特許 6408236 研磨組成物、及び該研磨組成物を用いた基板の研磨方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6408236

(24)【登録日】2018年9月28日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】研磨組成物、及び該研磨組成物を用いた基板の研磨方法

(51)【国際特許分類】

   C09K 3/14 20060101AFI20181004BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20181004BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20181004BHJP

【ＦＩ】

   C09K3/14 550F

   B24B37/00 H

   H01L21/304 622D

   C09K3/14 550Z

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-77121(P2014-77121)

(22)【出願日】2014年4月3日

(65)【公開番号】特開2015-196826(P2015-196826A)

(43)【公開日】2015年11月9日

【審査請求日】2017年2月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002004

【氏名又は名称】昭和電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078732

【弁理士】

【氏名又は名称】大谷 保

(74)【代理人】

【識別番号】100089185

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100131635

【弁理士】

【氏名又は名称】有永 俊

(72)【発明者】

【氏名】藤本 広志

(72)【発明者】

【氏名】黒岩 美鈴

【審査官】 柴田 啓二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０４０４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１８８８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１０１７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４１１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／００２２８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−０１７４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３１３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０２８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０８６３５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ ３／１４

Ｂ２４Ｂ ３７／００

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（Ａ）ダイヤモンドを含む砥粒と、
（Ｂ）臭化カリウムと、
（Ｄ）分散媒体と、が配合されてなり、
該ダイヤモンドの質量基準の平均粒径（Ｄ５０）が０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、
該（Ｂ）成分が研磨組成物全量基準で０．０５質量％以上１０質量％以下であり、
該（Ｄ）分散媒体中の水が研磨組成物全量基準で２．０質量％以上４０質量％以下である研磨組成物。

【請求項2】

さらに、（Ｃ）高分子化合物が研磨組成物全量に対して、０．０５質量％以上５質量％以下、配合されてなる請求項１に記載の研磨組成物。

【請求項3】

前記（Ｃ）高分子化合物が、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸の塩、ポリスルホン酸、及びポリスルホン酸の塩から選ばれる少なくとも１種である請求項１又は２に記載の研磨組成物。

【請求項4】

前記（Ｄ）分散媒体が、エチレングリコール、ジエチレングリコール、及びプロピレングリコールから選択される１種単独又は２以上と、水とからなる混合物である請求項１〜３のいずれかに記載の研磨組成物。

【請求項5】

サファイア、炭化珪素、窒化ガリウム、及び窒化アルミニウムから選ばれる少なくとも１つの材料からなる基板を請求項１〜４のいずれかに記載の研磨組成物を用いて研磨する基板の研磨方法。

【請求項6】

前記基板がサファイアであり、発光ダイオード用である請求項５に記載の基板の研磨方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高硬度かつ高脆性の基板材料の研磨に使用する研磨組成物、及び該研磨組成物を用いた基板の研磨方法に関する。

【背景技術】

【0002】

サファイア基板は、近年、ＬＥＤ向けのＧａＮエピタキシャル層の成長基板として多用されている。サファイア基板の用途範囲は、拡大しつつあり、スマートフォン、タブレット端末等のカバーガラスなどにも使用されている。
また、炭化珪素基板は、耐熱性、耐電圧性に優れることから、電気自動車、ハイブリッド自動車、太陽光発電、情報機器、家電等に使用される高効率なパワー半導体デバイス用の基板材料として実用化が進められている。
例えば、サファイア基板は、ＣＺ法等により製造された単結晶インゴットから、所望の結晶面が得られるように薄くスライスして得られる。スライスして得られたサファイア基板は、両面研磨機を用いて、例えば、炭化珪素質砥粒（ＧＣ砥粒とよぶ）を含むスラリーで両面研磨され、平坦化される。ＧＣ砥粒による研磨後のサファイア基板上には、研磨キズ、加工変質層等が残っているため、通常は、これらを除去するために、さらなる研磨処理が施される。
この研磨処理には、ラッピング工程やポリッシング工程がある。ラッピング工程では、砥粒を混ぜたスラリーを定盤に滴下し、サファイア基板と定盤とを回転させながら荷重をかけることでサファイア基板の表面を鏡面研磨する。
ポリッシング工程は、サファイア基板をＬＥＤ向けのＧａＮエピタキシャル層を成長させる基板として用いる場合、さらに表面品質を向上させるために行われる。ポリッシング工程では、コロイダルシリカ等の砥粒を含むスラリーでさらに研磨される。これにより、表面粗さを一層小さくすることができる。
このような研磨処理の一例として、水性媒体としての多価アルコールに、遊離砥粒としてダイヤモンドを混合したスラリーでサファイア基板を研磨する方法が提案されている（特許文献１参照）。また、研磨剤としてコロイダルシリカを使用したスラリーに塩化合物を添加することで、研磨剤の分散性を高めて、サファイア基板の研磨レートを向上させる技術が提案されている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２００８−５３１３１９号公報

