JP6373069B2 - Precision abrasive composition - Google Patents
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Description
本発明は、硬脆材料のタンタル酸リチウム単結晶材料やニオブ酸リチウム単結晶材料を被研磨物とした精密研磨加工に用いられ、被研磨物が微細振動を起こして摩擦音を発生することを防止する精密研磨剤組成物に関する。 The present invention is used in precision polishing processing using hard brittle materials such as lithium tantalate single crystal materials and lithium niobate single crystal materials as objects to be polished, and prevents the objects to be polished from causing frictional noise due to micro vibrations. The present invention relates to a precision abrasive composition.
従来からテレビの中間周波数フィルタや共振器等のエレクトロニクス部品として、圧電材料の圧電効果により発生する弾性表面波(SAW)を利用した弾性表面波デバイスが広く用いられている。近年においては、そのような弾性表面波デバイスが用いられる携帯電話の普及が著しく拡大しているが、それに伴って弾性表面波デバイスを構成する圧電体ウエハーの需要も増大している。 Conventionally, surface acoustic wave devices using surface acoustic waves (SAW) generated by the piezoelectric effect of piezoelectric materials have been widely used as electronic components such as intermediate frequency filters and resonators of televisions. In recent years, cellular phones in which such surface acoustic wave devices are used are remarkably expanded, and accordingly, the demand for piezoelectric wafers constituting the surface acoustic wave devices is also increasing.
そのような圧電体ウエハー材料としては、圧電性、電気光学効果に優れたタンタル酸リチウム単結晶材料やニオブ酸リチウム単結晶材料などの硬脆材料が広く採用されている。このような硬脆材料からなる弾性表面波デバイス用ウエハーは、通常、電極が写真印刷される表面には、精密研磨加工が施されて、その表面が鏡面とされる。具体的には、ポリウレタン等からなる研磨布を貼った定盤を用いて、この定盤を回転させると共に、スラリー状の研磨剤を研磨布面上に供給しつつ、被研磨物としての圧電体ウエハー材料を研磨布面に押圧し、圧電体ウエハー材料の表面を精密研磨する。 As such a piezoelectric wafer material, hard and brittle materials such as a lithium tantalate single crystal material and a lithium niobate single crystal material excellent in piezoelectricity and electro-optic effect are widely adopted. In the surface acoustic wave device wafer made of such a hard and brittle material, the surface on which the electrode is photo-printed is usually subjected to precision polishing, and the surface is made a mirror surface. Specifically, a surface plate on which a polishing cloth made of polyurethane or the like is attached is used, and the surface plate is rotated and a slurry as a polishing material is supplied onto the surface of the polishing cloth while a piezoelectric body as an object to be polished. The wafer material is pressed against the polishing cloth, and the surface of the piezoelectric wafer material is precisely polished.
タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどの酸化物単結晶は、硬度が高く(モース硬度が5〜6)、また化学的にも極めて安定な材料であることから、研磨速度は非常に遅い。この酸化物単結晶の研磨は、通常、工業的には研磨液を繰り返し供給、回収する循環供給方式で行っているが、所望の厚みを得るために、長時間の研磨が必要となり、その生産性と効率の悪さが課題となっている。 Oxide single crystals such as lithium tantalate and lithium niobate have a high hardness (Mohs's hardness of 5 to 6) and are also extremely chemically stable, so the polishing rate is very slow. Polishing of this oxide single crystal is usually carried out by a circulating supply system in which the polishing liquid is repeatedly supplied and recovered industrially. However, in order to obtain a desired thickness, polishing for a long time is required, and its production Inefficiency and efficiency are issues.
タンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶などの酸化物単結晶を被研磨物として精密研磨すると、この材料の圧電材料としての特性に起因すると考えられるが、キュッキュという摩擦音を発生するキャリア鳴きと呼ばれる微細振動を起こしやすい。その結果、被研磨物が研磨位置から外れ、割れるという問題が起きている。このような研磨時の微細振動を抑制することも重要な課題となっている。 When an oxide single crystal such as lithium tantalate single crystal or lithium niobate single crystal is precisely polished as an object to be polished, it is thought to be due to the characteristics of this material as a piezoelectric material. It is easy to cause a minute vibration called. As a result, there is a problem that the object to be polished is detached from the polishing position and cracked. It is also an important issue to suppress such fine vibration during polishing.
シリコンウエハの精密研磨剤として使用されているコロイダルシリカを主成分として含む研磨剤が、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどの酸化物単結晶の研磨にも採用されてきた。そのようなコロイダルシリカ研磨剤は、表面および内面に欠陥を起こすことなく、研磨面の精度を高度に達成しうるという特徴を有する一方で、研磨条件などによっては、キャリア鳴きと呼ばれる被研磨物の微細振動が発生する。 An abrasive containing, as a main component, colloidal silica, which is used as a precision abrasive for silicon wafers, has been employed for polishing oxide single crystals such as lithium tantalate and lithium niobate. Such a colloidal silica abrasive has a feature that the accuracy of the polished surface can be achieved to a high degree without causing defects on the surface and the inner surface. On the other hand, depending on the polishing conditions and the like, an object to be polished called carrier squeal is used. Micro vibration occurs.
