JP2009181690A

JP2009181690A - 基板の製造方法

Info

Publication number: JP2009181690A
Application number: JP2009090547A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Oshima; 良暁大島; Toshiya Hagiwara; 敏也萩原
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2009-08-13

Abstract

【課題】メモリーハードディスクの仕上げ研磨や半導体素子の研磨用として、研磨後の被研磨物の表面粗さが小さく、かつ突起やスクラッチ、特にマイクロマックスで観察されるようなナノスクラッチや幅が１０〜５０μｍと非常に広く、深さが５ｎｍ以下の浅い幅広スクラッチを顕著に低減し、しかも効率的な研磨が可能な基板の製造方法、研磨方法、及びスクラッチの低減方法を提供すること。
【解決手段】研磨材、酸化剤、酸及び／又はその塩、及び水を含有してなる研磨液組成物と、少なくともベース層と発泡した表面層とを有するスエードタイプであって、平均気孔径が１〜２５μｍで、気孔径の最大値が６０μｍ以下のポリウレタン製の表面部材を有する研磨パッドを用いるメモリーハードディスク用基板の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、研磨液組成物と研磨パッドを用いる基板の製造方法、研磨方法及びスクラッチの低減方法に関する。

近年のメモリーハードディスクドライブには、高容量・小径化が求められ記録密度を上げるために磁気ヘッドの浮上量を低下させたり、単位記録面積を小さくすることが強いられている。それに伴い、磁気ディスク用基板の製造工程においても研磨後に要求される表面品質は年々厳しくなってきており、ヘッドの低浮上化に対応して、表面粗さ、微小うねり、ロールオフ、突起の低減や単位記録面積の減少に対応して許容されるスクラッチ、ピットの大きさと深さがますます小さくなってきている。

また、半導体分野においても、高集積化、高速化に伴って配線の微細化が進んでいる。半導体デバイスの製造プロセスにおいても、フォトレジストの露光の際、配線の微細化に伴い焦点深度が浅くなるため、パターン形成面のより一層の平滑化が望まれている。

このような要求に対して、表面粗さ（Ｒａ、Ｒｍａｘ）、スクラッチ、ピット、突起等に起因する表面品質を向上させた研磨液組成物が提案されている（特許文献１、２、３等）。しかしながら、年々向上する記録密度の増大に伴い、後工程のテクスチャー工程の取り代も減少し、基板の研磨工程後の許容スクラッチレベルはますます厳しくなっているため、従来の研磨液組成物と研磨パッドの組み合わせではスクラッチが取りきれなくなってきており、所望の品質が達成できなくなっている。

特開平９−２０４６５７号公報特開平１１−１６７７１５号公報特開平１１−２４６８４９号公報

本発明の目的は、メモリーハードディスクの仕上げ研磨や半導体素子の研磨用として、研磨後の被研磨物の表面粗さが小さく、かつ突起やスクラッチ、特にマイクロマックスで観察されるようなナノスクラッチや幅が１０〜５０μｍと非常に広く、深さが５ｎｍ以下の浅い幅広スクラッチを顕著に低減し、しかも効率的な研磨が可能な基板の製造方法、研磨方法、及びスクラッチの低減方法を提供することにある。

即ち、本発明の要旨は、
〔１〕研磨材、酸化剤、酸及び／又はその塩、及び水を含有してなる研磨液組成物と、少なくともベース層と発泡した表面層とを有するスエードタイプであって、平均気孔径が１〜２５μｍで、気孔径の最大値が６０μｍ以下のポリウレタン製の表面部材を有する研磨パッドを用いるメモリーハードディスク用基板の製造方法、
〔２〕研磨材の一次粒子の平均粒径が、４０ｎｍ以下である、前記〔１〕記載の基板の製造方法、
〔３〕酸のｐＫ１が２以下である、前記〔１〕又は〔２〕記載の基板の製造方法、
〔４〕酸が、無機酸及び／又は有機ホスホン酸を含有する、前記〔１〕〜〔３〕いずれか記載の基板の製造方法、
〔５〕酸及びその塩の含有量が、研磨液組成物中０．０００１〜５重量％である、前記〔１〕〜〔４〕いずれか記載の基板の製造方法、
〔６〕酸化剤の含有量が、研磨液組成物中０．０１〜５重量％である、前記〔１〕〜〔５〕いずれか記載の基板の製造方法、
〔７〕研磨液組成物の酸価が０．２〜２０ｍｇＫＯＨ／ｇである、前記〔１〕〜〔６〕いずれか記載の基板の製造方法、
〔８〕研磨液組成物のｐＨが、１．０〜４．５である、前記〔１〕〜〔７〕いずれか記載の基板の製造方法、
〔９〕研磨材の含有量が、研磨液組成物中１〜１５重量％である、前記〔１〕〜〔８〕いずれか記載の基板の製造方法、
〔１０〕研磨液組成物の流量が、基板１枚あたり１３０ｃｃ/ｍｉｎ以下である、前記〔１〕〜〔９〕いずれか記載の基板の製造方法、
〔１１〕基板が、Ｎｉ−Ｐメッキされたアルミニウム合金基板である、前記〔１〕〜〔１０〕いずれか記載の基板の製造方法、
〔１２〕研磨後の廃液のｐＨが、５以下である、前記〔１〕〜〔１１〕いずれか記載の基板の製造方法、
〔１３〕研磨材、酸化剤、酸及び／又はその塩、及び水を含有してなる研磨液組成物と、少なくともベース層と発泡した表面層とを有するスエードタイプであって、平均気孔径が１〜２５μｍで、気孔径の最大値が６０μｍ以下のポリウレタン製の表面部材を有する研磨パッドを用いるメモリーハードディスク用基板の研磨方法、
〔１４〕研磨材、酸化剤、酸及び／又はその塩、及び水を含有してなる研磨液組成物と、少なくともベース層と発泡した表面層とを有するスエードタイプであって、平均気孔径が１〜２５μｍで、気孔径の最大値が６０μｍ以下のポリウレタン製の表面部材を有する研磨パッドを用いるメモリーハードディスク用基板のスクラッチの低減方法
に関する。

