、和(f)水。本發(fā)明還提供化學(xué)-機(jī)械拋光組合物，其包含以下物質(zhì)，基本上由以下物質(zhì)組成或由以下物質(zhì)組成(a)熱解氧化鋁顆粒，(b) a-氧化鋁顆粒，(C)基本上呈球形的非聚集 硅石顆粒，(d)包含過氧化氫、過硫酸氫鉀、和過硫酸鈉的氧化劑，(e)絡(luò)合劑，和(f)水。該拋光組合物包含熱解氧化鋁顆粒、a -氧化鋁顆粒、和基本上呈球形的非聚集硅石顆粒的混合物。熱解金屬氧化物(如熱解氧化鋁和熱解硅石)可由任合適宜的揮發(fā)性或非揮發(fā)性前體制備。熱解金屬氧化物可由揮發(fā)性前體通過該前體(如金屬氯化物)在高溫火焰(H2/空氣或H2/CH4/空氣)中的水解和/或氧化以生成受關(guān)注的金屬氧化物來制備。熱解金屬氧化物可由非揮發(fā)性前體通過將該前體溶解或分散于適合的溶劑(如基于水、醇、或酸的溶劑)中來制備。含有前體的溶液可使用液滴產(chǎn)生器噴霧至高溫火焰中，然后可收集金屬氧化物聚集體。典型的液滴產(chǎn)生器包括雙流體霧化器、高壓噴霧嘴、和超聲波霧化器。熱解氧化鋁是非晶形的氧化鋁，而a-氧化鋁是指在高于1400°C的高溫下形成的結(jié)晶的多晶型氧化鋁。a-氧化鋁通常是指包含50重量％或更多的a-多晶型的氧化鋁。如本文中所使用的，拋光組合物中a-氧化鋁的量是指存在于其中的結(jié)晶氧化鋁的總重量，其中50重量％或更多的結(jié)晶氧化鋁包含a-多晶型。熱解氧化鋁通常比a-氧化鋁較少磨蝕。兩種形式的氧化鋁均是本領(lǐng)域中熟知的且以多種粒度和表面積市售?；旧铣是蛐蔚姆蔷奂枋w粒包括濕法類型硅石顆粒(例如，膠體、縮聚或沉淀的硅石顆粒)。基本上呈球形的非聚集硅石顆粒通常是通過使Si (OH)4縮合以形成膠體顆粒而制備的，其中膠體定義為具有Inm至IOOOnm的平均粒度。這樣的研磨劑顆?？筛鶕?jù)美國專利第5，230，833號制備或可作為任何各種市售產(chǎn)品獲得，所述市售產(chǎn)品例如Akzo-Nobel Bindzil 50/80 產(chǎn)品和 Nalco 1050、1060、2327、和 2329 產(chǎn)品，以及其它可購自DuPont> Bayer> Applied Research、Nissan Chemical、Fuso、和 Clariant 的類似產(chǎn)品。如本領(lǐng)域中熟知的，研磨劑顆粒包含最低級結(jié)構(gòu)上的初級顆粒。初級顆粒是通過組成顆粒的原子之間的共價鍵形成的，且在除最苛刻的條件外全都穩(wěn)定。在下一級結(jié)構(gòu)上，初級顆粒締合成二級顆粒，通常稱作聚集體。聚集體顆粒包含初級顆粒且通過共價鍵和靜電相互作用結(jié)合在一起，并且通常耐受因機(jī)械能量輸入(如高剪切混合)引起的分解。在下一級結(jié)構(gòu)上，聚集體更松散地締合成團(tuán)塊。通常，團(tuán)塊可經(jīng)由機(jī)械能量輸入分離成構(gòu)成其的聚集體。取決于具體的組成和制備方法，初級顆粒與二級顆粒(如聚集體)可具有從球形至橢圓形的形狀，且某些聚集體可具有延伸的鏈狀結(jié)構(gòu)。例如，高溫分解或熱解的金屬氧化物通常以具有鏈狀結(jié)構(gòu)的聚集體的形式存在。例如，熱解氧化鋁具有其中近似球形的初級顆粒締合成類似于“葡萄串”的初級顆粒鏈狀聚集體的聚集體結(jié)構(gòu)。初級研磨劑顆粒與聚集的初級顆粒(如二級顆粒)均可表征為具有平均粒度。在這點上，粒度是指包封顆粒的最小球體的直徑。對于聚集的顆粒而言，與初級顆粒相反，粒度是針對聚集體，除非明確指出。熱解氧化鋁顆?？删哂腥魏魏线m的平均粒度(即平均粒徑)。熱解氧化鋁顆粒的平均粒度可為30nm或更大,如40nm或更大、50nm或更大、60nm或更大、70nm或更大、80nm或更大、90nm或更大、或者IOOnm或更大。