JPWO2016017819A1 - Polishing slurry preparation method, polishing abrasive grains, polishing slurry, and glass substrate manufacturing method - Google Patents

Polishing slurry preparation method, polishing abrasive grains, polishing slurry, and glass substrate manufacturing method Download PDF

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Abstract

研磨レートが改善されるとともに、ガラス基板の傷の発生を抑制できる研磨スラリーの作製方法、研磨砥粒、および研磨スラリーを提供する。また、そのような研磨スラリー、研磨砥粒を用いたガラス基板の製造方法を提供する。本発明の研磨スラリーの作製方法は、ガラス基板の研磨処理に使用するための研磨砥粒を含む研磨スラリーの作製方法であって、前記研磨砥粒の原料となる原料砥粒を含んだ原料スラリーにバインダを添加する添加処理と、前記バインダを含んだ原料スラリーを乾燥させて、前記バインダを含有する原料砥粒の塊を作製する乾燥処理と、前記原料砥粒の塊を焼成し、前記バインダを含有する原料砥粒の集合体を作製する焼成処理と、を備えることを特徴とする。Provided are a polishing slurry preparation method, polishing abrasive grains, and polishing slurry capable of improving the polishing rate and suppressing the generation of scratches on a glass substrate. Moreover, the manufacturing method of the glass substrate using such polishing slurry and abrasive grain is provided. The method for producing a polishing slurry of the present invention is a method for producing a polishing slurry containing abrasive grains for use in a polishing treatment of a glass substrate, and comprises a raw material slurry containing raw abrasive grains that are raw materials for the abrasive grains An addition process for adding a binder to the substrate, a drying process for drying the raw material slurry containing the binder to produce a lump of raw material abrasive grains containing the binder, and firing the lump of the raw material abrasive grains, And a firing process for producing an aggregate of raw material abrasive grains containing the material.

Description

本発明は、研磨スラリーの作製方法、研磨砥粒、研磨スラリー、およびガラス基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a polishing slurry, a polishing abrasive grain, a polishing slurry, and a method for producing a glass substrate.

磁気ディスクや、フォトマスクあるいはその基板であるマスクブランクス等に用いられるガラス基板は、一般には、酸化セリウム(セリア)を主成分とする研磨砥粒(以降、セリウム系研磨材という)を用いて研磨した後、コロイダルシリカを用いて仕上げ研磨が行われる。このうち、セリウム系研磨材は、高価な希土類元素の酸化物を含んでいるため、使用後に回収して再利用することが行われている。
セリウム系研磨材を再利用するための再生方法は、例えば、使用済みの研磨スラリーから異物を除去した後、固液分離を行い、その固形分を乾燥、焼成、解砕し、さらにフィルタリングを行うことで行われる。従来の研磨材の再生方法として、低下した使用済み研磨材の研磨レートを、未使用の研磨材の研磨レートに近づけるために、例えば、使用済み研磨スラリーに対し、固液分離する前に、酸処理を施すことが知られている(例えば、特許文献1)。
Glass substrates used for magnetic disks, photomasks, or mask blanks that are substrates thereof are generally polished using abrasive grains (hereinafter referred to as cerium-based abrasives) mainly composed of cerium oxide (ceria). Then, finish polishing is performed using colloidal silica. Among these, cerium-based abrasives contain expensive rare earth element oxides, and are therefore collected and reused after use.
The recycling method for reusing the cerium-based abrasive is, for example, removing foreign substances from the used polishing slurry, followed by solid-liquid separation, and drying, firing, crushing, and filtering the solid content. Is done. As a conventional method of reclaiming abrasives, in order to bring the decreased used abrasive polishing rate close to the unused abrasive polishing rate, for example, before solid-liquid separation of used abrasive slurry, acid It is known to perform processing (for example, Patent Document 1).

特開2007−276055号公報JP 2007-276055 A

セリウム系研磨材は、焼成によって粒界で結合して実際の研磨時に粒子として働く粒径が大きくなることで、研磨レートが向上する。しかし、特許文献1の方法によって再生されることで、未使用の研磨材に近いレベルにまで研磨レートが回復した研磨材であっても、粒界での結合力が十分でないために、再使用されると砕けて小径化しやすく、研磨レートが低下する場合があることが分かった。また、使用中に研磨材が砕けて分解粒子が多く生成すると、研磨材の粒度分布が不均一になり、粒径の大きい研磨材が受ける負荷が大きくなることによって、ガラス基板にかかる荷重が局所的に大きくなり、ガラス基板に研磨キズが発生しやすくなることが分かった。   The cerium-based abrasive is bonded at the grain boundary by firing, and the particle size acting as particles during actual polishing is increased, whereby the polishing rate is improved. However, even if the polishing material is recovered by the method of Patent Document 1 and the polishing rate is recovered to a level close to that of an unused polishing material, the bonding force at the grain boundary is not sufficient, so that it can be reused. As a result, it was found that the material could be crushed and reduced in diameter and the polishing rate could be lowered. Also, if the abrasive is crushed during use and many decomposed particles are generated, the abrasive particle size distribution becomes non-uniform, and the load applied to the abrasive having a large particle size increases, so that the load on the glass substrate is locally increased. It was found that polishing scratches were easily generated on the glass substrate.

本発明は、研磨レートが改善されるとともに、ガラス基板の傷の発生を抑制できる研磨スラリーの作製方法、研磨砥粒、および研磨スラリーを提供することを目的とする。また、本発明は、そのような研磨スラリー、研磨砥粒を用いたガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a polishing slurry preparation method, polishing abrasive grains, and polishing slurry that can improve the polishing rate and suppress the generation of scratches on a glass substrate. Moreover, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the glass substrate using such polishing slurry and polishing abrasive grain.

本発明の第1の態様は、ガラス基板の研磨処理に使用するための研磨砥粒を含む研磨スラリーの作製方法であって、
前記研磨砥粒の原料となる原料砥粒を含んだ原料スラリーにバインダを添加する添加処理と、
前記バインダを含んだ原料スラリーを乾燥させて、前記バインダを含有する原料砥粒の塊を作製する乾燥処理と、
前記原料砥粒の塊を焼成し、前記バインダを含有する原料砥粒の集合体を作製する焼成処理と、を備えることを特徴とする研磨スラリーの作製方法。
A first aspect of the present invention is a method for producing a polishing slurry containing abrasive grains for use in polishing a glass substrate,
An addition treatment for adding a binder to a raw material slurry containing raw material abrasive grains as raw materials for the abrasive grains;
Drying the raw material slurry containing the binder to produce a lump of raw material abrasive grains containing the binder; and
A method for producing a polishing slurry, comprising: firing a lump of the raw material abrasive grains to produce an aggregate of raw material abrasive grains containing the binder.

前記バインダはシリカ粒子を含むことが好ましい。   The binder preferably contains silica particles.

前記バインダの平均粒径は、3〜20nmであることが好ましい。   The average particle size of the binder is preferably 3 to 20 nm.

前記原料砥粒の平均粒径は、0.3〜2μmであることが好ましい。   The average grain size of the raw material abrasive grains is preferably 0.3-2 μm.

さらに、前記原料砥粒の集合体を解砕して前記研磨砥粒を作製する解砕処理を備え、
前記解砕処理で作製された研磨砥粒の平均粒径は、0.5〜10μmであることが好ましい。
Furthermore, a crushing process for crushing the aggregate of raw material abrasive grains to produce the abrasive grains,
The average particle size of the abrasive grains produced by the crushing treatment is preferably 0.5 to 10 μm.

前記添加処理で、さらに、前記バインダ同士の凝集を抑制するためのバインダ凝集抑制剤を添加し、
前記乾燥処理において、前記バインダは、前記バインダ凝集抑制剤を介して前記原料砥粒の塊中に分散して配されることが好ましい。
In the addition treatment, a binder aggregation inhibitor for suppressing aggregation between the binders is further added,
In the drying treatment, it is preferable that the binder is dispersed and disposed in the lump of the raw material abrasive grains via the binder aggregation inhibitor.

前記焼成処理では、前記原料砥粒の塊を焼成することで、前記バインダ凝集抑制剤の少なくとも一部を消失させることが好ましい。   In the baking treatment, it is preferable to burn at least a part of the binder aggregation inhibitor by baking the lump of the raw material abrasive grains.

前記バインダ凝集抑制剤は、多糖類であることが好ましく、加熱により水に溶けるまたはゲル化する多糖類であることがより好ましい。   The binder aggregation inhibitor is preferably a polysaccharide, and more preferably a polysaccharide that dissolves in water or gels by heating.

前記焼成を800℃以下の温度で行うことが好ましい。   The firing is preferably performed at a temperature of 800 ° C. or lower.

前記乾燥処理では、スプレードライによって前記バインダを含んだ原料スラリーを乾燥させることが好ましい。   In the drying process, it is preferable to dry the raw material slurry containing the binder by spray drying.

前記原料スラリーは、ガラス基板の研磨処理に使用されたセリア粒子を含むことが好ましい。   The raw slurry preferably contains ceria particles used for the polishing treatment of the glass substrate.

上記第1の態様の別の一態様は、研磨砥粒であって、
ガラス基板の研磨処理に用いられる研磨砥粒であって、当該研磨砥粒において、セリアまたはジルコニアの粒子の間にシリカ粒子がバインダとして存在することを特徴とする。
Another aspect of the first aspect is a polishing abrasive grain,
A polishing abrasive used for polishing a glass substrate, wherein silica particles are present as a binder between ceria or zirconia particles in the polishing abrasive.

前記研磨砥粒は、JIS R1639−5に準拠して測定される圧壊強度の平均値が0.1〜20MPaであることが好ましい。   The abrasive grains preferably have an average crushing strength measured in accordance with JIS R1639-5 of 0.1 to 20 MPa.

上記第1の態様の別の一態様は、研磨スラリーであって、
前記別の一態様に係る研磨砥粒を含むことを特徴とする。
Another aspect of the first aspect is a polishing slurry,
The polishing abrasive grain according to the another aspect is included.

上記第1の態様の別の一態様は、ガラス基板の製造方法であって、
前記研磨スラリーの作製方法によって作製された研磨スラリー、前記研磨砥粒、あるいは前記研磨スラリーを用いてガラス基板の表面を研磨することを特徴とする。
Another aspect of the first aspect is a method of manufacturing a glass substrate,
The surface of the glass substrate is polished using the polishing slurry prepared by the polishing slurry preparation method, the polishing abrasive grains, or the polishing slurry.

本発明の第2の態様は、ガラス基板の研磨処理に使用するための研磨砥粒を含む研磨スラリーの作製方法であって、
前記研磨砥粒の原料となる原料砥粒を含んだ原料スラリーに造孔剤を添加する添加処理と、
前記造孔剤を含んだ原料スラリーを乾燥させて、前記造孔剤を含有する原料砥粒の塊を作製する乾燥処理と、
前記原料砥粒の塊を焼成して前記造孔剤の少なくとも一部を消失させることで、前記造孔剤が位置した前記原料砥粒の塊の部分に空隙を形成する焼成処理と、を備えることを特徴とする。
A second aspect of the present invention is a method for producing a polishing slurry containing abrasive grains for use in polishing a glass substrate,
An addition treatment for adding a pore-forming agent to a raw material slurry containing raw material abrasive grains used as raw materials for the abrasive grains;
Drying the raw material slurry containing the pore former to produce a lump of raw material abrasive grains containing the pore former; and
Firing a mass of the raw abrasive grains to eliminate at least a part of the pore former, thereby forming a void in the portion of the raw abrasive grain mass where the pore former is located. It is characterized by that.

前記造孔剤は、多糖類であることが好ましく、加熱により水に溶けるまたはゲル化する多糖類であることがより好ましい。   The pore-forming agent is preferably a polysaccharide, more preferably a polysaccharide that dissolves in water or gels when heated.

前記原料砥粒の塊において前記造孔剤の平均粒径は、3〜20μmであることが好ましい。   The average particle size of the pore former in the lump of raw material abrasive grains is preferably 3 to 20 μm.

前記原料砥粒の平均粒径は、0.3〜2μmであることが好ましい。   The average grain size of the raw material abrasive grains is preferably 0.3-2 μm.

さらに、前記原料砥粒の集合体を解砕して前記研磨砥粒を作製する解砕処理を備え、
前記解砕処理で作製された研磨砥粒の平均粒径は、0.5〜10μmであることが好ましい。
Furthermore, a crushing process for crushing the aggregate of raw material abrasive grains to produce the abrasive grains,
The average particle size of the abrasive grains produced by the crushing treatment is preferably 0.5 to 10 μm.

前記乾燥処理では、スプレードライによって前記造孔剤を含んだ原料スラリーを乾燥させることが好ましい。   In the drying treatment, it is preferable to dry the raw material slurry containing the pore-forming agent by spray drying.

前記原料スラリーは、ガラス基板の研磨処理に使用されたセリア粒子を含むことが好ましい。   The raw slurry preferably contains ceria particles used for the polishing treatment of the glass substrate.

前記添加処理で、さらに、前記原料砥粒の表面に配されるバインダを添加し、
前記乾燥処理において、前記バインダは、前記造孔剤を介して前記原料砥粒の塊中に分散して配されることが好ましい。
In the addition treatment, further, a binder disposed on the surface of the raw material abrasive grains is added,
In the drying treatment, it is preferable that the binder is dispersed and arranged in the lump of the raw material abrasive grains through the pore-forming agent.

前記研磨砥粒は、JIS R1639−5に準拠して測定される圧壊強度の平均値が0.1〜20MPaであることが好ましい。   The abrasive grains preferably have an average crushing strength measured in accordance with JIS R1639-5 of 0.1 to 20 MPa.

上記第2の態様の別の一態様は、ガラス基板の製造方法であって、
前記研磨スラリーの作製方法によって作製された研磨スラリーを用いてガラス基板の表面を研磨することを特徴とする。
Another aspect of the second aspect is a method of manufacturing a glass substrate,
The surface of the glass substrate is polished using the polishing slurry prepared by the polishing slurry preparation method.

本発明の研磨スラリーの作製方法によれば、原料砥粒の集合体の原料砥粒同士はバインダを介して結合して、粒界の強度が高められているため、この原料砥粒の集合体から作製される研磨砥粒は、使用中に砕け難くなっている。このため、砕けて生成した分解粒子によってガラス基板に傷が発生するのを抑えられる。また、研磨砥粒は、原料砥粒がバインダで接合されて大径化したものから作製されることで、研磨レートが向上しているとともに、砕けにくいことで高い研磨レートを維持できる。
本発明の研磨砥粒および研磨スラリーは、表面にバインダが配されたセリアまたはジルコニアの粒子を含んでおり、バインダを有しない研磨砥粒と比べて研磨砥粒が砕けにくく、研磨レートの低下が抑えられる。
本発明のガラス基板の作製方法によれば、高い研磨レートでガラス基板を研磨できるとともに、傷の少ないガラス基板が得られる。
According to the method for producing a polishing slurry of the present invention, since the raw abrasive grains of the aggregate of raw abrasive grains are bonded together through a binder and the strength of the grain boundary is increased, this aggregate of raw abrasive grains The abrasive grains produced from the above are difficult to break during use. For this reason, it can suppress that a damage | wound generate | occur | produces on a glass substrate with the decomposition | disassembly particle | grains produced | generated by breaking. In addition, the polishing abrasive is produced from a material whose abrasive grains are bonded with a binder to have a large diameter, so that the polishing rate is improved and the high polishing rate can be maintained by being hard to break.
The abrasive grains and polishing slurry of the present invention contain ceria or zirconia particles with a binder on the surface, and the abrasive grains are less likely to break than abrasive grains that do not have a binder, resulting in a decrease in the polishing rate. It can be suppressed.
According to the method for producing a glass substrate of the present invention, a glass substrate can be polished at a high polishing rate and a glass substrate with few scratches can be obtained.

図1(a)は、第1および第2の実施形態の原料砥粒の塊を示す図である。図1(b)は、第1および第2の実施形態の原料砥粒の集合体を示す図である。FIG. 1A is a diagram showing a lump of raw material abrasive grains according to the first and second embodiments. FIG.1 (b) is a figure which shows the aggregate | assembly of the raw material abrasive grain of 1st and 2nd embodiment. 第1および第2の実施形態の研磨スラリーの作製方法により作製される研磨砥粒を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the abrasive grain produced by the production method of the polishing slurry of 1st and 2nd embodiment.

以下、本発明の研磨スラリーの作製方法、研磨砥粒、研磨スラリー、およびガラス基板の製造方法について詳細に説明する。   Hereinafter, a method for producing a polishing slurry, a polishing abrasive, a polishing slurry, and a method for producing a glass substrate of the present invention will be described in detail.

<第1の実施形態>
(研磨スラリーの作製方法)
本発明の第1の実施形態について説明する。
第1の実施形態の研磨スラリーの作製方法は、ガラス基板の研磨処理に使用するための研磨砥粒を含む研磨スラリーの作製方法であって、添加処理、乾燥処理、焼成処理の各処理を備える。添加処理では、研磨砥粒の原料となる原料砥粒を含んだ原料スラリーにバインダを添加する。乾燥処理では、バインダを含んだ原料スラリーを乾燥させて、バインダを含有する原料砥粒の塊を作製する。焼成処理では、原料砥粒の塊を焼成し、バインダを含有する原料砥粒の集合体を作製する。
原料スラリーは、原料砥粒を、水を分散媒として分散させたものである。
原料砥粒の塊は、複数の原料砥粒が集まって形成された塊状物をいい、原料砥粒の塊は、原料砥粒と、バインダと、任意に配合されるバインダ凝集抑制剤と、を有している。原料砥粒の塊は、例えば、水分を含んだバインダ凝集抑制剤に、その表面を覆うように多数の原料砥粒が付着し、原料砥粒の間にバインダが分散して配された形態を有している。
原料砥粒の集合体は、原料砥粒の塊において、少なくとも一部のバインダによって(例えば、バインダが溶けて固まることで)原料砥粒同士が接合したものをいう。原料砥粒の集合体は、原料砥粒と、バインダと、を有している。原料砥粒の集合体は、原料砥粒の塊に含まれる少なくとも一部のバインダ凝集抑制剤が消失することで形成された孔(空隙)を有していることが好ましい。
また、乾燥処理後、焼成処理前の状態を、原料砥粒の塊といい、焼成処理後、解砕処理前の状態を、原料砥粒の集合体ということができる。
<First Embodiment>
(Preparation method of polishing slurry)
A first embodiment of the present invention will be described.
The method for producing a polishing slurry according to the first embodiment is a method for producing a polishing slurry containing abrasive grains for use in a glass substrate polishing process, and includes an addition process, a drying process, and a firing process. . In the addition process, a binder is added to the raw material slurry containing the raw material abrasive grains used as the raw material of the abrasive grains. In the drying process, the raw material slurry containing the binder is dried to produce a lump of raw material abrasive grains containing the binder. In the firing treatment, a lump of raw material abrasive grains is fired to produce an aggregate of raw material abrasive grains containing a binder.
The raw material slurry is obtained by dispersing raw material abrasive grains using water as a dispersion medium.
The lump of raw material abrasive grains refers to a lump formed by collecting a plurality of raw material abrasive grains, and the lump of raw material abrasive grains comprises raw material abrasive grains, a binder, and a binder aggregation inhibitor that is optionally blended. Have. The lump of the raw material abrasive grains has, for example, a form in which a large number of raw material abrasive grains adhere to the binder aggregation inhibitor containing moisture so as to cover the surface, and the binder is dispersed and arranged between the raw material abrasive grains. Have.
The aggregate of raw material abrasive grains refers to a raw material abrasive grain mass in which raw abrasive grains are joined together by at least a part of the binder (for example, the binder melts and hardens). The aggregate of raw material abrasive grains has raw material abrasive grains and a binder. The aggregate of raw material abrasive grains preferably has holes (voids) formed by the disappearance of at least a part of the binder aggregation inhibitor contained in the bulk of the raw material abrasive grains.
The state after the drying treatment and before the firing treatment is called a lump of raw material abrasive grains, and the state after the firing treatment and before the crushing treatment can be called an aggregate of raw material abrasive grains.

