專利名稱：研磨液組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及研磨液組合物、使用該研磨液組合物的基板制造方法、使用上述研磨液組合物研磨被研磨基板的方法，使用上述研磨液組合的減少被研磨基板的微小擦傷的方法，以及用研磨液組合物促進磁盤用基板的研磨的方法。
背景技術(shù)：
近年的記憶硬盤驅(qū)動器，為達到高容量、小直徑、提高記錄密度，只能降低磁頭的浮動量，減小單位記錄面積。與此同時，就磁盤用基板的制造工序來說，研磨后對表面質(zhì)量的要求也逐年變得嚴格，與磁頭的低浮動相應(yīng)，跟表面粗糙度、微小波紋、頻率響應(yīng)下降(roll off)、突起的減小以及單位記錄面積減少相對應(yīng)，容許的擦傷、坑(pit)的大小和深度也變得越來越小。
而在半導(dǎo)體領(lǐng)域，隨著高集成化、高速化，配線的微細化也在繼續(xù)。半導(dǎo)體裝置的制造工藝中，光致抗蝕膜曝光時，隨著配線微細化焦點深度變淺，所以希望圖案形成面進一步平滑化。
考慮到生產(chǎn)率，為實現(xiàn)這樣的表面質(zhì)量，使用膠體二氧化硅作磨料達到這種表面質(zhì)量，并在其中配合種種添加劑，提高研磨速度，雖已提出了方法(特開平11-246849號公報，特開2000-42904號公報)，但均未達到滿意的研磨速度。
另一方面，特開平9-204657號公報，特開平10-226784號公報、特開平10-265777號公報和特開平9-208934號公報公開了在研磨液組合物中應(yīng)用膦酸。然而這里使用的膦酸用作過氧化氫之類氧化劑的分解的穩(wěn)定劑，或用作使用熱解法(fumed)二氧化硅場合下的膠凝化防止劑，但用這樣的研磨液組合物，尚未知其有實現(xiàn)高質(zhì)量的表面質(zhì)量和提高研磨速度的效果。
而最近作為新的表面缺陷，發(fā)現(xiàn)有深0.1～5nm、寬10～50μm、長10μm～1mm的微小擦傷。當減少基板上的微小擦傷時，預(yù)計會出現(xiàn)磁頭低浮動穩(wěn)定化和減小丟失脈沖錯誤這樣良好的效果。但是用以往方法未能充分減少這種微小的擦傷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供用于記憶硬盤拋光和半導(dǎo)體元件研磨，而研磨后被研磨物的表面粗糙度小，且不發(fā)生突起和研磨擦傷等表面缺陷，并能經(jīng)濟地長期高速研磨的研磨液組合物；使用該研磨液組合物的基板制造方法；用上述研磨液組合物研磨被研磨基板的方法；用上述研磨液組合物減少微小擦傷的方法；以及用上述研磨液組合物促進磁盤基板研磨的方法。
即，本發(fā)明的要點涉及(1)包含磨料、氧化劑、作為研磨促進劑的有機膦酸和水的研磨液組合物；(2)包括用上述(1)所記載的研磨液組合物研磨被研磨基板的工序的基板制造方法；(3)用上述(1)記載的研磨液組合物研磨被研磨基板的方法；(4)包括用上述(1)記載的研磨液組合物研磨被研磨基板的工序的、減少被研磨基板的微小擦傷的方法；以及(5)用上述(1)記載的研磨液組合物促進硬盤基板研磨的方法。
發(fā)明實施方式本發(fā)明的研磨液組合物，如前所述，含有磨料、氧化劑、作為研磨促進劑的有機膦酸和水。本發(fā)明中使用有機膦酸有一大特征。已發(fā)現(xiàn)使用這樣的成分不僅不會產(chǎn)生采用以前的研磨促進劑硝酸鋁的原有技術(shù)所產(chǎn)生的凝膠化和不穩(wěn)定化問題，而且與作為膠凝化防止劑和穩(wěn)定劑的膦酸不同，該有機膦酸作為研磨促進劑還有令人驚奇的作用。
可使用通常用于研磨的磨料作為本發(fā)明使用的磨料。這種磨料可以舉出金屬；金屬或準金屬的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物；金剛石等。金屬或準金屬元素來自周期表(長周期型)的2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、6A、7A或8A族、磨料的具體例子可舉出氧化鋁、碳化硅、金剛石、氧化鎂、氧化鋅、二氧化鈦、氧化鈰、氧化鋯、二氧化硅等。從提高研磨速度的觀點看使用其中的一種以上是理想的。氧化鋁已知有α、θ、γ等各種晶型，可根據(jù)用途適當選擇、使用。尤其是二氧化硅、氧化鈰、氧化鋯、二氧化鈦等適于研磨半導(dǎo)體晶片、半導(dǎo)體元件和磁記錄介質(zhì)用基板等精密部件用基板的研磨。其中，二氧化硅，特別是膠體二氧化硅適合要求更高度平滑性的高記錄密度記憶磁盤用基板的最終拋光用途以及半導(dǎo)體裝置基板的研磨用途。
