TW201510198A - 硏磨材、硏磨材之製造方法及硏磨加工方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題為提供一種生產性高、適合於精密研磨的可跨越長期間維持研磨初期研磨速度的含有研磨材粒子的研磨材。 本發明之研磨材，其特徵係含有鈰(Ce)、與選自鑭(La)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)及銪(Eu)的至少1種的元素之合計含有量為81mol%以上，選自釔(Y)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及鎦(Lu)的至少1種的元素之含有量為19mol%以下的研磨材粒子，前述研磨材粒子之粒徑之單分散性為30%以下。

Description

研磨材、研磨材之製造方法及研磨加工方法
本發明為有關研磨材、研磨材之製造方法及研磨加工方法。更詳而言之為關於研磨性能為改良的研磨材、與該研磨材之製造方法及使用該研磨材的研磨加工方法。
作為在製造玻璃光學元件或玻璃基板、半導體裝置之步驟中進行精密研磨的研磨材，以往為使用以氧化鈰作為主成分，並於此中添加有氧化鑭、氧化釹、氧化鐠等的稀土類元素氧化物。作為其他研磨材，舉例如鑽石、氧化鐵、氧化鋁、氧化鋯、膠質矽石等，就比較研磨速度、研磨後的被研磨物之表面粗糙度之觀點而言，已知以氧化鈰為適合，在廣範圍領域中被使用著。
至今為止，作為氧化鈰粒子，主要為藉由濕式粉碎法來調製，但藉由濕式粉碎法所得到的氧化鈰粒子之形狀不均勻，亦具有所謂使研磨性(研磨面之平滑性或研磨速度)變差之問題。
在此，要求埃(Å)等級的高平滑度的製造步驟時，一 般係藉由研磨速度為快的氧化鈰等予以預先研磨後，再使用數十nm尺寸的膠質矽石來進行研磨。然而，由於研磨步驟為跨越多階段，而具有生產性降低之問題。又，平滑度之要求為提高，且要求以維持高研磨速度狀態下而傷(缺陷)之產生為少的研磨材。
對於如此般的問題，近年正檢討著一種包含氧化鈰粒子的氧化鈰研磨材，該氧化鈰粒子係藉由濕式合成法而調製的微細且具備高單分散性者。藉由此濕式合成法來得到氧化鈰粒子之方法，主要係在純化的硝酸鈰(III)、氯化鈰(III)、硫酸鈰(III)等的水溶液中，添加碳酸、草酸、乙酸等的鹽，來使碳酸鈰(III)、草酸鈰(III)、乙酸鈰(III)等的生成物沈澱，再將此沈澱物過濾、乾燥後，予以燒成而得到氧化鈰粒子之方法，其係作為可兼具被研磨物之高平滑性及高研磨速度之技術，而被受矚目。
例如，非專利文獻1中提案著一種得到粒徑分布狹小的粒子之方法，其係將混合有硝酸鈰水溶液、硝酸釔溶液、脲的水溶液予以加熱攪拌。
然而，將以非專利文獻1之方法所製造的粒子燒成並確認其作為研磨材之效果時，結果為低的研磨速度。作為使研磨速度降低之原因，係由於為了調整粒子形狀及粒徑分布而混合鈰以外的元素(釔)，使得在粒子表面的鈰濃度降低，而使研磨速度降低。
專利文獻1中記載著一種得到球狀稀土類氧化物粒子之方法，其係於除了鈰以外，亦含有選自鑭、 鐠、釹、釤、銪的至少1種的元素、及選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鎦的至少1種的元素之鹽的水溶液中，添加脲系化合物以形成球狀稀土類鹼性碳酸鹽，藉由將此燒成而得到球狀稀土類氧化物粒子。
然而，以此方法時，若不使選自釔及釓等的至少1種的元素之含有比例成為20mol%以上時，則無法得到球狀粒子。
又，專利文獻2及專利文獻3中對於得到展現出球狀單分散性的稀土類氧化物的粒子之方法，係記載著使用釓、鋱、銪、釤、釹、鏑、鈥、鉺、銩及鐿之例子。
然而，未記載得到鈰的展現出球狀單分散性的氧化物粒子之方法。
又，非專利文獻2中記載著一種製作稀土類元素氧化物之方法，其係在稀土類元素的礦酸鹽水溶液中添加脲，加熱並使稀土類元素的不溶性鹽沈澱，再將此燒成。
然而，當合成規模變大時，非形成球狀粒子，而會生成異向成長的粒子。
又，專利文獻4中記載著一種金屬氧化物粒子之製造方法，金屬氧化物粒子係藉由將含有金屬鹽、高分子化合物及高沸點有機溶劑的混合物加熱，並將生成的金屬氧化物燒成而得到。
然而，專利文獻4之方法時，微晶(crystallite)會凝聚 而形成粒子，故不為真球狀，而是表面凹凸多且容易帶有缺陷。又，由於是由凝聚粒子所成的粒子，故使用於研磨加工時容易崩壞。
更，使用有機溶劑來作為溶劑，由於必須在高溫下反應，故生產性為差。又，由於使用高分子，當粒子表面殘留有高分子時，燒成時會引起凝聚，故具有所謂粒徑之控制困難之問題。
又，在藉由氧化鈰粒子之研磨中，氧化鈰表面為存在著多數的三價鈰原子，由於四價鈰原子為穩定地存在於粒子內部，故表面的三價鈰會將被研磨物的分子鍵切斷，認為因此來進行研磨。然而，在小粒子的凝聚體之專利文獻4中所記載的粒子中，粒子表面與內部的鈰原子之價數差不易表現出來，由於在表面不易存在三價粒子，故無法預期研磨速度的增加。
又，專利文獻5中揭示著一種鈰系研磨材之製造方法，其係使用在700~1300℃之溫度範圍經燒成1~10小時而得到的平均微晶徑20~40nm(200~400Å)範圍內的混合稀土類氟化合物。此方法為藉由將混合稀土類氧化物與混合稀土類氟化物予以混合並粉碎，而得到鈰系研磨材。
然而，以專利文獻5之方法所得到的鈰系研磨材，由於粒子的最表面之鈰濃度為低，故無法得到充分的研磨速度。又，在專利文獻5中，當具有平均微晶徑為超過400Å的平均微晶徑的氧化鈰粒子時，氟化反應會變 得難以進行，因而視為無法得到高的研磨速度。
通常，作為研磨步驟，可舉例如相較於研磨精度為重視研磨速度的「一次研磨」，與重視最終完成品質(平滑性、表面均勻性)的「二次研磨」，在研磨如上述般硬質玻璃基板時，相較於平滑性或表面精度，較重視研磨速度，期望著對於整體研磨效率為具影響的一次研磨步驟所適合的研磨材之開發。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2012/101871號
[專利文獻2]美國專利第5015452號說明書
[專利文獻3]日本特開平11-35320號公報
[專利文獻4]日本特開2013-110272號公報
[專利文獻5]日本特開2006-097014號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]J.Am.Ceram.Soc.，71卷、10號、845~853頁(1988年)
[非專利文獻2]Colloid Polym.Sci.，280卷、274~281頁(2002年)
本發明為有鑑於上述問題之發明，本發明之所欲解決之課題為提供一種生產性高、適合於精密研磨的可跨越長期間維持研磨初期研磨速度的含有研磨材粒子的研磨材。又，提供含有該研磨材粒子的研磨材之製造方法及使用該研磨材的研磨加工方法。
本發明人有鑑於上述問題．狀況，該解決課題係在對於研磨材粒子之組成及形狀關係等進行檢討之過程中，發現一必須包含鈰且適合於精密研磨的含有研磨材粒子的研磨材，遂而完成本發明。
又，對於研磨材粒子之形狀及粒子成長之關係等進行檢討之結果，發現將形成研磨材前驅物粒子之步驟區分為「反應初期的核形成過程」及「使生成的核成長的粒子之成長過程」，在核形成過程中，將成為研磨材前驅物粒子原料之經加熱分解的脲類水溶液添加至包含鈰的含稀土類元素化合物的水溶液(以下亦稱為「稀土類鹽水溶液」)中，使在研磨材前驅物粒子形成之早期階段來形成核，並使其成長，在製造單分散性優異且較佳的形狀研磨材粒子方面為重要者，遂而完成本發明。
又，亦發現藉由含有未混入氟元素的氧化鈰粒子的氧化鈰研磨材，其中，該氧化鈰研磨材係前述氧化鈰粒子之平均微晶徑(average crystallite diameter)為420~500Å範圍內，且前述氧化鈰粒子之粒徑之單分散性為30%以下者， 可提供對於一次研磨步驟為具適性、具有高研磨速度並可跨越長期間維持研磨初期研磨速度的氧化鈰研磨材，遂而完成本發明。
即，本發明之上述課題可藉由下述手段來予以解決。
<1>.一種研磨材，其特徵係含有鈰(Ce)、與選自鑭(La)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)及銪(Eu)的至少1種的元素之合計含有量為81mol%以上，選自釔(Y)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及鎦(Lu)的至少1種的元素之含有量為19mol%以下的研磨材粒子，前述研磨材粒子之粒徑之單分散性為30%以下。
<2>.如第<1>項之研磨材，其中，前述研磨材粒子之平均微晶徑為420~500Å範圍內。
<3>.如第<1>項之研磨材，其中，前述研磨材粒子之平均粒徑D50為0.5~0.9μm範圍內。
<4>.如第<1>項之研磨材，其中，前述研磨材粒子之平均含有率為全研磨材粒子的80質量%以上。
<5>.如第<1>項之研磨材，其係含有鈰(Ce)之含有量為81mol%以上，選自釔(Y)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及鎦(Lu)的至少1種的元素之含有量為19mol%以下的研磨材粒子。
<6>.如第<1>項之研磨材，其係含有 鈰(Ce)之含有量為90mol%以上，選自釔(Y)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及鎦(Lu)的至少1種的元素之含有量為10mol%以下的研磨材粒子。
<7>.一種研磨材，其特徵係含有鈰(Ce)之含有量為95~100mol%範圍內的研磨材粒子，前述研磨材粒子之粒徑之單分散性為30%以下。
<8>.如第<7>項之研磨材，其中，前述研磨材粒子之粒徑之單分散性為20%以下。
<9>.一種含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其係製造第<1>項之研磨材的製造方法，其特徵為至少包含下述步驟1~步驟5，且在至少下述步驟2~步驟3為止之間，於下述水溶液或反應液中連續性或間歇性導入碳酸氣體，步驟1：調製含有鈰(Ce)的水溶液並加熱之步驟；步驟2：將沈澱劑添加至前述步驟1中經加熱的前述水溶液中，以調製反應液之步驟；步驟3：加熱攪拌前述反應液使生成研磨材粒子前驅物之步驟；步驟4：將前述步驟3中生成的研磨材粒子前驅物從反應液中分離之步驟；步驟5：將在前述步驟4分離並得到的前述研磨材粒子前驅物，以在氧化性環境中燒成使形成研磨材粒子之步驟。
<10>.如第<9>項之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述水溶液滿足下述要件1a~要件3a，要件1a：前述水溶液為除了前述鈰以外，亦含有選自由鑭(La)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釔(Y)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及鎦(Lu)所成的14種稀土類元素中至少1種的元素；要件2a：前述水溶液中所含有的鈰、與該水溶液中所含有的選自鑭、鐠、釹、釤及銪的至少1種的元素之合計含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為81mol%以上；要件3a：前述水溶液中所含有的選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為19mol%以下。
<11>.如第<10>項之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述水溶液滿足下述要件1b~要件3b，要件1b：前述水溶液為除了前述鈰以外，亦含有選自由釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦所成的9種稀土類元素中至少1種的元素；要件2b：前述水溶液的鈰之含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為81mol%以上；要件3b：前述水溶液中所含有的選自釔、釓、鋱、 鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為19mol%以下。
<12>.如第<9>項之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述水溶液的鈰之含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為95~100mol%範圍內。
<13>.如第<9>項之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，在前述步驟2的添加沈澱劑之前，前述水溶液或前述反應液中的碳酸離子濃度為50~1600mg/L範圍內。
<14>.如第<9>項之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，在前述步驟2的添加沈澱劑之前，前述水溶液或前述反應液中的碳酸離子濃度為58~1569mg/L範圍內。
<15>.如第<9>項之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述沈澱劑為脲或脲系化合物。
<16>.一種含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其係製造第<1>項之研磨材的製造方法，其特徵為至少具有下述步驟：將脲類水溶液添加至包含鈰的含稀土類元素化合物的水溶液中，以形成研磨材前驅物粒子之步驟，與燒成該研磨材前驅物粒子之步驟，且於前述形成研磨材前驅物粒子之步驟的反應初期的粒 子之核形成過程中，添加經加熱分解的脲類水溶液，前述核形成過程後的粒子之成長過程中，添加脲類水溶液或經加熱分解的脲類水溶液。
<17>.如第<16>項之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述反應初期的粒子之核形成過程中，添加經加熱分解的脲類水溶液之添加速度，以換算成加熱分解前的脲類濃度係相對於反應液1L為每1分鐘0.01~50mol範圍內。
<18>.如第<16>項之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述反應初期的粒子之核形成過程中，添加經加熱分解的脲類水溶液之碳酸離子濃度為2.5~50mmol/L範圍內。
<19>.如第<16>項之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述粒子之成長過程中，添加脲類水溶液之濃度為0.05~10mol/L範圍內。
<20>.如第<16>項之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述粒子之成長過程中，添加前述經加熱分解的脲類水溶液之碳酸離子濃度為0.1~30mmol/L範圍內。
<21>.一種研磨材之製造方法，其係製造第<1>項之研磨材的製造方法，其特徵為前述研磨材所含有的研磨材粒子係藉由將至少以氧化鈰作為主成分的研磨材粒子前驅物予以燒成處理而製造，該燒成處理係以燒成溫度為1050~1500℃範圍內予以 處理之步驟。
<22>.如第<21>項之研磨材之製造方法，其中，在前述燒成步驟將前述研磨材粒子前驅物燒成的燒成裝置係滾軸式隧道窯(roller hearth kiln)或旋轉窯(rotary kiln)。
<23>.一種研磨加工方法，其特徵係將第<1>項至第<8>項中任一項之研磨材使用於被研磨物之研磨加工。
藉由本發明之上述手段，可提供一種生產性高、適合於精密研磨的可跨越長期間維持研磨初期研磨速度的含有研磨材粒子的研磨材。又，可提供含有該研磨材粒子的研磨材之製造方法及使用該研磨材的研磨加工方法。
關於本發明之效果之發現機構乃至作用機構，尚不明確，但推測如下述。
含有研磨材粒子的研磨材為藉由含有鈰，而可展示出高的研磨速度，但在研磨材粒子表面若存在有邊緣時，會與研磨之際之傷之產生有關聯。在此，使研磨材粒子中含有鈰，並藉由使成為特定之組成，發現可維持研磨速度，並適合於降低可被精密研磨的被研磨物之表面粗糙度。
