玻璃基板用研磨液組合物的制作方法

專利名稱：玻璃基板用研磨液組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及玻璃基板用研磨液組合物、使用該玻璃基板用研磨液組合物的玻璃基板的制造方法以及玻璃基板的表面污染的減少方法。
背景技術：
以前，在半導體器件和磁盤記錄裝置領域，為了廉價地制造表面質量優良的基板，研究了各種各樣的研磨液組合物。在這些研磨液組合物中，例如從研磨速度和表面平滑性的角度考慮，作為研磨材料，通常使用具有1μm左右的平均粒徑的氧化鋁磨粒(日本專利特開2001-64631號公報等)。
但近年來，從可以實現高密度化、獲得優良的表面質量等角度考慮，研磨液組合物所用的研磨磨粒的粒徑越來越小，隨之研磨磨粒和研磨碎屑容易殘留在研磨后的基板上，而且變得難以洗滌。
在除去這樣的殘留在基板上的研磨磨粒和研磨碎屑的工序中，通常采用的是擦洗洗滌，它一邊并用洗滌劑和純水，一邊用聚乙烯醇等制造的襯墊進行擦洗。
但是，以玻璃基板為代表的脆性材料基板，由于耐沖擊性較低，因而在進行擦洗時，具有在基板表面產生新的劃傷的危險，還有可能引起缺陷和破損這一致命的質量問題。
因此，作為玻璃基板的洗滌方法，通常使用溶解除去殘留的研磨磨粒和研磨碎屑的洗滌方法。具體地說，可列舉出如下的方法(日本專利特開2003-173518號公報等)，即利用NaOH等強堿水溶液使研磨磨粒和研磨碎屑表面的一部分發生溶解，同時通過施加超聲波使其從基板表面脫離，其次使用純水進行超聲波浸漬漂洗，進而使用異丙醇等除去水分，以及使用異丙醇等進行蒸氣干燥。在此，為了改善因基板污染引起的成品率的降低，在強化了研磨后的堿洗滌條件的情況下，例如采取強化堿度、增強超聲波能量(低頻率)、延長超聲波作用時間等措施，就具有容易在基板上產生凹部缺陷、溶解、龜裂等不良現象的傾向。
特別地，從使基板表面高度平滑的角度考慮，作為精加工研磨的研磨磨粒而使用的氧化硅，由于具有與被研磨的玻璃基板的材料相類似的組成，所以與基板的親和性好，而且磨粒粒徑變得微細，因此，氧化硅磨粒容易殘留在基板上，以致使研磨磨粒和研磨碎屑難以洗滌的問題變得比較突出。
因此，即使是對玻璃基板的損傷較小的通常的洗滌條件，基板污染能夠充分減少也關系到成品率的改善，因而具有很重要的意義。

發明內容
也就是說，本發明所涉及的要點如下(1)一種玻璃基板用研磨液組合物，其含有一次粒子的平均粒徑為1～100nm的氧化硅、具有磺酸基的聚合物和水；(2)一種玻璃基板的制造方法，其具有下述的工序該工序使上述(1)所述的研磨液組合物存在于研磨墊和被研磨基板之間，并以3～12kPa的研磨載荷進行研磨；以及(3)一種玻璃基板的表面污染的減少方法，其具有下述的工序該工序使上述(1)所述的研磨液組合物存在于研磨墊和玻璃基板之間，并以3～12kPa的研磨載荷進行研磨。
具體實施例方式
本發明涉及一種洗滌后的基板污染極少、研磨速度較高、且表面平滑性優良的玻璃基板用研磨液組合物，并涉及使用該玻璃基板用研磨液組合物制造玻璃基板的方法以及玻璃基板的表面污染的減少方法。
本發明的玻璃基板用研磨液組合物、或使用本發明的玻璃基板的制造方法所制造的基板，由于研磨后的研磨磨粒和研磨碎屑的殘留較少，且容易被除去，因而通常洗滌后的基板污染極少，研磨速度較高，且表面平滑性優良。通過使用本發明的研磨液組合物、或本發明的玻璃基板的制造方法、或玻璃基板的表面污染的減少方法，可以得到表面平滑性優良的基板，可以大為改善成品率。
通過下述說明，可以弄清楚本發明的上述優點以及其它優點。
