CN109104866A - 合成石英玻璃基板用研磨剂及合成石英玻璃基板的研磨方法 - Google Patents

合成石英玻璃基板用研磨剂及合成石英玻璃基板的研磨方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种合成石英玻璃基板用研磨剂，其由研磨颗粒及水组成，其特征在于，所述研磨颗粒以二氧化铈颗粒为母体颗粒，在该母体颗粒的表面担载有铈与选自除铈以外的其他三价稀土元素中的至少一种稀土元素的复合氧化物颗粒。由此，可提供一种具有高研磨速度且能够充分降低因研磨导致的缺陷的产生的合成石英玻璃基板用研磨剂。

Description

合成石英玻璃基板用研磨剂及合成石英玻璃基板的研磨方法
技术领域
本发明涉及一种合成石英玻璃基板用研磨剂及合成石英玻璃基板的研磨方法。
背景技术
近年来，由于基于光刻的图案的微细化，更加严格要求合成石英玻璃基板的缺陷密度及缺陷尺寸、面粗糙度、平坦度等品质。其中，随着集成电路的高精细化、磁介质的高容量化，对于基板上的缺陷要求进一步的高品质化。
从上述角度出发，对于合成石英玻璃基板用研磨剂，为了提高研磨后的石英玻璃基板的品质，强烈要求研磨后的石英玻璃基板的表面粗糙度小以及研磨后的石英玻璃基板表面上的划痕等的表面缺陷少。此外，从提高生产率的角度出发，还要求石英玻璃基板的研磨速度快。
以往，作为用于研磨合成石英玻璃的研磨剂，通常研究了二氧化硅类的研磨剂。二氧化硅类的浆料通过以下方式进行制备：利用四氯化硅的热分解使二氧化硅颗粒进行颗粒生长、并利用氨水等不包含碱金属的碱溶液进行pH调节。例如，专利文献1中记载了在中性附近使用高纯度的胶态二氧化硅能够降低缺陷。然而，若考虑到胶态二氧化硅的等电点，胶态二氧化硅在中性附近不稳定，研磨中胶态二氧化硅磨粒的粒度分布变动，存在可能无法稳定使用的技术问题，难以循环及重复使用研磨剂，且由于以恒定流方式进行使用，因此存在经济方面不优选的技术问题。此外，专利文献2中记载了通过使用含有平均一次粒径为60nm以下的胶态二氧化硅与酸的研磨剂，能够降低缺陷。然而，这些研磨剂在满足现存的要求方面并不充分，需进行改良。
另一方面，与二氧化硅颗粒及氧化铝颗粒相比，二氧化铈(CeO2)颗粒的硬度低，因此不易在研磨后的合成石英玻璃基板的表面上产生划痕等缺陷。因此，将二氧化铈颗粒用作研磨磨粒的研磨剂在降低缺陷方面是有效的。此外，二氧化铈颗粒作为强氧化剂是已知的，在化学性方面具有活性的性质。
通常，二氧化铈类的研磨剂中使用干式二氧化铈颗粒，干式二氧化铈颗粒以不定形的结晶形状适用于研磨剂时，存在容易在石英玻璃基板表面产生划痕等缺陷的技术问题。而湿式二氧化铈颗粒具有多面体结构，与干式二氧化铈颗粒相比，可大幅度改善划痕等缺陷，是有用的。
此外，二氧化铈的Ce(IV)与Ce(III)之间的氧化还原被认为对于提高玻璃等无机绝缘体的研磨速度是有效的，通过将四价的二氧化铈的一部分替换为三价的其他金属元素从而导入氧缺陷，能够提高与玻璃等无机绝缘体的反应性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-98278号公报
专利文献2：日本特开2007-213020号公报
专利文献3：日本特开2006-167817号公报
专利文献4：日本特公昭63-27389号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
作为合成石英玻璃基板的研磨剂，单独使用湿式二氧化铈颗粒时，虽会降低划痕等缺陷，但研磨速度尚未满足目前要求的研磨速度。专利文献3中记载了通过使用在使用了胶态二氧化硅的研磨剂中含有如丙烯酸/磺酸共聚物那样的具有磺酸基的聚合物的研磨剂，能够提高研磨速度。然而，即使将这样的聚合物添加至二氧化铈类的研磨剂中，也尚无法满足目前要求的研磨速度，需进一步提高研磨速度。
