(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒中に粒子が分散した分散溶液のゼータ電位を制御するゼータ電位制御方法において、
前記分散溶液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を前記分散溶液の流れに沿って設置し、
前記対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を前記分散溶液に印加することで、前記分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めることを特徴とするゼータ電位制御方法。
【請求項２】
前記粒子が、タンパク質、核酸又は細胞であることを特徴とする、請求項１に記載のゼータ電位の制御方法。
【請求項３】
前記粒子が、無機化合物又は合成有機化合物の粒子であることを特徴とする、請求項１に記載のゼータ電位制御方法。
【請求項４】
前記周波数が６４Ｈｚ〜８００Ｈｚの周波数であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のゼータ電位制御方法。
【請求項５】
前記ゼータ電位の絶対値を４０ｍＶ以上に高めることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のゼータ電位制御方法。
【請求項６】
以下のＡ）〜Ｃ）のステップを有し、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を用いることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のゼータ電位制御方法：
Ａ）前記分散溶液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を前記分散溶液の流れに沿って設置し、
前記対電極により変動する電界を前記分散溶液に印加するステップ、
Ｂ）前記Ａ）のステップにより変動電界を印加した前記分散溶液のゼータ電位を測定するステップ、
Ｃ）前記Ｂ）のステップにより測定されたゼータ電位の絶対値が、目標とするゼータ電位の絶対値よりも小さな値であった場合には、前記Ａ）のステップで印加した変動電界よりも高い周波数の変動電界を前記分散溶液に印加するステップ。
【請求項７】
溶媒中に粒子が分散した分散溶液を製造する分散溶液製造方法において、
前記分散溶液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を前記分散溶液の流れに沿って設置し、
前記対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を分散溶液に印加して、前記分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めることで、前記分散溶液中の粒子の分散性を高めることを特徴とする分散溶液製造方法。
【請求項８】
前記周波数が６４Ｈｚ〜８００Ｈｚの周波数であることを特徴とする、請求項７に記載の分散溶液製造方法。
【請求項９】
溶媒中に粒子が分散した分散溶液中において、前記粒子と他の化合物又は粒子とを化学反応させる反応方法において、
前記分散溶液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を前記分散溶液の流れに沿って設置し、
前記対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を前記分散溶液に印加することで、前記分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めることを特徴とする反応方法。
【請求項１０】
前記周波数が６４Ｈｚ〜８００Ｈｚの周波数であることを特徴とする、請求項９に記載の反応方法。
【請求項１１】
溶媒中に粒子が分散した分散溶液に、対象物を接触させて前記対象物の処理を行う処理方法において、
前記分散溶液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を前記分散溶液の流れに沿って設置し、
前記対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を前記分散溶液に印加することにより、前記分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めて前記対象物の処理を行うことを特徴とする処理方法。
【請求項１２】
前記周波数が６４Ｈｚ〜８００Ｈｚの周波数であることを特徴とする、請求項１１に記載の処理方法。
【請求項１３】
前記粒子が砥粒であり、前記処理方法が研磨方法であることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の処理方法。
【請求項１４】
洗浄液と対象物を接触させることにより、前記対象物から不純物粒子を除去する洗浄方法において、
前記洗浄液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を前記洗浄液の流れに沿って設置し、
前記対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を前記洗浄液に印加することで、前記洗浄液中に分散した前記不純物粒子のゼータ電位の絶対値を高め、前記不純物粒子が対象物に付着するのを防止することを特徴とする洗浄方法。
【請求項１５】
前記周波数が６４Ｈｚ〜８００Ｈｚの周波数であることを特徴とする、請求項１４に記載の洗浄方法。
【請求項１６】
溶媒中に粒子が分散した分散溶液を収容する容器と、前記分散溶液を通過させる管と、前記分散溶液の流れ方向に対して電界が垂直に加わるように前記分散溶液の流れに沿って設置された対電極と、前記対電極に２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの任意の周波数の変動電圧を供給する変動電圧印加装置とを有することを特徴とするゼータ電位制御装置。
【請求項１７】
研磨の対象となる工作物を保持する保持板と、前記保持板により保持された前記工作物に回転しながら加工圧を加えて接触する定盤と、前記工作物と前記定盤との間に砥粒のスラリーを供給する砥粒スラリー供給管とを有する研磨装置において、
前記スラリーの流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を前記スラリーの流れに沿って設置し、
前記対電極に６４Ｈｚ〜１ｋＨｚの変動電界を印加する変動電界印加装置を有することを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液（スラリー）に変動電界を印加することで、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めるゼータ電位制御方法、及び分散溶液製造方法に関する。そして、本発明は、分散溶液に変動電界を印加することにより、ゼータ電位を高めて化学反応を行う反応方法に関する。そして、本発明は、変動電界を印加しつつ分散溶液に対象物を接触させて処理を行う処理方法、特に、砥粒が分散した分散溶液に対象物を接触させて研磨を行う研磨方法に関する。さらに、本発明は、変動電界を印加する機構を備えたゼータ電位制御装置及び研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子が分散した分散溶液においては、「ゼータ電位」という物理量が存在する。「ゼータ電位」とは、分散溶液中の粒子の周囲に形成される電気二重層の「すべり面」における電位と定義されるものである。「すべり面」とは、粒子が分散溶液中で運動する際における、粒子の流体力学的な表面とみなせる面である。図７（Ａ）に示すように、表面が帯電した粒子の周囲にイオンが引き付けられて固定された状態となっている「イオン固定層」と、イオンが熱運動により自由拡散している「イオン拡散層」との境界領域に「すべり面」は存在している。粒子を電気泳動すると、すべり面の電位（ゼータ電位）によって泳動距離が変化するため、電気泳動によって粒子のゼータ電位を測定することができる。