磨料原始顆粒的平均粒徑，從提高研磨速度的觀點來看，較好的是0.001～3μm、更好是0.01～1μm、再好是0.02～0.8μm，特別好是0.05～0.5μm。并且，在原始顆粒凝集而形成次級顆粒的場合，同樣從提高研磨速度和減少被研磨物表面粗糙度的觀點來看，這種次級顆粒的平均粒徑較好是0.05～3μm、更好是0.1～1.5μm、特別好是0.2～1.2μm。磨料原始顆粒的平均粒徑可通過用掃描電子顯微鏡觀察(3000～30000倍較好)并作圖像解析，測定兩軸平均粒徑而求得。而次級顆粒的平均粒徑可用激光衍射法測定體積平均粒徑。
而在本發(fā)明中，從減小表面粗糙度(Ra、Rmax)、波紋(Wa)，減少擦傷等表面缺陷，提高表面質(zhì)量的觀點來看，宜采用二氧化硅顆粒作磨料。二氧化硅顆粒可列舉膠體二氧化硅顆粒、熱解法二氧化硅顆粒、表面修飾的二氧化硅顆粒等，其中尤其好的是膠體二氧化硅顆粒。另外，膠體二氧化硅顆?？梢杂脧墓杷崴芤荷傻闹品ǖ玫?。
二氧化硅顆粒的平均原始粒徑，從提高研磨速度的觀點看，較好為0.001μm以上，更好是0.01μm以上，再好是0.02μm以上；從減小表面粗糙度(Ra、Rmax)及微小波紋(Wa)的觀點看，較好為0.6μm以下，更好是0.5μm以下，再好是0.3μm以下，特別好是0.2μm以下。該平均原始粒徑，較好是0.001～0.6μm，更好是0.001～0.5μm，再好是0.01～0.3μm，特別好是0.02～0.2μm。另外，該粒徑可用掃描電子顯微鏡觀察(較好是3000～100000倍)進行圖像解析并測定兩軸平均粒徑而求得。
另外，二氧化硅顆粒的粒徑分布宜如下所示。
(1)小粒徑側(cè)累計粒徑分布(以個數(shù)計)為90％的粒徑(D90)對小粒徑側(cè)累計粒徑分布(以個數(shù)計)為50％的粒徑(D50)之比(D90/D50)為1.3～3.0，且D50為10～600nm。
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，通過采用含有具有上述(1)所示粒徑分布的二氧化硅顆粒的研磨液組合物，研磨后的基板具有表面粗糙度減小，不發(fā)生突起和研磨損傷等表面缺陷，且能以經(jīng)濟的速度研磨被研磨基板的效果。
在上述(1)所示的粒徑分布中，從防止擦傷發(fā)生、降低表面粗糙度(Ra、Rmax)等、達到更平滑的良好表面質(zhì)量以及達到更高的研磨速度的觀點看，D90/D50較好為1.3～3.0、更好為1.3～2.0。另外，從達到高研磨速度的觀點看，D90/D50較好是1.3以上，而從維持高研磨速度且獲得良好的表面平滑性的觀點看，較好是3.0以下。
上述(1)所示的粒徑分布中，D50為10～600nm，較好是30～200nm，特別好是40～100nm。從達到高研磨速度的觀點看，該D50宜在10nm以上，而從防止發(fā)生擦傷等表面缺陷、達到良好的表面平滑性的觀點看，D50宜在600nm以下。
另外，在具有上述(1)所示粒徑分布的二氧化硅顆粒中，為得到高研磨速度以及表面平滑性優(yōu)良的基板，作為小粒徑側(cè)分布指標的小粒徑側(cè)累計粒徑分布為10％的粒徑(D10)較好是5～100nm，更好是15～85nm，再好是35～70nm，特別好是40～60nm。從達到高研磨速度的觀點看，D10以5nm以上較好，而從維持良好的表面平滑性的觀點看，D10以100nm以下較好。
另外，上述(1)所示的粒徑分布表示全部二氧化硅顆粒的粒徑分布。例如，作為有上述(1)所示的粒徑分布的二氧化硅顆粒，也可以并用兩種以上的二氧化硅顆粒。在這一場合下，上述粒徑分布(D10、D50、D90)都是對混合的二氧化硅顆粒進行測定的。
其中，在由D50不同的兩種以上的二氧化硅顆粒組成的情況下，混合前的各二氧化硅顆粒最好具有以下的粒徑分布。