此外，专利文献4中，通过使用含有铈与0.5～60质量％的选自由镧及钇组成的组中的稀土元素中的一种以上的研磨剂，能够提高研磨速度。然而，专利文献4中得到的氧化物颗粒的平均粒径为0.5～1.7μm，颗粒尺寸大，在研磨后的合成石英玻璃基板的表面精度方面存在问题。
如以上所述，现有技术中，存在难以兼顾降低研磨缺陷的产生与充分提高研磨速度的技术问题。
本发明是鉴于上述的技术问题而完成的，其目的在于提供一种具有高研磨速度且能够充分降低因研磨导致的缺陷的产生的合成石英玻璃基板用研磨剂。此外，本发明的目的在于提供一种具有高研磨速度、能够充分降低缺陷的产生的合成石英玻璃基板的研磨方法。
解决技术问题的技术手段
为了达成上述目的，本发明提供一种合成石英玻璃基板用研磨剂，其由研磨颗粒及水组成，其特征在于，所述研磨颗粒以二氧化铈颗粒为母体颗粒，在该母体颗粒的表面担载有铈与选自除铈以外的其他三价稀土元素中的至少一种稀土元素的复合氧化物颗粒。
若为包含这样的研磨颗粒的合成石英玻璃基板用研磨剂，则与单独使用二氧化铈颗粒的情况相比，可在充分抑制产生划痕等缺陷的情况下，获得高研磨速度。通过将担载于二氧化铈颗粒表面的复合氧化物颗粒制成四价的二氧化铈与除铈以外的三价稀土元素的复合氧化物，能够在担载的复合氧化物颗粒中导入氧缺陷。其结果，由于容易引起复合氧化物颗粒中的二氧化铈的价数变化，由此提高活性，通过提高与合成石英玻璃基板表面的反应性，提高研磨速度。此外，通过在二氧化铈颗粒表面担载复合氧化物颗粒，例如可减少湿式二氧化铈颗粒等的多面体结晶结构的锐利结晶面，可抑制因研磨而导致在合成石英玻璃基板上产生缺陷。另外，以下有时将“母体颗粒”称作“二氧化铈母体颗粒”，将“铈与选自除铈以外的其他三价稀土元素中的至少一种的稀土元素的复合氧化物颗粒”称作“二氧化铈复合氧化物颗粒”。
此时，优选所述母体颗粒由湿式二氧化铈颗粒构成，该湿式二氧化铈颗粒的平均一次颗粒尺寸为40nm以上100nm以下。
由于湿式二氧化铈为多面体结晶结构，因此与干式二氧化铈相比，不易产生划痕，并且在本发明中，由于多面体结晶结构的锐利结晶面因复合氧化物颗粒而减少，因此能够进一步减少划痕。此外，若由湿式二氧化铈颗粒构成的母体颗粒的平均一次颗粒尺寸为40nm以上，则能够提高对合成石英玻璃基板的研磨速度。此外，若平均一次颗粒尺寸为100nm以下，则特别能够抑制划痕等研磨伤痕的产生。
此外，优选所述复合氧化物颗粒为铈镧复合氧化物，铈/镧的摩尔比为1.0～4.0。
若复合氧化物颗粒中的铈/镧的摩尔比在1.0～4.0的范围内，则复合氧化物颗粒与合成石英玻璃基板表面的反应性进一步得以提高，研磨速度进一步得以提高。
此外，优选所述复合氧化物颗粒的粒径为1nm以上50nm以下。
若复合氧化物颗粒的粒径为1nm以上的大小，则能够充分确保对合成石英玻璃基板的研磨速度。此外，若粒径为50nm以下，则能够担载于母体颗粒的复合氧化物颗粒数增加，对合成石英玻璃基板的研磨速度进一步得以提高。
此外，优选相对于所述合成石英玻璃基板用研磨剂100质量份，所述研磨颗粒的浓度为5质量份以上20质量份以下。
若相对于合成石英玻璃基板用研磨剂100质量份，研磨颗粒的浓度为5质量份以上，则可得到适宜的研磨速度，此外，若为20质量份以下，则能够进一步提高研磨剂的保存稳定性。
此外，优选本发明的合成石英玻璃基板用研磨剂进一步含有添加剂，相对于所述研磨颗粒100质量份，该添加剂的浓度为0.1质量份以上5质量份以下。
通过使合成石英玻璃基板用研磨剂含有添加剂，研磨颗粒容易分散于研磨剂中，因此不易生成粒径大的二次颗粒，能够更进一步抑制研磨伤痕的产生。此外，若相对于研磨颗粒100质量份，添加剂的浓度为0.1质量份以上，则研磨颗粒更加稳定地分散于研磨剂中，不易形成粒径大的凝集颗粒，若为5质量份以下，则添加剂不会阻碍研磨，能够防止研磨速度的降低。
此外，优选本发明的合成石英玻璃基板用研磨剂的pH为3.0以上8.0以下。
