专利名称：抛光组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抛光组合物，采用该抛光组合物抛光基片的方法；以及采用该抛光组合物制造基片的方法。
近年来，随着磁盘记录密度的提高，读写磁性信息用的存储磁盘驱动器中磁头浮动高度的日益减小。结果，在制造磁盘基片过程的抛光表面步骤中，就要求制造能够使磁头浮动高度簋小、具有优异表面光滑度(例如表面粗糙度Ra和波度Wa)、没有表面缺陷例如凸起、划痕和凹坑而且读写磁盘信息时不会因所述表面缺陷产生错误高精密度盘的表面。
另外，在半导体领域，随着高集成电路和工作频率的更快的发展，也趋向生产更精细的线路。甚至在制造半导体器件的工艺中，因为随着线路精细化，光致抗蚀剂曝光期间的聚焦深度变浅，所以也要求形成图案的表面进一步光滑。
然而，在常规使用的通过粉碎制成的磨料中，因为磨料内留下的粗粒在抛光表面上会形成抛光损伤，在保持具有上述表面光滑度的表面质量下，也会形成难于实施抛光的缺陷。例如，有人揭示了一种玻璃或氧化硅抛光组合物，它是其粒度分布有两个主峰的氧化铈微粒的水散液(日本公开专利№2000-38572)。但是，其形成的抛光速率和抛光表面质量都不令人满意。
鉴于上述问题，已经采用了粒度分布窄而且很少夹杂有粗粒的胶态氧化硅。但是，用胶态氧化硅抛光时，虽然较容易达到所要求的高表面精密度，但是存在因粒度细引起的抛光速率慢的缺陷，这样，就不能在短时间内获得所要求的表面精密度。
因此，作为提高抛光速率的方法，已经有人建议了联合采用不同的添加剂来提高抛光速率。但是，这些添加剂都不能达到令人满意的抛光速率。例如，有人揭示了一种抛光组合物，含有水、胶体微粒(胶态氧化硅)、硝酸铝和凝胶形成阻止剂(日本公开专利№平9-204657)，但是这样形成的抛光组合物，其抛光速率并不能令人满意。
另外，当用上述胶态氧化硅抛光时，因为其粒度小，也存在这样的缺陷，即在抛光后的清除步骤中不容易清除沉积在抛光基片上的胶态氧化硅。留在抛光基片上的磨料会使磁性记录层的厚度不均匀等，缺陷由此会产生其磁性不稳定的可能性。而当磁性不稳定时，就会产生不希望的读写错误。
为了解决这个问题，已经尝试了在清除过程中能完全清除留下的磨料的各种清除方法，但尚未取得令人满意的效果。另外，因为认为制造更细磨料的趋势会进一步发展，清除问题就变成了要解决的日益重要的问题。
本发明的一个目的是提供用来最终抛光存储硬盘和半导体元件的抛光组合物，结果抛光物件的表面光滑度良好，不会产生表面缺陷例如凸起和抛光损伤，抛光能够在经济的速率下进行，该抛光组合物能够保持抛光基片的表面光滑度，不会产生表面缺陷，并可在经济的速率下抛光，在抛光后的清除步骤中基本上不会让磨料留在抛光基片上。
本发明的另一个目的是提供采用该抛光组合物抛光基片的方法，以及采用该抛光组合物制造基片的方法。
本发明的这些和其他目的可以从下述说明中显而易见。
根据本发明，提供(1)一种含有磨料和水的抛光组合物，其中磨料的粒度分布是(1)D90与D50的比值(D90/D50)为1.3-3.0，(2)D50是10-600纳米，其中D90定义为累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至90％的粒度，D50定义为累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至50％的粒度；(2)一种含有两种或多种D50彼此不同的磨料和水的抛光组合物，其中D50L与D50S的比值(D50L/D50S)是1.1-3.0，磨料A与磨料B的重量比(A/B)是90/10-10/90，其中D50定义为累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至50％的粒度，磨料A规定为具有最小D50的