JP4099615B2 - 研磨用組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウムディスクの最終仕上げ研磨に用いられる研磨用組成物に関する。及び、多層配線基板上のタングステン、銅、アルミニウム、パーマロイ等の金属層の精密研磨に用いられる研磨用組成物に関する。本発明におけるアルミニウムディスクの研磨とは、アルミニウムあるいはその合金からなる磁気記録媒体ディスクの基材の上に設けられたＮｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ等のメッキ層の表面、特にＮｉ９０〜９２％とＰ８〜１０％の組成の硬質Ｎｉ−Ｐメッキ層及び酸化アルミ層の表面あるいはアルミニウム、その合金、アルマイトを研磨することをいう。
【０００２】
【従来の技術】
遊離砥粒として酸化鉄を用いた研磨の例としては、硫酸鉄（II）を６５０〜７００℃で焼成後粉砕したべんがら（酸化鉄(III) ）が古くから光学ガラスの研磨に使われてきた。また特開昭５５−８３５６１号公報には、Ｍｎ−Ｚｎ多結晶フェライトの研磨剤として酸化鉄(III) （Ｆｅ2Ｏ3）と塩酸からなる研磨剤が開示されている。特開平７−２２８８６３号公報には、シリコンウェハー上の多層配線基板の絶縁膜の研磨用組成物として、平均粒子径０．１μｍの酸化鉄粉末に水及びヒドラジン化合物からなる研磨促進剤を添加した研磨組成物が開示されている。
【０００３】
特開昭５７−１５８２８０号公報には、磁気研磨法の研磨用加工液として粒子径１５０Å以下のコロイドサイズのマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）を水に分散させた磁性流体にアルミナ粉末を混合したものが開示されている。
【０００４】
アルミニウムディスクの研磨では、水とアルミナ研磨材及び研磨促進剤を、場合によっては更に表面改質剤も混合してスラリー化した研磨用組成物が用いられている。この研磨促進剤の例として、特開昭６２−２５１８７号公報には、硝酸アルミニウム、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル等が、また特開平２−１５８６８２号公報には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、亜鉛、アルミニウム等の亜硝酸塩が開示されている。更に、特開平１−２０５９７３号公報には、ベーマイトと水溶性の金属塩の混合物が、特開平２−１５８６８３号公報には、ベーマイトと無機酸又は有機酸のアンモニウム塩との混合物が開示されている。また、研磨促進剤と表面改質剤の例として特開平２−８４４８５号公報には、グルコン酸又は乳酸の研磨促進剤及びコロイダルアルミナの表面改質剤が開示されている。
【０００５】
また半導体多層配線基板のタングステン、銅、アルミニウム配線の研磨用組成物として特開平１０−４４０４７号公報には、グルコン酸等のカルボン酸と過酸化水素及び水にアンモニアでｐＨが５〜９に調整され、砥粒がアルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ及びそれらの混合物からなるものが開示されている。更に特開平１０−６７９８６号公報には、硝酸鉄(III) と、フッ化アンモニウム等のフッ化物含有物と、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリア等の砥粒とからなる研磨用組成物が開示されている。
【０００６】
なお、アルミニウムディスクのＮｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ等のメッキ層及び多層配線基板のタングステン、銅、アルミニウム、パーマロイ等の金属層の研磨に酸化水酸化鉄(III) 粉末を砥粒に用いて、高速研磨性及び高品質の研磨面が得られた報告例は見当たらない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、アルミニウムディスクの性能は、ますます高密度化、高速化していく傾向にある。そのためにオレンジピール、スクラッチ、ピット、突起等の表面欠陥がないということや最大表面荒さが小さいことだけにとどまらず、平均表面粗さにおいても小さな研磨面が求められている。
【０００８】
同様に集積回路の高密度化に伴い、多層配線基板上のタングステン、銅、アルミニウム、パーマロイ等の金属層は、スクラッチがなく平坦性が優れた研磨面が求められている。
【０００９】
本発明は、これらの要望に応えるものであって、高品質の研磨面を保ちながらしかも高速研磨性により研磨工程の生産性の向上及び低コスト化が可能な安価な酸化水酸化鉄(III) 粉末を砥粒とする研磨用組成物を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、α、β、γ及びδ型ＦｅＯ（ＯＨ）結晶構造からなる群から選ばれた単一または複数の結晶構造と、５〜５００ｎｍの一次粒子径とを有する酸化水酸化鉄(III) 粉末を砥粒とした研磨用組成物が、高速研磨性でしかも高品質の研磨面が得られることを見い出し、本発明に至ったものである。
【００１１】
即ち、アルミニウムディスク用研磨剤としては水、酸化水酸化鉄(III) 粉末及び三価又は四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩の研磨促進剤からなる研磨組成物を用いると、高品質の研磨面が得られ、しかも高速研磨性であることを見い出した。更にアルミニウムディスク用研磨剤として、酸化水酸化鉄(III) 粉末及び研磨促進剤を含む研磨組成物に例えばアルミナ砥粒を加えた研磨用組成物が、従来のアルミニウムディスク用研磨剤と比較して表面粗さに対する研磨速度の比率が高い、即ち高速研磨性でしかも高品質の研磨面が得られることを見い出した。
【００１２】
同様に多層配線基板上のタングステン、銅、アルミニウム、パーマロイ等の金属層の研磨でも、高速研磨性でスクラッチがなく平坦性が優れた研磨面が得られることが充分期待される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のα、β、γ及びδ型ＦｅＯ（ＯＨ）結晶構造からなる群から選ばれた単一または複数の結晶構造のうち、α型ＦｅＯ（ＯＨ）構造を有する酸化水酸化鉄(III) 粉末は、特開昭６１−１７４１１９号公報に記載のように、硫酸鉄（II）又は塩化鉄(III) と水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア、炭酸アンモニウム等のアルカリを中和して得られた水酸化鉄（II）に加熱下で空気酸化することにより得ることができる。また、市販の酸化水酸化鉄(III) 粉末も使用することもできる。
【００１４】
本発明の研磨用組成物に調製する際、砥粒の酸化水酸化鉄(III) 粉末は、酸化水酸化鉄(III) 微粒子の懸濁液、又は酸化水酸化鉄(III) 粉末を硝酸等の酸にて解膠した微粒子の懸濁液にて取り扱うことが、作業上簡便で好ましい。
【００１５】
本発明の粉末中の各々微粒子の一次粒子径の求め方については、電子顕微鏡観察により粒子の長軸径（Ｌ）と短軸径（Ｂ）とを求めて、その長短平均径（（Ｌ＋Ｂ）／２）を一次粒子径（Ｄ）とする。
【００１６】
本発明の研磨用組成物中の好ましい酸化水酸化鉄(III) 粉末の濃度は、１〜２０重量％である。但し、酸化水酸化鉄(III) 粉末の濃度は、酸化物Ｆｅ2Ｏ3で換算した重量％で示す。研磨用組成物中の酸化水酸化鉄(III) 粉末の濃度が１重量％より小さいと研磨速度は遅く、２０重量％より多くしても研磨速度は、速くならないため、酸化水酸化鉄(III) 粉末の濃度は１〜２０重量％が好ましい。