若pH为3.0以上，则研磨颗粒更加稳定地分散于研磨剂中。若pH为8.0以下，则可进一步提高研磨速度。
此外，本发明提供一种合成石英玻璃基板的研磨方法，其具有粗研磨工序与该粗研磨工序后的精研磨工序，其特征在于，所述精研磨工序中，使用上述的本发明的合成石英玻璃基板用研磨剂进行精研磨。
若为使用了这样的本发明的合成石英玻璃基板用研磨剂的研磨方法，则能够提高研磨速度、且能够抑制因研磨导致的缺陷的产生。
发明效果
若为本发明的合成石英玻璃基板用研磨剂及使用了该研磨剂的研磨方法，则在合成石英玻璃基板的研磨中，可得到充分的研磨速度、且可充分地抑制合成石英玻璃基板的表面的缺陷产生。其结果，能够提高合成石英玻璃基板的制备中的生产率及成品率。此外，特别是在合成石英玻璃基板的制备工序中的精研磨工序中，通过使用本发明的合成石英玻璃基板用研磨剂，可进行半导体装置的高精细化。
附图说明
图1为利用湿式化学沉淀法生成的湿式二氧化铈颗粒的照片。
图2为本发明中的、在由湿式二氧化铈构成的母体颗粒表面担载有铈镧复合氧化物颗粒的研磨颗粒的照片。
图3为表示可用于本发明的合成石英玻璃基板的研磨方法中的研磨装置的一个例子的示意图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明，但本发明并不限定于此。
如上所述，本发明的合成石英玻璃基板用研磨剂(以下，有时也简称为“研磨剂”)的研磨颗粒以二氧化铈颗粒为母体颗粒，在二氧化铈母体颗粒的表面担载有铈与选自除铈以外的其他三价稀土元素中的至少一种稀土元素的复合氧化物颗粒。
本发明的合成石英玻璃基板用研磨剂通过将在这样的二氧化铈颗粒的表面担载有二氧化铈复合氧化物颗粒的颗粒用作研磨颗粒，可抑制因研磨导致的伤痕等缺陷的产生，能够以高研磨速度进行研磨。
所担载的二氧化铈复合氧化物颗粒与作为母体的二氧化铈颗粒不同，结晶结构中具有氧缺陷。因此，与具有稳定的单晶结构的二氧化铈颗粒相比，具有更高的活性面。因此，推测在研磨过程中，容易发生上述二氧化铈复合氧化物颗粒与合成石英玻璃基板表面的化学反应，其结果，合成石英玻璃表面被改性，由此可促进研磨。
以下，对各成分及可任意添加的成分、及利用本发明的研磨剂的合成石英玻璃基板的研磨更详细地进行说明。
如上所述，本发明的研磨剂中包含以二氧化铈颗粒为母体颗粒、并在母体颗粒表面担载有铈与选自除铈以外的其他三价稀土元素的至少一种稀土元素的复合氧化物颗粒的研磨颗粒。
本发明中，优选母体颗粒为湿式二氧化铈颗粒。该湿式二氧化铈颗粒以铈盐为前体物质，能够利用与碱性溶液进行混合加热处理的湿式化学沉淀法而生成。由于湿式二氧化铈颗粒的结晶结构为多面体结晶结构，因此与使用具有不定形的结晶结构的干式二氧化铈颗粒相比，能够减少划痕等研磨伤痕的产生。
将本发明的母体颗粒设为湿式二氧化铈颗粒时，母体颗粒的平均粒径优选以5nm以上200nm以下的范围使用，更优选以20nm以上150nm以下的范围使用。此外，进一步优选以40nm以上100nm以下的范围使用。此时，若由湿式二氧化铈颗粒构成的母体颗粒的平均粒径为5nm以上，则对合成石英玻璃基板的研磨速度得以提高，若为200nm以下，则能够进一步降低划痕等研磨伤痕的产生。
此外，母体颗粒担载的二氧化铈复合氧化物颗粒为由铈与除铈以外的其他三价稀土元素组成的复合氧化物，作为除铈以外的三价稀土元素，可列举出钇(Y)、镧(La)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)，铕(Eu)，钆(Gd)，铽(Tb)，镝(Dy)，钬(Ho)，铒(Er)，铥(Tm)，镱(Tb)、镏(Lu)等，其中，可适当使用原料容易获得的镧。
作为二氧化铈复合氧化物颗粒中含有的三价稀土元素的量，优选为10摩尔％～60摩尔％，更优选为20摩尔％～50摩尔％。若三价稀土元素的含量为10摩尔％以上，则对合成石英玻璃基板的研磨速度的提高效果进一步得以提升，若含量为60摩尔％，则对石英玻璃基板的研磨速度进一步得以提高。