磨料，磨料B规定为具有最大D50的磨料，D50L定义为磨料B具有的D50,D50S定义为磨料A具有的D50；(3)一种含有磨料和水的抛光组合物，其中磨料的粒度分布是(3)累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至40纳米粒度的颗粒百分数是25％或以下，而且(4)其D50是50-600纳米，其中D50定义为累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至50％的粒度。
(4)一种对基片进行抛光的方法，它包括用上述〔1〕-〔3〕中任一项所述的抛光组合物来抛光基片；(5)一种制造基片的方法，它包括用上述〔1〕-〔3〕中任一项所述的抛光组合物来抛光基片。
图1是用于实施例Ⅰ-1的磨料的FE-SEM图像的显微照片；图2是用于对比例Ⅰ-1的磨料的FE-SEM图像的显微照片；图3是用于实施例Ⅱ-2的磨料的FE-SEM图像的显微照片；图4是用于对比例Ⅱ-1的磨料的FE-SEM图像的显微照片；图5是用于实施例Ⅱ-3的磨料粒度分布的图；图6是显示用于对比例Ⅱ-1的磨料粒度分布的图；图7是用实施例Ⅱ-3的抛光组合物进行抛光的抛光基片洗涤后的AFM图像；图8是用对比例Ⅱ-1的抛光组合物抛光的抛光基片洗涤后的AFM图像；本发明有两个实施方式(实施方式1)一种含有磨料和水的抛光组合物，其中磨料的粒度分布是(1)D90与D50的比值(D90/D50)为1.3-3.0，而且(2)D50是10-600纳米，其中D90定义为累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至90％的粒度，D50定义为累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至50％的粒度；或者在含有两种或更多种D50彼此不同的磨料和水的抛光组合物的情形下，其中D50L与D50S的比值(D50L/D50S)是1.1-3.0，磨料A与磨料B的重量比(A/B)是90/10-10/90，其中磨料A规定为具有最小D50的磨料，磨料B规定为具有最大D50的磨料，D50L定义为磨料B具有的D50,D50S定义为磨料(A)具有的D50；(实施方式2)一种含有磨料和水的抛光组合物，其中磨料的粒度分布是(3)在累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至40纳米粒度的颗粒百分数是25％或以下，而且(4)D50是50-600纳米。
在实施方式1的抛光组合物中，所用磨料的粒度分布是(1)D90与D50的比值(D90/D50)的比值为1.3-3.0，而且(2)D50是10-600纳米，会表现出这样的效果，即抛光之后抛光基片的表面粗糙度很小，要抛光的基片可以在经济的速率下抛光，不会产生表面缺陷例如凸出和抛光损伤。
在此实施方式1的磨料的粒度分布中，从防止产生划痕、降低表面粗糙度Ra的角度考虑，D90/D50为1.3-3.0，优选为1.3-2.0，由此可得到更光滑和更好的表面质量，并得到高的抛光速率。另外，从获得高抛光速率的角度考虑，D90/D50为1.3或更大，从保持高抛光速率并获得良好表面光滑度的角度考虑，D90/D50为3.0或更小。
可用于实施方式1中的磨料的D50为10-600纳米，优选30-200纳米，尤其优选40-100纳米。从得到高抛光速率的角度考虑，D50是10纳米或更大；从防止产生表面缺陷例如划痕并获得良好的表面光滑度的角度考虑，D50为600纳米或更小。
另外，在实施方式1中，为了得到具有高抛光速率和良好表面光滑度的抛光基片，优选的是，累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至10％的粒度D10优选5-100纳米，更优选15-85纳米，再优选35-70纳米，尤其优选40-60纳米。从得到高抛光速率的角度考虑，D10优选5纳米或更大；从获得良好的表面光滑度的角度考虑，D10优选100纳米或更小。
