(57)【要約】  本発明の研磨スラリーは、液状媒体及び微粒子研磨剤を含む。上記微粒子研磨剤は、軟質研磨粒子、硬質研磨粒子及びコロイダルシリカ粒子を含み、上記軟質研磨粒子は、８以下のモース硬度を有し、上記硬質研磨粒子は、８以上のモース硬度を有し、そして上記軟質研磨粒子及び上記硬質研磨粒子は、２：１以上の重量比において存在する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状媒体；及び
軟質研磨粒子、硬質研磨粒子及びコロイダルシリカ粒子を含む微粒子研磨剤、前記軟質研磨粒子は８以下のモース硬度を有し、そして前記硬質研磨粒子は８以上のモース硬度を有し、そして前記軟質研磨粒子及び前記硬質研磨粒子は、２：１以上の重量比で存在する：
を含む研磨スラリー。
【請求項２】
前記軟質研磨粒子が、７以下のモース硬度を有する、請求項１に記載の研磨スラリー。
【請求項３】
前記軟質研磨粒子が、６以下のモース硬度を有する、請求項２に記載の研磨スラリー。
【請求項４】
前記軟質研磨粒子が、セリアを含む、請求項３に記載の研磨スラリー。
【請求項５】
前記硬質研磨粒子が、９以上のモース硬度を有する、請求項１に記載の研磨スラリー。
【請求項６】
前記硬質研磨粒子が、１０以上のモース硬度を有する、請求項５に記載の研磨スラリー。
【請求項７】
前記硬質研磨粒子が、ダイヤモンドを含む、請求項６に記載の研磨スラリー。
【請求項８】
前記軟質研磨粒子及び前記硬質研磨粒子が、５：１以上の重量比で存在する、請求項１に記載の研磨スラリー。
【請求項９】
前記軟質研磨粒子及び前記硬質研磨粒子が、１０：１以上の重量比で存在する、請求項８に記載の研磨スラリー。
【請求項１０】
前記軟質研磨粒子及び前記硬質研磨粒子が、１５：１以上の重量比で存在する、請求項９に記載の研磨スラリー。
【請求項１１】
前記軟質研磨粒子及び前記硬質研磨粒子が、２０：１以上の重量比で存在する、請求項１０に記載の研磨スラリー。
【請求項１２】
前記微粒子研磨剤が、５０〜９５ｗｔ％の軟質研磨粒子と、０．５〜１５ｗｔ％の硬質研磨粒子と、４．５〜３５ｗｔ％のコロイダルシリカとを含む、請求項１に記載の研磨スラリー。
【請求項１３】
前記微粒子研磨剤が、７０〜９５ｗｔ％の軟質研磨粒子と、０．５〜１５ｗｔ％の硬質研磨粒子と、４．５〜２９．５ｗｔ％のコロイダルシリカとを含む、請求項１２に記載の研磨スラリー。
【請求項１４】
前記微粒子研磨剤が、７５〜９５ｗｔ％の軟質研磨粒子と、０．５〜１０ｗｔ％の硬質研磨粒子と、４．５〜２４．５ｗｔ％のコロイダルシリカとを含む、請求項１３に記載の研磨スラリー。
【請求項１５】
前記コロイダルシリカ粒子が、サブミクロンの平均粒子サイズを有する、請求項１に記載の研磨スラリー。
【請求項１６】
前記コロイダルシリカの平均粒子サイズが、約３〜２００ｎｍの範囲内である、請求項１５に記載の研磨スラリー。
【請求項１７】
前記コロイダルシリカの平均粒子サイズが、約１０〜１００ｎｍの範囲内である、請求項１６に記載の研磨スラリー。
【請求項１８】
前記コロイダルシリカの平均粒子サイズが、約１０〜７５ｎｍの範囲内である、請求項１７に記載の研磨スラリー。
【請求項１９】
前記スラリーが、前記軟質研磨粒子、硬質研磨粒子及びコロイダルシリカ粒子を含む凝集体を有し、部分的に凝集している、請求項１に記載の研磨スラリー。
【請求項２０】
前記スラリーが、約２〜３５ｗｔ％充填量の微粒子研磨剤を含む、請求項１に記載の研磨スラリー。
【請求項２１】
前記スラリーが、約５〜２５ｗｔ％充填量の微粒子研磨剤を含む、請求項２０に記載の研磨スラリー。
【請求項２２】
前記硬質研磨粒子が、約０．０２〜５０μｍの範囲内の平均粒子サイズを有する、請求項１に記載の研磨スラリー。
【請求項２３】
前記硬質研磨粒子が、約０．０５〜１０μｍの範囲内の平均粒子サイズを有する、請求項２２に記載の研磨スラリー。
【請求項２４】
前記硬質研磨粒子が、約０．０５〜１μｍの範囲内の平均粒子サイズを有する、請求項２３に記載の研磨スラリー。
【請求項２５】
前記スラリーが水性であり、前記液状媒体が水を含む、請求項１に記載の研磨スラリー。
【請求項２６】
前記液状媒体が、有機液体を含む、請求項１に記載の研磨スラリー。