【００１７】
本発明の研磨促進剤は、三価又は四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩であり、その塩は正塩と塩基性塩とからなる。
【００１８】
塩基性塩は、例えば三価の金属としては、アルミニウム、インジウム、鉄等が、また四価の金属としてはジルコニウム、セリウム、錫、チタン等が挙げられる。無機酸としては、硝酸、塩酸、硫酸等が、また有機酸としては酢酸、ギ酸、スルファミン酸、酒石酸、シュウ酸、グルコン酸等が挙げられる。三価及び四価の金属の中でアルミニウム及び鉄が、また無機酸及び有機酸の中で硝酸が研磨特性が最も優れて、より好ましく、塩基性硝酸アルミニウム、塩基性硝酸鉄が挙げられる。
【００１９】
正塩は、例えば三価の金属としては、アルミニウム、インジウム、鉄等が、また四価の金属としてはジルコニウム、セリウム、錫、チタン等が挙げられる。無機酸としては、硝酸、塩酸、硫酸等が、また有機酸としては酢酸、ギ酸、スルファミン酸、酒石酸、シュウ酸、グルコン酸等が挙げられる。三価及び四価の金属の中でアルミニウム及び鉄が、また無機酸及び有機酸の中で硝酸、塩酸、スルファミン酸が研磨特性が最も優れて、より好ましく、硝酸アルミニウム、スルファミン酸アルミニウム、硝酸鉄が挙げられる。
【００２０】
本発明の好ましい研磨促進剤の含有量は、０．０２〜１０重量％、より好ましくは０．０５〜６重量％である。但し、研磨促進剤の含有量は、三価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩基性塩及び正塩では酸化物Ｍ2Ｏ3（Ｍは三価の金属）、また四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩基性塩及び正塩では酸化物ＭＯ2（Ｍは四価の金属）で換算した重量％で示す。
【００２１】
研磨促進剤の含有量において、０．０２重量％より少ないと研磨促進剤としての効果が認められず、また１０重量％より多くしても研磨促進剤としての効果の更なる向上は認められないため、０．０２〜１０重量％が好ましい。そして、研磨促進剤の含有量が０．２〜６重量％では、研磨促進剤としての効果が安定すると共に、表面粗さに対する研磨速度の比率も高く維持されてより好ましい。
【００２２】
本発明の酸化水酸化鉄(III) 粉末を砥粒とした研磨用組成物に混合するアルミナ、シリカ、ジルコニア、セリアは、市販されている研磨材用の粉末をそのままか、場合によっては乾式及び湿式粉砕して微粒子化したものを用いることができる。またアルミナ粉に関しては、特開平１０−８７３２４号公報（対応特許：ＥＰ ０８２０９６１ Ａ１）記載の酸性水性アルミナゾルを５００〜１１００℃で焼成することにより得られたγ、δ、κ、θ及びη型アルミナを湿式粉砕することにより得られる１０〜５０ｎｍの一次粒子径、１００〜５００ｎｍの二次粒子径及び粒状の一次粒子径を有するアルミナ粉末及び１１００〜１２００℃で焼成することにより得られたα型アルミナを湿式粉砕することにより得られる６０〜１５０ｎｍの一次粒子径、２００〜５００ｎｍの二次粒子径及び粒状の一次粒子径を有するアルミナ粉末も用いることができる。シリカ、ジルコニア、セリアなどの粉末に関しては、市販のシリカゾル、特開平１０−３６８１９号公報記載のジルコニアゾル、特開平８−１５５９９７号公報記載のセリアゾルなどの金属酸化物微粒子（粉末）の懸濁液（ゾル）が用いることができる。
【００２３】
アルミナ、シリカ、ジルコニア、セリアなどの微粒子からなる粉末は、酸化水酸化鉄(III) 粉末に対して任意の割合で混合できるが、高速研磨性及び高品質の研磨面を得るためには、酸化鉄１００重量部に対して１０〜９００重量部を混合するのが好ましい。
【００２４】
本発明における研磨組成物には、珪酸ジルコニウム、ムライト、酸化クロム、酸化チタン等も加えることができる。そして水酸化アルミニウム等の水酸化物、ベーマイト等の水和酸化物及びダイヤモンド、窒化硼素、窒化珪素、炭化珪素、炭化硼素等の非酸化物の砥粒も加えることができる。
【００２５】
また、本発明における研磨用組成物に一般的に加えられているエタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等の水溶性アルコール、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、リン酸等の酸、アルキルベンザンスルホン酸ナトリウム、ホルマリン縮合物等の界面活性剤、ポリアクリル酸塩等の有機ポリアニオン系物質、セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース類を加えることができる。
【００２６】
本発明の研磨用組成物のｐＨとしては、１〜７、好ましくは２〜６の弱酸性である。研磨用組成物をアルカリ性にすると多孔質網状組織からなる研磨布の目詰まり劣化や被研磨物へのスクラッチ発生等が起きるため好ましくない。
【００２７】
【実施例】
下記の実施例により、本発明を更に説明する。
［研磨用組成物の調整］
実施例１
９．８重量％の炭酸アンモニウム水溶液５０ｋｇを攪拌機付きの１００Ｌ反応槽に仕込み、３０℃の液温で窒素ガスを２Ｎｍ3／時で吹き込みながら、硫酸鉄（II）・７水和物を５．７ｋｇを純水４５ｋｇに溶解させた硫酸鉄（II）水溶液を添加した。添加終了後３０℃で空気を３Ｎｍ3／時で吹き込み酸化反応を開始し、３時間で酸化反応が終了した。反応液は茶色の微粒子を有するｐＨ＝９．０で、反応液より微粒子を濾別、洗浄した後、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ長軸が３０〜７０ｎｍ、短軸が２０〜３０ｎｍの紡錘状の粒子で、粉末Ｘ線回折でゲータイト（α型ＦｅＯ（ＯＨ））と同定された。洗浄したゲータイトを０．４重量％の硝酸を含有する純水で分散させ、Ｆｅ2Ｏ3換算で２０重量％のα型ＦｅＯ（ＯＨ）構造を有する酸化水酸化鉄(III) 微粒子の懸濁液（ゾル）を作成した。
【００２８】
次に、硝酸アルミニウム・九水塩３８０ｇを純水１ｋｇに溶解した後、この水溶液を沸騰させ、１３２０ｇの３５％過酸化水素水溶液と１１０ｇのアルミニウム金属粉末を徐々に添加し溶解・反応させた。該反応液を濾過して塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮａ）を得た。この塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮａ）は、Ａｌ2Ｏ3換算濃度９．９重量％、硝酸イオン７．２重量％を含み、塩基度として８０．０％で、Ａｌ（ＯＨ）2.4（ＮＯ3）0.6 の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム水溶液であった。
【００２９】
更に、塩基性硝酸アルミニウム（ＢＡＮａ）水溶液に６０重量％硝酸を添加して、塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を調製した。この塩基性硝酸アルミニウム（ＢＡＮｂ）水溶液は、Ａｌ2Ｏ3換算濃度７．１重量％、硝酸イオン１７．３重量％を含み、塩基度として３３．３％で、Ａｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム水溶液であった。
【００３０】
