JP2001294417A

JP2001294417A - コロイダルシリカの製造方法

Info

Publication number: JP2001294417A
Application number: JP2000110917A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Maejima; 邦明前島; Shigeki Yamagata; 繁樹山縣; Shinsuke Miyabe; 慎介宮部; Takeshi Sakamoto; 剛坂本
Original assignee: Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Current assignee: Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、半導
体デバイスウエハ、磁気ディスク基板、水晶基板等の電
子材料の研磨加工に用いることのできる高純度のコロイ
ダルシリカを、低コストで製造可能な製造方法を提供す
る。また該方法により得られた、極めて少量の金属不純
物量のコロイダルシリカを提供する。【解決手段】珪酸アルカリ水溶液とカチオン交換樹脂
とを接触させ、活性珪酸水溶液を調製し、前記活性珪酸
水溶液とキレート化剤とを接触させた後、コロイド粒子
を成長させ、続いて限外濾過によりシリカを濃縮すると
同時にキレート化された金属不純物を除去する製造方法
とこれにより得られたコロイダルシリカ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハ、
化合物半導体ウエハ、半導体デバイスウエハ、磁気ディ
スク基板、水晶基板等の電子材料の研磨加工に用いるこ
とのできる高純度のコロイダルシリカを、低コストで製
造可能な製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より市販の珪酸アルカリを原料とし
て製造されるコロイダルシリカは、シリコンウエハの研
磨材、ブラウン管製造における蛍光体の接着バインダ
ー、電池中の電解液のゲル化剤および揺変や飛散防止剤
など様々な用途に用いられてきた。しかし珪酸アルカリ
を原料としたコロイダルシリカは、原料の珪酸アルカリ
水溶液に含まれるＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ等を含有し、
シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、半導体デバイス
ウエハ、磁気ディスク基板、水晶基板等の電子材料の研
磨材としては不適な材料であった。特に半導体シリコン
ウエハの研磨加工時、研磨材中に存在する金属、特にＣ
ｕはウエハ内部に深く拡散し、ウエハ品質を劣化させ、
該ウエハによって形成された半導体デバイスの特性を著
しく低下させるという事実が明らかとなった。そのため
金属性不純物の混入を嫌う分野においては、これら金属
性不純物を実質的に含まない高純度なシリカ原料から製
造された高価なコロイダルシリカ製品を使用していた。

