專(zhuān)利名稱(chēng)：用于鎳-磷存儲(chǔ)磁盤(pán)的拋光組合物的制作方法
用于鎳-磷存儲(chǔ)磁盤(pán)的拋光組合物
背景技術(shù)：
對(duì)存儲(chǔ)磁盤(pán)或硬磁盤(pán)(memory or rigid disks)中提高的存儲(chǔ)容量的要求以及存儲(chǔ)磁盤(pán)或硬磁盤(pán)朝向小型化的趨勢(shì)(這是由于對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備中更小的硬驅(qū)動(dòng)器的需求)仍舊強(qiáng)調(diào)存儲(chǔ)磁盤(pán)或硬磁盤(pán)制造方法的重要性，所述制造方法包括為了確保最高性能而對(duì)這樣的磁盤(pán)的平坦化或拋光。雖然存在若干種用于和半導(dǎo)體器件制造一起使用的化學(xué)-機(jī)械拋光(CMP)組合物和方法，但常規(guī)的CMP方法或市售的CMP組合物幾乎沒(méi)有非常適于存儲(chǔ)磁盤(pán)或硬磁盤(pán)的平坦化或拋光的。隨著對(duì)提高的存儲(chǔ)容量的要求提高，對(duì)用于這樣的存儲(chǔ)磁盤(pán)或硬磁盤(pán)的拋光的改進(jìn)方法的需求也增加。術(shù)語(yǔ)“存儲(chǔ)磁盤(pán)或硬磁盤(pán)”是指用于以電磁形式保留信息的任何磁盤(pán)、硬盤(pán)、硬磁盤(pán)或存儲(chǔ)磁盤(pán)。存儲(chǔ)磁盤(pán)或硬磁盤(pán)典型地具有包含鎳-磷的表面，但存儲(chǔ)磁盤(pán)或硬磁盤(pán)表面可包含任何其它合適的材料。必須改善存儲(chǔ)磁盤(pán)或硬磁盤(pán)的平面性，因?yàn)殡S著記錄密度的改善(其要求磁頭相對(duì)于存儲(chǔ)磁盤(pán)或硬磁盤(pán)的更低浮動(dòng)高度(flying height))，磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的記錄頭與存儲(chǔ)磁盤(pán)或硬磁盤(pán)的表面之間的距離減小。為了允許更低的磁頭浮動(dòng)高度，需要存儲(chǔ)磁盤(pán)或硬磁盤(pán)的表面光潔度的改善。另外，許多國(guó)家中的環(huán)境規(guī)章限制可釋放到環(huán)境中的廢水物流中的有機(jī)材料的量。用在半導(dǎo)體制造中的許多拋光組合物是基于作為液體載體的水。處置廢棄拋光組合物需要處理所述組合物以降低污染物的水平，例如所述拋光組合物中有機(jī)材料的含量，其增加制造過(guò)程的成本。水質(zhì)量的一種度量稱(chēng)為化學(xué)需氧量?；瘜W(xué)需氧量是將廢棄物流中的有機(jī)材料完全氧化成二氧化碳、氨和水所需的氧的量的度量。因此，本領(lǐng)域中存在對(duì)呈現(xiàn)降低的化學(xué)需氧量以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)境要求的拋光組合物的需要。

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) α -氧化鋁，(b)熱解氧化鋁，(c) 二氧化硅，(d)將鎳-磷氧化的氧化劑，(e)0. 1重量％至5重量％的草酸，(f)任選的0. 1 重量％至2重量％的酒石酸，(g)任選的非離子型表面活性劑，(h)任選的殺生物劑，和(i) 水，其中該拋光組合物具有2至4的pH。本發(fā)明還提供對(duì)基材進(jìn)行化學(xué)-機(jī)械拋光的方法，其包括(i)使基材與拋光墊和化學(xué)-機(jī)械拋光組合物接觸，該化學(xué)-機(jī)械拋光組合物包含(a) α -氧化鋁，(b)熱解氧化鋁，(c) 二氧化硅，(d)將鎳-磷氧化的氧化劑，(e) 0.1重量％至5重量％的草酸，(f)任選的0. 1重量％至2重量％的酒石酸，(g)任選的非離子型表面活性劑，(h)任選的殺生物劑， 和(i)水，其中該拋光組合物具有2至4的pH，(ii)使該拋光墊相對(duì)于該基材移動(dòng)，該拋光墊與該基材之間有該化學(xué)機(jī)械拋光組合物，和(iii)磨除該基材的至少一部分以拋光該基材。
