研磨用磨粒、及其制造方法、研磨方法、研磨裝置及漿料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是以濕式研磨法研磨被研磨材。漿料是將研磨用磨粒分散于純水中而成。研磨用磨粒是使發(fā)揮機(jī)械化學(xué)作用的成分、或?qū)ρ心ケ谎心ゲ臅r(shí)產(chǎn)生的摩擦熱起反應(yīng)的成分等以全體一體化成粒子狀。各成分是分別保持各成分的物質(zhì)固有的性質(zhì)的狀態(tài)，通過機(jī)械合金化處理而相互直接結(jié)合而成。藍(lán)寶石或碳化硅或氮化鎵等摩擦工序中使用該漿料時(shí)，可比過去大幅縮短研磨時(shí)間，可大幅改善加工成本。研磨面為高質(zhì)量。研磨用磨?？芍貜?fù)使用于研磨處理。由于漿料的pH為3～9左右，所以不會(huì)對(duì)研磨作業(yè)場環(huán)境造成影響，廢液的處理也簡單。
【專利說明】
研磨用磨粒、及其制造方法、研磨方法、研磨裝置及漿料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于用于研磨藍(lán)寶石、碳化硅(SiC)或氮化鎵(GaN)等被研磨材表面所使 用的研磨用磨粒及其制造方法與研磨方法及研磨裝置以及研磨用漿料。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，朝著多功能化與高性能化的目標(biāo)，陸續(xù)有新的半導(dǎo)體裝置被提案。依據(jù)該 等提案般，已經(jīng)開始使用硅（Si)基板以外的新材料。特別是是藍(lán)寶石或電源裝置用的SiC、 或發(fā)光二極管(LED)用的GaN等基板受到矚目。今后，為了實(shí)現(xiàn)更高性能化、可量產(chǎn)的低成本 化的目的，開發(fā)出基板的新穎加工方法被予以期望。
[0003] 半導(dǎo)體裝置的制造工序中，為使基板(Semiconductor substrate)的表面平坦，而 進(jìn)行研磨處理(polishing process)。過去采用的一種方法是使用含金剛石磨粒的油性衆(zhòng) 料研磨被研磨材的基板的方法。使被研磨材的基板表面以金剛石磨粒予以機(jī)械性研削。金 剛石磨粒的硬度比碳化硅的基板高。該方法是研磨速度快速，可以短時(shí)間達(dá)到目標(biāo)研磨量 的方法。然而，會(huì)有于被研磨材的基板表面產(chǎn)生深且大的傷痕的情況。因此，難以獲得高質(zhì) 量的研磨面。而且，油性漿料由于因研磨處理的熱而變質(zhì)，所以使金剛石磨粒凝聚。結(jié)果，會(huì) 有昂貴的金剛石磨粒無法再利用的問題。
[0004] 為解決上述問題，已介紹采用產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的研磨方法的技術(shù)（專利文獻(xiàn) 一）。機(jī)械化學(xué)研磨是以使被研磨材的表面改質(zhì)，由比被研磨材柔軟的研磨磨粒進(jìn)行研磨。 因此，不會(huì)在被研磨材表面產(chǎn)生大的傷痕。另外，也介紹使用氧化劑作為碳化硅的研磨材， 且提高研磨速率(removal rate)的技術(shù)。
[0005] [先前技術(shù)文獻(xiàn)]
[0006] [專利文獻(xiàn)]
[0007] 專利文獻(xiàn)一：日本特開2005-81485號(hào)公報(bào) [0008] 專利文獻(xiàn)二：日本專利4345746號(hào)公報(bào) [0009] 專利文獻(xiàn)三：日本專利4827963號(hào)公報(bào) [0010] 專利文獻(xiàn)四：W02011136387號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 專利文獻(xiàn)一中揭示的干式研磨法（Dry polishing)是在被研磨材（object material)與研磨用磨粒(abrasive particle)之間產(chǎn)生高的摩擦熱，促進(jìn)機(jī)械化學(xué)研磨 (mechanochemical polishing)，且實(shí)現(xiàn)研磨速度(removal rate)的提高。然而，暴露于高 的溫度下的研磨用磨粒與研磨肩由于會(huì)附著于研磨裝置的內(nèi)部，所以裝置的洗凈需花費(fèi)時(shí) 間。因此，有生產(chǎn)性變差的問題存在。
[0012]另一方面，專利文獻(xiàn)二或?qū)＠墨I(xiàn)三所示的濕式研磨法(Wet polishing)是將過 氧化氫等氧化劑添加于研磨漿料中使被研磨材的表面氧化，實(shí)現(xiàn)研磨速率的提高。然而，含 有氧化劑的漿料會(huì)使作業(yè)環(huán)境變差，廢液處理的成本增大。而且，氧化劑會(huì)有腐蝕研磨裝置 的情況。專利文獻(xiàn)四所示的濕式研磨法是使用強(qiáng)堿性漿料促進(jìn)機(jī)械化學(xué)研磨，實(shí)現(xiàn)研磨速 度的提高。然而，如pHIO~14的強(qiáng)堿性漿料會(huì)使作業(yè)環(huán)境變差，且廢液處理的成本增大。此 外，任意一情況下，研磨處理中漿料的特性均容易變化，所以監(jiān)視與調(diào)整為不可或缺，而有 研磨工序難以自動(dòng)化的問題。也即，過去已知的方法無法以實(shí)用的研磨速率高質(zhì)量地研磨 具有高耐腐蝕性的SiC或GaN。
[0013] 為解決上述課題，本發(fā)明的目的是提供一種采用濕式研磨方法，利用產(chǎn)生機(jī)械化 學(xué)效果的研磨方法，且可實(shí)現(xiàn)被研磨材的高質(zhì)量、高的研磨速率的研磨用磨粒及其制造方 法。
[0014] 另外，本發(fā)明的目的是提供一種使用對(duì)環(huán)境影響較少的漿料濕式研磨被研磨材的 研磨方法與研磨裝置及研磨用漿料。
[0015] 〈構(gòu)成 1〉
[0016] -種研磨用磨粒，其是使莫氏硬度與被研磨材相等或比被研磨材低的粒子狀的第 一研磨劑、與使上述被研磨材化學(xué)變質(zhì)的粒子狀的第二研磨劑通過機(jī)械合金化一體化成粒 子狀。
[0017]〈構(gòu)成 2〉
[0018] 如構(gòu)成1所記載的研磨用磨粒，其中上述第一研磨劑占上述經(jīng)一體化粒子的5重量 百分比以上且95重量百分比以下。
[0019] 〈構(gòu)成 3〉
[0020] 如構(gòu)成1所記載的研磨用磨粒，其中上述第二研磨劑占上述經(jīng)一體化粒子的5重量 百分比以上且95重量百分比以下。
[0021] 〈構(gòu)成 4〉
[0022] 如構(gòu)成1至3中任意一項(xiàng)所記載的研磨用磨粒，其中使上述第一研磨劑與第二研磨 劑一體化成平均粒徑〇. 〇5μπι以上且100μπι以下的粒子狀。
[0023] 〈構(gòu)成 5〉
[0024] -種研磨用復(fù)合磨粒，其特征是使具有機(jī)械研磨性的成分與具有化學(xué)研磨性的成 分一體化而成的粒子，且通過機(jī)械合金化處理使兩成分接合。
[0025] 〈構(gòu)成 6〉
[0026] 如構(gòu)成1至5中任意一項(xiàng)所記載的研磨用磨粒，其是用于研磨被研磨材表面的粒 子，該粒子含有通過機(jī)械合金化處理而結(jié)合的多種無機(jī)化合物成分，各無機(jī)化合物成分是 以保持各成分的物質(zhì)固有性質(zhì)的狀態(tài)，相互透過非晶質(zhì)層結(jié)合為一體。
[0027] 〈構(gòu)成7〉
[0028] 如構(gòu)成6所記載的研磨用磨粒，其中上述多種的無機(jī)化合物成分是以保持各成分 的物質(zhì)固有的性質(zhì)的狀態(tài)結(jié)合，各無機(jī)化合物成分分別是其一部分露出于粒子的外表面。
[0029] 〈構(gòu)成8〉
[0030] 如構(gòu)成6或7所記載的研磨用磨粒，其中多種無機(jī)化合物成分的任意一種含有對(duì)被 研磨材產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的化學(xué)反應(yīng)性研磨材。
[0031] 〈構(gòu)成 9〉
[0032] 如構(gòu)成8所記載的研磨用磨粒，其中多種無機(jī)化合物成分中任意一種的莫氏硬度 與被研磨材相等或莫氏硬度比被研磨材低。
[0033] 〈構(gòu)成 10〉
[0034] 如構(gòu)成8所記載的研磨用磨粒，其中多種無機(jī)化合物成分中任意一種含有對(duì)被研 磨材產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的化學(xué)反應(yīng)性研磨材、與機(jī)械削除被研磨材的產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的 表面的成分。
[0035] 〈構(gòu)成11〉
[0036] 如構(gòu)成10所記載的研磨用磨粒，其中機(jī)械削除被研磨材表面的成分的莫氏硬度與 被研磨材相等或比被研磨材低。
[0037] 〈構(gòu)成I2〉
[0038] 如構(gòu)成10所記載的研磨用磨粒，其中對(duì)被研磨材產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的化學(xué)反應(yīng)性 研磨材為通過研磨處理時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱反應(yīng)而使被研磨材的研磨面氧化的成分。
[0039] 〈構(gòu)成 13〉
[0040] 如構(gòu)成10所記載的研磨用磨粒，其中對(duì)被研磨材產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的化學(xué)反應(yīng)性 研磨材是由鋰、堿土類金屬的碳酸鹽、磷酸鹽、氟化物、硼化合物、及氯化銀、溴化銀、碘化銀 等鹵化合物、冰晶石、或明礬中選出的1種或2種以上的難溶性的鹽。
[0041] 〈構(gòu)成 14〉
[0042] -種研磨用磨粒的制造方法，其是混合多種的無機(jī)化合物成分的原料，且在干式 狀態(tài)下進(jìn)行機(jī)械合金化處理，使各無機(jī)化合物成分相互透過非晶質(zhì)層結(jié)合為一體而成為粒 子狀。
[0043] 〈構(gòu)成 15〉
[0044] -種研磨被研磨材的研磨方法，其是使用使如構(gòu)成1至12中任意一項(xiàng)所記載的研 磨用磨粒分散于純水中而成的漿料。
[0045] 〈構(gòu)成 16〉
[0046] -種研磨構(gòu)件，其是將如構(gòu)成1至12中任意一項(xiàng)所記載的研磨用磨粒分散于基材 中予以固定。
[0047] 〈構(gòu)成 17〉
[0048] 一種研磨裝置，其具備
[0049] 以合成纖維、玻璃纖維、天然纖維、合成纖維、天然樹脂的任意一種構(gòu)成，且使如構(gòu) 成1至12中任意一項(xiàng)所記載的研磨用磨粒分散于表面且固定的研磨墊，
[0050] 使用彈力將被研磨材朝向研磨墊表面按壓的保持裝置，
[0051] 將純水供給于研磨面的注液器，
[0052] 上述保持裝置的彈力是設(shè)定成在上述研磨用磨粒與上述被研磨材之間，于利用上 述反應(yīng)加速劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的溫度以上產(chǎn)生摩擦熱的程度。
[0053] 〈構(gòu)成 I8〉
[0054] 一種用于研磨碳化硅或氮化鎵的漿料，其是將如構(gòu)成1至12中任意一項(xiàng)所記載的 研磨用磨粒分散于中性的水中而生成的懸浮液，且在攝氏25度下的pH為4以上11以下。
[0055] 〈構(gòu)成 19〉
[0056] -種復(fù)合磨粒，其是用以濕式研磨藍(lán)寶石的磨粒，且是通過機(jī)械合金化使包含下 列成分的混合物直接結(jié)合而一體化成粒狀：
[0057]莫氏硬度為7以上9以下的粒子狀的第一研磨劑，
[0058] 對(duì)上述被研磨材具有機(jī)械化學(xué)作用的粒子狀的第二研磨劑，
[0059] 對(duì)漿料所使用的純水為難溶性且由堿金屬鹽或堿土類金屬鹽所成的粒子狀的摩 擦熱反應(yīng)劑。
[0060] 〈構(gòu)成 20〉
[0061 ] 如構(gòu)成19所記載的復(fù)合磨粒，其中上述第一研磨劑為Al2〇3、ZrSi〇4或Zr〇2,且占上 述經(jīng)一體化粒子的5重量百分比以上95重量百分比以下。
[0062]〈構(gòu)成 21〉
[0063]如構(gòu)成19所記載的復(fù)合磨粒，其中上述第二研磨劑是選自Cr2〇3、Fe2〇3、Si〇2的群中 的一種或2種以上的材料且占上述經(jīng)一體化粒子的5重量百分比以上95重量百分比以下。 [0064]〈構(gòu)成 22〉