又，使用以往的微晶尺寸為大的研磨材粒子來進行研 磨時，雖然研磨速度為快，但一般而言，表面之粗糙度會變粗。表面之粗糙度之變粗原因方面，係認為每1個研磨材粒子之研磨速度為依附於該粒徑，當研磨材粒子之粒徑為具有不均勻(分布)時，隨著微晶尺寸之越大，因粒徑效果所致的研磨速率之差會越顯著地表現出來，因而在此被研磨物表面的研磨速率差即以作為表面之粗糙度而呈現。即，為使研磨速度快且確保表面之粗糙度之均勻性，係要求著單分散性優異、研磨材粒徑一致且微晶尺寸為大的研磨材。
又，由於此研磨材粒子的每1個的研磨速度為一定，故相較於研磨速度為具有不均勻之情形時，整體的研磨速度可變快。因此，作為研磨材粒子無需進行氟化合物化，不需要氟化之步驟。
本發明人進行檢討之結果，得知藉由附加氟化步驟反倒會使每1個研磨材粒子的表面的鈰含有量產生不均勻，因而成為每1個研磨材粒子之研磨速度不均勻之原因，成為使研磨速度降低之原因。
係認為對於形成研磨材中所含有的研磨材粒子之前驅物而言，必須由脲等水解來得到二氧化碳及氨。在此，發現藉由將碳酸氣體導入至溶存有二氧化碳、氨及脲等的反應液中，可效率良好地得到作為鹼性碳酸鹽的研磨材粒子之前驅物，並適合於可精密研磨的含球狀鈰的含有研磨材粒子的研磨材之製造方法。
又，在形成球狀研磨材前驅物粒子之際，於 反應之開始時，藉由將用來進行核形成的經加熱分解的脲類水溶液添加至稀土類鹽水溶液中，係認為因而可生成粒徑分布一致的核粒子。藉由持續添加成為原料的脲類水溶液或經加熱分解的脲類水溶液，係認為因而可得到維持粒徑分布之同時，單分散為優異的球狀研磨材前驅物粒子。
1‧‧‧研磨材粒子
2‧‧‧微晶
3‧‧‧粒徑
A‧‧‧平均微晶徑
I-A‧‧‧研磨材粒子前驅物形成步驟
I-B‧‧‧固液分離步驟
I-C‧‧‧燒成步驟
II-A‧‧‧脲水溶液調整步驟
II-A1‧‧‧脲水溶液(室溫)
II-A2‧‧‧加熱
II-A3‧‧‧脲水溶液(100℃)
II-A4‧‧‧冷卻
II-A5‧‧‧脲水溶液(20℃)
II-B‧‧‧稀土類水溶液調整步驟
II-B1‧‧‧稀土類水溶液(室溫)
II-B2‧‧‧加熱
II-B3‧‧‧稀土類水溶液(90℃)
II-C‧‧‧脲水溶液之添加．加熱攪拌步驟
II-C1‧‧‧脲水溶液添加
II-C2‧‧‧加熱攪拌
II-C3‧‧‧稀土類鹼性碳酸鹽生成
II-D‧‧‧固液分離步驟
II-E‧‧‧燒成步驟
III-A‧‧‧稀土類水溶液調整步驟
III-A1‧‧‧稀土類水溶液(室溫)
III-A2‧‧‧加熱
III-A3‧‧‧稀土類水溶液(90℃)
III-B‧‧‧沈澱劑添加步驟
III-B1‧‧‧脲水溶液(室溫)
III-B2‧‧‧加熱
III-B3‧‧‧脲水溶液(60℃)
III-C‧‧‧研磨材粒子前驅物生成步驟
III-C1‧‧‧碳酸氣體導入
III-C2‧‧‧加熱攪拌
III-C3‧‧‧稀土類鹼性碳酸鹽生成
III-D‧‧‧固液分離步驟
III-E‧‧‧燒成步驟
IV-A‧‧‧脲類水溶液調整步驟
IV-A1a‧‧‧分解脲類水溶液(25℃)
IV-A1b‧‧‧分解脲類水溶液或分解脲類水溶液(25℃)
IV-B‧‧‧稀土鹽類水溶液調整步驟
IV-B1‧‧‧稀土類鹽水溶液(25℃)
IV-B2‧‧‧加熱
IV-B3‧‧‧稀土類鹽水溶液(90℃)
IV-C‧‧‧形成研磨材前驅物粒子之步驟
IV-C1‧‧‧加熱攪拌
IV-C1a‧‧‧核形成過程
IV-C1b‧‧‧成長過程
IV-C2‧‧‧稀土類鹼性碳酸鹽生成
IV-D‧‧‧固液分離步驟
IV-E‧‧‧燒成步驟
[圖1]本發明相關的研磨材粒子之掃描式顯微鏡照片之一例
[圖2]本發明相關的研磨材粒子之掃描式顯微鏡照片之一例
[圖3]表示氧化鈰粒子之微晶的模擬圖
[圖4]表示具有微晶的氧化鈰粒子之一例的電子顯微鏡照片
[圖5]表示本發明相關的研磨材之製造方法流程之一例的模擬圖
[圖6]表示本發明相關的研磨材之製造方法流程之一例的模擬圖
[圖7]表示本發明相關的研磨材之製造方法流程之一例的模擬圖
[圖8]表示本發明相關的研磨材之製造方法流程之一例的模擬圖
本發明之研磨材，其特徵係含有鈰(Ce)、與選自鑭(La)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)及銪(Eu)的至少1種的元素之合計含有量為81mol%以上，選自釔(Y)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及鎦(Lu)的至少1種的元素之含有量為19mol%以下的研磨材粒子，前述研磨材粒子之粒徑之單分散性為30%以下。
此特徵為請求項1至請求項23之相關發明所共通的技術特徵。
作為本發明之實施樣態，就可得到更高的研磨速度之觀點而言，前述研磨材粒子之平均微晶徑較佳為420~500Å範圍內。
作為本發明之實施樣態，就可得到更高的研磨速度之觀點而言，前述研磨材粒子之平均粒徑D50較佳為0.5~0.9μm範圍內。
又，就可得到更高的研磨速度之觀點而言，前述研磨材粒子之平均含有率較佳為全研磨材粒子的80質量%以上。
作為本發明之實施樣態，較佳為含有鈰(Ce)之含有量為81mol%以上，選自釔(Y)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及鎦(Lu)的至少1種的元素之含有量為19mol%以下的研磨材粒子。由於研磨材粒子之鈰含有量為多，因而展現出優異的研磨速度。
作為本發明之實施樣態，較佳為含有鈰(Ce)之 含有量為90mol%以上，選自釔(Y)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及鎦(Lu)的至少1種的元素之含有量為10mol%以下。藉此，抑制與鈰為一起被含有的選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量，因而可維持球狀之同時並抑制生產成本。
作為本發明之實施樣態，由於鈰之比例為高，且就可得到快的研磨速度之點而言，較佳為含有鈰(Ce)之含有量為95~100mol%範圍內的研磨材粒子，前述研磨材粒子之粒徑之單分散性為30%以下。
作為本發明之實施樣態，由於不易產生缺陷(傷)，且適合於精密研磨，故前述研磨材粒子之粒徑之單分散性較佳為20%以下。
作為本發明之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法之實施樣態，就展現出本發明之效果之觀點而言，較佳為至少包含下述步驟1~步驟5，且在至少下述步驟2~步驟3為止之間，於下述水溶液或反應液中連續性或間歇性導入碳酸氣體。
步驟1：調製含有鈰(Ce)的水溶液並加熱之步驟。
步驟2：將沈澱劑添加至前述步驟1中經加熱的前述水溶液中，以調製反應液之步驟。
步驟3：加熱攪拌前述反應液使生成研磨材粒子前驅物之步驟。
步驟4：將前述步驟3中生成的研磨材粒子前驅物從 反應液中分離之步驟。
步驟5：將在前述步驟4分離並得到的前述研磨材粒子前驅物，以在氧化性環境中燒成使形成研磨材粒子之步驟。
作為本發明之實施樣態，就展現出本發明之效果之觀點而言，前述水溶液較佳為滿足前述要件1a~要件3a。
又，本發明中，就可製作鈰之含有量為多，且研磨性能為優異的球狀研磨材粒子之點而言，前述水溶液較佳為滿足前述要件1b~要件3b。
又，本發明中，就鈰之比例為高，且不包含其他元素，因而能以少的生產步驟來製作研磨材之點而言，前述水溶液的鈰之含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量較佳為95~100mol%範圍內。
又，本發明中，就可將充分量的碳酸氣體導入至反應液中，並可控制碳酸氣體之供給量之點而言，在前述步驟2的添加沈澱劑之前，前述水溶液或前述反應液中的碳酸離子濃度較佳為50~1600mg/L範圍內。
又，本發明中，為使本發明之效果更為顯著，在前述步驟2的添加沈澱劑之前，前述水溶液或前述反應液中的碳酸離子濃度較佳為58~1569mg/L範圍內。
又，本發明中，就藉由水解反應而可供給二氧化碳及氨之點而言，前述沈澱劑較佳為脲或脲系化合物。
作為本發明之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法之實施樣態，就展現出本發明之效果之觀點而言，較佳為至少具有下述步驟：將脲類水溶液添加至包含鈰的含稀土類元素化合物的水溶液中，以形成研磨材前驅物粒子之步驟，與燒成該研磨材前驅物粒子之步驟，且於前述形成研磨材前驅物粒子之步驟的反應初期的粒子之核形成過程中，添加經加熱分解的脲類水溶液，前述核形成過程後的粒子之成長過程中，添加脲類水溶液或經加熱分解的脲類水溶液。
作為本發明之實施樣態，就展現出本發明之效果之觀點而言，較佳為前述反應初期的粒子之核形成過程中，添加經加熱分解的脲類水溶液之添加速度，以換算成加熱分解前的脲類濃度係相對於反應液1L為每1分鐘0.01~50mol範圍內。
又，本發明中，前述反應初期的粒子之核形成過程中，添加經加熱分解的脲類水溶液之碳酸離子濃度較佳為2.5~50mmol/L範圍內。
又，本發明中，前述粒子之成長過程中，添加脲類水溶液之濃度較佳為0.05~10mol/L範圍內。
又，本發明中，前述粒子之成長過程中，添加前述經加熱分解的脲類水溶液之碳酸離子濃度較佳為0.1~30mmol/L範圍內。
又，作為本發明之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法之實施樣態，就展現出本發明之效果之觀點而 言，較佳為前述研磨材所含有的研磨材粒子係藉由將至少以氧化鈰作為主成分的研磨材粒子前驅物予以燒成處理而製造，該燒成處理係以燒成溫度為1050~1500℃範圍內予以處理之步驟。
又，本發明中，就可穩定地得到具所期望的微晶的研磨材粒子之觀點而言，在前述燒成步驟將前述研磨材粒子前驅物燒成的燒成裝置係較佳為滾軸式隧道窯或旋轉窯。
又，就展現出本發明之效果之觀點而言，較佳將本發明之研磨材使用於被研磨物之研磨加工。
以下，對於本發明與該構成要素、及用來實施本發明之形態．樣態予以詳細說明。尚，在以下說明中所表示的「~」，係以包含記載於該符號之前後的數值作為下限值及上限值來使用之意思。
<研磨材>
一般的研磨材係具有將紅氧化鐡(αFe2O3)、氧化鈰、氧化鋁、氧化錳、氧化鋯、膠質矽石等的研磨材粒子分散至水或油中使成為糊料(slurry)狀者等。在半導體裝置或玻璃之研磨加工中，本發明為含有可化學機械研磨(CMP；Chemical Mechanical Polishing)的氧化鈰的研磨材、及使用該研磨材的研磨加工方法，且以高精度地維持平坦性之同時並進行用來得到充分研磨速度的物理性作用及化學性作用之雙方之研磨，以下說明該詳細內容。
<研磨材粒子>
本發明相關的研磨材粒子，其特徵係含有鈰(Ce)、與選自鑭(La)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)及銪(Eu)的至少1種的元素之合計含有量為81mol%以上，選自釔(Y)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及鎦(Lu)的至少1種的元素之含有量為19mol%以下的研磨材粒子，研磨材粒子之粒徑之單分散性為30%以下。
具體而言，本發明相關的研磨材粒子係含有下述研磨材粒子：必須包含鈰，且與選自鑭、鐠、釹、釤及銪的至少1種的元素之合計含有量為81mol%以上，選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量為19mol%以下；以及研磨材粒子之粒徑之單分散性為30%以下。
研磨材粒子中必須包含鈰，並只要包含選自鑭、鐠、釹、釤及銪的至少1種，亦可因應作為目的之研磨材之性能來包含適當的數種類的元素。
藉由研磨材粒子中所包含的鈰與選自鑭、鐠、釹、釤及銪的至少1種的元素之合計含有量為81mol%以上，選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量為19mol%以下，研磨材粒子之粒徑之單分散性為30%以下，可抑制選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量之同時，得到展現出高研磨性能的研磨材。
(研磨材粒子中的稀土類元素之平均含有率(mol%)的測量)
研磨材中所含有的研磨材粒子之各稀土類元素之含有量，可藉由元素分析而求得。例如，將1g溶解於硝酸水溶液10ml及過氧化氫水1.0ml的混合溶液中，並使用SII Nano Technology公司製的ICP發光分光電漿裝置(ICP-AES)來進行元素分析。可從研磨材粒子的各稀土類元素之含有量，以作為組成比(mol%)而求得。
尚，關於研磨材粒子之組成分布，亦可藉由進行研磨材粒子之斷面的元素分析而求得。例如，對於研磨材粒子，藉由Hitachi High-Technologies製的聚焦離子束(FB-2000A)來進行斷面加工，以切出通過粒子中心附近之面。然後，將切斷面使用Hitachi High-Technologies製的STEM-EDX(HD-2000)來進行元素分析，亦可求得研磨材粒子的各稀土類元素之組成分布。
(單分散性)
本發明之特徵之一，係本發明相關的研磨材粒子之粒徑之單分散性為30%以下，作為單分散性，較佳為20%以下，特佳為10%以下。
在此，單分散性可藉由粒徑分布的變動係數來規定，而該粒徑分布可從指定個數的研磨材粒子的掃描式顯微鏡照片(SEM像)而求得。
例如，從100個研磨材粒子的SEM像求得粒徑分布 的變動係數(亦稱為「單分散性」)，而可評估單分散性。尚，粒徑為基於各粒子的照片圖像之面積來求得面積圓等效粒徑，並將此設為各粒子之粒徑。
粒徑分布變動係數為以下述式求得。
變動係數(%)=(粒徑分布之標準偏差/平均粒徑)×100
尚，上述粒徑、分布等的測量，可使用圖像處理測量裝置(例如，Ruzex AP；(股)Nireco製)來進行。
又，本發明之研磨材粒子，較佳為球狀。
在此，所謂的球狀係基於研磨材粒子之掃描式顯微鏡照片(SEM像)來規定。
具體而言，隨機選擇研磨材粒子100個，對於研磨材粒子進行掃描式顯微鏡照片之攝影。將選擇的研磨材粒子之長徑設為a、短徑設為b時，將a/b之值之平均值以作為長寛比而求得。尚，對於各粒子描繪外接的長方形(稱為「外接長方形」)時，外接長方形的短邊及長邊之中，將最短的短邊之長度設為短徑，將最長的長邊之長度設為長徑。
當長寛比為1.00~1.15範圍內，又較佳為1.00~1.05範圍內時分類作為球狀。當為1.00~1.15之範圍以外時，分類作為不定形。
長寛比越接近於1時，表示球形度越高之意。具有高球形度的本發明相關的含有研磨材粒子的研磨材，其係適合於精密研磨，亦由於研磨速度為快，故生產性亦高之點為優異。將本發明相關的研磨材粒子之掃描式 顯微鏡照片(放大倍率1000倍)表示於圖1。又，將較圖1的SEM像為更放大的放大倍率30000倍的照片表示於圖2。可得知為球狀，且高單分散性。
(研磨材粒子之平均粒徑D50)
本發明中，較佳樣態之一係本發明相關的研磨材粒子之平均粒徑D50為0.5~0.9μm範圍內。
所謂的平均粒徑D50，係將研磨材粒子之粒徑測量值之整體以作為100%累積曲線(積分曲線)而求得，再以累積曲線成為50%時之粒徑定義為平均粒徑D50。
作為求得粒徑之方法，使用如上述般的SEM(掃描式電子顯微鏡)來測量200個粒徑，可使用求得頻率分布之方法。其他方面，可使用動態光散射法、雷射繞射法、離心沈降法、FFF法(場流分離法/Field Flow Fractionation)、電氣性檢測體法等來求得。
更，本發明相關的研磨材粒子，較佳為鈰之含有量為90mol%以上，選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量為10mol%以下的球狀研磨材粒子。
藉此，抑制與鈰為一起被含有的選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量，可維持球狀之同時並抑制生產成本。
又，本發明相關的研磨材粒子，其特徵係鈰之含有量為95~100mol%範圍內的球狀者。
含有鈰之含有量為95~100mol%範圍內的球狀研磨材粒子的研磨材，由於鈰之比例為高，故可得到快的研磨速度。