本発明の基板の製造方法により、研磨後の被研磨物のナノスクラッチ、幅広スクラッチが共に低減したメモリーハードディスクや半導体素子を製造することができるという効果が奏される。

本発明の基板の製造方法は、前記のように、研磨材、酸化剤、酸及び／又はその塩、及び水を含有してなる研磨液組成物と、平均気孔径が０．０１〜３５μｍの表面部材を有する研磨パッドを用いることに特徴があり、本発明においては、前記のような研磨液組成物と研磨パッドを用いることで、メモリーハードディスクの仕上げ研磨や半導体素子の研磨用として、研磨後の被研磨物の表面粗さが小さく、かつ突起やスクラッチを顕著に低減し、しかも効率的に研磨することができるという効果が発現される。

ここで、スクラッチとしては、ナノスクラッチと幅広スクラッチの２種類がある。ナノスクラッチは、「マイクロマックスＶＭＸ−２１００」（ビジョンサイテック製）という装置で観察可能な幅が０．５μｍ以下、深さが３ｎｍ以下のナノオーダーのスクラッチのことであり、幅広スクラッチとは、微分干渉式顕微鏡で観察可能な幅が１０〜５０μｍ、深さが５ｎｍ以下の幅の広いスクラッチのことである。

中でも、本発明においては、前記のような特定の表面部材を有する研磨パッドを使用することにより、研磨液組成物を研磨パッドに適度に保持することができるため、高い研磨速度を維持しながら、被研磨物の表面粗さが小さく、かつ突起やスクラッチ、特にマイクロマックスで観察されるようなナノスクラッチや幅が１０〜５０μｍと非常に広く、深さが５ｎｍ以下の浅い幅広スクラッチを顕著に低減して、高品質のメモリーハードディスクや半導体素子を製造することができるという効果が発現される。

本発明に用いられる研磨パッドとしては、平均気孔径が０．０１〜３５μｍの表面部材を有するものであれば、その構造について特に限定はなく、例えば、「ＣＭＰ技術基礎実例講座シリーズ第２回メカノケミカルポリシング（ＣＭＰ）の基礎と実例（ポリシングパッド編）１９９８年５月２７日資料グローバルネット株式会社編」、「ＣＭＰのサイエンス柏木正広編株式会社サイエンスフォーラム第４章」に記載されるようなスエードタイプ、不織布タイプ、ポリウレタン独立発泡タイプ及びこれらを積層した二層構造タイプがあるが、表面粗さ、微小うねり、表面欠陥であるマイクロスクラッチ、幅広スクラッチを低減する観点からは、スエードタイプが好ましい。ここで、スエードタイプとは、少なくともベース層と発泡した表面層とを有する構造の研磨パッドをいう。ベース層の材質としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の高硬度樹脂が好ましい。また、表面層の材質としてはポリウレタンが好ましい。スエードタイプの研磨パッドの例としては、特に限定はなく、例えば、特開平１１−３３５９７９号公報、特開２００１−６２７０４号公報に記載のものが挙げられる。

研磨パッドの表面部材の平均気孔径は、スクラッチ及び／又は微小うねり低減の観点から、３５μｍ以下であり、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは２７μｍ以下、さらに好ましくは２５μｍ以下である。パッドの研磨液保持性の観点から、気孔で研磨液を保持し液切れを起こさないようにするために、平均気孔径は０．０１μｍ以上であり、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上、さらに好ましくは１μｍ以上である。また、研磨パッドの気孔径の最大値は、スクラッチ及び／又は微小うねり低減の観点から、１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは７０μｍ以下、さらに好ましくは６０μｍ以下、特に好ましくは５０μｍ以下である。

