JP7411498B2 - 研磨液組成物 - Google Patents
研磨液組成物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7411498B2 JP7411498B2 JP2020081416A JP2020081416A JP7411498B2 JP 7411498 B2 JP7411498 B2 JP 7411498B2 JP 2020081416 A JP2020081416 A JP 2020081416A JP 2020081416 A JP2020081416 A JP 2020081416A JP 7411498 B2 JP7411498 B2 JP 7411498B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing
- silica particles
- less
- liquid composition
- particle size
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims description 219
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 106
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 93
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 183
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 154
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 116
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 69
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 27
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 claims description 21
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims description 15
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 7
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 17
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 14
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 9
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 8
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 7
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 7
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N Peracetic acid Chemical compound CC(=O)OO KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DBVJJBKOTRCVKF-UHFFFAOYSA-N Etidronic acid Chemical compound OP(=O)(O)C(O)(C)P(O)(O)=O DBVJJBKOTRCVKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018104 Ni-P Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018536 Ni—P Inorganic materials 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000000260 Warts Diseases 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000003973 alkyl amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- XGGLLRJQCZROSE-UHFFFAOYSA-K ammonium iron(iii) sulfate Chemical compound [NH4+].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O XGGLLRJQCZROSE-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012935 ammoniumperoxodisulfate Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000007771 core particle Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N diphosphoric acid Chemical compound OP(O)(=O)OP(O)(O)=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000007518 final polishing process Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000004968 peroxymonosulfuric acids Chemical class 0.000 description 1
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N phosphinic acid Chemical compound O[PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920000137 polyphosphoric acid Polymers 0.000 description 1
- 229920003225 polyurethane elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 229940005657 pyrophosphoric acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 201000010153 skin papilloma Diseases 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- IIACRCGMVDHOTQ-UHFFFAOYSA-N sulfamic acid Chemical compound NS(O)(=O)=O IIACRCGMVDHOTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
Landscapes
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Description
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。
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、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、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。
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。
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。
<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]
[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
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。
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。
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
各評価の結果を表1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。
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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020081416A JP7411498B2 (ja) | 2020-05-01 | 2020-05-01 | 研磨液組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020081416A JP7411498B2 (ja) | 2020-05-01 | 2020-05-01 | 研磨液組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021175774A JP2021175774A (ja) | 2021-11-04 |
JP7411498B2 true JP7411498B2 (ja) | 2024-01-11 |
Family
ID=78300279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020081416A Active JP7411498B2 (ja) | 2020-05-01 | 2020-05-01 | 研磨液組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7411498B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023229009A1 (ja) * | 2022-05-26 | 2023-11-30 | 花王株式会社 | 研磨液組成物 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
JP2017197693A (ja) | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 株式会社トクヤマ | 分散液、その製造方法、及び、それを用いたcmp用研磨剤 |
JP2019182987A (ja) | 2018-04-09 | 2019-10-24 | 花王株式会社 | 合成石英ガラス基板用研磨液組成物 |
WO2020075654A1 (ja) | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 日揮触媒化成株式会社 | シリカ系粒子分散液およびその製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6820723B2 (ja) * | 2016-11-15 | 2021-01-27 | 花王株式会社 | 磁気ディスク基板用研磨液組成物 |
JP7292844B2 (ja) * | 2018-09-28 | 2023-06-19 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物、基板の研磨方法および基板の製造方法 |
-
2020
- 2020-05-01 JP JP2020081416A patent/JP7411498B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
JP2017197693A (ja) | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 株式会社トクヤマ | 分散液、その製造方法、及び、それを用いたcmp用研磨剤 |
JP2019182987A (ja) | 2018-04-09 | 2019-10-24 | 花王株式会社 | 合成石英ガラス基板用研磨液組成物 |
WO2020075654A1 (ja) | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 日揮触媒化成株式会社 | シリカ系粒子分散液およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021175774A (ja) | 2021-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4231632B2 (ja) | 研磨液組成物 | |
Lei et al. | Preparation of alumina/silica core-shell abrasives and their CMP behavior | |
TWI723085B (zh) | 磁碟基板用研磨液組合物 | |
JP6820723B2 (ja) | 磁気ディスク基板用研磨液組成物 | |
TWI787294B (zh) | 研磨液組合物 | |
WO2016002613A1 (ja) | 磁気ディスク基板用研磨液組成物 | |
GB2477067A (en) | Polishing liquid composition for magnetic disk substrate | |
JP2006306924A (ja) | 研磨液組成物 | |
JP7411498B2 (ja) | 研磨液組成物 | |
JP6092623B2 (ja) | 磁気ディスク基板の製造方法 | |
JP6584936B2 (ja) | 磁気ディスク基板用研磨液組成物 | |
JP4286168B2 (ja) | ナノスクラッチを低減する方法 | |
JP2004253058A (ja) | 研磨液組成物 | |
JP2017111840A (ja) | 磁気ディスク基板用研磨液組成物 | |
TWI731113B (zh) | 磁碟基板之製造方法 | |
JP6081317B2 (ja) | 磁気ディスク基板の製造方法 | |
JP6982427B2 (ja) | シリカスラリー | |
JP2023174608A (ja) | 研磨液組成物 | |
JP6959857B2 (ja) | 研磨液組成物 | |
WO2023229009A1 (ja) | 研磨液組成物 | |
JP6584935B2 (ja) | 磁気ディスク基板用研磨液組成物 | |
JP7055695B2 (ja) | 研磨用シリカ砥粒 | |
JP2023173782A (ja) | 研磨液組成物 | |
WO2024106338A1 (ja) | 研磨液組成物 | |
WO2024101242A1 (ja) | 磁気ディスク基板用研磨液組成物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230308 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231214 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231225 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7411498 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |