(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンタル酸リチウム単結晶材料又はニオブ酸リチウム単結晶材料を精密研磨加工するための、α−アルミナを水性媒体中に分散せしめてなる組成物であって、かかるα−アルミナが、ベーマイト及び／又は擬ベーマイトを原料として、１１００℃〜１１６０℃の焼成温度において焼成して得られたものであり、一次粒子が０．３μｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０）を有し、且つＢＥＴ比表面積が１５〜５０ｍ2 ／ｇの微粒子からなるものであり、そしてアルカリ剤の添加によって、ｐＨが８．５〜１２のアルカリ性に調整されていることを特徴とするタンタル酸リチウム／ニオブ酸リチウム単結晶材料用精密研磨組成物。
【請求項２】
前記α−アルミナ微粒子が、５〜４０重量％の割合において組成物中に分散、含有せしめられている請求項１記載のタンタル酸リチウム／ニオブ酸リチウム単結晶材料用精密研磨組成物。
【請求項３】
更に、シリカ粒子が分散、含有せしめられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のタンタル酸リチウム／ニオブ酸リチウム単結晶材料用精密研磨組成物。
【請求項４】
前記シリカ粒子として、コロイダルシリカ、無晶形二酸化珪素及びフュームド・シリカのうちの少なくとも１種以上が用いられる請求項３記載のタンタル酸リチウム／ニオブ酸リチウム単結晶材料用精密研磨組成物。
【請求項５】
前記α−アルミナ微粒子が５〜４０重量％の割合において組成物中に分散、含有せしめられる一方、前記シリカ粒子が４５重量％以下の割合において組成物中に分散、含有せしめられ、且つそれらα−アルミナ微粒子とシリカ粒子の含有量の合計が５０重量％以下とされている請求項３又は請求項４記載のタンタル酸リチウム／ニオブ酸リチウム単結晶材料用精密研磨組成物。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載の精密研磨組成物を用いて、それを、研磨加工の施されるべきタンタル酸リチウム単結晶材料又はニオブ酸リチウム単結晶材料と研磨布との接触面に供給せしめ、かかる単結晶材料の研磨加工を実施することを特徴とするタンタル酸リチウム／ニオブ酸リチウム単結晶材料の精密研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、硬脆材料用精密研磨組成物乃至は精密研磨材及び硬脆材料の精密研磨方法に係り、特に、タンタル酸リチウム単結晶材料やニオブ酸リチウム単結晶材料からなる硬脆材料の表面を、精密に研磨加工せしめるために用いられる硬脆材料用精密研磨組成物（精密研磨材）、並びにそれを用いて、かかる硬脆材料を有利に精密研磨仕上げする方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、テレビの中間周波数フィルタや共振器等のエレクトロニクス部品として、圧電体における圧電効果により発生する弾性表面波を利用した弾性表面波デバイスが、広く用いられてきており、これまでに、かかる弾性表面波デバイスを構成する圧電体ウェーハの材料としては、圧電体セラミックス、圧電体薄膜等の各種の圧電性物質の採用が検討され、特に、近年においては、タンタル酸リチウム単結晶材料やニオブ酸リチウム単結晶材料といった硬脆材料が、圧電性、焦電性、電気光学効果の上において優れた特徴を有しているところから、ウェーハ材料として、広く採用されている。
【０００３】
そして、そのような硬脆材料からなる弾性表面波デバイス用ウェーハにあっては、通常、電極が写真印刷せしめられる表面には、精密研磨加工が施されて、該表面が鏡面と為されるのであって、具体的には、ポリウレタン等からなる研磨布を貼った定盤を用いて、かかる定盤を回転せしめると共に、スラリー状の研磨材を研磨布面上に供給しつつ、被加工材料としてのウェーハを研磨布面に押圧せしめることにより、ウェーハ表面がポリッシングされるように為し、以て精密研磨加工が施されるのである。
【０００４】
また、この精密研磨加工において用いられる研磨材としては、被加工材料（ウェーハ）表面を、高度に精密研磨仕上げせしめ得るものであることは勿論、その研磨効率乃至は研磨速度において優れたものであることが、望まれているのである。しかも、そのような研磨材は、経済的な理由から、一般に、その一定量を循環させることにより、繰り返し使用されるのであり（所謂、循環供給方式）、そして、そのような使用に際しては、研磨効率の減少に応じて、所定時間毎に、研磨材のうちの一部を新しい研磨材と交換したり、或いはまた、所定の研磨時間の経過後に、その全てを新しいものに交換する必要性が不可避的に生じるところから、研磨効率（速度）が長時間に亘って一定に維持され得る、換言すれば研磨寿命の良好なものであることが、要請されている。
【０００５】
ところで、上述の如きウェーハ材料として用いられるタンタル酸リチウム単結晶材料等の硬脆材料にあっては、化学的に安定な材料であって、メカノケミカル作用による研磨効果が極めて低く、硬度が高いものであるところから、研磨材としては、通常の仕上研磨において用いられる、粒子が粗く且つ硬い性質を有するアルミナや、ダイヤモンド等の硬質研磨材が考えられるのであるが、かかる硬質研磨材にあっては、研磨効率が良好なものであることから、研磨加工を容易に実施することが出来るものの、ウェーハに加工歪みが残ったり、また表面精度が著しく悪くなる等といった問題を内在しているため、実用化は極めて困難であったのである。
