JP6588050B2 - シリカ系複合微粒子を含む研磨用砥粒分散液 - Google Patents

Description

本発明は、半導体デバイス製造に使用される研磨剤として好適なシリカ系複合微粒子分散液に関し、特に基板上に形成された被研磨膜を、化学機械的研磨（ケミカルメカニカルポリッシング、ＣＭＰ）で平坦化するための研磨用砥粒分散液、特にはシリカ系複合微粒子を含む研磨用砥粒分散液に関する。

半導体基板、配線基板などの半導体デバイスなどは、高密度化・微細化することで高性能化を実現している。この半導体の製造工程においては、いわゆるケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）が適用されており、具体的にはシャロートレンチ素子分離、層間絶縁膜の平坦化、コンタクトプラグやＣｕダマシン配線の形成などに必須の技術となっている。

一般にＣＭＰ用研磨剤は、砥粒とケミカル成分とからなり、ケミカル成分は対象被膜を酸化や腐食などさせることにより研磨を促進させる役割を担う。一方で砥粒は機械的作用により研磨する役割を持ち、コロイダルシリカやヒュームドシリカ、セリア粒子が砥粒として使われる。特にセリア粒子は酸化ケイ素膜に対して特異的に高い研磨速度を示すことから、シャロートレンチ素子分離工程での研磨に適用されている。
シャロートレンチ素子分離工程では、酸化ケイ素膜の研磨だけではなく、窒化ケイ素膜の研磨も行われる。素子分離を容易にするためには、酸化ケイ素膜の研磨速度が高く、窒化ケイ素膜の研磨速度が低い事が望ましく、この研磨速度比（選択比）も重要である。

従来、このような部材の研磨方法として、比較的粗い１次研磨処理を行った後、精密な２次研磨処理を行うことにより、平滑な表面あるいはスクラッチなどの傷が少ない極めて高精度の表面を得る方法が行われている。
このような仕上げ研磨としての２次研磨に用いる研磨剤に関して、従来、例えば次のような方法等が提案されている。

例えば、特許文献１には、硝酸第一セリウムの水溶液と塩基とを、ｐＨが５〜１０となる量比で攪拌混合し、続いて７０〜１００℃に急速加熱し、その温度で熟成することを特徴とする酸化セリウム単結晶からなる酸化セリウム超微粒子（平均粒子径１０〜８０ｎｍ）の製造方法が記載されており、更にこの製造方法によれば、粒子径の均一性が高く、かつ粒子形状の均一性も高い酸化セリウム超微粒子を提供できると記載されている。

また、非特許文献１は、特許文献１に記載の酸化セリウム超微粒子の製造方法と類似した製造工程を含むセリアコートシリカの製造方法を開示している。このセリアコートシリカの製造方法は、特許文献１に記載の製造方法に含まれるような焼成―分散の工程を有さないものである。

さらに、特許文献２には、非晶質のシリカ粒子Ａの表面に、ジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた１種以上の元素を含む結晶質の酸化物層Ｂを有することを特徴とするシリカ系複合粒子が記載されている。また、好ましい態様として、非晶質のシリカ粒子Ａの表面に、アルミニウム等の元素を含む非晶質の酸化物層であって、非晶質のシリカ層とは異なる非晶質の酸化物層Ｃを有し、さらに、その上にジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた１種以上の元素を含む結晶質の酸化物層Ｂを有することを特徴とするシリカ系複合粒子が記載されている。そして、このようなシリカ系複合粒子は、非晶質のシリカ粒子Ａの表面に、結晶質の酸化物層Ｂを有するために、研磨速度を向上させることができ、かつ、シリカ粒子に前処理をすることにより、焼成時に粒子同士の焼結が抑制され研磨スラリー中での分散性を向上させることができ、さらに、酸化セリウムを含まない、あるいは酸化セリウムの使用量を大幅に低減することができるので、安価であって研磨性能の高い研磨材を提供することができると記載されている。また、シリカ系粒子Ａと酸化物層Ｂの間にさらに非晶質の酸化物層Ｃを有するものは、粒子の焼結抑制効果と研磨速度を向上させる効果に特に優れると記載されている。

特許第２７４６８６１号公報 特開２０１３−１１９１３１号公報

Ｓｅｕｎｇ−Ｈｏ Ｌｅｅ， Ｚｈｅｎｙｕ Ｌｕ， Ｓ．Ｖ．Ｂａｂｕ ａｎｄ Ｅｇｏｎ Ｍａｔｉｊｅｖｉｃ、"Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｏｘｉｄｅ ｆｉｌｍｓ ｕｓｉｎｇ ｓｉｌｉｃａ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃｏａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｃｅｒｉａ"、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ｖｏｌｕｍｅ １７、Ｉｓｓｕｅ １０、２００２、ｐｐ２７４４−２７４９

しかしながら、特許文献１に記載の酸化セリウム超微粒子について、本発明者が実際に製造して検討したところ、研磨速度が低く、さらに、研磨基材の表面に欠陥（面精度の悪化、スクラッチ増加、研磨基材表面への研磨材の残留）を生じやすいことが判明した。
これは、焼成工程を含むセリア粒子の製造方法（焼成によりセリア粒子の結晶化度が高まる）に比べて、特許文献１に記載の酸化セリウム超微粒子の製法は、焼成工程を含まず、液相（硝酸第一セリウムを含む水溶液）から酸化セリウム粒子を結晶化させるだけなので、生成する酸化セリウム粒子の結晶化度が相対的に低く、また、焼成処理を経ないため酸化セリウムが母粒子と固着せず、酸化セリウムが脱落し、研磨基材の表面に残留することが主要因であると、本発明者は推定している。

また、非特許文献１に記載のセリアコートシリカは焼成していないためセリアの結晶化度が低く、そのため、現実の研磨速度は低いと考えられ、また、セリアが脱落し、研磨基材の表面への粒子の残留も懸念される。

さらに、特許文献２に記載の酸化物層Ｃを有する態様のシリカ系複合粒子を用いて研磨すると、アルミニウム等の不純物が半導体デバイスの表面に残留し、半導体デバイスへ悪影響を及ぼすこともあることを、本発明者は見出した。

本発明は上記のような課題を解決することを目的とする。すなわち、本発明は、シリカ膜、Ｓｉウェハや難加工材であっても高速で研磨することができ、同時に高面精度（低スクラッチ、基板上の砥粒残が少ない、基板Ｒａ値の良化等）を達成でき、半導体基板、配線基板などの半導体デバイスの表面の研磨に好ましく用いることができるシリカ系複合微粒子を含む研磨用砥粒分散液を提供することを目的とする。

本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は以下の（１）〜（４）である。
（１）非晶質シリカを主成分とする母粒子の表面上に結晶性セリアを主成分とする子粒子を有し、さらにその子粒子の表面の一部にシリカ被膜を有している、下記［１］から[３]の特徴を備える平均粒子径５０〜３５０ｎｍのシリカ系複合微粒子を含む、イオン強度が０．００７以上である研磨用砥粒分散液。
［１］前記シリカ系複合微粒子は、シリカとセリアとの質量比が１００：１１〜３１６であること。
［２］前記シリカ系複合微粒子は、Ｘ線回折に供すると、セリアの結晶相のみが検出されること。
［３］前記シリカ系複合微粒子は、Ｘ線回折に供して測定される、前記結晶性セリアの結晶子径が１０〜２５ｎｍであること。
（２）イオン強度調整剤として硝酸アンモニウムおよび酢酸アンモニウムからなる群から選ばれる１種または２種を含むことを特徴とする、上記（１）に記載の研磨用砥粒分散液。
（３）シリカ膜が形成された半導体基板の平坦化のために用いることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の研磨用砥粒分散液。
（４）ｐＨが３〜８である、上記（３）に記載の研磨用砥粒分散液。

本発明によれば、シリカ膜、Ｓｉウェハや難加工材であっても高速で研磨することができ、同時に高面精度（低スクラッチ、被研磨基板の表面粗さ（Ｒａ）が低いこと等）を達成でき、半導体基板、配線基板などの半導体デバイスの表面の研磨に好ましく用いることができるシリカ系複合微粒子を含む研磨用砥粒分散液を提供することができる。
本発明の研磨用砥粒分散液は、半導体デバイス表面の平坦化に有効であり、特にはシリカ絶縁膜が形成された基板の研磨に好適である。

図１（ａ）は実施例１において得られたＳＥＭ像であり、図１（ｂ）及び（ｃ）は実施例１において得られたＴＥＭ像である。 実施例１において得られたＸ線回折パターンである。

本発明について説明する。
本発明は、非晶質シリカを主成分とする母粒子の表面上に結晶性セリアを主成分とする子粒子を有し、さらにその子粒子の表面の一部にシリカ被膜を有している、下記［１］から[３]の特徴を備える平均粒子径５０〜３５０ｎｍのシリカ系複合微粒子を含む、イオン強度が０．００７以上である研磨用砥粒分散液である。
［１］前記シリカ系複合微粒子は、シリカとセリアとの質量比が１００：１１〜３１６であること。
［２］前記シリカ系複合微粒子は、Ｘ線回折に供すると、セリアの結晶相のみが検出されること。
［３］前記シリカ系複合微粒子は、Ｘ線回折に供して測定される、前記結晶性セリアの結晶子径が１０〜２５ｎｍであること。
このような研磨用砥粒分散液を、以下では「本発明の研磨用砥粒分散液」ともいう。
また、本発明の研磨用砥粒分散液が含むシリカ系複合微粒子を、以下では「本発明の複合微粒子」ともいう。

本発明の複合微粒子について説明する。

＜母粒子＞
本発明の複合微粒子において、母粒子は非晶質シリカを主成分とする。

本発明における母粒子に含まれるシリカが非晶質であることは、例えば、次の方法で確認することができる。母粒子（シリカ微粒子）を含む分散液（本発明の研磨用砥粒分散液）を乾燥させた後、乳鉢を用いて粉砕し、例えば、従来公知のＸ線回折装置（例えば、理学電気株式会社製、ＲＩＮＴ１４００）によってＸ線回折パターンを得ると、Ｃｒｉｓｔｏｂａｌｉｔｅのような結晶性シリカのピークは現れない。このことから、母粒子（シリカ微粒子）に含まれるシリカは非晶質であることを確認できる。

