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公開番号2025020248
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-12
出願番号2024190577,2024506849
出願日2024-10-30,2023-06-16
発明の名称シリカ粒子とその製造方法、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
出願人三菱ケミカル株式会社
代理人弁理士法人栄光事務所
主分類C01B 33/18 20060101AFI20250204BHJP(無機化学)
要約【課題】機械強度、研磨特性及び保存安定性に優れたシリカ粒子、シリカゾル、研磨組成物を提供すること。
【解決手段】屈折率が1.390以上であり、平均2次粒子径が20nm以上であり、アモルファスである、シリカ粒子。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
陽電子消滅法で測定したナノスケール細孔の平均細孔容積が５．３ｎｍ
３
以下である、シリカ粒子。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
陽電子消滅法で測定したナノスケール細孔の平均細孔容積が４．０ｎｍ
３
以下である、請求項１に記載のシリカ粒子。
【請求項３】
陽電子消滅法で測定したナノスケール細孔の平均細孔容積が１．５ｎｍ
３
以上である、請求項１に記載のシリカ粒子。
【請求項４】
陽電子消滅法で測定した原子スケール細孔の平均細孔容積が０．３３ｎｍ
３
以上である、請求項１に記載のシリカ粒子。
【請求項５】
陽電子消滅法で測定した原子スケール細孔の平均細孔容積が０．８０ｎｍ
３
以下である、請求項１に記載のシリカ粒子。
【請求項６】
窒素ガス吸着法で測定した直径２ｎｍ以下の細孔容積が０．００７０ｃｍ
３
／ｇ以下である、請求項１に記載のシリカ粒子。
【請求項７】
屈折率が１．３９０以上である、請求項１に記載のシリカ粒子。
【請求項８】
金属不純物含有率が５ｐｐｍ以下である、請求項１に記載のシリカ粒子。
【請求項９】
テトラアルコキシシラン縮合物を主成分とする、請求項１に記載のシリカ粒子。
【請求項１０】
アルコキシシランの加水分解反応及び縮合反応を４０℃以上で行う工程を含む、請求項１～９のいずれか１項に記載のシリカ粒子の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリカ粒子とその製造方法、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
金属や無機化合物等の材料の表面を研磨する方法として、研磨液を用いた研磨方法が知られている。中でも、半導体用のプライムシリコンウェハやこれらの再生シリコンウェハの最終仕上げ研磨、及び、半導体デバイス製造時の層間絶縁膜の平坦化、金属プラグの形成、埋め込み配線形成等の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）では、その表面状態が半導体特性に大きく影響するため、これらの部品の表面や端面は、極めて高精度に研磨されることが要求されている。
【０００３】
このような精密研磨においては、シリカ粒子を含む研磨組成物が採用されており、その主成分である砥粒として、コロイダルシリカが広く用いられている。コロイダルシリカは、その製造方法の違いにより、四塩化珪素の熱分解によるもの（ヒュームドシリカ等）、水ガラス等の珪酸アルカリの脱イオンによるもの、アルコキシシランの加水分解反応及び縮合反応（一般に「ゾルゲル法」と称される。）によるもの等が知られている。
【０００４】
シリカ粒子の製造方法に関し、これまで多くの検討がなされてきた。例えば、特許文献１～２には、アルコキシシランの加水分解反応及び縮合反応によりシリカ粒子を製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
日本国特開平１１－６０２３２号公報
日本国特開２０１９－８９６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般的に、アルコキシシランの加水分解反応及び縮合反応により得られるシリカ粒子は、機械強度が十分に高いとはいえない。そして、機械強度が十分に高くないシリカ粒子を研磨に用いると、研磨中にシリカ粒子が破壊され、破壊されたシリカ粒子が被研磨体に付着する等、研磨において悪影響を及ぼす。また、研磨中にシリカ粒子が破壊されると、十分な研磨レートが維持できない。更に、そのようなシリカ粒子は、保存安定性に劣る。
【０００７】
特許文献１～２に開示されている製造方法により得られるシリカ粒子は、機械強度、研磨特性、保存安定性が劣るものであった。
【０００８】
本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、機械強度、研磨特性及び保存安定性に優れたシリカ粒子、シリカゾル、研磨組成物を提供することにある。また、本発明のもう１つの目的は、被研磨体の生産性に優れた研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従来のシリカ粒子は、その機械強度、研磨特性、保存安定性が必ずしも十分といえるものではなかった。本発明者らは、シリカ粒子の機械強度、研磨特性及び保存安定性を低減させる原因としてシリカ粒子が破砕されることに着目し、これを低減させることにつき鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは、シリカ粒子の内部にナノスケール細孔が存在することを発見し、そして、これが大きい場合にはナノスケール細孔が破砕の起点となるため機械強度が低下することを見出した。また、本発明者らは、大きなナノスケール細孔を有するシリカ粒子は、粒子内部にアルコキシ基が多く残存しているため、保存中にアルコキシ基が反応する等、保存安定性に劣ることを見出した。さらに、本発明者らは、陽電子消滅法で測定したナノスケール細孔を最適化することで、シリカ粒子の細孔が破砕の起点となることを抑制することができ、シリカ粒子の機械強度、研磨特性及び保存安定性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］
陽電子消滅法で測定したナノスケール細孔の平均細孔容積が５．３ｎｍ
３
以下である、シリカ粒子。
［２］
陽電子消滅法で測定したナノスケール細孔の平均細孔容積が４．０ｎｍ
３
以下である、［１］に記載のシリカ粒子。
［３］
陽電子消滅法で測定したナノスケール細孔の平均細孔容積が１．５ｎｍ
３
以上である、［１］に記載のシリカ粒子。
［４］
陽電子消滅法で測定した原子スケール細孔の平均細孔容積が０．３３ｎｍ
３
以上である、［１］に記載のシリカ粒子。
［５］
陽電子消滅法で測定した原子スケール細孔の平均細孔容積が０．８０ｎｍ
３
以下である、［１］に記載のシリカ粒子。
［６］
窒素ガス吸着法で測定した直径２ｎｍ以下の細孔容積が０．００７０ｃｍ
３
／ｇ以下である、［１］に記載のシリカ粒子。
［７］
屈折率が１．３９０以上である、［１］に記載のシリカ粒子。
［８］
金属不純物含有率が５ｐｐｍ以下である、［１］に記載のシリカ粒子。
［９］
テトラアルコキシシラン縮合物を主成分とする、［１］に記載のシリカ粒子。
（【００１１】以降は省略されています）

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