JP4267546B2

JP4267546B2 - 基板の製造方法

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Publication number: JP4267546B2
Application number: JP2004259986A
Authority: JP
Inventors: 祐一本間; 幸治平; 重昭高階
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2009-05-27
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Description

本発明は、研磨液組成物及び該研磨液組成物を用いた研磨工程を有する基板の製造方法に関する。

近年のメモリーハードディスクドライブには、高容量・小径化が求められ記録密度を上げるために磁気ヘッドの浮上量を低下させて、単位記録面積を小さくすることが求められている。それに伴い、磁気ディスク用基板の製造工程においても研磨後に要求される表面品質は年々厳しくなってきており、ヘッドの低浮上化に対応して、表面粗さ、微小うねり、ロールオフ及び突起を低減する必要があり、単位記録面積の減少に対応して、許容される基板面当たりのスクラッチ数は少なく、その大きさと深さはますます小さくなってきている。

また、半導体分野においても、高集積化と高速化が進んでおり、特に高集積化では配線の微細化が要求されている。その結果、半導体基板の製造プロセスにおいては、フォトレジストの露光の際の焦点深度が浅くなり、より一層の表面平滑性が望まれている。

このような要求に対して、表面粗さ（Ｒａ、Ｒｍａｘ）、スクラッチ、ピット、突起物等を低減し、表面平坦性を向上させるための研磨液組成物が提案されており（特許文献１〜３）、幅が広く非常に浅い傷である「微小スクラッチ」（深さが0.1nm 以上、5nm 未満、幅が10μm 以上50μm 未満、長さが10μm 以上1000μm 未満）は、コロイダルシリカを用いた仕上げ研磨工程を追加することで解決が図られている。また、微小スクラッチの低減を目的とした研磨液組成物も提案されている（特許文献４〜５）。
特開平9-204657号公報特開平11-167715 号公報特開平11-246849 号公報特開2003-155471 号公報特開2003-147337 号公報

本発明の目的は、研磨後の被研磨物の表面粗さが小さく、且つナノスクラッチを顕著に低減し、しかも経済的に研磨をすることが可能である研磨液組成物、及び表面粗さが小さく、且つナノスクラッチが顕著に低減した基板の製造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、高い研磨速度を有する研磨液組成物を提供することにもある。

即ち、本発明の要旨は、
〔１〕平均粒子径が1 〜30nmであるコロイダルシリカ粒子と、酸と、水とを含有してなる研磨液組成物において、ｐＨを0.1 〜6.5に、該コロイダルシリカ粒子の充填率を79〜90重量％に調整する工程、前記工程により調製された研磨液組成物を磁気ディスク用基板と研磨パッドとの間に導入し、該磁気ディスク用基板に接触させながら研磨する工程を有する基板の製造方法、
〔２〕平均粒子径が1 〜30nmであるコロイダルシリカ粒子と、酸と、水とを含有してなる研磨液組成物において、ｐＨを0.1 〜6.5に、該コロイダルシリカ粒子の充填率を79〜90重量％に調整する工程、前記工程により調製された研磨液組成物を磁気ディスク用基板と研磨パッドとの間に導入し、該磁気ディスク用基板に接触させながら研磨する工程を有する基板の研磨方法、並びに
〔３〕平均粒子径が1 〜30nmであるコロイダルシリカ粒子と、酸と、水とを含有してなる研磨液組成物の調製において、ｐＨを0.1 〜6.5に、該コロイダルシリカ粒子の充填率を79〜90重量％に調整することを特徴とする、研磨液組成物の調製方法、
に関する。

本発明の研磨液組成物を、例えば、高密度化又は高集積化用の精密部品基板の研磨工程で用いることにより、研磨後基板の表面平滑性が優れ、且つ従来では検出できなかった微細なナノスクラッチを顕著に低減できるため、表面性状に優れた高品質のメモリーハードディスク基板及び半導体基板等の精密部品基板を短時間で経済的に製造することができるという効果が奏される。

本発明の研磨液組成物は、平均粒子径が１〜30nmである研磨材と水とを含有し、該研磨材の充填率が79〜90重量％であることを特徴とする。かかる研磨材の充填率を高めた研磨液組成物を用いることで、高い研磨速度でありながら、優れた表面性状を備え、欠陥の原因となるナノスクラッチを顕著に低減することが可能になる。このナノスクラッチは、特に、メモリーハードディスク基板又は半導体基板において、高密度化又は高集積化に重要になる物性である。したがって、本発明の研磨液組成物を用いることで、表面性状に優れた高品質のメモリーハードディスク基板又は半導体基板を製造することができる。

