(57)【要約】【課題】本発明の課題は、硬度及び化学的安定性が高い、炭化ケイ素単結晶基板等の非酸化物単結晶基板を、高い研磨速度で研磨し、かつ、平滑で、結晶の原子レベルにおいても優れた表面性状にするためのＣＭＰ用研磨液を提供することである。【解決手段】本発明のＣＭＰ用研磨液は、研磨材と、酸化還元電位が０．５Ｖ以上の遷移金属を含有する酸化剤と、分散媒と、を含有し、研磨材に用いられる研磨材粒子（１０）が、コア・シェル構造を有する粒子であり、コア層（２）には、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物が含有され、かつ、シェル層（４）には、酸化セリウムが含有されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨材と、酸化還元電位が０．５Ｖ以上の遷移金属を含有する酸化剤と、分散媒と、を含有する、非酸化物単結晶基板を研磨するためのＣＭＰ用研磨液であって、
前記研磨材に用いられる研磨材粒子が、コア・シェル構造を有する粒子であり、
コア層には、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、イットリウム（Ｙ）、ガトリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物が含有され、かつ、
シェル層には、酸化セリウムが含有されていることを特徴とするＣＭＰ用研磨液。
【請求項２】
前記研磨材粒子が、前記コア層と前記シェル層との間に中間層を更に備え、かつ、
前記中間層には、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、イットリウム（Ｙ）、ガトリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物と、酸化セリウムとが含有されていることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項３】
前記酸化剤が、過マンガン酸イオンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＣＭＰ用研磨液。
【請求項４】
前記非酸化物単結晶基板が、炭化ケイ素（ＳｉＣ）単結晶基板又は窒化ガリウム（ＧａＮ）単結晶基板である請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＰ用研磨液に関する。より詳しくは、硬度及び化学的安定性が高い、炭化ケイ素単結晶基板等の非酸化物単結晶基板を、高い研磨速度で研磨し、かつ、平滑で、結晶の原子レベルにおいても優れた表面性状にするためのＣＭＰ用研磨液に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体の一つである、炭化ケイ素（ＳｉＣ）半導体は、従来のシリコン半導体よりも絶縁破壊電界、電子の飽和ドリフト速度及び熱伝導率が大きい。近年、この炭化ケイ素半導体を採用することで、シリコン半導体を採用した場合よりも高温かつ高速で動作が可能なパワーデバイスを実現する研究・開発がなされている。中でも、電動二輪車、電気自動車やハイブリッドカー等のモーターを駆動するための電源に使用する高効率なスイッチング素子の開発が注目されている。
【０００３】
このようなパワーデバイスを実現するためには、高品質な炭化ケイ素半導体層をエピタキシャル成長させるための平滑な表面の炭化ケイ素単結晶基板が必要である。
【０００４】
また、高密度で情報を記録するための光源として、青色レーザーダイオードが注目されている。さらに、蛍光灯や電球に替わる光源としての白色ダイオードへのニーズも高まっている。このような発光素子は、窒化ガリウム（ＧａＮ）半導体を用いて作製され、高品質な窒化ガリウム半導体層を形成するための基板として、炭化ケイ素単結晶基板が使用されている。
【０００５】
こうした用途のための炭化ケイ素単結晶基板には、基板の平坦度及び基板表面の平滑性において、高い加工精度が要求される。
しかし、炭化ケイ素単結晶は、硬度が極めて高く、かつ耐腐食性に優れるため、基板を作製する場合の加工性が極めて悪い。このため、平坦性の高い炭化ケイ素単結晶基板を得ることは難しい。
【０００６】
一般に、半導体単結晶基板の平滑な面は、研磨によって形成される。炭化ケイ素単結晶を研磨する場合、炭化ケイ素よりも硬いダイヤモンド等の砥粒を研磨材として、表面を機械的に研磨し、平坦な面を形成する。
しかしながら、ダイヤモンド砥粒で研磨した炭化ケイ素単結晶基板の表面には、ダイヤモンド砥粒の粒径に応じた微小なスクラッチが発生する。また、機械的な歪みを有する加工変質層が表面に生じるため、そのままでは炭化ケイ素単結晶基板の表面の平滑性が十分でない。
【０００７】
半導体単結晶基板の製造では、機械研磨後の半導体基板の表面を平滑にする方法として化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：以下、「ＣＭＰ」ともいう。）技術が用いられる。ＣＭＰは、酸化等の化学反応を利用して被加工物を酸化物等に変え、生成した酸化物を、被加工物よりも硬度の低い砥粒を用いて除去することにより、表面を研磨する方法である。この方法は、被加工物の表面に歪みを生じさせることなく、極めて平滑な面を形成できるという利点を有する。
【０００８】
従来、炭化ケイ素単結晶基板の表面をＣＭＰにより平滑に研磨するための研磨材として、コロイダルシリカを含有するｐＨ４〜９の研磨材が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、シリカ砥粒と過酸化水素水のような酸化剤（酸素供与剤）とバナジン酸塩とを含む研磨材も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。また、砥粒に化学的研磨作用の大きい酸化セリウム砥粒を用いて、酸化剤、分散剤を含有する研磨材も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
