TW201732015A - 合成石英玻璃基板用研磨劑及其製造方法、以及合成石英玻璃基板之研磨方法 - Google Patents

Abstract

本發明為一種合成石英玻璃基板用研磨劑，其係包含研磨粒子及水的合成石英玻璃基板用研磨劑，其特徵為研磨粒子係由濕式氧化鈰粒子與乾式氧化鈰粒子的混合研磨粒子所構成，且濕式氧化鈰粒子與乾式氧化鈰粒子的質量比為70/30以上90/10以下。藉此，可提供一種具有高研磨速度，同時可充分減少由研磨所引起之缺陷的產生之合成石英玻璃基板用研磨劑。

Description

合成石英玻璃基板用研磨劑及其製造方法、以及合成石英玻璃基板之研磨方法

本發明係有關於一種合成石英玻璃基板用研磨劑及其製造方法。又，亦有關於一種合成石英玻璃基板之研磨方法。

近年來，由於多採用光微影法進行圖型的微細化，對於合成石英玻璃基板的缺陷密度或缺陷大小、面粗糙度、平坦度等品質相關特性，要求更趨嚴格。其中針對基板上的缺陷而言，隨著積體電路的高精細化、磁性媒體的高容量化，而要求進一步的高品質化。

基於如此觀點，對於合成玻璃基板用研磨劑，為提升研磨後之石英玻璃基板的品質，而極力要求研磨後之石英玻璃基板的表面粗糙度為較小者、在研磨後之石英玻璃基板表面刮痕等的表面缺陷較少者。又，基於提升生產性觀點，亦要求石英玻璃基板的研磨速度為較高者。

以往，作為用來研磨合成石英玻璃的研磨 劑，二氧化矽系研磨劑廣泛受到研究。二氧化矽系漿液係藉由四氯化矽的熱分解使二氧化矽粒子生長，並以氨等不含鹼金屬的鹼性溶液進行pH調整而製造。例如，在專利文獻1中記載，可於中性附近使用高純度的膠體二氧化矽來減少缺陷。然而，若考量到膠體二氧化矽的等電點，在中性附近膠體二氧化矽較不穩定，研磨中膠體二氧化矽磨粒的粒度分布會發生變動而需顧慮有無法穩定地使用的問題。因此，不易循環及重複使用研磨劑，由於有溢流使用之必要而有經濟上較不理想的問題。

又，在專利文獻2中記載，透過使用含有平均一次粒徑為60nm以下之膠體二氧化矽與酸的研磨劑，可減少缺陷。然而，此等研磨劑在滿足現有要求方面尚有不足之處，需加以改良。

另一方面，氧化鈰(CeO₂)粒子與二氧化矽粒子或氧化鋁粒子相比硬度較低，而較不易在研磨後的合成石英玻璃基板表面產生刮痕等的缺陷。從而，使用氧化鈰粒子作為研磨用磨粒的研磨劑，為達缺陷的減少係屬有效者。又，氧化鈰粒子係作為強氧化劑廣為人知，由於具有化學活化的性質，因此，氧化鈰系研磨劑係有效應用於玻璃等的無機絕緣體之研磨。

然而，一般在氧化鈰系研磨劑中係使用乾式氧化鈰粒子，由於乾式氧化鈰粒子為不定形之結晶形狀，具有較高的研磨效率；惟，若將乾式氧化鈰應用於研磨劑時，則有容易在石英玻璃基板表面產生刮痕等缺陷的問 題。另一方面，濕式氧化鈰粒子與乾式氧化鈰粒子相比具有較穩定的多面體構造。因此，比起以往的乾式氧化鈰粒子可大幅改善刮痕等的缺陷，因此，濕式氧化鈰粒子係有用於作為研磨用磨粒。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本特開2004-98278號公報

[專利文獻2]日本特開2007-213020號公報

[專利文獻3]日本特開2006-167817號公報

然而，僅使用濕式氧化鈰粒子作為研磨用磨粒時，雖可充分減少刮痕等的缺陷，但研磨速度尚未能滿足目前所要求的研磨速度。例如，在專利文獻3中記載，藉由對使用膠體二氧化矽的研磨劑，添加如丙烯酸/磺酸共聚物之具有磺酸基的聚合物來使用，可提高研磨速度。然而，縱使將此種聚合物添加於氧化鈰系研磨劑，仍未能滿足目前所要求的研磨速度，而需使研磨速度進一步提升。如以上所述，就習知技術而言，存有不易兼顧減少研磨缺陷的產生與充分提升研磨速度的問題。

