專利名稱：用于鎳/磷合金的cmp配方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是CMP(化學(xué)機(jī)械平整)材料，特別是用于處理鎳-磷合金的CMP材料。本發(fā)明針對的特種合金稱為高磷合金，含磷量達(dá)9-12重量％。這類合金通常經(jīng)由自動(dòng)催化鍍鎳方法，通常稱之為無電的鍍鎳而進(jìn)行沉積。特別在制作硬盤驅(qū)動(dòng)器(存儲(chǔ)介質(zhì))的硬盤，所述鎳-磷合金沉積在鋁質(zhì)基片上。
背景技術(shù)：
為了制作硬盤驅(qū)動(dòng)器，某些方法需要無電鍍鎳基片，證實(shí)為高度平整表面。“平整度(planarity)”通過測量“波度”，“平坦度”與“不平整度”進(jìn)行定量。除了平整度之外，某些判斷標(biāo)準(zhǔn)確定了后面無電鍍鎳的鋁質(zhì)基片要進(jìn)一步加工?？傊?，這些標(biāo)準(zhǔn)為“波度”，“不平整度”，“外徑曲率”，“平整度”與表面缺陷。在本文中，波度，不平整度，外徑曲率與平整度處于最低水平。表面缺陷，諸如“凹坑”，“凸出”與“刮痕”由鎳-磷晶格任何形式的斷裂所確定，也就是深度或高度大于或等于12。除了尋找無表面瑕疵的平整面，鍍鎳-磷的鋁質(zhì)基片還必須以有效方式，即以和周期時(shí)間與勞動(dòng)密集程度有關(guān)的方式進(jìn)行CMP方法。
現(xiàn)今市場提供的CMP配方在采用與獲得合適平整面相符合的磨粒時(shí)，以合適磨削速率磨削鎳-磷層方面，尚未取得成功。從實(shí)用角度說，這意味著磨粒粒度要在15-120nm之間。因此一直存在一種傾向，即采用較大粒度的磨料以求快速降低橫貫鎳-磷表面從“波峰”至“谷底”之間平均距離，隨后采用粒度為15-120nm磨粒的方法，在平整度與表面瑕疵方面以求制作“精細(xì)”修整?！熬?xì)”修整是此特種方法所具備的最佳表面條件定義的。
本發(fā)明的CMP配方特別設(shè)計(jì)用來在鎳-磷層上形成一表面，它在各方面適用于對制造高級電子元件的進(jìn)一步加工。特別是能在一步操作中制成極其均勻一致，波度最小的表面，靠的是采用CMP配方，它大大提高磨料的磨削效率，而該料的粒度與稍后的拋光作業(yè)更有關(guān)系。
通常，在這方面，CMP表面生成方法分兩步操作完成首先涉及侵蝕性材料除去直至獲得大致的平整度，隨后采取較平和方法達(dá)到所需的表面修整，即低表面不平整度與微小波度。在第一拋光階段采用的溶液中經(jīng)常包含磨粒(一般為氧化鋁)，粒度在0.3-0.44μm之間，并含有化學(xué)促進(jìn)劑。第二步是平整化，在該操作中，由第一步材料除去作業(yè)而產(chǎn)生的表面缺陷被除去，并制成具有可接受的預(yù)定光滑度與最小波度的表面。第二階段的拋光一般是在氧化劑存在下采用顆粒更細(xì)的磨料(膠體二氧化硅)與化學(xué)促進(jìn)劑來完成。
這兩步順序作業(yè)需化費(fèi)大量時(shí)間與密集勞動(dòng)力。由于是兩步法，還要求更多基片處理，人工操作和產(chǎn)品的運(yùn)輸往往會(huì)導(dǎo)致表面缺陷。因此，要求制作方法能通過CMP在單臺(tái)設(shè)備上一次作業(yè)就正常完成加工基片?，F(xiàn)在已經(jīng)設(shè)計(jì)出能滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的適宜的配方，這種配方用于鎳-磷合金表面，能制出與常規(guī)兩步操作法相當(dāng)?shù)男拚牡葍r(jià)物，且所用時(shí)間相同或縮短。
發(fā)明概述本發(fā)明提供的CMP配方，可用于處理鎳-磷合金，其包括粒度在15-80nm的磨粒的分散體，該磨顆選自二氧化硅，氧化鋁，二氧化鈦，氧化鈰，氧化鋯，以及它們的混合物，它們分散pH值在2.4-2.6之間的配料中，所述配料包含a.氧化劑；b.化學(xué)促進(jìn)劑，它包含四種組分(1)膦酸酯(2)羧酸(3)磷酸鹽或亞磷酸鹽(4)胺c.水。
本發(fā)明還包括一步操作法，該方法將沉積在基片上的含有9-12％磷的鎳-磷合金用如上所述配方進(jìn)行CMP方法。
本發(fā)明的較佳配方中包含有機(jī)羧酸。這類化合物侵蝕合金表面，并使合金除去更容易。適宜的酸的例子有檸檬酸，草酸，乳酸，酒石酸，甘氨酸，及其它們的混合酸。
本發(fā)明經(jīng)仔細(xì)平衡提供的配方，使氧化劑(以及任何存在的有機(jī)羧酸)在鎳-磷合金表面上的侵蝕不那么劇烈，不至于材料無法被化學(xué)促進(jìn)劑中膦酸酯適宜地螯合而以無法控制的速度除去，該促進(jìn)劑是一種螯合劑，它能有效地將從鎳-磷合金表面除去的鎳螯合，以阻止其再沉積，或由于與配方組分中配位體反應(yīng)而提高溶解度。一個(gè)重要的平衡因素是將pH維持在上述水平，并且使第二促進(jìn)劑的量在這方面起重要作用。