【０００６】
そこで、かくの如きウェーハの工業生産における精密研磨（ポリッシング）加工工程においては、従来から、特開昭５８−２２５１７７号公報、特開昭６２−３０３３３号公報、特開平５−１５４７６０号公報等に開示されている如き、コロイダルシリカ（コロイド状二酸化珪素）を必須の固形成分として含むシリコンウェーハ用研磨材を、硬脆材料からなるウェーハに応用する手法が、採用されてきた。そのようなコロイダルシリカ研磨材にあっては、研磨面の精度を高度に達成し得るという特徴を有する一方で、研磨効率（研磨速度）は充分であるとは言い難く、研磨時間の短縮を図る上で、大きな障害となっていたのであり、また、研磨時間の経過に従って、研磨効率（速度）が顕著に低下するといった不具合をも惹起するものであるため、上述の如く、循環供給方式を採用する場合にあっては、研磨材の交換を頻繁に行なう必要性が生じていたのであって、よって、作業効率及び作業性が悪化し、また研磨材や設備に要されるコストの上昇を惹起する等といった問題があった。
【０００７】
そして、そのような問題に対処するために、特開平５−１２７９号公報には、硬脆材料用の表面精密研磨材として、ＢＥＴ比表面積が１０〜６０ｍ2 ／ｇであり、二次粒子の平均粒子径が０．５〜５μｍである微粒子状二酸化珪素のみを、固形成分として含む、水性スラリー分散液が提案されており、それは、研磨面の表面精度が良く、またコロイダルシリカ研磨材に比して、ある程度向上された研磨寿命を発揮するという利点を有するものであるが、そのような研磨材にあっても、研磨効率（速度）に関しては、未だ改善の余地が存していたのである。
【０００８】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、タンタル酸リチウム単結晶材料又はニオブ酸リチウム単結晶材料からなる硬脆材料の精密研磨加工に用いられて、該硬脆材料の表面を高精度に研磨せしめることが出来ると共に、優れた研磨効率（研磨速度）と研磨寿命とを実現し得る硬脆材料用精密研磨組成物乃至は精密研磨材、並びに、そのような精密研磨組成物を用いて、硬脆材料を高度に精密研磨し得る方法を、提供することにある。
【０００９】
【解決手段】
そして、本発明にあっては、そのような課題を解決するために、タンタル酸リチウム単結晶材料又はニオブ酸リチウム単結晶材料を精密研磨加工するための、α−アルミナを水性媒体中に分散せしめてなる組成物であって、かかるα−アルミナが、ベーマイト及び／又は擬ベーマイトを原料として、その焼成物を粉砕して得られる、完全α化されていない一次粒子であると共に、０．３μｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０）を有し、且つＢＥＴ比表面積が１５〜５０ｍ2 ／ｇの微粒子からなるものであり、そしてｐＨが８．５〜１２のアルカリ性に調整されていることを特徴とするタンタル酸リチウム／ニオブ酸リチウム単結晶材料用精密研磨組成物（精密研磨材）を、その要旨とするものである。
【００１０】
このように、本発明に従う硬脆材料（ここでは、タンタル酸リチウム単結晶材料及びニオブ酸リチウム単結晶材料を総称する用語として用いることとする）用精密研磨組成物は、研磨特性を発現する固形成分として、平均粒子径（Ｄ５０）が０．３μｍ以下であり、且つＢＥＴ比表面積が１５〜５０ｍ2 ／ｇである、α−アルミナの微粒子を含んで構成し、それを水性媒体中に分散せしめたところに、大きな特徴があり、そのような精密研磨組成物にあっては、α−アルミナ微粒子が、粒径の大なる粗粒子となっておらず、細かな状態において、粒子が沈降することなく水性媒体中に分散せしめられているところから、有害な加工歪みが効果的に回避され得ると共に、研磨面にスクラッチ等の損傷が付与されたり、研磨面の表面粗度が悪化するようなことが、有利に阻止乃至は解消され得、以て、硬脆材料の表面を高度な鏡面に精密研磨することが可能となったのである。更には、そのような構成とされたα−アルミナ微粒子を用いるものであるところから、従来の研磨材では為し得なかった高研磨効率（速度）が有利に達成され得て、研磨時間を効果的に短縮化せしめることが出来るのであり、また、その繰り返しの使用に際して、研磨効率（速度）が、比較的長時間に亘って確実に維持され得る、要するに、良好な研磨寿命が実現され得るのであって、以て硬脆材料の精密研磨加工における作業能率且つ作業性の飛躍的な向上と優れた経済性の実現が、有利に為され得るのである。
【００１１】
なお、かかる本発明に従う精密研磨組成物の望ましい態様の一つによれば、前記α−アルミナ微粒子は、５〜４０重量％の割合において組成物中に分散、含有せしめられるものであり、それによって、上述した効果が、より一層効果的に発揮され得ることとなる。
【００１２】
また、本発明にあっては、上述の如き課題を解決するために、タンタル酸リチウム単結晶材料又はニオブ酸リチウム単結晶材料を精密研磨加工するための、α−アルミナを水性媒体中に分散せしめてなる組成物であって、かかるα−アルミナが、ベーマイト及び／又は擬ベーマイトを原料として、その焼成物を粉砕して得られる、完全α化されていない一次粒子であると共に、０．３μｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０）を有し、且つＢＥＴ比表面積が１５〜５０ｍ2 ／ｇの微粒子からなるものであり、そしてｐＨが８．５〜１２のアルカリ性に調整されていると共に、更に、シリカ粒子が分散、含有せしめられていることを特徴とするタンタル酸リチウム／ニオブ酸リチウム単結晶材料用精密研磨組成物も、また、その要旨とするものである。
