Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7567484B2 - Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7567484B2 - Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device - Google Patents

Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP7567484B2
JP7567484B2 JP2021000740A JP2021000740A JP7567484B2 JP 7567484 B2 JP7567484 B2 JP 7567484B2 JP 2021000740 A JP2021000740 A JP 2021000740A JP 2021000740 A JP2021000740 A JP 2021000740A JP 7567484 B2 JP7567484 B2 JP 7567484B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silica particles
producing
polishing
exchange resin
silica sol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021000740A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021123526A (en
Inventor
裕太 嶋田
栄治 出島
康弘 河瀬
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.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Publication of JP2021123526A publication Critical patent/JP2021123526A/en
Priority to JP2024171238A priority Critical patent/JP2024177258A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7567484B2 publication Critical patent/JP7567484B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

本発明は、シリカ粒子の製造方法、シリカゾルの製造方法、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスに関する。 The present invention relates to a method for producing silica particles, a method for producing silica sol, a polishing method, a method for producing semiconductor wafers, and a semiconductor device.

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。 Polishing methods using polishing liquids are known as a method for polishing the surfaces of materials such as metals and inorganic compounds. In particular, in the final polishing of prime silicon wafers for semiconductors and reclaimed silicon wafers, as well as in chemical mechanical polishing (CMP) for planarizing interlayer insulating films during semiconductor device manufacturing, forming metal plugs, forming embedded wiring, and the like, the surface condition has a significant effect on the semiconductor characteristics, so the surfaces and end faces of these components must be polished with extremely high precision.

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。 In such precision polishing, polishing compositions containing silica particles are used, and colloidal silica is widely used as the abrasive grains, which are the main component. Colloidal silica is known to be produced by a variety of methods, including those produced by the thermal decomposition of silicon tetrachloride (fumed silica, etc.), those produced by the deionization of alkali silicate such as water glass, and those produced by the hydrolysis and condensation reaction of alkoxysilanes (commonly known as the "sol-gel method").

コロイダルシリカの製造方法に関し、これまで多くの検討がなされてきた。例えば、特許文献1~3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ゾルを製造する方法が開示されている。 Many studies have been conducted on methods for producing colloidal silica. For example, Patent Documents 1 to 3 disclose methods for producing silica sol by hydrolysis and condensation reactions of alkoxysilanes.

特開平11-60232号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-60232 特開2005-060217号公報JP 2005-060217 A 特開2018-108924号公報JP 2018-108924 A

ところで、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、金属の含有率が十分に少ないとは言えない。一般に、アルコキシシランの加水分解反応及び縮合反応によりシリカ粒子を製造する場合、アルコキシシランの溶媒や反応液として、メタノールに代表されるアルコールを用いることが多い。このメタノールに含まれる金属は、溶媒と共に留去されず、シリカ粒子の中に残留する。金属の中でも、亜鉛は、メタノールを製造する際の触媒として用いられるため、メタノール中に不純物として多く含まれる。また、鉄は、一般にメタノールを保管、運搬するのに用いられるステンレス製の缶や配管から溶出するため、メタノール中に不純物として多く含まれる。そのため、亜鉛と鉄は、シリカ粒子の分散液中に残留しやすい。シリカ粒子の分散液中に亜鉛や鉄等の金属を多く含むと、シリコンウェハ等の半導体材料を研磨する際に、金属が表面に付着し、電気特性に悪影響を及ぼすという課題を有する。 However, the silica particles obtained by the hydrolysis and condensation reactions of alkoxysilanes do not have a sufficiently low metal content. In general, when producing silica particles by the hydrolysis and condensation reactions of alkoxysilanes, alcohols such as methanol are often used as a solvent or reaction liquid for alkoxysilanes. The metals contained in this methanol are not distilled off together with the solvent and remain in the silica particles. Among metals, zinc is used as a catalyst when producing methanol, and is therefore contained in large amounts as an impurity in methanol. In addition, iron is generally eluted from stainless steel cans and pipes used to store and transport methanol, and is therefore contained in large amounts as an impurity in methanol. Therefore, zinc and iron tend to remain in the dispersion of silica particles. If the dispersion of silica particles contains a large amount of metals such as zinc and iron, there is a problem that when semiconductor materials such as silicon wafers are polished, the metals adhere to the surface and have a negative effect on the electrical properties.

特許文献1~3に開示されている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は、用いるメタノール中の金属を低減させる処理を何ら行っていないため、得られるシリカ粒子の分散液中の金属含有率は、十分に少ないとは言えない。 The methods for producing silica particles by hydrolysis and condensation reactions of alkoxysilanes disclosed in Patent Documents 1 to 3 do not involve any treatment to reduce the metals in the methanol used, so the metal content in the resulting dispersion of silica particles cannot be said to be sufficiently low.

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、金属、特に、亜鉛及び鉄の含有率を低減することができる、シリカ粒子の製造方法を提供することにある。 The present invention was made in consideration of these problems, and the object of the present invention is to provide a method for producing silica particles that can reduce the content of metals, particularly zinc and iron.

従来の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は、製造に用いるメタノール中の金属、特に、亜鉛及び鉄を十分に低減することができず、超高純度のシリカ粒子を得ることが困難であった。本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、メタノールをイオン交換樹脂により精製し、精製したメタノールをシリカ粒子の製造に用いることで、超高純度のシリカ粒子が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 Conventional methods for producing silica particles by hydrolysis and condensation reactions of alkoxysilanes are unable to sufficiently reduce the metals, particularly zinc and iron, in the methanol used in the production, making it difficult to obtain ultra-high purity silica particles. As a result of extensive research, the inventors have discovered that ultra-high purity silica particles can be obtained by purifying methanol with an ion exchange resin and using the purified methanol to produce silica particles, thus completing the present invention.

即ち、本発明の要旨は、以下の通りである。
[1]以下の工程(1)及び工程(2)を含む、シリカ粒子の製造方法。
工程(1):メタノールをイオン交換樹脂により精製する工程
工程(2):工程(1)で精製したメタノールを含む溶液(A)に、テトラアルコキシシランを含む溶液(B)を添加し、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る工程
[2]工程(1)におけるイオン交換樹脂が、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を含む、[1]に記載のシリカ粒子の製造方法。
[3]陽イオン交換樹脂が、強酸性陽イオン交換樹脂を含む、[2]に記載のシリカ粒子の製造方法。
[4]陰イオン交換樹脂が、強塩基性陰イオン交換樹脂を含む、[2]又は[3]に記載のシリカ粒子の製造方法。
[5]溶液(B)が、工程(1)で精製したメタノールを含む、[1]~[4]のいずれかに記載のシリカ粒子の製造方法。
[6]更に、以下の工程(3)を含む、[1]~[5]のいずれかに記載のシリカ粒子の製造方法。
工程(3):工程(2)で得られたシリカ粒子の分散液を濃縮し、分散媒を置換する工程
[7]更に、以下の工程(4)を含む、[6]に記載のシリカ粒子の製造方法。
工程(4):工程(3)で得られたシリカ粒子の分散液を加圧加熱処理する工程
[8][1]~[7]のいずれかに記載のシリカ粒子の製造方法を含む、シリカゾルの製造方法。
[9]シリカゾル中のシリカ粒子の含有率が、10質量%~25質量%である、[8]に記載のシリカゾルの製造方法。
[10]シリカゾル中の亜鉛の含有率が、50ppb以下である、[8]又は[9]に記載のシリカゾルの製造方法。
[11]シリカゾル中の鉄の含有率が、4ppb以下である、[8]~[10]のいずれかに記載のシリカゾルの製造方法。
[12][1]~[7]のいずれかに記載のシリカ粒子の製造方法で得られたシリカ粒子を含む研磨組成物を用いて研磨する、研磨方法。
[13][12]に記載の研磨方法を含む、半導体ウェハの製造方法。
[14][12]に記載の研磨方法を含む、半導体デバイスの製造方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] A method for producing silica particles, comprising the following steps (1) and (2):
Step (1): A step of purifying methanol with an ion exchange resin. Step (2): A step of adding a solution (B) containing a tetraalkoxysilane to a solution (A) containing the methanol purified in step (1), and subjecting the tetraalkoxysilane to a hydrolysis reaction and a condensation reaction. [2] The method for producing silica particles described in [1], wherein the ion exchange resin in step (1) includes a cation exchange resin and an anion exchange resin.
[3] The method for producing silica particles according to [2], wherein the cation exchange resin includes a strongly acidic cation exchange resin.
[4] The method for producing silica particles according to [2] or [3], wherein the anion exchange resin includes a strongly basic anion exchange resin.
[5] The method for producing silica particles according to any one of [1] to [4], wherein the solution (B) contains methanol purified in the step (1).
[6] The method for producing silica particles according to any one of [1] to [5], further comprising the following step (3):
Step (3): A step of concentrating the dispersion liquid of silica particles obtained in step (2) and replacing the dispersion medium. [7] The method for producing silica particles according to [6], further comprising the following step (4):
Step (4): A step of pressurizing and heating the dispersion liquid of silica particles obtained in step (3). [8] A method for producing a silica sol, comprising the method for producing silica particles according to any one of [1] to [7].
[9] The method for producing a silica sol according to [8], wherein the content of silica particles in the silica sol is 10% by mass to 25% by mass.
[10] The method for producing a silica sol according to [8] or [9], wherein the zinc content in the silica sol is 50 ppb or less.
[11] The method for producing a silica sol according to any one of [8] to [10], wherein the iron content in the silica sol is 4 ppb or less.
[12] A polishing method, comprising the step of polishing using a polishing composition containing silica particles obtained by the method for producing silica particles according to any one of [1] to [7].
[13] A method for producing a semiconductor wafer, comprising the polishing method according to [12].
[14] A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the polishing method according to [12].

本発明のシリカ粒子の製造方法は、得られるシリカ粒子の金属、特に、亜鉛及び鉄の含有率を低減することができる。また、本発明のシリカゾルの製造方法は、得られるシリカゾルの金属、特に、亜鉛及び鉄の含有率を低減することができる。 The method for producing silica particles of the present invention can reduce the metal content, particularly zinc and iron, of the resulting silica particles. The method for producing silica sol of the present invention can also reduce the metal content, particularly zinc and iron, of the resulting silica sol.

以下に本発明について詳述するが、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更して実施することができる。尚、本明細書において「~」という表現を用いる場合、その前後の数値又は物性値を含む表現として用いる。 The present invention is described in detail below, but is not limited to the following embodiments and can be modified and implemented in various ways within the scope of the gist. In this specification, when the expression "~" is used, it is used as an expression including the numerical values or physical property values before and after it.

本発明のシリカ粒子の製造方法は、以下の工程(1)及び工程(2)を含む。
工程(1):メタノールをイオン交換樹脂により精製する工程
工程(2):工程(1)で精製したメタノールを含む溶液(A)に、テトラアルコキシシランを含む溶液(B)を添加し、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る工程
The method for producing silica particles of the present invention includes the following steps (1) and (2).
Step (1): A step of purifying methanol with an ion exchange resin. Step (2): A step of adding a solution (B) containing tetraalkoxysilane to a solution (A) containing the methanol purified in step (1) to cause a hydrolysis reaction and a condensation reaction of the tetraalkoxysilane.

