TW201602325A - 硬質材料的研磨用組成物 - Google Patents

Abstract

本發明提供於研磨由於硬質材料所成的研磨對象物之用途中，能以高的研磨速度進行研磨之研磨用組成物及使用該研磨用組成物的硬質材料之製造方法。本發明所提供的研磨用組成物係將由二硼化鈦所成的磨粒分散於分散體中所成。又，本發明所提供的硬質材料之製造方法包含使用上述研磨用組成物來研磨硬質材料表面之步驟。

Description

硬質材料的研磨用組成物

本發明關於適用於研磨由硬質材料所成的研磨對象物之用途的研磨用組成物及使用其的硬質材料之製造方法。本申請案係以2014年4月4日申請的日本發明專利申請案2014-078106號為基礎而主張優先權，該申請案的全部內容係在本說明書中作為參照而併入。

所謂的硬質材料，一般表示硬且難加工之材料。例如，具體地指如氧化鋁、氧化鋯、碳化矽之陶瓷材料、如鈦合金、鎳合金、不鏽鋼之合金材料、如碳化鎢-鈷(WC-Co)之超硬合金材料。如此的硬質材料之研磨加工係不容易。因此，通常此等材料係藉由如鑽石、CBN、碳化硼之硬度高的磨粒進行研光(lapping)。

例如，有揭示藉由鑽石漿體進行研光後，藉由使用膠體二氧化矽的化學機械研磨進行鏡面研磨(參照專利文獻1)。又，作為用於研光加工的磨粒，除了鑽石磨粒，還揭示使用CBN、碳化矽、氧化鋁、碳化硼(參照專利文獻2)。再者，作為用於研光的磨粒，有揭示使用氧化亞硼 (BxO)(參照專利文獻3)。然而，藉由此等之硬質磨粒進行研光時，成本係非常昂貴，而且於使用膠體二氧化矽的研磨中，由於需要非常長的時間，於得到高平滑的表面之前，有需要許多的時間與成本之問題。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本發明專利申請案公開2006-249536號公報

[專利文獻2]日本發明專利申請案公開2005-262350號公報

[專利文獻3]日本發明專利申請案公開平7-34063號公報

本發明者專心致力地研究，結果發現藉由使用將由二硼化鈦(TiB₂)所成的磨粒分散於分散體中所成之研磨用組成物，可對於硬質材料以高研磨速度進行加工。本發明係以上述的知識見解為基礎而完成者，其目的在於提供一種研磨用組成物，能在研磨由硬質材料所成的研磨對象物(被研磨物)之用途中以高研磨速度進行研磨。

為了達成上述目的，本發明之研磨用組成物的特徵為 將由二硼化鈦所成的磨粒分散於分散體中所成。本發明之研磨用組成物較佳為前述分散體係溶劑，而且本發明之研磨用組成物較佳為前述分散體係結合材，前述磨粒係固定於前述分散體。又，本發明的硬質材料之製造方法的特徵為包含使用前述研磨用組成物來研磨硬質材料的表面之步驟。

藉由本發明之研磨用組成物，可以高研磨速度研磨由硬質材料所成的研磨對象物。再者，於本說明書中，所謂由硬質材料所成的研磨對象物，就是指所研磨之面(研磨對象面)具有由硬質材料所構成的部分之研磨對象物。此處所揭示的技術係除了可適用於全體由硬質材料所成的研磨對象物，還可適用於在研磨對象面的一部分中具有由硬質材料所成的部分之研磨對象物。

[實施發明的形態]

以下，說明本發明之一實施形態。

本實施形態之研磨用組成物的特徵為將由二硼化鈦所成的磨粒分散於分散體中所成。作為磨粒使用的二硼化鈦，係具有維氏硬度(Hv)為2000以上的非常高硬度之材料；作為其製造方法，已知除了使鈦與硼直接反應之方法，還有使氧化鈦與氧化硼還原之方法，或使鈦與硼的鹵化物氣相反應之方法等(例如，參照日本發明專利申請案公開平5-139725)。作為此處所揭示的二硼化鈦磨粒，不 受製造方法或形態所拘束，只要是一般可取得者，則可無特別限制地使用。

二硼化鈦通常為具有六方晶的結晶構造之結晶性成分。上述結晶的大小係沒有限定，而且亦可包含非晶質成分。又，只要對於磨粒的性能不造成影響之程度，則亦可包含其他的元素，例如碳、鐵、氧、氮、矽、鋁、鋯等的雜質。二硼化鈦之純度高者為佳，具體地較佳為90質量%以上，更佳為99質量%以上。二硼化鈦之純度例如可藉由螢光X射線裝置的二硼化鈦之測定值來測定，還可藉由粉末X射線繞射法的繞射峰之強度來測定。再者，藉由螢光X射線裝置測定的純度與以粉末X射線繞射法為基礎而測定的純度不同時，採用更高純度的測定結果作為該二硼化鈦之純度。

研磨用組成物中的二硼化鈦之平均粒徑較佳為0.1μm以上，更佳為0.5μm以上，尤佳為1μm以上。隨著平均粒徑變大，研磨用組成物所致的硬質材料之研磨速度升高。此點係在二硼化鈦的平均粒徑為0.1μm以上，更言之為0.5μm以上，進一步言之為1μm以上，容易將研磨用組成物所致的硬質材料之研磨速度提高到實用上特別合適的水準為止。

