特開2022-39461研磨用組成物およびその濃縮液ならびにこれを用いた研磨方法
(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】P2022039461
(43)【公開日】2022-03-10
(54)【発明の名称】研磨用組成物およびその濃縮液ならびにこれを用いた研磨方法
(51)【国際特許分類】
C09K 3/14 20060101AFI20220303BHJP
C09G 1/02 20060101ALI20220303BHJP
B24B 37/00 20120101ALI20220303BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20220303BHJP
【ＦＩ】
C09K3/14 550D
C09K3/14 550Z
C09G1/02
B24B37/00 H
H01L21/304 622D
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020144486
(22)【出願日】2020-08-28
(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】110000671
【氏名又は名称】八田国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】井澤 由裕
【テーマコード（参考）】
3C158
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C158AA07
3C158CB01
3C158CB10
3C158DA12
3C158DA17
3C158EA11
3C158EB01
3C158ED04
3C158ED12
3C158ED15
3C158ED16
3C158ED26
5F057AA03
5F057AA07
5F057BA15
5F057CA12
5F057DA03
5F057EA01
5F057EA08
5F057EA17
5F057EA29
(57)【要約】
【課題】樹脂を含む研磨対象物の研磨において、高い研磨速度を維持しつつ、表面粗さ（Ｒａ）を低減し、かつ、スクラッチの発生を抑制するための手段を提供する。
【解決手段】粒子状アルミナと、分散媒とを含み、前記粒子状アルミナのα化率が５０％以上であり、前記粒子状アルミナの真球度が８０％以上である、研磨用組成物。
【選択図】なし
【解決手段】粒子状アルミナと、分散媒とを含み、前記粒子状アルミナのα化率が５０％以上であり、前記粒子状アルミナの真球度が８０％以上である、研磨用組成物。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
粒子状アルミナと、分散媒とを含み、
前記粒子状アルミナのα化率が５０％以上であり、
前記粒子状アルミナの真球度が８０％以上である、研磨用組成物。
前記粒子状アルミナのα化率が５０％以上であり、
前記粒子状アルミナの真球度が８０％以上である、研磨用組成物。
【請求項2】
前記α化率が７５％以上である、請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項3】
前記粒子状アルミナの真球度が８５％以上である、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
【請求項4】
前記粒子状アルミナの平均粒子径が０．５μｍ以上５μｍ以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか１項に記載の研磨用組成物の濃縮液であって、
前記分散媒は水を含み、
アスペクト比が５より大きく８００以下のコロイダルアルミナと、
リン酸およびその縮合物、有機リン酸、ホスホン酸ならびに有機ホスホン酸からなる群から選択される少なくとも１種のリン含有酸と、
をさらに含む、濃縮液。
前記分散媒は水を含み、
アスペクト比が５より大きく８００以下のコロイダルアルミナと、
リン酸およびその縮合物、有機リン酸、ホスホン酸ならびに有機ホスホン酸からなる群から選択される少なくとも１種のリン含有酸と、
をさらに含む、濃縮液。
【請求項6】
前記コロイダルアルミナの形状が羽毛状である、請求項５に記載の濃縮液。
【請求項7】
前記コロイダルアルミナの平均長径が５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下である、請求項５または６に記載の濃縮液。
【請求項8】
前記コロイダルアルミナの平均長径に対する前記粒子状アルミナの平均粒子径の比が０．５以上５０以下である、請求項５～７のいずれか１項に記載の濃縮液。
【請求項9】
前記粒子状アルミナの含有量１００質量部に対する前記コロイダルアルミナの量が０．１質量部以上７０質量部以下である、請求項５～８のいずれか１項に記載の濃縮液。
【請求項10】
前記研磨用組成物に対して、質量基準の濃度が２～２０倍である、請求項５～９のいずれか１項に記載の濃縮液。
【請求項11】
請求項１～４のいずれか１項に記載の研磨用組成物または請求項５～１０のいずれか１項に記載の濃縮液を分散媒を用いて質量基準で２～２０倍に希釈してなる研磨用組成物を用いて、樹脂および金属を含む研磨対象物を研磨する工程を有する、研磨方法。
【請求項12】
請求項１１に記載の研磨方法を有する、電子回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は研磨用組成物およびその濃縮液ならびにこれを用いた研磨方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ＬＳＩの高集積化、高性能化に伴って新たな微細加工技術が開発されている。化学機械研磨（以下、「ＣＭＰ」とも略称する）法もその１つであり、ＬＳＩ製造工程、特に多層配線形成工程において頻繁に利用される技術である。
【0003】
また、このＣＭＰ法は、樹脂の表面の研磨にも用いられ、ＣＭＰ法を適用することにより、表面の欠陥が少ない樹脂製品を得ることができる。これより、樹脂を含む種々の材料の研磨用途の研磨用組成物として、種々の検討がなされている。
【0004】
特許文献１には、高剛性および高強度を有する樹脂を含む研磨対象物の研磨用途の研磨用組成物が開示されている。より具体的には、特許文献１には、所定値以上のモース硬度および表面酸量を有する砥粒と、分散媒とを含む研磨用組成物によって、高剛性および高強度を有する樹脂であっても高い研磨速度で研磨できることが開示されている。また、特許文献１には、研磨速度の観点から、砥粒としてはα－アルミナを主成分とするものが好ましいことも開示されている。
【0005】
特許文献２には、合成樹脂製の研磨対象物の研磨用途の研磨用組成物が開示されている。より具体的には、特許文献２には、特定構造のポリウレタン系高分子界面活性剤を含み、所定の粘度範囲を有する研磨用組成物を用いることによって、合成樹脂の研磨における研磨用組成物の減少および研磨能力の低下の抑制が可能となることが開示されている。また、特許文献２には、研磨速度の観点から、研磨用組成物が砥粒としてα－アルミナをさらに含むことが好ましいことも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１６－１８３２１２号公報
【特許文献2】特開２００７－０６３４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献１および２に記載された技術によると、高い研磨速度が得られるものの、樹脂の表面粗さ（Ｒａ）が大きくなったり、樹脂表面にスクラッチ（研削きず）が発生したりするといった問題があり、改善が求められていた。
【0008】
そこで本発明は、樹脂を含む研磨対象物の研磨において、高い研磨速度を維持しつつ、表面粗さ（Ｒａ）を低減し、かつ、スクラッチの発生を抑制するための手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、本発明者は、α化率および真球度が所定の範囲内であるアルミナを砥粒として用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0010】
