(57)【要約】【課題】良好な非起泡性を有し、被研磨体の表面を効果的に研磨処理することのできる研磨剤及びその製造方法を提供する。【解決手段】被研磨体の表面を研磨するための研磨剤であって、（Ａ）表面に難水溶性無機化合物を有する疎水性有機高分子粒子と、（Ｂ）砥粒とを含む水性スラリーからなる研磨剤、並びに（ａ）疎水性重合性単量体を、難水溶性無機化合物を分散剤として水性媒体中で懸濁重合し、固液分離して得られた有機高分子粒子を水性媒体中に分散させ、疎水性有機高分子粒子分散液を調製する工程、（ｂ）砥粒に対して濡れ性のよい媒体中に砥粒を分散させて、砥粒分散液を調製する工程、及び（ｃ）前記の疎水性有機高分子粒子分散液と砥粒分散液とを混合する工程、を有する前記研磨剤の製造方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨体の表面を研磨するための研磨剤であって、（Ａ）表面に難水溶性無機化合物を有する疎水性有機高分子粒子と、（Ｂ）砥粒とを含む水性スラリーからなる研磨剤。
【請求項２】
（Ａ）成分の疎水性有機高分子粒子が、疎水性重合性単量体を、難水溶性無機化合物を分散剤として水性媒体中で懸濁重合し、固液分離して得られたものである請求項１に記載の研磨剤。
【請求項３】
（Ａ）成分の疎水性有機高分子粒子の平均粒径が０．１〜５０μｍで、（Ｂ）成分の砥粒の平均粒径が０．００５〜３μｍであり、かつ（Ｂ）成分の平均粒径／（Ａ）成分の平均粒径比が１／２０００〜１／５である請求項１又は２に記載の研磨剤。
【請求項４】
（Ａ）成分と（Ｂ）成分の含有質量比が、１：４〜２０：１である請求項１〜３のいずれかに記載の研磨剤。
【請求項５】
（ａ）疎水性重合性単量体を、難水溶性無機化合物を分散剤として水性媒体中で懸濁重合し、固液分離して得られた有機高分子粒子を水性媒体中に分散させ、疎水性有機高分子粒子分散液を調製する工程、（ｂ）砥粒に対して濡れ性のよい媒体中に砥粒を分散させて、砥粒分散液を調製する工程、及び（ｃ）前記の疎水性有機高分子粒子分散液と砥粒分散液とを混合する工程、を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の研磨剤の製造方法。
【請求項６】
（ｃ）工程において、疎水性有機高分子粒子分散液と砥粒分散液とを、メディアレス式分散機にて、疎水性有機高分子粒子のガラス転移温度よりも０〜４０℃低い範囲の温度で混合する請求項５に記載の研磨剤の製造方法。
【請求項７】
メディアレス式分散機が、ホモミキサー型、櫛歯型又は断続ジェット流発生型である請求項６に記載の研磨剤の製造方法。
【請求項８】
メディアレス式分散機の回転数が、１０００〜４００００ｒｐｍである請求項６又は７に記載の研磨剤の製造方法。
【請求項９】
被研磨体の研磨面と、定盤の上面との間に、請求項１〜４のいずれかに記載の研磨剤を介在させて、前記の被研磨体と定盤とを相対的に摺動させることを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨剤、その製造方法及び研磨方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、良好な非起泡性を有し、被研磨体の表面を効果的に研磨処理することのできる、疎水性有機高分子粒子と砥粒とを含む水性スラリーからなる研磨剤、このものを効率よく製造する方法、及び前記研磨剤を用いて、被研磨体の表面を効果的に研磨処理する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、ガラス状炭素基板や、ガラス状炭素以外の炭素、アルミニウム、ガラス、シリコンなどを用いた磁気記録媒体用基板、あるいは半導体用シリコンウエハ、光学プリズム、さらには水晶などの研磨においては、スクラッチなどの表面欠陥や、研磨速度が遅いことによるコスト高などが問題となっている。
このような問題に対処するために、例えば（１）加工用助剤として、水酸基を有する水溶性又は水分散性の有機高分子化合物を用いる技術（例えば、特許文献１参照）、（２）架橋有機高分子化合物の球状微粒子と分散媒を含む研磨剤組成物（例えば、特許文献２参照）、（３）有機高分子化合物からなる母粒子と、その表面に保持される超微細砥粒からなる研磨剤（例えば、特許文献３参照）が開示されている。
しかしながら、これらの技術においては、いずれも研磨剤中に親水性基を有する保護コロイドや界面活性剤が含まれていたり、分子内に親水基を有する有機高分子化合物が用いられている。したがって、研磨処理時に起泡が生じるなど、好ましくない事態を招末する。
研磨処理時において、工具プレート中での泡立ちなどが多いと、加工特性に影響を及ぼし、また研磨スラリーの循環用タンク内が泡立ちにより、溢れる場合があるなどの問題が生じる。したがって、実機工程中での泡立ちを抑制することが望まれていた。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１０２０４１号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３９９１号公報