【０００３】高純度の珪酸アルカリ水溶液を製造する方
法は既にいくつか提案されている。特公昭41-3369号公
報には、アルカリ金属珪酸塩を純水で希釈した後、Ｈ型
陽イオン交換樹脂に接触させて脱カチオンし、さらに酸
を加えて強酸性とした後、再度Ｈ型陽イオン交換樹脂お
よびＯＨ型陰イオン交換樹脂に接触させて脱カチオン脱
アニオンし、アルカリを加えて加熱してシリカをコロイ
ド化し、濃縮した後ＫＯＨを加えて珪酸カリ水溶液を得
る方法が記載されている。また、四塩化珪素から製造さ
れたヒュームドシリカや、酸洗いされたシリカゲルなど
の高純度のシリカ源をアルカリに溶かして高純度珪酸ア
ルカリ水溶液を得る方法は公知の方法となっている。ま
た、通常の珪酸アルカリ水溶液を用いてコロイダルシリ
カやシリカゲルを製造する工程で不純物を除去する方法
は数多く提案されている。例えば特開平5-97422号公報
には、高純度コロイダルシリカの製造方法として、珪酸
アルカリ水溶液を純水で希釈した後、Ｈ型強酸性陽イオ
ン交換樹脂に接触させて脱アルカリし活性珪酸の水溶液
を得、さらに酸を加えて強酸性とした後Ｈ型強酸性陽イ
オン交換樹脂、ＯＨ型強塩基性陰イオン交換樹脂に接触
させ高純度の活性珪酸とした後、粒子成長させて高純度
コロイダルシリカを製造する方法が記載されている。特
開平4-231319号公報には、上記方法の酸と同時にシュウ
酸を加える方法の記載がある。特開昭61-158810号公報
には、珪酸アルカリ水溶液を純水で希釈した後、Ｈ型強
酸性陽イオン交換樹脂に接触させて脱アルカリし（活性
珪酸の作成）、さらに酸を加えて強酸性とした後、限外
ろ過膜を用いて不純物を除去して得られたオリゴ珪酸溶
液（高純度の活性珪酸）の一部に、アンモニアまたはア
ミンを加え加熱を行いヒールゾルを調製し、これに残り
のオリゴ珪酸溶液を徐々に滴下し高純度シリカゾルを得
る方法が記載されている。特開平4-2606号公報には、上
記同様に酸処理した珪酸アルカリ水溶液を、Ｈ型強酸性
陽イオン交換樹脂、ＯＨ型強塩基性陰イオン交換樹脂に
接触させ、これにアルカリ金属水酸化物水溶液を加え６
０〜１５０℃に加熱することにより安定な水性ゾル生成
させ、さらに限外ろ過膜を介して水を除き、次いでＨ型
強酸性陽イオン交換樹脂、ＯＨ型強塩基性陰イオン交換
樹脂と接触させ、最後にアンモニアを加えてシリカ以外
の多価金属酸化物を実質的に含まない安定な水性シリカ
ゾルを生成する方法が記載されている。いずれの方法も
酸性にした珪酸溶液をイオン交換樹脂に接触させて不純
物イオンを除去する手段が基本になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
41-3369号公報、特開平5-97422号公報、特開平4-231319
号公報、特開昭61-158810号公報、特開平4-2606号に記
載の方法では工程が煩雑に長いばかりでなく、希薄な珪
酸液を強酸性にするために大量の酸を使用しなくてはな
らず、その酸を後工程で除去しなくてはなず、そのアニ
オン交換法による除去では樹脂の再生にまた数倍のアル
カリを必要とし、コスト的に問題がある。また、四塩化
珪素から製造されたヒュームドシリカや珪酸エステルか
ら得られたシリカ、酸洗いされたシリカゲルなどの高純
度のシリカ源をアルカリに溶かして高純度珪酸アルカリ
水溶液を得る公知の方法は、シリカ原料のコストが高す
ぎて、そのような珪酸アルカリ水溶液は限られた用途に
しか使用できない。したがって本発明の目的は、シリコ
ンウエハ、化合物半導体ウエハ、半導体デバイスウエ
ハ、磁気ディスク基板、水晶基板等の電子材料の研磨加
工に用いることのできる高純度のコロイダルシリカを、
低コストで製造可能な製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究を
重ねた結果、上記のような従来の課題を解決することが
できた。すなわち本発明は、珪酸アルカリ水溶液とカチ
オン交換樹脂とを接触させ、活性珪酸水溶液を調製し、
前記活性珪酸水溶液とキレート化剤とを接触させた後、
コロイド粒子を成長させ、続いて限外濾過によりシリカ
を濃縮すると同時にキレート化された金属不純物を除去
することを特徴とするコロイダルシリカの製造方法を提
供するものである。また本発明は、活性珪酸水溶液と、
キレート化剤および過酸化水素とを接触させる前記の製
造方法を提供するものである。また本発明は、前記の製
造方法により得られたコロイダルシリカであって、シリ
カ当たりのＣｕの含有率が100ppb以下、またはシリカ当
たりのＺｎの含有率が100ppb以下、またはシリカ当たり
のＮｉの含有率が1000ppb以下であるコロイダルシリカ
を提供するものである。また本発明は、シリカ当たりの
Ｃｕの含有率が50ppb以下、またはシリカ当たりのＺｎ
の含有率が50ppb以下、またはシリカ当たりのＮｉの含
有率が500ppb以下である前記のコロイダルシリカを提供
するものである。また本発明は、前記の製造方法により
得られたコロイダルシリカであって、シリカ当たりのＣ
ｒの含有率が200ppb以下、またはシリカ当たりのＣａの
含有率が5000ppb以下、またはシリカ当たりのＭｇの含
有率が5000ppb以下、またはシリカ当たりのＡｇの含有
率が50ppb以下であるコロイダルシリカを提供するもの
である。また本発明は、前記の製造方法により得られた
コロイダルシリカであって、シリカの粒子径が5〜150nm
であり、かつシリカの濃度が10〜60重量％であることを
特徴とするコロイダルシリカを提供するものである。

