(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルと、シリカを含む砥粒と、液状媒体と、を含有し、
前記ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルの含有量が研磨液の全質量基準で０．００５質量％以上である、サファイア用研磨液。
【請求項２】
ｐＨが７．０〜１０．５である、請求項１に記載の研磨液。
【請求項３】
前記シリカがコロイダルシリカであり、
前記砥粒の平均粒径が２０〜１６０ｎｍである、請求項１又は２に記載の研磨液。
【請求項４】
前記砥粒の含有量が研磨液の全質量基準で１〜４０質量％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の研磨液を得るための貯蔵液であって、
液状媒体で希釈することにより前記研磨液が得られる、貯蔵液。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の研磨液を用いて、サファイアを含む被研磨面を研磨する工程を備える、研磨方法。
【請求項７】
請求項５に記載の貯蔵液を液状媒体で希釈することにより得られる研磨液を用いて、サファイアを含む被研磨面を研磨する工程を備える、研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイアを研磨するために使用されるサファイア用研磨液、当該研磨液を得るための貯蔵液、及び、これらを使用した研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サファイアは、従来からＬＥＤの基体用途に主に用いられてきたが、透明で高い硬度を有し、傷がつきにくいことから、近年、スマートフォンに代表される電子機器筐体等のフロントカバーガラスやカメラカバーガラス等にも用いられるようになり、年々その需要が増している。
【０００３】
サファイア基体の製造方法としては、まずベルヌーイ法やチョクラルスキー法、ＥＦＧ（Ｅｄｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ  Ｆｉｌｍ−ｆｅｄ  Ｇｒｏｗｔｈ  Ｍｅｔｈｏｄ）法等でサファイアの塊を作り、次に基体状にくりぬき、薄くスライスして製造する方法が挙げられる。スライスするときには、ダイヤモンド粒が付着した細いワイヤー等（例えばマルチワイヤーソー）を使用して切り出すため、切り出した表面には細かい傷が存在する。
【０００４】
ＬＥＤ基体は、サファイア基体上にＧａＮを結晶成長させて製造されるため、その用途上、サファイア表面は非常に平滑であることが求められる。また、サファイア基体を電子機器筐体のカバーガラス等に用いる場合でも、サファイア表面に傷等があると意匠性が低下し、見た目にも美しくないことから、サファイア表面は、傷等が無く平滑であることが求められる。
【０００５】
このようなサファイア表面の傷等を除去し、平滑にするためにはＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨）が必要不可欠である。ＣＭＰは、研磨液によって化学的に被加工物の表面を研磨し易く変質させながら、研磨液に含まれる砥粒と研磨パッド（研磨布）とにより機械的に研磨する技術である。しかし、サファイアは、化学的及び熱的に非常に安定であり、硬度も高いため、ＣＭＰが難しく、加工時間が長くかかり、生産コストが高いという問題がある。
【０００６】
その生産コストを下げるため、研磨工程でのサファイアの研磨速度を向上させ、研磨時間を短縮することが望まれている。研磨速度は研磨時の圧力を上げることで高めることができる。しかし、加工時間を短くするため、ＣＭＰの際に圧力を上げて研磨装置に負担がかかる条件で研磨しようとすると、研磨装置が振動を起こす不具合が生じることがある。この研磨装置の振動は「ビビリ」と呼ばれており、ビビリを起こしたまま長時間研磨を継続すると、装置が壊れる等の不具合が生ずる恐れがある。このため、研磨に用いられる研磨液を改善することで、研磨装置の振動を抑制し、研磨速度を向上させることが望まれている。
【０００７】
サファイア用の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１には、高濃度のコロイダルシリカを含む研磨液によってサファイアを研磨することが記載されている。また、特許文献２には、サファイア用研磨液組成物が、必要に応じて、界面活性剤、清浄剤、防錆剤、表面改質剤、粘度調製剤、抗菌剤、分散剤等を含有してもよいことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−４４０７８号公報