在所選的氧化劑中，最佳的例子就是過氧化氫，這是由于它的純度，以及幾無殘留物。然而，其它己知氧化劑，諸如高碘酸鹽，亞硫酸和過氨基甲酸鹽(percarbamate)可部分或全部替代過氧化氫，除非如在過氧化氫與高碘酸鉀的混合物情況下存在相容性問題。然而，最佳氧化劑是過氧化氫，最好是35重量％的水溶液。
氧化劑活性的緩和劑包含含有-POx基團(tuán)的亞磷酸鹽或磷酸鹽基團(tuán)，它們其中x為1-4。最佳例子為磷酸(包括偏-，原-，和焦-磷酸)。
促進(jìn)劑還包含螯合的膦酸酯基團(tuán)，適宜的例子有1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸(HEDP)，氨基(三亞甲基膦酸)(ATMP)，N-(2-羥基乙基)-N，N-二(亞甲基膦酸)(HEMPA)和2-膦?；⊥?1，2，4三羧酸(PBTC)，其中以HEDP為最佳。該組分能提高從合金表面除去的鎳的溶解度，且容易沖洗清潔所有CMP殘留物而有助于產(chǎn)生潔凈表面。
促進(jìn)劑還包含胺基，氨基，銨基。這類化合物適宜的例子有氫氧化銨，如硝酸銨的銨鹽，尿素，乙酸甲酰胺，縮二尿，乙二胺和甘氨酸。也可以采用它們的混合物。這類化合物還起配位體作用，使從表面除下來的鎳保持可溶狀態(tài)。
配方中各組分最佳用量如下磨料2-10重量％，較佳為3-6重量％氧化劑為活性氧化物的1-6重量％，較佳1-4重量％磷酸鹽或亞磷酸鹽0.1-6重量％，較佳為0.1-4重量％膦酸酯0.1-6重量％，較佳為0.1-4重量％胺，Amid，酰胺或氨0.1-6重量％，較佳為0.1-4重量％有機(jī)羧酸0.1-6重量％，較佳為0.1-4重量％水配至100％用于鎳-磷基片上的最佳混合物的最佳磨料組分是二氧化硅，其平均粒度為15-120nm，較佳為15-80nm，最佳為15-60nm。最適宜的二氧化硅具有單分散體系，基本上呈球狀顆粒。市場上提供的兩種適宜的二氧化硅溶液為含有30重量％固體的分散液。A-Green公司與杜邦氣霧納米材料公司制造這些產(chǎn)品，商品名分別為BESIL-38A與Syton HD-700。其中以Syton HD-700為優(yōu)選。
最佳實(shí)施方式的描述實(shí)施例利用統(tǒng)計(jì)分析法表述本發(fā)明。為了去除研制過程中過多的變量，固定某些設(shè)備并保持某些參數(shù)不變。這些設(shè)備與參數(shù)列于下表表A·拋光機(jī)Speedfam 9b-5型-下壓板轉(zhuǎn)速 40rpm-中心齒輪半徑 3.5英寸-中心齒輪轉(zhuǎn)速 9.5rpm-環(huán)形齒輪速度 8.5rpm-承重盤直徑 9英寸-工件數(shù) 6-總的向下力(Total down force) 48公斤-過程時(shí)間 6分鐘傾斜至向下力(Ramp to down force)20秒-總漿料流速 126ml/分-拋光墊 DPMl000型·不平整度測量儀Schmitt TMS型·除去量測量儀 Sartorius 3100S稱重天平·清洗機(jī)Oliver單軌-雙間隙-工件數(shù) 10-刷壓(brushpressure)(氣壓) 40psi-上皂時(shí)間 1秒-淋洗時(shí)間(去離子水噴霧) 1秒-洗液 AmberClean 527-L·干燥機(jī)Semitool Stand-Alone干燥機(jī)-轉(zhuǎn)子速度 2700rpm-淋洗周期 30秒
-去離子水流率 0.5gpm-干燥周期 180秒-氣壓 60psi下面所示流程敘述的是本方法評價(jià)漿料的操作過程表B二氧化硅漿料檢測流程圖 除了保持操作過程與方法設(shè)備和參數(shù)不變，膠體二氧化硅的濃度保持在5.71重量％不變。也就是說，在每次配制漿料時(shí)，要保持膠體二氧化硅的濃度為5.71重量％。
實(shí)施例1本實(shí)施例說明在氧化劑存在下各化學(xué)組分對除去率的作用。初次篩選涉及了48種不同組分。在測試的初期，濃度為35重量％過氧化氫保持在2.57不變，也就是說，在漿料研制過程的第一階段，濃度為35重量％過氧化氫在每次配制漿料中占總重量的2.57重量％不變。其余的47種組分的每一種僅占包含上述二氧化硅，過氧化氫，特定組分以及余量水的溶液的1重量％，進(jìn)行測試。表1a列出這些組分及其產(chǎn)品代碼。根據(jù)表B繪制的工藝流程圖評價(jià)各組分。從每次測試漿料采集為總的除去重量克數(shù)的除去率。然后對該數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，得到P-值。P值為0.00表示從一批漿料至另一批漿料，其除去率數(shù)據(jù)的差異要大于各別漿料得到的數(shù)據(jù)組。這就是說，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)足以推斷每批漿料的性能。表1b列出了關(guān)于每批漿料進(jìn)行鎳-磷合金層除去總量的數(shù)據(jù)。
表1a


