JP2000203809A

JP2000203809A - 気相法無機酸化物粒子の含水固体状物質及び研磨用スラリ―

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Publication number: JP2000203809A
Application number: JP988599A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yano; 博之矢野; Nobuo Hayasaka; 伸夫早坂; Katsuya Okumura; 勝弥奥村; Akira Iio; 章飯尾; Masayuki Hattori; 雅幸服部; Kiyonobu Kubota; 清信窪田
Original assignee: Toshiba Corp; JSR Corp
Current assignee: Toshiba Corp; JSR Corp
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2000-07-25
Anticipated expiration: 2019-01-18
Also published as: JP4428473B2; EP1020506A2; KR20000071249A; TW460555B; US6409780B1; KR100605066B1; EP1020506A3

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨用スラリーの原料の気相法無機酸化物粒
子の嵩密度を増加して保管や輸送に適し、さらに、粉塵
として舞うことのないようにする。【解決手段】気相法で合成した無機酸化物粒子１００
重量部に水４０〜３００重量部を添加してなる含水固体
状物質。特に、上記の無機酸化物粒子が、ヒュームド法
（高温火炎加水分解法）又はナノフェーズテクノロジー
社法（金属蒸発酸化法）で合成したものである。図１は
上記の含水固体状物質から研磨用スラリーを作成する方
法に用いる装置の一例の原理を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超ＬＳＩ等の半導
体装置を製造する際の研磨用スラリーの原料として用い
られる、気相法で合成した無機酸化物（以下『気相法無
機酸化物』）粒子の含水固体状物質と、研磨用スラリー
に関する。本発明の含水固体状物質と研磨用スラリー
は、嵩密度が高く、保管や輸送等が容易である。

【０００２】

【従来の技術】近年、気相法無機酸化物粒子を水に分散
して成るスラリーが、超ＬＳＩ等の半導体装置の研磨用
として用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】研磨用スラリーの原料
である気相法無機酸化物粒子は、非常な微粒子であるた
め、嵩密度が非常に低く、例えば、ヒュームド法シリカ
で約０．０５ｇ／ｃｍ³ 、ヒュームド法アルミナで約
０．０５ｇ／ｃｍ³ 、ナノフェーズテクノロジーズ社法
シリカで約０．０５ｇ／ｃｍ³ 程度である。このように
嵩密度が低いため、保管や輸送に大きなスペースをと
り、取り扱い難く、コスト高でもある。このため、気相
法無機酸化物粒子の嵩密度を増加させることが望まれて
いる。嵩密度を増加させる方法としては、例えば、含ま
れている空気を抜く方法があるが、その方法では、嵩密
度を１．５〜２ｇ／ｃｍ³ 程度に上げるのが限度であ
る。このため、気相法無機酸化物粒子を水等の液体に分
散させて保管／輸送することも検討されているが、気相
法無機酸化物粒子の水性分散体は、極めて凝集し易く、
不安定であるという問題がある。なお、安定して保管す
る方法として、ｐＨを調整したり、分散剤を添加したり
することも考えられるが、その場合には、その後の利用
を制約される場合がある。また、半導体装置の研磨用ス
ラリーは、ゴミ等の混入を避けるために、製造設備をク
リーンルームやクリーンブース内に設置する場合がある
が、研磨用スラリーの原料である気相法無機酸化物粒子
は、粉塵として舞い易いため、クリーンルーム等のクリ
ーン度を低下させ易いという問題もある。このため、気
相法無機酸化物粒子が、粉塵として舞うことのないよう
にすることが望まれている。本発明は、研磨用スラリー
の原料である気相法無機酸化物粒子の嵩密度を増加して
保管や輸送に適したようにすること、及び、気相法無機
酸化物粒子が粉塵として舞うことのないようにすること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、気相法無機
酸化物粒子に特定量の水を添加することで嵩密度を増加
させ、且つ、長期間に渡って安定に保管することがで
き、さらに、粉塵の発生を大幅に低減できる事を見出し
て、本発明をするに至った。請求項１の発明は、気相法
で合成した無機酸化物粒子１００重量部に水４０〜３０
０重量部を添加してなることを特徴とする含水固体状物
質である。請求項２の発明は、請求項１の無機酸化物粒
子が、ヒュームド法（高温火炎加水分解法）、又はナノ
フェーズテクノロジー社法（金属蒸発酸化法）の何れか
の手法により合成した無機酸化物粒子であることを特徴
とする。請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の固
体状物質が、その嵩密度が０．３〜３ｇ／ｃｍ³ の範囲
にある粒状体であることを特徴とする。請求項４の発明
は、請求項１〜請求項３の何れかの固体状物質を、分散
粒子の平均粒径が０．０５〜１．０μｍとなるように水
に分散して成ることを特徴とする研磨用スラリーであ
る。本願発明で用いられる気相法無機酸化物は、ヒュー
ムド法（高温火炎加水分解法）やナノフェーズテクノロ
ジー社法（金属蒸発酸化法）等の気相法で合成した無機
酸化物であり、高純度である。ヒュームド法で合成され
た無機酸化物は、高純度である上に比較的安価であるた
め、好ましい。本願発明で用いられる気相法無機酸化物
としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタ
ン、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン、酸化クロム、
酸化ゲルマニウム、酸化バナジウム、酸化タングステ
ン、酸化鉄、酸化セリウム、酸化マンガン、酸化亜鉛等
の金属酸化物を例示するとができる。これらの中では、
特に、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸
化セリウムが好ましい。