しかしながら、特許文献１の研磨材を使用した場合、炭化ケイ素単結晶基板の研磨速度が低く、研磨に要する時間が非常に長くなるという問題があった。また、特許文献２の研磨材を使用した場合も、研磨速度が十分でなく、研磨に時間がかかるという問題があった。さらに、特許文献２の研磨材を使用した場合には、研磨後の炭化ケイ素単結晶基板の表面性状を顕微鏡で観察すると、結晶の原子ステップのフロント部に凹凸やえぐれなどのダメージが見られるという問題もあった。
【００１０】
また、酸化性の研磨液の存在下において、酸化ケイ素（シリカ）及び酸化セリウム（セリア）砥粒を用いて、炭化ケイ素単結晶基板等の表面を平滑に研磨する方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
しかしながら、非特許文献１に記載された方法では、粒子径の非常に大きな砥粒による強い機械的作用により、表面に傷や歪み等のダメージが入るという問題があった。
また、特許文献３の研磨材を使用した場合では、セリア粒子の粒子径が小さいものの、粒子形状が非球形であるために、傷や歪み等のダメージが入るという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１１７０２７号公報
【特許文献２】特開２００８−１７９６５５号公報
【特許文献３】特開２０１２−２４８５６９号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】砥粒加工学会誌Ｖｏｌ．５３  Ｎｏ．７  ２００９  ７月  ４１７−４２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、硬度及び化学的安定性が高い、炭化ケイ素単結晶基板等の非酸化物単結晶基板を、高い研磨速度で研磨し、かつ、平滑で、結晶の原子レベルにおいても優れた表面性状にするためのＣＭＰ用研磨液を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、特定の酸化剤、分散媒及びコア・シェル構造の研磨材粒子を含有するＣＭＰ用研磨液により、上記課題を解決することができることを見いだし本発明に至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
【００１５】
１．研磨材と、酸化還元電位が０．５Ｖ以上の遷移金属を含有する酸化剤と、分散媒と、を含有する、非酸化物単結晶基板を研磨するためのＣＭＰ用研磨液であって、
前記研磨材に用いられる研磨材粒子が、コア・シェル構造を有する粒子であり、
コア層には、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、イットリウム（Ｙ）、ガトリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物が含有され、かつ、
シェル層には、酸化セリウムが含有されていることを特徴とするＣＭＰ用研磨液。
【００１６】
２．前記研磨材粒子が、前記コア層と前記シェル層との間に中間層を更に備え、かつ、
前記中間層には、アルミニウム（Ａｌ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、イットリウム（Ｙ）、ガトリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、タングステン（Ｗ）、ビスマス（Ｂｉ）、トリウム（Ｔｈ）及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物と、酸化セリウムとが含有されていることを特徴とする第１項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【００１７】
３．前記酸化剤が、過マンガン酸イオンであることを特徴とする第１項又は第２項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【００１８】
４．前記非酸化物単結晶基板が、炭化ケイ素（ＳｉＣ）単結晶基板又は窒化ガリウム（ＧａＮ）単結晶基板である第１項から第３項までのいずれか一項に記載のＣＭＰ用研磨液。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の上記手段により、硬度及び化学的安定性が高い、炭化ケイ素単結晶基板等の非酸化物単結晶基板を、高い研磨速度で研磨し、かつ、平滑で、結晶の原子レベルにおいても優れた表面性状にするためのＣＭＰ用研磨液を提供することができる。
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
【００２０】
本発明に係る研磨材粒子は、コア層及び中間層にＡｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ又はアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の塩、例えば、酸化イットリウムを含有することで、研磨の際にかかる応力に対して酸化セリウム粒子よりも壊れにくくなったものと推察する。さらに、本発明に係る研磨材粒子は、シェル層に酸化セリウム（セリア）を含有しているため、その粒子形状が球形になり、さらには、ＣＭＰ用研磨液で単分散となると推察する。そして、本発明に係る研磨材粒子は、その表面（シェル層）が均一に基板上に接触するため、研磨速度が大きいながらも、傷や歪み等のダメージを発生させることを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る研磨材粒子の２層構造を示す模式図
【図２】本発明に係る研磨材粒子の３層構造を示す模式図
【図３】本発明に係る研磨材粒子の３層構造の組成を模式的に示すグラフ
【図４】本発明に係る研磨材粒子の３層構造の組成を模式的に示すグラフ
【図５】本発明に係る研磨材粒子の２層構造の組成を模式的に示すグラフ