また「主成分」とは、含有率が９０質量％以上であることを意味する。すなわち、母粒子において、非晶質シリカの含有率は９０質量％以上である。この含有率は９５質量％以上であることが好ましく、９８質量％以上であることがより好ましく、９９．５質量％以上であることがより好ましい。
以下に示す本発明の説明において「主成分」の文言は、このような意味で用いるものとする。

母粒子は非晶質シリカを主成分とし、その他のもの、例えば、結晶性シリカや不純物元素を含んでもよい。
例えば、前記母粒子（シリカ微粒子）において、Ｎａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ及びＺｒの各元素（以下、「特定不純物群１」と称する場合がある）の含有率が、それぞれ１００ｐｐｍ以下であることが好ましい。さらに５０ｐｐｍ以下であることが好ましく、２５ｐｐｍ以下であることがより好ましく、５ｐｐｍ以下であることがさらに好ましく、１ｐｐｍ以下であることがよりいっそう好ましい。また、前記母粒子（シリカ微粒子）におけるＵ、Ｔｈ、Ｃｌ、ＳＯ₄及びＦの各元素（以下、「特定不純物群２」と称する場合がある）の含有率は、それぞれ５ｐｐｍ以下であることが好ましい。
一般に水硝子を原料として調製したシリカ微粒子は、原料水硝子に由来する前記特定不純物群１と前記特定不純物群２を合計で数千ｐｐｍ程度含有する。
このようなシリカ微粒子が溶媒に分散してなるシリカ微粒子分散液の場合、イオン交換処理を行って前記特定不純物群１と前記特定不純物群２の含有率を下げることは可能であるが、その場合でも前記特定不純物群１と前記特定不純物群２が合計で数ｐｐｍから数百ｐｐｍ残留する。そのため水硝子を原料としたシリカ粒子を用いる場合は、酸処理等で不純物低減させることも行われている。
これに対し、アルコキシシランを原料として合成したシリカ微粒子が溶媒に分散してなるシリカ微粒子分散液の場合、通常、前記特定不純物群１及び前記特定不純物群２における各元素と各陰イオンの含有率は、それぞれ２０ｐｐｍ以下である。
なお、本発明において、母粒子（シリカ微粒子）におけるＮａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｕ、Ｔｈ、Ｃｌ、ＳＯ₄及びＦの各々の含有率は、それぞれ次の方法を用いて測定して求めた値とする。
・Ｎａ及びＫ：原子吸光分光分析
・Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｕ及びＴｈ：ＩＣＰ（誘導結合プラズマ発光分光分析）
・Ｃｌ：電位差滴定法
・ＳＯ₄及びＦ：イオンクロマトグラフ

後述のとおり本発明におけるシリカ系複合微粒子の平均粒子径は５０〜３５０ｎｍの範囲にあるので、その母粒子の平均粒子径は必然的に３５０ｎｍより小さい値となる。なお、本願において母粒子の平均粒子径は、後述する本発明の製造方法が含む工程１で使用するシリカ微粒子分散液に含まれるシリカ微粒子の平均粒子径と同じとする。この母粒子の平均粒子径が３０〜３３０ｎｍの範囲であるシリカ系複合微粒子が好適に使用される。
母粒子の平均粒子径が上記のような範囲にあると、本発明の研磨用砥粒分散液を研磨剤として用いた場合にスクラッチが少なくなる。母粒子の平均粒子径が３０ｎｍよりも小さいと研磨レートが不足する傾向がある。平均粒子径が３３０ｎｍよりも大きいと、かえって研磨レートが低下する傾向がある。また、基板の面精度が悪化する傾向がある。

本発明における母粒子（シリカ微粒子）の平均粒子径は、動的光散乱法又はレーザー回折散乱法で測定された値を意味する。具体的には、次の方法で測定して得た値を意味するものとする。シリカ微粒子を水等に分散させ、シリカ微粒子分散液を得た後、このシリカ微粒子分散液を、公知の動的光散乱法による粒子径測定装置（例えば、日機装株式会社製マイクロトラックＵＰＡ装置や、大塚電子社製ＰＡＲ−ＩＩＩ）あるいはレーザー回折散乱法による測定装置（例えば、ＨＯＲＩＢＡ社製ＬＡ―９５０）を用いて測定する。
なお、測定装置は各工程の目的や想定される粒子径や粒度分布に応じて使い分けられる。具体的には約１００ｎｍ以下で粒度の揃った原料の単分散シリカ微粒子はＰＡＲ−ＩＩＩを用い、１００ｎｍ以上とサイズが大きな単分散の原料シリカ微粒子はＬＡ−９５０で測定し、解砕によりミクロンメーターからナノメーターまで粒子径が幅広く変化する解砕工程では、公知の動的光散乱法による粒子径測定装置や公知のレーザー回折散乱法による測定装置（好ましくはマイクロトラックＵＰＡやＬＡ−９５０）を用いることが好ましい。

母粒子（シリカ微粒子）の形状は特に限定されず、例えば、球状、俵状、四面体状（三角錐型）、六面体状、八面体状、板状、不定形の他に表面に疣状突起を有するものや、金平糖状のものであってもよく、また、多孔質状のものであってもよいが、球状のものが好ましい。球状とは、単一粒子の母粒子の短径／長径比が０．８以下の粒子個数比が１０％以下のものである。母粒子は、短径／長径比が０．８以下の粒子個数比が５％以下のものであることがより好ましく、０％のものであることがさらに好ましい。
短径／長径比は、後述する本発明の複合微粒子の短径／長径比の測定方法（画像解析法）と同様の方法で測定する。

＜子粒子＞
本発明の複合微粒子は、上記のような母粒子の表面上に子粒子を有する。ここで、シリカ被膜が全体を被覆している子粒子が、シリカ被膜を介して母粒子に結合していてもよい。このような態様であっても、母粒子の表面上に子粒子が存在する態様であり、本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の複合微粒子において、子粒子は結晶性セリアを主成分とする。

前記子粒子が結晶性セリアであることは、例えば、本発明の研磨用砥粒分散液を、乾燥させたのち乳鉢を用いて粉砕し、例えば従来公知のＸ線回折装置（例えば、理学電気株式会社製、ＲＩＮＴ１４００）によって得たＸ線回折パターンにおいて、セリアの結晶相のみが検出されることから確認できる。なお、セリアの結晶相としては、Ｃｅｒｉａｎｉｔｅ等が挙げられる。

子粒子は結晶性セリア（結晶性Ｃｅ酸化物）を主成分とし、その他のもの、例えばセリウム以外の元素を含んでもよい。
ただし、上記のように、本発明の複合微粒子をＸ線回折に供するとセリアの結晶相のみが検出される。すなわち、セリア以外の結晶相を含んでいたとしても、その含有率は少ないため、Ｘ線回折による検出範囲外となる。
なお、「主成分」の定義は前述の通りである。

子粒子について、本発明の複合微粒子をＸ線回折に供して測定される、結晶性セリアの結晶子径は１０〜２５ｎｍであり、１１〜２３ｎｍであることが好ましく、１２〜２０ｎｍであることがより好ましい。

結晶性セリアの結晶子径は、Ｘ線回折パターンの最大ピークの半値全幅から求められる。そして、例えば（１１１）面の平均結晶子径は１０〜２５ｎｍ（半値全幅は０．８６〜０．３４°）であり、１１〜２３ｎｍ（半値全幅は０．７８〜０．３７°）であることがこのましく、１２〜２０ｎｍ（半値全幅は０．７９〜０．４３°）であることがより好ましい。なお、多くの場合は（１１１）面のピークの強度が最大になるが、またその結晶面は（１１１）面（２θ＝２８度近傍）に限定されず、他の結晶面、例えば（１００）面のピークの強度が最大であってもよい。その場合も同様に算出でき、その場合の平均結晶子径の大きさは、上記の（１１１）面の平均結晶子径と同じであってよい。
子粒子の平均結晶子径の測定方法を、（１１１）面（２θ＝２８度近傍）の場合を例として以下に示す。
初めに、本発明の複合微粒子を、乳鉢を用いて粉砕し、例えば従来公知のＸ線回折装置（例えば、理学電気(株)製、ＲＩＮＴ１４００）によってＸ線回折パターンを得る。そして、得られたＸ線回折パターンにおける２θ＝２８度近傍の（１１１）面のピークの半価幅を測定し、下記のＳｃｈｅｒｒｅｒの式により、結晶子径を求めることができる。
Ｄ＝Ｋλ／βｃｏｓθ
Ｄ：結晶子径（オングストローム）
Ｋ：Ｓｃｈｅｒｒｅｒ定数（ここでは、Ｋ＝０．９４）
λ：Ｘ線波長（１．７８８９オングストローム、Ｃｕランプ）
β：半価幅（ｒａｄ）
θ：反射角

子粒子の大きさは、母粒子より小さく、平均粒子径１１〜２６ｎｍであることが好ましく、１２〜２３ｎｍであることがより好ましい。子粒子の大きさは、透過型電子顕微鏡を用いて３０万倍に拡大した写真投影図（例えば後述する図１（Ｃ））において、任意の５０個の子粒子について平均粒子径を測定し、これらを単純平均して得た値を意味する。

＜シリカ被膜＞
本発明の複合微粒子は、前記母粒子の表面上に前記子粒子を有し、さらにその子粒子の表面にシリカ被膜を有している。ここで、前記母粒子の表面に前記子粒子が結合しており、さらにそれらを覆うシリカ被膜を有していてもよい。すなわち、前記母粒子の表面に前記子粒子が結合してなる複合粒子の一部をシリカ被膜が覆っていてもよい。よって、本発明の複合微粒子の最表面にはシリカ被膜が存在している。

本発明の複合微粒子について透過型電子顕微鏡を用いて観察して得られる像（ＴＥＭ像）では、母粒子の表面に子粒子の像が濃く現れるが、その子粒子の外側、すなわち、本発明の複合微粒子の表面側には、相対的に薄い像として、シリカ被膜が現れる。また、子粒子（セリア微粒子）が母粒子（シリカ微粒子）と結合している態様であってよく、シリカ被膜が一部を被覆している子粒子が、シリカ被膜を介して母粒子に結合していてもよい。
また、本発明の複合微粒子をＥＤＳ分析に供し、元素分布を得ると、粒子の表面側にＣｅ濃度が高い部分が現れるが、さらにその外側にＳｉ濃度が高い部分が現れる。
また、上記のように透過型電子顕微鏡によって特定した前記シリカ被膜の部分に電子ビームを選択的に当てたＥＤＳ測定を行って当該部分のＳｉ原子数％及びＣｅ原子数％を求めると、Ｓｉ原子数％が非常に高いことを確認することができる。具体的には、Ｃｅ原子数％に対するＳｉ原子数％の比（Ｓｉ原子数％／Ｃｅ原子数％）が０．９以上となる。