【特許文献２】特許第５３８４０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載された研磨液、又は、上記特許文献２に記載された研磨液組成物を用いてサファイアを研磨したとしても、研磨装置の振動を抑えることはできず、また、サファイアの研磨速度も充分とはいえない。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ＣＭＰ工程における研磨装置の振動の発生を抑制できると共に、サファイアを速い研磨速度で研磨できるサファイア用研磨液、その貯蔵液、及び、これら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】
【００１１】
本発明の一態様は、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルと、シリカを含む砥粒と、液状媒体と、を含有し、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルの含有量が研磨液の全質量基準で０．００５質量％以上であるサファイア用研磨液に関する。このような研磨液を用いることにより、ＣＭＰ工程における研磨装置の振動の発生を抑制できると共に、サファイアを速い研磨速度で研磨することができる。さらに、前記研磨液を用いることにより、サファイアを速い研磨速度で平滑に研磨することもできる。
【００１２】
本発明の一態様では、上記研磨液のｐＨが７．０〜１０．５であることが好ましい。この場合、ＣＭＰ工程における研磨装置の振動の発生を更に抑制できると共に、サファイアを更に速い研磨速度で研磨することができる。
【００１３】
本発明の一態様では、シリカがコロイダルシリカであり、砥粒の平均粒径が２０〜１６０ｎｍであることが好ましい。この場合、ＣＭＰ工程における研磨装置の振動の発生を更に抑制できると共に、サファイアを更に速い研磨速度で研磨することができる。
【００１４】
本発明の一態様では、砥粒の含有量が研磨液の全質量基準で１〜４０質量％であることが好ましい。この場合、ＣＭＰ工程における研磨装置の振動の発生を更に抑制できると共に、サファイアを更に速い研磨速度で研磨することができる。
【００１５】
本発明の一態様は、上記研磨液を得るための貯蔵液であって、液状媒体で希釈することにより上記研磨液が得られる、貯蔵液に関する。このような貯蔵液によれば、研磨液の貯蔵・運搬等に係るコストを低減できる。
【００１６】
本発明の一態様は、上記研磨液を用いて、サファイアを含む被研磨面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、ＣＭＰ工程における研磨装置の振動の発生を抑制できると共に、サファイアを速い研磨速度で研磨することができる。
【００１７】
本発明の一態様は、上記貯蔵液を液状媒体で希釈することにより得られる研磨液を用いて、サファイアを含む被研磨面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、ＣＭＰ工程における研磨装置の振動の発生を抑制できると共に、サファイアを速い研磨速度で研磨することができる。また、研磨液の貯蔵・運搬・保管等に係るコストを抑制できるため、総合的な製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＣＭＰ工程における研磨装置の振動の発生を抑制できると共に、サファイアを速い研磨速度で研磨できるサファイア用研磨液、その貯蔵液、及び、これら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】
【００１９】
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。
【００２０】
＜研磨液＞
本実施形態に係る研磨液は、サファイア用研磨液であり、サファイアの研磨に用いられる。本実施形態に係る研磨液は、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルと、シリカを含む砥粒と、液状媒体と、を含有し、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルの含有量が研磨液の全質量基準で０．００５質量％以上である。
【００２１】
（ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル）
ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルとしては、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート等が挙げられる。この中でも、ＣＭＰ工程における研磨装置の振動の発生を更に抑制する観点、及び、サファイアを更に速い研磨速度で平滑に研磨する観点から、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラートが好ましい。ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルは、１種類単独で又は２種類以上を組み合わせて使用できる。