なお、ガラス基板の用途は、特に限定されず、例えば、液晶ディスプレイ装置等の各種ディスプレイ装置用のパネル;フォトマスクあるいはその基板であるマスクブランクス;HDD装置用の磁気ディスクである。ガラス基板の研磨処理は、例えば、後述するガラス基板の製造方法において両面研磨装置を用いて行われる。
研磨砥粒は、特に制限されないが、機械的な作用に加えて化学的な作用によってガラス基板を研磨できる点で、セリウム系研磨材、または酸化ジルコニウム(ジルコニア)を主成分とするジルコニア系研磨材が好ましく用いられる。研磨スラリーは、研磨砥粒を、水を分散媒として分散させたものであり、研磨砥粒は、研磨処理において遊離砥粒として用いられる。研磨スラリーは、研磨砥粒、水のほか、例えばリン酸系分散剤等、他の成分を含んでいてもよい。研磨スラリー中の研磨砥粒の濃度は、特に制限されないが、例えば1〜30質量%、好ましくは3〜20質量%である。
The use of the glass substrate is not particularly limited. For example, it is a panel for various display devices such as a liquid crystal display device; a photomask or a mask blank that is a substrate thereof; and a magnetic disk for an HDD device. The glass substrate polishing process is performed, for example, using a double-side polishing apparatus in a glass substrate manufacturing method described later.
The abrasive grains are not particularly limited, but are cerium-based abrasives or zirconia-based abrasives mainly composed of zirconium oxide (zirconia) in that they can polish glass substrates by chemical action in addition to mechanical action. Is preferably used. The polishing slurry is obtained by dispersing polishing abrasive grains using water as a dispersion medium, and the polishing abrasive grains are used as free abrasive grains in the polishing process. The polishing slurry may contain other components such as, for example, a phosphoric acid dispersant, in addition to the abrasive grains and water. The concentration of the abrasive grains in the polishing slurry is not particularly limited, but is, for example, 1 to 30% by mass, preferably 3 to 20% by mass.

(a)添加処理
原料砥粒は、第1の実施形態の方法によって作製される研磨スラリーに含まれる研磨砥粒の原料であり、原料砥粒として後述する使用済み研磨スラリーに含まれる研磨砥粒が用いられる場合は、当該使用済みの研磨砥粒を意味する。原料砥粒の平均粒径は、0.3〜2μmであることが好ましい。このような平均粒径の原料砥粒を用いることで、ガラス基板の研磨処理を行うのに適した大きさの研磨砥粒を作製できる。0.3〜2.0μmの範囲にある原料砥粒のうち平均粒径の比較的小さいもの(例えば0.3〜0.5μm未満のもの)の原料砥粒は、固液分離で回収され難く、また、回収することができたとしても、従来の方法で再生したものは、研磨処理において、小径化して研磨レートが低下したり、ガラス基板に傷を発生させたりすることが分かった。第1の実施形態の作製方法によれば、後述するように適度な硬さ(圧壊強度)の研磨砥粒が作製されるため、平均粒径の比較的小さいものを原料砥粒として研磨スラリーを作製するのに好適である。なお、原料砥粒は、数個から数十個の一次粒子が凝集してなる二次粒子であり、原料砥粒の平均粒径は、二次粒子の平均粒径を意味する。なお、実際の研磨時に1つの研磨砥粒の粒子として作用するのは、二次粒子である。また、本明細書において、平均粒径は、メジアン径(d50)を意味する。d50は、例えばレーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積粒径が微粒側から累積50%に相当する粒子径である。
原料スラリーは、未使用のものであってもよく、使用済みの研磨スラリーであってもよい。本明細書において、使用済みとは、少なくとも一度、ガラス基板の研磨処理に使用されたものであることを意味する。使用済み研磨スラリーを用いて研磨スラリーを作製した場合は、使用済みの研磨砥粒をリサイクルすることができ、研磨スラリーのコストを抑えることができる。なお、本明細書において、原料スラリーとして使用済み研磨スラリーを用いる場合に、本実施形態の研磨スラリーの作製方法を、使用済み研磨スラリーの再生方法ということができ、その研磨スラリーがセリア粒子を主成分とするセリウム系研磨材を含む場合には、使用済みセリアスラリーの再生方法ということができる。
また、原料砥粒として用いられる使用済み研磨スラリーは、使用済み研磨スラリーの再生方法によって再生されたものであってもよい。この場合は、使用済み研磨スラリーを繰り返し再生して使用することで、研磨スラリーのコストをより低く抑えることができる。
(A) Addition treatment The raw material abrasive is a raw material of the polishing abrasive contained in the polishing slurry produced by the method of the first embodiment, and the polishing abrasive contained in the used polishing slurry described later as the raw abrasive Is used, it means the used abrasive grains. The average grain size of the raw material abrasive grains is preferably 0.3 to 2 μm. By using the raw material abrasive grains having such an average particle diameter, abrasive grains having a size suitable for polishing a glass substrate can be produced. Raw material abrasive grains having a relatively small average particle diameter (for example, less than 0.3 to 0.5 μm) among the raw material abrasive grains in the range of 0.3 to 2.0 μm are difficult to be recovered by solid-liquid separation. Moreover, even if it was able to be recovered, it was found that those regenerated by the conventional method are reduced in diameter in the polishing process to lower the polishing rate or cause scratches on the glass substrate. According to the production method of the first embodiment, as will be described later, since abrasive grains having an appropriate hardness (crushing strength) are produced, a polishing slurry having a relatively small average particle diameter as raw material grains is used. It is suitable for manufacturing. The raw material abrasive grains are secondary particles obtained by agglomerating several to several tens of primary particles, and the average particle diameter of the raw material abrasive grains means the average particle diameter of the secondary particles. Note that secondary particles act as particles of one abrasive grain during actual polishing. Moreover, in this specification, an average particle diameter means a median diameter (d50). d50 is a particle diameter corresponding to a cumulative particle diameter of 50% from the fine particle side, for example, by a laser diffraction / scattering particle size distribution measurement method.
The raw material slurry may be unused or a used polishing slurry. In this specification, “used” means that the glass substrate has been used at least once for polishing the glass substrate. When the polishing slurry is prepared using the used polishing slurry, the used polishing abrasive grains can be recycled, and the cost of the polishing slurry can be suppressed. In the present specification, when the used polishing slurry is used as the raw material slurry, the method for preparing the polishing slurry of this embodiment can be referred to as a used polishing slurry regeneration method, and the polishing slurry mainly contains ceria particles. When a cerium-based abrasive as a component is included, it can be said that the used ceria slurry is regenerated.
Moreover, the used polishing slurry used as the raw material abrasive may be regenerated by a method for regenerating the used polishing slurry. In this case, the cost of the polishing slurry can be further reduced by repeatedly regenerating and using the used polishing slurry.

バインダは、焼成処理の際に溶けて原料砥粒同士を接合することで、粒界の強度を高めることができる。なお、粒界とは、隣接する原料砥粒の間の境界をいう。これにより、研磨砥粒の二次粒子径(研磨時に1つの研磨砥粒の粒子として作用する粒子の粒径)が大きくなっていることで、研磨砥粒の研磨レートが向上するとともに、研磨処理において砕け難く、高い研磨レートを維持できる。一方で、バインダを介して原料砥粒同士が接合している場合は、原料砥粒同士が直接接合している場合と比べ、粒界の強度が強すぎないため、研磨処理においてガラス基板に傷が発生するのを抑えられる。
また、研磨処理中に容易に砕けてしまうと、小さい粒子の割合が増加し、相対的に少なくなった大きな粒子に研磨荷重が大きくかかるようになるため研磨キズが発生しやすくなる。よって、バインダにより砥粒同士を接合することにより、研磨キズの発生を抑制することができる。
一方で、バインダを含んだ原料砥粒の集合体は、粒界の強度が強すぎることがないため、超音波照射等によって容易に解砕することができ、研磨処理に適切なサイズで粒度分布が均一な研磨砥粒を得ることができる。このため、コストのかかる粉砕等によって解砕を行う必要がなく、また、分級の必要もないため、低コストで簡便に研磨砥粒を作製できる。
A binder melt | dissolves in the case of a baking process, and can increase the intensity | strength of a grain boundary by joining raw material abrasive grains. In addition, a grain boundary means the boundary between adjacent raw material abrasive grains. This increases the secondary particle diameter of the abrasive grains (the particle diameter of particles that act as one abrasive grain during polishing), thereby improving the polishing rate of the abrasive grains and polishing treatment. It is difficult to crush and can maintain a high polishing rate. On the other hand, when the raw material abrasive grains are bonded to each other through the binder, the strength of the grain boundary is not too strong compared to the case where the raw material abrasive grains are directly bonded to each other. Can be suppressed.
Further, if the particles are easily crushed during the polishing process, the proportion of small particles increases, and a large polishing load is applied to the relatively small particles, so that polishing scratches are likely to occur. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of polishing scratches by bonding the abrasive grains with the binder.
On the other hand, aggregates of raw material abrasive grains containing a binder can be easily crushed by ultrasonic irradiation, etc., because the grain boundary strength is not too strong, and the particle size distribution with an appropriate size for the polishing process Can obtain uniform abrasive grains. For this reason, it is not necessary to crush by costly pulverization or the like, and it is not necessary to classify, so that abrasive grains can be easily produced at low cost.

バインダには、具体的に、焼成工程において消失しないものが用いられる。この点で、バインダの分解温度は、焼成工程における焼成温度を超える温度であることが好ましい。したがって、有機物ではないことが好ましい。有機物のバインダは、焼成工程において消失してしまうためである。バインダは、無機化合物からなる粒子であることが好ましく、中でも、原料スラリー中での分散性に優れる点で、二酸化ケイ素(シリカ)、酸化チタン(チタニア)等の酸化物や、これらの水和物、アルミノシリケートなどのガラス、水酸化セリウム、水酸化ケイ素、水酸化ジルコニア等の水酸化物からなる粒子が好ましい。中でも、シリカは、比較的低温(例えば800℃以下)で溶けて原料砥粒同士を接合するため、焼成処理の際の焼成温度がこのような低温であっても、原料砥粒の粒界の強度を高めることができる。シリカは、スラリー中で水和物として存在し、焼成処理の際に脱水されてシリカ無水和物になることで原料砥粒同士を接合すると考えられる。なお、粒界とは、隣接する原料砥粒の間の境界をいう。シリカとしては、例えば、コロイダルシリカ、フュームドシリカが挙げられ、より分散性に優れる点で、コロイダルシリカが好ましく用いられる。なお、シリカやガラスが溶けて原料砥粒同士を接合する場合、一部がビトリファイド結合を形成しているとも考えられる。   Specifically, a binder that does not disappear in the firing process is used. In this respect, the binder decomposition temperature is preferably a temperature that exceeds the firing temperature in the firing step. Therefore, it is preferably not organic. This is because the organic binder disappears in the firing step. The binder is preferably particles made of an inorganic compound. Among them, oxides such as silicon dioxide (silica) and titanium oxide (titania), and hydrates thereof are preferable because of excellent dispersibility in the raw material slurry. Particles made of glass such as aluminosilicate, and hydroxides such as cerium hydroxide, silicon hydroxide, and zirconia hydroxide are preferable. Among them, since silica melts at a relatively low temperature (for example, 800 ° C. or less) and joins the raw material abrasive grains, even if the firing temperature during the firing process is such a low temperature, the grain boundaries of the raw material abrasive grains Strength can be increased. Silica exists as a hydrate in the slurry, and it is considered that the raw material abrasive grains are bonded together by being dehydrated during the baking treatment to become silica anhydrous. In addition, a grain boundary means the boundary between adjacent raw material abrasive grains. Examples of the silica include colloidal silica and fumed silica, and colloidal silica is preferably used in terms of more excellent dispersibility. In addition, when silica and glass melt | dissolve and it joins raw material abrasive grains, it is also considered that one part forms the vitrified bond.

バインダの平均粒径は、3〜20nmであることが好ましい。このような平均粒径のバインダは、原料砥粒に対して十分に小さく、乾燥処理、焼成処理において、原料砥粒の間に分散して配置されやすく、原料砥粒同士を接合するバインダとして良好に機能する。バインダの平均粒径が3nm未満の場合、原料砥粒同士の接合が不十分となる場合があり、20nmより大きいとバインダ同士が接合して粗大粒子となり、研磨キズの原因となることがある。バインダの平均粒径は、レーザー回折粒度分布測定装置を用いて測定することができる。   The average particle size of the binder is preferably 3 to 20 nm. The binder having such an average particle size is sufficiently small with respect to the raw material abrasive grains, and is easily dispersed and arranged between the raw material abrasive grains in the drying process and firing process, and is a good binder for joining the raw abrasive grains. To work. When the average particle size of the binder is less than 3 nm, the bonding between the raw material abrasive grains may be insufficient. When the average particle size is greater than 20 nm, the binder is bonded to become coarse particles, which may cause polishing scratches. The average particle size of the binder can be measured using a laser diffraction particle size distribution measuring device.

バインダは、後述するガラス基板の製造方法の第2研磨処理で用いられた使用済み研磨砥粒であることが好ましい。使用済み研磨砥粒として例えばコロイダルシリカは通常は使用後に廃棄されるため、これをバインダとして用いることで、原料コストが不要となり、低コストで研磨スラリーを作製できる。また、回収した使用済み研磨スラリーをそのまま、原料スラリーに添加することもできるので、作業性に優れる。
バインダの添加量は、原料砥粒100質量部に対し、1〜10質量部であることが好ましく、1〜5質量部であることがより好ましい。1質量部未満であると、バインダの効果が十分得られずに研磨砥粒が砕けやすくなり、研磨レートが低下する場合がある。また、10質量部より多いと、バインダ同士が凝集してガラス基板に傷を発生させる原因となる粗大な粒子が生成する場合がある。また、10質量部より多いと、セリアの研磨砥粒の表面に過剰な量のバインダが付着することで砥粒表面による研磨機能が低下し、研磨レートが低下する恐れもある。特に、研磨砥粒がセリウム系研磨材の場合、ガラス基板に対して化学的作用を発揮して高い研磨レートとなるといわれているため、表面をセリア以外の物質が過剰に覆うと被研磨基板との接触面積が小さくなり研磨レートが低下する。
The binder is preferably used abrasive grains used in the second polishing process of the glass substrate manufacturing method described later. For example, colloidal silica is usually discarded after use as used abrasive grains. By using this as a binder, raw material costs are not required, and a polishing slurry can be produced at low cost. Further, since the recovered used polishing slurry can be added to the raw material slurry as it is, the workability is excellent.
The addition amount of the binder is preferably 1 to 10 parts by mass, and more preferably 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the raw material abrasive grains. If the amount is less than 1 part by mass, the effect of the binder cannot be obtained sufficiently, and the abrasive grains can be easily broken, and the polishing rate may decrease. On the other hand, when the amount is more than 10 parts by mass, coarse particles that cause the binder to aggregate and cause scratches on the glass substrate may be generated. On the other hand, when the amount is more than 10 parts by mass, an excessive amount of binder adheres to the surface of the ceria polishing abrasive grains, so that the polishing function by the abrasive grain surface is lowered and the polishing rate may be lowered. In particular, when the polishing abrasive is a cerium-based abrasive, it is said that the glass substrate exhibits a chemical action and has a high polishing rate, so if the surface is excessively covered with a substance other than ceria, The contact area becomes smaller and the polishing rate decreases.

添加処理では、さらに、バインダ同士の凝集を抑制するためのバインダ凝集抑制剤を添加することが好ましい。バインダ凝集抑制剤が原料スラリー中に存在していると、バインダ同士の凝集が抑えられ、バインダが原料砥粒の間に分散して配されやすくなる。特にシリカは粒径が小さくなるほど水中で凝集しやすく、ガラス基板に傷を発生させる原因となる粗大なシリカ粒子となる場合があるため、バインダ凝集抑制剤を添加することで、こうしたシリカ粒子の凝集を抑えることができる。特にシリカの平均粒径が3〜20nmである場合に、バインダ凝集抑制剤を添加することが好ましい。   In the addition treatment, it is preferable to further add a binder aggregation inhibitor for suppressing aggregation between the binders. When the binder aggregation inhibitor is present in the raw material slurry, the aggregation between the binders is suppressed, and the binder is easily dispersed and disposed between the raw material abrasive grains. In particular, silica is likely to agglomerate in water as the particle size becomes smaller, and may become coarse silica particles that cause scratches on the glass substrate. Can be suppressed. In particular, when the average particle size of silica is 3 to 20 nm, it is preferable to add a binder aggregation inhibitor.

バインダ凝集抑制剤は、バインダとの親和性が高いものであることが好ましく、そのような物質として、例えば、表面に水酸基を有するものを挙げることができる。具体的に、多糖類を挙げることができる。より好ましくは、加熱により水に溶けるまたはゲル化する多糖類(以降、本実施形態において、上記多糖類ともいう。)である。このような多糖類は、乾燥処理において乾燥される過程で、バインダが付着しやすい状態となるため、バインダ同士の凝集を抑えつつ、バインダが原料砥粒の間に分散して配置されるのを助ける働きを有している。この働きは、水を含んだ多糖類がバインダを捕捉することによって、バインダを原料砥粒に対して位置決めすることによって行われると考えられる。   The binder aggregation inhibitor is preferably one having a high affinity with the binder, and examples of such a substance include those having a hydroxyl group on the surface. Specific examples include polysaccharides. More preferably, it is a polysaccharide that dissolves in water or gels by heating (hereinafter also referred to as the polysaccharide in the present embodiment). Since such a polysaccharide is in a state where the binder easily adheres in the process of being dried in the drying process, the binder is dispersed and arranged between the raw material abrasive grains while suppressing the aggregation of the binders. Has a function to help. This function is considered to be performed by positioning the binder with respect to the raw material abrasive grains by capturing the binder with the water-containing polysaccharide.

上記多糖類が水に溶けるまたはゲル化する温度は、特に制限されないが、例えば乾燥処理における乾燥温度では、上記多糖類は水に溶けているまたはゲル化していることが好ましい。上記多糖類は、乾燥処理において、水を含んでいることで、その表面に原料砥粒が付着しやすくなる。また、上記多糖類は、比較的低い温度で焼成することで容易に消失させることができる。この点で、バインダ凝集抑制剤の分解温度は、600℃以下、より好ましくは500℃以下であることが好ましい。また、上記多糖類は、焼成処理において少なくとも一部が消失することで、原料砥粒の塊において存在していた部分が原料砥粒の集合体において空孔(空隙)となるため、原料砥粒の集合体を多孔質なものにすることができる。この点で、バインダ凝集抑制剤は、造孔剤ということができる。   The temperature at which the polysaccharide is dissolved in water or gelled is not particularly limited. For example, at the drying temperature in the drying process, the polysaccharide is preferably dissolved in water or gelled. Since the polysaccharide contains water in the drying treatment, the raw material abrasive grains easily adhere to the surface. Moreover, the polysaccharide can be easily eliminated by baking at a relatively low temperature. In this respect, the decomposition temperature of the binder aggregation inhibitor is preferably 600 ° C. or lower, more preferably 500 ° C. or lower. In addition, since at least a part of the polysaccharide disappears in the baking treatment, the portion that was present in the lump of raw material abrasive grains becomes pores (voids) in the aggregate of raw material abrasive grains. The assembly can be made porous. In this respect, the binder aggregation inhibitor can be referred to as a pore-forming agent.

上記多糖類には、具体的には、デンプン、グリコーゲン、アガロース、ペクチン、またはこれらの組み合わせが好ましく用いられる。デンプンとしては、例えば、コーンスターチ、小麦粉、片栗粉、米澱粉等が挙げられ、その原料は特に制限されず、例えばトウモロコシ、ムギ、コメ、ジャガイモ、サツマイモ等の穀類が用いられる。   Specifically, starch, glycogen, agarose, pectin, or a combination thereof is preferably used as the polysaccharide. Examples of the starch include corn starch, wheat flour, starch, rice starch and the like, and the raw materials thereof are not particularly limited, and cereals such as corn, wheat, rice, potato, and sweet potato are used.

バインダ凝集抑制剤の添加量は、原料砥粒100質量部に対し、10〜100質量部であることが好ましく、10〜50質量部であることがより好ましい。10質量部未満では、原料砥粒の集合体に空孔が十分に形成されず、解砕し難い場合がある。また、100質量部より多いと、バインダの効果が阻害されて研磨砥粒(原料砥粒)が十分に大きくならず、造粒により研磨レートを向上させる効果が得られない場合がある。
バインダ凝集抑制剤は、例えば、水等の溶媒に分散させた状態で原料スラリーに添加される。
The addition amount of the binder aggregation inhibitor is preferably 10 to 100 parts by mass, and more preferably 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the raw material abrasive grains. If it is less than 10 parts by mass, there are cases where pores are not sufficiently formed in the aggregate of raw material abrasive grains and it is difficult to disintegrate. On the other hand, when the amount is more than 100 parts by mass, the effect of the binder is hindered and the polishing abrasive grains (raw material abrasive grains) are not sufficiently increased, and the effect of improving the polishing rate by granulation may not be obtained.
The binder aggregation inhibitor is added to the raw material slurry in a state of being dispersed in a solvent such as water.

