JP2017190363A - Polishing liquid composition for sapphire plate - Google Patents

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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing liquid composition for a sapphire plate which can achieve both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness, and to provide a method of manufacturing a sapphire plate and a method of polishing a sapphire plate to be polished each using the composition.SOLUTION: The polishing liquid composition for a sapphire plate contains: abrasive grains A; at least one amphoteric surfactant B selected from an amphoteric surfactant B1 represented by alkyl dimethylamine oxide, amphoteric surfactants B2 represented by alkyl betaine and alkyl amidopropyl betaine, and an amphoteric surfactant B3 represented by 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethyl imidazolinium betaine; and an aqueous medium.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、サファイア板用研磨液組成物、及びそれを用いたサファイア板の製造方法並びに被研磨サファイア板の研磨方法に関する。   The present invention relates to a polishing composition for a sapphire plate, a method for producing a sapphire plate using the same, and a method for polishing a sapphire plate to be polished.

サファイア等の硬脆材料は、光学材料、電子材料又は機械材料として必要不可欠である。   Hard and brittle materials such as sapphire are indispensable as optical materials, electronic materials or mechanical materials.

例えば、人工サファイア板は、集積回路基盤、赤外線探知用レンズ、時計、スマートフォン等の携帯端末装置等のさまざまな用途の材料として用いられている。特に、LEDの急速な普及に伴い、その基板として利用されるサファイア板の需要が急増している。LED用サファイア基板は、LED素子の発光効率の向上のため、その表面平滑性が高いことが望まれる。   For example, an artificial sapphire plate is used as a material for various applications such as an integrated circuit board, an infrared detection lens, a portable terminal device such as a watch and a smartphone. In particular, with the rapid spread of LEDs, the demand for sapphire plates used as substrates is rapidly increasing. The sapphire substrate for LED is desired to have high surface smoothness in order to improve the light emission efficiency of the LED element.

サファイア板の表面平滑性を満足させるために、研磨液組成物を用いた仕上げ研磨が行われている。サファイア(α−アルミナ、モース硬度9)板よりも低硬度の砥粒を用いることにより、サファイア板表面にピットやスクラッチが発生しないようにしている。しかしながら、サファイアは、機械的、化学的、熱的安定性に優れてはいるものの、仕上げ研磨において、研磨速度が低いという問題がある。   In order to satisfy the surface smoothness of the sapphire plate, finish polishing using a polishing liquid composition is performed. By using abrasive grains having a hardness lower than that of the sapphire (α-alumina, Mohs hardness 9) plate, pits and scratches are not generated on the surface of the sapphire plate. However, although sapphire is excellent in mechanical, chemical, and thermal stability, there is a problem that the polishing rate is low in finish polishing.

特許文献1には、研磨対象物を高い研磨速度で研磨し、且つ、研磨対象物表面の傷等の欠陥の発生や研磨パッド又は保持治具等の傷の発生を抑制することを目的し、研磨パッドと研磨対象物との間の不要な摩擦抵抗を低減する添加剤として、例えば、陰イオン性の界面活性剤及び陰イオン性の水溶性高分子からなる群より選択される少なくとも1種の添加剤を含む研磨用組成物が開示されている。特許文献2及び引用文献3には、研磨対象物を高い研磨速度で研磨し、且つ、被研磨面の表面粗度を低減することを目的として、アルカノールアミン化合物とパーフルオロアルキル基を有するフッ素系化合物の少なくとも一方を含む、研磨液組成物が開示されている。特許文献4には、半導体基板材料やガラス基板材料等の研磨に使用され、研磨対象物を高い研磨速度で研磨し、且つ、被研磨面の平滑性及び均一性の向上を目的として、親水基とフッ素化炭化水素基とを有する含フッ素化合物を含む研磨液組成物が開示されている。特許文献5には、高い研磨速度と被研磨面の良好な品質の両立を目的として、スルホ基及び/またはその塩を有するとともに芳香環を含む高分子化合物を含んだ研磨液組成物が開示されている。   Patent Document 1 aims to polish an object to be polished at a high polishing rate, and to suppress generation of defects such as scratches on the surface of the object to be polished and generation of scratches on a polishing pad or a holding jig, As an additive for reducing unnecessary frictional resistance between the polishing pad and the object to be polished, for example, at least one selected from the group consisting of an anionic surfactant and an anionic water-soluble polymer A polishing composition containing an additive is disclosed. Patent Document 2 and Cited Document 3 disclose a fluorine-based compound having an alkanolamine compound and a perfluoroalkyl group for the purpose of polishing an object to be polished at a high polishing rate and reducing the surface roughness of the surface to be polished. A polishing composition comprising at least one of the compounds is disclosed. In Patent Document 4, a hydrophilic group is used for polishing a semiconductor substrate material, a glass substrate material, etc., for polishing an object to be polished at a high polishing rate, and improving the smoothness and uniformity of the surface to be polished. And a polishing composition containing a fluorine-containing compound having a fluorinated hydrocarbon group. Patent Document 5 discloses a polishing composition comprising a polymer compound having a sulfo group and / or a salt thereof and containing an aromatic ring for the purpose of achieving both a high polishing rate and a good quality of the surface to be polished. ing.

特開2015−203081号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-203081 特開2009−297818号公報JP 2009-297818 A 特開2014−39054号公報JP 2014-39054 A 特開2001−303027号公報JP 2001-303027 A 特開2014−204064号公報JP 2014-204064 A

しかし、サファイア板のうちの外周近傍における研磨量が、それより内側部分の研磨量よりも大きくて、当該外周近傍における厚みが当該内側部分における厚みよりも薄くなる、という厚みムラが生じることがある。また、生産性の向上を目的として、サファイア板の研磨速度をさらに向上させることが望まれている。   However, the amount of polishing in the vicinity of the outer periphery of the sapphire plate may be larger than the amount of polishing in the inner portion, and thickness unevenness may occur such that the thickness in the vicinity of the outer periphery is smaller than the thickness in the inner portion. . Further, for the purpose of improving productivity, it is desired to further improve the polishing rate of the sapphire plate.

そこで、本発明では、高速研磨と厚みムラの低減の両立が行える、サファイア板用研磨液組成物、及びそれを用いたサファイア板の製造方法並びに被研磨サファイア板の研磨方法を提供する。   Accordingly, the present invention provides a polishing liquid composition for a sapphire plate, a method for producing a sapphire plate using the same, and a method for polishing a sapphire plate to be polished, which can achieve both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness.

本発明のサファイア板用研磨液組成物は、砥粒Aと、下記式(1)で表わされる両性界面活性剤B1、下記式(2)で表わされる両性界面活性剤B2、及び下記式(3)で表わされる両性界面活性剤B3からなる群から選ばれる少なくとも1種の両性界面活性剤Bと、水系媒体と、を含有するサファイア板用研磨液組成物である。

Figure 2017190363
ただし、R1及びR7は、同一又は異なって、炭素数が6以上24以下の炭化水素基であり、R4は、炭素数が5以上23以下の炭化水素基であり、R2,R3,R5,及びR6は、同一又は異なって、炭素数が1以上3以下の炭化水素基であり、Xは、CH2又はCONH(Cn2n)であり、Yは、Cm2mであり、nは2以上4以下、mは1以上4以下である。 The polishing composition for sapphire plates of the present invention comprises abrasive grains A, an amphoteric surfactant B1 represented by the following formula (1), an amphoteric surfactant B2 represented by the following formula (2), and the following formula (3 Is a polishing liquid composition for sapphire plates containing at least one amphoteric surfactant B selected from the group consisting of amphoteric surfactants B3 represented by formula (1) and an aqueous medium.
Figure 2017190363
R 1 and R 7 are the same or different and are hydrocarbon groups having 6 to 24 carbon atoms, R 4 is a hydrocarbon group having 5 to 23 carbon atoms, R 2 , R 3 , R 5 , and R 6 are the same or different and are hydrocarbon groups having 1 to 3 carbon atoms, X is CH 2 or CONH (C n H 2n ), and Y is C m H 2m , n is 2 or more and 4 or less, and m is 1 or more and 4 or less.

本発明のサファイア板の製造方法の一例は、被研磨サファイア板に対して、本発明のサファイア板用研磨液組成物を供給して、被研磨サファイア板を研磨する工程を含む、サファイア板の製造方法である。   One example of the method for producing a sapphire plate of the present invention is a method for producing a sapphire plate, comprising a step of supplying the polishing composition for a sapphire plate of the present invention to the polished sapphire plate and polishing the polished sapphire plate. Is the method.

本発明のサファイア板の製造方法の他の一例は、被研磨サファイア板に対して、本発明のサファイア板用研磨液組成物を供給して、被研磨サファイア板を研磨する工程と、前記工程で使用したサファイア板用研磨液組成物を用いて、前記被研磨サファイア板とは別の被研磨サファイア板を研磨する工程と、を含むサファイア板の製造方法である。   Another example of the method for producing a sapphire plate of the present invention includes a step of supplying the polishing composition for a sapphire plate of the present invention to the polished sapphire plate and polishing the polished sapphire plate, and the above step. And a step of polishing a polished sapphire plate different from the polished sapphire plate using the used sapphire plate polishing liquid composition.

本発明の被研磨サファイア板の研磨方法の一例は、被研磨サファイア板に対して、本発明のサファイア板用研磨液組成物を供給して、前記被研磨サファイア板を研磨する工程を含む、被研磨サファイア板の研磨方法である。   An example of a polishing method for a polished sapphire plate of the present invention includes a step of supplying the polishing composition for a sapphire plate of the present invention to the polished sapphire plate and polishing the polished sapphire plate. A polishing method for a polished sapphire plate.

本発明によれば、高速研磨と厚みムラの低減の両立が行えるサファイア板用研磨液組成物、及びそれを用いたサファイア板の製造方法並びに被研磨サファイア板の研磨方法を提供する。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the polishing liquid composition for sapphire plates which can perform both high-speed grinding | polishing and reduction of thickness nonuniformity, the manufacturing method of a sapphire board using the same, and the grinding | polishing method of a to-be-polished sapphire board are provided.

本発明は、砥粒と水系媒体とを含むサファイア板用研磨液組成物が、特定の両性界面活性剤を含むことにより、高速研磨と厚みムラの低減の両立が行えるという、知見に基づく。   The present invention is based on the knowledge that the polishing composition for a sapphire plate containing abrasive grains and an aqueous medium contains a specific amphoteric surfactant, so that both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness can be achieved.