在此，將含有研磨材粒子的研磨材之粉體分散至水等的溶劑中使成為研磨材糊料，再將該研磨材糊料供給至研磨機的研磨對象面之同時，以研磨布來將研磨對象面進行研磨，可藉此來測量研磨速度。
研磨速度可藉由例如使研磨材糊料循環供給至研磨機並使進行研磨加工，而可測量。使用Nikon Digimicro(MF501)測量研磨前後之厚度，並由厚度變化量算出每1分鐘的研磨量(μm)，可使其設為研磨速度。
又，本發明相關的研磨材粒子之粒徑之單分散性較佳為20.0%以下。
展現出高單分散性的含有研磨材粒子的研磨材，不易產生缺陷(傷)，適合於精密研磨。
在此，對於傷之產生，可藉由評估玻璃基板之表面狀態而求得。
例如，有關玻璃基板表面之表面狀態(表面粗糙度Ra)，可藉由將已進行30分鐘研磨加工後的玻璃基板，以光波干涉式表面粗糙度計(Zygo公司製Dual-channel ZeMapper)來進行表面粗糙度之評估。尚，所謂的Ra，係以JIS B0601-2001中的算術平均粗糙度來表示。
(研磨材粒子的氟元素之含有率)
本發明相關的研磨材粒子，其特徵係未混入氟元素。在本發明中所謂的未混入氟元素，指在構成研磨材粒子的元素之中，氟元素之平均含有率(mol%)為1.0mol%以下，較佳為0.1mol%以下。
本發明中，作為研磨材粒子中的氟元素含有率之測量方法，例如，將研磨材粒子1g溶解於硝酸水溶液10ml及過氧化氫水1.0ml的混合溶液中，並使用SII Nano Technology公司製的ICP發光分光電漿裝置(ICP-AES)來進行元素分析。以作為組成比(mol%)來求得研磨材粒子中的氟元素之含有率之平均值。
(微晶徑)
本發明相關的研磨材粒子中，平均微晶徑較佳為420~500Å範圍內。
所謂本發明相關的「微晶」(crystallite)，指在多結晶粒子中，以完全單晶存在的微小結晶中最大的區域者。具體而言，如圖3所示般，本發明相關的研磨材粒子1為藉由複數個微晶2所形成。由於燒成之溫度及時間，而微晶2之成長速度會變化，故可認為在本發明中，例如，以藉由1050~1500℃範圍內進行燒成，可得到含有研磨材粒子1(其係適合作為研磨材的平均微晶徑A為420~500Å範圍內者)的研磨材。圖3中所示的3，指研磨材粒子1之粒徑。
一般而言，所得到的平均微晶徑A係表示在 結晶粒子中於同一方向成長的結晶之大小。所謂平均微晶徑A為小，指在結晶粒子中，於指定的同一方向成長的微晶2為小之意。另一方面，藉由適當的燒成溫度、且適當的燒成時間，由於微晶2會成長，可使平均微晶徑A成為大的結晶粒子。
因此，當微晶徑A為大時，於同一方向之成長為大，而研磨材粒子1會變硬。又，當微晶徑A為小時，於同一方向之成長為小，研磨材粒子1會變軟。
本發明相關的平均微晶徑A，可藉由XRD(X-ray diffraction)測量，並使用下式所示的謝樂(Scherrer)之式來計算。
A=Kλ/βcosθ
上述式中，K為謝樂常數，λ為X射線波長。β為繞射線之半值寬。θ為關於繞射線的布拉格角(Bragg angle)。
又，圖4為表示具有本發明相關的微晶的氧化鈰粒子之掃描式電子顯微鏡照片。
作為使本發明相關的平均微晶徑A成為420~500Å範圍內之手段未特別限制，特以將燒成步驟的燒成溫度控制於1050~1500℃範圍內為較佳手段。
本發明相關的研磨材粒子中，藉由使平均微晶徑成為420~500Å範圍內，即使是進行連續研磨之際， 亦可維持初期的高研磨速度。
<含有研磨材粒子的研磨材之製造方法>
以下為表示較佳的研磨材之製造方法1~4。
《研磨材之製造方法1》
本發明之研磨材之製造方法中，較佳為研磨材所含有的研磨材粒子係藉由將至少以氧化鈰作為主成分的研磨材粒子前驅物予以燒成處理而製造，該燒成處理係以燒成溫度為1050~1500℃範圍內予以處理之步驟。
本發明中，研磨材粒子較佳以藉由濕式合成法來調製。
在本發明中所謂的濕式合成法，指在溶液媒體中使包含硝酸鈰、鹽酸鈰或硫酸鈰的稀土類水溶液、與脲系化合物的水溶液混合，以調製研磨材粒子前驅物，之後藉由燒成處理來形成研磨材粒子之方法。
本發明的研磨材粒子前驅物中，所謂的以氧化鈰作為主成分，指氧化鈰之含有率為55mol%以上之意思，較佳為81mol%以上，更佳為90mol%以上，特佳為95mol%以上。
本發明之研磨材之製造方法，較佳以藉由濕式合成法來調製，更詳而言之，如圖5所示般，較佳主要由研磨材粒子前驅物之形成步驟(I-A)、固液分離步驟(I-B)及燒成步驟(I-C)所構成之製造方法。
(1)研磨材粒子前驅物之形成步驟
未包含氟化合物的研磨材粒子之前驅物之形成步驟係以濕式合成法所調製，在不含有氟化合物之狀態下，於含有Ce、或Ce與選自Y、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu的至少1種的元素之鹽之水溶液中，事先添加該一部份為經加熱分解的脲系化合物，使前述Ce、或Ce與選自Y、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu的至少1種的元素之鹽之鹼性碳酸鹽分散，來調製分散溶液。尚，作為前述Ce、或Ce與選自Y、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu的至少1種的元素之鹽，可使用硝酸鹽、鹽酸鹽、硫酸鹽等，之中較佳為使用硝酸鹽。
又，作為脲系化合物，舉例如：脲、脲之鹽(例如，硝酸鹽、鹽酸鹽等)、N,N′-二甲基乙醯脲、N,N′-二苯甲醯脲、苯磺醯脲、p-甲苯磺醯脲、三甲基脲、四乙基脲、四甲基脲、三苯基脲、四苯基脲、N-苯甲醯脲、甲基異脲、丙基異脲等，較佳為脲。尚，以下的實施例中為表示使用脲來形成鹼性碳酸鹽之情形，屬於其中之一例，但不限定於此。
研磨材粒子之前驅物之形成中，Ce、或Ce與選自Y、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu的至少1種的元素之鹽之在水溶液中的離 子濃度為0.001~0.1mol/L範圍內，脲較佳為前述離子濃度之5~50倍範圍內之濃度。此係由於，將前述Ce、或Ce與選自Y、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及Lu的至少1種的元素之鹽之在水溶液中的離子濃度及脲的離子濃度設為上述所規定的範圍內時，可合成展現出單分散性的球狀研磨材粒子之故。
然後，將混合的水溶液以80℃以上加熱攪拌，使分散至水溶液中並使鹼性碳酸鹽成長。尚，加熱攪拌之際，只要是能得到充分攪拌效率，攪拌機之形狀等未有特別指定，但為了得到更高的攪拌效率，較佳為使用轉子．定子型攪拌機。
本發明相關的研磨材粒子中，由構成的上述金屬所構成的金屬氧化物之中，就可得到高研磨速度之觀點而言，氧化鈰的佔有比率(含有率)較佳為81mol%以上。
(2)固液分離步驟
固液分離步驟係從藉由(1)前驅物粒子形成步驟所得到的包含研磨材粒子前驅物的分散溶液中，將已形成的研磨材粒子前驅物以利用固液分離之操作予以回收，而得到研磨材粒子前驅物之步驟。
作為固液分離方法，以不予以適用強制分離手段，而可適用藉由自然沈降來進行固液分離之方法。可列舉例如，將包含研磨材粒子前驅物的分散溶液靜置，使 分離成上清液與沈澱至下部的研磨材粒子前驅物後，以傾析法，例如，使釜傾斜而將上清液排液之方法、或將排液管插入至已分離的釜內的上清液與濃縮物之界面附近，僅將上清液排出於釜外，而得到研磨材粒子前驅物之方法。或亦可使用過濾器等來進行固液分離，以分離研磨材粒子前驅物。
尚，固液分離步驟中，亦可將所得到的研磨材粒子前驅物以水及醇等洗淨、乾燥後，再移往下述的(3)燒成步驟。
(3)燒成步驟
燒成步驟係將藉由固液分離所得到的鹼性碳酸鹽的研磨材粒子之前驅物，在空氣中或氧化性環境中，以400℃以上，本發明中較佳為1050~1500℃之燒成溫度，以1~5小時範圍內來進行燒成處理。研磨材粒子之前驅物在藉由燒成時二氧化碳會脫離，因而從鹼性碳酸鹽變化成氧化物，而得到目的之平均微晶徑為420~500Å範圍內的研磨材粒子。
藉由對於研磨材粒子之前驅物施以上述溫度範圍及燒成時間範圍的燒成處理，可使具有420~500Å範圍內的平均微晶徑的研磨材粒子(其係可實現作為研磨材為高研磨速度者)成長，因而認為可得到在研磨之際為具有充分硬度的研磨材粒子。
本發明中，作為燒成研磨材粒子之前驅物的 具體燒成裝置，較佳為公知的滾軸式隧道窯或旋轉窯。藉此，就可對於研磨材粒子之前驅物均勻地施加熱，且得到具備均勻構造的研磨材粒子之觀點而言，故宜。
作為一般的滾軸式隧道窯，例如，於爐內為設置有複數個輥，由於將原料承載於輥並搬送，故亦可將爐內區域以配合溫度而區分為預燒成、燒成、冷卻。又，作為一般的旋轉窯，例如，以略圓筒狀，窯內則為緩慢旋轉之同時，徐徐地運送原料。
又，亦可於固液分離步驟之後且於燒成步驟之前來進行預燒成。具體而言，預燒成較佳以燒成溫度為300~490℃範圍內、1~5小時範圍內來進行。藉由以該條件來進行預燒成，微晶會充分地成長，因而認為可得到對於研磨之際之壓力為高耐久性的含有研磨材粒子的研磨材。特別是，以300~400℃範圍內來進行2~3小時範圍內的預燒成，就微晶充分成長之點而言，故宜。
尚，預燒成中亦與燒成步驟為相同地，可使用公知的滾軸式隧道窯或旋轉窯。
更，燒成步驟的溫度，以20~50℃/min範圍內之昇溫速度來進行昇溫者為佳。藉此，因而認為含有大量鈰的微晶可穩定地成長。
又，燒成步驟之後，500℃至室溫(25℃)為止之溫度，較佳以1~20℃/min範圍內之降溫速度來進行降溫。藉此，可抑制研磨材粒子的微小龜裂之產生，因而認為可使成為對於研磨之際之壓力為強，且最表面之凹凸為 少的研磨材粒子。
《研磨材之製造方法2》
研磨材之製造方法2，大致上由下述五個步驟所成(參考圖6)。
1.脲水溶液調製步驟II-A
脲水溶液調製步驟II-A為調製指定濃度的脲水溶液，並藉由在密閉容器內加熱，以調製所添加的脲水溶液。
例如，調製(室溫)0.5L的5.0mol/L脲水溶液(II-A1)，在密閉容器內以100℃加熱6小時(II-A2、II-A3)。之後，可將冷卻至20℃的脲水溶液(II-A4)設為所添加的脲水溶液(II-A5)。
藉由將脲水溶液在密閉容器內加熱，可使保持在溶劑之狀態下來進行水解。藉此，該脲水溶液中會溶存有除了二氧化碳及氨以外的脲之三成分，其中該二氧化碳及氨為藉由脲之水解所生成。
尚，亦可使用脲之鹽(例如，硝酸鹽、鹽酸鹽等)、N,N′-二甲基乙醯脲、N,N′-二苯甲醯脲、苯磺醯脲、p-甲苯磺醯脲、三甲基脲、四乙基脲、四甲基脲、三苯基脲、四苯基脲、N-苯甲醯脲、甲基異脲、丙基異脲等，來取代脲水溶液。尚，以下的實施例中為表示使用脲水溶液來形成鹼性碳酸鹽之情形，屬於其中之一例，但不限定於 此。
2.稀土類水溶液調製步驟II-B
稀土類水溶液調製步驟II-B為調製鈰之含有量為95~100mol%的水溶液、或必須包含鈰且含有選自鑭、鐠、釹、釤、銪、釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素的水溶液。
在鈰之含有量為95~100mol%的水溶液中、或在必須包含鈰且含有選自鑭、鐠、釹、釤、銪、釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素的水溶液中，離子濃度為0.001mol/L~0.1mol/L，脲較佳為前述離子濃度之5~50倍之濃度。
此係認為，由於在僅含鈰、或在必須包含鈰且選自鑭、鐠、釹、釤、銪、釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素的水溶液中，將該離子濃度及脲之離子濃度設為上述該範圍內時，可合成展現出單分散性的球狀研磨材粒子。
作為可使用於用來調製該水溶液的此等元素之鹽，可使用硝酸鹽、鹽酸鹽、硫酸鹽等，但較佳為使用硝酸鹽。藉此，可製造雜質少的研磨材。
3.脲水溶液之添加．加熱攪拌步驟II-C
將在脲水溶液調製步驟II-A所調製的脲水溶液(II-A5)添加至溶液(II-B3)中(II-C1)，該溶液(II-B3)為在稀土類水 溶液調製步驟II-B中，將稀土類水溶液(室溫)(II-B1)加熱(II-B2)後之溶液。然後，將該混合溶液加熱之同時進行攪拌(II-C2)。
藉由混合脲水溶液及稀土類水溶液，會使生成研磨材粒子之核，並使分散至該混合溶液中。藉由加熱攪拌研磨材粒子之核為分散的混合溶液，使該研磨材之核成長，而可得到研磨材粒子之前驅物。
在此的脲水溶液之添加，以快的添加速度為佳。具體而言，脲水溶液之添加速度較佳為0.5mL/min以上，特佳為1.0mL/min以上。藉由加快脲水溶液之添加速度，以脲水溶液所生成的研磨材粒子之核不會異向成長，因而認為可成長為球狀。
藉由稀土類水溶液與脲水溶液進行反應，該研磨材粒子之前驅物係以作為鹼性碳酸鹽而生成(II-C3)。
加熱之際之加熱溫度，較佳為80℃以上，特佳為90℃以上。又，攪拌時間較佳為1小時以上10小時以下，特佳為1小時以上3小時以下。尚，加熱溫度及攪拌時間可配合作為目的之粒徑而適當地調整。
又，加熱攪拌之際，只要是能得到充分攪拌效率，攪拌機之形狀等未有特別指定，但為了得到更高的攪拌效率，較佳為使用轉子．定子型攪拌機。
4.固液分離步驟II-D
經加熱攪拌後，將生成的沈澱(研磨材微粒子之前驅 物)以與溶液分離來進行固液分離。固液分離之方法以一般的方法即可，例如，可使用過濾器等藉由濾過來得到研磨材粒子之前驅物。
5.燒成步驟II-E
燒成步驟II-E係將藉由固液分離步驟II-D所得到的研磨材粒子之前驅物，以在空氣中或氧化性環境中，以400℃以上進行燒成。經燒成的研磨材粒子之前驅物會變成氧化物，而成為含有氧化鈰的研磨材粒子。
尚，因應所需，亦可在燒成前，以水或醇等來進行洗淨、乾燥後再予以燒成。
經由燒成後藉由冷卻，使研磨材粒子穩定後，可作為含有該研磨材粒子的研磨材而予以回收。
藉由使用該研磨材之製造方法來製造研磨材，可得到含有球狀研磨材粒子(其係幾乎不包含異向成長的研磨材粒子)的研磨材。
本發明之研磨材為含有該研磨材粒子50質量%以上，較佳含有70質量%以上，特佳含有90質量%以上。藉此，可得到藉由研磨時的表面粗糙度為小的研磨材。
《研磨材之製造方法3》
以下為表示研磨材之製造方法3。
該研磨材之製造方法較佳為至少包含下述步驟1~步驟5，且在至少下述步驟2~步驟3為止之間，於下述水溶 液或反應液中連續性或間歇性導入碳酸氣體。
步驟1：調製含有鈰(Ce)的水溶液並加熱之步驟； 步驟2：將沈澱劑添加至前述步驟1中經加熱的前述水溶液中，以調製反應液之步驟； 步驟3：加熱攪拌前述反應液使生成研磨材粒子前驅物之步驟； 步驟4：將前述步驟3中生成的研磨材粒子前驅物從反應液中分離之步驟； 步驟5：將在前述步驟4分離並得到的前述研磨材粒子前驅物，以在氧化性環境中燒成使形成研磨材粒子之步驟。
本發明之研磨材之製造方法大致上由下述五個步驟，即步驟1(III-A)~步驟5(III-E)所成(參考圖7)。碳酸氣體之導入(III-C1)為在步驟1(III-A)~步驟4(III-D)為止之間，可連續性或間歇性地導入，以至少在步驟2(III-B)~步驟3(III-C)為止之間之導入為其特徵。
藉由將碳酸氣體連續性或間歇性地導入至水溶液或反應液中，可將碳酸離子濃度控制在所望之範圍內。
在此，所謂的連續性，指碳酸氣體之導入開始至結束為止之間，以一定的流量及壓力來導入至反應液中。
另一方面，所謂的間歇性，指碳酸氣體之導入開始至結束為止之間，以間隔指定的流量及壓力來導入至反應液中。尚，該間隔可因應流量及壓力予以適當地設定。
具體而言，就可導入充分量的碳酸氣體至反應液中， 並可控制碳酸氣體之供給量之點而言，在步驟2(III-B)的添加沈澱劑之前，水溶液或反應液中的碳酸離子濃度較佳為50~1600mg/L範圍內。
又，為使本發明之效果更為顯著，在步驟2(III-B)的添加沈澱劑之前，水溶液或反應液中的碳酸離子濃度較佳為58~1569mg/L範圍內。
1.步驟1(稀土類水溶液調製步驟III-A)
步驟1(稀土類水溶液調製步驟III-A)為調製含有鈰(Ce)的水溶液(III-A1)，並加熱(III-A2)，而得到90℃的稀土類水溶液(III-A3)。
具體而言，首先為調製含有鈰的水溶液。
