(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも成形体の９０重量％以上がシリカ（二酸化珪素）からなり、原料シリカ粉末に由来する灼熱減量成分、および有機成分を含まず、かさ密度が０．２ｇ／ｃｍ３以上１．５ｇ／ｃｍ３以下、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ２／ｇ以上４００ｍ２／ｇ以下、かつ平均粒子径が０．００１μｍ以上０．５μｍ以下であることを特徴とする研磨用成形体。
【請求項２】
請求項１に記載の研磨用成形体の積算総細孔容積が０．３ｃｍ３／ｇ以上４ｃｍ３／ｇ以下であることを特徴とする請求項１記載の研磨用成形体。
【請求項３】
請求項２に記載の研磨用成形体の細孔分布において、細孔径１μｍ以下である細孔の積算細孔容積が成形体の積算総細孔容積の８０％以上であり、細孔径０．１μｍ以下である細孔の積算細孔容積が成形体の積算総細孔容積の１０％以上であり、細孔モード径が０．０１μｍ以上０．３μｍ以下であり、かつ細孔メジアン径が０．０１μｍ以上０．３μｍ以下であることを特徴とする研磨用成形体。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の研磨用成形体と付帯部品から構成されることを特徴とする研磨用定盤。
【請求項５】
請求項４に記載の研磨用定盤において、研磨用成形体が２個以上配列されてなることを特徴とする研磨用定盤。
【請求項６】
請求項５に記載の研磨用定盤において、研磨用成形体が研磨用定盤中の同心円の円周上に配置されてなることを特徴とする研磨用定盤。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれかに記載の研磨用定盤において、かさ密度が異なる２種以上の研磨用成形体を有することを特徴とする研磨用定盤。
【請求項８】
請求項７に記載の研磨用定盤において、研磨用成形体が以下の２グループから各々独立して選ばれた研磨用成形体を組み合わせてなることを特徴とする研磨用定盤。
グループＩ  ：かさ密度が０．７ｇ／ｃｍ３以上１．５ｇ／ｃｍ３以下
グループＩＩ：かさ密度が０．２ｇ／ｃｍ３以上０．７ｇ／ｃｍ３未満
【請求項９】
請求項４ないし８のいずれかに記載の研磨用定盤において、研磨用成形体が円柱状及び／又は角柱状であることを特徴とする研磨用定盤。
【請求項１０】
被研磨材料を請求項４ないし９のいずれかに記載の研磨用定盤を用いて研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の研磨方法において、被研磨材料が基板材料であることを特徴とする研磨方法。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載の研磨方法において、基板材料が半導体基板又は酸化物基板であることを特徴とする研磨方法。
【請求項１３】
請求項１０ないし１２のいずれかに記載の研磨方法において、遊離砥粒を用いずに研磨して研磨廃液の６００ｎｍにおける透過率が水の１０％以上にすることを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハー、酸化物基板等の基板材料や光学材料などを研磨する方法で使用される研磨用成形体、それを用いた研磨用定盤及び研磨方法に関するものである。更に詳しくは、シリカ超微粉末を成形したシリカ成形体を焼成等の加工を施して得られる研磨用成形体、それを用いた研磨用定盤及び研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりシリコンウエハー、酸化物基板などの基板材料等の研磨加工プロセスでは、材料の表面にコロイダルシリカあるいは酸化セリウム等の遊離砥粒を水酸化カリウム等の化学薬品に調合した研磨液を連続的に流しながら不織布タイプやスウエードタイプ等のポリッシングパッドで磨くことによって仕上げており、例えば、特開平５−１５４７６０、特開平７−３２６５９７には種々の研磨剤と研磨布を用いてシリコンウエハーの研磨を実施することが開示されている。しかし、このような方法による場合、遊離砥粒を含んだ研磨剤を使用するために研磨処理後に大量の遊離砥粒を含有する研磨廃液が生じ、その処理等については研磨処理の効率、廃液処理の設備面、環境への影響を考慮すると改善されるべきものであった。又、研磨処理において、研磨布は目詰り等の性能劣化を生じるために新たなものへと取り替える必要が生じ、研磨処理作業の効率化の面での課題もあった。
【０００３】
さらに、従来の研磨布を用いた研磨方法により研磨された材料（以下、「被研磨材料」という）では、研磨布の表面が柔らかいために被研磨材料の端部の角が研磨中に研磨され過ぎ、被研磨材料の全面を一様に研磨できないという非効率的な仕上がりとなってしまう欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の方法により研磨加工を行なった場合、研磨中に生じる研磨廃液の処理の問題、被研磨材料の有効利用、研磨作業の効率といった問題が生じており、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。その目的はシリコンウエハー等の半導体基板、酸化物基板などの基板材料や精密加工を要する光学材料などを研磨する加工プロセスにおいて、遊離砥粒を含まないか少量の遊離砥粒を含む研磨液を使用することで廃液の問題を軽減し、従来の方法と同程度以上の研磨仕上げで、被研磨材料を効率良く研磨でき、かつ研磨処理における研磨用成形体の耐久性もあるために研磨作業を効率化できる研磨用成形体、それを用いた研磨用定盤及び研磨方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、シリカ超微粉末を用いて成形したシリカ成形体を加工して研磨用成形体として用いることで以下の知見を見出だした。
【０００６】
１）研磨の際に、研磨用成形体の表面が、その原料であるシリカ超微粉末により粗面となっており、これと被研磨材料とが直接接触するために、コロイダルシリカあるいは酸化セリウム等の遊離砥粒を含まない研磨液を使用して基板材料等の研磨加工プロセスへの適用が可能となり、しかもその際に成形体の粒子の脱落が非常に少なくなり、廃液の問題が軽減される。
【０００７】
２）研磨用成形体の強度が高いために研磨加工プロセスにおいても耐久性があり、そのため長期に渡って取換え無しで研磨作業を実施できる。
【０００８】
３）研磨された被研磨材料の仕上がりが従来の方法と同程度以上であり、研磨速度の面でも同等であって、研磨性能の経時的な劣化が少ない。
【０００９】
４）たとえ遊離砥粒を含有する研磨剤を用いた場合でも、従来の方法よりも希薄な遊離砥粒濃度で研磨速度が向上する。
【００１０】
このように、本発明の研磨用成形体、それを用いた研磨用定盤及び研磨方法を用いることでこれらの優れた点を見出だし、本発明を完成するに至った。
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する．
＜研磨用成形体の特性＞
本発明の研磨用成形体は、主としてシリカ（二酸化珪素）からなり、かさ密度が０．２ｇ／ｃｍ3以上１．５ｇ／ｃｍ3以下、ＢＥＴ比表面積が１０ｍ2／ｇ以上４００ｍ2／ｇ以下、かつ平均粒子径が０．００１μｍ以上０．５μｍ以下である。
【００１２】
主としてシリカとは、シリカ成分が全量の９０重量％以上有するものが好ましく用いられ、例えば、その種類として、乾式法シリカ、湿式法シリカなどが例示できる。ここでいうシリカ成分とはシリカ含量を意味しており、実施例において示されるように、原料のシリカ粉末全量より水分を除いた残りの分を基準として計算され、不純分として灼熱含量、酸化物等がある。
【００１３】
研磨用成形体のかさ密度の範囲としては、研磨中における研磨用成形体の形状を保持し、効率的に被研磨材料の平滑な面を得るために０．２ｇ／ｃｍ3以上１．５ｇ／ｃｍ3以下の範囲が好ましく、さらに０．４ｇ／ｃｍ3以上０．９ｇ／ｃｍ3以下の範囲が好ましい。かさ密度が０．２ｇ／ｃｍ3を下回るとその形状を保てないほど形状保持性が悪くなるために研磨中に成形体自身が磨耗しやすくなり好ましくない。また、１．５ｇ／ｃｍ3を上回ると、逆に成形体自身の強度が高くなり過ぎ、被研磨材料が研磨中に損傷したり、研磨により研磨用成形体の表面が滑らかになり過ぎて研磨速度が低下するため好ましくない。
【００１４】
