(57)【要約】【課題】表面に結晶性の金属化合物を有する研磨対象物を、より高い研磨能率で研磨することができる研磨用組成物を提供する。【解決手段】表面に結晶性の金属化合物を有する研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、酸化アルミニウム砥粒、コロイダルシリカ砥粒、および水を含む、研磨用組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に結晶性の金属化合物を有する研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、
酸化アルミニウム砥粒、コロイダルシリカ砥粒、および水を含む、研磨用組成物。
【請求項２】
前記研磨用組成物中の前記酸化アルミニウム砥粒と前記コロイダルシリカ砥粒との質量比が２．１：７．９〜６：４である、請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項３】
前記研磨用組成物中の砥粒の含有量が０．５質量％以上５０質量％以下である、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
【請求項４】
前記コロイダルシリカ砥粒の平均二次粒子径が１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項５】
前記酸化アルミニウム砥粒の平均二次粒子径が０．１μｍ以上１５μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項６】
前記酸化アルミニウム砥粒の比表面積が５ｍ２／ｇ以上２０ｍ２／ｇ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項７】
前記結晶性の金属化合物がサファイアである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の研磨用組成物を用いて、表面に結晶性の金属化合物を有する基板を研磨することを含む、基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に結晶性の金属化合物を有する研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物、およびそれを用いた基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学デバイス用基板材料やパワーデバイス用基板材料として、例えば、酸化アルミニウム（例えばサファイア）、酸化ケイ素、酸化ガリウム、および酸化ジルコニウムなどの酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、および窒化ガリウムなどの窒化物、ならびに炭化ケイ素などの炭化物が知られている。これらの材料から形成される基板または膜は、一般に、酸化や錯化、エッチングといった化学的作用に対して安定であるため、研磨による加工が容易ではない。そのため、硬質材料を用いた研削や切削による加工が一般的である。しかしながら、研削や切削による加工では、高い平滑性を有する表面を得ることはできなかった。
【０００３】
より高平滑な表面を得る目的で、コロイダルシリカを含んだ研磨用組成物を用いてサファイア基板を研磨することが知られている。例えば、特許文献１では、コロイダルシリカを高濃度で含む研磨液を使用することで、サファイア基板の研磨能率を向上させうることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−４４０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の研磨液では、研磨能率の向上が不十分であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その目的は、表面に結晶性の金属化合物を有する研磨対象物を、より高い研磨能率で研磨することができる研磨用組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、本発明者らは鋭意研究を積み重ねた。