金属の研磨方法
【課題】本発明は、表面粗さの低い金属を得るための新規な研磨方法を提供する。
【解決手段】金属の研磨方法であって、
（１）前記研磨方法は、研磨液中に研磨対象金属を浸漬し、前記研磨液に紫外線を照射しながら、前記研磨対象金属を研磨する方法であり、
（２）前記研磨液は、下記化学式（Ｉ）
で示される蛍光材料の水溶液に、酸化アルミニウム粒子及び酸化チタン粒子の少なくとも１種を懸濁させてなることを特徴とする研磨方法。
【解決手段】金属の研磨方法であって、
（１）前記研磨方法は、研磨液中に研磨対象金属を浸漬し、前記研磨液に紫外線を照射しながら、前記研磨対象金属を研磨する方法であり、
（２）前記研磨液は、下記化学式（Ｉ）
で示される蛍光材料の水溶液に、酸化アルミニウム粒子及び酸化チタン粒子の少なくとも１種を懸濁させてなることを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密機器の高性能化、小型化が進むにつれ、それらに組み込まれる電子部品や光学部品の表面粗さに対する要求は一段と厳しいものになっており、例えば、１ｎｍ又は原子オーダーの最大高さ粗さが要求されている。また、ＬＳＩにおいては、今まで以上に小型化が求められている。しかしながら、半導体チップの多層化、高集積度化にともなう配線断面微少化により、配線抵抗が増大し、それに伴う断線（エレクトロマイグレーション）、高温時のストレスによる断線（ストレスマイグレーション）等の問題が生じている。これらの問題を解決するために、銅配線、Ｌｏｗ−ｋ配線および銅デュアルダマシンプロセス等が導入されている。そこでは、軟質の純金属の鏡面加工がますます重要な課題になっている。例えば、液晶ディスプレイのバックライト用の電極もまた、その電子放出性能が表面粗さに大きく関係し、できる限り平滑であることが求められている。
【０００３】
超平滑な表面を得ることを目的として、ＥＥＭ（Elastic Emission Machining）、フロートポリッシング、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等の多くの方法が提案されている（非特許文献１〜３）。
【０００４】
しかしながら、これらの方法には、加工精度に限界があるため、より平滑な表面を得るために更なる改良が必要である。
【非特許文献１】Y. CHIWAYA and T. TANAKA: Study of Ultraviolet Ray-Assisted Machining(6th Report)-A Trial of Polishing using Ultraviolet-Excited Liquid, Proceedings of 2004’s JSPE Fall Annual Meeting, (2004) 657 (in Japanese).
【非特許文献２】Y. CHIWAYA and T. TANAKA: Fundamental Verification of Ultra violet-Exited Abrasion and Polishing Characteristics of Copper-Study of Luminescence Machining, Key Engineering Materials, 291-292 (2005), pp343-348.
【非特許文献３】大吉利吉, 磯野吉正, 田中武司：紫外線励起によるマシニングの研究（第１報）−基本原理と基礎的現象の検証, 精密工学会１９９９年度関西支部定期学術講演会講演論文集, 31.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、表面粗さの低い金属を得るための新規な研磨方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の研磨液を用い、且つ、特定の操作を行うことにより、上記目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明は、下記の研磨方法に係る。
１． 金属の研磨方法であって、
（１）前記研磨方法は、研磨液中に研磨対象金属を浸漬し、前記研磨液に紫外線を照射しながら、前記研磨対象金属を研磨する方法であり、
（２）前記研磨液は、下記化学式（Ｉ）
【０００８】
【化１】
【０００９】
で示される蛍光材料の水溶液に、酸化アルミニウム粒子及び酸化チタン粒子の少なくとも１種を懸濁させてなることを特徴とする研磨方法。
２． 前記研磨液中の前記蛍光材料の濃度が、０．１５〜０．２５重量％である、項１に記載の研磨方法。
３． 紫外線の波長が２５４ｎｍである、項１又は２に記載の研磨方法。
４． 紫外線が真空紫外線である、項１又は２に記載の研磨方法。
５． 前記研磨液に紫外線を照射する時間が４〜８時間である、項１〜４のいずれかに記載の研磨方法。
６． 前記研磨液の温度が４０℃以上である、項１〜５のいずれかに記載の研磨方法。
７． 前記研磨液のｐＨが２以上である、項１〜６のいずれかに記載の研磨方法。
８． 研磨対象金属が、銅である項１〜７のいずれかに記載の研磨方法。
９． 研磨対象金属が、液晶ディスプレイのバックライト用電極である項１〜８のいずれかに記載の研磨方法。
【００１０】
本発明の研磨方法は、金属の研磨方法であって、
（１）前記研磨方法は、研磨液中に研磨対象金属を浸漬し、前記研磨液に紫外線を照射しながら、前記研磨対象金属を研磨する方法であり、
（２）前記研磨液は、下記化学式（Ｉ）
【００１１】
【化２】
【００１２】
で示される蛍光材料の水溶液に、酸化アルミニウム粒子及び酸化チタン粒子の少なくとも１種を懸濁させてなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の研磨方法は、研磨液中の酸化アルミニウム粒子及び酸化チタン粒子の少なくとも１種（以下、「金属酸化物粒子」と略記する場合がある）が研磨対象金属と接触することにより該金属を研磨する（機械的研磨）。すなわち、本発明の研磨方法において、前記金属酸化物粒子は、前記対象金属に対して機械的引掻き作用を奏する。しかし、前記金属酸化物粒子の接触による研磨のみでは前記金属の表面粗さが大きくなる。
【００１４】
本発明の研磨方法では、さらに、紫外線による上記蛍光材料の励起反応によって、前記機械的研磨によって研磨された金属の表面をさらに研磨する（化学的研磨）。
【００１５】
＜研磨対象金属＞
本発明の研磨方法は、種々の金属に対して適用できる。例えば、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｎｉ等が挙げられる。これら金属を１種又は２種以上で含む合金でもよい。
特に、本発明の研磨方法によれば、超平滑な金属を得ることができる。例えば表面が超平滑な液晶ディスプレイのバックライト用電極を好適に得ることができる。前記電極には、電子の放出を容易に起こさせることが求められている。そのため、前記電極には超平滑性が要求される。
【００１６】
前記金属の形状、大きさ、表面粗さ（Ｒａ）等については、本発明の研磨方法を実施できる範囲であればよく限定されない。特に、本発明の研磨方法は、表面粗さが数十ｎｍまで前加工した金属の鏡面加工に好適に適用できる。
【００１７】
前加工は、常法により行うことができる。例えば、研磨装置ＭＡ−１５０を用いて＃４００から＃６０００の酸化アルミニウム砥粒でラッピングを行った後、必要に応じて、粒径１．０μｍ、さらに、粒径０．３μｍの酸化アルミニウム砥粒懸濁液ポリシングすることにより、前加工を行うことができる。
【００１８】
＜研磨液＞
本発明の研磨方法にて使用する研磨液は、上記蛍光材料の水溶液に、酸化アルミニウム粒子及び酸化チタン粒子の少なくとも１種を懸濁させた混合液である。
【００１９】
上記蛍光材料としては、市販品であってもよいし、公知の方法によって合成したものであってもよい。市販品としては、例えばCathilon Brilliant Flavine GFH（585 %）（保土ヶ谷化学工業株式会社製）を用いることができる。
【００２０】
上記蛍光材料は、紫外線照射により黄色に発光するが、かかる発光により前記金属酸化物粒子を励起させることはほとんどない。
【００２１】
上記蛍光材料は、水溶性の化合物であり、水に溶解させて、水溶液として用いる。上記蛍光材料の水溶液は、透明度が高いため、紫外線照射を利用した研磨処理を好適に行える。
【００２２】
前記混合液中の上記蛍光材料の濃度は、特に限定されないが、０．１５〜０．２５重量％が好ましく、０．１８〜０．２２重量％がより好ましい。上記蛍光材料の濃度が０．１８〜０．２２重量％の場合、Ｒａ値の低い（表面が平滑な）金属処理物を好適に得ることができる。
【００２３】
前記酸化アルミニウムは、１重量％以下であれば不純物を含んでいても良い。
【００２４】
前記酸化アルミニウム粒子の粒径は、特に限定されないが、０．５〜０．００１μｍが好ましく、０．１〜０．０１μｍがより好ましい。前記酸化アルミニウム粒子の粒径が０．５〜０．０１μｍの場合、上記機械的研磨が好適に行われ、効率的に本発明の研磨方法を遂行できる。
【００２５】
前記酸化アルミニウム粒子としては、公知の又は市販のものを用いることができる。
【００２６】
前記酸化アルミニウム粒子は、紫外線を透過しやすい。そのため、本発明の研磨方法において、前記蛍光材料に紫外線を投射しやすくなる。これにより、前記蛍光材料の励起反応を引き起こしやすくなる。また、前記酸化アルミニウム粒子は、紫外線が照射されると極めて弱い光励起を起こすものと考えられる。かかる光励起によって前記蛍光材料は軽く分解されるものと考えられる。
