KR101750741B1 - Cmp용 실리카, 수성 분산액 및 cmp용 실리카의 제조 방법 - Google Patents

Cmp용 실리카, 수성 분산액 및 cmp용 실리카의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

적당히 높은 연마 속도를 확보하면서도 연마시의 스크래치를 저감 하는 것이다. 이하의 (A)∼(C)를 만족하는 CMP용 실리카, CMP용 실리카를 이용한 수성 분산액 및 CMP용 실리카의 제조 방법.
(A) BET 비표면적(比表面積)이 40 m2/g 이상 180 m2/g 이하
(B) 헬륨 가스 피크노미터 방법에 의해 측정한 입자 밀도가 2.24 g/cm3 이상
(C) TEM/화상 해석에 의해 산출한 1차 입자 직경의 변동 계수가 0.40 이하

Description

CMP용 실리카, 수성 분산액 및 CMP용 실리카의 제조 방법{SILICA FOR CMP, AQUEOUS DISPERSION, AND PROCESS FOR PRODUCING SILICA FOR CMP}
본 발명은, CMP용 실리카, 수성 분산액 및 CMP용 실리카의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 고집적화(高集積化)에 따라, 배선 기술은 더욱 더 미세화 그리고 다층화의 방향으로 나아가고 있다. 그리고, 상기 배선 기술의 다층화에 의해 반도체 기판 표면의 단차(段差)가 커지고, 배선이 기판에 대한 구배(勾配)가 급준해 지므로, 그 상부에 형성되는 배선의 가공 정밀도나 신뢰성을 저하시키는 경향이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위해서, 화학 기계적 연마법(이하, CMP법이라고도 함)이 주목받고 있다. CMP법이란, 연마 입자 등의 입자에 의한 기계적인 제거 작용과 가공액에 의한 화학적인 제거작용을 중첩시킨 연마 방법이며, 실리카나 알루미나 등의 미립자를 알칼리성 혹은 산성의 화학적 수용액중에 혼합 분산시킨 연마제(수성 분산액)와 연마 패드(polishing pad)가 사용된다. 실리콘 웨이퍼면을 예로 하면, 연마 입자에 의해 직접 삭제하기 보다, 웨이퍼면에 생성된 수화물막이 연마 입자에 의해 제거되어 가공이 진행한다고 일반적으로 생각되고 있다. 가공 변질층의 깊이도 대부분 전무(皆無)에 가까워, 고능률로 경면으로 가공할 수 있는 특징이 있다.
가공 대상에 따라, 연마 패드나 연마 입자나 가공액의 종류, 농도, pH 등을 선택하여 가공한다. 예를 들면, 산화막(SiO2)의 CMP는, KOH 등의 알칼리에 의해 pH를 제어한 실리카 슬러리를 이용하고, Si-O-Si 결합을 떼어내어, Si(OH)4와 같은 수화물로 한 후, 미립자에 의해 제거해 나간다. 한편, 메탈(metal)의 CMP는, 산화제를 첨가한 산성 용액중에 알루미나나 실리카 입자를 분산시킨 슬러리를 이용하고, 메탈 표면에 생성시킨 메탈 산화막을 미립자가 제거하는 메커니즘(mechanism)이라고 생각되고 있다.
상기 CMP법은, 반도체 디바이스의 제조 공정중에 있어서, 실리콘 산화막 등의 층간절연막이나 배선층을 형성하는 알루미늄·텅스텐·동등의 금속막이나 TiN·TaN·SiN 등의 재료를 평탄화하는 수법으로서 근년 급속히 보급되고 있다. 이 CMP법에 있어서 사용되는 연마제에 관해서는, 연마 대상에 대해서 오염이 적은 것, 스크래치가 적은 것, 연마 능률이 높은 것, 실리콘 산화막을 연마하는 선택비가 높은 것 등 여러가지 성능이 요구되고 있다.
상기 연마제의 성능은, 주원료인 실리카나 산화 세륨과 같은 연마 입자 성분에 기인하는 것이 크다. 예를 들면, 종래 자주 사용되고 있는 흄드 실리카를 연마 입자에 이용한 연마제는, 순도가 뛰어나고 연마 능률이 높기는 하지만, CMP법에 있어서는, 화학 성분의 영향도 있어 스크래치가 많이 발생하는 과제가 있었다. 콜로이달 실리카(colloidal silica)를 연마 입자에 이용한 연마제에서는, 스크래치가 저감되지만, 흄드 실리카와 비교해 연마 능률이 낮고, 순도면에서도 과제가 있었다. 산화 세륨을 연마 입자에 이용했을 경우에는, 연마 능률이 높은 것은 알려져 있지만, 분산 안정성이 나쁜 것에 기인하는 스크래치가 많고, 순도면에서도 과제가 있었다.
특허 문헌 1에는, 콜로이달 실리카와 흄드 실리카를 사용한 화학 기계적 연마용 슬러리(이하, CMP용 슬러리라고도 함)의 스크래치 특성이 비교되고 있고, 흄드 실리카를 사용한 CMP용 슬러리는, 콜로이달 실리카를 사용한 것보다 스크래치가 많아지는 경향이 나타나고 있다.