また、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどの研磨速度を向上させる目的で、特許文献1には硬脆材料用の精密研磨剤としてBET比表面積が10〜60m2/gであり、2次粒子の平均粒子径が0.5〜5μmである沈降法微粒子シリカのみを固形成分として含む、水系スラリー分散液が提案されている。同様に特許文献2には、硬脆材料用の研磨剤として、コロイダルシリカの分散安定性向上を目的として、グルコン酸ナトリウム等の添加剤を加えることにより、研磨速度が向上するとの提案がなされている。 In addition, for the purpose of improving the polishing rate of lithium tantalate, lithium niobate, etc., Patent Document 1 discloses that the BET specific surface area is 10 to 60 m 2 / g as a precision abrasive for hard and brittle materials, There has been proposed an aqueous slurry dispersion containing, as a solid component, only precipitated fine particle silica having an average particle size of 0.5 to 5 μm. Similarly, Patent Document 2 proposes that the polishing rate is improved by adding an additive such as sodium gluconate as an abrasive for hard and brittle materials, for the purpose of improving the dispersion stability of colloidal silica. Yes.
さらに、タンタル酸リチウム単結晶材料やニオブ酸リチウム単結晶材料の基板用研磨剤として、特許文献3が知られている。 Further, Patent Document 3 is known as an abrasive for a substrate of a lithium tantalate single crystal material or a lithium niobate single crystal material.
しかしながら、特許文献1、2の研磨剤も、圧電材料の研磨におけるキャリア鳴きと呼ばれる微細振動に関しては改善されていない。 However, the abrasives of Patent Documents 1 and 2 are not improved with respect to fine vibration called carrier squeal in polishing of piezoelectric materials.
一方、特許文献3は、硬脆材料基板用研磨剤であるが、研磨速度が高く、外観を良好に研磨することを目的としている。そのためγ−アルミナ、シリカを含み、さらに、潤滑剤、分散助剤を多く含んでいる。アルミナを含むと、研磨面の面質に限界があり、アルミナとシリカとを含むと、沈降が起こりやすく、循環供給方式の研磨には不向きである。また、潤滑剤、分散助剤を多く含むと、粘度が上がり、問題が生じやすい。さらに、特許文献3は、キャリア鳴きについては、考慮していない。 On the other hand, Patent Document 3 is an abrasive for a hard and brittle material substrate, but has a high polishing rate and aims to polish the appearance well. Therefore, it contains γ-alumina and silica, and further contains a lot of lubricants and dispersion aids. If alumina is included, the surface quality of the polished surface is limited, and if alumina and silica are included, sedimentation is likely to occur, which is unsuitable for circulating supply type polishing. Moreover, when a lot of lubricants and dispersion aids are contained, the viscosity increases and problems are likely to occur. Furthermore, Patent Document 3 does not consider carrier noise.
そこで、タンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶の精密研磨の際に、被研磨物が微細振動を起こしやすく、安定な研磨の障害になっているという問題について解決が求められている。 Accordingly, there is a need for a solution to the problem that the object to be polished is liable to cause fine vibration during the precision polishing of lithium tantalate single crystal or lithium niobate single crystal, which is an obstacle to stable polishing.
本発明の課題は、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムなどの酸化物単結晶基板の精密研磨加工において、被研磨物のキャリア鳴きと呼ばれる微細振動を抑制する精密研磨剤組成物を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a precision abrasive composition that suppresses fine vibration called carrier squealing of an object to be polished in precision polishing of an oxide single crystal substrate such as lithium tantalate or lithium niobate. .
本発明者は、上述の課題を解決すべく、鋭意検討した結果、水、コロイダルシリカ、水溶性高分子化合物を含有する精密研磨剤組成物を用いることにより、タンタル酸リチウム/ニオブ酸リチウム単結晶材料を被研磨物として研磨する際のキャリア鳴きと呼ばれる被研磨物の微細振動を抑制できることを見出した。 As a result of diligent studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has used a precision abrasive composition containing water, colloidal silica, and a water-soluble polymer compound, whereby a lithium tantalate / lithium niobate single crystal It has been found that fine vibrations of the object to be polished, called carrier squeal when polishing the material as the object to be polished, can be suppressed.
[1] 水、平均粒径が10〜100nmのコロイダルシリカ、および水溶性高分子化合物を含有し、アルミナを含有せず、前記水溶性高分子化合物が多糖類であり、タンタル酸リチウム単結晶材料またはニオブ酸リチウム単結晶材料を精密研磨加工するための精密研磨剤組成物。 [1] water, and it contains an average particle size of 10~100nm colloidal silica, and a water-soluble polymer compound contains no alumina, the water-soluble polymer compound is a polysaccharide acids, lithium tantalate single crystal material Alternatively, a precision abrasive composition for precision polishing a lithium niobate single crystal material.
