(57)【要約】【課題】アルミニウム系金属に異種元素が添加されている場合であっても、鏡面のように良好な外観と、充分平滑である表面とを従来よりも短時間で得ることができるＣＭＰ用研磨液を提供すること。【解決手段】アルミニウム系金属を研磨するためのＣＭＰ用研磨液であって、リン酸、砥粒及び液状媒体を含み、砥粒の粒度分布曲線において、ピーク位置の最小値が５〜４０ｎｍの範囲にあり、ピーク位置の最大値が７０〜１４０ｎｍの範囲にある、ＣＭＰ用研磨液。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム系金属を研磨するためのＣＭＰ用研磨液であって、
リン酸、砥粒及び液状媒体を含み、
前記砥粒の粒度分布曲線において、ピーク位置の最小値が５〜４０ｎｍの範囲にあり、ピーク位置の最大値が７０〜１４０ｎｍの範囲にある、ＣＭＰ用研磨液。
【請求項２】
前記砥粒の粒度分布曲線において、粒度分布最大値と粒度分布最小値との差が１００ｎｍ以上である、請求項１記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項３】
ｐＨが１〜４である、請求項１又は２記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項４】
前記リン酸の含有量がＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として０．０１〜５質量％である、請求項１〜３のいずれか一項記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項５】
前記砥粒の含有量がＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として０．０１〜３０質量％である、請求項１〜４のいずれか一項記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項６】
前記砥粒がコロイダルシリカを含む、請求項１〜５のいずれか一項記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項７】
前記アルミニウム系金属が、アルミニウムとアルミニウム以外の元素からなるアルミニウム合金を含み、該アルミニウム合金は、前記アルミニウム以外の元素を含む不純物析出相を有する、請求項１〜６のいずれか一項記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項記載のＣＭＰ用研磨液を用いて、アルミニウム系金属を研磨する工程を備える、研磨方法。
【請求項９】
前記アルミニウム系金属が、アルミニウムとアルミニウム以外の元素からなるアルミニウム合金を含み、該アルミニウム合金は、前記アルミニウム以外の元素を含む不純物析出相を有する、請求項８に記載の研磨方法。
【請求項１０】
アルミニウム系金属を研磨するためのＣＭＰ用スラリーであって、
リン酸、砥粒及び液状媒体を含み、
前記砥粒の粒度分布曲線において、ピーク位置の最小値が５〜４０ｎｍの範囲にあり、ピーク位置の最大値が７０〜１４０ｎｍの範囲にある、ＣＭＰ用スラリー。
【請求項１１】
前記砥粒の粒度分布曲線において、粒度分布最大値と粒度分布最小値との差が１００ｎｍ以上である、請求項１０記載のＣＭＰ用スラリー。
【請求項１２】
ｐＨが１〜４である、請求項１０又は１１記載のＣＭＰ用スラリー。
【請求項１３】
前記リン酸の含有量がＣＭＰ用スラリーの全質量を基準として０．０１〜５質量％である、請求項１０〜１２のいずれか一項記載のＣＭＰ用スラリー。
【請求項１４】
前記砥粒の含有量がＣＭＰ用スラリーの全質量を基準として０．０１〜３０質量％である、請求項１０〜１３のいずれか一項記載のＣＭＰ用スラリー。
【請求項１５】
前記砥粒がコロイダルシリカを含む、請求項１０〜１４のいずれか一項記載のＣＭＰ用スラリー。
【請求項１６】
前記アルミニウム系金属が、アルミニウムとアルミニウム以外の元素からなるアルミニウム合金を含み、該アルミニウム合金は、前記アルミニウム以外の元素を含む不純物析出相を有する、請求項１０〜１５のいずれか一項記載のＣＭＰ用スラリー。
【請求項１７】
請求項１０〜１６のいずれか一項記載のＣＭＰ用スラリーを添加液と混合して用いて、アルミニウム系金属を研磨する工程を備える、研磨方法。
【請求項１８】
前記アルミニウム系金属が、アルミニウムとアルミニウム以外の元素からなるアルミニウム合金を含み、該アルミニウム合金は、前記アルミニウム以外の元素を含む不純物析出相を有する、請求項１７に記載の研磨方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）に使用するためのＣＭＰ用研磨液及びこれを使用した研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両、航空機部品、自動車部品、電子機器筐体等の材質としては、耐食性や強度等に優れるという理由から鉄とクロム又はニッケル等との合金であるステンレス鋼が用いられることが多い。ステンレス鋼としては、オーステナイト系、オーステナイト・フェライト系、マルテンサイト系、フェライト系、析出硬化系等が知られている。しかしながら、ステンレス鋼の密度は７．６４〜８．０６ｇ／ｃｍ３程度であり、近年の材料の軽量化への要求に対応するには限界がある。
【０００３】
そのため、密度がステンレス鋼の約１／３である２．６４〜２．８２ｇ／ｃｍ３（２０℃）程度の、アルミニウム系材料が代替材質として注目されている。アルミニウム系材料としては、純アルミニウム（１０００系）、Ａｌ−Ｃｕ（２０００系）、Ａｌ−Ｍｎ（３０００系）、Ａｌ−Ｓｉ（４０００系）、Ａｌ−Ｍｇ（５０００系）、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ（６０００系）、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ（７０００系）等が知られている。