研磨用成形体のＢＥＴ比表面積の範囲としては、研磨中における研磨用成形体の形状を保持し、被研磨材料の平滑な面を得るために１０ｍ2／ｇ以上４００ｍ2／ｇ以下の範囲が好ましく、さらに１０ｍ2／ｇ以上２００ｍ2／ｇ以下、特に１０ｍ2／ｇ以上１００ｍ2／ｇ以下の範囲が好ましい。ＢＥＴ比表面積が４００ｍ2／ｇを越えると研磨用成形体の形状を保てないほど形状保持性が悪くなるために研磨中に成形体自身が磨耗しやすくなり好ましくない。また、１０ｍ2／ｇを下回ると、逆に成形体自身の強度が高くなり過ぎ、被研磨材料が研磨中に損傷したり、研磨により研磨用成形体の表面が滑らかになり過ぎて研磨速度が低下するため好ましくない。
【００１５】
研磨用成形体の平均粒子径の範囲としては、多孔体への成形を容易にし、被研磨材料の平滑な面を得るために０．００１μｍ以上０．５μｍ以下、さらに０．０１μｍ以上０．３μｍ以下、特に０．０３μｍ以上０．２μｍ以下の範囲が好ましい。平均粒子径が０．００１μｍよりも小さくなると原料粉末の１次粒子径が０．００１μｍよりも小さくなり、多孔体に成形することが非常に難しくなるために実用に供しえなくなり、０．５μｍよりも大きくなると被研磨材料に欠陥を生じる等の問題が生じることがあり好ましくない。ここでいう平均粒子径とは、研磨用成形体表面のシリカ微粒子の粒子径を意味しており、例えば実施例に記載の通り、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などにより測定できる。
【００１６】
上記特性を有する研磨用成形体の積算総細孔容積は、研磨中における研磨用成形体の形状を保持し、被研磨材料の平滑な面を得るために０．３ｃｍ3／ｇ以上４ｃｍ3／ｇ以下であることが好ましい。また、研磨用成形体の細孔分布としては、細孔径１μｍ以下である細孔の積算細孔容積が研磨用成形体の積算総細孔容積の８０％以上であり、細孔径０．１μｍ以下である細孔の積算細孔容積が成形体の積算総細孔容積の１０％以上であり、細孔モード径が０．０１μｍ以上０．３μｍ以下であり、細孔メジアン径が０．０１μｍ以上０．３μｍ以下であることが好ましい。この理由としては、この範囲にあれば、研磨中において研磨用成形体の形状を保持し、さらに被研磨材料の平滑な面を得ることができるからである。
【００１７】
本明細書において、細孔モード径とは微分細孔分布において微分値が最大となるところの細孔径を意味し、また、細孔メジアン径とは積分細孔分布において積算総細孔容積の最小値と最大値の中央値に対応する細孔径を意味する。なお、細孔モード径、細孔メジアン径は体積基準である。
【００１８】
＜研磨用成形体の製造法＞
本発明の研磨用成形体は、シリカ微粒子を用いて成形されたシリカ成形体を焼成等の加工処理により成形体としたものであり、上記記載の特性を有するものであれば特に限定されるものではない。ここで、シリカ成形体は、例えば原料粉末に圧力をかけて成形することにより作製できる。圧力をかけて成形する場合、例えばプレス成形等の成形法が例示でき、その圧力条件としては、得られる成形体の形状を保持するために通常５ｋｇ／ｃｍ2以上の圧力が好ましく用いられ、さらに１０ｋｇ／ｃｍ2以上の圧力が好ましく用いられる。
【００１９】
さらに、原料粉末の成形性を向上させるために原料粉末に処理を施しても良い。その処理の方法としては、例えばプレス成形などで予備成形した後、ふるい等を用いて分級する方法などが挙げられる。予備成形の際の圧力としては、粉末の性状等に左右され一定しないが、通常５ｋｇ／ｃｍ2以上１０００ｋｇ／ｃｍ2以下で十分である。また、同様に原料粉末の成形性を向上させるため、スプレ−ドライ法や転動法などにより造粒したり、バインダ−、ワックス等を添加してもよい。
【００２０】
また、原料粉末よりシリカ成形体への成形性を向上させるために成形前に原料粉末へワックスやバインダ−などの有機物を添加する場合には、研磨用成形体への加工に際し、脱脂することが好ましい。脱脂の方法は特に限定されるものではないが、例えば大気雰囲気下での加熱による脱脂、又は窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性雰囲気中での加熱脱脂などが挙げられる。この時の雰囲気ガスの圧力は加圧下又は常圧下、場合によっては減圧下であっても良い。また、同様に、成形性を向上させるために、水分を添加し、その後の焼成操作の前に乾燥させることもできる。
【００２１】
次に、バインダーを取り除いた成形体は、一般的には強度が脆くなっているため、その強度を上げ、研磨用定盤としての耐久性を向上させるために、代表的な方法として加熱による焼成を行なうことが好ましい。しかし、耐久性を向上させる方法としては、加熱焼成に限定されるものではない。
【００２２】
このようにシリカ成形体より研磨用成形体への加工方法としては、加熱脱脂、加熱焼成、機械加工等による方法が例示できるが、研磨用成形体として研磨作業に使用できる強度を付与できる加工方法であれば特に限定されるものではない。
【００２３】
＜研磨用定盤の構成＞
次に、この研磨用成形体を研磨用の定盤として組み込み、さらにこれを用いて研磨する方法について説明する。
【００２４】
まず、研磨用成形体と研磨用の付帯部品とを用いて研磨用定盤が形成される。
【００２５】
ここで、付帯部品とは研磨用定盤を構成する種々の材質、形状の構造体であり、この付帯部品に対して研磨用成形体を以下に示される手法により配置し、固定することで研磨用定盤が形成される。両者の固定の方法としては、弾性接着剤等の接着剤を用いて接着して固定する方法、付帯部品に凹凸を形成させ、その固定場所へ埋め込む方法など、本発明の目的を達成できる方法であれば制限なく用いることができる。
【００２６】
研磨用成形体を研磨用の付帯部品へ固定する際の研磨用成形体の個数については、１個又は２個以上用いればよく、さらに２個以上用いることが好ましい。この理由としては、１）研磨加工プロセスにおいて用いられる研磨液を研磨中に適切に排出することで研磨速度を向上させるためである。このため、研磨用成形体を２個以上用いて研磨用定盤を形成させた場合には、研磨用成形体の間の隙間より研磨液の排出ができる。また、１個を用いた場合には、成形体の研磨面の側に研磨液を排出できる適当な溝の構造を持たせることが好ましい。２）また、研磨用成形体を２個以上用いて研磨用定盤を形成させた場合には、被研磨材料への当たりが良くなり、被研磨材料全面の研磨速度に偏りなく、効率よく研磨できるようになる。
【００２７】
用いられる研磨用成形体の形状は特に限定されるものではなく、研磨用成形体が研磨用の付帯部品へ装着できるものであればどのような形状のものも採用できる。例えば円柱状ペレットや、四角柱状ペレット，三角柱状ペレットなどの角柱状ペレット等を例示でき、さらには、被研磨材料との接触面が直線と曲線を組み合わせてできるあらゆる形状のものも例示できる。又、その大きさは通常用いられる範囲であれば特に限定されるものではなく、研磨用定盤中の研磨用成形体を組み込むための付帯部品の大きさに応じて決められる。
【００２８】
例えば、通常、付帯部品の大きさはその径として２００ｍｍ以上８００ｍｍ以下程度のものが使用されるが、研磨用成形体を１個用いる場合には、用いる付帯部品の大きさよりも若干小さく、その中に収まる大きさであれば良い。また、２個以上の研磨用成形体を用いる場合には、使用する個数にもよるが、一辺が５ｍｍ以上１００ｍｍ以下の角程度の範囲内に収まる大きさであることが実用上好ましい。例えば、円柱状ペレットでは直径５ｍｍ以上１００ｍｍ以下、四角柱状ペレットでは一辺が５ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲となる。一辺が５ｍｍ角の範囲よりも小さい場合でも研磨用定盤としての機能を十分に有するが、配列個数が非常に多くなって実用的でない場合があり、一辺が１００ｍｍ角の範囲よりも大きい場合にも研磨用定盤としての機能を十分に有するが、研磨用成形体を２個以上配列する効果が小さくなることがある。また、大きさについては、研磨用成形体の研磨面の側に溝加工などを施せば、その好ましい大きさを大きくして実施することもできる。
【００２９】
さらに、この研磨用成形体の厚さ、すなわち研磨用の付帯部品に対して垂直方向となる長さは特に限定されるものではないが、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。この理由として、３ｍｍより小さい場合には研磨用定盤としての機能を十分に有するが研磨加工の際の成形体の強度を考慮すると実用的でないことがあり、厚さが２０ｍｍよりも大きい場合には研磨用定盤としての機能を十分に有するが、研磨用定盤としての大きさが大きくなり過ぎて実用的でないことがある。
