(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）アルファアルミナ、
（ｂ）フュームドアルミナ、
（ｃ）シリカ、
（ｄ）ニッケル−リンを酸化する酸化剤、
（ｅ）０．１質量％〜５質量％のシュウ酸、
（ｆ）０．１質量％〜２質量％の酒石酸、および
（ｉ）水、
を含んでなる化学機械研磨組成物であって、該化学機械研磨組成物が２〜４のｐＨを有する、化学機械研磨組成物。
【請求項２】
前記研磨組成物が、
（ｇ）ノニオン性界面活性剤、または
（ｈ）殺生物剤、
を更に含む、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項３】
前記研磨組成物が、０．５質量％〜２質量％のアルファアルミナ、０．１質量％〜１質量％のフュームドアルミナ、および０．５質量％〜２質量％のシリカを含む、請求項１または２記載の研磨組成物。
【請求項４】
前記アルファアルミナが、３００ｎｍ〜８００ｎｍの平均粒子径を有する、請求項１または２記載の研磨組成物。
【請求項５】
前記アルファアルミナが、４００ｎｍ〜６００ｎｍの平均粒子径を有する、請求項４記載の研磨組成物。
【請求項６】
前記フュームドアルミナが、７５ｎｍ〜１５０ｎｍの平均粒子径を有する、請求項１または２記載の研磨組成物。
【請求項７】
前記シリカが、２０ｎｍ〜１２０ｎｍの平均粒子径を有する、請求項１または２記載の研磨組成物。
【請求項８】
前記酸化剤が、過酸化水素である、請求項１または２記載の研磨組成物。
【請求項９】
前記研磨組成物が、０．１質量％〜０．７５質量％の酒石酸を含む、請求項１記載の研磨組成物。
【請求項１０】
前記研磨組成物が、１質量％〜３質量％のシュウ酸を含む、請求項９記載の研磨組成物。
【請求項１１】
前記研磨組成物が、更に１０ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍのノニオン性界面活性剤を含む、請求項２記載の研磨組成物。
【請求項１２】
前記研磨組成物のｐＨが、２〜３である、請求項１または２記載の研磨組成物。
【請求項１３】
（ｉ）基材を、研磨パッドおよび、
（ａ）アルファアルミナ、
（ｂ）フュームドアルミナ、
（ｃ）シリカ、
（ｄ）ニッケル−リンを酸化する酸化剤、
（ｅ）０．１質量％〜５質量％のシュウ酸、
（ｆ）０．１質量％〜２質量％の酒石酸、および
（ｉ）水、
を含む化学機械研磨組成物であって、該研磨組成物が２〜４のｐＨを有する化学機械研磨組成物と接触させること、（ｉｉ）該研磨パッドを、該基材に対して、該化学機械研磨組成物をそれらの間に存在させながら動かすこと、ならびに（ｉｉｉ）該基材を研磨するように、該基材の少なくとも一部を研摩すること、を含んでなる、基材の化学機械研磨方法。
【請求項１４】
前記研磨組成物が、
（ｇ）ノニオン性界面活性剤、または
（ｈ）殺生物剤、
を更に含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記研磨組成物が、０．５質量％〜２質量％のアルファアルミナ、０．１質量％〜１質量％のフュームドアルミナ、および０．５質量％〜２質量％のシリカを含む、請求項１３または１４記載の方法。
【請求項１６】
前記アルファアルミナが、３００ｎｍ〜８００ｎｍの平均粒子径を有する、請求項１３または１４記載の方法。
【請求項１７】
前記アルファアルミナが、４００ｎｍ〜６００ｎｍの平均粒子径を有する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記フュームドアルミナが、７５ｎｍ〜１５０ｎｍの平均粒子径を有する、請求項１３または１４記載の方法。
【請求項１９】
前記シリカが、２０ｎｍ〜１２０ｎｍの平均粒子径を有する、請求項１３または１４記載の方法。
【請求項２０】
前記酸化剤が、過酸化水素である、請求項１３または１４記載の方法。
【請求項２１】
前記研磨組成物が、０．１質量％〜０．７５質量％の酒石酸を含む、請求項１３記載の方法。
【請求項２２】
前記研磨組成物が、１質量％〜３質量％のシュウ酸を含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記研磨組成物が、更に１０ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍのノニオン性界面活性剤を含む、請求項１３記載の方法。
【請求項２４】
前記研磨組成物のｐＨが、２〜３である、請求項１３または１４記載の方法。
【請求項２５】
前記基材が、ニッケル−リンでコーティングされたアルミニウムディスクである、請求項１３または１４記載の方法。
【請求項２６】
前記ディスクが、メモリーディスクである、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記研磨組成物が、１０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍのノニオン性界面活性剤を含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２８】
前記ノニオン性界面活性剤が、ノニルフェノールエトキシレートまたはシロキサンエトキシレートである、請求項２７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
