专利名称：研磨浆料及其研磨方法
技术领域：
本发明涉及以氧化锰为主成分的研磨浆料及其研磨方法，特别涉及在研磨碳化硅时较合适的研磨浆料。
背景技术：
近年来，研磨处理多用作为各种电子和电气产品等的构成材料的表面加工的方法。所述研磨处理中，通过分散在水性溶液中的研磨粒子，即通过研磨浆料研磨作为研磨对象的基材等的表面。已知所述研磨处理时的研磨量依赖于研磨粒子的浓度。研磨处理中，如果研磨粒子过多，则研磨粒子和研磨对象表面的接触频率变高，因此研磨粒子从研磨对象表面剥取被研磨物的量增加，研磨速度提高。控制研磨粒子浓度的 所述研磨处理被用于使用氧化硅(Si02)、氧化铝(Al2O3)等研磨粒子的研磨浆料。这些研磨浆料中，使研磨粒子的浓度即研磨浆料浓度为10重量％ 20重量％进行研磨处理是已知的技术常识。此外，例如有人提出，在使用氧化锰作为研磨粒子的研磨处理中，也使研磨浆料浓度为10重量％ 20重量％ (参照专利文献I、专利文献2)。但是，近年来，碳化硅(SiC)作为电力电子半导体和白色LED的基板材料受到瞩目，但是该氮化硅硬度非常高，已知是一种难切削材料。因此，使用具有优异的研磨特性的氧化硅研磨粒子进行碳化硅的研磨处理，虽然研磨处理的表面的表面精度高，但研磨速度小，难以称之为有效的研磨处理。因此，现状是，对于即使是碳化硅这样的难切削材料也强烈要求能够快速研磨、能够实现希望的表面精度的研磨处理技术。现有技术文献专利文献专利文献I :日本专利特开平9-22888号公报专利文献2 日本专利特开平10-60415号公报
发明内容
本发明鉴于上述状况的背景而完成，目的在于提供通过使用氧化锰作为研磨粒子的研磨浆料进行研磨处理时能够提高研磨速度的研磨处理技术，特别是提供能够以高研磨速度、良好的表面精度实现碳化硅(SiC)这样的高硬度、难切削材料的研磨对象的研磨处理技术。发明人对使用氧化锰作为研磨粒子并使其分散在水性液体中的研磨浆料进行深入研究，结果发现，即使在研磨粒子的浓度低的情况下，也能够通过研磨粒子的化学特性提高研磨速度，从而完成了本发明。本发明涉及一种用于研磨基材的研磨浆料，其特征在于，研磨粒子以氧化锰为主成分，研磨粒子的含量相对于研磨衆料不足10重量％。本发明的研磨衆料中，如果研磨粒子的含量不足10重量％ (Wt%)，虽然作为研磨浆料浓度较薄，但使用氧化锰作为研磨粒子时，研磨速度大，能够平滑地研磨处理研磨面。本发明中，即使是以小于目前使用的氧化硅(SiO2)研磨浆料的研磨粒子浓度，也能够以高的研磨速度、实现良好的表面精度的研磨面。本发明的研磨浆料能够以高研磨速度、良好的表面精度研磨处理像碳化硅(SiC)这样的高硬度、难切削材料的研磨对象。本发明中，研磨粒子以氧化锰为主成分是指研磨粒子含有90
重量％以上氧化猛。本发明的研磨浆料中，如果研磨粒子的含量超过10重量％，虽然研磨速度提高，但研磨面的表面精度有降低的倾向。含量的下限为O. I重量％以上，因为如果不足O. I重量％则研磨速度低、很难成为实用的研磨。所述研磨粒子的含量更优选O. 5重量％ 5重量％。此外，本发明的研磨浆料中的水性液体是指水、或水和对水有溶解度的至少I种以上有机溶剂在溶解度的范围内混合的液体，至少含有1%水的液体。有机溶剂可以例举醇和酮等。可以用于本发明的醇可以例举甲醇(甲基醇)、乙醇(乙基醇)、1_丙醇(正丙醇)、2_丙醇(异丙醇、IPA)、2_甲基-I-丙醇(异丁醇)、2_甲基-2-丙醇(叔丁醇)、1_ 丁醇(正丁醇)、2_ 丁醇(仲丁醇)等。此外，多元醇可以例举1，2-乙烷二醇(乙二醇)、1，2-丙烷二醇(丙二醇)、I, 3-丙二醇、1,2，3-丙烷三醇(甘油)。 此外，能够用于本发明的酮可以例举丙酮、2-丁酮(甲乙酮，MEK)等。其它的还可以使用四氢呋喃(THF)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMS0)、1，4-二_烷等。本发明的研磨浆料的pH优选在7以上。如果pH在7以上，则可以维持良好的表面精度，同时还能实现高研磨速度。具体而言，如果PH在7以上，则以碳化硅为研磨对象时，可以实现以表面粗糙度RaO. 2nm以下、研磨速度100nm/hr以上对研磨面进行研磨处理。PH的上限是13，如果pH超过13，研磨粒子的化学特性变化，即开始发生氧化锰蚀刻碳化硅的作用，使研磨面的表面粗糙的倾向变大。优选PH7 pH12。调整pH时，药液没有特别限制，为了抑制对研磨对象的不良影响，优选使用钾盐和铵盐，特别优选钾盐。本发明的研磨浆料中，优选使用二氧化锰作为氧化锰。