【００３０】
上記記載の研磨用成形体を配列する具体的な個数としては、研磨用成形体個々の大きさ、研磨用成形体を研磨加工プロセスで使用するために当然配列しなければならない場所（例えば研磨装置の回転定盤など）の大きさ等により一概に限定することはできないが、研磨用成形体を配列すべき場所の総面積に対する研磨用成形体の研磨面（研磨加工時に被研磨材料に接触する面、以下同じ）の総面積の割合で表すと９５％以下であることが好ましい。この割合が９５％を超えるということは研磨速度の面で大きな研磨用成形体を１個を使用した場合とあまり変わらなくなり、研磨用成形体を２個以上配列して研磨用定盤とする効果が小さくなってしまう。この割合の下限値は特に限定されるものではないが、小さすぎると研磨用成形体の研磨面の総面積が小さくなることを意味しており、３０％程度以上が実用的である。
【００３１】
さらに、研磨用成形体を研磨用定盤へ組み込む際の配列の仕方としては、研磨用成形体を研磨加工プロセスで使用できるために当然配列しなければならない場所（例えば研磨装置の回転定盤など）の全面にわたって偏りなく配列されていれば特に限定されるものではなく、ランダムであってもかまわないが、被研磨材料の研磨位置により研磨効率が影響されないようにするためには、研磨用定盤又は付帯部品の中心線に対して左右対称になるように配置することが好ましい。ここで、中心線とは、研磨用定盤又は付帯部品において、中心となる位置を決めておき、これを通過する任意の線を意味する。
【００３２】
例えば、この配置の具体的な態様を図により更に説明すると、図１には研磨用成形体として、２、３、４、５、６で示される大きさの異なる５種類の円柱状のペレットを研磨用成形体として用い、これらの定盤へ装着例が挙げられている。図１においては、金属製定盤１の中の外側部の同心円の円周上に最も大きな研磨用成形体２を、次いで次に大きな研磨用成形体３をその内側に、その後順次小さな成形体が配置されている。この配列、順序については特に限定されるものではなく、例えば、順序としては逆でもよく、又、これらを任意の順序としてもよく、更に、大きさの異なる研磨用成形体を同心円の円周上ではなく、任意の配列としても良い。これらの内、配列の設計の容易さから研磨用成形体を定盤中に同心円上に配列することが好ましく、特に、同じ同心円上には同じ大きさの研磨用成形体を配列することが好ましい。又、研磨用成形体の大きさとしては図１の例の５種ではなく、例えば１種類のものを２個以上配列させても良く、その配列についても、円周の数によるものではなく、研磨用成形体の研磨面が定盤が回転する際に被研磨材料の研磨面をカバーできていさえすればよい。
【００３３】
又、図２には研磨用成形体として８で示される２個以上の同じ大きさの角柱状のペレットを用いた定盤へ装着例が挙げられており、金属製定盤７にこれらの研磨用成形体８が配置されている。これらの研磨用成形体の金属製定盤への配置において、一方向へ並べる配置をとっている以外は図１における場合と同様な態様、効果となる。
【００３４】
研磨用成形体を２個以上用いる場合、その種類については、かさ密度が２種以上の異なるものを用いることが好ましい。さらに、上記記載の特性を有する研磨用成形体を、以下に示すかさ密度が少なくとも２種以上の異なるものによりグループに分類し、これら２つのグループのものを組み合わせたものを用いることが好ましい。
【００３５】
グループＩ  ：かさ密度が０．７ｇ／ｃｍ3以上１．５ｇ／ｃｍ3以下
グループＩＩ：かさ密度が０．２ｇ／ｃｍ3以上０．７ｇ／ｃｍ3未満
このようにグループ分けした理由は、シリカを主成分とする研磨用成形体からなる研磨用定盤の特性上、かさ密度の増加とともに研磨の実施に対する耐久性は向上するが、かさ密度が小さいシリカを主成分とする研磨用成形体は耐久性が必ずしも十分であるとはいえない場合があった。そこで、かさ密度が異なる成形体を用いて研磨用定盤の構造とすることにより、かさ密度が小さい場合においても耐久性を備えることができるようになったためであると思われる。しかしながら、このような推定は本発明をなんら拘束するものではない。
【００３６】
上記特徴を有する研磨用成形体を研磨用定盤として固定する際には、研磨用成形体の研磨面（研磨加工時に被研磨材料に接触する面、以下同じ）の総面積に対し、グループＩの研磨面の面積が３０％以上９０％以下であることが好ましい。このとき、グループＩＩの研磨面の面積は必然的に総面積に対して１０％以上７０％以下となる。グループＩの研磨面の面積の比率が全体に対して３０％よりも小さくなると耐久性が不十分となることがあり、９０％よりも大きくなると研磨速度の向上の効果が小さくなる場合がある。
【００３７】
本発明において用いられる研磨用成形体を研磨用定盤として配置する際の配置方法の態様としては、上記記載の研磨用成形体の特性を有するものを組み合わせるのであれば特に限定されるものではなく、例えば、研磨用成形体の小片を組み合わせて一体化する方法、大きな円板に埋め込む方法などが挙げられるが、かさ密度の異なる研磨用成形体からなる小片を組み合わせて定盤として一体化することが最も容易である。ここで、小片の形状としては、円柱状ペレット、角柱状ペレットなどが例示でき、その個々の小片の大きさ、外形としては、同じであっても異なっても良いが、外形については同一である方が組み合わせが容易となるため、好ましい。
【００３８】
さらに、この小片の組み合わせ方法、すなわちその配置方法としては、特に限定されるものではないが、グループＩＩの部分の周囲の一部を必ずグループＩの部分で囲まれているように小片を組み合わせて定盤として配置することがより好ましい。この理由としては、グループＩＩの部分の隣接位置の少なくとも一方を必ずグループＩの部分が位置することにより、相対的に研磨加工の際の耐久性が小さいグループＩＩの部分に対して協同的な役割を果たすことができるからである。その具体的な役割としては、グループＩＩの成形体は研磨中その表面が徐々に磨耗し、その際に生じる微粒子が研磨の際に研磨速度を向上させるために働き、さらにグループＩとグループＩＩの成形体が交互に配置されているためにグループＩＩの成形体の磨耗速度をある程度抑えるものと思われる。しかしながら、このような推察は本発明をなんら限定するものではない。
【００３９】
また、図３には研磨用成形体として円柱状のペレットを用いた定盤へ装着例が挙げられており、金属製定盤９に上記記載のかさ密度がグループＩの特性を有する大きさの異なる５種の研磨用成形体１０、１１、１２、１３、１４とグループＩＩの特性を有する大きさの異なる５種の研磨用成形体１５、１６、１７、１８、１９が配置されている。これらの研磨用成形体は金属製定盤９に２個以上配置され、研磨加工の際に被研磨材料と研磨用成形体が直接接触できるようになっている。
【００４０】
ここで、図３においては、金属製定盤９の中の外側部の同心円の円周上に最も大きな研磨用成形体１０及び１５を、次いで次に大きな研磨用成形体１１及び１６をその内側に、その後順次小さな成形体が配置されている。この順序は逆でもよく、また、これらを任意の順序としてもよく、さらに、大きさの異なる研磨用成形体を同心円の円周上ではなく、任意の配列としても良い。この内、配列の設計の容易さから研磨用成形体を定盤中に同心円の円周上に配列することが好ましく、特に、同じ円周上には同じ大きさの研磨用成形体を配列することが好ましい。又、研磨用成形体の大きさとしては図３の例の５種ではなく、例えば１種類の大きさのものを２個以上配列させても良く、その配列についても、円周の数によるものではなく、研磨用成形体の研磨面が定盤が回転する際に被研磨材料の研磨面をカバーできていさえすればよい。
【００４１】
又、図４には研磨用成形体として角柱状のペレットを用いた定盤へ装着例が挙げられており、金属製定盤２０にグループＩの特性を有する大きさの同じ研磨用成形体２１とグループＩＩの特性を有する大きさの同じ研磨用成形体２２が配置されている。これら研磨用成形体は、研磨用成形体の金属製定盤への配置において、一方向へ並べる配置をとっている以外は上記の図３における説明と同様な態様、効果となる。
【００４２】