また、本発明で用いられる研磨液組成物は、研磨材、酸化剤、酸及び／又はその塩、及び水を含有する研磨液組成物であって、該研磨材は、研磨用に一般に使用されている研磨材を使用することができる。該研磨材として、金属；金属又は半金属の炭化物、窒化物、酸化物、ホウ化物；ダイヤモンド等が挙げられる。金属又は半金属元素は、周期律表（長周期型）の２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、６Ａ、７Ａ又は８Ａ族由来のものである。研磨材の具体例として、酸化アルミニウム、炭化珪素、ダイヤモンド、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、シリカ等が挙げられ、これらを１種以上使用することは研磨速度を向上させる観点から好ましい。中でも、酸化アルミニウム、シリカ、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン等が、半導体ウエハや半導体素子、磁気記録媒体用基板等の精密部品用基板の研磨に適している。酸化アルミニウムについては、α、θ、γ等種々の結晶系が知られているが、用途に応じ適宜選択、使用することができる。この内、シリカ、特にコロイダルシリカは、より高度な平滑性を必要とする高記録密度メモリー磁気ディスク用基板の最終仕上げ研磨用途や半導体デバイス基板の研磨用途に適している。

また、本発明においては、表面粗さ（Ｒａ、Ｒｍａｘ）や微小うねり（Ｗａ）を低減し、スクラッチ等の表面欠陥を減少させて、表面品質を向上させる観点から、研磨材としてシリカを用いることがより好ましい。シリカとしては、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、表面修飾したシリカ等が挙げられ、中でも、コロイダルシリカが好ましい。なお、コロイダルシリカは、例えば、ケイ酸水溶液から生成させる製法により得ることができる。

なお、一次粒子の平均粒径は、表面粗さ（Ｒａ、Ｒｍａｘ）や微小うねりの低減、スクラッチ等の表面欠陥を減少させる観点から、２００ｎｍ以下が好ましく、１２０ｎｍ以下がより好ましく、８０ｎｍ以下がさらに好ましく、４０ｎｍ以下が特に好ましい。

中でも、表面粗さ（Ｒａ、Ｒｍａｘ）や微小うねりの低減、スクラッチ等の表面欠陥を減少させる観点から、研磨材全量中における粒子径５ｎｍ〜１２０ｎｍの粒子の含有量が５０体積％以上であり、該研磨材として粒子径が５ｎｍ〜４０ｎｍ未満の小粒径粒子を粒子径５〜１２０ｎｍの粒子全量に対して１０〜１００体積％含有し、粒子径が４０ｎｍ〜８０ｎｍ未満の中粒径粒子を粒子径５〜１２０ｎｍの粒子全量に対して０〜７０体積％含有し、粒子径が８０ｎｍ〜１２０ｎｍの大粒径粒子を粒子径５〜１２０ｎｍの粒子全量に対して０〜４０体積％含有するものであることが好ましい。

前記研磨材の粒径分布は、以下の方法により求めることができる。即ち、研磨材粒子を日本電子製透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）「ＪＥＭ−２０００ＦＸ」（８０ｋＶ、１〜５万倍）で観察した写真をパソコン（ＰＣ）にスキャナで取込み、解析ソフト「ＷｉｎＲＯＯＦ」（販売元、三谷商事）を用いて１個１個の粒子の円相当径を求め、それを直径とし、１０００個以上の粒子データを解析した後、それをもとに表計算ソフト「ＥＸＣＥＬ」（マイクロソフト社製）にて粒子直径から粒子体積に換算する。まず、全粒子中における５ｎｍ以上１２０ｎｍ以下（５〜１２０ｎｍ）の粒子の割合（体積基準％）を計算し、さらに５ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の粒子の集合全体における５ｎｍ以上４０ｎｍ未満（５ｎｍ〜４０ｎｍ未満）、４０ｎｍ以上８０ｎｍ未満（４０ｎｍ〜８０ｎｍ未満）、８０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下（８０ｎｍ〜１２０ｎｍ）の３つの領域の割合（体積基準％）を求める。

前記研磨材の平均粒子径（ｒ）、個数基準の標準偏差（δ）は、前記粒径分布を測定する際に求めた１０００個以上の研磨材粒子の円相当径を直径とし、表計算ソフト「ＥＸＣＥＬ」（マイクロソフト社製）で処理することで、個数基準の平均粒子径（ｒ）及び標準偏差値（σ）をそれぞれ得ることができる。

研磨液組成物中における研磨材の含有量は、研磨速度を向上させる観点から、好ましくは０．５重量％以上、より好ましくは１重量％以上、さらに好ましくは３重量％以上、特に好ましくは５重量％以上であり、また、表面品質を向上させる観点、及び経済性の観点から、好ましくは２０重量％以下、より好ましくは１５重量％以下、さらに好ましくは１３重量％以下、特に好ましくは１０重量％以下である。すなわち、該含有量は、好ましくは０．５〜２０重量％、より好ましくは１〜１５重量％、さらに好ましくは３〜１３重量％、特に好ましくは５〜１０重量％である。

