CN1384170A - 研磨液组合物 - Google Patents

Abstract

含有磨料、氧化剂、作为研磨促进剂的有机膦酸及水的研磨液组合物,包括用该研磨液组合物研磨被研磨基板的步骤的基板制造方法,用上述研磨液组合物研磨被研磨基板的方法,包括用上述研磨液组合物研磨被研磨基板的步骤的减少被研磨基板微小擦伤的方法,以及用上述研磨液组合物促进磁盘用基板的研磨的方法。上述研磨液组合物适合研磨记忆硬盘驱动器所用的要求有高表面质量的磁盘用基板。

Description

研磨液组合物

技术领域

本发明涉及研磨液组合物、使用该研磨液组合物的基板制造方法、使用上述研磨液组合物研磨被研磨基板的方法，使用上述研磨液组合的减少被研磨基板的微小擦伤的方法，以及用研磨液组合物促进磁盘用基板的研磨的方法。

背景技术

近年的记忆硬盘驱动器，为达到高容量、小直径、提高记录密度，只能降低磁头的浮动量，减小单位记录面积。与此同时，就磁盘用基板的制造工序来说，研磨后对表面质量的要求也逐年变得严格，与磁头的低浮动相应，跟表面粗糙度、微小波纹、频率响应下降(roll off)、突起的减小以及单位记录面积减少相对应，容许的擦伤、坑(pit)的大小和深度也变得越来越小。

而在半导体领域，随着高集成化、高速化，配线的微细化也在继续。半导体装置的制造工艺中，光致抗蚀膜曝光时，随着配线微细化焦点深度变浅，所以希望图案形成面进一步平滑化。

考虑到生产率，为实现这样的表面质量，使用胶体二氧化硅作磨料达到这种表面质量，并在其中配合种种添加剂，提高研磨速度，虽已提出了方法(特开平11-246849号公报，特开2000-42904号公报)，但均未达到满意的研磨速度。

另一方面，特开平9-204657号公报，特开平10-226784号公报、特开平10-265777号公报和特开平9-208934号公报公开了在研磨液组合物中应用膦酸。然而这里使用的膦酸用作过氧化氢之类氧化剂的分解的稳定剂，或用作使用热解法(fumed)二氧化硅场合下的胶凝化防止剂，但用这样的研磨液组合物，尚未知其有实现高质量的表面质量和提高研磨速度的效果。

而最近作为新的表面缺陷，发现有深0.1～5nm、宽10～50μm、长10μm～1mm的微小擦伤。当减少基板上的微小擦伤时，预计会出现磁头低浮动稳定化和减小丢失脉冲错误这样良好的效果。但是用以往方法未能充分减少这种微小的擦伤。

发明内容

本发明的目的在于提供用于记忆硬盘抛光和半导体元件研磨，而研磨后被研磨物的表面粗糙度小，且不发生突起和研磨擦伤等表面缺陷，并能经济地长期高速研磨的研磨液组合物；使用该研磨液组合物的基板制造方法；用上述研磨液组合物研磨被研磨基板的方法；用上述研磨液组合物减少微小擦伤的方法；以及用上述研磨液组合物促进磁盘基板研磨的方法。

即，本发明的要点涉及

(1)包含磨料、氧化剂、作为研磨促进剂的有机膦酸和水的研磨液组合物；

(2)包括用上述(1)所记载的研磨液组合物研磨被研磨基板的工序的基板制造方法；

(3)用上述(1)记载的研磨液组合物研磨被研磨基板的方法；

(4)包括用上述(1)记载的研磨液组合物研磨被研磨基板的工序的、减少被研磨基板的微小擦伤的方法；以及

(5)用上述(1)记载的研磨液组合物促进硬盘基板研磨的方法。

发明实施方式

本发明的研磨液组合物，如前所述，含有磨料、氧化剂、作为研磨促进剂的有机膦酸和水。本发明中使用有机膦酸有一大特征。已发现使用这样的成分不仅不会产生采用以前的研磨促进剂硝酸铝的原有技术所产生的凝胶化和不稳定化问题，而且与作为胶凝化防止剂和稳定剂的膦酸不同，该有机膦酸作为研磨促进剂还有令人惊奇的作用。

可使用通常用于研磨的磨料作为本发明使用的磨料。这种磨料可以举出金属；金属或准金属的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物；金刚石等。金属或准金属元素来自周期表(长周期型)的2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、6A、7A或8A族、磨料的具体例子可举出氧化铝、碳化硅、金刚石、氧化镁、氧化锌、二氧化钛、氧化铈、氧化锆、二氧化硅等。从提高研磨速度的观点看使用其中的一种以上是理想的。氧化铝已知有α、θ、γ等各种晶型，可根据用途适当选择、使用。尤其是二氧化硅、氧化铈、氧化锆、二氧化钛等适于研磨半导体晶片、半导体元件和磁记录介质用基板等精密部件用基板的研磨。其中，二氧化硅，特别是胶体二氧化硅适合要求更高度平滑性的高记录密度记忆磁盘用基板的最终抛光用途以及半导体装置基板的研磨用途。

