JP7757342B2 - 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。
近年の磁気ディスクドライブの高記録密度化にともない高速回転する基板上の数ｎｍに読取用ヘッドが位置するようになった。読取用ヘッドの低位置化に伴うドライブの故障が発生している。
本発明者らが検討した結果、研磨後の基板表面に残留したシリカ粒子（以下、「シリカ残り」ともいう）が、ドライブの故障の一因であることが見いだされた。また、シリカ残りの量は、砥粒であるシリカ粒子の大きさと相関することも見いだされた。
シリカ残りは、シリカ砥粒の粒子径を小さくすれば減らすことができる。しかし、砥粒の粒子径を小さくすると研磨速度も低下してしまう。
本発明者らが検討した結果、研磨後の基板表面に残留したシリカ粒子（以下、「シリカ残り」ともいう）が、ドライブの故障の一因であることが見いだされた。また、シリカ残りの量は、砥粒であるシリカ粒子の大きさと相関することも見いだされた。
シリカ残りは、シリカ砥粒の粒子径を小さくすれば減らすことができる。しかし、砥粒の粒子径を小さくすると研磨速度も低下してしまう。
そこで、本開示は、一態様において、シリカ残りを大きく増やすことなく、研磨速度を向上できる研磨液組成物を提供する。また、本開示は、その他の一態様において、研磨速度を維持しつつ、研磨後の基板表面のシリカ残りを低減できる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、乾燥重量基準での強熱減量が４％以下であり、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９０％となる粒子径をＤ９０としたとき、Ｄ９０が１４０ｎｍ以上６００ｎｍ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、磁気ディスク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ことを含み、被研磨基板が、磁気ディスク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。
本開示は、一態様において、研磨後の基板のシリカ残りを低減する方法であって、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することを含む、シリカ残り低減方法に関する。
本開示は、一態様において、砥粒として、乾燥重量基準での強熱減量が４％以下であり、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小粒径側からの累積頻度が９０％となる粒子径をＤ９０としたときＤ９０が１４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であるシリカ粒子を選択する工程、及び、前記シリカ粒子及び水系媒体を含有する研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含む、磁気ディスク基板の製造方法に関する。
本開示によれば、一態様において、シリカ残りを大きく増やすことなく、研磨速度を向上できる研磨液組成物を提供できる。また、本開示は、その他の一態様において、研磨速度を維持しつつ、研磨後の基板表面のシリカ残りを低減できる研磨液組成物を提供できる。
研磨後の基板表面に残留したシリカ粒子（シリカ残り）は、その測定に手間がかかり、研磨後の基板表面の品質評価項目として認識されることは少なく、また、ドライブ故障の原因であるとは認識されていなかった。なお、従来技術において課題とされた「シリカ残留物」は、傷へのはまり込みや突き刺さりといった物理的な欠陥であり、簡易洗浄によるモデル試験や電子顕微鏡により比較的容易に検出可能であるという点で、本開示における「シリカ残り」とは課題や効果が異なるものである。
特許文献１では、一般的に表面硬度が高い熱処理シリカを用いているため、基板表面の凹み欠陥や突き刺さりが多い傾向にあるという課題があった。また、特許文献２では、高い研磨速度と優れた基板面質を両立しているが、基板の生産性向上という点で更なる研磨速度の向上が望まれていた。しかし、特許文献１及び２には、シリカ残りを低減するという課題はない。
本開示は、一態様において、シリカ残りの量が、所定の粒度分布を有するシリカ砥粒の強熱減量と相関するという知見に基づく。
特許文献１では、一般的に表面硬度が高い熱処理シリカを用いているため、基板表面の凹み欠陥や突き刺さりが多い傾向にあるという課題があった。また、特許文献２では、高い研磨速度と優れた基板面質を両立しているが、基板の生産性向上という点で更なる研磨速度の向上が望まれていた。しかし、特許文献１及び２には、シリカ残りを低減するという課題はない。
本開示は、一態様において、シリカ残りの量が、所定の粒度分布を有するシリカ砥粒の強熱減量と相関するという知見に基づく。
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、乾燥重量基準での強熱減量が４％以下であり、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９０％となる粒子径をＤ９０としたとき、Ｄ９０が１４０ｎｍ以上６００ｎｍ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。
本発明者らが検討した結果、ドライブの故障につながるシリカ残りは、大径粒子割合を意味するＤ９０が関与していると考えられる。大径粒子は研磨荷重を被研磨基板へ伝える力が大きいため、基板へ残り易くなる。しかし、Ｄ９０を小さくするだけでは研磨速度が低下し、トレードオフの関係となる。また、シリカ残りの別の要因として、シリカ粒子のシラノール基と基板表面との水素結合が関与していると考えられる。しかし、シリカ残りの量は、シリカ砥粒の「シラノール基密度」とはシリカ砥粒の強熱減量に比べて弱い相関しか示さない。シリカ残りの量と強熱減量との相関関係にはさらなるメカニズムが関与していると思われる。
シラノール基密度は一般的に滴定法により求められており、最表面のシラノール基のみが検出されている。一方で強熱減量は粒子内部も含めた全てのシラノール基を検出している。また研磨中は粒子に高荷重がかかっており、一部粒子は崩壊し内部シラノール基が露出していると考えられる。この内部シラノール基も基板への残留に関与すると考えられるため、強熱減量とシリカ残りに高い相関があるものと考えられる。
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。
本発明者らが検討した結果、ドライブの故障につながるシリカ残りは、大径粒子割合を意味するＤ９０が関与していると考えられる。大径粒子は研磨荷重を被研磨基板へ伝える力が大きいため、基板へ残り易くなる。しかし、Ｄ９０を小さくするだけでは研磨速度が低下し、トレードオフの関係となる。また、シリカ残りの別の要因として、シリカ粒子のシラノール基と基板表面との水素結合が関与していると考えられる。しかし、シリカ残りの量は、シリカ砥粒の「シラノール基密度」とはシリカ砥粒の強熱減量に比べて弱い相関しか示さない。シリカ残りの量と強熱減量との相関関係にはさらなるメカニズムが関与していると思われる。
