JPH1160232A - 繭型コロイダルシリカの製造方法 - Google Patents
繭型コロイダルシリカの製造方法Info
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- JPH1160232A JPH1160232A JP22706697A JP22706697A JPH1160232A JP H1160232 A JPH1160232 A JP H1160232A JP 22706697 A JP22706697 A JP 22706697A JP 22706697 A JP22706697 A JP 22706697A JP H1160232 A JPH1160232 A JP H1160232A
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Landscapes
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコンウエハなどの研磨砥粒として、研磨
速度が速いだけでなく、研磨ダメージが少なく、研磨表
面を汚染するおそれもないコロイダルシリカの製造方法
を得ること。 【解決手段】 ケイ酸メチル又はケイ酸メチルとメタノ
−ルの混合物を、水、メタノ−ル及びアンモニア等から
なる混合溶媒中に攪拌下に１０〜４０分間で滴下し、ケ
イ酸メチルと水とを１０〜４０分間反応させて、短径が
１０〜２００ｎｍで長径／短径比が１．４〜２．２の繭
型コロイダルシリカを製造する。
速度が速いだけでなく、研磨ダメージが少なく、研磨表
面を汚染するおそれもないコロイダルシリカの製造方法
を得ること。 【解決手段】 ケイ酸メチル又はケイ酸メチルとメタノ
−ルの混合物を、水、メタノ−ル及びアンモニア等から
なる混合溶媒中に攪拌下に１０〜４０分間で滴下し、ケ
イ酸メチルと水とを１０〜４０分間反応させて、短径が
１０〜２００ｎｍで長径／短径比が１．４〜２．２の繭
型コロイダルシリカを製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、繭型コロイダルシ
リカの製造方法に関し、特に、半導体の製造工程で使用
されるシリコンウエハ−の最終研磨工程、及び半導体集
積回路の製造工程における金属膜の平坦化などの鏡面状
に磨き上げるのに好適である研磨剤として有用な繭型コ
ロイダルシリカの製造方法に関する。
リカの製造方法に関し、特に、半導体の製造工程で使用
されるシリコンウエハ−の最終研磨工程、及び半導体集
積回路の製造工程における金属膜の平坦化などの鏡面状
に磨き上げるのに好適である研磨剤として有用な繭型コ
ロイダルシリカの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の製造には、鏡面状に研磨さ
れたウエハ−が用いられているが、このウエハ−製造の
仕上げ工程である最終研磨に使用される研磨材料として
は、コロイダルシリカにアンモニア、アルカリ金属等の
研磨促進剤と界面活性効果のある湿潤剤を含有する水系
組成物が使用されている。コロイダルシリカも主として
２種類あり、その一つは水ガラスなどのアルカリ金属ケ
イ酸塩の水溶液を脱陽イオン処理することにより得られ
る球形のコロイダルシリカ（またはその会合体）であ
り、もう一つは、触媒としてアンモニアまたはアンモニ
アとアンモニウム塩の存在下でアルコキシシランと水を
アルコ−ル溶液中で反応させて得る球状または１０〜２
００ｎｍの短径と１．４以上の長径／短径比を有する粒
子である。
れたウエハ−が用いられているが、このウエハ−製造の
仕上げ工程である最終研磨に使用される研磨材料として
は、コロイダルシリカにアンモニア、アルカリ金属等の
研磨促進剤と界面活性効果のある湿潤剤を含有する水系
組成物が使用されている。コロイダルシリカも主として
