JP7411498B2 - 研磨液組成物 - Google Patents
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Description
本開示は、研磨液組成物、磁気ディスク基板の製造方法、及び、基板の研磨方法に関する。
近年、磁気ディスクドライブは小型化・大容量化が進み、高記録密度化が求められている。高記録密度化のためには、単位記録面積を縮小し、弱くなった磁気信号の検出感度を向上させる必要がある。そのため、磁気ヘッドの浮上高さをより低くするための技術開発が進められている。磁気ディスク基板には、磁気ヘッドの低浮上化と記録面積の確保に対応するため、平滑性及び平坦性の向上（表面粗さ、うねり、端面ダレの低減）や表面欠陥低減（残留砥粒、スクラッチ、突起、ピット等の低減）が厳しく要求されている。
このような要求に対して、より平滑で、傷が少ないといった表面品質向上と生産性の向上を両立させる観点から、磁気ディスク基板の製造方法においては、２段階以上の研磨工程を有する多段研磨方式が採用されることが多い。一般に、平滑性という要求を満たすために、コロイダルシリカ粒子を含む研磨剤が使用され、生産性向上の観点から、アルミナ粒子を砥粒として含む研磨液組成物が使用される。しかしながら、アルミナ粒子を砥粒として使用した場合、アルミナ粒子の基板への突き刺さりによって、磁気ディスク基板や、磁気ディスク基板に磁性層が施された磁気ディスクの欠陥を引き起こすことがある。
そこで、例えば、特許文献１及び２には、アルミナ粒子を含まず、シリカ粒子を砥粒として含有する研磨液組成物が提案されている。
アルミナ粒子に代えてシリカ粒子を砥粒とした従来の研磨液組成物では、アルミナの付着や突き刺さり等によるアルミナの残留が抑制され、研磨後の基板表面の突起欠陥を低減できる。しかし、アルミナ粒子に代えてシリカ粒子を砥粒とした研磨液組成物を使用する場合、短波長うねりを低減させるためには、アルミナ粒子を含む研磨液組成物よりも長時間の研磨時間を要し、生産性が低下するという問題がある。
そこで、本開示は、シリカ粒子を砥粒とする研磨において、研磨速度の向上と、研磨後の基板表面の短波長うねりの低減が可能な研磨液組成物を提供する。
本開示は、一態様において、シリカ粒子、及び水系媒体を含有し、前記シリカ粒子は、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小粒径側からの累積頻度が１０％、９０％となる粒子径をそれぞれＤ１０、Ｄ９０としたとき、Ｄ１０が７０ｎｍ以下であり、Ｄ９０が２００ｎｍ以下であり、前記粒度分布の尖度が３以下である、研磨液組成物に関する。
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する研磨工程を含む、半導体基板、サファイア基板及び磁気ディスク基板から選ばれる少なくとも１種の基板の製造方法に関する。
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する研磨工程を含み、被研磨基板が、半導体基板、サファイア基板及び磁気ディスク基板から選ばれる少なくとも１種の基板の製造に用いられる基板である、基板の研磨方法に関する。
本開示によれば、シリカ粒子を砥粒とする研磨において、研磨速度の向上と、研磨後の基板表面の短波長うねりの低減が可能になるという効果が奏されうる。
シリカ粒子を砥粒として用いた場合の研磨速度を向上させる方法の一つとして、レーザー回折散乱法（ＤＬＳ）による粒度分布のブロード化や、電子顕微鏡による個数換算の累積粒度分布のブロード化が知られている。
しかし、本発明者らが検討した結果、ＤＬＳによる粒度分布がブロード化されたシリカ粒子や電子顕微鏡による個数基準の累積粒度分布がブロード化されたシリカ粒子では、研磨速度の向上が不十分、または短波長うねりの発生の抑制が不十分であった。
驚くべきことに、これらの粒子は、遠心沈降法を用いて粒度分布を測定すると、連続的にブロードな粒度分布ではなく、一又は少数の高いピークが存在する分布、すなわち、従来技術（ＤＬＳによる粒度分布や電子顕微鏡による個数基準の累積粒度分布）で算出される尖度と比べて、高い尖度の粒度分布であることが見いだされた。
本開示は、遠心沈降法による粒度分布から算出される尖度が所定の小さい範囲になるように調整されたシリカ粒子を用いると、研磨速度の向上と、短波長うねり発生の抑制が可能になるという知見に基づく。一般に、磁気ディスク基板の製造において、短波長うねりを低減できれば研磨時間の短縮につながり、生産性も向上する。
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驚くべきことに、これらの粒子は、遠心沈降法を用いて粒度分布を測定すると、連続的にブロードな粒度分布ではなく、一又は少数の高いピークが存在する分布、すなわち、従来技術（ＤＬＳによる粒度分布や電子顕微鏡による個数基準の累積粒度分布）で算出される尖度と比べて、高い尖度の粒度分布であることが見いだされた。
本開示は、遠心沈降法による粒度分布から算出される尖度が所定の小さい範囲になるように調整されたシリカ粒子を用いると、研磨速度の向上と、短波長うねり発生の抑制が可能になるという知見に基づく。一般に、磁気ディスク基板の製造において、短波長うねりを低減できれば研磨時間の短縮につながり、生産性も向上する。
すなわち、本開示は、一態様において、シリカ粒子、及び水系媒体を含有し、前記シリカ粒子は、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小粒径側からの累積頻度が１０％、９０％となる粒子径をそれぞれＤ１０、Ｄ９０としたとき、Ｄ１０が７０ｎｍ以下であり、Ｄ９０が２００ｎｍ以下であり、前記粒度分布の尖度が３以下である、研磨液組成物（以下、「本開示の研磨液組成物」ともいう）に関する。
本開示の効果発現のメカニズムは明らかではないか、以下のように推察される。
シリカ粒子の遠心沈降法による粒度分布のブロード化は、局所的な粒径の偏りを減らして様々な粒子径を存在させる。これにより、例えば、大径粒子と小径粒子の二成分を混合したときよりも、研磨中の研磨パッドと被研磨基板との間における粒子の充填率が高くなるという効果がもたらされると考えられる。そのため、被研磨基板に対する粒子の接触面積がより拡大し、基板の切削面積が増加するため研磨速度を向上できると考えられる。さらに、シリカ粒子の遠心沈降法による粒度分布が、極端な小径粒子割合の低下や大径粒子割合の増加が抑制されたブロードな粒度分布であることにより、短波長うねりの発生を抑制することができると考えられる。また、遠心沈降法による粒度分布が連続的にブロード化されたシリカ粒子を含有する研磨液組成物に、非球状シリカをさらに含有させた場合、短波長うねりが更に低減され、研磨速度をより向上できると考えられる。
従来技術のＤＬＳでは、粒子の散乱強度を見ているが、散乱強度は一般的に大径粒子の方が大きく、大径粒子が多い場合は全体的に大径粒子寄りの分布となると考えられる。また、ＳＥＭでは、画像上の粒径を直接見ているが、小径粒子程個数が多いため平均を取ると全体的に小径側に引っ張られた分布になると考えられる。これに対し、本開示で採用される遠心沈降法では、粒子の光透過率を見ているが、遠心分離により粒径毎の粒子の光透過率を見ることができ、ＤＬＳやＳＥＭよりも分解能が高いと考えられる。
但し、本開示はこれらのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
シリカ粒子の遠心沈降法による粒度分布のブロード化は、局所的な粒径の偏りを減らして様々な粒子径を存在させる。これにより、例えば、大径粒子と小径粒子の二成分を混合したときよりも、研磨中の研磨パッドと被研磨基板との間における粒子の充填率が高くなるという効果がもたらされると考えられる。そのため、被研磨基板に対する粒子の接触面積がより拡大し、基板の切削面積が増加するため研磨速度を向上できると考えられる。さらに、シリカ粒子の遠心沈降法による粒度分布が、極端な小径粒子割合の低下や大径粒子割合の増加が抑制されたブロードな粒度分布であることにより、短波長うねりの発生を抑制することができると考えられる。また、遠心沈降法による粒度分布が連続的にブロード化されたシリカ粒子を含有する研磨液組成物に、非球状シリカをさらに含有させた場合、短波長うねりが更に低減され、研磨速度をより向上できると考えられる。
従来技術のＤＬＳでは、粒子の散乱強度を見ているが、散乱強度は一般的に大径粒子の方が大きく、大径粒子が多い場合は全体的に大径粒子寄りの分布となると考えられる。また、ＳＥＭでは、画像上の粒径を直接見ているが、小径粒子程個数が多いため平均を取ると全体的に小径側に引っ張られた分布になると考えられる。これに対し、本開示で採用される遠心沈降法では、粒子の光透過率を見ているが、遠心分離により粒径毎の粒子の光透過率を見ることができ、ＤＬＳやＳＥＭよりも分解能が高いと考えられる。