【００１３】
このような本発明に従う硬脆材料用精密研磨組成物にあっては、研磨効果を発現する固形成分として、前述の如き特徴的構成からなるα−アルミナ微粒子を用いると共に、そのようなα−アルミナ微粒子に対して、所定のシリカ粒子を組み合わせることによって、それら２成分にて研磨が行なわれるように構成したところに、格別顕著な特徴を有しているのである。即ち、そのような構成のα−アルミナ微粒子によって、上述の如き、研磨面の品位、研磨効率及びその維持において、優れた機能が発揮され得ると共に、α−アルミナ微粒子とシリカ粒子との組み合わせにより、その相乗効果として、表面粗度特性やスクラッチ等の傷の防止性が、更に一層向上せしめられ、また、研磨の際の研磨抵抗が適度に緩和されること等により、研磨効率がより一層長期間に亘って維持され得るのであり、更には、研磨時に発生する振動が有利に低減されて、より高い研磨効率が達成され得るのである。
【００１４】
なお、かかる本発明に従う硬脆材料用精密研磨組成物にあっては、前記シリカ粒子として、コロイダルシリカ、無晶形二酸化珪素及びフュームド・シリカのうちの少なくとも１種以上が、有利に用いられることとなる。
【００１５】
また、そのような本発明に従う硬脆材料用精密研磨組成物における望ましい態様の一つによれば、前記α−アルミナ微粒子は、５〜４０重量％の割合において組成物中に分散、含有せしめられる一方、前記シリカ粒子は、４５重量％以下の割合において組成物中に分散、含有せしめられ、且つそれらα−アルミナ微粒子とシリカ粒子の含有量の合計が５０重量％以下とされるのであって、これにより、前記した種々の優れた効果が、より効果的に奏され得るのである。
【００１６】
そして、上述の如き本発明に従う硬脆材料用精密研磨組成物にあっては、そのｐＨが８．５〜１２のアルカリ性に調整されていることが望ましく、それによって、粒子間において働く電気的な反発力が、各粒子に効果的に作用して、固形成分は、均等に分散されることとなるところから、それら微粒子が凝集して固まることにより、研磨精度が低下したり、繰り返しの使用が困難となるといった不具合を惹起するようなことが、有利に軽減乃至は防止され得るのである。
【００１７】
また、本発明に従う精密研磨組成物の好ましい態様の一つによれば、前記α−アルミナ微粒子は、ベーマイト及び／又は擬ベーマイトを原料として、その焼成物を粉砕して得られる一次粒子であることが望ましく、このようなα−アルミナ微粒子によって、より一層優れた効果を享受し得ることとなる。
【００１８】
さらに、本発明にあっては、上述の如き精密研磨組成物乃至は精密研磨材を用いて、それを、研磨加工の施されるべき硬脆材料と研磨布との接触面に供給せしめ、かかる硬脆材料の研磨加工を実施することを特徴とする硬脆材料の精密研磨方法をも、その要旨とするものである。
【００１９】
このような本発明手法にあっては、上述の如き精密研磨組成物を用いるものであるところから、硬脆材料の研磨面を高度な鏡面に研磨仕上げ加工することが出来るのであり、しかも、かかる精密研磨組成物の有する有効な研磨効率及び研磨寿命特性により、優れた作業効率及び作業性と、良好な経済性をもって、硬脆材料に精密研磨加工を施すことが可能となるのである。
【００２０】
なお、本発明に従う硬脆材料の精密研磨方法にあっては、前記硬脆材料には、タンタル酸リチウム単結晶材料若しくはニオブ酸リチウム単結晶材料が対象となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
ところで、かかる本発明に従う硬脆材料用精密研磨組成物（精密研磨材）にあっては、水性媒体中に分散せしめられて有効な研磨作用を発揮する固形成分として、特定のα−アルミナを用いているところに、大きな特徴を有しているのである。すなわち、よく知られているように、アルミナは、水酸化アルミニウムを焼成せしめて、加熱分解（脱水）せしめることにて、得られるものであり、その結晶構造は、焼成温度が高くなるに従い、γ相、δ相、θ相等に相変態し、最終的に、１０００℃以上の温度において、熱的に最も安定なα相（α−アルミナ）となるのであるが、本発明者らの鋭意研究の結果、かかるα−アルミナの中でも、完全にα化されたものではなく、それに至る途中の、所定のα化率とされたものが、優れた研磨作用を発現することが見い出されたのであり、本発明は、そのような所定のα化率とされたα−アルミナを用いているのである。
【００２２】
そして、かくの如き所定のα化率とされたα−アルミナは、一般に、その焼成物を粉砕して得られる微粒子の特性、即ち平均粒子径（Ｄ５０）及びＢＥＴ比表面積にて、間接的に規定することが出来るところから、本発明にあっては、かかるα−アルミナとして、０．３μｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０）を有し、且つＢＥＴ比表面積が１５〜５０ｍ2 ／ｇの微粒子を用いることとしたのである。けだし、α−アルミナの平均粒子径（Ｄ５０）が０．３μｍを超えるようになると、被研磨加工物たる硬脆材料における研磨面に、スクラッチ、ピット等の傷が付いたり、研磨面の表面粗度が粗くなって、研磨面の品位が低下すると共に、有害な加工歪みを残すといった問題を惹起するようになるからである。また、ＢＥＴ比表面積が１５ｍ2 ／ｇより小ならしめられたα−アルミナ、例えばハードディスクのＮｉ−Ｐ面を研磨するために用いられている、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2 ／ｇ前後である通常の研磨材のα−アルミナにあっては、研磨面の品位を悪化せしめることとなり、一方、ＢＥＴ比表面積が５０ｍ2 ／ｇよりも大きなものにあっては、研磨効率（研磨速度）を著しく低下させる等の問題を惹起することとなるからである。