如果使用二氧化锰作为研磨粒子，即使是碳化硅这样的研磨对象也能维持良好的表面精度，同时实现高研磨速度。使二氧化锰作为研磨粒子分散在水中时，由于其PH为5 6，调整为pH7以上时，优选添加碱性药液。作为研磨粒子的氧化锰，其粒径形状没有特别限定，为了实现平滑的表面精度，激光衍射、散射法粒径分布测定的体积基准的积分分数中的50%径D50优选I μ m以下，更优选O. 5 μ m以下。本发明中，研磨对象没有特别限定，较好是以高硬度、难切削材料作为研磨对象，例如，氧化铝(Al2O3)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等。特别合适的是以碳化硅(SiC)为研
磨对象。如上所述，本发明的研磨浆料能够以高研磨速度、良好的表面精度研磨处理像碳化硅(SiC)这样的高硬度、难切削材料的研磨对象。
图I :表示浆料浓度和相对于研磨粒子量的研磨速度的关系的图。
具体实施例方式
参照实施例和比较例说明本发明的实施方式。
实施例I 实施例4 :实施例I 实施例4通过使用平均粒径D50为O. 5 μ m的MnO2作为研磨粒子，使其分散在作为水性液体的水中，制作表I所示各浆料浓度的研磨浆料。实施例I 4的研磨浆料的pH为7. 8。MnO2的平均粒径D50通过激光衍射、散射法粒径分布测定装置(堀场制作所(堀場製作所)制LA920)测定。通过用各研磨浆料研磨碳化硅单晶板，考察研磨特性。研磨对象碳化硅单晶板是直径2英寸、厚度330 μ m的SiC单晶(6H结构)，研磨面是上轴(被晶轴垂直切断的晶片面)。研磨处理前，通过AFM (原子力显微镜维科公司(Veeco社)制NanoscopeIIIa)测定基板的被研磨表面IOymXlOym范围内的平均表面粗糙度，结果为Ra 2. 46nm。研磨处理条件为使用实施例I 实施例4的各研磨浆料，研磨负荷为250g/cm2，对放置在研磨垫(SUBA400、尼塔哈斯株式会社、二 ” · >、一卞(株))制)上的碳化硅单晶基板研磨处理3小时。研磨处理后，水洗研磨面，除去附着的浆料并干燥。通过AFM在干燥
的研磨表面的任意5处测定表面粗糙度。平均表面粗糙度测定(10 μ mX 10 μ m范围)结果示于表I。此外，测定研磨前和研磨后碳化硅单晶基板的重量，以其重量差作为研磨量，从基板的表面积和比重算出研磨速度。各研磨速度示于表I。制作使用浆料浓度为10重量％以上的研磨浆料(比较例I 比较例3)和使用目前一直使用的市售胶态二氧化娃(福吉米株式会社(株式会社7 ^ 2 L- — r
卜''社)制，Compo180 (氧化娃(SiO2)研磨剂))的研磨衆料(比较例4 比较例10)作为比较例。所述胶态二氧化硅的平均粒径D50为O. 10 μ m。比较例4 比较例10是通过使胶态二氧化硅分散在作为水性液体的水中，制作表I所示各浆料浓度的研磨浆料。在与上述实施例I 4同样的条件下考察研磨特性。比较例I 3的研磨浆料的pH为8. 2，比较例4 10的研磨衆料的pH为8. 7 9. I。[表 I]
「0027权利要求
1.一种用于研磨基材的研磨浆料，其特征在于，研磨粒子以氧化锰为主成分，研磨粒子的含量相对于研磨衆料不足10重量％。
2.如权利要求I所述的研磨浆料，其特征在于，所述研磨浆料的PH为7以上。
3.如权利要求I或2所述的研磨浆料，其特征在于，所述氧化锰是ニ氧化锰。
4.如权利要求I 3中任一项所述的研磨浆料，其特征在于，所述基材是碳化硅。
5.一种基材的研磨方法，其特征在于，使用研磨粒子以氧化锰粒子为主成分、研磨粒子的含量相对于研磨衆料不足 ο重量％的研磨楽:料研磨基材。
6.如权利要求5所述的基材的研磨方法，其特征在干，将所述研磨浆料的pH維持在7以上进行研磨。
7.如权利要求5或6所述的基材的研磨方法，其特征在于，所述基材是碳化硅。
全文摘要
本发明提供能够高效且高表面精度地对难以研磨处理的碳化硅进行研磨处理的研磨技术。本发明涉及一种用于研磨基材的研磨浆料，其特征在于，研磨粒子以氧化锰为主成分，研磨粒子的含量相对于研磨浆料不足10重量%。本发明的研磨浆料优选pH为7以上，特别优选使用二氧化锰作为研磨粒子。此外，本发明的研磨浆料是适用于碳化硅基材的研磨浆料。
文档编号C09K3/14GK102858493SQ20108006608
公开日2013年1月2日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年4月9日
发明者山口靖英, 堀内干正 申请人:三井金属矿业株式会社