CN108655965A - 研磨用组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及研磨用组合物。本发明要解决的问题在于，提供：提高每单位电流值的研磨速率、并且抑制研磨机的振动的、用于研磨硬脆材料的研磨用组合物。一种研磨用组合物，其用于研磨硬脆材料，且包含分散介质和磨粒，其中，粒径小于30nm的磨粒的含量小于前述磨粒整体的4.0体积％，粒径30nm以上且小于60nm的磨粒、粒径60nm以上且小于100nm的磨粒、及粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量均为前述磨粒整体的2.0体积％以上。

Description

研磨用组合物

技术领域

本发明涉及研磨用组合物。更详细而言，涉及用于研磨硬脆材料的研磨用组合物。

背景技术

作为LED用等的基材，正在关注蓝宝石(α-Al₂O₃)等化合物单晶晶圆的制造·加工技术。但是，蓝宝石(α-Al₂O₃)等为硬脆材料、且化学上、机械上稳定，因此具有难加工性。

为了对这样的硬脆材料以高的研磨速率进行研磨，提出了增大磨粒浓度、以特定的比例混合粒径不同的2种以上的磨粒(例如，专利文献1)、或者提高研磨机的研磨压/转速等的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-155900号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，已知专利文献1的技术中存在利用研磨机的研磨不稳定、研磨机的研磨阻力增加这样的问题。若研磨不稳定、研磨阻力增加，则电流值将会增大，即，即使流通大量电流来使研磨机运转，研磨速率也不会提高(即，不能提高每单位电流值的研磨速率)，根据情况，会产生研磨机振动这样的现象。

因此，本发明要解决的问题在于，提供：提高每单位电流值的研磨速率、并且抑制研磨机的振动的、用于研磨硬脆材料的研磨用组合物。

用于解决问题的方案

本发明人等为了解决上述问题而反复深入研究。结果发现，利用如下的研磨用组合物可解决上述问题。所述研磨用组合物为用于研磨硬脆材料、且包含分散介质和磨粒的研磨用组合物，其中，粒径小于30nm的磨粒的含量小于前述磨粒整体的4.0体积％，粒径30nm以上且小于60nm的磨粒、粒径60nm以上且小于100nm的磨粒、及粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量均为前述磨粒整体的2.0体积％以上。

发明的效果

根据本发明，能够提供提高每单位电流值的研磨速率、并且抑制研磨机的振动的、用于研磨硬脆材料的研磨用组合物。

附图说明

图1为示出本发明的研磨用组合物中所含的具有特定粒度的磨粒和研磨垫接触研磨对象物而进行研磨的情况的示意图。

附图标记说明

10…研磨对象物、

20…磨粒(大颗粒、中颗粒、小颗粒)

30…研磨垫。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，本发明不仅限定于以下的实施方式。另外，本说明书中，表示范围的“X～Y”是指“X以上且Y以下”。另外，只要没有特别说明，则操作及物性等的测定在室温(20～25℃)/相对湿度40～50％RH的条件下进行测定。

本发明为一种研磨用组合物，其用于研磨硬脆材料，且包含分散介质和磨粒，其中，粒径小于30nm的磨粒的含量小于前述磨粒整体的4.0体积％，粒径30nm以上且小于60nm的磨粒、粒径60nm以上且小于100nm的磨粒、及粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量均为前述磨粒整体的2.0体积％以上。通过具有所述构成，能够提供提高每单位电流值的研磨速率、并且抑制研磨机的振动的、用于研磨硬脆材料的研磨用组合物。即，能够将研磨中的研磨机的阻力维持为较低、并且抑制研磨机的振动、实现高研磨速率。

(研磨对象物)

本发明中，研磨对象物为硬脆材料。硬脆材料表示脆性材料之中硬度高的材料(例如，1500Hv以上左右)，例如可列举出玻璃、陶瓷、石材及各种半导体材料。适当地可列举出蓝宝石、氮化硅、碳化硅、氧化硅、玻璃、氮化镓、砷化镓、砷化铟、及磷化铟。其中，优选为具有a面、m面等无极性面或R面等半极性面的蓝宝石、更优选具有无极性面的蓝宝石、进一步优选具有a面的蓝宝石。需要说明的是，硬度的上限也没有特别限制，例如可以考虑3000Hv以下。

认为硬脆材料的研磨是通过在磨粒与硬脆材料之间发生固相反应，固相反应了的部分被磨粒剥掉来进行的。本发明的实施方式中，可以认为在硬脆材料为蓝宝石、磨粒为二氧化硅时，发生了3Al₂O₃+2SiO₂→3Al₂O₃·2SiO₂这样的反应。此处，本发明人等得到如下见解：在蓝宝石之中，a面的材料比c面的材料难以被研磨。根据本发明，能够有效地使研磨中的磨粒与硬脆材料表面的接触，即使是蓝宝石的a面，也能够促进基于固相反应的研磨。