【特許文献３】特開２００１−３００８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような状況下で、良好な非起泡性を有し、被研磨体の表面を効果的に研磨処理することのできる研磨剤、及びこの研磨剤を用いて、被研磨体の表面を効果的に研磨処理する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、表面に難水溶性無機化合物を有する疎水性有機高分子粒子と、砥粒とを含む水性スラリーからなる研磨剤により、その目的を達成し得ること、そしてこの研磨剤は、特定の工程を施すことにより、効率よく製造し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【０００６】
すなわち、本発明は、
（１） 被研磨体の表面を研磨するための研磨剤であって、（Ａ）表面に難水溶性無機化合物を有する疎水性有機高分子粒子と、（Ｂ）砥粒とを含む水性スラリーからなる研磨剤；
（２） （Ａ）成分の疎水性有機高分子粒子が、疎水性重合性単量体を、難水溶性無機化合物を分散剤として水性媒体中で懸濁重合し、固液分離して得られたものである上記（１）項に記載の研磨剤；
（３） （Ａ）成分の疎水性有機高分子粒子の平均粒径が０．１〜５０μｍで、（Ｂ）成分の砥粒の平均粒径が０．００５〜３μｍであり、かつ（Ｂ）成分の平均粒径／（Ａ）成分の平均粒径比が１／２０００〜１／５である上記（１）又は（２）項に記載の研磨剤；
（４） （Ａ）成分と（Ｂ）成分の含有質量比が、１：４〜２０：１である上記（１）〜（３）項のいずれかに記載の研磨剤；
（５） （ａ）疎水性重合性単量体を、難水溶性無機化合物を分散剤として水性媒体中で懸濁重合し、固液分離して得られた有機高分子粒子を水性媒体中に分散させ、疎水性有機高分子粒子分散液を調製する工程、（ｂ）砥粒に対して濡れ性のよい媒体中に砥粒を分散させて、砥粒分散液を調製する工程、及び（ｃ）前記の疎水性有機高分子粒子分散液と砥粒分散液とを混合する工程、を有することを特徴とする上記（１）〜（４）項のいずれかに記載の研磨剤の製造方法；
（６） （ｃ）工程において、疎水性有機高分子粒子分散液と砥粒分散液とを、メディアレス式分散機にて、疎水性有機高分子粒子のガラス転移温度よりも０〜４０℃低い範囲の温度で混合する上記（５）項に記載の研磨剤の製造方法；
（７） メディアレス式分散機が、ホモミキサー型、櫛歯型又は断続ジェット流発生型である上記（６）項に記載の研磨剤の製造方法；
（８） メディアレス式分散機の回転数が１０００〜４００００ｒｐｍである上記（６）又は（７）項に記載の研磨剤の製造方法；及び
（９） 被研磨体の研磨面と、定盤の上面との間に、上記（１）〜（４）項のいずれかに記載の研磨剤を介在させて、前記の被研磨体と定盤とを相対的に摺動させることを特徴とする研磨方法；
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、良好な非起泡性を有し、被研磨体の表面を効果的に研磨処理することのできる、疎水性有機高分子粒子と砥粒とを含む水性スラリーからなる研磨剤、このものを効率よく製造する方法、及び前記研磨剤を用いて、被研磨体の表面を効果的に研磨処理する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明において、疎水性有機高分子粒子とは、該粒子を構成する有機高分子化合物における１分子中の親水性基の含有量が８モル％以下、好ましくは4モル％以下、より好ましくは０モル％のものを指す。
また、疎水性重合性単量体とは、全重合性単量体のモル数に対する、該全重合性単量体中に含まれる親水性基のモル分率が８モル％以下、好ましくは４モル％以下、より好ましくは０モル％のものを指す。
なお、親水性基としては、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、スルホン酸基、イミノ基などの官能基を挙げることができる。
本発明の研磨剤は、被研磨体の表面を研磨するための研磨剤であって、（Ａ）表面に難水溶性無機化合物を有する疎水性有機高分子粒子と、（Ｂ）砥粒とを含む水性スラリーからなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の研磨剤において、（Ａ）成分として用いられる疎水性有機高分子粒子は、表面に難水溶性無機化合物を有する疎水性球状粒子である。
また、本発明には、非起泡性の研磨剤を目的とすることから、前記（Ａ）成分の疎水性有機高分子粒子と、（Ｂ）成分の砥粒を含む水性スラリーには、界面活性剤や、ポリビニルアルコールなどの親水性基を有する保護コロイドは、実質的に含まれていない。
当該（Ａ）成分の疎水性有機高分子粒子は、媒体中に単一分散状態で含有してなる形態を有するものが好ましい。なお、ここで単一分散状態とは、難水溶性無機化合物で覆われた粒子が凝集することなく、１個１個独立に分散している状態を示す。