(工程(1))
工程(1)は、メタノールをイオン交換樹脂により精製する工程である。
(Step (1))
Step (1) is a step of purifying methanol with an ion exchange resin.

メタノールは、市販品を用いればよく、例えば、関東化学株式会社製のメタノール、住友化学株式会社製のメタノール、キシダ化学株式会社製のメタノール、高杉製薬株式会社製のメタノール、三菱ケミカル株式会社製のメタノール等が挙げられる。 Commercially available methanol may be used, for example, methanol manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., methanol manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., methanol manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., methanol manufactured by Takasugi Pharmaceutical Co., Ltd., and methanol manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.

イオン交換樹脂とは、イオン交換能を有する官能基が導入された化学構造を有する合成樹脂である。 An ion exchange resin is a synthetic resin with a chemical structure that has functional groups with ion exchange capacity introduced into it.

イオン交換樹脂は、陽イオンとしてメタノール中に存在する金属の除去性に優れることから、陽イオン交換樹脂を用いることが好ましく、精製工程でのメタノールのpHの変動を抑制することができることから、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを併用することがより好ましい。 It is preferable to use a cation exchange resin because it has excellent ability to remove metals present in methanol as cations, and it is more preferable to use a combination of a cation exchange resin and an anion exchange resin because it can suppress fluctuations in the pH of methanol during the purification process.

陽イオン交換樹脂としては、例えば、三菱ケミカル株式会社の「ダイヤイオン(商品名)」SKシリーズ、三菱ケミカル株式会社の「ダイヤイオン(商品名)」PKシリーズ等の強酸性陽イオン交換樹脂;三菱ケミカル株式会社製の「ダイヤイオン(商品名)」WKシリーズ、三菱ケミカル株式会社製の「ダイヤイオン(商品名)」WK40L等の弱酸性陽イオン交換樹脂等が挙げられる。これらの陽イオン交換樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの陽イオン交換樹脂の中でも、中性塩に対しても陽イオン交換能力に優れることから、強酸性陽イオン交換樹脂が好ましい。 Examples of cation exchange resins include strongly acidic cation exchange resins such as Mitsubishi Chemical Corporation's "Diaion (trade name)" SK series and Mitsubishi Chemical Corporation's "Diaion (trade name)" PK series; and weakly acidic cation exchange resins such as Mitsubishi Chemical Corporation's "Diaion (trade name)" WK series and Mitsubishi Chemical Corporation's "Diaion (trade name)" WK40L. These cation exchange resins may be used alone or in combination of two or more types. Among these cation exchange resins, strongly acidic cation exchange resins are preferred because they have excellent cation exchange capacity even for neutral salts.

陽イオン交換樹脂のイオン交換基としては、例えば、スルホン酸基、カルボン酸基等が挙げられる。これらの陽イオン交換樹脂のイオン交換基は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの陽イオン交換樹脂のイオン交換基の中でも、中性塩に対しても陽イオン交換能力に優れることから、スルホン酸基が好ましい。 Examples of the ion exchange groups of the cation exchange resin include sulfonic acid groups and carboxylic acid groups. These ion exchange groups of the cation exchange resin may be used alone or in combination of two or more types. Among the ion exchange groups of these cation exchange resins, sulfonic acid groups are preferred because they have excellent cation exchange capacity even for neutral salts.

陰イオン交換樹脂としては、例えば、三菱ケミカル株式会社製の「ダイヤイオン(商品名)」SAシリーズ等の強塩基性陰イオン交換樹脂;三菱ケミカル株式会社製の「ダイヤイオン(商品名)」WA10、三菱ケミカル株式会社製の「ダイヤイオン(商品名)」WA20)等の弱塩基性陰イオン交換樹脂等が挙げられる。これらの陰イオン交換樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの陰イオン交換樹脂の中でも、中性塩に対しても陰イオン交換能力に優れることから、強塩基性陰イオン交換樹脂が好ましい。 Examples of anion exchange resins include strongly basic anion exchange resins such as the "Diaion (trade name)" SA series manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; and weakly basic anion exchange resins such as "Diaion (trade name)" WA10 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation and "Diaion (trade name)" WA20 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. These anion exchange resins may be used alone or in combination of two or more types. Among these anion exchange resins, strongly basic anion exchange resins are preferred because they have excellent anion exchange capacity even for neutral salts.

陰イオン交換樹脂のイオン交換基としては、例えば、トリメチルアンモニウム基、ジメチルエタノールアンモニウム基、ポリアミン基、3級アミノ基等が挙げられる。これらの陰イオン交換樹脂のイオン交換基は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの陰イオン交換樹脂のイオン交換基の中でも、中性塩に対しても陰イオン交換能力に優れることから、トリメチルアンモニウム基が好ましい。 Examples of the ion exchange groups of the anion exchange resin include trimethylammonium groups, dimethylethanolammonium groups, polyamine groups, and tertiary amino groups. These ion exchange groups of the anion exchange resin may be used alone or in combination of two or more types. Among the ion exchange groups of these anion exchange resins, the trimethylammonium group is preferred because it has excellent anion exchange capacity even for neutral salts.

イオン交換樹脂の材質としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられる。これらのイオン交換樹脂の材質の中でも、イオン交換能を有する官能基を容易に導入することができ、精製能力に優れることから、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂が好ましく、スチレン系樹脂がより好ましい。 Examples of ion exchange resin materials include styrene-based resins and acrylic-based resins. Among these ion exchange resin materials, styrene-based resins and acrylic-based resins are preferred, with styrene-based resins being more preferred, because functional groups having ion exchange capacity can be easily introduced and they have excellent purification capabilities.

イオン交換樹脂の形状としては、例えば、ゲル型、ポーラス型等が挙げられる。これらのイオン交換樹脂の形状の中でも、メタノールの精製効率に優れることから、ゲル型が好ましい。 Examples of the shape of the ion exchange resin include gel type and porous type. Among these shapes of ion exchange resin, the gel type is preferred because it has excellent methanol purification efficiency.

メタノールをイオン交換樹脂で精製する方法は、特に限定されることなく、例えば、イオン交換樹脂が充填された容器にメタノールを流す方法、イオン交換樹脂とメタノールを容器に入れて接触させた後にイオン交換樹脂を濾別してメタノールを回収する方法等が挙げられる。これらの精製方法の中でも、メタノールの精製効率に優れることから、イオン交換樹脂が充填された容器にメタノールを流す方法が好ましい。 The method of purifying methanol with an ion exchange resin is not particularly limited, and examples include a method of passing methanol through a container filled with ion exchange resin, a method of placing an ion exchange resin and methanol in a container and bringing them into contact with each other, and then filtering out the ion exchange resin to recover the methanol. Among these purification methods, the method of passing methanol through a container filled with ion exchange resin is preferred because it has excellent methanol purification efficiency.

(工程(2))
工程(2)は、工程(1)で精製したメタノールを含む溶液(A)に、テトラアルコキシシランを含む溶液(B)を添加し、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る工程である。
(Step (2))
Step (2) is a step in which a solution (B) containing a tetraalkoxysilane is added to a solution (A) containing the methanol purified in step (1) to cause a hydrolysis reaction and a condensation reaction of the tetraalkoxysilane.

溶液(A)は、工程(1)で精製したメタノールを含む。 Solution (A) contains the methanol purified in step (1).

溶液(A)は、テトラアルコキシシランの加水分解及び縮合反応を促進させることから、工程(1)で精製したメタノール以外に、水を含むことが好ましい。 In order to promote the hydrolysis and condensation reaction of tetraalkoxysilane, it is preferable that solution (A) contains water in addition to the methanol purified in step (1).

溶液(A)は、テトラアルコキシシランの加水分解反応及び縮合反応の反応速度を高めることができることから、工程(1)で精製したメタノール以外に、アルカリ触媒を含むことが好ましい。 In addition to the methanol purified in step (1), solution (A) preferably contains an alkali catalyst, since this can increase the reaction rate of the hydrolysis reaction and condensation reaction of tetraalkoxysilane.

溶液(A)中のアルカリ触媒としては、例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、アンモニア、尿素、エタノールアミン、テトラメチル水酸化アンモニウム等が挙げられる。これらのアルカリ触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのアルカリ触媒の中でも、触媒作用に優れ、金属の混入を抑制することができ、揮発性が高く加水分解反応及び縮合反応後の除去性に優れることから、アンモニアが好ましい。 Examples of the alkaline catalyst in solution (A) include ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetraamine, ammonia, urea, ethanolamine, and tetramethylammonium hydroxide. These alkaline catalysts may be used alone or in combination of two or more. Among these alkaline catalysts, ammonia is preferred because it has excellent catalytic action, can suppress metal contamination, is highly volatile, and is easily removable after the hydrolysis reaction and condensation reaction.

溶液(B)は、テトラアルコキシシランを含む。 Solution (B) contains tetraalkoxysilane.

溶液(B)中のテトラアルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン等が挙げられる。これらのテトラアルコキシシランは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのテトラアルコキシシランの中でも、加水分解反応が早く、未反応物が残留しづらく、生産性に優れ、安定なシリカゾルを容易に得ることができることから、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましく、テトラメトキシシランがより好ましい。 Examples of tetraalkoxysilanes in solution (B) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and tetraisopropoxysilane. These tetraalkoxysilanes may be used alone or in combination of two or more. Among these tetraalkoxysilanes, tetramethoxysilane and tetraethoxysilane are preferred, and tetramethoxysilane is more preferred, because they undergo a fast hydrolysis reaction, are less likely to leave unreacted materials, are highly productive, and can easily produce a stable silica sol.

シリカ粒子の原料は、テトラアルコキシシランの低縮合物等のテトラアルコキシシラン以外の原料を用いてもよいが、反応性に優れることから、シリカ粒子を構成する全原料100質量%中、テトラアルコキシシランが50質量%以上で、テトラアルコキシシラン以外の原料が50質量%以下であることが好ましく、テトラアルコキシシランが90質量%以上で、テトラアルコキシシラン以外の原料が10質量%以下であることがより好ましい。 The raw material for the silica particles may be a raw material other than tetraalkoxysilane, such as a low condensation product of tetraalkoxysilane, but due to its excellent reactivity, it is preferable that, out of 100% by mass of all the raw materials constituting the silica particles, tetraalkoxysilane is 50% by mass or more and raw materials other than tetraalkoxysilane are 50% by mass or less, and it is even more preferable that tetraalkoxysilane is 90% by mass or more and raw materials other than tetraalkoxysilane are 10% by mass or less.

