JP2005047727A - Silica particle and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハの研磨用やハードデスク用基板の研磨用の研磨材として好適なシリカ粒子およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
1次粒径が50nm〜300nmの微粒の非晶質シリカ(SiO2)粒子は、フュームドシリカ(非晶質SiO2粒子からなる。)等として知られ、また、非晶質シリカが水に分散されたものはコロイダルシリカ(例えば、特許文献1参照。)として知られており、これらはシリコンウエハの研磨用やハードデスク用基板の研磨用などの、きわめて小さな表面粗さが求められる研磨材や、樹脂のフィラーとして用いられている。そして、コロイダルシリカは、例えば120℃以上180℃以下の温度範囲でSiO2を熱水処理することにより製造されている(例えば、特許文献1参照。)。またフュームドシリカは、四塩化ケイ素の燃焼により製造されている。
【0003】
これらの非晶質シリカ粒子は、シリコンウエハやハードデスク用基板等のエレクトロニクス材料の研磨用に用いた場合、汚染の問題を生じることが少ないことが知られており、その点で優れているが、研磨速度が遅いという問題点があり、この点の改良が求められていた。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−338951号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、シリカの微粒子からなり、しかも研磨材として用いた場合に速い研磨速度を示す粒子を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者はかかる課題を解決するため鋭意検討した結果、シリカの結晶相の一つであるクリストバライトからなる微粒子で、1次粒径が50nm以上300nm以下の範囲の微粒子を研磨材として用いると、従来の非晶質シリカからなる微粒子を用いた場合より速い研磨速度が得られることを見出し、そして、クリストバライトからなる微粒の前記シリカ粒子は、シリカをフッ素イオンおよび/または濃度0.01M以上0.1M以下の水酸イオンを含有する水溶液中において、一定の条件で水熱処理することにより得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0007】
すなわち本発明は、1次粒径が50nm以上300nm以下の範囲であり、クリストバライトからなることを特徴とするシリカ粒子を提供する。また本発明は、フッ素イオンおよび/または濃度0.01M以上0.5M以下の水酸イオンを含有する水溶液中でシリカを250℃以上350℃以下の温度範囲において水熱処理を行うことを特徴とするシリカ粒子の製造方法を提供する。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明のシリカ粒子はクリストバライトからなる。クリストバライトはシリカの結晶相の一つであり、1470℃以上融点(1730℃)以下の高温に加熱した場合に生成する結晶相である。シリカ粒子が、このクリストバライトからなるとき、該シリカ粒子を研磨材として用いると速い研磨速度が得られる。シリカ粒子が、クリストバライトより低温で生成するα−石英およびトリジマイトからなる場合は、該シリカ粒子を研磨材として用いても研磨速度が速くない場合がある。
【0009】
そして、本発明のシリカ粒子は1次粒径が50nm以上300nm以下の範囲である。1次粒径が50nm未満であると、本発明のシリカ粒子を研磨材として用いた場合には、従来の非晶質シリカ粒子を研磨材として用いた場合より研磨速度が速くないことがある。また、300nmを超えると、被研磨物の表面粗さが大きくなり、精密な研磨には好適ではなくなる。
【0010】
次に、本発明のシリカ粒子の製造方法について説明する。本発明のシリカ粒子は、高温で生成するクリストバライトからなるが、1470℃以上の高温を用いなくても、水熱処理により次のようにして製造することができる。
【0011】
まず、本発明の製造方法において用いられる出発原料は、シリカ(SiO2)であればよく、例えば、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、石英ガラス等の非晶質シリカ;α−石英等の結晶質シリカを用いることができ、非晶質シリカが好ましく用いられる。これらのシリカは水熱処理で用いる水溶液への水熱処理中の溶解の速度を考慮すると、塊状よりは粉末が好ましく、1次粒子が10nm〜10μmのものがより好ましく、さらに好ましくは10nm〜1μmである。
【0012】