しかし、前記研磨液組成物を用いた場合に得られる基板は、より高容量、高集積といった高密度化に対しては、基板の品質として不十分であった。その原因について、本発明者らが鋭意検討した結果、これまで検出できなかった「ナノスクラッチ」（深さが10nm以上、100nm 未満、幅が5nm 以上500nm 未満、長さが100 μm 以上の基板表面の微細な傷）の低減が不十分であることを初めて確認した。基板の品質及び研磨速度は、研磨液組成物中の研磨材の充填率を調整することで向上できることを明らかにし、本発明を完成させるに至った。また、表面粗さを向上させるために平均粒子径が小さい研磨材を使用すると研磨速度が極端に低下してしまい、研磨時間を長くする必要があった。

なお、研磨材の充填率を調整することでナノスクラッチが低減されるメカニズムについては明らかになっていないが、例えば、従来知られていた深さが浅い「微小スクラッチ」は、薬剤による基板表面の腐食が原因で発生するのに対して、本発明で大幅に低減可能となった、深さが深い「ナノスクラッチ」は、研磨材中に含有する「異物」（凝集物あるいは粗大粒子）が原因で発生することが考えられる。即ち、研磨は一定の荷重をかけて行われるが、充填率が低い場合は応力が「異物」に集中し、局所的に「異物」が基板表面に押し込まれてナノスクラッチが発生する。しかし、本発明のように、充填率の高い研磨材を含有する研磨液組成物では、「異物」は研磨材粒子に囲まれ応力が分散され易いため、ナノスクラッチの発生が緩和されると推定される。また、研磨粒子の充填率が高くなると、基板と研磨粒子の接触面積が増加し、さらに研磨粒子が研磨面と摩擦することなくすべるのを抑制することで物理研磨力が高まり研磨速度が向上すると推定される。

本発明において、研磨材の充填率は、以下の方法により求めることができる。
＜充填率の求め方＞
１）研磨液組成物25.0g を日立工機社製のポリアロマ製容器（40PAボトル）に計量し上部の蓋をしっかりと閉める。
２）日立工機株式会社製「TYPE：CP56G 」（最大速度：56,000ｒ／ｍ、電圧：200V、50/60Hz 、CUP ：30A 、MFG .No：N0008 ）の超遠心分離機を用いて（温度25℃）、20000 ｒ／ｍで10時間連続運転する。
３）遠心分離により、容器の上部の水分と下部の研磨材は分離され、研磨材は容器の下部に圧縮されて沈降する（これをケークと呼ぶ）。容器上部の水分をピペットで丁寧に除去し、更に容器の内壁に付着する水滴や、沈降したケークの上部に残る水分を、容器を傾けケークに濾紙を接触させることなく、水分のみを濾紙で吸い取り、沈降したケーク（Ａ）の重量を正確に測定する。沈降したケーク（Ａ）は研磨材粒子の堆積物からなり、その粒子間には水分が存在している。
４）この沈降したケーク（Ａ）を120 ℃で２４時間東洋製作所（株）製、「ＡＤＶＡＮＴＥＣＦＣ−６１０ＦＯＲＣＥＤＣＯＮＶＥＮＴＩＯＮＡＬＯＶＥＮ」を用いて乾燥した後、乾燥後固形物（Ｂ）の重量を測定する。

研磨材の充填率は、以下の式により算出される。
充填率（重量％）＝（Ｂ／Ａ）×100 （１）
乾燥による重量減少分は、沈降したケーク中に存在する水分の重量に相当する。Ａ及びＢは微量の添加剤を含むことがあるが、これを考慮せず（１）式を研磨材の充填率とする。

したがって、本発明において充填率とは、ある空間に対して研磨材を充填したとき、その空間全体に対して研磨材が充填できる割合を意味し、充填率が高い研磨材とは、上記のとき研磨材が充填していない隙間が少ないものを意味する。