溶液(B)は、溶媒を含まずテトラアルコキシシランのみでもよいが、反応液中でのテトラアルコキシシランの分散性に優れることから、溶媒を含むことが好ましい。 Although solution (B) may contain only tetraalkoxysilane without containing a solvent, it is preferable that it contains a solvent, since this provides excellent dispersibility of tetraalkoxysilane in the reaction solution.

溶液(B)中の溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。これらの溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの溶媒の中でも、加水分解反応及び縮合反応で用いるものと副生するものとが同一で、製造上の利便性に優れることから、アルコールが好ましく、メタノールがより好ましく、シリカ粒子の金属の含有率を低減することができることから、工程(1)で精製したメタノールが更に好ましい。 Examples of the solvent in solution (B) include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, and ethylene glycol. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Among these solvents, alcohol is preferred because the by-products and the solvents used in the hydrolysis reaction and condensation reaction are the same, and are therefore convenient to manufacture. Methanol is more preferred, and methanol purified in step (1) is even more preferred because it can reduce the metal content of the silica particles.

テトラアルコキシシランの加水分解反応及び縮合反応の反応速度を高めることができることから、テトラアルコキシシランを含む溶液(B)以外にも、アルカリ触媒を含む溶液(C)を溶液(A)に添加することが好ましい。 In addition to the solution (B) containing tetraalkoxysilane, it is preferable to add the solution (C) containing an alkali catalyst to the solution (A) since this can increase the reaction rate of the hydrolysis reaction and condensation reaction of the tetraalkoxysilane.

溶液(C)中のアルカリ触媒としては、例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、アンモニア、尿素、エタノールアミン、テトラメチル水酸化アンモニウム等が挙げられる。これらのアルカリ触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのアルカリ触媒の中でも、触媒作用に優れ、粒子形状を制御しやすく、金属の混入を抑制することができ、揮発性が高く加水分解反応及び縮合反応後の除去性に優れることから、アンモニアが好ましい。 Examples of the alkaline catalyst in solution (C) include ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetraamine, ammonia, urea, ethanolamine, and tetramethylammonium hydroxide. These alkaline catalysts may be used alone or in combination of two or more. Among these alkaline catalysts, ammonia is preferred because it has excellent catalytic action, is easy to control the particle shape, can suppress metal contamination, is highly volatile, and is easily removable after the hydrolysis reaction and condensation reaction.

溶液(C)は、反応液中のアルカリ触媒の濃度の変動を小さくすることができることから、溶媒を含むことが好ましい。 It is preferable that solution (C) contains a solvent, since this can reduce fluctuations in the concentration of the alkaline catalyst in the reaction solution.

溶液(C)中の溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。これらの溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの溶媒の中でも、加水分解反応及び縮合反応で用いるものと副生するものとが同一で、製造上の利便性に優れることから、水、アルコールが好ましく、水がより好ましい。 Examples of the solvent in solution (C) include water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, and ethylene glycol. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Among these solvents, water and alcohol are preferred, and water is more preferred, because the solvent used in the hydrolysis reaction and the solvent produced as a by-product are the same as each other, and therefore the manufacturing convenience is excellent.

本発明のシリカ粒子の製造方法は、不必要な成分を除去し、必要な成分を添加することができることから、更に、以下の工程(3)を含むことが好ましい。
工程(3):工程(2)で得られたシリカ粒子の分散液を濃縮し、分散媒を添加する工程
Since the method for producing silica particles of the present invention can remove unnecessary components and add necessary components, it is preferable that the method further includes the following step (3).
Step (3): A step of concentrating the dispersion of silica particles obtained in step (2) and adding a dispersion medium.

分散媒は、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。これらの分散媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの分散媒の中でも、シリカ粒子との親和性に優れることから、水、アルコールが好ましく、水がより好ましい。 Examples of the dispersion medium include water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, and ethylene glycol. These dispersion media may be used alone or in combination of two or more. Among these dispersion media, water and alcohol are preferred, and water is more preferred, because they have excellent affinity with silica particles.

本発明のシリカ粒子の製造方法は、シリカ粒子の縮合度を高めることができることから、更に、以下の工程(4)を含むことが好ましい。
工程(4):工程(3)で得られたシリカ粒子の分散液を加圧加熱処理する工程
The method for producing silica particles of the present invention preferably further includes the following step (4) since the condensation degree of the silica particles can be increased.
Step (4): A step of subjecting the dispersion of silica particles obtained in step (3) to a pressurized and heated treatment.

加圧加熱処理の圧力は、0.10MPa~2.3MPaが好ましく、0.14MPa~1.0MPaがより好ましい。加圧加熱処理の圧力が0.10MPa以上であると、シリカ粒子の縮合度を高めることができる。また、加圧加熱処理の圧力が2.3MPa以下であると、平均1次粒子径、平均2次粒子径、会合比を大きく変化させることなくシリカ粒子を製造することができ、シリカゾルの分散安定性に優れる。
加圧は、密閉した状態でシリカ粒子の分散液を分散媒の沸点以上に加熱すればよい。密閉した状態でシリカ粒子の水分散液を100℃以上に加熱した場合、圧力は、その温度の飽和水蒸気圧となる。
The pressure of the pressurized heat treatment is preferably 0.10 MPa to 2.3 MPa, and more preferably 0.14 MPa to 1.0 MPa. When the pressure of the pressurized heat treatment is 0.10 MPa or more, the degree of condensation of the silica particles can be increased. When the pressure of the pressurized heat treatment is 2.3 MPa or less, silica particles can be produced without significant changes in the average primary particle size, average secondary particle size, and association ratio, and the dispersion stability of the silica sol is excellent.
The pressurization can be achieved by heating the dispersion of silica particles in a sealed state to a temperature equal to or higher than the boiling point of the dispersion medium. When the aqueous dispersion of silica particles is heated to 100° C. or higher in a sealed state, the pressure becomes the saturated water vapor pressure at that temperature.

加圧加熱処理の温度は、100℃~220℃が好ましく、110℃~180℃がより好ましい。加圧加熱処理の温度が100℃以上であると、シリカ粒子の縮合度を高めることができる。加圧加熱処理の温度が220℃以下であると、平均1次粒子径、平均2次粒子径、会合比を大きく変化させることなくシリカ粒子を製造することができ、シリカゾルの分散安定性に優れる。 The temperature of the pressure and heat treatment is preferably 100°C to 220°C, and more preferably 110°C to 180°C. If the temperature of the pressure and heat treatment is 100°C or higher, the degree of condensation of the silica particles can be increased. If the temperature of the pressure and heat treatment is 220°C or lower, silica particles can be produced without significant changes to the average primary particle size, average secondary particle size, and association ratio, and the dispersion stability of the silica sol is excellent.

加圧加熱処理の時間は、0.25時間~10時間が好ましく、0.5時間~8時間がより好ましい。加圧加熱処理の時間が0.25時間以上であると、シリカ粒子の縮合度を高めることができる。加圧加熱処理の時間が10時間以下であると、平均1次粒子径、平均2次粒子径、会合比を大きく変化させることなくシリカ粒子を製造することができ、シリカゾルの分散安定性に優れる。 The time for the pressurized heat treatment is preferably 0.25 to 10 hours, and more preferably 0.5 to 8 hours. If the time for the pressurized heat treatment is 0.25 hours or more, the degree of condensation of the silica particles can be increased. If the time for the pressurized heat treatment is 10 hours or less, silica particles can be produced without significant changes to the average primary particle size, average secondary particle size, and association ratio, and the dispersion stability of the silica sol is excellent.

加圧加熱処理は、平均1次粒子径、平均2次粒子径、会合比を大きく変化させることなくシリカ粒子の縮合度を高めることができることから、水分散液中で行うことがより好ましい。 The pressurized heat treatment is preferably carried out in an aqueous dispersion, since it can increase the degree of condensation of silica particles without significantly changing the average primary particle size, average secondary particle size, or association ratio.

加圧加熱処理を水分散液中で行う際のpHは、6.0~8.0が好ましく、6.5~7.8がより好ましい。加圧加熱処理を水分散液中で行う際のpHが6.0以上であると、シリカゾルのゲル化を抑制することができる。また、加圧加熱処理を水分散液中で行う際のpHが8.0以下であると、平均1次粒子径、平均2次粒子径、会合比を大きく変化させることなくシリカ粒子の縮合度を高めることができる。 The pH when the pressure and heat treatment is carried out in the aqueous dispersion is preferably 6.0 to 8.0, and more preferably 6.5 to 7.8. When the pressure and heat treatment is carried out in the aqueous dispersion at a pH of 6.0 or higher, gelation of the silica sol can be suppressed. Furthermore, when the pressure and heat treatment is carried out in the aqueous dispersion at a pH of 8.0 or lower, the degree of condensation of the silica particles can be increased without significantly changing the average primary particle size, average secondary particle size, and association ratio.

シリカ粒子の平均1次粒子径は、5nm~100nmが好ましく、10nm~60nmがより好ましい。シリカ粒子の平均1次粒子径が5nm以上であると、シリカゾルの保存安定性に優れる。また、シリカ粒子の平均1次粒子径が100nm以下であると、シリコンウェハに代表される被研磨体の表面粗さや傷を低減でき、シリカ粒子の沈降を抑制することができる。 The average primary particle diameter of the silica particles is preferably 5 nm to 100 nm, and more preferably 10 nm to 60 nm. When the average primary particle diameter of the silica particles is 5 nm or more, the storage stability of the silica sol is excellent. Furthermore, when the average primary particle diameter of the silica particles is 100 nm or less, the surface roughness and scratches of the polished object, such as a silicon wafer, can be reduced, and the settling of the silica particles can be suppressed.

シリカ粒子の平均1次粒子径は、BET法により測定する。具体的には、比表面積自動測定装置を用いてシリカ粒子の比表面積を測定し、下記式(1)を用いて平均1次粒子径を算出する。
平均1次粒子径(nm)=6000/(比表面積(m/g)×密度(g/cm)) ・・・ (1)
The average primary particle diameter of the silica particles is measured by the BET method. Specifically, the specific surface area of the silica particles is measured using an automatic specific surface area measuring device, and the average primary particle diameter is calculated using the following formula (1).
Average primary particle diameter (nm) = 6000/(specific surface area (m 2 /g) x density (g/cm 3 )) ... (1)

シリカ粒子の平均1次粒子径は、公知の条件・方法により、所望の範囲に設定することができる。 The average primary particle size of the silica particles can be set within the desired range using known conditions and methods.

シリカ粒子の平均2次粒子径は、10nm~200nmが好ましく、20nm~100nmがより好ましい。シリカ粒子の平均2次粒子径が10nm以上であると、研磨後の洗浄における粒子等の除去性に優れ、シリカゾルの保存安定性に優れる。シリカ粒子の平均2次粒子径が200nm以下であると、研磨時のシリコンウェハに代表される被研磨体の表面粗さや傷を低減でき、研磨後の洗浄における粒子等の除去性に優れ、シリカ粒子の沈降を抑制することができる。 The average secondary particle diameter of the silica particles is preferably 10 nm to 200 nm, and more preferably 20 nm to 100 nm. When the average secondary particle diameter of the silica particles is 10 nm or more, the removability of particles and the like during cleaning after polishing is excellent, and the storage stability of the silica sol is excellent. When the average secondary particle diameter of the silica particles is 200 nm or less, the surface roughness and scratches on the polished object, such as a silicon wafer, can be reduced during polishing, particles and the like can be removed easily during cleaning after polishing, and sedimentation of the silica particles can be suppressed.