【０００５】含水固体状物質の製造方法：上記の気相法
無機酸化物粒子１００重量部に水４０〜３００重量部を
添加して本願発明の含水固体状物質を得る方法は、特に
限定されない。例えば、攪拌機を設けた混合槽に気相法
無機酸化物粒子と水とを少量ずつ添加しつつ、弱く攪拌
して混合することにより、本願発明の含水固体状物質を
得ることが出来る。なお、混合時の攪拌が強すぎると、
気相法無機酸化物の含水物がスラリー状になるため好ま
しくない。このため、攪拌によって製造する場合には、
特に、その強さに注意する必要がある。攪拌型の造粒機
としては、例えば、フロージェットグラニュレータ（株
式会社大川原製作所製）や、高速攪拌型混合造粒機ＮＭ
Ｇ−Ｐ，ＮＭＧ−Ｈ，ＮＭＧ−Ｌ型（株式会社奈良製作
所製）がある。攪拌機を用いずに本願発明の含水固体状
物質を製造する方法としては、転動式造粒機、流動式造
粒機等を用いる方法がある。転動式造粒機は、回転する
回転板の上に気相法無機酸化物粒子を供給するととも
に、水をスプレー等で供給するものであり、例えば、回
転板の傾斜や深さ、回転数等を変えたり、適宜に回転板
に設ける溝の深さや形状等を適宜に選択する等して、所
望の粒状物を、連続的又はバッチ式に得るものである。
転動式造粒機としては、例えば、マルメライザー（不二
パウダル株式会社製）や、クリモトパン型造粒機（株式
会社栗本鐵工所製）がある。流動式造粒機は、送風で形
成された流動層に気相法無機酸化物粒子を連続的に投入
し、霧化された微粒水滴と接触させて凝集・造粒するも
のである。流動式造粒機としては、例えば、ミクスグラ
ード（株式会社大川原製作所製）がある。なお、同機の
乾燥工程は行わないものとする。これらの装置は、必要
に応じ、金属汚染を少なくするため、ポリウレタン、テ
フロン、エポキシ樹脂等のライニング、コーティング
や、ジルコニア等のセラミックスライニングを、接液部
や接粉部に施してあることが好ましい。なお、上記は、
本願発明の含水固体状物質として、粒状の物質を得る場
合に用いることができる装置であるが、本願発明の含水
固体状物質は、粒状に限定されず、例えば、板状、塊状
等であってもよい。粒状の場合、粒径は０．５〜１００
ｍｍφ、好ましくは１〜３０ｍｍφ、より好ましくは２
〜２０ｍｍφである。本願発明の含水固体状物質を粒状
に製造した場合には、その嵩密度は、０．３〜３ｇ／ｃ
ｍ³ の範囲が好ましい。さらに好ましくは、０．４〜２
ｇ／ｃｍ³ 、特に好ましくは０．４〜１．５ｇ／ｃｍ³
である。水としては、必要の純度のイオン交換水等を用
いることができる。水の量は、気相法無機酸化物の種
類、その平均粒径や比表面積などによっても異なるが、
酸化物粒子粉末１００重量部に対し、４０〜３００重量
部、好ましくは５０〜２００重量部、より好ましくは６
０〜１５０重量部である。原料である気相法無機酸化物
粒子の平均粒径が小さいために比表面積が大きい場合に
は、多めの水が必要である。水の量が４０重量部より少
ないと、所望の含水固体物質が得られないか、又は、含
水固体物質が得られたとしても嵩密度を十分に増加させ
ることができず、また、製造された物質の取り扱い時に
は粉塵が多く発生するため、好ましくない。水の量が３
００重量部を越えると、製造された物質が固体状になら
ず、好ましくない。なお、必要に応じて、製造後の用途
に照らして支障の無い範囲で、本願発明の含水固体状物
質に酸やアルカリを添加してもよい。

