混合研磨剂抛光组合物及其使用方法技术

本发明专利技术提供一种抛光组合物，其包含（ｉ）一种研磨剂，其包含（ａ）５至４５重量％莫氏硬度为８或更大的第一研磨剂粒子，（ｂ）１至４５重量％具有含有较小初级粒子聚集体的三维结构的第二研磨剂粒子，及（ｃ）１０至９０重量％包含硅石的第三研磨剂粒子，和（ｉｉ）液体载体。本发明专利技术还提供一种抛光基板的方法，该方法包含（ｉ）提供上述抛光组合物，（ｉｉ）提供具有表面的基板，并（ｉｉｉ）以该抛光组合物研磨至少一部分基板表面以抛光该基板等步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含混合研磨剂的化学-机械抛光组合物及其在抛光基板，特别是含镍基板方面的用途。
技术介绍
平面化或抛光基板表面的组合物及方法是本领域公知的。抛光组合物(也称为抛光浆液)一般在水性溶液中含有研磨剂物质而且可通过表面与饱含抛光组合物的抛光垫接触而应用在该表面上。典型研磨剂物质包括二氧化硅、二氧化铈、氧化铝、氧化锆及氧化锡。例如，美国专利第5,527,423号描述一种通过表面与抛光组合物接触以化学-机械抛光金属层的方法，其中该抛光组合物在水性介质中含有高纯度细研磨剂粒子。抛光组合物一般与抛光垫(如抛光布或抛光盘)结合使用。适合的抛光垫描述于美国专利第6,062,968号、第6,117,000号及第6,126,532号，其公开具有开孔多孔网络的烧结聚氨酯抛光垫的用途，以及美国专利第5,489,233号，其公开具有表面纹理或图案的固体抛光垫的用途。可选择地，研磨剂物质可被加入抛光垫中。美国专利第5,958,794号公开一种固定研磨剂抛光垫。常规抛光系统及抛光方法一般在平面化基板，特别是存储磁盘方面不完全令人满意。特别是这种抛光系统及抛光方法导致抛光速率比理想值低且应用于存储器或硬磁盘时表面缺陷率(defectivity)高。因为许多基板，如存储磁盘的性能直接与其表面平面性有关，因此使用造成高抛光效率、选择性、均匀度及去除率并留下具有最少表面缺陷的高品质抛光的抛光系统及方法是至关重要的。曾有许多研究尝试改善抛光期间存储器或硬磁盘的去除率，同时使抛光期间抛光表面的缺陷率最小化。例如，美国专利第4,769,046号公开一种利用含铝研磨剂及抛光加速剂如硝酸镍、硝酸铝或其混合物的组合物抛光硬磁盘上的镀镍层的方法。美国专利第6,015,506号公开一种利用含有研磨剂分散液、氧化剂及具有多个氧化态的催化剂的抛光组合物抛光硬磁盘的方法。WO 02/20214号公开一种利用含有氧化卤化物及氨基酸的抛光组合物抛光存储器或硬磁盘基板的方法。但是，仍对抛光及平面化基板，特别是存储磁盘期间可呈现所需平面化效率、选择性、均匀度及去除率并同时最小化抛光及平面化期间的缺陷率(如表面不完整性和对下层结构及形态的损害)的抛光系统及抛光方法有需求。本专利技术提供这种抛光组合物及方法。由本文所提供的本专利技术描述将清楚了解本专利技术这些及其它优点以及其它本专利技术特点。
技术实现思路
本专利技术提供一种抛光组合物，其包含(i)一种研磨剂，其包含(a)5至45重量％莫氏硬度为8或更大的第一研磨剂粒子，(b)1至45重量％具有含有较小初级粒子聚集体的三维结构的第二研磨剂粒子，及(c)10至90重量％包含硅石的第三研磨剂粒子，和(ii)液体载体。本专利技术还提供一种抛光基板的方法，该方法包含(i)提供上述抛光组合物，(ii)提供具有表面的基板，并(iii)以该抛光组合物研磨至少一部分基板表面以抛光该基板等步骤。具体实施例方式本专利技术提供一种抛光组合物，其包含(i)研磨剂及(ii)液体载体。