(57)【要約】  本発明の課題は、酸化セリウムの使用量を抑制し、より高い耐久性及び研磨速度を示す研磨材粒子を効率的に製造する研磨材粒子の製造方法を提供することである。  研磨材粒子の製造方法において、第１の元素の塩を含む水溶液によりコア層１を形成させるコア層形成工程Ａと、反応溶液に第２の元素の塩及びＣｅの塩を含む水溶液を添加して中間層２を形成させる中間層形成工程Ｂと、反応溶液にＣｅの塩を含む水溶液を添加してシェル層３を形成させるシェル層形成工程Ｃと、固液分離工程Ｄと、焼成工程Ｅと、を備え、添加される水溶液について、水溶液に含まれる第１の元素、第２の元素とＣｅの合計及びＣｅの単位時間当たりの添加量を減少させることなく調整し、コア層形成工程Ａにおいて最初に添加される水溶液に含まれる第１の元素の添加量よりも、シェル層形成工程Ｃにおいて最後に添加される水溶液に含まれるＣｅの添加量を増加させる。
2014045939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨材粒子の製造方法において、
Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第１の元素の塩により調製された水溶液に、当該第１の元素の塩により調整された濃度の異なる水溶液を添加して、当該第１の元素の塩を主成分とする前記研磨材粒子の前駆体のコア層を形成させるコア層形成工程と、
前記コア層が形成された前記第１の元素の塩を分散させる反応溶液に、前記Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第２の元素の塩並びにＣｅの塩により調製された水溶液を添加して、前記コア層の外側に前記第２の元素の塩及びＣｅの塩を含む前記研磨材粒子の前駆体の中間層を形成させる中間層形成工程と、
前記中間層が形成された前記第２の元素及び前記Ｃｅの塩を分散させる反応溶液に、Ｃｅの塩により調整された水溶液を添加して、前記中間層の外側に当該Ｃｅの塩を主成分とする前記研磨材粒子の前駆体のシェル層を形成させるシェル層形成工程と、
前記シェル層形成工程により得られる反応溶液から前記研磨材粒子の前駆体を固液分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程で得られた前記研磨材粒子の前駆体を空気中又は酸化性雰囲気中で焼成する焼成工程と、
を備え、
前記コア層形成工程において最初に添加される水溶液から前記シェル層形成工程において最後に添加される水溶液までの水溶液について、前記コア層形成工程において添加される水溶液に含まれる前記第１の元素、前記中間層形成工程において添加される水溶液に含まれる前記第２の元素とＣｅの合計及び前記シェル層形成工程において添加される水溶液に含まれるＣｅの単位時間当たりの添加量を減少させることなく調整し、
前記コア層形成工程において最初に添加される水溶液に含まれる前記第１の元素の添加量よりも、前記シェル層形成工程において最後に添加される水溶液に含まれる前記Ｃｅの添加量を増加させることを特徴とする研磨材粒子の製造方法。
【請求項２】
前記コア層形成工程、前記中間層形成工程及び前記シェル層形成工程のうち少なくとも一の工程で添加される水溶液について、当該工程内で最初に添加される水溶液に含まれる添加元素の合計の添加量よりも、最後に添加される水溶液に含まれる添加元素の合計の添加量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の研磨材粒子の製造方法。
【請求項３】
前記コア層形成工程で最後に添加される水溶液に含まれる前記第１の元素の添加量よりも、前記中間層形成工程で最初に添加される水溶液に含まれる前記第２の元素とＣｅの合計の添加量を増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨材粒子の製造方法。
【請求項４】
前記中間層形成工程で最後に添加される水溶液に含まれる前記第２の元素とＣｅの合計の添加量よりも前記シェル層形成工程で最初に添加される水溶液に含まれるＣｅの添加量を増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨材粒子の製造方法。
【請求項５】
前記コア層形成工程、前記中間層形成工程及び前記シェル層形成工程のうち少なくとも一の工程で添加される水溶液に含まれる添加元素の合計の単位時間当たりの添加量を反応時間の経過とともに増加させることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の研磨材粒子の製造方法。
【請求項６】
前記コア層形成工程で添加される水溶液に含まれる前記第１の元素、前記中間層形成工程で添加される水溶液に含まれる前記第２の元素及びＣｅの合計及び前記シェル層形成工程で添加される水溶液に含まれるＣｅの単位時間当たりの添加量は、水溶液の濃度又は添加速度により調整されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の研磨材粒子の製造方法。
【請求項７】
研磨材粒子の製造方法において、
Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第１の元素の塩により調製された水溶液に、当該第１の元素の塩により調整された濃度の異なる水溶液を添加して、当該第１の元素の塩を主成分とする前記研磨材粒子の前駆体の内層を形成させる内層形成工程と、
前記内層が形成された前記第１の元素の塩を分散させる反応溶液に、前記Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第２の元素の塩並びにＣｅの塩により調製された水溶液を添加して、前記内層の外側に前記第２の元素の塩及びＣｅの塩を含む前記研磨材粒子の前駆体の外層を形成させる外層形成工程と、
前記外層形成工程により得られる反応溶液から前記研磨材粒子の前駆体を固液分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程で得られた前記研磨材粒子の前駆体を空気中又は酸化性雰囲気中で焼成する焼成工程と、
を備え、
前記内層形成工程において最初に添加される水溶液から前記外層形成工程において最後に添加される水溶液までの水溶液について、前記内層形成工程において添加される水溶液に含まれる前記第１の元素、前記外層形成工程において添加される水溶液に含まれる前記第２の元素とＣｅの合計の単位時間当たりの添加量を減少させることなく調整し、
前記内層形成工程において最初に添加される水溶液に含まれる前記第１の元素の添加量よりも、前記外層形成工程において最後に添加される水溶液に含まれる前記第２の元素及び前記Ｃｅの合計の添加量を増加させることを特徴とする研磨材粒子の製造方法。
【請求項８】
研磨材粒子の製造方法において、
Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の塩並びにＣｅの塩により調製された水溶液に、当該元素の塩及びＣｅの塩により調整された濃度の異なる水溶液を添加して、前記元素の塩及びＣｅの塩を含む前記研磨材粒子の前駆体の内層を形成させる内層形成工程と、
前記内層が形成された前記元素及び前記Ｃｅの塩を分散させる反応溶液に、Ｃｅの塩により調整された水溶液を添加して、前記内層の外側に当該Ｃｅの塩を主成分とする前記研磨材粒子の前駆体の外層を形成させる外層形成工程と、
前記外層形成工程により得られる反応溶液から前記研磨材粒子の前駆体を固液分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程で得られた前記研磨材粒子の前駆体を空気中又は酸化性雰囲気中で焼成する焼成工程と、
を備え、
前記内層形成工程において最初に添加される水溶液から前記外層形成工程において最後に添加される水溶液までの水溶液について、前記内層形成工程において添加される水溶液に含まれる前記元素とＣｅの合計及び前記外層形成工程において添加される水溶液に含まれるＣｅの単位時間当たりの添加量を減少させることなく調整し、
前記内層形成工程において最初に添加される水溶液に含まれる前記元素とＣｅの合計の添加量よりも、前記外層形成工程において最後に添加される水溶液に含まれる前記Ｃｅの添加量を増加させることを特徴とする研磨材粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨材粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス光学素子やガラス基板、半導体デバイスを製造工程で精密研磨する研磨材としては、従来、酸化セリウムを主成分とし、これに酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化プラセオジムなどが加わった希土類元素の酸化物が使用されている。この他の研磨材としては、ダイヤモンド、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、コロイダルシリカ等が挙げられるが、研磨速度、研磨後の被研磨物の表面粗さの観点から比較したときに、酸化セリウムが有効であることは公知であり、広範囲で用いられている。しかし、酸化セリウムは、世界的に偏在しており、供給が安定するとはいえない。そこで、酸化セリウムの使用量を削減しつつ、高い精度で研磨を行うことができる研磨材の製造方法の確立が求められている。【０００３】
