JP2002180034A

JP2002180034A - 研磨材スラリー及び研磨微粉

Info

Publication number: JP2002180034A
Application number: JP2000378119A
Authority: JP
Inventors: Katsura Ito; 桂伊藤; Hiroshi Saegusa; 浩三枝; Tomoyuki Masuda; 知之増田; Fumio Imai; 文男今井
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2002-06-26
Anticipated expiration: 2020-12-12
Also published as: JP4885352B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エレクトロニクス関連の基板等の精密研磨にお
いて、表面平坦性が高く、表面粗さが小さく、表面の微
小スクラッチや微小ピット等をほとんど生じさせないよ
うな精度の高い表面研磨を達成しつつ、かつ、速い研磨
速度を達成することができる研磨材スラリー及び研磨微
粉を提供すること。【解決手段】研磨材スラリーは、体積換算の９５％累積
平均径（Ｄ９５）と体積換算の５０％累積平均径（Ｄ５
０）の比Ｄ９５／Ｄ５０の値が１．２から３．０の間に
あり、好ましくはスラリーのｐＨが１０より大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、光学レンズ用、光
ディスク用、磁気ディスク用、プラズマディスプレー
用、液晶用又はＬＳＩフォトマスク用等のガラス基板を
始めとする光学、エレクトロニクス関連基板の精密研磨
に用いる研磨材に関するものであり、特に、研磨レート
（研磨速度）等の研磨特性に優れており、かつ、スクラ
ッチ等の表面欠陥をほとんど生じさせずに研磨すること
ができる研磨材スラリー及び研磨微粉に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスク用ガラス基板、薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）型ＬＣＤやねじれネマチック
（ＴＮ）型ＬＣＤなどの液晶用ガラス基板、液晶テレビ
用カラーフィルター、ＬＳＩフォトマスク用ガラス基板
等のエレクトロニクス関連基板分野において、研磨技術
は益々重要な地位を占めつつある。

【０００３】特に磁気ディスク用基板分野においては、
軽量化に伴う薄型化や高速回転時のディスクのうねりに
耐えうる高い剛性等の機械的特性が要求されるととも
に、高記録密度化への要求が非常に高まっている。高記
録密度化を達成する目的で磁気ヘッドの磁気ディスク基
板に対する浮上高さは非常に小さくなりつつあり、それ
を達成するために、磁気ディスク基板は鏡面のような平
坦性や小さい表面粗さが要求され、かつ表面の微小スク
ラッチ、微小ピットなどの欠陥が極力無いことが要求さ
れる。そのため、高精度に表面研磨することが必要とさ
れる。薄型化、高い機械的特性あるいは高い記録密度を
満足させるために、ガラスの化学組成や製法についても
種々の改良がなされている。例えば、ガラス基板として
は従来から用いられている化学強化ガラス以外にリチウ
ムシリケートを主成分とする結晶化ガラス基板やクオー
ツ結晶が大半を占める結晶化ガラス基板も開発されてき
ているが、これらのガラス基板は非常に加工性が悪く、
従来の研磨材による研磨では加工速度が遅く、生産性が
悪化する。

【０００４】ガラス基板の表面研磨に用いられる研磨材
としては、酸化鉄や酸化ジルコニウムあるいは二酸化珪
素に比べて研磨速度が数倍優れているとの理由から、希
土類酸化物、特に酸化セリウムを主成分とする研磨材が
用いられており、一般的には砥粒を水等の液体に分散さ
せて使用する。研磨材を用いて表面研磨を行う際には、
前述の高精度な表面研磨性能と共に高い研磨速度を両立
させることが要求されている。

【０００５】研磨材として酸化セリウムを用いた場合
に、研磨速度を速くするための方策が種々開示されてお
り、例えば特公昭３８−３６４３号公報においては、酸
化セリウム等にコロイド状シリカやアルミナ等を添加す
る研磨方法が示されており、特開平３−１４６５８５号
公報においては、酸化セリウムを主成分とする研磨材に
塩化マグネシウムを含有させた研磨材が開示されてい
る。しかし、このような異粒子ゾルを添加すると表面ス
クラッチあるいはピットの増加につながり、高い表面精
度を達成することができない。

【０００６】また、高い表面精度を達成するために、例
えば特開平８−３５４１号公報においては、２以上のカ
ルボキシル基を有する有機酸を含有したアルカリ性酸化
第二セリウムゾルからなる研磨材が示されており、ま
た、特開平８−４１４４３号公報においては、平均粒径
が０．１〜１０μｍの研磨材を２〜３０質量部、アルキ
ル硫酸塩及び／又はポリオキシエチレンモノ脂肪酸エス
テルを１〜２０質量部含む研磨組成物を開示している。
こうした方法により、ある程度の高精度の達成と研磨力
の両立は可能であるが、研磨粒子とは別に有機物を相当
量添加しなくてはならないので、コストの増加につなが
るだけでなく安定した品質の達成が困難であるという問
題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決すべくなされたものであり、本発明の目的は、エレ
クトロニクス関連の基板等の精密研磨において、表面平
坦性が高く、表面粗さが小さく、表面の微小スクラッチ
や微小ピット等をほとんど生じさせないような精度の高
い表面研磨を達成しつつ、かつ、速い研磨速度を達成す
ることができる研磨材スラリー及び研磨微粉を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、以下
の発明からなる。（１）体積換算の９５％累積平均径（Ｄ９５）と体積換
算の５０％累積平均径（Ｄ５０）の比（Ｄ９５／Ｄ５
０）の値が、１．２から３．０の範囲にあることを特徴
とする研磨材スラリー。