【００２３】
なお、本発明において、かかるα−アルミナ微粒子としては、前述の如く、その平均粒子径（Ｄ５０）が０．３μｍ以下のものが採用されるのであるが、好ましくは０．２μｍ程度以下のものが、有利に採用され得、また、このような平均粒子径を有するα−アルミナ微粒子における最大粒子径（Ｄｍａｘ）は、１．４μｍ以下であることが、望ましい。また、そのようなα−アルミナ微粒子の粒子径は、各種の測定手法にて求められるものであるが、有利には、レーザを利用したレーザ粒度分布測定器にて測定された粒度分布から求められるのであり、それによって、より高精度な粒子径が得られることとなる。
【００２４】
また、本発明において用いられるα−アルミナ微粒子は、そのような粒子径のものであることに加えて、前述の如く、ＢＥＴ比表面積が１５〜５０ｍ2 ／ｇであるものであるが、好適には、２０〜４０ｍ2 ／ｇのものが採用される。なお、このＢＥＴ比表面積は、気相乃至は液相吸着法、浸漬熱法、透過法、反応速度法等の、公知の各種の手法に従って、測定することが可能である。
【００２５】
さらに、本発明において、このような本発明に従う特定のα−アルミナ微粒子は、一般に、水酸化アルミニウムを原料として、所定の焼成処理を施し、そしてその得られた焼成物をボールミル等にて粉砕せしめることによって、製造され得るものであるが、より好適には、原料として、ベーマイト及び擬ベーマイトのうちの少なくとも何れか一方を用い、その焼成物を粉砕することにより、目的とするα−アルミナが一次粒子として有利に得られるのである。
【００２６】
なお、かくの如き特性のα−アルミナの微粒子を得るに際して、その前駆体としての焼成物を得るための焼成処理は、使用する焼成炉の精度等にも依るが、約１１００〜１１６０℃の焼成温度にて実施されることが、望ましい。けだし、α−アルミナは、アルミナの中でも、最も高い焼成温度にて焼成することにより得られるものではあるが、そのα化率、更には平均粒子径及びＢＥＴ比表面積は、焼成温度乃至は焼成度に依存するからであり、具体的には、焼成温度をかかる温度よりも高くすると、α化率が大ならしめられて、焼成物における結晶成長が進行し、その硬度が高くなるため、研磨効率（速度）は向上するものの、α−アルミナの焼成物が、平均粒子径が０．３μｍ以下の微粒子に粉砕され得なくなるからであり、更にまた、焼成温度を余りにも高くする場合には、上述の如くα−アルミナが細かな微粒子に粉砕され得ないため、ＢＥＴ比表面積の値が小さくなり過ぎ、また反対に、焼成温度が前記した温度よりも低いと、α化率が著しく小さくなって、粉砕が進行し、粘土のように柔らかくなる、換言すれば、ＢＥＴ比表面積が過大となってしまうからである。
【００２７】
また、上述の如くして得られる焼成物をボールミル等にて粉砕して、目的とするα−アルミナ微粒子を得るに際しては、かかる粉砕処理の後、分級等を行なうことにより、粒径の大きな粗粒子を除去せしめることが好ましく、また、そこにおいて、α−アルミナの微粒子が、その凝集により、粗粒子と共に除去せしめられることを防止するために、分散剤として、公知の各種の陰イオン界面活性剤を用いることが好ましい。
【００２８】
そして、本発明にあっては、このような特徴的構成からなるα−アルミナの微粒子を用いて、それを水性媒体中に分散せしめることにより、目的とする硬脆材料用の精密研磨組成物乃至は精密研磨材が構成されているのであり、それによって、所望の研磨特性を発現せしめるものである。
【００２９】
要するに、そのような本発明に従う硬脆材料用精密研磨組成物にあっては、粒径の大きな粗粒子とされたα−アルミナが含有されておらず、α−アルミナは、細かく粉砕された微粒子状態において、水性媒体中に分散せしめられて、スラリー状となっているところから、有害な加工歪みが効果的に回避され得、また、研磨面の品位が悪くなるようなことが有利に阻止乃至は解消され得て、以て、硬脆材料の表面を高度な鏡面に精密研磨せしめることが可能となったのであり、更には、特定のα−アルミナ微粒子を用いたことにより、従来では為し得なかった研磨効率（速度）が有利に達成され得て、研磨に要する時間が短縮化せしめられると共に、その繰り返しの使用に際して、研磨効率（速度）が比較的長時間に亘って確実に保持され得る、即ち、優れた研磨寿命特性が実現され得て、その結果として、精密研磨加工における作業効率及び作業性の向上と、可及的なコストの引き下げが、有利に為され得ることとなったのである。
【００３０】
なお、かかる精密研磨組成物における、α−アルミナ微粒子の含有割合は、求められる研磨特性等に応じて、適宜に設定されるものであるが、好適には、α−アルミナ微粒子が、５〜４０重量％の割合において、より好適には、１０〜３０重量％の割合において、組成物中に分散、含有せしめられることが望ましい。これは、α−アルミナ微粒子の含有量が余りにも少な過ぎる場合にあっては、若干の研磨効率乃至は研磨速度の向上はあるものの、前記した効果を充分に実現し得ず、また一方、α−アルミナ微粒子の含有量が多過ぎる場合には、添加量に見合うだけの効果を得ることが出来ず、経済性の上で好ましくないからである。