２種類あり、その一つは水ガラスなどのアルカリ金属ケ
イ酸塩の水溶液を脱陽イオン処理することにより得られ
る球形のコロイダルシリカ（またはその会合体）であ
り、もう一つは、触媒としてアンモニアまたはアンモニ
アとアンモニウム塩の存在下でアルコキシシランと水を
アルコ−ル溶液中で反応させて得る球状または１０〜２
００ｎｍの短径と１．４以上の長径／短径比を有する粒
子である。
【０００３】一般に、研磨面のダメ−ジの少ない研磨に
は粒子分布が狭い研磨砥粒で、かつ表面が丸い粒子が最
も好ましいとされている。しかし、単一球状のコロイダ
ルシリカは研磨効率が十分でなく実用には向かない。単
一球状粒子で研磨効果を上げるには粒径サイズを大きく
することで目的を達成できるが、大粒径による研磨は、
研磨面のダメ−ジが多くなるという問題点があった。こ
の改善策として、球形粒子を会合させて長径／短径比が
大きい粒子を形成させることにより、表面が丸く研磨効
率の高い砥粒を得ることができる。
は粒子分布が狭い研磨砥粒で、かつ表面が丸い粒子が最
も好ましいとされている。しかし、単一球状のコロイダ
ルシリカは研磨効率が十分でなく実用には向かない。単
一球状粒子で研磨効果を上げるには粒径サイズを大きく
することで目的を達成できるが、大粒径による研磨は、
研磨面のダメ−ジが多くなるという問題点があった。こ
の改善策として、球形粒子を会合させて長径／短径比が
大きい粒子を形成させることにより、表面が丸く研磨効
率の高い砥粒を得ることができる。
【０００４】このような研磨速度を著しく向上せしめる
研磨剤及び研磨方法として、特開平７−２２１０５９号
公報には、７〜１０００ｎｍの長径と０．３〜０．８の
短径／長径比を有するコロイダルシリカでシリコンウエ
ハ−等を研磨することの優位性と、実施例としてケイ酸
ナトリウム水溶液を原料とした製造方法が開示されてい
る。
研磨剤及び研磨方法として、特開平７−２２１０５９号
公報には、７〜１０００ｎｍの長径と０．３〜０．８の
短径／長径比を有するコロイダルシリカでシリコンウエ
ハ−等を研磨することの優位性と、実施例としてケイ酸
ナトリウム水溶液を原料とした製造方法が開示されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法で得られたシリカゾルには、ケイ素以外にＣａ、Ｍ
ｇ、Ｂａなどのアルカリ土類金属、更に原料ケイ酸ナト
リウムに由来するＮａが介在し、これらのアルカリ金属
やアルカリ土類金属がウエハ研磨時にウエハ表面に不純
物として付着し、その結果ウエハ表面が汚染されて半導
体特性に悪影響を及ぼしたり、ウエハ表面に酸化膜を形
成させたときに酸化膜の電気特性を低下させるという問
題点があった。
法で得られたシリカゾルには、ケイ素以外にＣａ、Ｍ
ｇ、Ｂａなどのアルカリ土類金属、更に原料ケイ酸ナト
リウムに由来するＮａが介在し、これらのアルカリ金属
やアルカリ土類金属がウエハ研磨時にウエハ表面に不純
物として付着し、その結果ウエハ表面が汚染されて半導
体特性に悪影響を及ぼしたり、ウエハ表面に酸化膜を形
成させたときに酸化膜の電気特性を低下させるという問
題点があった。
【０００６】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、ケイ素以外の金属を含まないコロ
イダルシリカを研磨剤として使用して、シリコンウエハ
の表面に何等ダメ−ジを与えることなく研磨速度を著し
く向上せしめるだけでなく、ウエハ表面の電気特性を全
く低下させることもないウエハの研磨剤として極めて好
適なコロイダルシリカの製造方法を提供することを目的
とする。
なされたものであり、ケイ素以外の金属を含まないコロ
イダルシリカを研磨剤として使用して、シリコンウエハ
の表面に何等ダメ−ジを与えることなく研磨速度を著し
く向上せしめるだけでなく、ウエハ表面の電気特性を全