【請求項２７】
前記スラリーが、前記軟質研磨粒子、前記硬質研磨粒子及び前記コロイダルシリカ粒子を含む凝集体を本質的に含まない、請求項１に記載の研磨スラリー。
【請求項２８】
液状媒体；及び
セリア粒子、ダイヤモンド粒子及びコロイダルシリカ粒子を含む微粒子研磨剤、前記セリア粒子は、前記微粒子研磨剤の５０ｗｔ％以上を形成する：
を含む研磨スラリー。
【請求項２９】
前記セリア粒子及び前記ダイヤモンド粒子が、２：１以上の重量比で存在する、請求項２８に記載の研磨スラリー。
【請求項３０】
前記セリア粒子及び前記ダイヤモンド粒子が、５：１以上の重量比で存在する、請求項２９に記載の研磨スラリー。
【請求項３１】
前記セリア粒子及び前記ダイヤモンド粒子が、１０：１以上の重量比で存在する、請求項３０に記載の研磨スラリー。
【請求項３２】
前記セリア粒子及び前記ダイヤモンド粒子が、１５：１以上の重量比で存在する、請求項３１に記載の研磨スラリー。
【請求項３３】
前記セリア粒子及び前記ダイヤモンド粒子が、２０：１以上の重量比で存在する、請求項３２に記載の研磨スラリー。
【請求項３４】
前記コロイダルシリカが、前記スラリーが少なくとも部分的に凝集するために有効な量で存在する、請求項２８に記載の研磨スラリー。
【請求項３５】
前記微粒子研磨剤が、５０〜９５ｗｔ％のセリア粒子と、０．５〜１５ｗｔ％のダイヤモンド粒子と、４．５〜３５ｗｔ％のコロイダルシリカとを含む、請求項２８に記載の研磨スラリー。
【請求項３６】
前記微粒子研磨剤が、７０〜９５ｗｔ％のセリア粒子と、０．５〜１５ｗｔ％のダイヤモンド粒子と、４．５〜２９．５ｗｔ％のコロイダルシリカとを含む、請求項３５に記載の研磨スラリー。
【請求項３７】
前記微粒子研磨剤が、７５〜９５ｗｔ％のセリア粒子と、０．５〜１０ｗｔ％のダイヤモンド粒子と、４．５〜２４．５ｗｔ％のコロイダルシリカとを含む、請求項３６に記載の研磨スラリー。
【請求項３８】
前記コロイダルシリカ粒子が、サブミクロンの平均粒子サイズを有する、請求項２８に記載の研磨スラリー。
【請求項３９】
前記コロイダルシリカ粒子の平均粒子サイズが、約３〜２００ｎｍの範囲内である、請求項３８に記載の研磨スラリー。
【請求項４０】
前記コロイダルシリカ粒子の平均粒子サイズが、約１０〜１００ｎｍの範囲内である、請求項３９に記載の研磨スラリー。
【請求項４１】
前記コロイダルシリカ粒子の平均粒子サイズが、約１０〜７５ｎｍの範囲内である、請求項４０に記載の研磨スラリー。
【請求項４２】
前記スラリーが、前記セリア粒子、ダイヤモンド粒子及びコロイダルシリカ粒子を含む凝集体を有し、部分的に凝集している、請求項２８に記載の研磨スラリー。
【請求項４３】
前記スラリーが、約２〜３５ｗｔ％充填量の微粒子研磨剤を含む、請求項２８に記載の研磨スラリー。
【請求項４４】
前記スラリーが、約５〜２５ｗｔ％充填量の微粒子研磨剤を含む、請求項４３に記載の研磨スラリー。
【請求項４５】
前記ダイヤモンド粒子が、約０．０２〜５０μｍの範囲内の平均粒子サイズを有する、請求項２８に記載の研磨スラリー。
【請求項４６】
前記ダイヤモンド粒子が、約０．０５〜１０μｍの範囲内の平均粒子サイズを有する、請求項４５に記載の研磨スラリー。
【請求項４７】
前記ダイヤモンド粒子が、約０．０５〜１μｍの範囲内の平均粒子サイズを有する、請求項４６に記載の研磨スラリー。
【請求項４８】
前記スラリーが水性であり、前記液状媒体が水を含む、請求項２８に記載の研磨スラリー。
【請求項４９】
前記液状媒体が、有機液体を含む、請求項２８に記載の研磨スラリー。
【請求項５０】
前記スラリーが、前記ダイヤモンド粒子、前記セリア粒子及び前記コロイダルシリカ粒子を含む凝集体を含まない、請求項２８に記載の研磨スラリー。
【請求項５１】
液状媒体；及び
微粒子研磨剤のｘ  ｗｔ％の量で存在する軟質研磨粒子、微粒子研磨剤のｙ  ｗｔ％の量で存在する硬質研磨粒子、及び微粒子研磨剤のｚ  ｗｔ％の量で存在するコロイダルシリカ粒子を含む微粒子研磨剤、前記硬質研磨粒子は、前記軟質研磨粒子のモース硬度よりも高いモース硬度を有し、ｘ＋ｚ≧２ｙである：
を含む研磨スラリー。
【請求項５２】