此外，特别优选复合氧化物颗粒为铈镧复合氧化物，且铈/镧的摩尔比为1.0～4.0。若复合氧化物颗粒中的铈/镧的摩尔比在1.0～4.0的范围内，则复合氧化物颗粒与合成石英玻璃基板表面的反应性进一步得以提高，研磨速度进一步得以提高。
此外，作为担载于母体颗粒的复合氧化物颗粒的粒径，优选为1nm以上50nm以下的范围，更优选为3nm以上30nm以下的范围，进一步优选为5nm以上20nm以下的范围。若复合氧化物颗粒的粒径为1nm以上的大小，则能够充分确保对合成石英玻璃基板的研磨速度。此外，若粒径为50nm以下，则能够担载于母体颗粒的复合氧化物颗粒数增加，对合成石英玻璃基板的研磨速度进一步得以提高。
本发明中使用的由母体颗粒及复合氧化物颗粒构成的研磨颗粒的浓度没有特别限制，从获得适宜的对合成石英玻璃基板的研磨速度的角度出发，相对于研磨剂100质量份，优选为0.1质量份以上，更优选为1质量份以上，进一步优选为5质量份以上。此外，作为研磨颗粒的上限浓度，从能够进一步提高研磨剂的保存稳定性的角度出发，优选为50质量份以下，更优选为30质量份以下，进一步优选为20质量份以下。
作为上述的湿式二氧化铈母体颗粒的制备方法，没有特别限定，能够使用以下的方法。首先，将作为前体的铈盐与超纯水混合从而制备铈水溶液。铈盐与超纯水例如可以以2:1～4:1的比例进行混合。此处，作为铈盐，可以利用Ce(III)盐及Ce(IV)盐中的至少任一种。即，可将至少一种Ce(III)盐与超纯水混合，或者，可将至少一种Ce(IV)盐与超纯水混合，再或者，可将至少一种Ce(III)盐及至少一种Ce(IV)盐与超纯水混合。作为Ce(III)盐，可混合氯化铈、氟化铈、硫酸铈、硝酸铈、碳酸铈、高氯酸铈、溴化铈、硫化铈、碘化铈、草酸铈、乙酸铈等，作为Ce(IV)盐，可混合硫酸铈、硝酸铵铈、氢氧化铈等。其中，由于容易使用，适宜使用硝酸铈作为Ce(III)盐，适宜使用硝酸铵铈作为Ce(IV)盐。
进一步，为了与超纯水混合而制备的铈水溶液的稳定化，可混合酸性溶液。此处，酸性溶液与铈溶液可以以1:1～1:100的比例进行混合。作为此处能够使用的酸溶液，可列举出过氧化氢、硝酸、乙酸、盐酸、硫酸等。可将与酸溶液混合后的铈溶液的pH调节为例如0.01。
与铈溶液分开制备碱性溶液。作为碱性溶液，可使用氨、氢氧化钠、氢氧化钾等，与超纯水混合并稀释为适当的浓度而进行使用。作为稀释的比例，可将碱性物质与超纯水以1:1～1:100的比例进行稀释。可将稀释后的碱性溶液的pH调节为例如11～13。
接着，将稀释后的碱性溶液移至反应容器后，在氮、氩、氦等不活性气体氛围下进行例如5小时以下的搅拌。然后，在稀释后的碱性溶液中以例如每秒0.1升以上的速度混合铈水溶液。接着，以规定的温度进行热处理。此时的热处理温度为100℃以下，例如可以以60℃以上100℃以下的温度进行加热处理，热处理时间为2小时以上，例如可进行2小时～10小时。此外，关于常温至热处理温度为止的升温速度，可以以每分钟0.2℃～1℃、优选以每分钟0.5℃的速度进行升温。
接着，将实施了热处理的混合溶液冷却至室温。经过这样的过程，可制备生成有一次粒径例如为100nm以下的湿式二氧化铈颗粒的混合液。将以此方式生成的湿式二氧化铈颗粒的一个例子示于图1。由图1所示的照片可知，利用湿式化学沉淀法生成的湿式二氧化铈颗粒为多面体结晶结构。
如上所述，关于湿式二氧化铈颗粒，若将铈盐的前体水溶液与稀释后的碱性溶液的混合液以适当的升温速度进行升温，并以适当的范围的热处理温度进行加热，则升温过程中混合液内的铈盐会进行反应，生成二氧化铈(CeO2)的微细核，结晶能够以这些微细核为中心而成长，可以制备5nm～100nm的结晶颗粒。