当該粒子が研磨剤中に分散されない場合には研磨効率が低下する。この分散性は研磨剤媒体の水素イオン濃度、粘度などの各種特性によって変化するが、有機高分子粒子と研磨剤媒体との親和性に強く依存し、特に研磨剤媒体に分散する際の有機高分子粒子の分散性に与える影響が強いことが判明した。すなわち、当該粒子が媒体中に単一分散するには、表面が難水溶性無機化合物で覆われた疎水性有機高分子粒子の製造方法が重要となる。
【００１０】
当該（Ａ）成分の疎水性有機高分子粒子を構成する疎水性有機高分子化合物としては、強度、砥粒保持性及び分散性などの面から、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスチレン、架橋ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン・ＡＳ樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ユリア・メラミン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアセタール樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトンなどの中から選ばれる１種又は２種以上からなる混合物や組成物を挙げることができる。なお、前記有機高分子化合物は、分子内架橋構造を有していてもよい。
【００１１】
また、この有機高分子粒子自体は、有機高分子化合物と無機化合物との複合体であってもよい。例えば、上記有機高分子化合物を核にしてその表面に無機化合物を化学的または物理的に担持、吸着、化学的結合等によって付着させたもの、有機高分子化合物を無機化合物の存在下に合成し、有機高分子化合物中に無機化合物を包含させたもの、無機化合物を核として、その表面に有機高分子化合物の薄膜を被覆させたり、化学的な結合によってグラフト鎖等を形成させ、表面を改質したものであってもよい。更に中空部を有する有機高分子化合物自体、該中空部に空気以外のガスや液体が封入されたもの等であってもよい。このような複合体として使用される無機化合物としては、カーボンマイクロビーズ、ガラスビーズ、メソカーボンビーズなどのマイクロビーズの１種または２種以上を併用することができる。カーボンマイクロビーズ、ガラスビーズ、メソカーボンビーズなどのマイクロビーズは大阪ガス株式会社、シミコン・コンポジット社等から市販されている。
【００１２】
これらの疎水性有機高分子粒子の表面を覆う難水溶性無機化合物としては、例えば、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム等の難水溶性塩類、正リン酸塩、ピロリン酸塩、ポリリン酸塩のうちの難水溶性のリン酸塩等が挙げられる。好ましいものは、第２リン酸塩（Ｍ2ＨＰＯ4）、第３リン酸塩［Ｍ3（ＰＯ4）2］、ピロリン酸正塩（Ｍ4Ｐ2Ｏ7）、ピロリン酸酸性塩（Ｍ2Ｈ2Ｐ2Ｏ7）、トリポリリン酸塩（Ｍ5Ｐ3Ｏ10）であって、前記Ｍがカルシウム、マグネシウム、バリウム、鉄、カドミウム、ストロンチウム等の二価金属塩である。また、例えば、第３リン酸ナトリウムと塩化カルシウムとの付加生成物Ｃａ3（ＰＯ4）2・Ｃａ（ＯＨ）2等も用いることができる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよいが、特に好ましいものは、リン酸３カルシウム［Ｃａ3（ＰＯ4）2］である。
【００１３】
当該（Ａ）成分の疎水性有機高分子粒子としては、疎水性重合性単量体を、前記の難水溶性無機化合物を分散剤として水性媒体中で懸濁重合し、固液分離して得られたものであることが好ましい。
前記の疎水性重合性単量体としては、スチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族単量体や、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート等の（メタ）アクリル酸エステルなどの非架橋性単量体、及び必要に応じて用いられるジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、エチレングリコールジアクリレートもしくはジメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレートもしくはジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートもしくはトリメタクリレートなどの架橋性単量体を挙げることができる。
前記の非架橋性単量体は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよく、また、架橋性単量体は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。架橋性単量体の中では、特にジビニルベンゼンが好適である。
【００１４】
非架橋性単量体と架橋性単量体とを共重合させることで、硬さをコントロールすることができる。架橋性単量体の使用量が５０質量％を超える量では共重合性が悪くなるので好ましくない。具体的に重合中にゲル化物や凝集物が発生し、均一な状態の架橋粒子が得られにくくなり、上記のゲル化物や凝集物は研磨傷の原因となる。