光学ガラス等の製造工程で精密研磨を行うことのできる、高純度の酸化セリウム系研磨材の製造方法としては、精製された硝酸第一セリウム、塩化第一セリウム、硫酸第一セリウム等の水溶液に炭酸、シュウ酸、酢酸等の塩を添加して炭酸第一セリウム、シュウ酸第一セリウム、酢酸第一セリウム等の生成物を沈殿させ、この沈殿物をろ過し、乾燥したのち、焼成して酸化セリウムを得る方法がある。
例えば、特許文献１では、純度が高い研磨材を得る方法として、硝酸セリウム水溶液とアンモニア水溶液とを、アンモニアの当量数がセリウムの当量数以上であり、反応媒体のｐＨが６より大であるように連続的に同時混合し、得られた沈殿物をろ過、乾燥し、６００〜１２００℃で焼成し、得られた酸化物をジェットミル粉砕する諸工程からなる製造方法が提案されている。
また、非特許文献１では、硝酸セリウム水溶液、硝酸イットリウム水溶液、尿素を混合した水溶液を加熱撹拌し、粒子径分布の狭い粒子を得る方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２７３８９公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，７１巻、１０号、８４５〜８５３頁（１９８８年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、反応溶液中に分散させる研磨材粒子の前駆体を粒子成長させる工程において、研磨材粒子の前駆体の粒子径が大きくなると、粒子径の成長速度が抑えられてしまう点についての考慮はされていない。
また、非特許文献１の方法で製造された粒子を焼成し、研磨材としての効果を確認した結果、研磨速度が低かった。研磨速度の低下は、粒子形状と粒子径分布を調整するために、セリウムとセリウム以外の元素（イットリウム）とを一様に混合させているため、粒子表面におけるセリウムの濃度が低いことが原因であると考えられる。【０００７】
本発明の課題は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、酸化セリウムの使用量を抑制し、より高い耐久性及び研磨速度を示す研磨材粒子を効率的に製造することができる研磨材粒子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
研磨材粒子の製造方法において、
Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第１の元素の塩により調製された水溶液に、当該第１の元素の塩により調整された濃度の異なる水溶液を添加して、当該第１の元素の塩を主成分とする前記研磨材粒子の前駆体のコア層を形成させるコア層形成工程と、
前記コア層が形成された前記第１の元素の塩を分散させる反応溶液に、前記Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第２の元素の塩並びにＣｅの塩により調製された水溶液を添加して、前記コア層の外側に前記第２の元素の塩及びＣｅの塩を含む前記研磨材粒子の前駆体の中間層を形成させる中間層形成工程と、
前記中間層が形成された前記第２の元素及び前記Ｃｅの塩を分散させる反応溶液に、Ｃｅの塩により調整された水溶液を添加して、前記中間層の外側に当該Ｃｅの塩を主成分とする前記研磨材粒子の前駆体のシェル層を形成させるシェル層形成工程と、
前記シェル層形成工程により得られる反応溶液から前記研磨材粒子の前駆体を固液分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程で得られた前記研磨材粒子の前駆体を空気中又は酸化性雰囲気中で焼成する焼成工程と、
を備え、
前記コア層形成工程において最初に添加される水溶液から前記シェル層形成工程において最後に添加される水溶液までの水溶液について、前記コア層形成工程において添加される水溶液に含まれる前記第１の元素、前記中間層形成工程において添加される水溶液に含まれる前記第２の元素とＣｅの合計及び前記シェル層形成工程において添加される水溶液に含まれるＣｅの単位時間当たりの添加量を減少させることなく調整し、
前記コア層形成工程において最初に添加される水溶液に含まれる前記第１の元素の添加量よりも、前記シェル層形成工程において最後に添加される水溶液に含まれる前記Ｃｅの添加量を増加させることを特徴とする。【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研磨材粒子の製造方法であって、
前記コア層形成工程、前記中間層形成工程及び前記シェル層形成工程のうち少なくとも一の工程で添加される水溶液について、当該工程内で最初に添加される水溶液に含まれる添加元素の合計の添加量よりも、最後に添加される水溶液に含まれる添加元素の合計の添加量を増加させることを特徴とする。【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の研磨材粒子の製造方法であって、
前記コア層形成工程で最後に添加される水溶液に含まれる前記第１の元素の添加量よりも、前記中間層形成工程で最初に添加される水溶液に含まれる前記第２の元素とＣｅの合計の添加量を増加させることを特徴とする。【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の研磨材粒子の製造方法であって、
前記中間層形成工程で最後に添加される水溶液に含まれる前記第２の元素とＣｅの合計の添加量よりも前記シェル層形成工程で最初に添加される水溶液に含まれるＣｅの添加量を増加させることを特徴とする。【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の研磨材粒子の製造方法であって、
前記コア層形成工程、前記中間層形成工程及び前記シェル層形成工程のうち少なくとも一の工程で添加される水溶液に含まれる添加元素の合計の単位時間当たりの添加量を反応時間の経過とともに増加させることを特徴とする。【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の研磨材粒子の製造方法であって、
前記コア層形成工程で添加される水溶液に含まれる前記第１の元素、前記中間層形成工程で添加される水溶液に含まれる前記第２の元素及びＣｅの合計及び前記シェル層形成工程で添加される水溶液に含まれるＣｅの単位時間当たりの添加量は、水溶液の濃度又は添加速度により調整されることを特徴とする。【００１４】
請求項７に記載の発明は、
研磨材粒子の製造方法において、
Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第１の元素の塩により調製された水溶液に、当該第１の元素の塩により調整された濃度の異なる水溶液を添加して、当該第１の元素の塩を主成分とする前記研磨材粒子の前駆体の内層を形成させる内層形成工程と、
前記内層が形成された前記第１の元素の塩を分散させる反応溶液に、前記Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第２の元素の塩並びにＣｅの塩により調製された水溶液を添加して、前記内層の外側に前記第２の元素の塩及びＣｅの塩を含む前記研磨材粒子の前駆体の外層を形成させる外層形成工程と、
前記外層形成工程により得られる反応溶液から前記研磨材粒子の前駆体を固液分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程で得られた前記研磨材粒子の前駆体を空気中又は酸化性雰囲気中で焼成する焼成工程と、
を備え、
前記内層形成工程において最初に添加される水溶液から前記外層形成工程において最後に添加される水溶液までの水溶液について、前記内層形成工程において添加される水溶液に含まれる前記第１の元素、前記外層形成工程において添加される水溶液に含まれる前記第２の元素とＣｅの合計の単位時間当たりの添加量を減少させることなく調整し、
前記内層形成工程において最初に添加される水溶液に含まれる前記第１の元素の添加量よりも、前記外層形成工程において最後に添加される水溶液に含まれる前記第２の元素及び前記Ｃｅの合計の添加量を増加させることを特徴とする。【００１５】
請求項８に記載の発明は、
研磨材粒子の製造方法において、
Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の塩並びにＣｅの塩により調製された水溶液に、当該元素の塩及びＣｅの塩により調整された濃度の異なる水溶液を添加して、前記元素の塩及びＣｅの塩を含む前記研磨材粒子の前駆体の内層を形成させる内層形成工程と、
前記内層が形成された前記元素及び前記Ｃｅの塩を分散させる反応溶液に、Ｃｅの塩により調整された水溶液を添加して、前記内層の外側に当該Ｃｅの塩を主成分とする前記研磨材粒子の前駆体の外層を形成させる外層形成工程と、
前記外層形成工程により得られる反応溶液から前記研磨材粒子の前駆体を固液分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程で得られた前記研磨材粒子の前駆体を空気中又は酸化性雰囲気中で焼成する焼成工程と、
を備え、
前記内層形成工程において最初に添加される水溶液から前記外層形成工程において最後に添加される水溶液までの水溶液について、前記内層形成工程において添加される水溶液に含まれる前記元素とＣｅの合計及び前記外層形成工程において添加される水溶液に含まれるＣｅの単位時間当たりの添加量を減少させることなく調整し、