替代地或另外，該熱解氧化鋁的平均粒度可為250nm或更小，如230nm或更小、2IOnm或更小、190nm或更小、170nm或更小、或150nm或更小。因此，該熱解氧化鋁可具有由上述端值中的任何兩個所界定的平均粒度。例如，該熱解氧化鋁的平均粒度可為 30nm 至 250nm、80nm 至 250nm、80nm 至 210nm、或者 IOOnm 至 150nm。a -氧化鋁顆粒可具有任何合適的平均粒度(即平均粒徑)。該a -氧化鋁的平均粒度可為IOOnm或更大,如150nm或更大、200nm或更大、250nm或更大、300nm或更大、350nm 或更大、400nm或更大、或者450nm或更大。替代地或另外，該a-氧化鋁的平均粒度可為800nm或更小，如750nm或更小、650nm或更小、600nm或更小、550nm或更小、500nm或更小、450nm或更小、或者400nm或更小。因此,該a -氧化招可具有由上述端值中的任何兩個所界定的平均粒度。例如，該a -氧化招的平均粒度可為IOOnm至800nm、150nm至800nm、150nm至 500nm、150nm 至 400nm、200nm 至 300nm、400nm 至 800nm、400nm 至 700nm、或者 400nm 至600nm?；旧铣是蛐蔚姆蔷奂枋w粒可具有任何合適的平均粒度(即平均粒徑)?；旧铣是蛐蔚姆蔷奂枋w粒的平均粒度可為IOnm或更大，如15nm或更大、20nm或更大、或者25nm或更大。替代地或另外，基本上呈球形的非聚集硅石顆粒的平均粒度可為120nm或更小，如IlOnm或更小、IOOnm或更小、90nm或更小、80nm或更小、70nm或更小、60nm或更小、50nm或更小、或者40nm或更小。因此,該基本上呈球形的非聚集娃石顆粒可具有由上述端值中的任何兩個所界定的平均粒度。例如，該基本上呈球形的非聚集硅石顆粒的平均粒度可為 IOnm 至 100nm、20nm 至 100nm、20nm 至 80nm、20nm 至 60nm、或者 20nm 至 40nm。該拋光組合物可包含任何適宜比例的熱解氧化鋁顆粒、a -氧化鋁顆粒、和基本上呈球形的非聚集硅石顆粒的混合物。通常，該拋光組合物可含有(a)0.01重量％或更多，如0. 05重量％或更多、0. I重量％或更多、或0. 5重量％或更多的熱解氧化鋁顆粒；(b)0. 05重量％或更多，如0. I重量％或更多、0. 2重量％或更多、0. 3重量％或更多、或0. 5重量％或更多的a-氧化鋁顆粒；和(c)0. I重量％或更多，如0. 3重量％或更多、0. 5重量％或更多、I重量％或更多、或2重量％或更多的基本上呈球形的非聚集硅石顆粒。替代地或另外，該拋光組合物可含有(a) 5重量％或更少，如3重量％或更少、I重量％或更少、0. 8重量％或更少、0. 7重量％或更少、或0. 5重量％或更少的熱解氧化鋁顆粒；(b)5重量％或更少，如3重量％或更少、I重量％或更少、或0. 5重量％或更少的a -氧化鋁顆粒；和(c) 8重量％或更少，例如，5重量％或更少、或I重量％或更少的基本上呈球形的非聚集硅石顆粒。因此，該拋光組合物可包含以上針對熱解氧化鋁顆粒、a-氧化鋁顆粒、和基本上呈球形的非聚集硅石顆粒中的每一種列舉的端值中的任何兩個所界定的量的熱解氧化鋁顆粒、a-氧化鋁顆粒、和基本上呈球形的非聚集硅石顆粒的混合物。例如，該拋光組合物可包含(a)0. Ol重量％至5重量％,0. I重量％至3重量％,或0. 5重量％至3重量％的熱解氧化招顆粒；(b)0. 05重量％至5重量％,0. I重量％至3重量％,或0. I重量％至I重量％的a -氧化招顆粒；和(c)0. I重量％至8重量％,0. 5重量％至5重量％,或0. 5重量％至I重量％的基本上呈球形的非聚集硅石顆粒。