(1)玻璃基板用研磨液組合物本發明的玻璃基板用研磨液組合物正如上面所敘述的那樣，所具有的一大特征是，含有一次粒子的平均粒徑為1～100nm的氧化硅、具有磺酸基的聚合物和水，由于具有這樣的特征，因而表現出下述的效果可以得到洗滌后的基板污染極少、研磨速度較高、且表面平滑性優良的玻璃基板。
作為本發明所使用的氧化硅，例如可以列舉出膠體氧化硅、熱解法氧化硅等。
膠體氧化硅可以采用下列的方法制得，即采用水玻璃法它以硅酸鈉等硅酸的堿金屬鹽為原料，使其在水溶液中進行縮合反應，從而生長出膠體氧化硅粒子；或者采用烷氧基硅烷法它以四乙氧基硅烷等烷氧基硅烷為原料，使其在含有醇等水溶性有機溶劑的水中進行聚合反應，從而生長出膠體氧化硅粒子。
熱解法氧化硅可以采用氣相法制得，該方法以四氯化硅等揮發性硅化合物為原料，使其在氧氫燃燒器產生的1000℃或以上的高溫下進行水解，從而生長出氧化硅粒子。
另外，用官能團對氧化硅進行過表面修飾或表面改性的材料、以及用表面活性劑或其它粒子形成為復合粒子的材料等也可以作為氧化硅加以使用。
其中，從降低基板表面的表面粗糙度以及減少劃痕的角度考慮，優選的是膠體氧化硅。這些氧化硅可以單獨使用，或者也可以混合2種或更多種來使用。
氧化硅一次粒子的平均粒徑為1～100nm。從減少劃痕以及降低表面粗糙度(粗糙度算術平均偏差值Ra)的角度考慮，該平均粒徑優選為1～80nm，更優選為3～60nm，進一步優選為5～40nm。
此外，作為一次粒子直徑的測量方法，可以列舉出根據透射電子顯微鏡(TEM)的觀察圖像來求出的方法、滴定法以及BET法等，用各自的方法進行測量時，可以以平均粒徑的形式求出。
例如使用透射式電子顯微鏡(JEM-2000FX，制造廠家日本電子)，在加速電壓為80kV、拍攝放大倍數為1～5萬倍的條件下對氧化硅粒子進行觀察，然后用與個人計算機相連的掃描儀將該觀察得到的圖像以圖像數據的形式讀取出來，然后使用圖像分析軟件(WinROOF，銷售商三谷商事)求出每個氧化硅粒子的當量圓直徑(面積與氧化硅粒子的投影面積相同的圓的直徑)，并將其作為直徑求出，在累計分析了1000個或更多的氧化硅粒子的數據后，用電子制表軟件“EXCEL”(微軟公司制造)算出。從小粒徑一側開始的累積體積頻度達到50％時的粒徑(D50)就是這里所說的一次粒子的平均粒徑。
在形成二次粒子的情況下，從減少劃痕以及降低表面粗糙度(粗糙度算術平均偏差值Ra)的角度考慮，二次粒子的平均粒徑優選為5～150nm，更優選為5～100nm，進一步優選為5～80nm。
作為二次粒子直徑的測量方法，可以列舉出動態光散射法、超聲波衰減法以及毛細管(CHDF)法等。
作為氧化硅在研磨液組合物中的含量，從提高研磨速度、且經濟地提高表面質量的角度考慮，優選為1～50重量％，更優選為2～40重量％，再優選為3～30重量％，進一步優選為5～25重量％。
所謂本發明所使用的具有磺酸基的聚合物，是指至少含有1種或多種具有磺酸基的單體(以下也稱為“磺酸”或“含有磺酸基的單體”)作為單體成分的聚合物。另外，作為具有磺酸基的單體，例如可以列舉出異戊二烯磺酸、(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、苯乙烯磺酸、甲代烯丙基磺酸、乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、異戊烯基磺酸等。優選的是異戊二烯磺酸、(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸。
