(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セリウムを含む研磨材粒子を含有する研磨材の製造方法であって、
前記研磨剤粒子が、
平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内にある球形状粒子であり、
粒子径累積分布曲線から求められる粒子径Ｄ５０（ｎｍ）が５０〜１５００ｎｍの範囲内であり、
セリウムの平均含有率、又はセリウムと、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）及びユウロピウム（Ｅｕ）から選ばれる少なくとも１種の元素との総含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上であり、かつ
少なくとも下記工程Ａ〜工程Ｆを経て製造することを特徴とする研磨材の製造方法。
工程Ａ：室温下で所定の濃度の沈殿剤水溶液を調製し、密閉容器内で加熱して、沈殿剤水溶液を調製する工程
工程Ｂ：少なくともセリウム（Ｃｅ）を含有する希土類塩水溶液を調製する工程
工程Ｃ：前記工程Ｂで調製した前記希土類塩水溶液を開放釜に収納し、室温まで冷却した前記沈殿剤溶液を密閉容器より、前記開放釜内に供給して反応液を調製する工程
工程Ｄ：前記反応液を、開放釜内で加熱及び撹拌して、研磨材粒子前駆体を生成させる工程
工程Ｅ：前記工程Ｄで生成した研磨材粒子前駆体を、反応液から分離する工程
工程Ｆ：前記工程Ｅで分離して得られた前記研磨材粒子前駆体を、酸化性雰囲気中で焼成して研磨材粒子を形成させる工程
【請求項２】
セリウムを含む研磨材粒子を含有する研磨材の製造方法であって、
前記研磨剤粒子が、
平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内にある球形状粒子であり、
粒子径累積分布曲線から求められる粒子径Ｄ５０（ｎｍ）が５０〜１５００ｎｍの範囲内であり、
セリウムの平均含有率、又はセリウムと、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）及びユウロピウム（Ｅｕ）から選ばれる少なくとも１種の元素との総含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上であり、かつ
少なくとも下記工程１〜工程６を経て研磨材粒子を含有する研磨材を製造することを特徴とする研磨材の製造方法。
工程１：少なくともセリウム（Ｃｅ）を含有する希土類塩水溶液を調製する工程
工程２：前記工程１で調製した前記希土類塩水溶液を圧力容器内に収納した後、１００℃以上に加熱する工程
工程３：前記工程２で１００℃以上に加熱した圧力容器中の前記希土類塩水溶液に、６５℃以下に保温した沈殿剤溶液を開放系の調整釜より加圧しながら供給して反応液を調製する工程
工程４：前記反応液を、圧力容器内で１００℃以上に加熱及び撹拌して、研磨材粒子前駆体を生成させる工程
工程５：前記工程４で生成した研磨材粒子前駆体を、反応液から分離する工程
工程６：前記工程５で分離して得られた前記研磨材粒子前駆体を、酸化性雰囲気中で焼成して研磨材粒子を形成させる工程
【請求項３】
前記希土類塩水溶液が、下記組成要件１ｃ〜組成要件３ｃを満たすことを特徴とする請求項２に記載の研磨材の製造方法。
組成要件１ｃ：前記希土類塩水溶液が、前記セリウムに加えて、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）から選ばれる少なくとも１種類の元素を含有する。
組成要件２ｃ：前記希土類塩水溶液に含有されるセリウムと、当該セリウム含有水溶液に含有される、ランタン、プラセオジム、ネオジム、サマリウム及びユウロピウムから選ばれる少なくとも１種類の元素との含有率の合計が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上である。
組成要件３ｃ：前記希土類塩水溶液に含有される、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１９ｍｏｌ％以下である。
【請求項４】
前記希土類塩水溶液が、下記組成要件１ｄ〜組成要件３ｄを満たすことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の研磨材の製造方法。
組成要件１ｄ：前記希土類塩水溶液が、前記セリウムに加えて、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素を含有する。
組成要件２ｄ：前記希土類塩水溶液のセリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上である。
組成要件３ｄ：前記希土類塩水溶液に含有される、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１９ｍｏｌ％以下である。
【請求項５】
前記希土類塩水溶液が、下記組成要件１ｅ〜組成要件３ｅを満たすことを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の研磨材の製造方法。
組成要件１ｅ：前記希土類塩水溶液が、前記セリウムに加えて、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素を含有する。
組成要件２ｅ：前記希土類塩水溶液のセリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９０ｍｏｌ％以上である。
組成要件３ｅ：前記希土類塩水溶液に含有される、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１０ｍｏｌ％以下である。
【請求項６】
前記希土類塩水溶液のセリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９５〜１００ｍｏｌ％の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の研磨材の製造方法。
【請求項７】
前記沈殿剤溶液が含有する沈殿剤が、尿素又は尿素系化合物であることを特徴とする請求項２から請求項６までのいずれか一項に記載の研磨材の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の研磨材の製造方法により製造された研磨材を用いて研磨加工を行うことを特徴とする研磨加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨材の製造方法と、それを用いた研磨加工方法に関する。より詳しくは、研磨性能に優れた酸化セリウムを含む研磨材粒子を含有する研磨材の製造方法、及び研磨速度が向上した研磨加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス光学素子や半導体デバイス等を、製造工程で精密研磨するのに用いられる研磨材としては、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、研磨速度や研磨後の被研磨物の表面粗さ（研磨後の表面平滑性）の観点等で比較すると、酸化セリウムを含む研磨材が有効であり、現在、広範囲で用いられている。【０００３】
一般に研磨材として流通している酸化セリウム粒子では、その多くは粉砕法により製造されている。粉砕法により製造される研磨材粒子は、表面に鋭角なエッジ状構造を有しているため、研磨速度は速いが、被研磨物表面に傷が生じやすいという問題を抱えている。【０００４】
また、オングストローム（Å）という高レベルの平滑度が要求されるガラス光学素子、半導体デバイス等における研磨工程としては、はじめに、研磨速度が速い酸化セリウム粒子等を用いて一次研磨した後、数十ｎｍサイズのコロイダルシリカを使用して二次研磨を行い、表面の平滑性（表面粗さ）を向上させる方法が一般的である。【０００５】
しかしながら、上記の方法では、研磨工程が多段階にわたることにより、生産性が低下することが問題となっている。また、近年、被研磨物の平滑度に対する要求が一層高まっており、高い研磨速度を維持すると共に、研磨時に平滑度を損なう要因となる傷の発生を抑制することができる球形状の研磨材粒子の開発が求められている。【０００６】
ガラス光学素子等の製造工程に適用し、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セリウム水溶液に、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、この沈殿物を濾過し、乾燥したのち、焼成処理を施して酸化セリウム粒子を得る方法がある。【０００７】
例えば、非特許文献１では、硝酸セリウム水溶液及び硝酸イットリウム水溶液等の希土類元素水溶液に、沈殿剤として尿素を含む沈殿剤水溶液を添加した後、加熱及び撹拌し、粒子径分布の狭い研磨材の前駆体粒子を得る方法が紹介されている。【０００８】
しかしながら、非特許文献１に記載の方法で製造された酸化セリウム前駆体粒子に焼成処理を施して、酸化セリウム研磨材粒子を製造し、その研磨効果を確認した結果、研磨速度が十分ではなく、実用に際し大きな問題を抱えていた。この研磨速度を低下させている原因としては、粒子形状と粒子径分布を調整するために、セリウム元素以外の希土類元素、例えば、イットリウム等が混合されていることにより、粒子表面におけるセリウム元素濃度が相対的に低下し、それにより研磨速度を低下させていることが判明した。【０００９】
一方、特許文献１では、セリウムに加え、ランタン、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウムから選ばれる少なくとも１種類の元素と、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の塩を含有する水溶液に、沈殿剤として尿素系化合物を添加して、球形状の希土類塩基性炭酸塩（希土類酸化物粒子前駆体）を形成し、これを焼成することにより、球形状の希土類酸化物研磨材粒子を得る方法が開示されている。【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、イットリウム及びガドリニウム等から選ばれる少なくとも１種類の元素を２０ｍｏｌ％以上の割合で含有させないと、球形状の粒子を得ることができない。【００１１】
また、特許文献２及び特許文献３では、球形状の単分散性を示す希土類酸化物の粒子を得る方法として、ガドリニウム、テルビウム、ユウロピウム、サマリウム、ネオジム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム及びイッテルビウムを使用する方法が開示されている。【００１２】
しかしながら、構成元素としてセリウムを用い、球形状の単分散性を示す酸化物粒子を得る方法は記載されていない。【００１３】
また、非特許文献２では、希土類元素の鉱酸塩水溶液に尿素を添加及び加熱して希土類元素の不溶性塩を沈殿させ、これを焼成して希土類元素酸化物を調製する方法が紹介されている。【００１４】
しかしながら、合成スケールを大きくすると、球形状の粒子ではなく、異方成長した不定形の粒子が形成され、粒子径分布の広い研磨材となってしまう。【００１５】
また、特許文献４には、金属酸化物粒子が、金属塩、高分子化合物及び高沸点有機溶媒を含有する混合物を加熱することにより生成する金属酸化物を焼成して得られる金属酸化物粒子の製造方法が開示されている。【００１６】
しかしながら、特許文献４で記載されている方法では、結晶子が凝集して粒子が形成されているため、真球形状ではなく、表面に凹凸構造が多く、被研磨物に対しキズが付きやすい構造となっている。また、凝集粒子から構成されている粒子塊であるため、研磨加工に用いた際に崩壊しやすいという問題を抱えている。【００１７】
さらに、有機溶媒を溶媒として使用し、高温での反応を必要とするため、生産性が悪い。また、高分子化合物を使用しているため、粒子表面に高分子化合物が残留した場合、焼成時に凝集を起こし、粒子径の制御が難しいといった問題がある。【００１８】
また、酸化セリウム粒子による研磨においては、酸化セリウム表面に３価のセリウム原子が多く存在し、４価のセリウム原子が粒子内部に安定に存在することで、表面の３価のセリウムが被研磨物の分子結合を切断し、研磨が進行すると考えられている。しかしながら、小さい粒子の凝集体である特許文献４に記載の粒子塊においては、粒子表面と内部でセリウム原子の価数の差が表れにくく、表面に３価のセリウム原子が存在しにくくなるため、研磨速度の増加が見込めない。【００１９】