(磨粒)

本发明的实施方式的研磨用组合物包含用于研磨硬脆材料的磨粒。而且，(1)粒径小于30nm的磨粒(本说明书中也称为“超微粒”)的含量小于前述磨粒整体的4.0体积％，(2)粒径30nm以上且小于60nm的磨粒(本说明书中也称为“小颗粒”)，(3)粒径60nm以上且小于100nm的磨粒(本说明书中也称为“中颗粒”)，及(4)粒径100nm以上且小于140nm(本说明书中也称为“大颗粒”)的磨粒的含量均为前述磨粒整体的2.0体积％以上。通过为这样的实施方式，能够提供提高每单位电流值的研磨速率、并且抑制研磨机的振动的、用于研磨硬脆材料的研磨用组合物。

(1)超微粒

根据本发明的实施方式，粒径小于30nm的磨粒的含量小于前述磨粒整体的4.0体积％。本发明中，为了提高研磨速率，使磨粒与研磨对象物的接触面积增加。通过使用具有小的粒径的磨粒，能够使与研磨对象物的接触面积增加，但尽可能不要使用粒径小于30nm那样的极端小的磨粒(超微粒)，即使使用，也设为小于磨粒整体的4.0体积％。由此，能够提高每单位电流值的研磨速率、并且抑制研磨机的振动。粒径小于30nm的磨粒的含量优选为3.0体积％以下、更优选为2.0体积％以下、进一步优选为1.8体积％以下、更进一步优选为小于1.4体积％、更进一步优选为1.3体积％以下、更进一步优选为1.2体积％以下、更进一步优选为1.0体积％以下。特别是通过为小于1.4体积％、1.3体积％以下、1.2体积％以下、或为1.0体积％以下，从而在解决本发明的课题上特别优选，在本发明的实施例中也体现了这一点。对下限也没有特别限制，可以为0体积％，可以超过0体积％，可以为0.1体积％以上，可以超过0.2体积％，也可以为0.5体积％以上。根据本发明的实施方式，通过含有一定量的超微粒(即，超过0体积％)，有提高研磨速率的技术效果。

(2)小颗粒

根据本发明的实施方式，粒径30nm以上且小于60nm的磨粒含量为前述磨粒整体的2.0体积％以上。通过使粒径30nm以上且小于60nm的磨粒含量为前述磨粒整体的2.0体积％以上，从而磨粒的比表面积增加、磨粒与研磨对象物的接触面积增加，因此有提高研磨速率的技术效果。即，由于能够使磨粒与研磨对象物以高频率接触，因此具有提高研磨速率的技术效果。在使用无纺布作为研磨垫时尤其能发挥这样的效果。此处，若粒径30nm以上且小于60nm的磨粒含量小于磨粒整体的2.0体积％，则磨粒不会均匀地遍布于研磨垫整体，有研磨不稳定、研磨阻力变高、研磨机的振动变显著的担心。

根据本发明的实施方式，粒径30nm以上且小于60nm的磨粒含量为前述磨粒整体的3.0体积％以上。通过为所述实施方式，能提高研磨速率，另外，能进一步提高每单位电流值的研磨速率。根据本发明的实施方式，粒径30nm以上且小于60nm的磨粒含量可以为前述磨粒整体的4.0体积％以上，也可以为前述磨粒整体的5.0体积％以上。另外，根据本发明的实施方式，粒径30nm以上且小于60nm的磨粒含量超过前述磨粒整体的6.0体积％。通过为所述实施方式，能够进一步提高每单位电流值的研磨速率，并且进一步提高研磨速率。另外，根据本发明的实施方式，粒径30nm以上且小于60nm的磨粒含量为前述磨粒整体的7.0体积％以上、8.0体积％以上、9.0体积％以上、或10体积％以上。通过为所述实施方式，能够进一步提高每单位电流值的研磨速率，并且进一步提高研磨速率。另外，根据本发明的实施方式，粒径30nm以上且小于60nm的磨粒含量可以为前述磨粒整体的15体积％以上、可以为20体积％以上、可以为25体积％以上、可以为30体积％以上、可以为33体积％以上、也可以为36体积％以上。根据本发明的实施方式，粒径30nm以上且小于60nm的磨粒含量优选为前述磨粒整体的90.0体积％以下、更优选为85.0体积％以下、进一步优选为80.0体积％以下、更进一步优选为70体积％以下、更进一步优选为60体积％以下、更进一步优选为50体积％以下、更进一步优选为42体积％以下。通过为这样的上限，从而能够更有效地发挥本发明的期望的效果。