ｘ＋ｚ≧３ｙである、請求項５１に記載の研磨スラリー。
【請求項５３】
ｘ＋ｚ≧５ｙである、請求項５２に記載の研磨スラリー。
【請求項５４】
ｘ＋ｚ≧８ｙである、請求項５３に記載の研磨スラリー。
【請求項５５】
ｘ＋ｚ≧１０ｙである、請求項５４に記載の研磨スラリー。
【請求項５６】
ｘ＋ｚ≧１２ｙである、請求項５５に記載の研磨スラリー。
【請求項５７】
ｘ＋ｚ≧１５ｙである、請求項５６に記載の研磨スラリー。
【請求項５８】
ｘ＋ｚ≧２０ｙである、請求項５７に記載の研磨スラリー。
【請求項５９】
液状媒体；及び
軟質研磨粒子、硬質研磨粒子及びコロイダルシリカ粒子を含む微粒子研磨剤、前記硬質研磨粒子は、前記硬質研磨粒子のモースよりも高いモースを有し、そして前記軟質研磨粒子及び硬質研磨粒子の少なくとも一方は、プラスの表面電荷を有し、それにより前記コロイダルシリカ粒子と凝集する：
を含む研磨スラリー。
【請求項６０】
以下の段階を含むセラミック部品の研磨法；
前記セラミック部品と機械加工ツールとの間に、請求項１〜５９のいずれか一項に記載の研磨スラリーを準備する段階：そして
前記セラミック部品の表面から材料の除去を実施するために、前記セラミック部品及び前記機械加工ツールをお互いに相対的に動かす段階。
【請求項６１】
前記セラミック部品が、６以上のモース硬度を有する硬質セラミック材料を含み、当該セラミック材料が、少なくとも研磨を受ける前記表面を形成している、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記硬質セラミック材料が、ＳｉＣを含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記表面が、研磨の完了後に１００Åｒｍｓ以下の表面粗度を有する、請求項６０に記載の方法。
【請求項６４】
前記表面が、研磨の完了後に５０Åｒｍｓ以下の表面粗度を有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記表面が、研磨の完了後に２０Åｒｍｓ以下の表面粗度を有する、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記表面が、研磨の完了後に１０Åｒｍｓ以下の表面粗度を有する、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記表面が、研磨の完了後に５Åｒｍｓ以下の表面粗度を有する、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記材料を、０．５μｍ／時間以上の速度で、前記表面から除去する、請求項６０に記載の方法。
【請求項６９】
前記材料を、１．０μｍ／時間以上の速度で、前記表面から除去する、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記材料を、１．２５μｍ／時間以上の速度で、前記表面から除去する、請求項６９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、研磨スラリー及びワークピース又は部品を研磨するための方法、そして特に、液状媒体及び微粒子研磨剤を導入する研磨スラリー、及びそれらを利用する方法に一般的に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属及びセラミックス部品並びに複合材を含むワークピース又は部品を機械加工することは、広範囲の産業にわたって一般的である。一つの成熟し且つ熱心に検討された産業分野には、化学機械研磨（ＣＭＰ）として知られる方法により、半導体基板を研磨することが含まれ、スラリーが機械的及び化学的の両方に活性であり、半導体基板から堆積した材料を除去する。他の技術分野では、研磨用微粒子材料、例えば、ダイヤモンド並びに多数の酸化セラミック及び非酸化材料を含む研磨スラリー（遊離研磨剤（ｆｒｅｅ  ａｂｒａｓｉｖｅ）としても知られる）の使用による機械的な除去に純粋に焦点が合わせられている。
【０００３】