このようなシリカ被膜は、子粒子（セリア結晶粒子）と母粒子（シリカ微粒子）の結合（力）を助長すると考えられる。よって、例えば、本発明の研磨用砥粒分散液を得る工程で、焼成して得られたシリカ系複合微粒子について湿式による解砕を行うことで、シリカ系複合微粒子分散液が得られるが、シリカ被膜により、子粒子（セリア結晶粒子）が母粒子（シリカ微粒子）から外れる事を防ぐ効果があるものと考えられる。この場合、局部的な子粒子の脱落は問題なく、また、子粒子の表面の全てがシリカ被膜で覆われていない。子粒子が解砕工程で母粒子から外れない程度の強固さがあれば良い。
このような構造により、本発明の研磨用砥粒分散液を研磨剤として用いた場合、研磨速度が高く、面精度やスクラッチの悪化が少ないと考えられる。また、結晶化しているため粒子表面の−ＯＨ基が少なく、研磨基板表面の−ＯＨ基との相互作用が少ないため研磨基板表面への付着が少ないと考えられる。
また、本発明の複合微粒子では子粒子の表面の一部はシリカ層によって被覆されているので、本発明の複合微粒子の最表面（最外殻）にはシリカのＯＨ基が存在することになる。このため研磨剤として利用した場合に、本発明の複合微粒子は研磨基板表面の−ＯＨ基による電荷で反発しあい、その結果、研磨基板表面への付着が少なくなると考えられる。
また遊離セリアは正の電荷をもつため基板へ付着しやすい。本発明の複合微粒子が子粒子の表面にシリカ被膜を有している場合、子粒子のセリア粒子が研磨時に脱落しても、その表面はシリカで覆われているため負の電荷を有しており、基板への付着を低減化する効果もある。
また、セリアはシリカや研磨基板、研磨パッドとは電位が異なり、ｐＨはアルカリ性から中性付近でマイナスのゼータ電位が減少して行き、弱酸性領域では逆のプラスの電位を持つ。そのため電位の大きさの違いや極性の違いなどで研磨基材や研磨パッドに付着し、研磨基材や研磨パッドに残り易い。一方、本発明のシリカ系複合微粒子は、子粒子であるセリアがシリカ被膜でその一部が覆われているため、ｐＨがアルカリ性から酸性までマイナスの電位を維持するため、研磨基材や研磨パッドへの砥粒残りが起きにくい。

シリカ被膜の厚さは、ＴＥＭ像やＳＥＭ像から母粒子上のセリアの子粒子のシリカ被膜による被覆具合で概ね求められる。つまり、上記のように、ＴＥＭ像では、母粒子の表面に粒子径が約２０ｎｍ前後の子粒子の像が濃く現れ、その子粒子の外側に相対的に薄い像としてシリカ被膜が現れるので、子粒子の大きさと対比する事で、シリカ被膜の厚さを概ね求めることができる。この厚さは、ＳＥＭ像から子粒子が凹凸としてハッキリ確認できて、ＴＥＭ像からシリカ系複合微粒子の輪郭に凹凸が見られるのならば、シリカ被膜の厚さは２０ｎｍをはるかに下回る事が考えられる。一方、ＳＥＭ像から子粒子の凹凸がはっきりせずに、ＴＥＭ像からもシリカ系複合微粒子の輪郭に凹凸が見られないなら、シリカ被膜の厚さは約２０ｎｍ前後であると考えられる。

なお、上記のように、最外層(母粒子側の反対)のシリカ被膜は、子粒子（セリア微粒子）の全体を完全に覆っていない。すなわち、本発明の複合微粒子の最表面にはシリカ被膜が存在しているが、シリカ被膜が存在していない部分がある。また、シリカ系複合微粒子の母粒子が露出する部分が存在しても構わない。

＜本発明の複合微粒子＞
本発明の複合微粒子は、上記のように、母粒子の表面に、上記のような子粒子を有している。

本発明の複合微粒子において、シリカとセリアとの質量比は１００：１１〜３１６であり、１００：３０〜２３０であることが好ましく、１００：３０〜１５０であることがより好ましく、１００：６０〜１２０であることがさらに好ましい。シリカとセリアとの質量比は、概ね、母粒子と子粒子との質量比と同程度と考えられる。母粒子に対する子粒子の量が少なすぎると、母粒子同士が結合し、粗大粒子が発生する場合がある。この場合に本発明の研磨用砥粒分散液を含む研磨剤（研磨用砥粒分散液）は、研磨基材の表面に欠陥（スクラッチの増加などの面精度の低下）を発生させる可能性がある。また、シリカに対するセリアの量が多すぎても、コスト的に高価になるばかりでなく、資源リスクが増大する。さらに、粒子同士の融着が進む。その結果、基板表面の粗度が上昇（表面粗さＲａの悪化）したり、スクラッチが増加する、更に遊離したセリアが基板に残留する、研磨装置の廃液配管等への付着といったトラブルを起こす原因ともなりやすい。
なお、前記質量比を算定する場合の対象となるシリカとは、次の（Ｉ）〜(ＩＩＩ)の全てを含むものである。
（Ｉ）母粒子を構成するシリカ成分
（ＩＩ）母粒子に子粒子（セリア成分）が結合してなる複合微粒子を、覆ってなるシリカ被膜に含まれるシリカ成分
（ＩＩＩ）セリア子粒子中に固溶しているシリカ成分

本発明の複合微粒子におけるシリカ（ＳｉＯ₂）とセリア（ＣｅＯ₂）の含有率（質量％）は、まず本発明の複合微粒子の分散液（本発明の研磨用砥粒分散液）の固形分濃度を、１０００℃灼熱減量を行って秤量により求める。
次に、所定量の本発明の複合微粒子に含まれるセリウム（Ｃｅ）の含有率（質量％）をＩＣＰプラズマ発光分析により求め、ＣｅＯ₂質量％に換算する。そして、本発明の複合微粒子を構成するＣｅＯ₂以外の成分はＳｉＯ₂であるとして、ＳｉＯ₂質量％を算出することができる。
なお、本発明の製造方法においては、シリカとセリアの質量比は、本発明の研磨用砥粒分散液を調製する際に投入したシリカ源物質とセリア源物質との使用量から算定することもできる。これは、セリアやシリカが溶解し除去されるプロセスとなっていない場合に適用でき、そのような場合はセリアやシリカの使用量と分析値が良い一致を示す。

本発明の複合微粒子はシリカ微粒子（母粒子）の表面に粒子状の結晶性セリア（子粒子）が焼結等して結合したものであってよい。この場合、本発明の複合微粒子は、凹凸の表面形状を有している。
すなわち、母粒子と子粒子との少なくとも一方（好ましくは双方）が、それらの接点において、焼結結合し、強固に結合していてもよい。ただし、シリカ被膜に覆われた子粒子が、そのシリカ被膜を介して母粒子と結合している場合もある。

本発明の複合微粒子の粒度分布は、「粒子連結型」であっても「単分散型」であっても良いが、基板との接触面積を高く保つことができ、研磨速度が速いことから、粒子連結型が望ましい。粒子連結型とは、２以上の複合微粒子同士が各々一部において結合しているもので、連結は３以下が好ましい。母粒子同士は少なくとも一方（好ましくは双方）がそれらの接点において溶着し、あるいはセリアが介在することで固化した履歴を備えることで、強固に結合しているものと考えられる。ここで、母粒子同士が結合した後に、その表面にセリウム含有シリカ層が形成された場合の他、母粒子の表面にセリウム含有シリカ層が形成された後、他のものに結合した場合であっても、粒子連結型とする。
連結型であると基板との接触面積を多くとることができるため、研磨エネルギーを効率良く基板へ伝えることができる。そのため、研磨速度が高い。また、粒子当たりの研磨圧力が単粒子よりも低くなるためスクラッチも少ない。

本発明の複合微粒子において、画像解析法で測定された短径／長径比が０．８０以下（好ましくは０．６７以下）である粒子の個数割合は４５％以上であることが好ましい。
ここで、画像解析法で測定された短径／長径比が０．８０以下である粒子は、原則的に粒子結合型のものと考えられる。
本発明の複合微粒子の形状は、格別に制限されるものではなく、粒子連結型粒子であっても、単粒子（非連結粒子）であってもよく、通常は両者の混合物である。
ここで、該複合微粒子を含む複合微粒子分散液を研磨用途に使用する場合であって、被研磨基板に対する研磨レート向上を重視する場合は、該複合微粒子の画像解析法で測定された短径／長径比が０．８０未満（好ましくは０．６７以下）である粒子の個数割合は４５％以上（より好ましくは５１％以上）であることが好ましい。
また、同じく被研磨基板上の表面粗さが低い水準にあることを重視する場合は、該複合微粒子の画像解析法で測定された短径／長径比が０．８０以上（好ましくは０．９以上）である粒子の個数割合は４０％以上であることが好ましく、５１％以上がより好ましい。
なお、前記粒子連結型粒子とは、粒子間に再分散できない程度の化学結合が生じて粒子が連結してなるもの（凝結粒子）を意味する。また、単粒子とは、複数粒子が連結したものではなく、粒子のモルホロジーに関係なく凝集していないものを意味する。
前記の被研磨基板に対する研磨レート向上を重視する場合における、本発明の複合微粒子分散液としては、次の態様１を挙げることができる。
［態様１］本発明の複合微粒子が、更に、画像解析法で測定された短径／長径比が０．８未満である粒子の個数割合が４５％以上であることを特徴とする、本発明の分散液。
また、前記被研磨基板上の表面粗さが低い水準にあることを重視する場合における、本発明の複合微粒子分散液としては、次の態様２を挙げることができる。
［態様２］本発明の複合微粒子が、更に、画像解析法で測定された短径／長径比が０．８以上である粒子の個数割合が４０％以上であることを特徴とする、本発明の分散液。