前記水性媒体としては、純水やイオン交換水などの水、又は該水と、それと混和性を有する低級アルコールなどの有機溶剤との混合物を用いることができる。ただし、該有機溶剤は、表面張力の低下により泡立ちが生じない程度に用いるのがよい。
また、難水溶性無機化合物の使用量は、重合性単量体１００質量部に対し、通常０．５〜３０質量部程度である。難水溶性無機化合物の使用量が、上記範囲にあれば、重合性単量体の造粒が可能であると共に、反応系は適度の粘度を有し、得られる重合粒子の分散安定性が良好で、粒度分布も狭いものとなる。
【００１５】
本発明において、疎水性重合性単量体を、難水溶性無機化合物を分散剤として水性媒体中で懸濁重合させるには、重合開始剤の存在下、攪拌下に５０〜１００℃程度の温度で加熱し、重合させればよい。
前記重合開始剤としては、例えば、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）等のアゾビス系重合開始剤、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、ｔ−ブチルペルオキシ−２−エチルヘキサノエート、過酸化アセチル、過安息香酸ｔｅｒｔ−ブチル等の有機過酸化物系重合開始剤を挙げることができる。重合開始剤の使用量は求める分子量に応じて調整可能であるが、重合性単量体に対して０．１〜１０質量％の範囲が好ましく、特に１〜８質量％の範囲が好ましい。
このようにして得られた重合粒子は、従来公知の方法により、固液分離し、水洗することにより、目的とする表面に難水溶性無機化合物を有する疎水性有機高分子粒子のウェットケーキが得られる。
前記の疎水性有機高分子粒子の示差走査熱量計によるガラス転移温度Ｔｇは、３５〜２００℃の範囲にあることが好ましい。該Ｔｇが３５℃以上であれば研磨時の摩擦熱などによる粒子の融着を抑制することができ、また、２００℃以下であれば、粒子は適度の硬さを有し、良好な研磨効果が得られる。該Ｔｇは、より好ましくは５０〜１７０℃であり、さらに好ましくは８０〜１５０℃である。
【００１６】
本発明の研磨剤における（Ｂ）成分の砥粒としては、被研磨体の表面を研磨し得るものであればよく特に制限されず、例えばコロイダルシリカ、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、酸化マンガンなどの中から選ばれる１種又は２種以上からなる混合物を使用することができる。
本発明の研磨剤においては、研磨効果の点から、（Ａ）成分の疎水性有機高分子粒子の平均粒径は、好ましくは０．１〜５０μｍ、より好ましくは０．５〜２０μｍ、さらに好ましくは１〜１５μｍであり、（Ｂ）成分の砥粒の平均粒径は、好ましくは０．００５〜３μｍ、より好ましくは０．０１〜２μｍ、さらに好ましくは０．０５〜１μｍであって、（Ｂ）成分の平均粒径／（Ａ）成分の平均粒径比は、好ましくは１／２０００〜１／５、より好ましくは１／１０００〜１／１０、さらに好ましくは１／５００〜１／３０である。
なお、前記平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定して得られた質量平均粒径である。
また、本発明の研磨剤においては、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の含有質量比は、研磨効果の点から、好ましくは１：４〜２０：１、より好ましくは１：３〜１０：１、さらに好ましくは１：２〜５：１である。
研磨剤中の砥粒の含有量は、研磨効果及び経済性のバランスの点から、好ましくは０．５〜２０質量％、より好ましくは１〜１５質量％、さらに好ましくは２〜１０質量％である。
本発明の研磨剤には、本発明の効果を損なわない範囲で、ｐＨ調整剤、粘度調整剤、分散剤、凝集剤、を含んでいてもよい。
【００１７】
次に、本発明の研磨剤の製造方法について説明する。
本発明の研磨剤の製造方法は、（ａ）疎水性有機高分子粒子分散液を調製する工程、（ｂ）砥粒分散液を調製する工程、及び（ｃ）前記の疎水性有機高分子粒子分散液と砥粒分散液とを混合する工程を有する。
前記（ａ）工程においては、疎水性重合性単量体を、難水溶性無機化合物を分散剤として水性媒体中で懸濁重合して得られたスラリーを、遠心分離機などを用いる常法に従って固液分離し、必要に応じて水洗処理することにより、表面が難水溶性無機化合物で覆われた疎水性有機高分子粒子のウェットケーキを得る。
このウェットケーキの固形分含有量は、好ましくは６０〜９０質量％、より好ましくは７０〜８０質量％である。固形分含有量が６０質量％以上であれば、取り出し作業時に、例えばろ布からウェットケーキを容易に取り剥がすことができ、また９０質量％以下であれば、部分的な乾燥、凝集を抑制することができ、次の工程における水性媒体への再分散が容易である。
このようにして得られたウェットケーキは、水性媒体中に再分散させ、疎水性有機高分子粒子分散液を調製する。
この再分散は、メディアレス式分散機により行うことができるが、スタラーチップのみでも十分に分散することができる。
疎水性有機高分子粒子分散液中の該粒子濃度は、通常０．５〜１５質量％、好ましくは１〜１０質量％、より好ましくは２〜８質量％である。