その結果、酸化アルミニウム砥粒とコロイダルシリカ砥粒とを共に含む研磨用組成物により、上記課題が解決されうることを見出した。そして、上記知見に基づいて、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、表面に結晶性の金属化合物を有する研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、酸化アルミニウム砥粒、コロイダルシリカ砥粒、および水を含む、研磨用組成物である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、表面に結晶性の金属化合物を有する研磨対象物を、より高い研磨能率で研磨することができる研磨用組成物が提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、結晶性の金属化合物からなる研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、酸化アルミニウム砥粒、コロイダルシリカ砥粒、および水を含む、研磨用組成物である。かような構成を有する本発明の研磨用組成物によれば、表面に結晶性の金属化合物を有する研磨対象物を、高い研磨能率で研磨することができる。
【００１１】
本発明の研磨用組成物でなぜ上記効果が得られるのか、詳細は不明であるが、以下のように考えられる。
【００１２】
結晶性の金属化合物の一例であるサファイアを、コロイダルシリカ砥粒により研磨した場合、コロイダルシリカ砥粒とサファイアとの接触により固相反応が起こり、表面にカオリナイト（ムライト）を含む層、いわゆる反応層が生成することが知られている（例えば、Henry W. Gutsche and Jerry W. Moody, Journal of Electrochemical Society, Vol. 125(1978), No.1, 136-138.参照）。また、研磨対象物の表面には、研磨対象物に対する砥粒の押し込みやひっかき等により、応力や歪みが残留しているいわゆる脆弱層（加工変質層）が生じることも知られている。
【００１３】
本発明の研磨用組成物により研磨対象物を研磨した場合、コロイダルシリカ砥粒と研磨対象物との接触によって研磨対象物の表面に生じた反応層および脆弱層を、酸化アルミニウム砥粒が除去するため、研磨対象物の表面が反応活性となる。その反応活性表面へコロイダルシリカ砥粒が接触し、反応層および脆弱層が形成されるという一連のサイクルを繰り返すことにより、コロイダルシリカ砥粒のみを含む研磨用組成物に比べて、本発明の研磨用組成物では高い研磨能率を達成することができる。なお、上記メカニズムは推測によるものであり、本発明は上記メカニズムに何ら拘泥されるものではない。
【００１４】
［研磨対象物］
本発明に係る研磨対象物は、その表面に結晶性の金属化合物を有する。パーティクルの付着のしにくさから研磨対象物の表面は親水性を有するものが好ましく、不純物が少ないという観点から、研磨対象物の表面は単結晶材料を含むことがより好ましい。研磨対象物の表面に含まれる結晶性の金属化合物としては、より具体的には、例えば、酸化アルミニウム（例えばサファイア）、酸化ケイ素、酸化ガリウム、および酸化ジルコニウムなどの酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、および窒化ガリウムなどの窒化物、ならびに炭化ケイ素などの炭化物などのセラミックスが挙げられる。中でも、酸化や錯化、エッチングといった化学的作用に対して安定な材料である、酸化アルミニウム、特にサファイアが好ましい。このとき、サファイアの面方位に関しても特に限定されないが、例えば、ｃ面（０００１）、ｒ面（−１０１２）、Ｒ面（１０−１４）等が好ましく挙げられる。なお、ここでいうｃ面、ｒ面、およびＲ面とは、サファイア基板に関する国際規格（ＳＥＭＩ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）の新規格ＳＥＭＩ  Ｍ６５−０３０６Ｅ２（２００６年２月改定）の表記に基づくものである。
【００１５】