本発明における研磨材の充填率は、ナノスクラッチを低減する観点から79〜90重量％であり、好ましくは81〜90重量％、より好ましくは82〜90重量％である。

研磨材の充填率を調整する方法としては、特に限定はされないが、例えば研磨材がコロイダルシリカの場合、その製造段階における研磨材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、様々な粒径を有する粒子を混在させる方法や、異なる粒子径を有する2 種以上の研磨材粒子を混合する方法等で所望の充填率を達成することができる。また研磨材粒子の表面修飾や添加剤などで粒子間の反発力を小さくすることでも充填率を調整することができる。また、研磨材粒子の製造条件を制御することで、粒子を球状にしたり粒子表面を平滑にすることでも充填率の調整が可能である。

本発明に使用される研磨材としては、研磨用に一般的に使用されている研磨材を使用することができ、金属、金属若しくは半金属の炭化物、窒化物、酸化物、又はホウ化物、ダイヤモンド等があげられる。金属又は半金属元素は、周期律表（長周期型）の２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、６Ａ、７Ａ又は８族由来のものである。

研磨材の具体的な例としては、酸化アルミニウム、炭化珪素、ダイヤモンド、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、シリカ等が挙げられ、これらの１種以上を使用することは研磨速度を向上させる観点から好ましい。中でも酸化アルミニウム、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン等が半導体ウエハや半導体素子、磁気記録媒体用基板等の精密部品用基板の研磨に適している。

研磨材の形状は、球状のコロイダル粒子が、充填率を上げ平滑な表面を得るのに好ましく、更に表面欠陥となるナノスクラッチを低減する観点から、コロイダル酸化セリウム粒子、コロイダルシリカ粒子、表面修飾したコロイダルシリカ粒子等が好ましく、中でもコロイダルシリカ粒子が好ましい。なおコロイダルシリカ粒子は、例えば珪酸水溶液から生成させる製法によって得ることができる。コロイダルシリカ粒子は、より高度な平滑性を必要とする高記録密度メモリー磁気ディスク用基板の最終仕上げ研磨用途や半導体デバイス基板の研磨用途に適している。

表面を平滑にする観点から、研磨材の平均粒子径は１〜30nmである。好ましくは5 〜30nm、より好ましくは10〜25nmである。研磨材の平均粒子径は走査型電子顕微鏡で観察（好適には3000〜100000倍）した研磨材の一次粒子の画像を解析して測定することができる。ここでひとつの一次粒子の粒径は、２軸平均（長径と短径の平均）粒径を用いることとする。

中でも、本発明の研磨液組成物においては、表面粗さが低減効果に加えて、研磨速度向上効果にも優れるという観点から、前記充填率が７９〜９０重量％でかつ研磨材の平均粒子径が１〜30nmであることが好ましい。

研磨材粒子の粒径は、走査型電子顕微鏡（以下ＳＥＭという）を用いて以下の方法により、求めることができる。研磨材粒子がシリカ粒子の例を示す。
１）シリカ粒子を含有する研磨液組成物を研磨材粒子濃度が0.5 重量％になるようにエタノールで希釈する。希釈した溶液を約50℃に加熱したＳＥＭ用の試料台に均一に塗布する。その後、過剰の溶液を濾紙で吸い取り、溶液が凝集しないように均一に自然乾燥させる。
２）自然乾燥させたシリカ粒子にPt-Pd を蒸着させて、日立製作所（株）製電界効果走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ：S-4000型）を用いて、視野中に500 個程度の研磨材粒子が観測されるように倍率を3000倍〜10万倍に調整し、一つの試料台について2 点観測し写真を撮影する。
３）撮影された写真（10.16cm ×12.7cm）をコピー機等によりA4サイズ（21.0cm×29.7cm）に拡大して、撮影された全てのシリカ粒子の粒径をノギス等により計測し集計する。この操作を数回繰り返して、計測するシリカ粒子の数が2000個以上になるようにする。

ＳＥＭによる測定点数を増やすことは、正確な粒径分布を求める観点からより好ましい。測定した粒径を集計し、小さい粒径から順にその頻度（％）を加算してその値が50％となる粒径を平均粒子径とする。なお、ここでいう粒径は一次粒子の粒径として求められる。

