TWI639690B - Method for producing polishing liquid composition - Google Patents

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Abstract

本發明之研磨液組合物之製造方法包括利用包含過濾助劑之過濾器對含有膠體二氧化矽之被處理二氧化矽分散液進行過濾處理之步驟,並且上述膠體二氧化矽之藉由滴定法所求得之一次粒子之平均粒徑為1nm以上且50nm以下,上述過濾助劑之羥基密度為0.40×10-5mol/m2以上。上述膠體二氧化矽之藉由滴定法所求得之一次粒子之平均粒徑與上述過濾助劑之藉由雷射式粒度分佈測定裝置所測得之平均粒徑的比較佳為1.20×10-3以上且4.20×10-3以下。

Description

研磨液組合物之製造方法
本揭示係關於一種研磨液組合物之製造方法、研磨液組合物、磁碟基板之製造方法等。
近年來對於記憶體硬碟驅動器要求高容量、小型化,為了提高記錄密度,要求降低磁頭之飛行高度,而縮小單位記錄面積。伴隨於此,於磁碟用基板之製造步驟中,對研磨後所要求之表面品質亦逐年變嚴格。即,根據磁頭之低飛行高度化,必須減少表面粗糙度、微小起伏、滾邊及突起,根據單位記錄面積之減少,容許之每個基板面之刮痕數量減少,其大小與深度越發變小。
又,於半導體領域,向高積體化與高速化方向發展,尤其是高積體化要求配線之微細化。其結果為,於半導體基板之製造製程中,對光阻劑進行曝光時之焦點深度變淺,而期待更進一步之表面平滑性。
對於此種要求,以提高表面平滑性為目的,為了謀求被研磨物之表面所產生之損傷(刮痕)之減少,提出有使用離心分離或多段過濾而減少粗大粒子數量之研磨液組合物及其製造方法(例如專利文獻1及2)。又,提出有使矽溶膠通過矽藻土過濾器之研磨用矽溶膠之製造方法(例如專利文獻3及4)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本專利特開2006-075975號公報
專利文獻2:日本專利特開2006-136996號公報
專利文獻3:日本專利特開2012-086357號公報
專利文獻4:日本專利特開2007-099586號公報
為了應對更高容量、更高積體等高密度化,需進一步減少基板表面之刮痕數量。刮痕之原因之一係膠體二氧化矽中所含之粗大粒子或凝膠化物。供給至市場之一般膠體二氧化矽包含粗大粒子或凝膠化物。於先前之粗大粒子或凝膠化物之去除方法中,由於需藉由離心分離或多段過濾對研磨材料分散液原料進行處理,故而生產時間較長,而成為高成本。
本發明之一態樣係關於一種研磨液組合物之製造方法,其可有效率地去除含有膠體二氧化矽之被處理二氧化矽分散液中之粗大粒子或凝膠化物,藉此,過濾精度較高,可減少研磨後之基板表面之刮痕數量。
本發明係關於一種研磨液組合物之製造方法(以下亦稱為「本揭示之研磨液組合物之製造方法」),其包括利用包含過濾助劑之過濾器對含有膠體二氧化矽之被處理二氧化矽分散液進行過濾處理之步驟。於本揭示之研磨液組合物之製造方法中,膠體二氧化矽之藉由滴定法所求得之一次粒子之平均粒徑為1nm以上且50nm以下。又,上述過濾助劑之羥基密度為0.40×10-5mol/m2以上。
本發明於另一態樣中係關於一種研磨液組合物,其係藉由或可藉由本揭示之研磨液組合物之製造方法而製造。
本發明於另一態樣中係關於一種磁碟基板之製造方法,其包括 將藉由本揭示之研磨液組合物之製造方法所獲得之研磨液組合物供給至被研磨基板之研磨對象面,藉此對上述研磨對象面進行研磨之步驟。
本發明於另一態樣中係關於一種用於本揭示之研磨液組合物之製造方法的過濾助劑,該過濾助劑之羥基密度為0.40×10-5mol/m2以上。
本發明於另一態樣中係關於一種用於本揭示之研磨液組合物之製造方法的過濾助劑之製造方法,其包括將羥基密度未達0.40×10-5mol/m2之矽藻土與酸水溶液進行混合後,對上述矽藻土進行脫酸處理之步驟。
根據本揭示,可有效地去除含有膠體二氧化矽之被處理二氧化矽分散液中之粗大粒子或凝膠化物,藉此可發揮出可製造過濾精度較高,可減少研磨後之基板表面之刮痕數量之研磨液組合物的效果。
於本發明中,作為包含過濾助劑之過濾器(以下亦稱為「含過濾助劑之過濾器」)中之過濾助劑,使用將羥基密度控制為特定值以上之過濾助劑。因此,於膠體二氧化矽之一次粒子之平均粒徑為1nm以上且50nm以下之情形時,粗大粒子及凝膠化物之利用含過濾助劑之過濾器時之過濾精度較高。因此,若使用藉由本發明之研磨液組合物之製造方法而製造之研磨液組合物,則可減少研磨後之基板表面之刮痕。
於本揭示中,所謂「粗大粒子」係指粒徑為0.5μm以上之粗大之膠體二氧化矽粒子。又,於本揭示中,所謂「凝膠化物」係指0.05~ 0.5μm之二氧化矽凝集體。研磨液組合物中之粗大粒子及凝膠化物之量可藉由下述「0.45μm過濾器液體透過量」進行評價。
於本揭示中,所謂「刮痕」,係於記憶體硬碟基板或半導體元件用基板中對高密度化或高積體化變得較重要之物性,係深度為1nm以上且未達100nm、寬度為5nm以上且未達500nm、長度為100μm以上之基板表面之微細損傷。該刮痕可使用下述實施例中記載之光學式全面缺陷檢查機(OSA6100:KLA-Tencor製造)及原子力顯微鏡(AFM,Atomic Force Microscope)進行檢測。
於本揭示中,所謂「過濾精度」意指利用含過濾助劑之過濾器而過濾粗大粒子及凝膠化物之程度,所謂「過濾精度」較高,意指利用含過濾助劑之過濾器所獲得之粗大粒子及凝膠化物之捕捉率較高。 「過濾精度」可根據藉由使研磨液組合物或二氧化矽分散液於固定之壓力下,透過特定之含過濾助劑之過濾器而測定之直至該含過濾助劑之過濾器阻塞為止之液體透過量(g)加以評價。該液體透過量可表示為微過濾值(MF(microfiltration)值)。液體透過量越大、即MF值越大,表示粗大粒子及凝膠化物越不會混入至研磨液組合物或二氧化矽分散液中,過濾精度越高。因此,於上述MF值與刮痕數量之間,存在MF值越大,刮痕數量亦變得越少之關聯性。可認為MF值較大之二氧化矽分散液係可減少刮痕數量之二氧化矽分散液。又,可認為使用MF值較大之二氧化矽分散液所製備之研磨液組合物係可減少刮痕數量之研磨液組合物。
本發明之刮痕數量之減少之機制推測如下。於使用含過濾助劑之過濾器,自含有膠體二氧化矽之被處理二氧化矽分散液去除膠體二氧化矽之粗大粒子及凝膠化物之情形時,利用含過濾助劑之過濾器之過濾助劑本身所存在之次微米小孔,或於含過濾助劑之過濾器包含過濾助劑層(濾餅層)之情形時,利用由該過濾助劑層之內部之過濾助劑 形成之粒子間間隙等,捕捉上述粗大粒子及凝膠化物。但是,於本發明中,使用與先前使用之過濾助劑相比,表面之羥基密度更高,該羥基密度為0.40×10-5mol/m2以上之過濾助劑。因此,關於過濾助劑與二述粗大粒子及凝膠化物藉由各自具有之羥基而相互作用從而進行氫鍵結之頻度,本發明中使用之過濾助劑高於先前以來使用之過濾助劑。因此,於本發明中,藉由上述相互作用而助長利用上述小孔或上述粒子間間隙等物理障壁所進行之捕捉,更有效地進行上述粗大粒子及凝膠化物之捕捉。認為其結果為,研磨液組合物及二氧化矽分散液之上述過濾精度變高,而可減少刮痕數量。但是,本發明並不限定於該等機制而解釋。
[過濾助劑]
於一個或複數個實施形態中,作為用於本揭示之研磨液組合物之製造方法之過濾助劑,可列舉矽藻土、二氧化矽、高嶺土、酸性白土、波來鐵、膨潤土、滑石等不溶性之礦物性物質。就減少粗大粒子及凝膠化物,及減少研磨後之基板表面之刮痕之觀點而言,上述過濾助劑中,較佳為二氧化矽、矽藻土、波來鐵,更佳為矽藻土、波來鐵,進而較佳為矽藻土。
關於過濾助劑(較佳為矽藻土)之羥基密度,就提高過濾精度之觀點而言為0.40×10-5mol/m2以上,較佳為0.41×10-5mol/m2以上,更佳為0.43×10-5mol/m2以上,就提高生產性之觀點而言,較佳為2.0×10-5mol/m2以下,更佳為1.5×10-5mol/m2以下。過濾助劑之羥基密度可藉由實施例中記載之方法而求出。過濾助劑之羥基密度之控制可藉由下述方式進行。
於提高矽土之羥基密度之情形時,例如將市售之矽藻土與酸水溶液充分地混合後,將該混合液靜置特定時間,繼而進行脫酸處理。根據該方法,對於過濾助劑,可在不使平均孔徑、孔隙體積及CV值 等物性變化之情況下對矽藻土導入羥基,故而較佳。因此,若使用藉由本發明之研磨液組合物之製造方法所製造之研磨液組合物,則可同時實現與使用未將羥基密度控制為0.40×10-5mol/m2以上之先前過濾助劑所製造之研磨液組合物同等之研磨速度下之研磨與刮痕減少。