一方、特許文献５には、有機粒子の表面に無機粒子を付着させた複合粒子を用いた研磨方法が開示されている。しかしながら、特許文献５で開示されている方法では、有機粒子表面を被覆する無機粒子の層厚が薄いため、粒子内での酸素の拡散が起こり難くなるため、粒子表面に３価のセリウム原子を多く存在させることができない。加えて、粒子そのものが大きすぎるため、高度の平滑性を得ることができないという問題を抱えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１０１８７１号
【特許文献２】米国特許第５０１５４５２号明細書
【特許文献３】特開平１１−３５３２０号公報
【特許文献４】特開２０１３−１１０２７２号公報
【特許文献５】特開２０１２−１３５８６６号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，７１巻、１０号、８４５〜８５３頁（１９８８年）
【非特許文献２】Ｃｏｌｌｏｉｄ  Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．，２８０巻、２７４〜２８１頁（２００２年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、精密研磨に適した研磨性能を有し、研磨速度が速く、かつ単分散性が高い研磨材粒子を含有する研磨材の製造方法、及びそれを用いた研磨加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を進めた結果、希土類塩水溶液と沈殿剤を用いた合成法により製造される研磨材粒子を含有する研磨剤の製造方法であって、研磨剤粒子が、研磨材粒子プロファイルとして、平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内にある真球度の高い球形状粒子であり、粒子径累積分布曲線から求められる粒子径Ｄ５０（ｎｍ）が特定の範囲内であり、かつセリウムの平均含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９５〜１００ｍｏｌ％の範囲内という高濃度で含有し、かつ前記工程Ａ〜工程Ｆ、又は工程１〜工程６を経て製造することを特徴とする研磨材粒子の製造方法により、精密研磨に適した研磨性能を有し、研磨速度が速く、かつ単分散性が高い研磨材粒子を含有する研磨剤の製造方法を提供することができることを見出し、本発明に至った。
【００２４】
すなわち、本発明の上記課題は、下記の手段により解決される。【００３９】
１．セリウムを含む研磨材粒子を含有する研磨材の製造方法であって、
前記研磨剤粒子が、
平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内にある球形状粒子であり、
粒子径累積分布曲線から求められる粒子径Ｄ５０（ｎｍ）が５０〜１５００ｎｍの範囲内であり、
セリウムの平均含有率、又はセリウムと、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）及びユウロピウム（Ｅｕ）から選ばれる少なくとも１種の元素との総含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上であり、かつ
少なくとも下記工程Ａ〜工程Ｆを経て製造することを特徴とする研磨材の製造方法。
【００４０】
工程Ａ：室温下で所定の濃度の沈殿剤水溶液を調製し、密閉容器内で加熱して、沈殿剤水溶液を調製する工程
工程Ｂ：少なくともセリウム（Ｃｅ）を含有する希土類塩水溶液を調製する工程
工程Ｃ：前記工程Ｂで調製した前記希土類塩水溶液を開放釜に収納し、室温まで冷却した前記沈殿剤溶液を密閉容器より、前記開放釜内に供給して反応液を調製する工程
工程Ｄ：前記反応液を、開放釜内で加熱及び撹拌して、研磨材粒子前駆体を生成させる工程
工程Ｅ：前記工程Ｄで生成した研磨材粒子前駆体を、反応液から分離する工程
工程Ｆ：前記工程Ｅで分離して得られた前記研磨材粒子前駆体を、酸化性雰囲気中で焼成して研磨材粒子を形成させる工程
２．セリウムを含む研磨材粒子を含有する研磨材の製造方法であって、
前記研磨剤粒子が、
平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内にある球形状粒子であり、
粒子径累積分布曲線から求められる粒子径Ｄ５０（ｎｍ）が５０〜１５００ｎｍの範囲内であり、
セリウムの平均含有率、又はセリウムと、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）及びユウロピウム（Ｅｕ）から選ばれる少なくとも１種の元素との総含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上であり、かつ
少なくとも下記工程１〜工程６を経て研磨材粒子を含有する研磨材を製造することを特徴とする研磨材の製造方法。
【００４１】
工程１：少なくともセリウム（Ｃｅ）を含有する希土類塩水溶液を調製する工程
工程２：前記工程１で調製した前記希土類塩水溶液を圧力容器内に収納した後、１００℃以上に加熱する工程
工程３：前記工程２で１００℃以上に加熱した圧力容器中の前記希土類塩水溶液に、６５℃以下に保温した沈殿剤溶液を開放系の調整釜より加圧しながら供給して反応液を調製する工程
工程４：前記反応液を、圧力容器内で１００℃以上に加熱及び撹拌して、研磨材粒子前駆体を生成させる工程
工程５：前記工程４で生成した研磨材粒子前駆体を、反応液から分離する工程
工程６：前記工程５で分離して得られた前記研磨材粒子前駆体を、酸化性雰囲気中で焼成して研磨材粒子を形成させる工程
３．前記希土類塩水溶液が、下記組成要件１ｃ〜組成要件３ｃを満たすことを特徴とする第２項に記載の研磨材の製造方法。
【００４２】
組成要件１ｃ：前記希土類塩水溶液が、前記セリウムに加えて、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）から選ばれる少なくとも１種類の元素を含有する。【００４３】
組成要件２ｃ：前記希土類塩水溶液に含有されるセリウムと、当該セリウム含有水溶液に含有される、ランタン、プラセオジム、ネオジム、サマリウム及びユウロピウムから選ばれる少なくとも１種類の元素との含有率の合計が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上である。【００４４】
組成要件３ｃ：前記希土類塩水溶液に含有される、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１９ｍｏｌ％以下である。【００４５】
４．前記希土類塩水溶液が、下記組成要件１ｄ〜組成要件３ｄを満たすことを特徴とする第２項又は第３項に記載の研磨材の製造方法。
【００４６】
組成要件１ｄ：前記希土類塩水溶液が、前記セリウムに加えて、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素を含有する。【００４７】
組成要件２ｄ：前記希土類塩水溶液のセリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上である。【００４８】
組成要件３ｄ：前記希土類塩水溶液に含有される、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１９ｍｏｌ％以下である。【００４９】
５．前記希土類塩水溶液が、下記組成要件１ｅ〜組成要件３ｅを満たすことを特徴とする第２項から第４項までのいずれか一項に記載の研磨材の製造方法。
【００５０】
組成要件１ｅ：前記希土類塩水溶液が、前記セリウムに加えて、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素を含有する。【００５１】
組成要件２ｅ：前記希土類塩水溶液のセリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９０ｍｏｌ％以上である。【００５２】
組成要件３ｅ：前記希土類塩水溶液に含有される、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１０ｍｏｌ％以下である。【００５３】
６．前記希土類塩水溶液のセリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９５〜１００ｍｏｌ％の範囲内であることを特徴とする第２項に記載の研磨材の製造方法。
【００５４】
７．前記沈殿剤溶液が含有する沈殿剤が、尿素又は尿素系化合物であることを特徴とする第２項から第６項までのいずれか一項に記載の研磨材の製造方法。
【００５５】
８．第１項から第７項までのいずれか一項に記載の研磨材の製造方法により製造された研磨材を用いて研磨加工を行うことを特徴とする研磨加工方法。
【発明の効果】
【００５６】
本発明の上記手段により、精密研磨に適した研磨性能を有し、研磨速度が速く、かつ単分散性が高い研磨材粒子と、当該研磨材粒子を含有する研磨材の製造方法とそれを用いた研磨加工方法を提供することができる。【００５７】
本発明の上記目的効果を達成することができた発現機構・作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。【００５８】
研磨材粒子としては、希土類元素としてセリウムを高比率で含有させることにより、高い研磨速度を得ることができるが、例えば、粉砕法等で調製された研磨材粒子では、形状として、表面に鋭角なエッジが存在するため、研磨速度は速いが、被研磨物表面で傷が発生しやすい。【００５９】
酸化セリウムによる化学研磨作用は、研磨材粒子表面近傍で、安定な４価のＣｅ（ＣｅＯ２）に対し、不安定な３価のＣｅ（Ｃｅ２Ｏ３）がより多く存在することにより、３価のＣｅがガラス表面の酸素の電子を引き抜く作用であることが知られている。従って、この酸化セリウムによる化学研磨作用を最大限に発現させるためには、酸化セリウム粒子表面に３価のセリウムが多く存在することが重要となる。【００６０】
３価のセリウムが表面に存在するためには、粒子表面の酸素原子が粒子の中心方向に拡散し、粒子表面に酸素欠陥が現れる必要が有る。この酸素欠陥を生み出すためには、酸素原子が拡散するだけの容積、すなわち、研磨材粒子の厚み（深さ）が必要となる。【００６１】
一方で、研磨材粒子の厚みにばらつきがあると、研磨速度が安定せず、被研磨物の平滑性が悪化する原因となる。すなわち、高い平滑性と研磨速度を両立させるためには、研磨材粒子の厚み（深さ）にばらつきが無く、研磨材粒子の厚み（深さ）が最大限利用できる球状粒子が有効で有ることが分かった。【００６２】
本発明においては、上記のような技術的思想に従い、研磨材粒子プロファイルとして、平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内にある真球度の高い球形状粒子とし、粒子径累積分布曲線から求められる粒子径Ｄ５０（ｎｍ）を特定の範囲内に制御し、かつセリウムの平均含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９５〜１００ｍｏｌ％の範囲内という高濃度で含有している研磨材粒子により、高い平滑性と極めて速い研磨速度を実現することができることを見出した。
【００６３】
更に、上記研磨材粒子を含有する研磨材を製造する研磨材の製造方法においては、研磨剤に含有される研磨材粒子の前駆体の形成には尿素等から加水分解して得られる二酸化炭素とアンモニアが必要と考えられている。【００６４】
上記思想に基づき、上記研磨材粒子を含有する研磨材を製造する研磨材の製造方法の一つ（製造方法Ａと称す）としては、室温下で所定の濃度の沈殿剤水溶液を調製し、密閉容器内で加熱して、沈殿剤水溶液を調製する工程Ａ、少なくともセリウム（Ｃｅ）を含有する希土類塩水溶液を調製する工程Ｂ、前記工程Ｂで調製した前記希土類塩水溶液を開放釜に収納し、室温まで冷却した前記沈殿剤溶液を密閉容器より、前記開放釜内に供給して反応液を調製する工程Ｃ、前記反応液を、開放釜内で加熱及び撹拌して、研磨材粒子前駆体を生成させる工程Ｄ、前記工程Ｄで生成した研磨材粒子前駆体を、反応液から分離する工程Ｅ、及び前記工程Ｅで分離して得られた前記研磨材粒子前駆体を、酸化性雰囲気中で焼成して研磨材粒子を形成させる工程Ｆを経て製造する方法が有効であることを見いだした。【００６５】