次に、本発明の製造方法においては、フッ素イオンおよび/または濃度0.01M以上0.5M以下の水酸イオンを含有する水溶液中でシリカを250℃以上350℃以下の温度範囲において水熱処理を行う。水熱処理の温度が250℃未満であると、クリストバライトが生成せず、350℃を超えると、1次粒径が300nmを超えるクリストバライト粒子が生成するので、水熱処理温度の範囲は250℃以上350℃以下であり、270℃以上330℃以下の範囲が好ましい。水熱処理の時間は、通常は1時間〜50時間程度である。
【0013】
ここで、本発明の製造方法においては、水熱処理で用いる水溶液はフッ素イオンおよび/または濃度0.01M以上0.5M以下の水酸イオンを含有する。水熱処理で用いる水溶液としては、生成するクリストバライトの結晶性が高くなるので、フッ素イオンを含む水溶液が好ましい。該水溶液にフッ素イオンが含有される場合、フッ素イオンに代えて水溶液に、ハロゲン元素イオンであっても塩素イオンまたは臭素イオンが含有されている場合はクリストバライトは生成せず、該水溶液にフッ素が含有される場合に、クリストバライトが生成する。含有されるフッ素イオンの濃度は、低すぎると非晶質シリカが生成する傾向があり、高すぎると製造に用いる容器の腐食が問題となることがある。0.1M〜2Mが好ましい。フッ素イオンを含有した水溶液は、例えば、弗化ナトリウム、弗化カリウム等のアルカリ金属フッ化物などの水溶性のフッ素含有化合物を水に溶解させて製造することができる。
【0014】
該水溶液が、濃度0.01M以上0.5M以下の水酸イオンを含有する場合、水酸イオンの濃度は0.05M以上0.12Mの範囲が好ましい。水酸イオンの濃度が低すぎると非晶質シリカが生成する傾向があり、高すぎると製造に用いる容器の腐食が問題となることがある。水酸イオンを含有する水溶液は、該水溶液がアルカリ金属の水酸化物の水溶液であることが好ましい。
なお、出発原料のシリカの量は、水溶液に対して1g/L程度以上100g/L程度以下の範囲が好ましい。出発原料のシリカは、予め水溶液へ分散させておくことが好ましく、分散には攪拌、超音波照射等の方法を用いることができる。
【0015】
水熱処理は、通常はオートクレーブを用いて行う。使用するオートクレーブは金属製のものを用いることができるが、粒子の付着や、汚染を低減するため、耐蝕性の材料または表面耐処理したものが好ましい。例えば、ハステロイ、フッ素樹脂コーテングしたオートクレーブを使用することができる。オートクレーブはバッチ式、連続式でもどちらも用いることができる。
【0016】
昇温速度および降温速度の影響は特に認められず、通常の装置で制御できる速度であれば問題ない。例えば、加熱は水熱処理温度に設定されている乾燥機に、フッ素を含有する水溶液と出発原料のシリカとを入れたオートクレーブを設置する方法で実施でき、そのときに生じる平均1℃/分〜10℃/分程度の昇温速度を用いることができる。
【0017】
次に、オートクレーブ等の容器が十分冷却されてから蓋を開けて水溶液に浸漬された状態のシリカ粒子を取り出し、本発明のクリストバライトからなるシリカ粒子が得られる。ただし、フッ素を含有する水溶液のフッ素や、フッ素を水溶液に含有させるためにアルカリ金属フッ化物を用いた場合はアルカリ金属が、得られたシリカ粒子に付着した状態であるので、用途によりフッ素やアルカリ金属が問題となる場合は、水熱処理後に水で洗浄することにより、除去することができる。水による洗浄は、シリカ粒子が浸漬された状態の水溶液をろ過し、得られたケーキに水を注いでさらにろ過を行ったり、ケーキを水に分散させて再度ろ過するなどの方法により行うことができる。
【0018】
こうして、水熱処理により得られたシリカ粒子は凝集していることがあるが、例えば、超音波照射、ボールミル、振動ミル、ダイノーミル等の通常工業的に用いられる方法により分散させることができる。
【0019】
以上のようにして、クリストバライトからなり、1次粒径が50nm以上300nm以下のシリカ粒子は、本発明の製造方法により得ることができる。そして、該シリカ粒子は結晶性が高いため、粒子表面にクリストバライト結晶相の晶癖が見られ、異なる結晶面が交差するところに角があるので、研磨性に優れているものと思われる。
【0020】
本発明のシリカ粒子を研磨材として用いて研磨用組成物を作製することができる。該研磨用組成物は、本発明のシリカ粒子を分散液に分散させたスラリーである。分散液は用途によって水、有機溶媒を用いることができる。分散液には、シリカ粒子や研磨パッドとの濡れ性改良のため界面活性剤を添加することができる。また、スラリーの安定性向上等のため、腐食防止剤、殺菌剤なども添加することができる。クリストバライトからなる本発明のシリカ粒子を用いた研磨用組成物は、研磨速度が速く、しかも高い精度(小さな表面粗さ)で研磨することができるので、シリコンウエハ、ガリウム砒素等の化合物半導体ウエハ、ハードディスク基板、水晶基板の研磨用に好適である。
【0021】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