シラノール基密度は一般的に滴定法により求められており、最表面のシラノール基のみが検出されている。一方で強熱減量は粒子内部も含めた全てのシラノール基を検出している。また研磨中は粒子に高荷重がかかっており、一部粒子は崩壊し内部シラノール基が露出していると考えられる。この内部シラノール基も基板への残留に関与すると考えられるため、強熱減量とシリカ残りに高い相関があるものと考えられる。
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。シリカ粒子Ａ（成分Ａ）は、一又は複数の実施形態において、乾燥重量基準での強熱減量が４％以下であり、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小粒径側からの累積頻度が９０％となる粒子径をＤ９０としたときＤ９０が１４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であるシリカ粒子である。成分Ａの使用形態としては、スラリー状の研磨液成分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。シリカ粒子Ａ（成分Ａ）は、一又は複数の実施形態において、乾燥重量基準での強熱減量が４％以下であり、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小粒径側からの累積頻度が９０％となる粒子径をＤ９０としたときＤ９０が１４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であるシリカ粒子である。成分Ａの使用形態としては、スラリー状の研磨液成分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、研磨速度維持の観点から、５０ｎｍ以上が好ましく、５２ｎｍ以上がより好ましく、５３ｎｍ以上が更に好ましく、そして、基板面質の観点から、１２０ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下がより好ましく、６０ｎｍ以下が更に好ましい。より具体的には、成分Ａの遠心沈降法による粒子径Ｄ１０は、５０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下であって、５２ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましく、５３ｎｍ以上６０ｎｍ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、研磨速度維持の観点から、８０ｎｍ以上が好ましく、８５ｎｍ以上がより好ましく、９０ｎｍ以上が更に好ましく、そして、基板面質の観点から、３４０ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以下がより好ましく、１００ｎｍ以下が更に好ましい。より具体的には、成分Ａの遠心沈降法による粒子径Ｄ５０は、８０ｎｍ以上３４０ｎｍ以下であって、８５ｎｍ以上２００ｎｍ以下がより好ましく、９０ｎｍ以上１００ｎｍ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、研磨速度維持の観点から、１４０ｎｍ以上であって、１５０ｎｍ以上が好ましく、１６０ｎｍ以上がより好ましく、１７０ｎｍ以上が更に好ましく、そして、シリカ残り低減の観点から、６００ｎｍ以下であって、４００ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以下がより好ましく、１９０ｎｍ以下が更に好ましい。より具体的には、成分Ａの遠心沈降法による粒子径Ｄ９０は、１４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であって、１５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下が好ましく、１６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下がより好ましく、１７０ｎｍ以上１９０ｎｍ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％、及び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の遠心沈降法による粒径分布を調整する方法としては、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、研磨速度維持の観点から、１００ｎｍ以上が好ましく、１１０ｎｍ以上がより好ましく、１３０ｎｍ以上が更に好ましく、そして、基板面質の観点から、３４０ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以下がより好ましく、１４０ｎｍ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、１００ｎｍ以上３４０ｎｍ以下が好ましく、１１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下がより好ましく、１３０ｎｍ以上１４０ｎｍ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の乾燥重量基準での強熱減量は、シリカ残り低減の観点から、４％以下であって、３．６％以下が好ましく、３．４％以下がより好ましく、３．３％以下が更に好ましく、そして、保存安定性の観点から、０％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、２％以上が更に好ましい。より具体的には、成分Ａの乾燥重量基準での強熱減量は、０％以上３．６％以下が好ましく、１％以上３．４％以下がより好ましく、２％以上３．３％以下が更に好ましい。
本開示において、乾燥重量基準での強熱減量ＷＬは、一又は複数の実施形態において、シリカ粒子を水と混合したシリカスラリーを１０５℃から２００℃の間の温度で水分蒸発による試料の重量変動が無くなるまで十分に乾燥させた試料を準備し、静置して常温（２０～２５℃）に戻した後、シリカ粒子の常温での水分吸着量を測定するため、再度１０５℃から２００℃の間の温度で試料の重量変動が無くなるまで十分に乾燥させたときの乾燥減量ＬＯＤ（重量％）と、脱水縮合によるシラノール基の脱離を行うため、試料を８００℃以上の温度で加熱処理したあとの強熱減量ＬＯＩ（重量％）とを測定し、下記式から算出される値である。具体的には、実施例に記載の方法により算出できる。乾燥重量基準での強熱減量ＷＬが少ないほど、砥粒１ｇ中に含まれる総シラノール基数が少ないと評価できる。
乾燥重量基準での強熱減量ＷＬ＝１００×｛１－（１００－ＬＯＩ）／（１００－ＬＯＤ）｝
ＬＯＤを測定するための加熱温度は、十分な水分蒸発の観点から、１０５℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１５０℃以上が更に好ましく、そして、水分以外の成分は蒸発させないという観点から、２００℃以下が好ましく、１９０℃以下がより好ましく、１８０℃以下が更に好ましい。より具体的には、ＬＯＤを測定するための加熱温度は、１０５℃以上２００℃以下が好ましく、１２０℃以上１９０℃以下がより好ましく、１５０℃以上１８０℃以下が更に好ましい。
