研磨浆料及其研磨方法
【专利摘要】本发明提供一种能以高速对蓝宝石单晶基板等含有Al的高硬度的基材进行研磨处理、能实现具有高面精度的研磨面的研磨处理技术。本发明涉及一种研磨浆料，其是对含有铝的基材进行研磨的研磨浆料，其特征在于，含有磨粒、在20℃的水中的溶解度为0.1g/100g-H2O以上的无机硼化合物、水。本发明中的无机硼化合物的含量相对于研磨浆料，换算成硼原子较好为0.1质量％～20质量％。
【专利说明】研磨浆料及其研磨方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及含有无机硼化合物的研磨浆料，特别涉及适合于含有Al的基材的研磨处理的研磨浆料。
【背景技术】
[0002]已知蓝宝石单晶基板等含有铝(以下有时记作Al)的基材由于该基材的硬度非常高，因此即使进行研磨，也无法得到高研磨速度(例如专利文献I)。因此，对含有Al的高硬度的基材进行研磨时，有时用金刚石等具有比被研磨物更高的硬度的磨粒进行研磨(例如专利文献2)，但有时在研磨面表面产生大量的伤痕，有研磨面的表面光洁度降低的倾向。
[0003]另一方面，作为实现精度高的研磨面的方法，已知用由含有特定元素的化合物构成的研磨浆料进行化学机械研磨的研磨方法(例如专利文献3)。该专利文献3中提出用化学结构中具有硼原子的化合物对含有硅的基材表面进行研磨。
[0004]另外，近年来，对于蓝宝石单晶基板等含有Al的基材，强烈要求开发出能以高研磨速度实现高精度的研磨面的研磨处理，但据本发明人所知，现状是没有满足该需求的研磨技术。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利特开2009-297818号公报
[0008]专利文献2:日本专利特`开2009-263534号公报
[0009]专利文献3:日本专利特开2010-67681号公报
【发明内容】
[0010]发明所要解决的技术问题
[0011]本发明是以上述事实为背景而完成的发明，其目的是提供一种研磨技术，该研磨技术能以闻速对监宝石单晶基板等含有Al的闻硬度的基材进行研磨处理，能实现具有闻面精度的研磨面。
[0012]解决技术问题所采用的技术方案
[0013]本发明人对于含有硼化合物的研磨浆料进行了认真研究，结果发现了当硼化合物为无机硼化合物时、硼原子能与Al产生化学作用、在原子水平上除去Al这一现象，并且发现，其能以高研磨速度、且研磨面也精度良好地对含有Al的基材进行研磨处理，从而想到了本发明。
[0014]本发明涉及一种研磨浆料，其是对含有铝的基材进行研磨的研磨浆料，其特征在于，含有磨粒、在20°C的水中的溶解度为0.lg/100g-H20以上的无机硼化合物、水。利用本发明的研磨浆料，能以高研磨速度将含有Al的基材研磨处理成非常平滑的研磨面，特别是非常适合于含有氧化铝的基板和蓝宝石单晶基板的研磨处理。
[0015]认为本发明的研磨浆料能以高研磨速度、且研磨面也精度良好地对含有铝的基材进行研磨处理的原因例如在于，在用氧化硼或硼酸对蓝宝石(Al2O3)基板进行研磨时，发生如下所述的化学反应。
[0016]2A1203+B203 — Al4B2O9
[0017]2A1203+2H3B03 — A14B209+3H20
[0018]认为通过发生该化学反应，在原子水平上从蓝宝石(Al2O3)基板表面除去铝。该化学反应在无机硼化合物中发生，而在有机硼化合物中不发生，因此本发明的硼化合物必须是无机硼化合物。
[0019]本发明的研磨浆料的无机硼化合物在20°C的水中的溶解度为0.lg/100g-H20以上，如果溶解度低于0.lg/100g-H20，则有因为未溶解于水的无机硼化合物而导致发生研磨损伤的倾向。作为该无机硼化合物，优选氧化硼(B2O3)和硼酸(H3BO3)、或者四硼酸钠和过硼酸钠(高硼酸钠)等。此外，该无机硼化合物的溶解度较好为0.5g/100g-H20以上，更好为 1.0g/100g-H20 以上。