ゼータ電位の絶対値が大きくなるほど、２つの粒子間の斥力が大きくなるため、粒子は溶媒中で安定的に分散する。逆にゼータ電位の絶対値が小さくなると、２つの粒子間の斥力が小さくなるため、粒子は溶媒中で凝集しやすくなる。
【０００３】
例えば、血液中の赤血球は表面がマイナスに帯電しており、ゼータ電位の絶対値は大きく、斥力が作用し反発することで、お互いに凝集しにくくなっている。この作用によって赤血球は毛細血管内もスムーズに通過して酸素を運搬できるようになっている。しかし、生理的・物理的ストレス等により、赤血球のゼータ電位が低下すると、赤血球は凝集しやすくなり、酸素の運搬機能に低下が生じることが知られている。
【０００４】
このように、粒子の分散や凝集にはゼータ電位が影響するため、ゼータ電位を制御することにより、粒子の分散・凝集を制御することができる。
例えば、電子材料、磁性材料、顔料インク、セラミックス、乳剤等の多くの材料の製造プロセスにおいて、溶媒中に粒子が分散した分散溶液（スラリー）を製造しており、その材料の性能を高めるためには、粒子の分散性を高めることが重要である。
例えば、粒子の表面にプロトン解離基を有する場合には、酸又はアルカリの添加によるｐＨの調整により、粒子表面の電荷を調整することができるため、これによりゼータ電位の絶対値を大きくして粒子の分散性を高めることができる。
また、アルコール、グリコール、アミン、アミノアルコール、アルデヒド、有機酸、エステル、ケトン及び非イオン界面活性剤等の化合物を、ゼータ電位制御剤として用い、溶媒中の粒子の分散性を高める方法が開発されている（特許文献１）。しかし、これらの方法はいずれも、化合物を添加してゼータ電位を制御するものであり、添加した化合物が不純物になってしまうという問題があった。また、廃液が環境を汚染してしまうことから、その対策にpHを制御するため、加えて化学剤を与える処理を施した後に廃棄されるという問題があった。
【０００５】
本発明者らは以前に、抗体溶液に１０Ｈｚの低周波の変動電界を印加したところ、抗体溶液のゼータ電位がマイナスにシフトし、電圧を大きくするほどゼータ電位の変化が大きくなる現象を発見した。しかし、これは、電界印加による荷電により抗体が分散・安定化した状態になったものと考えられた（非特許文献１）。
【０００６】
工業的に用いられる分散溶液（スラリー）としては、電子材料等の他に、溶媒中に砥粒を分散させた砥粒スラリーがある。
本発明者らは以前に、電気的誘電性を持つ砥粒を溶媒中に分散した砥粒スラリーを用い、この砥粒スラリーに低周波の変動電界を印加することにより、砥粒の飛散を防いで、加工圧の加わる位置に砥粒を集中させるとともに、砥粒の配向性を保つ方法を開発している（特許文献２〜６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３３７３５１号公報
【特許文献２】特開２０００−３４３４１４号公報
【特許文献３】特開２００３−１１７８０７号公報
【特許文献４】特開２００３−３００１３１号公報
【特許文献５】特開２００４−２４９４１７号公報
【特許文献６】特開２００８−１３７１２４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】中村竜太、外５名、精密工学会大会学術講演会公演論文集、公益社団法人精密工学会、２０１４年３月１日発行、２０１４、ＲＯＭＢＵＮＮＯ．Ｆ０９（４４９〜４５０頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
粒子が分散した分散溶液のゼータ電位を制御する従来の方法は、酸やアルカリ、ゼータ電位制御剤などの化合物を添加してゼータ電位を制御するものであり、添加した化合物が不純物となってしまうという問題があった。
そこで、本発明は、分散溶液のゼータ電位を制御する新たな方法を開発することを課題とする。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究をした結果、粒子が分散した分散溶液に、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を印加することで、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めることができ、意外にも、変動電界の電圧ではなく周波数を高めることによりゼータ電位の絶対値を向上させる制御ができることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１１】
本発明は、ゼータ電位制御方法に関する第１の発明と、分散溶液製造方法に関する第２の発明と、反応方法に関する第３の発明と、処理方法に関する第４の発明と、洗浄方法に関する第５の発明と、ゼータ電位制御装置に関する第６の発明と、研磨装置に関する第７の発明を提供する。
第１の発明は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液のゼータ電位を制御するゼータ電位制御方法において、分散溶液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を分散溶液の流れに沿って配置し、対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を溶液に印加することで、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めることを特徴とするゼータ電位制御方法に関する。
第１発明のゼータ電位制御方法においては、粒子としてタンパク質、核酸又は細胞が分散した分散溶液のゼータ電位制御方法とすることができ、また、粒子として無機化合物又は合成有機化合物の粒子が分散した分散溶液のゼータ電位制御方法とすることができる。
上記のゼータ電位制御方法においては、変動電界の周波数を６４Ｈｚ〜８００Ｈｚとしたゼータ電位制御方法とすることが好ましい。
また、上記のゼータ電位制御方法においては、ゼータ電位の絶対値を４０ｍＶ以上に高めることが好ましい。
さらに、上記のゼータ電位制御方法においては、Ａ）分散溶液の流れ方向に対して電界が垂直に加わるように対電極を分散溶液の流れに沿って配置し、対電極により変動する電界を分散溶液に印加するステップと、Ｂ）ステップＡ）により変動電界を印加した分散溶液のゼータ電位を測定するステップと、Ｃ）ステップＢ）により測定されたゼータ電位の絶対値が、目標とするゼータ電位の絶対値よりも小さな値であった場合には、ステップＡ）で印加した変動電界よりも高い周波数の変動電界を分散溶液に印加するステップ、とを含み、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を用いることを特徴とするゼータ電位制御方法とすることが好ましい。
