專利名稱：拋光用組合物及使用該組合物的拋光方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于拋光氧化物單晶片(日文酸化物単結晶基板)等的拋光對象物的用途的拋光用組合物，及使用其拋光用組合物對氧化物單晶片等的拋光對象物進行拋光的方法。
背景技術：
日本專利特開2001-342455號公報中揭示的拋光用組合物，含有氣相法氧化鋁(fumedalumina)或氣相法二氧化硅(fumed silica)及膠體二氧化硅，用于將以鉭酸鋰晶片為首的氧化物單晶片等進行拋光的用途上。氧化物單晶片由于硬度很高，其莫氏硬度為5～6，開且在化學上也極其穩(wěn)定，所以氧化物單晶片的拋光通常需要很長的時間。為此，對用于拋光氧化物單晶片用途的拋光用組合物，為縮短拋光所需的時間，要求具有很高的拋光能力。然而，在日本專利特開2001-342455號公報中揭示的拋光用組合物不能充分滿足如此要求，仍然留有改良的余地。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種拋光用組合物，所述拋光用組合物更適用于對氧化物單晶片等進行拋光的用途。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供的拋光用組合物具有拋光材料、通過醛糖的氧化制得的酸及其鹽中至少一種的醛糖衍生物和水。
本發(fā)明還提供一種采用上述拋光用組合物，對如由氧化物單晶構成的拋光對象物進行拋光的方法。
本發(fā)明進一步提供一種氧化物單晶片的制造方法。該方法包括準備上述拋光用組合物的工序，和使用該拋光用組合物對氧化物單晶片的半成品進行拋光的工序。
具體實施例方式
以下，說明本發(fā)明的一實施形態(tài)。
本實施形態(tài)的拋光用組合物由拋光材料、醛糖衍生物及水構成。
拋光用組合物中的拋光材料起著將拋光對象物進行機械拋光的作用。拋光用組合物中所含的拋光材料，優(yōu)選至少含有膠體二氧化硅，更優(yōu)選的是由膠體二氧化硅構成。因為，膠體二氧化硅不會降低拋光后的拋光對象物的表面品質(如表面粗糙度)。
平均一次粒徑比15nm更小的膠體二氧化硅、進一步說比25nm更小的膠體二氧化硅，其對拋光用組合物中所含的拋光對象物進行拋光的能力不太高。所以，為了提高拋光速度，拋光用組合物中所含的膠體二氧化硅的平均一次粒徑優(yōu)選在15nm以上、更優(yōu)選的是25nm以上。另一方面，平均一次粒徑比100nm更大的膠體二氧化硅、進一步說比80nm更大的膠體二氧化硅，其制造成本高。所以，為了降低成本，拋光用組合物中所含的膠體二氧化硅的平均一次粒徑優(yōu)選在100nm以下、更優(yōu)選的是80nm以下。還有，膠體二氧化硅的平均一次粒徑由例如通過BET法測定的拋光材料的比表面積而得。
拋光用組合物中的膠體二氧化硅的含量比5質量％更少的的場合，進一步說比10質量％更少的場合，拋光用組合物不太可能具有很高的拋光能力。所以，為了提高拋光速度，拋光用組合物中的膠體二氧化硅的含量，優(yōu)選在5質量％以上、更優(yōu)選的是10質量％以上。另一方面，拋光用組合物中的膠體二氧化硅的含量比60質量％更多的場合，進一步說比50質量％更多的場合，拋光用組合物的分散穩(wěn)定性可能降低。所以，為了防止拋光用組合物的分散穩(wěn)定性的降低，拋光用組合物中的膠體二氧化硅的含量優(yōu)選在60質量％以下、更優(yōu)選的是50質量％以下。