く低下させることもないウエハの研磨剤として極めて好
適なコロイダルシリカの製造方法を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決すべく鋭意検討の結果、アルコキシシランと水の
反応による長径／短径比の大きいコロイダルシリカによ
り上記の目的が達成できることを見出し、本発明を完成
するに至った。
を解決すべく鋭意検討の結果、アルコキシシランと水の
反応による長径／短径比の大きいコロイダルシリカによ
り上記の目的が達成できることを見出し、本発明を完成
するに至った。
【０００８】請求項１に記載の発明にあっては、ケイ酸
メチル又はケイ酸メチルとメタノ−ルとの混合物を水、
メタノ−ル及びアンモニア又はアンモニアとアンモニウ
ム塩からなる混合溶媒中に攪拌下に１０〜４０分間で滴
下し、ケイ酸メチルと水とを反応させて１０〜２００ｎ
ｍの短径と１．４〜２．２の長径／短径比を有するコロ
イダルシリカを生成することを特徴とするの繭型コロイ
ダルシリカの製造方法である。請求項２に記載の発明に
あっては、溶媒中のアンモニウイオンの含量が、溶媒の
全重量に基づいて０．５〜３重量％であり、反応が１０
〜３０℃の温度で行なわれることを特徴とする請求項１
に記載の繭型コロイダルシリカの製造方法とすることが
できる。請求項３に記載の発明にあっては、溶媒中の水
の量が、ケイ酸メチルの加水分解に必要な理論値の２〜
５倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の繭
型コロイダルシリカの製造方法とすることができる。請
求項４に記載の発明にあっては、溶媒の量が、ケイ酸メ
チルに混合したメタノ−ルと合わせてケイ酸メチルの重
量の５倍以上であることを特徴とする請求項１〜３のい
ずれかに記載の繭型コロイダルシリカの製造方法とする
ことができる。
メチル又はケイ酸メチルとメタノ−ルとの混合物を水、
メタノ−ル及びアンモニア又はアンモニアとアンモニウ
ム塩からなる混合溶媒中に攪拌下に１０〜４０分間で滴
下し、ケイ酸メチルと水とを反応させて１０〜２００ｎ
ｍの短径と１．４〜２．２の長径／短径比を有するコロ
イダルシリカを生成することを特徴とするの繭型コロイ
ダルシリカの製造方法である。請求項２に記載の発明に
あっては、溶媒中のアンモニウイオンの含量が、溶媒の
全重量に基づいて０．５〜３重量％であり、反応が１０
〜３０℃の温度で行なわれることを特徴とする請求項１
に記載の繭型コロイダルシリカの製造方法とすることが
できる。請求項３に記載の発明にあっては、溶媒中の水
の量が、ケイ酸メチルの加水分解に必要な理論値の２〜
５倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の繭
型コロイダルシリカの製造方法とすることができる。請
求項４に記載の発明にあっては、溶媒の量が、ケイ酸メ
チルに混合したメタノ−ルと合わせてケイ酸メチルの重
量の５倍以上であることを特徴とする請求項１〜３のい
ずれかに記載の繭型コロイダルシリカの製造方法とする
ことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】アルコキシシランと水の反応によ
るコロイダルシリカの製造工程に関しては、Ｃ．Ｊ．Ｂ
ｒｉｎｋｅｒ ＆ Ｇ．Ｗ．Ｓｃｈｅｒｅｒ， Ｓｏｌ
−ＧｅｌＳｃｉｅｎｃｅ（Ａｃａｄｅｍｉｃ ｐｒｅｓ
ｓ Ｉｎｃ．，１９９０）のＣＨＡＰＴＥＲ ３などに
は、アルコキシシランが加水分解してケイ酸が生成し、
それが縮合してシリカが生成することが記載されてい
る。これに拠れば、アルコ−ル溶媒、アンモニアの存在
下でアルコキシシランと水を反応させるとゲル化する前
に球状の粒子をコロイドとして得ることが出来る。
るコロイダルシリカの製造工程に関しては、Ｃ．Ｊ．Ｂ