【図６】本発明に係る研磨材粒子の２層構造の組成を模式的に示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明のＣＭＰ用研磨液は、研磨材と、酸化還元電位が０．５Ｖ以上の遷移金属を含有する酸化剤と、分散媒と、を含有する、非酸化物単結晶基板を研磨するためのＣＭＰ用研磨液であって、前記研磨材に用いられる研磨材粒子が、コア・シェル構造を有する粒子であり、コア層には、前記特定の元素及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物が含有され、かつ、シェル層には、酸化セリウムが含有されていることを特徴とする。この特徴は、請求項１から請求項４までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
これにより、本発明は、硬度及び化学的安定性が高い、炭化ケイ素単結晶基板等の非酸化物単結晶基板を、高い研磨速度で研磨し、かつ、平滑で、結晶の原子レベルにおいても優れた表面性状にするためのＣＭＰ用研磨液を提供することができる。
【００２３】
本発明の実施態様としては、研磨速度向上の観点から、前記研磨材粒子が、前記コア層と前記シェル層との間に中間層を更に備え、かつ、前記中間層には、前記特定の元素及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物と、酸化セリウムとが含有されていることが好ましい。
【００２４】
本発明においては、前記酸化剤が、酸化反応の反応速度が大きい過マンガン酸イオンであれば、研磨速度を向上できるため好ましい。
【００２５】
また、炭化ケイ素（ＳｉＣ）単結晶基板又は窒化ガリウム（ＧａＮ）単結晶基板のような、修正モース硬度が１０以上の非酸化物単結晶基板の研磨に本発明のＣＭＰ用研磨液を用いることで、高速研磨の効果をより一層得ることができる。
【００２６】
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
【００２７】
［ＣＭＰ用研磨液の概要］
本発明のＣＭＰ用研磨液は、研磨材と、酸化還元電位が０．５Ｖ以上の遷移金属を含有する酸化剤と、分散媒と、を含有する、非酸化物単結晶基板を研磨することを特徴とする。
【００２８】
［研磨材］
一般的な研磨材には、ベンガラ（αＦｅ2Ｏ3）、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、コロイダルシリカ等の研磨材粒子を水や油に分散させてスラリー状にしたものなどが知られている。
本発明の研磨材は、少なくとも研磨材粒子の集合体からなることを特徴とする。
【００２９】
＜研磨材粒子＞
本発明に係る研磨材粒子は、コア・シェル構造を有する粒子である。研磨材粒子としては、具体的には、例えば、図１に示すような、コア層２と、該コア層２を被覆するシェル層４と、を有する２層のコア・シェル構造の研磨材粒子１０が用いられる。
コア層２には、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ又はアルカリ土類金属（カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）及びラジウム（Ｒａ））から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物が含有されている。
シェル層４には、酸化セリウムが含有されている。
【００３０】
本発明に係る研磨材粒子は、図２に示すように、コア層２と、該コア層２を被覆する中間層６と、更にその外側に中間層６を被覆するシェル層４と、を有する３層構造であることがより好ましい。
中間層６には、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物と、酸化セリウムと、が含有されている。
【００３１】
より具体的には、３層構造の研磨材粒子２０は、酸化イットリウム等の酸化物を含むコア層２と、コア層２の外側に形成され、酸化イットリウム等の酸化物と酸化セリウムとを含む中間層６と、中間層６の更に外側に形成され、酸化セリウムを含むシェル層４と、を有している。
例えば、図３に示されるように、コア層２には酸化セリウムはほとんど含まれておらず、酸化イットリウム等の酸化物がほぼ１００ｍｏｌ％となっている。そして、中間層６において、酸化セリウムの含有率は、中間層６の内側（コア層２側）から、中間層６の外側（シェル層４側）へ向かって、一定の濃度勾配で組成が変化（増加）している。なお、中間層６に含まれる酸化セリウムの割合は、コア層２に含まれる酸化セリウムの割合以上であって、シェル層４に含まれる酸化セリウムの割合以下であればよい。中間層６の外側に形成されるシェル層４には、酸化セリウムがほぼ１００ｍｏｌ％の割合で含有されている。
シェル層４に含まれる酸化セリウムの割合は、５０〜１００ｍｏｌ％の範囲内であることが好ましく、７５ｍｏｌ％以上であることがより好ましい。研磨材粒子の表面となるシェル層４に含まれる酸化セリウムの割合を１００ｍｏｌ％に近づけることで、酸化セリウムの持つ優れた研磨速度を発揮することができる。
【００３２】
その他の態様として、図４に示すような３層構造であってもよい。
すなわち、中間層６に含有される酸化イットリウム等の酸化物と酸化セリウムとの割合が、研磨材粒子の中心からの距離にかかわらず一定で、ほぼ半分ずつとなるように構成されていてもよい。
【００３３】
また、コア層２と中間層６とで実質的に一つの層（以下、複合層８とする。）を形成し、当該複合層８に所定の濃度勾配で酸化セリウムが含有された、複合層８とシェル層４との２層構造を有する研磨材粒子としてもよい。具体的には、図５に示すように、研磨材粒子２０の中心（複合層８の中心）から、シェル層４側へ向かって、酸化セリウムの含有率が一定の濃度勾配で組成が変化（増加）するように構成されていてもよい。
【００３４】
また、図６に示すように、複合層８に含有される酸化イットリウム等の酸化物と酸化セリウムとの割合が、研磨材粒子２０の中心からの距離にかかわらず一定で、ほぼ半分ずつとなるように構成されていてもよい。