[0065]如構(gòu)成19所記載的復(fù)合磨粒，其中選擇Si02作為上述第二研磨劑時(shí)，選擇莫氏硬 度比Si02大者作為上述第一研磨劑。
[0066]〈構(gòu)成 23〉
[0067]如構(gòu)成19所記載的復(fù)合磨粒，其中上述摩擦熱反應(yīng)劑是選自Ca⑶3、Sr⑶3、MgC〇3、 8&0)3、1^20)3、0&3(?〇4)2、1^ 3?〇4及厶11((3〇4)2的群中的一種或2種以上的材料，且占上述經(jīng)一 體化粒子的5重量百分比以上95重量百分比以下。
[0068]〈構(gòu)成 24〉
[0069]如構(gòu)成19所記載的復(fù)合磨粒，其中 [0070] 上述第一研磨劑為AI2O3、ZrSi〇4或Zr〇2，
[OO71 ] 上述第二研磨劑是選自Cr2〇3、Fe2〇3、Si〇2的群中的一種或2種以上的材料，
[0072]上述摩擦熱反應(yīng)劑是選自 Ca⑶3、Sr ⑶3、MgC03、BaC03、Li 2 ⑶3、Ca3 (P〇4) 2、Li3P〇4及 AlK(S〇4)2的群中的一種或2種以上的材料。
[0073] 〈構(gòu)成邪〉
[0074] -種復(fù)合磨粒，其是通過機(jī)械合金化使如構(gòu)成1至6中任意一項(xiàng)所記載的第一研磨 劑與第二研磨劑與摩擦熱反應(yīng)劑結(jié)合而一體化成平均粒徑〇.〇5μπι以上100μπι以下的粒子 狀。
[0075] 〈構(gòu)成 26〉
[0076] -種復(fù)合磨粒的制造方法，其是通過機(jī)械合金化使如構(gòu)成19至24中任意一項(xiàng)所記 載的第一研磨劑與第二研磨劑與摩擦熱反應(yīng)劑結(jié)合而一體化成平均粒徑〇. 〇5μηι以上100μπι 以下的粒子狀。
[0077]〈構(gòu)成27〉一種濕式研磨上述被研磨材的研磨方法，其是使用將如構(gòu)成19至24中任 意一項(xiàng)所記載的復(fù)合磨粒分散于純水中而成的漿料。
[0078] 〈構(gòu)成 28〉
[0079] -種濕式研磨藍(lán)寶石的研磨方法，其是以15重量百分比的濃度將上述復(fù)合磨粒分 散于100毫升純水而構(gòu)成漿料時(shí)，選擇如構(gòu)成19至24中任意一項(xiàng)所記載的復(fù)合磨粒的調(diào)配 以使攝氏25度時(shí)的pH為5以上9以下。
[0080] 〈構(gòu)成 29〉
[0081] -種用于濕式研磨藍(lán)寶石的漿料，其中
[0082]如構(gòu)成19或24所記載的復(fù)合磨粒的表觀比容（靜置法）為0.5ml/g以上且200ml/g 以下。
[0083] 〈構(gòu)成 30〉
[0084] -種研磨裝置，其具備將如構(gòu)成9至11中任意一項(xiàng)所記載的漿料供給于由合成纖 維、玻璃纖維、天然纖維、合成樹脂、天然樹脂的任意一種構(gòu)成的研磨墊上的裝置，使用彈力 將被研磨材按壓于上述墊，使分散于上述墊的上面的復(fù)合磨粒與上述被研磨材之間產(chǎn)生摩 擦的按壓裝置。
[0085] 〈構(gòu)成 31〉
[0086] -種研磨裝置，其具備將如構(gòu)成1或6所記載的復(fù)合磨粒分散于由合成纖維、玻璃 纖維、天然纖維、合成樹脂、天然樹脂的任意一種構(gòu)成的研磨墊上并固定，且將純水供給于 上述墊上的裝置，與使用彈力將被研磨材按壓于上述墊，使分散于上述墊的上面的復(fù)合磨 粒與上述被研磨材之間產(chǎn)生摩擦的按壓裝置。
[0087] 〈構(gòu)成 32〉
[0088] -種研磨用磨粒，其是以碳化硅或氮化鎵作為被研磨材的磨粒，且使對(duì)上述被研 磨材發(fā)揮化學(xué)研磨作用的成分、與對(duì)研磨上述被研磨材時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱起反應(yīng)而促進(jìn)上述 化學(xué)研磨作用的反應(yīng)加速劑，以分別保持各成分的物質(zhì)固有性質(zhì)的狀態(tài)，通過機(jī)械合金化 處理而相互直接結(jié)合以全體一體化成粒子狀。
[0089] 〈構(gòu)成 33〉
[0090] -種研磨用磨粒，其是以碳化硅或氮化鎵作為被研磨材的磨粒，且使對(duì)上述被研 磨材發(fā)揮機(jī)械研磨作用的成分、與對(duì)上述被研磨材發(fā)揮化學(xué)研磨作用的成分分別保持各成 分的物質(zhì)固有的性質(zhì)的狀態(tài)，通過機(jī)械合金化處理而相互直接結(jié)合以全體一體化成粒子 狀。
[0091] 〈構(gòu)成 34〉
[0092] -種研磨用磨粒，其是以碳化硅或氮化鎵作為被研磨材的磨粒，且使對(duì)上述被研 磨材發(fā)揮機(jī)械研磨作用的成分、與對(duì)上述被研磨材發(fā)揮化學(xué)研磨作用的成分、與含有對(duì)研 磨上述被研磨材時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱起反應(yīng)而促進(jìn)上述化學(xué)研磨作用的反應(yīng)加速劑的成分，分 別保持各成分的物質(zhì)固有性質(zhì)的狀態(tài)，通過機(jī)械合金化處理而相互直接結(jié)合以全體一體化 成粒子狀。
[0093] 〈構(gòu)成邪〉
[0094] -種研磨用磨粒，其是以碳化硅或氮化鎵作為被研磨材的磨粒，且使通過研磨處 理時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱反應(yīng)而使被研磨材的研磨面氧化的成分、與通過研磨時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱而 促進(jìn)研磨面的氧化作用的成分，分別保持各成分的物質(zhì)固有性質(zhì)的狀態(tài)，通過機(jī)械合金化 處理而相互直接結(jié)合以全體一體化成粒子狀。
[0095] 〈構(gòu)成 36〉
[0096] -種研磨用磨粒，其是以碳化硅或氮化鎵作為被研磨材的磨粒，且使通過研磨處 理時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱反應(yīng)而使被研磨材的研磨面氧化的成分、與通過研磨時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱而 促進(jìn)研磨面的氧化作用的成分、及機(jī)械去除經(jīng)氧化的被研磨材的研磨面的成分，分別保持 各成分的物質(zhì)固有性質(zhì)的狀態(tài)，通過機(jī)械合金化處理而相互直接結(jié)合以全體一體化成粒子 狀。
[0097] 〈構(gòu)成 37〉
[0098] 如構(gòu)成33、34或36所記載的研磨用磨粒，其中發(fā)揮上述機(jī)械研磨作用的成分為 SiC、Al203、ZrSi04、Zr02或該等以外的硅酸鹽化合物，且新莫氏硬度為9以上13以下，上述第 一成分相對(duì)于研磨用磨粒的總重量占5重量百分比以上95重量百分比以下。
[0099] 〈構(gòu)成 38〉
[0100]如構(gòu)成33、34或36所記載的研磨用磨粒，其中發(fā)揮上述機(jī)械研磨作用的成分為滑 石、云母或該等以外的硅酸鹽化合物，且新莫氏硬度未達(dá)9,上述第一成分相對(duì)于研磨用磨 粒的總重量占5重量百分比以上95重量百分比以下。
[0101] 〈構(gòu)成 39〉
[0102] 如構(gòu)成32至34中任意一項(xiàng)所記載的研磨用磨粒，其中發(fā)揮上述化學(xué)研磨作用的成 分為除Zr以外的存在于周期表上第3族至第11族之間的過渡金屬元素或周期表上第12族元 素(鋅族元素）的氧化物或復(fù)氧化物，上述第二成分相對(duì)于研磨用磨粒的總重量占5重量百 分比以上95重量百分比以下。
[0103] 〈構(gòu)成 40〉
[0104] 如構(gòu)成32至34中任意一項(xiàng)所記載的研磨用磨粒，其中發(fā)揮上述化學(xué)研磨作用的成 分為Μη02,且相對(duì)于研磨用磨粒的總重量占5重量百分比以上95重量百分比以下。
[0105] 〈構(gòu)成 41〉
[0106]如構(gòu)成32或33至36中任意一項(xiàng)所記載的研磨用磨粒，其中上述反應(yīng)加速劑為對(duì)純 水具有難溶性，且為堿金屬鹽或堿土類金屬鹽，上述反應(yīng)加速劑相對(duì)于研磨用磨粒的總重 量占5重量百分比以上95重量百分比以下。
[0107]〈構(gòu)成似〉
[0108]如構(gòu)成32或33至36中任意一項(xiàng)所記載的研磨用磨粒，其中上述反應(yīng)加速劑為 CaC03,且相對(duì)于研磨用磨粒的總重量占5重量百分比以上95重量百分比以下。
[0109] 〈構(gòu)成 43〉
[0110] 如構(gòu)成32至42中任意一項(xiàng)所記載的研磨用磨粒，其是用于碳化硅或氮化鎵的濕式 研磨中，且一體化成平均粒徑為0.05μπι以100μπι以下的粒子狀。
[0111] 〈構(gòu)成 44〉
[0112] 如構(gòu)成32至44中任意一項(xiàng)所記載的研磨用磨粒，其中經(jīng)混合的任意一成分均是其 一部分露出于研磨用磨粒的外表面。
[0113] 〈構(gòu)成 45〉
[0114] -種制造研磨用磨粒的方法，其是使利用機(jī)械合金化處理使對(duì)碳化硅或氮化鎵的 被研磨材發(fā)揮研磨作用的2種以上的成分一體化。
[0115] 〈構(gòu)成 46〉
[0116] -種研磨方法，其是使如構(gòu)成32至44中任意一項(xiàng)所記載的研磨用磨粒分散于純水 中并研磨碳化硅或氮化鎵。
[0117] 〈構(gòu)成 4了〉
[0118] -種研磨方法，其是以碳化硅或氮化鎵作為被研磨材的研磨方法，且是將純水局 部供給于上述被研磨材與如構(gòu)成32至44中任意一項(xiàng)所記載的研磨用磨粒的接觸面。
[0119] 〈構(gòu)成 48〉
[0120] -種研磨裝置，其具備
[0121] 由合成纖維、玻璃纖維、天然纖維、合成樹脂、天然樹脂的任意一種構(gòu)成，且于表面 分散并固定如構(gòu)成32至36中任意一項(xiàng)所記載的研磨用磨粒分散的研磨墊，
[0122] 使用彈力將被研磨材朝向研磨墊表面按壓的保持裝置，
[0123] 將純水供給于研磨面的注液器，
[0124] 上述保持裝置的彈力是設(shè)定成在上述研磨用磨粒與上述被研磨材之間，于通過上 述反應(yīng)加速劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的溫度以上產(chǎn)生摩擦熱的程度。
[0125] 〈構(gòu)成 49〉
[0126] -種漿料，用于研磨碳化硅或氮化鎵，且是將如構(gòu)成32至36中任意一項(xiàng)所記載的 研磨用磨粒分散于中性的水中生成的懸浮液，在攝氏25度時(shí)的pH為4以上且11以下。
[0127] 發(fā)明效果
[0128]本發(fā)明的研磨用磨粒是利用機(jī)械合金化處理而使多種類的成分(component)相互 直接結(jié)合，一體化成粒子狀而成。由于各成分間的結(jié)合能大，所以研磨處理中研磨用磨粒不 會(huì)分解。通過對(duì)被研磨材發(fā)揮化學(xué)研磨作用的成分，產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果，即使以莫氏硬度比 被研磨材低的研磨用磨粒仍可以高的研磨速度研磨。反應(yīng)加速劑是以通過研磨用磨粒的外 表面與被研磨材的摩擦而產(chǎn)生的熱進(jìn)行反應(yīng)，而促進(jìn)化學(xué)研磨作用。依據(jù)促進(jìn)化學(xué)研磨作 用，而可進(jìn)一步提高研磨速率。
[0129] 多種類的成分由于保持個(gè)別各成分的物質(zhì)固有性質(zhì)的狀態(tài)結(jié)合，所以使個(gè)別成分 連鎖作用而促進(jìn)研磨。多種類的成分相互直接結(jié)合而以整體一體化成粒子狀，所以各研磨 用磨粒連鎖發(fā)揮各自的功能。
[0130] 使用發(fā)揮機(jī)械研磨作用的成分的硬度相對(duì)高者時(shí)，可高速研磨。使用發(fā)揮機(jī)械研 磨作用的成分的硬度相對(duì)低者時(shí)，可高質(zhì)量地研磨。
[0131] 使上述研磨用磨粒分散于純水中而成的漿料幾乎無害。不會(huì)對(duì)研磨作業(yè)場所的環(huán) 境造成影響，且廢液處理也簡單。而且，研磨中構(gòu)成磨粒的成分的消耗少，所以可重復(fù)使用， 較經(jīng)濟(jì)。