本發明係有鑑於如前述之問題而開發者，茲以提供一種具有高研磨速度，同時可充分減少由研磨所引 起之缺陷的產生之合成石英玻璃基板用研磨劑為目的。又，本發明亦以提供一種可製造此種合成石英玻璃基板用研磨劑的合成石英玻璃基板用研磨劑之製造方法為目的。再者，本發明又以提供一種具有高研磨速度，且可充分減少缺陷的生成的合成石英玻璃基板之研磨方法為目的。

為達成上述目的，本發明係提供一種合成石英玻璃基板用研磨劑，其係包含研磨粒子及水的合成石英玻璃基板用研磨劑，其特徵為：前述研磨粒子係由濕式氧化鈰粒子與乾式氧化鈰粒子的混合研磨粒子所構成，且前述濕式氧化鈰粒子與乾式氧化鈰粒子的質量比為70/30以上90/10以下。

本發明之合成石英玻璃基板用研磨劑(以下亦單純稱為「研磨劑」)由於包含：對在合成石英玻璃基板的研磨中可減少刮痕等缺陷之產生的濕式氧化鈰粒子，以上述比例混合對合成石英玻璃基板具有高研磨效率的乾式氧化鈰粒子而成的混合研磨粒子，因此，在使用此研磨劑的研磨中，不易在合成石英玻璃基板的表面產生刮痕等的缺陷，同時可獲得極高的研磨速度。

此時，較佳的是前述濕式氧化鈰粒子的平均1次粒徑為40nm以上100nm以下，前述乾式氧化鈰粒子的平均1次粒徑為100nm以上300nm以下。

如此，若濕式氧化鈰粒子的平均1次粒徑為 40nm以上，且乾式氧化鈰粒子的平均1次粒徑為100nm以上，則可獲得更大的研磨速度。又，若濕式氧化鈰粒子的平均1次粒徑為100nm以下，且乾式氧化鈰粒子的平均1次粒徑為300nm以下，則可進一步抑制刮痕等研磨傷痕的產生。

又，本發明之研磨劑，較佳為前述混合研磨粒子的濃度，相對於100質量份的前述合成石英玻璃基板用研磨劑，為5質量份以上40質量份以下。

本發明之研磨劑，混合研磨粒子的濃度，相對於100質量份的合成石英玻璃基板用研磨劑，若為5質量份以上，則可獲得更大的研磨速度。又，混合研磨粒子的濃度，相對於100質量份的合成石英玻璃基板用研磨劑，若為40質量份以下，則可進一步提升研磨劑的保存穩定性。

又，本發明之研磨劑，較佳為進一步包含添加劑，該添加劑的濃度，相對於100質量份的前述混合研磨粒子為0.1質量份以上5質量份以下。

本發明之研磨劑能以調整研磨特性為目的而含有添加劑，其濃度相對於100質量份的混合研磨粒子若為0.1質量份以上，則可充分獲得研磨特性的調整效果。又，添加劑的濃度相對於100質量份的混合研磨粒子若為5質量份以下，則添加劑不會妨害研磨，可防止研磨速度的降低。

又，本發明之研磨劑，較佳為其pH為3.0以 上8.0以下。

pH若為3.0以上，研磨劑中的濕式氧化鈰穩定地分散，不易生成粒徑較大的二次粒子。pH若為8.0以下，則可使研磨速度進一步提升。

又，為達成上述目的，本發明係提供一種合成石英玻璃基板之研磨方法，其係具有粗研磨步驟與該粗研磨步驟後之最終研磨步驟的合成石英玻璃基板之研磨方法，其特徵為：在前述最終研磨步驟中，使用上述之合成石英玻璃基板用研磨劑來進行最終研磨。

若為此種使用本發明之研磨劑的研磨方法，可提高研磨速度，並且可抑制由研磨所引起之缺陷的產生。而且，本發明之研磨方法，由於可獲得缺陷大幅減少的合成石英玻璃基板，而能夠適用於最終研磨。

又，為達成上述目的，本發明係提供一種合成石英玻璃基板用研磨劑之製造方法，其係合成石英玻璃基板用研磨劑之製造方法，其特徵為具有：製作濕式氧化鈰粒子之步驟；製作乾式氧化鈰粒子之步驟；及以前述濕式氧化鈰粒子與前述乾式氧化鈰粒子的質量比為70/30以上90/10以下的方式，將前述濕式氧化鈰粒子及前述乾式氧化鈰粒子與水混合之步驟。