具體實(shí)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) α -氧化鋁，(b)熱解氧化鋁，(C) 二氧化硅，(d)將鎳-磷氧化的氧化齊U，(e)0. 1重量％至5重量％的草酸，(f)任選的0. 1重量％至2重量％的酒石酸，(g)任選的非離子型表面活性劑，(h)任選的殺生物劑，和(i)水，其中該拋光組合物具有2至4的 pH。該拋光組合物包含熱解氧化鋁、α -氧化鋁和二氧化硅的混合物。熱解金屬氧化物例如熱解氧化鋁和熱解二氧化硅可由任何合適的揮發(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(guò)所述前體(例如，金屬氯化物)在高溫火焰(H2/空氣或H2/CH4/S 氣)中的水解和/或氧化以產(chǎn)生感興趣的金屬氧化物而制造。熱解金屬氧化物可由非揮發(fā)性前體通過(guò)將所述前體溶解或分散在合適的溶劑例如水、醇或基于酸的溶劑中而制備?？墒褂靡旱伟l(fā)生器將含有該前體的溶液噴入高溫火焰中，然后可收集金屬氧化物聚集體。典型的液滴發(fā)生器包括雙流體霧化器、高壓噴嘴和超聲霧化器。熱解氧化鋁是氧化鋁的無(wú)定形形式，而α-氧化鋁是指在高于1400°C的高溫下形成的氧化鋁的結(jié)晶多晶型物。α-氧化鋁典型地指包含50重量％或更多的α-多晶型物的氧化鋁。如本文中所使用的，所述拋光組合物中α-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％或更多的所述結(jié)晶氧化鋁由所述α-多晶型物組成。熱解氧化鋁的磨蝕作用典型地小于α-氧化鋁。兩種形式的氧化鋁都是本領(lǐng)域中公知的且可以寬的粒度和表面積范圍商購(gòu)得到。該二氧化硅可為任何合適形式的二氧化硅例如濕法型或熱解二氧化硅。優(yōu)選地， 該二氧化硅包括濕法型二氧化硅顆粒(例如，縮聚或沉淀二氧化硅顆粒)?？s聚二氧化硅顆粒典型地通過(guò)使Si (OH)4縮合以形成膠體顆粒而制備，其中膠體定義為具有Inm至IOOOnm 的平均粒度。這樣的研磨劑顆粒可根據(jù)美國(guó)專(zhuān)利5，230，833制備或者可作為多種市購(gòu)產(chǎn)品例如 Akzo-Nobel Bindzil 50/80 產(chǎn)品和 Nalco 1050、1060、2327 和 23 產(chǎn)品、以及其它類(lèi) 1以的可得自 DuPont> Bayer、Applied Research、Nissan Chemical、Fuso 禾P Clariant 的產(chǎn)品中的任何產(chǎn)品獲得。該熱解氧化鋁可具有任何合適的平均粒度(即，平均粒徑)。該熱解氧化鋁可具有 30nm或更大，例如，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或更大的平均粒度?？蛇x擇地，或者此外，該熱解氧化鋁可具有250nm或更小,例如,230nm或更小、2IOnm或更小、190nm或更小、170nm或更小、或者150nm或更小的平均粒度。因此，該熱解氧化鋁可具有由以上端點(diǎn)中的任意兩個(gè)所界定的平均粒度。例如， 該熱解氧化鋁可具有30nm至250nm>80nm至250nm>80nm至210nm、或IOOnm至150nm的平均粒度。該α-氧化鋁可具有任何合適的平均粒度(即，平均粒徑)。該α-氧化鋁可具有IOOnm或更大，例如，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或更大的平均粒度?？蛇x擇地，或者此外，該α -氧化鋁可具有800nm或更小，例如，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或更小的平均粒度。因此，該α-氧化鋁可具有由以上端點(diǎn)中的任意兩個(gè)所界定的平均粒度。例如，該α-氧化鋁可具有IOOnm至800nm、150nm至 800nm、150nm 至 500nm、150nm 至 400nm、200nm 至 300nm、400nm 至 800nm、400nm 至 700nm、或 400nm至600nm的平均粒度。