该研磨剂包含(a)5至45重量％莫氏硬度为8或更大的第一研磨剂粒子，(b)1至45重量％具有含有较小初级粒子聚集体的三维结构的第二研磨剂粒子，及(c)10至90重量％包含硅石的第三研磨剂粒子。如上所述，与本专利技术结合使用的第一研磨剂粒子的莫氏硬度为8或更大。优选，第一研磨剂粒子的莫氏硬度为8.5或更大，更优选为9或更大。本文所用的术语″莫氏硬度″指的是比较物质(如矿物)的相对刮痕硬度所用的相对硬度标度。莫氏硬度标度通过指定特定常见矿物的硬度值而进行分级，而莫氏硬度值通过比较主题材料(subject material)与标准品的刮痕硬度而进行测定。特别地，莫氏硬度标度通过指定滑石的硬度值为1而钻石的硬度值为10而进行分级。第一研磨剂粒子的硬度也可通过其它方式量得。例如，第一研磨剂粒子的硬度可利用Knoop硬度标度量得。一般，Knoop硬度在固定负载(如100克)下将角锥形钻石压头压入测试材料中量得。测定材料的Knoop硬度的适合的方法由美国材料与试验协会(ASTM)标准E384-99e1，标题为″材料的显微压痕硬度的标准试验方法″提出。通过任何一种ASTM标准E384-99e1中所提到的测定Knoop硬度的技术进行测定时，特定研磨剂的Knoop硬度值被视为在本文所提范围内。适合用于本专利技术的第一研磨剂粒子的Knoop硬度(以千牛顿/平方米表示)一般为15或更大，更优选为17或更大，最优选为20或更大。适合用于本专利技术的第一研磨剂粒子可为任何具有上述硬度性质的适合的研磨剂粒子。优选，第一研磨剂粒子选自氧化铝(如α-氧化铝)、碳化物、钻石(天然及合成)、氮化物、氧化锆、其共形成(coformed)粒子和其组合。最优选为第一研磨剂粒子是α-氧化铝粒子。第一研磨剂粒子可具有任何适合的尺寸。一般，第一研磨剂粒子的平均粒径为1微米或更小，优选为500纳米或更小，更优选为400纳米或更小，最优选为300纳米或更小。第一研磨剂粒子在研磨剂中的存在量以研磨剂总重量计为5至45重量％。优选，第一研磨剂粒子在研磨剂中的存在量以研磨剂总重量计为10重量％或更多，更优选为15重量％或更多。而且，第一研磨剂粒子在研磨剂中的存在量以研磨剂总重量计优选为40重量％或更少，更优选为30重量％或更少，最优选为25重量％或更少。与本专利技术结合使用的第二研磨剂粒子具有包含较小初级粒子的聚集体的三维结构。较小初级粒子的聚集体粒子通过相当强的内聚力结合在一起，使聚集体粒子分散在液体(如水性)介质中时，不会瓦解成初级粒子。在这方面，聚集体粒子不同于附聚物。适合用于本专利技术的第二研磨剂粒子包括，但不限于热解(fumed)金属氧化物粒子。本文所用的术语″热解金属氧化物粒子″是指通过热解处理(pyrogenic process)，如金属氧化物前体的气相水解所制成的金属氧化物粒子。优选，第二研磨剂粒子选自热解氧化铝、热解硅石及其混合物。更优选，第二研磨剂粒子是热解氧化铝粒子。本专利技术所用的第二研磨剂粒子可具有任何适合尺寸。优选，第二研磨剂粒子的平均聚集体粒径为300纳米或更小，更优选为250纳米或更小，最优选为200纳米或更小。而且，第二研磨剂粒子的平均初级粒径优选为100纳米或更小，更优选为50纳米或更小，最优选为40纳米或更小。第二研磨剂粒子在研磨剂中的存在量以研磨剂总重量计为1至45重量％。优选，第二研磨剂粒子在研磨剂中的存在量以研磨剂总重量计为40重量％或更少(如15至40重量％)，更优选为30重量％或更少，再优选为20重量％或更少，最优选为10重量％或更少(如1至10重量％)。与本专利技术结合使用的第三研磨剂粒子可包含任何适合的硅石。