[0132] 使用水等的漿料的濕式研磨會(huì)使熱能發(fā)散，一般無法充分發(fā)揮化學(xué)的研磨作用。 相對(duì)于此，使多種類的成分一體化成粒子狀的研磨用磨粒即使?jié)袷窖心ヒ材苡行Ю脽?能，所以可充分發(fā)揮化學(xué)研磨作用。
[0133]簡單【附圖說明】
[0134] 圖1是顯示本發(fā)明的研磨用磨粒的概略構(gòu)造例的外觀圖。
[0135] 圖2是顯示使用研磨用磨粒的研磨裝置的一例的概略立體圖。
[0136] 圖3是過去已知的機(jī)械化學(xué)研磨方法的說明圖。
[0137] 圖4是本發(fā)明的研磨用磨粒的顯微鏡照片與研磨動(dòng)作說明圖。
[0138] 圖5是比較以實(shí)施例的研磨用磨粒研磨處理前后的研磨用磨粒的成分的圖。
[0139] 圖6是使用各種磨粒進(jìn)行研磨處理后的廢液性質(zhì)的比較圖。
[0140] 圖7是更換第一成分時(shí)的SiC的研磨速率比較圖。
[0141 ]圖8是更換第二成分時(shí)的SiC的研磨速率比較圖。
[0142] 圖9A是GaN的研磨速率比較圖，圖9B是藍(lán)寶石的研磨速率比較圖。
[0143] 圖10是顯示更換反應(yīng)加速劑時(shí)的研磨速率與研磨處理后的溫度的關(guān)是的數(shù)據(jù)。 [0144]圖11是顯示研磨壓力與研磨速率的關(guān)是的比較圖。
[0145] 圖12是顯示各種磨粒的研磨速率與表面粗糙度的關(guān)是的比較圖。
[0146] 圖13是顯示比較例的磨粒的研磨速率與表面粗糙度的關(guān)是的比較圖。
[0147] 圖14是圖表化的研磨速率的比較圖。
[0148] 圖15是圖表化的研磨后的表面粗糙度的比較圖。
[0149] 實(shí)施方式
[0150] 圖1是顯示本發(fā)明的研磨用磨粒的概略構(gòu)造的外觀圖。
[0151] 本發(fā)明的研磨用磨粒10是用以研磨藍(lán)寶石、碳化硅或氮化鎵等各種材料而使用。 本發(fā)明的研磨用磨粒10是例如如圖1A所示，第一成分12與第二成分13與反應(yīng)加速劑14分別 保持各個(gè)成分的物質(zhì)固有性質(zhì)的狀態(tài)，利用機(jī)械合金化處理相互直接結(jié)合而成。第一成分 12為對(duì)被研磨材發(fā)揮機(jī)械研磨作用的成分。第二成分13為對(duì)被研磨材發(fā)揮化學(xué)研磨作用的 成分。反應(yīng)加速劑14為對(duì)研磨被研磨材時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱起反應(yīng)而促進(jìn)上述化學(xué)研磨作用的 成分。該研磨用磨粒10是該等成分經(jīng)一體化成粒子狀。
[0152] 此外，如圖1B所示，僅由第二成分13與第三成分14所成的研磨用磨粒11隨后也以 實(shí)施例說明。另外，各種組合均為可能?；瘜W(xué)研磨作用包含于被研磨材表面產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效 果而使其變質(zhì)的作用。且，化學(xué)研磨作用也包含通過研磨處理時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱而反應(yīng)使被 研磨材的研磨面氧化的作用。通過該等作用，可使被研磨材表面變質(zhì)成完全狀態(tài)的被研磨 材的硬度以下的硬度后進(jìn)行研磨。
[0153] 組合由研磨處理時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱而反應(yīng)使被研磨材的研磨面氧化的第二成分、與 由研磨時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱促進(jìn)研磨面的氧化作用的第三成分的兩成分也具有充分的實(shí)用性。 [0154]直接鍵結(jié)上述多種成分是指未使用多種成分以外的材料予以結(jié)合。是指不使用接 著劑等等結(jié)合材料而結(jié)合。利用機(jī)械合金化處理使多種成分結(jié)合時(shí)，如圖1C所示，在邊界部 分形成非晶質(zhì)層15。各成分透過該非晶質(zhì)層15-體地結(jié)合。各無機(jī)化合物成分是通過利用 機(jī)械合金化處理于結(jié)晶表面產(chǎn)生的非晶質(zhì)層15具有的化學(xué)活性予以結(jié)合。利用該結(jié)合力， 在研磨前、研磨中均不易使各無機(jī)化合物成分分離。因此，在研磨用磨粒的與被研磨材接觸 的部分處連鎖地發(fā)揮各無機(jī)化合物成分的特性。而且，如圖1C所示，第二成分或第三成分的 結(jié)晶表面各處所形成的非晶質(zhì)層15也有提高該等化學(xué)研磨作用的效果。
[0155] -體化成粒子狀是是指選定為適于作為磨粒的用途的尺寸與形狀。碳化硅或氮化 鎵基板的作為研磨用所要求的表面粗糙度為O.OUim以下時(shí)，研磨用磨粒的平均粒度宜選定 為ΙΟμπι以下。使用于濕式研磨時(shí)，本發(fā)明的研磨用磨粒較好制造成平均粒徑0.05μηι以上100 μπι以下的粒子狀。使用固定于研磨墊或磨石上的該研磨用磨粒時(shí)，也可使用粒徑更大者。因 此，本發(fā)明的研磨用磨粒可對(duì)應(yīng)于各種面粗糙度的要求。
[0156] 研磨用磨粒只要是一體化成塊狀者即可。研磨用磨粒的外形也可不為圓形。多種 類的成分是利用機(jī)械合金化處理而結(jié)合。因此，多種類的成分是以保持各成分的物質(zhì)固有 性質(zhì)的狀態(tài)結(jié)合。結(jié)合多種類的成分是組合各成分的物質(zhì)固有性質(zhì)，用以研磨被研磨材。任 意一情況下，本發(fā)明的研磨用磨粒在進(jìn)行濕式研磨時(shí)，不使用含酸或堿或氧化劑等的化學(xué) 漿料。具有的特征為可將研磨用磨粒分散于中性水中而使用。
[0157] [機(jī)械合金化處理]
[0158] 機(jī)械合金化處理是首先混合第一成分12的粉末與第二成分13的粉末與反應(yīng)加速 劑14的粉末，且重復(fù)施加粉碎、摩擦、壓縮、拉伸、敲擊、彎曲或沖撞的機(jī)械沖撞。也可賦予某 種類的沖撞。也可組合多種類的沖撞。利用該等機(jī)械沖撞使粉末粉碎，混合成均勻。隨后，產(chǎn) 生一部分粉末經(jīng)一體化而固化成粒子狀的現(xiàn)象。各成分是以分別保持各個(gè)成分的物質(zhì)固有 性質(zhì)的狀態(tài)，相互直接結(jié)合以整體一體化成粒子狀。各成分是透過非晶質(zhì)層一體地結(jié)合。
[0159] [第一成分的作用]
[0160] 第一成分對(duì)被研磨材發(fā)揮機(jī)械研磨作用。第一成分12的新莫氏硬度(修正莫氏硬 度)是依據(jù)被研磨材的硬度加以選擇。例如，被研磨材為碳化硅或氮化鎵時(shí)，將新莫氏硬度 設(shè)為7以上13以下的新莫氏硬度為7以上的理由是使復(fù)合粒子用于機(jī)械高速研磨碳化硅或 氮化鎵所需要具備的最小限度的硬度。新莫氏硬度設(shè)為13以下的理由是使用碳化硅或氮化 鎵的硬度以下的粒子，不對(duì)碳化硅或氮化鎵的表面造成大的損傷地進(jìn)行研磨。第一成分12 適用娃酸化合物。例如，適用SiC、Al2〇3、ZrSi〇4、Zr〇2、滑石、或云母。該等以外的娃酸鹽化合 物也適用。于獲得高的研磨速率時(shí)，適用SiC、Al 2〇3、ZrSi〇4或Zr02,且是新莫氏硬度為9以上 13以下者。另一方面，于獲得高質(zhì)量的研磨面時(shí)，適用更柔軟的滑石或云母。也即，是用硅酸 鹽化合物且是新莫氏硬度未達(dá)9者。又，研磨新莫氏硬度為9的藍(lán)寶石時(shí)，研磨用磨粒的新莫 氏硬度宜為7以上9以下。
[0161] 將上述經(jīng)一體化的粒子總重量設(shè)為100時(shí)，第一成分12較好占5重量百分比以上95 重量百分比以下。第一成分12的調(diào)配比例未達(dá)5百分比時(shí)，會(huì)有研磨用磨粒的硬度不足的情 況。且，第一成分12的調(diào)配比例超過95百分比時(shí)，會(huì)有第二成分不足，使利用化學(xué)研磨作用 的研磨速率提高不充分的情況。
[0162] [第二成分的作用]
[0163] 第二成分13對(duì)被研磨材產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果。對(duì)被研磨材產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果指至少 切斷被研磨材表面的分子或原子間的鍵，并經(jīng)氧化，使一部分的分子或原子取代成其他分 子或原子的作用。如此通過使被研磨材的表面化學(xué)變質(zhì)，而可由與被研磨材相等或比其柔 軟的磨粒剝除經(jīng)變質(zhì)的部分。由此，使被研磨材的表面平坦化。由于僅剝除靠近被研磨表面 的部分，所以不會(huì)在被研磨材表面產(chǎn)生深且大的傷痕。通過該第二成分的作用，可成為能以 迄今無法獲得的高的研磨速率(removal rate每單位時(shí)間的研磨量)進(jìn)行的研磨處理。
[0164] 被研磨材為碳化硅或氮化鎵時(shí)，第二成分13較好選擇由Cr203、Fe 203、Ti02、Zn0、 Ni 0、Sn02、Sb2〇3、CuO、Co3〇4、Ce0 2、Pr 60η、Μη02的群中選出的一種或兩種以上的氧化物使用。 第二成分是Zr除外的存在于周期表上第3族至第11族之間的過渡金屬元素或周期表上第12 族元素(鋅族元素）的氧化物或復(fù)氧化物。復(fù)氧化物(multiple oxide)是該等氧化物的任2 種以上固溶而成者。
[0165] 選擇作為第二成分13的材料包含在高溫下易使碳化硅或氮化鎵氧化的物質(zhì)。上述 的例列舉的第二成分13均為氧化物，尤其是Μη0 2作為固體氧化劑已充分悉知，且以利用電 解法制造的活性強(qiáng)的二氧化錳較適合。二氧化錳是利用研磨處理時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱而反應(yīng)使 碳化硅的C面氧化，且與Si面進(jìn)行固相反應(yīng)。經(jīng)氧化的研磨面可由與碳化硅相等以下的莫氏 硬度的成分有效地機(jī)械去除。
[0166] 以藍(lán)寶石作為研磨材時(shí)，較好為容易與藍(lán)寶石的鋁離子(Al3+)引起同形置換的材 料。該材料為離子半徑與鋁(A1)近似的物質(zhì)。另一方面，二氧化硅(Si0 2)發(fā)生在硅氧烷脫水 時(shí)產(chǎn)生的取代。通過該化學(xué)反應(yīng)，使被研磨材(藍(lán)寶石)的表面變質(zhì)，而可由與被研磨材相等 以下的硬度的第一研磨劑有效地研磨。又，第二成分13于將上述經(jīng)一體化的粒子的總重量 設(shè)為100時(shí)，較好占5重量百分比以上95重量百分比以下。第二成分13的調(diào)配比例未達(dá)5百分 比時(shí)，會(huì)有化學(xué)研磨作用不足，無法維持充分高的研磨速率的情況。又，第二成分13的調(diào)配 比例超過95百分比時(shí)，會(huì)有作為整體的研磨用磨粒的硬度不足的情況。
[0167] [反應(yīng)加速劑的作用]
[0168] 反應(yīng)加速劑14是對(duì)作為漿料使用的純水難溶性者，是由堿金屬鹽或堿土類金屬鹽 所成。反應(yīng)加速劑14不為液體，而是固體。反應(yīng)加速劑14若為固體，則可利用機(jī)械能與第一 成分12或第二成分13進(jìn)行一體化處理，獲得研磨用磨粒。相對(duì)于此，反應(yīng)加速劑14為液體 時(shí)，或者為易溶解于水中的材料時(shí)，在漿料中研磨用磨粒會(huì)分解。再者，廢液會(huì)對(duì)環(huán)境造成 不良影響。
[0169] 反應(yīng)加速劑 14 較好為選自 CaC03、SrC03、MgC03、BaC03、Li C03、Ca3 (P〇4) 2、Li 3P〇4、A1K (S〇4)2的群中的一種或2種以上的材料。適宜為對(duì)于純水為難溶性者且是堿金屬鹽或堿土類 金屬鹽。任意一種材料均可利用研磨時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱促進(jìn)第二成分13的研磨功能。除此的 外，以0 &?2、似3六取、似出4〇7^8(：1^881~481等在大氣中對(duì)安定的純水為難溶性的無機(jī)化合 物。
