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公開番号2025160663
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-23
出願番号2024063350
出願日2024-04-10
発明の名称第四級アンモニウム修飾シリカ分散液及び第四級アンモニウム修飾シリカ分散液の製造方法
出願人信越化学工業株式会社
代理人個人,個人
主分類C01B 33/141 20060101AFI20251016BHJP(無機化学)
要約【課題】中性の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液及びその製造方法を提供する。
【解決手段】第四級アンモニウム修飾シリカ分散液は、修飾前のシリカと比較して、表面修飾による平均二次粒子径の増加率が10%以下であり、pH6.5～8.5の中性である。第四級アンモニウム修飾シリカ分散液の製造方法は、以下の工程を含む。
工程(1):水及び/又は有機溶媒に分散したシリカaに対し、塩基性化合物bを添加し、混合液を調製する工程。
工程(2):工程(1)で調製した混合液に第四級アンモニウム基含有シランカップリング剤cを添加し、塩基性の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液を得る工程。
工程(3):工程(2)で得られた塩基性の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液中の有機溶媒及び/又は塩基性化合物bを水に置換し、中性の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液を得る工程。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
第四級アンモニウム修飾シリカ分散液であって、表面修飾による平均二次粒子径の増加率が１０％以下であり、ｐＨ６.５～８.５の中性である、ことを特徴とする第四級アンモニウム修飾シリカ分散液。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記シリカ表面は、第四級アンモニウム基が共有結合で固定化されている、請求項１に記載の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液。
【請求項３】
以下の工程（１）～（３）を含む、第四級アンモニウム修飾シリカ分散液の製造方法。
工程（１）：水及び／又は有機溶媒に分散したシリカａに対し、塩基性化合物ｂを添加し、混合液を調製する工程。
工程（２）：工程（１）で調製した混合液に第四級アンモニウム基含有シランカップリング剤ｃを添加し、塩基性の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液を得る工程。
工程（３）：工程（２）で得られた塩基性の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液中の有機溶媒及び／又は塩基性化合物ｂを水に置換し、中性の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液を得る工程。
【請求項４】
工程（１）において、シリカａの平均二次粒子径が３００ｎｍ以下である、請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
工程（２）において、第四級アンモニウム基含有シランカップリング剤ｃの添加量がシリカａに対し０.１～１００質量％である、請求項３又は４に記載の製造方法。
【請求項６】
工程（２）において、塩基性の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液のｐＨは８.５を超える、請求項３又は４に記載の製造方法。
【請求項７】
以下の工程（１'）を工程（１）又は工程（２）の前に含む、請求項３又は４に記載の製造方法。
工程（１'）：第四級アンモニウム基含有シランカップリング剤ｃを調製する工程。
【請求項８】
工程（３）において、中性の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液のｐＨは６.５～８.５である、請求項３又は４に記載の製造方法。
【請求項９】
前記第四級アンモニウム修飾シリカ分散液中のシリカ濃度が５０質量％以下である、請求項３又は４に記載の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、第四級アンモニウム修飾シリカ分散液及び第四級アンモニウム修飾シリカ分散液の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスの高性能化に伴い、ウェハ表面に多層配線を構築し、高集積化した超LSI（Large Scale Integration）を製造する技術が必要とされている。ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）はこのような技術の一つであり、ウェハ表面に形成された酸化膜、金属膜、及びセラミックス膜等の多層配線用薄膜の選択的な研磨や平坦化に利用されている。
【０００３】
ＣＭＰの際には、主成分である研磨剤に加えて、研磨促進剤、ｐＨ調整剤等の各種添加剤を含む研磨用組成物が一般的に用いられる。研磨剤としてはシリカが広く使用され、様々な用途に合わせた特性を付与するため、シリカの表面修飾処理が行われている。その表面修飾処理の一つにシランカップリング剤処理がある。シランカップリング剤処理では、各種官能基を有する加水分解性シラン又はその加水分解縮合物とシリカ表面のシラノ－ル基とが縮合反応し、共有結合（シロキサン結合）を形成する処理である。
【０００４】
例えば、特許文献１には、第四級アンモニウム基含有シランカップリング剤等を用いて表面修飾処理を行い、第四級アンモニウム修飾シリカ分散液を製造する技術が記載されている。しかし、表面修飾条件が精査されておらず、修飾過程でシリカが著しく凝集する問題があった。この凝集シリカにより研磨性能の悪化が懸念される。
【０００５】
また、特許文献２には、エポキシ基含有シランカップリング剤で表面修飾処理を行い、同時にそのエポキシ基を第三級アミンで開環して第四級アンモニウム修飾シリカ分散液を製造する技術が記載されている。本方法では、シリカの凝集やハロゲンの含有を抑制できるが、表面修飾後に酸を添加しないと反応が完結しない問題があった。このような酸の添加により、酸性の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液しか得られず、更には第三級アミンとの中和塩が生成するため、研磨用組成物としての配合自由度が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第５８４３６１３号
特許第７２８４５７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、シランカップリング剤による表面修飾過程でのシリカの凝集を抑制し、中性の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［概念１］
本発明による第四級アンモニウム修飾シリカ分散液は、
第四級アンモニウム修飾シリカ分散液であって、表面修飾による平均二次粒子径の増加率が１０％以下であり、ｐＨ６.５～８.５の中性であってもよい。
【０００９】
［概念２］
概念１による第四級アンモニウム修飾シリカ分散液において、
前記シリカ表面は、第四級アンモニウム基が共有結合で固定化されてもよい。
【００１０】
［概念３］
本発明による第四級アンモニウム修飾シリカ分散液の製造方法は、
以下の工程（１）～（３）を含んでもよい。
工程（１）：水及び／又は有機溶媒に分散したシリカａに対し、塩基性化合物ｂを添加し、混合液を調製する工程。
工程（２）：工程（１）で調製した混合液に第四級アンモニウム基含有シランカップリング剤ｃを添加し、塩基性の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液を得る工程。
工程（３）：工程（２）で得られた塩基性の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液中の有機溶媒及び／又は塩基性化合物ｂを水に置換し、中性の第四級アンモニウム修飾シリカ分散液を得る工程。
（【００１１】以降は省略されています）

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