本発明のサファイア板用研磨液組成物(以下「サファイア板用研磨液組成物」を「研磨液組成物」と略称する場合もある。)は、砥粒Aと、特定の両性界面活性剤Bと、水系媒体とを含む。本発明の研磨液組成物が特定の両性界面活性剤Bを含むことにより、高速研磨と厚みムラの低減の両立が行える理由は定かではないが、以下のように推察される。   The polishing liquid composition for sapphire plates of the present invention (hereinafter, “the polishing liquid composition for sapphire plates” may be abbreviated as “polishing liquid composition”) includes abrasive grains A and a specific amphoteric surfactant B. And an aqueous medium. The reason why the polishing composition of the present invention contains the specific amphoteric surfactant B can achieve both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness is not clear, but is presumed as follows.

本発明の研磨液組成物に含まれる特定の両性界面活性剤Bは、炭化水素基と、負電荷と正電荷の両方をもつ親水基と、を有し、当該親水基が砥粒に吸着し、当該炭化水素基が疎水性相互作用によって被研磨サファイア板に吸着してバインダー効果を発現する。その結果、砥粒の被研磨サファイア板への濡れ性が向上して、被研磨面に対する研磨液組成物の液回り性の向上し、高速研磨と厚みムラの低減の両立が可能となったものと推測される。但し、本発明はこれらの推定に限定されるものではない。   The specific amphoteric surfactant B contained in the polishing liquid composition of the present invention has a hydrocarbon group and a hydrophilic group having both a negative charge and a positive charge, and the hydrophilic group is adsorbed on the abrasive grains. The hydrocarbon group is adsorbed on the polished sapphire plate by hydrophobic interaction and exhibits a binder effect. As a result, the wettability of abrasive grains to the polished sapphire plate has been improved, the fluidity of the polishing composition on the surface to be polished has been improved, and both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness have been made possible. It is guessed. However, the present invention is not limited to these estimations.

[砥粒A]
本発明の研磨液組成物は、砥粒Aを含む。砥粒Aとしては、研磨速度の向上の観点から、無機粒子が好ましく、シリカ粒子、アルミナ粒子、炭化ケイ素粒子、ダイヤモンド粒子、酸化セリウム粒子、酸化ジルコニウム粒子、酸化アルミニウム粒子、酸化マンガン粒子、窒化ホウ素粒子、及び酸化チタニウム粒子から選ばれる1種以上の粒子が挙げられる。砥粒Aは、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、好ましくはシリカ粒子、アルミナ粒子、酸化ケイ素粒子、及びダイヤモンド粒子から選ばれる1種以上の粒子、より好ましくはシリカ粒子、アルミナ粒子及びダイヤモンド粒子から選ばれる1種以上の粒子、更に好ましくはシリカ粒子である。
[Abrasive A]
The polishing liquid composition of the present invention contains abrasive grains A. As the abrasive grains A, inorganic particles are preferable from the viewpoint of improving the polishing rate. Silica particles, alumina particles, silicon carbide particles, diamond particles, cerium oxide particles, zirconium oxide particles, aluminum oxide particles, manganese oxide particles, boron nitride Examples thereof include one or more particles selected from particles and titanium oxide particles. The abrasive grain A is preferably one or more particles selected from silica particles, alumina particles, silicon oxide particles, and diamond particles, more preferably silica particles and alumina particles, from the viewpoint of achieving both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness. And one or more kinds of particles selected from diamond particles, more preferably silica particles.

砥粒Aの平均二次粒径は、研磨速度向上の観点から、好ましくは1nm以上、より好ましくは10nm以上、更に好ましくは50nm以上、更に好ましくは80nm以上であり、そして、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、好ましくは10000nm以下、より好ましくは1000nm以下、更に好ましくは500nm以下、更に好ましくは200nm以下である。   The average secondary particle size of the abrasive grains A is preferably 1 nm or more, more preferably 10 nm or more, still more preferably 50 nm or more, still more preferably 80 nm or more, from the viewpoint of improving the polishing rate, and high-speed polishing and thickness unevenness. From the standpoint of coexistence of reduction, the thickness is preferably 10,000 nm or less, more preferably 1000 nm or less, still more preferably 500 nm or less, and still more preferably 200 nm or less.

本発明の研磨液組成物中の砥粒Aの含有量は、研磨速度の向上の観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、そして、研磨液組成物のコスト低減及び保存安定性の向上の観点から、好ましくは55質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは45質量%以下である。   The content of the abrasive grains A in the polishing composition of the present invention is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, from the viewpoint of improving the polishing rate. And from a viewpoint of the cost reduction of a polishing liquid composition, and the improvement of storage stability, Preferably it is 55 mass% or less, More preferably, it is 50 mass% or less, More preferably, it is 45 mass% or less.

(シリカ粒子)
好ましい砥粒Aであるシリカ粒子(以下、「シリカ粒子A」ともいう)の平均二次粒径は、研磨速度向上の観点から、好ましくは10nm以上、より好ましくは50nm以上、更に好ましくは80nm以上であり、そして、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、好ましくは500nm以下、より好ましくは300nm以下、更に好ましくは200nm以下である。前記平均二次粒径は、動的光散乱法で測定することができ、例えば、実施例に記載の方法により測定できる。
(Silica particles)
The average secondary particle size of silica particles (hereinafter also referred to as “silica particles A”) as the preferred abrasive grains A is preferably 10 nm or more, more preferably 50 nm or more, and still more preferably 80 nm or more, from the viewpoint of improving the polishing rate. From the viewpoint of achieving both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness, the thickness is preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, and even more preferably 200 nm or less. The average secondary particle size can be measured by a dynamic light scattering method, for example, by the method described in the examples.

前記シリカ粒子AのBET比表面積は、研磨速度向上の観点から、好ましくは10m2/g以上、より好ましくは20m2/g以上、更に好ましくは30m2/g以上、そして、同様の観点から、好ましくは200m2/g以下、より好ましくは100m2/g以下、更に好ましくは60m2/g以下である。前記比表面積は、例えば、実施例に記載の方法により測定できる。 From the viewpoint of improving the polishing rate, the BET specific surface area of the silica particles A is preferably 10 m 2 / g or more, more preferably 20 m 2 / g or more, still more preferably 30 m 2 / g or more, and from the same viewpoint, Preferably it is 200 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 100 m < 2 > / g or less, More preferably, it is 60 m < 2 > / g or less. The specific surface area can be measured, for example, by the method described in Examples.

前記シリカ粒子Aの平均一次粒径は、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、好ましくは500nm以下、より好ましくは300nm以下、更に好ましくは200nm以下、更により好ましくは150nm以下であり、そして、研磨速度の向上の観点から、好ましくは45nm以上、より好ましくは70nm以上である。前記平均一次粒径は、例えば、後述する実施例に記載の方法により求めることができる。   The average primary particle size of the silica particles A is preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, still more preferably 200 nm or less, and even more preferably 150 nm or less, from the viewpoint of achieving both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness. From the viewpoint of improving the polishing rate, the thickness is preferably 45 nm or more, more preferably 70 nm or more. The average primary particle size can be determined, for example, by the method described in Examples described later.

本発明の研磨液組成物に含まれるシリカ粒子Aの粒子形状としては、球状及び非球状のシリカ粒子が挙げられ、研磨速度の向上の観点から、好ましくは球状のシリカ粒子及び以下に示す異形型のシリカ粒子Abから選ばれる少なくとも1種であり、そして、高研磨速度と厚みムラの低減の両立の観点から、より好ましくは球状のシリカ粒子である。尚、「球状のシリカ粒子」とは、真球に近い球形状の粒子(一般的に市販されているコロイダルシリカ粒子)をいう。   Examples of the particle shape of the silica particles A contained in the polishing liquid composition of the present invention include spherical and non-spherical silica particles. From the viewpoint of improving the polishing rate, preferably the spherical silica particles and the following irregular shapes are used. From the viewpoint of achieving both a high polishing rate and a reduction in thickness unevenness, spherical silica particles are more preferable. The “spherical silica particles” refer to spherical particles (generally commercially available colloidal silica particles) close to true spheres.

前記非球状シリカ粒子の絶対最大長の平均値(以下、「平均絶対最大長」ともいう。)は、研磨速度向上の観点から、好ましくは80nm以上、より好ましくは90nm以上、更に好ましくは100nm以上、更により好ましくは110nm以上、更により好ましくは120nm以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは500nm以下、より好ましくは400nm以下、更に好ましくは300nm以下、更により好ましくは200nm以下、更により好ましくは150nm以下である。ここで、前記絶対最大長とは、電子顕微鏡観察等で投影された粒子の輪郭線上の任意の2点間の距離の最大長をいう。平均絶対最大長は、実施例に記載の方法により求めることができる。   The average value of the absolute maximum length of the non-spherical silica particles (hereinafter also referred to as “average absolute maximum length”) is preferably 80 nm or more, more preferably 90 nm or more, and still more preferably 100 nm or more, from the viewpoint of improving the polishing rate. Even more preferably 110 nm or more, still more preferably 120 nm or more, and from the same viewpoint, preferably 500 nm or less, more preferably 400 nm or less, still more preferably 300 nm or less, even more preferably 200 nm or less, and even more Preferably it is 150 nm or less. Here, the absolute maximum length refers to the maximum length of the distance between any two points on the outline of the particle projected by electron microscope observation or the like. The average absolute maximum length can be determined by the method described in Examples.

前記非球状シリカ粒子の面積比(a/b×100)の平均値は、研磨速度向上の観点から、好ましくは90%以下であり、そして、同様の観点から、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、更に好ましくは65%以上、更により好ましくは70%以上である。ここで、前記面積比(a/b×100)とは、電子顕微鏡観察で得られる該粒子の投影面積aを、粒子の絶対最大長を直径とする円の面積bで除して100を乗じた値(%)をいう。面積比(a/b×100)の平均値は、実施例に記載の方法により求めることができる。   The average value of the area ratio (a / b × 100) of the non-spherical silica particles is preferably 90% or less from the viewpoint of improving the polishing rate, and preferably 50% or more, more preferably from the same viewpoint. Is 60% or more, more preferably 65% or more, and still more preferably 70% or more. Here, the area ratio (a / b × 100) is obtained by dividing the projected area a of the particle obtained by electron microscope observation by the area b of a circle whose diameter is the absolute maximum length of the particle and multiplying by 100. Value (%). The average value of the area ratio (a / b × 100) can be obtained by the method described in Examples.