該二氧化硅可具有任何合適的平均粒度(即，平均粒徑)。該二氧化硅可具有IOnm 或更大，例如，15nm或更大、20nm或更大、或者25nm或更大的平均粒度?？蛇x擇地，或者此外，該二氧化硅可具有120nm或更小，例如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或更小的平均粒度。因此，該二氧化硅可具有由以上端點(diǎn)中的任意兩個(gè)所界定的平均粒度。例如，該二氧化硅可具有IOnm 至 100nm、20nm 至 100nm、20nm 至 80nm、20nm 至 60nm、或 20nm 至 40nm 的平均粒度。該拋光組合物可包含任何合適比例的熱解氧化鋁、α -氧化鋁和二氧化硅的混合物。典型地，該拋光組合物可包含0. 01重量％或更多，例如，0. 05重量％或更多、0. 1重量％ 或更多、或者0. 2重量％或更多的熱解氧化鋁，0. 1重量％或更多，例如，0. 2重量％或更多、 0. 3重量％或更多、0. 4重量％或更多、或者0. 5重量％或更多的α -氧化鋁，和0. 1重量％ 或更多，例如，0. 2重量％或更多、0. 3重量％或更多、0. 4重量％或更多、或者0. 5重量％或更多的二氧化硅?？蛇x擇地，或者此外，該拋光組合物可包含1重量％或更少，例如，0. 9重量％或更少、0. 8重量％或更少、0. 7重量％或更少、0. 6重量％或更少、或者0. 5重量％或更少的熱解氧化鋁，5重量％或更少，例如，4重量％或更少、3重量％或更少、或者2重量％ 或更少的α -氧化鋁，和3重量％或更少，例如，2重量％或更少、或者1重量％或更少的二氧化硅。因此，該拋光組合物可包含這樣的量的熱解氧化鋁、α -氧化鋁和二氧化硅的混合物，所述量由以上對(duì)于熱解氧化鋁、α -氧化鋁和二氧化硅中的每一種所描述的端點(diǎn)中的任意兩個(gè)所界定。例如，該拋光組合物可包含0.01重量％至1重量％、0. 1重量％至0.8重量％、或0. 2重量％至0. 6重量％的熱解氧化鋁，0. 1重量％至5重量％、0. 5重量％至3重量％、或1重量％至2重量％的α-氧化鋁，和0. 1重量％至3重量％、0. 2重量％至2重量％、或0. 5重量％至1重量％的二氧化硅。所述研磨劑顆粒優(yōu)選是膠體穩(wěn)定的。術(shù)語(yǔ)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(shí)間的保持性。在本發(fā)明的上下文中，如果在將研磨劑置于IOOml量筒中且讓其無(wú)攪動(dòng)地靜置2小時(shí)的時(shí)間時(shí)，量筒底部50ml中的顆粒濃度 ([B]，以g/ml為單位)與量筒頂部50ml中的顆粒濃度([T]，以g/ml為單位)之間的差除以研磨劑組合物中顆粒的初始濃度([C]，以g/ml為單位)所得的值小于或等于0.5(即， {[B]-[T]}/[C] <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。該拋光組合物包含將鎳-磷氧化的氧化劑。優(yōu)選的氧化劑選自過(guò)氧化氫、脲過(guò)氧化氫、過(guò)氧硫酸、過(guò)氧乙酸、過(guò)硼酸、其鹽、及其組合。更優(yōu)選地，該氧化劑為過(guò)氧化氫。該氧化劑優(yōu)選占該拋光組合物的10重量％或更少(例如，8重量％更少、6重量％或更少、4重量％或更少、或者2重量％或更少)。該拋光組合物包含0. 1重量％或更多，例如，0.25重量％或更多、0.5重量％或更多、0.75重量％或更多、或者1重量％或更多的草酸?？蛇x擇地，或者此外，該拋光組合物可包含5重量％或更少，例如，4重量％或更少、3重量％或更少、2重量％或更少的草酸，或者1重量％或更少的草酸。因此，該拋光組合物可包含由以上端點(diǎn)中的任意兩個(gè)所界定的草酸量。例如，該拋光組合物可包含0. 1重量％至5重量％、0. 5重量％至5重量％、0. 5重量％至4重量％、0. 5重量％至2重量％、0. 5重量％至1重量％、或者1重量％至3重量％ 的草酸。