雖然沒有特別的限定，但於較佳的一態樣中，二硼化鈦的平均粒徑可為2μm以上，也可為2.2μm以上，更可為2.5μm以上。如此大小的二硼化鈦，從能進一步提高硬質材料的研磨速度來看，例如適合作為後述研光所用的磨 粒。

再者，二硼化鈦的平均粒徑係藉由雷射繞射/散射式粒徑分布測定裝置所求得之重量平均徑(重量(體積)基準分布的平均直徑)。上述平均粒徑例如可使用股份有限公司堀場製作所製LA-950測定。

又，研磨用組成物中之二硼化鈦的平均粒徑較佳為50μm以下，更佳為10μm以下，尤佳為8μm以下。隨著平均粒徑變小，研磨用組成物的分散安定性升高，而且使用研磨用組成物研磨後的硬質材料之刮痕發生係被抑制。此點係在二硼化鈦的平均粒徑為50μm以下，更言之為10μm以下，進一步言之為8μm以下，容易將研磨用組成物的分散安定性、以及使用研磨用組成物研磨後的硬質材料之表面精度提高到實用上特別合適的水準為止。

研磨用組成物中的二硼化鈦之含量較佳為0.05質量%以上，更佳為0.1質量%以上，尤佳為0.2質量%以上。隨著二硼化鈦之含量變多，研磨用組成物所致的硬質材料的研磨速度升高。此點係在研磨用組成物中的磨粒之含量為0.05質量%以上，更言之為0.1質量%以上，進一步言之為0.2質量%以上，容易將研磨用組成物所致的硬質材料之研磨速度提高到實用上特別合適的水準為止

又，研磨用組成物中的二硼化鈦之含量較佳為40質量%以下，更佳為30質量%以下，尤佳為20質量%以下。即使二硼化鈦之含量變多，研磨用組成物所致的硬質材料之研磨速度也難以超出此，故不經濟。此點若根據此 處所揭示的技術，則研磨用組成物中的二硼化鈦之含量為40質量%以下，更言之為30質量%以下，進一步言之為20質量%以下，亦可將研磨用組成物所致的硬質材料之研磨速度維持在實用上特別合適的水準。

研磨用組成物中的磨粒，係除了硼化鈦，還可含有其他的磨粒。作為其他的磨粒之例，可舉出由鑽石；硼化鋯、硼化鉭、硼化鉻、硼化鉬、硼化鎢、硼化鑭等之硼化物；碳化硼、碳化矽(例如綠色碳化矽)等之碳化物；氧化鋁、氧化矽、氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰等之氧化物；氮化硼(典型地，立方晶氮化硼)等之氮化物等任一者所實質地構成之磨粒。作為實質地由氧化矽所成的磨粒之例，可舉出石英等。

從研磨效率之觀點來看，磨粒中所佔有的二硼化鈦之比例愈高愈佳。具體地，磨粒中的二硼化鈦之含量較佳為70質量%以上，更佳為90質量%以上。此處，所謂磨粒中所佔有的二硼化鈦之比例，就是指二硼化鈦佔研磨用組成物中所含有的磨粒之全部質量的比例。

作為使研磨用組成物中的磨粒分散之分散體的一個較佳樣態，可舉出溶劑。溶劑只要是可使磨粒分散，則沒有特別的限制。作為溶劑，除了水，還可使用醇類、醚類、二醇類、各種油類等之有機溶劑。於上述油類之例中，包含礦油、合成油、植物油等之油劑。如此的溶劑係可以單獨1種或組合2種以上使用。其中，從揮發性或洗淨性等亦無問題且研磨廢液處理亦無問題來看，較佳為使用以水 作為主成分的溶劑。上述以水作為主成分的溶劑，較係90體積%以上為水，更佳係95體積%以上(典型地99~100體積%)為水。作為水，可使用離子交換水(去離子水)、蒸餾水、純水等。

於研磨用組成物中，為了分散安定性的提高，亦可添加分散劑。於添加有分散劑的研磨用組成物中，上述分散體較佳為溶劑。作為分散劑之例，例如可舉出六偏磷酸鈉或無磷酸鈉等之聚磷酸鹽。又，水溶性高分子或彼等之鹽亦可作為分散劑使用。藉由添加分散劑而研磨用組成物的分散安定性升高，藉由漿體濃度的均勻化而研磨用組成物的供給安定化成為可能。另一方面，當過剩地添加分散劑時，研磨用組成物中的磨粒係在保管或輸送時沈降，所發生的沈澱容易變強固。因此，於研磨用組成物之使用時，不容易分散該沈澱。即，研磨用組成物中的磨粒之再分散性會降低。

作為分散劑使用的水溶性高分子之例，可舉出聚羧酸、聚羧酸鹽、聚磺酸、聚磺酸鹽、多胺、聚醯胺、多元醇、多糖類，以及彼等之衍生物或共聚物等。更具體地，可舉出聚苯乙烯磺酸鹽、聚異戊二烯磺酸鹽、聚丙烯酸鹽、聚馬來酸、聚伊康酸、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚甘油、聚乙烯吡咯啶酮、異戊二烯磺酸與丙烯酸之共聚物、聚乙烯吡咯啶酮聚丙烯酸共聚物、聚乙烯吡咯啶酮醋酸乙烯酯共聚物、萘磺酸福馬林縮合物之鹽、二烯丙基胺鹽酸鹽二氧化硫共聚物、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素的 鹽、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、聚三葡萄糖(pullulan)、殼聚糖、殼聚糖鹽類等。

