JP5881394B2 - シリカ系複合粒子およびその製造方法 - Google Patents
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Landscapes
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Description
また、特許文献2には、平均粒子径が10〜100nmの真球状のコロイダルシリカを分散させた研磨材を用いて二酸化シリコン膜を研磨する例が記載されている。特許文献2に記載のコロイダルシリカを含む研磨材は、安価で優れた研磨性能を有するものの、例えば酸化セリウムのような粒子と比較すると研磨速度が落ちる場合があるため、このようなコロイダルシリカの研磨速度をさらに向上させることが求められていた。
(1)非晶質のシリカ粒子Aの表面に、ジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む結晶質の酸化物層Bを有することを特徴とするシリカ系複合粒子。
(2)非晶質のシリカ粒子Aの表面に、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む非晶質の酸化物層Cを有し、さらに、その上にジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む結晶質の酸化物層Bを有することを特徴とするシリカ系複合粒子。
(3)前記結晶質の酸化物層Bの固形分重量(b)が、前記シリカ粒子Aの固形分重量(a)に対して(b)/(a)=0.01〜1.5の範囲にあることを特徴とする(1)または(2)のシリカ系複合粒子。
(4)前記シリカ系複合粒子の平均粒子径が 10〜1000nmの範囲にあることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかのシリカ系複合粒子。
(5)前記非晶質の酸化物層Cがポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸鉄、ペルオキソチタン酸、硝酸第一セリウムより選ばれたいずれか1種以上に由来することを特徴とする(2)のシリカ系複合粒子。
(6)(1)〜(5)のいずれかのシリカ系複合粒子を含む研磨用スラリー。
(7)(1)のシリカ系複合粒子の製造方法であって、下記工程(1)シリカ粒子Aを含むシリカゾルに、金属としてケイ素元素のみを含む金属塩および/または高分子化合物を添加したのち、5〜98℃で0.5〜24時間攪拌して混合液を得る工程と、(2)前記工程で得られた混合液に、さらにジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む金属塩および/または高分子化合物を添加して5〜98℃で0.5〜24時間攪拌してシリカ系複合粒子の前駆体粒子を含む分散液を得る工程と、(3)前記工程(2)で得られた分散液を乾燥させたのち、400〜1200℃で焼成する工程を含むことを特徴とするシリカ系複合粒子の製造方法。
(8)(2)のシリカ系複合粒子の製造方法であって、下記工程(1´)シリカ粒子Aを含むシリカゾルに、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む金属塩および/または高分子化合物(ただし、シリカ元素のみを含む場合を除く)を添加したのち、5〜98℃で0.5〜24時間攪拌して混合液を得る工程と、(2´)前記工程で得られた混合液に、さらにジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む金属塩および/または高分子化合物を添加して5〜98℃で0.5〜24時間攪拌してシリカ系複合粒子の前駆体粒子を含む分散液を得る工程と、(3´)前記工程(2´)で得られた分散液を乾燥させたのち、400〜1200℃で焼成する工程を含むことを特徴とするシリカ系複合粒子の製造方法。
(9)前記工程(2)で得られた分散液に、酸またはアルカリを添加して、pH5〜9の範囲に調整したのち、前記工程(3)に処することを特徴とする(7)または(8)に記載のシリカ系複合粒子の製造方法。
本発明に係るシリカ系複合粒子は、非晶質のシリカ粒子Aの表面に、ジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む結晶質の酸化物層Bを有することを特徴としている。