【００３５】
なお、研磨材粒子に含まれる酸化物は、使用される際にかかる応力に対して壊れにくいものであれば、特に限定されるものではない。
また、コア層２に含まれる酸化物と中間層６に含まれる酸化物とは、同一であることが層間の結合力を保つために好ましいが、これに限定するものではなく、コア層２と中間層６とで異なる元素の酸化物が含まれていてもよい。
【００３６】
（研磨材粒子の特性）
研磨材粒子は、その使用用途によって粒子径に対する要求レベルは異なるが、研磨後の仕上がり表面精度が高くなるにつれて、使用される研磨材に含まれる研磨材粒子の微粒子化が必要になり、例えば、半導体デバイスの製造工程で使用する際には平均粒子径が２．０μｍ以下である必要がある。しかし、研磨材粒子の粒子径は、小さくなるほど研磨後の仕上がり表面精度が高くなるのに対して、研磨速度は遅くなる傾向があり、例えば、０．０２μｍ未満の粒子径では、セリウム系研磨材の研磨速度がコロイダルシリカ等の研磨材に比べて速いという優位性が失われてしまう。したがって、研磨材粒子の平均粒子径としては、０．０２〜２．０μｍの範囲内が好ましく、更には０．１〜１．０μｍの範囲内がより好ましい。
また、研磨加工後の平面精度を高めるため、できるだけ粒子径が揃っており、粒子径分布変動係数が小さい研磨材を使用することが望ましい。
【００３７】
＜研磨材粒子の製造方法＞
以下に研磨材粒子の製造方法として、３層構造を有する研磨材粒子２０の製造方法を示すが、一例であって、これに限定されるものではない。また、中間層６のないコア・シェル２層構造や、コア層２と中間層６とに区別のない２層構造にも、適宜適用することができる。
【００３８】
本発明に係る研磨材粒子の製造方法は、主に、以下の５工程からなる。
（ｉ）コア層形成工程
（ii）中間層形成工程
（iii）シェル層形成工程
（iv）固液分離工程
（ｖ）焼成工程
以下、各工程について、順次説明する。
なお、以下では、研磨材粒子２０を構成する各層について、特定元素の酸化物ではなく、炭酸塩等の塩から構成されている場合であっても、便宜上、コア層２、中間層６、シェル層４と称する。
【００３９】
（ｉ）コア層形成工程
コア層形成工程では、まず、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の塩を含有する水溶液に尿素系化合物を添加して、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の塩基性炭酸塩を分散させた第１分散溶液を調製する。
【００４０】
Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の塩としては、硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩等を用いることができるが、硝酸塩を使用することが好ましい。
また、尿素系化合物としては、尿素、尿素の塩（例えば、硝酸塩、塩酸塩等）、Ｎ，Ｎ′−ジメチルアセチル尿素、Ｎ，Ｎ′−ジベンゾイル尿素、ベンゼンスルホニル尿素、ｐ−トルエンスルホニル尿素、トリメチル尿素、テトラエチル尿素、テトラメチル尿素、トリフェニル尿素、テトラフェニル尿素、Ｎ−ベンゾイル尿素、メチルイソ尿素、エチルイソ尿素等が挙げられるが、好ましくは尿素である。
なお、以下では、尿素を用いて塩基性炭酸塩を形成させる場合について示すが、一例であって、これに限定されるものではない。
【００４１】
Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の水溶液中でのイオン濃度は０．００１〜０．１ｍｏｌ／Ｌの範囲内で、尿素濃度は前述のイオン濃度の５〜５０倍であることが好ましい。これは、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の水溶液中でのイオン濃度及び尿素の濃度が当該範囲内であれば、結果として、単分散性を示す球形状の研磨材粒子を合成することができるためである。
混合された水溶液を８０℃以上で加熱撹拌し、コア層２となる、水溶液中（以下、第１分散溶液とする。）に分散された塩基性炭酸塩を成長させる。
なお、加熱撹拌の際には、十分な撹拌効率を得られれば、特に撹拌機は限定されないが、より高い撹拌効率を得るためには、ローター・ステータータイプの撹拌機を使用することが好ましい。
【００４２】
（ii）中間層形成工程
中間層形成工程では、コア層形成工程により形成された塩基性炭酸塩を含む第１分散溶液に、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる、コア層形成工程に用いた元素の塩、例えば、イットリウム硝酸塩を含有する水溶液とセリウムの塩を含有する水溶液とを添加する。コア層２となるイットリウムの塩基性炭酸塩の外側にイットリウムとセリウムとが混合された中間層６を形成することにより、コア層２を更に粒子成長させ、より粒子径の大きな塩基性炭酸塩を得ることができる。
第１分散溶液に添加する各水溶液の添加速度は、第１分散溶液１Ｌあたり０．００３〜３．０ｍｍｏｌ／ｍｉｎの範囲内が好ましく、特に、全添加量に占めるセリウムの割合が９０ｍｏｌ％未満であることが好ましい。これは、添加速度及び添加量に占めるセリウムの割合が、当該範囲を外れると、形成される研磨材粒子が単分散性を示す球形状粒子とすることが難しくなるためである。
また、第１分散溶液は、上記速度で各水溶液を添加されながら、８０℃以上で加熱撹拌されることが好ましい。これは、８０℃以下で加熱撹拌されると、コア層形成工程において添加された尿素の分解が進まなくなり、粒子形成が阻害されるためである。
なお、コア層２の外側に中間層６が形成された粒子を分散させた分散溶液を、第２分散溶液とする。
【００４３】
（iii）シェル層形成工程
シェル層形成工程では、中間層形成工程によりコア層２の外側に中間層６が形成された粒子を分散させた第２分散溶液に、セリウムの塩を含有する水溶液を添加して、中間層６の外側にセリウムの塩基性炭酸塩を含むシェル層４を形成し、更に粒子成長させる。