[0170] 又，具體而言，選擇作為反應(yīng)加速劑14的材料，除了LiC03與A1K( S〇4)2外，對(duì)純水的 溶解度為〇. 1以下。也即，對(duì)攝氏25度的100克純水溶解的量為0.1克以下。另一方面，LiC〇3 對(duì)純水的溶解度為1.33，AIK(S〇4) 2的溶解度為6.74，與其他材料相比較大。然而，使用作為 研磨用磨粒時(shí)，均不會(huì)在研磨中分離而大量溶解于純水中。也即，利用機(jī)械合金化處理而一 體化，由此使反應(yīng)加速劑難溶解于純水中。因此，可使研磨用磨粒與漿料一起循環(huán)，重復(fù)使 用于研磨。本發(fā)明中，所謂難溶性是指對(duì)攝氏25°C的100克純水溶解的量為7克以下者。
[0171] 反應(yīng)加速劑14在將經(jīng)一體化的粒子的總重量設(shè)為100時(shí)，較好占5重量百分比以上 95百分比以下。反應(yīng)加速劑14的調(diào)配比例未達(dá)5重量百分比時(shí)，會(huì)有促進(jìn)第二成分13的研磨 功能的效果不充分的情況。反應(yīng)加速劑14的調(diào)配比例超過95重量百分比時(shí)，會(huì)有第二成分 13的量不足的情況。
[0172] 例如有考慮選擇鋰碳酸鹽、堿土類碳酸鹽作為反應(yīng)加速劑的情況。利用本發(fā)明的 研磨用磨粒進(jìn)行濕式研磨時(shí)，研磨用磨粒擦過被研磨材，而產(chǎn)生局部摩擦熱。結(jié)果，使二氧 化碳自鋰碳酸鹽、堿土類碳酸鹽脫離。此處產(chǎn)生的氧化鋰或氧化堿土類瞬間與水分反應(yīng)，產(chǎn) 生高的水合熱，同時(shí)生成強(qiáng)堿性物質(zhì)的氫氧化鋰或氫氧化堿土類。
[0173]被研磨材表面的與研磨用磨粒接觸的微小區(qū)域產(chǎn)生該現(xiàn)象。由于研磨用磨粒中含 有產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的成分、與對(duì)被研磨材發(fā)揮機(jī)械研磨作用的成分，所以促進(jìn)連鎖的機(jī) 械化學(xué)效果，而有效地削除該部分。
[0174] 選擇明研；也即AlK(S〇4)2作為反應(yīng)加速劑時(shí)，通過摩擦熱的作用，在被研磨材表面 附近形成酸性區(qū)域，而促進(jìn)機(jī)械化學(xué)效果。
[0175] 選擇氟化合物或鹵化合物作為反應(yīng)加速劑時(shí)，認(rèn)為是產(chǎn)生以下反應(yīng)者。
[0176] 于Si是的被研磨材的表面附近，原子先失去共價(jià)鍵，處于稱為未鍵結(jié)鍵(dangling bond)的狀態(tài)。未鍵結(jié)鍵上的電子由于不安定所以為化學(xué)活性。研磨用磨粒磨過被研磨材表 面時(shí)，因摩擦熱而產(chǎn)生氟離子。結(jié)果，使未鍵結(jié)鍵與氟結(jié)合。電陰性度強(qiáng)的氟原子會(huì)使被研 磨材的表面的結(jié)晶構(gòu)造變形。因此，促進(jìn)于被研磨材表面的機(jī)械化學(xué)效果。
[0177] [研磨裝置]
[0178]圖2是顯示使用本發(fā)明的研磨用磨粒的研磨裝置的一例的概略立體圖。
[0179]研磨壓盤20是朝箭頭32的方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。研磨壓盤20的上面以研磨墊22被覆。保 持裝置24是用于將被研磨材26(碳化硅基板或氮化鎵基板)壓向研磨墊22且支撐的裝置。本 發(fā)明是自注液器28朝箭頭30的方向與漿料一起供給研磨用磨粒。被壓向研磨墊22表面的被 研磨材26與研磨用磨粒接觸并進(jìn)行研磨。楽;料與研磨用磨粒于研磨處理中是連續(xù)逐次定量 供給。
[0180] 本發(fā)明的研磨用磨?？墒褂糜诶缢{(lán)寶石基板、或電源裝置用的碳化硅或氮化鎵 基板的拋光處理(polishing process)。藍(lán)寶石基板的新莫氏硬度為9。碳化娃基板或氮化 鎵基板的新莫氏硬度為13。拋光處理是研磨至例如碳化硅或氮化鎵基板的表面粗糙度達(dá)到 0.01 Ομπι以下?？蓪⑹寡心ビ媚チ７稚⒂诩兯卸傻膽腋∫汗┙o于研磨面進(jìn)行研磨處理。 可使用中性的水作為漿料用。為了于該水中分散研磨用磨粒，也可添加界面活性劑或螯合 劑。將本發(fā)明的研磨用磨粒分散于中性的水中生成的懸浮液是如后述的說明般，在攝氏25 度下的pH為4以上11以下。也即，可使?jié){料落在弱酸性或弱堿性的范圍。
[0181] -般而言，上述各種基板首先以整理形狀的方式進(jìn)行兩面研磨。此稱為粗加工。隨 后，進(jìn)行用于減低于粗加工產(chǎn)生的傷痕的中間加工。最后，進(jìn)行研磨表面至原子等級(jí)的平坦 度的修飾加工。過去，粗加工工序中，碳化硅或氮化鎵基板的研磨是使用金剛石磨粒。然而， 由于金剛石磨粒的維氏硬度比碳化娃或氮化鎵基板高，所以會(huì)造成稱為研磨痕(saw mark) 的自表面到達(dá)深度部分的損傷。為了修復(fù)該研磨痕，需要隨后長時(shí)間的中間加工。粗加工中 使用金剛石磨粒的理由為可盡可能地提高研磨速率。
[0182] 為了抑制上述研磨痕的發(fā)生，有使用微細(xì)金剛石磨粒的方法。然而，進(jìn)行機(jī)械研磨 時(shí)，隨著磨粒粒徑減小研磨速率變低，且，隨著磨粒粒徑變小，有使用金剛石磨粒時(shí)的成本 變高的問題。因此，尚無法確立使研磨處理的速度提高，且防止損傷發(fā)生的方法。
[0183] 本發(fā)明的研磨用磨?？山鉀Q該問題。若使用本發(fā)明的研磨用磨粒，則由于獲得充 分高的研磨速率，所以可一次進(jìn)行粗加工與中間加工。本發(fā)明的研磨用磨粒是使用與碳化 硅或氮化鎵基板相同程度或比其柔軟的成分3進(jìn)行研磨。
[0184] 上述的拋光處理工序是使用例如以15重量百分比的濃度將本發(fā)明的研磨用磨粒 分散于100毫升純水中而成的研磨用漿料。在攝氏25度下的上述漿料的pH為4以上且11以 下。依據(jù)實(shí)驗(yàn)，研磨處理4小時(shí)后的廢液約為pH8左右。廢液的pH最好為5以上且9以下，使用 LiC03與Ca3(P〇4)2以外的材料時(shí)為該范圍內(nèi)。反應(yīng)加速劑中使用LiC03與Ca 3(P〇4)2時(shí)，為pHIO ~11左右。均為弱酸性~弱堿性的范圍內(nèi)，且可抑制對(duì)作業(yè)環(huán)境的不良影響。同時(shí)，廢液處 理變得簡便。
[0185] 較好上述漿料相對(duì)于純水100含有5重量百分比以上的研磨用磨粒，且將研磨用磨 粒的表觀比容(靜置法)調(diào)整為〇.5ml/g以上且200ml/g以下。表觀比容(靜置法)未達(dá)0.5ml/ g時(shí)會(huì)使研磨用磨粒的各成分分離。表觀比容(靜置法）即使超過200ml/g仍無法再提高研磨 速率，且使研磨用磨粒在漿料中過量而急速沉降。
[0186] 圖2所示的裝置中，使用彈力將被研磨材26壓向研磨墊22表面時(shí)，分散于研磨墊22 表面的研磨用磨粒與被研磨材26之間容易產(chǎn)生摩擦熱。因此，較好以例如具有彈力的橡膠 板等構(gòu)成保持裝置24。研磨墊22較好為利用合成纖維、玻璃纖維、天然纖維、合成樹脂、天然 樹脂等構(gòu)成者。通過使保持裝置24對(duì)被研磨材26賦予適度彈力，可有效產(chǎn)生摩擦熱且實(shí)現(xiàn) 高的研磨速率。研磨用磨粒與被研磨材之間也可發(fā)生反應(yīng)加速劑的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的溫度 以上的摩擦熱。
[0187] 又，研磨裝置啟動(dòng)初期，由于無摩擦熱的累積，所以被研磨材26的研磨面溫度上升 不充分。因此研磨速率變低。該情況下，較好設(shè)置使?jié){料的溫度調(diào)整成適溫的裝置。另外，本 發(fā)明的研磨用磨粒也可使用于干式研磨。例如，基材為研磨用的墊時(shí)，是以適當(dāng)密度使研磨 用磨粒分散于墊的表面并固定，獲得研磨構(gòu)件?？墒褂脤?fù)合磨粒分散于樹脂或纖維中并 固定者?；臑樗芰铣尚推窌r(shí)，于混合研磨用磨粒與固化前的塑料后，以特定方法硬化，獲 得研磨構(gòu)件。且，也可為分散于膠帶狀的基材中并固定者。該研磨構(gòu)件適于干式研磨，但也 可將純水供給于研磨處理中的研磨面，進(jìn)行濕式研磨。
[0188] [與以往技術(shù)的比較]
[0189] 圖3是過去的機(jī)械化學(xué)研磨方法的說明圖。
[0190] 該等均作為比較例列舉者。圖3A所示的磨粒是混合多種研磨劑者。將混合A研磨材 16與B研磨材18而成的漿料一起供給于研磨裝置。B研磨材18具有促進(jìn)A研磨材16的研磨作 用的功能。該情況下，一般而言，由于A研磨材16與B研磨材18的比重不同，所以如圖3B所示， 兩者在漿料內(nèi)分離。
[0191]圖3C顯示使用促進(jìn)A研磨材16的研磨作用的漿料17的例。該方法由于能解決上述 問題，所以近年來廣被采用。然而，由于漿料17為強(qiáng)堿性者，或使用氧化劑等而成為腐蝕性 強(qiáng)的溶液，所以使作業(yè)環(huán)境變差。另外，研磨處理后的廢液處理費(fèi)用為高額。
[0192]圖3D是顯示使A研磨材16固定于高分子材料19表面的例。該研磨用磨粒難以獲得 如適于硬脆材料的摩擦工序般的平均粒度者。也即，僅能獲得尺寸較大者。且，整體比重變 輕，會(huì)自研磨裝置被沖掉。本發(fā)明的研磨用磨粒由于比重較重，所以能長期滯留在研磨裝置 的墊上面，而提高研磨速率。
[0193] 實(shí)施例一
[0194] [研磨用磨粒的構(gòu)造與作用]
[0195] 圖4A與圖4B是本發(fā)明的研磨用磨粒的顯微鏡照片，圖4A以下為其研磨作用的說明 圖。
[0196] 圖4A是顯示實(shí)施例一的研磨用磨粒的顯微鏡照片。由于是剛經(jīng)一體化處理后者， 所以混合存在有大小各種尺寸的研磨用磨粒。也混合存在有平均粒徑為5~6μπ?且粒徑為1μ m左右者。圖4Β是其部分放大圖。是拍攝外徑約6μπι的1個(gè)研磨用磨粒者。混合存在預(yù)先粉碎 的3種類的成分，且相互強(qiáng)固地連結(jié)一體化。3種類的成分均以保持原先具備的固有物理化 學(xué)性質(zhì)的狀態(tài)而一體化為粒子狀。實(shí)施例的研磨用磨粒是以即使于研磨處理中使用后，也 不分離程度的力予以一體化。例如，研磨碳化硅基板4小時(shí)后回收的研磨用磨粒的表面狀態(tài) 仍與該照片無法區(qū)別的程度。
[0197] 實(shí)施例一的研磨用磨粒是使氧化鋁(Α12〇3)與二氧化錳(Μη02)及碳酸鈣(CaC〇- 3) 一體化而成者。分別以50重量份、37.5重量份、12.5重量份的比例混合該等。以球磨法(bal 1 mi 1 ling)使該等粉碎成外徑Ιμπι以下的粉末，再繼續(xù)施加機(jī)械沖擊約0.5小時(shí)而獲得研磨用 磨粒。自其中篩選出平均粒度Ιμπι的研磨用磨粒而使用。將以上述方法獲得的研磨用磨粒與 純水一起供給于圖2所示的裝置中，研磨碳化娃基板4小時(shí)。含有研磨用磨粒的衆(zhòng)料在研磨 處理中是供給于研磨墊22上，且依序排出。排出的漿料可再度回收，且供給于研磨墊22上重 復(fù)使用。
[0198] 作為藍(lán)寶石研磨用，是以分別為50重量份、37.5重量份、12.5重量份的比例混合氧 化鋁(Al2〇3)與二氧化錳(Μη0 2)及碳酸鈣(CaCO-3)，且以球磨法一體化而制造者。獲得平均 粒度2μπι的研磨用磨粒。研磨藍(lán)寶石基板4小時(shí)后自漿料中取出的復(fù)合磨粒也獲得與上述相 同的結(jié)果。
[0199] 例如，使用樹脂等接著劑結(jié)合多種無機(jī)化合物成分的方法為已知。然而，利用樹脂 等接著劑獲得的結(jié)合力無法防止因研磨中遭受的外力而使多種無機(jī)化合物相互分離。處此 的外，考慮有燒結(jié)各成分而一體化的方法。然而，進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，無機(jī)化合物成分彼此混合，使 各個(gè)無機(jī)化合物成分的物質(zhì)固有性質(zhì)喪失掉大部分。因此，無法有效發(fā)揮如本發(fā)明的研磨 用磨粒般的功能。也即，無法實(shí)現(xiàn)充分效率的良好研磨速率。而且，成分會(huì)因燒結(jié)處理時(shí)承 受的攝氏1000度左右的熱而變質(zhì)并分解。機(jī)械合金化處理并不施加會(huì)使各成分變質(zhì)并分解 的熱。
[0200] 如圖4C所示，該實(shí)施例的研磨用磨粒由于各成分一樣混合，所以所有成分均是其 一部分露出于研磨用磨粒的外表面。以使研磨用磨粒轉(zhuǎn)動(dòng)的方式與被研磨材直接連續(xù)接 觸。研磨用磨粒本身由摩擦熱而發(fā)熱，且化學(xué)反應(yīng)性研磨材直接以其摩擦熱被加熱，于被研 磨材表面產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果。再者，自圖4C的狀態(tài)轉(zhuǎn)移到圖4D的狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果 的部分立即接觸到研磨用磨粒對(duì)被研磨材表面進(jìn)行機(jī)械研削的成分。由此，研削掉被研磨 材的產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的部分。