ｒｉｎｋｅｒ ＆ Ｇ．Ｗ．Ｓｃｈｅｒｅｒ， Ｓｏｌ
−ＧｅｌＳｃｉｅｎｃｅ（Ａｃａｄｅｍｉｃ ｐｒｅｓ
ｓ Ｉｎｃ．，１９９０）のＣＨＡＰＴＥＲ ３などに
は、アルコキシシランが加水分解してケイ酸が生成し、
それが縮合してシリカが生成することが記載されてい
る。これに拠れば、アルコ−ル溶媒、アンモニアの存在
下でアルコキシシランと水を反応させるとゲル化する前
に球状の粒子をコロイドとして得ることが出来る。
【００１０】本発明者は、上記文献に記載の技術に基づ
いて、アルコキシシランと水の反応による長径／短径比
が大きいコロイダルシリカを製造する方法について種々
実験を行ない、下記の事実を実験結果として知見、確認
した。
いて、アルコキシシランと水の反応による長径／短径比
が大きいコロイダルシリカを製造する方法について種々
実験を行ない、下記の事実を実験結果として知見、確認
した。
【００１１】アルコキシシランと水の反応で、ケイ酸に
加水分解する反応工程を経て、粒径が１０〜２００ｎｍ
近辺の球状コロイダルシリカを製造する工程で、球状の
一次粒子２〜４個を局部的に結合させ、二次粒子を形成
させることにより、長径／短径比を大きくすることがで
きる。５個以上の結合では本発明の目標である長径／短
径比が１．４を超えるような粒子は得られ難い。また、
２〜４個の限られた数の一次粒子を選択的に結合させる
には多量の溶媒中で低温反応させることが、有効である
ことを実験で確かめた。
加水分解する反応工程を経て、粒径が１０〜２００ｎｍ
近辺の球状コロイダルシリカを製造する工程で、球状の
一次粒子２〜４個を局部的に結合させ、二次粒子を形成
させることにより、長径／短径比を大きくすることがで
きる。５個以上の結合では本発明の目標である長径／短
径比が１．４を超えるような粒子は得られ難い。また、
２〜４個の限られた数の一次粒子を選択的に結合させる
には多量の溶媒中で低温反応させることが、有効である
ことを実験で確かめた。
【００１２】ケイ酸には、正ケイ酸（ＳｉＯ2 −２Ｈ2
Ｏ）とメタケイ酸（ＳｉＯ2 −Ｈ2Ｏ）があるが、メタ
ケイ酸メチルはあまり実存しない。そこで、本発明は、
実施例で示す通り原料アルコキシシランのうち、通常シ
リカを工業的に製造するに最も対コスト効果の高い正ケ
イ酸メチルを用い、溶媒として多量のメタノ−ルを使用
し、比較的低温でケイ酸への加水分解を経て、その縮合
によりコロイダルシリカが生成される工程において、水
と正ケイ酸メチルの反応操作を最適化した。その結果、
特許請求の範囲に記述した条件で所望の長径／短径比の
コロイダルシリカを得た。
Ｏ）とメタケイ酸（ＳｉＯ2 −Ｈ2Ｏ）があるが、メタ
ケイ酸メチルはあまり実存しない。そこで、本発明は、
実施例で示す通り原料アルコキシシランのうち、通常シ
リカを工業的に製造するに最も対コスト効果の高い正ケ
イ酸メチルを用い、溶媒として多量のメタノ−ルを使用
し、比較的低温でケイ酸への加水分解を経て、その縮合
によりコロイダルシリカが生成される工程において、水
と正ケイ酸メチルの反応操作を最適化した。その結果、
特許請求の範囲に記述した条件で所望の長径／短径比の
コロイダルシリカを得た。
【００１３】粒子サイズが均一で長径／短径比が１．４
より大きい粒子を生成させることは、換言すると粒子分
布の狭い一次粒子を如何に選択的に２ないし３個を粒子
結合させることに他ならない。できれば大部分の粒子結
合が２個に限定したものが望ましい。実験の結果、原料
のケイ酸メチルの滴下時間の最適化が最も重要であるこ
とを確認した。
より大きい粒子を生成させることは、換言すると粒子分
布の狭い一次粒子を如何に選択的に２ないし３個を粒子
結合させることに他ならない。できれば大部分の粒子結
合が２個に限定したものが望ましい。実験の結果、原料
のケイ酸メチルの滴下時間の最適化が最も重要であるこ
とを確認した。
【００１４】例えば後述する実施例１、実施例２と実施