画像解析法による短径／長径比の測定方法を説明する。透過型電子顕微鏡により、本発明の複合微粒子を倍率２５万倍（ないしは５０万倍）で写真撮影して得られる写真投影図において、粒子の最大径を長軸とし、その長さを測定して、その値を長径（ＤＬ）とする。また、長軸上にて長軸を２等分する点を定め、それに直交する直線が粒子の外縁と交わる２点を求め、同２点間の距離を測定し短径（ＤＳ）とする。これより、短径／長径比（ＤＳ／ＤＬ）を求める。そして、写真投影図で観察される任意の５０個の粒子において、短径／長径比が０．８０以下である粒子の個数割合（％）を求める。

本発明の複合微粒子は前述の粒子連結型であることがより好ましいが、その他の形状のもの、例えば球状粒子を含んでいてもよい。

本発明の複合微粒子は、比表面積が４〜１００ｍ²／ｇであることが好ましく、２０〜７０ｍ²／ｇであることがより好ましい。

ここで、比表面積（ＢＥＴ比表面積）の測定方法について説明する。
まず、乾燥させた試料（０．２ｇ）を測定セルに入れ、窒素ガス気流中、２５０℃で４０分間脱ガス処理を行い、その上で試料を窒素３０体積％とヘリウム７０体積％の混合ガス気流中で液体窒素温度に保ち、窒素を試料に平衡吸着させる。次に、上記混合ガスを流しながら試料の温度を徐々に室温まで上昇させ、その間に脱離した窒素の量を検出し、予め作成した検量線により、試料の比表面積を測定する。
このようなＢＥＴ比表面積測定法（窒素吸着法）は、例えば従来公知の表面積測定装置を用いて行うことができる。
本発明において比表面積は、特に断りがない限り、このような方法で測定して得た値を意味するものとする。

本発明の複合微粒子の平均粒子径は５０〜３５０ｎｍであることが好ましく、１７０〜２６０ｎｍであることがより好ましい。本発明の複合微粒子の平均粒子径が５０〜３５０ｎｍの範囲にある場合、研磨材として適用した際に研磨速度が高くなり好ましい。
本発明の複合微粒子の平均粒子径は、動的光散乱法又はレーザー回折散乱法で測定された値を意味する。具体的には、次の方法で測定して得た値を意味するものとする。本発明の複合微粒子を水に分散させ、この複合微粒子分散液を、公知の動的光散乱法による粒子径測定装置（例えば、日機装株式会社製マイクロトラックＵＰＡ装置や、大塚電子社製ＰＡＲ−ＩＩＩ）あるいはレーザー回折散乱法による測定装置（例えば、ＨＯＲＩＢＡ社製ＬＡ―９５０）を用いて測定する。

本発明の複合微粒子において、前記特定不純物群１の各元素の含有率は、それぞれ１００ｐｐｍ以下であることが好ましい。さらに５０ｐｐｍ以下であることが好ましく、２５ｐｐｍ以下であることがより好ましく、５ｐｐｍ以下であることがさらに好ましく、１ｐｐｍ以下であることがよりいっそう好ましい。また、本発明の複合微粒子における前記特定不純物群２の各元素の含有率は、それぞれ５ｐｐｍ以下であることが好ましい。本発明の複合微粒子における特定不純物群１及び前記特定不純物群２それぞれの元素の含有率を低減させる方法については、母粒子（シリカ微粒子）について述べた方法が適用できる。
なお、本発明の複合微粒子における前記特定不純物群１と前記特定不純物群２の各々の元素の含有率は、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ発光分光分析装置）を用いて測定して求める値とする。

＜本発明の研磨用砥粒分散液＞
本発明の研磨用砥粒分散液について説明する。
本発明の研磨用砥粒分散液は、上記のような本発明の複合微粒子が分散溶媒に分散しているものである。
本発明の研磨用砥粒分散液は分散溶媒として、水及び／又は有機溶媒を含む。この分散溶媒として、例えば純水、超純水、イオン交換水のような水を用いることが好ましい。さらに、本発明の研磨用砥粒分散液は、研磨性能を制御するための添加剤として、研磨促進剤、界面活性剤、ｐＨ調整剤及びｐＨ緩衝剤からなる群より選ばれる１種以上を添加することで研磨スラリーとして好適に用いられる。

本発明の研磨用砥粒分散液は、ＳｉＯ₂絶縁膜が形成された半導体基板の平坦化用の研磨用砥粒分散液として好適に使用することができる。ここで本発明の研磨用砥粒分散液を用いてシリカ膜が形成された半導体基板を平坦化する場合、本発明の研磨用砥粒分散液のｐＨを３〜８とすることが好ましい。
本発明の研磨用砥粒分散液は半導体基板などを研磨する際の研磨速度が高く、また研磨時に研磨面のキズ（スクラッチ）が少ない、基板への砥粒の残留が少ないなどの効果に優れている。

本発明の研磨用砥粒分散液は、本発明の複合微粒子を含み、そのイオン強度が０．００７以上のものである。本発明の研磨用砥粒分散液は、イオン強度の条件を満たす限り、本発明の複合微粒子以外の成分を含んでも構わない。その様な例としては、後記したイオン強度調整用の添加剤、研磨促進剤、界面活性剤、親水性化合物、複素環化合物、ｐＨ調整剤、ｐＨ緩衝剤などの各種添加剤を挙げることができる。
研磨用砥粒分散液のイオン強度が０．００７以上である場合、研磨速度の改善が見られる。このイオン強度の上限は０．１であってよく、０．０４であることが好ましい。
本発明の研磨用砥粒分散液のイオン強度は、下式から算出される値を意味するものとする。

ここで式中のＪはイオン強度を表す。Ｃｉは各イオンのモル濃度を表し、Ｚiは各イオンの価数を表す。なお、各イオンのモル濃度は、各物質の研磨用砥粒分散液のｐＨにおいて解離する物質のイオン濃度であるため、各物質の酸解離定数ｐＫａあるいは塩基解離定数ｐＫｂを用いて算出する。研磨用砥粒分散液にＡ^-とＢ⁺とに解離する塩を添加する場合は、酸ＡＨ、塩基ＢＯＨとに分け、Ａ^-とＨ⁺、及びＢ⁺とＯＨ^-各々のイオン濃度を算出する。またｐＨ調整などで使用する酸についても同様でＡＨをＡ^-とＨ⁺と分けて計算し、上記計算式にあてはめて算出する。

本発明の研磨用砥粒分散液はイオン強度調整剤を含むことが好ましい。イオン強度調整剤は、本発明の研磨用砥粒分散液のイオン強度を０．００７以上とするために添加されてもよい。
本発明の研磨用砥粒分散液はイオン強度調整剤として硝酸アンモニウムおよび酢酸アンモニウムからなる群から選ばれる１種または２種を含むことが好ましい。

本発明の研磨用砥粒分散液におけるイオン強度調整剤の含有率は特に限定されないが、例えば２００〜２０００ｐｐｍとすることが好ましく、３００〜１５００ｐｐｍとすることがより好ましい。

また、本発明の研磨用砥粒分散液を備える分散溶媒として、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、メチルイソカルビノールなどのアルコール類；アセトン、２−ブタノン、エチルアミルケトン、ジアセトンアルコール、イソホロン、シクロヘキサノンなどのケトン類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなどのアミド類；ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピランなどのエーテル類；２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、エチレングリコールジメチルエーテルなどのグリコールエーテル類；２−メトキシエチルアセテート、２−エトキシエチルアセテート、２−ブトキシエチルアセテートなどのグリコールエーテルアセテート類；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル、酢酸アミル、乳酸エチル、エチレンカーボネートなどのエステル類；ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類；ヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素類；塩化メチレン、１，２−ジクロルエタン、ジクロロプロパン、クロルベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類；ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−オクチル−２−ピロリドンなどのピロリドン類などの有機溶媒を用いることができる。これらを水と混合して用いてもよい。

本発明の研磨用砥粒分散液は、カチオンコロイド滴定を行った場合に、下記式（１）で表される流動電位変化量（ΔＰＣＤ）と、クニックにおけるカチオンコロイド滴定液の添加量（Ｖ）との比（ΔＰＣＤ／Ｖ）が―１１０．０〜―１５．０となる流動電位曲線が得られるものであることが好ましい。
ΔＰＣＤ／Ｖ＝（Ｉ−Ｃ）／Ｖ・・・式（１）
Ｃ：前記クニックにおける流動電位（ｍＶ）
Ｉ：前記流動電位曲線の開始点における流動電位（ｍＶ）
Ｖ：前記クニックにおける前記カチオンコロイド滴定液の添加量（ｍｌ）

ここで、カチオンコロイド滴定は、固形分濃度を１質量％に調整した本発明の研磨用砥粒分散液８０ｇにカチオンコロイド滴定液を添加することで行う。カチオンコロイド滴定液として、０．００１Ｎポリ塩化ジアリルジメチルアンモニウム溶液を用いる。その他の測定条件は文献やメーカー推奨の常法にのっとって好適な方法で行われる。

このカチオンコロイド滴定によって得られる流動電位曲線とは、カチオン滴定液の添加量（ｍｌ）をＸ軸、本発明の研磨用砥粒分散液の流動電位（ｍＶ）をＹ軸に取ったグラフである。
また、クニックとは、カチオンコロイド滴定によって得られる流動電位曲線において急激に流動電位が変化する点（変曲点）である。具体的には、流動電位曲線の変曲点であり、この点（変曲点）をクニックとする。そしてこの点（変曲点）における流動電位をＣ（ｍＶ）とし、この点（変曲点）におけるカチオンコロイド滴定液の添加量をＶ（ｍｌ）とする。
流動電位曲線の開始点とは、滴定前の本発明の研磨用砥粒分散液における流動電位である。具体的には流動電位曲線における、カチオンコロイド滴定液の添加量が０である点を開始点とする。この点における流動電位をＩ（ｍＶ）とする。

上記のΔＰＣＤ／Ｖの値が−１１０．０〜−１５．０であると、本発明の研磨用砥粒分散液を研磨剤として用いた場合、研磨剤の研磨速度がより向上する。このΔＰＣＤ／Ｖは、本発明の複合微粒子表面におけるシリカ被膜の被覆具合及び／又は複合微粒子の表面における子粒子の露出具合あるいは脱離しやすいシリカの存在を反映していると考えられる。ΔＰＣＤ／Ｖの値が上記範囲内であると、湿式による解砕時において子粒子は脱離する事が少なく、研磨速度も高いと本発明者は推定している。逆にΔＰＣＤ／Ｖの値が−１１０．０よりもその絶対値が大きい場合は、複合微粒子表面がシリカ被膜で全面覆われているため解砕工程にて子粒子脱落は起き難いが研磨時にシリカが脱離しがたく研磨速度が低下する。一方、−１５．０よりもその絶対値が小さい場合は脱落が起きやすいと考えられる。上記範囲内であると、研磨時において子粒子表面が適度に露出して子粒子の脱落が少なく、研磨速度がより向上すると本発明者は推定している。ΔＰＣＤ／Ｖは、−１００．０〜−１５．０であることがより好ましく、−１００．０〜−２０．０であることがさらに好ましい。