【０００４】
前記アルミニウム系材料のうち、純アルミニウム（１０００系）の強度はやや低めであるが、アルミニウム合金は、ステンレス鋼と同様に耐食性や強度に優れ、さらに加工性等にも富む。また、ステンレス鋼を用いた材料は、そのほとんどが、クロムに由来する、やや黒味がかった銀色を呈しているが、アルミニウム合金を用いた材料は白銀色とすることが可能であり、見た目にも明るく美しくすることが可能となる。
【０００５】
前述のような美しい白銀色を得るには、アルミニウム系材料の表面を鏡面のように平滑化する必要がある。従来のアルミニウム系材料の研磨方法としては、機械的研磨と化学的研磨がある。機械的研磨によって仕上げられたアルミニウム系材料の表面形態としては、アルミニウムの特徴のひとつである金属光沢が消失しているもの（すなわち、無方向性模様のあるもの、方向性のある筋模様のあるもの）もあるが、ある程度光沢に富むものもある。しかしながら、機械的研磨で得られる光沢には限界があるため、鏡面のように平滑なアルミニウム表面を得たい場合には、通常、化学的研磨により再度表面を処理する必要がある。
【０００６】
化学的研磨方法としては、リン酸と硝酸を主成分とした研磨液又は溶剤を１１０℃以下に加熱し、そこへアルミニウムを浸漬する方法が知られている（例えば下記特許文献１参照。）。また、高価なリン酸を節約するため、リン酸の一部の代替として硫酸を用いることもある（例えば特許文献２参照。）。これらの研磨は、アルミニウム表面を単に溶解させ、化学的な作用のみで表面の凸部を除去して平滑化するものであり、後述するＣＭＰとは異なる。
【０００７】
研磨面の光沢を向上させるために酢酸を添加する方法も知られており、例えばリン酸５０〜８０％、硝酸５〜２０％、酢酸３〜２０％を含有する液体が用いられる（例えば、下記特許文献１参照。）。研磨面の光沢を向上させるために添加する物質としては、酢酸の他に、シュウ酸、クエン酸等の有機物質もあることが知られている（例えば下記非特許文献１参照。）。このように、従来、鏡面のように平滑なアルミニウム表面を得るためには、機械的研磨と化学的研磨の２ステップで研磨をすることが必要とされるため、コストの増大が避けられず、また、高濃度の酸を高温で用いることが必要となるため、プロセス管理が難しいという問題があった。
【０００８】
一方、アルミニウムをＣＭＰにより研磨することも検討されている。ここで、ＣＭＰとは、化学的な作用でアルミニウム系金属を軟化又は溶解させながら、同時にアルミニウム系金属と砥粒との摩擦という機械的な作用でアルミニウム系金属表面の凸部を除去して平滑化する、機械的作用と化学的作用の両方を利用した研磨方法のことである。アルミニウム用のＣＭＰ用研磨液はいくつか知られているが、その種類は豊富とは言えない（例えば特許文献３参照。）。また、砥粒としてアルミナ粒子を含むものがあるが、アルミニウムは軟質な金属であるために、アルミナ粒子を含有する研磨液を用いてＣＭＰを行うと、かえって表面粗さが増大しやすい。この表面粗さの増大は、歩留まりを著しく低下させる。
【０００９】
また公知のアルミニウム用研磨液は、いわゆる純アルミニウムのみを研磨対象としたものであり、アルミニウム合金を研磨するためのものではない。そのため、アルミニウム系金属全般に適したＣＭＰ用研磨液は知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５９−１１３１９９号公報
【特許文献２】特公平６−７７０８号公報
【特許文献３】特表２０１１−５１７５０７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】小久保定次郎著「アルミニウムの表面処理」（第８版）、内田老鶴圃新社、昭和５５年７月２０日、ｐ３５〜３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
アルミニウム系金属の研磨において、鏡面のように充分に平滑な表面が求められる場合、従来の機械的研磨ではその要求を満たすことが難しい。また、比較的鏡面に近付けることができるバフ研磨を用いた場合であっても、充分に平滑な表面が得られるとは言えない。
【００１３】
また、機械的研磨の後に、さらに化学的研磨を行って平滑な表面を求める場合であっても、前記のように、高濃度の酸の混合物を高温に保って使用することが必要となり、コストの増大が避けられず、プロセス管理も難しいという課題がある。
【００１４】
ところで、アルミニウム系金属のうちアルミニウム合金は、強度を高めるために、アルミニウムに異種元素が添加される。本発明者らは、これらの異種元素が、純アルミニウムと比較して研磨で除去されにくいため、アルミニウム合金表面に残存しやすいことを確認した。そのため、これまでに知られてきた純アルミニウムのみを研磨対象とするＣＭＰ用研磨液を用いた場合、アルミニウム部分が充分研磨されても、異種元素部分が残存してしまうために、充分に平滑な表面を得ることは困難となることを見いだした。
【００１５】
さらに、アルミニウム合金を研磨するプロセス上実用的と考えられる研磨時間を保つことを優先すると、一部鏡面のような仕上がりも確認できるものの、一部では研磨前に表面に存在していた研磨傷が充分に除去しきれなくなることを見出した。
【００１６】
本発明は、前記問題点に鑑み、アルミニウム系金属をＣＭＰする際に、アルミニウム系金属に異種元素が添加されている場合であっても、鏡面のように良好な外観と、充分平滑である表面とを従来よりも短時間で得ることができるＣＭＰ用研磨液、ＣＭＰ用スラリー及びこれを用いた研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様は、アルミニウム系金属を研磨するためのＣＭＰ用研磨液であって、リン酸、砥粒及び液状媒体を含み、砥粒の粒度分布曲線において、ピーク位置の最小値が５〜４０ｎｍの範囲にあり、ピーク位置の最大値が７０〜１４０ｎｍの範囲にある、ＣＭＰ用研磨液に関する。このようなＣＭＰ用研磨液を用いたＣＭＰによれば、鏡面のように外観が良好であり、表面が充分平滑であるアルミニウム系金属を従来よりも短時間で得ることができる。