适合的硅石包括，但不限于沉淀硅石、缩合聚合硅石、胶态硅石及其混合物。优选，硅石是胶态硅石。本文所用的术语″胶态硅石″是指由于小粒径(如1微米或更小，或500纳米或更小)，可在水中形成稳定分散液的硅石粒子(即粒子不附聚并自悬浮液掉落)。一般，胶态硅石粒子是离散的、基本无内表面积的球形硅石粒子。胶态硅石一般通过湿化学处理，如含碱金属硅酸盐溶液的酸化制得。第三研磨剂粒子可具有任何适合的尺寸。优选，第三研磨剂粒子的平均粒径为200纳米或更小，更优选为150纳米或更小，最优选为130纳米或更小。第三研磨剂粒子在研磨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光组合物，其包含：（ｉ）一种研磨剂，其包含（ａ）５至４５重量％莫氏硬度为８或更大的第一研磨剂粒子，（ｂ）１至４５重量％具有含有较小初级粒子聚集体的三维结构的第二研磨剂粒子，及（ｃ）１０至９０重量％包含硅石的第三研磨剂粒子，和　 　（ｉｉ）液体载体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-2-11 10/364,2431.一种抛光组合物，其包含(i)一种研磨剂，其包含(a)5至45重量％莫氏硬度为8或更大的第一研磨剂粒子，(b)1至45重量％具有含有较小初级粒子聚集体的三维结构的第二研磨剂粒子，及(c)10至90重量％包含硅石的第三研磨剂粒子，和(ii)液体载体。2.权利要求1的抛光组合物，其中该第一研磨剂粒子是α-氧化铝粒子。3.权利要求1的抛光组合物，其中该第二研磨剂粒子是热解氧化铝粒子。4.权利要求1的抛光组合物，其中该硅石是胶态硅石。5.权利要求1的抛光组合物，其中该液体载体包含水。6.权利要求1的抛光组合物，其中该研磨剂的存在量以抛光组合物总重量计为0.5至20重量％。7.权利要求6的抛光组合物，其中该研磨剂的存在量以抛光组合物总重量计为1至6重量％。8.权利要求1的抛光组合物，其中该研磨剂包含(a)15至40重量％的第一研磨剂粒子，(b)15至40重量％的第二研磨剂粒子，及(c)20至70重量％的第三研磨剂粒子。9.权利要求1的抛光组合物，其中该研磨剂包含(a)15至25重量％的第一研磨剂粒子，(b)1至10重量％的第二研磨剂粒子，及(c)70至80重量％的第三研磨剂粒子。10.权利要求1的抛光组合物，其中该第一研磨剂粒子的平均粒径是1微米或更小。11.权利要求10的抛光组合物，其中该第一研磨剂粒子的平均粒径是400纳米或更小。12.权利要求1的抛光组合物，其中该第二研磨剂粒子的平均聚集体粒径是200纳米或更小。13.权利要求1的抛光组合物，其中该第三研磨剂粒子的平均粒径是150纳米或更小。14.权利要求1的抛光组合物，其中该抛光组合物进一步包含氧化剂。15.权利要求14的抛光组合物，其中该氧化剂包括过氧化氢。16.权利要求1的抛光组合物，其中该抛光组合物进一步包含酸。17.权利要求16的抛光组合物，其中该酸是有机酸。18.权利要求17的抛光组合物，其中该有机酸选自草酸、丙二酸、酒石酸、乙酸、乳酸、丙酸、邻苯二甲酸、苯甲酸、柠檬酸、琥珀酸、其盐及其组合。19.权利要求1的抛光组合物，其中该抛光组合物的pH为1至4。20.一种抛光基板...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿特纳福N查尼耶利夫，孙韬，
申请(专利权)人：卡伯特微电子公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]