於脫酸處理中,利用離子交換水或超純水而清洗矽藻土,反覆進行該清洗直至用於清洗之離子交換水或超純水成為大致中性。具體而言,自靜置後之包含矽藻土及酸水溶液之混合液去除上清液後,於去除了上清液之混合液之殘渣(矽藻土)中添加離子交換水或超純水,充分地進行攪拌、混合。繼而,將混合液靜置特定時間後,自靜置後之混合液去除上清液。反覆進行該操作直至上清液成為中性(pH值=5~8)。於上述之利用離子交換水或超純水所進行之矽藻土之清洗後,將矽藻土過濾至濾紙上,例如藉由自然乾燥使矽藻土乾燥,藉此獲得與未進行利用酸之處理之矽藻土相比羥基密度更高之矽藻土。羥基之導入量可藉由酸水溶液中之酸之濃度或矽藻土向酸水溶液之浸漬時間等進行控制。羥基密度變高之機制雖然無法斷定,但推測為下述2個機制。
藉由於水溶液中之利用酸所進行之處理,存在於矽藻土之表面之Al2O3、FeO2、MgO等氧化金屬溶出,藉此出現矽藻土之新表面,因此羥基密度變高。
又,於水溶液中,形成矽藻土之骨架的與氧原子鍵結之Al、Fe、Mg等金屬種與該氧原子之鍵斷裂,水溶液中之氫離子與該氧原子鍵結,藉此羥基密度變高。
用於上述酸水溶液之調整之酸可列舉無機酸及有機酸。作為無機酸,較佳為礦酸。又,已知有機酸可利用各種有機酸,但矽藻土之羥基密度之提高存在與酸解離常數(pKa)之較強之相互關係。即,就提高矽藻土之羥基密度之觀點而言,上述有機酸之pKa較佳為未達 5,更佳為更低。下限值並無特別限定,就實用上而言,上述有機酸之pKa較佳為1以上。
就上述觀點而言,於一個或複數個實施形態中,用於上述酸水溶液之調整之具體之酸就提高過濾精度與減少刮痕數量之觀點而言,較佳為選自由鹽酸、硝酸、磷酸、1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸等膦酸、次膦酸、及pKa未達4之有機酸所組成之群中之至少1種,更佳為選自由鹽酸、硝酸、磷酸、膦酸、次膦酸、及pKa未達3.5之有機酸所組成之群中之至少1種,進而較佳為選自由硝酸、磷酸、膦酸、次膦酸、及pKa為3.1以下之有機酸所組成之群中之至少1種,進而更佳為選自由膦酸、及次膦酸所組成之群中之至少1種。
上述酸水溶液中之酸之濃度就確保充分之金屬種之溶出量,提高羥基密度之觀點而言,較佳為0.05mol/L以上,更佳為0.1mol/L以上,進而較佳為0.15mol/L以上,就抑制金屬種之過度溶出之觀點而言,較佳為2.0mol/L以下,更佳為1.0mol/l以下。
上述酸水溶液中之酸之量就確保充分之金屬種之溶出量,提高羥基密度之觀點而言,於使用3.5質量%之酸水溶液之情形時,相對於混合之矽藻土100質量份,較佳為200質量份以上,更佳為500質量份以上,進而較佳為10000質量份以上。
於上述利用酸之處理中,矽土與酸水溶液之混合液之靜置時間就確保充分之金屬種之溶出量,提高羥基密度之觀點而言,較佳為5分鐘以上,更佳為30分鐘以上,進而較佳為1小時以上,就生產性之觀點而言,較佳為72小時以下。
如上所述,作為對矽藻土導入羥基之方法之一例,對利用酸所進行之處理進行了說明,但藉由如下方法亦可對矽藻土導入羥基,即於將市售之矽藻土與氫氧化鈉水溶液等鹼性水溶液加以混合後,將該混合液靜置特定時間,繼而進行脫鹼處理(利用鹼所進行之處理)之方 法。
於降低矽土之羥基密度之情形時,例如於焙燒爐內焙燒作為過濾助劑之一例之矽藻土。就更確實地焙燒體系整體之觀點而言,矽藻土之焙燒係藉由如下方式進行:於將矽藻土放入至焙燒爐內之狀態下,將焙燒爐內之溫度自室溫升溫至較佳為達到700℃、更佳為750℃、進而較佳為800℃,並保持該溫度較佳為3小時以上,更佳為5小時以上,進而較佳為10小時以上。就提高焙燒爐內之溫度之均勻性之觀點而言,焙燒爐內之環境溫度之升溫較佳為進行空氣流通,風速較佳為0.5~5L/min,更佳為2~3L/min。
[過濾助劑之粒徑分佈之CV值]
於本揭示中,所謂「過濾助劑之粒徑分佈之CV值」係成為表示粒度分佈之範圍之指標之數值,係指根據CV值(%)=標準偏差/平均粒徑之式所求出之值。於一個或複數個實施形態中,CV值作為如下比率而求出,即,用利用雷射繞射/散射式粒度分佈計對過濾助劑進行測定而獲得之算術標準偏差除以作為體積基準之中值粒徑而獲得之值而得之值之比率(%),於本揭示中,設為藉由利用檢測角90°之馬誇特(Marquardt)法所獲得之散射強度分佈之測定而算出之值。具體而言,可藉由實施例中記載之方法求出。
過濾助劑之粒徑分佈之CV值就減少粗大粒子及凝膠化物,及減少研磨後之基板表面之刮痕之觀點而言,較佳為70%以上,更佳為75%以上,進而較佳為80%以上,進而更佳為85%以上,就取得容易性之觀點而言,較佳為100%以下,更佳為99%以下。
[過濾助劑之雷射平均粒徑]
於本揭示中,所謂過濾助劑之「雷射平均粒徑」係利用雷射式粒度分佈測定裝置所測得之過濾助劑之平均粒徑,於本揭示中,設為藉由利用檢測角90°之馬誇特法獲得之散射強度分佈之測定而算出之 值。過濾助劑之雷射平均粒徑可藉由實施例中記載之方法而測定。
過濾助劑之雷射平均粒徑就減少粗大粒子及凝膠化物及減少研磨後之基板表面之刮痕之觀點而言,較佳為0.5μm以上,更佳為1μm以上,進而較佳為4.5μm以上,進而更佳為8μm以上,進而更佳為10μm以上,就相同之觀點而言,較佳為100μm以下,更佳為60μm以下,進而較佳為50μm以下,進而更佳為40μm以下,進而更佳為20μm以下,進而更佳為13μm以下。
[過濾助劑之平均孔徑]
就減少刮痕及粒子之觀點以及提高研磨液組合物之生產性之觀點而言,上述過濾助劑之藉由水銀壓入法所獲得之平均孔徑較佳為0.1~3.5μm,更佳為0.1~3.0μm,進而較佳為0.1~2.7μm,進而更佳為0.1~2.6μm。再者,於本發明中,所謂「藉由水銀壓入法所獲得之平均孔徑」係過濾助劑粒子之體積基準之孔徑之平均值。
[膠體二氧化矽之一次粒子之平均粒徑/過濾助劑之雷射平均粒徑的比]
就減少粗大粒子及凝膠化物,及減少研磨後之基板表面之刮痕之觀點而言,被處理二氧化矽分散液之膠體二氧化矽之藉由滴定法所求得之一次粒子之平均粒徑與過濾助劑之雷射平均粒徑的比(膠體二氧化矽之一次粒子之平均粒徑/過濾助劑之雷射平均粒徑)(以下亦稱為「二氧化矽/過濾助劑之平均粒徑比」)較佳為1.20×10-3以上,更佳為1.35×10-3以上,進而較佳為1.40×10-3以上,進而更佳為1.42×10-3以上。又,就相同之觀點而言,二氧化矽/過濾助劑之平均粒徑比較佳為4.20×10-3以下,更佳為3.80×10-3以下,進而較佳為3.00×10-3以下,進而更佳為2.50×10-3以下,進而更佳為2.00×10-3以下,進而更佳為1.50×10-3以下。
[過濾助劑之藉由氮吸附法所獲得之0.15μm以下之累計孔隙體 積]
就減少刮痕及粒子之觀點而言,過濾助劑之藉由氮吸附法所獲得之孔徑0.15μm以下之累計孔隙體積較佳為0.3mL/g以上,更佳為0.4mL/g以上,進而較佳為0.6mL/g以上。又,就提高研磨液組合物之生產性之觀點而言,上述累計孔隙體積較佳為100.0mL/g以下,更佳為50.0mL/g以下,進而較佳為10.0mL/g以下。再者,過濾助劑之0.15μm以下之累計孔隙體積可藉由實施例中記載之方法而測定。
[過濾助劑之藉由水銀壓入法所獲得之0.5μm以下之累計孔隙體積]
就減少刮痕及粒子之觀點而言,上述過濾助劑之藉由水銀壓入法所獲得之孔徑0.5μm以下之累計孔隙體積較佳為2.5mL/g以上,更佳為2.7mL/g以上,進而較佳為3.0mL/g以上,進而更佳為4.0mL/g以上,進而更佳為4.5mL/g以上。又,就提高研磨液組合物之生產性之觀點而言,上述過濾助劑之藉由水銀壓入法所獲得之孔徑0.5μm以下之累計孔隙體積較佳為1000mL/g以下,更佳為100mL/g以下,進而較佳為50mL/g以下,進而更佳為20mL/g以下,進而更佳為10mL/g以下。再者,所謂過濾助劑之「藉由水銀壓入法所獲得之0.5μm以下之累計孔隙體積」係藉由水銀壓入法所獲得之過濾助劑粒子之體積基準之孔分佈中之0.5μm以下之孔隙體積之總和,可藉由實施例中記載之方法而測定。
[被處理二氧化矽分散液]
於本揭示中,「被處理二氧化矽分散液」係指供於利用含過濾助劑之過濾器所進行之過濾處理前之二氧化矽漿料(二氧化矽分散液)。於一個或複數個實施形態中,被處理二氧化矽分散液可列舉包含膠體二氧化矽及水者、進而包含其他成分者、或通用膠體二氧化矽之漿料。於其他實施形態中,被處理二氧化矽分散液可列舉混合下述可調 配至研磨液組合物中之其他成分而製造者。作為被處理二氧化矽分散液之狀態,較佳為膠體二氧化矽分散之狀態。
於本揭示之研磨液組合物之製造方法中,藉由將被處理二氧化矽分散液供於使用上述包含過濾助劑之過濾器(於本揭示中,亦稱為「含過濾助劑之過濾器」)之過濾,而可製造研磨液組合物。具體而言,將混合膠體二氧化矽、水及酸或氧化劑等其他成分而製造之被處理二氧化矽分散液供於上述過濾,或者於將含有膠體二氧化矽及水之被處理二氧化矽分散液供於上述過濾之後,於所獲得之過濾物(二氧化矽分散液)中混合其他成分,藉此可製造研磨液組合物。就於製造研磨液組合物時作業較容易之觀點而言,較佳為將含有膠體二氧化矽及水之被處理二氧化矽分散液供於上述過濾後,將所獲得之過濾物(二氧化矽分散液)與其他成分進行混合的研磨液組合物之製造方法。