第２の発明は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液を製造する分散溶液製造方法において、分散溶液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を分散溶液の流れに沿って配置し、対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を分散溶液に印加して、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めることで、分散溶液中の粒子の分散性を高めることを特徴とする分散溶液製造方法に関する。
第２の発明の分散溶液製造方法においては、変動電界の周波数を６４Ｈｚ〜８００Ｈｚとした分散溶液製造方法とすることが好ましい。
第３の発明は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液中において、分散した粒子と他の化合物又は粒子とを化学反応させる反応方法において、分散溶液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を分散溶液の流れに沿って配置し、対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を分散溶液に印加することで、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めることを特徴とする反応方法に関する。
第３の発明の反応方法においては、変動電界の周波数を６４Ｈｚ〜８００Ｈｚとした反応方法とすることが好ましい。
第４の発明は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液に、対象物を接触させて対象物の処理を行う処理方法において、分散溶液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を分散溶液の流れに沿って配置し、対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を分散溶液に印加することにより、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めて対象物の処理を行うことを特徴とする処理方法に関する。
第４の発明の処理方法においては、変動電界の周波数を６４Ｈｚ〜８００Ｈｚとした処理方法とすることが好ましい。
また、上記の処理方法においては、粒子が砥粒であり、処理方法が研磨方法とすることができる。すなわち、粒子が分散した分散溶液に対象物を接触させて、対象物の研磨を行う研磨方法とすることができる。
第５の発明は、洗浄液と対象物を接触させることにより、対象物から不純物粒子を除去する洗浄方法において、洗浄液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を洗浄液の流れに沿って配置し、対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を洗浄液に印加することで、洗浄液中に分散した不純物粒子のゼータ電位の絶対値を高め、不純物粒子が対象物に付着するのを防止することを特徴とする洗浄方法に関する。
第５の発明の洗浄方法においては、変動電界の周波数を６４Ｈｚ〜８００Ｈｚとした洗浄方法とすることが好ましい。
第６の発明は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液を収容する容器と、分散溶液を通過させる管と、分散溶液の流れ方向に対して電界が垂直に加わるように分散溶液の流れに沿って設置された対電極と、対電極に２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの任意の周波数の変動電圧を供給する変動電圧印加装置とを有することを特徴とするゼータ電位制御装置に関する。
第７の発明は、研磨の対象となる工作物を保持する保持板と、保持板により保持された工作物に回転しながら加工圧を加えて接触する定盤と、工作物と定盤との間に砥粒のスラリーを供給する砥粒スラリー供給管とを有する研磨装置において、スラリーの流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を前記スラリーの流れに沿って設置し、対電極に６４Ｈｚ〜１ｋＨｚの変動電界を印加する変動電界印加装置を有することを特徴とする研磨装置に関する。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明のゼータ電位制御方法は、分散溶液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を分散溶液の流れに沿って設置し、この対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を、溶媒中に粒子が分散した分散溶液に印加することで、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めるという効果を奏する。また、このゼータ電位制御方法は、印加する変動電界の周波数を調整することで、ゼータ電位の絶対値を高める程度を調整することができるという効果を奏する。
第２の発明の分散溶液製造方法は、分散溶液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を分散溶液の流れに沿って設置し、この対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を分散溶液に印加することで、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めて、分散溶液中の粒子の分散性を高めるという効果を奏する。また、この分散溶液製造方法は、印加する変動電界の周波数を調整することで、分散溶液中の粒子の分散の程度を調整することができるという効果を奏する。
第３の発明の反応方法は、分散溶液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を分散溶液の流れに沿って設置し、この対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を、溶媒中に粒子が分散した分散溶液に印加することで、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めるので、粒子の分散性を向上させて反応に関与する粒子の表面積を増大させるとともに、反応に影響を与える粒子表面の電荷を増大させることにより、化学反応を促進することができるという効果を奏する。
第４の発明の処理方法は、分散溶液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を分散溶液の流れに沿って設置し、この対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨの周波数で変動する電界を、溶媒中に粒子が分散した分散溶液に印加し、ゼータ電位の絶対値を高めた分散溶液により対象物の処理を行うので、粒子の分散性が高まって、粒子の数と接触面積が増えるとともに、粒子表面の電荷が増大することによって、対象物との化学反応、結合、衝突、又は電子供与等が促進されて、効率よく対象物の処理を行うことができるという効果を奏する。
第５の発明の洗浄方法は、洗浄液の流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極を洗浄液の流れに沿って設置し、この対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を洗浄液に印加して、これにより対象物の洗浄を行うので、洗浄液により対象物から除かれた不純物粒子のゼータ電位の絶対値が高まり、不純物粒子が再度対象物に付着するのを防ぐので、洗浄効率を高めることができるという効果を奏する。