【０００９】（２）体積換算の９５％累積平均径（Ｄ９
５）と体積換算の５０％累積平均径（Ｄ５０）の比Ｄ９
５／Ｄ５０の値が、１．２から３．０の範囲にあり、か
つスラリーのｐＨが１０より大きいことを特徴とする研
磨材スラリー。

【００１０】（３）研磨材の主成分が、酸化セリウム、
酸化珪素、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸
化クロム、酸化マンガン、炭化珪素、ダイヤモンドから
なる群のうち少なくとも一つであることを特徴とする上
記（１）または（２）の研磨材スラリー。

【００１１】（４）研磨材の主成分が、酸化セリウム、
酸化珪素、酸化鉄、酸化アルミニウムおよび酸化チタン
からなる群のうち少なくとも一つであることを特徴とす
る上記（１）または（２）の研磨材スラリー。

【００１２】（５）研磨材の主成分が、炭酸希土塩を出
発原料として製造された酸化セリウムであることを特徴
とする上記（１）または（２）の研磨材スラリー。

【００１３】（６）研磨材の主成分が、研磨材中、５０
質量％以上含有することを特徴とする上記（１）〜
（５）の研磨材スラリー。

【００１４】（７）スラリー濃度が、１〜５０質量％で
あることを特徴とする上記（１）〜（６）の研磨材スラ
リー。

【００１５】（８）体積換算の５０％累積平均径（Ｄ５
０）が、０．０１から１０μｍの範囲にあることを特徴
とする上記（１）〜（７）の研磨材スラリー。

【００１６】（９）２０質量％における研磨材スラリー
の２０℃における電気伝導度が、３ｍＳ／ｃｍ以上であ
ることを特徴とする上記（１）〜（８）の研磨材スラリ
ー。

【００１７】（１０）研磨材スラリー中に界面活性剤を
含むことを特徴とする上記（１）〜（９）の研磨材スラ
リー。

【００１８】（１１）界面活性剤が、アニオン系界面活
性剤およびノニオン系界面活性剤からなる群から選ばれ
た少なくとも一種であることを特徴とする上記（１０）
の研磨材スラリー。

【００１９】（１２）アニオン系界面活性剤が、カルボ
ン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、燐酸エステル
塩の低分子の化合物および高分子型化合物からなる群か
ら選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする上記
（１１）の研磨材スラリー。

【００２０】（１３）ノニオン系界面活性剤が、ポリオ
キシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシ
エチレンアルキルエーテルおよびポリオキシエチレン脂
肪酸エステルからなる群から選ばれた少なくとも一種で
あることを特徴とする上記（１１）の研磨材スラリー。

【００２１】（１４）研磨材の焼成粉の比表面積が１〜
５０ｍ^２／ｇの範囲であることを特徴とする上記（１）
〜（１３）の研磨材スラリー。

【００２２】（１５）溶媒が水、炭素数１〜１０の１価
アルコール類、グリコール類、炭素数１〜１０の多価ア
ルコール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミ
ド、テトラヒドロフランおよびジオキサンからなる群か
ら選ばれた少なくとも１つであることを特徴とする上記
（１）〜（１４）の研磨材スラリー。

【００２３】（１６）さらに、リン酸塩、セルロースエ
ーテル類および水溶性高分子からなる群のうち少なくと
も１つを添加することを特徴とする上記（１）〜（１
５）の研磨材スラリー。

【００２４】（１７）上記（１）から（１６）のいずれ
かに記載の研磨材スラリーを乾燥させて形成することを
特徴とする研磨微粉。

【００２５】（１８）研磨材スラリーを乾燥するにあた
り、媒体流動乾燥機または噴霧乾燥機を用いることを特
徴とする上記（１７）の研磨微粉。

【００２６】（１９）上記（１）から（１６）のいずれ
かに記載の研磨材スラリーを媒体流動乾燥機の媒体流動
層中に供給するか、または噴霧乾燥機の熱風中に噴霧し
て乾燥することにより形成されることを特徴とする研磨
微粉の製造方法。

【００２７】（２０）上記（１）から（１６）のいずれ
かに記載の研磨材スラリーを用いて研磨されたことを特
徴とする基板。

【００２８】（２１）前記基板が、光学レンズ用ガラス
基板、光ディスク用ガラス基板、プラズマディスプレイ
用ガラス基板、液晶用ガラス基板、液晶テレビ用からフ
ィルターおよびＬＳＩフォトマスク用ガラス基板からな
る群から選ばれた１つであることを特徴とする上記（２
０）の基板。

