TWI542679B - Cerium oxide abrasive material, cerium oxide grinding material manufacturing method and grinding processing method - Google Patents

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Description

氧化鈰研磨材料、氧化鈰研磨材料的製造方法及研磨加工方法
本發明係關於氧化鈰研磨材料及其製造方法以及研磨加工方法。詳細而言，係關於包含球狀粒子且為研磨性能(研磨速度)優異之氧化鈰研磨材料粒子之氧化鈰研磨材料及其製造方法以及研磨加工方法。
使用於在製造步驟中對玻璃光學元件或玻璃基板、半導體裝置等進行精密研磨之研磨材料，以往係使用以氧化鈰為主成分，並將氧化鑭、氧化釹、氧化鐠等添加於此之稀土類元素氧化物。其他研磨材料，可列舉出金剛石、氧化鐵、氧化鋁、氧化鋯、膠體二氧化矽等，但以研磨速度或研磨後之被研磨物的表面粗糙度(研磨後的表面平滑性)之觀點等來比較時，以包含氧化鈰之研磨材料為有效，而被廣泛地使用。
一般而言，作為研磨材料所流通之氧化鈰粒子，較多是藉由粉碎法來製造。藉由粉碎法所製造之研磨材料粒子，由於在表面上存在銳角的邊緣，所以研磨速度 快，但存在著容易對被研磨物表面造成損傷之問題。
此外，在要求埃(Å)等級的高平滑度之玻璃光 學元件、玻璃基板、半導體裝置中的研磨步驟中，首先在使用研磨速度快的氧化鈰粒子等進行一次研磨後，使用數十nm大小的膠體二氧化矽進行二次研磨，而提升表面的平滑性(表面粗糙度)之方法，為一般所使用者。
然而，上述方法中，由於研磨步驟涵蓋多階 段，因而導致生產性降低之問題。此外，近年來對平滑度之要求進一步提高，因而要求開發出一種可維持高研磨速度，並且於研磨時成為損及平滑度的因素之損傷的產生少之球狀的研磨材料粒子。
光學玻璃等之製造步驟中，可進行精密研磨 之高純度氧化鈰系研磨材料的製造方法，係有一種將碳酸、草酸、乙酸等之鹽添加於精製後之硝酸鈰(III)、氯化鈰(III)、硫酸鈰(III)等之鈰水溶液，使碳酸鈰(III)、草酸鈰(III)、乙酸鈰(III)等之生成物沉澱，然後在過濾該沉澱物並進行乾燥後，進行燒結而得到氧化鈰之方法。
例如於非專利文獻1中，係介紹一種將包含 脲作為沉澱劑之沉澱劑水溶液添加於硝酸鈰水溶液及硝酸釔水溶液等之稀土類元素水溶液並加熱攪拌，而得到粒徑分布狹窄之研磨材料粒子前驅物之方法。
然而，對以非專利文獻1記載之方法所製造 的氧化鈰粒子前驅物施以燒結處理來製造氧化鈰研磨材料粒子，並確認該研磨效果，結果發現其研磨速度不足，於 實用上存在著較大問題。使該研磨速度降低之原因，可得知為了調整粒子形狀及粒子分布而混合鈰元素以外的稀土類元素(釔等)，使粒子表面的鈰濃度相對降低，因而使研磨速度降低。
另一方面，專利文獻1中，係揭示一種使用 使無機粒子附著於有機粒子的表面之複合粒子之研磨方法。然而，專利文獻1所揭示之方法中，由於被覆有機粒子表面之無機粒子的層厚較薄，難以在粒子內引起氧的擴散，無法使3價鈰多量地存在於粒子表面。除此之外，由於粒子本身過大，故存在著無法得到高度平滑性之問題。
專利文獻1中，係揭示一種金屬氧化物粒子 的製造方法，該金屬氧化物粒子，係藉由對加熱含有金屬鹽、高分子化合物及高沸點有機溶劑之混合物所生成之金屬氧化物進行燒結而得到。
以往，於依據氧化鈰之研磨中，可考量為於 氧化鈰表面存在多量的3價鈰，並且使4價鈰穩定地存在於粒子內部，藉此由表面的3價鈰來切斷被研磨物的分子鍵而進行研磨。然而，例如在較小粒子的粒子塊中，於粒子表面及內部不易顯現出鈰的價數差，3價鈰不易存在於表面，而無法得到研磨速度的增加。
如上述般，關於研磨性，係有依據3價鈰所 賦予之看法。然而，鈰係以4價的狀態較穩定，難以使不穩定的3價鈰存在於研磨材料粒子中。
對於上述問題，專利文獻2及專利文獻3 中，係探討使雜質混入於鈰化合物來構成鈣鈦礦(Perovskite)型的氧化物，而從結構上提高3價鈰的比率之做法。
然而，專利文獻2及專利文獻3所揭示之方 法中，難以穩定地量產鈣鈦礦結構的化合物，且由於雜質濃度高，而難以使3價鈰多量地存在於表面附近的區域。
專利文獻4中，係揭示一種金屬氧化物粒子 的製造方法，該金屬氧化物粒子，係藉由對加熱含有金屬鹽、高分子化合物及高沸點有機溶劑之混合物所生成之金屬氧化物進行燒結而得到。
然而，專利文獻4所揭示之方法中，由於微 晶體凝聚而形成粒子，所以並未呈現出真球狀，於表面有許多凹凸，容易於被研磨物形成損傷。此外，由於是由凝聚粒子所構成之粒子塊，所以當使用在研磨加工時容易崩壞。
再者，由於需使用有機溶劑作為溶劑，且須 在高溫下進行反應，所以生產性差。此外，由於使用高分子化合物，當高分子化合物殘留於粒子表面時，於燒結時會引起凝聚，而有難以控制粒徑之問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012-135866號公報
[專利文獻2]日本特開2012-224745號公報
[專利文獻3]日本特開2012-122042號公報
[專利文獻4]日本特開2013-110272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)
本發明係鑒於上述問題而創作出，該解決課題在於提供一種含有藉由使用稀土類鹽水溶液與沉澱劑之合成法所製造之球狀氧化鈰研磨材料粒子之氧化鈰研磨材料，其係包含球狀粒子且為研磨性能(研磨速度及研磨面的研磨精度)優異之氧化鈰研磨材料粒子之氧化鈰研磨材料，並且提供該製造方法及研磨加工方法。
本發明係鑒於上述課題而進行精心探討，結果發現到藉由下述氧化鈰研磨材料，其特徵為其係含有藉由使用稀土類鹽水溶液與沉澱劑之合成法所製造之球狀氧化鈰研磨材料粒子，該氧化鈰研磨材料粒子為平均寬高比位於1.00~1.15的範圍內之球狀粒子的氧化鈰研磨材料，可提供包含球狀粒子且為研磨性能(研磨速度及研磨面的研磨精度)優異之氧化鈰研磨材料粒子之氧化鈰研磨材 料，因而至於完成本發明。
亦即，本發明之上述課題可藉由下述手段解決。
1.一種氧化鈰研磨材料，其係含有藉由使用稀土類鹽水溶液與沉澱劑之合成法所製造之球狀氧化鈰研磨材料粒子之氧化鈰研磨材料，其特徵為：前述氧化鈰研磨材料粒子為平均寬高比位於1.00~1.15的範圍內之球狀粒子。
2.如第1項之氧化鈰研磨材料，其中前述氧化鈰研磨材料粒子，其3價鈰之平均含有率相對於從最表層至朝向粒子中心部的深度10nm為止之表面區域中的鈰總含量，位於5~40mol%的範圍內。
3.如第1項之氧化鈰研磨材料，其中從前述氧化鈰研磨材料粒子的粒徑累積分布曲線所求取之粒徑D50(nm)，位於50~500nm的範圍內。
4.如第1項之氧化鈰研磨材料，其中從前述氧化鈰研磨材料粒子的粒徑累積分布曲線所求取之粒徑D10(nm)，位於前述粒徑D50(nm)之0.70~0.95倍的範圍內。
5.如第1項之氧化鈰研磨材料，其中從前述氧化鈰研磨材料粒子的粒徑累積分布曲線所求取之粒徑D90(nm)，位於前述粒徑D50(nm)之1.10~1.35倍的範圍內。
6.如第1項之氧化鈰研磨材料，其中前述氧 化鈰研磨材料粒子，其鈰的平均含有率相對於構成粒子之全部稀土類元素的總含量，為81mol%以上。
7.如第1項之氧化鈰研磨材料，其中前述氧化鈰研磨材料粒子的粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬，位於0.17~0.25°的範圍內。
8.如第7項之氧化鈰研磨材料，其中前述氧化鈰研磨材料粒子具有平均寬高比位於1.00~1.02的範圍內之球狀。
9.一種氧化鈰研磨材料的製造方法，其特徵為經由下述步驟1~步驟4製造如第1項至第6項中任一項之氧化鈰研磨材料。
步驟1：混合含有鈰之稀土類鹽水溶液與沉澱劑溶液而調製出反應液之步驟、步驟2：加熱前述反應液而調製出研磨材料粒子前驅物之步驟、步驟3：從反應液中分離所生成之前述研磨材料粒子前驅物之步驟、以及步驟4：對所分離之前述研磨材料粒子前驅物施以燒結處理，而形成氧化鈰研磨材料粒子之燒結步驟。
10.如第9項之氧化鈰研磨材料的製造方法，其中前述燒結步驟中的燒結溫度位於450~900℃的溫度範圍。
11.一種氧化鈰研磨材料的製造方法，其係製造如第7項或第8項之氧化鈰研磨材料之氧化鈰研磨材料 的製造方法，其特徵為：前述研磨材料粒子，係將至少析出於溶液中之將氧化鈰作為主成分之氧化鈰粒子前驅物進行燒結處理而製造出，該燒結處理為在燒結溫度位於700~1000℃的範圍內進行處理之步驟。
12.如第11項之氧化鈰研磨材料的製造方 法，其中於前述燒結步驟中燒結前述氧化鈰粒子前驅物之燒結裝置，為輥式爐底窯(Roller Hearth Kiln)或旋轉窯(Rotary Kiln)。
13.如第9項之氧化鈰研磨材料的製造方法， 其中於前述步驟2中，將反應溫度中之前述反應液的pH值調整至4.5~7.0的範圍內。
14.如第13項之氧化鈰研磨材料的製造方 法，其中於該反應液中添加脲作為前述反應液的pH調整劑。
15.如第13項之氧化鈰研磨材料的製造方 法，其中於該反應液中添加酸及鹼性水溶液作為前述反應液的pH調整劑。
16.如第13項至第15項中任一項之氧化鈰研 磨材料的製造方法，其中將形成前述研磨材料粒子前驅物之步驟的反應溫度中之前述反應液的pH值調整至5.0~6.5的範圍內。
17.一種研磨加工方法，其特徵為：使用如第 7項或第8項之氧化鈰研磨材料進行研磨加工。
藉由本發明之上述手段，可提供一種包含球狀粒子且為研磨性能(研磨速度及研磨面平滑性)優異之氧化鈰研磨材料粒子之氧化鈰研磨材料及該製造方法以及研磨加工方法。
關於可達成本發明之上述目的效果之顯現機制及作用機制，雖未明確化，但可推測如下。
由先前的方法所製作之氧化鈰研磨劑的形狀並非真球狀，於表面有許多凹凸，容易對被研磨物造成損傷。本發明所使用之氧化鈰研磨劑具有高球形度，因此，含有氧化鈰研磨材料粒子之本發明的氧化鈰研磨材料，可思及乃適合於精密研磨。
1‧‧‧研磨裝置
2‧‧‧研磨轉盤
3‧‧‧被研磨物
4‧‧‧研磨材料漿液
5‧‧‧漿液噴嘴
6‧‧‧被研磨物保持部
7‧‧‧流路
8‧‧‧漿液槽
C‧‧‧核心
F‧‧‧按壓力
P‧‧‧研磨布
S‧‧‧外殼
步驟A‧‧‧沉澱劑水溶液調製步驟
步驟B‧‧‧稀土類鹽水溶液調製步驟
步驟C‧‧‧沉澱劑水溶液的添加步驟(中核粒子形成步驟)
步驟D‧‧‧加熱攪拌步驟(粒子成長步驟)
步驟E‧‧‧固液分離步驟
步驟F‧‧‧燒結步驟
第1圖係顯示本發明之含鈰(III)研磨材料粒子的一例之掃描型顯微鏡照片。
第2圖係顯示本發明之含鈰(III)研磨材料粒子的其他一例之掃描型顯微鏡照片。
第3圖係顯示本發明之含鈰(III)研磨材料粒子之粒徑累積分布曲線的一例之圖表。
第4圖係顯示粉末X射線繞射模式的半值寬顯示出特定值之本發明之氧化鈰研磨材料粒子的一例之掃描型顯微鏡照片。
第5圖係顯示藉由均一組成粒子調製法所製造均一組成的氧化鈰研磨材料粒子之步驟的一例之概略步驟圖。
第6圖係顯示核殼型研磨材料粒子的構造之示意圖。
第7圖係顯示藉由核殼型粒子調製法來製造核殼型氧化鈰研磨材料粒子之步驟的一例之概略步驟圖。
第8圖係以所規定反應液的pH之製造方法製造之研磨材料粒子之掃描型顯微鏡照片的一例。
