TW201504417A - 用於鎳-磷記憶碟之拋光組合物 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種包含α-氧化鋁、煅製氧化鋁、矽石、使鎳-磷氧化之氧化劑、錯合劑、及水之化學-機械拋光組合物。本發明亦提供一種化學-機械地拋光基材之方法，其包括使基材與拋光墊及化學-機械拋光組合物相接觸、使該拋光墊及拋光組合物相對於該基材移動、及磨蝕該基材之至少一部份以拋光該基材。
Description
對增加記憶體或硬磁碟之存儲容量之要求及記憶體或硬磁碟之小型化趨勢(如由於對減小電腦設備中硬碟驅動器之要求)繼續強調記憶體或硬磁碟製造方法(包括該等磁碟之平面化或拋光以確保最大性能)之重要性。儘管存在某些與半導體裝置製造共同使用之化學-機械拋光(CMP)組合物與方法，但特別適於記憶體或硬磁碟之平面化或拋光之習知CMP方法或市售CMP組合物卻很少。
由於對更大存儲容量之要求已增加，因此存在對拋光該等記憶體或硬磁碟之改良方法之需求。術語「記憶體或硬磁碟」係指用於以電磁形式保留資訊之任何磁碟、硬碟、硬磁碟或記憶磁碟。記憶體或硬磁碟通常具有包含鎳-磷之表面，但該記憶體或硬磁碟之表面可包含其他任何合適的材料。必須改良記憶體或硬磁碟之平整性，因為磁碟驅動器之記錄磁頭與記憶體或硬磁碟表面之間的距離已隨著記錄密度的增加(其要求磁頭相對於記憶體或硬磁碟之飛行高度更低)而減小。為允許較低之磁頭飛行高度，需要改良記憶體或硬磁碟之表面拋光。
影響磁頭飛行高度之記憶體或硬磁碟之表面特性包括波度及微波度。波度或翹曲度係整個磁碟表面上自偏離平坦面之總偏差。波度一般係由於磁碟因其極薄的環形狀而易形成翹曲之事實，及在形成磁
碟期間所引入之各種內應力。可能存在中間形式之表面偏離(文中係稱為微波度)。如文中所使用，微波度係針對一系列約為轉換磁頭長度之波長的磁碟表面之波度。利用目前的磁頭技術，該等波長約在10至5000微米範圍之內。對於低飛行磁頭高度而言，微波度可造成空氣軸承共振，由此導致過度的磁頭至磁碟間隔調變。由微波度引起之間隔調變可導致磁碟表面上較差的資料覆寫，且在某些情況下甚至會引起磁頭與磁碟表面之碰撞並損害磁碟表面及/或記錄磁頭。
在記憶體或硬磁碟之拋光過程中，磁碟邊緣所受到的來自拋光工具之壓力通常比磁碟的其餘表面區域更高。通常，拋光係利用研磨劑、拋光墊、及液體載體之組合來進行，其中研磨劑可懸浮於液體載體中，或可附著於墊片之表面。由於拋光製程主要係由藉由研磨劑及/或墊片及可能存在之化學物的作用機械磨蝕磁碟所組成，且磨蝕速率係至少部份以所施加的壓力為函數，因此磁碟邊緣所經受的磨蝕速率比該磁碟之其餘部份更高。此導致在磁碟邊緣形成曲線形或圓形輪廓，其在相關技術中稱為塌邊、磨去或刮去。磁碟上的該等圓形區域不適於記錄。因此，如果可減少塌邊量，則磁碟之記錄容量會增加。
當記憶體或硬磁碟之拋光速率(即移除速率)增加時，邊緣塌邊通常會減少，然而磁碟之微波度通常會增加。因此，相關技術中仍然需要一種用於使記憶體或硬磁碟平面化或拋光其等之方法，其使微波度及邊緣塌邊降至最低，而不損及該記憶體或硬磁碟之移除速率。
本發明提供一種化學-機械拋光組合物，其包含：(a)煅製氧化鋁顆粒、(b)α-氧化鋁顆粒、(c)實質上呈球形的非聚集矽石顆粒、(d)過氧化氫、(e)亞胺基羧酸、及(f)水。
本發明亦提供一種化學-機械拋光組合物，其包含：(a)煅製氧化鋁顆粒、(b)α-氧化鋁顆粒、(c)實質上呈球形的非聚集矽石顆粒、(d)
包含過氧化氫、過硫酸氫鉀、過硫酸鈉之氧化劑、(e)錯合劑、及(f)水。
本發明另外提供一種化學-機械地拋光基材之方法，其包括(i)使基材與拋光墊及上述化學-機械拋光組合物中之一種接觸；(ii)相對於該基材移動該拋光墊及存在於其間的化學-機械拋光組合物；及(iii)磨蝕該基材之至少一部份以拋光該基材。
