JP2017039883A

JP2017039883A - サファイア用研磨液、貯蔵液及び研磨方法

Info

Publication number: JP2017039883A
Application number: JP2015163583A
Authority: JP
Inventors: 郷　豊; Yutaka Go; 豊郷; 井上　恵介; Keisuke Inoue; 恵介井上
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2017-02-23

Abstract

【課題】サファイアを速い研磨速度で研磨できるサファイア用研磨液を提供する。
【解決手段】ビピリジン骨格を有する化合物と、シリカを含む砥粒と、液状媒体と、を含有する、サファイア用研磨液。
【選択図】なし

Description

本発明は、サファイアを研磨するために使用されるサファイア用研磨液、当該研磨液を得るための貯蔵液、及び、これらを使用した研磨方法に関する。

サファイアは、従来からＬＥＤの基体用途に主に用いられてきたが、透明で高い硬度を有し、傷がつきにくいことから、近年、スマートフォンに代表される電子機器筐体等のフロントカバーガラスやカメラカバーガラス等にも用いられるようになり、年々その需要が増している。

サファイア基体の製造方法としては、例えば、まずベルヌーイ法、チョクラルスキー法、ＥＦＧ（Ｅｄｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄＦｉｌｍ−ｆｅｄＧｒｏｗｔｈＭｅｔｈｏｄ）法等でサファイアの塊を作り、次に基体状にくりぬき、薄くスライスして製造する方法が挙げられる。スライスするときには、ダイヤモンド粒が付着した細いワイヤー等（例えばマルチワイヤーソー）を使用して切り出すため、切り出した表面には細かい傷が存在する。

ＬＥＤ基体は、サファイア基体上にＧａＮを結晶成長させて製造されるため、その用途上、サファイア表面は非常に平滑であることが求められる。また、サファイア基体を電子機器筐体のカバーガラス等に用いる場合でも、サファイア表面に傷等があると意匠性が低下し、見た目にも美しくないことから、サファイア表面は、傷等が無く平滑であることが求められる。

このようなサファイア表面の傷等を除去し、平滑にするためにはＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨）が必要不可欠である。ＣＭＰは、研磨液によって化学的に被加工物の表面を研磨し易く変質させながら、研磨液に含まれる砥粒と研磨パッド（研磨布）とにより機械的に研磨する技術である。しかし、サファイアは、化学的及び熱的に非常に安定であり、硬度も高いため、ＣＭＰが難しく、加工時間が長くかかり、生産コストが高いという問題がある。

その生産コストを下げるため、研磨工程でのサファイアの研磨速度を向上させ、研磨時間を短縮することが望まれている。研磨速度は研磨時の圧力を上げることで高めることができる。しかし、必要とされるサファイア基体が、年々薄膜化していく傾向にあり、研磨定盤の回転数や圧力を一定以上に上げるとサファイア基体が割れたり欠けたりする原因となる。このため、研磨に用いられる研磨液を改善することで、研磨速度を向上させることが望まれている。

サファイア用の研磨液はいくつか知られているが、その種類は豊富とは言えない。例えば、特許文献１には、高濃度のコロイダルシリカを含む研磨液によってサファイアを研磨することが記載されている。特許文献２には、アルカノールアミン化合物及びパーフルオロアルキル基を有するフッ素系化合物の少なくとも一方と、シリカ粒子と、水とを含有してなるサファイア基体用研磨液が記載されている。

特開２００８−４４０７８号公報特開２０１４−３９０５４号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２に記載された研磨液を用いてサファイアを研磨したとしても、研磨速度は充分とはいえない。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、サファイアを速い研磨速度で研磨できるサファイア用研磨液、その貯蔵液、及び、これらを用いた研磨方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、ビピリジン骨格を有する化合物と、シリカを含む砥粒と、液状媒体と、を含有するサファイア用研磨液に関する。このような研磨液を用いることにより、サファイアを速い研磨速度で研磨することができる。さらに、上記研磨液を用いることにより、サファイアを速い研磨速度で平滑に研磨することもできる。

本発明の一態様では、ビピリジン骨格を有する化合物の含有量が研磨液の全質量基準で０．０２質量％以上であることが好ましい。この場合、サファイアを更に速い研磨速度で研磨することができる。

本発明の一態様は、上記砥粒が、シリカを含む平均一次粒径６０〜１５０ｎｍの第１の粒子と、シリカを含む平均一次粒径４０ｎｍ以下の第２の粒子と、を混合して得られ、上記第２の粒子の配合量に対する上記第１の粒子の配合量の比率が質量基準で１を超える態様であることが好ましい。この場合、サファイアを更に速い研磨速度で研磨することができる。