일본특허 제 4257687호
상기 CMP법에 있어서 스크래치가 발생하면, 디바이스의 배선이 단선(斷線)하거나 쇼트(short)하거나 하기 때문에, 디바이스의 제품 비율을 대폭적으로 저하시키는 원인이 된다. 한편, CMP법에서는, 생산성을 확보하는 관점으로부터 일정값 이상의 연마 속도도 요구된다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 적당히 높은 연마 속도를 확보하면서도 연마시의 스크래치를 저감하는 것이 가능한 CMP용 실리카, 이것을 이용한 수성 분산액 및 CMP용 실리카의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 열심히 연구를 실시한 결과, 실리카 특히 흄드 실리카를 CMP용의 연마 입자로서 이용했을 경우, 실리카의 입자 밀도 및 1차 입자 직경의 분포가 스크래치의 발생에 중요한 영향을 미치고 있는 것을 발견했다. 상기 실리카의 입자 밀도 및 1차 입자 직경의 분포가 연마시의 스크래치의 발생에 어떻게 영향을 주는지 그 메커니즘에 대해서는 확실하지 않다. 그러나, 본 발명자들은, 실리카의 입자 밀도가 낮으면, 응집 입자가 연마 입자로서 피연마면에 억눌러졌을 때의 탄성 변형이 커져, 스크래치가 발생하기 쉬워지는 것은 아닐까 생각했다. 또, 본 발명자들은, 실리카의 1차 입자 직경의 분포가 커지면, 연마 입자가 되는 응집 입자의 입자 형상이나 입도 분포에 불균형이 커져, 역시 스크래치를 발생하기 쉬워지는 것은 아닐까 생각했다.
그리고, 종래 제어를 시도한 적이 없었던 실리카의 입자 밀도를 특정한 값으로 크게 함과 동시에, 실리카의 1차 입자 직경의 분포를 특정한 값으로 작게 하는 것에 의해서, CMP법에 이용해도, 연마시의 스크래치를 현저하게 저감하는 것이 가능한 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 CMP용 실리카는, 이하의 (A)∼(C)를 만족하는 것을 특징으로 한다.
(A) BET 비표면적(比表面積)이 40 m2/g 이상 180 m2/g 이하
(B) 헬륨 가스 피크노미터 방법에 의해 측정한 입자 밀도가 2.24 g/cm3 이상
(C) TEM/화상 해석에 의해 산출한 1차 입자 직경의 변동 계수가 0.40 이하
본 발명의 CMP용 실리카의 일실시형태는, 3nm∼70nm의 입자 직경 범위에 있어서의 프랙탈 형상 파라미터 αmax값이 2.9 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 CMP용 실리카의 다른 실시형태는, Fe의 함유량이 Fe2O3 환산으로 0.4 ppm 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 CMP용 실리카의 다른 실시형태는, Al 함유량이 Al2O3 환산으로 0.3 ppm 이하, Ni 함유량이 0.1 ppm 이하, Cr 함유량이 0.1 ppm 이하, 붕소 함유량이 1.3 ppm 이하, 인 함유량이 0.5 ppm 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 CMP용 실리카의 다른 실시형태는, 실란 화합물의 화염 가수분해 반응에 의해 제조되는 흄드 실리카로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 수성 분산액은, 본 발명의 CMP용 실리카를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 CMP용 실리카의 제조 방법은, 반응기 내에 형성한 화염중에서 실란 화합물을 가수분해함으로써 CMP용 실리카를 제조하는 CMP용 실리카의 제조 방법에 있어서, 단열 화염 온도가 1800℃ 이상이고, 반응기 내의 압력이 10 kPaG 이상인 제조 조건하에서, 이하의 (A)∼(C)를 만족하는 CMP용 실리카를 제조하는 것을 특징으로 한다.
(A) BET 비표면적이 40 m2/g 이상 180 m2/g 이하
(B) 헬륨 가스 피크노미터 방법에 의해 측정한 입자 밀도가 2.24 g/cm3 이상
(C) TEM/화상 해석보다 산출한 1차 입자 직경의 변동 계수가 0.40 이하
본 발명의 CMP용 실리카의 제조 방법의 일실시형태는, 화염의 형성을 다중관 버너에 의해 실시하고, 상기 실란 화합물을 다중관 버너의 중심관에 공급함으로써 상기 실란 화합물을 화염에 공급하며, 다중관 버너의 중심관에 있어서의 가스 유속이, 표준 상태 환산으로 50 m/sec∼100 m/sec인 것이 바람직하다.
이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 적당히 높은 연마 속도를 확보하면서도 연마시의 스크래치를 저감하는 것이 가능한 CMP용 실리카, 이것을 이용한 수성 분산액 및 CMP용 실리카의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, X선 소각 산란에 의한 산란 강도(l)와 산란 벡터(k)의 관계로부터 프랙탈 형상 파라미터 α값을 결정하는 방법을 설명하는 그래프이다.
본 실시형태의 CMP(Chemical-Mechanical Planarization)용 실리카(silica)는, 화학 기계적 연마에 사용되는 것이다. 본 실시형태의 CMP용 실리카의 연마 용도는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 반도체 디바이스의 CMP 공정, 구체적으로는, 도체인 금속막의 CMP, 반도체인 폴리실리콘(polysilicon)의 CMP 및 부도체(不導體)인 실리콘 산화막(절연막)의 CMP 등으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 연마 용도가 바람직하다. 또, 본 실시형태의 CMP용 실리카의 제조 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 실란 화합물(silane compound)의 화염 가수분해 반응(flame hydrolysis reaction), 즉, 실란 화합물을, 수소 가스 등을 연소해 수증기를 발생하는 가연성 가스와 공기 등의 산소 함유 가스의 화염중에서 가수분해시키는 제조 방법을 채용하는 것이 특히 바람직하다.
본 실시형태의 CMP용 실리카는, BET 비표면적이 40 m2/g 이상 180 m2/g 이하 이다. 이 BET 비표면적은, 50 m2/g 이상 155 m2/g 이하인 것이 바람직하고, 75 m2/g 이상 100 m2/g 이하인 것이 보다 바람직하다. BET 비표면적이 40 m2/g보다 작아지면, 연마 속도가 현저하게 저하하므로, 적당히 높은 연마 속도를 확보할 수 없게 된다. 또, BET 비표면적이 180 m2/g를 넘어 커지면, 연마시의 스크래치(scratch)가 증가한다.