【特許文献2】特開２０１１−４０４２７公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のように、サファイアのような高硬度及び高脆性材料の単結晶を製造することは、難しい上に、基板に加工する技術、及びサファイア基板を研磨する技術においても困難が多い。サファイア基板の研磨処理として、引用文献１，２のような技術が提案されているが、これらの技術を用いても、依然として、加工コストの低減には限界があった。特に、研磨レートを向上させる点では、さらなる改良が望まれている。
そこで、本発明は、サファイア基板のような高硬度及び高脆性材料において、研磨レートを向上できる研磨組成物、及び該研磨組成物を用いた基板の研磨方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ダイヤモンドを含む砥粒と、塩化水素及び臭化水素から選ばれる少なくとも１つとアルカリ金属との塩を研磨組成物全量基準で特定量と、分散媒体とを有する研磨組成物によれば、上記の課題が解決されることを見出した。
すなわち、本発明は、
［１］（Ａ）ダイヤモンドを含む砥粒と、（Ｂ）臭化カリウムと、（Ｄ）分散媒体と、が配合されてなり、該ダイヤモンドの質量基準の平均粒径（Ｄ５０）が０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、該（Ｂ）成分が研磨組成物全量基準で０．０５質量％以上１０質量％以下であり、該（Ｄ）分散媒体中の水が研磨組成物全量基準で２．０質量％以上４０質量％以下である研磨組成物、
［２］さらに、（Ｃ）高分子化合物が研磨組成物全量に対して、０．０５質量％以上５質量％以下、配合されてなる前記［１］に記載の研磨組成物、
［３］前記（Ｃ）高分子化合物が、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸の塩、ポリスルホン酸、及びポリスルホン酸の塩から選ばれる少なくとも１種である前記［１］又は［２］に記載の研磨組成物、
［４］前記（Ｄ）分散媒体が、エチレングリコール、ジエチレングリコール、及びプロピレングリコールから選択される１種単独又は２以上と、水とからなる混合物である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の研磨組成物、
［５］サファイア、炭化珪素、窒化ガリウム、窒化アルミニウムから選ばれる少なくとも１つの材料からなる基板を［１］〜［４］のいずれかに記載の研磨組成物を用いて研磨する基板の研磨方法、
［６］前記基板がサファイアであり、発光ダイオード用である前記［５］に記載の基板の研磨方法、
を提供する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、サファイア基板のような高硬度及び高脆性材料において、研磨レートを向上できる研磨組成物、及び該研磨組成物を用いた基板の研磨方法を提供することができる。

【発明を実施するための形態】

【0007】

［研磨組成物］
本発明の実施形態に係る研磨組成物は、（Ａ）ダイヤモンドを含む砥粒と、（Ｂ）塩化水素及び臭化水素から選ばれる少なくとも１つのアルカリ金属塩と、（Ｄ）分散媒体と、が配合されてなり、該（Ｂ）成分が研磨組成物全量基準で０．０５質量％以上１０質量％以下であり、該（Ｄ）分散媒体中の水が研磨組成物全量基準で２．０質量％以上４０質量％以下である。
本実施形態に係る研磨組成物は、高硬度及び高脆性材料からなる基板の研磨に使用される。高硬度及び高脆性材料としては、サファイア、炭化珪素、窒化ガリウム、窒化アルミニウムから選ばれる少なくとも１つが挙げられる。