本発明の一態様では、上記研磨液のｐＨが７．０〜１０．５であることが好ましい。この場合、サファイアを更に速い研磨速度で研磨することができる。

本発明の一態様では、砥粒の含有量が研磨液の全質量基準で１〜４０質量％であることが好ましい。この場合、サファイアを更に速い研磨速度で研磨することができる。

本発明の一態様は、上記研磨液を得るための貯蔵液であって、液状媒体で希釈することにより上記研磨液が得られる、貯蔵液に関する。このような貯蔵液によれば、研磨液の貯蔵・運搬等に係るコストを低減できる。

本発明の一態様は、上記研磨液を用いて、サファイアを含む被研磨面を研磨する工程を備える、研磨方法に関する。このような研磨方法によれば、サファイアを速い研磨速度で平滑に研磨することができる。

本発明の一態様は、上記貯蔵液を液状媒体で希釈することにより得られる研磨液を用いて、サファイアを含む被研磨面を研磨する工程を備える、研磨方法に関する。このような研磨方法によれば、サファイアを速い研磨速度で平滑に研磨することができる。また、研磨液の貯蔵・運搬・保管等に係るコストを抑制できるため、総合的な製造コストを低減することができる。

本発明によれば、サファイアを速い研磨速度で研磨できるサファイア用研磨液、その貯蔵液、及び、これらを用いた研磨方法を提供することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は下記実施形態に何ら限定されるものではない。

＜研磨液＞
本実施形態に係る研磨液は、サファイア用研磨液であり、サファイアの研磨に用いられる。本実施形態に係る研磨液は、ビピリジン骨格を有する化合物と、シリカを含む砥粒と、液状媒体と、を含有する。

このような研磨液により研磨速度が向上される理由について、明確な知見は得られていないが、この理由を本発明者らは以下のように推定している。

サファイアのＣＭＰは、以下のように進行すると考えられる。シリカを含む砥粒が研磨パッド上でサファイアに押圧された際に、サファイアの水酸基とシリカの水酸基とが水素結合を形成し、当該結合部位が反応してアルミノシリケートが生成される。アルミノシリケートは軟質であるため、研磨パッド及びサファイア基体を相互に回転させると、アルミノシリケートが機械的に除去される。

ここで、ビピリジン骨格を有する化合物は、水酸基に直結した、サファイアのアルミニウム原子又はシリカのケイ素原子に作用し、水酸基上の電子密度を高める作用を有すると考えられる。そして、この作用により水素結合が形成され易くなることにより、続くアルミノシリケートの生成反応が速まり、研磨速度が向上すると考えられる。しかしながら、この研磨速度向上機構の真偽については、更なる研究を要する。

（ビピリジン骨格を有する化合物）
ビピリジン骨格を有する化合物としては、２，２’−ビピリジン骨格を有する化合物、２，４’−ビピリジン骨格を有する化合物、４，４’−ビピリジン骨格を有する化合物等が挙げられる。ビピリジン骨格を有する化合物は、ビピリジン骨格に結合する置換基を有していてもよい。置換基としては、メチル基等が挙げられる。サファイアの研磨速度が更に向上する観点からは、ビピリジン骨格を有する化合物は、２，２’ビピリジルであることが好ましい。

研磨液におけるビピリジン骨格を有する化合物の含有量は、サファイアの研磨速度が更に向上する観点から、研磨液の全質量基準で、０．０２質量％以上であることが好ましく、０．０３質量％以上であることがより好ましく、０．０５質量％以上であることが更に好ましい。ビピリジン骨格を有する化合物の含有量は、サファイアの研磨速度が更に向上する観点から、２．０質量％未満であることが好ましく、１．０質量％未満であることがより好ましく、０．５質量％未満であることが更に好ましい。

（砥粒）
砥粒は、シリカを含む。砥粒の構成成分としては、従来から、シリカ、アルミナ、セリアがよく知られているが、この中でも、シリカを用いることにより、サファイアを含む被研磨面を優れた研磨速度で平滑に研磨することができる。砥粒としては、平均粒径、形状、構成材料等の異なる二種以上の砥粒を混合して使用することができる。

シリカとしては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ等が挙げられる。シリカの中でも、サファイアを更に優れた研磨速度で平滑に研磨する観点から、コロイダルシリカが好ましい。シリカは、１種類単独で又は２種類以上を組み合わせて使用できる。

砥粒におけるシリカの含有量は、砥粒の全質量を基準として、５０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましく、９０質量％以上が更に好ましい。砥粒は、例えば、シリカ粒子（シリカからなる粒子）であってもよい。

