发明创造名称：含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶、抛光液及其制备方法
外观设计名称：
决定号：182932
决定日：2019-06-28
委内编号：1F232982
优先权日：
申请（专利）号：201510127305.3
申请日：2015-03-23
复审请求人：江苏天恒纳米科技股份有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：刘晓静
合议组组长：陈辉
参审员：王东涛
国际分类号：C09K3/14，C09G1/02
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：在判断创造性时，首先要将权利要求的技术方案和最接近的现有技术进行对比，找出二者的区别特征，分析该技术方案实际解决的技术问题，如果现有技术中未给出将所述区别特征引入到该最接近的现有技术中以解决其技术问题的启示，则该权利要求是非显而易见的，具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201510127305.3，发明名称为“含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶、抛光液及其制备方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为江苏天恒纳米科技股份有限公司。本申请的申请日为2015年03月23日，公开日为2015年06月10日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2017年06月08日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-8不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为：申请人于申请日2015年03月23日提交的说明书摘要、说明书第1-4页，以及于2016年08月25日提交的权利要求第1-8项（下称驳回文本）。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶，其特征在于，由质量百分数为0.43 wt%的硝酸钴溶液和2.5 wt%的硅酸溶液按1:1的质量比，同时加入1 wt%氢氧化钠，通过共沉淀法沉淀在二氧化硅晶种上反应制成，所述的溶胶中的纳米复合磨粒呈均匀球形，所述的溶胶中的氢氧化钴掺杂量为0.1 wt%-5 wt%。
2. 根据权利要求1所述的含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶，其特征在于，所述的溶胶中的氢氧化钴掺杂量为0.5-1.5 wt%。
3. 根据权利要求1所述的含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶，其特征在于，所述的溶胶中纳米复合磨粒的粒径为20-150纳米。
4. 根据权利要求3所述的含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶，其特征在于，所述的溶胶中纳米复合磨粒的粒径为106-123纳米。
5. 如权利要求1-4中任意一种含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：先用阳离子交换法制备pH值为2.5、质量分数为2.5 %的硅酸，
在100 ℃和搅拌条件下，硅酸、0.43 wt%的硝酸钴溶液和1 wt%氢氧化钠分别加入二氧化硅晶种中进行生长,氢氧化钠控制整个溶胶体系pH值保持在10，控制硝酸钴和硅酸混合物的滴加速度保持溶胶体系中蒸发速度和滴加速度相平衡。
6. 根据权利要求5所述的含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶的制备方法，其特征在于，所述的掺杂反应时间为140分钟-420分钟。
7. 含有如权利要求1-4中任意一种含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶的抛光液组合物，其特征在于，组成及各成分质量百分含量如下：
含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶 10-20%
分散剂焦磷酸钠 0.2-3%
表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚 0.01-1%，
水 余量；
以上各组成的质量百分含量之和为100%。