[2] 前記コロイダルシリカの濃度が5〜50質量%である前記[1]に記載の精密研磨剤組成物。 [2] The precision abrasive composition according to [1], wherein the concentration of the colloidal silica is 5 to 50% by mass.
[3] 前記多糖類が、アルギン酸、アルギン酸エステル、ペクチン酸、寒天、キサンタンガム、キトサンよりなる群から選ばれる少なくとも1種類である前記[1]または[2]に記載の精密研磨剤組成物。 [3] The polysaccharide, alginic acid, alginates, pectic acid, agar, xanthan gum, precision polishing agent composition according to the at least one selected from chitosan emissions by Li Cheng group [1] or [2] object.
[4] 前記水溶性高分子化合物の含有量が0.0001〜1.0質量%である前記[1]〜[3]のいずれかに記載の精密研磨剤組成物。 [ 4 ] The precision abrasive composition according to any one of [1] to [ 3 ], wherein the content of the water-soluble polymer compound is 0.0001 to 1.0 mass%.
[5] さらにキレート性化合物を含有する前記[1]〜[4]のいずれかに記載の精密研磨剤組成物。 [ 5 ] The precision abrasive composition according to any one of [1] to [ 4 ], further containing a chelating compound.
[6] 前記精密研磨剤組成物のpHが、7〜11である前記[1]〜[5]のいずれかに記載の精密研磨剤組成物。
[ 6 ] The precision abrasive composition according to any one of [1] to [ 5 ], wherein the pH of the precision abrasive composition is 7 to 11.
水、平均粒径が10〜100nmのコロイダルシリカ、および水溶性高分子を含有することにより、タンタル酸リチウム単結晶材料またはニオブ酸リチウム単結晶材料を精密研磨加工する際に問題となっていたキャリア鳴きを抑制することができる。これにより研磨効率の向上が期待できる。 Carrier which has been a problem when precision polishing a lithium tantalate single crystal material or a lithium niobate single crystal material by containing water, colloidal silica having an average particle diameter of 10 to 100 nm, and a water-soluble polymer The squeal can be suppressed. Thereby, improvement of polishing efficiency can be expected.
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。 Embodiments of the present invention will be described below. The present invention is not limited to the following embodiments, and changes, modifications, and improvements can be added without departing from the scope of the invention.
本発明の精密研磨剤組成物は、水、平均粒径が10〜100nmのコロイダルシリカ、および水溶性高分子化合物を含有し、タンタル酸リチウム単結晶材料またはニオブ酸リチウム単結晶材料を精密研磨加工するために用いることができる。コロイダルシリカの平均粒径の範囲を10〜100nmと規定し、水溶性高分子化合物を含むことにより、研磨レートを低下させることなく、キャリア鳴きを防止することができる。 The precision abrasive composition of the present invention contains water, colloidal silica having an average particle diameter of 10 to 100 nm, and a water-soluble polymer compound, and precisely polishes a lithium tantalate single crystal material or a lithium niobate single crystal material. Can be used to By defining the range of the average particle diameter of colloidal silica as 10 to 100 nm and including a water-soluble polymer compound, carrier noise can be prevented without lowering the polishing rate.
本発明においてコロイダルシリカは、液中にある無定形シリカの安定なコロイド状分散体をいう。この液中において、シリカ粒子の平均粒径は10〜100nm、好ましくは、20〜80nmであり、特に好ましくは、30〜70nmである。平均粒径が10nm以上とすることにより、研磨時にキャリア鳴きを抑制することができる。平均粒径が100nm以下とすることにより研磨速度を向上させることができる。 In the present invention, colloidal silica refers to a stable colloidal dispersion of amorphous silica in a liquid. In this liquid, the average particle diameter of the silica particles is 10 to 100 nm, preferably 20 to 80 nm, and particularly preferably 30 to 70 nm. By setting the average particle size to 10 nm or more, carrier noise can be suppressed during polishing. By setting the average particle size to 100 nm or less, the polishing rate can be improved.
精密研磨剤組成物中のコロイダルシリカの濃度は、研磨材粒子の安定した分散状態の確保や経済性から、5〜50質量%が好ましく、10〜50質量%がより好ましく、20〜40質量%がさらに好ましい。5質量%以上とすることにより、コロイダルシリカによる研磨効果、特に優れた面質を得ることができる。一方、50質量%以下とすることのより、経済性の面で有利であるばかりでなく、コロイダルシリカ以外の研磨材やその他の配合剤をさらに配合する際に、凝集やゲル化が発生しにくい。 The concentration of colloidal silica in the precision abrasive composition is preferably 5 to 50 mass%, more preferably 10 to 50 mass%, more preferably 20 to 40 mass%, from the viewpoint of ensuring a stable dispersion state of the abrasive particles and economic efficiency. Is more preferable. By setting it as 5 mass% or more, the polishing effect by colloidal silica, especially the outstanding surface quality can be obtained. On the other hand, when it is 50% by mass or less, not only is it advantageous in terms of economy, but also aggregation and gelation are unlikely to occur when further blending abrasives and other compounding agents other than colloidal silica. .
