JP2003128413A

JP2003128413A - シリカゾルの製造方法

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Publication number: JP2003128413A
Application number: JP2001321260A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Nishida; 広泰西田; Michio Komatsu; 通郎小松
Original assignee: Catalysts and Chemicals Industries Co Ltd
Current assignee: JGC Catalysts and Chemicals Ltd
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: JP3993995B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アルカリ金属や多価金属等の不純物が極
めて少なく、また、アルコキシ残基（ＯＲ基）もなく、
安定性にも優れる。【解決手段】（ａ工程）アルカリ金属水酸化物水溶液
および／または有機塩基水溶液に有機ケイ素化合物を加
えてアルカリ金属珪酸塩水溶液および／または有機塩基
珪酸水溶液を得、（ｂ工程）該アルカリ金属珪酸塩水溶
液および／または有機塩基珪酸水溶液からアルカリ金属
カチオンおよび／または有機カチオンを除去して酸性珪
酸液を調製し、（ｃ工程）該珪酸液を塩基性の水性溶媒
または塩基性の核粒子分散液に加えて珪酸を重合させ
る、の各工程からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属やアルカリ金属
などの不純物の極めて少ない、高純度水性シリカゾルの
製造方法に関する。

【０００２】

【発明の技術的背景】従来、例えば半導体の集積回路付
基板の製造においては、シリコンウェハー上に銅などの
金属で回路を形成する際に凹凸あるいは段差が生じるの
で、これを研磨して表面の段差がなくなるように回路の
金属部分を優先的に除去することが行われている。ま
た、シリコンウェハー上にアルミ配線を形成し、この上
に絶縁膜としてシリカ等の酸化膜を設けると配線による
凹凸が生じるので、この酸化膜を研磨して平坦化するこ
とが行われている。このような基板の研磨においては、
研磨後の表面は段差や凹凸がなく平坦で、さらにミクロ
な傷等もなく平滑であることが求められており、また研
磨速度が速いことも必要である。さらに、半導体材料は
電気・電子製品の小型化や高性能化に伴い高集積化が進
展しているが、たとえばトランジスタ分離層に不純物等
が残存するすると性能が発揮できなかったり、不具合の
原因となることがある。特に研磨した半導体基板や酸化
膜表面にアルカリ金属、中でもＮａが付着すると、Ｎａ
は拡散性が高く、酸化膜中の欠陥などに捕獲され、半導
体基板に回路を形成しても絶縁不良を起こしたり回路が
短絡することがあり、また誘電率が低下することがあっ
た。このため使用条件や使用が長期にわたった場合に前
記不具合を生じることがあり、金属、アルカリ金属など
の不純物が殆どない研磨用粒子が求められている。

【０００３】研磨用粒子としては、従来、シリカゾルや
ヒュームドシリカ、ヒュームドアルミナなどが用いられ
ているが、例えばシリカゾルの場合には、珪砂をアルカ
リ溶融したカレットを水に溶解させて得られる水硝子を
脱アルカリし、得られた珪酸液（珪酸モノマーを多く含
む）を塩基性溶媒中で重合させることにより得られる。
しかしながら、珪砂中にはＡｌが多く、得られるシリカ
ゾルにはこのＡｌの量と連動してアルカリ金属（通常Ｎ
ａ）が多く残存し、半導体基板の研磨材として用いるに
は不向きな場合があった。上記シリカゾルは酸やキレー
ト剤等で処理することによって、ある程度ＡｌやＮａを
低減することができるものの、半導体基板の研磨材とし
ては純度が不十分である。そこで、珪砂の代わりに高純
度シリカ粉を用いることも行われているが、高純度シリ
カが高価であることに加え、アルカリ溶融に時間がかか
るなどの問題があった。