8. 根据权利要求7所述的抛光液组合物，其特征在于，组成及各成分质量百分含量如下：
含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶 10%
分散剂焦磷酸钠 1%
表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚 0.5%，
水 余量；
以上各组成的质量百分含量之和为100%。”
驳回决定指出：（1）对比文件1(CN 1424373A，公开日期：2003年06月18日)公开了一种复合研磨剂(参见说明书实例2)，权利要求1与对比文件1上述方案相比，其区别特征为：①权利要求1采用硝酸钴溶液，对比文件1采用硝酸铈铵，且权利要求1所述组分比例与对比文件1有所不同；②权利要求1采用氢氧化钠做沉淀剂，对比文件1使用的是氢氧化钾，且浓度不同；③权利要求1限定了所得磨料呈球形及氢氧化钴掺杂量。对于区别①，钴和铈是本领域常用的掺杂元素，本领域的技术人员根据实际需求，对掺杂元素进行合理的替换是本领域的常规技术手段，并且其所达到的技术效果也是可以预期的，对于组分比例，对比文件1还公开了硅酸浓度较佳维持在10重量％以下，可溶于硅酸的铈盐，以组合物总重量计，一般为5重量％以下，较佳为0.1至5重量％(参见说明书第2页最后1-2段)，基于此，本领域技术人员对硅酸和掺杂元素的硝酸盐的浓度和用量做出合理的调整不难得到该权利要求所述的范围。对于区别②，氢氧化钠和氢氧化钾都是本领域常用的碱，本领域的技术人员不难想到使用氢氧化钠替换氢氧化钾，并且其浓度也是本领域的常规选择。对于区别③，在组分基本相同、方法相似的基础上，本领域技术人员可以预期对比文件1所得产品同样可以实现产物为均匀球形；对于掺杂量，如上所述，在对比文件1基础上完全可以选取得到相应的组分比例，必然也可以实现相同的掺杂量。由此可见，在对比文件1基础上结合本领域公知即可得到权利要求1所述方案，并且对比文件1同样公开了所得磨料具有高的研磨速率，即本申请上述选取并未给技术方案本身带来任何预料不到的技术效果，因此，权利要求1不符合专利法第22条第3款关于创造性的规定。（2）从属权利要求2进一步限定了氢氧化钴的掺杂量。然而基于权利要求1的评述，本领域技术人员不难得到该权利要求所述的掺杂量；从属权利要求3-4进一步限定了所述复合磨料的粒径，本领域技术人员完全可以根据最终产品的需求选择合适的粒径，当引用的权利要求不具有创造性时，权利要求2-4也不具备创造性。（3）权利要求5要求保护如权利要求1-4任意一项所述的含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶的制备方法，对比文件1公开了硅胶为起始物的复合研磨剂的制备方法（参见说明书实例2）。权利要求5与对比文件1上述方案相比，其区别特征为：①权利要求1采用硝酸钴溶液，对比文件1采用硝酸铈铵，且权利要求1所述组分比例与对比文件1有所不同；②权利要求1采用氢氧化钠做沉淀剂，对比文件1使用的是氢氧化钾，且浓度不同；③权利要求1限定了所得磨料呈球形及氢氧化钴掺杂量；④权利要求1还限定了阳离子交换法后硅酸的pH，保持恒定的pH值并采用滴加方式混合。对于区别①-③，具体参见权利要求1评述；对于区别④，对比文件1还公开了复合研磨剂再经过阳离子交换树脂(Amerlite-120)进行离子交换，以去除复合研磨剂中的碱金属离子，使该复合研磨剂的pH值降至2.5以下(参见实施例4)。由此可见，对比文件1给出了经离子交换后可以得到相应的pH，基于此，在前续处理硅酸时为了其稳定性等需要，本领域技术人员同样可以处理到相应的pH。而对于碱性试剂的调节，如权利要求1评述可知，此外在均是采用缓慢添加的基础上，滴加为本领域常用的添加方式，本领域技术人员完全可以通过常规选取并替换得到。因此，权利要求5相对于对比文件1与公知的结合不具备专利法第22条第3款的创造性。（4）从属权利要求6限定了所述反应时间，为了控制最终产品粒径等的需要，本领域技术人员同样可以对所述反应时间进行相应调节，当引用的权利要求不具备创造性时，权利要求6同样不具有创造性。（5）权利要求7和8对抛光组合物分别作了进一步限定，对比文件1公开了其中的磨料，对于抛光组合物的其它组分在对比文件2(CN102408871A，公开日期：2012年04月11日)公开了（参见说明书第[0010]段）。至于氧化剂，根据抛光对象的不同，本领域技术人员完全可以选取添加或不添加氧化剂；此外焦磷酸钠和六偏磷酸钠都是本领域常规的分散剂。由此可见，在对比文件1基础上结合对比文件2即可得到权利要求7的方案。权利要求8进一步限定的内容是常规选择，其达到的效果是可以预期的。当引用的权利要求不具备创造性时，权利要求7和8也不具有创造性。