但し、本開示はこれらのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
本開示において基板の「うねり」とは、粗さよりも波長の長い基板表面の凹凸をいう。本開示において「短波長うねり」とは、例えば、８０～５００μｍの波長により観測されるうねりをいう。研磨後の基板表面の短波長うねりが低減されることにより、磁気ディスクドライブにおいて磁気ヘッドの浮上高さを低くすることができ、磁気ディスクの記録密度の向上が可能となる。基板表面の短波長うねりは、実施例に記載の方法により測定できる。
［シリカ粒子Ａ（成分Ａ）］
本開示の研磨液組成物は、砥粒として、シリカ粒子Ａ（以下、「成分Ａ」ともいう）を含有する。成分Ａの使用形態としては、スラリー状であることが好ましい。成分Ａは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
本開示の研磨液組成物は、砥粒として、シリカ粒子Ａ（以下、「成分Ａ」ともいう）を含有する。成分Ａの使用形態としては、スラリー状であることが好ましい。成分Ａは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
成分Ａの遠心沈降法による重量換算での粒子径Ｄ１０は、短波長うねり低減の観点から、７０ｎｍ以下であって、６０ｎｍ以下が好ましく、５５ｎｍ以下がより好ましい。また、研磨速度向上の観点から、成分Ａの粒子径Ｄ１０は、１０ｎｍ以上が好ましく、２０ｎｍ以上がより好ましく、３０ｎｍ以上がより好ましく、４０ｎｍ以上がより好ましく、４５ｎｍ以上が更に好ましい。より具体的には、成分ＡのＤ１０は、３０ｎｍ以上７０ｎｍ以下が好ましく、４０ｎｍ以上６０ｎｍ以下がより好ましく、４５ｎｍ以上５５ｎｍ以下が更に好ましい。
成分Ａの遠心沈降法による重量換算での粒子径Ｄ９０は、短波長うねり低減の観点から、２００ｎｍ以下であって、１７０ｎｍ以下が好ましく、１５０ｎｍ以下がより好ましい。また、研磨速度向上の観点から、成分Ａの粒子径Ｄ９０は、８０ｎｍ以上が好ましく、９０ｎｍ以上がより好ましく、１００ｎｍ以上が更に好ましい。より具体的には、成分ＡのＤ９０は、８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、９０ｎｍ以上１７０ｎｍ以下がより好ましく、１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下が更に好ましい。
成分Ａの遠心沈降法による重量換算での粒子径Ｄ５０は、研磨速度向上及び短波長うねり低減の観点から、１８０ｎｍ未満が好ましく、１３０ｎｍ以下がより好ましく、９０ｎｍ以下が更に好ましい。同様の観点から、成分Ａの粒子径Ｄ５０は、６０ｎｍ以上が好ましく、７０ｎｍ以上がより好ましく、７５ｎｍ以上が更に好ましい。より具体的には、成分ＡのＤ５０は、６０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下が好ましく、７０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下がより好ましく、７５ｎｍ以上９０ｎｍ以下が更に好ましい。
本開示において、Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０とはそれぞれ、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小径側からの累積頻度が１０％、５０％、９０％となる粒径をいう。本開示において、遠心沈降法は、一又は複数の実施形態において、粒子を沈降速度差によってサイズごとに分級して検出する方法（ディスク遠心沈降光透過法）である。遠心沈降法による粒度分布は、例えば、ディスク遠心式粒子径分布測定装置（ＣＰＳ Ｄｉｓｃ Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ）を用いて測定できる。以下の説明において、遠心沈降法による粒度分布は、「ＣＰＳ測定による粒度分布」ということもある。具体的には、実施例に記載の測定方法により算出できる。
成分Ａの粒子径Ｄ９０と粒子径Ｄ１０との比（Ｄ９０／Ｄ１０）は、短波長うねり低減の観点から、１．７以上が好ましく、１．９以上がより好ましく、２．２以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、３以下が好ましく、２．９以下がより好ましく、２．８以下が更に好ましい。より具体的には、成分ＡのＤ９０／Ｄ１０は、１．７以上３以下が好ましく、１．９以上２．９以下がより好ましく、２．２以上２．８以下が更に好ましい。
成分Ａの粒子径Ｄ９０と粒子径Ｄ５０との比（Ｄ９０／Ｄ５０）は、短波長うねり低減の観点から、１．２以上が好ましく、１．４以上がより好ましく、１．５以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、２以下が好ましく、１．９以下がより好ましく、１．８以下が更に好ましい。より具体的には、成分ＡのＤ９０／Ｄ５０は、１．２以上２以下が好ましく、１．４以上１．９以下がより好ましく、１．５以上１．８以下が更に好ましい。
成分Ａのスパンは、研磨速度向上及び短波長うねり低減の観点から、１８０ｎｍ未満が好ましく、１６０ｎｍ以下がより好ましく、１４０ｎｍ以下が更に好ましい。同様の観点から、成分Ａのスパンは、３０ｎｍ以上が好ましく、５０ｎｍ以上がより好ましく、６０ｎｍ以上が更に好ましい。より具体的には、成分Ａのスパンは、３０ｎｍ以上１８０ｎｍ未満が好ましく、５０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下がより好ましく、６０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下が更に好ましい。本開示において、スパンは、式（Ｄ９０－Ｄ１０）により算出される値である。
成分Ａの遠心沈降法による粒度分布の尖度（kurtosis）は、研磨速度向上及び短波長うねり低減の観点から、３以下であって、２．５以下が好ましく、２以下がより好ましく、１以下が更に好ましく、０．５以下が更に好ましい。同様の観点から、成分Ａの前記粒度分布の尖度は、－３以上が好ましく、－２以上がより好ましく、－１．５以上が更に好ましく、－１以上が更に好ましく、－０．５以上が更に好ましい。より具体的には、成分Ａの前記粒度分布の尖度は、－３以上３以下が好ましく、－２以上２．５以下がより好ましく、－１．５以上２以下が更に好ましく、－１以上１以下が更に好ましく、－０．５以上０．５以下が更に好ましい。本開示において、尖度（kurtosis）は、下記式により算出される値であり、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布の鋭さを表す尺度である。尖度は０近いほど、正規分布に近い。
ただし、上記式中、ｎはデータの個数、ｘはデータ全体の平均値、ｓはデータ全体の標準偏差である。
成分Ａの遠心沈降法による粒径分布を調整する方法の一実施形態としては、例えば、シリカ粒子の成長過程において、粒子成長時間、粒子温度、粒子濃度等を調整する方法が挙げられる。成分Ａの遠心沈降法による粒径分布を調整する方法の他の実施形態としては、例えば、その製造段階における粒子の成長過程で新たな核となる粒子を加えることにより所望の粒径分布を持たせる方法、異なる粒径分布を有する２種類以上のシリカ粒子を混合して所望の粒径分布を持たせる方法等が挙げられる。
成分Ａの平均二次粒子径は、研磨速度の確保及び短波長うねり低減の観点から、９０ｎｍ以上が好ましく、９５ｎｍ以上がより好ましく、１００ｎｍ以上が更に好ましく、そして、短波長うねり低減の観点から、１８０ｎｍ以下が好ましく、１２０ｎｍ以下がより好ましく、１１０ｎｍ以下が更に好ましい。より具体的には、成分Ａの平均二次粒子径は、９０ｎｍ以上１８０ｎｍ以下が好ましく、９５ｎｍ以上１２０ｎｍ以下がより好ましく、１００ｎｍ以上１１０ｎｍ以下が更に好ましい。本開示において、成分Ａの平均二次粒子径とは、動的光散乱法により測定される散乱強度分布に基づく平均粒径をいう。本開示において「散乱強度分布」とは、動的光散乱法（DLS：Dynamic Light Scattering）又は準弾性光散乱（QLS：Quasielastic Light Scattering）により求められるサブミクロン以下の粒子の体積換算の粒径分布のことをいう。本開示における成分Ａの平均二次粒子径は、具体的には実施例に記載の方法により得ることができる。
成分Ａとしては、コロイダルシリカ、湿式法シリカ（沈降法シリカ）、ヒュームドシリカ、粉砕シリカ、及びそれらを表面修飾したシリカ等が挙げられる。研磨速度向上と短波長うねり低減の観点から、成分Ａは、コロイダルシリカ及び湿式法シリカから選ばれる少なくとも１種が好ましく、コロイダルシリカがより好ましい。