接着，以下对在所制备的湿式二氧化铈母体颗粒上担载二氧化铈复合氧化物颗粒的方法的一个例子进行说明，但复合氧化物颗粒的担载方法并不限定于此。首先，向以维持不活性气体氛围的状态混合有利用上述方法所制备的二氧化铈母体颗粒的混合液中进一步加入碱性溶液后，进行搅拌。作为碱性溶液，适宜使用氨水。接着，将铈盐及由三价稀土元素组成的盐与超纯水以2:1～4:1的比例进行混合，并将所制备的溶液与混合有母体颗粒的混合液混合后，以100℃以下、例如60℃以上100℃以下的温度加热，进行24小时以下的热处理。此处，作为由三价稀土元素组成的盐，适宜使用硝酸盐。
作为此时的升温速度，可以以0.5℃/分钟以上的升温速度升温至热处理温度。以此方式将例如进行了24小时以下的热处理的混合液冷却。通过这样的处理，能够形成在二氧化铈母体颗粒的表面上担载有由二氧化铈与其他三价稀土元素构成的多个二氧化铈复合氧化物颗粒的研磨颗粒。
此外，可根据热处理时间调节二氧化铈母体颗粒与二氧化铈复合氧化物颗粒的结合力。通过延长热处理时间，能够增强二氧化铈母体颗粒与二氧化铈复合氧化物颗粒的结合力，通过缩短热处理时间，能够减弱二氧化铈母体颗粒与二氧化铈复合氧化物颗粒的结合力。作为热处理时间，优选1小时～24小时，更优选2小时～12小时。若热处理时间足够1小时以上，则可使二氧化铈母体颗粒与所担载的二氧化铈复合氧化物颗粒的结合力增强，能够防止研磨工序中二氧化铈复合氧化物颗粒从二氧化铈母体颗粒上脱离。此外，若热处理时间为24小时以下，则能够提高生产率。
此外，可根据热处理温度调节所担载的二氧化铈复合氧化物颗粒的粒径。优选将热处理温度设为60℃～100℃、更优选以设为70℃～90℃的温度进行热处理。热处理温度越高，则相同热处理时间的复合氧化物颗粒的粒径有增大的倾向。若为60℃以上的温度，则二氧化铈复合氧化物颗粒的粒径能够确实地成长至期望的研磨所需要的期望的粒径。此外，在60℃以上的温度下，伴随温度上升，粒径变大。此外，若热处理温度为100℃以下，则二氧化铈复合氧化物颗粒的粒径不会变得过大，二氧化铈复合氧化物颗粒可确实地担载于二氧化铈母体颗粒上。能够以以上的方式制备本发明的研磨剂所包含的研磨颗粒。图2表示由在表面担载有二氧化铈复合氧化物颗粒的二氧化铈母体颗粒构成的研磨颗粒的照片。能够确认母体颗粒的多面体结晶结构的锐利结晶面因复合氧化物颗粒而减少。
此外，以调节研磨特性为目的，本发明的研磨剂可含有添加剂。作为这样的添加剂，可包含能够将研磨颗粒的表面电位转换为负的阴离子表面活性剂或氨基酸。若将二氧化铈颗粒的表面电位设为负，则由于容易分散于研磨剂中，因此不易生成粒径大的二次颗粒，能够更进一步抑制研磨伤痕的产生。
作为这样的添加剂的阴离子表面活性剂，可列举出单烷基硫酸盐、烷基聚氧乙烯硫酸盐、烷基苯磺酸盐、单烷基磷酸盐、十二烷基硫酸盐、多元羧酸、聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐等。氨基酸例如可列举出精氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、组氨酸、脯氨酸、酪氨酸、丝氨酸、色氨酸、苏氨酸、甘氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸，缬氨酸、异亮氨酸等。
相对于研磨颗粒1质量份，使用这些添加剂时的浓度优选为0.001质量份以上0.05质量份以下，即，相对于研磨颗粒100质量份，优选为0.1质量份以上5质量份以下。若相对于研磨颗粒100质量份，含量为0.1质量份以上，则研磨颗粒更加稳定地分散于研磨剂中，不易形成粒径大的凝集颗粒。此外，若相对研磨颗粒100质量份，含量为5质量份以下，则添加剂不会阻碍研磨，能够防止研磨速度的降低。因此，若以上述范围含有添加剂，则能够进一步提高研磨剂的分散稳定性，并能够防止研磨速度的降低。