【０００４】一方、高純度シリカゾルの製造方法とし
て、不純物の少ないアルコキシシランを出発原料とする
方法が知られており、特開平６−３１６４０７号公報に
はアルキルシリケートをアルカリ存在下で加水分解しな
がら、生成した珪酸を重合させてシリカゾルを得る方法
が開示されている。また、特開２００１−２４１１号公
報等には、アルコキシシランを酸性溶媒中で加水分解
し、これによって生成した珪酸モノマーを塩基性溶媒中
で重合させて水性シリカゾルを得る方法が開示されてい
る。これらの方法では、得られるシリカゾルの安定性が
不充分であったり、また、アルコキシ基（ＯＲ基）が残
存して得られる粒子の密度が低く、研磨材に用いた場合
に充分な研磨速度が得られないという課題が残されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、アルカリ金属や多価金属
等の不純物が極めて少なく、また、アルコキシ残基（Ｏ
Ｒ基）もなく、安定性にも優れたシリカゾルの製造方法
を提供するものである。また、半導体基板等の研磨材と
して好適なシリカゾルの製造方法を提供することを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のシリカゾルの製
造方法は、（ａ）アルカリ金属水酸化物水溶液および／
または有機塩基水溶液に有機ケイ素化合物を加えてアル
カリ金属珪酸塩水溶液および／または有機塩基珪酸水溶
液を得、（ｂ）該アルカリ金属珪酸塩水溶液および／ま
たは有機塩基珪酸水溶液からアルカリ金属カチオンおよ
び／または有機カチオンを除去して酸性珪酸液を調製
し、（ｃ）該珪酸液を塩基性の水性溶媒または塩基性の
核粒子分散液に加えて珪酸を重合させる、各工程からな
ることを特徴とするものである。前記有機ケイ素化合物
はアルコキシシランであることが好ましい。前記アルカ
リ金属水酸化物水溶液および／または有機塩基水溶液の
アルカリ金属および／または塩基のモル数（Ｍ_B）と前
記有機ケイ素化合物のモル数（Ｍ_OS）の比（Ｍ_OS／
Ｍ_B）は１〜４の範囲にあることが好ましい。前記製造
方法によって得られるシリカゾル中のＮａ量を５ｐｐｍ
以下として、研磨材用シリカゾルを製造する。前記製造
方法によって得られるシリカゾル中のＮａ以外のアルカ
リ金属量を１００ｐｐｍ以下として、研磨材用シリカゾ
ルを製造する。

【０００７】

【発明の具体的な説明】以下、本発明のシリカゾルの製
造方法を前記した工程（ａ）〜工程（ｃ）の順に説明す
る。

【０００８】工程（ａ）工程（ａ）で用いる有機ケイ素化合物には下記一般式で
表される有機ケイ素化合物およびこれらの混合物が用い
られる。式中、Ｒ¹は置換または非置換の炭化水素基か
ら選ばれる炭素数１〜１０の炭化水素基を示し、Ｒ²は
水素原子、炭素数１〜５のアルキル基、炭素数２〜５の
アシル基を示し、ｎは０または１の整数である。一般式：Ｒ¹ _nＳｉ（ＯＲ²）_4-n 上記式（１）のなかでも、ｎ＝０の有機ケイ素化合物
は、ケイ素に直接結合した炭化水素基を待たないので、
得られるシリカ粒子の密度が高く、研磨材に用いた場
合、高い研磨速度が得られる。これらの有機ケイ素化合
物として、具体的にはテトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、テトラプロ
ポキシシラン（ＴＰＯＳ）、テトラブトキシシラン（Ｔ
ＢＯＳ）等の４官能のアルコキシシランが挙げられる。

【０００９】アルカリ金属水酸化物としてはＬｉＯＨ、
ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＲｂＯＨ、ＣｓＯＨおよびこれらの
混合物があるが、通常、ＮａＯＨ、ＫＯＨの水溶液を用
いる。また、有機塩基の水溶液としては第４級アンモニ
ウムハイドロオキサイドが好ましく、テトラメチルアン
モニウムハイドロオキサイド、テトラエチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド、テトラプロピルアンモニウムハ
イドロオキサイドなどの水溶液が好ましい。

【００１０】アルカリ金属水酸化物水溶液および／また
は有機塩基水溶液に加える有機ケイ素化合物の添加量
は、水溶液中の濃度がＳｉＯ₂に換算して１〜３０重量
％、特に３〜１５重量％の範囲にあることが好ましい。
添加量が１重量％未満の場合は、加水分解で経時的に珪
酸のオリゴメリゼーションなどが起き、後工程の脱カチ
オンにより得られる珪酸液において珪酸モノマーの割合
が低く、珪酸オリゴマーの割合の高い珪酸液が得られる
ことがある。このような珪酸液を用いて得られるシリカ
ゾルは安定性が不充分であったり、シリカ粒子密度が低
く、研磨材に用いた場合、研磨速度が低下することがあ
る。他方、添加量が３０重量％を越えると、得られるア
ルカリ金属珪酸塩水溶液および／または有機塩基珪酸水
溶液の粘度が高く、後工程で、イオン交換樹脂などによ
るアルカリ金属カチオンおよび／または有機カチオンの
除去が困難になるとともに、得られる珪酸液の安定性が
低くゲル化することがある。