【００２２】
研磨液におけるポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルの含有量は、研磨液の全質量基準で、０．００５質量％以上である。ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルの含有量が０．００５質量％未満であると、研磨装置の振動を抑制する効果を得ることが困難になる。ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルの含有量の下限は、研磨装置の振動の発生を更に抑制する観点から、０．０１質量％以上が好ましく、０．０５質量％以上がより好ましい。ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルの含有量の上限は、５℃未満の低温雰囲気下で研磨液の粘度が上昇して取扱いが不便となることを抑制する観点から、２．０質量％未満が好ましく、１．０質量％未満がより好ましく、０．５質量％未満が更に好ましい。
【００２３】
研磨液がポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルを０．００５質量％以上含有することで、ＣＭＰ工程における研磨装置の振動の発生を抑制する効果が得られる理由についての明確な知見は得られていないが、本発明者らは以下のように推定している。
【００２４】
サファイアのＣＭＰにおける研磨装置の振動の発生は、サファイアを含む被研磨面と研磨パッドとの界面で発生する摩擦が大きくなり、この応力を、サファイアを含む被研磨面（例えば、研磨装置のヘッドに装着されている基体の被研磨面）と研磨パッド（例えば、研磨装置の定盤に装着され回転している研磨パッド）の表面とで逃がしきれなくなることで発生すると考えられる。このため、研磨装置の定盤の回転数が低いほど、また、ヘッドの圧力が高いほど、振動は発生し易くなる。
【００２５】
ここで、研磨液中の砥粒は、サファイアを含む被研磨面と研磨パッドとの界面の摩擦を緩和する役割を担っていると考えられる。そして、充分量のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルは、研磨液中の砥粒等の、サファイアを含む被研磨面と研磨パッドとの界面の摩擦を緩和する能力を好適に補う作用を奏すると考えられる。この機構については、砥粒を緩やかに結合させるように砥粒間に介在することや、砥粒存在下の被研磨面と研磨パッドとの摩擦を低減させる滑材のように作用すること等、及び、これらの組み合わせによって研磨装置の振動を低減する効果が発揮されると推定されるが、その真偽については、更なる研究を要する。
【００２６】
（砥粒）
砥粒は、シリカを含む。砥粒の構成成分としては、従来から、シリカ、アルミナ、セリアがよく知られているが、この中でも、シリカを用いることにより、サファイアを含む被研磨面を優れた研磨速度で平滑に研磨することができる。砥粒としては、平均粒径、形状、構成材料等の異なる二種以上の砥粒を混合して使用することができる。
【００２７】
シリカとしては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ等が挙げられる。シリカの中でも、サファイアを更に優れた研磨速度で平滑に研磨する観点から、コロイダルシリカが好ましい。シリカは、１種類単独で又は２種類以上を組み合わせて使用できる。
【００２８】
砥粒におけるシリカの含有量は、砥粒の全質量を基準として、５０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましく、９０質量％以上が更に好ましい。砥粒は、例えば、シリカ粒子（シリカからなる粒子）であってもよい。
【００２９】
砥粒の平均粒径は、サファイアの研磨速度が更に向上する観点、研磨後のサファイアを含む被研磨面の平滑性が更に優れる観点、及び、研磨装置の振動の発生を更に抑制する観点から、２０〜１６０ｎｍが好ましく、３０〜１３０ｎｍがより好ましく、４０〜８０ｎｍが更に好ましい。
【００３０】
ここで、平均粒径は、動的光散乱方式粒度分布計で測定したＤ５０の値（体積分布のメジアン径、累積中央値）を意味する。具体的には、例えば、適量の研磨液を、必要とする散乱光強度の範囲に入るように必要に応じて水で希釈して測定サンプルを調製し、この測定サンプルを、動的光散乱方式粒度分布計に投入して、Ｄ５０として得られる値である。このような機能を有する動的光散乱方式の粒度分布計としては、例えばＣＯＵＬＴＥＲ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社製の光回折散乱式粒度分布計（商品名ＣＯＵＬＴＥＲ  Ｎ５型）が挙げられる。この動的光散乱方式粒度分布計で得られる平均粒径の値は、研磨液を適宜薄めてサンプルステージ上で乾燥させた後に走査型電子顕微鏡等で観察して測定される平均一次粒径に比べて大きく、概ね、平均一次粒径の２倍近くの値となる。