磨料原始颗粒的平均粒径，从提高研磨速度的观点来看，较好的是0.001～3μm、更好是0.01～1μm、再好是0.02～0.8μm，特别好是0.05～0.5μm。并且，在原始颗粒凝集而形成次级颗粒的场合，同样从提高研磨速度和减少被研磨物表面粗糙度的观点来看，这种次级颗粒的平均粒径较好是0.05～3μm、更好是0.1～1.5μm、特别好是0.2～1.2μm。磨料原始颗粒的平均粒径可通过用扫描电子显微镜观察(3000～30000倍较好)并作图像解析，测定两轴平均粒径而求得。而次级颗粒的平均粒径可用激光衍射法测定体积平均粒径。

而在本发明中，从减小表面粗糙度(Ra、Rmax)、波纹(Wa)，减少擦伤等表面缺陷，提高表面质量的观点来看，宜采用二氧化硅颗粒作磨料。二氧化硅颗粒可列举胶体二氧化硅颗粒、热解法二氧化硅颗粒、表面修饰的二氧化硅颗粒等，其中尤其好的是胶体二氧化硅颗粒。另外，胶体二氧化硅颗粒可以用从硅酸水溶液生成的制法得到。

二氧化硅颗粒的平均原始粒径，从提高研磨速度的观点看，较好为0.001μm以上，更好是0.01μm以上，再好是0.02μm以上；从减小表面粗糙度(Ra、Rmax)及微小波纹(Wa)的观点看，较好为0.6μm以下，更好是0.5μm以下，再好是0.3μm以下，特别好是0.2μm以下。该平均原始粒径，较好是0.001～0.6μm，更好是0.001～0.5μm，再好是0.01～0.3μm，特别好是0.02～0.2μm。另外，该粒径可用扫描电子显微镜观察(较好是3000～100000倍)进行图像解析并测定两轴平均粒径而求得。

另外，二氧化硅颗粒的粒径分布宜如下所示。

(1)小粒径侧累计粒径分布(以个数计)为90％的粒径(D90)对小粒径侧累计粒径分布(以个数计)为50％的粒径(D50)之比(D90/D50)为1.3～3.0，且D50为10～600nm。

本发明发现，通过采用含有具有上述(1)所示粒径分布的二氧化硅颗粒的研磨液组合物，研磨后的基板具有表面粗糙度减小，不发生突起和研磨损伤等表面缺陷，且能以经济的速度研磨被研磨基板的效果。

在上述(1)所示的粒径分布中，从防止擦伤发生、降低表面粗糙度(Ra、Rmax)等、达到更平滑的良好表面质量以及达到更高的研磨速度的观点看，D90/D50较好为1.3～3.0、更好为1.3～2.0。另外，从达到高研磨速度的观点看，D90/D50较好是1.3以上，而从维持高研磨速度且获得良好的表面平滑性的观点看，较好是3.0以下。

上述(1)所示的粒径分布中，D50为10～600nm，较好是30～200nm，特别好是40～100nm。从达到高研磨速度的观点看，该D50宜在10nm以上，而从防止发生擦伤等表面缺陷、达到良好的表面平滑性的观点看，D50宜在600nm以下。

另外，在具有上述(1)所示粒径分布的二氧化硅颗粒中，为得到高研磨速度以及表面平滑性优良的基板，作为小粒径侧分布指标的小粒径侧累计粒径分布为10％的粒径(D10)较好是5～100nm，更好是15～85nm，再好是35～70nm，特别好是40～60nm。从达到高研磨速度的观点看，D10以5nm以上较好，而从维持良好的表面平滑性的观点看，D10以100nm以下较好。

另外，上述(1)所示的粒径分布表示全部二氧化硅颗粒的粒径分布。例如，作为有上述(1)所示的粒径分布的二氧化硅颗粒，也可以并用两种以上的二氧化硅颗粒。在这一场合下，上述粒径分布(D10、D50、D90)都是对混合的二氧化硅颗粒进行测定的。

其中，在由D50不同的两种以上的二氧化硅颗粒组成的情况下，混合前的各二氧化硅颗粒最好具有以下的粒径分布。

(2)D50最大的二氧化硅颗粒(B)的D50(D50L)与D50最小的二氧化硅颗粒(A)的D50(D50S)之比(D50L/D50S)为1.1～4.0，A与B的配比(A/B(重量比))为90/10～10/90。