【0008】

＜（Ａ）ダイヤモンドを含む砥粒＞
砥粒として使用できるダイヤモンドは、特に限定されるものではない。例えば、天然ダイヤモンド及び人工ダイヤモンドが好適に使用できる。人工ダイヤモンドの製造方法は、特に限定されない。人工ダイヤモンドは、単結晶ダイヤモンドでも多結晶ダイヤモンドでもよい。また、単結晶ダイヤモンドと多結晶ダイヤモンドを混合して使用することもできる。
本実施形態に係る研磨組成物に使用可能なダイヤモンドの平均粒径（メジアン径、質量基準、Ｄ５０）は、０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１μｍ以上８μｍ以下であり、さらに好ましくは、２μｍ以上６μｍ以下である。
ダイヤモンドの平均粒径が０．５μｍ以上であれば、十分な研磨レートが得られ、１０μｍ以下であれば、被研磨基板の表面にスクラッチが発生することがない。
なお、本実施形態で規定するダイヤモンドの平均粒径は、レーザー回析散乱法により測定されるものである。
（Ａ）ダイヤモンドを含む砥粒の含有量は、研磨組成物全量に対して、０．０３質量％以上３質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．０６質量％以上１．５質量％以下、さらに好ましくは０．０９質量％以上１．０質量％以下である。
（Ａ）ダイヤモンドを含む砥粒の含有量が研磨組成物全量に対して、０．０３質量％以上であれば、十分な研磨レートが得られる。また、（Ａ）ダイヤモンドを含む砥粒の含有量は、３質量％以下であれば、費用対効果が良好であるとともに、砥粒粒子の凝集によるスクラッチの発生が抑えられる。
なお、（Ａ）成分の砥粒には、上記ダイヤモンドのほかに、ＧＣ砥粒、アルミナ、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）等が挙げられる。（Ａ）成分の砥粒には、研磨用途に使用可能なものが含まれていてもよい。研磨レートを良好にする観点から、これらの他の砥粒の合計は、（Ａ）成分中の３０質量％以下とすることが好ましい。

【0009】

＜（Ｂ）塩化水素及び臭化水素から選ばれる少なくとも１つとアルカリ金属との塩＞
（Ｂ）成分は、塩化水素及び臭化水素から選ばれる少なくとも１つとアルカリ金属との塩である。すなわち、塩化水素及び臭化水素から選ばれる少なくとも１つとアルカリ金属との塩が、研磨組成物全量基準で０．０５質量％以上１０質量％以下含まれる。これらは、研磨レートを向上させるための添加剤として働く。アルカリ金属のなかでも、ナトリウム又はカリウムが好ましい。より好ましくはカリウムである。すなわち、（Ｂ）成分として好ましい塩は、臭化カリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムが好ましく、最も好ましくは臭化カリウムである。
（Ｂ）成分の含有量は、研磨組成物全量に対して、より好ましくは０．１質量％以上１０質量％以下であり、さらに好ましくは０．５質量％以上５質量％以下である。
（Ｂ）成分の含有量が、研磨組成物全量に対して、０．０５質量％未満では、十分な研磨レート加速の効果が得られにくい。１０質量％を超えて添加しても、研磨レート加速の効果は得られにくく、また溶解度の点から、塩が析出しやすくなり、研磨組成物の安定性が低下する。

【0010】

＜（Ｄ）分散媒体＞
（Ｄ）分散媒体としては、水溶性有機溶媒が好ましい。（Ｄ）分散媒体は、水を含み、その含有量は、研磨組成物全量基準で２．０質量％以上４０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下、最も好ましくは２０質量％以下である。（Ｄ）分散媒体に含まれる水の含有量が、研磨組成物全量基準で４０質量％を超えると研磨レートが低下する。２.０質量％未満であると、（Ｃ）高分子化合物の（Ｄ）分散媒体中への溶解性が低下する。（Ｄ）分散媒体に含有することが可能な水は、研磨組成物への異物の混入をさけるためフィルターにより濾過した水が好ましい。より好ましくは、純水である。
（Ｄ）分散媒体に用いられる水溶性有機溶媒のなかでも、引火性や環境負荷の観点からグリコール類が好ましい。本実施形態に係る研磨組成物に使用可能なグリコール類の具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングルコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。これらは単独若しくは２種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。
これらのうち、グリコール類は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、及びプロピレングリコールから選択される１種単独又は２以上からなる混合物であることが好ましく、グリコール類として最も好ましくは、エチレングリコールである。
すなわち、（Ｄ）分散媒体は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、及びプロピレングリコールから選択される１種単独又は２以上と、水とからなる混合物であることが好ましい。
（Ｄ）分散媒体の含有量は、研磨組成物全量に対して、６０質量％以上が好ましい。より好ましくは７０質量％以上、さらに好ましくは８０質量％以上であり、９９．９５質量％未満であることが好ましい。
研磨組成物の粘度が低下すると、被研磨基板と定盤との摩擦力が低下し研磨レートが低下する。これに対して、分散媒体の含有量が６０質量％以上であれば、研磨剤が定盤上で滞留せず、安定した分散状態を維持することができる十分な粘度が得られ、研磨レートを高めることができる。
研磨組成物を作製する際には、（Ａ）ダイヤモンドを含む砥粒を水に分散させたものと水溶性有機溶媒とを混合し、所定の砥粒濃度になるように調製してもよい。