前記砥粒は、サファイアを更に優れた研磨速度で平滑に研磨する観点から、シリカを含む平均一次粒径６０〜１５０ｎｍの第１の粒子（大きな粒子。シリカ粒子等）と、シリカを含む平均一次粒径４０ｎｍ以下の第２の粒子（小さな粒子。シリカ粒子等）とを含有し、第２の粒子の含有量に対する第１の粒子の含有量の比率（第１の粒子の含有量／第２の粒子の含有量）が質量基準で１を超えることが好ましい。すなわち、前記砥粒は、平均一次粒径が６０〜１５０ｎｍである少なくとも一種の大きな粒子と、平均一次粒径が４０ｎｍ以下である少なくとも一種の小さな粒子とを含有し、大きな粒子の含有量を小さな粒子の含有量で除した値が１を超過する値であることが好ましい。第１の粒子及び第２の粒子の含有量のそれぞれは、該当する粒子が複数存在する場合には、各粒子の含有量の合計量である。第１の粒子及び第２の粒子の含有量は、第１の粒子及び第２の粒子の配合量で調整することができる。前記砥粒は、前記第１の粒子と前記第２の粒子とを混合して得られ、前記第２の粒子の配合量に対する前記第１の粒子の配合量の比率が質量基準で１を超える態様であることが好ましい。

平均一次粒径の測定方法としては、特に制限されるものではないが、ＢＥＴ法により測定した比表面積から換算する方法を用いることができる。例えば、ＪＩＳＺ８８３０に準じてＢＥＴ法により測定した比表面積及びシリカ密度を用い、粒子が真球状であること及び細孔を有しないものであることを仮定して下記式（１）より算出した値を、粒子の平均一次粒径としてもよい。
平均一次粒径（ｎｍ）＝６０００／（比表面積（ｍ^２／ｇ）×シリカ密度（ｇ／ｃｍ^３））
・・・式（１）

大きな第１の粒子と小さな第２の粒子とを上記特定量含有することで研磨速度が向上する理由は定かではないが、本発明者らは以下のように推定している。

上述のとおり、サファイアのＣＭＰは、研磨時にサファイアとシリカとが固層反応し、サファイアより比較的脆弱なアルミノシリケートが形成され、これが除去されることにより、研磨が進行すると考えられる。

ここで、大きな第１の粒子のみが存在する場合には、小さな第２の粒子のみが存在する場合と比較して、粒子同士の隙間が大きくなることから、サファイアと粒子の接触面積が小さくなると考えられる。一方で、小さな第２の粒子のみが存在する場合には、大きな第１の粒子のみが存在する場合と比較して、サファイアと粒子の接触面積は大きくなるが、研磨パッドから粒子に伝わる荷重が小さくなると考えられる。

これらに対し、研磨液が大きな第１の粒子と小さな第２の粒子とを上記特定量含有する場合には、大きな粒子間の隙間に小さな粒子が入り込むことでサファイアと粒子の接触面積が大きくなると共に、大きな粒子が隣接した小さな粒子に荷重を伝えることにより、小さな粒子であってもサファイアに対する荷重が大きくなるため、研磨速度が向上すると考えられる。

第２の粒子の含有量に対する第１の粒子の含有量の前記比率は、サファイアの研磨速度が更に向上する観点から、１．０１〜２．００であることが好ましく、１．０３〜１．５０であることがより好ましく、１．０４〜１．２０であることが更に好ましい。すなわち、第２の粒子の配合量に対する第１の粒子の配合量の前記比率は、１．０１〜２．００であることが好ましく、１．０３〜１．５０であることがより好ましく、１．０４〜１．２０であることが更に好ましい。

第１の粒子の平均一次粒径は、６５ｎｍ以上であることが好ましく、７０ｎｍであることがより好ましく、７５ｎｍ以上であることが更に好ましい。第１の粒子の平均一次粒径は、１４０ｎｍ以下であることが好ましく、１３０ｎｍ以下であることがより好ましい。

第２の粒子の平均一次粒径は、２ｎｍ以上であることが好ましく、４ｎｍ以上であることがより好ましく、６ｎｍ以上であることが更に好ましい。第２の粒子の平均一次粒径は、３５ｎｍ以下であることが好ましく、３０ｎｍ以下であることがより好ましい。

研磨液における砥粒の含有量は、サファイアの研磨速度が更に向上する観点から、研磨液の全質量基準で、１質量％以上が好ましく、３質量％以上がより好ましく、５質量％以上が更に好ましく、７質量％以上が特に好ましい。砥粒の含有量は、研磨液内で砥粒が凝集しにくくなる等により貯蔵安定性が向上する観点から、研磨液の全質量基準で、４０質量％以下が好ましく、４０質量％未満がより好ましく、３５質量％以下が更に好ましく、３０質量％以下が特に好ましい。砥粒の含有量は、研磨液のコストに直接影響する因子であるため、砥粒の含有量が少ないほどコストを低減することができる。