[膠體二氧化矽之一次粒子之平均粒徑]
於未特別提及之情形時,被處理二氧化矽分散液之膠體二氧化矽之一次粒子之平均粒徑係指藉由滴定法所求得之一次粒子之平均粒徑。具體而言,藉由滴定法所進行之一次粒子之平均粒徑之測定係如以下所記載。首先,於膠體二氧化矽漿料中添加水,而獲得混合液。 其次,使用電位差滴定裝置,利用鹽酸標準溶液等調整上述混合液之pH值(例如3.0)。其次,於pH值經調整之混合液中混合氯化鈉及水,使氯化鈉溶解,並使所獲得之試樣液充分地浸漬於恆溫水槽內。繼而,使用電位差滴定裝置,利用標準溶液(氫氧化鈉溶液等)進行滴定。讀取試樣液之pH值自4.0變為9.0時所使用之標準溶液之溶質量(g)(A),亦讀取未於試樣液中添加膠體二氧化矽漿料之情形時之滴定所需之標準溶液之溶質量(g)(B)。然後,根據下述計算式而算出平均粒徑(nm)。
平均粒徑(nm)=3100÷26.5×(A-B)÷試樣採取量(膠體二氧化矽固 形物成分量)(g)
被處理二氧化矽分散液之膠體二氧化矽之一次粒子之平均粒徑就減少粗大粒子及凝膠化物、及減少研磨後之基板表面之刮痕之觀點而言,為1.0nm以上且50nm以下,就相同之觀點而言,更佳為5.0nm以上,進而較佳為10.0nm以上,進而更佳為12.0nm以上,且較佳為45nm以下,更佳為42nm以下,進而較佳為40nm以下。於一個或複數個實施形態中,本揭示之被處理二氧化矽分散液、研磨液組合物係指含有上述範圍之一次粒子之平均粒徑之膠體二氧化矽者。
於本揭示中使用之膠體二氧化矽例如可藉由自矽酸水溶液生成之製法而獲得。又,亦可使用利用官能基對該等研磨粒子進行表面修飾或者表面改質而成者,利用界面活性劑或其他研磨材料將該等研磨粒子進行複合粒子化而成者等。
就減少刮痕之觀點及提高生產性之觀點而言,上述被處理二氧化矽分散液中之膠體二氧化矽之含量較佳為1質量%以上,更佳為10質量%以上,進而較佳為20質量%以上,進而更佳為30質量%以上,又,較佳為50質量%以下,更佳為45質量%以下,進而較佳為43質量%以下,進而更佳為40質量%以下。
於一個或複數個實施形態中,就抑制粗大粒子之產生及提高膠體二氧化矽之穩定性之觀點而言,上述被處理二氧化矽分散液於25℃下之pH值較佳為8.5以上,更佳為8.8以上,進而較佳為9.0以上,又,較佳為11以下,更佳為10.8以下,進而較佳為10.5以下。上述被處理二氧化矽粒子分散液之pH值可利用公知之pH值調整劑進行調整。作為較佳之pH值調整劑,可列舉:氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨、氫氧化四甲基銨。
[含過濾助劑之過濾器]
本揭示之研磨液組合物之製造方法所使用之含過濾助劑之過濾 器只要為於過濾器表面及/或過濾器內部含有上述過濾助劑者,則無特別限制。於本揭示之研磨液組合物之製造方法中,例如亦可對預塗覆進而組合主體加料而使用。就防止過濾助劑之洩漏之觀點而言,藉由JIS3801中規定之方法所測得之過濾器網眼較佳為15μm以下,更佳為12μm以下,進而較佳為10μm以下,進而更佳為8μm以下。又,就提高過濾器液體透過速度之觀點而言,過濾器網眼較佳為0.5μm以上,進而較佳為1.0μm以上,進而更佳為3.0μm以上,進而更佳為5.0μm以上。此處,所謂預塗覆係濾餅過濾過濾器之形成方法,係於下述過濾器材料(濾紙等基材)上形成厚度數mm左右之過濾助劑之較薄層。例如可列舉將過濾助劑粒子分散至水中,並利用濾材而濾取過濾助劑,形成過濾助劑層之方法。又,所謂主體加料係於過濾時一面於濾餅過濾之原液中投入一定量之過濾助劑一面進行過濾處理之方法,其目的為改善原液之過濾性。對於粒徑較細而濾餅阻力立刻極大化(變得無法過濾)之原液有效。
就減少刮痕之觀點而言,上述含過濾助劑之過濾器中之過濾助劑之含量(g/cm2)較佳為0.001g/cm2以上,更佳為0.005g/cm2以上,進而較佳為0.01g/cm2以上,進而更佳為0.02g/cm2以上,進而更佳為0.04g/cm2以上,進而更佳為0.1g/cm2以上。又,就提高過濾速度之觀點而言,較佳為1g/cm2以下,更佳為0.8g/cm2以下,進而較佳為0.6g/cm2以下,進而更佳為0.4g/cm2以下,進而更佳為0.3g/cm2以下,進而更佳為0.2g/cm2以下。
作為上述含過濾助劑之過濾器之過濾器材料,可列舉:濾紙、聚乙烯、聚丙烯、聚醚碸、乙酸纖維素、尼龍、聚碳酸酯、鐵氟龍(註冊商標)等塑膠,陶瓷、金屬網等,就減少刮痕之觀點而言,較佳為濾紙、聚乙烯、聚丙烯、聚醚碸、乙酸纖維素、尼龍、聚碳酸酯或鐵氟龍(註冊商標)製之塑膠網,更佳為濾紙、聚乙烯、聚丙烯、聚醚 碸、乙酸纖維素或尼龍製之塑膠網,進而較佳為濾紙、聚乙烯或聚丙烯製之塑膠網。
就防止過濾助劑之洩漏之觀點而言,過濾器材料(基材)之網眼較佳為15μm以下,更佳為12μm以下,進而較佳為10μm以下,進而更佳為8μm以下。又,就提高過濾器液體透過速度之觀點而言,過濾器材料(基材)之網眼較佳為0.5μm以上,進而較佳為1.0μm以上,進而更佳為3.0μm以上,進而更佳為5.0μm以上。
上述含過濾助劑之過濾器之形狀並無特別限定,就操作容易性、刮痕減少之觀點而言,較佳為片型、圓筒型、圓盤型、插入型,更佳為片型、圓盤型、插入型,進而較佳為圓盤型、插入型。
[過濾處理步驟]
於本揭示之研磨液組合物或二氧化矽分散液之製造方法中,利用含過濾助劑之過濾器進行過濾處理之步驟之條件中之過濾壓就減少粗大粒子及凝膠化物、及減少研磨後之基板表面之刮痕之觀點而言,較佳為0.16MPa以上,更佳為0.18MPa以上,進而較佳為0.20MPa以上。就相同之觀點而言,過濾處理步驟之過濾壓力較佳為0.49MPa以下,更佳為0.45MPa以下,進而較佳為0.40MPa以下,進而更佳為0.30MPa以下。再者,於本揭示中,所謂「過濾壓力」係對過濾助劑所施加之每單位面積之壓力,於一個或複數個實施形態中,可藉由利用調節器調整輸出壓力而進行調節。
於本揭示之研磨液組合物或二氧化矽分散液之製造方法中,利用含過濾助劑之過濾器進行過濾處理之步驟之條件中之過濾流量就減少粗大粒子及凝膠化物、及減少研磨後之基板表面之刮痕之觀點而言,較佳為10.0g/(分鐘.m2)以上,更佳為12.0g/(分鐘.m2)以上,進而較佳為14.0g/(分鐘.m2)以上。就相同之觀點而言,過濾處理步驟之過濾流量較佳為40.0g/(分鐘.m2)以下,更佳為38.0g/(分鐘. m2)以下,進而較佳為36.0g/(分鐘.m2)以下。再者,於本揭示中,所謂「過濾流量」係每單位面積所過濾之每單位時間之重量,於一個或複數個實施形態中,可藉由調整作為過濾器出口之二次側之閥而進行調節。
就同時實現過濾精度提高與生產性提高之觀點而言,含過濾助劑之過濾器之段數較佳為1~5段,更佳為1~3段,進而較佳為1~2段。
就減少粗大粒子及凝膠化物、及減少研磨後之基板表面之刮痕之觀點而言,較佳為於本揭示之研磨液組合物或二氧化矽分散液之製造方法中,進而組合先前以來用於製造研磨液組合物之深度型過濾器或摺疊型過濾器而使用。
於一個或複數個實施形態中,就減少粗大粒子及凝膠化物、及減少研磨後之基板表面之刮痕之觀點而言,本揭示之研磨液組合物之製造方法較佳為利用深度型過濾器過濾被處理二氧化矽分散液後,利用含過濾助劑之過濾器進行過濾處理,更佳為利用含過濾助劑之過濾器進行過濾後,進而利用摺疊型過濾器進行過濾。推測藉由利用深度型過濾器而去除特別大之粗大粒子,而更顯著地發揮出含過濾助劑之過濾器之優異性能,從而可有效率地去除粗大粒子及沈澱物。
作為本揭示之研磨液組合物或二氧化矽分散液之製造方法所使用之深度型過濾器之具體例,除袋式(Sumitomo 3M公司等)以外,可列舉筒式(Advantec Toyo公司、Nihon Pall公司、CUNO公司、Daiwabo公司等)之過濾器。
所謂深度型過濾器,具有如下特徵:過濾材料之孔構造於入口側較粗,於出口側較細,且隨著自入口側朝向出口側,連續地或階段性地變細。即,於入口側附近捕獲粗大粒子中較大之粒子,於出口側附近捕獲較小之粒子,因此可進行有效之過濾。深度型過濾器之形狀 可為袋狀之袋式,又,亦可為中空圓筒形狀之筒式。又,僅將具有上述特徵之過濾材料成形加工為褶狀者由於具有深度型過濾器之功能,故而分類為深度型過濾器。深度型過濾器可以1段使用,亦可以多段組合(例如以串聯配置)使用,就提高生產性之觀點而言,較佳為將孔之直徑不同之過濾器以孔由大到小之順序設為多段。又,亦可將袋式與筒式組合而使用。
作為本揭示之研磨液組合物或二氧化矽分散液之製造方法所使用之摺疊型過濾器,通常可使用將過濾材料成形加工為褶狀(褶裙狀),設為中空圓筒形狀之筒式者(Advantec Toyo公司、Nihon Pall公司、CUNO公司、Daiwabo公司等)。據稱摺疊型過濾器與於厚度方向之各部分進行捕獲之深度型過濾器不同,過濾材料之厚度較薄,於過濾器表面之捕獲為主體,一般而言特徵為過濾精度較高。摺疊型過濾器可以1段使用,亦可以多段組合(例如以串聯配置)使用。