【０００６】本発明によって製造されるコロイダルシリ
カは、シリカ当たりのＣｕの含有率が100ppb以下、また
はシリカ当たりのＺｎの含有率が100ppb以下、またはシ
リカ当たりのＮｉの含有率が1000ppb以下のコロイダル
シリカである。更にはシリカ当たりのＣｕの含有率が50
ppb以下、またはシリカ当たりのＺｎの含有率が50ppb以
下、またはシリカ当たりのＮｉの含有率が500ppb以下の
コロイダルシリカが製造できる。またそのほかの金属元
素についても例えば、シリカ当たりのＣｒの含有率が20
0ppb以下、またはシリカ当たりのＣａの含有率が5000pp
b以下、またはシリカ当たりのＭｇの含有率が5000ppb以
下、またはシリカ当たりのＡｇの含有率が50ppb以下の
コロイダルシリカを得ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに説明する。
まず、原料として用いる珪酸アルカリ水溶液としては、
通常水ガラス（水ガラス１号〜４号等）と呼ばれる珪酸
ナトリウム水溶液が好適に用いられる。このものは比較
的安価であり、容易に手に入れることができる。また、
Ｎａイオンを嫌う半導体用途の製品を考慮すると珪酸カ
リウム水溶液は高純度化の対象にふさわしい。固体状の
メタ珪酸アルカリを水に溶かして珪酸アルカリ水溶液を
調製する方法もある。メタ珪酸アルカリは晶析工程を経
て製造されるため、不純物の少ないものがある。珪酸ア
ルカリ水溶液は、必要に応じて水で希釈して使用する。

【０００８】本発明で使用するカチオン交換樹脂は、公
知のものを適宜選択して使用することができ、とくに制
限されない。珪酸アルカリ水溶液とカチオン交換樹脂と
の接触工程は、例えば珪酸アルカリ水溶液をシリカ濃度
3〜10重量％に水希釈し、次いでＨ型強酸性陽イオン交
換樹脂に接触させて脱アルカリし、必要に応じてＯＨ型
強塩基性陰イオン交換樹脂に接触させて脱アニオンする
ことによって行うことができる。この工程により、活性
珪酸水溶液が調製される。前記接触条件の詳細は、従来
から既に様々な提案があり、本発明ではそれら公知のい
かなる条件も採用することができる。

【０００９】次に、この酸性を呈する活性珪酸水溶液と
キレート化剤とを接触させる。なお、まずキレート化剤
を珪酸アルカリ水溶液に添加しておき、前記のカチオン
交換樹脂との接触完了後、活性珪酸にキレート剤が残存
すれば同等の効果が得られる。

