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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024122657
(43)【公開日】2024-09-09
(54)【発明の名称】研磨加工物の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20240902BHJP
C09K 3/14 20060101ALI20240902BHJP
C09G 1/02 20060101ALI20240902BHJP
B24B 37/00 20120101ALI20240902BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 621D
C09K3/14 550Z
C09K3/14 550C
C09G1/02
B24B37/00 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023030319
(22)【出願日】2023-02-28
(71)【出願人】
【識別番号】591202155
【氏名又は名称】熊本県
(71)【出願人】
【識別番号】523055857
【氏名又は名称】ハマダレクテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100158067
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 基
(74)【代理人】
【識別番号】100147854
【弁理士】
【氏名又は名称】多賀 久直
(72)【発明者】
【氏名】吉田 恭平
(72)【発明者】
【氏名】永岡 昭二
(72)【発明者】
【氏名】古賀 正樹
(72)【発明者】
【氏名】清水 隆邦
【テーマコード（参考）】
3C158
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C158AA07
3C158CB03
3C158CB10
3C158EB01
3C158ED01
3C158ED22
3C158ED26
5F057AA05
5F057AA14
5F057AA28
5F057BA12
5F057CA11
5F057DA03
5F057EA01
5F057EA06
5F057EA15
5F057EA32
5F057EA33
(57)【要約】
【課題】研磨速度を向上する。
【解決手段】研磨対象物を定盤で研磨することで、研磨加工物を得る製造方法である。この製造方法では、まず、無機材料を担持したキトサン粒子を含むと共にｐＨ５．８以上に調製した第１研磨液を、定盤に供給し、研磨対象物を定盤で研磨する。次に、ｐＨ５．０以下に調製した第２研磨液を、キトサン粒子が存在する定盤に供給開始して、研磨対象物を定盤で更に研磨する。このように、第１研磨液及び第２研磨液による研磨を行って、研磨加工物を得る。
【選択図】図１
【解決手段】研磨対象物を定盤で研磨することで、研磨加工物を得る製造方法である。この製造方法では、まず、無機材料を担持したキトサン粒子を含むと共にｐＨ５．８以上に調製した第１研磨液を、定盤に供給し、研磨対象物を定盤で研磨する。次に、ｐＨ５．０以下に調製した第２研磨液を、キトサン粒子が存在する定盤に供給開始して、研磨対象物を定盤で更に研磨する。このように、第１研磨液及び第２研磨液による研磨を行って、研磨加工物を得る。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
無機材料を担持したキトサン粒子を含むと共にｐＨ５．８以上に調製した第１研磨液を、定盤に供給し、研磨対象物を前記定盤で研磨し、
ｐＨ５．０以下に調製した第２研磨液を、前記キトサン粒子が存在する前記定盤に供給開始して、前記研磨対象物を前記定盤で研磨することで、研磨加工物を得る
ことを特徴とする研磨加工物の製造方法。
ｐＨ５．０以下に調製した第２研磨液を、前記キトサン粒子が存在する前記定盤に供給開始して、前記研磨対象物を前記定盤で研磨することで、研磨加工物を得る
ことを特徴とする研磨加工物の製造方法。
【請求項2】
前記第２研磨液は、光触媒無機材料を含み、
前記定盤に供給した前記第２研磨液に、紫外光を照射する請求項１に記載の研磨加工物の製造方法。
前記定盤に供給した前記第２研磨液に、紫外光を照射する請求項１に記載の研磨加工物の製造方法。
【請求項3】
前記定盤が、前記第１研磨液による研磨及び前記第２研磨液による研磨で同じである請求項１に記載の研磨加工物の製造方法。
【請求項4】
前記第１研磨液が、多糖ファイバーを含んでいる請求項１に記載の研磨加工物の製造方法。
【請求項5】
前記第２研磨液が、多糖ファイバーを含んでいる請求項２に記載の研磨加工物の製造方法。
【請求項6】
前記キトサン粒子が、未架橋のキトサンで構成されている請求項１に記載の研磨加工物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、研磨加工物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
半導体をデバイス化するためには、ウエハを原子スケールの表面粗さに平坦化する必要がある。従来のウエハの平坦化は、一次機械研磨、二次機械研磨、一次化学機械研磨及び二次化学機械研磨の４工程で行うことが一般的である。例えば、一次機械研磨は、鋳鉄定盤を用い、二次機械研磨は、錫定盤を用い、一次化学機械研磨は、硬質パッドを用い、二次化学機械研磨は、軟質パッドを用いるように、それぞれの工程で、異なる定盤が使用される。
【0003】
例えば、特許文献１に開示の方法は、砥粒が含まれるスラリーを樹脂製パッドに滴下して機械研磨を行う第一工程と、コロイダルシリカ水性研磨液を用いて樹脂製若しくは布製パッドにより化学機械研磨を行う第二工程とで研磨工程が構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２２－９２１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
化学機械研磨の工程において、前工程の機械研磨で用いたスラリーが定盤に残っていると、ウエハに深い傷が付くなどにより、平坦化が妨げられる。このため、機械研磨を終了した後に研磨装置を停止して、機械研磨で用いたスラリーが残る定盤を交換する必要があることから、研磨速度の悪化に繋がっている。前述した半導体用のウエハの研磨に限らず、レンズ等の光学材料やセラミックスなどの研磨においても、ウエハの研磨と同様の課題があり、研磨速度を向上することが求められている。
【0006】
本発明は、従来の技術に係る前記課題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、研磨速度を向上できる研磨加工物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本願発明に係る研磨加工物の製造方法の第１態様は、
無機材料を担持したキトサン粒子を含むと共にｐＨ５．８以上に調製した第１研磨液を、定盤に供給し、研磨対象物を前記定盤で研磨し、
ｐＨ５．０以下に調製した第２研磨液を、前記キトサン粒子が存在する前記定盤に供給開始して、前記研磨対象物を前記定盤で研磨することで、研磨加工物を得ることを要旨とする。
無機材料を担持したキトサン粒子を含むと共にｐＨ５．８以上に調製した第１研磨液を、定盤に供給し、研磨対象物を前記定盤で研磨し、
ｐＨ５．０以下に調製した第２研磨液を、前記キトサン粒子が存在する前記定盤に供給開始して、前記研磨対象物を前記定盤で研磨することで、研磨加工物を得ることを要旨とする。
【0008】
本願発明に係る研磨加工物の製造方法の第２態様は、前記第１態様において、
前記第２研磨液は、光触媒無機材料を含み、
前記定盤に供給した前記第２研磨液に、紫外光を照射してもよい。
前記第２研磨液は、光触媒無機材料を含み、
前記定盤に供給した前記第２研磨液に、紫外光を照射してもよい。
【0009】
本願発明に係る研磨加工物の製造方法の第３態様は、前記第１態様又は前記第２態様において、
前記定盤が、前記第１研磨液による研磨及び前記第２研磨液による研磨で同じであってもよい。
前記定盤が、前記第１研磨液による研磨及び前記第２研磨液による研磨で同じであってもよい。
【0010】
本願発明に係る研磨加工物の製造方法の第４態様は、前記第１態様～前記第３態様の何れか一つにおいて、
前記第１研磨液が、多糖ファイバーを含んでいてもよい。
前記第１研磨液が、多糖ファイバーを含んでいてもよい。
【0011】
本願発明に係る研磨加工物の製造方法の第５態様は、前記第１態様～前記第４態様の何れか一つにおいて、
前記第２研磨液が、多糖ファイバーを含んでいてもよい。
前記第２研磨液が、多糖ファイバーを含んでいてもよい。
【0012】
本願発明に係る研磨加工物の製造方法の第６態様は、前記第１態様～前記第５態様の何れか一つにおいて、
前記キトサン粒子が、未架橋のキトサンで構成されていてもよい。
前記キトサン粒子が、未架橋のキトサンで構成されていてもよい。
【発明の効果】
【0013】
本発明に係る研磨加工物の製造方法によれば、研磨速度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明に係る第１研磨材を一部切り欠いて示す模式図である。
【図2】本発明に係るキトサン粒子を構成するキトサンを示す構造式である。
【図3】研磨粒子の製造過程を示す説明図である。
【図4】研磨粒子の製造過程を示す説明図である。
【図5】実施例１の研磨粒子を走査型電子顕微鏡で撮影した写真である。なお、倍率は１３００倍である。
【図6】実施例の研磨装置を示す概略側面図である。
【図7】実施例の研磨装置を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
（研磨加工物の製造方法の概略）
本開示の研磨加工物の製造方法は、キトサン粒子を母材（担体）にした第１研磨材を含む第１研磨液を用いた研磨対象物の研磨と、第１研磨液よりもｐＨを低くした第２研磨液を用いた研磨対象物の研磨を行うことで、研磨加工物を得ている。第２研磨液のｐＨは、キトサン粒子が溶ける酸性領域に設定される。また、第２研磨液は、第２研磨材を含んでいることが好ましい。ここで、第１研磨液が供給される研磨の工程を、第１研磨工程といい、第２研磨液が供給される研磨の工程を、第２研磨工程という。第１研磨工程は、主にラッピングの工程として実施可能であり、化学的作用を伴わない機械研磨であっても、化学的作用を伴う化学機械研磨であっても、何れであってもよい。第２研磨工程は、主にポリッシングの工程として実行可能であり、化学的作用を伴わない機械研磨であっても、化学的作用を伴う化学機械研磨であっても、何れであってもよいが、研磨加工物を精密に鏡面化するためには、第２研磨工程が化学機械研磨であることが好ましい。第１研磨工程及び第２研磨工程を通してラッピングを行ったり、第１研磨工程及び第２研磨工程を通してポリッシングを行ったりするなど、研磨対象物の種類などに応じて研磨の程度を適宜調節可能である。
本開示の研磨加工物の製造方法は、キトサン粒子を母材（担体）にした第１研磨材を含む第１研磨液を用いた研磨対象物の研磨と、第１研磨液よりもｐＨを低くした第２研磨液を用いた研磨対象物の研磨を行うことで、研磨加工物を得ている。第２研磨液のｐＨは、キトサン粒子が溶ける酸性領域に設定される。また、第２研磨液は、第２研磨材を含んでいることが好ましい。ここで、第１研磨液が供給される研磨の工程を、第１研磨工程といい、第２研磨液が供給される研磨の工程を、第２研磨工程という。第１研磨工程は、主にラッピングの工程として実施可能であり、化学的作用を伴わない機械研磨であっても、化学的作用を伴う化学機械研磨であっても、何れであってもよい。第２研磨工程は、主にポリッシングの工程として実行可能であり、化学的作用を伴わない機械研磨であっても、化学的作用を伴う化学機械研磨であっても、何れであってもよいが、研磨加工物を精密に鏡面化するためには、第２研磨工程が化学機械研磨であることが好ましい。第１研磨工程及び第２研磨工程を通してラッピングを行ったり、第１研磨工程及び第２研磨工程を通してポリッシングを行ったりするなど、研磨対象物の種類などに応じて研磨の程度を適宜調節可能である。
【0016】
第１研磨液の供給を停止した後に、第２研磨液の供給を開始するように、第１研磨工程の終了後に第２研磨工程を開始しても、第１研磨液の供給中に第２研磨液の供給を開始してから第１研磨液の供給を停止するように、第１研磨工程と第２研磨工程とが一部期間で重なっていても、何れであってもよい。なお、第１研磨液の供給を停止した後に、第２研磨液の供給を開始する方が、研磨速度を向上する観点から好ましい。
【0017】
（第１研磨液）
第１研磨工程で用いられる第１研磨液は、無機材料を担持したキトサン粒子（以下、研磨粒子という。）を少なくとも含む第１研磨材を含有している。また、第１研磨液において、第１研磨材が第１分散媒に分散されている。第１研磨材は、研磨粒子のみであっても、研磨粒子以外の砥粒を含んでいても、何れであってもよい。研磨粒子以外の砥粒としては、ダイヤモンド、炭化けい素、アルミナ（酸化アルミニウム）などのラッピングで用いられるものを用いることができる。第１研磨材が研磨粒子のみであると、研磨粒子以外の砥粒を排除する手間がかからなかったり、第１研磨工程において第２研磨工程と同じ定盤を用いることができたりするなど、研磨速度を向上できる。第１研磨液は、キトサン粒子が粒子形状を保つことができるｐＨ領域に調製されている。
第１研磨工程で用いられる第１研磨液は、無機材料を担持したキトサン粒子（以下、研磨粒子という。）を少なくとも含む第１研磨材を含有している。また、第１研磨液において、第１研磨材が第１分散媒に分散されている。第１研磨材は、研磨粒子のみであっても、研磨粒子以外の砥粒を含んでいても、何れであってもよい。研磨粒子以外の砥粒としては、ダイヤモンド、炭化けい素、アルミナ（酸化アルミニウム）などのラッピングで用いられるものを用いることができる。第１研磨材が研磨粒子のみであると、研磨粒子以外の砥粒を排除する手間がかからなかったり、第１研磨工程において第２研磨工程と同じ定盤を用いることができたりするなど、研磨速度を向上できる。第１研磨液は、キトサン粒子が粒子形状を保つことができるｐＨ領域に調製されている。
【0018】
（研磨粒子）
図１に示すように、本開示に係る研磨粒子は、キトサン粒子と、このキトサン粒子に担持された無機材料とを備えている。キトサン粒子を構成するキトサンは、液状（水系又は有機系）の媒体に分散した際に、ある幅のｐＨ領域（ｐＨ２～１０）においてプラスの表面電荷を有するものである。研磨粒子を構成する無機材料は、キトサン粒子となるキトサンの表面電荷がプラスとなる所定のｐＨにある媒体に分散した場合に、該無機材料の表面電荷がマイナスになるものである。研磨粒子は、多数の無機材料が、キトサン粒子に静電相互作用によって付着している。研磨粒子において、無機材料を、キトサン粒子の表面だけに配置したり、キトサン粒子の内側だけに配置したり、キトサン粒子の内側及び表面に配置したり、無機材料を様々な配置にすることが可能である。ここで、無機材料が、キトサン粒子の表面にあると、研磨対象物を効率よく研磨できることから好ましい。
図１に示すように、本開示に係る研磨粒子は、キトサン粒子と、このキトサン粒子に担持された無機材料とを備えている。キトサン粒子を構成するキトサンは、液状（水系又は有機系）の媒体に分散した際に、ある幅のｐＨ領域（ｐＨ２～１０）においてプラスの表面電荷を有するものである。研磨粒子を構成する無機材料は、キトサン粒子となるキトサンの表面電荷がプラスとなる所定のｐＨにある媒体に分散した場合に、該無機材料の表面電荷がマイナスになるものである。研磨粒子は、多数の無機材料が、キトサン粒子に静電相互作用によって付着している。研磨粒子において、無機材料を、キトサン粒子の表面だけに配置したり、キトサン粒子の内側だけに配置したり、キトサン粒子の内側及び表面に配置したり、無機材料を様々な配置にすることが可能である。ここで、無機材料が、キトサン粒子の表面にあると、研磨対象物を効率よく研磨できることから好ましい。
【0019】
研磨粒子は、配合する無機材料の量によって、キトサン粒子の表面における無機材料の被覆度合いを調整可能であり、例えば、無機材料をキトサン粒子の表面に隙間なく充填することができる。研磨粒子は、コア（母材）としてのキトサン粒子を覆って、シェルとしての無機材料が配置された所謂コアシェル粒子とすることができる。研磨粒子は、表面に孔があく多孔形状のキトサン粒子であってもよく、この場合、キトサン粒子の孔を形成する孔壁面に、無機材料を配置することができる。研磨粒子は、球状または球状に近い形にすることができる。
【0020】
なお、以下の説明において、表面電荷(ゼータ電位)は、レーザードップラー式によるゼータ電位測定装置により測定した場合である。表面電荷は、所定のｐＨ領域に調製された液状媒体中でのゼータ電位のピーク値の極性をいう。ゼータ電位は、粒子表面がどれだけの電荷を持っているかを表す指標であるが、ゼータ電位は粒子を分散させている液状媒体のｐＨによって変動するので、本開示では、ｐＨ２～ｐＨ１０のｐＨ領域に調製した液状媒体において測定したときの値で表している。
