JP2022179329A - Method of producing polishing composition - Google Patents

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JP2022179329A
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将志 阿部
Masashi Abe
敏男 篠田
Toshio Shinoda
諭 石黒
Satoshi Ishiguro
哲 鎗田
Tetsu Shoda
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Abstract

To provide means capable of suppressing generation of coarse particles after adding a silane coupling agent comprising a cationic group, in a method of producing a polishing composition, including modifying silica using the silane coupling agent comprising the cationic group.SOLUTION: The method of producing a polishing composition includes mixing a liquid dispersion including silica with a solution including a silane coupling agent comprising a cationic group at a concentration of 0.03 mass% or more and less than 1 mass% to obtain a liquid dispersion including cation modified silica.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、研磨用組成物の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a polishing composition.

半導体デバイス製造プロセスにおいては、半導体デバイスの性能の向上につれて、配線をより高密度かつ高集積に製造する技術が必要とされている。このような半導体デバイスの製造プロセスにおいてCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学機械研磨)は、必須のプロセスとなっている。半導体回路の微細化が進むにつれ、パターンウェハの凹凸に要求される平坦性が高く、CMPによりナノオーダーの高い平滑性を実現することも求められている。CMPにより高い平滑性を実現するためには、パターンウェハの凸部を高い研磨速度で研磨する一方で凹部はあまり研磨しないことが好ましい。 2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, as the performance of semiconductor devices improves, a technique for manufacturing wiring with higher density and higher integration is required. CMP (Chemical Mechanical Polishing) is an essential process in the manufacturing process of such semiconductor devices. As the miniaturization of semiconductor circuits progresses, the flatness required for the unevenness of pattern wafers is high, and it is also required to achieve nano-order high smoothness by CMP. In order to achieve high smoothness by CMP, it is preferable to polish the convex portions of the pattern wafer at a high polishing rate while not polishing the concave portions so much.

ここで、CMPの際には、砥粒と呼ばれる研磨剤に加えて、研磨促進剤、pH調整剤等の各種添加剤を含む組成物(研磨用組成物)を用いることが一般的である。ここで、砥粒(研磨剤)は研磨対象物の表面に付着して当該表面を物理的作用によって削り取る機能を有する粒子である。そして、研磨用組成物を製造する際の砥粒(研磨剤)の原料としては、通常、砥粒(研磨剤)となりうるシリカ(酸化ケイ素;SiO)粒子を分散質とする、コロイダルシリカ等のシリカ分散体が用いられる。 Here, in CMP, it is common to use a composition (polishing composition) containing various additives such as a polishing accelerator and a pH adjuster in addition to a polishing agent called abrasive grains. Here, abrasive grains (abrasives) are particles that have the function of adhering to the surface of an object to be polished and scraping off the surface by physical action. And, as a raw material for abrasive grains (abrasive) when producing a polishing composition, colloidal silica, etc., in which silica (silicon oxide; SiO 2 ) particles that can be used as abrasive grains (abrasive) are used as dispersoids. of silica dispersion is used.

このシリカ分散体は、酸性条件下にてシリカ粒子どうしが凝集してしまい、安定性に劣ることが知られており、幅広いpH領域で安定性に優れたシリカ分散体が従来求められていた。 This silica dispersion is known to be poor in stability due to aggregation of silica particles under acidic conditions, and there has been a demand for a silica dispersion excellent in stability over a wide pH range.

安定性を向上させたコロイダルシリカとしては、例えば、水性コロイダルシリカを塩基性塩化アルミニウムの水溶液で処理したコロイダルシリカや、水性コロイダルシリカを塩基性アルミニウム塩の水溶液で処理した後に、水溶性有機脂肪族ポリカルボン酸で安定化処理したコロイダルシリカなどが知られていた。 Examples of colloidal silica with improved stability include colloidal silica obtained by treating aqueous colloidal silica with an aqueous solution of basic aluminum chloride, and aqueous colloidal silica treated with an aqueous solution of basic aluminum salt, followed by addition of water-soluble organic aliphatic Colloidal silica stabilized with polycarboxylic acid has been known.

しかしながら、これらのコロイダルシリカによると、安定性は向上できたものの、金属不純物の含有量が多く、例えば半導体ウェハなどを研磨するための砥粒(研磨剤)のように、高純度であることが求められる用途に使用できないという問題があった。 However, according to these colloidal silica, although the stability was improved, the content of metal impurities was large and, for example, like abrasive grains (abrasives) for polishing semiconductor wafers, etc., it was found to be of high purity. There was a problem that it could not be used for the required purpose.

このような金属不純物の混入量を低減させるための技術として、特許文献1では、加水分解可能なケイ素化合物を加水分解して製造したコロイダルシリカを、シランカップリング剤等の変性剤を用いて変性処理して、変性コロイダルシリカを製造する技術が開示されている。特許文献1によれば、かような手法により、コロイダルシリカの凝集やゲル化を起こすことがなく、長期間安定分散可能であり、しかも金属不純物の含有量が極めて少なく、高純度である変性コロイダルシリカが得られるとされている。 As a technique for reducing the amount of such metal impurities mixed in, in Patent Document 1, colloidal silica produced by hydrolyzing a hydrolyzable silicon compound is modified using a modifier such as a silane coupling agent. Techniques for processing to produce modified colloidal silica have been disclosed. According to Patent Document 1, by such a method, colloidal silica does not aggregate or gel, can be stably dispersed for a long period of time, has an extremely low content of metal impurities, and has a high purity. Silica is said to be obtained.

特開2005-162533号公報JP-A-2005-162533

しかしながら、本発明者らが上記特許文献に記載された技術について検討を進めたところ、シランカップリング剤の添加後において、粗大粒子が生じる場合があることが判明した。このような粗大粒子が生じた場合、変性コロイダルシリカの生産性が低下するという問題が生じる。 However, when the present inventors proceeded with the study of the technique described in the above patent document, it was found that coarse particles may be generated after the addition of the silane coupling agent. When such coarse particles are produced, there arises a problem that the productivity of the modified colloidal silica is lowered.

そこで本発明は、カチオン性基を有するシランカップリング剤を用いてシリカを変性させることを含む研磨用組成物の製造方法において、カチオン性基を有するシランカップリング剤の添加後における粗大粒子の発生を抑制しうる手段を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a method for producing a polishing composition comprising modifying silica with a silane coupling agent having a cationic group, in which coarse particles are generated after addition of a silane coupling agent having a cationic group. It is an object of the present invention to provide means for suppressing

上記の課題を解決すべく、本発明者らは鋭意研究を積み重ねた。その結果、シリカを含む分散液と、カチオン性基を有するシランカップリング剤を0.03質量%以上1質量%未満の濃度で含む溶液と、を混合して、カチオン変性シリカを含む分散液を得ることを含む、研磨用組成物の製造方法により上記課題が解決することを見出し、本発明を完成させるに至った。 In order to solve the above problems, the present inventors have made extensive research. As a result, a dispersion containing silica and a solution containing a silane coupling agent having a cationic group at a concentration of 0.03% by mass or more and less than 1% by mass are mixed to obtain a dispersion containing cation-modified silica. The present inventors have found that the above problems can be solved by a method for producing a polishing composition, including obtaining a polishing composition, and have completed the present invention.

本発明によれば、カチオン性基を有するシランカップリング剤を用いてシリカを変性させることを含む研磨用組成物の製造方法において、カチオン性基を有するシランカップリング剤の添加後における粗大粒子の発生を抑制しうる手段が提供される。 According to the present invention, in a method for producing a polishing composition comprising modifying silica with a silane coupling agent having a cationic group, coarse particles after addition of the silane coupling agent having a cationic group. Means are provided that can suppress the occurrence.

本発明の一実施形態に係る研磨用組成物の製造方法は、シリカを含む分散液と、カチオン性基を有するシランカップリング剤を0.03質量%以上1質量%未満の濃度で含む溶液と、を混合して、カチオン変性シリカを含む分散液を得ることを含む。かような構成を有する本発明の一実施形態に係る製造方法によれば、カチオン性基を有するシランカップリング剤の添加後における粗大粒子の発生を抑制することができる。また、本発明の一実施形態に係る製造方法によれば、ろ過性に優れたカチオン変性シリカ水分散液を利用することができ、研磨用組成物のろ過を行う際に、目の細かいフィルターを使用することが可能となり、研磨用組成物中の粗大粒子数の低減に有利となる。 A method for producing a polishing composition according to one embodiment of the present invention includes a dispersion containing silica, and a solution containing a silane coupling agent having a cationic group at a concentration of 0.03% by mass or more and less than 1% by mass. to obtain a dispersion comprising cationically modified silica. According to the production method according to one embodiment of the present invention having such a configuration, generation of coarse particles after addition of the silane coupling agent having a cationic group can be suppressed. In addition, according to the production method according to one embodiment of the present invention, it is possible to use a cation-modified aqueous silica dispersion with excellent filterability, and when filtering the polishing composition, a fine filter is used. It is possible to use it, and it is advantageous for reducing the number of coarse particles in the polishing composition.

以下、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみには限定されない。 Embodiments of the present invention will be described below. In addition, the present invention is not limited only to the following embodiments.

本明細書において、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20℃以上25℃以下)/相対湿度40%RH以上50%RH以下の条件で行う。 In this specification, unless otherwise specified, operations and measurements of physical properties are performed under the conditions of room temperature (20° C. or higher and 25° C. or lower)/relative humidity of 40% RH or higher and 50% RH or lower.

また、本明細書において、カチオン変性シリカとは、シリカ(好ましくはコロイダルシリカ)の表面にカチオン性基(例えば、アミノ基または第四級アンモニウム基)が結合している化合物を指す。本発明の好ましい実施形態によれば、カチオン変性シリカは、アミノ基変性シリカであり、より好ましくはアミノ基変性コロイダルシリカである。 In this specification, cation-modified silica refers to a compound in which a cationic group (for example, an amino group or a quaternary ammonium group) is bound to the surface of silica (preferably colloidal silica). According to a preferred embodiment of the present invention, the cation-modified silica is amino group-modified silica, more preferably amino group-modified colloidal silica.

[シリカを含む分散液]
本発明の一実施形態に係る製造方法においては、原料としてシリカを含む分散液(以下、単に「シリカ分散液」とも称する)を用いる。シリカ分散液に含まれるシリカは、後述するカチオン性基を有するシランカップリング剤を用いてカチオン変性(改質)される前の原料である。
[Dispersion containing silica]
In the production method according to one embodiment of the present invention, a dispersion containing silica (hereinafter also simply referred to as “silica dispersion”) is used as a raw material. Silica contained in the silica dispersion is a raw material before being cationically modified (modified) using a silane coupling agent having a cationic group, which will be described later.