【００２７】
酸化チタン粒子は、３８０ｎｍ以下の波長の紫外線を照射されると、電子と正孔を作る。前記電子は還元作用を示す。また、前記正孔は強い酸化反応を示す。従って、本発明の研磨方法において、紫外線を照射することよって酸化チタン粒子の表面に生成した電子及び正孔がさらに前記蛍光材料の分解反応を促進させ、かかる分解反応によって生じた硝酸、酸素イオン等が研磨対象金属の腐食を加速させる。このことから、本発明の研磨方法において、金属酸化物粒子として酸化チタン粒子を用いる場合、酸化されにくいNi，Mo，W，Nb等の鏡面加工処理を好適に行うことができる。よって、本発明の研磨方法によれば、例えば液晶ディスプレイのバックライト用の電極の鏡面加工を効果的に行うことができる。
【００２８】
前記酸化チタン粒子の粒径は、特に限定されないが、０．１〜０．００７μｍが好ましく、０．１〜０．０１μｍがより好ましい。前記酸化チタン粒子の粒径が０．１〜０．００７μｍの場合、上記機械的研磨が好適に行われ、効率的に本発明の研磨方法を遂行できる。また、前記酸化チタン粒子の光触媒作用をより大きくし、前記蛍光材料の分解反応をより好適に行うことができる。さらに、前記酸化チタン粒子の表面積が大きく、結晶欠陥が少ないため、電子と正孔の再結合を効果的に防止できる。
【００２９】
前記酸化チタン粒子としては、公知の又は市販のものを用いることができる。
【００３０】
前記研磨液中における前記金属酸化物粒子の含有量は、１〜３０重量％が好ましく、５〜２０重量％がより好ましい。前記金属酸化物粒子の含有量が５〜２０重量％の場合、効率的に研磨対象金属を研磨することができる。
【００３１】
前記研磨液のｐＨは、上記蛍光材料の濃度等に応じて異なるが、２以上が好ましく、２〜７がより好ましく、３〜５が最も好ましい。ｐＨが２以上の場合、金属表面のＲａ値を好適に低下させることができる。ｐＨの調整方法としては、例えば前記水溶液に市販のｐH標準校正液を添加する方法が挙げられる。
【００３２】
上記研磨液は、例えば、上記蛍光材料の水溶液に上記金属酸化物粒子を添加し、撹拌することにより調製できる。
【００３３】
＜研磨方法＞
本発明の研磨方法では、上記研磨液中に上記研磨対象金属を浸漬し、該研磨液に紫外線を照射しながら、該研磨対象金属を研磨する。本発明の研磨方法は、機械的研磨及び化学的研磨を一工程で行う方法である。
【００３４】
上記研磨液の温度は、４０℃以上が好ましく、４０〜５０℃がより好ましい。上記研磨液の温度が４０℃以上の場合、Ｒａ値をより低下させることができる。
【００３５】
照射する紫外線の波長は、本発明の研磨方法を好適に遂行できる範囲内であれば特に限定されない。例えば、上記蛍光材料を好適に励起することができ、また、照射装置として安価で且つ汎用されているものを用いることができる点で、２５４ｎｍが好ましい。
【００３６】
また、本発明の研磨方法では、紫外線として真空紫外線（例えば波長５８．４ｎｍの紫外線）を照射することもできる。この場合、真空設備が必要になる。
【００３７】
本発明の研磨方法は、例えばバレル研磨やポリッシングに適用できる。
【００３８】
ポリッシングにより本発明の研磨方法を行う際、例えば図１の装置を用いることができる。図１の装置は、研磨機及び紫外線照射装置を備えたものであり、研磨機の下部から紫外線を照射して本発明の研磨方法を実行することができる。本明細書では、図１の装置を「紫外線照射型研磨装置」と呼ぶことがある。
【００３９】
以下、本発明の研磨方法について、図１の紫外線照射型研磨装置を用いて研磨対象金属を研磨する場合を代表例として具体的に説明する。
【００４０】
図１の装置は、太陽歯車及び試料ホルダを備えた太陽歯車機構を有し、その外側に、遊星歯車及び試料ホルダを備えた遊星歯車機構を２つ有し、前記太陽歯車機構の上部には、モータ及び減速機を有する。前記太陽歯車及び遊星歯車の歯数は、特に限定されない。例えば、太陽歯車の回転数が１００r.m.pの場合に、研磨対象金属の軌跡が太陽歯車の周りを１周するごとに１２．６４°ずつずれるように歯数を決めることが好ましい。
【００４１】
さらに、図１の装置には、研磨液を溜める空間が設けられ、該空間の底には、研磨パッド（図示せず）が敷かれた石英ガラスが設置されている。
【００４２】
前記研磨パッドとしては、公知のものを用いることができるが、上記金属酸化物粒子の種類及び粒径に応じて適宜選択するのがよい。
【００４３】
例えば、粒径が０．３μｍの酸化アルミニウム粒子を用いる場合、研磨パッドとして軟質ポリオレフィンを用いることが好ましい。前記軟質ポリオレフィンとしては、例えば、商品名「Ｐｏｖｉｃ−Ｔ」アキレス株式会社製等が挙げられる。
【００４４】
また、粒径０．１μｍの酸化アルミニウム粒子及び／又は粒径０．１μｍの酸化チタン粒子を用いる場合、研磨パッドとしてコーデユロイを用いることが好ましい。
【００４５】
本発明の研磨方法は例えば下記のように行われる。
【００４６】
まず、前記２つの遊星歯車の試料ホルダにそれぞれ研磨対象金属を設置する。その際、前記金属の研磨面が研磨パッドと接触するように取り付けることが望ましい。また、研磨対象金属を取り付ける際、該金属の高さが均一になるようにマイクロメータにより測定して行うことが好ましい。
【００４７】
次いで、前記空間内に、前記研磨液を充填する。前記研磨液を充填する量は、特に限定されない。
【００４８】
該研磨液を充填するのに先立って、該研磨液の温度を例えば４０℃以上に調整してもよい。研磨液の温度調整には、加熱ヒータ等の公知の装置を用いればよい。また、紫外線照射により石英ガラスの温度が上昇するため、石英ガラスの熱を利用して該研磨液の温度を調整してもよい。
【００４９】
そして、紫外線を、石英ガラスの下側から照射する。照射された紫外線は、石英ガラスを透過し、研磨パッドを通って、研磨対象金属の研磨面に到達する。紫外線の照射には、公知の紫外線照射装置を用いればよい。図１の装置の場合、例えば波長が２５４ｎｍの紫外線を照射できる装置を用いることができる。
【００５０】
真空紫外線を照射する場合、真空装置を別途設け、真空装置内で本発明の研磨方法を行う必要がある。真空紫外線としては、例えば５８．４ｎｍの波長の紫外線がある。
【００５１】
紫外線を照射する時間は、４〜８時間が好ましく、５〜７時間がより好ましい。紫外線を照射する時間が４〜８時間の場合、Ｒａ値をより低減できる。
【００５２】
前記研磨液に紫外線を照射することにより、下記１）〜３）の現象が生じると推測できる。
１）上記蛍光材料の蛍光中心（正イオン）の周りにある酸素原子が励起され、イオン化する。イオン化した酸素原子は研磨対象金属を酸化し、該金属の含有成分（例えばＣｕ等）を溶出させる。
２）蛍光材料の発光現象により生じた正孔が、研磨対象金属の原子から電子を引き抜き、該金属をイオン化する。イオン化した該金属は、研磨液（水溶液）中で酸化され、含有成分（例えばＣｕ等）が溶出する。
３）金属酸化物粒子（特に酸化チタン粒子）が紫外線により励起され、その表面に電子と正孔が生じる。そして、その電子及び正孔の酸化還元反応により研磨対象金属の含有成分（例えばＣｕ等）を溶出させる。この場合、紫外線により励起された光触媒が蛍光材料の蛍光中心（正イオン）に存在する多種の原子を酸化還元することにより蛍光材料を分解する。蛍光材料を分解することにより、蛍光材料中の炭素、水素、窒素等は酸化物となる。特に窒素は硝酸になる。これら酸化物によって研磨対象金属の腐食反応をさらに加速させる。
【００５３】
その他、蛍光材料の分解反応により酸素イオン、活性酸素等も生成し、これら酸素イオン等もまた前記腐食反応に寄与するものと考えられる。
【００５４】
本発明の研磨方法によれば、例えば、超平滑な液晶ディスプレイのバックライト用電極を好適に製造できる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明の研磨方法によれば、研磨対象金属を好適に研磨でき、表面粗さを低い（平滑な）金属を得ることができる。具体的に、本発明の研磨方法によれば、Ｒａ値が５ｎｍ以下（特に１〜５ｎｍ）の金属を得ることができる。
【００５６】
本発明の研磨方法は、電子部品及び光学部品、特に、液晶ディスプレイのバックライトの電極を作製する際の鏡面加工処理方法として最適な方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下に、実施例等を示し本発明の特徴とするところをより一層明確にする。ただし、本発明は実施例等に限定されるものではない。
【００５８】
参考例１〜４
蛍光材料の濃度等が表面粗さに及ぼす影響について調べた。
【００５９】
なお、表面粗さＲａは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（製品名「ＳＰＡ３００」セイコー電子工業株式会社製）を用いて、処理物の処理面を１０回測定し、平均値として求めた値である。
【００６０】
また、金属表面の写真は、原子間力顕微鏡（AFM）（製品名「SPA300」セイコー電子工業（株）製）を用いて撮影したものである。
（研磨対象金属の調製）
酸素含有量が０．００５％以下で純度９９．９６％の純銅（ニラコ株式会社製）から、直径１５ｍｍで厚さ３．５ｍｍの円板を切り出した。なお、該純銅は、結晶粒の大きさが約５０μｍの多結晶である。