また、研磨材粒子を含有する研磨材を製造する研磨材の他の製造方法（製造方法Ｂと称す）として、オートクレーブを反応容器として使用し、あらかじめ沸点近くまで加熱したセリウムを含有する希土類塩水溶液に尿素等を供給した。供給された尿素が熱分解されることで、二酸化炭素及びアンモニアが発生する。また、オートクレーブを反応容器として使用することで、発生した二酸化炭素を反応系内に閉じ込める事が可能となり、研磨材粒子の前駆体を塩基性炭酸塩として効率的に得ることができ、精密研磨が可能である球形状のセリウムを含有する研磨材粒子を含有する研磨材の製造方法に有効であることを見出した。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の研磨材粒子の一例を示す走査型顕微鏡写真
【図２】本発明の研磨材粒子の他の一例を示す走査型顕微鏡写真
【図３】本発明の研磨材粒子の粒子径累積分布曲線の一例を示すグラフ
【図４】本発明の研磨材粒子の製造方法の一例である製造方法Ａの製造工程フローを示す概略工程図
【図５】本発明の研磨材粒子を含有する研磨材の製造方法の他の一例である製造方法Ｂの製造工程フローを示す概略図
【図６】実施例で、研磨速度の測定に用いた研磨装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００６７】
本発明の研磨剤の製造方法は、希土類塩水溶液と沈殿剤を用いた合成法により製造される研磨材粒子を含有する研磨剤の製造方法であって、研磨剤粒子が、平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内にある球形状粒子であり、粒子径累積分布曲線から求められる粒子径Ｄ５０（ｎｍ）が５０〜１５００ｎｍの範囲内であり、セリウムの平均含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上であり、かつ前記工程Ａ〜工程Ｆ、又は工程１〜工程６を経て製造することを特徴とする。この特徴は、各請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
【００７４】
すなわち、本発明の研磨材粒子を含有する研磨材の製造方法の一つとしては、
（１）室温下で所定の濃度の沈殿剤水溶液を調製し、密閉容器内で加熱して、沈殿剤水溶液を調製する工程Ａ
（２）少なくともセリウム（Ｃｅ）を含有する希土類塩水溶液を調製する工程Ｂ
（３）前記工程Ｂで調製した前記希土類塩水溶液を開放釜に収納し、室温まで冷却した前記沈殿剤溶液を密閉容器より、前記開放釜内に供給して反応液を調製する工程Ｃ
（４）前記反応液を、開放釜内で加熱及び撹拌して、研磨材粒子前駆体を生成させる工程Ｄ
（５）前記工程Ｄで生成した研磨材粒子前駆体を、反応液から分離する工程Ｅ
（６）前記工程Ｅで分離して得られた前記研磨材粒子前駆体を、酸化性雰囲気中で焼成して研磨材粒子を形成させる工程Ｆ
を経て製造することを特徴とする。本発明では、この製造方法を、製造方法Ａと称す。
【００７５】
また、本発明の研磨材粒子を含有する研磨材の製造方法の他方としては、
（１）少なくともセリウム（Ｃｅ）を含有する希土類塩水溶液を調製する工程１、
（２）工程１で調製した前記希土類塩水溶液を圧力容器内に収納した後、１００℃以上に加熱する工程２、
（３）前記工程２で１００℃以上に加熱した圧力容器中の前記希土類塩水溶液に、６５℃以下に保温した沈殿剤溶液を開放系の調整釜より加圧しながら供給して反応液を調製する工程３、
（４）前記反応液を、圧力容器内で１００℃以上に加熱及び撹拌して、研磨材粒子前駆体を生成させる工程、
（５）前記工程４で生成した研磨材粒子前駆体を、反応液から分離する工程、及び
（６）前記工程５で分離して得られた前記研磨材粒子前駆体を、酸化性雰囲気中で焼成して研磨材粒子を形成させる工程
を経て酸化セリウムを含む研磨材粒子を含有する研磨材を製造することを特徴とする。本発明ではこの製造方法を、製造方法Ｂと称す。
【００７６】
本発明の実施態様としては、本発明の目的とする効果をより発現できる観点から、製造方法Ｂとしては、前記希土類塩水溶液の含有元素の構成が、前記組成要件１ｃ〜組成要件３ｃで規定する条件の全てを満たすことが、更に精密研磨に適した生産性が高い研磨材粒子を含有する研磨材を製造することができる観点から好ましい。
【００７７】
また、本発明の製造方法Ｂとしては、前記希土類塩水溶液の含有元素の構成が、前記組成要件１ｄ〜組成要件３ｄで規定する条件の全てを満たすことが、セリウムの含有率が高く、研磨性能が優れた球形状の研磨材粒子を含有する研磨材を製造することができる点から好ましい。
【００７８】
さらに、本発明の製造方法Ｂとしては、前記希土類塩水溶液の含有元素の構成が、前記組成要件１ｅ〜組成要件３ｅで規定する条件の全てを満たすことが、セリウムの含有量を更に多く設定でき、研磨性能がより優れた球形状の研磨材粒子を含有する研磨材を製造することができる点から好ましい。
【００７９】
また、本発明の製造方法Ｂとしては、前記希土類塩水溶液におけるセリウムの含有比率が、９５〜１００ｍｏｌ％の範囲内であることが、セリウムの含有率が高く、他の元素を含まないことから、少ない生産工程で研磨性能に優れた研磨材を製造することができる点で好ましい。
【００８０】
さらに、本発明の製造方法Ｂとしては、前記沈殿剤が、尿素又は尿素系化合物であることが、加水分解反応により二酸化炭素とアンモニアを、安定して供給することができる点で好ましい。
【００８１】
また、本発明においては、研磨材の製造方法により製造された研磨材を、研磨加工方法に適用することを特徴とする。
【００８２】
以下、本発明の研磨材粒子、当該研磨材粒子を含む研磨材の製造方法、及び研磨材を用いた研磨加工方法について詳細に説明する。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
【００８３】
なお、本発明でいう研磨材粒子とは、同一構成の研磨材粒子から構成される粒子群をいい、それらの粒子群について、平均アスペクト比あるいは粒子径分布特性値（Ｄ５０、Ｄ１０、Ｄ９０、Ｄｍａｘ）を規定するものである。また、本発明の研磨材粒子群を水や油に分散させてスラリー状にしたものを研磨材と称す。
【００８４】
《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知られている。
【００８５】
本発明の研磨材は、半導体デバイスやガラスの研磨加工において、高精度な平滑性を維持しつつ、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含有する研磨材粒子を含むことを特徴とする。
【００８６】
本発明の研磨材では、請求項１で規定する特性を備えた本発明の研磨材粒子を含有していることを特徴とし、好ましくは、本発明で規定する構成からなる研磨材粒子を８０質量％以上含有していることであり、更に好ましくは９０質量％以上であり、特に好ましくは、９８質量％以上が本発明の研磨材粒子で構成されている研磨材である。
【００８７】
《研磨材粒子》
本発明の研磨材粒子は、少なくとも平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内にある球形状粒子であり、粒子径累積分布曲線から求められる粒子径Ｄ５０（ｎｍ）が５０〜１５００ｎｍの範囲内であり、粒子中のセリウムの平均含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９５〜１００ｍｏｌ％の範囲内であることを特徴とする。
【００８８】
〔平均アスペクト比〕
本発明の研磨材粒子では、平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内にある球形状粒子であることを特徴の一つとする。
【００８９】
本発明で規定する平均アスペクト比は、下記の方法に従って測定することができる。
【００９０】
対象とする研磨材粒子群について、走査型顕微鏡を用いて写真撮影（ＳＥＭ像）を行い、研磨材粒子１００個を無作為に選択する。選択された研磨材粒子の長径をａ、短径をｂとしたとき、ａ／ｂの値の平均値を、平均アスペクト比と定義する。なお、各研磨材粒子について、外接する長方形（「外接長方形」という。）を描いたとき、外接長方形の短辺及び長辺うち、最短の短辺の長さを短径ｂとし、最長の長辺の長さを長径ａとして求める。
【００９１】
本発明の研磨材粒子においては、平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内であることを特徴とするが、好ましくは１．００〜１．０５の範囲内である。
【００９２】
本発明においては、平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内にある研磨材粒子を、球形状として分類し、平均アスペクト比が１．１５を超える場合には不定形として分類する。
【００９３】
平均アスペクト比は、１．００に近づくほど球形度が高いことを表している。高い球形度を有する本発明の研磨材粒子を含有する研磨材は、精密研磨に適しており、研磨速度も速いため、生産性に優れた研磨特性を発現する。
【００９４】
本発明の研磨材の製造方法Ａにより製造された研磨材粒子の走査型顕微鏡写真（ＳＥＭ写真、拡大率１０００倍）の一例を図１に示す。また、図１のＳＥＭ画像をさらに拡大率３００００倍まで拡大した研磨材粒子写真の一例を図２に示す。図１及び図２より、本発明の研磨材粒子は球形状であり、高い単分散度を有していることがわかる。また、本発明の研磨材の製造方法Ｂにより製造された研磨材粒子についても、図１及び図２に示したのと同様の形状と分布を有する研磨材粒子を得ることができる。
【００９５】
ここで、単分散度とは、所定の個数の研磨材粒子の走査型顕微鏡写真（ＳＥＭ像）から求めることができる粒子径分布の変動係数として規定することができる。
【００９６】
例えば、研磨材粒子１００個のＳＥＭ像から粒子径分布の変動係数（「単分散度」ともいう。）を求め、単分散性を評価することができる。なお、粒子径は、各粒子の写真画像の面積に基づき、面積円相当粒子径を求め、これを各粒子の粒子径とする。
【００９７】
粒子径分布変動係数は、下式により求めることができる。
【００９８】
変動係数（％）＝（粒子径分布の標準偏差／平均粒子径）×１００
なお、上記粒子径、分布等の測定は、画像処理測定装置、例えば、ルーゼックス  ＡＰ；株式会社ニレコ製を用いて行うことができる。
【００９９】
本発明の研磨材粒子の粒子径の変動係数（単分散度）としては、２０．０％以下であることが好ましい。
【０１００】
高い単分散度を示す研磨材粒子を含有する研磨材は、キズ（傷）が発生しにくく、精密研磨に優れた性能を発揮する。
【０１０１】
ここでいう傷の発生については、被研磨物であるガラス基板等の表面状態を観察することにより判定することができる。
【０１０２】
また、被研磨物表面の平滑性については、表面粗さＲａを測定することにより判定することができる。例えば、ガラス基板表面の表面状態（表面粗さＲａ）について、３０分間研磨加工を行ったガラス基板を、光波干渉式表面粗さ計（例えば、Ｚｙｇｏ社製  ｄｕａｌ−ｃｈａｎｎｅｌ  ＺｅＭａｐｐｅｒ）により表面粗さＲａの評価を行うことにより、判定できる。なお、Ｒａとは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−２００１に準拠した方法に従って測定する算術平均粗さを表している。
【０１０３】
被研磨物表面の表面粗さＲａとしては、１０（Å）以下であることが好ましく、更に好ましくは、３．０〜８．０（Å）の範囲内である。
【０１０４】
本発明の研磨材の製造方法において、平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内にある研磨材粒子を得る方法としては、粉砕法ではなく、希土類塩水溶液と沈殿剤を用いた合成法を用い、（１）セリウムを含む希土類塩水溶液を、密閉容器内で高温（例えば、９０℃以上）に加熱した状態で、沈殿剤水溶液、例えば、尿素水溶液を添加し、高温状態で尿素を、炭酸ガスとアンモニアに分解する方法、あるいは、（２）密閉した容器内で、予め沈殿剤水溶液を高温状態で加熱して、尿素を、炭酸ガスとアンモニアに分解した溶液を希土類塩水溶液に添加する方法により、セリウムを含む希土類塩基性炭酸塩（研磨材前駆体粒子）を生成し、これを焼成処理することにより、平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内にある酸化セリウムを含む球形状の研磨材粒子を調製することができる。
【０１０５】
本発明において、平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内にある研磨材粒子を得る具体的な手段としては、上記希土類塩水溶液と沈殿剤水溶液を用いた調製工程において、高温環境下での希土類塩水溶液と沈殿剤水溶液との混合時間、反応温度あるいは反応時間、混合時の希土類塩水溶液あるいは沈殿剤水溶液の濃度、焼成温度あるいは焼成時間を適宜調整及び制御することにより、達成することができる。