本發明提供一種化學-機械拋光組合物，其包含：(a)煅製氧化鋁顆粒、(b)α-氧化鋁顆粒、(c)實質上呈球形的非聚集矽石顆粒、(d)過氧化氫、(e)亞胺基羧酸、及(f)水，基本上由其組成或由其組成。
本發明提供一種化學-機械拋光組合物，其包含(a)煅製氧化鋁顆粒、(b)α-氧化鋁顆粒、(c)實質上呈球形的非聚集矽石顆粒、(d)包含過氧化氫、過硫酸氫鉀、及過硫酸鈉之氧化劑、(e)錯合劑、及(f)水，基本上由其組成或由其組成。
該拋光組合物包含煅製氧化鋁顆粒、α-氧化鋁顆粒、及實質上呈球形的非聚集矽石顆粒之混合物。煅製的金屬氧化物(如煅製氧化鋁及煅製矽石)可由任合適宜的揮發性或非揮發性前驅物製成。煅製的金屬氧化物可由揮發性前驅物製成，其係藉由使該前驅物(如金屬氯化物)在高溫火焰(H2/空氣或H2/CH4/空氣)下水解及/或氧化以製造受關注的金屬氧化物。煅製的金屬氧化物可由非揮發性前驅物製成，其係藉由將該前驅物溶解或分散於適合之溶劑(如水、醇、或以酸為主之溶劑)中。可藉由小滴產生器將包含前驅物之溶液噴霧至高溫火焰中，且然後可收集金屬氧化物之聚集體。典型的小滴產生器包括雙液體霧化器、高壓噴霧嘴、及超音波霧化器。
煅製氧化鋁係氧化鋁之非晶形，而α-氧化鋁係指在高於1400℃之高溫下所形成之氧化鋁的結晶多形體。α-氧化鋁通常係指包含50重量
%或更多之α-多形體之氧化鋁。如文中所用，拋光組合物中之α-氧化鋁的含量係指存在於其中之結晶氧化鋁之總重量，其中50重量%或更多之結晶氧化鋁包含α-多形體。煅製氧化鋁的磨蝕性通常比α-氧化鋁低。兩種形式之氧化鋁皆係相關技術中所熟知且在商業上可獲得一系列粒度及表面積。
該等實質上呈球形之非聚集矽石顆粒包括濕法類型矽石顆粒(如膠態、縮合-聚合或沉積的矽石顆粒)。實質上呈球形的非聚集矽石顆粒通常係藉由使Si(OH)4縮合形成膠體顆粒而製得，其中膠體係定義為具有1nm至1000nm之間的平均粒度。該等研磨劑顆粒可根據美國專利第5,230,833號製得或可以任何各種市售產品獲得，例如Akzo-Nobel Bindzil 50/80產品及Nalco 1050、1060、2327、及2329產品，及其他可購自DuPont、Bayer、Applied Research、Nissan Chemical、Fuso、及Clariant之類似產品。
如相關技術中所熟知，研磨劑顆粒在最低結構水準上包含初級顆粒。初級顆粒係藉由組成顆粒之原子間之共價鍵形成，且在除最嚴苛條件之外的任何情況下皆係安定。在下一級結構中，初級顆粒結合成二級顆粒，其一般稱作聚集體。聚集體顆粒包含初級顆粒且係經由共價鍵及靜電相互作用結合在一起，且通常可抵抗因機械能量輸入(如高剪切混合)所致的降解。在下一級結構中，聚集體更鬆散地結合成團塊。通常，團塊可藉由機械能量輸入分離成聚集體組分。根據特定組合物及製備方法，初級顆粒與二級顆粒(如聚集體)可具有自球形至橢圓形之形狀，且某些聚集體可具有延伸的鏈狀結構。例如，火成或煅製的金屬氧化物通常以具有鏈狀結構之聚集體形式存在。例如，煅製氧化鋁具有其中近似球形之初級顆粒係結合成類似於「葡萄串」之初級顆粒鏈狀聚集體的聚集體結構。初級研磨劑顆粒與聚集的初級顆粒(如二級顆粒)均可以平均粒度為特徵。就此而言，粒度係指圍繞
顆粒之最小球體之直徑。對於聚集的顆粒而言，除非明確指出，否則該粒度係關於聚集體，而非初級顆粒。
該等煅製氧化鋁顆粒可具有任何合適的平均粒度(即平均粒徑)。該等煅製氧化鋁顆粒可具有30nm或更大的平均粒度，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100nm或更大。或者(或另外)，該煅製氧化鋁可具有250nm或更小的平均粒度，如230nm或更小、210nm或更小、190nm或更小、170nm或更小、或150nm或更小。因此，該煅製氧化鋁可具有由任何兩個上述端值所界定之平均粒度。例如，該煅製氧化鋁可具有30nm至250nm、80nm至250nm、80nm至210nm、或100nm至150nm之平均粒度。