第６の発明のゼータ電位制御装置は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液を収容する容器と、分散溶液を通過させる管と、分散溶液の流れ方向に対して電界が垂直に加わるように分散溶液の流れに沿って設置された対電極と、電極に２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの任意の周波数の変動電圧を供給する変動電圧印加装置とを有するので、変動電圧を電極に供給し、電極に電荷を蓄積させて電界を発生させ、容器内の溶液に２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの変動電界を印加できるので、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めることができるという効果を奏する。また、このゼータ電位制御装置は、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚ以上の任意の変動電界を分散溶液に供給できるので、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高める程度を調整することができるという効果を奏する。
第７の発明の研磨装置は、砥粒のスラリーの流れ方向に対して、電界が垂直に加わるように対電極をスラリーの流れに沿って設置し、この対電極により２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの変動電界を印加するので、砥粒のスラリーのゼータ電位の絶対値を高め、砥粒の分散性を高めることができるので、より効率よく工作物の研磨を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のゼータ電位制御法の一実施形態を示す模式図である。図１（Ａ）は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液を示す模式図であり、図１（Ｂ）は、分散溶液に変動電界を印加している状態を示す模式図であり、図１（Ｃ）は、ゼータ電位の絶対値が高まった分散溶液を示す模式図である。
【図２】本発明の研磨装置の一実施形態を示す図である。
【図３】図２で示した砥粒スラリー供給装置の断面図である。
【図４】印加した変動電界の周波数と、砥粒スラリーのｐＨ及びゼータ電位の関係を測定した結果を示すグラフである。
【図５】印加した変動電界の周波数と、砥粒スラリーのゼータ電位及び研磨量の関係を測定した結果を示すグラフである。
【図６】砥粒スラリーのゼータ電位と研磨量の関係を測定した結果を示すグラフである。
【図７】溶液中に分散した粒子の周囲に形成される電気二重層とその電位を示す模式図である。図７（Ａ）は、粒子の表面がマイナスに帯電している場合の電気二重層を示し、図７（Ｂ）は、表面がマイナスに帯電している粒子の周囲の電位のグラフを示し、図７（Ｃ）は、マイナスに帯電した２つの粒子が接近した場合の電気二重層の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
１．本発明のゼータ電位制御方法
本発明のゼータ電位制御方法は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液に、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を印加することで、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高める方法である。
ここで、「ゼータ電位」とは、分散溶液中の粒子の周囲に形成される電気二重層の「すべり面」における電位をいう。電気二重層とすべり面の詳細については後述する。
また、「溶媒」とは、粒子を分散させることができる溶媒であればどのようなものであってもよく、水等の極性溶媒やシリコーンオイル等の非極性溶媒を用いることができる。
【００１５】
本発明において「粒子」とは、溶媒中に分散して表面に電荷を帯電することができる１ｎｍから１００００ｎｍ（１０μｍ）の大きさの粒子をいう。本発明における粒子は、表面に解離基を有することにより、溶媒中で電荷を帯びることができるものであってもよく、また、そのような解離基は持たずに偏極などにより表面に電荷を帯びることができるものであってもよい。本発明における「粒子」の材料としては、無機化合物、合成有機化合物と天然有機化合物がある。「無機化合物」の粒子としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、金属、合金、セラミックス、天然鉱物、ダイヤモンド等の粒子が挙げられる。「合成有機化合物」の粒子としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、プラスチックの粒子や両親媒性の有機化合物により形成されたミセルが挙げられる。また、「天然有機化合物」の粒子としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、タンパク質、核酸、細胞等が挙げられる。
本発明における「粒子」は、無機化合物、合成有機化合物、天然有機化合物のうち２つ以上が混合して粒子を形成しているものであってもよい。
【００１６】
しかし、本発明で用いる「粒子」は、変動電界の印加により効果的にゼータ電位を制御する観点からは、均一性の高い、無機化合物の粒子又は合成有機化合物の粒子を用いることが好ましい。
また、医療に応用する観点からは、本発明で用いる「粒子」は、タンパク質、核酸又は細胞であることが好ましい。
本発明において「分散溶液」とは、溶媒中に粒子が混ざっているものを意味し、溶媒中に粒子が完全に分散しているものであってもよく、また、容易に分離してしまうものであってもよい。
本発明において「変動電界」とは、周期的に電気力線の向きや強さが変化する電界をいう。
【００１７】
本発明のゼータ電位制御方法は、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を、溶媒中に粒子が分散した分散溶液に印加することで、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めるという効果を奏する。また、このゼータ電位制御方法においては、変動電界の周波数をさらに高めれば、ゼータ電位の絶対値もさらに向上させることができるので、印加する変動電界の周波数を調整することで、ゼータ電位の絶対値を高める程度を調整することができるという効果を奏する。
【００１８】
各種工業製品の製造プロセスにおいて最終製品又は原料として使用される分散溶液は無数に存在し、ゼータ電位を利用して、分散溶液の状態（分散性、凝集性）や、壁面への粒子の吸着性をコントロールすることができる。このため、ゼータ電位の制御は、製造プロセスにおける所要時間の短縮化や、製品の長期安定性の確保に極めて有用である。
【００１９】
前述のように、「ゼータ電位」とは、溶媒中に分散した粒子の周囲に形成される電気二重層の「すべり面」における電位であるが、ゼータ電位について図７を用いて詳細に説明する。