例如，調製鈰之含有量以相對於水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為95~100mol%的水溶液，或調製必須包含鈰，且含有選自由鑭、鐠、釹、釤、銪、釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦所成的14種稀土類元素中至少1種的元素的水溶液。
藉由步驟1(稀土類水溶液調製步驟III-A)所調製的水溶液，就可製作研磨速度為快及不易引起傷之產生的球狀研磨材粒子之點而言，較佳為滿足下述要件1a~要件3a。
要件1a：前述水溶液為除了前述鈰以外，亦含有選自由鑭、鐠、釹、釤、銪、釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦所成的14種稀土類元素中至少1種的元素； 要件2a：前述水溶液中所含有的鈰、與該水溶液中所含有的選自鑭、鐠、釹、釤及銪的至少1種的元素之合計含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為81mol%以上； 要件3a：前述水溶液中所含有的選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為19mol%以下。
又，藉由步驟1(稀土類水溶液調製步驟III-A)所調製的水溶液，就可製作鈰之含有量為多，且研磨性能為優異的球狀研磨材粒子之點而言，較佳為滿足下述要件1b~要件3b。
要件1b：前述水溶液為除了前述鈰以外，亦含有選自由釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦所成的9種稀土類元素中至少1種的元素； 要件2b：前述水溶液的鈰之含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為81mol%以上； 要件3b：前述水溶液中所含有的選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為19mol%以下。
又，藉由步驟1(稀土類水溶液調製步驟III-A)所調製的水溶液，就可製作鈰之含有量為更多，且研磨性能為更優異的球狀研磨材粒子之點而言，較佳為滿足下述 要件1c~要件3c。
要件1c：前述水溶液為除了前述鈰以外，亦含有選自由釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦所成的9種稀土類元素中至少1種的元素； 要件2c：前述水溶液的鈰之含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為90mol%以上； 要件3c：前述水溶液中所含有的選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為10mol%以下。
更，就鈰之含有量為高，且不包含其他元素，因而能以少的生產步驟來製作研磨材之點而言，水溶液的鈰之含有量，相對於水溶液中所含有的稀土類元素之整體量較佳為95~100mol%範圍內。
又，在相對於水溶液中所含有的稀土類元素之整體量，鈰之含有量為95~100mol%的水溶液中、或在必須包含鈰且含有選自鑭、鐠、釹、釤、銪、釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素的水溶液中，離子濃度為0.001mol/L~0.1mol/L，脲較佳為前述離子濃度之5~50倍之濃度。
此係認為，由於在僅含鈰、或在必須包含鈰且選自鑭、鐠、釹、釤、銪、釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素的水溶液中，將該離子濃度及脲之離子濃度設為上述該範圍內時，可合成展現出單分散性的 球狀研磨材粒子。
作為可使用於用來調製該水溶液的此等元素之鹽，可使用硝酸鹽、鹽酸鹽、硫酸鹽等，但較佳為使用硝酸鹽。藉此，可製造雜質少的研磨材。
2.步驟2(沈澱劑添加步驟III-B)
步驟2(沈澱劑添加步驟III-B)為將沈澱劑(III-B3)添加至在步驟1(III-A)中經加熱的水溶液(III-A3)中，以調製反應液。
以藉由水解反應而可供給二氧化碳及氨之點而言，沈澱劑較佳為脲或脲系化合物。
具體而言，步驟2(沈澱劑添加步驟III-B)為例如，以室溫來預先調製指定濃度的脲水溶液(III-B1)，再將該脲水溶液加熱(III-B2)並進行添加。
例如，調製0.5L的5.0mol/L脲水溶液，並加熱至60℃為止(III-B3)。
藉由在60℃以下加熱，可不使脲水解並予以保持，且在步驟1中，在添加至經加熱的水溶液之際，不會使反應液溫度極端地下降，而可使反應進行。
尚，亦可使用藉由脲之鹽(例如，硝酸鹽、鹽酸鹽等)、N,N′-二甲基乙醯脲、N,N′-二苯甲醯脲、苯磺醯脲、p-甲苯磺醯脲、三甲基脲、四乙基脲、四甲基脲、三苯基脲、四苯基脲、N-苯甲醯脲、甲基異脲、丙基異脲、碳酸氫銨等的脲系化合物所調製的水溶液，來取代 脲水溶液。尚，以下的實施例中為表示使用脲水溶液來形成鹼性碳酸鹽之情形，屬於其中之一例，但不限定於此。
在此的脲水溶液之添加，以快的添加速度為佳。具體而言，前述脲水溶液之添加速度較佳為0.5L/min以上，特佳為1.0L/min以上。藉由加快脲水溶液之添加速度，以脲水溶液所生成的研磨材粒子之核不會異向成長，因而認為可成長為球狀。
3.步驟3(研磨材粒子前驅物生成步驟III-C)
步驟3(研磨材粒子前驅物生成步驟III-C)為將反應液加熱攪拌(III-C2)，以生成研磨材粒子前驅物。
具體而言，將該混合溶液以加熱之同時進行攪拌。
藉由混合脲水溶液及稀土類水溶液，會使生成研磨材粒子之核，並使分散至該混合溶液中。藉由加熱攪拌研磨材粒子之核為分散的混合溶液，使該研磨材之核成長，而可得到研磨材粒子之前驅物。
藉由稀土類水溶液與脲水溶液進行反應，該研磨材粒子之前驅物係以作為鹼性碳酸鹽而生成(III-C3)。
加熱之際之加熱溫度，較佳為80℃以上，特佳為90℃以上。又，攪拌時間較佳為1小時以上10小時以下，特佳為1小時以上3小時以下。尚，加熱溫度及攪拌時間可配合作為目的之粒徑而適當地調整。
又，加熱攪拌之際(III-C2)，只要是能得到充分攪拌 效率，攪拌機之形狀等未有特別指定，但為了得到更高的攪拌效率，較佳為使用轉子．定子型攪拌機。
4.步驟4(固液分離步驟III-D)
步驟4(固液分離步驟III-D)係將經加熱攪拌後生成的沈澱(研磨材微粒子之前驅物)以與反應液分離來進行固液分離操作。固液分離操作之方法以一般的方法即可，例如，可使用過濾器等藉由濾過來得到研磨材粒子之前驅物。
5.步驟5(燒成步驟III-E)
步驟5(燒成步驟III-E)係將藉由步驟4(固液分離步驟III-D)所得到的研磨材粒子之前驅物，以氧化性環境中，以400℃以上進行燒成。經燒成的研磨材粒子之前驅物會變成氧化物，而成為含有氧化鈰的研磨材粒子。
尚，因應所需，亦可在燒成前，以水或醇等來進行洗淨、乾燥後再予以燒成。
經由燒成後藉由冷卻，使研磨材粒子穩定後，可作為含有該研磨材粒子的研磨材而予以回收。
藉由使用該研磨材之製造方法來製造研磨材，可得到含有球狀研磨材粒子(其係幾乎不包含異向成長的研磨材粒子)的研磨材。
本發明之研磨材為含有該研磨材粒子50質量%以上，較佳含有70質量%以上，特佳含有90質量%以上。 藉此，可得到藉由研磨時的表面粗糙度為小的研磨材。
《研磨材之製造方法4》
本發明之球狀研磨材粒子之製造方法，其係製造含有氧化鈰的球狀研磨材粒子之方法，其特徵為至少具有下述步驟：將脲類水溶液添加至包含鈰的含稀土類元素化合物的水溶液中，以形成研磨材前驅物粒子之步驟，與燒成該研磨材前驅物粒子之步驟，且於前述形成研磨材前驅物粒子之步驟的反應初期的粒子之核形成過程中，添加經加熱分解的脲類水溶液，前述核形成過程後的粒子之成長過程中，添加脲類水溶液或經加熱分解的脲類水溶液。
在半導體裝置或玻璃之研磨加工中，本發明為含有可化學機械研磨(CMP；Chemical Mechanical Polishing)的氧化鈰的球狀研磨材粒子之製造方法，且以高精度地維持平坦性之同時並進行用來得到充分研磨速度的物理性作用及化學性作用之雙方之研磨。
本發明中，球狀研磨材粒子為藉由將稀土類鹽水溶液及脲類水溶液混合．加熱，再將反應液中所生成的研磨材前驅物粒子予以燒成而得到。尚，本發明中，所謂的反應液，指混合有稀土類鹽水溶液及脲類水溶液之液體。
雖然本發明之球狀研磨材粒子之製造方法， 其係至少具有將脲類水溶液添加至稀土類鹽水溶液中，以形成研磨材前驅物粒子之步驟，與燒成該研磨材前驅物粒子之步驟，但較佳由下述5個步驟(1.脲類水溶液調製步驟IV-A；2.稀土類鹽水溶液調製步驟IV-B；3.形成研磨材前驅物粒子之步驟IV-C；4.固液分離步驟IV-D；5.燒成步驟IV-E(參考圖8))所成。
1.脲類水溶液調製步驟IV-A
脲類水溶液調製步驟IV-A為調製指定濃度的脲類水溶液(IV-A1a)，或藉由在密閉容器內加熱，以調製所添加的經加熱分解的脲類水溶液(分解脲類水溶液IV-A1b)之步驟。
例如，藉由將脲水溶液在密閉容器內加熱，可使保持在溶劑之狀態下來進行水解。藉此，該脲水溶液中會溶存有除了二氧化碳及氨以外的脲之三成分，其中該二氧化碳及氨為藉由脲之水解所生成。
二氧化碳係在溶液中以作為碳酸離子存在，而成為後述鹼性碳酸鹽的研磨材前驅物粒子之原料。
本發明中，所謂的「經加熱分解的脲類水溶液」，指脲類為經加熱而水解並包含碳酸離子的脲類水溶液。
碳酸離子，以在水溶液中作為碳酸離子濃度較佳包含2.5~50mmol/L。更佳為10~30mmol/L範圍內。
例如，調製0.5L的5.0mol/L脲類水溶液，在密閉容器內以100℃加熱6小時。之後，將冷卻至20℃的脲類水 溶液設為所添加的脲類水溶液。
水解之程度，可藉由在密閉容器內進行加熱之溫度及時間等來控制。
本發明中，亦將如此般脲類為水解並包含碳酸離子的水溶液稱為「分解脲類溶液」。
作為脲類，除了脲以外，可舉例如脲之鹽(例如，硝酸鹽、鹽酸鹽等)、N,N′-二甲基乙醯脲、N,N′-二苯甲醯脲、苯磺醯脲、p-甲苯磺醯脲、三甲基脲、四乙基脲、四甲基脲、三苯基脲、四苯基脲、N-苯甲醯脲、甲基異脲、丙基異脲、碳酸銨、碳酸氫銨等。之中較佳為脲。尚，以下的實施例中為表示使用脲水溶液來形成鹼性碳酸鹽之情形，屬於其中之一例，但不限定於此。
尚，分解脲類溶液中的碳酸離子濃度為在室溫(25℃)下測量之值。碳酸離子濃度可藉由離子層析法來進行測量。可使用例如DIONEX公司製離子層析儀、DX500等來進行測量。
2.稀土類鹽水溶液調製步驟IV-B
稀土類鹽水溶液調製步驟IV-B為調製包含鈰的含稀土類元素化合物的水溶液(稀土類鹽水溶液)之步驟。將室溫的稀土類鹽水溶液(IV-B1)加熱(IV-B2)，以調製90℃的稀土類鹽水溶液(IV-B3)。
具體而言，稀土類鹽水溶液以調製成如下述般組成的水溶液為佳：必須包含鈰，且與選自鑭、鐠、 釹、釤及銪的至少1種的元素之合計含有量為81mol%以上，選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量為19mol%以下。
具體而言，稀土類鹽水溶液以下述組成的水溶液為佳：必須包含鈰，且與選自鑭、鐠、釹、釤及銪的至少1種的元素之合計含有量，以相對於全稀土類元素為81mol%以上，選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量，以相對於全稀土類元素為19mol%以下。
在此等液體的水溶液中，離子濃度為0.001~50mol/L，脲類較佳為前述離子濃度之5~50倍之濃度。
此係認為，由於在僅含鈰、或在必須包含鈰且選自鑭、鐠、釹、釤、銪、釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素的水溶液中，將離子濃度及脲類之離子濃度設為上述該範圍內時，可合成展現出單分散性的球狀研磨材粒子。
作為可使用於用來調製該水溶液的此等元素之鹽，可使用硝酸鹽、鹽酸鹽、硫酸鹽等，但較佳為使用硝酸鹽。藉此，可製造雜質少的研磨材。
3.形成研磨材前驅物粒子之步驟IV-C
形成研磨材前驅物粒子之步驟IV-C為將脲類水溶液等添加至包含鈰的含稀土類元素化合物的水溶液(稀土類 鹽水溶液IV-B3)中，以形成研磨材前驅物粒子之步驟。
本發明中，形成研磨材前驅物粒子之步驟IV-C之特徵係，於反應初期的粒子之核形成過程(IV-C1a)中，將經加熱分解的脲類水溶液添加至稀土類鹽水溶液，於核形成過程(IV-C1a)後的粒子之成長過程(IV-C1b)中，添加脲類水溶液或經加熱分解的脲類水溶液。
本發明人在對於球狀研磨材粒子之形狀與粒子成長之關係等進行檢討之結果，發現將形成研磨材前驅物粒子之步驟區分為「反應初期的核形成步驟(IV-C1a)」及「使生成的核成長的粒子之成長過程(IV-C1b)」，在核形成過程(IV-C1a)中，將成為研磨材前驅物粒子原料之經加熱分解的脲類水溶液添加至稀土類鹽水溶液中，使在研磨材前驅物粒子形成之早期階段來形成核，並使其成長，在製造球形度高且單分散性優異的球狀研磨材粒子方面為重要者，遂而完成本發明。
有關展現出本發明之效果之作用機構尚不明確，但在形成球狀研磨材前驅物粒子之際，於反應之開始時，藉由將對於核形成為必須量的脲類水溶液添加至包含鈰的稀土類鹽水溶液中，係認為因而可生成粒徑分布一致的核粒子。藉由持續添加成為原料的脲類水溶液，係認為因而可得到維持粒徑分布之同時，單分散為優異的球狀研磨材前驅物粒子。
(i)核形成過程(IV-C1a)
核形成過程(IV-C1a)為將分解脲類溶液(IV-A1a)添加至已加熱到脲類可水解的稀土類鹽水溶液中。於研磨材前驅物粒子形成的反應初期的粒子之核形成過程(IV-C1a)中，藉由添加含有大量成為原料的碳酸離子的分解脲類溶液並使核形成，可在短時間內進行核形成。因此，與以往的將稀土類鹽水溶液及分解脲類溶液混合，之後再藉由加熱來形成研磨材前驅物粒子之情形相比較時，係認為因而可生成較以往為更狹小的核之粒徑分布。
核之大小較佳為10~300nm左右。能以適當控制稀土類鹽水溶液及分解脲類溶液之濃度、反應溫度、分解脲類溶液之分解之程度、分解脲類溶液之添加速度及添加量等來進行。核之形成與否能經由反應液之著色成藍色~白色、乃至混濁來確認。當粒徑小時，可觀察到為藍色，隨著粒徑變大，可觀察到為白色。
核形成過程(IV-C1a)中，添加經加熱分解的脲類水溶液之添加速度，以換算成加熱分解前的脲類濃度係相對於反應液1L較佳為每1分鐘0.01~50mol範圍內。添加速度更佳為0.10~30mol範圍內。
添加速度越快時，生成的核之粒徑分布會變得越狹小，但過快時，生成的核會凝聚，又或，局部性的濃度分布會變大，核會異向成長，因而有核之粒徑分布變大之情形。
作為添加時間，較佳為10分鐘以內。更佳為5分鐘以內。又更佳為1分鐘以內。
又，添加經加熱分解的脲類水溶液之碳酸離子濃度較佳為2.5~50mmol/L範圍內。
分解脲類溶液中，脲類之分解度較佳為0.5%以上。更佳為3%以上。
混合有稀土類鹽水溶液及分解脲類溶液之反應液之溫度，以脲類為可水解之溫度為佳。具體而言，反應液之溫度為75~100℃，較佳為80~100℃，更佳為90~100℃範圍內。
(ii)粒子之成長過程(IV-C1b)
粒子之成長過程(IV-C1b)係使在核形成過程(IV-C1a)所形成的核粒子成長至更大的研磨材前驅物粒子之步驟。粒子成長過程(IV-C1a)為在核形成過程(IV-C1a)之後來進行。在核形成過程(IV-C1a)的添加分解脲類水溶液(IV-A1a)之添加結束後，於反應液著色成藍色~白色、乃至混濁之後，藉由添加脲類水溶液或經加熱分解的脲類水溶液(IV-A1b)，來使粒子之成長過程開始。
具體而言，在分解脲類水溶液(IV-A1a)之添加結束後，於確認反應液著色成藍色~白色、乃至混濁之後，約在10分鐘以內，將在脲類水溶液調製步驟IV-A所調製的脲類水溶液或經加熱分解的脲類水溶液添加至在稀土類鹽水溶液調製步驟IV-B所調製的稀土類鹽水溶液中。將該混合溶液加熱之同時進行攪拌。藉由混合脲水溶液及稀土類鹽水溶液，可使該研磨材之核成長並得到研磨 材粒子之前驅物(稀土類鹼性碳酸鹽)(IV-C2)。
在粒子之成長過程(IV-C1b)，當生成新的核時，由於會使研磨材前驅物粒子之粒徑分布變大，故不宜。
成長過程中，添加的脲類水溶液之濃度較佳為0.05~10mol/L範圍內。