本発明に有用な水溶性高分子化合物としては、多糖類、ポリカルボン酸、およびそのエステル、ポリアルキレングリコールなどが挙げられる。 Examples of the water-soluble polymer compound useful in the present invention include polysaccharides, polycarboxylic acids and esters thereof, and polyalkylene glycols.
多糖類としては、アルギン酸、アルギン酸エステル、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、寒天、キサンタンガム、キトサン、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどが挙げられる。 Examples of the polysaccharide include alginic acid, alginic acid ester, pectic acid, carboxymethylcellulose, agar, xanthan gum, chitosan, methylcellulose, ethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylcellulose and the like.
ポリカルボン酸としてはポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸、ポリアクリル酸などが挙げられる。 Examples of the polycarboxylic acid include polyaspartic acid, polyglutamic acid, polymethacrylic acid, polymaleic acid, and polyacrylic acid.
ポリアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールおよびエチレングリコーループロピレングリコールブロック共重合体などが挙げられる。 Examples of the polyalkylene glycol include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, and ethylene glycol-propylene glycol block copolymer.
上記水溶性高分子化合物の中では、多糖類の使用が好ましい。多糖類の中でも、アルギン酸、アルギン酸エステル、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、寒天、キサンタンガム、キトサン、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースから1種以上を使用することがより好ましい。なお、上記水溶性高分子化合物は、単独または2種以上を組み合わせて使用することができる。 Of the water-soluble polymer compounds, the use of polysaccharides is preferred. Among the polysaccharides, it is more preferable to use at least one of alginic acid, alginic acid ester, pectic acid, carboxymethylcellulose, agar, xanthan gum, chitosan, methylcellulose, ethylcellulose, hydroxypropylcellulose, and hydroxyethylcellulose. In addition, the said water-soluble polymer compound can be used individually or in combination of 2 or more types.
水溶性高分子化合物は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの基板表面に吸着しやすいと考えられる。基板表面に水溶性高分子化合物が吸着することによって、基板と砥粒や研磨パッドとの間で生じる必要以上の摩擦が抑えられる。必要以上の摩擦が抑えられることにより、スムーズに研磨が行われ、キャリア鳴きと呼ばれる被研磨物の微細振動を抑制することができるのではないかと考えられる。特に、多糖類は基板表面に吸着した際に適度な立体的な嵩高さを持つため、より摩擦を抑える効果が高く、キャリア鳴きをより抑制することができると考えられる。 It is considered that the water-soluble polymer compound is easily adsorbed on the substrate surface such as lithium tantalate and lithium niobate. By adsorbing the water-soluble polymer compound to the surface of the substrate, unnecessary friction generated between the substrate and the abrasive grains or the polishing pad can be suppressed. By suppressing the friction more than necessary, it is considered that the polishing can be performed smoothly and the fine vibration of the object to be polished, called carrier noise, can be suppressed. In particular, since polysaccharides have an appropriate three-dimensional bulkiness when adsorbed on the substrate surface, it is considered that the effect of suppressing friction is higher and carrier noise can be further suppressed.
水溶性高分子化合物の含有量は、0.0001〜1.0質量%であり、0.001〜0.5質量%が好ましく、0.003〜0.3質量%がより好ましく、0.01〜0.1質量%が特に好ましい。水溶性高分子化合物の含有量を0.0001質量%以上とすることにより、研磨時のキャリア鳴きの抑制効果を十分なものとすることができる。また、1.0質量%以下とすることにより、高粘度化して流動性が低下することを防止し、作業性を向上させることができる。 The content of the water-soluble polymer compound is 0.0001 to 1.0% by mass, preferably 0.001 to 0.5% by mass, more preferably 0.003 to 0.3% by mass, -0.1 mass% is especially preferable. By making the content of the water-soluble polymer compound 0.0001% by mass or more, the effect of suppressing carrier noise during polishing can be made sufficient. Moreover, by setting it as 1.0 mass% or less, it can prevent that a viscosity increases and fluidity | liquidity falls, and workability | operativity can be improved.
本発明の精密研磨剤組成物には、研磨速度を向上させる観点から、さらにキレート性化合物を含有することが好ましい。キレート性化合物としては、ポリアミノカルボン酸系化合物、ポリアミン系化合物、ホスホン酸系化合物、多価アルコール系化合物などが挙げられる。 The precision abrasive composition of the present invention preferably further contains a chelating compound from the viewpoint of improving the polishing rate. Examples of the chelating compound include polyaminocarboxylic acid compounds, polyamine compounds, phosphonic acid compounds, polyhydric alcohol compounds, and the like.