【００３１】
研磨液における砥粒の含有量は、サファイアの研磨速度が更に向上する観点、及び、研磨装置の振動の発生を更に抑制する観点から、研磨液の全質量基準で、１質量％以上が好ましく、２質量％以上がより好ましく、４質量％以上が更に好ましい。砥粒の含有量は、研磨液内で砥粒が凝集しにくくなる等により貯蔵安定性が向上する観点から、研磨液の全質量基準で、４０質量％以下が好ましく、４０質量％未満がより好ましく、３０質量％以下が更に好ましく、２０質量％以下が特に好ましい。砥粒の含有量は、研磨液のコストに直接影響する因子であるため、砥粒の含有量が少ないほどコストを低減することができる。
【００３２】
ＣＭＰ工程における研磨装置の振動は、砥粒の平均粒径が小さいほど、また、研磨液における砥粒の含有量が少ないほど発生し易くなる傾向がある。この理由についての明確な知見は得られていないが、本発明者らは以下のように推定している。すなわち、砥粒の平均粒径が小さいほど、また、研磨液における砥粒の含有量が少ないほど、サファイアを含む被研磨面と研磨パッドとの界面の摩擦を緩和する能力が足りなくなるため、研磨装置の振動が発生し易くなる傾向があると考えられる。
【００３３】
（副添加剤）
本実施形態に係る研磨液は、必要に応じて、本発明の効果（ＣＭＰ工程における研磨装置の振動の発生を抑制すると共に、サファイアを含む被研磨面を速い研磨速度で研磨すること）を阻害しない範囲で、ｐＨ調整剤、界面活性剤、清浄剤、防錆剤、表面改質剤、粘度調製剤、抗菌剤、分散剤等の副添加剤を含有してもよい。
【００３４】
［ｐＨ調整剤］
ｐＨ調整剤としては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等の無機酸；酢酸、シュウ酸、リンゴ酸、マロン酸、ピコリン酸等の有機酸；アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、イミダゾール等のアルカリ成分などが挙げられる。これらのｐＨ調整剤によって研磨液のｐＨを調整することができる。また、ｐＨを安定化させるため、研磨液は緩衝液を含有してもよい。このような緩衝液としては、例えば、酢酸塩緩衝液、フタル酸塩緩衝液等が挙げられる。
【００３５】
（液状媒体）
本実施形態に係る研磨液は、液状媒体を含有する。液状媒体は、砥粒の分散媒として作用する。液状媒体としては、水等が挙げられる。水としては、より具体的には、脱イオン水、イオン交換水、超純水等が好ましい。
【００３６】
（ｐＨ）
本実施形態に係る研磨液のｐＨは、サファイアの研磨速度が向上し易い観点、及び、研磨液の貯蔵安定性に優れる観点から、７．０〜１０．５が好ましく、７．３〜１０．２がより好ましく、７．５〜１０．０が更に好ましく、８．０〜９．８が特に好ましい。ｐＨは、液温２５℃におけるｐＨと定義する。
【００３７】
研磨液のｐＨは、ｐＨメーター（例えば、株式会社堀場製作所製、型番：ｐＨ  ＭＥＴＥ  Ｆ−５０）で測定することができる。ｐＨの測定値としては、標準緩衝液（フタル酸塩ｐＨ緩衝液  ｐＨ：４．０１（２５℃）、中性リン酸塩ｐＨ緩衝液  ｐＨ：６．８６（２５℃）、ホウ酸塩ｐＨ緩衝液  ｐＨ：９．１８（２５℃））を用いて、３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。
【００３８】
＜貯蔵液＞
本実施形態に係る研磨液は、使用時に水等の液状媒体で希釈されて使用される貯蔵液として保管することができる。すなわち、本実施形態に係る貯蔵液は、上述の研磨液を得るための貯蔵液であり、液状媒体で希釈する（例えば、質量基準で２倍以上に希釈する）ことにより研磨液が得られる。研磨液を貯蔵液として保管することにより、貯蔵・運搬・保管等に係るコストを抑制できる。貯蔵液は、研磨の直前に液状媒体で希釈して研磨液としてもよいし、研磨定盤上に貯蔵液と液状媒体とを供給し、研磨定盤上で研磨液を調製するようにしてもよい。
【００３９】
貯蔵液の希釈倍率が高いほど貯蔵・運搬・保管等に係るコストの抑制効果が高いため、貯蔵液の希釈倍率の下限は、質量基準で、２倍以上が好ましく、３倍以上がより好ましい。また、貯蔵液の希釈倍率の上限は、特に制限はないが、質量基準で、１０倍以下が好ましく、７倍以下がより好ましく、５倍以下が更に好ましい。希釈倍率がこれらの上限値以下である場合、貯蔵液に含まれる砥粒の含有量が高くなり過ぎることを抑制し、保管中の貯蔵液の安定性を維持し易い傾向がある。なお、希釈倍率をｄとするとき、貯蔵液中の砥粒及びポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルの各含有量は、研磨液中の砥粒及びポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルの各含有量のｄ倍である。
