WO2024162437A1 - 研磨材スラリー - Google Patents

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WO2024162437A1
WO2024162437A1 PCT/JP2024/003306 JP2024003306W WO2024162437A1 WO 2024162437 A1 WO2024162437 A1 WO 2024162437A1 JP 2024003306 W JP2024003306 W JP 2024003306W WO 2024162437 A1 WO2024162437 A1 WO 2024162437A1
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WO
WIPO (PCT)
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mass
less
abrasive grains
abrasive
cerium oxide
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2024/003306
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English (en)
French (fr)
Inventor
智則 西原
康允 猿渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Kinzoku Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsui Mining and Smelting Co Ltd filed Critical Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P52/00—Grinding, lapping or polishing of wafers, substrates or parts of devices

Definitions

  • the present invention relates to an abrasive slurry.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • the performance of the CMP method is greatly influenced by the selection of the abrasive slurry, the selection of the polishing pad, and the like.
  • the selection of the abrasive slurry is a factor that greatly affects the performance of the CMP method.
  • the abrasive slurry used in the CMP method contains abrasive particles such as silicon dioxide (SiO 2 ) and cerium (IV) oxide (CeO 2 ).
  • Patent Document 1 discloses an abrasive composition containing cerium oxide fine particles as abrasive grains.
  • the abrasive composition disclosed in Patent Document 1 contains cerium oxide fine particles (whose average particle size (D50) is 0.01 ⁇ m to 1.0 ⁇ m) with a purity of 99 mass% or more, a chelating agent, a dispersant having a polyacrylic acid group or a polymethacrylic acid group, and elements such as Mg, Al, K, and C (whose content is 30 ppm or less).
  • Patent Document 1 had a problem in that the polishing rate decreased over time because the cerium oxide particles contained as abrasive grains were very fine.
  • the cost of managing the polishing material increased in order to maintain the polishing rate during the polishing process.
  • the present invention aims to provide an abrasive slurry that can suppress the decrease in polishing rate due to changes over time, even if the grain size of the abrasive grains is fine.
  • the abrasive slurry of the present invention which has been made to solve the above problems, comprises cerium oxide-based abrasive grains, magnesium hydroxide-based abrasive grains, a dispersant, and a solvent, and is characterized in that the average abrasive grain size of the cerium oxide-based abrasive grains and the magnesium hydroxide-based abrasive grains is 0.01 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • the abrasive slurry of the present invention contains cerium oxide-based abrasive grains, magnesium hydroxide-based abrasive grains, a dispersant, and a solvent, and therefore can suppress a decrease in the polishing rate due to changes over time even if the average abrasive grain size of the cerium oxide-based abrasive grains and the magnesium hydroxide-based abrasive grains is as fine as 0.01 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • Cerium oxide abrasive grains are preferred as cerium oxide abrasive grains, specifically cerium oxide (IV) and cerium oxide (III), with cerium oxide (IV) being preferred from the viewpoint of material stability.
  • the cerium oxide abrasive grains may be a mixture of one or more types of cerium oxide particles.
  • the cerium oxide abrasive grains may contain other elements such as F (fluorine), Y, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. In particular, they may contain other elements such as F (fluorine), La, Pr, and Nd.
  • the abrasive slurry of the present invention contains magnesium hydroxide-based abrasive grains in addition to the cerium oxide-based abrasive grains described above.
  • the magnesium hydroxide-based abrasive grains are presumed to function as an additive since they adsorb the polishing waste (fine powder left over after polishing) of the workpiece to be polished relative to the cerium oxide-based abrasive grains and suppress the deterioration of polishing performance.
  • the magnesium hydroxide-based abrasive grains for example, magnesium hydroxide abrasive grains are preferable.
  • the magnesium hydroxide-based abrasive grains may be a mixture of one or more types of magnesium hydroxide-based particles.
  • the magnesium hydroxide-based abrasive grains may contain other elements such as Ca, Si, Fe, Al, S, and B. In particular, they may contain other elements such as Ca and Si.
  • the abrasive slurry of the present invention contains the cerium oxide-based abrasive grains and magnesium hydroxide-based abrasive grains described above, as well as a solvent and dispersant, which will be described later. Since fine cerium oxide-based abrasive grains tend to aggregate, the inclusion of a dispersant improves dispersibility in the solvent.
  • the abrasive slurry of the present invention is preferably one in which the average particle size of the cerium oxide-based abrasive grains and magnesium hydroxide-based abrasive grains is 0.01 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less, from the viewpoint of suppressing a decrease in the polishing rate and reducing the surface roughness Ra of the polished surface. Furthermore, it is more preferable that the average particle size of the cerium oxide-based abrasive grains and magnesium hydroxide-based abrasive grains is 0.05 ⁇ m or more and 0.2 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the cerium oxide-based abrasive grains and magnesium hydroxide-based abrasive grains is the particle size (D50) measured by particle size distribution measurement using dynamic light scattering, and can be measured as follows:
  • the dynamic light scattering method is a method in which a solution such as a suspension is irradiated with light such as a laser beam to measure the light scattering intensity from a group of particles undergoing Brownian motion, and the particle size and distribution are determined from the temporal variation of the intensity.
  • the particle size distribution is evaluated using a zeta potential, particle size, and molecular weight measurement system (ELSZ-2000ZS manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) in accordance with JIS Z 8828:2019 "Particle size analysis - dynamic light scattering method".
  • the measurement sample is a sample diluted with pure water so that the solid content concentration in the abrasive slurry of the present invention is 0.005% by mass to 0.1% by mass.
  • the solid content concentration can be calculated as follows. First, 5 g of the abrasive slurry of the present invention is collected and heated at 180°C for 60 minutes in an air atmosphere, and the mass (Xg) of the obtained solid content is measured. Then, the solid content concentration can be calculated by calculating Xg (mass of solid content) ⁇ 5 g (mass of the collected abrasive slurry of the present invention) ⁇ 100. Immediately before measurement, the measurement sample is filtered through a filter with a particle capture capacity of 11 ⁇ m or more, and ultrasonically treated for 3 minutes in an ultrasonic cleaner (VS-100III, manufactured by AS ONE Corporation). Furthermore, the liquid temperature of the measurement sample is adjusted to 25°C.
  • the particle diameter (D50) refers to the median diameter (D50), which is the particle diameter that indicates the 50% integrated value of the integrated distribution curve.
  • the average particle size of the cerium oxide-based abrasive grains is 0.01 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less, and it may be 0.05 ⁇ m or more and 0.2 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the magnesium hydroxide-based abrasive grains is 0.01 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less, and it may be 0.05 ⁇ m or more and 0.2 ⁇ m or less.
  • the abrasive slurry of the present invention contains ZrO2 and Al2O3, which are shavings of the media used in the paint shaker and bead mill, since a paint shaker and a bead mill are used in the process of grinding the cerium oxide abrasive grains and the magnesium hydroxide abrasive grains in the manufacturing method of the abrasive slurry of the present invention described later.
  • the content of ZrO2 and Al2O3 in the abrasive slurry of the present invention is not so large as to affect the polishing performance of the abrasive slurry of the present invention.
  • the abrasive slurry of the present invention is characterized in that it contains a solvent, and the solvent contains water.
  • the abrasive slurry of the present invention has high dispersibility in water, so pure water can be used as a solvent.
  • water-soluble organic solvents such as alcohols and ketones, or mixtures thereof are preferable in terms of sufficiently increasing the polishing rate, and water is more preferable.
  • the content of the solvent is preferably 60% by mass or more and 99.9% by mass or less, and more preferably 80% by mass or more and 90% by mass or less, when the abrasive slurry of the present invention is taken as 100% by mass.
  • the content of the solvent may be 98% by mass or less, 97% by mass or less, or 95% by mass or less, when the abrasive slurry of the present invention is taken as 100% by mass.
  • the abrasive slurry of the present invention is characterized in that it contains a dispersant, and the dispersant contains at least one selected from the group consisting of organic acid alkali metal salts, phosphoric acids, and polymer dispersants.
  • the abrasive slurry of the present invention contains a dispersant, and the dispersant contains one or more selected from the group consisting of alkali metal salts of organic acids, phosphoric acids, and polymer dispersants, which can suppress aggregation of the cerium oxide-based abrasive grains.
  • the organic acid alkali metal salt preferably contains one or more selected from sodium citrate, sodium gluconate, and sodium tartrate.
  • sodium citrate include monosodium citrate, disodium citrate, and trisodium citrate.
  • sodium tartrate include monosodium tartrate and disodium tartrate.
  • Sodium tartrate may be in the L-form, D-form, meso-form, or a mixture thereof.
  • the organic acid alkali metal salt may be a hydrate.
  • the organic acid alkali metal salt contained in the abrasive slurry of the present invention is measured by high performance liquid chromatography. Using high performance liquid chromatography, the type and weight of the organic acid alkali metal salt can be measured by a known method. In addition, the organic acid alkali metal salt contained in the abrasive slurry of the present invention can be separated and measured.
  • Phosphoric acids include phosphoric acid, condensed phosphoric acid, and alkali metal salts thereof.
  • the alkali metal salts include one or more phosphoric acids selected from sodium phosphate, sodium hexametaphosphate, sodium pyrophosphate, sodium tetrapolyphosphate, and sodium ultrapolyphosphate.
  • the phosphoric acids contained in the abrasive slurry of the present invention are measured by high performance liquid chromatography.
  • high performance liquid chromatography by using a non-suppressor method anion analysis column, the type and weight of phosphoric acids can be measured by a known method.
  • a non-suppressor method anion analysis column is Shodex non-suppressor method anion analysis column IC I-524A (manufactured by Shoko Science Co., Ltd.), and by using this non-suppressor method anion analysis column, the phosphoric acids contained in the abrasive slurry of the present invention can be separated and measured.
  • the polymer dispersant may be one or more water-soluble organic polymers selected from polyacrylic acid, polycarboxylic acid, polycarboxylate salts, and copolymers thereof.
  • the polymer dispersant is particularly preferably a polyacrylate salt, and more preferably an ammonium polyacrylate salt.
  • the abrasive slurry of the present invention is also characterized in that, when the abrasive slurry is taken as 100% by mass, the content of the cerium oxide-based abrasive grains is 0.5% by mass or more and 40% by mass or less, and the content of the magnesium hydroxide-based abrasive grains is 0.005% by mass or more and 20% by mass or less.
  • the content of cerium oxide-based abrasive grains in the abrasive slurry of the present invention is preferably 0.5% by mass or more and 40% by mass or less, from the viewpoint of realizing a good polishing rate.
  • the content of cerium oxide-based abrasive grains is more preferably 3.0% by mass or more and 35.0% by mass or less, even more preferably 4.0% by mass or more and 30.0% by mass or less, particularly preferably 5.0% by mass or more and 25.0% by mass or less, and most preferably 15.0% by mass or more and 25.0% by mass or less.