(2)D50最大的二氧化硅顆粒(B)的D50(D50L)與D50最小的二氧化硅顆粒(A)的D50(D50S)之比(D50L/D50S)為1.1～4.0，A與B的配比(A/B(重量比))為90/10～10/90。
本發(fā)明的一大特征是氧化硅顆粒含有D50值不同的2種以上的二氧化硅顆粒且具有上述(2)所示的粒徑分布。使用了含有該二氧化硅顆粒的研磨液組合物，本發(fā)明具有研磨后基板表面粗糙度小、不發(fā)生突起和研磨損傷等表面缺陷，特別是能達到良好的研磨速度的優(yōu)點。這里，在使用D50各不相同的三種以上的二氧化硅顆粒的情況下，將D50最小的二氧化硅顆粒的D50記為D50S，把D50最大的二氧化硅顆粒的D50記為D50L。
在上述(2)所示的粒徑分布中，D50L/D50S較好為1.1～4.0，更好為1.1～3.0，再好為1.5～3.0。從提高研磨速度的觀點看，D50L/D50S宜在1.1以上，而從維持高研磨速度、不發(fā)生擦傷等表面缺陷、維持良好的表面平滑性的觀點看，D50L/D50S宜在4.0以下。在上述(2)所示的粒徑分布中，兩種以上二氧化硅顆粒的混合比使得混合后粒徑分布的D90與D50之比宜為1.3～3.0，而D50(即D50L及D50S)以10～600nm較好，30～200nm更好，40～100nm特別好。此外，混合后粒徑分布中的D10宜為5～100nm。而D50最小的二氧化硅顆粒(A)與D50最大的二氧化硅顆粒(B)的配比(A/B，重量比)，宜為90/10～10/90，更好為90/10～20/80，再好為85/15～35/65。
另外，在有上述(2)所示粒徑分布的二氧化硅顆粒中，使用的二氧化硅顆粒的D50可以是2種以上，各二氧化硅顆粒的種類可以相同，也可以不同。而上述D50L、D50S都是混合前的數(shù)值。
其次，二氧化硅顆粒宜具有以下所示的粒徑分布。
(3)粒徑40nm的小粒徑側(cè)累計粒徑分布(以個數(shù)計)在25％以下，且D50為50～600nm。
在本發(fā)明中，有上述(3)所示粒徑分布的二氧化硅顆粒有這一特點，使用含有具這種粒徑分布的二氧化硅顆粒的研磨液組合物時，發(fā)現(xiàn)有用通常洗凈方法很容易將被研磨物表面的二氧化硅顆粒洗凈的效果。而且，在研磨后的洗凈過程中，也發(fā)現(xiàn)能有效地維持被研磨基板的表面平滑性，不發(fā)生表面缺陷，而且能以經(jīng)濟的速度進行研磨。
在上述(3)所示的粒徑分布中，從減少研磨后基板上二氧化硅顆粒殘留量的觀點看，粒徑40nm的從小粒徑側(cè)累計的粒徑分布宜在25％以下，較好為15％以下，更好為10％以下，再好為5％以下，特別好是在3％以下。為了使從小粒徑側(cè)累計的粒徑分布在25％以下，例如，可減少粒徑40nm在以下的二氧化硅顆粒的含量。作為減少粒徑40nm以下的二氧化硅顆粒的含量的方法，例如，可以在用二氧化硅溶膠作為核生長的膠體二氧化硅的合成中，控制活性溶膠的添加速度，從而能夠制得小粒徑顆粒含量少的膠體二氧化硅。另外，例如用離心分離機等將含小粒徑顆粒的膠體二氧化硅分級后使用，也沒有什么問題。
另一方面，從獲得經(jīng)濟的研磨速度以及表面平滑性優(yōu)良、沒有表面缺陷的良好表面質(zhì)量的觀點看，D50以50～600nm較好，更好是50～200nm，還要好是50～150nm。
另外，從提高研磨速度、同時獲得表面平滑性優(yōu)良、沒有表面缺陷的良好表面質(zhì)量的觀點看，D90與D50之比(D90/D50)較好為1.3～3.0，更好是1.3～2.0。
此外，作為有上述(3)所示的粒徑分布的二氧化硅顆粒，也可并用兩種以上的二氧化硅顆粒。在這種情況下，上述(3)所示的粒徑分布都是對混合后的二氧化硅顆粒測定的。
本發(fā)明中使用的二氧化硅顆粒，宜滿足上述(1)～(3)中的兩種以上的條件，更好是滿足全部條件。
上述(1)～(3)的粒徑分布中的二氧化硅顆粒粒徑可用掃描電子顯微鏡(以下稱SEM)通過下述方法求得。即，把含二氧化硅顆粒的研磨液組合物用乙醇稀釋成二氧化硅顆粒濃度為0.5重量％。將這種經(jīng)稀釋的溶液均勻涂布于加溫至約50℃的SEM用樣品臺。然后用濾紙吸取過剩的溶液，使溶液均勻地自然干燥，但不使溶液凝集。