セリウムの塩を含む水溶液は、第２分散溶液１Ｌあたり０．００３〜３．０ｍｍｏｌ／ｍｉｎの範囲内の添加速度で、８０℃以上で加熱撹拌しながら添加されることが好ましい。これは、添加速度が、当該範囲を外れると、形成される研磨材粒子が単分散性を示す球形状粒子とすることが難しくなるためである。加熱温度については、中間層形成工程の場合と同様、８０℃以下で加熱撹拌されると、コア層形成工程において添加された尿素の分解が進まなくなり、粒子形成が阻害されるためである。
なお、中間層６の外側にシェル層４が形成された粒子を分散させた分散溶液を第３分散溶液とする。
【００４４】
（iv）固液分離工程
固液分離工程では、シェル層形成工程により得られた第３分散溶液から、シェル層４まで形成された粒子を固液分離の操作により回収し、研磨材前駆体を得る。
なお、固液分離工程後、必要に応じて、得られた研磨材前駆体を乾燥し、後述の焼成工程へ移行してもよい。
【００４５】
（ｖ）焼成工程
焼成工程では、固液分離工程により得られた塩基性炭酸塩の研磨材前駆体を、空気中若しくは酸化性雰囲気中で、４００℃以上で焼成する。焼成された研磨材前駆体は、酸化物となり、外側が酸化セリウムで覆われた研磨材粒子となる。
【００４６】
＜酸化剤＞
本発明のＣＭＰ用研磨液に含有される酸化剤は研磨対象物（例えば、ＳｉＣ単結晶基板やＧａＮ単結晶基板）の被研磨面に酸化層を形成するものである。この酸化層を機械的な力で被研磨面から除去することにより、研磨対象物の研磨が促進される。
すなわち、ＳｉＣやＧａＮ等の化合物半導体は、非酸化物であり、研磨されにくいものである。しかし、ＣＭＰ用研磨液中の酸化剤により表面に酸化層を形成できる。この形成された酸化層は、研磨対象物に比べて硬度が低く研磨されやすいので、砥粒であるコア・シェル型酸化セリウム粒子により効率的に除去できる。その結果高い研磨速度が発現する。
【００４７】
本発明のＣＭＰ用研磨液に含有される酸化剤は、酸化還元電位が０．５Ｖ以上の遷移金属を含有するものである。酸化還元電位が０．５Ｖ以上の遷移金属を含有する酸化剤としては、例えば、過マンガン酸イオン、バナジン酸イオン、ニクロム酸イオン、硝酸セリウムアンモニウム、硝酸鉄（III）九水和物、硝酸銀、リンタングステン酸、ケイタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングストモリブデン酸、リンバナドモリブデン酸等を挙げることができる。中でも、過マンガン酸イオンは、酸化反応の反応速度が大きいので、酸化力の強さを速やかに発揮することができ、ひいては、研磨速度を向上させることができるため、特に好ましい。
【００４８】
過マンガン酸イオンについては、酸化力に指標である酸化還元電位が１．７０Ｖと一般的に用いられる過塩素酸カリウム（ＫＣＬＯ4  酸化還元電位１．２０Ｖ）や次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣＬＯ  酸化還元電位１．６３Ｖ）より高いため、ＳｉＣ単結晶基板の被研磨面との反応が十分であり、研磨速度を大きくできる。なお、過マンガン酸イオンの供給源としては、過マンガン酸カリウムや過マンガン酸ナトリウム等の過マンガン酸塩が好ましい。
【００４９】
研磨速度を大きくするために必要な、ＣＭＰ用研磨液中における過マンガン酸イオンの含有割合（濃度）は、０．０１５〜５質量％が好ましい。０．０１５質量％以上であると、酸化剤としての効果が期待でき、研磨により平滑な面を形成するのに非常に長い時間を要したり、被研磨面にスクラッチが発生したりするおそれがない。５質量％以下であると、過マンガン酸塩が、ＣＭＰ用研磨液に溶解できずに析出する、といったことがない。このため、析出した固体の過マンガン酸塩が被研磨面と接触することを回避でき、この結果、スクラッチが発生することを抑制できる。なお、研磨材に含まれる過マンガン酸イオンの含有割合は、０．０２〜４質量％が更に好ましく、０．０５〜３質量％が特に好ましい。
【００５０】
＜ＣＭＰ用研磨液のｐＨ調整剤＞
本発明におけるＣＭＰ用研磨液のｐＨは、研磨速度に影響を与える場合があるため、適宜調整することが可能である。ＣＭＰ用研磨液のｐＨを低くしたい場合には、硝酸、塩酸及び硫酸等の無機酸、リンゴ酸、乳酸、酒石酸、グルコン酸、クエン酸一水和物、コハク酸、アジピン酸及びフマル酸等の有機酸並びにアスパラギン酸及びグルタミン酸等の酸性アミノ酸が利用できる。また、ＣＭＰ用研磨液のｐＨを高くしたい場合には、アンモニアや、エタノールアミン等のアミン類並びにグリシン、４−アミノ酪酸、６−アミノヘキサン酸、１２−アミノラウリン酸、アルギニン及びグリシルグリシン等の中性若しくは塩基性アミノ酸が利用できる。本発明のＣＭＰ用研磨液においては、研磨特性及び研磨材粒子の分散安定性の点からｐＨ１１以下が好ましく、５以下がより好ましく、３以下が特に好ましい。
【００５１】
＜分散媒＞
本発明のＣＭＰ用研磨液においては、分散媒として、少なくとも水が含有される。水は、酸化セリウム粒子を安定に分散させるとともに、酸化剤及び必要に応じて添加される下記添加剤を分散・溶解するための媒体である。水については、特に制限はないが、配合成分に対する影響、不純物の混入、ｐＨ等への影響の観点から、純水、超純水、イオン交換水（脱イオン水）が好ましい。
【００５２】
＜その他添加剤＞
本発明のＣＭＰ用研磨液は、本発明の研磨材粒子以外の研磨材や、広く一般的にＣＭＰ用研磨液に添加される、粘度調整剤、緩衝剤、界面活性剤、キレート剤等の添加剤を混合してもよい。
【００５３】
［非酸化物単結晶基板］
本発明のＣＭＰ用研磨液によって研磨される対象物は、非酸化物単結晶基板である。非酸化物単結晶基板としては炭化ケイ素（ＳｉＣ）単結晶基板や窒化ガリウム（ＧａＮ）単結晶基板のような化合物半導体基板が挙げられる。特に前記ＳｉＣ単結晶基板やＧａＮ単結晶基板のような、修正モース硬度が１０以上の単結晶基板の研磨に本発明のＣＭＰ用研磨液を用いることで、高速研磨の効果をより一層得ることができる。
【００５４】
［研磨装置］