【００６１】
前記円板を真空中７２３Ｋで３６０分間焼鈍した。得られた焼鈍物に対して＃４００から＃６０００の酸化アルミニウム砥粒でラッピングを行い、さらに、粒径１．０μｍから０．０５μｍの酸化アルミニウム砥粒の懸濁液でポリシングすることにより、平面度±０．５μｍ、表面粗さＲａ約８ｎｍ（Ｒｚ約９０ｎｍ）の研磨対象金属を作製した。
【００６２】
（参考例１）
蛍光材料の濃度が表面粗さに及ぼす影響について確認した。
【００６３】
具体的には、上記一般式（Ｉ）で表される水溶性蛍光材料（Cathilon Brilliant Flavine GFH（585 %））の水溶液（水温：３１３Ｋ、ｐＨ：５）に、前記研磨対象金属を液面から前記研磨対象金属の液面側までの距離が１０ｍｍとなるように浸漬し、該水溶液に波長２５４ｎｍの紫外線を１２時間照射して、前記研磨対象金属を表面処理した場合の処理物の表面粗さを求めた。
【００６４】
その際、前記水溶性蛍光材料の濃度が、０．０５重量％、０．１重量％、０．１５重量％、０．２重量％、０．３重量％又は０．５重量％の場合について前記処理物のＲａ値を求めた。
【００６５】
水溶液中の前記蛍光材料の濃度を横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真を図２に示す。
【００６６】
なお、参考のため、図２のグラフには、紫外線を照射しない以外は、本参考例と同様にして表面処理を行った場合の処理物表面のＲａ値についても併せて示している。
【００６７】
図２から、前記蛍光材料の濃度が０．１５〜０．２５重量％の場合、好適に表面粗さの低い表面処理物を製造できることがわかる。
【００６８】
（参考例２）
紫外線の照射時間が表面粗さに及ぼす影響について確認した。
具体的には、水溶性蛍光材料の濃度を０．３重量％とし、紫外線照射時間を３時間、６時間、９時間又は１２時間とした以外は、上記参考例１と同様の方法により、表面粗さを求めた。
【００６９】
紫外線照射時間を横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真を図３に示す。
【００７０】
なお、参考のため、図３のグラフには、紫外線を照射しない以外は、本参考例と同様にして表面処理を行った場合の処理物表面のＲａ値についても併せて示している。
【００７１】
図３から、紫外線照射時間が４〜８時間の場合、好適に表面粗さの低い表面処理物を製造できることがわかる。
【００７２】
（参考例３）
蛍光材料の水溶液の温度が表面粗さに及ぼす影響について確認した。
【００７３】
具体的には、水溶性蛍光材料の濃度を０．１５重量％とし、水溶液の温度を３０℃、３５℃、４０℃、４５℃又は５０℃とした以外は、上記参考例１と同様の方法により表面粗さを求めた。
【００７４】
水溶液の温度を横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真を図４に示す。
【００７５】
なお、参考のため、図４のグラフには、紫外線を照射しない以外は、本参考例と同様にして表面処理を行った場合の処理物表面のＲａ値についても併せて示している。
【００７６】
図４から、水溶液（研磨液）の温度が４０℃以上の場合、好適に表面粗さの低い表面処理物を製造できることがわかる。
【００７７】
（参考例４）
蛍光材料の水溶液のｐＨが表面粗さに及ぼす影響について確認した。
【００７８】
具体的には、水溶性蛍光材料の濃度を０．１５重量％とし、水溶液のｐＨを１、３、５、７又は９とした以外は、上記参考例１と同様の方法により表面粗さを求めた。
【００７９】
なお、前記カチロン水溶液のｐＨを１に調整するために、前記水溶液に少量の塩酸を添加した。また、水溶液のｐＨを３、５、７又は９に調整するために、前記水溶液に市販のｐH標準校正液を添加した。
【００８０】
水溶液のｐＨを横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真を図５に示す。
【００８１】
なお、参考のため、図５のグラフには、紫外線を照射しない以外は、本参考例と同様にして表面処理を行った場合の処理物表面のＲａ値についても併せて示している。
図５から、水溶液（研磨液）のｐＨが２以上の場合、好適に表面粗さの低い表面処理物を製造できることがわかる。
【００８２】
実施例１
（研磨対象金属）
酸素含有量が０．００５％以下で純度９９．９６％の純銅（ニラコ株式会社製）から、直径１５ｍｍで厚さ３．５ｍｍの円板を切り出した。なお、該純銅は、結晶粒の大きさが約５０μｍの多結晶である。
【００８３】
前記円板を真空中７２３Ｋで３６０分間焼鈍した。得られた焼鈍物の片面を＃６０００の酸化アルミニウム砥粒でラッピングすることにより、表面粗さＲａが２６ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【００８４】
（研磨液）
上記一般式（Ｉ）で表される水溶性蛍光材料（Cathilon Brilliant Flavine GFH（585 %））の水溶液（濃度：２０重量％）に、粒径０．３μｍの酸化アルミニウム粒子を添加し、撹拌することにより、懸濁液（水溶性蛍光材料の濃度：０．５重量％、酸化アルミニウム粒子の含有量：２０重量％、ｐＨ：７）を得た。得られた懸濁液（スラリー）を研磨液とした。
【００８５】
（研磨処理）
得られた研磨対象金属を、ラッピングした面が研磨パッド側になるよう図１の紫外線照射研磨装置（以下、「ＵＲＩＰ」と略記する）の２つの遊星歯車の試料ホルダに設置し、該研磨対象金属を研磨液に浸漬させ、該研磨液に２５４ｎｍの紫外線（紫外線照射強度：０．１ｍＷ／ｃｍ２）を照射することにより研磨した。なお、紫外線ランプとしては、製品名「Ｒ−５２Ｇ」（ＵＶＡ株式会社製）を、紫外線強度計としては、製品名「ＵＶＲ−４００」（アズワン株式会社製）を用いた。
【００８６】
具体的な研磨条件は、下記の通りである。
研磨液の温度：２５℃
研磨パッド：Ｐｏｖｉｃ−Ｔ
押付け圧力（kPa）：２９．６７
太陽歯車回転数（r.p.m）：１７３
太陽歯車の歯数：２０
遊星歯車の歯数：４０
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図６に示す（図６の△）。
【００８７】
なお、研磨面粗さＲａは、表面粗さ測定器（製品名「ＳＶ−６００」株式会社ミツトヨ製）を用いて研磨面を５回測定し、その平均値を求めた値である。
【００８８】
比較例１
（研磨対象金属）
実施例１と同様にして、表面粗さＲａが２６ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【００８９】
（研磨液）
粒径０．３μｍの酸化アルミニウム粒子を水に添加し、撹拌することにより、懸濁液（水溶性蛍光材料の濃度：０重量％、酸化アルミニウム粒子の含有量：２０重量％、ｐＨ：７）を得た。得られた懸濁液を研磨液とした。
【００９０】
（研磨処理）
前記研磨液を用いる以外は、実施例１と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さＲａを求めた。
【００９１】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図６に示す（図６の○）。
【００９２】
比較例２
（研磨対象金属）
実施例１と同様にして、表面粗さＲａが２６ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【００９３】
（研磨液）
実施例１と同様にして、研磨液を調製した。
【００９４】
（研磨処理）
紫外線を照射しない以外は、実施例１と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さＲａを求めた。
【００９５】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図６に示す（図６の▲）。
【００９６】
比較例３
（研磨対象金属）
実施例１と同様にして、表面粗さＲａが２６ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【００９７】
（研磨液）
実施例１と同様にして、研磨液を調製した。
【００９８】
（研磨処理）
紫外線を照射しない以外は、比較例１と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さを求めた。
【００９９】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図６に示す（図６の●）。
【０１００】
実施例２
（研磨対象金属）
得られた焼鈍物の片面を＃６０００の酸化アルミニウム砥粒でラッピングする代わりに、粒径１．０μｍの酸化アルミニウム粒子を用いてポリッシングする以外は、実施例１と同様の方法により研磨対象金属を作製した。研磨対象金属のポリッシングされた面のＲａ値は１８ｎｍであった。
【０１０１】
（研磨液）
粒径０．３μｍの酸化アルミニウム粒子の代わりに、０．１μｍの酸化アルミニウム粒子を添加する以外は、実施例１と同様の方法により、懸濁液（水溶性蛍光材料の濃度：０．５重量％、酸化アルミニウム粒子の含有量：２０重量％、ｐＨ：７）を得た。得られた懸濁液を研磨液とした。
【０１０２】
（研磨処理）
