JP4420391B2

JP4420391B2 - セリウム系研摩材

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Publication number: JP4420391B2
Application number: JP2004159798A
Authority: JP
Inventors: 秀彦山▼崎▲; 大作小林
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: JP2005336400A

Description

本発明は、酸化セリウムを含む希土類酸化物を主成分とするセリウム系研摩材に関する。

希土類元素であるセリウムを必須とし、酸素、場合によってはフツ素を主成分とするセリウム系研摩材は、ハードディスク（ＨＤ）用、フォトマスク用、液晶（ＬＣＤ）用などのガラス基板や、半導体基板の研摩に用いられている。このセリウム系研摩材には、研摩速度を高めること、研摩対象物への研摩材の付着を減らすとともにたとえ付着しても容易に洗浄できることなどの特性が要求される。

このような研摩特性を満足するために、例えば、縮合リン酸塩などの分散剤とセルロースなどの固化防止剤を含有させたセリウム系研摩材が提案されている（特許文献１参照）。また、水と、砥粒（酸化セリウムであってもよい）と、炭酸イオン、炭酸水素イオンおよび炭酸からなる群より選ばれる少なくとも１種類と、アンモニウムイオン、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンからなる群から選ばれる、少なくとも１種類の陽イオンと、を含んだ研摩材であって、陽イオンの総量が０．００１〜０．１５ｍｏｌ／Ｌである研摩材も提案されている（特許文献２参照）。

国際公開ＷＯ０２／３１０７９パンフレット特開平１１−８０７０７号公報

上述した特許文献１における研摩材は、分散剤や固化防止剤を含有しない無添加研摩材に比べ、水などの分散媒により研摩材スラリーとした際の分散維持性、研摩対象物表面に付着した研摩材砥粒を取り除く際の洗浄特性、優れた初期研摩速度や研摩速度持続性、さらには高い研摩精度を実現できるという、種々の研摩特性について非常にバランスのとれた研摩材といえる。また、特許文献２における、水と、砥粒と、炭酸イオンや炭酸水素イオン等と、アンモニウムイオンやアルカリ金属等とを含有する研摩材は、砥粒として二酸化ケイ素を用いた場合、ある程度の均一性を有した研摩表面を得ることができるものである。

しかしながら、近年では、さらなる研摩特性の高性能化、つまり、洗浄性、初期研摩速度、研摩速度持続性および研摩精度のさらなる向上が求められており、特に表面精度についての要求が厳しい。このようなさらなる研摩特性の高性能化の要求に対し、上記先行技術では十分に満足できるといえず、例えば、特許文献２の場合にあっては、砥粒として酸化セリウムを用いると、高い研摩精度を維持できなくなる傾向を示すという問題を有する。

そこで、本発明は、洗浄性、初期研摩速度、研摩速度持続性、研摩精度の研摩特性について、従来の研摩材よりもさらに高性能化したセリウム系研摩材を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、酸化セリウムを含む希土類酸化物を主成分とするセリウム系研摩材において、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）／全酸化希土（ＴＲＥＯ）が４０質量％以上である研摩材砥粒と、水への溶解度が２ｇ／Ｌ以上である縮合リン酸塩と、水への溶解度が１ｇ／Ｌ以上である炭酸塩または炭酸水素塩と、を含有するものとした。

本発明に係るセリウム系研摩材は、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯが４０質量％以上である研摩材砥粒（以下、単に砥粒と称する場合もある）により構成されるが、この砥粒は希土類元素であるセリウムを必須とし、酸素、場合によってはフッ素を含有した成分でよい。研摩材中の酸化セリウム含有量については特に制限はなく、理論的にはＣｅＯ_２／ＴＲＥＯの割合が１００質量％でもよい。しかし、９９質量％を超えると原料も高価な高純度品を使用する必要があり、得られる研摩材も高価となるために実用的には好ましいものとはいえない。また、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯが４０質量％未満となると、初期研摩速度が低く、研摩速度持続性も劣る傾向となる。バランスのとれた研摩特性を備える、高性能なセリウム系研摩材とするには、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯを５０質量％以上とするのが好ましく、６０質量％以上とするのがさらに望ましいものである。