上記元素は、本願発明で用いる非晶質のシリカ粒子Aの表面との反応性に優れるので酸化物層Bを形成しやすく、またこのような元素を含む酸化物層Bは研磨速度が向上するため好ましい。
前記酸化物層Bは結晶質であることが好ましい。前記酸化物層Bが非晶質であると、シリカ系複合粒子の研磨速度が向上しないため好ましくない。
ただし、前記酸化物層Bは、本願発明の効果を損なわない範囲内であれば、部分的に非晶質の酸化物を含んでいてもかまわない。
なお、前記シリカ粒子Aおよび前記酸化物層Bの結晶性については、測定方法の欄に後述するとおり、XRD回折法により判別することができる。
前記酸化物層Bは単独酸化物層であっても複合酸化物層であってもよく、さらに副成分として他の元素、例えばアルミニウム、塩素、窒素および硫黄などを含んでいてもよい。
前記酸化物層Bはシリカ粒子Aの表面に部分的に修飾されているものであっても全体的に被覆されているものであってもよいが、固形分重量比で以下のような被覆量の範囲であることが好ましい。
前記結晶質の酸化物層Bの固形分重量(b)が、前記シリカ粒子Aの固形分重量(a)に対して(b)/(a)=0.01〜1.5、より好ましくは0.01〜1.2の範囲にあることが好ましい。
なお、酸化物層Bの固形分重量(b)は酸化物層Bに含まれる金属元素の酸化物換算基準(ZrO2、TiO2、Fe2O3、Mn2O3、ZnO、CeO2、Y2O3、CaO、MgO、La2O3、SrO)とし、フッ素の場合は原子換算基準(F)の重量の合計とする。
前記固形分重量比(b)/(a)が0.01未満だと、シリカ粒子が結晶質となる場合があるので、好ましくない。
前記固形分重量比(b)/(a)が1.5を超えると、単独の酸化物微粒子が発生する場合があるので、好ましくない。
前記酸化物層Bの厚みについては、特に制限されるものでなく、最終的なシリカ系複合粒子の平均粒子径が10〜1000nmの範囲になるような厚みであればよく、上記の固形分重量比範囲を満たすものであればより好ましい。
前記シリカ系複合粒子の平均粒子径は10〜1000nm、より好ましくは50〜200nmの範囲にあることが好ましい。
前記平均粒子径が10nm未満の場合には、シリカ粒子が結晶質となる場合があり、また前記平均粒子径が1000nmを超えると研磨時に研磨基材の表面にキズが発生する場合があるので、好ましくない。
前記シリカ系複合粒子の形状については、特に制限されるものではなく、例えば球状、略球状、金平糖状などの形状を挙げることができる。
シリカ粒子Aと酸化物層Bと酸化物層Cとを有するシリカ系複合粒子
本発明に係るシリカ系複合粒子のもうひとつの形態は、非晶質のシリカ粒子Aの表面に、アルミニウム、ジルコニウム、ジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む非晶質の酸化物層Cを有し、さらに、その上にジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む結晶質の酸化物層Bを有することを特徴とするものである。
研磨用スラリー
本発明に係る研磨用スラリーは、本発明に係るシリカ系複合粒子を含むことを特徴としている。
シリカ系複合粒子の製造方法
本発明に係るシリカ系複合粒子の製造例を以下に説明する。
シリカ粒子Aと酸化物層Bを有するシリカ系複合粒子の製造方法
本発明に係るシリカ系複合粒子のうち、シリカ粒子Aの表面に酸化物層Bを有する粒子の好ましい製法の一例は、下記工程
(1)非晶質のシリカ粒子Aを含むシリカゾルに、金属としてケイ素元素のみを含む金属塩および/または高分子化合物を添加したのち、5〜98℃で0.5〜24時間攪拌して混合液を得る工程と、
(2)前記工程で得られた混合液に、さらにジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む金属塩および/または高分子化合物を添加して5〜98℃で0.5〜24時間攪拌してシリカ系複合粒子の前駆体粒子を含む分散液を得る工程と、
(3)前記工程で得られた分散液を乾燥させたのち、400〜1200℃で焼成する工程
を含むことを特徴としている。
工程(1)
この工程では、非晶質のシリカ粒子Aを含むシリカゾルに、金属としてケイ素元素のみを含む金属塩および/または高分子化合物を添加したのち、5〜98℃で0.5〜24時間攪拌することによって、シリカ粒子A表面にケイ素を含む水酸化物を形成させる。このとき前記水酸化物と同時に酸化物が形成していてもよい。
工程2