得られた研磨対象金属を、ポリッシングした面が研磨パッド側になるよう図１のＵＲＩＰの２つの遊星歯車の試料ホルダに設置し、該研磨対象金属を研磨液に浸漬させ、該研磨液に２５４ｎｍの紫外線（紫外線照射強度：０．１ｍＷ／ｃｍ２）を照射することにより研磨した。なお、紫外線ランプ及び紫外線強度計としては、実施例１と同様のものを用いた。
【０１０３】
具体的な研磨条件は、研磨パッドとしてコーデユロイを用いる以外は、実施例１と同様である。
【０１０４】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図７に示す（図７の△）。
【０１０５】
なお、表面粗さＲａは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（製品名「ＳＰＡ３００」セイコー電子工業株式会社製）を用いて、研磨面を１０回測定し、平均値として求めた値である。
【０１０６】
比較例４
（研磨対象金属）
実施例２と同様にして、表面粗さＲａが１８ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【０１０７】
（研磨液）
粒径０．１μｍの酸化アルミニウム粒子を水に添加し、撹拌することにより、懸濁液（水溶性蛍光材料の濃度：０重量％、酸化アルミニウム粒子の含有量：２０重量％、ｐＨ：７）を得た。得られた懸濁液を研磨液とした。
【０１０８】
（研磨処理）
前記研磨液を用いる以外は、実施例２と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さＲａを求めた。
【０１０９】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図７に示す（図７の○）。
【０１１０】
比較例５
（研磨対象金属）
実施例２と同様にして、表面粗さＲａが１８ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【０１１１】
（研磨液）
実施例２と同様にして、研磨液を調製した。
【０１１２】
（研磨処理）
紫外線を照射しない以外は、実施例２と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さＲａを求めた。
【０１１３】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図７に示す（図７の▲）。
【０１１４】
比較例６
（研磨対象金属）
実施例２と同様にして、表面粗さＲａが１８ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【０１１５】
（研磨液）
実施例２と同様にして、研磨液を調製した。
【０１１６】
（研磨処理）
紫外線を照射しない以外は、比較例４と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さを求めた。
【０１１７】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図７に示す（図７の●）。
【０１１８】
実施例３
（研磨対象金属）
得られた焼鈍物の片面を＃６０００の酸化アルミニウム砥粒でラッピングする代わりに、粒径０．３μｍの酸化アルミニウム粒子を用いてポリッシングする以外は、実施例１と同様の方法により研磨対象金属を作製した。研磨対象金属のポリッシングされた面のＲａ値は１２ｎｍであった。
【０１１９】
（研磨液）
実施例２と同様にして、研磨液を調製した。
【０１２０】
（研磨処理）
得られた研磨対象金属を、ポリッシングした面が研磨パッド側になるよう図１のＵＲＩＰの２つの遊星歯車の試料ホルダに設置し、該研磨対象金属を研磨液に浸漬させ、該研磨液に２５４ｎｍの紫外線（紫外線照射強度：０．１ｍＷ／ｃｍ２）を照射することにより研磨した。なお、紫外線ランプ及び紫外線強度計としては、実施例１と同様のものを用いた。
【０１２１】
具体的な研磨条件は実施例２と同様である。
【０１２２】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図８に示す（図８の△）。
【０１２３】
なお、表面粗さの測定・算出方法は実施例２と同様である。
【０１２４】
比較例７
（研磨対象金属）
実施例３と同様にして、表面粗さＲａが１２ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【０１２５】
（研磨液）
比較例４と同様にして、研磨液を調製した。
【０１２６】
（研磨処理）
実施例３と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さＲａを求めた。
【０１２７】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図８に示す（図８の○）。
【０１２８】
比較例８
（研磨対象金属）
実施例３と同様にして、表面粗さＲａが１２ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【０１２９】
（研磨液）
実施例２と同様にして、研磨液を調製した。
【０１３０】
（研磨処理）
紫外線を照射しない以外は、実施例３と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さＲａを求めた。
【０１３１】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図８に示す（図８の▲）。
【０１３２】
比較例９
（研磨対象金属）
実施例３と同様にして、表面粗さＲａが１２ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【０１３３】
（研磨液）
実施例２と同様にして、研磨液を調製した。
【０１３４】
（研磨処理）
紫外線を照射しない以外は、比較例７と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さを求めた。
【０１３５】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図８に示す（図８の●）。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】図１は、紫外線照射型研磨装置を示す図である。
【図２】図２は、蛍光材料の濃度を横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真を示す図である。
【図３】図３は、紫外線照射時間を横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真を示す図である。
【図４】図４は、水溶液の温度を横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真示す図である。
【図５】図５は、水溶液のｐＨを横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真示す図である。
【図６】図６は、実施例１及び比較例１〜３における研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を示すグラフである。
【図７】図７は、実施例２及び比較例４〜６における研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例３及び比較例７〜９における研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密機器の高性能化、小型化が進むにつれ、それらに組み込まれる電子部品や光学部品の表面粗さに対する要求は一段と厳しいものになっており、例えば、１ｎｍ又は原子オーダーの最大高さ粗さが要求されている。また、ＬＳＩにおいては、今まで以上に小型化が求められている。しかしながら、半導体チップの多層化、高集積度化にともなう配線断面微少化により、配線抵抗が増大し、それに伴う断線（エレクトロマイグレーション）、高温時のストレスによる断線（ストレスマイグレーション）等の問題が生じている。これらの問題を解決するために、銅配線、Ｌｏｗ−ｋ配線および銅デュアルダマシンプロセス等が導入されている。そこでは、軟質の純金属の鏡面加工がますます重要な課題になっている。例えば、液晶ディスプレイのバックライト用の電極もまた、その電子放出性能が表面粗さに大きく関係し、できる限り平滑であることが求められている。
【０００３】
超平滑な表面を得ることを目的として、ＥＥＭ（Elastic Emission Machining）、フロートポリッシング、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等の多くの方法が提案されている（非特許文献１〜３）。
【０００４】
しかしながら、これらの方法には、加工精度に限界があるため、より平滑な表面を得るために更なる改良が必要である。
【非特許文献１】Y. CHIWAYA and T. TANAKA: Study of Ultraviolet Ray-Assisted Machining(6th Report)-A Trial of Polishing using Ultraviolet-Excited Liquid, Proceedings of 2004’s JSPE Fall Annual Meeting, (2004) 657 (in Japanese).