1. 粒子形状の観察
1次粒子の形状は粉末のSEM(走査型電子顕微鏡、日本電子株式会社製T−300)およびTEM(透過型電子顕微鏡、日立製作所製 TEMH9000NAR)により観察した。
2.粉末の結晶相の測定
X線回折装置(リガク製 RINT2500TTR型)により粉末のX線回折(XRD)のパターンを測定し、結晶相の同定を行った。
【0022】
実施例1
日本シリカ工業製の非晶質シリカ(Nipsil VN3(商品名))1.0gを濃度0.33MのNaF水溶液15mlに分散し、15分間超音波を照射し、攪拌した。得られたスラリーをハステロイ製オートクレーブに入れて300℃において24時間保持して水熱処理を行った。生成した粒子を超音波を照射しながら15分間攪拌した後、蒸留水で洗浄し、最後にアセトンで洗浄して真空乾燥することによりシリカ粒子を得た。XRDで同定した結晶構造はクリストバライトであり、1次粒径は50以上300nm以下の範囲であった。
【0023】
実施例2
日本シリカ工業製の非晶質シリカ(Nipsil VN3(商品名))を1.0gを0.33M KF15mlの溶液に分散し、フッ素樹脂で内面をコーティングしたオートクレーブに入れて300℃で12時間保持して水熱処理を行った。生成した粒子を洗浄、乾燥しシリカ粒子を得た。XRDで同定した結晶構造はクリストバライトであり、1次粒径は50以上300nm以下の範囲であった。
【0024】
実施例3
日本シリカ工業製の非晶質シリカ(Nipsil VN3(商品名))1.5gを濃度0.33MのKF水溶液15mlに分散し、フッ素樹脂で内面をコーティングしたオートクレーブを用いて300℃において24時間保持して水熱処理を行った。生成した粒子を洗浄、乾燥しシリカ粒子を得た。XRDによる結晶構造はクリストバライトであり、1次粒径は50以上300nm以下の範囲であった。
【0025】
実施例4
日本シリカ工業製の非晶質シリカ(Nipsil VN3(商品名))1.0gを濃度0.33MのKF水溶液15mlに分散し、フッ素樹脂で内面をコーティングしたオートクレーブを用いて300℃で48時間保持して水熱処理を行った。生成した粒子を水で洗浄し、乾燥してシリカ粒子を得た。XRDによる結晶構造はクリストバライトだった。
【0026】
実施例5
日本シリカ工業製の非晶質シリカ(Nipsil VN3(商品名))1.0gを濃度0.075MのNaOH水溶液15mlに分散し、フッ素で内面をコーティングしたオートクレーブに入れて300℃で8時間保持して水熱処理を行った。生成した粒子を水で洗浄し、乾燥してシリカ粒子を得た。XRDで同定した結晶構造はクリストバライトであり、1次粒径は100以上300nm以下の範囲であった。
【0027】
実施例6
日本シリカ工業製の非晶質シリカ(Nipsil VN3(商品名))1.0gを濃度0.10MのNaOH水溶液15mlに分散し、フッ素で内面をコーティングしたオートクレーブに入れて300℃で3時間保持して水熱処理を行った。生成した粒子を水で洗浄し、乾燥してシリカ粒子を得た。XRDで同定した結晶構造はクリストバライトであり、1次粒径は100以上300nm以下の範囲であった。
【0028】
実施例7
実施例1で得られた粒子を用いて濃度30重量%のスラリーを作製し、pHを10としてから湿式ボールミルにより24時間粉砕し、研磨液を作製した。この研磨液を用い、下記の条件でシリコン基板の研磨試験を行なった。研磨速度はシリコン基板の重量減少から計算した。
研磨機メーカー:エンギス(株)
定盤回転数 :200rpm
研磨圧力 :500g/cm2
研磨時間 :5分
研磨液供給量 :10ml/分
研磨速度は0.62μm/分であった。
【0029】
比較例1
市販のコロイダルシリカ(シリカドール40L(商品名)、日本化学工業(株)製)を用い、実施例5と同様にしてシリコン基板の研磨試験を行った。シリコン基板の重量減少から計算した研磨速度は0.47μm/分であった。
【0030】
比較例2
ヒュームドシリカ(デグッサ社製)を1.0gを、濃度0.33MのNaOH水溶液15mlに分散し、フッ素コートしたオートクレーブを用いて200℃において24時間保持して水熱処理を行った。生成した粒子を洗浄、乾燥しシリカ粒子を得た。XRDによる結晶構造は非晶質であった。
【0031】
比較例3
処理温度を400℃にした以外は実施例1と同様に実施した。生成した粒子は非晶質になった。
【0032】
【発明の効果】
本発明のシリカ粒子は、シリカの微粒子でありながら、研磨材として用いた場合に従来の非晶質シリカからなるシリカ粒子より速い研磨速度を示すので、シリコンウエハ、ガリウム砒素等の化合物半導体ウエハ、ハードディスク基板、水晶基板の研磨用の研磨材として好適であり、本発明の製造方法によれば、1次粒径が50nm〜300nmであり、クリストバライトからなる本発明のシリカ粒子を製造することができるので、工業的に極めて有用である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to silica particles suitable as an abrasive for polishing silicon wafers and polishing hard disk substrates, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