於整個過濾處理步驟中,若依序進行利用深度型過濾器所進行之過濾、利用含過濾助劑之過濾器所進行之過濾、利用摺疊型過濾器所進行之過濾,則可整體地延長過濾器之壽命,可經濟性地生產本揭示之研磨液組合物或二氧化矽分散液,故而較佳。
作為過濾處理方法,可為反覆進行過濾之循環式,亦可為單程處理方式。又,亦可使用反覆進行單程處理方式之分批式。液體透過方法由於進行加壓,故而循環式較佳為使用泵,單程處理方式除使用泵以外,亦可使用藉由向槽內導入氣壓等而過濾器入口壓力之變動幅度較小之加壓過濾法。
於本揭示之研磨液組合物或二氧化矽分散液之製造方法中,除使用上述深度型過濾器或摺疊型過濾器以外,亦可設置一般粒子之分散步驟或者粒子去除步驟。例如亦可利用使用高速分散裝置或高壓均質機等高壓分散裝置之分散步驟、或利用離心分離裝置等所進行之粗 大粒子之沈澱步驟。於使用該等進行處理之情形時,可分別單獨進行處理,亦可組合2種以上進行處理,組合之處理順序亦無任何限制。 又,其處理條件或處理次數亦可適當地選擇使用。
[0.45μm過濾器液體透過量]
使粗大粒子或凝膠化物較多之研磨液組合物或二氧化矽分散液(經過濾處理之被處理二氧化矽分散液)透過過濾器時,會引起堵塞,導致液體透過量減少。因此,研磨液組合物/二氧化矽分散液之0.45μm過濾器液體透過量(對孔徑0.45μm之過濾器之液體透過量)成為粗大粒子或凝膠化物之存在量之尺度。再者,於二氧化矽粒子之一次粒子之平均粒徑較大之情形時,亦容易引起堵塞,導致0.45μm過濾器液體透過量減少,因此「0.45μm過濾器液體透過量」適合作為用以比較二氧化矽粒子之一次粒子之平均粒徑為相同程度之研磨液組合物/二氧化矽分散液之參數。
就減少刮痕之觀點而言,本揭示之研磨液組合物或二氧化矽分散液(經過濾處理之被處理二氧化矽分散液)之0.45μm過濾器液體透過量較佳為100mL以上,更佳為120mL以上,進而較佳為140mL以上,進而更佳為150ml以上,進而更佳為180ml以上。此處,研磨液組合物或二氧化矽分散液之0.45μm過濾器液體透過量可藉由實施例中記載之方法進行測定。
[二氧化矽分散液之製造方法]
藉由上述過濾處理方法,可獲得粗大粒子及凝膠化物減少之二氧化矽分散液。因此,本揭示於另一態樣中係關於一種二氧化矽分散液之製造方法,其包括利用包含過濾助劑之過濾器對含有膠體二氧化矽之被處理二氧化矽分散液進行過濾處理之步驟,並且上述膠體二氧化矽之藉由滴定法所求得之一次粒子之平均粒徑為1nm以上且50nm以下,上述過濾助劑之羥基密度為0.40×10-5mol/m2以上。於一個或 複數個實施形態中,藉由該製造方法所獲得之二氧化矽分散液可製造下述本揭示之過濾精度較高之研磨液組合物,又,可製造研磨後之基板表面之刮痕減少之基板。
[研磨液組合物]
本揭示於另一態樣中係關於一種利用或可利用研磨液組合物之製造方法而製造之研磨液組合物(以下亦稱為「本揭示之研磨液組合物」)。於一個或複數個實施形態中,本揭示之研磨液組合物可列舉除膠體二氧化矽及水以外,亦包含下述酸或者其鹽或鹼、及/或氧化劑之形態。但是,本揭示之研磨液組合物並不限定於該等組成,亦可包含其他成分。於一個或複數個實施形態中,本揭示之研磨液組合物係藉由於利用本揭示之二氧化矽分散液之製造方法所獲得之二氧化矽分散液中視需要混合其他成分而獲得之研磨液組合物。
[膠體二氧化矽之含量]
對被研磨物進行研磨時之本揭示之研磨液組合物中之膠體二氧化矽之含量就提高研磨速度之觀點而言,較佳為0.5質量%以上,更佳為1質量%以上,進而較佳為2質量%以上,進而較佳為4質量%以上,又,就經濟性地提高表面品質之觀點而言,較佳為20質量%以下,更佳為15質量%以下,進而較佳為13質量%以下,進而更佳為10質量%以下,進而更佳為8質量%以下。
[水]
作為本揭示之研磨液組合物所使用之水,可列舉離子交換水、蒸餾水、超純水等。本揭示之研磨液組合物中之水之含量相當於自100質量%去除研磨材料及其他成分後之剩餘部分,較佳為60~99質量%,更佳為80~97質量%。
[pH值]
本揭示之研磨液組合物於25℃下之pH值只要根據研磨對象而適 當地進行調節即可,較佳為0.1以上且7.0以下。於為鹼性時,與酸性相比,有容易產生刮痕之傾向。其產生機制尚不明確,推測於研磨粒子彼此因表面電荷而強烈地相互排斥之鹼性環境下,研磨液組合物中所含有之研磨材料之一次粒子之凝集物或者粗大粒子會妨礙研磨材料緊密地填充至被研磨物與研磨墊之間,因此荷重會不均勻地被施加於整個研磨面。pH值較佳為根據被研磨物之種類或要求特性而決定,於被研磨物之材質為金屬材料時,就提高研磨速度之觀點而言,更佳為6.0以下,進而較佳為5.0以下,進而更佳為4.0以下,進而更佳為3.0以下,進而更佳為2.0以下。又,就減少對人體之影響之觀點及防止研磨裝置之腐蝕之觀點而言,pH值更佳為0.5以上,進而較佳為0.7以上,進而更佳為0.9以上,進而更佳為1.0以上,進而更佳為1.2以上。尤其是於如鍍鎳-磷(Ni-P)之鋁合金基板般,被研磨物之材質為金屬材料,被研磨物為精密零件用基板之情形時,就提高研磨速度之觀點、減少對人體之影響之觀點、及防止研磨裝置之腐蝕之觀點而言,pH值更佳為0.5以上且6.0以下,進而較佳為0.7以上且5.0以下,進而更佳為0.9以上且4.0以下,進而更佳為1.0以上且3.0以下,進而更佳為1.0以上且2.0以下。
[酸]
就提高研磨速度之觀點而言,本揭示之研磨液組合物亦可包含酸或其鹽。作為上述酸及其鹽,具體而言,可列舉:硝酸、硫酸、亞硝酸、過硫酸、鹽酸、過氯酸、磷酸、膦酸、次膦酸、焦磷酸、三聚磷酸、胺基磺酸等無機酸或該等之鹽、2-胺基乙基膦酸、1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸、羥基膦酸基乙酸(PHAA)、胺基三(亞甲基膦酸)、乙二胺四(亞甲基膦酸)、二乙三胺五(亞甲基膦酸)、乙烷-1,1-二膦酸、乙烷-1,1,2-三膦酸、乙烷-1-羥基-1,1-二膦酸、乙烷-1-羥基-1,1,2-三膦酸、乙烷-1,2-二羧基-1,2-二膦酸、甲烷羥基膦酸、2-膦酸基丁烷-1,2- 二羧酸、2-膦酸基-1,2,4-丁烷三羧酸(PBTC)、1-膦酸基丁烷-2,3,4-三羧酸、α-甲基膦酸基琥珀酸等有機膦酸或該等之鹽、麩胺酸、吡啶甲酸、天冬胺酸等胺基羧酸或該等之鹽、草酸、硝乙酸、順丁烯二酸、草醯乙酸等羧酸或該等之鹽等。該等可單獨或混合2種以上而使用。 其中,就減少刮痕之觀點而言,本揭示之研磨液組合物較佳為包含無機酸或有機膦酸及該等之鹽。
上述無機酸或該等之鹽中,更佳為硝酸、硫酸、鹽酸、過氯酸或該等之鹽,上述有機膦酸或該等之鹽中,更佳為1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸、羥基膦酸基乙酸、胺基三(亞甲基膦酸)、乙二胺四(亞甲基膦酸)、二乙三胺五(亞甲基膦酸)、2-膦酸基-1,2,4-丁烷三羧酸或該等之鹽,進而較佳為1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸。該等可單獨或混合2種以上而使用。
作為上述酸之鹽,並無特別限定,具體而言,可列舉與金屬、氨、烷基胺之鹽。作為金屬之具體例,可列舉屬於週期表(長週期型)之1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、6A、7A或8族之金屬。就減少刮痕之觀點而言,較佳為氨或屬於1A族之金屬。
就提高研磨速度及減少研磨後之基板表面之刮痕之觀點而言,本揭示之研磨液組合物中之上述酸及其鹽之含量較佳為0.001質量%以上且5質量%以下,更佳為0.01質量%以上且4質量%以下,進而較佳為0.05質量%以上且3質量%以下,進而更佳為0.1質量%以上且2.0質量%以下,進而更佳為0.1質量%以上且1.0質量%以下。
[氧化劑]
就研磨速度提高之觀點而言,本揭示之研磨液組合物較佳為含有氧化劑。作為可用於本揭示之研磨液組合物的氧化劑,就提高研磨速度之觀點而言,可列舉:過氧化物、過錳酸或其鹽、鉻酸或其鹽、過氧酸或其鹽、含氧酸或其鹽、金屬鹽類、硝酸類、硫酸類等。
作為上述過氧化物,可列舉過氧化氫、過氧化鈉、過氧化鋇等,作為過錳酸或其鹽,可列舉過錳酸鉀等,作為鉻酸或其鹽,可列舉鉻酸金屬鹽、重鉻酸金屬鹽等,作為過氧酸或其鹽,可列舉:過氧二硫酸、過氧二硫酸銨、過氧二硫酸金屬鹽、過氧磷酸、過氧硫酸、過氧硼酸鈉、過氧甲酸、過氧乙酸、過氧苯甲酸、過氧鄰苯二甲酸等,作為含氧酸或其鹽,可列舉:次氯酸、次溴酸、次碘酸、氯酸、溴酸、碘酸、次氯酸鈉、次氯酸鈣等,作為金屬鹽類,可列舉氯化鐵(III)、硫酸鐵(III)、硝酸鐵(III)、檸檬酸鐵(III)、硫酸銨鐵(III)等。