拋光用組合物中所含的醛糖衍生物是通過醛糖的氧化得到的酸及其鹽中的至少一種，它對拋光用組合物的拋光能力的提高及分散穩(wěn)定性的提高有貢獻。通過醛糖的氧化得到的酸由于具有一個或兩個末端羧基及一個以上的羥基，所以通過醛糖的氧化得到的酸及其鹽具有螯合性。
醛糖用化學式CH2OH-(CHOH)n-CHO表示，n優(yōu)選是1～4的整數。作為n為1的醛糖可以舉甘油醛。作為n為2的醛糖可以舉赤蘚糖及丙醛糖(トレオ一ス)。作為n為3的醛糖可以舉核糖、阿拉伯糖、木糖及來蘇糖。作為n為4的醛糖可以舉阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、古羅糖、艾杜糖、半乳糖及塔羅糖。還有，例示的醛糖也可以是D型或L型的任一種。
作為通過醛糖的氧化得到的酸可以列舉糖醛酸、醛糖酸及(醛)糖二酸。醛糖是具有醛基的單糖類的總稱，醛糖也包括將具氧化所得的糖醛酸、醛糖酸及糖二酸，對環(huán)境影響非常低。
糖醛酸用化學式CHO-(CHOH)n-COOH表示，n優(yōu)選是1～4的整數。作為n為2的糖醛酸可以舉赤蘚糖醛酸及丙糖醛酸(トレウロン酸)。作為n為3的糖醛酸可以舉核糖醛酸、阿拉伯糖醛酸、木糖醛酸及來蘇糖醛酸。作為n為4的糖醛酸可以舉阿洛糖醛酸、阿卓糖醛酸、葡糖醛酸、甘露糖醛酸、古羅糖醛酸、艾杜糖醛酸、半乳糖醛酸及塔羅糖醛酸(タルロン酸)。還有，例示的糖醛酸也可以是D型或L型的任一種。
醛糖酸用化學式CH2OH-(CHOH)n-COOH表示，n優(yōu)選是1～4的整數。作為n為2的醛糖酸可以舉赤蘚糖酸及丙糖酸(トレオン酸)。作為n為3的醛糖酸可以舉核糖酸、阿拉伯糖酸、木糖酸及來蘇糖酸。作為n為4的醛糖酸可以舉阿洛糖酸、阿卓糖酸、葡萄糖酸、甘露糖酸、古羅糖酸、艾杜糖酸、半乳糖酸及塔羅糖酸。還有，例示的醛糖酸也可以是D型或L型的任一種。
(醛)糖二酸用化學式COOH-(CHOH)n-COOH表示，n優(yōu)選是1～4的整數。作為n為2的糖二酸可以舉赤蘚糖二酸(エリトラル酸)及丙糖二酸(トレアル酸)。作為n為3的糖二酸可以舉核糖二酸(リバル酸)、阿拉伯糖二酸(アラビナル酸)及木糖二酸(キシラル)酸。作為n為4的醛糖二酸可以舉阿洛糖二酸(アラル酸)、阿卓糖二酸(アルトラル酸)、葡糖二酸、甘露糖二酸、古羅糖二酸及半乳糖二酸。還有，例示的糖二酸也可以是D型或L型的任一種。
在通過醛糖的氧化得到的酸及其鹽中優(yōu)選的是葡萄糖酸鹽，更優(yōu)選的是如葡糖酸鈉及葡糖酸鈣這樣的葡萄糖酸的堿性鹽。葡萄糖酸的堿性鹽作為食品添加劑等的用途被大量生產，不含有污染環(huán)境的雜質的葡萄糖酸堿性鹽廉價且可以容易得到。
拋光用組合物中的醛糖衍生物的含量比0.01質量％更少的場合，進一步說比0.1質量％更少的場合，拋光用組合物可能不太具有很高的拋光能力。所以，為了提高拋光速度，拋光用組合物中的醛糖衍生物的含量優(yōu)選是0.01質量％以上，更優(yōu)選的是0.1質量％以上。另一方面，拋光用組合物中的醛糖衍生物的含量為3.0質量％以上的場合，進一步說比2.5質量％更多的場合，拋光用組合物的分散穩(wěn)定性可能降低。所以，為了防止拋光用組合物的分散穩(wěn)定性的降低，拋光用組合物中的醛糖衍生物的含量優(yōu)選不到3.0質量％以下、更優(yōu)選的是2.5質量％以下。