本发明的一大特征是氧化硅颗粒含有D50值不同的2种以上的二氧化硅颗粒且具有上述(2)所示的粒径分布。使用了含有该二氧化硅颗粒的研磨液组合物，本发明具有研磨后基板表面粗糙度小、不发生突起和研磨损伤等表面缺陷，特别是能达到良好的研磨速度的优点。这里，在使用D50各不相同的三种以上的二氧化硅颗粒的情况下，将D50最小的二氧化硅颗粒的D50记为D50S，把D50最大的二氧化硅颗粒的D50记为D50L。

在上述(2)所示的粒径分布中，D50L/D50S较好为1.1～4.0，更好为1.1～3.0，再好为1.5～3.0。从提高研磨速度的观点看，D50L/D50S宜在1.1以上，而从维持高研磨速度、不发生擦伤等表面缺陷、维持良好的表面平滑性的观点看，D50L/D50S宜在4.0以下。在上述(2)所示的粒径分布中，两种以上二氧化硅颗粒的混合比使得混合后粒径分布的D90与D50之比宜为1.3～3.0，而D50(即D50L及D50S)以10～600nm较好，30～200nm更好，40～100nm特别好。此外，混合后粒径分布中的D10宜为5～100nm。而D50最小的二氧化硅颗粒(A)与D50最大的二氧化硅颗粒(B)的配比(A/B，重量比)，宜为90/10～10/90，更好为90/10～20/80，再好为85/15～35/65。

另外，在有上述(2)所示粒径分布的二氧化硅颗粒中，使用的二氧化硅颗粒的D50可以是2种以上，各二氧化硅颗粒的种类可以相同，也可以不同。而上述D50L、D50S都是混合前的数值。

其次，二氧化硅颗粒宜具有以下所示的粒径分布。

(3)粒径40nm的小粒径侧累计粒径分布(以个数计)在25％以下，且D50为50～600nm。

在本发明中，有上述(3)所示粒径分布的二氧化硅颗粒有这一特点，使用含有具这种粒径分布的二氧化硅颗粒的研磨液组合物时，发现有用通常洗净方法很容易将被研磨物表面的二氧化硅颗粒洗净的效果。而且，在研磨后的洗净过程中，也发现能有效地维持被研磨基板的表面平滑性，不发生表面缺陷，而且能以经济的速度进行研磨。

在上述(3)所示的粒径分布中，从减少研磨后基板上二氧化硅颗粒残留量的观点看，粒径40nm的从小粒径侧累计的粒径分布宜在25％以下，较好为15％以下，更好为10％以下，再好为5％以下，特别好是在3％以下。为了使从小粒径侧累计的粒径分布在25％以下，例如，可减少粒径40nm在以下的二氧化硅颗粒的含量。作为减少粒径40nm以下的二氧化硅颗粒的含量的方法，例如，可以在用二氧化硅溶胶作为核生长的胶体二氧化硅的合成中，控制活性溶胶的添加速度，从而能够制得小粒径颗粒含量少的胶体二氧化硅。另外，例如用离心分离机等将含小粒径颗粒的胶体二氧化硅分级后使用，也没有什么问题。

另一方面，从获得经济的研磨速度以及表面平滑性优良、没有表面缺陷的良好表面质量的观点看，D50以50～600nm较好，更好是50～200nm，还要好是50～150nm。

另外，从提高研磨速度、同时获得表面平滑性优良、没有表面缺陷的良好表面质量的观点看，D90与D50之比(D90/D50)较好为1.3～3.0，更好是1.3～2.0。

此外，作为有上述(3)所示的粒径分布的二氧化硅颗粒，也可并用两种以上的二氧化硅颗粒。在这种情况下，上述(3)所示的粒径分布都是对混合后的二氧化硅颗粒测定的。

本发明中使用的二氧化硅颗粒，宜满足上述(1)～(3)中的两种以上的条件，更好是满足全部条件。

上述(1)～(3)的粒径分布中的二氧化硅颗粒粒径可用扫描电子显微镜(以下称SEM)通过下述方法求得。即，把含二氧化硅颗粒的研磨液组合物用乙醇稀释成二氧化硅颗粒浓度为0.5重量％。将这种经稀释的溶液均匀涂布于加温至约50℃的SEM用样品台。然后用滤纸吸取过剩的溶液，使溶液均匀地自然干燥，但不使溶液凝集。

让Pt-Pd蒸镀到自然干燥的二氧化硅颗粒上，用日立制作所(株)制造的场致辐射型扫描电子显微镜(FE-SEM：S-4000型)，调节放大倍数为3000倍～10万倍，使视野中观察到500个左右的二氧化硅颗粒，在一个样品台上观察2点，拍摄照片。用复印机等把拍得的照片(10.16cm×12.7cm)放大到A4大小(210mm×297mm)，用游标卡尺等测量拍出的全部二氧化硅颗粒的粒径并统计。重复这一操作数次，使测量的二氧化硅颗粒数达2000个以上。从求得正确的粒径分布的观点看，较好的是增加SEM测定的点数。将测得的粒径进行统计，从小粒径开始依次计算其频度(％)，其值达10％的粒径作为D10，同样，达50％的粒径作为D50，达90％的粒径作为D90，求出本发明中以个数基准的粒径分布。还有，这里所说的粒径分布是作为原始颗粒的粒径分布求得的。然而在存在氧化铝、氧化铈、热解法二氧化硅等原始颗粒凝集形成的次级颗粒的情况下，可根据这些次级颗粒的粒径来求得粒径分布。