在一些實(shí)施方式中，該拋光組合物不包含酒石酸。在這些實(shí)施方式中，該拋光組合物可基本上由、或者由α -氧化鋁、熱解氧化鋁、二氧化硅、將鎳-磷氧化的氧化劑、草酸、任選的非離子型表面活性劑、任選的殺生物劑、和水組成。在其它實(shí)施方式中，該拋光組合物包含0. 1重量％或更多，例如，0. 2重量％或更多、0. 3重量％或更多、0. 5重量％或更多、或者0. 5重量％或更多的酒石酸?？蛇x擇地，或者此外，該拋光組合物可包含2重量％或更少，例如，1. 5重量％或更少、1. 25重量％或更少、1重量％或更少、或者0. 75重量％或更少的酒石酸。因此，該拋光組合物可包含由以上端點(diǎn)中的任意兩個(gè)所界定的酒石酸量。例如， 該拋光組合物可包含0. 1重量％至2重量％、0. 1重量％至1重量％、0. 1重量％至0. 75重量％、或0. 2重量％至0. 75重量％的酒石酸。該拋光組合物任選地進(jìn)一步包含殺生物劑。該殺生物劑可為任何合適的殺生物劑，例如，異噻唑啉酮?dú)⑸飫?。用在該拋光組合物中的殺生物劑的量典型地為Ippm至 500ppm,且優(yōu)選為 IOppm 至 200ppm。該拋光組合物可具有1或更大，例如，2或更大的pH?？蛇x擇地，或者此外，該拋光組合物可具有5或更小，例如，4或更小、或者3或更小的pH。因此，該拋光組合物可具有由以上端點(diǎn)中的任意兩個(gè)所界定的PH。例如，該拋光組合物可具有1至5、1至4、2至4、或2 至3的pH。該拋光組合物的pH可通過(guò)任何合適的手段實(shí)現(xiàn)和/或保持。更具體地，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P(yáng)H調(diào)節(jié)劑可為硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、或其組合。該沖劑可為任何合適的緩沖劑，例如，磷酸鹽、硫酸鹽、乙酸鹽、硼酸鹽、銨鹽等。該拋光組合物可包含任何合適量的PH調(diào)節(jié)劑和/或pH緩沖劑，條件是使用合適量的緩沖劑以實(shí)現(xiàn)在本文中所述范圍內(nèi)的拋光組合物的PH和/或使拋光組合物的pH保持在本文中所述范圍內(nèi)。該拋光組合物任選地包含非離子型表面活性劑。該非離子型表面活性劑的作用是減少在金屬表面的拋光中所觀察到的邊緣拋光的量和提高該金屬表面的移除速率。在金屬表面的拋光中，典型地，邊緣受到來(lái)自拋光工具的更高的向下力。由于磨損部分地為施加至該表面的壓力的函數(shù)，金屬邊緣相對(duì)于該表面的其余部分經(jīng)歷更快的金屬侵蝕速率。該金屬表面的這種不均勻拋光的結(jié)果導(dǎo)致邊緣侵蝕，其在本領(lǐng)域中稱(chēng)為塌邊(滾離， roll-off)、磨掉(rub-off)或刮掉(dub-off)。不希望受任何特定理論的束縛，認(rèn)為該非離子型表面活性劑被吸附到該金屬表面上，由此形成潤(rùn)滑膜，其優(yōu)先減小該基材的邊緣處的移除速率。該非離子型表面活性劑可為任何合適的非離子型表面活性劑。合適的非離子型表面活性劑的非限制性實(shí)例包括烷基酚乙氧基化物(例如，壬基酚乙氧基化物)、醇乙氧基化物、硅氧烷乙氧基化物等。優(yōu)選的非離子型表面活性劑的實(shí)例包括壬基酚乙氧基化物例如可得自Dow Corning (Midland, MI)的Tergitol NP系列，和硅氧烷乙氧基化物例如可得自 General Electric (Schenectady, NY)的Silwet系列。該拋光組合物可包含Ippm或更多，例如，5ppm或更多、IOppm或更多、或者20ppm或更多的非離子型表面活性劑。可選擇地，或者此外，該拋光組合物可包含250ppm或更少，例如，200ppm或更少、150ppm或更少、IOOppm或更少、或者50ppm或更少的非離子型表面活性劑。因此，該拋光組合物可包含由以上端點(diǎn)中的任意兩個(gè)所界定的非離子型表面活性劑量。例如，該拋光組合物可包含Ippm至250ppm、IOppm至200ppm、或者20ppm至IOOppm的非離子型表面活性劑。在一個(gè)實(shí)施方式中，該拋光組合物基本上由、或者由熱解氧化鋁、α -氧化鋁、二氧化硅、草酸、將鎳-磷氧化的氧化劑、草酸、殺生物劑和水組成，其中該拋光組合物具有2至 4的ρΗ。在另一實(shí)施方式中，該拋光組合物基本上由、或者由熱解氧化鋁、α -氧化鋁、二氧化硅、草酸、酒石酸、將鎳-磷氧化的氧化劑、草酸、殺生物劑和水組成，其中該拋光組合物具有2至4的ρΗ。熱解氧化鋁、α -氧化鋁、二氧化硅、草酸、酒石酸、氧化劑和殺生物劑的量可如本文中所述那樣。合乎需要地，與包含其它羧酸的拋光組合物相比，包含草酸的本發(fā)明拋光組合物呈現(xiàn)降低的化學(xué)需氧量?