この工程は、前記工程(1)で得られた混合液に、さらにジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む金属塩および/または高分子化合物を添加して5〜98℃で0.5〜24時間攪拌することにより、表面にケイ素の水酸化物を形成させたシリカ粒子Aの表面に、前記元素を含む水酸化物および/または酸化物を形成させ、シリカ系複合粒子の前駆体粒子を含む分散液を得る工程である。
工程(3)
この工程では、前記工程で得られた分散液を乾燥させたのち、400〜1200℃で焼成することにより、非晶質のシリカ粒子Aの表面に結晶質の酸化物層Bを形成させ、シリカ複合粒子を得る工程である。
シリカ粒子Aと酸化物層Bと酸化物層Cを有するシリカ系複合粒子の製造方法
本発明に係るシリカ系複合粒子のうち、シリカ粒子Aの表面に酸化物層Cを有し、その表面に酸化物層Bを有する粒子の好ましい製法の一例は、下記工程
(1´)シリカ粒子Aを含むシリカゾルに、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む金属塩および/または高分子化合物(ただし、ケイ素のみを含む場合を除く)を添加したのち、5〜98℃で0.5〜24時間攪拌して混合液を得る工程と、
(2´)前記工程で得られた混合液に、さらにジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む金属塩および/または高分子化合物を添加して5〜98℃で0.5〜24時間攪拌してシリカ系複合粒子の前駆体粒子を含む分散液を得る工程と、
(3´)前記工程で得られた分散液を乾燥させたのち、400〜1200℃で焼成する工程
を含むことを特徴としている。
工程(1´)
この工程は、非晶質のシリカ粒子Aを含むシリカゾルに、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む金属塩および/または高分子化合物を添加したのち、5〜98℃で0.5〜24時間攪拌することにより、シリカ粒子Aの表面に、上記元素を含む水酸化物および/または酸化物を形成する工程である。
この水酸化物および/または酸化物は非晶質の酸化物層Cの前駆体であって、この工程によりシリカ粒子Aを安定化させ、酸化物層Bが形成しやすくなるので、シリカ系複合粒子の研磨速度向上と焼結抑制効果が大幅に増大する。
上述するような元素はシリカ粒子表面で複合酸化物を形成して安定化しやすく、また、後の工程で形成する酸化物層Bの前駆体との反応性がよく、酸性のpH領域においても電気的反発が少ないため、より大量の酸化物層Bを均一に形成することができ、シリカ系複合粒子の研磨速度と焼結抑制効果が非常に優れるので、好ましい。
工程(2´)
この工程では、前記工程で得られた混合液に、さらにジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む金属塩および/または高分子化合物を添加して5〜98℃で0.5〜24時間攪拌することにより、シリカ前記工程でシリカ粒子の表面に形成させた酸化物層Cの前駆体の表面に、さらに酸化物層Bの前駆体を形成させ、シリカ系複合粒子の前駆体粒子を含む分散液を得る工程である。
工程(3´)
この工程は、前記工程で得られた分散液を乾燥させたのち、400〜1200℃で焼成することによって、シリカ粒子Aの表面に非晶質の酸化物層Cと結晶質の酸化物層Bを形成させ、シリカ複合粒子を得る工程である。
研磨スラリーの製造方法
上記のような製造方法により得られたシリカ系複合粒子の焼成体を、粉砕したのち、分散溶媒に分散させ、必要に応じて希釈または濃縮することにより、シリカ系複合粒子を含む研磨スラリーを得ることができる。
されるものではない。
[測定方法]
(1)平均粒子径の測定方法
シリカ系複合粒子の平均粒子径は、シリカ系複合粒子を固形分濃度で1重量%含む水分散液を、日機装株式会社マイクロトラックUPA装置に供して、レーザー回折・散乱法により、シリカ系複合粒子の平均粒子径を求めた。
(2)シリカ系複合粒子の結晶構造の解析方法
実施例および比較例で得られたシリカ系複合粒子の焼成粉体を乳鉢にて10分粉砕し、X線回折装置(理学電気(株)製、RINT1400)により測定したXRD回折パターンから結晶構造を調べた。
(3)シリカ系複合粒子の組成分析
[SiO2含有量の測定方法]
シリカ系複合粒子の固形分重量から、不純物としてのナトリウム成分(Na2O換算)と、酸化物層Bの含有量と、酸化物層Cを含む場合にはその含有量とを差し引いたものをSiO2の含有量として求めた。