すなわち、本発明の上記課題は、以下の手段により解決されうる。
【0011】
粒子状アルミナと、分散媒とを含み、前記粒子状アルミナのα化率が５０％以上であり、前記粒子状アルミナの真球度が８０％以上である、研磨用組成物。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、樹脂を含む研磨対象物の研磨において、高い研磨速度を維持しつつ、表面粗さ（Ｒａ）を低減し、かつ、スクラッチの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。
【0014】
本明細書において、範囲を示す「Ｘ～Ｙ」は「Ｘ以上Ｙ以下」を意味する。特記しない限り、操作および物性等の測定は室温（２０℃以上２５℃以下の範囲）／相対湿度４０％ＲＨ以上５０％ＲＨ以下の条件で測定する。
【0015】
＜研磨用組成物＞
本発明の一形態は、粒子状アルミナと、分散媒とを含み、前記粒子状アルミナのα化率が５０％以上であり、前記粒子状アルミナの真球度が８０％以上である、研磨用組成物に関する。上記のような特定のα化率および真球度を有する粒子状アルミナを砥粒として用いることにより、樹脂を含む研磨対象物の研磨において、高い研磨速度を維持しつつ、表面粗さ（Ｒａ）を低減し、かつ、スクラッチの発生を抑制することができる。以下、本発明に係る研磨用組成物に含まれる各成分について詳細に説明する。
本発明の一形態は、粒子状アルミナと、分散媒とを含み、前記粒子状アルミナのα化率が５０％以上であり、前記粒子状アルミナの真球度が８０％以上である、研磨用組成物に関する。上記のような特定のα化率および真球度を有する粒子状アルミナを砥粒として用いることにより、樹脂を含む研磨対象物の研磨において、高い研磨速度を維持しつつ、表面粗さ（Ｒａ）を低減し、かつ、スクラッチの発生を抑制することができる。以下、本発明に係る研磨用組成物に含まれる各成分について詳細に説明する。
【0016】
［砥粒］
本発明に係る研磨用組成物は、砥粒として粒子状アルミナを含む。砥粒は、研磨対象物を機械的に研磨し、研磨速度を向上させる。
本発明に係る研磨用組成物は、砥粒として粒子状アルミナを含む。砥粒は、研磨対象物を機械的に研磨し、研磨速度を向上させる。
【0017】
粒子状アルミナのα化率は、５０％以上であることが必須であり、６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、７５％以上であることがさらに好ましく、８０％以上であることが特に好ましい（上限１００％）。α化率が上記範囲であると、樹脂（例えばエポキシ樹脂）の研磨速度が向上する。これはα相が高い硬度を有するためであると考えられる。逆に、α化率が５０％未満であると、所望の樹脂（例えばエポキシ樹脂）の研磨速度が得られないおそれがある。粒子状アルミナのα化率は、後述の実施例に記載された測定方法により求められる。
【0018】
粒子状アルミナの真球度（（平均短径／平均長径）×１００）は、８０％以上であることが必須であり、８５％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。真球度が上記範囲であると、表面粗さを低減し、かつ、スクラッチの発生を抑制することができる。これは、粒子状アルミナの角張った部分が少ないことによると推察される。逆に、真球度が８０％未満であると、粗面粗さやスクラッチ数が増大するおそれがある。さらに、真球度が上記範囲のように高い場合であっても、従来の技術常識に反して、高い研磨速度を維持できる。すなわち、従来の技術常識によると、真球度が高くなるにつれ、粒子状アルミナと研磨対象物との摩擦が小さくなるため、研磨速度は有意に低下すると考えられていた。しかしながら、本発明者の検討によると、驚くべきことに、真球度による研磨速度への影響は限定的であり、真球度を高くしても高い研磨速度を維持できることが判明した。その結果、従来の技術常識ではトレードオフの関係にあると考えられていた、研磨速度と、仕上げ面の良好さ（表面粗さおよびスクラッチの低減）とを共に改善できることを見出し、本発明を完成させたのである。真球度の上限値は、特に制限されないが、９９．９％以下であることが好ましく、９９．５％以下であることがより好ましく、９５％以下であることがさらに好ましく、９０％以下であることが特に好ましく、８５％以下であることが特に好ましい。上記範囲であると、生産適性がより向上する。粒子状アルミナの真球度は、後述の実施例に記載された測定方法により求められる。
【0019】
粒子状アルミナの平均粒子径（平均二次粒子径）は、特に制限されないが、０．０１μｍ以上であることが好ましく、０．１μｍ以上であることがより好ましく、０．５μｍ以上であることがさらに好ましく、１μｍ以上であることがより特に好ましい。上記範囲であると、研磨速度がより向上する。また、粒子状アルミナの平均粒子径は、１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以下であることがさらに好ましく、１０μｍ以下であることがよりさらに好ましく、５μｍ以下であることが特に好ましい。上記範囲であると、表面粗さがより小さくなり、スクラッチなどの欠陥の発生がより減少する。粒子状アルミナの平均粒子径の好ましい一例は、０．０１μｍ以上１００μｍ以下であり、より好ましくは０．１μｍ以上５０μｍ以下であり、さらに好ましくは０．５μｍ以上２０μｍ以下であり、特に好ましくは０．５μｍ以上５μｍ以下であり、最も好ましくは１μｍ以上５μｍ以下である。粒子状アルミナの平均粒子径は、後述の実施例に記載された測定方法により求められる。
【0020】
なお、粒子状アルミナのα化率、真球度および平均粒子径の値は、後述の濃縮液を調製する前の原料の粒子状アルミナを測定しても、調製された濃縮液から取り出した粒子状アルミナを測定しても、研磨用組成物（濃縮液を希釈して調製された研磨用組成物を含む）から取り出した粒子状アルミナを測定しても同等となる。
【0021】
粒子状アルミナの濃度（含有量）は、特に制限されないが、研磨用組成物の総質量に対して０．０１質量％以上であることが好ましく、０．１質量％以上であることがより好ましく、０．５質量％以上であることがさらに好ましく、１質量％以上であることが特に好ましく、１．５質量％以上であることが最も好ましい。粒子状アルミナの濃度が大きくなるにつれて、研磨速度がより向上する。また、粒子状アルミナの濃度（含有量）は、研磨用組成物の総質量に対して２５質量％以下であることが好ましく、１５質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましく、８質量％であることがよりさらに好ましく、６質量％以下であることが特に好ましい。上記範囲であると、表面粗さがより小さくなり、スクラッチなどの欠陥の発生がより減少する。粒子状アルミナの濃度（含有量）の好ましい一例は、０．０１質量％以上２５質量％以下であり、より好ましくは０．１質量％以上１５質量％以下であり、さらに好ましくは０．５質量％以上１０質量％以下であり、特に好ましくは１質量％以上８質量％以下であり、最も好ましくは、１．５質量％以上６質量％以下である。上記範囲であると、高い研磨速度と仕上げ面の良好さ（表面粗さおよびスクラッチの低減）とをより両立することができる。
【0022】
粒子状アルミナは、公知の製造方法（例えば、特開２０１７－１９０２６７号公報）を適宜参照することにより容易に製造することができる。また、粒子状アルミナは市販品を用いても構わない。
【0023】
なお、粒子状アルミナは、１種のみを単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用しても構わない。
【0024】
［分散媒］
本発明に係る研磨用組成物は、分散媒を含む。分散媒は、各成分を分散または溶解させる。
