研磨液组合物.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200310124748.4

申请日:

2003.12.26

公开号:

CN1517389A

公开日:

2004.08.04

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

C08J5/14; C09K3/14

主分类号:

C08J5/14; C09K3/14

申请人:

花王株式会社;

发明人:

北山博昭; 藤井滋夫

地址:

日本东京都中央区

优先权:

2002.12.26 JP 376430/2002; 2002.12.26 JP 376443/2002; 2002.12.26 JP 376456/2002

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

邰红;庞立志

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内容摘要

本发明提供:由具有2个以上离子型亲水基团的表面活性剂组成的用于研磨精密部件用基板的微小波纹减少剂;由具有OH基或SH基的总碳原子数为2~15的多元羧酸化合物或其盐形成的用于研磨精密部件用基板的微小波纹减少剂;含有该微小波纹减少剂、研磨材料和水的用于研磨精密部件用基板的研磨液组合物;含有水、研磨材料、有机酸或其盐和表面活性剂的研磨液组合物,其中的有机酸是具有OH基或SH基的总碳原子数为2~15个的多元羧酸,而且,表面活性剂的分子中具有2个以上离子型亲水基团,分子量为300以上;用于减少精密部件用基板上微小波纹的方法;及精密部件用基板的制造方法。

权利要求书

1: 一种由具有2个以上离子型亲水基团的表面活性剂组成的用于研磨精 密部件用基板的微小波纹减少剂。
2: 根据权利要求1的微小波纹减少剂,其特征是,表面活性剂的分子量 在300以上。
3: 根据权利要求1的微小波纹减少剂,其特征是,表面活性剂的离子型 亲水基团是羧酸基。
4: 根据权利要求1的微小波纹减少剂,其特征是表面活性是具有α、β- 二羧酸单元的化合物的聚合物、由该化合物和能与其共聚的化合物形成的共聚 物或它们的盐。
5: 一种由具有OH基或SH基的总碳原子数为2~15的多元羧酸化合物 或其盐形成的用于研磨精密部件用基板的微小波纹减少剂。
6: 根据权利要求5记载的微小波纹减少剂,其特征是,所说具有OH基 或SH基的总碳原子数为2-15个的多元羧酸是α-羟基羧酸。
7: 一种含有权利要求1的微小波纹减少剂、研磨材料和水的用于研磨精 密部件用基板的研磨液组合物。
8: 一种含有权利要求5的微小波纹减少剂、研磨材料和水的用于研磨精 密部件用基板的研磨液组合物。
9: 根据权利要求7的研磨液组合物,其特征是,其中还含有含硫无机酸 或其盐。
10: 根据权利要求8的研磨液组合物、其特征是,其中还含有含硫无机酸 或其盐。
11: 一种研磨液组合物,含有水、研磨材料、有机酸或其盐和表面活性剂, 其特征是,所说有机酸是具有OH基或SH基的总碳原子数为2~15的多元羧 酸,而且,所说表面活性剂的分子中具有2个以上离子型亲水基团、分子量在 300以上。
12: 根据权利要求11的研磨液组合物、其特征是,表面活性剂具有2个 以上羧酸基作为离子型亲水基团。
13: 根据权利要求11的研磨液组合物,其特征是,所说研磨材料是氧化 铝粒子。
14: 一种在被研磨基板上使用权利要求7记载的研磨液组合物来减少精密 部件用基板的微小波纹的方法。
15: 一种在被研磨基板上使用权利要求8记载的研磨液组合物来减少精密 部件用基板的微小波纹的方法。
16: 一种研磨工序中使用权利要求11记载的研磨液组合物来减少被研磨 基板的波纹和/或瘤的方法。
17: 一种具有使用权利要求7的研磨液组合物来研磨被研磨基板的工序的 制造基板的方法。
18: 一种具有使用权利要求8的研磨液组合物来研磨被研磨基板的工序的 制造基板的方法。
19: 一种具有使用权利要求11的研磨液组合物来研磨被研磨基板的工序 的制造基板的方法。

说明书


研磨液组合物

    【技术领域】

    本发明涉及用于研磨精密部件用基板的微小波纹减少剂。更详细讲涉及含有该微小波纹减少剂的研磨液组合物,使用该研磨液组合物来减少精密部件用基板的微小波纹的方法,以及使用该研磨液组合物的基板的制造方法。

    另外,本发明涉及可减少被研磨基板的波纹或瘤的研磨组合物。进而涉及使用该研磨液组合物来减少被研磨基板的波纹和/或瘤(nodules)的方法,及使用上述研磨液组合物地基板的制造方法。

    技术背景

    为了减小最小记录面积,推进高容量化,硬盘要求减小磁头的浮上量。为了减小这种磁头浮上量,强烈要求在研磨硬盘基板的过程中减小表面粗糙度,同时强烈要求减少微小波纹(与表面粗糙度相比,是波长长的表面凹凸,此处是指波长0.5~5mm的波纹)和含有这种微小波纹的宽范围波纹[短波长波纹(波长50~500μm的波纹)、长波长波纹(波长0.5mm以上的波纹)],进而要求减小来自瘤的膨胀(以下称为瘤)。为了制造减少这种微小波纹,进而减少波纹和瘤的基板,研究了一边减小研磨材料粒径一边进行阶段研磨的多段研磨法,还研究了控制研磨片的孔径和增加硬度,控制研磨负荷、转速的所谓机械条件。然而,现状是在磨料的微粒化时,需要很长的加工时间,就机械条件讲,也不可能减少到所要求的微小波纹。另外还研究了使用含有水溶性铁化合物的研磨液组合物进行研磨的方法(例如,参照专利文献1),然而现状是,即便使用这种方法,也不能肯定能充分减少微小波纹,进而减少波纹和瘤。

