JP7008564B2 - 合成石英ガラス基板用研磨液組成物 - Google Patents
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被研磨合成石英ガラス基板と研磨パッドとの間に、本発明の合成石英ガラス基板用研磨液組成物を供給し、前記被研磨合成石英ガラス基板と前記研磨パッドとが接した状態で、前記研磨パッドを前記被研磨合成石英ガラス基板に対して相対運動させることにより、前記被研磨合成石英ガラス基板を研磨する工程を含む。
被研磨合成石英ガラス基板と研磨パッドとの間に、本発明の合成石英ガラス基板用研磨液組成物を供給し、前記被研磨合成石英ガラス基板と前記研磨パッドとが接した状態で、前記研磨パッドを前記被研磨合成石英ガラス基板に対して相対運動させることにより、前記被研磨合成石英ガラス基板を研磨する工程を含む。
本発明の研磨液組成物は、砥粒としてシリカ粒子を含有する。前記シリカ粒子としては、例えば、コロイダルシリカ、フュームドシリカ等が挙げられる。また、官能基でシリカを表面修飾あるいは表面改質したもの等もシリカ粒子として用いることができる。中でも、研磨速度向上及び被研磨合成石英ガラス基板(以下、「被研磨基板」と略称する場合もある。)の表面粗さ低減の観点から、コロイダルシリカが好ましい。これらのシリカ粒子は単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。シリカ粒子は、例えば、珪酸ナトリウム等の珪酸アルカリ金属塩を原料とし、水溶液中で縮合反応させて粒子を成長させる水ガラス法、またはテトラエトキシシラン等のアルコキシシランを原料とし、アルコール等の水溶性有機溶媒を含有する水中で縮合反応させて成長させるアルコキシシラン法で得られる。
本発明の研磨液組成物に含まれる水系媒体としては、例えば、水、及び水と水に可溶な溶媒との混合物等が挙げられる。水に可溶な溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の低級アルコールが挙げられ、研磨工程での安全性の観点から、エタノールが好ましい。水系媒体としては、合成石英ガラス基板の品質向上の観点から、イオン交換水、蒸留水、超純水等の水からなるとより好ましい。本発明の研磨液組成物における水系媒体の含有量は、本発明のシリカ粒子と下記任意成分と水系媒体との合計質量を100質量%とすると、本発明のシリカ粒子及び後述する任意成分を除いた残余とすることができる。
本発明の研磨液組成物には、研磨速度の向上及び表面粗さ低減の観点から、濡れ剤が含まれていると好ましい。濡れ剤としては、好ましくは、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリンから選ばれる少なくとも1種であり、スクラッチ低減と保存安定性の両立の観点からより好ましくはグリセリンである。これらの濡れ剤は、スクラッチの原因となる被研磨基板の乾燥防止に効果的であると考えられる。
防腐剤としては、ベンザルコニウムクロライド、ベンゼトニウムクロライド、1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オン、(5-クロロ-)2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、過酸化水素、または次亜塩素酸塩等が挙げられる。
[シリカ粒子のD10、D50、D90の測定]
研磨液組成物中のシリカ粒子について、動的光散乱(DLS)粒径分布計(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、体積換算平均二次粒径(D10,D50,D90)を求めた。
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℃
本発明においては、動的光散乱(DLS)粒径分布計で得られたデータをもとに、各二次粒径の粒子数割合を算出し、下記式を用いて粒度分布の歪度を求めている。
[シリカ粒子A~O]
下記のようにして調製されたシリカ粒子aと市販品であるシリカ粒子b1,b2,b3(詳細は下記記載)とを、表1に記載の質量割合で混合し、研磨液組成物調製用の、シリカ粒子A~Oを用意した。