上述水溶性高分子的重量平均分子量(Mw)係沒有特別的限定。從充分發揮分散安定性提高效果之觀點來看，通常Mw約1萬以上(例如超過5萬)為適當。Mw之上限係沒有特別的限定，從過濾性或洗淨性等之觀點來看，通常約80萬以下(例如60萬以下，典型為30萬以下)左右為適當。再者，水溶性高分子的Mw係可採用以凝膠滲透層析術(GPC)為基礎之值(水系、聚環氧乙烷換算)。

雖然沒有特別的限定，但於包含分散劑的態樣之研磨用組成物中，該分散劑之含量例如0.001質量%以上為適當，較佳為0.005質量%以上，更佳為0.01質量%以上，尤佳為0.02質量%以上。上述含量通常10質量%以下為適當，較佳為5質量%以下，例如1質量%以下。

於研磨用組成物中，亦可更添加各種的界面活性劑。此處所言的界面活性劑，典型地與分散劑相比為低分子量之化合物，較佳為分子量小於1萬之化合物。於加有界面活性劑的研磨用組成物中，上述分散體較佳為溶劑。使用界面活性劑時，藉由吸附於磨粒表面或被研磨物之表面而改變彼等之表面狀態，使磨粒的分散性變化，或藉由在被研磨物之表面上形成保護膜，而防止在被研磨物表面發生缺陷，或可防止缺陷的擴大。

界面活性劑係可為陰離子系及非離子系之任一種界面活性劑。作為較佳的非離子系界面活性劑之例，可舉出具 有複數個相同或不同種類的氧化烯單位之聚合物，於該聚合物鍵結有醇、烴或芳香環之化合物。更具體地，可舉出聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚、聚氧乙烯聚氧丁烯烷基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧丁烯烷基醚、聚氧乙烯羧酸酯、聚氧乙烯羧酸二酯、聚氧乙烯聚氧丙烯羧酸酯、聚氧乙烯聚氧丁烯羧酸酯、聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧丁烯羧酸酯、聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物、聚氧乙烯聚氧丁烯共聚物、聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧丁烯共聚物、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯及聚氧乙烯雙脫水山梨糖醇脂肪酸酯、單月桂酸聚氧乙烯山梨糖醇酐、單棕櫚酸聚氧乙烯山梨糖醇酐、單硬脂酸聚氧乙烯山梨糖醇酐、單油酸聚氧乙烯山梨糖醇酐、三油酸聚氧乙烯山梨糖醇酐、單辛酸聚氧乙烯山梨糖醇酐、四油酸聚氧乙烯雙脫水山梨糖醇等。

作為陰離子系界面活性劑之例，可舉出磺酸系界面活性劑，更具體地可舉出烷基磺酸、烷基醚磺酸、聚氧乙烯烷基醚磺酸、烷基芳香族磺酸、烷基醚芳香族磺酸、聚氧乙烯烷基醚芳香族磺酸等。

雖然沒有特別的限定，但於包含界面活性劑的態樣之研磨用組成物中，該界面活性劑之含量例如0.001質量%以上為適當，較佳為0.005質量%以上，更佳為0.01質量%以上，尤佳為0.02質量%以上。又，上述含量通常10質量%以下為適當，較佳為5質量%以下，例如1質量%以下。

再者，研磨用組成物中的分散劑或界面活性劑之含 量，由於亦隨著所使用的磨粒之種類或大小、含量等而不同，故較佳為按照需要來適宜設定最適合的含量。又，研磨中此等分散劑或界面活性劑不僅是作用於磨粒，而且亦作用於被研磨物，取決於所使用的分散劑，會抑制被研磨物的研磨速度。可考慮此，選擇分散劑或界面活性劑的種類或添加量。

於上述分散體為溶劑的研磨用組成物中，該研磨用組成物的pH係沒有特別的限定。通常，研磨用組成物之pH較佳為1以上。又，研磨用組成物之pH較佳為12以下。研磨用組成物之pH若為上述範圍內，則容易將研磨用組成物所致的硬質材料之研磨速度提高到實用上特別合適的水準為止。考慮研磨對象物對於pH的脆弱性等，較佳為使用恰當的pH之研磨用組成物。例如，於不鏽鋼之情況，可將研磨用組成物的pH設定在1以上8以下，更佳為設定在1以上5以下(例如2以上4以下)。

研磨用組成物之pH係可使用各種的酸、鹼或彼等之鹽來調整。具體地，例如較宜使用檸檬酸及其他的有機羧酸、有機膦酸、有機磺酸等之有機酸，或磷酸、亞磷酸、硫酸、硝酸、鹽酸、硼酸、碳酸等之無機酸，氧化四甲氧基銨、三甲醇胺、單乙醇胺等之有機鹼，氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨等之無機鹼，或彼等之鹽。此等之酸、鹼或彼等之鹽係可以單獨1種或組合2種以上使用。

於前述酸及鹼之組合中，特別地於弱酸與強鹼、強酸與弱鹼、或弱酸與弱鹼之組合時，可期待pH的緩衝作 用。再者，於前述酸及鹼之組合中，為強酸與強鹼之組合時，可以少量調整pH以及電導度。

