(57)【要約】【課題】ドレッシングを行わずとも優れた研削・研磨効率を長期にわたって得ることができる実用利便性に優れた固定砥粒研削研磨用工具を得る。【解決手段】この固定砥粒研削研磨用工具は、砥粒を結合剤で固定してなる研磨体を備えるものであり、結合剤が、水溶性の樹脂と、水に対して不溶性の樹脂とを含むことを特徴とする。砥粒としては、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化鉄および酸化珪素とこれらの複合体のいずれかが使用される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨体の一面を研磨するための研磨体を備える固定砥粒研削研磨用工具であって、
前記研磨体は砥粒を結合剤で固定してなるものであり、
前記結合剤が、水溶性の樹脂と、水に対して不溶性の樹脂とを含むものであることを特徴とする固定砥粒研削研磨用工具。
【請求項２】
前記不溶性の樹脂が、熱硬化性の樹脂である請求項１記載の固定砥粒研削研磨用工具。
【請求項３】
前記砥粒が、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化鉄および酸化珪素とこれらの複合体の中から選ばれた少なくとも一つである請求項１又は２記載の固定砥粒研削研磨用工具。
【請求項４】
前記研磨体中の砥粒の含有量（Ａ）が５０〜９９重量％、結合剤の含有量（Ｂ）が0.５〜３０重量％（（Ａ）＋（Ｂ）≦１００）である請求項１又は２又は３記載の固定砥粒研削研磨用工具。
【請求項５】
前記研磨体の表面に研磨屑排出用の凹部が形成されている請求項１又は２又は３又は４記載の固定砥粒研削研磨用工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被研磨体の一面を研磨するための研磨体を備える固定砥粒研削研磨用工具に関する。この固定砥粒研削研磨用工具は、シリコンウエハーや水晶ウエハーの研削研磨に好適に使用される。
【背景技術】
【０００２】
この種の研磨用工具の一つに、ダイヤモンド砥粒を用いた砥石がある。かかる砥石は研削効率が高いため汎用されているが、研削効率が高い反面、被研磨体に研削痕が残り、これを除去するための最終仕上げ処理が別途不可欠となる。即ち、全く異なる方式により研削を行う必要があり、研削工程が複雑になり、結果的に研削効率が低下して、研削コストが高くなる点に不利がある。
【０００３】
一方シリコンウエハーや水晶ウエハーの研削には、酸化セリウム粒子のメカノケミカル作用を利用した酸化セリウムスラリー研削が汎用されている。この場合、通常１μｍ程度の大きさの酸化セリウム粒子を分散させたスラリーが使用されており、比較的高い研削効率と表面平滑性のバランスの良い研削方式として多用されている。しかし、このスラリー砥粒を用いた研削方式では、研削時の酸化セリウム粒子と被研磨体との接触機会が少なく、本質的に研削効率向上に限界がある。加えてこの研削方式では、大量に発生する廃スラリーの処理が環境上大きな問題になりつつある。
【０００４】
このようにダイヤモンドのような砥粒を用いた固定砥粒研削は、研削効率が高い反面、研削後の表面平滑性に劣り、一方スラリー砥粒を用いた研削方式では、研削後良好な表面平滑性が得られる反面、研削性に劣る。このため、研削効率の一層の向上が求められているのもかかわらず、研削効率を高めると研削後の表面平滑性が低下するという相反する本質的な課題のため、未だに市場ニーズを満たす研削研磨用工具は開発されていない。
【０００５】
ダイヤモンドよりも硬度が低い酸化アルミニウムや酸化セリウム砥粒を用いた砥石の検討も種々なされているが、この砥石は初期特性は良好であるが、研磨が進行するに伴い砥石が目詰まりを起こし、研磨効率が低下してしまう。このため、数回研磨加工を行う毎にドレッシングにより新生面を作る必要があり、作業効率が悪く、結果的に加工コストが増加する点に不利があった。
【０００６】