例３では、目的とする長径／短径比が１．４より大きい
粒子を生成させることができるが、比較例１に示すよう
に、実施例１と同じ条件ながら滴下時間を６分まで短く
すると一次粒子径はさほど変化ないが、相互の粒子の結
合が促進され、長径／短径比は小さくなり、ほとんど長
径／短径比が１に近い、いわゆる球状会合体が生成す
る。これを透過型電子顕微鏡で観察すると少なくとも１
０個以上のかなり多数の一次粒子が結合して二次粒子を
形成していることが判った。
例３では、目的とする長径／短径比が１．４より大きい
粒子を生成させることができるが、比較例１に示すよう
に、実施例１と同じ条件ながら滴下時間を６分まで短く
すると一次粒子径はさほど変化ないが、相互の粒子の結
合が促進され、長径／短径比は小さくなり、ほとんど長
径／短径比が１に近い、いわゆる球状会合体が生成す
る。これを透過型電子顕微鏡で観察すると少なくとも１
０個以上のかなり多数の一次粒子が結合して二次粒子を
形成していることが判った。
【００１５】また、比較例２に示すように、実施例１と
同じ条件ながら滴下時間を４８分まで長くすると、一次
粒子はそのまま安定で粒子相互間の結合は稀であること
を粒子径分析と透過型電子顕微鏡の観察で確かめた。
同じ条件ながら滴下時間を４８分まで長くすると、一次
粒子はそのまま安定で粒子相互間の結合は稀であること
を粒子径分析と透過型電子顕微鏡の観察で確かめた。
【００１６】シリコンウェハ−または半導体素子の金属
膜などの研磨では、研磨速度、研磨面の傷の有無とヘイ
ズの善悪などの研磨特性があり、一般に粒子が大きいも
のは研磨速度が上がる反面傷とヘイズ特性が悪化し、粒
子の小さいものはその逆の特性を示す。コロイダルシリ
カの場合では、シリコンウェハ−の最終研磨では１０〜
６０ｎｍの短径の粒子が、また半導体素子の平坦化目的
の研磨では２０〜２００ｎｍの短径粒子が使用されてい
る。
膜などの研磨では、研磨速度、研磨面の傷の有無とヘイ
ズの善悪などの研磨特性があり、一般に粒子が大きいも
のは研磨速度が上がる反面傷とヘイズ特性が悪化し、粒
子の小さいものはその逆の特性を示す。コロイダルシリ
カの場合では、シリコンウェハ−の最終研磨では１０〜
６０ｎｍの短径の粒子が、また半導体素子の平坦化目的
の研磨では２０〜２００ｎｍの短径粒子が使用されてい
る。
【００１７】上記 Ｃ．Ｊ．Ｂｒｉｎｋｅｒ等の著書が
示す如く、正ケイ酸メチルの加水分解後のアンモニアを
使用した粒子成長段階では、ｐＨとアンモニウム塩の有
無が単独粒子成長と粒子の結合を支配する。これらの濃
度は目的とする粒子径により選定される。実施例２はよ
り大きい一次粒子を持つ、砥粒を製造する際の製造法で
あり、ここでも原料の滴下時間が粒子の会合度合を制御
する重要な因子となることを実験により確かめた。
示す如く、正ケイ酸メチルの加水分解後のアンモニアを
使用した粒子成長段階では、ｐＨとアンモニウム塩の有
無が単独粒子成長と粒子の結合を支配する。これらの濃
度は目的とする粒子径により選定される。実施例２はよ
り大きい一次粒子を持つ、砥粒を製造する際の製造法で
あり、ここでも原料の滴下時間が粒子の会合度合を制御
する重要な因子となることを実験により確かめた。
【００１８】粒径測定には、透過型電子顕微鏡にて観察
する方法が一般的である。また、長径だけの測定なら
ば、光子相関法の原理を応用した微粒子測定器の測定値
を代用することもある。また、凝集粒子の一次粒子を測
定するには、反応生成物を水系コロイダルシリカ溶液に
して乾燥し、ＢＥＴ比表面積を測定し、粒子を球状と仮
定して求めた粒径を近似値とすることも可能であるが、
両者とも透過型電子顕微鏡で求めた値とはかなりの誤差
があるので、単なる目安としかならない。
する方法が一般的である。また、長径だけの測定なら
ば、光子相関法の原理を応用した微粒子測定器の測定値