(3)中颗粒

根据本发明的实施方式，粒径60nm以上且小于100nm的磨粒含量为前述磨粒整体的2.0体积％以上。如上所述，通过将小颗粒的含量设为一定值以上，从而使磨粒与研磨对象物的接触面积增加、使研磨速率提高。通过与这样的小颗粒一起含有一定值以上的粒径60nm以上且小于100nm的中颗粒，从而能够减小研磨时的阻力，抑制研磨机的振动。此外，该中颗粒也有使磨粒与研磨对象物的接触面积增加的作用，也能发挥后述的研磨对象物与磨粒的接触部分(研磨界面)的滚轴的作用。本发明中，若粒径60nm以上且小于100nm的磨粒含量小于前述磨粒整体的2.0体积％，则有研磨速率下降、或研磨机剧烈振动而不能顺利地进行研磨的担心。根据本发明的实施方式，粒径60nm以上且小于100nm的磨粒含量为前述磨粒整体的2.6体积％以上。通过为所述实施方式，能够有效地发挥本发明的期望的效果。另外，根据本发明的实施方式，粒径60nm以上且小于100nm的磨粒含量可以为前述磨粒整体的10体积％以上、20体积％以上、30体积％以上、40体积％以上、或45体积％以上。另外，根据本发明的实施方式，粒径60nm以上且小于100nm的磨粒含量为前述磨粒整体的95.0体积％以下、或90.0体积％以下。通过为所述实施方式，能够进一步提高每单位电流值的研磨速率，并且抑制研磨机的振动。另外，根据本发明的实施方式，粒径60nm以上且小于100nm的磨粒含量为前述磨粒整体的89.0体积％以下。通过为所述实施方式，能够有效地发挥本发明的期望的效果。

(4)大颗粒

根据本发明的实施方式，粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量为前述磨粒整体的2.0体积％以上。可以认为若粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量小于前述磨粒整体的2.0体积％，则磨粒与研磨对象物的直接接触的比率变高，研磨时的阻力不稳定、研磨负担升高，其会导致研磨机的振动。另一方面，通过将大颗粒的含量设为一定值以上从而具有以下的效果，即：如图1所示，本发明的实施方式中，通过边供给磨粒20，边使其与研磨对象物10和研磨垫30接触，边旋转滑动，从而研磨对象物被逐渐研磨。本发明中，认为含有一定值以上的大颗粒的磨粒在研磨对象物10与磨粒20的接触部分(研磨界面)发挥滚轴的作用，由此能够减小研磨阻力，并提高研磨速率。

根据本发明的实施方式，粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量为前述磨粒整体的3.0体积％以上。通过为所述实施方式，能够有效地发挥本发明的期望的效果。另外，根据本发明的实施方式，粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量为前述磨粒整体的5.0体积％以上。通过为所述实施方式，能够进一步提高每单位电流值的研磨速率。根据本发明的实施方式，粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量可以为前述磨粒整体的10体积％以上、可以为20体积％以上、可以为30体积％以上、可以为35体积％以上、也可以为40体积％以上。另外，根据本发明的实施方式，粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量为前述磨粒整体的优选80.0体积％以下、更优选为70.0体积％以下、进一步优选为60.0体积％以下。通过为这样的上限，从而能够提高磨粒整体的比表面积、能够有效地发挥本发明的期望的效果。根据本发明的实施方式，粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量可以为前述磨粒整体的30体积％以下、20体积％以下、或15体积％以下。

本发明的实施方式中，粒径小于140nm的磨粒的含量为前述磨粒整体的优选80.0体积％以上、更优选为90.0体积％以上、进一步优选为94.0体积％以上。通过使粒径小于140nm的磨粒的含量为前述磨粒整体的一定量以上，从而能够提高磨粒整体的比表面积、能够有效地发挥本发明的期望的效果。需要说明的是，本发明的实施方式中，研磨用组合物可以包含粒径140nm以上的磨粒，粒径的上限优选为200nm以下。

对于磨粒的粒径，根据磨粒的扫描型电子显微镜图像，使用图像分析软件软件等来测定。更具体而言，利用实施例中记载的测定方法。

作为磨粒的种类，例如可列举出二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛等金属氧化物。为了有效地发挥本发明的期望的效果，优选为二氧化硅。需要说明的是，磨粒可以单独使用或者也可以组合使用2种以上。磨粒可以使用合成品，也可以使用市售品。另外，对作为适当例子的二氧化硅的种类没有特别限定，例如可列举出胶体二氧化硅、气相二氧化硅、溶胶凝胶法二氧化硅等。这些之中，优选气相二氧化硅、胶体二氧化硅。因此，本发明的实施方式中，前述磨粒为胶体二氧化硅。根据所述实施方式，能够有效地发挥与研磨对象物的固相反应。