前記コロイダルシリカは、例えば、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）、及び、アルコキシシランの加水分解物の縮合による方法（以下、「ゾルゲル法」）ともいう）により得たものが挙げられ、製造容易性及び経済性の観点から、好ましくは水ガラス法により得たものである。水ガラス法及びゾルゲル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製造できる。
前記沈降法シリカは、沈降法により得られるシリカ粒子である。沈降法シリカ粒子の製造方法としては、例えば、東ソー研究・技術報告 第４５巻（２００１）第６５～６９頁に記載の方法等の公知の方法が挙げられる。沈降法シリカ粒子の製造方法の具体例としては、例えば、珪酸ナトリウム等の珪酸塩と硫酸等の鉱酸との中和反応によりシリカ粒子を析出させる沈降法が挙げられる。前記中和反応を比較的高温でアルカリ性の条件で行うことが好ましく、これにより、シリカの一次粒子の成長が早く進行し、一次粒子がフロック状に凝集して沈降し、好ましくはこれをさらに粉砕することで、沈降法シリカ粒子が得られる。
成分Ａの形状は、非球状でも球状でもよい。研磨速度の確保及び短波長うねり低減の観点から、成分Ａは、一又は複数の実施形態において、球状シリカ粒子であることが好ましく、その他の一又は複数の実施形態において、球状シリカ粒子及び非球状シリカ粒子を含むものであることが好ましい。本開示において、球状シリカ粒子とは、粒子の平均アスペクト比が１．２未満となるシリカ粒子であり、非球状シリカ粒子とは、粒子の平均アスペクト比が１．２以上となるシリカ粒子のことである。平均アスペクト比とは、公知の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）および公知の画像解析システムを用いて、粒子の各々について求めた最小内接四角の長径／短径比の単純平均値である。
成分Ａが非球状シリカ粒子を含む場合、非球状シリカ粒子の形状は、研磨速度の確保及び短波長うねり低減の観点から、非球状シリカ粒子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が挙げられる。非球状シリカ粒子の種類としては、例えば、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種が挙げられる。
本開示において、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長径として求められうる。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。
本開示において、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（図１参照）。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。
本開示において、異形かつ金平糖型のシリカ粒子Ａｃ（以下、「粒子Ａｃ」ともいう）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。
本開示の研磨液組成物中の成分Ａの含有量は、研磨速度の確保及び短波長うねり低減の観点から、０．１質量％以上が好ましく、０．５質量％以上がより好ましく、１質量％以上が更に好ましく、２質量％以上が更により好ましく、そして、経済性の観点から、３０質量％以下が好ましく、２５質量％以下がより好ましく、２０質量％以下が更に好ましく、１５質量％以下が更により好ましい。より具体的には、成分Ａの含有量は、０．１質量％以上３０質量％以下が好ましく、０．５質量％以上２５質量％以下がより好ましく、１質量％以上２０質量％以下が更に好ましく、２質量％以上１５質量％以下が更により好ましい。成分Ａが２種以上のシリカ粒子からなる場合、成分Ａの含有量はそれらの合計含有量をいう。
本開示の研磨液組成物に含まれる成分Ａが球状シリカ粒子と非球状シリカ粒子を含む場合、研磨速度向上及び短波長うねり低減の観点から、成分Ａにおける球状シリカ粒子の割合は、１０％以上が好ましく、２０％以上がより好ましく、４０％以上が更に好ましく、そして、１００％未満が好ましく、８０％以下がより好ましく、７０％以下が更に好ましく、６０％以下が更に好ましい。同様の観点から、成分Ａにおける非球状シリカ粒子の割合は、９０％以下が好ましく、８０％以下がより好ましく、６０％以下が更に好ましく、そして、０％超が好ましく、２０％以上がより好ましく、３０％以上が更に好ましく、４０％以上が更に好ましい。
成分Ａの製造方法としては、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。
［水系媒体］
本開示の研磨液組成物に含まれる水系媒体としては、蒸留水、イオン交換水、純水及び超純水等の水、又は、水と溶媒との混合溶媒等が挙げられる。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）が挙げられる。水系媒体が、水と溶媒との混合溶媒の場合、混合媒体全体に対する水の割合は、本開示の効果が妨げられない範囲であれば特に限定されなくてもよく、経済性の観点から、例えば、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％が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物中の水系媒体の含有量は、成分Ａ及び必要に応じて配合される後述する任意成分（成分Ｂ、成分Ｃ、その他の成分）を除いた残余とすることができる。
本開示の研磨液組成物に含まれる水系媒体としては、蒸留水、イオン交換水、純水及び超純水等の水、又は、水と溶媒との混合溶媒等が挙げられる。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）が挙げられる。水系媒体が、水と溶媒との混合溶媒の場合、混合媒体全体に対する水の割合は、本開示の効果が妨げられない範囲であれば特に限定されなくてもよく、経済性の観点から、例えば、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％が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物中の水系媒体の含有量は、成分Ａ及び必要に応じて配合される後述する任意成分（成分Ｂ、成分Ｃ、その他の成分）を除いた残余とすることができる。
［酸（成分Ｂ）］
本開示の研磨液組成物は、研磨速度の更なる向上及び短波長うねりの更なる低減の観点から、酸（以下、「成分Ｂ」ともいう）を含有してもよい。本開示において、酸の使用は、酸及び／又はその塩の使用を含む。成分Ｂは、１種でもよいし、２種以上の組合せでもよい。
成分Ｂとしては、例えば、硝酸、硫酸、亜硫酸、過硫酸、塩酸、過塩素酸、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、アミド硫酸等の無機酸；有機リン酸、有機ホスホン酸等の有機酸；等が挙げられる。中でも、研磨速度の更なる向上及び短波長うねりの更なる低減の観点から、成分Ｂとしては、リン酸、硫酸及び１－ヒドロキシエチリデン－１，１－ジホスホン酸から選ばれる少なくとも１種が好ましく、硫酸及びリン酸から選ばれる少なくとも１種がより好ましく、リン酸が更に好ましい。これらの酸の塩としては、例えば、上記の酸と、金属、アンモニア及びアルキルアミンから選ばれる少なくとも１種との塩が挙げられる。上記金属の具体例としては、周期表の１～１１族に属する金属が挙げられる。これらの中でも、研磨速度の更なる向上及び短波長うねりの更なる低減の観点から、上記の酸と、１族に属する金属又はアンモニアとの塩が好ましい。
本開示の研磨液組成物は、研磨速度の更なる向上及び短波長うねりの更なる低減の観点から、酸（以下、「成分Ｂ」ともいう）を含有してもよい。本開示において、酸の使用は、酸及び／又はその塩の使用を含む。成分Ｂは、１種でもよいし、２種以上の組合せでもよい。
成分Ｂとしては、例えば、硝酸、硫酸、亜硫酸、過硫酸、塩酸、過塩素酸、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、アミド硫酸等の無機酸；有機リン酸、有機ホスホン酸等の有機酸；等が挙げられる。中でも、研磨速度の更なる向上及び短波長うねりの更なる低減の観点から、成分Ｂとしては、リン酸、硫酸及び１－ヒドロキシエチリデン－１，１－ジホスホン酸から選ばれる少なくとも１種が好ましく、硫酸及びリン酸から選ばれる少なくとも１種がより好ましく、リン酸が更に好ましい。これらの酸の塩としては、例えば、上記の酸と、金属、アンモニア及びアルキルアミンから選ばれる少なくとも１種との塩が挙げられる。上記金属の具体例としては、周期表の１～１１族に属する金属が挙げられる。これらの中でも、研磨速度の更なる向上及び短波長うねりの更なる低減の観点から、上記の酸と、１族に属する金属又はアンモニアとの塩が好ましい。