作為較佳之氧化劑,可列舉過氧化氫、硝酸鐵(III)、過氧乙酸、過氧二硫酸銨、硫酸鐵(III)及硫酸銨鐵(III)等。作為更佳之氧化劑,就金屬離子不附著於表面、通用地使用且廉價之觀點而言,可列舉過氧化氫。該等氧化劑可單獨或混合2種以上而使用。
上述研磨液組合物中之上述氧化劑之含量就提高研磨速度之觀點而言,較佳為0.01質量%以上,更佳為0.05質量%以上,進而較佳為0.1質量%以上,就降低基板之表面粗糙度之觀點而言,較佳為4質量%以下,更佳為2質量%以下,進而較佳為1質量%以下。
[其他成分]
又,上述研磨液組合物可視需要調配其他成分。於一個或複數個實施形態中,作為其他成分,可列舉雜環芳香族化合物、具有陰離子性基之水溶性高分子(亦稱為「陰離子性水溶性高分子」)、脂肪族胺化合物、脂環式胺化合物等。又,於一個或複數個實施形態中,進而作為其他成分,可列舉增黏劑、分散劑、防銹劑、鹼性物質、界面活性劑等。
[雜環芳香族化合物]
對被研磨物進行研磨時之研磨液組合物較佳為含有雜環芳香族化合物(亦包括其鹽)。就減少研磨後之基板之刮痕及粒子之觀點而 言,本揭示之研磨液組合物中所含有之雜環芳香族化合物較佳為於雜環內包含2個以上氮原子之雜環芳香族化合物,更佳為於雜環內具有3個以上氮原子,進而較佳為3個以上且9個以下,進而更佳為3個以上且5個以下,進而更佳為3或4個。
就減少研磨後之基板之刮痕之觀點而言,上述雜環芳香族化合物較佳為嘧啶、吡、嗒、1,2,3-三、1,2,4-三、1,2,5-三、1,3,5-三、1,2,4-二唑、1,2,5-二唑、1,3,4-二唑、1,2,5-噻二唑、1,3,4-噻二唑、3-胺基吡唑、4-胺基吡唑、3,5-二甲基吡唑、吡唑、2-胺基咪唑、4-胺基咪唑、5-胺基咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、咪唑、苯并咪唑、1,2,3-三唑、4-胺基-1,2,3-三唑、5-胺基-1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、3-胺基-1,2,4-三唑、5-胺基-1,2,4-三唑、3-巰基-1,2,4-三唑、1H-四唑、5-胺基四唑、1H-苯并三唑、1H-甲苯三唑、2-胺基苯并三唑、3-胺基苯并三唑、或該等之烷基取代體或者胺取代體,更佳為1H-苯并三唑、1H-甲苯三唑,進而較佳為1H-苯并三唑。 作為上述烷基取代體之烷基,例如可列舉碳數1~4之低級烷基,更具體而言,可列舉甲基、乙基。又,作為上述胺取代體,可列舉1-[N,N-雙(羥基伸乙基)胺基甲基]苯并三唑、1-[N,N-雙(羥基伸乙基)胺基甲基]甲苯三唑。
作為上述雜環芳香族化合物之鹽,並無特別限定,具體而言,可列舉與金屬、氨、烷基胺之鹽。作為金屬之具體之例,可列舉屬於週期表(長週期型)之1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、6A、7A或8族之金屬。就減少刮痕之觀點而言,較佳為氨或屬於1A族之金屬。
就減少研磨後之基板之刮痕及粒子之觀點而言,研磨液組合物中之雜環芳香族化合物之含量相對於研磨液組合物整體之質量,較佳為0.01質量%以上,更佳為0.02質量%以上,進而較佳為0.05質量%以上,進而更佳為0.06質量%以上,進而更佳為0.07質量%以上,進而 更佳為0.08質量%以上,又,較佳為10質量%以下,更佳為5質量%以下,進而較佳為2質量%以下,進而更佳為1質量%以下,進而更佳為0.5質量%以下,進而更佳為0.3質量%以下。再者,研磨液組合物中之雜環芳香族化合物可為1種,亦可為2種以上。
[陰離子性水溶性高分子]
就研磨後之基板之刮痕、粒子及表面粗糙度之最大值(AFM-Rmax)減少之觀點而言,對被研磨物進行研磨時之研磨液組合物較佳為含有陰離子性水溶性高分子。推測該高分子係減少研磨時之摩擦振動,防止二氧化矽凝集體自研磨墊之開孔部脫落,而減少研磨後之基板之刮痕及降低表面粗糙度之最大值(AFM-Rmax)者。
作為陰離子性水溶性高分子之陰離子性基,可列舉羧酸基、磺酸基、硫酸酯基、磷酸酯基、膦酸基等,就減少刮痕、粒子及降低表面粗糙度之最大值(AFM-Rmax)之觀點而言,更佳為具有羧酸基及/或磺酸基者,進而較佳為具有磺酸基者。再者,該等陰離子性基亦可採用經中和之鹽之形態。
作為具有羧酸基及/或磺酸基之水溶性高分子,可列舉具有選自由源自具有羧酸基之單體之結構單元及源自具有磺酸基之單體之結構單元所組成之群中之至少1種結構單元的(共)聚合物或其鹽。作為具有羧酸基之單體,例如可列舉伊康酸、(甲基)丙烯酸、順丁烯二酸等。作為具有磺酸基之單體,例如可列舉:異戊二烯磺酸、2-(甲基)丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸、甲基烯丙基磺酸、乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、異戊烯磺酸、萘磺酸等。陰離子性水溶性高分子中亦可分別包含2種以上之源自具有羧酸基之單體之結構單元及源自具有磺酸基之單體之結構單元。
該等之中,作為陰離子性水溶性高分子,於一個或複數個實施形態中,較佳為包含源自(甲基)丙烯酸之結構單元及源自含磺酸基之 單體之結構單元之共聚物(以下亦稱為「(甲基)丙烯酸/磺酸共聚物」)。
上述(甲基)丙烯酸/磺酸共聚物亦可於發揮出本發明之效果之範圍內,含有源自含磺酸基之單體及(甲基)丙烯酸單體以外之單體之結構單元成分。
就減少刮痕之觀點而言,源自含磺酸基之單體之結構單元於構成(甲基)丙烯酸/磺酸共聚物或其鹽各者之全部結構單元中所占之含有率較佳為3莫耳%以上,更佳為5莫耳%以上,進而較佳為8莫耳%以上,又,較佳為97莫耳%以下,更佳為50莫耳%以下,進而較佳為30莫耳%以下。再者,此處,包含磺酸基之(甲基)丙烯酸單體算作含磺酸基之單體。
於(甲基)丙烯酸/磺酸共聚物為(甲基)丙烯酸/2-(甲基)丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸共聚物之情形時,就減少研磨後之基板表面之刮痕及粒子之觀點而言,(甲基)丙烯酸與2-(甲基)丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸之聚合莫耳比((甲基)丙烯酸/2-(甲基)丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸)較佳為95/5~40/60,更佳為95/5~50/50,進而較佳為95/5~60/40,進而更佳為95/5~70/30,進而更佳為95/5~75/25,進而更佳為95/5~80/20,進而更佳為95/5~85/15。
就減少刮痕之觀點而言,作為較佳之(甲基)丙烯酸/磺酸共聚物,可列舉:(甲基)丙烯酸/異戊二烯磺酸共聚物、(甲基)丙烯酸/2-(甲基)丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸共聚物、(甲基)丙烯酸/異戊二烯磺酸/2-(甲基)丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸共聚物,更佳為(甲基)丙烯酸/2-(甲基)丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸共聚物。
作為具有陰離子性基之水溶性高分子之抗衡離子,並無特別限定,具體而言,可列舉金屬、銨、烷基銨等之離子。作為金屬之具體例,可列舉屬於週期表(長週期型)1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、 6A、7A或8族之金屬。該等金屬中,就表面粗糙度及減少刮痕之觀點而言,較佳為屬於1A、3B、或8族之金屬,更佳為屬於1A族之鈉及鉀。作為烷基銨之具體例,可列舉四甲基銨、四乙基銨、四丁基銨等。該等之鹽中,更佳為銨鹽、鈉鹽及鉀鹽。
就減少刮痕及粒子以及維持生產性之觀點而言,陰離子性水溶性高分子之重量平均分子量較佳為500以上且10萬以下,更佳為500以上且5萬以下,進而較佳為500以上且2萬以下,進而更佳為1000以上且1萬以下,進而更佳為1000以上且8000以下,進而更佳為1000以上且5000以下,進而更佳為1000以上且4000以下,進而更佳為1000以上且3000以下。具體而言,該重量平均分子量係藉由實施例中記載之測定方法而測定。
就同時實現刮痕及粒子之減少與生產性之觀點而言,研磨液組合物中之陰離子性水溶性高分子之含量較佳為0.001~1質量%,更佳為0.005~0.5質量%,進而較佳為0.08~0.2質量%,進而更佳為0.01~0.1質量%,進而更佳為0.01~0.075質量%。
[脂肪族胺化合物或脂環式胺化合物]
