特開2017-182858(P2017-182858A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特開2017-182858研磨用組成物、基板の研磨方法および基板の製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-182858(P2017-182858A)
(43)【公開日】2017年10月5日
(54)【発明の名称】研磨用組成物、基板の研磨方法および基板の製造方法
(51)【国際特許分類】
   G11B 5/84 20060101AFI20170908BHJP
   C09K 3/14 20060101ALI20170908BHJP
   B24B 37/00 20120101ALI20170908BHJP
   H01L 21/304 20060101ALN20170908BHJP
【FI】
   G11B5/84 A
   C09K3/14 550D
   B24B37/00 H
   H01L21/304 622D
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
【全頁数】23
(21)【出願番号】特願2016-71363(P2016-71363)
(22)【出願日】2016年3月31日
(71)【出願人】
【識別番号】000236702
【氏名又は名称】株式会社フジミインコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100117606
【弁理士】
【氏名又は名称】安部 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100136423
【弁理士】
【氏名又は名称】大井 道子
(74)【代理人】
【識別番号】100154449
【弁理士】
【氏名又は名称】谷 征史
(72)【発明者】
【氏名】松波 靖
(72)【発明者】
【氏名】大津 平
(72)【発明者】
【氏名】大島 嵩弘
(72)【発明者】
【氏名】横道 典孝
【テーマコード(参考)】
3C158
5D112
5F057
【Fターム(参考)】
3C158AA07
3C158CA01
3C158CA03
3C158CB01
3C158CB10
3C158DA02
3C158DA17
3C158ED03
3C158ED10
3C158ED16
3C158ED22
3C158ED26
5D112AA02
5D112AA24
5D112BA06
5D112BA09
5D112GA09
5D112GA14
5F057AA05
5F057AA14
5F057BA11
5F057BB03
5F057BB40
5F057BC09
5F057CA19
5F057DA03
5F057EA01
5F057EA07
5F057EA12
5F057EA16
5F057EA37
5F057FA17
(57)【要約】
【課題】表面欠陥の発生を抑制しつつ、高い研磨レートを実現し得る研磨用組成物を提供する。
【解決手段】砥粒を含む研磨用組成物が提供される。上記砥粒は、動的散乱法による検出角30°での散乱強度分布に基づく粒子径の標準偏差(Stdev30)が300〜2000nmの範囲内である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
砥粒を含む研磨用組成物であって、
前記砥粒は、動的散乱法による検出角30°での散乱強度分布に基づく粒子径の標準偏差(Stdev30)が300〜2000nmの範囲内である、研磨用組成物。
【請求項2】
前記砥粒の動的散乱法による平均粒子径は100〜500nmの範囲内である、請求項1に記載の研磨用組成物。
【請求項3】
前記砥粒は、下記の方法で測定されるΔCVが120以上を示す、請求項1または2に記載の研磨用組成物。
[ΔCVの測定方法]
動的散乱法による検出角30°での散乱強度分布に基づく粒子径の標準偏差(Stdev30)と、該散乱強度分布に基づく平均粒子径(Dave30)とを測定し、
式(1):CV30(%)=Stdev30/Dave30×100
より、検出角30°における変動係数(CV30)を求める。
動的散乱法による検出角90°での散乱強度分布に基づく粒子径の標準偏差(Stdev90)と、該散乱強度分布に基づく平均粒子径(Dave90)とを測定し、
式(2):CV90(%)=Stdev90/Dave90×100
より、検出角90°における変動係数(CV90)を求める。
式(3):ΔCV=CV30−CV90
より、ΔCVを求める。
【請求項4】
前記砥粒はシリカ砥粒を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
【請求項5】
前記砥粒を含むA液と、該砥粒以外の成分を含むB液と、含む多剤型研磨用組成物として構成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
【請求項6】
仕上げ研磨工程の前工程で用いられる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
【請求項7】
磁気ディスク基板の研磨に用いられる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか一項に記載の研磨用組成物を研磨対象基板に供給して該研磨対象基板を研磨する工程(1)を含む、基板の研磨方法。
【請求項9】
前記工程(1)の後に、仕上げ研磨用組成物を前記研磨対象基板に供給して該研磨対象基板を研磨する工程(2)をさらに含み、
前記仕上げ研磨用組成物は、前記工程(1)に用いられる砥粒A1よりも平均アスペクト比が小さい砥粒A2を含む、請求項8に記載の研磨方法。
【請求項10】
請求項1〜7のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて研磨対象基板を研磨する工程(1)を含む、基板の製造方法。
【請求項11】
請求項10に記載の方法により製造された磁気ディスク基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、研磨用組成物、基板の研磨方法および基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、金属や半金属、非金属、その酸化物等の材料表面に対して、研磨用組成物を用いた研磨加工が行われている。例えば、高精度な表面が要求される研磨物の製造プロセスにおいては、一般に、最終製品の表面精度に仕上げるために行う最終研磨工程(仕上げ研磨工程)の前に、より研磨効率を重視した研磨(予備研磨)が行われている。このような研磨プロセスでは、例えば上記の予備研磨のように最終研磨工程より前に行われる研磨においても、最終研磨工程における表面精度向上に寄与するため、良好な表面状態を実現することが望ましい。砥粒を用いる研磨技術に関する技術文献として、特許文献1〜3が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−170650号公報
【特許文献2】特開2014−130663号公報
【特許文献3】特開2012−155785号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
研磨対象物の表面精度を左右する要素の一つとして、研磨液に含まれる砥粒の材質や性状が挙げられる。例えば、砥粒としてシリカを用いる研磨液によると、より硬度が高いアルミナ等の砥粒を用いる研磨液に比べて、研磨対象面の表面品質(例えば、スクラッチや窪み(ピット)等の表面欠陥)が改善する傾向がある。しかし、アルミナに代えてシリカ等の砥粒を用いた研磨液は、一般に研磨効率(典型的には研磨レート)に劣る傾向があり、例えばニッケルリンめっきが施された磁気ディスク基板(以下「Ni−P基板」ともいう。)の一次研磨のように高い研磨レートが要求される研磨において使用される場合に、かかる要求に充分に応えることができないおそれがあった。表面欠陥の発生を抑制し、かつ高い研磨レートを実現することができる研磨用組成物が提供されれば有益である。
【0005】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、表面欠陥の発生を抑制しつつ、高い研磨レートを実現し得る研磨用組成物を提供することを目的とする。関連する他の目的は、上記研磨用組成物を用いた基板の研磨方法および基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明によると、砥粒を含む研磨用組成物が提供される。上記砥粒は、動的散乱法による検出角30°での散乱強度分布に基づく粒子径の標準偏差(Stdev30)が300〜2000nmの範囲内である。上記の特性を満足する砥粒を含む研磨用組成物を使用することにより、表面欠陥の発生を抑制しつつ、高い研磨レートを実現することができる。
【0007】
ここに開示される技術(研磨用組成物、基板の研磨方法および基板の製造方法を包含する。以下同じ。)の好ましい一態様では、前記砥粒の動的散乱法による平均粒子径は100〜500nmの範囲内である。上記平均粒子径を有する砥粒は、高い研磨レートを得やすく、また組成物中における分散性が良好であり得る。