メモリーもしくは硬質ディスクの向上した記憶容量への要求、およびメモリーもしくは硬質ディスクの小型化への傾向（コンピュータ装置中のより小型のハードドライブへの要求に因る）は、最大限の性能を確実にするための、それらのディスクの平坦化または研磨を含めた、メモリーもしくは硬質ディスク製造プロセスの重要性を強調し続けている。
【背景技術】
【０００２】
幾つかの化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物および、半導体装置製造と組み合わせた使用方法が存在するものの、メモリーもしくは硬質ディスクの平坦化または研磨用に十分に好適な慣用のＣＭＰ方法または商業的に入手可能なＣＭＰ組成物は、ほとんどない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
向上した記憶容量への要求が増大しているので、そのようなメモリーもしくは硬質ディスクを研磨するための改善されたプロセスへの必要性も増大している。用語「メモリーもしくは硬質ディスク」は、電磁的な形態で情報を保持するための、いずれかの磁器ディスク、ハードディスク、硬質ディスク、またはメモリーディスクを指している。このメモリーもしくは硬質ディスクは、典型的には、ニッケル−リンを含む表面を有しているが、しかしながらこのメモリーもしくは硬質ディスク表面は、いずれかの他の好適な材料を含んでいてもよい。ディスクドライブの記録ヘッドと、メモリーもしくは硬質ディスクの表面との間の距離は、記録密度の向上にともなって減少しており、それがメモリーもしくは硬質ディスクに対する磁気ヘッドのより低い浮上高さを要求するために、メモリーもしくは硬質ディスクの平面性は向上させなければならない。磁気ヘッドのより低い浮上高さを許容するために、メモリーもしくは硬質ディスクの表面仕上げの改善が必要とされる。
【０００４】
更に、多くの国々における環境規制が、環境中へと放出される可能性がある廃液流れの中の有機物質の量を制限している。半導体製造中で用いられる多くの研磨組成物は、液体担体として水を基礎としている。廃研磨組成物の廃棄は、この研磨組成物中の汚染物質の水準、例えば有機物質の含有量、を低減するためのこの組成物の処理を必要とし、それが製造プロセスの費用に加わる。水質の１つの尺度が、化学的酸素要求量として知られている。化学的酸素要求量は、廃液流中の有機物質を、二酸化炭素、アンモニア、および水へと、完全に酸化するのに必要とされる酸素の量の尺度である。従って、当技術分野においては、厳しい環境要求の増大に適合するために、低減された化学的酸素要求量を示す研磨組成物への必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、（ａ）アルファアルミナ、（ｂ）フュームドアルミナ、（ｃ）シリカ、（ｄ）ニッケル−リンを酸化する酸化剤、（ｅ）０．１質量％〜５質量％のシュウ酸、（ｆ）場合による、０．１質量％〜２質量％の酒石酸、（ｇ）場合による、ノニオン性界面活性剤、（ｈ）場合による、殺生物剤、および（ｉ）水、を含む化学機械研磨組成物であって、該化学機械研磨組成物が２〜４のｐＨを有している、化学機械研磨組成物を提供する。
【０００６】
また、本発明は、（ｉ）基材を、研磨パッドおよび、（ａ）アルファアルミナ、（ｂ）フュームドアルミナ、（ｃ）シリカ、（ｄ）ニッケル−リンを酸化する酸化剤、（ｅ）０．１質量％〜５質量％のシュウ酸、（ｆ）場合による、０．１質量％〜２質量％の酒石酸、（ｇ）場合による、ノニオン性界面活性剤、（ｈ）場合による、殺生物剤、および（ｉ）水、を含む化学機械研磨組成物であって、該化学機械研磨組成物が２〜４のｐＨを有している化学機械研磨組成物と接触させること、（ｉｉ）この研磨パッドを、この基材に対して、この化学機械研磨組成物をそれらの間に存在させながら、動かすこと、ならびに（ｉｉｉ）この基材を研磨するように、この基材の少なくとも１部を研摩すること、
を含む、基材を化学機械研磨する方法を提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、（ａ）アルファアルミナ、（ｂ）フュームドアルミナ、（ｃ）シリカ、（ｄ）ニッケル−リンを酸化する酸化剤、（ｅ）０．１質量％〜５質量％のシュウ酸、（ｆ）場合による、０．１質量％〜２質量％の酒石酸、（ｇ）場合による、ノニオン性界面活性剤、（ｈ）場合による、殺生物剤、および（ｉ）水、を含む、から本質的になる、またはからなる、化学機械研磨組成物であって、この化学機械研磨組成物が２〜４のｐＨを有している、化学機械研磨組成物を提供する。
【０００８】
この研摩組成物は、フュームドアルミナ、アルファアルミナおよびシリカの混合物を含んでいる。フュームド金属酸化物、例えばフュームドアルミナおよびフュームドシリカは、いずれかの好適な揮発性または非揮発性前駆体から調製することができる。フュームド金属酸化物は、揮発性前駆体から、前駆体（例えば、金属塩化物）の、高温火炎（Ｈ２／空気またはＨ２／ＣＨ４／空気）中での、加水分解および／または酸化によって、対象とする金属酸化物を形成することによって、調製することができる。フュームド金属酸化物は、非揮発性前駆体から、この前駆体を、好適な溶媒、例えば水、アルコール、または酸を基にした溶媒中に、溶解または分散することによって調製することができる。この前駆体を含む溶液は、液滴発生器を用いて、高温火炎中に噴霧することができ、そして、次いで金属酸化物凝集体を、収集することができる。典型的な液滴発生器としては、２流体噴霧器、高圧噴霧ノズル、および超音波噴霧器が挙げられる。