另外，作为调整二氧化硅颗粒的粒径分布的方法没有特别限制。例如，在二氧化硅颗粒是胶体二氧化硅的情况下，在其制造阶段颗粒成长过程中加入作为核心的新颗粒使最终制品保持粒径分布的方法，将具有不同粒径分布的两种以上的二氧化硅颗粒混合的方法等都可以达到目的。

研磨液组合物中磨料的含量，从提高研磨速度的观点看，较好是0.5重量％以是。更好是1重量％以上，再好是3重量％以上，特别好是5重量％以上，而从提高表面质量以及经济性的观点看，以50重量％以下为好，更好在40重量％以下，再好是30重量％以下，特别好是25重量％以下。

就是说，其含量宜为0.5～50重量％，更好是1～40重量％，再好是3～30重量％，特别好是5～25重量％。

氧化剂可列举过氧化物、高锰酸或其盐、铬酸或其盐、硝酸或其盐、过氧酸(peroxo acid)或其盐、含氧酸或其盐、金属盐类、硫酸类等。

更具体地说，可列举过氧化氢、过氧化钠、过氧化钡等过氧化物；高锰酸钾等高锰酸或其盐；铬酸金属盐、重铬酸金属盐等铬酸或其盐；硝酸铁(III)、硝酸铵等硝酸盐；过二硫酸、过二硫酸铵、过二硫酸金属盐、过磷酸、过硫酸、过硼酸钠、过甲酸、过乙酸、过苯甲酸、过酞酸等过氧酸或其盐；次氯酸、次溴酸、次碘酸、盐酸、氢溴酸、氢碘酸、过氯酸、次氯酸钠、次氯酸钙等含氧酸或其盐；氯化铁(III)、硫酸铁(III)、柠檬酸铁(III)、硫酸铁(III)铵等金属盐类。较好的氧化剂可举出过氧化氢、硝酸铁(III)、过乙酸、过二硫酸铵、硫酸铁(III)和硫酸铁(III)铵等。特别是，从没有金属离子附着、广泛使用、价廉的观点看，过氧化氢较好。这些氧化剂可单用或2种以上混用。

从提高研磨速度的观点看，研磨液组合物中氧化剂的含量较好为0.002重量％以上，更好为0.005重量％以上，再好为0.007重量％以上。特别好是0.01重量％以上，从减少表面粗糙度和微小波纹、减少坑、擦伤等表面缺陷、提高表面质量的观点及经济性观点看，较好为20重量％以下，更好为15重量％以下，再好为10重量％以下，特别好为5重量％以下。该含量宜为0.002～20重量％，更好为0.005～15重量％，再好为0.007～10重量％，特别好为0.01～5重量％。

本发明中有机膦酸被用作研磨促进剂。已发现使用这种有机膦酸具有提高表面质量、能高速研磨尤其是长时间高速研磨的效果。从提高表面质量的观点看，有机膦酸的分子量宜在150以上，更好是在200以上。从提高研磨速度的观点看，有机膦酸中膦酸基的数目宜为2以上。具体可列举1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸、氨基三(亚甲基膦酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、乙烷-1，1-二膦酸、乙烷-1，1，2-三膦酸、乙烷-1-羟基-1，1-二膦酸、乙烷-1-羟基-1，1，2-三膦酸、乙烷-1，2-二羧基-1，2-二膦酸、甲烷羟基膦酸等膦酸或其碱金属盐或烷醇胺盐，2-膦酰丁烷-1，2-二羧酸、1-膦酰丁烷-2，3，4-三羧酸、α-甲基膦酰琥珀酸等膦酰羧酸或其碱金属盐或烷醇胺盐，氨基多(亚甲基膦酸)或其碱金属盐或醇胺盐等。其中较好的是1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸、氨基三(亚甲基磷酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、二乙三胺五(亚甲基膦酸)或其盐。

从减少微小擦伤的观点看，有机膦酸在研磨液组合物中的含量以5重量％以下较好，更好是3重量％以下，还要好是2重量％以下，再好是1重量％以下，特别好希望是0.5重量％以下。从发挥充分的研磨速度和提高表面质量的观点看，较好是0.0001～5重量％，更好是0.001～3重量％，再好是0.001～2重量％，再好是0.01～2重量％，特别好是0.01～1重量％，最好是0.2～0.5重量％。