在该实施方式1中，两种或多种磨料可以组合使用，而且为磨料混合物确定其D10、D50和D90。
接着，在实施方式1中，当两种或多种磨料混合使用时，可以规定混合前每种磨料的粒度分布。在该情形下，每种磨料的粒度分布规定如下。实施方式1的一个很大特征在于磨料含有两种或多种D50彼此不同的磨料，其中D50L与D50S的比值(D50L/D50S)是1.1-3.0，磨料A与磨料B的重量比(A/B)是90/10-10/90，其中磨料A规定为具有最小D50的磨料，磨料B规定为具有最大D50的磨料，D50L定义为磨料B具有的D50,D50S定义为磨料A具有的D50。采用这样规定的两种或多种磨料，其优点是在抛光之后抛光基片的表面粗糙度很小，对基片的抛光可以在不产生表面缺陷例如凸出和抛光损伤的情形下进行，由此可获得尤其良好的抛光速率。这里，当使用三种或更多种D50彼此不同的磨料时，具有最小D50的磨料的D50称为“D50S”，具有最大D50的磨料的D50称为“D50L”。
D50L/D50S为1.1-3.0，优选为1.5-3.0。从增大抛光速率的角度考虑，D50L/D50S为1.1或更在；从保持高抛光速率并保持良好的表面光滑度又不产生表面缺陷例如划痕的角度考虑，D50L/D50S为3.0或更小。在抛光组合物中，两种或多种磨料的混合比是使混合后颗粒的粒度分布中的D90与D50的比值(D90/D50)优选满足1.3-3.0，而且D50(即D50L和D50S)优选10-600纳米，更优选30-200纳米，尤其优选40-100纳米。另外，优选的是，混合后颗粒的粒度分布中的D10为5-100纳米。附带说明一下，磨料A与磨料B的混合重量比(A/B)是90/10-10/90，优选90/10-20/80，更优选85/15-35/65，其中A规定为具有最小D50的磨料，B规定为具有最大D50的磨料。
所用的几种磨料可以具有两种或多种的D50，各种磨料的类型可以相同或不同。这里，上述的D50L和D50S都在混合前测试。
其次，实施方式2抛光组合物的一个很大特征在于，磨料的粒度分布是(3)累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至40纳米的粒度百分数是25％或以下，而且(4)D50是50-600纳米。使用具有上述粒度分布的磨料，会表现出这样的效果，磨料可以用通常的清除方法从经抛光物件表面上容易地清除。另外，也可在抛光后的清除步骤中表现出这样的效果，即保持抛光基片的表面光滑度，抛光可以在经济的抛光速率下进行，不会产生表面缺陷。
在该实施方式2的磨料中，从减少留在抛光基片上的磨料数量的角度考虑，累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至40纳米的粒度百分数是25％或以下，优选15％或以下，更优选10％或以下，再优选5％或以下，尤其优选3％或以下。为了调节累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至40纳米的粒度百分数到25％或以下，例如，可以使粒度为40纳米或以下的磨料含量小些。作为降低粒度为40纳米或以下的磨料的含量的方法，在氧化硅溶胶作为核生长的合成胶态氧化硅期间，通过控制活性溶胶的加入速率，就能够制备小粒度颗粒含量低的胶态氧化硅。另外，在使用例如离心机等设备将小粒度颗粒含量低的胶态氧化硅分级时，也不会产生问题。