この目詰まりの問題を解決するために、研磨時に添加する水により砥石を適度に溶解させて新生面を常に作り出しながら一定の研磨効率を維持する方法が知られている。例えば、特許文献１には、砥粒であるセラミック粒子と結合材であるフェノール樹脂に、水溶性物質として水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどのアルカリ結晶を添加し、水によりこれらのアルカリ結晶を溶解させながら適度に砥石を摩耗させることにより、目詰まり発生を防止することが記載されている。また特許文献２には、ダイヤモンド砥粒の近傍に塩化ナトリウムなどの水溶性の物質を配置することにより、同様の効果が得られることが示されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第３２３１４０２号公報
【特許文献２】特許第３２５０７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながらこれらの方法は、水溶性物質としてナトリウムなどを含有する無機の粉末を使用するため、研磨加工時に被研磨体と反応しやすく、研磨加工により、被研磨体の特性に悪影響を与える問題がある。
【０００９】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、被研磨体に悪影響を与える無機粉末を一切含まず、しかもドレッシングを行わずとも優れた研削・研磨効率を長期にわたって得ることができる実用利便性に優れた固定砥粒研削研磨用工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、被研磨体の一面を研磨するための研磨体を備える固定砥粒研削研磨用工具である。この研磨体は、砥粒を結合剤で固定してなるものである。そしてこの結合剤が、水溶性の樹脂と、水に対して不溶性の樹脂とを含むものであることを特徴とする。
【００１１】
結合剤を構成する水溶性の樹脂の具体例としては、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウムなどのアルギン酸系樹脂、ポリビニールアルコールやポリビニールブチラールなどのアルコール系樹脂などを挙げることができる。
【００１２】
水に対して不溶性の樹脂としては、フェノール樹脂、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、ビニルフルオライドなどのフッ素系樹脂やエポキシ樹脂、さらに塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−ビニルアルコール共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体樹脂、塩化ビニル−水酸基含有アルキルアクリレート共重合体樹脂などの塩化ビニル系樹脂、さらにポリエステルポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、ポリエーテルポリエステルポリウレタン、ポリカーボネートポリウレタン、ポリエステルポリカーボネートポリウレタンなどのウレタン系樹脂などを挙げることができる。
【００１３】
中でも、フェノール樹脂やフッ素系樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性の樹脂がより好ましく使用できる。
【００１４】
また目的・用途に応じてこれらの樹脂を２数種類以上併用することもできる。要は、結合剤が、水溶性樹脂と不溶性の樹脂の二種の樹脂を含むものであればよい。
【００１５】
砥粒としては、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化鉄および酸化珪素とこれらの複合体が好ましく、中でも粒子の直径が１０〜２００ｎｍで板状比が２〜２０の板状形状を有する酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化鉄および酸化珪素とこれらの複合体を使用することにより、より優れた研削・研磨性能を得ることができる。これらの砥粒は単独で使用することもできるが、被研磨体の種類に応じて、例えば酸化セリウムと酸化ジルコニウムの併用や、酸化セリウムと酸化アルミニウムの併用など、目的に応じて任意の組合せで使用できる。