シリカ粒子の平均2次粒子径は、DLS法により測定する。具体的には、動的光散乱粒子径測定装置を用いて測定する。 The average secondary particle size of silica particles is measured by the DLS method. Specifically, it is measured using a dynamic light scattering particle size measuring device.

シリカ粒子の平均2次粒子径は、公知の条件・方法により、所望の範囲に設定することができる。 The average secondary particle size of the silica particles can be set within the desired range using known conditions and methods.

シリカ粒子のcv値は、15~50が好ましく、20~40がより好ましく、25~35が更に好ましい。シリカ粒子のcv値が15以上であると、シリコンウェハに代表される被研磨体に対する研磨レートに優れ、シリコンウェハの生産性に優れる。また、シリカ粒子のcv値が50以下であると、研磨時のシリコンウェハに代表される被研磨体の表面粗さや傷を低減でき、研磨後の洗浄における粒子等の除去性に優れる。 The cv value of the silica particles is preferably 15 to 50, more preferably 20 to 40, and even more preferably 25 to 35. When the cv value of the silica particles is 15 or more, the polishing rate for the workpiece, such as a silicon wafer, is excellent, and the productivity of the silicon wafer is excellent. Furthermore, when the cv value of the silica particles is 50 or less, the surface roughness and scratches on the workpiece, such as a silicon wafer, during polishing can be reduced, and the removal of particles and the like during cleaning after polishing is excellent.

シリカ粒子のcv値は、動的光散乱粒子径測定装置を用いてシリカ粒子の平均2次粒子径を測定し、下記式(2)を用いて算出する。
cv値=(標準偏差(nm)/平均2次粒子径(nm))×100 ・・・ (2)
The cv value of the silica particles is calculated using the following formula (2) by measuring the average secondary particle diameter of the silica particles using a dynamic light scattering particle diameter measuring device.
cv value=(standard deviation (nm)/average secondary particle diameter (nm))×100 (2)

シリカ粒子の会合比は、1.0~4.0が好ましく、1.1~3.0がより好ましい。シリカ粒子の会合比が1.0以上であると、シリコンウェハに代表される被研磨体に対する研磨レートに優れ、シリコンウェハの生産性に優れる。また、シリカ粒子の会合比が4.0以下であると、研磨時のシリコンウェハに代表される被研磨体の表面粗さや傷を低減でき、シリカ粒子の凝集を抑制することができる。 The association ratio of the silica particles is preferably 1.0 to 4.0, and more preferably 1.1 to 3.0. When the association ratio of the silica particles is 1.0 or more, the polishing rate for the object to be polished, such as a silicon wafer, is excellent, and the productivity of the silicon wafer is excellent. Furthermore, when the association ratio of the silica particles is 4.0 or less, the surface roughness and scratches on the object to be polished, such as a silicon wafer, during polishing can be reduced, and the aggregation of the silica particles can be suppressed.

シリカ粒子の会合比は、前述の測定方法にて測定した平均1次粒子径と前述の測定方法にて測定した平均2次粒子径とから、下記式(3)を用いて会合比を算出する。
会合比=平均2次粒子径/平均1次粒子径 ・・・ (3)
The association ratio of the silica particles is calculated using the following formula (3) from the average primary particle diameter measured by the above-mentioned measurement method and the average secondary particle diameter measured by the above-mentioned measurement method.
Association ratio = average secondary particle diameter / average primary particle diameter ... (3)

シリカ粒子の形状としては、例えば、球状、鎖状、繭状(こぶ状や落花生状とも称される)、異形状(例えば、疣状、屈曲状、分岐状等)等が挙げられる。これらのシリカ粒子の形状の中でも、研磨時のシリコンウェハに代表される被研磨体の表面粗さや傷を低減させたい場合は、球状が好ましく、シリコンウェハに代表される被研磨体に対する研磨レートをより高めたい場合は、異形状が好ましい。 Examples of the shape of silica particles include spherical, chain-like, cocoon-like (also called lump-like or peanut-like), irregular shapes (e.g. wart-like, bent, branched, etc.). Among these silica particle shapes, spherical shapes are preferred when it is desired to reduce the surface roughness and scratches on the polished object, such as a silicon wafer, during polishing, and irregular shapes are preferred when it is desired to increase the polishing rate for the polished object, such as a silicon wafer.

シリカ粒子は、機械的強度、保存安定性に優れることから、細孔を有しないことが好ましい。
シリカ粒子の細孔の有無は、窒素を吸着ガスとした吸着等温線を用いたBET多点法解析により確認する。
Silica particles preferably have no pores because they have excellent mechanical strength and storage stability.
The presence or absence of pores in the silica particles is confirmed by a multipoint BET analysis using an adsorption isotherm with nitrogen as the adsorption gas.

(シリカゾルの製造方法)
本発明のシリカゾルの製造方法は、本発明のシリカ粒子の製造方法を含む。
(Method for producing silica sol)
The method for producing a silica sol of the present invention includes the method for producing silica particles of the present invention.

シリカゾルは、本発明のシリカ粒子の製造方法で得られたシリカ粒子の分散液をそのまま用いてもよく、工程(2)で得られた反応液中の成分のうち、不必要な成分を除去し、必要な成分を添加して製造してもよい。 The silica sol may be produced by using the dispersion of silica particles obtained by the method for producing silica particles of the present invention as is, or by removing unnecessary components from the reaction solution obtained in step (2) and adding necessary components.

シリカゾルの製造において、粗大粒子を除去したり、微粒子による凝集を回避したりするため、ろ過工程を含んでもよい。
ろ過の方法としては、例えば、常圧下での自然ろ過、減圧ろ過、加圧ろ過、遠心ろ過等が挙げられる。
ろ過は、任意のタイミング、任意の回数行ってもよいが、研磨組成物の保存安定性や研磨特性に優れることから、研磨組成物の調製直前に行うことが好ましい。
The production of the silica sol may include a filtration step in order to remove coarse particles and to avoid aggregation of fine particles.
Examples of the filtration method include natural filtration under normal pressure, reduced pressure filtration, pressure filtration, centrifugal filtration, and the like.
Filtration may be carried out at any timing and any number of times, but is preferably carried out immediately before preparation of the polishing composition, as this results in excellent storage stability and polishing properties of the polishing composition.

シリカゾルは、シリカ粒子及び分散媒を含むことが好ましい。
シリカゾルの分散媒は、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。これらのシリカゾルの分散媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのシリカゾルの分散媒の中でも、シリカ粒子との親和性に優れることから、水、アルコールが好ましく、水がより好ましい。
The silica sol preferably contains silica particles and a dispersion medium.
Examples of the dispersion medium of silica sol include water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, ethylene glycol, etc. These dispersion mediums of silica sol may be used alone or in combination of two or more. Among these dispersion mediums of silica sol, water and alcohol are preferred, and water is more preferred, because they have excellent affinity with silica particles.

シリカゾル中のシリカ粒子の含有率は、シリカゾル全量100質量%中、3質量%~50質量%が好ましく、4質量%~40質量%がより好ましく、5質量%~30質量%が更に好ましい。シリカゾル中のシリカ粒子の含有率が3質量%以上であると、シリコンウェハに代表される被研磨体に対する研磨レートに優れる。また、シリカゾル中のシリカ粒子の含有率が50質量%以下であると、シリカゾルや研磨組成物中のシリカ粒子の凝集を抑制することができ、シリカゾルや研磨組成物の保存安定性に優れる。 The content of silica particles in the silica sol is preferably 3% to 50% by mass, more preferably 4% to 40% by mass, and even more preferably 5% to 30% by mass, based on the total amount of the silica sol (100% by mass). When the content of silica particles in the silica sol is 3% by mass or more, the polishing rate for a workpiece such as a silicon wafer is excellent. Furthermore, when the content of silica particles in the silica sol is 50% by mass or less, the aggregation of silica particles in the silica sol or polishing composition can be suppressed, and the storage stability of the silica sol or polishing composition is excellent.

シリカゾル中の分散媒の含有率は、シリカゾル全量100質量%中、50質量%~97質量%が好ましく、60質量%~96質量%がより好ましく、70質量%~95質量%が更に好ましい。シリカゾル中の分散媒の含有率が50質量%以上であると、シリカゾルや研磨組成物中のシリカ粒子の凝集を抑制することができ、シリカゾルや研磨組成物の保存安定性に優れる。また、シリカゾル中の分散媒の含有率が97質量%以下であると、シリコンウェハに代表される被研磨体に対する研磨レートに優れる。 The content of the dispersion medium in the silica sol is preferably 50% to 97% by mass, more preferably 60% to 96% by mass, and even more preferably 70% to 95% by mass, out of a total amount of 100% by mass of the silica sol. When the content of the dispersion medium in the silica sol is 50% by mass or more, aggregation of silica particles in the silica sol or polishing composition can be suppressed, and the storage stability of the silica sol or polishing composition is excellent. Furthermore, when the content of the dispersion medium in the silica sol is 97% by mass or less, the polishing rate for the object to be polished, such as a silicon wafer, is excellent.

シリカゾル中のシリカ粒子や分散媒の含有率は、本発明のシリカ粒子の製造方法で得られたシリカ粒子の分散液の成分のうち、不必要な成分を除去し、必要な成分を添加することで、所望の範囲に設定することができる。 The content of silica particles and dispersion medium in the silica sol can be set to the desired range by removing unnecessary components from the dispersion of silica particles obtained by the method for producing silica particles of the present invention and adding necessary components.

シリカゾルは、シリカ粒子及び分散媒以外に、その性能を損なわない範囲において、必要に応じて、酸化剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、pH緩衝剤、界面活性剤、キレート剤、抗菌殺生物剤等の他の成分を含んでもよい。
特に、シリカゾルの保存安定性に優れることから、シリカゾル中に抗菌殺生物剤を含ませることが好ましい。
In addition to the silica particles and the dispersion medium, the silica sol may contain other components, such as an oxidizing agent, a preservative, an antifungal agent, a pH adjuster, a pH buffer, a surfactant, a chelating agent, and an antibacterial and biocide, as necessary, within the range that does not impair the performance of the silica sol.
In particular, it is preferable to include an antibacterial biocide in the silica sol, since this provides excellent storage stability of the silica sol.