【0008】
ここに開示される技術の好ましい一態様では、前記砥粒は、下記の方法で測定されるΔCVが120以上を示す。上記ΔCVを示す砥粒を使用することにより、高い研磨レートを好ましく実現することができる。
[ΔCVの測定方法]
動的散乱法による検出角30°での散乱強度分布に基づく粒子径の標準偏差(Stdev30)と、該散乱強度分布に基づく平均粒子径(Dave30)とを測定し、
式(1):CV30(%)=Stdev30/Dave30×100
より、検出角30°における変動係数(CV(Coefficient of Variation)30)を求める。
動的散乱法による検出角90°での散乱強度分布に基づく粒子径の標準偏差(Stdev90)と、該散乱強度分布に基づく平均粒子径(Dave90)とを測定し、
式(2):CV90(%)=Stdev90/Dave90×100
より、検出角90°における変動係数(CV90)を求める。
式(3):ΔCV=CV30−CV90
より、ΔCVを求める。
【0009】
ここに開示される技術の好ましい一態様では、前記砥粒はシリカ砥粒を含む。砥粒としてシリカを使用することにより、上記Stdev30やΔCV等の粒子特性を好適な範囲に調節しやすくなり、本発明による効果が好ましく発揮される。
【0010】
ここに開示される技術の好ましい一態様では、研磨用組成物は、仕上げ研磨工程の前工程で用いられる研磨用組成物として好適である。例えば、上記研磨用組成物は、研磨対象物の一次研磨に好適に用いられ得る。ここに開示される研磨用組成物は、高い研磨レートを示し得るため、上記一次研磨のような高い研磨効率が要求される研磨プロセスにおいて好ましく用いられる。
【0011】
ここに開示される研磨用組成物の好ましい適用対象として、磁気ディスク基板が例示される。なかでも好ましい研磨対象物として、Ni−P基板が挙げられる。上記研磨用組成物を上記磁気ディスク基板に適用すると、研磨後の上記磁気ディスク基板の表面欠陥が抑制され、かつ高い研磨レートが達成される。ここに開示される研磨用組成物は、特に、磁気ディスク基板の一次研磨に好適である。
【0012】
ここに開示される技術の好ましい一態様では、研磨用組成物は、前記砥粒を含むA液と、該砥粒以外の成分を含むB液と、含む多剤型研磨用組成物として構成されている。例えば、該研磨用組成物の構成成分のうち一部の成分を含むA液(例えば砥粒分散液)と、残りの成分を含むB液(例えば、酸含有液)とを分けて保管し、使用時(研磨対象基板の研磨時)に混合することで、研磨用組成物は良好な保存安定性を得つつ、使用時には所望の性能を発揮することができる。
【0013】
また、本発明によると、基板の研磨方法が提供される。その研磨方法は、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物を研磨対象基板に供給して該研磨対象基板を研磨する工程(1)を含む。かかる研磨方法によると、研磨物の表面品質を効率よく高めることができる。好ましい一態様では、上記基板の研磨方法は、前記工程(1)の後に、仕上げ研磨用組成物を前記研磨対象基板に供給して該研磨対象基板を研磨する工程(2)をさらに含む。前記仕上げ研磨用組成物は、前記工程(1)に用いられる砥粒A1よりも平均アスペクト比が小さい砥粒A2を含むことが好ましい。上記工程(1)の後に上記工程(2)を実施することにより、より高品位な基板表面が得られる。
【0014】
また、本発明によると、基板の製造方法が提供される。その製造方法は、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物を用いて研磨対象基板を研磨する工程(1)を含む。かかる製造方法によると、高品位な表面を有する基板を生産性よく製造することができる。好ましい一態様では、上記基板の製造方法は、前記工程(1)の後に、仕上げ研磨用組成物を用いて前記研磨対象基板を研磨する工程(2)をさらに含む。前記仕上げ研磨用組成物は、前記工程(1)に用いられる砥粒A1よりも平均アスペクト比が小さい砥粒A2を含むことが好ましい。上記工程(1)の後に上記工程(2)を実施することにより、より高品位な表面を有する基板が生産性よく製造される。
【0015】
ここに開示される基板の製造方法の他の側面として、上記方法により製造された基板が提供される。上記基板は、高品位な表面を有し、かつ生産コストの面で有利なものとなり得るので好ましい。なお、ここに開示される基板の研磨方法および製造方法で使用される研磨対象基板の好適例は磁気ディスク基板であり、なかでも好ましい研磨対象基板は、Ni−P基板である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【0017】
<砥粒>
(粒子特性)
ここに開示される研磨用組成物は砥粒を含む。この砥粒は、Stdev30が300〜2000nmの範囲内である。ここでStdev30とは、動的散乱法による検出角30°での散乱強度分布に基づく粒子径の標準偏差(単位:nm)のことをいう。動的散乱法による散乱強度分布に基づく標準偏差は、高研磨レートと表面欠陥低減に貢献する砥粒を評価するにあたって、信頼性の高い指標となり得る。具体的には、上記標準偏差は、砥粒の平均粒子径よりも研磨レートとの相関が高い。また、標準偏差を平均粒子径や散乱分布強度の検出角依存性等で補正した場合よりも、標準偏差そのものの値が研磨レートと表面欠陥の発現の有無に直接的に影響する。上記標準偏差を指標とする粒子径のばらつきが、研磨レート向上と高い正の相関を示していると考えられる。なかでも、検出角30°での測定によって得られる粒子径は、30°よりも大きい検出角(例えば検出角90°)の場合と比べて、ブロードな分布となる傾向があるため、その標準偏差(Stdev30)の影響も判別しやすい。上記標準偏差(Stdev30)は、研磨レートと表面品質との両立に寄与する砥粒の非球形の程度(非球形度)をよく反映していると考えられる。上記Stdev30が300〜2000nmの範囲内である砥粒を使用することにより、表面欠陥の発生が抑制され、かつ高い研磨レートが実現される。なお、ここに開示される技術は、上記の解釈に限定されるものではない。また、当業者であれば、使用する砥粒の形状等に基づき、Stdev30が所定範囲内の砥粒を判別し、入手することができる。例えば、Stdev30の異なる2種以上の砥粒を適当な比率でブレンドすることにより、Stdev30を所望の値に調節することができる。後述のStdev90、Stdev30−Stdev90、CV30、CV90、ΔCV(以下、Stdev30も含めてまとめて粒子特性ということがある。)についても同様である。上記Stdev30は、具体的には後述の実施例に記載の方法で測定される。
【0018】
なお、本明細書において「砥粒の非球形度」とは、特に限定的に解釈されるものではないが、砥粒粒子が、研磨レートを向上する程度に凹凸を有したり変形して、球形とは異なっている(球形から離れている)が、その凹凸や変形の程度が表面欠陥を生じない範囲内での非球形を意味し、さらには、そのような非球形粒子と球形粒子との混合比率を包含する概念である。したがって、極端にいびつな粒子形状は、ここに開示される技術における非球形の意図するところではない。上記Stdev30は、上記のような非球形度の判別に適していると考えられる。
【0019】
ここに開示される砥粒のStdev30は、研磨レート等の観点から、好ましくは450nm以上、より好ましくは650nm以上、さらに好ましくは1000nm以上、特に好ましくは1500nm以上(例えば1600nm以上)である。また、表面欠陥低減の観点から、上記Stdev30は1700nm以下(例えば800nm以下)であってもよい。
【0020】
ここに開示される砥粒につき、動的散乱法による検出角90°での散乱強度分布に基づく粒子径の標準偏差(Stdev90、単位:nm)は特に限定されない。研磨レート等の観点から、上記Stdev90は、通常は30nm以上であることが適当であり、好ましくは45nm以上、より好ましくは60nm以上、さらに好ましくは100nm以上、特に好ましくは200nm以上(例えば250nm以上)である。また、表面欠陥低減の観点から、上記Stdev90は、通常は500nm以下であることが適当であり、好ましくは400nm以下(例えば100nm以下)である。上記Stdev90は、具体的には後述の実施例に記載の方法で測定される。
【0021】
ここに開示される技術で使用される砥粒において、Stdev30とStdev90との差(Stdev30−Stdev90)は特に限定されない。Stdev30−Stdev90は、動的散乱強度分布の標準偏差の検出角依存性を示す指標であり、砥粒の粒子径のばらつきだけでなく、形状(例えば非球形度)の指標となり得る。研磨レート等の観点から、上記Stdev30−Stdev90は、通常は200以上であることが適当であり、好ましくは300以上、より好ましくは400以上、さらに好ましくは500以上、特に好ましくは1000以上(例えば1250以上)である。また、表面欠陥低減の観点から、上記Stdev30−Stdev90は、通常は2000以下であることが適当であり、好ましくは1800以下、より好ましくは1600以下である。