シリカ粒子以外の研磨材については、研磨液組成物が水又はアルコール等の溶媒に分散したスラリー状の場合は、上記シリカと同様の方法により平均粒子径を求めることができる。この具体的な例としては、成長（ビルドアップ）法により製造された酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛等が挙げられる。一方、研磨材が粉末状の場合はＳＥＭ用試料台に導電テープを貼り、直接テープ上に研磨材の粉末を振り掛けた後、Pt-Pd を蒸着して試料を作製し、これ以降はシリカ粒子の場合と同様な方法で平均粒子径を求めることができる。

この具体的な例としては、粉砕法により製造される炭化珪素、ダイヤモンド、酸化アルミニウム、酸化セリウム、ヒュームドシリカ等の一次粒子が融着した粒子が存在している場合は、その融着粒子を一次粒子とみなして平均粒子径を求めることができる。

研磨液組成物中における研磨材の含有量は、研磨速度を向上させる観点から、好ましくは0.5 重量％以上、より好ましくは１重量％以上、更に好ましくは３重量％以上、更に好ましくは5 重量％以上であり、また経済性の観点から、好ましくは20重量％以下、より好ましくは15重量％以下、更に好ましくは13重量％以下、更に好ましくは10重量％以下である。

すなわち、該含有量は、好ましくは0.5 〜20重量％、より好ましくは1 〜15重量％、更に好ましくは3 〜13重量％、更に好ましくは5 〜10重量％である。これらの含有量は、研磨液組成物製造時の含有量あるいは使用時の含有量のいずれであってもよく、通常、濃縮液として製造され、これを使用時に希釈して用いる場合が多い。

本発明の研磨液組成物の残部は水である。水としては、特に限定はなく、イオン交換水、蒸留水、超純水等が挙げられる。水の含有量としては、研磨液組成物中、６０〜９９重量％が好ましく、７０〜９９重量％がより好ましく、８０〜９８重量％がさらに好ましく、８５〜９８重量％がさらに好ましい。

本発明の研磨液組成物のｐＨは被加工物の種類や要求特性に応じて決定することが好ましく、被研磨物の材質が金属材料では、研磨速度を向上させる観点から、一般にｐＨは酸性域が好ましく、たとえば6.5 以下、好ましくは6.0 以下、より好ましくは5.0 以下、さらに好ましくは4.0 以下であることが望ましい。また人体への影響や機械の腐食の観点から、ｐＨはたとえば0.1 以上、好ましくは0.5 以上、より好ましくは1.0 以上、更に好ましくは1.4 以上であることが望ましい。特にニッケル- リン（Ni-P）メッキされたアルミニウム合金基板の金属を対象にした精密部品加工基板においては、研磨速度の観点から、ｐＨは酸性域が好ましく、より好ましくは6.5 以下、更に好ましくは5.0 以下、更に好ましくは4.0 以下である。従って重視する目的に合わせてｐＨを設定すれば良いが、特にニッケル- リン（Ni-P）メッキされたアルミニウム合金基板の金属を対象にした精密部品加工基板においては、前記観点を考慮してｐＨは0.1 〜6.5 が好ましく、より好ましくは1.0 〜4.5 、更に好ましくは1.4 〜3.5 である。

ｐＨは、以下の酸や塩によって調整することができる。具体的には、硝酸、硫酸、亜硝酸、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、トリポリリン酸、アミド硫酸等の無機酸又はそれらの塩、2-アミノエチルホスホン酸、1-ヒドロキシエチリデン-1，1-ジホスホン酸、アミノトリ（メチレンホスホン酸）、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、エタン-1，1-ジホスホン酸、エタン-1，1 ，2-トリホスホン酸、エタン-1- ヒドロキシ-1，1-ジホスホン酸、エタン-1- ヒドロキシ-1, 1, 2- トリホスホン酸、エタン-1，2-ジカルボキシ-1，2-ジホスホン酸、メタンヒドロキシホスホン酸、2-ホスホノブタン-1，2-ジカルボン酸、1-ホスホノブタン-2，3, 4- トリカルボン酸、α- メチルホスホノコハク酸等の有機ホスホン酸又はそれらの塩、グルタミン酸、ピコリン酸、アスパラギン酸等のアミノカルボン酸又はそれらの塩、シュウ酸、ニトロ酢酸、マレイン酸、オキサロ酢酸等のカルボン酸又はそれらの塩、などが挙げられる。中でもナノスクラッチを低減する観点から、無機酸、有機ホスホン酸及びそれらの塩が好ましい。