ＬＯＩを測定するための加熱温度は、十分なシラノール基脱離の観点から、８００℃以上が好ましく、８５０℃以上がより好ましく、９００℃以上が更に好ましく、そして、安全性の観点から、１２００℃以下が好ましく、１１５０℃以下がより好ましく、１１００℃以下が更に好ましい。より具体的には、ＬＯＩを測定するための加熱温度は、８００℃以上１２００℃以下が好ましく、８５０℃以上１１５０℃以下がより好ましく、９００℃以上１１００℃以下が更に好ましい。
本開示において、乾燥重量基準での強熱減量ＷＬは、一又は複数の実施形態において、シリカ粒子を水と混合したシリカスラリーを１０５℃から２００℃の間の温度で水分蒸発による試料の重量変動が無くなるまで十分に乾燥させた試料を準備し、静置して常温（２０～２５℃）に戻した後、シリカ粒子の常温での水分吸着量を測定するため、再度１０５℃から２００℃の間の温度で試料の重量変動が無くなるまで十分に乾燥させたときの乾燥減量ＬＯＤ（重量％）と、脱水縮合によるシラノール基の脱離を行うため、試料を８００℃以上の温度で加熱処理したあとの強熱減量ＬＯＩ（重量％）とを測定し、下記式から算出される値である。具体的には、実施例に記載の方法により算出できる。乾燥重量基準での強熱減量ＷＬが少ないほど、砥粒１ｇ中に含まれる総シラノール基数が少ないと評価できる。
乾燥重量基準での強熱減量ＷＬ＝１００×｛１－（１００－ＬＯＩ）／（１００－ＬＯＤ）｝
ＬＯＤを測定するための加熱温度は、十分な水分蒸発の観点から、１０５℃以上が好ましく、１２０℃以上がより好ましく、１５０℃以上が更に好ましく、そして、水分以外の成分は蒸発させないという観点から、２００℃以下が好ましく、１９０℃以下がより好ましく、１８０℃以下が更に好ましい。より具体的には、ＬＯＤを測定するための加熱温度は、１０５℃以上２００℃以下が好ましく、１２０℃以上１９０℃以下がより好ましく、１５０℃以上１８０℃以下が更に好ましい。
ＬＯＩを測定するための加熱温度は、十分なシラノール基脱離の観点から、８００℃以上が好ましく、８５０℃以上がより好ましく、９００℃以上が更に好ましく、そして、安全性の観点から、１２００℃以下が好ましく、１１５０℃以下がより好ましく、１１００℃以下が更に好ましい。より具体的には、ＬＯＩを測定するための加熱温度は、８００℃以上１２００℃以下が好ましく、８５０℃以上１１５０℃以下がより好ましく、９００℃以上１１００℃以下が更に好ましい。
成分Ａの強熱減量を調整する方法としては、例えば、シリカ粒子の成長過程において、ケイ酸液の滴下速度や反応温度、濃度を調整する方法等が挙げられる（例えば、特許６７５６４２２や特許５８９２８８２に記載の方法）。成分Ａの強熱減量を調整する方法の他の実施形態としては、例えば、既存のシリカ粒子を熱処理、表面シラノール基の金属修飾、有機酸修飾、シランカップリング処理を施すことにより所望の強熱減量を調整する方法、異なる強熱減量を有する２種類以上のシリカ粒子を混合して所望の強熱減量を持たせる方法等が挙げられる。経済性及び製造容易性の観点から、成分Ａの強熱減量を調整する方法としては、シリカ粒子の成長条件による制御が好ましく、ケイ酸液の濃度による制御がより好ましく、ケイ酸液の滴下速度による制御が更により好ましい。
シリカ残りとの相関において「強熱減量」より強い相関を示す指標として、「成分Ａの乾燥重量基準での強熱減量をＷＬとしたときの下記式（Ｉ）で表される値」が挙げられる。｛（ＷＬ）3×Ｄ９０｝/１００ （Ｉ）
上記式（Ｉ）で表される値を所定値以下とすることで、高いシリカ残り低減効果と良好な研磨速度とを両立可能である。
成分Ａの乾燥重量基準での強熱減量をＷＬとしたときの上記式（Ｉ）で表される値は、シリカ残り低減の観点から、１５０以下が好ましく、１００以下がより好ましく、８０以下が更に好ましく、そして、研磨速度維持及び保存安定性の観点から、１０以上が好ましく、２０以上がより好ましく、４０以上が更に好ましい。より具体的には、上記式（Ｉ）で表される値は、１０以上１５０以下が好ましく、２０以上１００以下がより好ましく、４０以上８０以下が更に好ましい。
上記式（Ｉ）で表される値を所定値以下とすることで、高いシリカ残り低減効果と良好な研磨速度とを両立可能である。
成分Ａの乾燥重量基準での強熱減量をＷＬとしたときの上記式（Ｉ）で表される値は、シリカ残り低減の観点から、１５０以下が好ましく、１００以下がより好ましく、８０以下が更に好ましく、そして、研磨速度維持及び保存安定性の観点から、１０以上が好ましく、２０以上がより好ましく、４０以上が更に好ましい。より具体的には、上記式（Ｉ）で表される値は、１０以上１５０以下が好ましく、２０以上１００以下がより好ましく、４０以上８０以下が更に好ましい。
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。成分Ａは、研磨速度維持及び入手容易性の観点から、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、基板面質の観点から、鋭利な表面形状や局所的な表面高硬度部位が得られづらい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。
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。研磨速度維持及び基板面質の観点から、成分Ａは、一又は複数の実施形態において、球状シリカ粒子及び非球状シリカ粒子を含むこと（混合シリカ）が好ましい。
本開示において、球状シリカ粒子の平均アスペクト比は、研磨速度維持の観点から、好ましくは１．００以上、より好ましくは１．０２以上であり、そして、基板面質の観点から、好ましくは１．２０以下、より好ましくは１．１以下、更に好ましくは１．０６以下である。
非球状シリカ粒子の平均アスペクト比は、研磨速度維持の観点から、好ましくは１．００以上、より好ましくは１．０２以上、更に好ましくは１．０５以上であり、そして、基板面質の観点から、好ましくは１．３０以下、より好ましくは１．１５以下、更に好ましくは１．０８以下である。
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が球状シリカ粒子及び非球状シリカ粒子を含む混合シリカである場合、混合シリカの平均アスペクト比の好ましい数値としては、上述した非球状シリカ粒子と同じ数値が挙げられる。混合シリカの平均アスペクト比は、例えば、実施例に記載の方法により算出できる。
本開示において、球状シリカ粒子の平均アスペクト比は、研磨速度維持の観点から、好ましくは１．００以上、より好ましくは１．０２以上であり、そして、基板面質の観点から、好ましくは１．２０以下、より好ましくは１．１以下、更に好ましくは１．０６以下である。
非球状シリカ粒子の平均アスペクト比は、研磨速度維持の観点から、好ましくは１．００以上、より好ましくは１．０２以上、更に好ましくは１．０５以上であり、そして、基板面質の観点から、好ましくは１．３０以下、より好ましくは１．１５以下、更に好ましくは１．０８以下である。
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が球状シリカ粒子及び非球状シリカ粒子を含む混合シリカである場合、混合シリカの平均アスペクト比の好ましい数値としては、上述した非球状シリカ粒子と同じ数値が挙げられる。混合シリカの平均アスペクト比は、例えば、実施例に記載の方法により算出できる。