【００４０】
＜研磨方法＞
本実施形態に係る研磨方法（サファイアの研磨方法）は、上述した研磨液を用いて、サファイアを含む被研磨面を研磨する研磨工程を備える。研磨工程は、上述した貯蔵液を液状媒体で希釈することにより得られる研磨液を用いて、サファイアを含む被研磨面を研磨する工程を備える工程であってもよい。
【００４１】
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、サファイアを含む被研磨面を有する基体（サファイア基体）を研磨する場合、使用できる研磨装置としては、ヘッドにサファイア基体を保持するためのホルダーと、回転数が変更可能なモータ等と接続され且つ研磨パッドを貼り付けた定盤と、を有する一般的な研磨装置を使用できる。
【００４２】
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。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から、定盤の回転数は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から、研磨荷重は７００ｇｆ／ｃｍ２以下であることが好ましい。
【００４３】
本実施形態に係る研磨方法では、例えば、定盤に貼り付けられた研磨パッドに、サファイア基体を押圧した状態で、研磨液を被研磨面と研磨パッドとの間にポンプ等により供給しながら、基体と定盤とを相対的に動かす。これらの操作により、サファイアを含む被研磨面を研磨する。研磨液を研磨装置に供給する方法は、研磨の間、研磨液を研磨パッドに連続的に供給できる方法であれば、特に限定されない。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研磨液で覆われていることが好ましい。貯蔵液と水等の液状媒体とを被研磨面と研磨パッドとの間に供給し、研磨定盤上で貯蔵液を希釈（例えば、質量基準で２倍以上に希釈）しながら研磨を行ってもよい。また、供給した研磨液を回収して再度研磨パッドに供給し、循環して使用してもよい。
【００４４】
研磨終了後の基体は、水、エタノール、イソプロピルアルコールや、その他洗浄剤等で洗浄後、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。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例により本発明を更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。
【００４６】
＜砥粒の平均粒径＞
実施例及び比較例に使用する砥粒（シリカＡ及びシリカＢ）の平均粒径をＣＯＵＬＴＥＲ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社製の光回折散乱式粒度分布計（商品名ＣＯＵＬＴＥＲ  Ｎ５型）で測定した。シリカＡの平均粒径は６８ｎｍであり、シリカＢの平均粒径は４４ｎｍであった。なお、シリカＡ及び水から構成される分散液としてカタロイドＳＩ−４５Ｐ（「カタロイド」は登録商標、以下同じ。日揮触媒化成株式会社製、平均一次粒径４５ｎｍ、コロイダルシリカの含有量４０質量％）を使用し、シリカＢ及び水から構成される分散液としてカタロイドＳＩ−５０（日揮触媒化成株式会社製、平均一次粒径２５ｎｍ、コロイダルシリカの含有量４８質量％）を使用した。
【００４７】
＜実施例１＞
（貯蔵液１）
シリカＡ及び水から構成される分散液としてカタロイドＳＩ−４５Ｐ  ９６質量部と、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート  ０．４質量部と、脱イオン水  ３．２０質量部と、１，２，４−トリアゾール  ０．３２質量部と、リンゴ酸  ０．０８質量部とを溶解混合し貯蔵液１を作製した。
【００４８】
（研磨液１）
１質量部の貯蔵液１と３質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液１を４倍に希釈して研磨液１を調製した。研磨液１におけるシリカＡの含有量は９．６００質量％であり、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラートの含有量は０．１００質量％であった。なお、「含有量」とは研磨液の全質量基準の含有量である（以下同じ）。
【００４９】
＜実施例２＞
（貯蔵液２）