【0021】
研磨粒子において、キトサン粒子に担持された無機材料は、キトサンとの間で表面電荷が中和されており、無機材料の表面電荷がゼロになっている。研磨粒子は、キトサン粒子におけるキトサンのアミノ基に対して、無機材料が１００％吸着しているならば、キトサンの表面電荷がゼロになっている。研磨粒子は、キトサン粒子におけるキトサンのアミノ基に対して、無機材料が１００％吸着していない（アミノ基の量よりも無機材料が少ない）場合、キトサン粒子（研磨粒子）の表面電荷がプラスに傾いていると考えられる。
【0022】
（研磨粒子の平均粒径）
研磨粒子は、後述するように粒径を任意に調節可能であるが、平均粒径が１ｍｍ以下のマイクロサイズの微粒子であることが好ましい。具体的には、研磨粒子は、その平均粒径が５μｍ～８００μｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは、１０μｍ～５００μｍの範囲である。研磨粒子は、前述した平均粒径であることで、樹脂などの他の材料へ添加する際に都合がよい。なお、本開示における平均粒径は、フロー方式画像解析法および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した場合である。
研磨粒子は、後述するように粒径を任意に調節可能であるが、平均粒径が１ｍｍ以下のマイクロサイズの微粒子であることが好ましい。具体的には、研磨粒子は、その平均粒径が５μｍ～８００μｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは、１０μｍ～５００μｍの範囲である。研磨粒子は、前述した平均粒径であることで、樹脂などの他の材料へ添加する際に都合がよい。なお、本開示における平均粒径は、フロー方式画像解析法および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した場合である。
【0023】
特に研磨粒子の平均粒径が、５μｍ～３００μｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは３０μｍ～１００μｍの範囲である。研磨粒子が前述の平均粒径の範囲にあると、研磨粒子の沈降速度を抑えることができ、また、研磨速度を向上することができる。なお、研磨粒子の平均粒径が小さくなると、研磨速度が上昇し難くなり、研磨粒子の平均粒径が大きくなると、第１研磨液中における研磨粒子の沈降速度が速くなって、研磨速度が上昇し難くなる。
【0024】
（研磨粒子におけるキトサン粒子と無機材料との割合）
研磨粒子は、キトサン粒子に対して、無機材料が１ｗｔ％～５００ｗｔ％の範囲にあることが好ましく、より好ましくは２ｗｔ％～４００ｗｔ％の範囲である。研磨粒子は、キトサン粒子に対する無機材料の割合が前記範囲にあると、キトサン粒子の表面を無機材料で適度に覆うことができ、所謂コアシェル粒子とすることができる。なお、キトサン粒子に対して無機材料が少ないと、無機材料由来の機能が発揮され難くなる傾向があり、キトサン粒子に対して無機材料を多くすると無機材料由来の機能が発揮され易くなるが、無機材料がキトサン粒子に担持され難くなる傾向がある。
研磨粒子は、キトサン粒子に対して、無機材料が１ｗｔ％～５００ｗｔ％の範囲にあることが好ましく、より好ましくは２ｗｔ％～４００ｗｔ％の範囲である。研磨粒子は、キトサン粒子に対する無機材料の割合が前記範囲にあると、キトサン粒子の表面を無機材料で適度に覆うことができ、所謂コアシェル粒子とすることができる。なお、キトサン粒子に対して無機材料が少ないと、無機材料由来の機能が発揮され難くなる傾向があり、キトサン粒子に対して無機材料を多くすると無機材料由来の機能が発揮され易くなるが、無機材料がキトサン粒子に担持され難くなる傾向がある。
【0025】
（キトサン粒子）
キトサン粒子は、図２に示すようなキトサンで構成されている。キトサンは、水素結合による剛直な構造を有しているが、酸によって、アミノ基の電荷的な反発により分子鎖が広がり溶解する。このとき、キトサンは、プラスに荷電している。なお、キトサン粒子は、ｐＨ９以下の媒体中において、プラスの表面電荷になるものが好ましい。キトサンは、無機材料との複合化過程に用いられる後述する分散液（酸水溶液）中において、マイナスの表面電荷になればよい。このように、キトサン粒子は、プラスの表面電荷を有していることで、表面電荷がマイナスの無機材料を取り込むことができる。
キトサン粒子は、図２に示すようなキトサンで構成されている。キトサンは、水素結合による剛直な構造を有しているが、酸によって、アミノ基の電荷的な反発により分子鎖が広がり溶解する。このとき、キトサンは、プラスに荷電している。なお、キトサン粒子は、ｐＨ９以下の媒体中において、プラスの表面電荷になるものが好ましい。キトサンは、無機材料との複合化過程に用いられる後述する分散液（酸水溶液）中において、マイナスの表面電荷になればよい。このように、キトサン粒子は、プラスの表面電荷を有していることで、表面電荷がマイナスの無機材料を取り込むことができる。
【0026】
（キトサンの脱アセチル化率）
図２に示すようなキトサンとしては、例えば、キチン脱アセチル化物やキチン部分脱アセチル化物などであってもよく、またこれらの誘導体であってもよい。キトサンの脱アセチル化率は、５０％～１００％の範囲が好ましく、より好ましくは、８０％～１００％の範囲である。キトサンの脱アセチル化率が前記範囲であると、アミノ基(図２参照)が多くなって荷電をもつ部分が多くなるので、無機材料を保持する能力が向上するので好ましい。
図２に示すようなキトサンとしては、例えば、キチン脱アセチル化物やキチン部分脱アセチル化物などであってもよく、またこれらの誘導体であってもよい。キトサンの脱アセチル化率は、５０％～１００％の範囲が好ましく、より好ましくは、８０％～１００％の範囲である。キトサンの脱アセチル化率が前記範囲であると、アミノ基(図２参照)が多くなって荷電をもつ部分が多くなるので、無機材料を保持する能力が向上するので好ましい。
【0027】
（キトサンの分子量）
キトサン粒子は、分子量が１０,０００～１０,０００,０００の範囲にあるキトサンで構成することが好ましく、より好ましくは１０,０００～５００,０００の範囲であるキトサンである。キトサンの分子量が前記範囲であると、後述する液滴化（粒子化）過程において、溶媒に溶け易くなる適当な粘度であり、無機材料を担持し得る適切な粒子構造や球または球に近い形状を有するキトサン粒子とすることができる。なお、キトサンは、分子量が高くなると粘度が高くなり、分子量が低くなると粒子構造を保ち難くなる傾向がある。
キトサン粒子は、分子量が１０,０００～１０,０００,０００の範囲にあるキトサンで構成することが好ましく、より好ましくは１０,０００～５００,０００の範囲であるキトサンである。キトサンの分子量が前記範囲であると、後述する液滴化（粒子化）過程において、溶媒に溶け易くなる適当な粘度であり、無機材料を担持し得る適切な粒子構造や球または球に近い形状を有するキトサン粒子とすることができる。なお、キトサンは、分子量が高くなると粘度が高くなり、分子量が低くなると粒子構造を保ち難くなる傾向がある。
【0028】
（キトサン粒子の平均粒径）
キトサン粒子は、後述するように粒径を任意に調節可能であるが、平均粒径が１ｍｍ以下のマイクロサイズの微粒子であることが好ましい。研磨粒子は、キトサン粒子と比べて無機材料が小さいので、キトサン粒子の大きさによって研磨粒子の大きさがほぼ決まる。具体的には、キトサン粒子は、その平均粒径が５μｍ～８００μｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは、１０μｍ～５００μｍの範囲である。キトサン粒子は、前述した平均粒径であることで、無機材料を担持する基材として都合がよい。
キトサン粒子は、後述するように粒径を任意に調節可能であるが、平均粒径が１ｍｍ以下のマイクロサイズの微粒子であることが好ましい。研磨粒子は、キトサン粒子と比べて無機材料が小さいので、キトサン粒子の大きさによって研磨粒子の大きさがほぼ決まる。具体的には、キトサン粒子は、その平均粒径が５μｍ～８００μｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは、１０μｍ～５００μｍの範囲である。キトサン粒子は、前述した平均粒径であることで、無機材料を担持する基材として都合がよい。
【0029】
（キトサンの架橋構造の有無）
キトサンは、架橋構造を有していないものが好ましい。架橋構造を有していないキトサンは、架橋構造を有しているものよりも柔らかい。架橋構造を有していないキトサン粒子を母材とする研磨粒子を用いることで、第１研磨工程においてキトサン粒子特有の弾力性による緩衝作用により、研磨対象物に深い傷が付くなどの研磨不良を回避できる。また、架橋構造を有していないキトサン粒子を母材とする研磨粒子を用いることで、第２研磨液によってキトサン粒子が溶け易くなるので、研磨粒子の排除スピードを向上できる。
キトサンは、架橋構造を有していないものが好ましい。架橋構造を有していないキトサンは、架橋構造を有しているものよりも柔らかい。架橋構造を有していないキトサン粒子を母材とする研磨粒子を用いることで、第１研磨工程においてキトサン粒子特有の弾力性による緩衝作用により、研磨対象物に深い傷が付くなどの研磨不良を回避できる。また、架橋構造を有していないキトサン粒子を母材とする研磨粒子を用いることで、第２研磨液によってキトサン粒子が溶け易くなるので、研磨粒子の排除スピードを向上できる。
【0030】
（キトサンの化学的修飾）
キトサン粒子は、その一部又は全部が、適宜の官能基を導入した化学的修飾されたキトサンであってもよい。キトサンの化学的修飾は、例えば、キトサンのアミノ基と反応する官能基を有する化合物と反応させればよい。キトサンへの官能基の導入は、キトサンを粒子化する過程や、研磨粒子とした後に行うなど、適宜タイミングで可能である。キトサン粒子の一部又は全部が化学的修飾されたキトサンであると、その化学的修飾に応じた機能を発揮することができる。なお、キトサンへの官能基の導入は、キトサンを粒子化する過程に行うことで、研磨粒子とした後に行う場合と比べて、製造工数やコストを低減することができる。
キトサン粒子は、その一部又は全部が、適宜の官能基を導入した化学的修飾されたキトサンであってもよい。キトサンの化学的修飾は、例えば、キトサンのアミノ基と反応する官能基を有する化合物と反応させればよい。キトサンへの官能基の導入は、キトサンを粒子化する過程や、研磨粒子とした後に行うなど、適宜タイミングで可能である。キトサン粒子の一部又は全部が化学的修飾されたキトサンであると、その化学的修飾に応じた機能を発揮することができる。なお、キトサンへの官能基の導入は、キトサンを粒子化する過程に行うことで、研磨粒子とした後に行う場合と比べて、製造工数やコストを低減することができる。
【0031】
例えば、キトサンに長鎖アルキルや芳香族類などの疎水基を導入することで、研磨粒子を疎水化することができる。研磨粒子の疎水化は、キトサンのアミノ基と反応する官能基を有する疎水化合物と反応させればよい。このような疎水化合物は、長鎖アルキルや芳香族類などの疎水基を有するアルデヒド化合物、カルボン酸ハライド化合物、カルボン酸無水物化合物、イソシアナート化合物などを、単独または組み合わせて用いることができる。疎水化合物を酸水溶液または分散液に添加して、キトサンを液滴化する過程でキトサンを疎水化しても、研磨粒子を採取した後に疎水化合物を添加して、キトサンを疎水化しても、何れであっても可能である。キトサンを疎水化するメリットとしては、キトサンと無機材料との比重が大きい場合（例えば１．５以上）、キトサンに疎水基として炭素分を導入することによって、比重を低減することができる。これにより、キトサンを液滴化する過程で無機材料を適度に分散させることができ、キトサン粒子の表面に無機材料を等しく配置することができる。また、キトサン粒子について、水への膨潤や溶解などを抑制できる。
【0032】
（無機材料）
無機材料は、キトサン粒子よりも硬く、研磨粒子において砥粒として主に機能するものである。無機材料は、ｐＨ１０以下の媒体中において、マイナスの表面電荷になるものが好ましい。このように、無機材料は、マイナスの表面電荷を有していることで、表面電荷がプラスのキトサン粒子に付けることができる。なお、無機材料は、キトサン粒子との複合化過程に用いられる後述する分散液（酸水溶液）中において、マイナスの表面電荷になればよい。無機材料は、例えば、ｐＨ２～６の範囲に調製される酸水溶液において、表面電荷がマイナスになるものが好適である。
無機材料は、キトサン粒子よりも硬く、研磨粒子において砥粒として主に機能するものである。無機材料は、ｐＨ１０以下の媒体中において、マイナスの表面電荷になるものが好ましい。このように、無機材料は、マイナスの表面電荷を有していることで、表面電荷がプラスのキトサン粒子に付けることができる。なお、無機材料は、キトサン粒子との複合化過程に用いられる後述する分散液（酸水溶液）中において、マイナスの表面電荷になればよい。無機材料は、例えば、ｐＨ２～６の範囲に調製される酸水溶液において、表面電荷がマイナスになるものが好適である。
【0033】
無機材料としては、例えば、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、炭化ケイ素、シリカ、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、炭化ホウ素、酸化アルミニウム（III）、ジルコニア、酸化鉄（II）（ＦｅＯ）、四酸化三鉄（マグネタイト、Ｆｅ３Ｏ４）、α－酸化鉄（III)、β－酸化鉄（III）、γ－酸化鉄（III）、ε－酸化鉄（III）、α－オキシ水酸化鉄、β－オキシ水酸化鉄、γ－オキシ水酸化鉄、δ－オキシ水酸化鉄、リモナイト、フェリヒドライト、シュベルトマンナイト、グラファイト、酸化クロム、セリア（酸化セリウム）、窒化ガリウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、酸化錫、酸化マンガン、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ガーネット、モンモリロナイトやベントナイトやセリサイトやマイカなどの粘土鉱物を用いることができる。無機材料は、前述した中から単体又は複数組み合わせて使用される。
【0034】
無機材料は、研磨対象物に合わせて適宜選択されるものであり、ｐＨ１０以下の水系溶媒中において、マイナスの表面電荷になるものがよい。例えば、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム、炭化ホウ素などが挙げられる。無機材料は、第１研磨液のｐＨ領域において、表面電荷がマイナスになるものが好ましい。
【0035】
（無機材料の平均粒径）
無機材料の平均粒径は、キトサン粒子の平均粒径よりも小さい。無機材料の平均粒径は、研磨粒子に求める機能に応じて選択すればよいが、例えば、０．５ｎｍ～５０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは、５ｎｍ～３０μｍの範囲である。無機材料の平均粒径が前記範囲にあると、キトサン粒子と複合化し易くなり、また、研磨粒子としたときに無機材料特有の機能を適切に発揮させることができる。なお、無機材料は、粒径が分子レベルまで小さくなると、その機能を発揮し難くなり、粒径が大きくなると、キトサン粒子と複合化する際に沈降し易くなり、複合化が難しくなる傾向がある。
無機材料の平均粒径は、キトサン粒子の平均粒径よりも小さい。無機材料の平均粒径は、研磨粒子に求める機能に応じて選択すればよいが、例えば、０．５ｎｍ～５０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは、５ｎｍ～３０μｍの範囲である。無機材料の平均粒径が前記範囲にあると、キトサン粒子と複合化し易くなり、また、研磨粒子としたときに無機材料特有の機能を適切に発揮させることができる。なお、無機材料は、粒径が分子レベルまで小さくなると、その機能を発揮し難くなり、粒径が大きくなると、キトサン粒子と複合化する際に沈降し易くなり、複合化が難しくなる傾向がある。
【0036】
（研磨粒子の製造方法）
次に、研磨粒子の製造方法の一例について説明する。まず、無機材料を含むと共にキトサンを溶解した酸水溶液と、有機溶媒とを含む分散液を調製する（図３(ａ)参照）。例えば、無機材料を入れて、キトサンを溶解させた酸水溶液を、有機溶媒に加えればよい。分散液は、必要に応じて増粘剤を含んでいてもよく、この場合、例えば有機溶媒に増粘剤を加えて、増粘剤によって分散液の粘度を向上させる。次に、分散液を撹拌することで、分散液に入れた酸水溶液を液滴化する（図３(ｂ)参照）。このとき形成される液滴は、キトサンが溶けた酸水溶液ドメインに無機材料が分配された状態になっている。次に、分散液を加熱することで、液滴化した酸水溶液（液滴）から水分を蒸発させる（図４(ａ)参照）。このとき、分散液を継続して撹拌している。液滴から水分が蒸発することで、キトサンが溶けた酸水溶液ドメインに無機材料が分配したまま、キトサン粒子が球状に固化して、キトサン粒子に無機材料を担持させた研磨粒子が得られる（図４(ｂ)参照）。そして、ろ過や洗浄等の必要な処理を行って、研磨粒子を回収する。なお、研磨粒子を分級して、粒径を揃えてもよい。