【0022】
ここに開示される砥粒のΔCVは特に限定されない。砥粒のΔCVは、通常は10以上であり、20以上(例えば30以上、さらには50以上)であることが適当である。好ましい一態様では、上記ΔCVは120以上を示す。ΔCVが大きいことは、動的散乱法における変動係数の検出角依存性が大きいことを意味し、一般的に、砥粒の非球形度が高いことを示していると考えられる。砥粒の形状が球形から離れ、例えば凹凸を有するほど、砥粒による機械的研磨の効率は向上する傾向があることから、ΔCVの増大により、研磨レートの向上が期待される。ΔCVは、より好ましくは100以上(例えば250以上)である。ΔCVの上限は、特に限定されず、通常は凡そ500以下であることが適当であり、好ましくは350以下であり得る。ΔCVは、上述の方法で測定することができ、具体的には後述の実施例に記載の方法で測定される。
【0023】
ここに開示される砥粒について、式(1):CV30(%)=Stdev30/Dave30×100;から求められる検出角30°での変動係数(CV30)は特に限定されない。上記式(1)において、Stdev30は上記のとおりであり、Dave30は、動的散乱法による検出角30°での散乱強度分布に基づく平均粒子径(Dave30、単位nm)である。ここでいう平均粒子径(Dave30)とは、体積基準の粒度分布における積算値50%での粒子径(体積平均粒子径)とする。上記CV30は、通常は40%以上であり、70%以上であることが適当である。研磨レート等の観点から、上記CV30は、好ましくは140%以上、より好ましくは200%以上、さらに好ましくは250%以上、特に好ましくは300%以上である。CV30の上限は、特に限定されず、通常は凡そ700%以下であることが適当であり、好ましくは500%以下、より好ましくは350%以下(例えば320%以下)であり得る。CV30は、具体的には後述の実施例に記載の方法で測定される。
【0024】
ここに開示される砥粒について、式(2):CV90(%)=Stdev90/Dave90×100;から求められる検出角90°における変動係数(CV90)は特に限定されない。上記式(2)において、Stdev90は上記のとおりであり、Dave90は、動的散乱法による検出角90°での散乱強度分布に基づく平均粒子径(Dave90、単位nm)である。ここでいう平均粒子径(Dave90)は、体積基準の粒度分布における積算値50%での粒子径(体積平均粒子径)である。上記CV90は、通常は10%以上であり、20%以上であることが適当である。研磨レート等の観点から、上記CV90は、好ましくは30%以上、より好ましくは40%以上、さらに好ましくは50%以上、特に好ましくは80%以上(例えば100%以上)である。CV90の上限は、特に限定されず、通常は凡そ250%以下であることが適当であり、好ましくは200%以下、より好ましくは150%以下(例えば90%以下)であり得る。CV90は、具体的には後述の実施例に記載の方法で測定される。
【0025】
ここに開示される砥粒の動的散乱法による平均粒子径は、70nm以上であることが好ましい。上記平均粒子径は、研磨レート等の観点から、好ましくは80nm以上、より好ましくは100nm以上、さらに好ましくは120nm以上、特に好ましくは150nm以上(典型的には200nm以上、例えば250nm以上)である。また、上記平均粒子径は、例えば600nm以下であり得る。より高品質な表面を得るという観点から、上記平均粒子径は、好ましくは500nm以下、より好ましくは450nm以下、さらに好ましくは400nm以下、特に好ましくは350nm以下(例えば220nm以下)である。ここに開示される技術は、例えば、上記平均粒子径が100nm以上500nm以下(より好ましくは120nm以上350nm以下、例えば200nm以上300nm以下)の砥粒を用いる態様で好ましく実施され得る。砥粒の動的散乱法による平均粒子径は、上記平均粒子径(Dave90)である。後述の実施例についても同様である。
【0026】
(砥粒種)
ここに開示される砥粒は、上記Stdev30が所定の範囲内である限りにおいて、その材質や性状は特に限定されず、研磨用組成物の使用目的や使用態様等に応じて適宜選択することができる。砥粒の例としては、無機粒子、有機粒子、および有機無機複合粒子のいずれも利用可能である。無機粒子の具体例としては、シリカ粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、酸化クロム粒子、二酸化チタン粒子、酸化ジルコニウム粒子、酸化マグネシウム粒子、二酸化マンガン粒子、酸化亜鉛粒子、ベンガラ粒子等の酸化物粒子;窒化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子等の窒化物粒子;炭化ケイ素粒子、炭化ホウ素粒子等の炭化物粒子;ダイヤモンド粒子;炭酸カルシウムや炭酸バリウム等の炭酸塩;等が挙げられる。上記アルミナ粒子としては、α−アルミナ、α−アルミナ以外の中間アルミナおよびこれらの複合物が挙げられる。中間アルミナとは、α−アルミナ以外のアルミナ粒子の総称であり、具体例としてはγ−アルミナ、δ−アルミナ、θ−アルミナ、η−アルミナ、κ−アルミナおよびこれらの複合物が挙げられる。有機粒子の具体例としては、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子やポリ(メタ)アクリル酸粒子(ここで(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸およびメタクリル酸を包括的に指す意味である。)、ポリアクリロニトリル粒子等が挙げられる。上記砥粒は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0027】
(シリカ砥粒)
好ましい一態様に係る研磨用組成物はシリカ砥粒を含む。上記シリカ砥粒を構成するシリカ粒子は、シリカを主成分とする各種のシリカ粒子であり得る。ここで、シリカを主成分とするシリカ粒子とは、該粒子の90重量%以上(通常は95重量%以上、典型的には98重量%以上)がシリカである粒子をいう。使用し得るシリカ粒子の例としては、特に限定されないが、コロイダルシリカ、沈降シリカ、ケイ酸ソーダ法シリカ、アルコキシド法シリカ、フュームドシリカ、乾燥シリカ、爆発法シリカ等が挙げられる。使用し得るシリカ粒子の例には、さらに、上記シリカ粒子(すなわち、コロイダルシリカ、沈降シリカ、ケイ酸ソーダ法シリカ、アルコキシド法シリカ、フュームドシリカ、乾燥シリカ、爆発法シリカ等)を原材料として得られたシリカ粒子が挙げられる。そのようなシリカ粒子の例には、上記原材料のシリカ粒子(以下「原料シリカ」ともいう。)に、加温、乾燥、焼成等の熱処理、オートクレーブ処理等の加圧処理、解砕や粉砕(破砕)等の機械的処理、表面改質(例えば、官能基の導入、金属修飾等の化学的修飾)等から選択される1または2以上の処理を適用して得られたシリカ粒子が含まれ得る。シリカ砥粒は、上記のようなシリカ粒子の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて含むものであり得る。
【0028】
シリカ粒子としては、例えば、原料シリカに対して熱処理を施して得られたシリカ粒子(以下「熱処理シリカ」ともいう。)、具体的には加温されたシリカ粒子、乾燥されたシリカ粒子、焼成されたシリカ粒子等が挙げられる。ここで、加温されたシリカ粒子とは、典型的には、60℃以上110℃未満の環境下に一定時間以上(例えば15分以上、典型的には30分以上)保持する処理を経て得られたシリカ粒子をいう。また、乾燥されたシリカ粒子とは、典型的には、110℃以上500℃未満(好ましくは300℃以上500℃未満)の環境下に一定時間以上(例えば15分以上、典型的には30分以上)保持する処理を経て得られたシリカ粒子をいう。そして、焼成されたシリカ粒子(以下「焼成シリカ」ともいう。)とは、詳細は後述するが、典型的には、500℃以上の環境下に一定時間以上(例えば15分以上、典型的には30分以上)保持する処理(以下「焼成」ともいう。)を経て得られたシリカ粒子をいう。上述したいずれかの原料シリカ(コロイダルシリカ、沈降シリカ、ケイ酸ソーダ法シリカ、アルコキシド法シリカ、フュームドシリカ、乾燥シリカ、爆発法シリカ等)を熱処理する過程を経て得られたシリカ粒子は、ここでいう熱処理シリカの概念に包含される典型例である。シリカ砥粒が熱処理シリカを含む場合、該シリカ砥粒に含まれる熱処理シリカは、1種であってもよく、製造条件および/または物性の異なる2種以上であってもよい。また、上記シリカ砥粒は、1種または2種以上の熱処理シリカからなる構成であってもよく、熱処理シリカと他のシリカ粒子(すなわち、熱処理されていないシリカ粒子)とを組み合わせて含む構成であってもよい。
【0029】