前記内層形成工程において最初に添加される水溶液に含まれる前記元素とＣｅの合計の添加量よりも、前記外層形成工程において最後に添加される水溶液に含まれる前記Ｃｅの添加量を増加させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、酸化セリウムの使用量を抑制し、より高い耐久性及び研磨速度を示す研磨材粒子を効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】本発明に係る一実施形態である研磨材粒子の構造を示す模式図である。
【図１Ｂ】本発明に係る一実施形態である研磨材粒子の構造を示す模式図である。
【図１Ｃ】本発明に係る一実施形態である研磨材粒子の構造を示す模式図である。
【図２】本発明に係る一実施形態である研磨材粒子の製造工程の流れを示す模式図である。
【図３Ａ】本発明に係る一実施形態である研磨材粒子の製造工程において添加される水溶液に含まれる添加元素の単位時間当たりの添加量の変化を示す模式図である。
【図３Ｂ】本発明に係る一実施形態である研磨材粒子の製造工程において添加される水溶液に含まれる添加元素の単位時間当たりの添加量の変化を示す模式図である。
【図３Ｃ】本発明に係る一実施形態である研磨材粒子の製造工程において添加される水溶液に含まれる添加元素の単位時間当たりの添加量の変化を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、既存の研磨材及び本発明に係る研磨材粒子の製造方法について詳細に説明する。
＜研磨材＞
一般的な研磨材には、ベンガラ（αＦｅ２Ｏ３）、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、コロイダルシリカ等の研磨材粒子を水や油に分散させてスラリー状にしたものなどがある。本発明は、半導体デバイスやガラスの研磨加工において、高精度に平坦性を維持しつつ、十分な研磨速度を得るために物理的な作用と化学的な作用の両方で研磨を行う、化学機械研磨（ＣＭＰ；Chemical Mechanical Polishing）が可能な酸化セリウムを主成分とする研磨材に用いられる新規な研磨材粒子の製造方法であり、以下、詳細に説明する。
【００１９】
＜研磨材粒子の構造＞
本発明に係る研磨材粒子として、コア層１と、中間層２と、シェル層３と、を有する３層構造の研磨材粒子が好ましい。具体的には、図１Ａに示すように、３層構造の研磨材粒子は、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第１の元素の塩、例えば、酸化イットリウムを主成分とするコア層１と、コア層１の外側に形成されるＡｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第２の元素の塩、例えば、酸化イットリウムと、酸化セリウムを含む中間層２と、中間層２の外側に形成される酸化セリウムを主成分とするシェル層３を備えている。ここで、第１の元素及び第２の元素とは、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素であればよく、特に限定するものではないが、以下の説明においては、イットリウム（Ｙ）を用いて説明する。なお、第１の元素及び第２の元素は、同じ元素である場合、研磨材粒子の層構造が連続的に形成される点でより好ましいが、同じ元素に限定するものではない。
【００２０】
コア層１は、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第１の元素の塩、例えば、酸化イットリウムがほぼ１００ｍｏｌ％を占め、酸化セリウムをほとんど含まない。これは、前記第１の元素の塩、例えば、酸化イットリウムが、研磨の際にかかる応力に対して酸化セリウムよりも壊れにくいためである。
【００２１】
中間層２は、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第２の元素の塩として、例えば、酸化イットリウムと、酸化セリウムを含んでいる。
【００２２】
シェル層３は、中間層２の外側に形成され、酸化セリウムをほぼ１００ｍｏｌ％の割合で含有している。具体的には、シェル層３に含まれる酸化セリウムの割合は、５０〜１００ｍｏｌ％が好ましく、特に、７５ｍｏｌ％以上であることが好ましい。これは、研磨材粒子の表面となるシェル層３に含まれる酸化セリウムの濃度を１００ｍｏｌ％に近づけることで、酸化セリウムの持つ優れた研磨速度を発揮することができるためである。なお、研磨材粒子のコア層１に主成分として含まれる元素は、前記Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物が好ましく、且つ、中間層２に含まれる元素の酸化物と同一であることが層間の結合力を保つために好ましいが、これに限定するものではない。例えば、前記Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物がコア層１と中間層２で異なる元素の酸化物であってもよい。
【００２３】
また、研磨材粒子は、コア層１、中間層２、シェル層３を有する３層構造の場合について説明したが、シェル層３を持たない２層構造であってもよい。具体的には、図１Ｂに示すように、内層４と、内層４の外側に形成される外層５の２層構造である。この２層構造においては、内層４の構成元素が３層構造のコア層１に対応し、外層５の構成元素が３層構造の中間層２に対応する。即ち、シェル層３を持たない２層構造の場合、内層４は第１の元素の塩を主成分とする層と、外層５は第２の元素の塩と酸化セリウムとを含む層を有する。従って、同量の第１の元素の塩、第２の元素の塩及び酸化セリウムを一様に混合させて製造した層構造を持たない研磨材粒子と比べて、研磨材粒子表面の酸化セリウムの濃度が高くなる。これにより、内層４と外層５との２層構造の研磨材粒子は、酸化セリウムと他の元素の塩とが一様に混合された研磨材粒子よりも高い研磨速度を得ることができる。
【００２４】
また、研磨材粒子は、コア層１を持たない２層構造であってもよい。具体的には、図１Ｃに示すように、研磨材粒子の中心を含む内層６と、内層６の外側に形成される外層７の２層構造である。この２層構造においては、内層６の構成元素が３層構造の中間層２に対応し、外層７の構成元素が３層構造のシェル層３に対応する。即ち、コア層１を持たない２層構造の場合、内層６は研磨材粒子の中心を含み、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の塩（以下、第２の元素の塩とする。）と酸化セリウムの塩とを含む層と、外層７は酸化セリウムを主成分とする層を有する。従って、コア層１を持たない２層構造の場合も、同量の第２の元素の塩及び酸化セリウムを一様に混合させて製造した層構造を持たない研磨材粒子と比べて、研磨材粒子表面の酸化セリウムの濃度が高くなる。これにより、内層６と外層７との２層構造の研磨材粒子についても、酸化セリウムと他の元素の塩とが一様に混合された研磨材粒子よりも高い研磨速度を得ることができる。また、これらの２層構造を有する研磨材粒子についても３層構造を有する研磨材粒子と同様に、研磨の際にかかる圧力に強い第１又は第２の塩が含まれるため、酸化セリウムのみで形成される研磨材粒子と比べて、酸化セリウムの使用量を抑えることができるとともに、高い耐久性を得ることができる。
なお、以下の説明においては、内層４はコア層１と、外層５は中間層２と、内層６は中間層２と、外層７はシェル層３に対応するものとする。また、内層４、外層５、内層６、外層７の形成工程についての説明についても、対応する各層の形成工程と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００２５】
＜研磨材粒子の製造方法＞
以下に、図１Ａに示すコア層１、中間層２、シェル層３からなる３層構造の研磨材粒子の製造方法を示す。
本発明の研磨材粒子の製造方法は、図２に示すように、コア層形成工程Ａ、中間層形成工程Ｂ、シェル層形成工程Ｃ、固液分離工程Ｄ、焼成工程Ｅの５つの工程からなる。
【００２６】
１．コア層形成工程Ａ
コア層形成工程Ａは、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第１の元素の塩により調製された水溶液に、当該第１の元素の塩により調製された濃度の異なる水溶液を添加して、当該第１の元素の塩を主成分とする研磨材粒子の前駆体のコア層１を形成させる。例えば、コア層形成工程Ａは、硝酸イットリウムにより調製された水溶液に、沈殿剤を添加して、更に、硝酸イットリウムにより調製された濃度の異なる水溶液を添加して、８０℃以上で加熱撹拌する。これにより、コア層形成工程Ａは、研磨材粒子の前駆体のコア層１となる、水に不溶な塩基性炭酸塩を形成させる。以下の説明においては、加熱撹拌を開始した溶液を反応溶液とする。
【００２７】