【０１０６】
〔粒子径分布特性〕
本発明の研磨材粒子においては、粒子径累積分布曲線から求められる粒子径Ｄ５０（ｎｍ）が５０〜１５００ｎｍの範囲内であることを特徴の一つとする。
【０１０７】
更には、粒子径累積分布曲線から求められる粒子径Ｄ５０（ｎｍ）が、３００〜５００ｎｍの範囲内であること、最大粒子径Ｄｍａｘ（ｎｍ）が、粒子径Ｄ５０（ｎｍ）の１．２０〜１．６０倍の範囲内であること、粒子径Ｄ１０（ｎｍ）が、粒子径Ｄ５０（ｎｍ）の０．７０〜０．９５倍の範囲内であること、粒子径Ｄ９０（ｎｍ）が、粒子径Ｄ５０（ｎｍ）の１．１０〜１．３５倍の範囲内であることが好ましい態様である。
【０１０８】
本発明に係る粒子径累積分布曲線は、下記の方法に従って作成することができる。
【０１０９】
研磨材粒子群について、走査型顕微鏡を用いて写真撮影（ＳＥＭ像）を行い、研磨材粒子１００個を無作為に選択する。次いで、１００個の研磨材粒子について、撮影した研磨材粒子画像と等しい面積を有する円の直径を、各研磨材粒子の粒子径として求めた。
【０１１０】
次いで、横座標に測定した研磨材粒子の粒子径をプロットし、縦座標に研磨材粒子の粒子数の累積粒子個数（積分曲線）をプロットして、研磨材粒子の粒子径の粒子径累積分布曲線を作成する。
【０１１１】
図３は、上記方法で作成した本発明の研磨材粒子の累積曲線（粒子積分曲線）の一例を示すグラフである。
【０１１２】
図３において、累積曲線は、横軸の研磨材粒子の粒子径（ｎｍ）に対し、粒径の小さい側から出現個数を累積し、１００個の研磨材粒子についてプロットする。
【０１１３】
作成した累積曲線において、図３に示すように、累積粒子個数が５０（％）における粒子径を求め、これをＤ５０とする。同様にして、累積粒子個数が１０（％）における粒子径をＤ１０、累積粒子個数が９０（％）における粒子径をＤ９０、累積粒子個数が１００（％）における粒子径をＤｍａｘとして求める。
【０１１４】
粒子個数が中心値であるＤ５０に対し、粒子径Ｄ１０、粒子径Ｄ９０あるいは最大粒子径Ｄｍａｘが上記で規定する範囲にあれば、研磨材粒子の分布が狭く単分散性に優れていることを表す。
【０１１５】
本発明において、上記で規定する粒子径累積分布特性を達成する方法としては、上記調製工程において、高温環境下での希土類塩水溶液と沈殿剤水溶液との混合時間、反応温度あるいは反応時間、混合時の希土類塩水溶液あるいは沈殿剤水溶液の濃度を適宜調整及び制御することにより、達成することができる。
【０１１６】
〔単分散度：粒子径分布の変動係数〕
次いで、本発明の研磨材粒子の分布状態の他の指標である単分散度（粒子径分布の変動係数）について説明する。
【０１１７】
本発明でいう単分散度は、所定の個数の研磨材粒子の走査型顕微鏡写真（ＳＥＭ像）から求めることができる粒子径分布の変動係数により規定することができる。
【０１１８】
例えば、研磨材粒子１００個のＳＥＭ像から粒子径分布の変動係数（「単分散度」ともいう。）を求め、単分散性を評価することができる。なお、粒子径は、各粒子の写真画像の面積に基づき、面積円相当粒子径を求め、これを各粒子の粒子径とする。
【０１１９】
粒子径分布の変動係数（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ、以下、ＣＶ値ともいう。）は下記の式で求める。
【０１２０】
変動係数（％）＝（粒子径分布の標準偏差／平均粒子径）×１００
なお、上記粒子径、分布等の測定は、画像処理測定装置（例えば、ルーゼックス  ＡＰ；株式会社ニレコ製）を用いて行うことができる。
【０１２１】
〔研磨材粒子の組成〕
本発明の研磨材粒子においては、セリウムの平均含有率、又はセリウムと、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）及びユウロピウム（Ｅｕ）から選ばれる少なくとも１種の元素との総含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上であることを特徴とする。
【０１２２】
本発明の研磨材粒子の具体的な組成としては、下記要件１ａ〜要件３ａで規定する全ての要件を満たす組成であることが好ましい。
【０１２３】
要件１ａ：研磨材粒子が、セリウムに加えて、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素を含有する。
【０１２４】
構成要件２ａ：研磨材粒子におけるセリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上である。
【０１２５】
構成要件３ａ：研磨剤粒子が含有する、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１９ｍｏｌ％以下である。
【０１２６】
ここで、研磨材粒子に含まれる各希土類元素の含有率は、元素分析により求めることができる。例えば、研磨材粒子１ｇを、硝酸水溶液１０ｍｌと過酸化水素水１．０ｍｌの混合溶液に溶解させ、エスアイアイナノテクノロジー社製のＩＣＰ発光分光プラズマ装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）を使用して元素分析を行う。研磨材粒子の各希土類元素の含有率から組成比（ｍｏｌ％）として求めることができる。
【０１２７】
なお、研磨材粒子の組成分布については、研磨材粒子の断面の元素分析を行うことにより求めてもよい。例えば、研磨材粒子について、日立ハイテクノロジーズ製  集束イオンビーム（ＦＢ−２０００Ａ）により断面加工を行い、粒子中心付近を通る面を切り出す。そして、切断面より、日立ハイテクノロジーズ製  ＳＴＥＭ−ＥＤＸ（ＨＤ−２０００）を使用して元素分析を行い、研磨材粒子の各希土類元素の組成分布を求めることもできる。
【０１２８】
また、本発明の研磨材粒子では、セリウムの含有率が高くなるほど、優れた研磨速度を発現する。
【０１２９】
ここで、本発明でいう研磨速度とは、研磨材粒子を含有する研磨材の粉体を水等の溶媒に分散させた研磨材スラリーを、研磨機の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ことで測定できる。
【０１３０】
研磨速度は、例えば、研磨材スラリーを研磨機に循環供給させて研磨加工を行うことにより測定することができる。研磨前後の厚さをＮｉｋｏｎ  Ｄｉｇｉｍｉｃｒｏ（ＭＦ５０１）にて測定し、厚さ変位から１分間当たりの研磨量（μｍ）を算出し、研磨速度とすることができる。詳細な測定方法については、後述の実施例にて、図６を交えて説明する。
【０１３１】
また、本発明の研磨材粒子の具体的な組成としては、更には、下記要件１ｂ〜要件３ｂで規定する全ての要件を満たすことが好ましい。
【０１３２】
要件１ｂ：研磨材粒子が、前記セリウムに加えて、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素を含有する。
【０１３３】
要件２ｂ：研磨材粒子におけるセリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９０ｍｏｌ％以上である。
【０１３４】
要件３ｂ：研磨材粒子が含有する、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１０ｍｏｌ％以下である。
【０１３５】
これにより、セリウムとともに含有されるイットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率を抑制することで、球形状を維持しながら生産コストを抑えることができる。
【０１３６】
更には、本発明の研磨材粒子においては、セリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９５〜１００ｍｏｌ％の範囲内である球形状であることが好ましい態様である。
【０１３７】
セリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９５〜１００ｍｏｌ％の範囲内である球形状の研磨材粒子を含有する研磨材は、セリウムの割合が高いため、極めて速い研磨速度を実現することができる。
【０１３８】
《研磨材の製造方法》
以下に、本発明の研磨材の製造方法Ａ及び研磨材の製造方法Ｂを示す。
【０１３９】
［研磨材の製造方法Ａ］
本発明の研磨材粒子を含む研磨材の製造工程Ａは、おおむね図４に示すような６つの工程（工程Ａ：沈殿剤水溶液調製工程、工程Ｂ：希土類塩水溶液調製工程、工程Ｃ：沈殿剤水溶液の添加工程（核粒子形成工程）、工程Ｄ：加熱撹拌工程（粒子形成工程）、工程Ｅ：固液分離工程及び工程Ｆ：焼成工程）から構成されている。
【０１４０】
順次、各工程の詳細について説明する。
【０１４１】
〔工程Ａ：沈殿剤水溶液調製工程〕
図４に示す工程Ａ（沈殿剤水溶液調製工程）では、室温下で所定の濃度の沈殿剤水溶液を調製し、密閉容器内で加熱することにより、添加する沈殿剤水溶液を調製する。
【０１４２】
例えば、５．０ｍｏｌ／Ｌの沈殿剤水溶液を０．５Ｌ調製し、密閉容器内で１００℃、６時間加熱する。その後、２０℃まで冷まして、これを沈殿剤水溶液とする。
【０１４３】
沈殿剤水溶液を密閉容器内で加熱することにより、溶媒を保持したまま加水分解を進めることができる。なお、沈殿剤としては、尿素又は尿素系化合物であることが、加水分解反応により、二酸化炭素とアンモニアを安定して供給できる点で好ましい。
【０１４４】
沈殿剤としては、尿素のほかには、例えば、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、炭酸水素アンモニウム等を使用することもできる。なお、以下の実施例において、尿素水溶液を用いて希土類塩基性炭酸塩を形成させる場合を、代表例として示すが、これは一例であって、これに限定されるものではない。
【０１４５】
〔工程Ｂ：希土類塩水溶液調製工程〕
図４に示す工程Ｂ（希土類塩水溶液調製工程）では、全希土類元素の総含有量に対しセリウム含有率が８１ｍｏｌ％以上である希土類塩水溶液を調製する。調製された希土類塩水溶液は、例えば、９０℃に加熱する。
【０１４６】
具体的には、前述の通り、前記要件１ａ〜要件３ａで規定する全ての要件を満たす構成の希土類塩水溶液、前記要件１ｂ〜要件３ｂで規定する全ての要件を満たす構成の希土類塩水溶液、あるいは、セリウムの含有比率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９５〜１００ｍｏｌ％の範囲内である希土類塩水溶液を調製する。
【０１４７】
上記のようなセリウムを、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上含み、かつイットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素を含有する希土類塩水溶液、あるいはセリウムの含有比率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９５〜１００ｍｏｌ％である本発明に係る希土類塩水溶液におけるイオン濃度としては、０．００１ｍｏｌ／Ｌ〜０．１ｍｏｌ／Ｌの範囲内に設定することが好ましい。
【０１４８】
また、沈殿剤水溶液、例えば、尿素水溶液としては、上記希土類塩水溶液のイオン濃度の５〜５０倍の範囲内の濃度に設定することが好ましい。
【０１４９】
上記のように、セリウムを、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上含み、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素を含有する希土類塩水溶液、あるいはセリウム含有比率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９５〜１００ｍｏｌ％である本発明に係る希土類塩水溶液中でのイオン濃度及び沈殿剤水溶液中（例えば、尿素）のイオン濃度を、上記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調製することができる。
【０１５０】
本発明に係る希土類塩水溶液を調製するために用いることができるこれら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、硝酸塩、例えば、硝酸セリウム、硝酸イットリウム、硝酸ガドリニウム、硝酸テルビウム、硝酸ジスプロシウム、硝酸ホルミウム、硝酸エルビウム、硝酸ツリウム、硝酸イッテルビウム、硝酸ルテチウム等を使用することが好ましい。これにより、不純物の少ない研磨材を製造することができる。