表1b除去率的方差分析源 DFSSMSF P漿料A 362.827991 0.078555 227.07 0.000誤差 740.025600 0.000346總計(jì) 110 2.853591水平次數(shù) 平均值 StDev 基于合并StDev的95％Cls的各平均值0 30.23667 0.00577 *)1 30.34667 0.01528 (*)2 30.40333 0.01155 (*)3 30.33333 0.02082 (*)4 30.29667 0.01528 (*)5 30.41333 0.02309 (*6 30.55333 0.03055 (*)7 30.25333 0.03055 (*)8 30.36667 0.00577 (*)9 30.42000 0.01000 (*)10 30.29333 0.01528 (*)11 30.06000 0.02646 *)12 30.24333 0.00577 (*)13 30.30000 0.02000 (*)15 30.21333 0.02309 (*)17 30.55000 0.01732 (*)18 30.35667 0.00577 (*)19 30.46667 0.02887 (*)20 30.56333 0.02887 (*21 30.27333 0.00577 (*)23 30.56000 0.01000*)24 30.38333 0.01528 (*)25 30.08667 0.00577*)27 30.58667 0.01528 *)28 30.03000 0.00000 (*)29 30.51000 0.01000 *)30 30.54333 0.00577 (*)31 30.73333 0.03055 (*)
323 0.58000 0.01000 (*)343 0.27667 0.01155 (*)383 0.22000 0.00000(*)403 0.28667 0.00577 *)413 0.50333 0.04619 (*)433 0.54000 0.01732 (*443 0.48333 0.02887 (*)453 0.25333 0.00577 (*)463 0.25667 0.00577 (*)合并方差＝0.01860 0.25 0.50 0.75表1b表明有許多組分可能作為具有合適除去率的漿料候選組分。目前，膠體二氧化硅漿料在鎳-磷層上的除去速率為每分鐘每盤7mg-12mg，與本檢測數(shù)據(jù)比較，相當(dāng)于除去總量為0.252g-0.432g。表1b表明13種漿料超過了現(xiàn)在這個(gè)基準(zhǔn)，它們的代碼分別為A6，A17，A19，A20，A23，A27，A29，A30，A31，A32，A41，A43與A44。在無代碼單元中，這些組分分別是硝酸鋁，1-羥基亞乙基1，1-二膦酸(HEDP)，氟磷酸鈉，酯羥基膦酰芳醋酸(hydroxyphosphono acetate)，磷酸，檸檬酸，甘氨酸，乳酸，草酸，酒石酸，乙酸甲酰胺，氨基三(亞甲基膦酸)(ATMP)與2-膦?；⊥?1，2，4三羧酸(PBTC)。在氧化劑存在下(此本實(shí)施例中過氧化氫)，這些組分中每一種除去能力均優(yōu)于本領(lǐng)域目前的狀況。
實(shí)施例2此本實(shí)施例說明10種特定組分的作用與交互作用。采用實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆质揭蜃?fractinal factorial)設(shè)計(jì)對10種組分交互作用的大小進(jìn)行三級近似計(jì)算。也就是說，經(jīng)過除去量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，可以評估出任何一種其它組分的各自作用或兩種其它組分的交互作用。如表A和B另所述，保持方法過程，參數(shù)與設(shè)備不變。以評價(jià)代碼單元為A0，A5，A6，A17，A20，A23，A27，A29，A31與A32的組分。在無代碼單元中，這些組分分別為過氧化氫，乙二胺，硝酸銨，HEDP，HPA，磷酸，檸檬酸，甘氨酸，草酸與酒石酸。根據(jù)表2a，采用四因子實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計(jì)，配制了42種配方。還有，此表說明了指定漿料中各組分的實(shí)際重量百分含量。也就是說，測量次序1所指的第一測量漿料，組分A29，A31，A32與A5各自的濃度為溶液總重量的1％，而A0以占溶液總重量的2.57％存在。二氧化硅仍為上述保持為5.7重量％，余量為水。