そして、本発明に係るセリウム系研摩材は、水への溶解度が２ｇ／Ｌ以上である縮合リン酸塩を含有する。この縮合リン酸塩は、研摩材スラリーとした際の分散維持性を高め、初期研摩速度を向上させる作用を有する。この縮合リン酸塩の水への溶解度が２ｇ／Ｌ未満のものでは、分散維持性や初期研摩速度を向上させる効果が少なくなる傾向となる。本発明者らの研究によれば、その溶解度が１０ｇ／Ｌ以上ものが好ましく、２０ｇ／Ｌ以上のものがさらに望ましいことを確認している。尚、本発明における溶解度は、液温２０℃の純水１Ｌに対して溶ける溶質の質量である。

本発明に係るセリウム系研摩材に含有される縮合リン酸塩としては、鎖状タイプ（ピロリン酸塩、トリポリリン酸塩等）、環状タイプ（トリメタリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩等）、側鎖を有する環状タイプが挙げられるが、いずれのタイプであっても使用することが可能である。本発明者等の研究によると、これらの中でも、ピロリン酸塩、トリポリリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩が、研摩特性の高性能化とコストとの観点で望ましいものであることを確認している。

また、本発明における縮合リン酸塩は、水への溶解特性とコストとの観点から、アンモニウム塩またはアルカリ金属塩（特に、ナトリウム塩、カリウム塩）が好ましいものである。本発明の縮合リン酸塩は、縮合リン酸塩の水素の全部をアンモニウム、アルカリ金属で置換したものはもちろんのこと、縮合リン酸の水素の一部をアンモニウム、アルカリ金属で置換したものであって、水素が残存した状態のアンモニウム塩またはアルカリ金属塩も含むものである。アルカリ金属で水素全部を置換した縮合リン酸塩としては、ピロリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウムが挙げられ、アルカリ金属により水素の一部を置換して水素が残った縮合リン酸塩としては、ピロリン酸二水素ナトリウムが挙げられる。

加えて、本発明における縮合リン酸塩は、水和物として存在するタイプである場合、無水物であっても、水和物であっても、使用することができる。例えば、ピロリン酸ナトリウムには、無水物と水和物とのものが存在するが、どちらを使用することも、或いは併用することも可能である。ただし、本発明において、水に対する溶解度および研摩材砥粒質量に対す含有量に関しては、水和物を使用した場合であっても無水物として換算して表記するものとする。

そして、本発明における縮合リン酸塩の含有量は、砥粒（１００質量％）に対して０．０５質量％〜２０質量％が好ましいものである。０．０５質量％未満であると、研摩特性を向上させる効果が少ない傾向となる。また、２０質量％を超えた含有量として、得られる研摩特性の向上効果が変化しなくなり、場合によっては研摩特性を低下する傾向示すことになる。本発明者等の研究によれば、０．１質量％〜１５質量％が好ましいもので、０．２質量％〜１０質量％がさらに望ましいものであることを確認している。

さらに、本発明に係るセリウム系研摩材では、上述した研摩材砥粒と、縮合リン酸塩とに加え、水への溶解度が１ｇ／Ｌ以上である炭酸塩または炭酸水素塩を含有するものである。この炭酸塩または炭酸水素塩は、洗浄性、研摩速度持続性を向上させる作用を有するものである。この炭酸塩または炭酸水素塩の水への溶解度が１ｇ／Ｌ未満のものでは、洗浄性や研摩速度持続性を向上させる効果が少なくなる傾向となる。本発明者らの研究によれば、その溶解度が５ｇ／Ｌ以上ものが好ましく、１０ｇ／Ｌ以上のものがさらに望ましいことを確認している。

本発明における炭酸塩または炭酸水素塩は、水への溶解特性とコストとの観点から、アンモニウム塩またはアルカリ金属塩（特に、ナトリウム塩、カリウム塩）が好ましいものである。また、アンモニウム塩は窒素を含有するため排水処理等のコストが必要となり、このような観点からするとアルカリ金属塩の方が好ましい。具体的には、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムが実用上特に望ましいものである。

そして、本発明における炭酸塩または炭酸水素塩の含有量は、砥粒（１００質量％）に対して０．０２質量％〜１０質量％が好ましいものである。０．０２質量％未満であると、研摩特性の向上効果を得られなくなる傾向となる。また、１０質量％を超えた含有量としても、得られる研摩特性の向上効果が変化しなくなり、場合によっては研摩特性を低下する傾向示すことになる。本発明者等の研究によれば、０．０５質量％〜８質量％が好ましいもので、０．１質量％〜６質量％がさらに望ましいものであることを確認している。