抗菌殺生物剤としては、例えば、過酸化水素、アンモニア、第四級アンモニウム水酸化物、第四級アンモニウム塩、エチレンジアミン、グルタルアルデヒド、過酸化水素、p-ヒドロキシ安息香酸メチル、亜塩素酸ナトリウム等が挙げられる。これらの抗菌殺生物剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの抗菌殺生物剤の中でも、シリカゾルとの親和性に優れることから、過酸化水素が好ましい。
殺生物剤は、一般に殺菌剤と言われるものも含む。
Examples of antibacterial biocides include hydrogen peroxide, ammonia, quaternary ammonium hydroxide, quaternary ammonium salt, ethylenediamine, glutaraldehyde, hydrogen peroxide, methyl p-hydroxybenzoate, sodium chlorite, etc. These antibacterial biocides may be used alone or in combination of two or more. Among these antibacterial biocides, hydrogen peroxide is preferred because of its excellent affinity with silica sol.
Biocides also include those commonly referred to as bactericides.

シリカゾル中の抗菌殺生物剤の含有率は、シリカゾル全量100質量%中、0.0001質量%~10質量%が好ましく、0.001質量%~1質量%がより好ましい。シリカゾル中の抗菌殺生物剤の含有率が0.0001質量%質量%以上であると、シリカゾルの保存安定性に優れる。シリカゾル中の抗菌殺生物剤の含有率が10質量%以下であると、シリカゾルの本来の性能を損なわない。 The content of the antibacterial biocide in the silica sol is preferably 0.0001% to 10% by mass, and more preferably 0.001% to 1% by mass, based on 100% by mass of the total amount of the silica sol. When the content of the antibacterial biocide in the silica sol is 0.0001% by mass or more, the storage stability of the silica sol is excellent. When the content of the antibacterial biocide in the silica sol is 10% by mass or less, the original performance of the silica sol is not impaired.

シリカゾルのpHは、6.0~8.0が好ましく、6.5~7.8がより好ましい。シリカゾルのpHが6.0以上であると、分散安定性に優れて、シリカ粒子の凝集を抑制することができる。また、シリカゾルのpHが8.0以下であると、シリカ粒子の溶解を防ぎ、長期間の保存安定性に優れる。
シリカゾルのpHは、pH調整剤を添加することで、所望の範囲に設定することができる。
The pH of the silica sol is preferably 6.0 to 8.0, more preferably 6.5 to 7.8. When the pH of the silica sol is 6.0 or more, the dispersion stability is excellent and the aggregation of the silica particles can be suppressed. When the pH of the silica sol is 8.0 or less, dissolution of the silica particles is prevented and the long-term storage stability is excellent.
The pH of the silica sol can be adjusted to a desired range by adding a pH adjuster.

半導体デバイスのシリコンウェハの研磨において、金属が被研磨体の表面に付着・汚染することで、シリコンウェハ特性に悪影響を及ぼすと共に、ウェハ内部に拡散して品質が劣化するため、このようなシリコンウェハによって製造された半導体デバイスの性能が著しく低下する。
また、シリカゾルに金属が存在すると、酸性を示す表面シラノール基と金属との配位的な相互作用が発生し、表面シラノール基の化学的性質(酸性度等)を変化させたり、シリカ粒子表面の立体的な環境(シリカ粒子の凝集のしやすさ等)を変化させたり、研磨レートに影響を及ぼす。
When polishing silicon wafers for semiconductor devices, metals adhere to and contaminate the surface of the workpiece to be polished, adversely affecting the characteristics of the silicon wafer and diffusing into the interior of the wafer, degrading its quality, resulting in a significant decrease in the performance of semiconductor devices manufactured from such silicon wafers.
Furthermore, when a metal is present in the silica sol, a coordination interaction occurs between the acidic surface silanol groups and the metal, changing the chemical properties (acidity, etc.) of the surface silanol groups and the three-dimensional environment of the silica particle surfaces (e.g. ease of aggregation of silica particles), thereby affecting the polishing rate.

シリカゾル中の亜鉛の含有率は、50ppb以下が好ましく、30ppb以下がより好ましい。シリカゾル中の亜鉛含有率が50ppb以下であると、シリコンウェハを研磨する際に、シリコンウェハ表面の汚染を低減することができる。 The zinc content in the silica sol is preferably 50 ppb or less, and more preferably 30 ppb or less. If the zinc content in the silica sol is 50 ppb or less, contamination of the silicon wafer surface can be reduced when the silicon wafer is polished.

シリカゾル中の鉄の含有率は4ppb以下が好ましく、3ppb以下がより好ましい。シリカゾル中の鉄含有率が4ppb以下であると、シリコンウェハを研磨する際に、シリコンウェハ表面の汚染を低減することができる。 The iron content in the silica sol is preferably 4 ppb or less, and more preferably 3 ppb or less. If the iron content in the silica sol is 4 ppb or less, contamination of the silicon wafer surface can be reduced when the silicon wafer is polished.

シリカゾル中の亜鉛及び鉄の含有率は、高周波誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)により測定する。具体的には、シリカゾル0.5gを正確に量り取り、硫酸とフッ酸を加え、加温・溶解・蒸発させ、残存した液滴に純水を加えて試験液を作成し、高周波誘導結合プラズマ質量分析装置を用いて測定する。 The zinc and iron content in silica sol is measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Specifically, 0.5 g of silica sol is accurately weighed out, sulfuric acid and hydrofluoric acid are added, and the mixture is heated, dissolved, and evaporated. Pure water is added to the remaining droplets to create a test liquid, which is then measured using an inductively coupled plasma mass spectrometry device.

(研磨組成物)
本発明のシリカ粒子の製造方法で得られるシリカ粒子は、研磨組成物として好適に用いることができる。
研磨組成物は、前述したシリカゾル及び水溶性高分子を含むことが好ましい。
(Polishing composition)
The silica particles obtained by the method for producing silica particles of the present invention can be suitably used as a polishing composition.
The polishing composition preferably contains the above-mentioned silica sol and a water-soluble polymer.

水溶性高分子は、シリコンウェハに代表される被研磨体に対する研磨組成物の濡れ性を高める。水溶性高分子は、水親和性の高い官能基を保有する高分子であることが好ましく、この水親和性の高い官能基とシリカ粒子の表面シラノール基との親和性が高く、研磨組成物中でより近傍にシリカ粒子と水溶性高分子とが安定して分散する。そのため、シリコンウェハに代表される被研磨体への研磨の際、シリカ粒子と水溶性高分子との効果が相乗的に機能する。 The water-soluble polymer increases the wettability of the polishing composition to the object to be polished, such as a silicon wafer. The water-soluble polymer is preferably a polymer having a functional group with high water affinity, and this functional group with high water affinity has a high affinity with the surface silanol groups of the silica particles, so that the silica particles and the water-soluble polymer are stably dispersed in close proximity in the polishing composition. Therefore, when polishing an object to be polished, such as a silicon wafer, the effects of the silica particles and the water-soluble polymer function synergistically.

水溶性高分子としては、例えば、セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピロリドン骨格を有する共重合体、ポリオキシアルキレン構造を有する重合体等が挙げられる。 Examples of water-soluble polymers include cellulose derivatives, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, copolymers having a polyvinylpyrrolidone skeleton, and polymers having a polyoxyalkylene structure.

セルロース誘導体としては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、加水分解処理を施したヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。
ポリビニルピロリドン骨格を有する共重合体としては、例えば、ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンとのグラフト共重合体等が挙げられる。
ポリオキシアルキレン構造を有する重合体としては、例えば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体等が挙げられる。
Examples of cellulose derivatives include hydroxyethyl cellulose, hydrolyzed hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose.
An example of the copolymer having a polyvinylpyrrolidone skeleton is a graft copolymer of polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone.
Examples of polymers having a polyoxyalkylene structure include polyoxyethylene, polyoxypropylene, and copolymers of ethylene oxide and propylene oxide.

これらの水溶性高分子は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの水溶性高分子の中でも、シリカ粒子の表面シラノール基との親和性が高く、相乗的に作用して被研磨体の表面に良好な親水性を与えることから、セルロース誘導体が好ましく、ヒドロキシエチルセルロースがより好ましい。 These water-soluble polymers may be used alone or in combination of two or more. Among these water-soluble polymers, cellulose derivatives are preferred, and hydroxyethyl cellulose is more preferred, because they have a high affinity with the surface silanol groups of the silica particles and act synergistically to impart good hydrophilicity to the surface of the object to be polished.

水溶性高分子の質量平均分子量は、1,000~3,000,000が好ましく、5,000~2,000,000がより好ましく、10,000~1,000,000が更に好ましい。水溶性高分子の質量平均分子量が1,000以上であると、研磨組成物の親水性が向上する。また、水溶性高分子の質量平均分子量が3,000,000以下であると、シリカゾルとの親和性に優れ、シリコンウェハに代表される被研磨体に対する研磨レートに優れる。 The mass average molecular weight of the water-soluble polymer is preferably 1,000 to 3,000,000, more preferably 5,000 to 2,000,000, and even more preferably 10,000 to 1,000,000. When the mass average molecular weight of the water-soluble polymer is 1,000 or more, the hydrophilicity of the polishing composition is improved. Furthermore, when the mass average molecular weight of the water-soluble polymer is 3,000,000 or less, the affinity with silica sol is excellent, and the polishing rate for the object to be polished, such as a silicon wafer, is excellent.

水溶性高分子の質量平均分子量は、ポリエチレンオキサイド換算で、0.1mol/LのNaCl溶液を移動相とする条件で、サイズ排除クロマトグラフィーにより測定する。 The mass average molecular weight of the water-soluble polymer is measured by size exclusion chromatography using a 0.1 mol/L NaCl solution as the mobile phase, in terms of polyethylene oxide.

研磨組成物中の水溶性高分子の含有率は、研磨組成物全量100質量%中、0.02質量%~10質量%が好ましく、0.05質量%~5質量%がより好ましい。研磨組成物中の水溶性高分子の含有率が0.02質量%以上であると、研磨組成物の親水性が向上する。また、研磨組成物中の水溶性高分子の含有率が10質量%以下であると、研磨組成物調製時のシリカ粒子の凝集を抑制することができる。 The content of the water-soluble polymer in the polishing composition is preferably 0.02% by mass to 10% by mass, and more preferably 0.05% by mass to 5% by mass, based on 100% by mass of the total amount of the polishing composition. When the content of the water-soluble polymer in the polishing composition is 0.02% by mass or more, the hydrophilicity of the polishing composition is improved. Furthermore, when the content of the water-soluble polymer in the polishing composition is 10% by mass or less, aggregation of silica particles during preparation of the polishing composition can be suppressed.

