CN1861319A - 计算机硬盘基片抛光速率的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种计算机硬盘基片抛光速率的控制方法。包括以下步骤，其中原料为重量％：将粒径20～60nm的SiO2溶胶用去离子水稀释，去离子水含量5～50％；边搅拌边加入1～10％的醇醚类表面活性剂、1～10％的FA/O螯合剂；用pH调节剂使pH值在11.5～13.5范围内；加入10～25ml的氧化剂；使用上述抛光液在40～60℃温度、40～120rpm转速、0.1～0.2MPa、200～800ml/min流量的抛光工艺条件下，在抛光机上对基片进行抛光8～10min。本发明用于提高存储器硬盘的磁盘基片的去除速率，使用碱性抛光液同时解决现有的以三氧化二铝为磨料的酸性抛光液的所存在的高损伤和凸凹选择比差问题。
Description
技术领域
本发明涉及计算机存储器硬盘制造技术领域，更具体地说，是涉及一种提高计算机硬盘基片化学机械抛光去除速率的方法。
背景技术
近年来，计算机技术迅猛发展，个人计算机朝着高性能、小型化方向不断前进。为适应这一趋势，作为计算机数据存储的主要部件硬盘相应朝着大容量、高转速、体积小和安全性更高的方向发展，从而对硬盘基片提出更高的要求。因为盘片直接关系着硬盘容量的大小，所以提高单片容量即提高盘片的存储密度便成为解决此问题的关键。
随着计算机硬磁盘应用的增多，需求越来越大，为了在单位时间内生产出更多的符合质量要求的盘片，必须控制抛光工艺参数以达到最优化的去除率且不降低表面质量，这就要有高质、高效、高选择性的抛光液及CMP技术。
计算机硬盘盘基片CMP(化学机械抛光)技术原理比较复杂，较公认的机理认为是：NiP敷镀得铝合金硬盘基片表面被抛光液中的氧化剂氧化，在表面上生成一层氧化膜，其强度较低。从而使硬盘表面变脆，然后抛光液中的纳米SiO2粒子作为磨粒将此氧化层磨去，磨掉后露出的新鲜表面又可以被氧化，再被磨去，如此循环。由于盘基片表面会有凸起的部分会先被磨去从而实现了表面的全局平面化。
为了减小硬盘驱动器的最小记录面积、提高硬盘容量，要求磁头与磁盘磁介质之间的距离进一步减小，所以对磁盘表面质量的要求也越来越高。为能达到所要求的表面粗糙度、波纹度、平整度，就要求有足够大的去除速率，在抛光时，可以较快的改善基片表面的状况，达到精抛要求的粗糙度、波纹度，这样既可以在改善基片表面质量的同时，也可以提高产品的成品率并且降低成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的速率低且难以准确控制的不足，提供一种用于提高存储器硬盘的磁盘基片去除速率的方法，使用碱性抛光液同时解决现有的以三氧化二铝为磨料的酸性抛光液的所存在的高损伤和凸凹选择比差问题，发明了高pH值下快速抛光、高浓度、小粒径的加工方法。
本发明计算机硬盘基片抛光速率的控制方法，包括以下步骤，其中原料为重量％：
1、将粒径20～60nm的SiO2溶胶(浓度40～60wt％)用去离子水稀释，去离子水含量5～50％；
2、边搅拌边加入1～10％的醇醚类表面活性剂；
3、边搅拌边加入1～10％的FA/O螯合剂；
4、用pH调节剂调整上述溶液使pH值在11.5～13.5范围内；
5、在调整完pH后，加入10～25ml的氧化剂；
6、使用上述抛光液在40～60℃温度、40～120rpm转速、0.1～0.2MPa、200～800ml/min流量的抛光工艺条件下，在抛光机上对基片进行抛光8～10min。
本发明所述pH调节剂是KOH溶液及胺碱，胺碱是乙二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)。
本发明所述醇醚类表面活性剂为FA/O表面活性剂、OII-7((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)7-H)、OII-10((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、O-20(C12-18H25-37-C6H4-O-CH2CH2O)70-H)、JFC的一种。
本发明所述氧化剂为双氧水。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
1、复合碱中氨和非离子表面活性剂，在胶粒表面形成稳定保护胶，可将pH值提高到13以上，有效解决SiO2水溶胶pH值在10.5～12之间凝胶及pH值大于12.5磨料粒子溶解难题，而且可使纳米SiO2溶胶长期处于稳定状态，保证其不迅速溶解，从而可保证强化学反应，实现高速率。
2、本发明中FA/O活性剂增加了高低选择比，大大降低了表面张力、减小了损伤层、提高了基片表面的均一性、使得表面凹凸差大大降低，从而有效的提高了交换速率，增强了输运过程，提高了基片的去除速率。
3、在抛光过程中，本发明中FA/O螯合剂的加入使得Ni容易生成大分子产物且溶于水，使反应产物在小的机械作用下即可脱离加工表面，络合及螯合作用，使反应产物在小的机械作用下即可脱离加工表面，加速了化学反应，同时还能起到络合及螯合作用，且大大提高了抛光速率。
4、选用KOH作用强碱，能够快速的与待加工材料进行反应，起到增强化学作用的目的。
5、选用纳米SiO2溶胶作为抛光液磨料，其粒径小(20～60nm)、浓度高(40～50％)、硬度小6～7(对基片损伤度小)、分散度好，可提高表面一致性，同时起到小搅拌器作用，能够达到高速率去除。