【０００６】研磨用スラリーの製造方法：本願発明の含
水固体状物質を、例えば、攪拌ブレードを副回転軸によ
り回転させつつ副回転軸を主回転軸により回転させる方
式の混練機の混練槽内で、必要に応じて添加された水系
媒体とともに攪拌することにより、本願発明の研磨用ス
ラリーを得ることができる。なお、攪拌ブレードを副回
転軸により回転させつつ副回転軸を主回転軸により回転
させる方式は、一般的に、遊星方式と呼ばれる。

【０００７】遊星方式の混練機；図１は遊星方式の混練
機を模式的に示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図で
ある。図示のように、遊星方式の混練機の混練槽10内に
は、副回転軸ａの周囲を矢印方向へ回転する攪拌ブレー
ド11a と、副回転軸ｂの周囲を矢印方向へ回転する攪拌
ブレード11b が設けられているとともに、これら２個の
副回転軸ａ，ｂを矢印方向へ回転させる主回転軸ｃが設
けられている。即ち、遊星方式の混練機とは、攪拌ブレ
ードが副回転軸の周囲を回転（自転）し、且つ、副回転
軸が主回転軸の周囲を回転（公転）するように構成され
た混練機である。このように設けられた攪拌ブレード11
a,11b は複雑な軌跡で運動するため、混練槽内の流体は
均一に混練され、凝集体は十分に分断され、その結果、
多量の粉体を比較的少量の液体中に効率良く分散するこ
とが可能となる。なお、図１では、副回転軸がａとｂの
２本の場合が示されているが、副回転軸は１本でもよ
く、３本以上でもよい。また、副回転軸を複数本設ける
場合は、各副回転軸を等間隔に設けてもよく、等間隔で
なくともよい。また、図１では、１本の副回転軸当り２
枚の攪拌ブレードが１組として設けられているが、１枚
の攪拌ブレードでもよく、３枚以上の攪拌ブレードを１
組として設けてもよい。また、攪拌ブレードの副回転軸
と同軸に又は攪拌ブレードの副回転軸とは別軸に高速回
転翼を設けて、該高速回転翼により凝集体の分断・分散
能力を更に向上させてもよい。また、図１では、主回転
軸ｃ及び副回転軸ａ，ｂが、何れも上面視で反時計方向
へ回転する場合が示されているが、主回転軸と副回転軸
の回転方向を相互に反対方向に設定して、攪拌ブレード
の運動の軌跡を変えてもよい。また、図１では、攪拌ブ
レード11a,11b が、両端部間で湾曲するとともに捩じれ
ている、所謂ひねり形状の場合が示されているが、攪拌
ブレードの形状としては、混練槽内の流体を均一に混練
でき、凝集体を十分に分断でき、その結果として、多量
の粉体を比較的少量の液体中に効率良く分散させること
ができる形状であれば、他の形状を採用してもよい。上
記の要請を満たす遊星方式の混練機としては、例えば、
下記の名称で提供されている混練機が挙げられる。例え
ば、万能混合攪拌機（ダルトン（株）製）、ユニバーサ
ルミキサー（（株）パウレック製）、ＫＰＭパワーミッ
クス（（株）栗本鐡工所）、プラネタリーニーダーミキ
サー（アシザワ（株）製）、Ｔ．Ｋ．ハイビスディスパ
ーミックス（特殊機化工業（株）製）、プラネタリーデ
ィスパー（浅田鉄工（株））等が好ましく用いられる。
特に、自転・公転運動を行う攪拌ブレードと高速回転翼
（ディスパー）を組み合わせた装置であるプラネタリー
ディスパーや、Ｔ．Ｋ．ハイビスディスパーミックス
が、多量の粉体を比較的少量の液体中に短時間で均一化
に分散させ得るため、好ましい。