前記非球状のシリカ粒子としては、研磨速度向上の観点から、好ましくは、シリカ粒子Aの二次粒子径よりも粒径が小さいシリカ粒子を前駆体粒子として、複数の前駆体粒子が、凝集又は融着した形状である。非球状のシリカ粒子としては、同様の観点から、金平糖型のシリカ粒子Aa、異形型のシリカ粒子Ab、及び異形かつ金平糖型のシリカ粒子Acから選ばれる少なくとも1種が好ましく、異形型のシリカ粒子Abがより好ましい。   As the non-spherical silica particles, from the viewpoint of improving the polishing rate, preferably, a plurality of precursor particles are aggregated or formed by using silica particles having a particle size smaller than the secondary particle size of the silica particles A as precursor particles. It is a fused shape. From the same viewpoint, the non-spherical silica particles are preferably at least one selected from gold flat sugar-type silica particles Aa, irregular-shaped silica particles Ab, and odd-shaped and gold flat sugar-type silica particles Ac. Ab is more preferred.

前記金平糖型のシリカ粒子Aa(以下、「粒子Aa」ともいう)は、球状の粒子表面に特異な疣状突起を有するシリカ粒子をいう。粒子Aaは、好ましくは、最も大きい前駆体粒子a1と、粒径が前駆体粒子a1の1/5以下である1個以上の前駆体粒子a2とが、凝集又は融着した形状である。粒子Aaは、好ましくは粒径の小さい複数の前駆体粒子a2が粒径の大きな1個の前駆体粒子a1に一部埋没した状態である。粒子Aaは、例えば、特開2008−137822号公報に記載の方法により、得られうる。前駆体粒子の粒径は、TEM等による観察画像において1個の前駆体粒子内で測定される円相当径、すなわち、前駆体粒子の投影面積と同じ面積である円の直径として求められうる。シリカ粒子Ab及びシリカ粒子Acにおける前駆体粒子の粒径も同様に求めることができる。   The confetti-type silica particles Aa (hereinafter also referred to as “particles Aa”) are silica particles having unique hook-shaped protrusions on the spherical particle surface. The particle Aa preferably has a shape in which the largest precursor particle a1 and one or more precursor particles a2 having a particle size of 1/5 or less of the precursor particle a1 are aggregated or fused. The particles Aa are preferably in a state in which a plurality of precursor particles a2 having a small particle size are partially embedded in one precursor particle a1 having a large particle size. The particles Aa can be obtained, for example, by the method described in JP 2008-137822 A. The particle diameter of the precursor particles can be obtained as an equivalent circle diameter measured in one precursor particle in an observation image by TEM or the like, that is, the diameter of a circle having the same area as the projected area of the precursor particles. The particle diameters of the precursor particles in the silica particles Ab and the silica particles Ac can be obtained in the same manner.

前記異形型のシリカ粒子Ab(以下、「粒子Ab」ともいう)は、2個以上の前駆体粒子、好ましくは2個以上10個以下の前駆体粒子が凝集又は融着した形状のシリカ粒子をいう。粒子Abは、好ましくは、最も小さい前駆体粒子の粒径を基準にして、粒径が1.5倍以内の2個以上の前駆体粒子が、凝集又は融着した形状である。粒子Abは、例えば、特開2015−86102号公報に記載の方法により、得られうる。   The irregular-shaped silica particles Ab (hereinafter also referred to as “particles Ab”) are silica particles having a shape in which two or more precursor particles, preferably two or more and ten or less precursor particles are aggregated or fused. Say. The particle Ab preferably has a shape in which two or more precursor particles having a particle size of 1.5 times or less are aggregated or fused on the basis of the particle size of the smallest precursor particle. The particles Ab can be obtained, for example, by the method described in JP-A-2015-86102.

前記異形かつ金平糖型のシリカ粒子Acは、前記粒子Abを前駆体粒子c1とし、最も大きい前駆体粒子c1と、粒径が前駆体粒子c1の1/5以下である1個以上の前駆体粒子c2とが、凝集又は融着した形状である。   The irregular and confetti type silica particles Ac have the particle Ab as a precursor particle c1, the largest precursor particle c1, and one or more precursor particles having a particle size of 1/5 or less of the precursor particle c1. c2 is an aggregated or fused shape.

シリカ粒子Aとしては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ等が挙げられ、研磨された被研磨対象物の平滑性向上の観点から、好ましくはコロイダルシリカである。   Examples of the silica particles A include colloidal silica and fumed silica. Colloidal silica is preferable from the viewpoint of improving the smoothness of a polished object to be polished.

シリカ粒子Aは、コロイダルシリカである場合、製造容易性及び経済性の観点から、珪酸アルカリ水溶液を原料とした粒子成長による方法(以下、「水ガラス法」ともいう)又はアルコキシシランの加水分解物の縮合による方法により得たものであることが好ましく、水ガラス法により得たものであることがより好ましい。水ガラス法により得られるシリカ粒子は、従来から公知の方法によって作製できる。シリカ粒子Aの使用形態としては、操作性の観点からスラリー状が好ましい。   When the silica particles A are colloidal silica, from the viewpoint of ease of production and economy, a method by particle growth using an alkali silicate aqueous solution as a raw material (hereinafter also referred to as “water glass method”) or a hydrolyzate of alkoxysilane It is preferable that it is obtained by the method of condensation, and it is more preferable that it is obtained by the water glass method. Silica particles obtained by the water glass method can be produced by a conventionally known method. The usage form of the silica particles A is preferably a slurry from the viewpoint of operability.

前記シリカ粒子Aは、粒子表面をシランカップリング剤等で表面処理されたものであってもよく、研磨速度向上の観点から、好ましくは表面処理されていないシリカ粒子である。前記シリカ粒子Aは、Al、Zr等のSi以外の無機元素を含んでも良い。シリカ粒子中のSiO2の含有量は、研磨速度向上の観点から、無水酸化物換算で、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、更に好ましくは99質量%以上である。 The silica particles A may be those whose surface is treated with a silane coupling agent or the like, and are preferably silica particles that are not surface-treated from the viewpoint of improving the polishing rate. The silica particles A may contain inorganic elements other than Si, such as Al and Zr. The content of SiO 2 in the silica particles is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and further preferably 99% by mass or more in terms of anhydrous oxide from the viewpoint of improving the polishing rate.

本発明の研磨液組成物に含まれる砥粒Aがシリカ粒子である場合、研磨液組成物に含まれるシリカ粒子の含有量は、研磨速度の向上の観点から、無水酸化物(SiO2)換算濃度で、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、そして、研磨液組成物のコスト低減及び保存安定性の向上の観点から、SiO2換算濃度で、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。 When the abrasive grains A contained in the polishing liquid composition of the present invention are silica particles, the content of the silica particles contained in the polishing liquid composition is converted to anhydrous oxide (SiO 2 ) from the viewpoint of improving the polishing rate. The concentration is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and still more preferably 10% by mass or more, and from the viewpoint of cost reduction and improvement in storage stability of the polishing composition, in terms of SiO 2 The concentration is preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, and still more preferably 40% by mass or less.

(アルミナ粒子)
アルミナ粒子としては、α−アルミナ、中間アルミナ、アモルファスアルミナ、ヒュームドアルミナ等が挙げられ、なかでも、研磨速度向上の観点から、好ましくはα−アルミナである。
(Alumina particles)
Examples of the alumina particles include α-alumina, intermediate alumina, amorphous alumina, fumed alumina, and the like. Among these, α-alumina is preferable from the viewpoint of improving the polishing rate.

アルミナ粒子の平均二次粒径は、研磨速度向上の観点から、好ましくは200nm以上、より好ましくは250nm以上、更に好ましくは300nm以上、更により好ましくは350nm以上であり、そして、厚みムラの低減の観点から、好ましくは10000nm以下、より好ましくは950nm以下、更に好ましくは900nm以下、更により好ましくは800nm以下である。前記平均二次粒径は、動的光散乱法で測定することができ、例えば、実施例に記載の方法により求めることができる。   The average secondary particle size of the alumina particles is preferably 200 nm or more, more preferably 250 nm or more, still more preferably 300 nm or more, and even more preferably 350 nm or more, from the viewpoint of improving the polishing rate, and thickness unevenness can be reduced. From the viewpoint, it is preferably 10,000 nm or less, more preferably 950 nm or less, still more preferably 900 nm or less, and even more preferably 800 nm or less. The average secondary particle diameter can be measured by a dynamic light scattering method, and can be determined by, for example, the method described in Examples.

アルミナ粒子のα化率は、研磨速度の向上及びスクラッチ数の低減の観点から、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上である。前記α化率は、粉末X線回折により測定でき、例えば、実施例の方法により測定できる。   The alpha conversion rate of the alumina particles is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, from the viewpoint of improving the polishing rate and reducing the number of scratches. The said alpha formation rate can be measured by powder X-ray diffraction, for example, can be measured by the method of an Example.

本発明の研磨液組成物中のアルミナ粒子のBET比表面積は、研磨機の動作安定性の向上の観点から、好ましくは1m2/g以上、より好ましくは2m2/g以上、更に好ましくは4m2/g以上であり、そして、研磨速度向上の観点から、好ましくは200m2/g以下、より好ましくは100m2/g以下、更に好ましくは60m2/g以下である。 The BET specific surface area of the alumina particles in the polishing composition of the present invention is preferably 1 m 2 / g or more, more preferably 2 m 2 / g or more, and further preferably 4 m, from the viewpoint of improving the operational stability of the polishing machine. and 2 / g or more, and, from the viewpoint of increasing the polishing rate, preferably 200 meters 2 / g or less, more preferably 100 m 2 / g or less, still more preferably not more than 60 m 2 / g.

本発明の研磨液組成物に含まれる砥粒Aがアルミナ粒子である場合、研磨液組成物に含まれるアルミナ粒子の含有量は、研磨速度の向上の観点から、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上、更により好ましくは10質量%以上であり、そして、研磨機への砥粒の固着低減の観点から、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。   When the abrasive grains A contained in the polishing composition of the present invention are alumina particles, the content of alumina particles contained in the polishing composition is preferably 3% by mass or more from the viewpoint of improving the polishing rate. Preferably, it is 5% by mass or more, more preferably 7% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, and preferably 50% by mass or less, more preferably from the viewpoint of reducing adhesion of abrasive grains to the polishing machine. Is 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less.

(ダイヤモンド粒子)
ダイヤモンド粒子としては、単結晶ダイヤモンド粒子、単結晶ダイヤモンド粒子に熱処理を施した単結晶ダイヤモンド粒子、多結晶ダイヤモンド粒子等が挙げられ、なかでも、製造コスト低減の観点から、好ましくは多結晶ダイヤモンド粒子である。
(Diamond particles)
Examples of the diamond particles include single crystal diamond particles, single crystal diamond particles obtained by heat-treating single crystal diamond particles, and polycrystalline diamond particles. Among them, polycrystalline diamond particles are preferable from the viewpoint of reducing manufacturing costs. is there.