讓Pt-Pd蒸鍍到自然干燥的二氧化硅顆粒上，用日立制作所(株)制造的場致輻射型掃描電子顯微鏡(FE-SEMS-4000型)，調(diào)節(jié)放大倍數(shù)為3000倍～10萬倍，使視野中觀察到500個左右的二氧化硅顆粒，在一個樣品臺上觀察2點，拍攝照片。用復(fù)印機等把拍得的照片(10.16cm×12.7cm)放大到A4大小(210mm×297mm)，用游標卡尺等測量拍出的全部二氧化硅顆粒的粒徑并統(tǒng)計。重復(fù)這一操作數(shù)次，使測量的二氧化硅顆粒數(shù)達2000個以上。從求得正確的粒徑分布的觀點看，較好的是增加SEM測定的點數(shù)。將測得的粒徑進行統(tǒng)計，從小粒徑開始依次計算其頻度(％)，其值達10％的粒徑作為D10，同樣，達50％的粒徑作為D50，達90％的粒徑作為D90，求出本發(fā)明中以個數(shù)基準的粒徑分布。還有，這里所說的粒徑分布是作為原始顆粒的粒徑分布求得的。然而在存在氧化鋁、氧化鈰、熱解法二氧化硅等原始顆粒凝集形成的次級顆粒的情況下，可根據(jù)這些次級顆粒的粒徑來求得粒徑分布。
另外，作為調(diào)整二氧化硅顆粒的粒徑分布的方法沒有特別限制。例如，在二氧化硅顆粒是膠體二氧化硅的情況下，在其制造階段顆粒成長過程中加入作為核心的新顆粒使最終制品保持粒徑分布的方法，將具有不同粒徑分布的兩種以上的二氧化硅顆?；旌系姆椒ǖ榷伎梢赃_到目的。
研磨液組合物中磨料的含量，從提高研磨速度的觀點看，較好是0.5重量％以是。更好是1重量％以上，再好是3重量％以上，特別好是5重量％以上，而從提高表面質(zhì)量以及經(jīng)濟性的觀點看，以50重量％以下為好，更好在40重量％以下，再好是30重量％以下，特別好是25重量％以下。
就是說，其含量宜為0.5～50重量％，更好是1～40重量％，再好是3～30重量％，特別好是5～25重量％。
氧化劑可列舉過氧化物、高錳酸或其鹽、鉻酸或其鹽、硝酸或其鹽、過氧酸(peroxo acid)或其鹽、含氧酸或其鹽、金屬鹽類、硫酸類等。
更具體地說，可列舉過氧化氫、過氧化鈉、過氧化鋇等過氧化物；高錳酸鉀等高錳酸或其鹽；鉻酸金屬鹽、重鉻酸金屬鹽等鉻酸或其鹽；硝酸鐵(III)、硝酸銨等硝酸鹽；過二硫酸、過二硫酸銨、過二硫酸金屬鹽、過磷酸、過硫酸、過硼酸鈉、過甲酸、過乙酸、過苯甲酸、過酞酸等過氧酸或其鹽；次氯酸、次溴酸、次碘酸、鹽酸、氫溴酸、氫碘酸、過氯酸、次氯酸鈉、次氯酸鈣等含氧酸或其鹽；氯化鐵(III)、硫酸鐵(III)、檸檬酸鐵(III)、硫酸鐵(III)銨等金屬鹽類。較好的氧化劑可舉出過氧化氫、硝酸鐵(III)、過乙酸、過二硫酸銨、硫酸鐵(III)和硫酸鐵(III)銨等。特別是，從沒有金屬離子附著、廣泛使用、價廉的觀點看，過氧化氫較好。這些氧化劑可單用或2種以上混用。
從提高研磨速度的觀點看，研磨液組合物中氧化劑的含量較好為0.002重量％以上，更好為0.005重量％以上，再好為0.007重量％以上。特別好是0.01重量％以上，從減少表面粗糙度和微小波紋、減少坑、擦傷等表面缺陷、提高表面質(zhì)量的觀點及經(jīng)濟性觀點看，較好為20重量％以下，更好為15重量％以下，再好為10重量％以下，特別好為5重量％以下。該含量宜為0.002～20重量％，更好為0.005～15重量％，再好為0.007～10重量％，特別好為0.01～5重量％。
本發(fā)明中有機膦酸被用作研磨促進劑。已發(fā)現(xiàn)使用這種有機膦酸具有提高表面質(zhì)量、能高速研磨尤其是長時間高速研磨的效果。從提高表面質(zhì)量的觀點看，有機膦酸的分子量宜在150以上，更好是在200以上。從提高研磨速度的觀點看，有機膦酸中膦酸基的數(shù)目宜為2以上。具體可列舉1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸、氨基三(亞甲基膦酸)、乙二胺四(亞甲基膦酸)、二亞乙基三胺五(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、甲烷羥基膦酸等膦酸或其堿金屬鹽或烷醇胺鹽，2-膦酰丁烷-1，2-二羧酸、1-膦酰丁烷-2，3，4-三羧酸、α-甲基膦酰琥珀酸等膦酰羧酸或其堿金屬鹽或烷醇胺鹽，氨基多(亞甲基膦酸)或其堿金屬鹽或醇胺鹽等。其中較好的是1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸、氨基三(亞甲基磷酸)、乙二胺四(亞甲基膦酸)、二乙三胺五(亞甲基膦酸)或其鹽。