[0020]作为本发明的研磨浆料中的磨粒，可使用氧化锆、氧化锰、氧化铈、氧化钛、氧化锌、氧化硅等各种磨粒，优选氧化铈、氧化钛、氧化锌，特别优选氧化铈。作为磨粒的粒径，以平均粒径D5tl计较好为0.02~3.0 μ m,更好为0.05~2.5 μ m。如果小于0.02 μ m,则有研磨速度降低的倾向，如果大于3.0μπι，则有研磨面的精度(Ra)变差的倾向。
[0021]本发明中，无机硼化合物的含量相对于研磨浆料，换算成硼原子较好为0.1质量％~20质量％。含量如果低于0.1质量％，则硼原子的化学作用过于减弱，无法进行良好的研磨处理，如果高于20质量％，则磨粒容易滞留于研磨面，有研磨面的表面粗糙度增大的倾向。该无机硼化合物的含量更好为0.5质量％~10质量％，进一步更好为0.7质量％~5质量％。
[0022]本发明中，较好是用含有磨粒、在20°C的水中的溶解度为0.lg/100g_H20以上的无机硼化合物、水的研磨浆料对含有铝 的基材进行研磨。
[0023]发明的效果
[0024]如上所述，藉由本发明的研磨浆料，能以高速对蓝宝石单晶基板等含有Al的高硬度的基材进行研磨处理，能实现具有高面精度的研磨面。
【具体实施方式】
[0025]下面对本发明的实施方式进行详述。
[0026]第一实施方式:该第一实施方式中，对使用氧化铈作为磨粒、使用氧化硼(B2O3)作为无机硼化合物的情况进行说明。
[0027]作为磨粒，使用含有10质量％氧化铈的市售的氧化铈浆料(三井金属矿业株式会社制:MIREK H510C、平均粒径D5tl0.11 μ m、Ce02/TRE099质量％以上)，使该氧化铈浆料和氧化硼分散在水中，制成研磨浆料(氧化铈浓度5质量％)。准备调整为表1所示的各氧化硼含量的研磨浆料，实施对蓝宝石基板进行研磨处理的研磨试验。
[0028]研磨试验中，使用研磨试验机(HSP-2I型、台东精机(台東精機)株式会社制)，一边将各研磨浆料供至研磨对象面，一边用研磨垫进行研磨。然后，在该研磨试验中，以5L/min的比例供给研磨浆料来进行。作为研磨对象物的蓝宝石基板，使用直径2英寸、厚
0.25mm(研磨处理前的表面粗糙度Ra2nm(20 A ))的蓝宝石基板。此外，研磨垫使用聚氨酯制的研磨垫。研磨垫对研磨面的压力为570g/cm2,研磨试验机的转速设定为GOmirT1Crpm),进行180分钟的研磨。
[0029]研磨速度:研磨速度是测定研磨前后的蓝宝石基板的重量，求出由研磨导致的减少量，将减少量换算成厚度来出。
[0030]表面粗糙度Ra:表面粗糙度Ra是用AFM (原子力显微镜:维易科(Veeco)公司制Nanoscope IIIa)对基板的表面(测定范围ΙΟμπιΧΙΟμπι)进行测定。
[0031]作为比较，使用超出本发明的无机硼化合物的含量范围的研磨浆料(表1、比较例I~3)和以往在蓝宝石基板的研磨处理中使用的胶态二氧化硅(氧化硅/SiO2、表2的比较例4)的研磨浆料，对蓝宝石基板进行研磨处理。比较例4的胶态二氧化硅的研磨浆料使用(平均粒径D5tl0.08 μ m、胶态二氧化硅浓度5质量％ )的研磨浆料。
[0032][表 I]
[0033]
【权利要求】
1.一种研磨浆料，其是对含有铝的基材进行研磨的研磨浆料，其特征在于，含有磨粒、在20°C的水中的溶解度为0.lg/100g-H20以上的无机硼化合物、水。
2.如权利要求1所述的研磨浆料，其特征在于，无机硼化合物的含量相对于研磨浆料，换算成硼原子为0.1质量％~20质量％。
3.如权利要求2所述的研磨浆料，其特征在于，基材中所含有的铝是氧化铝。
4.一种研磨方法，其特征在于，用含有磨粒、在20°C的水中的溶解度为0.lg/100g-H20以上的无机硼化合物、水的研磨`浆料对含有铝的基材进行研磨。
【文档编号】H01L21/304GK103492518SQ201180069653
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2011年11月24日 优先权日:2011年3月29日
【发明者】松山雅之, 堀内干正 申请人:三井金属矿业株式会社