研磨対象物の用途としては、特に限定されず、例えば、光学デバイス用材料、パワーデバイス用材料および化合物半導体などが挙げられる。研磨対象物の形態は、特に限定されず、基板、膜またはその他の成形部材などが挙げられる。
【００１６】
次に、本発明の研磨用組成物の構成について、詳細に説明する。
【００１７】
［酸化アルミニウム砥粒］
酸化アルミニウム砥粒の種類としては、特に制限されず、例えば、α−アルミナ、δ−アルミナ、θ−アルミナ、γ−アルミナ、またはκ−アルミナからなるものが挙げられる。ただし、結晶性の金属化合物をより高い研磨能率で研磨するためには、酸化アルミニウム砥粒はα−アルミナを主成分とすることが好ましい。具体的には、酸化アルミニウム砥粒中のアルミナのα化率は２０％以上であることが好ましく、より好ましくは４０％以上である。酸化アルミニウム砥粒中のアルミナのα化率は、Ｘ線回折測定による（１１３）面回折線の積分強度比から求められる。
【００１８】
酸化アルミニウム砥粒は、ケイ素、チタン、鉄、銅、クロム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等の不純物元素を含んでいてもよい。ただし、酸化アルミニウム砥粒の純度はできるだけ高いことが好ましく、具体的には、好ましくは９９質量％以上、より好ましくは９９．５質量％以上、さらに好ましくは９９．８質量％以上である。酸化アルミニウム砥粒の純度が９９質量％以上の範囲で高くなるにつれて、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物表面の不純物汚染が少なくなる。この点、酸化アルミニウム砥粒の純度が９９質量％以上、さらに言えば９９．５質量％以上、もっと言えば９９．８質量％以上であれば、研磨用組成物による研磨対象物表面の不純物汚染を実用上特に好適なレベルにまで低減させることが容易となる。なお、酸化アルミニウム砥粒中の不純物元素の含有量は、例えば株式会社島津製作所製のＩＣＰＥ−９０００等のＩＣＰ発光分光分析装置による測定値より算出が可能である。
【００１９】
酸化アルミニウム砥粒の平均二次粒子径は、０．０１μｍ以上であることが好ましく、０．１μｍ以上であることがより好ましい。酸化アルミニウム砥粒の平均二次粒子径が大きくなるにつれて、研磨対象物の除去速度が向上する。
【００２０】
酸化アルミニウム砥粒の平均二次粒子径はまた、２０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以下であることがさらに好ましい。酸化アルミニウム砥粒の平均二次粒子径が小さくなるにつれて、突発的なスクラッチなどの欠陥が発生する可能性が低減する。なお、酸化アルミニウム砥粒の平均二次粒子径は、例えば、レーザー回折／散乱式により測定され、例えば、株式会社堀場製作所製の「ＬＡ−９５０」を用いて行うことができる。
【００２１】
酸化アルミニウム砥粒の比表面積は、５ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、７ｍ２／ｇ以上であることがより好ましい。酸化アルミニウム砥粒の比表面積が大きくなるにつれ、酸化アルミニウム砥粒の一次粒子径は小さくなるため、研磨対象物との接触面積が大きくなり、研磨能率が向上する。
【００２２】
また、酸化アルミニウム砥粒の比表面積は、４０ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、２０ｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。酸化アルミニウム砥粒の比表面積が小さくなるにつれ、酸化アルミニウム砥粒の一次粒子径は大きくなるため、機械的作用がより強くなり、研磨対象物の除去速度がより高くなる。なお、酸化アルミニウム砥粒の比表面積の値は、例えば、マイクロメリティックス社製のＦｌｏｗ  ＳｏｒｂＩＩ  ２３００を用いて、窒素吸着法（ＢＥＴ法）により求めることができる。
【００２３】