を代用することもある。また、凝集粒子の一次粒子を測
定するには、反応生成物を水系コロイダルシリカ溶液に
して乾燥し、ＢＥＴ比表面積を測定し、粒子を球状と仮
定して求めた粒径を近似値とすることも可能であるが、
両者とも透過型電子顕微鏡で求めた値とはかなりの誤差
があるので、単なる目安としかならない。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこの実施例により何等限定されるもので
ない。 ［実施例１］３容量の正ケイ酸メチルと１容量のメタノ
−ルを混合し、原料溶液を調製した。反応槽に予めメタ
ノ−ル、水、アンモニアを混合した反応溶媒を仕込ん
だ。反応溶媒中の水の濃度は１５重量％、アンモニアは
約１重量％であった。反応溶媒の温度が２０℃に保持で
きるように冷却しながら、反応溶媒９容量当たり、１容
量の原料溶液を２５分間、均等速度で反応槽に滴下し
た。この反応生成液中には、短径が約４５ｎｍ、長径が
約７０ｎｍのコロイダルシリカが生成された。
るが、本発明はこの実施例により何等限定されるもので
ない。 ［実施例１］３容量の正ケイ酸メチルと１容量のメタノ
−ルを混合し、原料溶液を調製した。反応槽に予めメタ
ノ−ル、水、アンモニアを混合した反応溶媒を仕込ん
だ。反応溶媒中の水の濃度は１５重量％、アンモニアは
約１重量％であった。反応溶媒の温度が２０℃に保持で
きるように冷却しながら、反応溶媒９容量当たり、１容
量の原料溶液を２５分間、均等速度で反応槽に滴下し
た。この反応生成液中には、短径が約４５ｎｍ、長径が
約７０ｎｍのコロイダルシリカが生成された。
【００２０】［実施例２］３容量の正ケイ酸メチルと１
容量のメタノ−ルを混合し、原料溶液を調製した。反応
槽に予めメタノ−ル、水、アンモニア、炭酸アンモニウ
ムを混合した反応溶媒を仕込んだ。反応溶媒中の水の濃
度は１０重量％、アンモニアは１．６重量％、炭酸アン
モニウムは０．０４重量％であった。反応溶媒を攪拌
し、反応溶媒の温度が２０℃に保持できるように冷却し
ながら、反応溶媒９容量当り、１容量の原料溶液を１８
分間、均等速度で反応槽に滴下した。この反応生成液中
には、短径が１２０ｎｍ、長径が２００〜２５０ｎｍの
コロイダルシリカが生成された。
容量のメタノ−ルを混合し、原料溶液を調製した。反応
槽に予めメタノ−ル、水、アンモニア、炭酸アンモニウ
ムを混合した反応溶媒を仕込んだ。反応溶媒中の水の濃
度は１０重量％、アンモニアは１．６重量％、炭酸アン
モニウムは０．０４重量％であった。反応溶媒を攪拌
し、反応溶媒の温度が２０℃に保持できるように冷却し
ながら、反応溶媒９容量当り、１容量の原料溶液を１８
分間、均等速度で反応槽に滴下した。この反応生成液中
には、短径が１２０ｎｍ、長径が２００〜２５０ｎｍの
コロイダルシリカが生成された。
【００２１】［比較例１］３容量の正ケイ酸メチルと１
容量のメタノ−ルを混合し、原料溶液を調製した。反応
槽に予めメタノ−ル、水、アンモニアを混合した反応溶
液を仕込んだ。反応溶液中の水の濃度は１５重量％、ア
ンモニアは約１重量％であった。反応溶媒を攪拌し、反
応溶媒の温度が２０℃に保持できるように冷却しなが
ら、反応溶媒９容量当り、１容量の原料溶液を６分間、
均等速度で反応槽に滴下した。この反応生成液中には、
一次粒子は約４５ｎｍであったが、粒子相互の結合が促
進され短径も長径も約１７０ｎｍのいわゆる球状会合体
のコロイダルシリカが生成された。
容量のメタノ−ルを混合し、原料溶液を調製した。反応
槽に予めメタノ−ル、水、アンモニアを混合した反応溶
液を仕込んだ。反応溶液中の水の濃度は１５重量％、ア
ンモニアは約１重量％であった。反応溶媒を攪拌し、反
応溶媒の温度が２０℃に保持できるように冷却しなが
ら、反応溶媒９容量当り、１容量の原料溶液を６分間、
均等速度で反応槽に滴下した。この反応生成液中には、
