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公開番号2025133817
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-11
出願番号2025110930,2021008421
出願日2025-06-30,2021-01-22
発明の名称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の製造方法
出願人三菱ケミカル株式会社
代理人弁理士法人栄光事務所
主分類C01B 33/18 20060101AFI20250904BHJP(無機化学)
要約【課題】2次凝集を抑制し、分散安定性に優れ、研磨に適したシリカ粒子の製造方法、その製造方法で得られたシリカ粒子を含むシリカゾルの製造方法を提供する。また、研磨に適した研磨方法、その研磨方法を含む半導体ウェハの製造方法、その研磨方法を含む半導体デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】工程(1):アルカリ触媒を含む溶液(A)の液中に、テトラアルコキシシランを含む溶液(B)及びアルカリ触媒を含む溶液(C)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を含むシリカ粒子の製造方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
以下の工程（１）を含む、シリカ粒子の製造方法。
工程（１）：アルカリ触媒を含む溶液（Ａ）の液中に、テトラアルコキシシランを含む溶液（Ｂ）及びアルカリ触媒を含む溶液（Ｃ）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
続きを表示（約 690 文字）【請求項２】
溶液（Ａ）中のアルカリ触媒が、アンモニアである、請求項１に記載のシリカ粒子の製造方法。
【請求項３】
溶液（Ｃ）中のアルカリ触媒が、アンモニアである、請求項１又は２に記載のシリカ粒子の製造方法。
【請求項４】
加水分解反応及び縮合反応の反応温度が、５０℃以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載のシリカ粒子の製造方法。
【請求項５】
電界放出型走査電子顕微鏡により測定したシリカ粒子のＨｅｙｗｏｏｄ径の平均値が、２０ｎｍ以下である、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。
【請求項６】
更に、以下の工程（２）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（２）：工程（１）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
【請求項７】
更に、以下の工程（３）を含む、請求項６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加圧加熱処理する工程
【請求項８】
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。
【請求項９】
シリカゾル中のシリカ粒子の濃度が、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。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のシリカゾルの製造方法で得られたシリカゾルを含む研磨組成物を用いて研磨する、研磨方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリカ粒子の製造方法、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の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
金属や無機化合物等の材料の表面を研磨する方法として、研磨液を用いた研磨方法が知られている。中でも、半導体用のプライムシリコンウェハやこれらの再生シリコンウェハの最終仕上げ研磨、及び、半導体デバイス製造時の層間絶縁膜の平坦化、金属プラグの形成、埋め込み配線形成等の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）では、その表面状態が半導体特性に大きく影響する。そのため、これらの部品の表面や端面は、極めて高精度に研磨されることが要求されている。
【０００３】
このような精密研磨においては、シリカ粒子を含む研磨組成物が採用されており、その主成分である砥粒として、コロイダルシリカが広く用いられている。コロイダルシリカは、その製造方法の違いにより、四塩化珪素の熱分解によるもの（ヒュームドシリカ等）、水ガラス等の珪酸アルカリの脱イオンによるもの、アルコキシシランの加水分解反応及び縮合反応（一般に「ゾルゲル法」と称される）によるもの等が知られている。
【０００４】
シリカ粒子の製造方法に関し、これまで多くの検討がなされてきた。例えば、特許文献１～４及び非特許文献１～２には、アルコキシシランの加水分解反応及び縮合反応によりシリカ粒子を製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平１１－６０２３２号公報
特開平４－１８７５１２号公報
国際公開第２０１３／０７３０２５号
特開昭６１－２０９９１０号公報
【非特許文献】
【０００６】
「高純度コロイダルシリカの技術と特性」杉田真一，ＪＥＴＩ，Ｖｏｌ．６１，Ｎｏ．３，ｐｐ５８－６１，（２０１３）．
「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｇｒｏｗｔｈｏｆｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅｓｉｌｉｃａｓｐｈｅｒｅｓｉｎｔｈｅｍｉｃｒｏｎｓｉｚｅｒａｎｇｅ」ステーバー，ジャーナル・オブ・コロイド・アンド・インターフェース・サイエンス第２６巻，第６２～６９，（１９６８）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、一般的に、アルコキシシランの加水分解反応・縮合反応により得られたシリカゾル中のシリカ粒子は、非特許文献１に開示されているように、合成直後には球状、繭状、異形状等の様々な形状を示す。
【０００８】
特許文献１には、繭状のシリカ粒子が開示されている。特許文献２には、異形状（細長い形状）のシリカ粒子が開示されている。
しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示されるシリカ粒子のような繭状や異形状のシリカ粒子を研磨組成物として用いた場合、当該研磨組成物は、研磨力に優れる一方で、被研磨体に傷を付ける要因となるため、平滑な表面の被研磨体が得られないという課題を有する。また、繭状や異形状のシリカ粒子を研磨組成物として用いた場合、シリカ粒子の保存中や使用中に、シリカ粒子が２次凝集する等、物性が変化しやすく、研磨性能の安定性に劣るという課題を有する。
これらの課題を解決するため、より真球状のシリカ粒子が求められる。
【０００９】
粒子径が大きいシリカ粒子を研磨組成物として用いた場合も、研磨力に優れる一方で、被研磨体に傷を付ける要因となるため、平滑な表面の被研磨体が得られないという課題を有する。また、シリカ粒子の保存中や使用中に、シリカ粒子が２次凝集する、シリカ粒子が沈降する等、物性が変化しやすく、研磨性能の安定性に劣るという課題を有する。
これらの課題を解決するため、より粒子径が小さいシリカ粒子が求められる。
【００１０】
特許文献３～４や非特許文献２には、真球に近い粒子や粒子径が小さいシリカ粒子が開示されているが、真球に近く、かつ、粒子径が小さいシリカ粒子は開示されておらず、前述した平滑な表面の被研磨体が得られないという課題や研磨性能の安定性に劣るという課題を解決するのに十分とは言えない。
（【００１１】以降は省略されています）

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