另一方面，从得到经济的抛光速率，得到表面光滑度良好而且没有表面缺陷的表面质量良好的角度考虑，累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至50％的粒度(下面也称为D50)为50-600纳米，优选50-200纳米，更优选50-150纳米。
另外，从得到高抛光速率，得到良好表面光滑度而且没有表面缺陷的良好表面质量的角度考虑，累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至90％的粒度(下面也称为D90)与D50的比值(D90/D50)优选为1.3-3.0，更优选1.3-2.0。
另外，上述实施方式1和2中的磨料粒度，能够采用扫描电子显微镜(下面简单称为SEM)通过下述方法测定。具体地说，用乙醇稀释含磨料的抛光组合物，使磨料的浓度为0.5％(重量)。将稀释的悬浮液均匀地施加到SEM测量用的加热到约50℃的样品板上。之后，用滤纸抹掉过量悬浮液，对样品板上的颗粒涂层均匀地进行空气干燥，此时要使悬浮液不产生聚集。
将Pt-Pd沉积到经空气干燥的磨料上。使用Hitachi LTD制造的电场效应扫描电子显微镜(FE-SEM:S-4000型)，将放大倍数调节到3000-100000，使得在视野范围内可以观察到大约500个磨料颗粒。在每个样品板上观察两个微小位置，并拍下照片。对拍摄的每幅显微照片(0.1米×0.13米)(4英寸×5英寸)都用复印机等放大到A4尺寸(210毫米×297毫米)，用测径规等测量所有被拍摄的磨料颗粒粒度，整理数据。这个程序重复数次，使被测量的磨料颗粒数目为2000或更多。从获得准确的粒度分布的角度考虑，优选的是要增加SEM观测位置点的数目。将所有所测定粒度的颗粒数目的数据加和起来，并由小粒度起将相应粒度的频数(％)相加，这样就能够获得本发明数目基础上的累积粒度分布，其中10％累积频数的粒度定义为D10,50％累积频数的粒度定义为D50,90％累积频数的粒度定义为D90。这里所称的粒度分布是作为初始颗粒的粒度分布获得的，但当存在次级颗粒(在次级颗粒中氧化铝、氧化铈、热解法氧化硅等的初始颗粒彼此熔合在一起)时，则可以在其次级粒度的基础上获得粒度分布。
另外，调节磨料的粒度分布的方法并没有什么限制。在磨料为胶态氧化硅的情形下，粒度分布的调节方法可以是例如在制备阶段的颗粒生长过程中加入一种新颗粒作为核，以便产生具有一定粒度分布的最终产品；将两种或多种粒度分布彼此不同的磨料混合等等。
作为用于本发明由上述实施方式1和2表示的抛光组合物中的磨料，可以使用任何通常用来抛光的磨料。这些磨料包括例如金属、金属或类金属的碳化物、金属或类金属的氮化物、金属或类金属的氧化物、金属或类金属的硼化物、金刚石等。金属或类金属包括属于元素周期表(长周期)中第2A、2B、3A、3B、4A、4B、5A、6A、7A或8族的元素。磨料的具体例子有氧化铝、碳化硅、金刚石、氧化镁、氧化锌、氧化铈、氧化锆、胶态氧化硅、热解法氧化硅等。其中，氧化铝、胶态氧化硅、热解法氧化硅、氧化铈、氧化锆、氧化钛等适于抛光半导体薄片、半导体元件和用于精密部件的基片例如磁性记录介质基片。关于氧化铝，有各种晶型，例如已知的α和γ型，可以根据用途合适选用之。其中从适用于记录存储密度高的磁盘基片的最终抛光和适用于抛光半导体基片(此时都要求经抛光基片的光滑度较高)的角度考虑，尤其优选胶态氧化硅。这些磨料可以单独使用或者两种或多种组合使用。
从提高抛光速率的角度考虑，磨料的含量优选为抛光组合物的0.5％(重量)或更高，更优选1％(重量)或更高，再优选3％(重量)或更高，尤其优选5％(重量)或更高；从提高表面质量和经济效益的角度考虑，磨料的含量优选为抛光组合物的50％(重量)或更低，更优选40％(重量)或更低，再优选30％(重量)或更低，尤其优选25％(重量)或更低。该含量优选0.5-50％(重量)，更优选1-40％(重量)，再优选3-30％(重量)，尤其优选5-25％(重量)。