研磨劑顆粒優(yōu)選是膠體穩(wěn)定的。術(shù)語膠體是指研磨劑顆粒在液體載體中的懸浮液。膠體穩(wěn)定性是指該懸浮液隨時間保持。在本發(fā)明的上下文中，如果將研磨劑置于IOOml量筒中且允許其靜置不攪動兩小時時，量筒底部50ml中的顆粒濃度([B]，以g/ml表示)與量筒頂部50ml中的顆粒濃度([T]，以g/ml表示)之差除以該研磨劑組合物中顆粒的初始濃度([C]，以g/ml表示)小于或等于0. 5 (即，{[B] - [T]} / [C]彡0. 5)，則認(rèn)為該研磨劑是膠體穩(wěn)定的。更優(yōu)選地，[B]-[T]/[C]的值小于或等于0.3，且最優(yōu)選小于或等于0.1。該拋光組合物包含使鎳-磷氧化的氧化劑。在該拋光組合物的一個實施方案中，該氧化劑包含過氧化氫，基本上由過氧化氫組成或由過氧化氫組成。在另一實施方案中，該氧化劑包含以下物質(zhì)，基本上由以下物質(zhì)組成或由以下物質(zhì)組成過氧化氫、過硫酸氫鉀、和過硫酸鈉(“SPS”)。雖然不希望受任何特定理論限制，但據(jù)信過氧化氫、過硫酸氫鉀、和 過硫酸鈉的組合具有協(xié)同屬性，其可使經(jīng)拋光的盤中的微波度和邊緣塌邊最小化，而不犧牲拋光期間內(nèi)存或硬盤的移除速率。該氧化劑優(yōu)選占該拋光組合物的10重量％或更少(如8重量％或更少、6重量％或更少、4重量％或更少、或2重量％或更少)。例如，該拋光組合物可包含0. 05重量％至10重量％、0. I重量％至3重量％、或0. 5重量％至2重量％的氧化劑。當(dāng)該氧化劑包含過氧化氫、過硫酸氫鉀、和過硫酸鈉，基本上由它們組成或由它們組成時，該拋光組合物包含(a)0. 01重量％至I重量％、0. 05重量％至0. 3重量％、或0. I重量％至0. 5重量％的過氧化氫；(b)0. 05重量％至3重量％、0. I重量％至I重量％、或0. I重量％至0. 5重量％的過硫酸氫鉀；和(c)0. I重量％至5重量％、0. 5重量％至3重量％、或0. 5重量％至I重量％的過硫酸鈉。該拋光組合物中過氧化氫過硫酸氫鉀過硫酸鈉的相對量(以重量計)優(yōu)選是(a) 15%至45%、20重量％至40%、或25%至35%的過氧化氫；(b)l%至25%、5%至20%、或8%至15%的過硫酸氫鉀；和(c) 40%至90%、50%至70%、或55 %至65 %的過硫酸鈉。該拋光組合物進(jìn)一步包含絡(luò)合劑。絡(luò)合劑影響顆粒在拋光組合物中的分散，且因此影響用該拋光組合物拋光的基材的移除速率、微波度、和邊緣塌邊。在該拋光組合物的一個實施方案中，該絡(luò)合劑包含亞胺基羧酸，基本上由亞胺基羧酸組成或由亞胺基羧酸組成。優(yōu)選地，該亞胺基羧酸是羥基亞胺基二琥珀酸四鈉(“HIDS”)。雖然不希望受任何特定理論限制，但據(jù)信HIDS形成軟的可逆的顆粒團(tuán)塊，所述團(tuán)塊降低拋光期間顆粒向盤邊緣的擴(kuò)散速率，由此減少盤邊緣處的機(jī)械磨損且因此減少邊緣塌邊。在另一實施方案中，該絡(luò)合劑包含氨基酸，基本上由氨基酸組成或由氨基酸組成。優(yōu)選地，該氨基酸是甘氨酸。雖然不希望受任何特定理論限制，但據(jù)信甘氨酸在拋光組合物中的使用導(dǎo)致盤改善的微波度。該拋光組合物包含0. 01重量％或更多，如0. 05重量％或更多、0. I重量％或更多、0. 5重量％或更多、或I重量％或更多的絡(luò)合劑。替代地或另外，該拋光組合物可含有10重量％或更少，如8重量％或更少、5重量％或更少、3重量％或更少、或I重量％或更少的絡(luò)合劑。因此，該拋光組合物可包含由上述端值中的任何兩個所界定的量的絡(luò)合劑。例如，該拋光組合物可含有0. 