加えて、本発明における炭酸塩または炭酸水素塩は、水和物として存在するタイプである場合、無水物であっても、水和物であっても、使用することができる。例えば、炭酸ナトリウムには、無水物と水和物とのものが存在するが、どちらを使用することも、或いは併用することも可能である。ただし、本発明において、水に対する溶解度および研摩材砥粒質量に対す含有量に関しては、水和物を使用した場合であっても無水物として換算して表記するものとする。

上記したように本発明に係るセリウム系研摩材は、水への溶解度が２ｇ／Ｌ以上である縮合リン酸塩と、水への溶解度が１ｇ／Ｌ以上である炭酸塩または炭酸水素塩を組み合わせて使用していることが特徴である。そのため、本発明のセリウム系研摩材は、洗浄性、初期研摩速度、研摩速度持続性および研摩精度に関する研摩特性が向上し、従来のセリウム系研摩材に比べ、高性能化した研摩材となる。特に、研摩精度に関する研摩特性は、予想を遙かに上回るほど大幅に向上するものである。つまり、本発明のセリウム系研摩材は、研摩特性に関してトータル的に非常にバランスがとれて、且つ従来のセリウム系研摩材よりも高性能化したものとなるのである。

本発明に係るセリウム系研摩材においては、粉末状の研摩材を得ようとする場合には、研摩材砥粒と縮合リン酸塩と、炭酸塩または炭酸水素塩とを乾式混合すればよい。この場合の混合順序は、特に制限は無く、最初に砥粒と縮合リン酸塩を混合した後、当該混合物と炭酸塩または炭酸水素塩とを混合するか、或いは、先に砥粒と炭酸塩または炭酸水素塩とを混合した後、当該混合物と縮合リン酸塩とを混合してもよい。また、砥粒と縮合リン酸塩と炭酸塩または炭酸水素塩を一度に混合しても構わないものである。

本発明に係るセリウム系研摩材は、水の分散媒、または水と水溶性有機溶媒との分散媒に分散させることにより研摩材スラリーとなる。上述した本発明に係る粉末状のセリウム系研摩材を、分散媒としての水、或いは水と水溶性有機溶媒との混合物と混合することにより、研摩材スラリーとしてもよい。また、分散媒に予め縮合リン酸塩および炭酸塩または炭酸水素塩と混合した後に、当該混合物と砥粒を混合してもよく、或いは、分散媒に予め砥粒を混合した後に、当該混合物と縮合リン酸塩および炭酸塩または炭酸水素塩とを混合してもよい。つまり、研摩材の製造手順と同様に、研摩材スラリーとする際の混合順序に特に制約はない。

上述した本発明に係る研摩材スラリーとする際に用いる水溶性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、２−メチル−１−プロパノール、２−メチルー２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール等のアルコールや、１,２−エタンジオール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，２，３−プロパントリオール等の多価アルコール、或いはアセトン、２−ブタノン等のケトン、その他テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、１，４−ジオキサン等を使用することができる。

また、本発明に係るセリウム系研摩材及びそれにより形成された研摩材スラリーに関しては、研摩材砥粒の段階で粒径の調整を行っておいてもよく、上記したように粉粒状のセリウム系研摩材を製造した後に粉砕処理をして粒径を調整することや、さらには、研摩材スラリーとした後に湿式粉砕処理を行うことにより粒径調整を行うことが可能である。即ち、所望の粒径分布のセリウム系研摩材或いは研摩材スラリーを得るためには、砥粒の粒径調整のための粉砕処理等の加工は任意に行うことができる。そして、研摩に用いる際の研摩材スラリーの砥粒濃度は、研摩効率とコストと観点より、１ｇ／Ｌ〜３００ｇ／Ｌが好ましく、１０ｇ／Ｌ〜２５０ｇ／Ｌがさらに望ましい。但し、運搬、保管時には、研摩材スラリーの砥粒濃度は高い方が品質劣化防止とコストの点で好ましい。そして、この研摩材スラリーの砥粒濃度は２５０ｇ／Ｌ以上さらには３００ｇ／Ｌ以上であってもよいものである。