又，粒子之成長過程中，就不會使成長中的研磨材前驅物粒子之粒徑分布變大之觀點而言，添加的前述經加熱分解的脲類水溶液之碳酸離子濃度較佳為0.01~30mol/L範圍內。
混合有稀土類鹽水溶液及分解脲類水溶液之反應液之溫度，以脲類為可水解之溫度為佳。具體而言，反應液之溫度為75~100℃，較佳為80~100℃，更佳為90~100℃範圍內。
又，攪拌時間較佳為1小時以上10小時以下，特佳為1小時以上3小時以下。尚，加熱溫度及攪拌時間可配合作為目的之粒徑予以適當調整。
尚，在形成研磨材前驅物粒子之步驟的加熱攪拌之際，只要是能得到充分攪拌效率，攪拌機之形狀等未有特別指定，但為了得到更高的攪拌效率，較佳為使用轉子．定子型攪拌機。
4.固液分離步驟IV-D
經加熱攪拌後，將生成的沈澱(研磨材微粒子之前驅 物)以與溶液分離來進行固液分離。固液分離之方法以一般的方法即可，例如，可使用過濾器等藉由濾過來得到研磨材粒子之前驅物。
5.進行燒成步驟IV-E
進行燒成之步驟IV-E(亦稱為燒成步驟)係將藉由固液分離步驟IV-D所得到的研磨材粒子之前驅物，以在空氣中或氧化性環境中，以400℃以上進行燒成。經燒成的研磨材粒子之前驅物會變成氧化物，而成為含有氧化鈰的研磨材粒子。
尚，因應所需，亦可在燒成前，以水或醇等來進行洗淨、乾燥後再予以燒成。
經由燒成後藉由冷卻，使研磨材粒子穩定後，可作為含有該研磨材粒子的研磨材而予以回收。
藉由使用該研磨材之製造方法來製造研磨材，可得到含有球狀研磨材粒子(其係幾乎不包含異向成長的研磨材粒子)的研磨材。
以本發明之製造方法所製造的含有球狀研磨材粒子的研磨材，含有該球狀研磨材粒子50質量%以上，較佳為含有70質量%以上，特佳為含有90質量%以上。藉此，可得到藉由研磨時的表面粗糙度為小的研磨材。
《研磨材之使用方法》
以玻璃基板之研磨加工為例，來對於本發明之研磨材之使用方法之一例進行說明。
1.研磨材糊料之調製
將包含本發明相關的研磨材粒子的本發明之研磨材之粉體添加至水等的溶劑中，來調製研磨材糊料。研磨材糊料中以藉由添加分散劑等來防止凝聚，同時以使用攪拌機等經常攪拌，來維持分散狀態。研磨材糊料為利用供給用泵來循環供給至研磨機。
2.研磨步驟
使玻璃基板與貼有研磨墊(研磨布)的研磨機的上下壓盤相接觸，對於接觸面供給研磨材糊料，同時在加壓條件下使墊片與玻璃相對運動來進行研磨玻璃基板。
3.研磨材之劣化
如上述研磨步驟所述般，研磨材為在加壓條件下被使用。因此，研磨材中所包含的研磨材粒子，隨著研磨時間之經過會漸漸崩壞而產生微小化。由於研磨材粒子之微小化會引起研磨速度之減少，故期望著在研磨前後的粒徑分布變化為小的研磨材粒子。
本發明相關的含有研磨材粒子的研磨材，由於該研磨速度為快，故相較於要求平滑性．研磨均勻性的二次研磨步驟而言，在重視研磨速度的粗研磨步驟(一次 研磨步驟)為更能夠充分發揮其特徵。
[實施例]
以下，舉例實施例來具體說明本發明，但本發明並不限定於此等。尚，實施例中為使用「%」來表示，若未特別告知係表示「質量%」。
[實施例I-1] 《研磨材之調製》 <研磨材101之調製> (階段1)
準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，將此脲水溶液移往容器中並使容器密閉後，以100℃施以6小時的加熱處理，以高溫使脲分解後，將脲水溶液冷卻至20℃，以抑制藉由分解所生成的二氧化碳氣體之飛散，來提高在脲水溶液中的溶存量。
(階段2)
將1.0mol/L硝酸鈰水溶液140mL、與1.0mol/L硝酸鑭水溶液60mol/L混合後，以純水使成為9.5L以調製稀土類水溶液(鈰：鑭=70：30(原子數比率))，將此稀土類水溶液加熱至90℃。
(階段3)
將此90℃的稀土類水溶液9.5L移動至具備軸流式攪拌機的混合釜中，予以攪拌之同時添加在階段1所調製的20℃的脲水溶液，以90℃進行120分鐘之攪拌，來調製鹼性碳酸鹽的研磨材粒子前驅物分散液。
(階段4：固液分離步驟)
從上述調製的鹼性碳酸鹽的研磨材粒子前驅物分散液中，使用薄膜過濾器將鹼性碳酸鹽的研磨材粒子前驅物分離。
(階段5：燒成步驟)
接著，將分離後的鹼性碳酸鹽的研磨材前驅物，使用市售的滾軸式隧道窯，以溫度1050℃施以1小時的燒成處理，來調製包含研磨材粒子101(其係平均粒徑1.3μm、不含有氟化合物的由氧化鈰之平均含有率70mol%、氧化鑭之平均含有率30mol%所成者)的研磨材101。研磨材101所含有的研磨材粒子之單分散性，以如後述方法所測量之結果為24%。又，研磨材101所含有的上述組成之氧化鈰之含有率為100質量%。
<研磨材102~108之調製>
上述研磨材101之調製中，除了將階段5的燒成步驟的燒成溫度變更如表1中所示條件外，其餘為相同地來調製含有由氧化鈰70mol%、氧化鑭30mol%所成的研磨材粒 子102~108的研磨材102~108。
<研磨材109~111之調製>
上述研磨材101之調製中，將階段3中鹼性碳酸鹽的研磨材粒子前驅物形成時的對於稀土類水溶液的脲水溶液之添加速度、攪拌效率、液溫度及形成時間予以適當調整，以調製單分散性分別為18%、35%、42%的研磨材109~111。
<研磨材112之調製>
依據日本專利第3949147號公報中段落(0070)~(0078)的實施例1所記載之方法，以對於鹼性碳酸鹽的研磨材粒子前驅物分散液而言，使氟含有率成為27質量%之方式來添加氫氟酸，將此靜置後，藉由傾析法以離子交換水進行3回洗淨，來調製研磨材(氧化鈰)氟化物前驅物。
接著，將上述研磨材101之調製中使用的鹼性碳酸鹽的研磨材粒子前驅物，與上述調製的研磨材(氧化鈰)氟化物前驅物，以質量比76：24混合後，在階段5的燒成處理步驟，以溫度1050℃施以1小時的燒成處理，來調製包含研磨材粒子112(其係平均粒徑1.3μm、含有氟化合物的由氧化鈰70mol%、氧化鑭30mol%所成者)的研磨材112。
《研磨材之評估》
對於上述調製的各研磨材及構成的各研磨材粒子，進行下述的特性值之測量及評估。
〔氟元素之有無之確認〕
作為研磨材粒子中的氟元素含有率之測量方法，係將研磨材粒子1g溶解於硝酸水溶液10ml及過氧化氫水1.0ml的混合溶液中，使用SII Nano Technology公司製的ICP發光分光電漿裝置(ICP-AES)來進行元素分析。以作為組成比(mol%)來求得研磨材粒子中的氟元素之含有率之平均值。當氟元素之含有率為1.1mol%以上時，判定為「有」；當為1.0mol%以下時，判定為「無」。本發明之研磨材中，全數的氟元素之含有率為0.1mol%以下。
〔研磨材粒子中的鈰含有量之測量〕
研磨材粒子中的鈰含有量之測量，係將所得到的研磨材粒子1g溶解於硝酸水溶液10ml及過氧化氫水1.0ml的混合溶液中，使用SII Nano Technology公司製的ICP發光分光電漿裝置(ICP-AES)來進行元素分析，求得研磨材粒子中的鈰、鑭、釔等的稀土類元素之總原子數，求得相對於此稀土類元素之總原子數的鈰之比率(mol%)，將此設為研磨材粒子中的鈰之平均含有率(mol%)。
〔平均微晶徑之測量〕
對於各研磨材所含有的研磨材粒子，使用粉末X射線 繞射裝置(Rigaku公司製、MiniFlexII)來測量平均微晶徑。作為X射線源為使用CuKα線，平均微晶徑為使用X射線繞射之主峰((111)面)並藉由下式謝樂(Scherrer)之式所算出。
D=K λ/β cos θ
上述式中，K為謝樂常數，λ為X射線波長。β為繞射線之半值寬。θ為關於繞射線的布拉格角(Bragg angle)。
〔研磨材粒子之平均粒徑D50之測量〕
對於構成各研磨材的研磨材粒子，使用TEM(透過型電子顯微鏡)測量100個的粒徑，將研磨材粒子之粒徑測量值之整體以作為100%累積曲線(積分曲線)而求得，再求得累積曲線成為50%時之粒徑，並將此設為平均粒徑D50(μm)。尚，粒徑係使用TEM(透過型電子顯微鏡)所攝影的研磨材粒子圖像，將具有與該圖像為相等面積之圓之直徑以作為該研磨材粒子之粒徑而求得。
〔研磨材之單分散性之測量〕
對於構成各研磨材的研磨材粒子，使用TEM(透過型電子顯微鏡)來攝影各粒子，將具有與該攝影的研磨材粒子圖像為相等面積之圓之直徑以作為該研磨材粒子之粒徑 而求得，於此方法中，隨機選擇200個研磨材粒子，並測量研磨材粒子之粒徑，將該平均值以作為研磨材粒子之平均粒徑而求得。相對於所測量的平均粒徑，將藉由分別的研磨材粒子之粒子徑與該平均粒徑之差來求得標準偏差。
接著，藉由上述測量的平均粒徑及標準偏差，根據下式來求得單分散性。
單分散性(%)=(研磨材粒子之粒徑之標準偏差)/(研磨材粒子之平均粒徑)×100
〔研磨速度及研磨速度持續性之評估〕
研磨速度之評估中所使用的研磨機為使用下述研磨機，其係將包含研磨材粒子的研磨材以分散於溶劑中，使調製後的研磨材糊料供給至研磨對象面之同時以研磨布來研磨研磨對象面之方式之研磨機。
研磨材糊料為僅使用水來作為分散媒以分散並調製研磨材粒子，使粒子濃度成為100g/L。
研磨速度之測量，以10L/min的流量循環供給研磨材糊料，以進行研磨加工。作為研磨對象物使用65mm的玻璃基板，研磨布使用聚胺基甲酸乙酯製的研磨布。將研磨時對研磨面的壓力設為9.8kPa(100g/cm2)，研磨試驗機的旋轉速度設定在50min-1(rpm)，進行研磨加工30分鐘。
接著，將研磨前及研磨30分後的玻璃基板之厚度，以Nikon Digimicro(MF501)測量，由厚度變化量計算出每1分鐘的研磨量(μm)，將此設為第1批次的研磨速度1(μm/min)。
接著，重複上述30分鐘的研磨操作10回，並測量第10批次的研磨速度2(μm/min)。
對於上述測量的研磨速度1及研磨速度2，以下述基準來判定研磨速度。依據研磨速度1之等級，來判定研磨材之研磨速度；以對研磨速度1之研磨速度2之判定等級之變化，來評估研磨速度持續性。當等級之變化越小時，係表示研磨速度持續性越為優異。只要是B以上之等級，即為實用上較佳之範圍。
S：研磨速度為0.90μm/min以上
A：研磨速度為0.70μm/min以上、未滿0.90μm/min
B：研磨速度為0.50μm/min以上、未滿0.70μm/min
C：研磨速度為未滿0.50μm/min
將藉由以上所得到的結果表示於表1。
依表1之記載結果可明確得知般，含有平均微晶徑為420~500Å範圍內且單分散性為30%以下的研磨材粒子的本發明之研磨材101~107，相較於比較例，即使是進行連續研磨後研磨速度之降低幅度亦小，研磨速度依附性為優異。
相較於此，比較例的研磨材108所含有的研磨材粒子，平均微晶徑為本發明所規定條件以下，研磨時研磨材粒子本身之對於壓力之耐性為低，隨著研磨操作之進行會引起研磨材粒子之破裂，貢獻於研磨速度之粒子會減少，而成為研磨速度持續性差之結果。
又，比較例的研磨材109所含有的研磨材粒子，平均微晶徑為超出本發明所規定條件之尺寸，係成為硬粒子，作為粒子之穩定性為變高，與玻璃基板之化學反應性為變弱，因而推測引起了研磨速度之降低。
又，含有單分散性為超過30%的研磨材粒子的研磨材110及111，研磨速度為低，進而研磨速度持續性亦成為差之結果。
又，研磨材中為含有氟化合物的研磨材112，研磨速度亦為低，進而研磨速度持續性亦成為差之結果。
[實施例I-2] 《研磨材之調製》 <研磨材113~117之調製>
在實施例I-1記載的研磨材102之調製中，除了將階 段3中在90℃的稀土類水溶液與脲水溶液之反應時間從90分鐘予以適當縮短，並使含有的研磨材粒子之平均粒徑D50變更如表2記載之條件(平均粒徑D50=0.3~1.1μm)以外，其餘為相同操作，來調製研磨材113~117。
《研磨材之評估》
對於上述調製的各研磨材、及在實施例I-1所調製的研磨材102，與實施例I-1記載之方法為相同地，來進行研磨材粒子之平均微晶徑、平均粒徑D50之測量與、研磨材之單分散性之測量及研磨速度與研磨速度持續性之評估，將所得到的結果表示於表2。
依表2之記載結果可明確得知般，藉由使平均粒徑D50之範圍成為0.5~0.9μm範圍內，在研磨步驟中貢獻於研磨的研磨粒子數會增加，因而展現出研磨初期更高的研磨速度，且研磨速度持續性亦為優異。
尚，平均粒徑D50之範圍未滿0.5μm的研磨材117時，雖然研磨初期的研磨速度為快，但隨著研磨操作之進行，研磨材粒子表面容易被研磨屑包覆，就所謂研磨速度持續性之觀點而言，可看到若干降低。
[實施例I-3] 《研磨材之調製》 <研磨材118~120之調製>
在實施例I-2記載的研磨材114之調製中，除了將研磨材粒子中的氧化鈰含有量變更如表3記載之條件以外，其餘為相同操作，來調製研磨材118~120。尚，伴隨著氧化鈰含有量之增加，並調整氧化鑭之含有量。
《研磨材之評估》
對於上述調製的各研磨材、及在實施例I-2所調製的研磨材114，與實施例I-1記載之方法為相同地，來進行研磨速度及研磨速度持續性之評估，將所得到的結果表示於表3。
依表3之記載結果可明確得知般，隨著氧化鈰含有量之增加，研磨係受到化學作用支配，所形成的研磨材粒子亦容易保持形狀，而可更提升研磨速度繼續性。
[實施例II]
以下，列舉實施例及比較例來具體說明研磨材之製造方法，但本發明並不限定於此等。尚，表4中的「添加元素1」，係當硝酸鈰水溶液中添加有其他稀土類水溶液時，表示該水溶液中所包含的稀土類元素，並將含有該元素之水溶液的添加量以作為「添加元素1添加量」來表示。相同地，「添加元素2」係除了添加元素1以外，進而添加有其他種稀土類水溶液時，表示水溶液中所包含的稀土類元素，並將含有該元素之水溶液的添加量以作為「添加元素2添加量」來表示。
又，圖3所示的研磨材之製造方法之中，關於研磨材粒子之合成方法，係將預先加熱的脲水溶液添加至預先加熱的稀土類水溶液的實施例之合成方法，設為藉由「分解脲」的合成方法。另一方面，將脲水溶液及稀土類水溶液混合後再進行加熱的比較例之合成方法，設為藉由「加熱脲」的合成方法。
<研磨材201：實施例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，在密閉容器內以100℃加熱6小時。之後，將該脲水溶液冷卻至室溫。
(2)於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.5L，並將此水溶液加熱至90℃。
(3)以1L/min之添加速度，將(1)所調製的脲水溶液添加至(2)的加熱至90℃的硝酸鈰水溶液中。
(4)將脲水溶液添加至(3)的硝酸鈰水溶液中，並以90℃加熱攪拌該混合液2小時。
(5)將(4)的加熱攪拌的混合液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(6)將(5)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材202：實施例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，在密閉容器內以100℃加熱6小時。之後，將該脲水溶液冷卻至室溫。
(2)將1.0mol/L硝酸鈰水溶液180mL與1.0mol/L硝酸釔水溶液20mL混合後，添加純水使成為9.5L，將此混合水溶液加熱至90℃。
(3)以1L/min之添加速度，將(1)所調製的脲水溶液添加至(2)的加熱至90℃的混合水溶液中。
(4)將脲水溶液添加至(3)所調製的混合水溶液中，並以90℃加熱攪拌該混合液2小時。
(5)將(4)的加熱攪拌的混合液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(6)將(5)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒 成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材203~211：實施例>
研磨材203~211之製造方法，係將在研磨材2之製造方法之(2)所混合的硝酸釔水溶液，分別變更為硝酸釓水溶液、硝酸鋱水溶液、硝酸鏑水溶液、硝酸鈥水溶液、硝酸鉺水溶液、硝酸銩水溶液、硝酸鐿水溶液、硝酸鎦水溶液、氯化釔水溶液，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材212：實施例>