図７は、溶媒中に分散した粒子の周囲に形成される電気二重層とその電位を示す模式図である。溶媒中に分散した粒子は、粒子自体のイオン性又は双極子特性等により、その表面がプラス又はマイナスに帯電している。図７（Ａ）は、粒子の表面がマイナスに帯電している場合の電気二重層を示している。マイナスに帯電した粒子の周囲には、表面の電荷とは反対の電荷を有するプラスのイオンが引き付けられて固定された状態となっており、「イオン固定層」を形成している。そして、イオン固定層の周囲には「イオン拡散層」があり、粒子表面のマイナス電荷による電界の影響を受けながらも、イオンが熱運動により自由拡散している。粒子が溶液中で運動する場合には、粒子単体で運動するのではなく、周囲の水分子やイオンをまきこんだ形で運動するのであり、この運動をする際の粒子の流体力学的な表面とみなせる面が「すべり面」である。「すべり面」は、イオン固定層とイオン拡散層との境界領域に存在している。
【００２０】
図７（Ｂ）は、表面がマイナスに帯電している粒子の周囲の電位を示したグラフである。粒子表面において電位の絶対値が一番大きくなっており、微粒子の表面から離れるにしたがって、電位の絶対値が小さくなっている。この電位にしたがってプラスとマイナスのイオンが存在することとなる。すなわち、粒子表面近くではプラスのイオンが多く存在し、粒子表面から十分に遠いところでは、プラスとマイナスのイオンの濃度は溶液のイオン濃度と同一となる。
図７（Ｂ）にも示すように、「ゼータ電位」とは、電気二重層における「すべり面」での電位である。粒子を電気泳動すると、流体力学的な粒子の表面（すべり面）の電位（ゼータ電位）によって泳動距離が変化するため、「ゼータ電位」は、電気泳動により測定することができる。
【００２１】
ゼータ電位の測定は、電気泳動することにより測定することができるが、他の方法により測定することもできる。例えば、これらに限定されるわけではないが、電気音響法やコロイド振動電流法により測定することもできる。
電気音響法は、スラリーに交流電圧をかけ粒子を振動させて音波を発生させると、大きなゼータ電位を持った固体粒子は小さなゼータ電位を持った固体粒子に比べて速く動き強い音波を発生するため、音波の強弱からゼータ電位を測定する方法である。
コロイド振動電流法では、スラリーに超音波を照射すると、固体粒子と溶媒の密度の差により振動に差が生じ、その結果、固体粒子の電荷とその周囲のカウンターイオンの分極が生じ、コロイド振動電位と呼ばれる電場が発生する。コロイド振動電流法は、この電場を測定することにより、ゼータ電位を測定する方法である。
【００２２】
ところで、図７（Ｂ）では、粒子の表面がマイナスに帯電しており、粒子の周囲はマイナスの電位となっているが、粒子の表面がプラスに帯電している場合には、図７（Ｂ）とは電位の符号が逆となり、粒子の周囲はプラスの電位となる。この場合には、ゼータ電位もプラスの値となる。
また、粒子表面の電荷の総和が大きいほど、ゼータ電位の絶対値が大きくなり、粒子表面の電荷の総和が小さくなると、ゼータ電位はゼロに近づく。
【００２３】
図７（Ｃ）は、マイナスに帯電した２つの粒子が接近した場合の電気二重層の状態を示す模式図である。マイナスに帯電した２つの粒子が接近すると、それぞれの電気二重層が重なり合い、周囲よりもイオン濃度が高くなるため、重なり領域に溶媒が入っていこうとする浸透圧が生じる。この浸透圧が２つの粒子を引き離す斥力となる。
２つの粒子間には、それぞれの粒子を構成する分子同士に働くファンデルワールス力の総和による引力が働くため、２つの粒子は本来的には凝集しようとする。しかし、２つの粒子が帯電していると、２つの粒子が接近した場合に上述の浸透圧による斥力が発生するため、これが障壁となって凝集が抑えられることとなる。定性的には、ゼータ電位の絶対値が大きくなるほど、電気二重層も大きくなり、２つの粒子間の斥力も大きくなる。したがって、ゼータ電位の絶対値が大きくなるほど、粒子は溶媒中で安定的に分散し、逆にゼータ電位の絶対値が小さくなると、粒子は溶媒中で凝集しやすくなる。したがって、ゼータ電位を制御することは、分散溶液における粒子の分散・凝集を制御する上で重要である。
【００２４】
本発明のゼータ電位制御法の一実施形態を示す模式図を図１に示す。図１（Ａ）は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液を示す模式図であり、図１（Ｂ）は、分散溶液に変動電界を印加する状態を示す模式図であり、図１（Ｃ）は、ゼータ電位の絶対値が高まった分散溶液を示す模式図である。
【００２５】
図１（Ａ）に示すように、容器（１）内に満たされた溶媒（２）中に粒子（３）が分散されて分散溶液となった場合、粒子（３）の表面は電荷を帯びた状態となっている。図１（Ａ）では、粒子（３）はマイナスの電荷を帯びており、ゼータ電位もマイナスの値となっている。そして、粒子が帯びる電荷により、粒子（３）の周辺には電気二重層（４）が形成されている。ここで、ゼータ電位の絶対値が小さい場合には、粒子（３）同士を引き離す斥力は小さくなり、粒子（３）は凝集することになる。
図１（Ｂ）は、分散溶液に変動電界を印加する状態を示す模式図である。分散溶液を収容する容器（１）の上下に電極（５）を配置し、この電極（５）はリード線（６）を介して高圧アンプ（７）の正負の端子に接続されている。そして、ファンクションジェネレータ（８）で発生させた信号を高圧アンプ（７）で昇圧させて、上下の電極（５）に供給している。これにより、上下の電極（５）には電荷が蓄積し、電極（５）から電界が発生して、分散溶液に電界が印加されることとなる。ここで、ファンクションジェネレータ（８）が発生させている信号は周期的に変動する信号であるので、高圧アンプ（７）から電極（５）には周期的に変動する電圧信号が供給されることとなり、電極（５）から発生する電界の強さや電気力線の向きも周期的に変動することとなる。
【００２６】
このように周期的に変動する電界を分散溶液に印加すると、粒子（３）のゼータ電位の絶対値が高まる。そのメカニズムは明らかではないが、後記の実施例１で実証されているように、変動電界の周波数を上げていくとゼータ電位の絶対値も高まっていくことから、変動電界により粒子（３）が激しく振動されることが、粒子（３）のゼータ電位の絶対値向上につながっていると考えられる。
【００２７】
そして、粒子（３）のゼータ電位の絶対値が高まると、粒子（３）表面の電荷（マイナス電荷）の数が増えるとともに、粒子間のイオン濃度が高まって、図１（Ｂ）の矢印で示すように、浸透圧も大きくなる。この浸透圧により、粒子間を引き離さそうとする斥力が働く。
そして、ゼータ電位の絶対値が十分に高まると、図１（Ｃ）に示すように、粒子（３）同士が引き離されて、粒子がより分散された状態となる。
【００２８】
本発明において、分散溶液に印加する変動電界の強度は、分散溶液の容量にもよるが、０．３〜３ｋｖ／ｍｍとするのが好ましい。
また、変動電圧の周波数は、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚとする。周波数を２０Ｈｚ以下とすると、ゼータ電位の絶対値を４０ｍＶ以上に向上させることが難しく、また、周波数を１ｋＨｚ以上とすると、分散溶液の温度が上昇するため好ましくない。周波数は、好ましくは３２Ｈｚ〜９００Ｈｚとし、より好ましくは６４Ｈｚ〜８００Ｈｚとする。周波数を６４Ｈｚ以上とすれば、ゼータ電位の絶対値をより高い値とすることができる。
【００２９】
また、本発明のゼータ電位制御方法においては、周波数を高めれば、ゼータ電位の絶対値をさらに高めることができるので、周波数によりゼータ電位の絶対値を所望の値に制御することができる。
例えば、特定の周波数の変動電界を分散溶液に印加した後に、その分散溶液のゼータ電位を測定し、そのゼータ電位の絶対値が所望の値に到達していなかった場合には、さらに周波数の高い変動電界を印加することにより、ゼータ電位の絶対値を所望の値に近づけることができる。