該等α-氧化鋁顆粒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100nm或更大的平均粒度，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450nm或更大。或者(或另外)，該α-氧化鋁可具有800nm或更小的平均粒度，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400nm或更小。因此，該α-氧化鋁可具有由任何兩個上述端值所界定之平均粒度。例如，該α-氧化鋁可具有100nm至800nm、150nm至800nm、150nm至500nm、150nm至400nm、200nm至300nm、400nm至800nm、400nm至700nm、或400nm至600nm之平均粒度。
該等實質上呈球形的非聚集矽石顆粒可具有任何合適的平均粒度(即平均粒徑)。可具有10nm或更大的平均粒度，如15nm或更大、20nm或更大、或25nm或更大。或者(或另外)，該等實質上呈球形的非聚集矽石顆粒可具有120nm或更小的平均粒度，如110nm或更小、100nm或更小、90nm或更小、80nm或更小、70nm或更小、60nm
或更小、50nm或更小、或40nm或更小。因此，該等實質上呈球形的非聚集矽石顆粒可具有由任何兩個上述端值所界定之平均粒度。例如，該等實質上呈球形的非聚集矽石顆粒可具有10nm至100nm、20nm至100nm、20nm至80nm、20nm至60nm、或20nm至40nm之平均粒度。
該拋光組合物可以任何適宜的比例包含煅製氧化鋁顆粒、α-氧化鋁顆粒、及實質上呈球形的非聚集矽石顆粒的混合物。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、0.1重量%或更多、或0.5重量%或更多之煅製氧化鋁顆粒；(b)0.05重量%或更多，如0.1重量%或更多、0.2重量%或更多、0.3重量%或更多、或0.5重量%或更多之α-氧化鋁顆粒；及(c)0.1重量%或更多，如0.3重量%或更多、0.5重量%或更多、1重量%或更多、或2重量%或更多之實質上呈球形的非聚集矽石顆粒。或者(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、1重量%或更少、0.8重量%或更少、0.7重量%或更少、或0.5重量%或更少之煅製氧化鋁顆粒；(b)5重量%或更少，如3重量%或更少，1重量%或更少、或0.5重量%或更少之α-氧化鋁顆粒；及(c)8重量%或更少，如，5重量%或更少、或1重量%或更少之實質上呈球形的非聚集矽石顆粒。因此，該拋光組合物可包含煅製氧化鋁顆粒、α-氧化鋁顆粒、及實質上呈球形的非聚集矽石顆粒之混合物，其含量係由上述針對煅製氧化鋁顆粒、α-氧化鋁顆粒、及實質上呈球形的非聚集矽石顆粒所分別列舉之任何兩個端值所界定。例如，該拋光組合物可包含：(a)0.01重量%至5重量%，0.1重量%至3重量%或0.5重量%至3重量%之煅製氧化鋁顆粒；(b)0.05重量%至5重量%，0.1重量%至3重量%或0.1重量%至1重量%之α-氧化鋁顆粒；及(c)0.1重量%至8重量%，0.5重量%至5重量%或0.5重量%至1重量%之實質上呈球形的非聚集矽石顆粒。