본 실시형태의 CMP용 실리카에 있어서의 최대의 특징은, 1차 입자가 보통보다 치밀하며, 헬륨 가스피크노미터 방법(Helium Gas Pycnometer method)에 의해 측정한 입자 밀도가 2.24 g/cm3 이상이다. 이 입자 밀도는, 2.25 g/ cm3 이상 2.60 g/ cm3 이하가 바람직하며, 2.25 g/ cm3 이상 2.30 g/ cm3 이하가 특히 바람직하다. CMP 용도에 이용되는 일반적인 흄드실리카(fumed silica)의 입자 밀도는 2.23 g/ cm3 미만이며, 본 실시형태의 CMP용 실리카와 같이 큰 입자 밀도를 가지는 실리카를 CMP 용도의 연마 입자로서 이용하고자 하는 시도는 그 예가 없고 획기적이다.
이와 같이 입자 밀도가 큰 실리카를 연마 입자로서 사용하는 것으로써, CMP법에 있어서 피연마면(被硏磨面)에서의 스크래치의 발생을 크게 억제할 수 있다. 입자 밀도의 크기가 연마시에 있어서의 스크래치의 발생 메커니즘(mechanism)에 어떻게 영향을 주는지는 정확하게는 분명하지 않지만, 입자 밀도가 큰 것에 의해 , 피연마면에 연마 입자가 억눌러질 때에, 접촉점에서의 탄성 변형이 작아지는 것이 관계하고 있는 것은 아닐까 추찰(推察)된다. 즉, 연마 입자가 피연마면에 억눌러질 때의 입자 변형이 작으면 작을수록, 입자와 피연마면의 접촉 면적이 작아진다. 그 결과, 연마 입자가 피연마면에 부착한 상태로부터 이탈(離脫)할 때에, 부착면자신이 함께 벗겨지는 빈도(頻度)가 감소하기 때문에 아닐까 추찰된다.
또한, 비정질(非晶質) 실리카의 최대 입자 밀도에 대해서는, 고온 고압 혹은 중성자 처리에 의해, 2.6 g/cm3의 비정질 실리카의 존재가 알려져 있다.(「고밀도화 석영유리의 탄성율·경도 및 열팽창」고토 다카야스(GOTO Takayasu)외 1983년 2월 14일 The Society of material science Japan.)
또한, 본 실시형태의 CMP용 실리카는, TEM/화상 해석(image analysis)에 의해 산출한 1차 입자 직경의 변동 계수가 0.40 이하이다. 이 변동 계수는 0.38 이하인 것이 바람직하고, 0.36 이하가 보다 바람직하다. 상기 1차 입자 직경의 변동 계수가 작을 수록 1차 입자의 입자 직경이 일치하는 것을 나타내며, 연마 입자로서 이용했을 경우, 형성되는 연마 입자의 알갱이도 고르게 되어 연마 입자가 피연마면을 억누르는 힘이 균일하게 된다. 그 결과, 피연마면을 보다 평활하게 연마하는 것이 가능해지기 때문에 바람직하다. 상기 변동 계수가 커지면, 연마 입자로서 이용했을 경우, 1차 입자가 응집해서 되는 연마 입자에 있어서 입자 직경의 불균형이 커진다. 그 결과, 피연마면에 연마 입자를 억누르는 힘이 불균일이 되며, 게다가, 스크래치의 원인이 되는 조대입자(粗大粒子)의 함유량도 많아지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 변동 계수의 하한값은 특별히 한정되지 않고, 0에 가까우면 가까운 것이 바람직하지만, 실용상은, 0.05 이상인 것이 바람직하고, 0.24 이상인 것이 보다 바람직하다.
일반적으로, 화염중에서 제조되는 흄드 실리카는 콜로이달 실리카(colloidal silica)와 비교해 입도 분포가 넓다. 특히, 155 m2/g 이하의 낮은 비표면적에서는 이 경향이 현저하고, 이 경우, 1차 입자 직경의 변동 계수는 0.40보다 큰 것이 많고, 0.60 정도의 것도 있다. 이러한 변동 계수가 큰 흄드 실리카도, CMP용의 연마 입자로서 범용(汎用)되고 있다. 또한, 흄드 실리카의 1차 입자 직경의 변동 계수의 최소값은, 보통, 0.25 정도이다. 또, 콜로이달 실리카의 1차 입자 직경의 변동 계수는, 0.1 정도이다.
상기 1차 입자 직경의 변동 계수는, 투과형 전자현미경(TEM)의 화상을 해석해 얻은 1차 입자의 개수 기준에 있어서의 평균 입자 직경과 입자 직경 표준 편차를 이용하고, 아래의 식(1)에 의해 산출된다.
1차 입자 직경의 변동 계수=입자 직경 표준 편차/평균 입자 직경 ···식(1)
본 실시형태의 CMP용 실리카에 있어서, 3nm∼70nm의 입자 직경 범위에 있어서의 프랙탈 형상 파라미터(fractal shape parameter) α의 최대값(이하 αmax값이라고 함)은, 2.9 이상인 것이 바람직하다. 상기 프랙탈 형상 파라미터는, 여러 가지 크기의 주기 구조의 빈도에 대응하는「입자 형상의 지표가 되는 프랙탈 형상 파라미터(α값)」이며, 자세한 것은, D.W.Schaefer 등에 의한 Physical Review Letters, Volume52, Number26, p.2371-p.2374(1984) 등에 기재되어 있다. 또한, 이 논문의 내용은, 본 출원 명세서중에 기재의 일부로서 원용된다.
즉, α값은, 소각 X선 산란 측정(small-angle X-ray scattering measurement)에 의해 결정할 수 있다. 소각 X선 산란 측정에 의하면, 보통의 X선 회절에서는 얻을 수 없는 나노미터(nanometer) 이상의 주기 구조에 관한 정보(구조의 주기 및 빈도에 관한 정보)를 얻을 수 있으므로, 이 정보에 근거해 α값을 결정한다.