Fine amorphous silica (SiO 2 ) particles having a primary particle size of 50 nm to 300 nm are known as fumed silica (consisting of amorphous SiO 2 particles) and the like. Dispersed materials are known as colloidal silica (see, for example, Patent Document 1), which is an abrasive that requires extremely small surface roughness, such as for polishing silicon wafers and polishing hard disk substrates. It is also used as a resin filler. Then, colloidal silica, for example, be prepared by the SiO 2 to hydrothermal treatment at a temperature range of 120 ° C. or higher 180 ° C. or less (e.g., see Patent Document 1.). Fumed silica is produced by burning silicon tetrachloride.
[0003]
These amorphous silica particles are known to cause less contamination problems when used for polishing electronic materials such as silicon wafers and hard disk substrates, and are excellent in that respect. However, there is a problem that the polishing rate is slow, and improvement of this point has been demanded.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-338951
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide particles made of silica fine particles and exhibiting a high polishing rate when used as an abrasive.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve such problems, the present inventor used fine particles comprising cristobalite, which is one of silica crystal phases, having a primary particle size in the range of 50 nm to 300 nm as an abrasive. It has been found that a faster polishing rate can be obtained than when conventional fine particles made of amorphous silica are used, and the fine silica particles made of cristobalite have a silica content of fluorine ions and / or a concentration of 0.01 M or more and 0.000. It has been found that it can be obtained by hydrothermal treatment under a certain condition in an aqueous solution containing 1 M or less of hydroxide ions, and the present invention has been completed.