[0201] 研磨用磨粒以于被研磨材表面轉(zhuǎn)動(dòng)的方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，化學(xué)反應(yīng)性研磨材與 具有機(jī)械研削被研磨材的功能的成分在被研磨材表面交互重復(fù)接觸。而且，在摩擦熱擴(kuò)散 到漿料中的前，由于該等在不設(shè)有時(shí)間間隔下接觸，所以能有效地進(jìn)行連鎖研磨。又，也可 以任意一成分涂覆研磨用磨粒整體。該情況下，其他成分不會(huì)露出于研磨用磨粒的外表面。 然而，研磨處理中若該涂覆崩壞而使全部成分露出于表面，則產(chǎn)生上述作用。且，例如，涂覆 只要是不妨礙其他成分的作用的程度的厚度即可，即使全部成分不露出于研磨用磨粒表面 也無妨。
[0202]化學(xué)反應(yīng)性研磨材與具有機(jī)械研削功能的無機(jī)化合物成分分散于漿料中而存在 時(shí)，對(duì)于被研磨材的產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的部分，具有機(jī)械研磨的功能的無機(jī)化合物成分直 接接觸該部分的概率非常少。因此，必須持續(xù)長時(shí)間的研磨處理。
[0203] 若于全面一樣產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果，則也可機(jī)械研削某一部分。因此，通過強(qiáng)堿性溶 液的漿料于被研磨材整面產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的方法于過去是作為最實(shí)用方法被采用。然 而，該方法的廢液處理成為問題。此已經(jīng)說明。
[0204] 圖4Ε是以實(shí)施例的研磨用磨粒研磨被研磨材時(shí)的被研磨材表面附近的剖面圖。僅 削掉被研磨材26表面附近的施以陰影線的部分。圖4F是以金剛石磨粒36研磨被研磨材26表 面時(shí)的被研磨材表面附近的剖面圖。該情況下，于被研磨材26表面產(chǎn)生深的研磨痕38。此是 過去最嚴(yán)重的問題。
[0205][研磨后的研磨用磨粒的分析]
[0206] 圖5Α是比較研磨碳化硅基板4小時(shí)前后的研磨用磨粒的成分的圖。
[0207] 圖5Α的上段表示研磨處理前的研磨用磨粒的各成分所占的比例。下段表示研磨處 理后的研磨用磨粒的各成分所占的比例。如該圖所示，實(shí)施例的研磨用磨粒在研磨處理前 與處理后，其成分比無顯著變化。本發(fā)明的研磨用磨粒的機(jī)械強(qiáng)度高，即使由研磨處理也不 被破壞所以可重復(fù)使用。也即，由研磨碳化硅基板4小時(shí)后自漿料中取出的研磨用磨粒的外 觀及分析結(jié)果，可知混合的材料大部分以原有形態(tài)存在。可知總重量的約3%因上述化學(xué)反 應(yīng)而被消耗。
[0208]圖5B是比較研磨藍(lán)寶石基板4小時(shí)前后的復(fù)合磨粒的成分的圖。
[0209] 研磨前鋁(A1)與硅(Si)及鈣(Ca)占整體的比例分別為38.2重量％、43.8重量％、 17.9重量％。研磨處理后為41.2重量％、42.3重量％、16.5重量％。錯(cuò)成分以外的成分占整 體的比例幾乎無變化。鋁成分的比例增加的原因認(rèn)為是新含有研磨藍(lán)寶石的研磨肩所致。
[0210] 分離并分析研磨處理后與漿料一起排出的殘?jiān)Ｆ浣Y(jié)果，以鋁(A1)與硅(Si)及鈣 (Ca)占整體的比例分別為52%、33%、0.5%的比例含所得殘?jiān)３煞址治鼋Y(jié)果，含有莫來石 (Mullite)〇
[0211] 對(duì)于研磨處理中，復(fù)合磨粒是因?yàn)闄C(jī)械或熱分解而生成莫來石者、或因其以外的 原因而生成者進(jìn)行探討。莫來石的生成量與研磨時(shí)間成比例。而且，會(huì)發(fā)生充分超過研磨處 理前后的復(fù)合磨粒消耗量的量的莫來石。也即，可知復(fù)合磨粒邊使被研磨材表面產(chǎn)生化學(xué) 變質(zhì)邊研磨，其殘?jiān)鼮槟獊硎?。即使使用過去任意一種濕式研磨方法，研磨4小時(shí)后也未發(fā) 生該量的莫來石。因此，證明上述反應(yīng)加速劑在研磨中發(fā)揮有效功能。
[0212] 莫來石為氧化鋁與二氧化硅的化合物。其化學(xué)式是以3Al2〇3 · 2Si02~2Al2〇3 · Si02、或Al6〇13Si2表示。通過復(fù)合磨粒與被研磨材的摩擦，局部產(chǎn)生攝氏數(shù)百度的摩擦熱。該 熱因漿料而擴(kuò)散，使復(fù)合磨粒與被研磨材接觸的微小區(qū)域變成高溫?？膳袛酁樘妓徕}促進(jìn) 被研磨材與氧化鋁反應(yīng)的結(jié)果，生成莫來石者。
[0213] 圖6是使用各種磨粒進(jìn)行研磨處理的結(jié)果的廢液性質(zhì)比較圖。
[0214] 如圖6A所示，測(cè)定研磨處理后排出的漿料溫度的結(jié)果，因研磨處理使溫度自室溫 上升至攝氏30度~40度左右，所以可確認(rèn)因反應(yīng)加速劑造成的影響。研磨處理后排出的漿 料的去除純水的殘?jiān)鼮樘蓟杌虻壔宓难邢骷?。殘?jiān)鼮楣腆w成分，可由過濾器自廢 液去除。pH雖依據(jù)反應(yīng)加速劑的種類而有不同，但大部分廢液為pH7.5左右。排水為中性在 處理上較容易，也無環(huán)境污染問題。且，最大為pH 11.2，可無問題地處理。
[0215] 以使Al2〇3與Si02與Ca⑶3-體化而成的研磨用磨粒研磨藍(lán)寶石時(shí)，均可實(shí)現(xiàn)每分 鐘0.7~Ι.Ομπι的高的研磨速率。如圖6B所示，使用LiC0 3與Ca3(P〇4)2以外的材料作為反應(yīng)加 速劑時(shí)，研磨前的測(cè)定值為PH4.63~8.0，研磨后的測(cè)定值為pH 4.2~8.2的范圍內(nèi)。使用 LiC03與Ca3(P〇4)2作為反應(yīng)加速劑時(shí)，研磨前的測(cè)定值分別為pH 10.1與9.0,研磨后的測(cè)定 值分別為pH 11.2與9.6。均為弱酸性~弱堿性的范圍內(nèi)?？梢种茖?duì)作業(yè)環(huán)境的不良影響。而 且，廢液處理變得簡便。在高溫下成為高堿性環(huán)境的區(qū)域?yàn)槲⑸賲^(qū)域，所以可知不會(huì)對(duì)漿料 的pH造成大的影響。
[0216]實(shí)施例二
[0217][驗(yàn)證第一成分的作用]
[0218]圖7是更換第一成分研磨SiC時(shí)的研磨速率的比較圖。
[0219] 表示為樣品Η的部分顯示碳化硅的研磨中使用使Al2〇3與Μη02及Ca⑶3-體化而 成的研磨用磨粒的結(jié)果。
[0220]該實(shí)施例中，研磨裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)條件為研磨壓盤20的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)為每分鐘50轉(zhuǎn)(rpm)，保 持裝置24的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)為每分鐘100轉(zhuǎn)，保持裝置24將被研磨材26朝研磨壓盤20的方向按壓的 研磨壓力設(shè)為每1平方公分為160克(g/cm2)。研磨用磨粒是以15重量％混入純水中。如此調(diào) 整的漿料自注液器28以每分鐘10毫升(ml/min)供給于研磨墊22上。
[0221 ] 表不為樣品2-1的部分是顯不于碳化娃的研磨中使用使Zr〇2與Mn〇2及CaC〇3-體化 而成的研磨用磨粒的結(jié)果。樣品2-2的第一成分為ZrSi04,樣品2-3的第一成分為云母，樣品 2-4的第一成分為滑石。第一成分并無產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的作用。第一成分Zr02的新莫氏硬 度為11。碳化硅的新莫氏硬度為13。第一成分單質(zhì)體無法研磨碳化硅。
[0222] 然而，使第一成分Zr02與第二成分Μη02及反應(yīng)加速劑CaC03-體化而成的研磨用磨 粒顯示如圖的最高研磨速率。接著的圖8的比較例6所示的過去使用金剛石磨粒時(shí)的研磨速 率為0.26(ym/min)，相對(duì)于此，樣品1-1的研磨素率約為其2.8倍的0.72(ym/min)。第一成分 對(duì)于氮化鎵的作用也幾乎相同。因此，針對(duì)氮化鎵，該實(shí)驗(yàn)例并未顯示。
[0223][驗(yàn)證第二成分的作用]
[0224] 圖8是更換第二成分研磨SiC時(shí)的研磨速率的比較圖。
[0225] 表示為樣品1-1的部分顯示碳化硅的研磨中使用使Al2〇3與Μη02及CaC0 3-體化而 成的研磨用磨粒的結(jié)果。圖8的實(shí)施例中，顯示第一成分與反應(yīng)加速劑相同，且依序更換第 二成分的例。樣品3-1是第二成分為Ti0 2,樣品3-2是第二成分為ZnO,樣品3-3是第二成分為 NiO,樣品3-4是第二成分為Sn02,樣品3-5是第二成分為Sb2〇3,樣品3-6是第二成分為CuO,樣 品3_7是第二成分為C03O4,樣品3_8是第二成分為Ce〇2，樣品3_9是第二成分為Pr6〇ii，樣品3_ 10是第二成分為Ti-Cr-Sb的復(fù)氧化物。
[0226] 樣品3-11與樣品3-12為2成分構(gòu)造的研磨用磨粒。樣品3-11顯示使用以與本發(fā)明 相同的方法使氧化鋁(Al2〇3)與二氧化錳(Μη0 2)機(jī)械結(jié)合而一體化的研磨用磨粒的結(jié)果。樣 品3-12顯示使用以與本發(fā)明相同的方法使碳酸鈣(CaC03)與二氧化錳(Μη0 2)機(jī)械結(jié)合而一 體化的研磨用磨粒的結(jié)果。即使為2成分，仍可獲得與過去的使用金剛石磨粒時(shí)相等的研磨 速率。
[0227] 比較例1顯示使用以與本發(fā)明相同的方法使氧化鋁(Al2〇3)與碳酸鈣(CaC03)機(jī)械 結(jié)合而一體化的研磨用磨粒的結(jié)果。比較例2顯示于漿料中混入氧化鋁(Al 2〇3)與二氧化錳 (Μη02)與碳酸鈣（CaC03)的單純混合物（未經(jīng)一體化）的結(jié)果。比較例3顯示僅以二氧化錳 (Μη02)作為磨粒的結(jié)果。比較例4顯示僅以氧化鋁(Al2〇3)作為磨粒的結(jié)果。比較例5顯示僅 以碳酸鈣(CaC0 3)作為磨粒的結(jié)果。
[0228] 以上的例均為于研磨裝置中使用樹脂墊，且使用于純水中混入磨粒的漿料。另一 方面，比較例6是顯示使用平均粒徑為1~3μπι的金剛石磨粒，且研磨裝置中使用金屬壓盤， 且使用油性漿料的結(jié)果。
[0229] 此處，比較該等全部的例的研磨速率時(shí)，使用樣品1的研磨用磨粒時(shí)，是每分鐘 0.71μπι，相對(duì)于此，比較例1~5的例任意一種幾乎均無法進(jìn)行研磨。即使使用金剛石磨粒的 比較例6，研磨速率仍低如每分鐘0.26的值。而且，使用金剛石磨粒時(shí)會(huì)研磨痕的問題。
[0230] 圖8所示的樣品1-1顯示極高的研磨速率，且在SiC的研磨中可發(fā)揮充分的威力。樣 品3-11或樣品3-12與過去比較研磨速率也較高，為實(shí)用性上充分高。其他樣品的研磨速率 也有使用金剛石磨粒的情況以下者。然而，該等樣品具有不產(chǎn)生有害廢液的方面，與使研磨 面成為極高質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，可謂也比過去優(yōu)異的方法。也即，第2磨粒與研磨用磨粒一體化，所 以有難以溶出漿料中、不會(huì)大幅污染漿料的效果。
[0231] 全部的樣品均是使用不使作業(yè)環(huán)境惡化，且廢液處理容易的以純水作為分散介質(zhì) 的漿料。研磨所使用的金屬壓盤的面必須為與碳化硅或氮化鎵的研磨面所要求相同程度的 平坦。然而，維持其平坦度并不容易。另一方面，樹脂墊是僅施加用于將研磨用磨粒壓向碳 化硅或氮化鎵的研磨面者。因此，并不要求精度高的構(gòu)造。樹脂墊便宜且也容易維護(hù)。
[0232] (氮化鎵的情況）
[0233] 圖9是更換第二成分時(shí)的氮化鎵GaN的研磨速率的比較圖。