【００１６】
研磨体中の砥粒の含有量（Ａ）は５０〜９９重量％、結合剤の含有量（Ｂ）は0.５〜３０重量％（但し（Ａ）＋（Ｂ）≦１００）とすることが好ましい。
【００１７】
砥石に成型するためには、例えば上述した砥粒に樹脂の粉末あるいは樹脂溶液を加え、砥粒を攪拌あるいは分散させた後金型容器に入れ、成型する。熱硬化性樹脂を使用する場合には、この成型体を熱処理して樹脂を硬化させる。また樹脂液の粘度が低い場合には、樹脂液中に砥粒を添加してボールミル等を用いて分散した後、金属ベースプレート上にコーテイングすることにより、研磨体とすることもできる。
【００１８】
本発明に係る固定砥粒研削研磨用工具の形状は特に限定されるものでなく、目的に応じて任意の形状にすることができる。とくに研磨体の表面には、研磨屑排出用の凹部を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る固定砥粒研削研磨用工具においては、砥粒の結合剤として、水溶性の樹脂と、水に対して不溶性の樹脂の２種類の樹脂を含むものとした。これによれば、研磨加工時に水溶性の樹脂が溶けることで、研磨体の表面に常に新生面が得られるため、煩わしいドレッシング作業を廃して、被研磨体に対する研削研磨作業効率の向上を図ることができる。常に研磨体の表面に新生面が得られるため、研削研磨効率の低下を効果的に抑止できる。この工具は水溶性物質としてナトリウムなどを含有する無機の粉末を一切含まず、したがって被研磨体の特性に悪影響を与えるおそれもない。何よりも、結合剤中に水に対して不溶性の樹脂を混入させてあるため、過度の磨耗を抑制することができ、長期にわたって優れた研削研磨効率が持続する点で優れている。
【００２０】
砥粒として、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化鉄および酸化珪素とこれらの複合体を使用することが好ましい。中でも粒子の直径が１０〜２００ｎｍで板状比が２〜２０の板状形状を有する酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化鉄および酸化珪素とこれらの複合体を使用することにより、粒子が微粒子であることによる優れた被研磨体の研磨面と、粒子が板状形状を有していることによる板状粒子のエッジを利用した発刃作用と大きな表面積により、メカノケミカル（ＣＭＰ）作用がより顕著に現れ、優れた研削研磨性が発揮される。
【００２１】
研磨体中の砥粒および結合剤樹脂の含有量を５０〜９９重量％および0.５〜３０重量％とすることにより、研磨性能を維持した状態で適度な砥粒の保持性を実現し得る。つまり、砥粒がこの範囲より少ないと砥石としての性能が不十分になり、またこの範囲より多いと研磨中に砥石が脱落しやすくなり、砥石としての寿命が短くなる。また樹脂の含有量がこの範囲より少ないと、砥粒の結合能力が不十分になり、研削研磨作業中に砥粒が脱落しやすくなる。一方、この範囲より多いと、砥石として砥粒の含有量が少な過ぎるため、研磨性能が不十分になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下のようにして作製した酸化物粒子を砥粒として、固定砥粒研削研磨用工具を作製した。
（沈殿物の作製）
塩化セリウム、硝酸セリウム、硫酸セリウムなどのセリウム塩を水に溶解させ、セリウムイオンを含有する水溶解液を作製する。これらのセリウム塩のうち、粒径分布のシャープな酸化セリウム粒子を得るうえで、塩化セリウムが最も好ましい。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、アンモニア水溶液などが好ましく使用できる。
