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、研磨液組合物的制造方法、使用該研磨液組合物以減少基板的納米劃痕的減少方法以及基板的制造方法。
背景技術(shù)：
在近年的存儲(chǔ)硬盤驅(qū)動(dòng)裝置中，要求高容量和小型化，為提高記錄密度，要求降低磁頭的浮動(dòng)高度，減小單位記錄的面積。因此，在磁盤用基板的制造工序中，對(duì)研磨后的表面質(zhì)量要求也一年比一年嚴(yán)格，作為降低磁頭浮動(dòng)高度的對(duì)策，必須減小其表面粗糙度、微觀波紋度、端面下垂(roll-off)以及突起；作為減少單位記錄面積的對(duì)策，每個(gè)基板面的容許劃痕數(shù)進(jìn)一步減少，劃痕的大小和深度也變得越來越小。
此外，在半導(dǎo)體領(lǐng)域，也正在向高度集成化和高速化方面發(fā)展，特別是高度集成化，要求配線越來越細(xì)。其結(jié)果，在半導(dǎo)體基板的制造過程中，要求降低光刻膠曝光時(shí)的焦深，更進(jìn)一步提高表面的光潔度。
另一方面，在提高基板生產(chǎn)效率的同時(shí)，改進(jìn)表面光潔度，在短時(shí)間內(nèi)完成基板研磨的要求也在逐年提高。
針對(duì)這樣的要求，日本專利特開2001-269857號(hào)公報(bào)已經(jīng)公開了如下的研磨液組合物，它通過在研磨材料中使用由烷氧基硅烷法制造的膠體氧化硅，使基板的表面光潔度得以提高，但該研磨液組合物對(duì)于高記錄密度用基板而言，還不能說是充分的。

發(fā)明內(nèi)容
即本發(fā)明涉及(1)一種研磨液組合物，其含有采用硅酸鹽制造的膠體氧化硅和水，所述膠體氧化硅的一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm，其中該膠體氧化硅表面的硅烷醇基密度是相對(duì)于每1g膠體氧化硅為0.06～0.3mmol。
(2)前述(1)所述的研磨液組合物的制造方法，其具有以下工序工序1將含有一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm的膠體氧化硅和水的氧化硅分散液的pH調(diào)整為10～14的工序，以及工序2將工序1得到的氧化硅分散液的pH再調(diào)整為1～6從而得到研磨液組合物的工序。
(3)一種基板的納米劃痕的減少方法，其具有研磨工序，在該研磨工序中，使用含有采用硅酸鹽制造的、一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm的膠體氧化硅和水的研磨液組合物研磨被研磨基板，其中該膠體氧化硅表面的硅烷醇基密度被調(diào)整成相對(duì)于每1g膠體氧化硅為0.06～0.3mmol。
(4)一種基板的制造方法，其具有研磨工序，在該研磨工序中，使用含有采用硅酸鹽制造的、一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm的膠體氧化硅和水的研磨液組合物研磨被研磨基板，其中該膠體氧化硅表面的硅烷醇基密度被調(diào)整成相對(duì)于每1g膠體氧化硅為0.06～0.3mmol。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種研磨后的被研磨物的表面粗糙度小、且可以顯著減少納米劃痕的研磨液組合物；涉及該研磨液組合物的制造方法；涉及使用該研磨液組合物以減少基板的納米劃痕的減少方法以及表面粗糙度小、且顯著減少了納米劃痕的基板的制造方法。
本發(fā)明者就達(dá)到存儲(chǔ)硬盤基板以及半導(dǎo)體基板等精密部件基板的高密度化或者高度集成化所必需的表面光潔度的必要條件進(jìn)行了潛心的研究，結(jié)果首次發(fā)現(xiàn)迄今無法檢測到的“納米劃痕”(深度不小于10nm但不足100nm，寬度不小于5nm但不足500nm，長度為100μm或以上的基板表面的細(xì)微劃傷)的產(chǎn)生阻礙了存儲(chǔ)硬盤基板的高密度化以及半導(dǎo)體基板的高度集成化。再者，首次發(fā)現(xiàn)通過使用采用硅酸鈉等硅酸鹽制造的膠體氧化硅且將該膠體氧化硅表面存在的硅烷醇基密度控制在特定的范圍內(nèi)，可減少前述納米劃痕，從而完成了本發(fā)明。
例如，通過在高密度化或者高度集成化用精密部件基板的研磨工序中使用本發(fā)明的研磨液組合物產(chǎn)生了如下的效果研磨后基板的表面光潔度高，且可以顯著減少以前無法檢測出來的細(xì)微的納米劃痕，因而本發(fā)明可以高效率地制造出表面性狀優(yōu)良的高品質(zhì)的存儲(chǔ)硬盤基板以及半導(dǎo)體基板等精密部件基板。