研磨組成物は、シリカゾル及び水溶性高分子以外に、その性能を損なわない範囲において、必要に応じて、塩基性化合物、研磨促進剤、界面活性剤、親水性化合物、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、pH緩衝剤、界面活性剤、キレート剤、抗菌・殺生物剤等の他の成分を含んでもよい。
特に、シリコンウェハに代表される被研磨体の表面に化学的な作用を与えて化学的研磨(ケミカルエッチング)ができ、シリカ粒子の表面シラノール基との相乗効果により、シリコンウェハに代表される被研磨体の研磨速度を向上させることができることから、研磨組成物中に塩基性化合物を含ませることが好ましい。
In addition to the silica sol and the water-soluble polymer, the polishing composition may contain other components, such as a basic compound, a polishing accelerator, a surfactant, a hydrophilic compound, a preservative, an antifungal agent, a pH adjuster, a pH buffer, a surfactant, a chelating agent, an antibacterial agent, or a biocide, as necessary, within the range that does not impair the performance of the polishing composition.
In particular, it is preferable to include a basic compound in the polishing composition, since it is possible to perform chemical polishing (chemical etching) by applying a chemical action to the surface of an object to be polished, such as a silicon wafer, and because a synergistic effect with the surface silanol groups of the silica particles can improve the polishing rate of an object to be polished, such as a silicon wafer.

塩基性化合物としては、例えば、有機塩基性化合物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属炭酸塩、アンモニア等が挙げられる。これらの塩基性化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの塩基性化合物の中でも、水溶性が高く、シリカ粒子や水溶性高分子との親和性に優れることから、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウムが好ましく、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウムがより好ましく、アンモニアが更に好ましい。 Examples of basic compounds include organic basic compounds, alkali metal hydroxides, alkali metal hydrogen carbonates, alkali metal carbonates, and ammonia. These basic compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these basic compounds, ammonia, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, ammonium hydrogen carbonate, and ammonium carbonate are preferred because they are highly water-soluble and have excellent affinity with silica particles and water-soluble polymers, with ammonia, tetramethylammonium hydroxide, and tetraethylammonium hydroxide being more preferred, and ammonia being even more preferred.

研磨組成物中の塩基性化合物の含有率は、研磨組成物全量100質量%中、0.001質量%~5質量%が好ましく、0.01質量%~3質量%がより好ましい。研磨組成物中の塩基性化合物の含有率が0.001質量%以上であると、シリコンウェハに代表される被研磨体の研磨速度を向上させることができる。また、研磨組成物中の塩基性化合物の含有率が5質量%以下であると、研磨組成物の安定性に優れる。 The content of the basic compound in the polishing composition is preferably 0.001% by mass to 5% by mass, and more preferably 0.01% by mass to 3% by mass, based on 100% by mass of the total amount of the polishing composition. If the content of the basic compound in the polishing composition is 0.001% by mass or more, the polishing speed of the object to be polished, such as a silicon wafer, can be improved. Furthermore, if the content of the basic compound in the polishing composition is 5% by mass or less, the stability of the polishing composition is excellent.

研磨組成物のpHは、8.0~12.0が好ましく、9.0~11.0がより好ましい。研磨組成物のpHが8.0以上であると、研磨組成物中のシリカ粒子の凝集を抑制することができ、研磨組成物の分散安定性に優れる。また、研磨組成物のpHが12.0以下であると、シリカ粒子の溶解を抑制することができ、研磨組成物の安定性に優れる。
研磨組成物のpHは、pH調整剤を添加することで、所望の範囲に設定することができる。
The pH of the polishing composition is preferably 8.0 to 12.0, more preferably 9.0 to 11.0. When the pH of the polishing composition is 8.0 or more, the aggregation of silica particles in the polishing composition can be suppressed, and the dispersion stability of the polishing composition is excellent. When the pH of the polishing composition is 12.0 or less, the dissolution of silica particles can be suppressed, and the stability of the polishing composition is excellent.
The pH of the polishing composition can be adjusted to a desired range by adding a pH adjuster.

研磨組成物は、本発明のシリカゾル、水溶性高分子、及び、必要に応じて、他の成分を混合することで得られるが、保管・運搬を考慮し、一旦高濃度で調製し、研磨直前に水等で希釈してもよい。 The polishing composition can be obtained by mixing the silica sol of the present invention, the water-soluble polymer, and, if necessary, other components. However, taking into consideration storage and transportation, it may be prepared at a high concentration first and then diluted with water or the like immediately before polishing.

(研磨方法)
本発明の研磨方法は、本発明のシリカ粒子の製造方法で得られたシリカ粒子を含む研磨組成物を用いて研磨する方法である。
研磨組成物は、前述した研磨組成物を用いることが好ましい。
具体的な研磨の方法としては、例えば、シリコンウェハの表面を研磨パッドに押し付け、研磨パッド上に本発明の研磨組成物を滴下し、シリコンウェハの表面を研磨する方法が挙げられる。
(Polishing method)
The polishing method of the present invention is a polishing method using a polishing composition containing silica particles obtained by the method for producing silica particles of the present invention.
As the polishing composition, it is preferable to use the above-mentioned polishing composition.
A specific example of the polishing method is a method in which the surface of a silicon wafer is pressed against a polishing pad, the polishing composition of the present invention is dropped onto the polishing pad, and the surface of the silicon wafer is polished.

(用途)
本発明のシリカ粒子の製造方法で得られたシリカ粒子や本発明のシリカゾルの製造方法で得られたシリカゾルは、研磨用途に好適に用いることができ、例えば、シリコンウェハ等の半導体材料の研磨、ハードディスク基板等の電子材料の研磨、集積回路を製造する際の平坦化工程における研磨(化学的機械的研磨)、フォトマスクや液晶に用いる合成石英ガラス基板の研磨、磁気ディスク基板の研磨等に用いることができ、中でもシリコンウェハの研磨や化学的機械的研磨に特に好適に用いることができる。
(Application)
The silica particles obtained by the method for producing silica particles of the present invention and the silica sol obtained by the method for producing a silica sol of the present invention can be suitably used for polishing purposes, for example, polishing semiconductor materials such as silicon wafers, polishing electronic materials such as hard disk substrates, polishing in the planarization process in the production of integrated circuits (chemical mechanical polishing), polishing synthetic quartz glass substrates used for photomasks and liquid crystals, polishing magnetic disk substrates, and the like, and among these, they can be particularly suitably used for polishing silicon wafers and chemical mechanical polishing.

以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below using examples, but the present invention is not limited to the description of the following examples as long as it does not deviate from the gist of the invention.

(平均1次粒子径の測定)
実施例及び比較例で得られたシリカゾルを150℃で乾燥し、比表面積自動測定装置「BELSORP-MR1」(機種名、マイクロトラック・ベル株式会社)を用いて、シリカ粒子の比表面積を測定し、下記式(1)を用い、密度を2.2g/cmとし、平均1次粒子径を算出した。
平均1次粒子径(nm)=6000/(比表面積(m/g)×密度(g/cm)) ・・・ (1)
(Measurement of average primary particle size)
The silica sol obtained in each of the examples and comparative examples was dried at 150°C, and the specific surface area of the silica particles was measured using an automatic specific surface area measuring device "BELSORP-MR1" (model name, Microtrack BEL Co., Ltd.). The average primary particle size was calculated using the following formula (1), assuming the density to be 2.2 g/ cm3 .
Average primary particle diameter (nm) = 6000/(specific surface area (m 2 /g) x density (g/cm 3 )) ... (1)

(平均2次粒子径・cv値の測定)
実施例及び比較例で得られたシリカゾルを、動的光散乱粒子径測定装置「ゼーターサイザーナノZS」(機種名、マルバーン社製)を用いて、シリカ粒子の平均2次粒子径を測定し、下記式(2)を用いてcv値を算出した。
cv値=(標準偏差(nm)/平均2次粒子径(nm))×100 ・・・ (2)
(Measurement of average secondary particle size and cv value)
The average secondary particle diameter of the silica particles of the silica sols obtained in the examples and comparative examples was measured using a dynamic light scattering particle size measurement device "Zetersizer Nano ZS" (model name, manufactured by Malvern Instruments), and the cv value was calculated using the following formula (2).
cv value=(standard deviation (nm)/average secondary particle diameter (nm))×100 (2)

(会合比の算出)
測定した平均1次粒子径と平均2次粒子径とから、下記式(3)を用いて会合比を算出した。
会合比=平均2次粒子径/平均1次粒子径 ・・・ (3)
(Calculation of Association Ratio)
The association ratio was calculated from the measured average primary particle size and average secondary particle size using the following formula (3).
Association ratio = average secondary particle diameter / average primary particle diameter ... (3)

(メタノール中の亜鉛及び鉄の含有率の測定)
参考例で得られたメタノール10gを正確に量り取り、ホットプレートで蒸発乾固させた。ホットプレート上に残った固体に硝酸を加え加温溶解させた後、残存した液滴を回収、定容して試験液を作成し、高周波誘導結合プラズマ質量分析装置「ELEMENT2」(機種名、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)を用いて、亜鉛及び鉄の含有率を測定した。
(Measurement of zinc and iron content in methanol)
10 g of the methanol obtained in the reference example was accurately weighed out and evaporated to dryness on a hot plate. Nitric acid was added to the solid remaining on the hot plate and dissolved by heating, and the remaining droplets were collected and the volume was adjusted to prepare a test solution, and the zinc and iron contents were measured using a high-frequency inductively coupled plasma mass spectrometer "ELEMENT2" (model name, manufactured by Thermo Fisher Scientific).

(シリカゾル中の亜鉛及び鉄の含有率の測定)
実施例及び比較例で得られたシリカゾル0.5gを正確に量り取り、硫酸とフッ酸を加え、加温・溶解・蒸発させ、残存した液滴に純水を加えて試験液を作成し、高周波誘導結合プラズマ質量分析装置「ELEMENT2」(機種名、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)を用いて、亜鉛及び鉄の含有率を測定した。
(Measurement of zinc and iron content in silica sol)
0.5 g of the silica sol obtained in each of the examples and comparative examples was accurately weighed out, sulfuric acid and hydrofluoric acid were added, and the mixture was heated, dissolved, and evaporated. Pure water was added to the remaining droplets to prepare test solutions, and the zinc and iron contents were measured using a high-frequency inductively coupled plasma mass spectrometer "ELEMENT2" (model name, manufactured by Thermo Fisher Scientific).

[比較参考例1]
キシダ化学株式会社製のメタノールをそのまま用いた。
[Comparative Reference Example 1]
Methanol manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd. was used as is.

[比較参考例2]
三菱ケミカル株式会社製のメタノールをそのまま用いた。
[Comparative Reference Example 2]
Methanol manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation was used as is.