所述水起著作為分散或溶解拋光用組合物中的水以外的成分的介質的作用。水也可以是工業(yè)用水、自來水、蒸餾水或將這些經濾器過濾的水，優(yōu)選是盡量不含有雜質的水。
拋光用組合物的pH比7更低的場合，進一步說比8更低的場合，更進一步說比9更低的場合，拋光用組合物的分散穩(wěn)定性可能降低。所以，為了防止拋光用組合物的分散穩(wěn)定性的降低，拋光用組合的pH優(yōu)選是7以上，更優(yōu)選是8以上、更進一步優(yōu)選是9以上。另一方面，在拋光用組合物中的pH比12更高的場合，進一步說比11.5更高的場合，更進一步說比11更高的場合，拋光用組合物中的拋光材料可能溶解。所以，為了防止拋光材料的溶解，拋光用組合物中的pH優(yōu)選是12以下，更優(yōu)選是11.5以下、更進一步優(yōu)選是11以下。
本實施形態(tài)中的拋光用組合物，用于如將所謂鉭酸鋰晶片、鈮酸鋰晶片的氧化物單晶片的表面進行拋光的用途上。換言之，為了得到作為拋光產品的氧化物單晶片，本實施形態(tài)中的拋光用組合物用于拋光氧化物單晶片的半成品的用途上。
在使用拋光用組合物將拋光對象物進行拋光的時候，如使拋光對象物接觸拋光墊等的拋光構件，在其接觸部分供給拋光用組合物，將拋光對象物及拋光構件的任意一側相對于另一側進行滑動。
本實施形態(tài)具有以下優(yōu)點。
本實施形態(tài)的拋光用組合物，具有有助于提高拋光用組合物的拋光能力的醛糖衍生物。因此，本實施形態(tài)的拋光用組合物與以往的拋光用組合物相比具有很高的拋光能力，可以將拋光對象物、尤其可以將氧化物單晶片迅速地拋光。所以，本實施形態(tài)中的拋光用組合物在將氧化物單晶片進行拋光的用途上特別有用。
醛糖衍生物由于也有助于提高拋光用組合物的分散穩(wěn)定性，所以本實施形態(tài)中的拋光用組合物與以往的拋光用組合物相比具有很高的分散穩(wěn)定性。即，即便在具有高濃度的拋光材料的場合，拋光用組合物的拋光材料也不會凝膠化或固化。
上述實施形態(tài)也可以進行如下變更。
作為拋光材料，在上述實施形態(tài)的拋光用組合物也可以取代膠體二氧化硅，或除了膠體二氧化硅之外，再含有氧化鋁、氣相法二氧化硅、非晶質二氧化硅粉末、二氧化鈰或二氧化錳作為拋光材料。但是，為了提高拋光速度，作為拋光材料，拋光用組合物優(yōu)選至少含有膠體二氧化硅或二氧化鈰。
上述實施形態(tài)的拋光用組合物，還可以進一步含有pH調節(jié)劑、防霉劑、表而活性劑等。pH調節(jié)劑既可以是硫酸、鹽酸、硝酸、碳酸等的無機酸或者醋酸、草酸等的有機酸，也可以是無機酸鹽或有機酸鹽?；蛘遬H調節(jié)劑也可以是氫氧化鉀、氧氧化鈉、氨、氫氧化四甲基銨等的堿性化合物。防霉劑優(yōu)選是含有氮及硫黃的有機類防霉劑。拋光用組合物中的防霉劑的含量優(yōu)選是0.001～1.0質量％，更優(yōu)選是0.01～0.1質量％。表面活性劑也可以是如陰離子表面活性劑、非離子型表面活性劑及氟系表面活性劑的任一種。表面活性劑具有提高拋光用組合物中的拋光材料的分散性的作用。