該等研磨劑顆粒較佳係膠態安定。術語膠體係指研磨劑顆粒在液體載體中之懸浮液。膠體安定性係指該懸浮液隨時間而維持。在本發明之上下文中，若在將研磨劑置於100ml之量筒中且允許其靜置兩小時之時間不攪動時，量筒底部50ml之顆粒濃度([B]，以g/ml表示)與量筒頂部50ml之顆粒濃度([T]，以g/ml表示)之差值除以該研磨劑組合物之初始顆粒濃度([C]，以g/ml表示)係小於或等於0.5(即，{[B]-[T]}/[C]0.5)，則認為該研磨劑係膠態安定。[B]-[T]/[C]之值更佳係小於或等於0.3，且最佳係小於或等於0.1。
該拋光組合物包含使鎳-磷氧化之氧化劑。在該拋光組合物之一實施例中，該氧化劑包含過氧化氫，基本上由其組成或由其組成。在另一實施例中，該氧化劑包含過氧化氫、過硫酸氫鉀、及過硫酸鈉(「SPS」)，基本上由其組成或由其組成。雖然不希望受任何特定理論限制，但咸信過氧化氫、過硫酸氫鉀、及過硫酸鈉之組合具有協同屬性，其可使經拋光之磁碟之微波度及邊緣塌邊降至最低，而不會損及拋光期間記憶體或硬磁碟之移除速率。該氧化劑較佳係占該拋光組合物之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%、0.1重量%至3重量%、或0.5重量%至2重量%之氧化劑。當該氧化劑包含過氧化氫、過硫酸氫鉀、及過硫酸鈉，基本上由其組成或由其組成時，該拋光組合物包含(a)0.01重量%至1重量%、0.05重量%至0.3重量%、或0.1重量%至0.5重量%之過氧化氫；(b)0.05重量%至0.3重量%、0.1重量%至1重量%、或0.1重量%至0.5重量%之過硫酸氫鉀；及(c)0.1重量%至5重量%、0.5重量%至3重量%、0.5重量%至1重量%之過硫酸鈉。該拋光組合物中過氧化氫：過硫酸氫鉀：過硫酸鈉之相對含量(以重量計)較佳係(a)15%至45%、20wt%至40%、或25%至35%之過氧化氫；(b)1%至25%、5%至20%、或8%至15%之過硫酸
氫鉀；及(c)40%至90%、50%至70%、或55%至65%之過硫酸鈉。
該拋光組合物另外包含錯合劑。錯合劑影響顆粒在拋光組合物中的分散，且因此影響經該拋光組合物拋光之基材的移除速率、微波度、及邊緣塌邊。在該拋光組合物之一實施例中，該錯合劑包含亞胺基羧酸，基本上由其組成或由其組成。該亞胺基羧酸較佳係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，但咸信HIDS可形成松軟可逆之顆粒團塊，其可減小拋光期間顆粒擴散至磁碟邊緣之速率，由此減少磁碟邊緣之機械磨損且因此減少邊緣塌邊。在另一實施例中，該錯合劑包含胺基酸，基本上由其組成或由其組成。該胺基酸較佳係甘胺酸。雖然不希望受任何特定理論限制，但咸信甘胺酸在拋光組合物中之使用可形成改良的磁碟微波度。該拋光組合物包含0.01重量%或更多，如0.05重量%或更多、0.1重量%或更多、0.5重量%或更多、或1重量%或更多之錯合劑。或者(或另外)，該拋光組合物含有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1重量%或更少之錯合劑。因此，該拋光組合物可包含由任何兩個上述端值所界定之含量的錯合劑。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%、0.1重量%至5重量%、或0.5重量%至3重量%之錯合劑。
該拋光組合物可視需要進一步包含殺生物劑。殺生物劑可為任何適合之殺生物劑，例如異噻唑啉酮殺生物劑。該拋光組合物所使用之殺生物劑的量通常係1ppm至500ppm，且較佳係10ppm至200ppm。
該拋光組合物可具有任何合適之pH。該拋光組合物之pH可藉由任何合適的方法達成及/或維持。更明確而言，該拋光組合物可另外包含pH調節劑、pH緩衝劑、或其組合。該pH調節劑可為任何合適的pH調節化合物。例如，該pH調節劑可為硝酸、氫氧化鈉、氫氧化