【００３０】
本発明において、変動電圧を発生させるための信号は、矩形波（方形波）、正弦波、三角波、ノコギリ波などを使用することができるが、瞬間的な変化の大きい矩形波を用いるのが好ましい。また、変動電圧を発生させるための信号は、プラスに偏った波形を用いることができ、また、プラスとマイナスの間を反転する波形もしくはマイナスに偏った波形を用いることもできる。
図１（Ｂ）に示されるように、分散溶液の上下に電極（５）を設けて変動電界を印加する場合には、上部の電極に供給される電圧信号と、下部の電極に供給される電圧信号とは、符号が逆になるようにすることが好ましい。このように符号を逆にすることにより、電気力線が必ず分散溶液を通過するため、効率的に変動電界を分散溶液に印加することができる。例えば、上部の電極にプラスに偏った波形の電圧信号を供給して、下部の電極にそれとは符号が逆の波形の電圧信号を印加することができる。また、上部の電極にマイナスに偏った波形の電圧信号を供給して、下部の電極にそれとは符号が逆の波形の電圧信号を印加することもできる。あるいは、上部の電極にはプラスとマイナスの間を反転する波形の電圧信号を供給し、下部の電極には、上部の電極に供給する電圧信号とは符号が逆になる波形の電圧信号を供給することもできる。
【００３１】
変動電界を印加する時間は、分散溶液の量や変動電界の電圧にもよるが、５秒〜６０分程度とすることが好ましい。
また、本発明のゼータ電位制御方法は、非特許文献１に記載されているような、微小な液滴を形成して、これに変動電界を印加して液滴を振動させる方法ではなく、液滴を形成しない方法であってよい。
【００３２】
本発明のゼータ電位制御方法は、アルカリや酸、ゼータ電位制御剤を添加することなく、分散溶液のゼータ電位の絶対値を向上させることができる方法であるが、必要により、アルカリや酸、ゼータ電位制御剤の添加と組み合わせて分散溶液のゼータ電位を制御してもよい。
【００３３】
２．本発明の分散溶液製造方法
本発明の分散溶液製造方法は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液を製造する分散溶液製造方法であって、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を分散溶液に印加して、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めることで、分散溶液中の粒子の分散性を高めることを特徴とする。
【００３４】
本発明において、「粒子」とは、前述したように、溶媒中に分散して表面に電荷を帯電することができる１ｎｍから１００００ｎｍ（１０μｍ）の大きさの粒子をいい、無機化合物、合成有機化合物又は天然有機化合物の粒子がある。
そして、本発明における「分散溶液」とは、前述のように、溶媒中に粒子が混ざっているものを意味し、溶媒中に粒子が完全に分散しているものであってもよく、また、容易に分離してしまうものであってもよい。
【００３５】
分散溶液は、工業上重要なものであり、電子材料、磁性材料、顔料インク、セラミックス、乳剤、バイオ医薬品等の多くの材料の製造プロセスにおいて、溶媒中に粒子が分散した分散溶液（スラリー）を製造しており、その材料の性能を高めるためには、粒子の分散性を高めることが重要である。
工業上使用される分散溶液は、粒子が凝集していない状態での使用を前提とするものが大部分である。例えば、顔料インクは、溶媒に不溶の顔料を微粒子化して溶媒中に分散させたものであり、インクジェットプリンター等に使用されている。しかし、顔料インクの顔料の微細粒子が凝集してしまうと、インクジェットプリンターのノズルに詰まりが生じ、印刷のムラが生じるなど問題が発生する。したがって、工業上使用される分散溶液は、品質を長期間保つために、粒子の分散性を高めることが重要である。
また、工業上使用される分散溶液は、その分散の程度を一定に保つことが重要なものも存在する。例えば、電子部品に使用される磁石は、磁性金属の粉末を溶媒に分散させて分散溶液（スラリー）を製造し、これを基板に塗布して焼結することにより製造される。ここで、分散溶液の分散性が一定でないと、製造される磁石に品質の違いが生じてしまうため、分散溶液の分散性を一定に保つ必要がある。
【００３６】
本発明の分散溶液の製造方法は、分散溶液に２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を印加することを特徴としている。これにより、分散溶液のゼータ電位の絶対値が高まり、粒子の分散性を高めることができるという効果を奏する。また、本発明の分散溶液製造方法は、印加する変動電界の周波数を調整することで、分散溶液中の粒子の分散の程度を調整することができ、均一な品質の分散溶液を製造することもできる。
【００３７】
本発明の分散溶液製造方法において、分散溶液に２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を印加してゼータ電位の絶対値を高める手法については、上記「１．本発明のゼータ電位制御方法」に記載したものと同一の手法を用いることができる。
本発明の反応方法においては、ゼータ電位の絶対値をさらに高め、化学反応をさらに促進するためには、６４Ｈｚ〜８００Ｈｚの周波数で変動する電界を分散溶液に印加することが好ましい。
【００３８】
３．本発明の反応方法
本発明の反応方法は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液中において、その粒子と他の化合物又は粒子とを化学反応させる方法であって、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を分散溶液に印加することにより、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めることを特徴としている。
本発明において、「粒子」とは、前述したように、溶媒中に分散して表面に電荷を帯電することができる１ｎｍから１００００ｎｍ（１０μｍ）の大きさの粒子をいい、無機化合物、合成有機化合物又は天然有機化合物の粒子がある。
また、本発明において、「化合物」とは、「粒子」となっていない化合物をいい、無機化合物、合成有機化合物又は天然有機化合物がある。
【００３９】
本発明の反応方法において、「化学反応」とは、溶媒中に分散した粒子が、他の化合物又は粒子と作用して、もとの粒子又は化合物とは異なる物質を生成することをいう。
「化学反応」としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、でんぷんの粒子が分散した水溶液に酸を加えて、でんぷんの加水分解により糖類を生産する化学反応や、触媒となる金属や鉱物の粒子が分散した溶液中において、化合物の付加反応、置換反応、脱離反応、転移反応、加水分解、重合等を行う化学反応等を挙げることができる。
【００４０】
本発明の反応方法は、分散溶液に２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を印加することを特徴としている。これにより、分散溶液のゼータ電位の絶対値が高まり、粒子の分散性が高まって、反応に関与する粒子の表面積が増大するとともに、反応に影響を与える粒子表面の電荷が増大することによって、化学反応を促進することができるという効果を奏する。
【００４１】