通過下述說明，可以清楚地了解本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)以及其它優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的研磨液組合物含有采用硅酸鹽制造的、一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm的膠體氧化硅和水，其特征在于，該膠體氧化硅表面的硅烷醇基密度為0.06～0.3mmol/g，由于具有這樣的特征，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的表面性狀，顯著減少可能導(dǎo)致缺陷產(chǎn)生的納米劃痕。特別地，在存儲(chǔ)硬盤基板或者半導(dǎo)體基板中，這種納米劃痕是影響高密度化或者高度集成化的一種重要的因素。因此，通過使用本發(fā)明的研磨液組合物，可以制造表面性狀優(yōu)良的高品質(zhì)的存儲(chǔ)硬盤基板或者半導(dǎo)體基板。
雖然并不清楚前述納米劃痕的減少機(jī)理，但可以推知原因在于通過將膠體氧化硅表面存在的硅烷醇基密度調(diào)節(jié)在特定的范圍內(nèi)，抑制了膠體氧化硅彼此之間的凝聚，從而使納米劃痕得以減少。
本發(fā)明的研磨液組合物中所含有的膠體氧化硅是以硅酸鈉和硅酸鉀等硅酸鹽為原料、采用所謂硅酸鹽法制造的膠體氧化硅，其形態(tài)沒有特別的限制，例如可以為溶膠或凝膠狀態(tài)。
作為硅酸鹽法，可以列舉出以硅酸鹽為原料、進(jìn)行縮合反應(yīng)而生成氧化硅粒子的方法(水玻璃法)等。
在本發(fā)明中，通過使用由這種硅酸鹽法制造的膠體氧化硅，與使用采用現(xiàn)有的烷氧基硅烷法得到的膠體氧化硅和采用干法得到的熱解法氧化硅的情況相比，具有可以顯著減少納米劃痕的優(yōu)點(diǎn)。
上述膠體氧化硅的一次粒子的平均粒徑與是否混合有一種或多種的膠體氧化硅無關(guān)，為不小于1nm且不足40nm，從提高研磨速度的角度考慮，優(yōu)選為3nm或以上，更優(yōu)選為5nm或以上，另外，從降低表面粗糙度(粗糙度算術(shù)平均偏差值Ra、峰谷值Rmax)的角度考慮，優(yōu)選為35nm或以下，更優(yōu)選為30nm或以下，再優(yōu)選為25nm或以下，進(jìn)一步優(yōu)選為20nm或以下。因此，從經(jīng)濟(jì)地降低表面粗糙度的角度考慮，該一次粒子的平均粒徑優(yōu)選為1～35nm，更優(yōu)選為3～30nm，再優(yōu)選為5～25nm，進(jìn)一步優(yōu)選為5～20nm。再者，當(dāng)一次粒子凝聚形成二次粒子時(shí)，同樣地從提高研磨速度的角度以及從降低基板的表面粗糙度的角度考慮，其二次粒子的平均粒徑優(yōu)選為5～150nm，更優(yōu)選為5～100nm，再優(yōu)選為5～80nm，進(jìn)一步優(yōu)選為5～50nm，更進(jìn)一步優(yōu)選為5～30nm。
另外，上述膠體氧化硅的一次粒子的平均粒徑與是否混合有一種或多種的膠體氧化硅無關(guān)，可使用通過透射式電子顯微鏡觀察到的圖像，求出從一次粒子的小粒徑一側(cè)開始累積的體積頻度達(dá)到50％的粒徑(D50)，將該值設(shè)定為一次粒子的平均粒徑。此外，二次粒子的平均粒徑可以利用激光散射法作為體積平均粒徑加以測定。
再者，作為膠體氧化硅的粒徑分布，與是否混合有一種或多種的膠體氧化硅無關(guān)，從減少納米劃痕、降低表面粗糙度以及實(shí)現(xiàn)高研磨速度的角度考慮，D90/D50優(yōu)選為1～3，更優(yōu)選為1.3～3。此外，所謂D90是指使用通過透射式電子顯微鏡觀察到的圖像，從一次粒子的小粒徑一側(cè)開始累積的體積頻度達(dá)到90％時(shí)的粒徑。
研磨液組合物中膠體氧化硅的含量，從提高研磨速度的角度考慮，優(yōu)選為0.5重量％或以上，更優(yōu)選為1重量％或以上，再優(yōu)選為3重量％或以上，進(jìn)一步優(yōu)選為5重量％或以上。另外，從提高表面性狀的角度考慮，優(yōu)選為20重量％或以下，更優(yōu)選為15重量％或以下，再優(yōu)選為13重量％或以下，進(jìn)一步優(yōu)選為10重量％或以下。也就是說，從經(jīng)濟(jì)地提高表面性狀的角度考慮，該含量優(yōu)選為0.5～20重量％，更優(yōu)選為1～15重量％，再優(yōu)選為3～13重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為5～10重量％。