【００１０】本発明で使用されるキレート化剤として
は、金属の多座配位子として結合するものであれば、本
発明の効果を損なわない限り、任意のものを用いること
ができるが、（１）エチレンジアミン四酢酸塩、（２）
ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸塩、（３）ジ
ヒドロキシエチルエチレンジアミン二酢酸塩、（４）ジ
エチレントリアミン五酢酸塩、（５）トリエチレンテト
ラミン六酢酸塩、（６）ヒドロキシエチルイミノ二酢酸
塩、および（７）グルコン酸塩、から選ばれることが好
ましい。具体的には、（１）エチレンジアミン四酢酸二
ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸三ナトリウム、エ
チレンジアミン四酢酸四ナトリウム、エチレンジアミン
四酢酸二アンモニウム、エチレンジアミン四酢酸三アン
モニウム、エチレンジアミン四酢酸四アンモニウム、
（２）ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸三ナト
リウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸三ア
ンモニウム、（３）ジヒドロキシエチルエチレンジアミ
ン二酢酸二ナトリウム、ジヒドロキシエチルエチレンジ
アミン二酢酸二アンモニウム、（４）ジエチレントリア
ミン五酢酸五ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸
五アンモニウム、ジエチレントリアミン五酢酸二ナトリ
ウム鉄、ジエチレントリアミン五酢酸二アンモニウム
鉄、（５）トリエチレンテトラミン六酢酸六ナトリウ
ム、トリエチレンテトラミン六酢酸六アンモニウム、
（６）ヒドロキシエチルイミノ二酢酸二ナトリウム、ヒ
ドロキシエチルイミノ二酢酸二アンモニウム、（７）グ
ルコン酸ナトリウム、グルコン酸カリウム、グルコン酸
カルシウム、およびグルコン酸−６−リン酸三ナトリウ
ム、等が挙げられる。また、グリシンやサリチル酸も好
適である。これらのキレート化剤は、結晶水を含むもの
であっても、無水物であってもよい。また、これらのキ
レート化剤は、２種類以上を併用することができ、その
場合、任意の割合で併用することができる。

【００１１】本発明で使用されるキレート化剤の量は、
原料の珪酸アルカリ水溶液に含まれる金属不純物の量を
もとにして決めることができる。キレート化剤の種類や
珪酸アルカリの品質によっても使用量は異なるが、珪酸
アルカリ水溶液に含まれる金属不純物のうちＡｌは格段
と量が多いのでこれを除去するかどうかでも、使用量は
大変異なる。Ａｌを対象にしない場合にはシリカ1kgに
対して5mg当量、Ａｌも対象にする場合にはシリカ1kgに
対して20mg当量が最小量である。効果を高める場合には
金属不純物の量の5倍当量まで添加するのが良く、従っ
て目安となる使用量の範囲は、シリカ1kgに対して5mg当
量〜100mg当量である。

【００１２】また、本発明においては、活性珪酸水溶液
とキレート化剤との接触の際に過酸化水素を併用するこ
ともできる。このようにすると、金属不純物の一層の除
去が達成され好ましい。併用する過酸化水素の使用量
は、おおむねシリカ1kgに対して0.5mg当量〜10mg当量で
ある。

【００１３】次いで、コロイド粒子の成長工程を行う。
この成長工程は、常法に準じて行うことができ、例えば
コロイド粒子の成長のため、ｐＨが８以上となるようア
ルカリ剤を添加し、60〜240℃に加熱することができ
る。また、ビルドアップの方法をとり、ｐＨが８以上の
60〜240℃の種ゾルに、活性珪酸を添加していく方法も
ある。また、希釈した珪酸アルカリ水溶液に活性珪酸を
添加していくビルドアップの方法も可能である。アルカ
リ剤としてはＮａＯＨ、ＫＯＨなどのアルカリ金属水酸
化物や、アミン、第4級アンモニウム水酸化物などの有
機塩基を使用することができる。またそれらの珪酸アル
カリ水溶液も使用することができる。いずれにしても酸
性域とアルカリ性域に跨ってキレート剤が作用すること
は好ましい。

【００１４】次に、限外濾過によりシリカを濃縮する。
以下、使用される限外濾過膜について説明する。限外濾
過膜が適用される分離は対象粒子が1nmから数ミクロン
であるが、溶解した高分子物質をも対象とするため、ナ
ノメータ域では濾過精度を分画分子量で表現している。
本発明では、分画分子量15000以下の限外濾過膜を好適
に使用することができる。この範囲の膜を使用すると1n
m以上の粒子は分離することが出来る。更に好ましくは
分画分子量3000〜15000の限外濾過膜を使用する。3000
未満の膜では濾過抵抗が大きすぎて処理時間が長くなり
不経済であり、15000を超えると、精製度が低くなる。
膜の材質はポリスルホン、ポリアクリルニトリル、燒結
金属、セラミック、カーボンなどあり、いずれも使用で
きるが、耐熱性や濾過速度などからポリスルホン製が使
用しやすい。膜の形状はスパイラル型、チューブラー
型、中空糸型などあり、どれでも使用できるが、中空糸
型がコンパクトで使用しやすい。