    [专利文献1]

    特开平10-204416号公报(权利要求1)

    【发明内容】

    即,本发明的要点是关于:

    [1]由具有2个以上离子型亲水基团的表面活性剂构成的用于研磨精密部件用基板的微小波纹减少剂;

    [2]由具有OH基或SH基的总碳原子数为2~15的多元羧酸化合物或其盐构成的,用于研磨精密部件用基板的微小波纹减少剂;

    [3]含有上述[1]记载的微小波纹减少剂、研磨材料和水的用于研磨精密部件用基板的研磨液组合物;

    [4]含有上述[2]记载的微小波纹减少剂、研磨材料和水的用于研磨精密部件用基板的研磨液组合物;

    [5]研磨液组合物,含有水、研磨材料、有机酸或其盐和表面活性剂,其中,所说有机酸是具有OH基或SH基的总碳原子数为2~15的多元羧酸,而且,表面活性剂的分子中具有2个以上的离子型亲水基团,分子量在300以上;

    [6]通过在被研磨基板上使用上述[3]记载的研磨液组合物来减少精密部件用基板的微小波纹的方法;

    [7]通过在被研磨基板上使用上述[4]记载的研磨液组合物来减少精密部件用基板的微小波纹的方法;

    [8]在研磨过程中,通过使用上述[5]记载的研磨液组合物来减少被研磨基板的波纹和/或瘤的方法;

    [9]具有使用上述[3]记载的研磨液组合物来研磨被研磨基板的工序的基板制造方法、

    [10]具有使用上述[4]记载的研磨液组合物来研磨被研磨基板的工序的基板制造方法、和

    [11]具有使用上述[5]记载的研磨液组合物来研磨被研磨基板的工序的基板制造方法。

    发明的实施方案

    本发明涉及可有效减少基板的微小波纹的微小波纹减少剂、含有该微小波纹减少剂的研磨液组合物、使用该研磨液组合物来减少精密部件用基板波纹的方法、及使用上述研磨液组合物的基板制造方法。

    另外,本发明涉及可减少被研磨基板的波纹和/或瘤的研磨液组合物、使用该研磨液组合物来减少被研磨基板的波纹和/或瘤的方法,及使用上述研磨液组合物的基板制造方法。

    1、微小波纹减少剂

    本发明的微小波纹减少剂大致分成以下2种方案:

    (方案1)具有2个以上离子型亲水基团的表面活性剂。

    (方案2)具有OH基或SH基的总碳原子数为2~15的多元羧酸或其盐。

    本发明的微小波纹减少剂最大的特征是具有上述的化合物,使用具有此特征的微小波纹减少剂进行研磨,有以下显著效果:可明显地减少精密部件用基板等被研磨基板的微小波纹,可生产出能增加单位面积存贮容量的基板。

    本说明书中所说的微小波纹是指波纹波长为0.5~5mm的平均波纹(Wa),该Wa可利用非接触式三维表面结构解析显微镜(Canow贩壳株式会社制、商品名「Zygo New-View200」)进行测定。更具体讲,作为物镜,使用Michelson2.5倍透镜,变焦距比取为5,以分辨率320×240进行测定,进行Cylinder近似处理,用以0.5~5mm形成「FFT FIXED」的带通滤波器进行处理,可以求得。

    作为本发明适宜研磨对象的精密部件用基板,例如有磁盘、光盘、光磁盘等磁记录介质的基板、光掩模基板、光学透镜、光学镜、光学棱镜、半导体衬底等。作为半导体衬底可举出包括硅晶片(裸晶片)、埋入元件分离膜、层间绝缘膜、埋入金属配线、埋入电容器等的衬底。

    作为被研磨基板,即精密部件用基板的材质,例如有硅、铝、镍、钨、铜、钽、钛等金属或半金属,及将这些金属作主成分的合金、玻璃、玻璃状碳、无定形碳等玻璃状物质;氧化铝、二氧化硅、氮化硅、氮化钽、氮化钛等陶瓷材料;聚酰亚胺树脂等树脂,等等。在这些物质中,可将铝、镍、钨、铜等金属及这些金属为主成分的合金作为被研磨物,或者将含有这些金属的半导体元件等的半导体衬底作为被研磨物,最为理想。适宜使用磁盘基板等表面为金属的精密部件用基板,进而是其表面为Ni-P合金层的基板,例如理想的是镀Ni-P的铝合金和玻璃等基板,更理想的是硬盘基板。再有,本发明的微小波纹减少剂,适宜用在使用氧化铝粒子来研磨镀Ni-P的基板的研磨中。

    这些被研磨物的形状没有特殊限制,例如盘状、板状、厚板状、棱镜状等具有平面部的形状、和透镜等具有曲面部分的形状,都可作为使用本发明研磨液组合物的研磨对象。其中,对研磨盘状的被研磨物更好。

    [方案1的微小波纹减少剂]

    在上述微小波纹减少剂中,方案1的表面活性剂是一种水溶性的表面活性剂,对研磨材料或研磨碎片等分散物质的界面起作用,具有提高分散物质向分散介质中的分散性的作用。对于本发明具有2个以上离子型亲水基团的表面活性剂可减少微小波纹的作用机理,详细的情况不很明确,但可推定如下。即,本发明具有2个以上离子型亲水基团的表面活性剂,分散性很强,反过来说,就是抑制研磨碎片、研磨材料凝聚的力很强,明显减少凝聚粒子在精密部件用基板表面凹部处的研磨,结果大大促进选择凸部的研磨,从而可减少基板上的微小波纹。