在本發(fā)明中，膠體氧化硅表面的硅烷醇基密度為0.06～0.3mmol/g，從減少納米劃痕的角度考慮，優(yōu)選為0.08～0.3mmol/g，更優(yōu)選為0.1～0.3mmol/g，進(jìn)一步優(yōu)選為0.15～0.3mmol/g。
此外，該硅烷醇基密度可通過后述的方法進(jìn)行測定。
本發(fā)明中所說的膠體氧化硅表面的硅烷醇基，是指存在于上述研磨液組合物中的膠體氧化硅表面、與膠體氧化硅的硅原子直接鍵合的羥基，關(guān)于其立體構(gòu)型或立體配位沒有特別的限定。此外，硅烷醇基的生成條件等也不受限制。
本發(fā)明中所說的硅烷醇基密度能夠作為相對(duì)于每1g膠體氧化硅的硅烷醇基密度(單位毫摩爾/g)按照下述的步驟求出使用電位差滴定裝置用鹽酸對(duì)研磨液組合物進(jìn)行直接滴定，將從該滴定曲線的微分曲線之拐點(diǎn)求出的硅烷醇基的數(shù)目(單位毫摩爾)除以滴定中使用的研磨液組合物中含有的膠體氧化硅重量(單位g)。此外，研磨液組合物的pH顯示為6～14時(shí)，可以用鹽酸滴定以進(jìn)行硅烷醇基的數(shù)目的定量。另一方面，當(dāng)研磨液組合物的pH不足6時(shí)，用氫氧化鈉等強(qiáng)堿水溶液將pH調(diào)節(jié)為9后，使用電位差滴定裝置用鹽酸進(jìn)行滴定。
研磨液組合物中金屬元素含量的作用機(jī)理尚不清楚，但為了減少納米劃痕，研磨液組合物中金屬元素的含量優(yōu)選為特定的含量，例如為0.001～2重量％，更優(yōu)選為0.001～1重量％，再優(yōu)選為0.01～1重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.01～0.5重量％，更進(jìn)一步優(yōu)選為0.01～0.1重量％。
作為金屬元素，可以列舉出Na、K等堿金屬以及Mg、Ca等堿土金屬等。這些金屬元素在多數(shù)情況下在制造膠體氧化硅時(shí)產(chǎn)生(也包含用鋁等對(duì)膠體氧化硅表面進(jìn)行改性的情況)，此時(shí)，研磨液組合物中來源于膠體氧化硅的金屬元素的含量例如優(yōu)選為0.001～0.2重量％，從減少納米劃痕的角度考慮，更優(yōu)選為0.001～0.1重量％，再優(yōu)選為0.005～0.1重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.005～0.05重量％。此外，在來源于膠體氧化硅的金屬元素的含量中，不包括與本發(fā)明的氧化硅分散液的pH調(diào)整有關(guān)的金屬元素。
另外，為了像前述那樣將來源于膠體氧化硅的金屬元素的含量調(diào)整為特定的范圍，例如可以通過控制膠體氧化硅制造時(shí)的硅酸鹽濃度來進(jìn)行調(diào)整。
其中，在金屬元素為Na或K的情況下，關(guān)于它們的合計(jì)量也與上述同樣，從減少納米劃痕的角度考慮，優(yōu)選為0.001～0.2重量％，更優(yōu)選為0.001～0.1重量％，再優(yōu)選為0.005～0.1重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.005～0.05重量％。
本發(fā)明的研磨液組合物中的介質(zhì)使用水。水可以列舉出離子交換水、蒸餾水、超純水等。另外，在本發(fā)明中，除水以外，水溶性有機(jī)溶劑也可以作為介質(zhì)加以使用。作為水溶性有機(jī)溶劑，可以列舉出伯醇～叔醇以及二元醇等。這些介質(zhì)的含量在研磨液組合物中優(yōu)選為69～99重量％，更優(yōu)選為79～98重量％。
另外，在本發(fā)明的研磨液組合物中，根據(jù)需要可以配合其它成分。例如除上述膠體氧化硅以外，還可以列舉出通常在研磨中使用的氧化鋁、氧化鈰等研磨材料；無機(jī)酸或有機(jī)酸；氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀等無機(jī)堿或有機(jī)堿；酸性鹽、中性鹽或堿性鹽；表面活性劑；過氧化氫等氧化劑；自由基清除劑；包合化合物；防銹劑；消泡劑以及抗菌劑。其中，從提高研磨速度以及降低基板的表面粗糙度的角度考慮，優(yōu)選的是無機(jī)酸或有機(jī)酸、酸性鹽、過氧化氫等氧化劑。作為這些其它成分在研磨液組合物中的含量，從提高研磨速度的角度以及降低基板的表面粗糙度的角度考慮，優(yōu)選為0～10重量％，更優(yōu)選為0～5重量％。
本發(fā)明的研磨液組合物可以通過適當(dāng)混合上述成分來調(diào)制。