出于研磨剂的保存稳定性及研磨速度优异的点，本发明的研磨剂的pH优选在3.0以上8.0以下的范围内。若pH为3.0以上，则研磨颗粒更加稳定地分散于研磨剂中。若pH为8.0以下，则可进一步提高研磨速度。此外，pH的优选范围的下限更优选为4.0以上，特别优选为6.0以上。此外，pH的优选范围的上限优选为8.0以下，更优选为7.0以下。此外，研磨剂的pH能够通过添加盐酸、硝酸、硫酸、磷酸等无机酸、甲酸、乙酸、柠檬酸、草酸等有机酸、氨、氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵(TMAH)等来调节。
接着，对使用了本发明的研磨剂的合成石英玻璃基板的研磨方法进行说明。本发明的研磨剂特别优选在粗研磨工序后的精研磨工序中进行使用，因此以在精研磨工序中进行单面研磨的情况为例进行说明。但是，当然不限定于此，本发明的研磨剂也可用于粗研磨。此外，本发明的研磨剂不仅用于单面研磨，还可用于两面研磨等。
可用于本发明的研磨方法的单面研磨装置例如如图3所示，可为由贴附有研磨垫4的平台3、研磨剂供给机构5、研磨头2等构成的单面研磨装置10。此外，如图3所示，研磨头2可保持作为研磨对象的合成石英玻璃基板W，且能够自转。此外，平台3也能够自转。作为研磨垫4，可使用无纺布、发泡聚氨酯、多孔树脂等。此外，由于优选在实施研磨期间，一直用研磨剂1覆盖研磨垫4的表面，因此优选通过在研磨剂供给机构5上设置泵等而连续地供给研磨剂1。这样的单面研磨装置10中，利用研磨头2保持合成石英玻璃基板W，由研磨剂供给机构5将本发明的研磨剂1供给至研磨垫4。进而使平台3与研磨头2各自旋转，使合成石英玻璃基板W的表面与研磨垫4滑动接触，由此进行研磨。若为使用了这样的本发明的研磨剂的研磨方法，则能够提高研磨速度，且能够抑制因研磨导致的缺陷的产生。并且由于本发明的研磨方法可得到缺陷大幅度减少的合成石英玻璃基板，因此能够适用于精研磨。
特别是，利用本发明的研磨方法实施了精研磨的合成石英玻璃基板能够用于半导体关联的电子材料，因此能够适用作光掩模用、纳米印刷、磁装置用。另外，精研磨前的合成石英玻璃基板例如能够通过以下的工序准备。首先，将合成石英玻璃铸块成型，然后，将合成石英玻璃铸块退火，接着，将合成石英玻璃铸块切割成晶圆状。接着，对切割后的晶圆进行倒角，然后进行抛光，接下来，进行用于将晶圆的表面镜面化的研磨。然后，利用本发明的研磨方法对以此方式准备的合成石英玻璃基板实施精研磨。
实施例
以下，示出本发明的实施例及比较例，并更加具体地对本发明进行说明，本发明并不限定于这些实施例。
[实施例1]
(由湿式二氧化铈构成的母体颗粒的合成)
将1000g的硝酸铈(III)六水合物(Ce(NO3)3·6H2O)溶解于纯水250g中，在由此得到的溶液中混合硝酸100g，得到铈(III)溶液。接着，将1g的硝酸二铵铈((NH4)2Ce(NO3)3)溶解于纯水500g，从而得到铈(IV)溶液。接着将铈(III)溶液与铈(IV)溶液混合，从而得到铈混合液。
在氮气氛围下向反应容器中滴加纯水4000g，接着向反应容器中滴加1000g的氨水，进行搅拌，得到碱性溶液。
接着，向反应容器中滴加铈混合液并进行搅拌，在氮气氛围下加热至80℃。进行8小时热处理，得到含有湿式二氧化铈颗粒(母体颗粒)的混合溶液。
此外，通过调节铈(III)溶液与铈(IV)溶液的混合比，从而调节最终得到的湿式二氧化铈颗粒(母体颗粒)的平均粒径。
(将复合氧化物颗粒担载在母体颗粒上)
在含有上述二氧化铈母体颗粒的混合液中，向反应容器中滴加1000g的氨水并搅拌。
接着，以铈与镧的摩尔比为80/20＝4.0的方式，将1000g的硝酸铈六水合物、1g的硝酸二铵铈、300g的硝酸镧六水合物溶解于纯水，得到铈镧混合溶液。
接着，向反应容器中滴加铈镧混合液并进行搅拌，在氮气氛围下加热至80℃。进行8小时热处理，得到含有表面担载有铈镧复合氧化物颗粒的湿式二氧化铈颗粒的混合溶液。