【００１５】限外濾過により、シリカの粒子径が5〜150
nm、かつシリカの濃度が10〜60重量％となるように濃縮
するのがよい。粒子の分散状態は単分散でもよいし、2
次凝集があってもよく、用途に応じて使い分けることが
できる。粒子の形状は真球状であっても、非球形状であ
ってもよく用途に応じて使い分けることができる。ま
た、限外濾過工程は、キレート化された金属不純物の洗
い出し除去をかねているので、必要に応じて、目標濃度
に達した後も純水を加えるなどして、更に洗い出し除去
を行って、除去率を高める作業を行うこともできる。

【００１６】また、限外濾過工程の前後いずれかに、必
要に応じてイオン交換樹脂による精製工程を加えること
ができる。例えば、Ｈ型強酸性陽イオン交換樹脂に接触
させて粒子成長工程で使用したアルカリを除去すること
ができ、ＯＨ型強塩基性陰イオン交換樹脂に接触させて
脱アニオンして精製することで、一層の高純度化を計る
ことができる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。（実施例１）9kgの脱イオン水に1kgのエチレンジアミン
四酢酸二ナトリウム（ＥＤＴＡ−２Ｎａ）を加えて溶解
し、10重量％ＥＤＴＡ−２Ｎａ水溶液を作成した。別
途、脱イオン水216kｇにＪＩＳ３号珪酸ソーダ（ＳｉＯ
₂：28.8重量％、Ｎａ₂Ｏ：9.7重量％、Ｈ₂Ｏ：61.5重量
％）40kｇを加えて均一に混合しＳｉＯ₂：4.5重量％の
希釈珪酸ソーダを作成した。この希釈珪酸ソーダは、シ
リカ当たりのＣｕ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｇの含有率がそれぞ
れ280ppb、9000ppb、23000ppb、60ppbであった。この希
釈珪酸ソーダを予め塩酸によって再生したＨ型強酸性陽
イオン交換樹脂のカラムに通して脱アルカリし、シリカ
濃度3.8重量％でｐＨ2.9の活性珪酸300kgを得た。この
活性珪酸中のＣｕ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｇの濃度は変化して
おらずイオン交換ではこれら元素は除去されていなかっ
た。活性珪酸にキレート化剤として前記の10重量％ＥＤ
ＴＡ−２Ｎａ水溶液770gを加えて均一に混合した。添加
量はシリカ1kgに対して18mg当量になる。キレート化剤
を添加した活性珪酸を２等分し、一方の150ｋｇのほう
に攪拌下10重量％ＮａＯＨを添加してｐＨを８にし、95
℃に加熱して1時間この温度を保った後、50℃まで放冷
して、分画分子量10000の中空糸型限外濾過膜（旭化成
(株)製マイクローザＵＦモジュールＳＬＰ−３０５３）
を用いてポンプ循環送液による加圧濾過を行い、シリカ
濃度20％のコロイダルシリカ約28kｇを回収した。この
コロイダルシリカはシリカの粒子径が8nmで、シリカ当
たりのＣｕ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｇの含有率がそれぞれ80pp
b、2800ppb、3900ppb、10ppbであった。２等分した残り
の活性珪酸150kgに攪拌下10重量％ＮａＯＨを添加して
ｐＨを８にし、オートクレーブを用いて160℃に加熱し
て1時間この温度を保った後、50℃まで放冷して、分画
分子量10000の中空糸型限外濾過膜（旭化成(株)製マイ
クローザＵＦモジュールＳＬＰ−３０５３）を用いてポ
ンプ循環送液による加圧濾過を行い、シリカ濃度30％ま
で濃縮した後、脱イオン水16kｇを加えて、更にシリカ
濃度30％まで濃縮しコロイダルシリカ約19kｇを回収し
た。このコロイダルシリカはシリカの粒子径が13nmで、
シリカ当たりのＣｕ、Ｃａ、Ｍｇ、の含有率がそれぞれ
50ppb、1800ppb、2000ppbであった。