    在镀Ni-P的铝合金基板表面上、由于对电镀过程中由瘤所导致的突起、和由于在镀Ni-P之前的铝合金基板具有划伤等而引起的凹部具有很强的减少能力,因此提高了减少微小波纹的效果,所以这种微小波纹减少剂也具有作为瘤减少剂的功能。

    用作方案1的微小波纹减少剂的表面活性剂的离子型亲水基团数,从减少微小波纹考虑,为2个以上,最好10个以上,进而从防止粒子间相互作用所引发的不稳定(由分散物质交联等引发)方面考虑,最好在3000以下,离子型亲水基团数优选为10~2000个,更优选为20~1500个,尤其优选为20~1000个。

    作为离子型亲水基团的种类,有以羧酸基、磺酸基、硫酸酯基、磷酸酯基、膦酸基等为代表的阴离子型基团;以季铵盐为代表的阳离子型基团。这些基团中,从减少微小波纹方面考虑,作为亲水基,好的是具有阴离子型基团的,更好是具有羧酸基的,其中,从减少波纹方面考虑,更好是至少具有2个以上羧酸基的。

    作为表面活性剂的分子量,从减少波纹方面考虑,优选在300以上,更优选为300~100万,尤其优选为500~50万,特别优选为1000~10万,最优选为1000~5万。所谓分子量,是指,在表面活性剂为高分子化合物或聚合物时,换算成凝胶渗透色谱法中聚苯乙烯磺酸的重均分子量。

    作为方案1中的表面活性剂,具体可举出如下的表面活性剂。用引号括弧表示的名称,都表示商品名称。

    作为亲水基是阴离子型基团的表面活性剂的例子有以碳原子数14~30的链烯基琥珀酸钾、羧基癸基四氢氧呋喃乙酸为代表的烷基多元羧酸或其盐、以「 UC3120」(东亚合成化学(株)制)、「ポィズ521」(花王(株)制)、「ァロンA6016」(东亚合成化学(株)制)、「FC-900」(日本触媒化学(株)制)为代表的(甲基)丙烯酸聚合物,其共聚物及其盐;以「デモ-ルST」(花王(株)制)、「デモ-ルEP」(花王(株)制)等为代表的马来酸聚合物、其共聚物及其盐;以醋酸乙烯和衣康酸的共聚物、丙烯酸和衣康酸的共聚物等为代表的衣康酸聚合物、其共聚物及其盐;以「デモ-ルN」(花王(株)制)、「デモ-ルAS」(花王(株)制)等为代表的聚萘磺酸及其盐;以「メルルフロ-」(三井化学(株))为代表的聚蜜胺磺酸、磺化苯乙烯聚合物、其共聚物及其盐、以海藻酸钠、羧甲基纤维素为代表的多糖类及其衍生物和其盐;以「KL318 」(クラレ(株)制)、「SS2217 」(クラレ(株)制)等为代表的阴离子型亲水基团单体改性聚乙烯醇等。作为亲水基团是阳离子型基团的表面活性剂的例子,有以「マ-コ-ト100」(マツモト交商(株)制)、「マ-コ-ト550」(マツモト交商(株)制)、「マ-コ-ト280」(マツモト交商(株)制)为代表的季铵盐单体的聚合物、其共聚物及其盐;以(氯化三甲铵)乙基(甲基)丙烯酸酯类的聚合物、其共聚物及其盐;以「C-506」(クラレ(株)制)、「CM-308」(クラレ(株)制)为代表的阳离子型亲水基团单体改性聚乙烯醇等。

    在这些表面活性剂中,好的是烷基多元羧酸和(甲基)丙烯酸、马来酸、衣康酸等的羧酸单体的聚合物、由羧酸单体和能与其共聚的单体形成的共聚物及其盐;更好的是像链烯基琥珀酸、马来酸共聚物、衣康酸共聚物等一类的具有α,β-二羧酸单元的化合物的聚合物、由该化合物和能与其共聚的化合物形成的共聚物、及其盐;尤其好是马来酸聚合物、其共聚物及其盐。在以上优选的化合物中,作为共聚物时使用的单体种类,虽然没有特殊限定,但作为具体实例,有烯烃系烃类、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯类、(甲基)丙烯酸酰胺类、聚环氧化物亚烷基醚类、烷基酸乙烯基酯类等。

    作为使用这些具有阴离子型基团的表面活性剂盐时的对离子,没有特殊限定,具体有和金属、铵、烷基铵、有机胺等形成的盐。作为金属的具体例有属于元素周期表(长周期型)中1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、6A、7A或8族的金属。这些金属中,从减少微小波纹方面考虑,从减少波纹和瘤方面考虑,好的属于1A、3B或8族的金属,更好属于1A族的钠和钾。

    作为烷基铵的具体例,有四甲基铵、四乙基铵、四丁基铵等。

    作为有机胺等的具体例,有二甲胺、三甲胺、烷醇胺等。

    这些盐中,更好的是铵盐、钠盐和钾盐。

    [方案2的微小波纹减少剂]

    关于方案2的具有OH或SH基的总碳原子数为2~15的多元羧酸及其盐对减少微小波纹的作用机理,详细情况虽不明确,但可以推定如下。即,在研磨液组合物中配合具有OH基或SH基的总碳原子数为2~15个的多元羧酸和/或其盐,由于研磨中吸附在研磨材料、研磨碎片上,增加了表面的负电位,从而提高了分散性、抑制了研磨材料凝聚。其结果,显著减少了凝聚粒子在精密部件用基板表面凹部内的研磨,由此极大地促进了凸部的选择研磨,减少了微小波纹。