在本發(fā)明中，從將硅烷醇基密度提高到所希望的范圍且減少納米劃痕的角度考慮，優(yōu)選經(jīng)過暫時(shí)升高研磨液組合物的原料即氧化硅分散液的pH的工序(工序1)、繼而經(jīng)過降低pH的工序(工序2)來制造研磨液組合物。更詳細(xì)地說，工序1是將含有一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm的膠體氧化硅和水的氧化硅分散液(也稱為膠體氧化硅料漿)的pH調(diào)節(jié)為10～14的工序，從增加硅烷醇基的角度考慮，該pH優(yōu)選為10～13，更優(yōu)選為10～12。工序2是將工序1得到的氧化硅分散液的pH再調(diào)整為1～6從而得到研磨液組合物的工序，從增加硅烷醇基的角度考慮，該pH優(yōu)選為1～4，更優(yōu)選為1～2。
另外，作為減少硅烷醇基的方法，例如可以列舉出在氧化硅分散液中添加NaCl、CaCl2、MgCl2、AlCl3等金屬鹽或者加熱氧化硅分散液的方法。
通過上述方法調(diào)制的研磨液組合物具有納米劃痕的降低效果特別優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。
作為工序1使用的pH調(diào)節(jié)劑，可以使用氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、羥胺等無機(jī)堿、有機(jī)堿。其中，從減少納米劃痕的角度考慮，優(yōu)選的是無機(jī)堿，更優(yōu)選的是氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀，進(jìn)一步優(yōu)選的是氫氧化鈉、氫氧化鉀。
另外，作為工序2使用的pH調(diào)節(jié)劑，可以使用無機(jī)酸、有機(jī)酸。其中，從減少納米劃痕的角度考慮，優(yōu)選的是鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、多磷酸、羥基乙酸、草酸、檸檬酸、1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸、氨基三(亞甲基膦酸)、亞乙基二胺四(亞甲基膦酸)，更優(yōu)選的是鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、檸檬酸、1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸。
作為本發(fā)明的工序1的pH調(diào)節(jié)方法，為了抑制因pH升高而可能發(fā)生的膠體氧化硅的凝膠化，優(yōu)選一邊攪拌氧化硅分散液，一邊在氧化硅分散液中添加pH調(diào)節(jié)劑。攪拌速度和pH調(diào)節(jié)劑的添加速度等操作條件可以進(jìn)行調(diào)整以便使膠體氧化硅的凝膠化受到適當(dāng)?shù)囊种?。工?的pH調(diào)節(jié)完成后的氧化硅分散液，從有效形成硅烷醇基從而減少納米劃痕的角度考慮，優(yōu)選盡可能快速地用于工序2。
工序2的pH調(diào)節(jié)劑的添加優(yōu)選在達(dá)到預(yù)定的pH后，繼續(xù)攪拌一段時(shí)間，例如在1小時(shí)后，確認(rèn)pH沒有發(fā)生變化時(shí)結(jié)束。如果確認(rèn)pH還在發(fā)生變化，則進(jìn)一步添加pH調(diào)節(jié)劑而重復(fù)上述操作。
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(shí)的濃度以及使用時(shí)的濃度之中的任一種。在多數(shù)情況下，研磨液組合物通常被制成濃縮液，然后在使用時(shí)將其稀釋。
本發(fā)明的研磨液組合物的pH，從提高研磨速度的角度以及減少納米劃痕的角度考慮，例如優(yōu)選為7或以下，更優(yōu)選為5或以下，再優(yōu)選為4或以下，進(jìn)一步優(yōu)選為3或以下，更進(jìn)一步優(yōu)選為2.5或以下、再進(jìn)一步優(yōu)選為2或以下。
通過使用具有這樣構(gòu)成的研磨液組合物，可以得到納米劃痕極少的表面性狀優(yōu)良的精密部件基板。
本發(fā)明中所謂的納米劃痕是指深度為不小于10nm但不足100nm、寬度不小于5nm但不足500nm、長度為100μm或以上的基板表面的細(xì)微損傷。可通過原子力顯微鏡(AFM)將其檢測出來，并可以用后述實(shí)施例中所述的目測檢測裝置“MicroMax”測定納米劃痕的根數(shù)以進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。