【００１８】
前記（ｂ）工程においては、砥粒に対して濡れ性のよい媒体中に砥粒を分散させて、砥粒分散液を調製する。
前記の濡れ性のよい媒体とは、純水やイオン交換水などの水、及び前記水と低級アルコールとの混合物などを挙げることができる。水と低級アルコールとの混合物における低級アルコールの含有量は、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは５質量％以下である。低級アルコールの含有量が１０質量％を超えると表面張力が低下し、泡立ちが生じるおそれがある。
砥粒の分散は、固形分濃度が、好ましくは０．５〜２０質量％、より好ましくは１〜１５質量％、さらに好ましくは２〜１０質量％になるように行う。
また、この分散は、メディアレス式分散機により行うことができるが、スタラーチップのみでも十分に分散することができる。
【００１９】
前記（ｃ）工程においては、前記の疎水性有機高分子粒子分散液と砥粒分散液とを混合して、本発明の水性スラリーからなる研磨剤を調製する。
疎水性有機高分子粒子分散液と砥粒分散液との混合は、メディアレス式分散機にて、疎水性有機高分子粒子のガラス転移温度よりも０〜４０℃低い範囲の温度で行うことが好ましい。
具体的には、疎水性有機高分子粒子分散液と砥粒分散液を、それぞれ疎水性有機高分子粒子のガラス転移温度よりも０〜４０℃低い範囲の温度に調温し、これらをメディアレス式分散機にて、回転数を好ましくは１０００〜４００００ｒｐｍ、より好ましくは３０００〜２００００ｒｐｍ、さらに好ましくは３０００〜１００００ｒｐｍにして混合する。メディアレス式分散機の回転数が１０００〜４００００ｒｐｍの範囲にあれば、有機高分子粒子と砥粒とのせん断力が適度であって、有機高分子粒子の変形を抑制しながら、粒子表面に良好な被覆力でもって砥粒層が形成される。
また、メディアレス分散機で混合する際の温度が、有機高分子粒子のガラス転移温度（Ｔｇ）よりも０〜４０℃低い場合、有機高分子粒子同士の融着が起こりにくい。
【００２０】
また、メディアレス分散機としては、ホモミキサー型、櫛歯型、断続ジェット流発生型などを用いることができる。
ホモミキサー型は、高速回転する回転体とそれを取り囲むべく配置された固定環とで構成され、その隙間によって有機高分子粒子と砥粒とが速度勾配によるせん断力を受けるタイプのものである。
櫛歯型は、櫛歯型の高速回転する回転体と櫛歯型の固定環で構成される。有機高分子粒子と砥粒はローターが回転することにより内側から外側へ通過する際隙間でのせん断力を受ける効果とスリット部のずれにより圧力変動によるキャビテーションを発生させるタイプのものである。
断続ジェット流発生型は、高速回転する回転体と微小な隙間で配置された数十本のスリットをもったスクリーンで構成される。有機高分子粒子と砥粒がスクリーンスリットを通過することにより速度が増大され、槽内の処理物に断続ジェット流を形成し、その速度界面で処理物同士のせん断力を発生させるタイプのものである。
なお、前述の（ａ）工程や（ｂ）工程でメディアレス式分散機を使用する場合、前記のホモミキサー型、櫛歯型、断続ジェット流発生型などを用いることができる。
【００２１】
次に、本発明の研磨方法について説明する。本発明の研磨方法は、被研磨体の研磨面と、定盤の上面との間に、前述した本発明の研磨剤を介在させて、前記の被研磨体と定盤とを相対的に摺動させることを特徴とする。
本発明の研磨方法は、研磨機に設けられた定盤と被研磨体との間に当該研磨剤を所定の量で供給し、研磨剤に含まれる砥粒を被研磨体と接触させるため被研磨体を回転させれば、砥粒と被研磨体との相対運動によってその表面が研磨される。
研磨機としては、定盤を有し研磨剤の供給手段、被研磨体の回転手段が設けられていれば、定盤のサイズなどは被研磨体のサイズに応じて適宜選択することができる。
定盤は銅や錫などの金属、ガラス、セラミックまたはプラスチックから製造される平面性の良好なものが好適である。該定盤の形状は平面に限定されず、曲面、球面または凹凸面などでもよい。
【００２２】
研磨パッドとしてはシリコンウエハなどの研磨に従来から用いられている研磨パッドを用いることができるが、ＩＣ１０００やＭＨＳ  １５Ａ（いずれもローデルニッタ社製）のような発泡ポリウレタン製の研磨パッド等の硬質パッドを用いると砥粒と真実接触点での圧力が高くなり、研磨速度が向上するので好ましい。
また、材質的に発泡ウレタンに限定されることはなく、硬さの面から多孔質エポキシ樹脂の方が更に好ましい。
前記研磨パッドと被研磨体を接触させて研磨する際の研磨加工圧は特に限定されるものではなく、通常９．８〜３９．２ｋＰａ（１００〜４００ｇｆ／ｃｍ2）程度で充分であるが、研磨加工圧は大きい程砥粒と真実接触点での圧力が高くなり研磨速度が向上するので好ましい。
【００２３】
また、研磨剤の供給量も定盤のサイズに応じて適宜選択することができ、研磨工程に供給する際の研磨剤の攪拌力も、使用する疎水性有機高分子粒子や砥粒の種類および配合量などによって適宜選択することができる。具体的に、上記研磨剤の定盤上への供給量は、通常１〜１００ｍｌ／分であり、好適には１０〜５０ｍｌ／分である。また、該定盤を所定の回転速度で回転させながら、被研磨体をラップ加工する場合において、前記所定の回転速度は、通常１０〜５００ｒｐｍであり、好適には２０〜２００ｒｐｍである。