[参考例1]
内径10mm、長さ400mmのテトラフルオロエチレン樹脂管に、イオン交換樹脂(「ダイヤイオン(商品名)」SMT200L、三菱ケミカル株式会社製、イオン交換基がスルホン酸基であるゲル型のスチレン系の強酸性陽イオン交換樹脂及びイオン交換基がトリメチルアンモニウム基であるゲル型のスチレン系の強塩基性陰イオン交換樹脂を含む)を充填した。テトラフルオロエチレン樹脂管の一端から比較参考例2のメタノールを流し入れてイオン交換樹脂層を通過させ、メタノールを精製した。
イオン交換樹脂をテトラフルオロエチレン樹脂管に充填した際のイオン交換樹脂層の高さは、175mmとした。また、メタノールを流し入れる速度は、38mL/分とした。
[Reference Example 1]
A tetrafluoroethylene resin tube having an inner diameter of 10 mm and a length of 400 mm was filled with an ion exchange resin (Diaion (trade name) SMT200L, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, including a gel-type styrene-based strongly acidic cation exchange resin in which the ion exchange group is a sulfonic acid group and a gel-type styrene-based strongly basic anion exchange resin in which the ion exchange group is a trimethylammonium group). Methanol of Comparative Reference Example 2 was poured into one end of the tetrafluoroethylene resin tube and passed through the ion exchange resin layer to purify the methanol.
The height of the ion exchange resin layer when the ion exchange resin was packed in the tetrafluoroethylene resin tube was 175 mm, and the rate at which methanol was poured in was 38 mL/min.

[参考例2]
イオン交換樹脂が「ダイヤイオン(商品名)」SMT100L(三菱ケミカル株式会社製、イオン交換基がスルホン酸基であるゲル型のスチレン系の強酸性陽イオン交換樹脂及びイオン交換基がトリメチルアンモニウム基であるゲル型のスチレン系の強塩基性陰イオン交換樹脂を含む)とした以外は、参考例1と同様に操作を行い、メタノールを精製した。
[Reference Example 2]
Methanol was purified in the same manner as in Reference Example 1, except that the ion exchange resin was "Diaion (trade name)" SMT100L (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, including a gel-type styrene-based strongly acidic cation exchange resin in which the ion exchange group is a sulfonic acid group and a gel-type styrene-based strongly basic anion exchange resin in which the ion exchange group is a trimethylammonium group).

[参考例3]
イオン交換樹脂を「ダイヤイオン(商品名)」SKT20L(三菱ケミカル株式会社製、イオン交換基がスルホン酸基であるゲル型のスチレン系の強酸性陽イオン交換樹脂)とした以外は、参考例1と同様に操作を行い、メタノールを精製した。
[Reference Example 3]
Methanol was purified in the same manner as in Reference Example 1, except that the ion exchange resin was changed to "Diaion (trade name)" SKT20L (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, a gel-type styrene-based strongly acidic cation exchange resin in which the ion exchange group is a sulfonic acid group).

[参考例4]
イオン交換樹脂を「ダイヤイオン(商品名)」SAT20L(三菱ケミカル株式会社製、イオン交換基がトリメチルアンモニウム基であるゲル型のスチレン系の強塩基性陰イオン交換樹脂)とした以外は、参考例1と同様に操作を行い、メタノールを精製した。
[Reference Example 4]
Methanol was purified in the same manner as in Reference Example 1, except that the ion exchange resin was changed to "Diaion (trade name)" SAT20L (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, a gel-type styrene-based strongly basic anion exchange resin in which the ion exchange group is a trimethylammonium group).

[参考例5]
イオン交換樹脂を「ダイヤイオン(商品名)」WK100(三菱ケミカル株式会社製、イオン交換基がカルボン酸基であるポーラス型のアクリル系の弱酸性陽イオン交換樹脂)とした以外は、参考例1と同様に操作を行い、メタノールを精製した。
[Reference Example 5]
The same operation as in Reference Example 1 was carried out, except that the ion exchange resin was changed to "Diaion (trade name)" WK100 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, a porous acrylic weakly acidic cation exchange resin in which the ion exchange group is a carboxylic acid group), and methanol was purified.

[参考例6]
イオン交換樹脂を「ダイヤイオン(商品名)」WA20(三菱ケミカル株式会社製、イオン交換基がポリアミン基であるポーラス型のスチレン系の弱塩基性陰イオン交換樹脂)とした以外は、参考例1と同様に操作を行い、メタノールを精製した。
[Reference Example 6]
The same operation as in Reference Example 1 was carried out to purify methanol, except that the ion exchange resin was changed to "Diaion (trade name)" WA20 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, a porous styrene-based weakly basic anion exchange resin in which the ion exchange group is a polyamine group).

[参考例7]
イオン交換樹脂を「ダイヤイオン(商品名)」WA30(三菱ケミカル株式会社製、イオン交換基が3級アミノ基であるポーラス型のスチレン系の弱塩基性陰イオン交換樹脂)とした以外は、参考例1と同様に操作を行い、メタノールを精製した。
[Reference Example 7]
The same operation as in Reference Example 1 was carried out, except that the ion exchange resin was changed to "Diaion (trade name)" WA30 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, a porous styrene-based weakly basic anion exchange resin in which the ion exchange group is a tertiary amino group), and methanol was purified.

[比較参考例3]
イオン交換樹脂を合成吸着剤HP20(三菱ケミカル株式会社製、イオン交換基がないポーラス型のスチレン系の合成吸着剤)とした以外は、参考例1と同様に操作を行い、メタノールを精製した。
[Comparative Reference Example 3]
Methanol was purified in the same manner as in Reference Example 1, except that the ion exchange resin was changed to synthetic adsorbent HP20 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, a porous styrene-based synthetic adsorbent having no ion exchange groups).

参考例及び比較参考例で得られたメタノールの評価結果を、表1に示す。 The evaluation results of the methanol obtained in the reference example and comparative reference example are shown in Table 1.

Figure 0007567484000001
Figure 0007567484000001

[実施例1]
テトラメトキシシランと参考例1で得られたメタノールとを4.4:1(体積比)で混合した溶液(B)と4質量%アンモニア水溶液の溶液(C)とをそれぞれ調液した。温度計、攪拌機、供給管及び留出ラインを備えた反応槽に、参考例1で得られたメタノール、純水及びアンモニアを混合した溶液(A)を仕込んだ。溶液(A)中の水の濃度を7.5質量%、溶液(A)中のアンモニアの濃度を1.2質量%とした。
反応液の温度を31℃に保持したまま、溶液(A)48体積%に、溶液(B)41体積%及び溶液(C)11体積%を、211分間かけてそれぞれ等速で滴下し、シリカ粒子の分散液を得た。
得られたシリカ粒子の分散液を、シリカ粒子の含有率が約20質量%になるように、液量を純水追加で調整しながら、温度を上げてメタノールとアンモニアの除去を行い、シリカ粒子の含有率が約20質量%のシリカ粒子の分散液を得て、得られたシリカ粒子の分散液をそのままシリカゾルとして用いた。
得られたシリカゾルの評価結果を、表2に示す。
[Example 1]
A solution (B) in which tetramethoxysilane and the methanol obtained in Reference Example 1 were mixed at a volume ratio of 4.4:1, and a solution (C) of a 4 mass% aqueous ammonia solution were prepared. A reaction tank equipped with a thermometer, a stirrer, a supply pipe, and a distillation line was charged with the solution (A) in which the methanol obtained in Reference Example 1, pure water, and ammonia were mixed. The concentration of water in the solution (A) was 7.5 mass%, and the concentration of ammonia in the solution (A) was 1.2 mass%.
While maintaining the temperature of the reaction liquid at 31° C., 41 vol % of solution (B) and 11 vol % of solution (C) were added dropwise at a constant rate to 48 vol % of solution (A) over a period of 211 minutes to obtain a dispersion of silica particles.
The temperature of the obtained silica particle dispersion was increased to remove methanol and ammonia while adjusting the liquid volume by adding pure water so that the silica particle content was approximately 20 mass %, thereby obtaining a silica particle dispersion having a silica particle content of approximately 20 mass %, and the obtained silica particle dispersion was used as it is as a silica sol.
The evaluation results of the obtained silica sol are shown in Table 2.

[比較例1]
溶液(A)及び溶液(B)に比較参考例1のメタノールを用いた以外は、実施例1と同様に操作し、シリカ粒子の含有率が約20質量%のシリカ粒子の分散液を得て、得られたシリカ粒子の分散液をそのままシリカゾルとして用いた。
得られたシリカゾルの評価結果を、表2に示す。
[Comparative Example 1]
The same procedure as in Example 1 was repeated except that methanol in Comparative Reference Example 1 was used for solution (A) and solution (B), to obtain a dispersion of silica particles having a silica particle content of approximately 20 mass%, and the obtained dispersion of silica particles was used as a silica sol as it was.
The evaluation results of the obtained silica sol are shown in Table 2.

Figure 0007567484000002
Figure 0007567484000002

表2から分かるように、イオン交換樹脂により精製しなかったメタノールを用いた比較例1に対し、イオン交換樹脂により精製したメタノールを用いた実施例1で得られたシリカゾルは、平均1次粒子径、平均2次粒子径、cv値及び会合比がほぼ同一であるにもかかわらず、シリカゾル中の亜鉛及び鉄の含有率を大幅に低減させることができた。実施例1で製造したシリカゾルを含む研磨組成物を用いてシリコンウェハを研磨した際には、シリコンウェハ表面の汚染を少なくできると期待される。 As can be seen from Table 2, the silica sol obtained in Example 1, which used methanol purified by ion exchange resin, was able to significantly reduce the zinc and iron contents in the silica sol, while the average primary particle size, average secondary particle size, cv value, and association ratio were almost the same as those in Comparative Example 1, which used methanol not purified by ion exchange resin. It is expected that when a silicon wafer is polished using a polishing composition containing the silica sol produced in Example 1, contamination of the silicon wafer surface can be reduced.

本発明のシリカ粒子の製造方法で得られたシリカ粒子や本発明のシリカゾルの製造方法で得られたシリカゾルは、研磨用途に好適に用いることができ、例えば、シリコンウェハ等の半導体材料の研磨、ハードディスク基板等の電子材料の研磨、集積回路を製造する際の平坦化工程における研磨(化学的機械的研磨)、フォトマスクや液晶に用いる合成石英ガラス基板の研磨、磁気ディスク基板の研磨等に用いることができ、中でもシリコンウェハの研磨や化学的機械的研磨に特に好適に用いることができる。 The silica particles obtained by the method for producing silica particles of the present invention and the silica sol obtained by the method for producing silica sol of the present invention can be suitably used for polishing purposes, such as polishing semiconductor materials such as silicon wafers, polishing electronic materials such as hard disk substrates, polishing in the planarization process when manufacturing integrated circuits (chemical mechanical polishing), polishing synthetic quartz glass substrates used in photomasks and liquid crystals, and polishing magnetic disk substrates, and are particularly suitable for use in polishing silicon wafers and chemical mechanical polishing.