【非特許文献２】Y. CHIWAYA and T. TANAKA: Fundamental Verification of Ultra violet-Exited Abrasion and Polishing Characteristics of Copper-Study of Luminescence Machining, Key Engineering Materials, 291-292 (2005), pp343-348.
【非特許文献３】大吉利吉, 磯野吉正, 田中武司：紫外線励起によるマシニングの研究（第１報）−基本原理と基礎的現象の検証, 精密工学会１９９９年度関西支部定期学術講演会講演論文集, 31.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、表面粗さの低い金属を得るための新規な研磨方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の研磨液を用い、且つ、特定の操作を行うことにより、上記目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明は、下記の研磨方法に係る。
１． 金属の研磨方法であって、
（１）前記研磨方法は、研磨液中に研磨対象金属を浸漬し、前記研磨液に紫外線を照射しながら、前記研磨対象金属を研磨する方法であり、
（２）前記研磨液は、下記化学式（Ｉ）
【０００８】
【化１】
【０００９】
で示される蛍光材料の水溶液に、酸化アルミニウム粒子及び酸化チタン粒子の少なくとも１種を懸濁させてなることを特徴とする研磨方法。
２． 前記研磨液中の前記蛍光材料の濃度が、０．１５〜０．２５重量％である、項１に記載の研磨方法。
３． 紫外線の波長が２５４ｎｍである、項１又は２に記載の研磨方法。
４． 紫外線が真空紫外線である、項１又は２に記載の研磨方法。
５． 前記研磨液に紫外線を照射する時間が４〜８時間である、項１〜４のいずれかに記載の研磨方法。
６． 前記研磨液の温度が４０℃以上である、項１〜５のいずれかに記載の研磨方法。
７． 前記研磨液のｐＨが２以上である、項１〜６のいずれかに記載の研磨方法。
８． 研磨対象金属が、銅である項１〜７のいずれかに記載の研磨方法。
９． 研磨対象金属が、液晶ディスプレイのバックライト用電極である項１〜８のいずれかに記載の研磨方法。
【００１０】
本発明の研磨方法は、金属の研磨方法であって、
（１）前記研磨方法は、研磨液中に研磨対象金属を浸漬し、前記研磨液に紫外線を照射しながら、前記研磨対象金属を研磨する方法であり、
（２）前記研磨液は、下記化学式（Ｉ）
【００１１】
【化２】
【００１２】
で示される蛍光材料の水溶液に、酸化アルミニウム粒子及び酸化チタン粒子の少なくとも１種を懸濁させてなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の研磨方法は、研磨液中の酸化アルミニウム粒子及び酸化チタン粒子の少なくとも１種（以下、「金属酸化物粒子」と略記する場合がある）が研磨対象金属と接触することにより該金属を研磨する（機械的研磨）。すなわち、本発明の研磨方法において、前記金属酸化物粒子は、前記対象金属に対して機械的引掻き作用を奏する。しかし、前記金属酸化物粒子の接触による研磨のみでは前記金属の表面粗さが大きくなる。
【００１４】
本発明の研磨方法では、さらに、紫外線による上記蛍光材料の励起反応によって、前記機械的研磨によって研磨された金属の表面をさらに研磨する（化学的研磨）。
【００１５】
＜研磨対象金属＞
本発明の研磨方法は、種々の金属に対して適用できる。例えば、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｎｉ等が挙げられる。これら金属を１種又は２種以上で含む合金でもよい。
特に、本発明の研磨方法によれば、超平滑な金属を得ることができる。例えば表面が超平滑な液晶ディスプレイのバックライト用電極を好適に得ることができる。前記電極には、電子の放出を容易に起こさせることが求められている。そのため、前記電極には超平滑性が要求される。
【００１６】
前記金属の形状、大きさ、表面粗さ（Ｒａ）等については、本発明の研磨方法を実施できる範囲であればよく限定されない。特に、本発明の研磨方法は、表面粗さが数十ｎｍまで前加工した金属の鏡面加工に好適に適用できる。
【００１７】
前加工は、常法により行うことができる。例えば、研磨装置ＭＡ−１５０を用いて＃４００から＃６０００の酸化アルミニウム砥粒でラッピングを行った後、必要に応じて、粒径１．０μｍ、さらに、粒径０．３μｍの酸化アルミニウム砥粒懸濁液ポリシングすることにより、前加工を行うことができる。
【００１８】
＜研磨液＞
本発明の研磨方法にて使用する研磨液は、上記蛍光材料の水溶液に、酸化アルミニウム粒子及び酸化チタン粒子の少なくとも１種を懸濁させた混合液である。
【００１９】
上記蛍光材料としては、市販品であってもよいし、公知の方法によって合成したものであってもよい。市販品としては、例えばCathilon Brilliant Flavine GFH（585 %）（保土ヶ谷化学工業株式会社製）を用いることができる。
【００２０】
上記蛍光材料は、紫外線照射により黄色に発光するが、かかる発光により前記金属酸化物粒子を励起させることはほとんどない。
【００２１】
上記蛍光材料は、水溶性の化合物であり、水に溶解させて、水溶液として用いる。上記蛍光材料の水溶液は、透明度が高いため、紫外線照射を利用した研磨処理を好適に行える。
【００２２】
前記混合液中の上記蛍光材料の濃度は、特に限定されないが、０．１５〜０．２５重量％が好ましく、０．１８〜０．２２重量％がより好ましい。上記蛍光材料の濃度が０．１８〜０．２２重量％の場合、Ｒａ値の低い（表面が平滑な）金属処理物を好適に得ることができる。
【００２３】
前記酸化アルミニウムは、１重量％以下であれば不純物を含んでいても良い。
【００２４】
前記酸化アルミニウム粒子の粒径は、特に限定されないが、０．５〜０．００１μｍが好ましく、０．１〜０．０１μｍがより好ましい。前記酸化アルミニウム粒子の粒径が０．５〜０．０１μｍの場合、上記機械的研磨が好適に行われ、効率的に本発明の研磨方法を遂行できる。
【００２５】
前記酸化アルミニウム粒子としては、公知の又は市販のものを用いることができる。
【００２６】
前記酸化アルミニウム粒子は、紫外線を透過しやすい。そのため、本発明の研磨方法において、前記蛍光材料に紫外線を投射しやすくなる。これにより、前記蛍光材料の励起反応を引き起こしやすくなる。また、前記酸化アルミニウム粒子は、紫外線が照射されると極めて弱い光励起を起こすものと考えられる。かかる光励起によって前記蛍光材料は軽く分解されるものと考えられる。
【００２７】
酸化チタン粒子は、３８０ｎｍ以下の波長の紫外線を照射されると、電子と正孔を作る。前記電子は還元作用を示す。また、前記正孔は強い酸化反応を示す。従って、本発明の研磨方法において、紫外線を照射することよって酸化チタン粒子の表面に生成した電子及び正孔がさらに前記蛍光材料の分解反応を促進させ、かかる分解反応によって生じた硝酸、酸素イオン等が研磨対象金属の腐食を加速させる。このことから、本発明の研磨方法において、金属酸化物粒子として酸化チタン粒子を用いる場合、酸化されにくいNi，Mo，W，Nb等の鏡面加工処理を好適に行うことができる。よって、本発明の研磨方法によれば、例えば液晶ディスプレイのバックライト用の電極の鏡面加工を効果的に行うことができる。
【００２８】
前記酸化チタン粒子の粒径は、特に限定されないが、０．１〜０．００７μｍが好ましく、０．１〜０．０１μｍがより好ましい。前記酸化チタン粒子の粒径が０．１〜０．００７μｍの場合、上記機械的研磨が好適に行われ、効率的に本発明の研磨方法を遂行できる。また、前記酸化チタン粒子の光触媒作用をより大きくし、前記蛍光材料の分解反応をより好適に行うことができる。さらに、前記酸化チタン粒子の表面積が大きく、結晶欠陥が少ないため、電子と正孔の再結合を効果的に防止できる。
【００２９】
前記酸化チタン粒子としては、公知の又は市販のものを用いることができる。
【００３０】
前記研磨液中における前記金属酸化物粒子の含有量は、１〜３０重量％が好ましく、５〜２０重量％がより好ましい。前記金属酸化物粒子の含有量が５〜２０重量％の場合、効率的に研磨対象金属を研磨することができる。
【００３１】
前記研磨液のｐＨは、上記蛍光材料の濃度等に応じて異なるが、２以上が好ましく、２〜７がより好ましく、３〜５が最も好ましい。ｐＨが２以上の場合、金属表面のＲａ値を好適に低下させることができる。ｐＨの調整方法としては、例えば前記水溶液に市販のｐH標準校正液を添加する方法が挙げられる。
【００３２】
上記研磨液は、例えば、上記蛍光材料の水溶液に上記金属酸化物粒子を添加し、撹拌することにより調製できる。
【００３３】
＜研磨方法＞
本発明の研磨方法では、上記研磨液中に上記研磨対象金属を浸漬し、該研磨液に紫外線を照射しながら、該研磨対象金属を研磨する。本発明の研磨方法は、機械的研磨及び化学的研磨を一工程で行う方法である。
【００３４】
上記研磨液の温度は、４０℃以上が好ましく、４０〜５０℃がより好ましい。上記研磨液の温度が４０℃以上の場合、Ｒａ値をより低下させることができる。
【００３５】
照射する紫外線の波長は、本発明の研磨方法を好適に遂行できる範囲内であれば特に限定されない。例えば、上記蛍光材料を好適に励起することができ、また、照射装置として安価で且つ汎用されているものを用いることができる点で、２５４ｎｍが好ましい。