作为胶体二氧化硅的制造方法，可列举出硅酸钠法、溶胶凝胶法，也可以为通过任意制造方法制造的胶体二氧化硅。另外，作为胶体二氧化硅的市售品的例子，例如可列举出日产化学工业株式会社制、JGC Catalysts and Chemicals Ltd.制、日本化学工业株式会社制、扶桑化学工业株式会社制、株式会社ADEKA制、Akzo Nobel公司制、AZ ElectronicMaterials公司制、Nalco公司制、WRGrace公司制等的胶体二氧化硅。

如上所述，硬脆材料由于化学上、机械上稳定，因此具有难加工性。在对这样的硬脆材料进行研磨时，也研究了应用专利文献1那样的技术，但发现有基于研磨机的研磨不稳定、研磨机的研磨阻力增加这样的问题。另一方面，对具有难加工性的硬脆材料进行研磨时，作为其它方法，也可以考虑使用例如长径比为1.10以上那样的具有高的长径比的磨粒的分散液。但是，已知若仅通过这样的方法来解决上述问题，则具有高的长径比的磨粒(异形颗粒)在研磨垫上无法容易地转动，对研磨机施加超过必要的负担，仍然有产生研磨机的研磨阻力增加的问题。如果是这样的话，虽然也认为可以通过使用长径比小于1.10的磨粒分散液来减少研磨时的所述阻力，但这次可知不能对研磨对象物进行充分的研磨而导致研磨速率降低。

本发明中，即使不使用异形颗粒，通过进行将超微粒的磨粒的含量设为规定量以下、使含有规定量以上的小颗粒、中颗粒、大颗粒的磨粒这样的、以往没有的精细的控制，能够解决提高每单位电流值的研磨速率、并且抑制研磨机的振动这样的相反的课题。需要说明的是，胶体二氧化硅颗粒的长径比(此处采用平均长径比)例如可以通过使用了电子显微镜的图像分析来求出，具体而言，利用实施例中记载的测定方法。

根据本发明的实施方式，研磨用组合物中的磨粒整体的长径比优选为1.10以下、优选为1.09以下。另外，下限为1.00，可以为1.01以上、可以为1.02以上、也可以为1.03以上。根据本发明的实施方式，即使使用接近球形的磨粒，也能够将研磨速率维持为较高、发挥本发明的效果。

如上所述，根据本发明，不使用长径比超过1.10那样的具有高的长径比的磨粒的分散液，也能够发挥本发明的期望的效果，但并非完全限制使用。特别是，本发明中，由于进行将超微粒的磨粒的含量设为规定量以下、使含有规定量以上的小颗粒、中颗粒、大颗粒的磨粒这样的以往没有的精细的控制，因此也可以组合使用具有高的长径比(超过1.10)的磨粒的分散液。但是，为了有效地发挥本发明的期望的效果，成为前述研磨用组合物中的磨粒整体的50体积％以下、小于50体积％、25体积％以下、小于25体积％、10体积％以下、或小于10体积％为宜。若过量地放入这样的具有高的长径比的磨粒的分散液，则即使为研磨用组合物中的磨粒整体的长径比并未变高的情况，大量异形颗粒的存在也可能提高电流值。

(分散介质)

作为用于分散或溶解各成分的分散介质或溶剂，包含水。从抑制阻碍其它成分的作用的观点出发，优选尽可能不含杂质的水，具体而言，优选利用离子交换树脂去除杂质离子后，通过过滤器去除了异物的纯水、超纯水、或蒸馏水。

(pH及pH调节剂)

根据本发明的实施方式，对研磨用组合物的pH也没有特别限制，作为下限，优选为7.5以上、更优选为7.8以上、进一步优选为8.0以上。另一方面，作为上限，优选为13.0以下、更优选为12.0以下、进一步优选为11.0以下。因此，根据本发明的实施方式，研磨用组合物的pH为8.0～11.0。通过为所述实施方式，具有研磨时的磨粒分散效果、及防止由高pH导致的磨粒溶解等的技术效果。