【０１５１】
〔工程Ｃ：沈殿剤水溶液の添加工程〕
次いで、図４に示すように、工程Ａ（沈殿剤水溶液調製工程）で調製した沈殿剤水溶液を、工程Ｂ（希土類塩水溶液調製工程）で加熱した希土類塩水溶液に添加し、加熱して撹拌しながら混合溶液を調製する。
【０１５２】
沈殿剤水溶液と希土類塩水溶液を高温下で混合することにより、沈殿剤水溶液が含有している二酸化炭素とアンモニアが、希土類塩水溶液に作用し、研磨材粒子の核粒子が生成する。
【０１５３】
ここでの、沈殿剤水溶液の添加は、添加速度が速い方が、単分散性を高めることができる観点から好ましい。具体的には、沈殿剤水溶液の添加速度が、０．５ｍＬ／ｍｉｎ以上が好ましく、特に１．０ｍＬ／ｍｉｎ以上が好ましい。沈殿剤水溶液の添加速度を速めることで、沈殿剤水溶液により生成した研磨材粒子の核が異方成長することなく球形状に成長することができると考えられる。
【０１５４】
〔工程Ｄ：加熱撹拌工程（粒子形成工程）〕
次いで、工程Ｃで生成した研磨材核粒子が分散する混合溶液を、更に一定の温度及び一定時間で加熱撹拌することにより、研磨材核粒子が熟成されて成長し、希土類塩基性炭酸塩である研磨材粒子の前駆体が得られる。
【０１５５】
工程Ｄにおける加熱温度は、８０℃以上が好ましく、９０℃以上が特に好ましい。また、撹拌時間は１時間以上、１０時間以下が好ましく、１時間以上、３時間以下が特に好ましい。なお、加熱温度及び撹拌時間は、目的とする粒子径に合わせて適宜調整することができる。
【０１５６】
また、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撹拌機を使用することが好ましい。
【０１５７】
本発明では、工程Ｃ及び工程Ｄにおける条件を調整することにより、本発明で規定する、粒子径累積分布曲線における粒子径Ｄ５０、粒子径Ｄ１０、粒子径Ｄ９０あるいは最大粒子径Ｄｍａｘを所望の範囲に制御することができる。
【０１５８】
例えば、沈殿剤水溶液と希土類塩水溶液との混合時間を短くし、短時間で混合することにより、生成する核粒子数が増加し、最終的な粒子数が多くなり、相対的に到達粒径は小さくなるため、粒子径Ｄ５０、粒子径Ｄ１０、粒子径Ｄ９０あるいは最大粒子径Ｄｍａｘは小さくなる。逆に、混合時間を長くすると、核粒子数が少なくなり、粒子は大きく成長する。
【０１５９】
また、核粒子を形成した後の工程Ｄにおける加熱撹拌時間（熟成時間）を長くすると、粒子の成長が促進され、最終的な研磨材粒子の前駆体としては、大きく成長する。また、反応温度に関しても同様で、高温側になるほど、粒子の成長は促進され、粒子径Ｄ５０等が大きくなる。
【０１６０】
また、最大粒子径Ｄｍａｘや粒子径Ｄ９０については、工程Ｃ（沈殿剤水溶液の添加工程）での希土類塩水溶液の濃度を高く設定することにより、大きくなる。また、粒子径Ｄ１０については、工程Ｃ（沈殿剤水溶液の添加工程）で希土類塩水溶液に添加する際の沈殿剤水溶液の濃度を低下させることにより、粒子径Ｄ１０としては大きい方にシフトする。
【０１６１】
また、アスペクト比や単分散度としては、核粒子を形成した後の工程Ｄにおける加熱撹拌時間（熟成時間）を長くすることにより、微小粒子が溶解し、研磨材粒子の前駆体の成長に寄与するというオストワルド熟成が進行することで、粒子の単分散性が高まり、同時に球状度もより高くなる。
【０１６２】
〔工程Ｅ：．固液分離工程〕
加熱撹拌した後、固液分離装置を用いて生成した沈殿物（研磨材微粒子前駆体、希土類塩基性炭酸塩）を反応液から分離するため、固液分離操作を行う。固液分離操作の方法は、一般的な方法でよく、例えば、固液分離フィルター等を使用して、濾過操作により研磨材粒子前駆体を反応液から分離する方法等が適用される。
【０１６３】
〔工程Ｆ：焼成工程〕
工程Ｆ（焼成工程）では、工程Ｅ（固液分離工程）により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、４００℃以上で焼成処理を施す。焼成された研磨材粒子の前駆体は、酸化物となり、酸化セリウムを含有する研磨材粒子となる。本発明においては、工程Ｆ（焼成工程）における焼成温度を、７００〜１０００℃の範囲内で制御することにより、最終的な研磨材粒子のアスペクト比を制御することができる。
【０１６４】
なお、必要に応じて焼成する前に水又はアルコール等で洗浄、乾燥を行ってから焼成してもよい。
【０１６５】
焼成を経て冷却して研磨材粒子を安定させた後、当該研磨材粒子を含有する研磨材として回収することができる。
【０１６６】
当該研磨材の製造方法を使用して研磨材を製造することで、異方成長した研磨材粒子をほとんど含まない、球形状で粒径分布の狭い研磨材粒子を含有する研磨材を得ることができる。
【０１６７】
本発明の研磨材は、上記方法により調製された研磨材粒子を５０質量％以上含有することが好ましく、より好ましくは７０質量％以上であり、９０質量％以上含有することが特に好ましい。これにより、研磨により、表面粗さＲａが小さい被研磨物を得ることができる。
【０１６８】
［研磨材の製造方法Ｂ］
本発明の研磨材粒子を含有する研磨材の製造方法Ｂは、少なくとも下記工程１〜工程６を経てセリウム含有研磨材粒子を含む研磨材を製造することを特徴とする。
【０１６９】
工程１：少なくともセリウム（Ｃｅ）を含有する希土類塩水溶液を調製する工程
工程２：前記工程１で調製した前記希土類塩水溶液を圧力容器内に収納した後、１００℃以上に加熱する工程
工程３：前記工程２で１００℃以上に加熱した圧力容器中の前記希土類塩水溶液に、６５℃以下に保温した沈殿剤溶液を開放系の調整釜より加圧しながら供給して反応液を調製する工程
工程４：前記反応液を、圧力容器内で１００℃以上に加熱及び撹拌して、研磨材粒子前駆体を生成させる工程
工程５：前記工程４で生成した研磨材粒子前駆体を、反応液から分離する工程
工程６：前記工程５で分離して得られた前記研磨材粒子前駆体を、酸化性雰囲気中で焼成して研磨材粒子を形成させる工程。
【０１７０】
本発明に係る研磨材は、主には図５で示すような工程１〜工程６の製造工程フローから構成される製造方法Ｂに従って製造される。
【０１７１】
以下、本発明に係るセリウム含有研磨材粒子を含む研磨材の製造方法Ｂについて、図５を用いて説明する。
【０１７２】
図５は、本発明の研磨材粒子を含有する研磨材の製造方法の他の一例である製造方法Ｂの製造工程フローを示す概略図である。
【０１７３】
（１．工程１：希土類塩水溶液調製工程）
図５に示す工程１である希土類水溶液調製工程は、希土類塩を溶解して、希土類塩水溶液２を調製する工程であり、希土類塩水溶液調製釜１に貯留している水中に、所望の希土類塩を添加して、撹拌機３で撹拌しながら溶解して希土類塩水溶液２を調製する。
【０１７４】
図５においては、便宜上、開放系の希土類塩水溶液調製釜１を用いたケースを説明しているが、特に、開放系に限定はされず、例えば、後述の工程２〜工程４で使用する密閉系の圧力容器４を用いても良い。工程１〜工程４の過程で、使用する釜の変更を行わず、一つの調製釜で一貫して製造することができる点から、工程１においても、密閉系の圧力容器４を用いることが、生産効率の観点からは好ましい。
【０１７５】
工程１で調製する希土類塩水溶液２は、少なくともセリウム（Ｃｅ）を含有する希土類塩水溶液である。
【０１７６】
本発明の研磨材の製造方法に適用可能な希土類塩水溶液２としては、具体的には、下記の示す元素組成からなる第１〜第４の希土類塩水溶液を用いることが好ましい。
【０１７７】
〈第１の希土類塩水溶液の元素組成〉
本発明の製造方法Ｂにおいて、工程１（希土類塩水溶液調製工程）に適用可能な第１の希土類塩水溶液としては、下記組成要件１ｃ〜組成要件３ｃで規定する全ての条件を満たす希土類塩水溶液であることが、速い研磨速度と、研磨時に傷の発生が起こりにくい球形状の研磨材粒子を得ることができる観点から好ましい。
【０１７８】
組成要件１ｃ：本発明に係る希土類塩水溶液を構成する元素種としては、本発明に係るセリウムに加えて、ランタン、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素を含有すること。
【０１７９】
組成要件２ｃ：本発明に係る希土類塩水溶液が含有する元素の構成としては、本発明に係るセリウムと、ランタン、プラセオジム、ネオジム、サマリウム及びユウロピウムから選ばれる少なくとも１種類の元素との含有率の合計が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上であること。
【０１８０】
組成要件３ｃ：本発明に係る希土類塩水溶液が含有する元素の構成として、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１９ｍｏｌ％以下であること。
【０１８１】
〈第２の希土類塩水溶液の元素組成〉
更に、本発明の製造方法Ｂにおいて、工程１に適用可能な第２の希土類塩水溶液としては、下記組成要件１ｄ〜組成要件３ｄで規定する全ての条件を満たす希土類塩水溶液であることが、セリウムの含有率が高く、研磨速度が優れた球形状の研磨材粒子を得ることができる観点から好ましい。
【０１８２】
組成要件１ｄ：本発明に係る希土類塩水溶液を構成する元素種としては、本発明に係るセリウムに加えて、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素を含有すること。
【０１８３】
組成要件２ｄ：本発明に係る希土類塩水溶液におけるセリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上であること。
【０１８４】
組成要件３ｄ：本発明に係る希土類塩水溶液に含有される、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１９ｍｏｌ％以下であること。
【０１８５】
〈第３の希土類塩水溶液の元素組成〉
更に、本発明の製造方法Ｂにおいて、工程１に適用可能な第３の希土類塩水溶液としては、下記組成要件１ｅ〜組成要件３ｅで規定する全ての条件を満たす希土類塩水溶液であることが、セリウムの含有率をさらに高く設定することができ、研磨速度がより優れた球形状の研磨材粒子を得ることができる観点から好ましい。
【０１８６】
組成要件１ｅ：本発明に係る希土類塩水溶液を構成する元素種としては、本発明に係るセリウムに加えて、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素を含有すること。
【０１８７】
組成要件２ｅ：本発明に係る希土類塩水溶液におけるセリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９０ｍｏｌ％以上であること。
【０１８８】
組成要件３ｅ：本発明に係る希土類塩水溶液に含有される、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１０ｍｏｌ％以下であること。
【０１８９】
〈第４の希土類塩水溶液の元素組成〉
更に、本発明の製造方法Ｂにおいては、本発明に係る工程１に適用可能な第４の希土類塩水溶液としては、セリウムの含有率は、９５〜１００ｍｏｌ％の範囲内であることが、セリウムの含有率が高く、他の元素を含まないことから、少ない生産工程で研磨材を作製することができる点で好ましい。
【０１９０】
以上のようなセリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９５〜１００ｍｏｌ％である本発明に係る希土類塩水溶液、又はセリウムを必ず含み、ランタン、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種の元素を含有する本発明に係る希土類塩水溶液におけるイオン濃度として、０．００１〜０．１ｍｏｌ／Ｌの範囲内に設定することが好ましい。
【０１９１】
また、後述する沈殿剤、例えば、尿素としては、上記希土類塩水溶液のイオン濃度の５〜５０倍の範囲内の濃度に設定することが好ましい。
【０１９２】
上記のように、セリウムのみ、又はセリウムを必ず含み、ランタン、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種の元素を含有する希土類塩水溶液中でのイオン濃度及び沈殿剤（例えば、尿素）のイオン濃度を、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と考えられるためである。
【０１９３】