本发明的抛光组合物中的水用作介质。从有效地进行抛光的角度考虑，水含量优选为抛光组合物的50-99.5％(重量)，更优选60-99％(重量)，再优选70-97％(重量)，尤其优选75-95％(重量)％。
另外，情况需要时，也可以向本发明抛光组合物中加入其他组分。这些其他组分包括酸化合物单体形式的金属盐、铵盐或胺盐，过氧化物，增稠剂，分散剂，防蚀剂，碱性物质、表面活性剂等。酸化合物单体形式的金属盐、铵盐或胺盐以及过氧化物是那些列于下面专利中的，日本公开专利No.昭62-25187，第2页，上右栏，第3-11行；日本公开专利No.昭63-251163，第3页，上左栏，第4-8行；日本公开专利No.平1-205973，第3页，上左栏，第4行至上右栏，第2行；日本公开专利No.平3-115383，第2页，下右栏，第16行至第3页，下左栏，第11行；日本公开专利No.平4-275387，第2页，右栏，第27行至第3页，左栏，第12行和第17-23行等。
另外，作为抛光促进剂，可以配制具有能通过与金属离子结合而形成配合物的多齿配位体的鳌合物。该鳌合物的具体例子包括日本公开专利№平4-363385第2页、右栏、21-29行所述的鳌合物。其中，优选铁(Ⅲ)盐，尤其优选乙二胺四乙酸铁和二乙三胺五乙酸铁。
这些组分可以单独使用或者两种或多种组合使用。另外，从提高抛光速率、表现出各自功能和经济效益的角度考虑，这些组分的含量优选为抛光组合物的0.05-20％(重量)，更优选0.05-10％(重量)，再优选0.05-5％(重量)。
上述抛光组合物每种组分的浓度可以是制备组合物时的浓度，也可以是使用时的浓度。在许多情形下，组合物通常制成浓缩物，使用时稀释之。
优选的是，根据要抛光的基片类型、所要求的性质等方面，合适地确定抛光组合物的pH值。例如，从基片的可清理性、抛光机械的防腐蚀性和操作者的安全性角度考虑，抛光组合物的pH优选2-12。另外，若抛光基片是主要用于例如镀Ni-P的铝合金基片之类金属制成的精密部件用的基片，从提高抛光速率和改善表面质量的角度考虑，pH值优选为2-9，尤其优选3-8。当抛光组合物用来抛光半导体薄片、半导体元件等时，尤其用来抛光硅基片、多晶硅膜、SiO2膜等时，从提高抛光速率和改善表面质量的角度考虑，抛光组合物的pH值优选7-12，更优选8-12，尤其优选9-11。加入要求量的合适无机酸例如硝酸或硫酸、有机酸、或碱性物质例如氨水、氢氧化钠或氢氧化钾，就能够合适地调节pH值。
本发明抛光基片的方法包括使用本发明的抛光组合物，或混合各组分以形成本发明的抛光组合物而制成抛光液，来抛光基片。抛光方法的例子包括例如如下方法用抛光盘夹紧基片，抛光盘上贴有由有机聚合物非织造织物制成的抛光布，将本发明的抛光组合物喂到抛光表面，在施加给定的压力下移动抛光盘或基片。在本发明的抛光方法中，使用本发明的抛光组合物，就能够表现出这样的效果提高抛光速率，抑制表面缺陷例如划痕和凹坑的产生，降低表面粗糙度Ra，由此可有利地制成精密部件用的基片。
另外，本发明的制造基片的方法包括使用本发明的抛光组合物抛光基片的步骤。
以要抛光的基片代表的要抛光的物件的材料，包括例如金属或类金属例如硅、铝、镍、钨、铜、钽和钛；这些金属作为主要成分构成的合金；玻璃态物质例如玻璃、玻璃态碳和无定形碳；陶瓷材料例如氧化铝、二氧化硅、氮化硅、氮化钽和氮化钛；树脂例如聚酰亚胺树脂等。其中，优选的是，要抛光的基片由镀Ni-P的铝合金制成，尤其优选的是玻璃基片例如结晶玻璃或增强玻璃、镀Ni-P的铝合金基片。
要抛光物件的形状没有什么限制。例如，具有包括平面部分的形状例如盘、片、板和棱柱，或包括曲面部分的形状例如透镜，都能用本发明的抛光组合物进行抛光。其中，盘状物件尤其适宜抛光。