【0011】

＜（Ｃ）高分子化合物＞
本実施形態に係る研磨組成物は、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分のほかに、（Ｃ）成分として高分子化合物が配合されていてもよい。（Ｃ）高分子化合物は、（Ｂ）成分と併用することによって、研磨レートを向上させるための添加剤として働くことができる。
（Ｃ）高分子化合物は、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸の塩、ポリスルホン酸、及びポリスルホン酸の塩から選ばれる少なくとも１種が好ましい。また、ポリカルボン酸としては、ポリマレイン酸、及びポリアクリル酸が挙げられる。
（Ｃ）高分子化合物として、より好ましくは、ポリアクリル酸及びポリマレイン酸、又はこれらを含む共重合体、である。ポリカルボン酸の重量平均分子量に、特に限定はなく、異なる分子量分布のもの同士を混合して使用してもよい。
（Ｃ）成分の含有量は、研磨組成物全量に対して、０．０５質量％以上５質量％以下が好ましく、より好ましくは０．１質量％以上１質量％以下であり、さらに好ましくは０．２質量％以上０．７質量％以下である。（Ｃ）成分の含有量が、研磨組成物全量に対して、０．０５質量％以上であれば、研磨レートの向上効果が得られる。また、（Ｃ）成分の含有量を増加しても研磨レートの向上効果が頭打ちになる。このことから、費用対効果を考慮すると、５質量％以下であることが好ましい。

【0012】

＜その他の添加剤＞
本実施形態に係る研磨組成物には、上記以外の添加剤が含有されていてもよい。例えば、ｐＨを調整するための（Ｅ）ｐＨ調整剤が含有されていてもよい。輸送上の安全性及び規制の面から腐食性物質にならないように、ｐＨの設定は、ｐＨ１２未満が望ましい。
（Ｅ）ｐＨ調整剤としては、公知の酸性物質及び塩基性物質を用いることができる。酸性物質としては、例えば、塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸などの無機酸が使用できる。このうち、塩酸、硫酸が好ましい。塩基性物質としては、アンモニア水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドなどが使用できる。このうち水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好ましい。
（Ｅ）ｐＨ調整剤として酸性水溶液又は塩基性水溶液を使用する場合には、（Ｄ）分散媒体中の水が研磨組成物全量基準で２．０質量％以上４０質量％以下であるように調整されれば問題ない。
その他の添加剤としては、研磨組成物中での微生物の増殖を抑えるための殺菌剤、潤滑性をよくするための潤滑剤、粘度を上げるための増粘剤なども、本発明の効果を阻害しない範囲で加えてもよい。

【0013】

［研磨組成物の製造方法］
本発明の実施形態に係る研磨組成物は、例えば、下記の方法で製造できる。すなわち、（Ｄ）分散媒体に、（Ｂ）成分を添加し、（Ｂ）成分が（Ｄ）分散媒体中に完全に溶解するまで撹拌を行う。次に、（Ｂ）成分が完全に溶解された分散媒体に（Ａ）成分を加え、（Ａ）成分を均一に分散させる。分散処理には、マグネティックスターラー、スリーワンモーター、超音波ホモジナイザー等を使用することができる。
研磨組成物に（Ｃ）成分が配合される場合には、（Ｄ）分散媒体をビーカー又はタンクに入れて撹拌しながら、（Ｃ）成分を添加する。（Ｃ）成分が均一に混合されるまでに時間を要する場合には、（Ｃ）成分と（Ｄ）分散媒体の一部とを均一に混合した後に、残りの（Ｄ）分散媒体に混ぜてもよい。あるいは、（Ｄ）分散媒体中への（Ｃ）成分の分散を助けるために、マグネティックスターラー、スリーワンモーター等を用いて撹拌してもよい。（Ｄ）分散媒体と（Ｃ）成分とが均一に混合された後に、（Ｂ）成分を添加し、（Ｂ）成分が（Ｄ）分散媒体中に完全に溶解するまで撹拌を行う。（Ｄ）分散媒体と（Ｃ）成分とが均一に混合されて、さらに（Ｂ）成分が完全に溶解された（Ｄ）分散媒体中に、最後に（Ａ）成分を加えて、（Ｄ）分散媒体中に（Ａ）成分を均一に分散させる。
なお、研磨組成物を製造するに際しては、研磨組成物中に不純物が混入しないように、いわゆるクリーンルームや、フィルターにより空気中の浮遊物を除去した空気で陽圧にした環境下で行われることが好ましい。