【０００８】分散時の濃度；本願発明の含水固体状物質
から製造される研磨用スラリーの分散時濃度としては、
３０〜７０重量％、好ましくは３５〜６０重量％であ
り、さらに好ましくは４０〜５０重量％である。固形分
濃度が３０重量％以下では凝集物が多量に残り、沈降・
分離する問題が生じたり、増粘してゲル化する場合もあ
る。一方、濃度が７０重量％以上と高すぎると、装置の
負荷が大きすぎて攪拌動作が停止する問題が生じたり、
その状態で無理に攪拌動作を続けると過剰に分散されて
しまうため、再凝集により１０μｍ以上の粗大粒子が多
量に発生する場合もある。

【０００９】添加方法；本願発明の含水固体状物質は、
連続的または間欠的に添加しながら攪拌処理することが
望ましい。はじめから必要量の含水固体状物質を添加す
ると、負荷が大きすぎて攪拌機が停止するという問題も
生ずる。混練機の電流値（負荷）を監視しつつ過負荷に
ならないように含水固体状物質を連続的または間欠的に
添加すると良い。含水固体状物質の投入装置としては、
スクリューで搬送する方式等を挙げることができる。ス
ラリーの製造時に、粉末ではなく本発明の含水固体状物
質を用いると、粉末の無機酸化物粒子を用いる場合に比
べ、添加時間の短縮が可能であり、装置の稼働効率を大
幅にアップできる。

【００１０】アルカリ又は酸の添加；上述のスラリー
に、酸又はアルカリを添加すると、最終的に得られる研
磨用スラリーの安定性が向上するため好ましい。酸を添
加する場合は、最終的に希釈した後に得られる研磨用ス
ラリーのｐＨが７〜２の範囲が好ましい。また、アルカ
リを添加する場合は、最終的に希釈した後に得られる研
磨用スラリーのｐＨが７〜１２の範囲が好ましい。ｐＨ
が２より低かったり、ｐＨが１２より高かったりする
と、無機酸化物粒子が溶解したり、粒子が凝集するとい
う問題が生ずる。酸又はアルカリの添加の時期は、あら
かじめ本願発明の含水固体状物質中に添加する方法、攪
拌途中、混練後、の何れの工程でも良い。酸としては、
例えば、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸等の無機酸や、酢
酸、フタル酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン
酸、ポリアクリル酸、マレイン酸、ソルビン酸等の有機
酸、等を用いることができる。好ましくは、１価の酸で
ある塩酸、硝酸、酢酸である。アルカリとしては、例え
ば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウ
ム、アンモニア等の無機塩基、エチレンジアミン、トリ
エチルアミン、ピペラジンなどのアミン類等を用いるこ
とができる。

【００１１】希釈等；前記のように得られたスラリー
は、混練工程後に希釈することが望ましい。希釈する程
度は、分散された無機酸化物粒子の種類や混練時の固形
分濃度によって異なるが、水系媒体で希釈することによ
り、混練時の固形分濃度より５重量％程度以上、固形分
濃度を低下させることが望ましい。混練工程時の固形分
濃度のままでは高粘度であるため取り扱いが困難である
ばかりでなく、更に増粘したり、ゲル化するという問題
が生ずる。希釈する方法としては、混練機に直接水系媒
体を投入する方法が、混練機より取り出し易くなるため
好ましい。混練工程の後、更に均一性を高めるために、
さらに別の混練機もしくは分散装置を用いて分散処理す
ることで、本発明の研磨用スラリー得ることもできる。
その場合には、例えば、コーレス型高速攪拌分散機、ホ
モミキサー、高圧ホモジナイザーまたはビーズミルを、
好ましく用いることができる。また、前述の混練機、分
散装置、粉体投入装置としては、研磨用スラリー中への
金属汚染をできるだけ防ぐため、ポリウレタンやテフロ
ンやエポキシ樹脂等のライニングや、ジルコニア等のセ
ラミックスライニングを、内壁や撹拌羽根等の接液部・
接粉部に施して、耐磨耗性を高めたものが好ましい。