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、研磨速度維持及び基板面質の観点から、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ることができる。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ることができる。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ることができる。
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、研磨速度維持及び基板面質の観点から、ＳｉＯ2換算で、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、１．５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、２０質量％以下がより好ましく、１５質量％以下が更に好ましく、１０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２０質量％以下がより好ましく、１質量％以上１５質量％以下が更に好ましく、１．５質量％以上１０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、研磨速度維持及び基板面質の観点から、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、３０％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、７０％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％以上が更に好ましい。
［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い。その他の成分を含む場合には、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い。その他の成分を含む場合には、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、基板面質の観点から、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、そして、研磨速度維持の観点から、９以下が好ましく、６以下がより好ましく、４以下が更に好ましく、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以下が好ましく、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以下が更に好ましく、１以上２．５以下が更に好ましく、１以上２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、基板面質の観点から、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、そして、研磨速度維持の観点から、９以下が好ましく、６以下がより好ましく、４以下が更に好ましく、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以下が好ましく、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以下が更に好ましく、１以上２．５以下が更に好ましく、１以上２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。
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、一又は複数の実施形態において、シリカ残りを大きく増やすことなく、研磨速度を向上可能な研磨液組成物を得ることができる。また、その他の一又は複数の実施形態において、研磨速度を維持しつつ、研磨後の基板表面のシリカ残りを低減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としては、一又は複数の実施形態において、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、一又は複数の実施形態において、シリカ残りを大きく増やすことなく、研磨速度を向上可能な研磨液組成物を得ることができる。また、その他の一又は複数の実施形態において、研磨速度を維持しつつ、研磨後の基板表面のシリカ残りを低減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としては、一又は複数の実施形態において、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、磁気ディスク基板の製造に用いられる基板であり、例えば、Ｎｉ－Ｐメッキされたアルミニウム合金基板が挙げられる。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、磁気ディスク基板の製造に用いられる基板であり、例えば、Ｎｉ－Ｐメッキされたアルミニウム合金基板が挙げられる。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。本開示の研磨液組成物は、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。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。
［シリカ残り低減方法］
本開示は、一態様において、研磨後の基板のシリカ残りを低減する方法であって、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することを含む、シリカ残り低減方法（以下、「本開示のシリカ残り低減方法」ともいう）に関する。本開示のシリカ残り低減方法における被研磨基板としては、上述した被研磨基板が挙げられる。
本開示のシリカ残り低減方法は、一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物に含まれるシリカ粒子Ａ（成分Ａ）を選択することをさらに含むものであってもよい。本開示において、「シリカ粒子Ａを選択する」とは、カタログ、製品説明書、ラベル等に、シリカ粒子Ａ（成分Ａ）の物性、及び／又は、シリカ残りを低減できる旨の記載がある製品を購入することを含む。
したがって、本開示のシリカ残り低減方法は、一又は複数の実施形態において、シリカ粒子Ａ（成分Ａ）を選択すること、及び、選択されたシリカ粒子Ａ（成分Ａ）を含む本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することを含む、シリカ残り低減方法に関する。
本開示は、その他の態様において、砥粒として、乾燥基準での強熱減量が４％以下であり、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小粒径側からの累積頻度が９０％となる粒子径をＤ９０としたときＤ９０が１４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であるシリカ粒子を選択すること、及び、前記シリカ粒子及び水系媒体を含有する研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することを含む、シリカ残り低減方法に関する。本態様のシリカ残り低減方法におけるシリカ粒子としては、上述したシリカ粒子Ａ（成分Ａ）が挙げられる。本態様のシリカ残り低減方法における研磨液組成物としては、上述した本開示の研磨液組成物が挙げられる。