[Na2O含有量の測定方法]
実施例で調製したシリカ系複合粒子の研磨用スラリー2gを容量100mlの白金皿に採取したのち0.1mgまで秤量し、これをサンドバス上で200℃、20分間乾燥させたのち、バーナーで700℃、5分間加熱して有機物を除去後、10mlのHFと5mlのH2SO4を加えて白煙が出るまで加熱する。さらに、これを100mlとなるように純水で希釈した後、原子吸光装置((株)日立製作所製、Z−5300、ソフトウェアZ−2000)を用いて、シリカ系複合粒子に含まれるナトリウムの含有量をNa2O換算基準で測定した。なお、カリウムも同様の方法で測定できる。
[Al2O3、ZrO2、Fe2O3、CeO2含有量の測定方法]
1)実施例で調製したシリカ系複合粒子の研磨用スラリー2gを白金皿に採取し、0.1mgまで秤量する。2) 濃度63%の硫酸2mlとフッ化水素酸20mlを加えて、400℃のサンドバス上で加熱し、蒸発乾固する。3) 上記2)で得られた試料を室温まで冷却したのち、塩酸5mlと水を約30ml加えて、サンドバス上で加熱し溶解させる。4) 上記3)で得られた試料を室温まで冷却したのち、容量200mlのフラスコに供して、水で200mlに希釈して試料溶液を作成する。5) 上記4)で得られた試料溶液に含まれるアルミニウム、ジルコニウム、鉄、セリウムの量を、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(島津製作所(株)製、ICPS−8100、解析ソフトウェアICPS−8000)により測定し、Al2O3、ZrO2、TiO2、Fe2O3、CeO2換算基準での重量%を求めた。
[TiO2含有量の測定方法]
実施例で調製したシリカ系複合粒子の研磨用スラリー10gを容量100mlの白金皿に採取したのち、0.1mgまで秤量し、これをサンドバス上で200℃、20分間乾燥させたのち、バーナーで700℃、5分間加熱して有機物を除去後、10mlのHFと5mlのH2SO4を加えて白煙が出るまで加熱する。さらに、これを100mlとなるように純水で希釈した後、70〜90℃で溶解するまで加温した。これに水を加えて200mlとし、試料溶液としてICP装置((株)島津製作所製、ICPS−8100、解析ソフトウェアICPS−8000)を用いて酸化物換算基準(TiO2)換算基準での重量%を求めた。
[フッ素の含有量について]
本実施例では実施していないが、フッ素の含有量を測定する場合にはケルダール蒸留装置を用いてシリカ系複合粒子の水蒸気蒸留を行い、得られた留出液をフッ化物イオン電極を有するイオンメーターにて測定しフッ素含有量を求める。
(4)研磨用スラリーの研磨評価
被研磨基板として、ハードディスク用アルミノシリケート製ガラス基板を準備した。
[実施例1]
シリカゾルの調製
シリカ粒子を含むシリカゾル(日揮触媒化成株式開さh製カタロイドSI-80P、SiO2固形分濃度40.5%、BET比表面積換算の平均粒子径80nm、レーザー回折・散乱法による平均粒子径105nm)493.8gにイオン交換水246.9gを添加してSiO2濃度27%に調整した。これに陽イオン交換樹脂(三菱化学製SK-1BH)114gを徐々に添加して30分間攪拌を行ったのち、樹脂を分離した。この時のpHは1.8であった。次に陰イオン交換樹脂(三菱化学製SANUPC)30gを徐々に添加して30分間攪拌したのち樹脂を分離した。この時のpHは4.2であった。得られたシリカゾルにイオン交換水を加えてSiO2固形分濃度23%のシリカゾル782.6gを得た。
工程(1´)
次に、このシリカゾル782.6gを攪拌しながら、ポリ塩化アルミニウム(多木化学製PAC#1000:Al2O3固形分濃度23.55重量%)6.96gを添加して1時間攪拌することにより、水酸化アルミニウムで被覆されたシリカ粒子を含む混合液789.6gを得た。次にイオン交換水を1634g加えたのち、陰イオン交換樹脂150gを徐々に添加し、30分間攪拌したのち樹脂を分離した。この時のpHは9.5であった。こうして固形分濃度9.5重量%の混合液1800gを得た。
ついで、この混合液にイオン交換水3900gを加えて固形分濃度を3重量%とした。
工程(2´)
硝酸第一セリウム6水和物143.8gにイオン交換水を2135.2g加えてCeO2換算で2.5重量%の硝酸セリウム溶液を得た。
工程(3´)
前記工程で得られたpH7の分散液を100℃の乾燥機中で16時間乾燥させたのち、1000℃のマッフル炉にて2時間焼成を行った。