また、本発明に用いられる研磨液組成物は、研磨速度の向上と表面粗さ（Ｒａ、Ｒｍａｘ）や微小うねりの低減の観点から、さらに酸化剤を含有する。酸化剤としては、共立出版刊「化学大辞典３」Ｐ９１０に記載されている酸化剤を使用できる。この中でも、過酸化水素、硝酸鉄（ＩＩＩ）、過酢酸、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、硫酸鉄（ＩＩＩ）及び硫酸アンモニウム鉄（ＩＩＩ）が好ましい。表面に金属イオンが付着せず汎用に使用され安価であるという観点から過酸化水素が特に好ましい。これらの酸化剤は、単独で又は２種以上を混合して使用してもよい。

研磨速度を向上させる観点から、研磨液組成物中の酸化剤の含有量は、好ましくは０．００２重量％以上、より好ましくは０．００５重量％以上、さらに好ましくは０．００７重量％以上、特に好ましくは０．０１重量％以上であり、表面粗さや微小うねりを低減し、ピット、スクラッチ等の表面欠陥を減少させて表面品質を向上させる観点及び経済性の観点から、好ましくは２０重量％以下、より好ましくは１５重量％以下、さらに好ましくは１０重量％以下、特に好ましくは５重量％以下である。該含有量は、好ましくは０．００２〜２０重量％、より好ましくは０．００５〜１５重量％、さらに好ましくは、０．００７〜１０重量％、特に好ましくは０．０１〜５重量％である。

また、前記研磨液組成物は、研磨速度の向上、表面粗さ（Ｒａ、Ｒｍａｘ）や微小うねりの低減及びスクラッチ等の表面欠陥を減少させる観点から、酸及び／又はその塩を含有する。酸及び／又はその塩としては、幅広スクラッチを低減する観点から、その酸のｐＫ１が２以下の化合物が好ましく、より好ましくはｐＫ１が１．５以下、更に好ましくは１以下、最も好ましくはｐＫ１で表せない程の強い酸性を示す化合物である。その例としては、改訂４版化学便覧（基礎編）ＩＩ、ｐｐ３１６−３２５（日本化学会編）に記載の酸が挙げられ、中でも、幅広スクラッチを低減する観点から、無機酸や有機ホスホン酸が好ましい。また、無機酸の中では、硝酸、硫酸、塩酸、過塩素酸がより好ましい。有機ホスホン酸の中では、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、アミノトリ（メチレンホスホン酸）、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）がより好ましい。

塩としては、特に限定はなく、具体的には、金属、アンモニウム、アルキルアンモニウム、有機アミン等との塩が挙げられる。金属の具体例としては、周期律表（長周期型）１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、６Ａ、７Ａ又は８族に属する金属が挙げられる。これらの中でも、幅広スクラッチ低減の観点から１Ａ族に属する金属又はアンモニウムとの塩が好ましい。これらの酸及びその塩は単独で又は２種以上を混合して用いてもよい。

前記酸及びその塩の研磨液組成物中における含有量は、充分な研磨速度を発揮する観点および表面品質を向上させる観点から、０．０００１〜５重量％が好ましく、より好ましくは０．０００３〜３重量％であり、さらに好ましくは０．００１〜２重量％、特に好ましくは０．００２５〜１重量％である。

研磨液組成物中の水は、媒体として使用されるものであり、例えば、蒸留水、イオン交換水、超純水等が使用される。その含有量は、被研磨物を効率よく研磨する観点から、好ましくは５５〜９９．４９７９重量％、より好ましくは６７〜９８．９９４７重量％、さらに好ましくは７５〜９６．９９２重量％、特に好ましくは８４〜９４．９８７５重量％である。

尚、前記研磨液組成物中の研磨材、水、酸化剤、酸及び／又はその塩等の各成分の濃度は、該組成物製造時の濃度及び使用時の濃度のいずれであってもよい。通常、濃縮液として研磨液組成物は製造され、これを使用時に希釈して用いる場合が多い。

また、本発明の研磨液組成物には、必要に応じて他の成分を配合することができる。該他の成分としては、増粘剤、分散剤、防錆剤、塩基性物質、界面活性剤等が挙げられる。

本発明の研磨液組成物は、前記研磨材、酸化剤、酸及び／又はその塩、水、必要に応じて他の成分等を公知の方法で混合することにより調製することができる。

本発明の研磨液組成物の酸価（Ｙ）は、研磨液組成物中にｐＫ１が２以下の酸として無機酸以外の酸、特に有機ホスホン酸が含有されている場合、幅広スクラッチを低減する観点から、酸価（Ｙ）としては、２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が好ましく、１５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下がより好ましく、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が更に好ましく、７ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が特に好ましく、３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が最も好ましい。ｐＫ１が２以下の酸として無機酸が含有されている場合、幅広スクラッチを低減する観点から、５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が好ましく、３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下がより好ましく、１．８ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が特に好ましく、１．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下が最も好ましい。