研磨液におけるシリカ粒子の含有量は、サファイアの研磨速度が更に向上する観点から、研磨液の全質量基準で、１質量％以上が好ましく、３質量％以上がより好ましく、５質量％以上が更に好ましく、７質量％以上が特に好ましい。シリカ粒子の含有量は、研磨液内で砥粒が凝集しにくくなる等により貯蔵安定性が向上する観点から、研磨液の全質量基準で、４０質量％以下が好ましく、４０質量％未満がより好ましく、３５質量％以下が更に好ましく、３０質量％以下が特に好ましい。シリカ粒子の含有量は、研磨液のコストに直接影響する因子であるため、砥粒の含有量が少ないほどコストを低減することができる。シリカ粒子の含有量は、研磨液を調製する際のシリカ粒子の添加量により調整することができる。

（副添加剤）
本実施形態に係る研磨液は、必要に応じて、本発明の効果（サファイアを含む被研磨面を速い研磨速度で研磨すること）を阻害しない範囲で、ｐＨ調整剤、界面活性剤、清浄剤、防錆剤、表面改質剤、粘度調製剤、抗菌剤、分散剤等の副添加剤を含有してもよい。

［ｐＨ調整剤］
ｐＨ調整剤としては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等の無機酸；酢酸、シュウ酸、リンゴ酸、マロン酸、ピコリン酸等の有機酸；アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、イミダゾール等のアルカリ成分などが挙げられる。これらのｐＨ調整剤によって研磨液のｐＨを調整することができる。また、ｐＨを安定化させるため、研磨液は緩衝液を含有してもよい。このような緩衝液としては、例えば、酢酸塩緩衝液、フタル酸塩緩衝液等が挙げられる。

（液状媒体）
本実施形態に係る研磨液は、液状媒体を含有する。液状媒体は、砥粒の分散媒として作用する。液状媒体としては、例えば、水、及び、水と水溶性の有機溶媒との混合溶媒が挙げられる。水としては、より具体的には、脱イオン水、イオン交換水、超純水等が好ましい。水溶性の有機溶媒としては、例えば、アルコール類が挙げられる。アルコール類としては、例えば、エチルアルコール及びエチレングリコールが挙げられる。液状媒体が混合溶媒である場合、研磨液の貯蔵安定性を向上する観点から、有機溶媒の含有量は、液状媒体の総質量に対して、２０質量％以下であってもよく、１５質量％以下であってもよく、1０質量％以下であってもよい。同様の観点から、液状媒体は水であってもよい。

（ｐＨ）
本実施形態に係る研磨液のｐＨは、サファイアの研磨速度が向上し易い観点、及び、研磨液の貯蔵安定性に優れる観点から、７．０〜１０．５が好ましく、７．３〜１０．２がより好ましく、７．５〜１０．０が更に好ましく、８．０〜９．８が特に好ましい。ｐＨは、液温２５℃におけるｐＨと定義する。

研磨液のｐＨは、ｐＨメーター（例えば、株式会社堀場製作所製、型番：ｐＨＭＥＴＥＦ−５０）で測定することができる。ｐＨの測定値としては、標準緩衝液（フタル酸塩ｐＨ緩衝液ｐＨ：４．０１（２５℃）、中性リン酸塩ｐＨ緩衝液ｐＨ：６．８６（２５℃）、ホウ酸塩ｐＨ緩衝液ｐＨ：９．１８（２５℃））を用いて、３点校正した後、電極を研磨液に入れて、２分以上経過して安定した後の値を採用する。

＜貯蔵液＞
本実施形態に係る研磨液は、使用時に水等の液状媒体で希釈されて使用される貯蔵液として保管することができる。すなわち、本実施形態に係る貯蔵液は、上述の研磨液を得るための貯蔵液であり、液状媒体で希釈する（例えば、質量基準で２倍以上に希釈する）ことにより研磨液が得られる。研磨液を貯蔵液として保管することにより、貯蔵・運搬・保管等に係るコストを抑制できる。貯蔵液は、研磨の直前に液状媒体で希釈して研磨液としてもよいし、研磨定盤上に貯蔵液と液状媒体とを供給し、研磨定盤上で研磨液を調製するようにしてもよい。

貯蔵液の希釈倍率が高いほど貯蔵・運搬・保管等に係るコストの抑制効果が高いため、貯蔵液の希釈倍率の下限は、質量基準で、２倍以上が好ましく、３倍以上がより好ましい。また、貯蔵液の希釈倍率の上限は、特に制限はないが、質量基準で、１０倍以下が好ましく、７倍以下がより好ましく、５倍以下が更に好ましい。希釈倍率がこれらの上限値以下である場合、貯蔵液に含まれる砥粒の含有量が高くなり過ぎることを抑制し、保管中の貯蔵液の安定性を維持し易い傾向がある。なお、希釈倍率をｄとするとき、貯蔵液中の砥粒及びビピリジン骨格を有する化合物の各含有量は、研磨液中の砥粒及びビピリジン骨格を有する化合物の各含有量のｄ倍である。