這些具有磺酸基的單體，既可以1種單獨使用，或者也可以混合2種或更多種使用。
本發明所使用的具有磺酸基的聚合物既可以是具有磺酸基的單體成分的均聚物，進而也可以是與由其它單體構成的單體成分的共聚物。作為這樣的由其它單體構成的單體成分，優選為具有羧基的單體。例如可以列舉出衣康酸、(甲基)丙烯酸、馬來酸等，其中，從提高研磨速度以及減少基板污染的角度考慮，優選為丙烯酸，即優選為丙烯酸/磺酸共聚物。
在本發明中可以推定構成上述丙烯酸/磺酸共聚物的丙烯酸單體中的羧基吸附在可能導致基板污染的研磨磨粒或研磨碎屑上，含有磺酸基的單體中的磺酸基通過分散該吸附物可以抑制基板污染。如果構成該共聚物的單體中的含有磺酸基的單體的比例降低，即丙烯酸單體的含量升高，則共聚物本身容易吸附在基板上，從而具有研磨速度受到抑制的傾向。因此，構成該共聚物的單體中的含有磺酸基的單體的比例優選為3摩爾％或以上，更優選為5摩爾％或以上。另外，如果構成該共聚物的單體中的含有磺酸基的單體的比例升高，即丙烯酸單體的含有量降低，則具有在研磨磨粒或研磨碎屑上的吸附減弱的傾向。因此，構成該共聚物的單體中的含有磺酸基的單體的比例優選為90摩爾％或以下，更優選為80摩爾％或以下，進一步優選為70摩爾％或以下。即該比例優選為3～90摩爾％，更優選為5～80摩爾％，進一步優選為5～70摩爾％。此外，在此含有磺酸基的丙烯酸基可以作為含有磺酸基的單體列舉出來。
具有上述磺酸基的聚合物由于設定為研磨液組合物的構成成分，所以優選具有水溶性，例如可以成為鹽。
用于形成鹽的相反離子并沒有特別的限定，但可以使用選自鈉、鉀等堿金屬離子、銨離子、烷基銨離子等之中的1種或多種。
本發明所使用的具有磺酸基的聚合物例如可以采用公知的方法，如(社團法人)日本化學會編，新實驗化學講座14(有機化合物的合成和反應III、1773頁、1978年)等所記載的方法，使含有二烯結構或芳香族結構的原料聚合物磺化而得到。
從氧化硅和研磨碎屑的分散效果和研磨速度的角度考慮，具有磺酸基的聚合物的重均分子量優選為1000～10000，更優選為1000～5000，再優選為1000～4500，進一步優選為1000～4000。
聚合物的重均分子量采用凝膠滲透色譜進行測定，并使用以聚苯乙烯磺酸鈉為標樣制作的校正曲線對測定的結果進行換算。GPC的條件表示如下(GPC條件)柱G4000PWXL+G2500PWXL洗提液0.2M磷酸緩沖劑/乙腈＝9/1(體積比)流速1.0mL/min溫度40℃樣品濃度5mg/mL，注入量100μL從減少基板污染的角度考慮，具有磺酸基的聚合物在研磨液組合物中的含量優選為0.001重量％或以上，更優選為0.01重量％或以上，另外，從提高研磨速度的角度考慮，優選為10重量％或以下，更優選為5重量％或以下，再優選為3重量％或以下，進一步優選為1重量％或以下，更進一步優選為0.5重量％或以下。
也就是說，從減少基板污染、且提高研磨速度的角度考慮，上述含量優選為0.001～10重量％，更優選為0.01～5重量％，再優選為0.01～3重量％，進一步優選為0.01～1重量％，更進一步優選為0.01～0.5重量％。
另外，關于本發明的氧化硅和聚合物的配比關系，從提高研磨速度和減少基板污染的角度考慮，研磨液組合物中的氧化硅和聚合物的濃度比〔氧化硅的濃度(重量％)/聚合物的濃度(重量％)〕優選為10～5000，更優選為20～3000，再優選為30～2000，進一步優選為50～1000。