【００２９】（２２）前記基板が磁気ディスク用ガラス
基板であることを特徴とする上記（２０）の基板。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明の研磨材スラリーで用いら
れる研磨材粒子は、体積換算の９５％累積平均径（Ｄ９
５）と体積換算の５０％累積平均径（Ｄ５０）の比の値
が、Ｄ９５／Ｄ５０＝１．２〜３．０の範囲内であるこ
とが必要であり、好ましくは１．３〜２．６、さらに好
ましくは１．５〜２．３の範囲内であることがよい。Ｄ
９５／Ｄ５０が１．２未満になると、望ましい研磨レー
トを発揮することができなくなり、粉砕技術上の困難さ
が増大して安定した製造が期待できなくなる。一方、Ｄ
９５／Ｄ５０が３．０より大きいと、表面欠陥のほとん
どない被研磨体を得ることが困難になるからである。す
なわち、被研磨体の表面が極めて平坦であることや表面
粗さが非常に小さいこと、また、表面に微小スクラッチ
や微小ピットがほとんど発生しない表面状態を満足する
ことができなくなる。

【００３１】ここで、体積換算の９５％累積平均径（Ｄ
９５）とは、体積換算で示された粒度分布において、粒
度の小さい方から積算して９５％となるまでに含まれる
粒子の平均粒径の値である。また、体積換算の５０％累
積平均径（Ｄ５０）とは、粒度の小さい方から積算して
５０％となるまでに含まれる粒子の平均粒径である。

【００３２】本発明において、１００％累積平均径（Ｄ
１００）ではなく、前記体積換算の９５％累積平均径
（Ｄ９５）を採用するのは、１００％累積には長時間を
要するが、９５％累積ならば簡便に測定できること、ま
た、実際上、Ｄ１００の代わりにＤ９５を採用しても問
題がないこと等の理由から、理想上の１００％累積平均
径（Ｄ１００）の代替としてＤ９５を採用するものであ
る。

【００３３】Ｄ９５／Ｄ５０の比が１に近い値である場
合には、研磨材粒子はより単一分散性が高いと言える。
本発明の研磨材スラリーで用いられる研磨材粒子は、Ｄ
９５／Ｄ５０の比が１．２〜３．０の範囲内であり、よ
り単一分散性が高い研磨材粒子と言える。なお、体積換
算で示された粒度分布は、例えばレーザー回折方式の粒
度分布測定装置、動的光散乱方式や光子相関法等を用い
た粒度分布測定装置を使用して体積換算の粒度分布を求
めることができる。

【００３４】本発明の研磨材スラリーは、好ましくはｐ
Ｈが１０を越えることが必要であり、さらに望ましくは
ｐＨが１１を越えることが必要である。ｐＨが１０以下
であると、望ましい研磨レートを発揮することができな
くなる。

【００３５】本発明の構成を採用することによって、本
発明の優れた効果が何故達成されるのか、その理由は明
らかではないが、研磨材スラリー中の粒径の大きい粒子
の粒径と量、すなわち粒度分布の粒径の大きい側の分布
が研磨速度及び研磨精度を大きく支配しており、かつ、
スラリーのｐＨが研磨粒子表面の水酸基と研磨ガラス表
面の水酸基とが反応する上で重要な因子となっているも
のと考えられる。

【００３６】本発明の研磨材スラリーを構成する研磨材
は、その主成分が酸化セリウム、酸化珪素、酸化鉄、酸
化アルミニウム、酸化チタン、酸化マンガン、酸化クロ
ム、炭化珪素、ダイヤモンドのうちから選ばれた少なく
とも一種であることが好ましい。

【００３７】さらに望ましくは、本発明の研磨材スラリ
ーを構成する研磨材は、その主成分が酸化セリウム、酸
化珪素、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化チタンのうち
から選ばれた少なくとも一種であることが好ましい。

【００３８】これらのうち少なくとも一種の主成分の含
有量は好ましくは５０質量％以上、さらには７０質量％
がより好ましい。この場合、残量成分には特に制限はな
い。

【００３９】また、本発明においては、前記研磨材成分
の中から、特に酸化セリウムを主成分とすることが好ま
しく、さらには炭酸希土塩を出発原料として製造された
酸化セリウムを主成分とすることが望ましい。この製造
方法から製造された酸化セリウムを主成分とする研磨材
には、好ましくは酸化セリウム含量が５０質量％以上、
さらには７０質量％以上含有しているのがより好まし
い。炭酸希土塩は、アルカリ金属等の希土類以外の成分
の含有量が低減された、セリウムを主成分とする軽希土
類化合物の一種として利用される。