[0234] 樣品1-1、3_1~3-11的磨粒分別與圖8相同的樣品名的磨粒相同構(gòu)造者。研磨氮化 鎵時(shí)，樣品1-1顯示極高的研磨速率。且，樣品3-9、3-10也顯示高的研磨速率。樣品3-2、3-3 ~3-4、3-6顯示不比比較例8遜色的高的研磨速率。其他樣品的研磨速率雖低，但具有不產(chǎn) 生有害廢液的方面、與使研磨面成為極高質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，與圖8的情況相同。也即，第一成分為 如滑石或云母的新莫氏硬度低者，可實(shí)現(xiàn)與金剛石磨粒相同程度或其上的研磨速率。而且 由于可獲得極高質(zhì)量的研磨面所以非常有效。
[0235] (藍(lán)寶石的情況）
[0236] 圖9B是使用各種磨粒進(jìn)行藍(lán)寶石的研磨處理的結(jié)果的比較圖。
[0237] 表示為樣品1的部分是顯示于藍(lán)寶石的研磨中使用使Al2〇3與Si02與Ca⑶3-體化 而成的復(fù)合磨粒的結(jié)果。表示為樣品2的部分是顯示于藍(lán)寶石的研磨中使用使Al 2〇3與Fe2〇3 與CaC03-體化而成的復(fù)合磨粒的結(jié)果。表示為樣品3的部分是顯示于藍(lán)寶石的研磨中使用 使Ah〇3與Cr 2〇3與CaC03-體化而成的復(fù)合磨粒的結(jié)果。
[0238] 該實(shí)施例中是以平均粒度為#325的GC(green carbonite)研磨藍(lán)寶石晶圓，且被 研磨劑使用表面粗糙Ra = 0.22ym者。研磨裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)條件為研磨壓盤20的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)為每分鐘 50轉(zhuǎn)(rpm)，保持裝置24的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)為每分鐘100轉(zhuǎn)，保持裝置24將被研磨材26朝研磨壓盤20 的方向按壓的研磨壓力設(shè)為每1平方公分為160克(g/cm 2)。研磨用磨粒是以15重量％混入 純水中。如此調(diào)整的漿料自注液器28以每分鐘1毫升(ml/min)供給于研磨墊22上。
[0239]以下為比較例。refl是顯示僅以氧化鋁(Al2〇3)作為磨粒的結(jié)果。ref2顯示僅以氧 化娃(Si〇2)作為磨粒的結(jié)果。代€3是僅以碳酸|丐(〇3〇)3)作為磨粒的結(jié)果。
[0240] ref4是顯示使用以與本發(fā)明相同的方法使氧化鋁(Al2〇3)與氧化硅（Si02)機(jī)械結(jié) 合而一體化的復(fù)合磨粒的結(jié)果。ref5顯示使用以與本發(fā)明相同的方法使氧化鋁(Al2〇3)與碳 酸鈣(CaC0 3)機(jī)械結(jié)合而一體化的復(fù)合磨粒的結(jié)果。
[0241] ref6顯示使用以與本發(fā)明相同的方法使氧化硅(Si02)與碳酸鈣(CaC03)機(jī)械結(jié)合 而一體化的復(fù)合磨粒的結(jié)果。ref7顯示于漿料中混入氧化鋁(Al2〇3)與氧化硅(Si02)與碳酸 鈣(CaC0 3)的單純混合物（未經(jīng)一體化）的結(jié)果。ref8顯示使用平均粒徑為1~3μπι的金剛石 磨粒的結(jié)果。以上的例均使用樹脂墊作為研磨墊，使用于純水中混入磨粒而成的漿料。另一 方面，ref9顯示使用平均粒徑為1~3μπι的金剛石磨粒，研磨裝置使用金屬壓盤，且使用油性 漿料的結(jié)果。
[0242] 此處，比較該等全部的例的研磨速率時(shí)，使用樣品1的復(fù)合磨粒時(shí)，為每分鐘Ιμπι， 相對(duì)于此，ref 1~ref8的例任意一種均無法超過每分鐘0.3μηι。即使ref9的例，研磨速率為 每分鐘0.8μπι，也不及本發(fā)明的研磨速率。ref9的例為堪稱為已知研磨速率最高的方法。
[0243] 樣品1與2的情況是可實(shí)現(xiàn)比已知的該方法高的研磨速率。樣品3的情況下可實(shí)現(xiàn) 與ref9相同程度的研磨速率。全部樣品均使用以不使作業(yè)環(huán)境惡化、廢液處理容易的純水 作為分散介質(zhì)的漿料。且，使用金屬壓盤時(shí)，其面必須為與藍(lán)寶石研磨面所要求相同程度的 平坦。然而，維持其平坦度并不容易。另一方面，樹脂墊是僅施加用于將研磨用磨粒壓向藍(lán) 寶石的研磨面的壓力者。因此，不需要求精度高的構(gòu)造。樹脂墊便宜且也容易維護(hù)。本發(fā)明 由于可使用如樹脂墊般柔軟的研磨墊，所以比使用金屬壓盤時(shí)更有利。
[0244] [驗(yàn)證反應(yīng)加速劑的作用]
[0245] 圖10是顯示更換反應(yīng)加速劑時(shí)SiC的研磨速率與研磨處理后的溫度關(guān)是的數(shù)據(jù)。
[0246] 比較例1是使用不含反應(yīng)加速劑的磨粒的例。樣品11~18是第一成分使用Al2〇3,第 二成分使用Μη0 2,分別使用不同的反應(yīng)加速劑的研磨用磨粒獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。表示測(cè)定研 磨碳化硅4小時(shí)后的研磨速率與漿料的溫度的結(jié)果。
[0247] 樣品19使用僅使反應(yīng)加速劑(CaC03)與第二成分Μη02-體化的研磨用磨粒的例。樣 品20是使用僅使反應(yīng)加速劑(CaC0 3)與第一成分Al2〇3-體化的研磨用磨粒的例。
[0248]如圖10A所示，除比較例1外，研磨后的漿料溫度均為攝氏30度以上。此意味著因反 應(yīng)加速劑的發(fā)熱，而加熱漿料。且除研磨后的漿料的溫度高以外，也可知研磨速率高。也即， 愈以摩擦熱使反應(yīng)加速劑活潑的化學(xué)反應(yīng)，研磨速率愈變高。
[0249 ]比較例1時(shí)的研磨速率為0.3 Ιμπι/min，研磨后的漿料溫度為攝氏27度。比較該例與 其他例時(shí)，可知不僅研磨時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱，因反應(yīng)加速劑的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱也會(huì)使?jié){料 溫度上升。再者，樣品11~18中，組合第一成分與第二成分與反應(yīng)加速劑的研磨用磨粒也證 明研磨速率急遽提高。反應(yīng)加速劑的作用在氮化鎵的研磨中也相同，所以不例示。
[0250] 圖10B是顯示研磨后的漿料溫度與研磨速率關(guān)是的表。實(shí)驗(yàn)例1~8是使用由第一 研磨劑使用Al2〇3,第二研磨劑使用Si0 2,分別使用不同的反應(yīng)加速劑而成的復(fù)合磨粒的實(shí) 驗(yàn)結(jié)果。該等復(fù)合磨粒均于整體所占的比例是第一研磨劑為50重量％，第二研磨劑為37.5 重量％，反應(yīng)加速劑為12.5重量％所構(gòu)成。研磨條件完全相同。被研磨材是以平均粒度為# 325的GC(green carbonite)研磨藍(lán)寶石晶圓后的表面粗糙Ra-Ο. 22μηι者。研磨前的衆(zhòng)料溫 度為攝氏25度。測(cè)定研磨藍(lán)寶石1小時(shí)后的漿料溫度。研磨速率是測(cè)定研磨后的被研磨材厚 度，且計(jì)算每1分鐘(min)的研磨量而求出者。
[0251] ref 1是使用未使用反應(yīng)加速劑的磨粒的比較例。ref2是僅使用反應(yīng)加速劑 (CaC03)與第二研磨劑Si02的比較例。ref3是僅使用反應(yīng)加速劑(CaC03)與第一研磨劑Al 2〇3 的比較例。
[0252] 由實(shí)驗(yàn)例1~8的結(jié)果，研磨后的漿料溫度均為攝氏30度以上。此意味著不僅因被 研磨材與研磨劑的摩擦產(chǎn)生的熱，也因反應(yīng)加速劑的化學(xué)反應(yīng)而加熱漿料。且可知研磨后 的漿料溫度越高，研磨速率越大。也即，可知愈以摩擦熱使反應(yīng)加速劑活潑的化學(xué)反應(yīng)，研 磨速率愈快。
[0253] refl時(shí)的研磨速率為0.40μπι/π?η，研磨后的漿料溫度為攝氏27度。又，可知ref2 (無第一研磨劑)與ref3(無第二研磨劑）因反應(yīng)加速劑的發(fā)熱而使?jié){料加熱至攝氏41度。然 而，研磨速率不會(huì)過高。因此，僅組合第一研磨劑與第二研磨劑與反應(yīng)加速劑的本發(fā)明的復(fù) 合磨粒證明研磨速率充分高。
[0254] [研磨速率提高的理由]
[0255] 本文中，整理并說明利用本發(fā)明的研磨用磨粒獲得顯著的研磨速率提高的理由。
[0256] (1)研磨用磨粒含有新莫氏硬度為13以下的第一成分的情況
[0257] 新莫氏硬度為13以下的粒子是ZrSi〇4與Al2〇3與Zr02與SiC。該等成分是發(fā)揮對(duì)于 碳化硅或氮化鎵施加物理力而形成塑性變形層(無定型層）的作用。再者，以具有產(chǎn)生機(jī)械 化學(xué)效果的性質(zhì)的第二成分，使塑性變質(zhì)層變質(zhì)后，第一成分發(fā)揮機(jī)械剝除其塑性變形層 的作用。被研磨材中以第一成分形成塑性變形層時(shí)，該部分的結(jié)晶構(gòu)造遭破壞，所以認(rèn)為容 易由第二成分而產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果。使塑性變質(zhì)層變質(zhì)時(shí)，可由硬度比被研磨材低的第1磨 粒將其剝除。該作用于被研磨材為藍(lán)寶石的情況也相同。
[0258] Al2〇3的新莫氏硬度為LZrSiOa與Zr02的新莫氏硬度為8。所有粒子的新莫氏硬度 均未比碳化硅或氮化鎵高，所以抑制了研磨痕發(fā)生。Al 2〇3比ZrSi〇4硬，所以使用Al2〇3的研磨 用磨粒的研磨速率比使用ZrSi〇4的研磨用磨粒高。
[0259] (2)含有對(duì)研磨用磨粒產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的研磨材的情況
[0260] 機(jī)械化學(xué)研磨材為 Cr2〇3、Fe2〇3、Ti〇2、ZnO、NiO、Sn〇2、Sb2〇3、CuO、C〇3〇4、Ce〇2、Pr6〇ii、 Μη02。所有均在高溫環(huán)境下容易與碳化硅或氮化鎵引起氧化反應(yīng)。且容易引起固相反應(yīng)。該 化學(xué)反應(yīng)認(rèn)為使碳化硅或氮化鎵的被研磨面變質(zhì)。此于先前技術(shù)文獻(xiàn)中已介紹。
[0261] 對(duì)藍(lán)寶石的機(jī)械化學(xué)研磨材為Cr203、Fe203或Si0 2。該等研磨材容易與藍(lán)寶石 (Al2〇3)引起同形取代（isomorphous substitution)。所謂同形取代為離子半徑近似的物質(zhì) 彼此自外部施加壓力或熱時(shí)，離子群相互取代的現(xiàn)象。
[0262] 具有與藍(lán)寶石的六配位（six_coordination)Al3+(離子半徑0. 54A(埃））接近的離 子半徑的物質(zhì)為Fe2〇3的六配位Fe3+(離子半徑0. 55A)、Cr2〇3的六配位Cr3+(離子半徑0. 62A)。 該等離子群引起同形取代。該化學(xué)反應(yīng)認(rèn)為使藍(lán)寶石的被研磨面變質(zhì)。
[0263] 另一方面，Si02是進(jìn)行如下的化學(xué)反應(yīng)。利用脫水縮合反應(yīng)使具有硅烷醇基 Si-ΟΗ)的Si〇4四面體連結(jié)時(shí)，Al3+以如A1(0H)3的形態(tài)施加于脫水縮合反應(yīng)。Si〇4連結(jié)體納入 藍(lán)寶石的結(jié)晶構(gòu)造內(nèi)。Si0 4連結(jié)體的內(nèi)部成為以四配位Al3+(離子半徑0.39A)取代六配位Si4 + (離子半徑0.40A的狀態(tài)。利用該同形取代的化學(xué)反應(yīng)認(rèn)為使藍(lán)寶石的被研磨面變質(zhì)。
[0264] (3)研磨用磨粒中含有反應(yīng)加速劑的情況
[0265] 說明使用碳酸鈣(CaC03)作為反應(yīng)加速劑時(shí)的化學(xué)反應(yīng)。碳酸鈣是以通過研磨用 磨粒與碳化硅或氮化鎵的研磨面的摩擦產(chǎn)生的摩擦熱，而分解成CaO與C0 2。進(jìn)而因摩擦熱 發(fā)生攝氏數(shù)百度的熱時(shí)，氧化鈣CaO與水反應(yīng)而發(fā)熱，生成氫氧化鈣(Ca(0H2))。該反應(yīng)僅在 使碳化硅或氮化鎵與研磨用磨粒接觸的極狹窄區(qū)域中產(chǎn)生。由該反應(yīng)使碳化硅或氮化鎵變 質(zhì)。同時(shí)，認(rèn)為在高溫的強(qiáng)堿環(huán)境下，會(huì)加速產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的研磨材的化學(xué)反應(yīng)。