  • the content of cerium oxide-based abrasive grains in the abrasive slurry of the present invention may be 40% by mass or less, 38% by mass or less, or 36% by mass or less.
  • the content of cerium oxide-based abrasive grains in the abrasive slurry of the present invention is the total content of total rare earth oxide (TREO), rare earth oxide, and F (fluorine) in the abrasive slurry of the present invention.
  • TREO total rare earth oxide
  • rare earth oxide rare earth oxide
  • F fluorine
  • the content of magnesium hydroxide-based abrasive grains in the abrasive slurry of the present invention is preferably 0.005% by mass or more and 20% by mass or less, from the viewpoint of suppressing a decrease in the polishing rate.
  • the content of magnesium hydroxide-based abrasive grains is more preferably 0.05% by mass or more and 5% by mass or less, even more preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less, and particularly preferably 0.5% by mass or more and 3% by mass or less.
  • the content of magnesium hydroxide-based abrasive grains in the abrasive slurry of the present invention may be 20% by mass or less, 18% by mass or less, or 16% by mass or less.
  • the content of magnesium hydroxide-based abrasive grains in the abrasive slurry of the present invention is defined as the Mg content in the abrasive slurry of the present invention.
  • the total rare earth oxide (TREO) and rare earth oxide content is measured using an ICP-OES (inductively coupled plasma optical emission spectroscopy) device or an ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectroscopy) device, and the F (fluorine) content is measured by the fluoride ion electrode method.
  • the Mg content in the magnesium hydroxide-based abrasive grains is measured using an ICP-OES device or an ICP-MS device.
  • the dried abrasive of the present invention is used to measure the content of each component.
  • the total rare earth oxide (TREO) content is measured by the oxalate precipitation-calcination-gravimetric method (units: solids: mass%, liquid: g/L).
  • the dried abrasive of the present invention is dissolved in nitric acid, perchloric acid, and hydrogen peroxide, and boiled to prepare a measurement sample.
  • the measurement target is a liquid, there is no need to dissolve it in nitric acid, etc., and it may be boiled as is.
  • the F (fluorine) content can be calculated by turning the solid (abrasive) to be measured into a solution by alkali fusion and hot water extraction, and measuring the F concentration in the solution using the fluoride ion electrode method, thereby calculating the F content (mass%) in the solid.
  • the Mg content can be determined as follows. Nitric acid, perchloric acid, and hydrogen peroxide are added to the dried abrasive of the present invention, which is then decomposed by heating to form a solution, and the Mg concentration can be measured using an ICP-OES device. The magnesium hydroxide content added can be estimated by multiplying this by the hydroxide coefficient.
  • the content of the dispersant in the abrasive slurry of the present invention is 0.001% by mass or more and 15% by mass or less. Moreover, the content of the dispersant is more preferably 0.001% by mass or more and 10% by mass or less, even more preferably 0.005% by mass or more and 5% by mass or less, and particularly preferably 0.5% by mass or more and 3% by mass or less. Typically, the content of the dispersant in the abrasive slurry of the present invention may be 15% by mass or less, 13% by mass or less, or 11% by mass or less.
  • the content of the dispersant in the abrasive slurry of the present invention is measured by gel permeation chromatography (GPC), liquid chromatography (LC), or liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS).
  • GPC gel permeation chromatography
  • LC liquid chromatography
  • LC-MS liquid chromatography-mass spectrometry
  • the contents of the cerium oxide-based abrasive grains, magnesium hydroxide-based abrasive grains, and dispersant in the abrasive slurry of the present invention are the contents in the polishing slurry before polishing begins, unless otherwise specified.
  • the abrasive slurry of the present invention is characterized in that the weight ratio of the magnesium hydroxide abrasive grains to the cerium oxide abrasive grains is 1.25 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 40 or less. It is preferable that the weight ratio of the magnesium hydroxide abrasive grains to the cerium oxide abrasive grains contained in the abrasive slurry of the present invention is 1.25 ⁇ 10 ⁇ 4 or more and 40 or less, from the viewpoint of suppressing a decrease in the polishing rate.
  • the weight ratio of the magnesium hydroxide-based abrasive grains to the weight of the cerium oxide-based abrasive grains is 0.001 or more and 1 or less, and it is even more preferable that the weight ratio is 0.01 or more and 0.1 or less.
  • the weight of the cerium oxide-based abrasive grains in the abrasive slurry of the present invention is the total content of total rare earth oxides (TREO), rare earth oxides, and F (fluorine) as described above.
  • the weight of the magnesium hydroxide-based abrasive grains in the abrasive slurry of the present invention is the Mg hydroxide content as described above. This allows the weight ratio of the weight of the magnesium hydroxide-based abrasive grains to the weight of the cerium oxide-based abrasive grains to be determined.
  • the average weight ratio of Mg to Ce in 20 particles of cerium oxide-based abrasive grains is calculated from the results of semi-quantitative analysis.
  • the weight of the magnesium hydroxide-based abrasive grains can be calculated by subtracting the weight of Mg contained in the cerium oxide-based abrasive grains from the Mg content contained in the entire abrasive slurry of the present invention.
  • the abrasive slurry of the present invention is characterized in that, when the cerium oxide-based abrasive grains are taken as 100 mass%, the Ce content is 100 mass% or less in terms of CeO2 , the La content is 40 mass% or less in terms of La2O3 , the F content is 10 mass% or less in terms of F, the Pr content is 10 mass% or less in terms of Pr6O11 , and the Nd content is 10 mass% or less in terms of Nd2O3 .
  • the cerium oxide-based abrasive grains used as the abrasive grains are preferably such that the higher the purity of the cerium oxide, the higher the polishing rate.
  • the cerium oxide particles contain impurities
  • the polishing rate is further improved.
  • the Ce content in the cerium oxide-based abrasive grains of the present invention is preferably 100% by mass or less in terms of CeO2 conversion, from the viewpoint of realizing a good polishing rate.
  • the Ce content is more preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, even more preferably 60% by mass or more and 100% by mass or less, particularly preferably 70% by mass or more and 100% by mass or less, more particularly preferably 80% by mass or more and 100% by mass or less, and particularly preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less.
  • the Ce content may be 100% by mass or less, 98% by mass or less, or 96% by mass or less.
  • the La content in the cerium oxide-based abrasive grains of the present invention may be 40% by mass or less in terms of La2O3 .
  • the La content may be 0% by mass or more and 40% by mass or less, 0.1 % by mass or more and 40% by mass or less, or 20% by mass or more and 40% by mass or less.
  • the La content may be 40% by mass or less, 38% by mass or less, or 36% by mass or less.
  • the F content in the cerium oxide-based abrasive grains of the present invention may be 10% by mass or less, calculated as F.
  • the F content may be 0% by mass or more and 10% by mass or less, or 2% by mass or more and 8% by mass or less.
  • the F content may be 10% by mass or less, 8% by mass or less, or 6% by mass or less.
  • the Pr content in the cerium oxide-based abrasive grains of the present invention may be 10% by mass or less in terms of Pr 6 O 11.
  • the Pr content may be 0% by mass or more and 10% by mass or less, 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, or 2% by mass or more and 8% by mass or less.
  • the Pr content may be 10% by mass or less, 8% by mass or less, or 6% by mass or less.
  • the Nd content in the cerium oxide-based abrasive grains of the present invention may be 10% by mass or less in terms of Nd2O3 .
  • the Nd content may be 0% by mass or more and 10% by mass or less, 0.1 % by mass or more and 10% by mass or less, or 0.1% by mass or more and 5% by mass or less.
  • the Nd content may be 10% by mass or less, 8% by mass or less, or 6% by mass or less.
  • the content of each element in the cerium oxide abrasive grains of the present invention can be determined as follows. Specifically, CeO 2 /TREO can be calculated by dissolving the measurement sample obtained by the above-mentioned total rare earth oxide (TREO) measurement with perchloric acid and hydrogen peroxide, and measuring it by ICP-OES method. Similarly, the contents of La 2 O 3 /TREO, Pr 6 O 11 /TREO, and Nd 2 O 3 /TREO can be calculated.
  • TREO total rare earth oxide
  • the abrasive slurry of the present invention may contain optional additives other than the above-mentioned cerium oxide-based abrasive grains, magnesium hydroxide-based abrasive grains, dispersant, and solvent.
  • the optional additives include dispersants, pH adjusters, viscosity adjusters, chelating agents, oxidizing agents, surfactants, and rust inhibitors.
  • the content of the optional additives is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 3% by mass or less, when the abrasive slurry of the present invention is taken as 100% by mass.
  • the content of the optional additives may be 10% by mass or less, 8% by mass or less, or 6% by mass or less.
  • polishing method for polishing an object to be polished using the above-mentioned abrasive slurry of the present invention is described below.
  • the polishing method includes supplying the abrasive slurry of the present invention to a polishing pad, contacting the polished surface of the object to be polished with the polishing pad, and polishing by the relative movement between the two.
  • the method may be a method of pouring the abrasive slurry of the present invention, or a method of circulating the abrasive slurry of the present invention, in which the abrasive slurry of the present invention supplied to the polishing pad and used for polishing is recovered, and the recovered abrasive slurry of the present invention is repeatedly supplied to the polishing pad. Since the abrasive slurry of the present invention can be circulated and repeatedly polished to the object to be polished, the amount of use can be reduced.
  • the polishing pad can be, for example, a pad made of nonwoven fabric that has been used conventionally, a pad made by impregnating it with resin such as polyurethane or epoxy, and a suede material.
  • the polishing pressure is preferably 5 kPa or more and 1.0 x 10 2 kPa or less, particularly 5 kPa or more and 5.0 x 10 kPa or less, in terms of the polishing force and ease of handling of the polishing jig.
  • the supply rate of the abrasive slurry is preferably 10 mL/min or more and 2000 mL/min or less, and more preferably 50 mL/min or more and 800 mL/min or less.
  • the workpiece to be polished with the abrasive slurry of the present invention may be, for example, glass, quartz, silicon oxide, silicon (such as silicon wafers), or a high-hardness material with a Mohs hardness of 8 or more.
  • the abrasive slurry of the present invention is also expected to perform chemical mechanical polishing (CMP) due to the chemical reaction of the workpiece caused by cerium oxide.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • an oxidizing agent such as potassium permanganate or hydrogen peroxide
  • the workpiece to be polished in the CMP process is, for example, a high-hardness material with a Mohs hardness of 8 or more.
  • Mohs hardness is a numerical value of hardness based on how a standard material is scratched, and can be measured by a conventional method using a Mohs hardness tester.