；瘜W(xué)需氧量是將廢棄物流中的有機(jī)材料完全氧化成二氧化碳、氨和水所需的氧的量的度量且用作水品質(zhì)的度量。含水廢物例如使用后的拋光組合物在釋放到環(huán)境中之前必須滿足標(biāo)準(zhǔn)例如化學(xué)需氧量。具有降低的化學(xué)需氧量的拋光組合物要求在環(huán)境釋放之前的較低水平的處理且因此呈現(xiàn)降低的總的工藝成本。該拋光組合物可通過(guò)任何合適的技術(shù)制備，其中的許多是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。該拋光組合物可以間歇或連續(xù)方法制備。通常，該拋光組合物可通過(guò)以任何順序組合其組分而制備。如本文中所使用的術(shù)語(yǔ)“組分％括單獨(dú)的成分(例如，熱解氧化鋁、α-氧化鋁、二氧化硅、將鎳-磷氧化的氧化劑、草酸、任選的酒石酸、任選的非離子型表面活性劑等)以及各成分(例如，熱解氧化鋁、α-氧化鋁、二氧化硅、將鎳-磷氧化的氧化劑、草酸、 任選的酒石酸、任選的非離子型表面活性劑、任選的殺生物劑等)的任何組合。例如，可將所述熱解氧化鋁、α -氧化鋁和二氧化硅分散于水中。然后可添加草酸、 任選的酒石酸、任選的非離子型表面活性劑和任選的殺生物劑，且將其通過(guò)任何能夠?qū)⑺鼋M分引入到該拋光組合物中的方法混合?？稍谠搾伖饨M合物的制備期間的任何時(shí)刻添加所述將鎳-磷氧化的氧化劑。該拋光組合物可在使用之前制備，其中一種或多種組分例如將鎳-磷氧化的氧化劑恰好在使用前(例如，在使用前1分鐘內(nèi)，或者在使用前1小時(shí)內(nèi)， 或者在使用前7天內(nèi))添加到該拋光組合物中。該拋光組合物還可通過(guò)在拋光操作期間在基材的表面處混合所述組分而制備。該拋光組合物可作為包含熱解氧化鋁、α -氧化鋁和二氧化硅、將鎳-磷氧化的氧化劑、草酸、任選的酒石酸、任選的非離子型表面活性劑、任選的殺生物劑和水的單包裝體系供應(yīng)?；蛘撸蓪⑺鰺峤庋趸X、α -氧化鋁和二氧化硅作為在水中的分散體供應(yīng)在第一容器中，并將草酸、任選的酒石酸、任選的非離子型表面活性劑和任選的殺生物劑以干燥形式或者作為在水中的溶液或分散體供應(yīng)在第二容器中。將鎳-磷氧化的氧化劑合乎需要地與該拋光組合物的其它組分分開(kāi)供應(yīng)且在使用前不久(例如，在使用前1周或更短時(shí)間， 在使用前1天或更短時(shí)間，在使用前1小時(shí)或更短時(shí)間，在使用前10分鐘或更短時(shí)間，或者在使用前1分鐘或更短時(shí)間)例如由最終使用者將其與該拋光組合物的其它組分組合。該第一或第二容器中的組分可為干燥形式，而另外的容器中的組分可為含水分散體的形式。 此外，該第一和第二容器中的組分具有不同的PH值、或者具有基本上類(lèi)似或甚至相等的ρΗ 值是合適的。該拋光組合物的組分的其它兩個(gè)容器、或者三個(gè)或更多個(gè)容器的組合在本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)。本發(fā)明的拋光組合物還可作為濃縮物提供，該濃縮物意圖在使用之前用適量的水進(jìn)行稀釋。在這樣的實(shí)施方式中，該拋光組合物濃縮物可包含所述熱解氧化鋁、α -氧化鋁、二氧化硅、草酸、任選的酒石酸、任選的非離子型表面活性劑、任選的殺生物劑和水，并且具有或不具有所述將鎳-磷氧化的氧化劑，它們的量使得在用適量的水稀釋該濃縮物且所述將鎳-磷氧化的氧化劑還未以合適的量存在時(shí)，該拋光組合物的各組分將以在上文對(duì)各組分所描述的合適范圍內(nèi)的量存在于該拋光組合物中。例如，所述熱解氧化鋁、α-氧化鋁、 二氧化硅、草酸、任選的酒石酸、任選的非離子型表面活性劑和任選的殺生物劑可各自以上文對(duì)各組分所描述的濃度的2倍(例如，3倍、4倍或5倍)大的量存在于該濃縮物中，使得在用等體積(equal volume)的水(例如，分別以2倍體積的水、3倍體積的水、或4倍體積的水)稀釋該濃縮物時(shí)，各組分將以在上文對(duì)各組分所闡述的范圍內(nèi)的量存在于該拋光組合物中。