【００１８】
本発明の一態様では、砥粒の粒度分布曲線において、粒度分布最大値と粒度分布最小値との差が１００ｎｍ以上であることが好ましい。このようなＣＭＰ用研磨液を用いたＣＭＰによれば、鏡面のように外観がより良好であり、表面がより平滑であるアルミニウム系金属を従来よりも短時間で得ることができる。
【００１９】
本発明の一態様では、ＣＭＰ用研磨液のｐＨが１〜４であることが好ましい。ｐＨが１以上であることにより、ＣＭＰ用研磨液が研磨装置の配管系に与えるダメージを抑制することができる。ｐＨが４以下であることにより、研磨速度の低下、研磨後の平滑性の劣化、ＣＭＰ用研磨液の保存安定性の低下を抑制し易くなる。
【００２０】
本発明の一態様では、リン酸の含有量がＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として０．０１〜５質量％であることが好ましい。これにより、鏡面のように外観が良好であり、表面が充分平滑であるアルミニウム系金属をより効率的に得ることができる。
【００２１】
本発明の一態様では、砥粒の含有量がＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として０．０１〜３０質量％であることが好ましい。これにより、アルミニウム合金に対する研磨速度が適切な範囲となるとともに、鏡面のように外観が良好であり、表面が充分平滑であるアルミニウム系金属をより短時間で得ることができる。
【００２２】
本発明の一態様では、砥粒がコロイダルシリカを含むことが好ましい。これにより、高い研磨速度と、アルミニウム系金属表面の充分な平滑性をより両立しやすい。
【００２３】
本発明の一態様では、アルミニウム系金属が、アルミニウムとアルミニウム以外の元素からなるアルミニウム合金を含み、該アルミニウム合金は、アルミニウム以外の元素を含む不純物析出相を有していてもよい。本発明のＣＭＰ用研磨液の一態様によれば、アルミニウム合金表面のうちアルミニウムからなる部分と異種元素を含む部分とを同等に平坦に研磨することができる。すなわち、本発明の一態様によれば、アルミニウム合金を有する基体を研磨する場合であっても、鏡面のように外観が良好であり、表面が充分平滑である基本を得ることができる。
【００２４】
本発明の一態様は、前記ＣＭＰ用研磨液を用いて、アルミニウム系金属を研磨する工程を備える研磨方法に関する。このような研磨方法によれば、鏡面のように外観が良好であり、表面が充分平滑であるアルミニウム系金属をより効率的に従来よりも短時間で得ることができる。
【００２５】
本発明に係るＣＭＰ用研磨液を用いた研磨方法の一態様では、アルミニウム系金属が、アルミニウムとアルミニウム以外の元素からなるアルミニウム合金を含み、該アルミニウム合金は、アルミニウム以外の元素を含む不純物析出相を有していてもよい。本発明に係る研磨方法の一態様によれば、従来の研磨方法では難しかったアルミニウム合金の鏡面研磨を、簡便かつ効率的に達成できる。
【００２６】
また、前記ＣＭＰ用研磨液は、ＣＭＰ用スラリーと、その他の成分を含む添加液とにわけて保存、運搬及び使用することができる。ＣＭＰ用スラリーと添加液とを混合して得られるＣＭＰ用研磨液は、前記ＣＭＰ用研磨液であることが好ましい。
【００２７】
すなわち、本発明の一態様は、アルミニウム系金属を研磨するためのＣＭＰ用スラリーであって、リン酸、砥粒及び液状媒体を含み、砥粒の粒度分布曲線において、ピーク位置の最小値が５〜４０ｎｍの範囲にあり、ピーク位置の最大値が７０〜１４０ｎｍの範囲にある、ＣＭＰ用スラリーに関する。
【００２８】
本発明の一態様では、砥粒の粒度分布曲線において、粒度分布最大値と粒度分布最小値との差が１００ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２９】
本発明の一態様では、ＣＭＰ用スラリーのｐＨが１〜４であることが好ましい。
【００３０】
本発明の一態様では、リン酸の含有量がＣＭＰ用スラリーの全質量を基準として０．０１〜５質量％であることが好ましい。
【００３１】
本発明の一態様では、砥粒の含有量がＣＭＰ用スラリーの全質量を基準として０．０１〜３０質量％であることが好ましい。
【００３２】
本発明の一態様では、砥粒がコロイダルシリカを含むことが好ましい。
【００３３】
本発明の一態様では、アルミニウム系金属が、アルミニウムとアルミニウム以外の元素からなるアルミニウム合金を含み、該アルミニウム合金は、アルミニウム以外の元素を含む不純物析出相を有していてもよい。
【００３４】
本発明の一態様では、前記ＣＭＰ用スラリーを添加液と混合して用いて、アルミニウム系金属を研磨する工程を備える、研磨方法に関する。
【００３５】
本発明に係るＣＭＰ用スラリーを用いた研磨方法の一態様では、アルミニウム系金属が、アルミニウムとアルミニウム以外の元素からなるアルミニウム合金を含み、該アルミニウム合金は、アルミニウム以外の元素を含む不純物析出相を有していてもよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、アルミニウム系金属をＣＭＰする際に、アルミニウム系金属に異種元素が添加されている場合であっても、鏡面のように良好な外観と、充分平滑である表面とを従来よりも短時間で得ることができるＣＭＰ用研磨液、ＣＭＰ用スラリー及びこれを用いた研磨方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は下記実施形態に何ら限定されるものではない。
【００３８】
［ＣＭＰ用研磨液］