第9圖係以所規定反應液的pH之製造方法製造之研磨材料粒子之掃描型顯微鏡照片的一例。
第10圖係於實施例中，使用於研磨速度測定之研磨裝置的概略構成圖。
本發明之氧化鈰研磨材料，係含有藉由使用 稀土類鹽水溶液與沉澱劑之合成法所製造之球狀氧化鈰研磨材料粒子之氧化鈰研磨材料，其特徵為前述氧化鈰研磨材料粒子為平均寬高比位於1.00~1.15的範圍內之球狀粒子。該特徵係在請求項1至請求項17之發明中為共通之技術特徵。
作為本發明之實施形態，從更可顯現本發明 之目的的效果之觀點來看，前述氧化鈰研磨材料粒子，其3價鈰之平均含有率相對於從最表層至朝向粒子中心部的深度10nm為止之表面區域中的鈰總含量，較佳位於5~40mol%的範圍內。
此外，從前述氧化鈰研磨材料粒子的粒徑累 積分布曲線所求取之粒徑D50(nm)位於50~500nm的範圍內者，從可實現更優異的研磨速度之觀點來看為佳。
此外，本發明之氧化鈰研磨材料粒子中，從 粒徑累積分布曲線所求取之粒徑D10(nm)位於前述粒徑D50(nm)之0.70~0.95倍的範圍內者，或是從粒徑累積分布曲線所求取之粒徑D90(nm)位於前述粒徑D50(nm)之1.10~1.35倍的範圍內者，從成為單分散性極高之研磨材料粒子且可得到更高的平滑性與研磨速度之觀點來看為佳。
此外，氧化鈰研磨材料粒子中之鈰的平均含 有率相對於構成粒子之全部稀土類元素的總含量為81mol%以上者，從可得到更優異的研磨速度之觀點來看為佳。
此外，氧化鈰研磨材料粒子的粉末X射線繞 射模式之主峰值的半值寬位於0.17~0.25°的範圍內者，即使氧化鈰粒子的硬度高，研磨時亦不易產生刮損(損傷)，故較佳。再者，氧化鈰研磨材料粒子較佳具有平均寬高比位於1.00~1.02的範圍內之球狀。
本發明之氧化鈰研磨材料的製造方法，其特 徵為經由下述步驟1~步驟4製造本發明之氧化鈰研磨材料。
步驟1：混合含有鈰之稀土類鹽水溶液與沉澱劑溶液而調製出反應液之步驟、步驟2：加熱前述反應液 以調製出研磨材料粒子前驅物之步驟、步驟3：從反應液中分離所生成之前述研磨材料粒子前驅物之步驟、以及步驟4：對所分離之前述研磨材料粒子前驅物施以燒結處理，而形成氧化鈰研磨材料粒子之燒結步驟。
再者，作為本發明之氧化鈰研磨材料的製造 方法，將前述燒結步驟中的燒結溫度設定在450~900℃的溫度範圍者，從可使3價鈰原子以既定濃度穩定地存在於表面附近，而實現更優異的研磨速度之觀點來看，為較佳的型態。
此外，在製造出含有粉末X射線繞射模式之 主峰值的半值寬位於0.17~0.25°的範圍內之氧化鈰研磨材料粒子之氧化鈰研磨材料之氧化鈰研磨材料的製造方法較佳者，研磨材料粒子係將至少析出於溶液中之以氧化鈰為主成分之氧化鈰粒子前驅物進行燒結處理而製造出，該燒結處理為在燒結溫度位於700~1000℃的範圍內進行處理之步驟。此外，於該燒結步驟中燒結氧化鈰粒子前驅物之燒結裝置，較佳為輥式爐底窯(Roller Hearth Kiln)或旋轉窯(Rotary Kiln)。
於前述步驟2中，將反應溫度中之前述反應 液的pH值調整於至4.5~7.0的範圍內者，就製造適合於精密研磨之球形度高的研磨劑粒子而言為佳。進而，從製造真球度更高之研磨劑粒子之觀點來看，較佳係於該反應液中添加脲作為該反應液的pH調整劑。再者進而，較佳係於該反應液中添加酸及鹼性水溶液作為反應液的pH調 整劑為佳，較佳係將形成研磨材料粒子前驅物之步驟的反應溫度中之反應液的pH值調整至5.0~6.5的範圍內，此外，較佳係使用含有粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬，位於0.17~0.25°的範圍內之氧化鈰研磨材料粒子之氧化鈰研磨材料進行研磨加工。
以下詳細說明本發明之氧化鈰研磨材料粒子及該製造方法。本案中，「~」，係以包含該前後所記載之數值作為下限值及上限值之涵義來使用。
本發明中所謂氧化鈰研磨材料粒子，是指由同一構成的氧化鈰研磨材料粒子所構成之粒子群，將使該研磨材料粒子群分散於水或油而成為漿液狀者，稱為本發明之氧化鈰研磨材料。
《氧化鈰研磨材料》
一般的研磨材料中，為人所知者有使紅色氧化鐵(αFe2O3)、氧化鈰、氧化鋁、氧化錳、氧化鋯、膠體二氧化矽等之研磨材料粒子分散於水或油而成為漿液狀者。
本發明之氧化鈰研磨材料(以下亦僅稱為本發明之研磨材料)，其特徵係包含含有可進行化學機械研磨(CMP；Chemical Mechanical Polishing)之氧化鈰之研磨材料粒子，該化學機械研磨於半導體裝置或玻璃的研磨加工中，可一邊高精度地維持平坦性，且為了得到充分的研磨速度而藉由物理作用及化學作用兩者進行研磨。
《氧化鈰研磨材料粒子》
本發明之氧化鈰研磨材料，係含有藉由使用稀土類鹽水溶液與沉澱劑之合成法所製造之球狀氧化鈰研磨材料粒子之氧化鈰研磨材料，其特徵為：前述氧化鈰研磨材料粒子為平均寬高比位於1.00~1.15的範圍內之球狀粒子。
[平均寬高比]
本發明之氧化鈰研磨材料粒子中，為平均寬高比位於1.00~1.15的範圍內之球狀粒子。
本發明所規定之平均寬高比，可依循下述方法測定。
對於成為對象之氧化鈰研磨材料粒子，係使用掃描型顯微鏡進行照片攝影(SEM(Scanning Electron Microscope)影像)，並隨機選擇100個研磨材料粒子。當以所選擇之氧化鈰研磨材料粒子的長徑為a，短徑為b時，將a/b之值的平均值定義為平均寬高比。對於各研磨材料粒子，當描繪出外切之長方形(稱為「外切長方形」)時，係以外切長方形的短邊及長邊中，將最短的短邊長度作為短徑b，將最長的長邊長度作為長徑a求取。
本發明之氧化鈰研磨材料粒子中，其特徵為平均寬高比位於1.00~1.15的範圍內，較佳位於1.00~1.05的範圍內。
本發明中，將平均寬高比位於1.00~1.15的範圍內之氧化鈰研磨材料粒子分類為球狀，將平均寬高比超 過1.15者分類為非定形。
平均寬高比愈接近於1.00，表示球形度愈 高。含有具有高球形度之本發明之氧化鈰研磨材料粒子之本發明之氧化鈰研磨材料，適合於精密研磨，且研磨速度亦快，可顯現生產性優異之特性。
作為本發明之氧化鈰研磨材料粒子的一例， 第1圖係顯示藉由後述均一組成粒子調製法所形成之氧化鈰研磨材料粒子的掃描型顯微鏡照片(SEM照片，擴大率2000倍)。此外，第2圖係顯示將第1圖的SEM照片更擴大至擴大率30000倍之粒子照片。可得知本發明之研磨材料粒子為球狀，且具有高單分散度。
在此，單分散度，可藉由從既定個數之氧化 鈰研磨材料粒子的掃描型顯微鏡照片(SEM照片)所求取之粒徑分布的變動係數規定。
例如，從100個氧化鈰研磨材料粒子的SEM 照片中求取粒徑分布的變動係數(亦稱為「單分散度」)，評估單分散性。粒徑，係根據各粒子之照片影像的面積而求取面積圓等效粒徑，並將此設為各粒子的粒徑。
粒徑分布的變動係數係藉由下述式求取。
變動係數(%)=(粒徑分布的標準偏差/平均粒徑)×100
另外，上述粒徑、分布等之測定，可使用影像處理測 定裝置(例如，LUZEX AP；Nireco股份有限公司製)進行。
本發明之研磨材料粒子之粒徑分布的變動係數(單分散度)，較佳為20.0%以下。
含有表示高單分散度之研磨材料粒子之研磨材料，不易產生損傷(損傷)，對於精密研磨可發揮優異適性。
在此，關於損傷的產生，可藉由觀察玻璃基板的表面狀態判定。具體而言，可藉由觀察刮損(損傷)的數目判定。
此外，關於被研磨物表面的平滑性，可藉由測定表面粗糙度Ra判定。例如，關於玻璃基板表面的表面狀態(表面粗糙度Ra)，可藉由光波干涉式表面粗糙度計(Zygo公司製Dual-channel ZeMapper)，對進行30分鐘的研磨加工之玻璃基板進行表面粗糙度Ra的評估。另外，Ra係表示JIS B0601-2001中的算術平均粗糙度。
作為被研磨物表面的表面粗糙度Ra，較佳為10(Å)以下，更佳位於3.0~8.0(Å)的範圍內。
本發明中，作為得到平均寬高比位於1.00~1.15的範圍內之研磨材料粒子之方法，可列舉出：並非粉碎法，而是使用使用稀土類鹽水溶液與沉澱劑之合成法，在將至少包含鈰之稀土類鹽水溶液加熱至高溫(例如90℃以上)之狀態下，添加沉澱劑水溶液，例如脲水溶液，於高溫狀態下使脲分解為碳酸氣體與氨，生成包含鈰 之稀土類鹼性碳酸鹽(研磨材料粒子前驅物)後，藉由燒結處理調製出包含平均寬高比位於1.00~1.15的範圍內之氧化鈰，並且幾乎由球狀且為均一組成所構成之研磨材料粒子之方法(以下稱為均一組成粒子調製法)；或是調製出由：含有選自釔(Y)、鈦(Ti)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)及鋱(Tb)之至少一種元素的鹽之核心，以及含有選自前述8種元素之至少一種元素的鹽與鈰(Ce)的鹽之外殼所構成之核殼型無機粒子的前驅物，並經由在500~1200℃之範圍內的溫度燒結該核殼型無機粒子的前驅物之燒結步驟，調製出所形成之核殼型無機粒子之方法(以下稱為核殼型粒子調製法)。
本發明中，得到平均寬高比位於1.00~1.15的 範圍內之研磨材料粒子之具體手段，可藉由在上述使用稀土類鹽水溶液與沉澱劑水溶液之調製步驟中，適當地調整及控制高溫環境下之稀土類鹽水溶液與沉澱劑水溶液的混合時間、反應溫度或反應時間、混合時之稀土類鹽水溶液與沉澱劑水溶液的濃度、燒結溫度或燒結時間而達成。
本發明之研磨材料中，較佳係含有：3價鈰相 對於從最表層至朝向粒子中心部的深度10nm為止之表面區域中的鈰總含量之平均含有率位於5~40mol%的範圍內之氧化鈰研磨材料粒子(以下亦僅稱為本發明之研磨材料粒子)。尤佳係含有80質量%以上之該氧化鈰研磨材料粒子，更佳為90質量%以上，特佳為98質量%以上之由本發明之氧化鈰研磨材料粒子所構成之研磨材料。
[表面中的3價鈰]
作為構成本發明之研磨材料之氧化鈰研磨材料粒子，為球狀粒子，其3價鈰相對於從最表層至朝向粒子中心部的深度10nm為止之表面區域中的鈰總含量之平均含有率，較佳位於5~40mol%的範圍內。可藉由該構成達成本發明的目的效果之顯現機制、作用機制雖尚未明瞭，但可推測如下。
作為研磨材料粒子係以高比率含有鈰作為稀土類元素，藉此可得到高研磨速度，但例如在藉由粉碎法等所調製之研磨材料粒子中，作為形狀由於該形狀在表面上存在銳角的邊緣，雖然研磨速度快，但容易在被研磨物表面產生損傷。
依據氧化鈰之化學研磨作用，於研磨材料粒子的表面附近，相對於穩定的4價鈰(CeO2)，係存在著更多不穩定的3價鈰(Ce2O3)，3價鈰具有拉引玻璃表面之氧的電子之作用，乃為人所知。因此，為了最大程度地顯現此依據氧化鈰之化學研磨作用，重要的是在氧化鈰粒子表面存在多量的3價鈰。
此外，為了使3價鈰存在於表面，粒子表面的氧原子必須往粒子的中心方向擴散，而在粒子表面具有顯現氧缺損的必要。為了生成該氧缺損，必須具有僅可讓氧原子擴散之容積，亦即具有研磨材料粒子的厚度(深度)。
本發明中，係藉由使用稀土類鹽水溶液與沉 澱劑之合成法來調製出球狀粒子且單分散度高之氧化鈰研磨材料粒子，藉此，於該粒子內部中，氧原子可有效率地通過氧缺損而容易擴散，並在研磨材料粒子的表面區域上，於特定範圍內配置3價鈰。
再者，構成本發明之研磨材料之氧化鈰研磨 材料粒子，係以從氧化鈰研磨材料粒子的粒徑累積分布曲線所求取之粒徑D50(nm)位於50~500nm的範圍內者、從氧化鈰研磨材料粒子的粒徑累積分布曲線所求取之粒徑D10(nm)位於前述粒徑D50(nm)之0.70~0.95倍的範圍內者、以及從氧化鈰研磨材料粒子的粒徑累積分布曲線所求取之粒徑D90(nm)，位於前述粒徑D50(nm)之1.10~1.35倍的範圍內者，為較佳型態。