從減少微小擦傷的觀點看，有機膦酸在研磨液組合物中的含量以5重量％以下較好，更好是3重量％以下，還要好是2重量％以下，再好是1重量％以下，特別好希望是0.5重量％以下。從發(fā)揮充分的研磨速度和提高表面質(zhì)量的觀點看，較好是0.0001～5重量％，更好是0.001～3重量％，再好是0.001～2重量％，再好是0.01～2重量％，特別好是0.01～1重量％，最好是0.2～0.5重量％。
這里的微小擦傷是指深0.1nm～5nm、寬10μm～50μm、長10μm～1mm的擦傷。
從減少微小擦傷的觀點看，研磨液組合物的酸值宜在20毫克KOH/克以下，更好是10毫克KOH/克以下，再好是5毫克KOH/克以下，特別好是3毫克KOH/克以下。而從提高研磨速度的觀點看，酸值較好是0.2毫克KOH/克以上，更好是0.5毫克KOH/克以上，再好是0.75毫克KOH/克以上，特別好是1.0毫克KOH/克以上。
酸值依據(jù)JIS K 1557測定，求出中和每1g研磨液組合物所需的氫氧化鉀量(mg)。
本發(fā)明研磨液組合物中的水用作介質(zhì)。從高效率研磨被研磨物的觀點看，其含量較好為50重量％以上，更好為60重量％以上，再好為70重量％以上，特別好為80重量％以上。另外，較好為99.4979重量％以下，更好為98.994重量％以下，再好為96.983重量％以下，特別好為94.79重量％以下。故該含量較好為50～99.4979重量％，更好為60～98.994重量％，再好為70～96.983重量％，特別好為80～94.79重量％。
此外，上述研磨液組合物中各成分的濃度，可以是該組合物制造時的濃度，也可以是使用時的濃度。通常有很多場合是以濃縮液形式制備組合物，而在使用時將它稀釋。
另外，本發(fā)明的研磨液組合物中，可根據(jù)需要配合入其他成分。其他成分可列舉單體型酸化合物的金屬鹽、銨鹽以及增稠劑、分散劑、防銹劑、堿性物質(zhì)、表面活性劑等。
本發(fā)明的研磨液組合物可用公知的方法混合上述磨料、氧化劑、有機膦酸、水、必要時還有其他成分來調(diào)制。
本發(fā)明的研磨液組合物的pH可根據(jù)被研磨物的種類和要求的性能而適當決定。例如從加工機械的腐蝕性的觀點、操作者安全性觀點看，以1.8～12較好，3～10更好。雖不能根據(jù)被研磨物的材質(zhì)一概而定，但通常從提高研磨速度的觀點看，pH宜為6.5以下，較好是6.0以下，更好是5.9以下，再好是5.5以下，再好是5以下，特別好是4以下，或者從提高研磨速度的觀點看希望在7.5以上，較好是在8.0以上，更好是在9以上。特別是對于以鍍鎳-磷(Ni-P)的鋁合金基板等金屬作為主對象的精密部件基板，從研磨速度的觀點希望pH為酸性，從提高研磨速度的觀點pH應(yīng)為6.5以下，較好是6.0以下，更好是5.9以下，再好是5.5以下，更好是5以下，特別好是4以下。另外，在半導(dǎo)體晶片和半導(dǎo)體元件等的研磨，特別是硅基板、聚硅酮膜、二氧化硅膜等的研磨場合下，從提高研磨速度與表面質(zhì)量的觀點，pH以7～12為好，更好是8～12，特別好是9～12。而從提高二氧化硅顆粒的分散性，提高表面質(zhì)量的觀點，pH以堿性為佳，應(yīng)在7.5以上，更好是8.0以上，特別好是9以上。而從減少研磨后洗凈時殘余磨料的觀點看，pH以中性為好。因此，雖然可根據(jù)認為重要的目的確定pH，特別對以鍍Ni-P的鋁合金基板等金屬為對象的精密部件基板，但是綜合上述觀點，pH較好為1.8～5.5。pH可通過適當?shù)丶尤胨枇康南跛?、硫酸等無機酸、銨鹽、氨水、氫氧化鉀、氫氧化鈉、胺等堿性物質(zhì)來進行調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的研磨被研磨基板的方法包括用本發(fā)明的研磨液組合物或混合各成分配制成具有本發(fā)明研磨液組合物組成的研磨液來研磨被研磨基板的工序，特別適于制造精密部件用基板。另外，本發(fā)明的研磨液組合物，貯存穩(wěn)定性優(yōu)良，能長期穩(wěn)定發(fā)揮研磨性能。
