用于镍质硬盘平坦化的多氧化剂基浆料制造技术

一种用于平坦化衬底上的镍或者镍合金涂层，比如存储硬盘上的镍涂层的浆料组成，包括至少两种氧化剂，一种研磨剂，水，且不含金属催化剂。这种组成对于抛光在存储盘制造中形成的镍和镍合金涂层是有效的。

【技术实现步骤摘要】
用于镍质硬盘平坦化的多氧化剂基浆料
本专利技术涉及平坦化，尤其涉及对在诸如存储硬盘制造的应用中所用的诸如镍基涂层的涂层进行平坦化的包含氧化剂的浆料。
技术介绍
最现代的计算机具有一个用于存储和检索各种信息的磁性存储盘(“硬盘”)。存储盘是刚性的的，通常由具有镍(Ni)涂层或者镍合金涂层，如镍-磷(Ni-P)涂层的铝合金衬底制成。该涂层是用电镀制备的，通常具有粗糙的表面。所以，在施用活性磁性表面涂层之前，需要对该涂层进行抛光或者“平坦化”。对Ni涂层或者诸如Ni-P的镍合金涂层进行平坦化的优选方法是化学机械平坦化，或者“CMP”。在CMP中，所用浆料组成不但刻蚀金属表面，而且对其进行抛光。典型的浆料在含化学反应剂的水基介质中含有研磨颗粒。在CMP过程中，一般会发生竞争的化学反应。这些反应中首先是氧化反应。在氧化过程中，氧化试剂(氧化剂)起作用，在衬底表面形成一种金属氧化物。第二种反应是配位或者溶解反应。在该反应中，配位剂，或者酸或者碱，使因氧化反应而在衬底上形成的氧化物膜主动溶解。目前绝大多数商业可获的用于Ni和Ni-P平坦化的浆料包括一种研磨剂，一种氧化剂和一种金属催化剂的结合。后者可以提高氧化剂的性能，以在平坦化过程中得到高的移除速度。众所周知的氧化剂，-->或者氧化试剂，包括过氧化氢，氰亚铁酸钾，重铬酸钾，三氧化二钒，次氯酸，次氯酸钠，次氯酸钾，次氯酸钙，硝酸铁，过硫酸铵，硝酸铵，硝酸钾，高锰酸钾，氢氧化铵以及它们的组合。氧化剂和被抛光的金属发生氧化还原化学反应，在金属表面形成一种氧化物层。Streinz等的US专利NO.6015506公开了一种对刚性盘进行抛光的方法，其中该方法包括提供一种金属氧化物研磨剂，至少一种氧化剂和至少一种具有多重氧化态的催化剂。然而，这种金属催化剂导致氧化剂的分解，使浆料的存放时间非常短。而且，材料的移除速度依赖于这种金属催化剂是否存在。所以，寻找其它的具有较长的存放时间，并能提供不受金属催化剂的存在的限制的合理的高移除速度的组成将是有用的。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是用于平坦化在诸如刚性存储盘的衬底上的镍或者镍合金涂层的一种组成。该组成包括含一种单过硫酸盐的第一种氧化剂，和选自过氧化氢，过乙酸，卤酸盐及其任意组合中的第二种氧化剂。该组成中包括不含金属催化剂。本专利技术的另一个方面是用于平坦化镍或者镍合金涂层的衬底的一种浆料组成。该浆料组成包括大约0.5-4wt％的单过硫酸盐，大约0.1-3wt％的过氧化氢，并且pH值在2-4之间。该浆料中包括不含金属催化剂。本专利技术的另一个方面是用于平坦化镍或者镍合金涂层的衬底的一种组成。该组成包括水，一种研磨剂，一种其量足以提供1-5之间的pH值的pH值调节剂，含有单过硫酸盐的第一种氧化剂，以及选自过氧化氢，过乙酸，卤酸盐及其任何组合中的第二种氧化剂。氧化剂占-->组成总重量的大约0.1-10wt％。该组成也包括不含金属催化剂。本专利技术的另一个方面是平坦化具有Ni或者Ni合金，如Ni-P涂层的镍或者镍合金衬底，比如刚性盘衬底的一种方法。该方法包括通过将下面的结合来制备一种浆料，包括i)至少第一种和第二种氧化剂，其中第一种氧化剂包括一种单过硫酸盐，第二种氧化剂包括过氧化氢，过乙酸，卤酸盐中的至少一种，ii)至少一种研磨剂，iii)去离子水，以及iv)不含金属催化剂。该方法进一步包括将此浆料应用在衬底上，并将Ni或者Ni合金比如Ni-P涂层的至少一部分从衬底上去除，采用的方式是将一种衬垫，比如抛光衬垫与衬底相接触，然后在存在浆料的情况下相对于衬底移动衬垫。具体实施方式本专利技术是一种用于平坦化衬底上的涂层的浆料，尤其是含有Ni的金属涂层，比如那些用在存储硬盘上的涂层，该浆料中包括至少两种氧化剂的组合且不含金属催化剂。已经发现含有某些氧化剂组合的浆料比仅仅含有一种单一氧化剂的浆料具有更大的移除速度。因而，选择性的将两种或者多种氧化物以下面描述的方式相结合避免了向浆料中加入提高性能的金属催化剂。注意，尽管本专利技术是针对存储硬盘上的Ni和Ni合金涂层(例如Ni-P)进行描述的，本专利技术并不局限于此。更确切的说，本专利技术完全可以同样的应用在任何其它的其中制备在衬底上的镍或者镍合金需要平坦化的应用中。