＜研磨方法＞
本実施形態に係る研磨方法（サファイアの研磨方法）は、上述した研磨液を用いて、サファイアを含む被研磨面を研磨する研磨工程を備える。研磨工程は、上述した貯蔵液を液状媒体で希釈することにより得られる研磨液を用いて、サファイアを含む被研磨面を研磨する工程を備える工程であってもよい。

本実施形態に係る研磨方法では、公知の研磨装置を広く用いることができる。例えば、サファイアを含む被研磨面を有する基体（サファイア基体）を研磨する場合、使用できる研磨装置としては、ヘッドにサファイア基体を保持するためのホルダーと、回転数が変更可能なモータ等と接続され且つ研磨パッドを貼り付けた定盤と、を有する一般的な研磨装置を使用できる。

研磨パッドとしては、特に限定されないが、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等が挙げられる。基体の研磨条件に制限はないが、基体の飛び出しを防止し易い観点から、定盤の回転数は２００ｍｉｎ^−１以下であることが好ましい。研磨後の基体表面における傷の発生を抑制し易い観点から、研磨圧力は７００ｇｆ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。

本実施形態に係る研磨方法では、例えば、定盤に貼り付けられた研磨パッドに、サファイア基体を押圧した状態で、研磨液を被研磨面と研磨パッドとの間にポンプ等により供給しながら、基体と定盤とを相対的に動かす。これらの操作により、サファイアを含む被研磨面を研磨する。研磨液を研磨装置に供給する方法は、研磨の間、研磨液を研磨パッドに連続的に供給できる方法であれば、特に限定されない。研磨液の供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨液で覆われていることが好ましい。貯蔵液と水等の液状媒体とを被研磨面と研磨パッドとの間に供給し、研磨定盤上で貯蔵液を希釈（例えば、質量基準で２倍以上に希釈）しながら研磨を行ってもよい。また、供給した研磨液を回収して再度研磨パッドに供給し、循環して使用してもよい。

研磨終了後の基体は、水、エタノール、イソプロピルアルコール、その他洗浄剤等で洗浄後、スピンドライヤ等を用いて、基体上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させることが好ましい。

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明の技術思想を逸脱しない限り、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。

＜砥粒＞
砥粒の分散液として、真球状のシリカ粒子Ａを含む分散液、真球状のシリカ粒子Ｂを含む分散液、真球状のシリカ粒子Ｃを含む分散液、及び、真球状のシリカ粒子Ｄを含む分散液を、以下のとおりに作製した。
シリカ粒子Ａを含む分散液：カタロイドＳＩ−３０（「カタロイド」は登録商標、以下同じ。日揮触媒化成株式会社製）に適宜脱イオン水を加え、分散液の全質量に対するシリカ粒子Ａの含有量が３０質量％となるように調整して上記分散液を作製した。
シリカ粒子Ｂを含む分散液：カタロイドＳＩ−４０（日揮触媒化成株式会社製）に適宜脱イオン水を加え、分散液の全質量に対するシリカ粒子Ｂの含有量が３０質量％となるように調整して上記分散液を作製した。
シリカ粒子Ｃを含む分散液：カタロイドＳＩ−５０（日揮触媒化成株式会社製）に適宜脱イオン水を加え、分散液の全質量に対するシリカ粒子Ｃの含有量が３０質量％となるように調整して上記分散液を作製した。
シリカ粒子Ｄを含む分散液：カタロイドＳＩ−８０Ｐ（日揮触媒化成株式会社製）に適宜脱イオン水を加え、分散液の全質量に対するシリカ粒子Ｄの含有量が３０質量％となるように調整して上記分散液を作製した。

＜平均一次粒径の算出＞
下記の方法により、シリカ粒子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの平均一次粒径を算出した。

砥粒の分散液のｐＨを硝酸で３．５に調整した後、ｎ−プロパノールを加えて１１０℃で１８〜２４時間乾燥した。乾燥させた砥粒を５００℃で１時間焼成した後、室温になるまで放冷して、粒径測定用の砥粒を得た。その後、ＪＩＳＺ８８３０に準じてＢＥＴ法により砥粒の比表面積を測定した。シリカ粒子Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤはいずれも真球状であることから、細孔の無い粒子と仮定して、求めた比表面積とシリカの密度から、下記式（１）により平均一次粒径を算出した。結果を表１に示す。
平均一次粒径（ｎｍ）＝６０００／（比表面積（ｍ^２／ｇ）×シリカ密度（ｇ／ｃｍ^３））
・・・式（１）