【００１１】アルカリ金属水酸化物水溶液および／また
は有機塩基水溶液のアルカリ金属および／または塩基の
モル数（Ｍ_B）と有機ケイ素化合物のモル数（Ｍ_OS）の
比（Ｍ_OS／Ｍ_B）は１〜４、さらには２〜３. ５の範囲
にあることが好ましい。モル比（Ｍ_OS／Ｍ_B）が１未満
の場合、即ちシリカに対してアルカリ金属および／また
は塩基が多い場合は、後工程で、イオン交換樹脂を多く
必要とし珪酸液の生産効率が低下する。モル比（Ｍ_OS／
Ｍ_B）が４を越えると、得られるシリカ粒子中に有機ケ
イ素化合物に由来するアルコキシ基（前記一般式におけ
るＯＲ²基）が残存したり、シリカが析出することがあ
る。なお、アルカリ金属水酸化物水溶液および／または
有機塩基水溶液に有機ケイ素化合物を添加するときの温
度は、安定なアルカリ金属珪酸塩水溶液および／または
有機塩基珪酸水溶液が得られれば特に制限はなく、５０
〜１５０℃、さらには７０〜１０５℃の範囲が好まし
い。また、有機ケイ素化合物の添加時間も特に制限はな
く、通常２分〜６０分で添加される。

【００１２】工程（ｂ）アルカリ金属カチオンおよび／または有機カチオンの除
去方法としては、アルカリ金属を除去して安定な珪酸液
が得られれば特に制限はなく、従来公知の方法を採用す
ることができ、例えばイオン交換樹脂法、イオン交換膜
法等が挙げられる。即ち、先ず、工程（ａ）で得たアル
カリ金属珪酸塩水溶液および／または有機塩基珪酸水溶
液の濃度をＳｉＯ₂に換算して１〜１０重量％、特に２
〜６重量％の範囲に調整する。当該濃度が１重量％未満
の場合は、工程（ｃ）においてシリカ粒子を成長させる
際の濃度が低くなり、酸性珪酸液の利用率が低下すると
ともに生産速度が低下して好ましくない。当該濃度が１
０重量％を越えると、得られる酸性珪酸液の安定性が不
充分となる。次いで、上記濃度範囲のアルカリ金属珪酸
塩水溶液および／または有機塩基珪酸水溶液を、例えば
イオン交換樹脂でイオン交換処理してアルカリ金属カチ
オンおよび／または有機カチオンを除去する。このと
き、得られる珪酸液の濃度はＳｉＯ₂に換算して１〜１
０重量％、さらには２〜６重量％の範囲となる。また、
珪酸液のｐＨは１〜３. ５の範囲にあることが好まし
く、特にｐＨ２〜３の範囲にあれば、珪酸液中の残存カ
チオンが少なく安定性に優れるので、望ましい。

【００１３】珪酸液中の残存アルカリ金属の量は、珪酸
液をＳｉＯ₂で表したとき、アルカリ金属がＮａの場合
は、ＳｉＯ₂中に１０ｐｐｍ以下、特に５ｐｐｍ以下と
することが好ましく、アルカリ金属がＮａ以外の場合は
ＳｉＯ₂中に２００ｐｐｍ以下、特に１００ｐｐｍ以下
とすることが好ましい。珪酸液中のアルカリ金属の量が
この範囲にあれば、得られるシリカゾル中のアルカリ金
属の量がＳｉＯ₂中にＮａであれば５ｐｐｍ以下、Ｎａ
以外のアルカリ金属であれば１００ｐｐｍ以下の低アル
カリ量のシリカゾルを得ることができる。また、有機カ
チオンの場合は、得られる珪酸液のｐＨが３. ５以下と
なれば特に制限はないが、概ねＳｉＯ₂中に１０００ｐ
ｐｍ以下、特に５００ｐｐｍ以下とすることが好まし
い。