[粒子表面區域中之3價鈰及4價鈰的平均含量及測定方法]
本發明之氧化鈰研磨材料粒子，其3價鈰之平均含有率相對於從最表層至朝向粒子中心部的深度10nm為止之表面區域中的鈰總含量，位於5~40mol%的範圍內。更佳者，3價鈰相對於表面區域中的鈰總含量之平均含有率位於15~40mol%的範圍內。
若3價鈰相對於表面區域中的鈰之平均含有率為5mol%以上，則可得到所期望之研磨速度，若40mol%以下，則可穩定地形成單分散度高且為球狀之粒 子。
本發明中，作為將表面區域中之3價鈰的平 均含有率控制在本發明所規定的範圍之方法，可在藉由使用稀土類鹽水溶液與沉澱劑之合成法將氧化鈰研磨材料粒子形成為單分散性高且平均寬高比位於1.00~1.15的範圍內之球狀粒子後，適當地調整燒結步驟中之燒結溫度及燒結時的氧濃度而藉此達成。
作為燒結溫度較佳位於450~900℃的溫度範 圍。此外，作為燒結時的氧環境較佳位於10ppm~20%的範圍內，更佳為10~1000ppm。若氧濃度較高，則表面區域中之3價鈰的平均含有率降低，若氧濃度較低，則表面區域中之3價鈰的平均含有率提高。
因此，本發明中，藉由適當地組合燒結步驟 中的燒結溫度及氧濃度環境，可構成為期望之3價鈰的平均含有率。
接著說明關於表面區域中之3價鈰的平均含 有率之具體測定方法。本發明之氧化鈰研磨材料粒子之表面區域中之3價鈰的平均含有率，可依循下述所記載之方法求取。
本發明中，於測定從最表層至朝向粒子中心 部的深度10nm為止之表面區域中的鈰之3價及4價的價數別之含有率時，較佳係使用X射線光電子光譜分析法為佳。X射線光電子光譜分析法，意指稱為XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy；X射線光電子光譜分析法)或 ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis；ESCA)之光電子光譜的一種，其係將X射線照射在樣本表面，並測定所產生之光電子的能量而藉此分析樣本的構成元素及該電子狀態之方法。
具體的測定裝置，例如可列舉出VG Scientific公司製的ESCALAB-200R。
列舉出測定步驟的一例，可使用單色化Al作為X射線陽極，並在輸出25W(加速電壓15kV、射出電流1.7mA)測定。能量分解能，當以潔淨的Ag 3d5/2峰值的半值寬來規定時，係設定成為0.8~0.5eV。
首先，以資料讀取間隔1.0eV測定結合能量從-20eV至1200eV之範圍，求取檢測出哪些元素。接著對檢測出之全部元素，以資料讀取間隔設為0.2eV，對賦予該最大強度之光電子峰值進行奈米掃描，並測定各元素的光譜。
所得之光譜，為了避免產生因測定裝置或電腦的不同所造成之含有率算出結果的不同，在傳送至Surface Analysis Society of Japan製的COMMON DATA PROCESSING SYSTEM(較佳為Ver.5.0之後的版本)上後，以同一軟體進行處理，而進行全部元素及鈰的價數別之定量。進行定量處理前，對關於各元素進行CountScale的校正，並進行5點的平滑化處理。定量處理中，係使用去除背景值後之峰值區強度(cps/eV)。
背景值處理，係使用依據Shirley之方法。關 於Shirley法，可參考D.A.Shirley,Phys.Rev.,B5,4709(1972)。再者，對鈰元素的狀態別之定量，可應用使用了同一軟體之峰值分離。關於峰值分離的詳細內容，可參考日本表面科學會編X射線光電子光譜法(丸善(1998/07))。此外，關於鈰元素的狀態別之定量，可參考Eric Beche等之Surf.Interface Anal.2008；40：264-267或是Jacopo Rebellato等之Applied CatalysisA：General 339(2008)108-120。
關於上述X射線光電子光譜分析法，係使用 依據離子束所進行之離子蝕刻法，在從最表層朝向粒子中心部的深度方向上，一邊以1nm單位進行離子蝕刻，一邊對從最表層至深度10nm為止之區域，測定鈰之3價及4價的價數別之含有率，而測得3價及4價的價數別之平均含有率。
[粒徑分布特性]
本發明之研磨材料粒子中，從粒徑累積分布曲線所求取之粒徑D50(nm)位於50~500nm的範圍內者，為較佳型態之一。
再者，從粒徑累積分布曲線所求取之粒徑D10(nm)位於粒徑D50(nm)之0.70~0.95倍的範圍內者、以及粒徑D90(nm)位於粒徑D50(nm)之1.10~1.35倍的範圍內者，為較佳型態。
本發明之粒徑累積分布曲線，可依循下述方 法來製作。
對於研磨材料粒子，係使用掃描型顯微鏡來 進行照片攝影(SEM影像)，並隨機選擇100個研磨材料粒子。接著對100個研磨材料粒子，求取具有與所拍攝之研磨材料粒子影像相等的面積之圓的直徑，作為研磨材料粒子的粒徑。
然後於橫座標上點繪出所測定之研磨材料粒 子的粒徑，於縱座標上點繪出研磨材料粒子之粒子數的累積粒子個數(積分曲線)，而製作出研磨材料粒子之粒徑的粒徑累積分布曲線。
第3圖係顯示以上述方法製作之本發明之研 磨材料粒子的累積曲線(粒徑積分曲線)的一例之圖。
第3圖所示之累積曲線，相對於橫軸之研磨 材料粒子的粒徑(nm)，係從粒徑小的一側累積出現個數，並點繪出100個研磨材料粒子。
於製作出之累積曲線中，如第3圖所示，求 取累積粒子個數為50(%)時的粒徑，並設為D50。同樣的，將累積粒子個數為10(%)時的粒徑設為D10，將累積粒子個數為90(%)時的粒徑設為D90而求取。
相對於粒子個數為中心值之D50，若粒徑D10 或粒徑D90位於上述所規定之範圍，則表示研磨材料粒子的分布狹窄，單分散性優異。
本發明中，達成上述所規定之粒徑累積分布 特性之方法，可藉由在上述調製步驟中，適當地調整及控 制高溫環境下之稀土類鹽水溶液與沉澱劑水溶液的混合時間、反應溫度或反應時間、混合時之稀土類鹽水溶液與沉澱劑水溶液的濃度而達成。
[研磨材料粒子的組成]
本發明之研磨材料粒子中，其鈰的平均含有率相對於構成粒子之全部稀土類元素的總含量為81mol%以上者，為較佳型態。
上述所規定之鈰的平均含量，於藉由後述均一組成粒子調製法所得到之氧化鈰研磨材料粒子中，粒子全體的平均值較佳係滿足上述所規定之條件。此外，藉由核殼型粒子調製法所調製之氧化鈰研磨材料粒子中，並非粒子全體的鈰平均含有率須為81mol%以上，而是以至少於外殼部中，鈰平均含有率須為81mol%以上者為較佳型態。
以下進一步說明關於藉由均一組成粒子調製法所得到之氧化鈰研磨材料粒子的組成。
本發明之藉由均一組成粒子調製法所得到之氧化鈰研磨材料粒子的具體組成，較佳為滿足由下述要件1a~要件3a所規定之全部要件之組成。
要件1a：研磨材料粒子除了鈰之外，更含有選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦之至少一種元素。
構成要件2a：研磨材料粒子中之鈰的含有 率，相對於構成粒子之全部稀土類元素的總含量為81mol%以上。
構成要件3a：研磨材料粒子所含有之選自 釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦之至少一種元素的含有率，相對於構成粒子之全部稀土類元素的總含量為19mol%以下。
在此，研磨材料粒子所含有之各稀土類元素 的含有率，可藉由元素分析求取。例如將研磨材料粒子1g溶解於硝酸水溶液10ml與過氧化氫水1.0ml之混合溶液，並使用SII Nano Technology公司製的ICP發光光譜電漿裝置(ICP-AES)進行元素分析。可從研磨材料粒子之各稀土類元素的含有率中，作為組成比(mol%)而求取。
關於研磨材料粒子的組成分布，亦可藉由研 磨材料粒子之剖面的元素分析求取。例如對於研磨材料粒子，藉由Hitachi High Technologies公司製的集束離子束(FB-2000A)進行剖面加工，並切出通過粒子中心附近之面。然後使用Hitachi High Technologies公司製的STEM-EDX(HD-2000)，從該切斷面進行元素分析，而求取研磨材料粒子之各稀土類元素的組成分布。
此外，本發明之研磨材料粒子中，鈰的含有率愈高，愈可顯現優異的研磨速度。
在此，本發明中之研磨速度，可藉由一邊將使含有研磨材料粒子之研磨材料的粉體分散於水等的溶劑之研磨材料漿液供給至研磨機的研磨對象面，一邊以研磨 布研磨該研磨對象面而測定。
研磨速度，例如可藉由將研磨材料漿液循環 供給至研磨機並進行研磨加工而測定。研磨前後的厚度，可藉由Nikon Digimicro(MF501)測定，從厚度位移中算出每1分鐘的研磨量(μm)，並設為研磨速度。詳細的測定方法，將於後述實施例中配合第10圖來說明。
此外，本發明之研磨材料粒子的具體組成， 更佳為滿足由下述要件1b~要件3b所規定之全部要件之組成。
要件1b：研磨材料粒子除了前述鈰之外，更 含有選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦之至少一種元素。
構成要件2b：研磨材料粒子中之鈰的含有 率，相對於構成粒子之全部稀土類元素的總含量為90mol%以上。
構成要件3b：研磨材料粒子所含有之選自 釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦之至少一種元素的含有率，相對於構成粒子之全部稀土類元素的總含量為10mol%以下。
藉此，藉由抑制與鈰所一同含有之選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦之至少一種元素的含有率，可一邊維持球狀並抑制生產成本。
再者，本發明之研磨材料粒子中，鈰的含有率相對於構成粒子之全部稀土類元素的總含量位於 95~100mol%的範圍內之球狀者，為較佳型態。
含有鈰的含有率相對於構成粒子之全部稀土 類元素的總含量位於95~100mol%的範圍內之球狀研磨材料粒子之研磨材料，由於鈰的比率高，所以可實現極快的研磨速度。
[粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬]
本發明之研磨材料中所包含之氧化鈰研磨材料粒子的粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬，較佳位於0.17~0.25°的範圍內。尤佳係具有該氧化鈰研磨材料粒子的平均寬高比位於1.00~1.02的範圍內之球狀。
為具有球狀之研磨材料時，關於該硬度及刮 損的產生，其定量性最適化的發現仍未被研究出。在對最適化進行探討後，結果發現到即使硬度與以往所知的範圍相比還高，仍存在有刮損的產生少之特定區域。此可推測為研磨材料的形狀因子大之故。
在此，刮損為於研磨時在被研磨物表面上所 產生之細微損傷。當在表面存在如此微小的刮損時，例如於玻璃基板上使磁性膜等成膜構成磁碟時，於磁碟表面上亦顯現作為缺陷。
粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬位於 上述範圍內之本發明之研磨材料粒子，該研磨材料粒子具有球狀。例如，第4圖係顯示本發明之粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬位於0.17~0.25°的範圍內之本氧化鈰 粒子的一例之電子顯微鏡照片。如第4圖所示，藉由形成為球狀，可消除研磨材料之邊緣部分的形狀變動，減少刮損的產生，而可均一地研磨。
〈研磨材料粒子的粉末X射線繞射模式〉
本發明之研磨材料粒子的粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬，係位於0.17~0.25°的範圍內。粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬，可視為研磨材料粒子之硬度的指標，當半值寬較窄時，構成研磨材料粒子之結晶的晶格缺陷少。當硬度較高時，以往於研磨時容易產生刮損，但藉由使用本發明之研磨材料粒子，於研磨時可進行刮損少之研磨。
粉末X射線繞射模式的測定，例如可使用粉末X射線繞射裝置MiniFlexII(Rigaku股份有限公司製)等測定。
《研磨材料粒子的製造方法》
以下係顯示研磨材料粒子的製造方法。
本發明之研磨材料粒子的製造方法，為藉由使用稀土類鹽水溶液與沉澱劑之合成法來製造氧化鈰研磨材料粒子之方法，如前述般，可大致區分為均一組成粒子調製法以及核殼型粒子調製法。
以下說明依據均一組成粒子調製法與核殼型粒子調製法之氧化鈰研磨材料粒子的製造方法。
[均一組成粒子調製法]
第5圖係顯示藉由均一組成粒子調製法來製造氧化鈰研磨材料粒子之步驟的一例之概略步驟圖。
本發明中，藉由均一組成粒子調製法製造氧化鈰研磨材料粒子之步驟，大致由第5圖所示之6個步驟(步驟A：沉澱劑水溶液調製步驟、步驟B：稀土類鹽水溶液調製步驟、步驟C：沉澱劑水溶液的添加步驟(中核粒子形成步驟)、步驟D：加熱攪拌步驟(粒子形成步驟)、步驟E：固液分離步驟及步驟F：燒結步驟)所構成。
接著依序說明各步驟的詳細內容。
(步驟A：沉澱劑水溶液調製步驟)
第5圖所示之步驟A(沉澱劑水溶液調製步驟)中，係於室溫下調製出既定濃度的沉澱劑水溶液，並在密閉容器內加熱，添加所調製的沉澱劑水溶液。
例如調製出0.5L之5.0mol/L的沉澱劑水溶液，並在密閉容器內於100℃加熱6小時。然後冷卻至20℃而形成沉澱劑水溶液。
藉由在密閉容器內加熱沉澱劑水溶液，可在保持溶劑下使水解進行。沉澱劑為脲或脲系化合物者，從可藉由水解反應穩定地供給二氧化碳與氨之觀點來看為佳。
沉澱劑，除了脲之外，亦例如可使用脲的鹽 (例如硝酸鹽、鹽酸鹽等)、N,N'-二甲基乙醯脲、N,N'-二苯甲醯脲、苯磺酸脲、對甲苯磺酸脲、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、乙基異脲、碳酸氫銨等。以下的實施例中，係表示使用脲水溶液來形成稀土類鹼性碳酸鹽者作為代表例，但此僅為一例，並不限定於此。
(步驟B：稀土類鹽水溶液調製步驟)
如第5圖所示之步驟B(稀土類鹽水溶液調製步驟)中，係調製出鈰的含有率相對於全部稀土類元素的總含量為81mol%以上之稀土類鹽水溶液。所調製之稀土類鹽水溶液，較佳例如加熱至90℃。
具體而言，如前述般，較佳為調製出：滿足由前述要件1a~要件3a所規定之全部要件之構成的稀土類鹽水溶液、滿足由前述要件1b~要件3b所規定之全部要件之構成的稀土類鹽水溶液、或是鈰的含有比率相對於構成粒子之全部稀土類元素的總含量位於95~100mol%的範圍內之稀土類鹽水溶液之方法。
含有相對於構成粒子之全部稀土類元素的總含量為81mol%以上的上述鈰，且含有選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦之至少一種元素之稀土類鹽水溶液，或者是鈰的含有比率相對於構成粒子之全部稀土類元素的總含量位於95~100mol%的範圍內之本發明之稀土類鹽水溶液中的離子濃度，較佳係設定在 0.001mol/L~0.1mol/L的範圍內。
此外，沉澱劑水溶液，例如脲水溶液，較佳 係設定在上述稀土類鹽水溶液之離子濃度的5~50倍之範圍內的濃度。
如上述般，將含有相對於構成粒子之全部稀 土類元素的總含量為81mol%以上的鈰，且含有選自釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿及鎦之至少一種元素之稀土類鹽水溶液，或者是鈰的含有比率相對於構成粒子之全部稀土類元素的總含量位於95~100mol%的範圍內之本發明之稀土類鹽水溶液中的離子濃度以及沉澱劑水溶液中(例如脲)的離子濃度，設定在上述範圍內，可調製出表示單分散性之球狀研磨材料粒子。
用以調製本發明之稀土類鹽水溶液所可使用 之此等元素的鹽，可使用硝酸鹽、鹽酸鹽、硫酸鹽等，但較佳係使用硝酸鹽，例如硝酸釔、硝酸釓、硝酸鋱、硝酸鏑、硝酸鈥、硝酸鉺、硝酸銩、硝酸鐿、硝酸鎦等。藉此可製造雜質少之研磨材料。
(步驟C：沉澱劑水溶液的添加步驟)
接著如第5圖所示，將步驟A(沉澱劑水溶液調製步驟)中所調製之沉澱劑水溶液，添加於在步驟B(稀土類鹽水溶液調製步驟)中被加熱之稀土類鹽水溶液，一邊加熱攪拌一邊調製出混合溶液。
藉由在高溫下混合沉澱劑水溶液與稀土類鹽 水溶液，可使沉澱劑水溶液所含有之二氧化碳與氨作用於稀土類鹽水溶液，而生成研磨材料粒子的中核粒子。
在此，沉澱劑水溶液的添加，其添加速度較 快者，從提高單分散性之觀點來看為佳。具體而言，沉澱劑水溶液的添加速度較佳為0.5L/min以上，特佳為1.0L/min以上。此可考量為藉由提高沉澱劑水溶液的添加速度，不會使由沉澱劑水溶液所生成之研磨材料粒子的中核形成異向成長，而可成長為球狀。
(步驟D：加熱攪拌步驟(粒子形成步驟))
接著將步驟C中所生成之分散有研磨材料中核粒子之混合溶液，進一步於一定的溫度及一定時間進行加熱攪拌，藉此使研磨材料中核粒子熟化並成長，而得到稀土類鹼性碳酸鹽之研磨材料粒子的前驅物。
步驟D中的加熱溫度，較佳為80℃以上，特佳為90℃以上。此外，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。加熱溫度及攪拌時間，可配合目的之粒徑而適當地調整。
此外，於加熱攪拌時，若可得到充分的攪拌效率，則特別是攪拌機的形狀等並無特別指定，但為了得到更高的攪拌效率，較佳係使用轉子-定子型式的攪拌機。
本發明中，藉由調整步驟C及步驟D中的條件，可將本發明所規定之粒徑累積分布曲線中的粒徑 D50、粒徑D10或粒徑D90控制在期望範圍內。
例如，藉由縮短沉澱劑水溶液與稀土類鹽水 溶液之混合時間而在短時間內混合，使所生成之中核粒子數增加，使最終的粒子數增多，而使到達粒徑相對變小，如此可使粒徑D50、粒徑D10、粒徑D90降低。相反的，增長混合時間時，中核粒子數減少，使粒子大幅成長。
此外，當增長形成中核粒子後之步驟D中的 加熱攪拌時間(熟化時間)時，可促進粒子的成長，使最終之研磨材料粒子的前驅物大幅成長。此外，關於反應溫度亦相同，愈往高溫側，愈促進粒子的成長，使粒徑D50等增大。
此外，關於粒徑D90，藉由將步驟C(沉澱劑 水溶液的添加步驟)中之稀土類鹽水溶液的濃度設定較高，可增大粒徑D90。此外，關於粒徑D10，藉由降低步驟C(沉澱劑水溶液的添加步驟)中之添加於稀土類鹽水溶液時之沉澱劑水溶液的濃度，可使粒徑D10往增大之方向移動。
再者，平均寬高比或單分散度，藉由增長形 成中核粒子後之步驟D中的加熱攪拌時間(熟化時間)，使微小粒子溶解，使有益於研磨材料粒子之前驅物的成長之奧士瓦(Ostwald)熟化進行，藉此可提高粒子的單分散性，同時球形度亦提高。
(步驟E：固液分離步驟)
加熱攪拌後，為了使用固液分離裝置從反應液中分離所生成之沉澱物(研磨材料微粒子前驅物、稀土類鹼性碳酸鹽)，而進行固液分離操作。固液分離操作的方法，可為一般的方法，例如可適用使用固液分離過濾器等，藉由過濾操作從反應液中分離研磨材料粒子前驅物之方法等。
(步驟F：燒結步驟)
步驟F(燒結步驟)中，係在空氣中或氧化性環境下，於450℃以上對步驟E(固液分離步驟)中所得之研磨材料粒子的前驅物施以燒結處理。燒結後之研磨材料粒子的前驅物乃成為氧化物，而成為含有氧化鈰之研磨材料粒子。本發明中，藉由將步驟F(燒結步驟)中的燒結溫度控制在450~900℃的範圍內，可控制最終之研磨材料粒子的平均寬高比。
此外，可因應必要，在燒結前以水或醇等進行洗淨、乾燥後再進行燒結。
經過燒結後進行冷卻，藉此使研磨材料粒子達到穩定後，可回收做為含有該研磨材料粒子之研磨材料。
藉由使用該研磨材料的製造方法來製造研磨材料，可得到幾乎不含呈異向成長之研磨材料粒子且含有球狀研磨材料粒子之研磨材料。
本發明之研磨材料，較佳係含有由上述方法所調製之研磨材料粒子為50質量%以上，尤佳為70質量 %以上，特佳為90質量%以上。藉此可得到依據研磨之表面粗糙度小之研磨材料。
[核殼型粒子調製法]
接著說明核殼型粒子的調製方法。
第6圖所示之氧化鈰研磨材料粒子，係由核心C及外殼S所構成之核殼型研磨材料粒子。
本發明中，藉由適用核殼型研磨材料粒子，可減少作為貴重資源之鈰，並於支配著研磨速度之核心區域中以高濃度來配置鈰，並且從可將本發明所規定之3價鈰之平均含有率相對於從最表層至朝向粒子中心部的深度10nm為止之表面區域中的鈰總含量控制在期望範圍內之觀點來看，為較佳的粒子形態之一。
本發明中，作為如第6圖所示之構造的核殼型研磨材料粒子的製造方法，如第7圖所示，較佳係主要由核心形成步驟、外殼形成步驟、固液分離步驟及燒結步驟的4個步驟所構成之型態的製造方法。
第7圖係顯示藉由核殼型粒子調製法來製造氧化鈰研磨材料粒子之步驟的一例之概略步驟圖。
(核心形成步驟)
核心形成步驟中，較佳係形成例如選自釔(Y)、鈦(Ti)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)及鋱(Tb)之至少一種元素的鹽，而形成以該鹽為主成分之研磨材料 粒子的前驅物之核心C之型態。亦可併用選自由Ce、Al、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、In、Sn、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、W、Bi、Th及鹼土類金屬所組成之群組之至少一種元素的鹽來形成核心C。
具體而言，核心形成步驟，例如將釔(Y)的鹽 及沉澱劑溶解於水，調製出既定濃度的溶液。藉由在80℃以上加熱攪拌該溶液，而製作出核心C的種晶。核心形成步驟，係進一步將以釔的鹽所調製之溶液添加於調製出之溶液，並在80℃以上加熱攪拌。藉此，核心形成步驟，係形成不溶於水之鹼性碳酸鹽，例如釔鹼性碳酸鹽(Y(OH)CO3或Y(OH)CO3‧xH2O，x=1等)，並於種晶的外側使釔鹼性碳酸鹽成長，而成為研磨材料粒子的前驅物之核心C。以下的說明中，係以開始加熱攪拌後之溶液作為反應溶液。
核心形成步驟中，可溶於水之選自釔(Y)、鈦 (Ti)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)及鋱(Tb)之至少一種元素的鹽以及可併用之選自由Ce、Al、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、In、Sn、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、W、Bi、Th及鹼土類金屬所組成之群組之至少一種元素的鹽，可使用硝酸鹽、鹽酸鹽、硫酸鹽等，但較佳係使用雜質往製品的混入少之硝酸鹽(例如硝酸釔、硝酸鈦、硝酸鍶、硝酸鋇、硝酸釤、硝酸銪、硝酸釓、硝酸鋱等)。