本発明の研磨方法では、ガラス状炭素基板、ガラス状炭素以外の炭素、アルミニウム、ガラス、シリコン等の磁気記録媒体用基板、又は半導体用シリコンウェハ、光学プリズム等、あるいは水晶、サファイヤ等を被研磨体とする場合に、その表面の鏡面研磨に優れる。
【００２４】
従来の湿式研磨方法では、被研磨体と研磨パッドの間で、研磨剤の泡立ちの発生が多く見られた。これに対し、本発明の研磨方法は、表面が難水溶性無機化合物で覆われた疎水性有機高分子粒子を含む非起泡性の研磨剤を用いることにより、前記の泡立ちの発生を効果的に抑制することができる。
【実施例】
【００２５】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
製造例１
スチレン１００質量部に、２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）２質量部を添加し、充分に混合することにより、油相を得た。続いて、攪拌機、還流冷却器および温度計を備えた５リットルの４つ口セパラブルフラスコにイオン交換水１５１質量部を投入し、それに分散安定剤としての第３リン酸カルシウム１０質量部を添加し、塩酸によって該第３リン酸カルシウムを溶解することにより水相を得た。この水相に上記油相を投入し、アルカリ性水溶液にて第３リン酸カルシウムを析出させた後、充分に混合して懸濁液を形成した。更に、この懸濁液をメディアレス式攪拌機（エムテクニック社製「クリアミックス１５Ｓ」）を用いて、回転数１０，０００ｒｐｍで攪拌して造粒し、更に、６０℃で５時間、その後８０℃で５時間、窒素雰囲気下で重合反応を行い、水性分散液を得た。
続いて、上記懸濁液を固液分離し、蒸留水により十分に水洗を行い、固形分７０質量％のウェットケーキを得た。この樹脂粒子のＴｇは９８℃であった。
得られた樹脂粒子の平均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置「ＬＡ−５００」（堀場製作所）で測定した結果、質量平均粒径は５．４μｍであった。
【００２６】
製造例２
メチルメタクリレート１００質量部に、２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）２質量部を添加し、充分に混合することにより、油相を得た。続いて、攪拌機、還流冷却器および温度計を備えた５リットルの４つ口セパラブルフラスコにイオン交換水１５１質量部を投入し、それに分散安定剤としての第３リン酸カルシウム１０質量部を添加し、塩酸によって該第３リン酸カルシウムを溶解することにより水相を得た。この水相に上記油相を投入し、アルカリ性水溶液にて第３リン酸カルシウムを析出させた後、充分に混合して懸濁液を形成した。更に、この懸濁液をメディアレス式攪拌機（エムテクニック社製「クリアミックス１５Ｓ」）を用いて、回転数１０，０００ｒｐｍで攪拌して造粒し、更に、６０℃で５時間、その後８０℃で５時間、窒素雰囲気下で重合反応を行い、水性分散液を得た。
続いて、上記懸濁液を固液分離し、蒸留水により十分に水洗を行い、固形分７２質量％のウェットケーキを得た。この樹脂粒子のＴｇは１１０℃であった。
得られた樹脂粒子の平均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置「ＬＡ−５００」（堀場製作所）で測定した結果、質量平均粒径は６．０μｍであった。
【００２７】
製造例３
スチレン１００質量部、ジビニルベンゼン３０質量部に、２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）２質量部を添加し、充分に混合することにより、油相を得た。続いて、攪拌機、還流冷却器および温度計を備えた５リットルの４つ口セパラブルフラスコにイオン交換水１５１質量部を投入し、それに分散安定剤としての第３リン酸カルシウム１０質量部を添加し、塩酸によって該第３リン酸カルシウムを溶解することにより水相を得た。この水相に上記油相を投入し、アルカリ性水溶液にて第３リン酸カルシウムを析出させた後、充分に混合して懸濁液を形成した。更に、この懸濁液をメディアレス式攪拌機（エムテクニック社製「クリアミックス１５Ｓ」）を用いて、回転数１０，０００ｒｐｍで攪拌して造粒し、更に、６０℃で５時間、その後８０℃で５時間、窒素雰囲気下で重合反応を行い、水性分散液を得た。
続いて、上記懸濁液を固液分離し、蒸留水により十分に水洗を行い、固形分６８質量％のウェットケーキを得た。この樹脂粒子のＴｇは１３０℃であった。
得られた樹脂粒子の平均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置「ＬＡ−５００」（堀場製作所）で測定した結果、質量平均粒径は６．２μｍであった。
【００２８】
製造例４