本発明で用いられる原料としてのシリカは、天然結晶シリカ、天然非晶質シリカ、合成結晶シリカおよび合成非晶質シリカのいずれであってもよい。しかしながら、シリカとしては、非晶質シリカ(アモルファスシリカ)であることが好ましく、合成非晶質シリカ(合成アモルファスシリカ)であることがより好ましい。なお、シリカは、1種単独で用いてもよいし、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、シリカは、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。 Silica as a raw material used in the present invention may be any of natural crystalline silica, natural amorphous silica, synthetic crystalline silica and synthetic amorphous silica. However, silica is preferably amorphous silica, more preferably synthetic amorphous silica. In addition, silica may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more types. In addition, as silica, a commercially available product or a synthetic product may be used.

非晶質シリカの製造方法としては、例えば、ケイ酸ナトリウムを鉱酸で中和する方法(ケイ酸ソーダ法)、アルコキシシランを加水分解する方法(ゾルゲル法)等の湿式法;ケイ素塩化物を気化し、高温の水素炎中において気相反応によってシリカ粒子を合成する方法(気相法、ガス燃焼法)、微粉砕された珪石シリカと、金属シリコン粉末や炭素粉末などの還元剤と、スラリー状にするための水とからなる混合原料を、還元雰囲気下、高温で熱処理してSiOガスを発生させ、当該SiOガスを、酸素を含む雰囲気下で冷却する方法(溶融法)等の乾式法が挙げられ、特に制限されない。しかしながら、金属不純物低減の観点から、非晶質シリカはコロイダルシリカが好ましく、ゾルゲル法により製造されたコロイダルシリカがより好ましい。ゾルゲル法によって製造されたコロイダルシリカは、半導体中に拡散性のある金属不純物や塩化物イオン等の腐食性イオンの含有量が少ないため好ましい。ゾルゲル法によるコロイダルシリカの製造は、従来公知の手法を用いて行うことができ、具体的には、加水分解可能なケイ素化合物(例えば、アルコキシシランまたはその誘導体)を原料とし、水中、または水と有機溶媒との混合溶媒中で加水分解・縮合反応を行うことにより、コロイダルシリカを得ることができる。得られたコロイダルシリカは、そのままカチオン性シランカップリング剤を含む溶液との混合に用いてもよいが、分散媒を用いて希釈してもよい。 Examples of methods for producing amorphous silica include wet methods such as a method of neutralizing sodium silicate with a mineral acid (sodium silicate method) and a method of hydrolyzing alkoxysilane (sol-gel method); A method of synthesizing silica particles by vaporization and a gas phase reaction in a high-temperature hydrogen flame (gas phase method, gas combustion method), pulverized silica silica, a reducing agent such as metal silicon powder or carbon powder, and a slurry A dry method such as a method (melting method) in which a mixed raw material consisting of water for forming a shape is heat-treated at a high temperature in a reducing atmosphere to generate SiO gas, and the SiO gas is cooled in an atmosphere containing oxygen. and is not particularly limited. However, from the viewpoint of reducing metal impurities, colloidal silica is preferable as amorphous silica, and colloidal silica produced by a sol-gel method is more preferable. Colloidal silica produced by the sol-gel method is preferable because it contains a small amount of corrosive ions such as metal impurities and chloride ions that are diffusible in semiconductors. The production of colloidal silica by the sol-gel method can be carried out using a conventionally known method. Colloidal silica can be obtained by performing a hydrolysis/condensation reaction in a mixed solvent with an organic solvent. The obtained colloidal silica may be used as it is for mixing with a solution containing a cationic silane coupling agent, or may be diluted with a dispersion medium.

シリカ分散液に用いられる分散媒としては、水、または水と有機溶媒との混合溶媒が用いられる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、t-ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類等の親水性有機溶媒が挙げられる。これら有機溶媒は、1種単独で用いてもよいし、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。水と有機溶媒との混合比率は、特に制限されず、任意に調整することができる。 Water or a mixed solvent of water and an organic solvent is used as a dispersion medium for the silica dispersion. Examples of organic solvents include hydrophilic solvents such as alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, t-butanol, pentanol, ethylene glycol, propylene glycol and 1,4-butanediol, and ketones such as acetone and methyl ethyl ketone. Organic solvents are mentioned. These organic solvents may be used singly or in combination of two or more. The mixing ratio of water and the organic solvent is not particularly limited and can be arbitrarily adjusted.

シリカ分散液に含まれるシリカは、通常、一次粒子の凝集体である二次粒子の形態として存在している。シリカの二次粒子の平均粒子径(平均二次粒子径)の下限は特に制限されないが、10nm以上であることが好ましく、15nm以上であることがより好ましく、20nm以上であることがさらに好ましい。また、当該平均二次粒子径の上限は、300nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましく、60nm以下であることがさらに好ましい。すなわち、シリカの平均二次粒子径は、10nm以上300nm以下であることが好ましく、15nm以上100nm以下であることがより好ましく、20nm以上60nm以下であることがさらに好ましい。平均二次粒子径が10nm以上であれば、シリカが高濃度であっても分散性が十分に確保され、一方、平均二次粒子径が300nm以下であれば、粗大粒子の発生が防止される。なお、当該平均二次粒子径の値としては、動的光散乱法により、体積平均粒子径として測定された値を採用することができる。 Silica contained in the silica dispersion usually exists in the form of secondary particles, which are aggregates of primary particles. Although the lower limit of the average particle size (average secondary particle size) of secondary particles of silica is not particularly limited, it is preferably 10 nm or more, more preferably 15 nm or more, and even more preferably 20 nm or more. The upper limit of the average secondary particle size is preferably 300 nm or less, more preferably 100 nm or less, and even more preferably 60 nm or less. That is, the average secondary particle size of silica is preferably 10 nm or more and 300 nm or less, more preferably 15 nm or more and 100 nm or less, and even more preferably 20 nm or more and 60 nm or less. If the average secondary particle size is 10 nm or more, the dispersibility is sufficiently ensured even if the silica concentration is high. On the other hand, if the average secondary particle size is 300 nm or less, generation of coarse particles is prevented. . In addition, as the value of the average secondary particle size, a value measured as a volume average particle size by a dynamic light scattering method can be adopted.

シリカ分散液に含まれるシリカの平均一次粒子径の下限は、5nm以上であることが好ましく、7nm以上であることがより好ましく、10nm以上であることがさらに好ましい。また、シリカの平均一次粒子径の上限は、100nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがより好ましく、30nm以下であることがさらに好ましい。すなわち、シリカの平均一次粒子径は、5nm以上100nm以下であることが好ましく、7nm以上50nm以下であることがより好ましく、10nm以上30nm以下であることがさらに好ましい。シリカの平均一次粒子径は、シリカの比表面積(SA)を基に、シリカの粒子形状が真球であると仮定して、SA=4πR(Rは半径)の公式を用いて算出することができる。なお、これらの値から算出される会合度(平均二次粒子径/平均一次粒子径)の値についても特に制限はなく、好ましくは1.0以上5.0以下程度である。 The lower limit of the average primary particle size of silica contained in the silica dispersion is preferably 5 nm or more, more preferably 7 nm or more, and even more preferably 10 nm or more. The upper limit of the average primary particle size of silica is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and even more preferably 30 nm or less. That is, the average primary particle size of silica is preferably 5 nm or more and 100 nm or less, more preferably 7 nm or more and 50 nm or less, and even more preferably 10 nm or more and 30 nm or less. The average primary particle size of silica is based on the specific surface area (SA) of silica, assuming that the particle shape of silica is a true sphere, and is calculated using the formula SA = 4πR 2 (R is the radius). can be done. The degree of association (average secondary particle size/average primary particle size) calculated from these values is not particularly limited, and is preferably about 1.0 or more and 5.0 or less.

シリカ分散液に含まれるシリカの比表面積は、特に制限されず、カチオン変性シリカの利用形態に合わせて適宜選択できる。当該比表面積は、10m/g以上600m/g以下であることが好ましく、15m/g以上300m/g以下であることがより好ましく、20m/g以上200m/g以下であることがさらに好ましい。なお、当該比表面積の値としては、窒素吸着法(BET法)により算出された値を採用することができる。 The specific surface area of silica contained in the silica dispersion is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the form of use of the cation-modified silica. The specific surface area is preferably 10 m 2 /g or more and 600 m 2 /g or less, more preferably 15 m 2 /g or more and 300 m 2 /g or less, and 20 m 2 /g or more and 200 m 2 /g or less. is more preferred. As the value of the specific surface area, a value calculated by the nitrogen adsorption method (BET method) can be adopted.

シリカ分散液におけるシリカの濃度(含有量)の下限は、特に制限されないが、生産性の観点から、5質量%以上が好ましく、8質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。また、シリカ分散液におけるシリカの濃度(含有量)の上限は、40質量%以下が好ましく、35質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましい。すなわち、シリカ分散液におけるシリカの濃度(含有量)は、5質量%以上40質量%以下が好ましく、8質量%以上35質量%以下がより好ましく、10質量%以上30質量%以下がさらに好ましい。 The lower limit of the concentration (content) of silica in the silica dispersion is not particularly limited, but from the viewpoint of productivity, it is preferably 5% by mass or more, more preferably 8% by mass or more, and further preferably 10% by mass or more. The upper limit of the concentration (content) of silica in the silica dispersion is preferably 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or less. That is, the concentration (content) of silica in the silica dispersion is preferably 5% by mass or more and 40% by mass or less, more preferably 8% by mass or more and 35% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less.

シリカ分散液のpHは、特に制限されないが、好ましくは5.0以上11.0以下であり、より好ましくは6.0以上10.5以下であり、さらに好ましくは7.0以上10.0以下である。 The pH of the silica dispersion is not particularly limited, but is preferably 5.0 or more and 11.0 or less, more preferably 6.0 or more and 10.5 or less, and still more preferably 7.0 or more and 10.0 or less. is.

また、必要に応じて、上記で準備したシリカ分散液に対して各種の処理工程をさらに施してもよい。かような処理工程としては、例えば、シリカ分散液の粘度を低減させる工程が例示される。シリカ分散液の粘度を低減させる工程は、例えば、シリカ分散液にアルカリ溶液(アンモニア水等の各種塩基の水溶液)または有機溶媒を添加する工程が挙げられる。この際、添加されるアルカリ溶液または有機溶媒の量については特に制限はなく、添加後に得られるシリカ分散液の粘度を考慮して適宜設定すればよい。このように、シリカ分散液の粘度を低下させる工程を実施することで、カチオン性シランカップリング剤のシリカ分散液への初期分散性の向上や、シリカ粒子どうしの凝集を抑制できるという利点がある。 Further, if necessary, the silica dispersion prepared above may be further subjected to various treatment steps. As such a treatment step, for example, a step of reducing the viscosity of the silica dispersion is exemplified. The step of reducing the viscosity of the silica dispersion includes, for example, a step of adding an alkaline solution (an aqueous solution of various bases such as ammonia water) or an organic solvent to the silica dispersion. At this time, the amount of the alkaline solution or organic solvent to be added is not particularly limited, and may be appropriately set in consideration of the viscosity of the silica dispersion obtained after the addition. By carrying out the step of reducing the viscosity of the silica dispersion in this way, there is an advantage that the initial dispersibility of the cationic silane coupling agent in the silica dispersion can be improved and the aggregation of silica particles can be suppressed. .

[カチオン性基を有するシランカップリング剤]
上記したように、シリカ(コロイダルシリカ)をカチオン変性するには、シリカを含む分散液と、カチオン性基(例えば、アミノ基または第四級アンモニウム基)を有するシランカップリング剤を含む溶液とを混合して、所定の温度で所定時間反応させればよい。なお、以下では、カチオン性基を有するシランカップリング剤を、単に「シランカップリング剤」とも称し、カチオン性基を有するシランカップリング剤を含む溶液を、単に「シランカップリング剤溶液」とも称する。
[Silane coupling agent having a cationic group]
As described above, in order to cation-modify silica (colloidal silica), a dispersion containing silica and a solution containing a silane coupling agent having a cationic group (for example, an amino group or a quaternary ammonium group) are combined. They may be mixed and allowed to react at a predetermined temperature for a predetermined time. In the following, the silane coupling agent having a cationic group is simply referred to as "silane coupling agent", and the solution containing the silane coupling agent having a cationic group is simply referred to as "silane coupling agent solution". .

用いられるシランカップリング剤の例としては、例えば、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリス(2-プロポキシ)シラン、3-アミノプロピルジメトキシメチルシラン、3-アミノプロピルジメチルメトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-アミノプロピルエチルジメトキシシラン、3-アミノプロピルジメチルエトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルジメトキシメチルシラン、3-アミノプロピルジメトキシエチルシラン、トリメトキシ[3-(メチルアミノ)プロピル]シラン、トリメトキシ[3-(フェニルアミノ)プロピル]シラン、[3-(N,N-ジメチルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノイソブチルジメチルメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノイソブチルメチルジメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-11-アミノウンデシルトリメトキシシラン、N-2-(2-アミノエチル)アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、[3-(6-アミノヘキシルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン、N-メチル-3-(トリエトキシシリル)プロパン-1-アミン、N-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]ブタン-1-アミン、(アミノエチルアミノエチル)フェニルトリエトキシシラン、メチルベンジルアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ベンジルアミノエチルアミノプロピルトリエトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、(アミノエチルアミノエチル)フェネチルトリメトキシシラン、(アミノエチルアミノメチル)フェネチルトリメトキシシラン、N-[2-[3-(トリメトキシシリル)プロピルアミノ]エチル]エチレンジアミン、トリメトキシ[2-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピル]シラン、ジアミノメチルメチルジエトキシシラン、メチルアミノメチルメチルジエトキシシラン、p-アミノフェニルトリメトキシシラン、N-メチルアミノプロピルトリエトキシシラン、N-メチルアミノプロピルメチルジエトキシシラン、N-フェニルアミノメチルトリメトキシシラン、N-フェニルアミノメチルジメトキシメチルシラン、(フェニルアミノメチル)トリメトキシシラン、(フェニルアミノメチル)メチルジエトキシシラン、アセトアミドプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-ベンジル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-ビニルベンジル-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、N-シクロヘキシルアミノメチルジエトキシメチルシラン、(2-アミノエチル)アミノメチルトリメトキシシラン、(アミノメチル)ジメトキシメチルシラン、(アミノメチル)トリメトキシシラン、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)アミン、N,N'-ビス[3-(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミンなどのアミノ基含有シラン類;オクタデシルジメチル-(γ-トリメトキシシリルプロピル)-アンモニウムクロライド、N-トリメトキシシリルプロピル-N,N,N-トリメチルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム基含有シラン類;等が挙げられる。 Examples of silane coupling agents used include, for example, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltris(2-propoxy)silane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3 -aminopropyldimethylmethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropylethyldimethoxysilane, 3-aminopropyldimethylethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propyltrimethoxysilane, 3-(2 -aminoethylamino)propyltriethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyldimethoxyethylsilane, trimethoxy[3-(methylamino)propyl]silane, trimethoxy[3-(phenyl amino)propyl]silane, [3-(N,N-dimethylamino)propyl]trimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylmethyldisilane, Ethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl Triisopropoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminoisobutyldimethylmethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-3-aminoisobutylmethyldimethoxysilane, N-(2-aminoethyl)-11- aminoundecyltrimethoxysilane, N-2-(2-aminoethyl)aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, [3-(6-aminohexylamino)propyl]trimethoxysilane, N-methyl-3- (triethoxysilyl)propan-1-amine, N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]butan-1-amine, (aminoethylaminoethyl)phenyltriethoxysilane, methylbenzylaminoethylaminopropyltrimethoxysilane, benzylaminoethylaminopropyltriethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, (aminoethylaminoethyl)phenethyltrimethoxysilane, (aminoethylaminomethyl)phenethyltrimethoxysilane, N-[ 2-[3-(Trimethoxysilyl)propylamino]ethyl]ethyl diamine, trimethoxy[2-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl]silane, diaminomethylmethyldiethoxysilane, methylaminomethylmethyldiethoxysilane, p-aminophenyltrimethoxysilane, N-methylaminopropyltrisilane ethoxysilane, N-methylaminopropylmethyldiethoxysilane, N-phenylaminomethyltrimethoxysilane, N-phenylaminomethyldimethoxymethylsilane, (phenylaminomethyl)trimethoxysilane, (phenylaminomethyl)methyldiethoxysilane, Acetamidopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-benzyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-vinylbenzyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N-cyclohexylaminomethyltriethoxysilane Silane, N-cyclohexylaminomethyldiethoxymethylsilane, (2-aminoethyl)aminomethyltrimethoxysilane, (aminomethyl)dimethoxymethylsilane, (aminomethyl)trimethoxysilane, bis(3-trimethoxysilylpropyl)amine , N,N′-bis[3-(trimethoxysilyl)propyl]ethylenediamine, amino group-containing silanes; octadecyldimethyl-(γ-trimethoxysilylpropyl)-ammonium chloride, N-trimethoxysilylpropyl-N, silanes containing quaternary ammonium groups such as N,N-trimethylammonium chloride;

これらシランカップリング剤は、1種単独で用いてもよいし、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、シランカップリング剤は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。 These silane coupling agents may be used singly or in combination of two or more. Moreover, a commercially available product or a synthetic product may be used as the silane coupling agent.

上記シランカップリング剤の中でも、水溶性が高く、表面における均一な変性処理が望めることから、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルジメトキシメチルシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルジメトキシメチルシラン、3-アミノプロピルジメトキシエチルシラン、トリメトキシ[3-(メチルアミノ)プロピル]シラン、トリメトキシ[3-(フェニルアミノ)プロピル]シラン、[3-(N,N-ジメチルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン、[3-(6-アミノヘキシルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン、N-メチル-3-(トリエトキシシリル)プロパン-1-アミン、N-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]ブタン-1-アミン、およびビス[(3-トリメトキシシリル)プロピル]アミンからなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。該シランカップリング剤は、より好ましくは、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルジメトキシメチルシラン、3-アミノプロピルジメトキシエチルシラン、トリメトキシ[3-(メチルアミノ)プロピル]シラン、トリメトキシ[3-(フェニルアミノ)プロピル]シラン、[3-(N,N-ジメチルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン、[3-(6-アミノヘキシルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン、N-メチル-3-(トリエトキシシリル)プロパン-1-アミン、N-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]ブタン-1-アミン、およびビス[(3-トリメトキシシリル)プロピル]アミンからなる群より選択される少なくとも1種である。 Among the above silane coupling agents, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3- (2-aminoethylamino)propyltrimethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propyltriethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyldimethoxyethylsilane, trimethoxy [ 3-(methylamino)propyl]silane, trimethoxy[3-(phenylamino)propyl]silane, [3-(N,N-dimethylamino)propyl]trimethoxysilane, [3-(6-aminohexylamino)propyl ]trimethoxysilane, N-methyl-3-(triethoxysilyl)propan-1-amine, N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]butan-1-amine, and bis[(3-trimethoxysilyl) At least one selected from the group consisting of propyl]amine is preferred. The silane coupling agent is more preferably 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyldimethoxyethylsilane, trimethoxy [3-(methylamino)propyl]silane, trimethoxy[3-(phenylamino)propyl]silane, [3-(N,N-dimethylamino)propyl]trimethoxysilane, [3-(6-aminohexylamino) propyl]trimethoxysilane, N-methyl-3-(triethoxysilyl)propan-1-amine, N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]butan-1-amine, and bis[(3-trimethoxysilyl) ) is at least one selected from the group consisting of propyl]amine;

シランカップリング剤溶液は、溶媒とシランカップリング剤とを混合攪拌することにより得ることができる。この際、シランカップリング剤溶液に用いられる溶媒は、シランカップリング剤を溶解できるものであれば、特に制限されない。溶媒の例としては、上記[シリカを含む分散液]の項で分散媒として例示した、水および有機溶媒等が挙げられる。 A silane coupling agent solution can be obtained by mixing and stirring a solvent and a silane coupling agent. At this time, the solvent used for the silane coupling agent solution is not particularly limited as long as it can dissolve the silane coupling agent. Examples of the solvent include water and organic solvents exemplified as the dispersion medium in the section [Dispersion liquid containing silica].