表2a測量次序 A6A17 A20 A23 A27 A29 A31 A32 A5A01 0 0 0 0 0 1 1 1 1 2.572 1 0 0 0 0 0 0 0 0 2.573 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0.004 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0.005 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0.006 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0.007 0 1 1 0 0 1 1 0 0 2.578 1 1 1 0 0 0 0 1 1 2.579 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0.0010 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0.0011 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2.5712 1 1 0 1 0 0 1 0 1 2.5713 0 0 1 1 0 1 0 0 1 2.5714 1 0 1 1 0 0 1 1 0 2.5715 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0.0016 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0.0017 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0.0018 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0.0019 0 1 0 0 1 0 1 1 0 2.5720 1 1 0 0 1 1 0 0 1 2.5721 0 0 1 0 1 0 1 0 1 2.5722 1 0 1 0 1 1 0 1 0 2.5723 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0.0024 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0.0025 0 0 0 1 1 0 0 1 1 2.5726 1 0 0 1 1 1 1 0 0 2.5727 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0.0028 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0.0029 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0.0030 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0.0031 0 1 1 1 1 0 0 0 0 2.5732 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2.5733 0 1 0 0 0 0 0 0 0 2.5734 0 0 1 0 0 0 0 0 0 2.5735 0 0 0 1 0 0 0 0 0 2.5736 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2.57
37 0 0 0 0 0 1 0 0 02.5738 0 0 0 0 0 0 1 0 02.5739 0 0 0 0 0 0 0 1 02.5740 0 0 0 0 0 0 0 0 12.5741 0 0 0 0 0 0 0 0 02.5742 0 1 0 0 0 0 0 0 12.57表2b中列出這次測定的估算效果與系數(shù)的定量結(jié)果。
表2b中以“Coef”標(biāo)注的系數(shù)是指各組分作用或交互作用的大小。這些結(jié)果的統(tǒng)計(jì)意義由表2中“P”標(biāo)注的p值加以說明。p值小于0.05表示統(tǒng)計(jì)有效。這就是說，當(dāng)p值小于0.05時(shí)，有足夠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)推斷在除去率方面各組分或組分間交互作用對體系影響的大小。
表2b估算效果與系數(shù)(代碼單元)項(xiàng)目 效果 系數(shù) SE系數(shù)TP常數(shù) 0.3189 0.002580 123.60 0.000A6 0.0156 0.0078 0.002580 3.03 0.003A17 -0.0598 -0.0299 0.002580 -11.59 0.000A20 0.0348 0.0174 0.002580 6.74 0.000A23 -0.0127 -0.0064 0.002580 -2.460.016A27 0.0281 0.0141 0.002580 5.45 0.000A29 -0.0352 -0.0176 0.002580 -6.820.000A31 0.0698 0.0349 0.002580 13.530.000A32 -0.0677 -0.0339 0.002580 -13.12 0.000A5 -0.0756 -0.0378 0.002580 -14.66 0.000A0 0.3390 0.1695 0.002580 65.700.000A6*A17 -0.0185 -0.0093 0.002580 -3.590.001A6*A20 -0.0131 -0.0066 0.002580 -2.540.013A6*A23 0.0494 0.0247 0.002580 9.57 0.000A6*A27 -0.0340 -0.0170 0.002580 -6.580.000A6*A29 -1.0115 -0.5057 0.024878 -20.33 0.000A6*A31 -0.0140 -0.0070 0.002580 -2.710.008A6*A32 0.0235 0.0118 0.002580 4.56 0.000A6*A50.3246 0.1623 0.010319 15.730.000A6*A0-0.3925 -0.1962 0.011392 -17.23 0.000A17*A20 0.0090 0.0045 0.002580 1.74 0.086A17*A23 -0.0394 -0.019 7 0.002580 -7.630.000
A17*A270.0698 0.0349 0.002580 13.53 0.000A17*A29-0.0085 -0.0043 0.002580 -1.66 0.0102A17*A310.0131 0.0066 0.002580 2.54 0.013A17*A320.4100 0.2050 0.013772 14.89 0.000A17*A5 -0.1400 -0.0700 0.007297 -9.59 0.000A17*A0 -0.3748 -0.1874 0.010319 -18.16 0.000A20*A230.0102 0.0051 0.002580 -1.98 0.051A20*A270.4994 0.2497 0.013772 18.13 0.000A20*A291.1023 0.5511 0.025342 21.75 0.000A20*A31-0.5858 -0.2929 0.013772 -21.27 0.000A20*A320.1665 0.0832 0.007297 11.41 0.000A20*A5 -0.4369 -0.2184 0.013651 -16.00 0.000A23*A270.0027 0.0014 0.002580 0.52 0.601A23*A29-0.0523 -0.0261 0.002580 -10.14 0.000A23*A310.1598 0.0799 0.007297 10.95 0.000A23*A320.5769 0.2884 0.013892 20.76 0.000A27*A290.1948 0.0974 0.007297 13.35 0.000A27*A32-1.0546 -0.5273 0.0252 10 -20.92 0.000A29*A32-0.5333 -0.2667 0.013651 -19.53 0.000A17*A20*A231.0433 0.5217 0.024744 21.08 0.000樣品1的方差分析(代碼單元)源DF Seq.SS Adj.SS Adj.MS F P主要作用 10 4.28746 3.29494 0.329494 515.73 0.000二元交互作用 30 0.63145 0.87552 0.029184 45.68 0.000三元交互作用 1 0.28397 0.28397 0.283968 444.47 0.000剩余誤差 84 0.05367 0.05367 0.000639誤差 84 0.05367 0.05367 0.000639總計(jì) 1255.25655從本測量中獲得如下的有益二級交互作用。
有益交互作用HEDP乙二胺(稍明顯)硝酸鋁酒石酸硝酸鋁甘氨酸硝酸鋁磷酸硝酸鋁甘氨酸磷酸HPA(稍明顯)檸檬酸HEDPHPA甘氨酸硝酸銨乙二胺(稍明顯)檸檬酸乙二胺HPA甘氨酸檸檬酸HPA甘氨酸HPA乙二胺磷酸檸檬酸檸檬酸甘氨酸(稍明顯)實(shí)施例3實(shí)施例3更具體地說明代碼單元為A17，A20，A23，A27與A29中組分的作用與交互作用。在無代碼單元中，這些組分分別為HEDP，HPA，磷酸，檸檬酸和甘氨酸。還有，表A與表B所示，方法過程，參數(shù)與設(shè)備保持不變。各漿料中二氧化硅的濃度占溶液總重量的5.71％。濃度為35重量％過氧化氫在各漿料中保持占總重量的2.57重量％不變。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆质揭蜃釉O(shè)計(jì)是連同這些化學(xué)組成一并考慮而建立的。為此，配制了19種漿料并通過檢查除去率數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計(jì)列于表3a。數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析列于表3b，其中顯示的是多達(dá)四級估算效果與各別成分的系數(shù)與交互作用。
表3a測量次序 A17 A27 A29 A20 A2310.1 0.1 0.1 0.1 021.1 0.1 0.1 0.1 030.1 1.1 0.1 0.1 041.1 1.1 0.1 0.1 050.1 0.1 1.1 0.1 061.1 0.1 1.1 0.1 070.1 1.1 1.1 0.1 081.1 1.1 1.1 0.1 0