本發明之研磨用組成物係視需要亦可包含上述以外的成分之成分。作為如此的成分之例，例如可舉出防蝕劑或螯合劑、防腐劑、防黴劑等。

作為防蝕劑之例，可舉出胺類、吡啶類、四苯基鏻鹽、苯并三唑類、三唑類、四唑類、苯甲酸等。

作為螯合劑之例，可舉出葡萄糖酸等之羧酸系螯合劑、乙二胺、二伸乙三胺、三甲基四胺等之胺系螯合劑、乙二胺四乙酸、氮基三乙酸、羥乙基乙二胺三乙酸、三伸乙四胺六乙酸、二伸乙三胺五乙酸等之多胺基羧酸系螯合劑、2-胺基乙基膦酸、1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸、胺基三(亞甲基膦酸)、乙二胺四(亞甲基膦酸)、二伸乙三胺五(亞甲基膦酸)、乙烷-1,1-二膦酸、乙烷-1,1,2-三膦酸、甲烷羥基膦酸、1-膦醯基丁烷-2,3,4-三羧酸等之有機膦酸系螯合劑、苯酚衍生物、1,3-二酮等。

作為防腐劑之例，可舉出次氯酸鈉等。作為防黴劑之例，可舉出唑啶-2,5-二酮等之唑啉等。

本發明的研磨用組成物之製造方法，只要是使用上述說明的研磨用組成物進行研磨，則沒有特別的限制。例如，藉由將磨粒及視需要的分散劑、pH調整劑或其他成分在溶劑中攪拌混合，可得到研磨用組成物。

作為使研磨用組成物中的磨粒分散之分散體之一個較佳態樣，可舉出結合材。具體地，如樹脂結合磨石、金屬 結合磨石、陶瓷結合磨石、電沈積磨石，以及研磨輪的片段，或如研磨布紙等，將本發明的磨粒經由結合材固定而作為固定研磨用組成物使用，尤其在研磨硬質材料時，可期待得到優異的加工性能。作為前述結合材的構成成分，並沒有特別的限定，可使用一般已知的樹脂、金屬等。又，於前述結合材中視需要亦可添加各種眾所周知的添加劑。還有，除了二硼化鈦磨粒，還可具有別的磨粒。

如此地，依照本說明書，可提供硬質材料的研磨用組成物，其包含由二硼化鈦所成的磨粒與使該磨粒分散的分散體。

較佳的一態樣之研磨用組成物係上述分散體為溶劑。如此的分散介質為溶劑之形態的研磨用組成物，例如以一邊將該研磨用組成物供給至金屬壓盤上，一邊使作為研磨對象物的硬質材料與前述壓盤接觸，以使兩者相對運動之態樣，可較宜使用於前述硬質材料之研磨。分散介質為溶劑之形態的研磨用組成物，係在藉由一邊將該研磨用組成物供給至在壓盤上所黏貼的研磨墊上，一邊使作為研磨對象物的硬質材料與前述研磨墊接觸，藉由使兩者相對運動，而研磨前述硬質材料之態樣中，亦可較佳地使用。依照本說明書，提供硬質材料之製造方法，其包含如此地研磨硬質材料之步驟。再者，如由熟習技藝者可明知，於此等之態樣中，硬質材料與前述壓盤或前述研磨墊之接觸，係包含隔著上述研磨用組成物之接觸(典型地，隔著該研磨用組成物中所含有的磨粒之接觸)的概念。

較佳的其他一態樣之研磨用組成物係上述分散體為結合材，上述磨粒固定於上述分散體。依照本說明書，提供硬質材料之製造方法，其包含使用如此之磨粒固定於作為分散體的結合材之形態的研磨用組成物，研磨硬質材料表面之步驟。

於本實施形態的硬質材料之製造方法中，所謂的硬質材料，就是指硬度高的材料，典型地指維氏硬度超過100HV者。所謂的硬質材料，可舉出如氧化鋁、氧化鋯、碳化矽之陶瓷材料，如鈦合金、鎳合金、不鏽鋼之合金材料，如碳化鎢-鈷(WC-Co)之超硬合金材料等。維氏硬度表示對於壓入壓力的堅牢度，具體地係藉由JIS Z2244：2009中記載之方法所測定的硬度。

所謂的陶瓷，就是將由金屬的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等所成之結晶性材料經由高溫的熱處理而燒固的燒結體，具體地可舉出氧化鋁、氧化鋯、碳化矽等。

此處所揭示的技術係可較宜適用於硬質金屬材料，即維氏硬度超過100HV的金屬材料之研磨。

鈦合金係以鈦作為主成分，含有與主成分相異的金屬物種，例如鋁、鐵及釩等。鈦合金中之與主成分相異的金屬物種之含量，相對於合金材料全體，例如為3.5~30質量%。作為鈦合金，例如於JIS H4600：2012記載之種類中，可舉出11~23種、50種、60種、61種及80種者。

鎳合金係以鎳作為主成分，含有與主成分相異的金屬物種，例如選自鐵、鉻、鉬及鈷的至少1種。鎳合金中之 與主成分相異的金屬物種之含量，相對於合金材料全體，例如為20~75質量%。作為鎳合金，例如於JIS H4551：2000記載的合金編號中，可舉出NCF600、601、625、750、800、800H、825、NW0276、4400、6002、6022等。