  • Standard materials are designated on the Mohs hardness scale from 1 to 10, with specific standard materials being talc with a Mohs hardness of 1, gypsum with a Mohs hardness of 2, calcite with a Mohs hardness of 3, fluorite with a Mohs hardness of 4, apatite with a Mohs hardness of 5, orthoclase with a Mohs hardness of 6, quartz with a Mohs hardness of 7, topaz with a Mohs hardness of 9, corundum with a Mohs hardness of 10, and diamond with a Mohs hardness of 8 or higher, for example, silicon carbide (Mohs hardness of about 9), gallium nitride (Mohs hardness of about 9), diamond, etc.
  • specific standard materials being talc with a Mohs hardness of 1, gypsum with a Mohs hardness of 2, calcite with a Mohs hardness of 3, fluorite with a Mohs hardness of 4,
  • the object to be polished with the abrasive slurry of the present invention is preferably a silicon wafer having a silicon oxide layer on the surface, and may be a multi-layer structure or a composite material made by compounding a plurality of materials.
  • the abrasive slurry of the present invention can be used in the formation of STI (Shallow Trench Isolation) structures, the planarization of premetal insulating materials or interlayer insulating materials, and the formation of plugs or embedded metal wiring in the manufacturing process of semiconductor elements having substrates (wafers).
  • the manufacturing method of the abrasive slurry of the present invention can be a manufacturing method using wet grinding or a manufacturing method using dry grinding.
  • the particle size of the raw material cerium oxide (abrasive grains, CeO2 ) or magnesium hydroxide (additive, abrasive grains, Mg(OH) 2 ) used as the raw material is the particle size at a cumulative volumetric fraction of 50% (D50) measured by a laser diffraction/scattering particle size distribution measurement method. Specifically, a measurement sample is prepared by diluting the raw material with water so that the concentration of the raw material becomes about 0.01%. Then, the particle size at a cumulative volumetric fraction of 50% (D50) is measured using a laser diffraction/scattering particle size distribution measurement device (MT3300EXII manufactured by Microtrackbell Co., Ltd.).
  • a laser diffraction/scattering particle size distribution measurement device (MT3300EXII manufactured by Microtrackbell Co., Ltd.).
  • a container Pure water, cerium oxide (abrasive grains, CeO 2 ), magnesium hydroxide (additive, abrasive grains, Mg(OH) 2 ), and a dispersant (e.g., trisodium citrate) are placed in a container, and the container is set in a paint shaker (60 Hz) and rotated at high speed to turn the mixture into a slurry.
  • a bead mill may be used instead of the paint shaker.
  • Beads (zirconia, ⁇ 0.1 mm) are placed in the container, and the slurried mixture is wet-pulverized to pulverize the cerium oxide in the mixture.
  • the mixture containing the mixed and ground cerium oxide in the container is filtered using a filter to separate it from the beads, and the slurry is collected.
  • the solids concentration in the collected supernatant i.e., the concentration of cerium oxide-based abrasive grains
  • the concentration of cerium oxide-based abrasive grains is measured using a heated moisture meter, and pure water is added to reach the desired concentration, and the abrasive slurry of the present invention is obtained by mixing.
  • Cerium oxide (abrasive grains, CeO 2 ) and beads (zirconia, ⁇ 0.4 mm) are placed in a container, the container is set on a paint shaker (60 Hz), and the container is rotated at high speed to dry-pulverize the cerium oxide.
  • the mixture containing the dry-milled cerium oxide in the container is separated from the beads using a filter, and the mixture containing the dry-milled cerium oxide is collected.
  • pure water, dry-ground cerium oxide (abrasive grains, CeO 2 ), magnesium hydroxide (additive, abrasive grains, Mg(OH) 2 ), and a dispersant e.g., trisodium citrate
  • a dispersant e.g., trisodium citrate
  • the collected slurry is filtered through a filter with particle capture capabilities (e.g., particle capture capabilities of 2 ⁇ m or more), and the solids concentration in the supernatant, i.e., the concentration of cerium oxide-based abrasive particles, is measured using a heated moisture meter. Pure water is then added to reach a predetermined concentration, and the mixture is mixed to obtain the abrasive slurry of the present invention.
  • particle capture capabilities e.g., particle capture capabilities of 2 ⁇ m or more
  • the solids concentration in the supernatant i.e., the concentration of cerium oxide-based abrasive particles
  • X to Y (X and Y are any numbers) is used, unless otherwise specified, it includes the meaning of “X or more and Y or less”, as well as “preferably greater than X” or “preferably smaller than Y”. Furthermore, when “X or more” (X is any number) or “Y or less” (Y is any number), it also includes the meaning of "preferably greater than X” or "preferably less than Y”.
  • the abrasive slurry of the present invention can suppress the decrease in polishing rate due to changes over time, even if the grain size of the abrasive is fine.
  • Example 1 First, pure water, cerium oxide ( CeO2 , raw material particle size 22.2 ⁇ m) as cerium oxide-based abrasive grains, magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 , raw material particle size 3.5 ⁇ m) as additive and magnesium hydroxide-based abrasive grains, and trisodium citrate as a dispersant were placed in a container and mixed to obtain a mixture slurry containing cerium oxide.
  • the amount of magnesium hydroxide added was 0.78% by mass.
  • the amount of trisodium citrate added was 0.6% by mass.
  • the container was set on a paint shaker (60 Hz) and rotated at high speed to wet-grind the cerium oxide (CeO 2 ) and magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) so that the final average abrasive grain size was 0.1 ⁇ m.
  • the mixture slurry containing the wet-ground cerium oxide in the container was filtered using a filter to separate it from the beads, and the mixture slurry was collected.
  • the collected mixture slurry was measured using a heated moisture meter, and pure water was added so that the solids concentration in the supernatant, i.e., the cerium oxide abrasive grain concentration, was 10% by mass when the abrasive slurry of Example 1 was taken as 100% by mass, thereby obtaining the abrasive slurry of Example 1.
  • Example 2 In Example 2, the same manufacturing method as in Example 1 was carried out, except that the particle size of the raw material magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) was 6 ⁇ m, to obtain an abrasive slurry according to Example 2.
  • Mg(OH) 2 the raw material magnesium hydroxide
  • Example 3 In Example 3, the same manufacturing method as in Example 1 was carried out, except that the particle diameter of the raw material magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) was 0.15 ⁇ m, to obtain an abrasive slurry according to Example 3.
  • Mg(OH) 2 the particle diameter of the raw material magnesium hydroxide
  • Example 4 In Example 4, the same manufacturing method as in Example 1 was carried out except that the amount of magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) added was 0.1 mass %, to obtain an abrasive slurry according to Example 4.
  • Mg(OH) 2 magnesium hydroxide
  • Example 5 In Example 5, the same production method as in Example 1 was carried out except that the dispersant was changed from trisodium citrate to trisodium gluconate, to obtain an abrasive slurry according to Example 5.
  • Example 6 In Example 6, the same manufacturing method as in Example 1 was carried out, except that the dispersant was changed from trisodium citrate to disodium (L)-tartrate dihydrate, to obtain an abrasive slurry according to Example 6.
  • Example 7 In Example 7, the same manufacturing method as in Example 1 was carried out, except that the amount of magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) added was 0.01 mass %, to obtain an abrasive slurry according to Example 7.
  • Mg(OH) 2 magnesium hydroxide
  • Example 8 In Example 8, the same manufacturing method as in Example 1 was carried out except that the amount of magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) added was 10 mass %, to obtain an abrasive slurry according to Example 8.
  • Mg(OH) 2 magnesium hydroxide
  • Example 9 In Example 9, the same manufacturing method as in Example 1 was carried out to obtain an abrasive slurry according to Example 9, except that wet grinding was carried out so that the final average particle size of the abrasive grains, cerium oxide (CeO 2 ), which is a cerium oxide-based abrasive grain, and magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), which is a magnesium hydroxide-based abrasive grain, was 0.3 ⁇ m.
  • cerium oxide CeO 2
  • Mg(OH) 2 magnesium hydroxide
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, the additive was changed from magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 , raw material particle size 3.5 ⁇ m) to calcium hydroxide (Ca(OH) 2 , raw material particle size 26.9 ⁇ m), but the same manufacturing method as in Example 1 was carried out to obtain an abrasive slurry according to Comparative Example 1.
  • Mg(OH) 2 magnesium hydroxide
  • Ca(OH) 2 calcium hydroxide
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, the additive was changed from magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 , raw material particle size 3.5 ⁇ m) to aluminum hydroxide (Al(OH) 3 , raw material particle size 70.1 ⁇ m), and the same manufacturing method as in Example 1 was carried out to obtain an abrasive slurry according to Comparative Example 2.
  • Mg(OH) 2 magnesium hydroxide
  • Al(OH) 3 aluminum hydroxide
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 3, the same manufacturing method as in Example 1 was carried out except that no additive was added, to obtain an abrasive slurry according to Comparative Example 3.
  • Comparative Example 4 In Comparative Example 4, the same manufacturing method as in Example 1 was carried out, except that the average particle size of the cerium oxide (CeO 2 ) abrasive grains, which are cerium oxide-based abrasive grains, and the magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) abrasive grains, which are magnesium hydroxide-based abrasive grains, was set to 0.7 ⁇ m, to obtain an abrasive slurry according to Comparative Example 4.
  • the average particle size of the cerium oxide (CeO 2 ) abrasive grains which are cerium oxide-based abrasive grains
  • Mg(OH) 2 magnesium hydroxide
  • Comparative Example 5 In Comparative Example 5, the same manufacturing method as in Example 1 was carried out, except that no additive was added and the average grain size of the cerium oxide (CeO 2 ) abrasive grains was set to 0.7 ⁇ m, to obtain an abrasive slurry according to Comparative Example 5.
  • CeO 2 cerium oxide
  • the total rare earth oxide (TREO) was measured by the oxalate precipitation-calcination-gravimetric method (unit: solid: mass %, liquid: g/L).
  • the measurement object was a solid (abrasive raw material or abrasive)
  • it was dissolved with nitric acid, perchloric acid, and hydrogen peroxide, and boiled. If the measurement object was a liquid, it was boiled as it was.
  • abrasive slurries according to Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5 were placed in a glass beaker, and heated and dried at 120° C. for 24 hours to make them into a dry powder state, and then dissolved by adding 5 mL of 60% nitric acid, 5 mL of 60% perchloric acid, and 1 mL of 35% hydrogen peroxide water, and then boiled to obtain the measurement samples according to Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5.
  • the total rare earth oxide (TREO) content of the measurement samples according to Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5 was measured by the oxalate precipitation-calcination-gravimetry method.