研磨装置としては、半導体基板を保持するホルダーと研磨布（パッド）とを貼り付けた、回転数が変更可能なモーター等が取り付けてある定盤を有する一般的な研磨装置が使用できる。研磨布としては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等が使用でき、特に制限されない。また、研磨布にはＣＭＰ用研磨液が保持されるような溝加工が施されていることが好ましい。
研磨条件には制限はないが、定盤の回転速度は半導体基板が飛び出さないように２００ｒｐｍ以下の低回転が好ましく、半導体基板にかける圧力は研磨後に傷が発生しないように１ｋｇ／ｃｍ2以下が好ましい。研磨している間、研磨布にはスラリーをポンプ等で連続的に供給する。この供給量には制限はないが、研磨布の表面が常にスラリーで覆われていることが好ましい。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。なお、実施例において「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量％」を表す。
【００５６】
［研磨材粒子の作製］
＜研磨材粒子［１］の作製＞
まず、０．０１ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液１０Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．２０ｍｏｌ／Ｌになるように添加し、十分に撹拌した後に９０℃で１時間加熱撹拌した。
次いで、得られた分散溶液に、あらかじめ混合しておいた０．０８ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液３００ｍＬと０．３２ｍｏｌ／Ｌのセリウム硝酸水溶液３００ｍＬとの混合液を１０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
次いで、得られた分散溶液に、０．４ｍｏｌ／Ｌのセリウム硝酸水溶液５０ｍＬを１０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
最後に、得られた分散溶液から析出した研磨材前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子［１］を作製した。
【００５７】
得られた研磨材粒子［１］は、粒子１００個の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ像）から、平均粒子径０．４０μｍ、粒子径分布の変動係数１１％の単分散粒子であることが確認された。なお、粒子径分布変動係数は、以下の式で求めた。
変動係数（％）＝（粒子径分布の標準偏差／平均粒子径）×１００
【００５８】
また、研磨材粒子［１］を日立ハイテクノロジーズ製集束イオンビーム（ＦＢ−２０００Ａ）により断面加工を行い、粒子中心付近を通る面を切り出した。切断面より、日立ハイテクノロジーズ製ＳＴＥＭ−ＥＤＸ（ＨＤ−２０００）を使用して元素分析を行い、粒子組成の分布評価を行った結果、研磨材粒子［１］は３層構造であり、研磨材粒子の断面において、直径０．３μｍの酸化イットリウムのコア層、厚さ０．０４μｍの中間層（酸化イットリウム：酸化セリウム＝１：４）、最表面に厚さ０．０１μｍの酸化セリウムのシェル層が形成されていることが分かった。
【００５９】
＜研磨材粒子［２］の作製＞
まず、０．０５ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液１０Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が１．０ｍｏｌ／Ｌになるように添加し、十分に撹拌した後に９０℃で１時間加熱撹拌した。
次いで、得られた分散溶液に、あらかじめ混合しておいた０．０８ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液３００ｍＬと０．３２ｍｏｌ／Ｌのセリウム硝酸水溶液３００ｍＬとの混合液を１０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
次いで、得られた分散溶液に、０．４ｍｏｌ／Ｌのセリウム硝酸水溶液５０ｍＬを１０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
最後に、得られた分散溶液から析出した研磨材前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子［２］を作製した。
【００６０】
研磨材粒子［１］と同様に、研磨材粒子［２］の粒子径及び元素分析の評価を行った結果、研磨材粒子［２］は、平均粒子径０．６２μｍ、変動係数１４％の単分散粒子であり、直径０．５７μｍのコア層（酸化イットリウム）、厚さ０．０２μｍの中間層（酸化イットリウム：酸化セリウム＝１：４）、厚さ０．００５μｍのシェル層（酸化セリウム）の３層構造であった。
【００６１】
＜研磨材粒子［３］の作製＞
まず、０．１ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液１０Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が２．０ｍｏｌ／Ｌになるように添加し、十分に撹拌した後に９０℃で１時間加熱撹拌した。
次いで、得られた分散溶液に、あらかじめ混合しておいた０．０８ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液３００ｍＬと０．３２ｍｏｌ／Ｌのセリウム硝酸水溶液３００ｍＬとの混合液を１０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
次いで、得られた分散溶液に、０．４ｍｏｌ／Ｌのセリウム硝酸水溶液５０ｍＬを１０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