＜実施例１＞
（貯蔵液１）
シリカ粒子Ａを含む分散液１６質量部と、シリカ粒子Ｃを含む分散液４８質量部と、シリカ粒子Ｄを含む分散液６７質量部と、２，２’ビピリジル０．４質量部と、脱イオン水２質量部と、リンゴ酸０．０５６質量部とを溶解混合し貯蔵液１を作製した。

（研磨液１）
１質量部の貯蔵液１と２質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液１を３倍に希釈して研磨液１を調製した。研磨液１におけるシリカ粒子Ａの含有量は１．２００質量％であり、シリカ粒子Ｃの含有量は３．６００質量％であり、シリカ粒子Ｄの含有量は５．０２０質量％であり、２，２’ビピリジルの含有量は０．１００質量％であり、リンゴ酸の含有量は０．０１４質量％であった。なお、「含有量」とは研磨液の全質量基準の含有量である（以下同じ）。

＜実施例２＞
（貯蔵液２）
シリカ粒子Ａを含む分散液１６質量部と、シリカ粒子Ｃを含む分散液４８質量部と、シリカ粒子Ｄを含む分散液６７質量部と、２，２’ビピリジル０．２質量部と、脱イオン水２質量部と、リンゴ酸０．０５３質量部とを溶解混合し貯蔵液２を作製した。

（研磨液２）
１質量部の貯蔵液２と２質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液２を３倍に希釈して研磨液２を調製した。研磨液２におけるシリカ粒子Ａの含有量は１．２００質量％であり、シリカ粒子Ｃの含有量は３．６００質量％であり、シリカ粒子Ｄの含有量は５．０３０質量％であり、２，２’ビピリジルの含有量は０．０５０質量％であり、リンゴ酸の含有量は０．０１３質量％であった。

＜実施例３＞
（貯蔵液３）
シリカ粒子Ｂを含む分散液６４質量部と、シリカ粒子Ｄを含む分散液６７質量部と、２，２’ビピリジル０．４質量部と、脱イオン水２質量部と、リンゴ酸０．０５６質量部とを溶解混合し貯蔵液３を作製した。

（研磨液３）
１質量部の貯蔵液３と２質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液３を３倍に希釈して研磨液３を調製した。研磨液３におけるシリカ粒子Ｂの含有量は４．８００質量％であり、シリカ粒子Ｄの含有量は５．０２０質量％であり、２，２’ビピリジルの含有量は０．１００質量％であり、リンゴ酸の含有量は０．０１４質量％であった。

＜実施例４＞
（貯蔵液４）
シリカ粒子Ｂを含む分散液６７質量部と、シリカ粒子Ｄを含む分散液６４質量部と、２，２’ビピリジル０．４質量部と、脱イオン水２質量部と、リンゴ酸０．０５７質量部とを溶解混合し貯蔵液４を作製した。

（研磨液４）
１質量部の貯蔵液４と２質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液４を３倍に希釈して研磨液４を調製した。研磨液４におけるシリカ粒子Ｂの含有量は５．０２０質量％であり、シリカ粒子Ｄの含有量は４．８００質量％であり、２，２’ビピリジルの含有量は０．１００質量％であり、リンゴ酸の含有量は０．０１４質量％であった。

＜実施例５＞
（貯蔵液５）
シリカ粒子Ａを含む分散液１６質量部と、シリカ粒子Ｃを含む分散液４８質量部と、シリカ粒子Ｄを含む分散液６７質量部と、２，２’ビピリジル０．４質量部と、脱イオン水２質量部とを溶解混合し貯蔵液５を作製した。

（研磨液５）
１質量部の貯蔵液５と２質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液５を３倍に希釈して研磨液５を調製した。研磨液５におけるシリカ粒子Ａの含有量は１．２００質量％であり、シリカ粒子Ｃの含有量は３．６００質量％であり、シリカ粒子Ｄの含有量は５．０２０質量％であり、２，２’ビピリジルの含有量は０．１００質量％であった。

＜比較例１＞
（貯蔵液Ｘ１）
シリカ粒子Ａを含む分散液１６質量部と、シリカ粒子Ｃを含む分散液４８質量部と、シリカ粒子Ｄを含む分散液６７質量部と、脱イオン水２質量部と、リンゴ酸０．０５０質量部とを溶解混合し貯蔵液Ｘ１を作製した。

（研磨液Ｘ１）
１質量部の貯蔵液Ｘ１と２質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ１を３倍に希釈して研磨液Ｘ１を調製した。研磨液Ｘ１におけるシリカ粒子Ａの含有量は１．２００質量％であり、シリカ粒子Ｃの含有量は３．６１０質量％であり、シリカ粒子Ｄの含有量は５．０４０質量％であり、リンゴ酸の含有量は０．０１３質量％であった。