コア層形成工程Ａにおいて、水溶液を調製する第１の元素の塩としては、硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩等を用いることができるが、製品への不純物の混入が少ない硝酸塩を使用することが好ましい。また、沈殿剤としては、第１の元素の塩とともに水に混ぜて加熱した際に塩基性炭酸塩を生成する種類のアルカリ化合物であればよく、尿素系化合物、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム等が好ましい。尿素系化合物としては、尿素の塩（例えば、硝酸塩、塩酸塩等）、Ｎ,Ｎ’−ジメチルアセチル尿素、Ｎ,Ｎ’−ジベンゾイル尿素、ベンゼンスルホニル尿素、ｐ−トルエンスルホニル尿素、トリメチル尿素、テトラエチル尿素、テトラメチル尿素、トリフェニル尿素、テトラフェニル尿素、Ｎ−ベンゾイル尿素、メチルイソ尿素、エチルイソ尿素等が挙げられ、尿素も含むものとする。尿素系化合物の中で特に尿素は、徐々に加水分解することでゆっくり沈殿が生成し、均一な沈殿が得られる点で好ましい。また、水に不溶な塩基性炭酸塩、例えば、イットリウムの塩基性炭酸塩を生成させることで、析出した沈殿を単分散の状態で分散させることができる。更に、後述する中間層形成工程Ｂ及びシェル層形成工程Ｃにおいてもセリウムの塩基性炭酸塩を形成させるため、塩基性炭酸塩による連続的な層構造を形成させることができる。なお、コア層形成工程Ａにおいて反応溶液に添加される水溶液を調製する第１の元素の塩として、硝酸イットリウム、尿素系化合物として、尿素を用いる場合を示したが、一例であって、これに限定されるものではない。
【００２８】
コア層形成工程Ａにおける反応溶液中のイットリウムの濃度の増加速度は、１分当たり０．００３ｍｍｏｌ／Ｌから５．５ｍｍｏｌ／Ｌが好ましく、８０℃以上で加熱撹拌しながら、イットリウムを含有する水溶液を反応溶液に添加されることが好ましい。反応溶液の濃度を当該範囲とすることにより、単分散性の優れた、球状の研磨材粒子が形成されやすくなるためである。加熱する温度については、８０℃以上で加熱撹拌されると、添加された尿素の分解が進みやすくなるためである。また、添加する尿素の濃度は、イットリウムのイオン濃度の５から５０倍の濃度が好ましい。これは、イットリウムの水溶液中でのイオン濃度及び尿素の濃度を、当該範囲内とすることで、単分散性を示す球状の研磨材粒子を合成することができるためである。
なお、加熱撹拌の際には、十分な撹拌効率を得られれば、特に撹拌機の形状等は指定しないが、より高い撹拌効率を得るためには、ローター・ステータータイプの軸流撹拌機を使用することが好ましい。
【００２９】
２．中間層形成工程Ｂ
中間層形成工程Ｂは、コア層１が形成された第１の元素の塩を分散させる反応溶液に、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第２の元素の塩並びにＣｅの塩により調製された水溶液を添加して、コア層１の外側に第２の元素の塩及びＣｅの塩を含む研磨材粒子の前駆体の中間層２を形成させる。具体的には、中間層形成工程Ｂは、コア層形成工程Ａにより形成されたイットリウムの塩基性炭酸塩を分散させる反応溶液に、例えば、硝酸イットリウム及び硝酸セリウムにより調製された水溶液を添加して、コア層１の外側にイットリウムの塩基性炭酸塩及びセリウムの塩基性炭酸塩を含む中間層２を形成させる。なお、水溶液の調製に用いるイットリウムの塩及びセリウムの塩として、製品への不純物の混入が少ない硝酸塩を使用することが好ましいため、硝酸イットリウム及び硝酸セリウムを用いる場合を示したが、これに限定するものではなく、塩酸塩、硫酸塩等を用いることができる。
【００３０】
中間層形成工程Ｂにおける反応溶液中のイットリウム及びセリウムの合計濃度の増加速度は、１分当たり０．００３ｍｍｏｌ／Ｌから５．５ｍｍｏｌ／Ｌが好ましい。これは、反応溶液の濃度を当該範囲とすることにより、単分散性の優れた、球状の研磨材粒子が形成されやすくなるためである。また、添加する水溶液が含有するセリウムの濃度の割合が９０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。これは、添加する水溶液のセリウムの濃度の割合が９０ｍｏｌ％より大きい場合、９０ｍｏｌ％以下に調製された水溶液を添加する場合と同じ添加時間で添加を行うと、形成される研磨材粒子が単分散性を示さず、板状に凝集してしまうためである。また、反応溶液は、水溶液を添加されながら、８０℃以上で加熱撹拌されることが好ましい。これは、８０℃以上で加熱撹拌されると、コア層形成工程Ａにおいて添加された尿素の分解が進みやすくなるためである。
【００３１】
３．シェル層形成工程Ｃ
中間層形成工程Ｂにより、中間層２が形成された第２の元素及びＣｅの塩を分散させる反応溶液に、Ｃｅの塩により調整された水溶液を添加して、中間層２の外側にＣｅの塩を主成分とする研磨材粒子の前駆体のシェル層３を形成させる。例えば、中間層２が形成されたイットリウム及びセリウムの塩基性炭酸塩を分散させる反応溶液に、硝酸セリウムにより調整された水溶液を添加して、中間層２の外側にセリウムの塩基性炭酸塩を主成分とするシェル層３を形成させる。
【００３２】
また、シェル層形成工程Ｃにおける反応溶液中のセリウムの濃度の増加速度は、１分当たり０．００３ｍｍｏｌ／Ｌから３．０ｍｍｏｌ／Ｌが好ましく、８０℃以上で加熱撹拌しながら添加されることが好ましい。これは、コア層形成工程Ａ・中間層形成工程Ｂの場合と同様に、反応溶液の濃度を当該範囲とすることにより、単分散性の優れた、球状の研磨材粒子が形成されやすくなるためである。また、反応溶液を加熱する温度については、中間層形成工程Ｂの場合と同様、８０℃以上で加熱撹拌されることが好ましい。これは、８０℃以上で加熱撹拌されると、コア層形成工程Ａにおいて添加された尿素の分解が進みやすくなるためである。
【００３３】
ここで、コア層形成工程Ａ、中間層形成工程Ｂ及びシェル層形成工程Ｃで添加される水溶液について説明する。
コア層形成工程Ａにおいて最初に添加される水溶液からシェル層形成工程Ｃにおいて最後に添加される水溶液までの水溶液について、コア層形成工程Ａにおいて添加される水溶液に含まれる第１の元素、中間層形成工程Ｂにおいて添加される水溶液に含まれる第２の元素とＣｅの合計及びシェル層形成工程Ｃにおいて添加される水溶液に含まれるＣｅの単位時間当たりの添加量を減少させることなく調整する。また、コア層形成工程Ａにおいて最初に添加される水溶液に含まれる第１の元素の添加量よりも、シェル層形成工程Ｃにおいて最後に添加される水溶液に含まれるセリウムの添加量を増加させる。これにより、目的とする研磨材粒子の粒子径等に応じた研磨材粒子の粒子径の成長速度を制御しながら、酸化セリウムの使用量を抑制し、効率的により高い耐久性及び研磨速度を得ることができる。
【００３４】
具体的には、コア層形成工程Ａ、中間層形成工程Ｂ及びシェル層形成工程Ｃのうち少なくとも一の工程で添加される水溶液について、Ｉ．工程内増加、II．工程間増加、III．時間増加のうち少なくとも一つに従って、添加される水溶液を調製することができる。また、コア層形成工程Ａで添加される水溶液に含まれる第１の元素、中間層形成工程Ｂで添加される水溶液に含まれる第２の元素及びＣｅの合計及びシェル層形成工程Ｃで添加される水溶液に含まれるＣｅの単位時間当たりの添加量は、水溶液の濃度又は添加速度により調整することができる。なお、以下の説明においても、コア層形成工程Ａにおいて添加される水溶液に含まれる第１の元素及び中間層形成工程Ｂにおいて添加される水溶液に含まれる第２の元素として、イットリウムを用いて説明する。
【００３５】
Ｉ．工程内増加の場合、コア層形成工程Ａ、中間層形成工程Ｂ及びシェル層形成工程Ｃのうち少なくとも一の工程で添加される水溶液について、当該工程内で最初に添加される水溶液に含まれる添加元素の合計の添加量よりも、最後に添加される水溶液に含まれる添加元素の合計の添加量を増加させる。ここで、水溶液に含まれる添加元素の合計の添加量とは、各工程で添加される水溶液に含まれる元素の合計の添加量を表している。即ち、コア層形成工程Ａでは、例えば、水溶液に含まれるイットリウムの添加量、中間層形成工程Ｂでは、水溶液に含まれるイットリウムとセリウムの合計の添加量、シェル層形成工程Ｃでは、水溶液に含まれるセリウムの添加量である。具体的には、コア層形成工程Ａにおいて、イットリウムを含有する水溶液が添加される場合に、反応開始直後にいれる最初の水溶液に含まれるイットリウムの添加量よりも、コア層形成工程Ａの最後に添加される水溶液に含まれるイットリウムの添加量を増加させる。例えば、図３Ａに示すように、コア層形成工程Ａの前半で添加される水溶液に含まれるイットリウムの単位時間当たりの添加量よりも、後半で添加される水溶液に含まれるイットリウムの単位時間当たりの添加量を増加させることで水溶液に含まれる添加元素の添加量を増加させてもよい。これにより、目的とする研磨材粒子の粒子径等に応じた研磨材粒子の粒子径の成長速度を制御しながら、研磨材粒子の前駆体を得ることができる。なお、コア層形成工程Ａ内で添加される水溶液の濃度を前半と後半の２段階に分ける場合を示したが、一例であって、中間層形成工程Ｂ、シェル層形成工程Ｃで添加される水溶液についても適用することができ、また、３段階以上に分けて増加させてもよい。
【００３６】
II．工程間増加の場合、コア層形成工程Ａで最後に添加される水溶液に含まれる第１の元素の添加量よりも、中間層形成工程Ｂで最初に添加される水溶液に含まれる第２の元素とＣｅの合計の添加量を増加させる。具体的には、コア層形成工程Ａで最後に添加される水溶液に含まれるイットリウムの添加量よりも、中間層形成工程Ｂで最初に添加される水溶液に含まれるイットリウム及びセリウムの合計の添加量を増加させる。例えば、図３Ｂに示すように、コア層形成工程Ａから中間層形成工程Ｂに移る際に、添加される水溶液に含まれる添加元素の合計の添加量を増加させる。これにより、コア層形成工程Ａにより所定の大きさの粒子径に成長した研磨材粒子の前駆体を、中間層形成工程Ｂでより効率的に粒子成長させることができる。