本発明に係る研磨用組成物は、分散媒を含む。分散媒は、各成分を分散または溶解させる。
【0025】
分散媒は、水を含むことが好ましい。さらに、不純物による研磨用組成物の他の成分への影響を防ぐ観点から、できる限り高純度な水を使用することが好ましい。具体的には、イオン交換樹脂にて不純物イオンを除去した後フィルタを通して異物を除去した純水や超純水、または蒸留水が好ましい。また、分散媒として、研磨用組成物の他の成分の分散性などを制御する目的で、有機溶媒などをさらに含んでもよい。
【0026】
［他の成分］
本発明に係る研磨用組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、上記以外の砥粒、ｐＨ調整剤、キレート剤、増粘剤、酸化剤、分散剤、表面保護剤、濡れ剤、界面活性剤、防食剤（防錆剤）、防腐剤、防カビ剤等の公知の成分や、後述の＜研磨用組成物の濃縮液＞の項目で説明する第１の分散安定化剤、第２の分散安定化剤をさらに含有してもよい。他の成分の含有量は、その添加目的に応じて適宜設定すればよい。
本発明に係る研磨用組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、上記以外の砥粒、ｐＨ調整剤、キレート剤、増粘剤、酸化剤、分散剤、表面保護剤、濡れ剤、界面活性剤、防食剤（防錆剤）、防腐剤、防カビ剤等の公知の成分や、後述の＜研磨用組成物の濃縮液＞の項目で説明する第１の分散安定化剤、第２の分散安定化剤をさらに含有してもよい。他の成分の含有量は、その添加目的に応じて適宜設定すればよい。
【0027】
＜研磨用組成物の製造方法＞
研磨用組成物の製造方法（調製方法）は、特に制限されず、例えば、粒子状アルミナと、分散媒（好ましくは水）とを、攪拌混合することを含む製造方法が適宜採用されうる。当該製造方法において、他の成分を、さらに攪拌混合してもよい。
研磨用組成物の製造方法（調製方法）は、特に制限されず、例えば、粒子状アルミナと、分散媒（好ましくは水）とを、攪拌混合することを含む製造方法が適宜採用されうる。当該製造方法において、他の成分を、さらに攪拌混合してもよい。
【0028】
また、後述の研磨用組成物の濃縮液と、分散媒とを、攪拌混合することを含む製造方法によっても、研磨用組成物を製造することができる。
【0029】
各成分を混合する際の温度は特に制限されないが、１０～４０℃が好ましく、溶解速度を上げるために加熱してもよい。また、混合時間も特に制限されない。
【0030】
＜研磨用組成物の濃縮液＞
上記研磨用組成物は、利便性やコスト低減等の観点から、濃縮液の形態で製造、流通、保存等がなされ、必要に応じて水などの分散媒で希釈された後、研磨に用いられうる。よって、本発明の他の一形態によると、上記研磨用組成物の濃縮液が提供される。本明細書において研磨用組成物の濃縮液とは、濃縮液における粒子状アルミナの濃度（含有量）が研磨用組成物における粒子状アルミナの濃度（含有量）に対して、質量基準で２～２０倍である組成物を意味する。すなわち、本発明の一形態に係る研磨用組成物の濃縮液は、前記研磨用組成物に対して、質量基準の濃度が２～２０倍である。
上記研磨用組成物は、利便性やコスト低減等の観点から、濃縮液の形態で製造、流通、保存等がなされ、必要に応じて水などの分散媒で希釈された後、研磨に用いられうる。よって、本発明の他の一形態によると、上記研磨用組成物の濃縮液が提供される。本明細書において研磨用組成物の濃縮液とは、濃縮液における粒子状アルミナの濃度（含有量）が研磨用組成物における粒子状アルミナの濃度（含有量）に対して、質量基準で２～２０倍である組成物を意味する。すなわち、本発明の一形態に係る研磨用組成物の濃縮液は、前記研磨用組成物に対して、質量基準の濃度が２～２０倍である。
【0031】
本発明の好ましい一形態によると、特定の分散安定化剤により砥粒である粒子状アルミナの再分散性を向上させた研磨用組成物の濃縮液が提供される。すなわち、本発明の好ましい一形態は、上記研磨用組成物の濃縮液であって、前記分散媒は水を含み、アスペクト比が５より大きく８００以下のコロイダルアルミナ、ならびにリン酸およびその縮合物、有機リン酸、ホスホン酸ならびに有機ホスホン酸からなる群から選択される少なくとも１種のリン含有酸、の少なくとも一方をさらに含む、濃縮液に関する。
【0032】
本発明のより好ましい一形態は、上記研磨用組成物の濃縮液であって、前記分散媒は水を含み、アスペクト比が５より大きく８００以下のコロイダルアルミナと、リン酸およびその縮合物、有機リン酸、ホスホン酸ならびに有機ホスホン酸からなる群から選択される少なくとも１種のリン含有酸と、をさらに含む、濃縮液に関する。本明細書において、「研磨用組成物の濃縮液」を単に「濃縮液」とも称する。当該濃縮液は、α化率が５０％以上であり、かつ真球度が８０％以上である粒子状アルミナを当然に含む。
【0033】
本発明者は、特定の分散安定化剤によって濃縮液における粒子状アルミナの再分散性が向上するメカニズムを以下のように推測しているが、その正誤が本発明の技術的範囲に影響を及ぼすものではない。
【0034】
本発明の好ましい形態では、砥粒である粒子状アルミナの再分散性を向上させるために、１種類の成分を分散化安定剤として配合している。本発明のより好ましい形態では、砥粒である粒子状アルミナの再分散性をさらに向上させるために、２種類の成分を分散化安定剤として配合している。第１の分散安定化剤は、アスペクト比が５より大きく８００以下のコロイダルアルミナである。上記範囲内のアスペクト比を有するコロイダルアルミナは、粒子状アルミナの粒子間に入り込み、スペーサーとして働くことで、粒子状アルミナの凝集が抑制されると考えられる。その結果、濃縮液の再分散性が向上しうる。第２の分散安定化剤は、リン酸およびその縮合物、有機リン酸、ホスホン酸ならびに有機ホスホン酸からなる群から選択される少なくとも１種のリン含有酸である。本発明者の検討によると、これらのリン含有酸を用いてｐＨを２以上４．５以下とすることにより、アルミナ（粒子状アルミナおよびコロイダルアルミナ）の凝集が著しく抑制されることを見出した。一方で、他の酸を用いた場合は、凝集抑制効果が得られないことも確認された。さらに、本発明者が検討を進めたところ、通常、アルミナは酸性水溶液中（他の酸を用いてｐＨ２～６に調整した水溶液中）においてプラスのゼータ電位を有するところ、上記のリン含有酸を含む酸性水溶液中ではアルミナ（粒子状アルミナおよびコロイダルアルミナ）のゼータ電位がマイナス（－）に改質する（陰転する）ことが判明した。詳しいメカニズムは不明であるが、ゼータ電位がマイナス（－）に改質する（陰転する）ことにより、アルミナが静電反発を起こし、凝集が抑制されると推測される。特に、第１の分散安定化剤と第２の分散安定剤とを組み合わせて使用することにより、粒子状アルミナ同士の静電反発に加え、粒子状アルミナの粒子間に入り込んだコロイダルアルミナと粒子状アルミナとの間でも静電反発が起き、顕著な凝集抑制効果が発揮されると考えられる。本形態におけるコロイダルアルミナはアスペクト比が５より大きく８００以下であることから、単位体積当たりの表面積が大きく、静電反発が効果的に発揮されうる。その結果、濃縮液において、粒子状アルミナの再分散性が著しく向上することとなる。
【0035】
［砥粒］
濃縮液における粒子状アルミナの濃度（含有量）は、特に制限されないが、濃縮液の総質量に対して２質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましく、１０質量％以上であることがさらに好ましく、１５質量％以上であることが特に好ましい。また、粒子状アルミナの濃度（含有量）は、濃縮液の総質量に対して４０質量％以下であることが好ましく、３５質量％以下であることがより好ましく、３０質量％以下であることがさらに好ましく、２５質量％以下であることがよりさらに好ましい。粒子状アルミナの濃度の好ましい一例は、２質量％以上４０質量％以下であり、より好ましくは５質量％以上３５質量％以下であり、さらに好ましくは１０質量％以上３０質量％以下であり、特に好ましくは１５質量％以上２５質量％以下である。上記範囲であると、粒子状アルミナの再分散性を向上させる効果がより顕著に発揮される。