구체적으로는, 프랙탈 형상 파라미터 α값은, 아래의 방법에 의해 측정된다. 즉, 소각 X선 산란에 있어서의 백그라운드 보정(background correction) 후의 산란 강도(l), 산란 벡터(k) 및 프랙탈 형상 파라미터(α)의 사이에는 아래의 식(2)의 관계가 있으므로, 가로축을 (k), 세로축을 (l)로서 플롯(plot)한 소각 X선 산란 곡선으로부터 α값을 결정할 수 있다.
l∝k-α···식(2)
단, k=4πλ-1 sinθ
식중, l: 산란 강도
k: 산란 벡터(단위는 nm-1)
π: 원주율
λ: 입사 X선의 파장(단위는 nm)
θ: X선 산란 각도(θ는 검출기의 주사 각도를 0.5배한 값)
소각 X선 산란 곡선을 얻기 위해서는, 우선, 단색화(單色化)된 X선을 슬릿(slit)과 블록(block)을 이용해 가늘게 좁혀 시료(試料)에 조사하고, 검출기의 주사 각도를 변화시키면서, 시료에 의해서 산란된 X선을 검출한다. 그리고, 도 1에 나타낸 바와 같이, X선 산란 각도(θ)로부터 상기 식에 의해서 구한 산란 벡터(k)를 가로축에, 백그라운드(background)를 보정한 산란 강도(l)를 세로축에 플롯한 관계를 구한다. 이 때, 더블로그(double-logarithmic) 눈금으로 플롯하면, 어느 (k)의 값에 있어서의 소각 X선 산란 곡선의 접선의 경사가 -α와 동일하게 되므로 α값을 구할 수 있다.
또한, 백그라운드의 보정은, 샘플의 산란 강도로부터 샘플이 없는 측정셀 (measuring cell)만의 산란 강도를 공제하는(빼내는) 것에 의해서 실시할 수 있다. 여기서, α값 해석 대상의 크기를 D(nm)로 하면, (D)와 X선 산란 각도(θ)와 입사 X선 파장(λ)의 사이에는, 브래그(bragg)의 식(2D×sinθ=λ)의 관계가 있으므로, (k)와 (D)의 사이에는 아래의 식의 관계가 성립한다.
D=2πk-1
여기서, CMP용 실리카에 대해, 상기 소각 X선 산란을 측정했을 경우에는, 얻은 소각 X선 산란 곡선을 해석하는 것으로써, 1차 입자나 그 응집 입자 구조에 있어서 각 크기의 주기 구조의 빈도에 대응하는 α값을 구할 수 있다. 또한, α값의 해석에 있어서, CMP용 실리카의 1차 입자 직경이 70 nm보다 커지면, 체적 밀도(bulk density)의 영향을 받아 CMP용 실리카의 응집 구조를 정확하게 나타낼 수 없게 된다. 그렇지만, 본 실시형태의 CMP용 실리카는, 상기한 바와 같이 BET 비표면적이 40 m2/g 이상이며, 이 경우, 1차 입자 직경이 70 nm를 넘는 입자의 함유량은 적고, 상기 체적 밀도의 영향은 2% 정도로 무시할 수 있다. 이렇게 하여, 3nm∼70nm의 범위에 있어서의 1차 입자나 그 응집 입자의 부분 구조에 대해서, 각 α값을 측정할 수 있다. 이와 같이 하여, 이 3nm∼70nm에 있어서의 각 α값을 플롯하여, 최대값을 αmax값으로서 결정한다.
그런데, α값은, 그 주기 구조가 평활 표면이면 4가 되고, 표면이 거칠어져 가는 것에 따라서 그 값이 작아지는 것이 알려져 있다(예를 들면, 마츠오카 히데키(松岡秀樹), 「소각 산란의 기초∼X선·중성자의 소각 산란으로부터 무엇을 알 수 있을까∼, 일본 결정 학회 잡지 제 41권 제 4호(1999), 제213∼226페이지, 특히 제224페이지를 참조). 따라서, 흄드 실리카에 있어서 상기 αmax값이 4에 가까워져 크다고 하는 것은, 상기 3nm∼70nm의 범위의 크기 내에, 평활성이 양호한 표면 부분을 가지는 것이 된다.
CMP법 슬러리(slurry)중의 연마 입자의 크기는 대체로 0.1μm 정도이다. 이 흄드 실리카의 응집 입자가 피연마면에 연마 입자로서 억눌러졌을 때에, 그 접촉면 마다의 크기는 상기 3nm∼70nm 정도라고 생각되며, 이 단위로 표면이 평활하면, 즉, 피연마면에 스크래치가 생기기 어려운 것을 의미하게 된다. 본 실시형태의 CMP용 실리카에 있어서, 피연마면에 스크래치가 보다 생기기 어려운 것으로 하기 위해서는, 상기 αmax값은 2.9 이상인 것이 바람직하고, 3.1 이상이 보다 바람직하고, 3.2 이상이 한층 더 바람직하다. 또한, αmax값의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니고, 4에 가까우면 가까운 편이 바람직하지만, 실용상은 3.8 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 CMP용 실리카는, Fe 함유량이 Fe2O3 환산으로 0.4 ppm 이하인 것이 바람직하고, 0.2 ppm 이하인 것이 보다 바람직하다. Fe 함유량을 0.4 ppm 이하로 하는 것으로써, 연마시에 있어서의 스크래치의 발생을 보다 저감시킬수 있다. 상기 Fe 함유량이, 연마시에 있어서의 스크래치의 발생 메커니즘에 어떻게 영향을 주는지는 분명하지 않지만, 일반적으로 Fe의 농도가 높아지면 스크래치가 증가하는 경향이 있고, Fe 함유량이 상기 범위로 적은 경우에는, 스크래치의 발생을 보다 고도로 억제할 수 있다.