这里的微小擦伤是指深0.1nm～5nm、宽10μm～50μm、长10μm～1mm的擦伤。

从减少微小擦伤的观点看，研磨液组合物的酸值宜在20毫克KOH/克以下，更好是10毫克KOH/克以下，再好是5毫克KOH/克以下，特别好是3毫克KOH/克以下。而从提高研磨速度的观点看，酸值较好是0.2毫克KOH/克以上，更好是0.5毫克KOH/克以上，再好是0.75毫克KOH/克以上，特别好是1.0毫克KOH/克以上。

酸值依据JIS K 1557测定，求出中和每1g研磨液组合物所需的氢氧化钾量(mg)。

本发明研磨液组合物中的水用作介质。从高效率研磨被研磨物的观点看，其含量较好为50重量％以上，更好为60重量％以上，再好为70重量％以上，特别好为80重量％以上。另外，较好为99.4979重量％以下，更好为98.994重量％以下，再好为96.983重量％以下，特别好为94.79重量％以下。故该含量较好为50～99.4979重量％，更好为60～98.994重量％，再好为70～96.983重量％，特别好为80～94.79重量％。

此外，上述研磨液组合物中各成分的浓度，可以是该组合物制造时的浓度，也可以是使用时的浓度。通常有很多场合是以浓缩液形式制备组合物，而在使用时将它稀释。

另外，本发明的研磨液组合物中，可根据需要配合入其他成分。其他成分可列举单体型酸化合物的金属盐、铵盐以及增稠剂、分散剂、防锈剂、碱性物质、表面活性剂等。

本发明的研磨液组合物可用公知的方法混合上述磨料、氧化剂、有机膦酸、水、必要时还有其他成分来调制。

本发明的研磨液组合物的pH可根据被研磨物的种类和要求的性能而适当决定。例如从加工机械的腐蚀性的观点、操作者安全性观点看，以1.8～12较好，3～10更好。虽不能根据被研磨物的材质一概而定，但通常从提高研磨速度的观点看，pH宜为6.5以下，较好是6.0以下，更好是5.9以下，再好是5.5以下，再好是5以下，特别好是4以下，或者从提高研磨速度的观点看希望在7.5以上，较好是在8.0以上，更好是在9以上。特别是对于以镀镍-磷(Ni-P)的铝合金基板等金属作为主对象的精密部件基板，从研磨速度的观点希望pH为酸性，从提高研磨速度的观点pH应为6.5以下，较好是6.0以下，更好是5.9以下，再好是5.5以下，更好是5以下，特别好是4以下。另外，在半导体晶片和半导体元件等的研磨，特别是硅基板、聚硅酮膜、二氧化硅膜等的研磨场合下，从提高研磨速度与表面质量的观点，pH以7～12为好，更好是8～12，特别好是9～12。而从提高二氧化硅颗粒的分散性，提高表面质量的观点，pH以碱性为佳，应在7.5以上，更好是8.0以上，特别好是9以上。而从减少研磨后洗净时残余磨料的观点看，pH以中性为好。因此，虽然可根据认为重要的目的确定pH，特别对以镀Ni-P的铝合金基板等金属为对象的精密部件基板，但是综合上述观点，pH较好为1.8～5.5。pH可通过适当地加入所需量的硝酸、硫酸等无机酸、铵盐、氨水、氢氧化钾、氢氧化钠、胺等碱性物质来进行调节。

本发明的研磨被研磨基板的方法包括用本发明的研磨液组合物或混合各成分配制成具有本发明研磨液组合物组成的研磨液来研磨被研磨基板的工序，特别适于制造精密部件用基板。另外，本发明的研磨液组合物，贮存稳定性优良，能长期稳定发挥研磨性能。

作为本发明研磨液组合物的对象的被研磨材质，例如可举出硅、铝、镍、钨、铜、钽、钛等金属或准金属及其合金，以及玻璃、玻璃化碳(glass carbon)、无定形碳等玻璃化物质，氧化铝、二氧化硅、氮化硅、氮化钽、碳化钛等陶瓷材料，聚酰亚胺树脂等树脂。其中，铝、镍、钨、铜等金属以及以这些金属为主成分的合金可以是被研磨物，像半导体元件等半导体基板那些也可以是含金属的被研磨物，例如镀Ni-P的铝合金基板和结晶化玻璃、强化玻璃等玻璃基板是较佳的，而镀Ni-P的铝合金基板特别好。

被研磨物的形状没有特别限制，例如盘状、板状、厚块状、棱柱状等有平面部分的形状，和有透镜等曲面部分的形状，它们都是用本发明研磨液组合物进行研磨的对象。其中，对盘状被研磨物的研磨特别优良。