鉀、氫氧化銨或其組合。該pH緩衝劑可為任何合適的緩衝劑，例如磷酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽、硼酸鹽、銨鹽、及類似物。該拋光組合物可包含任何適宜含量之pH調節劑及/或pH緩衝劑。
該拋光組合物可視需要包含非離子界面活性劑。非離子表界面活性劑之目的係減少在拋光金屬表面中所觀察到的邊緣拋光量及提高金屬表面之移除速率。在金屬表面的拋光中，邊緣通常受到更高的來自拋光工具之下壓力。由於磨蝕速率係部份以施加於表面之壓力為函數，因此金屬邊緣相對於表面之其餘部份經受更快之金屬磨損速率。該金屬表面之不一致拋光之結果導致邊緣磨損，其在相關技術中稱為塌邊、磨去、或刮去。雖然不希望受任何特殊理論限制，但咸信該非離子界面活性劑係被吸附至金屬表面，由此形成較佳係減少基材邊緣之移除速率之潤滑薄膜。
非離子界面活性劑可係任何合適的非離子界面活性劑。合適之界面活性劑包括包含矽氧烷單元、環氧乙烷單元、及/或環氧丙烷單元之共聚物界面活性劑，其可具有直鏈、側接鏈、或三矽氧烷結構。合適之非離子界面活性劑之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、矽氧烷乙氧基化物、及類似物。較佳之非離子界面活性劑之實例包括壬基苯酚乙氧基化物(如購自Dow Corning(Midland，MI)之Tergitol NP系列)及矽氧烷乙氧基化物(如購自General Electric(Schenectady，NY)之Silwet系列)。該拋光組合物可含有1ppm或更多，如5ppm或更多、10ppm或更多、或20ppm或更多之非離子界面活性劑。或者(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、100ppm或更少、或50ppm或更少之非離子界面活性劑。因此，該拋光組合物可含有由任何兩個上述端值所界定之含量的非離子界面活性劑。例如，該拋光組合物可含有1ppm至250ppm、10ppm至200ppm、或20ppm
至100ppm之非離子界面活性劑。
在一實施例中，該拋光組合物基本上由或由煅製氧化鋁顆粒、α-氧化鋁顆粒、實質上呈球形的非聚集矽石顆粒、過氧化氫、亞胺基羧酸、非離子界面活性劑、及水組成。在另一實施例中，該拋光組合物基本上由或由煅製氧化鋁顆粒、α-氧化鋁顆粒、實質上呈球形的非聚集矽石顆粒、包含過氧化氫、過硫酸氫鉀、過硫酸鈉之氧化劑、錯合劑、非離子界面活性劑、及水組成。煅製氧化鋁顆粒、α-氧化鋁顆粒、實質上呈球形的非聚集矽石顆粒、氧化劑、非離子界面活性劑、及錯合劑之含量可如文中所列舉。
理想地，本發明拋光組合物保持或減少微波度，且保持或減少邊緣塌邊，同時保持或增加記憶體或硬磁碟之移除速率，由此改善該組合物之整體拋光性能。
該拋光組合物可藉由任何適宜之技術製備，其中許多係熟習此項技術者已知。該拋光組合物可藉由分批或連續製程製備。一般而言，該拋光組合物可藉由以任何順序混合其組分而製得。文中所使用之術語「組分」包括個別成份(如，煅製氧化鋁顆粒、α-氧化鋁顆粒、實質上呈球形的非聚集矽石顆粒、使鎳-磷氧化之氧化劑、錯合劑等)及任何成份(如，煅製氧化鋁顆粒、α-氧化鋁顆粒、實質上呈球形的非聚集矽石顆粒、使鎳-磷氧化之氧化劑、錯合劑等)之組合。
舉例而言，可將煅製氧化鋁顆粒、α-氧化鋁顆粒、實質上呈球形的非聚集矽石顆粒分散於水中。隨後可添加任何其他組分，並藉由任何可將該等組分併入該拋光組合物中之方法混合。可在製備該拋光組合物期間之任何時間添加使鎳-磷氧化之氧化劑。可在使用前以一或多種組分(如使鎳-磷氧化之氧化劑，其係在使用前(如使用前一分鐘之內、或使用前一小時之內、或使用前七天之內)才添加至拋光組合物中)製備該拋光組合物。該拋光組合物亦可藉由在拋光操作期間於基