【００３１】
また、本発明に従う硬脆材料用精密研磨組成物にあっては、そのｐＨが８．５〜１２、より好ましくは、９．５〜１１のアルカリ性に調整されていることが、望ましい。尤も、ｐＨが８．５未満、特に酸性領域となるような場合には、α−アルミナ微粒子の凝集が惹起されて、均等に分散されなくなるため、研磨精度が低下したり、繰り返しの使用が困難となるのであり、また一方、ｐＨが１２よりも大きいと、組成物がゲル化して、α−アルミナ微粒子が均一分散しなくなるため、研磨組成物（研磨スラリー）としての作用を有効に発揮し得なくなるからである。
【００３２】
加えて、本発明に従う精密研磨組成物には、そのｐＨを所定の値に調節し、且つ安定せしめることにより、固形成分をより確実に分散せしめて、更なる研磨促進を図るべく、更に、所定の分散剤を含有せしめることが望ましい。なお、そのような分散剤としては、公知の各種のアルカリ剤が用いられるものであって、具体的には、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、アンモニア、有機アミンや、陰イオン界面活性剤のうちの一つ乃至は複数が適宜に組み合わされて、用いられることとなる。
【００３３】
さらに、本発明においては、上述の如き特徴的構成からなるα−アルミナの微粒子を用いて、それを水性媒体中に分散せしめると共に、更に、シリカ粒子を分散、含有せしめることにより、特に有効な硬脆材料用の精密研磨組成物（研磨材）が構成されることとなる。
【００３４】
すなわち、そのような構成の硬脆材料用精密研磨組成物にあっては、所定のα−アルミナ微粒子によって、硬脆材料における研磨面の品質、研磨効率（速度）及びその維持において、優れた機能が発揮されると共に、α−アルミナ微粒子とシリカ粒子を組み合わせて、それら２成分にて研磨が行なわれるように構成したことにより、有効な相乗効果が発現され得て、研磨面の表面粗度やスクラッチ等の傷の防止性が、更に一層向上せしめられ、また、研磨の際の研磨抵抗が適度に緩和されること等により、研磨効率がより継続して維持され得るのであり、更には、研磨の際に発生する振動が低減されて、より高度な研磨効率が達成され得るのである。
【００３５】
なお、かかる精密研磨組成物において、水性媒体中に分散、含有せしめられるシリカ粒子としては、公知の各種の二酸化珪素が用いられることとなるが、好適には、コロイダルシリカ、無晶形二酸化珪素及びフュームド・シリカのうちの少なくとも１種以上が、有利に用いられる。また、本発明において、かかるシリカ粒子としては、水性媒体中においてコロイド状に分散し得る、０．３μｍ程度以下の粒子径を有するものが、有利に採用される。
【００３６】
また、そのような本発明に従う硬脆材料用精密研磨組成物における、シリカ粒子の含有割合は、要求される研磨特性等を考慮して、適宜に決定されることとなるのであるが、一般には、シリカ粒子は、４５重量％以下の割合において分散、含有せしめられこととなる。かかる含有割合が４５重量％を超えるようになると、特定のα−アルミナ微粒子によって奏され得る有効な効果が、逆に損なわれることとなるからである。なお、精密研磨組成物におけるシリカ粒子の含有割合としては、より好適には、１０〜３０重量％の範囲とされる。
【００３７】
さらに、本発明に従う精密研磨組成物における、特定のα−アルミナ微粒子及びシリカ粒子の配合割合は、それぞれ、上述の如く設定されることが望ましいが、より好適には、α−アルミナ微粒子とシリカ粒子の含有量の合計が、５０重量％以下、より好ましくは４０重量％以下とされる。これは、α−アルミナ微粒子とシリカ粒子の含有量の合計が５０重量％を超えるような場合にあっては、固形成分が多くなり過ぎて、組成物がスラリー状とならないところから、研磨面の品位が低下することとなり、また、組成物の粘性が高くなるところから、安定した研磨作業条件が得難くなるからである。
【００３８】
そして、このようなシリカ粒子を更に含有せしめた精密研磨組成物にあっても、そのｐＨが８．５〜１２、より好適には、９．５〜１１のアルカリ性に調整されていることが望ましく、それにより、固形成分の凝集が効果的に防止されることとなる。
【００３９】
ところで、本発明に従う精密研磨組成物（精密研磨材）は、公知の各種の硬脆材料の精密研磨加工に用いられることとなるのであるが、そのような硬脆材料の中でも、特に、タンタル酸リチウム単結晶材料若しくはニオブ酸リチウム単結晶材料に対して、有利に適用され得、それによって、上述の如き種々の優れた効果が効果的に発揮され得るのである。
【００４０】
また、本発明に従う精密研磨組成物を用いて、そのような硬脆材料に精密研磨加工を施すには、例えば、図１に示されるように、研磨機１０を用いて、目的とする研磨加工が実施されることとなる。なお、ここでは、本発明に従う精密研磨組成物を研磨スラリー１２として用いて、硬脆材料からなる平板形状のウェーハ１４を精密研磨仕上げして、研磨面を形成する方法について、説明することとする。
【００４１】
そして、そのような図１において、研磨機１０は、従来からウェーハ用の研磨機として、広く採用されているものであって、ターンテーブル１６上に載置された定盤１８と、基板ホルダー乃至はワークホルダーと称されるホルダー２０と、スラリー供給ノズル２２に接続された、図示しない供給装置とを含んで、構成されている。