【００１８】（実施例２）0.9kgの脱イオン水に0.1kgの
エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（ＥＤＴＡ−２Ｎ
ａ）を加えて溶解し、10重量％ＥＤＴＡ−２Ｎａ水溶液
を作成した。別途、脱イオン水10.8kｇにＪＩＳ３号珪
酸ソーダ（ＳｉＯ₂：28.8重量％、Ｎａ₂Ｏ：9.7重量
％、Ｈ₂Ｏ：61.5重量％）2.0kｇを加えて均一に混合し
ＳｉＯ₂：4.5重量％の希釈珪酸ソーダを作成した。この
希釈珪酸ソーダは、シリカ当たりのＣｕ、Ｚｎ、Ｎｉの
含有率がそれぞれ280ppb、120ppb、4000ppbであった。
この希釈珪酸ソーダを予め塩酸によって再生したＨ型強
酸性陽イオン交換樹脂のカラムに通して脱アルカリし、
シリカ濃度3.8％でｐＨ2.9の活性珪酸15kgを得た。この
活性珪酸中のＣｕ、Ｚｎ、Ｎｉの濃度は変化しておらず
イオン交換ではこれら元素は除去されていなかった。活
性珪酸にキレート化剤として前記の10重量％ＥＤＴＡ−
２Ｎａ水溶液77gを加えて均一に混合した。添加量はシ
リカ1kgに対して36mg当量になる。キレート化剤を添加
した活性珪酸の一部の1.0kgに攪拌下10重量％水酸化テ
トラメチルアンモニウムを添加してｐＨを10にし、95℃
に加熱して1時間この温度を保った後、残部の活性珪酸1
4kgを8時間かけて添加した。添加中は95℃を保ち、ｐＨ
も10を保つように10重量％水酸化テトラメチルアンモニ
ウムを30分おきに添加した。活性珪酸の添加終了後95℃
に1時間保った後、50℃まで放冷した。次いで分画分子
量6000の中空糸型限外濾過膜（旭化成(株)製マイクロー
ザＵＦモジュールＳＩＰ−１０１３）を用いてポンプ循
環送液による加圧濾過を行い、シリカ濃度40重量％まで
濃縮した後、脱イオン水１kｇを加えて、更にシリカ濃
度40重量％まで濃縮しコロイダルシリカ約1.4kｇを回収
した。このコロイダルシリカはシリカの粒子径が18nm
で、シリカ当たりのＣｕ、Ｚｎ、Ｎｉの含有率がそれぞ
れ30ppb、60ppb、600ppbであった。