ポリアミノカルボン酸系化合物としては、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、ニトリロ三酢酸等、およびこれらのアンモニウム塩、アミン塩、ナトリウム塩、カリウム塩、などが挙げられる。 Examples of polyaminocarboxylic acid compounds include ethylenediaminetetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, triethylenetetraminehexaacetic acid, nitrilotriacetic acid, and the like, and ammonium salts, amine salts, sodium salts, potassium salts, and the like.
ポリアミン系化合物としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等の単量体、これらの塩酸塩等の塩が挙げられる。 Examples of the polyamine compound include monomers such as ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, and pentaethylenehexamine, and salts of these hydrochlorides.
ホスホン酸系化合物としては、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸、ホスホノヒドロキシ酢酸、ヒドロキシエチルジメチレンホスホン酸、アミノトリスメチレンホスホン酸、ヒドロキシエタンホスホン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ヘキサメチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸等、およびこれらのアンモニウム塩、アミン塩、ナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられる。 Examples of phosphonic acid compounds include diethylenetriaminepentamethylenephosphonic acid, phosphonohydroxyacetic acid, hydroxyethyldimethylenephosphonic acid, aminotrismethylenephosphonic acid, hydroxyethanephosphonic acid, ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid, hexamethylenediaminetetramethylenephosphonic acid, etc. And their ammonium salts, amine salts, sodium salts, potassium salts and the like.
多価アルコール系化合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、グルコン酸、グルコン酸ナトリウム、グルコン酸カリウムなどが挙げられる。 Examples of the polyhydric alcohol compound include ethylene glycol, propylene glycol, gluconic acid, sodium gluconate, and potassium gluconate.
上記キレート性化合物の中でも、ポリアミノカルボン酸系化合物、ポリアミン系化合物、ホスホン酸系化合物の使用が好ましい。 Among the chelating compounds, the use of polyaminocarboxylic acid compounds, polyamine compounds, and phosphonic acid compounds is preferable.
精密研磨剤組成物中におけるキレート性化合物の含有量は、0.05〜4質量%が好ましく、より好ましくは0.1〜3質量%、さらに好ましくは、0.2〜2質量%である。0.05質量%以上とすることにより研磨速度をさらに向上させることができる。4質量%以下とすることのより、研磨時にキャリア鳴きが発生することを防止することができる。 The content of the chelating compound in the precision abrasive composition is preferably 0.05 to 4% by mass, more preferably 0.1 to 3% by mass, and still more preferably 0.2 to 2% by mass. By setting it to 0.05% by mass or more, the polishing rate can be further improved. By setting the content to 4% by mass or less, carrier noise can be prevented from occurring during polishing.
また、本発明の精密研磨剤組成物のpHは7〜11のアルカリ性に調整されていることが好ましい。pHが7〜11であると、コロイダルシリカ粒子の電荷が負に大きくなる傾向にある。それによって、粒子間において働く電気的な反発力が大きくなり、各粒子に効果的に作用して、研磨材粒子が均等に分散されることになる。 Moreover, it is preferable that pH of the precision abrasive | polishing agent composition of this invention is adjusted to 7-11 alkalinity. When the pH is 7 to 11, the charge of the colloidal silica particles tends to increase negatively. As a result, the electric repulsive force acting between the particles is increased, effectively acting on each particle, and the abrasive particles are evenly dispersed.
一方、pHが7未満、特にpHが5〜6付近となる場合には、粒子間の電荷のバランスが崩れ、粒子の凝集、ゲル化が起こりやすくなる。またpHが11を超えるようになると、徐々にシリカ表面が溶解し、精密研磨剤組成物としての作用を有効に発揮しにくくなる。 On the other hand, when the pH is less than 7, particularly when the pH is in the vicinity of 5 to 6, the balance of charge between the particles is lost, and the particles are likely to aggregate and gel. Further, when the pH exceeds 11, the silica surface gradually dissolves and it becomes difficult to effectively exhibit the function as a precision abrasive composition.
ところで、本発明の目的とするタンタル酸リチウム単結晶/ニオブ酸リチウム単結晶材料用の精密研磨剤組成物を製造するに際しては、以下の方法を例示することができる。なお、本発明によるタンタル酸リチウム単結晶/ニオブ酸リチウム単結晶材料用の精密研磨剤組成物の調製方法は、例示の方法に限定されるものではなく、配合される研磨材や添加剤等に応じて、種々の態様にて実施されうる。 By the way, when manufacturing the precision abrasive | polishing agent composition for the lithium tantalate single crystal / lithium niobate single crystal material made into the objective of this invention, the following method can be illustrated. In addition, the preparation method of the precision abrasive | polishing agent composition for the lithium tantalate single crystal / lithium niobate single crystal material by this invention is not limited to an illustrated method, It is to the abrasive | polishing material, additive, etc. which are mix | blended Depending on the situation, it can be implemented in various ways.