【０００９】
フュームドアルミナは、酸化アルミニウムの無定形の形態であり、一方で、アルファアルミナは、１４００℃超の高温で形成される、酸化アルミナの結晶多形を指している。アルファアルミナは、典型的には５０質量％以上のアルファ多形体を含むアルミナを指している。ここでは、研磨組成物中のアルファアルミナの量は、その中に存在している結晶性アルミナの総質量を表しており、５０質量％以上の結晶性アルミナは、アルファ多形体を含んでいる。フュームドアルミナは、典型的には、アルファアルミナよりも、研摩性が小さい。アルミナの両方の形態は、当技術分野でよく知られており、そして広い範囲の粒子径および表面積で、商業的に入手可能である。
【００１０】
シリカは、いずれかの好適なシリカの形態、例えば湿式法型またはフュームドシリカ、であることができる。好ましくは、このシリカは、湿式法型シリカ粒子（例えば、縮合重合または沈降シリカ粒子）を含んでいる。縮合重合シリカ粒子は、典型的にはＳｉ(ＯＨ)４を縮合して、コロイド状粒子を形成することによって調製され、ここでコロイド状とは、１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の平均粒子径を有すると規定される。そのような研摩粒子は、米国特許第5,230,833号明細書に従って調製することができ、または種々の商業的に入手可能ないずれかの製品、例えばAkzo-Nobel Bindzil 50/80製品、そしてNalco 1050、1060、2327、および2329製品、ならびにDuPont、Bayer、Applied Research、Nissan Chemical、Fuso、およびClariantから入手可能な他の同様の製品、として得ることができる。
【００１１】
フュームドアルミナは、いずれかの好適な平均粒子径（すなわち、平均粒子直径）を有することができる。このフュームドアルミナは、３０ｎｍ以上、例えば、４０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、６０ｎｍ以上、７０ｎｍ以上、８０ｎｍ以上、９０ｎｍ以上、または１００ｎｍ以上の平均粒子径を有することができる。あるいは、または更に、このフュームドアルミナは、２５０ｎｍ以下、例えば２３０ｎｍ以下、２１０ｎｍ以下、１９０ｎｍ以下、１７０ｎｍ以下、または１５０ｎｍ以下の平均粒子径を有することができる。従って、このフュームドアルミナは、上記の端点のいずれか２つによって定められる平均粒子径を有することができる。例えば、このフュームドアルミナは、３０ｎｍ〜２５０ｎｍ、８０ｎｍ〜２５０ｎｍ、８０ｎｍ〜２１０ｎｍ、または１００ｎｍ〜１５０ｎｍの平均粒子径を有することができる。
【００１２】
アルファアルミナは、いずれかの好適な平均粒子径（すなわち、平均粒子直径）を有することができる。このアルファアルミナは、１００ｎｍ以上、例えば、１５０ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、２５０ｎｍ以上、３００ｎｍ以上、３５０ｎｍ以上、４００ｎｍ以上、または４５０ｎｍ以上の平均粒子径を有することができる。あるいは、または更に、このアルファアルミナは、８００ｎｍ以下、例えば７５０ｎｍ以下、６５０ｎｍ以下、６００ｎｍ以下、５５０ｎｍ以下、５００ｎｍ以下、４５０ｎｍ以下、または４００ｎｍ以下の平均粒子径を有することができる。従って、このアルファアルミナは、上記の端点のいずれか２つによって定められる平均粒子径を有することができる。例えば、このアルファアルミナは、１００ｎｍ〜８００ｎｍ、１５０ｎｍ〜８００ｎｍ、１５０ｎｍ〜５００ｎｍ、１５０ｎｍ〜４００ｎｍ、２００ｎｍ〜３００ｎｍ、４００ｎｍ〜８００ｎｍ、４００ｎｍ〜７００ｎｍ、または４００ｎｍ〜６００ｎｍの平均粒子径を有することができる。
【００１３】
シリカは、いずれかの好適な平均粒子径（すなわち、平均粒子直径）を有することができる。このシリカは、１０ｎｍ以上、例えば、１５ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、または２５０ｎｍ以上の平均粒子径を有することができる。あるいは、または更に、このシリカは、１２０ｎｍ以下、例えば１１０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、８０ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、６０ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、または４０ｎｍ以下の平均粒子径を有することができる。従って、このシリカは、上記の端点のいずれか２つによって定められる平均粒子径を有することができる。例えば、このシリカは、１０ｎｍ〜１００ｎｍ、２０ｎｍ〜１００ｎｍ、２０ｎｍ〜８０ｎｍ、２０ｎｍ〜６０ｎｍ、または２０ｎｍ〜４０ｎｍの平均粒子径を有することができる。
【００１４】