本開示の研磨液組成物が成分Ｂを含有する場合、本開示の研磨液組成物中の成分Ｂの含有量は、研磨速度の更なる向上及び短波長うねりの更なる低減の観点から、０．００１質量％以上が好ましく、０．０１質量％以上がより好ましく、０．０５質量％以上が更に好ましく、０．１質量％以上が更により好ましく、そして、同様の観点から、５質量％以下が好ましく、４質量％以下がより好ましく、３質量％以下が更に好ましく、２．５質量％以下が更により好ましい。より具体的には、成分Ｂの含有量は、０．００１質量％以上５質量％以下が好ましく、０．０１質量％以上４質量％以下がより好ましく、０．０５質量％以上３質量％以下が更に好ましく、０．１質量％以上２．５質量％以下が更により好ましい。成分Ｂが２種以上の組合せである場合、成分Ｂの含有量はそれらの合計含有量をいう。
［酸化剤（成分Ｃ）］
本開示の研磨液組成物は、研磨速度の更なる向上及び短波長うねりの更なる低減の観点から、酸化剤（以下、「成分Ｃ」ともいう）を含有してもよい。成分Ｃは、１種でもよいし、２種以上の組合せでもよい。
成分Ｃとしては、同様の観点から、例えば、過酸化物、過マンガン酸又はその塩、クロム酸又はその塩、ペルオキソ酸又はその塩、酸素酸又はその塩、硝酸類、硫酸類等が挙げられる。これらの中でも、成分Ｃとしては、過酸化水素、硝酸鉄（ＩＩＩ）、過酢酸、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、硫酸鉄（ＩＩＩ）及び硫酸アンモニウム鉄（ＩＩＩ）から選ばれる少なくとも１種が好ましく、研磨速度向上の観点、被研磨基板の表面に金属イオンが付着しない観点及び入手容易性の観点から、過酸化水素がより好ましい。
本開示の研磨液組成物は、研磨速度の更なる向上及び短波長うねりの更なる低減の観点から、酸化剤（以下、「成分Ｃ」ともいう）を含有してもよい。成分Ｃは、１種でもよいし、２種以上の組合せでもよい。
成分Ｃとしては、同様の観点から、例えば、過酸化物、過マンガン酸又はその塩、クロム酸又はその塩、ペルオキソ酸又はその塩、酸素酸又はその塩、硝酸類、硫酸類等が挙げられる。これらの中でも、成分Ｃとしては、過酸化水素、硝酸鉄（ＩＩＩ）、過酢酸、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、硫酸鉄（ＩＩＩ）及び硫酸アンモニウム鉄（ＩＩＩ）から選ばれる少なくとも１種が好ましく、研磨速度向上の観点、被研磨基板の表面に金属イオンが付着しない観点及び入手容易性の観点から、過酸化水素がより好ましい。
本開示の研磨液組成物が成分Ｃを含有する場合、本開示の研磨液組成物中の成分Ｃの含有量は、研磨速度の更なる向上の観点から、０．０１質量％以上が好ましく、０．０５質量％以上がより好ましく、０．１質量％以上が更に好ましく、そして、研磨速度の更なる向上及び短波長うねりの更なる低減の観点から、４質量％以下が好ましく、２質量％以下がより好ましく、１．５質量％以下が更に好ましい。より具体的には、成分Ｃの含有量は、０．０１質量％以上４質量％以下が好ましく、０．０５質量％以上２質量％以下がより好ましく、０．１質量％以上１．５質量％以下が更に好ましい。成分Ｃが２種以上の組合せである場合、成分Ｃの含有量はそれらの合計含有量をいう。
［その他の成分］
本開示の研磨液組成物は、必要に応じてその他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、腐食抑制剤、増粘剤、分散剤、防錆剤、塩基性物質、界面活性剤、水溶性高分子等が挙げられる。前記その他の成分は、本開示の効果を損なわない範囲で研磨液組成物中に含有されることが好ましく、本開示の研磨液組成物中の前記その他の成分の含有量は、０質量％以上が好ましく、０質量％超がより好ましく、０．１質量％以上が更に好ましく、そして、１０質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましい。より具体的には、０質量％以上１０質量％以下が好ましく、０質量％超１０質量％以下がより好ましく、０．１質量％以上１０質量％以下が更に好ましく、０．１質量％以上５質量％以下が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物は、必要に応じてその他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、腐食抑制剤、増粘剤、分散剤、防錆剤、塩基性物質、界面活性剤、水溶性高分子等が挙げられる。前記その他の成分は、本開示の効果を損なわない範囲で研磨液組成物中に含有されることが好ましく、本開示の研磨液組成物中の前記その他の成分の含有量は、０質量％以上が好ましく、０質量％超がより好ましく、０．１質量％以上が更に好ましく、そして、１０質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましい。より具体的には、０質量％以上１０質量％以下が好ましく、０質量％超１０質量％以下がより好ましく、０．１質量％以上１０質量％以下が更に好ましく、０．１質量％以上５質量％以下が更に好ましい。
［アルミナ砥粒］
本開示の研磨液組成物は、突起欠陥低減の観点から、アルミナ砥粒を実質的に含まないことが好ましい。本開示において「アルミナ砥粒を実質的に含まない」とは、一又は複数の実施形態において、アルミナ粒子を含まないこと、砥粒として機能する量のアルミナ粒子を含まないこと、又は、研磨結果に影響を与える量のアルミナ粒子を含まないこと、を含みうる。具体的には、本開示の研磨液組成物中のアルミナ砥粒の含有量は、一又は複数の実施形態において、突起欠陥の低減の観点から、５質量％以下が好ましく、２質量％以下がより好ましく、１質量％以下が更に好ましく、０．１質量％以下が更に好ましく、０．０５質量％以下が更に好ましく、０．０２質量％以下が更に好ましく、実質的に０質量％が更に好ましい。また、本開示の研磨液組成物中のアルミナ粒子の含有量は、一又は複数の実施形態において、研磨液組成物中の砥粒全量に対し、２質量％以下が好ましく、１質量％以下がより好ましく、０．５質量％以下が更に好ましく、実質的に０質量％であることが更により好ましい。
本開示の研磨液組成物は、突起欠陥低減の観点から、アルミナ砥粒を実質的に含まないことが好ましい。本開示において「アルミナ砥粒を実質的に含まない」とは、一又は複数の実施形態において、アルミナ粒子を含まないこと、砥粒として機能する量のアルミナ粒子を含まないこと、又は、研磨結果に影響を与える量のアルミナ粒子を含まないこと、を含みうる。具体的には、本開示の研磨液組成物中のアルミナ砥粒の含有量は、一又は複数の実施形態において、突起欠陥の低減の観点から、５質量％以下が好ましく、２質量％以下がより好ましく、１質量％以下が更に好ましく、０．１質量％以下が更に好ましく、０．０５質量％以下が更に好ましく、０．０２質量％以下が更に好ましく、実質的に０質量％が更に好ましい。また、本開示の研磨液組成物中のアルミナ粒子の含有量は、一又は複数の実施形態において、研磨液組成物中の砥粒全量に対し、２質量％以下が好ましく、１質量％以下がより好ましく、０．５質量％以下が更に好ましく、実質的に０質量％であることが更により好ましい。
［ｐＨ］
本開示の研磨液組成物のｐＨは、研磨速度の更なる向上、及び短波長うねりの更なる低減の観点から、０．５以上が好ましく、０．７以上がより好ましく、０．９以上が更に好ましく、１以上が更により好ましく、１．２以上が更により好ましく、１．４以上が更により好ましく、そして、同様の観点から、９未満であって、６以下が好ましく、４以下がより好ましく、３以下が更に好ましく、２．５以下が更により好ましく、２以下が更により好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物のｐＨは、０．５以上９未満が好ましく、０．５以上６以下がより好ましく、０．７以上４以下が更に好ましく、１以上３以下が更に好ましい。ｐＨは、前述の酸（成分Ｂ）や公知のｐＨ調整剤を用いて調整することができる。上記のｐＨは、２５℃における研磨液組成物のｐＨであり、ｐＨメータを用いて測定でき、好ましくは、ｐＨメータの電極を研磨液組成物へ浸漬して２分後の数値である。