【００３７】
また、前記II．工程間増加の場合、中間層形成工程Ｂで最後に添加される水溶液に含まれる第２の元素とＣｅの合計の添加量よりもシェル層形成工程Ｃで最初に添加される水溶液に含まれるＣｅの添加量を増加させてもよい。例えば、中間層形成工程Ｂで最後に添加される水溶液に含まれるイットリウム及びセリウムの合計の添加量よりも、シェル層形成工程Ｃで添加される水溶液に含まれるセリウムの添加量を増加させる。これにより、中間層形成工程Ｂにより所定の大きさの粒子径に成長した研磨材粒子の前駆体を、シェル層形成工程Ｃでより効率的に粒子成長させることができる。この工程間増加による水溶液の添加方法は、どちらか一方の工程間で行ってもよいし、各工程間で行ってよく、目的とする研磨材粒子の各層の厚み等に応じて濃度又は添加速度を調整する層を適宜変更することができる。
【００３８】
III．時間増加の場合、コア層形成工程Ａ、中間層形成工程Ｂ及びシェル層形成工程Ｃのうち少なくとも一の工程で添加される水溶液に含まれる添加元素の合計の単位時間当たりの添加量を反応時間の経過とともに増加させる。例えば、図３Ｃに示すように、コア層形成工程Ａから中間層形成工程Ｂを経てシェル層形成工程Ｃの反応終了まで添加される水溶液に含まれる添加元素の合計の単位時間当たりの添加量を反応時間の経過とともに２次関数的に増加させる。これにより、穏やかに反応を進行させることができ、反応時間の経過とともに大きくなる粒子径を効率的に成長させることができる。なお、図３Ｃに示す、２次関数的な増加は一例であって、これに限定するものではない。また、反応時間の経過とともに増加する変化であればよく、例えば、１次関数、指数関数、対数関数的な増加であってもよい。また、コア層形成工程Ａ、中間層形成工程Ｂ及びシェル層形成工程Ｃのうち、少なくとも一の工程で添加される水溶液の濃度等により調整される単位時間当たりの添加量が反応時間の経過とともに増加していればよい。図３Ｃに示すように、コア層形成工程Ａ、中間層形成工程Ｂ及びシェル層形成工程Ｃの全工程で反応時間の経過とともに添加される水溶液の単位時間当たりの添加量を増加させることにより、より細かな粒子径の成長速度を制御することができる。
なお、水溶液の濃度等による単位時間当たりの添加量の工程内増加、工程間増加及び時間増加は、内層４と外層５の２層構造及び内層６と外層７の２層構造からなる研磨材粒子の製造工程にも適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【００３９】
４．固液分離工程Ｄ
固液分離工程Ｄは、シェル層形成工程Ｃにより得られる反応溶液から研磨材粒子の前駆体を固液分離する。なお、固液分離工程Ｄにおいて、必要に応じて、得られた研磨材粒子の前駆体を乾燥した後に、焼成工程Ｅへ移行してもよい。
【００４０】
５．焼成工程Ｅ
固液分離工程Ｄで得られた研磨材粒子の前駆体を空気中もしくは酸化性雰囲気中、３００℃以上で焼成する。研磨材粒子の前駆体は、焼成されることにより二酸化炭素が脱離するため、塩基性炭酸塩から酸化物となり、目的の研磨材粒子が得られる。
【００４１】
＜研磨材の粒子径と研磨速度、表面精度＞
研磨材粒子は、その使用用途によって粒子径に対する要求レベルは異なるが、研磨後の仕上がり表面精度が高くなるにつれて、使用される研磨材に含まれる研磨材粒子の微粒子化が必要になり、例えば、半導体デバイスの製造工程で使用するには平均粒子径が２．０μｍ以下である必要がある。研磨材の粒子径が小さくなるほど、研磨後の仕上がり表面精度が高くなるのに対して、研磨速度は粒子径が小さいほど遅くなる傾向があるので、０．０２μｍ未満の粒子径では、セリウム系研磨材の研磨速度が、コロイダルシリカ等の研磨材に比べて速いという優位性が失われてしまう。したがって、研磨材粒子の平均粒子径としては０．０２〜２．０μｍの範囲が好ましく、さらに０．０５〜１．５μｍの範囲がより好ましい。
また、研磨加工後の平面精度を高めるためには、出来るだけ粒子径が揃っており、粒子径分布の変動係数が小さい研磨材を使用することが望ましい。
【００４２】
＜研磨材の使用方法と研磨材の劣化＞
ガラス基板の研磨加工を例にとり、研磨材の使用方法を記載する。
１．研磨材スラリーの調製
研磨材粒子を用いた研磨材の粉体を水等の溶媒に添加し、研磨材スラリーを作製する。研磨材スラリーには、分散剤等を添加することで、凝集を防止するとともに、撹拌機等を用いて常時撹拌し、分散状態を維持する。研磨材スラリーは供給用ポンプを利用して、研磨機に循環供給される。
２．研磨工程
研磨パット（研磨布）が貼られた研磨機の上下定盤にガラス基板を接触させ、接触面に対して研磨材スラリーを供給しながら、加圧条件下でパットとガラスを相対運動させることで研磨される。
３．研磨材の劣化
研磨材は、前記研磨工程にあるように、加圧条件下で使用される。このため、研磨材に含まれる研磨材粒子は、研磨時間が経過するにつれて、徐々に崩壊し微小化してしまう。研磨材粒子の微小化は研磨速度の減少を引き起こすので、研磨前後で粒子径分布の変化が小さい研磨材粒子が望まれる。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例及び比較例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００４４】
＜研磨材１：実施例１＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液に、濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液をＳｍＬ／ｍｉｎ（Ｓ＝０．０１×ｔ１２（ｔ１はイットリウム硝酸水溶液の添加開始を０分とした添加合計時間（分））の添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら４０分間添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液の濃度が３：７になるよう混合した合計濃度が０．０５ｍｏｌ／Ｌの混合液を、ＳｍＬ／ｍｉｎ（Ｓ＝０．０１×ｔ１２）の添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら４０分間添加した。なお、３の工程でのｔ１は前記２の工程終了後の４１分から開始するものとする。
４  前記３で得られた反応溶液に、濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌのセリウム硝酸水溶液を、ＳｍＬ／ｍｉｎ（Ｓ＝０．０１×ｔ１２）の添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら１０分間添加した。なお、４の工程でのｔ１は前記３の工程終了後の８１分から開始するものとする。
５  前記４で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００４５】
＜研磨材２：実施例２＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるように添加し、十分に撹拌した後に９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液に、濃度Ｃｍｏｌ／Ｌ（Ｃ＝０．０００５×ｔ２２（ｔ２はイットリウム硝酸水溶液の添加開始を０分とする添加合計時間（分））のイットリウム硝酸水溶液を１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら４０分間添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液が３：７になるように混合した合計濃度がＣｍｏｌ／Ｌ（Ｃ＝０．０００５×ｔ２２）の混合液を、１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら４０分間添加した。なお、３の工程でのｔ２は前記２の工程終了後の４１分から開始するものとする。
４  前記３で得られた反応溶液に、濃度Ｃｍｏｌ／Ｌ（Ｃ＝０．０００５×ｔ２２）のセリウム硝酸水溶液１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら１０分間添加した。なお、４の工程でのｔ２は前記３の工程終了後の８１分から開始するものとする。
５  前記４で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００４６】
＜研磨材３：実施例３＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液にイットリウム硝酸水溶液を、濃度０．１３ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、濃度０．５ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で１０分間、濃度０．８ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で１０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液の濃度とセリウム硝酸水溶液の濃度がそれぞれ３：７になるよう混合した合計濃度が１．３ｍｏｌ／Ｌの混合液を、１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で１０分間、合計濃度が２．１ｍｏｌ／Ｌの混合液を１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、合計濃度が３．２ｍｏｌ／Ｌの混合液を１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で１０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