この研磨組成物は、フュームドアルミナ、アルファアルミナ、およびシリカのいずれかの好適な比率での混合物を含むことができる。典型的には、この研磨組成物は、０．０１質量％以上、例えば０．０５質量％以上、０．１質量％以上、または０．２質量％以上、のフュームドアルミナ、０．１質量％以上、例えば０．２質量％以上、０．３質量％以上、０．４質量％以上、または０．５質量％以上のアルファアルミナ、および０．１質量％以上、例えば０．２質量％以上、０．３質量％以上、０．４質量％以上、または０．５質量％以上のシリカを含むことができる。あるいは、または更に、この研磨組成物は、１質量％以下、例えば、０．９質量％以下、０．８質量％以下、０．７質量％以下、０．６質量％以下、または０．５質量以下のフュームドアルミナ、５質量％以下、例えば４質量％以下、３質量％以下、または２質量％以下のアルファアルミナ、および３質量％以下、例えば２質量％以下、または１質量％以下のシリカを含むことができる。従って、この研磨組成物は、フュームドアルミナ、アルファアルミナ、およびシリカの、それぞれについて記載した上記の端点のいずれか２つによって定められる量で、フュームドアルミナ、アルファアルミナ、およびシリカの混合物を含むことができる。例えば、この研磨組成物は、０．０１質量％〜１質量％、０．１質量％〜０．８質量％、または０．２質量％〜０．６質量％、のフュームドアルミナ、０．１質量％〜５質量％、０．５質量％〜３質量％、または１質量％〜２質量％、のアルファアルミナ、および０．１質量％〜３質量％、０．２質量％〜２質量％、または０．５質量％〜１質量％、のシリカを含むことができる。
【００１５】
この研摩粒子は、好ましくはコロイド状に安定である。用語、コロイドは、研摩粒子の液体担体中の懸濁液を指している。コロイド状に安定とは、その懸濁液が、長時間にわたって維持されていることを意味している。本発明との関連では、研摩材が、１００ｍＬのメスシリンダー中に容れられて、そして無攪拌で２時間静置させ、そのメスシリンダーの底部５０ｍＬ中の粒子濃度（ｇ/ｍＬでの［Ｂ］）と、このメスシリンダーの上部５０ｍＬ中の粒子濃度（ｇ／ｍＬでの［Ｔ］）との差を、この研摩組成物中の初期の粒子濃度（ｇ／ｍＬでの［Ｃ］）で割り算して、０．５以下である場合（すなわち、｛［Ｂ］−［Ｔ］｝／［Ｃ］≦０．５）には、この研摩材は安定であると考えられる。より好ましくは、この［Ｂ］−［Ｔ］／［Ｃ］の値は、０．３以下、そしてより好ましくは０．１以下である。
【００１６】
この研磨組成物は、ニッケル−リンを酸化する酸化剤を含んでいる。好ましい酸化剤は、過酸化水素、尿素・過酸化水素、ペルオキシ硫酸、過酢酸、過ホウ酸、それらの塩、およびそれらの組み合わせからなる群から選ばれる。より好ましくは、この酸化剤は、過酸化水素である。この酸化剤は、好ましくは、この研磨組成物の、１０質量％以下（例えば、８質量％以下、６質量％以下、４質量％以下、または２質量％以下）を構成する。
【００１７】
この研磨組成物は、０．１質量％以上、例えば０．２５質量％以上、０．５質量％以上、０．７５質量％以上、または１質量％以上のシュウ酸を含んでいる。あるいは、または更に、この研磨組成物は、５質量％以下、例えば、４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下のシュウ酸、または１質量％以下のシュウ酸を含むことができる。従って、この研磨組成物は、上記の端点のいずれか２つによって定められる量のシュウ酸を含むことができる。例えば、この研磨組成物は、０．１質量％〜５質量％、０．５質量％〜５質量％、０．５質量％〜４質量％、０．５質量％〜２質量％、０．５質量％〜１質量％、または１質量％〜３質量％のシュウ酸を含むことができる。
【００１８】
態様によっては、この研磨組成物は、酒石酸を含まない。これらの態様では、この研磨組成物は、アルファアルミナ、フュームドアルミナ、シリカ、ニッケル−リンを酸化する酸化剤、シュウ酸、場合により、ノニオン性界面活性剤、場合により、殺生物剤、および水から本質的になる、あるいはからなっていることができる。他の態様では、この研磨組成物は、０．１質量％以上、例えば０．２質量％以上、０．３質量％以上、０．５質量％以上、または０．５質量％以上の酒石酸を含んでいる。あるいは、または更に、この研磨組成物は、２質量％以下、例えば、１．５質量％以下、１．２５質量％以下、１質量％以下、または０．７５質量％以下の酒石酸を含むことができる。従って、この研磨組成物は、上記の端点のいずれか２つによって定められる量の酒石酸を含むことができる。例えば、この研磨組成物は、０．１質量％〜２質量％、０．１質量％〜１質量％、０．１質量％〜０．７５質量％、または０．２質量％〜０．７５質量％の酒石酸を含むことができる。
【００１９】
この研磨組成物は、所望により、更に殺生物剤を含んでいる。この殺生物剤は、いずれかの好適な殺生物剤、例えばイソチアゾリノン殺生物剤、であることができる。この研磨組成物中の殺生物剤の量は、典型的には１ｐｐｍ〜５００ｐｐｍ、そして好ましくは１０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍである。
【００２０】
この研磨組成物は、１以上、例えば２以上のｐＨを有することができる。あるいは、または更に、この研磨組成物は、５以下、例えば４以下、または３以下のｐＨを有することができる。従って、この研磨組成物は、上記の端点のいずれか２つで定められたｐＨを有することができる。例えば、この研磨組成物は、１〜５、１〜４、２〜４、または２〜３のｐＨを有することができる。
【００２１】