将含有表面担载有铈镧复合氧化物颗粒的湿式二氧化铈颗粒的混合液冷却至室温后，使混合液中的湿式二氧化铈颗粒沉淀。然后，利用纯水重复清洗数次及离心分离，进行清洗，最终得到由表面担载有铈镧复合氧化物颗粒的湿式二氧化铈颗粒构成的研磨颗粒。此外，通过调节加热温度，对最终得到的铈镧复合氧化物颗粒的平均粒径进行调节。
(合成石英玻璃基板用研磨剂的制作)
将利用上述的方法合成的、表面担载有铈/镧的含有比(摩尔比)为80/20(摩尔％)＝4.0的复合氧化物颗粒的研磨颗粒500g、聚丙烯酸钠(Wako Pure Chemical Corporation制造)5g、纯水5000g混合，边搅拌边进行超声波分散60分钟后，将得到的浆料用0.5微米过滤器进行过滤，制备含有研磨颗粒浓度为10质量％、聚丙烯酸钠为0.1质量％的合成石英玻璃基板研磨用研磨剂。得到的研磨剂的pH为6.5，利用电子显微镜测定的研磨颗粒的平均粒径为70nm、母体颗粒的平均粒径为60nm、复合氧化物颗粒的平均粒径为10nm。
(合成石英玻璃基板研磨)
在贴附有研磨垫(软质麂皮制/FILWEL制造)的平台上、在可安装基板的研磨头上设置进行了粗研磨的直径为4英寸(100mm)的合成石英玻璃基板，以60gf/cm2的研磨负荷、50rpm的平台及头的旋转速度，一边以每分钟100ml供给上述合成石英玻璃基板研磨用研磨剂，一边以对于去除在粗研磨工序产生的缺陷而言为足够的量的方式进行2μm以上的研磨。研磨后，将合成石英玻璃基板从头上取下，利用纯水清洗后，进一步进行超声波清洗，然后利用干燥器以80℃进行干燥。利用反射分光膜厚计(SF-3OTSUKA ELECTRONICS Co.,LTD制造)，对研磨前后的合成石英玻璃基板厚度变化进行测定，由此算出研磨速度。此外，利用激光显微镜求出研磨后的合成石英玻璃基板表面上产生的为100nm以上的缺陷的个数。
[实施例2]
除了将复合氧化物颗粒中的铈/镧的含有比(摩尔比)设为50/50(摩尔％)＝1.0以外，利用与实施例1相同的步骤制备研磨剂。得到的研磨剂的pH为6.3，利用电子显微镜测定的研磨颗粒的平均粒径为70nm、母体颗粒的平均粒径为60nm、复合氧化物颗粒的平均粒径为10nm。
[实施例3]
除了将担载的复合氧化物颗粒中的铈/镧的含有比(摩尔比)设为60/40(摩尔％)＝1.5以外，利用与实施例1相同的步骤制备研磨剂。得到的研磨剂的pH为6.3，利用电子显微镜测定的研磨颗粒的平均粒径为70nm、母体颗粒的平均粒径为60nm、复合氧化物颗粒的平均粒径为10nm。
[实施例4]
除了在对湿式二氧化铈母体颗粒担载复合氧化物颗粒的处理中，将加热温度设为60℃、并减小复合氧化物颗粒的粒径以外，利用与实施例1相同的步骤制备二氧化铈研磨剂。得到的研磨剂的pH为6.8。利用电子显微镜测定的研磨颗粒的平均粒径为61nm、母体颗粒的平均粒径为60nm、复合氧化物颗粒的平均粒径为1nm。
[实施例5]
除了在对湿式二氧化铈母体颗粒担载复合氧化物的处理中，将加热温度设为90℃、并增大复合氧化物颗粒的粒径以外，利用与实施例1相同的步骤制备二氧化铈研磨剂。得到的研磨剂的pH为6.8。利用电子显微镜测定的研磨颗粒的平均粒径为80nm、母体颗粒的平均粒径为60nm、复合氧化物颗粒的平均粒径为20nm。
[实施例6]
除了将复合氧化物颗粒中的铈/镧的含有比(摩尔比)设为90/10(摩尔％)＝9.0以外，利用与实施例1相同的步骤制备研磨剂。得到的研磨剂的pH为6.5，利用电子显微镜测定的研磨颗粒的平均粒径为70nm、母体颗粒的平均粒径为60nm、复合氧化物颗粒的平均粒径为10nm。
[比较例1]
除了将母体颗粒所担载的颗粒的组成设为100％的二氧化铈以外，利用与实施例1相同的步骤制备二氧化铈研磨剂。得到的研磨剂的pH为6.6。利用电子显微镜测定的研磨颗粒的平均粒径为70nm、母体颗粒的平均粒径为60nm、母体颗粒所担载的颗粒的平均粒径为10nm。
[实施例7]
