用于镍基涂层平坦化的无颗粒抛光流体制造技术

公开了用于对基底上的镍或镍合金涂层进行平坦化的无颗粒抛光流体。该无颗粒抛光流体包含至少一种氧化剂或其混合物。该无颗粒抛光流体还可以包含加速剂和／或配位剂。当在最后步骤的抛光处理中使用该无颗粒抛光流体对磁盘进行抛光时，可以得到小于约１．５１＊的表面粗糙度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学-机械-抛光(CMP)，且更具体地涉及对用于制造例如存储硬磁盘的应用中的镍基涂层进行平坦化的无颗粒抛光流体(“活性液体”)。
技术介绍
最新式(modern-day)的计算机具有用于存储和读取各种信息的磁性存储盘。该存储磁盘是刚性的且典型由具有镍(Ni)或镍合金如镍-磷(Ni-P)的涂层的铝合金基底制成。该涂层是通过电镀形成且典型具有粗糙的表面。因此在涂覆活性磁性表面涂层之前需要对该涂层进行抛光或“平坦化”对Ni或镍合金如镍-磷(Ni-P)的涂层进行平坦化的优选方法是化学-机械平坦化或CMP。化学-机械-抛光是使用抛光垫和抛光流体(浆料)，从例如磁盘的表面去除材料的过程。当抛光磁盘时，典型通过与抛光垫和研磨颗粒的接触对该磁性表面进行研磨。该研磨颗粒可以存在于该垫中和/或该浆料中。材料从该磁性表面上的去除同时也是表面材料与浆料中活性成分之间的化学反应的结果。理想情况下，对表面进行抛光时只是从该表面上的物理的顶端除去材料。可以用表面粗糙度来度量表面的平滑度，记做“Ra”并以长度单位表示。由常规CMP处理得到的磁盘的典型Ra值是2-5埃()。遗憾地是，如上所述，常规的抛光浆料包含研磨颗粒，而且可能会引起磁盘表面的不需要划痕。因此，常规浆料不能提供低于2的表面粗糙度值。在最后步骤的抛光过程中这特别难以解决。为了这个目的，利用较小和/或较软的颗粒来减少表面划痕并用较小和/或较软的研磨剂例如胶态二氧化硅和气相法(fumed)金属氧化物来代替较大和/或较硬的研磨剂例如氧化铝。然而，在最后的抛光之后，这些较小和/或较软的研磨剂仍将留下不希望的划痕和/或表面粗糙度。因此，需要能减少或消除最后抛光的表面如磁盘上的划痕和/或表面粗糙度的抛光流体。此外，需要能提供至少低于2的表面粗糙度的浆料。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供用于对基底上的镍或镍合金涂层进行平坦化的无颗粒抛光流体，该抛光流体包含含有至少一种氧化剂或其混合物的水溶液，其中该氧化剂选自包含氧化性金属盐，氧化性金属配合物，过氧化物，氯酸盐，高氯酸盐，过溴酸盐，高碘酸盐，高锰酸盐，硫酸盐，过硫酸盐，和单过硫酸盐的组。第二方面，本专利技术提供用于对基底上的镍或镍合金涂层进行平坦化的无颗粒抛光流体，该抛光流体包含含有至少一种氧化剂或其混合物的水溶液，加速剂，和配位剂；其中该氧化剂选自包含氧化性金属盐，氧化性金属配合物，过氧化物，氯酸盐，高氯酸盐，过溴酸盐，高碘酸盐，高锰酸盐，硫酸盐，过硫酸盐，和单过硫酸盐的组。第三方面，本专利技术提供对涂覆镍或镍合金的基底进行平坦化的方法，该方法包括a)向抛光垫上施与无颗粒抛光流体，该抛光流体包含至少一种氧化剂或其混合物的水溶液，其中该氧化剂选自包含氧化性金属盐，氧化性金属配合物，过氧化物，氯酸盐，高氯酸盐，过溴酸盐，高碘酸盐，高锰酸盐，硫酸盐，过硫酸盐，和单过硫酸盐的组；b)将涂覆的基底移向其上含有该无颗粒抛光流体的抛光垫；和c)使涂覆的基底相对于该抛光垫移动，以减小该磁盘表面的表面粗糙度。专利技术详述在本专利技术的一个优选实施方案中，使用氧化剂配置无颗粒抛光流体。如这里所用的，“无颗粒”抛光流体或“活性液体”在这里定义为其中基本不含研磨物质，成分等的抛光流体。优选的氧化剂包括过硫酸盐，单过硫酸盐，和过氧化氢。当用于在磁盘表面，例如涂覆有镍磷(NiP)层的表面上进行最后(第二)化学-机械-抛光步骤时，可以将该表面粗糙度减小到1-2埃()或更小的量级。应注意，虽然将参照存储硬盘上的Ni和Ni合金涂层(例如Ni-P)对本专利技术进行描述，但是本专利技术不限于此。当然，本专利技术的意图是同样用于任何其它应用，其中需要对基底上形成的镍或镍合金进行平坦化。