[0266] 如上述，研磨用磨粒在碳化硅或氮化鎵的研磨面形成塑性變形層，且在因反應(yīng)加 速劑而形成高溫強(qiáng)堿環(huán)境的部分產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果，而研磨碳化硅或氮化鎵。因該發(fā)熱，研 磨后的漿料成為攝氏30度~40度。發(fā)生強(qiáng)堿環(huán)境是在研磨用磨粒周邊的極狹窄區(qū)域所以不 會(huì)對(duì)整體的pH造成太大影響。
[0267] 針對(duì)SrC〇3、MgC〇3、BaC〇3等，也全部發(fā)生同樣反應(yīng)。上述的反應(yīng)極局部發(fā)生。研磨處 理后的漿料的pH僅比中性的7稍上升。且，即使以該第二成分使碳化硅或氮化鎵表面變質(zhì)， 若于該部位未正確接觸第一成分則無法提高研磨速率。因此，即使以如過去般分離研磨劑 與反應(yīng)加速劑的狀態(tài)含于漿料中，也無法獲得高的研磨速率。本發(fā)明的研磨用磨粒由于使 第一成分與第二成分與摩擦滅反應(yīng)劑一體地結(jié)合，所以能獲得上述效果。也即，由濕式研磨 可以相當(dāng)高的研磨速率研磨碳化硅或氮化鎵，獲得高質(zhì)量的研磨面。
[0268] 圖11是顯示樣品1~3的研磨壓力與研磨速率的關(guān)是的數(shù)據(jù)。
[0269] 該實(shí)施例是用于確認(rèn)因變更研磨壓力所致的研磨速率變化者。該圖是顯示保持裝 置24將被研磨材26朝研磨壓盤20的方向按壓的研磨壓力設(shè)為每1平方公分為500克（g/ cm 2)、750g/cm2、1000g/cm2的3種實(shí)驗(yàn)結(jié)果。壓盤轉(zhuǎn)數(shù)為每分鐘50轉(zhuǎn)，載盤轉(zhuǎn)數(shù)為每分鐘100 轉(zhuǎn)，漿料濃度為15 %，漿料供給量為每分鐘10毫升。
[0270] 依據(jù)該結(jié)果，增加研磨壓力時(shí)，提高SiC基板的研磨速率。例如樣品1的情況下，獲 得研磨壓力為500g/cm2時(shí)，研磨速率為每分鐘0.72微米(μπι/min)，相對(duì)于此，研磨壓力為 lOOOg/cm2時(shí)，獲得研磨速率為1.39ym/min的結(jié)果。研磨速率變成約2倍。而且，即使將研磨 壓力設(shè)為l〇〇〇g/cm 2,也可在無研磨痕的狀態(tài)下使碳化硅基板的研磨后的面粗糙度成為 0.003um〇
[0271 ]通過提高研磨壓力，而產(chǎn)生更多摩擦熱，同時(shí)，使研磨用磨粒有效地削除被研磨材 的研磨面，以該實(shí)施例獲得證明。樣品1~3的任意一研磨用磨粒均可比過去的方法高速地 進(jìn)行被研磨材的高質(zhì)量研磨。
[0272] 圖12是顯示各種復(fù)合磨粒的研磨速率與表面粗糙度的關(guān)是的比較圖。
[0273] 該例是顯示于漿料中使用純水時(shí)的各種磨粒的研磨速率與研磨后的被研磨的表 面粗糙度者。為了比較，而包含使用Si〇2、Mn0 2、Ce02、Ti02的單質(zhì)體、與金剛石磨粒的例。金 剛石磨粒以外的磨粒對(duì)于SiC的研磨，研磨速率極低而不實(shí)用。本發(fā)明的研磨用磨粒即使于 漿料中使用純水，仍均顯示比金剛石磨粒更高的研磨速率。而且，研磨后的SiC基板的表面 粗糙度比金剛石磨粒顯著較小。也即，可獲得高質(zhì)量的研磨面。
[0274] 圖13是顯示比較例的磨粒的研磨速率與表面粗糙度的關(guān)是的比較圖。
[0275] 此處是顯示于漿料中含有3池、111〇2、〇6〇2、1^0 2、與氧化劑的!1202，研磨3丨(：基板的 結(jié)果。若與圖12的例比較，可知僅能勉強(qiáng)研磨。然而，該研磨速率的研磨時(shí)間太長，并不實(shí) 用。
[0276] 圖14是圖表化的研磨速率的比較圖。圖15是圖表化的研磨后的表面粗糙度的比較 圖。
[0277] 圖12與圖13的結(jié)果以圖表表示于圖14與圖15。如圖14所示，本發(fā)明的研磨用磨粒 可實(shí)現(xiàn)與金剛石磨粒同等以上的研磨速率。此外，同時(shí)如圖15所示，與以金剛石磨粒產(chǎn)生的 研磨面的粗糙度比較，獲得壓倒性的高質(zhì)量研磨面。
[0278] 如以上的說明，反應(yīng)加速劑產(chǎn)生摩擦熱的區(qū)域，或二氧化錳所及的氧化作用區(qū)域 均極狹窄。而且，顯現(xiàn)其效果的時(shí)間也相當(dāng)短時(shí)間。利用摩擦熱促進(jìn)利用第二成分的氧化作 用，且在該狀態(tài)下使該面與第一成分立即接觸，可通過相互作用而有效地研磨。即使反應(yīng)加 速劑與氧化劑與機(jī)械研磨劑彼此交互以不規(guī)則的時(shí)間與被研磨劑表面接觸，仍無法展現(xiàn)出 充分的相互作用。也即，該等粒子分散于漿料中的情況，與本發(fā)明的經(jīng)一體化的研磨用磨粒 的情況產(chǎn)生顯著差異。此成為本發(fā)明的研磨用磨粒預(yù)期提高研磨速率的原因。
[0279] 依據(jù)以上的發(fā)明，由于將研磨被研磨材的中間工序壓縮至短時(shí)間，同時(shí)生成高平 坦度的研磨面，所以可大幅縮短修飾加工工序。因此，大有助于削減對(duì)該種基板的生產(chǎn)成本 造成較大影響的研磨處理的成本。且，由于不使用強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性水溶液，且使研磨用磨粒 分散于中性的水中，所以廢液為弱酸性或弱堿性，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成不良影響。
[0280] 又，上述的實(shí)施例是例示且說明藍(lán)寶石、碳化硅或氮化鎵作為被研磨材。然而，通 過本發(fā)明的研磨用磨粒，即使為該等以外的材料，仍可以高質(zhì)量高速研磨。且，上述實(shí)施例 中顯示結(jié)合2成分或3成分的無機(jī)化合物的例。然而，使4種類以上的無機(jī)化合物成分彼此透 過非晶質(zhì)層一體結(jié)合的研磨用磨粒也具有相同功能。混合比例或成分的組合只要依據(jù)被研 磨材的種類自由選擇即可。
[0281] 此外，上述的實(shí)施例中，說明第一成分與第二成分分以1種，或第一成分與第二成 分與第三成分分別以1種類結(jié)合的例。然而，如例如第一成分為1種且第二成分為2種般，使 各成分分別多種組合并結(jié)合也無妨。
[0282] 本發(fā)明的研磨用磨?？蓮V泛利用于電源裝置用基盤、其他電子零件材料、電絕緣 性材料等中的藍(lán)寶石、碳化硅或氮化鎵的研磨工序中。再者，本發(fā)明的研磨用磨粒也可利用 于金屬或陶瓷、或人工骨頭等生體材料的高質(zhì)量研磨中。且，也可利用于鎢等硬質(zhì)材料的研 磨。而且，與過去的研磨方法比較，可大幅縮短研磨時(shí)間，可大幅降低制品的成本。
[0283] 【符號(hào)說明】
[0284] 10:研磨用磨粒(三種成分）
[0285] 11:研磨用磨粒(兩種成分）
[0286] 12:第一成分
[0287] 13:第二成分
[0288] 14:反應(yīng)加速劑
[0289] 15:非晶質(zhì)層
[0290] 16: A研磨材
[0291] 18:B 研磨材
[0292] 17:漿料
[0293] 19:高分子材料
[0294] 20:研磨壓盤
[0295] 22:研磨墊
[0296] 24:保持裝置
[0297] 26:被研磨材
[0298] 28:注液器
[0299] 30:箭頭
[0300] 32:箭頭
[0301] 33:箭頭
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種研磨用磨粒，其是使莫氏硬度與被研磨材相等或比被研磨材低的粒子狀的第一 研磨劑、與使所述被研磨材化學(xué)變質(zhì)的粒子狀的第二研磨劑通過機(jī)械合金化一體化成粒子 狀。2. 權(quán)利要求項(xiàng)1所述的研磨用磨粒，其中所述第一研磨劑占所述經(jīng)一體化粒子的5重量 百分比以上且95重量百分比以下。3. 權(quán)利要求項(xiàng)1所述的研磨用磨粒，其中所述第二研磨劑占所述經(jīng)一體化粒子的5重量 百分比以上且95重量百分比以下。4. 權(quán)利要求項(xiàng)1至3中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒，其中使所述第一研磨劑與第二研磨 劑一體化成平均粒徑〇. 〇5μπι以上且100μπι以下的粒子狀。5. -種研磨用復(fù)合磨粒，其特征是使具有機(jī)械研磨性的成分與具有化學(xué)研磨性的成分 一體化而成的粒子，且通過機(jī)械合金化處理使兩成分接合。6. 權(quán)利要求項(xiàng)1至5中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒，其是用于研磨被研磨材表面的粒 子，該粒子含有通過機(jī)械合金化處理而結(jié)合的多種無機(jī)化合物成分，各無機(jī)化合物成分是 以保持各成分的物質(zhì)固有性質(zhì)的狀態(tài)，相互透過非晶質(zhì)層結(jié)合為一體。7. 權(quán)利要求項(xiàng)6所述的研磨用磨粒，其中所述多種的無機(jī)化合物成分是以保持各成分 的物質(zhì)固有的性質(zhì)的狀態(tài)結(jié)合，各無機(jī)化合物成分分別是其一部分露出于粒子的外表面。8. 權(quán)利要求項(xiàng)6或7所述的研磨用磨粒，其中多種無機(jī)化合物成分中任意一種含有對(duì)被 研磨材產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的化學(xué)反應(yīng)性研磨材。9. 權(quán)利要求項(xiàng)8所述的研磨用磨粒，其中多種無機(jī)化合物成分種任意一種的莫氏硬度 與被研磨材相等或莫氏硬度比被研磨材低。10. 權(quán)利要求項(xiàng)8的研磨用磨粒，其中多種無機(jī)化合物成分中任意一種含有對(duì)被研磨材 產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的化學(xué)反應(yīng)性研磨材、與機(jī)械削除被研磨材的產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的表面 的成分。11. 權(quán)利要求項(xiàng)10的研磨用磨粒，其中機(jī)械削除被研磨材表面的成分的莫氏硬度與被 研磨材相等或比被研磨材低。12. 權(quán)利要求項(xiàng)10的研磨用磨粒，其中對(duì)被研磨材產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的化學(xué)反應(yīng)性研 磨材為通過研磨處理時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱反應(yīng)而使被研磨材的研磨面氧化的成分。13. 權(quán)利要求項(xiàng)10的研磨用磨粒，其中對(duì)被研磨材產(chǎn)生機(jī)械化學(xué)效果的化學(xué)反應(yīng)性研 磨材是由鋰、堿土類金屬的碳酸鹽、磷酸鹽、氟化物、硼化合物、及氯化銀、溴化銀、碘化銀等 鹵化合物、冰晶石、或明礬中選出的1種或兩種以上的難溶性的鹽。14. 一種研磨用磨粒的制造方法，其特征在于： 其是混合多種的無機(jī)化合物成分的原料所述的第一成分與第二成分混合，并且在干式 狀態(tài)下進(jìn)行機(jī)械合金化處理，使其相互透過非晶質(zhì)層結(jié)合為一體而成為粒子狀。15. -種研磨被研磨材的研磨方法，其特征在于： 使用使權(quán)利要求項(xiàng)1至12中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒分散于純水中而成的漿料。16. -種研磨構(gòu)件，其特征在于： 將權(quán)利要求項(xiàng)1至12中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒分散于基材中予以固定。17. -種研磨裝置，其特征在于，包括： 研磨墊，由合成纖維、玻璃纖維、天然纖維、合成樹脂、天然樹脂中的任意一種構(gòu)成，并 且使權(quán)利要求項(xiàng)1至12中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒分散于表面且固定； 保持裝置，使用彈力將被研磨材朝向研磨墊表面按壓；以及 注液器，將純水供給于研磨面， 其中，所述保持裝置的彈力是設(shè)定成在所述研磨用磨粒與所述被研磨材之間，利用所 述反應(yīng)加速劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的溫度以上產(chǎn)生摩擦熱的程度。