[0007]
That is, the present invention provides silica particles characterized in that the primary particle size is in the range of 50 nm to 300 nm and is made of cristobalite. Further, the present invention is characterized in that hydrothermal treatment is performed on silica in an aqueous solution containing fluorine ions and / or hydroxide ions having a concentration of 0.01M to 0.5M in a temperature range of 250 ° C to 350 ° C. A method for producing silica particles is provided.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The silica particles of the present invention are made of cristobalite. Cristobalite is one of the crystalline phases of silica, and is a crystalline phase produced when heated to a high temperature of 1470 ° C. or higher and melting point (1730 ° C.) or lower. When the silica particles are made of this cristobalite, a high polishing rate can be obtained by using the silica particles as an abrasive. When the silica particles are composed of α-quartz and tridymite generated at a lower temperature than cristobalite, the polishing rate may not be high even when the silica particles are used as an abrasive.
[0009]
And the silica particle of this invention is the range whose primary particle size is 50 to 300 nm. When the primary particle size is less than 50 nm, when the silica particles of the present invention are used as an abrasive, the polishing rate may not be faster than when conventional amorphous silica particles are used as an abrasive. On the other hand, when the thickness exceeds 300 nm, the surface roughness of the object to be polished increases, which is not suitable for precise polishing.
[0010]
Next, the manufacturing method of the silica particle of this invention is demonstrated. The silica particles of the present invention are made of cristobalite produced at a high temperature, but can be produced by hydrothermal treatment as follows without using a high temperature of 1470 ° C. or higher.
[0011]
First, the starting material used in the production method of the present invention may be silica (SiO 2 ), for example, amorphous silica such as colloidal silica, fumed silica, quartz glass; crystalline silica such as α-quartz. Amorphous silica is preferably used. In consideration of the rate of dissolution during hydrothermal treatment in an aqueous solution used in hydrothermal treatment, these silicas are preferably powders rather than lumps, more preferably those having primary particles of 10 nm to 10 μm, and more preferably 10 nm to 1 μm. .
[0012]
Next, in the production method of the present invention, silica is hydrothermally treated in an aqueous solution containing fluorine ions and / or hydroxide ions having a concentration of 0.01M to 0.5M in a temperature range of 250 ° C to 350 ° C. Do. If the temperature of the hydrothermal treatment is less than 250 ° C., cristobalite is not generated, and if it exceeds 350 ° C., cristobalite particles having a primary particle size exceeding 300 nm are generated, so the hydrothermal treatment temperature range is 250 ° C. or more and 350 ° C. It is below and the range of 270 degreeC or more and 330 degrees C or less is preferable. The hydrothermal treatment time is usually about 1 to 50 hours.
[0013]
Here, in the production method of the present invention, the aqueous solution used in the hydrothermal treatment contains fluorine ions and / or hydroxide ions having a concentration of 0.01M to 0.5M. The aqueous solution used in the hydrothermal treatment is preferably an aqueous solution containing fluorine ions because the crystallinity of the cristobalite produced is high. When fluorine ions are contained in the aqueous solution, cristobalite is not generated when chlorine ions or bromine ions are contained in the aqueous solution instead of fluorine ions, even if it is a halogen element ion, and fluorine is contained in the aqueous solution. A cristobalite is generated when If the concentration of the fluorine ion contained is too low, amorphous silica tends to be produced, and if it is too high, corrosion of the container used for production may be a problem. 0.1M to 2M is preferable. An aqueous solution containing fluorine ions can be produced by, for example, dissolving a water-soluble fluorine-containing compound such as an alkali metal fluoride such as sodium fluoride or potassium fluoride in water.
[0014]
When the aqueous solution contains a hydroxide ion having a concentration of 0.01 M or more and 0.5 M or less, the concentration of the hydroxide ion is preferably in the range of 0.05 M or more and 0.12 M. If the hydroxide ion concentration is too low, amorphous silica tends to be formed, and if it is too high, corrosion of the container used for production may be a problem. The aqueous solution containing hydroxide ions is preferably an aqueous solution of an alkali metal hydroxide.
The amount of the starting silica is preferably in the range of about 1 g / L to about 100 g / L with respect to the aqueous solution. The starting silica is preferably dispersed in advance in an aqueous solution, and a method such as stirring or ultrasonic irradiation can be used for dispersion.
[0015]
Hydrothermal treatment is usually performed using an autoclave. A metal autoclave can be used, but a corrosion-resistant material or a surface-treated one is preferable in order to reduce particle adhesion and contamination. For example, an autoclave coated with hastelloy or fluororesin can be used. The autoclave can be used in both a batch type and a continuous type.