本開示のシリカ残り低減方法によれば、本開示の研磨液組成物を用いることで、一又は複数の実施形態において、シリカ残りを大きく増やすことなく、研磨速度を向上できる。また、その他の一又は複数の実施形態において、研磨速度を維持しつつ、研磨後の基板表面のシリカ残りを低減できる。具体的な研磨の方法及び条件は、後述する本開示の基板製造方法と同じようにすることができる。
本開示は、一態様において、研磨後の基板のシリカ残りを低減する方法であって、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することを含む、シリカ残り低減方法（以下、「本開示のシリカ残り低減方法」ともいう）に関する。本開示のシリカ残り低減方法における被研磨基板としては、上述した被研磨基板が挙げられる。
本開示のシリカ残り低減方法は、一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物に含まれるシリカ粒子Ａ（成分Ａ）を選択することをさらに含むものであってもよい。本開示において、「シリカ粒子Ａを選択する」とは、カタログ、製品説明書、ラベル等に、シリカ粒子Ａ（成分Ａ）の物性、及び／又は、シリカ残りを低減できる旨の記載がある製品を購入することを含む。
したがって、本開示のシリカ残り低減方法は、一又は複数の実施形態において、シリカ粒子Ａ（成分Ａ）を選択すること、及び、選択されたシリカ粒子Ａ（成分Ａ）を含む本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することを含む、シリカ残り低減方法に関する。
本開示は、その他の態様において、砥粒として、乾燥基準での強熱減量が４％以下であり、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小粒径側からの累積頻度が９０％となる粒子径をＤ９０としたときＤ９０が１４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であるシリカ粒子を選択すること、及び、前記シリカ粒子及び水系媒体を含有する研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することを含む、シリカ残り低減方法に関する。本態様のシリカ残り低減方法におけるシリカ粒子としては、上述したシリカ粒子Ａ（成分Ａ）が挙げられる。本態様のシリカ残り低減方法における研磨液組成物としては、上述した本開示の研磨液組成物が挙げられる。
本開示のシリカ残り低減方法によれば、本開示の研磨液組成物を用いることで、一又は複数の実施形態において、シリカ残りを大きく増やすことなく、研磨速度を向上できる。また、その他の一又は複数の実施形態において、研磨速度を維持しつつ、研磨後の基板表面のシリカ残りを低減できる。具体的な研磨の方法及び条件は、後述する本開示の基板製造方法と同じようにすることができる。
［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ことを含み、前記被研磨基板は、磁気ディスク基板の製造に用いられる基板である、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。本開示の研磨方法における被研磨基板としては、上述した被研磨基板が挙げられる。本開示の研磨方法は、例えば、粗研磨工程に用いることができる。
本開示の研磨方法によれば、本開示の研磨液組成物を用いることで、一又は複数の実施形態において、シリカ残りを大きく増やすことなく、研磨速度を向上できる。また、本開示の研磨方法によれば、その他の一又は複数の実施形態において、研磨速度を維持しつつ、研磨後の基板表面のシリカ残りを低減できる。そのため、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。具体的な研磨の方法及び条件は、後述する本開示の基板製造方法と同じようにすることができる。
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することを含み、前記被研磨基板は、磁気ディスク基板の製造に用いられる基板である、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。本開示の研磨方法における被研磨基板としては、上述した被研磨基板が挙げられる。本開示の研磨方法は、例えば、粗研磨工程に用いることができる。
本開示の研磨方法によれば、本開示の研磨液組成物を用いることで、一又は複数の実施形態において、シリカ残りを大きく増やすことなく、研磨速度を向上できる。また、本開示の研磨方法によれば、その他の一又は複数の実施形態において、研磨速度を維持しつつ、研磨後の基板表面のシリカ残りを低減できる。そのため、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。具体的な研磨の方法及び条件は、後述する本開示の基板製造方法と同じようにすることができる。
［磁気ディスク基板の製造方法］
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、「研磨工程」ともいう）を含む、磁気ディスク基板の製造方法（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における前記研磨工程は、例えば、粗研磨工程である。
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、本開示の研磨液組成物に含まれるシリカ粒子Ａ（成分Ａ）を選択する工程をさらに含むものであってもよい。本開示において、「シリカ粒子Ａを選択する」とは、上述したとおり、カタログ、製品説明書、ラベル等に、シリカ粒子Ａ（成分Ａ）の物性、及び／又は、シリカ残りを低減できる旨の記載がある製品を購入することを含む。
したがって、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、シリカ粒子Ａ（成分Ａ）を選択する工程、及び、選択されたシリカ粒子Ａ（成分Ａ）を含む本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含む、磁気ディスク基板の製造方法に関する。
本開示は、その他の態様において、砥粒として、乾燥基準での強熱減量が４％以下であり、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小粒径側からの累積頻度が９０％となる粒子径をＤ９０としたときＤ９０が１４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であるシリカ粒子を選択する工程、及び、前記シリカ粒子及び水系媒体を含有する研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含む、磁気ディスク基板の製造方法に関する。本態様の磁気ディスク基板の製造方法におけるシリカ粒子としては、上述したシリカ粒子（成分Ａ）が挙げられる。本態様の磁気ディスク基板の製造方法における研磨液組成物としては、上述した本開示の研磨液組成物が挙げられる。