本発明に係る製造方法において、シランカップリング剤溶液中のシランカップリング剤の濃度(含有量)は、0.03質量%以上1質量%未満である。当該濃度(含有量)が0.03質量%未満の場合、表面修飾の効果が十分に得られない。また、当該濃度(含有量)が1質量%以上の場合、粗大粒子が増加し、カチオン変性シリカの生産性が低下する。シランカップリング剤溶液中のシランカップリング剤の濃度(含有量)の下限は、0.04質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましい。また、シランカップリング剤溶液中のシランカップリング剤の濃度(含有量)の上限は、0.8質量%以下が好ましく、0.5質量以下がより好ましく、0.3質量%以下がさらにより好ましく、0.15質量%以下が最も好ましい。すなわち、シランカップリング剤溶液中のシランカップリング剤の濃度(含有量)は0.04質量%以上0.8質量%以下が好ましく、0.05質量%以上0.5質量%以下がより好ましく、0.05質量%以上0.3質量%以下がさらにより好ましく、0.05質量%以上0.15質量%以下が最も好ましい。 In the production method according to the present invention, the concentration (content) of the silane coupling agent in the silane coupling agent solution is 0.03% by mass or more and less than 1% by mass. If the concentration (content) is less than 0.03% by mass, a sufficient surface modification effect cannot be obtained. On the other hand, when the concentration (content) is 1% by mass or more, the number of coarse particles increases and the productivity of cation-modified silica decreases. The lower limit of the concentration (content) of the silane coupling agent in the silane coupling agent solution is preferably 0.04% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more. Further, the upper limit of the concentration (content) of the silane coupling agent in the silane coupling agent solution is preferably 0.8% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and even more preferably 0.3% by mass or less. Preferably, 0.15% by mass or less is most preferable. That is, the concentration (content) of the silane coupling agent in the silane coupling agent solution is preferably 0.04% by mass or more and 0.8% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or more and 0.5% by mass or less. , more preferably 0.05 mass % or more and 0.3 mass % or less, and most preferably 0.05 mass % or more and 0.15 mass % or less.

[シリカを含む分散液とシランカップリング剤溶液との混合]
本形態に係るカチオン変性シリカは、上記したシリカを含む分散液とカチオン性基を有するシランカップリング剤溶液とを混合することにより得られる。具体的には、当該混合により、シリカとカチオン性基を有するシランカップリング剤とが反応し、シリカ粒子の表面に変性基としてのカチオン性基が導入され、カチオン変性シリカが生成し、当該カチオン変性シリカを含む分散液が得られる。
[Mixing of dispersion liquid containing silica and silane coupling agent solution]
The cation-modified silica according to the present embodiment is obtained by mixing the silica-containing dispersion described above and a silane coupling agent solution having a cationic group. Specifically, due to the mixing, the silica and a silane coupling agent having a cationic group react, a cationic group is introduced as a modifying group on the surface of the silica particles, cation-modified silica is generated, and the cation A dispersion containing modified silica is obtained.

本発明に係る製造方法において、シリカ分散液とシランカップリング剤溶液とを混合する方法は、特に制限されない。例えば、シリカ分散液に対して、シランカップリング剤溶液を添加してもよく、シランカップリング剤溶液に対して、シリカ分散液を添加してもよい。また、シリカ分散液とシランカップリング剤溶液とを同時に添加してもよい。混合する方法は、粗大粒子の発生をさらに抑えるという観点から、シリカ分散液に対して、シランカップリング剤を含む溶液を添加する方法が好ましい。この場合、シランカップリング剤溶液の添加形態については、一括で添加してもよいし、分割してもよいし、連続的に添加してもよい。連続的に添加する場合の添加速度は、シリカ分散液の濃度、シランカップリング剤溶剤の濃度などに応じて適宜調整されるが、例えば、添加全量が10mL程度の場合、1mL/min以上10mL/min以下である。 In the production method according to the present invention, the method of mixing the silica dispersion and the silane coupling agent solution is not particularly limited. For example, the silane coupling agent solution may be added to the silica dispersion, or the silica dispersion may be added to the silane coupling agent solution. Alternatively, the silica dispersion and the silane coupling agent solution may be added at the same time. From the viewpoint of further suppressing the generation of coarse particles, the mixing method is preferably a method of adding a solution containing a silane coupling agent to the silica dispersion. In this case, the silane coupling agent solution may be added all at once, dividedly, or continuously added. The rate of addition in the case of continuous addition is appropriately adjusted according to the concentration of the silica dispersion, the concentration of the silane coupling agent solvent, and the like. min or less.

シリカとカチオン性基を有するシランカップリング剤との混合質量比(シリカ/カチオン性基を有するシランカップリング剤)は、カチオン性基の導入量等によって適宜選択されるが、100/0.01~100/1であることが好ましく、100/0.05~100/0.8であることがより好ましい。混合質量比がこのような範囲であれば、粗大粒子の発生をより抑えることができる。 The mixing mass ratio of silica and a silane coupling agent having a cationic group (silica/silane coupling agent having a cationic group) is appropriately selected depending on the introduction amount of the cationic group, etc., but is 100/0.01. 100/1 is preferable, and 100/0.05 to 100/0.8 is more preferable. If the mixing mass ratio is within such a range, the generation of coarse particles can be further suppressed.

混合する際のシリカ分散液およびシランカップリング剤溶液の温度は、特に限定されないが、常温から溶媒(分散媒)の沸点までの範囲が好ましい。本形態において、シリカとシランカップリング剤との反応が常温程度でも進行しうることから、常温付近の温度(例えば、20℃以上35℃以下)で反応を進行させることが好ましい。常温付近の温度(例えば、20℃以上35℃以下)の条件下であっても、反応系を数時間攪拌するというきわめて簡便な操作により、添加されたシランカップリング剤のほぼ全量がシリカと反応し、未反応のシランカップリング剤がほとんど残らないという利点もある。言い換えると、本形態では、シリカ分散液とシランカップリング剤溶液との反応系を加熱する工程を含まないことが好ましい。 The temperature of the silica dispersion and the silane coupling agent solution during mixing is not particularly limited, but is preferably in the range from room temperature to the boiling point of the solvent (dispersion medium). In the present embodiment, the reaction between silica and the silane coupling agent can proceed even at room temperature, so it is preferable to proceed the reaction at a temperature around room temperature (for example, 20° C. or higher and 35° C. or lower). Almost the entire amount of the added silane coupling agent reacts with silica by a very simple operation of stirring the reaction system for several hours even under conditions of a temperature near normal temperature (for example, 20° C. or higher and 35° C. or lower). However, there is also the advantage that almost no unreacted silane coupling agent remains. In other words, the present embodiment preferably does not include the step of heating the reaction system between the silica dispersion and the silane coupling agent solution.

シリカとシランカップリング剤との反応時間(シリカ分散液シランカップリング剤溶液との混合時間)は、特に限定されないが、10分以上10時間以下が好ましく、30分以上5時間以下がより好ましい。反応を効率的に進行させるという観点からは、反応系を攪拌しながら反応を実施するとよい。この際用いられる攪拌手段や攪拌条件について特に制限はなく、従来公知の知見が適宜参照されうる。一例を挙げると、攪拌速度は、成分を均一に分散させるという観点から、通常、20rpm(0.33s-1)以上800rpm(13.3s-1)以下であり、好ましくは50rpm(0.83s-1)以上700rpm(11.7s-1)以下である。 The reaction time between the silica and the silane coupling agent (time for mixing the silica dispersion with the silane coupling agent solution) is not particularly limited, but is preferably 10 minutes or more and 10 hours or less, more preferably 30 minutes or more and 5 hours or less. From the viewpoint of allowing the reaction to proceed efficiently, it is preferable to carry out the reaction while stirring the reaction system. There are no particular restrictions on the stirring means and stirring conditions used at this time, and conventionally known knowledge can be appropriately referred to. For example, the stirring speed is usually 20 rpm (0.33 s -1 ) or more and 800 rpm (13.3 s -1 ) or less, preferably 50 rpm (0.83 s -1 ), from the viewpoint of uniformly dispersing the components . 1 ) above 700 rpm (11.7 s -1 ) or below.

反応系の圧力についても、常圧下(大気圧下)、加圧下、減圧下のいずれであってもよく、特に制限されない。本発明に係る反応は、常圧下(大気圧下)で進行しうることから、常圧下(大気圧下)で反応を実施することが好ましい。 The pressure of the reaction system is not particularly limited and may be normal pressure (atmospheric pressure), increased pressure, or reduced pressure. Since the reaction according to the present invention can proceed under normal pressure (under atmospheric pressure), it is preferable to carry out the reaction under normal pressure (under atmospheric pressure).

上記の方法に従って得られたカチオン変性シリカが、水以外の分散媒を含んでいる場合には、当該カチオン変性シリカの長期保存安定性を高めるために、必要に応じて、水以外の分散媒を水で置換してもよい。水以外の分散媒を水で置換する方法は特に限定されず、例えば、当該カチオン変性シリカを加熱しながら水を一定量ずつ滴下する方法が挙げられる。また、当該カチオン変性シリカを沈殿・分離、遠心分離等により水以外の分散媒と分離した後に、水に再分散させる方法も挙げられる。 When the cation-modified silica obtained according to the above method contains a dispersion medium other than water, a dispersion medium other than water may be added as necessary in order to increase the long-term storage stability of the cation-modified silica. Water may be substituted. The method of replacing the dispersion medium other than water with water is not particularly limited, and an example thereof includes a method of dropping a constant amount of water while heating the cation-modified silica. Further, a method of separating the cation-modified silica from a dispersion medium other than water by precipitation/separation, centrifugation, or the like, and then re-dispersing it in water may also be used.

得られるカチオン変性シリカのゼータ電位の下限は、6mV以上が好ましく、8mVがより好ましく、10mV以上がさらに好ましい。また、得られるカチオン変性シリカのゼータ電位の上限は、70mV以下が好ましく、60mV以下がより好ましく、50mV以下がさらに好ましい。すなわち、得られるカチオン変性シリカのゼータ電位は、6mV以上70mV以下が好ましく、8mV以上60mV以下がより好ましく、10mV以上50mV以下がさらに好ましい。なお、本明細書において、カチオン変性シリカのゼータ電位は、実施例に記載の方法によって測定される値を採用する。カチオン変性シリカのゼータ電位は、カチオン変性シリカが有するカチオン性基の量等により調整することができる。 The lower limit of the zeta potential of the resulting cation-modified silica is preferably 6 mV or higher, more preferably 8 mV, and even more preferably 10 mV or higher. Moreover, the upper limit of the zeta potential of the resulting cation-modified silica is preferably 70 mV or less, more preferably 60 mV or less, and even more preferably 50 mV or less. That is, the zeta potential of the resulting cation-modified silica is preferably 6 mV or more and 70 mV or less, more preferably 8 mV or more and 60 mV or less, and even more preferably 10 mV or more and 50 mV or less. In addition, in this specification, the zeta potential of cation-modified silica adopts the value measured by the method described in the Examples. The zeta potential of cation-modified silica can be adjusted by the amount of cationic groups possessed by cation-modified silica.