若採如此方式，便能製造不易在合成石英玻璃基板的表面產生刮痕等的缺陷，同時可獲得極大的研磨速度的合成石英玻璃基板用研磨劑。

此時，在前述濕式氧化鈰粒子製作步驟中， 係將鈰鹽與鹼性溶液混合而製作混合溶液，藉由將該混合溶液進行加熱處理所產生的濕式化學沉澱反應，可製作前述濕式氧化鈰粒子。

又，在前述乾式氧化鈰粒子製作步驟中，藉由將鈰鹽在氧存在下進行燒成所產生的固相取代反應可製作前述乾式氧化鈰粒子。

在本發明之合成石英玻璃基板用研磨劑之製造方法中，濕式氧化鈰粒子及乾式氧化鈰粒子可分別以如上述之方法適宜地製作。

若為本發明之研磨劑，在合成石英玻璃基板的研磨中，可獲得充分的研磨速度，並且可充分抑制合成石英玻璃基板表面的缺陷生成。其結果，可提升合成石英玻璃基板的製造中的生產性及良率。又，特別是，在合成石英玻璃基板之製造步驟的最終研磨步驟中，透過使用本發明之合成石英玻璃基板用研磨劑，可獲得高品質的合成石英玻璃基板，由此可達半導體裝置的高精細化。

1‧‧‧研磨劑

2‧‧‧研磨頭

3‧‧‧研磨平台

4‧‧‧研磨墊

5‧‧‧研磨劑供給機構

10‧‧‧單面研磨裝置

W‧‧‧合成石英玻璃基板

第1圖為藉由濕式化學沉澱法所製作之濕式氧化鈰粒子的照片。

第2圖為藉由固相取代法所製作之乾式氧化鈰粒子的 照片。

第3圖為表示在本發明之合成石英玻璃基板之研磨方法中可使用的研磨裝置之一例的示意圖。

〔實施發明之形態〕

以下，就本發明說明其實施形態，惟本發明非限定於此。

諸如上述，本發明之合成石英玻璃基板用研磨劑(以下亦單純稱為「研磨劑」)為研磨粒子由濕式氧化鈰粒子與乾式氧化鈰粒子的混合研磨粒子所構成，並以濕式氧化鈰粒子與乾式氧化鈰粒子的質量比為70/30以上、90/10以下的方式混合而成者。

濕式氧化鈰粒子與二氧化矽粒子或氧化鋁粒子相比硬度較低，而且，與乾式氧化鈰粒子相比具有較穩定的多面體構造。本發明之合成石英玻璃基板用研磨劑，透過使用以此種濕式氧化鈰粒子為主的研磨用磨粒，可抑制由研磨所引起之傷痕等缺陷的產生。又本發明之研磨劑，透過進一步以少於濕式氧化鈰粒子的上述質量比例包含乾式氧化鈰粒子，在使用濕式氧化鈰粒子作為研磨用磨粒時，仍可獲得極高的研磨速度。乾式氧化鈰粒子係有別於濕式氧化鈰粒子，具有不定形之多晶構造。因此，比起具有穩定的單晶構造的濕式氧化鈰粒子，具有更高的活性面。從而，在研磨過程中容易發生在上述乾式氧化鈰粒子 與合成石英玻璃基板表面的化學反應，其結果，推測因合成石英玻璃表面經改質而能夠促進研磨。

以下，就本發明之研磨劑的各成分、可任意添加於本發明之研磨劑的成分、本發明之研磨劑之製造方法、以及合成石英玻璃基板之研磨方法詳細加以說明。

諸如上述，作為本發明之研磨劑所含的研磨粒子，係使用混合濕式氧化鈰粒子與乾式氧化鈰粒子而成的混合研磨粒子。濕式氧化鈰粒子，不易生成2次粒徑較大的粒子，而且具有多面體構造，以可改善刮痕等的研磨傷痕之觀點而言係較佳者。另一方面，乾式氧化鈰粒子，以具有不定形之多結晶構造觀點而言，與濕式氧化鈰粒子相比對研磨傷痕的改善效果雖較低，但粒子的活性較高，以可獲得高研磨效率觀點係較佳者。

又，如上述，濕式氧化鈰粒子與乾式氧化鈰粒子係以質量比為70/30~90/10的範圍混合。此時，乾式氧化鈰粒子的混合比過高的話，在研磨後的合成石英玻璃基板表面產生之刮痕等研磨傷痕的產生會增加；而且，過低的話則無法獲得對合成石英玻璃基板之充分的研磨速度。

又，作為本發明之研磨劑中的濕式氧化鈰粒子，可使用平均1次粒徑為200nm以下者。其中，尤以濕式氧化鈰粒子的平均1次粒徑為40nm以上100nm以下為佳。濕式氧化鈰粒子的平均1次粒徑若為40nm以上，可進一步加大對合成石英玻璃基板的研磨速度；濕式氧化 鈰粒子的平均1次粒徑若為100nm以下，則更不易產生刮痕等的研磨傷痕。