【００１２】分散工程で用いる装置の他の例；前述の遊
星方式の装置の他に、研磨用スラリーの製造工程では、
例えば、流体を衝突させて分散させる高圧ホモジナイザ
ー（商品名：マントンガウリンホモジナイザー（同栄商
事（株）），ベルトリホモジナイザー（日本精機製作所
（株）），マイクロフルイダイザー（みづほ工業
（株）），ナノマイザー（月島機械（株）），ジーナス
ＰＹ（白水化学工業（株））、システムオーガナイザー
（日本ビーイーイー（株）），アルティマイザー（伊藤
忠産機（株））等）等を用いることができる。また、ビ
ーズミルのような分散機も使用できる。ビーズの材料と
しては、例えば、無アルカリガラス、アルミナ、ジルコ
ン、ジルコニア、チタニア、チッ化ケイ素が好ましい。
研磨用スラリーの製造処理は、一種類の分散機を使用し
ても良く、２種類以上の分散機を複数回使用しても良
い。遊星方式の装置に加えて、遊星方式以外の装置を分
散工程で用いる場合、研磨用スラリー中への金属汚染を
できるだけ防ぐため、ポリウレタンやテフロンやエポキ
シ樹脂等のライニングや、ジルコニア等のセラミックス
ライニングを、内壁や撹拌羽根等の接液部に施して耐磨
耗性を高めたものが好ましいことは前述の遊星方式の装
置の場合と同様である。

【００１３】濾過：本発明の研磨用スラリー中に存在す
る粗大粒子を十分に除去するためには、研磨用スラリー
製造のための混練り後、さらに、フィルターで濾過処理
することが好ましい。フィルターとしては、デプス型の
デプスカートリッジフィルター（アドバンテック東洋
社、日本ポール社等）の他、フィルターバック式（ＩＳ
Ｐ社）のフィルターを用いることができる。デプス型の
フィルターとは、濾過材の孔構造が入口側で粗く、出口
側で細かく、且つ、入口側から出口側へ向かうにつれて
連続的に又は段階的に細かくなるフィルターである。即
ち、濾過材が十分に厚いために（例：０．２〜２ｃ
ｍ）、該濾過材を通過する流体中から多量の異物を捕集
できるフィルターである。例えば、図２（ｂ）に示すよ
うに、孔構造が、流体の侵入（入口）側で粗く、排出
（出口）側で細かく、且つ、侵入側から排出側へ向かう
につれて連続的に又は段階的（段階は、１段階でもよ
く、２段階以上でもよい）に細かくなるように設計され
た厚さｄの濾過材である。これにより、粗大粒子の中で
も比較的大きな粒子は侵入側付近で捕集され、比較的小
さな粒子は排出側付近で捕集され、全体として、粗大粒
子はフィルターの厚み方向の各部分で捕集される。その
結果、粗大粒子の捕集が確実に行われるとともに、フィ
ルターが目詰まりし難くなってその寿命を長くできる効
果がある。また、望ましくは、図２（ｂ）に示すよう
に、繊維の太さが、流体の侵入（入口）側で太く、排出
（出口）側で細く設計されることにより、空隙率が、流
体の侵入側と排出側の間で略一様とされた濾過材が用い
られる。ここで、空隙率とは、流体の通過方向に直交す
る平面内の単位断面積当りの空隙の割合である。このよ
うに空隙率が略一様であるため、濾過時の圧力損失が小
さくなり、粗大粒子の捕集条件が厚さ方向で略一様とな
る。さらに、比較的低圧のポンプを用いることができ
る。デプス型フィルターは、図２（ａ）に示すような中
空円筒形状のカートリッジタイプのフィルター201 でも
よく、また、図３（ｂ）に示すような袋状タイプのフィ
ルター202 でもよい。中空円筒形状のフィルター201 の
場合は、濾過材の厚みを所望の厚さに設計できる利点が
ある。袋状タイプの場合は、流体が袋内から袋外へ通過
するようにフィルター部200(図３（ａ）参照）内に設け
られるため、交換時に、被濾過物をフィルター202 と一
緒に除去できるという効果がある。このようなデプス型
フィルターを、例えば、図３（ａ）に示すフィルター部
200内にセットして用いることにより、混練り工程後の
スラリー中から、粗大粒子を除去することができる。な
お、フィルターの孔構造を適切に選択することで、除去
する粗大粒子の粒径をコントロールできる。図３（ａ）
は、分散機101 内の水系媒体中に無機粒子を添加して分
散させ、この分散体をタンク102 内に貯留した後、該タ
ンク102 から送り出してポンプＰによりフィルター部20
0 に圧送し、該フィルター部200 内にセットしたフィル
ター201 （又は202 ）により濾過した後、弁V1を経て再
びタンク102 内に戻すという循環を繰り返すことで分散
体内の粗大粒子を十分に除去した後、弁V1を閉じるとと
もに弁V2を開いて、粗大粒子除去後の水性分散体をタン
ク300 内に貯留するシステムを示す。なお、図３（ａ）
では、循環式のシステムが示されているが、１回パス方
式のシステムを用いてもよい。また、１回パス方式の場
合、加圧ポンプＰに代えて、タンクを空気圧等で加圧し
てフィルター処理してもよい。なお、遠心分離法を組み
合わせて用いてもよい。また、孔構造が大きいフィルタ
ーを前段に組み合わせてプレフィルターとして使用する
と、更に目詰まりし難くなって、デプス型フィルターの
寿命を長くできる効果がある。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。以下の各
実施例に於いて、含水率は、製造された含水物を２５０
℃で２０分間加熱し、その重量減から計算した。また、
嵩密度は、１０００ｍＬのメスシリンダーに製造された
含水物約５００ｇ入れ、その重量と容積に基づいて算出
した。