＜比較例２＞
（貯蔵液Ｘ２）
シリカ粒子Ａを含む分散液１６質量部と、シリカ粒子Ｃを含む分散液４８質量部と、シリカ粒子Ｄを含む分散液６７質量部と、チオ尿素０．４質量部と、脱イオン水２質量部と、リンゴ酸０．０４９質量部とを溶解混合し貯蔵液Ｘ２を作製した。

（研磨液Ｘ２）
１質量部の貯蔵液Ｘ２と２質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ２を３倍に希釈して研磨液Ｘ２を調製した。研磨液Ｘ２におけるシリカ粒子Ａの含有量は１．２００質量％であり、シリカ粒子Ｃの含有量は３．６００質量％であり、シリカ粒子Ｄの含有量は５．０２０質量％であり、チオ尿素の含有量は０．１００質量％であり、リンゴ酸の含有量は０．０１２質量％であった。

＜比較例３＞
（貯蔵液Ｘ３）
シリカ粒子Ａを含む分散液１６質量部と、シリカ粒子Ｃを含む分散液４８質量部と、シリカ粒子Ｄを含む分散液６７質量部と、エチレンチオ尿素０．４質量部と、脱イオン水２質量部と、リンゴ酸０．０５８質量部とを溶解混合し貯蔵液Ｘ３を作製した。

（研磨液Ｘ３）
１質量部の貯蔵液Ｘ３と２質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ３を３倍に希釈して研磨液Ｘ３を調製した。研磨液Ｘ３におけるシリカ粒子Ａの含有量は１．２００質量％であり、シリカ粒子Ｃの含有量は３．６００質量％であり、シリカ粒子Ｄの含有量は５．０２０質量％であり、エチレンチオ尿素の含有量は０．１００質量％であり、リンゴ酸の含有量は０．０１４質量％であった。

＜比較例４＞
（貯蔵液Ｘ４）
シリカ粒子Ｂを含む分散液６４質量部と、シリカ粒子Ｄを含む分散液６７質量部と、脱イオン水２質量部と、リンゴ酸０．０５１質量部とを溶解混合し貯蔵液Ｘ４を作製した。

（研磨液Ｘ４）
１質量部の貯蔵液Ｘ４と２質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ４を３倍に希釈して研磨液Ｘ４を調製した。研磨液Ｘ４におけるシリカ粒子Ｂの含有量は４．８１０質量％であり、シリカ粒子Ｄの含有量は５．０４０質量％であり、リンゴ酸の含有量は０．０１３質量％であった。

＜比較例５＞
（貯蔵液Ｘ５）
シリカ粒子Ｂを含む分散液６７質量部と、シリカ粒子Ｄを含む分散液６４質量部と、脱イオン水２質量部と、リンゴ酸０．０５２質量部とを溶解混合し貯蔵液Ｘ５を作製した。

（研磨液Ｘ５）
１質量部の貯蔵液Ｘ５と２質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ５を３倍に希釈して研磨液Ｘ５を調製した。研磨液Ｘ５におけるシリカ粒子Ｂの含有量は５．０４０質量％であり、シリカ粒子Ｄの含有量は４．８１０質量％であり、リンゴ酸の含有量は０．０１３質量％であった。

＜比較例６＞
（貯蔵液Ｘ６）
シリカ粒子Ａを含む分散液１６質量部と、シリカ粒子Ｃを含む分散液４８質量部と、シリカ粒子Ｄを含む分散液６７質量部と、脱イオン水２質量部とを溶解混合し貯蔵液Ｘ６を作製した。

（研磨液Ｘ６）
１質量部の貯蔵液Ｘ６と２質量部の脱イオン水とを混合することにより貯蔵液Ｘ６を３倍に希釈して研磨液Ｘ６を調製した。研磨液Ｘ６におけるシリカ粒子Ａの含有量は１．２００質量％であり、シリカ粒子Ｃの含有量は３．６１０質量％であり、シリカ粒子Ｄの含有量は５．０４０質量％であった。

＜研磨液のｐＨ測定＞
実施例及び比較例の研磨液の２５℃におけるｐＨを、株式会社堀場製作所製のｐＨメーター「ｐＨＭＥＴＥＦ−５０」を用いて測定した。具体的には、標準緩衝液（フタル酸塩ｐＨ緩衝液ｐＨ：４．０１（２５℃）、中性リン酸塩ｐＨ緩衝液ｐＨ：６．８６（２５℃）、ホウ酸塩ｐＨ緩衝液ｐＨ：９．１８（２５℃））で３点校正した後、電極を研磨液に入れ、２分以上経過して安定した後の値を測定した。評価結果を表２に示す。