そして、酸化水酸化鉄(III) 微粒子の懸濁液に純水及び研磨促進剤として塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を加えて、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度で６．７重量％のゲータイトと、Ａｌ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度１．４重量％のＡｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム濃度を有する研磨用組成物Ａを調整した。
【００３１】
実施例２
研磨促進剤として、塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）の代わりに、硝酸鉄(III) をＦｅ2Ｏ3換算濃度で０．６１重量％にした以外は、実施例１と同様にして研磨用組成物Ｂを調製した。
【００３２】
実施例３
硝酸鉄(III) ・九水塩４０４ｇを純水１ｋｇに溶解した後、この水溶液を沸騰させ、１３２０ｇの３５％過酸化水素水溶液と１１２ｇの鉄粉末を徐々に添加し溶解・反応させた。該反応液を濾過して塩基性硝酸鉄(III) 水溶液（ＢＦＮａ）を得た。この塩基性硝酸鉄水溶液（ＢＦＮａ）は、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度９．９重量％、硝酸イオン１１．０重量％を含み、塩基度として６６．７％で、Ｆｅ（ＯＨ）2（ＮＯ3）1 の化学組成で表示される塩基性硝酸鉄(III) 水溶液であった。
【００３３】
そして、実施例１記載の酸化水酸化鉄(III) 微粒子の懸濁液に純水及び研磨促進剤として塩基性硝酸鉄(III) 水溶液（ＢＦＮａ）を加えて、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度で６．７重量％のゲータイトと、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度０．７０重量％のＦｅ（ＯＨ）2（ＮＯ3）の化学組成で表示される塩基性硝酸鉄(III) 濃度を有する研磨用組成物Ｃを調整した。
【００３４】
実施例４
研磨促進剤として、塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）の代わりに、スルファミン酸アルミニウムをＡｌ2Ｏ3換算濃度で０．８０重量％にした以外は、実施例１と同様にして研磨用組成物Ｄを調製した。
【００３５】
実施例５
市販のバイヤー法仮焼アルミナ粉（平均粒子径１．００μｍ、α相含有率９８％）７５０ｇ、１ｍｍφのジルコニアビーズ１２．６ｋｇ及び純水１６００ｇを３Ｌのアトライター容器（三井鉱山（株）製）に仕込み、２００ｒｐｍで８時間３０分粉砕して、平均粒子径が０．３５μｍでα相含有率が９８％のアルミナ結晶構造を有するアルミナを固形分として３１重量％を含有する水性アルミナスラリーを得た。
【００３６】
実施例１に記載の酸化水酸化鉄(III) 微粒子の懸濁液及び塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を研磨促進剤とした研磨用組成物に純水及び該水性アルミナスラリー（Ｓｃ）を加えて、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度で３．３重量％及び３．３重量％のアルミナ固形分と、Ａｌ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度１．４重量％のＡｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム濃度を有する研磨用組成物Ｅを調整した。
【００３７】
実施例６
実施例１に記載の記載の酸化水酸化鉄(III) 微粒子の懸濁液及び塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を研磨促進剤とした研磨用組成物に純水及び実施例５の水性アルミナスラリー（Ｓｃ）を加えて、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度で５．９重量％及び０．７重量％のアルミナ固形分と、Ａｌ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度１．４重量％のＡｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム濃度を有する研磨用組成物Ｆを調整した。
【００３８】
比較例１
３．９重量％の炭酸アンモニウム水溶液５０ｋｇを攪拌機付きの１００Ｌ反応槽に仕込み、３０℃の液温で窒素ガスを２Ｎｍ3／時で吹き込みながら、硫酸鉄（II）・７水和物を５．７ｋｇを純水４５ｋｇに溶解させた硫酸鉄（II）水溶液を添加した。添加終了後８０℃まで昇温し、８０℃に到達後、空気を２Ｎｍ3／時で吹き込み酸化反応を開始し、３時間で酸化反応が終了した。反応液は黒色の微粒子を有するｐＨ＝５．５で、反応液より微粒子を濾別、洗浄した後、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ２０〜５０ｎｍの立方体粒子で、粉末Ｘ線回折でマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）と同定された。洗浄したマグネタイトを０．４重量％の硝酸を含有する純水で分散させ、Ｆｅ2Ｏ3換算で２０重量％のマグネタイト微粒子の懸濁液（ゾル）を作成した。
【００３９】
そして、マグネタイト微粒子の懸濁液に純水及び研磨促進剤として塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を加えて、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度で６．７重量％のマグネタイトと、Ａｌ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度１．４重量％のＡｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム濃度を有する研磨用組成物ａを調整した。
【００４０】
比較例２
比較例１マグネタイト微粒子を大気中で４００℃で５時間加熱することにより赤色の粉末が得られた。この粉末を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ２０〜５０ｎｍの立方体粒子で、粉末Ｘ線回折でヘマタイト（α型Ｆｅ2Ｏ3）と同定された。このヘマタイト粒子を０．４重量％の硝酸を含有する純水で分散させ、Ｆｅ2Ｏ3換算で２０重量％のヘマタイト微粒子の懸濁液（ゾル）を作成した。
【００４１】
そして、ヘマタイト微粒子の懸濁液に純水及び研磨促進剤として塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を加えて、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度で６．７重量％のヘマタイトと、Ａｌ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度１．４重量％のＡｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム濃度を有する研磨用組成物ｂを調整した。
【００４２】
比較例３