このような研磨用成形体を２個以上研磨用定盤へ配列させる場合には配置された研磨用成形体の研磨面を被研磨材料の形状に合うように整えることが望ましい。この場合、付帯部品についてその形状に合ったものを選択しても良い。例えば、被研磨材料表面が平坦な場合にはその研磨用成形体の被研磨材料との接触面を平坦化することが望ましく、曲面状の場合にはそれに合った曲面状とすることが望ましい。これは、得られた研磨用定盤を用いて研磨加工する際に、被研磨材料と研磨用成形体が直接接触できるようになっているため、その接触面を多く取ることができるようにするためである。特に平坦化する場合は、研磨用定盤からの垂直方向の高さに対してばらつきがないように配置することが好ましい。
【００４３】
実際の研磨加工プロセスにおいては、金属製定盤と共に研磨用成形体が被研磨材料に対して適切な圧力により押しつけられ、回転しながら研磨される部分の加工を実施することとなる。従って、研磨用成形体の金属製定盤における配置においては、上記記載のようにグループＩの特性を有する研磨用成形体が、グループＩＩの特性を有する研磨用成形体が研磨加工の際の耐久性を補助できるように、グループＩＩの研磨用成形体の隣接位置の少なくとも一方を必ずグループＩの部分が位置しており、被研磨材料の研磨面を研磨用成形体が回転によりカバーできるような配置となっていれば良い。
【００４４】
研磨用成形体と金属製定盤との固定方法については、接着剤により固定したり、金属製定盤に研磨用成形体の大きさに対応した凹凸面を施し、研磨用成形体を固定しても良い。接着剤を用いて研磨用成形体と金属製定盤とを固定する場合に用いられる接着剤は本発明の目的を達成できるものであれば特に制限なく用いることができ、特に、弾性接着剤のような、研磨用成形体を定盤へ接着固定する際に生じることがあるひび、割れ等がない接着剤を用いることが好ましい。
【００４５】
＜研磨用定盤を用いた研磨方法＞
このようにして研磨用定盤に研磨用成形体を組み込むわけであるが、本発明の研磨用定盤を用いて研磨する方法においては、定盤として研磨加工プロセスにおいて使用されるものであれば、その形状、研磨条件、研磨液等の使用等については特に限定されるものではない。例えば、研磨液を使用する場合には、従来より用いられてきた研磨液を用いることで良く、例えば水酸化カリウム水溶液のようなアルカリ水溶液などを用いることができる。ここで研磨用定盤とは、組み込まれた研磨用成形体が被研磨材料に対して直接接触して研磨するために用いられ、研磨加工プロセスにおいて十分な強度を有し、かつ被研磨材料を研磨できる性能を有しておれば良い。従って、その形状としては、被研磨材料と同じ形状を有するだけでなく、必要に応じて非平面の形状を有していても良い。例えば、平板状、円盤状、リング状、円筒状等を挙げることができる。
【００４６】
また、本発明の研磨方法においては研磨布を用いないため、研磨中に従来の方法において見られた、研磨布の性能劣化によるその取換え等による研磨作業の中断については、本発明の研磨用成形体を用いることで耐久性が向上し、取り替え頻度を減少できるため研磨作業の効率化が達成できるという利点を有している。さらに、従来の研磨剤による方法において生じる遊離砥粒を含んだ研磨廃液については、本発明の研磨用成形体を用いることで遊離砥粒を用いなくなるか少量用いるだけであるため、研磨廃液中の遊離砥粒や研磨により生じた粒の量が少なくなり、廃液処理の問題が軽減される。例えば、研磨廃液に対して光を照射した場合の透過率が従来の方法におけるものよりも高くなることで、研磨廃液中に不要となった粒の混入量が少なくなることが確認できる。このような研磨廃液の問題を考慮すると、研磨廃液の６００ｎｍにおける透過率が水の１０％以上、さらに４０％以上にすることが特に好ましく、このような廃液の透過率となるような研磨液を用いることが望ましい。
【００４７】
本発明の研磨用定盤は、シリコンウエハー，ガリウムリン，ガリウム砒素等の半導体基板、ニオブ酸リチウム，タンタル酸リチウム，ホウ酸リチウム等の酸化物基板、石英ガラス基板などの基板材料、石英ガラス、金属材料、建築分野等に使用される石材等の研磨に有用である。この内、従来の研磨布を用いた方法に比べ面だれがないために研磨された材料を有効にできることもあり、基板材料に好ましく用いられ、さらに半導体基板、酸化物基板に好ましく用いられる。特に、シリコンウエハー等の半導体基板材料のようにエッチングできる材料に対して、本発明の研磨方法と組み合わせることで、より速く研磨でき、有用である。
【００４８】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、各評価は以下に示した方法によって実施した。
【００４９】
〜シリカ含量〜
シリカ粉末の水分量、灼熱減量（Ｌｏｓｓ  ｏｎ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ、以下、「Ｉｇロス」という）と、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＮａ2Ｏを以下に示す方法により測定した。そして、シリカ粉末の全量より水分量を除いた残り分の重量（不含水量）をもとに、これよりＩｇロス、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＮａ2Ｏの合計重量を差し引いた重量をシリカ含量とし、重量％にて求めた。
【００５０】
水分量は、シリカ粉末を１０５℃、２時間の加熱処理による処理前後の重量変化より求めた。
【００５１】
Ｉｇロスは、シリカ粉末を１０５℃、２時間加熱して水分を取り除いた試料を基にし、さらに１０００℃で加熱処理し、その処理前後の重量変化より求めた。
【００５２】
Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＣａＯ、ＭｇＯ及びＮａ2Ｏの量は、シリカ粉末を１０５℃、２時間加熱して水分を取り除いた試料を基にし、これを溶解させた後、ＩＣＰ法で測定して求めた。
【００５３】
〜粉末かさ密度〜
ＪＩＳ−Ｋ−５１０１のみかけ密度試験方法の静置法に準拠し、シリカ粉末を目開き０．５０ｍｍのふるいを通して分散落下させ、３０．０ｍｌのステンレス製シリンダに受け、山盛りになったところで直線状へらですり切り、シリンダ内の重量を測定し、次式（１）により求めた。
【００５４】
Ｅ＝Ｗ／３０            （１）
式中、Ｅは粉末かさ密度（単位はｇ／ｍｌ）、Ｗはシリンダ内粉末重量（単位はｇ）、３０はシリンダ内容積（単位はｍｌ）であり、粉末かさ密度の単位は以下に示す表においては、ｇ／ｌに換算する。本明細書においては、測定したみかけ密度を粉末かさ密度として表記した。
【００５５】
〜ＢＥＴ比表面積〜
粉末の場合はそのまま、成形体の場合は砕いた後、ＭＯＮＯＳＯＲＢ（米国ＱＵＡＮＴＡＣＨＲＯＭＥ社製）を用い、ＢＥＴ式１点法により測定した。
【００５６】
〜粉末の平均粒子径〜
シリカ超微粉末をサンプルとし、ＣＯＵＬＴＥＲ  ＬＳ１３０（ＣＯＵＬＴＥＲ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ社製）を用いて液体モジュールで測定した。測定値は体積基準である。
【００５７】
〜かさ密度〜
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１５ｍｍ（厚さ）の平板状試料を作製し、成形体のサンプルとした。このサンプルを電子天秤で測定した重量と、マイクロメーターで測定した形状寸法とから算出した。
【００５８】
〜平均粒子径〜
研磨用成形体の一部の面を平坦に調整し、その面を走査型電子顕微鏡ＩＳＩＤＳ−１３０（明石製作所製）で観察し、シリカ粒子部分のみを考慮してインタセプト法により求めた。
【００５９】
〜圧縮強度〜
ＪＩＳ−Ｒ−１６０８に準拠し、１０ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍ（厚さ）の研磨用成形体の試験片を、島津オ−トグラフＩＳ−１０Ｔ（島津製作所製）を用い、クロスヘッド速度０．５ｍｍ／分で負荷を加えて測定した。
【００６０】
〜細孔構造〜