此外，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，該濃縮物可含有適當(dāng)分?jǐn)?shù)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地或完全地溶解于該濃縮物中。其中拋光組合物包含草酸和酒石酸的濃縮物的實(shí)施方式合乎需要地呈現(xiàn)草酸和酒石酸在該拋光組合物的所需操作PH下在該濃縮物中的完全溶解，而包含草酸且不包含酒石酸的濃縮物的實(shí)施方式可呈現(xiàn)草酸在該濃縮物中的不完全溶解。雖然典型地，當(dāng)草酸以不溶解的形式存在于濃縮物中時(shí)，在使用點(diǎn)(point-of-use)處用適量的水稀釋以制備拋光組合物將導(dǎo)致草酸的完全溶解，但是在一些情況中可具有不溶解的草酸在拋光組合物濃縮物中的存在的實(shí)際缺點(diǎn)。在這樣的情況中，含有草酸和酒石酸兩者的拋光組合物濃縮物的使用以增加拋光組合物的化學(xué)需氧量為代價(jià)避免溶解度問(wèn)題。本發(fā)明還提供用本文中描述的拋光組合物對(duì)基材進(jìn)行化學(xué)-機(jī)械拋光的方法。具體地，本發(fā)明方法包括(i)使基材與拋光墊和本文中描述的化學(xué)-機(jī)械拋光組合物接觸， (ii)使該拋光墊相對(duì)于該基材移動(dòng)，該拋光墊與該基材之間有該化學(xué)-機(jī)械拋光組合物， 和(iii)磨除該基材的至少一部分以拋光該基材。待使用本發(fā)明的方法拋光的基材可為包含鎳-磷的任何合適的基材。優(yōu)選的基材包括至少一個(gè)包含鎳-磷的層。尤其合適的基材包括，但不限于，存儲(chǔ)磁盤(pán)或硬磁盤(pán)，例如涂覆有鎳-磷的鋁磁盤(pán)。本發(fā)明的拋光方法特別適于與化學(xué)-機(jī)械拋光(CMP)裝置一起使用。典型地，該裝置包括壓板，其在使用時(shí)處于運(yùn)動(dòng)中并且具有由軌道、線性或圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的速度；拋光墊，其與該壓板接觸并且在運(yùn)動(dòng)時(shí)與該壓板一起移動(dòng)；和載體，其固持待通過(guò)與該拋光墊的表面接觸且相對(duì)于該拋光墊的表面移動(dòng)而拋光的基材。該基材的拋光通過(guò)如下進(jìn)行將該基材放置成與該拋光墊和本發(fā)明的拋光組合物接觸，然后使該拋光墊相對(duì)于該基材移動(dòng)， 以磨除該基材的至少一部分以拋光該基材?；目捎盟龌瘜W(xué)機(jī)械拋光組合物以及任何合適的拋光墊(例如，拋光表面)平坦化或拋光。合適的拋光墊包括例如編織及非編織拋光墊。此外，合適的拋光墊可包含不同密度、硬度、厚度、壓縮性、壓縮時(shí)的回彈能力和壓縮模量的任何的合適聚合物。合適的聚合物包括，例如，聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龍、碳氟化合物、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、其共形成產(chǎn)物(coformed products)、及其混合物。合意地，所述CMP裝置進(jìn)一步包括原位拋光終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，其中的許多是本領(lǐng)域中已知的。通過(guò)分析從工件表面反射的光或其它輻射來(lái)檢測(cè)和監(jiān)控拋光過(guò)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(guó)專(zhuān)利5，196，353、美國(guó)專(zhuān)利5，433，651、美國(guó)專(zhuān)利5，609，511、美國(guó)專(zhuān)利5，643，046、美國(guó)專(zhuān)利5，658，183、美國(guó)專(zhuān)利5，730，642、美國(guó)專(zhuān)利5，838，447、美國(guó)專(zhuān)利5，872，633、美國(guó)專(zhuān)利5，893，796、美國(guó)專(zhuān)利5，949，927和美國(guó)專(zhuān)利 5，964，643中。