作為本發(fā)明研磨液組合物的對象的被研磨材質(zhì)，例如可舉出硅、鋁、鎳、鎢、銅、鉭、鈦等金屬或準金屬及其合金，以及玻璃、玻璃化碳(glass carbon)、無定形碳等玻璃化物質(zhì)，氧化鋁、二氧化硅、氮化硅、氮化鉭、碳化鈦等陶瓷材料，聚酰亞胺樹脂等樹脂。其中，鋁、鎳、鎢、銅等金屬以及以這些金屬為主成分的合金可以是被研磨物，像半導(dǎo)體元件等半導(dǎo)體基板那些也可以是含金屬的被研磨物，例如鍍Ni-P的鋁合金基板和結(jié)晶化玻璃、強化玻璃等玻璃基板是較佳的，而鍍Ni-P的鋁合金基板特別好。
被研磨物的形狀沒有特別限制，例如盤狀、板狀、厚塊狀、棱柱狀等有平面部分的形狀，和有透鏡等曲面部分的形狀，它們都是用本發(fā)明研磨液組合物進行研磨的對象。其中，對盤狀被研磨物的研磨特別優(yōu)良。
本發(fā)明研磨液組合物適用于研磨精密部件基板，例如，適用于研磨磁盤、光盤、光磁盤等磁記錄介質(zhì)的基板、光掩膜基板、光學(xué)透鏡、光學(xué)反射鏡、光學(xué)棱鏡、半導(dǎo)體基板等精密部件基板的研磨。半導(dǎo)體基板的研磨包括硅晶片(裸片)拋光步驟、形成嵌入式元件分離膜的步驟、使層間絕緣膜平坦的步驟、形成嵌入式金屬配線的步驟、形成嵌入式電容器的步驟等。本發(fā)明的研磨液組合液特別適用于研磨磁盤用基板。另外，適于得到表面粗糙度(Ra)0.3nm以下，表面波紋(Wa)0.3nm以下的磁盤用基板。
本說明書中，表面粗糙度(Ra)和表面波紋(Wa)以通常說的中心線粗糙度求得，把具有80μm以下波長成分的粗糙度曲線所得到的中心線平均粗糙度稱為Ra，而把具有0.4mm～5mm波長成分的粗糙度曲線的中心線平均粗糙度作為中心線微小表面波紋以Wa表示。它們可如下測定。
用ランク·テ-テ-ホブソン社制的調(diào)時分檔器(Talystep)(タリデ-タ2000型)在以下條件測定。
觸針尖端尺寸 2.5μm×2.5μm高通濾波器 80μm測定長度 0.64mm[中心線平均微小表面波紋Wa]用Zygo公司制New View 200型，在以下條件測定。
物鏡 2.5倍圖象放大(ImageZoom) 0.5倍濾波器帶通濾波器類型FFT固定型濾波器高波長 0.4mm波波器低波長 5.0mm移出 圓柱采用本發(fā)明研磨液組合物的研磨方法，例如可舉出用貼有無紡織物樣有機高分子類研磨布等的研磨盤夾持基板，向研磨面供給研磨液組合物，加一定壓力同時轉(zhuǎn)動研磨盤和基板進行研磨的方法。在本發(fā)明的研磨方法中，通過使用本發(fā)明的研磨液組合物，能提高研磨速度，抑制擦傷和坑等表面缺陷的發(fā)生，提高表面粗糙度(Ra)、表面波紋(Wa)等表面平滑性。特別是，用上述本發(fā)明的研磨方法，能減少被研磨基板的微小擦傷。因此，本發(fā)明涉及減少微小擦傷的方法。
本發(fā)明的基板制造方法包括上述用研磨液組合物進行研磨的方法，該研磨方法在有多個研磨步驟時可在第二步驟或以后進行，在最后研磨步驟時進行特別好。例如，通過一個或兩個研磨步驟得到表面粗糙度(Ra)為0.5nm～1.5nm、表面波紋為0.5nm～1nm的鍍Ni-P的鋁合金基板。通過用本發(fā)明的研磨液組合物的研磨步驟進行研磨，可得到表面粗糙度(Ra)0.3nm以下、表面波紋(Wa)0.3nm以下的磁盤用基板，較佳的可得到表面粗糙度(Ra)0.25nm以下，表面波紋(Wa)0.25nm以下的磁盤用基板。特別是，本發(fā)明的研磨液組合物適合作為通過兩個研磨步驟制造表面粗糙度(Ra)0.3nm以下、表面波紋(Wa)0.3nm以下的磁盤用基板，較佳是表面粗糙度(Ra)0.25nm以下、表面波紋(Wa)0.25nm以下的磁盤用基板時的第二步驟。
所制造的磁盤用基板表面平滑性優(yōu)良。作為表面平滑性，希望表面粗糙度(Ra)在0.3nm以下，更好在0.25nm以下。表面波紋(Wa)宜在0.3nm以下，更好在0.25nm以下。