シリカＡ及び水から構成される分散液としてカタロイドＳＩ−４５Ｐ  ９６質量部と、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート  ０．０４質量部と、脱イオン水  ３．５６質量部と、１，２，４−トリアゾール  ０．３２質量部と、リンゴ酸  ０．０８質量部とを溶解混合し貯蔵液２を作製した。
【００５０】
（研磨液２）
１質量部の貯蔵液２と３質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液２を４倍に希釈して研磨液２を調製した。研磨液２におけるシリカＡの含有量は９．６００質量％であり、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラートの含有量は０．０１０質量％であった。
【００５１】
＜実施例３＞
（貯蔵液３）
貯蔵液１と同様の貯蔵液３を作製した。
【００５２】
（研磨液３）
１質量部の貯蔵液３と５質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液３を６倍に希釈して研磨液３を調製した。研磨液３におけるシリカＡの含有量は６．４００質量％であり、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラートの含有量は０．０６７質量％であった。
【００５３】
＜実施例４＞
（貯蔵液４）
シリカＢ及び水から構成される分散液としてカタロイドＳＩ−５０  ８０質量部と、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート  ０．４質量部と、脱イオン水  １９．２０質量部と、１，２，４−トリアゾール  ０．３２質量部と、リンゴ酸  ０．０８質量部とを溶解混合し貯蔵液４を作製した。
【００５４】
（研磨液４）
１質量部の貯蔵液４と３質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液４を４倍に希釈して研磨液４を調製した。研磨液４におけるシリカＢの含有量は９．６００質量％であり、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラートの含有量は０．１００質量％であった。
【００５５】
＜比較例１＞
（貯蔵液Ｘ１）
シリカＡ及び水から構成される分散液としてカタロイドＳＩ−４５Ｐ  ９６質量部と、脱イオン水３．６０質量部と、１，２，４−トリアゾール０．３２質量部と、リンゴ酸０．０８質量部とを溶解混合し貯蔵液Ｘ１を作製した。
【００５６】
（研磨液Ｘ１）
１質量部の貯蔵液Ｘ１と３質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ１を４倍に希釈して研磨液Ｘ１を調製した。研磨液Ｘ１におけるシリカＡの含有量は９．６００質量％であった。
【００５７】
＜比較例２＞
（貯蔵液Ｘ２）
シリカＡ及び水から構成される分散液としてカタロイドＳＩ−４５Ｐ  ９６質量部と、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート０．０１６質量部と、脱イオン水３．５８４質量部と、１，２，４−トリアゾール０．３２質量部と、リンゴ酸０．０８質量部とを溶解混合し貯蔵液Ｘ２を作製した。
【００５８】
（研磨液Ｘ２）
１質量部の貯蔵液Ｘ２と３質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ２を４倍に希釈して研磨液Ｘ２を調製した。研磨液Ｘ２におけるシリカＡの含有量は９．６００質量％であり、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラートの含有量は０．００４質量％であった。
【００５９】
＜比較例３＞
（貯蔵液Ｘ３）
シリカＡ及び水から構成される分散液としてカタロイドＳＩ−４５Ｐ  ９６質量部と、ポリアクリル酸としてジュリマーＡＣ−１０ＬＰ（「ジュリマー」は登録商標、日本純薬株式会社製）０．４質量部と、脱イオン水３．２０質量部と、１，２，４−トリアゾール０．３２質量部と、リンゴ酸０．０８質量部とを溶解混合し貯蔵液Ｘ３を作製した。
【００６０】
（研磨液Ｘ３）
１質量部の貯蔵液Ｘ３と３質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ３を４倍に希釈して研磨液Ｘ３を調製した。研磨液Ｘ３におけるシリカＡの含有量は９．６００質量％であり、ポリアクリル酸の含有量は０．１００質量％であった。
【００６１】
＜比較例４＞
（貯蔵液Ｘ４）
シリカＡ及び水から構成される分散液としてカタロイドＳＩ−４５Ｐ  ９６質量部と、ポリグリセリンとしてＰＧＬ  Ｘ（「ＰＧＬ  Ｘ」は商品名、株式会社ダイセル製、２０量体）０．４質量部と、脱イオン水３．２０質量部と、１，２，４−トリアゾール０．３２質量部と、リンゴ酸０．０８質量部とを溶解混合し貯蔵液Ｘ４を作製した。