  • CeO 2 /TREO was calculated by dissolving the measurement sample obtained by the above-mentioned total rare earth oxide (TREO) measurement by adding 5 mL of 60% nitric acid, 5 mL of 60% perchloric acid, and 1 mL of 35% hydrogen peroxide solution, and measuring it by the ICP-OES method. Similarly, La 2 O 3 /TREO, Pr 6 O 11 /TREO, and Nd 2 O 3 /TREO were calculated. The fluorine (F) content was calculated by dissolving the measurement sample by alkali fusion and hot water extraction, and measuring the F concentration in the solution by the fluoride ion electrode method, thereby calculating the F content (mass%) in the measurement sample.
  • F fluorine
  • the content of magnesium hydroxide-based abrasive grains used in the abrasive slurries of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5 was determined by adding 5 mL of 60% nitric acid, 5 mL of 60% perchloric acid, and 1 mL of 35% hydrogen peroxide to the above-mentioned solid (abrasive raw material or abrasive) measurement sample, decomposing it by heating to form a solution, and measuring the Mg concentration using an ICP-OES device. This was multiplied by the hydroxide coefficient to estimate the added Mg hydroxide content, which was calculated as above. The hydroxide coefficient was 2.40.
  • the average particle diameter of the abrasive grains of cerium oxide (CeO 2 ), magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), and aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ) in the abrasive slurries according to Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5 is the particle diameter (D50) measured by particle diameter distribution measurement using a dynamic light scattering method.
  • the particle size distribution was evaluated using a zeta potential/particle diameter/molecular weight measurement system (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.: ELSZ-2000ZS) in accordance with JIS Z 8828:2019 "Particle diameter analysis-dynamic light scattering method", and the particle diameter (D50) at a volume-based cumulative fraction of 50% was measured.
  • the abrasive slurries according to Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5 were diluted with pure water as necessary so that the solid content concentration in each abrasive slurry was 0.005% by mass to 0.1% by mass, and the measurement sample was prepared.
  • the particle size (D50) refers to the median size (D50) which is the particle size showing the 50% integrated value of the integrated distribution curve.
  • the polishing rates of the abrasive slurries according to Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5 were evaluated by the following procedure.
  • the object to be polished was soda-lime glass with a diameter of 60 mm.
  • the polishing device used was a single-sided polishing machine manufactured by MAT Corporation.
  • the polishing pad attached to the platen was a polyurethane polishing pad.
  • the abrasive slurries used in the measurement were those in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5, in which the abrasive grain concentration was adjusted to 100 g/L.
  • the supply speed of the abrasive slurry was set to 600 mL/min, the pressure on the polished surface was set to 9.8 kPa (100 g/cm 2 ), and the rotation speed of the polishing machine was set to 60 rpm. Then, a polishing process was performed, and the mass of the soda-lime glass to be polished before and after the polishing process was measured to determine the amount of reduction in the mass of the soda-lime glass due to the polishing process, and the polishing rate was calculated based on this value.
  • the polishing rate after 20 minutes of polishing was the initial rate, and the polishing rate after 6 hours of polishing was the aging rate.
  • the aging rate is preferably 0.2 ⁇ m/min or more, more preferably 0.32 ⁇ m/min or more, and particularly preferably 0.36 ⁇ m or more.
  • ⁇ pH measurement> The pH of the abrasive slurries according to Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5 was measured using an electrode (Standard ToupH electrode 9615S-10D, manufactured by HORIBA) of a pH meter (Glass electrode type hydrogen ion concentration indicator D-53, manufactured by HORIBA) after confirming that the liquid temperature was stabilized at 25° C.
  • the pH measured after performing the polishing treatment for 20 minutes was defined as the initial pH
  • the pH measured after performing the polishing treatment for 6 hours was defined as the time-dependent pH.
  • the abrasive slurries of Examples 1 to 9 contained magnesium hydroxide-based abrasive grains as an additive, and thus the deterioration due to changes over time was suppressed even when the average grain size of the cerium oxide-based abrasive grains and magnesium hydroxide-based abrasive grains was 0.01 ⁇ m to 0.5 ⁇ m.
  • the abrasive slurries of Examples 1 to 9 contained one or more dispersants selected from sodium citrate, sodium gluconate, and sodium tartrate, which reduced deterioration over time.
  • the abrasive slurries of Examples 1 to 9 had excellent surface roughness Ra and suppressed the decrease in polishing rate due to changes over time.
  • the abrasive slurries of Comparative Examples 1 and 2 caused excessive aggregation due to changes over time during the polishing process, making polishing impossible or requiring the polishing process to be interrupted.
  • the abrasive slurries of Comparative Examples 4 and 5 had a surface roughness Ra of 0.30 nm or more due to the large average particle size of the cerium oxide-based abrasive grains or magnesium hydroxide-based abrasive grains.