ダイヤモンド粒子の平均二次粒径は、研磨速度向上の観点から、好ましくは1nm以上、より好ましくは5nm以上、更に好ましくは10nm以上であり、そして、厚みムラの低減の観点から、好ましくは1000nm以下、より好ましくは500nm以下、更に好ましくは300nm以下である。前記ダイヤモンド粒子の平均二次粒径は、後述する実施例に記載の方法により求めることができる。   The average secondary particle size of the diamond particles is preferably 1 nm or more, more preferably 5 nm or more, further preferably 10 nm or more from the viewpoint of improving the polishing rate, and preferably 1000 nm or less from the viewpoint of reducing thickness unevenness. More preferably, it is 500 nm or less, More preferably, it is 300 nm or less. The average secondary particle diameter of the diamond particles can be determined by the method described in Examples described later.

本発明の研磨液組成物に含まれる砥粒Aがダイヤモンド粒子である場合、研磨液組成物に含まれるダイヤモンド粒子の含有量は、研磨速度の向上の観点から、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上、更により好ましくは10質量%以上であり、そして、経済性の観点から、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。   When the abrasive grains A contained in the polishing composition of the present invention are diamond particles, the content of diamond particles contained in the polishing composition is preferably 0.01% by mass or more from the viewpoint of improving the polishing rate. More preferably 3% by mass or more, still more preferably 5% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, and from the viewpoint of economy, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less. More preferably, it is 40 mass% or less.

<両性界面活性剤B>
本発明の研磨液組成物に含まれる両性界面活性剤Bは、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、下記式(1)で表わされる両性界面活性剤B1、下記式(2)で表わされる両性界面活性剤B2、及び下記式(3)で表わされる両性界面活性剤B3からなる群から選ばれる少なくとも1種の両性界面活性剤である。

Figure 2017190363
ただし、R1及びR7は、同一又は異なって、炭素数が6以上24以下の炭化水素基であり、R4は、炭素数が5以上23以下の炭化水素基であり、R2,R3,R5,及びR6は、同一又は異なって、炭素数が1以上3以下の炭化水素基であり、Xは、CH2又はCONH(Cn2n)であり、Yは、Cm2mであり、nは2以上4以下、mは1以上4以下である。 <Amphoteric surfactant B>
The amphoteric surfactant B contained in the polishing composition of the present invention is an amphoteric surfactant B1 represented by the following formula (1) and the following formula (2) from the viewpoint of achieving both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness. It is at least one amphoteric surfactant selected from the group consisting of the amphoteric surfactant B2 represented and the amphoteric surfactant B3 represented by the following formula (3).
Figure 2017190363
R 1 and R 7 are the same or different and are hydrocarbon groups having 6 to 24 carbon atoms, R 4 is a hydrocarbon group having 5 to 23 carbon atoms, R 2 , R 3 , R 5 , and R 6 are the same or different and are hydrocarbon groups having 1 to 3 carbon atoms, X is CH 2 or CONH (C n H 2n ), and Y is C m H 2m , n is 2 or more and 4 or less, and m is 1 or more and 4 or less.

両性界面活性剤B1は、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、好ましくはアルキルジメチルアミンオキサイドである。上記式(1)において、R1は、同様の観点から、好ましくはアルキル基である。R1の炭素数は、同様の観点から、好ましくは8以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは12以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは18以下、より好ましくは16以下、更に好ましくは14以下である。 The amphoteric surfactant B1 is preferably alkyldimethylamine oxide from the viewpoint of achieving both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness. In the above formula (1), R 1 is preferably an alkyl group from the same viewpoint. From the same viewpoint, the carbon number of R 1 is preferably 8 or more, more preferably 10 or more, still more preferably 12 or more, and from the same viewpoint, preferably 18 or less, more preferably 16 or less, Preferably it is 14 or less.

両性界面活性剤B2は、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、好ましくはアルキルベタイン及びアルキルアミドプロピルベタインから選ばれる1種以上、より好ましくはアルキルベタインである。上記式(2)において、R4は、同様の観点から、好ましくはアルキル基であり、そして、Xは、同様の観点から、好ましくはCH2である。R4の炭素数は、同様の観点から、好ましくは7以上、より好ましくは9以上、更に好ましくは11以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは17以下、より好ましくは15以下、更に好ましくは13以下である。上記式(2)において、nは、同様の観点から、好ましくは2以上3以下であり、mは、同様の観点から、好ましくは1以上3以下である。 The amphoteric surfactant B2 is preferably at least one selected from alkylbetaines and alkylamidopropylbetaines, more preferably alkylbetaines, from the viewpoint of achieving both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness. In the above formula (2), R 4 is preferably an alkyl group from the same viewpoint, and X is preferably CH 2 from the same viewpoint. The carbon number of R 4 is preferably 7 or more, more preferably 9 or more, still more preferably 11 or more from the same viewpoint, and from the same viewpoint, preferably 17 or less, more preferably 15 or less, Preferably it is 13 or less. In the above formula (2), n is preferably 2 or more and 3 or less from the same viewpoint, and m is preferably 1 or more and 3 or less from the same viewpoint.

両性界面活性剤B3は、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、好ましくは2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタインである。上記式(3)において、R7は、同様の観点から、好ましくはアルキル基である。R7の炭素数は、同様の観点から、好ましくは8以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは12以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは18以下、より好ましくは16以下、更に好ましくは14以下である。 The amphoteric surfactant B3 is preferably 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine from the viewpoint of achieving both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness. In the above formula (3), R 7 is preferably an alkyl group from the same viewpoint. From the same viewpoint, the number of carbon atoms of R 7 is preferably 8 or more, more preferably 10 or more, still more preferably 12 or more, and from the same viewpoint, preferably 18 or less, more preferably 16 or less, Preferably it is 14 or less.

両性界面活性剤Bとしては、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、好ましくは両面活性剤B1及びB2から選ばれる1種以上、より好ましくは両面界面活性剤B1である。両性界面活性剤Bとしては、同様の観点から、好ましくは、アルキルジメチルアミンオキサイド、アルキルベタイン、アルキルアミドプロピルベタイン、及び2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタインからなる群から選ばれる少なくとも1種、より好ましくはアルキルジメチルアミンオキサイド及びアルキルベタインから選ばれる少なくとも1種、更に好ましくはアルキルジメチルアミンオキサイドである。   The amphoteric surfactant B is preferably at least one selected from the double-sided surfactants B1 and B2, more preferably the double-sided surfactant B1, from the viewpoint of achieving both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness. From the same viewpoint, the amphoteric surfactant B is preferably a group consisting of alkyldimethylamine oxide, alkyl betaine, alkylamidopropyl betaine, and 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine. And at least one selected from alkyldimethylamine oxide and alkylbetaine, more preferably alkyldimethylamine oxide.

本発明の研磨液組成物中の両性界面活性剤Bの含有量は、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、好ましくは0.1質量ppm以上、より好ましくは0.5質量ppm以上、更に好ましくは1.0質量ppm以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは40質量ppm以下、より好ましくは20質量ppm以下、更に好ましくは15質量ppm以下である。   The content of the amphoteric surfactant B in the polishing composition of the present invention is preferably 0.1 ppm by mass or more, more preferably 0.5 ppm by mass or more, from the viewpoint of achieving both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness. More preferably, it is 1.0 mass ppm or more, and from the same viewpoint, it is preferably 40 mass ppm or less, more preferably 20 mass ppm or less, still more preferably 15 mass ppm or less.

本発明の研磨液組成物中において、100質量部の砥粒Aに対する両性界面活性剤Bの含有量(単位:質量部)は、厚みムラの低減の観点から、好ましくは0.025以下、より好ましくは0.010以下、更に好ましくは0.005以下であり、そして、研磨速度向上の観点から、好ましくは0.00025以上、より好ましくは0.0005以上、更に好ましくは0.001以上である。   In the polishing composition of the present invention, the content (unit: part by mass) of the amphoteric surfactant B with respect to 100 parts by mass of the abrasive grains A is preferably 0.025 or less, from the viewpoint of reducing thickness unevenness. Preferably it is 0.010 or less, more preferably 0.005 or less, and from the viewpoint of improving the polishing rate, it is preferably 0.00025 or more, more preferably 0.0005 or more, still more preferably 0.001 or more. .

[水系媒体]
本発明の研磨液組成物に含まれる水系媒体としては、イオン交換水や超純水等の水、又は水と溶媒との混合媒体等が挙げられ、上記溶媒としては、水と混合可能な溶媒(例えば、エタノール等のアルコール)が好ましい。水系媒体としては、なかでも、イオン交換水又は超純水がより好ましく、超純水が更に好ましい。前記水系媒体が、水と溶媒との混合媒体である場合、混合媒体全体に対する水の割合は、特に限定されるわけではないが、経済性の観点から、95質量%以上が好ましく、98質量%以上がより好ましく、実質的に100質量%が更に好ましく、100質量%が更により好ましい。
[Aqueous medium]
Examples of the aqueous medium contained in the polishing liquid composition of the present invention include water such as ion-exchanged water and ultrapure water, or a mixed medium of water and a solvent. The solvent is a solvent that can be mixed with water. (For example, alcohol such as ethanol) is preferred. As the aqueous medium, ion-exchanged water or ultrapure water is more preferable, and ultrapure water is more preferable. When the aqueous medium is a mixed medium of water and a solvent, the ratio of water to the entire mixed medium is not particularly limited, but is preferably 95% by mass or more, and 98% by mass from the viewpoint of economy. The above is more preferable, substantially 100% by mass is still more preferable, and 100% by mass is even more preferable.

本発明の研磨液組成物における水系媒体の含有量は、特に限定されるわけではなく、砥粒A、両性界面活性剤B、後述する任意成分の残余であってよい。   The content of the aqueous medium in the polishing composition of the present invention is not particularly limited, and may be the abrasive grains A, the amphoteric surfactant B, and the remainder of the optional components described below.

本発明の研磨液組成物の25℃におけるpHは、研磨速度向上の観点から、好ましくは7以上、より好ましくは9以上、更に好ましくは10以上であり、そして、砥粒がシリカ粒子である場合のシリカ粒子の溶解抑制、研磨液組成物の保存安定性向上の観点から、好ましくは12以下である。   The pH at 25 ° C. of the polishing composition of the present invention is preferably 7 or more, more preferably 9 or more, still more preferably 10 or more, and the abrasive grains are silica particles from the viewpoint of improving the polishing rate. From the viewpoint of suppressing the dissolution of the silica particles and improving the storage stability of the polishing composition, it is preferably 12 or less.