本開示の研磨液組成物のｐＨは、研磨速度の更なる向上、及び短波長うねりの更なる低減の観点から、０．５以上が好ましく、０．７以上がより好ましく、０．９以上が更に好ましく、１以上が更により好ましく、１．２以上が更により好ましく、１．４以上が更により好ましく、そして、同様の観点から、９未満であって、６以下が好ましく、４以下がより好ましく、３以下が更に好ましく、２．５以下が更により好ましく、２以下が更により好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物のｐＨは、０．５以上９未満が好ましく、０．５以上６以下がより好ましく、０．７以上４以下が更に好ましく、１以上３以下が更に好ましい。ｐＨは、前述の酸（成分Ｂ）や公知のｐＨ調整剤を用いて調整することができる。上記のｐＨは、２５℃における研磨液組成物のｐＨであり、ｐＨメータを用いて測定でき、好ましくは、ｐＨメータの電極を研磨液組成物へ浸漬して２分後の数値である。
［研磨液組成物の製造方法］
本開示の研磨液組成物は、例えば、成分Ａ、水系媒体、及び必要に応じて任意成分（成分Ｂ、成分Ｃ及びその他の成分）を公知の方法で配合することにより製造できる。したがって、本開示は、一態様において、少なくとも成分Ａ及び水系媒体を配合する工程を含む、研磨液組成物の製造方法に関する。本開示において「配合する」とは、成分Ａ、水系媒体、及び必要に応じて任意成分（成分Ｂ、成分Ｃ及びその他の成分）を同時に又は任意の順に混合することを含む。前記配合は、例えば、ホモミキサー、ホモジナイザー、超音波分散機及び湿式ボールミル等の混合器を用いて行うことができる。シリカスラリー及び研磨液組成物の製造方法における各成分の好ましい配合量は、上述した本開示に係る研磨液組成物中の各成分の好ましい含有量と同じとすることができる。
本開示の研磨液組成物は、例えば、成分Ａ、水系媒体、及び必要に応じて任意成分（成分Ｂ、成分Ｃ及びその他の成分）を公知の方法で配合することにより製造できる。したがって、本開示は、一態様において、少なくとも成分Ａ及び水系媒体を配合する工程を含む、研磨液組成物の製造方法に関する。本開示において「配合する」とは、成分Ａ、水系媒体、及び必要に応じて任意成分（成分Ｂ、成分Ｃ及びその他の成分）を同時に又は任意の順に混合することを含む。前記配合は、例えば、ホモミキサー、ホモジナイザー、超音波分散機及び湿式ボールミル等の混合器を用いて行うことができる。シリカスラリー及び研磨液組成物の製造方法における各成分の好ましい配合量は、上述した本開示に係る研磨液組成物中の各成分の好ましい含有量と同じとすることができる。
本開示において「研磨液組成物中の各成分の含有量」とは、使用時、すなわち、研磨液組成物の研磨への使用を開始する時点における前記各成分の含有量をいう。本開示の研磨液組成物は、その保存安定性が損なわれない範囲で濃縮された状態で保存及び供給されてもよい。この場合、製造及び輸送コストをさらに低くできる点で好ましい。本開示の研磨液組成物の濃縮物は、使用時に、必要に応じて前述の水で適宜希釈して使用すればよい。
［研磨液キット］
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を製造するための研磨液キットであって、成分Ａ及び水系媒体を含むシリカ分散液が容器に収容された容器入りシリカ分散液を含む、研磨液キット（以下、「本開示の研磨液キット」ともいう）に関する。本開示に係る研磨液キットは、前記容器入りシリカ分散液とは別の容器に収納された、成分Ｂ及び成分Ｃの少なくとも一方を含む添加剤水溶液をさらに含むことができる。本開示によれば、砥粒としてシリカ粒子を使用した場合でも、研磨速度の向上と、研磨後の基板表面の短波長うねりの低減が可能な研磨液組成物を得ることができる。
本開示の研磨液キットの一実施形態としては、例えば、成分Ａ及び水系媒体を含むシリカ分散液（スラリー）と、必要に応じて成分Ｂ及び成分Ｃを含む添加剤水溶液とを相互に混合されない状態で含み、これらが使用時に混合され、必要に応じて水系媒体を用いて希釈される研磨液キット（２液型研磨液組成物）が挙げられる。シリカ分散液に含まれる水系媒体は、研磨液組成物の調製に使用する水系媒体の全量でもよいし、一部でもよい。前記シリカ分散液及び前記添加剤水溶液にはそれぞれ必要に応じて上述したその他の成分が含まれていてもよい。
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を製造するための研磨液キットであって、成分Ａ及び水系媒体を含むシリカ分散液が容器に収容された容器入りシリカ分散液を含む、研磨液キット（以下、「本開示の研磨液キット」ともいう）に関する。本開示に係る研磨液キットは、前記容器入りシリカ分散液とは別の容器に収納された、成分Ｂ及び成分Ｃの少なくとも一方を含む添加剤水溶液をさらに含むことができる。本開示によれば、砥粒としてシリカ粒子を使用した場合でも、研磨速度の向上と、研磨後の基板表面の短波長うねりの低減が可能な研磨液組成物を得ることができる。
本開示の研磨液キットの一実施形態としては、例えば、成分Ａ及び水系媒体を含むシリカ分散液（スラリー）と、必要に応じて成分Ｂ及び成分Ｃを含む添加剤水溶液とを相互に混合されない状態で含み、これらが使用時に混合され、必要に応じて水系媒体を用いて希釈される研磨液キット（２液型研磨液組成物）が挙げられる。シリカ分散液に含まれる水系媒体は、研磨液組成物の調製に使用する水系媒体の全量でもよいし、一部でもよい。前記シリカ分散液及び前記添加剤水溶液にはそれぞれ必要に応じて上述したその他の成分が含まれていてもよい。
［被研磨基板］
被研磨基板は、一又は複数の実施形態において、半導体基板、ＬＥＤ基板、及び磁気ディスク基板から選ばれる少なくとも１種の基板の製造に用いられる基板が好ましい。半導体基板は、例えば、シリコンウエーハである。ＬＥＤ基板は、例えば、サファイア基板である。本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、磁気ディスク基板の製造に好適に用いられる。すなわち、本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、磁気ディスク基板用研磨液組成物である。磁気ディスク基板としては、例えば、Ｎｉ－Ｐメッキされたアルミニウム合金基板又はガラス基板等が挙げられる。本開示において「Ｎｉ－Ｐメッキされたアルミニウム合金基板」とは、アルミニウム合金基材の表面を研削後、無電解Ｎｉ－Ｐメッキ処理したものをいう。被研磨基板の表面を本開示の研磨液組成物を用いて研磨する工程の後、スパッタ等でその基板表面に磁性層を形成する工程を行うことにより磁気ディスク基板を製造できる。被研磨基板の形状は、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や、レンズ等の曲面部を有する形状が挙げられ、好ましくはディスク状の被研磨基板である。ディスク状の被研磨基板の場合、その外径は例えば１０～１２０ｍｍであり、その厚みは例えば０．５～２ｍｍである。
被研磨基板は、一又は複数の実施形態において、半導体基板、ＬＥＤ基板、及び磁気ディスク基板から選ばれる少なくとも１種の基板の製造に用いられる基板が好ましい。半導体基板は、例えば、シリコンウエーハである。ＬＥＤ基板は、例えば、サファイア基板である。本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、磁気ディスク基板の製造に好適に用いられる。すなわち、本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、磁気ディスク基板用研磨液組成物である。磁気ディスク基板としては、例えば、Ｎｉ－Ｐメッキされたアルミニウム合金基板又はガラス基板等が挙げられる。本開示において「Ｎｉ－Ｐメッキされたアルミニウム合金基板」とは、アルミニウム合金基材の表面を研削後、無電解Ｎｉ－Ｐメッキ処理したものをいう。被研磨基板の表面を本開示の研磨液組成物を用いて研磨する工程の後、スパッタ等でその基板表面に磁性層を形成する工程を行うことにより磁気ディスク基板を製造できる。被研磨基板の形状は、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や、レンズ等の曲面部を有する形状が挙げられ、好ましくはディスク状の被研磨基板である。ディスク状の被研磨基板の場合、その外径は例えば１０～１２０ｍｍであり、その厚みは例えば０．５～２ｍｍである。
一般に、磁気ディスクは、研削工程を経た被研磨基板が、粗研磨工程、仕上げ研磨工程を経て研磨され、磁性層形成工程を経て製造される。本開示に係る研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、粗研磨工程における研磨に使用されることが好ましい。
［基板の製造方法］