再者，作為本發明之研磨劑中的乾式氧化鈰粒子，可使用平均1次粒徑為500nm以下者。其中，尤以乾式氧化鈰粒子的平均1次粒徑為100nm以上300nm以下為佳。乾式氧化鈰粒子的平均1次粒徑若為100nm以上，可進一步加大對合成石英玻璃基板的研磨速度；乾式氧化鈰粒子的平均1次粒徑若為300nm以下，則更不易產生刮痕等的研磨傷痕。

濕式氧化鈰粒子及乾式氧化鈰粒子的平均1次粒徑，只要將由電子顯微鏡算出的等效圓直徑作為平均1次粒徑來算出即可。

本發明之研磨劑中的混合研磨粒子的濃度不特別限定，基於可獲得合宜之對合成石英玻璃基板的研磨速度觀點，相對於100質量份的研磨劑較佳為0.1質量份以上，更佳為1質量份以上，特佳為5質量份以上。又，作為研磨粒子的上限濃度，基於可進一步提高研磨劑的保存穩定性觀點，較佳為50質量份以下，更佳為40質量份以下，特佳為20質量份以下。

更且，本發明之研磨劑，以調整研磨特性為目的，可含有添加劑。作為此類添加劑，不特別限定，可包含可將研磨粒子的表面電位轉換為負值的陰離子性界面活性劑、或胺基酸。只要使氧化鈰粒子的表面電位變為負值，則容易在研磨劑中分散，因此不易生成粒徑較大的二 次粒子，可進一步抑制研磨傷痕的產生。

作為添加劑的陰離子性界面活性劑，可舉出單烷基硫酸鹽、烷基聚氧乙烯硫酸鹽、烷基苯磺酸鹽、單烷基磷酸鹽、月桂基硫酸鹽、多羧酸、聚丙烯酸鹽、聚甲基丙烯酸鹽等。胺基酸可舉出例如精胺酸、離胺酸、天冬胺酸、麩胺酸、天冬醯胺、麩醯胺、組胺酸、脯胺酸、酪胺酸、絲胺酸、色胺酸、蘇胺酸、甘胺酸、丙胺酸、甲硫胺酸、半胱胺酸、苯丙胺酸、白胺酸、纈胺酸、異白胺酸等。

使用此等添加劑時的濃度，相對於100質量份的混合研磨粒子較佳為0.1質量份以上5質量份以下。添加劑的濃度相對於100質量份的混合研磨粒子若為0.1質量份以上，可充分發揮研磨特性的調整效果，例如，在研磨劑中濕式氧化鈰粒子更穩定地分散，不易形成粒徑較大的凝聚粒子。又，添加劑的濃度相對於100質量份的混合研磨粒子若為5質量份以下，則添加劑不會妨害研磨，可防止研磨速度的降低。從而，若以上述範圍包含添加劑，可使研磨劑的分散穩定性進一步提升後，防止研磨速度的降低。

另，本發明之研磨劑的pH，以研磨劑的保存穩定性或研磨速度優良之觀點而言，較佳處於3.0以上8.0以下的範圍。pH若為3.0以上，研磨劑中的濕式氧化鈰會穩定地分散。pH若為8.0以下，則可使研磨速度進一步提升。此外，pH的下限較佳為4.0以上，特佳為6.0 以上。又，pH的上限較佳為8.0以下，更佳為7.0以下。再者，研磨劑的pH可藉由添加鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸等的無機酸、甲酸、乙酸、檸檬酸、草酸等的有機酸、氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化四甲銨(TMAH)等來調整。

接著，就本發明之合成石英玻璃基板用研磨劑之製造方法加以說明。本發明之研磨劑之製造方法係具有製作濕式氧化鈰粒子之步驟；製作乾式氧化鈰粒子之步驟；及以濕式氧化鈰粒子與乾式氧化鈰粒子的質量比為70/30以上90/10以下的方式，將濕式氧化鈰粒子及乾式氧化鈰粒子與水混合之步驟。此外，亦可進一步具有混合添加劑之步驟。

又，本發明之研磨劑之製造方法，在濕式氧化鈰粒子製作步驟中，係將鈰鹽與鹼性溶液混合而製作混合溶液，藉由將該混合溶液進行加熱處理所產生的濕式化學沉澱反應，可製作前述濕式氧化鈰粒子。