材表面上混合該等組分而製得。
該拋光組合物可以包含煅製氧化鋁顆粒、α-氧化鋁顆粒、實質上呈球形的非聚集矽石顆粒、使鎳-磷氧化之氧化劑、錯合劑、及水之整包封裝系統提供。或者，該煅製氧化鋁顆粒、α-氧化鋁顆粒、實質上呈球形的非聚集矽石顆粒可在第一容器中呈水中之分散液提供，且該錯合劑及視需要選用之殺生物劑可呈無水形式或水中之溶液或分散液形式在第二容器中提供。希望該使鎳-磷氧化之氧化劑與拋光組合物之其他組分分開提供，且係由(例如)最終使用者在使用前不久(如，使用前1周或更短、使用前1天或更短、使用前1小時或更短、使用前10分鐘或更短、或使用前1分鐘或更短)將其與拋光組合物之其他組分組合。第一或第二容器中之組分可係呈無水形式，而另一容器中之組分可呈水性分散液形式。另外，第一及第二容器中之組分適合具有不同的pH值，或者具有實質上相似或甚至相同之pH值。該拋光組合物之組分的其他兩容器、或三個或更多個容器之組合係相關技術中一般技術者所知。
本發明拋光組合物亦可呈意欲在使用前經適量水稀釋之濃縮物形式提供。在該實施例中，該拋光組合物濃縮物可包含煅製氧化鋁顆粒、α-氧化鋁顆粒、實質上呈球形的非聚集矽石顆粒、錯合劑、及水，且含有或不含使鎳-磷氧化之氧化劑，其含量係使得在以適當量的水及使鎳-磷氧化之氧化劑(其若尚未以適當量存在)稀釋該濃縮物時，該拋光組合物之各組分將以上述針對各組分所列舉之適當範圍內之含量存在於該拋光組合物中。例如，該煅製氧化鋁、α-氧化鋁、實質上呈球形的非聚集矽石顆粒、及錯合劑可各自以比上述針對各組分所列舉之濃度大2倍(如3倍、4倍、或5倍)的含量濃度存在，以使得當利用當量體積之水(如分別以2當量體積的水、3當量體積的水、或4當量體積的水)，及適當量之使鎳-磷氧化之氧化劑共同稀釋該濃縮物
時，各組分將以上述針對組分所例舉之範圍內之含量存在於該拋光組合物中。此外，熟悉此項技術者應理解，該濃縮物可含有適當比例之存在於最終拋光組合物中的水，以確保其他組分係至少部份或完全溶於該濃縮物中。
本發明亦提供一種利用文中所述之拋光組合物化學-機械地拋光基材之方法。特定而言，本發明方法包括：(i)使基材與一拋光墊及文中所述之化學-機械拋光組合物相接觸；(ii)使該拋光墊相對於基材移動，且使化學-機械拋光組合物存於其間；及(iii)磨蝕該基材之至少一部份以拋光該基材。
待利用本發明方法拋光之基材可係任何包含鎳-磷之基材。較佳之基材包含至少一含有鎳-磷之層。尤其適合之基材包括(但不限於)記憶體或硬磁碟，如經鎳-磷塗佈之鋁磁碟。
本發明拋光方法係尤其適合與化學-機械拋光(CMP)裝置共同使用。該儀器通常包含一壓板(其在使用時係處於運動中且具有源自軌道、直線、或圓周運動之速度)、一與該壓板接觸且在運轉時隨壓板一起運動之拋光墊、及一固定待藉由接觸該拋光墊表面且相對於該表面運動而拋光之基材之載具。該基材之拋光係藉由使該基材與該拋光墊及本發明拋光組合物接觸，且然後相對於基材移動該拋光墊而發生，以此磨蝕該基材之至少一部份以拋光該基材。
可藉由任何適宜的拋光墊(如拋光面)，利用化學-機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)織布或不織布拋光墊。另外，適宜的拋光墊可包含任何具有不同密度、硬度、厚度、可壓縮性、對壓縮之回彈性、及壓縮模量之適宜聚合物。適宜的聚合物包括(例如)聚氯乙烯、聚氟乙烯、尼龍、碳氟化合物、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚醚、聚乙烯、聚醯胺、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、其共形成產品、及其混合。