01重量％至10重量％、0. 05重量％至8重量％、0. I重量％至5重量％、或0. 5重量％至3重量％的絡(luò)合劑。該拋光組合物任選地進(jìn)一步包含殺生物劑。殺生物劑可為任何適合的殺生物劑，例如異噻唑啉酮殺生物劑。該拋光組合物中所使用的殺生物劑的量通常是Ippm至500ppm，且優(yōu)選是IOppm至200ppm。該拋光組合物可具有任何合適的pH。該拋光組合物的pH可通過任何合適的方法實現(xiàn)和/或保持。更具體地說，該拋光組合物可進(jìn)一步包含PH調(diào)節(jié)劑、pH緩沖劑、或其組合。該pH調(diào)節(jié)劑可為任何合適的pH調(diào)節(jié)化合物。例如，該pH調(diào)節(jié)劑可為硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨或它們的組合。該PH緩沖劑可為任何合適的緩沖劑，例如磷酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽、硼酸鹽、銨鹽、和類似物。該拋光組合物可包含任何適宜量的PH調(diào)節(jié)劑和/或PH緩沖劑。該拋光組合物任選地包含非離子表面活性劑。非離子表面活性劑的目的是減少在金屬表面拋光中所觀察到的邊緣拋光量和提高金屬表面的移除速率。在金屬表面的拋光 中，邊緣通常經(jīng)歷更高的來自拋光工具的下壓力(downforce)。由于磨蝕部分地是施加于表面的壓力的函數(shù)，因此金屬邊緣相對于表面的其余部分經(jīng)歷更快的金屬侵蝕速率。金屬表面的這樣的不均勻拋光的結(jié)果是導(dǎo)致邊緣侵蝕，這在本領(lǐng)域中稱為塌邊、磨去、或刮去。雖然不希望受任何特殊理論限制，但據(jù)信該非離子表面活性劑吸附至金屬表面上，由此形成優(yōu)先降低基材邊緣處的移除速率的潤滑膜。非離子表面活性劑可為任何合適的非離子表面活性劑。合適的非離子表面活性劑包括包含硅氧烷單元、亞乙基氧單元、和/或亞丙基氧單元的可具有直鏈、側(cè)鏈、或三硅氧烷結(jié)構(gòu)的共聚物表面活性劑。合適的非離子表面活性劑的非限制性實例包括烷基苯酚乙氧基化物(如，壬基苯酚乙氧基化物)、醇乙氧基化物、硅氧烷乙氧基化物、和類似物。優(yōu)選的非離子表面活性劑的實例包括壬基苯酚乙氧基化物(如購自Dow Corning (Midland, MI)的Tergitol NP系列)和娃氧燒乙氧基化物(如購自General Electric (Schenectady, NY)的Si Iwet系列)。該拋光組合物可含有Ippm或更多，如5ppm或更多、IOppm或更多、或20ppm或更多的非離子表面活性劑。替代地或另外，該拋光組合物可含有250ppm或更少,如200ppm或更少、150ppm或更少、IOOppm或更少、或50ppm或更少的非離子表面活性劑。因此,該拋光組合物可含有由上述端值中的任何兩個所界定的量的非離子表面活性劑。例如，該拋光組合物可含有Ippm至250ppm、IOppm至200ppm、或20ppm至IOOppm的非離子表面活性劑。在一個實施方案中，該拋光組合物基本上由以下物質(zhì)組成或由以下物質(zhì)組成熱解氧化鋁顆粒、a -氧化鋁顆粒、基本上呈球形的非聚集硅石顆粒、過氧化氫、亞胺基羧酸、非離子表面活性劑、和水。在另一實施方案中，該拋光組合物基本上由以下物質(zhì)組成或由以下物質(zhì)組成熱解氧化鋁顆粒，a -氧化鋁顆粒，基本上呈球形的非聚集硅石顆粒，由過氧化氫、過硫酸氫鉀、和過硫酸鈉組成的氧化劑，絡(luò)合劑，非離子表面活性劑，以及水。熱解氧化鋁、a -氧化鋁、基本上呈球形的非聚集硅石顆粒、氧化劑、非離子表面活性劑、和絡(luò)合劑的量可如本文中所列舉的。