18. -種漿料，用于研磨碳化硅或氮化鎵，其特征在于： 所述漿料是將權(quán)利要求項(xiàng)1至12中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒分散于中性的水中而生 成的懸浮液，并且在攝氏25度下的pH為4以上11以下。19. 一種復(fù)合磨粒，用于對(duì)藍(lán)寶石進(jìn)行濕式研磨，其特征在于： 將莫氏硬度為7以上9以下的粒子狀的第一研磨劑，對(duì)所述被研磨材具有機(jī)械化學(xué)作用 的粒子狀的第二研磨劑，以及對(duì)漿料所使用的純水為難溶性且由堿金屬鹽或堿土類金屬鹽 構(gòu)成的粒子狀的摩擦熱反應(yīng)劑的混合物，通過機(jī)械合金化直接結(jié)合從而一體化成粒狀。20. 權(quán)利要求項(xiàng)19所述的復(fù)合磨粒，其特征在于： 其中，所述第一研磨劑為Al2〇3、ZrSi04或Zr02,并且占所述經(jīng)一體化粒子的5重量百分比 以上95重量百分比以下。21. 權(quán)利要求項(xiàng)19所述的復(fù)合磨粒，其特征在于： 其中，所述第二研磨劑是選自Cr2〇3、Fe2〇3、Si0 2的群中的一種或兩種以上的材料并且占 所述經(jīng)一體化粒子的5重量百分比以上95重量百分比以下。22. 權(quán)利要求項(xiàng)19所述的復(fù)合磨粒，其特征在于： 其中，選擇Si02作為所述第二研磨劑時(shí)，選擇莫氏硬度比Si02大者作為所述第一研磨 劑。23. 權(quán)利要求項(xiàng)19所述的復(fù)合磨粒，其特征在于： 其中，所述摩擦熱反應(yīng)劑是選自 CaC03、SrC03、MgC03、Bara3、Li 2C03、Ca3(P〇4)2、Li3P〇4& 及A1K(S04)2的群中的一種或兩種以上的材料，并且占所述經(jīng)一體化粒子的5重量百分比以 上95重量百分比以下。24. 權(quán)利要求項(xiàng)19所述的復(fù)合磨粒，其特征在于： 其中，所述第一研磨劑為Al2〇3、ZrSi〇4或Zr02， 所述第二研磨劑是選自Cr2〇3、Fe2〇3、Si〇2的群中的一種或兩種以上的材料， 所述摩擦熱反應(yīng)劑是選自 Ca⑶3、SrTO3、Mgra3、Bara3、Li 2C03、Ca3(P〇4)2、Li3P〇4&AlK (S〇4)2的群中的一種或兩種以上的材料。25. -種復(fù)合磨粒，其特征在于： 是通過機(jī)械合金化使權(quán)利要求項(xiàng)1或6所述的第一研磨劑與第二研磨劑與摩擦熱反應(yīng) 劑結(jié)合而一體化成平均粒徑為〇. 〇5μπι以上100μπι以下的粒子狀。26. -種復(fù)合磨粒的制造方法，其特征在于： 通過機(jī)械合金化使權(quán)利要求項(xiàng)19或24的第一研磨劑與第二研磨劑與摩擦熱反應(yīng)劑結(jié) 合而一體化成平均粒徑為〇. 〇5μηι以上100μπι以下的粒子狀。27. -種濕式研磨所述被研磨材的研磨方法漿料，其特征在于： 是將權(quán)利要求項(xiàng)19或24所述的復(fù)合磨粒分散于純水中而構(gòu)成的。28. -種研磨方法，對(duì)藍(lán)寶石進(jìn)行濕式研磨，其特征在于： 再以15重量百分比的濃度將所述復(fù)合磨粒分散于100毫升純水而構(gòu)成漿料時(shí)，選擇權(quán) 利要求項(xiàng)19或24所述的復(fù)合磨粒的調(diào)配從而使攝氏25度時(shí)的pH為5以上9以下。29. -種用于濕式研磨藍(lán)寶石的漿料，其中 權(quán)利要求項(xiàng)19或24的復(fù)合磨粒的表觀比容(靜置法)為0.5ml/g以上且200ml/g以下。30. -種研磨裝置，其特征在于，包括： 供給裝置，將權(quán)利要求項(xiàng)9至11中任意一項(xiàng)所述的漿料供給于由合成纖維、玻璃纖維、 天然纖維、合成樹脂、以及天然樹脂中的任意一種構(gòu)成的研磨墊上；以及 按壓裝置，使用彈力將被研磨材按壓于所述墊，使分散于所述墊的上面的復(fù)合磨粒與 所述被研磨材之間產(chǎn)生摩擦。31. -種研磨裝置，其特征在于，包括： 供給裝置，將權(quán)利要求項(xiàng)1或6所述的復(fù)合磨粒分散于由合成纖維、玻璃纖維、天然纖 維、合成樹脂、以及天然樹脂中的任意一種構(gòu)成的研磨墊上并固定，并且將純水供給于所述 墊上； 按壓裝置，使用彈力將被研磨材按壓于所述墊，使分散于所述墊的上面的復(fù)合磨粒與 所述被研磨材之間產(chǎn)生摩擦。32. -種研磨用磨粒，以碳化硅或氮化鎵作為被研磨材，其特征在于： 使對(duì)所述被研磨材發(fā)揮化學(xué)研磨作用的成分，以及對(duì)研磨所述被研磨材時(shí)產(chǎn)生的摩擦 熱起反應(yīng)而促進(jìn)所述化學(xué)研磨作用的反應(yīng)加速劑，保持各成分的物質(zhì)固有性質(zhì)的狀態(tài)，通 過機(jī)械合金化處理，相互直接結(jié)合從而在整體上一體化成粒子狀。33. -種研磨用磨粒，以碳化硅或氮化鎵作為被研磨材，其特征在于： 使對(duì)所述被研磨材發(fā)揮機(jī)械研磨作用的成分，與對(duì)所述被研磨材發(fā)揮化學(xué)研磨作用的 成分，分別保持各成分的物質(zhì)固有的性質(zhì)的狀態(tài)，通過機(jī)械合金化處理，相互直接結(jié)合從而 在整體上一體化成粒子狀。34. -種研磨用磨粒，以碳化硅或氮化鎵作為被研磨材，其特征在于： 使對(duì)所述被研磨材發(fā)揮機(jī)械研磨作用的成分，與對(duì)所述被研磨材發(fā)揮化學(xué)研磨作用的 成分、與含有對(duì)研磨所述被研磨材時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱起反應(yīng)而促進(jìn)所述化學(xué)研磨作用的反應(yīng) 加速劑的成分，分別保持各成分的物質(zhì)固有的性質(zhì)的狀態(tài)，通過機(jī)械合金化處理，相互直接 結(jié)合從而在整體上一體化成粒子狀。35. -種研磨用磨粒，以碳化硅或氮化鎵作為被研磨材，其特征在于： 使通過研磨處理時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱反應(yīng)從而使被研磨材的研磨面氧化的成分，與通過研 磨時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱而促進(jìn)研磨面的氧化作用的成分，分別保持各成分的物質(zhì)固有的性質(zhì)的 狀態(tài)，通過機(jī)械合金化處理，相互直接結(jié)合從而在整體上一體化成粒子狀。36. -種研磨用磨粒，以碳化硅或氮化鎵作為被研磨材，其特征在于： 使通過研磨處理時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱反應(yīng)從而使被研磨材的研磨面氧化的成分，與通過研 磨時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱而促進(jìn)研磨面的氧化作用的成分、以及機(jī)械去除經(jīng)氧化的被研磨材的研 磨面的成分，分別保持各成分的物質(zhì)固有的性質(zhì)的狀態(tài)，通過機(jī)械合金化處理，相互直接結(jié) 合從而在整體上一體化成粒子狀。37. 權(quán)利要求項(xiàng)33、34或36所述的研磨用磨粒，其特征在于： 其中，發(fā)揮所述機(jī)械研磨作用的成分為SiC、Al2〇3、ZrSi〇4、Zr〇2或這些以外的娃酸鹽化 合物，并且新莫氏硬度為9以上13以下，所述第一成分相對(duì)于研磨用磨粒的總重量占5重量 百分比以上95重量百分比以下。38. 權(quán)利要求項(xiàng)33、34或36所述的研磨用磨粒，其特征在于： 其中，發(fā)揮所述機(jī)械研磨作用的成分為滑石、云母或這些以外的硅酸鹽化合物，并且新 莫氏硬度不滿9,所述第一成分相對(duì)于研磨用磨粒的總重量占5重量百分比以上95重量百分 比以下。39. 權(quán)利要求項(xiàng)32至34中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒，其特征在于： 其中，發(fā)揮所述化學(xué)研磨作用的成分為除Zr以外的存在于周期表上第3族至第11族之 間的過渡金屬元素或周期表上第12族元素(鋅族元素）的氧化物或復(fù)氧化物，所述第二成分 相對(duì)于研磨用磨粒的總重量占5重量百分比以上95重量百分比以下。40. 權(quán)利要求項(xiàng)32至34中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒，其特征在于： 其中，發(fā)揮所述化學(xué)研磨作用的成分為Μη02,并且相對(duì)于研磨用磨粒的總重量占5重量 百分比以上95重量百分比以下。41. 權(quán)利要求項(xiàng)32、33或36中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒，其特征在于： 其中，所述反應(yīng)加速劑對(duì)純水為難溶性，并且為堿金屬鹽或堿土類金屬鹽，所述反應(yīng)加 速劑相對(duì)于研磨用磨粒的總重量占5重量百分比以上95重量百分比以下。42. 權(quán)利要求項(xiàng)32、33或36中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒，其特征在于： 其中，所述反應(yīng)加速劑為CaC03,并且相對(duì)于研磨用磨粒的總重量占5重量百分比以上95 重量百分比以下。43. 權(quán)利要求項(xiàng)32至42中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒，其特征在于： 其中，所述研磨用磨粒為在碳化硅或氮化鎵的濕式研磨中使用，并且一體化成平均粒 徑為0.05μπι以100μπι以下的粒子狀。44. 權(quán)利要求項(xiàng)32至42中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒，其特征在于： 其中，經(jīng)混合的任意一種成分均有一部分露出于研磨用磨粒的外表面。45. -種制造研磨用磨粒的方法，其特征在于： 通過機(jī)械合金化處理，使對(duì)碳化硅或氮化鎵的被研磨材發(fā)揮研磨作用的兩種以上的成 分一體化。46. -種研磨方法，其特征在于： 使權(quán)利要求項(xiàng)32至44中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒分散于純水中并且對(duì)碳化硅或氮 化鎵進(jìn)行研磨。47. -種研磨方法，其特征在于： 以碳化硅或氮化鎵作為被研磨材，將純水局部供給于所述被研磨材與權(quán)利要求項(xiàng)32至 44中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒的接觸面。48. -種研磨裝置，其特征在于，包括： 研磨墊，由合成纖維、玻璃纖維、天然纖維、合成樹脂、天然樹脂中的任意一種構(gòu)成，并 且使權(quán)利要求項(xiàng)32至36中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒分散于表面且固定； 保持裝置，使用彈力將被研磨材朝向研磨墊表面按壓；以及 注液器，將純水供給于研磨面， 其中，所述保持裝置的彈力是設(shè)定成在所述研磨用磨粒與所述被研磨材之間，利用所 述反應(yīng)加速劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的溫度以上產(chǎn)生摩擦熱的程度。49. 一種漿料，用于研磨碳化硅或氮化鎵，其特征在于： 所述漿料是將權(quán)利要求項(xiàng)32至36中任意一項(xiàng)所述的研磨用磨粒分散于中性的水中而 生成的懸浮液，并且在攝氏25度下的pH為4以上11以下。
【文檔編號(hào)】H01L21/304GK105940076SQ201580006561
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年1月19日
【發(fā)明人】藤本俊, 藤本俊一, 山下哲二
【申請(qǐng)人】旭日化成工業(yè)株式會(huì)社