更具體地說明根據濕式化學沉澱反應的濕式氧化鈰粒子之製造方法。首先，將作為前驅物的鈰鹽與超純水混合而製造鈰水溶液。鈰鹽與超純水能以例如2：1~4：1的比例混合。於此，作為鈰鹽，可利用Ce(III)鹽、及Ce(IV)鹽的至少任一種。換言之，可將至少一種的Ce(III)鹽與超純水混合、或將至少一種的Ce(IV)鹽與超純水混合，或者將至少一種的Ce(III)鹽與至少一種的Ce(IV)鹽與超純水混合。作為Ce(III) 鹽，可混合氯化鈰(III)、氟化鈰(III)、硫酸鈰(III)、硝酸鈰(III)、碳酸鈰(III)、過氯酸鈰(III)、溴化鈰(III)、硫化鈰(III)、碘化鈰(III)、草酸鈰(III)、乙酸鈰(III)等；作為Ce(IV)鹽，可混合硫酸鈰(IV)、硝酸銨鈰(IV)、氫氧化鈰(IV)等。其中，以使用便利性方面而言，作為Ce(III)鹽較佳使用硝酸鈰(III)；作為Ce(IV)鹽則較佳使用硝酸銨鈰(IV)。

再者，為達到與超純水混合所製造之鈰水溶液的穩定化，可混合酸性溶液。於此，酸性溶液與鈰溶液能以1：1~1：100的比例混合。作為此處可使用的酸性溶液，可舉出過氧化氫、硝酸、乙酸、鹽酸、硫酸等。與酸性溶液混合而成的鈰水溶液，可將pH調整成例如0.01。

另外製造有別於鈰水溶液的鹼性溶液。作為鹼性溶液，可使用氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀等，係與超純水混合稀釋成適宜的濃度而使用。就稀釋之比例而言，可將鹼性物質與超純水以1：1~1：100的比例稀釋。經稀釋之鹼性溶液，可將pH調整成例如11~13。

其次，將經稀釋之鹼性溶液移至反應容器後，在氮氣、氬氣、氦氣等的惰性氣體環境下，進行例如5小時以下的攪拌。其後，對經稀釋之鹼性溶液，以例如每秒0.1升以上的速度混合鈰水溶液。接著，以既定的溫度進行熱處理。此時的熱處理溫度，能以100℃以下，例 如60℃以上100℃以下的溫度實施加熱處理，熱處理時間，能以2小時以上，例如2小時~10小時進行。又，從常溫至熱處理溫度的昇溫速度，能以每分鐘0.2℃~1℃，較佳為每分鐘0.5℃的速度進行昇溫。

其次，將實施過熱處理的混合溶液冷卻至室溫。經由此種過程，即製成生成有1次粒徑為例如100nm以下之濕式氧化鈰粒子的混合液。

如上述，就濕式氧化鈰粒子，若將鈰鹽之前驅物水溶液與經稀釋之鹼性溶液的混合液，以適切的昇溫速度昇溫，並以適切範圍的熱處理溫度進行加熱，則在昇溫過程中混合液內的鈰鹽發生反應，生成氧化鈰(CeO₂)的微細核，以此等微細核為中心結晶成長、形成，而以5nm~100nm的結晶粒子製造而成。如此製作的濕式氧化鈰粒子係如第1圖所示，與乾式氧化鈰粒子相比具有較穩定的多面體構造。因此，在作為研磨粒子使用時，與乾式氧化鈰粒子相比可大幅改善刮痕等的缺陷。

又，本發明之研磨劑之製造方法，較佳為在乾式氧化鈰粒子製作步驟中，藉由將鈰鹽在氧存在下進行燒成所產生的固相取代反應來製作乾式氧化鈰粒子。

更具體地說明根據固相取代反應的乾式氧化鈰粒子之製造方法。首先，藉由將作為前驅物的鈰鹽在空氣中進行燒成而藉由與氧的取代反應生成氧化鈰粒子。其後，以機械式粉碎成既定的大小而製造乾式氧化鈰粒子。此處作為前驅物的鈰鹽，可舉出碳酸鈰(III)、草酸鈰 (III)、乙酸鈰(III)等，其中，以使用便利性方面而言較佳使用碳酸鈰(III)。作為燒成溫度，較佳於600℃以上進行燒成，更佳的是，較佳於700℃以上的溫度進行燒成。作為燒成時間較佳為3小時以上，更佳進行4小時以上的燒成。燒成溫度若為600℃以上則可充分進行取代反應。燒成時間若為3小時以上，則可充分進行結晶化而提升研磨性能。作為將藉由燒成所生成之乾式氧化鈰粒子粉碎的方法，只要是可粉碎成既定大小的方法則不特別限定，較佳使用圓板式、滾輪式、圓筒式、衝擊式、噴射式、高速旋轉式等。如此製作之乾式氧化鈰，由於係如第2圖所示呈不定形之結晶形狀，而具有高研磨效率。

其次，就使用本發明之研磨劑的合成石英玻璃基板之研磨方法加以說明。由於本發明之研磨劑係特佳在粗研磨步驟後的最終研磨步驟中使用，故以在最終研磨步驟中進行單面研磨的情形為例來說明。然，理當不限定於此，本發明之研磨劑亦可用於粗研磨。又，本發明之研磨劑也可用於雙面研磨等，而非僅為單面研磨。