此外，作為沉澱劑，在與前述元素的鹽一同 與水混合並加熱時，只要是可生成鹼性碳酸鹽之種類的鹼化合物即可，較佳為脲化合物、碳酸銨及碳酸氫銨。
作為脲化合物，可使用與前述均一組成粒子 調製法所使用者為相同之化合物。
此外，不溶於水之鹼性碳酸鹽，例如可生成 釔的鹼性碳酸鹽，並以單分散的狀態使所析出之沉澱物分散。再者，於後述外殼形成步驟中，由於形成鈰的鹼性碳酸鹽，所以可形成由鹼性碳酸鹽所構成之連續性層構造。
另外，以下的實施例中，作為由在核心形成 步驟及外殼形成步驟中添加於反應溶液之釔的鹽所調製之水溶液，顯示使硝酸釔溶解於水所調製出之硝酸釔水溶液之情形。此外，作為脲化合物，雖僅顯示出使用脲之一例，並不限定於此。
核心形成步驟中，例如含有釔的鹽之水溶液 的添加速度，每1分鐘較佳為0.003mol/L至5.5mol/L，且較佳係一邊在80℃以上加熱攪拌一邊添加至反應溶液。此係由於藉由將添加速度設定在該範圍，可容易形成單分散性優異且為球狀之研磨材料粒子之故。關於加熱溫度，係由於在80℃以上加熱攪拌時，容易促進所添加之脲的分解之故。此外，所添加之脲的濃度，較佳為釔的離子濃度之5至50倍的濃度。此係由於藉由將釔的水溶液中之離子濃度及脲的濃度設定在該範圍內，可合成出表示單分散性之球狀研磨材料粒子之故。
於加熱攪拌時，若可得到充分的攪拌效率， 則攪拌機的形狀等並無特別指定，但為了得到更高的攪拌效率，較佳係使用轉子-定子型式的軸流攪拌機。
(外殼形成步驟)
外殼形成步驟，較佳係於在核心形成步驟所形成之使選自釔(Y)、鈦(Ti)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)及鋱(Tb)之至少一種元素的鹼性碳酸鹽分散之反應溶液中，以一定速度且為既定時間添加由選自前述8種元素之至少一種元素的鹽所調製之水溶液與由鈰(Ce)的鹽所調製之水溶液之混合液之型態。具體而言，當使用釔作為選自前述8種元素之至少一種元素時，係於核心1的外側，形成含有釔的鹼性碳酸鹽，例如釔鹼性碳酸鹽(Y(OH)CO3或Y(OH)CO3‧xH2O，x=1等)，以及含有鈰的鹼性碳酸鹽，例如鈰鹼性碳酸鹽(Ce(OH)CO3或Ce(OH)CO3‧xH2O，x=1等)之研磨材料粒子的前驅物之外殼S。
另外，亦可併用選自由Al、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、In、Sn、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、W、Bi、Th及鹼土類金屬所組成之群組之至少一種元素的鹽來形成外殼S。
此外，作為水溶液的調製所使用之鈰的鹽，由於較佳為使用對製品之雜質混入少的硝酸鹽而顯示使用硝酸鈰之情形，但並不限定於此，亦可使用鹽酸鹽、硫酸 鹽等。
外殼形成步驟中所添加之水溶液的添加速 度，每1分鐘較佳為0.003mol/L至5.5mol/L。此係由於藉由將添加速度設定在該範圍，可容易形成單分散性優異且為球狀之研磨材料粒子之故。
所添加之水溶液所含有之鈰的濃度比率，較 佳為90莫耳%以下。此係由於當所添加之水溶液之鈰的濃度比率大於90莫耳%時，在以與添加所調製為90莫耳%以下之水溶液時為以相同添加時間添加時，所形成之研磨材料粒子無法表示單分散性，並凝聚成板狀之故。
此外，反應溶液較佳係一邊以前述添加速度 添加水溶液一邊在80℃以上加熱攪拌。此係由於在80℃以上加熱攪拌時，容易促進核心形成步驟中所添加之脲的分解之故。
(固液分離步驟)
固液分離步驟，係從反應溶液中，將形成有由外殼形成步驟所得之外殼2之核殼型無機粒子的前驅物予以固液分離。固液分離步驟中，可因應必要，使所得之核殼型無機粒子的前驅物乾燥後再移往燒結步驟。
(燒結步驟)
燒結步驟，係在空氣中或氧化性環境下，於450~900℃的範圍內且於1~5小時的範圍內，燒結由固液分離步驟 所得之核殼型無機粒子的前驅物。核殼型無機粒子的前驅物，藉由燒結而使二氧化碳脫離，所以從鹼性碳酸鹽成為氧化物，而得到目的之核殼型無機粒子。
作為燒結核殼型無機粒子的前驅物之具體的 燒結裝置，較佳為一般所知的輥式爐底窯(Roller Hearth Kiln)或旋轉窯(Rotary Kiln)。藉此可對研磨材料中所含有之核殼型無機粒子的前驅物均一地施予熱能，故較佳。
一般的輥式爐底窯，例如可在爐內設置複數 個輥，並將原料載置於輥而運送，且亦可將爐內的區域因應預燒結、燒結、冷卻來配合溫度。此外，一般的輥式爐底窯，例如大致呈圓筒狀，且在窯內可使原料一邊緩慢地旋轉一邊緩慢地運送。
〈反應液的pH等〉
本發明之研磨材料的製造方法中，於步驟2(加熱反應液調製出研磨材料粒子前驅物之步驟，例如第5圖的步驟C及D)中，將反應溫度中之前述反應液的pH值調整至4.5~7.0的範圍內者，就製造適合於精密研磨之球形度高的研磨劑粒子者而言為佳。此外，從製造真球度更高之研磨劑粒子之觀點來看，較佳係於該反應液中添加脲作為該反應液的pH調整劑。再者，較佳係於該反應液中添加酸及鹼性水溶液作為反應液的pH調整劑。較佳係將形成研磨材料粒子前驅物之步驟之反應溫度中之反應液的pH值，調整至5.0~6.5的範圍內。
含有具有如此的高球形度之以上述製造方法所製造之研磨材料粒子之研磨材料，係適合於精密研磨，且研磨速度亦快，從生產性高之觀點來看為優異。第8圖係顯示以上述製造方法所製造之研磨材料粒子的掃描型顯微鏡照片(擴大率3000倍)。此外，第9圖係顯示將第8圖的SEM照片更擴大至擴大率30000倍之照片。可得知其為球狀，且具有高單分散度。
本發明者係發現到：於形成含有鈰之研磨材料粒子前驅物之際之反應液的pH值，會對研磨材料粒子的球形度產生影響。關於效果顯現的作用機制雖仍未明瞭，但可考量為由於粒子形成中之反應液的pH因脲的熱分解等產生變化，使所形成之研磨劑粒子前驅物表面的電荷狀態產生變化，而容易引起凝聚等之故。
粒子形成中之反應液的pH值產生變化之原因，除了脲的熱分解之外，亦可考量到使用作為其他原料之稀土類鹽所造成之pH變動。藉由抑制該pH的變動並維持在一定範圍內，可穩定地製作出粒子表面的鈰濃度高之球狀研磨劑粒子前驅物。
當使pH值成為4.5以上時，所形成之研磨劑粒子表面不會溶解，使粒子彼此黏著而凝聚，而不會成為非定形粒子。此外，當使pH值成為7.0以下時，-(負)電荷多量地集中於粒子表面，粒子不會凝聚，故較佳。
較佳係將反應溫度中之前述反應液的pH值調整至4.5~7.0的範圍內，尤佳係調整於5.0~6.5的範圍 內。
pH的變動於反應初期並不大，但隨著反應的進行而變大，所以反應後半之pH的調整尤為重要。
pH的調整，可使用通常的酸、鹼。鹼例如可列舉出氫氧化鉀、氫氧化鈉等之無機鹼、氨、脲等之有機鹼等。此外，酸例如可列舉出硫酸、硝酸、鹽酸等之無機酸、甲酸、乙酸等之有機酸等。
脲，因液體中之pH的不同而使分解反應不同，於酸性中消耗H+而進行反應，於鹼性中則消耗OH-而進行反應，因此可使用作為pH調整劑。
此等當中，較佳係將硝酸、胺或脲作為pH調整劑添加於反應液中。此外，脲於分解後會生成碳酸離子，亦能夠使用在粒子形成反應，故尤佳。
作為pH調整劑的濃度，較佳位於0.01~10mol/L的範圍內。添加速度，較佳位於0.01~10mL/min的範圍內。
本發明中所謂反應液，意指混合有脲水溶液與稀土類鹽水溶液之溶液。
反應液的溫度，必須為可使所添加之脲類水解並釋出二氧化碳之溫度，較佳位於75℃~100℃的範圍內。尤佳為80℃以上，特佳為90℃以上。此外，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。加熱溫度及攪拌時間，可配合目的之粒徑來適當地調整。
此外，於加熱攪拌時，若可得到充分的攪拌 效率，則攪拌機的形狀等並無特別指定，但為了得到更高的攪拌效率，較佳係使用轉子-定子型式的攪拌機。
〈主峰值的半值寬位於0.17~0.25°的範圍內之氧化鈰研磨材料粒子的製造中之燒結步驟〉
本發明之研磨材料中，為製造出含有粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬位於0.17~0.25°的範圍內之氧化鈰研磨材料粒子之氧化鈰研磨材料之氧化鈰研磨材料的製造方法，其中研磨材料粒子係藉由對以至少析出於溶液中之氧化鈰為主成分之氧化鈰粒子前驅物進行燒結處理而製造，該燒結處理較佳為燒結溫度位於700~1000℃的範圍內進行處理之步驟。再者，於該燒結步驟中燒結氧化鈰粒子前驅物之燒結裝置，較佳為輥式爐底窯或旋轉窯。
當燒結溫度為700℃以上時，可得到具備充分的研磨速度之研磨材料粒子，當燒結溫度1000℃以下時，可容易得到具備球狀之研磨材料粒子。
燒結氧化鈰粒子前驅物之具體的燒結裝置，較佳為一般所知的輥式爐底窯或旋轉窯。藉此可對氧化鈰粒子前驅物均一地施予熱能，從可得到具備均一構造之氧化鈰粒子之觀點來看為佳。
作為一般的輥式爐底窯，例如可在爐內設置複數個輥，並將原料載置於輥而運送，且亦可將爐內的區域因應預燒結、燒結、冷卻來配合溫度。此外，一般的輥 式爐底窯，例如大致呈圓筒狀，且在窯內可使原料一邊緩慢地旋轉一邊緩慢地運送。
此外，亦可在固液分離步驟後，燒結步驟前 進行預燒結。具體而言，預燒結較佳係在燒結溫度位於300~490℃的範圍內、1~5小時的範圍內進行。藉由在該條件下進行預燒結，可考量為能夠得到相對於研磨之際的壓力之耐久性高之氧化鈰研磨材料。特佳係在300~400℃的範圍內、2~3小時的範圍內進行。
預燒結中，與燒結步驟相同，可使用一般眾 所周知的輥式爐底窯或旋轉窯。
再者，較佳係以20~50℃/min的範圍內之升 溫速度，使燒結步驟中的溫度升溫。藉此可考量為能夠使含有多量的鈰之微晶穩定地成長。
此外，於燒結步驟後，較佳係以1~20℃/min 的範圍內之降溫速度，使從700℃至室溫(25℃)為止之溫度降溫。藉此可考量為能夠抑制結晶內之微小應變的產生，而能夠形成最表面的凹凸少之研磨材料粒子。
《研磨加工方法》
以資訊記錄磁碟用玻璃基板的研磨加工為例，來說明研磨加工方法。
1.研磨材料漿液的調製
將含有研磨材料粒子之研磨材料的粉體添加至水等的 溶媒，調製出研磨材料漿液。藉由將分散劑等添加至研磨材料漿液以防止凝聚，並且使用攪拌機等隨時地攪拌以維持分散狀態。研磨材料漿液，可利用供給用泵循環供給至研磨機。
2.研磨加工
使玻璃基板接觸於貼合有研磨墊(研磨布)之研磨機的上下轉盤，一邊將研磨材料漿液供給至接觸面，一邊於加壓條件下使墊與玻璃進行相對運動而可進行研磨。
[實施例]
以下係列舉實施例及比較例來具體說明研磨材料的製造方法，但本發明並不限定於此等。實施例中，係使用「份」或「%」的表示，在無特別言明時，係表示「質量份」或「質量%」。
實施例1
於以下實施例1及實施例2中，係顯示本發明的較佳型態之氧化鈰研磨材料粒子，其係3價鈰之平均含有率相對於從最表層至朝向粒子中心部的深度10nm為止之表面區域中的鈰總含量位於5~40mol%的範圍內之研磨材料的例子。
《研磨材料粒子的調製》 [研磨材料粒子1的調製：核殼型研磨材料粒子]
依循下述步驟(1)~(5)調製核殼型研磨材料粒子1。
(1：種晶形成步驟)