本発明の研磨液組成物は、その使用用途に応じて、従来から公知の任意成分を更に含んでいてもよい。本発明の研磨液組成物が、例えば、半導体素子等の電子部品用サファイア基板用研磨液組成物(例えば、LED用サファイア基板用研磨液組成物)である場合は、本発明の研磨液組成物は、糖骨格を有する化合物、pH調整剤(酸、アルカリ)、酸化剤、防錆剤、抗菌剤、帯電防止剤、後述する無機リン酸塩化合物等を更に含んでいてもよい。糖骨格を有する化合物、pH調整剤(酸、アルカリ)、及び酸化剤の具体例としては、例えば、特開2015−227446号公報に記載のものが使用できる。   The polishing composition of the present invention may further contain conventionally known optional components depending on the intended use. When the polishing liquid composition of the present invention is, for example, a polishing liquid composition for sapphire substrates for electronic components such as semiconductor elements (for example, a polishing liquid composition for sapphire substrates for LEDs), the polishing liquid composition of the present invention. May further contain a compound having a sugar skeleton, a pH adjuster (acid, alkali), an oxidizing agent, a rust inhibitor, an antibacterial agent, an antistatic agent, an inorganic phosphate compound described later, and the like. Specific examples of the compound having a sugar skeleton, the pH adjuster (acid, alkali), and the oxidant include those described in JP-A-2015-227446.

[無機リン酸塩化合物]
本発明の研磨液組成物は、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、無機リン酸塩化合物を含んでいると好ましい。無機リン酸塩化合物としては、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、オルトリン酸塩、亜リン酸塩、及び次亜リン酸塩からなる群から選ばれる1種以上の無機リン酸塩化合物が好ましく、オルトリン酸塩、亜リン酸塩がより好ましい。また、無機リン酸塩化合物は、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はアンモニウム塩であると好ましい。アルカリ金属又はアルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、及びカリウムが好ましい。これらのなかでも、砥粒の凝集抑制の観点から、無機リン酸塩化合物は、ナトリウム塩、カリウム塩及びアンモニウム塩から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。
[Inorganic phosphate compounds]
The polishing composition of the present invention preferably contains an inorganic phosphate compound from the viewpoint of achieving both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness. The inorganic phosphate compound includes at least one inorganic phosphate selected from the group consisting of orthophosphate, phosphite, and hypophosphite from the viewpoint of achieving both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness. Compounds are preferred, and orthophosphates and phosphites are more preferred. The inorganic phosphate compound is preferably an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt, or an ammonium salt. As the alkali metal or alkaline earth metal, magnesium, calcium, sodium, and potassium are preferable. Among these, from the viewpoint of suppressing the aggregation of abrasive grains, the inorganic phosphate compound is more preferably at least one selected from sodium salts, potassium salts, and ammonium salts.

無機リン酸塩化合物の具体例としては、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、リン酸ナトリウム(Na3PO4)、リン酸カリウム(K3PO4)、リン酸一水素二ナトリウム(Na2HPO4)、リン酸二水素一ナトリウム(NaH2PO4)、リン酸二水素一カリウム(KH2PO4)、リン酸二水素一アンモニウム(NH42PO4)、リン酸一水素二カリウム(K2HPO4)、リン酸一水素二アンモニウム((NH42HPO4)等のオルトリン酸塩;亜リン酸ナトリウム(Na2HPO3)、亜リン酸カリウム(K2HPO3)等の亜リン酸塩;次亜リン酸ナトリウム(NaH2PO2)、次亜リン酸カリウム(KH2PO2)、次亜リン酸アンモニウム(NH42PO2)等の次亜リン酸塩が挙げられ、これらのなかでも、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、リン酸一水素二ナトリウム、リン酸一水素二カリウム、亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム、リン酸一水素二アンモニウム((NH42HPO4)及び次亜リン酸アンモニウムからなる群から選ばれる1種以上の無機リン酸塩化合物が好ましい。また、これらの無機塩は水和物構造をしていてもよい。 Specific examples of the inorganic phosphate compound include sodium phosphate (Na 3 PO 4 ), potassium phosphate (K 3 PO 4 ), and disodium monohydrogen phosphate from the viewpoint of achieving both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness. (Na 2 HPO 4 ), monosodium dihydrogen phosphate (NaH 2 PO 4 ), monopotassium dihydrogen phosphate (KH 2 PO 4 ), monoammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ), phosphoric acid Orthophosphate such as dipotassium monohydrogen (K 2 HPO 4 ), diammonium monohydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ); sodium phosphite (Na 2 HPO 3 ), potassium phosphite (K 2 Phosphites such as HPO 3 ); sodium hypophosphite (NaH 2 PO 2 ), potassium hypophosphite (KH 2 PO 2 ), ammonium hypophosphite (NH 4 H 2 PO 2 ) and the like Phosphites and these Among them, from the viewpoint of reduction in the level of high-speed polishing and thickness unevenness, disodium hydrogen phosphate, potassium monohydrogen phosphate, disodium phosphite, sodium hypophosphite, monohydrogen phosphate diammonium ((NH 4 ) One or more inorganic phosphate compounds selected from the group consisting of 2 HPO 4 ) and ammonium hypophosphite are preferred. These inorganic salts may have a hydrate structure.

本発明の研磨液組成物に含まれる無機リン酸塩化合物の含有量は、高速研磨と厚みムラの低減の両立の観点から、好ましくは1質量ppm以上、より好ましくは10質量ppm以上、更に好ましくは100質量ppm以上、更により好ましくは200質量ppm以上、更により好ましくは500質量ppm以上、更により好ましくは800ppm以上であり、そして、研磨された被研磨対象の厚みムラの低減の観点から、好ましくは5000質量ppm以下、より好ましく4000質量ppm以下、更に好ましくは3000質量ppm以下、更により好ましくは2000質量ppm以下である。   The content of the inorganic phosphate compound contained in the polishing liquid composition of the present invention is preferably 1 ppm by mass or more, more preferably 10 ppm by mass or more, and still more preferably from the viewpoint of achieving both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness. Is 100 ppm by mass or more, still more preferably 200 ppm by mass or more, still more preferably 500 ppm by mass or more, and even more preferably 800 ppm or more, and from the viewpoint of reducing the thickness unevenness of the polished object to be polished, Preferably it is 5000 mass ppm or less, More preferably, it is 4000 mass ppm or less, More preferably, it is 3000 mass ppm or less, More preferably, it is 2000 mass ppm or less.

本発明の研磨液組成物中における、砥粒Aと無機リン酸塩化合物との含有量比[砥粒Aの含有量(質量ppm)/無機リン酸塩化合物の含有量(質量ppm)]は、厚みムラの低減の観点から、好ましくは2以上、より好ましく20以上、更に好ましくは100以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは10000以下、より好ましく4000以下、更に好ましくは1000以下である。   In the polishing composition of the present invention, the content ratio between the abrasive grains A and the inorganic phosphate compound [the content of abrasive grains A (mass ppm) / the content of inorganic phosphate compounds (mass ppm)] is From the viewpoint of reducing thickness unevenness, it is preferably 2 or more, more preferably 20 or more, still more preferably 100 or more, and from the same viewpoint, preferably 10,000 or less, more preferably 4000 or less, and still more preferably 1000 or less. is there.

[研磨液組成物の調製方法]
本発明の研磨液組成物は、各成分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。研磨液組成物は、経済性の観点から、通常、濃縮液として製造され、これを使用時に希釈する場合が多い。前記研磨液組成物は、そのまま使用してもよいし、濃縮液であれば希釈して使用すればよい。濃縮液を希釈する場合、その希釈倍率は、特に制限されず、前記濃縮液における各成分の濃度や研磨条件等に応じて適宜決定できる。尚、上記した各成分の含有量は、使用時における含有量である。
[Method for preparing polishing liquid composition]
The polishing liquid composition of this invention can be prepared by mixing each component by a well-known method. The polishing composition is usually produced as a concentrated solution from the viewpoint of economy, and it is often diluted at the time of use. The polishing composition may be used as it is, or diluted if it is a concentrated solution. When diluting the concentrate, the dilution factor is not particularly limited and can be appropriately determined according to the concentration of each component in the concentrate, polishing conditions, and the like. In addition, content of each above-mentioned component is content at the time of use.

次に、本発明の研磨液組成物を用いた、本発明のサファイア板の製造方法の一例(以下、「本発明の製造方法の一例」と略称する場合もある。)、及び本発明の被研磨サファイア板の研磨方法の一例(以下、「本発明の研磨方法の一例」と略称する場合もある。)について説明する。   Next, an example of a method for producing a sapphire plate of the present invention using the polishing liquid composition of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as “an example of a method of production of the present invention”) and the coating of the present invention. An example of the polishing method for the polished sapphire plate (hereinafter, also referred to as “an example of the polishing method of the present invention” in some cases) will be described.

[被研磨対象]
本発明の製造方法の一例、及び本発明の研磨方法の一例において研磨される被研磨対象は、サファイア板の無極性面(A面等)、半極性面(M面、R面等)、及び極性面(C面等)のうちのいずれであってもよく、本発明の効果がより顕著に発現する観点から、好ましくは極性面(C面)である。また、被研磨対象の形状は、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のみならず、レンズ等の曲面部を有する形状であってもよい。また、前記被研磨対象は、スマートフォン等の携帯端末装置のカバーガラスとして用いられるサファイア板、LED用サファイア基板等さまざまであり、本発明の研磨液組成物は、LED用サファイア基板、スマートフォン等の携帯端末装置のカバーガラスとして用いられるサファイア板の製造方法の研磨工程で使用される研磨液組成物として適している。
[To be polished]
An example of the manufacturing method of the present invention and an object to be polished in the example of the polishing method of the present invention are nonpolar surfaces (A surface, etc.), semipolar surfaces (M surface, R surface, etc.) of the sapphire plate, and Any of the polar surfaces (C surface and the like) may be used, and the polar surface (C surface) is preferable from the viewpoint of more prominently achieving the effects of the present invention. The shape of the object to be polished may be a shape having a curved surface portion such as a lens as well as a shape having a flat portion such as a disk shape, a plate shape, a slab shape, or a prism shape. Moreover, the said to-be-polished object is various, such as a sapphire board used as a cover glass of portable terminal devices, such as a smart phone, and a sapphire substrate for LED, The polishing liquid composition of this invention is portable, such as a sapphire substrate for LED, a smart phone. It is suitable as a polishing composition used in the polishing step of the method for producing a sapphire plate used as a cover glass for a terminal device.