【００４０】出発原料として用いられる炭酸希土塩は、
天然に存在する、セリウム、ランタン、プラセオジム及
びネオジム等を多く含む希土精鉱を粉砕した後、アルカ
リ金属及びアルカリ土類金属、放射性物質等の希土類以
外の成分を化学的に分離除去した後、重炭酸アンモニウ
ムやシュウ酸などで炭酸塩とすることで得られる。

【００４１】炭酸希土を電気炉等で約５００℃〜約１２
００℃で焼成した後、焼成粉を粉砕することにより、酸
化セリウムを主成分とする研磨材を製造することができ
る。焼成の状態は比表面積の数値で判断することができ
るが、比表面積が１〜５０ｍ ^２／ｇの範囲であることが
好ましく、さらには２〜２０ｍ^２／ｇの範囲であること
が特に好ましい。

【００４２】本発明において、研磨材の平均粒径（Ｄ５
０）は０．０１μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．０５μ
ｍ〜５μｍ、さらに好ましくは０．１μｍ〜２μｍの範
囲内であることが望ましい。平均粒径が０．０１μｍ未
満であると十分な速度の研磨レートを得ることが難しく
なり、１０μｍを越えると被研磨体の表面にスクラッチ
が発生しやすくなったり、スラリー沈降の問題が生じや
すくなる。

【００４３】本発明においては、焼成条件、粉砕条件等
を適宜選択して製造することにより、本発明の効果を発
揮しうる特定の粒度分布を有する研磨材を得ることがで
きる。

【００４４】研磨材スラリーの製造方法は、焼成粉の粉
砕を行う際に、あらかじめ焼成して得られた焼成粉を水
や水溶性有機溶媒等に分散させ、次いで湿式粉砕を行う
方法でもよいし、あるいは、焼成粉を乾式粉砕した後、
得られた粉末を水に湿式分散させる方法でもよい。ただ
し本発明においては、例えばボールミルを用いた湿式粉
砕プロセスを経ることが望ましい。水溶性有機溶媒とし
ては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプ
ロパノール、ブタノール等の炭素数が１乃至１０の１価
アルコール類、エチレングリコール、グリセリン等の炭
素数３乃至１０の多価アルコール、アセトン、ジメチル
スルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルホムアミド（ＤＭ
Ｆ）、テトラヒドロフラン、ジオキサン等が挙げられ
る。

【００４５】本発明において、研磨材スラリーの研磨材
濃度（スラリー濃度）は１〜５０質量％、好ましくは５
〜４０質量％、さらに好ましくは１０〜３０質量％であ
ることが望ましい。研磨材の量がスラリー中、１質量％
を下回ると十分な研磨性能を発揮させることが難しくな
り、５０質量％を越えるとスラリーの粘度が上昇して流
動性が悪くなるので製造上の問題が発生しやすくなり、
かつ過剰な研磨材を使用することになるので不経済でも
ある。

【００４６】本発明において、研磨材スラリーの溶媒に
は、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソ
プロパノール、ブタノール等の炭素数が１乃至１０の１
価アルコール類、エチレングリコールやポリエチレング
リコール等のグリコール類、グリセリン等の炭素数が３
乃至１０の多価アルコール、ジメチルスルホキシド（Ｄ
ＭＳＯ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、テトラヒ
ドロフラン、ジオキサンからなる群から選ばれた少なく
とも１種の溶媒系が好ましく使用される。中でも、水、
アルコール又はグリコール類が好ましく使用される。

【００４７】本発明においては、研磨材スラリーの２０
℃における電気伝導度が３ｍＳ／ｃｍ以上であることが
望ましい。電気伝導度が３ｍＳ／ｃｍ以上であれば、所
望の研磨性能（基板の表面粗さ、スクラッチ、表面欠陥
等）を得ることができる。

【００４８】本発明においては、研磨材スラリー中に分
散剤として界面活性剤が含まれていることが望ましい。
本発明に好ましく用いられる界面活性剤としては、アニ
オン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系
界面活性剤等や両性イオン界面活性剤が挙げられ、これ
らは単独で用いても２種以上を混合して用いてもよい。
中でも、本発明においては、アニオン系界面活性剤やノ
ニオン系界面活性剤等が好ましい。

【００４９】アニオン系界面活性剤としては、公知のカ
ルボン酸塩（石鹸、Ｎ−アシルアミノ酸塩、アルキルエ
ーテルカルボン酸塩、アシル化ペプチド等）、スルホン
酸塩（アルカンスルホン酸塩（アルキルベンゼンスルホ
ン酸塩も含む）およびアルキルナフタレンスルホン酸
塩、スルホコハク酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、
Ｎ−アシルスルホン酸塩等）、硫酸エステル塩（硫酸化
油、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、アルキ
ルアリルエーテル硫酸塩、アルキルアミド硫酸塩等）、
燐酸エステル塩（アルキル燐酸塩、アルキルエーテル燐
酸塩、アルキルアリルエーテル燐酸塩等）から選ばれ、
低分子の化合物や高分子型化合物も含まれる。ここで、
塩とはＬｉ塩、Ｎａ塩、Ｋ塩、Ｒｂ塩、Ｃｓ塩、アンモ
ニウム塩及びＨ型の少なくとも１種から選ばれる。

