研磨用组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及研磨用组合物，更详细而言，涉及可用于对具有无极性面或半极性面 的蓝宝石基板进行研磨的用途的研磨用组合物。
【背景技术】
[0002] 对于用作LED、电子器件进行制造时的基板材料的蓝宝石的加工方法，通常是按 如下进行的：经过使长成的蓝宝石晶体的晶面露出的工序、外周磨削工序、定向平面磨削工 序、切割工序，使用平面切削机，将切割片切削至基板成品厚度加上研磨量得到的规定厚度 之后，对经平面切削的蓝宝石基板进行研磨工序。蓝宝石基板根据其面取向而性质不同，可 以根据其用途来选择适当的面取向的基板。例如，已知C面等极性面、R面等半极性面适合 于LED、电子器件材料等晶体成长基板材料的用途，另外，A面、M面等无极性面适合于薄膜 用基板、时钟的风挡等需要高硬度且无损伤的基板。但是，蓝宝石具有极难被酸、碱侵蚀这 样的化学上非常稳定的性质，并且具有仅次于金刚石的高硬度。因此，在研磨工序中，使用 金刚石等高硬度的材料作为磨粒，加工成具有所需的表面粗糙度、平坦度的蓝宝石基板。然 而，通过上述切割、切削工序进行了加工的蓝宝石基板的表面存在由加工导致的损伤，为了 得到平滑的表面，有时需要去除具有这些损伤的表层部分，因此蓝宝石基板的研磨需要大 量的加工时间。由此，对于用于研磨蓝宝石基板的用途的研磨用组合物，磨粒成本的降低与 得到高研磨速度的方面成为重要的问题。
[0003] 在日本特表2008-531319号公报（美国专利申请公开第2006/196849号）中，公 开了使用如下的研磨浆料对蓝宝石基板的表面（例如，C面或R面）进行研磨的方法，所述 研磨浆料在包含充分的量的已溶解的盐化合物作为添加剂的水性介质中含有规定量的悬 浊的胶体二氧化硅这样的无机研磨材料物质，且为碱性pH。由此，与不存在前述盐化合物的 研磨浆料相比，蓝宝石去除速度提高约45%。
[0004] 进而，在日本特开2008-44078号公报中，公开了为了使蓝宝石基板的表面更高平 滑而使用的、包含比较高浓度的胶体二氧化硅的研磨用组合物及使用其的研磨方法。
【发明内容】
[0005]然而，对于上述日本特表2008-531319号公报（美国专利申请公开第2006/196849 号）和日本特开2008-44078号公报中记载的研磨用组合物，存在有以下问题：当用于蓝宝 石基板中、尤其是具有无极性面（A面、M面等）或半极性面（R面等）的蓝宝石基板的研磨 时，由于这种蓝宝石基板与具有极性面（C面等）的蓝宝石基板相比硬度较高、研磨加工困 难，因此无法获得充分高的研磨速度。
[0006] 本发明是基于上述的发现而做出的，其目的在于提供一种可以对具有无极性面或 半极性面的蓝宝石基板以高研磨速度进行研磨的研磨用组合物。
[0007]为了解决上述课题，本发明人等反复进行了深入研究。其结果发现，通过包含比表 面积（单位:m2/g)的值除以个数平均粒径（单位：nm)而得到的值（比表面积/个数平均 粒径）为0. 5以上且3.O以下的胶体二氧化硅颗粒的研磨用组合物，能够解决上述课题。于 是，基于上述见解完成了本发明。
[0008] S卩，本发明为一种研磨用组合物，其用于对具有无极性面或半极性面的蓝宝石基 板进行研磨的用途，所述研磨用组合物包含胶体二氧化硅颗粒和水，前述胶体二氧化硅颗 粒的比表面积（单位:m2/g)除以前述胶体二氧化娃颗粒的个数平均粒径（单位：nm)而得 至IJ的值（比表面积/个数平均粒径）为〇. 5以上且3. 0以下。
【具体实施方式】