上述實施形態(tài)的拋光用組合物也可以用于對氧化物單晶片之外的拋光對象物的拋光用途上。如在上述實施形態(tài)的拋光用組合物，既可用于對除了氧化物單晶片之外的氧化物基板進行拋光的用途上，又可以用于對除了氧化物基板之外的氧化物進行拋光的用途上。或者也可用于對磁盤用的玻璃基板進行拋光的用途上。
上述實施形態(tài)的拋光用組合物也可以通過用水稀釋原液進行調制。
以下，舉實施例及比較例更具體地說明本發(fā)明。
在實施例1～11中，將拋光材料、醛糖衍生物及水進行混合，根據需要進一步加入pH調節(jié)劑調制拋光用組合物。在比較例1～20中，將拋光材料及水進行混合，根據需要進一步混合替代醛糖衍生物的添加劑及pH調節(jié)劑，調制拋光用組合物。實施例1～11及比較例1～20的拋光用組合物的拋光材料、醛糖衍生物及替代醛糖衍生物的添加劑的種類及含量，如表1及表2中所示。另外各拋光用組合物的pH也如表1及表2中所示。還有，雖然在表1及表2中未示，但實施例4的拋光用組合物中添加作為pH調節(jié)劑的碳酸鈉，在比較例18及比較例19的拋光用組合物中添加作為pH調節(jié)劑的氫氧化鈉。
采用實施例1～11及比較例1～20的拋光用組合物，用表3所示的拋光條件將氧化物單晶片進行拋光。此時，用千分表測定拋光前后的基板厚度之差、即因拋光引起的基板的厚度減少量。其結果示于表1及表2的“拋光速度”欄中。還有，在表1及表2的“拋光速度”欄中所示的值為用6個樣品各測定4點的厚度減少量的平均值。
在設定為65℃的恒溫槽中保管各拋光用組合物，每隔一定時間取出，目測觀察拋光用組合物的外觀，根據其觀察結果，用良(○)、可(△)、不良(×)的三個等級評價拋光用組合物的分散穩(wěn)定性。即，在第7天為止拋光用組合物發(fā)生凝膠化或固化的場合，評價為×，從第7天到30天為止的期間為拋光用組合物發(fā)生凝膠化或固化的場合，評價為△，到30天為止拋光用組合物不發(fā)生凝膠化或固化的場合，評價為○。有關分散穩(wěn)定性的拋光用組合物的評價結果，在表1及表2的“分散穩(wěn)定性”欄中表示。
表1

表2

表3

在表1及表2的“拋光材料”欄中，“膠體二氧化硅”表示平均一次粒徑為35nm的膠體二氧化硅。表2的“替代醛糖衍生物的添加劑”欄中，“非晶質二氧化硅粉末”表示平均粒徑為1.2μm的非晶質二氧化硅粉末，“氣相法二氧化硅”表示平均粒徑為30nm的氣相法二氧化硅，“γ-氧化鋁”表示平均粒徑為2.5μm的γ-氧化鋁。還有，膠體二氧化硅的平均一次粒徑是由根據BET法測定的比表面積得出的，非晶質二氧化硅粉末、氣相法二氧化硅及γ-氧化鋁的平均粒徑是用COULTER公司制的Coulter多功能分粒機(CoulterMultisizer)進行測定的。
將表1及表2所示的結果進行如下總結。
在使用實施例1～11的拋光用組合物時測定的拋光速度(基板的厚度減少量)與在使用比較例1～20的拋光用組合物時測定的拋光速度相比，大致更大。該結果啟示實施例1～11的拋光用組合物具有很高的拋光能力。
具有3.0質量％醛糖衍生物的實施例3及7的拋光用組合物，與醛糖衍生物的含量不到3.0質量％的其他實施例的拋光用組合物相比，對前者分散穩(wěn)定性的評定更低。該結果啟示通過將拋光用組合物中的醛糖衍生物的含量設定為不滿3.0質量％，則拋光用組合物的分散穩(wěn)定性得以提高。