【００３６】
また、本発明の研磨方法では、紫外線として真空紫外線（例えば波長５８．４ｎｍの紫外線）を照射することもできる。この場合、真空設備が必要になる。
【００３７】
本発明の研磨方法は、例えばバレル研磨やポリッシングに適用できる。
【００３８】
ポリッシングにより本発明の研磨方法を行う際、例えば図１の装置を用いることができる。図１の装置は、研磨機及び紫外線照射装置を備えたものであり、研磨機の下部から紫外線を照射して本発明の研磨方法を実行することができる。本明細書では、図１の装置を「紫外線照射型研磨装置」と呼ぶことがある。
【００３９】
以下、本発明の研磨方法について、図１の紫外線照射型研磨装置を用いて研磨対象金属を研磨する場合を代表例として具体的に説明する。
【００４０】
図１の装置は、太陽歯車及び試料ホルダを備えた太陽歯車機構を有し、その外側に、遊星歯車及び試料ホルダを備えた遊星歯車機構を２つ有し、前記太陽歯車機構の上部には、モータ及び減速機を有する。前記太陽歯車及び遊星歯車の歯数は、特に限定されない。例えば、太陽歯車の回転数が１００r.m.pの場合に、研磨対象金属の軌跡が太陽歯車の周りを１周するごとに１２．６４°ずつずれるように歯数を決めることが好ましい。
【００４１】
さらに、図１の装置には、研磨液を溜める空間が設けられ、該空間の底には、研磨パッド（図示せず）が敷かれた石英ガラスが設置されている。
【００４２】
前記研磨パッドとしては、公知のものを用いることができるが、上記金属酸化物粒子の種類及び粒径に応じて適宜選択するのがよい。
【００４３】
例えば、粒径が０．３μｍの酸化アルミニウム粒子を用いる場合、研磨パッドとして軟質ポリオレフィンを用いることが好ましい。前記軟質ポリオレフィンとしては、例えば、商品名「Ｐｏｖｉｃ−Ｔ」アキレス株式会社製等が挙げられる。
【００４４】
また、粒径０．１μｍの酸化アルミニウム粒子及び／又は粒径０．１μｍの酸化チタン粒子を用いる場合、研磨パッドとしてコーデユロイを用いることが好ましい。
【００４５】
本発明の研磨方法は例えば下記のように行われる。
【００４６】
まず、前記２つの遊星歯車の試料ホルダにそれぞれ研磨対象金属を設置する。その際、前記金属の研磨面が研磨パッドと接触するように取り付けることが望ましい。また、研磨対象金属を取り付ける際、該金属の高さが均一になるようにマイクロメータにより測定して行うことが好ましい。
【００４７】
次いで、前記空間内に、前記研磨液を充填する。前記研磨液を充填する量は、特に限定されない。
【００４８】
該研磨液を充填するのに先立って、該研磨液の温度を例えば４０℃以上に調整してもよい。研磨液の温度調整には、加熱ヒータ等の公知の装置を用いればよい。また、紫外線照射により石英ガラスの温度が上昇するため、石英ガラスの熱を利用して該研磨液の温度を調整してもよい。
【００４９】
そして、紫外線を、石英ガラスの下側から照射する。照射された紫外線は、石英ガラスを透過し、研磨パッドを通って、研磨対象金属の研磨面に到達する。紫外線の照射には、公知の紫外線照射装置を用いればよい。図１の装置の場合、例えば波長が２５４ｎｍの紫外線を照射できる装置を用いることができる。
【００５０】
真空紫外線を照射する場合、真空装置を別途設け、真空装置内で本発明の研磨方法を行う必要がある。真空紫外線としては、例えば５８．４ｎｍの波長の紫外線がある。
【００５１】
紫外線を照射する時間は、４〜８時間が好ましく、５〜７時間がより好ましい。紫外線を照射する時間が４〜８時間の場合、Ｒａ値をより低減できる。
【００５２】
前記研磨液に紫外線を照射することにより、下記１）〜３）の現象が生じると推測できる。
１）上記蛍光材料の蛍光中心（正イオン）の周りにある酸素原子が励起され、イオン化する。イオン化した酸素原子は研磨対象金属を酸化し、該金属の含有成分（例えばＣｕ等）を溶出させる。
２）蛍光材料の発光現象により生じた正孔が、研磨対象金属の原子から電子を引き抜き、該金属をイオン化する。イオン化した該金属は、研磨液（水溶液）中で酸化され、含有成分（例えばＣｕ等）が溶出する。
３）金属酸化物粒子（特に酸化チタン粒子）が紫外線により励起され、その表面に電子と正孔が生じる。そして、その電子及び正孔の酸化還元反応により研磨対象金属の含有成分（例えばＣｕ等）を溶出させる。この場合、紫外線により励起された光触媒が蛍光材料の蛍光中心（正イオン）に存在する多種の原子を酸化還元することにより蛍光材料を分解する。蛍光材料を分解することにより、蛍光材料中の炭素、水素、窒素等は酸化物となる。特に窒素は硝酸になる。これら酸化物によって研磨対象金属の腐食反応をさらに加速させる。
【００５３】
その他、蛍光材料の分解反応により酸素イオン、活性酸素等も生成し、これら酸素イオン等もまた前記腐食反応に寄与するものと考えられる。
【００５４】
本発明の研磨方法によれば、例えば、超平滑な液晶ディスプレイのバックライト用電極を好適に製造できる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明の研磨方法によれば、研磨対象金属を好適に研磨でき、表面粗さを低い（平滑な）金属を得ることができる。具体的に、本発明の研磨方法によれば、Ｒａ値が５ｎｍ以下（特に１〜５ｎｍ）の金属を得ることができる。
【００５６】
本発明の研磨方法は、電子部品及び光学部品、特に、液晶ディスプレイのバックライトの電極を作製する際の鏡面加工処理方法として最適な方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下に、実施例等を示し本発明の特徴とするところをより一層明確にする。ただし、本発明は実施例等に限定されるものではない。
【００５８】
参考例１〜４
蛍光材料の濃度等が表面粗さに及ぼす影響について調べた。
【００５９】
なお、表面粗さＲａは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（製品名「ＳＰＡ３００」セイコー電子工業株式会社製）を用いて、処理物の処理面を１０回測定し、平均値として求めた値である。
【００６０】
また、金属表面の写真は、原子間力顕微鏡（AFM）（製品名「SPA300」セイコー電子工業（株）製）を用いて撮影したものである。
（研磨対象金属の調製）
酸素含有量が０．００５％以下で純度９９．９６％の純銅（ニラコ株式会社製）から、直径１５ｍｍで厚さ３．５ｍｍの円板を切り出した。なお、該純銅は、結晶粒の大きさが約５０μｍの多結晶である。
【００６１】
前記円板を真空中７２３Ｋで３６０分間焼鈍した。得られた焼鈍物に対して＃４００から＃６０００の酸化アルミニウム砥粒でラッピングを行い、さらに、粒径１．０μｍから０．０５μｍの酸化アルミニウム砥粒の懸濁液でポリシングすることにより、平面度±０．５μｍ、表面粗さＲａ約８ｎｍ（Ｒｚ約９０ｎｍ）の研磨対象金属を作製した。
【００６２】
（参考例１）
蛍光材料の濃度が表面粗さに及ぼす影響について確認した。
【００６３】
具体的には、上記一般式（Ｉ）で表される水溶性蛍光材料（Cathilon Brilliant Flavine GFH（585 %））の水溶液（水温：３１３Ｋ、ｐＨ：５）に、前記研磨対象金属を液面から前記研磨対象金属の液面側までの距離が１０ｍｍとなるように浸漬し、該水溶液に波長２５４ｎｍの紫外線を１２時間照射して、前記研磨対象金属を表面処理した場合の処理物の表面粗さを求めた。
【００６４】
その際、前記水溶性蛍光材料の濃度が、０．０５重量％、０．１重量％、０．１５重量％、０．２重量％、０．３重量％又は０．５重量％の場合について前記処理物のＲａ値を求めた。
【００６５】
水溶液中の前記蛍光材料の濃度を横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真を図２に示す。
【００６６】
なお、参考のため、図２のグラフには、紫外線を照射しない以外は、本参考例と同様にして表面処理を行った場合の処理物表面のＲａ値についても併せて示している。
【００６７】
図２から、前記蛍光材料の濃度が０．１５〜０．２５重量％の場合、好適に表面粗さの低い表面処理物を製造できることがわかる。
【００６８】
（参考例２）
紫外線の照射時間が表面粗さに及ぼす影響について確認した。
具体的には、水溶性蛍光材料の濃度を０．３重量％とし、紫外線照射時間を３時間、６時間、９時間又は１２時間とした以外は、上記参考例１と同様の方法により、表面粗さを求めた。
【００６９】
紫外線照射時間を横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真を図３に示す。
【００７０】
なお、参考のため、図３のグラフには、紫外線を照射しない以外は、本参考例と同様にして表面処理を行った場合の処理物表面のＲａ値についても併せて示している。
【００７１】
図３から、紫外線照射時間が４〜８時間の場合、好適に表面粗さの低い表面処理物を製造できることがわかる。
【００７２】
（参考例３）
蛍光材料の水溶液の温度が表面粗さに及ぼす影響について確認した。
【００７３】
具体的には、水溶性蛍光材料の濃度を０．１５重量％とし、水溶液の温度を３０℃、３５℃、４０℃、４５℃又は５０℃とした以外は、上記参考例１と同様の方法により表面粗さを求めた。
【００７４】
水溶液の温度を横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真を図４に示す。
【００７５】