9 0.1 0.1 0.11.1 0101.1 0.1 0.11.1 0110.1 1.1 0.11.1 0121.1 1.1 0.11.1 0130.1 0.1 1.11.1 0141.1 0.1 1.11.1 0150.1 1.1 1.11.1 0161.1 1.1 1.11.1 0171.0 1.0 0.00.0 1181.0 1.0 0.00.0 1191.0 1.0 0.00.0 1表3b樣品的估算效果與系數(shù)(代碼單元)項(xiàng)目 效果 系數(shù) SE系數(shù) T P常數(shù) 0.53518 0.00756470.76 0.000A17 0.05403 0.02701 0.0027439.85 0.000A27 0.02744 0.01372 0.0027435.00 0.000A29 -0.04166 -0.02083 0.03003 -6.94 0.000A20 -0.04533 -0.02266 0.003003-7.55 0.000A23 0.01349 0.00674 0.0076770.88 0.385A17*A27 -0.03435 -0.01717 0.002743-6.26 0.000A17*A29 -0.02003 -0.01001 0.003003-3.34 0.002A17*A20 -0.03286 -0.01643 0.003003-5.47 0.000A27*A29 -0.02727 -0.01364 0.003003-4.54 0.000A27*A20 -0.03460 -0.01730 0.003003-5.76 0.000A29*A20 -0.04084 -0.02042 0.003287-6.21 0.000A17*A27*A29 0.03635 0.01817 0.0030036.05 0.000A17*A27*A20 0.03451 0.01726 0.0030035.75 0.000A17*A29*A20 0.04386 0.02193 0.0032876.67 0.000A27*A29*A20 0.03277 0.01639 0.0032874.99 0.000A17*A27*A29*A20 -0.00151 -0.00076 0.003287-0.23 0.819樣品的方差分析(代碼單元)源DFSeq.SS Adj.SS Adj.MSF P主要作用 5 0.1 175440.100321 0.0200643 56.66 0.000二元交互作用 6 0.049612 0.060841 0.0101402 28.63 0.000三元交互作用 4 0.049292 0.048996 0.0122491 34.59 0.000四元交互作用 1 0.000019 0.000019 0.0000187 0.05 0.819
表3a說明的是各待測組分的量。比如，除了前面提到的二氧化硅與過氧化氫，測量次序3所示的3號漿料含有0.1％的A17，1.1％的A27，0.1％的A29，0.1％的A20，無A23。上述百分含量是指占漿料總重量的百分率。本實(shí)施例的意義在于在此特定測定中，在所有其它成分存在下A29與A20對除去率具有負(fù)面作用。表3b列出了該特定體系中所述負(fù)面影響的近似值，并以“Coef”表示它們的估算系數(shù)。
實(shí)施例4實(shí)施例4敘述的是本發(fā)明較佳組分各自的作用與交互作用。在代碼單元中，這些組分為A0，A17，A23與A27。而在無代碼單元中這些組分為過氧化氫，HEDP，磷酸，檸檬酸。如表A與表B所示，所有方法過程，參數(shù)與設(shè)備保持不變。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆质揭蜃釉O(shè)計(jì)用于測定各組分對除去率影響大小。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆质揭蜃釉O(shè)計(jì)列于表4a。二氧化硅占每批漿料總重量的5.71％。氫氧化銨用于調(diào)整整個(gè)測試中的pH值在2.5。表4b 得到此本實(shí)施例定量統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。表4a列出的是各漿料中各成分的濃度。比如，由測量次序1所示的第一種漿料包含0.25重量％的A17，0.25重量％的A23，0.27重量％的A27與1.29重量％A0。所示重量百分含量是指占總重量的百分率。
表4a測量次序 A17 A23 A27 A01 0.25 0.25 0.25 1.292 1.25 0.25 0.25 3.863 0.25 1.25 0.25 3.864 1.25 1.25 0.25 1.295 0.25 0.25 1.25 3.866 1.25 0.25 1.25 1.297 0.25 1.25 1.25 1.298 1.25 1.25 1.25 3.86表4b樣品的估算效果與系數(shù)(代碼單元)項(xiàng)目 效果 系數(shù)SE系數(shù) TP常數(shù) 0.59000 0.003773156.37 0.000A17 0.04167 0.02083 0.0037735.52 0.000