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、「研磨工程」ともいう）を含む、磁気ディスク基板の製造方法（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における前記研磨工程は、例えば、粗研磨工程である。
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、本開示の研磨液組成物に含まれるシリカ粒子Ａ（成分Ａ）を選択する工程をさらに含むものであってもよい。本開示において、「シリカ粒子Ａを選択する」とは、上述したとおり、カタログ、製品説明書、ラベル等に、シリカ粒子Ａ（成分Ａ）の物性、及び／又は、シリカ残りを低減できる旨の記載がある製品を購入することを含む。
したがって、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、シリカ粒子Ａ（成分Ａ）を選択する工程、及び、選択されたシリカ粒子Ａ（成分Ａ）を含む本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含む、磁気ディスク基板の製造方法に関する。
本開示は、その他の態様において、砥粒として、乾燥基準での強熱減量が４％以下であり、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小粒径側からの累積頻度が９０％となる粒子径をＤ９０としたときＤ９０が１４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であるシリカ粒子を選択する工程、及び、前記シリカ粒子及び水系媒体を含有する研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含む、磁気ディスク基板の製造方法に関する。本態様の磁気ディスク基板の製造方法におけるシリカ粒子としては、上述したシリカ粒子（成分Ａ）が挙げられる。本態様の磁気ディスク基板の製造方法における研磨液組成物としては、上述した本開示の研磨液組成物が挙げられる。
前記研磨工程では、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。
前記研磨工程における研磨荷重は、研磨速度の維持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。
前記研磨工程における、被研磨基板１ｃｍ2あたりの研磨量は、研磨速度の維持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。
前記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、本開示の研磨液組成物を用いることで、一又は複数の実施形態において、シリカ残りを大きく増やすことなく、研磨速度を向上できる。また、本開示の基板製造方法によれば、その他の一又は複数の実施形態において、研磨速度を維持しつつ、研磨後の基板表面のシリカ残りを低減できる。そのため、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。
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又は非成分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１～５及び比較例１～２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）：５．５質量％、酸（成分Ｂ）：１．６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１～５及び比較例１～２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１～５及び比較例１～２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又は非成分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１～５及び比較例１～２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）：５．５質量％、酸（成分Ｂ）：１．６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１～５及び比較例１～２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１～５及び比較例１～２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又は非成分Ａ、成分Ｂ及び成分Ｃには以下のものを使用した。
＜シリカ粒子（成分Ａ又は非成分Ａ）＞
（シリカ粒子Ａ１～Ａ５の調製）
ｐＨ１０～１２、シリカ濃度２％に調整した金属ケイ酸塩水溶液５００ｇに対して、シリカ濃度５％に調整した酸性ケイ酸液７ｋｇを、１～２４時間かけて断続的に滴下することで粒子サイズを増大させる（ビルドアップ）。このとき、前記滴下液の滴下速度、ケイ酸濃度、反応温度、圧力、ｐＨ等を調整することで、所望の範囲のシラノール基を有するシリカ砥粒を得ることができる。特に滴下速度を遅くしてゆっくりと粒子を成長させることで緻密な表面や内部構造が形成され、シロキサン結合が増える為シラノール基及び強熱減量を調整することができる。
上記製法により、下記に示すシリカ粒子Ａ１～Ａ５を調製した。
Ａ１：非球状シリカ粒子［コロイダルシリカ（水ガラス法）、アスペクト比１．１１、平均二次粒子径１４３ｎｍ］
Ａ２：非球状シリカ粒子［コロイダルシリカ（水ガラス法）、アスペクト比１．１９、平均二次粒子径２２１ｎｍ］
Ａ３：非球状シリカ粒子［コロイダルシリカ（水ガラス法）、アスペクト比１．０９、平均二次粒子径１６０ｎｍ］
Ａ４：非球状シリカ粒子［コロイダルシリカ（水ガラス法）、アスペクト比１．１１、平均二次粒子径１６２ｎｍ］
Ａ５：非球状シリカ粒子［コロイダルシリカ（水ガラス法）、アスペクト比１．１２、平均二次粒子径１４２ｎｍ］
実施例３では、非球状シリカ粒子Ａ１（アスペクト比１．１１、平均二次粒子径１４３ｎｍ、強熱減量２．０２％）と球状コロイダルシリカＳＣＳ１（アスペクト比１．０３、平均二次粒子径１０６ｎｍ、強熱減量３．４％）を重量比Ａ１／ＳＣＳ１＝７０／３０となるように配合したもの（混合シリカ、アスペクト比１．０６、平均二次粒子径１３３ｎｍ、強熱減量３．２４％）をシリカ砥粒として用いた。
（シリカ粒子Ａ６の詳細）
Ａ６：非球状シリカ粒子［沈降法シリカ、東ソーシリカ社製のＮｉｐｓｉｌ Ｅ－７４３を湿式ビーズミルにより解砕して平均二次粒子径を調整したもの、アスペクト比１．３４、平均二次粒子径３４９ｎｍ］
＜酸（成分Ｂ）＞
リン酸［濃度７５％、日本化学工業社製］
＜酸化剤（成分Ｃ）＞
過酸化水素［濃度３５質量％、ＡＤＥＫＡ社製］
＜シリカ粒子（成分Ａ又は非成分Ａ）＞
（シリカ粒子Ａ１～Ａ５の調製）