此外，作為表面光潔度的尺度的表面粗糙度，其評(píng)價(jià)方法并無限制，在本發(fā)明中，表面粗糙度用AFM的波長為10μm或以下的短波可測得的粗糙度來進(jìn)行評(píng)價(jià)，并以粗糙度算術(shù)平均偏差值(AFM-Ra)來表示。具體地說，可以通過后述實(shí)施例中所述的方法來得到。
作為本發(fā)明中適于使用的被研磨基板的材質(zhì)，例如可以列舉出硅、鋁、鎳、鎢、銅、鉭、鈦等金屬或者類金屬或者它們的合金，玻璃、玻璃化碳、無定形碳等玻璃狀物質(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等。其中，適用于含有鋁、鎳、鎢、銅等金屬及以這些金屬為主成分的合金的被研磨基板。例如更適用于鍍覆有Ni-P的鋁合金基板以及晶化玻璃、強(qiáng)化玻璃等玻璃基板，進(jìn)一步適用于鍍覆有Ni-P的鋁合金基板。
對(duì)于被研磨基板的形狀并無特別的限制，例如以圓盤狀、平板狀、厚板狀、棱柱狀等具有平面部分的形狀、以及透鏡等具有曲面部分的形狀可使用本發(fā)明的研磨液組合物進(jìn)行研磨。其中，特別優(yōu)選對(duì)圓盤狀的被研磨基板進(jìn)行研磨。
本發(fā)明的研磨液組合物適用于精密部件基板的研磨。例如，適用于存儲(chǔ)硬盤基板等的磁盤、光盤、磁光盤等記錄介質(zhì)的基板、光掩?；?、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中。其中，由于本發(fā)明的研磨液組合物能夠顯著降低在高密度化、高度集成化方面具有重要影響的納米劃痕，因此更適用于存儲(chǔ)硬盤基板等磁盤基板以及半導(dǎo)體基板的研磨，特別適用于磁盤用基板的研磨。
存儲(chǔ)硬盤基板以及半導(dǎo)體基板的研磨在硅晶片(裸晶片)的研磨工序、嵌入金屬線路的形成工序、層間絕緣膜的平坦化工序、嵌入金屬線路的形成工序、嵌入電容的形成工序等工序中進(jìn)行。
像上述那樣通過使用本發(fā)明的研磨液組合物，可以顯著減少基板的納米劃痕。因此，本發(fā)明涉及基板的納米劃痕的減少方法以及基板的制造方法。
本發(fā)明的基板的納米劃痕的減少方法或基板的制造方法，其具有研磨工序，在該研磨工序中，使用含有采用硅酸鹽制造的、一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm的膠體氧化硅和水的研磨液組合物研磨被研磨基板，其中該膠體氧化硅表面的硅烷醇基密度被調(diào)整成相對(duì)于每1g膠體氧化硅為0.06～0.3mmol。
作為該研磨工序，具體地說，可以列舉出如下的研磨方法用貼附有無紡布形式的有機(jī)高分子類研磨布等的研磨盤將基板夾住，向基板表面供給所述研磨液組合物并施加一定的載荷，同時(shí)使研磨盤或基板移動(dòng)。作為研磨液組合物的硅烷醇基密度的測定方法以及調(diào)整方法，可以列舉出前述的方法。另外，作為本工序的研磨液組合物的供給方法，可以提供在供給至基板表面之前將各成分混合好的研磨液組合物，也可以例如將各成分的供給量調(diào)節(jié)好后分別供給，在基板表面上進(jìn)行混合以便使各成分的含量達(dá)到所希望的量。
此外，研磨液組合物的供給速度、研磨載荷、研磨盤和基板的旋轉(zhuǎn)速度等條件可以為公知的范圍。
在進(jìn)入本發(fā)明的基板的納米劃痕的減少方法或基板的制造方法所具有的研磨工序之前，基板的表面性狀并無特別的限制，例如具有粗糙度算術(shù)平均偏差值(Ra)為1nm或以下的表面性狀的基板是合適的。
上述研磨工序優(yōu)選在多個(gè)研磨工序的第二個(gè)工序或后續(xù)的工序進(jìn)行，更優(yōu)選在最終研磨工序中進(jìn)行。這時(shí)，為了避免前面工序的研磨材料以及研磨液組合物混入，也可以分別使用另外的研磨機(jī)，且在分別使用另外的研磨機(jī)時(shí)，優(yōu)選在各個(gè)階段將基板洗凈。其中，對(duì)于研磨機(jī)并無特別的限定。
本發(fā)明的研磨液組合物在研磨工序中特別有效，而除此以外的研磨工序，同樣也適用于例如拋光(lapping)工序等。
如上所述，使用本發(fā)明的研磨液組合物或者本發(fā)明的基板的制造方法所制造的基板，可以獲得優(yōu)良的表面光潔度，例如可以獲得粗糙度算術(shù)平均偏差值(AFM-Ra)為0.3nm或以下，優(yōu)選為0.2nm或以下，更優(yōu)選為0.15nm或以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.13nm或以下的基板。
此外，所制造的基板是納米劃痕極少的基板，適用于磁盤基板和半導(dǎo)體基板。例如在存儲(chǔ)硬盤基板的情況下，該基板可以達(dá)到這樣的要求，即記錄密度達(dá)120G/英寸2，進(jìn)而達(dá)160G/英寸2，在半導(dǎo)體基板的情況下，該基板可以達(dá)到這樣的要求，即線寬(wire width)為65nm，進(jìn)而為45nm。