ここに開示される技術におけるシリカ砥粒の構成成分として使用し得るシリカ粒子の他の一好適例として、コロイダルシリカが挙げられる。なかでも、ケイ酸ソーダ法シリカやアルコキシド法シリカのように、水相での粒子成長を経て合成されたコロイダルシリカの使用が好ましい。この種のコロイダルシリカを含むシリカ砥粒によると、高い研磨レートと良好な面精度とが好適に達成され得る。ここに開示されるシリカ砥粒がコロイダルシリカを含む場合、該シリカ砥粒に含まれるコロイダルシリカは、1種であってもよく、製造条件および/または物性の異なる2種以上であってもよい。また、上記シリカ砥粒は、1種または2種以上のコロイダルシリカからなる構成であってもよく、コロイダルシリカと他のシリカ粒子(すなわち、コロイダルシリカ以外のシリカ粒子)とを組み合わせて含む構成であってもよい。
【0030】
コロイダルシリカの粒子形状は特に限定されず、例えば球形であってもよく、非球形であってもよい。非球形の具体例としては、ピーナッツ形状(すなわち、落花生の殻の形状)、繭形状、突起付き形状(例えば金平糖形状)、ラグビーボール形状等が挙げられる。特に限定するものではないが、コロイダルシリカの長径/短径比の平均値(平均アスペクト比)は、好ましくは1.01以上、さらに好ましくは1.05以上(例えば1.1以上)である。平均アスペクト比の増大によって、より高い研磨レートが実現され得る。また、コロイダルシリカの平均アスペクト比は、表面粗さ低減等の観点から、好ましくは3.0以下であり、より好ましくは2.0以下、さらに好ましくは1.5以下である。ここに開示される技術は、平均アスペクト比が1.25未満(例えば1.20以下、典型的には1.15未満)のコロイダルシリカを用いる態様でも好ましく実施され得る。
【0031】
コロイダルシリカの形状(外形)や平均アスペクト比は、例えば次の方法で測定される。具体的には、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)を用いて、測定対象の砥粒(1種類の砥粒粒子であってもよく、2種類以上の砥粒粒子の混合物であってもよい。)に含まれる1000個以上の粒子を、1視野内に100個以上の粒子を含むSEM画像で観察する。観察倍率は50000倍とする。上記観察画像中の砥粒粒子について、各々の粒子画像に外接する最小の長方形を描く。そして、各粒子画像に対して描かれた長方形について、その長辺の長さ(長径の値)を短辺の長さ(短径の値)で除した値を長径/短径比(アスペクト比)として算出する。上記所定個数の粒子のアスペクト比を算術平均することにより、平均アスペクト比を求めることができる。上記平均アスペクト比は、一般的な画像解析ソフトウエアを用いて求めることができる。
【0032】
ここに開示される技術は、研磨用組成物に含まれるシリカ砥粒が、熱処理シリカを単独で含むか、熱処理シリカと他のシリカ粒子とを組み合わせて含む態様で好ましく実施することができる。このようにシリカ砥粒が少なくとも熱処理シリカを含む態様において、シリカ砥粒における熱処理シリカの含有量は、特に限定されない。上記熱処理シリカの含有量は、研磨レートの観点から、シリカ砥粒の10重量%以上であることが好ましく、より好ましくは20重量%以上(例えば25重量%以上)、さらに好ましくは40重量%以上である。シリカ砥粒における熱処理シリカの含有量の上限は特に限定されず、実質的に100重量%(典型的には99重量%以上)であってもよい。各種性能(例えば研磨レート、表面欠陥低減等)のバランスをとる観点から、シリカ砥粒における熱処理シリカの含有量は、90重量%以下であることが好ましく、より好ましくは80重量%以下(例えば75重量%以下)、さらに好ましくは60重量%以下である。
【0033】
ここに開示される技術は、研磨用組成物に含まれるシリカ砥粒が、熱処理シリカとコロイダルシリカとを組み合わせて含む態様で好ましく実施することができる。熱処理シリカに加えてコロイダルシリカを用いることにより、より高い面精度が実現され得る。かかる態様において、シリカ砥粒に含まれる熱処理シリカ(シリカ粒子A)の重量(W)とコロイダルシリカ(シリカ粒子B)の重量(W)との比(W/W)は、特に限定されないが、研磨レートの観点から、0.20以上であることが好ましく、より好ましくは0.30以上、さらに好ましくは0.50以上、特に好ましくは1.0以上(例えば1.5以上)である。より高い研磨レートを得る観点から、W/Wを10以上とすることができ、30以上としてもよい。各種性能(例えば研磨レート、研磨後における研磨対象面の面精度等)のバランスをとる観点からは、W/Wは、50以下(例えば15以下、典型的には5.0以下)とすることが有利である。
【0034】
ここに開示される研磨用組成物において、該研磨用組成物に含まれる固形分に占めるシリカ粒子の含有量は、特に限定されない。上記シリカ粒子の含有量は、本発明による効果を発揮しやすくする観点から、上記固形分全体の40重量%以上であることが好ましく、より好ましくは50重量%以上、さらに好ましくは60重量%以上(例えば80重量%以上)である。あるいは、各種性能(例えば研磨レート、研磨対象面の表面品質等)のバランスをとりやすくする観点から、上記シリカ粒子の含有量は、上記固形分全体の90重量%以下(例えば80重量%以下)であってもよい。なお、本明細書において研磨用組成物に含まれる固形分とは、結合水が除去されない程度の温度(例えば60℃)で研磨用組成物から水分を蒸発させた後の残留分(不揮発分)をいう。
【0035】
ここに開示される研磨用組成物は、α−アルミナ砥粒を実質的に含まない態様で好ましく実施され得る。かかる研磨用組成物によると、α−アルミナ砥粒の使用に起因する品質低下(例えば、スクラッチや窪みの発生、アルミナの残留等)が防止される。なお、本明細書において、所定の砥粒(例えばα−アルミナ砥粒)を実質的に含まないとは、研磨用組成物に含まれる固形分全量のうち当該砥粒の割合が1重量%以下(より好ましくは0.5重量%以下、典型的には0.1重量%以下)であることをいう。α−アルミナ砥粒の割合が0重量%である研磨用組成物、すなわちα−アルミナ砥粒を含まない研磨用組成物が特に好ましい。また、ここに開示される研磨用組成物は、α−アルミナ砥粒に限らず、アルミナ砥粒を実質的に含まない態様で好ましく実施され得る。
【0036】
ここに開示される研磨用組成物は、シリカ粒子以外の粒子(非シリカ粒子)を実質的に含まない態様でも好ましく実施され得る。ここで、非シリカ粒子を実質的に含まないとは、研磨用組成物に含まれる固形分全量のうち非シリカ粒子の割合が1重量%以下(より好ましくは0.5重量%以下、典型的には0.1重量%以下)であることをいう。このような態様において、ここに開示される技術の適用効果が好適に発揮され得る。
【0037】
<研磨用組成物>
(水)
ここに開示される研磨用組成物は、典型的には、上述のような砥粒の他に、該砥粒を分散させる水を含有する。水としては、イオン交換水(脱イオン水)、純水、超純水、蒸留水等を好ましく用いることができる。
【0038】
ここに開示される研磨用組成物(典型的にはスラリー状の組成物)は、例えば、その固形分含量が5g/L〜300g/Lである形態で好ましく実施され得る。上記固形分含量が10g/L〜200g/Lである形態がより好ましい。
【0039】
(酸)
ここに開示される研磨用組成物は、研磨促進剤として酸を含む態様で好ましく実施され得る。好適に使用され得る酸の例としては、無機酸や有機酸(例えば、炭素原子数が1〜10程度の有機カルボン酸、有機ホスホン酸、有機スルホン酸、アミノ酸等)が挙げられるが、これらに限定されない。酸は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0040】
無機酸の具体例としては、硝酸、硫酸、塩酸、リン酸、次亜リン酸、ホスホン酸、ホウ
酸、スルファミン酸等が挙げられる。
【0041】
有機酸の具体例としては、クエン酸、マレイン酸、リンゴ酸、グリコール酸、コハク酸、イタコン酸、マロン酸、イミノ二酢酸、グルコン酸、乳酸、マンデル酸、酒石酸、クロトン酸、ニコチン酸、酢酸、アジピン酸、ギ酸、シュウ酸、プロピオン酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、シクロヘキサンカルボン酸、フェニル酢酸、安息香酸、クロトン酸、メタクリル酸、グルタル酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、グリコール酸、タルトロン酸、グリセリン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ酢酸、ヒドロキシ安息香酸、サリチル酸、イソクエン酸、メチレンコハク酸、没食子酸、アスコルビン酸、ニトロ酢酸、オキサロ酢酸、グリシン、アラニン、グルタミン酸、アスパラギン酸、バリン、ロイシン、イソロイシン、セリン、トレオニン、システイン、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、チロシン、プロリン、シスチン、グルタミン、アスパラギン、リシン、アルギニン、ニコチン酸、ピコリン酸、メチルアシッドホスフェート、エチルアシッドホスフェート、エチルグリコールアシッドホスフェート、イソプロピルアシッドホスフェート、フィチン酸、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、エタン−1,1−ジホスホン酸、エタン−1,1,2−トリホスホン酸、エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸、エタンヒドロキシ−1,1,2−トリホスホン酸、エタン−1,2−ジカルボキシ−1,2−ジホスホン酸、メタンヒドロキシホスホン酸、2−ホスホノブタン−1,2−ジカルボン酸、1−ホスホノブタン−2,3,4−トリカルボン酸、α−メチルホスホノコハク酸、アミノポリ(メチレンホスホン酸)、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、アミノエタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、2−ナフタレンスルホン酸等が挙げられる。