本発明に係る希土類塩水溶液を調製するために用いることができるこれら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、硝酸塩、例えば、硝酸セリウム、硝酸イットリウム、硝酸ガドリニウム、硝酸テルビウム、硝酸ジスプロシウム、硝酸ホルミウム、硝酸エルビウム、硝酸ツリウム、硝酸イッテルビウム、硝酸ルテチウム等を使用することが好ましい。これにより、不純物の少ない研磨材を製造することができる。
【０１９４】
なお、研磨材粒子の詳細については、後述する。
【０１９５】
（２．工程２：希土類塩水溶液の加熱工程）
次いで、本発明の製造方法Ｂにおいて、図５の工程２に示すように、上記調製した希土類塩水溶液２を、圧力容器４、例えば、密閉加熱釜、密閉加圧釜、密閉加圧加熱釜、オートクレーブ等に収納し、研磨材粒子の調製を行う温度まで加熱する。
【０１９６】
具体的には、工程１で調製した希土類塩水溶液２を圧力容器４内に収納して圧力容器４を密封した後、加熱部５でヒーター等を用いて加熱し、希土類塩水溶液２の温度を、１００℃以上にする。
【０１９７】
（３．工程３Ａ：沈殿剤溶液調製工程）
別ルートとして、工程３Ａとして、沈殿剤溶液を調製する。
【０１９８】
本発明の製造方法Ｂにおいて、図５の工程３Ａに示すように、沈殿剤溶液調製釜６（開放系）を用い、撹拌機８で撹拌している水媒体中に、沈殿剤、例えば、尿素化合物を添加、溶解して、沈殿剤溶液７を調整する。この時、溶解を促進するため加温をしてもよいが、温度の上限は６５℃とする。
【０１９９】
沈殿剤溶液の温度が、６５℃を超える、例えば、７７℃を越えると、沈殿剤として尿素を用いた場合、沈殿剤溶液調製過程で尿素が、炭酸ガスとアンモニアに分解し、沈殿剤の効力が低下するため、本発明では、沈殿剤溶液調製過程（工程３Ａ）では、沈殿剤溶液の温度として６５℃以下を維持することを特徴としている。
【０２００】
なお、沈殿剤としては、尿素又は尿素系化合物であることが、加水分解反応により、二酸化炭素とアンモニアを安定して供給できる点で好ましい。
【０２０１】
本発明に適用可能な尿素又は尿素系化合物としては、尿素の他には、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、炭酸水素アンモニウム等の尿素系化合物により調製する水溶液を使用こともできる。なお、後述の実施例においては、尿素水溶液を用いて塩基性炭酸塩を形成させる事例について示すが、これは一例であって、これに限定されるものではない。
【０２０２】
（４．工程３Ｂ：沈殿剤溶液の加温工程）
次いで、本発明の製造方法Ｂにおいては、工程３Ａで調製した沈殿剤溶液７を、図５の工程３Ｂに示すように、加熱部９、例えば、高温の水を循環する加熱用ジャケット等により、６５℃以下まで加温する。沈殿剤溶液７の温度としては、好ましくは５０〜６５℃の範囲内であり、更に好ましくは５０〜６０℃の範囲内である。沈殿剤溶液７の温度が５０℃以上であれば、工程３で希土類塩水溶液中に添加した際、反応液の温度低下を抑制することができ、混合後、反応液の温度を速やかに所定の温度に設定することができる。また、６５℃以下であれば、希土類塩水溶液と会合する前に、沈殿剤、例えば、尿素の分解を抑制することができ、混合した後の反応液中での沈殿剤の効果を十分に発揮させることができる。
【０２０３】
（５．工程３：希土類塩水溶液と沈殿剤溶液との混合工程）
工程２の圧力容器４をそのまま用い、１００℃以上に加熱した希土類塩水溶液２を撹拌しながら、上記工程３Ｂで調製し、６５℃以下に保温した沈殿剤溶液７を、加圧式送液ポンプ１１を用いて、加圧しながら圧力容器４内に送液する。
【０２０４】
圧力容器４内で、１００℃以上に加熱した希土類塩水溶液２と沈殿剤溶液７を混合して反応液１２を調製する。この時、沈殿剤は１００℃以上に加熱されることになり、例えば、沈殿剤が尿素である場合には、この時点で分解が開始され、アンモニアと二酸化炭素に分解し、研磨材粒子前駆体である希土類塩基性炭酸塩の生成が開始される。
【０２０５】
ここで、沈殿剤溶液の添加速度は速い方が好ましい。具体的には、添加剤溶液の添加速度としては、０．５Ｌ／ｍｉｎ以上が好ましく、特に１．０Ｌ／ｍｉｎ以上が好ましい。沈殿剤溶液の添加速度を速めることで、沈殿剤溶液により生成した研磨材粒子の核が異方成長することなく球形状に成長することができると考えられる。
【０２０６】
（６．工程４：研磨材粒子前駆体形成工程）
上記工程４では、工程３で調製した希土類塩水溶液２と沈殿剤溶液７からなる反応液１２を加熱撹拌して、研磨材粒子前駆体溶液１３を生成させる。
【０２０７】
具体的には、当該反応液１２を加熱しながら撹拌する。沈殿剤溶液７と希土類塩水溶液２を混合した反応液１２内で、研磨材粒子の核が生成し、当該反応液１２に分散する。研磨材粒子の核が分散する反応液１２を加熱撹拌することにより、当該研磨材の核が成長し、研磨材粒子前駆体を含む研磨材粒子前駆体溶液１３が得られる。
【０２０８】
当該研磨材粒子前駆体は、希土類水溶液と尿素水溶液とが反応することで、希土類塩基性炭酸塩として生成する。
【０２０９】
本発明においては、上記工程３及び工程４における反応液の加熱温度は、圧力容器４を使用し、１００℃以上とすることを特徴とするが、好ましくは１００〜１５０℃の温度範囲内であり、更に好ましくは１００〜１３０℃の温度範囲内である。反応液の温度が１００℃以上であれば、沈殿剤の分解反応が安定に進行し、形成する研磨材粒子前駆体粒子の形成において、異方成長する粒子の発生を抑制することができ、高い単分散性を維持すると共に、球形状の粒子を得ることができる。また、上限の目安としては、１５０℃以下であれば、過度のブラウン運動等による粒子の凝集を抑制でき、高い単分散性を得ることができる。また、反応液の温度が１５０℃を超えると、蒸発成分等により圧力容器内の内圧が０．５ＭＰａを越えることになり、圧力容器に対する負荷が増大する。
【０２１０】
反応容器内の内圧については、特段制御することはないが、加熱による蒸発や沈殿剤の分解によるアンモニアガスあるいは二酸化炭素ガスの発生により、加圧状態となるが、概ね０．１〜０．５ＭＰａの範囲内に制御することが好ましい。本発明の研磨材の製造方法においては、工程２〜工程４までを、密封容器による圧力環境１４で行う。
【０２１１】
また、工程４において、研磨材粒子前駆体を成長及び熟成させる時間としては、一概には決定することはできないが、概ね、１〜１０時間の範囲内が好ましく、１〜３時間の範囲内が更に好ましい。なお、加熱温度と撹拌時間（反応時間）は、目的とする粒子径に合わせて、加熱温度として１００〜１５０℃の範囲内、撹拌時間としては１〜１０時間の範囲内で適宜調整することが好ましい。
【０２１２】
また、上記工程２〜４において、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撹拌機を使用することが好ましい。
【０２１３】
（７．工程５：固液分離工程）
工程５（固液分離工程）では、加熱撹拌した後、固液分離装置１５を用いて生成した沈殿物（研磨材微粒子前駆体、希土類塩基性炭酸塩）を反応液から分離するための固液分離操作を行う。固液分離操作の方法は、一般的な方法でよく、例えば、固液分離フィルター等を使用して、濾過操作により研磨材粒子前駆体を反応液から分離して得ることができる。
【０２１４】
（８．工程６：焼成工程）
工程６（焼成工程）では、工程５（固液分離工程）により得られた研磨材粒子前駆体を酸化性雰囲気中で、４００℃以上で焼成する。焼成された研磨材粒子前駆体は、酸化物となり、酸化セリウムを含有する研磨材粒子となる。
【０２１５】
なお、必要に応じて焼成する前に水又はアルコール等で洗浄、乾燥を行ってから焼成してもよい。
【０２１６】
焼成を経て冷却することにより、研磨材粒子を安定させた後、当該研磨材粒子を含有する研磨材として回収することができる。
【０２１７】
本発明の研磨材の製造方法を適用して研磨材を製造することにより、異方成長した研磨材粒子をほとんど含まない、球形状で、単分散性の高い研磨材粒子を含有する研磨材を得ることができる。
【０２１８】
本発明の研磨材は、本発明に係る研磨材粒子を５０質量％以上含有することが好ましく、より好ましくは７０質量％以上であり、９０質量％以上含有することが特に好ましい。これにより、研磨による表面粗さが小さい研磨材を得ることができる。
【０２１９】
（製造方法Ｂにおける研磨材粒子の元素組成）
〈第１の研磨材粒子における元素組成〉
本発明に係る研磨材粒子は、前述の組成要件１ｃ〜組成要件３ｃで規定するように、セリウム（Ｃｅ）に加えて、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）及びユウロピウム（Ｅｕ）から選ばれる少なくとも１種類の元素との含有率の合計が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上であり、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びルテチウム（Ｌｕ）から選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１９ｍｏｌ％以下であることが好ましい構成の一つである。この構成をとることにより、球形状の研磨材粒子を得ることができる。
【０２２０】
本発明に係る研磨材粒子には、セリウムが必ず含まれており、その他にランタン、プラセオジム、ネオジム、サマリウム及びユウロピウムから選ばれる少なくとも１種類含まれていればよく、目的とする研磨材の性能に合わせて適宜数種類の元素を含めてもよい。
【０２２１】
研磨材粒子に含まれるセリウムとランタン、プラセオジム、ネオジム、サマリウム及びユウロピウムから選ばれる少なくとも１種類の元素との含有率の合計が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上であり、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１９ｍｏｌ％以下であり、球形状であることで、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率を抑制しながら、高い研磨性能を示す研磨材を得ることができる。
【０２２２】
〈第２の研磨材粒子における元素組成〉
また、本発明に係る研磨材粒子としては、前述の組成要件１ｄ〜組成要件３ｄで規定するように、セリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し８１ｍｏｌ％以上であり、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１９ｍｏｌ％以下である球形状の研磨材粒子であることが好ましい。
【０２２３】
研磨材粒子のセリウム含有率は、高くなるほど優れた研磨速度を示す。
【０２２４】
〈第３の研磨材粒子における元素組成〉
さらに、本発明に係る研磨材粒子としては、前述の組成要件１ｅ〜組成要件３ｅで規定するように、セリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９０ｍｏｌ％以上であり、イットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し１０ｍｏｌ％以下である球形状の研磨材粒子であることが好ましい。
【０２２５】
これにより、セリウムとともに含有されるイットリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムから選ばれる少なくとも１種類の元素の含有量を抑制することで、球形状を維持しながら生産コストを抑えることができる。
【０２２６】
〈第４の研磨材粒子における元素組成〉
また、本発明に係る研磨材粒子においては、セリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９５〜１００ｍｏｌ％の範囲内である球形状であることが好ましい態様である。
【０２２７】
セリウムの含有率が、研磨材粒子を構成する全希土類元素の総含有量に対し９５〜１００ｍｏｌ％の範囲内である球形状の研磨材粒子を含有する研磨材は、セリウムの割合が高いため、速い研磨速度が得られる。
【０２２８】
また、本発明に係る研磨材粒子の粒子径の単分散度が、２０．０％以下であることが好ましい。
【０２２９】
高い単分散度を示す研磨材粒子を含有する研磨材は、キズ（傷）が発生しにくく、精密研磨に適している。
【０２３０】
《研磨加工方法》
円盤状ガラス基板の研磨加工を例にとり、研磨加工方法を説明する。
【０２３１】
１．研磨材スラリーの調製