理想地，該CMP裝置另外包含一原位拋光終點檢測系統，其中許多係相關技術中已知。藉由分析自工件表面反射之光線或其他輻射以檢查或監測拋光製程之技術係相關技術中已知。該等方法係描述於(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、及美國專利第5,964,643號中。理想地，針對經拋光之工件檢查及監測拋光製程的進展可確定拋光終點，即確定何時終止特定工件之拋光製程。
可以多種方式來描述化學-機械拋光製程之特徵，例如以基材之移除速率、所得之基材微波度、及所得之基材邊緣塌邊量。
基材之移除速率可藉由任何合適的技術測定。用於測定基材移除速率之合適技術之實例包括在使用本發明拋光方法之前及之後稱量基材以測定每單位拋光時間內移除的基材量(其可與以每單位拋光時間內移除的基材厚度表示之移除速率相關)，及在使用本發明拋光方法之前及之後測定基材厚度，以直接測量以每單位拋光時間內移除的基材厚度表示之移除速率。
基材之微波度可藉由任何合適的技術測定。測定基材微波度之合適技術之實例包括光學方法，如入射角干涉測量法，其使用可購自(例如)Zygo Corp.(Middlefield，CT)之儀器。
如本文先前所論述，塌邊係指基材(如塗佈有鎳-磷之鋁記憶碟)平整性之偏離，其係由基材邊緣(基材於此處遭受之下壓力比基材之其他部份更大)處增加之基材移除速率所引起。因此，基材(如記憶碟)的最外圍部份顯示彎曲。可藉由使用如干涉測量法之技術測量基材(如記憶碟)之曲率來測定塌邊程度。可用於測量塌邊之儀器可購自包
括Zygo Corp.(Middlefield,CT)及Veeco Instruments(Plainfield,NY)之銷售商。在以下實例中，邊緣塌邊係表示為末端曲率半徑。在拋光之前，基材具有較高的正曲率半徑。該拋光製程將基材之較高正曲率半徑減小至較低的正值、零或負曲率半徑，其取決於用於拋光基材之拋光組合物之邊緣拋光效率。基材在拋光後具有更大的正曲率半徑係顯示該拋光組合物具有更佳的邊緣拋光效率且導致邊緣塌邊的可能性較小。
以下實例進一步說明本發明，但當然不應將其視為以任何方式限制其範圍。
此實例顯示羥基亞胺基二琥珀酸四鈉(HIDS)對可在個別基材(包含塗佈有鎳-磷之鋁記憶碟)之拋光過程中藉由包含過氧化氫作為氧化劑之本發明拋光組合物實現之基材移除率、邊緣塌邊、及微波度的影響。
利用四種不同的拋光組合物對四個包含經鎳-磷塗佈之鋁記憶碟之個別基材分別進行兩面拋光。拋光組合物1A含有0.175重量%之煅製氧化鋁、0.7重量%之α-氧化鋁、2.25重量%之實質上呈球形的非聚集矽石、0.8重量%之酒石酸、108ppm之非離子界面活性劑、及1.2重量%的過氧化氫。拋光組合物1B至1D各含有0.2重量%之煅製氧化鋁，0.8重量%之α-氧化鋁、3重量%之實質上呈球形的非聚集矽石、144ppm之非離子界面活性劑、1.2重量%的過氧化氫、及如下表1中所示含量之HIDS。
拋光後，測定各基材之移除速率、末端曲率半徑、及微波度，且結果係匯總於表1中。
由表1所示之結果明顯可知，包含各種濃度之HIDS之拋光組合物1B至1D顯示等於或優於不包含HIDS之拋光組合物1A之鎳-磷移除速率。包含HIDS之組合物亦顯示減小的鎳-磷基材之微波度。另外，包含HIDS之組合物顯示更大的正曲率半徑，其表示該等組合物具有改良之邊緣拋光效率且因此導致邊緣塌邊的可能性較小。
此實例顯示各種氧化劑及其組合對可在基材(包含經鎳-磷塗佈之鋁記憶碟)之拋光過程中藉由包含甘胺酸作為錯合劑之本發明拋光組合物實現之基材移除速率、邊緣塌邊、及微波度的影響。