實(shí)施例下面通過實(shí)施例更進(jìn)一步記載并公開本發(fā)明的方案。這些實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的例示，并不意味著對(duì)本發(fā)明的任何限定。
作為被研磨基板，預(yù)先用含有氧化鋁研磨材料的研磨液對(duì)鍍覆有Ni-P鍍層的基板進(jìn)行粗研磨，獲得粗糙度算術(shù)平均偏差值(AFM-Ra)為1nm，厚度為1.27mm、外周為φ95mm且內(nèi)周為φ25mm的鋁合金基板，并用該鋁合金基板進(jìn)行了研磨評(píng)價(jià)。
實(shí)施例1～9以及比較例1～4如表1所示，將下列的膠體氧化硅料漿A～F用作膠體氧化硅，使用60重量％的1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸(HEDP)水溶液、98重量％的硫酸、和/或檸檬酸，以及將35重量％的過氧化氫水溶液用作其它組分，調(diào)制了研磨液組合物。此外，余量為離子交換水。
其中，膠體氧化硅料漿A～F分別為膠體氧化硅料漿A(杜邦公司制造，氧化硅濃度為40重量％的水分散液，D90/D50＝1.3)，膠體氧化硅料漿B(杜邦公司制造，氧化硅濃度為40重量％的水分散液，D90/D50＝1.4)，膠體氧化硅料漿C(杜邦公司制造，氧化硅濃度為40重量％的水分散液，D90/D50＝1.4)，膠體氧化硅料漿D(觸媒化成工業(yè)公司制造，氧化硅濃度為40重量％的水分散液，D90/D50＝1.1)，膠體氧化硅料漿E(杜邦公司制造，氧化硅濃度為40重量％的水分散液，D90/D50＝1.2)，膠體氧化硅料漿F(扶桑化學(xué)工業(yè)公司制造，氧化硅濃度為13重量％的水分散液，D90/D50＝1.1)，膠體氧化硅料漿G(杜邦公司制造，氧化硅濃度為50重量％的水分散液，D90/D50＝2.5)。
另一方面，如表1所示，將熱解法氧化硅料漿A(日本Aerosil公司制造，D90/D50＝1.1)用作熱解法氧化硅，并使用60重量％的HEDP水溶液調(diào)制了研磨液組合物。此外，余量為離子交換水。
另外，膠體氧化硅料漿A～E以及G用硅酸鹽法獲得，膠體氧化硅料漿F用烷氧基硅烷法獲得，熱解法氧化硅料漿A用干法獲得。
實(shí)施例1～9以及比較例1、3、4的各組分混合的順序?yàn)閷EDP與硫酸或檸檬酸用水稀釋獲得水溶液，在該水溶液中加入過氧化氫水溶液，接著加入其余的成分并混合，之后，在攪拌下將其緩慢地加入到膠體氧化硅料漿中，這樣研磨液組合物的調(diào)制即告完成。
另一方面，比較例2的各組分混合的順序?yàn)閷?0重量％的HEDP水溶液用作為余部的離子交換水的一半進(jìn)一步稀釋獲得水溶液，然后在攪拌下將該水溶液緩慢地加入到用另一半的離子交換水分散的熱解法氧化硅料漿A中，這樣研磨液組合物的調(diào)制即告完成。
實(shí)施例10在攪拌下將1N的氫氧化鈉水溶液(Sigma-Aldrich Japan制造，factor 0.999)以不會(huì)引起膠體氧化硅凝膠化的方式滴加到膠體氧化硅料漿B中，從而調(diào)制出pH為10.0的氧化硅分散液(工序1)。一邊攪拌該氧化硅分散液，一邊添加表1所示的預(yù)定量的60重量％的HEDP水溶液、98重量％的硫酸和離子交換水的混合物，便得到pH為1.5的研磨液組合物(工序2)。
實(shí)施例11用與實(shí)施例10同樣的方法制得研磨液組合物，所不同的是將氧化硅分散液的pH調(diào)節(jié)為12.0。
實(shí)施例12用與實(shí)施例10同樣的方法制得研磨液組合物，所不同的是用膠體氧化硅料漿G代替了膠體氧化硅料漿B。
實(shí)施例13用與實(shí)施例10同樣的方法制得研磨液組合物，所不同的是用膠體氧化硅料漿G代替了膠體氧化硅料漿B，并將氧化硅分散液的pH調(diào)節(jié)為12.0。
對(duì)于實(shí)施例1～13以及比較例1～4所制得的研磨液組合物，用如下的方法就硅烷醇基密度、研磨速度、納米劃痕以及AFM-Ra進(jìn)行了測定和評(píng)價(jià)。所得結(jié)果如表2所示。另外，來源于膠體氧化硅的金屬元素的含量、氧化硅一次粒子的平均粒徑、研磨液組合物中的金屬元素的含量也如表2所示。
1.硅烷醇基密度的測定條件·電位差測定裝置京都電子公司制造，電位差自動(dòng)滴定裝置“AT-310J”·滴定試劑0.01N鹽酸水溶液·滴定試劑的滴下速度0.03ml/分·測定試料將實(shí)施例1～13或比較例1～4的研磨液組合物用離子交換水進(jìn)行稀釋，以便使之具有0.2重量％的氧化硅濃度，稀釋后的稀釋物作為測定試料加以使用。