申请人江苏天恒纳米科技股份有限公司（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2017年09月22日向国家知识产权局提出了复审请求，未对申请文件进行修改。复审请求人认为：权利要求1的区别技术特征实际解决的技术问题是：提供一种适用于蓝宝石基片的复合磨粒溶胶，可以有效地提高蓝宝石表面去除率，降低蓝宝石表面的粗糙度的磨粒。解决目前在蓝宝石抛光的实际应用中，通常采用二氧化硅、氧化铝等传统无机磨粒，其对蓝宝石的抛光速率和表面粗糙度上已不能很好的满足工业需求。对比文件1提供了一种抛光液组合物，对比文件1实际解决的技术问题是针对现有技术的氧化铈粉末的制备方法存在缺陷，制成的研磨剂存在发生沉淀的问题，提供了一种对现有氧化铈粉末的制备方法进行优化改进的技术方案。对比文件1中，是在认可了氧化铈粉末对半导体研磨性能的基础上，对氧化铈粉末的制备方法进行了优化，其中并不存在本发明的技术问题，即不存在蓝宝石表面抛光的问题，本领域的技术人员看了对比文件1，完全没有动机将对比文件1中铈替换成其他的元素。因而本申请具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2017年11月23日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为：根据本申请说明书第0013段记载：“含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶中的纳米复合磨粒的结构为内部为纯的二氧化硅晶种，外层长大的部分为氢氧化钴和二氧化硅掺杂在一起的部分。外层氢氧化钴和蓝宝石表层的氧化铝发生化学反应，从而提高对蓝宝石的去除率。同时氢氧化钴硬度比二氧化硅小，可以降低对蓝宝石表面的磨损，降低表面粗糙度。……可以有效地提高蓝宝石表面去除率，降低蓝宝石表面的粗糙度”。可见，本申请能够使蓝宝石抛光速率提高和降低表面粗糙度的原因均在于使用氢氧化钴与二氧化硅掺杂作为磨粒外层，二氧化硅作为磨粒内核，而对比文件1公开的磨粒也是以二氧化硅为内核，外层为氢氧化铈与二氧化硅掺杂，由于氢氧化铈可以与蓝宝石表层的氧化铝反应，且其硬度也比氧化硅小，因此其也可以解决本申请所要解决的技术问题，本申请实际要解决的技术问题是提供一种复合磨粒的替代物。然而这种替代是本领域的常规替代，并且复审请求人也没有证据证明钴替代铈后具有意料不到的技术效果。因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在提复审请求时，未对申请文件进行修改。因此本复审请求审查决定所针对的文本，与驳回文本相同，即：复审请求人于申请日2015年03月23日提交的说明书摘要、说明书第1-4页，以及于2016年08月25日提交的权利要求第1-8项（下称决定文本）
关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
在判断创造性时，首先要将权利要求的技术方案和最接近的现有技术进行对比，找出二者的区别特征，分析该技术方案实际解决的技术问题，如果现有技术中未给出将所述区别特征引入到该最接近的现有技术中以解决其技术问题的启示，则该权利要求是非显而易见的，具备创造性。
具体到本案而言，权利要求1请求保护一种含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶（具体内容参见案由部分）。
对比文件1公开了一种复合研磨剂，并具体公开了将100重量份硅胶(真茂公司Evergreentradenumber33K)加热至100℃，获得约含SiO2颗粒固含量30重量％作为晶种的硅胶。另一方面，将48重量份水玻璃(SiO2含量30％)以270重量份水稀释并搅拌均匀，然后使用强阳离子交换树脂(Amerlite-120)进行离子交换，获得约300重量份硅酸，测量该硅酸的比重约1.02，换算成SiO2浓度约3.6％。在此硅酸溶液中加入约1.5重量份(NH4)2Ce(NO3)6，将所得溶液以蠕动泵浦缓慢添加至上述加热的硅胶中，并向硅胶中加入约1重量份KOH以维持溶液呈碱性，制得所需的复合研磨剂(参见说明书实例2)。
由此可见，权利要求1与对比文件1上述方案相比，其区别特征为：①权利要求1采用硝酸钴溶液，对比文件1采用硝酸铈铵，且权利要求1所述组分比例与对比文件1有所不同；②权利要求1采用氢氧化钠做沉淀剂，对比文件1使用的是氢氧化钾，且浓度不同；③权利要求1限定了所得磨料呈球形及氢氧化钴掺杂量，对比文件1未限定所述技术特征。