酸化アルミニウム砥粒の製造方法は特に限定されない。酸化アルミニウム砥粒は、バイヤー法によりボーキサイトから精製したアルミナであってもよいし、そのアルミナを溶融粉砕したものであってもよい。あるいは、アルミニウム化合物を原料として水熱合成された水酸化アルミニウムを熱処理して得られる酸化アルミニウムや、気相法によりアルミニウム化合物から合成された酸化アルミニウムであってもよい。アルミニウム化合物から合成された酸化アルミニウムは、通常の酸化アルミニウムよりも高純度であることが特徴である。
【００２４】
［コロイダルシリカ砥粒］
コロイダルシリカ砥粒の種類としては特に制限されず、公知の各種製造方法により得られたものが使用できる。また、該コロイダルシリカ砥粒は市販品を用いてもよい。市販品の例としては、例えば、日産化学工業株式会社製、日揮触媒化成株式会社製、日本化学工業株式会社製、扶桑化学工業株式会社製、株式会社ＡＤＥＫＡ製、Ａｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌ社製、ＡＺ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製、Ｎａｌｃｏ社製、ＷＲＧｒａｃｅ社製等のコロイダルシリカが挙げられる。さらに、このような製法や製造元が異なる２種以上のコロイダルシリカ粒子を準備し、これらを任意の割合で混合することにより、好適なコロイダルシリカ砥粒を得ることができる。
【００２５】
コロイダルシリカ砥粒の平均二次粒子径は、５ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましい。コロイダルシリカ砥粒の平均二次粒子径が大きくなるにつれて、研磨中の抵抗が小さくなり、安定的に研磨が可能になる。
【００２６】
また、コロイダルシリカ砥粒の平均二次粒子径は、５００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以下であることがより好ましく、１２０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。コロイダルシリカ砥粒の平均二次粒子径が小さくなるにつれて、コロイダルシリカ砥粒の単位質量当たりの表面積が大きくなり、研磨対象物との接触頻度が向上し、研磨能率が向上する。なお、コロイダルシリカ砥粒の平均二次粒子径は、例えば、動的光散乱法により測定され、例えば、日機装株式会社製の「ＵＰＡ−ＵＴ１５１」を用いて行うことができる。
【００２７】
［他の砥粒］
本発明の研磨用組成物は、上記の酸化アルミニウム砥粒およびコロイダルシリカ砥粒以外の他の砥粒を含んでもよい。他の砥粒の例としては、例えば、フュームドシリカ等のコロイダルシリカ粒子以外の二酸化ケイ素や、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化チタン、炭化ケイ素、水酸化アルミニウム等が挙げられる。
【００２８】
砥粒（酸化アルミニウム砥粒、コロイダルシリカ砥粒、および他の砥粒）の形状は、球形状であってもよいし、非球形状であってもよい。非球形状の具体例としては、三角柱や四角柱などの多角柱状、円柱状、円柱の中央部が端部よりも膨らんだ俵状、円盤の中央部が貫通しているドーナツ状、板状、中央部にくびれを有するいわゆる繭型形状、表面に複数の突起を有するいわゆる金平糖形状、ラグビーボール形状等、種々の形状が挙げられ、特に制限されない。
【００２９】
研磨用組成物中の砥粒の含有量は、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、０．５質量％以上であることがさらに好ましい。砥粒の含有量が多くなるにつれ、研磨用組成物による研磨対象物表面の研磨速度が向上する。
【００３０】
研磨用組成物中の砥粒の含有量はまた、５０質量％以下であることが好ましく、４０質量％以下であることがより好ましい。砥粒の含有量が少なくなるにつれ、研磨用組成物の製造コストが低減する。なお、本明細書において、上記の砥粒の含有量とは、全ての砥粒成分（酸化アルミニウム砥粒、コロイダルシリカ砥粒、および他の砥粒）の合計の含有量である。
【００３１】
さらに、砥粒全体に対する酸化アルミニウム砥粒とコロイダルシリカ砥粒との合計量の割合は、２０質量％以上であることが好ましく、４０質量％以上であることがより好ましく、５０質量％以上であることがさらに好ましく、７０質量％以上であることが特に好ましく、８０質量以上であることがさらに特に好ましく、１００質量％、すなわち砥粒が酸化アルミニウム砥粒とコロイダルシリカ砥粒とからなる形態が最も好ましい。