なお、参考のため、図４のグラフには、紫外線を照射しない以外は、本参考例と同様にして表面処理を行った場合の処理物表面のＲａ値についても併せて示している。
【００７６】
図４から、水溶液（研磨液）の温度が４０℃以上の場合、好適に表面粗さの低い表面処理物を製造できることがわかる。
【００７７】
（参考例４）
蛍光材料の水溶液のｐＨが表面粗さに及ぼす影響について確認した。
【００７８】
具体的には、水溶性蛍光材料の濃度を０．１５重量％とし、水溶液のｐＨを１、３、５、７又は９とした以外は、上記参考例１と同様の方法により表面粗さを求めた。
【００７９】
なお、前記カチロン水溶液のｐＨを１に調整するために、前記水溶液に少量の塩酸を添加した。また、水溶液のｐＨを３、５、７又は９に調整するために、前記水溶液に市販のｐH標準校正液を添加した。
【００８０】
水溶液のｐＨを横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真を図５に示す。
【００８１】
なお、参考のため、図５のグラフには、紫外線を照射しない以外は、本参考例と同様にして表面処理を行った場合の処理物表面のＲａ値についても併せて示している。
図５から、水溶液（研磨液）のｐＨが２以上の場合、好適に表面粗さの低い表面処理物を製造できることがわかる。
【００８２】
実施例１
（研磨対象金属）
酸素含有量が０．００５％以下で純度９９．９６％の純銅（ニラコ株式会社製）から、直径１５ｍｍで厚さ３．５ｍｍの円板を切り出した。なお、該純銅は、結晶粒の大きさが約５０μｍの多結晶である。
【００８３】
前記円板を真空中７２３Ｋで３６０分間焼鈍した。得られた焼鈍物の片面を＃６０００の酸化アルミニウム砥粒でラッピングすることにより、表面粗さＲａが２６ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【００８４】
（研磨液）
上記一般式（Ｉ）で表される水溶性蛍光材料（Cathilon Brilliant Flavine GFH（585 %））の水溶液（濃度：２０重量％）に、粒径０．３μｍの酸化アルミニウム粒子を添加し、撹拌することにより、懸濁液（水溶性蛍光材料の濃度：０．５重量％、酸化アルミニウム粒子の含有量：２０重量％、ｐＨ：７）を得た。得られた懸濁液（スラリー）を研磨液とした。
【００８５】
（研磨処理）
得られた研磨対象金属を、ラッピングした面が研磨パッド側になるよう図１の紫外線照射研磨装置（以下、「ＵＲＩＰ」と略記する）の２つの遊星歯車の試料ホルダに設置し、該研磨対象金属を研磨液に浸漬させ、該研磨液に２５４ｎｍの紫外線（紫外線照射強度：０．１ｍＷ／ｃｍ２）を照射することにより研磨した。なお、紫外線ランプとしては、製品名「Ｒ−５２Ｇ」（ＵＶＡ株式会社製）を、紫外線強度計としては、製品名「ＵＶＲ−４００」（アズワン株式会社製）を用いた。
【００８６】
具体的な研磨条件は、下記の通りである。
研磨液の温度：２５℃
研磨パッド：Ｐｏｖｉｃ−Ｔ
押付け圧力（kPa）：２９．６７
太陽歯車回転数（r.p.m）：１７３
太陽歯車の歯数：２０
遊星歯車の歯数：４０
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図６に示す（図６の△）。
【００８７】
なお、研磨面粗さＲａは、表面粗さ測定器（製品名「ＳＶ−６００」株式会社ミツトヨ製）を用いて研磨面を５回測定し、その平均値を求めた値である。
【００８８】
比較例１
（研磨対象金属）
実施例１と同様にして、表面粗さＲａが２６ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【００８９】
（研磨液）
粒径０．３μｍの酸化アルミニウム粒子を水に添加し、撹拌することにより、懸濁液（水溶性蛍光材料の濃度：０重量％、酸化アルミニウム粒子の含有量：２０重量％、ｐＨ：７）を得た。得られた懸濁液を研磨液とした。
【００９０】
（研磨処理）
前記研磨液を用いる以外は、実施例１と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さＲａを求めた。
【００９１】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図６に示す（図６の○）。
【００９２】
比較例２
（研磨対象金属）
実施例１と同様にして、表面粗さＲａが２６ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【００９３】
（研磨液）
実施例１と同様にして、研磨液を調製した。
【００９４】
（研磨処理）
紫外線を照射しない以外は、実施例１と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さＲａを求めた。
【００９５】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図６に示す（図６の▲）。
【００９６】
比較例３
（研磨対象金属）
実施例１と同様にして、表面粗さＲａが２６ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【００９７】
（研磨液）
実施例１と同様にして、研磨液を調製した。
【００９８】
（研磨処理）
紫外線を照射しない以外は、比較例１と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さを求めた。
【００９９】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図６に示す（図６の●）。
【０１００】
実施例２
（研磨対象金属）
得られた焼鈍物の片面を＃６０００の酸化アルミニウム砥粒でラッピングする代わりに、粒径１．０μｍの酸化アルミニウム粒子を用いてポリッシングする以外は、実施例１と同様の方法により研磨対象金属を作製した。研磨対象金属のポリッシングされた面のＲａ値は１８ｎｍであった。
【０１０１】
（研磨液）
粒径０．３μｍの酸化アルミニウム粒子の代わりに、０．１μｍの酸化アルミニウム粒子を添加する以外は、実施例１と同様の方法により、懸濁液（水溶性蛍光材料の濃度：０．５重量％、酸化アルミニウム粒子の含有量：２０重量％、ｐＨ：７）を得た。得られた懸濁液を研磨液とした。
【０１０２】
（研磨処理）
得られた研磨対象金属を、ポリッシングした面が研磨パッド側になるよう図１のＵＲＩＰの２つの遊星歯車の試料ホルダに設置し、該研磨対象金属を研磨液に浸漬させ、該研磨液に２５４ｎｍの紫外線（紫外線照射強度：０．１ｍＷ／ｃｍ２）を照射することにより研磨した。なお、紫外線ランプ及び紫外線強度計としては、実施例１と同様のものを用いた。
【０１０３】
具体的な研磨条件は、研磨パッドとしてコーデユロイを用いる以外は、実施例１と同様である。
【０１０４】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図７に示す（図７の△）。
【０１０５】
なお、表面粗さＲａは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（製品名「ＳＰＡ３００」セイコー電子工業株式会社製）を用いて、研磨面を１０回測定し、平均値として求めた値である。
【０１０６】
比較例４
（研磨対象金属）
実施例２と同様にして、表面粗さＲａが１８ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【０１０７】
（研磨液）
粒径０．１μｍの酸化アルミニウム粒子を水に添加し、撹拌することにより、懸濁液（水溶性蛍光材料の濃度：０重量％、酸化アルミニウム粒子の含有量：２０重量％、ｐＨ：７）を得た。得られた懸濁液を研磨液とした。
【０１０８】
（研磨処理）
前記研磨液を用いる以外は、実施例２と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さＲａを求めた。
【０１０９】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図７に示す（図７の○）。
【０１１０】
比較例５
（研磨対象金属）
実施例２と同様にして、表面粗さＲａが１８ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【０１１１】
（研磨液）
実施例２と同様にして、研磨液を調製した。
【０１１２】
（研磨処理）
紫外線を照射しない以外は、実施例２と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さＲａを求めた。
【０１１３】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図７に示す（図７の▲）。
【０１１４】
比較例６
（研磨対象金属）
実施例２と同様にして、表面粗さＲａが１８ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【０１１５】
（研磨液）
実施例２と同様にして、研磨液を調製した。
【０１１６】
（研磨処理）
紫外線を照射しない以外は、比較例４と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さを求めた。
【０１１７】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図７に示す（図７の●）。
【０１１８】
実施例３
（研磨対象金属）