[粗大粒子の数]
本発明に係る製造方法によれば、カチオン性基を有するシランカップリング剤の添加後における粗大粒子の発生を抑制することができる。具体的には、下記の測定方法により測定される、カチオン変性シリカ水分散液中に存在する粒子径が0.7μmを超える粗大粒子の単位体積(1mL)当たりの数が、好ましくは2,000,000個/mL以下であり、より好ましくは1,000,000個/mL以下であり、さらに好ましくは500,000個/mL以下であり、さらにより好ましくは100,000個/mL以下であり、特に好ましくは50,000個/mL以下であり、特により好ましくは10,000個/mL以下であり、特により好ましくは、8,000個/mL以下であり、最も好ましくは5,000個/mL以下である。
[Number of coarse particles]
According to the production method of the present invention, generation of coarse particles after addition of the silane coupling agent having a cationic group can be suppressed. Specifically, the number per unit volume (1 mL) of coarse particles having a particle diameter of more than 0.7 μm present in the aqueous dispersion of cation-modified silica, which is measured by the following measurement method, is preferably 2,000. ,000/mL or less, more preferably 1,000,000/mL or less, still more preferably 500,000/mL or less, still more preferably 100,000/mL or less. , particularly preferably 50,000/mL or less, particularly more preferably 10,000/mL or less, particularly more preferably 8,000/mL or less, most preferably 5,000 /mL or less.

(粗大粒子数の測定方法)
水中にカチオン変性シリカを0.27質量%の濃度で分散させ、かつpHを4.0に調整した水分散液を調製し、得られたカチオン変性シリカ水分散液中に存在する粒子径が0.7μmを超える粗大粒子の単位体積当たりの数を、液中パーティクルカウンターを用いて測定する。なお、粗大粒子数の測定方法の詳細は、実施例に記載の通りである。
(Method for measuring the number of coarse particles)
An aqueous dispersion was prepared by dispersing cation-modified silica in water at a concentration of 0.27% by mass and adjusting the pH to 4.0, and the particle size present in the resulting cation-modified silica aqueous dispersion was 0. Measure the number of coarse particles greater than 7 μm per unit volume using a liquid particle counter. The details of the method for measuring the number of coarse particles are as described in Examples.

[他の工程]
本発明に係る研磨用組成物の製造方法は、本発明の効果を阻害しない範囲において、他の工程をさらに含んでもよい。このような他の工程の例としては、カチオン変性シリカを含む分散液をろ過する工程、カチオン変性シリカを含む分散液と他の添加剤(好ましくはpH調整剤)とを混合する工程、他の添加剤を混合した後カチオン変性シリカを含む分散液をさらにろ過する工程、等が挙げられる。以下では、これらの工程について説明する。
[Other processes]
The method for producing a polishing composition according to the present invention may further include other steps as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of such other steps include a step of filtering a dispersion containing cation-modified silica, a step of mixing a dispersion containing cation-modified silica and another additive (preferably a pH adjuster), and a step of further filtering the dispersion containing the cation-modified silica after mixing the additive. These steps are described below.

<カチオン変性シリカを含む分散液をろ過する工程(第1段目のろ過)>
本工程では、上記で得られたカチオン変性シリカを含む分散液をろ過する。本工程を行うことにより、分散液中の粗大粒子の数をさらに低減することができる。
<Step of Filtration of Dispersion Liquid Containing Cation-Modified Silica (First Filtration)>
In this step, the dispersion containing the cation-modified silica obtained above is filtered. By performing this step, the number of coarse particles in the dispersion can be further reduced.

本発明に係る製造方法において、ろ過工程は1段のみであってもよいし、2段以上の多段であってもよい。本項で説明する技術内容は、ろ過工程が1段のみの場合のろ過、およびろ過工程が多段である場合の第1段目のろ過に適用される。ろ過工程が多段である場合の第2段目以降のろ過の技術内容については、後述する。 In the production method according to the present invention, the filtration step may be performed in only one stage or in multiple stages of two or more stages. The technical contents described in this section are applied to the filtration in the case of only one stage of the filtration process and to the first stage of the filtration in the case of multiple stages of the filtration process. The technical content of the second and subsequent stages of filtration when the filtration process is multi-stage will be described later.

本工程で使用されるフィルターのメディア形状は特に制限されず、種々の構造、形状、機能を有するフィルターを適宜採用することができる。具体例としては、ろ過性に優れるプリーツ型やデプス型、デプスプリーツ型、メンブレン型、吸着型のフィルターを採用することが好ましい。フィルターの構造は特に制限されず、袋状のバッグ式であってもよく、中空円筒状のカートリッジ式であってもよい。カートリッジ式フィルターは、ガスケットタイプであってもよく、Oリングタイプであってもよい。ろ過の条件(例えばろ過差圧、ろ過速度)については、この分野の技術常識に基づき、目標品質や生産効率等を考慮して適宜設定すればよい。 The media shape of the filter used in this step is not particularly limited, and filters having various structures, shapes, and functions can be appropriately employed. As a specific example, it is preferable to employ a pleated type, depth type, depth pleat type, membrane type, or adsorption type filter that has excellent filterability. The structure of the filter is not particularly limited, and may be a bag-like bag type or a hollow cylindrical cartridge type. The cartridge type filter may be of gasket type or O-ring type. Filtration conditions (for example, filtration differential pressure, filtration rate) may be appropriately set based on common technical knowledge in this field, taking into account the target quality, production efficiency, and the like.

本工程で使用されるフィルターの目開き(孔径)は、歩留まり向上の観点から、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.2μm以上である。また、異物や凝集物の除去効果を高める観点から、本工程で使用されるフィルターの目開き(孔径)は、好ましくは100μm以下、より好ましくは30μm以下、さらに好ましくは20μm以下である。 The mesh size (pore diameter) of the filter used in this step is preferably 0.05 µm or more, more preferably 0.1 µm or more, and still more preferably 0.2 µm or more, from the viewpoint of improving the yield. Moreover, from the viewpoint of enhancing the effect of removing foreign matters and aggregates, the mesh size (pore size) of the filter used in this step is preferably 100 μm or less, more preferably 30 μm or less, and even more preferably 20 μm or less.

すなわち、本工程で使用されるフィルターの目開き(孔径)は、好ましくは0.05μm以上100μm以下、より好ましくは0.1μm以上30μm以下、さらに好ましくは0.2μm以上20μm以下である。 That is, the mesh size (pore size) of the filter used in this step is preferably 0.05 μm or more and 100 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 30 μm or less, and still more preferably 0.2 μm or more and 20 μm or less.

本工程で使用されるフィルターの材質は特に制限されず、例えば、セルロース、ナイロン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリカーボネート、ガラス等が挙げられる。 The material of the filter used in this step is not particularly limited, and examples thereof include cellulose, nylon, polysulfone, polyethersulfone, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polycarbonate, and glass.

ろ過の方法も特に制限されず、例えば、常圧で行う自然ろ過の他、吸引ろ過、加圧ろ過、遠心ろ過等の公知のろ過方法を適宜採用することができる。 The filtration method is also not particularly limited, and for example, in addition to natural filtration performed at normal pressure, known filtration methods such as suction filtration, pressure filtration, and centrifugal filtration can be appropriately employed.

本工程で使用されるフィルターは市販品であってもよい。市販品のフィルターの例としては、例えば、ニュークリポアメンブレンフィルター(ワットマン社製)や、ポリプロピレン不織布を濾材として備える株式会社ロキテクノ製のHCシリーズ、BOシリーズ、SLFシリーズ、SRLシリーズ、MPXシリーズ等が挙げられる。 A commercially available filter may be used in this step. Examples of commercially available filters include Nuclipore membrane filters (manufactured by Whatman) and HC series, BO series, SLF series, SRL series and MPX series manufactured by Rokitechno Co., Ltd., which are equipped with polypropylene nonwoven fabric as a filter medium. be done.

<他の添加剤を混合する工程>
本工程では、上記で得られたカチオン変性シリカを含む分散液と他の添加剤とを混合する。本工程は、上記のカチオン変性シリカを含む分散液をろ過する工程の前でも後でもよいが、後工程への異物の持ち込みを最小限にする観点から、上記のカチオン変性シリカを含む分散液をろ過する工程の後が好ましい。
<Step of mixing other additives>
In this step, the dispersion containing the cation-modified silica obtained above and other additives are mixed. This step may be performed before or after the step of filtering the dispersion containing the cation-modified silica, but from the viewpoint of minimizing the introduction of foreign matter into the post-process, the dispersion containing the cation-modified silica is filtered. After the step of filtering is preferred.

他の添加剤の例としては、pH調整剤、分散媒、防腐剤、防錆剤、酸化防止剤、安定化剤、pH緩衝剤等の研磨用組成物の成分となり得る添加剤が挙げられる。ここでは、pH調整剤について説明する。 Examples of other additives include additives that can be components of the polishing composition, such as pH adjusters, dispersion media, preservatives, rust inhibitors, antioxidants, stabilizers, and pH buffers. Here, the pH adjuster will be explained.

(pH調整剤)
pH調整剤は、本発明に係る研磨用組成物のpHを所望の値へと調整する役割を有する。
(pH adjuster)
The pH adjuster has a role of adjusting the pH of the polishing composition according to the present invention to a desired value.