상기 Fe는, 보통, 원료에 유래해 함유되지만, 반응 용기, 배관 등으로부터의 마모가루의 혼입도 있을 수 있다.
또한, 본 실시형태의 CMP용 실리카에 있어서, 상기 Fe 이외의 불순물의 함유량은, Al 함유량이 Al2O3 환산으로 0.3 ppm 이하, Ni 함유량이 0.1 ppm 이하, Cr 함유량이 0.1 ppm 이하, 붕소 함유량이 1.3 ppm 이하, 인 함유량이 0.5 ppm 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이 불순물이 저감된 CMP용 실리카는, 특히 고순도의 연마 입자의 사용이 요구되는 CMP 용도; 예를 들어, 기술한 반도체 디바이스의 CMP 공정 등에 있어서 매우 적합하게 사용할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 실란 화합물의 화염가수분해에 의해 제조되는 흄드 실리카에 있어서는, 일반적으로, 상기 불순물 중의 붕소, 인은 원료 유래이며, Al, Ni, Cr는 원료 유래뿐만 아니라, 반응용기, 배관 등의 마모가루에 유래하는 것도 포함된다. 이러한 불순물의 양이 많아지면, 연마시에 피연마면을 오염하기 쉬워진다. 이 경우, 연마 대상물의 재질·용도에 따라서는, 기판 등의 전기적 특성을 저하시키는 원인이 되기 때문에 바람직하지 않다.
이상으로 설명한 본 실시형태의 CMP용 실리카는, 수성매체(水性媒體)에 분산시킨 수성분산액(水性分散液)으로서 CMP법에 이용하는 것이 일반적이다.
상기 수성 분산액의 제조 방법은 연마 입자로서 본 실시형태의 CMP용 실리카를 사용하는 것이면 특별히 한정되지 않고, 공지의 수성 분산액의 제조 방법을 제한없이 사용할 수 있다. 본 실시형태의 수성 분산액에 있어서 CMP용 실리카의 농도는 1wt%∼60wt%의 범위인 것이 바람직하다. CMP용 실리카의 농도가 60 wt%를 넘어 높아지면, 분산액의 점도가 상승해 수성 분산액의 겔화 시간(gelation time)이 현저하게 짧아지는 등 안정성에 문제가 생기므로 바람직하지 않다. 또, CMP용 실리카의 농도가 1 wt%보다 작은 경우에는, 분산이 불충분해진다. 이 때문에, 실용적인 연마 속도의 확보가 곤란해지는 경우가 있다. 또, 이 고농도의 수성 분산액은, 용도에 따라서 원하는 농도로 희석하여 사용할 수 있다.
본 실시형태의 수성 분산액은, 분산 입자로서 본 실시형태의 CMP용 실리카만을 포함하는 것이라도 되고, 또한, 기존의 실리카 입자·세리아 입자(ceria particle)·알루미나 입자 등의 다른 입자를 포함하는 것이라도 된다.
상기 수성매체는 극성용매(polar solvent)가 매우 적합하게 사용되며, 일반적으로, 물이 대표적이지만, 물 이외에도 알코올(alcohol)류, 에테르(ether)류, 케톤(ketone)류 등도 사용할 수 있다.
또, 물과 다른 극성 용매의 혼합 용매도 채용할 수 있다.
수성 분산액에는, CMP용 실리카의 수분산성(水分散性)을 해치지 않는 범위에서, 예를 들어, 연마 촉진제, 산화제, 산, 착화제(complexing agent), 부식 방지제, 계면활성제 등의 공지의 첨가제를 특별히 제한없이 함유시킬수 있다.
연마 촉진제로서는, 예를 들어, 피페라진(piperazine)류, 탄소수 1∼6인 제1급 아민 화합물(primary amine compound), 제4급 암모늄염(quaternary ammonium solt) 등을 들 수 있다. 피페라진류로서는, 예를 들어, 피페라진, 무수 피페라진, 피페라진 6 수화물(piperazine 6-hydrate), N-아미노 에틸 피페라진(N-aminoethyl piperazine), 1, 4-비스(3-아미노 프로필) 피페라진(1,4-bis(3-aminopropyl） piperazine) 등을 들 수 있다. 탄소수 1∼6인 제1급 아민 화합물로서는, 예를 들어, α-옥시 에틸아민(α-아미노 에틸 알코올), 모노 에탄올 아민(β-아미노 에틸 알코올), 아미노 에틸 에탄올 아민(aminoethyl ethanolamine), 트리에틸렌테트라아민(triethylenetetramine), 에틸렌 디아민(ethylenediamine) 등을 들 수 있다. 제4급 암모늄염으로서는, 예를 들어, 테트라 메틸 암모늄 클로라이드(tetramethylammonium chloride), 테트라 메틸 암모늄 수산화물 (tetramethylammonium hydroxide), 디메틸 디에틸 암모늄클로라이드(dimethyl diethyl ammonium chloride), N, N-디메틸모르폴리늄 황산염(N，N-dimethyl morpholinium sulphate), 테트라 부틸 암모늄 브로마이드(tetrabutyl ammonium bromide) 등을 들 수 있다. 연마 촉진제는, 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 본 실시형태의 수성 분산액에 있어서의 연마 촉진제의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 수성 분산액 전량(全量)의 0.001wt%∼5wt% 정도가 바람직하다.