【００３２】
加えて、研磨用組成物中の酸化アルミニウム砥粒とコロイダルシリカ砥粒との質量比は、酸化アルミニウム砥粒：コロイダルシリカ砥粒＝１：９〜９：１であることが好ましく、酸化アルミニウム砥粒：コロイダルシリカ砥粒＝２．１：７．９〜６：４であることがより好ましい。この範囲であれば、研磨能率がさらに向上する。
【００３３】
［水］
本発明の研磨用組成物は、各成分を分散または溶解するための分散媒または溶媒として水を含む。他の成分の作用を阻害することを抑制するという観点から、不純物をできる限り含有しない水が好ましく、具体的には、イオン交換樹脂にて不純物イオンを除去した後、フィルタを通して異物を除去した純水や超純水、または蒸留水が好ましい。
【００３４】
［他の成分］
本発明の研磨用組成物は、界面活性剤、水溶性重合体、分散助剤等の砥粒の分散性を調整するための添加剤や、防腐剤、防カビ剤、ｐＨ調整剤等の他の成分をさらに含んでもよい。これら他の成分は、単独でもまたは２種以上混合しても用いることができる。
【００３５】
界面活性剤としては、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤などが挙げられる。ノニオン性界面活性剤の具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ソルビタンモノオレエート等が挙げられる。アニオン性界面活性剤の具体例としては、例えば、カルボン酸系化合物、スルホン酸系化合物、硫酸エステル系化合物、リン酸エステル系化合物等が挙げられる。カチオン界面活性剤の具体例としては、例えば第四級アンモニウム塩等が挙げられる。
【００３６】
水溶性重合体の例としては、ポリカルボン酸、ポリホスホン酸、ポリスルホン酸、多糖類、セルロース誘導体、オキシアルキレン系重合体、またはこれらの共重合体やその塩、誘導体等が挙げられる。
【００３７】
分散助剤の例としては、ピロリン酸塩やヘキサメタリン酸塩などの縮合リン酸塩等が挙げられる。
【００３８】
防腐剤および防カビ剤の例としては、例えば、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンや５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン等のイソチアゾリン系防腐剤、パラオキシ安息香酸エステル類、およびフェノキシエタノール等が挙げられる。
【００３９】
以下では、好ましい他の成分であるｐＨ調整剤について説明する。
【００４０】
［ｐＨ調整剤］
本発明の研磨用組成物は、ｐＨ調整剤を含むことが好ましい。ｐＨ調整剤は、研磨用組成物のｐＨを調整し、またｐＨ調整剤を研磨用組成物に添加した場合、添加していない研磨用組成物に比べて砥粒の分散性がより向上し、さらに研磨対象物の表面のイオン化が促進されることにより研磨能率がより向上する。加えて、高いｐＨ領域ではコロイダルシリカ砥粒の表面が加水分解されることにより研磨対象物との反応が活性化され、研磨能率が向上する。
【００４１】
ｐＨ調整剤としては、公知の酸、塩基、またはそれらの塩を使用することができる。ｐＨ調整剤として使用できる酸の具体例としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、ホウ酸、炭酸、次亜リン酸、亜リン酸、およびリン酸等の無機酸や、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ペンタン酸、２−メチル酪酸、ヘキサン酸、３，３−ジメチル酪酸、２−エチル酪酸、４−メチルペンタン酸、ヘプタン酸、２−メチルヘキサン酸、オクタン酸、２−エチルヘキサン酸、安息香酸、ヒドロキシ酢酸、サリチル酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、ジグリコール酸、２−フランカルボン酸、２，５−フランジカルボン酸、３−フランカルボン酸、２−テトラヒドロフランカルボン酸、メトキシ酢酸、メトキシフェニル酢酸、およびフェノキシ酢酸等の有機酸が挙げられる。ｐＨ調整剤として無機酸を使用した場合、特に硫酸、硝酸、リン酸などが研磨速度向上の観点から特に好ましく、ｐＨ調整剤として有機酸を使用した場合、グリコール酸、コハク酸、マレイン酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、およびイタコン酸などが好ましい。