故に、本発明のサファイア板の製造方法の一例は、LED用サファイア基板又はスマートフォン等の携帯端末装置のカバーガラス用サファイア板等のサファイア板の製造方法であって、本発明の研磨液組成物を用いて被研磨サファイア板を研磨する工程を含む。また、本発明の被研磨サファイア板の研磨方法の一例は、LED用サファイア基板又はスマートフォン等の携帯端末装置のカバーガラス用サファイア板等のサファイア板の研磨方法であって、本発明の研磨液組成物を用いて被研磨サファイア板を研磨する工程を含む。   Therefore, an example of the method for producing a sapphire plate of the present invention is a method for producing a sapphire plate such as a sapphire plate for a cover glass of a mobile terminal device such as a sapphire substrate for LED or a smartphone, and the polishing liquid composition of the present invention is used. And a step of polishing the polished sapphire plate. Moreover, an example of the polishing method of the to-be-polished sapphire plate of the present invention is a polishing method of a sapphire plate such as a sapphire plate for a cover glass of a mobile terminal device such as a sapphire substrate for LED or a smartphone, and the polishing liquid composition of the present invention The process of grind | polishing a to-be-polished sapphire board using a thing is included.

前記被研磨サファイア板を研磨する工程は、サファイア単結晶インゴットを薄円板状にスライスして得たウェーハを平面化する第一研磨工程(粗研磨工程)と粗研磨されたウェーハをエッチングした後、ウェーハ表面を鏡面化する第二研磨工程(仕上げ研磨)に分かれ、本発明の研磨液組成物は、第一研磨工程及び第二研磨工程のいずれにも使用できる。しかし、本発明の研磨液組成物は、サファイア板の表面平滑性及び生産性の向上の観点から、第二研磨工程に使用するのが好ましい。第一研磨工程では、ダイヤモンドを砥粒として含む研磨液組成物を用いるのが一般的である。   The step of polishing the sapphire plate to be polished includes a first polishing step (rough polishing step) for planarizing a wafer obtained by slicing a sapphire single crystal ingot into a thin disc shape, and after etching the rough polished wafer The polishing liquid composition of the present invention can be used in both the first polishing step and the second polishing step. However, the polishing composition of the present invention is preferably used in the second polishing step from the viewpoint of improving the surface smoothness and productivity of the sapphire plate. In the first polishing step, it is common to use a polishing composition containing diamond as abrasive grains.

本発明の製造方法の一例及び本発明の研磨方法の一例で用いる研磨装置としては、例えば、被研磨サファイア板を保持する冶具(キャリア:ガラスエポキシ製材料等)と研磨布(研磨パッド)とを備えた研磨装置を用いることができ、両面研磨装置及び片面研磨装置のいずれであってもよい。   As an example of the manufacturing method of the present invention and a polishing apparatus used in an example of the polishing method of the present invention, for example, a jig (carrier: glass epoxy material or the like) that holds the polished sapphire plate and a polishing cloth (polishing pad) An equipped polishing apparatus can be used, and either a double-side polishing apparatus or a single-side polishing apparatus may be used.

前記研磨パッドには、従来公知のものが使用できる。研磨パッドの材質としては、有機高分子等が挙げられ、前記有機高分子としては、ポリウレタン等が挙げられる。前記研磨パッドの形状は、不織布状が好ましい。例えば、不織布研磨パッドとしてSUBA800(ニッタハース製)が好適に用いられる。   A conventionally well-known thing can be used for the said polishing pad. Examples of the material for the polishing pad include organic polymers, and examples of the organic polymer include polyurethane. The shape of the polishing pad is preferably a nonwoven fabric. For example, SUBA800 (manufactured by Nitta Haas) is suitably used as the nonwoven fabric polishing pad.

本発明の製造方法の一例及び本発明の研磨方法の一例では、被研磨サファイア板をキャリアで保持し研磨パッドを貼り付けた研磨定盤で被研磨サファイア板を挟み込み、本発明の研磨液組成物を研磨パッドと被研磨サファイア板との間に供給し、被研磨サファイア板と前記研磨パッドとを接触させながら、研磨パッド及び/又は被研磨サファイア板を動かすことにより、被研磨サファイア板を研磨する工程を含む。   In one example of the production method of the present invention and one example of the polishing method of the present invention, the sapphire plate to be polished is sandwiched between polishing sapphire plates held by a carrier and a polishing pad attached thereto, and the polishing composition of the present invention Is supplied between the polishing pad and the polished sapphire plate, and the polished sapphire plate is polished by moving the polishing pad and / or the polished sapphire plate while contacting the polished sapphire plate and the polishing pad. Process.

本発明の製造方法の一例及び研磨方法の一例における研磨荷重は、研磨速度向上の観点から、好ましくは50g/cm2以上、より好ましくは100g/cm2以上、更に好ましくは150g/cm2以上、更により好ましくは200g/cm2以上であり、そして、装置、パッド等の耐久性を考慮すると、好ましくは400g/cm2以下、より好ましくは350g/cm2以下である。前記研磨荷重の調整は、定盤や被研磨サファイア板等への空気圧や重りの負荷によって行うことができる。研磨荷重は、研磨時に被研磨サファイア板の研磨面に加えられる定盤の圧力を意味する。 The polishing load in one example of the production method and one example of the polishing method of the present invention is preferably 50 g / cm 2 or more, more preferably 100 g / cm 2 or more, further preferably 150 g / cm 2 or more, from the viewpoint of improving the polishing rate. Even more preferably, it is 200 g / cm 2 or more, and considering the durability of the device, pad, etc., it is preferably 400 g / cm 2 or less, more preferably 350 g / cm 2 or less. The polishing load can be adjusted by applying air pressure or weight to the surface plate or the polished sapphire plate. The polishing load means the pressure of the surface plate applied to the polishing surface of the polished sapphire plate during polishing.

本発明の研磨液組成物の供給方法は、予め研磨液組成物の構成成分が十分に混合された状態で研磨パッドと被研磨サファイア板の間にポンプ等で供給する方法、研磨の直前の供給ライン内等で前記構成成分を混合して供給する方法等が挙げられる。研磨速度向上の観点及び装置負荷低減の観点から、予め研磨液組成物の構成成分が十分に混合された状態で、研磨液組成物を、研磨パッドと被研磨サファイア板の間にポンプ等で供給する方法が好ましい。   The method of supplying the polishing liquid composition of the present invention is a method of supplying a polishing pad between a polishing pad and a sapphire plate to be polished by a pump or the like in a state where the constituents of the polishing liquid composition are sufficiently mixed in advance. And the like. A method of supplying a polishing liquid composition between a polishing pad and a sapphire plate to be polished with a pump or the like in a state where constituents of the polishing liquid composition are sufficiently mixed in advance from the viewpoint of improving the polishing rate and reducing the load on the apparatus Is preferred.

研磨液組成物の供給速度は、コスト低減の観点から、被研磨サファイア板1cm2あたり、好ましくは20mL/分以下、より好ましくは10mL/分以下、更に好ましくは5mL/分以下であり、そして、研磨速度向上の観点から、被研磨サファイア板1cm2あたり、好ましくは0.01mL/分以上、より好ましくは0.1mL/分以上、更に好ましくは0.5mL/分以上である。 From the viewpoint of cost reduction, the supply rate of the polishing composition is preferably 20 mL / min or less, more preferably 10 mL / min or less, and even more preferably 5 mL / min or less per 1 cm 2 of the sapphire plate to be polished. From the viewpoint of improving the polishing rate, it is preferably 0.01 mL / min or more, more preferably 0.1 mL / min or more, and further preferably 0.5 mL / min or more per 1 cm 2 of the polished sapphire plate.

本発明の製造方法の一例及び本発明の研磨方法の一例では、本発明の研磨液組成物を用いているので、高速研磨と厚みムラの低減の両立ができる。   In one example of the production method of the present invention and one example of the polishing method of the present invention, since the polishing composition of the present invention is used, both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness can be achieved.

本発明の製造方法の他の一例では、被研磨サファイア板に対して、本発明の研磨液組成物を供給して前記被研磨サファイア板を研磨する工程と、前記工程で使用した前記研磨液組成物を用いて、前記被研磨サファイア板とは別の被研磨サファイア板を研磨する工程と、を含む。   In another example of the production method of the present invention, a polishing liquid composition of the present invention is supplied to a polished sapphire plate to polish the polished sapphire plate, and the polishing liquid composition used in the step And polishing a polished sapphire plate different from the polished sapphire plate using an object.

下記の通り、砥粒A、両性界面活性剤B又はその比較対象物、イオン交換水、pH調整剤、及び必要に応じて無機リン酸塩化合物を用いて、実施例1〜16、比較例1〜8の研磨液組成物を調製した。実施例1〜16、比較例1〜8の研磨液組成物における、砥粒、両性界面活性剤B又はその比較対象物、及び無機リン酸塩化合物の含有量は、各々表1に記載の通りとした。pH調整剤の添加量は、実施例1〜16、比較例1〜8の研磨液組成物の25℃におけるpHが表1に示した値となるよう設定した。研磨液組成物におけるイオン交換水の含有量は、砥粒、両性界面活性剤B又はその比較対象物、pH調整剤、及び無機リン酸塩化合物を除いた残量である。   Examples 1-16, Comparative Example 1 using abrasive grains A, amphoteric surfactant B or its comparison object, ion-exchanged water, pH adjuster, and inorganic phosphate compound as required -8 polishing liquid compositions were prepared. In the polishing composition of Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 8, the contents of the abrasive grains, the amphoteric surfactant B or its comparison object, and the inorganic phosphate compound are as shown in Table 1, respectively. It was. The addition amount of the pH adjuster was set so that the pH at 25 ° C. of the polishing composition of Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 8 was the value shown in Table 1. The content of ion-exchanged water in the polishing liquid composition is the remaining amount excluding the abrasive grains, the amphoteric surfactant B or its comparison object, the pH adjuster, and the inorganic phosphate compound.

<実施例1〜4>
イオン交換水の入ったビーカー内に、表1に記載のベタイン型の両性界面活性剤を添加した後、球状コロイダルシリカ粒子(BET比表面積:31.7m2/g)水分散液を添加しこれらを撹拌して、添加剤添加球状コロイダルシリカ粒子水分散液を得た。その後すぐに、pH調整剤として48質量%水酸化ナトリウム水溶液(関東化学社製)を用いて添加剤添加球状コロイダルシリカ粒子水分散液のpHを9.6に調整して、実施例1〜4の研磨液組成物を得た。
<Examples 1-4>
After adding the betaine-type amphoteric surfactants listed in Table 1 into a beaker containing ion-exchanged water, spherical colloidal silica particles (BET specific surface area: 31.7 m 2 / g) and an aqueous dispersion are added. Were added to obtain an aqueous dispersion containing additive-added spherical colloidal silica particles. Immediately thereafter, the pH of the additive-added spherical colloidal silica particle aqueous dispersion was adjusted to 9.6 using a 48 mass% aqueous sodium hydroxide solution (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) as a pH adjuster, and Examples 1-4 A polishing liquid composition was obtained.