また、研磨速度を向上させる観点から、酸価（Ｙ）としては、０．２ｍｇＫＯＨ／ｇ以上が好ましく、０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上が更に好ましく、０．７５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上が特に好ましく、１．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上が最も好ましい。

即ち、酸価（Ｙ）としては、幅広スクラッチ低減と研磨速度向上の観点から、０．２〜２０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましく、中でも、研磨液組成物中にｐＫ１が２以下の酸として無機酸以外の酸、特に有機ホスホン酸が含有されている場合、酸価（Ｙ）としては、０．５〜２０ｍｇＫＯＨ／ｇがより好ましく、０．７５〜２０ｍｇＫＯＨ／ｇが更に好ましく、１〜２０ｍｇＫＯＨ／ｇが特に好ましく、１〜１５ｍｇＫＯＨ／ｇが最も好ましく、ｐＫ１が２以下の酸として無機酸が含有されている場合、０．２〜５ｍｇＫＯＨ／ｇがより好ましく、０．５〜５ｍｇＫＯＨ／ｇが更に好ましく、０．７５〜５ｍｇＫＯＨ／ｇが特に好ましく、１〜５ｍｇＫＯＨ／ｇが最も好ましい。

酸価（Ｙ）はＪＩＳＫ１５５７に従って測定され、研磨液組成物１ｇあたりの中和に必要な水酸化カリウム量（ｍｇ）として求められる。

また、本発明の研磨液組成物の酸価（Ｙ）としては、幅広スクラッチを低減する観点から、式（１）：
Ｙ（ｍｇＫＯＨ／ｇ）≦５．７×１０^−１７× Ｘ（個／ｇ）＋１９．４５（１）
（但し、Ｘは研磨液組成物中における研磨材の個数濃度を示す）
を満たすことが好ましい。

幅広スクラッチは、今まで注目されていなかった表面欠陥であるが、その発生は、研磨液組成物の腐食性の程度と、研磨時において研磨パッドと被研磨物とが直接接触する程度とのバランスに依存していることを発見した。具体的には、研磨液組成物の腐食性の程度を酸価で示し、研磨パッドと被研磨物との直接接触の程度を研磨材の個数濃度で示す、前記式（１）の関係を満たす研磨液組成物を用いることにより、幅広スクラッチを有意に低減し得ることを発見した。

本発明において、研磨液組成物の酸価（Ｙ）と研磨材の個数濃度が式（１）の関係を満たす場合、被研磨物に対するメカニカル因子（パッドと被研磨物の直接接触）とケミカル因子（腐食性）とのバランスがとれるため、幅広スクラッチが有意に低減するという効果が発現される。ここで式（１）は、メカニカル因子である研磨材の個数濃度（Ｘ）とケミカル因子である酸価（Ｙ）との関係を示しており、この酸価（Ｙ）が右辺の研磨材濃度の一次関数より導き出される値以下であることは、ある特定の研磨材の個数濃度（Ｘ）においてパッドと被研磨物との直接接触の条件が決まると、幅広スクラッチを顕著に低減し得る腐食性の強さ（酸価（Ｙ））の上限が決まることを意味する。
特に前記式（１）の関係を満たす研磨液組成物を用いて基板を研磨することにより、後述の実施例のように、幅広スクラッチをその深さの程度に応じて「大」、「中」、「小」の三段階にさらに細かく分類した場合に、基板上から３種類の幅広スクラッチを実用上何の影響もない程度にまで低減する効果が発現される。

なお、研磨液組成物中における研磨材の個数濃度（個／ｇ）：Ｘは、次式（２）により求められる。

研磨材の真比重は、例えばシリカの場合「ＴｈｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙＯｆＳｉｌｉｃａ」（Ｉｌｅｒ、ＲａｌｐｈＫ．、１９７９ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．）よりアモルファスシリカの２．２ｇ／ｃｍ^３を使用できる。文献値のない場合は、一次粒子の平均粒径とＢＥＴ法による比表面積の実験値により求めることができ、その際使用する一次粒子の平均粒径は、前記のように透過型又は走査型電子顕微鏡で観察（好適には３０００〜１０００００倍）した画像を解析して、一次粒子の小粒径側からの積算粒径分布（個数基準）が５０％となる粒径（Ｄ５０）を用いることができる。

Ｙを式（１）を満たすように調整する方法としては、例えば、あらかじめ計算により研磨材の個数濃度より求められる酸価（Ｙ）の上限値をＫＯＨ１モルの重量５６１１０ｍｇで割って、〔モル／ｇ〕に換算し、得られた換算値に使用する酸〔硝酸等〕の分子量をかけて、〔重量％〕に換算し直して得られた値を酸の添加量の上限値として研磨液組成物を調製する方法等が挙げられる。