合议组查明，本申请说明书中指出：目前对于蓝宝石抛光中通常采用二氧化硅、氧化铝等传统无机磨粒，其对于蓝宝石的抛光速率和和表面粗糙度已不能很好的满足工业需求。已报道的复合磨粒也都大多是通过高温煅烧再溶解之后得到复合氧化物磨粒，而在煅烧过程中颗粒的团聚会增大抛光基片的表面粗糙度（参见本申请说明书第[0003]段）。本申请要克服现有技术的不足之处，提高一种含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒、抛光液及其制备方法。本申请涉及的磨粒可同时达到“高速率、低粗糙度”抛光的目的。采用本发明提供的抛光液对蓝宝石基片进行抛光，可以有效地提高蓝宝石表面去除率，降低蓝宝石表面的粗糙度（参见本申请说明书第[0004]、[0013]段）。可见，本申请声称要解决的技术问题是：有效提高蓝宝石表面的去除率、同时降低表面粗糙度。本申请说明书提供了4个实施例和1个对照例，其中实施例1通过共沉淀法制备了氢氧化钴掺杂量为0.5 wt%，1.0 wt%，1.5 wt%的含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶，实施例2-4将实施例1所制得的溶胶稀释、过滤后分别加入1%分散剂焦磷酸钠、0.5%表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚，配制得抛光液。对照例1是未掺杂的纯硅溶胶同样稀释、过滤后分别加入1%分散剂焦磷酸钠、0.5%表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚，得抛光液。将上述四种抛光液对蓝宝石基片进行抛光，表1列出的抛光速率和表面粗糙度数值比较可知，本申请实施例的抛光速度得到提高，而粗糙度降低。即说明本申请声称要解决的技术问题得到了解决。即本申请权利要求1能解决的技术问题是：有效提高蓝宝石表面的去除率、同时降低表面粗糙度。
为解决上述技术问题，本申请采取的关键技术手段是：采用掺杂一定含量的氢氧化钴的二氧化硅纳米形成复合磨粒溶胶。因此，本申请权利要求1是否具备创造性的焦点在于：现有技术中是否给出了采用钴掺杂二氧化硅形成复合磨粒溶胶来解决有效提高蓝宝石表面的去除率、同时降低表面粗糙度的技术启示。
对比文件1针对现有技术中通过沉淀煅烧法和高压水热法制备的氧化铈粉末所制造的研磨剂会产生沉淀使得其在集成电路加工应用上受到严重限制的问题，在硅胶中添加含有铈盐的硅酸以改性硅胶，使硅胶中的SiO2微粒与铈盐即硅酸进行异相成核，可解决上述问题（参见说明书第1页最后1段至第2页第2段）。对比文件1实施例1-5制得了铈掺杂的硅胶复合研磨剂，与使用加热的硅胶作为研磨剂对氧化硅薄膜（6英寸硅晶圆上沉淀的0.85微米氧化硅薄膜）进行研磨，它们的研磨特性示于表1中，实施例1-5的SiO2磨除速率远大于未掺杂的空白研磨剂的磨除速率（参见说明书第4页第3段至第6页最后1段）。对比文件1不涉及度蓝宝石的表面加工，未提及对表面粗糙度的改善。
对比文件2公开了一种含抛光活性元素的多孔纳米复合磨粒、抛光组合物，所述多孔复合磨粒为由氧化硅与含有抛光活性元素的氧化物形成的复合氧化硅磨粒，其中所述的抛光活性元素与氧化硅的摩尔比为1～20：100，抛光活性元素为：铈、锆、铜、镍、钛、银或铁。实施例1-4分别制备了多孔纳米氧化硅-氧化铈粉体、多孔纳米氧化硅-氧化铁粉体、多孔纳米氧化硅-氧化铜粉体、多孔纳米氧化硅-氧化铈，比较例1采用的磨粒为相应的实心氧化硅颗粒，比较例2采用的磨粒为实心氧化铝颗粒，采用它们制备得到抛光液对计算机硬盘基片的抛光效果示于表1中，实施例1-4的抛光速率和表面粗糙度优于比较例（参见说明书第[0004]-[0025]段）。对比文件2教导了采用注入铈、锆、铜、镍、钛、银或铁的抛光活性元素，制备得到的掺杂氧化硅粉体，有利于改善除去速率和表面粗糙度。对比文件2未教导钴属于抛光活性元素。
合议组进一步核实了现有技术中对宝石抛光常用的抛光剂，常见的抛光剂为钻石粉、氧化铝、氧化铈、氧化铬、氧化铁、硅藻土（化学分子式为SiO2·nH2O），硅藻土广泛用于玛瑙或其他中低硬度宝石的抛光，特别是它与锡或铝合金抛光工具相配合抛光蓝宝石的效果很好，但效率不如钻石粉那样高（参见技术手册《实用宝石加工工艺学》，包德清编著，第43页第1段至第45页第1段，中国地质大学出版社，1995年04月第1版，下称公知常识性证据1）。未发现表明钴属于抛光活性元素或者钴掺杂的磨粒可改善蓝宝石抛光的现有技术。
即现有技术并未给出采用钴掺杂二氧化硅形成复合磨粒溶胶来解决采用磨粒有效提高蓝宝石表面的去除率、同时降低表面粗糙度的技术启示。因此本领域技术人员无法获得相应技术启示来采用本申请的关键技术手段来获得权利要求1请求保护的技术方案，从而解决权利要求1能解决的技术问题。
在对比文件1或对比文件1和2相结合的基础上得到权利要求1请求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是非显而易见的。因此本申请权利要求1具备突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款的创造性。