<実施例5>
ベタイン型の両性界面活性剤Bに代えて、アミンオキサイド型の両性界面活性剤Bを用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例5の研磨液組成物を調製した。
<Example 5>
A polishing liquid composition of Example 5 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amine oxide type amphoteric surfactant B was used in place of the betaine type amphoteric surfactant B.

<実施例6〜9>
アミンオキサイド型の両性界面活性剤の含有量を変えたこと以外は実施例5と同様にして、実施例6〜9の研磨液組成物を調製した。
<Examples 6 to 9>
The polishing composition of Examples 6-9 was prepared like Example 5 except having changed content of an amine oxide type amphoteric surfactant.

<実施例10>
更に、亜リン酸ナトリウムを添加したこと以外は実施例5と同様にして、実施例10の研磨液組成物を調製した。
<Example 10>
Furthermore, a polishing composition of Example 10 was prepared in the same manner as Example 5 except that sodium phosphite was added.

<実施例11>
48質量%水酸化ナトリウム水溶液(関東化学社製)の添加量を変えてpHを8.0としたこと以外は実施例5と同様にして、実施例11の研磨液組成物を調製した。
<Example 11>
A polishing liquid composition of Example 11 was prepared in the same manner as in Example 5 except that the addition amount of a 48 mass% sodium hydroxide aqueous solution (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was changed to pH 8.0.

<実施例12>
48質量%水酸化ナトリウム水溶液(関東化学社製)の添加量を変えてpHを11.5としたこと以外は実施例5と同様にして、実施例12の研磨液組成物を調製した。
<Example 12>
A polishing liquid composition of Example 12 was prepared in the same manner as Example 5 except that the addition amount of 48 mass% sodium hydroxide aqueous solution (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was changed to 11.5.

<実施例13>
A面を研磨するための研磨液組成物として、実施例5と同じ研磨液組成物を用意した。
<Example 13>
The same polishing liquid composition as in Example 5 was prepared as a polishing liquid composition for polishing the A surface.

<実施例14>
球状コロイダルシリカ粒子水分散液に代えて、α−アルミナ粒子(砥粒、α化率90%、結晶子サイズ 32nm)水分散液を用いたこと以外は実施例5と同様にして、実施例14の研磨液組成物を調製した。
<Example 14>
Example 14 was carried out in the same manner as in Example 5 except that α-alumina particles (abrasive grains, α conversion 90%, crystallite size 32 nm) were used in place of the spherical colloidal silica particle aqueous dispersion. A polishing liquid composition was prepared.

<実施例15>
球状シリカ粒子水分散液に代えて、異形型のシリカ粒子Ab(表1においては「異形シリカ」と表示。BET比表面積:34.2m2/g)水分散液を用いたこと以外は、実施例5と同様にして実施例15の研磨液組成物を調製した。前記非球状シリカ粒子Abの、平均絶対最大長は122.6nm、面積比(a/b×100)の平均値は72.8%である。
<Example 15>
Instead of using the spherical silica particle aqueous dispersion, the modified silica particle Ab (shown as “irregular silica” in Table 1; BET specific surface area: 34.2 m 2 / g) was used except that an aqueous dispersion was used. The polishing composition of Example 15 was prepared in the same manner as Example 5. The non-spherical silica particles Ab have an average absolute maximum length of 122.6 nm and an average area ratio (a / b × 100) of 72.8%.

<実施例16>
球状シリカ粒子水分散液に代えて、ダイヤモンド粒子水分散液を用いたこと以外は実施例5と同様にして、実施例16の研磨液組成物を調製した。
<Example 16>
A polishing composition of Example 16 was prepared in the same manner as in Example 5 except that the aqueous dispersion of diamond particles was used instead of the aqueous dispersion of spherical silica particles.

<比較例1>
両性界面活性剤を添加しないこと以外は実施例1と同様にして、比較例1の研磨液組成物を調製した。
<Comparative Example 1>
A polishing liquid composition of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amphoteric surfactant was not added.

<比較例2>
ベタイン型の両性界面活性剤に代えて直鎖アルキルベンゼンスルホン酸を添加したこと以外は実施例1と同様にして、比較例2の研磨液組成物を調製した。
<Comparative example 2>
A polishing liquid composition of Comparative Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that linear alkylbenzenesulfonic acid was added instead of the betaine type amphoteric surfactant.

<比較例3>
48質量%水酸化ナトリウム水溶液(関東化学社製)の添加量を変えてpHを8.0としたこと以外は比較例1と同様にして、比較例3の研磨液組成物を調製した。
<Comparative Example 3>
A polishing liquid composition of Comparative Example 3 was prepared in the same manner as Comparative Example 1 except that the addition amount of a 48 mass% sodium hydroxide aqueous solution (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was changed to pH 8.0.

<比較例4>
48質量%水酸化ナトリウム水溶液(関東化学社製)の添加量を変えてpHを11.5としたこと以外は比較例1と同様にして、比較例4の研磨液組成物を調製した。
<Comparative Example 4>
A polishing liquid composition of Comparative Example 4 was prepared in the same manner as Comparative Example 1 except that the addition amount of a 48 mass% sodium hydroxide aqueous solution (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was changed to pH 11.5.

<比較例5>
A面を研磨するための研磨液組成物として、比較例2と同じ研磨液組成物を用意した。
<Comparative Example 5>
The same polishing liquid composition as that of Comparative Example 2 was prepared as a polishing liquid composition for polishing the A surface.

<比較例6>
ベタイン型両性界面活性剤に代えてポリスチレンスルホン酸ナトリウムを添加したこと以外は実施例1と同様にして、比較例6の研磨液組成物を調製した。
<Comparative Example 6>
A polishing liquid composition of Comparative Example 6 was prepared in the same manner as in Example 1 except that sodium polystyrene sulfonate was added instead of the betaine-type amphoteric surfactant.

<比較例7>
ベタイン型両性界面活性剤に代えてポリビニルアルコールを添加したこと以外は実施例1と同様にして、比較例7の研磨液組成物を調製した。
<Comparative Example 7>
A polishing composition of Comparative Example 7 was prepared in the same manner as in Example 1 except that polyvinyl alcohol was added instead of the betaine-type amphoteric surfactant.

<比較例8>
ベタイン型両性界面活性剤に代えてパーフルオロアルキルアミンオキサイドを添加したこと以外は実施例1と同様にして、比較例8の研磨液組成物を調製した。
<Comparative Example 8>
A polishing liquid composition of Comparative Example 8 was prepared in the same manner as in Example 1 except that perfluoroalkylamine oxide was added instead of the betaine-type amphoteric surfactant.

2.各種パラメーターの測定方法
[砥粒の平均一次粒径の測定]
砥粒の平均一次粒径(nm)は、BET(窒素吸着)法によって算出される比表面積S(m2/g)を用いて下記式で算出した。
平均一次粒径(nm)=2727/S=6/(ρ×S)
ρ:物質の密度(kg/m3
2. Measurement method of various parameters [Measurement of average primary particle size of abrasive grains]
The average primary particle size (nm) of the abrasive grains was calculated by the following formula using the specific surface area S (m 2 / g) calculated by the BET (nitrogen adsorption) method.
Average primary particle size (nm) = 2727 / S = 6 / (ρ × S)
ρ: Material density (kg / m 3 )

砥粒の比表面積は、下記の[前処理]をした後、測定サンプル約0.1gを測定セルに小数点以下4桁まで精量し、比表面積の測定直前に110℃の雰囲気下で30分間乾燥した後、比表面積測定装置(マイクロメリティック自動比表面積測定装置 フローソーブIII2305、島津製作所製)を用いて窒素吸着法(BET法)により測定した。   The specific surface area of the abrasive grains is subjected to the following [pretreatment], and then approximately 0.1 g of a measurement sample is precisely weighed to 4 digits after the decimal point in a measurement cell, and immediately under the measurement at 110 ° C. for 30 minutes immediately before the measurement of the specific surface area. After drying, the surface area was measured by a nitrogen adsorption method (BET method) using a specific surface area measuring device (Micromeritic automatic specific surface area measuring device Flowsorb III 2305, manufactured by Shimadzu Corporation).

[前処理]
(a)砥粒を含むスラリーを硝酸水溶液でpH2.5±0.1に調整する。
(b)前記スラリーをシャーレにとり150℃の熱風乾燥機内で1時間乾燥させる。
(c)乾燥後、得られた試料をメノウ乳鉢で細かく粉砕する。
(d)粉砕された試料を40℃のイオン交換水に懸濁させ、孔径1μmのメンブランフィルターで濾過する。
(e)フィルター上の濾過物を20gのイオン交換水(40℃)で5回洗浄する。
(f)濾過物が付着したフィルターをシャーレにとり、110℃の雰囲気下で4時間乾燥させる。
(g)乾燥した濾過物(砥粒)をフィルター屑が混入しないようにとり、乳鉢で細かく粉砕して測定サンプルを得た。
[Preprocessing]
(A) The slurry containing abrasive grains is adjusted to pH 2.5 ± 0.1 with an aqueous nitric acid solution.
(B) The slurry is taken in a petri dish and dried in a hot air dryer at 150 ° C. for 1 hour.
(C) After drying, the obtained sample is finely ground in an agate mortar.
(D) The pulverized sample is suspended in ion exchange water at 40 ° C. and filtered through a membrane filter having a pore size of 1 μm.
(E) The filtrate on the filter is washed 5 times with 20 g of ion exchange water (40 ° C.).
(F) The filter with the filtrate attached is taken in a petri dish and dried in an atmosphere of 110 ° C. for 4 hours.
(G) The dried filtrate (abrasive grains) was taken so as not to be mixed with filter waste, and finely pulverized with a mortar to obtain a measurement sample.