【００１４】工程（ｃ）工程（ｃ）において、塩基性の水性溶媒としては水に塩
基を加えたものを用いるが、このときの塩基としては、
アンモニアの他、テトラエチルアンモニウムハイドライ
ド、エチレンジアミン、トリエチルアミン、トリエタノ
ールアミンなどのアルカリ金属以外の有機塩基を用いる
ことが好ましい。なお、ＮａＯＨ以外のアルカリ金属水
酸化物は、得られるシリカゾル中のＮａ以外のアルカリ
金属がＳｉＯ₂中に１００ｐｐｍ以下となるような量で
存在してもよく、また必要に応じて添加することもでき
る。Ｎａ以外のアルカリ金属が存在すると得られるシリ
カゾルの安定性が向上すると共に、Ｎａ含有量のより低
下したシリカゾルを得ることができる。また、前記Ｎａ
以外のアルカリ金属の代わりにＮａ以外のアルカリ金属
の珪酸塩、例えばケイ酸カリウムなどを用いることもで
きる。この場合、アルカリ金属珪酸塩水溶液に珪酸液を
加えていくとシリカ濃度が高くなったところで核粒子が
発生し、ついで珪酸液の添加により核粒子が粒子成長し
てシリカゾルを得ることができる。

【００１５】工程（ｃ）では、前記塩基性の水性溶媒に
核粒子が分散した核粒子分散液も好適である。そのよう
な核粒子分散液としては、得られるシリカゾル中のＮ
ａ、Ｎａ以外のアルカリ金属が前記した濃度範囲であれ
ば特に制限はなく、従来公知のシリカ、アルミナ、ジル
コニア、シリカ・アルミナ等の微粒子の分散液を用いる
ことができる。なかでも、本願出願人の出願による特開
平５−１３２３０９号公報に開示したシリカゾルは粒子
径分布が均一であり、このため均一な粒子径分布のシリ
カゾルが得られるので好ましい。また、核粒子分散液に
はアルカリ金属珪酸塩が加えられていることが好まし
い。アルカリ金属珪酸塩が加えられていると、次いで粒
子成長用の珪酸液を加える際に、分散媒中に溶解したＳ
ｉＯ₂濃度が予め高くされているので核粒子への珪酸の
析出が早く起こる。なお、ここで用いるアルカリ金属珪
酸塩としては、珪酸ナトリウム（ナトリウム水硝子）以
外の珪酸カリウム（カリ水硝子）等のアルカリ金属珪酸
塩あるいは４級アミンなど有機塩基にシリカを溶解した
溶液を用いることが好ましい。また、必要に応じてＮａ
ＯＨ以外のアルカリ金属水酸化物、アンモニア、４級ア
ンモニウムハイドロオキサイドを添加することができ
る。

【００１６】核粒子分散液の濃度は核粒子の大きさによ
っても異なるが、ＳｉＯ₂として０. ００５〜２０重量
％、特に０. ０１〜１０重量％の範囲にあることが好ま
しい。核粒子の濃度が０. ００５重量％未満の場合は、
粒子成長を行うために温度を高めた場合核粒子の一部ま
たは全部が溶解することがあり、核粒子の全部が溶解す
ると核粒子分散液を用いる効果が得られず、核粒子の一
部が溶解した場合は得られるシリカ粒子の粒子径が不均
一になる傾向があり、この場合も核粒子分散液を用いる
効果が得られない。核粒子の濃度が２０重量％を越える
と、核粒子当たりの珪酸液の添加割合を低濃度の場合と
同一成長速度にするには珪酸液の添加速度を速めること
になるが、この場合、珪酸液の核粒子表面への析出が追
随できず、このため核粒子分散液中の溶解したシリカ濃
度が過飽和となり、新たに微細な核粒子が発生して得ら
れるシリカ粒子の粒子径が不均一になることがある。