作為本發明所使用的水，可以適用的是離子交換水、蒸餾水、超純水等。作為水在研磨液組合物中的含量，從保持研磨液組合物的流動性、且提高研磨速度的角度考慮，優選為40～99重量％，更優選為50～98重量％，再優選為50～97重量％，進一步優選為50～95重量％。
作為本發明用作研磨對象的玻璃基板的材質，例如可以列舉出石英玻璃、鈉鈣玻璃(或稱堿石灰玻璃)、鋁硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、無堿玻璃、晶化玻璃等。
通過在玻璃基板的研磨工序中使用本發明的研磨液組合物，可以獲得經濟的研磨速度，賦予研磨后的基板以優良的表面平滑性，而且可以顯著降低洗滌后的基板污染，因而能夠制造出表面性狀優良的高品質的玻璃基板。
該基板污染特別對于硬盤基板，在高密度化方面是一項重要的物性。
基板污染就是在基板表面有研磨液組合物中的研磨磨粒和研磨碎屑的殘留，通常可以用光學顯微鏡和原子力顯微鏡(AFM)觀察到，在質量檢查所使用的缺陷檢驗裝置中，可以根據作為凸部缺陷而被檢測出來的個數進行定量評價。
盡管基板污染的減少機理尚不清楚，但正如上面所敘述的那樣，一般認為因研磨液組合物中含有的具有磺酸基的聚合物吸附在研磨磨粒和研磨碎屑的表面而產生的位阻效應，在研磨后和洗滌后，抑制了其在基板上的附著或殘留。
本發明的研磨液組合物的調配可以通過用公知的方法混合各成分來進行。從經濟性的角度考慮，研磨液組合物通常調配成濃縮液，在使用時再將其進行稀釋。
在本發明的研磨液組合物中，作為任選成分，可以列舉出無機酸、有機膦酸、羧酸、氨基羧酸或它們的鹽等。
另外，關于上述鹽的相反離子(陽離子)，可以列舉出鈉、鉀等堿金屬離子、銨離子、烷基銨離子等，其中優選的是堿金屬離子。
此外，作為其它的任選成分，可以列舉出增粘劑、分散劑、堿性物質、表面活性劑、螯合劑、消泡劑、抗菌劑、防銹劑等。
作為這些任選成分在研磨液組合物中的含量，從提高研磨速度的角度考慮，優選為5重量％或以下，更優選為4重量％或以下，進一步優選為3重量％或以下。
此外，各成分的濃度可以是制造時的濃度也可以是使用時的濃度。
(2)玻璃基板的制造方法本發明的玻璃基板的制造方法具有下述的工序，該工序使所述研磨液組合物存在于研磨墊和被研磨基板之間，并以3～12kPa的研磨載荷進行研磨。
從提高研磨速度且以經濟的方式進行研磨的角度考慮，研磨載荷為3kPa或以上，優選為4kPa或以上，更優選為5kPa或以上，進一步優選為6kPa或以上。另外，從提高表面質量、且緩和基板表面的殘余應力的角度考慮，為12kPa或以下，優選為11kPa或以下，更優選為10kPa或以下，進一步優選為9kPa或以下。因此，從提高研磨速度和表面質量的角度考慮，為3～12kPa，優選為4～11kPa，更優選為5～10kPa，進一步優選為6～9kPa。
研磨液組合物優選的供給速度隨與被研磨基板接觸的研磨墊的面積和研磨的基板總面積的不同而不同，進而隨研磨液組合物的種類的不同而不同，所以不能一概而定，但從提高研磨速度、且以經濟的方式進行研磨的角度考慮，相對于被研磨基板的每單位被研磨面積(1cm2)，優選為0.06～5mL/min，更優選為0.08～4mL/min，進一步優選為0.1～3mL/min。
基板的制造例如在被研磨基板為玻璃硬盤基板的情況下，一般可以使玻璃基板經過粗磨削工序、(結晶化工序)、形狀加工工序、端面鏡面加工工序、精磨削工序、研磨工程、洗滌工序、(化學強化工序)及磁盤制造工序來進行，其中所述玻璃基板采用熔融玻璃的模壓或從平板玻璃上切取的方法而得到。