期望的是，本發(fā)明拋光組合物保持或減少微波度，且保持或減少邊緣塌邊，同時保持或增加內(nèi)存或硬盤的移除速率，由此改善該組合物的整體拋光性能。該拋光組合物可通過任何適宜的技術(shù)制備，其中許多是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的。該拋光組合物可以間歇或連續(xù)的方法制備。通常，該拋光組合物可通過以任何順序組合所述組分而制備。本文中所使用的術(shù)語“組分”包括單獨的成分(例如，熱解氧化鋁、a-氧化鋁、基本上呈球形的非聚集硅石顆粒、使鎳-磷氧化的氧化劑、絡(luò)合劑等)和成分(如，熱解氧化鋁、a -氧化鋁、基本上呈球形的非聚集硅石顆粒、使鎳-磷氧化的氧化劑、絡(luò)合劑等)的任何組合。例如，可將熱解氧化鋁、a -氧化鋁、和基本上呈球形的非聚集硅石顆粒分散于水中。然后可加入任何另外的組分，并將其通過任何能夠?qū)⑺鼋M分并入該拋光組合物中的方法混合。可在制備該拋光組合物期間的任何時間加入使鎳-磷氧化的氧化劑。該拋光組合物可在使用前制備，其中在正要使用前(如使用前的一分鐘內(nèi)、或使用前的一小時內(nèi)、或使用前的七天內(nèi))將一種或多種組分(如使鎳-磷氧化的氧化劑)加入該拋光組合物中。該拋光組合物還可通過在拋光操作期間于基材表面上混合所述組分而制備。該拋光組合物可作為包含以下物質(zhì)的復(fù)配(one-package)系統(tǒng)供應(yīng)熱解氧化鋁、a -氧化鋁、和基本上呈球形的非聚集硅石顆粒、使鎳-磷氧化的氧化劑、絡(luò)合劑、和水。或者，熱解氧化鋁、a -氧化鋁、和基本上呈球形的非聚集硅石顆?？勺鳛樵诘谝蝗萜髦械乃械姆稚Ⅲw供應(yīng)，且絡(luò)合劑和任選的殺生物劑可以干的形式或作為在水中的溶液或分散 體在第二容器中供應(yīng)。期望的是使鎳-磷氧化的氧化劑與拋光組合物的其它組分分開供應(yīng)，并且例如由最終使用者在使用前不久(例如，使用前I周或更短、使用前I天或更短、使用前I小時或更短、使用前10分鐘或更短、或使用前I分鐘或更短)與拋光組合物的其它組分組合。第一或第二容器中的組分可為干的形式，而另一容器中的組分可為水性分散體的形式。而且，適合的是，第一和第二容器中的組分具有不同的PH值，或者具有基本上相似或甚至相同的PH值。其它兩容器、或者三或更多容器、拋光組合物的組分的組合在本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識范圍內(nèi)。本發(fā)明拋光組合物還可作為擬在使用前用適量水稀釋的濃縮物提供。在這樣的實施方案中，該拋光組合物濃縮物可包含熱解氧化鋁、a -氧化鋁、基本上呈球形的非聚集硅石顆粒、絡(luò)合劑、和水，有或無使鎳-磷氧化的氧化劑，它們的量使得在用適量的水和使鎳-磷氧化的氧化劑(如果尚未以適當(dāng)?shù)牧看嬖?稀釋該濃縮物時，該拋光組合物的各組分將以上述針對各組分所列舉的適當(dāng)范圍內(nèi)的量存在于該拋光組合物中。例如，熱解氧化鋁、a-氧化鋁、基本上呈球形的非聚集硅石顆粒、和絡(luò)合劑可各自以2倍(例如，3倍、4倍、或5倍)于上述針對各組分所列舉的濃度的量存在于濃縮物中，使得當(dāng)用當(dāng)量體積的水(例如，分別以2當(dāng)量體積的水、3當(dāng)量體積的水、或4當(dāng)量體積的水)，以及適當(dāng)量的使鎳-磷氧化的氧化劑稀釋該濃縮物時，各組分將以上述針對各組分所列舉的范圍內(nèi)的量存在于該拋光組合物中。而且，如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的，該濃縮物可含有適當(dāng)比例的存在于最終拋光組合物中的水，以確保其它組分至少部分或完全溶解于該濃縮物中。本發(fā)明還提供用本文中所述的拋光組合物化學(xué)-機(jī)械拋光基材的方法。具體而言，本發(fā)明方法包括a)使基材與拋光墊和本文中所述的化學(xué)-機(jī)械拋光組合物接觸；