【００４２】
具体的には、前記定盤１８は、円盤形状を呈してなるものであって、回転軸２４周りに所定の回転速度で回転駆動可能とされた前記ターンテーブル１６上に、同心的に載置、固定されて、該ターンテーブル１６と一体回転可能とされている一方、その上面には、ポリウレタン等からなる研磨布２８が、貼り付けられている。
【００４３】
また、かかる定盤１８の上方における所定位置には、前記ホルダー２０が配設されている一方、該ホルダー２０の下面には、その所定位置において、ウェーハ１４が接着、固定せしめられ得るようになっている。また、ホルダー２０の上面には、ロッド３０が連結されており、かかるホルダー２０は、該ロッド３０の中心軸３２周りにおいて、所定の回転速度にて回転駆動可能とされている一方、ロッド３０の軸直角方向において、所定の速度で揺動駆動可能とされている。更に、ホルダー２０には、ロッド３０を介して、その軸方向において、所定の加圧力が作用せしめられ得るようになっている。
【００４４】
さらに、定盤１８の上方には、その所定位置において、前記スラリー供給ノズル２２が配設されており、それが接続された供給装置の供給容器に供給される研磨スラリー１２が、該スラリー供給ノズル２２の先端から、研磨布２８上に滴下されるようになっている。なお、かかるスラリー供給ノズル２２が接続された供給装置には、チューブポンプ等の循環装置が備えられており、研磨スラリー１２が、スラリー供給ノズル２２を通じて、一定の供給速度にて研磨布２８上に滴下、供給されると共に、それに従って研磨布２８上から溢れ出した研磨スラリー１２が、回収されて、前記供給装置の供給容器に戻されるようになっている。即ち、研磨機１０においては、研磨スラリー１２が、繰り返して用いられるようになっているのである。
【００４５】
そして、そのような構成の研磨機１０を用いて、ウェーハ１４に精密研磨加工を施して、研磨面を形成するには、先ず、公知の各種の接着手法にて、ホルダー２０の下面にウェーハ１４を接着、固定せしめる一方、供給装置の供給容器に、研磨スラリー１２を供給する。次いで、ウェーハ１４と研磨布２８とを互いに接触せしめた状態下において、所定の加圧力をホルダー２０に作用せしめることにより、ウェーハ１４を研磨布２８に対して押圧せしめる一方、かかるホルダー２０を回転及び揺動駆動せしめると共に、ターンテーブル１６を回転駆動せしめる。また、それに併せて、供給装置を作動させて、研磨スラリー１２をスラリー供給ノズル２２から研磨布２８上に滴下せしめることにより、研磨スラリー１２が、ウェーハ１４と研磨布２８との接触面に供給せしめられ、以て、ウェーハ１４が、ポリッシングされて、研磨面が形成されることとなる。
【００４６】
従って、このような精密研磨方法によれば、本発明に従う硬脆材料用精密研磨組成物を用いるものであるところから、硬脆材料（ウェーハ）の研磨面を極めて高度な鏡面に研磨仕上げ加工することが可能となる。更にまた、精密研磨組成物の有する有効な研磨効率（速度）により、研磨時間の短縮化が容易に達成され得ると共に、精密研磨組成物（研磨スラリー）を繰り返し使用する場合にあっても、その良好な研磨寿命特性により、研磨効果が継続して維持され得るところから、その交換回数が可及的に減少せしめられ得、しかも、このような精密研磨加工は、従来から公知の研磨機（１０）を用いて、容易に実施され得るのであり、以て優れた作業効率及び作業性と、良好な経済性をもって、硬脆材料に精密研磨加工を施すことが出来るのである。
【００４７】
なお、本発明に従う精密研磨組成物を用いた硬脆材料の精密研磨方法は、例示の方法に限定されるものでは、決してなく、要求される研磨特性や使用する研磨機の構造等に応じて、種々の態様にて、実施され得る。
【００４８】
例えば、精密研磨組成物（研磨スラリー）の供給形態としては、例示の如く、精密研磨組成物を繰り返して使用する循環供給方式を採用することが望ましいのであるが、精密研磨組成物を希釈して用い、それを循環させることなく、逐次、廃棄していく方法を採用することも、勿論可能である。
【００４９】
また、精密研磨加工を実施するために用いられる研磨機にあっても、硬脆材料を研磨し得るものであれば、各種の構造乃至は構成のものが採用され得、例えば、例示の如きホルダー（２０）を複数備えてなるものを採用して、作業能率の向上を図ることも勿論可能であり、それによって、本発明によってもたらされる利益をより一層享受することが出来る。
【００５０】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明は、以下の実施例によって何等限定的に解釈されるものではなく、当業者の知識に基づいて、種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであって、また、そのような各種の実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。
【００５１】
アルミナ砥粒分散スラリーの調製
