計算機硬碟基片拋光速率的控制方法
2023-06-06 16:40:51 1
專利名稱：計算機硬碟基片拋光速率的控制方法
技術領域：
本發明涉及計算機存儲器硬碟製造技術領域，更具體地說，是涉及一種提高計算機硬碟基片化學機械拋光去除速率的方法。
背景技術：
近年來，計算機技術迅猛發展，個人計算機朝著高性能、小型化方向不斷前進。為適應這一趨勢，作為計算機數據存儲的主要部件硬碟相應朝著大容量、高轉速、體積小和安全性更高的方向發展，從而對硬碟基片提出更高的要求。因為碟片直接關係著硬碟容量的大小，所以提高單片容量即提高碟片的存儲密度便成為解決此問題的關鍵。
隨著計算機硬磁碟應用的增多，需求越來越大，為了在單位時間內生產出更多的符合質量要求的碟片，必須控制拋光工藝參數以達到最優化的去除率且不降低表面質量，這就要有高質、高效、高選擇性的拋光液及CMP技術。
計算機硬碟盤基片CMP(化學機械拋光)技術原理比較複雜，較公認的機理認為是NiP敷鍍得鋁合金硬碟基片表面被拋光液中的氧化劑氧化，在表面上生成一層氧化膜，其強度較低。從而使硬碟表面變脆，然後拋光液中的納米SiO2粒子作為磨粒將此氧化層磨去，磨掉後露出的新鮮表面又可以被氧化，再被磨去，如此循環。由於盤基片表面會有凸起的部分會先被磨去從而實現了表面的全局平面化。
為了減小硬碟驅動器的最小記錄面積、提高硬碟容量，要求磁頭與磁碟磁介質之間的距離進一步減小，所以對磁碟表面質量的要求也越來越高。為能達到所要求的表面粗糙度、波紋度、平整度，就要求有足夠大的去除速率，在拋光時，可以較快的改善基片表面的狀況，達到精拋要求的粗糙度、波紋度，這樣既可以在改善基片表面質量的同時，也可以提高產品的成品率並且降低成本。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術中存在的速率低且難以準確控制的不足，提供一種用於提高存儲器硬碟的磁碟基片去除速率的方法，使用鹼性拋光液同時解決現有的以三氧化二鋁為磨料的酸性拋光液的所存在的高損傷和凸凹選擇比差問題，發明了高pH值下快速拋光、高濃度、小粒徑的加工方法。
本發明計算機硬碟基片拋光速率的控制方法，包括以下步驟，其中原料為重量％1、將粒徑20～60nm的SiO2溶膠(濃度40～60wt％)用去離子水稀釋，去離子水含量5～50％；2、邊攪拌邊加入1～10％的醇醚類表面活性劑；3、邊攪拌邊加入1～10％的FA/O螯合劑；4、用pH調節劑調整上述溶液使pH值在11.5～13.5範圍內；5、在調整完pH後，加入10～25ml的氧化劑；6、使用上述拋光液在40～60℃溫度、40～120rpm轉速、0.1～0.2MPa、200～800ml/min流量的拋光工藝條件下，在拋光機上對基片進行拋光8～10min。
本發明所述pH調節劑是KOH溶液及胺鹼，胺鹼是乙二胺四乙酸四(四羥乙基乙二胺)。
本發明所述醇醚類表面活性劑為FA/O表面活性劑、OII-7((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)7-H)、OII-10((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、O-20(C12-18H25-37-C6H4-O-CH2CH2O)70-H)、JFC的一種。
本發明所述氧化劑為雙氧水。
本發明與現有技術相比較具有如下有益效果1、複合鹼中氨和非離子表面活性劑，在膠粒表面形成穩定保護膠，可將pH值提高到13以上，有效解決SiO2水溶膠pH值在10.5～12之間凝膠及pH值大於12.5磨料粒子溶解難題，而且可使納米SiO2溶膠長期處於穩定狀態，保證其不迅速溶解，從而可保證強化學反應，實現高速率。
2、本發明中FA/O活性劑增加了高低選擇比，大大降低了表面張力、減小了損傷層、提高了基片表面的均一性、使得表面凹凸差大大降低，從而有效的提高了交換速率，增強了輸運過程，提高了基片的去除速率。
3、在拋光過程中，本發明中FA/O螯合劑的加入使得Ni容易生成大分子產物且溶於水，使反應產物在小的機械作用下即可脫離加工表面，絡合及螯合作用，使反應產物在小的機械作用下即可脫離加工表面，加速了化學反應，同時還能起到絡合及螯合作用，且大大提高了拋光速率。
4、選用KOH作用強鹼，能夠快速的與待加工材料進行反應，起到增強化學作用的目的。
5、選用納米SiO2溶膠作為拋光液磨料，其粒徑小(20～60nm)、濃度高(40～50％)、硬度小6～7(對基片損傷度小)、分散度好，可提高表面一致性，同時起到小攪拌器作用，能夠達到高速率去除。
6、選用40～60℃高溫、40～120rpm轉速、0.10～0.20MPa、200～800ml/min流量的拋光工藝條件能夠實現強化學作用下的高速質量傳遞，從而實現拋光的高去除速率。