可用於本發明之研磨方法的單面研磨裝置，可例如如第3圖所示，採用由貼附有研磨墊4的研磨平台3、研磨劑供給機構5與研磨頭2等所構成的單面研磨裝置10。又，如第3圖所示，研磨頭2可保持屬研磨對象的合成石英玻璃基板W，並可自行旋轉。又，研磨平台3亦可自行旋轉。作為研磨墊4，可使用不織布、發泡聚胺基甲酸酯、多孔質樹脂等。另外，在實施研磨的期間，較 佳的是常時以研磨劑1覆蓋研磨墊4的表面，因此，較佳為藉由在研磨劑供給機構5配設泵等來連續地供給研磨劑1。

此種單面研磨裝置10，係以研磨頭2保持合成石英玻璃基板W，並由研磨劑供給機構5對研磨墊4上供給本發明之研磨劑1。然後，藉由使研磨平台3與研磨頭2各自進行旋轉，使合成石英玻璃基板W的表面滑接於研磨墊4來進行研磨。若為此種使用本發明之研磨劑的研磨方法，可提高研磨速度，並且可抑制由研磨所引起之缺陷的產生。而且，本發明之研磨方法，由於可獲得缺陷大幅減少的合成石英玻璃基板，而能夠適用於最終研磨。

尤其是根據本發明之研磨方法實施過最終研磨而成的合成石英玻璃基板，可使用於半導體相關電子材料，可適用於作為光罩用、奈米壓印用、磁裝置用。此外，最終研磨前的合成石英玻璃基板可例如藉由如以下之步驟來製備。首先，將合成石英玻璃錠塊進行成形，其後，對合成石英玻璃錠塊實施退火，其後將合成石英玻璃錠塊切成晶圓狀。接著，對經裁切之晶圓實施倒角，其後進行研磨，隨後進行用以使晶圓的表面呈鏡面的研磨。然後，可對如此製備的合成石英玻璃基板，藉由本發明之研磨方法實施最終研磨。

〔實施例〕

以下，示出本發明之實施例及比較例對本發 明更具體地加以說明，惟本發明非限定於此等實施例。

(實施例1)

首先，如下製造合成石英玻璃基板用研磨劑。

(濕式氧化鈰的合成)

對將1000g的硝酸鈰(III)六水合物(Ce(NO₃)₃‧6H₂O)溶於250g純水的溶液混合100g硝酸而得到鈰(III)溶液。其次，將1g的硝酸二銨鈰((NH₄)₂Ce(NO₃)₃)溶於500g純水而得到鈰(IV)溶液。接著將鈰(III)溶液與鈰(IV)溶液混合而得到鈰混合液。

在氮氣環境下向反應容器滴下純水4000g，接著將1000g的氨水向反應容器滴下，進行攪拌而得到鹼性溶液。

其次，將鈰混合液向反應容器滴下並進行攪拌，在氮氣環境下加熱至80℃。進行8小時熱處理，得到含有氧化鈰粒子的混合溶液。

將含有氧化鈰粒子的混合液冷卻至室溫後，向混合液滴下硝酸，將混合液的pH調整成2以下之酸性而終結反應。使混合液中的氧化鈰粒子沉澱後，以純水重複洗淨數次及離心分離並予以洗淨，最終得到濕式氧化鈰粒子。以電子顯微鏡測得之濕式氧化鈰粒子的平均1次粒徑為60nm。

(乾式氧化鈰的合成)

將500g的碳酸鈰(III)八水合物(Ce₂(CO₃)₃‧8H₂O)投入旋轉窯，於120℃進行30分鐘乾燥處理後，於大氣中、800℃下進行4小時燒成處理而得到氧化鈰粒子。將所得氧化鈰粒子投入至粉碎機，進行15小時粉碎處理而最終得到乾式氧化鈰粒子。以電子顯微鏡測得之乾式氧化鈰粒子的平均1次粒徑為200nm。

(合成石英玻璃基板用研磨劑的製作)

將以上述方法合成之平均粒徑60nm的濕式氧化鈰粒子350g、平均粒徑200nm的乾式氧化鈰粒子150g、作為添加劑的聚丙烯酸鈉(和光純藥工業(股)製)5g與純水5000g混合，一面攪拌一面進行超音波分散60分鐘。將所得漿液以0.5微米過濾器過濾，以純水稀釋而得到合成石英玻璃基板用研磨劑。合成石英玻璃基板用研磨劑中，濕式氧化鈰粒子與乾式氧化鈰粒子的質量比為70/30、混合研磨粒子的濃度為10質量%、添加劑(聚丙烯酸鈉)的濃度為0.1質量%、pH為5.6。又，相對於100質量份的混合研磨粒子，含有1質量份的添加劑。