  • the abrasive slurries of Examples 1 to 9 also showed reduced pH fluctuations over time.
  • the abrasive slurries of Examples 1 to 9 were able to achieve a good polishing rate when the content of cerium oxide-based abrasive grains was 0.5% by mass or more and 40% by mass or less, and the content of magnesium hydroxide-based abrasive grains was 0.005% by mass or more and 20% by mass or less, when the abrasive slurry was taken as 100% by mass.
  • the cerium oxide-based abrasive grains when taken as 100 mass%, the Ce content is 100 mass% or less in terms of CeO2 , the La content is 40 mass% or less in terms of La2O3 , the F content is 10 mass% or less in terms of F, the Pr content is 10 mass% or less in terms of Pr6O11 , and the Nd content is 10 mass% or less in terms of Nd2O3 , and a good polishing rate was achieved.
  • inventions disclosed in this specification include, in addition to the configurations of each invention or embodiment, to the extent applicable, those that are specified by changing these partial configurations to other configurations disclosed in this specification, those that are specified by adding other configurations disclosed in this specification to these configurations, or those that are specified as higher-level concepts by deleting these partial configurations to the extent that partial effects are obtained.
  • the abrasive slurry according to the present invention is suitable as an abrasive for use in the CMP method, since the polishing rate is not likely to decrease over time and pH fluctuations are suppressed.
  • the abrasive slurry according to the present invention is not likely to decrease over time and pH fluctuations are suppressed, the abrasive slurry can be used for a longer period of time than before. This makes it possible to reduce the amount of the product itself and the associated waste, and also to reduce energy costs during production and waste disposal. These points make it possible to achieve the sustainable management and efficient benefits of natural resources, as well as decarbonization (carbon neutrality).

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Abstract

本発明の研磨材スラリーは、酸化セリウム系砥粒と、水酸化マグネシウム系砥粒と、分散剤と、溶媒と、を有し、前記酸化セリウム系砥粒及び前記水酸化マグネシウム系砥粒の砥粒平均粒径が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下である。

Description

研磨材スラリー
　本発明は、研磨材スラリーに関する。
　半導体素子の高密度・高精細化に伴い、半導体ウェハの製造工程において、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等により薄膜が形成された後、その薄膜の表面を平坦化する技術として、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械研磨）法が開発された。
　ＣＭＰ法のパフォーマンスは、研磨材スラリーの選択や、研磨パッドの選択等によって、大きく左右される。特に、研磨材スラリーの選択は、ＣＭＰ法のパフォーマンスに大きな影響を及ぼす要因である。ＣＭＰ法で用いられる研磨材スラリーには、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や酸化セリウム（ＩＶ）（ＣｅＯ２）といった研磨粒子が含まれている。例えば、特許文献１には、砥粒として酸化セリウム微粒子を含有する研磨材組成物が開示されている。ここで、特許文献１に開示された研磨材組成物は、純度が９９質量％以上の酸化セリウム微粒子（その平均粒径（Ｄ５０）が０．０１μｍ～１．０μｍ）と、キレート剤と、ポリアクリル酸基又はポリメタクリル酸基を持つ分散剤と、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃ等の元素（その含有量が３０ｐｐｍ以下である）とを含有している。
国際公開第２００１／０８０２９６号
　しかしながら、特許文献１に開示された研磨材組成物は、砥粒として含有されている酸化セリウム微粒子が微細であることから、研磨レートが経時変化によって、低下するという不具合が生じていた。また、研磨工程における研磨レートの維持するために研磨材の管理コストの増加が生じていた。
　本発明は、上記課題に鑑みて、砥粒の粒径が微細であっても、経時変化による研磨レートの低下を抑制できる研磨材スラリーを提供することである。
　上記課題を解決するためになされた本発明の研磨材スラリーは、酸化セリウム系砥粒と、水酸化マグネシウム系砥粒と、分散剤と、溶媒と、を有し、前記酸化セリウム系砥粒及び前記水酸化マグネシウム系砥粒の砥粒平均粒径が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下であることを特徴とする。
　本発明の研磨材スラリーは、酸化セリウム系砥粒と、水酸化マグネシウム系砥粒と、分散剤と、溶媒と、を有することにより、酸化セリウム系砥粒及び水酸化マグネシウム系砥粒の砥粒平均粒径が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下と微細であっても、経時変化による研磨レートの低下を抑制することができる。
　酸化セリウム系砥粒として、酸化セリウム砥粒が好ましく、具体的には、酸化セリウム（ＩＶ）、酸化セリウム（ＩＩＩ）等が挙げられ、物質の安定性の観点から、酸化セリウム（ＩＶ）が好ましい。また、酸化セリウム系砥粒は、１種、又は２種以上の酸化セリウム系粒子を混同したものでもよい。なお、酸化セリウム系砥粒は、Ｆ（フッ素）、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどの他の元素を含むものであってもよい。特に、Ｆ（フッ素）、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄなどの他の元素を含むものであってもよい。
　本発明の研磨材スラリーは、上述した酸化セリウム系砥粒に加え、水酸化マグネシウム系砥粒を有する。水酸化マグネシウム系砥粒は、酸化セリウム系砥粒に対して、被研磨物の研磨くず（研磨された後の微細な粉末）を吸着し、研磨性能の低下を抑制することから、添加剤として機能すると推測される。水酸化マグネシウム系砥粒として、例えば水酸化マグネシウム砥粒が好ましい。また、水酸化マグネシウム系砥粒は、１種、又は２種以上の水酸化マグネシウム系粒子を混同したものでもよい。なお、水酸化マグネシウム系砥粒は、Ｃａ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｓ、Ｂなどの他の元素を含むものであってもよい。特に、Ｃａ、Ｓｉなどの他の元素を含むものであってもよい。
　本発明の研磨材スラリーは、上述した酸化セリウム系砥粒及び水酸化マグネシウム系砥粒に加え、後述する溶媒及び分散剤を有する。酸化セリウム系砥粒が微細であると凝集しやすいことから、分散剤を有することにより、溶媒に対する分散性が向上する。
　本発明の研磨材スラリーは、酸化セリウム系砥粒及び水酸化マグネシウム系砥粒の砥粒平均粒径が、０．０１μｍ以上０．５μｍ以下であると、研磨レートの低下を抑制し、また研磨面の表面粗さＲａを小さくする観点から好ましい。また、酸化セリウム系砥粒及び水酸化マグネシウム系砥粒の砥粒平均粒径は、０．０５μｍ以上０．２μｍ以下であるとより好ましい。
　ここで、酸化セリウム系砥粒及び水酸化マグネシウム系砥粒の砥粒平均粒径は、動的光散乱法を用いた粒子径分布測定により測定される粒子径（Ｄ５０）であり、以下のように測定することができる。
　動的光散乱法とは、懸濁溶液などの溶液にレーザ光などの光を照射することにより、ブラウン運動する粒子群からの光散乱強度を測定し、その強度の時間的変動から粒子径と分布を求める方法である。具体的には、粒度分布の評価方法は、ゼータ電位・粒径・分子量測定システム（大塚電子株式会社製：ＥＬＳＺ－２０００ＺＳ）を用いて、ＪＩＳ　Ｚ　８８２８：２０１９「粒子径解析－動的光散乱法」に準拠して実施する。本発明の研磨材スラリーにおける固形分濃度が０．００５質量％～０．１質量％となるように純水で希釈したものを測定試料とする。当該固形分濃度は、次のように算出することができる。先ず、本発明の研磨材スラリー５ｇを採取し、大気雰囲気下にて１８０℃、６０分加熱し、得られた固形分の質量（Ｘｇ）を測定する。そして、Ｘｇ（固形分質量）÷５ｇ（採取した本発明の研磨材スラリー質量）×１００を求めることによって、当該固形分濃度を算出することができる。測定直前に、粒子補足性能が１１μｍ以上のフィルタで当該測定試料を濾過し、超音波洗浄機（アズワン社製：ＶＳ－１００ＩＩＩ）にて３分間の超音波処理を実施する。さらに、当該測定試料の液温は２５℃に調整する。なお、粒子径（Ｄ５０）は、積算分布曲線の５０％積算値を示す粒子径であるメジアン径（Ｄ５０）をいう。
　さらに、酸化セリウム系砥粒の砥粒平均粒径は、０．０１μｍ以上０．５μｍ以下であると、本願課題を達成する観点で好ましく、０．０５μｍ以上０．２μｍ以下であってもよい。
　また、水酸化マグネシウム系砥粒の砥粒平均粒径は、０．０１μｍ以上０．５μｍ以下であると、本願課題を達成する観点で好ましく、０．０５μｍ以上０．２μｍ以下であってもよい。
　さらに、本発明の研磨材スラリーは、後述する本発明の研磨材スラリーの製造方法の内、酸化セリウム系砥粒及び水酸化マグネシウム系砥粒を粉砕する工程において、ペイントシェイカーやビーズミルを用いていることから、ペイントシェイカーやビーズミルで使用されるメディアの削り屑であるＺｒＯ２や、Ａｌ２Ｏ３を含有する。なお、本発明の研磨材スラリー中のＺｒＯ２や、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、本発明の研磨材スラリーの研磨性能に影響を与えるほどではない。