また、無機酸又はそれらの塩の中では、硝酸、硫酸、塩酸、過塩素酸又はそれらの塩がより好ましく、有機ホスホン酸又はそれらの塩の中では、1-ヒドロキシエチリデン-1，1-ジホスホン酸、アミノトリ（メチレンホスホン酸）、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）又はそれらの塩がより好ましい。これらの酸又はそれらの塩は単独で又は2 種類以上を混合して用いてもよい。

これらの塩の対イオン（陽イオン）としては、特に限定はなく、具体的には、金属イオン、アンモニウムイオン、アルキルアンモニウムイオンとの塩が挙げられる。金属の具体的な例としては、周期律表（長周期型）の１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、６Ａ、７Ａ又は８族に属する金属が挙げられる。ナノスクラッチを低減する観点から、アンモニウムイオン又は１Ａ族に属する金属イオンが好ましい。

また、本発明の研磨液組成物には、必要に応じて他の成分を配合することができる。たとえば、増粘剤、分散剤、防錆剤、塩基性物質、界面活性剤などが挙げられる。また、被研磨物の材質により一概に限定は出来ないが、一般に金属材料では研磨速度を向上させる観点から、酸化剤を添加することができる。酸化剤としては、過酸化水素、過マンガン酸、クロム酸、硝酸、ペルオキソ酸、酸素酸又はこれらの塩及び酸化性金属塩などが挙げられる。

本発明の研磨液組成物は、前記充填率が79〜90重量％で且つ平均粒子径が1 〜30nmである研磨材と水と、必要に応じて酸化剤、酸又はその塩、その他の成分等を公知の方法で混合することにより調製することができる。

かかる構成を有する研磨液組成物を用いて被研磨物を研磨することで、ナノスクラッチが極めて少ない表面性状に優れた精密部品用基板等の基板を経済的な生産速度で製造することができる。したがって、本発明は、基板の製造方法にも関する。

本発明におけるナノスクラッチとは、深さが10nm以上、100nm 未満、幅が5nm 以上500nm 未満、長さが100 μm 以上の基板表面の微細な傷で、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で検出することができ、後述の実施例に記載の目視検査装置である「ＭｉｃｒｏＭａｘ」による測定でナノスクラッチ本数として定量評価できる。

また、表面平滑性の尺度である表面粗さは、評価方法は限られないが、本発明では、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）における波長１０μｍ以下の短い波長で測定可能な粗さとして評価し、中心線平均粗さＲａとして表わす。具体的には後述の実施例に記載の方法で得られる。

本発明において好適に使用される被研磨物の材質としては、例えばシリコン、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅、タンタル、チタン等の金属若しくは半金属、又はこれらの合金、ガラス、ガラス状カーボン、アモルファスカーボン等のガラス状物質、アルミナ、二酸化珪素、窒化珪素、窒化タンタル、炭化チタン等のセラミック材料、ポリイミド樹脂等の樹脂等が挙げられる。これらの中でも、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅等の金属及びこれらの金属を主成分とする合金を含有する被研磨物に好適である。例えばNi-Pメッキされたアルミニウム合金基板や結晶化ガラス、強化ガラス等のガラス基板により適しており、Ni-Pメッキされたアルミニウム合金基板がさらに適している。

被研磨物の形状には特に制限は無く、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本発明の研磨液組成物を用いた研磨の対象となる。その中でも、ディスク状の被研磨物の研磨に特に優れている。

本発明の研磨液組成物は、精密部品基板の研磨に好適に用いられる。例えば、メモリーハードディスク基板等の磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の磁気記録媒体の基板、フォトマスク基板、光学レンズ、光学ミラー、光学プリズム、半導体基板等の精密部品基板の研磨に適している。中でも、本発明の研磨液組成物は、高密度化、高集積化において重要なナノスクラッチを顕著に低減し得るものであるため、メモリーハードディスク基板等の磁気ディスクや半導体基板の研磨により好適であり、磁気ディスク用基板の研磨に特に適している。

メモリーハードディスク基板や半導体基板の研磨は、シリコンウェハ（ベアウェハ）のポリッシング工程、埋め込み金属配線の形成工程、層間絶縁膜の平坦化工程、埋め込み金属配線の形成工程、埋め込みキャパシタ形成工程等において行われる。