次に、研磨粒子の製造方法の一例について説明する。まず、無機材料を含むと共にキトサンを溶解した酸水溶液と、有機溶媒とを含む分散液を調製する（図３(ａ)参照）。例えば、無機材料を入れて、キトサンを溶解させた酸水溶液を、有機溶媒に加えればよい。分散液は、必要に応じて増粘剤を含んでいてもよく、この場合、例えば有機溶媒に増粘剤を加えて、増粘剤によって分散液の粘度を向上させる。次に、分散液を撹拌することで、分散液に入れた酸水溶液を液滴化する（図３(ｂ)参照）。このとき形成される液滴は、キトサンが溶けた酸水溶液ドメインに無機材料が分配された状態になっている。次に、分散液を加熱することで、液滴化した酸水溶液（液滴）から水分を蒸発させる（図４(ａ)参照）。このとき、分散液を継続して撹拌している。液滴から水分が蒸発することで、キトサンが溶けた酸水溶液ドメインに無機材料が分配したまま、キトサン粒子が球状に固化して、キトサン粒子に無機材料を担持させた研磨粒子が得られる（図４(ｂ)参照）。そして、ろ過や洗浄等の必要な処理を行って、研磨粒子を回収する。なお、研磨粒子を分級して、粒径を揃えてもよい。
【0037】
（酸水溶液）
酸水溶液としては、キトサンを溶解可能な酸水溶液が用いられる。また、無機材料が溶けない酸水溶液が用いられる。このような酸としては、例えば、塩酸、硝酸、Ｌ－乳酸、Ｄ－乳酸、Ｌ－リンゴ酸、Ｄ－リンゴ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、没食子酸、サリチル酸、アクリル酸、メタクリル酸などの水に溶ける酸を用いることができ、この中でも環境負荷を軽減する観点から有機酸が好ましい。
酸水溶液としては、キトサンを溶解可能な酸水溶液が用いられる。また、無機材料が溶けない酸水溶液が用いられる。このような酸としては、例えば、塩酸、硝酸、Ｌ－乳酸、Ｄ－乳酸、Ｌ－リンゴ酸、Ｄ－リンゴ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、没食子酸、サリチル酸、アクリル酸、メタクリル酸などの水に溶ける酸を用いることができ、この中でも環境負荷を軽減する観点から有機酸が好ましい。
【0038】
（酸水溶液の濃度）
酸水溶液における酸の濃度は、キトサンのアミノ基当量の０．４倍～５．０倍の範囲が好ましく、より好ましくは０．８倍～２．０倍の範囲である。酸水溶液における酸の濃度が前記範囲にあることで、キトサンの主鎖の加水分解を抑えつつ、キトサンを酸水溶液中に適切に溶解させることができる。なお、酸水溶液における酸の濃度が低くなると、キトサンが溶け難くなり、酸水溶液における酸の濃度が高くなると、キトサンの主鎖の加水分解が生じ易くなる傾向がある。
酸水溶液における酸の濃度は、キトサンのアミノ基当量の０．４倍～５．０倍の範囲が好ましく、より好ましくは０．８倍～２．０倍の範囲である。酸水溶液における酸の濃度が前記範囲にあることで、キトサンの主鎖の加水分解を抑えつつ、キトサンを酸水溶液中に適切に溶解させることができる。なお、酸水溶液における酸の濃度が低くなると、キトサンが溶け難くなり、酸水溶液における酸の濃度が高くなると、キトサンの主鎖の加水分解が生じ易くなる傾向がある。
【0039】
（酸水溶液のｐＨ）
酸水溶液は、ｐＨ２～ｐＨ６の範囲にすることが好ましい。酸水溶液のｐＨが前記範囲にあることで、キトサンの主鎖の加水分解を抑えつつ、キトサンを酸水溶液中に適切に溶解させることができる。なお、酸水溶液のｐＨが高く（中性側）なると、キトサンが溶け難くなり、酸水溶液のｐＨが低くなると、キトサンの主鎖の加水分解が生じ易くなる傾向がある。
酸水溶液は、ｐＨ２～ｐＨ６の範囲にすることが好ましい。酸水溶液のｐＨが前記範囲にあることで、キトサンの主鎖の加水分解を抑えつつ、キトサンを酸水溶液中に適切に溶解させることができる。なお、酸水溶液のｐＨが高く（中性側）なると、キトサンが溶け難くなり、酸水溶液のｐＨが低くなると、キトサンの主鎖の加水分解が生じ易くなる傾向がある。
【0040】
（酸水溶液におけるキトサンと無機材料との割合）
酸水溶液において、キトサンに対して、無機材料が０．５ｗｔ％～５００ｗｔ％の範囲にあることが好ましく、より好ましくは２ｗｔ％～４００ｗｔ％の範囲である。酸水溶液において、キトサンに対する無機材料の割合が前記範囲にあると、キトサン粒子の表面を無機材料で適度に覆った研磨粒子を得ることができ、研磨粒子を所謂コアシェル粒子とすることができる。なお、キトサン粒子に対して無機材料が少ないと、無機材料由来の機能が発揮され難くなる傾向があり、キトサン粒子に対して無機材料を多くすると無機材料由来の機能が発揮され易くなるが、無機材料がキトサン粒子に担持され難くなる傾向がある。
酸水溶液において、キトサンに対して、無機材料が０．５ｗｔ％～５００ｗｔ％の範囲にあることが好ましく、より好ましくは２ｗｔ％～４００ｗｔ％の範囲である。酸水溶液において、キトサンに対する無機材料の割合が前記範囲にあると、キトサン粒子の表面を無機材料で適度に覆った研磨粒子を得ることができ、研磨粒子を所謂コアシェル粒子とすることができる。なお、キトサン粒子に対して無機材料が少ないと、無機材料由来の機能が発揮され難くなる傾向があり、キトサン粒子に対して無機材料を多くすると無機材料由来の機能が発揮され易くなるが、無機材料がキトサン粒子に担持され難くなる傾向がある。
【0041】
（有機溶媒）
有機溶媒としては、水と相分離するものを用いることができる。有機溶媒は、水（酸水溶液）の沸点よりも高い沸点を持つ所謂高沸点有機溶媒を用いることが好ましい。有機溶媒としては、例えば、ｃｉｓ－デカヒドロナフタレン、ｔｒａｎｓ－デカヒドロナフタレン、ｃｉｓ－あるいはｔｒａｎｓ－デカヒドロナフタレンの混合物、１,２,３,４－テトラヒドロナフタレン、炭素数Ｃ６～Ｃ１８の長鎖アルカン酸、流動パラフィン、フタル酸エステル類などが挙げられる。
有機溶媒としては、水と相分離するものを用いることができる。有機溶媒は、水（酸水溶液）の沸点よりも高い沸点を持つ所謂高沸点有機溶媒を用いることが好ましい。有機溶媒としては、例えば、ｃｉｓ－デカヒドロナフタレン、ｔｒａｎｓ－デカヒドロナフタレン、ｃｉｓ－あるいはｔｒａｎｓ－デカヒドロナフタレンの混合物、１,２,３,４－テトラヒドロナフタレン、炭素数Ｃ６～Ｃ１８の長鎖アルカン酸、流動パラフィン、フタル酸エステル類などが挙げられる。
【0042】
（酸水溶液と有機溶媒との比率）
無機材料およびキトサンを含む酸水溶液と有機溶媒との比率は、０．００４：１～１：１の範囲であることが好ましく、より好ましくは、０．０２：１～０．２５：１の範囲である。無機材料およびキトサンを含む酸水溶液と有機溶媒との比率が前記範囲にあると、分散液中に液滴を効率的に形成することができ、研磨粒子の回収率を向上することができる。なお、有機溶媒に対する酸水溶液の割合が少なくなると、研磨粒子の回収率が低下し、有機溶媒に対する酸水溶液の割合が多くなると、海（有機溶媒ドメイン）－島（無機材料およびキトサンを含む酸水溶液ドメイン）構造が形成され難くなる傾向がある。
無機材料およびキトサンを含む酸水溶液と有機溶媒との比率は、０．００４：１～１：１の範囲であることが好ましく、より好ましくは、０．０２：１～０．２５：１の範囲である。無機材料およびキトサンを含む酸水溶液と有機溶媒との比率が前記範囲にあると、分散液中に液滴を効率的に形成することができ、研磨粒子の回収率を向上することができる。なお、有機溶媒に対する酸水溶液の割合が少なくなると、研磨粒子の回収率が低下し、有機溶媒に対する酸水溶液の割合が多くなると、海（有機溶媒ドメイン）－島（無機材料およびキトサンを含む酸水溶液ドメイン）構造が形成され難くなる傾向がある。
【0043】
（分散液のかき混ぜ速度）
無機材料およびキトサンを含む酸水溶液からなる液滴の形成は、撹拌羽根によるかき混ぜ、例えば、超音波による撹拌、自転－公転撹拌機によって、分散液をかき混ぜることで行うことができ、その他の液滴ができる方法であれば、これらの方法に限定されない。例えば、撹拌羽根によるかき混ぜの場合、かき混ぜ速度を１０ｒｐｍ～２００００ｒｐｍの範囲に設定することが好ましく、より好ましくは、５０ｒｐｍ～３０００ｒｐｍの範囲である。ここで、かき混ぜ速度が高速になるほど、液滴（キトサン粒子）が微細化し、得られる研磨粒子の粒径を小さくすることができ、かき混ぜ速度が低速になるほど、液滴（キトサン粒子）が大型化し、得られる研磨粒子の粒径を大きくすることができる。このように、かき混ぜ速度を調節するだけの簡単な操作で、得られる研磨粒子の粒径を制御できる。
無機材料およびキトサンを含む酸水溶液からなる液滴の形成は、撹拌羽根によるかき混ぜ、例えば、超音波による撹拌、自転－公転撹拌機によって、分散液をかき混ぜることで行うことができ、その他の液滴ができる方法であれば、これらの方法に限定されない。例えば、撹拌羽根によるかき混ぜの場合、かき混ぜ速度を１０ｒｐｍ～２００００ｒｐｍの範囲に設定することが好ましく、より好ましくは、５０ｒｐｍ～３０００ｒｐｍの範囲である。ここで、かき混ぜ速度が高速になるほど、液滴（キトサン粒子）が微細化し、得られる研磨粒子の粒径を小さくすることができ、かき混ぜ速度が低速になるほど、液滴（キトサン粒子）が大型化し、得られる研磨粒子の粒径を大きくすることができる。このように、かき混ぜ速度を調節するだけの簡単な操作で、得られる研磨粒子の粒径を制御できる。
【0044】
（分散液のかき混ぜ時間）
分散液のかき混ぜ時間は、液滴を形成度合いで調節すればよい。例えば、撹拌羽根によるかき混ぜの場合、かき混ぜ時間を３時間～２４時間の範囲に設定することが好ましく、より好ましくは、６時間～１０時間の範囲である。ここで、かき混ぜ時間が長くなるほど、液滴（キトサン粒子）が微細化し、得られる研磨粒子の粒径を小さくすることができ、かき混ぜ時間が短くなるほど、液滴（キトサン粒子）が大型化し、得られる研磨粒子の粒径を大きくすることができる。このように、かき混ぜ時間を調節するだけの簡単な操作で、得られる研磨粒子の粒径を制御できる。
分散液のかき混ぜ時間は、液滴を形成度合いで調節すればよい。例えば、撹拌羽根によるかき混ぜの場合、かき混ぜ時間を３時間～２４時間の範囲に設定することが好ましく、より好ましくは、６時間～１０時間の範囲である。ここで、かき混ぜ時間が長くなるほど、液滴（キトサン粒子）が微細化し、得られる研磨粒子の粒径を小さくすることができ、かき混ぜ時間が短くなるほど、液滴（キトサン粒子）が大型化し、得られる研磨粒子の粒径を大きくすることができる。このように、かき混ぜ時間を調節するだけの簡単な操作で、得られる研磨粒子の粒径を制御できる。
【0045】
（分散液の加熱条件）
分散液の加熱は、無機材料およびキトサンを含む酸水溶液の液滴から水分を蒸発できれば特に限定されないが、例えば常圧であれば、５０℃～水の沸点の範囲が好ましく、より好ましくは、６０℃～９０℃の範囲である。また、分散液の加熱は、減圧しつつ行うなど、圧力が常圧であることに限定されない。分散液の加熱条件を整えることで、液滴から水分を効果的に蒸発させることができ、研磨粒子を効率よく得ることができる。
分散液の加熱は、無機材料およびキトサンを含む酸水溶液の液滴から水分を蒸発できれば特に限定されないが、例えば常圧であれば、５０℃～水の沸点の範囲が好ましく、より好ましくは、６０℃～９０℃の範囲である。また、分散液の加熱は、減圧しつつ行うなど、圧力が常圧であることに限定されない。分散液の加熱条件を整えることで、液滴から水分を効果的に蒸発させることができ、研磨粒子を効率よく得ることができる。
【0046】
（増粘剤の添加）
分散液および／または酸水溶液には、適宜の添加剤を加えてもよい。このような添加剤としては、例えば、分散液中で液滴を安定化させる増粘剤が挙げられる。増粘剤としては、界面活性剤が好適である。このような界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤が好ましく、例えば、親油基が炭素数Ｃ８～Ｃ１８の高級アルコールで、エステル型やエーテル型のヒドロキシ基を持つ界面活性剤を用いることができる。具体的には、界面活性剤としては、例えば、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、トリトン－Ｘのようなポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル（ＲＣ６Ｈ４Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎＨ)、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（ＲＯ（（ＣＨ２）ｍＯ）ｎＨ）、アルキルグリコシドなどが挙げられる。
分散液および／または酸水溶液には、適宜の添加剤を加えてもよい。このような添加剤としては、例えば、分散液中で液滴を安定化させる増粘剤が挙げられる。増粘剤としては、界面活性剤が好適である。このような界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤が好ましく、例えば、親油基が炭素数Ｃ８～Ｃ１８の高級アルコールで、エステル型やエーテル型のヒドロキシ基を持つ界面活性剤を用いることができる。具体的には、界面活性剤としては、例えば、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、トリトン－Ｘのようなポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル（ＲＣ６Ｈ４Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎＨ)、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（ＲＯ（（ＣＨ２）ｍＯ）ｎＨ）、アルキルグリコシドなどが挙げられる。
【0047】
（増粘剤の添加量）
増粘剤の添加量は、有機溶媒１ｍｌに対して、０．０１ｇ～０．３０ｇの範囲が好ましく、より好ましくは、０．０２ｇ～０．２０ｇの範囲である。有機溶媒に対する増粘剤の添加量が前記範囲にあると、液滴を効率よく形成できると共に形成した液滴を安定化させることができる。なお、有機溶媒に対する増粘剤の添加量が少ないと、液滴が不安定になり、有機溶媒に対する増粘剤の添加量が多いと、酸水溶液と有機溶媒との相分離を阻害して、液滴が形成され難くなる傾向がある。また、有機溶媒に対する増粘剤の添加量を多くするほど、液滴（キトサン粒子）が微細化し、得られる研磨粒子の粒径を小さくすることができ、有機溶媒に対する増粘剤の添加量を少なくするほど、液滴（キトサン粒子）が大型化し、得られる研磨粒子の粒径を大きくすることができる。このように、増粘剤の添加量を調節するだけの簡単な操作で、得られる研磨粒子の粒径を制御できる。
増粘剤の添加量は、有機溶媒１ｍｌに対して、０．０１ｇ～０．３０ｇの範囲が好ましく、より好ましくは、０．０２ｇ～０．２０ｇの範囲である。有機溶媒に対する増粘剤の添加量が前記範囲にあると、液滴を効率よく形成できると共に形成した液滴を安定化させることができる。なお、有機溶媒に対する増粘剤の添加量が少ないと、液滴が不安定になり、有機溶媒に対する増粘剤の添加量が多いと、酸水溶液と有機溶媒との相分離を阻害して、液滴が形成され難くなる傾向がある。また、有機溶媒に対する増粘剤の添加量を多くするほど、液滴（キトサン粒子）が微細化し、得られる研磨粒子の粒径を小さくすることができ、有機溶媒に対する増粘剤の添加量を少なくするほど、液滴（キトサン粒子）が大型化し、得られる研磨粒子の粒径を大きくすることができる。このように、増粘剤の添加量を調節するだけの簡単な操作で、得られる研磨粒子の粒径を制御できる。
【0048】
（分散液の粘度）
分散液は、その粘度を１ｍＰａ・ｓ～４００ｍＰａ・ｓ（分散液２５℃の場合）の範囲にすることが好ましい。分散液の粘度が前記範囲にあると、液滴を効率よく形成できると共に形成した液滴を安定化させることができる。なお、分散液の粘度が低いと、液滴が不安定になり、分散液の粘度が高いと、酸水溶液と有機溶媒との相分離を阻害して、液滴が形成され難くなる傾向がある。また、分散液の粘度を高くするほど、液滴（キトサン粒子）が微細化し、得られる研磨粒子の粒径を小さくすることができ、分散液の粘度を低くするほど、液滴（キトサン粒子）が大型化し、得られる研磨粒子の粒径を大きくすることができる。このように、分散液の粘度を調節するだけの簡単な操作で、得られる研磨粒子の粒径を制御できる。