また、研磨液組成物が無機酸及び／又はその塩を含有する場合は、幅広スクラッチを低減する観点から、
Ｙ（ｍｇＫＯＨ／ｇ）≦５．７×１０^−１７× Ｘ（個／ｇ）＋３．００を満たすことが好ましく、
Ｙ（ｍｇＫＯＨ／ｇ）≦５．７×１０^−１７× Ｘ（個／ｇ）＋１．７７を満たすことが更に好ましく、
Ｙ（ｍｇＫＯＨ／ｇ）≦５．７×１０^−１７× Ｘ（個／ｇ）＋１．６７を満たすことが特に好ましく、
Ｙ（ｍｇＫＯＨ／ｇ）≦５．７×１０^−１７× Ｘ（個／ｇ）＋１．４７を満たすことが最も好ましい。

研磨液組成物が無機酸以外の酸及び／又はその塩、特に有機ホスホン酸及び／又はその塩を含有する場合は、幅広スクラッチを低減する観点から、
Ｙ（ｍｇＫＯＨ／ｇ）≦５．７×１０^−１７× Ｘ（個／ｇ）＋１４．４５を満たすことがより好ましく、
Ｙ（ｍｇＫＯＨ／ｇ）≦５．７×１０^−１７× Ｘ（個／ｇ）＋９．４５を満たすことが更に好ましく
Ｙ（ｍｇＫＯＨ／ｇ）≦５．７×１０^−１７× Ｘ（個／ｇ）＋６．４５を満たすことが特に好ましく、
Ｙ（ｍｇＫＯＨ／ｇ）≦５．７×１０^−１７× Ｘ（個／ｇ）＋２．４５を満たすことが最も好ましい。

本発明の研磨液組成物のｐＨは、被加工物の種類や要求性能に応じて適宜決定することが好ましい。被研磨物の材質により一概に限定はできないが、ニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ）メッキされたアルミニウム合金基板等の金属を主対象とした精密部品基板においては、研磨速度の観点から、ｐＨは１．０〜４．５が好ましく、より好ましくは１．２〜４．０、さらに好ましくは１．４〜３．５、特に好ましくは１．６〜３．０である。ｐＨは硝酸、硫酸等の無機酸やシュウ酸等の有機酸、アンモニウム塩、アンモニア水、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アミン等の塩基性物質を適宜、所望量で配合することにより調整することができる。

本発明の研磨液組成物が対象とする基板の材質は、例えば、シリコン、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅、タンタル、チタン等の金属又は半金属およびこれらの合金、及びガラス、ガラス状カーボン、アモルファスカーボン等のガラス状物質、アルミナ、二酸化珪素、窒化珪素、窒化タンタル、炭化チタン等のセラミック材料、ポリイミド樹脂等の樹脂等が挙げられる。これらの中では、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅等の金属及びこれらの金属を主成分とする合金が基板であるか、又は半導体素子等の半導体基板のような、それらが金属を含んだ基板が好適で、例えば、Ｎｉ−Ｐメッキされたアルミニウム合金基板や結晶化ガラス、強化ガラス等のガラス基板がより適しており、Ｎｉ−Ｐメッキされたアルミニウム合金基板が特に適している。

基板の形状には特に制限がなく、例えば、ディスク状、プレート状、スラブ状、プリズム状等の平面部を有する形状や、レンズ等の曲面部を有する形状が本発明の研磨液組成物を用いた研磨の対象となる。その中でも、ディスク状の基板の研磨に特に優れている。

本発明の基板の製造方法としては、例えば、前記研磨パッドを用いて被研磨基板を研磨する際に、前記研磨液組成物を用いる方法が挙げられる。被研磨基板の研磨方法としては、前記研磨液組成物を用いて、あるいは前記研磨液組成物の組成となるように各成分を混合して研磨液組成物を調製し、かかる研磨液組成物を研磨パッドに供給して被研磨基板を研磨する工程を有しており、特にメモリーハードディスク用基板等の精密部品用基板を好適に製造することができる。また、かかる方法により、スクラッチを顕著に低減して高い研磨速度を発揮することができる。したがって、本発明は、基板の研磨方法および基板のスクラッチの低減方法に関する。

本発明に用いられる基板の製造方法は、幅広スクラッチ低減と経済性の観点から、研磨液組成物の流量が基板１枚あたり３００ｃｃ／ｍｉｎ以下が好ましく、２００ｃｃ／ｍｉｎ以下がより好ましく、１５０ｃｃ／ｍｉｎ以下がさらに好ましく、１３０ｃｃ／ｍｉｎ以下が特に好ましい。

また、研磨後の廃液のｐＨとしては、スクラッチ低減の観点から、７以下が好ましく、５以下がより好ましく、２．５以下がさらに好ましく、２．２以下が特に好ましい。

本発明の基板の製造方法により、研磨後の被研磨物の表面粗さが小さく、かつ突起やスクラッチ、特にマイクロマックスで観察されるようなナノスクラッチや幅が１０〜５０μｍと非常に広く、深さが５ｎｍ以下の浅い幅広スクラッチを顕著に低減したメモリーハードディスクや半導体素子を製造することができるという効果が発現される。