【００４２】
ｐＨ調整剤として使用できる塩基としては、脂肪族アミン、芳香族アミン等のアミン、水酸化第四アンモニウムなどの有機塩基、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、第２族元素の水酸化物、およびアンモニア等が挙げられる。
【００４３】
これらの中でも、入手容易性から硝酸、水酸化カリウム、炭酸カリウム、リン酸、硫酸、水酸化ナトリウムが好ましい。
【００４４】
本発明の研磨用組成物のｐＨは、２以上であることが好ましく、８以上であることがより好ましい。一方、研磨能率の観点からは、ｐＨは高い方がより好ましいが、ｐＨが高くなるにつれ作業者の安全性が低下する場合がある。よって、ｐＨの上限は、１３．５以下であることが好ましい。
【００４５】
ｐＨ調整剤は、単独でもまたは２種以上を組み合わせて用いてもよい。この時、ｐＨ調整剤を２種以上組み合わせて使用することにより、緩衝効果を発揮させ、ｐＨを上記の範囲に維持することがより好ましい。また、研磨中にｐＨ調整剤を適時添加することで、ｐＨを上記の範囲に維持することでも同様の効果が得られる。特に、弱酸と強塩基、強酸と弱塩基、または弱酸と弱塩基の組み合わせとした場合には、ｐＨの緩衝作用を得ることができる。
【００４６】
ｐＨ調整剤の添加量は、特に制限されず、研磨用組成物が所望のｐＨとなるように適宜調整すればよい。
【００４７】
［研磨用組成物の製造方法］
本発明の研磨用組成物の製造方法は、特に制限されず、例えば、酸化アルミニウム砥粒、コロイダルシリカ砥粒、および必要に応じてｐＨ調整剤などの他の成分を、水中で攪拌混合することにより得ることができる。
【００４８】
各成分を混合する順序や、混合する際の温度、また、混合時間も特に制限されない。
【００４９】
研磨用組成物に含有される各成分は、研磨用組成物製造の直前にフィルタによりろ過処理されたものであってもよい。また、本発明の研磨用組成物は、使用の直前にフィルタによりろ過処理されてもよい。ろ過処理が施されることによって、研磨用組成物中の粗大異物が取り除かれて品質が向上する。
【００５０】
［研磨方法および基板の製造方法］
上述のように、本発明の研磨用組成物は、表面に結晶性の金属化合物を有する研磨対象物を研磨する用途に好適に用いられる。よって、本発明は、表面に結晶性の金属化合物を有する研磨対象物を、本発明の研磨用組成物を用いて研磨する研磨方法を提供する。また、本発明は、表面に結晶性の金属化合物を有する基板を、上記研磨方法で研磨することを含む、基板の製造方法を提供する。
【００５１】
本発明の研磨用組成物を用いて、表面に結晶性の金属化合物を有する基板を研磨する際には、通常の基板の研磨に用いられる装置や条件を用いて行うことができる。一般的な研磨装置としては、片面研磨装置や両面研磨装置があり、片面研磨装置では、キャリアと呼ばれる保持具を用いて基板を保持し、研磨用組成物を供給しながら基板の片面に研磨布を貼付した定盤を押しつけて定盤を回転させることにより基板の片面を研磨する。両面研磨装置では、キャリアと呼ばれる保持具を用いて基板を保持し、上方より研磨用組成物を供給しながら、基板の対向面に研磨布が貼付された定盤を押しつけ、それらを相対方向に回転させることにより基板の両面を研磨する。このとき、研磨パッドおよび研磨用組成物と、基板との摩擦による物理的作用と、研磨用組成物が基板にもたらす化学的作用と、によって研磨される。
【００５２】
本発明で使用される研磨パッドは、特に限定されない。例えば、ポリウレタンタイプ、不織布タイプ、スウェードタイプ等の材質の違いの他、硬度や厚みなどの物性の違い、さらに砥粒を含むものや砥粒を含まないもの等があるが、これらのいずれのパッドを用いてもよい。
【００５３】