【００２３】
次に前記セリウム塩水溶液をアルカリ水溶液中に滴下して、セリウムの水酸化物あるいは水和物の沈殿物を生成する。この沈殿物を含む懸濁液のｐＨは、８〜１１の範囲に調整し、またこの懸濁液を室温において１日程度熟成することが好ましい。このｐＨ調整および熟成は、この後の工程の加熱処理において、比較的低い温度で、より結晶性の高い酸化セリウム粒子を得る上で効果的である。
【００２４】
（水熱処理）
セリウムの水酸化物あるいは水和物の上記沈殿物を含む懸濁液に対し、オートクレーブ等を用いて水熱処理を行う。この水熱処理において、上記の沈殿物を含む懸濁液をそのまま水熱処理を行っても構わないが、水洗により、上記沈殿物以外の生成物や残存物を除去し、その後ＮａＯＨなどにより再度ｐＨ調整することが好ましい。この時のｐＨの値は、７〜１１とすることが好ましく、このｐＨより低いと、水熱処理時に結晶成長が不十分になり、また高すぎると、粒子径分布が広くなる傾向を示す。
【００２５】
次に、水熱処理温度であるが、１１０℃から３００℃の範囲とすることが好ましい。この温度より低いと、板状の形状を有するセリウムの水酸化物あるいは水和物が得られにくく、またこの温度より高いと発生圧力が高くなるため、装置が高価なものとなり、メリットはない。板状酸化セリウム粒子の粒子径は、水熱処理時のｐＨと温度と密接に関係し、一般的にはｐＨと処理温度が高くなるほど粒子径は大きくなる。
【００２６】
水熱処理時間は、１時間から４時間の範囲が好ましい。水熱処理時間が短すぎると、特定の形状への成長が不十分になり、水熱時間が長すぎても特に問題となることはないが、製造コストが高くなるだけで、意味がない。
【００２７】
（加熱処理）
水熱処理後のセリウムの水酸化物あるいは水和物粒子は、ろ過、乾燥した後、加熱処理を行うが、ろ過する前に、水洗によりｐＨを６〜９の付近の中性領域に調整しておくことが好ましい。これはこのｐＨまで水洗することにより、加熱処理工程において、焼結などの悪影響をおよぼすナトリウムや塩素などの不純物が除去されるためである。
【００２８】
また、セリウムの水酸化物あるいは水和物粒子に、さらに珪酸ナトリウムなどの珪素化合物を添加して、シリカ処理を施こしても良い。このシリカ処理は、最終目的物である酸化セリウム粒子を特定の形状に保持する効果がある。
【００２９】
ろ過、乾燥したセリウムの水酸化物あるいは水和物は、加熱処理により酸化セリウム粒子とすることができる。雰囲気は特に限定されないが、空気中加熱が、最も製造コストが掛からないため、好ましい。この加熱処理温度としては、３００℃から１２００℃の範囲が好ましい。この温度より低いと、結晶性の酸化セリウム微粒子が得られにくく、高すぎると、焼結により粒子サイズが大きくなったり、さらに粒子径分布が広くなる。この加熱処理により、酸化セリウム粒子が得られるが、さらに水洗などにより、未反応物を除去すると、より高純度の酸化セリウム粒子が得られるため、研磨剤と使用するためには、最終工程で水洗することが好ましい。このようにして得られた酸化セリウム粒子は、粒子径が１０ｎｍから２００ｎｍの範囲に、かつ板状比（板面方向の最大長さ／厚さ）が２〜２０の範囲にある板状の形状を有する粒子であり、固定砥粒研削研磨工具用として最適の粒子となる。
【００３０】
なおこの粒子の形状は、高分解能の透過電子顕微鏡を用いて観察することができる。粒子径は、例えば２０万倍の倍率で撮影し、１００個の粒子の平均値として求めることができる。また粒子の厚さは、例えば粒子をバインダ中に分散してシート上塗布し、このシートの断面を５００万倍の倍率で観察することにより求めることができる。
【００３１】
この酸化セリウム粒子は、Ｘ線回折スペクトルを測定すると、ＣａＦ2 構造をもつＣｅＯ2 の結晶構造に対応するピークが明瞭に観察され、また電子顕微鏡観察においても晶壁が明瞭に観察され、これまでの製造法では得られなかった極めて良好な結晶性を有する板状の粒子であることが示された。
【００３２】