本発明の研磨用砥粒分散液は、そのｐＨ値を３〜８の範囲とした場合に、カチオンコロイド滴定を始める前、すなわち、滴定量がゼロである場合の流動電位がマイナスの電位となるものであることが好ましい。これは、この流動電位がマイナスの電位を維持する場合、同じくマイナスの表面電位を示す研磨基材への砥粒（シリカ系複合微粒子）の残留が生じ難いからである。

＜研磨促進剤＞
本発明の研磨用砥粒分散液には、被研磨材の種類によっても異なるが、必要に応じて従来公知の研磨促進剤を使用することができる。この様な例としては、過酸化水素、過酢酸、過酸化尿素など及びこれらの混合物を挙げることができる。このような過酸化水素等の研磨促進剤を含む研磨剤組成物を用いると、被研磨材が金属の場合には効果的に研磨速度を向上させることができる。

研磨促進剤の別の例としては、硫酸、硝酸、リン酸、シュウ酸、フッ酸等の無機酸、酢酸等の有機酸、あるいはこれら酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、アミン塩及びこれらの混合物などを挙げることができる。これらの研磨促進剤を含む研磨用組成物の場合、複合成分からなる被研磨材を研磨する際に、被研磨材の特定の成分についての研磨速度を促進することにより、最終的に平坦な研磨面を得ることができる。

本発明の研磨用砥粒分散液が研磨促進剤を含有する場合、その含有量としては、０．１〜１０質量％であることが好ましく、０．５〜５質量％であることがより好ましい。

＜界面活性剤及び／又は親水性化合物＞
本発明の研磨用砥粒分散液の分散性や安定性を向上させるためにカチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性系の界面活性剤又は親水性化合物を添加することができる。界面活性剤と親水性化合物は、いずれも被研磨面への接触角を低下させる作用を有し、均一な研磨を促す作用を有する。界面活性剤及び／又は親水性化合物としては、例えば、以下の群から選ばれるものを使用することができる。

陰イオン界面活性剤として、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩が挙げられ、カルボン酸塩として、石鹸、Ｎ−アシルアミノ酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルエーテルカルボン酸塩、アシル化ペプチド；スルホン酸塩として、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼン及びアルキルナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、Ｎ−アシルスルホン酸塩；硫酸エステル塩として、硫酸化油、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテル硫酸塩、アルキルアミド硫酸塩；リン酸エステル塩として、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテルリン酸塩を挙げることができる。

陽イオン界面活性剤として、脂肪族アミン塩、脂肪族４級アンモニウム塩、塩化ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩；両性界面活性剤として、カルボキシベタイン型、スルホベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン、レシチン、アルキルアミンオキサイドを挙げることができる。

非イオン界面活性剤として、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型が挙げられ、エーテル型として、ポリオキシエチレンアルキル及びアルキルフェニルエーテル、アルキルアリルホルムアルデヒド縮合ポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが挙げられ、エーテルエステル型として、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル、エステル型として、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、ポリグリセリンエステル、ソルビタンエステル、プロピレングリコールエステル、ショ糖エステル、含窒素型として、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミド等が例示される。その他に、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。

界面活性剤としては陰イオン界面活性剤もしくは非イオン系界面活性剤が好ましく、また、塩としては、アンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩等が挙げられ、特にアンモニウム塩及びカリウム塩が好ましい。

さらに、その他の界面活性剤、親水性化合物等としては、グリセリンエステル、ソルビタンエステル及びアラニンエチルエステル等のエステル；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルケニルエーテル、アルキルポリエチレングリコール、アルキルポリエチレングリコールアルキルエーテル、アルキルポリエチレングリコールアルケニルエーテル、アルケニルポリエチレングリコール、アルケニルポリエチレングリコールアルキルエーテル、アルケニルポリエチレングリコールアルケニルエーテル、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、アルキルポリプロピレングリコール、アルキルポリプロピレングリコールアルキルエーテル、アルキルポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、アルケニルポリプロピレングリコール等のエーテル；アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、カードラン及びプルラン等の多糖類；グリシンアンモニウム塩及びグリシンナトリウム塩等のアミノ酸塩；ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリリシン、ポリリンゴ酸、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリ（ｐ−スチレンカルボン酸）、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、アミノポリアクリルアミド、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリアミド酸アンモニウム塩、ポリアミド酸ナトリウム塩及びポリグリオキシル酸等のポリカルボン酸及びその塩；ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びポリアクロレイン等のビニル系ポリマ；メチルタウリン酸アンモニウム塩、メチルタウリン酸ナトリウム塩、硫酸メチルナトリウム塩、硫酸エチルアンモニウム塩、硫酸ブチルアンモニウム塩、ビニルスルホン酸ナトリウム塩、１−アリルスルホン酸ナトリウム塩、２−アリルスルホン酸ナトリウム塩、メトキシメチルスルホン酸ナトリウム塩、エトキシメチルスルホン酸アンモニウム塩、３−エトキシプロピルスルホン酸ナトリウム塩等のスルホン酸及びその塩；プロピオンアミド、アクリルアミド、メチル尿素、ニコチンアミド、コハク酸アミド及びスルファニルアミド等のアミド等を挙げることができる。

なお、適用する被研磨基材がガラス基板等である場合は、何れの界面活性剤であっても好適に使用できるが、半導体集積回路用シリコン基板などの場合であって、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はハロゲン化物等による汚染の影響を嫌う場合にあっては、酸もしくはそのアンモニウム塩系の界面活性剤を使用することが望ましい。

本発明の研磨用砥粒分散液が界面活性剤及び／又は親水性化合物を含有する場合、その含有量は、総量として、研磨用砥粒分散液の１Ｌ中、０．００１〜１０ｇとすることが好ましく、０．０１〜５ｇとすることがより好ましく０．１〜３ｇとすることが特に好ましい。

界面活性剤及び／又は親水性化合物の含有量は、充分な効果を得る上で、研磨用砥粒分散液の１Ｌ中、０．００１ｇ以上が好ましく、研磨速度低下防止の点から１０ｇ以下が好ましい。

界面活性剤又は親水性化合物は１種のみでもよいし、２種以上を使用してもよく、異なる種類のものを併用することもできる。

＜複素環化合物＞
本発明の研磨用砥粒分散液を適用する被研磨基材に金属が含まれる場合、金属に不動態層又は溶解抑制層を形成させることで被研磨基材の侵食を抑制するために、本発明の研磨用砥粒分散液へ複素環化合物を含有させても構わない。ここで、「複素環化合物」とはヘテロ原子を１個以上含んだ複素環を有する化合物である。ヘテロ原子とは、炭素原子、又は水素原子以外の原子を意味する。複素環とはヘテロ原子を少なくとも一つ持つ環状化合物を意味する。ヘテロ原子は複素環の環系の構成部分を形成する原子のみを意味し、環系に対して外部に位置していたり、少なくとも一つの非共役単結合により環系から分離していたり、環系のさらなる置換基の一部分であるような原子は意味しない。ヘテロ原子として好ましくは、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、リン原子、ケイ素原子、及びホウ素原子などを挙げることができるがこれらに限定されるものではない。複素環化合物の例として、イミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾチアゾール、テトラゾールなどを用いることができる。より具体的には、１，２，３，４−テトラゾール、５−アミノ−１，２，３，４−テトラゾール、５−メチル−１，２，３，４−テトラゾール、１，２，３−トリアゾール、４−アミノ−１，２，３−トリアゾール、４，５−ジアミノ−１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、３−アミノ１，２，４−トリアゾール、３，５−ジアミノ−１，２，４−トリアゾールなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

本発明の研磨用砥粒分散液に複素環化合物を配合する場合の含有量については、０．００１〜１．０質量％であることが好ましく、０．００１〜０．７質量％であることがより好ましく、０．００２〜０．４質量％であることがさらに好ましい。

＜ｐＨ調整剤＞
上記各添加剤の効果を高めるためなどに必要に応じて酸又は塩基を添加して研磨用組成物のｐＨを調節することができる。

本発明の研磨用砥粒分散液をｐＨ７以上に調整するときは、ｐＨ調整剤として、アルカリ性のものを使用する。望ましくは、水酸化ナトリウム、アンモニア水、炭酸アンモニウム、エチルアミン、メチルアミン、トリエチルアミン、テトラメチルアミンなどのアミンが使用される。

本発明の研磨用砥粒分散液をｐＨ７未満に調整するときは、ｐＨ調整剤として、酸性のものが使用される。例えば、酢酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、グリセリン酸などのヒドロキシ酸類の様な、塩酸、硝酸などの鉱酸が使用される。

＜ｐＨ緩衝剤＞
本発明の研磨用砥粒分散液のｐＨ値を一定に保持するために、ｐＨ緩衝剤を使用しても構わない。ｐＨ緩衝剤としては、例えば、リン酸２水素アンモニウム、リン酸水素２アンモニウム、４ホウ酸アンモ四水和水などのリン酸塩及びホウ酸塩又は有機酸などを使用することができる。

本発明の研磨用砥粒分散液に含まれる固形分濃度は０．１〜３０質量％の範囲にあることが好ましい。この固形分濃度が低すぎると研磨速度が低下する可能性がある。逆に固形分濃度が高すぎても研磨速度はそれ以上向上する場合は少ないので、不経済となり得る。