【0014】

なお、本発明の実施形態に係る研磨組成物は、被研磨基板を研磨する際に（Ａ）成分、（Ｂ）成分、及び（Ｄ）分散媒体が混合されればよく、輸送及び保管の段階では、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、及び（Ｄ）分散媒体は個別になっていてもよい。（Ｃ）成分を含む場合であっても同様に、被研磨基板を研磨する際に全ての成分及び分散媒体が混合されればよく、輸送及び保管の段階では、各成分及び分散媒体は個別になっていてもよい。
（Ｃ）成分を含む場合には、輸送及び保管の段階で、例えば、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分、及び（Ｄ）成分が混合された混合液と、（Ａ）成分（粉体）の２つのキットに分けられていてもよい。この場合には、研磨処理の直前に２つのキットを混合して、研磨機に供給して使用する。なお、（Ａ）成分のダイヤモンドを含む砥粒は、一定量の水又は分散媒体の一部に分散させた砥粒分散液になっていてもよい。
（Ａ）成分が砥粒分散液として用意されている場合には、研磨処理の際に、砥粒分散液と、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分が混合された混合液とを混合して研磨機に供給することができる。また、砥粒分散液と、混合液とを別々に研磨定盤上に供給してもよい。この場合には、砥粒分散液と混合液とを別途供給することに対応するための構成として、修正リングを具備していることが望ましい。

【0015】

［基板の研磨方法］
本発明の実施形態に係る研磨組成物は、片面及び両面研磨機において、高硬度及び高脆性材料からなる基板の研磨に用いることができる。
この研磨組成物を用いた基板の研磨方法に適用される研磨装置の一例としては、金属或いは金属を含む樹脂定盤を固定した回転テーブルと、基板を保持する基板保持部（例えば、セラミックス製プレート）と、基板保持部に保持された基板を定盤の研磨面に所定の研磨荷重で押し付けるとともに保持された基板を回転する機構を有した加圧部とを備えた研磨装置が使用できる。
この研磨装置では、前記樹脂定盤に、研磨組成物を供給しながら、基板保持部に保持された基板を所定の研磨荷重で定盤に押し付けて研磨する。
研磨条件としては、研磨荷重を１００〜５００ｇ／ｃｍ²に設定し、樹脂定盤及び基板保持部の回転数を３０〜１２０ｒｐｍに設定し、研磨組成物の供給量を０．１〜５ｍｌ／ｍｉｎに設定する。これにより、高い研磨レートが得られる。
樹脂定盤を構成する金属としては、鉄、錫、銅などが挙げられる。また、樹脂定盤を構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。

【0016】

［被研磨材料］
本発明の実施形態に係る研磨組成物は、高硬度及び高脆性材料からなる基板の研磨に好適に用いられる。高硬度及び高脆性材料としては、サファイア、炭化珪素、窒化ガリウム、及び窒化アルミニウムから選ばれる少なくとも１つの材料が挙げられる。
本発明の実施形態に係る研磨組成物は、発光ダイオード用のサファイア基板、パワー半導体デバイス用のＳｉＣ基板、ＡｌＮ基板等の鏡面研磨工程の研磨剤に適し、なかでも、発光ダイオード用のサファイア基板の研磨に用いて好適である。