以上説明したように、本発明によれば、洗浄性、初期研摩速度、研摩速度持続性および研摩精度に関する研摩特性が、従来のセリウム系研摩材に比べ、さらに向上したセリウム系研摩材または研摩材スラリーとなる。特に、研摩精度に関する研摩特性は、従来のセリウム系研摩材によりも格段に向上したものとすることができる。

本発明の最良の実施形態について、実施例を参照しながら詳説する。尚、以下の実施例では、縮合リン酸塩、炭酸塩または炭酸水素塩はすべて無水物を使用した。

研摩材砥粒Ａ：まず最初に、以下で説明する実施例のセリウム系研摩材に用いた研摩材砥粒の製法について説明する。この研摩材砥粒Ａは、図１に示す製造フローに基づいて得られたものである。まず、原料としては、希土類炭酸塩（ＴＲＥＯ４６質量％、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯ６０質量％、Ｌａ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ３５質量％、Ｐｒ_６Ｏ_１１／ＴＲＥＯ４質量％、Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ１質量％）５０００ｋｇを用いた。この原料と純水７５００Ｌとアトライタに投入し、直径５ｍｍのスチールボールを用いて６時間粉砕した。そしてこの粉砕処理後に、１０％フッ化水素酸１７００ｋｇを投入してフッ化処理を行った。その後、所定時間の沈降を行い、上澄み液を抜き出して、水によりリパルプした。そのリパルプしたものをフィルタープレスによりろ過処理後、１５０℃、２４時間の乾燥処理を行った。乾燥処理後、ロールクラッシャーにより解砕処理をして、９５０℃、２４時間の焙焼処理を行い、再び解砕処理（アトマイザー）を行った。そして、ターボクラシファイア（日清エンジニアリング社製ＴＣ−１５ＩＩ型）を用いて分級処理を行うことにより粗粒子を除去して、ＴＲＥＯ９６質量％、Ｆ（フッ素）濃度５．７％の研摩材砥粒Ａを得た（この砥粒ＡのＴＲＥＯ中の各希土類酸化物成分は原料と同じである）。

研摩材砥粒Ｂ：研摩材砥粒Ｂは、砥粒Ａの希土類炭酸塩と異なる成分の原料を用いて製造したものである。この砥粒Ｂの原料は、ＴＲＥＯ４５質量％、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯ４２質量％、Ｌａ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ３３質量％、Ｐｒ_６Ｏ_１１／ＴＲＥＯ７質量％、Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ１８質量％の成分の希土類炭酸塩であった。

そして、この砥粒Ｂの原料２００ｋｇを使用して、２種類の研摩材砥粒を製造した。製造法は、図１で説明した工程と同じで行った（製造条件も同じ）。原料２００ｋｇを焙焼処理前の解砕処理まで行い、その解砕処理品を半分に分けて、２つの焙焼温度９５０℃、９７０℃により焙焼処理を行った。その結果、焙焼温度９５０℃による砥粒Ｂ１（ＴＲＥＯ９４質量％、Ｆ濃度５．９％、ＴＲＥＯ中の各希土類酸化物成分は原料と同じ）、９７０℃による砥粒Ｂ２（ＴＲＥＯ９４質量％、Ｆ濃度５．７％、ＴＲＥＯ中の各希土類酸化物成分は原料と同じ）の２種類のものを得た。

研摩材砥粒Ｃ：この砥粒Ｃは、上記砥粒Ａ及びＢで使用でした希土類炭酸塩の成分と異なる原料を用いて製造したものである。この砥粒Ｃの原料は、ＴＲＥＯ４７質量％、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯ３７質量％、Ｌａ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ３０質量％、Ｐｒ_６Ｏ_１１／ＴＲＥＯ８質量％、Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ２５質量％の成分の希土類炭酸塩であった。

そして、この砥粒Ｃの原料２００ｋｇを使用して、２種類の研摩材砥粒を製造した。製造法は、図１で説明したものと同じ工程によった（製造条件も同じ）。原料２００ｋｇを焙焼処理前の解砕処理まで行い、その解砕処理品を半分に分けて、２つの焙焼温度９５０℃、１０００℃により焙焼処理を行った。その結果、焙焼温度９５０℃による砥粒Ｃ１（ＴＲＥＯ９３質量％、Ｆ濃度６．１％、ＴＲＥＯ中の各希土類酸化物成分は原料と同じ）、１０００℃による砥粒Ｃ２（ＴＲＥＯ９４質量％、Ｆ濃度５．７％、ＴＲＥＯ中の各希土類酸化物成分は原料と同じ）の２種類のものを得た。