＜本発明の製造方法＞
本発明の研磨用砥粒分散液の製造方法は特に限定されないが、次に説明する本発明の製造方法によって製造することが好ましい。
本発明の製造方法は、下記の工程１〜工程３を含むことを特徴とする研磨用砥粒分散液の製造方法である。
工程１：シリカ微粒子が溶媒に分散してなるシリカ微粒子分散液を撹拌し、温度を５〜９８℃、ｐＨを範囲７．０〜９．０に維持しながら、ここへセリウムの金属塩を連続的又は断続的に添加し、前駆体粒子を含む前駆体粒子分散液を得る工程。
工程２：前記前駆体粒子分散液を乾燥させ、４００〜１,２００℃で焼成し、得られた焼成体に、次の処理をして焼成体解砕分散液を得る工程。
溶媒を加えて、ｐＨ８．６〜１０．８の範囲にて、湿式で解砕処理する。
工程３：前記焼成体解砕分散液を、相対遠心加速度３００Ｇ以上にて遠心分離処理を行い、続いて沈降成分を除去し、（好ましくはイオン強度調整剤を加えて）研磨用砥粒分散液を得る工程。
このような本発明の製造方法によって、本発明の研磨用砥粒分散液を製造することができる。

本発明の製造方法について説明する。
本発明の製造方法は以下に説明する工程１〜工程３を備える。

＜本発明の製造方法＞
＜工程１＞
工程１ではシリカ微粒子が溶媒に分散してなるシリカ微粒子分散液を用意する。
本発明の製造方法により、半導体デバイスなどの研磨に適用するシリカ系複合微粒子分散液（研磨用砥粒分散液）を調製しようとする場合は、シリカ微粒子分散液として、アルコキシシランの加水分解により製造したシリカ微粒子が溶媒に分散してなるシリカ微粒子分散液を用いることが好ましい。なお、従来公知のシリカ微粒子分散液（水硝子を原料として調製したシリカ微粒子分散液等）を原料とする場合は、シリカ微粒子分散液を酸処理し、更に脱イオン処理して使用することが好ましい。この場合、シリカ微粒子に含まれるＮａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｕ、Ｔｈ、Ｃｌ、ＳＯ₄及びＦの含有率が少なくなり、具体的には、１００ｐｐｍ以下となり得るからである。
なお、具体的には、工程１で使用する原料であるシリカ微粒子分散液中のシリカ微粒子として、次の（ａ）と（ｂ）の条件を満たすものが好適に使用される。
（ａ）Ｎａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ及びＺｒの含有率が、それぞれ１００ｐｐｍ以下。
（ｂ）Ｕ、Ｔｈ、Ｃｌ、ＳＯ₄及びＦの含有率が、それぞれ５ｐｐｍ以下。

工程１では、上記のようなシリカ微粒子が溶媒に分散したシリカ微粒子分散液を撹拌し、温度を５〜９８℃、ｐＨ範囲を７．０〜９．０に維持しながら、ここへセリウムの金属塩を連続的又は断続的に添加し、前駆体粒子を含む前駆体粒子分散液を得る。

前記シリカ微粒子分散液における分散媒は水を含むことが好ましく、水系のシリカ微粒子分散液（水ゾル）を使用することが好ましい。

前記シリカ微粒子分散液における固形分濃度は、ＳｉＯ₂換算基準で１〜４０質量％であることが好ましい。この固形分濃度が低すぎると、製造工程でのシリカ濃度が低くなり生産性が悪くなり得る。

また、陽イオン交換樹脂又は陰イオン交換樹脂、あるいは鉱酸、有機酸等で不純物を抽出し、限外ろ過膜などを用いて、必要に応じて、シリカ微粒子分散液の脱イオン処理を行うことができる。脱イオン処理により不純物イオンなどを除去したシリカ微粒子分散液は表面にケイ素を含む水酸化物を形成させやすいのでより好ましい。なお、脱イオン処理はこれらに限定されるものではない。

工程１では、上記のようなシリカ微粒子分散液を撹拌し、温度を５〜９８℃、ｐＨ範囲を７．０〜９．０に維持しながら、ここへセリウムの金属塩を連続的又は断続的に添加する。
セリウムの金属塩は限定されるものではないが、セリウムの塩化物、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、炭酸塩、金属アルコキシドなどを用いることができる。具体的には、硝酸第一セリウム、炭酸セリウム、硫酸第一セリウム、塩化第一セリウムなどを挙げることができる。なかでも、硝酸第一セリウムや塩化第一セリウムが好ましい。中和と同時に過飽和となった溶液から、結晶性セリウム酸化物が生成し、それらは速やかにシリカ微粒子に凝集沈着機構で付着するので結合性酸化物形成の効率が高く好ましい。しかしこれら金属塩に含まれる硫酸イオン、塩化物イオン、硝酸イオンなどは、腐食性を示す。そのため調合後に後工程で洗浄し５ｐｐｍ以下に除去する必要がある。一方、炭酸塩は炭酸ガスとして調合中に放出され、またアルコキシドは分解してアルコールとなるため、好ましい。

シリカ微粒子分散液に対するセリウムの金属塩の添加量は、得られる本発明の複合微粒子におけるシリカとセリアとの質量比が、前述のように、１００：１１〜３１６の範囲となる量とする。

シリカ微粒子分散液にセリウムの金属塩を添加した後、撹拌する際の温度は５〜９８℃であることが好ましく、１０〜９５℃であることがより好ましい。この温度が低すぎるとシリカの溶解度が著しく低下するため、セリアの結晶化が制御されなくなり、粗大なセリアの結晶性酸化物が生成して、シリカ微粒子（母粒子）への付着が起こり難くなる事が考えられる。
逆に、この温度が高すぎるとシリカの溶解度が著しく増し、結晶性のセリア酸化物の生成が抑制される事が考えられる。更に、反応器壁面にスケールなどが生じやすくなり好ましくない。

また、撹拌する際の時間は０．５〜２４時間であることが好ましく、０．５〜１８時間であることがより好ましい。この時間が短すぎると結晶性の酸化セリウムが十分に形成できないため好ましくない。逆に、この時間が長すぎても結晶性の酸化セリウムの形成はそれ以上反応が進まず不経済となる。なお、前記セリウム金属塩の添加後に、所望により５〜９８℃で熟成しても構わない。熟成により、セリウム化合物が母粒子に沈着する反応をより促進させることができる。

また、シリカ微粒子分散液にセリウムの金属塩を添加し、撹拌する際のシリカ微粒子分散液のｐＨ範囲は７．０〜９．０とするが、７．６〜８．６とすることが好ましい。この際、アルカリ等を添加しｐＨ調整を行うことが好ましい。このようなアルカリの例としては、公知のアルカリを使用することができる。具体的には、アンモニア水溶液、水酸化アルカリ、アルカリ土類金属、アミン類の水溶液などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

このような工程１によって、本発明の複合微粒子の前駆体である粒子（前駆体粒子）を含む分散液（前駆体粒子分散液）が得られる。

工程１で得られた前駆体粒子分散液を、工程２に供する前に、純水やイオン交換水などを用いて、さらに希釈あるいは濃縮して、次の工程２に供してもよい。

なお、前駆体粒子分散液における固形分濃度は１〜２７質量％であることが好ましい。

また、所望により、前駆体粒子分散液を、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂、限外ろ過膜、イオン交換膜、遠心分離などを用いて脱イオン処理してもよい。

工程１は、より好適には、シリカ微粒子分散液の温度範囲を５〜５２℃とし、ｐＨ範囲を７．０〜９．０に維持しながら、セリウムの金属塩を連続的又は断続的に添加し、前駆体粒子分散液を調製し、更に該前駆体粒子分散液を温度５〜５２℃で熟成することにより行われる。工程１をこのような条件で行った場合、セリウムの金属塩あるいは水酸化セリウムがシリカと液相で反応し、セリウムシリケート化合物が生成し、セリアの結晶成長が阻害される。また同時にセリア微結晶も生成し、母粒子上にセリウムシリケート化合物及びセリアの微結晶が形成される。

＜工程２＞
工程２では、前駆体粒子分散液を乾燥させた後、４００〜１,２００℃で焼成する。

乾燥する方法は特に限定されない。従来公知の乾燥機を用いて乾燥させることができる。具体的には、箱型乾燥機、バンド乾燥機、スプレードライアー等を使用することができる。
なお、好適には、さらに乾燥前の前駆体粒子分散液のｐＨを６．０〜７．０とすることが推奨される。乾燥前の前駆体粒子分散液のｐＨを６．０〜７．０とした場合、強固な凝集体が生成することを抑制できるからである。
乾燥後、焼成する温度は４００〜１２００℃であるが、８００〜１１００℃であることが好ましく、１０００〜１０９０℃であることがより好ましい。このような温度範囲において焼成すると、母粒子上のセリウムシリケート化合物からセリウムが拡散してセリアの結晶化が十分に進行し、その結果セリア粒子はシリカ層で被覆される。また、セリア微粒子の表面に存在するシリカ被膜が、適度に厚膜化し、母粒子と子粒子とが強固に結合する。この温度が高すぎると、セリアの結晶が異常成長したり、セリア粒子上のシリカ被膜が厚くなり母粒子との結合が進むが、セリアの子粒子を厚く覆う事も予想され、母粒子を構成する非晶質シリカが結晶化したり、粒子同士の融着が進む可能性もある。

工程２では、焼成して得られた焼成体に次の処理をして焼成体解砕分散液を得る。
溶媒を加えて、ｐＨ８．６〜１０．８（好ましくは９．０〜１０．６）の範囲にて、湿式で解砕処理する。
湿式の解砕装置としても従来公知の装置を使用することができるが、例えば、バスケットミル等のバッチ式ビーズミル、横型・縦型・アニュラー型の連続式のビーズミル、サンドグラインダーミル、ボールミル等、ロータ・ステータ式ホモジナイザー、超音波分散式ホモジナイザー、分散液中の微粒子同士をぶつける衝撃粉砕機等の湿式媒体攪拌式ミル（湿式解砕機）が挙げられる。湿式媒体攪拌ミルに用いるビーズとしては、例えば、ガラス、アルミナ、ジルコニア、スチール、フリント石等を原料としたビーズを挙げることができる。
溶媒としては、水及び／又は有機溶媒が使用される。例えば、純水、超純水、イオン交換水のような水を用いることが好ましい。また、得られる焼成体解砕分散液の固形分濃度は、格別に制限されるものではないが、例えば、０．３〜５０質量％の範囲にあることが好ましい。

