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公開番号2025015412
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2024062836,2023565549
出願日2024-04-09,2023-07-19
発明の名称コロイダルシリカ及びその製造方法
出願人扶桑化学工業株式会社
代理人弁理士法人三枝国際特許事務所
主分類C01B 33/141 20060101AFI20250123BHJP(無機化学)
要約【課題】本発明は、微粒子の少ないコロイダルシリカを提供する。
【解決手段】コロイダルシリカの製造方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
コロイダルシリカの製造方法であって、
水とシリカ粒子から成るシリカゾルを、常圧下、水の沸点で加熱処理する工程
を含む、コロイダルシリカの製造方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記加熱処理時の前記シリカゾルのpHは、pH9.0～pH10.5であり、
前記加熱処理の時間は、11時間～35時間であり、
前記加熱処理は、シリカゾル 1m
3
当たりの攪拌動力を0.01kW／m
3
～0.40kW／m
3
とする条件下で、前記シリカゾルを撹拌する、
請求項1に記載のコロイダルシリカの製造方法。
【請求項３】
前記シリカゾルは、
（a）水及びアルカリ触媒を含む溶液Aに、アルコキシシランを含む溶液Bを添加し、
（b）前記溶液A 1kgに対する前記溶液Bに含まれるアルコキシシランの添加速度を、0.8mol／時／kg～2.50mol／時／kgとする条件下で、アルコキシシランを加水分解、及び脱水縮合する事で得られるシリカゾルである、
請求項1又は2に記載のコロイダルシリカの製造方法。
【請求項４】
前記シリカゾルは、
（a）水及びアルカリ触媒を含む溶液Aに、アルコキシシランを含む溶液Bを添加し、
（b）前記溶液Bに含まれるアルコキシシラン濃度を、60質量%～98質量%とする条件下で、アルコキシシランを加水分解、及び脱水縮合する事で得られるシリカゾルである、
請求項1又は2に記載のコロイダルシリカの製造方法。
【請求項５】
コロイダルシリカであって、
下記の通りに定義された微粒子含有量パラメータ１が15.0以下である、コロイダルシリカ。
微粒子含有量パラメータ１の定義
（i）コロイダルシリカに、電気抵抗率18.2MΩ以上の超純水（以下、「超純水」と記す）を加えて、シリカ濃度2質量%（wt%）と成る様に、希釈する（希釈液）。
（ii）希釈液9.1gを、エッペンドルフ・ハイマック・テクノロジーズ株式会社製、遠沈管（型番：S303922A）に取り分け、遠心用ローターS58A、遠心機CS100FNXを用いて、遠心回転速度50,000rpm、遠心温度5℃、遠心時間60分の条件で遠心する（全て、エッペンドルフ・ハイマック・テクノロジーズ株式会社製）。
（iii）遠心後、遠沈管から上澄み液2mLを採取し、この遠心後上澄み液2mLと、扶桑化学工業株式会社製の超高純度コロイダルシリカPL-3を超純水で10倍希釈したシリカゾルとを、下記の質量比で混合する（混合液）。
遠心後上澄み液：PL-3の10倍希釈液＝9：1（質量比）
（iv）得られた混合液の粒度分布を走査式電気移動度径計測法に基づく粒度分布測定装置により測定する。
（v）得られた粒度分布の測定値から、下記の式（1）を用いて算出した値をコロイダルシリカの微粒子含有量パラメータ１と定義する。
式（1）微粒子含有量パラメータ１＝
（15nm以下の粒子の総検出個数）÷（25nm以上の粒子の総検出個数）

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子の少ないコロイダルシリカに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造におけるCMP（Chemical Mechanical Polishing：化学的物理的研磨）プロセスでは、研磨面上への微粒子の残存が、度々問題と成る。研磨面上への微粒子の残存は、半導体製造における歩留まりの悪化を招く。
【０００３】
半導体の微細化が進むにつれて、研磨面上に残存する微粒子量を一層少なくする事が求められており、これに伴いCMPスラリー中に含まれる微粒子量も少なくする事が求められている。
【０００４】
CMPスラリー用の砥粒原料として、コロイダルシリカが用いられる。コロイダルシリカ中には、通常、主粒子よりも小さな微粒子がわずかに含有されており、当該微粒子は前記研磨面上への残存という問題の原因と成る。
【０００５】
従来、微粒子の少ないコロイダルシリカの製造方法が開示されている(特許文献1及び2)。特許文献1は、アルコキシシラン又はその縮合物の加水分解及び縮合反応において、反応開始後最初に電気伝導度が極大となる時点から5分後から、反応終了まで電気伝導度の値が90%以上変化しない反応条件に調整する事で、微粒子の少ないシリカゾルを得る事を開示する。特許文献2は、テトラアルコキシシランの加水分解及び縮合反応において、加水分解反応及び縮合反応の反応開始から反応終了まで反応系内の水の濃度変化を3質量%以内にする事で、微粒子の少ないシリカゾルを得る事を開示する。
【０００６】
また、製造されたコロイダルシリカを、加熱蒸留に依り、有機溶媒濃度が1質量%未満と成る様に溶媒置換処理する方法（特許文献3）、中性酸化剤を添加する方法（特許文献4）、限外濾過膜を用いて限外濾過する事で微粒子を低減する方法（特許文献5）が開示されている。特許文献3は、ゾル-ゲル法に依り製造されたコロイダルシリカ中の残留有機溶媒濃度が1質量%未満と成る様に、コロイダルシリカと共存している有機溶媒を留去する事で、体積平均粒子径の40%以下の粒径を有する微小粒子の個数分布割合が10%以下であるコロイダルシリカを得る事を開示する。特許文献4は、ゾル-ゲル法のシリカゾルに中性酸化剤（過酸化水素を含む）を添加する事で、中間生成物（未反応物）の少ないシリカゾルを得る事を開示する。特許文献5は、テトラアルコキシシランを加水分解反応及び縮合反応させ得られたシリカゾルを、分画分子量5,000～80,000の限外濾過膜を用いて限外濾過する事で、中間生成物を除去する事を開示する。
【０００７】
これら従来技術を用いても、先端テクノロジーノードの半導体CMPプロセスの要求を十分に満たす水準まで微粒子量が低減されたコロイダルシリカは得られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開2020-164351号公報
特開2022-109711号公報
国際公開番号WO2016/117560A1
特開2020-75830号公報
特開2021-116208号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、微粒子の少ないコロイダルシリカを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発明者等は、鋭意検討を進めた結果、コロイダルシリカの製造工程中に特定の加熱処理を含む事で、微粒子の含有量が少ないコロイダルシリカを製造する事が出来る技術を開発した。
（【００１１】以降は省略されています）

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