研摩材砥粒Ｄ：砥粒Ｄは、炭酸セリウムを原料として製造したものである。この砥粒Ｄの製法を説明する。

この研摩材砥粒Ｄは、図２に示す製造フローに基づいて得られたものである。まず、原料としては、炭酸セリウム（ＴＲＥＯ４５質量％、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯ≧９９．５質量％、Ｌａ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ≦０．１質量％、Ｐｒ_６Ｏ_１１／ＴＲＥＯ≦０．１質量％、Ｎｄ_２Ｏ_３／ＴＲＥＯ≦０．１質量％）１００ｋｇを用いた。この原料と純水１５０Ｌをアトライタに投入し、直径３ｍｍのスチールボールを用いて１０時間粉砕した。そしてこの粉砕処理後、フィルタープレスによりろ過処理をし、１５０℃、２４時間の乾燥処理を行った。乾燥処理後、ロールクラッシャーにより解砕処理をして、９５０℃、２４時間の焙焼処理を行い、再び解砕処理（アトマイザー）を行った。そして、ターボクラシファイアを用いて分級処理を行うことにより、ＴＲＥＯ９９質量％、Ｆ濃度０．１％以下の研摩材砥粒（以下、砥粒Ｄと称する）を得た（この砥粒ＤのＴＲＥＯ中の各希土類酸化物成分は原料と同じである）。

以上で説明した砥粒Ａ〜Ｄについて、比表面積、平均粒径（Ｄ_５０）を測定した。その結果を表１に示す。また、比表面積、及び平均粒径（Ｄ_５０）の測定法は以下の通りである。

ＢＥＴ法比表面積（ＢＥＴ）の測定
ＪＩＳＲ１６２６-1996（ファインセラミックス粉体の気体吸着ＢＥＴ法による比表面積の測定方法）の「６．２流動法の（３．５）一点法」に準拠して測定を行った。その際、キャリアガスであるヘリウムと、吸着質ガスである窒素の混合ガスを使用した。なお、スラリー研摩材についての測定では、当該スラリーを十分に乾燥（１０５℃に加熱）させることにより得られた乾燥品についてＢＥＴ法比表面積を測定した。

平均粒径（Ｄ _５０）の測定
レーザー回折・散乱法粒子径分布測定装置（（株）堀場製作所製：ＬＡ−９２０）を使用して粒度分布を測定することにより、平均粒径（Ｄ₅₀：小粒径側からの累積質量５０質量％における粒径＜メジアン径＞）を求めた。

続いて、上記砥粒Ａ〜Ｄの研摩材砥粒を用いて本発明のセリウム系研摩材を作製して、研摩特性を調査した結果について説明する。

実施例１：まず、この実施例１では、砥粒Ａと、ヘキサメタリン酸ナトリウムと、炭酸ナトリウムを使用して、本発明のセリウム系研摩材を作製した。そして、その研摩特性を評価すべく、作製したセリウム系研摩材により研摩することにより、研摩速度、洗浄性、研摩精度（被研摩物の平均表面粗さ（Ｒａ））を調査した。以下に研摩特性の評価の研摩試験、測定について説明する。

研摩試験：研摩機として、研摩試験機（ＨＳＰ−２Ｉ型、台東精機（株）製）を用意した。この研摩試験機は、スラリー状の研摩材を研摩対象面に供給しながら、当該研摩対象面を研摩パッドで研摩するものである。研摩材スラリーの砥粒濃度は、１００ｇ／Ｌとした（分散媒は水のみ）。そして、本研摩試験では、スラリー状の研摩材を５リットル／分の割合で供給することとし、研摩材を循環使用した。なお、研摩対象物は６５ｍｍφの平面パネル用ガラスとした。また、研摩パッドはポリウレタン製のものを使用した。研摩面に対する研摩パッドの圧力は９．８ｋＰａ（１００ｇ／ｃｍ²）とし、研摩試験機の回転速度は１００ｍｉｎ^−１（ｒｐｍ）に設定し、所定時間研摩をした。