研磨材212之製造方法，係將研磨材202之製造方法之(2)之順序變更為1.0mol/L硝酸鈰水溶液180mL、1.0mol/L硝酸釔水溶液10mL與1.0mol/L硝酸釓水溶液10mL之混合，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材213及214：實施例>
研磨材213及214之製造方法，係將研磨材202之製造方法之(2)之順序變更為1.0mol/L硝酸鈰水溶液162mL與1.0mol/L硝酸釔水溶液38mL之混合，或變更為1.0mol/L硝酸鈰水溶液162mL與1.0mol/L硝酸釓水溶液38mL之混合，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材215：實施例>
研磨材215之製造方法，係將研磨材212之製造方法之(2)之順序變更為1.0mol/L硝酸鈰水溶液162mL、1.0mol/L硝酸釔水溶液20mL與1.0mol/L硝酸釓水溶液18mL之混合，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材216：實施例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，在密閉容器內以100℃加熱6小時。之後，將該脲水溶液冷卻至室溫。
(2)將1.0mol/L硝酸鈰水溶液140mL及1.0mol/L硝酸鑭水溶液60mL混合後，添加純水使成為9.5L，將此混合水溶液加熱至90℃。
(3)以1L/min之添加速度，將(1)所調製的脲水溶液添加至(2)的加熱至90℃的混合水溶液中。
(4)將脲水溶液添加至(3)所調製的混合水溶液中，並以90℃加熱攪拌該混合液2小時。
(5)將(4)的加熱攪拌的混合液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(6)將(5)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材217~220：實施例>
研磨材217~220之製造方法，係將在研磨材216之製造方法之(2)所混合的硝酸鑭水溶液，分別變更為硝酸鐠水溶液、硝酸釹水溶液、硝酸釤水溶液、硝酸銪水溶液，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材221：實施例>
研磨材221之製造方法，係將在研磨材216之製造方法之(2)所混合的1.0mol/L硝酸鑭水溶液60mL，變更為1.0mol/L硝酸鑭水溶液40mL及1.0mol/L硝酸鐠水溶液20mL，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材222：實施例>
研磨材222之製造方法，係將在研磨材221之製造方法之(2)所混合的1.0mol/L硝酸鑭水溶液40mL及1.0mol/L硝酸鐠水溶液20mL，變更為1.0mol/L硝酸鑭水溶液40mL及1.0mol/L硝酸釔水溶液20mL，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材223：實施例>
研磨材223之製造方法，係將在研磨材222之製造方法之(2)所混合的1.0mol/L硝酸鑭水溶液40mL及1.0mol/L硝酸釔水溶液20mL，變更為1.0mol/L硝酸鑭水溶液22mL及1.0mol/L硝酸釔水溶液38mL，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材224：實施例>
研磨材224之製造方法，係將在研磨材201之製造方法之(3)所添加的脲水溶液之添加速度變更為0.5L/min，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材225：實施例>
研磨材225之製造方法，係將在研磨材202之製造方法之(3)所添加的脲水溶液之添加速度變更為0.5L/min，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材226：實施例>
研磨材226之製造方法，係將在研磨材213之製造方法之(3)所添加的脲水溶液之添加速度變更為0.5L/min，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材227：實施例>
研磨材227之製造方法，係將在研磨材216之製造方法之(3)所添加的脲水溶液之添加速度變更為0.5L/min，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材228：實施例>
研磨材228之製造方法，係將在研磨材222之製造方法之(3)所添加的脲水溶液之添加速度變更為0.5L/min， 其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材229：比較例>
(1)準備1.0L的2.5mol/L脲水溶液。
(2)於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.0L。
(3)將(1)所準備的脲水溶液添加至(2)所調製的硝酸鈰水溶液中並攪拌10分鐘。
(4)將(3)所攪拌的混合液加熱至90℃，並加熱攪拌2小時。
(5)將(4)的加熱攪拌的混合液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(6)將(5)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材230：比較例>
研磨材230之製造方法，係將在研磨材229之製造方法之(2)的1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL，以混合1.0mol/L硝酸鈰水溶液162mL與1.0mol/L硝酸釔水溶液38mL來取代後，添加純水使成為9.0L，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材231：比較例>
研磨材231之製造方法，係將在研磨材230之製造方 法之(2)的1.0mol/L硝酸鈰水溶液162mL與1.0mol/L硝酸釔水溶液38mL，變更為1.0mol/L硝酸鈰水溶液140mL與1.0mol/L硝酸鑭水溶液60mL，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材232：比較例>
研磨材232之製造方法，係將在研磨材230之製造方法之(2)的1.0mol/L硝酸鈰水溶液162mL與1.0mol/L硝酸釔水溶液38mL，變更為1.0mol/L硝酸鈰水溶液140mL、1.0mol/L硝酸鑭水溶液22mL與1.0mol/L硝酸釔水溶液38mL，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
經由上述，將所得到的研磨材201~232之合成條件表示於表4。
<研磨材之評估>
對於研磨材201至232，依據下述方法，來進行該組 成、形狀及研磨性能之評估。
1.元素分析
將所得到的研磨材201~232中所含有的研磨材粒子1g溶解於硝酸水溶液10ml及過氧化氫水1.0ml的混合溶液中，並使用SII Nano Technology公司製的ICP發光分光電漿裝置(ICP-AES)來進行元素分析。將研磨材中所含有的研磨材粒子之各稀土類元素之平均含有量以作為組成比(mol%)而求得。將結果表示於表5。
2.粒子形狀．長寛比
隨機選擇粒子100個，對於研磨材粒子進行掃描式顯 微鏡照片(SEM像)之攝影，將該長徑設為a、短徑設為b時，將a/b之值之平均值以作為長寛比而求得。尚，對於各粒子描繪外接的長方形(稱為「外接長方形」)時，外接長方形的短邊及長邊之中，將最短的短邊之長度設為短徑，將最長的長邊之長度設為長徑。
當長寛比為1.00~1.15範圍內，又較佳為1.00~1.05範圍內時分類作為球狀。當為1.00~1.15之範圍以外時，分類作為不定形。
3.粒徑變動係數(CV值)
從100個研磨材粒子的掃描式顯微鏡照片(SEM像)求得粒徑分布的變動係數(亦稱為「單分散性」)，來評估單分散性。尚，粒徑為基於各粒子的照片圖像之面積來求得面積圓等效粒徑，並將此設為各粒子之粒徑。
粒徑分布變動係數為以下述式求得。
變動係數(%)=(粒徑分布之標準偏差/平均粒徑)×100
4.研磨速度
將使用研磨材粒子的研磨材之粉體分散至水等的溶劑中使成為研磨材糊料，再將該研磨材糊料供給至研磨機的研磨對象面之同時，以研磨布來將研磨對象面進行研磨，可藉此來測量研磨速度。研磨材糊料係僅以水來作為分散 媒並使濃度成為100g/L，使通過孔徑5μm的過濾器。研磨試驗中，以5L/min的流量循環供給研磨材糊料，以進行研磨加工。作為研磨對象物使用65mm的玻璃基板，研磨布使用聚胺基甲酸乙酯製的研磨布。將研磨時對研磨面的壓力設為9.8kPa(100g/cm2)，研磨試驗機的旋轉速度設定在100min-1(rpm)，進行研磨加工30分鐘。將研磨前後之厚度，以Nikon Digimicro(MF501)測量，由厚度變化量計算出每1分鐘的研磨量(μm)，將此設為研磨速度。
5.表面粗糙度
有關玻璃基板表面之表面狀態(表面粗糙度Ra)，如「4.研磨速度」之測量中，將已進行30分鐘研磨加工後的玻璃基板，以光波干涉式表面粗糙度計(Zygo公司製Dual-channel ZeMapper)來進行表面粗糙度之評估。尚，所謂的Ra，係以JIS B0601-2001中的算術平均粗糙度來表示。
<研磨材之形狀．研磨性能之評估>
將藉由上述評估所得到的結果整理於表6。
依表5可得知，各研磨材中所含有的研磨材 粒子之各稀土類元素之組成比(mol%)，係對應於在各研磨材之製造步驟所混合的水溶液之濃度及量。又，依表6可 得知，相較於將水溶液混合後再加熱攪拌的比較例之研磨材，預先加熱稀土類水溶液及脲水溶液後再予以混合的實施例之研磨材之球形度(粒子形狀．長寛比)及粒徑變動係數(CV值)為小，且研磨速度為快。又可得知，相較於比較例之研磨材，實施例之研磨材之表面粗糙度亦為小，不易產生傷。
[實施例III]
以下，列舉實施例及比較例來具體說明研磨材之製造方法，但本發明並不限定於此等。尚，實施例中所使用的「份」或「%」之表示，若未特別告知係表示「質量份」或「質量%」。
又，表7中的「添加元素1」，係當硝酸鈰水溶液中添加有其他稀土類水溶液時，表示該水溶液中所包含的稀土類元素，並將含有該元素之水溶液的添加量以作為「添加元素1添加量」來表示。
相同地，「添加元素2」係除了添加元素1以外，進而添加有其他種稀土類水溶液時，表示水溶液中所包含的稀土類元素，並將含有該元素之水溶液的添加量以作為「添加元素2添加量」來表示。
又，表7中所示的「碳酸氣體之導入方法」方面，所謂的「開放系」，指不使容器等以密閉之方式，而在碳酸氣體導入開始至結束為止以指定壓力、流量並以一定期間、連續性或間歇性地使碳酸氣體以作為氣泡而吹 出於水溶液或反應液中，來使碳酸氣體溶解之方法。另一方面，所謂的「密閉系」，指以密閉的容器等，在碳酸氣體導入開始至結束為止以指定壓力、流量並以一定期間、連續性或間歇性地使碳酸氣體以作為氣泡而吹出於水溶液或反應液中，來使碳酸氣體溶解之方法。
尚，研磨材301~331為將含有鈰的水溶液加熱後，於加熱攪拌反應液之期間導入碳酸氣體，但僅為一例，亦可在加熱脲水溶液之前導入碳酸氣體，亦可在加熱含有鈰的水溶液之前導入碳酸氣體。
又，表7中所示的「碳酸離子濃度」，係表示各研磨材之調製過程中在添加脲水溶液之前所測量的90℃的碳酸離子濃度。具體而言，採取添加脲水溶液之前的反應液，使用DIONEX公司製離子層析儀、DX500等來測量溶液中的碳酸離子濃度。
又，表7中所示的「脲添加開始時間」，係表示將碳酸氣體開始導入至水溶液或反應液中起至添加脲水溶液為止之時間。
<研磨材301：實施例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，並加熱至60℃。
(2)於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.5L，將此水溶液加熱至90℃。
(3)於前述(2)的加熱至90℃的硝酸鈰水溶液中，以 0.5L/min之流量、0.1MPa之供給壓力來開始供給碳酸氣體。
(4)自前述(3)的碳酸氣體的供給開始15分後，以1L/min之添加速度將「前述(1)所調製的脲水溶液」添加至「前述(3)的加熱至90℃且供給有碳酸氣體的硝酸鈰水溶液」中。
(5)將前述(4)的硝酸鈰水溶液中為添加有脲水溶液之溶液(以下，稱為反應液)，以90℃加熱攪拌2小時。
(6)將前述(5)的加熱攪拌的反應液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(7)將前述(6)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材302：實施例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，並加熱至60℃。
(2)將1.0mol/L硝酸鈰水溶液180mL與1.0mol/L硝酸釔水溶液20mL混合後，添加純水使成為9.5L，將此混合水溶液加熱至90℃。
(3)於前述(2)的加熱至90℃的混合水溶液中，以0.5L/min之流量、0.1MPa之供給壓力來開始供給碳酸氣體。
(4)自前述(3)的碳酸氣體的供給開始15分後，以1L/min之添加速度將「前述(1)所調製的脲水溶液」添加 至「前述(3)的加熱至90℃且供給有碳酸氣體的硝酸鈰水溶液」中。
(5)將前述(4)的硝酸鈰水溶液中為添加有脲水溶液之反應液，以90℃加熱攪拌2小時。
(6)將前述(5)的加熱攪拌的反應液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(7)將前述(6)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材303~311：實施例>
研磨材303~311之製造方法，係將在研磨材302之製造方法之(2)所混合的硝酸釔水溶液，分別變更為硝酸釓水溶液、硝酸鋱水溶液、硝酸鏑水溶液、硝酸鈥水溶液、硝酸鉺水溶液、硝酸銩水溶液、硝酸鐿水溶液、硝酸鎦水溶液、氯化釔水溶液，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材312：實施例>
研磨材312之製造方法，係將研磨材302之製造方法之(2)之順序變更為1.0mol/L硝酸鈰水溶液180mL、1.0mol/L硝酸釔水溶液10mL與1.0mol/L硝酸釓水溶液10mL之混合，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材313及314：實施例>
研磨材313及314之製造方法，係將研磨材302之製造方法之(2)之順序變更為1.0mol/L硝酸鈰水溶液162mL與1.0mol/L硝酸釔水溶液38mL之混合，或變更為1.0mol/L硝酸鈰水溶液162mL與1.0mol/L硝酸釓水溶液38mL之混合，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材315：實施例>
研磨材315之製造方法，係將研磨材312之製造方法之(2)之順序變更為1.0mol/L硝酸鈰水溶液162mL、1.0mol/L硝酸釔水溶液20mL與1.0mol/L硝酸釓水溶液18mL之混合，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材316：實施例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，並加熱至60℃。
(2)將1.0mol/L硝酸鈰水溶液140mL與1.0mol/L硝酸鑭水溶液60mL混合後，添加純水使成為9.5L，將此混合水溶液加熱至90℃。
(3)於前述(2)的加熱至90℃的混合水溶液中，以0.5L/min之流量、0.1MPa之供給壓力來開始供給碳酸氣體。