この研磨組成物のｐＨは、いずれかの好適な手段によって達成および／または維持することができる。より具体的には、この研磨組成物は、更に、ｐＨ調節剤、ｐＨ緩衝材、またはそれらの組み合わせを含むことができる。このｐＨ調節剤は、いずれかの好適なｐＨ調節化合物であることができる。例えば、このｐＨ調節剤は、硝酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、またはそれらの組み合わせであることができる。ｐＨ緩衝材は、いずれかの好適な緩衝剤、例えば、リン酸塩、硫酸塩、酢酸塩、ホウ酸塩、アンモニウム塩など、であることができる。この研磨組成物は、好適な量の緩衝剤が、この研磨組成物のｐＨをここに説明した範囲内に収める、および／または維持するのに用いられる限り、いずれかの好適な量のｐＨ調節剤および／またはｐＨ緩衝剤を含むことができる。
【００２２】
この研磨組成物は、所望により、ノニオン性界面活性剤を含んでいる。このノニオン性界面活性剤の目的は、金属表面の研磨において観察されるエッジ研磨の量を低減すること、および金属表面の除去速度を向上させること、である。金属表面の研磨においては、典型的にエッジは、研磨用具から、より大きな下向き力を経験する。研摩は、部分的には、表面に加えられる圧力の関数であるので、その金属エッジは、その表面の残りの部分に対して、より速い金属侵食速度を経験する。金属表面のそのような不均一な研摩の結果は、エッジ侵食をもたらし、それは、当技術分野では、ロールオフ、摩擦落ち（rub-off）、またはダブオフ（dub-off）として知られている。いずれかの特別な理論に拘束されることは望まないが、ノニオン性界面活性剤は、金属表面上に吸着され、従って潤滑性膜を形成し、それが選択的に表面のエッジでの除去速度を低下させると信じられる。
【００２３】
このノニオン性界面活性剤は、いずれかの好適なノニオン性界面活性剤であることができる。好適なノニオン性界面活性剤の限定するものではない例としては、アルキルフェノールエトキシレート（例えば、ノニルフェニルエトキシレート）、アルコールエトキシレート、シロキサンエトキシレートなどが挙げられる。好ましいノニオン性界面活性剤の例としては、ノニルフェノールエトキシレート、例えば、Dow Corning（ミシガン州、ミッドランド）から入手可能なTergitol NPシリーズ、およびシロキサンエトキシレート、例えば、General Electric（ニューヨーク州、スケネクタディ）から入手可能なSilwetシリーズが挙げられる。この研磨組成物は、１ｐｐｍ以上、例えば５ｐｐｍ以上、１０ｐｐｍ以上、または２０ｐｐｍ以上のノニオン性界面活性剤を含むことができる。あるいは、または更に、この研磨組成物は、２５０ｐｐｍ以下、例えば２００ｐｐｍ以下、１５０ｐｐｍ以下、１００ｐｐｍ以下、または５０ｐｐｍ以下のノニオン性界面活性剤を含むことができる。従って、この研磨組成物は、上記の端点のいずれか２つによって定められる量のノニオン性界面活性剤を含むことができる。例えば、この研磨組成物は、１ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍ、１０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍ、または２０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍのノニオン性界面活性剤を含むことができる。
【００２４】
１つの態様では、この研磨組成物は、フュームドアルミナ、アルファアルミナ、シリカ、シュウ酸、ニッケル−リンを酸化する酸化剤、シュウ酸、殺生物剤、および水から本質的になり、またはからなり、この研磨組成物は２〜４のｐＨを有している。他の態様では、この研磨組成物は、フュームドアルミナ、アルファアルミナ、シリカ、シュウ酸、酒石酸、ニッケル−リンを酸化する酸化剤、シュウ酸、殺生物剤、および水から本質的になり、またはからなり、この研磨組成物は２〜４のｐＨを有している。フュームドアルミナ、アルファアルミナ、シリカ、シュウ酸、酒石酸、酸化剤、および殺生物剤の量は、ここに記載されている通りであることができる。
【００２５】
望ましくは、シュウ酸を含む本発明の研磨組成物は、他のカルボン酸を含む研磨組成物に比べて、低減された化学的酸素要求量を示す。化学的酸素要求量は、廃液流中の有機物質を、二酸化炭素、アンモニアおよび水へと、完全に酸価するのに必要とされる酸素の量の尺度であり、そして水質の尺度として用いられている。水性の廃液、例えば使用後の研磨組成物は、環境中へ放出する前に、基準、例えば化学的酸素要求量に適合しなければならない。低減された化学的酸素要求量を有する研磨組成物は、環境への放出の前に低水準の処理しか必要とせず、そして従って、低減された総プロセス費用を示す。
【００２６】
この研磨組成物は、いずれかの好適な技術によって調製することができ、その多くは、当業者に知られている。この研磨組成物は、バッチまたは連続プロセスで調製することができる。一般には、この研磨組成物は、その成分を、いずれかの順番で混合することによって調製することができる。ここで用いられる用語「成分」は、個々の成分（例えば、フュームドアルミナ、アルファアルミナ、シリカ、ニッケル−リンを酸化する酸化剤、シュウ酸、場合による酒石酸、場合によるノニオン性界面活性剤など）、ならびにそれらの成分のいずれかの組み合わせ（例えば、フュームドアルミナ、アルファアルミナ、シリカ、ニッケル−リンを酸化する酸化剤、シュウ酸、場合による酒石酸、場合によるノニオン性界面活性剤、場合による殺生物剤など）を含んでいる。