また、本発明の基板の製造方法としては、以下の工程を有するものも挙げられる：
研磨材の充填率が79〜90重量％である研磨液組成物を、基板と研磨パッドとの間に導入し、該基板に接触させながら研磨する工程を有する基板の製造方法。

前記基板の製造方法を用いても、研磨後の被研磨物の表面粗さが小さく、且つナノスクラッチを顕著に低減することができるという効果が発現される。

また、当該基板の製造方法において使用される研磨材としては、前記の本発明の研磨液組成物に使用されるものと同一のものであればよい。
中でも、前記態様の基板の製造方法において、研磨材の平均粒子径は、表面を平滑にする観点から、好ましくは１〜30nm、より好ましくは5 〜30nm、さらに好ましくは10〜25nmである。

上記のように本発明の研磨液組成物又は前記研磨材の充填率が79〜90重量％である研磨液組成物を用いて、被研磨物を研磨することで、被研磨物の表面欠陥、特にナノスクラッチを顕著に低減でき、さらに表面粗さの低い表面品質に優れた基板を製造することができる。
具体的には、不織布状の有機高分子系研磨布等を貼り付けた研磨盤で基板を挟み込み、研磨液組成物を基板表面に供給し、一定圧力を加えながら研磨盤や基板を動かすことにより研磨する方法等が挙げられる。

研磨液組成物を用いた研磨工程に供する前の基板の表面性状は特に限定しないが、例えば、Ｒａが１ｎｍの表面性状を有する基板が適する。

前記研磨工程は、複数研磨工程の中でも２工程目以降に行われるのが好ましく、最終研磨工程に行われるのが特に好ましい。その際、前工程の研磨材や研磨液組成物の混入を避けるために、それぞれ別の研磨機を使用してもよく、またそれぞれ別の研磨機を使用した場合では、各段階毎に基板を洗浄することが好ましい。なお、研磨機としては、特に限定はない。

本発明の研磨液組成物は、ポリッシング工程において特に効果があるが、これ以外の研磨工程、例えば、ラッピング工程等にも同様に適用することができる。

以上のようにして本発明の研磨液組成物又は本発明の基板の製造方法を用いて製造された基板は、表面平滑性に優れ、たとえば表面粗さ（Ｒａ）が０．３ｎｍ以下、好ましくは０．２ｎｍ以下、より好ましくは０．１５ｎｍ以下、更に好ましくは０．１３ｎｍ以下のものが得られる。

また、製造された基板はナノスクラッチが極めて少ないものである。従って、該基板が、例えば、メモリーハードディスク基板である場合には、記録密度８０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ²、１２０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ²、更には１６０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ²あるいはそれ以上のものにも対応することができ、半導体基板である場合には、配線幅６５ｎｍ、更には４５ｎｍのものにも対応することができる。

被研磨基板として、Ｎｉ−Ｐメッキされた基板をアルミナ研磨材を含有する研磨液であらかじめ粗研磨し、表面粗さ（ＡＦＭ−Ｒａ）１ｎｍ、うねり（Ｗａ）4.8nm とした、厚さ０．８ｍｍの９５ｍｍφのアルミニウム合金基板を用いて研磨評価を行った。

実施例１〜１２、比較例１〜１１（但し、実施例４及び実施例１１は参考例である）
表１、２に示す組成を有する研磨液組成物を調製した。硫酸（98重量％品、和光純薬工業社製）及び／又はHEDP（1-ヒドロキシエチリデン-1，1-ジホスホン酸60重量％品、ソルーシア・ジャパン）の水溶液に、要すれば過酸化水素水（35重量％品、旭電化工業社製）を添加、混合し、最後にコロイダルシリカスラリー（３０〜４０重量％品、媒体：水）を攪拌しながら加えた。

なお、表中、Ａ〜Ｅは前記コロイダルシリカスラリーに使用したコロイダルシリカである。
Ａ：デュポン社製（平均粒子径２７nm）
Ｂ：デュポン社製（平均粒子径１７nm）
Ｃ：日産化学工業社製（平均粒子径１５nm）
Ｄ：デュポン社製（平均粒子径４０nm）
Ｅ：日産化学工業社製（平均粒子径１０nm）

実施例１〜１２及び比較例１〜１１で得られた研磨液組成物について、研磨材の充填率、研磨液組成物のｐＨ、ナノスクラッチ及び表面粗さ（ＡＦＭ−Ｒａ）を以下の方法に基づいて測定・評価した。得られた結果を表３、４に示す。