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する研磨工程（以下、「本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程」ともいう）を含む、基板の製造方法（以下、「本開示の基板製造方法」ともいう。）に関する。本開示の基板製造方法は、一又は複数の実施形態において、半導体基板、サファイア基板、及び磁気ディスク基板から選ばれる少なくとも１種の基板の製造方法である。本開示の基板製造方法における、本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程は、例えば、粗研磨工程である。
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する研磨工程（以下、「本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程」ともいう）を含む、基板の製造方法（以下、「本開示の基板製造方法」ともいう。）に関する。本開示の基板製造方法は、一又は複数の実施形態において、半導体基板、サファイア基板、及び磁気ディスク基板から選ばれる少なくとも１種の基板の製造方法である。本開示の基板製造方法における、本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程は、例えば、粗研磨工程である。
本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程では、例えば、研磨パッドを貼り付けた定盤で被研磨基板を挟み込み、本開示の研磨液組成物を研磨面に供給し、圧力を加えながら研磨パッドや被研磨基板を動かすことにより、被研磨基板を研磨することができる。
本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程における研磨荷重は、研磨速度の確保及び短波長うねり低減の観点から、３ｋＰａ以上が好ましく、５ｋＰａ以上がより好ましく、７ｋＰａ以上が更に好ましく、そして、３０ｋＰａ以下が好ましく、２５ｋＰａ以下がより好ましく、２０ｋＰａ以下が更に好ましい。より具体的には、研磨荷重は、３ｋＰａ以上３０ｋＰａ以下が好ましく、５ｋＰａ以上２５ｋＰａ以下がより好ましく、７ｋＰａ以上２０ｋＰａ以下が更に好ましい。本開示において「研磨荷重」とは、研磨時に被研磨基板の被研磨面に加えられる定盤の圧力をいう。研磨荷重の調整は、定盤や基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。
本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程における、被研磨基板１ｃｍ2あたりの研磨量は、研磨速度の確保及び短波長うねり低減の観点から、０．２ｍｇ以上が好ましく、０．３ｍｇ以上がより好ましく、０．４ｍｇ以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、２．５ｍｇ以下が好ましく、２ｍｇ以下がより好ましく、１．６ｍｇ以下が更に好ましい。より具体的には、被研磨基板１ｃｍ2あたりの研磨量は、０．２ｍｇ以上２．５ｍｇ以下が好ましく、０．３ｍｇ以上２ｍｇ以下がより好ましく、０．４ｍｇ以上１．６ｍｇ以下が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程における被研磨基板１ｃｍ2あたりの研磨液組成物の供給速度は、経済性の観点から、２．５ｍＬ／分以下が好ましく、２ｍＬ／分以下がより好ましく、１．５ｍＬ／分以下が更に好ましく、そして、研磨速度向上の観点から、０．０１ｍＬ／分以上が好ましく、０．０３ｍＬ／分以上がより好ましく、０．０５ｍＬ／分以上が更に好ましい。より具体的には、被研磨基板１ｃｍ2あたりの研磨液組成物の供給速度は、０．０１ｍＬ／分以上２．５ｍＬ／分以下が好ましく、０．０３ｍＬ／分以上２ｍＬ／分以下がより好ましく、０．０５ｍＬ／分以上１．５ｍＬ／分以下が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物を研磨機へ供給する方法としては、例えば、ポンプ等を用いて連続的に供給を行う方法が挙げられる。研磨液組成物を研磨機へ供給する際は、全ての成分を含んだ１液で供給する方法の他、研磨液組成物の保存安定性等を考慮して、複数の配合用成分液に分け、２液以上で供給することもできる。後者の場合、例えば供給配管中又は被研磨基板上で、前記複数の配合用成分液が混合され、本開示の研磨液組成物となる。
本開示の基板製造方法によれば、研磨速度の向上と、研磨後の基板表面の短波長うねりの低減が可能となるため、基板品質が向上した基板（例えば、磁気ディスク基板）を効率よく製造できるという効果が奏されうる。
［研磨方法］
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する研磨工程を含む、基板の研磨方法（以下、本開示の研磨方法ともいう）に関する。本開示の研磨方法は、一又は複数の実施形態において、磁気ディスク基板の製造に用いられる基板を研磨するための研磨方法である。本開示の研磨方法における、本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程は、例えば、粗研磨工程である。
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する研磨工程を含む、基板の研磨方法（以下、本開示の研磨方法ともいう）に関する。本開示の研磨方法は、一又は複数の実施形態において、磁気ディスク基板の製造に用いられる基板を研磨するための研磨方法である。本開示の研磨方法における、本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程は、例えば、粗研磨工程である。
本開示の研磨方法を使用することにより、研磨速度の向上と、研磨後の基板表面の短波長うねりの低減が可能となるため、基板品質が向上した基板（例えば、磁気ディスク基板）の生産性を向上できるという効果が奏されうる。具体的な研磨の方法及び条件は、上述した本開示の基板製造方法と同じようにすることができる。
以下、実施例により本開示をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであって、本開示はこれら実施例に制限されるものではない。
１．研磨液組成物の調製
シリカ粒子（成分Ａ）、酸（成分Ｂ）、酸化剤（成分Ｃ）、及び水を混合し、表１に示す実施例１～６及び比較例１～５の研磨液組成物を調製した。研磨液組成物中の各成分の含有量（有効分）は、シリカ粒子（成分Ａ）：６質量％、酸（成分Ｂ）：１質量％、酸化剤（成分Ｃ）：１質量％とした。水の含有量は、成分Ａ、成分Ｂ及び成分Ｃを除いた残余である。実施例１～６及び比較例１～５の研磨液組成物は、アルミナ砥粒を含んでいない。砥粒に用いたシリカ粒子（成分Ａ）は、水ガラス法により製造されたものである。実施例１～６及び比較例１～５の研磨液組成物のｐＨは１．５であった。ｐＨは、ｐＨメータ（東亜ディーケーケー社製）を用いて２５℃にて測定し、電極を研磨液組成物へ浸漬して２分後の数値を採用した。
シリカ粒子（成分Ａ）、酸（成分Ｂ）、酸化剤（成分Ｃ）、及び水を混合し、表１に示す実施例１～６及び比較例１～５の研磨液組成物を調製した。研磨液組成物中の各成分の含有量（有効分）は、シリカ粒子（成分Ａ）：６質量％、酸（成分Ｂ）：１質量％、酸化剤（成分Ｃ）：１質量％とした。水の含有量は、成分Ａ、成分Ｂ及び成分Ｃを除いた残余である。実施例１～６及び比較例１～５の研磨液組成物は、アルミナ砥粒を含んでいない。砥粒に用いたシリカ粒子（成分Ａ）は、水ガラス法により製造されたものである。実施例１～６及び比較例１～５の研磨液組成物のｐＨは１．５であった。ｐＨは、ｐＨメータ（東亜ディーケーケー社製）を用いて２５℃にて測定し、電極を研磨液組成物へ浸漬して２分後の数値を採用した。
研磨液組成物の調製に用いた成分Ａ、成分Ｂ及び成分Ｃには以下のものを使用した。
＜成分Ａ＞
（シリカ粒子Ａ１～Ａ５の調製）
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、分布を調節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、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)、従来よりも分布が広く尖度の低いシリカ粒子Ａ１～Ａ５（球状シリカ）を調製した。球状シリカ粒子Ａ１～Ａ５の平均アスペクト比は１．０５であった。
（シリカ粒子Ａ６～Ａ９の詳細）
Ａ６：球状シリカ粒子［コロイダルシリカ（水ガラス法）、尖度未調整サンプル１］（平均アスペクト比：１．０５）
Ａ７：球状シリカ粒子［コロイダルシリカ（水ガラス法）、SI-80（日揮触媒化成社製）］（平均アスペクト比：１．０５）
Ａ８：非球状シリカ粒子［異形型、尖度未調整サンプル２］（平均アスペクト比：１．３０）
Ａ９：非球状シリカ粒子［異形型、尖度未調整サンプル３］（平均アスペクト比：１．２５）