(實施例2)

除混合研磨粒子採用平均粒徑60nm的濕式氧化鈰粒子400g、平均粒徑200nm的乾式氧化鈰粒子100g(質量比：80/20)以外，係根據與實施例1同樣的程序來調製 研磨劑。所得研磨劑的pH為5.6。

(實施例3)

除混合研磨粒子採用平均粒徑60nm的濕式氧化鈰粒子450g、平均粒徑200nm的乾式氧化鈰粒子50g(質量比：90/10)以外，係根據與實施例1同樣的程序來調製研磨劑。所得研磨劑的pH為5.8。

(實施例4)

除將平均粒徑20nm的濕式氧化鈰粒子與平均粒徑200nm的乾式氧化鈰粒子以質量比70/30混合來製作混合研磨粒子以外，係根據與實施例1同樣的程序來調製研磨劑。所得研磨劑的pH為5.5。以下，濕式氧化鈰粒子的平均粒徑係藉由調整鈰(III)溶液與鈰(IV)溶液的混合比來變更。又，乾式氧化鈰粒子的平均粒徑係藉由變更粉碎機的粉碎時間來調整。

(實施例5)

除將平均粒徑60nm的濕式氧化鈰粒子與平均粒徑80nm的乾式氧化鈰粒子以質量比70/30混合來製作混合研磨粒子以外，係根據與實施例1同樣的程序來調製研磨劑。所得研磨劑的pH為5.5。

(實施例6)

除將平均粒徑60nm的濕式氧化鈰粒子與平均粒徑500nm的乾式氧化鈰粒子以質量比70/30混合來製作混合研磨粒子以外，係根據與實施例1同樣的程序來調製研磨劑。所得研磨劑的pH為5.5。

(實施例7)

除將平均粒徑20nm的濕式氧化鈰粒子與平均粒徑80nm的乾式氧化鈰粒子以質量比70/30混合來製作混合研磨粒子以外，係根據與實施例1同樣的程序來調製研磨劑。所得氧化鈰研磨劑的pH為5.5。

(比較例1)

除混合研磨粒子採用平均粒徑60nm的濕式氧化鈰粒子250g、平均粒徑200nm的乾式氧化鈰粒子250g(質量比：50/50)以外，係根據與實施例1同樣的程序來調製研磨劑。所得研磨劑的pH為5.1。

(比較例2)

除混合研磨粒子採用平均粒徑60nm的濕式氧化鈰粒子50g、平均粒徑200nm的乾式氧化鈰粒子450g(質量比：10/90)以外，係根據與實施例1同樣的程序來調製研磨劑。所得研磨劑的pH為5.6。

(比較例3)

除未混合乾式氧化鈰粒子，而僅使用濕式氧化鈰粒子作為研磨粒子以外，係根據與實施例1同樣的程序來調製研磨劑。所得研磨劑的pH為5.1。濕式氧化鈰粒子的平均粒徑為60nm。

(比較例4)

除未混合濕式氧化鈰粒子，而僅使用乾式氧化鈰粒子作為研磨粒子以外，係根據與實施例1同樣的程序來調製研磨劑。所得研磨劑的pH為5.2。以電子顯微鏡測得之乾式氧化鈰粒子的平均粒徑為200nm。

分別使用實施例1~7、及比較例1~4中所調製之研磨劑，將合成石英玻璃基板裝設於研磨裝置來進行研磨。研磨條件如下。

(研磨條件)

首先，對研磨頭裝設進行過粗研磨後之直徑4吋(100mm)的合成石英玻璃基板。其後，一面對貼附於研磨平台的研磨墊供給研磨劑，一面使由研磨頭保持的合成石英基板滑接於研磨墊，取足以去除在粗研磨步驟中產生之缺陷的量進行2μm以上的單面研磨。作為研磨墊，係使用軟質麝皮型研磨墊(FILWEL股份有限公司製)。研磨荷重係設為60gf/cm²、研磨平台及頭的旋轉速度係設為50rpm、研磨劑的供給量則設為每分鐘100ml。

自研磨頭取下研磨後的合成石英玻璃基板， 以純水洗淨後，進一步進行超音波洗淨。其後，使合成石英玻璃基板以乾燥器在80℃的溫度下進行乾燥。

其次，利用反射分光膜厚計(SF-3大塚電子(股)製)，藉由測定研磨前後之合成石英玻璃基板的厚度變化來算出研磨速度。又，利用雷射顯微鏡，求出在研磨後的合成玻璃基板表面所產生之100nm以上大小之缺陷的個數。