[実施例2]
ペルオキソチタン酸の調製
8.4%のNH4OH水溶液1286gを5℃に調整し、攪拌しながらTiO2換算基準で2.1重量%のTiCl4水溶液906gを添加して、水酸化チタンのゲル液を得た。
工程(1´)
実施例1の工程(1´)と同様の方法で、固形分9.5重量%の、水酸化アルミニウムで被覆されたシリカ粒子を含む混合液1800gを得た。
工程(2´)
前記工程で得た混合液のうち1066gをとり、イオン交換水959gで希釈して固形分濃度5重量%の混合液2025gとした。
工程(3´)
前記工程で得られた分散液を室温に冷却し、100℃の乾燥機で16時間乾燥させたのち、1000℃のマッフル炉にて2時間焼成することにより、シリカ粒子の表面にアルミニウムを含む酸化物層とチタニウムを含む酸化物層を有するシリカ系複合粒子を含む焼成粉体を得た。
この焼成体に含まれるシリカ系複合粒子のXRD回折パターンを観察したところ、シリカ粒子とアルミニウムを含む酸化物層に由来する結晶ピークは観測されず非晶質であることがわかった。またアナターゼ型のTiO2に由来する結晶ピークが観測され、チタニウムを含む酸化物層は結晶質であることがわかった。
また、このシリカ系複合粒子に含まれるSiO2は91.3重量%、TiO2は7.1重量%であり、シリカ粒子Aの重量(a)とチタニウムを含む結晶質の酸化物層の重量(b)の重量比(b)/(a)は0.08であった。
[実施例3]
ポリジルコン酸溶液の調製
オキシ塩化ジルコニウム8水和物78.5gにイオン交換水2921.5gを加えて溶解させた。これをイオン交換水2740.5gに添加しながら攪拌し、さらに15%NH4OH溶液を添加して、pH8.5に調整し、ジルコニア水酸化物のゲル液5799gを得た。
工程(1´)
実施例1と同様の方法にて、水酸化アルミニウムで被覆されたシリカ粒子の混合液(固形分濃度9.5重量%)1800gを製造した。
工程(2´)
前記工程で得られた水酸化アルミニウムで被覆されたシリカ粒子の混合液1800gのうち、1776gに、前記工程で製造したポリジルコン酸溶液2662gを添加し、98℃で2時間加熱して、シリカ系複合粒子の前駆体粒子を含む分散液4438gを得た。
工程(3´)
この分散液を100℃乾燥機中で16時間乾燥させ、1000℃のマッフル炉にて2時間焼成し、シリカ系複合粒子を含む焼成粉体を得た。
この焼成体に含まれるシリカ系複合粒子のXRD回折パターンを観察したところ、シリカ粒子とアルミニウムを含む酸化物層に由来する結晶ピークは観測されず非晶質であることがわかった。またZrO2に由来する結晶ピークが観測され、ジルコニウムを含む酸化物層は結晶質であることがわかった。
またこの研磨スラリーに含まれるシリカ系複合粒子のレーザー回折・散乱法による平均粒子径は221nmであった。
[実施例4]
ポリ硫酸鉄溶液の調製
Fe2O3濃度16.15%の多木化学製ポリ硫酸第二鉄(ダンパワー)にイオン交換水を添加してFe2O3濃度2重量%のポリ硫酸鉄溶液を調製した。
工程(1´)
実施例1の工程(1´)と同様の工程で水酸化アルミニウムによって被覆されたシリカ粒子の混合液1800g(固形分濃度9.5重量%)を調製し、そのうち1776gにイオン交換水1598gを加えて固形分濃度5重量%に調整した。
工程(2´)
この混合液3374gを攪拌しながら、温度25℃において前記工程(1´)で調製したポリ硫酸鉄溶液315gを添加し、1時間攪拌を行って、シリカ系複合粒子の前駆体粒子を含む分散液3689gを得た。
工程(3´)
前記工程で得たpH6.8の分散液を100℃の乾燥機で16時間乾燥させ、1000℃のマッフル炉で2時間焼成しシリカ系複合粒子の焼成粉体を得た。
この焼成体に含まれるシリカ系複合粒子のXRD回折パターンを観察したところ、シリカ粒子とアルミニウムを含む酸化物層に由来する結晶ピークは観測されず非晶質であることがわかった。
また、ヘマタイトのFe2O3に由来する結晶ピークが確認され、鉄を含む酸化物層は結晶質であることがわかった。
また、このシリカ系複合粒子に含まれるSiO2は92.6重量%、Fe2O3は5.7重量%であり、シリカ粒子Aの重量(a)と鉄を含む結晶質の酸化物層の重量(b)の重量比(b)/(a)は0.06であった。
この焼成粉体126gにイオン交換水378gを加え、直径0.5mmのガラスメジアにて150分間湿式粉砕を行い固形分濃度20重量%のスラリー410gを得た。これをイオン交換水で9重量%に希釈し研磨用スラリーとして評価したところ、研磨速度は174nm/minであった。