実施例５の水性アルミナスラリーを純水で希釈する際に、研磨促進剤として実施例１と同様にして得た塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を加えて、６．７重量％のアルミナ固形分と、Ａｌ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度１．４重量％のＡｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム濃度を有する研磨用組成物ｃを調整した。
【００４３】
参考例１
市販のシリカゾル（スノーテックス−ＺＬ（商標）、日産化学工業（株）製、ＳｉＯ2濃度４０重量％、一次粒子径７０〜１００ｎｍ）を純水で希釈して、６．７重量％のシリカ固形分の研磨用組成物Ｘを調製した。
【００４４】
参考例２
市販のシリカゾル（スノーテックス−ＺＬ（商標）、日産化学工業（株）製、ＳｉＯ2濃度４０重量％、一次粒子径７０〜１００ｎｍ）を純水で希釈する際に、研磨促進剤として実施例１と同様にして得た塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を加えて、６．７重量％のシリカ固形分と、Ａｌ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度１．４重量％のＡｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム濃度を有する研磨用組成物Ｙを調整した。
【００４５】
［研磨試験］
研磨試験は、下記のように行った。
【００４６】
被加工物は、アルミニウム基板にＮｉ−Ｐを１０μｍの厚さに無電解メッキ（Ｎｉ９０〜９２％とＰ８〜１０％の組成の硬質Ｎｉ−Ｐメッキ層）をした３．５インチメモリーハードディスク基板を使用した。尚、この基板は１次研磨してあり平均表面粗さは、１．２ｎｍである。
【００４７】
ラップマスターＬＭ−１５研磨機（ラップマスター製）の定盤に人工皮革タイプのポリウレタン製研磨布（ＰＯＬＩＴＥＸ ＤＧ（商標）、３８０ｍｍφ、ロデール・ニッタ（株）製）を貼り付け、これに基板の研磨面を対向させ１１ｋＰａの荷重をかけて研磨した。
【００４８】
定盤回転数は、毎分４５回転であり、研磨組成物（スラリー）供給量は１０ｍｌ／分である。
【００４９】
研磨の後、被加工物を取り出し超音波洗浄を繰り返して洗浄した。
【００５０】
洗浄後アルミディスクを乾燥し、重量減少から研磨速度を求めた。表面欠陥については、微分干渉顕微鏡により観察し、突起、ピット、スクラッチ等の度合を判定した。平均表面粗さは、市販品の装置、例えば米国のＺｙｇｏ社製の「New View 100」という名称の装置を使用することによる、ＦＤＡを用いた走査型白色干渉法あるいは位相測定法により測定した。
【００５１】
研磨試験における研磨速度（Ｖｐ）、平均表面粗さ（Ｒａ）並びにピット及びスクラッチの発生についての結果は第１表に示す。平均表面粗さに対する研磨速度の比率（Ｖｐ／Ｒａ）については第２表に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
第１表と第２表より、研磨剤組成物Ｘ及びＹに挙げた高品質の研磨面が得られる研磨剤として知られているシリカゾルと比較した場合、研磨剤組成物ＡないしＤはいずれも表面粗さが同等以上で、しかも研磨速度が２倍以上速く優れていることがわかる。
【００５５】
研磨剤組成物ＡないしＤと研磨剤組成物ａ及びｂを比較した場合、研磨剤組成物ａ及びｂは研磨速度が半分近く遅くなっていることがわかる。また平均粗さに対する研磨速度の比率が小さいことがわかる。
【００５６】
研磨剤組成物Ｅ及びＦと研磨剤組成物ｃを比較した場合、研磨剤組成物Ｅ及びＦの方が高速研磨性で、平均粗さに対する研磨速度の比率が大きく、しかも研磨面の平均表面粗さが良好でしかもピットが発生しないなど高品質の研磨面が得られていることがわかる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の砥粒は、α、β、γ及びδ型ＦｅＯ（ＯＨ）結晶構造からなる群から選ばれた単一または複数の結晶構造と、５〜５００ｎｍの一次粒子径とを有する酸化水酸化鉄(III) 微粒子からなる粉末である。本発明の酸化水酸化鉄(III) 粉末は、湿式合成法で製造するため高温焼成工程が入らない。このため酸化水酸化鉄(III) 微粒子の表面がより活性であるため、研磨促進剤として三価又は四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される正塩を使用した場合でも、一部酸化水酸化鉄(III) 粒子が溶解して塩基性塩になると推定される。このため研磨促進剤として三価又は四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩基性塩を使用した場合と同じ効果が期待できる。
【００５８】
即ち、塩基性硝酸アルミニウム及び塩基性硝酸鉄等の塩基性塩は、硝酸アルミニウム及び硝酸鉄等の正塩と同じようにアルミニウムディスクに対して化学的研磨効果を促進させる効果を示すと共に、正塩より研磨組成物のｐＨを中性側に保つ緩衝効果があるため、研磨時の過剰なエッチングが抑制され表面粗さを小さく、表面欠陥が少なくし、高品質の研磨面が得られるものと考えられる。
【００５９】
本発明の酸化水酸化鉄(III) 粉末を砥粒とした研磨用組成物は、高速研磨性を有し、しかも高品質の研磨面が得られる研磨用組成物であるため、研磨工程の生産性の向上及び低コスト化が可能である。しかも本発明の酸化水酸化鉄(III) 粉末は安価である。
【００６０】
また、本発明の研磨用組成物は、工業製品として供給され得るアルミニウムあるいはその合金からなる磁気記録媒体ディスクの基材の上に設けられたＮｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ等のメッキ層の表面、特にＮｉ９０〜９２％とＰ８〜１０％の組成の硬質Ｎｉ−Ｐメッキ層及び酸化アルミ層の表面あるいはアルミニウム、その合金、アルマイトを研磨するのに有用である。
【００６１】
更に本発明の酸化水酸化鉄(III) 粉末を砥粒とした研磨用組成物は多層配線基板上のタングステン、銅、アルミニウム、パーマロイ等の金属層の精密研磨にも有用である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウムディスクの最終仕上げ研磨に用いられる研磨用組成物に関する。及び、多層配線基板上のタングステン、銅、アルミニウム、パーマロイ等の金属層の精密研磨に用いられる研磨用組成物に関する。本発明におけるアルミニウムディスクの研磨とは、アルミニウムあるいはその合金からなる磁気記録媒体ディスクの基材の上に設けられたＮｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ等のメッキ層の表面、特にＮｉ９０〜９２％とＰ８〜１０％の組成の硬質Ｎｉ−Ｐメッキ層及び酸化アルミ層の表面あるいはアルミニウム、その合金、アルマイトを研磨することをいう。
【０００２】
【従来の技術】
遊離砥粒として酸化鉄を用いた研磨の例としては、硫酸鉄（II）を６５０〜７００℃で焼成後粉砕したべんがら（酸化鉄(III) ）が古くから光学ガラスの研磨に使われてきた。また特開昭５５−８３５６１号公報には、Ｍｎ−Ｚｎ多結晶フェライトの研磨剤として酸化鉄(III) （Ｆｅ2Ｏ3）と塩酸からなる研磨剤が開示されている。特開平７−２２８８６３号公報には、シリコンウェハー上の多層配線基板の絶縁膜の研磨用組成物として、平均粒子径０．１μｍの酸化鉄粉末に水及びヒドラジン化合物からなる研磨促進剤を添加した研磨組成物が開示されている。