なお、前記湿式による解砕を行う場合は、溶媒のｐＨを８．６〜１０．８（好ましくは９．０〜１０．６）に維持しながら湿式による解砕を行う。ｐＨをこの範囲に維持すると、カチオンコロイド滴定を行った場合に、前記式（１）で表される、流動電位変化量（ΔＰＣＤ）と、クニックにおけるカチオンコロイド滴定液の添加量（Ｖ）との比（ΔＰＣＤ／Ｖ）が−１１０．０〜−１５．０となる流動電位曲線が得られる本発明の研磨用砥粒分散液を、最終的により容易に得ることができる。
すなわち、前述の好ましい態様に該当する本発明の研磨用砥粒分散液が得られる程度に、解砕を行うことが好ましい。前述のように、好ましい態様に該当する本発明の研磨用砥粒分散液を研磨剤に用いた場合、研磨速度がより向上するからである。これについて本発明者は、本発明の複合微粒子表面におけるシリカ被膜が適度に薄くなること、及び／又は複合微粒子表面の一部に子粒子が適度に露出することで、研磨速度がより向上し、且つセリアの子粒子の脱落を制御できると推定している。また、シリカ被膜が薄いか剥げた状態であるため、子粒子が研磨時にある程度脱離しやすくなると推定している。ΔＰＣＤ／Ｖは、−１００．０〜−１５．０であることがより好ましく、−１００．０〜−２０．０であることがさらに好ましい。

＜工程３＞
工程３では、工程２において得られた前記焼成体解砕分散液について、相対遠心加速度３００Ｇ以上にて遠心分離処理を行い、続いて沈降成分を除去し、研磨用砥粒分散液を得る。ここで沈降成分を除去した後、イオン強度調整剤を加えてイオン強度が０．００７以上の研磨用砥粒分散液を得ることが好ましい。
具体的には、前記焼成体解砕分散液について、遠心分離処理による凝集塊や異常成長粒子などの粗大粒子の除去を行う。遠心分離処理における相対遠心加速度は３００Ｇ以上とする。遠心分離処理後、沈降成分を除去し、シリカ系複合微粒子分散液（研磨用砥粒分散液）を得ることができる。相対遠心加速度の上限は格別に制限されるものではないが、実用上は１０，０００Ｇ以下で使用される。
ここで相対遠心加速度とは、地球の重力加速度を１Ｇとして、その比で表したものである。

工程３では、上記の条件を満たす遠心分離処理を備えることが必要である。遠心加速度が上記の条件に満たない場合は、研磨用砥粒分散液中に粗大粒子が残存するため、研磨用砥粒分散液を用いた研磨材などの研磨用途に使用した際に、スクラッチが発生する原因となる。
本発明では、上記の製造方法によって得られる研磨用砥粒分散液を、更に乾燥させて、シリカ系複合微粒子を得ることができる。乾燥方法は特に限定されず、例えば、従来公知の乾燥機を用いて乾燥させることができる。

このような本発明の製造方法によって、本発明の研磨用砥粒分散液を得ることができる。
また、シリカ微粒子分散液にセリウムの金属塩を添加した際に、調合液の還元電位が正の値をとることが望ましい。酸化還元電位が負となった場合、セリウム化合物がシリカ粒子表面に沈着せずに板状・棒状などのセリウム単独粒子が生成するからである。酸化還元電位を正に保つ方法として過酸化水素などの酸化剤を添加したり、エアーを吹き込む方法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

以下、本発明について実施例に基づき説明する。本発明はこれらの実施例に限定されない。

＜実験１＞
初めに、実施例及び比較例における各測定方法及び試験方法の詳細について説明する。各実施例及び比較例について、以下の各測定結果及び試験結果を第１表に記す。

[成分の分析]
[シリカ微粒子（母粒子）]
後述するシリカ微粒子分散液のＳｉＯ₂重量について、珪酸ナトリウムを原料としたシリカ微粒子の場合は１０００℃灼熱減量を行って秤量により求めた。またアルコキシシランを原料としたシリカ微粒子の場合は、シリカ微粒子分散液を１５０℃で１時間乾燥させた後に秤量して求めた。

[シリカ系複合微粒子]
各元素の含有率は、以下の方法によって測定するものとする。
初めに、シリカ系複合微粒子分散液からなる試料約１ｇ（固形分２０質量％)を白金皿に採取する。リン酸３ｍｌ、硝酸５ｍｌ、弗化水素酸１０ｍｌを加えて、サンドバス上で加熱する。乾固したら、少量の水と硝酸５０ｍｌを加えて溶解させて１００ｍｌのメスフラスコにおさめ、水を加えて１００ｍｌとする。この溶液でＮａ、Ｋは原子吸光分光分析装置（例えば日立製作所社製、Ｚ−２３１０）で測定する。次に、１００ｍｌにおさめた溶液から分液１０ｍｌを２０ｍｌメスフラスコに採取する操作を５回繰り返し、分液１０ｍｌを５個得る。そして、これを用いて、Ａｌ、Ａｇ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｕ及びＴｈについてＩＣＰプラズマ発光分析装置（例えばＳＩＩ製、ＳＰＳ５５２０）にて標準添加法で測定を行う。ここで、同様の方法でブランクも測定して、ブランク分を差し引いて調整し、各元素における測定値とする。
以下、特に断りがない限り、本発明におけるＮａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｕ及びＴｈの成分の含有率（含有量）は、このような方法で測定して得た値を意味するものとする。

各陰イオンの含有率は、以下の方法によって測定するものとする。
＜Ｃｌ＞
シリカ系複合微粒子分散液からなる試料２０ｇ（固形分２０質量％）にアセトンを加え１００ｍｌに調整し、この溶液に、酢酸５ｍｌ、０．００１モル塩化ナトリウム溶液４ｍｌを加えて０．００２モル硝酸銀溶液で電位差滴定法（京都電子製：電位差滴定装置ＡＴ−６１０）で分析を行う。
別途ブランク測定として、アセトン１００ｍｌに酢酸５ｍｌ、０．００１モル塩化ナトリウム溶液４ｍｌを加えて０．００２モル硝酸銀溶液で滴定を行った場合の滴定量を求めておき、試料を用いた場合の滴定量から差し引き、試料の滴定量とした。

＜ＳＯ₄、Ｆ＞
シリカ系複合微粒子分散液からなる試料５ｇ（固形分２０質量％）を水で希釈して１００ｍｌにおさめ、遠心分離機（日立製 ＨＩＭＡＣ ＣＴ０６Ｅ）にて４０００ｒｐｍで２０分遠心分離して、沈降成分を除去して得た液をイオンクロマトグラフ（ＤＩＯＮＥＸ製 ＩＣＳ−１１００）にて分析した。

＜ＳｉＯ₂、ＣｅＯ₂＞
シリカ系複合微粒子におけるシリカとセリアの含有率を求める場合、まずシリカ系複合微粒子の分散液の固形分濃度を、１０００℃灼熱減量を行って秤量により求める。次にＣｅについて、Ａｌ〜Ｔｈ等と同様にＩＣＰプラズマ発光分析装置（例えば、ＳＩＩ製、ＳＰＳ５５２０）を用いて標準添加法で測定を行い、得られたＣｅ含有率からＣｅＯ₂質量％を算出する。そして、本発明の複合微粒子を構成するＣｅＯ₂以外の成分はＳｉＯ₂であるとして、ＳｉＯ₂質量％を算出する。
なお、シリカ微粒子（母粒子）における各元素又は各陰イオンの含有率は、上記シリカ系複合微粒子の分析方法において、試料をシリカ系複合微粒子分散液に代えて、シリカ微粒子分散液を用いることにより行った。

［Ｘ線回折法、結晶子径の測定］
前述の方法に則り、実施例及び比較例で得られたシリカ系複合微粒子分散液を従来公知の乾燥機を用いて乾燥し、得られた粉体を乳鉢にて１０分粉砕し、Ｘ線回折装置（理学電気(株)製、ＲＩＮＴ１４００）によってＸ線回折パターンを得て、結晶型を特定した。
また、本実施例及び比較例では得られたＸ線回折パターンにおける２θ＝２８度近傍の（１１１）面（２θ＝２８度近傍）のピークが最大強度となったため、このピークの半価幅を測定し、Ｓｃｈｅｒｒｅｒの式により、結晶子径を求めた。

＜平均粒子径＞
実施例及び比較例で得られたシリカ微粒子分散液及びシリカ系複合微粒子分散液について、これに含まれる粒子の平均粒子径を前述の方法で測定した。具体的にはシリカ母粒子は大塚電子社製ＰＡＲ−ＩＩＩ及びＨＯＲＩＢＡ社製ＬＡ９５０を用い、シリカ系複合微粒子については日機装株式会社製マイクロトラックＵＰＡ装置を用いた。

［研磨試験方法］
＜ＳｉＯ₂膜の研磨＞
実施例及び比較例の各々において得られたシリカ系複合微粒子分散液を含む砥粒分散液（研磨用砥粒分散液）を調整した。ここで研磨用砥粒分散液の固形分濃度は０．６質量％でイオン強度調整のための添加剤を加え、硝酸でｐＨを５．０に調整した。
次に、被研磨基板として、熱酸化法により作製したＳｉＯ₂絶縁膜（厚み１μｍ）基板を準備した。
次に、この被研磨基板を研磨装置（ナノファクター株式会社製、ＮＦ３００）にセットし、研磨パッド（ニッタハース社製「ＩＣ-１０００／ＳＵＢＡ４００同心円タイプ」）を使用し、基板荷重０．５ＭＰａ、テーブル回転速度９０ｒｐｍで研磨用砥粒分散液を５０ｍｌ／分の速度で１分間供給して研磨を行った。
そして、研磨前後の被研磨基材の重量変化を求めて研磨速度を計算した。

＜実施例１＞
《シリカ微粒子分散液（シリカ微粒子の平均粒子径６０ｎｍ）》の調製
エタノール１２，０９０ｇと正珪酸エチル６，３６３．９ｇとを混合し、混合液ａ₁とした。
次に、超純水６，１２０ｇと２９％アンモニア水４４４．９ｇとを混合し、混合液ｂ₁とした。
次に、超純水１９２．９ｇとエタノール４４４．９ｇとを混合して敷き水とした。
そして、敷き水を撹拌しながら７５℃に調整し、ここへ、混合液ａ₁及び混合液ｂ₁を、各々１０時間で添加が終了するように、同時添加を行った。添加が終了したら、液温を７５℃のまま３時間保持して熟成させた後、固形分濃度を調整し、ＳｉＯ₂固形分濃度１９質量％、動的光散乱法（大塚電子社製ＰＡＲ−III）により測定された平均粒子径６０ｎｍのシリカ微粒子が溶媒に分散してなるシリカ微粒子分散液を９，６４６．３ｇ得た。