（基板）
基板として、Ｎｉ−Ｐメッキされた基板をアルミナ研磨材を含有する研磨液であらかじめ粗研磨し、基板表面粗さ（Ｒａ）１ｎｍとした厚さ１．２７ｍｍの９５ｍｍφのアルミニウム合金基板を用いて研磨評価を行った。

実施例１〜８及び比較例１〜１０
市販の研磨材であるコロイダルシリカ（シリカＡ：「シリカドール３０Ｇ」、日本化学工業製；シリカＢ：「サイトン５２０」、デュポン製）、３５％過酸化水素水（旭電化製）、６７．５％硝酸（要薬品工業製）、６０％１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸（ＨＥＤＰ）（商品名「ディクエスト２０１０」、ソルーシア・ジャパン製）の各成分を所定量と、残部イオン交換水を添加、混合することにより、表１に記載の組成を有する研磨液組成物を調製した。混合する順番としては、コロイダルシリカスラリーをイオン交換水で希釈した水溶液に硝酸又はＨＥＤＰを加え、最後に過酸化水素水を混合した。ゲル化しないように常時攪拌しながら操作を行った。次いで得られた研磨液組成物と表２に示す研磨パッドを表１に記載のように組み合わせ、以下の条件で前記基板を研磨した。なお、研磨液組成物の酸価、研磨材の個数濃度、研磨後の基板表面のナノスクラッチ、幅広スクラッチを以下の方法に基づいて測定・評価し、その結果を表１に示す。

〔研磨条件〕
両面研磨機：スピードファム社製両面９Ｂ−Ｖ型
研磨パッド：表２に記載
下定盤回転数：３２．５ｒ／ｍｉｎ
研磨液流量：１２０ｃｃ／ｍｉｎ
研磨時間：４ｍｉｎ
研磨荷重：７．８ｋＰａ
投入した基板の枚数：１０枚／回

（酸価の測定）
１００ｍｌ容のコレクションバイアルに研磨液組成物を約５０ｇ天秤（ＢＰ２２１ＳＳａｒｔｏｒｉｕｓ社製）を用いて秤取し、小数点以下４桁まで記録した。次にテフロン（登録商標）製の攪拌子を入れ攪拌しながら、３点校正（ｐＨ＝４．０１（２５ ℃：フタル酸塩ｐＨ標準液（東亜電波工業製））、ｐＨ＝６．８６（２５ ℃：中性りん酸塩（東亜電波工業製））、ｐＨ＝９．１８（２５ ℃：ホウ酸塩ｐＨ標準液（片山化学工業製）））したｐＨメーター（ＨＭ−３０Ｇ（東亜電波工業製）、電極：ＧＳＴ−５７２１Ｃ）でｐＨを測定した。これに１０ｍｌ容の滴定管を用いて０．１ｍｏｌ／Ｌ水酸化カリウム水溶液（ファクター１．０００；シグマアルドリッチジャパン製）を滴下し、ｐＨが７．００を示す量（ｍｌ）を求めた（通常ｐＨ７．００前後４点のデータから内挿法により算出する）。研磨液量（ｇ）と必要な水酸化カリウムの量（ｍｌ）から１ｇ当たりの研磨液組成物を中和するのに必要な水酸化カリウムの量を算出し、これを酸価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）とした。なお、表中、式（１）の右辺計算値とは、後述のようにして得られた研磨材の個数濃度を前記式（１）の右辺の一次関数に代入して得られる値をいう。

（研磨材の個数濃度の算出）
前記式（２）において比重をアモルファスシリカの２．２ｇ／ｃｍ^３とし算出した。

（幅広スクラッチの測定方法）
微分干渉式顕微鏡システム（金属顕微鏡：ＢＸ６０Ｍ（オリンパス光学工業製）、対物レンズ：ＵＭＰｌａｎＦＩ５ ×／０．１５ＢＤＰ、ＣＣＤカラーカメラ：ＩＣＤ−５００ＡＣ（池上通信機製）、カラーモニター：ＵＣＭ−１０００ＲＥＶ．８（池上通信機製））にて被研磨基板１０枚の全面を観察し、１０枚中で幅広スクラッチ（深さ０．１ｎｍ以上、５ｎｍ未満、幅１０μｍ以上、５０μｍ未満、長さ１０μｍ以上、１ｍｍ未満）の発生している枚数を、幅広スクラッチの発生の程度を目視により大／中／小に分類して数えた。なお、大、中、小の評価基準は以下のとおり。
「大」：（深さ）１．０ｎｍ以上５．０ｎｍ未満、（幅）１０μｍ以上５０μｍ未満、（長さ）１０μｍ以上１ｍｍ未満、
「中」：（深さ）０．５ｎｍ以上１．０ｎｍ未満、（幅）１０μｍ以上５０μｍ未満、（長さ）１０μｍ以上１ｍｍ未満、
「小」：（深さ）０．１ｎｍ以上０．５ｎｍ未満、（幅）１０μｍ以上５０μｍ未満、（長さ）１０μｍ以上１ｍｍ未満