【０００３】
特開昭５７−１５８２８０号公報には、磁気研磨法の研磨用加工液として粒子径１５０Å以下のコロイドサイズのマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）を水に分散させた磁性流体にアルミナ粉末を混合したものが開示されている。
【０００４】
アルミニウムディスクの研磨では、水とアルミナ研磨材及び研磨促進剤を、場合によっては更に表面改質剤も混合してスラリー化した研磨用組成物が用いられている。この研磨促進剤の例として、特開昭６２−２５１８７号公報には、硝酸アルミニウム、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル等が、また特開平２−１５８６８２号公報には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、亜鉛、アルミニウム等の亜硝酸塩が開示されている。更に、特開平１−２０５９７３号公報には、ベーマイトと水溶性の金属塩の混合物が、特開平２−１５８６８３号公報には、ベーマイトと無機酸又は有機酸のアンモニウム塩との混合物が開示されている。また、研磨促進剤と表面改質剤の例として特開平２−８４４８５号公報には、グルコン酸又は乳酸の研磨促進剤及びコロイダルアルミナの表面改質剤が開示されている。
【０００５】
また半導体多層配線基板のタングステン、銅、アルミニウム配線の研磨用組成物として特開平１０−４４０４７号公報には、グルコン酸等のカルボン酸と過酸化水素及び水にアンモニアでｐＨが５〜９に調整され、砥粒がアルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ及びそれらの混合物からなるものが開示されている。更に特開平１０−６７９８６号公報には、硝酸鉄(III) と、フッ化アンモニウム等のフッ化物含有物と、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア、シリカ、セリア等の砥粒とからなる研磨用組成物が開示されている。
【０００６】
なお、アルミニウムディスクのＮｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ等のメッキ層及び多層配線基板のタングステン、銅、アルミニウム、パーマロイ等の金属層の研磨に酸化水酸化鉄(III) 粉末を砥粒に用いて、高速研磨性及び高品質の研磨面が得られた報告例は見当たらない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、アルミニウムディスクの性能は、ますます高密度化、高速化していく傾向にある。そのためにオレンジピール、スクラッチ、ピット、突起等の表面欠陥がないということや最大表面荒さが小さいことだけにとどまらず、平均表面粗さにおいても小さな研磨面が求められている。
【０００８】
同様に集積回路の高密度化に伴い、多層配線基板上のタングステン、銅、アルミニウム、パーマロイ等の金属層は、スクラッチがなく平坦性が優れた研磨面が求められている。
【０００９】
本発明は、これらの要望に応えるものであって、高品質の研磨面を保ちながらしかも高速研磨性により研磨工程の生産性の向上及び低コスト化が可能な安価な酸化水酸化鉄(III) 粉末を砥粒とする研磨用組成物を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、α、β、γ及びδ型ＦｅＯ（ＯＨ）結晶構造からなる群から選ばれた単一または複数の結晶構造と、５〜５００ｎｍの一次粒子径とを有する酸化水酸化鉄(III) 粉末を砥粒とした研磨用組成物が、高速研磨性でしかも高品質の研磨面が得られることを見い出し、本発明に至ったものである。
【００１１】
即ち、アルミニウムディスク用研磨剤としては水、酸化水酸化鉄(III) 粉末及び三価又は四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩の研磨促進剤からなる研磨組成物を用いると、高品質の研磨面が得られ、しかも高速研磨性であることを見い出した。更にアルミニウムディスク用研磨剤として、酸化水酸化鉄(III) 粉末及び研磨促進剤を含む研磨組成物に例えばアルミナ砥粒を加えた研磨用組成物が、従来のアルミニウムディスク用研磨剤と比較して表面粗さに対する研磨速度の比率が高い、即ち高速研磨性でしかも高品質の研磨面が得られることを見い出した。
【００１２】
同様に多層配線基板上のタングステン、銅、アルミニウム、パーマロイ等の金属層の研磨でも、高速研磨性でスクラッチがなく平坦性が優れた研磨面が得られることが充分期待される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のα、β、γ及びδ型ＦｅＯ（ＯＨ）結晶構造からなる群から選ばれた単一または複数の結晶構造のうち、α型ＦｅＯ（ＯＨ）構造を有する酸化水酸化鉄(III) 粉末は、特開昭６１−１７４１１９号公報に記載のように、硫酸鉄（II）又は塩化鉄(III) と水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア、炭酸アンモニウム等のアルカリを中和して得られた水酸化鉄（II）に加熱下で空気酸化することにより得ることができる。また、市販の酸化水酸化鉄(III) 粉末も使用することもできる。
【００１４】
本発明の研磨用組成物に調製する際、砥粒の酸化水酸化鉄(III) 粉末は、酸化水酸化鉄(III) 微粒子の懸濁液、又は酸化水酸化鉄(III) 粉末を硝酸等の酸にて解膠した微粒子の懸濁液にて取り扱うことが、作業上簡便で好ましい。
【００１５】
本発明の粉末中の各々微粒子の一次粒子径の求め方については、電子顕微鏡観察により粒子の長軸径（Ｌ）と短軸径（Ｂ）とを求めて、その長短平均径（（Ｌ＋Ｂ）／２）を一次粒子径（Ｄ）とする。
【００１６】
本発明の研磨用組成物中の好ましい酸化水酸化鉄(III) 粉末の濃度は、１〜２０重量％である。但し、酸化水酸化鉄(III) 粉末の濃度は、酸化物Ｆｅ2Ｏ3で換算した重量％で示す。研磨用組成物中の酸化水酸化鉄(III) 粉末の濃度が１重量％より小さいと研磨速度は遅く、２０重量％より多くしても研磨速度は、速くならないため、酸化水酸化鉄(III) 粉末の濃度は１〜２０重量％が好ましい。
【００１７】
本発明の研磨促進剤は、三価又は四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩であり、その塩は正塩と塩基性塩とからなる。
【００１８】
塩基性塩は、例えば三価の金属としては、アルミニウム、インジウム、鉄等が、また四価の金属としてはジルコニウム、セリウム、錫、チタン等が挙げられる。無機酸としては、硝酸、塩酸、硫酸等が、また有機酸としては酢酸、ギ酸、スルファミン酸、酒石酸、シュウ酸、グルコン酸等が挙げられる。三価及び四価の金属の中でアルミニウム及び鉄が、また無機酸及び有機酸の中で硝酸が研磨特性が最も優れて、より好ましく、塩基性硝酸アルミニウム、塩基性硝酸鉄が挙げられる。
【００１９】
正塩は、例えば三価の金属としては、アルミニウム、インジウム、鉄等が、また四価の金属としてはジルコニウム、セリウム、錫、チタン等が挙げられる。無機酸としては、硝酸、塩酸、硫酸等が、また有機酸としては酢酸、ギ酸、スルファミン酸、酒石酸、シュウ酸、グルコン酸等が挙げられる。三価及び四価の金属の中でアルミニウム及び鉄が、また無機酸及び有機酸の中で硝酸、塩酸、スルファミン酸が研磨特性が最も優れて、より好ましく、硝酸アルミニウム、スルファミン酸アルミニウム、硝酸鉄が挙げられる。