１．研磨条件
・研磨試験機：スピードファム社製、両面９Ｂ研磨機
・研磨布：富士紡績社製ウレタン製研磨パッド
・定盤回転数：３２．５ｒ／ｍ
・研磨液組成物供給量：１００ｍＬ／ｍｉｎ
・研磨時間：４分
・研磨荷重：７．８ｋＰａ
・投入した基板の枚数：１０枚

２．充填率の測定条件
前記方法に従い測定した。

３．ｐＨの測定条件
ｐＨメーター（東亜電波工業（株）製、ガラス式水素イオン濃度指示計「ＨＭ−３０Ｇ」）を用いて、研磨液組成物のｐＨを直接測定した。

４．研磨速度の測定条件
研磨試験前後の基板の重量差（ｇ）を被研磨物の密度（８．４ｇ／ｃｍ³）で除し、さらにディスクの表面積（６５．９７ｃｍ²）と研磨時間で除することにより、単位時間当たりの両面研磨量（μｍ／ｍｉｎ）を算出した。

５．ナノスクラッチの測定条件
・測定機器：ＶＩＳＩＯＮＰＳＹＴＥＣ社製、「ＭｉｃｒｏＭａｘＶＭＸ−２１００ＣＳＰ」
・光源：２Ｓλ（２５０Ｗ）及び３Ｐλ（２５０Ｗ）共に１００％
・チルド角：−６°
・倍率：最大（視野範囲：全面積の１２０分の１）
・観察領域：全面積（外周９５ｍｍφで内周２５ｍｍの基板）
・アイリス：ｎｏｔｃｈ
・評価：研磨試験機に投入した基板の中、無作為に４枚を選択し、その４枚の基板の各々両面にあるナノスクラッチ数（本）の合計を８で除して、基板面当たりのナノスクラッチ数を算出した。

６．表面粗さ（ＡＦＭ−Ｒａ）の測定条件
・測定機器：デジタルインスツルメント社製、「ＮａｎｏｓｃｏｐｅIII 、Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ３０００」
・Ｓｃａｎｒａｔｅ：１．０Ｈｚ
・Ｓｃａｎａｒｅａ：２×２μｍ
・評価：基板の両面の内周と外周間の中心を１２０°毎に各３点で基板の中心線平均粗さ（ＡＦＭ−Ｒａ）を計６点測定し、その平均値とした。

なお、本発明においては、ナノスクラッチが２００本以下、且つＡＦＭ−Ｒａが０．２ｎｍ以下であるものを合格品とする。

表３、４の結果より、実施例１〜１２に示す通り、充填率が79〜90重量％で更に平均粒子径が１〜30nmであれば、ナノスクラッチは顕著に低く、研磨速度が高く、更に表面粗さ０．２ｎｍ以下であった。
また、比較例１、２、５、６、７、１０、１１に示す通り、充填率が低ければ、ナノスクラッチは多く、比較例３、４、８、９に示す通り、充填率が79重量％以上と高くても平均粒子径が30nmを超える場合は、表面粗さが大きくなった。

実施例１３、１４、比較例１２
被研磨基板として、外周６５ｍｍ、内周２０ｍｍ、厚さ０．６５ｍｍ、Ｒａ４．０Åの強化ガラス製基板を用いて研磨評価を行なった。
表５に示すような研磨液組成物を調製した。塩酸（３６重量％品、和光純薬工業社製）の水溶液に、コロイダルシリカスラリーＡ〜Ｃを攪拌しながら加えた。なお、コロイダルシリカスラリーＡ〜Ｃは、前記と同じものである。

実施例１３、１４及び比較例１２で得られた研磨液組成物について、研磨材の充填率、平均粒子径、研磨液組成物のｐＨ、研磨速度、表面粗さ（ＡＦＭ−Ｒａ）を以下の方法に基づいて測定・評価した。得られた結果を表６に示す。

１．研磨条件
・研磨試験機：ムサシノ電子社製、ＭＡ−３００製（片面研磨機、定盤直径３００ｍｍ、キャリア強制駆動式）
・研磨布：カネボウ社製、スウェードタイプ研磨パッド
・定盤回転数：９０ｒ／ｍｉｎ
・キャリア回転数：９０ｒ／ｍｉｎ
・研磨液組成物供給量：５０ｍＬ／ｍｉｎ
・研磨時間：１０分
・研磨荷重：１４．７ｋＰａ
・１回の研磨で投入した基板の枚数：１枚