上記した研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨する際は、一度研磨に使用された研磨用組成物を回収し、再度研磨に使用することができる。研磨用組成物の再使用する方法の一例として、研磨装置から排出された研磨用組成物をタンク内に回収し、再度研磨装置内へ循環させて使用する方法が挙げられる。研磨用組成物を循環使用することは、廃液として排出される研磨用組成物の量を減らすことで環境負荷が低減できる点と、使用する研磨用組成物の量を減らすことで研磨対象物の研磨にかかる製造コストを抑制できる点で有用である。
【００５４】
研磨用組成物を循環使用する際は、研磨により消費・損失された酸化アルミニウム砥粒やコロイダルシリカ砥粒、および添加剤の一部または全部を組成物調整剤として循環使用中に添加することができる。この場合、組成物調整剤としては酸化アルミニウム砥粒、コロイダルシリカ砥粒、および添加剤の一部または全部を任意の混合比率で混合したものとしてもよい。組成物調整剤を追加で添加することにより、研磨用組成物が再利用されるのに好適な組成物に調整され、研磨が好適に維持される。組成物調整剤に含有される酸化アルミニウム砥粒、コロイダルシリカ砥粒および添加剤の濃度は任意であり、特に限定されないが、循環タンクの大きさや研磨条件に応じて適宜調整されることが好ましい。
【００５５】
本発明による研磨方法における研磨条件として、研磨用組成物の供給量が挙げられる。供給量は研磨する基板の種類や、研磨装置、研磨条件によっても異なるが、研磨用組成物が、基板と研磨パッドとの間にムラ無く全面に供給されるのに十分な量であればよい。研磨用組成物の供給量が少ない場合は、研磨用組成物が基板全体に供給されないことや、研磨用組成物が乾燥凝固し基板表面に欠陥を生じさせることがある。逆に供給量が多い場合は、経済的でないことの他、過剰な研磨用組成物、特に水等の媒体により摩擦が妨げられ研磨が阻害されることがある。
【００５６】
本発明の研磨用組成物は一液型であってもよいし、研磨用組成物の一部または全部を任意の混合比率で混合した二液型をはじめとする多液型であってもよい。また、研磨用組成物の供給経路を複数有する研磨装置を用いた場合、研磨装置上で研磨用組成物が混合されるように、予め調整された２つ以上の研磨用組成物を用いてもよい。
【００５７】
また、本発明の研磨用組成物は、原液の形態であってもよく、研磨用組成物の原液を水で希釈することにより調製されてもよい。研磨用組成物が二液型であった場合には、混合および希釈の順序は任意であり、例えば一方の組成物を水で希釈後それらを混合する場合や、混合と同時に水で希釈する場合、また、混合された研磨用組成物を水で希釈する場合等が挙げられる。
【実施例】
【００５８】
本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、酸化アルミニウム砥粒の平均二次粒子径は、株式会社堀場製作所製の「ＬＡ−９５０」を用いて測定し、コロイダルシリカ砥粒の平均二次粒子径は、日機装株式会社製の「ＵＰＡ−ＵＴ１５１」を用いて測定した。また、酸化アルミニウム砥粒の比表面積は、マイクロメリティックス社製のＦｌｏｗ  ＳｏｒｂＩＩ  ２３００を用いて、窒素吸着法（ＢＥＴ法）により求めた。
【００５９】
（実験例１：組成物中の砥粒の含有量比と研磨能率との関係）
研磨用組成物中の酸化アルミニウム砥粒およびコロイダルシリカ砥粒の含有量比と、研磨能率との関係について評価した。
【００６０】
平均二次粒子径が０．３μｍである酸化アルミニウム砥粒（比表面積：１２．３ｍ２／ｇ）を含む懸濁液と、平均二次粒子径が１１２ｎｍであるコロイダルシリカ砥粒を含む懸濁液とを、砥粒の混合比率が表２に記載の比率となるように混合し、研磨用組成物を調製した（実施例１−１〜１−２）。各実施例および比較例の研磨用組成物中の全砥粒の濃度はいずれも１０質量％である。ｐＨ調整剤としては水酸化カリウムを使用し、研磨用組成物のｐＨを１０に調整した。
【００６１】
そして、各実施例および比較例の研磨用組成物を用い、下記表１に示す条件でサファイア基板の表面（ｃ面）を研磨した。使用したサファイア基板は、いずれも直径５２ｍｍ（約２インチ）の同種のものである。
【００６２】
研磨前後のサファイア基板の質量を測定し、研磨前後のサファイア基板の質量の差から研磨速度を求めた。結果を表２に示す。