なお、原料砥粒として使用済み研磨スラリーを用いる場合は、添加処理の前に、予め、使用済み研磨スラリーに対し、フィルタリング、固液分離、解砕を行うことが好ましい。フィルタリングでは、粗大サイズ(例えば15μm以上)の異物を除去する。固液分離では、回収した使用済み研磨スラリーに含まれるガラススラッジ等のガラス成分を除去する。解砕では、例えばホモジナイザを用いた超音波照射によって固液分離で生成した固形分を解砕する。この解砕を容易に行うために、固液分離前に、使用済み研磨スラリーに、固形分が硬くなりすぎるのを防止するハードケーキ防止剤(例えば、水に不溶な多糖類)を添加しておいてもよい。
また、固液分離の後、上澄み液である残液をさらに固液分離し、得られた固形分を解砕したものを原料スラリーに用いてもよい。これにより、最初の固液分離で回収されなかった平均粒径の小さい(例えば0.3〜2μm)の使用済み研磨砥粒を回収し、原料砥粒として用いて、研磨砥粒を再生させることができる。このように固液分離を複数回行う場合は、特にセリウム系研磨材のような高価な研磨砥粒の回収率を高められるため、研磨スラリーのコスト抑制効果が大きくなる。なお、この場合に、最初の固液分離で得られた平均粒径の大きい(例えば0.5〜5μm)固形分は、別途、注水後、解砕し、さらにフィルタリングを行った後、ガラス基板の研磨処理を行う間、循環して使用してもよく、研磨スラリーを貯留するタンクに保管してもよく、また、本実施形態の研磨スラリーの作製方法を用いて再生させてもよい。
In addition, when using a used polishing slurry as a raw material abrasive grain, it is preferable to perform filtering, solid-liquid separation, and crushing with respect to a used polishing slurry beforehand before an addition process. In the filtering, a coarse particle (for example, 15 μm or more) is removed. In the solid-liquid separation, glass components such as glass sludge contained in the collected used polishing slurry are removed. In crushing, for example, the solid content generated by solid-liquid separation is crushed by ultrasonic irradiation using a homogenizer. In order to facilitate this crushing, a hard cake inhibitor (for example, a water-insoluble polysaccharide) that prevents the solid content from becoming too hard is added to the used polishing slurry before solid-liquid separation. It may be left.
Further, after solid-liquid separation, the residual liquid which is a supernatant liquid is further subjected to solid-liquid separation, and a solid obtained by pulverization may be used as a raw material slurry. Thereby, used abrasive grains having a small average particle diameter (for example, 0.3 to 2 μm) that were not collected by the first solid-liquid separation are collected and used as raw abrasive grains to regenerate the abrasive grains. Can do. When the solid-liquid separation is performed a plurality of times as described above, the recovery rate of expensive abrasive grains such as a cerium-based abrasive can be increased, and the cost reduction effect of the polishing slurry is increased. In this case, the solid content having a large average particle size (for example, 0.5 to 5 μm) obtained by the first solid-liquid separation is separately crushed after water injection, and further filtered, and then the glass substrate. During the polishing process, it may be circulated for use, stored in a tank for storing the polishing slurry, or may be regenerated using the polishing slurry preparation method of this embodiment.

(b)乾燥処理
乾燥処理では、スプレードライ法によって、バインダを含んだ原料スラリーを乾燥させることが好ましい。スプレードライを行うことで、原料砥粒の塊のサイズを制御できる。スプレードライ法は、他の方法に比べて平均粒径を小さくすることができ、さらに、粒径のバラツキを小さくすることができるので好ましい。スプレードライは、具体的に、回転円板式、二流体ノズル式、圧力ノズル式等の公知の噴霧手段を用いて噴霧して、スプレードライヤの乾燥室内に供給し、乾燥させることで行うことができる。噴霧手段の種類や、ノズルの孔径、原料スラリーの供給圧力等の条件は、目標とする原料砥粒の塊のサイズに応じて、適宜設定される。スプレードライによって得られる原料砥粒の塊のサイズ(平均粒径)は、例えば、5〜10μm程度の大きさとすることが好ましい。10μmより大きいと、解砕後に粗大粒子が残り研磨キズの原因となる場合がある。他方、5μm未満だと、小さい粒子の割合が多くなり研磨レートが低くなる場合がある。なお、ここでの平均粒径とは、SEM観察においてランダムに100個選択した上記原料砥粒の塊についてそれぞれ長径を求めて平均した値である。
また、スプレードライ前の原料スラリーに造孔剤を添加する場合、造孔剤の大きさ(造孔剤の平均粒径)は、3〜20μmであることが好ましい。造孔剤がこのような大きさの範囲にあることで、焼成後の原料砥粒の集合体の空孔の大きさを適正なものとして、解砕された研磨砥粒の大きさを適正なもの(例えば、平均粒径0.5〜10μm)にすることができる。乾燥温度(乾燥室内の雰囲気温度)は、例えば、乾燥室の入口温度が150〜250℃である。なお、乾燥処理は、加熱せずに行ってもよい。
ここで、図1(a)に、乾燥処理で作製される原料砥粒の塊を示す。ここでは、バインダ凝集抑制剤を含んだ原料スラリーを乾燥させて作製した原料砥粒の球状の塊を例に示す。原料砥粒の塊10は、水分を含んだバインダ凝集抑制剤7に、その表面を覆うように多数の原料砥粒3が付着してなり、原料砥粒3の間には、図示されないバインダが分散して配されている。なお、原料砥粒の塊10には、多数の原料砥粒3が含まれているが、図1(a)において、多数の原料砥粒3の境界は、便宜のため図示を省略している。
(B) Drying treatment In the drying treatment, it is preferable to dry the raw material slurry containing the binder by spray drying. By performing spray drying, the size of the lump of the raw material abrasive grains can be controlled. The spray drying method is preferable because the average particle size can be reduced as compared with other methods, and the variation in particle size can be reduced. Specifically, the spray drying can be performed by spraying using a known spraying means such as a rotating disk type, a two-fluid nozzle type, a pressure nozzle type, etc., and supplying and drying the spray dryer. . Conditions such as the type of spraying means, the nozzle hole diameter, and the supply pressure of the raw slurry are appropriately set according to the target size of the raw material abrasive grains. The size (average particle size) of the raw material abrasive grains obtained by spray drying is preferably about 5 to 10 μm, for example. If it is larger than 10 μm, coarse particles may remain after crushing and cause polishing scratches. On the other hand, if it is less than 5 μm, the proportion of small particles increases and the polishing rate may be lowered. Here, the average particle diameter is a value obtained by determining the long diameter of each lump of the above-mentioned raw material abrasive grains selected at random in SEM observation and averaging them.
Moreover, when adding a pore making material to the raw material slurry before spray drying, it is preferable that the size of the pore forming agent (average particle diameter of the pore forming agent) is 3 to 20 μm. When the pore-forming agent is in such a size range, the size of the crushed abrasive grains is set to an appropriate size by setting the size of the pores in the aggregate of the raw material abrasive grains after firing. (For example, an average particle diameter of 0.5 to 10 μm). As for drying temperature (atmosphere temperature in a drying chamber), the inlet temperature of a drying chamber is 150-250 degreeC, for example. Note that the drying process may be performed without heating.
Here, FIG. 1A shows a lump of raw material abrasive grains produced by a drying process. Here, a spherical lump of raw material abrasive grains produced by drying a raw material slurry containing a binder aggregation inhibitor is shown as an example. The lump 10 of raw material abrasive grains is formed by adhering a large number of raw material abrasive grains 3 so as to cover the surface of the binder aggregation inhibitor 7 containing moisture, and a binder (not shown) is interposed between the raw material abrasive grains 3. Distributed. The lump of raw material abrasive grains 10 includes a large number of raw material abrasive grains 3, but in FIG. 1A, the boundaries of the large number of raw material abrasive grains 3 are not shown for convenience. .

(c)焼成処理
焼成処理を行う装置は、特に制限されないが、例えば、マッフル炉が挙げられる。焼成処理における焼成温度は、800℃以下であることが好ましい。焼成温度とは、焼成を行う空間内の雰囲気温度である。焼成温度を800度以下とすることで、研磨スラリーを作製するエネルギーコストを低減できる。焼成温度が800度を超えると、原料砥粒同士の粒界での結合が進行して、研磨砥粒の粒界の強度が高くなりすぎる場合がある。また、バインダ同士が結合して粗大粒子となる場合がある。これらの場合、ガラス基板の傷が発生しやすくなる。また、焼成温度が800℃を超えると、原料砥粒の組成が変化して硬さが増して、ガラス基板に傷を発生させる場合がある。また、焼成処理における焼成温度は500℃以上、より好ましくは600℃以上であることが好ましい。500℃未満の場合、原料砥粒同士の結合が不十分となる場合がある。
(C) Firing process Although the apparatus which performs a baking process is not restrict | limited in particular, For example, a muffle furnace is mentioned. The firing temperature in the firing treatment is preferably 800 ° C. or lower. The firing temperature is the atmospheric temperature in the space where firing is performed. By setting the firing temperature to 800 ° C. or less, the energy cost for producing the polishing slurry can be reduced. When the firing temperature exceeds 800 ° C., bonding at the grain boundaries between the raw abrasive grains proceeds, and the grain boundary strength of the abrasive grains may become too high. In addition, the binders may be combined to form coarse particles. In these cases, the glass substrate is easily damaged. On the other hand, when the firing temperature exceeds 800 ° C., the composition of the raw material abrasive grains changes, the hardness increases, and the glass substrate may be damaged. Moreover, the firing temperature in the firing treatment is preferably 500 ° C. or higher, more preferably 600 ° C. or higher. When the temperature is lower than 500 ° C., the bonding between the raw material abrasive grains may be insufficient.

焼成処理では、原料スラリーにバインダ凝集抑制剤が添加されている場合は、焼成によってバインダ凝集抑制剤の少なくとも一部を消失させることが好ましい。これによって、原料砥粒の塊においてバインダ凝集抑制剤が配されていた部分が空孔となり、多孔質な原料砥粒の集合体が作製される。
ここで、図1(b)に、焼成処理で作製される原料砥粒の集合体を示す。ここでは、バインダ凝集抑制剤を含んだ原料スラリーを乾燥、焼成して作製した原料砥粒の集合体が例に示される。原料砥粒の集合体20は、バインダ凝集抑制剤が消失して形成された空孔9を有している。なお、原料砥粒の集合体は、図示される空孔9のほか、空孔9を取り囲む原料砥粒同士の間に配されていたバインダ凝集抑制剤も消失することで形成された原料砥粒同士の間の多数の微小な空隙を有していることによって多孔質になっている。原料砥粒の集合体20のサイズ(平均粒径)は、例えば、5〜10μm程度の大きさとすることが好ましい。10μmより大きいと、解砕後に粗大粒子が残り研磨キズの原因となる場合がある。他方、5μm未満だと、小さい粒子の割合が多くなり研磨レートが低くなる場合がある。なお、ここでの平均粒径とは、SEM観察においてランダムに100個選択した上記原料砥粒の塊についてそれぞれ長径を求めて平均した値である。原料砥粒の集合体20は、焼成処理において図示されないバインダが溶融し、その後固まる際に原料砥粒3同士を接合することで、原料砥粒3の粒界の強度が適度な大きさ(例えば、後述する圧壊強度の平均値が0.1〜20MPa)になっている。なお、原料砥粒の集合体20には、多数の原料砥粒3が含まれているが、図1(b)において、多数の原料砥粒3の境界は、便宜のため図示を省略している。原料砥粒3同士の間にバインダが介在していることは、例えば、EDX(Energy Dispersive X-ray microanalyzer)による元素マッピングによって確認できる。
In the firing treatment, when a binder aggregation inhibitor is added to the raw slurry, it is preferable to eliminate at least a part of the binder aggregation inhibitor by firing. As a result, the portion where the binder aggregation inhibitor is disposed in the lump of raw material abrasive grains becomes pores, and a porous aggregate of raw material abrasive grains is produced.
Here, FIG. 1B shows an aggregate of raw material abrasive grains produced by a firing process. Here, an aggregate of raw material abrasive grains produced by drying and firing a raw material slurry containing a binder aggregation inhibitor is shown as an example. The aggregate 20 of raw material abrasive grains has pores 9 formed by eliminating the binder aggregation inhibitor. The aggregate of the raw material abrasive grains is the raw material abrasive grains formed by the disappearance of the binder aggregation inhibitor disposed between the raw material abrasive grains surrounding the holes 9 in addition to the illustrated holes 9. It is porous by having a large number of minute voids between them. The size (average particle diameter) of the aggregate 20 of raw material abrasive grains is preferably about 5 to 10 μm, for example. If it is larger than 10 μm, coarse particles may remain after crushing and cause polishing scratches. On the other hand, if it is less than 5 μm, the proportion of small particles increases and the polishing rate may be lowered. Here, the average particle diameter is a value obtained by determining the long diameter of each lump of the above-mentioned raw material abrasive grains selected at random in SEM observation and averaging them. In the aggregate 20 of raw material abrasive grains, a binder (not shown) is melted in the firing process, and then the raw material abrasive grains 3 are joined together when they are solidified, so that the strength of the grain boundaries of the raw material abrasive grains 3 is moderate (for example, The average value of the crushing strength described later is 0.1 to 20 MPa). The aggregate 20 of raw material abrasive grains includes a large number of raw material abrasive grains 3, but in FIG. 1B, the boundaries of the large number of raw material abrasive grains 3 are not shown for convenience. Yes. The presence of a binder between the raw material abrasive grains 3 can be confirmed by element mapping using, for example, EDX (Energy Dispersive X-ray microanalyzer).

(d)解砕処理
第1の実施形態の研磨スラリーの作製方法は、さらに、原料砥粒の集合体を解砕して研磨砥粒を作製する解砕処理を備えていることが好ましい。これにより、研磨処理に適した大きさの研磨砥粒を得ることができる。原料砥粒の集合体に空孔が形成されている場合は、より解砕しやすくなっている。
解砕は、例えばホモジナイザを用いて、原料砥粒の集合体に超音波照射を行うことによって行われる。超音波の周波数は、16〜120kHzであることが好ましい。解砕は、ホモジナイザ以外の手段を用いて行ってもよい。解砕時間は、特に制限されないが、例えば1〜20分である。
解砕は、研磨砥粒の平均粒径が0.5〜10μmとなるよう行うことが好ましい。より好ましくは0.5〜5μm、0.7〜3μmである。このような平均粒径の研磨砥粒を用いて研磨処理を行うと、高い研磨レートで研磨を行えるとともに、ガラス基板の表面に傷を発生させるのを抑えることができる。
解砕処理は、ボールミル等を用いて物理的に破壊するミリング法で行ってもよいが、上記の超音波法の方が簡便さにおいてすぐれている。
(D) Crushing treatment It is preferable that the method for producing a polishing slurry of the first embodiment further includes a crushing treatment for crushing an aggregate of raw material abrasive grains to produce abrasive grains. Thereby, polishing abrasive grains having a size suitable for the polishing process can be obtained. When pores are formed in the aggregate of raw material abrasive grains, it is easier to crush.
The crushing is performed by irradiating the aggregate of raw material abrasive grains with ultrasonic waves using, for example, a homogenizer. The frequency of the ultrasonic wave is preferably 16 to 120 kHz. The crushing may be performed using means other than the homogenizer. The crushing time is not particularly limited, but is, for example, 1 to 20 minutes.
The pulverization is preferably performed so that the average particle size of the abrasive grains is 0.5 to 10 μm. More preferably, they are 0.5-5 micrometers and 0.7-3 micrometers. When the polishing treatment is performed using such abrasive grains having an average particle diameter, polishing can be performed at a high polishing rate, and generation of scratches on the surface of the glass substrate can be suppressed.
The crushing treatment may be performed by a milling method in which physical destruction is performed using a ball mill or the like, but the ultrasonic method described above is more convenient.

解砕処理の後、研磨砥粒を水に分散させることで研磨スラリーを作製することができる。このとき、注水前に、フィルタリングを行って、粗大サイズ(例えば15μm以上)の粒子を除去しておくことが好ましい。ここでの粗大サイズの粒子は、解砕処理によって所定のサイズに解砕されなかった原料砥粒の集合体の一部である。   A grinding | polishing slurry can be produced by disperse | distributing grinding | polishing abrasive grain in water after a crushing process. At this time, it is preferable to remove particles of coarse size (for example, 15 μm or more) by filtering before water injection. The coarse-sized particles here are a part of an aggregate of raw material abrasive grains that have not been crushed to a predetermined size by the pulverization treatment.

第1の実施形態の研磨スラリーの作製方法によれば、原料スラリーにバインダを添加し、それを乾燥、焼成することによって、バインダを含有する原料砥粒の集合体を作製できる。この原料砥粒の集合体は、原料砥粒同士がバインダを介在して接合された部分を有しているため、原料砥粒同士が直接接合したものと比べて粒界の強度が強すぎることがない。このため、超音波照射等によって容易に解砕することができ、研磨処理に適切なサイズで粒度分布が均一な研磨砥粒を得ることができる。このように、第1の実施形態の方法によれば、コストのかかる粉砕等を行う必要がなく、また、分級の必要もないため、低コストで簡便に研磨砥粒を作製できる。研磨砥粒は、原料砥粒が大径化していることで、研磨レートが向上している。また、第1の実施形態の方法で作製した研磨砥粒は、バインダを介して原料砥粒同士が接合していることによって、粒界の強度が強すぎないため、ガラス基板に傷をつけるのを抑えられる。一方で、第1の実施形態の方法で作製した研磨砥粒は、原料砥粒同士がバインダを介して接合することで二次粒子径が大きくなっていることで、研磨レートが向上しているとともに、粒界の強度が強くなっていることで研磨処理において砕け難く、高い研磨レートを維持することができる。
また、第1の実施形態の方法により作製された研磨砥粒は、原料砥粒同士がバインダを介して接合し大径化していることで研磨レートが向上しているとともに、適度な粒界の強度を有していることで使用中に砕け難く、高い研磨レートが維持される。
According to the method for producing a polishing slurry of the first embodiment, an aggregate of raw material abrasive grains containing a binder can be produced by adding a binder to the raw material slurry, and drying and firing it. This aggregate of raw material abrasive grains has a portion where the raw material abrasive grains are joined with a binder interposed therebetween, so that the strength of the grain boundary is too strong compared to the case where the raw abrasive grains are joined directly. There is no. For this reason, it can be easily crushed by ultrasonic irradiation or the like, and abrasive grains having a size suitable for polishing treatment and a uniform particle size distribution can be obtained. As described above, according to the method of the first embodiment, it is not necessary to perform costly pulverization or the like, and it is not necessary to classify, so that abrasive grains can be easily produced at low cost. The polishing rate is improved because the raw abrasive grains have a larger diameter. Moreover, since the abrasive grains produced by the method of the first embodiment are bonded to each other through the binder, the grain boundaries are not too strong, so that the glass substrate is damaged. Can be suppressed. On the other hand, the polishing abrasive produced by the method of the first embodiment is improved in the polishing rate because the raw material abrasive grains are bonded to each other through a binder and the secondary particle diameter is increased. In addition, since the strength of the grain boundary is increased, it is difficult to break in the polishing process, and a high polishing rate can be maintained.
In addition, the polishing abrasives produced by the method of the first embodiment are improved in the polishing rate because the raw material abrasives are bonded to each other via a binder to increase the diameter, and appropriate grain boundaries are formed. Since it has strength, it is difficult to break during use, and a high polishing rate is maintained.