【００５０】例えば、石鹸としては、炭素数がＣ１２〜
Ｃ１８の脂肪酸塩であり、一般には脂肪酸基としては、
ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン
酸が挙げられ、Ｎ−アシルアミノ酸塩としては、炭素数
がＣ１２〜Ｃ１８のＮ−アシル−Ｎ−メチルグリシン塩
やＮ−アシルグルタミン酸塩が挙げられる。アルキルエ
ーテルカルボン酸塩としては、炭素数がＣ６〜Ｃ１８の
化合物が挙げられ、アシル化ペプチドとしては、炭素数
がＣ１２〜Ｃ１８の化合物が挙げられる。スルホン酸塩
としては、炭素数がＣ６〜Ｃ１８の前記化合物が挙げら
れ、例えばアルカンスルホン酸では、ラウリルスルホン
酸、ジオクチルサクシンスルホン酸、ベンゼンスルホン
酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ミリスチルスルホン
酸、ケリルベンゼンスルホン酸、ステアリルスルホン酸
等が挙げられる。硫酸エステル塩としては、炭素数がＣ
６〜Ｃ１８の前記化合物が挙げられ、例えばラウリル硫
酸、ジオクチルサクシン硫酸、ミリスチル硫酸、ステア
リル硫酸等のアルキル硫酸塩、燐酸エステル塩として
は、炭素数がＣ８〜Ｃ１８の前記化合物が挙げられる。
また、ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオ
キシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシ
エチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸
エステル等が挙げられる。さらには前記アニオン系界面
活性剤やノニオン系界面活性剤以外に公知のフッ素系界
面活性剤が使用できる。

【００５１】高分子型界面活性剤には、特殊ポリカルボ
ン酸型化合物（花王（株）製、商品名：ポイズ５３０）
も例示できる。

【００５２】さらに本発明の研磨材スラリーには、上記
界面活性剤以外に、スラリーの沈降防止あるいは安定性
向上を図るために、必要に応じてトリポリリン酸塩のよ
うな高分子分散剤、ヘキサメタリン酸塩等のリン酸塩、
メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセ
ルロースエーテル類、ポリビニルアルコール等の水溶性
高分子などの添加剤を添加することもできる。これらの
添加剤の添加量は、研磨材に対して、０．０５〜２０質
量％の範囲内であることが一般的に好ましく、特に好ま
しくは０．１〜１０質量％の範囲である。

【００５３】本発明の研磨微粉は、本発明の研磨材スラ
リーを乾燥することにより得ることができる。乾燥方法
としては、スラリー中に含まれる研磨材が乾燥過程で二
次凝集を起こさないような手段であれば特に限定される
ものではないが、研磨材が二次凝集を起こしにくい型式
の乾燥機を用いることが好ましく、例えば、媒体流動型
乾燥機または噴霧乾燥機を用いることが望ましい。ここ
で、媒体流動型乾燥機とはアルミナ製あるいはジルコニ
ア製の媒体球を熱風で流動化して得られる媒体流動層中
に研磨材スラリーを供給し、乾燥を行う型式の乾燥機で
あり、噴霧乾燥機とは二流体ノズル等を用いて熱風中に
研磨材スラリーを噴霧することで乾燥を行う型式のもの
である。こうした乾燥手段を経ることで、再分散性に優
れ良好な研磨性能を発揮する研磨微粉を得ることができ
る。

【００５４】本発明の研磨微粉は、前記スラリー用の溶
媒系に所望の濃度で分散して本発明の研磨材スラリーを
作製することができる。

【００５５】本発明の研磨材スラリーは、一般に使用す
る基板には制限されないが、好ましくは、光学レンズ用
ガラス基板、光ディスクや磁気ディスク用ガラス基板、
プラズマディスプレー用ガラス基板、薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）型ＬＣＤやねじれネマチック（ＴＮ）型ＬＣ
Ｄなどの液晶用ガラス基板、液晶テレビ用カラーフィル
ター、ＬＳＩフォトマスク用等のガラス基板などの、各
種光学、エレクトロニクス関連ガラス材料や一般のガラ
ス製品等の仕上げ研磨に用いられる。