    进而,在镀Ni-P的铝合金基板表面上,由于去除电镀过程中由于瘤产生的突起、和镀Ni-P前的铝合金基板上具有的划伤等引起的凹陷的能力很强,减少微小波纹的效果很高,所以该方案2的微小波纹减少剂与方案1的微小波纹减少剂一样,也是有作为瘤减少剂的功能。

    另外,用作方案2的微小波纹减少剂的具有OH或SH基的总碳原子数为2~15的多元羧酸及其盐,从向水中的溶解性方面考虑,总碳原子数为2~15,好的为2~10,更好为2~8,尤其好为2~6。其中,从减少微小波纹方面,减少波纹和瘤方面,从易得性方面考虑,最好是α-羟基羧酸及其盐。

    作为具有OH或SH基的总碳原子数为2~15个的多元羧酸的具体例,有苹果酸、酒石酸、柠檬酸、异柠檬酸、同分异构柠檬酸、丙醇二酸、苯乙醇酸、硫代琥珀酸等。其中,好的是苹果酸酒石酸、柠檬酸、异柠檬酸、同分异构柠檬酸、丙醇二酸,更好的是苹果酸、酒石酸和柠檬酸,尤其好的是柠檬酸。

    作为这些多元羧酸的盐,没有特殊限定,具体有金属、铵、烷基铵、有机胺等的盐。作为金属的具体例,有元素周期表中(长周期型)属于1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、6A、7A或8族的金属。这些金属中,从减少微小波纹方面,从减少波纹和瘤方面考虑,好的是属于1A、3B或8族的金属,更好是属于1A族的钠和钾。

    作为烷基铵的具体例,有四甲基铵、四乙基铵、四丁基铵等。

    作为有机胺等的具体例,有二甲胺、三甲胺、烷醇胺等。

    这些盐中,最好的是铵盐、钠盐和钾盐。

    这些方案1或方案2的微小波纹减少剂可分别单独使用,也可2种以上混合使用。

    2、研磨液组合物

    本发明的研磨液组合物是由上述方案1或2的微小波纹减少剂、研磨材料和水所形成的组合物。

    本发明的研磨液组合物中,方案1的微小波纹减少剂的含量,从减少微小波纹、进而从减少波纹方面考虑,最好在0.0001重量%以上,从发泡方面考虑,好的在5重量%以下。更好为0.0005~3重量%、尤其好为0.001~1.5重量%,极其好为0.005~0.5重量%。

    本发明的研磨液组合物中,方案2的微小波纹减少剂含量,从减少微小波纹方面考虑,最好在0.01重量%以上,从使用性方面考虑,最好在15重量%以下。兼顾两方面时,上述含量,更好为0.05~10重量%,尤其好为0.1~8重量%。

    本发明的研磨液组合物中,可将上述方案1和方案2的微小波纹减少剂并用,由此具有可更有效地减少微小波纹的优点。

    进而从以下实现显著效果方面考虑,即,从可以明显地减少被研磨基板的波纹和瘤,可生产能增加单位面积存储容量的基板方面考虑,作为研磨液组合物,在含有水、研磨材料、有机酸或其盐和表面活性剂的研磨液组合物中,最好是有机酸是具有OH基或SH基的总碳原子数为2~15的多元羧酸,而且表面活性剂是在其分子中具有2个以上离子型亲水基团、分子量在300以上的研磨液组合物。

    关于该研磨液组合物能够减少波纹、瘤的作用机理,详细情况虽不明确,但可认为如下。即,通过将上述有机酸或其盐与上述表面活性剂并用,可显著抑制研磨材料的凝聚。由此,可抑制由凝聚粗大的研磨材料引起的凹部分的研磨,结果,极大地促讲了凸部的选择研磨,从而减少了波纹和瘤。

    在并用上述方案1和方案2的微小波纹减少剂时,作为各化合物的组合,没有特殊限定,从减少微小波纹方面,从减少波纹和瘤方面考虑,方案1的微小波纹减少剂最好从烷基多元羧酸和(甲基)丙烯酸、马来酸、衣康酸等羧酸单体的聚合物、由羧酸单体和能与其共聚的单体形成的共聚物及其盐中选出1种以上,方案2的微小波纹减少剂最好是α-羟基羧酸。

    其中,方案1的微小波纹减少剂,更好是具有像链烯基琥珀酸、马来酸共聚物、衣康酸共聚物等一类的α,β-二羧酸单元的化合物的聚合物,由该化合物和能与其共聚的化合物形成的共聚物及其盐,方案2的微小波纹减少剂更好是苹果酸、酒石酸、柠檬酸、异柠檬酸、同分异构柠檬酸、丙醇二酸、苯乙醇酸、巯基琥珀酸,尤其好的是苹果酸、酒石酸和柠檬酸,极其好的是柠檬酸。