【００２０】
本発明の好ましい研磨促進剤の含有量は、０．０２〜１０重量％、より好ましくは０．０５〜６重量％である。但し、研磨促進剤の含有量は、三価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩基性塩及び正塩では酸化物Ｍ2Ｏ3（Ｍは三価の金属）、また四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩基性塩及び正塩では酸化物ＭＯ2（Ｍは四価の金属）で換算した重量％で示す。
【００２１】
研磨促進剤の含有量において、０．０２重量％より少ないと研磨促進剤としての効果が認められず、また１０重量％より多くしても研磨促進剤としての効果の更なる向上は認められないため、０．０２〜１０重量％が好ましい。そして、研磨促進剤の含有量が０．２〜６重量％では、研磨促進剤としての効果が安定すると共に、表面粗さに対する研磨速度の比率も高く維持されてより好ましい。
【００２２】
本発明の酸化水酸化鉄(III) 粉末を砥粒とした研磨用組成物に混合するアルミナ、シリカ、ジルコニア、セリアは、市販されている研磨材用の粉末をそのままか、場合によっては乾式及び湿式粉砕して微粒子化したものを用いることができる。またアルミナ粉に関しては、特開平１０−８７３２４号公報（対応特許：ＥＰ ０８２０９６１ Ａ１）記載の酸性水性アルミナゾルを５００〜１１００℃で焼成することにより得られたγ、δ、κ、θ及びη型アルミナを湿式粉砕することにより得られる１０〜５０ｎｍの一次粒子径、１００〜５００ｎｍの二次粒子径及び粒状の一次粒子径を有するアルミナ粉末及び１１００〜１２００℃で焼成することにより得られたα型アルミナを湿式粉砕することにより得られる６０〜１５０ｎｍの一次粒子径、２００〜５００ｎｍの二次粒子径及び粒状の一次粒子径を有するアルミナ粉末も用いることができる。シリカ、ジルコニア、セリアなどの粉末に関しては、市販のシリカゾル、特開平１０−３６８１９号公報記載のジルコニアゾル、特開平８−１５５９９７号公報記載のセリアゾルなどの金属酸化物微粒子（粉末）の懸濁液（ゾル）が用いることができる。
【００２３】
アルミナ、シリカ、ジルコニア、セリアなどの微粒子からなる粉末は、酸化水酸化鉄(III) 粉末に対して任意の割合で混合できるが、高速研磨性及び高品質の研磨面を得るためには、酸化鉄１００重量部に対して１０〜９００重量部を混合するのが好ましい。
【００２４】
本発明における研磨組成物には、珪酸ジルコニウム、ムライト、酸化クロム、酸化チタン等も加えることができる。そして水酸化アルミニウム等の水酸化物、ベーマイト等の水和酸化物及びダイヤモンド、窒化硼素、窒化珪素、炭化珪素、炭化硼素等の非酸化物の砥粒も加えることができる。
【００２５】
また、本発明における研磨用組成物に一般的に加えられているエタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等の水溶性アルコール、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、リン酸等の酸、アルキルベンザンスルホン酸ナトリウム、ホルマリン縮合物等の界面活性剤、ポリアクリル酸塩等の有機ポリアニオン系物質、セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース類を加えることができる。
【００２６】
本発明の研磨用組成物のｐＨとしては、１〜７、好ましくは２〜６の弱酸性である。研磨用組成物をアルカリ性にすると多孔質網状組織からなる研磨布の目詰まり劣化や被研磨物へのスクラッチ発生等が起きるため好ましくない。
【００２７】
【実施例】
下記の実施例により、本発明を更に説明する。
［研磨用組成物の調整］
実施例１
９．８重量％の炭酸アンモニウム水溶液５０ｋｇを攪拌機付きの１００Ｌ反応槽に仕込み、３０℃の液温で窒素ガスを２Ｎｍ3／時で吹き込みながら、硫酸鉄（II）・７水和物を５．７ｋｇを純水４５ｋｇに溶解させた硫酸鉄（II）水溶液を添加した。添加終了後３０℃で空気を３Ｎｍ3／時で吹き込み酸化反応を開始し、３時間で酸化反応が終了した。反応液は茶色の微粒子を有するｐＨ＝９．０で、反応液より微粒子を濾別、洗浄した後、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ長軸が３０〜７０ｎｍ、短軸が２０〜３０ｎｍの紡錘状の粒子で、粉末Ｘ線回折でゲータイト（α型ＦｅＯ（ＯＨ））と同定された。洗浄したゲータイトを０．４重量％の硝酸を含有する純水で分散させ、Ｆｅ2Ｏ3換算で２０重量％のα型ＦｅＯ（ＯＨ）構造を有する酸化水酸化鉄(III) 微粒子の懸濁液（ゾル）を作成した。
【００２８】
次に、硝酸アルミニウム・九水塩３８０ｇを純水１ｋｇに溶解した後、この水溶液を沸騰させ、１３２０ｇの３５％過酸化水素水溶液と１１０ｇのアルミニウム金属粉末を徐々に添加し溶解・反応させた。該反応液を濾過して塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮａ）を得た。この塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮａ）は、Ａｌ2Ｏ3換算濃度９．９重量％、硝酸イオン７．２重量％を含み、塩基度として８０．０％で、Ａｌ（ＯＨ）2.4（ＮＯ3）0.6 の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム水溶液であった。
【００２９】
更に、塩基性硝酸アルミニウム（ＢＡＮａ）水溶液に６０重量％硝酸を添加して、塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を調製した。この塩基性硝酸アルミニウム（ＢＡＮｂ）水溶液は、Ａｌ2Ｏ3換算濃度７．１重量％、硝酸イオン１７．３重量％を含み、塩基度として３３．３％で、Ａｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム水溶液であった。
【００３０】
そして、酸化水酸化鉄(III) 微粒子の懸濁液に純水及び研磨促進剤として塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を加えて、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度で６．７重量％のゲータイトと、Ａｌ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度１．４重量％のＡｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム濃度を有する研磨用組成物Ａを調整した。
【００３１】
実施例２
研磨促進剤として、塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）の代わりに、硝酸鉄(III) をＦｅ2Ｏ3換算濃度で０．６１重量％にした以外は、実施例１と同様にして研磨用組成物Ｂを調製した。
【００３２】
実施例３