【００１９】（実施例３）0.9kgの脱イオン水に0.1kgの
エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム（ＥＤＴＡ−２Ｎ
ａ）を加えて溶解し、10重量％ＥＤＴＡ−２Ｎａ水溶液
を作成した。別途、脱イオン水10.6kｇに珪酸カリウム
水溶液（ＳｉＯ₂ ：26.4重量％、Ｋ₂Ｏ：13.5重量％、
Ｈ₂Ｏ：60.1重量％）2.2kｇを加えて均一に混合しＳｉ
Ｏ₂：4.5重量％の希釈珪酸カリウムを作成した。この希
釈珪酸カリウムは、シリカ当たりのＣｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、
Ｃｒの含有率がそれぞれ200ppb、120ppb、4000ppb、150
0ppbであった。この希釈珪酸カリウムを予め塩酸によっ
て再生したＨ型強酸性陽イオン交換樹脂のカラムに通し
て脱アルカリし、シリカ濃度3.8重量％でｐＨ2.9の活性
珪酸15kgを得た。この活性珪酸中のＣｕ、Ｚｎ、Ｎｉ、
Ｃｒの濃度は変化しておらずイオン交換ではこれら元素
は除去されていなかった。活性珪酸にキレート化剤とし
て前記の10重量％ＥＤＴＡ−２Ｎａ水溶液77gを加えて
均一に混合した。添加量はシリカ1kgに対して36mg当量
になる。次いで3.5％希過酸化水素水1.1gを加えて均一
に混合した。添加量はシリカ1kgに対して2mg当量にな
る。別途、脱イオン水4.0kｇに80gの珪酸カリウム水溶
液を添加し均一に混合し、95℃に加熱して、この温度を
保つようにした。キレート化剤を添加した活性珪酸15kg
を4時間かけて定速添加した。添加中は95℃を保ち、ｐ
Ｈも10を保つように10重量％ＫＯＨを30分おきに添加し
た。活性珪酸の添加終了後95℃に1時間保った後、50℃
まで放冷した。次いで分画分子量6000の中空糸型限外濾
過膜（旭化成(株)製マイクローザＵＦモジュールＳＩＰ
−１０１３）を用いてポンプ循環送液による加圧濾過を
行い、シリカ濃度30重量％まで濃縮した後、脱イオン水
１kｇを加えて、更にシリカ濃度30重量％まで濃縮しコ
ロイダルシリカ約2kｇを回収した。このコロイダルシリ
カはシリカの粒子径が15nmで、シリカ当たりのＣｕ、Ｚ
ｎ、Ｎｉ、Ｃrの含有率がそれぞれ170ppb、25ppb、2500
ppb、150ppbであった。過酸化水素を併用するとＺｎと
Ｃrが除去しやすくなることが分かった。

【００２０】（実施例４）0.9kgの脱イオン水に0.1kgの
グリシンを加えて溶解し、10重量％グリシン水溶液を作
成した。別途、脱イオン水10.8kｇにＪＩＳ３号珪酸ソ
ーダ（ＳｉＯ₂：28.8重量％、Ｎａ₂Ｏ：9.7重量％、Ｈ₂
Ｏ：61.5重量％）2.0kｇを加えて均一に混合しＳｉＯ
₂ ：4.5重量％の希釈珪酸ソーダを作成した。この希釈
珪酸ソーダは、シリカ当たりのＣｕとＺｎの含有率がそ
れぞれ280ppbと120ppbであった。この希釈珪酸ソーダを
予め塩酸によって再生したＨ型強酸性陽イオン交換樹脂
のカラムに通して脱アルカリし、シリカ濃度3.8重量％
でｐＨ2.9の活性珪酸15kgを得た。この活性珪酸中のＣ
ｕとＺｎの濃度は変化しておらずイオン交換ではこれら
元素は除去されていなかった。活性珪酸にキレート化剤
として前記の10重量％グリシン水溶液17gを加えて均一
に混合した。添加量はシリカ1kgに対して40mg当量にな
る。キレート化剤を添加した活性珪酸に攪拌下10重量％
ＮａＯＨを添加してｐＨを８にし、95℃に加熱して1時
間この温度を保った後、50℃まで放冷して、分画分子量
6000の中空糸型限外濾過膜（旭化成(株)製マイクローザ
ＵＦモジュールＳＩＰ−１０１３）を用いてポンプ循環
送液による加圧濾過を行い、シリカ濃度20重量％まで濃
縮しコロイダルシリカ約2.8kｇを回収した。このコロイ
ダルシリカはシリカの粒子径が8nmで、シリカ当たりの
ＣｕとＺｎの含有率がそれぞれ90ppbと70ppbであった。