一次粒子は約４５ｎｍであったが、粒子相互の結合が促
進され短径も長径も約１７０ｎｍのいわゆる球状会合体
のコロイダルシリカが生成された。
【００２２】［実施例３］３容量の正ケイ酸メチルと１
容量のメタノ−ルを混合し、原料溶液を調製した。反応
槽に予めメタノ−ル、水、アンモニアを混合した反応溶
媒を仕込んだ反応溶媒中の水の濃度は１５重量％、アン
モニアは約１重量％であった。反応溶媒の温度が２０℃
に保持できるように冷却しながら、反応溶媒９容量当
り、１容量の原料溶液を１５分間、均等速度で反応槽に
滴下した。この反応生成液中には、一次粒子が約４５ｎ
ｍで二次粒子が約９０ｎｍのコロイダルシリカが生成さ
れた。透過型電子顕微鏡では、二次粒子は主として５か
ら７個の一次粒子の凝集体として観察できた。このよう
な２個以上の一次粒子の多数の凝集体の長径／短径比の
正確な測定は光子相関法に基づく微粒子測定器によらな
いと困難であるが、透過型電子顕微鏡で求めた値とはか
なりの誤差が生じることは前述した通りである。止むを
得ず透過型電子顕微鏡で目測した限りは、一次粒子が２
個結合した繭型粒子が更に凝集した凝集体らしき様相を
呈し、長径／短径比も辛うじて１．４程度あることが観
測された。このように、原料と溶媒の混合時間が１０〜
４０分間内であっても、比較的短かい下限に近いような
場合には、アンモニウムイオンの含量を高めるとか、一
次粒子相互の結合を遅くするように反応温度を低めに設
定するなど、それなりの工夫を要することが推測され
る。
容量のメタノ−ルを混合し、原料溶液を調製した。反応
槽に予めメタノ−ル、水、アンモニアを混合した反応溶
媒を仕込んだ反応溶媒中の水の濃度は１５重量％、アン
モニアは約１重量％であった。反応溶媒の温度が２０℃
に保持できるように冷却しながら、反応溶媒９容量当
り、１容量の原料溶液を１５分間、均等速度で反応槽に
滴下した。この反応生成液中には、一次粒子が約４５ｎ
ｍで二次粒子が約９０ｎｍのコロイダルシリカが生成さ
れた。透過型電子顕微鏡では、二次粒子は主として５か
ら７個の一次粒子の凝集体として観察できた。このよう
な２個以上の一次粒子の多数の凝集体の長径／短径比の
正確な測定は光子相関法に基づく微粒子測定器によらな
いと困難であるが、透過型電子顕微鏡で求めた値とはか
なりの誤差が生じることは前述した通りである。止むを
得ず透過型電子顕微鏡で目測した限りは、一次粒子が２
個結合した繭型粒子が更に凝集した凝集体らしき様相を
呈し、長径／短径比も辛うじて１．４程度あることが観
測された。このように、原料と溶媒の混合時間が１０〜
４０分間内であっても、比較的短かい下限に近いような
場合には、アンモニウムイオンの含量を高めるとか、一
次粒子相互の結合を遅くするように反応温度を低めに設
定するなど、それなりの工夫を要することが推測され
る。
【００２３】［比較例２］３容量の正ケイ酸メチルと１
容量のメタノ−ルを混合し、原料溶液を調製した。反応
槽に予めメタノ−ル、水、アンモニアを混合した反応溶
媒を仕込んだ。反応溶媒中の水の濃度は１５重量％、ア
ンモニアは約１重量％であった。反応溶媒を攪拌し、反
応溶媒の温度が２０℃に保持できるように冷却しなが
ら、反応溶媒９容量当り、１容量の原料溶液を４８分
間、均等速度で反応槽に滴下した。この反応生成液中に
は、粒径が約６５ｎｍの主として単独球コロイダルシリ
カが生成された。
容量のメタノ−ルを混合し、原料溶液を調製した。反応
槽に予めメタノ−ル、水、アンモニアを混合した反応溶
媒を仕込んだ。反応溶媒中の水の濃度は１５重量％、ア
ンモニアは約１重量％であった。反応溶媒を攪拌し、反
応溶媒の温度が２０℃に保持できるように冷却しなが
ら、反応溶媒９容量当り、１容量の原料溶液を４８分
間、均等速度で反応槽に滴下した。この反応生成液中に
は、粒径が約６５ｎｍの主として単独球コロイダルシリ
カが生成された。