研磨材粒子を含有する研磨材の粉体を水等の溶媒に添加し、研磨材スラリーを調製する。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。
【０２３２】
２．研磨加工
研磨パット（研磨布）が貼られた研磨機の上下定盤に円盤状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することができる。詳細については、実施例において、図６を用いて説明する。
【実施例】
【０２３３】
以下、実施例及び比較例を挙げて研磨材の製造方法を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。なお、実施例において、「部」あるいは「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量％」を表す。【０２３４】
実施例１
《研磨材の調製》
研磨材の製造方法Ａに従って、研磨材１〜１４を調製した。【０２３５】
〔研磨材１の調製〕
下記の手順に従って、研磨材１を調製した。【０２３６】
（工程Ａ）
５．０ｍｏｌ／Ｌの尿素水溶液を０．５Ｌ用意し、密閉容器内で、２５℃から１００℃まで昇温し、その状態で６時間加熱した。その後、尿素水溶液１を２５℃まで冷却した（図４に記載の工程Ａ。）。【０２３７】
（工程Ｂ）
１．０ｍｏｌ／Ｌの硝酸セリウム水溶液１６２ｍＬ（８１ｍｏｌ％）と、１．０ｍｏｌ／Ｌの硝酸イットリウム水溶液３８ｍＬ（１９ｍｏｌ％）に、純水を加えて９．５Ｌとして希土類塩水溶液１を調製し、この希土類塩水溶液１を９０℃に加熱した（図４に記載の工程Ｂ。）。【０２３８】
（工程Ｃ）
次いで、９０℃に加熱した希土類塩水溶液１に、上記工程Ａで調製した２５℃の尿素水溶液１を、１Ｌ／ｍｉｎの添加速度で、３０秒を要して添加して、混合溶液を調製した。この工程で、研磨材粒子の核粒子が形成された（図４に記載の工程Ｃ。）。【０２３９】
（工程Ｄ）
次いで、核粒子を含む混合溶液を９０℃で２時間加熱撹拌して、粒子成長させて、研磨材粒子の前駆体である希土類塩基性炭酸塩粒子を調製した（図４に記載の工程Ｄ。）。【０２４０】
（工程Ｅ）
上記工程Ｄで加熱撹拌した混合液中に析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターで分離した（図４に記載の工程Ｅ。）。【０２４１】
（工程Ｆ）
上記工程Ｅで分離した研磨材粒子の前駆体を、焼成装置を用いて７５０℃で焼成処理して、酸化セリウムが８１ｍｏｌ％、酸化イットリウムが１９ｍｏｌ％で構成されている研磨材粒子１を含む研磨材１を調製した（図４に記載の工程Ｆ）。【０２４２】
〔研磨材２の調製〕
上記研磨材１の調製において、研磨材粒子を調製する工程Ｄにおける加熱時間を３０分に変更した以外は同様にして、研磨材２を調製した。【０２４３】
〔研磨材３の調製〕
前記研磨材１の調製において、研磨材粒子を調製する工程Ｄにおける加熱時間を５０分に変更した以外は同様にして、研磨材３を調製した。【０２４４】
〔研磨材４の調製〕
前記研磨材１の調製において、研磨材粒子を調製する工程Ｄにおける加熱時間を３．５時間に変更した以外は同様にして、研磨材４を調製した。【０２４５】
〔研磨材５の調製〕
前記研磨材１の調製において、研磨材粒子を調製する工程Ｄにおける加熱時間を６時間に変更した以外は同様にして、研磨材５を調製した。【０２４６】
〔研磨材６の調製〕
前記研磨材１の調製において、研磨材粒子を調製する工程Ｄにおける加熱時間を９時間に変更した以外は同様にして、研磨材６を調製した。【０２４７】
〔研磨材７の調製〕
前記研磨材１の調製において、前記工程Ｂで調製した希土類塩水溶液１を、下記の構成の希土類塩水溶液２に変更した以外は同様にして、酸化セリウムが９０ｍｏｌ％、酸化イットリウムが１０ｍｏｌ％で構成されている研磨材粒子７を含む研磨材７を調製した。【０２４８】
（希土類塩水溶液２の調製）
１．０ｍｏｌ／Ｌの硝酸セリウム水溶液１８０ｍＬ（９０ｍｏｌ％）と、１．０ｍｏｌ／Ｌの硝酸イットリウム水溶液２０ｍＬ（１０ｍｏｌ％）に純水を加えて９．５Ｌとして、希土類塩水溶液２を調製した。【０２４９】
〔研磨材８の調製〕
前記研磨材１の調製において、前記工程Ｂで使用した希土類塩水溶液１を、下記の構成の希土類塩水溶液３に変更した以外は同様にして、酸化セリウム単独（１００ｍｏｌ％）で構成されている研磨材粒子８を含む研磨材８を調製した。【０２５０】
（希土類塩水溶液３の調製）
１．０ｍｏｌ／Ｌの硝酸セリウム水溶液２００ｍＬ（１００ｍｏｌ％）に純水を加えて９．５Ｌとして希土類塩水溶液３を調製した。【０２５１】
〔研磨材９の調製〕
前記研磨材４の調製において、研磨材粒子を調製する前記工程Ｄにおける加熱温度を８４℃に変更し、かつ前記工程Ｆのおける焼成温度を７００℃に変更した以外は同様にして、研磨材９を調製した。【０２５２】
〔研磨材１０の調製〕
前記研磨材４の調製において、研磨材粒子を調製する前記工程Ｄにおける加熱温度を８１℃に変更し、かつ前記工程Ｆのおける焼成温度を６５０℃に変更した以外は同様にして、研磨材１０を調製した。【０２５３】
〔研磨材１１の調製〕
前記研磨材１の調製において、研磨材粒子を調製する前記工程Ｄにおける加熱時間を２０分に変更した以外は同様にして、研磨材１１を調製した。【０２５４】
〔研磨材１２の調製〕
前記研磨材１の調製において、研磨材粒子を調製する前記工程Ｄにおける加熱時間を１２時間に変更した以外は同様にして、研磨材１２を調製した。【０２５５】
〔研磨材１３の調製〕
前記研磨材３の調製において、前記工程Ｂで使用した希土類塩水溶液１を、下記の構成の希土類塩水溶液４に変更した以外は同様にして、酸化セリウムが７０ｍｏｌ％、酸化イットリウムが３０ｍｏｌ％で構成されている研磨材粒子１３を含む研磨材１３を調製した。【０２５６】
（希土類塩水溶液４の調製）
１．０ｍｏｌ／Ｌの硝酸セリウム水溶液１４０ｍＬ（７０ｍｏｌ％）と、１．０ｍｏｌ／Ｌの硝酸イットリウム水溶液６０ｍＬ（３０ｍｏｌ％）に純水を加えて９．５Ｌとして希土類塩水溶液４を調製した。【０２５７】
〔研磨材１４の調製〕
前記研磨材１２の調製において、前記工程Ｂで使用した希土類塩水溶液１を、上記希土類塩水溶液４に変更した以外は同様にして、酸化セリウムが７０ｍｏｌ％、酸化イットリウムが３０ｍｏｌ％で構成されている研磨材粒子１４を含む研磨材１４を調製した。【０２５８】
《研磨材の評価》
〔研磨材が含有する研磨材粒子の特性値の測定〕
（粒子径変動係数：ＣＶ値（％）の測定）
研磨材が含有する研磨材粒子について走査型顕微鏡による写真撮影（ＳＥＭ像）を行った後、研磨材粒子１００個を無作為に選択し、その粒子径を測定し、その測定結果より、平均粒子径及び粒子径分布の標準偏差を求め、下式に従って粒子径の変動係数（ＣＶ値）を求め、これを単分散性の尺度とした。なお、各研磨材粒子の粒子径は、各粒子の写真画像の面積に基づき、面積円相当粒子径を求め、これを各粒子の粒子径とする。【０２５９】
粒子径の変動係数（％）＝（粒子径分布の標準偏差／平均粒子径）×１００
（平均アスペクト比（平均ＡＲ）の測定）
上記調製した各研磨材が含有する研磨材粒子について、走査型顕微鏡を用いて粒子写真（ＳＥＭ像）の撮影を行い、研磨材粒子１００個を無作為に選択し、その長径をａ、短径をｂと、ａ／ｂの値の平均値を求め、これを平均アスペクト比とした。なお、各研磨材粒子について、外接する長方形（外接長方形）を描いたとき、外接長方形の短辺及び長辺うち、最短の短辺の長さを短径ｂとし、最長の長辺の長さを長径ａとした。【０２６０】
（粒子径Ｄ５０の測定）
各研磨材について、上記と同様にして走査型顕微鏡を用いて写真撮影（ＳＥＭ像）を行い、研磨材粒子１００個を無作為に選択した。次いで、１００個の研磨材粒子について、撮影した研磨材粒子画像と等しい面積を有する円の直径を、研磨材粒子の粒子径として求めた。【０２６１】
次いで、図３に例示するように横座標に測定した研磨材粒子の粒子径をプロットし、縦座標に研磨材粒子の粒子数の累積粒子個数（積分曲線）をプロットして、研磨材粒子の粒子径の粒子径累積分布曲線を作成した。【０２６２】
次いで、作成した累積曲線において、図３に示すように、累積粒子個数が５０（％）における粒子径を求め、これをＤ５０とした。【０２６３】
（研磨速度及び研磨速度持続性の評価）
〈研磨材スラリーの調製〉
上記調製した各研磨材の粉体を、溶媒として水に１００ｇ／Ｌの濃度で分散し、次いで、孔径５μｍのフィルターで粗大粒子を除去して、各研磨材スラリーを調製した。【０２６４】
〈研磨速度１の測定：研磨初期の研磨速度〉
研磨速度の測定には、図６に示す研磨装置２０を使用した。【０２６５】
研磨装置２０の構成は、研磨布２１としてスウェード製研磨布を貼付した研磨定盤２２を有しており、この研磨定盤２２は回転可能となっている。研磨時には、被研磨物保持部２６で保持されている被研磨物（４８φの結晶化ガラス基板）２３を、押圧力Ｆとして９．８ｋＰａ（１００ｇ／ｃｍ２）の力で、研磨定盤２２に押し付けながら、研磨定盤２２を、５０ｍｉｎ−１（ｒｐｍ）の回転速度で回転させた。次いで、ポンプＰを介してスラリー槽２８に貯留されている２５℃の研磨材スラリー２４を、スラリーノズル２５から研磨布２１に供給した。研磨済みの研磨材スラリー２４は、下部に貯留された後、流路２７を通りスラリー槽２８に回収され、研磨装置２０とスラリー槽２８との間を繰り返し循環させ、この条件で３０分間の研磨加工を行った。【０２６６】
次いで、被研磨物２３の３０分間の研磨加工における研磨前後での厚さをＮｉｋｏｎ  Ｄｉｇｉｍｉｃｒｏ（ＭＦ５０１）にて測定し、厚さ変位から１分間当たりの研磨量（μｍ）を算出し、これを研磨速度１（μｍ／ｍｉｎ）とした。【０２６７】
〈研磨速度２の測定：連続研磨処理後の研磨速度〉
次いで、上記と同様の条件で、３０分間の研磨加工を、１０回繰り返した後、１０回目における研磨速度（μｍ／ｍｉｎ）を上記の方法で測定し、これを研磨速度２（μｍ／ｍｉｎ）とした。【０２６８】
〈研磨速度の判定〉
上記測定した研磨速度１及び研磨速度２について、下記の基準に従って研磨速度のランク付を行った。【０２６９】
Ｓ：研磨速度が、０．９０μｍ／ｍｉｎ以上である
Ａ：研磨速度が、０．７０μｍ／ｍｉｎ以上、０．９０μｍ／ｍｉｎ未満である
Ｂ：研磨速度が、０．５０μｍ／ｍｉｎ以上、０．７０μｍ／ｍｉｎ未満である
Ｃ：研磨速度が、０．５０μｍ／ｍｉｎ未満である
上記研磨速度１のランクにより、酸化セリウム研磨材の研磨速度を判定し、研磨速度１に対する研磨速度２の判定ランクの変化で、研磨速度持続性を評価した。ランクの変化が小さいほど、研磨速度持続性に優れていることを表す。Ｂ以上のランクであれば、実用上好ましい範囲である。【０２７０】
（被研磨物の表面粗さＲａの測定）
被研磨物（４８φの結晶化ガラス基板）の表面粗さＲａは、上記研磨速度１の評価で３０分間の研磨加工を行った４８φの結晶化ガラス基板の研磨面を、光波干渉式表面粗さ計（Ｚｙｇｏ社製Ｄｕａｌ−ｃｈａｎｎｅｌ  ＺｅＭａｐｐｅｒ）により測定した。なお、表面粗さＲａとは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−２００１における算術平均粗さを表している。【０２７１】
以上により得られた結果を、表１に示す。【０２７２】
【表１】
0006447499.tif 000002
【０２７３】
表１に記載の結果より明らかなように、平均アスペクト比が１．００〜１．１５の範囲内にあり、粒子径Ｄ５０（ｎｍ）が５０〜１５００ｎｍの範囲内であり、かつセリウムの平均含有率が８１ｍｏｌ％以上である本発明の研磨材粒子を含む研磨材は、比較例に対し、研磨速度及び研磨速度持続性に優れ、かつ被研磨物表面を高レベルで研磨することができることが分かる。【０２７４】
本発明で規定する平均アスペクト比、粒子径Ｄ５０（ｎｍ）及びセリウム含有率の一つでも満たしていない比較例である研磨材粒子９〜１４は、研磨材粒子としての粒子径変動係数が大きく、研磨速度としても不十分であり、研磨後の被研磨材表面の平滑性が低い。また、粒子径Ｄ５０（ｎｍ）あるいは平均アスペクト比が上限を超えている研磨材粒子では、被研磨物との接触面積が十分に確保することができず、研磨速度としては、初期（研磨速度１）から低いままであった。【０２７５】
実施例２
《研磨材の調製》
〔研磨材１５〜２０の調製〕
実施例１に記載の研磨材１の調製において、表２に記載のＤｍａｘ／Ｄ５０、Ｄ１０／Ｄ５０、Ｄ９０／Ｄ５０となるように、希土類塩水溶液１の濃度、尿素水溶液１の加熱温度と時間を適宜変更して、研磨材１５〜２０を調製した。【０２７６】
Ｄｍａｘ／Ｄ５０及びＤ９０／Ｄ５０の値を大きくするには、工程Ｂで調製する希土類塩水溶液１の濃度を高く設定した。また、Ｄ１０／Ｄ５０の値を大きくするには、工程Ａにおける尿素水溶液１の加熱温度を低くして、分解尿素の濃度を下げることで調整した。【０２７７】