【0042】
研磨効率の観点から好ましい酸として、硝酸、硫酸、リン酸、スルファミン酸、フィチン酸、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸、メタンスルホン酸等が例示される。なかでも硝酸、硫酸、リン酸、スルファミン酸、メタンスルホン酸が好ましい。
【0043】
研磨用組成物中に酸を含む場合、その含有量は特に限定されない。酸の含有量は、通常、1g/L以上が適当であり、3g/L以上が好ましく、5g/L以上がより好ましい。酸の含有量が少なすぎると、研磨レートが不足しやすくなり、実用上好ましくない場合がある。酸の含有量は、通常、200g/L以下が適当であり、100g/L以下が好ましく、50g/L以下(例えば30g/L以下)がより好ましい。酸の含有量が多すぎると、研磨対象物の面精度が低下しやすくなり、実用上好ましくない場合がある。
【0044】
酸は、該酸の塩の形態で用いられてもよい。塩の例としては、上述した無機酸や有機酸の、金属塩(例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩)、アンモニウム塩(例えば、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩等の第四級アンモニウム塩)、アルカノールアミン塩(例えば、モノエタノールアミン塩、ジエタノールアミン塩、トリエタノールアミン塩)等が挙げられる。
塩の具体例としては、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム等のアルカリ金属リン酸塩およびアルカリ金属リン酸水素塩;上記で例示した有機酸のアルカリ金属塩;その他、グルタミン酸二酢酸のアルカリ金属塩、ジエチレントリアミン五酢酸のアルカリ金属塩、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸のアルカリ金属塩、トリエチレンテトラミン六酢酸のアルカリ金属塩;等が挙げられる。これらのアルカリ金属塩におけるアルカリ金属は、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等であり得る。
【0045】
ここに開示される研磨用組成物に含まれ得る塩としては、無機酸の塩(例えば、アルカリ金属塩やアンモニウム塩)を好ましく採用し得る。例えば、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化アンモニウム、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸アンモニウム、リン酸カリウム等を好ましく使用し得る。
【0046】
(酸化剤)
ここに開示される研磨用組成物には、必要に応じて酸化剤を含有させることができる。酸化剤の例としては、過酸化物、硝酸またはその塩、過ヨウ素酸またはその塩、ペルオキソ酸またはその塩、過マンガン酸またはその塩、クロム酸またはその塩、酸素酸またはその塩、金属塩類、硫酸類等が挙げられるが、これらに限定されない。酸化剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。酸化剤の具体例としては、過酸化水素、過酸化ナトリウム、過酸化バリウム、硝酸、硝酸鉄、硝酸アルミニウム、硝酸アンモニウム、ペルオキソ一硫酸、ペルオキソ一硫酸アンモニウム、ペルオキソ一硫酸金属塩、ペルオキソ二硫酸、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸金属塩、ペルオキソリン酸、ペルオキソ硫酸、ペルオキソホウ酸ナトリウム、過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、過フタル酸、次亜臭素酸、次亜ヨウ素酸、塩素酸、臭素酸、ヨウ素酸、過ヨウ素酸、過塩素酸、次亜塩素酸、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム、過マンガン酸カリウム、クロム酸金属塩、重クロム酸金属塩、塩化鉄、硫酸鉄、クエン酸鉄、硫酸アンモニウム鉄等が挙げられる。好ましい酸化剤として、過酸化水素、硝酸鉄、過ヨウ素酸、ペルオキソ一硫酸、ペルオキソ二硫酸および硝酸が例示される。少なくとも過酸化水素を含むことが好ましく、過酸化水素からなることがより好ましい。
【0047】
研磨用組成物中に酸化剤を含む場合、その含有量は、有効成分量基準で1g/L以上であることが好ましく、より好ましくは3g/L以上、さらに好ましくは4g/L以上である。酸化剤の含有量が少なすぎると、研磨対象物を酸化する速度が遅くなり、研磨レートが低下するため、実用上好ましくない場合がある。また、研磨用組成物中に酸化剤を含む場合、その含有量は、有効成分量基準で30g/L以下であることが好ましく、より好ましくは15g/L以下である。酸化剤の含有量が多すぎると、研磨対象物の面精度が低下しやすくなり、実用上好ましくない場合がある。
【0048】
(塩基性化合物)
研磨用組成物には、必要に応じて塩基性化合物を含有させることができる。ここで塩基性化合物とは、研磨用組成物に添加されることによって該組成物のpHを上昇させる機能を有する化合物を指す。塩基性化合物の例としては、アルカリ金属水酸化物、炭酸塩や炭酸水素塩、第四級アンモニウムまたはその塩、アンモニア、アミン、リン酸塩やリン酸水素塩、有機酸塩等が挙げられる。塩基性化合物は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0049】
アルカリ金属水酸化物の具体例としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等が挙げられる。
炭酸塩や炭酸水素塩の具体例としては、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム等が挙げられる。
第四級アンモニウムまたはその塩の具体例としては、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等の水酸化第四級アンモニウム;このような水酸化第四級アンモニウムのアルカリ金属塩(例えばナトリウム塩、カリウム塩);等が挙げられる。
アミンの具体例としては、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、モノエタノールアミン、N−(β−アミノエチル)エタノールアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、無水ピペラジン、ピペラジン六水和物、1−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−メチルピペラジン、グアニジン、イミダゾールやトリアゾール等のアゾール類、等が挙げられる。
リン酸塩やリン酸水素塩の具体例としては、リン酸三カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム等のアルカリ金属塩が挙げられる。
有機酸塩の具体例としては、クエン酸カリウム、シュウ酸カリウム、酒石酸カリウム、酒石酸カリウムナトリウム、酒石酸アンモニウム等が挙げられる。
【0050】
(その他の成分)
ここに開示される研磨用組成物は、本発明の効果が著しく妨げられない範囲で、界面活性剤、水溶性高分子、分散剤、キレート剤、防腐剤、防カビ剤等の、研磨用組成物(例えば、Ni−P基板等のような磁気ディスク基板用の研磨用組成物)に使用され得る公知の添加剤を、必要に応じてさらに含有してもよい。
【0051】
界面活性剤としては、特に限定されず、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤のいずれも使用可能である。界面活性剤(典型的には、分子量1×10未満の水溶性有機化合物)の使用により、研磨用組成物の分散安定性が向上し得る。界面活性剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