複数の種類の二次成形（ｐｏｓｔ−ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の機械加工を受けるセラミック及び金属部品の中で、硬質セラミック材料、例えば、炭化ケイ素から形成される部品は、特有の課題を示している。上記部品は、耐火性及び半導体加工部品を含む多くの構造物の用途の中で、産業用途を見出されている。ナチュラルプロセストレランス（ｎａｔｕｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）を含む一般的なセラミック加工に関連する加工の制約のために、セラミック部品、例えば、炭化ケイ素部品は、二次成形の機械工程を必要とすることが多い。上記部品は、高密度化された状態にあるが、表面仕上げが必要である。典型的なセラミック部品の硬さを考えると、最終段階の機械加工（研磨を含むことが多い）を実施することは、一般的に労力を要し、不経済であり、そして時間がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の観点から、多くの産業が研磨スラリー又は遊離の研磨剤と、高い材料除去速度（ＭＲＲ）並びに好適な精密仕上げ（例えば、低い表面粗度並びに高い平面度及び表面平行度）を同時に達成する、それらに関連する加工方法論を探し続けている。上記必要性は、特に上述の硬質セラミックを含む、セラミック部品の状況に特に重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
態様の一つによると、液状媒体と、軟質研磨粒子、硬質研磨粒子及びコロイダルシリカ粒子の組み合わせを含む微粒子研磨剤とを含む研磨スラリーが提供される。上記軟質研磨粒子は、８以下のモース硬度を有することができ、そして上記硬質研磨粒子は、８以上のモース硬度を有することができる。上記軟質研磨粒子は、上記硬質研磨粒子より多くの量、例えば、上記硬質研磨粒子に対して２：１の重量比において存在するのが典型的である。
【０００６】
別の実施形態によると、研磨スラリーは、液状媒体と、セリア粒子、ダイヤモンド粒子及びコロイダルシリカ粒子を含む微粒子研磨剤とを含む。上記セリア粒子は、上記微粒子研磨剤の５０ｗｔ％以上を構成する。
【０００７】
別の態様によると、研磨スラリーは、液状媒体と、軟質研磨粒子、硬質研磨粒子及びコロイダルシリカ粒子を含む微粒子研磨剤とを含む。上記粒子は、ｘ  ｗｔ％、ｙ  ｗｔ％、及びｚ  ｗｔ％（ｘ＋ｚ≧２ｙ）の量において存在する。
【０００８】
別の実施形態によると、研磨スラリーは、液状媒体と、軟質研磨粒子、硬質研磨粒子及びコロイダルシリカ粒子を含む微粒子研磨剤とを含む。上記硬質研磨粒子は、上記軟質研磨粒子より高いモース硬度を有し、そして軟質研磨粒子及び硬質研磨粒子の少なくとも一方は、プラスの表面電荷を有し、その結果、コロイダルシリカ粒子と凝集する。
【０００９】
別の態様によると、セラミック部品及び機械加工ツールの間に１種の研磨スラリーを準備する段階、そして上記セラミック部品の表面から材料除去を実施するために、お互いに対して相対的に上記セラミック部品及び機械加工ツールを動かす段階を含むセラミック成分の研磨方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施形態の一つによると、微粒子研磨剤を供給する液状媒体を含む研磨スラリーが提供される。上記微粒子研磨剤は、いくつかの異なる種類の研磨粒子を含む複合構造を有するのが一般的である。実施形態の一つでは、上記微粒子研磨剤は、軟質研磨粒子、硬質研磨粒子及びコロイダルシリカ粒子を含む。概して、上記硬質研磨粒子は、上記軟質研磨粒子のモース硬度より高いモース硬度を有する。例えば、上記硬質研磨粒子のモース硬度は、８以上、例えば、９以上であることができ、そして１０の硬度を有することができる。対照的に、上記軟質研磨粒子は、８以下、例えば、７以下、又はさらに６以下の硬度を有することができる。特定の実施形態の一つでは、上記軟質研磨粒子は、主にセリアから構成され、一方、上記硬質研磨粒子は、主にダイヤモンドから構成される。他の硬質研磨粒子は、炭化ホウ素、炭化ケイ素及び酸化アルミニウムを含む。
【００１１】