[0009] 本发明为一种研磨用组合物，其用于对具有无极性面或半极性面的蓝宝石基板进 行研磨的用途，所述研磨用组合物包含胶体二氧化硅颗粒和水，前述胶体二氧化硅颗粒的 比表面积（单位:m2/g)除以前述胶体二氧化娃颗粒的个数平均粒径（单位：nm)而得到的 值（比表面积/个数平均粒径）为〇. 5以上且3. 0以下。具有上述构成的本发明的研磨用 组合物可以对具有无极性面或半极性面的蓝宝石基板以高研磨速度进行研磨。
[0010] 本发明人等对于对无极性面或半极性面的蓝宝石基板表现出高研磨速度的胶体 二氧化硅颗粒进行了反复研究，结果发现，通过对胶体二氧化硅颗粒的比表面积除以个数 平均粒径而得到的值进行调节，可以提高研磨速度。对于机理并没有充分明确，但可以按 以下这样推定。已知蓝宝石基板的研磨是通过磨粒与蓝宝石基板的固相反应来进行的。例 如，使用相同的研磨用组合物对作为无极性面的A面进行研磨时的研磨速度与对作为极性 面的C面进行研磨时的研磨速度相比，A面的研磨速度低，因此可以说与C面相比，A面更难 以被研磨。作为该理由，清洗并观察研磨后的A面时，与C面相比具有易于拒水的特性。因 此，认为A面在研磨中成为疏水性。为了解决前述问题，向研磨用组合物中添加水溶性高分 子等湿润剂，使对基板表面的湿润性提高时，由于会导致磨粒的聚集或者会导致磨粒相对 于蓝宝石基板发生滑动，存在使研磨效率下降的倾向。
[0011] 因此，为了对蓝宝石基板的无极性面或半极性面以高研磨速度进行研磨，需要使 作为磨粒的胶体二氧化硅颗粒表面的凹凸形状、向研磨垫与蓝宝石基板之间供给的胶体二 氧化硅颗粒的粒度分布最优化。研磨中的磨粒由于研磨机的加工压力而被按压在基板上， 与基板表面进行固相反应，通过固相反应而软化的部位由磨粒的摩擦力而被去除。可以认 为磨粒表面上凹凸多时，磨粒与蓝宝石基板更有效地进行固相反应。另外，磨粒的长径比大 时，磨粒的摩擦力高从而可以有效地去除固相反应所生成的产物。即使磨粒的个数平均粒 径相等，在磨粒表面上凹凸多时，可以认为比表面积提高，认为比表面积相对于磨粒的个数 平均粒径的值越大，越适于蓝宝石基板的研磨。然而，比表面积虽然会随着微粒的增加而增 大，但当过度包含微粒时，认为对磨粒的加工压力被分散，固相反应变得不充分、研磨效率 降低。因此可以推定，比表面积相对于磨粒的个数平均粒径的值存在最适当的范围。另外， 该倾向是与作为极性面的C面不同的倾向，可以说是与现有技术明显区分开的。
[0012] 以下，针对本发明的研磨用组合物的构成进行详细说明。
[0013] [研磨对象物]
[0014] 本发明的研磨对象物是具有A面、M面等无极性面或具有R面等半极性面的蓝宝 石基板。其中，优选为具有无极性面的蓝宝石基板，更优选为具有A面的蓝宝石基板。
[0015] [胶体二氧化硅颗粒]
[0016] 本发明的胶体二氧化硅颗粒作为磨粒使用，该胶体二氧化硅颗粒的比表面积（单 位:m2/g)除以该胶体二氧化硅颗粒的个数平均粒径（单位：nm)而得到的值（比表面积/ 个数平均分子量）为〇. 5以上且3. 0以下。
[0017] 作为胶体二氧化硅颗粒的种类，没有特别限制，可以使用利用公知的各种制造方 法得到的胶体二氧化硅颗粒。另外，该胶体二氧化硅颗粒也可以使用市售品。作为市售品 的例子，例如可列举出日产化学工业株式会社制、日挥触媒化成株式会社制、日本化学工业 株式会社制、扶桑化学工业株式会社制、ADEKACorporation制、AkzoNobelCo.,Ltd?制、 AZElectronicMaterials制、NalcoChemicalComp