[0016]
The influence of the rate of temperature increase and the rate of temperature decrease is not particularly recognized, and there is no problem as long as it can be controlled by a normal apparatus. For example, the heating can be carried out by a method in which an autoclave containing an aqueous solution containing fluorine and silica as a starting material is installed in a dryer set at a hydrothermal treatment temperature, and an average of 1 ° C./min to 10 generated at that time. A heating rate of about ° C./min can be used.
[0017]
Next, after the container such as an autoclave is sufficiently cooled, the lid is opened and the silica particles immersed in the aqueous solution are taken out to obtain silica particles made of cristobalite of the present invention. However, when fluorine is used in an aqueous solution containing fluorine, or when an alkali metal fluoride is used to contain fluorine in the aqueous solution, the alkali metal is attached to the obtained silica particles. If metal becomes a problem, it can be removed by washing with water after hydrothermal treatment. Washing with water is performed by a method such as filtering the aqueous solution in which the silica particles are immersed, pouring water into the obtained cake and further filtering, or dispersing the cake in water and filtering again. it can.
[0018]
Thus, the silica particles obtained by hydrothermal treatment may be agglomerated, but for example, they can be dispersed by a generally industrially used method such as ultrasonic irradiation, ball mill, vibration mill, dyno mill or the like.
[0019]
As described above, silica particles composed of cristobalite and having a primary particle size of 50 nm to 300 nm can be obtained by the production method of the present invention. Since the silica particles have high crystallinity, crystal habit of a cristobalite crystal phase is seen on the particle surface, and there are corners where different crystal planes intersect with each other.
[0020]
A polishing composition can be prepared using the silica particles of the present invention as an abrasive. The polishing composition is a slurry in which the silica particles of the present invention are dispersed in a dispersion. As the dispersion, water or an organic solvent can be used depending on the application. A surfactant can be added to the dispersion to improve wettability with silica particles and a polishing pad. Moreover, a corrosion inhibitor, a disinfectant, etc. can also be added in order to improve the stability of the slurry. The polishing composition using the silica particles of the present invention made of cristobalite has a high polishing rate and can be polished with high accuracy (small surface roughness). Therefore, a silicon semiconductor, a compound semiconductor wafer such as gallium arsenide, It is suitable for polishing hard disk substrates and quartz substrates.
[0021]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited by these.
1. Observation of Particle Shape The shape of primary particles was observed with powdered SEM (scanning electron microscope, T-300 manufactured by JEOL Ltd.) and TEM (transmission electron microscope, TEMH9000NAR manufactured by Hitachi, Ltd.).
2. Measurement of Crystal Phase of Powder X-ray diffraction (XRD) pattern of powder was measured with an X-ray diffractometer (RINT 2500 TTR type, manufactured by Rigaku) to identify the crystal phase.
[0022]
Example 1
1.0 g of amorphous silica (Nipsil VN3 (trade name)) manufactured by Nippon Silica Industry was dispersed in 15 ml of a 0.33 M NaF aqueous solution, and the mixture was irradiated with ultrasonic waves for 15 minutes and stirred. The obtained slurry was placed in a Hastelloy autoclave and maintained at 300 ° C. for 24 hours for hydrothermal treatment. The generated particles were stirred for 15 minutes while irradiating with ultrasonic waves, then washed with distilled water, finally washed with acetone and vacuum dried to obtain silica particles. The crystal structure identified by XRD was cristobalite, and the primary particle size was in the range of 50 to 300 nm.
[0023]
Example 2
Amorphous silica (Nipsil VN3 (trade name)) manufactured by Nippon Silica Industry Co., Ltd. was dispersed in a solution of 15 ml of 0.33M KF, placed in an autoclave whose inner surface was coated with a fluororesin, and kept at 300 ° C. for 12 hours. Hydrothermal treatment was performed. The generated particles were washed and dried to obtain silica particles. The crystal structure identified by XRD was cristobalite, and the primary particle size was in the range of 50 to 300 nm.