本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、アルミニウム系金属を含む基体を好適に研磨することができる。ＣＭＰ用研磨液は、リン酸、砥粒及び液状媒体を含み、砥粒の粒度分布曲線において、ピーク位置の最小値が５〜４０ｎｍの範囲にあり、ピーク位置の最大値が７０〜１４０ｎｍの範囲にある。換言すれば、本実施形態は、リン酸、砥粒及び液状媒体を含み、砥粒の粒度分布曲線において、ピーク位置の最小値が５〜４０ｎｍの範囲にあり、ピーク位置の最大値が７０〜１４０ｎｍの範囲にある研磨液の、アルミニウム系金属を含む基体（例えば、アルミニウム合金膜）の化学機械研磨への応用（ｕｓｅ）に関する。
【００３９】
（リン酸）
本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、酸としてリン酸を含有する。酸としては、種々の有機酸及び無機酸が知られている。しかし、リン酸以外の酸を用いた研磨液によるＣＭＰでは、アルミニウム系金属の充分な研磨量が得られず、また、鏡面のように外観が良好であり、表面が充分平滑であるアルミニウム系金属を得ることができない。本実施形態では、リン酸を用いることによって、研磨液を高濃度化し、アルミニウム系金属の充分な研磨量を得て、鏡面のように平滑な表面を有するアルミニウム系金属を得ることができる。
【００４０】
本発明者らは、有機酸より無機酸の方がアルミニウム合金を鏡面研磨するのに適していること、さらに無機酸の中でも、２塩基酸のように、２つ以上のプロトンを分離できる構造を有する無機酸が有効であることを見いだした。アルミニウム系金属の充分な研磨量を得ることができる無機酸としては、リン酸の他に硫酸等がある。しかし、硫酸を含むＣＭＰ用研磨液を用いて、例えばＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ（６０００系）系合金の一種であるＡ６０６３合金を化学機械研磨した場合、研磨面に比較的大きな凹凸が生じる。この理由は明らかではないが、アルミニウム合金中には、合金に添加されているＭｇ、Ｓｉ、Ｆｅ等の元素が、周辺のアルミニウム合金部分（固溶相）に比べて多く含まれる部分（不純物析出相）が存在し、この部分の研磨速度が周辺のアルミニウム合金部分（固溶相）の研磨速度に比べて遅いことによって凹凸が生じると考えられる。一方、リン酸を含む研磨液を用いたＣＭＰでは、比較的凹凸の小さな研磨後表面が得られる。この理由は明らかではないが、リン酸が合金表面の固溶相及び不純物析出相の両方に同程度に作用して研磨することができるためと考えられる。
【００４１】
また、ＣＭＰ用研磨液中での安定性（ＣＭＰ用研磨液の特性が変化し難いこと）、入手が容易であり安価であること、研磨後の廃液処理時における化学的酸素要求量（ＣＯＤ）が増加しにくいこと、水溶液の状態で入手可能であり、ＣＭＰ用研磨液の調製が容易であること（固体を液状媒体に溶解させる工程が不要であること）等の理由からも、本実施形態においてはリン酸を用いている。
【００４２】
ＣＭＰ用研磨液におけるリン酸の含有量は、ＣＭＰ用研磨液の全質量基準で０．０１〜５質量％であることが好ましい。これにより、研磨後のアルミニウム系金属の平滑性が得られ易く、さらにアルミニウム系金属の実用的な研磨時間を保ち易くなる。アルミニウムの研磨時間を実用的な値に保つ観点において、リン酸の含有量は、ＣＭＰ用研磨液の全質量基準で０．１質量％以上であることがより好ましく、０．３質量％以上であることが更に好ましく、０．５質量％以上であることが特に好ましく、０．８質量％以上であることが極めて好ましい。また、研磨後のアルミニウム系金属の表面の平滑性をより向上させる観点において、リン酸の含有量はＣＭＰ用研磨液の全質量基準で３質量％以下であることがより好ましく、２質量％以下であることが更に好ましく、１．５質量％以下であることが特に好ましい。
【００４３】
（砥粒）
砥粒としては、シリカ、アルミナ、セリア、ジルコニア等が挙げられる。本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、砥粒としてこれらの中でもコロイダルシリカを含有することが好ましい。コロイダルシリカはアルミニウム系金属表面の平滑化に優れている。コロイダルシリカ以外の砥粒を用いた場合、高い研磨速度が得られるもののアルミニウム系金属表面の充分な平滑性が得られにくい傾向がある。このため、例えば研磨速度の調整等の目的でコロイダルシリカ以外の砥粒を用いる場合であっても、その使用量は少なくすることが好ましい。具体的には、コロイダルシリカ以外の砥粒の含有量は砥粒の全質量基準として１０％未満とすることが好ましく、５％以下とすることがより好ましく、１％以下とすることが更に好ましく、０％とすることが特に好ましい。つまり、砥粒がコロイダルシリカからなることが特に好ましい。
【００４４】
（粒度分布の測定）
本実施形態において砥粒の粒度分布は、遠心式粒度分布計にて測定する。具体的には、まず、砥粒（固形分）含有量が１％になるように研磨液を純水にて希釈し、測定サンプルとする。次に、２４０００ｒｐｍで回転しているサンプルディスクに水系サンプル用の溶媒（スクロース水溶液、濃度９種類×１．６ｍｌずつ）とドデカン０．６〜０．７ｍｌとをこの順番でシリンジにて投入する。測定をスタートさせたら、装置が指示するタイミングで標準粒子サンプル０．１ｍｌと測定サンプル０．１ｍｌとをこの順番でシリンジにて投入する。この測定により、砥粒の粒度分布曲線が得られる。得られる粒度分布曲線のグラフは横軸が粒子径、縦軸が相対質量であり、本実施形態において、測定した粒子径は全てＷｅｉｇｈｔモードでの表示である。この粒度分布曲線から、各ピーク位置及び粒度分布最大値と粒度分布最小値との差を得ることができる。
【００４５】