先ず、擬ベーマイトを原料として、それをＡ：θ相焼成領域よりも高い焼成温度（約１１２０〜１１６０℃）、Ｂ：１２００℃の焼成温度、またはＣ：焼成温度Ａよりも低い温度において、それぞれ焼成せしめて得られたα−アルミナの焼成物を用い、それら各焼成物の５０重量部に対して、水を５０重量部の割合において加えた後、それをボールミルにより９０時間粉砕せしめ、更にα−アルミナが３０重量％の割合において含有せしめられるように希釈して、湿式分級を行なうことにより、アルミナ砥粒の分散スラリー（α−アルミナ濃度：３０重量％）を調製した。そして、得られたアルミナ砥粒分散スラリーの所定量を、それぞれ、サンプリングした後、比表面積測定器（島津製作所製：フロソープII２３００）を用いて、サンプリングした各々のＢＥＴ比表面積を測定する一方、レーザ粒度分布測定器（島津製作所製：ＳＡＬＤ２０００）を用いて、それぞれの粒度分布を測定し、それより、平均粒子径（Ｄ５０）を求めた。
【００５２】
研磨材の調製
実施例  １
上記の如くして、焼成温度Ａのα−アルミナ焼成物の粉砕、分級により得られたアルミナ砥粒分散スラリーのうち、下記表１に示すＢＥＴ比表面積及び平均粒子径を有してなるもの（α−アルミナ濃度：３０重量％）を用い、その３３３ｇに水を添加せしめて、濃度調整を行なった後、攪拌しながら、ＮａＯＨの５％水溶液を更に滴下して、そのｐＨを１０．５と為すことにより、α−アルミナが１０重量％の割合において配合せしめられた研磨材の１ｋｇを得た。
【００５３】
実施例  ２
焼成温度Ａの焼成物から得られたアルミナ砥粒の分散スラリーのうち、ＢＥＴ比表面積及び平均粒子径が下記表１に示す値であるものを用い、その３３３ｇに水を添加せしめ、更に攪拌しながらＮａＯＨの５％水溶液を滴下して、ｐＨが１０．０のスラリーを調製した後、これに市販のアルカリ性のコロイダルシリカ液（シリカの平均粒子径：８０ｎｍ、固形成分濃度：４０重量％、ｐＨ：１０）を５００ｇ加えて、攪拌せしめることにより、α−アルミナ及びシリカが、それぞれ、１０重量％及び２０重量％の割合において配合せしめられた研磨材（１ｋｇ）を得た。
【００５４】
実施例  ３〜６
実施例１，２と同様にして、焼成温度Ａのα−アルミナ焼成物より得られたアルミナ砥粒分散スラリーのうち、下記表１に示すＢＥＴ比表面積及び平均粒子径をそれぞれ有するものを用い、その各々に、水とＮａＯＨの５％水溶液を添加せしめ、更に上記実施例２において用いた市販のコロイダルシリカ液を加えて混合せしめて（但し、実施例３は、添加せず）、固形成分の配合割合とｐＨとが、それぞれ、下記表１に示す如くされた研磨材（実施例３〜６）を調製した。
【００５５】
実施例  ７
焼成温度Ａの焼成物より得られたアルミナ砥粒分散スラリーのうち、ＢＥＴ比表面積及び平均粒子径が下記表１に示されるものを用いて、その５００ｇに水を加え、更に攪拌しながら、ＮａＯＨの５％水溶液を滴下して、ｐＨが１１．０とされたスラリー（６１５ｇ）を得た。次いで、そのスラリーに、市販の無晶形二酸化珪素（カープレックスＣＳ−５、一次粒子径：２０ｎｍ）の１０ｇを添加し、続いて、実施例２で用いたものと同じコロイダルシリカ液の３７５ｇを加えて攪拌せしめて、固形成分の配合割合とｐＨが下記表１に示す値とされた研磨材を調製した。
【００５６】
実施例  ８
上記実施例１で用いたアルミナ砥粒分散スラリーを用い、その５００ｇに水を添加せしめて、濃度調整を行なった後、攪拌しながらＮａＯＨの５％水溶液を滴下して、ｐＨが１０．５とされたスラリーの６２５ｇを得た。次いで、そのスラリ−に、前記したものと同じ市販のコロイダルシリカ液を３７５ｇ加えて、攪拌せしめることにより、α−アルミナとシリカとを、共に、１５重量％の割合において含有し、且つｐＨが１０．３の研磨材（１ｋｇ）を得た。
【００５７】
比較例  １，２
先ず、比較例１として、上述の如くして焼成温度Ｂのα−アルミナ焼成物の粉砕、分級により得られたアルミナ砥粒の分散スラリー（ＢＥＴ比表面積：１２．５ｍ2 ／ｇ、平均粒子径：０．３４μｍ、α−アルミナ濃度：３０重量％）を用い、その３３３ｇに水を加えて濃度調整を行なった後、攪拌しつつ、ＮａＯＨの５％水溶液を滴下して、α−アルミナを１０重量％の割合において含有し、且つｐＨが１０．５の研磨材（１ｋｇ）を調製した。また、比較例２として、比較例１において用いたものと同じアルミナ砥粒分散スラリーを用いて、その５００ｇに水を添加し、次いで、そのｐＨが１１．０となるように、攪拌しながらＮａＯＨ（５％水溶液）の滴下を行なって、６２５ｇのスラリーを調製した後、それに、実施例２で用いたものと同じコロイダルシリカ液を３７５ｇ添加して、攪拌せしめることにより、固形成分の配合割合とｐＨが下記表１に示す如くされた研磨材を得た。
【００５８】
比較例  ３，４
比較例３として、上記のアルミナ砥粒分散スラリーの調製において、焼成温度Ｃのα−アルミナ焼成物から得られたアルミナ砥粒の分散スラリー（ＢＥＴ比表面積：６１．７ｍ2 ／ｇ、平均粒子径：０．１９μｍ、α−アルミナ濃度：３０重量％）を用いて、その８３３ｇに水を加えた後、そのｐＨが１０．７となるように、ＮａＯＨの５％水溶液を攪拌しながら滴下して、α−アルミナが２５重量％の割合において配合せしめられた研磨材（１ｋｇ）を調製した。また、比較例４として、比較例３において用いたものと同じアルミナ砥粒分散スラリーを用い、その５００ｇに水を添加し、更に攪拌しつつ、ＮａＯＨ（５％水溶液）の滴下を行なって、そのｐＨを１１．０とした後、それに、実施例２において用いたコロイダルシリカ液を３７５ｇ加えて、攪拌せしめることにより、固形成分の配合割合とｐＨが下記表１に示す値とされた研磨材（１ｋｇ）を得た。
【００５９】
比較例  ５