濃縮液における粒子状アルミナの濃度（含有量）は、特に制限されないが、濃縮液の総質量に対して２質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましく、１０質量％以上であることがさらに好ましく、１５質量％以上であることが特に好ましい。また、粒子状アルミナの濃度（含有量）は、濃縮液の総質量に対して４０質量％以下であることが好ましく、３５質量％以下であることがより好ましく、３０質量％以下であることがさらに好ましく、２５質量％以下であることがよりさらに好ましい。粒子状アルミナの濃度の好ましい一例は、２質量％以上４０質量％以下であり、より好ましくは５質量％以上３５質量％以下であり、さらに好ましくは１０質量％以上３０質量％以下であり、特に好ましくは１５質量％以上２５質量％以下である。上記範囲であると、粒子状アルミナの再分散性を向上させる効果がより顕著に発揮される。
【0036】
なお、粒子状アルミナに関するその他の事項については、＜研磨用組成物＞の項目において説明したので、ここでの説明を省略する。
【0037】
［第１の分散安定化剤］
本形態に係る濃縮液は、第１の分散安定化剤としてコロイダルアルミナを含む。一般に「コロイダルアルミナ」とは、アルミナ微粒子が分散媒である水中にコロイド状に分散した分散液を指すが、本明細書では特に上記アルミナ微粒子のみを指すものとする。すなわち、以下で説明するコロイダルアルミナの物性や含有量は、実際にはアルミナ微粒子の物性や含有量と解釈される。コロイダルアルミナに含まれるアルミナ微粒子は、きわめて小さく、粉体のまま取り扱うことが困難であることから、水に分散させたコロイダルアルミナとして使用される。本明細書では、砥粒としての粒子状アルミナと、コロイダルアルミナに含まれるアルミナ微粒子とを区別する観点から、後者についてはあえて「コロイダルアルミナ」と称することとする。
本形態に係る濃縮液は、第１の分散安定化剤としてコロイダルアルミナを含む。一般に「コロイダルアルミナ」とは、アルミナ微粒子が分散媒である水中にコロイド状に分散した分散液を指すが、本明細書では特に上記アルミナ微粒子のみを指すものとする。すなわち、以下で説明するコロイダルアルミナの物性や含有量は、実際にはアルミナ微粒子の物性や含有量と解釈される。コロイダルアルミナに含まれるアルミナ微粒子は、きわめて小さく、粉体のまま取り扱うことが困難であることから、水に分散させたコロイダルアルミナとして使用される。本明細書では、砥粒としての粒子状アルミナと、コロイダルアルミナに含まれるアルミナ微粒子とを区別する観点から、後者についてはあえて「コロイダルアルミナ」と称することとする。
【0038】
本形態において、コロイダルアルミナは、アスペクト比が５より大きく８００以下であることが好ましい。アスペクト比が５より大きいと、十分な再分散性が得られる。これは前述したようにスペーサーとしての機能や静電反発が良好に働くためであると考えられる。また、アスペクト比が８００以下であると、研磨性能に与える影響が小さく、十分な研磨速度が得られる。当該アスペクト比は、より好ましくは１０以上７５０以下であり、さらに好ましくは５０以上５００以下であり、特に好ましくは１００以上３００以下である。
【0039】
コロイダルアルミナの平均長径は、特に制限されないが、好ましくは５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であり、より好ましくは７０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。上記範囲であると、粒子状アルミナの粒子間の距離を適度に保つことができると考えられる。コロイダルアルミナの平均短径は、特に制限されないが、好ましくは０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であり、より好ましくは０．２ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、さらに好ましくは０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下である。上記範囲であると、コロイダルアルミナが粒子状アルミナの粒子間に入り込みやすくなると考えられる。
【0040】
コロイダルアルミナの平均長径に対する粒子状アルミナの平均粒子径の比（粒子状アルミナの平均粒子径／コロイダルアルミナの平均長径）は、好ましくは０．５以上５０以下であり、より好ましくは５以上４０以下であり、さらに好ましくは１０以上３０以下である。上記範囲であると、コロイダルアルミナが粒子状アルミナの粒子間に入り込みやすくなるとともに粒子状アルミナの粒子間の距離を適度に保つことができるため、粒子状アルミナの凝集がより抑制されると考えられる。その結果、濃縮液の再分散性がより向上しうる。
【0041】
コロイダルアルミナの形状は、上記のアスペクト比を有している限り特に制限されず、棒状、針状、繊維状、羽毛状といった形状でありうる。これらの中でも、本形態の効果をより一層発揮させる観点から、繊維状および羽毛状が好ましく、羽毛状がより好ましい。本明細書において「繊維状」とは、アスペクト比が５０以上であることを意味する。また、本明細書において「羽毛状」とは、コロイダルアルミナを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（株式会社日立ハイテク製 製品名：ＳＵ８０００）で測定した画像において、繊維状のコロイダルアルミナが１０本以上集まって集合体を形成している状態を意味する。
【0042】
なお、アスペクト比、平均長径、平均短径および形状は、濃縮液を調製する前の原料のコロイダルアルミナを測定しても、調製された濃縮液から取り出したコロイダルアルミナを測定しても、濃縮液を希釈して調製された研磨用組成物から取り出したコロイダルアルミナを測定しても同等となる。
【0043】
コロイダルアルミナの濃度（含有量）は、特に制限されないが、濃縮液の総質量に対して０．０１質量％以上であることが好ましく、０．１質量％以上であることがより好ましく、１質量％以上であることがさらに好ましく、３質量％以上であることが特に好ましい。上記範囲であると、本形態の効果である濃縮液の再分散性を向上させる効果がより顕著に発揮される。また、コロイダルアルミナの濃度（含有量）は、濃縮液の総質量に対して２０質量％以下であることが好ましく、１５質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましく、５質量％以下であることが特に好ましい。上記範囲であると、砥粒の研磨性能を妨げずに高い研磨速度を発揮することができる。コロイダルアルミナの濃度の好ましい一例は、０．０１質量％以上２０質量％以下であり、より好ましくは０．１質量％以上１５質量％以下であり、さらに好ましくは１質量％以上１０質量％以下であり、特に好ましくは３質量％以上５質量％以下である。
【0044】
粒子状アルミナの含有量１００質量部に対するコロイダルアルミナの量は、特に制限されないが、０．１質量部以上７０質量部以下であることが好ましく、０．５質量部以上５０質量部以下であることがより好ましく、１質量部以上４０質量部以下であることがさらに好ましく、１０質量部以上３０質量部以下であることが特に好ましい。上記範囲であると、濃縮液の再分散性の向上と、十分な研磨速度とを両立することができる。
【0045】
コロイダルアルミナは、公知の製造方法（例えば、特開平７－２９１６２１号公報）を適宜参照することにより容易に製造することができる。また、コロイダルアルミナは後述の実施例に記載されているような市販品を用いても構わない。
【0046】
なお、コロイダルアルミナは、１種のみを単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用しても構わない。