2.研磨條件·研磨試驗(yàn)機(jī)SPEED FAM公司制造，9B型雙面研磨機(jī)·研磨布FUJIBO公司制造，研磨用墊(厚度為0.9mm，開孔直徑為30μm)·研磨盤的旋轉(zhuǎn)速度32.5r/min·研磨液組合物的供給速度100ml/min·研磨時(shí)間4min·研磨載荷7.8kPa·研磨的基板的塊數(shù)10塊3.研磨速度的測定條件通過將研磨試驗(yàn)前后的基板的重量差(g)除以Ni-P的密度(8.4g/cm3)、再除以基板的表面積(131.9cm2)和研磨時(shí)間，計(jì)算得出每單位時(shí)間內(nèi)的基板的兩面研磨量，從而獲得了研磨速度。
4.納米劃痕的測定條件·測試儀器VISION PSYTEC公司制造，“MicroMax VMX-2100CSP”·光源2Sλ(250W)以及3Pλ(250W)均為100％·傾角-6°·倍率最大(視角范圍總面積的1/120)·觀察范圍整個(gè)面積(外周φ95mm且內(nèi)周φ25mm的基板)·光圈(iris)槽口(notch)·評(píng)價(jià)在經(jīng)研磨試驗(yàn)機(jī)研磨的10塊基板中，隨機(jī)選取4塊，將這4塊基板的每一塊的二個(gè)面所存在的納米劃痕總數(shù)(根)除以8，算出每個(gè)基板面的納米劃痕數(shù)(根/面)。另外，表中所述的納米劃痕的評(píng)價(jià)是以相對(duì)于比較例1的納米劃痕數(shù)(240根/面)的相對(duì)評(píng)價(jià)方式進(jìn)行的。
5.AFM-Ra的測定條件·測試儀器Veeco公司制造，“TM-M5E”·模式非接觸·掃描速度1.0Hz·掃描面積10×10μm·評(píng)價(jià)測量內(nèi)周和外周之間的中心上分別間隔120°的3個(gè)點(diǎn)，該測量在基板的兩面進(jìn)行，求出總計(jì)6個(gè)點(diǎn)的平均值。
6.金屬元素含量的測定加熱并煅燒研磨液組合物、氧化硅料漿或氧化硅，之后，添加氫氟酸水溶液進(jìn)一步進(jìn)行加熱分解。將所形成的殘?jiān)芙庠谒?，通過ICP(高頻感應(yīng)耦合等離子體)發(fā)射光譜分析法對(duì)金屬元素進(jìn)行定量。
7.氧化硅的一次粒子的平均粒徑將用于調(diào)制研磨液組合物的料漿狀氧化硅粒子用作試料，通過日本電子公司制造的透射式電子顯微鏡“JEM-2000FX”(80kV，1～5萬倍)，按照該顯微鏡廠家附帶的說明書觀察試料，拍攝了TEM圖像。用掃描儀將該圖像以圖像數(shù)據(jù)的形式輸入到個(gè)人計(jì)算機(jī)中，使用分析軟件“WinROOF”(銷售商三谷商事)求出每個(gè)氧化硅粒子的當(dāng)量圓直徑，將其作為直徑，分析了2500個(gè)或更多的氧化硅粒子數(shù)據(jù)，之后，以此為基礎(chǔ)，作為具有該直徑的球，用電子制表軟件“EXCEL”(微軟公司制造)由粒子直徑換算為粒子體積。
以這樣得到的氧化硅粒子的粒徑分布數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將全部粒子中的某一粒徑的粒子所占的比例(體積基準(zhǔn)％)表示為從小粒徑一側(cè)開始的累積頻度，便得到累計(jì)體積頻度(％)，求出該值達(dá)到50％時(shí)的粒徑(D50)，并將該值作為一次粒子的平均粒徑。在此，一個(gè)一次粒子的粒徑采用的是2軸平均(長軸和短軸的平均)粒徑。
表1

1)余部為離子交換水表2

1)來源于熱解法氧化硅從表2所示的結(jié)果可知使用實(shí)施例1～13的研磨液組合物進(jìn)行研磨而得到的基板與比較例1～4的基板相比，納米劃痕的產(chǎn)生受到抑制，且表面粗糙度得以降低。
本發(fā)明的研磨液組合物適用于精密部件基板、例如磁盤、光盤、磁光盤等記錄介質(zhì)的基板、光掩?；?、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。
因此，對(duì)于以上所說明的本發(fā)明，通過多種可變化的方法得到相同的內(nèi)容是顯而易見的。該變化并不認(rèn)為是脫離了本發(fā)明的目的和范圍，且對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的這類變化全部包括在以下的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種研磨液組合物，其含有采用硅酸鹽制造的膠體氧化硅和水，所述膠體氧化硅的一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm，其中所述膠體氧化硅表面的硅烷醇基密度是相對(duì)于每1g膠體氧化硅為0.06～0.3mmol。