例如，粗磨削工序可以使用#400左右的氧化鋁磨粒，形狀加工工序可以使用圓筒狀的磨石，端面鏡面加工工序可以使用刷子(brush)，精磨削工序可以使用#1000左右的氧化鋁磨粒。
研磨工序分為第一研磨工序和第二研磨工序，但是，例如以提高表面質量為目的，往往要進一步進行最終(精加工)研磨工序。
第一研磨工序適合使用氧化鈰，而在最終(精加工)研磨工序適合使用氧化硅。本發明的研磨液組合物優選在第二研磨工序或最終(精加工)研磨工序中使用。
研磨工序后，為了溶解除去殘留在玻璃基板表面的氧化硅磨粒和研磨碎屑，基板將用NaOH水溶液等進行強堿超聲波洗滌，隨后在純水、異丙醇等中進行浸漬洗滌，以及用異丙醇等進行蒸氣干燥。
然后，形成種晶層(seed layer)、底層、中間層、磁性層、保護層和潤滑層的膜，這樣便制作出磁盤。
在該制造工序的中間，對于晶化玻璃基板的情況，將進行結晶化工序，其通過熱處理生成晶核而作為結晶相；對于強化玻璃基板的情況，將進行化學強化工序，其將基板浸漬在加熱的硝酸鉀和硝酸鈉之類的化學強化鹽中進行處理以置換表層的離子。
對于玻璃硬盤基板，要求其具有不發生磁頭的讀寫錯誤的平滑性。也就是說，要求基板表面的平坦性(粗造度、波紋等)優良，而缺陷(磨粒等的凸部、劃痕和凹坑等的凹部)較少，在基板的制造工序中，研磨工序擔負著這樣的作用，第二研磨工序或最終(精加工)研磨工序是特別重要的。
(3)研磨方法作為使用本發明的研磨液組合物的玻璃基板的研磨裝置，并沒有特別的限制，可以使用下述的研磨裝置，其具有保持被研磨物的夾具(研磨頭(carrier)芳族聚酰胺(aramide)制等)和研磨布(研磨墊)。其中，適合使用的有拋光工序中所用的雙面研磨裝置。
作為研磨墊，可以使用有機高分子系的發泡體、非發泡體以及無紡布狀的研磨墊，例如第一研磨工序適合使用仿麂皮的聚氨酯硬質墊，第二研磨工序及最終研磨工序適合使用仿麂皮的聚氨酯軟質墊。
作為使用該研磨裝置的研磨方法的具體例子，可以列舉出如下的研磨方法，用研磨頭保持被研磨物，并用貼附有研磨墊的研磨盤(platen)卡住，向研磨墊和被研磨物之間供給本發明的研磨液組合物，并在預定的壓力下使研磨盤和/或被研磨物移動，藉此使本發明的研磨液組合物一邊接觸被研磨物一邊進行研磨。這樣的研磨方法所優選的研磨載荷，可以與上述玻璃基板的制造方法中的研磨載荷相同。
上述研磨方法優選在第二研磨工序以后進行使用，更優選在最終(精加工)研磨工序中使用。
研磨液組合物的供給方法可以使用以下幾種方法即在預先充分混合研磨液組合物的構成成分的狀態下，用泵等供給至研磨墊和被研磨物之間的方法；在即將研磨前，于供給管道內等進行混合而供給的方法；將氧化硅料漿和溶解了具有磺酸基的聚合物的水溶液分別供給至研磨裝置的方法等。研磨液組合物優選的供給速度，可以與上述玻璃基板的制造方法中的供給速度相同。
為有效地減少基板污染，使用本發明的研磨液組合物，或混合各成分以調配研磨液組合物，以便使之具有本發明研磨液組合物的組成，然后對被研磨基板進行研磨。由此，可以顯著降低被研磨基板的表面缺陷，特別是基板污染，進而可以制造表面粗糙度低、表面質量優良的基板。特別地，本發明適于玻璃硬盤基板的制造。
因此，本發明也涉及玻璃基板表面污染的減少方法，其具有下述的工序該工序使所述研磨液組合物存在于研磨墊和玻璃基板之間，并以3～12kPa的研磨載荷進行研磨。