    关于研磨液组合物中,方案1和方案2的微小波纹减少剂含量,分别如前述。

    本发明所使用的研磨材料,可使用一般在研磨中使用的研磨材料。作为该研磨材料的例子,有金属;金属或半金属的碳化物、氮化物、氧化物、硼化物;金刚石等。金属或半金属元素是元素周期表(长周期型)中2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、6A、7A或8族的元素。作为研磨材料的具体例子,有α-氧化铝粒子、中间氧化铝粒子、碳化硅粒子、金刚石粒子、氧化镁粒子、氧化锌粒子、氧化铈粒子、氧化锆粒子、胶态二氧化硅粒子、煅制二氧化硅粒子等,从提高研磨速度方面考虑,最好使用这些中的1种以上。根据研磨特性的需要,也可将其中的2种以上混合使用。在研磨材料的其他用途中,镀Ni-P基板的研磨,从提高研磨速度、防止表面缺陷方面考虑,最好是氧化铝粒子和二氧化硅粒子。进而在使用氧化铝粒子时,从减少微小波纹、减少表面粗糙度、提高速度、防止表面缺陷方面考虑,作为氧化铝的纯度,优选95%以上的氧化铝,更优选是结晶型的α-氧化铝粒子、γ-氧化铝粒子、δ-氧化铝粒子、θ-氧化铝粒子、η-氧化铝粒子和κ-氧化铝粒子,尤其优选是α-氧化铝粒子、γ-氧化铝粒子、δ-氧化铝粒子和θ-氧化铝粒子,特别优选是α-氧化铝粒子、θ-氧化铝粒子,最优选是将α-氧化铝粒子和θ-氧化铝粒子组合使用。对玻璃材质的研磨,最好是氧化铈粒子和氧化铝粒子。对于半导体晶片和半导体元件等的研磨,最好是氧化铈粒子、氧化铝粒子和氧化硅粒子。

    研磨材料一次粒子的平均粒径,从微小波纹减少方面考虑,最好为0.001~3μm,一次粒子凝聚形成二次粒子时,同样从减少微小波纹方面考虑,该二次粒子的平均粒径最好为0.01~3μm。研磨材料为氧化铝粒子时,一次粒子的平均粒径更好为0.005~0.8μm,尤其好为0.01~0.5μm,二次粒子的平均粒径更好为0.05~2μm,尤其好为0.1~1.5μm,极好为0.1~0.5μm。研磨材料为二氧化硅粒子时,一次粒子的平均粒径更好为0.01~0.2μm,尤其好为0.02~0.1μm,二次粒子的平均粒径更好为0.03~2μm,尤其好为0.1~1.2μm。研磨材料的一次粒子平均粒径可使用扫描型电子显微观察(最好放大3000~30000倍)或透过型电子显微镜观察(最好放大10000~300000倍)进行图像分析和测定粒径求出。使用激光衍射法,以体积平均粒径,可测定二次粒子的平均粒径。

    研磨材料的比重,从分散性,向研磨装置的供给性和回收再利用性方面考虑,该比重优选为2~6,更优选2~5。

    研磨材料的含量,从减少微小波纹和经济性方面考虑,研磨液组合物中优选为1~40重量%,更优选为2~30重量%,尤其优选为3~25重量%。

    本发明研磨液组合物中的水,作为介质使用,其含量,从有效研磨被研磨物方面考虑,优选为55~98.5重量%,更优选为60~97重量%,尤其优选为70~95重量%。

    在本发明的研磨液组合物中,可根据要求,配合其他成分。作为其他试剂,有方案1的微小波纹减少剂以外的表面活性剂、方案2的微小波纹减少剂以外的有机酸及其盐,无机酸及其盐、氧化剂、增粘剂、防锈剂、碱性物质等。

    作为上述方案1的微小波纹减少剂以外的表面活性剂,有非离子型表面活性剂等。

    作为上述方案2的微小波纹减少剂以外的有机酸最好实例,为了更有效地减少微小波纹,有以甲酸、乙酸、辛酸、乙醇酸、甘氨酸等为代表的单羧酸;以琥珀酸、马来酸、富马酸、戊二酸、己二酸、柠康酸、衣康酸等为代表的二元羧酸;丙三羧酸、次氮基三乙酸、乙二胺基四乙酸、多元羧酸、氨基羧酸和氨基酸等。其中,从减少微小波纹方面考虑,好的是衣康酸、马来酸和富马酸,更好是衣康酸。这些有机酸成分可单独使用,也可2种以上混合使用。作为这些有机酸的盐,有与上述方案2的微小波纹减少剂中使用的对离子相同的盐。

    作为无机酸及其盐、及氧化剂的具体实例,有特开昭62-25187号公报2页右上栏3~11行、特开昭63-251163号公报2页左下栏7~14、特开平1-205973号公报3页左上栏11行~右上栏2行、特开平3-115383号公报2页右下栏16行~3页左上栏11行、特开平4-275387号公报2页右栏27行~3页左栏12行等中记载的例子。

    本发明的研磨液组合物,作为其他成分,含有无机酸或其盐时,会增大减少微小波纹的效果。更详细讲,一般含有易于凝聚沉降分散质的多元无机酸或其盐,进而以硫酸、硫酸铵、硫酸钾、硫酸镍、硫酸铝、亚硫酸铝、氨基磺酸铵等为代表的含硫无机酸及其盐时,会更好地增大减少微小波纹的效果。

    上述方案2的微小波纹减少剂以外的有机酸及其盐,从提高研磨速度方面,进而从无机酸及其盐减少消耗方面考虑,最好在研磨液组合物中添加。

    从实现各种功能方面考虑,这些其他成分可单独使用,也可2种以上混合使用。

    这些其他成分的含量,从实现各种功能方面和经济性方面考虑,研磨液组合物中好的为0.001~20重量%,更好为0.005~15重量%,尤其好为0.01~10重量%。

    其中,使用方案1的微小波纹减少剂时,其他成分的含量,与上述考虑一样,研磨液组合物中好的为0.05~20重量%,更好为0.05~15重量%,尤其好为0.05~10重量%,极好为0.05~5重量%。