【００２７】
例えば、フュームドアルミナ、アルファアルミナ、およびシリカは、水中に分散されていてもよい。シュウ酸、場合による酒石酸、場合によるノニオン性界面活性剤、および場合による殺生物剤を、次いで加えて、そしてそれらの成分を研磨組成物中に混合することができるいずれかの方法によって混合することができる。ニッケル−リンを酸価する酸化剤は、この研磨組成物の調製の間のいずれかの時間に加えることができる。この研磨組成物は、使用の前に、１つもしくは２つ以上の成分、例えばニッケル−リンを酸化する酸化剤を、使用の直ぐ前に（例えば、使用の１分間以内に、または使用の１時間以内に、または使用の７日間以内に）、この研磨組成物に加えて調整することができる。また、この研磨組成物は、研磨操作の間に、基材の表面で、これらの成分を混合することによって調製することができる。
【００２８】
この研磨組成物は、フュームドアルミナ、アルファアルミナ、シリカ、ニッケル−リンを酸化する酸化剤、シュウ酸、場合による酒石酸、場合によるノニオン性界面活性剤、場合による殺生物剤、および水を、１液型の系（one-package system）として供給することができる。あるいは、フュームドアルミナ、アルファアルミナ、およびシリカを水中の分散液として、第１の容器で供給し、そしてシュウ酸、場合による酒石酸、場合によるノニオン性界面活性剤、および場合による殺生物剤を、第２の容器で、乾燥形態または水中の溶液もしくは分散液として、供給することができる。ニッケル−リンを酸化するこの酸化剤は、望ましくは、この研磨組成物の他の成分とは別に供給され、そして、例えば、最終使用者によって、この研磨組成物の他の成分と、使用の直前に（例えば、使用前の１週間以内に、使用前の１日以内に、使用前の１０分間以内に、または使用前の１分間以内に）、混合される。第１または第２の容器中のこれらの成分は、乾燥形態であることができ、一方で、他の容器中の成分は、水性分散液の形態であることができる。更に、第１または第２の容器中のこれらの成分は、異なるｐＨ値を有している、あるいは実質的に同じ、もしくは更には同一のｐＨ値を有していることが好ましい。他の２つの容器、または３つもしくは４つ以上の容器、この研磨組成物の成分の組み合わせは、当業者の知識の範囲内である。
【００２９】
また、本発明の研磨組成物は、濃縮液として提供することもでき、これは使用の前に、適切な量の水で希釈されることが意図されている。そのような態様では、この研磨組成物濃縮液は、フュームドアルミナ、アルファアルミナ、シリカ、シュウ酸、場合による酒石酸、場合によるノニオン性界面活性剤、場合による殺生物剤、および水を、ニッケル−リンを酸化する酸化剤とともに、または無しで、この濃縮液の、適切な量の水と、もしも既に適切な量で存在していないのであれば、ニッケル−リンを酸化する酸化剤とでの希釈によって、この研磨組成物のそれぞれの成分が、上記でそれぞれの成分について説明した適切な範囲内の量で、この研磨組成物中に存在するような量で、含むことができる。例えば、フュームドアルミナ、アルファアルミナ、シリカ、シュウ酸、場合による酒石酸、場合によるノニオン性界面活性剤、および場合による殺生物剤は、それぞれの成分について、上記で説明した濃度よりも、２倍（例えば、３倍、４倍、または５倍）大きな量で、それぞれがこの濃縮液中に存在していることができ、そうして、この濃縮液が、等体積の（例えば、それぞれ２等体積の水、３等体積の水、または４等体積の水）と、加えて好適な量のニッケル−リンを酸化する酸価剤で、希釈された場合に、それぞれの成分が、それぞれの成分について上記で説明した範囲内の量で、この研磨組成物中に存在する。更に、当業者には理解されるように、この濃縮液は、他の成分が、この濃縮液中に少なくとも部分的に、または完全に溶解することを確実にするために、最終の研磨組成物中に存在する水の適切な一部を含むことができる。
【００３０】
この研磨組成物がシュウ酸および酒石酸を含む濃縮液の態様では、望ましくは、この研磨組成物の所望の操作ｐＨで、シュウ酸および酒石酸の、この濃縮液中への完全な溶解を示すが、一方で、シュウ酸を含み、酒石酸を含まない濃縮液の態様では、シュウ酸の、この濃縮液中への不完全な溶解を示す可能性がある。使用時点での、この研磨組成物を調製するための、適切な量の水での典型的な希釈は、この濃縮液中に溶解されていない形態で存在していた場合にも、シュウ酸の完全な溶解をもたらすけれども、この研磨組成物濃縮液中の溶解されていないシュウ酸の存在は、場合によっては実用的な不利益である可能性がある。このような場合には、シュウ酸と酒石酸の両方を含む研磨組成物濃縮液の使用は、この研磨組成物の化学的酸素要求量の増加を代償に、この溶解の問題を回避するであろう。
【００３１】
また、本発明は、ここに記載した研磨組成物で、基材を、化学機械研磨する方法を提供する。特に、本発明の方法は、（ｉ）基材を、研磨パッドおよびここに記載した化学機械研磨組成物と接触させること、（ｉｉ）この研磨パッドを、この基材に対して、この化学機械研磨組成物をそれらの間に存在させながら動かすこと、ならびに（ｉｉｉ）この基材を研磨するように、この基材の少なくとも一部を研摩すること、を含んでいる。
【００３２】