スチレン１００質量部に、２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）２質量部を添加し、充分に混合することにより、油相を得た。続いて、攪拌機、還流冷却器および温度計を備えた５リットルの４つ口セパラブルフラスコにイオン交換水１５１質量部を投入し、それに分散安定剤としての第３リン酸カルシウムを固形分として１０質量部（日本化学工業（株）製  商品名「スーパータイト１０」、固形分１０質量％）添加し、水相を得た。この水相に上記油相を投入し、アルカリ性水溶液にさせ懸濁液を形成した。更に、この懸濁液をメディアレス式攪拌機（エムテクニック社製「クリアミックス１５Ｓ」）を用いて、回転数１０，０００ｒｐｍで攪拌して造粒し、更に、６０℃で５時間、その後８０℃で５時間、窒素雰囲気下で重合反応を行い、水性分散液を得た。
続いて、上記懸濁液を固液分離し、蒸留水により十分に水洗を行い、固形分７０質量％のウェットケーキを得た。この樹脂粒子のＴｇは９８℃であった。
得られた樹脂粒子の平均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置「ＬＡ−５００」（堀場製作所）で測定した結果、質量平均粒径は６．８μｍであった。
【００２９】
製造例５
スチレン１００質量部に、２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）２質量部を添加し、充分に混合することにより、油相を得た。続いて、攪拌機、還流冷却器および温度計を備えた５リットルの４つ口セパラブルフラスコにイオン交換水１５１質量部を投入し、それに分散安定剤としてのリン酸３ナトリウム１２水和物を２５．７質量部、塩化カルシウム１１．２質量部を添加し、さらにイオン交換水１０２質量部を加え混合して、難水溶性無機化合物［Ｃａ3（ＰＯ4）2］を得た。この水相に上記油相を投入し、アルカリ性水溶液にて該Ｃａ3（ＰＯ4）2を析出させた後、充分に混合して懸濁液を形成した。更に、この懸濁液をメディアレス式攪拌機（エムテクニック社製「クリアミックス１５Ｓ」）を用いて、回転数１０，０００ｒｐｍで攪拌して造粒し、更に、６０℃で５時間その後８０℃で５時間、窒素雰囲気下で重合反応を行い、水性分散液を得た。
続いて、上記懸濁液を固液分離し、蒸留水により十分の水洗を行い、固形分６８質量％のウェットケーキを得た。この樹脂粒子のＴｇは９８℃であった。
得られた樹脂粒子の平均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置「ＬＡ−５００」（堀場製作所）で測定した結果、質量平均粒径は６．２μｍであった。
【００３０】
製造例６
スチレン１００質量部に、２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）２質量部を添加し、充分に混合することにより、油相を得た。続いて、攪拌機、還流冷却器および温度計を備えた５リットルの４つ口セパラブルフラスコにイオン交換水２５０質量部を投入し、それに塩化マグネシウム１０質量部を添加して溶解した水溶液に、イオン交換水５０質量部に水酸化ナトリウム７質量部を溶解した水溶液を攪拌下で徐々に添加して、水酸化マグネシウムコロイド分散液を調製した。この水相に上記油相を投入し、メディアレス式攪拌機（エムテクニック社製「クリアミックス１５Ｓ」）を用いて、回転数１０，０００ｒｐｍで攪拌して造粒し、更に、６０℃で５時間、その後８０℃で５時間、窒素雰囲気下で重合反応を行い、水性分散液を得た。
続いて、上記懸濁液を固液分離し、蒸留水により十分の水洗を行い、固形分７０質量％のウェットケーキを得た。この樹脂粒子のＴｇは９７℃であった。
得られた樹脂粒子の平均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置「ＬＡ−５００」（堀場製作所）で測定した結果、質量平均粒径は６．７μｍであった。
【００３１】
製造例７
スチレン１００質量部に、２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）２質量部を添加し混合することにより、油相を得た。続いて、攪拌機、還流冷却器および温度計を備えた５リットルの４つ口セパラブルフラスコにイオン交換水１５１質量部を投入し、それに分散安定剤としての第３リン酸カルシウム１０質量部を添加し、塩酸によって該第３リン酸カルシウムを溶解することにより水相を得た。この水相に上記油相を投入し、アルカリ性水溶液にて第３リン酸カルシウムを析出させた後、充分に混合して懸濁液を形成した。更に、この懸濁液をメディアレス式攪拌機（エムテクニック社製「クリアミックス１５Ｓ」）を用いて、回転数１０，０００ｒｐｍで攪拌して造粒し、更に、６０℃で５時間、その後８０℃で５時間、窒素雰囲気下で重合反応を行い、水性分散液を得た。
続いて、塩酸を添加しｐＨ２以下にさせて第３リン酸カルシウムを溶解させ、球状粒子を得た。蒸留水により十分の水洗を行い、固形分７０質量％のウェットケーキを得た。
得られた樹脂粒子の平均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置「ＬＡ−５００」（堀場製作所）で測定した結果、質量平均粒径は６．６μｍであった。
この樹脂粒子のＴｇは９８℃であった。