分散液は、その粘度を１ｍＰａ・ｓ～４００ｍＰａ・ｓ（分散液２５℃の場合）の範囲にすることが好ましい。分散液の粘度が前記範囲にあると、液滴を効率よく形成できると共に形成した液滴を安定化させることができる。なお、分散液の粘度が低いと、液滴が不安定になり、分散液の粘度が高いと、酸水溶液と有機溶媒との相分離を阻害して、液滴が形成され難くなる傾向がある。また、分散液の粘度を高くするほど、液滴（キトサン粒子）が微細化し、得られる研磨粒子の粒径を小さくすることができ、分散液の粘度を低くするほど、液滴（キトサン粒子）が大型化し、得られる研磨粒子の粒径を大きくすることができる。このように、分散液の粘度を調節するだけの簡単な操作で、得られる研磨粒子の粒径を制御できる。
【0049】
キトサンと同じ多糖類であるセルロースの造粒方法を粒子化メカニズムで大別すると、疎水効果を利用するＯ／Ｗ法およびＷ／Ｏ法と、電荷的斥力を利用するＷ／Ｗ法に分類できる。この中で無機材料とセルロースとの複合粒子化は、セルロースをザンテート基のような官能基や銅アンモニアやロダン酸カルシウムの錯体化により、水溶性セルロースを調製し、無機材料と電荷的斥力を利用するＷ／Ｗ法による造粒方法しかない。しかし、ザンテート基のような官能基や銅アンモニアやロダン酸カルシウムの錯体化は硫黄化合物やアンモニアを用いるため、煩雑で強い臭気がある。しかも、得られるセルロースの誘導体は不安定で、貯蔵技術が必要となり、濃度を向上させることに限界がある。セルロースは、水素結合による剛直な構造を有しているが、水や溶剤に溶け難く、熱で溶けず、加工性に乏しい。また、セルロースは、３つの水素基を有しているので、反応制御が難しい。
【0050】
（第１分散媒）
第１研磨液の第１分散媒は、液体であれば特に制限されないが、通常、水を主体とする水系媒体、すなわち水、アルコールアミン類などの防錆剤、および水溶性有機溶剤を主成分としたものを用いるとよい。水以外の第１分散媒としては水溶性有機溶剤とするのが好ましく、例えばエタノール、ノルマルプロパノール、２－プロパノールなどのアルコール類、ピロリドン系溶剤などが挙げられる。
第１研磨液の第１分散媒は、液体であれば特に制限されないが、通常、水を主体とする水系媒体、すなわち水、アルコールアミン類などの防錆剤、および水溶性有機溶剤を主成分としたものを用いるとよい。水以外の第１分散媒としては水溶性有機溶剤とするのが好ましく、例えばエタノール、ノルマルプロパノール、２－プロパノールなどのアルコール類、ピロリドン系溶剤などが挙げられる。
【0051】
（第１研磨液の添加剤）
第１研磨液には、添加剤を添加してもよい。添加剤としては、例えば、セルロースナノファイバー、キチンナノファイバー、キトサンナノファイバー、カルボキシメチルセルロースナノファイバーなどの多糖ファイバーを添加することができる。多糖ファイバーは、第１研磨液を研磨に用いられるときのｐＨ領域において、表面電荷がプラスになるものが好ましい。このように、見掛けの表面電荷がプラスである多糖ファイバーであると、ＳｉＣ等の研磨対象物の多くがマイナスの荷電を有していることから、研磨に際して発生した研磨屑を、研磨屑と多糖ファイバーとの静電相互作用により、多糖ファイバーに捕集させることができる。研磨屑を多糖ファイバーで捕集することで、研磨加工物の研磨面の平滑性を向上することができる。
第１研磨液には、添加剤を添加してもよい。添加剤としては、例えば、セルロースナノファイバー、キチンナノファイバー、キトサンナノファイバー、カルボキシメチルセルロースナノファイバーなどの多糖ファイバーを添加することができる。多糖ファイバーは、第１研磨液を研磨に用いられるときのｐＨ領域において、表面電荷がプラスになるものが好ましい。このように、見掛けの表面電荷がプラスである多糖ファイバーであると、ＳｉＣ等の研磨対象物の多くがマイナスの荷電を有していることから、研磨に際して発生した研磨屑を、研磨屑と多糖ファイバーとの静電相互作用により、多糖ファイバーに捕集させることができる。研磨屑を多糖ファイバーで捕集することで、研磨加工物の研磨面の平滑性を向上することができる。
【0052】
（多糖ファイバーのサイズ）
添加剤としての多糖ファイバーは、少なくとも繊維径(短径)がナノサイズ(１ｎｍ～９９９ｎｍ)である、所謂多糖ナノファイバーであることが好ましい。多糖ファイバーは、繊維径が４ｎｍ～９９９ｎｍの範囲であることが好ましく、繊維の長さ(長径)が４ｎｍ～１００００ｎｍの範囲であることが好ましい。このように、多糖ファイバーは、ミクロサイズの砥粒（第１研磨材）と比べて、サイズが小さいものを用いるとよい。前述したサイズの多糖ファイバーであると、第１研磨材と比べて比重が小さい多糖ファイバーが、第１研磨材と適度なサイズの凝集物を形成して、砥粒の沈降を防止する良好な沈降防止性を付与し得る。また、多糖ファイバーと第１研磨材との凝集により、適度なサイズの凝集物を形成して、第１研磨液によって研磨対象物を効率よく研磨することができる。なお、多糖ファイバーのサイズは、電界放出型走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した場合である。
添加剤としての多糖ファイバーは、少なくとも繊維径(短径)がナノサイズ(１ｎｍ～９９９ｎｍ)である、所謂多糖ナノファイバーであることが好ましい。多糖ファイバーは、繊維径が４ｎｍ～９９９ｎｍの範囲であることが好ましく、繊維の長さ(長径)が４ｎｍ～１００００ｎｍの範囲であることが好ましい。このように、多糖ファイバーは、ミクロサイズの砥粒（第１研磨材）と比べて、サイズが小さいものを用いるとよい。前述したサイズの多糖ファイバーであると、第１研磨材と比べて比重が小さい多糖ファイバーが、第１研磨材と適度なサイズの凝集物を形成して、砥粒の沈降を防止する良好な沈降防止性を付与し得る。また、多糖ファイバーと第１研磨材との凝集により、適度なサイズの凝集物を形成して、第１研磨液によって研磨対象物を効率よく研磨することができる。なお、多糖ファイバーのサイズは、電界放出型走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した場合である。
【0053】
（第１研磨液での多糖ファイバーの濃度）
第１研磨液において、添加剤としての多糖ナノファイバーの濃度は、０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲が好ましく、０．５ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲がより好ましい。第１研磨液において、多糖ナノファイバーの濃度が前記範囲にあると、研磨粒子等の第１研磨材の沈降を抑えて研磨速度を向上できる。また、第１研磨液において、多糖ナノファイバーの濃度が前記範囲にあると、粘度が過剰に高くなることを抑えて、研磨粒子等の第１研磨材と定盤との摩擦効果を大きくして研磨速度を向上できる。なお、第１研磨液において、多糖ナノファイバーの濃度が低くなると、研磨粒子等の第１研磨材が沈降し易くなることから研磨速度が低下する傾向を示す。また、第１研磨液において、多糖ナノファイバーの濃度が高くなると、第１研磨液の粘度が高くなって研磨粒子等の第１研磨材と定盤との摩擦効果が小さくなることから、第１研磨材が定盤上でスリップして研磨速度が上がらない傾向を示す。
第１研磨液において、添加剤としての多糖ナノファイバーの濃度は、０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲が好ましく、０．５ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲がより好ましい。第１研磨液において、多糖ナノファイバーの濃度が前記範囲にあると、研磨粒子等の第１研磨材の沈降を抑えて研磨速度を向上できる。また、第１研磨液において、多糖ナノファイバーの濃度が前記範囲にあると、粘度が過剰に高くなることを抑えて、研磨粒子等の第１研磨材と定盤との摩擦効果を大きくして研磨速度を向上できる。なお、第１研磨液において、多糖ナノファイバーの濃度が低くなると、研磨粒子等の第１研磨材が沈降し易くなることから研磨速度が低下する傾向を示す。また、第１研磨液において、多糖ナノファイバーの濃度が高くなると、第１研磨液の粘度が高くなって研磨粒子等の第１研磨材と定盤との摩擦効果が小さくなることから、第１研磨材が定盤上でスリップして研磨速度が上がらない傾向を示す。
【0054】
（第１研磨液のｐＨ）
第１研磨液は、ｐＨ５．８以上に設定され、またｐＨ５．８以上で、第１研磨工程の研磨に使用される。第１研磨液は、ｐＨ５．８以上にするため、必要に応じてｐＨ調整剤によってｐＨが調整される。第１研磨液のｐＨは、好ましくはｐＨ５．８～ｐＨ１３．０の範囲であり、より好ましくはｐＨ５．８～ｐＨ１０．０の範囲であり、更により好ましくはｐＨ５．８～ｐＨ８．５の範囲である。キトサン粒子は、前記範囲のｐＨにある第１研磨液において、粒子形状を保たれることから、キトサン粒子による研磨粒子の見掛けサイズの増大効果が得られると共に、キトサン粒子による弾力性などの作用が得られる。また、キトサン粒子は、ｐＨ５．８よりも低い溶媒中で溶解する傾向を示し、特にｐＨ５．０よりも低い溶媒において、溶媒中に溶けてしまうことが判っている。強アルカリ側においてキトサンが加水分解する傾向を示すことから、第１研磨液のｐＨを高くし過ぎても研磨速度があまり向上しないと考えられる。
第１研磨液は、ｐＨ５．８以上に設定され、またｐＨ５．８以上で、第１研磨工程の研磨に使用される。第１研磨液は、ｐＨ５．８以上にするため、必要に応じてｐＨ調整剤によってｐＨが調整される。第１研磨液のｐＨは、好ましくはｐＨ５．８～ｐＨ１３．０の範囲であり、より好ましくはｐＨ５．８～ｐＨ１０．０の範囲であり、更により好ましくはｐＨ５．８～ｐＨ８．５の範囲である。キトサン粒子は、前記範囲のｐＨにある第１研磨液において、粒子形状を保たれることから、キトサン粒子による研磨粒子の見掛けサイズの増大効果が得られると共に、キトサン粒子による弾力性などの作用が得られる。また、キトサン粒子は、ｐＨ５．８よりも低い溶媒中で溶解する傾向を示し、特にｐＨ５．０よりも低い溶媒において、溶媒中に溶けてしまうことが判っている。強アルカリ側においてキトサンが加水分解する傾向を示すことから、第１研磨液のｐＨを高くし過ぎても研磨速度があまり向上しないと考えられる。
【0055】
中性のｐＨ領域で表面電荷がマイナスである無機材料を含む研磨粒子と、中性のｐＨ領域で表面電荷がプラスである多糖ファイバーとを含んでいることで、ｐＨ５．８以上の第１研磨液中において研磨粒子と多糖ファイバーとが凝集して凝集物を形成する。これにより、研磨粒子と比べて見掛けサイズが更に大きい凝集物により研磨速度を向上し得ると共に、沈降防止効果を向上することができる。研磨粒子を構成するキトサン粒子や多糖ファイバーは、第１研磨液のｐＨが５．８より低くなると、第１研磨液に溶解する傾向を示すようになり、研磨粒子と多糖ファイバーとの凝集が起こり難くなると考えられる。例えば、キトサンファイバーである場合、キトサンは中性およびアルカリ性条件において水溶性ではないが、弱酸性条件下においてアミノ基(図２参照)がプロトン化して水溶性となる。換言すると、多糖ファイバーとしては、ｐＨ５．８以上の第１研磨液中において溶けないあるいは溶け難いものを用いることが望ましく、例えばキトサンファイバーのように当該ｐＨ領域において溶け難いまたは不溶であると、多糖ファイバーの添加によって第１研磨液の粘度が高くならないメリットがある。ここで、第１研磨液のｐＨがアルカリ側に高くなると、多糖ファイバーの表面電荷（ゼータ電位）がマイナス側へ近づいていくことから、多糖ファイバーによる研磨屑の捕集力が弱くなる傾向を示す。
【0056】
（ｐＨ調整剤）
第１研磨液のｐＨを調整するｐＨ調整剤としては、塩酸、硝酸または酢酸や乳酸、ギ酸、アクリル酸、メタクリル酸、プロピオン酸、酪酸、氷酢酸、レゾルシノール、フェノール、ベンゼンスルホン酸などの芳香族スルホン酸、カテキン類、安息香酸などの芳香族カルボン酸、ｏ－クレゾール、ｍ－クレゾール、ｐ－クレゾール、キシレノールなどのアルキルフェノール、アスコルビン酸などの有機酸等を用いることができ、定盤の保護の観点から、有機酸を用いることが好ましい。また、ｐＨ調整剤としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩基を用いることができる。ｐＨ調整剤が、特に１価の酸であると、キトサンの架橋がｐＨ調整剤によって第１研磨液中で起こることを防止できることから、第２研磨液によってキトサン粒子を溶かし易くなるので好ましい。
第１研磨液のｐＨを調整するｐＨ調整剤としては、塩酸、硝酸または酢酸や乳酸、ギ酸、アクリル酸、メタクリル酸、プロピオン酸、酪酸、氷酢酸、レゾルシノール、フェノール、ベンゼンスルホン酸などの芳香族スルホン酸、カテキン類、安息香酸などの芳香族カルボン酸、ｏ－クレゾール、ｍ－クレゾール、ｐ－クレゾール、キシレノールなどのアルキルフェノール、アスコルビン酸などの有機酸等を用いることができ、定盤の保護の観点から、有機酸を用いることが好ましい。また、ｐＨ調整剤としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩基を用いることができる。ｐＨ調整剤が、特に１価の酸であると、キトサンの架橋がｐＨ調整剤によって第１研磨液中で起こることを防止できることから、第２研磨液によってキトサン粒子を溶かし易くなるので好ましい。
【0057】
（第１研磨液における研磨材の含有量）
第１研磨材は、第１分散媒に対して、０．０２ｗｔ％～５．０ｗｔ％の範囲で含有することが好ましい。第１研磨材を前述した範囲で含有することで、第１研磨液によって研磨対象物を効率よく研磨することができる。
第１研磨材は、第１分散媒に対して、０．０２ｗｔ％～５．０ｗｔ％の範囲で含有することが好ましい。第１研磨材を前述した範囲で含有することで、第１研磨液によって研磨対象物を効率よく研磨することができる。
【0058】
（第２研磨液）
第２研磨工程で用いられる第２研磨液は、キトサン粒子が粒子形状を保つことができない（キトサン粒子が溶ける）ｐＨ領域にある。また、第２研磨液は、第２研磨材を含んでいる。また、第２研磨液において、第２研磨材が第２分散媒に分散されている。第２研磨材としては、例えば、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、炭化ケイ素、シリカ、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、炭化ホウ素、酸化アルミニウム（III）、ジルコニア、酸化鉄（II)（ＦｅＯ）、四酸化三鉄（マグネタイト、Ｆｅ３Ｏ４）、α-酸化鉄（III）、β－酸化鉄（III）、γ－酸化鉄（III）、ε－酸化鉄（III）、α－オキシ水酸化鉄、β－オキシ水酸化鉄、γ－オキシ水酸化鉄、δ－オキシ水酸化鉄、リモナイト、フェリヒドライト、シュベルトマンナイト、グラファイト、酸化クロム、セリア（酸化セリウム）、窒化ガリウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、酸化錫、酸化マンガン、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ガーネット、モンモリロナイトやベントナイトやセリサイトやマイカなどの粘土鉱物を用いることができる。このように、第２研磨材は、例えばポリッシングに用いられるものが挙げられ、前述した中から単体又は複数組み合わせて使用される。第２研磨材は、光を照射することにより触媒作用を示す光触媒無機材料が好ましい。光触媒無機材料としては、例えば、酸化チタン、セリア（酸化セリウム）、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。
第２研磨工程で用いられる第２研磨液は、キトサン粒子が粒子形状を保つことができない（キトサン粒子が溶ける）ｐＨ領域にある。また、第２研磨液は、第２研磨材を含んでいる。また、第２研磨液において、第２研磨材が第２分散媒に分散されている。第２研磨材としては、例えば、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、炭化ケイ素、シリカ、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、炭化ホウ素、酸化アルミニウム（III）、ジルコニア、酸化鉄（II)（ＦｅＯ）、四酸化三鉄（マグネタイト、Ｆｅ３Ｏ４）、α-酸化鉄（III）、β－酸化鉄（III）、γ－酸化鉄（III）、ε－酸化鉄（III）、α－オキシ水酸化鉄、β－オキシ水酸化鉄、γ－オキシ水酸化鉄、δ－オキシ水酸化鉄、リモナイト、フェリヒドライト、シュベルトマンナイト、グラファイト、酸化クロム、セリア（酸化セリウム）、窒化ガリウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、酸化錫、酸化マンガン、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ガーネット、モンモリロナイトやベントナイトやセリサイトやマイカなどの粘土鉱物を用いることができる。このように、第２研磨材は、例えばポリッシングに用いられるものが挙げられ、前述した中から単体又は複数組み合わせて使用される。第２研磨材は、光を照射することにより触媒作用を示す光触媒無機材料が好ましい。光触媒無機材料としては、例えば、酸化チタン、セリア（酸化セリウム）、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。