作為被研磨物的材質，例如可以列舉出石英玻璃、鈉鈣玻璃、鋁硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、鋁硼硅酸鹽玻璃、無堿玻璃、晶化玻璃等。這些材質之中，用于強化玻璃基板的鋁硅酸鹽玻璃、或玻璃陶瓷基板(晶化玻璃基板)是適合研磨的。
就化學耐久性良好、在以除去研磨后殘留于基板上的微粒為目的而進行的堿洗滌中能夠減少損傷(凹部缺陷)的發生、可以得到更高的表面質量而言，鋁硅酸鹽玻璃是優選的。
本發明的研磨液組合物在第二研磨工序以后特別有效，但除此以外的研磨工序，例如第一研磨工序和拋光(lapping)工序也同樣適用。
對于基板的形狀并無特別的限制，例如可以使用圓盤狀、平板狀、厚板狀、棱柱狀等具有平面部分的形狀、以及具有透鏡等曲面部分的形狀。其中，特別優選將圓盤狀的被研磨物用于研磨。
關于作為表面平滑性的尺度的表面粗糙度，其評價方法并無限制，例如用通過原子力顯微鏡(AFM)的波長為10μm或以下的短波可測得的粗糙度來進行評價，并能夠以粗糙度算術平均偏差值Ra來表示(AFM-Ra)。本發明的研磨液組合物適用于玻璃基板的研磨工序，更適用于使研磨后基板的表面粗糙度(AFM-Ra)為0.2nm或以下的研磨工序。
在基板的制造工序中，優選在第二研磨工序以后使用本發明的研磨液組合物，從顯著減少基板污染及表面粗糙度、得到優良的表面平滑性的角度考慮，更優選在精加工研磨工序中使用。所謂精加工工序，是指在具有多個研磨工序的情況下，最后的至少一個研磨工序。此時，為避免前面工序的研磨液組合物和研磨碎屑的混入，也可以分別使用另外的研磨裝置，且在分別使用另外的研磨裝置時，優選在各研磨工序中將基板洗凈。其中，對于研磨裝置并無特別的限定。
這樣制造的基板，其基板污染明顯降低，而且表面平滑性優良。也就是說，研磨后的表面粗糙度(AFM-Ra)例如為0.2nm或以下，優選為0.19nm或以下，更優選為0.18nm或以下。
在進入使用本發明的研磨液組合物的研磨工序之前，基板的表面性狀并無特別的限制，例如具有AFM-Ra為1nm或以下的表面性狀的基板是合適的。
如上所述，使用本發明的研磨液組合物或本發明的玻璃基板的制造方法制造的基板，可以獲得優良表面平滑性，表面粗糙度(AFM-Ra)例如為0.2nm或以下，優選為0.19nm或以下，更優選為0.18nm或以下。
另外，所制造的基板是基板污染極少的。因此，該基板例如在存儲硬盤基板的情況下，該基板可以達到這樣的要求，即記錄密度達100G比特/英寸2，進而達125G比特/英寸2實施例下面通過實施例更進一步記載并公開本發明的方案。這些實施例僅僅是本發明的例示，并不意味著對本發明的任何限定。
〔被研磨基板〕作為被研磨基板，使用下述的硬盤用鋁硅酸鹽制玻璃基板進行了研磨評價，該基板預先采用含有氧化鈰研磨材料的研磨液進行了第一及第二研磨工序，使得AFM-Ra為0.3nm，厚度為0.635mm、外徑為φ65mm且內徑為φ20mm。
實施例1作為研磨材料，調配如下的研磨液組合物，其組成為按氧化硅粒子換算，為9.5重量％的膠體氧化硅料漿(杜邦公司制造，一次粒子的平均粒徑為30nm，氧化硅粒子濃度為40重量％，余量為水)；按有效成分換算，為0.04重量％的丙烯酸/丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸共聚物(單體摩爾比為8/1，重均分子量為2000，固體成分濃度為40重量％，鈉中和產品)；余量為離子交換水。
混合各成分的順序為用離子交換水將上述共聚物水溶液稀釋5倍，在攪拌下將預定量的稀釋過的共聚物水溶液添加到膠體氧化硅料漿中進行混合，最后一點點地添加余量的離子交換水，這樣研磨液組合物的調配即告完成。