水酸化アンモニウムを含有する水性シリカゾルのヒール(元粒子)に、微細に粉砕した金属珪素を導入し、アンモニア存在下で珪素と水とを反応させてシリカ粒子を成長させ、ヒール中のシリカ濃度と表面積および反応混合物中のシリカの生成速度を調節する。このとき、シリカが新しい核を形成するよりも既存のヒール上でシリカを重合させ、水性シリカゾル中の粒子サイズを増大させることにより(ビルドアップ)、従来よりも大きなサイズまで含んだシリカ粒子aを用意した。
(1)シリカ粒子a(D10:65.1nm、D50:99.0nm、D90:171.0nm、D90/D10=2.63)
(2)シリカ粒子b1(日揮触媒化成社製、品名SI-80P、D10:71.8nm、D50:100.0nm、D90:146.0nm、D90/D10=2.03)
(3)シリカ粒子b2(日揮触媒化成社製、品名SI-50、D10:22.4nm、D50:31.4nm、D90:47.1nm、D90/D10=2.10)
(4)シリカ粒子b3(日揮触媒化成社製、品名SI-550、D10:4.3nm、D50:6.1nm、D90:7.7nm、D90/D10=1.79)
シリカ粒子A~Oおよびイオン交換水を用いて、実施例1~10、比較例1~7の研磨液組成物を調製した。実施例1~9、比較例1~6の研磨液組成物中のシリカ粒子の含有量は40質量%であり、残余はイオン交換水である。実施例10、比較例7の研磨液組成物中のシリカ粒子の含有量は36質量%であり、残余はイオン交換水である。実施例1~10、比較例1~7の研磨液組成物の25℃におけるpHは表2に示した通りである。
下記の研磨条件で、被研磨石英ガラス基板を研磨した。
[研磨条件]
両面研磨機;スピードファム社製「両面9B研磨機」
研磨パッド;スウェード調のウレタン製硬質パッド
研磨荷重;80g/cm2
定盤回転数;30rpm
キャリア回転数;30rpm
研磨剤流量;30mL/min
研磨時間:30min
被研磨合成石英ガラス基板の研磨前後の重量変化を求め、合成石英ガラス密度(2.2g・cm2)、合成石英ガラス基板面積(100cm2)から研磨速度(μm/h)を算出した。表2において、実施例1~9、比較例2~6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示し、実施例10の研磨液組成物を用いた場合の研磨速度は、比較例7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示した。
Claims (6)
- シリカ粒子と、水系媒体とを含有し、
前記シリカ粒子のレーザー回折散乱法により求められる粒度分布において小粒径側からの累積体積が50%に達するときの粒子の二次粒径D50が、70nm以上200nm以下であり、
前記粒度分布の歪度が1.30以上2.05以下である、合成石英ガラス基板用研磨液組成物。 - 前記研磨液組成物の25℃におけるpHが8以上12以下である、請求項1に記載の研磨液組成物。
- 前記研磨液組成物中の前記シリカ粒子の含有量が、25質量%以上50質量%以下である、請求項1又は2に記載の研磨液組成物。
- (D50-D10)/(D90-D50)が、0.40以上0.56以下である、請求項1から3のいずれかの項に記載の研磨液組成物。
但し、D10は前記粒度分布において小粒径側からの累積体積が10%に達するときの粒子の二次粒径であり、D90は前記粒度分布において小粒径側からの累積体積が90%に達するときの粒子の二次粒径である。 - 被研磨合成石英ガラス基板と研磨パッドとの間に、請求項1から4の何れかの項に記載の研磨液組成物を供給し、前記被研磨合成石英ガラス基板と前記研磨パッドとが接した状態で、前記研磨パッドを前記被研磨合成石英ガラス基板に対して相対運動させることにより、前記被研磨合成石英ガラス基板を研磨する工程を含む、被研磨合成石英ガラス基板の研磨方法。
- 被研磨合成石英ガラス基板と研磨パッドとの間に、請求項1から4の何れかの項に記載の研磨液組成物を供給し、前記被研磨合成石英ガラス基板と前記研磨パッドとが接した状態で、前記研磨パッドを前記被研磨合成石英ガラス基板に対して相対運動させることにより、前記被研磨合成石英ガラス基板を研磨する工程を含む、合成石英ガラス基板の製造方法。
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