不鏽鋼係以鐵作為主成分，含有與主成分相異的金屬物種，例如選自由鉻、鎳、鉬及錳所成之群的至少1種。不鏽鋼中之與主成分相異的金屬物種之含量，相對於合金材料全體，例如為10~50質量%。作為不鏽鋼，例如於JIS G4303：2005記載的種類之記號中，可舉出SUS201、303、303Se、304、304L、304NI、305、305JI、309S、310S、316、316L、321、347、384、XM7、303F、303C、430、430F、434、410、416、420J1、420J2、420F、420C、631J1等。

於此，在硬質材料之中，以研磨由不鏽鋼所成的基板(研磨對象物)之步驟作為一例記載。

使用本發明之研磨用組成物來研磨由不鏽鋼所成之基板者，係可使用一般的研磨裝置進行。作為研磨裝置，例如有單面研磨裝置或兩面研磨裝置。於單面研磨裝置中，使用被稱為載體的保持具來保持基板，一邊供給研磨用組成物，一邊將壓盤推壓至基板的單面，藉由使壓盤旋轉而研磨基板的單面。於兩面研磨裝置中，使用被稱為載體的保持具來保持基板，一邊自上方供給研磨用組成物，一邊將壓盤推壓至基板的對向面，藉由使彼等在相對方向中旋 轉，而同時研磨基板的兩面。此時，將使用壓盤表面直接研磨基板之方法稱為研光，將在壓盤表面上貼附研磨墊，於所貼附的研磨墊表面與基板之間進行研磨之方法稱為拋光(polishing)。此時，可進行藉由壓盤或研磨墊與研磨用組成物和基板之摩擦的物理作用而加工，及藉由研磨用組成物對於基板帶來的化學作用而研磨基板之所謂的化學機械研磨(CMP)。

再者，上述研磨步驟的研磨條件係沒有特別的限定，但從研磨速度的提高之觀點來看，較佳為將對於基板的研磨壓力及線速度設定在特定的範圍。

具體地，研磨壓力較佳為每加工面積1cm²有50g以上，更佳為每加工面積1cm²有100g以上。又，研磨壓力較佳為每加工面積1cm²有1000g以下。隨著研磨壓力之增大，研磨時研磨用組成物中的磨粒與基板之接觸點係增加，摩擦力變大。因此，於高負荷的壓力下，研磨速度有變高之傾向。

線速度一般係隨著壓盤旋轉數、載體的旋轉數、基板的大小、基板的數等之影響而變化之值。線速度大時，由於施加於基板的摩擦力變大，機械研磨邊緣的作用變大。又，因摩擦而發生摩擦熱，研磨用組成物的化學作用有升高之傾向。

於本實施形態中，線速度較佳為10m/分鐘以上，更佳為30m/分鐘以上。又，線速度較佳為300m/分鐘以下，更佳為200m/分鐘以下。隨著線速度之增大，得到高研磨 速度。線速度若過低，則有難以得到充分的研磨速度之傾向，線速度若過高，則因摩擦而基板或研磨墊表面破損，或對於基板的摩擦不充分地傳達，有所謂基板成為滑動狀態而無法充分研磨之情況。

研磨時的研磨用組成物之供給量，亦隨著所研磨的基板之種類、或研磨裝置、其他研磨條件等而不同，但只要是於基板與壓盤之間研磨用組成物可在無不均下全面供給充分量即可。研磨用組成物的供給量過少時，研磨用組成物無法供給至基板全體，或研磨用組成物乾燥凝固而在基板表面產生缺陷。又，研磨用組成物的供給量過多時，除了不經濟，還有因過剩的研磨用組成物(尤其水等之介質)而妨礙摩擦，阻礙研磨。

使用前述實施形態的研磨用組成物之研磨步驟中所使用的壓盤，當為未貼附研磨墊的研光時，為了壓盤面的精度維持，要求容易進行加工。因此，上述壓盤面例如宜使用由鑄鐵、錫、銅或銅合金等之金屬材料所成的壓盤。於此等壓盤之表面(壓盤面)，以研磨用組成物的安定供給或加工壓力的調整為目的，使用附有溝者。溝的形狀或深度為任意，例如亦可刻有格子狀或放射狀的溝。

上述壓盤較佳為具有能將磨粒的加工力高效率地作用於研磨對象物之表面狀態。例如，可較宜使用在壓盤面上形成多數的微小之溝(以下亦稱為「微小溝」)的壓盤。藉由在壓盤面上具有如此的微小溝之壓盤，於研磨對象物的研磨時，磨粒係部分地嵌入上述微小溝內，而可將該磨粒 暫時地固定(保持)在壓盤面。藉此，可將磨粒的加工力高效率地作用於研磨對象物。藉由使用如此的壓盤進行研光，容易得到良好的研磨效率。上述微小溝的形式係沒有特別的限定。例如，上述微小溝的縱橫比係沒有特別的限制。因此，於此所言的微小溝之概念中，可包含一般稱為坑或凹處的形狀者。

雖然沒有特別的限定，但藉由適度地增大上述微小溝的寬度，磨粒有容易嵌入該微小溝內之傾向。基於如此的觀點，微小溝之平均寬度例如可為0.3μm以上，通常為0.5μm以上，典型地超過0.5μm者為適當，較佳為1μm以上，更佳為2μm以上。又，藉由適度地減小微小溝的寬度，有使嵌入於該微小溝內的磨粒之加工力容易作用於研磨對象物之傾向。基於如此的觀點，微小溝的平均寬度例如可為100μm以下，通常50μm以下為適當，較佳為20μm以下，更佳為10μm以下，尤佳為5μm以下。上述微小溝的平均寬度例如係對於平均粒徑為1~20μm左右的磨粒，可較宜適用。