在使用實施例1～11的拋光用組合物時測定的拋光速度，與使用含有與醛糖衍生物同樣具有螯合性的乙二胺四乙酸二鈉鹽或乙二胺四乙酸四鈉鹽的比較例3及4的拋光用組合物時測定的拋光速度相比，前者更大。由此可知即使是同樣的螯合性化合物，醛糖衍生物與乙二胺四乙酸二鈉鹽及乙二胺四乙酸四鈉鹽相比，前者提高拋光組合物的拋光能力的效果很大。
另外，在使用實施例1～11的拋光用組合物時測定的拋光速度，與使用含有與醛糖衍生物同樣具有螯合性的二羧酸或三羧酸的堿性鹽的比較例5～8的拋光用組合物、以及包含具有螯合性的氨基酸的比較例9及比較例10的拋光用組合物時測定的拋光速度相比，前者也更大。由此可知即使是同樣的螯合性化合物，醛糖衍生物與二羧酸或三羧酸的堿性鹽、以及氨基酸相比，前者提高拋光組合物的拋光能力的效果更大。
含有碳酸的堿性鹽的比較例11～13的拋光用組合物，其分散穩(wěn)定性差，不實用。
在使用實施例1～11的拋光用組合物時測定的拋光速度，與使用具有醛糖衍生物的一種的葡萄糖酸的末端羧基被置換為羥甲基的山梨糖醇(別名D-葡糖醇的拋光用組合物時測定的拋光速度相比前者更大。由此可知可以推測醛糖衍生物的末端羧基對拋光組合物的拋光能力的提高很重要。
即使添加非晶質二氧化硅粉末或氣相法二氧化硅、γ-氧化鋁等的拋光材料以替代醛糖衍生物，從比較例16～20可知拋光速度也并無多大提高。
權利要求
1.一種拋光用組合物，其特征在于，所述拋光用組合物含有拋光材料，通過醛糖的氧化所得的酸及其鹽中至少一種的醛糖衍生物，和水。
2.如權利要求1所述的拋光用組合物，其特征在于，通過醛糖的氧化所得的所述酸是糖醛酸、醛糖酸或糖二酸。
3.如權利要求1所述的拋光用組合物，其特征在于，所述醛糖衍生物是葡萄糖酸鹽。
4.如權利要求3所述的拋光用組合物，其特征在于，所述醛糖衍生物是匍萄糖酸的堿性鹽。
5.如權利要求4所述的拋光用組合物，其特征在于，所述醛糖衍生物是葡萄糖酸鈉或葡萄糖酸鉀。
6.如權利要求1～5中任一項所述的拋光用組合物，其特征在于，拋光用組合物的醛糖衍生物的含量為不到3.0質量％。
7.如權利要求1～5中任一項所述的拋光用組合物，其特征在于，所述拋光材料含有膠體二氧化硅。
8.如權利要求1～5中任一項所述的拋光用組合物，其特征在于，所述拋光用組合物用于氧化物單晶片的拋光用途。
9.一種拋光方法，該方法使用權利要求1～5中任一項所述的拋光用組合物，對拋光對象物進行拋光。
10.如權利要求9所述的拋光方法，其特征在于，所述拋光對象物由氧化物單晶組成。
11.一種氧化物單晶片的制造方法，其特征在于，該方法包括，使用權利要求1～5中任一項所述的拋光用組合物，對氧化物單晶片的半成品進行拋光，從而得到氧化物單晶片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種拋光用組合物，它含有拋光材料、通過醛糖的氧化所得的酸及其鹽中至少一種的醛糖衍生物和水。該拋光用組合物尤其用于拋光氧化物單晶片的用途。
文檔編號B24B37/00GK1782014SQ20051012905
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月24日 優(yōu)先權日2004年11月26日
發(fā)明者星星佐知子, 戶松正利 申請人:福吉米株式會社