實施例2作為研磨材料，與實施例1同樣地調配下述的研磨液組合物，其組成為按氧化硅粒子換算，為9.3重量％的膠體氧化硅料漿(杜邦公司制造，一次粒子的平均粒徑為30nm，氧化硅粒子濃度為40重量％，余量為水)；0.10重量％的實施例1的共聚物；余量為離子交換水。
實施例3作為研磨材料，與實施例1同樣地調配下述的研磨液組合物，其組成為按氧化硅粒子換算，為9.3重量％的膠體氧化硅料漿(杜邦公司制造，一次粒子的平均粒徑為20nm，氧化硅粒子濃度為40重量％，余量為水)；0.04重量％的實施例1的共聚物；余量為離子交換水。
實施例4作為研磨材料，與實施例1同樣地調配下述的研磨液組合物，其組成為按氧化硅粒子換算，為9.5重量％的膠體氧化硅料漿(觸媒化成公司制造，一次粒子的平均粒徑為80nm，氧化硅粒子濃度為40重量％，余量為水)；0.04重量％的實施例1的共聚物；余量為離子交換水。
實施例5作為研磨材料，與實施例1同樣地調配下述的研磨液組合物，其組成為按氧化硅粒子換算，為9.5重量％的實施例3的膠體氧化硅料漿；按有效成分換算，為0.04重量％的丙烯酸/丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸共聚物(單體摩爾比為96/4，重均分子量為4000，固體成分濃度為36重量％，鈉中和產品)；余量為離子交換水。
實施例6作為研磨材料，與實施例1同樣地調配下述的研磨液組合物，其組成為按氧化硅粒子換算，為9.5重量％的實施例3的膠體氧化硅料漿；按有效成分換算，為0.10重量％的丙烯酸/丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸共聚物(單體摩爾比為96/4，重均分子量為6000，固體成分濃度為43重量％，鈉中和產品)；余量為離子交換水。
比較例1作為研磨材料，與實施例1同樣地調配下述的研磨液組合物，其組成為按氧化硅粒子換算，為8.4重量％的膠體氧化硅料漿(觸媒化成公司制造，一次粒子的平均粒徑為150nm，氧化硅粒子濃度為16重量％，余量為水)；余量為離子交換水。
比較例2作為研磨材料，與實施例1同樣地調配下述的研磨液組合物，其組成為按氧化硅粒子換算，為9.7重量％的膠體氧化硅料漿(杜邦公司制造，一次粒子的平均粒徑為20nm，氧化硅粒子濃度為40重量％，余量為水)；余量為離子交換水。
比較例3作為研磨材料，與實施例1同樣地調配下述的研磨液組合物，其組成為按氧化硅粒子換算，為8.3重量％的膠體氧化硅料漿(觸媒化成公司制造，一次粒子的平均粒徑為150nm，氧化硅粒子濃度為16重量％，余量為水)；0.04重量％的實施例1的共聚物；余量為離子交換水。
使用實施例1～6及比較例1～3得到的研磨液組合物進行研磨，根據以下的方法就基板污染、研磨速度及表面粗糙度(AFM-Ra)進行了測定和評價。
〔研磨條件〕研磨試驗機Musashino電子公司制造，MA-300單面研磨機，研磨盤直徑為300mm研磨墊聚氨酯制精加工研磨用墊研磨盤轉速90r/min研磨頭轉速90r/min，強制驅動式研磨液組合物的供給速度50g/min(約1.5mL/min/cm2)研磨時間15min研磨載荷5.9kPa(使用測錘施加的恒定載荷)漂洗條件載荷＝3.9kPa，時間＝5min，離子交換水供給量＝約1L/min修整(dressing)條件每研磨1次，就一邊供給離子交換水一邊刷洗修整0.5min。