【００６３】
【表１】
2016094510.tif 000002
【００６４】
【表２】
2016094510.tif 000003
【００６５】
上記表２に示されるように、実施例の研磨用組成物を用いると研磨能率が向上した。
【００６６】
（実験例２：コロイダルシリカ砥粒の粒子径と研磨能率との関係）
コロイダルシリカ砥粒の平均二次粒子径と研磨能率との関係について評価した。
【００６７】
平均二次粒子径が０．３μｍである酸化アルミニウム砥粒（比表面積：１２．３ｍ２／ｇ）と、下記表４に示す平均二次粒子径を有するコロイダルシリカ砥粒とが、３：７の質量比となるように研磨用組成物を調製した。各実施例の研磨用組成物中の全砥粒の濃度は、いずれも１０質量％である。ｐＨ調整剤としては水酸化カリウムを使用し、組成物のｐＨを１０に調整した（実施例２−１〜２−３）。
【００６８】
そして、各実施例の研磨用組成物を用い、下記表３に示す条件でサファイア基板の表面（ｃ面）を研磨した。使用したサファイア基板は、いずれも直径５２ｍｍ（約２インチ）の同種のものである。
【００６９】
研磨前後のサファイア基板の質量を測定し、研磨前後のサファイア基板の質量の差から研磨速度を求めた。結果を下記表４に示す。
【００７０】
【表３】
2016094510.tif 000004
【００７１】
【表４】
2016094510.tif 000005
【００７２】
上記表４に示されるように、実施例２−１〜２−３を比較した場合、コロイダルシリカ砥粒の平均二次粒子径が２３ｎｍである実施例２−１の研磨用組成物を用いた際に、研磨能率がより向上した。
【００７３】
（実験例３：研磨用組成物のｐＨと研磨能率との関係）
研磨用組成物と研磨能率との関係について評価した。
【００７４】
平均二次粒子径が０．３μｍである酸化アルミニウム砥粒（比表面積：１２．３ｍ２／ｇ）と、平均二次粒子径が２３ｎｍであるコロイダルシリカ砥粒とを、３：７の質量比で混合した全砥粒の濃度が１０質量％である研磨用組成物を調製した。さらにｐＨ調整剤として硝酸および水酸化カリウムを使用し、下記表６に示すｐＨとなるように調整した（実施例３−１〜３−４）。
【００７５】
そして、各実施例および比較例の研磨用組成物を用い、下記表５に示す条件でサファイア基板の表面（ｃ面）を研磨した。使用したサファイア基板は、いずれも直径５２ｍｍ（約２インチ）の同種のものである。
【００７６】
研磨前後のサファイア基板の質量を測定し、研磨前後のサファイア基板の質量の差から研磨速度を求めた。結果を下記表６に示す。
【００７７】
【表５】
2016094510.tif 000006
【００７８】
【表６】
2016094510.tif 000007
【００７９】
上記表６に示されるように、研磨用組成物のｐＨが高くなるほど研磨能率がより向上することが確認された。
【００８０】
（実験例４：サファイア基板のＲ面の研磨試験）
サファイア基板のＲ面の研磨試験を行った。
【００８１】
平均二次粒子径が０．３μｍである酸化アルミニウム砥粒（比表面積：１２．３ｍ２／ｇ）と平均二次粒子径が２３ｎｍであるコロイダルシリカ砥粒とを、３：７の質量比で混合した全砥粒の濃度が１０質量％である研磨用組成物を調製した。さらにｐＨ調整剤として水酸化カリウムを使用し、下記表８に記載のｐＨとなるように調整した（実施例４−１）。
【００８２】
そして、各実施例および比較例の研磨用組成物を用い、下記表７に示す条件でサファイア基板の表面（Ｒ面）を研磨した。使用したサファイア基板は、いずれも直径５２ｍｍ（約２インチ）の同種のものである。
【００８３】
研磨前後のサファイア基板の質量を測定し、研磨前後のサファイア基板の質量の差から研磨速度を求めた。結果を下記表８に示す。
【００８４】
【表７】
2016094510.tif 000008
【００８５】
【表８】
2016094510.tif 000009
【００８６】
上記表８に示されるように、研磨対象物がサファイア基板のＲ面であっても、実施例の研磨用組成物を用いた場合、研磨能率向上の効果が得られる。よって、本発明の研磨用組成物は、サファイア基板の面方位に関係なく研磨能率向上の効果が得られるといえる。