硝酸鉄(III) ・九水塩４０４ｇを純水１ｋｇに溶解した後、この水溶液を沸騰させ、１３２０ｇの３５％過酸化水素水溶液と１１２ｇの鉄粉末を徐々に添加し溶解・反応させた。該反応液を濾過して塩基性硝酸鉄(III) 水溶液（ＢＦＮａ）を得た。この塩基性硝酸鉄水溶液（ＢＦＮａ）は、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度９．９重量％、硝酸イオン１１．０重量％を含み、塩基度として６６．７％で、Ｆｅ（ＯＨ）2（ＮＯ3）1 の化学組成で表示される塩基性硝酸鉄(III) 水溶液であった。
【００３３】
そして、実施例１記載の酸化水酸化鉄(III) 微粒子の懸濁液に純水及び研磨促進剤として塩基性硝酸鉄(III) 水溶液（ＢＦＮａ）を加えて、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度で６．７重量％のゲータイトと、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度０．７０重量％のＦｅ（ＯＨ）2（ＮＯ3）の化学組成で表示される塩基性硝酸鉄(III) 濃度を有する研磨用組成物Ｃを調整した。
【００３４】
実施例４
研磨促進剤として、塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）の代わりに、スルファミン酸アルミニウムをＡｌ2Ｏ3換算濃度で０．８０重量％にした以外は、実施例１と同様にして研磨用組成物Ｄを調製した。
【００３５】
実施例５
市販のバイヤー法仮焼アルミナ粉（平均粒子径１．００μｍ、α相含有率９８％）７５０ｇ、１ｍｍφのジルコニアビーズ１２．６ｋｇ及び純水１６００ｇを３Ｌのアトライター容器（三井鉱山（株）製）に仕込み、２００ｒｐｍで８時間３０分粉砕して、平均粒子径が０．３５μｍでα相含有率が９８％のアルミナ結晶構造を有するアルミナを固形分として３１重量％を含有する水性アルミナスラリーを得た。
【００３６】
実施例１に記載の酸化水酸化鉄(III) 微粒子の懸濁液及び塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を研磨促進剤とした研磨用組成物に純水及び該水性アルミナスラリー（Ｓｃ）を加えて、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度で３．３重量％及び３．３重量％のアルミナ固形分と、Ａｌ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度１．４重量％のＡｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム濃度を有する研磨用組成物Ｅを調整した。
【００３７】
実施例６
実施例１に記載の記載の酸化水酸化鉄(III) 微粒子の懸濁液及び塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を研磨促進剤とした研磨用組成物に純水及び実施例５の水性アルミナスラリー（Ｓｃ）を加えて、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度で５．９重量％及び０．７重量％のアルミナ固形分と、Ａｌ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度１．４重量％のＡｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム濃度を有する研磨用組成物Ｆを調整した。
【００３８】
比較例１
３．９重量％の炭酸アンモニウム水溶液５０ｋｇを攪拌機付きの１００Ｌ反応槽に仕込み、３０℃の液温で窒素ガスを２Ｎｍ3／時で吹き込みながら、硫酸鉄（II）・７水和物を５．７ｋｇを純水４５ｋｇに溶解させた硫酸鉄（II）水溶液を添加した。添加終了後８０℃まで昇温し、８０℃に到達後、空気を２Ｎｍ3／時で吹き込み酸化反応を開始し、３時間で酸化反応が終了した。反応液は黒色の微粒子を有するｐＨ＝５．５で、反応液より微粒子を濾別、洗浄した後、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ２０〜５０ｎｍの立方体粒子で、粉末Ｘ線回折でマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）と同定された。洗浄したマグネタイトを０．４重量％の硝酸を含有する純水で分散させ、Ｆｅ2Ｏ3換算で２０重量％のマグネタイト微粒子の懸濁液（ゾル）を作成した。
【００３９】
そして、マグネタイト微粒子の懸濁液に純水及び研磨促進剤として塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を加えて、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度で６．７重量％のマグネタイトと、Ａｌ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度１．４重量％のＡｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム濃度を有する研磨用組成物ａを調整した。
【００４０】
比較例２
比較例１マグネタイト微粒子を大気中で４００℃で５時間加熱することにより赤色の粉末が得られた。この粉末を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ２０〜５０ｎｍの立方体粒子で、粉末Ｘ線回折でヘマタイト（α型Ｆｅ2Ｏ3）と同定された。このヘマタイト粒子を０．４重量％の硝酸を含有する純水で分散させ、Ｆｅ2Ｏ3換算で２０重量％のヘマタイト微粒子の懸濁液（ゾル）を作成した。
【００４１】
そして、ヘマタイト微粒子の懸濁液に純水及び研磨促進剤として塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を加えて、Ｆｅ2Ｏ3換算濃度で６．７重量％のヘマタイトと、Ａｌ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度１．４重量％のＡｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム濃度を有する研磨用組成物ｂを調整した。
【００４２】
比較例３
実施例５の水性アルミナスラリーを純水で希釈する際に、研磨促進剤として実施例１と同様にして得た塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を加えて、６．７重量％のアルミナ固形分と、Ａｌ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度１．４重量％のＡｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム濃度を有する研磨用組成物ｃを調整した。
【００４３】
参考例１
市販のシリカゾル（スノーテックス−ＺＬ（商標）、日産化学工業（株）製、ＳｉＯ2濃度４０重量％、一次粒子径７０〜１００ｎｍ）を純水で希釈して、６．７重量％のシリカ固形分の研磨用組成物Ｘを調製した。
【００４４】
参考例２
市販のシリカゾル（スノーテックス−ＺＬ（商標）、日産化学工業（株）製、ＳｉＯ2濃度４０重量％、一次粒子径７０〜１００ｎｍ）を純水で希釈する際に、研磨促進剤として実施例１と同様にして得た塩基性硝酸アルミニウム水溶液（ＢＡＮｂ）を加えて、６．７重量％のシリカ固形分と、Ａｌ2Ｏ3換算濃度で０．６２重量％及び硝酸濃度１．４重量％のＡｌ（ＯＨ）（ＮＯ3）2の化学組成で表示される塩基性硝酸アルミニウム濃度を有する研磨用組成物Ｙを調整した。
【００４５】
［研磨試験］