上記軟質研磨剤の微粒子材料としてセリアを利用する本明細書の実施形態は、機械的且つ化学的の両方に活性であるＣＭＰスラリーを成形すると考えられる。ここで、上記セリアは、研磨操作の際に酸化剤として働き、材料除去に助力することができる。
【００１２】
ほとんどの場合、上記微粒子研磨剤は、硬質研磨粒子と比較して、特に高い軟質研磨粒子含有率を、例えば、軟質：硬質の粒子の重量比、２：１以上、例えば、５：１以上、１０：１以上、又はさらに１５：１以上において含む。実際、ある実施形態は、例えば、約２０：１以上の重量比により表される極めて高い軟質研磨粒子の充填量を有する。
【００１３】
上記軟質研磨粒子は、上記微粒子研磨剤の５０重量％以上を成形する、上記微粒子研磨剤中の主要成分として存在することができる。他の実施形態では、上記微粒子研磨剤は、ｘ  ｗｔ％の軟質研磨粒子、ｙ  ｗｔ％の硬質研磨粒子、及びｚ  ｗｔ％のコロイダルシリカ粒子（ｘ＋ｚ≧２ｙ）を含む。例えば、ある実施形態は、ｘ＋ｚ≧３ｙ又はｘ＋ｚ≧５ｙ、ｘ＋ｚ≧８ｙ、ｘ＋ｚ≧１０ｙ、又はｘ＋ｚ≧１２ｙの関係により表される、硬質研磨粒子と比較して、さらに高濃度の軟質研磨粒子及びコロイダルシリカ粒子を有することができる。さらに、ある実施形態は、例えば、ｘ＋ｚ≧１５ｙ、又はｘ＋ｚ≧２０ｙの関係式で表される、硬質研磨粒子と比較して、さらに高い軟質研磨粒子及びコロイダルシリカ粒子の充填量を有することができる。
【００１４】
本明細書の実施形態に従う、種々の研磨スラリーの、より固有の組成パラメータに目を向けると、上記スラリーは、５０〜９５ｗｔ％の軟質研磨粒子、０．５〜１５ｗｔ％の硬質研磨粒子、及び４．５〜３５ｗｔ％のコロイダルシリカを含む微粒子研磨剤を含むことができる。別の実施形態は、７０〜９５ｗｔ％の軟質研磨粒子、０．５〜１５ｗｔ％の硬質研磨粒子、及び４．５〜２９．５ｗｔ％のコロイダルシリカを要求する。さらに別の実施形態では、上記微粒子研磨剤は、７５〜９５ｗｔ％の軟質研磨粒子、０．５〜１０ｗｔ％の硬質研磨粒子及び４．５〜２４．５ｗｔ％のコロイダルシリカを含む。
【００１５】
上記微粒子研磨剤を組成する種々の粒子にさらに具体的に目を向けると、一般的に上記硬質研磨粒子は、約０．０２〜５０μｍ、例えば、０．０５〜１０μｍ又は０．０５〜１．０μｍの狭い範囲内の平均粒子サイズを有し、比較的細かい。本明細書で言及する範囲内の平均粒子サイズを有する種々の市販のダイヤモンド粒子を利用することができる。上記軟質研磨粒子に目を向けると、当該粒子は、約３〜８００ｎｍの範囲内、例えば、１０〜３００ｎｍ又は１０〜２００ｎｍの範囲内の粒子サイズを有する極めて細かい形態を有することができる。上述のように、本明細書に利用される軟質研磨粒子の特定種の一つは、ＣｅＯ2（セリア又は酸化セリウム）である。
【００１６】
コロイダルシリカに目を向けると、用語「コロイダル」は、本明細書において、液状媒体内に普通に分散し、そして他の微粒子種との相互作用がなく、ブラウン運動により分散が保たれた微粒子材料を意味するように用いられる。すなわち、他の微粒子の種と共にスラリー内に導入するための独立した材料として、上記コロイダルシリカは、凝集が実質的に認められないのが一般的であり、そして単分散していることができる。しかし、コロイダルシリカの分散状態は、以下にさらに詳述するように、すぐ使用できるスラリーの状況において変わる場合がある。実施形態の一つでは、上記コロイダルシリカは、ゾル又はゾル−ゲル法から形成された溶液形成（ｓｏｌｕｔｉｏｎ−ｆｏｒｍｅｄ）微粒子材料であり、ナノサイズの粒子を形成する。上記コロイダルシリカは、一般的にサブミクロン、そしてさらに典型的には、約３〜２００ｎｍの範囲、例えば、約１０〜１００ｎｍ又はさらに１０〜７５ｎｍの範囲の非常に細かい平均粒子サイズを有するのが一般的である。
【００１７】
概して、上記研磨スラリー内の微粒子研磨剤の固形分充填率、すなわちパーセンテージは、約２〜５０重量％、例えば、２〜３５ｗｔ％又は５〜２５ｗｔ％の範囲で存在する。上述の充填率は、固形の微粒子成分及び液体成分の両方を含むスラリーの総重量に基づいて、スラリー内の総固形分を表す。この点では、上記液状媒体は、水（水性）、有機物又は水及び有機種の組み合わせであることができる。上記液状媒体用の典型的な種は、脱イオン水、グリセリン、及び／又はＴＥＡを含む。