2.如權(quán)利要求1所述的研磨液組合物，其中研磨液組合物中的金屬元素含量為0.001～2重量％。
3.如權(quán)利要求1所述的研磨液組合物，其中研磨液組合物中來源于膠體氧化硅的金屬元素含量為0.001～0.2重量％。
4.如權(quán)利要求2所述的研磨液組合物，其中研磨液組合物中來源于膠體氧化硅的金屬元素含量為0.001～0.2重量％。
5.權(quán)利要求1所述的研磨液組合物的制造方法，其具有以下工序工序1將含有一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm的膠體氧化硅和水的氧化硅分散液的pH調(diào)整為10～14的工序，以及工序2將工序1得到的氧化硅分散液的pH再調(diào)整為1～6從而得到研磨液組合物的工序。
6.權(quán)利要求2所述的研磨液組合物的制造方法，其具有以下工序工序1將含有一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm的膠體氧化硅和水的氧化硅分散液的pH調(diào)整為10～14的工序，以及工序2將工序1得到的氧化硅分散液的pH再調(diào)整為1～6從而得到研磨液組合物的工序。
7.權(quán)利要求3所述的研磨液組合物的制造方法，其具有以下工序工序1將含有一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm的膠體氧化硅和水的氧化硅分散液的pH調(diào)整為10～14的工序，以及工序2將工序1得到的氧化硅分散液的pH再調(diào)整為1～6從而得到研磨液組合物的工序。
8.權(quán)利要求4所述的研磨液組合物的制造方法，其具有以下工序工序1將含有一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm的膠體氧化硅和水的氧化硅分散液的pH調(diào)整為10～14的工序，以及工序2將工序1得到的氧化硅分散液的pH再調(diào)整為1～6從而得到研磨液組合物的工序。
9.一種基板的納米劃痕的減少方法，其具有研磨工序，在該研磨工序中，使用含有采用硅酸鹽制造的、一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm的膠體氧化硅和水的研磨液組合物研磨被研磨基板，其中所述膠體氧化硅表面的硅烷醇基密度被調(diào)整成相對(duì)于每1g膠體氧化硅為0.06～0.3mmol。
10.一種基板的制造方法，其具有研磨工序，在該研磨工序中，使用含有采用硅酸鹽制造的、一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm的膠體氧化硅和水的研磨液組合物研磨被研磨基板，其中所述膠體氧化硅表面的硅烷醇基密度被調(diào)整成相對(duì)于每1g膠體氧化硅為0.06～0.3mmol。
11.如權(quán)利要求10所述的基板的制造方法，其中基板為磁盤基板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種研磨液組合物，其含有采用硅酸鹽制造的膠體氧化硅和水，所述膠體氧化硅的一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm，其中所述膠體氧化硅表面的硅烷醇基密度相對(duì)于每1g膠體氧化硅為0.06～0.3mmol；提供一種所述研磨液組合物的制造方法；提供一種基板的納米劃痕的減少方法以及基板的制造方法，其具有研磨工序，在該研磨工序中，使用含有采用硅酸鹽制造的、一次粒子的平均粒徑不小于1nm且不足40nm的膠體氧化硅和水的研磨液組合物研磨被研磨基板，其中所述膠體氧化硅表面的硅烷醇基密度被調(diào)整成相對(duì)于每1g膠體氧化硅為0.06～0.3mmol。本發(fā)明的研磨液組合物適用于存儲(chǔ)硬盤基板等的磁盤、光盤、磁光盤等記錄介質(zhì)的基板、光掩?；?、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。
文檔編號(hào)C09G1/02GK1715358SQ20051007633
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2005年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月14日
發(fā)明者吉田宏之 申請(qǐng)人:花王株式會(huì)社