《シリカ微粒子分散液（シリカ微粒子の平均粒子径：１０８ｎｍ）》の調製
メタノール２，７３３．３ｇと正珪酸エチル１，８２２．２ｇとを混合し、混合液ａ₂とした。
次に、超純水１，８６０．７ｇと２９％アンモニア水４０．６ｇとを混合し、混合液ｂ₂とした。
次に、超純水５９ｇとメタノール１，２０８．９ｇとを混合して敷き水として、前工程で得た平均粒子径６０ｎｍのシリカ微粒子が溶媒に分散してなるシリカ微粒子分散液９２２．１ｇを加えた。
そして、シリカ微粒子分散液を含んだ敷き水を撹拌しながら６５℃に調整し、ここへ、混合液ａ₂及び混合液ｂ₂を、各々１８時間で添加が終了するように、同時添加を行った。添加が終了したら、液温を６５℃のまま３時間保持して熟成させた後、固形分濃度（ＳｉＯ₂固形分濃度）を１９質量％に濃縮し、３，６００ｇの高純度シリカ微粒子分散液を得た。
この高純度シリカ微粒子分散液に含まれる粒子は、動的光散乱法（大塚電子社製ＰＡＲ−III）により測定した平均粒子径が１０８ｎｍであった。また、Ｎａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｕ、Ｔｈ、Ｃｌ、ＳＯ₄及びＦの含有率は何れも１ｐｐｍ以下であった。

次に、この高純度シリカ微粒子分散液１，０５３ｇに陽イオン交換樹脂（三菱化学社製ＳＫ−１ＢＨ）１１４ｇを徐々に添加し、３０分間攪拌し樹脂を分離した。この時のｐＨは５．１であった。
得られたシリカ微粒子分散液に超純水を加えて、ＳｉＯ₂固形分濃度３質量％のＡ液６,０００ｇを得た。

次に、硝酸セリウム（III）６水和物（関東化学社製、４Ｎ高純度試薬）にイオン交換水を加え、ＣｅＯ₂換算で２．５質量％のＢ液を得た。

次に、Ａ液（６，０００ｇ）を５０℃まで昇温して、撹拌しながら、ここへＢ液（８，４５３ｇ、ＳｉＯ₂の１００質量部に対して、ＣｅＯ₂が１１７．４質量部に相当）を１８時間かけて添加した。この間、液温を５０℃に維持しておき、また、必要に応じて３％アンモニア水を添加して、ｐＨ７．８５維持するようにした。なおＢ液の添加中及び熟成中は調合液にエアーを吹き込みながら調合を行い、酸化還元電位は正の値を保った。
そして、Ｂ液の添加が終了したら、液温を９３℃へ上げて４時間熟成を行った。熟成終了後に室内に放置することで放冷し、室温まで冷却した後に、限外膜にてイオン交換水を補給しながら洗浄を行った。洗浄を終了して得られた前駆体粒子分散液は、固形分濃度が７質量％、ｐＨが９．１（２５℃にて）、電導度が６７μｓ／ｃｍ（２５℃にて）であった。

次に得られた前駆体粒子分散液に５質量％酢酸水溶液を加えてｐＨを６．５に調整して、１００℃の乾燥機中で１６時間乾燥させた後、１０９０℃のマッフル炉を用いて２時間焼成を行い、粉体を得た。

焼成後に得られた粉体３１０ｇと、イオン交換水４３０ｇとを、１Ｌの柄付きビーカーに入れ、そこへ３％アンモニア水溶液を加え、撹拌しながら超音波浴槽中で１０分間超音波を照射し、ｐＨ１０(温度は２５℃)の懸濁液を得た。
次に、事前に設備洗浄と水運転を行った粉砕機（アシザワファインテック株式会社製、ＬＭＺ０６）にφ０．２５ｍｍの石英ビーズ５９５ｇを投入し、さらに上記の懸濁液を粉砕機のチャージタンクに充填した（充填率８５％）。なお、粉砕機の粉砕室及び配管中に残留したイオン交換水を考慮すると、粉砕時の濃度は２５質量％である。そして、粉砕機におけるディスクの周速を１２ｍ／ｓｅｃ、パス回数を２５回、及び１パス当たりの滞留時間を０．４３分間とする条件で湿式解砕を行った。また、解砕時の懸濁液のｐＨを１０に維持するように、パス毎に３％アンモニア水溶液を添加した。このようにして、固形分濃度２２質量％のシリカ系複合微粒子分散液を得た。
次いで得られた微粒子分散液を遠心分離装置（日立工機株式会社製、型番「CR21G」）にて、相対遠心加速度６７５Ｇで１分間遠心分離処理し、沈降成分を除去し、シリカ系複合微粒子分散液を得た。得られたシリカ系微粒子分散液の粒子径は日機装社製マイクロトラックＵＰＡで２２５ｎｍであった。

得られたシリカ系複合微粒子分散液に含まれるシリカ系複合微粒子についてＸ線回折法によって測定したところ、Ｃｅｒｉａｎｉｔｅの回折パターンが見られた。

次に、研磨用砥粒分散液としてシリカ系複合微粒子分散液を用いて研磨試験を行った。実施例１ではイオン強度調整剤として硝酸アンモニウムを研磨用砥粒分散液に対して１０００ｐｐｍ添加し、ｐＨ調整剤として硝酸を用いて砥粒分散液のｐＨを５．０に調整して研磨を行った。イオン強度調整剤として添加した硝酸アンモニウム量、ｐＨ調整に使用した硝酸量から算出されたイオン強度は０．０２６であった。また結果を第１表に示す。
なお、シリカ微粒子（母粒子）の性状と不純物の含有率、シリカ系複合微粒子に含まれるシリカ系複合微粒子におけるシリカ含有率とセリア含有率（及びシリカ１００質量部に対するセリアの質量部）、シリカ系複合微粒子調製時の焼成温度、シリカ系複合微粒子の結晶子径、結晶型、子粒子の平均粒子径、シリカ系複合微粒子の比表面積、シリカ系複合微粒子に含まれる不純物の含有率、シリカ系複合微粒子の平均粒子径、研磨性能（研磨速度）の測定結果を第１表に示す。以降の実施例、比較例も同様である。

また、実施例１で得られたシリカ系複合微粒子分散液が含むシリカ系複合微粒子についてＳＥＭ，ＴＥＭを用いて観察した。ＳＥＭ像とＴＥＭ像（１００，０００倍）を図１（ａ）、（ｂ）に示す。
また、子粒子の粒子径を測定した透過電顕像（３００,０００倍）を図１（ｃ）に示す。

さらに、実施例１で得られたシリカ系複合微粒子分散液に含まれるシリカ系複合微粒子のＸ線回折パターンを図２に示す。

図２のＸ線回折パターンでは、かなりシャープなＣｅｒｉａｎｉｔｅの結晶であり、ＴＥＭやＳＥＭ像からセリア結晶粒子がシリカ表面と強く焼結しているように見える。
また、図１からは、シリカ系複合微粒子の最表面に、薄いシリカ被膜が覆うように存在している様子が観察された。

＜実施例２＞
実施例２では硝酸アンモニウムの添加量を５００ｐｐｍとし、硝酸でｐＨを５．０に調整して研磨を行った。得られた研磨用砥粒分散液のイオン強度を算出すると０．０１３であった。
結果を第１表に示す。

＜実施例３＞
実施例３ではイオン強度調整剤として酢酸アンモニウムを使用し、酢酸アンモニウムの添加量を１０００ｐｐｍとし、硝酸を用いてｐＨを５．０に調整して研磨を行った。得られた研磨用砥粒分散液のイオン強度を算出すると０．０２３であった。
結果を第１表に示す。

＜実施例４＞
実施例４では、イオン強度調整剤として酢酸アンモニウムを５００ｐｐｍ添加し、硝酸でｐＨを５．０に調整し、研磨を行った。研磨用砥粒分散液のイオン強度は０．０１２であった。
結果を第１表に示す。

＜比較例１＞
比較例１では硝酸アンモニウム、酢酸アンモニウムは添加せずに硝酸でｐＨを５．０に調整し研磨を行った。研磨用砥粒分散液のイオン強度は０．００１であった。
結果を第１表に示す。

＜比較例２＞
比較例２では硝酸アンモニウムの添加量を１００ｐｐｍとし、硝酸でｐＨを５．０に調整して研磨を行った。得られた研磨用砥粒分散液のイオン強度を算出すると０．００３であった。
結果を第１表に示す。

＜比較例３＞
比較例３ではイオン強度調整剤として酢酸アンモニウムを使用し、酢酸アンモニウムの添加量を１００ｐｐｍとし、硝酸を用いてｐＨを５．０に調整して研磨を行った。得られた研磨用砥粒分散液のイオン強度を算出すると０．００３であった。
結果を第１表に示す。

第１表より、イオン強度が０．００７以上である実施例１〜４の研磨用砥粒分散液にて熱酸化膜を研磨した場合、研磨速度が早いことがわかった。

本発明の複合微粒子は、不純物を含まないため、半導体基板、配線基板などの半導体デバイスの表面の研磨に好ましく用いることができる。

Claims (4)

1. 非晶質シリカを主成分とする母粒子の表面上に結晶性セリアを主成分とする子粒子を有し、さらにその子粒子の表面の一部にシリカ被膜を有している、下記［１］から[３]の特徴を備える平均粒子径５０〜３５０ｎｍのシリカ系複合微粒子を含む、イオン強度が０．００７以上である研磨用砥粒分散液。
   ［１］前記シリカ系複合微粒子は、シリカとセリアとの質量比が１００：１１〜３１６であること。
   ［２］前記シリカ系複合微粒子は、Ｘ線回折に供すると、セリアの結晶相のみが検出されること。
   ［３］前記シリカ系複合微粒子は、Ｘ線回折に供して測定される、前記結晶性セリアの結晶子径が１０〜２５ｎｍであること。
2. イオン強度調整剤として硝酸アンモニウムおよび酢酸アンモニウムからなる群から選ばれる１種または２種を含むことを特徴とする、請求項１に記載の研磨用砥粒分散液。
3. シリカ膜が形成された半導体基板の平坦化のために用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨用砥粒分散液。
4. ｐＨが３〜８である、請求項３に記載の研磨用砥粒分散液。