４  前記３で得られた反応溶液にセリウム硝酸水溶液を、濃度３．４ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で５分間、濃度３．９ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で５分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
５  前記４で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００４７】
＜研磨材４：実施例４＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液にイットリウム硝酸水溶液を、濃度０．１３ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、濃度０．６３ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液が３：７になるように混合しておいた合計濃度が１．５ｍｏｌ／Ｌの混合液を、１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、合計濃度２．８ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
４  前記３で得られた反応溶液にセリウム硝酸水溶液を、濃度３．４ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で５分間、濃度３．９ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で５分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
５  前記４で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００４８】
＜研磨材５：実施例５＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液にイットリウム硝酸水溶液を、濃度０．１３ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、濃度０．６３ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液が３：７になるように混合しておいた合計濃度が１．５ｍｏｌ／Ｌの混合液を、１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、合計濃度が２．８ｍｏｌ／Ｌの混合液を１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
４  前記３で得られた反応溶液にセリウム硝酸水溶液を、濃度３．７ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で１０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
５  前記４で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００４９】
＜研磨材６：実施例６＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液にイットリウム硝酸水溶液を、濃度０．１３ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、濃度０．６３ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液が３：７になるように混合しておいた合計濃度が２．２ｍｏｌ／Ｌの混合液を、１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で４０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
４  前記３で得られた反応溶液にセリウム硝酸水溶液を、濃度３．４ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で５分間、濃度３．９ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で５分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
５  前記４で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００５０】
＜研磨材７：実施例７＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液にイットリウム硝酸水溶液を、濃度０．４ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で４０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液が３：７になるように混合しておいた合計濃度が１．５ｍｏｌ／Ｌの混合液を、１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、合計濃度が２．８ｍｏｌ／Ｌの混合液を１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
４  前記３で得られた反応溶液にセリウム硝酸水溶液を、濃度３．４ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で５分間、濃度３．９ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で５分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
５  前記４で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００５１】
＜研磨材８：実施例８＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液にイットリウム硝酸水溶液を、濃度０．１３ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、濃度０．６３ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液が３：７になるように混合しておいた合計濃度が２．２ｍｏｌ／Ｌの混合液を、１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で４０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
４  前記３で得られた反応溶液にセリウム硝酸水溶液を、濃度２．２ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で１０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
５  前記４で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００５２】
＜研磨材９：実施例９＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液にイットリウム硝酸水溶液を、濃度０．４ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で４０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液が３：７になるように混合しておいた合計濃度が１．５ｍｏｌ／Ｌの混合液を、１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、合計濃度が２．８ｍｏｌ／Ｌの混合液を１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で２０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
４  前記３で得られた反応溶液にセリウム硝酸水溶液を、濃度３．７ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で１０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
５  前記４で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００５３】