A23 0.05000 0.02500 0.003773 6.63 0.000A27 -0.02167 -0.01083 0.003773 -2.87 0.011A0 0.03667 0.01833 0.003773 4.86 0.000A17*A23 -0.03833 -0.01917 0.003773 -5.08 0.000A17*A27 0.00333 0.00167 0.003773 0.44 0.665A17*A0 -0.00500 -0.00250 0.003773 -0.66 0.517樣品的方差分析(代碼單元)源 DF Seq.SS Adj.SS Adj.MS FP主要作用4 0.036300 0.036300 0.009075026.560.000二元交互作用3 0.009033 0.009033 0.00301118.81 0.001剩余誤差16 0.005467 0.005467 0.0003417單純誤差16 0.005467 0.005467 0.0003417總計(jì)23 0.050800本實(shí)施例說明本發(fā)明多達(dá)二級分析的最佳組分之間明顯的交互作用實(shí)施例5此本實(shí)施例說明本發(fā)明實(shí)施可能性。當(dāng)漿料含有過氧化氫，檸檬酸，HEDP，磷酸，氫氧化銨，二氧化硅與水時(shí)，表A與表B所示的所有方法參數(shù)與設(shè)備保持不變。根據(jù)表A與表B，共進(jìn)行了30次不同測試。從這30次測試中，對拋削與表面不平整度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。除去率數(shù)據(jù)以圖形方式示于表5a，而表面不平整度數(shù)據(jù)列于表5b。從本例獲得的平均除去率為18.37mg/分/盤。伴隨平均除去率的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.799mg/分/盤。經(jīng)本發(fā)明技術(shù)拋光后的鎳-磷表面未發(fā)現(xiàn)缺陷，缺陷定義為鎳-磷晶格任何形式的斷裂，深度或高度大于12。通過本測試獲得的表面不平整度數(shù)據(jù)可得知是否存在缺陷。本例得到平均不平整度為1.47，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.17。此值1.47表明該基片表面狀況。采用Schmitt公司產(chǎn)的TMS 2000儀器進(jìn)行測定，基片表面上的波峰至谷底的平均距離測得為1.47。
表5a
表5b 用于獲得表5a和5b所示數(shù)據(jù)的化學(xué)性構(gòu)成了下面的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種CMP配方，它包括粒度為15-80nm的磨粒的分散體，所述磨粒選自二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鈰、氧化鋯及其它們的混合物，分散在pH值2.4-2.6的配料中，所述配料包含a.氧化劑；b.緩和氧化劑作用的緩和劑，包含磷酸鹽或亞磷酸鹽；c.含有膦酸酯的第一促進(jìn)劑；d.含有胺基或氨基的第二促進(jìn)劑；e.水。
2.如權(quán)利要求1所述的配方，其特征在于，該配方還包含有機(jī)羧酸。
3.如權(quán)利要求2所述的配方，其特征在于，有機(jī)羧酸選自檸檬酸、草酸、乳酸、酒石酸、甘氨酸及其它們的混合酸。
4.如權(quán)利要求3所述的配方，其特征在于，有機(jī)羧酸量占該配方重量的2-10重量％。
5.如權(quán)利要求1所述的配方，其特征在于，磨粒為二氧化硅顆粒，平均粒度為15-50nm。
6.如權(quán)利要求1所述的配方，其特征在于，磨料量占該配方重量的2-10重量％。
7.如權(quán)利要求1所述的配方，其特征在于，氧化劑選自過氧化氫、過碘酸鹽、過氨基甲酸鹽、以及它們的混合物。
8.如權(quán)利要求7所述的配方，其特征在于，氧化劑為過氧化氫，濃度為該配方的0.1-6重量％。
9.如權(quán)利要求1所述的配方，其特征在于，緩和劑選自含有-POx基團(tuán)的化合物，以及它們的混合物，其中x為1-4。
10.如權(quán)利要求9所述的配方，其特征在于，緩和劑量占該配方重量的0.1-6重量％。
11.如權(quán)利要求1所述的配方，其特征在于，第一促進(jìn)劑選自1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸(HEDP)，氨基三(亞甲基膦酸)(ATMP)，N-(2-羥基亞乙基)-N，N-二(亞甲基膦酸)(HEMPA)和2-膦?；⊥?1，2，4-三羧酸(PBTC)，以及它們的混合物。