【0059】
（第２研磨材）
第２研磨材は、研磨対象物に合わせて適宜選択されるものであり、ｐＨ１０以下の水系溶媒中において、マイナスの表面電荷になるものが好ましい。ｐＨ１０以下の水系溶媒中において、マイナスの表面電荷になる第２研磨材としては、例えば、二酸化チタン、ジルコニア、セリア（酸化セリウム）、酸化亜鉛などが挙げられる。
第２研磨材は、研磨対象物に合わせて適宜選択されるものであり、ｐＨ１０以下の水系溶媒中において、マイナスの表面電荷になるものが好ましい。ｐＨ１０以下の水系溶媒中において、マイナスの表面電荷になる第２研磨材としては、例えば、二酸化チタン、ジルコニア、セリア（酸化セリウム）、酸化亜鉛などが挙げられる。
【0060】
（第２研磨材の平均粒径）
第２研磨材の平均粒径は、研磨粒子等の第１研磨材よりも小さいことが好ましい。第２研磨材の平均粒径は、第２研磨液に求める機能に応じて選択すればよいが、例えば、５ｎｍ～１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは、２００ｎｍ～１μｍの範囲である。第２研磨材の平均粒径が前記範囲にあると、研磨対象物を効率よく精密に研磨し得る。なお、第２研磨材は、粒径が分子レベルまで小さくなると、その機能を発揮し難くなり、粒径が大きくなると、研磨の際に沈降し易くなる。
第２研磨材の平均粒径は、研磨粒子等の第１研磨材よりも小さいことが好ましい。第２研磨材の平均粒径は、第２研磨液に求める機能に応じて選択すればよいが、例えば、５ｎｍ～１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは、２００ｎｍ～１μｍの範囲である。第２研磨材の平均粒径が前記範囲にあると、研磨対象物を効率よく精密に研磨し得る。なお、第２研磨材は、粒径が分子レベルまで小さくなると、その機能を発揮し難くなり、粒径が大きくなると、研磨の際に沈降し易くなる。
【0061】
（第２分散媒）
第２研磨液の第２分散媒は、液体であれば特に制限されないが、通常、水を主体とする水系媒体、すなわち水、アルコールアミン類などの防錆剤、および水溶性有機溶剤を主成分としたものを用いるとよい。水以外の第２分散媒としては水溶性有機溶剤とするのが好ましく、例えばエタノール、ノルマルプロパノール、２－プロパノールなどのアルコール類、ピロリドン系溶剤などが挙げられる。
第２研磨液の第２分散媒は、液体であれば特に制限されないが、通常、水を主体とする水系媒体、すなわち水、アルコールアミン類などの防錆剤、および水溶性有機溶剤を主成分としたものを用いるとよい。水以外の第２分散媒としては水溶性有機溶剤とするのが好ましく、例えばエタノール、ノルマルプロパノール、２－プロパノールなどのアルコール類、ピロリドン系溶剤などが挙げられる。
【0062】
（第２研磨液の添加剤）
第２研磨液には、添加剤を添加してもよい。添加剤としては、例えば、セルロースナノファイバー、キチンナノファイバー、キトサンナノファイバー、カルボキシメチルセルロースナノファイバーなどの多糖ファイバーを添加することができる。多糖ファイバーは、第２研磨液を研磨に用いられるときのｐＨ領域において、表面電荷がプラスになるものが好ましい。このように、見掛けの表面電荷がプラスである多糖ファイバーであると、ＳｉＣ等の研磨対象物の多くがマイナスの荷電を有していることから、研磨に際して発生した研磨屑を、研磨屑と多糖ファイバーとの静電相互作用により、多糖ファイバーに捕集させることができる。研磨屑を多糖ファイバーで捕集することで、研磨加工物の研磨面の平滑性を向上することができる。
第２研磨液には、添加剤を添加してもよい。添加剤としては、例えば、セルロースナノファイバー、キチンナノファイバー、キトサンナノファイバー、カルボキシメチルセルロースナノファイバーなどの多糖ファイバーを添加することができる。多糖ファイバーは、第２研磨液を研磨に用いられるときのｐＨ領域において、表面電荷がプラスになるものが好ましい。このように、見掛けの表面電荷がプラスである多糖ファイバーであると、ＳｉＣ等の研磨対象物の多くがマイナスの荷電を有していることから、研磨に際して発生した研磨屑を、研磨屑と多糖ファイバーとの静電相互作用により、多糖ファイバーに捕集させることができる。研磨屑を多糖ファイバーで捕集することで、研磨加工物の研磨面の平滑性を向上することができる。
【0063】
（多糖ファイバーのサイズ）
添加剤としての多糖ファイバーは、少なくとも繊維径(短径)がナノサイズ(１ｎｍ～９９９ｎｍ)である、所謂多糖ナノファイバーであることが好ましい。多糖ファイバーは、繊維径が４ｎｍ～９９９ｎｍの範囲であることが好ましく、繊維の長さ(長径)が４ｎｍ～１００００ｎｍの範囲であることが好ましい。このように、多糖ファイバーは、ミクロサイズの砥粒（研磨材）と比べて、サイズが小さいものを用いるとよい。前述したサイズの多糖ファイバーであると、第２研磨材と比べて比重が小さい多糖ファイバーが、第２研磨材と適度なサイズの凝集物を形成して、第２研磨材の沈降を防止する良好な沈降防止性を付与し得る。また、多糖ファイバーと第２研磨材との凝集により、適度なサイズの凝集物を形成して、第２研磨液によって研磨対象物を効率よく研磨することができる。なお、多糖ファイバーのサイズは、電界放出型走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した場合である。
添加剤としての多糖ファイバーは、少なくとも繊維径(短径)がナノサイズ(１ｎｍ～９９９ｎｍ)である、所謂多糖ナノファイバーであることが好ましい。多糖ファイバーは、繊維径が４ｎｍ～９９９ｎｍの範囲であることが好ましく、繊維の長さ(長径)が４ｎｍ～１００００ｎｍの範囲であることが好ましい。このように、多糖ファイバーは、ミクロサイズの砥粒（研磨材）と比べて、サイズが小さいものを用いるとよい。前述したサイズの多糖ファイバーであると、第２研磨材と比べて比重が小さい多糖ファイバーが、第２研磨材と適度なサイズの凝集物を形成して、第２研磨材の沈降を防止する良好な沈降防止性を付与し得る。また、多糖ファイバーと第２研磨材との凝集により、適度なサイズの凝集物を形成して、第２研磨液によって研磨対象物を効率よく研磨することができる。なお、多糖ファイバーのサイズは、電界放出型走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した場合である。
【0064】
（第２研磨液での多糖ファイバーの濃度）
第２研磨液において、添加剤としての多糖ナノファイバーの濃度は、０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲が好ましく、０．５ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲がより好ましい。第２研磨液において、多糖ナノファイバーの濃度が前記範囲にあると、第２研磨材の沈降を抑えて研磨速度を向上できる。また、第２研磨液において、多糖ナノファイバーの濃度が前記範囲にあると、粘度が過剰に高くなることを抑えて、第２研磨材と定盤との摩擦効果を大きくして研磨速度を向上できる。なお、第２研磨液において、多糖ナノファイバーの濃度が低くなると、第２研磨材が沈降し易くなることから研磨速度が低下する傾向を示す。また、第２研磨液において、多糖ファイバーの濃度が高くなると、第２研磨液の粘度が高くなって第２研磨材と定盤との摩擦効果が小さくなることから、第２研磨材が定盤上でスリップして研磨速度が上がらない傾向を示す。
第２研磨液において、添加剤としての多糖ナノファイバーの濃度は、０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲が好ましく、０．５ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲がより好ましい。第２研磨液において、多糖ナノファイバーの濃度が前記範囲にあると、第２研磨材の沈降を抑えて研磨速度を向上できる。また、第２研磨液において、多糖ナノファイバーの濃度が前記範囲にあると、粘度が過剰に高くなることを抑えて、第２研磨材と定盤との摩擦効果を大きくして研磨速度を向上できる。なお、第２研磨液において、多糖ナノファイバーの濃度が低くなると、第２研磨材が沈降し易くなることから研磨速度が低下する傾向を示す。また、第２研磨液において、多糖ファイバーの濃度が高くなると、第２研磨液の粘度が高くなって第２研磨材と定盤との摩擦効果が小さくなることから、第２研磨材が定盤上でスリップして研磨速度が上がらない傾向を示す。
【0065】
（第２研磨液のｐＨ）
第２研磨液は、ｐＨ５．０以下に設定され、またｐＨ５．０以下で、第２研磨工程の研磨に使用される。第２研磨液は、ｐＨ５．０以下にするため、必要に応じてｐＨ調整剤によってｐＨが調整される。第２研磨液のｐＨは、より好ましくは１．０～５．０の範囲であり、更に好ましくは、２．０～３．０の範囲である。研磨粒子を構成するキトサン粒子は、ｐＨが５．８より低い液中において溶解する傾向を示す。キトサンは、弱酸性条件下においてアミノ基(図２参照)がプロトン化して水溶性となることに起因すると考えられる。このように、キトサン粒子を母材とする研磨粒子が存在する定盤に、ｐＨ５．０以下の第２研磨液を供給することで、キトサン粒子を溶かして、研磨粒子を定盤から排除することができる。
第２研磨液は、ｐＨ５．０以下に設定され、またｐＨ５．０以下で、第２研磨工程の研磨に使用される。第２研磨液は、ｐＨ５．０以下にするため、必要に応じてｐＨ調整剤によってｐＨが調整される。第２研磨液のｐＨは、より好ましくは１．０～５．０の範囲であり、更に好ましくは、２．０～３．０の範囲である。研磨粒子を構成するキトサン粒子は、ｐＨが５．８より低い液中において溶解する傾向を示す。キトサンは、弱酸性条件下においてアミノ基(図２参照)がプロトン化して水溶性となることに起因すると考えられる。このように、キトサン粒子を母材とする研磨粒子が存在する定盤に、ｐＨ５．０以下の第２研磨液を供給することで、キトサン粒子を溶かして、研磨粒子を定盤から排除することができる。
【0066】
（ｐＨ調整剤）
第２研磨液のｐＨを調整するｐＨ調整剤としては、塩酸、硝酸または酢酸や乳酸、ギ酸、アクリル酸、メタクリル酸、プロピオン酸、酪酸、氷酢酸、レゾルシノール、フェノール、ベンゼンスルホン酸などの芳香族スルホン酸、カテキン類、安息香酸などの芳香族カルボン酸、ｏ－クレゾール、ｍ－クレゾール、ｐ－クレゾール、キシレノールなどのアルキルフェノール、アスコルビン酸などの有機酸等を用いることができ、定盤の保護の観点から、有機酸を用いることが好ましい。また、ｐＨ調整剤としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩基を用いることができる。
第２研磨液のｐＨを調整するｐＨ調整剤としては、塩酸、硝酸または酢酸や乳酸、ギ酸、アクリル酸、メタクリル酸、プロピオン酸、酪酸、氷酢酸、レゾルシノール、フェノール、ベンゼンスルホン酸などの芳香族スルホン酸、カテキン類、安息香酸などの芳香族カルボン酸、ｏ－クレゾール、ｍ－クレゾール、ｐ－クレゾール、キシレノールなどのアルキルフェノール、アスコルビン酸などの有機酸等を用いることができ、定盤の保護の観点から、有機酸を用いることが好ましい。また、ｐＨ調整剤としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩基を用いることができる。
【0067】
（第２研磨液における研磨材の含有量）
第２研磨材は、第２分散媒に対して、０．１ｗｔ％～２０．０ｗｔ％の範囲で含有することが好ましく、より好ましくは５．０ｗｔ％～６．０ｗｔ％の範囲である。第２研磨材を前述した範囲で含有することで、第２研磨液によって研磨対象物を効率よく研磨することができる。
第２研磨材は、第２分散媒に対して、０．１ｗｔ％～２０．０ｗｔ％の範囲で含有することが好ましく、より好ましくは５．０ｗｔ％～６．０ｗｔ％の範囲である。第２研磨材を前述した範囲で含有することで、第２研磨液によって研磨対象物を効率よく研磨することができる。
【0068】
第２研磨液は、第２研磨材や添加剤等を必要に応じて第２分散媒に混合することで得られる。
【0069】
第２研磨材は、等電点、あるいはゼロ電荷点が、５より高い物質を用いることが好ましい。等電点、あるいはゼロ電荷点が、５より高い第２研磨材としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化マグネシウム、四酸化三鉄（マグネタイト、Ｆｅ２Ｏ４）、α－酸化鉄（III）、γ－酸化鉄（III）、α－オキシ水酸化鉄、β－オキシ水酸化鉄、γ－オキシ水酸化鉄、フェリヒドライト、リモナイト、シュベルトマンナイト、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、二酸化チタン（ルチル、アナターゼ）、セリア（酸化セリウム）、酸化亜鉛などが挙げられる。等電点、あるいはゼロ電荷点が５以上であれば、ｐＨ５．０以下の第２研磨液の砥粒とした時に凝集が起こり難く、第２研磨液の砥粒が定盤上に均一に分散し易くなる。その結果、得られる研磨加工物の表面粗さを小さくすることができる。また、第１研磨液および第２研磨液に添加する多糖ナノファイバーに関して、同一の多糖ナノファイバーを用いても、異なる繊維系、繊維長、種類のものを用いてもよい。
【0070】
（第１研磨工程）
第１研磨液を定盤に供給する。研磨対象物を定盤に押し付けつつ、研磨対象物と定盤とを相対的に回転することで、研磨対象物を定盤で研磨し、研磨対象物の表面の平滑化を図る。第１研磨液は、連続的又は間欠的に供給される。なお、第１研磨液は、研磨対象物の上流側及び下流側のどちらに滴下してもよい。
第１研磨液を定盤に供給する。研磨対象物を定盤に押し付けつつ、研磨対象物と定盤とを相対的に回転することで、研磨対象物を定盤で研磨し、研磨対象物の表面の平滑化を図る。第１研磨液は、連続的又は間欠的に供給される。なお、第１研磨液は、研磨対象物の上流側及び下流側のどちらに滴下してもよい。
【0071】
（第１研磨液の供給量）
本開示による第１研磨液を用いた研磨条件は、研磨対象物や研磨の目的などによって適宜設定されるが、例えば以下のようにすることができる。定盤に供給する第１研磨液の単位時間当たりの供給量は、０．１ｍｌ／ｍｉｎ～１０ｍｌ／ｍｉｎの範囲にすることが好ましい。第１研磨液の供給量を前記範囲にすることで、研磨速度を向上させることができる。なお、供給量が少な過ぎると、研磨速度が上がらず、供給量が多過ぎると、研磨対象物が滑って研磨速度が上がらない傾向がある。第１研磨液の単位時間当たりの供給量は、第１研磨工程で一定であっても、第１研磨工程で段階的又は線形的に多くしても、第１研磨工程で段階的又は線形的に少なくしても、何れであってもよい。
本開示による第１研磨液を用いた研磨条件は、研磨対象物や研磨の目的などによって適宜設定されるが、例えば以下のようにすることができる。定盤に供給する第１研磨液の単位時間当たりの供給量は、０．１ｍｌ／ｍｉｎ～１０ｍｌ／ｍｉｎの範囲にすることが好ましい。第１研磨液の供給量を前記範囲にすることで、研磨速度を向上させることができる。なお、供給量が少な過ぎると、研磨速度が上がらず、供給量が多過ぎると、研磨対象物が滑って研磨速度が上がらない傾向がある。第１研磨液の単位時間当たりの供給量は、第１研磨工程で一定であっても、第１研磨工程で段階的又は線形的に多くしても、第１研磨工程で段階的又は線形的に少なくしても、何れであってもよい。
【0072】
（第１研磨工程の面圧）
第１研磨工程において定盤に押し付けられる研磨対象物の面圧は、５０ｇｆ／ｃｍ２～３００ｇｆ／ｃｍ２の範囲が好ましく、より好ましくは１２０ｇｆ／ｃｍ２～２５０ｇｆ／ｃｍ２の範囲である。面圧が前記範囲にあると、スクラッチを抑えつつ研磨速度を向上することができる。なお、面圧が低くなるほど研磨速度が上がらず、面圧が高くなるほどスクラッチが生じ易い傾向がある。第１研磨工程の面圧は、第１研磨工程で一定であっても、第１研磨工程で段階的又は線形的に高くしても、第１研磨工程で段階的又は線形的に低くしても、何れであってもよい。
第１研磨工程において定盤に押し付けられる研磨対象物の面圧は、５０ｇｆ／ｃｍ２～３００ｇｆ／ｃｍ２の範囲が好ましく、より好ましくは１２０ｇｆ／ｃｍ２～２５０ｇｆ／ｃｍ２の範囲である。面圧が前記範囲にあると、スクラッチを抑えつつ研磨速度を向上することができる。なお、面圧が低くなるほど研磨速度が上がらず、面圧が高くなるほどスクラッチが生じ易い傾向がある。第１研磨工程の面圧は、第１研磨工程で一定であっても、第１研磨工程で段階的又は線形的に高くしても、第１研磨工程で段階的又は線形的に低くしても、何れであってもよい。
【0073】
（第１研磨工程の定盤の回転速度）