調製0.02mol/L的硝酸釔(III)水溶液(以下僅稱為硝酸釔水溶液)2L，然後以使脲成為0.60mol/L之方式混合於該水溶液而調製出反應溶液，並在90℃加熱攪拌該反應溶液，而形成種晶。
(2：核心C的形成步驟)
以1mL/min的添加速度，在65分鐘、90℃下，將濃度1.6mol/L的硝酸釔水溶液一邊加熱攪拌一邊添加於含有上述(1：種晶形成步驟)中所得之種晶之反應溶液，而形成由鹼性碳酸鹽所構成之核心C。
(3：外殼層形成步驟)
以1mL/min的添加速度，在65分鐘、90℃下，將0.48mol/L的硝酸釔水溶液與1.12mol/L的硝酸鈰(III)水溶液(以下簡稱為硝酸鈰水溶液)之混合液，一邊加熱攪拌一邊添加於含有上述(2：核心C的形成步驟)中所得之核心C之反應溶液，於核心C的表面形成外殼S，而得到核殼型無機粒子的前驅物。外殼S中之鈰的含有率為70mol%。
(4：固液分離步驟)
藉由薄膜過濾器，將從上述(3：外殼層形成步驟)所得之反應溶液中析出之核殼型無機粒子的前驅物予以分離。
(5：燒結步驟)
於氧濃度為20%之大氣壓環境下，在燒結溫度700℃對上述(4：固液分離步驟)核殼型無機粒子的前驅物進行2小時的燒結處理，而調製出平均粒徑為350nm之核殼型研磨材料粒子之研磨材料粒子1。
[研磨材料粒子2的調製]
於上述研磨材料粒子1的調製中，除了(5：燒結步驟)中的環境改成在將氧濃度控制在1000ppm之氮氣環境下進行之外，其他均相同而調製出核殼型研磨材料粒子之研磨材料粒子2。
[研磨材料粒子3的調製]
於上述研磨材料粒子1的調製中，除了(5：燒結步驟)中的環境改成在將氧濃度控制在100ppm之氮氣環境下進行之外，其他均相同而調製出核殼型研磨材料粒子之研磨材料粒子3。
[研磨材料粒子4的調製]
於上述研磨材料粒子1的調製中，除了(5：燒結步驟)中的環境改成在將氧濃度控制在10ppm之氮氣環境下進行之外，其他均相同而調製出核殼型研磨材料粒子之研磨材料粒子4。
[研磨材料粒子5~8的調製]
於上述研磨材料粒子1~4的調製中，除了將(5：燒結步驟)中的燒結溫度分別從700℃變更為450℃之外，其他均相同而調製出研磨材料粒子5~8。
[研磨材料粒子9~12的調製]
於上述研磨材料粒子1~4的調製中，除了將(5：燒結步驟)中的燒結溫度分別從700℃變更為900℃之外，其他均相同而調製出研磨材料粒子9~12。
[研磨材料粒子13的調製]
於氧濃度為20%之大氣壓環境下，在700℃對藉由粉碎法所調製之平均粒徑為860nm的氧化鈰粒子進行2小時的燒結處理，而調製出比較例之研磨材料粒子13。
[研磨材料粒子14的調製]
於氧濃度為10ppm之氮氣環境下，在700℃對藉由粉碎法所調製之平均粒徑為950nm的氧化鈰粒子進行2小時的燒結處理，而調製出比較例之研磨材料粒子14。
[研磨材料粒子15的調製]
於上述研磨材料粒子1的調製中，除了將(5：燒結步驟)中的燒結溫度變更為1100℃之外，其他均相同而調製出核殼型研磨材料粒子之研磨材料粒子15。
[研磨材料粒子16的調製]
於上述研磨材料粒子1的調製中，除了將(5：燒結步驟)中的燒結溫度變更為1300℃之外，其他均相同而調製出核殼型研磨材料粒子之研磨材料粒子16。
《研磨材料漿液的調製》
將上述調製出之研磨材料粒子1~16的粉體，以100g/L的濃度分散於作為溶劑的水中，接著以孔徑5μm的過濾器去除粗大粒子，而調製出研磨材料漿液1~16。
《研磨材料粒子的評估》 [研磨材料粒子之特性值的測定] (表面區域中之3價鈰比率的定量)
使用X射線光電子光譜分析法，測定從各研磨材料粒子的最表層至朝向粒子中心部的深度10nm為止之表面區域中的鈰之3價及4價的價數別之含有率。
測定裝置係使用VG Scientific公司製的ESCALAB-200R光電子光譜裝置(XPS)來進行。
測定，係使用單色化Al作為X射線陽極，並在輸出25W(加速電壓15kV、射出電流1.7mA)來測定。能量分解能，當以潔淨的Ag 3d5/2峰值的半值寬來規定時，係設定成為0.8~0.5eV。
首先，以資料讀取間隔1.0eV來測定結合能量從-20eV至1200eV之範圍，求取檢測元素。接著對檢測出之全部元素，以資料讀取間隔為0.2eV，對賦予該最大強度之光電子峰值進行奈米掃描，並測定各元素的光譜。接著從所得之各元素的光譜中，算出3價鈰、4價鈰的含量，並求取3價鈰相對於鈰總含量之含有率。
關於上述X射線光電子光譜分析法，係使用依據離子束所進行之離子蝕刻法，在從最表層朝向粒子中心部的深度方向上，一邊以1nm單位進行離子蝕刻，一邊對從最表層至深度10nm為止之區域，測定鈰之3價及4價的價數別之含有率，而求取3價鈰之平均含有率相對於鈰總含量。
(粒徑分布變動係數：CV值的測定)
對於上述調製出之各研磨材料粒子，使用掃描型顯微鏡來進行照片攝影(SEM影像)後，隨機選擇100個研磨材料粒子並測定該粒徑，從該測定結果中，求取平均粒徑及粒徑分布的標準差，並依循下式求取粒徑分布的變動係數(CV值)，以此作為單分散性的尺度。各研磨材料粒子的粒徑，係根據各粒子之照片影像的面積來求取面積圓等效 粒徑，並將此設為各粒子的粒徑。
變動係數(%)=(粒徑分布的標準偏差/平均粒徑)×100
(平均寬高比(平均AR)的測定)
對於上述調製出之各研磨材料粒子，使用掃描型顯微鏡來進行粒子照片(SEM影像)的攝影後，隨機選擇100個研磨材料粒子，當以長徑為a，短徑為b時，求取a/b之值的平均值並將此定義為平均寬高比。對於各研磨材料粒子，當描繪出外切之長方形(外切長方形)時，係以外切長方形的短邊及長邊中之最短的短邊長度作為短徑b，最長的長邊長度作為長徑a。
(粒徑D50的測定)
對於各研磨材料，與上述相同地使用掃描型顯微鏡來進行照片攝影(SEM影像)，並隨機選擇100個研磨材料粒子。接著對100個研磨材料粒子，求取具有與所拍攝之研磨材料粒子影像相等的面積之圓的直徑，作為研磨材料粒子的粒徑。
然後如第3圖所例示般，於橫座標上點繪出所測定之研磨材料粒子的粒徑，於縱座標上點繪出研磨材料粒子之粒子數的累積粒子個數(積分曲線)，而製作出研磨材料粒子之粒徑的粒徑累積分布曲線。
於製作出之累積曲線中，如第3圖所示般，求取累積粒子個數為50(%)時的粒徑，並設為D50。
(研磨速度的評估)
研磨速度的測定，係使用第10圖所示之研磨裝置。
研磨裝置1的構成，係具有貼附有麂皮製研磨布作為研磨布P之研磨轉盤2，該研磨轉盤2可旋轉。研磨時，係一邊以9.8kPa(100g/cm2)的力作為按壓力F，將由被研磨物保持部6所保持之被研磨物(48 的結晶化玻璃基板)3按壓於研磨轉盤2，一邊以50min-1(rpm)的轉速使研磨轉盤2旋轉。接著從漿液噴嘴5中，經由泵將貯留於漿液槽8之25℃的研磨材料漿液4供給至研磨布P。研磨完成後之研磨材料漿液4，被貯留於下部後，通過流路7被回收至漿液槽8，並以10L/min的流量重複循環於研磨裝置1與漿液槽8之間，進行30分鐘的研磨加工。
然後藉由Nikon Digimicro(MF501)來測定被研磨物3之研磨前後的厚度，從厚度位移中算出每1分鐘的研磨量(μm)，並將此設為研磨速度(μm/min)。
〈研磨速度的判定〉
對於上述測定出之研磨速度，依循下述基準對研磨速度進行排序。
S：研磨速度為0.90μm/min以上
A：研磨速度為0.70μm/min以上且未達0.90μm/min
B：研磨速度為0.50μm/min以上且未達0.70μm/min
C：研磨速度未達0.50μm/min
藉由上述研磨速度的排序，來判定氧化鈰研磨材料的研磨速度。若為B以上的排序，則為實用上的較佳範圍。
(被研磨物之表面粗糙度Ra的測定：研磨面平滑性的評估)
被研磨物(48 的結晶化玻璃基板)的表面粗糙度Ra，係藉由光波干涉式表面粗糙度計(Zygo公司製Dual-channel ZeMapper)，對在上述研磨速度的評估中進行30分鐘的研磨加工之48 的結晶化玻璃基板的研磨面進行測定。表面粗糙度Ra，係表示JIS B0601-2001中的算術平均粗糙度。
以上所得之結果如第1表所示。
從第1表所記載之結果中，可得知3價鈰相 對於表面區域中的鈰總含量之平均含有率位於5~40mol%的範圍內之本發明之核殼型研磨材料粒子，相對於比較例，其研磨速度快且研磨面的表面粗糙度Ra低，其研磨性優異。相對於此，藉由粉碎法所調製之研磨材料粒子13、14，為平均寬高比高之非定形粒子，其3價鈰相對於表面區域中的鈰總含量之平均含有率未達5mol%，呈現研磨速度及研磨面的平滑性差之結果。
此外，核殼型研磨材料粒子15、16，其3價 鈰之平均含有率相對於表面區域中的鈰總含量低，研磨速度不足。
對於核殼型研磨材料粒子，與上述調製方法 相同，係對3價鈰相對於表面區域中的鈰總含量之平均含有率超過40mol%之粒子的調製進行探討，結果乃無法穩定地調製出具有單分散性之球狀粒子。
實施例2 《研磨材料粒子的調製》 [研磨材料粒子17的調製：均一組成研磨材料粒子]
依循下述步驟來調製研磨材料粒子17。
(步驟A)製備5.0mol/L的脲水溶液0.5L，於密閉容器內，在100℃加熱6小時。然後使脲水溶液1冷卻至室溫(第5圖所記載之步驟A)。
(步驟B)將純水加入於1.0mol/L的硝酸鈰水 溶液150mL(75mol%)與1.0mol/L的硝酸釔水溶液50mL(25mol%)，調製出9.5L的稀土類鹽水溶液1，將該稀土類鹽水溶液1加熱至90℃(第5圖所記載之步驟B)。
(步驟C)接著將上述(步驟A)中所調製之20℃ 的脲水溶液1，以1L/min的添加速度並花費30秒添加於加熱至90℃之稀土類鹽水溶液1，而調製出混合溶液。於該步驟中形成中核粒子(第5圖所記載之步驟C)。
(步驟D)然後在90℃加熱攪拌含有中核粒子 之混合溶液2小時，使粒子成長(第5圖所記載之步驟D)。
(步驟E)藉由薄膜過濾器，將上述(步驟D)中 加熱攪拌後之混合液中所析出之研磨材料粒子的前驅物予以分離(第5圖所記載之步驟E)。
(步驟F)於作為燒結環境之氧濃度控制在 100ppm之氮氣環境下，於700℃燒結上述(步驟E)中被分離之研磨材料粒子的前驅物2小時，而調製出鈰相對於全部稀土類元素之平均含有率為75mol%之研磨材料粒子17(第5圖所記載之步驟F)。
[研磨材料粒子18的調製：均一組成研磨材料粒子]
上述研磨材料粒子17的調製中，除了使用下述稀土類鹽水溶液2來取代稀土類鹽水溶液1之外，其他均相同而調製出鈰之平均含有率相對於全部稀土類元素為81mol%之研磨材料粒子18。
(稀土類鹽水溶液2的調製)
將純水加入於1.0mol/L的硝酸鈰水溶液162mL(81mol%)與1.0mol/L的硝酸釔水溶液38mL(19mol%)，調製出9.5L的稀土類鹽水溶液2。
[研磨材料粒子19的調製：均一組成研磨材料粒子]
上述研磨材料粒子17的調製中，除了使用下述稀土類鹽水溶液3來取代稀土類鹽水溶液1之外，其他均相同而調製出鈰相對於全部稀土類元素之平均含有率為88mol%之研磨材料粒子19。
(稀土類鹽水溶液3的調製)
將純水加入於1.0mol/L的硝酸鈰水溶液176mL(88mol%)與1.0mol/L的硝酸釔水溶液24mL(12mol%)，調製出9.5L的稀土類鹽水溶液3。
[研磨材料粒子20的調製：均一組成研磨材料粒子]
上述研磨材料粒子17的調製中，除了使用下述稀土類鹽水溶液4來取代稀土類鹽水溶液1之外，其他均相同而調製出鈰相對於全部稀土類元素之平均含有率為90mol%之研磨材料粒子20。