Claims (14)

以下の工程(1)及び工程(2)を含む、シリカ粒子の製造方法。
工程(1):メタノールをゲル型イオン交換樹脂を含むイオン交換樹脂により精製する工程
工程(2):工程(1)で精製したメタノールを含む溶液(A)に、テトラアルコキシシランを含む溶液(B)を添加し、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る工程
A method for producing silica particles, comprising the following steps (1) and (2):
Step (1): A step of purifying methanol with an ion exchange resin including a gel-type ion exchange resin. Step (2): A step of adding a solution (B) containing a tetraalkoxysilane to a solution (A) containing the methanol purified in step (1) to cause a hydrolysis reaction and a condensation reaction of the tetraalkoxysilane.
工程(1)におけるイオン交換樹脂が、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を含む、請求項1に記載のシリカ粒子の製造方法。 The method for producing silica particles according to claim 1, wherein the ion exchange resin in step (1) includes a cation exchange resin and an anion exchange resin. 陽イオン交換樹脂が、強酸性陽イオン交換樹脂を含む、請求項2に記載のシリカ粒子の製造方法。 The method for producing silica particles according to claim 2, wherein the cation exchange resin includes a strongly acidic cation exchange resin. 陰イオン交換樹脂が、強塩基性陰イオン交換樹脂を含む、請求項2又は3に記載のシリカ粒子の製造方法。 The method for producing silica particles according to claim 2 or 3, wherein the anion exchange resin comprises a strongly basic anion exchange resin. 溶液(B)が、工程(1)で精製したメタノールを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載のシリカ粒子の製造方法。 The method for producing silica particles according to any one of claims 1 to 4, wherein solution (B) contains methanol purified in step (1). 更に、以下の工程(3)を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載のシリカ粒子の製造方法。
工程(3):工程(2)で得られたシリカ粒子の分散液を濃縮し、分散媒を置換する工程
The method for producing silica particles according to any one of claims 1 to 5, further comprising the following step (3):
Step (3): Concentrating the dispersion of silica particles obtained in step (2) and replacing the dispersion medium.
更に、以下の工程(4)を含む、請求項6に記載のシリカ粒子の製造方法。
工程(4):工程(3)で得られたシリカ粒子の分散液を加圧加熱処理する工程
The method for producing silica particles according to claim 6, further comprising the following step (4):
Step (4): A step of subjecting the dispersion of silica particles obtained in step (3) to a pressurized and heated treatment.
請求項1~7のいずれか1項に記載のシリカ粒子の製造方法を含む、シリカゾルの製造方法。 A method for producing a silica sol, comprising the method for producing silica particles according to any one of claims 1 to 7. シリカゾル中のシリカ粒子の含有率が、3質量%~50質量%である、請求項8に記載のシリカゾルの製造方法。 The method for producing a silica sol according to claim 8, wherein the content of silica particles in the silica sol is 3% by mass to 50% by mass. シリカゾル中の亜鉛の含有率が、50ppb以下である、請求項8又は9に記載のシリカゾルの製造方法。 The method for producing silica sol according to claim 8 or 9, wherein the zinc content in the silica sol is 50 ppb or less. シリカゾル中の鉄の含有率が、4ppb以下である、請求項8~10のいずれか1項に記載のシリカゾルの製造方法。 The method for producing a silica sol according to any one of claims 8 to 10, wherein the iron content in the silica sol is 4 ppb or less. 請求項1~7のいずれか1項に記載のシリカ粒子の製造方法で得られたシリカ粒子を含む研磨組成物を用いて研磨する、研磨方法。 A polishing method using a polishing composition containing silica particles obtained by the method for producing silica particles according to any one of claims 1 to 7. 請求項12に記載の研磨方法を含む、半導体ウェハの製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor wafer, comprising the polishing method according to claim 12. 請求項12に記載の研磨方法を含む、半導体デバイスの製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the polishing method according to claim 12.
JP2021000740A 2020-02-03 2021-01-06 Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device Active JP7567484B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024171238A JP2024177258A (en) 2020-02-03 2024-09-30 Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020016431 2020-02-03
JP2020016431 2020-02-03

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2024171238A Division JP2024177258A (en) 2020-02-03 2024-09-30 Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021123526A JP2021123526A (en) 2021-08-30
JP7567484B2 true JP7567484B2 (en) 2024-10-16

Family

ID=77458125

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021000740A Active JP7567484B2 (en) 2020-02-03 2021-01-06 Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device
JP2024171238A Pending JP2024177258A (en) 2020-02-03 2024-09-30 Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2024171238A Pending JP2024177258A (en) 2020-02-03 2024-09-30 Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP7567484B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113929102B (en) * 2021-11-24 2023-06-20 航天特种材料及工艺技术研究所 A method for preparing high-purity silicic acid using the principle of chelation
JP7817501B2 (en) * 2024-02-02 2026-02-18 三井金属株式会社 Silicon compound-containing liquid, silicon compound-containing material, and manufacturing method thereof

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003133267A (en) 2001-10-30 2003-05-09 Catalysts & Chem Ind Co Ltd Abrasive particles and abrasives
JP2004181352A (en) 2002-12-03 2004-07-02 Japan Organo Co Ltd Method for refining non-aqueous liquid material
JP2004269693A (en) 2003-03-10 2004-09-30 Shin Etsu Chem Co Ltd Composition for forming porous film and method for producing the same, method for producing porous film, porous film, interlayer insulating film, and semiconductor device
JP2005247770A (en) 2004-03-05 2005-09-15 Nippon Kayaku Co Ltd Process for removing trace metal ion
JP2009057286A (en) 2007-08-29 2009-03-19 Japan Organo Co Ltd Method for purifying alcohols containing cationic impurities
JP2010032996A (en) 2008-06-27 2010-02-12 Jgc Catalysts & Chemicals Ltd Patterning method for silica coating film, and silica coating film obtained by patterning method for silica coating film
JP2013023440A (en) 2011-07-15 2013-02-04 Japan Organo Co Ltd Method and apparatus for purifying alcohol
JP2013023442A (en) 2011-07-15 2013-02-04 Japan Organo Co Ltd Method and apparatus for purifying alcohol
JP2018090798A (en) 2016-12-02 2018-06-14 日揮触媒化成株式会社 Silica-based particles for polishing and abrasives
JP2018118901A (en) 2017-01-20 2018-08-02 日揮触媒化成株式会社 Silica particle dispersion and production method of the same
WO2019098257A1 (en) 2017-11-16 2019-05-23 日揮触媒化成株式会社 Dispersion of silica particles and method for producing said dispersion

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19623062C2 (en) * 1996-06-10 1998-07-02 Bayer Ag Process for the preparation of low-salt silica sol dispersions in low-boiling alcohols
JP5739687B2 (en) * 2011-02-15 2015-06-24 オルガノ株式会社 Alcohol purification method, apparatus and system
JP2017119234A (en) * 2015-12-28 2017-07-06 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー Process for refining hydrophilic organic solvent
JP7206695B2 (en) * 2017-11-10 2023-01-18 三菱ケミカル株式会社 Silica sol, polishing composition, method for polishing silicon wafer, method for producing silicon wafer, chemical-mechanical polishing composition, and method for producing semiconductor device
KR102499083B1 (en) * 2017-11-13 2023-02-14 주식회사 엘지화학 Method for purifying waste ethanol

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003133267A (en) 2001-10-30 2003-05-09 Catalysts & Chem Ind Co Ltd Abrasive particles and abrasives
JP2004181352A (en) 2002-12-03 2004-07-02 Japan Organo Co Ltd Method for refining non-aqueous liquid material
JP2004269693A (en) 2003-03-10 2004-09-30 Shin Etsu Chem Co Ltd Composition for forming porous film and method for producing the same, method for producing porous film, porous film, interlayer insulating film, and semiconductor device
JP2005247770A (en) 2004-03-05 2005-09-15 Nippon Kayaku Co Ltd Process for removing trace metal ion
JP2009057286A (en) 2007-08-29 2009-03-19 Japan Organo Co Ltd Method for purifying alcohols containing cationic impurities
JP2010032996A (en) 2008-06-27 2010-02-12 Jgc Catalysts & Chemicals Ltd Patterning method for silica coating film, and silica coating film obtained by patterning method for silica coating film
JP2013023440A (en) 2011-07-15 2013-02-04 Japan Organo Co Ltd Method and apparatus for purifying alcohol
JP2013023442A (en) 2011-07-15 2013-02-04 Japan Organo Co Ltd Method and apparatus for purifying alcohol
JP2018090798A (en) 2016-12-02 2018-06-14 日揮触媒化成株式会社 Silica-based particles for polishing and abrasives
JP2018118901A (en) 2017-01-20 2018-08-02 日揮触媒化成株式会社 Silica particle dispersion and production method of the same
WO2019098257A1 (en) 2017-11-16 2019-05-23 日揮触媒化成株式会社 Dispersion of silica particles and method for producing said dispersion

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024177258A (en) 2024-12-19
JP2021123526A (en) 2021-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7552669B2 (en) Silica sol, polishing composition, method for polishing silicon wafer, method for manufacturing silicon wafer, chemical mechanical polishing composition, and method for manufacturing semiconductor device
JP2024177258A (en) Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device
JP7707558B2 (en) Method for producing silica sol, method for polishing, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device
CN115023408B (en) Silica particles, silica sol, polishing composition, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device
KR102893154B1 (en) Silica particles and their manufacturing method, silica sol, polishing composition, polishing method, semiconductor wafer manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method
JP7782174B2 (en) Silica sol manufacturing method, polishing method, semiconductor wafer manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method
JP7782173B2 (en) Silica sol manufacturing method, polishing method, semiconductor wafer manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method
JP7826621B2 (en) Polishing silica particles, silica sol, polishing composition, polishing method, semiconductor wafer manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method
JP7552019B2 (en) Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device
KR102904899B1 (en) Silica particles and their manufacturing method, silica sol, polishing composition, polishing method, semiconductor wafer manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method
JP7331437B2 (en) Silica particles, silica sol, polishing composition, polishing method, semiconductor wafer manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method
JP7622444B2 (en) Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device
JP2024059837A (en) Method for producing silica sol, method for removing intermediate product, and method for polishing
JP7225898B2 (en) Method for producing silica particles, method for producing silica sol, and method for polishing
JP7581910B2 (en) Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device
JP7622443B2 (en) Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device
JP7491081B2 (en) Method for producing silica particles, method for producing silica sol, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device
JP7703925B2 (en) Method for producing silica sol, method for polishing, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device
JP7596881B2 (en) Method for producing silica sol, method for polishing, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device
JP7552145B2 (en) Silica sol, method for producing silica sol, polishing composition, polishing method, and method for producing semiconductor device
JP7505304B2 (en) Silica particle manufacturing apparatus, silica particle manufacturing method, silica sol manufacturing method, method for suppressing intermediate products in silica sol, and polishing method
JP7582551B2 (en) Silica particles and their manufacturing method, silica sol, polishing composition, polishing method, manufacturing method for semiconductor wafer, and manufacturing method for semiconductor device
JP7331436B2 (en) Silica particles, silica sol, polishing composition, polishing method, semiconductor wafer manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method
JP2024131533A (en) Method for producing silica sol, method for producing polishing composition, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device
CN120265574A (en) Silica particles, method for producing silica particles, silica sol, polishing composition, polishing method, method for producing semiconductor wafer, and method for producing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230911

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240412

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240604

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240729

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20240729

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240903

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240916

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7567484

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150