pH調整剤としては、特に制限されず、研磨用組成物の分野で用いられる公知のpH調整剤を用いることができる。これらの中でも、公知の酸、塩基、塩、アミン、キレート剤等を用いることが好ましい。pH調整剤の例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、没食子酸、メリト酸、ケイ皮酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、アコニット酸、アミノ酸、アントラニル酸、ニトロカルボン酸等のカルボン酸;メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、10-カンファースルホン酸、イセチオン酸、タウリン等のスルホン酸;炭酸、塩酸、硝酸、リン酸、次亜リン酸、亜リン酸、ホスホン酸、硫酸、ホウ酸、フッ化水素酸、オルトリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、メタリン酸、ヘキサメタリン酸などの無機酸;水酸化カリウム(KOH)等のアルカリ金属の水酸化物;第2族元素の水酸化物;アンモニア;水酸化第四アンモニウムなどの有機塩基;脂肪族アミン、芳香族アミン等のアミン;N-メチル-D-グルカミン、D-グルカミン、N-エチル-D-グルカミン、N-プロピル-D-グルカミン、N-オクチル-D-グルカミン、N-アセチル-D-グルコサミン、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、ビス(2-ヒドロキシエチル)アミノトリス(ヒドロキシメチル)メタン、イミノ二酢酸、N-(2-アセトアミド)イミノ二酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、N,N-ジ(2-ヒドロキシエチル)グリシン、N-[トリス(ヒドロキシメチル)メチル]グリシン、ニトリロ三酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸、N,N,N-トリメチレンホスホン酸、エチレンジアミン-N,N,N’,N’-テトラメチレンスルホン酸、トランスシクロヘキサンジアミン四酢酸、1,2-ジアミノプロパン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、エチレンジアミンオルトヒドロキシフェニル酢酸、エチレンジアミンジ琥珀酸(SS体)、N-(2-カルボキシラートエチル)-L-アスパラギン酸、β-アラニンジ酢酸、ホスホノブタントリカルボン酸(2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸)、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸(HEDP)(1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸)、ニトリロトリスメチレンホスホン酸、N,N’-ビス(2-ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン-N,N’-ジ酢酸、1,2-ジヒドロキシベンゼン-4,6-ジスルホン酸、ポリアミン、ポリホスホン酸、ポリアミノカルボン酸、ポリアミノホスホン酸等のキレート剤、またはこれらの塩等が挙げられる。これらpH調整剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。これらpH調整剤のうち、窒化ケイ素および/またはTEOSタイプの酸化ケイ素膜の除去速度抑制の観点から、10-カンファースルホン酸、p-トルエンスルホン酸、およびイセチオン酸などの比較的嵩高い骨格を有する強酸が好ましい。 The pH adjuster is not particularly limited, and known pH adjusters used in the field of polishing compositions can be used. Among these, it is preferable to use known acids, bases, salts, amines, chelating agents, and the like. Examples of pH adjusters include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, Oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, docosahexaenoic acid, eicosapentaenoic acid, lactic acid, malic acid, citric acid, benzoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, salicylic acid, gallic acid, mellitic acid, cinnamic acid , oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, fumaric acid, maleic acid, aconitic acid, amino acids, anthranilic acid, carboxylic acids such as nitrocarboxylic acid; methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, Sulfonic acids such as p-toluenesulfonic acid, 10-camphorsulfonic acid, isethionic acid, taurine; carbonic acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, hypophosphorous acid, phosphorous acid, phosphonic acid, sulfuric acid, boric acid, hydrogen fluoride Inorganic acids such as acids, orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, polyphosphoric acid, metaphosphoric acid, and hexametaphosphoric acid; hydroxides of alkali metals such as potassium hydroxide (KOH); hydroxides of group 2 elements; ammonia; organic bases such as tetraammonium; amines such as aliphatic amines and aromatic amines; N-methyl-D-glucamine, D-glucamine, N-ethyl-D-glucamine, N-propyl-D-glucamine, N-octyl- D-glucamine, N-acetyl-D-glucosamine, tris(hydroxymethyl)aminomethane, bis(2-hydroxyethyl)aminotris(hydroxymethyl)methane, iminodiacetic acid, N-(2-acetamido)iminodiacetic acid, Hydroxyethyliminodiacetic acid, N,N-di(2-hydroxyethyl)glycine, N-[tris(hydroxymethyl)methyl]glycine, nitrilotriacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, N,N,N-tri methylenephosphonic acid, ethylenediamine-N,N,N',N'-tetramethylenesulfonic acid, transcyclohexanediaminetetraacetic acid, 1,2-diaminopropanetetraacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, ethylenediamineorthohydroxyphenylacetic acid, ethylenediaminedi Succinic acid (SS form), N-(2-carboxylateethyl)-L-aspartic acid, β-alanine diacetic acid, phosphonobutanetricarboxylic acid (2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid), hydroxyethyl dendiphosphonic acid (HEDP) (1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid), nitrilotrismethylene phosphonic acid, N,N'-bis(2-hydroxybenzyl)ethylenediamine-N,N'-diacetic acid, 1, Chelating agents such as 2-dihydroxybenzene-4,6-disulfonic acid, polyamine, polyphosphonic acid, polyaminocarboxylic acid and polyaminophosphonic acid, or salts thereof, and the like can be mentioned. These pH adjusters may be used singly or in combination of two or more. Among these pH adjusters, 10-camphorsulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, isethionic acid, and the like have relatively bulky skeletons from the viewpoint of suppressing the removal rate of silicon nitride and/or TEOS type silicon oxide films. Strong acids are preferred.

pH調整剤の添加量は、所望の研磨用組成物のpH値となるような量を適宜選択すればよい。 The amount of the pH adjuster to be added may be appropriately selected so as to obtain the desired pH value of the polishing composition.

なお、上記pH調整剤は、研磨用組成物のpHを調整する役割以外に、カチオン変性シリカを含む分散液を保管するためのpHに調整する役割で用いられてもよい。すなわち、本工程の他に、カチオン変性シリカを含む分散液にpH調整剤を添加して保管する工程が含まれていてもよい。この保管する工程においては、ろ過後のカチオン変性シリカの分散性を維持する観点から、保管時の分散液のpHが酸性となるようにpH調整剤を添加することが好ましい。 In addition to the role of adjusting the pH of the polishing composition, the pH adjuster may also be used to adjust the pH for storage of the dispersion liquid containing the cation-modified silica. That is, in addition to this step, a step of adding a pH adjuster to the dispersion containing cation-modified silica and storing the dispersion may be included. In this storage step, from the viewpoint of maintaining the dispersibility of the cation-modified silica after filtration, it is preferable to add a pH adjuster so that the pH of the dispersion during storage becomes acidic.

<カチオン変性シリカを含む分散液をさらにろ過する工程(第2段目以降のろ過)>
本工程では、上記で得られたカチオン変性シリカを含む分散液をさらにろ過する。本項で説明する技術内容は、ろ過工程が多段(2段以上)である場合の第2段目以降のろ過に適用される。
<Step of further filtering the dispersion liquid containing cation-modified silica (filtration after the second stage)>
In this step, the dispersion containing the cation-modified silica obtained above is further filtered. The technical content described in this section is applied to the second and subsequent stages of filtration when the filtration process is multi-stage (two or more stages).

本工程で使用されるフィルターのメディア形状、構造、および材質、ろ過条件、ろ過方法等については、上記の<カチオン変性シリカを含む分散液をろ過する工程(第1段目のろ過)>の項で説明したものと同様のものが使用できる。 Regarding the media shape, structure, material, filtration conditions, filtration method, etc. of the filter used in this step, refer to the above <Step of filtering dispersion liquid containing cation-modified silica (first stage filtration)>. can be used.

ただし、工業的には、フィルターのメディア形状は、プリーツ型やデプス型、デプスプリーツ型が生産効率の観点で好まれる。また、歩留まり向上と異物や凝集物の除去効果向上とを兼ね備える観点からは、上記プリーツ型やデプス型、デプスプリーツ型のフィルターを多段のろ過工程にて使用することが好ましい。 However, industrially, the pleated type, the depth type, and the depth pleated type are preferred as the media shape of the filter from the viewpoint of production efficiency. Moreover, from the viewpoint of improving the yield and the effect of removing foreign substances and aggregates, it is preferable to use the above-mentioned pleated type, depth type, or depth pleat type filter in a multistage filtration process.

その際、フィルターの目開き(孔径)は、多段のろ過工程における前段から後段にかけて、同等の大きさであるか徐々に小さくなっていくことが好ましい。 In this case, it is preferable that the mesh size (pore size) of the filter is the same size or gradually decreases from the front stage to the rear stage in the multi-stage filtration process.

本工程で使用されるフィルターの目開き(孔径)は、歩留まり向上の観点から、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.15μm以上である。また、異物や凝集物の除去効果を高める観点から、本工程で使用されるフィルターの目開き(孔径)は、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下、さらに好ましくは1μm以下、さらにより好ましくは0.7μm以下、特に好ましくは0.4μm以下である。すなわち、本工程で使用されるフィルターの目開き(孔径)は、好ましくは0.05μm以上10μm以下、より好ましくは0.1μm以上5μm以下、さらに好ましくは0.15μm以上1μm以下、さらにより好ましくは0.15μm以上0.7μm以下、特に好ましくは0.15μm以上0.4μm以下である。 The mesh size (pore size) of the filter used in this step is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and still more preferably 0.15 μm or more, from the viewpoint of improving the yield. In addition, from the viewpoint of enhancing the effect of removing foreign substances and aggregates, the mesh size (pore size) of the filter used in this step is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, still more preferably 1 μm or less, and even more preferably It is 0.7 μm or less, particularly preferably 0.4 μm or less. That is, the mesh size (pore diameter) of the filter used in this step is preferably 0.05 μm or more and 10 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less, still more preferably 0.15 μm or more and 1 μm or less, still more preferably 0.15 μm or more and 0.7 μm or less, particularly preferably 0.15 μm or more and 0.4 μm or less.

本工程においても、市販のフィルターを用いることができる。本工程で用いられるフィルターの市販品の例としては、例えば、日本ポール株式会社製のウルチプリーツ(登録商標)P-ナイロン66、ウルチポア(登録商標)N66等が挙げられる。 Also in this step, a commercially available filter can be used. Examples of commercially available filters used in this step include Ultipleats (registered trademark) P-nylon 66 and Ultipor (registered trademark) N66 manufactured by Nippon Pall Co., Ltd.

[研磨用組成物]
上記の製造方法により得られた研磨用組成物は、粗大粒子数が低減したものとなる。すなわち、本発明の好ましい一実施形態によれば、カチオン性基を有するカチオン変性シリカと、分散媒と、を含み、前記カチオン変性シリカは、下記の測定方法により測定される粒子径が0.7μmを超える粗大粒子の数が500,000個/mL以下である、研磨用組成物が提供される。研磨用組成物中の粗大粒子の数は、100,000個/mL以下であると好ましく、10,000個/mL以下であるとより好ましく、5,000個/mL以下であるとさらに好ましい。
[Polishing composition]
The polishing composition obtained by the production method described above has a reduced number of coarse particles. That is, according to a preferred embodiment of the present invention, cation-modified silica having a cationic group and a dispersion medium are included, and the cation-modified silica has a particle diameter of 0.7 μm as measured by the following measurement method. is 500,000 particles/mL or less, the polishing composition is provided. The number of coarse particles in the polishing composition is preferably 100,000/mL or less, more preferably 10,000/mL or less, and even more preferably 5,000/mL or less.

(粗大粒子数の測定方法)
水中にカチオン変性シリカを0.27質量%の濃度で分散させ、かつpHを4.0に調整した水分散液を調製し、得られたカチオン変性シリカ水分散液中に存在する粒子径が0.7μmを超える粗大粒子の単位体積当たりの数を、液中パーティクルカウンターを用いて測定する。
(Method for measuring the number of coarse particles)
An aqueous dispersion was prepared by dispersing cation-modified silica in water at a concentration of 0.27% by mass and adjusting the pH to 4.0, and the particle size present in the resulting cation-modified silica aqueous dispersion was 0. Measure the number of coarse particles greater than 7 μm per unit volume using a liquid particle counter.

研磨用組成物に含まれる上記の分散媒としては、[シリカを含む分散液]の項で挙げた分散媒が同様に挙げられる。 Examples of the dispersion medium contained in the polishing composition include the dispersion medium mentioned in the section [Dispersion liquid containing silica].