[0024]
Example 3
Amorphous silica manufactured by Nippon Silica Industry (Nipsil VN3 (trade name)) 1.5 g is dispersed in 15 ml of a 0.33 M aqueous KF solution and kept at 300 ° C. for 24 hours using an autoclave whose inner surface is coated with a fluororesin. Then, hydrothermal treatment was performed. The generated particles were washed and dried to obtain silica particles. The crystal structure by XRD was cristobalite, and the primary particle size was in the range of 50 to 300 nm.
[0025]
Example 4
Amorphous silica (Nippil VN3 (trade name)) manufactured by Nippon Silica Kogyo Co., Ltd. is dispersed in 15 ml of KF aqueous solution with a concentration of 0.33M and kept at 300 ° C for 48 hours using an autoclave whose inner surface is coated with fluororesin. Then, hydrothermal treatment was performed. The generated particles were washed with water and dried to obtain silica particles. The crystal structure by XRD was cristobalite.
[0026]
Example 5
1.0 g of amorphous silica (Nippil VN3 (trade name)) manufactured by Nippon Silica Kogyo Co., Ltd. is dispersed in 15 ml of a 0.075M NaOH aqueous solution, placed in an autoclave whose inner surface is coated with fluorine, and kept at 300 ° C. for 8 hours. Hydrothermal treatment was performed. The generated particles were washed with water and dried to obtain silica particles. The crystal structure identified by XRD was cristobalite, and the primary particle size was in the range of 100 to 300 nm.
[0027]
Example 6
1.0 g of amorphous silica (Nipsil VN3 (trade name)) manufactured by Nippon Silica Kogyo Co., Ltd. is dispersed in 15 ml of NaOH aqueous solution having a concentration of 0.10 M, and placed in an autoclave whose inner surface is coated with fluorine, and kept at 300 ° C. for 3 hours. Hydrothermal treatment was performed. The generated particles were washed with water and dried to obtain silica particles. The crystal structure identified by XRD was cristobalite, and the primary particle size was in the range of 100 to 300 nm.
[0028]
Example 7
A slurry having a concentration of 30% by weight was prepared using the particles obtained in Example 1, and the pH was set to 10 and then pulverized for 24 hours by a wet ball mill to prepare a polishing liquid. Using this polishing liquid, a silicon substrate polishing test was performed under the following conditions. The polishing rate was calculated from the weight reduction of the silicon substrate.
Polishing machine manufacturer: Engis Corporation
Surface plate rotation speed: 200 rpm
Polishing pressure: 500 g / cm 2
Polishing time: 5 minutes Polishing liquid supply amount: 10 ml / minute The polishing rate was 0.62 μm / minute.
[0029]
Comparative Example 1
A silicon substrate polishing test was conducted in the same manner as in Example 5 using commercially available colloidal silica (silica doll 40L (trade name), manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.). The polishing rate calculated from the weight reduction of the silicon substrate was 0.47 μm / min.
[0030]
Comparative Example 2
Hydrothermal treatment was performed by dispersing 1.0 g of fumed silica (manufactured by Degussa Co., Ltd.) in 15 ml of a 0.33M NaOH aqueous solution and holding it at 200 ° C. for 24 hours using a fluorine-coated autoclave. The generated particles were washed and dried to obtain silica particles. The crystal structure by XRD was amorphous.
[0031]
Comparative Example 3
The same procedure as in Example 1 was performed except that the treatment temperature was 400 ° C. The produced particles became amorphous.
[0032]
【The invention's effect】
Since the silica particles of the present invention are fine particles of silica and exhibit a faster polishing rate than conventional silica particles made of amorphous silica when used as an abrasive, silicon wafers, compound semiconductor wafers such as gallium arsenide, It is suitable as an abrasive for polishing hard disk substrates and quartz substrates, and according to the production method of the present invention, the primary particle diameter is 50 nm to 300 nm, and the silica particles of the present invention comprising cristobalite can be produced. Therefore, it is extremely useful industrially.
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- 2003-07-30 JP JP2003203673A patent/JP2005047727A/en active Pending
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