砥粒の粒度分布曲線において、ピーク位置の最小値が５〜４０ｎｍの範囲にある。すなわち、砥粒の粒度分布曲線は、５〜４０ｎｍの範囲にピークを有しかつ５ｎｍ未満の範囲においてピークを有しない。アルミニウム系金属の表面の充分な平滑性を得やすい観点において、粒度分布曲線は４０ｎｍ以下にピークを有するが、同様の観点から３０ｎｍ以下にピークを有することが好ましい。また、アルミニウム系金属に対する所定の研磨速度を得るという観点において、粒度分布曲線は５ｎｍ以上にピークを有するが、同様の観点、及び、入手容易性の観点から１５ｎｍ以上にピークを有することが好ましい。
【００４６】
また、砥粒の粒度分布曲線において、ピーク位置の最大値が７０〜１４０ｎｍの範囲にある。すなわち、砥粒の粒度分布曲線は、７０〜１４０ｎｍの範囲にピークを有しかつ１４０ｎｍ超の範囲にピークを有しない。アルミニウム系金属に対する充分に高い研磨速度を得やすい観点において、粒度分布曲線は７０ｎｍ以上にピークを有するが、同様の観点から１００ｎｍ以上にピークを有することが好ましい。また、研磨後のアルミニウム系金属の充分な平滑性を得やすく、かつ砥粒の安定性を保つという観点において、粒度分布曲線は１４０ｎｍ以下にピークを有するが、同様の観点から１２０ｎｍ以下にピークを有することが好ましい。
【００４７】
砥粒の粒度分布曲線における粒度分布最大値と粒度分布最小値との差（粒度分布の幅）は１００ｎｍ以上であることが好ましい。アルミニウム系金属の表面に隙間なく一様に砥粒が広がり、大きな粒子による粗削りと小さな粒子によるファインな仕上げとが同時に充分に生かされやすい観点において、粒度分布の幅は１２５ｎｍ以上であることがより好ましく、１５０ｎｍ以上であることが更に好ましく、１７５ｎｍ以上であることが特に好ましい。なお、粒度分布の幅は、粒度分布曲線と横軸との接点（縦軸の相対質量がゼロとなる点）のうち、粒子径が最大となる点（粒度分布最大値）から粒子径が最小となる点（粒度分布最小値）を引いた数値である。
【００４８】
砥粒の粒度分布曲線は、５〜４０ｎｍの範囲と７０〜１４０ｎｍの範囲との間、すなわち４０ｎｍ超〜７０ｎｍ未満の範囲に、上記２つのピークとは別のピークを有していてもよい。
【００４９】
ＣＭＰ用研磨液における砥粒の含有量は、研磨液が砥粒を含まない場合の研磨速度に対して有意差がある研磨速度を達成し易い観点において、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として０．０１質量％以上であることが好ましく、０．１質量％以上であることがより好ましく、１質量％以上であることが更に好ましく、３質量％以上であることが特に好ましく、５質量％以上であることが極めて好ましい。また、砥粒の含有量の増加に伴って研磨速度が向上するが、研磨速度が調整しやすい点で、ＣＭＰ用研磨液の全質量を基準として３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましく、１５質量％以下であることが更に好ましい。
【００５０】
（ｐＨ）
本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液のｐＨは１〜４（２５℃）であることが好ましい。ｐＨが１以上であることにより、ＣＭＰ用研磨液が研磨装置の配管系に与えるダメージを抑制することができる。同様の観点から、ｐＨは１．１以上であることがより好ましく、１．２以上であることが更に好ましく、１．３以上であることが特に好ましい。ｐＨが４以下であることにより、研磨速度の低下、研磨後の平滑性の劣化、ＣＭＰ用研磨液の保存安定性の低下を抑制することができる。同様の観点から、ｐＨは３．８以下であることがより好ましく、３．５以下であることが更に好ましく、３．３以下であることが特に好ましく、３．０以下であることが極めて好ましい。
【００５１】
研磨液のｐＨは、ｐＨメータ（例えば、横河電機株式会社製の型番ＰＨ８１）で測定することができる。ｐＨとしては、標準緩衝液（フタル酸塩ｐＨ緩衝液：ｐＨ４．０１（２５℃）、中性りん酸塩ｐＨ緩衝液：ｐＨ６．８６（２５℃））を用いて、２点校正した後、電極を研磨液に入れて、２分以上経過して安定した後の値を採用する。
【００５２】
（液状媒体）
本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、リン酸を溶解し、砥粒を分散させるための液状媒体を含む。このような液状媒体としては、公知の液状媒体である水や有機溶媒を広く使用することができる。砥粒を分散できる液体であれば、液状媒体は特に制限されない。ただし、ｐＨ調整の容易性、安全性、被研磨面との反応性等の観点から、液状媒体は水を主成分とするものが好ましく、より具体的には、脱イオン水、イオン交換水、超純水等であることが好ましい。液状媒体として用いることができる有機溶媒としては、特に制限はないが、水と任意で混合できるものが好ましい。具体的な有機溶媒としては、アルコール、酢酸、グリコール類、グリコールモノエーテル類、グリコールジエーテル類、アルコール類、炭酸エステル類、ラクトン類、エーテル類、ケトン類、ジメチルホルムアミド、ｎ−メチルピロリドン、酢酸エチル、乳酸エチル、スルホラン等が挙げられる。以上の液状媒体のうち１種類を単独で用いてもよく、又は２種類以上を混合して用いてもよい。
【００５３】
なお、液状媒体の含有量は、他の成分の含有量の残部でよく、含有されていれば特に制限はない。
【００５４】
（金属酸化剤）
本実施形態に係るＣＭＰ研磨液は、アルミニウム系金属表面の凹凸をより効果的に解消するため、又はアルミニウム系金属を酸化させてより高い研磨速度を得たりするため等の目的で、金属酸化剤を含有することができる。このような金属酸化剤としては、具体的には例えば、過酸化水素、硝酸、過ヨウ素酸カリウム、次亜塩素酸、オゾン水等が挙げられ、中でも過酸化水素が好ましい。これらは１種類単独で又は２種類以上混合して用いることができる。過酸化水素は、通常過酸化水素水として入手できる。
【００５５】