アニオン性界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル、アルキル硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキル硫酸、アルキル硫酸、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンスルホコハク酸、アルキルスルホコハク酸、アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、ポリアクリル酸、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、およびこれらの塩等が挙げられる。
アニオン性界面活性剤の他の具体例としては、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、メチルナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、アントラセンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、ベンゼンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物等のポリアルキルアリールスルホン酸系化合物;メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物等のメラミンホルマリン樹脂スルホン酸系化合物;リグニンスルホン酸、変成リグニンスルホン酸等のリグニンスルホン酸系化合物;アミノアリールスルホン酸−フェノール−ホルムアルデヒド縮合物等の芳香族アミノスルホン酸系化合物;その他、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリイソアミレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸;およびこれらの塩等が挙げられる。塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩が好ましい。
ノニオン性界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアルカノールアミド等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤の具体例としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、アルキルアミン塩等が挙げられる。
両性界面活性剤の具体例としては、アルキルベタイン、アルキルアミンオキシド等が挙げられる。
【0052】
界面活性剤を含む態様の研磨用組成物では、界面活性剤の含有量を、例えば0.005g/L以上とすることが適当である。上記含有量は、研磨後の表面の平滑性等の観点から、好ましくは0.01g/L以上、より好ましくは0.1g/L以上である。また、研磨レート等の観点から、上記含有量は、100g/L以下とすることが適当であり、好ましくは50g/L以下、例えば10g/L以下である。
【0053】
ここに開示される研磨用組成物には、水溶性高分子を含有させてもよい。水溶性高分子を含有させることにより、研磨後の面精度が向上し得る。水溶性高分子の例としては、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、メチルナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、アントラセンスルホン酸ホルムアルデヒド等のポリアルキルアリールスルホン酸系化合物;メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物等のメラミンホルマリン樹脂スルホン酸系化合物;リグニンスルホン酸、変成リグニンスルホン酸等のリグニンスルホン酸系化合物;アミノアリールスルホン酸−フェノール−ホルムアルデヒド縮合物等の芳香族アミノスルホン酸系化合物;その他、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリイソアミレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリアクリル酸塩、ポリ酢酸ビニル、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、ポリビニルアルコール、ポリグリセリン、ポリビニルピロリドン、イソプレンスルホン酸とアクリル酸の共重合体、ポリビニルピロリドンポリアクリル酸共重合体、ポリビニルピロリドン酢酸ビニル共重合体、ジアリルアミン塩酸塩二酸化硫黄共重合体、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースの塩、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、プルラン、キトサン、キトサン塩類等が挙げられる。水溶性高分子は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0054】
水溶性高分子を含む態様の研磨用組成物では、研磨液中における該水溶性高分子の含有量(複数の水溶性高分子を含む態様では、それらの合計含有量)を、例えば0.01g/L以上とすることが適当である。上記含有量は、研磨後の研磨対象物(例えば磁気ディスク基板)の表面平滑性等の観点から、好ましくは0.05g/L以上、より好ましくは0.08g/L以上、さらに好ましくは0.1g/L以上である。また、研磨レート等の観点から、上記含有量は、10g/L以下とすることが適当であり、好ましくは5g/L以下、例えば1g/L以下である。なお、ここに開示される技術は、研磨用組成物が水溶性高分子を実質的に含まない態様でも好ましく実施され得る。
【0055】
分散剤の例としては、ポリカルボン酸ナトリウム塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩等のポリカルボン酸系分散剤;ナフタレンスルホン酸ナトリウム塩、ナフタレンスルホン酸アンモニウム塩等のナフタレンスルホン酸系分散剤;アルキルスルホン酸系分散剤;ポリリン酸系分散剤;ポリアルキレンポリアミン系分散剤;第四級アンモニウム系分散剤;アルキルポリアミン系分散剤;アルキレンオキサイド系分散剤;多価アルコールエステル系分散剤;等が挙げられる。
【0056】
キレート剤の例としては、アミノカルボン酸系キレート剤および有機ホスホン酸系キレート剤が挙げられる。アミノカルボン酸系キレート剤の例には、エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸アンモニウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、トリエチレンテトラミン六酢酸およびトリエチレンテトラミン六酢酸ナトリウムが含まれる。有機ホスホン酸系キレート剤の例には、2−アミノエチルホスホン酸、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、エタン−1,1−ジホスホン酸、エタン−1,1,2−トリホスホン酸、エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸、エタン−1−ヒドロキシ−1,1,2−トリホスホン酸、エタン−1,2−ジカルボキシ−1,2−ジホスホン酸、メタンヒドロキシホスホン酸、2−ホスホノブタン−1,2−ジカルボン酸、1−ホスホノブタン−2,3,4−トリカルボン酸およびα−メチルホスホノコハク酸が含まれる。これらのうち有機ホスホン酸系キレート剤がより好ましく、なかでも好ましいものとしてエチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)およびジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)が挙げられる。特に好ましいキレート剤として、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)が挙げられる。
【0057】
防腐剤および防カビ剤の例としては、2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン、5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン等のイソチアゾリン系防腐剤、パラオキシ安息香酸エステル類、フェノキシエタノール等が挙げられる。
【0058】
(研磨液)
ここに開示される研磨用組成物は、典型的には該研磨用組成物を含む研磨液の形態で研磨対象物(例えば磁気ディスク基板)に供給されて、該研磨対象物の研磨に用いられる。上記研磨液は、例えば、研磨用組成物を希釈(典型的には、水により希釈)して調製されたものであり得る。あるいは、研磨用組成物をそのまま研磨液として使用してもよい。すなわち、ここに開示される技術における研磨用組成物の概念には、研磨対象物に供給されて該研磨対象物の研磨に用いられる研磨液(ワーキングスラリー)と、希釈して研磨液として用いられる濃縮液との双方が包含される。このような濃縮液の形態の研磨用組成物は、製造、流通、保存等の際における利便性やコスト低減等の観点から有利である。濃縮倍率は、例えば1.5倍〜50倍程度とすることができる。濃縮液の貯蔵安定性等の観点から、通常は2倍〜20倍(典型的には2倍〜10倍)程度の濃縮倍率が適当である。