本发明研磨液组合物适用于研磨精密部件基板，例如，适用于研磨磁盘、光盘、光磁盘等磁记录介质的基板、光掩膜基板、光学透镜、光学反射镜、光学棱镜、半导体基板等精密部件基板的研磨。半导体基板的研磨包括硅晶片(裸片)抛光步骤、形成嵌入式元件分离膜的步骤、使层间绝缘膜平坦的步骤、形成嵌入式金属配线的步骤、形成嵌入式电容器的步骤等。本发明的研磨液组合液特别适用于研磨磁盘用基板。另外，适于得到表面粗糙度(Ra)0.3nm以下，表面波纹(Wa)0.3nm以下的磁盘用基板。

本说明书中，表面粗糙度(Ra)和表面波纹(Wa)以通常说的中心线粗糙度求得，把具有80μm以下波长成分的粗糙度曲线所得到的中心线平均粗糙度称为Ra，而把具有0.4mm～5mm波长成分的粗糙度曲线的中心线平均粗糙度作为中心线微小表面波纹以Wa表示。它们可如下测定。

[中心线平均粗糙度Ra]

用ランク·テ-テ-ホブソン社制的调时分档器(Talystep)(タリデ-タ2000型)在以下条件测定。

触针尖端尺寸：     2.5μm×2.5μm

高通滤波器：       80μm

测定长度：         0.64mm

[中心线平均微小表面波纹Wa]

用Zygo公司制New View 200型，在以下条件测定。

物镜：                      2.5倍

图象放大(ImageZoom)：       0.5倍

滤波器：                    带通

滤波器类型：                FFT固定型

滤波器高波长：              0.4mm

波波器低波长：              5.0mm

移出：                      圆柱

采用本发明研磨液组合物的研磨方法，例如可举出用贴有无纺织物样有机高分子类研磨布等的研磨盘夹持基板，向研磨面供给研磨液组合物，加一定压力同时转动研磨盘和基板进行研磨的方法。在本发明的研磨方法中，通过使用本发明的研磨液组合物，能提高研磨速度，抑制擦伤和坑等表面缺陷的发生，提高表面粗糙度(Ra)、表面波纹(Wa)等表面平滑性。特别是，用上述本发明的研磨方法，能减少被研磨基板的微小擦伤。因此，本发明涉及减少微小擦伤的方法。

本发明的基板制造方法包括上述用研磨液组合物进行研磨的方法，该研磨方法在有多个研磨步骤时可在第二步骤或以后进行，在最后研磨步骤时进行特别好。例如，通过一个或两个研磨步骤得到表面粗糙度(Ra)为0.5nm～1.5nm、表面波纹为0.5nm～1nm的镀Ni-P的铝合金基板。通过用本发明的研磨液组合物的研磨步骤进行研磨，可得到表面粗糙度(Ra)0.3nm以下、表面波纹(Wa)0.3nm以下的磁盘用基板，较佳的可得到表面粗糙度(Ra)0.25nm以下，表面波纹(Wa)0.25nm以下的磁盘用基板。特别是，本发明的研磨液组合物适合作为通过两个研磨步骤制造表面粗糙度(Ra)0.3nm以下、表面波纹(Wa)0.3nm以下的磁盘用基板，较佳是表面粗糙度(Ra)0.25nm以下、表面波纹(Wa)0.25nm以下的磁盘用基板时的第二步骤。

所制造的磁盘用基板表面平滑性优良。作为表面平滑性，希望表面粗糙度(Ra)在0.3nm以下，更好在0.25nm以下。表面波纹(Wa)宜在0.3nm以下，更好在0.25nm以下。

如上所述，采用本发明的研磨液组合物，能提高研磨速度，同时减少擦伤、微小擦伤、坑等表面缺陷，提高表面粗糙度(Ra)及表面波纹(Wa)等平滑性，特别是能提高研磨速度、同时高效地制造表面波纹(Wa)的表面平滑性提高、表面性质优良的高质量磁盘用基板。

另外，使用本发明的研磨液组合物研磨磁盘用基板能如上所述提高研磨速度，减少基板的微小擦伤，且提高表面平滑性，从而促进研磨。因此本发明涉及磁盘用基板研磨的促进方法。

本发明的研磨液组合物在抛光方法中特别有效，但同样适用于其他研磨方法，例如擦光(lapping)方法等。

实施例

(被研磨物)

镀Ni-P的基板作为被研磨基板先用含氧化铝磨料的研磨液粗研磨，用基板表面粗糙度1nm、厚度0.8nm的直径95mm的铝合金基板进行研磨评价。

实施例1～6

如表1所示将胶体二氧化硅(D10：45nm，D50：58nm、D90：90nm)7重量份、35％过氧化氢(旭电化制)折纯1重量份与如表1所示量的下述助剂A～D中的一种混合，其余加水，使总重量为100份。其中实施例5、6用61％硝酸(和光特级)调整至pH2.0。实施例1～6及后面的比较例1～7所用的胶体二氧化硅是由D50为55nm、D90为65nm的胶体二氧化硅65重量％与D50为80nm、D90为100nm的胶体二氧化硅35重量％混合而成。