【実施例】
【００１８】
一例において、下記スラリー組成物を見出した。
コロイダルシリカ：０．０１７７重量部
グリセリン：０．２４７４重量部
水：０．６２２７７重量部
ＴＥＡ：０．００３２重量部
セリア：０．１１００重量部
ダイヤモンド：０．００４５重量部
【００１９】
総固形分の充填量は、３．４ｗｔ％のダイヤモンド、８３ｗｔ％のセリア、及び１３．４ｗｔ％のコロイダルシリカで構成された約０．１３２２部又は１３．２２ｗｔ％であった。上記コロイダルシリカは、約４０ｎｍ及び約５０ｎｍにおける特定のシリカと共に、１００ｎｍ以下の平均粒子サイズを有した。上記セリアは、２００ｎｍ以下、約１６５ｎｍの粒子サイズを有した。上記ダイヤモンドは、約０．１０μｍの平均粒子を有した。
【００２０】
本発明のさらに別の態様に従って、セラミック部品の機械加工方法（研磨することを特に含む）を提供する。方法の一つに従って、研磨スラリーを、研磨を受けるセラミック部品及び機械加工ツールの間に提供し、そして当該セラミック部品及び機械加工ツールを、お互いに相対的に動かし、セラミック部品の表面から材料を除去する。ここで、上記機械加工ツールを、固定のセラミック部品と相対的に動かすことができ、上記セラミック部品を、固定の機械加工ツールと相対的に動かすことができ、又は上記セラミック成分及び上記機械加工ツールの両方を動かすか若しくは回転しないように動かす（ｔｒａｎｓｌａｔｅ）ことができる；やはり、いかなる場合でも、上記二つの部品（セラミック部品及び機械加工ツール）は、たとえ一方を固定した場合でも、お互いに相対的に動く。
【００２１】
液状媒体及び微粒子研磨剤を含む研磨スラリーは、上述の種々のスラリー実施形態のうちの任意の一つであることができる。研磨操作の特定の構成については、当業界で市販される種々の研磨装置のうちの任意の一つを利用できる。上記機械加工ツールは、例えば、研磨パッド、複数の研磨パッド、又は連続ベルトとして具体化することができる。上記機械加工ツールは、上記セラミック部品の間に供給されるスラリー共に、当該セラミック部品に対して傾けられるのが一般的である。典型的には、上記機械加工ツールは、それ自体研磨成分ではないが、固定された研磨剤、例えば、コーティングされた研磨剤又は結合された研磨剤として具体化することができる。というのは、本明細書に開示されるスラリーは、詳述した特に設計された複合微粒子研磨剤構造を有するからである。
【００２２】
本発明者は、本明細書で詳述するような複合材微粒子研磨剤を特に含む本発明の種々の実施形態に従って、材料の除去速度及び表面仕上げに関して望ましい性能を提供することを見出した。種々の実施形態は、約０．５μｍ／時間以上、例えば、約１．０μｍ／時間以上、及びさらに１．２５μｍ／時間以上の材料除去速度を実証している。さらに、特定の研磨操作は、約１．５μｍ／時間の材料除去速度（ＭＲＲ）を提供している。さらに、１００Å以下、例えば、５０Å以下、２０Å及び１０Å以下の表面粗度（ｒｍｓ）を有する望ましい表面仕上げが、本発明の実施形態に従って実証された。さらに、本明細書の例に従う研磨操作は、約４〜５Åｒｍｓの表面粗度を示した。
【００２３】
対照的に、軟質研磨剤粒子部品（例えば、セリア）、硬質研磨剤粒子部品（例えば、ダイヤモンド）及びコロイダルシリカの３種の全てを含まない比較例が作られた。これら比較例のそれぞれにおいて、材料除去速度は非常に低かった。例えば、ダイヤモンド及びコロイダルシリカ含有スラリー、及びセリア及びコロイダルシリカ含有スラリーは、本明細書の実施形態に従った例より、非常に低い材料除去速度を有することが見出された（一般的に約０．２μ／時間、同一条件下）。
【００２４】
任意の特定の理論と結び付けられることを望まないが、本明細書で用いられるコロイダルシリカは、その表面にマイナスの電荷を有し、その結果、プラスに帯電した軟質研磨粒子、例えば、セリア粒子との相互作用のため、わずかな凝集の原因となると考えられる。上記凝集は、硬質研磨粒子（例えば、ダイヤモンド）の（少量の）分布を含む軟質の凝集体を形成する原因となると考えられる。上記ダイヤモンド粒子は、凝集体の外面に沿って露出され、当該凝集体は、大きな軟質粒子（スクラッチを減らすため）と、硬質粒子（高いＭＲＲを達成するため）との特性を併せ持つであろう。