【００１５】含水固体状物質の実施例：実施例−１；３Ｌのプラスチック製ビーカーに、アエロ
ジル＃５０（ヒュームド法によるＳｉＯ₂ の粉末，嵩密
度０．０５ｇ／ｃｍ³ ，日本アエロジル社製）４ｇを入
れ、これにイオン交換水５ｇをスプレーにて添加し、ビ
ーカーを振り混ぜた。さらに、上記のアエロジル４ｇと
イオン交換水約５ｇを添加して振り混ぜる操作を繰り返
すことにより、合計４０ｇの上記のアエロジルに合計５
０ｇのイオン交換水を添加して均一に含水させた粒状物
を得た。この操作を繰り返すことで、９００ｇの粒状物
を得た。得られた粒状物の粒径は、概ね１〜１０ｍｍの
範囲、平均の含水率は５５％、嵩密度は０．７０ｇ／ｃ
ｍ³ であった。実施例−２；アエロジル＃５０に換えてアエロジル＃９
０（ヒュームド法によるＳｉＯ₂ の粉末，嵩密度０．０
５ｇ／ｃｍ³ ，日本アエロジル社製）を用いた他は、実
施例−１と同様にして粒状物を得た。得られた粒状物の
粒径は、概ね１〜１０ｍｍの範囲、平均の含水率は５５
％、嵩密度は０．７２ｇ／ｃｍ³ であった。実施例−３；アエロジル＃５０に換えてアエロジル＃２
００（ヒュームド法によるＳｉＯ₂ の粉末，嵩密度０．
０５ｇ／ｃｍ³ ，日本アエロジル社製）を用いた他は、
実施例−１と同様にして粒状物を得た。得られた粒状物
の粒径は、概ね１〜１０ｍｍの範囲、平均の含水率は５
５％、嵩密度は０．６８ｇ／ｃｍ³ であった。実施例−４；アエロジル＃５０に換えて酸化アルミニウ
ムＣ（ヒュームド法によるＡｌ₂ Ｏ₃の粉末，嵩密度
０．０５ｇ／ｃｍ³ ，日本アエロジル社製）を用いた他
は、実施例−１と同様にして粒状物を得た。得られた粒
状物の粒径は、概ね１〜１０ｍｍの範囲、平均の含水率
は５５％、嵩密度は０．７１ｇ／ｃｍ³ であった。実施例−５；アエロジル＃５０に換えてＮａｎｏ−Ｔｅ
ｋ（金属蒸発酸化法によるＴｉＯ₂ の粉末，嵩密度０．
０５ｇ／ｃｍ³ ，シーアイ化成（株）製）を用いた他
は、実施例−１と同様にして粒状物を得た。得られた粒
状物の粒径は、概ね１〜１０ｍｍの範囲、平均の含水率
は５５％、嵩密度は０．７１ｇ／ｃｍ³ であった。