混合的顺序是用水稀释胶体二氧化硅浆状物，再在搅拌下向其慢慢加入助剂进行配制，注意不要让浆状物胶凝化。最后在搅拌下慢慢加入预定量的过氧化氢。

助剂A：1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸

助剂B：氨基三亚甲基膦酸

助剂C：二亚乙基四胺五亚甲基膦酸五钠盐

助剂D：六亚甲基二胺四亚甲基膦酸七钠盐

                                        表1

	重量份						pH
									胶体二氧化硅	过氧化氢	助剂A	助剂B	助剂C	助剂D
实施例1	7.0	1.0	0.45	-	-	-									2
							实施例2	7.0	1.0	0.40	-	-	-	2
实施例3	7.0	0.3	0.40	-	-	-									2
							实施例4	7.0	1.0	-	0.45	-	-	2
实施例5	7.0	1.0	-	-	0.45	-									2
							实施例6	7.0	1.0	-	-	-	0.45	2

比较例1～7

如表2所示，将胶体二氧化硅(D10：45nm、D50：58nm、D90：90nm)、35％过氧化氢(旭电化制)、助剂A、B、E～G按预定数量混合，余量为水，使总重量达100重量份。但助剂E～G用如下所示的物质。其中比较例7用61％硝酸(和光特级)调至pH2.5。

混合的顺序是将胶体二氧化硅浆状物用水稀释，再在搅拌下向其慢慢加入助剂进行配制，应注意不要让浆状物胶凝化。对于含过氧化氢的组合物，过氧化氢在最后加入。

助剂E：膦酸[HP＝O(OH)₂：亚磷酸]

助剂F：硝酸铝·九水合物

助剂G：草酸铵·一水合物

                                             表2

	重量份							pH
										胶体二氧化硅	过氧化氢	助剂A	助剂B	助剂E	助剂F	助剂G
比较例1	7.0	1.0	-	-	-	-	-										6.2
								比较例2	7.0	-	0.45	-	-	-	-	2
比较例3	7.0	-	-	0.45	-	-	-										2
								比较例4	7.0	1.0	-	-	0.45	-	-	2
比较例5	7.0	-	0.45	-	-	1.0	-										1.9
								比较例6	7.0	1.0	-	-	-	1.0	-	2.3
比较例7	7.0	1.0	-	-	-	-	1.0										2.5

实施例1～6及比较例1～7所得的研磨液组合物用以下方法测定和评价研磨速度、表面粗糙度、微小表面波纹、表面缺陷、擦伤的有无、微小擦伤、酸值及贮存稳定性。所得结果于表3、4列出。

(研磨条件)

研磨试验机：       スピ-ドファム社制，两面9B研磨机

研磨底座：         钟纺Belatrix Noo58

平台转速：         35r/min

浆料供给量：       40ml/min

研磨时间：         4分

研磨负荷：         7.8kPa

研磨的基板块数：   10块

(研磨速度)

由研磨前与研磨后基板的重量差算出。

(表面粗糙度(Ra、Rmax))

用原子间力显微镜(数字仪器公司制Nanoscope III型)对研磨后的基板表里各取3点(每隔120°取一点)共6点进行测定，扫描速率为1.0Hz，范围为2μm×2μm，取平均值。

(Ra)○：3.5(0.35nm)以下，×：3.5(0.35nm)以上；(Rmaz)◎：40(0.40nm)以下，△：40(0.40nm)以上、100(1.00nm)以下，×：100(1.00nm)以上。如表3所示。

这里，Ra表示中心线平均粗糙度，Rmax表示P-V值(峰-谷值)。

(微小表面波纹(Wa))

在上述条件下用Zygo的仪器测定。○：4.5(0.45nm)以下，×：4.5(0.45nm)以上，示于表3。

(表面缺陷(微小缺陷))

用微分干涉显微镜以200倍放大率测定各基板表面12个位置(每隔30°取一位置)，计数每12个视野的坑和突起数。○：0个，×：1个以上，于表3表示。

(擦伤)

用微分干涉显微镜系统以200倍的放大率测定各基板表面12个位置(每隔30°取一位置)，计数每12个视野中的擦痕(长1mm以上)。○：0个，×：1个以上，于表3表示。

(微小擦伤)

用微分干涉显微镜系统(金属显微镜：BX60M型(Olympus光学工业制)，物镜：UMPlan FI5×/0.15 BD P，CCD彩色相机：ICD-500AC(池上通信机制)，彩色监视器：UCM-1000 REV.8(池上通信机制))对10块被研磨基板作全面观察，计数10块中存在微小擦伤(深度0.1nm～5nm，宽度10μm～50μm，长度10μm～1mm)的块数。其结果表示于表3中。

(酸值的测定)

