JP4093506B2

JP4093506B2 - 研磨液組成物

Info

Publication number: JP4093506B2
Application number: JP4948298A
Authority: JP
Inventors: 敏也萩原; 幸治平
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2018-03-02
Also published as: JPH11246850A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨液組成物に関する。さらに詳しくは、表面粗さを低減し得る研磨液組成物、並びに該研磨液組成物を用いた被研磨基板の研磨方法及び精密部品用基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクの高密度化が進み、磁気ヘッドの浮上量はますます小さくなってきている。その結果、ハードディスク基板の研磨工程で、表面の粗さの低減が求められている。また、半導体分野においても、高集積化、高速化が進み、それに伴い半導体装置のデザインルールは年々微細化が進み、デバイス製造プロセスでの焦点深度は浅くなり、パターン形成面の平坦性がより一層求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、被研磨物の表面にピットやスクラッチ等の欠陥を生じさせることなく、表面粗さを低減し得る研磨液組成物、該研磨液組成物を用いた被研磨基板の研磨方法及び精密部品用基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨は
〔１〕（Ａ）式（Ｉ）：
【０００５】
【化２】
【０００６】
（式中、Ｒは炭素数１〜24の炭化水素基、Ａ₁Ｏ及びＡ₂Ｏはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい炭素数２〜４のオキシアルキレン基、ｐ及びｑはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい０〜50の整数を示し、ｐとｑとの和は１以上、ｐ及びｑがそれぞれ２以上のときｐ個のＡ₁Ｏとｑ個のＡ₂Ｏとは同一であっても異なっていてもよい）で表される化合物、（Ｂ）研磨材及び（Ｃ）水を含有することを特徴とする研磨液組成物、
〔２〕前記研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することを特徴とする被研磨基板の研磨方法、並びに
〔３〕前記研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を有することを特徴とする精密部品用基板の製造方法
に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
式（Ｉ）で表される化合物において、Ｒは炭素数１〜24の炭化水素基を示す。炭化水素基の炭素数は、研磨材の分散性向上、研磨粉の排出性向上及び研磨表面粗さの低減の観点から、１以上、好ましくは２以上、より好ましくは３以上、特に好ましくは４以上とされ、研磨助剤の水への溶解性向上及び研磨粉の排出性向上の観点から、24以下、好ましくは22以下、より好ましくは18以下とされる。これらの炭化水素基は、脂肪族及び芳香族のいずれであってもよいが、研磨表面の表面粗さを低減させる観点から脂肪族が好ましい。また、脂肪族においては、飽和及び不飽和のいずれの基であってもよく、直鎖及び分岐鎖のいずれの基であってもよい。
【０００８】
Ａ₁Ｏ及びＡ₂Ｏは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい炭素数２〜４のオキシアルキレン基を示す。オキシアルキレン基の炭素数は、式（Ｉ）で表される化合物の水への溶解性向上の観点から２〜４であることが好ましく、特に２であることが好ましい。具体的には、オキシエチレン基、オキシプロピレン基及びオキシブチレン基があげられる。
【０００９】
ｐ及びｑは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい０〜50の整数である。ｐ及びｑは、それぞれ研磨材の分散性向上及び研磨粉の排出性向上の観点から、通常、50以下、好ましくは30以下、より好ましくは10以下とされる。また、研磨材の分散性向上及び研磨粉の排出性向上の観点から、ｐとｑとの和は１以上である。ｐ及びｑがそれぞれ２以上の整数である場合、ｐ個のＡ₁Ｏは同一であっても異なっていてもよく、ｑ個のＡ₂Ｏは同一であっても異なっていてもよい。異なる場合は、ランダム体であってもブロック体であってもよい。
【００１０】
式（Ｉ）で表される化合物は、単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００１１】