作为pH调节剂，可以使用公知的酸、碱、或它们的盐。对于可以作为pH调节剂使用的酸的具体例，例如可列举出盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、硼酸、碳酸、次磷酸、亚磷酸、及磷酸等无机酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、2-甲基丁酸、正己酸、3,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、4-甲基戊酸、正庚烷酸、2-甲基己酸、正辛酸、2-乙基己酸、苯甲酸、乙醇酸、水杨酸、甘油酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、马来酸、苯二甲酸、苹果酸、葡萄糖酸、衣康酸、酒石酸、柠檬酸、乳酸、二乙醇酸、2-呋喃羧酸、2,5-呋喃二羧酸、3-呋喃羧酸、2-四氢呋喃羧酸、甲氧基乙酸、甲氧基苯基乙酸、及苯氧基乙酸等有机酸。使用无机酸作为pH调节剂的情况下，尤其是硫酸、硝酸、磷酸等从提高研磨速度的观点出发特别优选，使用有机酸作为pH调节剂的情况下，优选乙醇酸、琥珀酸、马来酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、葡萄糖酸、及衣康酸等。

对于可以作为pH调节剂使用的碱，可列举出脂肪族胺、芳香族胺等胺、氢氧化季铵等有机碱、氢氧化钾等碱金属的氢氧化物、碱土金属的氢氧化物、四甲基氢氧化铵、及氨等。这些之中，从获得容易性出发，优选氢氧化钾或氨。对pH调节剂的添加量没有特别限制，以研磨用组合物成为期望的pH的方式进行适宜调整即可。

(其它成分)

本实施方式的研磨用组合物中，为了提高其性能，根据需要可以含有络合剂、蚀刻剂、氧化剂等具有进一步提高研磨速度的作用的添加剂。另外，可以含有对研磨对象物的表面、磨粒的表面起作用的水溶性聚合物(可以为共聚物、其盐、衍生物)。进而，研磨用组合物根据需要还可以含有使磨粒的分散性提高的分散剂、使聚集体的再分散容易的分散助剂之类的添加剂。另外，研磨用组合物根据需要还可以含有防腐剂、防霉剂、防锈剂之类的公知的添加剂。

<研磨用组合物的制造方法>

本发明的研磨用组合物的制造方法为用于研磨硬脆材料的研磨用组合物的制造方法，所述制造方法包括混合分散介质和磨粒，粒径小于30nm的磨粒的含量小于前述磨粒整体的4.0体积％，粒径30nm以上且小于60nm的磨粒、粒径60nm以上且小于100nm的磨粒、及粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量均为前述磨粒整体的2.0体积％以上。本实施方式的研磨用组合物的制造方法只要为能够以使具有规定的粒径的磨粒成为规定量的方式混合至分散介质的方法，就没有特别限定。首先，作为使具有规定的粒径的磨粒成为规定量的方法，例如，可列举出如下方法：通过任意方法合成磨粒，使其成长为目标粒径，以任意比例将合成的2种以上的原料磨粒混合的方法。另外，准备粒径及其含有率已知的多个磨粒的分散液，以使目标粒径的磨粒成为目标含有率的方式以任意比例进行混合，由此准备即可。将这样准备的规定的粒径及含量的磨粒与根据需要的其它成分一起在分散介质中进行搅拌混合，由此能制造研磨用组合物。混合各成分时的温度没有特别限制，优选10～40℃，为了提高溶解速度可以进行加热。另外，对混合时间没有特别限制。关于研磨用组合物相关的其它说明，上述中说明的内容同样适用。

根据本发明的实施方式，包括混合长径比1.10以上的磨粒的分散液而制造研磨用组合物的情况下，使该磨粒的含有比率成为小于研磨用组合物中的磨粒整体的25体积％为宜。通过为所述实施方式，能够提高每单位电流值的研磨速率、并且抑制研磨机的振动。

根据本发明的实施方式，研磨用组合物可以为单组分型，也可以为双组分型以上的多组分型。

根据本发明的实施方式，研磨用组合物可以通过用水对研磨用组合物的原液进行稀释来制备。研磨用组合物为双组分型的情况下，二个组合物的混合和稀释的顺序是任意的。例如，可以用水将一个组合物稀释后再与另一个组合物混合；可以同时进行两个组合物的混合和用水的稀释；或者也可以将两个组合物混合后再用水进行稀释。但是，即使进行稀释而使用的情况下，也以粒径小于30nm的磨粒的含量小于前述磨粒整体的4.0体积％，粒径30nm以上且小于60nm的磨粒、粒径60nm以上且小于100nm的磨粒、及粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量均为前述磨粒整体的2.0体积％以上的方式进行稀释。

<研磨方法、基板的制造方法>

根据本发明，还提供一种研磨方法，该研磨方法包括使用上述的研磨用组合物研磨硬脆材料。另外，根据本发明，还提供一种硬脆材料基板的制造方法，所述制造方法包括使用所述研磨方法。