【0047】
［第２の分散安定化剤］
本形態に係る濃縮液は、第２の分散安定化剤として、リン酸およびその縮合物、有機リン酸、ホスホン酸ならびに有機ホスホン酸からなる群から選択される少なくとも１種のリン含有酸を含む。本明細書において、「有機リン酸」とは、リン酸基（－ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＨ）２）を少なくとも１つ有する有機化合物を指し、「有機ホスホン酸」とは、ホスホン酸基（－Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）２）を少なくとも１つ有する有機化合物を指す。また、本明細書において、「リン酸およびその縮合物ならびに有機リン酸」を、単に「リン酸系の酸」とも称し、「ホスホン酸および有機ホスホン酸」を、単に「ホスホン酸系の酸」とも称する。これらのリン含有酸は、アルミナ（粒子状アルミナおよびコロイダルアルミナ）のゼータ電位をマイナス（－）に改質する（陰転する）機能を有する。そして、ゼータ電位がマイナス（－）となったアルミナが互いに静電反発することにより、凝集が抑制され、濃縮液の再分散性が向上しうる。
本形態に係る濃縮液は、第２の分散安定化剤として、リン酸およびその縮合物、有機リン酸、ホスホン酸ならびに有機ホスホン酸からなる群から選択される少なくとも１種のリン含有酸を含む。本明細書において、「有機リン酸」とは、リン酸基（－ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＨ）２）を少なくとも１つ有する有機化合物を指し、「有機ホスホン酸」とは、ホスホン酸基（－Ｐ（＝Ｏ）（ＯＨ）２）を少なくとも１つ有する有機化合物を指す。また、本明細書において、「リン酸およびその縮合物ならびに有機リン酸」を、単に「リン酸系の酸」とも称し、「ホスホン酸および有機ホスホン酸」を、単に「ホスホン酸系の酸」とも称する。これらのリン含有酸は、アルミナ（粒子状アルミナおよびコロイダルアルミナ）のゼータ電位をマイナス（－）に改質する（陰転する）機能を有する。そして、ゼータ電位がマイナス（－）となったアルミナが互いに静電反発することにより、凝集が抑制され、濃縮液の再分散性が向上しうる。
【0048】
リン含有酸としては、具体的には、リン酸（オルトリン酸）、ピロリン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、ヘキサメタリン酸、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（ｍｙｏ－イノシトール－１，２，３，４，５，６－六リン酸）、１－ヒドロキシエチリデン－１，１－ジホスホン酸（ＨＥＤＰ）、ニトリロトリス（メチレンホスホン酸）（ＮＴＭＰ）、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）（ＥＤＴＭＰ）、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等が挙げられる。これらの中でも、再分散性、研磨速度およびエッチング速度のバランスを良好とする観点から、ホスホン酸系の酸が好ましく、有機ホスホン酸がより好ましく、１－ヒドロキシエチリデン－１，１－ジホスホン酸（ＨＥＤＰ）、ニトリロトリス（メチレンホスホン酸）（ＮＴＭＰ）、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）（ＥＤＴＭＰ）がさらに好ましい。
【0049】
なお、リン含有酸は、１種のみを単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用しても構わない。
【0050】
濃縮液に含まれるリン含有酸の量は、特に制限されない。好ましい一例によると本形態に係る濃縮液はリン含有酸以外の酸を含まない。この場合、濃縮液に含まれるリン含有酸の量は、濃縮液のｐＨが２以上４．５以下となるような量である。
【0051】
［分散媒］
本形態に係る濃縮液は、分散媒として水を含むことが好ましい。
本形態に係る濃縮液は、分散媒として水を含むことが好ましい。
【0052】
分散媒に関するその他の事項については、＜研磨用組成物＞の項目において説明したので、ここでの説明を省略する。
【0053】
［ｐＨ］
本形態に係る濃縮液は、ｐＨが２以上４．５以下であることが好ましい。ｐＨが２以上であると、銅などの金属の溶出が抑制され、エッチング速度が高くなりすぎない。また、ｐＨが４．５以下であると、良好な再分散性が得られる。これは、リン含有酸によってアルミナのゼータ電位が十分に改質される（陰転される）ためであると考えられる。ｐＨは、より好ましくは２より大きく４．０未満であり、さらに好ましくは２．２以上３以下である。濃縮液のｐＨは、後述の実施例に記載された測定方法により求められる。
本形態に係る濃縮液は、ｐＨが２以上４．５以下であることが好ましい。ｐＨが２以上であると、銅などの金属の溶出が抑制され、エッチング速度が高くなりすぎない。また、ｐＨが４．５以下であると、良好な再分散性が得られる。これは、リン含有酸によってアルミナのゼータ電位が十分に改質される（陰転される）ためであると考えられる。ｐＨは、より好ましくは２より大きく４．０未満であり、さらに好ましくは２．２以上３以下である。濃縮液のｐＨは、後述の実施例に記載された測定方法により求められる。
【0054】
［電気伝導度（ＥＣ）］
本形態に係る濃縮液は、再分散性をより向上させるために、特定の範囲の電気伝導度を有することが好ましい。具体的には、濃縮液の電気伝導度は、１．５ｍＳ／ｃｍ以上３．０ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、１．７ｍＳ／ｃｍ以上２．５ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１．８ｍＳ／ｃｍ以上２．３ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。電気伝導度が１．５ｍＳ／ｃｍ以上であると、濃縮液中にリン含有酸由来のアニオンが十分な量存在する。これによりアルミナのゼータ電位の改質（陰転）が十分になされ、再分散性がより一層向上しうる。また、電気伝導度が３．０ｍＳ／ｃｍ以下であると、濃縮液中にリン含有酸由来のアニオン以外のイオン（以下、「他のイオン」と称する）の量が少ない状態となる。本発明者の検討によると、他のイオン（特に、Ｎａ＋やＫ＋などのカチオン）の存在は、アルミナのゼータ電位の改質（陰転）を妨げる方向に働くと考えられるため、他のイオン（特に、Ｎａ＋やＫ＋などのカチオン）の量を少なくすることにより、結果的に再分散性をより一層向上させることができる。濃縮液の電気伝導度は、後述の実施例に記載された測定方法により求められる。
本形態に係る濃縮液は、再分散性をより向上させるために、特定の範囲の電気伝導度を有することが好ましい。具体的には、濃縮液の電気伝導度は、１．５ｍＳ／ｃｍ以上３．０ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、１．７ｍＳ／ｃｍ以上２．５ｍＳ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１．８ｍＳ／ｃｍ以上２．３ｍＳ／ｃｍ以下であることがさらに好ましい。電気伝導度が１．５ｍＳ／ｃｍ以上であると、濃縮液中にリン含有酸由来のアニオンが十分な量存在する。これによりアルミナのゼータ電位の改質（陰転）が十分になされ、再分散性がより一層向上しうる。また、電気伝導度が３．０ｍＳ／ｃｍ以下であると、濃縮液中にリン含有酸由来のアニオン以外のイオン（以下、「他のイオン」と称する）の量が少ない状態となる。本発明者の検討によると、他のイオン（特に、Ｎａ＋やＫ＋などのカチオン）の存在は、アルミナのゼータ電位の改質（陰転）を妨げる方向に働くと考えられるため、他のイオン（特に、Ｎａ＋やＫ＋などのカチオン）の量を少なくすることにより、結果的に再分散性をより一層向上させることができる。濃縮液の電気伝導度は、後述の実施例に記載された測定方法により求められる。