【００６２】
（研磨液Ｘ４）
１質量部の貯蔵液Ｘ４と３質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ４を４倍に希釈して研磨液Ｘ４を調製した。研磨液Ｘ４におけるシリカＡの含有量は９．６００質量％であり、ポリグリセリンの含有量は０．１００質量％であった。
【００６３】
＜比較例５＞
（貯蔵液Ｘ５）
シリカＡ及び水から構成される分散液としてカタロイドＳＩ−４５Ｐ  ９６質量部と、γ−ブチロラクトン０．０７２質量部と、脱イオン水３．５２８質量部と、１，２，４−トリアゾール０．３２質量部と、リンゴ酸０．０８質量部とを溶解混合し貯蔵液Ｘ５を作製した。
【００６４】
（研磨液Ｘ５）
１質量部の貯蔵液Ｘ５と３質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ５を４倍に希釈して研磨液Ｘ５を調製した。研磨液Ｘ５におけるシリカＡの含有量は９．６００質量％であり、γ−ブチロラクトンの含有量は０．０１８質量％であった。
【００６５】
＜比較例６＞
（貯蔵液Ｘ６）
シリカＡ及び水から構成される分散液としてカタロイドＳＩ−４５Ｐ  ９６質量部と、ジエチレングリコール１．０質量部と、脱イオン水２．６０質量部と、１，２，４−トリアゾール０．３２質量部と、リンゴ酸０．０８質量部とを溶解混合し貯蔵液Ｘ６を作製した。
【００６６】
（研磨液Ｘ６）
１質量部の貯蔵液Ｘ６と３質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ６を４倍に希釈して研磨液Ｘ６を調製した。研磨液Ｘ６におけるシリカＡの含有量は９．６００質量％であり、ジエチレングリコールの含有量は０．２５０質量％であった。
【００６７】
＜比較例７＞
（貯蔵液Ｘ７）
シリカＡ及び水から構成される分散液としてカタロイドＳＩ−４５Ｐ  ９６質量部と、１，３−ブタンジオール１．０質量部と、脱イオン水２．６０質量部と、１，２，４−トリアゾール０．３２質量部と、リンゴ酸０．０８質量部とを溶解混合し貯蔵液Ｘ７を作製した。
【００６８】
（研磨液Ｘ７）
１質量部の貯蔵液Ｘ７と３質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ７を４倍に希釈して研磨液Ｘ７を調製した。研磨液Ｘ７におけるシリカＡの含有量は９．６００質量％であり、１，３−ブタンジオールの含有量は０．２５０質量％であった。
【００６９】
＜比較例８＞
（貯蔵液Ｘ８）
貯蔵液Ｘ１と同様の貯蔵液Ｘ８を作製した。
【００７０】
（研磨液Ｘ８）
１質量部の貯蔵液Ｘ８と５質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ８を６倍に希釈して研磨液Ｘ８を調製した。研磨液Ｘ８におけるシリカＡの含有量は６．４００質量％であった。
【００７１】
＜比較例９＞
（貯蔵液Ｘ９）
シリカＢ及び水から構成される分散液としてカタロイドＳＩ−５０  ８０質量部と、脱イオン水１９．６０質量部と、１，２，４−トリアゾール０．３２質量部と、リンゴ酸０．０８質量部とを溶解混合し貯蔵液Ｘ９を作製した。
【００７２】
（研磨液Ｘ９）
１質量部の貯蔵液Ｘ９と３質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ９を４倍に希釈して研磨液Ｘ９を調製した。研磨液Ｘ９におけるシリカＢの含有量は９．６００質量％であった。
【００７３】
＜研磨液のｐＨ測定及びｐＨ調整＞
実施例及び比較例の研磨液の２５℃におけるｐＨを株式会社堀場製作所製のｐＨ測定器「ｐＨ  ＭＥＴＥ  Ｆ−５０」を用いて測定した。研磨液のｐＨが９．２〜９．３である場合は、そのまま研磨液として使用し、９．３を超えて高かった場合は、２０質量％リンゴ酸水溶液をｐＨ調整液として若干量加えることでｐＨを９．２〜９．３に調整した。実施例及び比較例においてｐＨが９．２を下回ることはなかった。２０質量％リンゴ酸水溶液は、リンゴ酸２０質量部を脱イオン水８０質量部に室温で溶解することで作製した。なお、ｐＨ調整液を加えた研磨液におけるリンゴ酸の量は、ｐＨ調整液を加える前の研磨液におけるリンゴ酸の量と同等であった。
【００７４】
＜ＣＭＰ評価に用いるサファイア基体＞
ＣＭＰ評価では、サファイア基体として、直径５０．８ｍｍ（２インチ）、厚さ０．４３ｍｍの面方位Ｃ面サファイアウエハを使用した。研磨前の平均表面粗さ（Ｒａ）は０．２ｎｍであった。平均表面粗さ（Ｒａ）は、走査型プローブ顕微鏡（セイコーインスツルメンツ株式会社製「ＳＰＩ３８００Ｎ／ＳＰＡ５００」を用い、測定領域１ミクロンで測定した。
【００７５】
＜ＣＭＰ工程における研磨装置の振動評価＞