【００１７】前記塩基性の水性溶媒または塩基性の核粒
子分散液のｐＨおよび珪酸液添加中の分散液のｐＨは概
ね８〜１２、好ましくは９. ５〜１１. ５の範囲に調整
することが望ましい。水性溶媒または核粒子分散液のｐ
Ｈが前記範囲にあれば単分散で安定性に優れたシリカゾ
ルを得ることができる。塩基性の水性溶媒または塩基性
の核粒子分散液に珪酸液を添加する際の温度は５０〜１
５０℃、さらには７０〜１２０℃の範囲にあることが好
ましい。また、珪酸液の添加速度は珪酸液を添加する際
の温度、核粒子の有無、核粒子分散液の核粒子の濃度、
平均粒子径、用いる珪酸液の濃度等によって異なり特に
限定されるものでなく、成長粒子がゲル化しないように
添加速度を設定することが肝要である。

【００１８】本発明のシリカゾルの製造方法において
は、工程（ａ）で有機ケイ素化合物の加水分解によって
生成したアルコールを、工程（ａ）以降のいずれかの工
程で除去することが好ましい。特に、前記工程（ｃ）に
おける温度を生成アルコールの沸点以上にした場合は容
易にアルコールを留出させることができる。また、前記
珪酸液の添加を終了した後は、生成アルコールの沸点以
上にしてアルコールを留出させても、あるいは減圧にし
てアルコールを留出させてもよい。上記のようにして得
られたシリカゾルの濃度はＳｉＯ₂として概ね５〜５０
重量％の範囲にある。シリカゾルは更に必要に応じて希
釈したり、濃縮して用いることができ、濃縮する方法と
しては限外濾過膜法等が挙げられる。

【００１９】本発明で得られるシリカゾル中のＮａの量
はＳｉＯ₂中に５ｐｐｍ以下、特に２ｐｐｍ以下とする
ことが好ましい。Ｎａ量が５ｐｐｍ以下であれば、半導
体基板の研磨材等として用いても、Ｎａが半導体基板に
残存することがなく、このため半導体基板に回路を形成
しても長期にわたって絶縁不良を起こしたり回路が短絡
することがなく、また誘電率の低下等が少なく、半導体
材料等の製造に好適に用いることができる。上記Ｎａ量
の少ないシリカゾルは、さらにＮａ以外のアルカリ金属
の量がＳｉＯ₂中に１００ｐｐｍ以下、特に５０ｐｐｍ
以下の範囲にあることが好ましい。この範囲にあれば、
やはり半導体基板の研磨材等に用いても、Ｎａ以外のア
ルカリ金属が半導体基板に残存することがなく、半導体
基板に回路を形成しても長期にわたって絶縁不良を起こ
したり回路が短絡することがなく、また誘電率の低下等
が少ないので、半導体材料等の製造に好適である。

【００２０】

【発明の効果】本発明方法では、有機ケイ素化合物を加
水分解するとともに、アルカリ金属水酸化物および／ま
たは有機塩基と反応させてアルカリ金属珪酸塩水溶液お
よび／または有機塩基珪酸水溶液とするので、未加水分
解のアルコキシ基が残存することがなく緻密なシリカ粒
子が分散したシリカゾルが得られる。このため本発明方
法で得られたシリカゾルを研磨材に用いると研磨速度が
早く、得られる研磨面が平滑である。また、本発明方法
では、アルカリ金属の少ないシリカゾル、特に実質的に
Ｎａを含まないシリカゾルを得ることができる。このた
め研磨に用いてもＮａが半導体基板に残存することがな
く、このため半導体基板に回路を形成しても長期にわた
って絶縁不良を起こしたり回路が短絡することがなく、
また誘電率の低下等が少なく、半導体材料等の製造に好
適に用いることができる。