【００２４】
【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明の繭型
コロイダルシリカの製造方法によれば、ケイ酸メチルと
水との反応時間を規制することにより、短径が１０〜２
００ｎｍで長径／短径比が１．４〜２．２の繭型コロイ
ダルシリカを得ることができる。このようなコロイダル
シリカは、研磨速度が著しく向上し、かつウエハ表面を
汚染する心配がなく、研磨ダメージの少ない、シリコン
ウエハなどの研磨砥粒として他に類を見ない高性能を発
揮することができる。
コロイダルシリカの製造方法によれば、ケイ酸メチルと
水との反応時間を規制することにより、短径が１０〜２
００ｎｍで長径／短径比が１．４〜２．２の繭型コロイ
ダルシリカを得ることができる。このようなコロイダル
シリカは、研磨速度が著しく向上し、かつウエハ表面を
汚染する心配がなく、研磨ダメージの少ない、シリコン
ウエハなどの研磨砥粒として他に類を見ない高性能を発
揮することができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 ケイ酸メチル又はケイ酸メチルとメタノ
−ルとの混合物を水、メタノ−ル及びアンモニア又はア
ンモニアとアンモニウム塩からなる混合溶媒中に攪拌下
に１０〜４０分間で滴下し、ケイ酸メチルと水とを反応
させて１０〜２００ｎｍの短径と１．４〜２．２の長径
／短径比を有するコロイダルシリカを生成することを特
徴とする繭型コロイダルシリカの製造方法。 - 【請求項２】 溶媒中のアンモニウイオンの含量が、溶
媒の全重量に基づいて０．５〜３重量％であり、反応が
１０〜３０℃の温度で行なわれることを特徴とする請求
項１に記載の繭型コロイダルシリカの製造方法。 - 【請求項３】 溶媒中の水の量が、ケイ酸メチルの加水
分解に必要な理論値の２〜５倍であることを特徴とする
請求項１又は２に記載の繭型コロイダルシリカの製造方
法。 - 【請求項４】 溶媒の量が、ケイ酸メチルに混合したメ
タノ−ルと合わせてケイ酸メチルの重量の５倍以上であ
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繭
型コロイダルシリカの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22706697A JP3195569B2 (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 繭型コロイダルシリカの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22706697A JP3195569B2 (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 繭型コロイダルシリカの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1160232A true JPH1160232A (ja) | 1999-03-02 |
| JP3195569B2 JP3195569B2 (ja) | 2001-08-06 |
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ID=16855007
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22706697A Expired - Fee Related JP3195569B2 (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 繭型コロイダルシリカの製造方法 |
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