第１研磨工程の定盤の回転速度は、１０ｒｐｍ～１２０ｒｐｍの範囲が好ましく、より好ましくは、３０ｒｐｍ～８０ｒｐｍの範囲である。回転速度が前記範囲にあると、スクラッチを抑えつつ研磨速度を向上することができる。なお、回転速度が遅くなるほど研磨速度が上がらず、回転速度が速くなるほどスクラッチが生じ易い傾向がある。第１研磨工程の回転速度は、第１研磨工程で一定であっても、第１研磨工程で段階的又は線形的に速くしても、第１研磨工程で段階的又は線形的に遅くしても、何れであってもよい。
第１研磨工程の定盤の回転速度は、１０ｒｐｍ～１２０ｒｐｍの範囲が好ましく、より好ましくは、３０ｒｐｍ～８０ｒｐｍの範囲である。回転速度が前記範囲にあると、スクラッチを抑えつつ研磨速度を向上することができる。なお、回転速度が遅くなるほど研磨速度が上がらず、回転速度が速くなるほどスクラッチが生じ易い傾向がある。第１研磨工程の回転速度は、第１研磨工程で一定であっても、第１研磨工程で段階的又は線形的に速くしても、第１研磨工程で段階的又は線形的に遅くしても、何れであってもよい。
【0074】
（第１研磨液の作用効果）
本開示の第１研磨材および第１研磨液によれば、静電相互作用により砥粒がキトサン粒子に担持されているので、砥粒よりも見掛けの粒径が大きい研磨粒子が研磨対象物に作用することによって、研磨速度を向上させることができる。例えばＳｉＣ等の研磨対象物の研磨速度は、砥粒の粒子サイズの増大に伴って向上することが知られている。しかしながら、砥粒の粒子サイズを単純に大きくすると、ダメージを受ける層(加工変質層)の層厚が大きくなったり、研磨対象物に加工痕が大きく残って平滑性が悪化したりするなど、様々な不都合が生じる。また、ラッピングの次の工程において、加工変質層をエッチングもしくは研磨で除去することになるが、ＳｉＣ等のエッチングは危険な溶融水酸化カリウム(ＫＯＨ)を使用する必要があり、設備および操業面から工業的には困難である。従って、小さいサイズの砥粒によって研磨するしかなく、一般にはその際に砥粒として用いられるダイヤモンド粒子のサイズが、前述した本開示に係る第１研磨材（研磨粒子）のサイズになる。本開示の研磨粒子は、コアがキトサン粒子で構成されて柔らかいので、研磨対象物における研磨面の表面粗さを小さくすることができ、キトサン特有の緩和作用により、研磨面のスクラッチを少なくすることができる。しかも、砥粒のサイズよりも見掛けサイズが大きくなった研磨粒子により、研磨速度が向上し、結果として、加工変質層の厚みの低減化を実現できる。このように、本開示に係る研磨粒子およびこの研磨粒子を含む第１研磨液によれば、砥粒自体のサイズを大きくすることなく研磨速度を向上でき、砥粒のサイズ自体が大きい訳ではないので、加工変質層の層厚を抑えて、研磨対象物の平滑性を向上できる。
本開示の第１研磨材および第１研磨液によれば、静電相互作用により砥粒がキトサン粒子に担持されているので、砥粒よりも見掛けの粒径が大きい研磨粒子が研磨対象物に作用することによって、研磨速度を向上させることができる。例えばＳｉＣ等の研磨対象物の研磨速度は、砥粒の粒子サイズの増大に伴って向上することが知られている。しかしながら、砥粒の粒子サイズを単純に大きくすると、ダメージを受ける層(加工変質層)の層厚が大きくなったり、研磨対象物に加工痕が大きく残って平滑性が悪化したりするなど、様々な不都合が生じる。また、ラッピングの次の工程において、加工変質層をエッチングもしくは研磨で除去することになるが、ＳｉＣ等のエッチングは危険な溶融水酸化カリウム(ＫＯＨ)を使用する必要があり、設備および操業面から工業的には困難である。従って、小さいサイズの砥粒によって研磨するしかなく、一般にはその際に砥粒として用いられるダイヤモンド粒子のサイズが、前述した本開示に係る第１研磨材（研磨粒子）のサイズになる。本開示の研磨粒子は、コアがキトサン粒子で構成されて柔らかいので、研磨対象物における研磨面の表面粗さを小さくすることができ、キトサン特有の緩和作用により、研磨面のスクラッチを少なくすることができる。しかも、砥粒のサイズよりも見掛けサイズが大きくなった研磨粒子により、研磨速度が向上し、結果として、加工変質層の厚みの低減化を実現できる。このように、本開示に係る研磨粒子およびこの研磨粒子を含む第１研磨液によれば、砥粒自体のサイズを大きくすることなく研磨速度を向上でき、砥粒のサイズ自体が大きい訳ではないので、加工変質層の層厚を抑えて、研磨対象物の平滑性を向上できる。
【0075】
本開示に係る研磨粒子は、砥粒よりも見掛け密度が小さくなるので、第１研磨液において沈降し難くすることができる。このように、第１研磨液は、研磨粒子が沈降し難いので、研磨装置における第１研磨液の供給経路で研磨粒子が沈降することを防止して、研磨粒子を研磨対象物(ワーク)に効率よく届けることができる。従って、本開示の第１研磨液によれば、研磨に要する砥粒の量を少なくすることができ、ダイヤモンドなどの高価な砥粒を用いるＳｉＣやＧａＮ等の硬質材料の研磨のコスト低下に寄与し得る。更に、第１研磨液は、分散媒や添加物による粘度の上昇によって砥粒の沈降防止を図るものではなく、砥粒を担持したキトサン粒子からなる研磨粒子を用いればよいので、第１研磨液の粘度を低く抑えることができ、例えば純水と同程度の粘度にすることも可能である。粘度の低い第１研磨液は、研磨時の動摩擦係数を高くできるので、研磨速度を向上させることができる。しかも、粘度の低い第１研磨液は、研磨装置における第１研磨液の供給経路での流通抵抗が小さくなり、研磨対象物に効率的に供給することができる。
【0076】
（第２研磨工程）
第２研磨液を定盤に供給する。第１研磨液の供給を停止した後に、第２研磨液の供給を開始しても、第１研磨液の供給中に第２研磨液の供給を開始してから第１研磨液の供給を停止しても、何れであってもよい。このように、第２研磨液の供給が開始されるとき、定盤には、研磨粒子を含む第１研磨材が残っており、第２研磨工程の初期段階は、第１研磨材と第２研磨材とが混在することになる。なお、第１研磨液の供給を停止した後に、第２研磨液の供給を開始する方が、研磨速度を向上する観点から好ましい。そして、研磨対象物を定盤に押し付けつつ、研磨対象物と定盤とを相対的に回転することで、研磨対象物を定盤で研磨し、研磨対象物の表面の鏡面化を図る。第２研磨液は、連続的又は間欠的に供給される。なお、第２研磨液は、研磨対象物の上流側及び下流側のどちらに滴下してもよい。
第２研磨液を定盤に供給する。第１研磨液の供給を停止した後に、第２研磨液の供給を開始しても、第１研磨液の供給中に第２研磨液の供給を開始してから第１研磨液の供給を停止しても、何れであってもよい。このように、第２研磨液の供給が開始されるとき、定盤には、研磨粒子を含む第１研磨材が残っており、第２研磨工程の初期段階は、第１研磨材と第２研磨材とが混在することになる。なお、第１研磨液の供給を停止した後に、第２研磨液の供給を開始する方が、研磨速度を向上する観点から好ましい。そして、研磨対象物を定盤に押し付けつつ、研磨対象物と定盤とを相対的に回転することで、研磨対象物を定盤で研磨し、研磨対象物の表面の鏡面化を図る。第２研磨液は、連続的又は間欠的に供給される。なお、第２研磨液は、研磨対象物の上流側及び下流側のどちらに滴下してもよい。
【0077】
第２研磨液が、第２研磨材として光触媒無機材料を含む場合、定盤に供給した第２研磨液に光を照射し、光触媒無機材料の光触媒作用を活性化するとよい。このように、光触媒無機材料の光触媒作用により、研磨対象物を効率よく化学的研磨することができ、研磨速度を向上できる。ここで、光触媒無機材料に照射する光は、紫外光が好ましい。なお、紫外光の中でも、波長が２００ｎｍ～４００ｎｍの範囲であると好ましい。波長が２００ｎｍ～４００ｎｍの範囲では、光触媒無機材料の光触媒活性を効率的に誘起することができることから好ましい。また、光の照射強度は、５ｍＷ／ｃｍ２～５０００ｍＷ／ｃｍ２、好ましくは、２００ｍＷ／ｃｍ２～３５００ｍＷ／ｃｍ２の範囲で、定盤から２ｃｍ～３０ｃｍ離した距離から照射するのが良い。光の照射強度が前記範囲であると、触媒作用が十分に誘起されると共に、紫外光及び光源の熱により定盤の劣化や第２研磨液の蒸発を抑えることができる。光の照度や照射強度は、第２研磨工程で一定であっても、第２研磨工程で段階的又は線形的に高くしても、第２研磨工程で段階的又は線形的に低くしても、何れであってもよい。また、光の照射は、連続的であっても、間欠的であっても、何れであってもよい。なお、光の照射位置は、第２研磨液の滴下位置の上流側及び下流側のどちらであってもよいが、効率よく光触媒作用を誘起するために、第２研磨液の滴下位置の下流側で光を照射することが好ましい。
【0078】
（第２研磨液の供給量）
本開示による第２研磨液を用いた研磨条件は、研磨対象物や研磨の目的などによって適宜設定されるが、例えば以下のようにすることができる。定盤に供給する第２研磨液の単位時間当たりの供給量は、０．１ｍｌ／ｍｉｎ～１０ｍｌ／ｍｉｎの範囲にすることが好ましい。第２研磨液の供給量を前記範囲にすることで、研磨速度を向上させることができる。なお、供給量が少な過ぎると、研磨速度が上がらず、供給量が多過ぎると、研磨対象物が滑って研磨速度が上がらない傾向がある。第２研磨液の単位時間当たりの供給量は、第２研磨工程で一定であっても、第２研磨工程で段階的又は線形的に多くしても、第２研磨工程で段階的又は線形的に少なくしても、何れであってもよい。ここで、第２研磨液の単位時間当たりの供給量は、第１研磨液の単位時間当たりの供給量よりも多くするとよい。
本開示による第２研磨液を用いた研磨条件は、研磨対象物や研磨の目的などによって適宜設定されるが、例えば以下のようにすることができる。定盤に供給する第２研磨液の単位時間当たりの供給量は、０．１ｍｌ／ｍｉｎ～１０ｍｌ／ｍｉｎの範囲にすることが好ましい。第２研磨液の供給量を前記範囲にすることで、研磨速度を向上させることができる。なお、供給量が少な過ぎると、研磨速度が上がらず、供給量が多過ぎると、研磨対象物が滑って研磨速度が上がらない傾向がある。第２研磨液の単位時間当たりの供給量は、第２研磨工程で一定であっても、第２研磨工程で段階的又は線形的に多くしても、第２研磨工程で段階的又は線形的に少なくしても、何れであってもよい。ここで、第２研磨液の単位時間当たりの供給量は、第１研磨液の単位時間当たりの供給量よりも多くするとよい。
【0079】
（第２研磨工程の面圧）
第２研磨工程において定盤に押し付けられる研磨対象物の面圧は、５０ｇｆ／ｃｍ２～３００ｇｆ／ｃｍ２の範囲が好ましく、より好ましくは１２０ｇｆ／ｃｍ２～２５０ｇｆ／ｃｍ２の範囲である。面圧が前記範囲にあると、スクラッチを抑えつつ研磨速度を向上することができる。なお、面圧が低くなるほど研磨速度が上がらず、面圧が高くなるほどスクラッチが生じ易い傾向がある。第２研磨工程の面圧は、第２研磨工程で一定であっても、第２研磨工程で段階的又は線形的に高くしても、第２研磨工程で段階的又は線形的に低くしても、何れであってもよい。ここで、第２研磨工程の面圧は、第１研磨工程の面圧よりも低くするとよい。
第２研磨工程において定盤に押し付けられる研磨対象物の面圧は、５０ｇｆ／ｃｍ２～３００ｇｆ／ｃｍ２の範囲が好ましく、より好ましくは１２０ｇｆ／ｃｍ２～２５０ｇｆ／ｃｍ２の範囲である。面圧が前記範囲にあると、スクラッチを抑えつつ研磨速度を向上することができる。なお、面圧が低くなるほど研磨速度が上がらず、面圧が高くなるほどスクラッチが生じ易い傾向がある。第２研磨工程の面圧は、第２研磨工程で一定であっても、第２研磨工程で段階的又は線形的に高くしても、第２研磨工程で段階的又は線形的に低くしても、何れであってもよい。ここで、第２研磨工程の面圧は、第１研磨工程の面圧よりも低くするとよい。
【0080】
（第２研磨工程の定盤の回転速度）
第２研磨工程の定盤の回転速度は、１０ｒｐｍ～１２０ｒｐｍの範囲が好ましく、より好ましくは、３０ｒｐｍ～８０ｒｐｍの範囲である。回転速度が前記範囲にあると、スクラッチを抑えつつ研磨速度を向上することができる。なお、回転速度が遅くなるほど研磨速度が上がらず、回転速度が速くなるほどスクラッチが生じ易い傾向がある。第２研磨工程の回転速度は、第２研磨工程で一定であっても、第２研磨工程で段階的又は線形的に速くしても、第２研磨工程で段階的又は線形的に遅くしても、何れであってもよい。ここで、第２研磨工程の回転速度は、第１研磨工程の回転速度よりも遅くするとよい。
第２研磨工程の定盤の回転速度は、１０ｒｐｍ～１２０ｒｐｍの範囲が好ましく、より好ましくは、３０ｒｐｍ～８０ｒｐｍの範囲である。回転速度が前記範囲にあると、スクラッチを抑えつつ研磨速度を向上することができる。なお、回転速度が遅くなるほど研磨速度が上がらず、回転速度が速くなるほどスクラッチが生じ易い傾向がある。第２研磨工程の回転速度は、第２研磨工程で一定であっても、第２研磨工程で段階的又は線形的に速くしても、第２研磨工程で段階的又は線形的に遅くしても、何れであってもよい。ここで、第２研磨工程の回転速度は、第１研磨工程の回転速度よりも遅くするとよい。
【0081】
（定盤）
研磨に用いる定盤（パッド）は、例えば、プラスチック製、鋳鉄製、ステンレス製研磨盤、セラミック製研磨盤、石英定盤、グラナイト研磨盤などを用いることができるが、プラスチック製研磨盤が最も好ましい。定盤の形状は、特に限定されないが、例えば、ハニカム状など、研磨材を保持できるものであればよい。プラスチック製の定盤であれば、ショアＡ硬度０～ショアＤ硬度１００の範囲が好ましく、ビッカース硬度(ＨＶ)２．５～４０の範囲が好ましい。無機材料系の定盤であれば、ビッカース硬度(ＨＶ)４～２０００の範囲が好ましい。プラスチックと無機材料系との複合材料製の定盤であれば、ショアＡ硬度０～ショアＤ硬度１００の範囲が好ましく、ビッカース硬度(ＨＶ)２．５～２０００の範囲が好ましい。
研磨に用いる定盤（パッド）は、例えば、プラスチック製、鋳鉄製、ステンレス製研磨盤、セラミック製研磨盤、石英定盤、グラナイト研磨盤などを用いることができるが、プラスチック製研磨盤が最も好ましい。定盤の形状は、特に限定されないが、例えば、ハニカム状など、研磨材を保持できるものであればよい。プラスチック製の定盤であれば、ショアＡ硬度０～ショアＤ硬度１００の範囲が好ましく、ビッカース硬度(ＨＶ)２．５～４０の範囲が好ましい。無機材料系の定盤であれば、ビッカース硬度(ＨＶ)４～２０００の範囲が好ましい。プラスチックと無機材料系との複合材料製の定盤であれば、ショアＡ硬度０～ショアＤ硬度１００の範囲が好ましく、ビッカース硬度(ＨＶ)２．５～２０００の範囲が好ましい。
【0082】
定盤は、第１研磨液による研磨及び第２研磨液による研磨で同じものを用いることができる。すなわち、第１研磨工程で用いた定盤を交換することなく、定盤に第１研磨液が残ったままの状態で第２研磨工程に用いることができる。また、ラッピング用としては比較的柔らかいポリッシング用の定盤を、第１研磨工程で用いることができる。
【0083】
（補助剤）
第１研磨工程及び第２研磨工程の両方又は一方において、定盤に補助剤を供給するようにしてもよい。補助剤としては、例えば、乳酸などの防錆剤、界面活性剤、ｐＨ調整剤、エッチング剤、錯形成剤、酸化剤、防腐剤等が挙げられる。防腐剤としては、例えば、アスコルビン酸、安息香酸ナトリウム、イソプロピルメチルフェノールなどが挙げられる。定盤に供給する補助剤の単位時間当たりの供給量は、０．１ｍｌ／ｍｉｎ～１．５ｍｌ／ｍｉｎの範囲にすることが好ましい。
第１研磨工程及び第２研磨工程の両方又は一方において、定盤に補助剤を供給するようにしてもよい。補助剤としては、例えば、乳酸などの防錆剤、界面活性剤、ｐＨ調整剤、エッチング剤、錯形成剤、酸化剤、防腐剤等が挙げられる。防腐剤としては、例えば、アスコルビン酸、安息香酸ナトリウム、イソプロピルメチルフェノールなどが挙げられる。定盤に供給する補助剤の単位時間当たりの供給量は、０．１ｍｌ／ｍｉｎ～１．５ｍｌ／ｍｉｎの範囲にすることが好ましい。
【0084】
（第２研磨液の作用効果）
第２研磨液が定盤に供給されると、第２研磨液がｐＨ５．０以下であるので、定盤に存在している研磨粒子のキトサン粒子が溶けて次第に小さくなっていき、キトサン粒子が完全に溶けて、定盤からオーバーフローする第２研磨液と共に定盤から排出される。また、キトサン粒子に担持されていた無機材料は沈降して、定盤からオーバーフローする第２研磨液と共に定盤から排出され、定盤に存在する砥粒が、第１研磨液の第１研磨材から第２研磨液の第２研磨材に置き換わっていく。このように、キトサン粒子を母材とする研磨粒子を、第２研磨液で溶かして排出することができるので、第１研磨工程で用いた定盤を、第１研磨液を除去することなく第２研磨工程で使用することができる。このように、第１研磨工程から第２研磨工程に移行するとき、研磨装置を替えたり、研磨対象物を移し替えたり、定盤を取り替えたり、定盤から第１研磨液を除去したりするなどの一般的なラッピングからポリッシングに移行する際に生じる作業が不要になる。従って、研磨対象物をラッピングからポリッシングまで行って研磨加工物を得るまでの時間や手間を大幅に省くことができ、研磨対象物の研磨速度を向上できる。