(稀土類鹽水溶液4的調製)
將純水加入於1.0mol/L的硝酸鈰水溶液180mL(90mol%)與1.0mol/L的硝酸釔水溶液20mL(10mol%)，調製出9.5L的稀土類鹽水溶液4。
《研磨材料粒子的評估》
對於上述調製出之研磨材料粒子17~20以及實施例1中所調製出之研磨材料粒子2，與實施例1所記載之方法相同，進行表面區域中之3價鈰比率的定量、粒徑分布變動係數(CV值)的測定、平均寬高比(平均AR)的測定、粒徑D50的測定、研磨速度的評估、及被研磨物之表面粗糙度Ra的測定，所得之結果如第2表所示。
從第2表所記載之結果中，可得知即使在均 一組成型的氧化鈰研磨材料粒子中，若3價鈰相對於從最表層至朝向粒子中心部的深度10nm為止之表面區域中的鈰總含量之平均含有率位於5~40mol%的範圍內，則可得到優異的研磨速度，且於研磨面上可得到高研磨精度(表面粗糙度Ra)。此外，均一組成型的氧化鈰研磨材料粒子中，可得知鈰的平均含有率相對於構成粒子之全部稀土類元素的總含量為81mol%以上者，可顯現更優異的效果。
實施例3
於以下實施例3中，係顯示於本發明的較佳型態之步驟2(加熱反應液以調製出研磨材料粒子前驅物之步驟)中，將反應溫度中之前述反應液的pH值調整於4.5~7.0的範圍內之氧化鈰研磨材料的製造方法之例子。
〈研磨材料粒子101的製造〉
藉由下述步驟來製造核殼型研磨材料粒子101。
(1)調製0.03mol/L的硝酸釔水溶液10L，然後調製脲水溶液，以使脲濃度成為0.60mol/L之方式混合於前述硝酸釔水溶液，並在90℃進行加熱攪拌而製作種晶。
(2)以5mL/min的添加速度，在65分鐘、90℃下，將濃度2.4mol/L的硝酸釔水溶液一邊加熱攪拌一邊添加於前述(1)中所得之反應溶液，而形成由鹼性碳酸鹽所構成之核心。
(3)以5mL/min的添加速度，在65分鐘、90℃下，將0.72mol/L的硝酸釔水溶液與1.68mol/L的硝酸鈰水溶液之混合液，一邊加熱攪拌一邊添加於前述(2)中所得之反應溶液，而形成外殼2。
(4)藉由薄膜過濾器，將從前述(3)所得之反應溶液中析出之核殼型無機粒子的前驅物予以分離。
於此之間，反應液的pH值，係於每15分鐘對反應液進行取樣並於反應溫度90℃進行測定，並且以使反應液的pH值於反應溫度90℃成為6.6之方式，添加酸、鹼調整反應液的pH值。酸係使用0.1mol/L的硝酸水溶液，鹼則使用0.1mol/L的氨水溶液。另外，pH計，係使用(F-71 pH電極9615-10D；堀場製作所公司製)。
(5)將前述(4)所得之前驅物升溫至500℃並燒結(保持)1小時，而得到核殼型研磨材料粒子101。
〈研磨材料粒子102、105、106、109及110的製造〉
於研磨材料粒子101的製造中，以使反應液的pH值於反應溫度90℃從6.6成為第3表所示之值之方式，與研磨材料粒子101的製造相同，將硝酸水溶液及氨水溶液添加於反應液而製造出本發明之核殼型研磨材料粒子102、105、106、109及110。
〈研磨材料粒子103的製造〉
藉由下述步驟來製造單一組成的研磨材料粒子103。
(1)準備5.0mol/L的脲水溶液0.5L，於密閉容器內，在100℃加熱6小時。然後使該脲水溶液冷卻至室溫。
(2)將純水加入於1.0mol/L的硝酸鈰水溶液200mL成為9.5L，並將該水溶液加熱至90℃。
(3)將(1)中所調製之脲水溶液，以0.5L/min的添加速度添加至前述(2)中經加熱至90℃之硝酸鈰水溶液。
(4)將前述(3)中於硝酸鈰水溶液添加有脲水溶液之混合液，在90℃加熱攪拌2小時。
(5)藉由薄膜過濾器，將前述(4)中加熱攪拌後之混合液中所析出之研磨材料粒子的前驅物予以分離。於此之間，反應液的pH值，係於每15分鐘對反應液進行取樣並於反應溫度90℃進行測定，並且以使反應液的pH值於反應溫度90℃成為4.6之方式，添加酸、鹼調整反應液的pH值。酸係使用0.1mol/L的硝酸水溶液，鹼則使用0.1mol/L的氨水溶液。
(6)於600℃燒結前述(5)中已分離之研磨材料粒子的前驅物，而得到研磨材料粒子103。
〈研磨材料粒子104、107、108、111及112的製造〉
於研磨材料粒子103的製造中，以使反應液的pH值於反應溫度90℃從4.6成為第3表所示之值之方式，與研磨材料粒子101的製造相同，將硝酸水溶液及氨水溶液添加於反應液而製造出本發明之研磨材料粒子104、107、108、111及112。
〈研磨材料粒子113的製造〉
(1)調製0.03mol/L的硝酸釔水溶液10L，然後調製脲水溶液，以使脲濃度成為0.40mol/L之方式混合於前述硝酸釔水溶液，並在90℃進行加熱攪拌而製作種晶。
(2)以5mL/min的添加速度，在65分鐘、90℃下，將濃度2.4mol/L的硝酸釔水溶液與1.5mol/L的脲水溶液一邊加熱攪拌一邊添加於前述(1)中所得之反應溶液，而形成由鹼性碳酸鹽所構成之核心。
(3)以5mL/min的添加速度，在65分鐘、90℃下，將0.72mol/L的硝酸釔水溶液與1.68mol/L的硝酸鈰水溶液之混合液，一邊加熱攪拌一邊添加至前述(2)中所得之反應溶液，而形成外殼2。
(4)藉由薄膜過濾器，將從前述(3)所得之反應溶液中析出之核殼型無機粒子的前驅物予以分離。
於此之間，反應液的pH值，係於每15分鐘對反應液進行取樣並於反應溫度90℃進行測定。反應液的pH值，於反應溫度90℃為6.2。
(5)將前述(4)所得之前驅物升溫至500℃並燒結(保持)1小時，而得到核殼型研磨材料粒子113。
〈研磨材料粒子114的製造〉
於研磨材料粒子113的製造中，除了將(2)與(3)中所添加之脲水溶液的濃度改變為2.0mol/L之外，其他以相 同的步驟來製造研磨材料粒子114。反應液的pH值，於反應溫度90℃為5.2。
〈研磨材料粒子115的製造〉
(1)製備5.0mol/L的脲水溶液0.5L，於密閉容器內，在100℃加熱6小時。然後使該脲水溶液冷卻至室溫。
(2)將純水加入於1.0mol/L的硝酸鈰水溶液200mL成為9.5L，並將該水溶液加熱至90℃。
(3)將(1)中所調製之脲水溶液，以0.5L/min的添加速度添加至前述(2)中加熱至90℃之硝酸鈰水溶液。
(4)以5mL/min的添加速度，在2小時、90℃下，將1.5mol/L的脲水溶液一邊加熱攪拌一邊添加於前述(3)之混合液。
(5)藉由薄膜過濾器，將前述(4)中加熱攪拌後之混合液中所析出之研磨材料粒子的前驅物予以分離。於此之間，反應液的pH值，係於每15分鐘對反應液進行取樣並於反應溫度90℃進行測定。反應液的pH值，於反應溫度90℃為5.0。
(6)於600℃燒結前述(5)中被分離之研磨材料粒子的前驅物，而得到研磨材料粒子115。
〈研磨材料粒子116的製造〉
於研磨材料粒子115的製造中，除了將(4)中所添加之脲水溶液的濃度改變為1.2mol/L之外，其他以相同的 步驟來製造研磨材料粒子116。反應液的pH值，於反應溫度90℃為6.3。
〈研磨材料粒子117~125的製造〉
於研磨材料粒子103的製造中，如第3表所示，在總量不變下，將稀土類鹽水溶液中的稀土類元素分別改變為表中所示之組成比(mol%)的各硝酸鹽，並以表中所示之pH來製造研磨材料粒子117~125。
〈研磨材料粒子的評估〉
對研磨材料粒子101~125，依循以下方法來評估該組成、形狀及研磨性能。
1.元素分析
將所得之各研磨材料粒子101~125的1g溶解於硝酸水溶液10mL與過氧化氫水1.0mL的混合溶液，並使用SII Nano Technology公司製的ICP發光光譜電漿裝置(ICP-AES)來進行元素分析。可從研磨材料中所含有之研磨材料粒子之各稀土類元素的平均含量中，作為組成比(mol%)求取。結果如第3表所示。
2.粒子形狀、平均寬高比
對於研磨材料粒子，進行掃描型顯微鏡照片(SEM影像)的攝影，並隨機選擇100個粒子，當以長徑為a，短徑 為b時，求取a/b之值的平均值並作為平均寬高比(平均AR)。對於各粒子，當描繪出外切之長方形(稱為「外切長方形」)時，係以外切長方形的短邊及長邊中之最短的短邊長度作為短徑，最長的長邊長度作為長徑。
平均寬高比位於1.00~1.15的範圍內時，尤佳位於1.00~1.05的範圍內時，係分類為球狀。位於1.00~1.15的範圍外時，分類為非定形。
3.粒徑分布變動係數(CV值)
從100個研磨材料粒子的掃描型顯微鏡照片(SEM影像)中，求取粒徑分布的變動係數(亦稱為「單分散度」)，評估單分散性。粒徑，係根據各粒子之照片影像的面積來求取面積圓等效粒徑，並將此設為各粒子的粒徑。此外，係將各粒子之粒徑的算術平均設為平均粒徑。
粒徑分布的變動係數係藉由下述式求取。
變動係數(%)=(粒徑分布的標準偏差/平均粒徑)×100
4.研磨速度
研磨速度，係藉由一邊將使使用研磨材料粒子之研磨材料的粉體分散於水等的溶劑之研磨材料漿液供給至研磨機的研磨對象面，一邊以研磨布來研磨該研磨對象面而測定。研磨材料漿液僅以水作為分散介質，濃度設為 100g/L，並通過孔徑5μm的過濾器。研磨試驗中，係以5L/min的流量循環供給研磨材料漿液來進行研磨加工。 研磨對象物係使用65mm 的玻璃基板，研磨布使用聚胺甲酸酯製者。相對於研磨面之研磨時的壓力，係設為9.8kPa(100g/cm2)，研磨試驗機的轉速設定為100min-1(rpm)，並進行30分鐘的研磨加工。藉由Nikon Digimicro(MF501)來測定研磨前後的厚度，從厚度位移中算出每1分鐘的研磨量(μm)，並將此設為研磨速度。
5.表面粗糙度
關於玻璃基板表面的表面狀態(表面粗糙度Ra)，係藉由光波干涉式表面粗糙度計(Zygo公司製Dual-channel ZeMapper)，對在「4.研磨速度」的測定中進行30分鐘的研磨加工之玻璃基板進行表面粗糙度評估。Ra係表示JIS B0601-2001中的算術平均粗糙度。
藉由以上評估所得之結果，係彙總顯示於第3表。
此外，下述第3表中，用於比較之研磨材料粒子109~112，於粒子成長中產生凝聚，無法得到粒徑均一之粒子。粒徑係以凝聚粒子的長徑與短徑之平均值表示。
從第3表中，可得知各研磨材料所含有之研 磨材料粒子之各稀土類元素的組成比(mol%)，係成為對應於各研磨材料的製造步驟中所混合之水溶液的濃度及量之值。此外，從第3表中，可得知在反應液的pH值為4.5~7.0中所製造之本發明之研磨材料粒子101~108及113~125，與比較例之研磨材料粒子109~112相比，球形度(粒子形狀、平均寬高比)及粒徑分布變動係數(CV值)小，研磨速度快。此外，與比較例之研磨材料相比，實施例之研磨材料，其表面粗糙度亦小，可得知不易產生損 傷。
實施例4
於以下實施例4中，係顯示於本發明的較佳型態之以氧化鈰研磨材料粒子的粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬位於0.17~0.25°的範圍內者為特徵之氧化鈰研磨材料的例子。
〈研磨材料粒子201的製造〉 (步驟1)
製備5.0mol/L的脲水溶液0.5L，將脲水溶液移至容器並將容器密閉後，在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℃，並抑制因分解所生成之二氧化碳氣體的飛散，以提高於將脲水溶液中的溶存量。
(步驟2)