例如，本专利技术可以应用在像其中在互连系统中的导电插头是用Ni合金比如Ni-P制成的集成电路应用中。适合用于本专利技术中的氧化剂包括选自单过硫酸盐，过氧化氢，过乙酸，铬酸盐，卤酸盐及其组合中的那些氧化剂。熟知的一类单过硫酸盐是“三聚盐”，包括KHSO5，KHSO4和K2SO4。优选的，至少一种氧化剂是三聚盐，提到时就称为单过硫酸盐。众所周知的一种单过-->硫酸盐是从DuPont，Wilmington，Delaware可以得到的注册商标为Oxone的三聚盐。在本专利技术中，氧化剂中至少一种是过氧化物，优选的是过氧化氢。卤酸盐选自溴酸盐和碘酸盐，更优选的是溴酸盐。这种至少两种氧化剂中包括单过硫酸盐和过氧化氢。在一个实施方案中，氧化剂组合的含量在占浆料组成总重量的0.1％-10％的范围。在另一个实施方案中，氧化剂组合少于浆料的6wt％。优选的，至少一种氧化剂是单过硫酸盐，其量在0.1wt％-6wt％之间，优选的在0.5wt％-3wt％之间，更优选的在1wt％-2wt％之间。进一步的，在本实施方案中，至少一种氧化剂是过氧化氢，其量在0.1wt％-6wt％之间，优选的在0.3wt％-3wt％之间，更优选的在0.5wt％-1.5wt％之间。通常，已经发现氧化剂含量的增加与移除速度的提高并不成比例。更确切的说，对于增加的氧化剂用量，存在相应的减小的速度，必须使氧化剂成本的增加与因移除速度增加而带来的抛光成本的降低相平衡。在一个实施方案中，对于特定的平坦化应用的氧化剂的最优用量是由经验确定的。在一个实施方案中，还可以往浆料中加入研磨剂，以在CMP过程中将氧化物层机械移除。在本专利技术中可以使用任何已知可用在CMP应用中的研磨剂，包括较新型的比如像聚合物包覆的研磨颗粒的研磨剂。例如，氧化硅，氧化铝，碳化硅，氮化硅，氧化铁，铈土及其组合都适用于本专利技术。更具体的，由Naperville，Illinois的Ondeo-NalcoCo.制造的，商标为Nalco 2360的胶态氧化硅研磨浆料是一种适合于制备本专利技术中的浆料的研磨剂浆料。Nalco 2360具有的平均粒径大约-->为60nm，其pH值大约为4.0。在本专利技术的另一个实施方案中，可选的，浆料中包括一种配位剂。例如，这种配位剂可以是一种羧酸，多元羧酸，羟基羧酸，多羟基羧酸，氨基羧酸，或者是一种聚合羧酸，其将氧化物层从衬底上化学移除。进一步的，这种配位剂选自苹果酸，丙二酸，乳酸，柠檬酸，磺基水杨酸，蚁酸，氨基双乙酸，甘氨酸，乙二胺四乙酸，聚丙烯酸和聚马来酸及其混和物。在一个实施方案中，这种配位剂的含量在大约0.1wt％-3wt％之间。依据本专利技术的浆料组成优选的具有酸性pH值。在一个优选的实施方案中，该组成具有大于约为1的酸性pH值。更优选的，其pH值在大约2-5之间，更优选的比约4的pH值小，最优选的在2-3之间。浆料的pH值是在将各成分混和后，用传统方法测量的。可以通过加碱或者加入无机酸来对此pH值进行调节，碱比如氢氧化钠(NaOH)，无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于平坦化衬底上的镍或者镍合金涂层的组成，该组成包括：包含单过硫酸盐的第一种氧化剂；选自过氧化氢，过乙酸，卤酸盐及其任何组合中的第二种氧化剂；且不含金属催化剂。

【技术特征摘要】
US 2003-5-20 10/442,293;US 2003-8-29 10/652,1771.一种用于平坦化衬底上的镍或者镍合金涂层的组成，该组成包括：包含单过硫酸盐的第一种氧化剂；选自过氧化氢，过乙酸，卤酸盐及其任何组合中的第二种氧化剂；且不含金属催化剂。2.权利要求1中的组成，进一步包括一种配位剂。3.权利要求2中的组成，其中的配位剂含量在0.1wt％-3wt％之间。4.权利要求1中的组成，其中第一种和第二种氧化剂的总量占浆料形式的组成总重量的0.1wt％-10wt％。5.权利要求1中的组成，其中：第二种氧化剂是过氧化氢，其存在的量占浆料形式的组成总重量的大约0.1wt％-3wt％；且单过硫酸盐存在的量占浆料形式的组成总重量的0.5wt％-4wt％。6.权利要求1中的组成，其中的镍或者镍合金涂层是一种半导体器件的互连系统中的导电插头。7.一种用于平坦化衬底上的镍或者镍合金涂层的浆料组成，这种...

【专利技术属性】
技术研发人员：JG埃米恩，刘振东，J匡希，
申请(专利权)人：CMP罗姆和哈斯电子材料控股公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]