合意地，對(duì)于正被拋光的工件的拋光過(guò)程的進(jìn)展的檢測(cè)或監(jiān)控使得能夠確定拋光終點(diǎn)，即，確定何時(shí)終止對(duì)特定工件的拋光過(guò)程?；瘜W(xué)-機(jī)械拋光過(guò)程可以多種方式表征，例如按照基材的移除速率、基材的所得表面粗糙度和所得邊緣塌邊表征。基材的移除速率可使用任何合適的技術(shù)測(cè)定。合適的用于測(cè)定基材的移除速率的技術(shù)的實(shí)例包括在使用本發(fā)明拋光方法之前和之后對(duì)基材進(jìn)行稱(chēng)重以測(cè)定每單位的拋光時(shí)間所移除的基材的量(其可與按照每單位的拋光時(shí)間所移除的基材的厚度的移除速率相關(guān)聯(lián))，和在使用本發(fā)明拋光方法之前和之后測(cè)定基材的厚度以直接測(cè)量每單位的拋光時(shí)間的基材的移除速率。表面粗糙度的測(cè)量是本領(lǐng)域中公知的。合適的用于基材的表面粗糙度的測(cè)定的技術(shù)包括表面輪廓測(cè)定法(profilometry)、光散射技術(shù)、干涉法和原子力顯微術(shù)?？捎糜跍y(cè)定表面粗糙度的儀器可由包括 khmitt Industries (Portland, OR) ,Lightmachinery, Inc. (CA)和Veeco Instruments (Plainfield,NY)的供應(yīng)商商購(gòu)得到。可使用任何合適的技術(shù)測(cè)定基材的微波紋度(microwaveness)。合適的用于測(cè)定基材的微波紋度的技術(shù)的實(shí)例包括光學(xué)方法，例如，使用可得自例如Zygo Corp. (Middlefield, CT)的儀器的入射干涉法。如本文中先前所討論的，塌邊是指由在鎳-磷涂覆的鋁存儲(chǔ)磁盤(pán)的邊緣處(該磁盤(pán)在該處受到比該磁盤(pán)的其余部分大的向下力)鎳-磷層的增加的移除速率導(dǎo)致的該磁盤(pán)的平面度(Planarity)的偏差。結(jié)果，存儲(chǔ)磁盤(pán)的最外面的部分呈現(xiàn)曲率。塌邊程度的測(cè)定可通過(guò)使用例如干涉法的技術(shù)測(cè)量該存儲(chǔ)磁盤(pán)的曲率進(jìn)行。可用于測(cè)定塌邊的儀器可從包括 Zygo Corp. (Middlef ield，CT)和 Veeco Instruments (Plainf ield, NY)的供應(yīng)商商購(gòu)得到。下列實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但當(dāng)然不應(yīng)解釋為以任何方式限制其范圍。實(shí)施例1該實(shí)施例展示草酸對(duì)在單獨(dú)的包括鎳-磷涂覆的鋁存儲(chǔ)磁盤(pán)的基材的拋光中可由本發(fā)明拋光組合物獲得的移除速率、邊緣塌邊和微波紋度的影響。使用三種不同的拋光組合物分別拋光三個(gè)單獨(dú)的包括鎳-磷涂覆的鋁存儲(chǔ)磁盤(pán)的基材的一側(cè)。所述拋光組合物各自包含0.4重量％的具有120nm平均粒度的熱解氧化鋁、
1.6重量％的具有500nm平均粒度的α -氧化鋁、1. O重量％的具有32nm平均粒度的二氧化硅、50ppm的非離子型表面活性劑、酒石酸或草酸、和1.2重量％的過(guò)氧化氫，且其pH為
2.4。拋光組合物IA (對(duì)比性的)包含2. O重量％的酒石酸。拋光組合物IB (對(duì)比性的) 包含1. 5重量％的酒石酸。拋光組合物IC(本發(fā)明)包含2. O重量％的草酸。在拋光后，測(cè)定各基材的移除速率、邊緣塌邊和微波紋度，且結(jié)果總結(jié)于表1中。 此外，測(cè)定所述拋光組合物各自的化學(xué)需氧量(“C0D”)且將其列于表1中。表 權(quán)利要求
1.化學(xué)-機(jī)械拋光組合物，其包含(a)α-氧化鋁，(b)熱解氧化鋁，(c)二氧化硅，(d)氧化鎳-磷的氧化劑，(e)0.1重量％至5重量％的草酸，(f)任選的0.1重量％至2重量％的酒石酸，(g)任選的非離子型表面活性劑，(h)任選的殺生物劑，和 ⑴水，其中所述拋光組合物具有2至4的pH。