【００２１】（実施例５）0.9kgの脱イオン水に0.1kgの
サリチル酸ソーダを加えて溶解し、10重量％サリチル酸
ソーダ水溶液を作成した。別途、脱イオン水10.8kｇに
ＪＩＳ３号珪酸ソーダ（ＳｉＯ₂ ：28.8重量％、Ｎａ₂
Ｏ：9.7重量％、Ｈ₂Ｏ：61.5重量％）2.0kｇを加えて均
一に混合しＳｉＯ₂ ：4.5重量％の希釈珪酸ソーダを作
成した。この希釈珪酸ソーダは、シリカ当たりのＣｕの
含有率が280ppbであった。この希釈珪酸ソーダを予め塩
酸によって再生したＨ型強酸性陽イオン交換樹脂のカラ
ムに通して脱アルカリし、シリカ濃度3.8重量％でｐＨ
2.9の活性珪酸15kgを得た。この活性珪酸中のＣｕの濃
度は変化しておらずイオン交換ではこれら元素は除去さ
れていなかった。活性珪酸にキレート化剤として前記の
10重量％サリチル酸ソーダ水溶液37gを加えて均一に混
合した。添加量はシリカ1kgに対して40mg当量になる。
キレート化剤を添加した活性珪酸に攪拌下10重量％Ｎａ
ＯＨを添加してｐＨを８にし、95℃に加熱して1時間こ
の温度を保った後、50℃まで放冷して、分画分子量6000
の中空糸型限外濾過膜（旭化成(株)製マイクローザＵＦ
モジュールＳＩＰ−１０１３）を用いてポンプ循環送液
による加圧濾過を行い、シリカ濃度20重量％まで濃縮し
コロイダルシリカ約2.8kｇを回収した。このコロイダル
シリカはシリカの粒子径が8nmで、シリカ当たりのＣｕ
の含有率が80ppbであった。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、シリコンウエハ、化合
物半導体ウエハ、半導体デバイスウエハ、磁気ディスク
基板、水晶基板等の電子材料の研磨加工に用いることの
できる高純度のコロイダルシリカを、低コストで製造可
能な製造方法が提供される。本発明の製造方法により得
られたコロイダルシリカは、極めて少量の金属不純物量
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮部慎介東京都江東区亀戸９丁目11番１号日本化学工業株式会社内 (72)発明者坂本剛東京都江東区亀戸９丁目11番１号日本化学工業株式会社内Ｆターム(参考） 3C058 AA07 CB05 CB10 DA17 4G072 AA28 CC13 DD04 DD05 DD06 EE01 GG01 GG03 HH21 HH22 KK09 KK20 LL06 MM17 MM22 SS11 SS12 SS14 TT19 UU01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】珪酸アルカリ水溶液とカチオン交換樹脂
とを接触させ、活性珪酸水溶液を調製し、前記活性珪酸
水溶液とキレート化剤とを接触させた後、コロイド粒子
を成長させ、続いて限外濾過によりシリカを濃縮すると
同時にキレート化された金属不純物を除去することを特
徴とするコロイダルシリカの製造方法。
【請求項２】活性珪酸水溶液と、キレート化剤および
過酸化水素とを接触させる請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】請求項１または２に記載の製造方法によ
り得られたコロイダルシリカであって、シリカ当たりの
Ｃｕの含有率が100ppb以下、またはシリカ当たりのＺｎ
の含有率が100ppb以下、またはシリカ当たりのＮｉの含
有率が1000ppb以下であるコロイダルシリカ。
【請求項４】シリカ当たりのＣｕの含有率が50ppb以
下、またはシリカ当たりのＺｎの含有率が50ppb以下、
またはシリカ当たりのＮｉの含有率が500ppb以下である
請求項３に記載のコロイダルシリカ。
【請求項５】請求項１または２に記載の製造方法によ
り得られたコロイダルシリカであって、シリカ当たりの
Ｃｒの含有率が200ppb以下、またはシリカ当たりのＣａ
の含有率が5000ppb以下、またはシリカ当たりのＭｇの
含有率が5000ppb以下、またはシリカ当たりのＡｇの含
有率が50ppb以下であるコロイダルシリカ。
【請求項６】請求項１または２に記載の製造方法によ
り得られたコロイダルシリカであって、シリカの粒子径
が5〜150nmであり、かつシリカの濃度が10〜60重量％で
あることを特徴とするコロイダルシリカ。