前記金属酸化剤を使用する場合、その含有量は、ＣＭＰ用研磨液１００質量％（ただし金属酸化剤の質量を除く。）に対して、０．０１〜５０質量％とすることが好ましい。金属酸化剤の含有量は、酸化剤を添加する効果を充分得る観点から、０．０１質量％以上とすることが好ましく、０．０２質量％以上とすることがより好ましく、０．０５質量％以上とすることがさらに好ましい。また金属酸化剤の含有量は、被研磨面に荒れが生じるのを防ぐことができる点で、５０質量％以下とすることが好ましく、３０質量％以下とすることがより好ましく、１０質量％以下とすることがさらに好ましい。なお、金属酸化剤として過酸化水素を使用する場合、過酸化水素が最終的に前記範囲になるように換算して、過酸化水素水をＣＭＰ用研磨液に配合する。
【００５６】
また、本実施形態に係るＣＭＰ研磨液は、この他に、界面活性剤等を含有することができる。
【００５７】
［ＣＭＰ用スラリー］
これまで説明したＣＭＰ用研磨液は、ＣＭＰ用スラリーと、その他の成分を含む添加液とにわけて保存、運搬及び使用することができる。すなわち、リン酸、砥粒及び液状媒体を含み、前記砥粒の粒度分布曲線において、ピーク位置の最小値が５〜４０ｎｍの範囲にあり、ピーク位置の最大値が７０〜１４０ｎｍの範囲にあるＣＭＰ用スラリーと、その他の成分を含む添加液とに分けて保存及び運搬され、研磨に際してＣＭＰ用スラリーと添加液とを混合してＣＭＰ用研磨液を得て、研磨を行うことができる。なお、ＣＭＰ用スラリーにおけるリン酸、砥粒、ｐＨ、液状媒体については、前記ＣＭＰ用研磨液における説明と同一である。
【００５８】
前記添加液としては、例えば、前記金属酸化剤を含む液が挙げられ、より具体的には、過酸化水素水が挙げられる。ＣＭＰ用スラリーに添加液を混合する場合、混合して得られるＣＭＰ用研磨液は、前記［ＣＭＰ用研磨液］で説明したものであることが好ましい。
【００５９】
［アルミニウム系金属を含む基体］
本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、少なくともアルミニウム系金属を含む基体のＣＭＰに適している。アルミニウム系金属としては、例えば、純アルミニウム（１０００系）；Ａｌ−Ｃｕ（２０００系）、Ａｌ−Ｍｎ（３０００系）、Ａｌ−Ｓｉ（４０００系）、Ａｌ−Ｍｇ（５０００系）、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ（６０００系）、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ（７０００系）等のアルミニウム合金；などが挙げられる。なお、これらのアルミニウム系金属の名称は、国際アルミニウム合金名に準じるものである。また、本発明において、アルミニウム合金とは、前記国際アルミニウム合金名において、１０００系以外のアルミニウム系金属をいう。また、本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、純アルミニウムよりも硬い部分を有するアルミニウム合金の研磨に適している。より具体的には、合金に添加されているＭｇ、Ｓｉ、Ｆｅ等のアルミニウム以外の元素が、周辺のアルミニウム合金部分（固溶相）に比べて多く含まれる部分（不純物析出相）が存在するアルミニウム合金の研磨に適している。上記アルミニウム系金属のうち、このようなアルミニウム合金の具体例としては、Ａｌ−Ｃｕ（２０００系）、Ａｌ−Ｍｎ（３０００系）、Ａｌ−Ｓｉ（４０００系）、Ａｌ−Ｍｇ（５０００系）、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ（６０００系）、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ（７０００系）等が挙げられる。これらの中でも、本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液の特性を活かせるという点で、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ（６０００系）、Ａｌ−Ｍｇ（５０００系）等のアルミニウム合金が好ましい。
【００６０】
アルミニウム系金属を含む基体としては、特に制限はないが、例えば、半導体基板等の基板；航空機部品、自動車部品等の部品；鉄道車両、車両、電子機器（携帯電話、パソコン、携帯型音楽プレイヤー等）等の筐体などが挙げられる。本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液を用いたＣＭＰによれば、前記アルミニウム系金属（特に、アルミニウム合金）を含む基体の表面を平滑に研磨し、鏡面加工することができる。このような研磨によって、美しい白銀色を呈する基体の表面が得られる。したがって、本実施形態に係るＣＭＰ用研磨液は、美しい外観が要求される基体（筐体）の研磨に特に好適である。
【００６１】
［研磨方法］
本実施形態に係る研磨方法では、公知の研磨装置を広く用いることができる。例えば半導体基板等の基板を研磨する場合、使用できる研磨装置としては、基体を保持するホルダーと、研磨布（研磨パッド）を貼り付けた定盤（プラテン）とを有する一般的な研磨装置が挙げられる。定盤には、その回転数を変更するためのモータ等が取り付けられている。
【００６２】
研磨パッドとしては、特に限定されないが、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等が挙げられる、これらの研磨パッドの表面には、ＣＭＰ用研磨液が溜まるような溝を形成することが好ましい。基体の研磨条件に制限はないが、基体の飛び出しを防止し易い観点において、プラテンの回転数は２００ｍｉｎ−１以下であることが好ましい。研磨後の基体表面における傷の発生を抑制し易い観点において、研磨荷重は３５ｋＰａ（約５ｐｓｉ）以下であることが好ましい。
【００６３】