細孔構造として、細孔容積、細孔分布、細孔モード径、細孔メジアン径を測定した。すなわち、研磨用成形体を、水銀ポロシメーター（島津製作所製、ポアサイザ９３２０）を用い、水銀圧入法により０から２７０ＭＰａの圧力範囲で測定した。水銀ポロシメーターで得られる測定値は、水銀に圧力を掛けて気孔を有する成形体サンプル中に水銀を圧入し、圧力と浸入した水銀の積算容積の関係から得られる。すなわち、ある直径を有する細孔に水銀が入るためにの圧力は、Ｗａｓｈｂｕｒｎの方程式があり、この式を用いることにより、圧力と浸入した水銀の積算容積の関係が細孔の直径とその直径よりも大きな直径を有する細孔に浸入した水銀の容積の関係として求めることができる。そして、この浸入した水銀の容積は水銀の密度で除することにより、その細孔径よりも大きな細孔の容積を示す。この気孔径と気孔容積の関係は、通常水銀の表面張力、接触角や測定装置の構造からくる水銀頭などの必要な補正がなされる。このように水銀ポロシメーターで得られた細孔径と細孔の積算容積の関係からその値を求めることができる。なお、細孔モード径は微分細孔分布における微分値が最大となるところの細孔径を意味し、細孔メジアン径は積分細孔分布における積算総細孔容積の最小値と最大値の中央値に対応する細孔径を意味する値であり、体積基準の値を示した。
【００６１】
〜研磨試験〜
実施例１ないし９については、直径２８０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの研磨用成形体の平板状試験片を作製し、成形体の表面を平坦に整えた後、小型平面研磨装置ＦＰＭ−３０（コパル電子製）の金属製定盤に装着した。これを定盤回転数５０ｒｐｍ、定盤への被研磨材料の押圧力５８０ｇ／ｃｍ2の条件のもとで、被研磨材料としてシリコンウエハー（２０ｍｍ×２０ｍｍ角）を用い、研磨液として３０℃の水酸化カリウム水溶液（ｐＨ＝１２）を用いて、研磨液を１５０ｍｌ／時間の速度で滴下して研磨した。研磨後、シリコンウエハーの表面を顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ製、型式：ＢＨ−２）で観察した。評価に際しては、極めて平滑でスクラッチ等のない良好な面である場合を○、平滑にもならずに研磨加工できない場合を×、とした。
【００６２】
実施例１０ないし１６については、直径２５ｍｍ、厚さ５ｍｍの成形体の円柱状試験片を作製し、高速レンズ研磨装置の回転定盤（直径３６０ｍｍ）に９６個装着し、成形体の表面を平坦に整えた（図１の円柱状ペレットの装着例に準ずる。）。これを定盤回転数１００ｒｐｍ、定盤への被研磨材料の所定の加工圧力のもとで、被研磨材料として直径３インチのタンタル酸リチウム基板を６枚同時に用い、研磨液として水酸化カリウム水溶液（液温：２５℃、ｐＨ＝１２）を用いて、研磨液を１００ｍｌ／分の速度で滴下して循環使用しながら、表３に示される条件にて研磨した。研磨後、タンタル酸リチウムの表面を顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ製、型式：ＢＨ−２）で観察した。評価に際しては、極めて平滑でスクラッチ等のない良好な面である場合を○、平滑にもならずに研磨加工できない場合を×とした。また、研磨試験前後のタンタル酸リチウム基板の厚さをダイアルゲージで測定することにより研磨速度を算出した。
【００６３】
実施例１７については、市販のコロイダルシリカ（フジミインコーポレーテッド製、ＣＯＭＰＯＬ８０）をシリカ（二酸化珪素）含有量４重量％となるように調製した研磨液（液温：２５℃、ｐＨ＝１２）溶液を用い、上記記載の実施例１０ないし１６と同様な操作を実施し、評価した。
【００６４】
実施例１８については、実施例１７に記載の市販のコロイダルシリカの含有量を８重量％とした以外は実施例１７と同様な操作を実施し、評価した。
【００６５】
実施例１９ないし２３については、直径２５ｍｍ、厚さ５ｍｍの成形体の円柱状試験片を各実施例でそれぞれ２種類作製し、成形体の表面を平坦に整えた後、小型平面研磨装置ＦＰＭ−３０（コパル電子製）の金属製定盤にグループＩＩの成形体の隣接位置の少なくとも一方にグループＩの成形体が位置するような図１に示されるような配置により装着して、研磨用定盤とする。以下に示す表２には、使用したグループＩ及びＩＩの研磨用成形体の各々の個数が示されている。これを定盤回転数５０ｒｐｍ、定盤への被研磨材料の加工圧力１５０ｇ／ｃｍ2の条件のもとで、被研磨材料としてニオブ酸リチウム（２０ｍｍ×２０ｍｍ角）を用い、研磨液として３０℃の水酸化カリウム水溶液（ｐＨ＝１２）を用いて、研磨液を１５０ｍｌ／時間の速度で滴下して研磨した。研磨後、ニオブ酸リチウムの表面を顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ製、型式：ＢＨ−２）で観察した。評価に際しては、極めて平滑でスクラッチ等のない良好な面である場合を○、平滑にもならずに研磨加工できない場合を×とした。
【００６６】
〜表面精度〜
研磨処理後の被研磨材料の表面精度をＪＩＳ−Ｂ−０６０１に準拠して、万能表面形状測定器ＳＥ−３Ｃ（小坂研究所製）を用いて評価した。評価は中心線平均粗さ（Ｒａ）及び最大高さ（Ｒｍａｘ）をカットオフ値０．８ｍｍ以上、測定長さ２．５ｍｍの条件で実施した。ここで、Ｒａとは、中心線平均粗さを意味し、粗さ曲線からその中心線の方向に測定長さ（ｌで表す）の部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線をＸ軸、縦倍率の方向をＹ軸とし、粗さ曲線をｙ＝ｆ（ｘ）で表したとき、次式（２）によって求められる値をマイクロメーター（μｍ）単位で表したものである。
【００６７】
【数１】
0003843545.tif 000002
【００６８】
又、Ｒｍａｘとは、最大高さを意味し、断面曲線から基準長さだけ抜き取った部分の平行線に平行な２直線で抜き取り部分を挟んだとき、この２直線の間隔を断面曲線の縦倍率の方向に測定して、この値をマイクロメーター（μｍ）単位で表したものである。
【００６９】
〜原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による表面粗さの測定〜
表面精度の評価に示される表面粗さをさらに精度良く測定するために、研磨処理後のタンタル酸リチウム基板の表面粗さを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）ＳＰＩ３６００（ＳＩＩ社製）を用い、コンタクトモードによる斥力測定法により測定した。測定はタンタル酸リチウム基板上の２μｍ×２μｍの範囲を３領域ずつに任意に測定して平均化し、中心線平均粗さ（Ｒａ）にて評価した。
【００７０】
〜面だれの測定〜
単結晶インゴットをワイヤーソーで切断し、両面ラップをしたタンタル酸リチウム基板を研磨した。図９は、研磨を実施しなかったものであり、図１０は実施例１０において、図１１は比較例５において、研磨を実施したものである。これらの研磨試験後のタンタル酸リチウム基板を破断面方向から走査型電子顕微鏡ＩＳＩ  ＤＳ−１３０（明石製作所製）で観察し、面だれを調べた。
【００７１】
〜成形体の耐久性〜
直径２８０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの研磨用成形体の平板状試験片を作製し、作製したシリカ成形体の研磨試験を継続的に行い、１時間毎に成形体を取り出してその表面状態を目視にて観察し、ひび、割れ、欠け等の破損の有無を観察した。評価に際しては成形体の破損が生じるまでの時間を調べた。
【００７２】
＜研磨用成形体の製造・評価＞
実施例１
表１に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、圧力５０ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形体を得、これを焼成炉（光洋リンドバーグ社製、型式：５１６６８）にて９００℃で２時間焼成して研磨用成形体を得た。これを前記記載の評価方法により評価した。表２には得られた結果として、研磨用成形体のかさ密度、ＢＥＴ比表面積、平均粒子径、圧縮強度、細孔容積の測定値、細孔径分布、モ−ド径、メジアン径、得られた研磨用成形体による研磨試験結果、表面精度測定結果および耐久性試験結果を示す。
【００７３】
【表１】
0003843545.tif 000003
【００７４】
【表２】
0003843545.tif 000004
【００７５】
実施例２
表１に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末にパラフィンワックス（日本精蝋製、ＳＰ−０１４５）を原料粉末：パラフィンワックス＝４：１の体積比で混合した後、１５０℃に３０分間加熱し更に混合し混合粉末とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形体を得た。これを４００℃、１．５ｋｇ／ｃｍ2、窒素中で加圧脱脂炉（ネムス製）を用いて加圧脱脂した後、焼成炉にて９００℃で２時間焼成して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表２に示した。