式（Ｉ）で表される化合物は、カルボン酸をモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノ−２−プロパノールアミン、ジ−２−プロパノールアミン等のアルカノールアミンと反応させることにより、得ることができる。また、さらにアルキレンオキサイドを付加しても得られる。
【００１２】
式（Ｉ）で表される化合物の研磨液組成物中における含有量は、研磨表面粗さの低減及び研磨材の分散性向上の観点から、好ましくは0.01重量％以上、より好ましくは0.05重量％以上、さらに好ましくは0.1 重量％以上であることが望ましく、研磨粉の排出性向上及び経済性の観点から、好ましくは30重量％以下、より好ましくは20重量％以下、さらに好ましくは10重量％以下であることが望ましい。
【００１３】
研磨材としては、一般に研磨用に使用されている砥粒を使用することができる。該砥粒としては、金属、金属又は半金属の炭化物、金属又は半金属の窒化物、金属又は半金属の酸化物、金属又は半金属のホウ化物、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の３Ａ、４Ａ、５Ａ、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂ、６Ｂ、７Ｂ又は８Ｂ族由来のものである。具体的には、アルミナ粒子、ＳｉＣ粒子、ダイヤモンド粒子、ＭｇＯ粒子、酸化セリウム粒子、酸化ジルコニウム粒子、コロイダルシリカ粒子及びヒュームドシリカ粒子から選ばれた１種以上は、研磨速度をより一層速くする観点から、好適に使用しうるものである。特に、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、酸化ジルコニウム粒子、コロイダルシリカ粒子及びヒュームドシリカ粒子は、半導体ウェハや半導体素子、磁気記録媒体用基板等の精密部品の研磨に適しており、中でもアルミナ粒子は磁気記録媒体用基板の研磨に適している。また、アルミナ粒子の中では、中間アルミナ粒子は、被研磨物の表面粗さを極めて低くするので、好適に使用しうるものである。尚、本発明において、中間アルミナ粒子とは、α―アルミナ粒子以外のアルミナ粒子の総称であり、具体的には、γ―アルミナ粒子、δ―アルミナ粒子、θ―アルミナ粒子、η―アルミナ粒子、無定型アルミナ粒子等が挙げられる。また、本発明の研磨液組成物を機械的に攪拌する際に、あるいは研磨に用いる際に、二次粒子が一次粒子に再分散するアルミナ系粒子を用いることも好ましい。
【００１４】
研磨材は、水を媒体としたスラリー状態で使用することができる。研磨液組成物における研磨材の含有量は、研磨液組成物の粘度や被研磨物の要求品質などに応じて種々選択することができるが、通常、生産効率よく表面粗さを低減させる観点から、好ましくは30重量％以下、より好ましくは20重量％以下、さらに好ましくは10重量％以下であることが望ましく、また好ましくは0.01重量％以上、より好ましくは0.02重量％以上、特に好ましくは0.05重量％以上であることが望ましい。なお、研磨速度を上げたい場合には、研磨材の含有量は、好ましくは１重量％以上、より好ましくは２重量％以上、さらに好ましくは５重量％以上であることが望ましい。
【００１５】
また、研磨材と研磨助剤の濃度の関係においては、研磨除去効率（設定取り代に対する実際の取り代の比）を低下させない観点と式（Ｉ）で表される化合物を配合した効果を十分に発現させる観点から、該研磨材と式（Ｉ）で表される化合物との濃度比〔研磨材の濃度（重量％）／式（Ｉ）で表される化合物の濃度（重量％）〕は、好ましくは0.001 以上、より好ましくは0.01以上、さらに好ましくは0.1 以上、特に好ましくは１以上であり、また好ましくは200 以下、より好ましくは100 以下、さらに好ましくは50以下、特に好ましくは25以下、最も好ましくは10以下である。
【００１６】
研磨材の一次粒子の平均粒径は、研磨による材料除去効率（研磨速度）を向上させる観点から、好ましくは0.002 μｍ以上、より好ましくは0.01μｍ以上、さらに好ましくは0.02μｍ以上、特に好ましくは0.05μｍ以上である。また、該平均粒径は、被研磨物の表面粗さを低くする観点から、好ましくは３μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下、さらに好ましくは0.8 μｍ以下、特に好ましくは0.5 μｍ以下、最も好ましくは0.3 μｍ以下である。特に、研磨材としてアルミナ系粒子を用いた場合には、その一次粒子の平均粒径が0.01〜0.5 μｍ、特に0.02〜0.3 μｍであることが好ましく、とりわけかかる平均粒径を有する一次粒子が凝集した二次粒子の平均粒径が0.1 〜1.5 μｍが好ましく、0.3 〜1.2 μｍであることがさらに望ましい。研磨材の一次粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して画像解析を行い、二軸平均径を測定することによって求めることができる。また、二次粒子の平均粒径は、レーザー光回折法を用いて屈折率を考慮することにより測定することができる。