本実施形態に係る研磨方法では、上記本実施形態のＣＭＰ用研磨液を用いて、アルミニウム系金属（を含む基体）を研磨する工程を備える。このとき、定盤に貼り付けられた研磨パッドに、アルミニウム系金属を含む基体を押圧した状態で、ＣＭＰ用研磨液を、基体と研磨パッドとの間に供給しながら、基体と定盤とを相対的に動かす。これらの操作により、基体表面に対する化学機械研磨を行なう。ＣＭＰ用研磨液を研磨装置に供給する方法は、研磨の間、ＣＭＰ用研磨液を研磨パッドに連続的に供給できるものであれば、特に限定されない。ＣＭＰ用研磨液の供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常にＣＭＰ用研磨液で覆われていることが好ましい。
【００６４】
研磨終了後の基体は、流水中で良く洗浄後、スピンドライヤ等を用いて基体上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させることが好ましい。
【００６５】
なお、研磨終了後の基体の表面粗さは、Ｒａ（算術平均粗さ）が３０Å以下であることが好ましく、Ｒｔ（粗さ曲線の最大断面高さ）が５００Å以下であることが好ましい。これらの表面粗さは、例えば接触式段差計を用いて測定することができる。
【実施例】
【００６６】
以下に、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明の技術思想を逸脱しない限り、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
【００６７】
（実施例１）
濃度８５質量％のリン酸水溶液（１質量％）に脱イオン水（７８．４質量％）を添加した。次いで、濃度２５質量％であるアンモニア水（０．１質量％）を添加した後、砥粒としてコロイダルシリカ粒子Ａを５０質量％含む液（２０質量％）と濃度３０質量％の過酸化水素水３０％（０．５質量％）を攪拌混合して、ｐＨが１．８となるＣＭＰ用研磨液を得た。なお、本実施例及び比較例において、ｐＨは２５℃における値である。
【００６８】
（実施例２）
濃度８５質量％のリン酸水溶液（１質量％）に脱イオン水（７３．４質量％）を添加した。次いで、濃度２５質量％であるアンモニア水（０．１質量％）を添加した後、砥粒としてコロイダルシリカ粒子Ｅを４０質量％含む液（２５質量％）と濃度３０質量％の過酸化水素水３０％（０．５質量％）を攪拌混合して、ｐＨが１．８となるＣＭＰ用研磨液を得た。
【００６９】
（実施例３）
濃度８５質量％のリン酸水溶液（１質量％）に脱イオン水（７３．４質量％）を添加した。次いで、濃度２５質量％であるアンモニア水（０．１質量％）を添加した後、砥粒としてコロイダルシリカ粒子Ｄを４０質量％含む液（８．３３質量％）とコロイダルシリカ粒子Ｅを４０質量％含む液（８．３３質量％）とコロイダルシリカ粒子Ｆを４０質量％含む液（８．３３質量％）、濃度３０質量％の過酸化水素水３０％（０．５質量％）を攪拌混合して、ｐＨが１．８となるＣＭＰ用研磨液を得た。
【００７０】
（実施例４）
濃度８５質量％のリン酸水溶液（１質量％）に脱イオン水（７７．５質量％）を添加した。次いで、濃度２５質量％であるアンモニア水（１．０質量％）を添加した後、砥粒としてコロイダルシリカ粒子Ａを５０質量％含む液（２０質量％）と濃度３０質量％の過酸化水素水３０％（０．５質量％）を攪拌混合して、ｐＨが３．０となるＣＭＰ用研磨液を得た。
【００７１】
（比較例１）
濃度８５質量％のリン酸水溶液（１質量％）に脱イオン水（４８．４質量％）を添加した。次いで、濃度２５質量％であるアンモニア水（０．１質量％）を添加した後、砥粒としてコロイダルシリカ粒子Ｂを２０質量％含む液（５０質量％）と濃度３０質量％の過酸化水素水３０％（０．５質量％）を攪拌混合して、ｐＨが１．８となるＣＭＰ用研磨液を得た。
【００７２】
（比較例２）
濃度８５質量％のリン酸水溶液（１質量％）に脱イオン水（４８．４質量％）を添加した。次いで、濃度２５質量％であるアンモニア水（０．１質量％）を添加した後、砥粒としてコロイダルシリカ粒子Ｃを２０質量％含む液（５０質量％）と濃度３０質量％の過酸化水素水３０％（０．５質量％）を攪拌混合して、ｐＨが１．８となるＣＭＰ用研磨液を得た。
【００７３】
（比較例３）
濃度８５質量％のリン酸水溶液（１質量％）に脱イオン水（４８．４質量％）を添加した。次いで、濃度２５質量％であるアンモニア水（０．１質量％）を添加した後、砥粒としてコロイダルシリカ粒子Ｂを２０質量％含む液（２５質量％）とコロイダルシリカ粒子Ｃを２０質量％含む液（２５質量％）、濃度３０質量％の過酸化水素水３０％（０．５質量％）を攪拌混合して、ｐＨが１．８となるＣＭＰ用研磨液を得た。
【００７４】
（比較例４）
濃度８５質量％のリン酸水溶液（１質量％）に脱イオン水（７３．４質量％）を添加した。次いで、濃度２５質量％であるアンモニア水（０．１質量％）を添加した後、砥粒としてコロイダルシリカ粒子Ｄを４０質量％含む液（２５質量％）と濃度３０質量％の過酸化水素水３０％（０．５質量％）を攪拌混合して、ｐＨが１．８となるＣＭＰ用研磨液を得た。
【００７５】
（比較例５）
濃度８５質量％のリン酸水溶液（１質量％）に脱イオン水（７３．４質量％）を添加した。次いで、濃度２５質量％であるアンモニア水（０．１質量％）を添加した後、砥粒としてコロイダルシリカ粒子Ｆを４０質量％含む液（２５質量％）と濃度３０質量％の過酸化水素水３０％（０．５質量％）を攪拌混合して、ｐＨが１．８となるＣＭＰ用研磨液を得た。
【００７６】
（比較例６）
濃度９８質量％の硫酸（０．５質量％）に脱イオン水（７８．９質量％）を添加した。次いで、濃度２５質量％であるアンモニア水（０．１質量％）を添加した後、砥粒としてコロイダルシリカ粒子Ａを５０質量％含む液（２０質量％）と濃度３０質量％の過酸化水素水３０％（０．５質量％）を攪拌混合して、ｐＨが１．８となるＣＭＰ用研磨液を得た。
【００７７】
（比較例７）
濃度６７質量％の硝酸（１．０質量％）に脱イオン水（７８．４質量％）を添加した。次いで、濃度２５質量％であるアンモニア水（０．１質量％）を添加した後、砥粒としてコロイダルシリカ粒子Ａを５０質量％含む液（２０質量％）と濃度３０質量％の過酸化水素水３０％（０．５質量％）を攪拌混合して、ｐＨが１．８となるＣＭＰ用研磨液を得た。