利用不同的拋光組合物對19個包含經鎳-磷塗佈之鋁記憶碟之個別基材分別進行兩面拋光。拋光組合物2A含有0.175重量%的平均粒度為120nm之煅製氧化鋁、0.7重量%之平均粒度為500nm之α-氧化鋁、2.25重量%之平均粒度為32nm之矽石、0.8重量%之酒石酸、108ppm之非離子界面活性劑、及1.2重量%的過氧化氫。拋光組合物2B至2S各含有0.2重量%之平均粒度為120nm之煅製氧化鋁、0.8重量%之平均粒度為500nm之α-氧化鋁、3重量%之平均粒度為32nm之矽石、144ppm之非離子界面活性劑、1.2重量%之甘胺酸、及下表2中所示含量之氧化劑。
拋光後，測定各基材之移除速率、末端曲率半徑(A面及B面)、及微波度，且結果係匯總於表2中。
由表2所示之結果明顯可知，與其餘僅含一或兩種此等相同氧化劑之拋光組合物相比，含有過氧化氫、過硫酸氫鉀、及過硫酸鈉之拋光組合物2F、2G、2L、2M、2R、2S形成基材移除速率、微波度、及
邊緣塌邊之最佳平衡。各以12%H2O2、28%的過硫酸氫鉀、及60%的過硫酸鈉之比例包含該三種氧化劑之拋光組合物2G、2M、2S係尤其有效。
文中所引用的所有參考文獻(包括公開案、專利申請案、及專利案)係以引用的方式併入本文中，該引用的程度就如同已特定地及個別地將各參考文獻之整體內容以引用的方式併入一般。
本文描述本發明之較佳實施例，其包括本發明者已知的實施本發明之最佳模式。在閱讀先前描述後，熟悉此項技術者將明瞭該等較佳實施例之變化。本發明者希望技藝熟練者適當地利用此等變化，且本發明者希望以除文中特定描述以外的方式實踐本發明。因此，本發明包含由適用法律所允許的隨附申請專利範圍中所述之標的物之所有修飾物及等效物。另外，除非文中另有說明或另外明顯與本文內容相矛盾，否則上述元素之所有可能變化之任何組合皆涵蓋於本發明中。
Claims (14)
- 一種化學-機械拋光組合物，其包含：(a)煅製氧化鋁顆粒；(b)α-氧化鋁顆粒；(c)實質上呈球形的非聚集矽石顆粒；(d)過氧化氫；(e)亞胺基羧酸；及(f)水。
- 如請求項1之拋光組合物，其中該拋光組合物包含0.1重量%至3重量%之煅製氧化鋁顆粒、0.1重量%至1重量%之α-氧化鋁顆粒、及0.5重量%至5重量%之實質上呈球形的非聚集矽石顆粒。
- 如請求項1之拋光組合物，其另外包含非離子界面活性劑。
- 如請求項3之拋光組合物，其中該非離子界面活性劑係包含矽氧烷單元、環氧乙烷單元、及環氧丙烷單元之共聚物界面活性劑。
- 如請求項1之拋光組合物，其中該亞胺基羧酸係羥基亞胺基二琥珀酸四鈉。
- 如請求項1之拋光組合物，其中該拋光組合物包含0.5重量%至2重量%的過氧化氫。
- 一種化學-機械拋光基材之方法，其包括：(i)使基材與拋光墊及包含如下組分之化學-機械拋光組合物相接觸：(a)煅製氧化鋁顆粒；(b)α-氧化鋁顆粒；(c)實質上呈球形的非聚集矽石顆粒； (d)過氧化氫；(e)亞胺基羧酸；及(f)水；(ii)使該拋光墊相對於該基材移動且使化學-機械拋光組合物存於其間；及(iii)磨蝕該基材之至少一部份以拋光該基材。
- 如請求項7之方法，其中該拋光組合物包含0.1重量%至3重量%之煅製氧化鋁顆粒、0.1重量%至1重量%之α-氧化鋁顆粒、及0.5重量%至5重量%之實質上呈球形的非聚集矽石顆粒。
- 如請求項7之方法，其中該拋光組合物另外包含非離子界面活性劑。
- 如請求項7之方法，其中該非離子界面活性劑係包含矽氧烷單元、環氧乙烷單元、及環氧丙烷單元之共聚物界面活性劑。
- 如請求項7之方法，其中該亞胺基羧酸係羥基亞胺基二琥珀酸四鈉。
- 如請求項7之方法，其中該拋光組合物包含0.5重量%至2重量%的過氧化氫。
- 如請求項7之方法，其中該基材包含經鎳-磷塗佈之鋁磁碟。
- 如請求項13之方法，其中該磁碟係記憶碟。
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