此處所揭示的研磨方法或硬質材料之製造方法，係在按照壓盤面所具有的微小溝之寬度，使用具有適合該微小溝的寬度之平均粒徑的磨粒，將研磨對象物予以研磨的態樣中可較佳地實施。上述研磨對象物係可為此處所揭示的任一種硬質材料(例如硬質金屬材料)。於較佳的一態樣中，以相對於上述微小溝的平均寬度，研磨對象物之研磨所用的磨粒之平均粒徑成為0.2~3倍，更佳成為0.3~2.5 倍，尤佳成為0.5~2倍，例如成為0.5~1.8倍之方式，使用所選定的研磨用組成物。相對於壓盤面所具有的微小溝之平均寬度，滿足上述關係之磨粒，有包含許多的容易嵌入上述微小溝內之尺寸的粒子之傾向。因此，藉由包含如此的磨粒之研磨用組成物，可使該磨粒的加工力高效率地作為研磨對象物。即，可更有效地活用壓盤面的微小溝，即使對於硬質材料，也可實現良好的研磨效率。

雖然沒有特別的限定，但於使用壓盤面上所形成的微小溝之平均寬度為1~10μm(例如2~5μm)之壓盤的研磨中，可較宜採用含有平均粒徑0.1~50μm的二硼化鈦作為磨粒之研磨用組成物。上述二硼化鈦的平均粒徑更佳為0.5~20μm，尤佳為1~15μm，例如可為2~10μm。作為上述態樣的較佳研磨對象，可例示不鏽鋼及其他的硬質金屬材料。

壓盤面所具有的微小溝之深度係沒有特別的限定。通常，微小溝的平均深度為50μm以下者係適當，從壓盤面的洗淨性或磨粒的利用性之觀點來看，較佳為10μm以下，更佳為5μm以下，例如可為2μm以下。又，藉由適度地增大微小溝的平均深度，磨粒容易嵌入該微小溝內，而且有使所嵌入的磨粒容易作用於研磨對象物的傾向。基於如此的觀點，微小溝的平均深度通常0.1μm以上者為適當，較佳為0.2μm以上，更佳為0.5μm以上，尤佳為超過0.5μm。

在壓盤面上形成如此形狀的微小溝之方法係沒有特別 的限制。例如，可較宜採用按照目的之微小溝的尺寸或壓盤面的材質，使用適當的磨粒(壓盤面調整用磨粒)來調整壓盤的表面狀態之方法。於如上述的金屬材料所成的壓盤之表面調整中，作為可較宜使用的磨粒，例如可例示綠色碳化矽磨粒(以下亦稱「GC磨粒」)、二硼化鈦磨粒、碳化硼磨粒等之高硬度磨粒。其中，較佳為GC磨粒。

於上述壓盤面之表面調整中，上述壓盤面調整用磨粒係可以該磨粒已分散於溶劑中的壓盤面調整用漿體之形態，作為游離磨粒適用，也可以該磨粒經由固體狀的結合材所固定之形態，作為固定磨粒適用。一般較佳為使用壓盤面調整用漿體來進行表面調整。作為調節壓盤面上所形成的微小溝之寬度的方法，可採用：將作為壓盤面調整用磨粒使用的磨粒變更為平均粒徑不同者之方法，將粒徑不同的2種以上之磨粒以適當的比例摻合而使用之方法，變更壓盤面調整用磨粒的材質之方法，變更進行壓盤的表面調整時的條件之方法等。作為調節壓盤面上所形成的微小溝之深度的方法，可採用：變更壓盤面調整用磨粒的材質之方法，變更進行壓盤的表面調整時的條件之方法等。此處，進行壓盤的表面調整時之條件，例如包含加工壓力、加工時間、壓盤速度等之條件。

上述壓盤面調整用磨粒之尺寸係可按照目標的微小溝之寬度等來適宜選擇。雖然沒有特別的限定，但於此處所揭示的技術之一態樣中，可較宜採用平均粒徑為25~120μm、更佳為35~75μm的磨粒(例如GC磨粒)作為上述 壓盤面調整用磨粒。上述壓盤面調整用磨粒亦可摻合尺寸及材質之一者或兩者不同的2種以上之磨粒而使用。

上述壓盤面調整用漿體中的壓盤面調整用磨粒之濃度，或使用該漿體的研磨壓盤之表面調整中的加工條件係沒有特別的限定，可以得到所欲的表面狀態之方式適宜設定。例如，可將上述壓盤面調整用漿體中的壓盤面調整用磨粒之濃度設定在5~20質量%(例如10~15質量%)左右。

如由上述說明及後述的實施例可理解，於本說明書所揭示的事項中，包含研磨壓盤之表面調整所用的磨粒(壓盤面調整用磨粒)。又，包含含有該磨粒的壓盤面調整用漿體。作為上述壓盤面調整用磨粒，可較宜採用平均粒徑為25~120μm(更佳為35~75μm)之磨粒。上述磨粒可包含GC磨粒、二硼化鈦磨粒及碳化硼磨粒的至少一種。其中，較佳為GC磨粒。