混合1.0mol/L的硝酸鈰水溶液140mL與1.0mol/L的硝酸鑭水溶液60mL後，加入純水至成為9.5L，而調製出稀土類水溶液(鈰：鑭=70：30(原子數比率))，將該稀土類水溶液加熱至90℃。
(步驟3)
將該90℃的稀土類水溶液9.5L，移往具備軸流攪拌 機之混合鍋，一邊攪拌一邊以0.5mL/min的速度添加步驟1中所調製之20℃的脲水溶液，在90℃攪拌120分鐘而調製出鹼性碳酸鹽的氧化鈰粒子前驅物分散液。
(步驟4：固液分離步驟)
藉由薄膜過濾器，從上述調製出之鹼性碳酸鹽的氧化鈰粒子前驅物分散液中，將鹼性碳酸鹽的氧化鈰粒子前驅物予以分離。
(步驟5：燒結步驟)
接著使用市售的輥式爐底窯，於溫度700℃對所分離之鹼性碳酸鹽的氧化鈰粒子前驅物施以1小時的燒結處理，而調製出平均粒徑為1.3μm且由氧化鈰70mol%及氧化鑭30mol%所構成之含有氧化鈰之研磨材料粒子201。
[研磨材料粒子202~204的調製]
於研磨材料粒子201的調製中，至氧化鈰固液分離步驟為止均同樣地調製研磨材料粒子201後，將燒結步驟中的燒結溫度從700℃分別改變為800℃、900℃及1000℃，而調製出研磨材料粒子202~204。
[研磨材料粒子205~207的製造]
於研磨材料粒子201的製造中，於氧化鈰粒子前驅物的製作中，改變硝酸鈰水溶液與硝酸鑭水溶液之比率，以 成為第4表的鈰含量之方式製作出氧化鈰粒子前驅物。然後與研磨材料粒子201的製造相同，藉由薄膜過濾器將氧化鈰粒子前驅物予以分離，於700℃燒結1小時而調製出研磨材料粒子205~207。
[研磨材料粒子208~210的調製]
於研磨材料粒子206之氧化鈰粒子前驅物的製作中，於步驟3中，從0.5mL/min至1.0mL/min的範圍內增快脲水溶液的添加速度，藉此調製出平均寬高比更接近球狀之氧化鈰粒子前驅物。然後與研磨材料粒子206的製造相同，藉由薄膜過濾器將氧化鈰粒子前驅物予以分離，於700℃燒結1小時而調製出研磨材料粒子208~210。
[研磨材料粒子211及212的調製]
於研磨材料粒子201的調製中，至氧化鈰固液分離步驟為止均同樣地調製研磨材料粒子201後，將燒結步驟中的燒結溫度從700℃分別改變為650℃及1100℃，而調製出研磨材料粒子211及212。
[研磨材料粒子213的調製]
藉由粉碎法，以下述方式來製作研磨材料粒子213。
將市售的碳酸鈰6kg裝入於氧化鋁製容器，藉由在空氣環境下於750℃保持2小時後再於500℃保持2小時之燒結，而得到黃白色的粉末3kg。
藉由X射線繞射法對該粉末進行鑑定，可確認其為氧化鈰。燒結粉末粒徑為30~100μm。
然後使用噴射粉碎機對所得之氧化鈰粉末3kg進行乾式粉碎，以成為第4表的平均粒徑之方式得到氧化鈰粒子的研磨材料粒子213。
[研磨材料粒子214的調製]
藉由粉碎方法，以下述方式來製作研磨材料粒子214。
將市售的碳酸鈰6kg裝入於氧化鋁製容器，藉由在空氣環境下於950℃保持1小時後再於500℃保持2小時之燒結，而得到黃白色的粉末3kg。
藉由X射線繞射法對該粉末進行鑑定，可確認其為氧化鈰。燒結粉末粒徑為30~100μm。
然後使用噴射粉碎機對所得之氧化鈰粉末3kg進行乾式粉碎，以使氧化鈰粒子成為第4表的平均粒徑之方式得到研磨材料粒子。
混合該氧化鈰粒子1000g、聚丙烯酸銨鹽水溶液(40質量%)80g及脫離子水3920g，一邊攪拌一邊施以10分鐘的超音波分散。於室溫下將所得之分散液靜置4小時以進行沉降，並採集上清液。以孔徑10μm的過濾器過濾該上清液，而調製出氧化鈰粒子的研磨材料粒子214。
《研磨材料粒子的評估》
係以下述方式來評估粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬、平均粒徑及粒子形狀。
(平均粒徑的測定)
平均粒徑，係對以掃描型顯微鏡(SEM)所觀察之100個粒子的影像求取各粒子的面積，求取面積圓等效粒徑，並將此設為各粒子的粒徑，然後求取該平均值。
(研磨材料粒子形狀的測定)
研磨材料粒子形狀的測定，係對研磨材料粒子201~214的各粒子進行掃描型顯微鏡照片(SEM)的攝影，並隨機選擇100個粒子，當以該長徑為a，以短徑為b時，求取a/b之值的平均值並作為平均寬高比(平均AR)。另外，對於各粒子，當描繪出外切之長方形(稱為「外切長方形」)時，係以外切長方形的短邊及長邊中之最短的短邊長度作為短徑，最長的長邊長度作為長徑。結果如第4表所示。
(粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬之測定)
粉末X射線繞射之測定，係使用下述條件及下述裝置，對研磨材料粒子201~214分別實施。
裝置：粉末X射線繞射裝置MiniFlexII(Rigaku股份有限公司製)
X射線源，係使用CuKα射線。結晶的半值寬，係使用由X射線繞射的主峰值((111)面)所計算之值。結果如第4表所示。
將所得之各研磨材料粒子201~212的1g溶解於硝酸水溶液10ml與過氧化氫水的混合溶液，並使用SII Nano Technology公司製的ICP發光光譜電漿裝置(ICP-AES)來進行元素分析。求取研磨材料粒子之各稀土類元素的含量之平均值作為組成比(mol%)，結果可確認到如第4表所示之處方的組成比。
《研磨材料的評估》 (研磨速度的評估)
研磨加工所使用之研磨機，係一邊將使使用研磨材料粒子之研磨材料的粉體分散於水等的溶劑之研磨材料漿液供給至研磨對象面，一邊以研磨布來研磨該研磨對象面。研磨材料漿液僅以水作為分散介質，濃度設為100g/L。研磨試驗中，係以10L/min的流量循環供給研磨材料漿液來進行研磨加工。研磨對象物係使用65mm 的結晶化玻璃基板，研磨布使用聚胺甲酸酯製者。相對於研磨面之研磨時的壓力，係設為9.8kPa(100g/cm2)，研磨試驗機的轉速設定為50min-1(rpm)，並進行30分鐘的研磨加工。
然後藉由Nikon Digimicro(MF501)來測定研磨前後的厚度，從厚度位移中算出每1分鐘的研磨量(μm/min)，並將此設為研磨速度。
其結果為，研磨速度除了研磨材料號碼211之外，其餘均進入0.70±0.035μm/min的範圍，為幾乎同等之研磨速度，僅有研磨材料號碼211為0.55μm/min，其研磨速度慢。
(刮損的評估)
基板表面的刮損，係使用Zygo公司製Dual-channel ZeMapper來測定玻璃基板全面的凹凸，並對5片玻璃基板，以目視來調查是否有50~100μm等級的刮損(損傷)，以每一片之產生數的平均值來表示。
以上結果係彙總顯示於第4表。
從第4表中，可得知本發明之研磨材料 201~210，其刮損的產生個數少而較優異。此等研磨材料，其粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬位於0.17~0.25°的範圍內，粒子形狀亦保持為球狀，故可考量其刮損的產生少。
另一方面，比較例之燒結溫度低之研磨材料 211，其粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬位於0.17~0.25°的範圍外，刮損的產生雖與本發明之研磨材料無較大不同，但研磨速度與本發明之研磨材料相比，大約慢了80%，所以不具實用性。此外，比較例之燒結溫度高之研磨材料212中，由於燒結而使研磨材料粒子的形狀產生變形，使平均寬高比提高，故可考量其刮損的產生多。
再者，藉由粉碎方法所製作之研磨材料213及214，由於形狀產生變形，故可考量多量地產生刮損。
[產業上之可應用性]
本發明之氧化鈰研磨材料，係包含具有高球形度的研磨材料粒子且為研磨性能(研磨速度及研磨面的研磨精度)優異之研磨材料粒子之氧化鈰研磨材料，故可較佳地適用在精密研磨。

Claims (14)

  1. 一種氧化鈰研磨材料的製造方法，其係含有藉由使用稀土類鹽水溶液與沉澱劑之合成法所製造之球狀氧化鈰研磨材料粒子之氧化鈰研磨材料，其特徵為：前述氧化鈰研磨材料粒子為平均寬高比位於1.00~1.15的範圍內之球狀粒子，經由下述步驟1~步驟4製造：步驟1：混合含有鈰之稀土類鹽水溶液與沉澱劑溶液而調製出反應液之步驟、步驟2：加熱前述反應液，並將反應溫度之前述反應液之pH值調整至4.5~7.0之範圍內，而調製出研磨材料粒子前驅物之步驟、步驟3：從反應液中分離所生成之前述研磨材料粒子前驅物之步驟、以及步驟4：對所分離之前述研磨材料粒子前驅物施以燒結處理，而形成氧化鈰研磨材料粒子之燒結步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項之氧化鈰研磨材料的製造方法，其中前述氧化鈰研磨材料粒子，其3價鈰之平均含有率相對於從最表層至朝向粒子中心部的深度10nm為止之表面區域中的鈰總含量，位於5~40mol%的範圍內。
  3. 如申請專利範圍第1項之氧化鈰研磨材料的製造方法，其中從前述氧化鈰研磨材料粒子的粒徑累積分布曲線所求取之粒徑D50(nm)，位於50~500nm的範圍內。
  4. 如申請專利範圍第1項之氧化鈰研磨材料的製造 方法，其中從前述氧化鈰研磨材料粒子的粒徑累積分布曲線所求取之粒徑D10(nm)，位於前述粒徑D50(nm)之0.70~0.95倍的範圍內。
  5. 如申請專利範圍第1項之氧化鈰研磨材料的製造方法，其中從前述氧化鈰研磨材料粒子的粒徑累積分布曲線所求取之粒徑D90(nm)，位於前述粒徑D50(nm)之1.10~1.35倍的範圍內。
  6. 如申請專利範圍第1項之氧化鈰研磨材料的製造方法，其中前述氧化鈰研磨材料粒子，其鈰的平均含有率相對於構成粒子之全部稀土類元素的總含量，為81mol%以上。
  7. 如申請專利範圍第1項之氧化鈰研磨材料的製造方法，其中前述氧化鈰研磨材料粒子的粉末X射線繞射模式之主峰值的半值寬，位於0.17~0.25°的範圍內。
  8. 如申請專利範圍第7項之氧化鈰研磨材料的製造方法，其中前述氧化鈰研磨材料粒子具有平均寬高比位於1.00~1.02的範圍內之球狀。
  9. 如申請專利範圍第1項之氧化鈰研磨材料的製造方法，其中前述燒結步驟中的燒結溫度位於450~900℃的溫度範圍。
  10. 一種氧化鈰研磨材料的製造方法，其係如申請專利範圍第6或7項之氧化鈰研磨材料，其特徵為：前述研磨材料粒子，係將至少析出於溶液中之將氧化鈰作為主成分之氧化鈰粒子前驅物進行燒結處理而製造 出，該燒結處理為在燒結溫度位於700~1000℃的範圍內進行處理之步驟。
  11. 如申請專利範圍第1項之氧化鈰研磨材料的製造方法，其中於前述燒結步驟中燒結前述氧化鈰粒子前驅物之燒結裝置，為輥式爐底窯(Roller Hearth Kiln)或旋轉窯(Rotary Kiln)。
  12. 如申請專利範圍第1項之氧化鈰研磨材料的製造方法，其中於該反應液中添加脲作為前述反應液的pH調整劑。
  13. 如申請專利範圍第1項之氧化鈰研磨材料的製造方法，其中於該反應液中添加酸及鹼性水溶液作為前述反應液的pH調整劑。
  14. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之氧化鈰研磨材料的製造方法，其中將形成前述研磨材料粒子前驅物之步驟的反應溫度之反應液的pH值調整至5.0~6.5的範圍內。
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