なお、研磨材の平均粒子径、充填率、ｐＨの測定条件は、実施例１と同様であった。

２．研磨速度の測定条件
研磨試験前後の基板の重量差（ｇ）を被研磨物の密度（２．４１ｇ／ｃｍ³）で除し、さらにディスクの表面積（３０．０４ｃｍ²）と研磨時間で除することにより、単位時間当たりの片面研磨量を算出した。

３．表面粗さ（ＡＦＭ−Ｒａ）の測定条件
測定機器、評価方法は、実施例１と同じものを用いた。
なお、ガラス基板の場合は、ＡＦＭ−Ｒａが０．３ｎｍ以下であるものを合格品とする。

表６の結果より、実施例１３、１４に示す通り、充填率が79〜90重量％で、更に平均粒子径が１〜３０ｎｍであれば、表面粗さは０．２５ｎｍ以下で、さらに研磨速度は顕著に高くなった。また、比較例１２に示す通り、充填率が低ければ研磨速度は低くなった。

本発明の研磨液組成物は、例えば磁気ディスク、光磁気ディスク等の磁気記録媒体の基板、フォトマスク基板、光ディスク、光学レンズ、光学ミラー、光学プリズム、半導体基板などの精密部品基板の研磨に好適に使用される。

Claims

平均粒子径が1 〜30nmであるコロイダルシリカ粒子と、酸と、水とを含有してなる研磨液組成物において、ｐＨを0.1 〜6.5に、該コロイダルシリカ粒子の充填率を79〜90重量％に調整する工程、前記工程により調製された研磨液組成物を磁気ディスク用基板と研磨パッドとの間に導入し、該磁気ディスク用基板に接触させながら研磨する工程を有する基板の製造方法。
コロイダルシリカ粒子の充填率を、コロイダルシリカ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様々な粒径を有する粒子を混在させる方法、異なる粒子径を有する２種以上のコロイダルシリカ粒子を混合する方法、及びコロイダルシリカ粒子の表面修飾又は添加剤により粒子間の反発力を小さくする方法よりなる群から選択される１種以上の方法により調整する、請求項１記載の基板の製造方法。
酸が、無機酸及び有機ホスホン酸からなる群から選択される１種以上の酸である、請求項１又は２記載の基板の製造方法。
研磨液組成物中におけるコロイダルシリカ粒子の含有量が0.5〜20重量％である、請求項１〜３いずれか記載の基板の製造方法。
研磨液組成物が過酸化水素をさらに含有する、請求項１〜４いずれかに記載の基板の製造方法。
磁気ディスク用基板がNi-Pメッキされたアルミニウム合金基板である、請求項１〜５いずれか記載の基板の製造方法。
磁気ディスク用基板がガラス基板である、請求項１〜５いずれか記載の基板の製造方法。
平均粒子径が1 〜30nmであるコロイダルシリカ粒子と、酸と、水とを含有してなる研磨液組成物において、ｐＨを0.1 〜6.5に、該コロイダルシリカ粒子の充填率を79〜90重量％に調整する工程、前記工程により調製された研磨液組成物を磁気ディスク用基板と研磨パッドとの間に導入し、該磁気ディスク用基板に接触させながら研磨する工程を有する基板の研磨方法。
平均粒子径が1 〜30nmであるコロイダルシリカ粒子と、酸と、水とを含有してなる研磨液組成物の調製において、ｐＨを0.1 〜6.5に、該コロイダルシリカ粒子の充填率を79〜90重量％に調整することを特徴とする、研磨液組成物の調製方法。
コロイダルシリカ粒子の充填率を、コロイダルシリカ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様々な粒径を有する粒子を混在させる方法、異なる粒子径を有する２種以上のコロイダルシリカ粒子を混合する方法、及びコロイダルシリカ粒子の表面修飾又は添加剤により粒子間の反発力を小さくする方法よりなる群から選択される１種以上の方法により調整する、請求項９記載の調製方法。
研磨液組成物が過酸化水素をさらに含有する、請求項９又は１０記載の調製方法。