本発明の方法を用いて研磨される基材は、ニッケル−リンを含むいずれかの好適な基材であることができる。好ましい基材は、ニッケル−リンを含む少なくとも１つの層を含んでいる。好ましくは、好適な基材としては、メモリーもしくは硬質ディスク、例えばニッケル−リンでコーティングされたアルミニウムディスクが挙げられるが、それらには限定されない。
【００３３】
本発明の研磨方法は、特には、化学機械研磨（ＣＭＰ）装置と組み合わせた使用に好適である。典型的には、この装置は、プラテン（platen）（これは、使用中には、動いており、そして軌道の、直線状の、または円をなす運動からもたらされる速度を有している）、このプラテンと接触しており、そして運転中はこのプラテンと共に動いている研磨パッド、ならびに、この研磨パッドの表面に対して接触させ、かつ動かすことによって、基材が研磨されるように保持する保持体、を含んでいる。この基材の研摩は、この基材が、この研磨パッドと本発明のこの研磨組成物とに接触させて配置され、そして次いでこの研磨パッドを、この基材に対して動かして、この基材を研磨するようにこの基材の少なくとも一部を研摩するようにすることによって起こる。
【００３４】
基材は、いずれかの好適な研磨パッド（例えば、研磨表面）に加えて、化学機械研磨組成物で、平坦化または研摩することができる。好適な研磨パッドとしては、例えば、織物の、または不織の研磨パッドが挙げられる。更に、好適な研磨パッドは、種々の密度、硬度、厚さ、圧縮性、圧縮に対する回復の能力、および圧縮弾性率の、いずれかの好適なポリマーを含むことができる。好適なポリマーとしては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ナイロン、フッ化炭素、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、それらの共形成された製品、およびそれらの混合物が挙げられる。
【００３５】
望ましくは、このＣＭＰ装置は、更に、その場での（in situ）研磨終点検出システムを含んでおり、それらの多くが当技術分野で知られている。加工品の表面から反射される光または他の輻射線を解析することによって研磨プロセスを検査および監視するための技術が、当技術分野において知られている。そのような方法は、例えば米国特許第5,196,353号明細書、第5,433,651号明細書、第5,609,511号明細書、第5,643,046号明細書、第5,658,183号明細書、第5,730,642号明細書、第5,838,447号明細書、第5,872,633号明細書、第5,893,796号明細書、第5,949,927号明細書、第5,964,643号明細書中に記載されている。望ましくは、研磨される加工品についての、研磨プロセスの進行の検査または監視は、研磨終点の決定、すなわち、特定の加工品について、研磨プロセスを何時終結させるかの決定、を可能にする。
【００３６】
化学機械研磨プロセスは、多くの方法、例えば基材の除去速度、結果として得られる表面粗さ、および結果として得られる基材のエッジロールオフによって特徴付けることができる。
【００３７】
基材の除去速度は、いずれかの好適な技術を用いて測定することができる。基材の除去速度を測定するための好適な技術の例としては、本発明の研磨方法の使用の前と後に、その基材の質量を測って、研磨の単位時間当たりに除去された基材の量を測定することが挙げられ、これは、研磨の単位時間当たりに除去された基材の厚さ、そして本発明の研磨方法の使用の前と後の基材の厚さを測定して、研磨の単位時間当たりの基材の除去速度を直接に測定することと相互に関係させることができる。
【００３８】
表面粗さの測定は、当技術分野でよく知られている。基材の表面粗さの測定のための好適な技術としては、表面形状測定（surface profilometry）、光散乱法、干渉分光法、および原子間力顕微鏡法が挙げられる。表面粗さを測定するのに有用な器具は、例えばSchmitt Industries（オレゴン州、ポートランド）、Lightmachinery, Inc.（カナダ）、およびVeeco Instruments（ニューヨーク州、プレーンフィールド）などの販売業者から商業的に入手可能である。基材の微小なうねり（microwaviness）は、いずれかの好適な技術を用いて測定することができる。基材の微小なうねりを測定する好適な技術の例としては、光学的方法、例えば、Zygo Corp.（コネティカット州、ミドルフィールド）から入手可能な機器を用いる、入射干渉分光法が挙げられる。
【００３９】
本明細書において先に議論したように、ロールオフは、そのディスクのエッジでの、ニッケル−リン層の増大した除去速度によって引き起こされる、ニッケル−リンがコーティングされたアルミニウムメモリーディスクの平面性における偏差を表しており、ディスクは、このディスクのエッジでは、ディスクの残りの部分よりもより大きな下向き力を経験する。その結果として、メモリーディスクの最外部分は、湾曲を示す。ロールオフの程度の測定は、このメモリーディスクの湾曲を、干渉分光法などの技術で、測定することによって行なうことができる。ロールオフの測定に有用な機器は、Zygo Corp.（コネティカット州、ミドルフィールド）およびVeeco Instruments（ニューヨーク州、プレーンフィールド）などの販売業者から商業的に入手可能である。
【実施例】