산화제로서는, 과산화물, 과염소산염, 과요오드산염, 과황산염, 산화성금속염, 산화성 금속 착체(complex) 등을 들수 있지만, 그러한 중에서도, 취급하기 쉬운 정도, 순도 등의 면에서 과산화 수소와 과황산암모늄 등이 바람직하게 이용된다. 또 요오드산칼륨, 과요오드산, 요오드화 칼륨, 요오드산 등도 사용할 수 있다. 일반적으로, 산화제는 공기중에 방치(放置)해 두면 서서히 분해해 그 산화력이 저하하는 경우가 많기 때문에 사용시에 첨가하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 산화제는 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 본 실시형태의 수성 분산액에 있어서의 산화제의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 수성 분산액 전량의 0.01wt%∼20 wt% 정도가 바람직하다.
산으로서는, 공지의 유기산, 무기산을 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 무기산으로서 염산, 유기산으로서 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산(valeric acid), 락트산 등의 탄소수 2∼6인 모노카복실산(monocarboxylic acid), 옥살산, 말론산, 숙신산, 타르타르산, 말산, 푸마르산(fumaric acid ) 등의 탄소수 2∼6인 디카복실산(dicarboxylic acid), 시트르산, 아이소시트르산(isocitric acid) 등의 탄소수 3∼6인 트리카복실산(tricarboxylic acid), 살리실산 등의 방향족 카복실산, 아스코르브산, 아미노산 등을 들 수 있다. 산에는, 상기 카복실산류 및 아스코르브산의 염도 포함된다. 산은 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 본 실시형태의 수성 분산액에 있어서의 산의 함유량은 특별히 제한되지 않지만,수성 분산액 전량의 0.005wt%∼5wt% 정도가 바람직하다.
착화제로서는, 예를 들어, 에틸렌 디아민 테트라아세트산(EDTA, ethylenediaminetetraacetic acid), 히드록시 에틸 에틸렌 디아민 트리아세트산(HEDTA, hydroxyethyl ethylenediamine triacetic acid), 디에틸렌 트리아민 펜타아세트산(DTPA, diethylene triamine pentaacetate acid), 니트릴로 테트라아세트산(NTA, nitrilotriacetic acid), 트리에틸렌 테트라민 헥사아세트산(TTHA, triethylenetetramine hexaacetic acid), 히드록시에틸이미노 디아세트산(HIDA, N-(2,6-Dimethylacetanilide)iminodiacetic acid), 디히드록시에틸글리신(DHEG,dihydroxyethyl glycine), 에틸렌글리콜-비스(β-아미노에틸에테르) -N，N'-테트라아세트산(EGTA,ethylene glycol-bis(β-aminoethyl ether)tetraacetic acid), 1, 2-디아미노시클로헥산-N，N，N'，N'-테트라아세트산(CDTA, cyclohexane diamine tetraacetic Acid) 등을 들 수 있다. 착화제는 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 본 실시형태의 수성 분산액에 있어서의 착화제의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 수성 분산액 전량의 0.005wt%∼5wt% 정도가 바람직하다.
부식 방지제로서는, 예를 들어, 벤조트리아졸(benzotriazole), 톨릴트리아졸 (tolyltriazole), 벤조트리아졸-4-카복실산(benzotriazole-4-carboxylic acid) 및 그의 알킬 에스테르(alkyl ester), 나프토트리아졸(naphthotriazole) 및 그의 유도체, 이미다졸(imidazole), 퀴날딘산(quinaldic acid), 인바 유도체(invar derivative) 등을 들 수 있다. 부식 방지제는 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 본 실시형태의 수성 분산액에 있어서의 부식 방지제의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 수성 분산액 전량의 0.005 wt%∼0.5 wt% 정도가 바람직하다.
계면활성제로서는, 예를 들어, 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 알킬벤젠 술폰산염(alkylbenzene sulfonate), 알칸술폰산염(alkanesulfonate), α-올레핀 술폰산염(α-olefin sulfonate) 등의 음이온 계면활성제, 지방산 모노 에탄올 아미드(fatty acid monoethanolamide), 지방산 디에탄올 아미드(fatty acid diethanolamide), 지방산 에틸렌글리콜에스테르(fatty acid ethylene glycol ester), 모노 지방산 글리세린 에스테르(monoglycerine fatty acid ester), 솔비탄 지방산 에스테르(sorbitan fatty acid ester), 자당 지방산 에스테르(sucrose fatty acid ester), 알킬폴리옥시에틸렌에테르(alkyl polyoxyethylene ether), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 히드록시 에틸 셀룰로오스(hydroxyethyl cellulose), 카르복시 메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol) 등의 비이온 계면활성제 등을 들 수 있다. 계면활성제는 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 계면활성제의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 수성 분산액 전량의 1 wt% 이하 정도가 바람직하고, 0.001wt%∼1wt% 정도가 한층 더 바람직하다.
본 실시형태의 수성 분산액은, 그 연마 대상에 따라서, pH를 알칼리성, 중성 혹은 산성의 영역으로 적당히 조정할 수 있지만, 일반적으로, 실리카 연마 입자를 이용했을 경우, 중성 영역에서 입자의 응집이 일어나기 쉬워 연마시의 스크래치의 원인이 되기 때문에, pH 1∼5 및 pH 8∼11로 조정하는 것이 바람직하다.
또, 수성 분산액을 장기간 보존했을 경우에 곰팡이나 박테리아(bacteria)가 발생하는 경우가 있다. 그러한 경우에는, 본 실시형태의 수성 분산액에 항균제를 첨가해도 된다. 항균제로서는 특별히 제한은 없고, 연마제로서의 성능을 저하시킬리가 없는 시판(市販)하는 것을 첨가하면 된다. 첨가량은 특별히 제한되지 않지만, 보통은 1ppm∼1000ppm의 범위로부터 선택하면 된다.
다음으로, 본 실시형태의 CMP용 실리카의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시형태의 CMP용 실리카의 제조 방법에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 제조한 실리카 미립자가 아래의 (A)∼(C)에 나타내는 조건을 만족할 수 있다면 어떠한 실리카 미립자의 제조 방법이라도 채용할 수 있다. 그렇지만, 본 실시형태의 CMP용 실리카의 제조 방법은, 실란 화합물의 화염 가수분해 반응에 의해 아래의 (A)∼(C)에 나타내는 조건을 만족하는 흄드 실리카를 제조할 수 있는 방법인 것이 바람직하다.