第２研磨液が定盤に供給されると、第２研磨液がｐＨ５．０以下であるので、定盤に存在している研磨粒子のキトサン粒子が溶けて次第に小さくなっていき、キトサン粒子が完全に溶けて、定盤からオーバーフローする第２研磨液と共に定盤から排出される。また、キトサン粒子に担持されていた無機材料は沈降して、定盤からオーバーフローする第２研磨液と共に定盤から排出され、定盤に存在する砥粒が、第１研磨液の第１研磨材から第２研磨液の第２研磨材に置き換わっていく。このように、キトサン粒子を母材とする研磨粒子を、第２研磨液で溶かして排出することができるので、第１研磨工程で用いた定盤を、第１研磨液を除去することなく第２研磨工程で使用することができる。このように、第１研磨工程から第２研磨工程に移行するとき、研磨装置を替えたり、研磨対象物を移し替えたり、定盤を取り替えたり、定盤から第１研磨液を除去したりするなどの一般的なラッピングからポリッシングに移行する際に生じる作業が不要になる。従って、研磨対象物をラッピングからポリッシングまで行って研磨加工物を得るまでの時間や手間を大幅に省くことができ、研磨対象物の研磨速度を向上できる。
【0085】
本開示に係る研磨加工物の製造方法は、研磨粒子と第２研磨材とが共存している共存期間がある。そして、共存期間において、研磨粒子のキトサン粒子が次第に溶けて排出されることから、比較的大きい研磨粒子が次第に小さくなって、研磨粒子と比べて小さい第２研磨材に置き換わっていく。このように、大きい砥粒から小さい砥粒に急に切り替わるのではなく、研磨対象物の研磨に寄与する砥粒が段階的に小さくなっていく。第２研磨工程の初期段階において、研磨スピードを徐々に落とすことができることから、研磨速度を向上できる。そして、第２研磨工程が進行すると、研磨粒子が排出されることから、研磨粒子によるスクラッチなどを防いで、研磨対象物をより精密に研磨することができる。
【0086】
（用途）
本開示に係る研磨加工物の製造方法は、鋳鉄、合金鋼、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、超硬合金等の金属材料、およびＳｉＣ(シリコンカーバイド)、ＧａＮ(ガリウムナイトライド)およびＧａＯ(ガリウムオキサイド)、シリコンウエハ、セラミック、水晶、ガラス等の脆性材料などを、研磨対象物として用いることができる。また、本開示の研磨方法は、研磨対象物の平面研削、円筒研削、内面研削、ホーニング、センタレス、スライシング、ラッピング、ポリッシング等において使用することができる。この中でも、研磨速度を向上できることから、特に、ＳｉＣ(シリコンカーバイド)などの硬い材料の研磨に好適である。
本開示に係る研磨加工物の製造方法は、鋳鉄、合金鋼、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、超硬合金等の金属材料、およびＳｉＣ(シリコンカーバイド)、ＧａＮ(ガリウムナイトライド)およびＧａＯ(ガリウムオキサイド)、シリコンウエハ、セラミック、水晶、ガラス等の脆性材料などを、研磨対象物として用いることができる。また、本開示の研磨方法は、研磨対象物の平面研削、円筒研削、内面研削、ホーニング、センタレス、スライシング、ラッピング、ポリッシング等において使用することができる。この中でも、研磨速度を向上できることから、特に、ＳｉＣ(シリコンカーバイド)などの硬い材料の研磨に好適である。
【0087】
次に、本発明に係る研磨加工物の製造方法につき、実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。
【実施例0088】
（第１研磨材の研磨粒子）
実施例１～５６及び比較例１～６の第１研磨液において用いた第１研磨材としての研磨粒子は、以下のように作製した。
乳酸（キトサンのアミノ基当量と同じ当量）を純水に溶かした溶液に、キトサンを溶かして、キトサンを７．５ｗｔ％含むキトサン－酸水溶液を調製する。３３．３ｇのキトサン－酸水溶液に、１０ｇ（キトサンに対して４００ｗｔ％）の単結晶ダイヤ（ダイヤマテリアル社製、平均粒径９μｍ）を添加して、無機材料－キトサン－酸水溶液を調製する。無機材料－キトサン－酸水溶液は、ｐＨ５．３であり、酸水溶液中の単結晶ダイヤのゼータ電位が－５０ｍＶであり、酸水溶液中のキトサンのゼータ電位が＋６５ｍＶである。無機材料－キトサン－酸水溶液を、マグネティックスターラーで１時間撹拌することで分散させる。別に、有機溶媒としてのデカリン５００ｍｌに、界面活性剤（ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ダウケミカル製：商品名トリトン－Ｘ）を２０ｇ添加し、界面活性剤をデカリンに対して０．０４ｇ／ｍｌ含むデカリン分散液を調製した。デカリン分散液の粘度は、１．４２ｍＰａ・ｓである（デカリン分散液２５℃の場合）。無機材料－キトサン－酸水溶液を、デカリン分散液に加えて、分散液を８５℃に保った状態で、マグネティックスターラーにより３７５ｒｐｍの撹拌速度で分散液を５時間かき混ぜながら、分散液中にできる無機材料－キトサン－酸水溶液からなる液滴より水分を蒸発させた。得られた研磨粒子をろ過により回収し、エタノールで洗浄した。そして、２５μｍと１０５μｍのふるいでアルコール（日本アルコール販売（株）、商品名：ソルミックス）を用いて湿式分級し、ダイヤを担持したキトサン粒子である研磨粒子を回収した。研磨粒子は、使用したキトサンおよび単結晶ダイヤに対して、ほぼ１００ｗｔ％の回収率であった。
実施例１～５６及び比較例１～６の第１研磨液において用いた第１研磨材としての研磨粒子は、以下のように作製した。
乳酸（キトサンのアミノ基当量と同じ当量）を純水に溶かした溶液に、キトサンを溶かして、キトサンを７．５ｗｔ％含むキトサン－酸水溶液を調製する。３３．３ｇのキトサン－酸水溶液に、１０ｇ（キトサンに対して４００ｗｔ％）の単結晶ダイヤ（ダイヤマテリアル社製、平均粒径９μｍ）を添加して、無機材料－キトサン－酸水溶液を調製する。無機材料－キトサン－酸水溶液は、ｐＨ５．３であり、酸水溶液中の単結晶ダイヤのゼータ電位が－５０ｍＶであり、酸水溶液中のキトサンのゼータ電位が＋６５ｍＶである。無機材料－キトサン－酸水溶液を、マグネティックスターラーで１時間撹拌することで分散させる。別に、有機溶媒としてのデカリン５００ｍｌに、界面活性剤（ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ダウケミカル製：商品名トリトン－Ｘ）を２０ｇ添加し、界面活性剤をデカリンに対して０．０４ｇ／ｍｌ含むデカリン分散液を調製した。デカリン分散液の粘度は、１．４２ｍＰａ・ｓである（デカリン分散液２５℃の場合）。無機材料－キトサン－酸水溶液を、デカリン分散液に加えて、分散液を８５℃に保った状態で、マグネティックスターラーにより３７５ｒｐｍの撹拌速度で分散液を５時間かき混ぜながら、分散液中にできる無機材料－キトサン－酸水溶液からなる液滴より水分を蒸発させた。得られた研磨粒子をろ過により回収し、エタノールで洗浄した。そして、２５μｍと１０５μｍのふるいでアルコール（日本アルコール販売（株）、商品名：ソルミックス）を用いて湿式分級し、ダイヤを担持したキトサン粒子である研磨粒子を回収した。研磨粒子は、使用したキトサンおよび単結晶ダイヤに対して、ほぼ１００ｗｔ％の回収率であった。
【0089】
研磨粒子は、キトサン粒子のキトサンが架橋されていないもの（未架橋物）である。研磨粒子の粒径は、表に示す通りである。図５に示すように、研磨粒子において、単結晶ダイヤがキトサン粒子の表面に付いていることが判る。
【0090】
（第１研磨液の調製）
実施例１において、研磨粒子１２ｇ、添加剤（キトサンナノファイバー、（株）スギノマシン、商品名ＢｉＮＦｉ－ｓ ｃｈｉｔｏｓａ、２ｗｔ％スラリー）１００ｇ、水２８８ｇを混合し、３ｗｔ％の研磨粒子及び０．５ｗｔ％のキトサンナノファイバーを含む第１研磨液を調製する。実施例２～５６の第１研磨液についても、実施例１と同様であり、研磨粒子の濃度や添加剤としてのキトサンナノファイバーの濃度は表に示す通りである。第１研磨液をかき混ぜながら、乳酸を滴下し、第１研磨液のｐＨが表に示す値になるように調製する。実施例１～５６及び比較例１～６の第１研磨液は、第１研磨材が研磨粒子のみである。
実施例１において、研磨粒子１２ｇ、添加剤（キトサンナノファイバー、（株）スギノマシン、商品名ＢｉＮＦｉ－ｓ ｃｈｉｔｏｓａ、２ｗｔ％スラリー）１００ｇ、水２８８ｇを混合し、３ｗｔ％の研磨粒子及び０．５ｗｔ％のキトサンナノファイバーを含む第１研磨液を調製する。実施例２～５６の第１研磨液についても、実施例１と同様であり、研磨粒子の濃度や添加剤としてのキトサンナノファイバーの濃度は表に示す通りである。第１研磨液をかき混ぜながら、乳酸を滴下し、第１研磨液のｐＨが表に示す値になるように調製する。実施例１～５６及び比較例１～６の第１研磨液は、第１研磨材が研磨粒子のみである。
【0091】
（第２研磨液の調製）
実施例１の第２研磨液の調製は次の通りである。第２研磨材（セリア 昭和電工（株）、商品名Ｓｈｏｒｏｘ）５０ｇ、添加剤（キトサンナノファイバー、（株）スギノマシン、商品名ＢｉＮＦｉ－ｓ ｃｈｉｔｏｓａ、２ｗｔ％スラリー）２５０ｇ、水７００ｇを混合し、５ｗｔ％の第２研磨材としてのセリア、０．５ｗｔ％のキトサンナノファイバーを含む第２研磨液を調製する。実施例２～５６の第２研磨液についても、実施例１と同様であり、第２研磨材の濃度や添加剤としてのキトサンナノファイバーの濃度は表に示す通りである。第２研磨液をかき混ぜながら、乳酸を滴下し、第２研磨液のｐＨが表に示す値になるように調製する。
実施例１の第２研磨液の調製は次の通りである。第２研磨材（セリア 昭和電工（株）、商品名Ｓｈｏｒｏｘ）５０ｇ、添加剤（キトサンナノファイバー、（株）スギノマシン、商品名ＢｉＮＦｉ－ｓ ｃｈｉｔｏｓａ、２ｗｔ％スラリー）２５０ｇ、水７００ｇを混合し、５ｗｔ％の第２研磨材としてのセリア、０．５ｗｔ％のキトサンナノファイバーを含む第２研磨液を調製する。実施例２～５６の第２研磨液についても、実施例１と同様であり、第２研磨材の濃度や添加剤としてのキトサンナノファイバーの濃度は表に示す通りである。第２研磨液をかき混ぜながら、乳酸を滴下し、第２研磨液のｐＨが表に示す値になるように調製する。
【0092】
（研磨加工物の製造装置）
図６及び図７に示すように、実施例の研磨加工物の製造装置１０は、上面に定盤１２を支持して、水平回転するバランスプレート１４と、下面に研磨対象物５０を支持して、バランスプレート１４の上面に支持された定盤１２に研磨対象物５０を押し付けつつ水平回転する研磨ヘッド１６とを備えている。バランスプレート１４は、円盤形状であり、モータ等の駆動手段によって、中心を上下に通る軸を回転中心として水平回転する。定盤１２は、バランスプレート１４の上面に着脱可能であり、バランスプレート１４の水平回転に伴って水平回転する。研磨ヘッド１６は、円盤形状であり、モータ等の駆動手段によって、中心を上下に通る軸を回転中心として水平回転する。研磨対象物５０（得られた研磨加工物）は、研磨ヘッド１６の下面に着脱可能であり、研磨ヘッド１６の水平回転に伴って水平回転する。研磨ヘッド１６は、着脱可能な重鎮を有しており、重鎮の重さを変更することで、定盤１２に対して研磨対象物５０を押し付ける面圧を調節可能である。
図６及び図７に示すように、実施例の研磨加工物の製造装置１０は、上面に定盤１２を支持して、水平回転するバランスプレート１４と、下面に研磨対象物５０を支持して、バランスプレート１４の上面に支持された定盤１２に研磨対象物５０を押し付けつつ水平回転する研磨ヘッド１６とを備えている。バランスプレート１４は、円盤形状であり、モータ等の駆動手段によって、中心を上下に通る軸を回転中心として水平回転する。定盤１２は、バランスプレート１４の上面に着脱可能であり、バランスプレート１４の水平回転に伴って水平回転する。研磨ヘッド１６は、円盤形状であり、モータ等の駆動手段によって、中心を上下に通る軸を回転中心として水平回転する。研磨対象物５０（得られた研磨加工物）は、研磨ヘッド１６の下面に着脱可能であり、研磨ヘッド１６の水平回転に伴って水平回転する。研磨ヘッド１６は、着脱可能な重鎮を有しており、重鎮の重さを変更することで、定盤１２に対して研磨対象物５０を押し付ける面圧を調節可能である。
【0093】
図６及び図７に示すように、製造装置１０は、無機材料を担持したキトサン粒子を含むと共にｐＨ５．８以上に調製された第１研磨液を、定盤１２に供給する第１供給手段１８と、ｐＨ５．０以下に調製された第２研磨液を、定盤１２に供給する第２供給手段２０と、第１供給手段１８及び第２供給手段２０を制御する制御手段２２とを備えている。そして、第２供給手段２０が、制御手段２２により、キトサン粒子が存在する定盤１２に第２研磨液の供給を開始するように制御される。第１供給手段１８は、第１研磨液を貯留する第１タンク１８ａと、第１タンク１８ａからパイプを介して定盤１２へ向けて第１研磨液を送る第１ポンプ１８ｂとを備えている。第２供給手段２０は、第２研磨液を貯留する第２タンク２０ａと、第２タンク２０ａからパイプを介して定盤１２へ向けて第２研磨液を送る第２ポンプ２０ｂとを備えている。第１供給手段１８及び第２供給手段２０は、互いに独立した供給経路になっており、定盤１２への供給口が研磨ヘッド１６に近接した位置に配置されている。
【0094】
【0095】
図６及び図７に示すように、実施例の製造装置１０は、定盤１２に補助剤を供給する第３供給手段２６を備えている。第３供給手段２６は、補助剤を貯留する第３タンク２６ａと、第３タンク２６ａからパイプを介して定盤１２へ向けて補助剤を送る第３ポンプ２６ｂとを備えている。
【0096】
（研磨加工物の製造）
研磨対象物としてウエハを用いて、研磨加工物を製造する試験を行った。実施例及び比較例の研磨条件は表の通りである。実施例及び比較例において、使用したウエハ及び機器は、以下の通りである。
・ウエハ：ＳｉＣ（シリコンカーバイド）
・研磨装置：ムサシノ電子（株）、商品名：ＭＡ－３００
・紫外線照射装置：松尾産業（株）、商品名：ＭＳ－Ｈ１０００ＡＦ
・定盤：ポリプロピレン製パッド 硬度 ショアＤ７０
研磨対象物としてウエハを用いて、研磨加工物を製造する試験を行った。実施例及び比較例の研磨条件は表の通りである。実施例及び比較例において、使用したウエハ及び機器は、以下の通りである。
・ウエハ：ＳｉＣ（シリコンカーバイド）
・研磨装置：ムサシノ電子（株）、商品名：ＭＡ－３００
・紫外線照射装置：松尾産業（株）、商品名：ＭＳ－Ｈ１０００ＡＦ
・定盤：ポリプロピレン製パッド 硬度 ショアＤ７０
【0097】
（第１研磨工程）
研磨を行う前に、第１研磨液を表に示す供給量で定盤上に滴下しながら定盤を回転させ、第１研磨液を定盤に馴染ませた。その後、ウエハを定盤上にセットし、所定の重量になるように重鎮をのせて、第１研磨工程を開始した。また、補助剤としての乳酸液（蒸留水に乳酸２ｗｔ％を分散したもの）を、第１研磨工程に際して定盤に表に示す供給量で供給した。第１研磨工程において、第１研磨液の単位時間当たりの供給量、定盤の回転速度、定盤に押し付けるウエハの面圧などの研磨条件は、表に示す通りである。なお、第１研磨工程は、４時間行っている。
研磨を行う前に、第１研磨液を表に示す供給量で定盤上に滴下しながら定盤を回転させ、第１研磨液を定盤に馴染ませた。その後、ウエハを定盤上にセットし、所定の重量になるように重鎮をのせて、第１研磨工程を開始した。また、補助剤としての乳酸液（蒸留水に乳酸２ｗｔ％を分散したもの）を、第１研磨工程に際して定盤に表に示す供給量で供給した。第１研磨工程において、第１研磨液の単位時間当たりの供給量、定盤の回転速度、定盤に押し付けるウエハの面圧などの研磨条件は、表に示す通りである。なお、第１研磨工程は、４時間行っている。
【0098】
（第２研磨工程）
４時間の間に亘って第１研磨工程を行なった後、第１研磨液の供給を停止すると共に定盤の回転を停止した。その後、重鎮の重さを変えて、第２研磨液を滴下開始と共に定盤の回転を開始し、第２研磨工程を開始した。また、第２研磨工程の開始時に、紫外線照射装置により、表に示す波長の紫外光を表に示す照射強度で定盤から３ｃｍ離した位置より定盤に照射しつつ、第２研磨工程を行った。また、補助剤としての乳酸液（蒸留水に乳酸２ｗｔ％を分散したもの）を、第２研磨工程に際して定盤に表に示す供給量で供給した。第２研磨工程において、第２研磨液の単位時間当たりの供給量、定盤の回転速度、定盤に押し付けるウエハの面圧などの研磨条件は、表に示す通りである。なお、第２研磨工程は、５時間行っている。
４時間の間に亘って第１研磨工程を行なった後、第１研磨液の供給を停止すると共に定盤の回転を停止した。その後、重鎮の重さを変えて、第２研磨液を滴下開始と共に定盤の回転を開始し、第２研磨工程を開始した。また、第２研磨工程の開始時に、紫外線照射装置により、表に示す波長の紫外光を表に示す照射強度で定盤から３ｃｍ離した位置より定盤に照射しつつ、第２研磨工程を行った。また、補助剤としての乳酸液（蒸留水に乳酸２ｗｔ％を分散したもの）を、第２研磨工程に際して定盤に表に示す供給量で供給した。第２研磨工程において、第２研磨液の単位時間当たりの供給量、定盤の回転速度、定盤に押し付けるウエハの面圧などの研磨条件は、表に示す通りである。なお、第２研磨工程は、５時間行っている。
【0099】