【００２５】
本明細書において、凝集体を形成するための凝集の記述は、硬質研磨剤凝集体、例えば、米国特許第６，０８１，４８３号明細書に開示される物の形成物から明確に区別できる。ここで、用語「凝集体」は、弱く結合した粒子の塊を指し、その中で、各粒子の成分種は、凝集体内でなお個々に特定可能であり、そして結合した凝集体（当該凝集体は、典型的には熱処理により形成された共有結合された粒子から構成され、その中で、上記種の一つは、微粒子ではない（例えば、非微粒子の接着層を成形するコロイダルシリカ）。）とは対照的に、共に強く結合していない。本明細書の実施形態に従って、上記コロイダルシリカは、上記スラリー内の他種の研磨剤粒子と凝集することができるが、上記コロイダルシリカは微粒子状のままであるのが一般的である。また、一般的な実施形態は、硬質種（例えば、ダイヤモンド）、軟質種（例えば、セリア）及びコロイダルシリカを含む凝集体を本質的に含まない。
【００２６】
追加の例
図１〜４に目を向け、種々のスラリー１１〜４２を、Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ  ６ＣＡ研磨ツール内に取り付けられた、単結晶炭化ケイ素加工物上で、同一の処理条件の下で製造し、そして評価した。上記スラリーの記述を、以下の表に提供する。
【００２７】
【表１】
2009509784.tif 000003
【００２８】
上記で用いられるように、ＣＥＲは、セリアを表し、Ｄは、ダイヤモンドを表し、ＣＳ１は、第一のコロイダルシリカ系添加剤（懸濁液の状態で提供される）であり、そしてＣＳ２は、第二のコロイダルシリカ系添加剤（同様に懸濁液の形態で提供される）である。
【００２９】
図１は、コロイダルシリカ、硬質研磨剤（この場合、ダイヤモンド）及びプラスに帯電した軟質研磨剤（この場合、セリア）の組み合わせにより、研磨速度を大きく向上することができたことを示している。注目すべき、３成分系の研磨速度は、当該成分を１種のみ又は２種以上を有するスラリーの研磨速度を大きく上回り、そしてスラリー１８は、マイナスに帯電した材料（例えば、アルミナ）が、プラスに帯電した材料（例えば、セリア）を使用することと比較して、特に有効ではないことを示している。
【００３０】
図２は、シリカ含有懸濁液ＣＳ１及びＣＳ２内の有効成分が、実際にシリカであることを示している。シリカフリー懸濁液を含む、スラリー２２を特に参照せよ。
図３は、スラリー内のより高濃度のダイヤモンドが、限定的な効果を有することを示している。
図４は、より高いｐＨが研磨速度を改良し、ｐＨ１２においてｐＨ９よりも特に優れることを示している。
【００３１】
本発明の実施形態を、具体的に説明し、そして詳細に説明しているが、本発明は、示された詳細に限定されることを意図しない。というのは、種々の改良及び置換物を、本発明の範囲から外れることなく成すことができるからである。例えば、追加又は均等の置換物を提供することができ、そして追加又は均等の製造段階を用いることができる。上記のように、当業者は、慣例の実験を越えないものを用いて本発明のさらなる改良及び均等物を生じさせ、そして上記改良物又は均等物は、次の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲内にあると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、単結晶ＳｉＣに対する種々のスラリーの研磨速度を具体的に説明する。
【図２】図２は、単結晶ＳｉＣに対する種々のスラリーの研磨速度を具体的に説明する。
【図３】図３は、単結晶ＳｉＣに対する種々のスラリーの研磨速度を具体的に説明する。
【図４】図４は、単結晶ＳｉＣに対する種々のスラリーの研磨速度を具体的に説明する。
【図１】
2009509784.tif 000004
【図２】
2009509784.tif 000005
【図３】
2009509784.tif 000006