＜研磨材１０：実施例１０＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液にイットリウム硝酸水溶液を、濃度０．４ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で４０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液が３：７になるように混合しておいた合計濃度が２．２ｍｏｌ／Ｌの混合液を、１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で４０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
４  前記３で得られた反応溶液にセリウム硝酸水溶液を、濃度３．４ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で５分間、濃度３．９ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で５分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
５  前記４で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００５４】
＜研磨材１１：実施例１１＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液にイットリウム硝酸水溶液を、濃度０．４ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で４０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液が３：７になるように混合しておいた合計濃度が２．２ｍｏｌ／Ｌの混合液を、１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で４０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
４  前記３で得られた反応溶液にセリウム硝酸水溶液を、濃度３．７ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で１０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
５  前記４で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００５５】
＜研磨材１２：実施例１２＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液にイットリウム硝酸水溶液を、濃度０．４ｍｏｌ／Ｌを１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で４５分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液が３：７になるように混合しておいた合計濃度が２．２ｍｏｌ／Ｌの混合液を、１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で４５分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
４  前記３で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００５６】
＜研磨材１３：実施例１３＞
１  予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液の濃度が３：７となるように混合しておいた合計濃度が０．０１５ｍｏｌ／Ｌの混合液に、尿素が０．４５ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１．で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液の濃度が３：７となるように混合した合計濃度が１．６ｍｏｌ／Ｌの混合液を、１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で８０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
３  前記２で得られた反応溶液にセリウム硝酸水溶液を、濃度２．０ｍｏｌ／Ｌで１ｍｌ／ｍｉｎの添加速度で１０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
４  前記３で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００５７】
＜研磨材１４：比較例１＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液に、濃度１．６ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液を１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で６０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液が３：７になるように混合しておいた合計濃度が１．６ｍｏｌ／Ｌの混合液を、１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で６０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
４  前記３で得られた反応溶液にセリウム硝酸水溶液を、濃度１．６ｍｏｌ／Ｌで１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で１０分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
５  前記４で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００５８】
＜研磨材１５：比較例２＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液に、濃度１．６ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液を１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で６５分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液が３：７になるように混合しておいた合計濃度が１．６ｍｏｌ／Ｌの混合液を、１ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で６５分間、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
４  前記３で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００５９】
＜研磨材１６：比較例３＞
１  ０．０２ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液２Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．６０ｍｏｌ／Ｌになるようにして混合し、９０℃で加熱撹拌した。
２  前記１で得られた反応溶液に、濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液を３０．０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら４０分間添加した。
３  前記２で得られた反応溶液に、予めイットリウム硝酸水溶液とセリウム硝酸水溶液が３：７になるように混合しておいた合計濃度が０．０５ｍｏｌ／Ｌの混合液を、３０．０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で撹拌しながら４０分間添加した。
４  前記３で得られた反応溶液に、濃度０．０５ｍｏｌ／Ｌのセリウム硝酸水溶液を、３０．０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら１０分間添加した。
５  前記４で得られた反応溶液から析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子を得た。【００６０】
以上の研磨材１から１６についての実験条件を表１にまとめた。なお、表１において添加Ｙ濃度、合計添加濃度及び添加Ｃｅ濃度とは、添加された水溶液に含まれるイットリウムの濃度、イットリウムとセリウムの合計の濃度及びセリウムの濃度を表す。なお、研磨材１２で得られる研磨材粒子は、内層４と外層５を有する２層構造であるため、各層の形成工程について、内層４の形成工程に対応するコア層形成工程Ａ、外層５の形成工程に対応する中間層形成工程Ｂとして各数値を示す。また、研磨材１３で得られる研磨材粒子は、内層６と外層７を有する２層構造であるため、各層の形成工程について、内層６の形成工程に対応する中間層形成工程Ｂ、外層７の形成工程に対応するシェル層形成工程Ｃとして各数値を示す。【００６１】
【表１】
2014045939.tif 000003
【００６２】