如上所述，采用本發(fā)明的研磨液組合物，能提高研磨速度，同時減少擦傷、微小擦傷、坑等表面缺陷，提高表面粗糙度(Ra)及表面波紋(Wa)等平滑性，特別是能提高研磨速度、同時高效地制造表面波紋(Wa)的表面平滑性提高、表面性質(zhì)優(yōu)良的高質(zhì)量磁盤用基板。
另外，使用本發(fā)明的研磨液組合物研磨磁盤用基板能如上所述提高研磨速度，減少基板的微小擦傷，且提高表面平滑性，從而促進研磨。因此本發(fā)明涉及磁盤用基板研磨的促進方法。
本發(fā)明的研磨液組合物在拋光方法中特別有效，但同樣適用于其他研磨方法，例如擦光(lapping)方法等。
實施例(被研磨物)鍍Ni-P的基板作為被研磨基板先用含氧化鋁磨料的研磨液粗研磨，用基板表面粗糙度1nm、厚度0.8nm的直徑95mm的鋁合金基板進行研磨評價。
實施例1～6如表1所示將膠體二氧化硅(D1045nm，D5058nm、D9090nm)7重量份、35％過氧化氫(旭電化制)折純1重量份與如表1所示量的下述助劑A～D中的一種混合，其余加水，使總重量為100份。其中實施例5、6用61％硝酸(和光特級)調(diào)整至pH2.0。實施例1～6及后面的比較例1～7所用的膠體二氧化硅是由D50為55nm、D90為65nm的膠體二氧化硅65重量％與D50為80nm、D90為100nm的膠體二氧化硅35重量％混合而成。
混合的順序是用水稀釋膠體二氧化硅漿狀物，再在攪拌下向其慢慢加入助劑進行配制，注意不要讓漿狀物膠凝化。最后在攪拌下慢慢加入預(yù)定量的過氧化氫。
助劑A1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸助劑B氨基三亞甲基膦酸助劑C二亞乙基四胺五亞甲基膦酸五鈉鹽助劑D六亞甲基二胺四亞甲基膦酸七鈉鹽表1

比較例1～7如表2所示，將膠體二氧化硅(D1045nm、D5058nm、D9090nm)、35％過氧化氫(旭電化制)、助劑A、B、E～G按預(yù)定數(shù)量混合，余量為水，使總重量達100重量份。但助劑E～G用如下所示的物質(zhì)。其中比較例7用61％硝酸(和光特級)調(diào)至pH2.5。
混合的順序是將膠體二氧化硅漿狀物用水稀釋，再在攪拌下向其慢慢加入助劑進行配制，應(yīng)注意不要讓漿狀物膠凝化。對于含過氧化氫的組合物，過氧化氫在最后加入。
助劑E膦酸[HP＝O(OH)2亞磷酸]助劑F硝酸鋁·九水合物助劑G草酸銨·一水合物表2

實施例1～6及比較例1～7所得的研磨液組合物用以下方法測定和評價研磨速度、表面粗糙度、微小表面波紋、表面缺陷、擦傷的有無、微小擦傷、酸值及貯存穩(wěn)定性。所得結(jié)果于表3、4列出。
(研磨條件)研磨試驗機 スピ-ドファム社制，兩面9B研磨機研磨底座 鐘紡Belatrix Noo58平臺轉(zhuǎn)速 35r/min漿料供給量 40ml/min研磨時間 4分研磨負荷 7.8kPa研磨的基板塊數(shù) 10塊(研磨速度)由研磨前與研磨后基板的重量差算出。
(表面粗糙度(Ra、Rmax))用原子間力顯微鏡(數(shù)字儀器公司制Nanoscope III型)對研磨后的基板表里各取3點(每隔120°取一點)共6點進行測定，掃描速率為1.0Hz，范圍為2μm×2μm，取平均值。
(Ra)○3.5(0.35nm)以下，×3.5(0.35nm)以上；(Rmaz)◎40(0.40nm)以下，△40(0.40nm)以上、100(1.00nm)以下，×100(1.00nm)以上。如表3所示。
這里，Ra表示中心線平均粗糙度，Rmax表示P-V值(峰-谷值)。
(微小表面波紋(Wa))在上述條件下用Zygo的儀器測定?！?.5(0.45nm)以下，×4.5(0.45nm)以上，示于表3。
(表面缺陷(微小缺陷))用微分干涉顯微鏡以200倍放大率測定各基板表面12個位置(每隔30°取一位置)，計數(shù)每12個視野的坑和突起數(shù)?！?個，×1個以上，于表3表示。
(擦傷)用微分干涉顯微鏡系統(tǒng)以200倍的放大率測定各基板表面12個位置(每隔30°取一位置)，計數(shù)每12個視野中的擦痕(長1mm以上)。○0個，×1個以上，于表3表示。