    作为其他成分,根据需要,还可配合杀菌剂和抗菌剂,这些杀菌剂和抗菌剂的含量,从发挥杀菌作用和抗菌作用方面、从对研磨性影响和经济方面考虑,研磨液组合物中,好的为0.0001~0.1重量%,更好为0.001~0.05重量%,尤其好为0.002~0.02重量%。

    本发明研磨液组合物中的各成分浓度,虽然是研磨时的优选浓度,但也可以是制造该组合物时的浓度。通常,组合物是以浓缩液制成的组合物,往往使用时将其稀释。

    研磨液组合物,制造时可按任意方法添加、混合上述方案1和/或方案2的微小波纹减少剂、研磨材料、水、和其他成分。

    研磨液组合物的pH,最好根据被研磨物的种类和质量要求等适当确定。例如,从被研磨物的洗净性和防加工机械腐蚀性、操作者的安全性方面考虑,研磨液组合物的pH好的为2-12,被研磨物是镀Ni-P的铝合金基板等以金属为主要对象的精密部件基板时,从提高研磨速度和提高表面质量方面考虑、pH好的为2~10,更好为2~9,尤其好为2~7,极好为2~5。在研磨半导体晶片和半导体元件等,进而在研磨硅衬底、聚硅膜、SiO2膜等中使用时,从提高研磨速度和提高表面质量方面考虑,好的为7~12,更好为8~11,尤其好为9~11。该PH值,根据要求,可以适当地按所希望量配合硝酸、硫酸等无机酸;羟基羧酸、多元羧酸和氨基聚羧酸、氨基酸等有机酸、及其金属盐和铵盐,氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、胺等碱性物质,进行调整。

    3、基板的制造方法

    本发明的基板制造方法,包括使用上述研磨液组合物研磨被研磨基板的工序。

    作为以被研磨基板为代表的被研磨物的材质,只要是精密部件用基板中通常使用的即可,对此没有特殊限定,例如,只要是上述的材质即可。

    作为使用研磨液组合物研磨被研磨基板的方法,可以是通常公知的方法。例如,用贴有多孔质有机高分子系研磨布等研磨片等的研磨盘夹住基板,向研磨面供给本发明的研磨液组合物,一边施加压力一边转动研磨盘和基板,以此可制造减少微小波纹的基板。因此,本发明也涉及使用研磨液组合物来减少微小波纹的方法。

    进而,研磨由镀Ni-P的铝合金形成的基板时,并用了方案1和方案2微小波纹减少剂的研磨液组合物,其中,方案1的微小波纹减少剂是具有OH基或SH基的总碳原子数为2~15的多元羧酸,而且,方案2的微小波纹减少剂是分子中具有2个以上的离子型亲水基团,分子量在300以上的表面活性剂时,由于能更显著地减少波纹和瘤,所以最为理想。因此,本发明也涉及用于减少上述基板的波纹和/或瘤的方法。

    作为本发明制造基板的方法,在使用研磨片的抛光工序中更为有效,但是在不使用研磨的研磨工序中也同样适用。

    实施例

    实施例I-1~I-7、比较例I-1~I-2

    [研磨液组合物的配制方法]

    ·配制方法I-1

    将16重量份研磨材料(一次粒子的平均粒径为0.23μm、二次粒子的平均粒径为0.45μm的α-氧化铝(氧化铝纯度为99.9%))、4重量份中间氧化铝(θ-氧化铝,平均粒径为0.2μm,比表面积为150m2/g,氧化铝纯度为99.9%)、0.5重量份衣康酸、3重量份柠檬酸、表1中所示规定量的微小波纹减少剂,和其余成分为离子交换水,进行混合搅拌,得到100重量份的研磨液组合物。研磨时,将该研磨液组合物以4倍量的离子交换水稀释(Vol/Vol)后使用。

    ·配制方法I-2

    将16重量份研磨材料(一次粒子的平均粒径为0.1μm、二次粒子的平均粒径为0.2μm的α-氧化铝(氧化铝的纯度为99.9%))、4重量份中间氧化铝(θ-氧化铝,平均粒径为0.2μm,比表面积为150m2/g,氧化铝纯度为99.9%)、0.5重量份衣康酸、3重量份柠檬酸、表2所示规定量的微小波纹减少剂、其余成分为离子交换水,进行混合搅拌,得到100重量份研磨液组合物。研磨时,将该研磨液组合物以4倍量的离子交换水稀释(Vol/Vol)后使用。

    [研磨方法]

    利用双面加工机,对利用ランク·テ-ラ-ホブソン社制的表面粗度仪(Talystep)(触针尖端尺寸:25μm×25μm、旁路滤波器:80μm、测得长度:0.64mm)测得的中心线平均粗糙度Ra为0.2μm,微小波纹为3.5nm,厚度1.27mm、直径3.5英寸(95.0mm)的由镀Ni-P的铝合金形成的基板表面,使用如上述配制的研磨液组合物进行研磨,在第1段研磨的设定条件中,调整单面的研磨量为1.5~2μm,得到用作磁记录介质用基板的镀Ni-P的铝合金基板。

    双面加工机的设定条件如下。

    <双面加工机的设定条件>

    双面加工机:ス ピ-ドファ-ム(株)制、9B型双面加工机

    加工压力:9.8KPa

    研磨片:カネボゥ(株)制「Bellatrix N0048」

    (商品名)

    定盘转速:50r/min

    研磨液组合物供给流量:100ml/min

    研磨时间:5min

    放入基板数:10片

    [微小波纹的测定条件]