なお板状酸化セリウム粒子の作製方法を例に上げて説明したが、板状酸化アルミニウムや板状酸化ジルコニウム、板状酸化鉄も本発明の発明者の一人が開発した方法（特開２００３−０４９１５８、特開２００３−２０６４７５）により、同様の手法で作製できる。
【００３３】
このようにして得られた板状の粒子は、上述した樹脂の粉末あるいは樹脂溶液と攪拌混合して金型容器に入れ、成型する。熱硬化性樹脂を使用する場合には、この成型体を熱処理して樹脂を硬化させる。また樹脂液の粘度が低い場合には、樹脂液中に砥粒を添加してボールミル等を用いて分散した後、金属ベースプレート上にコーテイングすることにより、砥石とすることもできる。
【００３４】
以下に、砥粒として板状の酸化セリウム粒子を、水溶性の結合剤樹脂としてアルギン酸カリウムを、熱硬化性の結合剤樹脂としてフェノール樹脂を使用する場合を例にあげて、本発明の主要な製造方法について説明する。
【００３５】
（研磨体の作製）
酸化セリウム粒子と粉末状のアルギン酸カリウムの粉末を適当な割合で混合して、ニーダーに入れ、水を添加して混練する。水は、混練物が均一なペースト状になるように適当量添加する。次にこの混練物をニーダーから取り出し空気中で乾燥する。この乾燥物を解砕し、メッシュにより適当な大きさに揃える。この酸化セリウム粒子とアルギン酸カリウムからなる粒子に、フェノール樹脂溶液を適当量添加して混合する。次にこの酸化セリウム粒子、アルギン酸カリウムおよびフェノール樹脂からなる混合物を金型に入れ、プレス成型する。この成型物を１７０℃で２時間加熱処理して、フェノール樹脂を硬化させることにより、研磨体を得た。
【００３６】
この状態の研磨体において、酸化セリウム粒子の周囲には水溶性のアルギン酸カリウムが存在し、この酸化セリウム粒子とアルギン酸カリウムからなる粒子がフェノール樹脂で保持されている構造をとる。即ち、この研磨体を使って被研磨体を研磨すると、水溶性の樹脂は酸化セリウム粒子の周囲に均一に存在するため、水を添加すると研磨体の研磨面全面に亘って、砥粒である酸化セリウム粒子が均一かつ適度に脱離するため常に新生面が現れ、砥石である研磨体が目詰まりを起こすことなく優れた研磨性を発揮する。
【００３７】
このようにして作製した研磨体は、例えば金属ベースプレート上に取り付けることにより、固定砥粒研削研磨用工具とすることができる。また研磨くずがスムーズに排出されるように、研磨面となる研磨体の平面上に、線状、溝状あるいは穴状の加工を施しておくことが好ましい。
【実施例】
【００３８】
以下本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
〈板状酸化セリウム粒子の作製〉
７2.０モルの水酸化ナトリウムを６４リットルの水に溶解し、アルカリ水溶液を作製した。このアルカリ水溶液とは別に、5.９２モルの塩化セリウム（III)七水和物を３２リットルの水に溶解して、塩化セリウムの水溶液を調整した。前者のアルカリ水溶液に、後者の塩化セリウム水溶液を滴下して、約２５℃で水酸化セリウムを含む沈殿物を調整した。このときのｐＨは１0.５であった。この沈殿物を懸濁液の状態で２０時間熟成させた。
【００３９】
次に、上澄み液を除去した後、この沈殿物の懸濁液をオートクレーブに仕込み、２００℃で２時間水熱処理を施した。水熱処理生成物を水洗し、ろ過して、９０℃で空気中乾燥させた。この乾燥物を乳鉢で軽く解砕した後、空気中８００℃で１時間の加熱処理を行って酸化セリウム粒子とした。加熱処理後、未反応物や残存物を除去するために、さらに超音波分散機を使って水洗し、ろ過乾燥した。
【００４０】
得られた酸化セリウム粒子について、Ｘ線回折スペクトルを測定したところ、蛍石構造の酸化セリウムに対応するスペクトルが観測された。また透過電子顕微鏡で形状観察を行ったところ、平均粒子径は５８ｎｍの板状の粒子であることがわかった。なお平均粒子径は、透過電子顕微鏡（日立電界放出型電子顕微鏡ＨＦ−２００型）を用いて２０万倍で撮影した印画紙上、１００個の粒子の粒子径の平均値として求めた。また粒子の板面方向におけるの最大長さと厚さの比は、約８であった。この粒子の板面方向におけるの最大長さと厚さの比は、同じ電子顕微鏡を用いて５００万倍でのこの粒子をバインダ中に分散させたシートの断面観察により求めた。