またこの研磨スラリーに含まれるシリカ系複合粒子のレーザー回折・散乱法による平均粒子径は439nmであった。
[比較例1]
シリカ粒子を含むシリカゾル(日揮触媒化成株式会社製カタロイドSI-80P、SiO2固形分濃度40.5%、BET比表面積換算の平均粒子径80nm、レーザー回折・散乱法による平均粒子径105nm)493.8gにイオン交換水を添加してSiO2固形分濃度9重量%のシリカゾルとして、これを研磨用スラリーとして評価したところ、研磨速度は30nm/minであった。
[比較例2]
実施例1のシリカゾルの調製の工程にて製造したシリカゾル(粒子径80nm)に3重量%のアンモニア水を添加してpHを7としたのち、100℃の乾燥機で16時間乾燥させて、1000℃のマッフル炉で2時間焼成を行いシリカ粒子の焼成粉体200gを得た。
[比較例3]
実施例1のシリカゾルの調製の工程で得られたシリカゾルに、イオン交換水を加えてSiO2固形分濃度5重量%としたのち、このシリカゾル2025gに3%のアンモニア水を添加してpH9.5とした。
[比較例4]
実施例1の工程(1´)で調製した、水酸化アルミニウムで被覆されたシリカ粒子の混合液1800gに5重量%の酢酸を加えてpH7とし、100℃の乾燥機で16時間乾燥させたのち、1000℃のマッフル炉で2時間焼成を行いシリカ系複合粒子の複合粉体155gを得た。このシリカ系複合粒子のXRDパターンを測定したところ、ケイ素およびアルミニウムに由来する結晶ピークは確認されなかった。
またこの研磨スラリーに含まれるシリカ系複合粒子のレーザー回折・散乱法による平均粒子径は167nmであった。
評価結果を表1に示す。
Claims (7)
- 非晶質のシリカ粒子Aの表面に、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む非晶質の酸化物層であって、非晶質のシリカ層とは異なる非晶質の酸化物層Cを有し、さらに、その上にジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む結晶質の酸化物層Bを有することを特徴とするシリカ系複合粒子。
- 前記結晶質の酸化物層Bの固形分重量(b)が、前記シリカ粒子Aの固形分重量(a)に対して(b)/(a)=0.01〜1.5の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のシリカ系複合粒子。
- 前記シリカ系複合粒子の平均粒子径が10〜1000nmの範囲にあることを特徴とする請求項1または2に記載のシリカ系複合粒子。
- 前記非晶質の酸化物層Cがポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸鉄、ペルオキソチタン酸、硝酸第一セリウムより選ばれたいずれか1種以上に由来することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のシリカ系複合粒子。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のシリカ系複合粒子を含む研磨用スラリー。
- 請求項1に記載のシリカ系複合粒子の製造方法であって、下記工程
(1')シリカ粒子Aを含むシリカゾルに、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む金属塩および/または高分子化合物(ただし、シリカ元素のみを含む場合を除く)を添加したのち、5〜98℃で0.5〜24時間攪拌して混合液を得る工程と、
(2')前記工程で得られた混合液に、さらにジルコニウム、チタニウム、鉄、マンガン、亜鉛、セリウム、イットリウム、カルシウム、マグネシウム、フッ素、ランタニウム、ストロンチウムより選ばれた1種以上の元素を含む金属塩および/または高分子化合物を添加して5〜98℃で0.5〜24時間攪拌してシリカ系複合粒子の前駆体粒子を含む分散液を得る工程と、
(3')前記工程で得られた分散液を乾燥させたのち、400〜1200℃で焼成する工程
を含むことを特徴とするシリカ系複合粒子の製造方法。 - 前記工程(2')で得られた分散液に、酸またはアルカリを添加して、pH5〜9の範囲に調整したのち、前記工程(3')に処することを特徴とする請求項6に記載のシリカ系複合粒子の製造方法。
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