最後に、得られた分散溶液から析出した研磨材前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子［３］を作製した。
【００６２】
研磨材粒子［１］と同様に、研磨材粒子［３］の粒子径及び元素分析の評価を行った結果、研磨材粒子［３］は、平均粒子径０．７５μｍ、変動係数１９％の単分散粒子であり、直径０．７２μｍのコア層（酸化イットリウム）、厚さ０．０１μｍの中間層（酸化イットリウム：酸化セリウム＝１：４）、厚さ０．００５μｍのシェル層（酸化セリウム）の３層構造であった。
【００６３】
＜研磨材粒子［４］の作製＞
まず、０．０１ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液１０Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．２０ｍｏｌ／Ｌになるように添加し、十分に撹拌した後に９０℃で１時間加熱撹拌した。
次いで、得られた分散溶液に、０．４ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液３００ｍＬを（１０−０．１６ｔ）ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、０．４ｍｏｌ／Ｌのセリウム硝酸水溶液３００ｍＬを（０．１６ｔ）ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。ただし、ｔは時間（分）を表す。
次いで、得られた分散溶液に、０．４ｍｏｌ／Ｌのセリウム硝酸水溶液５０ｍＬを１０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
最後に、得られた分散溶液から析出した研磨材前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子［４］を作製した。
【００６４】
研磨材粒子［１］と同様に、研磨材粒子［４］の粒子径及び元素分析の評価を行った結果、研磨材粒子［４］は、平均粒子径０．３７μｍ、変動係数１５％の単分散粒子であり、直径０．２４μｍのコア層（酸化イットリウム）、厚さ０．０６μｍの中間層（酸化イットリウム：酸化セリウム＝１：１）、厚さ０．００５μｍのシェル層（酸化セリウム）の３層構造であった。
【００６５】
＜研磨材粒子［５］の作製＞
まず、０．００５ｍｏｌ／Ｌのイットリウムと０．００５ｍｏｌ／Ｌのセリウムを含む硝酸水溶液１０Ｌを用意し、尿素が０．２０ｍｏｌ／Ｌになるように添加し、十分に撹拌した後に９０℃で１時間加熱撹拌した。
次いで、得られた分散溶液に、あらかじめ混合しておいた０．０８ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液６００ｍＬと０．３２ｍｏｌ／Ｌのセリウム硝酸水溶液６００ｍＬとの混合液を１０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
次いで、得られた分散溶液に、０．４ｍｏｌ／Ｌのセリウム硝酸水溶液５０ｍＬを１０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
最後に、得られた分散溶液から析出した研磨材前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子［５］を作製した。
【００６６】
研磨材粒子［１］と同様に、研磨材粒子［５］の粒子径及び元素分析の評価を行った結果、研磨材粒子［５］は、平均粒子径０．３８μｍ、変動係数１９％の単分散粒子であり、中心部に酸化イットリウムと酸化セリウムとが混在した、直径０．３１μｍの複合層と、厚さ０．０３５μｍのシェル層（酸化セリウム）とからなる２層構造であった。なお、複合層における、直径０．２５〜０．３１μｍの領域には、中心部に比べてセリウム比の高い領域が存在していた。
【００６７】
＜研磨材粒子［６］の作製＞
まず、０．０１ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液１０Ｌを用意し、この水溶液に、尿素が０．２０ｍｏｌ／Ｌになるように添加し、十分に撹拌した後に９０℃で１時間加熱撹拌した。
次いで、得られた分散溶液に、０．４０ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液６００ｍＬを１０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
次いで、得られた分散溶液に、０．４ｍｏｌ／Ｌのセリウム硝酸水溶液５０ｍＬを１０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
最後に、得られた分散溶液から析出した研磨材前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子［６］を作製した。
【００６８】
研磨材粒子［１］と同様に、研磨材粒子［６］の粒子径及び元素分析の評価を行った結果、研磨材粒子［６］は、平均粒子径０．４５μｍ、変動係数１５％の単分散粒子であり、直径０．４３μｍのコア層（酸化イットリウム）、厚さ０．０１μｍのシェル層（酸化セリウム）の２層構造であった。
【００６９】
＜研磨材粒子［７］の作製＞
まず、水１０Ｌを用意し、尿素が０．２０ｍｏｌ／Ｌになるように添加し、十分に撹拌した後に９０℃になるまで加熱撹拌した。
次いで、得られた分散溶液に、あらかじめ混合しておいた０．０８ｍｏｌ／Ｌのイットリウム硝酸水溶液６００ｍＬと０．３２ｍｏｌ／Ｌのセリウム硝酸水溶液６００ｍＬとの混合液を１０ｍＬ／ｍｉｎの添加速度で、９０℃で加熱撹拌しながら添加した。
最後に、得られた分散溶液から析出した研磨材前駆体をメンブランフィルターにて分離し、６００℃で焼成して研磨材粒子［７］を作製した。
【００７０】
研磨材粒子［１］と同様に、研磨材粒子［７］の粒子径及び元素分析の評価を行った結果、研磨材粒子［７］は、平均粒子径０．４０μｍ、変動係数１３％の単分散粒子であり、酸化イットリウム：酸化セリウム＝１：４の１層構造であった。