＜成分Ｂ＞
リン酸［濃度７５％、日本化学工業社製］
＜成分Ｃ＞
過酸化水素［濃度３５質量％、ADEKA社製］
＜成分Ａ＞
（シリカ粒子Ａ１～Ａ５の調製）
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、分布を調節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、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)、従来よりも分布が広く尖度の低いシリカ粒子Ａ１～Ａ５（球状シリカ）を調製した。球状シリカ粒子Ａ１～Ａ５の平均アスペクト比は１．０５であった。
（シリカ粒子Ａ６～Ａ９の詳細）
Ａ６：球状シリカ粒子［コロイダルシリカ（水ガラス法）、尖度未調整サンプル１］（平均アスペクト比：１．０５）
Ａ７：球状シリカ粒子［コロイダルシリカ（水ガラス法）、SI-80（日揮触媒化成社製）］（平均アスペクト比：１．０５）
Ａ８：非球状シリカ粒子［異形型、尖度未調整サンプル２］（平均アスペクト比：１．３０）
Ａ９：非球状シリカ粒子［異形型、尖度未調整サンプル３］（平均アスペクト比：１．２５）
＜成分Ｂ＞
リン酸［濃度７５％、日本化学工業社製］
＜成分Ｃ＞
過酸化水素［濃度３５質量％、ADEKA社製］
２．各パラメータの測定方法
［遠心沈降法（ＣＰＳ測定）によるシリカ粒子の粒子径Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０の測定方法］
シリカ粒子をイオン交換水で希釈し、シリカ粒子を０．４質量％含有する分散液を調製して試料とし、下記測定装置を用いて遠心沈降法による粒度分布を測定した。遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小径側からの累積頻度が１０％、５０％、９０％となる粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０とした。
＜測定条件＞
測定装置：ＣＰＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製の「ＣＰＳ ＤＣ２４０００ ＵＨＲ」
測定範囲：０．０２～３μｍ
粒子の消衰係数：０．１
粒子の形状因子：１．２ ｏｒ １．０
回転数：１８，０００ｒｐｍ
校正用標準粒子径：０．４７６μｍ
標準粒子密度：１．０４６５（１３％、３４℃）
密度勾配溶液：スクロース水溶液（８％、２４％）
溶媒の粘度：１．１６ｃｐ（１３％、３４℃）
溶媒の屈折率：１．３５９２（１８％、３４℃）
測定温度：１５～４５℃
測定時間：３～４２０分
［遠心沈降法（ＣＰＳ測定）によるシリカ粒子の粒子径Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０の測定方法］
シリカ粒子をイオン交換水で希釈し、シリカ粒子を０．４質量％含有する分散液を調製して試料とし、下記測定装置を用いて遠心沈降法による粒度分布を測定した。遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小径側からの累積頻度が１０％、５０％、９０％となる粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０とした。
＜測定条件＞
測定装置：ＣＰＳ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製の「ＣＰＳ ＤＣ２４０００ ＵＨＲ」
測定範囲：０．０２～３μｍ
粒子の消衰係数：０．１
粒子の形状因子：１．２ ｏｒ １．０
回転数：１８，０００ｒｐｍ
校正用標準粒子径：０．４７６μｍ
標準粒子密度：１．０４６５（１３％、３４℃）
密度勾配溶液：スクロース水溶液（８％、２４％）
溶媒の粘度：１．１６ｃｐ（１３％、３４℃）
溶媒の屈折率：１．３５９２（１８％、３４℃）
測定温度：１５～４５℃
測定時間：３～４２０分
［遠心沈降法（ＣＰＳ測定）による粒度分布の尖度］
成分Ａの尖度は、上記遠心沈降法（ＣＰＳ）により得られる重量換算での粒度分布のデータをもとに、下記式により算出した。
ただし、上記式中、ｎはデータの個数、ｘはデータ全体の平均値、ｓはデータ全体の標準偏差である。
成分Ａの尖度は、上記遠心沈降法（ＣＰＳ）により得られる重量換算での粒度分布のデータをもとに、下記式により算出した。
[ＤＬＳ測定によるシリカ粒子の粒子径Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０の測定方法］
シリカ粒子をリン酸及びイオン交換水と混合して１質量％シリカ粒子分散液を調製した。なお、実施例６では、球状シリカ粒子Ａ４と非球状シリカ粒子Ａ９との質量比が６０／４０となるように配合した。調製した１質量％シリカ粒子分散液を、下記測定装置内に投入し、下記条件で測定した。得られた粒度分布において、小径側からの累積体積頻度が１０％、５０％、９０％となる粒子径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０とした。なお、ＤＬＳによるＤ５０は、シリカ粒子の平均二次粒子径（体積平均粒子径）とした。測定結果を表１に示した。
＜測定条件＞
測定機器：マルバーン ゼータサイザー ナノ「Ｎａｎｏ Ｓ」
サンプル量：１．５ｍL
レーザー ： Ｈｅ-Ｎｅ、３．０ｍＷ、６３３ｎｍ
散乱光検出角：１７３°
シリカ粒子をリン酸及びイオン交換水と混合して１質量％シリカ粒子分散液を調製した。なお、実施例６では、球状シリカ粒子Ａ４と非球状シリカ粒子Ａ９との質量比が６０／４０となるように配合した。調製した１質量％シリカ粒子分散液を、下記測定装置内に投入し、下記条件で測定した。得られた粒度分布において、小径側からの累積体積頻度が１０％、５０％、９０％となる粒子径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０とした。なお、ＤＬＳによるＤ５０は、シリカ粒子の平均二次粒子径（体積平均粒子径）とした。測定結果を表１に示した。
＜測定条件＞
測定機器：マルバーン ゼータサイザー ナノ「Ｎａｎｏ Ｓ」
サンプル量：１．５ｍL
レーザー ： Ｈｅ-Ｎｅ、３．０ｍＷ、６３３ｎｍ
散乱光検出角：１７３°
[ＳＥＭ測定によるシリカ粒子の粒子径Ｄ１０、Ｄ５０及びＤ９０の測定方法］
シリカ粒子をイオン交換水と混合して０．１質量％シリカ粒子分散液を調整した。調整した０．１％シリカ粒子分散液をＳＥＭ（日立ハイテクノロジーズ製、ＦＥ－４８００、３０ｋＶ、１～１０万倍）で観察し、得られた写真をパーソナルコンピュータにスキャナで画像データとして取込み、画像解析ソフト（三谷商事「ＷｉｎＲＯＯＦ（Ｖｅｒ．３．６）」）を用いて５００個のシリカ粒子の投影画像解析をした。得られた粒度分布において、小径側からの累積体積頻度が１０％、５０％、９０％となる粒子径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０とした。
シリカ粒子をイオン交換水と混合して０．１質量％シリカ粒子分散液を調整した。調整した０．１％シリカ粒子分散液をＳＥＭ（日立ハイテクノロジーズ製、ＦＥ－４８００、３０ｋＶ、１～１０万倍）で観察し、得られた写真をパーソナルコンピュータにスキャナで画像データとして取込み、画像解析ソフト（三谷商事「ＷｉｎＲＯＯＦ（Ｖｅｒ．３．６）」）を用いて５００個のシリカ粒子の投影画像解析をした。得られた粒度分布において、小径側からの累積体積頻度が１０％、５０％、９０％となる粒子径をそれぞれＤ１０、Ｄ５０、Ｄ９０とした。
［ＤＬＳによる粒度分布の尖度、及びＳＥＭによる粒度分布の尖度の測定方法］
ＤＬＳによる粒度分布の尖度、及び、ＳＥＭによる粒度分布の尖度は、ＣＰＳによる粒度分布の尖度の測定方法と同様の方法を用いて算出した。
ＤＬＳによる粒度分布の尖度、及び、ＳＥＭによる粒度分布の尖度は、ＣＰＳによる粒度分布の尖度の測定方法と同様の方法を用いて算出した。
［シリカ粒子の平均アスペクト比］
シリカ粒子をＴＥＭ（日本電子社製「ＪＥＭ－２０００ＦＸ」、８０ｋＶ、１～５万倍）で観察した写真を、パーソナルコンピュータにスキャナで画像データとして取込み、解析ソフト（三谷商事「ＷｉｎＲＯＯＦ（Ｖｅｒ．３．６）」）を用いて５００個のシリカ粒子の投影画像について下記の通り解析した。
個々のシリカ粒子の短径及び長径を求め、長径を短径で除した値からアスペクト比の平均値（平均アスペクト比）を得た。
シリカ粒子をＴＥＭ（日本電子社製「ＪＥＭ－２０００ＦＸ」、８０ｋＶ、１～５万倍）で観察した写真を、パーソナルコンピュータにスキャナで画像データとして取込み、解析ソフト（三谷商事「ＷｉｎＲＯＯＦ（Ｖｅｒ．３．６）」）を用いて５００個のシリカ粒子の投影画像について下記の通り解析した。