就減少研磨後之基板表面之刮痕及粒子之觀點而言,較佳為對被研磨物進行研磨時之研磨液組合物含有脂肪族胺化合物或脂環式胺化合物。關於上述脂肪族胺化合物或脂環式胺化合物,就減少研磨後之基板表面之刮痕及粒子之觀點而言,較佳為分子內之氮原子數為2個以上。又,就維持研磨速度之觀點而言,上述脂肪族胺化合物或脂環式胺化合物之分子內之氮原子數較佳為4個以下,更佳為3個以下,進而較佳為2個以下。因此,就維持研磨速度、以及減少刮痕及粒子之觀點而言,上述脂肪族胺化合物或脂環式胺化合物之分子內之氮原子數較佳為2~4個,更佳為2~3個,進而較佳為2個。
作為上述脂肪族胺化合物,就減少研磨後之基板表面之刮痕及 粒子之觀點而言,較佳為選自由乙二胺、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、1,2-二胺基丙烷、1,3-二胺基丙烷、1,4-二胺基丁烷、六亞甲基二胺、3-(二乙基胺基)丙基胺、3-(二丁基胺基)丙基胺、3-(甲基胺基)丙基胺、3-(二甲基胺基)丙基胺、N-胺基乙基乙醇胺、N-胺基乙基異丙醇胺、N-胺基乙基-N-甲基乙醇胺、二乙三胺、及三乙四胺所組成之群,更佳為選自由乙二胺、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、1,2-二胺基丙烷、1,3-二胺基丙烷、1,4-二胺基丁烷、六亞甲基二胺、3-(二乙基胺基)丙基胺、3-(二丁基胺基)丙基胺、3-(甲基胺基)丙基胺、3-(二甲基胺基)丙基胺、N-胺基乙基乙醇胺、N-胺基乙基異丙醇胺、及N-胺基乙基-N-甲基乙醇胺所組成之群,進而就減少胺臭、提高於水中之溶解性之觀點而言,進而較佳為選自由N-胺基乙基乙醇胺、N-胺基乙基異丙醇胺、N-胺基乙基-N-甲基乙醇胺所組成之群,進而更佳為N-胺基乙基乙醇胺。
作為上述脂環式胺化合物,就減少研磨後之基板表面之刮痕及粒子之觀點而言,較佳為選自由哌、2-甲基哌、2,5-二甲基哌、1-胺基-4-甲基哌、N-甲基哌、1-(2-胺基乙基)哌及羥基乙基哌所組成之群,更佳為選自由哌、2-甲基哌、2,5-二甲基哌、N-甲基哌及羥基乙基哌所組成之群,進而較佳為選自由哌、N-(2-胺基乙基)哌及羥基乙基哌所組成之群,進而更佳為選自由N-(2-胺基乙基)哌及羥基乙基哌所組成之群。
因此,就減少研磨後之基板表面之刮痕及粒子、減少胺臭、提高於水中之溶解性之觀點而言,研磨液組合物所使用之脂肪族胺化合物或脂環式胺化合物進而更佳為選自由N-胺基乙基乙醇胺、N-胺基乙基異丙醇胺、N-胺基乙基-N-甲基乙醇胺、哌、N-(2-胺基乙基)哌及羥基乙基哌所組成之群,進而更佳為選自由N-胺基乙基乙醇胺、N-(2-胺基乙基)哌及羥基乙基哌所組成之群,進而更佳為N-胺基 乙基乙醇胺。
就減少研磨後之基板表面之刮痕及粒子之觀點而言,上述研磨液組合物中之脂肪族胺化合物或脂環式胺化合物之含量相對於研磨液組合物整體之質量,較佳為0.001~10質量%,更佳為0.005~5質量%,進而較佳為0.008~2質量%,進而更佳為0.01~1質量%,進而更佳為0.01~0.5質量%,進而更佳為0.01~0.1質量%。再者,研磨液組合物中之脂肪族胺化合物或脂環式胺化合物可為1種,亦可為2種以上。
[研磨方法]
藉由本揭示之研磨液組合物之製造方法所獲得之研磨液組合物例如被供給至不織布之有機高分子系研磨布等(研磨墊)與被研磨基板之間、即研磨液組合物被供給至被貼附有研磨墊之研磨盤所夾入之基板研磨面,於特定壓力下移動研磨盤及/或基板,藉此一面與基板接觸一面用於研磨步驟。藉由該研磨可顯著抑制刮痕及粒子之產生。因此,本揭示於另一態樣中係關於一種基板之研磨方法,其係基板之研磨方法,並且包括將本揭示之研磨液組合物供給至被研磨基板之研磨對象面,使研磨墊與上述研磨對象面接觸,移動上述研磨墊及/或上述被研磨基板而進行研磨。
上述研磨液組合物尤其適合於精密零件用基板之製造。例如適合於磁碟、磁光碟等磁性記錄媒體之基板、光碟、光罩基板、光學透鏡、光學反射鏡、光學稜鏡、半導體基板等精密零件基板之研磨。於半導體基板之製造中,於矽晶圓(裸晶圓)之拋光步驟、嵌入元件隔離膜之形成步驟、層間絕緣膜之平坦化步驟、埋入金屬配線之形成步驟、嵌入電容器形成步驟等中,可使用利用本揭示之研磨液組合物之製造方法所獲得之研磨液組合物。
本揭示之研磨液組合物於拋光步驟中尤其有效,但亦可同樣地 應用於其以外之研磨步驟、例如磨削步驟等。
作為使用本揭示之研磨液組合物的適宜之被研磨物之材質,例如可列舉:矽、鋁、鎳、鎢、銅、鉭、鈦等金屬或者半金屬、或該等之合金、玻璃、玻璃狀碳、非晶形碳等玻璃狀物質、氧化鋁、二氧化矽、氮化矽、氮化鉭、碳化鈦等陶瓷材料、聚醯亞胺樹脂等樹脂等。該等之中,適宜為含有鋁、鎳、鎢、銅等金屬及以該等金屬為主成分之合金之被研磨物。例如更適合為鍍Ni-P之鋁合金基板或結晶化玻璃、強化玻璃等玻璃基板,進而適合為鍍Ni-P之鋁合金基板。
被研磨物之形狀並無特別限制,例如對碟狀、板狀、塊狀、角柱狀等具有平面部之形狀、或透鏡等具有曲面部之形狀者使用本揭示之研磨液組合物。其中,對碟狀之被研磨物之研磨優異。
[磁碟基板之製造方法]
因此,本揭示於另一態樣中係關於一種磁碟基板之製造方法,其包括將藉由本揭示之研磨液組合物之製造方法所獲得之研磨液組合物供給至被研磨基板之研磨對象面,藉此對上述研磨對象面進行研磨之步驟。又,本揭示於另一態樣中係關於一種磁碟基板之製造方法,其包括藉由本揭示之研磨液組合物之製造方法而製造研磨液組合物,及將上述研磨液組合物供給至被研磨基板之研磨對象面,並使研磨墊與上述研磨對象面接觸,移動上述研磨墊及/或上述被研磨基板,而對上述研磨對象面進行研磨。
關於上述實施形態,本揭示進而揭示以下之組合物、製造方法、或者用途。
<1>一種研磨液組合物之製造方法,其包括利用包含過濾助劑之過濾器對含有膠體二氧化矽之被處理二氧化矽分散液進行過濾處理之步驟,上述膠體二氧化矽之藉由滴定法所求得之一次粒子之平均粒徑 為1nm以上且50nm以下,上述過濾助劑之羥基密度為0.40×10-5mol/m2以上。
<2>如<1>之研磨液組合物之製造方法,其中上述膠體二氧化矽之藉由滴定法所求得之一次粒子之平均粒徑較佳為5.0nm以上,更佳為10.0nm以上,進而較佳為12.0nm以上,且較佳為45nm以下,更佳為42nm以下,進而較佳為40nm以下。
<3>如<1>或<2>之研磨液組合物之製造方法,其中上述過濾助劑較佳為矽藻土之羥基密度較佳為0.41×10-5mol/m2以上,更佳為0.43×10-5mol/m2以上,且較佳為2.0×10-5mol/m2以下,更佳為1.5×10-5mol/m2以下。
<4>如<1>至<3>中任一項記載之研磨液組合物之製造方法,其中上述過濾助劑係藉由將上述羥基密度未達0.40×10-5mol/m2之矽藻土與酸水溶液進行混合後,對上述矽藻土進行脫酸處理而獲得。
<5>如<4>記載之研磨液組合物之製造方法,其中上述酸水溶液中所含之酸較佳為選自由鹽酸、硝酸、磷酸、1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸等膦酸、次膦酸、pKa未達4之有機酸所組成之群中之至少1種,更佳為選自由鹽酸、硝酸、磷酸、膦酸、次膦酸、及pKa未達3.5之有機酸所組成之群中之至少1種,進而較佳為選自由硝酸、磷酸、膦酸、次膦酸、及pKa 3.1以下之有機酸所組成之群中之至少1種,進而更佳為選自由膦酸、及次膦酸所組成之群中之至少1種。
<6>如<1>至<5>中任一項記載之研磨液組合物之製造方法,其中上述膠體二氧化矽之藉由滴定法所求得之一次粒子之平均粒徑與上述過濾助劑之藉由雷射式粒度分佈測定裝置所測得之平均粒徑的比(膠體二氧化矽之藉由滴定法所測得之一次粒子之平均粒徑/過濾助劑之藉由雷射式粒度分佈測定裝置所測得之平均粒徑)較佳為 1.20×10-3以上,更佳為1.35×10-3以上,進而較佳為1.40×10-3以上,進而更佳為1.42×10-3以上,且較佳為4.20×10-3以下,更佳為3.80×10-3以下,進而較佳為3.00×10-3以下,進而更佳為2.50×10-3以下,進而更佳為2.00×10-3以下,進而更佳為1.50×10-3以下。
<7>如<1>至<6>中任一項記載之研磨液組合物之製造方法,其中上述過濾助劑CV值較佳為70%以上,更佳為75%以上,進而較佳為80%以上,進而更佳為85%以上,且較佳為100%以下,更佳為99%以下。
<8>如<1>至<7>中任一項記載之研磨液組合物之製造方法,其中上述過濾助劑之藉由雷射式粒度分佈測定裝置所測得之平均粒徑較佳為0.5μm以上,更佳為1μm以上,進而較佳為4.5μm以上,進而更佳為8μm以上,進而更佳為10μm以上,且較佳為100μm以下,更佳為60μm以下,進而較佳為50μm以下,進而更佳為40μm以下,進而更佳為20μm以下,進而更佳為13μm以下。
<9>如<1>至<8>中任一項記載之研磨液組合物之製造方法,其中上述過濾助劑之藉由水銀壓入法所獲得之平均孔徑較佳為0.1~3.5μm,更佳為0.1~3.0μm,進而較佳為0.1~2.7μm,進而更佳為0.1~2.6μm。