【0055】
［研磨用組成物の濃縮液の製造方法］
研磨用組成物の濃縮液の製造方法（調製方法）は、特に制限されず、例えば、粒子状アルミナと、分散媒（好ましくは水）と、必要に応じて分散安定化剤（コロイダルアルミナ、リン含有酸）とを、攪拌混合することを含む製造方法が適宜採用されうる。当該製造方法において、＜研磨用組成物＞の項目で説明した分散安定化剤以外の他の成分を、さらに攪拌混合してもよい。
研磨用組成物の濃縮液の製造方法（調製方法）は、特に制限されず、例えば、粒子状アルミナと、分散媒（好ましくは水）と、必要に応じて分散安定化剤（コロイダルアルミナ、リン含有酸）とを、攪拌混合することを含む製造方法が適宜採用されうる。当該製造方法において、＜研磨用組成物＞の項目で説明した分散安定化剤以外の他の成分を、さらに攪拌混合してもよい。
【0056】
各成分を混合する際の温度は特に制限されないが、１０～４０℃が好ましく、溶解速度を上げるために加熱してもよい。また、混合時間も特に制限されない。
【0057】
［研磨対象物］
本発明に係る研磨用組成物によって研磨される研磨対象物は、特に制限されず、公知のＣＭＰ工程における研磨対象物を適宜選択することができる。
本発明に係る研磨用組成物によって研磨される研磨対象物は、特に制限されず、公知のＣＭＰ工程における研磨対象物を適宜選択することができる。
【0058】
Ｓｉ元素含有材料としては、特に制限されないが、例えば、ポリシリコン、アモルファスシリコン、単結晶シリコン、ｎ型ドープ単結晶シリコン、ｐ型ドープ単結晶シリコン、ＳｉＧｅ等のＳｉ系合金、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、ＢＤ（ブラックダイヤモンド：ＳｉＯＣＨ）、ＦＳＧ（フルオロシリケートグラス）、ＨＳＱ（水素シルセスキオキサン）、ＣＹＣＬＯＴＥＮＥ、ＳｉＬＫ、ＭＳＱ（Ｍｅｔｈｙｌｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、炭窒化ケイ素（ＳｉＣＮ）等が挙げられる。ここで、酸化ケイ素としては、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）由来の酸化ケイ素であることが好ましい。
【0059】
樹脂としては、特に制限されないが、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル－アクリル酸メチル共重合体、ウレタン（メタ）アクリレート樹脂等のアクリル樹脂；エポキシ樹脂；超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）等のオレフィン樹脂；フェノール樹脂；ポリアミド樹脂（ＰＡ）；ポリイミド樹脂（ＰＩ）；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、不飽和ポリエステル樹脂等のポリエステル樹脂；ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）；シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）等のポリスチレン樹脂；ポリノルボルネン樹脂；ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）；ポリアセタール（ＰＯＭ）；変性ポリフェニレンエーテル（ｍ－ＰＰＥ）；非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）；ポリスルホン（ＰＳＦ）；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）；ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）；ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）；ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）；フッ素樹脂；液晶ポリマー（ＬＣＰ）等が挙げられる。なお、本明細書において「（メタ）アクリル酸」とは、アクリル酸またはメタクリル酸、ならびにアクリル酸およびメタクリル酸の両方を指す。同様に、本明細書において「（メタ）アクリレート」とは、アクリレートまたはメタクリレート、ならびにアクリルレートおよびメタクリレートの両方を指す。
【0060】
また、樹脂には、ガラス繊維や炭素繊維などの繊維を複合して強度を向上させた強化プラスチックも含まれるものとする。
【0061】
これらの中でも、研磨対象物は、研磨面にＳｉ元素含有材料または樹脂を含む研磨対象物であることが好ましく、研磨面に酸化ケイ素または樹脂を含む研磨対象物であることがより好ましい。さらに、研磨面に樹脂を含む研磨対象物であることがさらに好ましく、研磨面にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂またはアクリル樹脂を含む研磨対象物であることがよりさらに好ましく、研磨面にエポキシ樹脂を含む研磨対象物であることが特に好ましい。研磨面に樹脂を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される場合、特に研磨面にエポキシ樹脂を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される場合、研磨速度が向上する。
【0062】
また、研磨面に樹脂を含む研磨対象物において、樹脂は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、カオリン、タルク、ガラスビーズ、セリサイト活性白土、ベントナイト、窒化アルミニウム等の無機フィラーや、ポリエステル微粒子、ポリウレタン微粒子、ゴム微粒子等の有機フィラー等をさらに含んでいてもよい。
【0063】
これらＳｉ元素含有材料または樹脂は、単独でもまたは２種以上組み合わせても用いることができる。
【0064】
さらに、研磨対象物は、研磨面として、Ｓｉ元素含有材料または樹脂以外に、これらとは異なる材料を含むものであってもよい。かような材料として、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、窒化タングステン（ＷＮ）等が挙げられる。研磨面にこれらの金属材料を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される場合、特に研磨面に銅（Ｃｕ）を含む研磨対象物を研磨する用途で使用される場合、エッチング速度を低く抑えることができる。
【0065】
＜研磨方法＞
本発明の他の一形態は、上記の研磨用組成物（濃縮液を希釈して調製された研磨用組成物を含む）を用いて、研磨対象物を研磨する工程を有する、研磨方法に関する。本形態に係る研磨対象物の好ましい例は、[研磨対象物]の説明で挙げたものと同様である。例えば、研磨面に樹脂および金属を含む研磨対象物を研磨することが好ましい。すなわち、本発明に係る研磨方法の好ましい形態は、上記の研磨用組成物または上記濃縮液を分散媒を用いて質量基準で２～２０倍に希釈してなる研磨用組成物を用いて、樹脂および金属を含む研磨対象物を研磨する工程を有する。
本発明の他の一形態は、上記の研磨用組成物（濃縮液を希釈して調製された研磨用組成物を含む）を用いて、研磨対象物を研磨する工程を有する、研磨方法に関する。本形態に係る研磨対象物の好ましい例は、[研磨対象物]の説明で挙げたものと同様である。例えば、研磨面に樹脂および金属を含む研磨対象物を研磨することが好ましい。すなわち、本発明に係る研磨方法の好ましい形態は、上記の研磨用組成物または上記濃縮液を分散媒を用いて質量基準で２～２０倍に希釈してなる研磨用組成物を用いて、樹脂および金属を含む研磨対象物を研磨する工程を有する。