【００７６】
実施例３
表１に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末にパラフィンワックス（日本精蝋製、ＳＰ−０１４５）を原料粉末：パラフィンワックス＝４：１の体積比で混合した後、１５０℃に３０分間加熱し更に混合し混合粉末とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形体を得た。これを実施例２と同様の操作により研磨用成形体を得、同様に評価し、表２に示した。
【００７７】
実施例４
表１に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末に、添加物としてアクリル系バインダー（中央理化工業製、リカボンドＳＡ−２００）及びステアリン酸エマルジョン（中京油脂製、セロゾール９２０）を原料粉末：アクリル系バインダー（固形分換算）：ステアリン酸エマルジョン（固形分換算）：水分＝１００：１７：１：２５１の重量比で混合してスラリー化した。このスラリーをスプレードライヤー（大川原化工機製、型式：ＬＴ−８）を用いて造粒粉末を調製し、油圧プレス機を用いてプレス成形（圧力：１００ｋｇ／ｃｍ2）して直径２８０ｍｍに成形してシリカ成形体を得た。これを４００℃、１．５ｋｇ／ｃｍ2、窒素中で加圧脱脂炉を用いて加圧脱脂した後、焼成炉にて９５０℃で２時間焼成して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表２に示した。
【００７８】
実施例５
表１に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、圧力５０ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いて予備成形した後に３２メッシュのステンレス製ふるいにより分級して、成形用の原料粉末とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形体を得、これを焼成炉にて９００℃で２時間焼成して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表２に示した。
【００７９】
実施例６
表１に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、圧力３０ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いて予備成形した後に３２メッシュのステンレス製ふるいにより分級して、成形用の原料粉末とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形体を得、これを焼成炉にて９７５℃で２時間焼成して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表２に示した。
【００８０】
実施例７
表１に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、圧力５０ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いて予備成形した後に３２メッシュのステンレス製ふるいにより分級して、成形用の原料粉末とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形体を得、これを焼成炉にて９７５℃で２時間焼成して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表２に示した。
【００８１】
実施例８
表１に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例６と同様の操作を実施してシリカ成形体を得、これを焼成炉にて１０００℃で２時間焼成して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表２に示した。
【００８２】
実施例９
表１に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、圧力３０ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いて予備成形した後に３２メッシュのステンレス製ふるいにより分級して、成形用の原料粉末とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形体を得、これを焼成炉にて１０００℃で８時間焼成して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表２に示した。
【００８３】
比較例１
表１に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、圧力１０ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いてプレス成形して直径２８０ｍｍのシリカ成形体を得、これを焼成炉（モトヤマ製、型式：ＳＵＰＥＲ−Ｃ）にて１３００℃で２時間焼成して成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価した。表２には得られた結果として、シリカ成形体のかさ密度、ＢＥＴ比表面積、細孔容積の測定値と、得られた成形体による研磨試験結果、耐久性試験結果を示す。
【００８４】
比較例２
スウエード系ポリッシングパッド（フジミインコーポレーテッド製、ＳＵＲＦＩＮ  ０１８−３）を小型平面研磨装置ＦＰＭ−３０（コパル電子製）の金属製定盤に貼付し、定盤回転数５０ｒｐｍ、定盤への被研磨材料の押圧力５８０ｇ／ｃｍ2の条件のもとで、被研磨材料としてシリコンウエハーを用い、又、研磨剤として市販のコロイダルシリカ（フジミインコーポレーテッド製、ＣＯＭＰＯＬ８０）をシリカ（二酸化珪素）含有量１０重量％となるように調製した研磨液（液温：３０℃、ｐＨ＝１２）を用いて、１５０ｍｌ／時間の速度で滴下して研磨した。表２には得られた結果として、表面精度測定結果を示す。
【００８５】
以上の実施例１〜９と、比較例１及び２の結果から、本発明の研磨用成形体を用いて研磨を実施することで、研磨加工に適用できる研磨用成形体が得られ、しかも従来の研磨方法により得られるものと同程度の被研磨材料の表面精度であることが判った。
【００８６】
実施例１０
表３に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例２と同様の操作を実施して、研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表４、５に示した。
【００８７】
【表３】
0003843545.tif 000005
【００８８】
【表４】
0003843545.tif 000006
【００８９】
【表５】
0003843545.tif 000007
【００９０】
また、研磨試験により研磨された基板につき、さらに被研磨材料表面の研磨面を微細に微細に観察するために、上記記載の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による表面粗さの測定を実施したところ、表６及び図５の結果を得た。さらに、上記記載の面だれの測定により、被研磨材料を観察し、図８の結果を得た。
【００９１】
【表６】
0003843545.tif 000008
【００９２】
実施例１１
表３に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例１と同様の操作を実施して、研磨用成形体を得、これを実施例１と同様の方法により評価し、表４、５に示した。
【００９３】
実施例１２
表３に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例４と同様の操作を実施して、研磨用成形体を得、これを実施例１と同様の方法により評価し、表４、５に示した。
【００９４】
実施例１３