    按下述条件测定研磨后的各基板。

    机器:「Zygo New-View 200」(Canon贩壳株式会社制)

    透镜:2.5倍Micheison

    焦距比:0.5

    移动:Cylinder

    滤波器:FFI Fixed Band Pass 0.5~5mm

    面积:4.33mm×5.77mm

    表1中示出了使用配制方法1时的结果。将比较例I-1研磨后的微小波纹取为基准值1时,以相对值示出了各微小波纹的值。可以看出,添加了本发明微小波纹减少剂的实施例I-1~I-6,都显著地减少了微小波纹。

    表1

    表2中示出了使用配制方法2时的结果。将比较例I-2研磨后的微小波纹取为基准值1时,以相对值示出了各微小波纹的值。可以看出,添加了本发明微小波纹减少剂的实施例I-7,显著地减少了微小波纹。

    表2

    实施例II-1~II-2、比较例II-1

    [研磨液组合物配制方法II-1]

    将16重量份研磨材料(一次粒子的平均粒径为0.23μm、二次粒子的平均粒径为0.8μm的α -氧化铝(纯度为99.9%))、4重量份中间氧化铝(θ-氧化铝、平均粒径为0.2μm、比表面积为150m2/g、纯度为99.9%)、0.5重量份衣康酸、0.5重量份硫酸铵、作为表面活性剂的0.08重量份「デモ-ルEP」(花王(株)制)、表3所示规定量的微小波纹减少剂,其余成分为离子交换水,进行混合搅拌,得到100重量份研磨液组合物。研磨时,将该研磨液组合物用4倍量的离子交换水稀释(Vol/Vol)后使用。

    [研磨方法]

    使用双面加工机,对利用ランク·テ-ラ-ホブソン社制的表面粗度仪(触针尖端尺寸:25μm×25μm、旁路滤波器:80μm、测定长度:0.64mm)测得的中心线平均粗糙度Ra为0.2μm,厚度为1.27mm、直径3.5英寸(95.0mm)的由镀Ni-P的铝合金形成的基板表面,使用上述配制的研磨液组合物进行研磨,在第1段研磨的设定条件中,调整单面的研磨量为1.5~2μm,得到用作磁记录介质用基板的镀Ni-P的铝合金基板的研磨物成品。

    双面加工机的设定条件如下。

    <双面加工机的设定条件>

    ·第一段研磨

    双面加工机:ス ピ-ドファ-ム(株)制、9B型双面加工机

    加工压力:9.8KPa

    研磨片:カネボゥ(株)制「Bellatrix N0048」

    (商品名)

    定盘转速:50r/min

    研磨液组合物供给流量:100ml/min

    研磨时间:5min

    放入的基板数:10片

    [微小波纹]

    研磨后各基板的微小波纹,按照与上述相同的条件测定。

    结果示于表3。将比较例II-1研磨后的微小波纹取为基准值1时,以相对值示出了各微小波纹的值。可以看出,添加了本发明微小波纹减少剂的实施例II-1~II-2,显著减少了微小波纹。

    表3

    实施例II-3、比较例II-2

    [研磨液组合物配制方法II-2]

    将16重量份研磨材料(一次粒子的平均粒径为0.23μm、二次粒子的平均粒径为0.8μm的α-氧化铝(纯度为99.9%))、4重量份中间氧化铝(θ-氧化铝、平均粒径为0.2μm、比表面积为150m2/g、纯度为99.9%)、0.5重量份衣康酸、表4示出规定量的微小波纹减少剂、其余成分为离子交换水,进行混合搅拌,得到100重量份研磨液组合物。使用得到的研磨液组合物,与实施例II-1一样进行研磨。研磨时,将该研磨液组合物用4倍量的离子交换水稀释(Vol/Vol)后使用。

    表4

    结果示于表4。将比较例II-2研磨后的微小波纹作为基准值1时,以相对值示出了各微小波纹的值。可以看出,添加了本发明微小波纹减少剂的实施例II-3,减少了微小波纹。

    实施例III-1~III-6、比较例III-1~III-4

    [研磨液组合物配制方法III-1]

    将16重量份研磨材料(一次粒子的平均粒径为0.23μm、二次粒子的平均粒径为0.65μm的α-氧化铝(纯度99.9%))、4重量份中间氧化铝(θ-氧化铝、平均粒径为0.2μm、比表面积为150m2/g、纯度99.9%)、0.5重量份衣康酸、表5中所示规定量的有机酸、表面活性剂,其余成分为离子交换水,进行混合搅拌,得到100重量份研磨液组合物。研磨时,将该研磨液组合物用4倍量的离子交换水稀释(Vol/Vol)后使用。

    [研磨方法]

    使用双面加工机,对使用ランク·テ-ラ-ホブソン社制的表面粗度仪(触针尖端尺寸:25μm×25μm、旁路滤波器:80μm、测定长度:0.64mm)测量中心线平均粗糙度Ra为0.2μm,厚为1.27mm、直径3.5英寸(95.0mm)的由镀Ni-P的铝合金形成的基板表面,在以下双面加工机的设定条件下,使用上述制得的研磨液组合物进行抛光,得到用作磁记录介质用基板的镀Ni-P的铝合金基板研磨物。按照以下方法测定所得研磨物的波纹和瘤残存数。

    双面加工机的设定条件如下。

    <双面加工机的设定条件>

    双面加工机:スピ-ドファ-ム(株)制、9B型双面加工机

    加工压力:9.8KPa

    研磨片:フヅボゥ(株)制「H9900 S」(商品名)