本発明の反応方法において、分散溶液に２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を印加してゼータ電位の絶対値を高める手法については、上記「１．本発明のゼータ電位制御方法」に記載したものと同一の手法を用いることができる。
本発明の反応方法において、ゼータ電位の絶対値をさらに高め、化学反応をさらに促進するためには、６４Ｈｚ〜８００Ｈｚの周波数で変動する電界を分散溶液に印加することが好ましい。
【００４２】
４．本発明の処理方法
本発明の処理方法は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液中に、対象物を接触させて対象物の処理を行う処理方法であって、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を分散溶液に印加することにより、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めることを特徴としている。
本発明において、「対象物」とは、「粒子」よりもサイズの大きなものであり、分散溶液による処理に供されるものであれば、如何なるものであってもよい。そして、「処理」とは、対象物が分散溶液の粒子と化学反応し、結合し、衝突し、電子を供与される等して、対象物の組成や形状、物理的・化学的性質が変更されることをいう。
【００４３】
本発明の処理方法の例としては、これらに限定されるわけではないが、例えば、溶媒中に砥粒が分散した砥粒スラリーを工作物に接触させつつ、機械的に圧力を加えて研磨パッドと摺動させることにより研磨加工を行う方法や、溶媒中に抗体が分散した抗体溶液を生体組織に接触させて、免疫染色を行う方法等を挙げることができる。
【００４４】
本発明の処理方法は、分散溶液に２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を印加することを特徴としている。これにより、分散溶液のゼータ電位の絶対値が高まり、粒子の分散性が高まって、粒子の数と接触面積が増えるとともに、粒子表面の電荷が増大することによって、対象物との化学反応、結合、衝突、又は電子供与等が促進されて、効率よく対象物の処理を行うことができるという効果を奏する。
【００４５】
本発明の処理方法において、分散溶液に２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を印加してゼータ電位の絶対値を高める手法については、上記「１．本発明のゼータ電位制御方法」に記載したものと同一の手法を用いることができる。
本発明の処理方法において、ゼータ電位の絶対値をさらに高め、化学反応をさらに促進するためには、６４Ｈｚ〜８００Ｈｚの周波数で変動する電界を分散溶液に印加することが好ましい。
【００４６】
本発明の処理方法においては、溶媒に分散させる粒子として砥粒を用いることにより、処理方法を研磨方法とすることができる。
この研磨方法においては、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの変動電界を印加することにより、砥粒の分散溶液のゼータ電位を低下させることができる。これにより、砥粒の分散性が向上して、砥粒の粒子の数が増加して、切れ刃の数が増加することとなり、さらに、いわゆる化学機械研磨作用（ケミカルメカニカル研磨作用）が増強されて、効率よく対象物を研磨することができる。例えば、表面にマイナス電荷がチャージする砥粒を用いた場合には、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの変動電界の印加により砥粒表面のマイナス電荷が増加して、シリコンウェハー等の対象物に電子が供給されて界面の強度が低下し、研磨作用を促進させることができる。
【００４７】
５．本発明の洗浄方法
本発明の洗浄方法は、洗浄液と対象物を接触させることにより、対象物から不純物粒子を除去する洗浄方法であって、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を洗浄液に印加することにより、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高め、不純物粒子が対象物に付着するのを防止することを特徴としている。
本発明の洗浄方法において、「洗浄液」とは、粒子を分散させることができる溶媒であればどのようなものであってもよく、例えば、これらに限定されるわけではないが、超純水や、界面活性剤を含む水等を挙げることができる。
【００４８】
本発明の洗浄方法は、洗浄液に２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を印加することを特徴としている。これにより、対象物に付着した不純物粒子のゼータ電位が高まり、不純物粒子が洗浄液に分散されやすくなり、対象物からの除去が促進されるとともに、一度除去された不純物粒子が再び対象物に付着するのを防ぐことができるため、洗浄効率を高めることができるという効果を奏する。
また本発明の洗浄方法は、洗浄液の温度を高めることなく洗浄効果を向上させることができるため、タンパク質等を含む変性しやすい対象物に対しても適用することが可能である。
【００４９】
本発明の洗浄方法において、洗浄効率を高めるためには、変動電界の印加は、洗浄液と対象物とが接触している状態で行うことが好ましい。
また、さらに洗浄効率を高めるためには、６４Ｈｚ〜８００Ｈｚの周波数で変動する電界を洗浄液に印加することが好ましい。
本発明の洗浄方法において、洗浄液に変動電界を印加してゼータ電位の絶対値を高める手法については、上記「１．本発明のゼータ電位制御方法」に記載したものと同一の手法を用いることができる。
【００５０】
６．本発明のゼータ電位制御装置
本発明のゼータ電位制御装置は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液を収容する容器と、容器の周辺に設置した電極と、電極に２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの任意の周波数の変動電圧を供給する変動電圧印加装置とを有することを特徴とする。
ここで、「容器」とは、内部の分散溶液に変動電界を印加することができるものであれば、どのようなものであってもよいが、電界遮蔽性の低い材料で形成するか、容器内部に電極を設置できるものとすることが好ましい。
「電極」は、分散溶液に変動電界を印加できる位置であれば、容器の上下左右のいずれに設置することもできる。ただし、分散溶液と接触すると電気化学的反応が生じてしまうため、分散溶液と接触しない位置に設けるか、分散溶液と接触しても通電しないように絶縁層を設けることが好ましい。効率的に分散溶液に変動電界を印加するためには、符号が逆の電圧信号を印加できる対電極を用いることが好ましい。
【００５１】
本発明のゼータ電位制御装置に用いる「変動電圧印加装置」としては、変動する電圧を発生させることができるものであればどのようなものでもよく、二つ以上の装置を組み合わせたものであってもよい。例えば、変動電圧発生装置として、電圧アンプと、電圧アンプに信号を供給するファンクションジェネレータとを有する装置を用いることが好ましい。
本発明のゼータ電位制御装置は、変動電圧を電極に供給し、電極に電荷を蓄積させて電界を発生させ、容器内の分散溶液に２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの変動電界を印加できるので、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めることができるという効果を奏する。また、このゼータ電位制御装置は、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚ以上の任意の変動電界を分散溶液に供給できるので、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高める程度を調整することができるという効果を奏する。