【００５６】本発明の研磨材スラリーは、特に磁気ディ
スク用ガラス基板に好ましく使用できる。磁気ディスク
用ガラス基板は、高剛性で薄型化に対応できる上に耐衝
撃性が高い等のメリットを生かした基板として注目され
ており、その基板のガラス材料は、化学強化ガラスと結
晶化ガラスに大別されている。これらの材料はいずれも
ガラス本来の脆いという欠点を克服するために強化処理
を施したものである。通常、ガラス表面の傷の存在は機
械的強度を大きく損なうため、ディスク信頼性向上の点
からイオン交換による化学強化処理が施されている。す
なわち、ガラス基板（原板）をアルカリ溶融塩中に浸
し、ガラス表面のアルカリイオンと溶融塩中のより大き
なイオンとを交換することで、ガラスの表面層に圧縮応
力歪み層を形成して、破壊強度を大幅に増加させたもの
である。このような化学強化されたガラス基板は、ガラ
ス内部からのアルカリ溶出が抑えられており、このよう
に化学強化されたＨＤ向け基板材料に対しても、本発明
の研磨材スラリーは高い研磨性能（基板の表面粗さ、ス
クラッチ、表面欠陥等）を得ることができる。好ましく
使用されるＨＤ用ガラス基板としては、Ｌｉ^＋とＮａ^＋
を含むアルミノシリケートガラス基板、Ｋ^＋とＮａ^＋を
含むソーダライムガラス基板や結晶化ガラスが挙げられ
る。

【００５７】

【実施例】以下に実施例を用いて本発明を具体的に説明
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。

【００５８】（実施例１）市販の粗炭酸希土粉末（灼熱
減量：５５．８％）を４ｋｇ用い、箱形電気炉で焼成を
行った。焼成条件は昇温速度を１．７℃／分とし、焼成
温度が９００℃で保持時間を２時間とした。焼成後の粉
末中に含まれる元素を分析したところ、希土類元素の含
有率が９９質量％であり、希土類元素のうちに含まれる
酸化セリウム濃度は６０質量％であった。また、得られ
た焼成粉の比表面積をＢＥＴ法の比表面積測定装置で求
めたところ、１０ｍ^２／ｇであった。

【００５９】焼成して得られた焼成粉１．７ｋｇを純水
２．５ｋｇ中に投入して攪拌し、次いで、分散剤として
アニオン系界面活性剤（ポリカルボン酸型界面活性剤、
商品名「花王ポイズ５３０」、花王（株）製）を３４ｇ
（焼成粉に対して２質量％に該当）添加して攪拌を行
い、スラリーを作製した。得られたスラリーを湿式粉砕
機に通して循環しながら２．５時間湿式粉砕処理を行っ
た後、スラリーに純水を添加して濃度が２０質量％の研
磨材スラリーを８ｋｇ得た。得られた研磨材スラリーの
２０．５℃における電気伝導度は３．５ｍＳ／ｃｍであ
った。

【００６０】得られた研磨材スラリーの一部を用い、レ
ーザー回折式粒度分布測定器（ＣＩＬＡＳ社製、「ＨＲ
８５０」）で測定したところ、体積換算の５０％累積平
均粒径（Ｄ５０）は０．５５μｍであり、かつ体積換算
の９５％累積平均径（Ｄ９５）は０．８μｍであり、Ｄ
９５／Ｄ５０比は１．５であった。

【００６１】次いで、得られた研磨材スラリーを用い
て、下記に示す被加工物の研磨を行った。ただし、研磨
機は４ウエイタイプ両面研磨機（不二越機械工業（株）
製「５Ｂ型」）を用い、研磨パッドはスウエードタイプ
のパッド（ロデール製、「ポリテックスＤＧ」）を用い
た。また、スラリー供給速度は６０ｍｌ／ｍｉｎ、下定
盤回転数は９０ｒｐｍ、加工圧力は７５ｇ／ｃｍ^２、研
磨時間は１０ｍｉｎで研磨を実施した。研磨後、強化ガ
ラス基板を研磨機より取り出し、純水を用いて超音波洗
浄を行い、その後、乾燥させて以下の評価を行った。そ
の結果を表２に示す。

【００６２】なお、被加工物（被研磨体）としては、あ
らかじめ市販の酸化セリウム系研磨材（東北金属化学
（株）製、「ＲＯＸＨ−１」）で研磨しておいた、磁
気デイスク用の２．５インチのアルミノシリケートを主
成分とする強化ガラス基板（表面粗さＲａ＝９Å）を用
いた。

【００６３】被加工物の評価：（１）表面粗さ（Ｒａ）

【００６４】ランクテーラーホブソン社製の接触式表面
粗さ計「タリステップ」又は「タリデータ２０００」を
用いて、ガラス基板表面の表面粗さ（Ｒａ）を測定し
た。

【００６５】（２）表面欠陥微分干渉顕微鏡を用いてガラス基板表面を観察し、表面
の付着状態、ピット、スクラッチの発生の有無等を調べ
た。スクラッチの評価はガラス基板表面に発生したスク
ラッチの本数で示し、表面欠陥の評価は３段階の相対的
な評価で行い、ピットの発生がほとんどなく表面状態が
良好である場合には「○」、ややピットの発生があり、
実用上問題である場合を「△」、表面状態が非常に悪い
場合を「×」で示した。

【００６６】（３）研磨レート研磨前後におけるガラス基板の重量変化から研磨レート
（μｍ／ｍｉｎ）を求めた。

【００６７】（実施例２〜７）実施例１において、焼成
条件及び湿式粉砕機の運転条件を適宜調節することによ
り、それぞれ表１に示すＤ５０及びＤ９５となるように
変更した以外は実施例１と同様にして、研磨材スラリー
を製造し、評価を行った。その結果を表２に示す。