(ii)使該拋光墊相對于該基材移動，其中化學(xué)-機(jī)械拋光組合物在它們之間；以及an)磨蝕該基材的至少一部分以拋光該基材。待使用本發(fā)明方法拋光的基材可為任何含有鎳-磷的合適基材。優(yōu)選的基材包含至少一層含有鎳-磷的層。尤其適合的基材包括但不限于內(nèi)存或硬盤，如鎳-磷涂布的鋁盤。
本發(fā)明拋光方法尤其適合于與化學(xué)-機(jī)械拋光(CMP)裝置結(jié)合使用。通常，該裝置包含壓板(其在使用時處于運動中且具有源自軌道、直線、或圓周運動的速度)、與該壓板接觸且在壓板運動時與其一起移動的拋光墊、和保持基材(該基材通過接觸拋光墊表面且相對于該表面移動而拋光)的托架。該基材的拋光通過如下發(fā)生使該基材放置成與拋光墊和本發(fā)明拋光組合物接觸，然后使拋光墊相對于基材移動，從而磨蝕該基材的至少一部分以拋光該基材。可用任何適宜的拋光墊(如拋光面)，利用所述化學(xué)-機(jī)械拋光組合物使基材平面化或拋光基材。適宜的拋光墊包括，例如，紡織和無紡拋光墊。而且，適宜的拋光墊可包含變化密度、硬度、厚度、可壓縮性、對壓縮的回彈能力、和壓縮模量的任何適宜聚合物。適宜的聚合物包括，例如，聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龍、氟碳、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、它們的共同形成產(chǎn)品、和它們的混合物。期望的是，該CMP裝置進(jìn)一步包含原位拋光終點檢測系統(tǒng)，其中許多是本領(lǐng)域中已知的。通過分析從工件表面反射的光或其它輻射來檢查和監(jiān)測拋光過程的技術(shù)是本領(lǐng)域中已知的。這樣的方法描述于，例如，美國專利第5，196，353號、美國專利第5，433，651號、美國專利第5，609，511號、美國專利第5，643，046號、美國專利第5，658，183號、美國 專利第5，730, 642號、美國專利第5，838，447號、美國專利第5，872，633號、美國專利第5，893，796號、美國專利第5，949，927號、和美國專利第5，964，643號中。期望的是，對拋光工件檢查或監(jiān)測拋光過程的進(jìn)展使得能確定拋光終點，即確定何時終止對具體工件的拋光過程?；瘜W(xué)-機(jī)械拋光過程可以許多方式表征，例如以基材的移除速率、所得基材微波度、和所得基材邊緣塌邊量表征?；牡囊瞥俾士墒褂萌魏魏线m的技術(shù)確定。用于確定基材移除速率的合適技術(shù)的實例包括在使用本發(fā)明拋光方法的前后稱量基材以確定每單位拋光時間移除的基材量(其可與以每單位拋光時間移除的基材厚度表示的移除速率關(guān)聯(lián))，和在使用本發(fā)明拋光方法的前后確定基材的厚度，以直接測量以每單位拋光時間的基材厚度表示的移除速率?；牡奈⒉ǘ瓤赏ㄟ^使用任何合適的技術(shù)確定。確定基材微波度的合適技術(shù)的實例包括光學(xué)方法，如入射干涉測量法，其使用可購自例如Zygo Corp. (Middlefield, CT)的儀器。如本文中之前討論的，塌邊是指由基材(如涂布的鎳-磷的鋁存儲盤)邊緣(在此處基材經(jīng)歷的下壓力比基材的其余部分更大)處增加的基材移除速率引起的基材的平面性偏差。因此，基材(如存儲盤)的最外部分顯示出曲率?？赏ㄟ^用如干涉測量法的技術(shù)測量基材(如存儲盤)的曲率來實施塌邊程度的確定?？