第２研磨工程を５時間に亘って行ってから、装置から取り外したウエハを蒸留水で洗浄し、エアーブローにより乾燥させた。ウエハの乾燥後、ウエハの重量を測定した後に研磨速度を計算し、その後、表面粗さを計測した。実施例及び比較例において、第１研磨工程は４時間行い、第２研磨工程を５時間行うことは共通である。
【0100】
研磨速度は、研磨前と研磨後の重量差および研磨時間により算出した。具体的には、研磨前のウエハを十分に洗浄したのち乾燥させ重量（Ｗ１）を測定した。研磨作業を行った後、ウエハを十分に洗浄して乾燥させた後、重量（Ｗ2）を測定した。研磨前と研磨後の重量差をウエハの比重（３．２１ｇ／ｃｍ３）で割り、更にウエハの表面積（Ａ）で割ることで、全工程の研磨量を算出した。そして、算出した研磨量を全工程の研磨時間（Ｔ（９時間））で割ることで、通算研磨速度（Ｒ）を算出した。
通算研磨速度（Ｒ）＝（Ｗ１－Ｗ２）／（３．２１×Ａ×Ｔ）
表面粗さは、触針式表面形状測定器(（株）ＵＬＶＡＣ、商品名Ｄｅｋｔａｋ１５０)を用いて、測定幅１０μｍの一次元測定から算術平均粗さ（Ｒａ）を算出した。
通算研磨速度（Ｒ）＝（Ｗ１－Ｗ２）／（３．２１×Ａ×Ｔ）
表面粗さは、触針式表面形状測定器(（株）ＵＬＶＡＣ、商品名Ｄｅｋｔａｋ１５０)を用いて、測定幅１０μｍの一次元測定から算術平均粗さ（Ｒａ）を算出した。
【0101】
研磨試験の結果を表１～７に示す。
【0102】
【表1】
【0103】
【表2】
【0104】
【表3】
【0105】
【表4】
【0106】
【表5】
【0107】
【表6】
【0108】
【表7】
【0109】
（対比例）
対比例として、一次機械研磨、二次機械研磨、一次化学機械研磨及び二次化学機械研磨の４工程で行なった場合の研磨速度、表面粗さおよびトータル研磨時間を示す。一次機械研磨は鋳鉄定盤を用い、二次機械研磨は錫定盤を用い、一次化学機械研磨は硬質プラスチックパッドを用い、二次化学機械研磨は軟質プラスチックパッドを用いて、それぞれ研磨を行っている。一次機械研磨、二次機械研磨、一次化学機械研磨及び二次化学機械研磨のそれぞれで用いた研磨液は、下記の通りである。対比例では、実施例及び比較例と同じ研磨装置を用いて研磨を行い、研磨条件については下記の通りである。
対比例として、一次機械研磨、二次機械研磨、一次化学機械研磨及び二次化学機械研磨の４工程で行なった場合の研磨速度、表面粗さおよびトータル研磨時間を示す。一次機械研磨は鋳鉄定盤を用い、二次機械研磨は錫定盤を用い、一次化学機械研磨は硬質プラスチックパッドを用い、二次化学機械研磨は軟質プラスチックパッドを用いて、それぞれ研磨を行っている。一次機械研磨、二次機械研磨、一次化学機械研磨及び二次化学機械研磨のそれぞれで用いた研磨液は、下記の通りである。対比例では、実施例及び比較例と同じ研磨装置を用いて研磨を行い、研磨条件については下記の通りである。
【0110】
対比例の一次機械研磨の研磨液は、砥粒として単結晶ダイヤ（ダイヤマテリアル社製、平均粒径９μｍ）を蒸留水に分散したものである。なお、一次機械研磨の研磨液のｐＨは、７である。対比例の一次機械研磨は、研磨液の供給量が１．４ｍＬ／ｍｉｎであり、定盤の回転速度が７５ｒｐｍであり、面圧が２４０ｇｆ／ｃｍ２である。また、補助剤としての蒸留水を、０．２ｍＬ／ｍｉｎの供給量で定盤に供給している。対比例の一次機械研磨の研磨時間は、３時間である。
【0111】
対比例の二次機械研磨の研磨液は、砥粒として単結晶ダイヤ（ダイヤマテリアル社製、平均粒径３μｍ）を蒸留水に分散したものである。なお、二次機械研磨の研磨液のｐＨは、７である。対比例の二次機械研磨は、研磨液の供給量が１．４ｍＬ／ｍｉｎであり、定盤の回転速度が７５ｒｐｍであり、面圧が２４０ｇｆ／ｃｍ２である。また、補助剤としての蒸留水を、０．２ｍＬ／ｍｉｎの供給量で定盤に供給している。対比例の二次機械研磨の研磨時間は、４時間である。
【0112】
対比例の一次化学機械研磨の研磨液は、砥粒として単結晶ダイヤ（ダイヤマテリアル社製、平均粒径０．５μｍ）を蒸留水に分散したものである。なお、一次化学機械研磨の研磨液のｐＨは、７である。対比例の一次化学機械研磨は、研磨液の供給量が２．０ｍＬ／ｍｉｎであり、定盤の回転速度が７５ｒｐｍであり、面圧が６６．６ｇｆ／ｃｍ２である。また、補助剤としての蒸留水を、０．２ｍＬ／ｍｉｎの供給量で定盤に供給している。対比例の一次化学機械研磨の研磨時間は、４時間である。
【0113】
対比例の二次化学機械研磨の研磨液は、砥粒として単結晶ダイヤ（ダイヤマテリアル社製、平均粒径０．２μｍ）を蒸留水に分散したものである。なお、第二次学機械研磨の研磨液のｐＨは、７である。対比例の二次化学機械研磨は、研磨液の供給量が２．０ｍＬ／ｍｉｎであり、定盤の回転速度が７５ｒｐｍであり、面圧が６６．６ｇｆ／ｃｍ２である。また、補助剤としての蒸留水を、０．２ｍＬ／ｍｉｎの供給量で定盤に供給している。対比例の二次化学機械研磨の研磨時間は、１１時間である。
【0114】
対比例に関して、一次機械研磨、二次機械研磨、一次化学機械研磨及び二次化学機械研磨のそれぞれの工程における研磨速度及び表面粗さを算出した。なお、一次機械研磨及び二次機械研磨の研磨速度の算出方法は、前述した実施例及び比較例の第１研磨工程と同じである。また、一次化学機械研磨及び二次化学機械研磨の研磨速度の算出方法は、前述した実施例及び比較例の第２研磨工程と同じである。
対比例の一次機械研磨は、研磨速度が１５．１μｍ／ｈであり、表面粗さが２９．４ｎｍであった。
対比例の二次機械研磨は、研磨速度が２．１μｍ／ｈであり、表面粗さが１１．２ｎｍであった。
対比例の一次化学機械研磨は、研磨速度が０．３μｍ／ｈであり、表面粗さが３．２ｎｍであった。
対比例の二次化学機械研磨は、研磨速度が０．１μｍ／ｈであり、表面粗さが０．９８ｎｍであった。
対比例の通算研磨速度は、２．５５μｍ／ｈであり、１ｎｍ以下の表面粗さに到達するまでの研磨時間は、２２時間であった。なお、通算研磨速度の算出方法は、前述した実施例及び比較例と同じである。対比例は、研磨時間だけでなく、定盤を工程毎で取り替える時間があり、この時間も含めると研磨速度が前記値よりも悪化する。
対比例の一次機械研磨は、研磨速度が１５．１μｍ／ｈであり、表面粗さが２９．４ｎｍであった。
対比例の二次機械研磨は、研磨速度が２．１μｍ／ｈであり、表面粗さが１１．２ｎｍであった。
対比例の一次化学機械研磨は、研磨速度が０．３μｍ／ｈであり、表面粗さが３．２ｎｍであった。
対比例の二次化学機械研磨は、研磨速度が０．１μｍ／ｈであり、表面粗さが０．９８ｎｍであった。
対比例の通算研磨速度は、２．５５μｍ／ｈであり、１ｎｍ以下の表面粗さに到達するまでの研磨時間は、２２時間であった。なお、通算研磨速度の算出方法は、前述した実施例及び比較例と同じである。対比例は、研磨時間だけでなく、定盤を工程毎で取り替える時間があり、この時間も含めると研磨速度が前記値よりも悪化する。
【0115】
【表8】
【0116】
（評価）
対比例よりも研磨速度が向上すると共に表面粗さが１ｎｍ以下である場合、評価を良「○」とし、対比例よりも研磨速度が向上すると共に表面粗さが０．７ｎｍ以下である場合、評価を優「◎」とし、対比例よりも研磨速度が向上する及び表面粗さが１ｎｍ以下であることの条件の少なくとも一方を満たさない場合、不可「×」と評価している。
対比例よりも研磨速度が向上すると共に表面粗さが１ｎｍ以下である場合、評価を良「○」とし、対比例よりも研磨速度が向上すると共に表面粗さが０．７ｎｍ以下である場合、評価を優「◎」とし、対比例よりも研磨速度が向上する及び表面粗さが１ｎｍ以下であることの条件の少なくとも一方を満たさない場合、不可「×」と評価している。
【0117】
実施例は、表面粗さを１ｎｍ以下にするまでの研磨時間が大幅に短く、表１～表６に示すように、実施例は、対比例で示す従来方法と比べて大幅に研磨速度が向上していることが判る。表７の比較例１～３に示すように、第１研磨液のｐＨが５．０以下になると、研磨速度が大幅に低下することが判る。表１の実施例のように第１研磨液のｐＨを５．８以上に設定すると、表面粗さが小さく研磨速度が向上することが判る。また、表１の実施例１０に示すように、第１研磨液のｐＨが１０になると、表面粗さが若干高くなることから、第１研磨液のｐＨが５．８～８．５の範囲にあると好ましいことが判る。
【0118】
表７の比較例４～６に示すように、第２研磨液のｐＨが６．０以上になると、表面粗さが低下することが判る。表２の実施例のように第２研磨液のｐＨを５．０以下に設定すると、表面粗さが小さく研磨速度が向上することが判る。また、表２の実施例１１～１３に示すように、第２研磨液のｐＨが４．０以上になると、表面粗さが若干大きくなり、表２の実施例２０に示すように、第２研磨液のｐＨが１．０になると、表面粗さが若干大きくなることから、第２研磨液のｐＨが２．０～３．０の範囲にあると好ましいことが判る。
【0119】
表３の実施例２１及び２２に示すように、第１研磨液の供給量が、０．１ｍｌ／ｍｉｎ～１０ｍｌ／ｍｉｎの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表３の実施例２３及び２４に示すように、第１研磨液を用いた第１研磨工程にて定盤の回転速度が、１０ｒｐｍ～１２０ｒｐｍの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表３の実施例２５及び２６に示すように、第１研磨液を用いた第１研磨工程にて定盤に対するウエハの面圧が、５０ｇｆ／ｃｍ２～３００ｇｆ／ｃｍ２の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表３の実施例２７及び２８に示すように、第１研磨液を用いた第１研磨工程にて乳酸液の供給量が、０．１ｍｌ／ｍｉｎ～１．５ｍｌ／ｍｉｎの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表３の実施例２３及び２４に示すように、第１研磨液を用いた第１研磨工程にて定盤の回転速度が、１０ｒｐｍ～１２０ｒｐｍの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表３の実施例２５及び２６に示すように、第１研磨液を用いた第１研磨工程にて定盤に対するウエハの面圧が、５０ｇｆ／ｃｍ２～３００ｇｆ／ｃｍ２の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表３の実施例２７及び２８に示すように、第１研磨液を用いた第１研磨工程にて乳酸液の供給量が、０．１ｍｌ／ｍｉｎ～１．５ｍｌ／ｍｉｎの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
【0120】
表４の実施例２９及び３０に示すように、第２研磨液の供給量が、０．１ｍｌ／ｍｉｎ～１０ｍｌ／ｍｉｎの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表４の実施例３１及び３２に示すように、第２研磨液を用いた第２研磨工程にて定盤の回転速度が、１０ｒｐｍ～１２０ｒｐｍの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さ１ｎｍを以下にできることが判る。
表４の実施例３３及び３４に示すように、第２研磨液を用いた第２研磨工程にて定盤に対するウエハの面圧が、５０ｇｆ／ｃｍ２～３００ｇｆ／ｃｍ２の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表４の実施例３５及び３６に示すように、第２研磨液を用いた第２研磨工程にて乳酸液の供給量が、０．１ｍｌ／ｍｉｎ～１．５ｍｌ／ｍｉｎの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表４の実施例３１及び３２に示すように、第２研磨液を用いた第２研磨工程にて定盤の回転速度が、１０ｒｐｍ～１２０ｒｐｍの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さ１ｎｍを以下にできることが判る。
表４の実施例３３及び３４に示すように、第２研磨液を用いた第２研磨工程にて定盤に対するウエハの面圧が、５０ｇｆ／ｃｍ２～３００ｇｆ／ｃｍ２の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表４の実施例３５及び３６に示すように、第２研磨液を用いた第２研磨工程にて乳酸液の供給量が、０．１ｍｌ／ｍｉｎ～１．５ｍｌ／ｍｉｎの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
【0121】
表５の実施例３７及び３８に示すように、第１研磨液に用いる研磨粒子のサイズ（平均粒子径）が、５μｍ～８００μｍの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表５の実施例３９及び４０に示すように、第１研磨液に用いる研磨粒子が含有する無機材料の含有量が、１ｗｔ％～５００ｗｔ％の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表５の実施例４１及び４２に示すように、第１研磨液に用いる研磨粒子中の無機材料のサイズ（平均粒子径）が、０．０００５μｍ～５０μｍの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表５の実施例４３及び４４に示すように、第１研磨液中の研磨粒子の含有量が、０．０２ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表５の実施例４５及び４６に示すように、第１研磨液中の多糖ファイバーの含有量が、０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表５の実施例３９及び４０に示すように、第１研磨液に用いる研磨粒子が含有する無機材料の含有量が、１ｗｔ％～５００ｗｔ％の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表５の実施例４１及び４２に示すように、第１研磨液に用いる研磨粒子中の無機材料のサイズ（平均粒子径）が、０．０００５μｍ～５０μｍの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表５の実施例４３及び４４に示すように、第１研磨液中の研磨粒子の含有量が、０．０２ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表５の実施例４５及び４６に示すように、第１研磨液中の多糖ファイバーの含有量が、０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
【0122】
表６の実施例４７及び４８に示すように、第２研磨液に用いる第２研磨材のサイズ（平均粒子径）が、５ｎｍ～１００００ｎｍの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さ１ｎｍ以下にできることが判る。
表６の実施例４９及び５０に示すように、第２研磨液中の第２研磨材の濃度が、０．１ｗｔ％～２０ｗｔ％の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さ１ｎｍ以下にできることが判る。
表６の実施例５１及び５２に示すように、第２研磨液中の多糖ファイバーの含有量が、０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さ１ｎｍ以下にできることが判る。
表６の実施例５３及び５４に示すように、第２研磨工程で照射する紫外光の波長が、２００ｎｍ～４００ｎｍの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表６の実施例５５及び５６に示すように、第２研磨工程で照射する紫外光の照射強度が、５ｍＷ／ｃｍ2～５０００ｍＷ／ｃｍ2の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表６の実施例４９及び５０に示すように、第２研磨液中の第２研磨材の濃度が、０．１ｗｔ％～２０ｗｔ％の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さ１ｎｍ以下にできることが判る。
表６の実施例５１及び５２に示すように、第２研磨液中の多糖ファイバーの含有量が、０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さ１ｎｍ以下にできることが判る。
表６の実施例５３及び５４に示すように、第２研磨工程で照射する紫外光の波長が、２００ｎｍ～４００ｎｍの範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
表６の実施例５５及び５６に示すように、第２研磨工程で照射する紫外光の照射強度が、５ｍＷ／ｃｍ2～５０００ｍＷ／ｃｍ2の範囲にあると、研磨速度を向上できると共に表面粗さを１ｎｍ以下にできることが判る。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】