　また、本発明の研磨材スラリーは、溶媒を有し、前記溶媒は、水を含むことを特徴とする。
　本発明の研磨材スラリーは、水への分散性が高いため、溶媒として純水を用いることができる。また、溶媒として、純水の他に、アルコールや、ケトンなどの水溶性有機溶媒、又はこれらの混合物であると、研磨レートを十分高める点で好ましく、水であるとより好ましい。溶媒の含有量は、本発明の研磨材スラリーを１００質量％としたとき、６０質量％以上９９．９質量％以下であると好ましく、８０質量％以上９０質量％以下であるとより好ましい。典型的には、溶媒の含有量は、本発明の研磨材スラリーを１００質量％としたとき、９８質量％以下であってもよく、９７質量％以下であってもよく、９５質量％以下であってもよい。
　また、本発明の研磨材スラリーは、分散剤を有し、前記分散剤は、有機酸アルカリ金属塩、リン酸類、高分子分散剤から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする。
　本発明の研磨材スラリーは、分散剤を有し、前記分散剤が、有機酸アルカリ金属塩、リン酸類、高分子分散剤から選ばれる１種以上を含むことにより、酸化セリウム系砥粒の凝集を抑制することができる。
　有機酸アルカリ金属塩は、クエン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウムから選ばれる１種以上を含むと好ましい。さらに、クエン酸ナトリウムとして、クエン酸一ナトリウム、クエン酸二ナトリウム、クエン酸三ナトリウムが挙げられる。また、酒石酸ナトリウムとして、酒石酸一ナトリウム、酒石酸二ナトリウムが挙げられる。酒石酸ナトリウムとして、Ｌ体、Ｄ体、メソ体、およびこれらの混合物であってもよい。有機酸アルカリ金属塩として、水和物であってもよい。
　さらに、本発明の研磨材スラリーに含まれる有機酸アルカリ金属塩の測定は、高速液体クロマトグラフィー法であると好ましい。高速液体クロマトグラフィー法を用いて、公知の方法によって、有機酸アルカリ金属塩の種類、及びその重量を測定することができる。また、本発明の研磨材スラリーに含まれる有機酸アルカリ金属塩を分離して測定することもできる。
　リン酸類として、リン酸、縮合リン酸、及びそれらのアルカリ金属塩が挙げられる。ここで、当該アルカリ金属塩として、リン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、テトラポリリン酸ナトリウム、ウルトラポリリン酸ナトリウムから選択される１種以上のリン酸類が挙げられる。
　さらに、本発明の研磨材スラリーに含まれるリン酸類の測定は、高速液体クロマトグラフィー法であると好ましい。高速液体クロマトグラフィー法において、ノンサプレッサ法陰イオン分析用カラムを用いることで、公知の方法によって、リン酸類の種類、及びその重量を測定することができる。例えば、ノンサプレッサ法陰イオン分析用カラムとして、Ｓｈｏｄｅｘ　ノンサプレッサ法用陰イオン分析用カラムＩＣ　Ｉ－５２４Ａ（昭光サイエンス株式会社製）が挙げられ、このノンサプレッサ法用陰イオン分析用カラムを用いることにより、本発明の研磨材スラリーに含まれるリン酸類を分離して測定することができる。
　高分子分散剤として、ポリアクリル酸、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸塩、及びそれらの共重合体から選択される１種以上の水溶性有機高分子等が挙げられる。高分子分散剤は、ポリアクリル酸塩であると特に好ましく、ポリアクリル酸アンモニウム塩であるとより好ましい。
　また、本発明の研磨材スラリーは、前記研磨材スラリーを１００質量％としたとき、前記酸化セリウム系砥粒の含有量が０．５質量％以上４０質量％以下であり、前記水酸化マグネシウム系砥粒の含有量が、０．００５質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする。
　本発明の研磨材スラリー中の酸化セリウム系砥粒の含有量が０．５質量％以上４０質量％以下であると、良好な研磨レートを実現できる観点から好ましい。また、酸化セリウム系砥粒の含有量は、３．０質量％以上３５．０質量％以下であるとより好ましく、４．０質量％以上３０．０質量％以下であるとさらに好ましく、５．０質量％以上２５．０質量％以下であると特に好ましく、１５．０質量％以上２５．０質量％以下であると最も好ましい。典型的には、本発明の研磨材スラリー中の酸化セリウム系砥粒の含有量は、４０質量％以下であってもよく、３８質量％以下であってもよく、３６質量％以下であってもよい。なお、本発明の研磨材スラリー中の酸化セリウム系砥粒の含有量は、本発明の研磨材スラリー中の全酸化希土（ＴＲＥＯ）・希土類酸化物、及びＦ（フッ素）の総含有量とする。
　また、本発明の研磨材スラリー中の水酸化マグネシウム系砥粒の含有量が、０．００５質量％以上２０質量％以下であると、研磨レートの低下を抑制することができる観点から好ましい。また、水酸化マグネシウム系砥粒の含有量は、０．０５質量％以上５質量％以下であるとより好ましく、０．１質量％以上５質量％以下であるとさらに好ましく、０．５質量％以上３質量％以下であると特に好ましい。典型的には、本発明の研磨材スラリー中の水酸化マグネシウム系砥粒の含有量は、２０質量％以下であってもよく、１８質量％以下であってもよく、１６質量％以下であってもよい。なお、本発明の研磨材スラリー中の水酸化マグネシウム系砥粒の含有量は、本発明の研磨材スラリー中のＭｇ含有量とする。
　ここで、全酸化希土（ＴＲＥＯ）・希土類酸化物の含有量はＩＣＰ－OＥＳ（誘導結合プラズマ発光分光分析法）装置又はＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析法）装置を用いて、またＦ（フッ素）含有量はフッ化物イオン電極法により測定される。さらに、水酸化マグネシウム系砥粒に含まれるＭｇ含有量はＩＣＰ－ＯＥＳ装置又はＩＣＰ－ＭＳ装置を用いて、測定される。
　具体的には、本発明の研磨材スラリー１００ｍｌをガラスビーカーに入れ、１２０℃で２４時間加熱乾燥することにより、乾燥した本発明の研磨材が得られる。当該乾燥した本発明の研磨材を用いて、各成分の含有量を測定する。全酸化希土（ＴＲＥＯ）含有量は、シュウ酸塩沈殿・焼成・重量法により測定される（単位　固形物：質量％、液体：ｇ／Ｌ）。その前処理として、当該乾燥した本発明の研磨材を、硝酸、過塩素酸、過酸化水素により溶解し、煮沸することにより、測定試料とする。また、測定対象が、液であれば、硝酸等により溶解する必要はなく、そのまま煮沸してもよい。
　また、Ｆ（フッ素）含有量は、測定対象物である固形物（研磨材）を、アルカリ溶融・温湯抽出により溶液化してフッ化物イオン電極法により当該溶液中のＦ濃度を測定することにより、固形物中のＦ含有量（質量％）を算出することができる。
　さらに、Ｍｇ含有量は、次のようにして求めることができる。当該乾燥した本発明の研磨材に、硝酸、過塩素酸、過酸化水素を添加し、加熱分解して溶液化し、ＩＣＰ－ＯＥＳ装置を用いることにより、Ｍｇ濃度を測定できる。これに水酸化物の係数を乗じて添加した水酸化Ｍｇ含有量を見積もることができる。当該水酸化物の係数は、Ｍｇ（ＯＨ）２／Ｍｇ＝｛２４．３＋（１６．０＋１．０１）×２｝／２４．３≒２．４０である。
　さらに、本発明の研磨材スラリー中の分散剤の含有量が、０．００１質量％以上１５質量％以下であると、分散性が向上する観点から好ましい。また、分散剤の含有量は、０．００１質量％以上１０質量％以下であるとより好ましく、０．００５質量％以上５質量％以下であるとさらに好ましく、０．５質量％以上３質量％以下であると特に好ましい。典型的には、本発明の研磨材スラリー中の分散剤の含有量は、１５質量％以下であってもよく、１３質量％以下であってもよく、１１質量％以下であってもよい。
　ここで、本発明の研磨材スラリー中の分散剤の含有量は、ゲル浸透クロマトグラフィー法（ＧＰＣ）、液体クロマトグラフィー法（ＬＣ）、液体クロマトグラフィー・質量分析法（ＬＣ－ＭＳ）により測定される。
　なお、本明細書中、本発明の研磨材スラリー中の酸化セリウム系砥粒、水酸化マグネシウム系砥粒、及び分散剤の各含有量は、特段の説明がない限り、研磨開始前の研磨スラリー中における各含有量である。
　また、本発明の研磨材スラリーは、前記酸化セリウム系砥粒の重量に対する前記水酸化マグネシウム系砥粒の重量の重量比が１．２５×１０－４以上４０以下であることを特徴とする。
　本発明の研磨材スラリーに含まれる、前記酸化セリウム系砥粒の重量に対する前記水酸化マグネシウム系砥粒の重量の重量比が１．２５×１０－４以上４０以下であると、研磨レートの低下を抑制することができる観点で好ましい。
　さらに、前記酸化セリウム系砥粒の重量に対する前記水酸化マグネシウム系砥粒の重量の重量比が０．００１以上１以下であるとより好ましく、当該重量比が０．０１以上０．１以下であるとさらに好ましい。
　ここで、本発明の研磨材スラリー中の酸化セリウム系砥粒の重量は、上述したように、全酸化希土（ＴＲＥＯ）・希土類酸化物、及びＦ（フッ素）の総含有量である。また、本発明の研磨材スラリー中の水酸化マグネシウム系砥粒の重量は、上述したように水酸化Ｍｇ含有量である。これにより、前記酸化セリウム系砥粒の重量に対する前記水酸化マグネシウム系砥粒の重量の重量比が求められる。なお、酸化セリウム系砥粒に対するＳＥＭ－ＥＤＸ分析により、当該酸化セリウム系砥粒中にＭｇを含有する場合、２０粒子の酸化セリウム系砥粒におけるＣｅに対するＭｇの重量比を半定量分析の結果から平均値を算出する。本発明の研磨材スラリー全体に含まれるＭｇ含有量から、当該酸化セリウム系砥粒に含まれるＭｇ重量を除くことにより、水酸化マグネシウム系砥粒の重量を算出することができる。
　また、本発明の研磨材スラリーは、前記酸化セリウム系砥粒は、酸化セリウム系砥粒を１００質量％としたとき、Ｃｅ含有量がＣｅＯ２換算で１００質量％以下であり、Ｌａ含有量がＬａ２Ｏ３換算で４０質量％以下であり、Ｆ含有量がＦ換算で１０質量％以下であり、Ｐｒ含有量がＰｒ６Ｏ１１換算で１０質量％以下であり、Ｎｄ含有量がＮｄ２Ｏ３換算で１０質量％以下であることを特徴とする。
　砥粒として用いられる酸化セリウム系砥粒は、酸化セリウムの純度が高ければ高いほど、研磨レートが高くなる点で好ましい。一方、酸化セリウムの粒子が不純物を含む場合、当該不純物としてのセリウム以外の希土類元素の割合が極力低いことも、研磨レートの向上の点で好ましい。セリウム以外の希土類元素の内、特にランタン（Ｌａ）及びプラセオジム（Ｐｒ）の割合が低いと、研磨レートが更に一層向上する。
　本発明の酸化セリウム系砥粒中のＣｅ含有量がＣｅＯ２換算で１００質量％以下であると、良好な研磨レートを実現できる観点で好ましい。また、当該Ｃｅ含有量が５０質量％以上１００質量％以下であるとより好ましく、６０質量％以上１００質量％以下であるとさらに好ましく、７０質量％以上１００質量％以下であると特に好ましく、８０質量％以上１００質量％以下であるとより特に好ましく、９０質量％以上１００質量％以下であるとまた特に好ましい。典型的には、当該Ｃｅ含有量が、１００質量％以下であってもよく、９８質量％以下であってもよく、９６質量％以下であってもよい。
　本発明の酸化セリウム系砥粒中のＬａ含有量がＬａ２Ｏ３換算で４０質量％以下であってもよい。また、当該Ｌａ含有量が０質量％以上４０質量％以下であってもよく、０．１質量％以上４０質量％以下であってもよく、２０質量％以上４０質量％以下であってもよい。典型的には、当該Ｌａ含有量が、４０質量％以下であってもよく、３８質量％以下であってもよく、３６質量％以下であってもよい。
　本発明の酸化セリウム系砥粒中のＦ含有量がＦ換算で１０質量％以下であってもよい。また、当該Ｆ含有量が０質量％以上１０質量％以下であってもよく、２質量％以上８質量％以下であってもよい。典型的には、当該Ｆ含有量が、１０質量％以下であってもよく、８質量％以下であってもよく、６質量％以下であってもよい。
　本発明の酸化セリウム系砥粒中のＰｒ含有量がＰｒ６Ｏ１１換算で１０質量％以下であってもよい。また、当該Ｐｒ含有量が０質量％以上１０質量％以下であってもよく、０．１質量％以上１０質量％以下であってもよく、２質量％以上８質量％以下であってもよい。典型的には、当該Ｐｒ含有量が、１０質量％以下であってもよく、８質量％以下であってもよく、６質量％以下であってもよい。
　本発明の酸化セリウム系砥粒中のＮｄ含有量がＮｄ２Ｏ３換算で１０質量％以下であってもよい。また、当該Ｎｄ含有量が０質量％以上１０質量％以下であってもよく、０．１質量％以上１０質量％以下であってもよく、０．１質量％以上５質量％以下であってもよい。典型的には、当該Ｎｄ含有量が、１０質量％以下であってもよく、８質量％以下であってもよく、６質量％以下であってもよい。