研磨試験は、下記のように行った。
【００４６】
被加工物は、アルミニウム基板にＮｉ−Ｐを１０μｍの厚さに無電解メッキ（Ｎｉ９０〜９２％とＰ８〜１０％の組成の硬質Ｎｉ−Ｐメッキ層）をした３．５インチメモリーハードディスク基板を使用した。尚、この基板は１次研磨してあり平均表面粗さは、１．２ｎｍである。
【００４７】
ラップマスターＬＭ−１５研磨機（ラップマスター製）の定盤に人工皮革タイプのポリウレタン製研磨布（ＰＯＬＩＴＥＸ ＤＧ（商標）、３８０ｍｍφ、ロデール・ニッタ（株）製）を貼り付け、これに基板の研磨面を対向させ１１ｋＰａの荷重をかけて研磨した。
【００４８】
定盤回転数は、毎分４５回転であり、研磨組成物（スラリー）供給量は１０ｍｌ／分である。
【００４９】
研磨の後、被加工物を取り出し超音波洗浄を繰り返して洗浄した。
【００５０】
洗浄後アルミディスクを乾燥し、重量減少から研磨速度を求めた。表面欠陥については、微分干渉顕微鏡により観察し、突起、ピット、スクラッチ等の度合を判定した。平均表面粗さは、市販品の装置、例えば米国のＺｙｇｏ社製の「New View 100」という名称の装置を使用することによる、ＦＤＡを用いた走査型白色干渉法あるいは位相測定法により測定した。
【００５１】
研磨試験における研磨速度（Ｖｐ）、平均表面粗さ（Ｒａ）並びにピット及びスクラッチの発生についての結果は第１表に示す。平均表面粗さに対する研磨速度の比率（Ｖｐ／Ｒａ）については第２表に示す。
【００５２】
【表１】
【表２】
第１表と第２表より、研磨剤組成物Ｘ及びＹに挙げた高品質の研磨面が得られる研磨剤として知られているシリカゾルと比較した場合、研磨剤組成物ＡないしＤはいずれも表面粗さが同等以上で、しかも研磨速度が２倍以上速く優れていることがわかる。
【００５５】
研磨剤組成物ＡないしＤと研磨剤組成物ａ及びｂを比較した場合、研磨剤組成物ａ及びｂは研磨速度が半分近く遅くなっていることがわかる。また平均粗さに対する研磨速度の比率が小さいことがわかる。
【００５６】
研磨剤組成物Ｅ及びＦと研磨剤組成物ｃを比較した場合、研磨剤組成物Ｅ及びＦの方が高速研磨性で、平均粗さに対する研磨速度の比率が大きく、しかも研磨面の平均表面粗さが良好でしかもピットが発生しないなど高品質の研磨面が得られていることがわかる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の砥粒は、α、β、γ及びδ型ＦｅＯ（ＯＨ）結晶構造からなる群から選ばれた単一または複数の結晶構造と、５〜５００ｎｍの一次粒子径とを有する酸化水酸化鉄(III) 微粒子からなる粉末である。本発明の酸化水酸化鉄(III) 粉末は、湿式合成法で製造するため高温焼成工程が入らない。このため酸化水酸化鉄(III) 微粒子の表面がより活性であるため、研磨促進剤として三価又は四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される正塩を使用した場合でも、一部酸化水酸化鉄(III) 粒子が溶解して塩基性塩になると推定される。このため研磨促進剤として三価又は四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩基性塩を使用した場合と同じ効果が期待できる。
【００５８】
即ち、塩基性硝酸アルミニウム及び塩基性硝酸鉄等の塩基性塩は、硝酸アルミニウム及び硝酸鉄等の正塩と同じようにアルミニウムディスクに対して化学的研磨効果を促進させる効果を示すと共に、正塩より研磨組成物のｐＨを中性側に保つ緩衝効果があるため、研磨時の過剰なエッチングが抑制され表面粗さを小さく、表面欠陥が少なくし、高品質の研磨面が得られるものと考えられる。
【００５９】
本発明の酸化水酸化鉄(III) 粉末を砥粒とした研磨用組成物は、高速研磨性を有し、しかも高品質の研磨面が得られる研磨用組成物であるため、研磨工程の生産性の向上及び低コスト化が可能である。しかも本発明の酸化水酸化鉄(III) 粉末は安価である。
【００６０】
また、本発明の研磨用組成物は、工業製品として供給され得るアルミニウムあるいはその合金からなる磁気記録媒体ディスクの基材の上に設けられたＮｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ等のメッキ層の表面、特にＮｉ９０〜９２％とＰ８〜１０％の組成の硬質Ｎｉ−Ｐメッキ層及び酸化アルミ層の表面あるいはアルミニウム、その合金、アルマイトを研磨するのに有用である。
【００６１】
更に本発明の酸化水酸化鉄(III) 粉末を砥粒とした研磨用組成物は多層配線基板上のタングステン、銅、アルミニウム、パーマロイ等の金属層の精密研磨にも有用である。
Claims (6)
- 水、砥粒及び研磨促進剤からなるアルミニウムディスクの研磨組成物において、
砥粒がα、β、γ及びδ型ＦｅＯ（ＯＨ）結晶構造からなる群から選ばれた単一または複数の結晶構造と、５〜５００ｎｍの一次粒子径とを有する酸化水酸化鉄(III) 粉末であること、
及び研磨促進剤が三価又は四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩であることを特徴とするアルミニウムディスクの研磨用組成物。 - 水、砥粒及び研磨促進剤からなるアルミニウムディスクの研磨組成物において、
砥粒がα、β、γ及びδ型ＦｅＯ（ＯＨ）結晶構造からなる群から選ばれた単一または複数の結晶構造と、５〜５００ｎｍの一次粒子径とを有する酸化水酸化鉄(III) 粉末と、アルミナ、シリカ、ジルコニア及びセリアよりなる群から選ばれる少なくとも１種の粉末との混合物であること、及び研磨促進剤が三価又は四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩であることを特徴とするアルミニウムディスクの研磨用組成物。 - 水、砥粒及び研磨促進剤からなる多層配線基板の金属層の研磨組成物において、
砥粒がα、β、γ及びδ型ＦｅＯ（ＯＨ）結晶構造からなる群から選ばれた単一または複数の結晶構造と、５〜５００ｎｍの一次粒子径とを有する酸化水酸化鉄(III) 粉末であること、
及び研磨促進剤が三価又は四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩であることを特徴とする多層配線基板の金属層の研磨用組成物。 - 水、砥粒及び研磨促進剤からなる多層配線基板の金属層の研磨組成物において、
砥粒がα、β、γ及びδ型ＦｅＯ（ＯＨ）結晶構造からなる群から選ばれた単一または複数の結晶構造と、５〜５００ｎｍの一次粒子径とを有する酸化鉄粉末と、アルミナ、シリカ、ジルコニア及びセリアよりなる群から選ばれる少なくとも１種の粉末との混合物であること、及び研磨促進剤が三価又は四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩であることを特徴とする多層配線基板の金属層の研磨用組成物。 - 研磨促進剤が三価又は四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される塩基性塩であることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の研磨用組成物。
- 研磨促進剤が三価又は四価の金属と無機酸又は有機酸から形成される正塩であることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の研磨用組成物。
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