2.權(quán)利要求1的拋光組合物，其中所述拋光組合物包含0.5重量％至2重量％的α -氧化鋁、0. 1重量％至1重量％的熱解氧化鋁和0. 5重量％至2重量％的二氧化硅。
3.權(quán)利要求1的拋光組合物，其中所述α-氧化鋁具有300nm至SOOnm的平均粒度。
4.權(quán)利要求3的拋光組合物，其中所述α-氧化鋁具有400nm至600nm的平均粒度。
5.權(quán)利要求1的拋光組合物，其中所述熱解氧化鋁具有75nm至150nm的平均粒度。
6.權(quán)利要求1的拋光組合物，其中所述二氧化硅具有20nm至120nm的平均粒度。
7.權(quán)利要求1的拋光組合物，其中所述氧化劑為過(guò)氧化氫。
8.權(quán)利要求1的拋光組合物，其中所述拋光組合物包含0.1重量％至2重量％的酒石酸。
9.權(quán)利要求8的拋光組合物，其中所述拋光組合物包含0.1重量％至0. 75重量％的酒石酸。
10.權(quán)利要求9的拋光組合物，其中所述拋光組合物包含1重量％至3重量％的草酸。
11.權(quán)利要求1的拋光組合物，其中所述拋光組合物進(jìn)一步包含IOppm至500ppm的非離子型表面活性劑。
12.權(quán)利要求1的拋光組合物，其中所述拋光組合物的pH為2至3。
13.對(duì)基材進(jìn)行化學(xué)-機(jī)械拋光的方法，其包括(i)使基材與拋光墊和化學(xué)-機(jī)械拋光組合物接觸，該化學(xué)-機(jī)械拋光組合物包含(a)α-氧化鋁，(b)熱解氧化鋁，(c)二氧化硅，(d)氧化鎳-磷的氧化劑，(e)0.1重量％至5重量％的草酸，(f)任選的0.1重量％至2重量％的酒石酸，(g)任選的非離子型表面活性劑，(h)任選的殺生物劑，和 ⑴水，其中所述拋光組合物具有2至4的pH，( )使所述拋光墊相對(duì)于所述基材移動(dòng)，其間有所述化學(xué)-機(jī)械拋光組合物，和(iii)磨除所述基材的至少一部分以拋光所述基材。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述拋光組合物包含0.5重量％至2重量％的α -氧化鋁、0. 1重量％至1重量％的熱解氧化鋁和0. 5重量％至2重量％的二氧化硅。
15.權(quán)利要求13的方法，其中所述α-氧化鋁具有300nm至800nm的平均粒度。
16.權(quán)利要求15的方法，其中所述α-氧化鋁具有400nm至600nm的平均粒度。
17.權(quán)利要求13的方法，其中所述熱解氧化鋁具有75nm至150nm的平均粒度。
18.權(quán)利要求13的方法，其中所述二氧化硅具有20nm至120nm的平均粒度。
19.權(quán)利要求13的方法，其中所述氧化劑為過(guò)氧化氫。
20.權(quán)利要求13的方法，其中所述拋光組合物包含0.1重量％至2重量％的酒石酸。
21.權(quán)利要求20的方法，其中所述拋光組合物包含0.1重量％至0. 75重量％的酒石
22.權(quán)利要求21的方法，其中所述拋光組合物包含1重量％至3重量％的草酸。
23.權(quán)利要求13的方法，其中所述拋光組合物進(jìn)一步包含非離子型表面活性劑。
24.權(quán)利要求13的方法，其中所述拋光組合物的pH為2至3。
25.權(quán)利要求13的方法，其中所述基材包括鎳-磷涂覆的鋁磁盤(pán)。
26.權(quán)利要求25的方法，其中所述磁盤(pán)為存儲(chǔ)磁盤(pán)。
全文摘要
本發(fā)明提供化學(xué)-機(jī)械拋光組合物，其包含α-氧化鋁、熱解氧化鋁、二氧化硅、將鎳磷氧化的氧化劑、草酸、任選的酒石酸、任選的非離子型表面活性劑、任選的殺生物劑、和水。本發(fā)明還提供對(duì)基材進(jìn)行化學(xué)-機(jī)械拋光的方法，該方法包括使基材與拋光墊和該化學(xué)-機(jī)械拋光組合物接觸，使該拋光墊和該拋光組合物相對(duì)于該基材移動(dòng)，和磨除該基材的至少一部分以拋光該基材。
文檔編號(hào)C09K3/14GK102361950SQ201080012745
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月3日
發(fā)明者H.斯里瓦達(dá)恩, S.帕拉尼薩米奇納薩姆比 申請(qǐng)人:嘉柏微電子材料股份公司