【００１６】実施例−６；ラボ攪拌器（東京理化機械
（株）製攪拌器，マゼラーＺ−２１００型）を備えた２
０Ｌのプラスチック製容器に、アエロジル＃５０を４０
ｇ入れ、ゆっくり攪拌しながらイオン交換水を５０ｇス
プレーにて添加した。粒状物が出来た段階で攪拌しなが
ら更にアエロジル＃５０を４０ｇ入れ、ゆっくり攪拌し
ながらイオン交換水を５０ｇスプレーにて添加した。こ
の操作を繰り返すことで、合計アエロジル＃５０を４０
０ｇとイオン交換水５００ｇから成る粒状含水物を得
た。その粒径は概ね１〜１２ｍｍの範囲、平均の含水率
は５５％、嵩密度は０．７１ｇ／ｃｍ³ であった。実施例−７；マルメライザー（不二パウダル社製）を用
いて含水粒状物を製造した。すなわち、底板を回転させ
ながらアエロジル＃５０を約５０ｇずつ、イオン交換水
をスプレーにて約４０ｇずつ添加して、合計アエロジル
＃５０約１０００ｇとイオン交換水約８００ｇから成る
粒状含水物を得た。その粒径は概ね５〜１０ｍｍの範
囲、平均含水率は４５％、嵩密度は０．７６ｇ／ｃｍ³
であった。

【００１７】研磨用スラリーの実施例：実施例−８；実施例−６を繰り返すことで、含水固体状
物質約２ｋｇを製造した。その粒径は概ね１〜１２ｍｍ
の範囲、平均含水率は５５％、嵩密度は０．７１ｇ／ｃ
ｍ³ である。この含水固体状物質１．８ｋｇを、遊星式
混練り機（ＴＫハイビスディスパーミックス・３Ｄ−５
型）を用い、その主回転軸を３０ｒｐｍ・副回転軸を９
０ｒｐｍで回転させることによりひねりブレードで混練
りしながら、８分間かけて連続的に添加した。添加後、
さらに１時間、副回転軸を９０ｒｐｍで回転させること
によるひねりブレードでの混練りする操作と、直径５０
ｍｍφのコーレス型高速回転翼の副回転軸を５０００ｒ
ｐｍで回転させることによるディスパー処理を、それぞ
れ主回転軸を３０ｒｐｍで回転させながら同時に実施し
た。その後２０重量％の水酸化カリウム水溶液を８１ｇ
添加し、ひねりブレードの副回転軸を９０ｒｐｍで回転
させる混練り操作と、直径５０ｍｍφのコーレス型高速
回転翼の副回転軸を５０００ｒｐｍで回転させるディス
パー処理を、それぞれ主回転軸を３０ｒｐｍで回転させ
ながら同時に実施する操作を６０分間行った。上記の操
作により得られたスラリーをイオン交換水で希釈して、
３０重量％濃度の酸化ケイ素の水性分散体を得た。この
水性分散体を、さらに、ポアサイズ５μｍのデプスカー
トリッジフィルター（ＭＣＹ１００１Ｙ０５０Ｈ１３，
日本ポール社製）で処理することにより粗大粒子を除去
した。得られた酸化ケイ素水性分散体の体積基準の平均
粒子径は０．２０μｍ、ｐＨは１０．６であった。この
酸化ケイ素分散体を用い、研磨機としてラップマスター
（定盤径３８０ｎｍのＬＭ−１５，ＳＦＴ社製）を用
い、該研磨機の定盤にロデール・ニッタ社製のパッドＩ
Ｃ１０００を張り付け、該パッドにシリコンウエハーを
装着して、研磨テストを行った。研磨条件は、圧力２３
３ｇ／ｃｍ² 、定盤回転数６０ｒｐｍ、ヘッド回転数６
０ｒｐｍ、酸化ケイ素分散体濃度１０重量％、酸化ケイ
素分散体の供給量５０ｇ／ｃｍ² とした。その結果、ス
クラッチは認められなかった。研磨速度は、４００Å／
分であった。なお、この速度は、粉末状のアエロジル＃
５０から、上記の装置を用いて製造したスラリーの場合
と同等である。また、含水固体状物質を用いた場合、混
練機の投入時の粉塵発生は全く無かった。

【００１８】

【発明の効果】本発明によると、研磨用スラリーの原料
である気相法無機酸化物粒子を含水固体状物質とするた
め、その嵩密度が増加し、保管や輸送に適するようにな
る。また、粉塵として舞うことを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】遊星方式の混練機を示し、（ａ）は上面図、
（ｂ）は側面図。