(基板的評價方法(污染、表面粗糙度))洗滌方法取出研磨和漂洗結束后的被研磨基板，用離子交換水進行流水洗滌，其次將該基板浸漬在離子交換水中，并在這樣的狀態下進行超聲波洗滌(100kHz，3min)，再用離子交換水進行流水洗滌，然后用甩干(spin dry)法進行干燥。
評價方法基板污染采用光學顯微鏡和原子力顯微鏡(AFM)進行觀察。
表面粗糙度采用原子力顯微鏡(AFM)求出AFM-Ra。
(AFM測量方法)測量設備Veeco公司制造，TM-M5E模式非接觸掃描速度1.0Hz掃描面積10μm×10μm評價方法基板污染是測量并觀察在任意基板中心線上的、內周和外周的中間附近的2個點。在此，當上述測量面積內的高度為1nm或以上的凸起的總數(2點測量的總計)小于等于1個時，評價為“基板污染極少”；2～4個時，評價為“基板污染少”；而5個或以上時，評價為“基板污染多”。
表面粗糙度是同樣地求出進行2點測量的數值的平均值，將其作為AFM-Ra。
(研磨速度的計算方法)
通過將研磨前后的基板的重量差(g)除以該基板的密度(2.46g/cm3)、再除以基板的表面積(30.04cm2)和研磨時間(min)，計算得出每單位時間內的研磨量，從而獲得了研磨速度(μm/min)。
表1

1)1污染極少2污染少3污染多由表1的結果可知實施例1～6得到的研磨液組合物與比較例1～3相比，基板沒有污染，研磨速度高，而且表面粗糙度小。
本發明的玻璃基板用研磨液組合物，例如適用于玻璃硬盤、強化玻璃基板用鋁硅酸鹽玻璃、玻璃陶瓷基板(晶化玻璃基板)等的制造。
以上所述的本發明，明顯存在許多可以進行等同置換的范圍，這種多樣性不能看作是背離了本發明的意圖和范圍，本領域的技術人員清楚了解的所有這些改變，均包含在所附的權利要求書所記載的技術范圍內。
權利要求
1.一種玻璃基板用研磨液組合物，其含有一次粒子的平均粒徑為1～100nm的氧化硅、具有磺酸基的聚合物和水。
2.根據權利要求1所述的研磨液組合物，其中聚合物的重均分子量為1000～5000。
3.根據權利要求1所述的研磨液組合物，其中聚合物為丙烯酸/磺酸共聚物。
4.根據權利要求3所述的研磨液組合物，其中構成丙烯酸/磺酸共聚物的單體中的含有磺酸基的單體的比例為3～90摩爾％。
5.根據權利要求1所述的研磨液組合物，其中，研磨液組合物中氧化硅與聚合物的重量百分比濃度之比為10～5000。
6.根據權利要求1所述的研磨液組合物，其中氧化硅為膠體氧化硅。
7.一種玻璃基板的制造方法，其具有下述的工序使權利要求1所述的研磨液組合物存在于研磨墊和被研磨基板之間，并以3～12kPa的研磨載荷進行研磨。
8.根據權利要求7所述的制造方法，其中被研磨基板為玻璃硬盤基板。
9.一種玻璃基板的表面污染的減少方法，其具有下述的工序使權利要求1所述的研磨液組合物存在于研磨墊和玻璃基板之間，并以3～12kPa的研磨載荷進行研磨。
全文摘要
本發明提供一種玻璃基板用研磨液組合物，其含有一次粒子的平均粒徑為1～100nm的氧化硅、具有磺酸基的聚合物和水；并提供使用該玻璃基板用研磨液組合物的玻璃基板的制造方法以及玻璃基板的表面污染的減少方法。本發明的玻璃基板用研磨液組合物，例如適用于玻璃硬盤、強化玻璃基板用鋁硅酸鹽玻璃、玻璃陶瓷基板(晶化玻璃基板)等的制造。
文檔編號B24B37/005GK1789366SQ20051012949
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月9日 優先權日2004年12月13日
發明者西本和彥 申請人:花王株式會社