＜研磨材の評価＞
研磨材１〜１６について、以下の方法に従って、形状及び表面粗さについての評価を行った。【００６３】
１．平均粒子径・粒子径分布の変動係数
研磨材粒子１００個の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）から平均粒子径及び粒子径分布の変動係数を求めた。
また、粒子径分布の変動係数は下記の式で求めた。
粒子径分布の変動係数（％）＝（粒子径分布の標準偏差／平均粒子径）×１００【００６４】
２．研磨後の表面粗さ
研磨加工に使用した研磨機は、研磨材粒子を用いた研磨材の粉体を水等の溶媒に分散させて調製した研磨材スラリーを、研磨対象面に供給しながら、研磨対象面を研磨布で研磨するものである。研磨材スラリーは分散媒を水のみとして、濃度は１００ｇ／Ｌとした。研磨試験においては、研磨材スラリーを５Ｌ／ｍｉｎの流量で循環供給させて研磨加工を行った。研磨対象物として、６５ｍｍΦのガラス基板を使用し、研磨布は、ポリウレタン製の物を使用した。研磨面に対する研磨時の圧力は、９．８ｋＰａ（１００ｇ／ｃｍ２）とし、研磨試験機の回転速度は１００ｍｉｎ−１（ｒｐｍ）に設定し、３０分間研磨加工を行った。
ガラス基板表面の表面粗さについては、Ｚｙｇｏ社製Ｄｕａｌ  ｃｈａｎｎｅｌ  ＺｅＭａｐｐｅｒを用いて、原子レベルの表面粗さ評価を行った。【００６５】
＜研磨材の研磨性能の評価＞
以上の評価により得られた結果を表２にまとめた。【００６６】
【表２】
2014045939.tif 000004
【００６７】
研磨材粒子１００個のＳＥＭ像から平均粒子径（μｍ）を求めた。また、変動係数は、上記式から求めた粒子径分布の変動係数である。
表２から分かるように、本発明の実施例１〜１３で得られた研磨材粒子は、平均粒子径は比較例とあまり差がないが、変動係数が小さいため、表面粗さが比較例よりも小さい値を示している。従って、実施例１〜１３で得られた研磨材粒子は、研磨する際に被研磨物に傷をつけにくいことがわかる。
また、実施例１〜７で得られた研磨材粒子は、各形成工程間での水溶液の濃度又は添加速度について変化させるとともに、コア層形成工程Ａ、中間層形成工程Ｂ、シェル層形成工程Ｃのうちの２以上の工程内で添加される水溶液の濃度又は添加速度についても変化させているため、粒子径に合わせた濃度又は添加速度の調整を行うことができ、他の実施例よりも表面粗さが小さくなっている。
また、実施例１〜４で得られた研磨材粒子は、各形成工程間での水溶液の濃度又は添加速度について変化させるとともに、コア層形成工程Ａ、中間層形成工程Ｂ、シェル層形成工程Ｃの各工程内で添加される水溶液の濃度又は添加速度について変化させているため、粒子径に合わせた濃度又は添加速度のより細かな調整を行うことができ、他の実施例よりも変動係数及び表面粗さが小さくなっている。【００６８】
一方、比較例１〜３で得られた研磨材粒子は、各工程間及び各工程内で添加される水溶液の濃度及び添加速度を変化させずに形成させている。比較例１、２で得られた研磨材粒子は、実施例と同程度の平均粒子径を持つ前駆体に成長させるまでにより長い時間を必要としている。また、比較例１、２で得られた研磨材粒子の変動係数及び表面粗さは、実施例で得られた研磨材粒子よりも大きな値となっている。比較例３で得られた研磨材粒子は、添加される水溶液の濃度は実施例１と同じでありながら、添加速度を実施例よりも大きい一定の値としているため、実施例と同じ合計添加時間で同程度の平均粒子径が得られている。しかし、比較例３で得られた研磨材粒子の変動係数は、実施例１の約２倍であり、表面粗さも大きな値となっている。【００６９】
以上のように、本実施形態の研磨材粒子の製造方法によれば、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第１の元素の塩により調製された水溶液に、当該第１の元素の塩により調整された濃度の異なる水溶液を添加して、当該第１の元素の塩を主成分とする研磨材粒子の前駆体のコア層１を形成させるコア層形成工程Ａと、コア層１が形成された第１の元素の塩を分散させる反応溶液に、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の第２の元素の塩並びにＣｅの塩により調製された水溶液を添加して、コア層１の外側に第２の元素の塩及びＣｅの塩を含む研磨材粒子の前駆体の中間層２を形成させる中間層形成工程Ｂと、中間層２が形成された第２の元素及びＣｅの塩を分散させる反応溶液に、Ｃｅの塩により調整された水溶液を添加して、中間層２の外側にＣｅの塩を主成分とする研磨材粒子の前駆体のシェル層３を形成させるシェル層形成工程Ｃと、シェル層形成工程Ｃにより得られる反応溶液から研磨材粒子の前駆体を固液分離する固液分離工程Ｄと、固液分離工程Ｄで得られた研磨材粒子の前駆体を空気中又は酸化性雰囲気中で焼成する焼成工程Ｅと、を備え、コア層形成工程Ａにおいて最初に添加される水溶液からシェル層形成工程Ｃにおいて最後に添加される水溶液までの水溶液について、コア層形成工程Ａにおいて添加される水溶液に含まれる第１の元素、中間層形成工程Ｂにおいて添加される水溶液に含まれる第２の元素とＣｅの合計及びシェル層形成工程Ｃにおいて添加される水溶液に含まれるＣｅの単位時間当たりの添加量を減少させることなく調整し、コア層形成工程Ａにおいて最初に添加される水溶液に含まれる第１の元素の添加量よりも、シェル層形成工程Ｃにおいて最後に添加される水溶液に含まれるＣｅの添加量を増加させることができる。これにより、目的とする研磨材粒子の粒子径等に応じた研磨材粒子の粒子径の成長速度を制御しながら、酸化セリウムの使用量を抑制し、効率的により高い耐久性及び研磨速度を示す研磨材粒子を効率的に製造することができる。【００７０】
また、コア層形成工程Ａ、中間層形成工程Ｂ及びシェル層形成工程Ｃのうち少なくとも一の工程で添加される水溶液について、当該工程内で最初に添加される水溶液に含まれる添加元素の合計の添加量よりも、最後に添加される水溶液に含まれる添加元素の合計の添加量を増加させるので、形成工程ごとに粒子径の成長速度を制御することができる。【００７１】
また、コア層形成工程Ａで最後に添加される水溶液に含まれる第１の元素の添加量よりも、中間層形成工程Ｂで最初に添加される水溶液に含まれる第２の元素とＣｅの合計の添加量を増加させるので、コア層形成工程Ａにより所定の大きさの粒子径に成長した研磨材粒子の前駆体をより効率的に粒子成長させることができる。【００７２】
また、中間層形成工程Ｂで最後に添加される水溶液に含まれる第２の元素とＣｅの合計の添加量よりもシェル層形成工程Ｃで最初に添加される水溶液に含まれるＣｅの添加量を増加させるので、中間層形成工程Ｂにより所定の大きさの粒子径に成長した研磨材粒子の前駆体をより効率的に粒子成長させることができる。【００７３】
また、コア層形成工程Ａ、中間層形成工程Ｂ及びシェル層形成工程Ｃのうち少なくとも一の工程で添加される水溶液に含まれる添加元素の合計の単位時間当たりの添加量を反応時間の経過とともに増加させるので、穏やかに反応を進行させることができ、時間経過とともに大きくなる粒子径を効率的に成長させることができる。【００７４】
また、コア層形成工程Ａで添加される水溶液に含まれる第１の元素、中間層形成工程Ｂで添加される水溶液に含まれる第２の元素及びＣｅの合計及びシェル層形成工程Ｃで添加される水溶液に含まれるＣｅの単位時間当たりの添加量は、水溶液の濃度又は添加速度により調整されるので、水溶液の調製しやすさ等に合わせて適宜変更することでき、研磨材粒子の前駆体を効率的に成長させることができる。【００７５】
なお、本実施例では、優れた研磨材を構成する中間層２を形成することができるため、中間層形成工程Ｂにおいて添加する水溶液に含まれるイットリウム及びセリウムの比が３：７とする場合を多く示したが、一例であって、適宜変更することができる。また、水溶液の添加方法として、Ｉ．工程内増加、II．工程間増加、III．時間増加により変化させる場合を示したが、それぞれの方法を単独で用いてもよいし、実施例で示したように、適宜組み合わせて用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、ガラス製品や半導体デバイス、水晶発振子等の製造工程において、酸化セリウムを含有する研磨材により研磨する分野において利用可能性がある。
【符号の説明】
【００７７】
１        コア層
２        中間層
３        シェル層
４        内層
５        外層
６        内層
７        外層
Ａ        コア層形成工程
Ｂ        中間層形成工程
Ｃ        シェル層形成工程
Ｄ        固液分離工程
Ｅ        焼成工程
【図１Ａ】
2014045939.tif 000005
【図１Ｂ】
2014045939.tif 000006
【図１Ｃ】
2014045939.tif 000007
【図２】
2014045939.tif 000008
【図３Ａ】
2014045939.tif 000009
【図３Ｂ】
2014045939.tif 000010
【図３Ｃ】
2014045939.tif 000011
【国際調査報告】
2014045939.tif 000012
2014045939.tif 000013
2014045939.tif 000014
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