【図２】（ａ）は中空円筒形状のデプス型のカートリッ
ジフィルターを模式的に示す斜視図、（ｂ）はデプス型
フィルターの厚み方向の孔構造と遷移径を説明する模式
図。

【図３】（ａ）は図２のデプス型フィルターを用いて濾
過するシステムの一例を示す構成図、（ｂ）は袋錠のデ
プス型フィルターを模式的に示す斜視図。

【符号の説明】

１０遊星方式の混練機の混練槽ａ副回転軸１１ａ攪拌ブレードｂ副回転軸１１ｂ攪拌ブレードｃ主回転軸

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１月１３日（２０００．１．１
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】研磨用スラリーの原料
である気相法無機酸化物粒子は、非常な微粒子であるた
め、嵩密度が非常に低く、例えば、ヒュームド法シリカ
で約０．０５ｇ／ｃｍ³ 、ヒュームド法アルミナで約
０．０５ｇ／ｃｍ³ 、ナノフェーズテクノロジーズ社法
シリカで約０．０５ｇ／ｃｍ³ 程度である。このように
嵩密度が低いため、保管や輸送に大きなスペースをと
り、取り扱い難く、コスト高でもある。このため、気相
法無機酸化物粒子の嵩密度を増加させることが望まれて
いる。嵩密度を増加させる方法としては、例えば、含ま
れている空気を抜く方法があるが、その方法では、嵩密
度を１．５〜２倍程度に上げるのが限度である。このた
め、気相法無機酸化物粒子を水等の液体に分散させて保
管／輸送することも検討されているが、気相法無機酸化
物粒子の水性分散体は、極めて凝集し易く、不安定であ
るという問題がある。なお、安定して保管する方法とし
て、ｐＨを調整したり、分散剤を添加したりすることも
考えられるが、その場合には、その後の利用を制約され
る場合がある。また、半導体装置の研磨用スラリーは、
ゴミ等の混入を避けるために、製造設備をクリーンルー
ムやクリーンブース内に設置する場合があるが、研磨用
スラリーの原料である気相法無機酸化物粒子は、粉塵と
して舞い易いため、クリーンルーム等のクリーン度を低
下させ易いという問題もある。このため、気相法無機酸
化物粒子が、粉塵として舞うことのないようにすること
が望まれている。本発明は、研磨用スラリーの原料であ
る気相法無機酸化物粒子の嵩密度を増加して保管や輸送
に適したようにすること、及び、気相法無機酸化物粒子
が粉塵として舞うことのないようにすることを目的とす
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｄ (72)発明者早坂伸夫神奈川県横浜市磯子区新杉田８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者奥村勝弥神奈川県横浜市磯子区新杉田８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者飯尾章東京都中央区築地二丁目11番24号ジェイエスアール株式会社内 (72)発明者服部雅幸東京都中央区築地二丁目11番24号ジェイエスアール株式会社内 (72)発明者窪田清信東京都中央区築地二丁目11番24号ジェイエスアール株式会社内Ｆターム(参考） 3C058 AA07 CA01 CB06 CB10 DA02 DA17 4G042 DA01 DB05 DB08 DB09 DC03 4G065 AA01 AA02 AA06 AA09 AB22X AB25X BA07 BB01 BB06 CA11 CA12 DA09 EA03 EA06 EA10 4G075 AA27 AA35 AA37 BA01 BA05 BA06 BB02 BD14 CA02 CA66

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気相法で合成した無機酸化物粒子１００
重量部に水４０〜３００重量部を添加してなることを特
徴とする含水固体状物質。
【請求項２】請求項１に於いて、無機酸化物粒子が、
ヒュームド法（高温火炎加水分解法）、又は、ナノフェ
ーズテクノロジー社法（金属蒸発酸化法）の何れかの手
法により合成した無機酸化物粒子であることを特徴とす
る含水固体状物質。
【請求項３】請求項１、又は請求項２に於いて、固体
状物質が、その嵩密度が０．３〜３ｇ／ｃｍ³ の範囲に
ある粒状体であることを特徴とする含水固体状物質。
【請求項４】請求項１〜請求項３の何れかの固体状物
質を、分散粒子の平均粒径が０．０５〜１．０μｍとな
るように水に分散して成ることを特徴とする研磨用スラ
リー。