作为研磨装置，通常使用单面研磨装置、双面研磨装置。根据本发明的实施方式，对于单面研磨装置，使用被称为承载器(carrier)的保持件保持研磨对象物，边供给研磨用组合物，边将贴附有研磨垫的平台按压在研磨对象物的单面上，并使平台旋转，由此对研磨对象物的单面进行研磨。根据本发明的实施方式，对于双面研磨装置，使用承载器保持研磨对象物，边从上方供给研磨用组合物，边将贴附有研磨垫的平台按压在研磨对象物的双面上，并使它们沿相反的方向旋转，由此对研磨对象物的双面进行研磨。此时，通过研磨垫及研磨用组合物与研磨对象物之间的摩擦带来的物理作用、和研磨用组合物给研磨对象物带来的化学作用，研磨对象物被研磨。此处，作为平台的直径，优选200～1600mm左右、更优选250～1400mm左右、进一步优选300～1200mm左右。

根据本发明的实施方式，研磨条件中包含研磨载荷。通常研磨载荷越大，磨粒与研磨对象物之间的摩擦力变得越高。结果机械加工特性提高、研磨速度上升。应用于研磨对象物的研磨载荷没有特别限定，优选为50～1000g/cm²、更优选为100～800g/cm²、进一步优选为150～600g/cm²、更进一步优选为200～400g/cm²。例如研磨平台径为300～500mm左右、320～470mm左右、320～450mm左右、340～420mm左右、360～400mm左右、特别是380mm左右的研磨机的情况下，对于全部研磨对象物的总研磨载荷为20～90kg左右、30～80kg左右、40～70kg左右、50～60kg左右为宜。

以实施例为例进行说明时，由于实施例中使用的基板直径为2英寸，因此一个基板的面积为约20cm²(20.3cm²)。在实施例中同时研磨9张基板，因此基板的总面积为约182cm²(182.7cm²)。由于实施例中的载荷为300g/cm²，因此研磨中的对于全部研磨对象物的总研磨载荷为约54.6kg。利用本发明的研磨用组合物，例如，即使是在施加40kg这样大小的载荷、研磨机的负担大的情况下，也能够提高每单位电流值的研磨速率、并且抑制研磨机的振动。研磨载荷处于上述范围内的情况下，可发挥充分高的研磨速度，而且能够减少研磨对象物的破损、表面缺陷的产生。另外，研磨平台及研磨头的转速也没有特别限制，例如，各自独立地优选40～130rpm、更优选60～110rpm。根据本发明的实施方式，对于研磨平台，优选80～130rpm、更优选90～125rpm、进一步优选100～120rpm。根据本发明的实施方式，优选40～90rpm、更优选45～80rpm、进一步优选50～70rpm。由于转速影响离心力，因此转速越高，研磨液越会因离心力而飞出，可滞留在垫上的研磨用组合物量减少，因此有流量减少的倾向，研磨机变得容易振动。与此相对，利用本发明的研磨用组合物，即使为上述那样的转速，也能够提高每单位电流值的研磨速率、并且抑制研磨机的振动。

另外，根据本发明的实施方式，研磨条件可以包括线速度。通常研磨垫的转速、承载器的转速、研磨对象物的大小、研磨对象物的数量等影响线速度。线速度大的情况下，磨粒接触研磨对象物的频率高，因此在研磨对象物与磨粒之间作用的摩擦力变大、对研磨对象物的机械研磨作用变大。另外，通过摩擦而产生的热有时会提高由研磨用组合物带来的化学研磨作用。对线速度没有特别限定，优选为10～300m/分钟、更优选为30～200m/分钟、进一步优选为50～180m/分钟、更进一步优选为80～170m/分钟、更进一步优选为100～160m/分钟、更进一步优选为110～150m/分钟、更进一步优选为120～140m/分钟、更进一步优选为130～135m/分钟。线速度处于上述范围内的情况下，可实现充分高的研磨速度，而且能够对研磨对象物赋予适度的摩擦力。另一方面，由于在研磨垫与研磨对象物之间直接产生的摩擦不会对研磨有帮助，因此优选尽可能小。另外，根据本发明，即使为例如50m/分钟以上的高的线速度，也具有能够抑制研磨机的振动、另外能够提高每单位电流值的研磨速率这样的技术效果。另外，作为1个基板单位面积的研磨用组合物的流量(流量÷基板面积)，也没有限制，优选为0.1～5.0ml/cm²、更优选为0.2～3.0ml/cm²、进一步优选为0.3～2.5ml/cm²、更进一步优选为0.4～2.0ml/cm²、更进一步优选为0.5～1.5ml/cm²、更进一步优选为0.6～1.0ml/cm²。随着基板单位面积的研磨用组合物的流量变小，研磨时的负担变高，但即使为例如2.5ml/cm²以下这样研磨机容易振动的条件下，利用本发明的研磨用组合物，也能够实现本发明的期望的目的。