(微小擦傷)用微分干涉顯微鏡系統(tǒng)(金屬顯微鏡BX60M型(Olympus光學(xué)工業(yè)制)，物鏡UMPlan FI5×/0.15 BD P，CCD彩色相機ICD-500AC(池上通信機制)，彩色監(jiān)視器UCM-1000 REV.8(池上通信機制))對10塊被研磨基板作全面觀察，計數(shù)10塊中存在微小擦傷(深度0.1nm～5nm，寬度10μm～50μm，長度10μm～1mm)的塊數(shù)。其結(jié)果表示于表3中。
(酸值的測定)用天平(BP221 S型，Sartorius公司制)在100ml的集液管形瓶中稱取研磨液約50g，稱量至小數(shù)點后四位。然后放入聚四氟乙烯攪拌子攪拌，同時經(jīng)三點校準(pH＝4.01(25℃酞酸鹽pH標準液(東亞電波工業(yè)制))、pH＝6.86(25℃中性磷酸鹽(東亞電波工業(yè)制))、pH＝9.18(25℃硼酸鹽pH標準液(片山化學(xué)工業(yè)制))]的pH計[HM-30G型(東亞電波工業(yè)制)，電極GST-5721C)測定pH值。用10ml滴定管向其滴加0.1mol/L氫氧化鉀水溶液(因子1.000；Sigma AldrichJapan制)，得出pH顯示7.00的量(ml)(通常由pH7.00前后4點的數(shù)據(jù)經(jīng)內(nèi)插法算出)。由研磨液量(g)和必需的氫氧化鉀量(ml)計算每中和1g研磨液所需的氫氧化鉀量，將此作為酸值(毫克KOH/克)。表3中列出了實施例1～6、比較例1～7的酸值。
(貯存穩(wěn)定性)由研磨液組合物剛配制后及配制2周后、1月后、3月后的研磨速率判定。表4中列出結(jié)果。
表3

表4

由表3、4的結(jié)果可知，實施例1～6所得的所有研磨液組合物研磨速率高、表面粗糙度和微小表面波紋減小、沒有表面缺陷、擦傷和微小擦傷，特別與比較例1～7所得研磨液組合物相比，Rmax低且從研磨速率看貯存穩(wěn)定性優(yōu)良。
此外，使用無機膦酸的比較例4從研磨速率看貯存穩(wěn)定性雖然優(yōu)良，但表面粗糙度、微小表面波紋、表面缺陷、擦傷、微小擦傷等評價結(jié)果均差。
本發(fā)明的研磨液組合物，能提高研磨基板的表面質(zhì)量，同時能高速研磨，且配制后的貯存穩(wěn)定性優(yōu)良，能長期間高速研磨。因此，用這種組合物能高效率地制造表面性質(zhì)優(yōu)良的磁盤用基板，效果顯著。
權(quán)利要求
1.一種研磨液組合物，其特征在于它含有磨料、氧化劑、作為研磨促進劑的有機膦酸和水。
2.如權(quán)利要求1所述的研磨液組合物，其特征在于磨料選自二氧化硅、氧化鈰、氧化鋯及氧化鈦。
3.如權(quán)利要求1所述的研磨液組合物，其特征在于磨料為膠體二氧化硅，氧化劑為過氧化氫。
4.如權(quán)利要求1～3任一項所述的研磨液組合物，其特征在于該組合物用于研磨磁盤基板。
5.一種基板制造方法，其特征在于該方法包括用權(quán)利要求1～4任一項所述的研磨液組合物研磨被研磨基板的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的基板制造方法，其特征在于被研磨基板是磁盤用基板。
7.用權(quán)利要求1～4任一項所述的研磨液組合物研磨被研磨基板的方法。
8.一種減少被研磨基板微小擦傷的方法，其特征在于該方法包括用權(quán)利要求1～4任一項所述的研磨液組合物研磨被研磨基板的步驟。
9.一種促進磁盤用基板的研磨的方法，其特征在于使用權(quán)利要求1～4任一項所述的研磨液組合物。
全文摘要
含有磨料、氧化劑、作為研磨促進劑的有機膦酸及水的研磨液組合物,包括用該研磨液組合物研磨被研磨基板的步驟的基板制造方法,用上述研磨液組合物研磨被研磨基板的方法,包括用上述研磨液組合物研磨被研磨基板的步驟的減少被研磨基板微小擦傷的方法,以及用上述研磨液組合物促進磁盤用基板的研磨的方法。上述研磨液組合物適合研磨記憶硬盤驅(qū)動器所用的要求有高表面質(zhì)量的磁盤用基板。
文檔編號C09G1/02GK1384170SQ0211859
公開日2002年12月11日 申請日期2002年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月27日
發(fā)明者大島良曉 申請人:花王株式會社