【0066】
研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨する際には、通常の研磨に用いられる装置や条件を用いて行うことができる。一般的な研磨装置としては、片面研磨装置や両面研磨装置が挙げられる。片面研磨装置では、一般的に、キャリアと呼ばれる保持具を用いて研磨対象物を保持し、上方より研磨用組成物を供給しながら、研磨対象物の片面に研磨パッドが貼付された定盤を押し付けて定盤を回転させることにより研磨対象物の片面を研磨する。両面研磨装置では、一般的に、キャリアと呼ばれる保持具を用いて研磨対象物を保持し、上方より研磨用組成物を供給しながら、研磨対象物の対向面に研磨パッドが貼付された定盤を押しつけ、それらを相対方向に回転させることにより研磨対象物の両面を研磨する。このとき、研磨パッドおよび研磨用組成物と、研磨対象物との摩擦による物理的作用と、研磨用組成物が研磨対象物にもたらす化学的作用とによって研磨される。前記研磨パッドとしては、不織布、ポリウレタン、スウェード等の多孔質体を特に制限なく使用することができる。研磨パッドには、研磨液が溜まるような加工が施されていることが好ましい。
【0067】
研磨条件としては、例えば、研磨荷重、定盤回転数、キャリア回転数、研磨用組成物の流量、研磨時間等が挙げられる。これらの研磨条件に特に制限はないが、例えば、研磨荷重については、研磨対象物の単位面積当たり０．１ｐｓｉ（０．６９ｋＰａ）以上１０ｐｓｉ（６９ｋＰａ）以下であることが好ましく、より好ましくは０．５ｐｓｉ（３．５ｋＰａ）以上８．０ｐｓｉ（５５ｋＰａ）以下であり、さらに好ましくは１．０ｐｓｉ（６．９ｋＰａ）以上６．０ｐｓｉ（４１ｋＰａ）以下である。一般に荷重が高くなればなるほど砥粒による摩擦力が高くなり、機械的な加工力が向上するため研磨速度が上昇する。この範囲であれば、十分な研磨速度が発揮され、荷重による研磨対象物の破損や、表面に傷などの欠陥が発生することを抑制することができる。定盤回転数、およびキャリア回転数は、１０ｒｐｍ（０．１７ｓ－１）～５００ｒｐｍ（８．３ｓ－１）であることが好ましい。研磨用組成物の供給量は、研磨対象物の全体が覆われる供給量（流量）であればよく、研磨対象物の大きさなどの条件に応じて調整すればよい。研磨パッドに研磨用組成物を供給する方法も特に制限されず、例えば、ポンプ等で連続的に供給する方法が採用される。また、加工時間は、所望の加工結果が得られる時間であれば特に制限されないが、高い研磨速度に起因してより短い時間とすることが好ましい。
【0068】
また、本発明のさらなる他の一形態は、上記の研磨方法で研磨対象物を研磨する工程を有する、研磨済研磨対象物の製造方法に関する。本形態に係る研磨対象物の好ましい例は、[研磨対象物]の説明で挙げたものと同様である。好ましい一例としては、上記研磨方法によって、樹脂および金属を含む研磨対象物を研磨することを含む、電子回路基板の製造方法が挙げられる。
【実施例0069】
本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、特記しない限り、「％」および「部」は、それぞれ、「質量％」および「質量部」を意味する。
【0070】
＜物性の測定方法＞
［α化率］
粒子状アルミナ（砥粒）のα化率〔％〕は、粉末Ｘ線回折装置を用いて得た粉末Ｘ線回折スペクトルにおける、２θ＝２５．６°の位置に現れるα相（０１２）面のピーク高さ（Ｉ２５．６）と、２θ＝４６°の位置に現れるγ相のピーク高さ（Ｉ４６）とから、下記式によって算出した。
［α化率］
粒子状アルミナ（砥粒）のα化率〔％〕は、粉末Ｘ線回折装置を用いて得た粉末Ｘ線回折スペクトルにおける、２θ＝２５．６°の位置に現れるα相（０１２）面のピーク高さ（Ｉ２５．６）と、２θ＝４６°の位置に現れるγ相のピーク高さ（Ｉ４６）とから、下記式によって算出した。
【0071】
【数1】
【0072】
［真球度］
粒子状アルミナ（砥粒）について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（株式会社日立ハイテク製 製品名：ＳＵ８０００）で測定した画像からランダムで１００個の粒子を選び、それぞれ長径および短径を測定し、平均長径および平均短径を算出した。続いて、得られた平均長径および平均短径の値を用いて、下記式に従い、真球度を算出した。
粒子状アルミナ（砥粒）について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（株式会社日立ハイテク製 製品名：ＳＵ８０００）で測定した画像からランダムで１００個の粒子を選び、それぞれ長径および短径を測定し、平均長径および平均短径を算出した。続いて、得られた平均長径および平均短径の値を用いて、下記式に従い、真球度を算出した。
【0073】
【数2】
【0074】
［平均粒子径］
粒子状アルミナ（砥粒）について、粒子径分布測定装置（マイクロトラック・ベル株式会社製、マイクロトラックＭＴ３０００ＩＩ）を用いて測定を行い、平均粒子径（平均二次粒子径）を求めた。
粒子状アルミナ（砥粒）について、粒子径分布測定装置（マイクロトラック・ベル株式会社製、マイクロトラックＭＴ３０００ＩＩ）を用いて測定を行い、平均粒子径（平均二次粒子径）を求めた。
【0075】
［平均長径、平均短径、アスペクト比］
コロイダルアルミナ（第１の分散安定化剤）について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（株式会社日立ハイテク製 製品名：ＳＵ８０００）で測定した画像からランダムで１００個のサンプルを選び、それぞれ長径および短径を測定し、平均長径および平均短径を算出した。続いて、得られた平均長径および平均短径の値を用いて、下記式に従い、コロイダルアルミナのアスペクト比を算出した。
コロイダルアルミナ（第１の分散安定化剤）について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（株式会社日立ハイテク製 製品名：ＳＵ８０００）で測定した画像からランダムで１００個のサンプルを選び、それぞれ長径および短径を測定し、平均長径および平均短径を算出した。続いて、得られた平均長径および平均短径の値を用いて、下記式に従い、コロイダルアルミナのアスペクト比を算出した。
【0076】
【数3】
【0077】
［ｐＨ］
研磨用組成物の濃縮液のｐＨ値は、ｐＨメーター（株式会社 堀場製作所製 型番：ＬＡＱＵＡ（登録商標））によって確認した。
研磨用組成物の濃縮液のｐＨ値は、ｐＨメーター（株式会社 堀場製作所製 型番：ＬＡＱＵＡ（登録商標））によって確認した。
【0078】
［電気伝導度（ＥＣ）］
研磨用組成物の濃縮液（液温：２５℃）の電気伝導度は、卓上型電気伝導度計（株式会社堀場製作所製 型番：ＤＳ－７１）により測定した。
研磨用組成物の濃縮液（液温：２５℃）の電気伝導度は、卓上型電気伝導度計（株式会社堀場製作所製 型番：ＤＳ－７１）により測定した。
【0079】
＜研磨用組成物の濃縮液の調製＞
［実施例１～４および比較例１～４］
表１に記載の砥粒、第１の分散安定化剤、第２の分散安定化剤、Ｃｕ防食剤（１Ｈ－ベンゾトリアゾールを濃縮液１ｋｇあたり２．０ｍｍｏｌ添加した）、防カビ剤（１，２－ベンゾイソチアゾール－３（２Ｈ）－オン水溶液（商品名：サンアイバックＲ－３０；三愛石油株式会社製）を濃縮液１ｋｇあたり１．０ｇ添加した）および水を攪拌混合して研磨用組成物の濃縮液を得た（混合温度：約２５℃、混合時間：約１０分間）。この際、第２の分散安定化剤の添加量を、濃縮液のｐＨが表１に記載の値となる量とした。
［実施例１～４および比較例１～４］
表１に記載の砥粒、第１の分散安定化剤、第２の分散安定化剤、Ｃｕ防食剤（１Ｈ－ベンゾトリアゾールを濃縮液１ｋｇあたり２．０ｍｍｏｌ添加した）、防カビ剤（１，２－ベンゾイソチアゾール－３（２Ｈ）－オン水溶液（商品名：サンアイバックＲ－３０；三愛石油株式会社製）を濃縮液１ｋｇあたり１．０ｇ添加した）および水を攪拌混合して研磨用組成物の濃縮液を得た（混合温度：約２５℃、混合時間：約１０分間）。この際、第２の分散安定化剤の添加量を、濃縮液のｐＨが表１に記載の値となる量とした。