研磨垫不受材质、厚度、或硬度等物性的限定。例如，可以使用具有各种硬度、厚度的聚氨酯型、无纺布型、绒面革型、包含磨粒的研磨垫、不含磨粒的研磨垫等任意的研磨垫。从有效地发挥本发明的期望的效果的观点出发，优选聚氨酯型、无纺布型。

[实施例]

使用以下的实施例及比较例进一步详细地对本发明进行说明。但是，本发明的技术的范围不仅限制于以下的实施例。另外，在下述实施例中，只要没有特别说明，则操作在室温(25℃)/相对湿度40～50％RH的条件下进行。

<研磨用组合物的制造>

(实施例1)

将具有表1所示的粒径的磨粒1(材质：胶体二氧化硅)和pH调节剂(硝酸)以磨粒1的浓度成为22质量％、并且成为表1所示的pH的方式在纯水中混合，由此制备研磨用组合物(混合温度：约25℃、混合时间：约5分钟)。

需要说明的是，具有表1所示的粒径的磨粒1是通过准备粒径及其含有率已知的市售的多个胶体二氧化硅的水分散液、以使目标粒径的磨粒成为目标含有率的方式以任意比例进行混合来准备的。其它磨粒2～9、比较磨粒1～6也同样地来准备。关于比较磨粒7，准备与日本特开2016-155900号公报的发明例4相同的磨粒。

研磨用组合物(25℃)的pH通过pH计(HORIBA,Ltd.制、型号：LAQUA F-71)来确认。

需要说明的是，在不使用异形颗粒的实施例、比较例中，磨粒的长径比为：实施例1中为1.08、实施例2中为1.06、实施例3中为1.06、实施例4中为1.04、实施例7中为1.04、比较例1中为1.03、比较例2中为1.04、比较例4中为1.07、比较例5中为1.07、比较例6中为1.06、比较例7中为1.07。

另外，在一部分使用了异形颗粒的实施例中，所使用的包含异形颗粒的分散液的平均长径比为1.12，混合相当于下述的表中记载的体积％的量。更具体而言，对于与比较例3相同型号的胶体二氧化硅的水分散液，使该胶体二氧化硅的含有比率在研磨用组合物中成为下述的表中记载的体积％。

实施例5、6、8及9的整体的磨粒的长径比分别为，实施例5中为1.09、实施例6中为1.10、实施例8中为1.09、实施例9中为1.10。需要说明的是，对于长径比，随机抽取1000个以上的通过FE-SEM测定得到的颗粒图像，算出对长径比进行测定而得到的值的个数平均值。

(实施例2～9、比较例1～6)

使用表1所示的磨粒2～9、比较磨粒1～6，以成为表1所示的pH的方式进行制备，除此以外，通过与实施例1同样的方法来制备研磨用组合物。需要说明的是，实施例2～9、比较例1～6中使用的pH调节剂也分别是硝酸。

(粒径)

对于胶体二氧化硅的粒径，对SEM图像观察具有统计学上可靠性的规定个数(例如平均一个视场中100个×10面以上的合计1000个以上)的颗粒，使用Mountech CO.,Ltd.制分析软件Mac-View，抽取颗粒图像并算出粒径。此处所说的粒径采用作为圆当量粒径的通常算出方法的Heywood径。

<评价>

使用上述中准备的各研磨用组合物，在下述所示的条件下进行单面研磨。需要说明的是，研磨用组合物(以下也称为“浆料”)循环使用(再循环使用)。

(研磨条件)

研磨机：Engis Corporation制EJ-380(平台直径：380mm)、

研磨对象物：a面蓝宝石、

基板尺寸：φ2英寸、

张数：9张、

载荷：300g/cm²、

浆料量：1000cc

浆料流量：150cc/分钟、

线速度：131m/分钟、

平台转速：110rpm、

研磨头转速：60rpm、

研磨时间：1小时、

垫：无纺布垫、Nitta Haas Incorporated制SUBA800。

(研磨速率)

对于研磨速率，使用上述中准备的各研磨用组合物进行研磨，根据研磨前后的重量之差并考虑蓝宝石的比重，通过计算来求出。将结果示于下述表1。需要说明的是，“-”是指研磨机的振动过度剧烈从而研磨开始后不久研磨机就停止、无法测定研磨速率。

(电流值)

电流值为在1小时的研磨中使用的电流值的平均值。需要说明的是，该电流值通过减去在空转时产生的电流值进行了校正。对于平均值，获得每秒电流值并除以获得电流值的累积值的次数来算出。需要说明的是，“-”与上述同样，是指无法测定电流值。

(振动)