あらかじめ、所定のpH(アルカリ性)に調製された水溶液に、水溶性高分子化合物を添加し、混合撹拌して均一溶液としたものを、コロイダルシリカに加えて、混合撹拌することにより、目的とする精密研磨剤組成物を得る。 A water-soluble polymer compound is added to an aqueous solution prepared in advance at a predetermined pH (alkaline), mixed and stirred to obtain a uniform solution, and then added to colloidal silica, followed by mixing and stirring. A precision abrasive composition is obtained.
そして、本発明の精密研磨剤組成物を用いて、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウム単結晶材料に、精密研磨加工を施す際には、従来から公知の各種の研磨手法を適宜選択することができる。たとえば、所定量の精密研磨剤組成物を研磨機に設けられた供給容器に投入する。供給容器からノズルやチューブを用いて、研磨機の定盤上に貼付されたポリウレタン等からなる研磨布に対して精密研磨剤組成物を滴下して供給する一方、被研磨物の研磨面を研磨布面に押圧し、定盤を所定の回転速度にて回転させることにより、被研磨材表面を精密研磨する。 Then, when performing precise polishing on a lithium tantalate or lithium niobate single crystal material using the precision abrasive composition of the present invention, various conventionally known polishing techniques can be appropriately selected. . For example, a predetermined amount of precision abrasive composition is put into a supply container provided in a polishing machine. Using a nozzle or tube from the supply container, the precision abrasive composition is dropped and supplied to a polishing cloth made of polyurethane or the like affixed on the surface plate of the polishing machine, while the polishing surface of the object to be polished is polished. The surface of the material to be polished is precisely polished by pressing against the cloth surface and rotating the surface plate at a predetermined rotation speed.
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、本発明には、以下の実施例の他にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えることができる。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples. In addition to the following examples, various changes and modifications can be made to the present invention based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.
(精密研磨剤組成物の調製)
下記表1または表2の配合割合になるように、以下に示す方法で、実施例1〜12および比較例1〜6の精密研磨剤組成物の調製を行った。
(Preparation of precision abrasive composition)
The precision abrasive compositions of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 6 were prepared by the method shown below so that the blending ratios shown in Table 1 or Table 2 were obtained.
(実施例1)
市販のアルカリ性コロイダルシリカ(平均粒径40nm、固形分量50質量%、pH=11)800gにキサンタンガム0.3gを加えた。さらに表1中のpHにマロン酸を加えて調整した酸性の水溶液200gを添加し、撹拌することにより、均一な精密研磨剤組成物1kgを得た。
Example 1
To 800 g of commercially available alkaline colloidal silica (average particle size 40 nm, solid content 50 mass%, pH = 11), 0.3 g of xanthan gum was added. Furthermore, 200 g of an acidic aqueous solution prepared by adding malonic acid to the pH shown in Table 1 was added and stirred to obtain 1 kg of a uniform precision abrasive composition.
(実施例2および実施例12)
市販のアルカリ性コロイダルシリカ(平均粒径40nm、固形分量50質量%、pH=11)800gに、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩(EDTA・2Na)8g、キサンタンガム0.3gを加えた。さらに表1〜表2中のpHに5%水酸化カリウム水溶液を加えて調整したアルカリ性の水溶液200gを添加し、撹拌することにより、均一な精密研磨剤組成物1kgを得た。
(Example 2 and Example 12)
8 g of ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt (EDTA.2Na) and 0.3 g of xanthan gum were added to 800 g of commercially available alkaline colloidal silica (average particle size 40 nm, solid content 50 mass%, pH = 11). Further, 200 g of an alkaline aqueous solution prepared by adding a 5% aqueous potassium hydroxide solution to the pH in Tables 1 and 2 was added and stirred to obtain 1 kg of a uniform precision abrasive composition.
(実施例3〜7)
実施例2の各成分の配合割合を変更することにより、実施例3〜7の精密研磨剤組成物各1kgを得た。
(Examples 3 to 7)
By changing the blending ratio of each component of Example 2, 1 kg of each of the precision abrasive compositions of Examples 3 to 7 was obtained.
(実施例8〜9)
実施例2のエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩を、実施例8はフォスフォノブタントリカルボン酸(PBTC)に、実施例9はエチレンジアミン四酢酸二カルシウム塩(EDTA・2Ca)に変更し、実施例8〜9の精密研磨剤組成物各1kgを得た。
(Examples 8 to 9)
The ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt of Example 2 was changed to Phosphonobutanetricarboxylic acid (PBTC) in Example 8, and Example 9 was changed to ethylenediaminetetraacetic acid dicalcium salt (EDTA · 2Ca). 1 kg of each precision abrasive composition was obtained.