【００７８】
（比較例８）
濃度８５質量％のリン酸水溶液（１質量％）に脱イオン水（６０．９質量％）を添加した。次いで、濃度２５質量％であるアンモニア水（０．１質量％）を添加した後、砥粒としてコロイダルシリカ粒子Ｂを２０質量％含む液（２５質量％）とコロイダルシリカ粒子Ｄを４０質量％含む液（１２．５質量％）、濃度３０質量％の過酸化水素水３０％（０．５質量％）を攪拌混合して、ｐＨが１．８となるＣＭＰ用研磨液を得た。
【００７９】
［砥粒の粒度分布の測定］
コロイダルシリカ粒子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦ、並びに混合系であるコロイダルシリカ粒子Ｂ＋Ｃ、Ｂ＋Ｄ及びＤ＋Ｅ＋Ｆそれぞれの砥粒について、粒度分布を測定した。具体的には、各砥粒の粒度分布を、遠心式粒度分布計（ＣＰＳ社製、ＣＰＳ／Ｄｉｓｋ  Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ  ｍｏｄｅｌ  ＤＣ２４０００  ＵＨＲ）にて測定した。まず、コロイダルシリカ粒子（固形分）含有量が１％になるように研磨液を純水にて希釈し、測定サンプルとした。次に、２４０００ｒｐｍで回転している装置内のサンプルディスクに水系サンプル用の溶媒（スクロース水溶液、濃度９種類×１．６ｍｌずつ）とドデカン０．６〜０．７ｍｌとをこの順番でシリンジにて投入した。測定をスタートさせたら、装置が指示するタイミングで標準粒子サンプル０．１ｍｌと測定サンプル０．１ｍｌをこの順番でシリンジにて投入した。この測定により、砥粒の粒度分布曲線を得た。得られた粒度分布曲線のグラフは横軸が粒子径、縦軸が相対質量であった（測定した粒子径は全てＷｅｉｇｈｔモードでの表示とした。）。得られた粒度分布曲線から、観測されたピーク位置及び粒度分布の幅を求めた。なお、粒度分布の幅は、粒度分布曲線と横軸との接点（縦軸の相対質量がゼロとなる点）のうち、粒子径が最大となる点（粒度分布最大値）から粒子径が最小となる点（粒度分布最小値）を引いた数値とした。その結果を表１に示す。
【００８０】
［ＣＭＰ］
以下の手順で、研磨装置を用いて実施例１のＣＭＰ用研磨液による基体の化学機械研磨を行なった。
【００８１】
プラテンに貼り付けられた研磨パッドに、下記の基体を押圧した状態で、ＣＭＰ用研磨液を基体と研磨パッドとの間にポンプにより供給しながら、プラテンを回転させた。これらの操作により、基体表面の化学機械研磨を行った。
【００８２】
研磨する基体としては、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の板であるＡ６０６３を使用した。基体のサイズは横７０ｍｍ×縦５０ｍｍ×厚さ５ｍｍであった。ＣＭＰ前の板の表面は粗削りの研磨傷が一面に入っており、かつ目視で完全に曇っており、鏡面のように物体を映し出すことができない状態であった。（すなわち、ＣＭＰ前の板の表面は、曇りや傷等の初期凹凸が存在するものであった。）
【００８３】
研磨装置として、株式会社ナノファクター製の型式ＦＡＣＴ―２００を用いた。研磨パッドとして、独立気泡を持つ発泡ポリウレタン樹脂を用いた。研磨条件は以下のとおりであった。
【００８４】
＜研磨条件＞
研磨圧力：６．９ｋＰａ（３ｐｓｉ）
定盤の回転数：８０ｍｉｎ−１
ＣＭＰ用研磨液の流量（供給量）：３ｍＬ／ｍｉｎ
研磨時間：５ｍｉｎ
【００８５】
実施例２及び比較例１〜５の各ＣＭＰ用研磨液をそれぞれ単独で用いて、実施例１と同様の研磨を行なった。
【００８６】
［基体の表面状態］
各研磨液を用いたＣＭＰ後の各基体の表面状態を目視で観察した。評価基準は以下のとおりとした。目視による基体の表面状態の評価結果を表１に示す。
「優」：ＣＭＰ後に研磨面が鏡面のように物体を映し出すことができる状態であり、かつ傷がない（すなわち、曇りや傷等の初期凹凸が完全になくなったと解される）状態。
「良」：ＣＭＰ後に、ごく一部に小さい又は浅い傷が見えはするが、研磨面が鏡面のように物体を映し出すことができる（すなわち、曇りは完全に消えているが、小さい又は浅い傷がごく僅かにあると解される）状態。
「不良」：ＣＭＰ後に、目視で確認できる大きな傷や曇りが一部でも残っている（すなわち、初期凹凸が一部でも残っていると解される）、又は傷や曇りが全て残っている（すなわち、初期凹凸の全てが残っていると解される）状態。
【００８７】
［触針式段差計での平坦性評価］
各研磨液を用いたＣＭＰ後の基体表面（研磨面）を接触式段差計（ケーエルエー・テンコール製Ｐ−１６）で走査し、Ｒａ（算術平均粗さ）およびＲｔ（粗さ曲線の最大断面高さ）を求めた（ＲａおよびＲｔは、走査距離を２ｍｍとして３箇所測定した結果の平均値を求めた。）。結果を表１に示す。なお、基体表面のＲａ及びＲｔの値が以下の条件を共に満たすとき、ＣＭＰによって基体表面が充分に平滑になったと判断した。
Ｒａ：３５Å未満
Ｒｔ：６００Å未満
【００８８】
【表１】
2014018923.tif 000002
【００８９】
［評価結果］
（実施例１〜４）
５分間研磨した後の基体表面を目視で観察した結果、「優」または「良」の鏡面のような研磨面が得られたことが確認された。さらに、Ｒａ及びＲｔの値が前述の基準を満たしていることからも、実施例１、２、３及び４の研磨面が充分に平滑であることが確認された。
【００９０】
（比較例１〜８）
５分間の研磨では基体表面の傷や曇り（初期凹凸）を解消できず、良好な研磨面は得られなかった。Ｒａ及びＲｔの値が前述の基準を満たさないことから、比較例１〜８の研磨面が平滑でないことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明に係るＣＭＰ用研磨液及びこれを用いた研磨方法は、半導体基板等の基板；航空機部品、自動車部品等の部品；鉄道車両、車両又は電子機器等の筐体などのＣＭＰに好適である。