此處所揭示的硬質材料之製造方法，係可包含使用此處所揭示的任一種研磨用組成物之分散體為溶劑的研磨用組成物來研磨硬質材料之步驟，與調整該研磨步驟所使用的金屬壓盤之表面之步驟。於上述金屬壓盤的表面調整中，可較宜使用此處所揭示的任一種壓盤面調整用磨粒。上述壓盤面調整用磨粒較佳係作為以游離磨粒之形態包含該壓盤面調整用磨粒的壓盤面調整用漿體使用。

於本說明書所揭示的事項中，還包含一種研磨用組成物套組，其包含此處所揭示的任一種壓盤面調整用漿體 (A)、與此處所揭示的任一種研磨用組成物之分散體為溶劑的研磨用組成物(B)作為套組(set)內容。於上述研磨用組成物套組中，壓盤面調整用漿體(A)與研磨用組成物(B)係互相分開地保管。如此的研磨用組成物套組中所含有的壓盤面調整用漿體(A)，例如於此處所揭示的任一種硬質材料製造方法中，可較宜使用在硬質材料之研磨所用的金屬壓盤之表面調整。上述研磨用組成物套組中所含有的研磨用組成物(B)，例如於此處所揭示的任一種硬質材料製造方法中，可較宜使用在研磨硬質材料之步驟。上述研磨用組成物套組亦可為代替上述壓盤面調整用漿體(A)，含有構成該漿體的磨粒之態樣。又，也可為代替上述研磨用組成物(B)，含有構成該組成物的磨粒之態樣。

雖然沒有特別的限定，但作為上述研磨用組成物套組的一合適例，可舉出一種研磨用組成物套組，其包含含有平均粒徑25~120μm(較佳為35~75μm)的壓盤面調整用磨粒之壓盤面調整用漿體(A)、與含有平均粒徑0.1~50μm(更佳為0.5~20μm，尤佳為1~15μm，例如2~10μm)的磨粒之研磨用組成物(B)作為套組內容。上述壓盤面調整用磨粒係可包含GC磨粒、二硼化鈦磨粒及碳化硼磨粒之至少一種。其中，較佳為GC磨粒。作為上述研磨用組成物(B)之磨粒，可較宜利用此處所揭示的任一種二硼化鈦。

另一方面，貼附研磨墊的拋光之情況，壓盤的材質係沒有特別的限定，但宜使用強度高且耐藥品性優異的不鏽 鋼等。又，貼附於壓盤的研磨墊，係不被其材質、厚度或硬度等之物性所限定。例如，可使用具有各種硬度或厚度的聚胺基甲酸酯型、不織布型、麂皮型、包含磨粒者、不含磨粒者等任意之研磨墊。於研磨墊之中，由於要求在高壓下使用，更佳為在加工中的壓力下之變形少者，換言之硬度高者。具體地，於使用日本工業規格(JIS)K6253規定的Shore-A硬度計之硬度的測定中，具有70以上的硬度之研磨墊為較佳。

具體地，藉由使用所謂的硬質聚胺基甲酸酯等之已提高墊的表觀密度者，可提高研磨墊之硬度。

依照本實施形態，得到以下之有利點。

本實施形態之研磨用組成物的特徵為將由二硼化鈦所成的磨粒分散於分散體中所成。藉由此研磨用組成物，可以高研磨速度研磨硬質材料。

使用於拋光或研光的研磨用組成物，係可回收而再利用(循環使用)。更具體地，自研磨裝置所排出之使用過的研磨用組成物一旦回收於槽內，亦可自槽內再度供給至研磨裝置。此時，由於減少將使用過的研磨用組成物作為廢液處理的必要，可減低環境負荷及減低成本。

循環使用研磨用組成物時，亦可進行因使用於研磨而消耗或損失的研磨用組成物中之磨粒等成分中的至少任一個減少部分之補充。所補充的成分係可個別地添加至使用過的研磨用組成物，或也可以任意的濃度含有二種以上的成分之混合物的形式，添加至使用過的研磨用組成物。

研磨用組成物對於研磨裝置的供給速度，係按照所研磨的硬質材料之種類、或研磨裝置之種類、研磨條件來適宜設定。惟，對於壓盤或研磨墊之全體，較佳為在無不均下充分地供給研磨用組成物之速度。

於硬質材料尤其電子材料基板或結晶材料製造用基板等特別要求高的面精度之基板的情況，使用前述實施形態的研磨用組成物研磨後，較佳為進行精研磨。於精研磨中，使用含有磨粒的研磨用組成物，即精研磨用組成物。精研磨用組成物中之磨粒，從減低基板表面的起伏、粗糙度、缺陷之觀點來看，較佳為具有0.15μm以下的平均粒徑者，更佳為0.10μm以下，尤佳為0.07μm以下。又，從研磨速度提高之觀點來看，精研磨用組成物中的磨粒之平均粒徑較佳為0.01μm以上，更佳為0.02μm以上。適用於精研磨用組成物的磨粒，係膠體二氧化矽等之膠體狀氧化物粒子。精研磨用組成物中的磨粒之平均粒徑，例如可使用日機裝股份有限公司製Nanotrac UPA-UT151，藉由動態光散射法測定。