(A) BET 비표면적이 40 m2/g 이상 180 m2/g 이하
(B) 헬륨 가스 피크노미터 방법에 의해 측정한 입자 밀도가 2.24 g/cm3 이상
(C) TEM/화상 해석에 의해 산출한 1차 입자 직경의 변동 계수가 0.40 이하
본 실시형태의 CMP용 실리카의 제조에 있어서, 반응기에 실란 화합물을 공급하여 화염중에서 가수분해하는 흄드 실리카의 제조 방법을 이용하는 경우에는, 단열화염온도(斷熱火焰溫度)를 1800℃ 이상으로 하고, 반응기 내의 압력을 10 kPaG 이상으로 하는 제조 방법을 이용할 수 있다. 일반적인 흄드 실리카의 화염 가수분해법에 의한 제조 방법은, 상기 단열 화염 온도가 융점 이하, 즉 1650℃ 이하에서 실시되는 경우가 많다(예를 들어, 일본 특허 JP 특공소(特公昭) 58-54085에는, 화염 온도의 일반적으로 바람직한 범위로서 800℃∼약 1400℃가 개시되어 있다). 또한, 반응기 내의 압력도 부압(negative pressure)인 경우가 많다. 즉, 상기 정도로 높은 단열 화염 온도와 높은 반응기 내의 압력을 조합해 화염 가수분해법을 실시하는 것은, 상기 (A)∼(C)의 요건을 만족하는 사상이 있어 시행을 반복하여 처음으로 가능하게 되는 것이다.
상기 단열 화염 온도를 실리카의 융점을 넘은 높은 온도인 1800℃ 이상으로 함으로써, 화염중에 있어서, 생성한 실리카 미립자는 용융 상태에서 응집해 성장하므로, 입자간격에 포함되는 가스를 배출하기 쉬워진다. 그 결과, 입자 밀도가 높은 흄드 실리카를 얻을 수 있다. 한편, 단열 화염 온도가 1800℃보다 낮아지면, 비표면적이 높은 실리카나 분체 밀도(粉體密度)가 낮은 실리카가 생기므로 바람직하지 않다. 상기 단열 화염 온도가 높아지면, 1차 입자의 형상이 구형에 가깝게 되기 쉽기 때문에 바람직하지만, 비점을 넘는 온도가 되면 입자 형상의 제어가 어렵고, 또 다량의 에너지를 소비한다. 이 때문에, 단열 화염 온도의 상한값은, 일반적으로는 2250℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 단열 화염 온도가 상기 범위가 되도록, 화염을 형성하는 가연성 가스나 산소 함유 가스의 공급량이나 실란 화합물의 공급량을 조정하면 된다.
또한, 단열 화염 온도의 계산은, 「연무 실리카의 생성에 관한 연구」(1984년에 발행한 표면과학 제5권 제1호 P35∼39)에 기재한 방법에 의해 실행할 수 있다. 또한, 이 문헌의 내용은 본 출원 명세서중에 기재의 일부로서 편입된다.
또, 상기 제조 방법에 있어서, 상기 실란 화합물을 화염중에서 연소하는 반응기는, 반응기 내의 압력의 유지가 용이한 것과 오염물질의 침입을 막는 것으로부터, 이 반응기 내의 분위기가 대기와 완전하게 차단되는 클로즈드계(closed system)로 하는 것이 바람직하다. 즉, 반응기 내에 버너(burner)가 설치되고, 이 버너 및 반응기에 공급하는 가스, 이 반응기로부터 배출하는 가스 및 흄드 실리카는 각각 배관(配管)을 유통한다.
상기 반응기 내의 압력이 높을 수록 화염길이가 짧고, 화염내에서의 온도 분포가 작아지므로, 결과적으로는, 입자 직경이 일치하고 1차 입자 직경의 변동 계수가 작은 흄드 실리카를 얻을 수 있다. 반응기 내의 압력은, 이 반응기로부터 가스를 배출하는 반응기 출구 부근이 아니라면 특별히 제한되지 않고, 임의의 부위에 압력계를 설치함으로써 용이하게 측정할 수 있다. 상기 반응기 출구 부근의 압력은, 배출 가스의 유속 등에 의해 변동하기 쉽다. 또한, 생성한 흄드 실리카의 부착을 고려하여, 보통은 반응기의 천정 벽면 혹은 상부 측벽면에 압력계를 설치하여 측정한다.
이 반응기 내의 압력이 10 kPaG보다 작아지면 특히 부압하에서는, 화염길이가 길어져 화염 내의 온도 분포가 커지므로, 결과적으로는, 1차 입자 직경의 변동 계수가 큰 흄드 실리카가 제조되기 때문에 바람직하지 않다. 일반적으로, 반응기 내의 압력은, 장치의 내압(耐壓)이나 원료 공급 펌프의 압력 상한 등의 이유로 인해 1 MPaG 이하로 하는 것이 바람직하다. 반응기 내의 압력의 조정 방법은 특별히 제한되지 않지만, 반응기 내에 도입하는 가스량과 반응기 출구 혹은 하공정(下工程)에 압력 손실(壓損)을 주는 것에 의해 조정 할 수 있다.
또한, 상기 단열 화염 온도는, 1850℃ 이상이 바람직하고, 1950℃ 이상이 보다 바람직하다. 상기 반응기 내의 압력은, 11 kPaG 이상이 바람직하고, 20 kPaG 이상이 보다 바람직하다.