<10>如<1>至<9>中任一項記載之研磨液組合物之製造方法,其中上述過濾助劑之藉由氮吸附法所獲得之孔徑0.15μm以下之累計孔隙體積較佳為0.3mL/g以上,更佳為0.4mL/g以上,進而較佳為0.6mL/g以上,且較佳為100.0mL/g以下,更佳為50.0mL/g以下,進而較佳為10.0mL/g以下。
<11>如<1>至<10>中任一項記載之研磨液組合物之製造方法,其中上述過濾助劑之藉由水銀壓入法所獲得之孔徑0.5μm以下之累計孔隙體積較佳為2.5mL/g以上,更佳為2.7mL/g以上,進而較佳 為3.0mL/g以上,進而更佳為4.0mL/g以上,進而更佳為4.5mL/g以上,且較佳為1000mL/g以下,更佳為100mL/g以下,進而較佳為50mL/g以下,進而更佳為20mL/g以下,進而更佳為10mL/g以下。
<12>如<1>至<11>中任一項記載之研磨液組合物之製造方法,其中上述被處理二氧化矽分散液中之膠體二氧化矽之含量較佳為1質量%以上,更佳為10質量%以上,進而較佳為20質量%以上,進而更佳為30質量%以上,且較佳為50質量%以下,更佳為45質量%以下,進而較佳為43質量%以下,進而更佳為40質量%以下。
<13>如<1>至<12>中任一項記載之研磨液組合物之製造方法,其中上述被處理二氧化矽分散液於25℃下之pH值較佳為8.5以上,更佳為8.8以上,進而較佳為9.0以上,且較佳為11以下,更佳為10.8以下,進而較佳為10.5以下。
<14>如<1>至<13>中任一項記載之研磨液組合物之製造方法,其包括於包含酸、氧化劑及水之混合液中混合藉由對上述被處理二氧化矽分散液實施上述過濾處理而獲得之二氧化矽分散液之步驟。
<15>一種研磨液組合物,其係藉由如<1>至<14>中任一項記載之研磨液組合物之製造方法而製造。
<16>如<15>記載之研磨液組合物,其進而含有具有陰離子性基之水溶性高分子、雜環芳香族化合物、及脂肪族胺化合物或脂環式胺化合物。
<17>一種磁碟基板之製造方法,其包括將藉由如<1>至<14>中任一項記載之研磨液組合物之製造方法所獲得之研磨液組合物供給至被研磨基板之研磨對象面,藉此對上述研磨對象面進行研磨之步驟。
<18>如上述<17>記載之磁碟基板之製造方法,其包括藉由上述研磨液組合物之製造方法而製造研磨液組合物,及將上述研磨液 組合物供給至被研磨基板之研磨對象面,並使研磨墊與上述研磨對象面接觸,移動上述研磨墊及/或上述被研磨基板,而對上述研磨對象面進行研磨。
<19>一種過濾助劑,其係用於如<1>至<14>中任一項記載之研磨液組合物之製造方法者,並且包含羥基密度為0.40×10-5mol/m2以上、較佳為0.41×10-5mol/m2以上、更佳為0.43×10-5mol/m2以上,且較佳為2.0×10-5mol/m2以下,更佳為1.5×10-5mol/m2以下之矽藻土。
<20>一種過濾助劑之製造方法,其係上述<19>記載之過濾助劑之製造方法,並且包括將羥基密度未達0.40×10-5mol/m2之矽藻土與酸水溶液進行混合後,對上述矽藻土進行脫酸處理之步驟。
[實施例]
以下,藉由實施例更詳細地說明本揭示,但該等係例示,本揭示不受該等實施例所限制。
[被處理二氧化矽分散液]
作為被處理二氧化矽分散液,使用膠體二氧化矽漿料a(pH值9.0,日揮觸媒化成公司製造,一次粒子之平均粒徑18.0nm,二氧化矽粒子濃度40質量%)、膠體二氧化矽漿料b(pH值10.0,日揮觸媒化成公司製造,一次粒子之平均粒徑50.0nm,二氧化矽粒子濃度40質量%)、及膠體二氧化矽漿料c(pH值10.0,日揮觸媒化成公司製造,一次粒子之平均粒徑100.0nm,二氧化矽粒子濃度40質量%)(表1)。被處理二氧化矽分散液及研磨液組合物中之膠體二氧化矽之一次粒子之平均粒徑、0.45μm過濾器液體透過量係藉由以下方式測定。
[膠體二氧化矽之一次粒子之平均粒徑之測定方法]
首先,採取以固形物成分計為1.5g份之膠體二氧化矽漿料置於 200mL燒杯內,並添加離子交換水100mL,利用攪拌器混合該等,而獲得混合液。其次,使用電位差滴定裝置,利用0.1mol/L之鹽酸標準溶液將混合液之pH值調整為3.0。於pH值經調整之混合液中,添加氯化鈉30.0g,利用攪拌器將其溶解,進而添加離子交換水,直至達到燒杯之150mL之標線,利用攪拌器混合。將所獲得之試樣液浸漬於恆溫水槽(20±2℃)內約30分鐘。使用電位差滴定裝置,利用0.1mol/L之氫氧化鈉標準溶液進行滴定,讀取試樣液之pH值自4.0變為9.0時所使用之氫氧化鈉標準溶液之量(g)(A)。另一方面,不將膠體二氧化矽漿料放入至200mL燒杯內,進行空白試驗,讀取空白試驗之滴定所需要之氫氧化鈉標準溶液之量(g)(B)。然後,根據下述計算式而算出平均粒徑(nm)。
平均粒徑(nm)=3100÷26.5×(A-B)÷試樣採取量(g)
試樣採取量:膠體二氧化矽漿料固形物成分1.5g
[含過濾助劑之過濾器]
使用下述市售之過濾助劑A~C(參照下述表2),如下所述製作含過濾助劑之過濾器。藉由下述方法,求出過濾助劑A~C及對過濾助劑A~C進行熱處理或酸處理而獲得之過濾助劑1~16之雷射平均粒徑、CV值、累計孔隙體積、過濾助劑之羥基密度。將過濾助劑A~C之上述參數示於表2。過濾助劑1~16之上述參數中,雷射平均粒徑、CV值、累計孔隙體積、平均孔徑分別與藉由酸水溶液等進行處理前 之過濾助劑之值相同。將過濾助劑A~C、及過濾助劑1~16之羥基密度分別示於表2、表4~表7。表2中之平均孔徑為目錄值。
[過濾助劑之雷射平均粒徑之測定方法]
針對各過濾助劑,將利用雷射繞射/散射式粒度分佈計(商品名LA-920,堀場製作所製造)所測得之體積基準之中值粒徑之值設為雷射平均粒徑。
[過濾助劑之CV值之測定方法]
將利用雷射繞射/散射式粒度分佈計(商品名LA-920,堀場製作所製造)對各過濾助劑進行測定而獲得之算術標準偏差除以體積基準之中值粒徑之值而獲得之值之比率設為CV值(%)。
[0.15μm以下之累計孔隙體積之測定方法]
過濾助劑之孔徑0.15μm以下之累計孔隙體積係藉由氮吸附法進行測定。具體而言,將精確稱量之約1g之各過濾助劑置於ASAP2020(島津製作所股份有限公司製造,比表面積、孔分佈測定裝置)中,將根據氮吸附等溫線藉由BJH(Barrett-Joyner-Halenda)法之Halsey式所求得之孔徑為0.15μm以下之孔隙體積之總和設為0.15μm以下之累計孔隙體積。再者,試樣之預處理係藉由如下方式進行:將試樣放入至焙燒爐(MOTOYAMA股份有限公司製造,商品名:SK-2535E)內,使焙燒爐之溫度以10℃/分鐘升溫至100℃,其後於100℃下保持2小時。又,於60℃之時間點,於焙燒爐內,以其壓力成為500μmHg之方式進行脫氣。
[0.5μm以下之累計孔隙體積之測定方法]
利用天秤精確稱量約0.1~0.3g之各過濾助劑,以不附著於管內或印刷部之方式將其放入至利用己烷充分清洗之5cc粉末用測定單元,將單元置於AutoPoreIV-9500(島津製作所公司製造水銀壓入法孔分佈測定裝置)中。其次,利用個人電腦啟動應用程式(AutoPoreIV- 9500 ver1.07),對樣品資訊(先前測定之過濾助劑之重量)、分析條件(選擇標準)、穿透計特性(單元重量)、報告條件(選擇標準)輸入必要事項,進行測定。按照低壓部、高壓部之順序進行測定,自動獲得針對中值孔徑(體積)(μm)與各孔徑(μm)之Log差分孔隙體積(mL/g)之結果。
(1)測定條件
測定單元:Micromeritics公司製造之5cc-Powder(08-0444))
測定方式:壓力控制方式(壓力錶模式)
低壓平衡時間5秒,
高壓平衡時間5秒,
Hg之參數:接觸角為130°,表面張力為485dynes/cm
管體積使用率:將樣品量調整為100%以下之約50%
(2)0.5μm以下之累計孔隙體積之計算方法
累計0.5μm以下之Log差分孔隙體積(mL/g)之值,設為孔徑為0.5μm以下之累計孔隙體積。
[過濾助劑之羥基密度之測定方法]
將藉由下述測定法所獲得之每1g羥基數量除以藉由下述測定法所獲得之每1g過濾助劑之表面積而獲得之值設為過濾助劑之羥基密度。
(1)過濾助劑之羥基數量之測定方法
‧電位差測定裝置:京都電子公司製造,電位差自動滴定裝置「AT-310J」
‧滴定試劑:0.01N鹽酸水溶液
‧滴定試劑之滴加速度:0.03ml/分鐘
‧測定試樣:使用以成為0.2重量%之過濾助劑濃度之方式利用NaOH水溶液稀釋而成者作為測定試樣。
(2)過濾助劑之表面積之測定方法
過濾助劑之表面積係藉由氮吸附法進行測定。具體而言,將精確稱量之約1g之各過濾助劑置於ASAP2020(島津製作所股份有限公司製造,比表面積、孔分佈測定裝置)中,將根據氮吸附等溫線藉由BJH法之Halsey式所獲得之值設為表面積。