捎糜诖_定塌邊的儀器可購自銷售商包括 Zygo Corp. (Middlefield, CT)和 Veeco Instruments (Plainfield,NY)。在以下實施例中，邊緣塌邊表示為極端(extreme)曲率半徑。在拋光前，基材具有高的正曲率半徑。拋光過程將基材的高的正曲率半徑減小至較低的正值、零或負(fù)曲率半徑，其取決于用于拋光基材的拋光組合物的邊緣拋光效率?；脑趻伖夂缶哂懈那拾霃奖砻髟搾伖饨M合物具有更好的邊緣拋光效率且不太可能導(dǎo)致邊緣塌邊。以下實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但當(dāng)然不應(yīng)將其解釋為以任何方式限制本發(fā)明范圍。
實施例實施例I該實施例證實羥基亞胺基二琥珀酸四鈉(HIDS)對在單獨基材(包含鎳-磷涂布的鋁存儲盤)的拋光中通過含有過氧化氫作為氧化劑的本發(fā)明拋光組合物可實現(xiàn)的基材移除速率、邊緣塌邊、和微波度的影響。用四種不同的拋光組合物分別拋光四個包含鎳-磷涂布的鋁存儲盤的單獨基材的兩面。拋光組合物IA含有0. 175重量％的熱解氧化鋁、0. 7重量％的a-氧化鋁、2. 25重量％的基本上呈球形的非聚集硅石、0. 8重量％的酒石酸、IOSppm的非離子表面活性劑、和I. 2重量％的過氧化氫。拋光組合物IB至ID各自含有0. 2重量％的熱解氧化鋁，0. 8重量％的a -氧化鋁、3重量％的基本上呈球形的非聚集硅石、144ppm的非離子表面活性劑、I. 2重量％的過氧化氫、和如下表I中所示量的HIDS。拋光后，確定各基材的移除速率、極端曲率半徑、和微波度，且結(jié)果匯總于表I中。表I
權(quán)利要求
1.化學(xué)-機(jī)械拋光組合物，其包含 (a)熱解氧化鋁顆粒； (b)a -氧化鋁顆粒； (C)基本上呈球形的非聚集硅石顆粒； (d)過氧化氫； (e)亞胺基羧酸；和 (f)水。
2.權(quán)利要求I的拋光組合物,其中該拋光組合物包含0.I重量％至3重量％的熱解氧化鋁顆粒、0. I重量％至I重量％的a -氧化鋁顆粒、和0. 5重量％至5重量％的基本上呈球形的非聚集硅石顆粒。
3.權(quán)利要求I的拋光組合物，進(jìn)一步包含非離子表面活性劑。
4.權(quán)利要求3的拋光組合物，其中該非離子表面活性劑是包含硅氧烷單元、亞乙基氧單元、和亞丙基氧單元的共聚物表面活性劑。
5.權(quán)利要求I的拋光組合物，其中該亞胺基羧酸是羥基亞胺基二琥珀酸四鈉。
6.權(quán)利要求I的拋光組合物,其中該拋光組合物包含0.5重量％至2重量％的過氧化氫。
7.化學(xué)-機(jī)械拋光組合物，其包含 (a)熱解氧化鋁顆粒； (b)a-氧化鋁顆粒； (c)基本上呈球形的非聚集硅石顆粒； (d)非離子表面活性劑； (e)包含過氧化氫、過硫酸氫鉀、和過硫酸鈉的氧化劑； (f)絡(luò)合劑；和 (g)水。
8.權(quán)利要求7的拋光組合物，其中該拋光組合物包含0.I重量％至3重量％的熱解氧化鋁顆粒、0. I重量％至I重量％的a -氧化鋁顆粒、和0. 5重量％至5重量％的基本上呈球形的非聚集硅石顆粒。
9.權(quán)利要求7的拋光組合物，其中該非離子表面活性劑是包含硅氧烷單元、亞乙基氧單元、和亞丙基氧單元的共聚物表面活性劑。
10.權(quán)利要求7的拋光組合物，其中該拋光組合物包含0.I重量％至5重量％的絡(luò)合劑。
11.權(quán)利要求7的拋光組合物，其中該絡(luò)合劑是氨基酸。
12.權(quán)利要求7的拋光組合物，其中該絡(luò)合劑是甘氨酸。
13.權(quán)利要求7的拋光組合物，其中該拋光組合物包含0.05重量％至0. 3重量％的過氧 化氫、0. I重量％至0. 5重量％的過硫酸氫鉀、和0. 5重量％至I重量％的過硫酸鈉。