(実施例10〜11)
実施例1のキサンタンガムを、実施例10は水溶性高分子としてのアルギン酸プロピレングリコールエステルに、実施例11は水溶性高分子としてのヒドロキシプロピルセルロースに変更し、実施例10〜11の精密研磨剤組成物各1kgを得た。
(Examples 10 to 11)
The xanthan gum of Example 1 was changed to propylene glycol alginate as a water-soluble polymer in Example 10, hydroxypropylcellulose as a water-soluble polymer in Example 11, and the precision abrasive composition of Examples 10-11. 1 kg of each product was obtained.
(比較例1)
市販のアルカリ性コロイダルシリカ(平均粒径40nm、固形分量50質量%、pH=11)800gに、表1中のpHにマロン酸を加えて調整した酸性の水溶液200gを添加し、撹拌することにより、均一な精密研磨剤組成物1kgを得た。比較例1は、水溶性高分子を含んでいない。
(Comparative Example 1)
By adding 200 g of an acidic aqueous solution prepared by adding malonic acid to the pH in Table 1 to 800 g of commercially available alkaline colloidal silica (average particle size 40 nm, solid content 50 mass%, pH = 11), and stirring, 1 kg of a uniform precision abrasive composition was obtained. Comparative Example 1 does not contain a water-soluble polymer.
(比較例2および比較例6)
市販のアルカリ性コロイダルシリカ(平均粒径40nm、固形分量50質量%、pH=11)800gに、EDTA・2Na8gを加えた。さらに表1〜2中のpHに5%水酸化カリウム水溶液を加えて調整したアルカリ性の水溶液200gを添加し、撹拌することにより、均一な精密研磨剤組成物1kgを得た。比較例2および比較例6は、水溶性高分子を含んでいない。
(Comparative Example 2 and Comparative Example 6)
8 g of EDTA · 2Na was added to 800 g of commercially available alkaline colloidal silica (average particle size 40 nm, solid content 50 mass%, pH = 11). Further, 200 g of an alkaline aqueous solution prepared by adding a 5% aqueous potassium hydroxide solution to the pH shown in Tables 1 and 2 was added and stirred to obtain 1 kg of a uniform precision abrasive composition. Comparative Example 2 and Comparative Example 6 do not contain a water-soluble polymer.
(比較例3〜4)
実施例2のコロイダルシリカの平均粒径を変更することにより、比較例3〜4の精密研磨剤組成物各1kgを得た。
(Comparative Examples 3-4)
By changing the average particle size of the colloidal silica of Example 2, 1 kg of each of the precision abrasive compositions of Comparative Examples 3 to 4 was obtained.
(比較例5)
実施例1のキサンタンガムに代えて、グルコン酸ナトリウムを使用して、配合割合を変更することにより、比較例5の精密研磨剤組成物各1kgを得た。
(Comparative Example 5)
Instead of the xanthan gum of Example 1, sodium gluconate was used and the blending ratio was changed to obtain 1 kg of the precision abrasive composition of Comparative Example 5, respectively.
(研磨試験)
上記で得られた実施例1〜12および比較例1〜6の各1kgの精密研磨剤組成物を、それぞれ両面研磨機(SPEED FAM社製:6B−5P−II、ポリシング定盤直径:422mm)に設けられた精密研磨剤供給容器に導入した後、この研磨機を用いて、タンタル酸リチウム単結晶材料、またはニオブ酸リチウム単結晶材料からなる基板(直径:76mm、厚み:0.3mm)の表面に5時間のポリシングを行った。
(Polishing test)
Each of the 1 kg precision abrasive compositions of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 6 obtained above was double-side polished (SPEED FAM, manufactured by 6B-5P-II, polishing platen diameter: 422 mm). Then, using this polishing machine, a substrate made of a lithium tantalate single crystal material or a lithium niobate single crystal material (diameter: 76 mm, thickness: 0.3 mm) is used. The surface was polished for 5 hours.
ポリシングに際して、定盤の回転速度(回転数)は55rpmに設定され、研磨圧力は300g/cm2であった。精密研磨剤組成物は、チューブポンプを用いて200ml/minの供給速度にて、定盤上に貼られた研磨布上に供給されると共に、あふれ出した精密研磨剤組成物が容器に戻される、いわゆる循環供給方式によって、繰り返し用いられた。そして、上述のように基板の表面をポリシングしつつ、研磨時間が1時間経過するごとに、マイクロメータ(ミツトヨ社製、測定精度:1μm)を用いて基板の厚みを測定し、それにより、1時間ごとの研磨速度(μm/hr)を求めた。表1にはタンタル酸リチウム単結晶基板の結果を、表2にはニオブ酸リチウム単結晶基板の結果を示す。尚、比較例3については、キャリア鳴きが激しいため、途中で研磨を中止した。 During polishing, the rotation speed (rotation speed) of the surface plate was set to 55 rpm, and the polishing pressure was 300 g / cm 2 . The precision abrasive composition is supplied onto the polishing cloth affixed on the surface plate at a supply rate of 200 ml / min using a tube pump, and the overflowing precision abrasive composition is returned to the container. It was used repeatedly by the so-called circulation supply system. Then, while polishing the surface of the substrate as described above, the thickness of the substrate is measured using a micrometer (Mitutoyo Corp., measurement accuracy: 1 μm) every time polishing time of 1 hour elapses. The polishing rate per hour (μm / hr) was determined. Table 1 shows the results of the lithium tantalate single crystal substrate, and Table 2 shows the results of the lithium niobate single crystal substrate. In Comparative Example 3, since the carrier squeal was intense, polishing was stopped halfway.