用天平(BP221 S型，Sartorius公司制)在100ml的集液管形瓶中称取研磨液约50g，称量至小数点后四位。然后放入聚四氟乙烯搅拌子搅拌，同时经三点校准(pH＝4.01(25℃：酞酸盐pH标准液(东亚电波工业制))、pH＝6.86(25℃：中性磷酸盐(东亚电波工业制))、pH＝9.18(25℃：硼酸盐pH标准液(片山化学工业制))]的pH计[HM-30G型(东亚电波工业制)，电极：GST-5721C)测定pH值。用10ml滴定管向其滴加0.1mol/L氢氧化钾水溶液(因子1.000；Sigma AldrichJapan制)，得出pH显示7.00的量(ml)(通常由pH7.00前后4点的数据经内插法算出)。由研磨液量(g)和必需的氢氧化钾量(ml)计算每中和1g研磨液所需的氢氧化钾量，将此作为酸值(毫克KOH/克)。表3中列出了实施例1～6、比较例1～7的酸值。

(贮存稳定性)

由研磨液组合物刚配制后及配制2周后、1月后、3月后的研磨速率判定。表4中列出结果。

                                            表3

	研磨速率(μm/分)	Ra(AFM)	Rmax(AFM)	Wa(Zygo)	微小缺陷	擦伤	微小擦伤(块/块)	酸值(mgKOH/g)
									实施例1	0.13	○	◎	○	○	○	0/10	2.9
实施例2	0.13	○	◎	○	○	○	0/10	2.6
									实施例3	0.13	○	◎	○	○	○	0/10	2.6
实施例4	0.12	○	◎	○	○	○	0/10	2.8
									实施例5	0.12	○	◎	○	○	○	0/10	1.8
实施例6	0.12	○	◎	○	○	○	0/10	1.7
									比较例1	0.03	○	×	×	○	×	0/10	0.1＞
比较例2	0.04	○	○	×	×	×	0/10	2.9
									比较例3	0.04	○	○	×	×	×	0/10	2.8
比较例4	0.13	×	×	×	×	×	3/10	4.4
									比较例5	0.07	○	○	×	○	○	10/10	7.4
比较例6	0.11	○	○	○	○	○	4/10	4.5
									比较例7	0.08	○	○	×	○	○	10/10	7.9

                          表4

	研磨速度(μm/分)
					刚配制后	2周后	1周后	3月后
	实施例1	0.13	0.13	0.13					0.13
实施例2					0.13	0.13	0.13	0.13
	实施例3	0.13	0.13	0.13					0.13
实施例4					0.12	0.12	0.12	0.12
	实施例5	0.12	0.12	0.12					0.12
实施例6					0.12	0.12	0.12	0.12
	比较例1	0.03	0.03	0.03					0.03
比较例2					0.04	0.04	0.04	0.04
	比较例3	0.04	0.04	0.04					0.04
比较例4					0.13	0.13	0.13	0.13
	比较例5	0.07	0.07	0.05					0.03
比较例6					0.11	0.07	0.05	0.04
	比较例7	0.08	胶凝化	-					-

由表3、4的结果可知，实施例1～6所得的所有研磨液组合物研磨速率高、表面粗糙度和微小表面波纹减小、没有表面缺陷、擦伤和微小擦伤，特别与比较例1～7所得研磨液组合物相比，Rmax低且从研磨速率看贮存稳定性优良。

此外，使用无机膦酸的比较例4从研磨速率看贮存稳定性虽然优良，但表面粗糙度、微小表面波纹、表面缺陷、擦伤、微小擦伤等评价结果均差。

本发明的研磨液组合物，能提高研磨基板的表面质量，同时能高速研磨，且配制后的贮存稳定性优良，能长期间高速研磨。因此，用这种组合物能高效率地制造表面性质优良的磁盘用基板，效果显著。

Claims (9)

1.一种研磨液组合物，其特征在于它含有磨料、氧化剂、作为研磨促进剂的有机膦酸和水。

2.如权利要求1所述的研磨液组合物，其特征在于磨料选自二氧化硅、氧化铈、氧化锆及氧化钛。

3.如权利要求1所述的研磨液组合物，其特征在于磨料为胶体二氧化硅，氧化剂为过氧化氢。

4.如权利要求1～3任一项所述的研磨液组合物，其特征在于该组合物用于研磨磁盘基板。

5.一种基板制造方法，其特征在于该方法包括用权利要求1～4任一项所述的研磨液组合物研磨被研磨基板的步骤。

6.如权利要求5所述的基板制造方法，其特征在于被研磨基板是磁盘用基板。

7.用权利要求1～4任一项所述的研磨液组合物研磨被研磨基板的方法。

8.一种减少被研磨基板微小擦伤的方法，其特征在于该方法包括用权利要求1～4任一项所述的研磨液组合物研磨被研磨基板的步骤。

9.一种促进磁盘用基板的研磨的方法，其特征在于使用权利要求1～4任一项所述的研磨液组合物。