主にシリコンウェーハの研磨加工において使用され、また、これまでタンタル酸リチウム単結晶材料の研磨材としても使用されてきた、上述の如き市販のアルカリ性コロイダルシリカ液（シリカの平均粒子径：８０ｎｍ、固形成分濃度：４０重量％）を、研磨材として、用いた。
【００６０】
研磨試験
上記で得られた研磨材のうち、実施例１〜７及び比較例１〜５に係る研磨材の１ｋｇを、それぞれ、研磨機（不二越社製：ＳＬＭ−１００、ポリッシング定盤直径：３５０ｍｍ）に設けられた供給容器に導入した後、該研磨機を用いて、タンタル酸リチウム単結晶材料からなるウェーハ（直径：７５ｍｍ）の表面を５時間、ポリッシング（精密研磨）せしめた。なお、かかるポリッシングに際して、定盤の回転速度（回転数）は、６０ｒｐｍに設定され、また、研磨圧力は、２００ｇ／ｃｍ2 であった。また、研磨材は、チューブポンプを用いて、２００ｍＬ／ｍｉｎの供給速度にて、定盤上に貼られた研磨布面上に供給されると共に、溢れ出した研磨材が容器に戻される、所謂循環供給方式によって、繰り返し用いられた。
【００６１】
そして、上述の如くしてウェーハの表面をポリッシングしつつ、研磨時間が１時間経過する毎に、マイクロメータ（三豊製、測定精度：１μｍ）を用いて、ウェーハの厚みを測定し、それより、１時間毎の研磨速度（μｍ／ｈ）を求め、その結果を下記表２に示した。また、研磨開始から１時間後において、実体顕微鏡（ライカ製：マイクロスコープ  Ｍ４２０）を用いて、４０倍の倍率にて、ウェーハの研磨面を観察し、スクラッチ乃至はピットの有無により、研磨初期における研磨面の表面状態を評価し、その評価結果を下記表３に示した。
【００６２】
【表１】
0004290799.tif 000002
0004290799.tif 000003
【００６３】
【表２】
0004290799.tif 000004
【００６４】
【表３】
0004290799.tif 000005
【００６５】
上記表２，３の結果から明らかなように、本発明に従う実施例１〜７の研磨材にあっては、研磨速度が高く、しかも経時的な研磨速度の低下も少ないことが認められ、また、ウェーハの研磨面には、研磨初期から、スクラッチやピットの発生は、何等観察され得ず、高品質な表面であることを認識した。
【００６６】
一方、比較例１，２の研磨材にあっては、研磨初期において、研磨面の表面に、スクラッチ及びピットの発生を認めた。また、比較例３の研磨材にあっては、研磨初期において、研磨面の表面には、微小のピットが多数発生することが認められ、また、研磨初期を除いては、充分な研磨速度が得られないことが認められるのであり、また、比較例４の研磨材にあっては、研磨速度が充分なものではないことが分かる。更にまた、従来例としての比較例５の研磨材にあっては、研磨面の品質は良いものの、研磨速度乃至は研磨効率が充分ではないことが認められ、更には、使用時間（研磨経過時間）が３時間までは、平均４．３μｍ／ｈの研磨速度が維持されるが、更に研磨を継続すると、研磨速度が著しく低下することが、認識される。
【００６７】
研磨寿命試験
実施例８において得られた研磨材を用いて、上記研磨試験と同様の方法にて、１０時間、タンタル酸リチウム単結晶材料からなるウェーハ（直径：７５ｍｍ）の表面をポリッシング（精密研磨）せしめ、研磨時間が１時間経過する毎に、マイクロメータ（三豊製、測定精度：１μｍ）を用いて、ウェーハの厚みを測定し、それより、１時間毎の研磨速度（μｍ／ｈ）を求めた。その結果を下記表４に示す。
【００６８】
【表４】
0004290799.tif 000006
【００６９】
上記表４の結果からも明らかなように、本発明に従う実施例８の研磨材にあっては、有効な研磨速度（研磨効果）が、長時間に亘って略一定に維持されることが、認められるのであり、要するに、優れた研磨寿命を発揮するものであるということが分かる。
【００７０】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明に従う硬脆材料用精密研磨組成物にあっては、特定のα−アルミナ微粒子を用いて、それを水性媒体中に分散せしめてなるものであるところから、有害な加工歪みが効果的に回避され得、また、研磨面の品位が悪化するようなことが、有利に阻止乃至は解消され得ることとなるのであり、以て、硬脆材料の表面を高度な鏡面に精密研磨せしめることが可能となったのである。更にまた、従来では為し得なかった研磨効率（速度）が有利に達成され得て、研磨に費やす時間の短縮化が実現されると共に、その繰り返しの使用に際して、研磨効率乃至は研磨速度が、比較的長時間に亘って確実に保持され得る、即ち、良好な研磨寿命特性も実現され得るのである。
【００７１】
また、本発明に従う精密研磨組成物を用いた硬脆材料の精密研磨方法によれば、硬脆材料の研磨面を高度な鏡面に研磨仕上げせしめ得ると共に、かかる精密研磨組成物の発揮する有効な研磨効率及び研磨寿命特性により、優れた作業効率及び作業性と、良好な経済性をもって、硬脆材料に精密研磨加工を施すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に従う硬脆材料用精密研磨組成物を用いて、硬脆材料に精密研磨加工を施している状態を示す縦断面説明図である。
【符号の説明】
１０    研磨機
１２    研磨スラリー
１４    ウェーハ
１６    ターンテーブル
１８    定盤
２０    ホルダー
２２    スラリー供給ノズル
２８    研磨布
【図１】
0004290799.tif 000007