【００７１】
＜研磨材粒子［８］の作製＞
炭酸セリウム水和物２ｋｇを白金製容器に入れ、８００℃で２時間、空気中で焼成することにより、黄白色の粉末を約１ｋｇ得た。この粉末をＸ線回折法で相同定を行ったところ酸化セリウムであることを確認した。この酸化セリウム粉末１ｋｇを、ジェットミルを用いて乾式粉砕して、研磨材粒子［８］を作製した。
【００７２】
研磨材粒子［８］は、粒径１〜３μｍの大きな多結晶粒子と、粒径０．５〜１μｍの多結晶粒子が混在した多分散粒子の酸化セリウム１層構造であった。
【００７３】
＜ＣＭＰ用研磨液の調製＞
以下にＣＭＰ用研磨液［１］〜［１７］を調製した方法を説明する。
なお、この実施例において調製したＣＭＰ用研磨液［１］〜［１７］の各成分の含有割合を表１に示している。表１の酸化剤濃度は、イオンである過マンガン酸イオンの濃度ではなく、過マンガン酸カリウムの濃度（質量％）である。また、酸化剤として、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム又は過酸化水素を使用したものについては、それぞれの酸化剤自体（過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過酸化水素）の濃度（質量％）である。
【００７４】
（ＣＭＰ用研磨液［１］の調製）
表１に示す酸化剤である過マンガン酸カリウムを純水に加え、撹拌翼を用いて１０分間撹拌した。次に上記研磨材粒子［１］を加え１０分間撹拌したのち、ｐＨ調整剤として硝酸を加えて表１に記載のｐＨに調整し、ＣＭＰ用研磨液［１］を得た。なお、ＣＭＰ用研磨液［１］全体に対する研磨材粒子の濃度（砥粒濃度）は、１．０００質量％とした。
【００７５】
（ＣＭＰ用研磨液［２］〜［６］の調製）
研磨材粒子［１］を研磨材粒子［２］〜［６］に変更する以外は、ＣＭＰ用研磨液［１］の調製と同様の方法で、ＣＭＰ用研磨液［２］〜［６］を調製した。
【００７６】
（ＣＭＰ用研磨液［７］及び［８］の調製）
使用した過マンガン酸カリウム（酸化剤）の濃度（質量％）を表１に記載のように変更した以外は、ＣＭＰ用研磨液［１］の調製と同様の方法で、ＣＭＰ用研磨液［７］及び［８］を調製した。
【００７７】
（ＣＭＰ用研磨液［９］及び［１０］の調製）
使用した砥粒濃度（質量％）を表１に記載のように変更した以外は、ＣＭＰ用研磨液［１］の調製と同様の方法で、ＣＭＰ用研磨液［９］及び［１０］を調製した。
【００７８】
（ＣＭＰ用研磨液［１１］及び［１２］の調製）
ＣＭＰ用研磨液のｐＨを変更した以外は、ＣＭＰ用研磨液［１］の調製と同様の方法で、ＣＭＰ用研磨液［１１］及び［１２］を調製した。
【００７９】
＜比較例＞
（ＣＭＰ用研磨液［１３］及び［１４］の調製）
研磨材粒子［１］を研磨材粒子［７］又は［８］に変更する以外は、ＣＭＰ用研磨液［１］の調製と同様の方法で、ＣＭＰ用研磨液［１３］及び［１４］を調製した。
【００８０】
（ＣＭＰ用研磨液［１５］〜［１７］の調製）
酸化剤を過マンガン酸カリウムから、表１に記載の酸化剤に変更する以外は、ＣＭＰ用研磨液［１］の調製と同様の方法で、ＣＭＰ用研磨液［１５］〜［１７］を調製した。
【００８１】
（研磨速度の計算）
研磨装置は、ＭＡＴ社製（製品名「ＢＣ−１５ＣＮ」）を使用した。この研磨装置には、半導体装置研磨用パッドとしてロデールニッタ（株）社製（製品名「ＩＣ１０００／Ｓｕｂａ４００」）を定盤上に貼り付け、また、基板取付け用ヘッド部に吸着パッドを取り付けた。研磨速度は、７．６２ｃｍ（３インチ）径で主面Ｃ軸に対するオフ角が４°のＳｉＣ単結晶基板のＳｉ面側を上記研磨装置で研磨し評価した。
具体的には、まず、研磨荷重を５ｐｓｉ（３４．５ｋＰａ）、基板保持部のヘッド回転数を７０ｒｐｍ、パット装着部である研磨定盤部分の回転数を７０ｒｐｍ、ＣＭＰ用研磨液の供給量を１００ｍｌ／分で３０分研磨を行った。
次に、光干渉式膜厚測定装置（大日本スクリーン製造（株）製：製品名「ラムダエースＶＭ２０００」）を用いて、研磨前後の膜厚変化を測定し、研磨速度（ｎｍ／ｈ）を計算した。
【００８２】
（研磨傷の検出）
水銀灯の光源下での目視観察では６Ｈ−ＳｉＣ単結晶基板表面に傷は見られなかったが、外観検査装置（オリンパス（株）製：製品名「オリンパスＡＬ−２０００」）で詳細に観察し、Ｃ面における傷（個／ｃｍ2）を検出した。
評価結果を表１に示す。
【００８３】
【表１】
2015229750.tif 000003
【００８４】
（まとめ）
表１から明らかなように、本発明のＣＭＰ用研磨液は、比較例のＣＭＰ用研磨液と比較して、硬度及び化学的安定性が高い、炭化ケイ素単結晶基板等の非酸化物単結晶基板を、高い研磨速度で研磨し、かつ、平滑で、結晶の原子レベルにおいても優れた表面性状にできることが分かった。
以上から、研磨材と、酸化還元電位が０．５Ｖ以上の遷移金属を含有する酸化剤と、分散媒と、を含有し、研磨材に用いられる研磨材粒子が、コア・シェル構造を有する粒子であり、コア層には、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｗ、Ｂｉ、Ｔｈ及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１種の元素の酸化物が含有され、かつ、シェル層には、酸化セリウムが含有されているＣＭＰ用研磨液が、硬度及び化学的安定性が高い、炭化ケイ素単結晶基板等の非酸化物単結晶基板の研磨に有用であることが確認できた。
【符号の説明】
【００８５】
２  コア層
４  シェル層
６  中間層
８  複合層
１０、２０  研磨材粒子
【図１】
2015229750.tif 000004
【図２】
2015229750.tif 000005
【図３】
2015229750.tif 000006
【図４】
2015229750.tif 000007
【図５】
2015229750.tif 000008
【図６】
2015229750.tif 000009