上記で得た研磨液１〜４及び研磨液Ｘ１〜Ｘ９を、定盤に貼り付けたパッドに滴下しながら、下記に示す研磨条件（研磨条件１及び研磨条件２）でＣＭＰ処理を行い、研磨装置の振動評価を行った。なお、研磨条件２における、研磨定盤の回転速度以外の研磨条件は、研磨条件１と同様とした。振動が発生しなかった場合を「○」と評価し、振動が発生した場合を「×」と評価した。評価結果を表１及び表２に示す。振動評価は、研磨条件１において「○」である場合を良好であると評価した。
【００７６】
（研磨条件１）
研磨装置：不二越機械工業株式会社製、ＲＤＰ−５００
研磨パッド：ローム・アンド・ハース社製、ＩＣ１０００ＸＹ−Ｇｒｏｏｖｅ
研磨圧力：６００ｇｆ／ｃｍ２
研磨液の流量：５００ｍｌ／ｍｉｎ（研磨液１０００ｍｌを循環させた。）
研磨時間：１分
サファイア基体：５枚
研磨定盤の回転速度：４０ｍｉｎ−１
（研磨条件２）
研磨定盤の回転速度：３０ｍｉｎ−１
【００７７】
＜ＣＭＰによるサファイア研磨速度の評価＞
上記で得た研磨液１〜４及び研磨液Ｘ１〜Ｘ９を、定盤に貼り付けたパッドに滴下しながら、下記に示す研磨条件３でＣＭＰ処理を行い、研磨速度及び平均表面粗さ（Ｒａ）の評価を行った。評価結果を表１及び表２に示す。
【００７８】
（研磨条件３）
研磨装置：株式会社ナノファクター製、ＦＡＣＴ−２００
研磨パッド：ローム・アンド・ハース社製、ＩＣ１０００Ｋ−Ｇｒｏｏｖｅ
研磨圧力：３００ｇｆ／ｃｍ２
研磨液の流量：１００ｍｌ／ｍｉｎ（研磨液１２５ｍｌを循環させた。）
研磨時間：３０分
サファイア基体：５枚
研磨定盤の回転速度：９０ｍｉｎ−１
【００７９】
（研磨速度）
研磨速度は、ＣＭＰ処理前後の基体の質量を測定することで、研磨されたサファイアの質量を求め、そこから基体の被研磨面の面積とサファイアの密度３．９７ｇ／ｃｍ３とを用いて膜厚に換算し、減少した膜厚と研磨時間との関係から算出した。研磨速度は、１．０μｍ／ｈ以上を良好であると評価した。
【００８０】
（平均表面粗さ（Ｒａ））
上記＜ＣＭＰ評価に用いるサファイア基体＞に記載した方法と同様の方法で平均表面粗さ（Ｒａ）を測定した。平均表面粗さ（Ｒａ）は、０．３ｎｍ未満を良好であると評価した。
【００８１】
【表１】
0006524799.tif 000002
【００８２】
【表２】
0006524799.tif 000003
【００８３】
実施例の結果から明らかなように、研磨液がポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルを０．００５質量％以上含有すると、ＣＭＰ工程で研磨装置の振動の発生が抑制されると共に、サファイアを含む被研磨面を速い研磨速度で平滑に研磨できた。
【００８４】
比較例１及び２の結果から明らかなように、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルの含有量が０．００５質量％未満では、ＣＭＰ工程で研磨装置の振動の発生を抑えることができなかった。比較例３及び４の結果から明らかなように、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル以外の界面活性剤を用いても、ＣＭＰ工程で研磨装置の振動の発生を抑えることができなかった。比較例５〜７の結果から明らかなように、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルに代えて有機溶媒を用いても、ＣＭＰ工程で研磨装置の振動の発生を抑えることができなかった。
【００８５】
実施例３及び比較例８の結果から明らかなように、砥粒の含有量を９．６００質量％よりも少ない６．４００質量％とした場合であっても、研磨液がポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルを０．００５質量％以上含有することにより、ＣＭＰ工程で研磨装置の振動の発生が抑制されると共に、サファイアを含む被研磨面を速い研磨速度で平滑に研磨できた。
【００８６】
実施例４及び比較例９の結果から明らかなように、砥粒の平均粒径を６８ｎｍより小さい４４ｎｍとした場合であっても、研磨液がポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルを０．００５質量％以上含有することにより、ＣＭＰ工程で研磨装置の振動の発生が抑制されると共に、サファイアを含む被研磨面を速い研磨速度で平滑に研磨できた。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明に係るサファイア用研磨液（ＣＭＰ用研磨液）、貯蔵液、及び、これらを用いた研磨方法は、サファイアを含む被研磨面のＣＭＰに好適であり、ＬＥＤ基体、スマートフォン等の電子機器表示部カバーに用いられるサファイア基体（サファイアを含む被研磨面を有する基体）のＣＭＰに好適である。