例如，本专利技术可用于其中互连体系中的导电插头由Ni合金如Ni-P形成的集成电路应用。虽然可以使用多种的氧化剂，但是优选的氧化剂包括氧化性金属盐；氧化性金属配合物例如铁氰化钾；过氧化物；铝，钠，钾，铵，或鏻(phosphonium)与氯酸根，高氯酸根，过溴酸根，高碘酸根，高锰酸根，硫酸根，过硫酸根(也称“双过硫酸根”，S2O8-2)，或单过硫酸根(HSO5-1)的盐等等；和它们的混合物。具体的氧化剂实例包括KIO4，NaIO4，KHSO5，NaHSO5，(NH4)HSO5，(NH4)2S2O8，K2S2O8，Na2S2O8，KMnO4，Al(ClO4)3，KClO4，NaClO4，和NH4ClO4，H2O2，过氧化苯甲酰，二叔丁基过氧化物，过氧化钠，等等。另外的氧化剂包括，过氧化氢；过硫酸盐例如过硫酸钠，过硫酸钾，和过硫酸铵；和单过硫酸盐例如单过硫酸钠，单过硫酸钾，和单过硫酸铵；等等。一个可商购的包含物质混合物的氧化剂的实例是OXONE(DUPONT，Wilmington，DE)，它是KHSO5，KHSO4，和K2SO4，以约2∶1∶1的重量比的混合物。该氧化剂可以以宽范围的浓度存在于抛光流体中。水性流体中该氧化剂的浓度优选是约0.1重量百分比(wt％)至约10wt％，更优选约0.2wt％至约7wt％，且还要优选约0.3wt％至约5wt％。理想的情况是该活性液体中包含多于一种的氧化剂。例如，可以结合过硫酸盐或单过硫酸盐使用过氧化物。当使用氧化剂的混合物时，它们优选以约0.1wt％至约10wt％的总浓度存在，且更优选约0.2wt％至约7wt％，且还要优选约0.3wt％至约5wt％。可以在没有任何其它添加剂的情况下使用该氧化剂的水性混合物，以产生抛光的表面。也可以向该混合物中加入其它试剂，包括加速剂(或催化剂)和配位剂。加速剂的实例包括硝酸根化合物，例如HNO3，Ni(NO3)2，Al(NO3)3，Mg(NO3)2，Zn(NO3)2，Fe(NO3)3，Fe(NO3)3·9H2O，NH4NO3，等等和它们的混合物。优选地，该加速剂在无颗粒抛光流体中的浓度最大为约3wt％，更优选约0.05wt％至约0.7wt％，且还要优选约0.1wt％至约0.5wt％。配位剂的实例包括羧酸例如乙酸，柠檬酸，羟基乙酸，乳酸，苹果酸，草酸，水杨酸，丁二酸，酒石酸，巯基乙酸，天冬氨酸，丙二酸，戊二酸，3-羟基丁酸，丙酸，邻苯二甲酸，间苯二甲酸，3-羟基水杨酸，3，5-二羟基水杨酸，棓酸，葡糖酸，丹宁酸，和它们的盐；氨基酸例如甘氨酸，丙氨酸，乙二胺四乙酸(EDTA)，和它们的盐；胺例如乙二胺，亚丙基二胺，和它们的盐；铵组合物包括铵盐和季铵盐；乙酰乙酸乙酯；二乙基二硫代氨基甲酸钠；邻苯二酚；连苯三酚；等等；和它们的混合物(即柠檬酸铵)。优选地，该无颗粒抛光浆料中配位剂的浓度最高为约2wt％，更优选约0.1wt％至约1.5wt％，且还要优选约0.2wt％至约1wt％。一个示例性的配方包含1.5wt％的OXONE(单过硫酸钾混合物)，0.5wt％的柠檬酸铵，0.5wt％的九水硝酸铁，和0.9wt％的过氧化氢。这是一个具有2.41的pH的水性配方，用硝酸将该配方滴定至2.3的pH。不向该配方中加入颗粒。当使用DPM2000抛光垫将这种活性液体施加到抛光的NiP盘片表面上时，该活性液体可将表面粗糙度从2.40的Ra减小到1.77的Ra。优选地，该无颗粒抛光流体可产生小于约2的最终表面粗糙度，更优选小于约1.5，还要优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对基底上的镍或镍合金涂层进行平坦化的无颗粒抛光流体，该抛光流体包含：含有至少一种氧化剂或其混合物的水溶液，其中该氧化剂选自包括氧化性金属盐，氧化性金属配合物，过氧化物，氯酸盐，高氯酸盐，过溴酸盐，高碘酸盐，高锰酸盐，硫酸盐，过硫 酸盐，和单过硫酸盐的组。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JG埃米，D哈恩，刘振东，J匡西，L维斯帕，
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]