＜ＣＭＰ評価に用いるサファイア基体＞
ＣＭＰ評価では、サファイア基体として、直径１０１．６ｍｍ（４インチ）、厚さ０．６５ｍｍの面方位Ａ面サファイアウエハを使用した。研磨前の平均表面粗さ（Ｒａ）は０．２ｎｍであった。平均表面粗さ（Ｒａ）は、走査型プローブ顕微鏡（セイコーインスツルメンツ株式会社製「ＳＰＩ３８００Ｎ／ＳＰＡ５００」を用い、測定領域１ミクロンで測定した。

＜ＣＭＰによるサファイア研磨速度及び平均表面粗さ（Ｒａ）の評価＞
上記で得た研磨液１〜５、Ｘ１〜Ｘ６を、定盤に貼り付けたパッドに滴下しながら、下記に示す研磨条件でＣＭＰ処理を行い、研磨速度及び平均表面粗さ（Ｒａ）の評価を行った。評価結果を表２に示す。

（研磨条件）
研磨装置：不二越機械工業株式会社製、ＲＤＰ−５００
研磨パッド：ローム・アンド・ハース社製、ＳＵＢＡ８００ＸＹ−Ｇｒｏｏｖｅ
研磨圧力：５００ｇｆ／ｃｍ^２
研磨液の流量：５００ｍｌ／ｍｉｎ（研磨液１０００ｍｌを循環させた。）
研磨時間：２０分
サファイア基体：１枚
研磨定盤の回転速度（回転数）：１１０ｍｉｎ^−１

（研磨速度）
研磨速度は、ＣＭＰ処理前後のサファイア基体の質量を測定することで、研磨されたサファイアの質量を求め、そこから基体の被研磨面の面積とサファイアの密度３．９７ｇ／ｃｍ^３とを用いて膜厚に換算し、減少した膜厚と研磨時間との関係から算出した。結果を表２に示す。研磨速度は、１．８０μｍ／ｈ以上を良好であるとした。

（平均表面粗さ（Ｒａ））
上記＜ＣＭＰ評価に用いるサファイア基体＞に記載した方法と同様の方法で、ＣＭＰ処理後のサファイア基体における研磨した面の平均表面粗さ（Ｒａ）を測定した。結果を表２に示す。平均表面粗さ（Ｒａ）は０．３ｎｍ未満を良好であるとした。

表２の結果から、実施例１〜５の研磨液は、サファイアを含む被研磨面を速い研磨速度で平滑に研磨できることがわかる。

実施例１、３及び４の結果から明らかなように、平均一次粒径が６０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である大きなシリカ粒子（シリカ粒子Ｄ）の含有量が、平均一次粒径が４０ｎｍ以下である小さなシリカ粒子（シリカ粒子Ａ、Ｂ及びＣ）の含有量を超える研磨液、すなわち（シリカ粒子Ｄの含有量）／（シリカ粒子Ａ、Ｂ及びＣの合計含有量）が１を超える研磨液では、サファイアを含む被研磨面を更に速い研磨速度で研磨できる。

実施例１及び５の結果から明らかなように、研磨液のｐＨが１０．５以下であると、サファイアを含む被研磨面を更に速い研磨速度で研磨できる。

本発明に係るサファイア用研磨液（ＣＭＰ用研磨液）、貯蔵液、及び、これらを用いた研磨方法は、サファイアを含む被研磨面のＣＭＰに好適であり、ＬＥＤ基体、スマートフォン等の電子機器表示部カバーに用いられるサファイア基体（サファイアを含む被研磨面を有する基体）のＣＭＰに好適である。

Claims

ビピリジン骨格を有する化合物と、シリカを含む砥粒と、液状媒体と、を含有する、サファイア用研磨液。
前記ビピリジン骨格を有する化合物の含有量が研磨液の全質量基準で０．０２質量％以上である、請求項１に記載の研磨液。
前記砥粒が、シリカを含む平均一次粒径６０〜１５０ｎｍの第１の粒子と、シリカを含む平均一次粒径４０ｎｍ以下の第２の粒子と、を混合して得られ、前記第２の粒子の配合量に対する前記第１の粒子の配合量の比率が質量基準で１を超える、請求項１又は２に記載の研磨液。
ｐＨが７．０〜１０．５である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨液。
前記砥粒の含有量が研磨液の全質量基準で１〜４０質量％である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の研磨液。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の研磨液を得るための貯蔵液であって、
液状媒体で希釈することにより前記研磨液が得られる、貯蔵液。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の研磨液を用いて、サファイアを含む被研磨面を研磨する工程を備える、研磨方法。
請求項６に記載の貯蔵液を液状媒体で希釈することにより得られる研磨液を用いて、サファイアを含む被研磨面を研磨する工程を備える、研磨方法。