【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年6月11日(2008.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状媒体；及び
軟質研磨粒子、硬質研磨粒子及びコロイダルシリカ粒子を含む微粒子研磨剤；
を含む研磨スラリー：
ここで前記軟質研磨粒子は８以下のモース硬度を有し、そして前記硬質研磨粒子は８以上のモース硬度を有し、そして
前記軟質研磨粒子及び前記硬質研磨粒子は、２：１以上の重量比で存在し、そして
前記スラリーは、少なくとも部分的に凝集し、前記軟質研磨粒子、硬質研磨粒子及びコロイダルシリカ粒子を含む凝集体を有する。
【請求項２】
前記軟質研磨粒子が、前記微粒子研磨剤のｘ  ｗｔ％の量で存在し、前記硬質研磨粒子が、前記微粒子研磨剤のｙ  ｗｔ％で存在し、そして前記コロイダルシリカ粒子が、前記微粒子研磨剤のｚ  ｗｔ％で存在し、そしてｘ＋ｙ≧２ｙである、請求項１に記載の研磨スラリー。
【請求項３】
ｘ＋ｚ≧３ｙである、請求項２に記載の研磨スラリー。
【請求項４】
前記軟質研磨粒子が、７以下のモース硬度を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨スラリー。
【請求項５】
前記軟質研磨粒子が、セリアを含む、請求項４に記載の研磨スラリー。
【請求項６】
前記硬質研磨粒子が、９以上のモース硬度を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の研磨スラリー。
【請求項７】
前記硬質研磨粒子が、ダイヤモンドを含む、請求項６に記載の研磨スラリー。
【請求項８】
前記軟質研磨粒子が、前記微粒子研磨剤の５０％以上を構成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の研磨スラリー。
【請求項９】
前記軟質研磨粒子及び前記硬質研磨粒子が、５：１以上の重量比で存在する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の研磨スラリー。
【請求項１０】
前記微粒子研磨剤が、５０〜９５ｗｔ％の軟質研磨粒子と、０．５〜１５ｗｔ％の硬質研磨粒子と、４．５〜３５ｗｔ％のコロイダルシリカとを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の研磨スラリー。
【請求項１１】
前記スラリーが、前記微粒子研磨剤の２〜３５ｗｔ％の充填量を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の研磨スラリー。
【請求項１２】
前記スラリーが水性であり、前記液状媒体が水を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の研磨スラリー。
【請求項１３】
前記液状媒体が、有機液体を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の研磨スラリー。
【請求項１４】
セラミック部品と機械加工ツールとの間に、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の研磨スラリーを準備する段階；そして
前記セラミック部品の表面から材料の除去を実施するために、前記セラミック部品及び前記機械加工ツールをお互いに相対的に動かす段階：
を含むセラミック部品の研磨法。
【請求項１５】
前記セラミック部品が、６以上のモース硬度を有する硬質セラミック材料を含み、当該セラミック材料が、少なくとも研磨を受ける前記表面を形成している、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記表面が、研磨の完了後に１００Åｒｍｓ以下の表面粗度を有する、請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記材料を、０．５μｍ／時間以上の速度で、前記表面から除去する、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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