【００６８】（実施例８〜９）実施例１において、スラ
リー濃度を表１に示すように１０質量％（表中では質量
％をｗｔ％と記す）又は４０質量％にそれぞれ変更した
以外は実施例１と同様にして、研磨材スラリーを製造
し、評価を行った。その結果を表２に示す。

【００６９】（実施例１０〜１１）実施例１において、
分散剤の添加量を表１に示すように変更した以外は実施
例１と同様にして、研磨材スラリーを製造し、評価を行
った。その結果を表２に示す。

【００７０】（比較例１）実施例１において、湿式粉砕
における粉砕時間を１時間で停止した以外は、実施例１
と同様にして、研磨材スラリーを製造した。得られた焼
成粉のＤ５０は０．５５μｍ、Ｄ９５は１．８μｍ、粉
砕後２０質量％に濃度調整したうえでのｐＨは１１．９
であった。

【００７１】得られた研磨材スラリーを用いて、実施例
１と同様にして評価を行った。その結果を表２に示す。

【００７２】（比較例２〜６）実施例１において、焼成
条件及び湿式粉砕条件を適宜調節して、それぞれ表１に
示すＢＥＴ比表面積、Ｄ５０及びＤ９５となるように変
更した以外は実施例１と同様にして、研磨材スラリーを
製造し、評価を行った。その結果を表２に示す。

【００７３】（実施例１２）実施例１において、炭酸希
土の代わりに市販の高純度酸化セリウムを用い、実施例
１と同様にして焼成を行ってセリア純度９７％の高純度
酸化セリウムを得た。得られた焼成粉の比表面積は１２
ｍ^２／ｇであった。

【００７４】この粉末１．７ｋｇを純水２．５ｋｇ中に
投入し、さらに分散剤３４ｇ（商品名「花王ポイズ５３
０」）と１０％アンモニア水１０ｇを投入して攪拌を行
いスラリーを作製した。得られたスラリーから実施例１
と同様にして研磨材スラリーを作製し、実施例１と同様
の評価を行った。その結果を表２に示す。

【００７５】（実施例１３，１４）実施例１２におい
て、表１に示すように、高純度炭酸セリウムの代わりに
酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化珪素（ＳｉＯ_２）をそれぞ
れ用いて研磨材スラリーを作製した。ｐＨはカセイソー
ダを添加して調製し、ＢＥＴ比表面積、Ｄ９５／Ｄ５０
等は表１に示す値であった。また、実施例１２と同様に
評価を行った。その結果を表２に示す。

【００７６】（実施例１５）実施例１と同様な方法で得
られた酸化セリウムの研磨材スラリー（アニオン系界面
活性剤入り）を、媒体流動型乾燥機で乾燥して研磨微粉
を得た。即ち、研磨材スラリーを、φ２ｍｍジルコニア
ボールを２０ｋｇ投入したスラリードライヤ（株式会社
大川原製作所製、ＳＦＤ−０５型機）にその供給量を制
御しながら投入して、乾燥させ、研磨微粉を得た。この
研磨微粉を水中に１０質量％の濃度で分散させ、１時間
撹拌後、さらに超音波を１０分照射した後、２０μｍマ
イクロシーブを通過させ、その篩上に残存した粒子の重
量を測定して、凝集状態を調査した。その結果、篩上に
は投入した研磨微粉の５質量％の微粉体しか残らず、再
現性よく酸化セリウムの研磨材スラリーを得た。

【００７７】

【表１】

【００７８】

【表２】

【００７９】表１及び表２から明らかなように、実施例
１〜１４の研磨材スラリーを用いて研磨した場合には、
研磨レートが速く、かつ、表面粗さが小さく、スクラッ
チや表面欠陥のない良好な研磨表面を実現することがで
きた。

【００８０】一方、比較例１〜６の研磨材スラリーを用
いて研磨した場合には、表面粗さ、スクラッチの発生ま
たは表面欠陥のいずれかが良好でなく、精度の高い研磨
表面を実現することはできなかった。また、比較例２及
び３の研磨材スラリーを用いて研磨した場合には、研磨
レートが遅いことが分かった。