14.化學(xué)-機(jī)械拋光基材的方法，其包括 (i)使基材與拋光墊和包含以下物質(zhì)的化學(xué)-機(jī)械拋光組合物接觸 (a)熱解氧化鋁顆粒； (b)a -氧化鋁顆粒；(C)基本上呈球形的非聚集硅石顆粒； (d)過氧化氫； (e)亞胺基羧酸；和 (f)水； (ii)使該拋光墊相對于該基材移動，其中所述化學(xué)-機(jī)械拋光組合物在它們之間；和 (iii)磨蝕該基材的至少一部分以拋光該基材。
15.權(quán)利要求14的方法，其中該拋光組合物包含0.I重量％至3重量％的熱解氧化鋁顆粒、0. I重量％至I重量％的a -氧化鋁顆粒、和0. 5重量％至5重量％的基本上呈球形的非聚集硅石顆粒。
16.權(quán)利要求14的方法，其中該拋光組合物進(jìn)一步包含非離子表面活性劑。
17.權(quán)利要求14的方法，其中該非離子表面活性劑是包含硅氧烷單元、亞乙基氧單元、和亞丙基氧單元的共聚物表面活性劑。
18.權(quán)利要求14的方法，其中該亞胺基羧酸是羥基亞胺基二琥珀酸四鈉。
19.權(quán)利要求14的方法，其中該拋光組合物包含0.5重量％至2重量％的過氧化氫。
20.權(quán)利要求14的方法，其中該基材包含鎳-磷涂布的鋁盤。
21.權(quán)利要求20的方法，其中該盤是存儲盤。
22.化學(xué)-機(jī)械拋光基材的方法，其包括 (i)使基材與拋光墊和包含以下物質(zhì)的化學(xué)-機(jī)械拋光組合物接觸 (a)熱解氧化鋁顆粒； (b)a -氧化鋁顆粒； (C)基本上呈球形的非聚集硅石顆粒； (d)非離子表面活性劑； (e)包含過氧化氫、過硫酸氫鉀、和過硫酸鈉的氧化劑； (f)絡(luò)合劑；和 (g)水； (ii)使該拋光墊相對于該基材移動，其中所述化學(xué)-機(jī)械拋光組合物在它們之間；和 (iii)磨蝕該基材的至少一部分以拋光該基材。
23.權(quán)利要求22的方法，其中該拋光組合物包含0.I重量％至3重量％的熱解氧化鋁顆粒、0. I重量％至I重量％的a -氧化鋁顆粒、和0. 5重量％至5重量％的基本上呈球形的非聚集硅石顆粒。
24.權(quán)利要求22的方法，其中該非離子表面活性劑是包含硅氧烷單元、亞乙基氧單元、和亞丙基氧單元的共聚物表面活性劑。
25.權(quán)利要求22的方法，其中該拋光組合物包含0.I重量％至5重量％的絡(luò)合劑。
26.權(quán)利要求22的方法，其中該絡(luò)合劑是氨基酸。
27.權(quán)利要求22的方法，其中該絡(luò)合劑是甘氨酸。
28.權(quán)利要求22的方法，其中該拋光組合物包含0.05重量％至0. 3重量％的過氧化氫、0. I重量％至0. 5重量％的過硫酸氫鉀、和0. 5重量％至I重量％的過硫酸鈉。
29.權(quán)利要求22的方法，其中該基材包含鎳-磷涂布的鋁盤。
30.權(quán)利要求29的方法，其中該盤是存儲盤。
全文摘要
本發(fā)明提供包含α-氧化鋁、熱解氧化鋁、硅石、使鎳-磷氧化的氧化劑、絡(luò)合劑、和水的化學(xué)-機(jī)械拋光組合物。本發(fā)明還提供化學(xué)-機(jī)械拋光基材的方法，其包括使基材與拋光墊和化學(xué)-機(jī)械拋光組合物接觸、使該拋光墊和拋光組合物相對于該基材移動、和磨蝕該基材的至少一部分以拋光該基材。
文檔編號H01L21/304GK102804345SQ201080034414
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者S.帕拉尼薩米欽娜薩姆比, H.西里瓦達(dá)尼 申請人:嘉柏微電子材料股份公司