(研磨砥粒および研磨スラリー)
図2に、第1の実施形態の研磨砥粒1を概念的に示す。
研磨砥粒1は、ガラス基板の研磨処理に用いられる、セリアまたはジルコニアの粒子を含む原料砥粒3と、原料砥粒3の表面に配されたバインダ5と、を備える。より具体的には、研磨砥粒1は、ガラス基板の研磨処理に用いられる研磨砥粒であって、セリアまたはジルコニアの粒子の間にシリカ粒子がバインダ5として存在する。
なお、原料砥粒3は、図1に示されるように、原料砥粒の塊10および原料砥粒の集合体20のそれぞれに多数含まれる。
原料砥粒3は、上記説明した原料砥粒のうちセリウム系研磨材またはジルコニア系研磨材と同様のものである。セリウム系研磨材は、セリアの他に、高い研磨レートを達成しつつガラス基板に傷が発生するのを抑えるために、ランタン、プラセオジム、ネオジム等の他の希土類元素の酸化物、これらのフッ化物等のうち少なくとも1種を含んだ混合物であることが好ましい。ジルコニア系研磨材は、ジルコニアのほか、二酸化ケイ素を含んだ混合物であってもよい。
原料砥粒3の平均粒径は、例えば0.3〜2μmであり、例えば80〜150nm程度の一次粒子径の粒子が凝集してなる。
バインダ5は、上記説明したバインダと同様のものである。なお、図2において、バインダ5は、二次粒子である原料砥粒3の表面に配されているが、原料砥粒3を構成する一次粒子の表面に配されていてもよい。バインダ5は、原料砥粒3の表面の表面積の50%未満を覆うことが好ましい。50%以上では、研磨砥粒の表面と被研磨基板との接触面が小さくなり、研磨レートが低下しやすい。
(Polishing abrasive grains and polishing slurry)
FIG. 2 conceptually shows the polishing abrasive grain 1 of the first embodiment.
The polishing abrasive grain 1 includes a raw material abrasive grain 3 containing ceria or zirconia particles and a binder 5 disposed on the surface of the raw abrasive grain 3, which are used for a polishing process of a glass substrate. More specifically, the abrasive grains 1 are abrasive grains used for polishing a glass substrate, and silica particles are present as a binder 5 between ceria or zirconia particles.
As shown in FIG. 1, a large number of raw material abrasive grains 3 are included in each of raw material abrasive grain lump 10 and raw material abrasive grain aggregate 20.
The raw material abrasive 3 is the same as the cerium-based abrasive or zirconia-based abrasive among the above-described raw material abrasive. In addition to ceria, cerium-based abrasives are oxides of other rare earth elements such as lanthanum, praseodymium, neodymium, and their fluorides in order to suppress the occurrence of scratches on the glass substrate while achieving a high polishing rate. It is preferable that it is a mixture containing at least one of the above. The zirconia-based abrasive may be a mixture containing silicon dioxide in addition to zirconia.
The average particle diameter of the raw material abrasive grains 3 is, for example, 0.3 to 2 μm, and for example, particles having a primary particle diameter of about 80 to 150 nm are aggregated.
The binder 5 is the same as the binder described above. In FIG. 2, the binder 5 is disposed on the surface of the raw material abrasive grain 3 that is a secondary particle, but may be disposed on the surface of the primary particle constituting the raw material abrasive grain 3. The binder 5 preferably covers less than 50% of the surface area of the surface of the raw abrasive 3. If it is 50% or more, the contact surface between the surface of the abrasive grains and the substrate to be polished becomes small, and the polishing rate tends to decrease.

研磨砥粒1は、JIS R1639−5に準拠して測定される圧壊強度の平均値が0.1〜20MPaであることが好ましい。圧壊強度の平均値が0.1MPa以上であることで、研磨処理において研磨砥粒が容易に砕けて小径化することが抑えられ、これにより研磨レートの低下が抑制される。なお、圧壊強度はバラツキが大きいため、20点以上測定することが好ましい。研磨レートの低下をより確実に抑えられる観点から、圧壊強度の平均値は、3MPa以上であることがより好ましい。また、圧壊強度の平均値が20MPa以下であることで、研磨処理においてガラス基板表面に傷を発生させることを抑制できる。
研磨砥粒1の平均粒径は、例えば0.5〜10μmである。研磨砥粒1に含まれる原料砥粒3の数は、特に制限されず、例えば数個から十数個である。
As for abrasive grain 1, it is preferred that the average value of crushing strength measured according to JIS R1639-5 is 0.1-20 MPa. When the average value of the crushing strength is 0.1 MPa or more, it is possible to prevent the abrasive grains from being easily broken and reduced in diameter in the polishing process, thereby suppressing a decrease in the polishing rate. In addition, since the crushing strength varies widely, it is preferable to measure 20 points or more. From the viewpoint of more reliably suppressing the decrease in the polishing rate, the average value of the crushing strength is more preferably 3 MPa or more. Moreover, it can suppress generating a damage | wound on the glass substrate surface in a grinding | polishing process because the average value of crushing strength is 20 Mpa or less.
The average particle diameter of the abrasive grains 1 is, for example, 0.5 to 10 μm. The number of the raw material abrasive grains 3 included in the abrasive grains 1 is not particularly limited, and is, for example, several to a dozen.

第1の実施形態の研磨スラリーは、上記研磨砥粒1と、研磨砥粒1が分散される水等の分散媒とを備える。
第1の実施形態の研磨砥粒および研磨スラリーは、例えば、上記説明した研磨スラリーの作製方法によって作製される。
The polishing slurry of the first embodiment includes the polishing abrasive grain 1 and a dispersion medium such as water in which the polishing abrasive grain 1 is dispersed.
The abrasive grains and the polishing slurry of the first embodiment are produced, for example, by the above-described method for producing an abrasive slurry.

<第2の実施形態>
(研磨スラリーの作製方法)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態の研磨スラリーの作製方法は、ガラス基板の研磨処理に使用するための研磨砥粒を含む研磨スラリーの作製方法であって、添加処理、乾燥処理、焼成処理の各処理を備える。添加処理では、研磨砥粒の原料となる原料砥粒を含んだ原料スラリーに造孔剤を添加する。乾燥処理では、造孔剤を含んだ原料スラリーを乾燥させて、造孔剤を含有する原料砥粒の塊を作製する。焼成処理では、砥粒の塊を焼成して造孔剤の少なくとも一部を消失させることで、造孔剤が位置した原料砥粒の塊の部分に孔を形成する。
原料スラリーは、原料砥粒を、水を分散媒として分散させたものである。
原料砥粒の塊は、複数の原料砥粒が集まって形成された塊状物をいい、原料砥粒の塊は、原料砥粒と、造孔剤と、任意に配合されるバインダと、を有している。原料砥粒の塊は、例えば、水分を含んだ造孔剤に、その表面を覆うように多数の原料砥粒が付着した形態を有している。原料砥粒の間には、バインダが分散して配されていることが好ましい。
原料砥粒の集合体は、原料砥粒の塊において、少なくとも一部の造孔剤が消失することで孔(空隙)が形成されたものをいう。原料砥粒の集合物は、原料砥粒と、任意に配合されたバインダと、を有している。原料砥粒の集合体では、バインダによって(例えば、バインダが溶けて固まることで)原料砥粒同士が接合していることが好ましい。
また、乾燥処理後、焼成処理前の状態を、原料砥粒の塊といい、焼成処理後、解砕処理前の状態を、原料砥粒の集合体ということができる。
<Second Embodiment>
(Preparation method of polishing slurry)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The method for producing a polishing slurry according to the second embodiment is a method for producing a polishing slurry containing abrasive grains for use in a glass substrate polishing process, and includes an addition process, a drying process, and a firing process. . In the addition treatment, a pore forming agent is added to the raw material slurry containing the raw material abrasive grains that are the raw materials of the abrasive grains. In the drying process, the raw material slurry containing the pore forming agent is dried to produce a lump of raw material abrasive grains containing the pore forming agent. In the firing treatment, the abrasive lump is fired to eliminate at least a part of the pore-forming agent, thereby forming a hole in the raw material abrasive particle portion where the pore-forming agent is located.
The raw material slurry is obtained by dispersing raw material abrasive grains using water as a dispersion medium.
The lump of raw material abrasive grains refers to a lump formed by collecting a plurality of raw material abrasive grains, and the lump of raw material abrasive grains has raw material abrasive grains, a pore former, and a binder that is optionally blended. doing. The lump of raw material abrasive grains has, for example, a form in which a large number of raw material abrasive grains adhere to a pore-forming agent containing moisture so as to cover the surface thereof. It is preferable that a binder is dispersed and disposed between the raw material abrasive grains.
The aggregate of raw material abrasive grains refers to a material in which pores (voids) are formed by eliminating at least a part of the pore forming agent in the lump of raw material abrasive grains. The aggregate of raw material abrasive grains has raw material abrasive grains and an arbitrarily blended binder. In the aggregate of raw material abrasive grains, it is preferable that the raw material abrasive grains are bonded to each other by a binder (for example, the binder melts and hardens).
The state after the drying treatment and before the firing treatment is called a lump of raw material abrasive grains, and the state after the firing treatment and before the crushing treatment can be called an aggregate of raw material abrasive grains.

セリウム系研磨材は、焼成によって粒界で結合して実際の研磨時に粒子として働く粒径が大きくなることで、研磨レートが向上する。しかし、焼成によって大径化させた研磨材は、研磨処理に適したサイズに調整するために、一般には粉砕される。しかし、研磨材の粉砕にはコストと手間がかかる。また、粉砕を行うと研磨材の粒度分布が不均一になりやすいため、粉砕後に分級を行う必要が生じ、これによってもコストと手間がかかっていた。このため、第2の実施形態は、低コストで簡便に、研磨レートが改善された研磨スラリーの作製方法を提供することを目的とする。また、第2の実施形態は、そのような研磨スラリーを用いたガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。
第2の実施形態の研磨スラリーの作製方法によれば、造孔剤を用いることで、孔(空隙)が形成された、解砕されやすい原料砥粒の集合体が作製される。このため、原料砥粒の集合体を、簡単な方法で解砕でき、低コストで簡便に研磨スラリーを作製できる。また、研磨砥粒は、原料砥粒が乾燥、焼成を経て大径化したものであるため、研磨レートが向上している。また、第2の実施形態のガラス基板の作製方法によれば、高い研磨レートでガラス基板を研磨できる。
The cerium-based abrasive is bonded at the grain boundary by firing, and the particle size acting as particles during actual polishing is increased, whereby the polishing rate is improved. However, the abrasive that has been enlarged by firing is generally pulverized in order to adjust the size to a size suitable for the polishing process. However, grinding the abrasive is costly and labor intensive. Moreover, since the particle size distribution of the abrasive tends to be non-uniform when pulverized, it is necessary to classify after pulverization, which also requires cost and labor. For this reason, the second embodiment aims to provide a method for producing a polishing slurry with an improved polishing rate at low cost and with ease. Moreover, 2nd Embodiment aims at providing the manufacturing method of the glass substrate using such polishing slurry.
According to the method for producing a polishing slurry of the second embodiment, by using a pore-forming agent, an aggregate of raw abrasive grains in which holes (voids) are formed and which is easily crushed is produced. For this reason, the aggregate of raw material abrasive grains can be crushed by a simple method, and a polishing slurry can be easily produced at low cost. Moreover, since the abrasive grains are those obtained by increasing the diameter of the raw abrasive grains through drying and firing, the polishing rate is improved. Moreover, according to the method for producing a glass substrate of the second embodiment, the glass substrate can be polished at a high polishing rate.

なお、ガラス基板の用途は、特に限定されず、例えば、液晶ディスプレイ装置等の各種ディスプレイ装置用のパネル;フォトマスクあるいはその基板であるマスクブランクス;HDD装置用の磁気ディスクである。ガラス基板の研磨処理は、例えば、後述するガラス基板の製造方法において両面研磨装置を用いて行われる。
研磨砥粒は、特に制限されないが、機械的な作用に加えて化学的な作用によってガラス基板を研磨できる点で、セリウム系研磨材、または酸化ジルコニウム(ジルコニア)を主成分とするジルコニア系研磨材が好ましく用いられる。研磨スラリーは、研磨砥粒を、水を分散媒として分散させたものであり、研磨砥粒は、研磨処理において遊離砥粒として用いられる。研磨スラリーは、研磨砥粒、水のほか、例えばリン酸系分散剤等、他の成分を含んでいてもよい。研磨スラリー中の研磨砥粒の濃度は、特に制限されないが、例えば1〜30質量%、好ましくは3〜20質量%である。
The use of the glass substrate is not particularly limited. For example, it is a panel for various display devices such as a liquid crystal display device; a photomask or a mask blank that is a substrate thereof; and a magnetic disk for an HDD device. The glass substrate polishing process is performed, for example, using a double-side polishing apparatus in a glass substrate manufacturing method described later.
The abrasive grains are not particularly limited, but are cerium-based abrasives or zirconia-based abrasives mainly composed of zirconium oxide (zirconia) in that they can polish glass substrates by chemical action in addition to mechanical action. Is preferably used. The polishing slurry is obtained by dispersing polishing abrasive grains using water as a dispersion medium, and the polishing abrasive grains are used as free abrasive grains in the polishing process. The polishing slurry may contain other components such as, for example, a phosphoric acid dispersant, in addition to the abrasive grains and water. The concentration of the abrasive grains in the polishing slurry is not particularly limited, but is, for example, 1 to 30% by mass, preferably 3 to 20% by mass.

(a)添加処理
原料砥粒は、第2の実施形態の方法によって作製される研磨スラリーに含まれる研磨砥粒の原料であり、原料砥粒として後述する使用済み研磨スラリーが用いられる場合は、当該使用済みの研磨砥粒を意味する。原料砥粒の平均粒径は、0.3〜2μmであることが好ましい。このような平均粒径の原料砥粒を用いることで、ガラス基板の研磨処理を行うのに適した大きさの研磨砥粒を作製できる。0.3〜2.0μmの範囲にある原料砥粒のうち平均粒径の比較的小さいもの(例えば0.3〜0.5μm未満のもの)の原料砥粒は、固液分離で回収され難く、また、回収することができたとしても、従来の方法で再生したものは、研磨処理において、小径化して研磨レートが低下したり、ガラス基板に傷を発生させたりすることが分かった。第2の実施形態の作製方法によれば、後述するように適度な硬さ(圧壊強度)の研磨砥粒が作製されるため、平均粒径の比較的小さいものを原料砥粒として研磨スラリーを作製するのに好適である。なお、原料砥粒は、数個から数十個の一次粒子が凝集してなる二次粒子であり、原料砥粒の平均粒径は、二次粒子の平均粒径を意味する。なお、実際の研磨時に1つの研磨砥粒の粒子として作用するのは、二次粒子である。また、本明細書において、平均粒径は、メジアン径(d50)を意味する。d50は、例えばレーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積粒径が微粒側から累積50%に相当する粒子径である。
原料砥粒は、未使用のものであってもよく、使用済みの研磨スラリーであってもよい。本明細書において、使用済みとは、少なくとも一度、ガラス基板の研磨処理に使用されたものであることを意味する。使用済み研磨スラリーを用いて研磨スラリーを作製した場合は、使用済みの研磨砥粒をリサイクルすることができ、研磨スラリーのコストを抑えることができる。なお、本明細書において、原料スラリーとして使用済み研磨スラリーを用いる場合に、本実施形態の研磨スラリーの作製方法を、使用済み研磨スラリーの再生方法ということができ、その研磨スラリーがセリア粒子を主成分とするセリウム系研磨材を含む場合には、使用済みセリアスラリーの再生方法ということができる。
また、原料砥粒として用いられる使用済み研磨スラリーは、使用済み研磨スラリーの再生方法によって再生されたものであってもよい。この場合は、使用済み研磨スラリーを繰り返し再生して使用することで、研磨スラリーのコストをより低く抑えることができる。
(A) Addition treatment The raw material abrasive is a raw material of the polishing abrasive contained in the polishing slurry produced by the method of the second embodiment, and when a used polishing slurry described later is used as the raw abrasive, The used abrasive grain is meant. The average grain size of the raw material abrasive grains is preferably 0.3 to 2 μm. By using the raw material abrasive grains having such an average particle diameter, abrasive grains having a size suitable for polishing a glass substrate can be produced. Raw material abrasive grains having a relatively small average particle diameter (for example, less than 0.3 to 0.5 μm) among the raw material abrasive grains in the range of 0.3 to 2.0 μm are difficult to be recovered by solid-liquid separation. Moreover, even if it was able to be recovered, it was found that those regenerated by the conventional method are reduced in diameter in the polishing process to lower the polishing rate or cause scratches on the glass substrate. According to the production method of the second embodiment, as will be described later, abrasive grains having an appropriate hardness (crushing strength) are produced. It is suitable for manufacturing. The raw material abrasive grains are secondary particles obtained by agglomerating several to several tens of primary particles, and the average particle diameter of the raw material abrasive grains means the average particle diameter of the secondary particles. Note that secondary particles act as particles of one abrasive grain during actual polishing. Moreover, in this specification, an average particle diameter means a median diameter (d50). d50 is a particle diameter corresponding to a cumulative particle diameter of 50% from the fine particle side, for example, by a laser diffraction / scattering particle size distribution measurement method.
The raw abrasive grains may be unused or used polishing slurry. In this specification, “used” means that the glass substrate has been used at least once for polishing the glass substrate. When the polishing slurry is prepared using the used polishing slurry, the used polishing abrasive grains can be recycled, and the cost of the polishing slurry can be suppressed. In the present specification, when the used polishing slurry is used as the raw material slurry, the method for preparing the polishing slurry of this embodiment can be referred to as a used polishing slurry regeneration method, and the polishing slurry mainly contains ceria particles. When a cerium-based abrasive as a component is included, it can be said that the used ceria slurry is regenerated.
Moreover, the used polishing slurry used as the raw material abrasive may be regenerated by a method for regenerating the used polishing slurry. In this case, the cost of the polishing slurry can be further reduced by repeatedly regenerating and using the used polishing slurry.

造孔剤は、表面に水酸基を有する有機化合物であることが好ましく、そのような物質として、例えば、多糖類を挙げることができ、好ましくは、加熱により水に溶けるまたはゲル化する多糖類(以降、本実施形態において、上記多糖類ともいう。)を挙げることができる。上記多糖類は、乾燥処理において水を含んだ状態で、表面に原料砥粒が付着することができ、また、焼成処理では焼成されて少なくとも一部が消失することで、原料砥粒の塊において位置していた部分が原料砥粒の集合体において空孔となるため、多孔質な原料砥粒の集合体を作製することができる。上記多糖類が水に溶けるまたはゲル化する温度は、特に制限されないが、例えば乾燥処理における乾燥温度では、上記多糖類は水に溶けているまたはゲル化していることが好ましい。造孔剤の分解温度は、比較的低い温度で焼成することによって容易に消失させられる点で、600℃以下、より好ましくは500℃以下であることが好ましい。
また、上記多糖類は、原料スラリーに後述するバインダが添加されている場合に、乾燥処理において乾燥される過程で、バインダが付着しやすい状態となるため、バインダ同士の凝集を抑えつつ、バインダが原料砥粒の間に分散して配置されるのを助ける働きを有している。この働きは、水を含んだ多糖類がバインダを捕捉することによって、バインダを原料砥粒に対して位置決めすることによって行われると考えられる。この点で、造孔剤は、バインダ凝集抑制剤ということができる。
The pore-forming agent is preferably an organic compound having a hydroxyl group on the surface. As such a substance, for example, a polysaccharide can be mentioned, and preferably a polysaccharide (hereinafter referred to as a polysaccharide) that dissolves in water or gels by heating. In the present embodiment, it is also referred to as the above polysaccharide). In the above-mentioned polysaccharide, the raw material abrasive grains can adhere to the surface in a state of containing water in the drying treatment, and at least a part of the raw material abrasive particles disappears by firing in the firing treatment. Since the portion which has been positioned becomes a void in the aggregate of raw material abrasive grains, a porous aggregate of raw material abrasive grains can be produced. The temperature at which the polysaccharide is dissolved in water or gelled is not particularly limited. For example, at the drying temperature in the drying process, the polysaccharide is preferably dissolved in water or gelled. The decomposition temperature of the pore-forming agent is preferably 600 ° C. or less, more preferably 500 ° C. or less, because it can be easily eliminated by firing at a relatively low temperature.
In addition, when the binder described later is added to the raw material slurry, the polysaccharide is in a state where the binder easily adheres in the process of being dried in the drying process. It has a function of helping to disperse and arrange the raw material abrasive grains. This function is considered to be performed by positioning the binder with respect to the raw material abrasive grains by capturing the binder with the water-containing polysaccharide. In this respect, the pore-forming agent can be referred to as a binder aggregation inhibitor.

上記多糖類には、具体的には、デンプン、グリコーゲン、アガロース、ペクチン、またはこれらの組み合わせが好ましく用いられる。デンプンとしては、例えば、コーンスターチ、小麦粉、片栗粉、米澱粉等が挙げられ、その原料は特に制限されず、例えばトウモロコシ、ムギ、コメ、ジャガイモ、サツマイモ等の穀類が用いられる。   Specifically, starch, glycogen, agarose, pectin, or a combination thereof is preferably used as the polysaccharide. Examples of the starch include corn starch, wheat flour, starch, rice starch and the like, and the raw materials thereof are not particularly limited, and cereals such as corn, wheat, rice, potato, and sweet potato are used.