【0080】
＜評価＞
［研磨速度］
研磨対象物として、エポキシ樹脂（株式会社スタンダードテストピース製、比重：１．１１）を準備した。続いて、研磨用組成物の濃縮液を、水を用いて質量基準で１０倍に希釈し、研磨用組成物を調製した。得られた研磨用組成物を用いて、下記の研磨装置および研磨条件にて基板を研磨し、下記の方法に従ってエポキシ樹脂の研磨速度を評価した。
［研磨速度］
研磨対象物として、エポキシ樹脂（株式会社スタンダードテストピース製、比重：１．１１）を準備した。続いて、研磨用組成物の濃縮液を、水を用いて質量基準で１０倍に希釈し、研磨用組成物を調製した。得られた研磨用組成物を用いて、下記の研磨装置および研磨条件にて基板を研磨し、下記の方法に従ってエポキシ樹脂の研磨速度を評価した。
【0081】
（研磨装置および研磨条件）
研磨装置：小型卓上研磨機（日本エンギス株式会社製 ＥＪ３８０ＩＮ）
研磨パッド：硬質ポリウレタン製パッド（ニッタ・デュポン株式会社製 ＩＣ１０００）
プラテン（定盤）回転速度：７０〔ｒｐｍ〕
ヘッド（キャリア）回転速度：７０〔ｒｐｍ〕
研磨圧力：４．０〔ｐｓｉ〕
研磨用組成物の流量：１００〔ｍｌ／ｍｉｎ〕
研磨時間：１〔ｍｉｎ〕。
研磨装置：小型卓上研磨機（日本エンギス株式会社製 ＥＪ３８０ＩＮ）
研磨パッド：硬質ポリウレタン製パッド（ニッタ・デュポン株式会社製 ＩＣ１０００）
プラテン（定盤）回転速度：７０〔ｒｐｍ〕
ヘッド（キャリア）回転速度：７０〔ｒｐｍ〕
研磨圧力：４．０〔ｐｓｉ〕
研磨用組成物の流量：１００〔ｍｌ／ｍｉｎ〕
研磨時間：１〔ｍｉｎ〕。
【0082】
（研磨速度評価方法）
１．電子天秤ＧＨ－２０２（株式会社エー・アンド・デイ製）を用いて、研磨前後の研磨対象物の質量を測定して、これらの差から、研磨前後の研磨対象物の質量変化量ΔＭ〔ｋｇ〕を算出した；
２．研磨前後の研磨対象物の質量変化量ΔＭ〔ｋｇ〕を研磨対象物の比重（研磨対象となる材料の比重）で除することで、研磨前後の研磨対象物の体積変化量ΔＶ〔ｍ３〕を算出した；
３．研磨前後の研磨対象物の体積変化量ΔＶ〔ｍ３〕を研磨対象物の研磨面の面積Ｓ〔ｍ２〕で除することで、研磨前後の研磨対象物の厚み変化量Δｄ〔ｍ〕を算出した；
４．研磨前後の研磨対象物の厚み変化量Δｄ〔ｍ〕を研磨時間ｔ〔ｍｉｎ〕で除し、さらに単位を〔μｍ／ｍｉｎ〕へと換算した。この値を研磨速度ｖ〔μｍ／ｍｉｎ〕とした。
１．電子天秤ＧＨ－２０２（株式会社エー・アンド・デイ製）を用いて、研磨前後の研磨対象物の質量を測定して、これらの差から、研磨前後の研磨対象物の質量変化量ΔＭ〔ｋｇ〕を算出した；
２．研磨前後の研磨対象物の質量変化量ΔＭ〔ｋｇ〕を研磨対象物の比重（研磨対象となる材料の比重）で除することで、研磨前後の研磨対象物の体積変化量ΔＶ〔ｍ３〕を算出した；
３．研磨前後の研磨対象物の体積変化量ΔＶ〔ｍ３〕を研磨対象物の研磨面の面積Ｓ〔ｍ２〕で除することで、研磨前後の研磨対象物の厚み変化量Δｄ〔ｍ〕を算出した；
４．研磨前後の研磨対象物の厚み変化量Δｄ〔ｍ〕を研磨時間ｔ〔ｍｉｎ〕で除し、さらに単位を〔μｍ／ｍｉｎ〕へと換算した。この値を研磨速度ｖ〔μｍ／ｍｉｎ〕とした。
【0083】
［エッチング速度］
研磨用組成物の濃縮液を、水を用いて質量基準で１０倍に希釈し、研磨用組成物を調製した。続いて、銅（Ｃｕ）含有材料（大きさ：３２ｍｍ×３２ｍｍ×１ｍｍ）を下記条件で研磨用組成物に浸漬し、浸漬前後の質量減少速度から銅の比重（８．９６）を用いて求めた。エッチング速度が低いほど、銅の溶出を抑制する効果が高く、好ましい。なお、１Å＝０．１ｎｍである。
研磨用組成物の濃縮液を、水を用いて質量基準で１０倍に希釈し、研磨用組成物を調製した。続いて、銅（Ｃｕ）含有材料（大きさ：３２ｍｍ×３２ｍｍ×１ｍｍ）を下記条件で研磨用組成物に浸漬し、浸漬前後の質量減少速度から銅の比重（８．９６）を用いて求めた。エッチング速度が低いほど、銅の溶出を抑制する効果が高く、好ましい。なお、１Å＝０．１ｎｍである。
【0084】
（エッチング条件）
スラリー量：５００ｍＬ
攪拌速度：５００ｒｐｍ
エッチング時間：５分間
スラリー温度：４３℃。
スラリー量：５００ｍＬ
攪拌速度：５００ｒｐｍ
エッチング時間：５分間
スラリー温度：４３℃。
【0085】
［表面粗さ（Ｒａ）］
上記研磨速度の評価に用いた研磨後の研磨対象物（エポキシ樹脂）の表面粗さＲａを、非接触表面形状測定機（レーザー顕微鏡、ＶＫ－Ｘ２００、株式会社キーエンス製）を用いて測定した。なお、表面粗さＲａは、粗さ曲線の高さ方向の振幅の平均を示すパラメーターであって、一定視野内での研磨対象物表面の高さの算術平均を示す。非接触表面形状測定機による測定範囲は、２８５μｍ×２１０μｍとした。
上記研磨速度の評価に用いた研磨後の研磨対象物（エポキシ樹脂）の表面粗さＲａを、非接触表面形状測定機（レーザー顕微鏡、ＶＫ－Ｘ２００、株式会社キーエンス製）を用いて測定した。なお、表面粗さＲａは、粗さ曲線の高さ方向の振幅の平均を示すパラメーターであって、一定視野内での研磨対象物表面の高さの算術平均を示す。非接触表面形状測定機による測定範囲は、２８５μｍ×２１０μｍとした。
【0086】
［スクラッチ数］
上記研磨速度の評価に用いた研磨後の研磨対象物（エポキシ樹脂）の表面をレーザー顕微鏡（ＶＲ－３２００、キーエンス社製）を用いて測定した。視野サイズ１．９×１．４ｍｍを倍率４０倍で観察した際に目視により確認された０．１×５０μｍサイズ以上のスクラッチ数を１０視野の平均値として算出した。
上記研磨速度の評価に用いた研磨後の研磨対象物（エポキシ樹脂）の表面をレーザー顕微鏡（ＶＲ－３２００、キーエンス社製）を用いて測定した。視野サイズ１．９×１．４ｍｍを倍率４０倍で観察した際に目視により確認された０．１×５０μｍサイズ以上のスクラッチ数を１０視野の平均値として算出した。
【0087】
［再分散性］
まず、研磨用組成物の濃縮液を十分に攪拌して、砥粒が均一に分散した状態における濃縮液の比重を測定した。この際の比重の値をＸとする。次に、濃縮液を遠心分離（５００ｒｐｍ、３０分間）して砥粒を沈殿させた。遠心分離後の濃縮液の入った容器を逆さにした状態で縦型振とう機（ＫＭ Ｓｈａｋｅｒ；イワキ産業株式会社製）を用いて振とう（７０ｓｐｍ （ｓｔｒｏｋｅ ｐｅｒ ｍｉｎｕｉｔｅｓ））し、３０分毎に容器上部の液の比重を測定した。そして、振とう開始から比重の値がＸに戻るまでの時間を求め、下記の基準で評価した。
まず、研磨用組成物の濃縮液を十分に攪拌して、砥粒が均一に分散した状態における濃縮液の比重を測定した。この際の比重の値をＸとする。次に、濃縮液を遠心分離（５００ｒｐｍ、３０分間）して砥粒を沈殿させた。遠心分離後の濃縮液の入った容器を逆さにした状態で縦型振とう機（ＫＭ Ｓｈａｋｅｒ；イワキ産業株式会社製）を用いて振とう（７０ｓｐｍ （ｓｔｒｏｋｅ ｐｅｒ ｍｉｎｕｉｔｅｓ））し、３０分毎に容器上部の液の比重を測定した。そして、振とう開始から比重の値がＸに戻るまでの時間を求め、下記の基準で評価した。
【0088】
（評価基準）
◎：３０分以内
〇：６０分以内
△：９０分以内
×：１２０分以上。
◎：３０分以内
〇：６０分以内
△：９０分以内
×：１２０分以上。
【0089】
結果を表１に示す。
【0090】
【表1】
【0091】
表１に示すように、本発明に係る研磨用組成物を用いることにより、高い研磨速度を維持しつつ、表面粗さおよびスクラッチ数を低減できることが示された。特に、実施例１は比較例１と比較して真球度が高いが、技術常識に反して高い研磨速度が得られた。
【0092】
また、実施例１～３を比較すると、第２の分散安定化剤（リン含有酸）を含むことにより、研磨用組成物の濃縮液の再分散性が向上することが分かった。実施例１および２を比較すると、第１の分散安定化剤（コロイダルアルミナ）および第２の分散安定化剤（リン含有酸）を共に含むことにより、濃縮液の再分散性がさらに向上することが分かった。