【００２１】

【実施例１】シリカゾル（Ａ）の調製正珪酸エチル（多摩化学（株）製：Ｎａ含有量０. ０１
ｐｐｍ）をＫＯＨに溶解して珪酸カリウム溶液（カリウ
ム水硝子、ＳｉＯ₂濃度２１重量％、Ｍ_OS／Ｍ _B＝３.
５）を得た。ついで、これを希釈して得た希釈水硝子
（ＳｉＯ₂濃度５重量％）をイオン交換樹脂で脱アルカ
リして酸性珪酸液（ｐＨ２. ２、ＳｉＯ₂濃度３重量
％）３５０８ｇを調製した。純水２４３ｇに、上記で調
製した酸性珪酸液１２１ｇと濃度２０重量％のＫＯＨ水
溶液８. ８ｇとを混合し、ついで８３℃に昇温し、３０
分間熟成して核粒子分散液を調製した。分散液のｐＨは
１０. ５であり、核粒子の平均粒子径は３.４ｎｍであ
った。この核粒子分散液に、上記で調製した酸性珪酸液
３３８３ｇを１７時間で添加し、ついで１時間熟成した
後、限外濾過膜にてシリカ粒子分散液のｐＨが１０にな
るまで洗浄し、加熱しながらアルコールを留去して濃縮
し、ＳｉＯ₂濃度３０重量％のシリカゾル(A-1) を調製
した。シリカゾル(A-1) をイオン交換樹脂にてイオン交
換してシリカゾル（Ａ）を調製した。製造条件を表１に
示す。得られたシリカゾル（Ａ）についてシリカ粒子中
のＮａ、Ｋを分析した。また、アルコキシ残基の有無を
確認するために炭素を分析した。さらに、乾燥したシリ
カ粒子を４００℃で２時間焼成し、ピクノメーター法で
粒子密度を測定した。これらの結果を表２に示す。

【００２２】研磨材（Ａ）の調製上記で得たシリカゾル（Ａ）をＳｉＯ₂濃度２０重量％
に調整し、これに濃度１５重量％のＮＨ₄ＯＨ水溶液を
添加して分散液のｐＨを１０. ５に調整して研磨材
（Ａ）を調製した。被研磨基板として熱酸化膜を形成し
たシリコンウェーハ（研磨試験用：３０ｍｍ□）を用
い、研磨装置（ナノファクター（株）製：ＮＦ３００）
にセットし、基板荷重０. １２ＭＰａ、テーブル回転速
度３０ｒｐｍで研磨材（Ａ）を１ｍｌ／秒の速度で３０
秒間供給して研磨し、研磨前後の厚みを求めて研磨速度
を算出し、また研磨前後の基板の平滑性を評価し、結果
を表２に示した。平滑性の評価は、研磨後の表面を光学
顕微鏡で観察して行い、次の基準で評価した。 ○：研磨前の傷、筋等が殆ど無くなり、表面が平滑であ
る。 △：研磨前の傷、筋等が半分以下に減少し、表面が平滑
である。 ×：研磨前の傷、筋等が僅かに減少しているが、表面は
粗い。

【００２３】

【実施例２】正珪酸エチルの代わりに正珪酸メチルを用
いた以外は実施例１と同様にしてシリカゾル（Ｂ）を調
製した。また、シリカゾル（Ｂ）を用いた以外は実施例
１と同様にして研磨材（Ｂ）を調製し、被研磨基板を研
磨し、研磨前後の基板の凹凸、研磨速度を測定した。

【００２４】

【実施例３】実施例１で得たシリカゾル（Ａ）６２. ９
ｇを純水３４９４ｇに混合し、これに実施例１で調製し
た珪酸カリウム水溶液２５. ８ｇを添加して核粒子分散
液を調製した。このときの核粒子分散液のｐＨは１０.
５であった。核粒子分散液を９５℃に昇温し、これに実
施例１と同様にして得た酸性珪酸液３７１３ｇを１５時
間で添加し、ついで１時間熟成を行った後、限外濾過膜
にてシリカ粒子分散液のｐＨが１０になるまで洗浄し、
加熱しながらアルコールを留去して濃縮し、ＳｉＯ₂濃
度３０重量％のシリカゾル(C-1) 分散液を調製した。次
いで、シリカゾル(C-1) をイオン交換樹脂にてイオン交
換してシリカゾル（Ｃ）を調製した。また、シリカゾル
（Ｃ）を用いた以外は実施例１と同様にして研磨材
（Ｃ）を調製し、被研磨基板を研磨し、研磨前後の基板
の凹凸、研磨速度を測定した。

【００２５】

【実施例４】実施例３で得たシリカゾル（Ｃ）６２. ９
ｇを純水３４９４ｇに混合し、これに実施例１で調製し
た珪酸カリウム水溶液２５. ８ｇを添加して核粒子分散
液を調製した。このときの核粒子分散液のｐＨは１０.
５であった。核粒子分散液を９５℃に昇温し、これに実
施例１と同様にして得た酸性珪酸液３７１３ｇを１５時
間で添加し、ついで１時間熟成を行った後、限外濾過膜
にてシリカ粒子分散液のｐＨが１０になるまで洗浄し、
加熱しながらアルコールを留去して濃縮し、ＳｉＯ₂濃
度３０重量％のシリカゾル(D-1) を調製した。次いで、
シリカゾル(D-1) をイオン交換樹脂にてイオン交換して
シリカゾル（Ｄ）を調製した。また、シリカゾル（Ｄ）
を用いた以外は実施例１と同様にして研磨材（Ｄ）を調
製し、被研磨基板を研磨し、研磨前後の基板の凹凸、研
磨速度を測定した。