《研磨材の評価》
上記調製した研磨材１５〜２０と、実施例１で調製した研磨材１について、下記の評価を行った。【０２７８】
〔粒子径分布特性値：粒子径Ｄ１０、粒子径Ｄ５０、粒子径Ｄ９０、最大粒子径Ｄｍａｘの測定〕
各研磨材が含有する研磨材粒子について、実施例１に記載の粒子径Ｄ５０の測定と同様にして、図３に例示するように横座標に測定した研磨材粒子の粒子径をプロットし、縦座標に研磨材粒子の粒子数の累積粒子個数（積分曲線）をプロットして、研磨材粒子の粒子径の粒子径累積分布曲線を作成した。次いで、作成した累積曲線において、図３に示すように、累積粒子個数が１０（％）、５０（％）、９０（％）、１００（％）における粒子径を求め、これを粒子径Ｄ１０、粒子径Ｄ５０、粒子径Ｄ９０、最大粒子径Ｄｍａｘとした。次いで、得られた各特性値より、Ｄｍａｘ／Ｄ５０、Ｄ１０／Ｄ５０、Ｄ９０／Ｄ５０を算出した。【０２７９】
〔研磨速度及び研磨速度持続性の評価〕
実施例１に記載の方法と同様にして、研磨速度１及び研磨速度２を測定し、研磨速度及び研磨速度持続性を評価した。【０２８０】
以上により得られた結果を、表２に示す。【０２８１】
【表２】
0006447499.tif 000003
【０２８２】
表２に記載の結果より明らかなように、Ｄｍａｘ／Ｄ５０、Ｄ１０／Ｄ５０、Ｄ９０／Ｄ５０の各値が、１．００に近づくほど、すなわち、粒子径分布として小さくなり、単分散性が高まるほど、研磨速度がより一層上昇し、加えて研磨速度持続性も向上していることが分かる。【０２８３】
実施例３
《研磨材の調製》
〔研磨材１０１の調製〕
下記の手順に従って、研磨材１０１を調製した。なお、各構成要件の後の括弧内に記載の数字は、図５に記載の符号を示す。【０２８４】
（１）図５に示す製造工程フローにおいて、沈殿剤溶液（７）として、５．０ｍｏｌ／Ｌの尿素水溶液１０１を０．５Ｌ用意し、これを沈殿剤溶液調製釜（６）に添加し、６０℃まで加温した（図５に記載の工程３Ａ及び３Ｂ）。【０２８５】
（２）図５の工程２に示すように、１．０ｍｏｌ／Ｌの硝酸セリウム水溶液２００ｍＬに純水を加えて９．５Ｌとして希土類塩水溶液１０１（２）を調製し、これを圧力容器（４）であるオートクレーブに入れ、希土類塩水溶液１０１（２）を１１５℃に加熱した（図５に記載の工程２）。【０２８６】
（３）次いで、図５の工程３で示すように、１１５℃に加熱した希土類塩水溶液１０１（セリウムが１００ｍｏｌ％）を撹拌しながら、図５に示す工程３Ｂより、６０℃に加温した沈殿剤溶液（７）である５．０ｍｏｌ／Ｌの尿素水溶液１０１を、加圧式送液ポンプ（１１）を用いて、希土類塩水溶液１０１（２）中に、３０秒かけて添加して、反応液を調製した（図５に記載の工程３）。【０２８７】
なお、工程３における希土類塩水溶液１０１（２）と尿素水溶液１０１との混合終了後の反応液温度の実測値は、１１１．３℃であった。【０２８８】
（４）次いで、図５に示す工程４において、工程３で調製した反応液を１１０℃の温度条件で１時間加熱撹拌し、研磨材粒子前駆体溶液１０１（１３）を生成させた（図５に記載の工程４）。【０２８９】
（５）次いで、図５に示す工程５として、加熱撹拌した研磨材粒子前駆体溶液１０１（１３）中に析出した研磨材粒子の前駆体を、メンブランフィルターを用いて分離した（図５に記載の工程５）。【０２９０】
（６）次いで、分離した研磨材粒子の前駆体を、焼成装置（１６）としてローラーハースキルンを用い、６００℃で焼成して、研磨材粒子を含有する研磨材１０１を得た。【０２９１】
〔研磨材１０２の調製〕
上記研磨材１０１の調製において、希土類塩水溶液１０１に代えて、下記の組成の希土類塩水溶液１０２を用いた以外は同様にして、研磨材１０２を調製した。【０２９２】
（希土類塩水溶液１０２の調製）
１．０ｍｏｌ／Ｌの硝酸セリウム水溶液１８０ｍＬ（９０ｍｏｌ％）と、１．０ｍｏｌ／Ｌの硝酸イットリウム水溶液２０ｍＬ（１０ｍｏｌ％）に純水を加えて９．５Ｌとして希土類塩水溶液１０２を調製した。【０２９３】
〔研磨材１０３〜１２３の調製〕
上記研磨材１０２の調製において、希土類塩水溶液を構成する希土類の種類及び構成比率を、表３に記載の構成に変更して各希土類塩水溶液を調製し、それを用いた以外は同様にして、研磨材１０３〜１２３を調製した。なお、表３に記載の反応温度は、工程３において希土類塩水溶液１０１と尿素水溶液１０１との混合が終了した後の反応液の温度の実測値である。【０２９４】
〔研磨材１２４の調製〕
前記研磨材１０１の調製において、工程３におけるオートクレーブ中の希土類塩水溶液１０１の加熱温度を１０３℃に変更した以外は同様にして、研磨材１２４を調製した。なお、表３に記載の反応温度は、工程３において希土類塩水溶液１０１と尿素水溶液１０１との混合が終了した後の反応液の温度の実測値である。【０２９５】
〔研磨材１２５の調製〕
前記研磨材１０１の調製において、工程３におけるオートクレーブ中の希土類塩水溶液１０１の加熱温度を１２５℃に変更した以外は同様にして、研磨材１２５を調製した。なお、表３に記載の反応温度は、工程３において希土類塩水溶液１０１と尿素水溶液１０１との混合が終了した後の反応液の温度の実測値である。【０２９６】
〔研磨材１２６の調製〕
前記研磨材１０１の調製において、工程３におけるオートクレーブ中の希土類塩水溶液１０１の加熱温度を１３５℃に変更した以外は同様にして、研磨材１２６を調製した。なお、表３に記載の反応温度は、工程３において希土類塩水溶液１０１と尿素水溶液１０１との混合が終了した後の反応液の温度の実測値である。【０２９７】
〔研磨材１２７の調製〕
前記研磨材１０１の調製において、工程３におけるオートクレーブ中の希土類塩水溶液１０１の加熱温度を１４５℃に変更した以外は同様にして、研磨材１２７を調製した。なお、表３に記載の反応温度は、工程３において希土類塩水溶液１０１と尿素水溶液１０１との混合が終了した後の反応液の温度の実測値である。【０２９８】
〔研磨材１２８の調製〕
前記研磨材１０１の調製において、工程３におけるオートクレーブ中の希土類塩水溶液１０１の加熱温度を１５５℃に変更した以外は同様にして、研磨材１２７を調製した。なお、表３に記載の反応温度は、工程３において希土類塩水溶液１０１と尿素水溶液１０１との混合が終了した後の反応液の温度の実測値である。【０２９９】
〔研磨材１２９の調製〕
前記研磨材１０１の調製において、工程３におけるオートクレーブ中の希土類塩水溶液１０１の加熱温度を９３℃に変更した以外は同様にして、研磨材１２９を調製した。なお、表３に記載の反応温度は、工程３において希土類塩水溶液１０１と尿素水溶液１０１との混合が終了した後の反応液の温度の実測値である。【０３００】
〔研磨材１３０の調製〕
前記研磨材１０１の調製において、工程３におけるオートクレーブ中の希土類塩水溶液１０１の加熱温度を９８℃に変更した以外は同様にして、研磨材１３０を調製した。なお、表３に記載の反応温度は、工程３において希土類塩水溶液１０１と尿素水溶液１０１との混合が終了した後の反応液の温度の実測値である。【０３０１】
〔研磨材１３１の調製〕
５．０ｍｏｌ／Ｌの尿素水溶液を０．５Ｌと、１．０ｍｏｌ／Ｌの硝酸セリウム水溶液２００ｍＬを混合し、これに純水を加えて１０．０Ｌとして反応液を調製した後、この反応液を２５℃の状態でオートクレーブ中に収納し、３０分を要して、１１０℃まで加熱して工程３まで行い、工程４〜工程６は前記研磨材１０１の調製と同様にして、研磨材１３１を調製した。【０３０２】
〔研磨材１３２の調製〕
前記研磨材１０１の調製において、工程２〜工程４までを、圧力容器であるオートクレーブに代えて、工程３Ａで用いたのと同様の開放系の調製釜を用いた以外は同様にして、研磨材１３２を調製した。【０３０３】
《研磨材が含有する研磨材粒子の特性値の測定》
〔粒子形状〕
研磨材粒子について、走査型顕微鏡写真（ＳＥＭ像）の撮影を行い、下記の方法に従ってアスペクト比を測定し、アスペクト比が、１．００〜１．１５の範囲内であれば、球形状として分類した。アスペクト比が１．１６以上である場合には、不定形として分類した。なお、研磨材３２においては、走査型顕微鏡写真（ＳＥＭ像）で観察した結果、球形状粒子と不定形粒子とが混在していた。【０３０４】
〔アスペクト比の測定〕
上記調製した各研磨材粒子について、走査型顕微鏡を用いて粒子写真（ＳＥＭ像）の撮影を行い、研磨材粒子１００個を無作為に選択し、その長径をａ、短径をｂと、ａ／ｂの値の平均値を求め、これをアスペクト比とした。なお、各研磨材粒子について、外接する長方形（「外接長方形」という。）を描いたとき、外接長方形の短辺及び長辺うち、最短の短辺の長さを短径ｂとし、最長の長辺の長さを長径ａとした。【０３０５】
〔粒子径変動係数：ＣＶ値の測定〕
研磨材粒子について走査型顕微鏡による写真撮影（ＳＥＭ像）を行った後、研磨材粒子１００個を無作為に選択し、その粒子径を測定し、その測定結果より、平均粒子径及び粒子径分布の標準偏差を求め、下式に従って粒子径の変動係数（ＣＶ値）を求め、これを単分散性の尺度とした。なお、各研磨材粒子の粒子径は、各粒子の写真画像の面積に基づき、面積円相当粒子径を求め、これを各粒子の粒子径とする。【０３０６】
粒子径の変動係数（％）＝（粒子径分布の標準偏差／平均粒子径）×１００
〔研磨速度の測定〕
上記調製した各研磨材粒子を含む研磨材の粉体を、溶媒として水に１００ｇ／Ｌの濃度で分散し、次いで、孔径５μｍのフィルターで粗大粒子を除去して、各研磨材スラリーを調製した。【０３０７】
研磨速度は、研磨機の研磨対象面に研磨材スラリーを供給しながら、研磨対象面を研磨布で研磨することで測定した。具体的には、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。研磨前後の厚さをＮｉｋｏｎ  Ｄｉｇｉｍｉｃｒｏ（ＭＦ５０１）にて測定し、厚さ変位から１分間当たりの研磨量（μｍ）を算出し、これを研磨速度とした。【０３０８】
〔表面粗さの測定〕
ガラス基板表面の表面粗さＲａは、上記研磨速度の評価で３０分間の研磨加工を行ったガラス基板表面（研磨面）を、光波干渉式表面粗さ計（Ｚｙｇｏ社製Ｄｕａｌ−ｃｈａｎｎｅｌ  ＺｅＭａｐｐｅｒ）により表面粗さＲａを測定した。なお、Ｒａとは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−２００１における算術平均粗さを表している。【０３０９】
以上の評価により得られた結果を表３に示す。【０３１０】
【表３】
0006447499.tif 000004
【０３１１】
表３に記載の結果より明らかなように、本発明で規定する製造方法Ｂに従って調製した本発明の研磨材は、比較例に対し、研磨材粒子として高い球形状と単分散性を有し、十分な研磨速度を備えると共に、研磨対象物の研磨後の表面平滑性が極めて高く、研磨性能に優れていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０３１２】
本発明の研磨材粒子は、精密研磨に適した研磨性能を有し、研磨速度が速く、かつ単分散性が高く、光学ガラス等の光学部材の精密研磨加工を行うことができる研磨加工方法として好適に利用できる。
【符号の説明】
【０３１３】
１  希土類塩水溶液調製釜（開放系）
２  希土類塩水溶液
３  撹拌機
４  圧力容器
５、９  加熱部
６  沈殿剤溶液調製釜（開放系）
７  沈殿剤溶液
８  撹拌機
１０  弁
１１  加圧式送液ポンプ
１２  希土類塩水溶液と沈殿剤溶液との混合液（反応液）
１３  研磨材粒子前駆体溶液
１４  密封容器による圧力環境
１５  固液分離装置
１６  焼成装置
２０  研磨装置
２１  研磨布
２２  研磨定盤
２３  被研磨物
２４  研磨材スラリー
２５  スラリーノズル
２６  被研磨物保持部
２７  流路
２８  スラリー槽
Ｆ  押圧力
工程１  希土類塩水溶液調製工程
工程２  希土類塩水溶液の加熱工程（圧力容器）
工程３  希土類塩水溶液と沈殿剤溶液との混合工程（圧力容器）
工程３Ａ  沈殿剤溶液調製工程（開放系）
工程３Ｂ  沈殿剤溶液の加温工程（開放系）
工程４  研磨材粒子前駆体形成工程（圧力容器）
工程５  固液分離工程
工程６  焼成工程
工程Ａ  沈殿剤水溶液調製工程（密閉系）
工程Ｂ  希土類塩水溶液調製工程（開放系）
工程Ｃ  沈殿剤水溶液の添加工程（核粒子形成工程）
工程Ｄ  加熱撹拌工程（粒子成長工程）
工程Ｅ  固液分離工程
工程Ｆ  焼成工程
【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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