(キャリア鳴きの判定)
研磨開始直後より研磨終了までの間において、研磨試験機の回転する定盤(キャリア)周辺から発生する音を以下に従って評価し、キャリア鳴きの発生の有無を判定した。
○:研磨時の際の通常の摺動音が認められる。
×:摺動音ではないキュッキュという摩擦音が認められる。
××:ガリッガリという強い摩擦音が認められる。
(Determination of carrier noise)
From immediately after the start of polishing to the end of polishing, the sound generated from the periphery of the rotating platen (carrier) of the polishing tester was evaluated according to the following to determine whether carrier squeak occurred.
○: Normal sliding sound during polishing is recognized.
X: A frictional sound, not a sliding sound, is recognized.
Xx: A strong frictional sound is recognized.
表1〜2の結果から本発明の効果は明らかである。実施例1、10、11と比較例1との比較、実施例2、3、4と比較例2との比較、実施例12と比較例6との比較などから水溶性高分子化合物の添加により、研磨速度を維持しながら、キャリア鳴きが抑制されることがわかる。実施例2と比較例3の比較からコロイダルシリカの粒径が小さすぎると、キャリア鳴きが激しくなり、研磨に支障をきたすことがわかる。実施例2と比較例4の比較から、コロイダルシリカの粒径が大きすぎると、研磨速度が低下することがわかる。比較例1と比較例5の比較から、特許文献2に示されているグルコン酸ナトリウム添加では、キャリア鳴きが改善されないことがわかる。つまり、水溶性高分子を含まず、キレート性化合物としてのグルコン酸ナトリウムを含む場合は、キャリア鳴きは改善されない。また、実施例2、7、8、9と実施例1の比較から、水溶性高分子に加え、さらにキレート性化合物を添加するとキャリア鳴きの抑制に加え、研磨速度向上の効果も得られることがわかる。 The effect of this invention is clear from the result of Tables 1-2. From the comparison of Examples 1, 10, 11 and Comparative Example 1, the comparison of Examples 2, 3, 4 and Comparative Example 2, the comparison of Example 12 and Comparative Example 6, etc. It can be seen that carrier noise is suppressed while maintaining the polishing rate. From the comparison between Example 2 and Comparative Example 3, it can be seen that if the particle size of the colloidal silica is too small, carrier squeal becomes intense and hinders polishing. From the comparison between Example 2 and Comparative Example 4, it can be seen that the polishing rate decreases when the particle size of the colloidal silica is too large. From the comparison between Comparative Example 1 and Comparative Example 5, it can be seen that the addition of sodium gluconate shown in Patent Document 2 does not improve carrier noise. That is, when the water-soluble polymer is not included and sodium gluconate as a chelating compound is included, carrier squealing is not improved. From the comparison of Examples 2, 7, 8, 9 and Example 1, addition of a water-soluble polymer and further addition of a chelating compound can provide an effect of improving the polishing rate in addition to suppressing carrier noise. Recognize.
以上のように、水溶性高分子を添加することにより研磨速度を維持しながら、キャリア鳴きを抑えることができる。さらにキレート性化合物を添加すると、キャリア鳴きを抑えながら、研磨速度の向上も図ることができる。 As described above, carrier noise can be suppressed while maintaining the polishing rate by adding a water-soluble polymer. Further, when a chelating compound is added, the polishing rate can be improved while suppressing carrier noise.
本発明の精密研磨剤組成物は、タンタル酸リチウム単結晶材料、ニオブ酸リチウム単結晶材料の精密研磨に用いることができる。 The precision abrasive composition of the present invention can be used for precision polishing of lithium tantalate single crystal materials and lithium niobate single crystal materials.
Claims (6)
アルミナを含有せず、
前記水溶性高分子化合物が多糖類であり、
タンタル酸リチウム単結晶材料またはニオブ酸リチウム単結晶材料を精密研磨加工するための精密研磨剤組成物。 Containing water, colloidal silica having an average particle diameter of 10 to 100 nm, and a water-soluble polymer compound;
Does not contain alumina,
The water-soluble polymer compound is a polysaccharide acids,
A precision abrasive composition for precision polishing a lithium tantalate single crystal material or a lithium niobate single crystal material.
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