从属权利要求2-4引用权利要求1分别进一步限定了氢氧化钴的掺杂量和复合磨粒的粒径。当引用权利要求具备创造性时，从属权利要求2-4也具备专利法第22条第3款的创造性。
独立权利要求5请求保护权利要求1-4任意一项所述的含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶的制备方法（具体内容参见案由部分）。
对比文件1公开了将100重量份硅胶(真茂公司Evergreentradenumber33K)加热至100℃，获得约含SiO2颗粒固含量30重量％作为晶种的硅胶。另一方面，将48重量份水玻璃(SiO2含量30％)以270重量份水稀释并搅拌均匀，然后使用强阳离子交换树脂(Amerlite-120)进行离子交换，获得约300重量份硅酸，测量该硅酸的比重约1.02，换算成SiO2浓度约3.6％。在此硅酸溶液中加入约1.5重量份(NH4)2Ce(NO3)6，并加入约1重量份KOH以维持溶液呈碱性。将所得溶液以蠕动泵浦缓慢添加至上述加热的硅胶中，制得所需的复合研磨剂(参见说明书实例2)。
权利要求5与对比文件1上述方案相比，其区别特征为：①权利要求1采用硝酸钴溶液，对比文件1采用硝酸铈铵，且权利要求1所述组分比例与对比文件1有所不同；②权利要求1采用氢氧化钠做沉淀剂，对比文件1使用的是氢氧化钾，且浓度不同；③权利要求1限定了所得磨料呈球形及氢氧化钴掺杂量；④权利要求1还限定了阳离子交换法后硅酸的pH，保持恒定的pH值并采用滴加方式混合，对比文件1未限定所述特征。
合议组查明，权利要求5能解决的技术问题与权利要求1能解决的技术问题相同。因此基于与权利要求1相同的理由，权利要求5具备突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款的创造性。
当引用的权利要求5具备创造性时，其从属权利要求6也具备专利法第22条第3款的创造性。
独立权利要求7请求保护含有如权利要求1-4任意一项所述的含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶的抛光液组合物（具体内容参见案由部分）。
对比文件1未公开抛光液组合物，对比文件2虽然公开了抛光液组合物，但是如上所述，对比文件2未教导钴属于抛光活性元素，也未发现表明钴属于抛光活性元素或者钴掺杂的磨粒可改善蓝宝石抛光的现有技术。因此，当权利要求1-4任意一项所述的含钴掺杂二氧化硅纳米复合磨粒溶胶具备创造性时，含有所述复合磨粒溶胶的抛光液组合物也具备专利法第22条第3款规定的创造性。
当引用的权利要求7具备创造性时，其从属权利要求8也具备专利法第22条第3款的创造性。
驳回决定指出：区别①钴和铈，以及区别②氢氧化钠和氢氧化钾都是本领域的常规选择。对于区别③，在组分基本相同、方法相似的基础上，本领域技术人员可以预期对比文件1所得产品同样可以实现产物为均匀球形；对于掺杂量，如上所述，在对比文件1基础上完全可以选取得到相应的组分比例，必然也可以实现相同的掺杂量。由此可见，在对比文件1基础上结合本领域公知即可得到权利要求1所述方案。
前置审查意见指出：本申请能够使蓝宝石抛光速率提高和降低表面粗糙度的原因均在于使用氢氧化钴与二氧化硅掺杂作为磨粒外层，二氧化硅作为磨粒内核，而对比文件1公开的磨粒也是以二氧化硅为内核，外层为氢氧化铈与二氧化硅掺杂，由于氢氧化铈可以与蓝宝石表层的氧化铝反应，且其硬度也比氧化硅小，因此其也可以解决本申请所要解决的技术问题，本申请实际要解决的技术问题是提供一种复合磨粒的替代物，然而这种替代是本领域的常规替代。
对于驳回决定中所指的公知常识，是证实本案是否有创造性的关键证据，然而驳回决定缺少公知常识的证据，因此无法否定创造性。关于前置审查意见中关于对比文件1的磨粒也能与蓝宝石表层的氧化铝反应从而也能解决本申请解决的技术问题，所述内容并未记载对比文件1原始申请文件中，也未有证据可证明是本领域的公知常识。因此由于缺乏相应证据，不能支持本申请驳回决定和前置审查意见中关于权利要求1-8不具备创造性的审查意见成立。
综上，本申请权利要求1-8相对于对比文件1或对比文件1与对比文件2的结合具备创造性，符合专利法第22条第3款的创造性。
三、决定
撤销国家知识产权局于2017年06月08日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局原审查部门在决定文本的基础上对本发明专利申请继续进行审查。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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