得られた焼鈍物の片面を＃６０００の酸化アルミニウム砥粒でラッピングする代わりに、粒径０．３μｍの酸化アルミニウム粒子を用いてポリッシングする以外は、実施例１と同様の方法により研磨対象金属を作製した。研磨対象金属のポリッシングされた面のＲａ値は１２ｎｍであった。
【０１１９】
（研磨液）
実施例２と同様にして、研磨液を調製した。
【０１２０】
（研磨処理）
得られた研磨対象金属を、ポリッシングした面が研磨パッド側になるよう図１のＵＲＩＰの２つの遊星歯車の試料ホルダに設置し、該研磨対象金属を研磨液に浸漬させ、該研磨液に２５４ｎｍの紫外線（紫外線照射強度：０．１ｍＷ／ｃｍ２）を照射することにより研磨した。なお、紫外線ランプ及び紫外線強度計としては、実施例１と同様のものを用いた。
【０１２１】
具体的な研磨条件は実施例２と同様である。
【０１２２】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図８に示す（図８の△）。
【０１２３】
なお、表面粗さの測定・算出方法は実施例２と同様である。
【０１２４】
比較例７
（研磨対象金属）
実施例３と同様にして、表面粗さＲａが１２ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【０１２５】
（研磨液）
比較例４と同様にして、研磨液を調製した。
【０１２６】
（研磨処理）
実施例３と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さＲａを求めた。
【０１２７】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図８に示す（図８の○）。
【０１２８】
比較例８
（研磨対象金属）
実施例３と同様にして、表面粗さＲａが１２ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【０１２９】
（研磨液）
実施例２と同様にして、研磨液を調製した。
【０１３０】
（研磨処理）
紫外線を照射しない以外は、実施例３と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さＲａを求めた。
【０１３１】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図８に示す（図８の▲）。
【０１３２】
比較例９
（研磨対象金属）
実施例３と同様にして、表面粗さＲａが１２ｎｍの研磨対象金属を作製した。
【０１３３】
（研磨液）
実施例２と同様にして、研磨液を調製した。
【０１３４】
（研磨処理）
紫外線を照射しない以外は、比較例７と同様の方法により研磨処理を行い、研磨面粗さを求めた。
【０１３５】
研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を図８に示す（図８の●）。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】図１は、紫外線照射型研磨装置を示す図である。
【図２】図２は、蛍光材料の濃度を横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真を示す図である。
【図３】図３は、紫外線照射時間を横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真を示す図である。
【図４】図４は、水溶液の温度を横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真示す図である。
【図５】図５は、水溶液のｐＨを横軸とし、処理物の表面粗さＲａを縦軸とした場合のグラフ及び処理物表面のAFM写真示す図である。
【図６】図６は、実施例１及び比較例１〜３における研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を示すグラフである。
【図７】図７は、実施例２及び比較例４〜６における研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例３及び比較例７〜９における研磨時間に対する研磨面粗さ（表面粗さ）の変化を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属の研磨方法であって、
（１）前記研磨方法は、研磨液中に研磨対象金属を浸漬し、前記研磨液に紫外線を照射しながら、前記研磨対象金属を研磨する方法であり、
（２）前記研磨液は、下記化学式（Ｉ）
【化１】
で示される蛍光材料の水溶液に、酸化アルミニウム粒子及び酸化チタン粒子の少なくとも１種を懸濁させてなることを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
前記研磨液中の前記蛍光材料の濃度が、０．１５〜０．２５重量％である、請求項１に記載の研磨方法。
【請求項３】
紫外線の波長が２５４ｎｍである、請求項１又は２に記載の研磨方法。
【請求項４】
紫外線が真空紫外線である、請求項１又は２に記載の研磨方法。
【請求項５】
前記研磨液に紫外線を照射する時間が４〜８時間である、請求項１〜４のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項６】
前記研磨液の温度が４０℃以上である、請求項１〜５のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項７】
前記研磨液のｐＨが２以上である、請求項１〜６のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項８】
研磨対象金属が、銅である請求項１〜７のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項９】
研磨対象金属が、液晶ディスプレイのバックライト用電極である請求項１〜８のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項１】
金属の研磨方法であって、
（１）前記研磨方法は、研磨液中に研磨対象金属を浸漬し、前記研磨液に紫外線を照射しながら、前記研磨対象金属を研磨する方法であり、
（２）前記研磨液は、下記化学式（Ｉ）
【化１】
で示される蛍光材料の水溶液に、酸化アルミニウム粒子及び酸化チタン粒子の少なくとも１種を懸濁させてなることを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
前記研磨液中の前記蛍光材料の濃度が、０．１５〜０．２５重量％である、請求項１に記載の研磨方法。
【請求項３】
紫外線の波長が２５４ｎｍである、請求項１又は２に記載の研磨方法。
【請求項４】
紫外線が真空紫外線である、請求項１又は２に記載の研磨方法。
【請求項５】
前記研磨液に紫外線を照射する時間が４〜８時間である、請求項１〜４のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項６】
前記研磨液の温度が４０℃以上である、請求項１〜５のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項７】
前記研磨液のｐＨが２以上である、請求項１〜６のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項８】
研磨対象金属が、銅である請求項１〜７のいずれかに記載の研磨方法。
【請求項９】
研磨対象金属が、液晶ディスプレイのバックライト用電極である請求項１〜８のいずれかに記載の研磨方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−３０７６５９（Ｐ２００８−３０７６５９Ａ）
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５９４４５（Ｐ２００７−１５９４４５）
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ▲１▼発行者名 社団法人砥粒加工学会 刊行物名 砥粒加工学会誌 Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．４，２００７ 発行年月日 平成１９年４月１日 ▲２▼発行者名 社団法人精密工学会 刊行物名 精密工学会誌 ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．４，２００７ 発行年月日 平成１９年４月５日
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１５日（２００７．６．１５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ▲１▼発行者名 社団法人砥粒加工学会 刊行物名 砥粒加工学会誌 Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．４，２００７ 発行年月日 平成１９年４月１日 ▲２▼発行者名 社団法人精密工学会 刊行物名 精密工学会誌 ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．４，２００７ 発行年月日 平成１９年４月５日
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
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