本実施形態に係る研磨用組成物に含まれるカチオン変性シリカは、砥粒として機能する。研磨用組成物中の当該カチオン変性シリカの含有量の下限は、研磨用組成物の総質量に対して、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることがさらに好ましい。また、研磨用組成物中のカチオン変性シリカの含有量の上限は、研磨用組成物の総質量に対して、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。すなわち、カチオン変性シリカの含有量は、研磨用組成物の総質量に対して、0.1質量%以上20質量%以下が好ましく、0.2質量%以上10質量%以下がより好ましく、0.5質量%以上5質量%以下がさらに好ましい。 The cation-modified silica contained in the polishing composition according to this embodiment functions as abrasive grains. The lower limit of the content of the cation-modified silica in the polishing composition is preferably 0.1% by mass or more, and preferably 0.2% by mass or more, relative to the total mass of the polishing composition. More preferably, it is 0.5% by mass or more. The upper limit of the content of cation-modified silica in the polishing composition is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, relative to the total mass of the polishing composition. It is more preferably 5% by mass or less. That is, the content of cation-modified silica is preferably 0.1% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 0.2% by mass or more and 10% by mass or less, relative to the total mass of the polishing composition. 5% by mass or more and 5% by mass or less is more preferable.

本実施形態に係る研磨用組成物は、本発明の効果が阻害されない範囲で、pH調整剤、錯化剤、防腐剤、防カビ剤等の、研磨用組成物に用いられ得る公知の添加剤を、必要に応じてさらに含有してもよい。 The polishing composition according to the present embodiment contains known additives that can be used in polishing compositions, such as pH adjusters, complexing agents, preservatives, and antifungal agents, as long as the effects of the present invention are not impaired. may be further included as necessary.

本実施形態に係る研磨用組成物は、例えば、ポリシリコン、窒化ケイ素、炭窒化ケイ素(SiCN)、酸化ケイ素、金属、SiGe等の研磨に好適に用いられる。 The polishing composition according to the present embodiment is suitably used for polishing, for example, polysilicon, silicon nitride, silicon carbonitride (SiCN), silicon oxide, metal, SiGe, and the like.

酸化ケイ素を含む研磨対象物の例としては、例えば、オルトケイ酸テトラエチルを前駆体として使用して生成されるTEOSタイプ酸化ケイ素面(以下、単に「TEOS」とも称する)、HDP(High Density Plasma)膜、USG(Undoped Silicate Glass)膜、PSG(Phosphorus Silicate Glass)膜、BPSG(Boron-Phospho Silicate Glass)膜、RTO(Rapid Thermal Oxidation)膜等が挙げられる。 Examples of polishing objects containing silicon oxide include, for example, a TEOS-type silicon oxide surface (hereinafter also simply referred to as “TEOS”) produced using tetraethyl orthosilicate as a precursor, and a HDP (High Density Plasma) film. , USG (Undoped Silicate Glass) film, PSG (Phosphorus Silicate Glass) film, BPSG (Boron-Phospho Silicate Glass) film, RTO (Rapid Thermal Oxidation) film, and the like.

上記金属としては、例えば、タングステン、銅、アルミニウム、コバルト、ハフニウム、ニッケル、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム等が挙げられる。 Examples of the metal include tungsten, copper, aluminum, cobalt, hafnium, nickel, gold, silver, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, osmium, and the like.

本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、特記しない限り、「%」および「部」は、それぞれ、「質量%」および「質量部」を意味する。 The present invention will be described in more detail with the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples. Unless otherwise specified, "%" and "parts" mean "% by mass" and "parts by mass" respectively.

[各種物性の測定方法]
本実施例において、各種物性は、以下の方法により測定した。
[Methods for measuring various physical properties]
In the present examples, various physical properties were measured by the following methods.

<粒子径の測定>
原料として用いたシリカの平均一次粒子径の値は、BET法から算出したシリカの比表面積(SA)を基に、シリカの形状が真球であると仮定して、SA=4πR(Rは半径)の式を用いて算出した。
<Measurement of particle size>
The average primary particle size of silica used as a raw material is SA=4πR 2 (R is radius).

<pHの測定>
各種水分散液および水溶液のpHは、pHメーター(株式会社堀場製作所製、型番:F-71)により確認した。
<Measurement of pH>
The pH of various water dispersions and aqueous solutions was confirmed with a pH meter (manufactured by Horiba, Ltd., model number: F-71).

[カチオン変性シリカの製造]
(実施例1)
2Lのプラスチックジョッキにおいて、脱イオン水と、合成アモルファスシリカ(コロイダルシリカ、シリカの平均一次粒子径:24nm、シリカの平均二次粒子径:47nm、ゼータ電位:5.5mV)と、を混合し、合成アモルファスシリカの最終濃度が19.88質量%である水分散液(pH7.5)を得た。
[Production of cation-modified silica]
(Example 1)
In a 2 L plastic mug, deionized water and synthetic amorphous silica (colloidal silica, average primary particle size of silica: 24 nm, average secondary particle size of silica: 47 nm, zeta potential: 5.5 mV) are mixed, An aqueous dispersion (pH 7.5) with a final concentration of 19.88% by weight of synthetic amorphous silica was obtained.

別途、3-アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)0.771gと、脱イオン水 231gとを混合し、濃度0.33質量%のAPTES水溶液(pH7.0)を調製した。 Separately, 0.771 g of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) and 231 g of deionized water were mixed to prepare an APTES aqueous solution (pH 7.0) with a concentration of 0.33 mass %.

シリカの水分散液1000gを230rpmで攪拌しながら、上記で調製したAPTES水溶液の全量を、12mL/minの滴下速度で滴下した。その後、室温(25℃)にて50分攪拌状態を維持し、シリカの表面にアミノ基が導入されたカチオン変性(アミノ変性)シリカの水分散液を得た。 While stirring 1000 g of silica aqueous dispersion at 230 rpm, the entire amount of the APTES aqueous solution prepared above was added dropwise at a dropping rate of 12 mL/min. Thereafter, the stirring state was maintained at room temperature (25° C.) for 50 minutes to obtain an aqueous dispersion of cation-modified (amino-modified) silica having an amino group introduced on the silica surface.

(実施例2~3、実施例5~20、比較例1~3)
合成アモルファスシリカの平均一次粒子径、シリカ水分散液中のシリカの濃度、シランカップリング剤の種類および使用量、ならびにシランカップリング剤水溶液を調製する際の水の使用量を下記表1のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、カチオン変性シリカの水分散液を調製した。
(Examples 2-3, Examples 5-20, Comparative Examples 1-3)
The average primary particle size of the synthetic amorphous silica, the concentration of silica in the aqueous silica dispersion, the type and amount of silane coupling agent used, and the amount of water used in preparing the aqueous silane coupling agent solution are shown in Table 1 below. An aqueous dispersion of cation-modified silica was prepared in the same manner as in Example 1, except that

(実施例4)
2Lのプラスチックジョッキにて、3-アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)0.771gと、脱イオン水 771gとを混合し、濃度0.10質量%のAPTES水溶液を調製した。
(Example 4)
0.771 g of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) and 771 g of deionized water were mixed in a 2 L plastic jug to prepare an APTES aqueous solution with a concentration of 0.10 mass %.

別途、脱イオン水と、合成アモルファスシリカ(平均一次粒子径:24nm、平均二次粒子径:47nm)と、を混合し、合成アモルファスシリカの最終濃度が19.88質量%であるシリカの水分散液(pH7.46)を調製した。 Separately, deionized water and synthetic amorphous silica (average primary particle size: 24 nm, average secondary particle size: 47 nm) were mixed to form a water dispersion of silica having a final concentration of synthetic amorphous silica of 19.88% by mass. A liquid (pH 7.46) was prepared.

上記で調製したAPTES水溶液の全量を230rpmで攪拌しながら、上記で調製したシリカの水分散液1000gを、16mL/minの滴下速度で滴下した。その後、室温(25℃)にて50分攪拌状態を維持し、シリカの表面にアミノ基が導入されたカチオン変性(アミノ変性)シリカの水分散液を得た。 While stirring the total amount of the APTES aqueous solution prepared above at 230 rpm, 1000 g of the aqueous dispersion of silica prepared above was added dropwise at a dropping rate of 16 mL/min. Thereafter, the stirring state was maintained at room temperature (25° C.) for 50 minutes to obtain an aqueous dispersion of cation-modified (amino-modified) silica having an amino group introduced on the silica surface.

各実施例および比較例で用いたシリカの水分散液およびシランカップリング剤水溶液の構成を、下記表1に示す。 Table 1 below shows the composition of the silica aqueous dispersion and the silane coupling agent aqueous solution used in each of the examples and comparative examples.

Figure 2022179329000001
Figure 2022179329000001

[評価]
<粗大粒子数の測定>
試料として、カチオン変性シリカの濃度が0.27質量%となるようにカチオン変性シリカを脱イオン水に分散させた後、硫酸を用いてpHを4.0に調整した水分散液を用いた。
[evaluation]
<Measurement of number of coarse particles>
As a sample, an aqueous dispersion prepared by dispersing cation-modified silica in deionized water so that the concentration of cation-modified silica was 0.27% by mass and then adjusting the pH to 4.0 using sulfuric acid was used.

得られたカチオン変性シリカ水分散液中に存在する単位体積(1mL)当たりの0.7μmを超える粗大粒子の数を、液中パーティクルカウンター(LPC、Liquid Particle Counter、AccuSizer(登録商標) FX(日本インテグリス合同会社製))を用いて測定した。この際、n=3の平均値を求め、小数点以下は四捨五入した。 The number of coarse particles exceeding 0.7 μm per unit volume (1 mL) present in the obtained aqueous cation-modified silica dispersion was measured using a liquid particle counter (LPC, Liquid Particle Counter, AccuSizer (registered trademark) FX (Japan (manufactured by Entegris LLC)). At this time, the average value of n=3 was obtained and rounded off to the nearest whole number.

<ゼータ電位の測定>
得られたカチオン変性シリカのゼータ電位の測定は、大塚電子株式会社製のゼータ電位測定装置(商品名「ELS-Z」)を用いて行った。試料として、カチオン変性シリカの濃度が1.8質量%となるように脱イオン水に分散させた後、硫酸を用いてpHを3.0に調整した水分散液を用いた。
<Measurement of zeta potential>
The zeta potential of the obtained cation-modified silica was measured using a zeta potential measuring device (trade name “ELS-Z”) manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. As a sample, an aqueous dispersion prepared by dispersing the cation-modified silica in deionized water so that the concentration thereof was 1.8% by mass and then adjusting the pH to 3.0 using sulfuric acid was used.