表３に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例５と同様の操作を実施して、研磨用成形体を得、これを実施例１と同様の方法により評価し、表４、５に示した。
【００９５】
実施例１４
表３に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例８と同様の操作を実施して、研磨用成形体を得、これを実施例１と同様の方法により評価し、表４、５に示した。
【００９６】
実施例１５
表３に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例６と同様の操作を実施してシリカ成形体を得た。これを実施例９と同様の操作を実施して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表４、５に示した。
【００９７】
実施例１６
表３に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例１０と同様の操作を実施して、研磨用成形体を得、これを実施例１と同様の方法により評価し、表４、５に示した。
【００９８】
比較例３
表３に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、比較例１と同様の操作を実施して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表４、５には得られた結果として、成形体のかさ密度、ＢＥＴ比表面積、細孔容積の測定値と、得られた成形体による研磨試験結果、耐久性試験結果を示す。
【００９９】
比較例４
スウエード系ポリッシングパッド（フジミインコーポレーテッド製、ＳＵＲＦＩＮ  ０１８−３）を高速レンズ研磨装置の回転定盤（直径３６０ｍｍ）に貼付し、定盤回転数１００ｒｐｍ、定盤への被研磨材料の所定の加工圧力のもとで、被研磨材料としてタンタル酸リチウムを用い、研磨液として水酸化カリウム水溶液（ｐＨ＝１２）を用いて、研磨液を１００ｍｌ／分の速度で滴下して循環使用しながら研磨した。表４、５には得られた結果として、表面精度等の測定結果を示す。特にこの場合には研磨速度が極めて遅かった。
【０１００】
実施例１７
表３に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例１２と同様の操作を実施して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表４、５に示した。
【０１０１】
実施例１８
表３に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例１２と同様の操作を実施して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表４、５に示した。
【０１０２】
比較例５
スウエード系ポリッシングパッド（フジミインコーポレーテッド製、ＳＵＲＦＩＮ  ０１８−３）を高速レンズ研磨装置の回転定盤（直径３６０ｍｍ）に貼付し、定盤回転数１００ｒｐｍ、定盤への被研磨材料の所定の加工圧力のもとで、被研磨材料としてタンタル酸リチウムを用い、市販コロイダルシリカ（フジミインコーポレーテッド製、ＣＯＭＰＯＬ８０）をシリカ（二酸化珪素）含有量２０重量％となるように調製した研磨液（液温：２５℃、ｐＨ＝１２）を用いて、研磨液を１００ｍｌ／分の速度で滴下して循環使用しながら、表５に示される条件にて研磨した。表４、５には得られた結果として、表面精度等の測定結果を示す。
【０１０３】
また、研磨試験により研磨された基板につき、さらに被研磨材料表面の研磨面を微細に微細に観察するために、上記記載の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による表面粗さの測定を実施したところ、表６及び図６の結果を得た。さらに、上記記載の面だれの測定により、被研磨材料を観察し、図９の結果を得た。
【０１０４】
以上の実施例１０〜１８と、比較例３〜５の結果から、本発明の研磨用成形体を用いて研磨を実施することで、研磨加工に適用できる研磨用成形体が得られ、しかも実施例１７、１８に見られるように遊離砥粒を用いた場合にも少量の遊離砥粒含有量で従来の研磨方法により得られるものと同程度の被研磨材料の表面精度であり、かつ研磨速度も速くなることが分かった。
【０１０５】
また、実施例１０と比較例５の結果である図５、図６及び表６において、研磨試験により得られた被研磨材料の研磨面を微細に比較した場合、従来の方法である研磨布を用いて研磨した比較例５によるものでは凹凸の起伏が大きく、表面粗さについても高い数値であるのに対して、実施例１０において本発明の研磨用成形体が組み込まれた研磨用定盤にて研磨した被研磨材料の研磨面は、その表面が均一に研磨できており、表面粗さについても比較例と比べて低い数値であり、仕上がりが優れていることが分かる。
【０１０６】
さらに、実施例１０と比較例５の結果である図８と図９、及び研磨前の被研磨材料の状態を示す図７を比較すると、実施例１０では研磨前の被研磨材料と同様の形状を維持し、研磨面の端部まで正確に研磨できているのに対し、比較例５では研磨前の端部も過度に研磨され、いわゆる面だれが生じている。すなわち、実施例１０の研磨用成形体を用いた研磨によれば、正確に研磨でき、仕上がりが優れていることが分かる。
【０１０７】
実施例１９
各グループの研磨用成形体を以下のように作製して上記記載の研磨試験等の評価を行なった。
【０１０８】
（グループＩの成形体）
表７のＩに示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例４と同様の操作を実施して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表８に示した。
【０１０９】
【表７】
0003843545.tif 000009
【０１１０】
【表８】
0003843545.tif 000010
【０１１１】
（グループＩＩの成形体）
表７のＩＩに示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例１と同様の操作を実施して研磨用成形体を得た。これを前記グループＩの場合と同様の方法により評価し、表８に示した。
【０１１２】
実施例２０
各グループの研磨用成形体を以下のように作製して上記研磨試験等の評価を行なった。
【０１１３】
（グループＩの成形体）
表７のＩに示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例８と同様の操作を実施して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表８に示した。
【０１１４】
（グループＩＩの成形体）
表７のＩＩに示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、圧力３０ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いて予備成形した後に３２メッシュのステンレス製ふるいにより分級して、成形用の原料粉末とした。これを圧力３３ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いてプレス成形してシリカ成形体を得た。これを焼成炉にて７００℃で２時間焼成して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表８に示した。
【０１１５】
実施例２１
各グループの研磨用成形体を以下のように作製して上記研磨試験等の評価を行なった。
【０１１６】
（グループＩの成形体）
表７のＩに示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例９と同様の操作を実施して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表８に示した。
【０１１７】
（グループＩＩの成形体）
表７のＩＩに示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、圧力１００ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いてプレス成形してシリカ成形体を得、これを焼成炉にて７００℃で２時間焼成して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表８に示した。