造孔剤の添加量は、原料砥粒100質量部に対し、10〜100質量部であることが好ましく、10〜50質量部であることがより好ましい。10質量部未満では、原料砥粒の集合体に空孔が十分に形成されず、解砕し難い場合がある。また、100質量部より多いと、バインダの効果が阻害されて研磨砥粒(原料砥粒)が十分に大きくならず、造粒により研磨レートを向上させる効果が得られない場合がある。
造孔剤は、例えば、水等の溶媒に分散させた状態で原料スラリーに添加される。
The amount of pore-forming agent added is preferably 10 to 100 parts by mass and more preferably 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the raw material abrasive grains. If it is less than 10 parts by mass, there are cases where pores are not sufficiently formed in the aggregate of raw material abrasive grains and it is difficult to disintegrate. On the other hand, when the amount is more than 100 parts by mass, the effect of the binder is hindered and the polishing abrasive grains (raw material abrasive grains) are not sufficiently increased, and the effect of improving the polishing rate by granulation may not be obtained.
For example, the pore-forming agent is added to the raw material slurry in a state of being dispersed in a solvent such as water.

添加処理では、さらに、原料砥粒の表面に配されるバインダを添加することが好ましい。バインダは、焼成処理の際に溶けて原料砥粒同士を接合することで、粒界の強度を高めることができる。なお、粒界とは、隣接する原料砥粒の間の境界をいう。これにより、研磨砥粒の二次粒子径(研磨時に1つの研磨砥粒の粒子として作用する粒子の粒径)が大きくなっていることで、研磨砥粒の研磨レートが向上するとともに、研磨処理において砕け難く、高い研磨レートを維持できる。一方で、バインダを介して原料砥粒同士が接合している場合は、原料砥粒同士が直接接合している場合と比べ、粒界の強度が強すぎないため、研磨処理においてガラス基板に傷が発生するのを抑えられる。
また、研磨処理中に容易に砕けてしまうと、小さい粒子の割合が増加し、相対的に少なくなった大きな粒子に研磨荷重が大きくかかるようになるため研磨キズが発生しやすくなる。よって、バインダにより砥粒同士を接合することにより、研磨キズの発生を抑制することができる。
一方で、バインダを含んだ原料砥粒の集合体は、粒界の強度が強すぎることがないため、超音波照射等によって容易に解砕することができ、研磨処理に適切なサイズで粒度分布が均一な研磨砥粒を得ることができる。このため、コストのかかる粉砕等によって解砕を行う必要がなく、また、分級の必要もないため、低コストで簡便に研磨砥粒を作製できる。
In the addition treatment, it is preferable to further add a binder disposed on the surface of the raw material abrasive grains. A binder melt | dissolves in the case of a baking process, and can increase the intensity | strength of a grain boundary by joining raw material abrasive grains. In addition, a grain boundary means the boundary between adjacent raw material abrasive grains. This increases the secondary particle diameter of the abrasive grains (the particle diameter of particles that act as one abrasive grain during polishing), thereby improving the polishing rate of the abrasive grains and polishing treatment. It is difficult to crush and can maintain a high polishing rate. On the other hand, when the raw material abrasive grains are bonded to each other through the binder, the strength of the grain boundary is not too strong compared to the case where the raw material abrasive grains are directly bonded to each other. Can be suppressed.
Further, if the particles are easily crushed during the polishing process, the proportion of small particles increases, and a large polishing load is applied to the relatively small particles, so that polishing scratches are likely to occur. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of polishing scratches by bonding the abrasive grains with the binder.
On the other hand, aggregates of raw material abrasive grains containing a binder can be easily crushed by ultrasonic irradiation, etc., because the grain boundary strength is not too strong, and the particle size distribution with an appropriate size for the polishing process Can obtain uniform abrasive grains. For this reason, it is not necessary to crush by costly pulverization or the like, and it is not necessary to classify, so that abrasive grains can be easily produced at low cost.

バインダには、具体的に、焼成工程において消失しないものが用いられる。この点で、バインダの分解温度は、焼成工程における焼成温度を超える温度であることが好ましい。したがって、有機物ではないことが好ましい。有機物のバインダは、焼成工程において消失してしまうためである。バインダは、無機化合物からなる粒子であることが好ましく、中でも、原料スラリー中での分散性に優れる点で、二酸化ケイ素(シリカ)、酸化チタン(チタニア)等の酸化物や、これらの水和物、アルミノシリケートなどのガラス、水酸化セリウム、水酸化ケイ素、水酸化ジルコニア等の水酸化物からなる粒子が好ましい。中でも、シリカは、比較的低温(例えば800℃以下)で溶けて原料砥粒同士を接合するため、焼成処理の際の焼成温度がこのような低温であっても、原料砥粒の粒界の強度を高めることができる。シリカは、スラリー中で水和物として存在し、焼成処理の際に脱水されてシリカ無水和物になることで原料砥粒同士を接合すると考えられる。シリカとしては、例えば、コロイダルシリカ、フュームドシリカが挙げられ、より分散性に優れる点で、コロイダルシリカが好ましく用いられる。なお、シリカやガラスが溶けて原料砥粒同士を接合する場合、一部がビトリファイド結合を形成しているとも考えられる。   Specifically, a binder that does not disappear in the firing process is used. In this respect, the binder decomposition temperature is preferably a temperature that exceeds the firing temperature in the firing step. Therefore, it is preferably not organic. This is because the organic binder disappears in the firing step. The binder is preferably particles made of an inorganic compound. Among them, oxides such as silicon dioxide (silica) and titanium oxide (titania), and hydrates thereof are preferable because of excellent dispersibility in the raw material slurry. Particles made of glass such as aluminosilicate, and hydroxides such as cerium hydroxide, silicon hydroxide, and zirconia hydroxide are preferable. Among them, since silica melts at a relatively low temperature (for example, 800 ° C. or less) and joins the raw material abrasive grains, even if the firing temperature during the firing process is such a low temperature, the grain boundaries of the raw material abrasive grains Strength can be increased. Silica exists as a hydrate in the slurry, and it is considered that the raw material abrasive grains are bonded together by being dehydrated during the baking treatment to become silica anhydrous. Examples of the silica include colloidal silica and fumed silica, and colloidal silica is preferably used in terms of more excellent dispersibility. In addition, when silica and glass melt | dissolve and it joins raw material abrasive grains, it is also considered that one part forms the vitrified bond.

バインダは、凝集しやすい性質を有するが、造孔剤が原料スラリー中に存在していることで、バインダ同士の凝集が抑えられ、バインダが原料砥粒の間に分散して配されやすくなる。特にシリカは水中で凝集しやすく、ガラス基板に傷を発生させる原因となる粗大なシリカ粒子となる場合があるが、造孔剤が添加されていることで、こうしたシリカ粒子の凝集を抑えることができる。   The binder has a property of easily agglomerating. However, the presence of the pore forming agent in the raw material slurry suppresses the aggregation of the binders, and the binder is easily distributed and distributed between the raw material abrasive grains. In particular, silica is prone to agglomerate in water and may result in coarse silica particles that cause scratches on the glass substrate. However, the addition of a pore-forming agent can suppress such agglomeration of silica particles. it can.

バインダの平均粒径は、3〜20nmであることが好ましい。このような平均粒径のバインダは、原料砥粒に対して十分に小さく、乾燥処理、焼成処理において、原料砥粒の間に分散して配置されやすく、原料砥粒同士を接合するバインダとして良好に機能する。バインダの平均粒径が3nm未満の場合、原料砥粒同士の接合が不十分となる場合があり、20nmより大きいとバインダ同士が接合して粗大粒子となり、研磨キズの原因となることがある。バインダの平均粒径は、レーザー回折粒度分布測定装置を用いて測定することができる。   The average particle size of the binder is preferably 3 to 20 nm. The binder having such an average particle size is sufficiently small with respect to the raw material abrasive grains, and is easily dispersed and arranged between the raw material abrasive grains in the drying process and firing process, and is a good binder for joining the raw abrasive grains. To work. When the average particle size of the binder is less than 3 nm, the bonding between the raw material abrasive grains may be insufficient. When the average particle size is greater than 20 nm, the binder is bonded to become coarse particles, which may cause polishing scratches. The average particle size of the binder can be measured using a laser diffraction particle size distribution measuring device.

バインダは、後述するガラス基板の製造方法の第2研磨処理で用いられた使用済み研磨砥粒であることが好ましい。使用済み研磨砥粒として例えばコロイダルシリカは通常は使用後に廃棄されるため、これをバインダとして用いることで、原料コストが不要となり、低コストで研磨スラリーを作製できる。また、回収した使用済み研磨スラリーをそのまま、原料スラリーに添加することもできるので、作業性に優れる。
バインダの添加量は、原料砥粒100質量部に対し、1〜10質量部であることが好ましく、1〜5質量部であることがより好ましい。1質量部未満であると、バインダの効果が十分得られずに研磨砥粒が砕けやすくなり、研磨レートが低下する場合がある。また、10質量部より多いと、バインダ同士が凝集してガラス基板に傷を発生させる原因となる粗大な粒子が生成する場合がある。また、10質量部より多いと、セリアの研磨砥粒の表面に過剰な量のバインダが付着することで砥粒表面による研磨機能が低下し、研磨レートが低下する恐れもある。特に、研磨砥粒がセリウム系研磨材の場合、ガラス基板に対して化学的作用を発揮して高い研磨レートとなるといわれているため、表面をセリア以外の物質が過剰に覆うと被研磨基板との接触面積が小さくなり研磨レートが低下する。
The binder is preferably used abrasive grains used in the second polishing process of the glass substrate manufacturing method described later. For example, colloidal silica is usually discarded after use as used abrasive grains. By using this as a binder, raw material costs are not required, and a polishing slurry can be produced at low cost. Further, since the recovered used polishing slurry can be added to the raw material slurry as it is, the workability is excellent.
The addition amount of the binder is preferably 1 to 10 parts by mass, and more preferably 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the raw material abrasive grains. If the amount is less than 1 part by mass, the effect of the binder cannot be obtained sufficiently, and the abrasive grains can be easily broken, and the polishing rate may decrease. On the other hand, when the amount is more than 10 parts by mass, coarse particles that cause the binder to aggregate and cause scratches on the glass substrate may be generated. On the other hand, when the amount is more than 10 parts by mass, an excessive amount of binder adheres to the surface of the ceria polishing abrasive grains, so that the polishing function by the abrasive grain surface is lowered and the polishing rate may be lowered. In particular, when the polishing abrasive is a cerium-based abrasive, it is said that the glass substrate exhibits a chemical action and has a high polishing rate, so if the surface is excessively covered with a substance other than ceria, The contact area becomes smaller and the polishing rate decreases.

なお、原料砥粒として使用済み研磨スラリーを用いる場合は、添加処理の前に、予め、使用済み研磨スラリーに対し、フィルタリング、固液分離、解砕を行うことが好ましい。フィルタリングでは、粗大サイズ(例えば15μm以上)の異物を除去する。固液分離では、回収した使用済み研磨スラリーに含まれるガラススラッジ等のガラス成分を除去する。解砕では、例えばホモジナイザを用いた超音波照射によって固液分離で生成した固形分を解砕する。この解砕を容易に行うために、固液分離前に、使用済み研磨スラリーに、固形分が硬くなりすぎるのを防止するハードケーキ防止剤(例えば、水に不溶な多糖類)を添加しておいてもよい。
また、固液分離の後、上澄み液である残液をさらに固液分離し、得られた固形分を解砕したものを原料スラリーに用いてもよい。これにより、最初の固液分離で回収されなかった平均粒径の小さい(例えば0.3〜2μm)の使用済み研磨砥粒を回収し、原料砥粒として用いることで、再生させることができる。このように固液分離を複数回行う場合は、特にセリウム系研磨材のような高価な研磨砥粒の回収率を高められるため、研磨スラリーのコスト抑制効果が大きくなる。なお、この場合に、最初の固液分離で得られた平均粒径の大きい(例えば0.5〜5μm)固形分は、別途、注水後、解砕し、さらにフィルタリングを行った後、ガラス基板の研磨処理を行う間、循環して使用してもよく、研磨スラリーを貯留するタンクに保管してもよく、また、本実施形態の研磨スラリーの作製方法を用いて再生させてもよい。
In addition, when using a used polishing slurry as a raw material abrasive grain, it is preferable to perform filtering, solid-liquid separation, and crushing with respect to a used polishing slurry beforehand before an addition process. In the filtering, a coarse particle (for example, 15 μm or more) is removed. In the solid-liquid separation, glass components such as glass sludge contained in the collected used polishing slurry are removed. In crushing, for example, the solid content generated by solid-liquid separation is crushed by ultrasonic irradiation using a homogenizer. In order to facilitate this crushing, a hard cake inhibitor (for example, a water-insoluble polysaccharide) that prevents the solid content from becoming too hard is added to the used polishing slurry before solid-liquid separation. It may be left.
Further, after solid-liquid separation, the residual liquid which is a supernatant liquid is further subjected to solid-liquid separation, and a solid obtained by pulverization may be used as a raw material slurry. Thereby, used abrasive grains having a small average particle size (for example, 0.3 to 2 μm) that have not been collected by the first solid-liquid separation can be collected and used as raw material abrasive grains to be regenerated. When the solid-liquid separation is performed a plurality of times as described above, the recovery rate of expensive abrasive grains such as a cerium-based abrasive can be increased, and the cost reduction effect of the polishing slurry is increased. In this case, the solid content having a large average particle size (for example, 0.5 to 5 μm) obtained by the first solid-liquid separation is separately crushed after water injection, and further filtered, and then the glass substrate. During the polishing process, it may be circulated for use, stored in a tank for storing the polishing slurry, or may be regenerated using the polishing slurry preparation method of this embodiment.

(b)乾燥処理
乾燥処理では、スプレードライ法によって、造孔剤を含んだ原料スラリーを乾燥させることが好ましい。スプレードライを行うことで、原料砥粒の塊のサイズを制御できる。スプレードライ法は、他の方法に比べて平均粒径を小さくすることができ、さらに、粒径のバラツキを小さくすることができるので好ましい。スプレードライは、具体的に、回転円板式、二流体ノズル式、圧力ノズル式等の公知の噴霧手段を用いて噴霧して、スプレードライヤの乾燥室内に供給し、乾燥させることで行うことができる。噴霧手段の種類や、ノズルの孔径、原料スラリーの供給圧力等の条件は、目標とする原料砥粒の塊のサイズに応じて、適宜設定される。スプレードライによって得られる原料砥粒の塊のサイズ(平均粒径)は、例えば、5〜10μm程度の大きさとすることが好ましい。10μmより大きいと、解砕後に粗大粒子が残り研磨キズの原因となる場合がある。他方、5μm未満だと、小さい粒子の割合が多くなり研磨レートが低くなる場合がある。なお、ここでの平均粒径とは、SEM観察においてランダムに100個選択した上記原料砥粒の塊についてそれぞれ長径を求めて平均した値である。
また、スプレードライ前の原料スラリーに造孔剤を添加する場合、造孔剤の大きさ(造孔剤の平均粒径)は、3〜20μmであることが好ましい。造孔剤がこのような大きさの範囲にあることで、焼成後の原料砥粒の集合体の空孔の大きさを適正なものとして、解砕された研磨砥粒の大きさを適正なもの(例えば、平均粒径0.5〜10μm)にすることができる。乾燥温度(乾燥室内の雰囲気温度)は、例えば、乾燥室の入口温度が150〜250℃である。なお、乾燥処理は、加熱せずに行ってもよい。
ここで、図1(a)に、乾燥処理で作製される原料砥粒の塊を示す。ここでは、バインダを含んだ原料スラリーを乾燥させて作製した原料砥粒の球状の塊が例に示される。原料砥粒の塊10は、水分を含んだ造孔剤7に、その表面を覆うように多数の原料砥粒3が付着してなり、原料砥粒3の間には、図示されないバインダが分散して配されている。なお、原料砥粒の塊10には、多数の原料砥粒3が含まれているが、図1(a)において、多数の原料砥粒3の境界は、便宜のため図示を省略している。
(B) Drying treatment In the drying treatment, it is preferable to dry the raw material slurry containing the pore-forming agent by a spray drying method. By performing spray drying, the size of the lump of the raw material abrasive grains can be controlled. The spray drying method is preferable because the average particle size can be reduced as compared with other methods, and the variation in particle size can be reduced. Specifically, the spray drying can be performed by spraying using a known spraying means such as a rotating disk type, a two-fluid nozzle type, a pressure nozzle type, etc., and supplying and drying the spray dryer. . Conditions such as the type of spraying means, the nozzle hole diameter, and the supply pressure of the raw slurry are appropriately set according to the target size of the raw material abrasive grains. The size (average particle size) of the raw material abrasive grains obtained by spray drying is preferably about 5 to 10 μm, for example. If it is larger than 10 μm, coarse particles may remain after crushing and cause polishing scratches. On the other hand, if it is less than 5 μm, the proportion of small particles increases and the polishing rate may be lowered. Here, the average particle diameter is a value obtained by determining the long diameter of each lump of the above-mentioned raw material abrasive grains selected at random in SEM observation and averaging them.
Moreover, when adding a pore making material to the raw material slurry before spray drying, it is preferable that the size of the pore forming agent (average particle diameter of the pore forming agent) is 3 to 20 μm. When the pore-forming agent is in such a size range, the size of the crushed abrasive grains is set to an appropriate size by setting the size of the pores in the aggregate of the raw material abrasive grains after firing. (For example, an average particle diameter of 0.5 to 10 μm). As for drying temperature (atmosphere temperature in a drying chamber), the inlet temperature of a drying chamber is 150-250 degreeC, for example. Note that the drying process may be performed without heating.
Here, FIG. 1A shows a lump of raw material abrasive grains produced by a drying process. Here, a spherical lump of raw material abrasive grains produced by drying a raw material slurry containing a binder is shown as an example. The lump 10 of raw material abrasive grains is formed by adhering a large number of raw material abrasive grains 3 so as to cover the surface of the pore forming agent 7 containing moisture, and a binder (not shown) is dispersed between the raw material abrasive grains 3. It is arranged. The lump of raw material abrasive grains 10 includes a large number of raw material abrasive grains 3, but in FIG. 1A, the boundaries of the large number of raw material abrasive grains 3 are not shown for convenience. .

(c)焼成処理
焼成処理を行う装置は、特に制限されないが、例えば、マッフル炉が挙げられる。焼成処理における焼成温度は、800℃以下であることが好ましい。焼成温度とは、焼成を行う空間内の雰囲気温度である。焼成温度を800度以下とすることで、研磨スラリーを作製するエネルギーコストを低減できる。焼成温度が800度を超えると、原料砥粒同士の粒界での結合が進行して、研磨砥粒の粒界の強度が高くなりすぎる場合がある。また、バインダ同士が結合して粗大粒子となる場合がある。これらの場合、ガラス基板の傷が発生しやすくなる。また、焼成温度が800℃を超えると、原料砥粒の組成が変化して硬さが増して、ガラス基板に傷を発生させる場合がある。また、焼成処理における焼成温度は500℃以上、より好ましくは600℃以上であることが好ましい。500℃未満の場合、原料砥粒同士の結合が不十分となる場合がある。
(C) Firing process Although the apparatus which performs a baking process is not restrict | limited in particular, For example, a muffle furnace is mentioned. The firing temperature in the firing treatment is preferably 800 ° C. or lower. The firing temperature is the atmospheric temperature in the space where firing is performed. By setting the firing temperature to 800 ° C. or less, the energy cost for producing the polishing slurry can be reduced. When the firing temperature exceeds 800 ° C., bonding at the grain boundaries between the raw abrasive grains proceeds, and the grain boundary strength of the abrasive grains may become too high. In addition, the binders may be combined to form coarse particles. In these cases, the glass substrate is easily damaged. On the other hand, when the firing temperature exceeds 800 ° C., the composition of the raw material abrasive grains changes, the hardness increases, and the glass substrate may be damaged. Moreover, the firing temperature in the firing treatment is preferably 500 ° C. or higher, more preferably 600 ° C. or higher. When the temperature is lower than 500 ° C., the bonding between the raw material abrasive grains may be insufficient.