【００２６】

【実施例５】正珪酸エチル（多摩化学（株）製：Ｎａ含
有量０. ０１ｐｐｍ）をＫＯＨに溶解してＭ_OS／Ｍ_B比
が３. ２の珪酸カリウム溶液（カリウム水硝子、ＳｉＯ
₂濃度２１重量％）を得た。ついで、これを希釈して得
た希釈水硝子（ＳｉＯ₂濃度５重量％）をイオン交換樹
脂で脱アルカリして酸性珪酸液（ｐＨ２. ２、ＳｉＯ ₂
濃度３重量％）３０２７ｇを調製した。この酸性珪酸液
を用いた以外は実施例３と同様にしてシリカゾル（Ｅ）
を調製した。また、シリカゾル（Ｅ）を用いた以外は実
施例１と同様にして研磨材（Ｅ）を調製し、被研磨基板
を研磨し、研磨前後の基板の凹凸、研磨速度を測定し
た。

【００２７】

【比較例１】イオン交換水７１重量部に０. １Ｎ塩酸
４. ５重量部を溶解したｐＨ３. ４の塩酸酸性水性溶媒
に、正珪酸エチル（多摩化学（株）製：Ｎａ含有量０.
０１ｐｐｍ）４５重量部を加えて常温にて５０分撹拌し
てＳｉＯ₂濃度３重量％の酸性珪酸液を得た。一方、撹
拌機、冷却器付きの容器に、イオン交換水１３０重量部
にエチレンジアミン０. ５重量部を溶解してｐＨ１１.
１の塩基性水性溶媒を用意した。ついで、塩基性水性溶
媒の温度を７０℃とした後、窒素気流下で上記の酸性珪
酸液１００重量部を２. ５時間かけて添加し、その後９
５℃で１時間熟成を行った後、限外濾過膜にてシリカ粒
子分散液のｐＨが１０になるまで洗浄し、加熱しながら
アルコールを留去して濃縮し、ＳｉＯ₂濃度３０重量％
のシリカゾル(F-1) を調製した。シリカゾル(F-1) をイ
オン交換樹脂にてイオン交換してシリカゾル（Ｆ）を調
製した。また、シリカゾル（Ｆ）を用いた以外は実施例
１と同様にして研磨材（Ｆ）を調製し、被研磨基板を研
磨し、研磨前後の基板の凹凸、研磨速度を測定した。

【００２８】

【比較例２】比較例１で得たシリカゾル（Ｆ）６２. ９
ｇを純水３４９４ｇに混合し、これに実施例１で調製し
た珪酸カリウム水溶液２５. ８ｇを添加して核粒子分散
液を調製した。このときの核粒子分散液のｐＨは１０.
５であった。核粒子分散液を９５℃に昇温し、これに比
較例１と同様にして得た酸性珪酸液８３５２ｇを１５時
間で添加し、ついで１時間熟成を行った後、限外濾過膜
にてシリカ粒子分散液のｐＨが１０になるまで洗浄し、
加熱しながらアルコールを留去して濃縮し、ＳｉＯ₂濃
度３０重量％のシリカゾル(G-1) を調製した。ついで、
シリカゾル(G-1) をイオン交換樹脂にてイオン交換して
シリカゾル（Ｇ）を調製した。また、シリカゾル（Ｇ）
を用いた以外は実施例１と同様にして研磨材（Ｇ）を調
製し、被研磨基板を研磨し、研磨前後の基板の凹凸、研
磨速度を測定した。