【実施例】

【0017】

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本発明の趣旨を超えない範囲で、実施形態を変更することは本発明の技術範囲に含まれる。
［研磨試験］
研磨組成物を用いてサファイア基板の研磨試験を行った。研磨試験の条件は下記に示す。
＜研磨条件＞
研磨機：ＳＬＭ−１４０（不二越機械工業株式会社製）
研磨荷重：４５０ｇ／ｃｍ²
定盤回転数：１２１ｐｍ
加圧部回転数：８１ｒｐｍ
修正リング回転数：１２１ｒｐｍ
スラリー供給量：１ｍｌ／ｍｉｎ
定盤：直径４００ｍｍ、エポキシ樹脂銅製定盤
加工時間：２０ｍｉｎ
＜基板＞
４インチサファイア基板、厚み約７００μｍ（ＧＣ両面ラップ仕上げ）

【0018】

［評価方法］
＜研磨レート＞
ダイヤルゲージを用いて、研磨試験に用いた供試基板の厚みを測定し、下記の計算式により研磨レートを算出した。
研磨レート（μｍ／ｍｉｎ）＝｛（研磨前のサファイア基板厚み（μｍ））−（研磨後のサファイア基板厚み（μｍ））｝／（研磨時間（ｍｉｎ））
＜ｐＨ＞
ダイヤモンドを含む砥粒以外の成分が全て添加されたスラリーのｐＨを、ｐＨメーター（堀場製作所 Ｄ−１３）を用いて、測定温度２２℃にて測定した。
＜粘度＞
ダイヤモンドを含む砥粒以外の成分が全て添加されたスラリーの粘度を、粘度計（ビスコメイトＶＭ−１００Ａ−Ｌ（山一電機株式会社製））を用いて、測定温度２２℃にて測定した。
＜表面粗さ＞
触針式の表面段差計Ｐ−１２（ＫＬＡ―ＴＥＮＣＯＲ社製）を用いて、研磨後のサファイア基板の粗さＲａを測定した。測定の範囲は５００μｍ、面内９点の測定を行って平均値を示した。

【0019】

［実施例、参考例及び比較例］
第１表から第６表に示す配合処方により、研磨組成物を調製した。
単結晶ダイヤモンドは、平均粒径（メジアン径、重量基準）Ｄ５０＝３．６１μｍの鄭州磨料社製のグレードＱＰＤ２（２−５）を用いた。
多結晶ダイヤモンドは、平均粒径（メジアン径、重量基準）Ｄ５０＝３．６５μｍのＢｅｉｊｉｎ Ｇｒｉｓｈ社製のグレードＰＣＤ Ｇ３．５を用いた。
水溶性有機溶媒として、エチレングリコール（山一化学株式会社製）、工業用プロピレングリコール（株式会社ＡＤＥＫＡ）、ジエチレングリコール（和光純薬株式会社製）を用いた。水溶性有機溶媒は、研磨組成物全体が１００質量％となるように残部を埋めるように配合した。（Ｃ）成分としては、第１表〜第６表に記載の高分子化合物Ａ〜Ｆを用いた。

【0020】

【表1】

【0021】

【表3】

【0022】

【表3】

【0023】

【表4】

【0024】

【表5】

【0025】

【表6】

【0026】

第１表〜第６表における注釈は下記のとおりである。
１）高分子化合物Ａ：カルボン酸型界面活性剤（花王株式会社製、ポイズ５３０）
２）水溶性有機溶媒Ａ：エチレングリコール
３）高分子化合物Ｂ：ポリアクリル酸（和光純薬株式会社製、Ｍｗ＝２５０００）
４）高分子化合物Ｃ：ポリアクリル酸（和光純薬株式会社製、Ｍｗ＝５０００）
５）高分子化合物Ｄ：ポリアクリル酸（和光純薬株式会社製、Ｍｗ＝２５００００）
６）ｐＨ調整剤Ａ：ＫＯＨ
７）高分子化合物Ｅ：ポリスルホン酸（東亜合成株式会社製、Ａ６０１２）
８）高分子化合物Ｆ：ポリマレイン酸（日油株式会社製、ノンポールＰＭＡ−５０Ｗ）
９）水溶性有機溶媒Ｂ：プロピレングリコール
１０）水溶性有機溶媒Ｃ：ジエチレングリコール
１１）水溶性有機溶媒Ｄ：グリセリン
１２）ｐＨ調整剤Ｂ：ＮａＯＨ