    定盘转速:50r/min

    研磨液组合物供给流量:100ml/min

    研磨时间:7min,只评价瘤1.5min

    放入基板数:10片

    [研磨速度]

    称量研磨7分钟前后的各基板重量(Sartorius社制「BP-210S」),求出各基板的重量变化,取10片的平均值作为减少量,用研磨时间除其减少量,取所得值作为重量减少速度。将重量减少速度引入下式,转换成研磨速度(μm/min)将比较例III-1的研磨速度作为基准值1,求出各实施例的研磨速度相对值(相对速度)。

    重量减少速度(g/min)={研磨前的基板重量(g)-研磨后的基板重量(g)}/研磨时间(min)

    研磨速度(μm/min)=重量减少速度(g/min)/基板单面面积(mm2)/镀Ni-P密度(g/cm3)×10000

    [波纹]

    按下述条件测定7分钟研磨后各基板表面的波纹。

    机器:「Zygo New-View 200」(Canon贩壳株式会社制)

    透镜:2.5倍Micheison

    焦距比:0.5

    移动:Cylinder

    滤波器:FFT Fixed Band Pass

                短波长波纹50~500μm

                长波长波纹0.5~5mm

    面积:4.33mm×5.77mm

    [瘤]

    按下述条件观察研磨1.5分钟后的各基板,数出残存瘤数。

    机器:偏光显微镜(ニコンUFX-DX)

    倍率:300倍

    观察部位:盘中央部分(内周和外周的中间)的盘1周

    结果示于表5。将比较例III-1的值作为基准值1,研磨速度和波纹的值作为比较值,以观察测得的数且表示瘤残存数。将比较例III-1无任何添加、比较例III-2只添加有机酸、比较例III-3只添加表面活性剂的情况进行比较,可以看出,在保持研磨速度的条件下,实施例III-1~III-6,波纹、瘤残存数得到显著减少。并且可以看出,根据比较例III-2和比较例III-4的比较,使用含有OH基的多元羧酸,实现了减少波纹、瘤残存数的效果。

    通过在研磨精密部件用基板等中使用本发明的微小波纹减少剂,起到了减少微小波纹、并能制造单位面积容量存储大的基板的效果。

    另外,通过在研磨精密部件用基板等中使用本发明的微小波纹减少剂,起到了减少该基板上微小波纹,进而减少波纹、瘤残存数的效果。

    [表1]配制方法微小波纹减少剂(重量份)  微小波纹  相对值实施例I-1 I-1二异丁烯和马来酸的共聚物    0.02  0.72实施例I-2 I-1二异丁烯和马来酸的共聚物    0.04  0.69实施例I-3 I-1苯乙烯和马来酸的共聚物    0.02  0.74实施例I-4 I-1醋酸乙烯和马来酸的共聚物    0.02  0.74实施例I-5 I-1十八烯琥珀酸钾    0.02  0.77实施例I-6 I-1丙烯酸和马来酸的共聚物    0.02  0.77比较例I-1 I-1-    -  1

    [表2]配制方法微小波纹减少剂(重量份)  微小波纹  相对值实施例I-7 I-2二异丁烯和马来酸共聚物    0.02  0.85比较例I-2 I-2-    -  1

    [表3]微小波纹减少剂(重量份)    微小波纹    相对值实施例II-1    柠檬酸    3.00    0.74实施例II-2    柠檬酸    0.50    0.79比较例II-1    -    -    1

    [表4]微小波纹减少剂(重量份)    微小波纹    相对值实施例II-3柠檬酸    3.00    0.85比较例1I-2-    -    1

    [表5]有机酸(重量份)表面活性剂(重量份)研磨速度(相对值)  瘤残存数  (相对值) pH  短波长  (相对值)长波长(相对值)实施例III-1柠檬酸  3.0二异丁烯和马来酸的共聚物(MW4000)  0.02 1.05  0.52 0.58  2 2实施例III-2柠檬酸  3.0二异丁烯和马来酸的共聚物(MW4000)  0.04 1.01  0.51 0.58  0 2实施例III-3柠檬酸  3.0苯乙烯和马来酸的共聚物(MW4000)  0.02 1.02  0.50 0.61  8 2实施例III-4柠檬酸  3.0醋酸乙烯和马来酸的共聚物(MW5000)  0.02 1.00  0.50 0.61  5 2实施例III-5柠檬酸  3.0十八烯琥珀酸钾(MW444)  0.02 1.01  0.53 0.62  4 2实施例III-6柠檬酸  3.0丙烯酸和马来酸的共聚物(MW6000)  0.02 1.00  0.54 0.62  4 2比较例III-I-  --  - 1  1 1  17 3比较例III-2柠檬酸  3.0-  - 1.02  0.88 0.88  12 2比较例III-3-  -二异丁烯和马来酸的共聚物(MW4000)  0.02 1.00  0.81 0.82  13 3比较例III-4柠檬酸  3.0-  - 1.01  0.98 0.99  18 2

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本发明提供:由具有2个以上离子型亲水基团的表面活性剂组成的用于研磨精密部件用基板的微小波纹减少剂;由具有OH基或SH基的总碳原子数为215的多元羧酸化合物或其盐形成的用于研磨精密部件用基板的微小波纹减少剂;含有该微小波纹减少剂、研磨材料和水的用于研磨精密部件用基板的研磨液组合物;含有水、研磨材料、有机酸或其盐和表面活性剂的研磨液组合物,其中的有机酸是具有OH基或SH基的总碳原子数为215个的多元羧。

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