(4)自前述(3)的碳酸氣體的供給開始15分後，以1L/min之添加速度將「前述(1)所調製的脲水溶液」添加至「前述(3)的加熱至90℃且供給有碳酸氣體的硝酸鈰水溶液」中。
(5)將前述(4)的硝酸鈰水溶液中為添加有脲水溶液之反應液，以90℃加熱攪拌2小時。
(6)將前述(5)的加熱攪拌的反應液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(7)將前述(6)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材317~320：實施例>
研磨材317~320之製造方法，係將在研磨材316之製造方法之(2)所混合的硝酸鑭水溶液，分別變更為硝酸鐠水溶液、硝酸釹水溶液、硝酸釤水溶液、硝酸銪水溶液，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材321：實施例>
研磨材321之製造方法，係將在研磨材316之製造方法之(2)所混合的1.0mol/L硝酸鑭水溶液60mL，變更為1.0mol/L硝酸鑭水溶液40mL及1.0mol/L硝酸鐠水溶液20mL，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材322：實施例>
研磨材322之製造方法，係將在研磨材321之製造方法之(2)所混合的1.0mol/L硝酸鑭水溶液40mL及1.0mol/L硝酸鐠水溶液20mL，變更為1.0mol/L硝酸鑭水溶液40mL及1.0mol/L硝酸釔水溶液20mL，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材323：實施例>
研磨材323之製造方法，係將在研磨材322之製造方法之(2)所混合的1.0mol/L硝酸鑭水溶液40mL及1.0mol/L硝酸釔水溶液20mL，變更為1.0mol/L硝酸鑭水溶液22mL及1.0mol/L硝酸釔水溶液38mL，其餘以相同的順序來進行調製，而得到研磨材。
<研磨材324：實施例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，並加熱至60℃。
(2)於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.5L，將此水溶液加熱至90℃。
(3)於前述(2)的加熱至90℃的硝酸鈰水溶液中，以0.5L/min之流量、0.1MPa之供給壓力來開始供給碳酸氣體。
(4)自前述(3)的碳酸氣體的供給開始1分後，以1L/min之添加速度將「前述(1)所調製的脲水溶液」添加至「前述(3)的加熱至90℃且供給有碳酸氣體的硝酸鈰水 溶液」中。
(5)將前述(4)的硝酸鈰水溶液中為添加有脲水溶液之反應液，以90℃加熱攪拌2小時。
(6)將前述(5)的加熱攪拌的反應液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(7)將前述(6)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材325：實施例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，並加熱至60℃。
(2)於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.5L，將此水溶液加熱至90℃。
(3)於前述(2)的加熱至90℃的硝酸鈰水溶液中，以0.5L/min之流量、0.1MPa之供給壓力來開始供給碳酸氣體。
(4)自前述(3)的碳酸氣體的供給開始3分後，以1L/min之添加速度將「前述(1)所調製的脲水溶液」添加至「前述(3)的加熱至90℃且供給有碳酸氣體的硝酸鈰水溶液」中。
(5)將前述(4)的硝酸鈰水溶液中為添加有脲水溶液之反應液，以90℃加熱攪拌2小時。
(6)將前述(5)的加熱攪拌的反應液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(7)將前述(6)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材326：實施例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，並加熱至60℃。
(2)於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.5L，將此水溶液加熱至90℃。
(3)於前述(2)的加熱至90℃的硝酸鈰水溶液中，以0.5L/min之流量、0.1MPa之供給壓力來開始供給碳酸氣體。
(4)自前述(3)的碳酸氣體的供給開始5分後，以1L/min之添加速度將「前述(1)所調製的脲水溶液」添加至「前述(3)的加熱至90℃且供給有碳酸氣體的硝酸鈰水溶液」中。
(5)將前述(4)的硝酸鈰水溶液中為添加有脲水溶液之反應液，以90℃加熱攪拌2小時。
(6)將前述(5)的加熱攪拌的反應液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(7)將前述(6)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材327：實施例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，並加熱至60 ℃。
(2)於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.5L，將此水溶液加熱至90℃。
(3)於前述(2)的加熱至90℃的硝酸鈰水溶液中，以0.5L/min之流量、0.1MPa之供給壓力來開始供給碳酸氣體。
(4)自前述(3)的碳酸氣體的供給開始30分後，以1L/min之添加速度將「前述(1)所調製的脲水溶液」添加至「前述(3)的加熱至90℃且供給有碳酸氣體的硝酸鈰水溶液」中。
(5)將前述(4)的硝酸鈰水溶液中為添加有脲水溶液之反應液，以90℃加熱攪拌2小時。
(6)將前述(5)的加熱攪拌的反應液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(7)將前述(6)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材328：實施例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，並加熱至60℃。
(2)使用高壓釜並於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.5L，將此水溶液加熱至90℃。
(3)於前述(2)的加熱至90℃的硝酸鈰水溶液中，以0.5L/min之流量、0.1MPa之供給壓力來開始供給碳酸氣 體。
(4)自前述(3)的碳酸氣體的供給開始10分後，以1L/min之添加速度將「前述(1)所調製的脲水溶液」添加至「前述(3)的加熱至90℃且供給有碳酸氣體的硝酸鈰水溶液」中。
(5)將前述(4)的硝酸鈰水溶液中為添加有脲水溶液之反應液，以90℃加熱攪拌2小時。
(6)將前述(5)的加熱攪拌的反應液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(7)將前述(6)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材329：實施例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，並加熱至60℃。
(2)使用高壓釜並於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.5L，將此水溶液加熱至90℃。
(3)於前述(2)的加熱至90℃的硝酸鈰水溶液中，以0.5L/min之流量、0.1MPa之供給壓力來開始供給碳酸氣體。
(4)自前述(3)的碳酸氣體的供給開始20分後，以1L/min之添加速度將「前述(1)所調製的脲水溶液」添加至「前述(3)的加熱至90℃且供給有碳酸氣體的硝酸鈰水溶液」中。
(5)將前述(4)的硝酸鈰水溶液中為添加有脲水溶液之反應液，以90℃加熱攪拌2小時。
(6)將前述(5)的加熱攪拌的反應液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(7)將前述(6)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材330：實施例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，並加熱至60℃。
(2)使用高壓釜並於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.5L，將此水溶液加熱至90℃。
(3)於前述(2)的加熱至90℃的硝酸鈰水溶液中，以0.5L/min之流量、0.1MPa之供給壓力來開始供給碳酸氣體。
(4)自前述(3)的碳酸氣體的供給開始30分後，以1L/min之添加速度將「前述(1)所調製的脲水溶液」添加至「前述(3)的加熱至90℃且供給有碳酸氣體的硝酸鈰水溶液」中。
(5)將前述(4)的硝酸鈰水溶液中為添加有脲水溶液之反應液，以90℃加熱攪拌2小時。
(6)將前述(5)的加熱攪拌的反應液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(7)將(6)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒 成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材331：實施例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，並加熱至60℃。
(2)於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.5L，將此水溶液加熱至90℃。
(3)於前述(2)的加熱至90℃的硝酸鈰水溶液中，以0.5L/min之流量、0.1MPa之供給壓力交互進行2分鐘之碳酸氣體之供給及停止。
(4)自前述(3)的碳酸氣體之最初供給開始15分後，以1L/min之添加速度將「前述(1)所調製的脲水溶液」添加至「前述(3)的加熱至90℃且供給有碳酸氣體的硝酸鈰水溶液」中。
(5)將前述(4)的硝酸鈰水溶液中為添加有脲水溶液之溶液，以90℃加熱攪拌2小時。
(6)將前述(5)的加熱攪拌的反應液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(7)將前述(6)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
<研磨材332：比較例>
(1)準備0.5L的5.0mol/L脲水溶液，並加熱至60℃。
(2)於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.5L，將此水溶液加熱至90℃。
(3)於前述(2)的加熱至90℃的硝酸鈰水溶液中，以1L/min之添加速度來添加前述(1)所調製的脲水溶液。
(4)將前述(3)的硝酸鈰水溶液中為添加有脲水溶液之反應溶液，以90℃加熱攪拌2小時
(5)將前述(4)的加熱攪拌的反應液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(6)將前述(5)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成，而得到含有研磨材粒子的研磨材。
經由上述，將所得到的研磨材301~332之合成條件表示於表7。
<研磨材之評估>
對於研磨材301~332，依據下述方法，來進行研磨材之形狀．研磨性能之評估。
1.粒子形狀．長寛比
隨機選擇粒子100個，對於研磨材粒子進行掃描式電子顯微鏡照片(SEM像)之攝影，將該長徑設為a、短徑設為b時，將a/b之值之平均值以作為長寛比而求得。尚，對於各粒子描繪外接的長方形(稱為「外接長方形」)時，外接長方形的短邊及長邊之中，將最短的短邊之長度設為短徑，將最長的長邊之長度設為長徑。
當長寛比為1.00~1.15範圍內，又較佳為1.00~1.05範圍內時分類作為球狀。當為1.00~1.15之範圍以外時，分類作為不定形。
2.粒徑變動係數(CV值)
從100個研磨材粒子的掃描式電子顯微鏡照片(SEM像)求得粒徑分布的變動係數(亦稱為「單分散性」)，來評估單分散性。尚，粒徑為基於各粒子的照片圖像之面積來求得面積圓等效粒徑，並將此設為各粒子之粒徑。
粒徑分布變動係數為以下述式求得。
變動係數(%)=(粒徑分布之標準偏差/平均粒徑)×100
3.研磨速度
將使用研磨材粒子的研磨材之粉體分散至水等的溶劑中使成為研磨材糊料，再將該研磨材糊料供給至研磨機的研磨對象面之同時，以研磨布來將研磨對象面進行研磨，可藉此來測量研磨速度。研磨材糊料係僅以水來作為分散 媒並使濃度成為100g/L，使通過孔徑5μm的過濾器。研磨試驗中，以5L/min的流量循環供給研磨材糊料，以進行研磨加工。作為研磨對象物使用65mm的玻璃基板，研磨布使用聚胺基甲酸乙酯製的研磨布。將研磨時對研磨面的壓力設為9.8kPa(100g/cm2)，研磨試驗機的旋轉速度設定在100min-1(rpm)，進行研磨加工30分鐘。將研磨前後之厚度，以Nikon Digimicro(MF501)測量，由厚度變化量計算出每1分鐘的研磨量(μm)，將此設為研磨速度。
4.表面粗糙度
有關玻璃基板表面之表面狀態(表面粗糙度Ra)，如「3.研磨速度」之測量中，將已進行30分鐘研磨加工後的玻璃基板，以光波干涉式表面粗糙度計(Zygo公司製Dual-channel ZeMapper)來進行表面粗糙度之評估。尚，所謂的Ra，係以JIS B0601-2001中的算術平均粗糙度來表示。
5.傷
又，關於玻璃基板表面之表面狀態(傷之個數)，將已進行30分鐘研磨加工後的玻璃基板使用光波干涉式表面粗糙度計(Zygo公司製Dual-channel ZeMapper)，以藉由測量玻璃基板全面之凹凸來進行傷之個數之評估。
具體而言，將已進行30分鐘研磨加工後的玻璃基板之表面，使用Zygo公司製Dual-channel ZeMapper，對於 玻璃基板5片，以目視來調查有無50~100μm範圍內之傷，並將其以每1片之產生數之平均值來表示。
<研磨材之形狀．研磨性能之評估>
將藉由上述評估所得到的結果整理於表8。
依表8可得知，導入有碳酸氣體並予以製作的研磨材301~331(實施例)，粒子形狀為球狀；相較於此，未導入碳酸氣體並予以製作的研磨材332(比較例)， 粒子形狀為不定形。又可得知，相較於未導入碳酸氣體的研磨材(比較例)，導入有碳酸氣體的研磨材(實施例)之粒徑變動係數(CV值)及表面粗糙度為小，且傷亦為少。關於研磨速度，得知與使用於研磨材之製作的鈰溶液之量，幾乎呈現比例之關係。
[實施例IV]
以下，列舉實施例來具體說明本發明，但本發明並不限定於此等。尚，實施例中的「份」或「%」之表示，若未特別告知係表示「質量份」或「質量%」。
<脲類水溶液之調製>
調製以下研磨材粒子之製造中所使用的「未加熱分解的脲類水溶液A1~A5」、及「已加熱分解的脲類水溶液B1~B5」。
(脲類水溶液A1之調製)
脲類水溶液A1：2.5mol/L脲水溶液
(脲類水溶液A2~A5之調製)
如表10記載之濃度，即，分別調製濃度為0.05、0.03、10及13mol/L的脲類水溶液5L，使分別成為A2~A5的脲類水溶液。
(脲類水溶液B1之調製)
準備0.5L的10mol/L脲類水溶液，在密閉容器內以100℃加熱6小時。之後，將該脲水溶液冷卻至室溫(25℃)，使成為B1之脲類水溶液。測量在室溫(25℃)下的碳酸離子濃度，結果為12mmol/L。
(脲類水溶液B3~5之調製)
在脲類水溶液B1之調製中，除了使脲水溶液之濃度變化以外，其餘為以相同之方法，並使分解脲液之濃度以成為如表10記載的碳酸離子濃度之方式，來調製並使用脲類水溶液B3~5之液體。