研摩速度の評価：特定時間の研摩処理を行い、研摩前後のガラス重量を測定して研摩によるガラス重量の減少量を求め、この値に基づき研摩値を求めた。本研摩試験では、この研摩値を用いて研摩速度を評価した。なお、この研摩速度の評価値は、後述の表２で示すように、砥粒Ａのみの場合（ヘキサメタリン酸ナトリウム及び炭酸ナトリウムは無添加）の研摩材により得られた研摩値を基準（１００）とし、他の研摩速度の評価値を算定した。

洗浄性の評価：予め洗浄、乾燥された光学顕微鏡観察用スライドグラスを、研摩材スラリー中に浸漬させてから引き上げ、５０℃で一旦乾燥させた。その後、純水入り容器に浸漬して超音波洗浄を５分間行い、超音波洗浄後、容器からスライドグラスを取り出し、純水で流水洗浄して洗浄性評価の観察対象スライドグラスを得た。洗浄性の評価は、スライドグラス表面に残存する研摩材粒子の残存量を光学顕微鏡で観察することで評価した。具体的には、研摩材粒子の残存がまったく観察されず、仕上げ研摩用として非常に好適なものを「◎」、研摩材粒子の残存がごくわずか観察されるが、仕上げ研摩用として好適なものを「○」、研摩材粒子の残存が少量観察され、仕上げ研摩用として使用できるレベルと判断できたものを「△」、研摩材粒子の残存が非常に多く観察され、仕上げ研摩用として不適なもの「×」とした。

研摩精度：上記研摩試験において２４時間研摩処理後、さらに１０分間研摩したガラスについて、プルーブ顕微鏡ＳＰＡ−４００（エスエスアイ・ナノテクノロジー（株）製）を用いてＤＦＭ（ダイナミックフオースモード）を使用して、研摩表面の中の１０μｍ×１０μｍ積面について平均表面粗さ（Ｒａ：ｎｍ）を測定した。

表２には、上述した実施例１のセリウム系研摩材に関する研摩特性評価結果を示している。表２では、炭酸ナトリウムとヘキサメタリン酸ナトリウムとの含有量を、それぞれ縦、横に分けて示しており、各含有量における研摩材について、それぞれ研摩速度（ａ〜ｃ欄）、洗浄性（ｄ欄）、研摩精度（ｅ）の評価結果を示している。ここで、ａ欄の研摩速度とは、研摩開始３０分経過後の研摩速度（初期研摩速度、表２の左上角にある無添加の砥粒Ａの研摩速度を基準１００とした）。また、ｂ欄の研摩速度は、研摩開始２４時間経過後の研摩速度、ｃ欄の研摩速度は、研摩開始４８時間経過後の研摩速度である（表２の左上角にある無添加の砥粒Ａの研摩速度を基準１００とした）。尚、本実施例１におけるセリウム系研摩材は、砥粒Ａに対して、炭酸ナトリウムおよび／またはヘキサメタリン酸ナトリウムを所定量加え、混合することにより作製した。

実施例２：この実施例２では、砥粒Ａと、ピロリン酸ナトリウムと、炭酸水素ナトリウムを使用して、本発明のセリウム系研摩材を作製した。そして、その研摩特性を評価すべく、作製したセリウム系研摩材により研摩することにより、研摩速度、洗浄性、研摩精度（被研摩物の平均表面粗さ（Ｒａ））を調査した。研摩特性の評価は上記実施例１の場合と同様なためその説明は省略する。

表３には、実施例２のセリウム系研摩材に関する研摩特性評価結果を示している。表３では、炭酸水素ナトリウムとピロリン酸ナトリウムとの含有量を、それぞれ縦、横に分けて示しており、各含有量における研摩材について、それぞれ研摩速度（ａ〜ｃ欄）、洗浄性（ｄ欄）、研摩精度（ｅ）の評価結果を示している。各研摩特性の評価値に関しては、上記した実施例１と同じである。

比較例１：この比較例１では、砥粒Ａと、ヘキサメタリン酸ナトリウムと、結晶セルロースを使用して、従来のセリウム系研摩材を作製し、その研摩特性を評価した。研摩特性の評価は上記実施例１の場合と同様なためその説明は省略する。

表４には、比較例１のセリウム系研摩材に関する研摩特性評価結果を示している。表４では、結晶セルロースとヘキサメタリン酸ナトリウムとの含有量を、それぞれ縦、横に分けて示しており、各含有量における研摩材について、それぞれ研摩速度（ａ〜ｃ欄）、洗浄性（ｄ欄）、研摩精度（ｅ）の評価結果を示している。各研摩特性の評価値に関しては、上記した実施例１と同じである。