焼成処理では、原料スラリーに造孔剤が添加されている場合は、焼成によって造孔剤の少なくとも一部を消失させることが好ましい。これによって、原料砥粒の塊において造孔剤が配されていた部分が空孔となり、多孔質な原料砥粒の集合体が作製される。
ここで、図1(b)に、焼成処理で作製される原料砥粒の集合体を示す。ここでは、バインダを含んだ原料スラリーを乾燥、焼成して作製した原料砥粒の集合体が例に示される。原料砥粒の集合体20は、造孔剤が消失して形成された空孔9を有している。なお、原料砥粒の集合体は、図示される空孔9のほか、空孔9を取り囲む原料砥粒同士の間に配されていたバインダ凝集抑制剤も消失することで形成された原料砥粒同士の間の多数の微小な空隙を有していることによって多孔質になっている。原料砥粒の集合体20のサイズ(平均粒径)は、例えば、5〜10μm程度の大きさとすることが好ましい。10μmより大きいと、解砕後に粗大粒子が残り研磨キズの原因となる場合がある。他方、5μm未満だと、小さい粒子の割合が多くなり研磨レートが低くなる場合がある。なお、ここでの平均粒径とは、SEM観察においてランダムに100個選択した上記原料砥粒の塊についてそれぞれ長径を求めて平均した値である。原料砥粒の集合体20は、焼成処理において図示されないバインダが溶融し、その後固まる際に原料砥粒3同士を接合することで、原料砥粒3の粒界の強度が適度な大きさ(例えば、後述する圧壊強度の平均値が0.1〜20MPa)になっている。なお、原料砥粒の集合体20には、多数の原料砥粒3が含まれているが、図1(b)において、多数の原料砥粒3の境界は、便宜のため図示を省略している。原料砥粒3同士の間にバインダが介在していることは、例えば、EDX(Energy Dispersive X-ray microanalyzer)による元素マッピングによって確認できる。
In the firing treatment, when a pore forming agent is added to the raw material slurry, it is preferable to eliminate at least a part of the pore forming agent by firing. As a result, the portion where the pore-forming agent is arranged in the lump of the raw material abrasive grains becomes pores, and an aggregate of porous raw material abrasive grains is produced.
Here, FIG. 1B shows an aggregate of raw material abrasive grains produced by a firing process. Here, an aggregate of raw material abrasive grains produced by drying and firing a raw material slurry containing a binder is shown as an example. The aggregate 20 of raw material abrasive grains has holes 9 formed by eliminating the pore-forming agent. The aggregate of the raw material abrasive grains is the raw material abrasive grains formed by the disappearance of the binder aggregation inhibitor disposed between the raw material abrasive grains surrounding the holes 9 in addition to the illustrated holes 9. It is porous by having a large number of minute voids between them. The size (average particle diameter) of the aggregate 20 of raw material abrasive grains is preferably about 5 to 10 μm, for example. If it is larger than 10 μm, coarse particles may remain after crushing and cause polishing scratches. On the other hand, if it is less than 5 μm, the proportion of small particles increases and the polishing rate may be lowered. Here, the average particle diameter is a value obtained by determining the long diameter of each lump of the above-mentioned raw material abrasive grains selected at random in SEM observation and averaging them. In the aggregate 20 of raw material abrasive grains, a binder (not shown) is melted in the firing process, and then the raw material abrasive grains 3 are joined together when they are solidified, so that the strength of the grain boundaries of the raw material abrasive grains 3 is moderate (for example, The average value of the crushing strength described later is 0.1 to 20 MPa). The aggregate 20 of raw material abrasive grains includes a large number of raw material abrasive grains 3, but in FIG. 1B, the boundaries of the large number of raw material abrasive grains 3 are not shown for convenience. Yes. The presence of a binder between the raw material abrasive grains 3 can be confirmed by element mapping using, for example, EDX (Energy Dispersive X-ray microanalyzer).

(d)解砕処理
本実施形態の研磨スラリーの作製方法は、さらに、原料砥粒の集合体を解砕して研磨砥粒を作製する解砕処理を備えていることが好ましい。これにより、研磨処理に適した大きさの研磨砥粒を得ることができる。原料砥粒の集合体に空孔が形成されている場合は、より解砕しやすくなっている。
解砕は、例えばホモジナイザを用いて、原料砥粒の集合体に超音波照射を行うことによって行われる。超音波の周波数は、16〜120kHzであることが好ましい。解砕は、ホモジナイザ以外の手段を用いて行ってもよい。解砕時間は、特に制限されないが、例えば1〜20分である。
解砕は、研磨砥粒の平均粒径が0.5〜10μmとなるよう行うことが好ましい。より好ましくは0.5〜5μm、0.7〜3μmである。このような平均粒径の研磨砥粒を用いて研磨処理を行うと、高い研磨レートで研磨を行えるとともに、ガラス基板の表面に傷を発生させるのを抑えることができる。
解砕処理は、ボールミル等を用いて物理的に破壊するミリング法で行ってもよいが、上記の超音波法の方が簡便さにおいてすぐれている。
(D) Crushing treatment The method for producing a polishing slurry of the present embodiment preferably further comprises a crushing treatment for crushing an aggregate of raw material abrasive grains to produce abrasive grains. Thereby, polishing abrasive grains having a size suitable for the polishing process can be obtained. When pores are formed in the aggregate of raw material abrasive grains, it is easier to crush.
The crushing is performed by irradiating the aggregate of raw material abrasive grains with ultrasonic waves using, for example, a homogenizer. The frequency of the ultrasonic wave is preferably 16 to 120 kHz. The crushing may be performed using means other than the homogenizer. The crushing time is not particularly limited, but is, for example, 1 to 20 minutes.
The pulverization is preferably performed so that the average particle size of the abrasive grains is 0.5 to 10 μm. More preferably, they are 0.5-5 micrometers and 0.7-3 micrometers. When the polishing treatment is performed using such abrasive grains having an average particle diameter, polishing can be performed at a high polishing rate, and generation of scratches on the surface of the glass substrate can be suppressed.
The crushing treatment may be performed by a milling method in which physical destruction is performed using a ball mill or the like, but the ultrasonic method described above is more convenient.

解砕処理の後、研磨砥粒を水に分散させることで研磨スラリーを作製することができる。このとき、注水前に、フィルタリングを行って、粗大サイズ(例えば15μm以上)の粒子を除去しておくことが好ましい。ここでの粗大サイズの粒子は、解砕処理によって所定のサイズに解砕されなかった原料砥粒の集合体の一部である。   A grinding | polishing slurry can be produced by disperse | distributing grinding | polishing abrasive grain in water after a crushing process. At this time, it is preferable to remove particles of coarse size (for example, 15 μm or more) by filtering before water injection. The coarse-sized particles here are a part of an aggregate of raw material abrasive grains that have not been crushed to a predetermined size by the pulverization treatment.

本実施形態の研磨スラリーの作製方法によれば、原料スラリーに造孔剤を添加し、それを乾燥、焼成することによって、孔の形成された、多孔質な原料砥粒の集合体を作製できる。このような原料砥粒の集合体は、超音波照射等によって容易に解砕することができ、研磨処理に適切なサイズで粒度分布が均一な研磨砥粒を得ることができる。このように、本実施形態の方法によれば、コストのかかる粉砕等を行う必要がなく、また、分級の必要もないため、低コストで簡便に研磨砥粒を作製できる。研磨砥粒は、原料砥粒が大径化していることで、研磨レートが向上している。   According to the method for producing a polishing slurry of this embodiment, an aggregate of porous raw material abrasive grains in which holes are formed can be produced by adding a pore-forming agent to the raw material slurry, and drying and firing it. . Such an aggregate of raw material abrasive grains can be easily crushed by ultrasonic irradiation or the like, and abrasive grains having a size suitable for polishing treatment and a uniform particle size distribution can be obtained. Thus, according to the method of this embodiment, it is not necessary to perform costly pulverization or the like, and it is not necessary to classify, so that abrasive grains can be easily produced at low cost. The polishing rate is improved because the raw abrasive grains have a larger diameter.

(研磨砥粒および研磨スラリー)
図2に、上記方法により作製された研磨砥粒1を概念的に示す。
ここでは、原料砥粒3が、セリウム系研磨材またはジルコニア系研磨材である場合を例に説明する。
研磨砥粒1は、ガラス基板の研磨処理に用いられる、セリアまたはジルコニアの粒子を含む原料砥粒3と、原料砥粒3の表面に配されたバインダ5と、を備える。より具体的には、研磨砥粒1は、ガラス基板の研磨処理に用いられる研磨砥粒であって、セリアまたはジルコニアの粒子の間にシリカ粒子がバインダ5として存在する。
なお、原料砥粒3は、図1に示されるように、原料砥粒の塊10および原料砥粒の集合体20のそれぞれに多数含まれる。
原料砥粒3に用いられるセリウム系研磨材は、セリアの他に、高い研磨レートを達成しつつガラス基板に傷が発生するのを抑えるために、ランタン、プラセオジム、ネオジム等の他の希土類元素の酸化物、これらのフッ化物等のうち少なくとも1種を含んだ混合物であることが好ましい。ジルコニア系研磨材は、ジルコニアのほか、二酸化ケイ素を含んだ混合物であってもよい。
原料砥粒3の平均粒径は、例えば0.3〜2μmであり、例えば80〜150nm程度の一次粒子径の粒子が凝集してなる。
バインダ5は、図2において、二次粒子である原料砥粒3の表面に配されているが、原料砥粒3を構成する一次粒子の表面に配されていてもよい。バインダ5は、原料砥粒3の表面の表面積の50%未満を覆うことが好ましい。50%以上では、研磨砥粒の表面と被研磨基板との接触面が小さくなり、研磨レートが低下しやすい。
(Polishing abrasive grains and polishing slurry)
FIG. 2 conceptually shows the polishing abrasive grain 1 produced by the above method.
Here, a case where the raw abrasive 3 is a cerium-based abrasive or a zirconia-based abrasive will be described as an example.
The polishing abrasive grain 1 includes a raw material abrasive grain 3 containing ceria or zirconia particles and a binder 5 disposed on the surface of the raw abrasive grain 3, which are used for a polishing process of a glass substrate. More specifically, the abrasive grains 1 are abrasive grains used for polishing a glass substrate, and silica particles are present as a binder 5 between ceria or zirconia particles.
As shown in FIG. 1, a large number of raw material abrasive grains 3 are included in each of raw material abrasive grain lump 10 and raw material abrasive grain aggregate 20.
In addition to ceria, the cerium-based abrasive used for the raw material abrasive grain 3 is made of other rare earth elements such as lanthanum, praseodymium, neodymium, etc. in order to suppress the generation of scratches on the glass substrate while achieving a high polishing rate. A mixture containing at least one of oxides and fluorides thereof is preferable. The zirconia-based abrasive may be a mixture containing silicon dioxide in addition to zirconia.
The average particle diameter of the raw material abrasive grains 3 is, for example, 0.3 to 2 μm, and for example, particles having a primary particle diameter of about 80 to 150 nm are aggregated.
In FIG. 2, the binder 5 is disposed on the surface of the raw material abrasive grains 3 that are secondary particles, but may be disposed on the surface of the primary particles constituting the raw material abrasive grains 3. The binder 5 preferably covers less than 50% of the surface area of the surface of the raw abrasive 3. If it is 50% or more, the contact surface between the surface of the abrasive grains and the substrate to be polished becomes small, and the polishing rate tends to decrease.

研磨砥粒1は、JIS R1639−5に準拠して測定される圧壊強度の平均値が0.1〜20MPaであることが好ましい。圧壊強度が0.1MPa以上であることで、研磨処理において研磨砥粒が容易に砕けて小径化することが抑えられ、これにより研磨レートの低下が抑制される。なお、圧壊強度はバラツキが大きいため、20点以上測定することが好ましい。研磨レートの低下をより確実に抑えられる観点から、圧壊強度の平均値は、3MPa以上であることがより好ましい。また、圧壊強度の平均値が20MPa以下であることで、研磨処理においてガラス基板表面に傷を発生させることを抑制できる。
研磨砥粒1の平均粒径は、例えば0.5〜10μmである。研磨砥粒1に含まれる原料砥粒3の数は、特に制限されず、例えば数個から十数個である。
As for abrasive grain 1, it is preferred that the average value of crushing strength measured according to JIS R1639-5 is 0.1-20 MPa. When the crushing strength is 0.1 MPa or more, it is possible to suppress the abrasive grains from being easily broken and reduced in diameter in the polishing process, thereby suppressing a decrease in the polishing rate. In addition, since the crushing strength varies widely, it is preferable to measure 20 points or more. From the viewpoint of more reliably suppressing the decrease in the polishing rate, the average value of the crushing strength is more preferably 3 MPa or more. Moreover, it can suppress generating a damage | wound on the glass substrate surface in a grinding | polishing process because the average value of crushing strength is 20 Mpa or less.
The average particle diameter of the abrasive grains 1 is, for example, 0.5 to 10 μm. The number of the raw material abrasive grains 3 included in the abrasive grains 1 is not particularly limited, and is, for example, several to a dozen.

研磨スラリーは、上記研磨砥粒1と、研磨砥粒1が分散される水等の分散媒とを備える。   The polishing slurry includes the polishing abrasive grains 1 and a dispersion medium such as water in which the polishing abrasive grains 1 are dispersed.

(ガラス基板の製造方法)
次に、本実施形態のガラス基板の製造方法について説明する。
ここでは、磁気ディスクに用いられるガラス基板を製造する場合を例に説明する。
本実施形態の製造方法は、上記第1および第2の実施形態で説明した研磨スラリーを用いてガラス基板の表面を研磨することを特徴とする。つまり、本実施形態の製造方法は、第1および第2の実施形態で説明した研磨スラリーを共通して用いることのできる方法である。
(Glass substrate manufacturing method)
Next, the manufacturing method of the glass substrate of this embodiment is demonstrated.
Here, a case where a glass substrate used for a magnetic disk is manufactured will be described as an example.
The manufacturing method of this embodiment is characterized by polishing the surface of a glass substrate using the polishing slurry described in the first and second embodiments. That is, the manufacturing method of the present embodiment is a method in which the polishing slurry described in the first and second embodiments can be used in common.

本実施形態の製造方法の概略を説明すると、まず、一対の主表面を有する板状のガラスブランクを形成する成形処理が行われる。ガラスブランクは、磁気ディスク用ガラス基板の素材となる。次に、このガラスブランクに粗研削処理が施される。この後、ガラスブランクに形状加工処理が施されてガラス基板が形成され、さらに端面研磨処理が施される。この後、ガラス基板に固定砥粒を用いた精研削処理が施される。この後、第1研磨処理、および第2研磨処理がガラス基板に施される。なお、本実施形態では、上記流れで行うが、上記流れ、処理の種類に制限されず、また、上記処理は、必要に応じて適宜省略できる。以下、上記した各処理について、説明する。   If the outline of the manufacturing method of this embodiment is demonstrated, the shaping | molding process which forms the plate-shaped glass blank which has a pair of main surface first will be performed. The glass blank is a material for a glass substrate for a magnetic disk. Next, this glass blank is subjected to a rough grinding process. Thereafter, the glass blank is subjected to shape processing to form a glass substrate, and further subjected to end face polishing. Thereafter, the glass substrate is subjected to a precision grinding process using fixed abrasive grains. Thereafter, a first polishing process and a second polishing process are performed on the glass substrate. In the present embodiment, the flow is performed according to the above flow, but the flow and the type of processing are not limited, and the above processing can be appropriately omitted as necessary. Hereinafter, each process described above will be described.

(a)ガラスブランクの成形処理
成形処理では、例えばプレス成形法を用いて成形を行う。プレス成形法により、円板状のガラスブランクを得ることができる。プレス法に代えて、ダウンドロー法、リドロー法、フュージョン法などの公知の成形方法を用いて、ガラスブランクを製造してもよい。これらの方法で作られた板状ガラスブランクに対し、後述する形状加工処理を適宜施すことによって、磁気ディスク用ガラス基板の元となる円板状のガラス基板が得られる。
(A) Molding process of glass blank In a molding process, it shape | molds, for example using the press molding method. A disk-shaped glass blank can be obtained by the press molding method. Instead of the pressing method, a glass blank may be manufactured using a known forming method such as a downdraw method, a redraw method, or a fusion method. A disk-shaped glass substrate that is a base of the magnetic disk glass substrate can be obtained by appropriately performing the shape processing described later on the plate-shaped glass blank made by these methods.

(b)粗研削処理
次に、粗研削処理が行われる。粗研削処理では、上記ガラスブランクを、周知の両面研削装置のキャリア(不図示)に保持させながら、ガラスブランクの両側の主表面の研削を行う。具体的には、ガラスブランクを、キャリアに設けられた保持穴に保持させるとともに、上定盤と下定盤の間に挟持し、研削剤を含む研削液を供給しつつ、上定盤または下定盤のいずれか一方、または、双方を移動操作させることで、ガラス基板と各定盤とを相対的に移動させて、ガラス基板の両主表面を研削する。研削剤として、例えば遊離砥粒が用いられる。粗研削処理では、ガラスブランクが目標とする板厚寸法及び主表面の平坦度に略近づくように研削される。なお、粗研削処理は、成形されたガラスブランクの寸法精度あるいは表面粗さに応じて行われるが、適宜省略できる。
(B) Rough grinding process Next, a rough grinding process is performed. In the rough grinding process, the main surfaces on both sides of the glass blank are ground while the glass blank is held on a carrier (not shown) of a well-known double-side grinding apparatus. Specifically, the glass blank is held in a holding hole provided in the carrier, and is sandwiched between an upper surface plate and a lower surface plate, and an upper surface plate or a lower surface plate is supplied while supplying a grinding liquid containing an abrasive. By moving either one or both, the glass substrate and each surface plate are relatively moved, and both main surfaces of the glass substrate are ground. For example, loose abrasive grains are used as the abrasive. In the rough grinding process, the glass blank is ground so as to approximate the target plate thickness dimension and the flatness of the main surface. The rough grinding process is performed according to the dimensional accuracy or surface roughness of the molded glass blank, but can be omitted as appropriate.

(c)形状加工処理
次に、形状加工処理が行われる。形状加工処理では、ガラスブランクに、公知の加工方法を用いて円孔を形成することにより、円孔を有する円板状のガラス基板を得る。その後、ガラス基板の端面の面取りを行う。面取りは、ガラス基板の内周側および外周側の両方の端面に対して行われる。面取りが行われることで、ガラス基板の端面には、主表面と直交する側壁面と、側壁面と主表面を繋ぐ面取り面(介在面)とが形成される。
(C) Shape processing processing Next, shape processing processing is performed. In the shape processing, by forming a circular hole in a glass blank using a known processing method, a disk-shaped glass substrate having a circular hole is obtained. Thereafter, the end surface of the glass substrate is chamfered. Chamfering is performed on both the inner and outer end faces of the glass substrate. By performing chamfering, a side wall surface orthogonal to the main surface and a chamfered surface (intervening surface) connecting the side wall surface and the main surface are formed on the end surface of the glass substrate.

(d)端面研磨処理
次に、ガラス基板の端面研磨処理が行われる。端面研磨処理では、研磨ブラシとガラス基板の端面との間に遊離砥粒を含む研磨液を供給して、研磨ブラシとガラス基板とをガラス基板の厚み方向に相対的に移動させることにより研磨を行う。端面研磨処理によって、ガラス基板の内周側及び外周側の端面が研磨され、鏡面状態にされる。
(D) End surface polishing process Next, the end surface polishing process of a glass substrate is performed. In the end surface polishing treatment, a polishing liquid containing free abrasive grains is supplied between the polishing brush and the end surface of the glass substrate, and polishing is performed by relatively moving the polishing brush and the glass substrate in the thickness direction of the glass substrate. Do. By the end surface polishing treatment, the end surfaces on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the glass substrate are polished into a mirror state.

(e)精研削処理
次に、ガラス基板の主表面に精研削処理が施される。精研削処理では、定盤に固定砥粒を貼り付けた両面研削装置を用いて、ガラス基板の主表面に対して研削を行う。具体的には、上記遊離砥粒の代わりに固定砥粒を用いて研削を行う点を除いて、上記粗研削処理とほぼ同様にガラス基板の両主表面を研削する。
(E) Fine grinding process Next, a fine grinding process is performed on the main surface of the glass substrate. In the fine grinding process, the main surface of the glass substrate is ground using a double-side grinding apparatus in which fixed abrasive grains are attached to a surface plate. Specifically, both main surfaces of the glass substrate are ground in substantially the same manner as the rough grinding process, except that the fixed abrasive is used instead of the loose abrasive.