本发明的抛光组合物可以有利地用来抛光精密部件用的基片。例如，该抛光组合物适于抛光这样的基片，磁盘、光盘、光-磁盘等用的磁性记录介质基片；光掩膜基片；光学透镜、光学镜、光学棱镜和半导体的基材。抛光半导体基片包括如下步骤对硅片(裸片)进行抛光、形成嵌入元件用的分离膜、平整中间层绝缘膜、形成嵌入的金属线、形成嵌入的电容器等。本发明的抛光组合物尤其适于抛光磁盘基片。另外，该抛光组合物还可用来获得表面粗糙度Ra为0.3纳米(3埃)或以下的磁盘基片。在本文中，表面粗糙度测得为所谓的平均偏差，即测试件表面上所有点对于拟合于该测试件表面的一个平面的平均偏差。从具有80微米或较小波长分量的粗糙度曲线上获得的这个平均偏差表示为Ra。Ra可以测定如下采用Rank Taylor-Hobson Limited的Talystep，在下述条件下测试轮廓测定仪末端尺寸2.5微米×2.5微米，旁通滤波器80微米，测量长度0.64毫米。
制造本发明磁盘基片的方法包括使用上述抛光组合物的抛光工艺。最好是将本发明的抛光工艺在多步抛光步骤中的第二步或随后的步骤中实施，而且尤其好的是本发明的抛光工艺在最后的抛光步骤中实施。例如，镀上Ni-P而具有0.5-1.5纳米(5-15埃)的表面粗糙度Ra的铝合金基片，在单步或两步抛光工艺中采用本发明抛光组合物的抛光步骤进行抛光，就能够制成表面粗糙度Ra为0.3纳米(3埃)或以下，优选表面粗糙度Ra为0.25纳米(2.5埃)或以下的磁盘基片。
本发明的抛光组合物尤其适用于制造表面粗糙度Ra为3埃或以下、优选表面粗糙度Ra为2.5埃或以下的磁盘基片的过程中两步抛光工艺的第二步骤。
这样制成的基片的表面光滑度极佳。作为表面光滑度，要求的是表面粗糙度(Ra)是3埃或以下，优选2.5埃或以下。另外，上述基片应该基本没有表面缺陷。
如上所述，通过使用本发明的抛光组合物，就能够有效地制成高质量的磁盘基片，它具有优良的表面性能，很少有表面缺陷例如划痕和凹坑，而且表面光滑度例如表面粗糙度Ra有所改进，同时也提高了抛光速率。
本发明的抛光组合物在抛光工艺中特别有效，该抛光组合物也可类似地用于抛光工艺以外的其他工艺中，例如，研磨工艺等。
实施例Ⅰ-1至Ⅰ-5和对比例Ⅰ-1至Ⅰ-5使用各种胶态氧化硅(表1和2所示的磨料A-E)作为磨料，它采用电子扫描显微镜(购自HITACHI LTD,S-4000型)，用本发明详细说明部分中所述的方法(在放大照片上用测径规测量粒度)算出的累积粒度(D10,D50,D90)如表1所示。用于实施例Ⅰ-1中的磨料的电子扫描显微照片(FE-SEM图，放大50000倍)如图1所示，用于对比例Ⅰ-1中的磨料的电子扫描显微镜照片(FE-SEM图，放大50000倍)如图2所示。
表1
为了获得粒度分布如本发明所规定的抛光组合物，各种磨料以表2所示的比例进行配制，磨料在抛光组合物中的浓度为25％(重量)，再分别加入作为抛光促进剂的3％(重量)EDTA-Fe盐(商品各Chelest Fe，购自ChelestCorp.)，和余量的离子交换水，配成抛光组合物。
表2
采用表面粗糙度Ra为1.5纳米(15埃)、厚度为0.8毫米、直径为95毫米的镀Ni-P铝合金基片作为抛光基片，测试配成的每种抛光组合物的抛光性能。抛光条件和测试方法如下所述。
双面加工机设定的条件加工机双面加工机，型号9B,SPEEDFAM CO.LTD制造；抛光垫“POLYTEX DG-H”(Rodel Nitta K.K.制造)盘的旋转速度50转/分钟；抛光浆料的喂料速率20毫升/分钟；抛光时间4分钟；抛光负荷7.8千帕放入的基片数10[抛光速率]抛光速率由抛光前后每个铝合金基片的重量变化确定，根据用平均粒度(D50)105纳米的胶态氧化硅进行抛光的对比例Ⅰ-2中的抛光组合物的抛光速率为标准，计算出相对值(相对抛光速率)。结果如表3所示。采用购自Rank Taylor-Hobson Limited的Talystep，在下述条件下测得测试件表面上所有点对于拟合于该测试件表面的一个平面的平均偏差Ra。结果如表3所示。