(脲類水溶液B6~9之調製)
在脲類水溶液B1之調製中，使脲之溫度及加熱時間變化來分解脲水溶液，冷卻至室溫(25℃)，以調製分解脲水溶液B6~9。測量在室溫(25℃)下的碳酸離子濃度並將結果表示於表10中。尚，脲類水溶液B8及B9之調製中為使用耐壓容器並加溫至140℃來調製。
(脲類水溶液B10~13之調製)
在脲類水溶液B1之調製中，使分解濃度及時間、溫度以如表1般地變化來分解脲水溶液，冷卻至室溫(25℃)，調製在成長過程中所使用的分解脲水溶液B10~13。測量在室溫(25℃)下的碳酸離子濃度並將結果表示於表9 中。
碳酸離子濃度為以離子層析法來進行測量。使用DIONEX公司製離子層析儀、DX500來測量。
<研磨材粒子401之製造>
以下述順序來製造比較的研磨材粒子401。
(1)準備1.0L的2.5mol/L脲水溶液(脲類水溶液A1)。
(2)於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.0L。
(3)將上述(2)所調製的硝酸鈰水溶液加熱至90℃。
(4)於上述(3)的加熱的硝酸鈰水溶液中添加(1)所準備的脲水溶液，並加熱攪拌1小時。
(5)將上述(4)的加熱攪拌的混合液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(6)將上述(5)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃ 燒成而得到研磨材粒子401。
<研磨材粒子402之製造>
以下述順序來製造本發明相關的研磨材粒子402。
(1)準備0.5L的5.0mol/L分解脲水溶液(脲類水溶液B1)。
(2)於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.0L。
(3)將上述(2)所調製的硝酸鈰水溶液加熱至90℃。
(4)於上述(3)的加熱的硝酸鈰水溶液中添加(1)所準備的脲水溶液，並加熱攪拌10分鐘(核形成過程)。
(5)於上述(4)的混合液中添加濃度為0.05mol/L的脲類水溶液0.5L，並加熱攪拌50分鐘(成長過程)。
(6)將上述(5)的加熱攪拌的混合液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(7)將上述(6)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成而得到研磨材粒子402。
<研磨材粒子403~405之製造>
在研磨材粒子402之製造中，將(1)所使用的分解脲水溶液變更為B3~B5，來製作研磨材粒子403~405。
<研磨材粒子406~409之製造>
在研磨材粒子402之製造中，將(1)所使用的分解脲 水溶液變更為B6~B9，來製作研磨材粒子406~409。
<研磨材粒子410~412之製造>
(1)準備0.5L的5.0mol/L分解脲水溶液(脲類水溶液B1)。
(2)於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.0L。
(3)將上述(2)所調製的硝酸鈰水溶液加熱至90℃。
(4)於上述(3)的加熱的硝酸鈰水溶液中添加(1)所準備的脲水溶液，並加熱攪拌10分鐘。
(5)於上述(4)的混合液中添加表10所記載濃度的脲類水溶液(脲類水溶液A3~A5)0.5L，並加熱攪拌50分鐘。
(6)將上述(5)的加熱攪拌的混合液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(7)將上述(6)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成而得到研磨材粒子410~412。
<研磨材粒子413~416之製造>
(1)準備0.5L的5.0mol/L分解脲水溶液(脲類水溶液B1)。
(2)於1.0mol/L硝酸鈰水溶液200mL中添加純水使成為9.0L。
(3)將上述(2)所調製的硝酸鈰水溶液加熱至90℃。
(4)於上述(3)的加熱的硝酸鈰水溶液中添加(1)所準備的脲水溶液，並加熱攪拌10分鐘。
(5)於上述(4)的混合液中添加以表9所記載濃度．分解溫度．時間來使分解的脲類水溶液(脲類水溶液B10~B13)0.5L，並加熱攪拌50分鐘。
(6)將上述(5)的加熱攪拌的混合液中所析出的研磨材粒子之前驅物，使用薄膜過濾器予以分離。
(7)將上述(6)所分離的研磨材粒子之前驅物以600℃燒成而得到研磨材粒子413~416。
<研磨材粒子417~425之製造>
在研磨材粒子402之製造中，如表9所示般，以稀土類鹽水溶液中的稀土類元素之總量為不變之情況下，使變更為表中所示mol%的各個硝酸鹽，及將脲類水溶液之種類、添加速度及其濃度，進一步以該碳酸離子濃度如表10所示般變更，來製作研磨材粒子417~425。
尚，表10中，添加速度(mol)係以相對於反應液1L之每1分鐘所添加的脲類之mol數來表示。
《研磨材粒子之評估》
對於研磨材粒子401~425，依據下述方法，來進行該組成、形狀及研磨性能之評估。
1.元素分析
將所得到的研磨材粒子401~425分別的1g溶解於硝酸水溶液10ml及過氧化氫水1.0ml的混合溶液中，並使用SII Nano Technology公司製的ICP發光分光電漿裝置(ICP-AES)來進行元素分析。將研磨材中所含有的研磨材粒子之各稀土類元素之平均含有量以作為組成比(mol%)而求得。其結果得知與表10所示處方之值為一致。
2.粒子形狀．長寛比
隨機選擇粒子100個，對於研磨材粒子進行掃描式顯微鏡照片(SEM像)之攝影，將該長徑設為a、短徑設為b時，將a/b之值之平均值以作為長寛比而求得。尚，對於各粒子描繪外接的長方形(稱為「外接長方形」)時，外接長方形的短邊及長邊之中，將最短的短邊之長度設為短徑，將最長的長邊之長度設為長徑。
當長寛比為1.00~1.15範圍內，又較佳為1.00~1.05範圍內時分類作為球狀。當為1.00~1.15之範圍以外時，分類作為不定形。
3.粒徑變動係數(CV值)
從100個研磨材粒子的掃描式顯微鏡照片(SEM像)求得粒徑分布的變動係數(亦稱為「單分散性」)，來評估單分散性。尚，粒徑為基於各粒子的照片圖像之面積來求得面積圓等效粒徑，並將此設為各粒子之粒徑。又，將各粒子之粒徑之算術平均數設為平均粒徑。
粒徑分布變動係數為以下述式求得。
變動係數(%)=(粒徑分布之標準偏差/平均粒徑)×100
4.研磨速度
將使用研磨材粒子的研磨材之粉體分散至水等的溶劑中使成為研磨材糊料，再將該研磨材糊料供給至研磨機的研磨對象面之同時，以研磨布來將研磨對象面進行研磨，可藉此來測量研磨速度。研磨材糊料係僅以水來作為分散媒並使濃度成為100g/L，使通過孔徑5μm的過濾器。研磨試驗中，以5L/min的流量循環供給研磨材糊料，以進行研磨加工。作為研磨對象物使用65mm的玻璃基板，研磨布使用聚胺基甲酸乙酯製的研磨布。將研磨時對研磨面的壓力設為9.8kPa(100g/cm2)，研磨試驗機的旋轉速度設定在100min-1(rpm)，進行研磨加工30分鐘。將研磨前後之厚度，以Nikon Digimicro(MF501)測量，由厚度變化量計算出每1分鐘的研磨量(μm)，將此設為研磨速度。
5.表面粗糙度
有關玻璃基板表面之表面狀態(表面粗糙度Ra)，如「4.研磨速度」之測量中，將已進行30分鐘研磨加工後的玻璃基板，以光波干涉式表面粗糙度計(Zygo公司製Dual-channel ZeMapper)來進行表面粗糙度之評估。尚，所謂的Ra，係以JIS B0601-2001中的算術平均粗糙度來表示。
<研磨材之形狀．研磨性能之評估>
將藉由上述評估所得到的結果整理於表11。
依表11可得知，各研磨材中所含有的研磨材粒子之各稀土類元素之組成比(mol%)，係對應於在各研磨材之製造步驟所混合的水溶液之濃度及量之值。又，依表10可得知，相較於比較例的研磨材粒子401，經由核形成過程與成長過程所製造的本發明相關的研磨材粒子402~425之球形度(粒子形狀．長寛比)及粒徑變動係數(CV值)為小，且研磨速度為快。又可得知，相較於比較例之研磨材，實施例之研磨材之表面粗糙度亦為小，不易產生 傷。
[產業利用性]
本發明係可利用於玻璃製品或半導體裝置、水晶振盪器等的製造步驟中，藉由含有氧化鈰的研磨材來進行研磨之領域。

Claims (23)

  1. 一種研磨材，其特徵係含有鈰(Ce)、與選自鑭(La)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)及銪(Eu)的至少1種的元素之合計含有量為81mol%以上，選自釔(Y)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及鎦(Lu)的至少1種的元素之含有量為19mol%以下的研磨材粒子，前述研磨材粒子之粒徑之單分散性為30%以下。
  2. 如請求項1之研磨材，其中，前述研磨材粒子之平均微晶徑為420~500Å範圍內。
  3. 如請求項1之研磨材，其中，前述研磨材粒子之平均粒徑D50為0.5~0.9μm範圍內。
  4. 如請求項1之研磨材，其中，前述研磨材粒子之平均含有率為全研磨材粒子的80質量%以上。
  5. 如請求項1之研磨材，其係含有鈰(Ce)之含有量為81mol%以上，選自釔(Y)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及鎦(Lu)的至少1種的元素之含有量為19mol%以下的研磨材粒子。
  6. 如請求項1之研磨材，其係含有鈰(Ce)之含有量為90mol%以上，選自釔(Y)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺 (Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及鎦(Lu)的至少1種的元素之含有量為10mol%以下的研磨材粒子。
  7. 一種研磨材，其特徵係含有鈰(Ce)之含有量為95~100mol%範圍內的研磨材粒子，前述研磨材粒子之粒徑之單分散性為30%以下。
  8. 如請求項7之研磨材，其中，前述研磨材粒子之粒徑之單分散性為20%以下。
  9. 一種含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其係製造請求項1之研磨材的製造方法，其特徵為至少包含下述步驟1~步驟5，且在至少下述步驟2~步驟3為止之間，於下述水溶液或反應液中連續性或間歇性導入碳酸氣體，步驟1：調製含有鈰(Ce)的水溶液並加熱之步驟；步驟2：將沈澱劑添加至前述步驟1中經加熱的前述水溶液中，以調製反應液之步驟；步驟3：加熱攪拌前述反應液使生成研磨材粒子前驅物之步驟；步驟4：將前述步驟3中生成的研磨材粒子前驅物從反應液中分離之步驟；步驟5：將在前述步驟4分離並得到的前述研磨材粒子前驅物，以在氧化性環境中燒成使形成研磨材粒子之步驟。
  10. 如請求項9之含有研磨材粒子的研磨材之製造方 法，其中，前述水溶液滿足下述要件1a~要件3a，要件1a：前述水溶液為除了前述鈰以外，亦含有選自由鑭(La)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釔(Y)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)及鎦(Lu)所成的14種稀土類元素中至少1種的元素；要件2a：前述水溶液中所含有的鈰、與該水溶液中所含有的選自鑭、鐠、釹、釤及銪的至少1種的元素之合計含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為81mol%以上；要件3a：前述水溶液中所含有的選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為19mol%以下。
  11. 如請求項10之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述水溶液滿足下述要件1b~要件3b，要件1b：前述水溶液為除了前述鈰以外，亦含有選自由釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦所成的9種稀土類元素中至少1種的元素；要件2b：前述水溶液的鈰之含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為81mol%以上；要件3b：前述水溶液中所含有的選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦的至少1種的元素之含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為 19mol%以下。
  12. 如請求項9之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述水溶液的鈰之含有量，相對於前述水溶液中所含有的稀土類元素之整體量為95~100mol%範圍內。
  13. 如請求項9之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，在前述步驟2的添加沈澱劑之前，前述水溶液或前述反應液中的碳酸離子濃度為50~1600mg/L範圍內。
  14. 如請求項9之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，在前述步驟2的添加沈澱劑之前，前述水溶液或前述反應液中的碳酸離子濃度為58~1569mg/L範圍內。
  15. 如請求項9之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述沈澱劑為脲或脲系化合物。
  16. 一種含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其係製造請求項1之研磨材的製造方法，其特徵為至少具有下述步驟：將脲類水溶液添加至包含鈰的含稀土類元素化合物的水溶液中，以形成研磨材前驅物粒子之步驟，與燒成該研磨材前驅物粒子之步驟，且於前述形成研磨材前驅物粒子之步驟的反應初期的粒子之核形成過程中，添加經加熱分解的脲類水溶液，前述核形成過程後的粒子之成長過程中，添加脲類水溶液或經加熱分解的脲類水溶液。
  17. 如請求項16之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述反應初期的粒子之核形成過程中，添加經 加熱分解的脲類水溶液之添加速度，以換算成加熱分解前的脲類濃度係相對於反應液1L為每1分鐘0.01~50mol範圍內。
  18. 如請求項16之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述反應初期的粒子之核形成過程中，添加經加熱分解的脲類水溶液之碳酸離子濃度為2.5~50mmol/L範圍內。
  19. 如請求項16之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述粒子之成長過程中，添加脲類水溶液之濃度為0.05~10mol/L範圍內。
  20. 如請求項16之含有研磨材粒子的研磨材之製造方法，其中，前述粒子之成長過程中，添加前述經加熱分解的脲類水溶液之碳酸離子濃度為0.1~30mmol/L範圍內。
  21. 一種研磨材之製造方法，其係製造請求項1之研磨材的製造方法，其特徵為前述研磨材所含有的研磨材粒子係藉由將至少以氧化鈰作為主成分的研磨材粒子前驅物予以燒成處理而製造，該燒成處理係以燒成溫度為1050~1500℃範圍內予以處理之步驟。
  22. 如請求項21之研磨材之製造方法，其中，在前述燒成步驟將前述研磨材粒子前驅物燒成的燒成裝置係滾軸式隧道窯或旋轉窯。
  23. 一種研磨加工方法，其特徵係將請求項1至請求項8中任一項之研磨材使用於被研磨物之研磨加工。
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