[OH基密度之控制方法]
藉由對上述記載之上述A~C之各過濾助劑進行下述所示之熱處理、或酸處理,而進行OH基密度之控制。
(1)熱處理
將過濾助劑放入至焙燒盤內,使用焙燒爐(MOTOYAMA股份有限公司製造,商品名:SK-2535E)焙燒過濾助劑。具體而言,將放有過濾助劑之焙燒盤放入至爐內之溫度設定為25℃之焙燒爐內,一面進行空氣流通(3L/min)一面以10小時將焙燒爐內之溫度升溫至800℃,進而於800℃之環境下進行5小時或10小時過濾助劑之焙燒。
(2)利用酸所進行之處理
於各過濾助劑50g中,添加下述表3所示之酸水溶液(a~t)150ml,充分地進行攪拌、混合。停止攪拌,靜置表3中記載之時間(處理時間)後,去除上清液。於去除上清液之混合液中添加離子交換水, 並利用攪拌器攪拌5分鐘,靜置直至上清液變透明,之後去除上清液,清洗過濾助劑。重複該操作,直至上清液變為中性(pH值=5~8)。最後,將過濾助劑過濾於濾紙上,使之自然乾燥,獲得經酸處理之過濾助劑。
[含有過濾助劑之過濾器之製作]
於上述經酸處理之過濾助劑10g中添加100mL之離子交換水,並進行攪拌、混合,而獲得過濾助劑分散水溶液。其次,將濾紙(No.5A(網眼7μm):Advantech公司製造)置於90mmφ之平板型SUS製殼體(住友3M公司製造之INLET90-TL)中,於0.1MPa以下之壓力下對 過濾助劑分散水溶液進行過濾,而於濾紙上形成過濾助劑均勻之濾餅層後,利用1~2L之離子交換水清洗濾餅層,而獲得含有過濾助劑之過濾器。再者,含過濾助劑之過濾器中之過濾助劑之含量為0.18g/cm2
[過濾處理]
[被處理二氧化矽分散液之過濾條件:實施例1~18及比較例1~17]
不使所製作之含過濾助劑之過濾器乾燥,於經清洗水潤濕之狀態下,以過濾壓0.30MPa、過濾流量34.6g/(分鐘.m2),過濾被處理二氧化矽分散液(膠體二氧化矽漿料a~c),而獲得用於研磨液組合物之二氧化矽分散液。再者,將二氧化矽分散液於25℃下之pH值示於表4~表7。
[0.45μm過濾器液體透過量之測定方法]
利用特定之過濾器(Advantech公司製造之親水性PTFE0.45(孔徑)μm過濾器,型號:25HP045AN),於氣壓0.25MPa之固定壓力下,使藉由上述過濾獲得之二氧化矽分散液液體透過過濾器,求出直至過濾器阻塞之液體透過量(ml)作為MF值,示於表4~表7。再者,可將本條件之0.45μm過濾器液體透過量設為於將該二氧化矽分散液用於研磨液組合物之製備之情形時可減少刮痕之指標。即,MF值越高,可評價為越可減少刮痕之二氧化矽分散液或研磨液組合物。
[完工研磨液組合物之製備方法]
於在離子交換水中添加1H-苯并三唑鈉鹽0.1質量%、N-胺基乙基乙醇胺0.03質量%、丙烯酸/丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸共聚物鈉鹽(陰離子性高分子,莫耳比90/10,重量平均分子量2000,東亞合成公司製造)0.02質量%、硫酸0.4質量%、1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸0.05質量%、過氧化氫0.4質量%,並進行混合而獲得之水溶液之攪拌下,以研 磨液組合物中之二氧化矽濃度成為5質量%之方式添加利用上述含有過濾助劑之過濾器進行過濾之過濾結束之二氧化矽分散液,而製備實施例1~18及比較例1~17之研磨液組合物(pH值1.0~2.0(25℃))。
[陰離子性高分子之重量平均分子量之測定方法]
陰離子性高分子之重量平均分子量係藉由下述測定條件下之凝膠滲透層析法(GPC)法進行測定。
(GPC條件)
管柱:TSKgel G4000PWXL+TSKgel G2500PWXL(Tosoh製造)
保護管柱:TSKguardcolumn PWXL(Tosoh製造)
溶離液:0.2M磷酸緩衝液/CH3CN=9/1(體積比)
溫度:40℃
流速:1.0mL/分鐘
試樣尺寸:5mg/mL
檢測器:RI
換算標準:聚丙烯酸鈉(分子量(Mp):11.5萬、2.8萬、4100、1250(創和科學及American Polymer Standards Corp.製造))
[使用研磨液組合物之基板之研磨]
使用藉由上述方式製備之實施例1~18及比較例1~17之研磨液組合物,於下述條件下進行精研磨。對各個研磨後之基板之刮痕數量進行評價,將其結果示於下述表4~表7。作為被研磨基板,使用利用含有氧化鋁研磨材料之研磨液預先進行粗研磨,AFM-Ra為5~15Å、厚度1.27mm之外徑95mmφ且內徑25mmφ之鍍Ni-P之鋁合金基板。
[精研磨條件]
‧研磨試驗機:SpeedFam公司製造,雙面9B研磨機
‧研磨墊:Fujibo公司製造,胺基甲酸酯製精研磨用墊
‧上壓盤轉數:32.5rpm/分鐘
‧研磨液組合物供給量:100mL/分鐘
‧正式研磨時間:4分鐘
‧正式研磨荷重:7.8kPa
‧所投入之基板之片數:10片
[刮痕之測定條件]
‧測定設備:光學式全面缺陷檢查機(KLA-Tencor公司製造之Candela OSA6100)
:原子力顯微鏡(Veco社公司製造,DI Nano-Scope III)
‧測定方法:將進行過研磨之基板浸漬於離子交換水中5分鐘後,利用離子交換水沖洗20秒鐘。其後,於投入至研磨試驗機之基板中,隨機選擇4片,使用光學式全面缺陷檢查機,對以10000rpm進行旋轉中之各基板照射雷射,檢測長度為100μm以上之基板表面之損傷。又,該等刮痕中,使用原子力顯微鏡,將深度為1nm以上且未達100nm,寬度為5nm以上且未達500nm之損傷作為刮痕而計數。將位於4片基板各自之兩面之刮痕數量(條)之合計除以8,算出每個基板面之刮痕數量,並示於表4~表7。
如上述表4~表7所示,關於矽藻土之羥基密度為0.40×10-5mol/m2以上,膠體二氧化矽之一次粒子之平均粒徑為1nm以上且50nm以下之實施例1~18,與比較例1~17相比,MF值更高,刮痕數量更少。
[產業上之可利用性]
如以上所說明,根據本揭示,可製造一種研磨液組合物,其可有效地去除含有膠體二氧化矽之被處理二氧化矽分散液中之粗大粒子或凝膠化物,藉此過濾精度較高,可減少研磨後之基板表面之刮痕數量。因此,若使用本發明之研磨液組合物之製造方法,則磁碟基板等基板之生產性提高。

Claims (9)

  1. 一種研磨液組合物之製造方法,其包括利用包含過濾助劑之過濾器對含有膠體二氧化矽之被處理二氧化矽分散液進行過濾處理之步驟,上述膠體二氧化矽之藉由滴定法所求得之一次粒子之平均粒徑為1nm以上且50nm以下,上述過濾助劑之羥基密度為0.40×10-5mol/m2以上,上述過濾助劑係藉由將羥基密度未達0.40×10-5mol/m2之矽藻土與酸水溶液進行混合後,對上述矽藻土進行脫酸處理而獲得,上述酸為pKa3.1以下之有機酸。
  2. 如請求項1之研磨液組合物之製造方法,其中上述酸之pKa為1.3以上。
  3. 如請求項1之研磨液組合物之製造方法,其中上述酸係選自丙二酸、草酸、檸檬酸、及1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸中之一種以上。
  4. 如請求項1或2之研磨液組合物之製造方法,其中上述膠體二氧化矽之藉由滴定法所求得之一次粒子之平均粒徑與上述過濾助劑之藉由雷射式粒度分佈測定裝置所測得之平均粒徑的比(膠體二氧化矽之藉由滴定法所測得之一次粒子之平均粒徑/過濾助劑之利用雷射式粒度分佈測定裝置所測得之平均粒徑)為1.20×10-3以上且4.20×10-3以下。
  5. 如請求項1或2之研磨液組合物之製造方法,其包括於包含酸、氧化劑及水之混合液中,混合藉由對上述被處理二氧化矽分散液實施上述過濾處理而獲得之二氧化矽分散液之步驟。
  6. 如請求項1或2之研磨液組合物之製造方法,其中進而使上述研 磨液組合物含有具有陰離子性基之水溶性高分子、雜環芳香族化合物、及脂肪族胺化合物或脂環式胺化合物。
  7. 一種磁碟基板之製造方法,其包括將藉由如請求項1至6中任一項之研磨液組合物之製造方法所獲得之研磨液組合物供給至被研磨基板之研磨對象面,藉此對上述研磨對象面進行研磨之步驟。
  8. 如請求項7之磁碟基板之製造方法,其包括:藉由上述研磨液組合物之製造方法而製造研磨液組合物,及將上述研磨液組合物供給至上述被研磨基板之上述研磨對象面,並使研磨墊與上述研磨對象面接觸,移動上述研磨墊及/或上述被研磨基板,而對上述研磨對象面進行研磨。
  9. 一種過濾助劑之製造方法,其係羥基密度為0.40×10-5mol/m2以上之過濾助劑之製造方法,並且包括將羥基密度未達0.40×10-5mol/m2之矽藻土與酸水溶液進行混合後,對上述矽藻土進行脫酸處理之步驟,上述酸為pKa3.1以下之有機酸。
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