轮廓测定仪末端尺寸2.5微米×2.5微米，旁通滤波器80微米，测量长度0.64毫米。在间隔60°的6个位置，用放大200倍的光学显微镜(差示干涉显微镜)观察每个基片的表面。用原子力显微镜(AFM，购自Digital Instruments，“Nanoscope Ⅲ”)测定划痕深度。结果如表3所示。在间隔30°的12个位置，用放大200倍的光学显微镜(差示干涉显微镜)观察每个基片的表面。数出每12个范围内的凹坑数。结果如表3所示。得到用各抛光组合物进行抛光的每个基片的所测每一项的平均值，并根据下述标准进行评价，结果如表3所示。
表面粗糙度Ra □ 0.2纳米(2埃)或更小；O:0.3纳米(3埃)或更小；×大于0.3纳米(3埃)划痕 O:0.5条或更少； ×多于0.5条凹坑 O:3个或更少/面 ×多于3个/面。
表3
从表3所示的结果可见，在实施例Ⅰ-1至Ⅰ-5中获得的抛光组合物与在对比例Ⅰ-1至Ⅰ-5中获得的抛光组合物相比，可提高抛光速率，形成的抛光物件具有良好的表面光滑度，而且没有表面缺陷例如划痕和凹坑。
实施例Ⅱ-1至Ⅱ-5和对比例Ⅱ-1至Ⅱ-2使用各种胶态氧化硅作为磨料，它采用电子扫描显微镜(购自HITACHI LTD，S-4000型)，用本发明详细说明部分中所述的方法(在放大照片上用测径规测量粒度)算出的累积粒度D50分别为25-160纳米。用合适量的各种胶态氧化硅配成粒度分布(40纳米的累积粒度分布、D50、D90和D50/D90)如表4所示的磨料。加入25份(重量)配制成的每种磨料，并与72份(重量)离子交换水混合，之后，再加入作为抛光促进剂的3份(重量)EDTA-Fe盐(商品名ChelestFe，购自Chelest Corp.)，制成抛光组合物。另外，在实施例Ⅱ-2中，采用离心机，从对比例Ⅱ-2的磨料中分级去掉小粒度的颗粒来获得磨料。用于实施例Ⅱ-2中的磨料的电子扫描显微照片(FE-SEM图，放大50000倍)如图3所示，用于对比例Ⅱ-1中的磨料的电子扫描显微照片(FE-SEM图，放大50000倍)如图4所示。用于实施例Ⅱ-3中的磨料的粒度分布如图5所示，用于对比例Ⅱ-1中的磨料的粒度分布如图6所示。
采用表面粗糙度Ra为1.5纳米(15埃)、厚度为0.8毫米、直径为95毫米的镀Ni-P铝合金基片作为要抛光的基片，进行抛光试验。抛光条件与上述相同。
抛光速率由抛光前后每个铝合金基片的重量变化确定，根据用平均粒度(D50)为100纳米的胶态氧化硅进行抛光的对比例Ⅱ-2中的抛光速率为标准，计算出相对值(相对抛光速率)。结果如表4所示。
对留在抛光基片上的磨料的评价采用原子力显微镜(AFM，购自Digital Instruments,“Nanoscope Ⅲ”)以1Hz的扫描速率，在抛光基片正面和背面的三个位置10微米×10微米的范围内，检查留在抛光基片上的磨料颗粒，(残留磨粒)确认残留磨料是否存在。结果如表4所示。用实施例Ⅱ-3的抛光组合物抛光的已进行清除的抛光基片的AFM图像显微照片如图7所示，用对比例Ⅱ-1的抛光组合物抛光的已进行清除的抛光基片的AFM图像显微照片如图8所示。
另外，也根据上述方法测试了表面粗糙度、划痕和凹坑。
对于用表4所述的抛光组合物抛光的基片，测试并评价了每一项的平均值。
残留磨粒O:5个或更少/10微米×10微米，×超过5个/10微米×10微米表面粗糙度Ra O:0.3纳米(3埃)或更小，×大于0.3纳米(3埃)划痕 O:0.5条或更少， ×多于0.5条凹坑 O:3个或更少/面 ×多于3个/面表4
从表4所示的结果可见，在实施例Ⅱ-1至Ⅱ-5中获得的抛光组合物与在对比例Ⅱ-1至Ⅱ-2中获得的抛光组合物相比，可提高抛光速率，形成的抛光基片上没有残留的磨料，并具有良好的表面光滑度，而且没有表面缺陷例如划痕和凹坑。