【0059】
研磨液における砥粒の含有量(複数種類の砥粒を含む場合には、それらの合計含有量)は特に制限されないが、典型的には5g/L以上であり、10g/L以上であることが好ましく、20g/L以上であることがより好ましい。砥粒の含有量の増大によって、より高い研磨レートが実現される傾向にある。研磨後の基板の表面平滑性や研磨の安定性の観点から、通常、上記含有量は、250g/L以下が適当であり、好ましくは200g/L以下、より好ましくは150g/L以下、さらに好ましくは100g/L以下である。
【0060】
(pH)
ここに開示される研磨用組成物のpHは特に制限されない。研磨用組成物のpHは、例えば、pH12.0以下(典型的にはpH0.5〜12.0)とすることができ、pH10.0以下(典型的にはpH0.5〜10.0)としてもよい。好ましい一態様において、研磨用組成物のpHは、pH7.0以下(例えばpH0.5〜7.0)とすることができ、pH5.0以下(典型的にはpH1.0〜5.0)とすることがより好ましく、pH4.0以下(例えばpH1.0〜4.0)とすることがさらに好ましい。研磨用組成物のpHは、例えばpH3.0以下(典型的にはpH1.0〜3.0、好ましくはpH1.0〜2.0、より好ましくはpH1.0〜1.8)とすることができる。研磨液において上記pHが実現されるように、必要に応じて有機酸、無機酸、塩基性化合物等のpH調整剤を含有させることができる。上記pHは、例えば、Ni−P基板等の磁気ディスク基板の研磨用(特に一次研磨用)の研磨用組成物に好ましく適用され得る。
【0061】
(多剤型研磨用組成物)
なお、ここに開示される研磨用組成物は、一剤型であってもよいし、二剤型を始めとする多剤型であってもよい。例えば、該研磨用組成物の構成成分(典型的には、水以外の成分)のうち一部の成分を含むA液と、残りの成分を含むB液とが混合されて研磨対象物の研磨に用いられるように構成されていてもよい。好ましい一態様に係る多剤型研磨用組成物は、砥粒を含むA液(典型的には、分散剤を含んでもよい砥粒分散液)と、砥粒以外の成分(例えば、酸、水溶性高分子その他の添加剤)を含むB液とから構成されている。通常、これらは、使用前は分けて保管されており、使用時(研磨対象基板の研磨時)に混合され得る。混合時には、例えば過酸化水素等の酸化剤がさらに混合され得る。例えば、上記酸化剤(例えば過酸化水素)が水溶液(例えば過酸化水素水)の形態で供給される場合、当該水溶液は、多剤型研磨用組成物を構成するC液となり得る。
【0062】
(用途)
ここに開示される技術の適用対象は特に限定されない。ここに開示される技術は、砥粒を含む研磨用組成物により研磨可能な種々の研磨対象物の研磨や、上記研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨することを含む研磨物の製造に適用することができる。研磨対象物の材質は、シリコン、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅、タンタル、チタン、ステンレス鋼等の金属もしくは半金属またはこれらの合金、およびそれらの材料を使用した半導体配線に使用される薄膜;石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ガラス状カーボン等のガラス状物質;アルミナ、シリカ、サファイア、窒化ケイ素、窒化タンタル、炭化チタン等のセラミック材料;炭化ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム等の化合物半導体基板材料;ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、アリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エピチオ系樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料;等であり得るが、これらに限定されない。また、これらのうち複数の材質により構成された研磨対象物であってもよい。
【0063】
ここに開示される研磨用組成物は、例えば、磁気ディスク基板、シリコンウエハ等の半導体基板、レンズや反射ミラー等の光学材料等、高精度な表面が要求される各種研磨対象物を研磨する用途に好ましく使用され得る。例えば、Ni−P基板の研磨に好ましく適用され得る。上記基材ディスクは、例えば、アルミニウム合金製、ガラス製、ガラス状カーボン製等であり得る。このような基材ディスクの表面にニッケルリンめっき層以外の金属層または金属化合物層を備えたディスク基板であってもよい。なかでも、アルミニウム合金製の基材ディスク上にニッケルリンめっき層を有するNi−P基板用の研磨用組成物として好適である。かかる用途では、ここに開示される技術を適用することが特に有意義である。
【0064】
ここに開示される研磨用組成物は、仕上げ研磨工程後において高精度な表面が要求される研磨物(例えば磁気ディスク基板)の製造プロセスにおける予備研磨工程のように、面精度を考慮しつつ高い研磨効率が要求される用途において特に有意義に使用され得る。仕上げ研磨工程の前工程として複数の予備研磨工程を有する場合は、いずれの予備研磨工程にも使用可能であり、これらの予備研磨工程において同一のまたは異なる研磨用組成物を用いることができる。ここに開示される研磨用組成物は、例えば、研磨対象物の一次研磨工程(最初のポリシング工程)に用いられる研磨用組成物として好適である。なかでも、Ni−P基板の製造プロセスにおいて、ニッケルリンめっき後の最初の研磨工程(一次研磨工程)において好ましく使用され得る。
【0065】
ここに開示される研磨用組成物は、例えば、Schmitt Measurement System Inc.社製レーザースキャン式表面粗さ計「TMS−3000WRC」により測定される表面粗さ(算術平均粗さ(Ra))が20Å〜300Å程度の磁気ディスク基板を研磨(典型的には一次研磨)して、該磁気ディスク基板を10Å以下の表面粗さ(算術平均粗さ(Ra))に調整する用途に好適である。かかる用途では、ここに開示される技術を適用することが特に有意義である。
【0066】
<研磨プロセス>
ここに開示される研磨用組成物は、例えば以下の操作を含む態様で、研磨対象物(例えば磁気ディスク基板)の研磨に好適に使用することができる。以下、ここに開示される研磨用組成物を用いて研磨対象物(典型的には研磨対象基板)を研磨する方法の好適な一態様につき説明する。
すなわち、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物を含む研磨液(ワーキングスラリー)を用意する。上記研磨液を用意することには、研磨用組成物に濃度調整(例えば希釈)やpH調整等の操作を加えて研磨液を調製することが含まれ得る。あるいは、研磨用組成物をそのまま研磨液として使用してもよい。
【0067】
次いで、その研磨液を研磨対象物に供給し、常法により研磨する。例えば、一般的な研磨装置に研磨対象物をセットし、該研磨装置の研磨パッドを通じて上記研磨対象物の表面(研磨対象面)に研磨液を供給する。典型的には、上記研磨液を連続的に供給しつつ、研磨対象物の表面に研磨パッドを押しつけて両者を相対的に移動(例えば回転移動)させる。かかる研磨工程を経て研磨対象物の研磨が完了する。
【0068】
上述のような研磨工程は、基板(例えば磁気ディスク基板、典型的にはNi−P基板)の製造プロセスの一部であり得る。したがって、この明細書によると、上記研磨工程を含む基板の製造方法および研磨方法が提供される。
【0069】
ここに開示される研磨用組成物は、研磨対象物の予備研磨工程(例えば一次研磨工程)に好ましく使用され得る。この明細書によると、上述したいずれかの研磨用組成物(予備研磨用組成物)を用いて予備研磨を行う工程を含む、研磨物(基板)の製造方法および研磨方法が提供される。上記方法は、ここに開示される研磨用組成物を研磨対象物に供給して研磨対象物を研磨する工程(1)を含む。上記方法は、上記予備研磨工程の後に仕上げ研磨工程を含み得る。仕上げ研磨工程に使用する研磨用組成物(仕上げ研磨用組成物)は特に限定されない。したがって、この明細書により開示される事項には、Stdev30が所定範囲内の砥粒を含む研磨用組成物で研磨対象物を研磨する工程(1)と、工程(1)で用いられる研磨用組成物とは異なる研磨用組成物で研磨対象物を研磨する工程(2)とをこの順で含む、研磨物(基板)の製造方法および研磨方法が含まれる。上記研磨物の製造方法は、磁気ディスク基板(例えばNi−P基板)その他の研磨物の製造に好ましく適用され得る。
【0070】