【００８１】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、エレクトロニクス関連の基板、特に磁気デイスク
用のガラス基板等の精密研磨において、表面平坦性が高
く、表面粗さが小さく、表面の微小スクラッチや微小ピ
ット等をほとんど生じさせないような精度の高い表面研
磨を達成しつつ、かつ、速い研磨速度を達成することが
できる研磨材スラリー及び研磨微粉を提供することがで
きる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ１１Ｂ 5/84 Ｇ１１Ｂ 5/84 Ａ 7/26 ５２１ 7/26 ５２１ (72)発明者増田知之長野県塩尻市大字宗賀１番地昭和電工株式会社塩尻生産・技術統括部内 (72)発明者今井文男長野県塩尻市大字宗賀１番地昭和電工株式会社塩尻生産・技術統括部内Ｆターム(参考） 3C047 GG20 3C058 AA07 CB01 CB03 DA02 DA17 5D112 AA02 BA03 GA09 GA14 5D121 AA02 GG22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】体積換算の９５％累積平均径（Ｄ９５）
と体積換算の５０％累積平均径（Ｄ５０）の比（Ｄ９５
／Ｄ５０）の値が、１．２から３．０の範囲にあること
を特徴とする研磨材スラリー。
【請求項２】体積換算の９５％累積平均径（Ｄ９５）
と体積換算の５０％累積平均径（Ｄ５０）の比Ｄ９５／
Ｄ５０の値が、１．２から３．０の範囲にあり、かつス
ラリーのｐＨが１０より大きいことを特徴とする研磨材
スラリー。
【請求項３】研磨材の主成分が、酸化セリウム、酸化
珪素、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ク
ロム、酸化マンガン、炭化珪素、ダイヤモンドからなる
群のうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項
１または２に記載の研磨材スラリー。
【請求項４】研磨材の主成分が、酸化セリウム、酸化
珪素、酸化鉄、酸化アルミニウムおよび酸化チタンから
なる群のうち少なくとも一つであることを特徴とする請
求項１または２に記載の研磨材スラリー。
【請求項５】研磨材の主成分が、炭酸希土塩を出発原
料として製造された酸化セリウムであることを特徴とす
る請求項１または２に記載の研磨材スラリー。
【請求項６】研磨材の主成分が、研磨材中、５０質量
％以上含有することを特徴とする請求項１から５のいず
れか一項に記載の研磨材スラリー。
【請求項７】スラリー濃度が、１〜５０質量％である
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載
の研磨材スラリー。
【請求項８】体積換算の５０％累積平均径（Ｄ５０）
が、０．０１から１０μｍの範囲にあることを特徴とす
る請求項１から７のいずれか一項に記載の研磨材スラリ
ー。
【請求項９】２０質量％における研磨材スラリーの２
０℃における電気伝導度が３ｍＳ／ｃｍ以上であること
を特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の研
磨材スラリー。
【請求項１０】研磨材スラリー中に界面活性剤を含む
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載
の研磨材スラリー。
【請求項１１】界面活性剤が、アニオン系界面活性剤
およびノニオン系界面活性剤からなる群から選ばれた少
なくとも一種であることを特徴とする請求項１０に記載
の研磨材スラリー。
【請求項１２】アニオン系界面活性剤が、カルボン酸
塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、燐酸エステル塩の
低分子の化合物および高分子型化合物からなる群から選
ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請求項１
１に記載の研磨材スラリー。
【請求項１３】ノニオン系界面活性剤が、ポリオキシ
エチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチ
レンアルキルエーテルおよびポリオキシエチレン脂肪酸
エステルからなる群から選ばれた少なくとも一種である
ことを特徴とする請求項１１に記載の研磨材スラリー。
【請求項１４】研磨材の焼成粉の比表面積が１〜５０
ｍ^２／ｇの範囲であることを特徴とする請求項１から１
３のいずれか一項に記載の研磨材スラリー。
【請求項１５】溶媒が水、炭素数１〜１０の１価アル
コール類、グリコール類、炭素数１〜１０の多価アルコ
ール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、
テトラヒドロフランおよびジオキサンからなる群から選
ばれた少なくとも１つであることを特徴とする請求項１
から１４のいずれか一項に記載の研磨材スラリー。
【請求項１６】さらに、リン酸塩、セルロースエーテ
ル類および水溶性高分子からなる群のうち少なくとも１
つを添加することを特徴とする請求項１から１５のいず
れか一項に記載の研磨材スラリー。
【請求項１７】請求項１から１６のいずれか一項に記
載の研磨材スラリーを乾燥させて形成することを特徴と
する研磨微粉。
【請求項１８】研磨材スラリーを乾燥するにあたり、
媒体流動乾燥機または噴霧乾燥機を用いることを特徴と
する請求項１７に記載の研磨微粉。
【請求項１９】請求項１から１６のいずれか一項に記
載の研磨材スラリーを媒体流動乾燥機の媒体流動層中に
供給するか、または噴霧乾燥機の熱風中に噴霧して乾燥
することにより形成されることを特徴とする研磨微粉の
製造方法。
【請求項２０】請求項１から１６のいずれか一項に記
載の研磨材スラリーを用いて研磨されたことを特徴とす
る基板。
【請求項２１】前記基板が、光学レンズ用ガラス基
板、光ディスク用ガラス基板、プラズマディスプレイ用
ガラス基板、液晶用ガラス基板、液晶テレビ用からフィ
ルターおよびＬＳＩフォトマスク用ガラス基板からなる
群から選ばれた１つであることを特徴とする請求項２０
に記載の基板。
【請求項２２】前記基板が磁気ディスク用ガラス基板
であることを特徴とする請求項２０に記載の基板。