　本発明の酸化セリウム系砥粒中の各含有量は、次のようにして求めることができる。具体的には、ＣｅＯ２／ＴＲＥＯは、上述した全酸化希土（ＴＲＥＯ）測定を行って得られた測定試料を、過塩素酸及び過酸化水素により溶解し、ＩＣＰ－ＯＥＳ法により測定して、算出することができる。また、Ｌａ２Ｏ３／ＴＲＥＯ、Ｐｒ６Ｏ１１／ＴＲＥＯ、Ｎｄ２Ｏ３／ＴＲＥＯについても、同様に算出することができる。
　さらに、本発明の研磨材スラリーは、上述した酸化セリウム系砥粒、水酸化マグネシウム系砥粒、分散剤、および溶媒以外の任意の添加剤を含有してもよい。ここで、任意の添加剤は、分散剤、ｐＨ調整剤、粘度調整剤、キレート剤、酸化剤、界面活性剤、及び防錆剤などである。任意の添加剤の含有量は、本発明の研磨材スラリーを１００質量％としたとき、１０質量％以下であると好ましく、５質量％以下であるとより好ましく、３質量％以下であるとさらに好ましい。典型的には、当該任意の添加剤の含有量が、１０質量％以下であってもよく、８質量％以下であってもよく、６質量％以下であってもよい。
　上述した本発明の研磨材スラリーを用いて被研磨物を研磨する研磨方法について、以下説明する。
　本発明の研磨材スラリーを、研磨パッドに供給し、被研磨物の被研磨面と当該研磨パッドを接触させ、両者間の相対運動により研磨する研磨方法が挙げられる。ここで、本発明の研磨材スラリーをかけ流しする方法や、当該研磨パッドに供給され研磨に使用された本発明の研磨材スラリーを回収し、回収した本発明の研磨材スラリーを再度当該研磨パッドに供給する操作を繰り返し行うといった本発明の研磨材スラリーを循環させる方法であってもよい。本発明の研磨材スラリーは、循環して繰り返して被研磨物を研磨することができるため、使用量を抑えることができる。ここで、研磨パッドは、例えば従来から用いられている不織布やこれにポリウレタンやエポキシ等の樹脂を含浸させてなるパッド、並びにスエード材などを用いることができる。研磨圧力は、５ｋＰａ以上１．０×１０２ｋＰａ以下、特に５ｋＰａ以上５．０×１０ｋＰａ以下であると、研磨力及び研磨治具の取り扱い易さ等の点から好ましい。研磨材スラリーの供給量は、１０ｍＬ／ｍｉｎ以上２０００ｍＬ／ｍｉｎ以下であると好ましく、５０ｍＬ／ｍｉｎ以上８００ｍＬ／ｍｉｎ以下であるとより好ましい。
　本発明の研磨材スラリーにより研磨される被研磨物は、例えばガラス、石英、酸化ケイ素、ケイ素（シリコンウェハ等）、モース硬度が８以上の高硬度材料などが挙げられる。さらに、本発明の研磨材スラリーは、酸化セリウムに起因する被研磨物への化学反応によって化学的機械的研磨（ＣＭＰ、Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）も期待できる。加えて、本発明の研磨材スラリーに、酸化剤、例えば過マンガン酸カリウムや過酸化水素などの酸化剤を添加することにより、より効果的に化学反応を加速させたＣＭＰ工程も可能となる。ＣＭＰ工程で研磨される被研磨物は、例えばモース硬度が８以上の高硬度材料である。ここで、モース硬度とは、標準物質に対しての傷の付き方を元に硬度を数値化するものであって、モース硬度計を用いて常法により測定できる。モース硬度は、柔らかいものから順に１から１０までの標準物質が指定されており、具体的な標準物質は、モース硬度１がタルク、２が石こう、３が方解石、４が蛍石、５が燐灰石、６が正長石、７が石英、８がトパーズ、９がコランダム、および１０がダイヤモンドである。モース硬度は、モース硬度で硬度８以上の高硬度材料は、例えば、炭化ケイ素（モース硬度約９）、窒化ガリウム（モース硬度約９）、ダイヤモンド等が挙げられる。
　また、本発明の研磨材スラリーにより研磨される被研磨物は、表面に酸化ケイ素層を有するシリコンウェハなどが好ましく、多層構造であったり、その他にも複数の材料を複合化した複合化した複合化材料であってもよい。特に、ケイ素（シリコン）等にあっては、基板（ウェハ）を有する半導体素子の製造工程における、ＳＴＩ（シャロートレンチ分離、Ｓｈａｌｌｏｗ　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造の形成、プリメタル絶縁材料又は層間絶縁材料の平坦化、プラグ又は埋め込み金属配線の形成などに際して、本発明の研磨材スラリーを用いることができる。
　次に、上述した本発明の研磨材スラリーの製造方法について、以下説明する。本発明の研磨材スラリーの製造方法として、湿式粉砕による製造方法と、乾式粉砕による製造方法とが挙げられる。
　後述する湿式粉砕による製造方法、或いは乾式粉砕による製造方法において、原料として用いられる酸化セリウム（砥粒、ＣｅＯ２）、或いは水酸化マグネシウム（添加剤、砥粒、Ｍｇ（ＯＨ）２）の原料粒径は、レーザ回折・散乱式粒度分布測定法により測定される体積基準の積算分率５０％の粒径（Ｄ５０）である。具体的には、原料の濃度が０．０１％濃度程度になるように水で希釈することにより計測用試料を調製する。そして、レーザ回折・散乱法粒度分布測定装置（マイクロトラックベル株式会社製：ＭＴ３３００ＥＸＩＩ）を用いて体積基準の積算分率５０％の粒径（Ｄ５０）の測定を実施する。
　先ず、本発明の研磨材スラリーの湿式粉砕による製造方法について、以下説明する。
　容器に、純水、酸化セリウム（砥粒、ＣｅＯ２）、水酸化マグネシウム（添加剤、砥粒、Ｍｇ（ＯＨ）２）、及び分散剤（例えば、クエン酸三ナトリウム）を入れ、当該容器をペイントシェーカー（６０Ｈｚ）にセットし、当該容器を高速度回転させることにより、これらの混合物をスラリー化させる。なお、ペイントシェイカーではなく、ビーズミルを用いてもよい。
　当該容器に、ビーズ（ジルコニア製φ０．１ｍｍ）を入れ、スラリー化させた混合物を湿式粉砕することにより、当該混合物中の酸化セリウムを粉砕する。
　当該容器内の混合粉砕された酸化セリウムを含む混合物を、フィルタを用いて濾過することにより、ビーズと分離し、そのスラリーを採取する。
　そして、採取した上澄み液を加熱式水分計で当該上澄み液中の固形分濃度、すなわち酸化セリウム系砥粒濃度を測定し、所定濃度になるように純水を投入し、混合することにより、本発明の研磨材スラリーが得られる。
　次に、本発明の研磨材スラリーの乾式粉砕による製造方法について、以下説明する。
　容器に、酸化セリウム（砥粒、ＣｅＯ２）と、ビーズ（ジルコニア製φ０．４ｍｍ）とを入れ、当該容器をペイントシェーカー（６０Ｈｚ）にセットし、当該容器を高速度回転させることにより、酸化セリウムを乾式粉砕させる。
　当該容器内の乾式粉砕された酸化セリウムを含む混合物を、フィルタを用いて、ビーズと分離し、その乾式粉砕された酸化セリウムを含む混合物を採取する。
　その後、さらに容器に、純水、乾式粉砕された酸化セリウム（砥粒、ＣｅＯ２）、水酸化マグネシウム（添加剤、砥粒、Ｍｇ（ＯＨ）２）、及び分散剤（例えば、クエン酸三ナトリウム）を入れ、当該容器をペイントシェーカー（６０Ｈｚ）にセットし、当該容器を高速度回転させることにより、これらの混合物をスラリー化させる。
　そして、採取したスラリーを、粒子補足性能（例えば、２μｍ以上の粒子補足性能）を有するフィルタで濾過を行い、加熱式水分計で当該上澄み液中の固形分濃度、すなわち酸化セリウム系砥粒濃度を測定し、所定濃度になるように純水を投入し、混合することにより、本発明の研磨材スラリーが得られる。
　なお、本明細書において「Ｘ～Ｙ」（Ｘ，Ｙは任意の数字）と表現する場合、特に断らない限り、「Ｘ以上Ｙ以下」の意と共に、「好ましくはＸより大きい」或いは「好ましくはＹより小さい」旨の意も包含する。また、「Ｘ以上」（Ｘは任意の数字）或いは「Ｙ以下」（Ｙは任意の数字）と表現する場合、「Ｘより大きいことが好ましい」或いは「Ｙ未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。
　本発明の研磨材スラリーは、砥粒の粒径が微細であっても、経時変化による研磨レートの低下を抑制できる。
実施例１～９、及び比較例１～５に係る研磨材スラリーの物性値及び測定結果の一覧表である。
　以下、本発明に係る実施形態の研磨材スラリーについて、以下の実施例によりさらに説明する。但し、以下の実施例は、本発明を限定するものではない。
　（実施例１）
　先ず、容器に、純水、酸化セリウム系砥粒として酸化セリウム（ＣｅＯ２、原料粒径２２．２μｍ）、添加剤及び水酸化マグネシウム系砥粒として水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２、原料粒径３．５μｍ）、分散剤としてクエン酸三ナトリウムを入れ、混合することにより、酸化セリウムを含む混合物スラリーを得た。ここで、実施例１に係る研磨材スラリーを１００質量％としたとき、水酸化マグネシウムの添加量は、０．７８質量％であった。また、実施例１に係る研磨材スラリーを１００質量％としたとき、クエン酸三ナトリウムの添加量は、０．６質量％であった。
　次に、当該容器をペイントシェーカー（６０Ｈｚ）にセットし、当該容器を高速度回転させ、酸化セリウム（ＣｅＯ２）及び水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）の最終的な砥粒平均粒径が０．１μｍとなるように湿式粉砕を行った。
　当該容器内の湿式粉砕された酸化セリウムを含む混合物スラリーを、フィルタを用いて濾過することにより、ビーズと分離し、その混合物スラリーを採取した。
　採取した混合物スラリーを加熱式水分計で当該上澄み液中の固形分濃度、すなわち酸化セリウム系砥粒濃度が、実施例１に係る研磨材スラリーを１００質量％としたとき、１０質量％になるように純水を投入し、実施例１に係る研磨材スラリーを得た。
　（実施例２）
　実施例２は、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）の原料粒径を、６μｍとしたこと以外、実施例１と同様な製造方法を実施し、実施例２に係る研磨材スラリーを得た。
　（実施例３）
　実施例３は、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）の原料粒径を、０．１５μｍとしたこと以外、実施例１と同様な製造方法を実施し、実施例３に係る研磨材スラリーを得た。
　（実施例４）
　実施例４は、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）の添加量を、０．１質量％としたこと以外、実施例１と同様な製造方法を実施し、実施例４に係る研磨材スラリーを得た。
　（実施例５）
　実施例５は、分散剤をクエン酸三ナトリウムから、グルコン酸三ナトリウムに変更したこと以外、実施例１と同様な製造方法を実施し、実施例５に係る研磨材スラリーを得た。
　（実施例６）
　実施例６は、分散剤をクエン酸三ナトリウムから、（Ｌ）－酒石酸二ナトリウム・二水和物に変更したこと以外、実施例１と同様な製造方法を実施し、実施例６に係る研磨材スラリーを得た。
　（実施例７）
　実施例７は、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）の添加量を、０．０１質量％としたこと以外、実施例１と同様な製造方法を実施し、実施例７に係る研磨材スラリーを得た。
　（実施例８）
　実施例８は、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）の添加量を、１０質量％としたこと以外、実施例１と同様な製造方法を実施し、実施例８に係る研磨材スラリーを得た。
　（実施例９）
　実施例９は、酸化セリウム系砥粒である酸化セリウム（ＣｅＯ２）、及び水酸化マグネシウム系砥粒である水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）の最終的な砥粒平均粒径が０．３μｍとなるように湿式粉砕を行ったこと以外、実施例１と同様な製造方法を実施し、実施例９に係る研磨材スラリーを得た。
　（比較例１）
　比較例１は、添加剤を水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２、原料粒径３．５μｍ）から、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２、原料粒径２６．９μｍ）に変更したこと以外、実施例１と同様な製造方法を実施し、比較例１に係る研磨材スラリーを得た。
　（比較例２）
　比較例２は、添加剤を水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２、原料粒径３．５μｍ）から、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３、原料粒径７０．１μｍ））に変更したこと以外、実施例１と同様な製造方法を実施し、比較例２に係る研磨材スラリーを得た。