除了将复合氧化物颗粒中的铈/镧的含有比(摩尔比)设为30/70(摩尔％)＝0.4以外，利用与实施例1相同的步骤制备研磨剂。得到的研磨剂的pH为6.5，利用电子显微镜测定的研磨颗粒的平均粒径为70nm、母体颗粒的平均粒径为60nm、复合氧化物颗粒的平均粒径为10nm。
[比较例2]
除了将母体颗粒所担载的颗粒的组成设为100％的镧以外，利用与实施例1相同的步骤制备二氧化铈研磨剂。得到的研磨剂的pH为6.8。利用电子显微镜测定的研磨颗粒的平均粒径为70nm、母体颗粒的平均粒径为60nm、母体颗粒所担载的颗粒的平均粒径为10nm。
将实施例、比较例的研磨颗粒的物性、研磨速度、及存在于研磨后的合成石英玻璃基板的表面的为100nm以上的缺陷的个数示于表1。另外，表中的研磨速度及缺陷的个数的数值为各个实施例及比较例中进行了研磨的5片合成石英玻璃基板的平均值。
[表1]
通过使用实施例1～7的研磨剂、即母体颗粒上担载有含有铈与除铈以外的三价稀土元素的复合氧化物颗粒作为研磨磨粒的本发明的研磨剂，对合成石英玻璃基板进行研磨，能够将因研磨导致的缺陷的产生抑制为较少。并且得到了对合成石英玻璃基板的高研磨速度。另一方面，如比较例1、2所示，即便使颗粒担载于母体颗粒，但当不是本发明这样的复合氧化物颗粒时，研磨速度降低。
此外，担载的复合氧化物颗粒中的铈与镧的摩尔比满足1.0～4.0的实施例1～5，与上述摩尔比大于4.0的实施例6及小于1.0的实施例7相比，其对合成石英玻璃基板的研磨速度更快。
如上所述，通过利用本发明的合成石英玻璃基板研磨用研磨剂进行合成石英玻璃基板研磨，可得到对合成石英玻璃基板的高研磨速度，能够在研磨后的合成石英玻璃基板表面上的缺陷产生少的情况下进行研磨。
另外，本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式为例示，具有与本发明的权利要求书中记载的技术构思实质相同的构成、发挥相同的作用效果的技术方案均包含在本发明的技术范围内。

Claims (8)

1.一种合成石英玻璃基板用研磨剂，其由研磨颗粒及水组成，其特征在于，
所述研磨颗粒以二氧化铈颗粒为母体颗粒，在所述母体颗粒的表面担载有铈与选自除铈以外的其他三价稀土元素中的至少一种稀土元素的复合氧化物颗粒。
2.根据权利要求1所述的合成石英玻璃基板用研磨剂，其特征在于，所述母体颗粒由湿式二氧化铈颗粒构成，所述湿式二氧化铈颗粒的平均一次颗粒尺寸为40nm以上100nm以下。
3.根据权利要求1或2所述的合成石英玻璃基板用研磨剂，其特征在于，所述复合氧化物颗粒为铈镧复合氧化物，铈/镧的摩尔比为1.0～4.0。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的合成石英玻璃基板用研磨剂，其特征在于，所述复合氧化物颗粒的粒径为1nm以上50nm以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的合成石英玻璃基板用研磨剂，其特征在于，相对于所述合成石英玻璃基板用研磨剂100质量份，所述研磨颗粒的浓度为5质量份以上20质量份以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的合成石英玻璃基板用研磨剂，其特征在于，进一步含有添加剂，相对于所述研磨颗粒100质量份，所述添加剂的浓度为0.1质量份以上5质量份以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的合成石英玻璃基板用研磨剂，其特征在于，pH为3.0以上8.0以下。
8.一种合成石英玻璃基板的研磨方法，其具有粗研磨工序与所述粗研磨工序后的精研磨工序，其特征在于，所述精研磨工序中，使用权利要求1～7中任一项所述的合成石英玻璃基板用研磨剂进行精研磨。
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