(f)第1研磨処理
次に、ガラス基板の主表面に第1研磨処理が施される。第1研磨処理は、周知の両面研磨装置を用いて、ガラス基板を、キャリアに保持させてガラス基板の両側の主表面の研磨を行う。第1研磨処理では、遊離砥粒を用いて、定盤に貼り付けられた研磨パッドをガラス基板の主表面と接触させて研磨を行う。上記第1研磨処理の間、遊離砥粒を含むスラリーが、両面研磨装置の供給タンク(不図示)から配管(不図示)を経由してガラス基板と研磨パッドとの間に供給される。スラリーは循環して用いることが好ましい。遊離砥粒を含むスラリーには、上記実施形態で説明した研磨スラリーが用いられる。遊離砥粒には、例えば、セリウム系研磨材またはジルコニア系研磨材が用いられる。
第1研磨処理の好ましい条件として、下記の条件を挙げることができる。
・研磨砥粒濃度:1〜20重量%
・両面研磨装置の上定盤と下定盤によるガラス基板への荷重:50〜200g/cm
・研磨時間:10〜120分
研磨パッドは、スエードタイプであるものが、微小キズの発生を防止できるため、好ましい。研磨パッドの硬度は、研磨レート向上及び微小キズ低減の観点から、アスカーC硬度で60〜90であることが好ましい。
(F) First polishing treatment Next, a first polishing treatment is performed on the main surface of the glass substrate. In the first polishing process, the main surface on both sides of the glass substrate is polished by holding the glass substrate on a carrier using a well-known double-side polishing apparatus. In the first polishing treatment, polishing is performed by using the free abrasive grains so that the polishing pad attached to the surface plate is brought into contact with the main surface of the glass substrate. During the first polishing process, a slurry containing loose abrasive grains is supplied between a glass substrate and a polishing pad via a pipe (not shown) from a supply tank (not shown) of a double-side polishing apparatus. It is preferable to circulate and use the slurry. The polishing slurry described in the above embodiment is used for the slurry containing loose abrasive grains. As the loose abrasive, for example, a cerium-based abrasive or a zirconia-based abrasive is used.
The following conditions can be mentioned as preferable conditions for the first polishing treatment.
・ Abrasive grain concentration: 1 to 20% by weight
-Load to glass substrate by upper surface plate and lower surface plate of double-side polishing apparatus: 50 to 200 g / cm 2
Polishing time: 10 to 120 minutes It is preferable that the polishing pad is of a suede type because it can prevent the generation of minute scratches. The hardness of the polishing pad is preferably 60 to 90 in terms of Asker C hardness from the viewpoint of improving the polishing rate and reducing fine scratches.

第1研磨処理では、例えば固定砥粒による研削を行った場合に主表面に残留するクラックや歪みの除去、あるいは、結晶化処理により主表面に生じた微小な表面凹凸の除去をする。取代量を適宜調整することで、主表面の端部の形状が過度に落ち込んだり突出したりすることを防止しつつ、主表面の表面粗さ、例えば算術平均粗さRaを低減することができる。また、第1研磨処理で用いられる研磨スラリーは、砕けにくい研磨砥粒を有しているため、小径化して研磨レートが低下することが抑えられている。また、研磨砥粒が硬すぎないため、ガラス基板の主表面に傷が発生することが抑制される。   In the first polishing process, for example, removal of cracks and distortions remaining on the main surface when grinding with fixed abrasive grains is performed, or minute surface irregularities generated on the main surface by the crystallization process are removed. By appropriately adjusting the machining allowance, it is possible to reduce the surface roughness of the main surface, for example, the arithmetic average roughness Ra, while preventing the shape of the end of the main surface from excessively dropping or protruding. In addition, since the polishing slurry used in the first polishing process has polishing abrasive grains that are difficult to break, it is possible to suppress a decrease in the polishing rate by reducing the diameter. Moreover, since the abrasive grains are not too hard, the generation of scratches on the main surface of the glass substrate is suppressed.

なお、第1研磨処理の後、研磨スラリーを回収して、さらに、上記実施形態の研磨スラリーの作製方法、すなわち、使用済み研磨スラリーの再生方法によって再生してもよく、再生させた研磨スラリーを、さらに、別のガラス基板の研磨処理に用いてもよい。   After the first polishing treatment, the polishing slurry may be recovered and further regenerated by the polishing slurry preparation method of the above embodiment, that is, the used polishing slurry regeneration method. Further, it may be used for polishing another glass substrate.

(g)第2研磨(鏡面研磨)処理
次に、第2研磨処理が施される。第2研磨処理は、主表面の鏡面研磨を目的とする。第2研磨処理は、第1研磨処理で用いたのと同様の両面研磨装置及び研磨方法を用いてよいが、第1研磨処理よりも研磨砥粒のサイズを小さくすることが好ましい。これにより、主表面の端部の形状が過度に落ち込んだり突出したりすることを防止しつつ、主表面の粗さを低減することができる。第2研磨処理後、ガラス基板は、キャリアごと両面研磨装置から取り出され、洗浄される。第2研磨処理で用いられる遊離砥粒は、例えばコロイダルシリカである。なお、第2研磨処理で用いた使用済み研磨スラリーは、回収して、上記実施形態の研磨スラリーの作製方法の添加処理において、原料スラリーに添加することができる。
(G) Second polishing (mirror polishing) process Next, a second polishing process is performed. The second polishing treatment aims at mirror polishing of the main surface. The second polishing process may use a double-side polishing apparatus and a polishing method similar to those used in the first polishing process, but it is preferable to make the size of the abrasive grains smaller than the first polishing process. Thereby, the roughness of the main surface can be reduced while preventing the shape of the end portion of the main surface from excessively dropping or protruding. After the second polishing process, the glass substrate is taken out of the double-side polishing apparatus together with the carrier and cleaned. The loose abrasive used in the second polishing treatment is, for example, colloidal silica. Note that the used polishing slurry used in the second polishing treatment can be recovered and added to the raw material slurry in the addition treatment of the polishing slurry preparation method of the above embodiment.

(実施例)
(1)第1の実施形態に関する実施例
本発明の第1の実施形態の効果を確認するために、下記の実験を行った。具体的には、原料砥粒として使用済み研磨スラリーを、表1に示すように条件を種々異ならせて再生し、再生させた研磨砥粒(サンプル1〜5)の圧壊強度を測定し、さらに、研磨処理を行ったときの研磨レートを測定し、ガラス基板に生じた傷の発生の程度を評価した。
(Example)
(1) Examples relating to the first embodiment In order to confirm the effects of the first embodiment of the present invention, the following experiment was conducted. Specifically, the used polishing slurry as raw material abrasive grains is regenerated with various conditions as shown in Table 1, the crushing strength of the regenerated abrasive grains (samples 1 to 5) is measured, and The polishing rate when the polishing treatment was performed was measured, and the degree of occurrence of scratches on the glass substrate was evaluated.

使用済み研磨スラリーの再生は、下記の処理1〜7を順に行うことで行った。使用済み研磨スラリーには、平均粒径D50が1.0μmの未使用のセリウム系研磨材を含んだスラリーを用いて、上記実施形態の第1研磨処理を1回行って、回収したスラリーを用いた。回収後のセリウム系研磨材の平均粒径D50は、0.7μmであった。第1研磨処理は、両面研磨装置を用いて、後述する第1研磨処理の条件と同じ条件で行った。   The used polishing slurry was regenerated by sequentially performing the following treatments 1 to 7. As the used polishing slurry, a slurry containing an unused cerium-based abrasive having an average particle diameter D50 of 1.0 μm is used, and the first polishing treatment of the above embodiment is performed once, and the recovered slurry is used. It was. The average particle diameter D50 of the recovered cerium-based abrasive was 0.7 μm. The first polishing process was performed using a double-side polishing apparatus under the same conditions as those for the first polishing process described later.

処理1:異物除去処理
フィルタリングによって、研磨パッド屑、研磨処理において乾燥して粗大化した粒子が混入したもの、ガラスチップ等の異物を、使用済み研磨スラリーから除去した。除去する粒子等のサイズは15μm以上とした。
Process 1: Foreign substance removal process By filtering, foreign substances such as polishing pad scraps, particles mixed with particles dried and coarsened in the polishing process, and glass chips were removed from the used polishing slurry. The size of particles to be removed was set to 15 μm or more.

処理2:固液分離処理
処理1の後、使用済み研磨スラリーを、遠心分離機を用いて800Gで20分、固液分離を行い、上澄み液を回収した。続けて、上澄み液を、遠心分離機を用いて800Gで1時間、固液分離を行い、固形分を回収した。
Process 2: Solid-liquid separation process After the process 1, the used polishing slurry was subjected to solid-liquid separation at 800 G for 20 minutes using a centrifuge, and the supernatant was recovered. Subsequently, the supernatant was subjected to solid-liquid separation at 800 G for 1 hour using a centrifuge, and the solid content was recovered.

処理3:解砕処理
処理2の2回目の固液分離によって得られた固形分に、固形分の濃度が10〜30重量%となるように水を添加し、ホモジナイザを用いて、周波数20kHzで超音波照射を行って、固形分の解砕を行った。なお、解砕処理の時間は固定せず、十分に解砕されるまで行った。
処理4:造粒・乾燥処理
解砕した固形分に、固形分の濃度が10〜30重量%となるように水を添加して原料スラリーを作製し、表1に従ってバインダおよびバインダ凝集抑制剤を添加した。バインダの添加は、使用済みのコロイダルシリカ(使用済みの状態での平均粒径3〜20nm)を含んだ使用済み研磨スラリーを添加することで行った。バインダ凝集抑制剤には、コーンスターチ、小麦粉を用いた。
次に、原料スラリーを、並流型のスプレードライヤを用いて、噴霧乾燥させることで造粒し、原料砥粒の塊を作製した。並流型のスプレードライヤは、スラリーを乾燥室内に噴霧し、これに並行して熱風を吹き付けることでスラリーを乾燥させる装置である。噴霧手段には回転円板式のものを用いた。噴霧条件は、回転円板(アトマイザ)の直径が50mm、円板回転数20000回転/分、噴出量30mL/分、乾燥室の入口温度(回転円板位置温度)150度、出口温度50度とした。
処理5:焼成処理
原料砥粒の塊をるつぼに入れ、マッフル炉内で、表1に示す温度で2時間焼成し、原料砥粒の集合体を作製した。
処理6:解砕処理
800℃以下で焼成した原料砥粒の集合体を、ホモジナイザを用いて、周波数20kHzで超音波照射を行って、固形分の解砕を行い、研磨砥粒を作製した。一方、800℃を超える温度で焼成した原料砥粒の集合体を、ボールミルを用いて4時間粉砕を行った。
処理7:粗大粒子除去処理
研磨砥粒に混入した15μm以上の粗大粒子をフィルタリングにより除去した。
Treatment 3: Disintegration treatment Water is added to the solid content obtained by the second solid-liquid separation in treatment 2 so that the solid content concentration is 10 to 30% by weight, and the frequency is 20 kHz using a homogenizer. The solid content was crushed by ultrasonic irradiation. Note that the time for the crushing treatment was not fixed, and the crushing process was performed until it was sufficiently crushed.
Process 4: Granulation / drying process Water is added to the crushed solid content so that the concentration of the solid content is 10 to 30% by weight to prepare a raw material slurry, and the binder and binder aggregation inhibitor are added according to Table 1. Added. The binder was added by adding a used polishing slurry containing used colloidal silica (average particle size of 3 to 20 nm in a used state). Corn starch and wheat flour were used as the binder aggregation inhibitor.
Next, the raw material slurry was granulated by spray drying using a co-current type spray dryer to produce a lump of raw material abrasive grains. The co-current type spray dryer is a device that sprays slurry in a drying chamber and blows hot air in parallel to the slurry to dry the slurry. A rotating disk type was used as the spraying means. The spraying conditions are as follows: the diameter of the rotating disk (atomizer) is 50 mm, the rotating speed of the disk is 20000 rpm, the ejection amount is 30 mL / min, the drying chamber inlet temperature (rotating disk position temperature) is 150 degrees, and the outlet temperature is 50 degrees. did.
Process 5: Firing treatment A lump of raw material abrasive grains was put in a crucible and fired at a temperature shown in Table 1 for 2 hours in a muffle furnace to produce an aggregate of raw material abrasive grains.
Process 6: Crushing treatment Aggregate of raw material abrasive grains fired at 800 ° C. or lower was irradiated with ultrasonic waves at a frequency of 20 kHz using a homogenizer to crush solids, thereby producing abrasive grains. On the other hand, the aggregate of raw material abrasive grains fired at a temperature exceeding 800 ° C. was pulverized for 4 hours using a ball mill.
Process 7: Coarse particle removal process Coarse particles of 15 μm or more mixed in the abrasive grains were removed by filtering.

(圧壊強度の測定)
JIS R1639−5に準拠して、処理7によって得られた各サンプルの研磨砥粒の圧壊強度を測定した。結果を、表1に示す。表1には、各サンプルから無作為に抽出したn(n=20以上)個のサンプルについての圧壊強度を、測定値の範囲と平均値で示す。
(Measurement of crushing strength)
Based on JIS R1639-5, the crushing strength of the abrasive grains of each sample obtained by the treatment 7 was measured. The results are shown in Table 1. Table 1 shows the crushing strengths of n (n = 20 or more) samples randomly extracted from each sample as a range of measured values and an average value.

(研磨レート、傷の発生の程度の評価)
各サンプルの研磨砥粒を水に分散させて研磨スラリーを作製し、作製した研磨スラリーを用いて、遊星歯車機構を備える両面研磨装置として、特開2012−133882号公報に記載の第1研磨処理に用いられた両面研磨装置400を用い、下記研磨条件にて、ガラス基板に対し上記実施形態の第1研磨処理を行った。なお、上下の定盤の表面には発泡ポリウレタン製のスエードタイプの研磨パッドを用いた。また、研磨後に定盤から排出されたスラリーが再び研磨装置に戻るように、循環して使用した。
・研磨砥粒濃度:10重量%
・上定盤と下定盤によるガラス基板への荷重:100g/cm
・研磨時間:60分
ガラス基板には、2.5インチのアルミノシリケートガラスを用いた。1回の研磨処理において研磨されるガラス基板の枚数は、100枚とした。
第1研磨処理を行った後、ガラス基板を洗浄、乾燥後、研磨レートを、研磨前後のガラス基板の重量差から計算した。また、レーザー式の表面検査装置を用いてガラス基板表面の両面のスクラッチ及びピットの数をカウントし、20個/片面未満の場合をA、20以上100個/片面未満の場合をB、100個/片面以上の場合をCと評価した。AおよびBであれば、ガラスの傷の発生が抑制できている。研磨レートはサンプル4を100%として相対値で示した。結果を表1に示す。
(Evaluation of polishing rate and degree of scratching)
A polishing slurry is prepared by dispersing polishing abrasive grains of each sample in water, and a first polishing process described in JP 2012-133882 A is performed as a double-side polishing apparatus including a planetary gear mechanism using the prepared polishing slurry. The first polishing process of the above embodiment was performed on a glass substrate under the following polishing conditions using the double-side polishing apparatus 400 used for the above. A suede-type polishing pad made of polyurethane foam was used on the surfaces of the upper and lower surface plates. In addition, the slurry discharged from the surface plate after polishing was circulated so that it returned to the polishing apparatus.
・ Abrasive grain concentration: 10% by weight
-Load on glass substrate by upper surface plate and lower surface plate: 100 g / cm 2
Polishing time: 60 minutes A 2.5-inch aluminosilicate glass was used for the glass substrate. The number of glass substrates polished in one polishing process was 100.
After the first polishing treatment, the glass substrate was washed and dried, and the polishing rate was calculated from the difference in weight of the glass substrate before and after polishing. In addition, the number of scratches and pits on both surfaces of the glass substrate surface is counted using a laser type surface inspection device. A is 20 / less than one side, B is 20 or more and less than 100 / B, and B is 100. / The case of one side or more was evaluated as C. If it is A and B, generation | occurrence | production of the damage | wound of glass can be suppressed. The polishing rate was shown as a relative value with Sample 4 as 100%. The results are shown in Table 1.

表1中、配合比は、原料砥粒、バインダ、バインダ凝集抑制剤の3種の成分の配合比(質量部)を表す。

Figure 2016017819
In Table 1, the blending ratio represents the blending ratio (parts by mass) of the three components of the raw material abrasive grains, the binder, and the binder aggregation inhibitor.
Figure 2016017819

表1に示されるように、バインダを添加せずに再生したサンプル1、2の研磨砥粒に関して、800℃以下の温度で焼成したサンプル1は、ガラス基板の傷は発生しないが、圧壊強度は小さく、研磨レートは低いことが分かった。また、800℃を超える温度で焼成したサンプル2は、圧壊強度は大きく、研磨レートは高いが、ガラス基板の傷が多く発生することが分かった。
一方、バインダを添加して再生したサンプル3〜5の研磨砥粒は、圧壊強度が0.1〜20MPaの範囲内であり、研磨レートは高く、ガラス基板の傷の発生が抑えられることが分かった。特にバインダ凝集抑制剤を添加したサンプル4,5の研磨砥粒は、圧壊強度はサンプル3と同程度でありながら、研磨レートが十分高く、ガラス基板の傷は発生しないことが分かった。
なお、バインダ凝集抑制剤を添加したサンプル4および5の原料砥粒の集合体を顕微鏡で観察したところ、添加したバインダ凝集抑制剤の大きさとほぼ同等の大きさの空孔が存在することが確認された。また、バインダを添加したサンプル3〜5の研磨砥粒の表面には、EDXによる元素マッピングを行ったところ、バインダが配置されていることが確認された。
As shown in Table 1, with respect to the abrasive grains of Samples 1 and 2 regenerated without adding a binder, Sample 1 fired at a temperature of 800 ° C. or lower does not cause damage to the glass substrate, but the crushing strength is It was found to be small and the polishing rate was low. Further, it was found that Sample 2 baked at a temperature exceeding 800 ° C. has a high crushing strength and a high polishing rate, but many scratches on the glass substrate are generated.
On the other hand, it was found that the abrasive grains of Samples 3 to 5 that were regenerated by adding a binder had a crushing strength in the range of 0.1 to 20 MPa, a high polishing rate, and the occurrence of scratches on the glass substrate was suppressed. It was. In particular, it was found that the abrasive grains of Samples 4 and 5 to which a binder aggregation inhibitor was added had a crushing strength similar to that of Sample 3, but had a sufficiently high polishing rate and no damage to the glass substrate.
In addition, when the aggregate of the raw material abrasive grains of Samples 4 and 5 to which the binder aggregation inhibitor was added was observed with a microscope, it was confirmed that pores having a size almost equal to the size of the added binder aggregation inhibitor were present. It was done. Moreover, when element mapping by EDX was performed on the surface of the abrasive grains of Samples 3 to 5 to which the binder was added, it was confirmed that the binder was disposed.

(焼成温度依存)
また、焼成温度の影響を調査すべく、焼成温度を800℃、1000℃と変更したほかは、サンプル3と同じ条件で使用済みスラリーを再生した(サンプル6,7)。その結果、サンプル6については、圧壊強度の平均値が14MPa、研磨レートの相対値は112、傷発生の程度はBランクであった。他方、サンプル7は、圧壊強度の平均値が53MPa、研磨レートの相対値は112、傷発生の程度はBランクであった。ただし、傷発生の程度を詳細に比較したところ、サンプル3が31個/面であったのに対し、サンプル7は87個/面であった。すなわち、焼成温度によってBランクの中でも差が生じることがわかった。
(Depending on firing temperature)
Further, in order to investigate the influence of the firing temperature, the used slurry was regenerated under the same conditions as Sample 3 except that the firing temperature was changed to 800 ° C. and 1000 ° C. (Samples 6 and 7). As a result, for sample 6, the average value of the crushing strength was 14 MPa, the relative value of the polishing rate was 112, and the degree of scratches was rank B. On the other hand, Sample 7 had an average value of crushing strength of 53 MPa, a relative value of the polishing rate of 112, and the degree of occurrence of scratches was B rank. However, when the degree of scratch generation was compared in detail, the number of samples 3 was 31 / surface, while that of sample 7 was 87 / surface. In other words, it was found that there was a difference in rank B depending on the firing temperature.

(連続研磨テスト)
また、サンプル1,3〜5の再生スラリーを用いて、上記の第1研磨処理を5バッチ分(加工基板枚数500枚分)連続して行い、その後、傷発生の程度を評価した。その結果、サンプル1はCランクとなったが、その他のサンプルについてはそれぞれ、表1に示すランクと同じランクであった。これは、サンプル1の再生スラリーは圧壊強度が低かったため、研磨処理により破壊されてしまい、小さな粒子が増大したためと推察される。
(Continuous polishing test)
Further, using the regenerated slurries of Samples 1 and 3 to 5, the above-described first polishing treatment was continuously performed for 5 batches (for the number of processed substrates: 500 sheets), and then the degree of occurrence of scratches was evaluated. As a result, sample 1 was ranked C, but the other samples were the same ranks as shown in Table 1. This is presumably because the regenerated slurry of Sample 1 had a low crushing strength and was therefore destroyed by the polishing process, resulting in an increase in small particles.