　（比較例３）
　比較例３は、添加剤を添加しなかったこと以外、実施例１と同様な製造方法を実施し、比較例３に係る研磨材スラリーを得た。
　（比較例４）
　比較例４は、酸化セリウム系砥粒である酸化セリウム（ＣｅＯ２）、及び水酸化マグネシウム系砥粒である水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）の砥粒平均粒径を０．７μｍとしたこと以外、実施例１と同様な製造方法を実施し、比較例４に係る研磨材スラリーを得た。
　（比較例５）
　比較例５は、添加剤を添加しなかったこと、および酸化セリウム系砥粒である酸化セリウム（ＣｅＯ２）の砥粒平均粒径を０．７μｍとしたこと以外、実施例１と同様な製造方法を実施し、比較例５に係る研磨材スラリーを得た。
　そして、実施例１～９及び比較例１～５に係る研磨材スラリーについて、次のような物性値を測定した。以下、測定した物性値、及びその物性値の測定方法を示すとともに、測定結果を図１に示す。
　〈成分分析〉
　実施例１～９及び比較例１～５に係る研磨材スラリーに用いられた酸化セリウム系砥粒中の各含有量の内、全酸化希土（ＴＲＥＯ）は、シュウ酸塩沈殿・焼成・重量法により測定した（単位　固形物：質量％、液体：ｇ／Ｌ）。当該測定の前処理として、測定対象物が固形物（研磨材原料、或いは研磨材）である場合、硝酸、過塩素酸、過酸化水素により溶解し、煮沸した。測定対象物が液体である場合、そのまま煮沸した。具体的には、実施例１～９及び比較例１～５に係る研磨材スラリー１００ｍｌを、それぞれガラスビーカーに入れ、１２０℃で２４時間加熱乾燥することにより、乾燥粉の状態にし、６０％硝酸５ｍＬ、６０％過塩素酸５ｍＬ、及び３５％過酸化水素水１ｍＬを加えることにより溶解させ、煮沸し、実施例１～９及び比較例１～５に係る測定試料とした。そして、実施例１～９及び比較例１～５に係る測定試料を、シュウ酸塩沈殿・焼成・重量法により、全酸化希土（ＴＲＥＯ）含有量を測定した。ＣｅＯ２／ＴＲＥＯは、上述した全酸化希土（ＴＲＥＯ）測定を行って得られた測定試料を、６０％硝酸５ｍＬ、６０％過塩素酸５ｍＬ、及び３５％過酸化水素水１ｍＬを加えることにより溶解し、ＩＣＰ－ＯＥＳ法により測定して、算出した。また、Ｌａ２Ｏ３／ＴＲＥＯ、Ｐｒ６Ｏ１１／ＴＲＥＯ、Ｎｄ２Ｏ３／ＴＲＥＯについても、同様に算出した。また、フッ素（Ｆ）の含有量は、当該測定試料を、アルカリ溶融・温湯抽出により溶液化してフッ化物イオン電極法により当該溶液中のＦ濃度を測定することにより、当該測定試料中のＦ含有量（質量％）を算出した。
　実施例１～９及び比較例１～５に係る研磨材スラリーに用いられた水酸化マグネシウム系砥粒の含有量は、上述した固形物（研磨材原料、或いは研磨材）測定試料に、６０％硝酸５ｍＬ、６０％過塩素酸５ｍＬ、及び３５％過酸化水素水１ｍＬを添加し、加熱分解して溶液化し、ＩＣＰ－ＯＥＳ装置を用いることにより、Ｍｇ濃度を測定した。これに水酸化物の係数を乗じて添加した水酸化Ｍｇ含有量を見積もることにより算出した。当該水酸化物の係数は、上述した通り、２．４０である。
　〈粒度評価〉
　実施例１～９及び比較例１～５に係る研磨材スラリー中の酸化セリウム（ＣｅＯ２）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）の砥粒平均粒径は、動的光散乱法を用いた粒子径分布測定により測定される粒子径（Ｄ５０）である。ここで、粒度分布の評価方法は、ゼータ電位・粒径・分子量測定システム（大塚電子株式会社製：ＥＬＳＺ－２０００ＺＳ）を用いて、ＪＩＳ　Ｚ　８８２８：２０１９「粒子径解析－動的光散乱法」に準拠して実施し、体積基準の積算分率５０％の粒子径（Ｄ５０）を測定した。また、実施例１～９及び比較例１～５に係る研磨材スラリーを、必要に応じて各研磨材スラリーにおける固形分濃度が０．００５質量％～０．１質量％となるように純水で希釈したものを測定試料とした。測定直前に、１１μｍ孔径のフィルタで当該測定試料を濾過し、超音波洗浄機（アズワン社製：ＶＳ－１００ＩＩＩ）にて３分間の超音波処理を実施した。さらに、当該測定試料の液温は２５℃に調整した。なお、粒子径（Ｄ５０）は、積算分布曲線の５０％積算値を示す粒子径であるメジアン径（Ｄ５０）をいう。
　〈研磨レート測定試験〉
　実施例１～９及び比較例１～５に係る研磨材スラリーの研磨レートを、以下の手順により評価した。研磨対象は直径６０ｍｍのソーダライムガラスを用いた。研磨装置は、エム・エー・ティー社製片面ポリッシングマシンを用いた。定盤に取り付ける研磨パッドは、ポリウレタン製研磨パッドを用いた。さらに、測定に用いた研磨材スラリーは、実施例１～９及び比較例１～５に係る研磨材スラリーの砥粒濃度を１００ｇ／Ｌに調整したものを用いた。また、研磨材スラリーの供給速度を６００ｍＬ／ｍｉｎとし、研磨面に対する圧力を９．８ｋＰａ（１００ｇ／ｃｍ２）に設定し、研磨機の回転速度を６０ｒｐｍに設定した。そして、研磨処理を実施し、研磨処理前後の研磨対象であるソーダライムガラスの質量を測定することにより、当該研磨処理によるソーダライムガラスの質量の減少量を求め、この値に基づき、研磨レートを算出した。２０分間研磨処理を実施した後の研磨レートを初期レートとし、６時間研磨処理を実施した後の研磨レートを経時レートとした。初期レートが、０．４５μｍ／ｍｉｎ以上であれば「〇〇（ＶＥＲＹ　ＧＯＯＤ）と評価し、０．４０μｍ／ｍｉｎ以上０．４５μｍ／ｍｉｎ未満であれば「〇（ＧＯＯＤ）」と評価し、０．４０μｍ／ｍｉｎ未満であれば「×（ＢＡＤ）」と評価した。経時レートが、初期レートの８０％以上であれば「〇〇（ＶＥＲＹ　ＧＯＯＤ）」と評価し、初期レートの６０％以上８０％未満であれば「〇（ＧＯＯＤ）」と評価し、初期レートの６０％未満であれば「×（ＢＡＤ）」と評価した。なお、経時レートは、０．２μｍ／ｍｉｎ以上であると好ましく、０．３２μｍ／ｍｉｎ以上であるとより好ましく、０．３６μｍ以上であると特に好ましい。
　〈研磨精度評価〉
　上述した研磨レート測定試験で６時間研磨処理が実施されたソーダライムガラスの被研磨面を純水で洗浄し、無塵状態で乾燥させた後、研磨精度の評価を行った。研磨精度の評価は、研磨処理後の当該被研磨面について、１０μｍ×１０μｍの測定範囲で、原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ　Ｆｏｒｃｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＡＦＭ）；日立ハイテクサイエンス社製ＡＦＭ５４００Ｌ）を用いて測定し、当該被研磨面の表面粗さＲａを算出することにより、評価した。表面粗さＲａが、０．２４ｎｍ未満であれば「〇〇（ＶＥＲＹ　ＧＯＯＤ）」と評価し、０．２５ｎｍ以上０．３０未満であれば「〇（ＧＯＯＤ）」と評価し、０．３０ｎｍ以上であれば「×（ＢＡＤ）」と評価した。
　〈ｐＨ測定〉
　実施例１～９及び比較例１～５に係る研磨材スラリーにｐＨメータ（ＨＯＲＩＢＡ製：ガラス電極式水素イオン濃度指示器　Ｄ－５３）の電極（ＨＯＲＩＢＡ製：スタンダード　ＴｏｕｐＨ　電極　９６１５Ｓ－１０Ｄ）、液温が２５℃に安定したことを確認した後、ｐＨを測定した。２０分間研磨処理を実施した後に測定されたｐＨを初期ｐＨとし、６時間研磨処理を実施した後に測定されたｐＨを経時ｐＨとした。
　図１に示す通り、実施例１～９に係る研磨材スラリーは、添加剤として、水酸化マグネシウム系砥粒を有することにより、酸化セリウム系砥粒及び水酸化マグネシウム系砥粒の砥粒平均粒径が０．０１μｍ～０．５μｍであっても、経時変化による劣化が抑えられた。
　実施例１～９に係る研磨材スラリーは、分散剤として、クエン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウムから選ばれる１種以上を含むことにより、経時変化による劣化が抑えられた。
　実施例１～９に係る研磨材スラリーは、研磨レートが経時変化による低下が抑えられており、その表面粗さＲａも優れていた。一方、比較例１、２に係る研磨材スラリーは、研磨処理の際、経時変化による過度な凝集が生じ、研磨不能、又は研磨処理を中断した。また、比較例４、５に係る研磨材スラリーは、酸化セリウム系砥粒、又は水酸化マグネシウム系砥粒の砥粒平均粒径が大きいことから、表面粗さＲａが０．３０ｎｍ以上であった。
　実施例１～９に係る研磨材スラリーは、ｐＨも経時変化による変動が抑えられていた。
　実施例１～９に係る研磨材スラリーは、研磨材スラリーを１００質量％としたとき、酸化セリウム系砥粒の含有量が０．５質量％以上４０質量％以下であり、水酸化マグネシウム系砥粒の含有量が、０．００５質量％以上２０質量％以下であると、良好な研磨レートを実現できた。
　実施例１～９に係る研磨材スラリーは、酸化セリウム系砥粒の重量に対する水酸化マグネシウム系砥粒の重量の重量比が１．２５×１０－４以上４０以下であると、研磨レートの低下を抑制することができた。
　実施例１～９に係る研磨材スラリーは、酸化セリウム系砥粒は、酸化セリウム系砥粒を１００質量％としたとき、Ｃｅ含有量がＣｅＯ２換算で１００質量％以下であり、Ｌａ含有量がＬａ２Ｏ３換算で４０質量％以下であり、Ｆ含有量がＦ換算で１０質量％以下であり、Ｐｒ含有量がＰｒ６Ｏ１１換算で１０質量％以下であり、Ｎｄ含有量がＮｄ２Ｏ３換算で１０質量％以下であると、良好な研磨レートを実現できた。
　本明細書開示の発明は、各発明や実施形態の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含む。
　本発明に係る研磨材スラリーは、経時変化により研磨レートが低下しにくく、ｐＨの変動が抑えられており、ＣＭＰ法で用いられる研磨材として好適である。また、本発明に係る研磨材スラリーは、経時変化により研磨レートが低下しにくく、ｐＨの変動が抑えられることから、従来よりも研磨材スラリーを長時間使用することができる。そのため製造物自体や、それに伴う廃棄物の量を減らすことができ、製造時及び廃棄物の処分におけるエネルギーコストも削減することが可能となる。これらの点により、天然資源の持続可能な管理及び効率的な利点、並びに脱炭素（カーボンニュートラル）化を達成することができる。

Claims (9)

  1. 　酸化セリウム系砥粒と、
    　水酸化マグネシウム系砥粒と、
    　分散剤と、
    　溶媒と、
    　を有し、
    　前記酸化セリウム系砥粒及び前記水酸化マグネシウム系砥粒の砥粒平均粒径が０．０１μｍ以上０．５μｍ以下であることを特徴とする研磨材スラリー。
  2. 　前記溶媒は、水を含むことを特徴とする請求項１に記載の研磨材スラリー。
  3. 　前記分散剤は、有機酸アルカリ金属塩、リン酸類、高分子分散剤から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の研磨材スラリー。
  4. 　前記有機酸アルカリ金属塩は、クエン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウムから選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の研磨材スラリー。
  5. 　前記酸化セリウム系砥粒は、酸化セリウム砥粒であることを特徴とする請求項１に記載の研磨材スラリー。
  6. 　前記研磨材スラリーを１００質量％としたとき、
    　前記酸化セリウム系砥粒の含有量が０．５質量％以上４０質量％以下であり、
    　前記水酸化マグネシウム系砥粒の含有量が、０．００５質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする請求項１～５の何れか１つに記載の研磨材スラリー。
  7. 　前記酸化セリウム系砥粒の重量に対する前記水酸化マグネシウム系砥粒の重量の重量比が１．２５×１０－４以上４０以下であることを特徴とする請求項１～５の何れか１つに記載の研磨材スラリー。
  8. 　前記酸化セリウム系砥粒は、酸化セリウム系砥粒を１００質量％としたとき、
    　Ｃｅ含有量がＣｅＯ２換算で１００質量％以下であり、
    　Ｌａ含有量がＬａ２Ｏ３換算で４０質量％以下であり、
    　Ｆ含有量がＦ換算で１０質量％以下であり、
    　Ｐｒ含有量がＰｒ６Ｏ１１換算で１０質量％以下であり、
    　Ｎｄ含有量がＮｄ２Ｏ３換算で１０質量％以下である
    　ことを特徴とする請求項１～５の何れか１つに記載の研磨材スラリー
  9. 　請求項１～５の何れか１つに記載の研磨材スラリーを用いて被研磨物を研磨することを特徴とする研磨方法。
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