对于振动测定，在研磨机的壳体上放置圆筒形状的量筒(容积：50ml)，装上水(25ml)，通过水面的振幅的值的大小来确认。振幅的值通过目视来测定。1刻度为1ml。

○：振动幅度的最大-最小为2刻度以下、

△：振动幅度的最大-最小超过2刻度且为3刻度以下、

×：研磨机剧烈振动、无法研磨。

(研磨速率/电流值)

研磨速率/电流值为由研磨速率的值除以电流值的值而得到的值。

表1

<考察>

利用实施例的研磨用组合物，能够提高每单位电流值的研磨速率、并且抑制研磨机的振动。

与此相对，对于比较例的研磨用组合物，每单位电流值的研磨速率降低、或无法抑制研磨机的振动，不能解决本发明的课题。

详细来看，

对于比较例1，认为可效率良好地对研磨对象物进行研磨的粒径30nm以上且小于60nm的磨粒少，因此磨粒与研磨对象物的接触面积小、不能提高研磨速率、每单位电流值的研磨速率变低。

比较例2为近似专利文献1的技术方案的构成，由于粒径小于30nm的磨粒的含量为前述磨粒整体的4.0体积％以上，因此磨粒与研磨对象物的接触面积过多，研磨速率过度上升，因此研磨机剧烈地振动，研磨机停止。

对于比较例3，也认为由于认为可效率良好地对研磨对象物进行研磨的粒径30nm以上且小于60nm的磨粒的含量小于2体积％，因此磨粒与研磨对象物的接触面积小、不能提高研磨速率。但是，认为由于比较例3的磨粒是由异型颗粒构成的，因此研磨速率容易上升、电流值也容易上升，因此每单位电流值的研磨速率的结果差，另外，研磨机也会振动。

对于比较例4，认为粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量小于2体积％、大颗粒少，因此磨粒的动作差、研磨速率变低。

对于比较例5，由于粒径小于30nm的磨粒的含量为前述磨粒整体的4体积％以上，因此磨粒与研磨对象物的接触面积过多，研磨速率过度上升，由此，研磨机剧烈地振动、研磨机停止。

比较例6的粒径60nm以上且小于100nm的磨粒的含量小于2体积％。因此，无法顺利地进行研磨，研磨机剧烈地振动，研磨机停止。

关于比较例7，由于粒径小于30nm的磨粒的含量为前述磨粒整体的4.0体积％以上，因此电流值上升，每单位电流值的研磨速率的结果差，另外，能够合理地预测研磨机也会振动，因此研磨本身无法进行。但是，为比较例7的磨粒时，可以说对于低廉地提供在精度高的平滑面、要求基于镜面精加工的高质感的电子器件等中使用的包含氧化物晶体等的陶瓷的研磨中能够抑制划痕等缺陷的产生、实现高的研磨速度的研磨用组合物是适合的。

如上所述启示了，通过将超微粒的磨粒的含量设为规定量以下，使含有规定量以上的小颗粒、中颗粒、大颗粒的磨粒，能够实现本发明的期望的效果。

Claims (10)

1.一种研磨用组合物，其用于研磨硬脆材料，且包含分散介质和磨粒，

其中，粒径小于30nm的磨粒的含量小于所述磨粒整体的4.0体积％，

粒径30nm以上且小于60nm的磨粒、粒径60nm以上且小于100nm的磨粒、及粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量均为所述磨粒整体的2.0体积％以上。

2.根据权利要求1所述的研磨用组合物，其中，粒径小于140nm的磨粒的含量为所述磨粒整体的80.0体积％以上。

3.根据权利要求1或2所述的研磨用组合物，其中，所述磨粒为胶体二氧化硅。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的研磨用组合物，其pH为8.0～11.0。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的研磨用组合物，其中，粒径30nm以上且小于60nm的磨粒的含量为所述磨粒整体的3.0体积％以上。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的研磨用组合物，其中，粒径60nm以上且小于100nm的磨粒的含量为所述磨粒整体的90.0体积％以下。

7.一种研磨用组合物的制造方法，所述研磨用组合物用于硬脆材料，该方法包括混合研磨分散介质和磨粒，

粒径小于30nm的磨粒的含量小于所述磨粒整体的4.0体积％，

粒径30nm以上且小于60nm的磨粒、粒径60nm以上且小于100nm的磨粒、及粒径100nm以上且小于140nm的磨粒的含量均为所述磨粒整体的2.0体积％以上。

8.根据权利要求7所述的制造方法，其中，混合平均长径比为1.10以上的磨粒的分散液时，使该磨粒的含有比率小于所述研磨用组合物中的磨粒整体的25体积％。

9.一种研磨方法，其包括使用权利要求1～6中任一项所述的研磨用组合物对硬脆材料进行研磨。

10.一种硬脆材料基板的制造方法，其包括使用权利要求9所述的研磨方法。