<ろ過速度>
上記実施例および比較例で得られたカチオン変性シリカの水分散液について、孔径3.0μmである直径47mmのニュークリポアメンブレンフィルター(ワットマン社製)を用いて吸引ろ過を行い、ろ過速度(単位時間(1分間)当たりのろ過量)を測定した。なお、ろ過速度は、ろ過を5分間行った際の平均速度である。
<Filtration rate>
The aqueous dispersions of cation-modified silica obtained in the above Examples and Comparative Examples were subjected to suction filtration using a Nuclepore membrane filter (manufactured by Whatman) having a pore size of 3.0 μm and a diameter of 47 mm. (Filtration amount per minute)) was measured. In addition, the filtration speed is the average speed when filtration is performed for 5 minutes.

以上の評価結果を下記表2に示す。なお、下記表2の空欄は、未評価であることを表す。 The above evaluation results are shown in Table 2 below. Note that the blanks in Table 2 below indicate that they have not been evaluated.

Figure 2022179329000002
Figure 2022179329000002

上記表2から明らかなように、実施例で得られた水分散液中のカチオン変性シリカのゼータ電位は、原料である合成アモルファスシリカのゼータ電位より高くなっていた。このことから、実施例の製造方法によって、合成アモルファスシリカの表面にカチオン性基が結合しているカチオン変性シリカが得られることが分かった。 As is clear from Table 2 above, the zeta potential of the cation-modified silica in the aqueous dispersions obtained in the examples was higher than that of the raw synthetic amorphous silica. From this, it was found that cation-modified silica in which cationic groups are bonded to the surface of synthetic amorphous silica can be obtained by the production methods of Examples.

比較例1~2のカチオン変性シリカ水分散液は、5分間のろ過通液中にフィルターが閉塞し、ろ過速度も低かった。一方、実施例で得られたカチオン変性シリカの水分散液は、比較例の水分散液に比べて、粗大粒子が少なく優れたろ過性を有していることが分かった。このことから、研磨用組成物の製造の際に、ろ過性に優れた実施例のカチオン変性シリカ水分散液を使用すれば、目の細かいフィルターを使用することが可能となり、研磨用組成物中の粗大粒子数低減に有利となる。 The aqueous cation-modified silica dispersions of Comparative Examples 1 and 2 clogged the filter during filtration for 5 minutes, and the filtration rate was low. On the other hand, it was found that the aqueous dispersions of cation-modified silica obtained in Examples had less coarse particles and had superior filterability compared to the aqueous dispersions of Comparative Examples. From this, when the polishing composition is produced, if the cation-modified silica aqueous dispersion of the example having excellent filterability is used, it is possible to use a fine filter, and the polishing composition It is advantageous for reducing the number of coarse particles.

(実施例21、比較例4)
上記実施例7で得られたカチオン変性シリカ水分散液を、孔径10μmのフィルター(SLFタイプ(デプス型)、株式会社ロキテクノ製)を用いてろ過を行った。このろ過後のカチオン変性シリカ水分散液を、カチオン変性シリカの濃度が5.4質量%となるように脱イオン水に分散させた後、10-カンファースルホン酸を用いてpHを4.0に調整した。さらに、このカチオン変性シリカ水分散液を、孔径0.2μmのフィルター(ウルチポア(登録商標)N66(プリーツ型)、日本ポール株式会社製)を用いてろ過を行い、実施例21の研磨用組成物(スラリー)を調製した。
(Example 21, Comparative Example 4)
The aqueous cation-modified silica dispersion obtained in Example 7 above was filtered using a filter with a pore size of 10 μm (SLF type (depth type), manufactured by Rokitechno Co., Ltd.). This filtered aqueous cation-modified silica dispersion was dispersed in deionized water so that the concentration of cation-modified silica was 5.4% by mass, and then adjusted to pH 4.0 using 10-camphorsulfonic acid. It was adjusted. Furthermore, this cation-modified silica aqueous dispersion is filtered using a filter with a pore size of 0.2 μm (Ultipor (registered trademark) N66 (pleated type), manufactured by Nippon Pall Co., Ltd.), and the polishing composition of Example 21 is obtained. (slurry) was prepared.

また、上記比較例1で得られたカチオン変性シリカ水分散液を、孔径10μmのフィルター(SLFタイプ(デプス型)、株式会社ロキテクノ製)を用いてろ過を行った。このろ過後のカチオン変性シリカ水分散液を、カチオン変性シリカの濃度が5.4質量%となるように脱イオン水に分散させた後、10-カンファースルホン酸を用いてpHを4.0に調整した。さらに、このカチオン変性シリカ水分散液を孔径3.0μmのフィルター(SLFタイプ(デプス型)、株式会社ロキテクノ製)を用いてろ過を行い、比較例4の研磨用組成物(スラリー)を調製した。 In addition, the aqueous cation-modified silica dispersion obtained in Comparative Example 1 was filtered using a filter with a pore size of 10 μm (SLF type (depth type), manufactured by Roki Techno Co., Ltd.). This filtered aqueous cation-modified silica dispersion was dispersed in deionized water so that the concentration of cation-modified silica was 5.4% by mass, and then adjusted to pH 4.0 using 10-camphorsulfonic acid. It was adjusted. Furthermore, this cation-modified silica aqueous dispersion was filtered using a filter with a pore size of 3.0 μm (SLF type (depth type), manufactured by Roki Techno Co., Ltd.) to prepare a polishing composition (slurry) of Comparative Example 4. .

実施例21および比較例4の研磨用組成物に存在する粗大粒子の数を、上記粗大粒子数の測定と同様にLPCにより測定した。 The number of coarse particles present in the polishing compositions of Example 21 and Comparative Example 4 was measured by LPC in the same manner as in the measurement of the number of coarse particles.

Figure 2022179329000003
Figure 2022179329000003

上記表3から明らかなように、実施例で得られた水分散液中のカチオン変性シリカ水分散液を用いて調整した実施例21の研磨用組成物では、比較例4と比べて粗大粒子の個数が少なかった。粗大粒子の少ない研磨用組成物を用いて研磨を行うことにより、研磨時にディフェクトが発生することを抑制できる。 As is clear from Table 3 above, the polishing composition of Example 21, which was prepared using the cation-modified silica water dispersion in the water dispersion obtained in Example, had a larger number of coarse particles than Comparative Example 4. number was small. By performing polishing using a polishing composition containing few coarse particles, it is possible to suppress the occurrence of defects during polishing.

Claims (9)

シリカを含む分散液と、カチオン性基を有するシランカップリング剤を0.03質量%以上1質量%未満の濃度で含む溶液と、を混合して、カチオン変性シリカを含む分散液を得ることを含む、研磨用組成物の製造方法。 A dispersion containing silica and a solution containing a silane coupling agent having a cationic group at a concentration of 0.03% by mass or more and less than 1% by mass are mixed to obtain a dispersion containing cation-modified silica. A method for producing a polishing composition, comprising: 前記シリカと前記カチオン性基を有するシランカップリング剤との混合質量比(シリカ/カチオン性基を有するシランカップリング剤)は、100/0.05~100/0.8である、請求項1に記載の製造方法。 Claim 1, wherein the mixing mass ratio of the silica and the silane coupling agent having a cationic group (silica/silane coupling agent having a cationic group) is 100/0.05 to 100/0.8. The manufacturing method described in . 前記溶液中の前記カチオン性基を有するシランカップリング剤の濃度が0.05質量%以上0.6質量%以下である、請求項1または2に記載の製造方法。 The production method according to claim 1 or 2, wherein the concentration of the silane coupling agent having a cationic group in the solution is 0.05% by mass or more and 0.6% by mass or less. 前記混合は、前記シリカを含む分散液に対して、前記カチオン性基を有するシランカップリング剤を含む溶液を添加することを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the mixing includes adding a solution containing a silane coupling agent having a cationic group to the dispersion containing silica. 前記シリカはコロイダルシリカである、請求項1~4のいずれか1項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 4, wherein the silica is colloidal silica. 前記カチオン性基を有するシランカップリング剤は、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルジメトキシメチルシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルジメトキシメチルシラン、3-アミノプロピルジメトキシメチルシラン、トリメトキシ[3-(メチルアミノ)プロピル]シラン、トリメトキシ[3-(フェニルアミノ)プロピル]シラン、[3-(N,N-ジメチルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン、[3-(6-アミノヘキシルアミノ)プロピル]トリメトキシシラン、N-メチル-3-(トリエトキシシリル)プロパン-1-アミン、N-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]ブタン-1-アミン、およびビス[(3-トリメトキシシリル)プロピル]アミンからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1~5のいずれか1項に記載の製造方法。 The silane coupling agent having a cationic group includes 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-(2-aminoethylamino)propyltrimethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propyltriethoxysilane, 3-(2-aminoethylamino)propyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, trimethoxy[3-(methylamino)propyl]silane, trimethoxy[ 3-(phenylamino)propyl]silane, [3-(N,N-dimethylamino)propyl]trimethoxysilane, [3-(6-aminohexylamino)propyl]trimethoxysilane, N-methyl-3-( at least one selected from the group consisting of triethoxysilyl)propan-1-amine, N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]butan-1-amine, and bis[(3-trimethoxysilyl)propyl]amine The production method according to any one of claims 1 to 5, which is a seed. 前記カチオン変性シリカを含む分散液をろ過することをさらに含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 6, further comprising filtering the dispersion containing the cation-modified silica. 前記カチオン変性シリカを含む分散液と、pH調整剤とを混合することをさらに含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 7, further comprising mixing the dispersion containing the cation-modified silica with a pH adjuster. カチオン性基を有するカチオン変性シリカと、
分散媒と、を含み、
前記カチオン変性シリカは、下記の測定方法により測定される粒子径が0.7μmを超える粗大粒子の数が500,000個/mL以下である、研磨用組成物:
(測定方法)
水中にカチオン変性シリカを0.27質量%の濃度で分散させ、かつpHを4.0に調整した水分散液を調製した後、得られたカチオン変性シリカ水分散液中に存在する粒子径が0.7μmを超える粗大粒子の単位体積(1mL)当たりの数を、液中パーティクルカウンターを用いて測定する。
a cation-modified silica having a cationic group;
a dispersion medium,
The polishing composition, wherein the cation-modified silica contains 500,000 particles/mL or less of coarse particles having a particle diameter of more than 0.7 μm as measured by the following measuring method:
(Measuring method)
After dispersing cation-modified silica in water at a concentration of 0.27% by mass and preparing an aqueous dispersion with a pH adjusted to 4.0, the particle size present in the resulting cation-modified silica aqueous dispersion is The number of coarse particles exceeding 0.7 μm per unit volume (1 mL) is measured using a liquid particle counter.
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