【００２９】

【比較例３】比較例２で得たシリカゾル（Ｇ）６２. ９
ｇを純水３４９４ｇに混合し、これに実施例１で調製し
た珪酸カリウム水溶液２５. ８ｇを添加して核粒子分散
液を調製した。このときの核粒子分散液のｐＨは１０.
５であった。核粒子分散液を９５℃に昇温し、これに比
較例１と同様にして得た酸性珪酸液３５３５ｇを１５時
間で添加し、ついで１時間熟成を行った後、限外濾過膜
にてシリカ粒子分散液のｐＨが１０になるまで洗浄し、
加熱しながらアルコールを留去して濃縮し、ＳｉＯ₂濃
度３０重量％のシリカゾル(H-1) を調製した。ついで、
シリカゾル(H-1) をイオン交換樹脂にてイオン交換して
シリカゾル（Ｈ）を調製した。また、シリカゾル（Ｈ）
を用いた以外は実施例１と同様にして研磨材（Ｈ）を調
製し、被研磨基板を研磨し、研磨前後の基板の凹凸、研
磨速度を測定した。

【００３０】

【表１】工程（ａ）工程（ｂ）工程（ｃ）ケイ素塩基Ｍ _OS 珪酸液核粒子ｐＨ温度化合物／Ｍ _B SiO ₂ Na Na以外有無粒径 (wt%) (ppm) (ppm) (nm) (℃) 実施例１ TEOS KOH 3.5 3.0 0.01 5 有 3.4 10.5 90 実施例２ TMOS KOH 3.5 3.0 0.01 4 有 3.4 10.5 85 実施例３ TEOS KOH 3.5 3.0 0.01 5 有 25 10.5 95 実施例４ TEOS KOH 3.5 3.0 0.01 4 有 45 10.5 90 実施例５ TEOS KOH 3.2 3.0 0.01 4 有 25 10.7 97 比較例１ TEOS − − 3.0 0.2 1.2 − − 11.1 95 比較例２ TEOS − − 3.0 0.2 1.1 有 19 11.0 95 比較例３ TEOS − − 3.0 0.2 1.0 有 19 11.0 95

【００３１】

【表２】シリカゾル研磨評価平均Ｎａ Na以外粒子残存表面研磨粒径含有量含有量密度炭素平滑性速度 (nm) (ppm) (ppm) (g/ml) (wt%) (Å／min) 実施例１ 25 0.01 3 2.2 0 ○ 1850 実施例２ 25 0.01 4 2.2 0 ○ 1900 実施例３ 45 0.01 10 2.2 0 ○ 2750 実施例４ 80 0.01 10 2.2 0 ○ 2100 実施例５ 45 0.01 9 2.2 0 ○ 2600 比較例１ 19 0.8 1.2 2.05 0.45 ○ 850 比較例２ 45 0.9 1.3 2.03 0.30 △ 1200 比較例３ 80 1.3 1.5 2.03 0.28 △ 1350

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3C058 AA07 AC04 CB01 CB03 DA17 4G072 AA28 CC01 EE01 GG01 GG03 HH28 HH30 JJ21 JJ22 MM01 PP01 RR07 RR12 TT19 TT20 UU30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）アルカリ金属水酸化物水溶液およ
び／または有機塩基水溶液に有機ケイ素化合物を加えて
アルカリ金属珪酸塩水溶液および／または有機塩基珪酸
水溶液を得、（ｂ）該アルカリ金属珪酸塩水溶液および
／または有機塩基珪酸水溶液からアルカリ金属カチオン
および／または有機カチオンを除去して酸性珪酸液を調
製し、（ｃ）該珪酸液を塩基性の水性溶媒または塩基性
の核粒子分散液に加えて珪酸を重合させることからな
る、シリカゾルの製造方法。
【請求項２】前記有機ケイ素化合物がアルコキシシラ
ンである請求項１記載のシリカゾルの製造方法。
【請求項３】前記アルカリ金属水酸化物水溶液および
／または有機塩基水溶液のアルカリ金属および／または
塩基のモル数（Ｍ_B）と前記有機ケイ素化合物のモル数
（Ｍ_OS）の比（Ｍ_OS／Ｍ_B）が１〜４の範囲にある請求
項１または請求項２記載のシリカゾルの製造方法。
【請求項４】得られるシリカゾル中のＮａ量を５ｐｐ
ｍ以下とする、請求項１〜請求項３の何れか記載の研磨
材用シリカゾルの製造方法。
【請求項５】得られるシリカゾル中のＮａ以外のアル
カリ金属量を１００ｐｐｍ以下とする、請求項４記載の
研磨材用シリカゾルの製造方法。