ここで、上記した実施例１及び実施例２、比較例１の結果について説明する。実施例１及び実施例２の結果より、本発明のセリウム系研摩材においては、縮合リン酸塩は０．０５質量％〜２０質量％の含有範囲が好適であり、炭酸塩または炭酸水素塩は、研摩材砥粒に対して０．０２質量％〜１０質量％の含有範囲が好適であることが判明した。また、この実施例１及び２の結果と比較例１の結果を対比してみると、比較例１はａ〜ｃ欄の各研摩速度はある程度向上している部分が認められるが、実施例１及び２における好適含有量のセリウム系研摩材の研摩速度に比較するとやや劣る結果であることが確認できた。特に、ｃ欄の４８時間研摩後研摩速度については、実施例１及び２の結果に比べかなり低下した結果となっていた。また、比較例１の研摩精度は、実施例１及び２における好適含有量のセリウム系研摩材の研摩精度と比べると、かなり悪い結果となった。

実施例３：この実施例３では、各種の縮合リン酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩を用い、本発明のセリウム系研摩材を作製して、その研摩特性を評価したものである。縮合リン酸塩としては、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウムを用いた。炭酸塩は、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウムを、炭酸水素塩は、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウムを用いた。そして、研摩材砥粒は、上記砥粒Ａを用いた。これらの材料により表５に示す組み合わせのセリウム系研摩材を作製し、その研摩特性を評価した。この表５に示すセリウム系研摩材のすべては、縮合リン酸塩の含有量は１質量％、炭酸塩または炭酸水素塩の含有量は０．５質量％とした。研摩特性の評価については、上記実施例１と同様である。

表５に示すように、各種の縮合リン酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩を用いた本発明のセリウム系研摩材であっても、研摩速度、洗浄性、研摩精度に関する研摩特性は非常に優れたものであることが確認された。

実施例４：この実施例４では、各種の研摩材砥粒を用いてセリウム系研摩材を作製し、その研摩特性を評価したものである。研摩材砥粒は、上記砥粒Ａ、砥粒Ｂ１，Ｂ２、砥粒Ｃ１，Ｃ２、砥粒Ｄを使用した。また、縮合リン酸塩はヘキサメタリン酸ナトリウム（１質量％）を、炭酸水素塩は炭酸水素ナトリウム（０．５質量％）を用いた。そして、それぞれの研摩材砥粒によりセリウム系研摩材を作製し、その研摩特性を評価した。また比較のため、ヘキサメタリン酸ナトリウム及び炭酸水素ナトリウムを無添加のセリウム系研摩材の評価も行った。表６にその評価結果を示す。研摩特性の評価は上記実施例１の場合と同様なためその説明は省略する。

表６の結果より、ＣｅＯ_２／ＴＲＥＯが４０質量％以上であれば、優れた研摩特性を備えるセリウム系研摩材となることが判明した。

研摩材砥粒Ａの製造フロー図。研摩材砥粒Ｄの製造フロー図。

Claims

酸化セリウムを含む希土類酸化物を主成分とするセリウム系研摩材において、
酸化セリウム（ＣｅＯ_２）／全酸化希土（ＴＲＥＯ）が４０質量％以上である研摩材砥粒と、水への溶解度が２ｇ／Ｌ以上である縮合リン酸塩と、水への溶解度が１ｇ／Ｌ以上である炭酸塩または炭酸水素塩と、を含有し、
縮合リン酸塩の含有量が、研摩材砥粒に対して０．０５質量％〜２０質量％であり、炭酸塩または炭酸水素塩の含有量が、研摩材砥粒に対して０．０２質量％〜１０質量％であり、
縮合リン酸塩としてのヘキサメタリン酸ナトリウムと、炭酸塩としての炭酸ナトリウムとを組み合わせて用い、或いは、
縮合リン酸塩としてのピロリン酸ナトリウムと、炭酸水素塩としての炭酸水素ナトリウムとを組み合わせて用いることを特徴とするセリウム系研摩材。
請求項１に記載のセリウム系研摩材を、水または、水と水溶性有機溶媒との分散媒に分散させたセリウム系研摩材スラリー。