【００５２】
７．本発明の研磨装置
本発明の研磨装置は、研磨の対象となる工作物を保持する保持板と、保持板により保持された工作物に回転しながら加工圧を加えて接触する定盤と、工作物と定盤との間に砥粒のスラリーを供給する砥粒スラリー供給管を有する研磨装置であって、砥粒スラリーに６４Ｈｚ〜１ｋＨｚの変動電界を印加する変動電界印加装置を有することを特徴とする。
ここで、「保持板」や「定盤」は、通常の研磨装置と同一のものを用いることができる。また、「保持板」は、回転する研磨ヘッドに取り付けられたものであってよい。
また、「変動電界印加装置」は、電極と変動電圧印加装置とからなるものを用いることができ、これを砥粒スラリー供給管に設置して、ゼータ電位の絶対値が高められた砥粒スラリーを供給することができる。また、「変動電界印加装置」は、工作物と定盤との間に存在する砥粒スラリーに変動電界を印加できる位置に設置してもよい。
【００５３】
本発明の研磨装置は、砥粒のスラリーに２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの変動電界を印加するので、砥粒のスラリーのゼータ電位の絶対値を高め、砥粒の分散性を高めることができるので、より効率よく工作物の研磨を行うことができるという効果を奏する。
【００５４】
本発明の研磨装置の一つの実施形態を図２に示す。
図２に示されるように、円盤テーブル状の定盤（９）の上面には研磨パッド（１０）が設けられ、定盤（９）は回転軸（１１）により回転するようになっている。工作物（１２）は、研磨ヘッド（１３）に設けられた保持板（１４）に固定されて保持されており、研磨ヘッド（１３）は回転軸（１１´）により回転できるようになっている。砥粒スラリー供給装置（１５）は、砥粒スラリー供給管（１６）から供給された砥粒スラリーに変動電界を印加して、ゼータ電位の絶対値が高められた砥粒スラリー（１７）を製造し、これを研磨パッド（１０）上に滴下している。そして、研磨パッド（１０）と工作物（１２）の間に砥粒スラリー（１７）を供給しつつ、定盤（９）と研磨ヘッド（１３）を回転させながら工作物（１２）に加工圧を加えることにより、工作物（１２）の研磨を行うことができる。
【００５５】
図３は、図２で示した砥粒スラリー供給装置の断面図である。
図３に示されるように、砥粒スラリー供給装置（１５）は内部に砥粒スラリー供給管（１６）が貫通している。そして、砥粒スラリー供給管（１６）の外側には外部電極（１８）が巻き付けられており、砥粒スラリー供給管の内部には線電極（１９）が設置されている。そして、外部電極（１８）と線電極（１９）とは、それぞれリード線（６）を介して高圧アンプ（７）の正負の端子に接続されている。高圧アンプ（７）にはファンクションジェネレータ（８）が接続されており、このファンクジェネレータ（８）で発生させた信号を高圧アンプ（７）で昇圧させて、２つの電極（１８，１９）に供給している。ファンクションジェネレータ（８）で発生させた信号は周期的に変動する波形となっているため、２つの電極に蓄積する電荷は周期的に変動するようになっている。これにより周期的に変動する電界が発生し、砥粒スラリー供給管（１６）を通過する砥粒スラリーに変動電界が印加されることとなる。
【実施例１】
【００５６】
（砥粒のゼータ電位を制御した研磨実験）
図２に示される本発明の研磨装置を用いて、砥粒スラリーに変動電界を印加しつつ、シリコンウェハーの研磨を行った。
砥粒スラリーは、平均粒径８０ｎｍコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を、水をベースとする溶媒に分散したものを用いた。
そして、図３に示される砥粒スラリー供給装置を用いて、砥粒スラリーに、電圧が５ｋＶ（１．７ｋＶ／ｍｍ）の矩形波の変動電界を、周波数が０、８、３２、６４Ｈｚとなるようにそれぞれ条件を変えて８秒間印加した。それぞれの周波数条件にて変動電界を印加された砥粒スラリーを容器に回収し、ゼータ電位測定装置（マルバーン社製ゼータサイザーナノＺＳＰ）を用いてゼータ電位の測定とｐＨの測定を行った。その結果を図４に示す。
図４に示されるように、８Ｈｚの周波数では、ゼータ電位の変化は見られなかったが、２０Ｈｚ以上の周波数では、ゼータ電位の絶対値が向上していた。また、それぞれの条件でｐＨが変化していなかったことから、ゼータ電位の変化はｐＨの変化によるものではないことが確かめられた。
【００５７】
それぞれの周波数条件で供給された砥粒スラリーを用いて、図２に示される研磨装置によりシリコンウェハー（直径50.8ｍｍ）の研磨実験を行った。１０分間の研磨を行った後に、研磨前後の重量を計測し、研磨量に換算した。その結果を図５に示す。
図５から明らかなように、ゼータ電位の絶対値の向上に伴い、研磨量も増加していた。研磨量は、最大で１１％向上していた。また、ゼータ電位と研磨量の相関グラフを示す図６から明らかなように、ゼータ電位と研磨量との間には明らかな相関が見られた。
この実験結果は、砥粒スラリーのゼータ電位低下に伴い、砥粒の分散性が向上し、砥粒の数が増加することで切れ刃の数が増加することとなり、それと同時に砥粒のマイナス電荷が増加して、シリコンウェハーに電子が供給されて界面の強度が低下し、研磨作用が促進したものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のゼータ電位制御方法、分散溶液製造方法、反応方法、処理方法、洗浄方法、ゼータ電位制御装置及び研磨装置は、あらゆる工業分野及び臨床検査の分野において有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１    ・・・    容器
２    ・・・    溶媒
３    ・・・    粒子
４    ・・・    電気二重層
５    ・・・    電極
６    ・・・    リード線
７    ・・・    高圧アンプ
８    ・・・    ファンクションジェネレータ
９    ・・・    定盤
１０  ・・・    研磨パッド
１１，１１´  ・・・  回転軸
１２  ・・・    工作物
１３  ・・・    研磨ヘッド
１４  ・・・    保持板
１５  ・・・    砥粒スラリー供給装置
１６  ・・・    砥粒スラリー供給管
１７  ・・・    砥粒スラリー
１８  ・・・    外部電極
１９  ・・・    線電極
【要約】
【課題】本発明は、分散溶液のゼータ電位を制御する新たな方法を開発することを目的とする。
【解決手段】本発明は、溶媒中に粒子が分散した分散溶液のゼータ電位を制御するゼータ電位制御方法において、２０Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数で変動する電界を分散溶液に印加することで、分散溶液のゼータ電位の絶対値を高めることを特徴とするゼータ電位制御方法を提供する。また、本発明は、このゼータ電位制御方法を応用した反応方法、処理方法、洗浄方法、研磨方法、分散溶液製造方法、ゼータ電位制御装置、及び研磨装置を提供する。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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