工程(2)で使用される砥粒としては、特に限定されず、典型的には、工程(1)で用いられる砥粒(工程(2)で使用される砥粒A2と区別する目的で、以下「砥粒A1」という。)として例示した各種砥粒であって砥粒A1とは異なる種類の砥粒A2が用いられる。工程(2)では、工程(1)に用いられる砥粒A1よりも平均アスペクト比が小さい砥粒A2を含む仕上げ研磨用組成物を使用することが好ましい。砥粒A2の平均アスペクト比(長径/短径比の平均値)としては、砥粒A1の平均アスペクト比Aspect1と砥粒A2の平均アスペクト比Aspect2との比(Aspect2/Aspect1)が1未満(より好ましくは0.9以下、さらに好ましくは0.8以下、例えば0.6以下)のものが好ましく使用される。より具体的には、砥粒A2の平均アスペクト比は、好ましくは1.01以上、さらに好ましくは1.05以上(例えば1.1以上)である。平均アスペクト比の増大によって、より高い研磨レートが実現され得る。また、上記平均アスペクト比は、表面粗さ低減等の観点から、好ましくは3.0以下であり、より好ましくは2.0以下、さらに好ましくは1.5以下である。ここに開示される技術は、平均アスペクト比が1.25未満(例えば1.20以下、典型的には1.15未満)の砥粒A2を用いる態様でも好ましく実施され得る。なお、砥粒A2の平均アスペクト比は、上述の砥粒A1の平均アスペクト比と同様の方法で測定することができる。
【0071】
また、砥粒A2は、表面品質の観点から、上述の方法で測定されるStdev30が300nm未満(例えば200nm未満、さらには100nm未満)であることが好ましい。同様の観点から、砥粒A2は、上述の方法で測定されるΔCVが120未満(例えば100未満、典型的には50未満)であることが好ましい。より好ましい一態様に係る砥粒A2は、上記Stdev30が300nm未満(例えば200nm未満、さらには100nm未満)であり、かつ上記ΔCVが120未満(例えば100未満、典型的には50未満)である。なお、砥粒A2のStdev30およびΔCVは、上述の砥粒A1のStdev30およびΔCVとそれぞれ同様の方法で測定することができる。
【0072】
砥粒A2の好適例としては、コロイダルシリカが挙げられる。コロイダルシリカを用いることにより、面精度の高い研磨物を効率よく製造することができる。砥粒A2として用いられるコロイダルシリカの粒子形状は特に限定されず、例えば球形であってもよく、非球形であってもよいが、球形のコロイダルシリカが好ましく用いられる。
【0073】
砥粒A2(例えばシリカ砥粒、典型的にはコロイダルシリカ)を含む仕上げ研磨用組成物において、該仕上げ研磨用組成物に含まれる砥粒A2の平均一次粒子径は特に限定されない。仕上げ研磨後における面精度の観点から、仕上げ研磨用組成物に含まれる砥粒A2の平均一次粒子径は、上記予備研磨用組成物に含まれる砥粒A1の平均一次粒子径よりも小さいことが好ましい。仕上げ研磨用組成物に含まれる砥粒A2の平均一次粒子径は、例えば70nm以下(典型的には5nm以上70nm未満)とすることができ、65nm以下(典型的には5nm〜65nm、例えば10nm〜50nm)とすることが好ましい。好ましい一態様において、仕上げ研磨用組成物に含まれる砥粒A2の平均一次粒子径は、例えば40nm未満(典型的には5nm以上40nm未満)とすることができ、35nm以下(典型的には5nm〜35nm、例えば10nm〜30nm)とすることが好ましい。なお、上記平均一次粒子径とは、BET法に基づいて求められる平均粒子径をいう。比表面積の測定は、例えば、マイクロメリテックス社製の表面積測定装置、商品名「Flow Sorb II 2300」を用いて行うことができる。
【0074】
砥粒A2(例えばシリカ砥粒、典型的にはコロイダルシリカ)を含む仕上げ研磨用組成物において、砥粒A2の含有量は、仕上げ研磨用組成物に含まれる固形分全体の40重量%以上であることが好ましく、より好ましくは50重量%以上、さらに好ましくは60重量%以上(例えば80重量%以上)である。
【0075】
仕上げ研磨用組成物は、典型的には砥粒A2の他に水を含む。その他、仕上げ研磨用組成物には、上述した研磨用組成物と同様の成分(酸、酸化剤、塩基性化合物、各種添加剤等)を必要に応じて含有させることができる。特に限定するものではないが、仕上げ研磨用組成物のpHは、例えばpH12.0以下(典型的にはpH0.5〜12.0)とすることができ、好ましくはpH7.0以下(例えばpH0.5〜7.0)、より好ましくはpH5.0以下(典型的にはpH1.0〜5.0)、さらに好ましくはpH4.0以下(例えばpH1.0〜4.0)である。好ましい一態様において、仕上げ研磨用組成物のpHを3.0以下(典型的にはpH1.0〜3.5、好ましくはpH1.0〜3.0)とすることができる。
【実施例】
【0076】
以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
【0077】
<砥粒の粒子特性の測定方法>
イオン交換水中に砥粒0.1重量%、硫酸0.2重量%、過酸化水素0.2重量%を含む測定用スラリーを用意した。この測定用スラリーを市販の動的光散乱装置(大塚電子社製、型式「DLS−8000」)を用いて、表1に示す条件で、検出角30°で平均粒子径(Dave30、単位nm)と、粒子径の標準偏差(Stdev30、単位nm)とを測定した。また、下式(1)から、検出角30°における変動係数(CV30)を求めた。
CV30(%)=Stdev30/Dave30×100 (1)
また、上記測定用スラリーにつき、検出角を変更し、上記と同様にして、表1に示す条件で検出角90°での散乱強度分布を測定し、得られたデータに基づき、平均粒子径(Dave90、単位nm)と、粒子径の標準偏差(Stdev90、単位nm)とを求め、下式(2)から、検出角90°における変動係数(CV90)を求めた。
CV90(%)=Stdev90/Dave90×100 (2)
さらに、下式(3)から、ΔCVを求めた。
ΔCV=CV30−CV90 (3)
なお、測定に使用する動的光散乱装置は、上記「DLS−8000」に限定されず、その相当品(例えば、大塚電子社製の型式「DLS−6500」)を使用することができる。また、測定用スラリーには、上記含有成分以外にも少量の添加剤(例えば、0.1重量%以下程度の分散剤)が含まれていてもよい。
【0078】
【表1】
【0079】
<例1〜11>
[研磨用組成物の調製]
粒子特性の異なる複数種類のシリカ粒子(コロイダルシリカA〜G、熱処理シリカA〜B)を用意した。これらのシリカ粒子を単独でまたは組み合わせて含む砥粒と、リン酸と、31%過酸化水素水と、脱イオン水とを混合して、砥粒を45g/L、リン酸を12.5g/L、31%過酸化水素水を40g/Lの割合で含む例1〜11の研磨用組成物を調製した。各例に係る研磨用組成物のpHは1.5であった。各例で使用した砥粒の種類、粒子特性を表2に示す。
【0080】
[ディスクの研磨]
各例に係る研磨用組成物をそのまま研磨液に使用して、下記の条件で、研磨対象物の研磨を行った。研磨対象物としては、表面に無電解ニッケルリンめっき層を備えたハードディスク用アルミニウム基板を使用した。上記研磨対象物(研磨対象基板)の直径は3.5インチ(外径約95mm、内径約25mmのドーナツ型)、厚さは1.75mmであり、研磨前における表面粗さRa(Schmitt Measurement System Inc.社製レーザースキャン式表面粗さ計「TMS−3000WRC」により測定したニッケルリンめっき層の算術平均粗さ)は130Åであった。
【0081】
(研磨条件)
研磨装置:システム精工社製の両面研磨機、型式「9.5B−5P」
研磨パッド:FILWEL社製のポリウレタンパッド、商品名「CR200」
研磨対象基板の投入枚数:15枚(3枚/キャリア ×5キャリア)
研磨液の供給レート:135mL/分
研磨荷重:120g/cm
上定盤回転数:27rpm
下定盤回転数:36rpm
サンギヤ(太陽ギヤ)回転数:8rpm
研磨量:各基板の両面の合計で約2.2μmの厚さ
【0082】
[研磨レート]
各例に係る研磨用組成物を用いて上記研磨条件で研磨対象基板を研磨したときの研磨レートを算出した。研磨レートは、次の計算式に基づいて求めた。結果を表2に示す。
研磨レート[μm/min]=研磨による基板の重量減少量[g]/(基板の面積[cm]×ニッケルリンめっきの密度[g/cm]×研磨時間[min])×10
【0083】
[ピット]
各例に係る研磨後の基板につき、KLA Tencor社(米国)製の「Optiflat III」を使用して、研磨後の基板の中心から半径20mm〜44mmの範囲についてカットオフ値5mmの条件で測定を実施した。測定画像を確認し、測定画面にてピット発生の有無を確認し、ピットの発生が認められなかったものを「○」、ピットの発生が認められたものを「×」と評価した。結果を表2に示す。
【0084】
【表2】
【0085】
表2に示されるように、Stdev30が300〜2000nmの範囲内である砥粒を使用した例1〜6では、Stdev30が300〜2000nmの範囲外である例7〜11と比べて、研磨レートが高く、またピットが生じず表面品質も良好であった。この結果から、Stdev30が300〜2000nmの範囲内である砥粒を含む研磨用組成物を使用することにより、表面欠陥の発生を抑制しつつ、高い研磨レートを実現し得ることがわかる。
【0086】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。