【００４１】
〈板状酸化セリウム粒子と結合剤樹脂を用いた成型体の作製〉
水溶性の結合剤樹脂として、アルギン酸カリウム（キミカ社製キミカアルギン）を熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂（住友ベークライト社製スミカレジン）を使用した。上述した方法で作製した酸化セリウム粒子８５０ｇとアルギン酸カリウム４５ｇを容積８００ccのニーダーに入れ、ニーダー中で混合しながら約３０分かけて２００ｇの水を滴下しながら添加した。水添加終了後、さらに２時間混練した。その後、混練物をニーダーから取り出し、乾燥した後、自動乳鉢を使って解砕した。解砕した粒子はメッシュを使って、0.１mm以下に粒子サイズを揃えた。
【００４２】
次に、この酸化セリウムとアルギン酸カリウムからなる粒子８００ｇに、フェノール樹脂の固形分が２６ｇになるように、フェノール樹脂溶液を加え攪拌混合した。この混合物を直径１００mm、深さ１０mmの金型容器に入れ、プレス成形した。この成形体を、空気中１７０℃で２時間加熱処理し、フェノール樹脂を硬化させて研磨体を得た。研磨体の表面に格子状の溝を形成し、これを金属ベースプレートに取り付けて固定砥粒研削研磨用工具とした。
【００４３】
（実施例２）
実施例１において、水溶性樹脂にクラレ社製のポリビニールアルコールを使用した以外は実施例１と同様にして酸化セリウム粒子を用いて固定砥粒研削研磨用工具を作製した。
【００４４】
（実施例３）
実施例１における板状酸化セリウム粒子と結合剤樹脂を用いた成型体の作製おいて、アルギン酸カリウムの添加量を４５ｇから２１ｇに変更し、さらに混練、乾燥、解砕後の酸化セリウムとアルギン酸カリウムからなる粒子８００ｇに、フェノール樹脂溶液を固形分が４８ｇになるように添加した以外は、実施例１と同様にして固定砥粒研削研磨用工具を作製した。
【００４５】
（実施例４）
砥粒として、以下の方法で作製した酸化ジルコニウム粒子を使用した。
７5.０モルの水酸化ナトリウムを８０リットルの水に溶解し、アルカリ水溶液を作製した。このアルカリ水溶液とは別に、4.４モルの塩化ジルコニウム（IV）七水和物を４９リットルの水に溶解して、塩化ジルコニウムの水溶液を調整した。このアルカリ水溶液に、塩化ジルコニウム水溶液を滴下して、約２５℃で水酸化ジルコニウムを含む沈殿物を調整した。このときのｐＨは１0.８であった。この沈殿物を懸濁液の状態で２０時間熟成させた。
【００４６】
次に、上澄み液を除去した後、この沈殿物の懸濁液を、オートクレーブに仕込み、２００℃で２時間水熱処理を施した。水熱処理生成物を水洗し、ろ過して、９０℃で空気中乾燥させた。この乾燥物を乳鉢で軽く解砕した後、空気中８００℃で１時間の加熱処理を行って酸化セリウム粒子とした。加熱処理後、未反応物や残存物を除去するために、さらに超音波分散機を使って水洗し、ろ過乾燥した。
【００４７】
この酸化ジルコニウム粒子について、Ｘ線回折スペクトルを測定したところ、蛍石構造を有する酸化ジルコニウムに対応するスペクトルが観測され、また透過電子顕微鏡観察を行ったところ、平均粒子径が４５ｎｍの六角板状粒子であることがわかった。この酸化ジルコニウム粒子を用いて、実施例１と同様の方法で、水溶性樹脂としてアルギン酸カリウムを、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いて固定砥粒研削研磨用工具を作製した。
【００４８】
（実施例５）
砥粒として、以下の方法で作製した酸化アルミニウム粒子を使用した。