個々のシリカ粒子の短径及び長径を求め、長径を短径で除した値からアスペクト比の平均値（平均アスペクト比）を得た。
３．基板の研磨
調製した実施例１～６及び比較例１～５の研磨液組成物を用いて、下記の研磨条件で被研磨基板を研磨した。
調製した実施例１～６及び比較例１～５の研磨液組成物を用いて、下記の研磨条件で被研磨基板を研磨した。
［研磨条件］
研磨機：両面研磨機（９Ｂ型両面研磨機、スピードファム社製）
被研磨基板：Ｎｉ－Ｐメッキされたアルミニウム合金基板、厚さ０．８ｍｍ、直径９５ｍｍ、枚数１０枚
研磨液：研磨液組成物
研磨パッド：スエードタイプ（発泡層：ポリウレタンエラストマー、厚み１．０ｍｍ、平均気孔径３０μｍ、表面層の圧縮率２．５％、Ｆｉｌｗｅｌ社製）
定盤回転数：４０ｒｐｍ
研磨荷重：９．８ｋＰａ（設定値）
研磨液供給量：６０ｍＬ／ｍｉｎ
研磨時間：５分間
研磨機：両面研磨機（９Ｂ型両面研磨機、スピードファム社製）
被研磨基板：Ｎｉ－Ｐメッキされたアルミニウム合金基板、厚さ０．８ｍｍ、直径９５ｍｍ、枚数１０枚
研磨液：研磨液組成物
研磨パッド：スエードタイプ（発泡層：ポリウレタンエラストマー、厚み１．０ｍｍ、平均気孔径３０μｍ、表面層の圧縮率２．５％、Ｆｉｌｗｅｌ社製）
定盤回転数：４０ｒｐｍ
研磨荷重：９．８ｋＰａ（設定値）
研磨液供給量：６０ｍＬ／ｍｉｎ
研磨時間：５分間
４．評価方法
［研磨速度の評価］
実施例１～６及び比較例１～５の研磨液組成物の研磨速度は、以下のようにして評価した。まず、研磨前後の各基板の重さを計り（Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ社製、「ＢＰ－２１０Ｓ」）を用いて測定し、各基板の質量変化から質量減少量を求めた。全１０枚の平均の質量減少量を研磨時間で割った値を研磨速度とし、下記式に導入することにより算出した。そして、比較例１の研磨速度を１００とした相対値を算出した。
質量減少量（ｇ）＝｛研磨前の質量（ｇ）－研磨後の質量（ｇ）｝
研磨速度（ｇ／ｍｉｎ）＝質量減少量（ｇ）／研磨時間（ｍｉｎ）
［研磨速度の評価］
実施例１～６及び比較例１～５の研磨液組成物の研磨速度は、以下のようにして評価した。まず、研磨前後の各基板の重さを計り（Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ社製、「ＢＰ－２１０Ｓ」）を用いて測定し、各基板の質量変化から質量減少量を求めた。全１０枚の平均の質量減少量を研磨時間で割った値を研磨速度とし、下記式に導入することにより算出した。そして、比較例１の研磨速度を１００とした相対値を算出した。
質量減少量（ｇ）＝｛研磨前の質量（ｇ）－研磨後の質量（ｇ）｝
研磨速度（ｇ／ｍｉｎ）＝質量減少量（ｇ）／研磨時間（ｍｉｎ）
［短波長うねりの評価］
研磨後の１０枚の基板から任意に２枚を選択し、選択した各基板の両面を任意の４点（計１６点）について、下記の条件で測定した。その１６点の測定値の平均値を基板の短波長うねりとして算出した。そして、比較例１の短波長うねりを１００とした相対値を算出した。
＜測定条件＞
機器：Ｚｙｇｏ ＮｅｗＶｉｅｗ７３００
レンズ：２．５倍 Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ
ズーム比：０．５倍
リムーブ：Ｃｙｌｉｎｄｅｒ
フィルター：ＦＦＴ Ｆｉｘｅｄ Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ
うねり波長：８０～５００μｍ
エリア：４．３３ｍｍ×５．７７ｍｍ
研磨後の１０枚の基板から任意に２枚を選択し、選択した各基板の両面を任意の４点（計１６点）について、下記の条件で測定した。その１６点の測定値の平均値を基板の短波長うねりとして算出した。そして、比較例１の短波長うねりを１００とした相対値を算出した。
＜測定条件＞
機器：Ｚｙｇｏ ＮｅｗＶｉｅｗ７３００
レンズ：２．５倍 Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ
ズーム比：０．５倍
リムーブ：Ｃｙｌｉｎｄｅｒ
フィルター：ＦＦＴ Ｆｉｘｅｄ Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ
うねり波長：８０～５００μｍ
エリア：４．３３ｍｍ×５．７７ｍｍ
５．結果
各評価の結果を表１に示した。
各評価の結果を表１に示した。
表１に示されるように、所定のシリカ粒子を用いた実施例１～６の研磨液組成物は、比較例１～５に比べて、研磨速度が向上し、短波長うねりが低減されていた。
さらに、シリカ粒子Ａ２（実施例２）及びシリカ粒子Ａ６（比較例１）について、ＣＰＳ測定による粒度分布とＤＬＳ測定による粒度分布を図３～４に示した。
図４に示されるように、シリカ粒子Ａ２（実施例２）及びシリカ粒子Ａ６（比較例１）のＤＬＳ測定による粒度分布では、ほぼ同様の連続的なブロードな粒度分布であっても、図３に示されるように、シリカ粒子Ａ６（比較例１）のＣＰＳ測定による粒度分布では２つのピークが確認され、連続的なブロードな粒度分布ではなく、シリカ粒子Ａ２（実施例２）よりも尖度が高い粒度分布であることが確認された。
図４に示されるように、シリカ粒子Ａ２（実施例２）及びシリカ粒子Ａ６（比較例１）のＤＬＳ測定による粒度分布では、ほぼ同様の連続的なブロードな粒度分布であっても、図３に示されるように、シリカ粒子Ａ６（比較例１）のＣＰＳ測定による粒度分布では２つのピークが確認され、連続的なブロードな粒度分布ではなく、シリカ粒子Ａ２（実施例２）よりも尖度が高い粒度分布であることが確認された。
本開示によれば、研磨速度を向上させ、研磨後の短波長うねりを低減できるから、基板品質が向上した基板の生産性を向上できる。本開示は、磁気ディスク基板の製造に好適に用いることができる。
Claims (11)
- シリカ粒子、及び水系媒体を含有し、
前記シリカ粒子は、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小粒径側からの累積頻度が１０％、９０％となる粒子径をそれぞれＤ１０、Ｄ９０としたとき、Ｄ１０が７０ｎｍ以下であり、Ｄ９０が２００ｎｍ以下であり、前記粒度分布の尖度が３以下である、研磨液組成物。 - 前記シリカ粒子のＤ１０が３０ｎｍ以上であり、Ｄ９０が８０ｎｍ以上であり、前記粒度分布の尖度が－３以上である、請求項１に記載の研磨液組成物。
- 前記シリカ粒子は、前記粒度分布において小粒径側からの累積頻度が５０％となる粒子径をＤ５０としたとき、Ｄ５０が７０ｎｍ以上１８０ｎｍ未満である、請求項１又は２に記載の研磨液組成物。
- 前記シリカ粒子の粒子径Ｄ９０と粒子径Ｄ１０との比（Ｄ９０／Ｄ１０）が１．７以上３以下である、請求項１から３のいずれかに記載の研磨液組成物。
- 前記粒度分布において小粒径側からの累積頻度が５０％となる粒子径をＤ５０としたとき、前記シリカ粒子の粒子径Ｄ９０と粒子径Ｄ５０との比（Ｄ９０／Ｄ５０）が１．２以上２以下である、請求項１から４のいずれかに記載の研磨液組成物。
- 前記シリカ粒子は、球状シリカ粒子である、請求項１から５のいずれかに記載の研磨液組成物。
- 前記シリカ粒子は、球状シリカ粒子及び非球状シリカ粒子を含む、請求項１から５のいずれかに記載の研磨液組成物。
- 前記シリカ粒子における球状シリカ粒子の割合が１０％以上１００％未満であり、
前記シリカ粒子における非球状シリカ粒子の割合が９０％以下０％超である、請求項７に記載の研磨液組成物。 - 前記研磨液組成物が、アルミナ砥粒を実質的に含有しない、請求項１から８のいずれかに記載の研磨液組成物。
- 請求項１から９のいずれかに記載の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する研磨工程を含む、半導体基板、サファイア基板及び磁気ディスク基板から選ばれる少なくとも１種の基板の製造方法。
- 請求項１から９のいずれかに記載の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する研磨工程を含み、
被研磨基板が、半導体基板、サファイア基板及び磁気ディスク基板から選ばれる少なくとも１種の基板の製造に用いられる基板である、基板の研磨方法。
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|---|---|---|---|---|
| JP2000345144A (ja) | 1999-03-31 | 2000-12-12 | Tokuyama Corp | 研磨剤及び研磨方法 |
| JP2002327170A (ja) | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Kao Corp | 研磨液組成物 |
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