【００１７】
研磨材のヌープ硬度(JIS Z-2251)は、充分な研磨速度を得るという観点及び被研磨物の表面に加工ダメージ層（マイクロクラックやピッチングの層）を発生させないという観点から、700 〜9000であることが好ましく、1000〜5000であることがさらに好ましく、1500〜3000であることが一層好ましい。
【００１８】
研磨材の比重は、分散性及び研磨装置への供給性や回収再利用性の観点から、２〜６であることが好ましく、２〜４であることがさらに好ましい。
【００１９】
本発明の研磨液組成物を磁気記録媒体用被研磨基板の研磨に用いる場合、式（Ｉ）で表される化合物の添加効果を高め、表面粗さを低減する観点から、特に好ましく用いられる研磨材は、ヌープ硬度が1500〜3000、純度が好ましくは98重量％以上、より好ましくは99重量％以上、特に好ましくは99.9重量％以上であるα−Ａｌ₂Ｏ₃粒子又はγ−Ａｌ₂Ｏ₃粒子である。かかる研磨材は、高純度アルミニウム塩を用いた結晶成長法（ベルヌーイ法等）によって製造することができる。
【００２０】
なお、研磨材の純度は、研磨材１〜３ｇを酸又はアルカリ水溶液に溶かし、ＩＣＰ（プラズマ発光分析）法により、アルミニウムイオンを定量することによって測定することができる。
【００２１】
本発明において、水は媒体として用いられるものである。研磨液組成物における水の含有量は、被研磨物を生産効率よく研磨することができる観点から、好ましくは60重量％以上、さらに好ましくは70重量％以上、より一層好ましくは90重量％以上であり、また好ましくは99.8重量％以下、さらに好ましくは99.4重量％以下、より一層好ましくは99.0重量％以下である。
【００２２】
本発明の研磨液組成物には、さらに、必要に応じて他の成分を含有することができる。該他の成分としては、例えば、単量体型の酸化合物の金属塩・アンモニウム塩や過酸化物、増粘剤、分散剤、防錆剤、キレート剤、塩基性物質、前記研磨助剤以外の界面活性剤等が挙げられる。単量体型の酸化合物の金属塩・アンモニウム塩や過酸化物の具体例としては、特開昭62-25187号公報２頁右上欄３〜11行、特開平1-205973号公報３頁左上欄４行〜右上欄２行、特開平3-115383号公報２頁右下欄16行〜３頁左上欄11行、特開平4-275387号公報２頁右欄27行〜３頁左欄12行、特開平5-59351 号公報２頁右欄23〜37行に記載されているもの等が挙げられる。これらの成分の研磨液組成物中における含有量は、通常、それぞれ、0.1 〜5.0 重量％程度であることが好ましい。
【００２３】
本発明の研磨液組成物は、式（Ｉ）で表される化合物、研磨材、水及び必要により他の成分を混合することによって容易に調製することができる。
【００２４】
本発明の研磨液組成物のｐＨは、基板の洗浄性、加工機械の腐食防止性及び人体への安全性の観点から、１〜13であることが好ましく、２〜11であることがさらに好ましく、２〜10であることが一層好ましい。ｐＨは、必要に応じて、前記単量体型の酸化合物の金属塩・アンモニウム塩や過酸化物、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、アミン等の塩基性物質を所定量配合することにより、調整することができる。
【００２５】
本発明の研磨液組成物を適用しうる被研磨材の材質は、例えば、シリコン、アルミニウム、タングステン、銅のような金属、ガラス、ガラス状カーボン、アモルファスカーボンのようなガラス状物質、Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ、二酸化ケイ素のようなセラミック材料、ポリイミド樹脂のような樹脂等が挙げられる。これらのうち、アルミニウムやシリコン等の延性材料からなる被研磨物、特にＮｉ−Ｐメッキされたアルミニウム合金基板の研磨を行う際に、本発明の研磨液組成物を用いた場合、従来の研磨液組成物を用いた場合と比べて、ピットやスクラッチ等の表面欠陥の発生を抑えて表面粗さをより低減させながら高速で研磨できる。
【００２６】
被研磨物の形状には特に制限がない。被研磨物の形状としては、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、レンズ等の曲面部を有する形状等が挙げられる。それらの中でも、ディスク状の被研磨物の研磨に本発明の研磨液組成物は優れている。
【００２７】