本發明拋光工藝的主要功能如下40～60℃高溫既能提高化學作用，實現高的化學反應速率，又能加強機械作用，實現反應產物的快速脫離，加快質量傳遞的過程，從而實現高的去除速率。
40～120rpm轉速能夠保證反應產物的及時去除，及新液的及時補充，並能保證拋光的一致性。
0.10～0.20MPa範圍可滿足去除速率的差異，凸出的部位去除速率高，而低凹部位去除速率低，從而達到平整。產生的熱量，使拋光溫度提高，有利於CMP的高速率；同時能夠滿足質量傳遞的要求。
200～800ml/min流量能夠實現反應產物的脫離及新液的供給。
目前國際上的水平是去除速率均低於600nm/min；使用本發明方法去除速率可達到600nm/min。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明做進一步描述。
實施例11、將粒徑20～30nm的SiO2磨料1000g用去離子水100g稀釋；2、邊攪拌邊加入10g的FA/O表面活性劑；3、邊攪拌邊加入10g的FA/O螯合劑；4、用25％KOH溶液及乙二胺四乙酸四(四羥乙基乙二胺)調整上述溶液(25％KOH溶液及乙二胺四乙酸四(四羥乙基乙二胺)按照1∶10的體積比添加)使pH值在11.5～12.5範圍內；5、在調整完pH後，加入10ml的雙氧水氧化劑；6、使用上述拋光液在40～50℃溫度、40～50rpm轉速、0.1MPa、200～300ml/min流量的拋光工藝條件下，在拋光機上對基片進行拋光8～10min，。
實施例21、將粒徑50～60nm的SiO2磨料2000g用去離子水600g稀釋；2、邊攪拌邊加入15g的FA/O表面活性劑；3、邊攪拌邊加入15g的FA/O螯合劑；4、用25％KOH溶液及乙二胺四乙酸四(四羥乙基乙二胺)調整上述溶液(25％KOH溶液及乙二胺四乙酸四(四羥乙基乙二胺)按照1∶5的體積比添加)使pH值在12.5～13範圍內；5、在調整完pH後，加入15ml的雙氧水氧化劑；6、使用上述拋光液在50～60℃溫度、70～80rpm轉速、0.2MPa、400～600ml/min流量的拋光工藝條件下，在拋光機上對基片進行拋光8～10min，達到的去除速率為600nm/min。
實施例31、將粒徑30～40nm的SiO2磨料3000g用去離子水1500g稀釋；2、邊攪拌邊加入45g的FA/O表面活性劑；3、邊攪拌邊加入45g的FA/O螯合劑；4、用25％KOH溶液及乙二胺四乙酸四(四羥乙基乙二胺)調整上述溶液(25％KOH溶液及乙二胺四乙酸四(四羥乙基乙二胺)按照1∶3的體積比添加)使pH值在12～13.5範圍內；5、在調整完pH後，加入25ml的雙氧水氧化劑；6、使用上述拋光液在50～60℃溫度、100～120rpm轉速、0.2MPa、600～800ml/min流量的拋光工藝條件下，在拋光機上對基片進行拋光8～10min。
權利要求
1.一種計算機硬碟基片拋光速率的控制方法，其特徵是，包括以下步驟，其中原料為重量％(1)將粒徑20～60nm的SiO2磨料用去離子水稀釋，去離子水含量5～50％；(2)邊攪拌邊加入1～10％的醇醚類表面活性劑；(3)邊攪拌邊加入1～10％的FA/O螯合劑；(4)用pH調節劑調整上述溶液使pH值在11.5～13.5範圍內；(5)在調整完pH後，加入10～25ml的氧化劑；(6)使用上述拋光液在40～60℃溫度、40～120rpm轉速、0.1～0.2MPa、200～800ml/min流量的拋光工藝條件下，在拋光機上對基片進行拋光8～10min。
2.根據權利要求1所述的控制方法，其特徵是，所述pH調節劑是KOH溶液及胺鹼，胺鹼是乙二胺四乙酸四(四羥乙基乙二胺)。
3.根據權利要求1所述的控制方法，其特徵是，所述醇醚類表面活性劑為FA/O表面活性劑、OII-7((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)7-H)、OII-10((C10H21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、O-20(C12-18H25-37-C6H4-O-CH2CH2O)70-H)、JFC的一種。
4.根據權利要求1所述的控制方法，其特徵是，所述氧化劑為雙氧水。
全文摘要
本發明公開了一種計算機硬碟基片拋光速率的控制方法。包括以下步驟，其中原料為重量％將粒徑20～60nm的SiO
文檔編號C09G1/04GK1861319SQ20061001429
公開日2006年11月15日 申請日期2006年6月9日 優先權日2006年6月9日
發明者劉玉嶺, 劉長宇 申請人:天津晶嶺微電子材料有限公司