6、选用40～60℃高温、40～120rpm转速、0.10～0.20MPa、200～800ml/min流量的抛光工艺条件能够实现强化学作用下的高速质量传递，从而实现抛光的高去除速率。
本发明抛光工艺的主要功能如下：
40～60℃高温既能提高化学作用，实现高的化学反应速率，又能加强机械作用，实现反应产物的快速脱离，加快质量传递的过程，从而实现高的去除速率。
40～120rpm转速能够保证反应产物的及时去除，及新液的及时补充，并能保证抛光的一致性。
0.10～0.20MPa范围可满足去除速率的差异，凸出的部位去除速率高，而低凹部位去除速率低，从而达到平整。产生的热量，使抛光温度提高，有利于CMP的高速率；同时能够满足质量传递的要求。
200～800ml/min流量能够实现反应产物的脱离及新液的供给。
目前国际上的水平是：去除速率均低于600nm/min；使用本发明方法去除速率可达到600nm/min。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1：
1、将粒径20～30nm的SiO2磨料1000g用去离子水100g稀释；
2、边搅拌边加入10g的FA/O表面活性剂；
3、边搅拌边加入10g的FA/O螯合剂；
4、用25％KOH溶液及乙二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)调整上述溶液(25％KOH溶液及乙二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)按照1∶10的体积比添加)使pH值在11.5～12.5范围内；
5、在调整完pH后，加入10ml的双氧水氧化剂；
6、使用上述抛光液在40～50℃温度、40～50rpm转速、0.1MPa、200～300ml/min流量的抛光工艺条件下，在抛光机上对基片进行抛光8～10min，。
实施例2：
1、将粒径50～60nm的SiO2磨料2000g用去离子水600g稀释；
2、边搅拌边加入15g的FA/O表面活性剂；
3、边搅拌边加入15g的FA/O螯合剂；
4、用25％KOH溶液及乙二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)调整上述溶液(25％KOH溶液及乙二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)按照1∶5的体积比添加)使pH值在12.5～13范围内；
5、在调整完pH后，加入15ml的双氧水氧化剂；
6、使用上述抛光液在50～60℃温度、70～80rpm转速、0.2MPa、400～600ml/min流量的抛光工艺条件下，在抛光机上对基片进行抛光8～10min，达到的去除速率为600nm/min。
实施例3：
1、将粒径30～40nm的SiO2磨料3000g用去离子水1500g稀释；
2、边搅拌边加入45g的FA/O表面活性剂；
3、边搅拌边加入45g的FA/O螯合剂；
4、用25％KOH溶液及乙二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)调整上述溶液(25％KOH溶液及乙二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)按照1∶3的体积比添加)使pH值在12～13.5范围内；
5、在调整完pH后，加入25ml的双氧水氧化剂；
6、使用上述抛光液在50～60℃温度、100～120rpm转速、0.2MPa、600～800ml/min流量的抛光工艺条件下，在抛光机上对基片进行抛光8～10min。
Claims (4)
1.一种计算机硬盘基片抛光速率的控制方法，其特征是，包括以下步骤，其中原料为重量％：
(1)将粒径20～60nm的SiO2磨料用去离子水稀释，去离子水含量5～50％；
(2)边搅拌边加入1～10％的醇醚类表面活性剂；
(3)边搅拌边加入1～10％的FA/O螯合剂；
(4)用pH调节剂调整上述溶液使pH值在11.5～13.5范围内；
(5)在调整完pH后，加入10～25ml的氧化剂；
(6)使用上述抛光液在40～60℃温度、40～120rpm转速、0.1～0.2MPa、200～800ml/min流量的抛光工艺条件下，在抛光机上对基片进行抛光8～10min。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征是，所述pH调节剂是KOH溶液及胺碱，胺碱是乙二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征是，所述醇醚类表面活性剂为FA/O表面活性剂、OII-7((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)7-H)、OII-10((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、O-20(C12-18H25-37-C6H4-O-CH2CH2O)70-H)、JFC的一种。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征是，所述氧化剂为双氧水。
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2006
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