７5.０モルの水酸化ナトリウム８０リットルの水に溶解し、アルカリ水溶液を作成した。このアルカリ水溶液とは別に、7.４モルの塩化アルミニウム（III)七水和物を４０リットルの水に溶解した。このアルカリ水溶液に、塩化アルミニウム水溶液を滴下して、水酸化アルミニウムを含む沈殿物を作製し、その後塩酸を滴下することにより、ｐＨを8.３にした。この沈殿物を懸濁液の状態で２０時間熟成させたのち、約１０００倍の水で水洗した。
【００４９】
次に、上澄み液を除去した後、この沈殿物の懸濁液を、水酸化ナトリウム水溶液を用いてｐＨ8.１に再調整し、オートクレーブに仕込み、２００℃で２時間、水熱処理を施した。水熱処理生成物を、ろ過し、９０℃で空気中乾燥した後、乳鉢で軽く解砕し、空気中６００℃で１時間の加熱処理を行って酸化アルミニウム粒子とした。加熱処理後、未反応物や残存物を除去するために、さらに超音波分散機を使って水洗し、ろ過乾燥した。
【００５０】
得られた酸化アルミニウム粒子について、Ｘ線回折スペクトルを測定したところ、γ−アルミナに対応するスペクトルが観測された。さらに、透過電子顕微鏡で形状観察を行ったところ、平均粒子径が７５ｎｍの四角板状の粒子であることがわかった。この酸化アルミニウム粒子を用いて、実施例１と同様の方法で、水溶性樹脂としてアルギン酸カリウムを、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いて固定砥粒研削研磨用工具を作製した。
【００５１】
（実施例６）
砥粒として、以下の方法で作製した酸化鉄粒子を使用した。
下記の２種類の水溶液を作製した。
Ａ液；  塩化第二鉄（ＦｅＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏ）          ２０ｇ
水                                        ５００cc
Ｂ液；  水酸化ナトリウム                            ３０ｇ
モノエタノールアミン                        ５０cc
水                                      １０００cc
【００５２】
Ａ液およびＢ液を１２℃に保持し、攪拌しながら、Ａ液をＢ液中、約１時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに１時間、攪拌した。このようにして得られた沈殿物を、室温で約２０時間放置した後、純水で洗浄し、水酸化ナトリウム水溶液を加えてｐＨを１1.３に調整し、オートクレーブを用いて、１５０℃で１時間の水熱処理を施した。この処理により、板状のゲーサイト（αＦｅＯＯＨ）を得た。さらに、このゲーサイトに対してＳｉＯ2 換算で、１ｗｔ％になるように珪酸ナトリウム溶液を攪拌しなが添加し、塩酸によりｐＨを7.３に調整して、ＳｉＯ2 による被覆処理を行った。ろ過・乾燥させた後、空気中、６００℃で１時間加熱脱水した。この加熱処理により、板状のα酸化鉄（αＦｅ2 Ｏ3 ）を得た。このα酸化鉄粒子は、平均粒子サイズが６５ｎｍの円板〜六角板状で、中央付近に直径約３０ｎｍの孔を有する板状粒子であった。またＸ線回折から、コランダム構造を有するアルファヘマタイトであることがわかった。
【００５３】
この酸化鉄粒子を用いて、実施例１と同様の方法で、水溶性樹脂としてアルギン酸カリウムを、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いて固定砥粒研削研磨用工具を作製した。
【００５４】
（実施例７）
酸化珪素粒子としては、平均粒子径が約0.２μｍの朝日化学工業（株）製の板状シリカ（ケミセレン）を使用した。この酸化珪素粒子を用いて、実施例１と同様の方法で、水溶性樹脂としてアルギン酸カリウムを、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いて固定砥粒研削研磨用工具を作製した。
【００５５】
（比較例１）