(2)第2の実施形態に関する実施例
本発明第2の実施形態の効果を確認するために、下記の実験を行った。具体的には、原料砥粒として使用済み研磨スラリーを、表2および表3に示すように条件を種々異ならせて再生し、再生させた研磨砥粒(サンプル11〜13、12A、13A)に関して、サンプル11、12A、13Aの解砕に要した時間を測定したほか、サンプル11〜13に関して、圧壊強度を測定し、さらに、研磨処理を行ったときの研磨レートを測定した。また、サンプル11〜13に関してガラス基板に生じた傷の発生の程度を評価した。
(2) Example regarding the second embodiment In order to confirm the effect of the second embodiment of the present invention, the following experiment was conducted. Specifically, as shown in Table 2 and Table 3, used polishing slurries as raw material abrasive grains are regenerated, and the regenerated abrasive grains (samples 11 to 13, 12A, 13A) are regenerated. In addition to measuring the time required for crushing Samples 11, 12A, and 13A, the crushing strength was measured for Samples 11 to 13, and the polishing rate was measured when the polishing treatment was performed. Moreover, the grade of the generation | occurrence | production of the damage | wound which arose on the glass substrate regarding samples 11-13 was evaluated.

使用済み研磨スラリーの再生は、下記の処理1〜7を順に行うことで行った。使用済み研磨スラリーには、平均粒径D50が1.0μmの未使用のセリウム系研磨材を含んだスラリーを用いて、上記実施形態の第1研磨処理を1回行って、回収したスラリーを用いた。回収後のセリウム系研磨材の平均粒径D50は、0.7μmであった。第1研磨処理は、両面研磨装置を用いて、後述する第1研磨処理の条件と同じ条件で行った。   The used polishing slurry was regenerated by sequentially performing the following treatments 1 to 7. As the used polishing slurry, a slurry containing an unused cerium-based abrasive having an average particle diameter D50 of 1.0 μm is used, and the first polishing treatment of the above embodiment is performed once, and the recovered slurry is used. It was. The average particle diameter D50 of the recovered cerium-based abrasive was 0.7 μm. The first polishing process was performed using a double-side polishing apparatus under the same conditions as those for the first polishing process described later.

処理1:異物除去処理
フィルタリングによって、研磨パッド屑、研磨処理において乾燥して粗大化した粒子が混入したもの、ガラスチップ等の異物を、使用済み研磨スラリーから除去した。除去する粒子等のサイズは15μm以上とした。
Process 1: Foreign substance removal process By filtering, foreign substances such as polishing pad scraps, particles mixed with particles dried and coarsened in the polishing process, and glass chips were removed from the used polishing slurry. The size of particles to be removed was set to 15 μm or more.

処理2:固液分離処理
処理1の後、使用済み研磨スラリーを、遠心分離機を用いて800Gで20分、固液分離を行い、上澄み液を回収した。続けて、上澄み液を、遠心分離機を用いて800Gで1時間、固液分離を行い、固形分を回収した。
Process 2: Solid-liquid separation process After the process 1, the used polishing slurry was subjected to solid-liquid separation at 800 G for 20 minutes using a centrifuge, and the supernatant was recovered. Subsequently, the supernatant was subjected to solid-liquid separation at 800 G for 1 hour using a centrifuge, and the solid content was recovered.

処理3:解砕処理
処理2の2回目の固液分離によって得られた固形分に、固形分の濃度が10〜30重量%となるように水を添加し、ホモジナイザを用いて、周波数20kHzで超音波照射を行って、固形分の解砕を行った。なお、解砕処理の時間は固定せず、十分に解砕されるまで行った。
処理4:造粒・乾燥処理
解砕した固形分に、固形分の濃度が10〜30重量%となるように水を添加して原料スラリーを作製し、表2および表3に従って造孔剤およびバインダを添加した。バインダの添加は、使用済みのコロイダルシリカ(使用済みの状態での平均粒径3〜20nm)を含んだ使用済み研磨スラリーを添加することで行った。造孔剤には、コーンスターチ、小麦粉を用いた。
次に、原料スラリーを、並流型のスプレードライヤを用いて、噴霧乾燥させることで造粒し、原料砥粒の塊を作製した。並流型のスプレードライヤは、スラリーを乾燥室内に噴霧し、これに並行して熱風を吹き付けることでスラリーを乾燥させる装置である。噴霧手段には回転円板式のものを用いた。噴霧条件は、回転円板(アトマイザ)の直径が50mm、円板回転数20000回転/分、噴出量30mL/分、乾燥室の入口温度(回転円板位置温度)150度、出口温度50度とした。
処理5:焼成処理
原料砥粒の塊をるつぼに入れ、マッフル炉内で、600度で2時間焼成し、原料砥粒の集合体を作製した。
処理6:解砕処理
原料砥粒の集合体を、ホモジナイザを用いて、周波数20kHzで超音波照射を行って、固形分の解砕を行い、研磨砥粒を作製した。
処理7:粗大粒子除去処理
研磨砥粒に混入した15μm以上の粗大粒子をフィルタリングにより除去した。
Treatment 3: Disintegration treatment Water is added to the solid content obtained by the second solid-liquid separation in treatment 2 so that the solid content concentration is 10 to 30% by weight, and the frequency is 20 kHz using a homogenizer. The solid content was crushed by ultrasonic irradiation. Note that the time for the crushing treatment was not fixed, and the crushing process was performed until it was sufficiently crushed.
Treatment 4: Granulation / drying treatment A raw material slurry is prepared by adding water to the crushed solid content so that the solid content becomes 10 to 30% by weight. Binder was added. The binder was added by adding a used polishing slurry containing used colloidal silica (average particle size of 3 to 20 nm in a used state). Corn starch and wheat flour were used for the pore-forming agent.
Next, the raw material slurry was granulated by spray drying using a co-current type spray dryer to produce a lump of raw material abrasive grains. The co-current type spray dryer is a device that sprays slurry in a drying chamber and blows hot air in parallel to the slurry to dry the slurry. A rotating disk type was used as the spraying means. The spraying conditions are as follows: the diameter of the rotating disk (atomizer) is 50 mm, the rotating speed of the disk is 20000 rpm, the ejection amount is 30 mL / min, the drying chamber inlet temperature (rotating disk position temperature) is 150 degrees, and the outlet temperature is 50 degrees. did.
Process 5: Firing treatment A lump of raw material abrasive grains was placed in a crucible and fired in a muffle furnace at 600 degrees for 2 hours to produce an aggregate of raw material abrasive grains.
Process 6: Crushing treatment The aggregate of the raw material abrasive grains was subjected to ultrasonic irradiation at a frequency of 20 kHz using a homogenizer, and the solid content was crushed to produce abrasive grains.
Process 7: Coarse particle removal process Coarse particles of 15 μm or more mixed in the abrasive grains were removed by filtering.

(圧壊強度の測定)
JIS R1639−5に準拠して、処理7によって得られた各サンプルの研磨砥粒の圧壊強度を測定した。結果を、表3に示す。表3には、各サンプルから無作為に抽出したn(n=20以上)個のサンプルについての圧壊強度を、測定値の範囲と平均値で示す。
(Measurement of crushing strength)
Based on JIS R1639-5, the crushing strength of the abrasive grains of each sample obtained by the treatment 7 was measured. The results are shown in Table 3. Table 3 shows the crushing strengths of n (n = 20 or more) samples randomly extracted from each sample as a range of measured values and an average value.

(研磨レート、傷の発生の程度の評価)
各サンプルの研磨砥粒を水に分散させて研磨スラリーを作製し、作製した研磨スラリーを用いて、遊星歯車機構を備える両面研磨装置として、特開2012−133882号公報に記載の第1研磨処理に用いられた両面研磨装置400を用い、下記研磨条件にて、ガラス基板に対し上記実施形態の第1研磨処理を行った。なお、上下の定盤の表面には発泡ポリウレタン製のスエードタイプの研磨パッドを用いた。また、研磨後に定盤から排出されたスラリーが再び研磨装置に戻るように、循環して使用した。
・研磨砥粒濃度:10重量%
・上定盤と下定盤によるガラス基板への荷重:100g/cm
・研磨時間:60分
ガラス基板には、2.5インチのアルミノシリケートガラスを用いた。1回の研磨処理において研磨されるガラス基板の枚数は、100枚とした。
第1研磨処理を行った後、ガラス基板を洗浄、乾燥後、研磨レートを、研磨前後のガラス基板の重量差から計算した。また、レーザー式の表面検査装置を用いてガラス基板表面の両面のスクラッチ及びピットの数をカウントし、20個/片面未満の場合をA、20以上100個/片面未満の場合をB、100個/片面以上の場合をCと評価した。AおよびBであれば、ガラスの傷の発生が抑制できている。研磨レートはサンプル12を100%として相対値で示した。結果を表3に示す。
表2および表3中、配合比は、原料砥粒、造孔剤、バインダの3種の成分の配合比(質量部)を表す。
(Evaluation of polishing rate and degree of scratching)
A polishing slurry is prepared by dispersing polishing abrasive grains of each sample in water, and a first polishing process described in JP 2012-133882 A is performed as a double-side polishing apparatus including a planetary gear mechanism using the prepared polishing slurry. The first polishing process of the above embodiment was performed on a glass substrate under the following polishing conditions using the double-side polishing apparatus 400 used for the above. A suede-type polishing pad made of polyurethane foam was used on the surfaces of the upper and lower surface plates. In addition, the slurry discharged from the surface plate after polishing was circulated so that it returned to the polishing apparatus.
・ Abrasive grain concentration: 10% by weight
-Load on glass substrate by upper surface plate and lower surface plate: 100 g / cm 2
Polishing time: 60 minutes A 2.5-inch aluminosilicate glass was used for the glass substrate. The number of glass substrates polished in one polishing process was 100.
After the first polishing treatment, the glass substrate was washed and dried, and the polishing rate was calculated from the difference in weight of the glass substrate before and after polishing. In addition, the number of scratches and pits on both surfaces of the glass substrate surface is counted using a laser type surface inspection device. A is 20 / less than one side, B is 20 or more and less than 100 / B, and B is 100. / The case of one side or more was evaluated as C. If it is A and B, generation | occurrence | production of the damage | wound of glass can be suppressed. The polishing rate was shown as a relative value with Sample 12 as 100%. The results are shown in Table 3.
In Tables 2 and 3, the blending ratio represents the blending ratio (parts by mass) of the three components of the raw material abrasive grains, the pore former, and the binder.

Figure 2016017819
Figure 2016017819

造孔剤を添加せずに再生したサンプル11は、上記処理6において十分に解砕するまでに60分かかってしまった。これでは、比較的短い時間では十分に解砕することができず、研磨処理に適したサイズの研磨砥粒を得ることはできない。   It took 60 minutes for the sample 11 regenerated without adding the pore-forming agent to be sufficiently crushed in the above treatment 6. In this case, it cannot be sufficiently crushed in a relatively short time, and it is not possible to obtain abrasive grains having a size suitable for the polishing process.

(焼成温度依存)
また、焼成温度の影響を調査すべく、焼成温度を500℃、80
0℃に変更したほかは、サンプル11、12A、13Aのそれぞれと同じ条件で使用済みスラリーを再生し、上記と同様に解砕に要した時間を評価したところ、同じ結果であった。
(Depending on firing temperature)
Further, in order to investigate the influence of the firing temperature, the firing temperature is set to 500 ° C., 80 ° C.
Except for changing to 0 ° C., the used slurry was regenerated under the same conditions as Samples 11, 12A, and 13A, and the time required for crushing was evaluated in the same manner as described above.

Figure 2016017819
Figure 2016017819

造孔剤を添加して再生したサンプル12、13は、表3に示されるように、いずれも、圧壊強度は0.1〜20MPaの範囲内であり、研磨レートは高いことがわかった。また、サンプル12,13は、バインダを添加して再生されたものであるにも関わらず、ガラス基板の傷が殆ど発生しないことが分かった。
なお、サンプル12,13の原料砥粒の集合体を顕微鏡で観察したところ、添加した造孔剤の大きさとほぼ同等の大きさの空孔が存在することが確認された。また、バインダを添加したサンプル12,13の研磨砥粒の表面には、EDXによる元素マッピングを行ったところ、バインダが配置されていることが確認された。
As shown in Table 3, the samples 12 and 13 regenerated by adding the pore former were found to have a crushing strength in the range of 0.1 to 20 MPa and a high polishing rate. In addition, it was found that the samples 12 and 13 were hardly scratched on the glass substrate even though they were regenerated by adding a binder.
In addition, when the aggregate | assembly of the raw material abrasive grain of the samples 12 and 13 was observed with the microscope, it was confirmed that the void | hole of the magnitude | size substantially equivalent to the magnitude | size of the added pore making material exists. Further, when element mapping by EDX was performed on the surfaces of the abrasive grains of Samples 12 and 13 to which the binder was added, it was confirmed that the binder was disposed.

以上、本発明の研磨スラリーの作製方法、研磨砥粒、研磨スラリー、およびガラス基板の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。   As mentioned above, although the preparation method of the polishing slurry of this invention, polishing abrasive grain, polishing slurry, and the manufacturing method of a glass substrate were demonstrated in detail, this invention is not limited to the said embodiment, The range which does not deviate from the main point of this invention Of course, various improvements and changes may be made.

1 研磨砥粒
3 原料砥粒(砥粒)
5 バインダ
7 バインダ凝集抑制剤(造孔剤)
9 空孔
10 原料砥粒の塊
20 原料砥粒の集合体
1 Abrasive grains 3 Raw material abrasive grains (abrasive grains)
5 Binder 7 Binder aggregation inhibitor (pore forming agent)
9 Hole 10 Agglomerate of raw abrasive 20 Aggregate of raw abrasive

Claims (17)

ガラス基板の研磨処理に使用するための研磨砥粒を含む研磨スラリーの作製方法であって、
前記研磨砥粒の原料となる原料砥粒を含んだ原料スラリーにバインダを添加する添加処理と、
前記バインダを含んだ原料スラリーを乾燥させて、前記バインダを含有する原料砥粒の塊を作製する乾燥処理と、
前記原料砥粒の塊を焼成し、前記バインダを含有する原料砥粒の集合体を作製する焼成処理と、を備えることを特徴とする研磨スラリーの作製方法。
A method for producing a polishing slurry containing abrasive grains for use in polishing a glass substrate,
An addition treatment for adding a binder to a raw material slurry containing raw material abrasive grains as raw materials for the abrasive grains;
Drying the raw material slurry containing the binder to produce a lump of raw material abrasive grains containing the binder; and
A method for producing a polishing slurry, comprising: firing a lump of the raw material abrasive grains to produce an aggregate of raw material abrasive grains containing the binder.
前記バインダはシリカ粒子を含む、請求項1に記載の研磨スラリーの作製方法。   The method for producing a polishing slurry according to claim 1, wherein the binder contains silica particles. 前記バインダの平均粒径は、3〜20nmである、請求項1または2に記載の研磨スラリーの作製方法。   The method for producing a polishing slurry according to claim 1 or 2, wherein the binder has an average particle size of 3 to 20 nm. さらに、前記原料砥粒の集合体を解砕して前記研磨砥粒を作製する解砕処理を備え、
前記解砕処理で作製された研磨砥粒の平均粒径は、0.5〜10μmである、請求項1から3のいずれか1項に記載の研磨スラリーの作製方法。
Furthermore, a crushing process for crushing the aggregate of raw material abrasive grains to produce the abrasive grains,
The method for producing a polishing slurry according to any one of claims 1 to 3, wherein an average particle diameter of the abrasive grains produced by the crushing treatment is 0.5 to 10 µm.
前記添加処理で、さらに、前記バインダ同士の凝集を抑制するためのバインダ凝集抑制剤を添加し、
前記乾燥処理において、前記バインダは、前記バインダ凝集抑制剤を介して前記原料砥粒の塊中に分散して配される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の研磨スラリーの作製方法。
In the addition treatment, a binder aggregation inhibitor for suppressing aggregation between the binders is further added,
In the said drying process, the said binder is disperse | distributed and distribute | arranged in the lump of the said raw material abrasive grain through the said binder aggregation inhibitor, The preparation method of the polishing slurry of any one of Claims 1-4 .
前記焼成処理では、前記原料砥粒の塊を焼成することで、前記バインダ凝集抑制剤の少なくとも一部を消失させる、請求項5に記載の研磨スラリーの作製方法。   The method for producing a polishing slurry according to claim 5, wherein in the firing treatment, at least a part of the binder aggregation inhibitor is eliminated by firing the lump of the raw material abrasive grains. 前記バインダ凝集抑制剤は多糖類である、請求項5または6に記載の研磨スラリーの作製方法。   The method for producing a polishing slurry according to claim 5 or 6, wherein the binder aggregation inhibitor is a polysaccharide. 前記焼成を800℃以下の温度で行う、請求項1から7のいずれか1項に記載の研磨スラリーの作製方法。   The method for producing a polishing slurry according to claim 1, wherein the firing is performed at a temperature of 800 ° C. or less. 前記乾燥処理では、スプレードライによって前記バインダを含んだ原料スラリーを乾燥させる、請求項1から8のいずれか1項に記載の研磨スラリーの作製方法。   The method for producing a polishing slurry according to any one of claims 1 to 8, wherein, in the drying treatment, the raw material slurry containing the binder is dried by spray drying. 前記原料スラリーは、ガラス基板の研磨処理に使用されたセリア粒子を含む、請求項1から9のいずれか1項に記載の研磨スラリーの作製方法。   The method for producing a polishing slurry according to any one of claims 1 to 9, wherein the raw material slurry includes ceria particles used for polishing the glass substrate. ガラス基板の研磨処理に用いられる研磨砥粒であって、当該研磨砥粒において、セリアまたはジルコニアの粒子の間にシリカ粒子がバインダとして存在することを特徴とする研磨砥粒。   A polishing abrasive for use in a polishing treatment of a glass substrate, wherein silica particles are present as a binder between ceria or zirconia particles in the polishing abrasive. 請求項11に記載の研磨砥粒を含むことを特徴とする研磨スラリー。   A polishing slurry comprising the abrasive grains according to claim 11. 請求項1から10のいずれか1項に記載の研磨スラリーの作製方法によって作製された研磨スラリー、請求項11に記載の研磨砥粒、あるいは請求項12に記載の研磨スラリーを用いてガラス基板の表面を研磨することを特徴とするガラス基板の製造方法。   A polishing slurry produced by the method for producing a polishing slurry according to any one of claims 1 to 10, a polishing abrasive according to claim 11, or a polishing slurry according to claim 12, and A method for producing a glass substrate, comprising polishing a surface. ガラス基板の研磨処理に使用するための研磨砥粒を含む研磨スラリーの作製方法であって、
前記研磨砥粒の原料となる原料砥粒を含んだ原料スラリーに造孔剤を添加する添加処理と、
前記造孔剤を含んだ原料スラリーを乾燥させて、前記造孔剤を含有する原料砥粒の塊を作製する乾燥処理と、
前記原料砥粒の塊を焼成して前記造孔剤の少なくとも一部を消失させることで、前記造孔剤が位置した前記原料砥粒の塊の部分に空隙を形成する焼成処理と、を備えることを特徴とする研磨スラリーの作製方法。
A method for producing a polishing slurry containing abrasive grains for use in polishing a glass substrate,
An addition treatment for adding a pore-forming agent to a raw material slurry containing raw material abrasive grains used as raw materials for the abrasive grains;
Drying the raw material slurry containing the pore former to produce a lump of raw material abrasive grains containing the pore former; and
Firing a mass of the raw abrasive grains to eliminate at least a part of the pore former, thereby forming a void in the portion of the raw abrasive grain mass where the pore former is located. A method for producing a polishing slurry.
前記原料砥粒の塊において前記造孔剤の平均粒径は、3〜20μmである、請求項14に記載の研磨スラリーの作製方法。   The method for producing a polishing slurry according to claim 14, wherein an average particle diameter of the pore former in the lump of the raw material abrasive grains is 3 to 20 μm. 前記添加処理で、さらに、前記原料砥粒の表面に配されるバインダを添加し、
前記乾燥処理において、前記バインダは、前記造孔剤を介して前記原料砥粒の塊中に分散して配される、請求項14または15に記載の研磨スラリーの作製方法。
In the addition treatment, further, a binder disposed on the surface of the raw material abrasive grains is added,
The said slurry is a manufacturing method of the polishing slurry of Claim 14 or 15 disperse | distributed and distribute | arranged in the lump of the said raw material abrasive grain through the said pore making material in the said drying process.
請求項14から16のいずれか1項に記載の研磨スラリーの作製方法によって作製された研磨スラリーを用いてガラス基板の表面を研磨することを特徴とするガラス基板の製造方法。   A method for producing a glass substrate, comprising polishing a surface of a glass substrate using the polishing slurry produced by the method for producing a polishing slurry according to any one of claims 14 to 16.
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