ｐＨ１０～１２、シリカ濃度２％に調整した金属ケイ酸塩水溶液５００ｇに対して、シリカ濃度５％に調整した酸性ケイ酸液７ｋｇを、１～２４時間かけて断続的に滴下することで粒子サイズを増大させる（ビルドアップ）。このとき、前記滴下液の滴下速度、ケイ酸濃度、反応温度、圧力、ｐＨ等を調整することで、所望の範囲のシラノール基を有するシリカ砥粒を得ることができる。特に滴下速度を遅くしてゆっくりと粒子を成長させることで緻密な表面や内部構造が形成され、シロキサン結合が増える為シラノール基及び強熱減量を調整することができる。
上記製法により、下記に示すシリカ粒子Ａ１～Ａ５を調製した。
Ａ１：非球状シリカ粒子［コロイダルシリカ（水ガラス法）、アスペクト比１．１１、平均二次粒子径１４３ｎｍ］
Ａ２：非球状シリカ粒子［コロイダルシリカ（水ガラス法）、アスペクト比１．１９、平均二次粒子径２２１ｎｍ］
Ａ３：非球状シリカ粒子［コロイダルシリカ（水ガラス法）、アスペクト比１．０９、平均二次粒子径１６０ｎｍ］
Ａ４：非球状シリカ粒子［コロイダルシリカ（水ガラス法）、アスペクト比１．１１、平均二次粒子径１６２ｎｍ］
Ａ５：非球状シリカ粒子［コロイダルシリカ（水ガラス法）、アスペクト比１．１２、平均二次粒子径１４２ｎｍ］
実施例３では、非球状シリカ粒子Ａ１（アスペクト比１．１１、平均二次粒子径１４３ｎｍ、強熱減量２．０２％）と球状コロイダルシリカＳＣＳ１（アスペクト比１．０３、平均二次粒子径１０６ｎｍ、強熱減量３．４％）を重量比Ａ１／ＳＣＳ１＝７０／３０となるように配合したもの（混合シリカ、アスペクト比１．０６、平均二次粒子径１３３ｎｍ、強熱減量３．２４％）をシリカ砥粒として用いた。
（シリカ粒子Ａ６の詳細）
Ａ６：非球状シリカ粒子［沈降法シリカ、東ソーシリカ社製のＮｉｐｓｉｌ Ｅ－７４３を湿式ビーズミルにより解砕して平均二次粒子径を調整したもの、アスペクト比１．３４、平均二次粒子径３４９ｎｍ］
＜酸（成分Ｂ）＞
リン酸［濃度７５％、日本化学工業社製］
＜酸化剤（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た。なお、実施例３（混合シリカ）では、非球状シリカ粒子Ａ１と球状シリカ粒子ＳＣＳ１との質量比が７０／３０となるように配合した。
調製した試料を、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た。なお、実施例３（混合シリカ）では、非球状シリカ粒子Ａ１と球状シリカ粒子ＳＣＳ１との質量比が７０／３０となるように配合した。
調製した試料を、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
[ＤＬＳ測定によるシリカ粒子の粒子径Ｄ５０（平均二次粒子径）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３（混合シリカ）では、非球状シリカ粒子Ａ１と球状シリカ粒子ＳＣＳ１との質量比が７０／３０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５０％となる粒子径をＤ５０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３（混合シリカ）では、非球状シリカ粒子Ａ１と球状シリカ粒子ＳＣＳ１との質量比が７０／３０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５０％となる粒子径をＤ５０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。
実施例３の混合シリカの場合の平均アスペクト比は、非球状シリカ粒子Ａ１と球状シリカ粒子ＳＣＳ１との質量比が７０／３０となるように配合した後、乾燥させてＴＥＭ観察を実施し、画像解析の短径長径比で算出した。
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。
実施例３の混合シリカの場合の平均アスペクト比は、非球状シリカ粒子Ａ１と球状シリカ粒子ＳＣＳ１との質量比が７０／３０となるように配合した後、乾燥させてＴＥＭ観察を実施し、画像解析の短径長径比で算出した。
［強熱減量］
シリカ粒子をイオン交換水と混合して４０質量％シリカスラリーを調製した。なお、実施例３（混合シリカ）では、非球状シリカ粒子Ａ１と球状シリカ粒子ＳＣＳ１との質量比が７０／３０となるように配合した。
調製したシリカスラリーを硫酸によりｐＨ＝３．５に調整し、島津製作所製赤外水分計「ＭＯＣ６３ｕ」にて１８０℃の条件で加熱して水分を除く。その後１０分静置して常温に戻し、試料２ｇを得る。そのうち、試料１ｇは再度赤外水分計にて乾燥減量ＬＯＤ（どれだけ常温で水分を吸収するか）を求める。残りの試料１ｇはセラミック製るつぼに入れて焼成炉にて１０００℃、２時間焼成しデシケーターで３０分間放熱後、強熱減量ＬＯＩ（シラノール基の脱水により減った重量）を求める。なお、シリカ粒子は吸水しやすい性質もあることから、湿度８０％を超える室内や、屋外での測定は精度に影響が出るため、避けることが好ましい。同様に、焼成後の静置時間も３０分を超えると測定精度に影響が出るため、避けることがより好ましい。
最後に下記式により乾燥重量基準の強熱減量ＷＬを求めた。
乾燥重量基準での強熱減量ＷＬ＝１００×｛１－（１００－ＬＯＩ）／（１００－ＬＯＤ）｝
シリカ粒子をイオン交換水と混合して４０質量％シリカスラリーを調製した。なお、実施例３（混合シリカ）では、非球状シリカ粒子Ａ１と球状シリカ粒子ＳＣＳ１との質量比が７０／３０となるように配合した。
調製したシリカスラリーを硫酸によりｐＨ＝３．５に調整し、島津製作所製赤外水分計「ＭＯＣ６３ｕ」にて１８０℃の条件で加熱して水分を除く。その後１０分静置して常温に戻し、試料２ｇを得る。そのうち、試料１ｇは再度赤外水分計にて乾燥減量ＬＯＤ（どれだけ常温で水分を吸収するか）を求める。残りの試料１ｇはセラミック製るつぼに入れて焼成炉にて１０００℃、２時間焼成しデシケーターで３０分間放熱後、強熱減量ＬＯＩ（シラノール基の脱水により減った重量）を求める。なお、シリカ粒子は吸水しやすい性質もあることから、湿度８０％を超える室内や、屋外での測定は精度に影響が出るため、避けることが好ましい。同様に、焼成後の静置時間も３０分を超えると測定精度に影響が出るため、避けることがより好ましい。
最後に下記式により乾燥重量基準の強熱減量ＷＬを求めた。
乾燥重量基準での強熱減量ＷＬ＝１００×｛１－（１００－ＬＯＩ）／（１００－ＬＯＤ）｝
３．基板の研磨
調製した実施例１～５及び比較例１～２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１～５及び比較例１～２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：１００ｍＬ／ｍｉｎ
被研磨基板１ｃｍ2あたりの供給速度０．８ｍＬ／分
被研磨基板１ｃｍ2あたりの研磨量０．８ｍｇ
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：１００ｍＬ／ｍｉｎ
被研磨基板１ｃｍ2あたりの供給速度０．８ｍＬ／分
被研磨基板１ｃｍ2あたりの研磨量０．８ｍｇ
研磨時間：５分間
４．評価方法
［研磨速度の評価］
実施例１～５及び比較例１～２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とした場合の相対値を算出し、評価項目とした。
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１～５及び比較例１～２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とした場合の相対値を算出し、評価項目とした。