【００４０】
以下の例は、本発明を更に説明するが、しかしながら、勿論のこと、その範囲を限定するとは、決して解釈してはならない。
【００４１】
例１
この例は、ニッケル−リンでコーティングされたアルミニウムメモリーディスクを含むそれぞれの基材の研磨において、本発明の研磨組成物によって得ることができる、除去速度、エッジロールオフ、および微小なうねりへの、シュウ酸の影響を示している。
【００４２】
ニッケル−リンでコーティングされたアルミニウムメモリーディスクを含む３つの別個の基材の１面を、３つの異なる研磨組成物で別個に研磨した。研磨組成物のそれぞれは、０．４質量％の、１２０ｎｍの平均粒子径を有するフュームドアルミナ、１．６質量％の、５００ｎｍの平均粒子径を有するアルファアルミナ、１．０質量％の、３２ｎｍの平均粒子径を有するシリカ、５０ｐｐｍのノニオン性界面活性剤、酒石酸もしくはシュウ酸、ならびに１．２質量％の、過酸化水素を、２．４のｐＨで、含んでいた。研磨組成物１Ａ（比較）は、２．０質量％の酒石酸を含んでいた。研磨組成物１Ｂ（比較）は、１．５質量％の酒石酸を含んでいた。研磨組成物１Ｃ（本発明）は、２．０質量％のシュウ酸を含んでいた。
【００４３】
研磨の後に、それぞれの基材の除去速度、エッジロールオフ、および微小なうねりを測定して、そしてその結果を表１中にまとめた。更に、それぞれの研磨組成物の化学的酸素要求量（「ＣＯＤ」）を測定して、そして表１中に明記した。
【００４４】
【表１】
0005491530.tif 000002
【００４５】
表１中に説明されている結果から明らかなように、シュウ酸を含む本発明の研磨組成物は、酒石酸を含む比較の研磨組成物によって示されたニッケル−リンの除去速度と、概ね等しいニッケル−リン除去速度を示し、一方で、２つの比較の研磨組成物によって示されたのと、概ね同じ微小なうねり、およびそれらのエッジロールオフの概ね４５％と５９％であるエッジロールオフを生じさせた。更に、本発明の研磨組成物は、２つの比較の研磨組成物の化学的酸素要求量の概ね２１％と５３％である化学的酸素要求量を有していた。
【００４６】
例２
この例は、シュウ酸、およびシュウ酸と酒石酸との混合物を含む水性濃縮液の溶解特性を示している。
【００４７】
シュウ酸、またはシュウ酸と酒石酸との混合物の添加、およびそれに続く、この組成物のｐＨの２．１への調整によって、４つの水性濃縮液を配合した（組成物２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび２Ｄ）。組成物２Ａは、８．０質量％のシュウ酸を含んでいた。組成物２Ｂは、４．０質量％のシュウ酸と４．０質量％の酒石酸を含んでいた。組成物２Ｃは、３．５質量％のシュウ酸と３．５質量％の酒石酸を含んでいた。組成物２Ｄは、３．０質量％のシュウ酸と３．０質量％の酒石酸を含んでいた。
【００４８】
これらの組成物は、ｐＨの調整の後に目視で検査して、溶解していない物質の存在または不在を決定した。組成物２Ａは、溶解していない物質（シュウ酸）を含むことが見出されたが、一方で、組成物２Ｂ〜２Ｄは、均一であり、そして溶解していない物質を含まないことが見出された。
【００４９】
例３
この例は、ニッケル−リンでコーティングされたアルミニウムメモリーディスクを含む基材の研磨において、本発明の研磨組成物によって得ることができる、除去速度、エッジロールオフ、および微小なうねりへの、シュウ酸の効果、ならびにシュウ酸と酒石酸との混合物の効果を示している。
【００５０】
ニッケル−リンでコーティングされたアルミニウムメモリーディスクを含む４つの別個の基材の１面を、異なる研磨組成物で、別個に研磨した。研磨組成物のそれぞれは、０．４質量％の、１２０ｎｍの平均粒子径を有するフュームドアルミナ、１．６質量％の、５００ｎｍの平均粒子径を有するアルファアルミナ、１．０質量％の、３２ｎｍの平均粒子径を有するシリカ、５０ｐｐｍのノニオン性界面活性剤、シュウ酸、もしくはシュウ酸と酒石酸との組み合わせ、ならびに１．２質量％の、過酸化水素を、２．１のｐＨで、含んでいた。研磨組成物３Ａは、２．０質量％のシュウ酸を含んでいた。研磨組成物３Ｂは、１．０質量％のシュウ酸と１．０質量％の酒石酸を含んでいた。研磨組成物３Ｃは、０．８７５質量％のシュウ酸と０．８７５質量％の酒石酸を含んでいた。研磨組成物３Ｄは、０．７５質量％と０．７５質量％のシュウ酸を含んでいた。
【００５１】
研磨の後に、それぞれの基材の除去速度、エッジロールオフ、および微小なうねりを測定して、そしてその結果を表２中にまとめた。更に、それぞれの研磨組成物の化学的酸素要求量（「ＣＯＤ」）を計算して、そして表２中に明記した。
【００５２】
【表２】
0005491530.tif 000003
【００５３】
表２中に説明した結果から明らかなように、シュウ酸と酒石酸の両方を含む研磨組成物３Ｂ〜３Ｄは、シュウ酸を含むが酒石酸を含まない研磨組成物３Ａと比較して、同様の除去速度および微小なうねりを示した。シュウ酸と酒石酸の両方を含む研磨組成物３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄは、研磨組成物３Ａによって示されるエッジロールオフの、それぞれ約７７％、９０％、および８２％であるエッジロールオフを示した。研磨組成物３Ｂ〜３Ｄは、理論上の化学的酸素要求量値を有しており、これは研磨組成物３Ａの化学的酸素要求量よりも大きい。