【0027】

実施例１と比較例１から、研磨組成物に臭化カリウムが含まれると、研磨レートが著しく向上することが判った。比較例２は特許文献１に示されている多価アルコールにダイヤモンドを分散させた研磨組成物である。実施例１と比べて、研磨レートは低く、多価アルコールにダイヤモンドを分散させただけでは、十分な研磨レートが得られないことが判る。比較例３は特許文献２に示されているコロイダルシリカを砥粒とした塩化合物を含む研磨組成物である。研磨組成物中に塩化合物を含んでいても、砥粒がコロイダルシリカの場合は、実用に十分な研磨レートが得られないことが判る。実施例４からポイズ５３０を足すとさらに研磨レートが向上することが判った。

【0028】

実施例２〜８から、研磨レートを一層向上させるためには、臭化カリウムの添加量が０．１質量％以上であることが好ましく、１０質量％を超えると、その効果の度合いは低調になることが判った。
実施例９では、単結晶ダイヤモンドの代わりに多結晶ダイヤモンドを用いた。これによれば、多結晶ダイヤモンドを用いると、より一層高い研磨レートを実現できることが判った。
実施例１０〜１４によれば、臭化カリウムとポリアクリル酸を含むスラリーはｐＨ６．５からｐＨ１０．４の弱酸性からアルカリ性の広い範囲にわたって、高い研磨レートが得られることが判る。
実施例１５、１６によれば、ポリアクリル酸の重量平均分子量５０００から２５００００の範囲で、高い研磨レートが得られることが判る。

【0029】

参考例１、２によれば、臭化カリウムの代わりに塩化カリウム、塩化ナトリウムを使用しても、研磨レートを向上させることができることが確認できた。これに対して、比較例４によれば、無機酸として硝酸を用いても、臭化カリウムを用いたような添加した場合のような研磨レートの向上効果は得られなかった。このことから、硝酸よりも塩化水素酸、臭化水素酸との塩の方が研磨レートの向上の効果をもたらすことが判った。
比較例５、６では無機酸の代わりに有機酸とカリウムの塩を用いた。１塩基のカルボン酸である酢酸の塩及び２塩基のカルボン酸であるシュウ酸の塩では、研磨レートの向上効果は確認できなかった。

【0030】

実施例１９では高分子化合物としてポリスルホン酸のＮａ塩であるＡ６０１２を用いた。ポリスルホン酸を添加した場合でも、高い研磨レートが得られることが判る。実施例２０及び２１では、高分子化合物としてポリマレイン酸のノンポールＰＭＡ−５０Ｗを添加した。ノンポールＰＭＡ−５０Ｗを添加した場合は、ｐＨ１．２及びｐＨ９．０の強酸性からアルカリ性の広い範囲において、高い研磨レートが得られることが判る。
実施例２２では主溶媒をプロピレングリコール、実施例２３では主溶媒をジエチレングリコールに変更した。これらの結果より、主溶媒をエチレングリコールからプロピレングリコール、ジエチレングリコールに変えた場合でも、高い研磨レートが得られることが判る。
実施例２４〜２７では、（Ｄ）分散媒体中の水を研磨組成物全量基準で１０質量％から４０質量％まで増量した。比較例７では（Ｄ）分散媒体中の水を研磨組成物全量基準で５０質量％まで増量した。これらの結果から、（Ｄ）分散媒体中の水が研磨組成物全量基準で４０質量％以下であれば、高い研磨レートを維持できるが、４０質量％を超えると研磨レートが低下することが判った。

【0031】

実施例２８では臭化カリウムを添加した研磨組成物で研磨した後のサファイア基板の表面粗さＲａを、比較例８ではコロイダルシリカを砥粒とし、塩化合物として塩化ナトリウムを添加した研磨生物で研磨した後のサファイア基板の表面粗さＲａを評価した。これらの結果より、ダイヤモンドを砥粒とし臭化カリウムを添加した研磨組成物は、高い研磨レートと良好な表面粗さを両立させていることが判る。比較例８の研磨組成物では、研磨レートが極端に低いため、ＧＣ両面ラップ仕上げの段階で残留している表面粗さを削りとれておらず、研磨後の表面粗さＲａが悪くなっている。
以上の結果から、アルカリ金属と無機酸の塩、及び高分子化合物はその塩を併用することで、これらを含まない又はアルカリ金属と無機酸の塩しか含まない研磨組成物と比べて、高い研磨レートが達成できる研磨組成物が得られることが判った。