[砥粒の平均二次粒径の測定]
砥粒の平均二次粒径(分散粒径)は、動的光散乱(DLS)粒度分布計(マルバーン社製、ゼータサイザーナノS)を用いて下記の条件で測定し、得られる体積換算平均粒径(D50)を平均二次粒径(分散粒径)として求めた。
溶媒:水(屈折率1.333)
砥粒:コロイダルシリカ粒子(屈折率1.45、減衰係数0.02)
測定温度:25℃
[Measurement of average secondary particle size of abrasive grains]
The average secondary particle size (dispersed particle size) of the abrasive grains is measured under the following conditions using a dynamic light scattering (DLS) particle size distribution meter (manufactured by Malvern, Zetasizer Nano S). The particle size (D50) was determined as the average secondary particle size (dispersed particle size).
Solvent: water (refractive index 1.333)
Abrasive grains: colloidal silica particles (refractive index 1.45, attenuation coefficient 0.02)
Measurement temperature: 25 ° C

[砥粒の平均絶対最大長及び面積比(a/b×100)の平均値]
砥粒を日本電子製透過型電子顕微鏡(TEM)(商品名「JEM−2000FX」、80kV、1〜5万倍)で観察した写真をパソコンにスキャナで画像データとして取込み、解析ソフト「WinROOF(Ver.3.6)」(販売元:三谷商事)を用いて1000〜2000個の砥粒データについて、個々の砥粒の投影面積a及び絶対最大長を求めた。絶対最大長の平均値を平均絶対最大長とした。個々の砥粒の絶対最大長を直径とする円の面積をbとし、面積比(a/b×100)(%)を算出し、その平均値を面積比(a/b×100)の平均値とした。
[Average value of average absolute maximum length and area ratio (a / b × 100) of abrasive grains]
A photograph obtained by observing the abrasive grains with a transmission electron microscope (TEM) manufactured by JEOL (trade name “JEM-2000FX”, 80 kV, 1 to 50,000 times) is captured as image data with a scanner on a personal computer, and analysis software “WinROOF (Ver. .3.6) "(distributor: Mitani Corporation), the projection area a and the absolute maximum length of each abrasive grain were determined for 1000 to 2000 abrasive grain data. The average absolute maximum length was defined as the average absolute maximum length. The area of a circle whose diameter is the absolute maximum length of each abrasive grain is b, the area ratio (a / b × 100) (%) is calculated, and the average value is the average of the area ratio (a / b × 100). Value.

[研磨液組成物のpH測定]
pHメーター(東亜電波工業社製、HM−30G)を用い、25℃にて研磨液組成物のpHを測定した。
[Measurement of pH of polishing composition]
The pH of the polishing composition was measured at 25 ° C. using a pH meter (manufactured by Toa Denpa Kogyo Co., Ltd., HM-30G).

3.評価
[研磨速度の評価]
サファイア板に対して下記の研磨条件で、研磨液組成物を用いて、3時間循環研磨を行った。そして、サファイア板の研磨前後の重量変化を求め、サファイア密度(3.98g/cm3)、サファイア板面積から研磨速度(μm/h)を算出した。サファイア板の被研磨面の面積は、C面については45.6cm2、A面については20.3cm2とした。実施例1〜16、比較例1〜8の研磨液組成物を用いた場合の研磨速度は、比較例1の研磨液組成物を用いた場合の研磨速度を「100」とした場合の相対値で、表1に示した。
3. Evaluation [Evaluation of polishing rate]
The sapphire plate was subjected to cyclic polishing for 3 hours using the polishing composition under the following polishing conditions. And the weight change before and behind grinding | polishing of a sapphire board was calculated | required, and polishing rate (micrometer / h) was computed from the sapphire density (3.98g / cm < 3 >) and the sapphire board area. The area of the polished surface of the sapphire plate, for C face for 45.6cm 2, A plane was set to 20.3 cm 2. The polishing rate when the polishing liquid compositions of Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 8 are used is a relative value when the polishing rate when the polishing liquid composition of Comparative Example 1 is used is “100”. The results are shown in Table 1.

(研磨条件)
片面研磨機(テクノライズ製TR15M−TRK1、定盤径38cm)
不織布研磨パッド(ニッタハース製SUBA800)
研磨荷重300g/cm2
定盤回転数120rpm
キャリア回転数120rpm
研磨液流量:C面研磨120mL/min(循環)
A面研磨120mL/min(循環)
上記の研磨条件で、サファイア板を研磨した後、超純水に浸漬し、次いで、流水(超純水)で洗い流し、乾燥させた。
(Polishing conditions)
Single-side polishing machine (TR15M-TRK1, made by Technolize, platen diameter 38cm)
Nonwoven polishing pad (Nitta Haas SUBA800)
Polishing load 300g / cm 2
Plate rotation speed 120rpm
Carrier rotation speed 120rpm
Polishing fluid flow rate: C surface polishing 120mL / min (circulation)
A side polishing 120mL / min (circulation)
After polishing the sapphire plate under the above polishing conditions, the sapphire plate was immersed in ultrapure water, and then washed with running water (ultrapure water) and dried.

[TTV(Total Thickness Value)の測定方法]
研磨液組成物を用いてサファイア板を研磨した後、超純水に浸漬し、次いで、流水(超純水)で洗い流し、乾燥させた基板の基板厚みを、
基板中心部1点と基板外周部(基板端部から0.5 mmの位置)5点(5点間の間隔は等間隔)の条件でデジマチックマイクロメーター(株式会社ミツトヨ製 MDH−25M)で測定し、基板中心部の基板厚み値から、基板外周部5点の基板厚みの平均値の差分を取ることにより、TTVとした。実施例1〜16、比較例1〜8の研磨液組成物を用いた場合のTTVは、比較例1の研磨液組成物を用いた場合のTTVを「100」とした場合の相対値で、表1に示した。
[TTV (Total Thickness Value) measurement method]
After polishing the sapphire plate using the polishing composition, it is immersed in ultrapure water, then rinsed with running water (ultra pure water) and dried,
With a Digimatic Micrometer (MDH-25M manufactured by Mitutoyo Corporation) under the conditions of one point at the center of the substrate and five points at the outer periphery of the substrate (position 0.5 mm from the end of the substrate). The TTV was determined by taking the difference of the average value of the substrate thickness at five points on the outer periphery of the substrate from the substrate thickness value at the center of the substrate. TTV when using the polishing liquid compositions of Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 8 is a relative value when TTV when using the polishing liquid composition of Comparative Example 1 is “100”. It is shown in Table 1.

Figure 2017190363
Figure 2017190363

表1に示されるように、実施例の研磨液組成物を用いた場合、比較例の研磨液組成物を用いる場合よりも、高速研磨と厚みムラの低減の両立が良好に行える。   As shown in Table 1, when the polishing liquid composition of the example is used, both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness can be performed better than when the comparative polishing liquid composition is used.

以上説明した通り、本発明の研磨液組成物を用いた被研磨サファイア板の研磨において、高速研磨と厚みムラの低減の両立が行える。従って、本発明の研磨液組成物を用いれば、例えば、LEDの製造やスマートフォン等の携帯端末装置のカバーガラスの製造に使用されるサファイア板等の生産性が向上する。   As explained above, in polishing of a polished sapphire plate using the polishing composition of the present invention, both high-speed polishing and reduction in thickness unevenness can be achieved. Therefore, if the polishing liquid composition of this invention is used, productivity, such as a sapphire board used for manufacture of cover glass of portable terminal devices, such as manufacture of LED and a smart phone, will improve, for example.

Claims (9)

砥粒Aと、
下記式(1)で表わされる両性界面活性剤B1、下記式(2)で表わされる両性界面活性剤B2、及び下記式(3)で表わされる両性界面活性剤B3から選ばれる少なくとも1種の両性界面活性剤Bと、
水系媒体と、を含有するサファイア板用研磨液組成物。
Figure 2017190363
ただし、R1及びR7は、同一又は異なって、炭素数が6以上24以下の炭化水素基であり、R4は、炭素数が5以上23以下の炭化水素基であり、R2,R3,R5,及びR6は、同一又は異なって、炭素数が1以上3以下の炭化水素基であり、Xは、CH2又はCONH(Cn2n)であり、Yは、Cm2mであり、nは2以上4以下、mは1以上4以下である。
Abrasive grains A;
At least one amphoteric surfactant selected from amphoteric surfactant B1 represented by the following formula (1), amphoteric surfactant B2 represented by the following formula (2), and amphoteric surfactant B3 represented by the following formula (3) Surfactant B,
A polishing liquid composition for a sapphire plate containing an aqueous medium.
Figure 2017190363
R 1 and R 7 are the same or different and are hydrocarbon groups having 6 to 24 carbon atoms, R 4 is a hydrocarbon group having 5 to 23 carbon atoms, R 2 , R 3 , R 5 , and R 6 are the same or different and are hydrocarbon groups having 1 to 3 carbon atoms, X is CH 2 or CONH (C n H 2n ), and Y is C m H 2m , n is 2 or more and 4 or less, and m is 1 or more and 4 or less.
前記砥粒Aがシリカ粒子である、請求項1記載の研磨液組成物。   The polishing liquid composition according to claim 1, wherein the abrasive grains A are silica particles. 更に、オルトリン酸塩、亜リン酸塩、及び次亜リン酸塩からなる群から選ばれる1種以上の無機リン酸塩化合物を含む、請求項1又は2に記載の研磨液組成物。   The polishing composition according to claim 1 or 2, further comprising one or more inorganic phosphate compounds selected from the group consisting of orthophosphate, phosphite, and hypophosphite. 前記無機リン酸塩化合物が、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、及びアンモニウム塩のいずれか1種又は2種以上である、請求項1から3のいずれか一項に記載の研磨液組成物。   The polishing liquid composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic phosphate compound is one or more of an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt, and an ammonium salt. . 前記研磨液組成物中において、100質量部の前記砥粒Aに対する前記両性界面活性剤Bの含有量は、0.00025以上0.025以下である、請求項1から4のいずれか一項に記載の研磨液組成物。   In the said polishing liquid composition, content of the said amphoteric surfactant B with respect to 100 mass parts of said abrasive grains A is 0.00025 or more and 0.025 or less, It is any one of Claim 1 to 4 characterized by the above-mentioned. The polishing liquid composition as described. 前記研磨液組成物の25℃におけるpHが7以上12以下である請求項1から6のいずれか一項に記載の研磨液組成物。   The polishing composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the polishing composition has a pH of 7 or more and 12 or less at 25 ° C. 被研磨サファイア板に対して、請求項1から6のいずれか一項に記載の研磨液組成物を供給して、前記被研磨サファイア板を研磨する工程を含む、サファイア板の製造方法。   The manufacturing method of a sapphire board including the process of supplying the polishing liquid composition as described in any one of Claims 1-6 with respect to a to-be-polished sapphire board, and grind | polishing the said to-be-polished sapphire board. 被研磨サファイア板に対して、請求項1から6のいずれか一項に記載の研磨液組成物を供給して、前記被研磨サファイア板を研磨する工程と、前記工程で使用した前記研磨液組成物を用いて、前記被研磨サファイア板とは別の被研磨サファイア板を研磨する工程と、を含むサファイア板の製造方法。   The polishing liquid composition according to any one of claims 1 to 6 is supplied to a polished sapphire plate, the step of polishing the polished sapphire plate, and the polishing liquid composition used in the step Polishing a sapphire plate to be polished, which is different from the sapphire plate to be polished, using an object. 被研磨サファイア板に対して、請求項1から6のいずれか一項に記載の研磨液組成物を供給して、前記被研磨サファイア板を研磨する工程を含む、被研磨サファイア板の研磨方法。   A polishing method for a polished sapphire plate, comprising a step of supplying the polishing liquid composition according to any one of claims 1 to 6 to the polished sapphire plate and polishing the polished sapphire plate.
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