実施例１における板状酸化セリウム粒子と結合剤樹脂を用いた成型体の作製おいて、酸化セリウム粒子８５０ｇに対して、アルギン酸カリウムの添加量を４５ｇから６２ｇに変更し、フェノール樹脂を添加しないで固定砥粒を作製した以外は、実施例１と同様にして固定砥粒砥石を作製した。即ち結合剤樹脂として水溶性の樹脂であるアルギン酸カリウムのみを使用し、熱硬化性の樹脂を使用せずに固定砥粒研削研磨用工具を作製した。
【００５６】
（比較例２）
実施例１における板状酸化セリウム粒子と結合剤樹脂を用いた成型体の作製おいて、酸化セリウム粒子８５０ｇに対して、フェノール樹脂の固形分が６２ｇになるように固形分含有量２０ｗｔ％のフェノール樹脂溶液を添加し、ニーダー混練した以外は、実施例１と同様にして固定砥粒砥石を作製した。即ち結合剤樹脂として熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂のみを使用し、水溶性の樹脂を使用せずに固定砥粒研削研磨用工具を作製した。
【００５７】
〈研削性の評価〉
以上の各実施例および比較例で得られた固定砥粒研削研磨用工具の研削・研磨性能を調べるため、これらを用いて実際に被加工物を研削・研磨加工し、その研削・研磨性を評価した。研削・研磨性の評価には、被加工物として直径3.５インチ（約8.９cm）のガラス基板を用いた。研削・研磨性を調べるための装置としては、精工技研社製のファイバーポリッシャー（ＳＦＰ−１２０Ａ）を使用した。研削・研磨にあたっては、直径約１２cmの下部定盤上にガラス基板を固定した。このガラス基板上に、各実施例で作製した金属ベースプレートに取り付けた固定砥粒研削研磨用工具をガラス基板と固定砥粒砥石が向かい合うようにを乗せ、上部定盤の自重により上記固定砥粒研削研磨用工具がガラス基板の表面に押し付けられるようにした。上部固定砥粒研削研磨用工具を固定し、水道水を、約５cc／分の割合でガラス基板に滴下しながら、下部定盤を７５ｒｐｍで回転させることにより、下部定盤上に固定したガラス基板の表面を研削・研磨した。
【００５８】
研削・研磨効率は、１時間研削・研磨した後、ガラス基板を定盤から取り外して重量を測定し、研削・研磨前の重量からの減少割合から評価した。この値が大きいほど、研削・研磨効率が高いことを示す。また研削・研磨後の表面平滑性は、Ｚｙｇｏ社製の非接触表面粗さ計（Ｎｅｗ  Ｖｉｅｗ５０００）を用いてガラス基板の表面粗さ（中心線平均粗さ）Ｒａを測定し、この値（Ｒａ値）から評価した。この値が小さいほど、研削・研磨後の表面性が良好であることを示す。
【００５９】
表１に、使用した砥粒の種類、平均粒子径、結合剤樹脂の種類と研削・研磨効率、表面粗さを示す。
【００６０】
【表１】
2006326787.tif 000002
【００６１】
表１から明らかなように、実施例１〜７で得られた本発明の固定砥粒研削研磨用工具を使って研削・研磨したものは研削・研磨効率が高く、かつ表面粗さが小さいことがわかる。これは結合剤に水溶性の結合剤樹脂と熱硬化性の結合剤樹脂が共に含まれているため、水により水溶性の結合剤が溶解し、適度に砥粒が脱離する結果、常に新生面が現れ、研磨体が本来有する高い研削・研磨効率を持続するためである。また優れた表面性は、使用している砥粒が微粒子であることの他に、水溶性の結合剤樹脂が水で溶解する結果、研磨体から適度に脱離した砥粒が水と水溶性結合剤により適度に被研磨体表面を潤滑するためであると考えられる。
【００６２】
一方水溶性の結合剤のみを用いた比較例１の固定砥粒砥石では、水により砥石が膨潤するため、固定砥粒としての硬度が低下し、高い研削・研磨効率を維持することが難しく、低い研削・研磨効率となった。また熱硬化性結合剤のみを用いた比較例２の固定砥粒では、固定砥粒が適度に摩耗しないため目詰まりを起こし研削・研磨効率は低い。さらに水溶性樹脂を含まないため、水による適度な砥粒の脱離がなく、潤滑効果が現れず実施例の砥石に比べて表面性は悪い。
【００６３】
また表１には記載していないが、実施例に示す各砥石は、砥石が過度に摩耗することもなく、長時間使用可能な砥石であることがわかった。一方、比較例１の砥石は、水溶性樹脂のみを使用しているため、水添加により短時間で摩耗した。