12.如權(quán)利要求11所述的配方，其特征在于，第一促進(jìn)劑量占該配方重量的0.1-6重量％。
13.如權(quán)利要求1所述的配方，其特征在于，第二促進(jìn)劑選自氫氧化銨，銨鹽如硝酸銨，尿素，乙酸甲酰胺，縮二尿，乙二胺，甘氨酸，以及它們的混合物。
14.如權(quán)利要求13所述的配方，其特征在于，第二促進(jìn)劑量占該配方重量的0.1-6重量％。
15.一種磷含量為9-12重量％的鎳/磷合金表面的化學(xué)-機(jī)械平整方法，該方法包括用含有分散在pH值2.4-2.6的配料中的粒度為15-50nm的磨粒的分散體的漿料拋光合金表面，所述磨粒選自二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鈰、氧化鋯及其它們的混合物，所述配料包含a.氧化劑；b.緩和氧化劑作用的緩和劑，含有磷酸鹽或亞磷酸鹽；c.含有膦酸酯基團(tuán)的第一促進(jìn)劑；d.含有胺基或氨基的第二促進(jìn)劑；e.水。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在所述配料中添加有機(jī)羧酸。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，有機(jī)羧酸選自檸檬酸、草酸、乳酸、酒石酸、甘氨酸，及其它們的混合酸。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，有機(jī)羧酸的加入量為該配料重量的2-10重量％。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，磨粒為二氧化硅顆粒，平均粒度為15-50nm。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，配料中磨粒量為該配料重量的2-10重量％。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，氧化劑選自過氧化氫、過碘酸鹽、過氨基甲酸鹽、及其它們的混合物。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，氧化劑為過氧化氫，濃度為該配料重量的0.1-6重量％。
23.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，緩和劑選自含有-POx基團(tuán)的化合物，以及它們的混合物，其中x為1-4。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，配料中緩和劑的用量為該配料重量的0.1-6重量％。
25.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，第一促進(jìn)劑選自1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸(HEDP)，氨基三(亞甲基膦酸)(ATMP)，N-(2-羥基亞乙基)-N，N-二(亞甲基膦酸)(HEMPA)和2-膦酰基丁烷-1，2，4三羧酸(PBTC)，以及它們的混合物。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，配料中第一促進(jìn)劑的用量為該配料重量的0.1-6重量％。
27.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，第二促進(jìn)劑選自氫氧化銨，銨鹽如硝酸銨，尿素，乙酸甲酰胺，縮二尿，乙二胺，甘氨酸，以及它們的混合物。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，配料中第二促進(jìn)劑量為該配料重量的0.1-6重量％。
29.一種磷含量為9-12重量％的鎳/磷合金表面的化學(xué)-機(jī)械平整的方法，該方法包括用含有分散在pH值2.4-2.6的配料中的粒度在15-50nm的磨粒的分散體的漿料拋光合金表面，所述磨粒選自二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鈰、氧化鋯以及它們的混合物，所述配料包含f.氧化劑；g.緩和氧化劑作用的緩和劑，含有磷酸鹽或亞磷酸鹽。h.含有膦酸酯的第一促進(jìn)劑；i.含有胺基或氨基的第二促進(jìn)劑，以及j.水。
全文摘要
用于鎳/磷合金表面的CMP配方，包含磨粒和氧化劑，對氧化劑活性的緩劑和螯合到被除去的物質(zhì)且含有膦酸酯和氨或胺基的第一和第二促進(jìn)劑，以及任選的有機(jī)羧酸。
文檔編號C09K3/14GK1639288SQ03804461
公開日2005年7月13日 申請日期2003年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月22日
發(fā)明者D·E·沃德, D·P·索羅莫斯 申請人:圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司