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）
［シリカ残りの評価］
上記研磨後の基板をヒカリ社製洗浄機を用いて洗浄したのち、基板表面に残るシリカ粒子の強度をリガク社製蛍光Ｘ線「ZSX１００ｅ」にて測定した。詳細を下記に記載する。そして、比較例１のシリカ残りを１００とした場合の相対値を算出し、評価項目とした。
［洗浄条件］
超純水浸漬時間：３分
超音波洗浄時間：３分
ブラシ洗浄時間：４秒
超純水濯ぎ時間：１０秒
スピンドライ乾燥時間：１０秒
［蛍光Ｘ線測定条件］
上記研磨及び洗浄後の基板を切断することなく装置へ設置し、Ｓｉ元素のピーク強度を検出することでシリカ残りの指標とした。Ｓｉ元素のピーク強度が低い程シリカ残りが少ないことを意味する。
測定時間：３００秒
開口度：３０ｍｍ
検出角度：２θ=４７ｄｅｇｒｅｅ
ピーク検出角度：１４４．６１０
電圧：５０ｋｖ
電流：５０ｍＡ
検出箇所：基板一枚につき任意の点８か所
上記測定のとおり基板を切断すること無く装置へ投入することにより、基板切断時の衝撃によるシリカ残り脱落、異物混入のリスク、基板１枚当たりのばらつきの影響を減らすことができる。
上記研磨後の基板をヒカリ社製洗浄機を用いて洗浄したのち、基板表面に残るシリカ粒子の強度をリガク社製蛍光Ｘ線「ZSX１００ｅ」にて測定した。詳細を下記に記載する。そして、比較例１のシリカ残りを１００とした場合の相対値を算出し、評価項目とした。
［洗浄条件］
超純水浸漬時間：３分
超音波洗浄時間：３分
ブラシ洗浄時間：４秒
超純水濯ぎ時間：１０秒
スピンドライ乾燥時間：１０秒
［蛍光Ｘ線測定条件］
上記研磨及び洗浄後の基板を切断することなく装置へ設置し、Ｓｉ元素のピーク強度を検出することでシリカ残りの指標とした。Ｓｉ元素のピーク強度が低い程シリカ残りが少ないことを意味する。
測定時間：３００秒
開口度：３０ｍｍ
検出角度：２θ=４７ｄｅｇｒｅｅ
ピーク検出角度：１４４．６１０
電圧：５０ｋｖ
電流：５０ｍＡ
検出箇所：基板一枚につき任意の点８か所
上記測定のとおり基板を切断すること無く装置へ投入することにより、基板切断時の衝撃によるシリカ残り脱落、異物混入のリスク、基板１枚当たりのばらつきの影響を減らすことができる。
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（成分Ａ）を用いた実施例１～５の研磨液組成物は、比較例１～２に比べて、研磨速度を維持しつつ、シリカ残りを低減できることがわかった。
本開示によれば、一態様において、シリカ残りを大きく増やすことなく、研磨速度を向上でき、また、その他の態様において、研磨速度を維持しつつ、研磨後の基板表面のシリカ残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 (16)
- シリカ粒子、及び水系媒体を含有し、
前記シリカ粒子は、乾燥重量基準での強熱減量が４％以下であり、
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９０％となる粒子径をＤ９０としたとき、Ｄ９０が１４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である、研磨液組成物。 - 前記強熱減量をＷＬとしたとき、下記式（Ｉ）で表される値が１５０以下である、請求項１に記載の研磨液組成物。
｛（ＷＬ）3×Ｄ９０｝/１００ （Ｉ） - 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１０％となる粒子径をＤ１０としたとき、Ｄ１０が５０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下である、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８０ｎｍ以上３４０ｎｍ以下である、請求項１に記載の研磨液組成物。
- 前記シリカ粒子は、球状シリカ粒子及び非球状シリカ粒子を含む、請求項１に記載の研磨液組成物。
- 前記球状シリカ粒子の平均アスペクト比が１．００以上１．２０以下である請求項５に記載の研磨液組成物。
- 前記非球状シリカ粒子の平均アスペクト比が１．００以上１．３０以下である請求項５に記載の研磨液組成物。
- 前記シリカ粒子が球状シリカ粒子及び非球状シリカ粒子を含む混合シリカであり、該混合シリカの平均アスペクト比が１．００以上１．３０以下である請求項５に記載の研磨液組成物。
- 前記シリカ粒子の乾燥重量基準での強熱減量が１％以上である請求項１に記載の研磨液組成物。
- 前記研磨液組成物は、磁気ディスク基板用研磨液組成物である、請求項１に記載の研磨液組成物。
- 請求項１から１０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、磁気ディスク基板の製造方法。
- 被研磨基板が、Ｎｉ－Ｐメッキされたアルミニウム合金基板である、請求項１１に記載の磁気ディスク基板の製造方法。
- 前記研磨工程が、粗研磨工程である、請求項１１に記載の磁気ディスク基板の製造方法。
- 請求項１から１０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ことを含み、前記被研磨基板は、磁気ディスク基板の製造に用いられる基板である、基板の研磨方法。
- 研磨後の基板のシリカ残りを低減する方法であって、
請求項１から１０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ことを含む、シリカ残り低減方法。 - 砥粒として、乾燥重量基準での強熱減量が４％以下であり、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小粒径側からの累積頻度が９０％となる粒子径をＤ９０としたときＤ９０が１４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であるシリカ粒子を選択する工程、及び、
前記シリカ粒子及び水系媒体を含有する研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含む、磁気ディスク基板の製造方法。
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| JP2006097014A (ja) | 2004-09-03 | 2006-04-13 | Showa Denko Kk | 混合希土類酸化物、混合希土類フッ素化物及びそれらを用いたセリウム系研磨材、並びにそれらの製造方法 |
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| JP2019178302A (ja) | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物、パッド表面調整用組成物およびその利用 |
| JP2021175774A (ja) | 2020-05-01 | 2021-11-04 | 花王株式会社 | 研磨液組成物 |
-
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