本発明の研磨液組成物は、精密部品基板、例えば、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の磁気記録媒体の基板や半導体ウェハや半導体素子等の半導体基板、光学レンズ、光学ミラー、ハーフミラー、光学プリズム等の研磨に適している。それらの中でも、本発明の研磨液組成物は、磁気記録媒体基板や半導体基板の研磨に適しており、特にハードディスク基板の研磨に適している。なお、半導体素子の研磨には、例えば、層間絶縁膜の平坦化工程、埋め込み金属配線の形成工程、埋め込み素子分離膜の形成工程、埋め込みキャパシタ形成工程等において行われる研磨がある。
【００２８】
本発明の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程により、精密部品用基板を製造することができる。
【００２９】
なお、本発明の研磨液組成物は、ポリッシング工程において特に効果があるが、これ以外の研磨工程、例えば、ラッピング工程等にも同様に適用することができる。
【００３０】
【実施例】
実施例及び比較例
研磨材として、研磨材Ａ〔α-Al₂O₃、平均粒径1.0 μm 、純度99.9重量％、ヌープ硬度約2000〕又は研磨材Ｂ〔α-Al₂O₃、平均粒径1.2 μm 、純度99.6重量％、ヌープ硬度約2000〕を用い、これと、表１に示す化合物と、残部水とを混合、攪拌し、表２に示す組成からなる研磨液組成物を得た。
【００３１】
得られた研磨液組成物を用い、中心線平均粗さＲａを0.1 μｍとした直径2.5 インチのＮｉ−Ｐメッキされたアルミニウム合金基板の表面を両面加工機により、以下の両面加工機の設定条件でポリッシングした。
【００３２】
＜両面加工機の設定条件＞
使用両面加工機：共立精機（株）製、６Ｂ型両面加工機
加工圧力：１００ｇｆ／ｃｍ²
研磨パッド：ポリテックスＤＧ（ロデールニッタ社製）
定盤回転数：４０ｒｐｍ
研磨液組成物の供給流量：３０ｃｃ／ｍｉｎ
研磨時間：７分間
【００３３】
研磨後、各基板の表面の中心線平均粗さＲａ及びスクラッチを以下の方法に従って測定した。なお、中心線平均粗さＲａは、実施例１〜３及び比較例２〜４においては比較例１を基準とし、また実施例４〜６及び比較例６〜７においては比較例５を基準として相対値（相対粗さ）を求めた。その結果を表２に示す。
【００３４】
〔中心線平均粗さＲａ〕
ランク・テーラーホブソン社製のタリーステップを用いて測定した。
【００３５】
〔スクラッチ〕
光学顕微鏡観察（微分干渉顕微鏡）を用いて倍率×50倍で各基板の表面状態を60度おきに６ヵ所観察した。スクラッチの深さはＺｙｇｏ（Ｚｙｇｏ社製）により測定した。評価基準は以下のとおりである。
【００３６】
〔評価基準〕
Ｓ：深さ500 Åを越えるスクラッチが０本／１視野
Ａ：深さ500 Åを越えるスクラッチが平均0.5 本未満／１視野
Ｂ：深さ500 Åを越えるスクラッチが平均0.5 本以上１本未満／１視野
Ｃ：深さ500 Åを越えるスクラッチが平均１本以上／１視野
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
表２に示された結果から、実施例で得られた研磨液組成物を用いた場合には、比較例で得られたものを用いた場合と対比して、表面粗さが小さく、スクラッチも少なく、良好な研磨表面を有する被研磨基板を得ることができることがわかる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、被研磨物の表面にピットやスクラッチ等の欠陥を生じさせずに、表面粗さを低減させることができるという効果が奏される。

Claims

（Ａ）式（Ｉ）：
（式中、Ｒは炭素数4 〜 18の炭化水素基、Ａ₁Ｏ及びＡ₂Ｏは炭素数２のオキシアルキレン基、ｐ及びｑはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい０〜10の整数を示し、ｐとｑとの和は１以上である）で表される化合物、（Ｂ）研磨材及び（Ｃ）水を含有することを特徴とする磁気記録媒体基板用研磨液組成物。
式（Ｉ）で表される化合物の含有量が、0.01〜30重量％である請求項１記載の研磨液組成物。
研磨材がアルミナ粒子である、請求項 1 又は２記載の研磨液組成物。
研磨材の二次粒子の平均粒径が、０．１〜１．５μｍである、請求項 1 〜３いずれか記載の研磨液組成物。
研磨材と式（Ｉ）で表される化合物の濃度比［研磨材の濃度（重量％）／式（Ｉ）で表される化合物の濃度（重量％）］が、１以上 200 以下である、請求項 1 〜４いずれか記載の研磨液組成物。
研磨液組成物のｐＨが２〜１１である、請求項 1 〜５いずれか記載の研磨液組成物。
磁気記録媒体用の被研磨基板が、Ｎｉ−Ｐメッキされたアルミニウム合金からなる基板である、請求項 1 〜６いずれか記載の研磨液組成物。
請求項１〜７いずれか記載の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することを特徴とする被研磨基板の研磨方法。
請求項１〜７いずれか記載の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を有することを特徴とする磁気記録媒体用基板の製造方法。