根据本发明，可表现出这样的效果，即可以有效地制成很少有表面缺陷例如凸起和抛光损伤、而且由表面粗糙度表示的表面光滑度有所提高的储存硬盘、半导体元件等精密部分用的基片。
另外，根据本发明，可表现出这样的效果，即可以有效地制成抛光和清除后抛光基片上没有残留磨料、很少有表面缺陷例如划痕和凹坑、而且表面光滑度例如表面粗糙度Ra有所提高的储存硬盘等的抛光基片。
权利要求
1．一种含磨料和水的抛光组合物，其中所述的磨料的粒度分布是(1)D90与D50的比值为1.3-3.0，(2)D50是10-600纳米，其中D90定义为累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至90％的粒度，D50定义为累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至50％的粒度。
2．如权利要求1所述的抛光组合物，其特征在于所述的磨料的粒度分布是D10为5-100纳米，其中D10定义为累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至10％的粒度。
3．一种含有两种或更多种D50彼此不同的磨料和水的抛光组合物，其中D50L与D50S的比值是1.1-3.0，磨料A与磨料B的重量比是90/10-10/90，其中D50定义为累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至50％的粒度，磨料A规定为具有最小D50的磨料，磨料B规定为具有最大D50的磨料，D50L定义为磨料B具有的D50,D50S定义为磨料A具有的D50。
4．如权利要求1所述的抛光组合物，其特征在于所述的磨料是胶态氧化硅。
5．如权利要求3所述的抛光组合物，其特征在于所述的磨料是胶态氧化硅。
6．一种含磨料和水的抛光组合物，其中磨料的粒度分布是(3)在累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至40纳米粒度的颗粒百分数是25％或更少，(4)D50是50-600纳米，其中D50定义为累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至50％的粒度。
7．如权利要求6所述的抛光组合物，其特征在于所述磨料是选自金属、金属或类金属的碳化物、金属或类金属的氮化物、金属或类金属的氧化物、金属或类金属的硼化物和金刚石中的至少一种。
8．一种对基片进行抛光的方法，它包括用权利要求1所述的抛光组合物来抛光基片。
9．一种对基片进行抛光的方法，它包括用权利要求3所述的抛光组合物来抛光基片。
10．一种对基片进行抛光的方法，它包括用权利要求6所述的抛光组合物来抛光基片。
11．一种制造基片的方法，它包括用权利要求1所述的抛光组合物来抛光基片的步骤。
12．一种制造基片的方法，它包括用权利要求3所述的抛光组合物来抛光基片的步骤。
13．一种制造基片的方法，它包括用权利要求6所述的抛光组合物来抛光基片的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种含磨料和水的抛光组合物,其中所述磨料的粒度分布是:(1).D90与D50的比值(D90/D50)为1.3－3.0,(2).D50为10－600纳米,其中所述的D90定义为累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至90%的粒度,D50定义为累积粒度分布中在数目基础上从小粒度一侧计数至50%的粒度。
文档编号C09G1/02GK1323864SQ0111693
公开日2001年11月28日 申请日期2001年5月11日 优先权日2000年5月12日
发明者内藤宏一, 藤井滋夫 申请人:花王株式会社