【００３２】
製造例８
スチレン１００質量部に、２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）２質量部、２，２’−アゾビス−イソブチロニトリル２質量部を添加し、充分に混合することにより、油相を得た。続いて、攪拌機、還流冷却器および温度計を備えた５リットルの４つ口セパラブルフラスコにイオン交換水１５１質量部を投入し、それに分散安定剤として「クラレポバールＰＶＡ−２０５」（株式会社クラレ製）１．５質量部を添加した。この水相に上記油相を投入し、５０００ｒｐｍの攪拌速度でフラスコ内の内容物を分散させた後、６０℃で５時間、その後８０℃で５時間、窒素雰囲気下で重合反応を行い、水性分散液を得た。
続いて、上記懸濁液を固液分離し、蒸留水により十分の水洗を行い、固形分６７質量％のウェットケーキを得た。この樹脂粒子のＴｇは９８℃であった。
得られた樹脂粒子の平均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置「ＬＡ−５００」（堀場製作所）で測定した結果、質量平均粒径は６．８μｍであった。
【００３３】
製造例９
スチレン１００質量部、アクリル酸１０質量部に、２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）２質量部を添加し、充分に混合することにより、油相を得た。続いて、攪拌機、還流冷却器および温度計を備えた５リットルの４つ口セパラブルフラスコにイオン交換水１５１質量部を投入し、それに分散安定剤としての第３リン酸カルシウム１０質量部を添加し、塩酸によって該第３リン酸カルシウムを溶解することにより水相を得た。この水相に上記油相を投入し、アルカリ性水溶液にて第３リン酸カルシウムを析出させた後、充分に混合して懸濁液を形成した。更に、この懸濁液をメディアレス式攪拌機（エムテクニック社製「クリアミックス１５Ｓ」）を用いて、回転数１０，０００ｒｐｍで攪拌して造粒し、更に、６０℃で５時間、その後８０℃で５時間、窒素雰囲気下で重合反応を行い、水性分散液を得た。
続いて、上記懸濁液を固液分離し、蒸留水により十分の水洗を行い、固形分６９質量％のウェットケーキを得た。この樹脂粒子のＴｇは９７℃であった。
得られた樹脂粒子の平均粒子径をレーザー回折式粒度分布測定装置「ＬＡ−５００」（堀場製作所）で測定した結果、質量平均粒径は５．０μｍであった。また、樹脂粒子中のカルボキシル基の含有量は１２．７モル％（計算値）であった。
【００３４】
実施例１
製造例１で得られた樹脂粒子と蒸留水とを、メディアレス攪拌機「クリアミックス１５Ｓ」（前出）により、４０００ｒｐｍで５分間常温混合して、６質量％濃度の樹脂粒子分散液を調製した。
一方、砥粒としてのコロイダルシリカ（「Ｎａ１ｃｏ２３９８」、ローデルニッタ社製、平均粒径０．１μｍ）と蒸留水とを、メディアレス攪拌機「クリアミックス１５Ｓ」（前出）により、４０００ｒｐｍで５分間常温混合して、１０質量％濃度の砥粒分散液を調製した。
次に、前記樹脂粒子分散液と砥粒分散液を同量ずつ用い、メディアレス攪拌機「クリアミックス１５Ｓ」（前出）により、４０００ｒｐｍで５分間６０℃で混合して、樹脂粒子濃度が３質量％で、砥粒濃度が５質量％の研磨剤を調製した。この研磨剤のｐＨは１０．０であった。また、砥粒平均粒径／樹脂粒子平均粒径比は１／８０であった。
該研磨剤を、片面研磨機（株式会社岡本工作機械製作所製、商品名「ＳＰＬ−１５Ｊ」）を用いて、４インチシリコンウェハの研磨試験を行った。
工具プレートは、エポキシ樹脂多孔質体を用いた。シリコンウェハ及び定盤の回転数は６０ｒｐｍ、加工圧力は３０ｋＰａ、該研磨剤の供給量は２５ｍｌ／分とし、２０分間研磨加工した。
研磨終了後に純水で洗浄し、研磨前後の質量の増減を除去量として計測し、シリコンウェハの比重及び研磨面積より、研磨効率（μｍ／ｍｉｎ）として評価し、及びスクラッチの有無を目視により評価した。また、研磨工程時の泡立ちについて評価した。
結果を表１に示す。
【００３５】
実施例２〜６
実施例１において、樹脂粒子分散液として、表１に示す製造例で得られた樹脂粒子を用いた以外は、実施例１と同様な操作を行った。結果を表１に示す。
【００３６】
比較例１〜３
実施例１において、樹脂粒子分散液として、表１に示す製造例で得られた樹脂粒子を用いた以外は、実施例１と同様な操作を行った。結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
2007105833.tif 000002
【００３８】
＜研磨時の泡立ち評価＞
定盤（工具プレート）と被研磨体との間の泡立ち状態を、下記の判定基準で評価した。
◎：泡立ちがないか、僅かに泡立ちが見られる。
○：泡立ちが若干ある。
×：泡立ちが大きい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の研磨剤は、表面に難水溶性無機化合物を有する疎水性有機高分子粒子と、砥粒とを含む水性スラリーからなる非起泡性研磨剤であって、研磨処理時の泡立ちを抑制すると共に、被研磨体の表面を効果的に研磨することができる。