【０１１８】
実施例２２
各グループの研磨用成形体を以下のように作製して上記研磨試験等の評価を行なった。
【０１１９】
（グループＩの成形体）
表７のＩに示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例７と同様の操作を実施して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表８に示した。
【０１２０】
（グループＩＩの成形体）
表７のＩＩに示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、実施例１０と同様の操作を実施して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表８に示した。
【０１２１】
実施例２３
各グループの研磨用成形体を以下のように作製して上記研磨試験等の評価を行なった。
【０１２２】
（グループＩの成形体）
表７のＩに示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、圧力５０ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いて予備成形した後に３２メッシュのステンレス製ふるいにより分級して、成形用の原料粉末とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いてプレス成形してシリカ成形体を得た。これを焼成炉にて９７５℃で２時間焼成して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表８に示した。
【０１２３】
（グループＩＩの成形体）
表７のＩＩに示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末にパラフィンワックス（日本精蝋製、ＳＰ−０１４５）を、原料粉末：パラフィンワックス＝４：１の体積比で混合した後、１５０℃に３０分間加熱し更に混合し混合粉末とした。これを圧力１００ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いてプレス成形してシリカ成形体を得た。これを４００℃、１．５ｋｇ／ｃｍ2、窒素中で加圧脱脂炉を用いて加圧脱脂した後、焼成炉にて９５０℃で２時間焼成して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表８に示した。
【０１２４】
比較例６
表７に示す特性の、湿式法により得た沈降性シリカの原料粉末を、圧力１０ｋｇ／ｃｍ2にて油圧プレス機を用いてプレス成形してシリカ成形体を得、これを焼成炉（モトヤマ製、型式：ＳＵＰＥＲ−Ｃ）にて１３００℃で２時間焼成して研磨用成形体を得た。これを実施例１と同様の方法により評価し、表８に示した。
【０１２５】
比較例７
スウエード系ポリッシングパッド（フジミインコーポレーテッド製、ＳＵＲＦＩＮ  ０１８−３）を小型平面研磨装置ＦＰＭ−３０（コパル電子製）の金属製定盤に貼付し、定盤回転数５０ｒｐｍ、定盤への被研磨材料の加工圧力１５０ｇ／ｃｍ2の条件のもとで、被研磨材料としてニオブ酸リチウムを用い、又、研磨剤として市販のコロイダルシリカ（フジミインコーポレーテッド製、ＣＯＭＰＯＬ８０）をシリカ（二酸化珪素）含有量１０重量％となるように調製した研磨液（液温：３０℃、ｐＨ＝１２）を用いて、１５０ｍｌ／時間の速度で滴下して研磨した。表８には得られた結果として、表面精度測定結果を示す。
【０１２６】
以上の実施例１９〜２３と、比較例６、７の結果から、本発明において用いられる研磨用成形体にて研磨を実施することで、研磨加工に適用できる研磨用成形体が得られ、しかも従来の研磨方法により得られるものと同程度の被研磨材料の表面精度であることが分かった。
【０１２７】
＜研磨廃液の評価＞
実施例２４
実施例１で得られた研磨用成形体を用い、研磨試験に記載の方法により研磨を実施した。研磨廃液については、生じた廃液の濁度を分光光度計（日本分光製、型式：Ｕｂｅｓｔ−５５）を用い、精製水を基準として波長６００ｎｍにおける透過率により評価した。その結果を表９に示した。透過率が高い場合は研磨廃液中の遊離砥粒量が少ないことを示し、低い場合は逆に多いことを示す。
【０１２８】
【表９】
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【０１２９】
実施例２５〜４６
表９に示すように、各実施例で得た研磨用成形体を上記記載の方法により研磨を実施し、さらに実施例２４と同じ方法により研磨廃液を評価し、まとめて表９に示した。
【０１３０】
比較例８〜１１
表９に示すように、各比較例で実施したのと同じ方法により研磨を実施し、さらに、実施例２４と同じ方法により研磨廃液を評価し、まとめて表９に示した。
【０１３１】
以上の実施例２４〜４６と、比較例８〜１１の結果から、本発明の研磨用定盤を用いて研磨を実施することで、研磨廃液の透過率は従来の方法よりも高く、研磨廃液中の遊離砥粒量が極めて少ないことを示しており、遊離砥粒を未使用の場合はもちろん、遊離砥粒を使用した場合にもシリカ含有量がパッドの場合よりも少量で同等の研磨速度を得ることができるので研磨加工プロセスにおいて廃液処理への負担が極めて小さくなることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研磨用定盤における研磨用成形体（円柱状）の配置外観図の１例である。
【図２】本発明の研磨用定盤における研磨用成形体（角柱状）の配置外観図の１例である。
【図３】本発明の研磨用定盤における研磨用成形体（円柱状）の配置外観図の１例であり、図１を改変したものである。
【図４】本発明の研磨用定盤における研磨用成形体（角柱状）の配置外観図の１例であり、図２を改変したものである。
【図５】実施例１０の研磨試験により得られたタンタル酸リチウム基板表面の原子間力顕微鏡による結果を模写したものである。
【図６】比較例５の研磨試験により得られたタンタル酸リチウム基板表面の原子間力顕微鏡による結果を模写したものである。
【図７】研磨前のタンタル酸リチウム基板を破断した際の走査型電子顕微鏡写真をもとに模写したものである。
【図８】実施例１０の研磨試験により得られたタンタル酸リチウム基板を破断した際の走査型電子顕微鏡写真をもとに模写したものである。
【図９】比較例５の研磨試験により得られたタンタル酸リチウム基板を破断した際の走査型電子顕微鏡写真をもとに模写したものである。
【符号の説明】
１、７：金属製定盤であり、１は図１の、７は図２のものである。
２〜６：図１における円柱状の大きさの異なる研磨用成形体
８：図２における角柱状の研磨用成形体
９、２０：金属製定盤であり、９は図３の、２０は図４のものである。
１０〜１４：図３において、グループＩの特性を有する大きさの異なる円柱状の研磨用成形体であり、図において黒で塗りつぶされた図形である。
１５〜１９：図３において、グループＩＩの特性を有する大きさの異なる円柱状の研磨用成形体であり、図において白の図形である。
２１：図４において、グループＩの特性を有する角柱状の研磨用成形体であり、図において黒で塗りつぶされた図形である。
２２：図４において、グループＩＩの特性を有する角柱状の研磨用成形体であり、図において白の図形である。
２３：図７において、破断面である。
２４：図７において、基板端部である。
２５：図７において、研磨側の面（未研磨）である。
２６：図８において、破断面である。
２７：図８において、基板端部である。
２８：図８において、研磨面である。
２９：図９において、破断面である。
３０：図９において、基板端部の面ダレ部分である。
３１：図９において、研磨面である。
【発明の効果】
本発明によれば、研磨加工プロセス中に従来法で見られた遊離砥粒を大量に含有する研磨廃液を生じることがなく、従来法と同程度以上に良好にシリコンウエハー、酸化物基板等の基板材料等を研磨加工することができ、また研磨処理における研磨用成形体の耐久性もあるため、研磨加工プロセスに有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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