（ナノスクラッチの測定方法）
測定をしたい基板を「マイクロマックスＶＭＸ−２１００ＣＳＰ」（ビジョンサイテック製）（２５０Ｗメタルハライド光源×２台、１８０Ｗメタルハライド光源×１台）で外周部を１周、２６．６倍に拡大して観察し、スクラッチの数を測定した。基板５枚の両面、計１０面について測定を行い、１面あたりの数を測定した。

〔研磨パッドの気孔径の測定方法〕
測定したい研磨パッド表面をＫＥＹＥＮＣＥ製「デジタルマイクロスコープＶＨ−Ｄ８０００」（高倍率ズームレンズ「ＶＨ−Ｚ４５０」）で４５０倍に拡大して観察し、深度合成処理を行い、画像をファイルに取り込んだ。次に、取り込んだ画像を用いてＰＣにて画像解析ソフト「ＷｉｎＲＯＯＦ」（三谷商事）で気孔径を計測した。１つの気孔を楕円とみなした場合の長径と短径の平均値を気孔径とし、これを１００個以上の気孔に対して行い、その平均気孔径、気孔径の最大値を算出した。

（平均粒子径と標準偏差の算出方法）
研磨材粒子を日本電子製透過型電子顕微鏡（商品名「ＪＥＭ−２０００ＦＸ」、８０ｋＶ、観察倍率１〜５万倍）で観測した写真をスキャナでＰＣに取込み、三谷商事販売の解析ソフト「ＷｉｎＲｏｏｆ」を用いて１個１個のシリカ粒子の円相当径を求め、直径とし、１０００個以上のシリカ粒子データを解析した後、それをもとにＥＸＣＥＬ上で個数基準の平均粒子径（μ）、標準偏差（σ）を算出した。

表１、２の結果より、平均気孔径が０．０１〜３５μｍの表面部材を有する研磨パッドを用いた実施例１〜８では、平均気孔径が４１．４μｍのものを用いた比較例１〜１０と比べて、ナノスクラッチ、幅広スクラッチが共に低減した研磨を行うことができることがわかる。

Claims

研磨材、酸化剤、酸及び／又はその塩、及び水を含有してなる研磨液組成物と、少なくともベース層と発泡した表面層とを有するスエードタイプであって、平均気孔径が１〜２５μｍで、気孔径の最大値が６０μｍ以下のポリウレタン製の表面部材を有する研磨パッドを用いるメモリーハードディスク用基板の製造方法。
研磨材の一次粒子の平均粒径が、４０ｎｍ以下である、請求項１記載の基板の製造方法。
酸のｐＫ１が２以下である、請求項１又は２記載の基板の製造方法。
酸が、無機酸及び／又は有機ホスホン酸を含有する、請求項１〜３いずれか記載の基板の製造方法。
酸及びその塩の含有量が、研磨液組成物中０．０００１〜５重量％である、請求項１〜４いずれか記載の基板の製造方法。
酸化剤の含有量が、研磨液組成物中０．０１〜５重量％である、請求項１〜５いずれか記載の基板の製造方法。
研磨液組成物の酸価が０．２〜２０ｍｇＫＯＨ／ｇである、請求項１〜６いずれか記載の基板の製造方法。
研磨液組成物のｐＨが、１．０〜４．５である、請求項１〜７いずれか記載の基板の製造方法。
研磨材の含有量が、研磨液組成物中１〜１５重量％である、請求項１〜８いずれか記載の基板の製造方法。
研磨液組成物の流量が、基板１枚あたり１３０ｃｃ/ｍｉｎ以下である、請求項１〜９いずれか記載の基板の製造方法。
基板が、Ｎｉ−Ｐメッキされたアルミニウム合金基板である、請求項１〜１０いずれか記載の基板の製造方法。
研磨後の廃液のｐＨが、５以下である、請求項１〜１１いずれか記載の基板の製造方法。
研磨材、酸化剤、酸及び／又はその塩、及び水を含有してなる研磨液組成物と、少なくともベース層と発泡した表面層とを有するスエードタイプであって、平均気孔径が１〜２５μｍで、気孔径の最大値が６０μｍ以下のポリウレタン製の表面部材を有する研磨パッドを用いるメモリーハードディスク用基板の研磨方法。
研磨材、酸化剤、酸及び／又はその塩、及び水を含有してなる研磨液組成物と、少なくともベース層と発泡した表面層とを有するスエードタイプであって、平均気孔径が１〜２５μｍで、気孔径の最大値が６０μｍ以下のポリウレタン製の表面部材を有する研磨パッドを用いるメモリーハードディスク用基板のスクラッチの低減方法。