將其結果示於表1。此外，表1中的數字為5片經研磨之合成石英玻璃基板的平均值。

實施例1~7之研磨劑，亦即透過使用將濕式氧化鈰粒子與乾式氧化鈰粒子以質量比為70/30以上90/10以下的質量比混合而成的混合研磨粒子作為研磨用磨粒來研磨合成石英玻璃基板，可減少由研磨所引起之缺陷的產生至低程度，同時可獲得較高的研磨速度。

又，實施例1~3，其中濕式氧化鈰粒子的平均一次粒徑為40nm以上100nm以下，且乾式氧化鈰粒子 的平均1次粒徑為100nm以上300nm以下。因此，實施例1~3，比起濕式氧化鈰粒子的平均一次粒徑未達40nm的實施例4、7及乾式氧化鈰粒子的平均1次粒徑未達100nm的實施例5，可獲得較高的研磨速度。又，實施例1~3，比起乾式氧化鈰粒子的平均1次粒徑大於300nm的實施例6，可減少缺陷。

另一方面，乾式氧化鈰粒子的混合比較實施例為高的比較例1~2之研磨劑，由於濕式氧化鈰粒子的比率較低，對合成石英玻璃基板的研磨速度係較高，但結果產生較多的缺陷。又，比較例3之研磨劑，由於研磨用磨粒僅使用濕式氧化鈰粒子，關於缺陷的產生個數，比起實施例雖可獲得略為減少之結果，但研磨速度較實施例為差。反之，比較例4之研磨劑，由於研磨用磨粒僅使用乾式氧化鈰粒子，關於對合成石英玻璃基板的研磨速度，雖可獲得較實施例為高之結果，但在研磨後的合成石英玻璃基板表面產生的缺陷個數，與實施例相比為極多。

此外，本發明非限定於上述實施形態。上述實施形態僅為例示，具有與本發明申請專利範圍所記載之技術思想實質上同樣的構成且可發揮同樣之作用效果者，均包含於本發明技術範圍內。

Claims (9)

1. 一種合成石英玻璃基板用研磨劑，其係包含研磨粒子及水的合成石英玻璃基板用研磨劑，其特徵為：前述研磨粒子係由濕式氧化鈰粒子與乾式氧化鈰粒子的混合研磨粒子所構成，且前述濕式氧化鈰粒子與乾式氧化鈰粒子的質量比為70/30以上90/10以下。
2. 如請求項1之合成石英玻璃基板用研磨劑，其中前述濕式氧化鈰粒子的平均1次粒徑為40nm以上100nm以下，前述乾式氧化鈰粒子的平均1次粒徑為100nm以上300nm以下。
3. 如請求項1或請求項2之合成石英玻璃基板用研磨劑，其中前述混合研磨粒子的濃度，相對於100質量份的前述合成石英玻璃基板用研磨劑，為5質量份以上40質量份以下。
4. 如請求項1或請求項2之合成石英玻璃基板用研磨劑，其係進一步包含添加劑，該添加劑的濃度，相對於100質量份的前述混合研磨粒子為0.1質量份以上5質量份以下。
5. 如請求項1或請求項2之合成石英玻璃基板用研磨劑，其pH為3.0以上8.0以下。
6. 一種合成石英玻璃基板之研磨方法，其係具有粗研磨步驟與該粗研磨步驟後之最終研磨步驟的合成石英玻璃基板之研磨方法，其特徵為：在前述最終研磨步驟中，使用如請求項1至請求項5 中任一項之合成石英玻璃基板用研磨劑來進行最終研磨。
7. 一種合成石英玻璃基板用研磨劑之製造方法，其係合成石英玻璃基板用研磨劑之製造方法，其特徵為具有：製作濕式氧化鈰粒子之步驟；製作乾式氧化鈰粒子之步驟；及以前述濕式氧化鈰粒子與前述乾式氧化鈰粒子的質量比為70/30以上90/10以下的方式，將前述濕式氧化鈰粒子及前述乾式氧化鈰粒子與水混合之步驟。
8. 如請求項7之合成石英玻璃基板用研磨劑之製造方法，其中在前述濕式氧化鈰粒子製作步驟中，係將鈰鹽與鹼性溶液混合而製作混合溶液，並藉由將該混合溶液進行加熱處理所產生的濕式化學沉澱反應，來製作前述濕式氧化鈰粒子。
9. 如請求項7或請求項8之合成石英玻璃基板用研磨劑之製造方法，其中在前述乾式氧化鈰粒子製作步驟中，係藉由將鈰鹽在氧存在下進行燒成所產生的固相取代反應來製作前述乾式氧化鈰粒子。