精研磨用組成物的pH較佳為1~4或9~11。精研磨用組成物的pH之調整，係與前述實施形態的研磨用組成物之情況同樣，可使用各種的酸、鹼或彼等之鹽進行。

於前述精研磨用組成物中，視需要亦可添加螯合劑或水溶性高分子、界面活性劑、防腐劑、防黴劑、防鏽劑等之添加劑。

前述實施形態的研磨用組成物及精研磨用組成物，係 可藉由用水稀釋各自組成物的原液而調製。

其次，記載硬質材料之研磨時的研磨用組成物之作用。研磨用組成物係在分散體中分散有由二硼化鈦所成的磨粒。藉由上述研磨用組成物，可以高研磨速度研磨硬質材料。儘管二硼化鈦係硬度比鑽石還低，卻得到高研磨速度，其原因雖然未明，但推測因為鑽石由於研磨中的摩擦熱而表面進行碳化變質，表面硬度變低，相對於其，二硼化鈦的硬度雖然沒有鑽石那麼高，但研磨時不變性，在加工中具有穩定的充分硬度。

這樣的效果係以往之研磨用組成物所沒有的性質，上述研磨用組成物係與各種的習知技術劃清界線。

藉由以上詳述的本實施形態，發揮如以下的效果。

(1)與以往藉由鑽石的研磨比較下，可以高效率研磨。

(2)由於研磨漿體的磨粒之小粒徑化、低濃度化為可能，可減低加工成本。

其次，舉出實施例及比較例來更具體說明本發明，惟本發明不受如此的具體例所限定。

首先，準備表1中記載的各種磨粒。藉由使彼等之磨粒分散於水中，分別添加檸檬酸5g/L及聚丙烯酸10g/L，將pH調整至約3.5，而分別製作實施例1~9及比較例1~8的各研磨用組成物。表2中顯示各研磨用組成物之詳細。

於表1之「平均粒徑」欄中，顯示測定各種磨粒的平均粒徑之結果。平均粒徑之測定值，表示使用股份有限公 司堀場製作所製LA-950所求得之重量平均直徑(重量(體積)基準分布的平均直徑)。

於表1之「硬度」欄中，顯示各種磨粒所使用之材料的維氏硬度之值(Hv)。維氏硬度之值係可使用股份有限公司島津製作所製HMV-G測定。

於表1之「真密度」欄中，顯示各種磨粒所使用之材料的藉由JIS R1620氣體置換法規定的方法所測定之真比重的值(g/cm³)。真密度的值係可使用股份有限公司島津製作所製Micromeritics Accupyc 1330測定。

其次，使用實施例1~6及比較例1~6之研磨用組成物，依照表3中所示的研磨條件A，進行由SUS304所成的被研磨物之研光。作為用於研光的壓盤，使用藉由預先使用壓盤面調整用漿體進行研磨，而在壓盤面上形成有寬度2~5μm、深度0.8~2μm的微小溝者。作為上述壓盤面調整用漿體，使用粒度# 320的GC磨粒與粒度# 240的GC磨粒以1：1的質量比且合計13質量%之濃度含有者。上述壓盤的各部之尺寸係直徑20cm、中心部的直徑2.8cm、半徑(不包括中心部)8.6cm，有效面積為307.8456cm²。

又，使用實施例7~9、比較例7及比較例8之研磨用組成物，依照表4中所示的研磨條件B，進行由SUS304所成的被研磨物之拋光。

表2的「研磨速度」、「表面粗糙度」之欄中分別顯示：於研磨前後測定被研磨物的質量，自研磨前後的質量差計算而求得的研磨速度，與使用股份有限公司KEYENCY公司製的形狀測定雷射顯微鏡VK-100/X200測定被研磨物的表面粗糙度(Ra)之值的平均值。

還有，於表2之「成本」欄中，將自磨粒的價格與研磨速度所相對地求得之成本效益的值，以比較例2作為1時之相對值求得。成本效益愈佳則值愈大，可知研磨的費用愈少。

如由上述表2可明知，於研磨由SUS304所成的被研磨物時，實施例1~6之研磨用組成物係具有較比較例1~6之研磨用組成物更高的研磨速度，實施例7~9之研磨用組成物係具有較比較例7、比較例8之研磨用組成物更高的研磨速度。再者，比較例6所使用的WB(硼化鎢)磨粒，由於磨粒的真密度非常大，可知發生沈澱等在供給研磨用組成物時發生障礙的可能性大。

以上，已詳細地說明本發明之具體例，惟此等只不過是例示，而非限定本案之申請專利範圍。於申請專利範圍記載的技術中，包含將以上例示的具體例予以各式各樣地變形、變更者。

Claims (7)

1. 一種研磨用組成物，係硬質材料，其特徵為將由二硼化鈦所成的磨粒分散於分散體中所成。
2. 如請求項1之研磨用組成物，其中前述分散體係溶劑。
3. 如請求項1之研磨用組成物，其中前述分散體係結合材，前述磨粒係固定於前述分散體。
4. 一種硬質材料之製造方法，其包含一邊將如請求項2之研磨用組成物供給至金屬壓盤上，一邊使硬質材料與前述壓盤接觸，藉由使兩者相對運動而研磨前述硬質材料之步驟。
5. 一種硬質材料之製造方法，其包含一邊將如請求項2之研磨用組成物供給至壓盤上所黏貼的研磨墊上，一邊使硬質材料與前述研磨墊接觸，藉由使兩者相對運動而研磨前述硬質材料之步驟。
6. 一種硬質材料之製造方法，其包含使用如請求項3之研磨用組成物，研磨硬質材料表面之步驟。
7. 如請求項4~6中任一項之硬質材料之製造方法，其中前述硬質材料係不鏽鋼。