반응기 내에 있어서, 화염의 형성은 보통 버너에 의해 실행한다. 버너로서는, 단면이 동심원상인 다중관 버너(multiple pipe burner)를 이용해 실시하는 것이, 점화의 용이도나 연소의 안정성 등의 면에서 바람직하다. 다중관 버너는, 중심관과 중심관으로부터 동심원상으로 퍼지는 복수의 환상관(環狀管)에 의해 구성되고, 일반적으로, 2중관, 3중관, 4중관이 사용되며, 특히, 3중관이 바람직하다. 이들 다중관 버너는, 중심관 직경이 25mm∼120mm 정도인 것을 이용하는 것이 일반적이다.
다중관 버너에 의한 화염의 형성은, 버너의 연소구에서 가연성 가스와 산소 함유 가스가 상기 단열 화염 온도를 얻을 수 있는 원하는 연소 비율이 되도록, 각각의 가스를 나누거나 혼합 비율을 바꾼 혼합 가스로 하거나 해 중심관 및 각 환상관에 각각 공급하면 된다. 구체적으로는, 중심관측으로부터 중심관의 반경 방향 외측으로 제1 환상관 및 제2 환상관이 이 순서에 배치된 3중관인 경우이면, 수소 및 공기를 중심관에 공급하고, 제1 환상관에 수소와 공기를 공급하고, 제2 환상관에 공기만을 공급하는 것이 매우 적합하다.
이러한 다중관 버너를 이용한 화염의 형성에 있어서, 다중관 버너중의 어느 하나의 가스 공급관에 기화(氣化)한 실란 화합물도 공급하여, 화염중에서 가수분해 반응이 진행하도록 하면 된다. 화염의 기저부(基底部) 중심에 기화한 실란 화합물이 공급되어 안정적으로 가수분해 반응이 진행하므로, 실란 화합물은 중심환에 공급하는 것이 특히 바람직하다.
본 실시형태의 CMP용 실리카의 제조 방법에 있어서, 상기 프랙탈 형상 파라미터 αmax값이 2.9 이상인 흄드 실리카를 제조한다면, 기화한 실란 화합물을 다중관 버너의 중심관에 도입하는 것으로 기화한 실란 화합물을 반응기에 공급하고, 그 가스 유속을, 표준 상태 환산으로 30m/sec∼200m/sec로 하는 것이 바람직하고, 50m/sec∼100m/sec로 하는 것이 보다 바람직하다. 가스의 유속을 30m/sec∼200m/sec의 범위로 설정하는 것으로써, 실란 화합물 혹은 그 분해성분이 화염중에 체재(滯在)하는 시간이, αmax값이 2.9 이상인 흄드 실리카를 생성하기에 적절하게 된다. 가스의 유속이 상기 범위를 넘어 커지면, 화염을 안정되게 유지하는 것이 어려워진다. 가스의 유속이 상기 범위를 밑돌아 작아지면, 실란 화합물 혹은 그 분해성분이 화염중에 체재하는 시간이 길어지기 때문에, 프랙탈 형상 파라미터 αmax값이 작아져, αmax값이 2.9 미만이 되기 쉬워진다. 또한, 본 출원 명세서에 있어서 가스의 표준 상태는, STP(표준 온도 압력 standard temperature and pressure)를 의미한다.
흄드 실리카의 원료인 실란 화합물은, 유기 실란, 할로겐화 실란 등이며 특별히 제한되지 않지만, 가스화하여 다중관 버너에 공급하기 쉽도록 비점이 250℃ 이하인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane), 옥타메틸시클로실록산(octamethyl cyclosiloxane), 데카메틸펜타시클로실록산(decamethyl pentacyclo siloxane), 메틸트리클로로실란(methyltrichlorosilane), 메틸디클로로 실란(methyldichlorosilane), 트리메틸클로로실란(trimethylchlorosilane), 디메틸 디클로로실란(dimethyldichlorosilane), 1,2-디메틸테트라클로로디실란(1,2-dimethyl tetrachloro disilane), 1,1,2-트리메틸트리클로로디실란(1,1,2-trimethyl trichloro disilane), 1,1,2,2-테트라메틸디클로로실란(1,1,2,2-tetramethyl dichlorosilane), 1,1,1,2-테트라메틸디 클로로실란(1,1,1,2-tetramethyl dichlorosilane), 테트라 클로로실란(tetrachlorosilane), 트리 클로로실란(trichlorosilane) 등을 들 수 있다.
상기한 바와 같이 본 실시형태의 CMP용 실리카는, Fe 함유량이 Fe2O3 환산으로 0.4 ppm 이하(보다 바람직하게는 0.2 ppm 이하)인 것이 바람직하다. 이러한 Fe 함유량의 흄드 실리카를 얻기 위해서는, 버너에 공급되는 원료 가스중의 Fe 함유량이 저감된 것을 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 테트라클로로실란(tetrachlorosilane)을 원료 가스로서 이용하는 경우, 이 원료 가스중의 Fe 함유량은 Fe2O3 환산으로 0.15 ppm 이하인 것이 바람직하다.
마찬가지로 실란 화합물은, Fe 이외의 그 외의 불순물인 Al, Ni, 붕소, 인에 관해서도, 기술한 본 실시형태의 CMP용 실리카로서 매우 적합한 불순물의 함유량을 실현할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 테트라클로로실란을 원료 가스로서 이용하는 경우, 원료 가스중의 불순물의 함유량은, Al 함유량이 Al2O3 환산으로 0.1 ppm 이하, Ni 함유량이 350 ppb 이하, Cr 함유량이 350 ppb 이하, 붕소 함유량이 460 ppb 이하, 인 함유량이 180 ppb 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 불순물 중의 Fe, Al, Ni, Cr에 대해서는, 반응용기, 배관 등의 재질에 따라서는, 이들의 마모가루에 따라 들어오는 것도 있기 때문에, 실험적으로 반응 용기, 배관 등으로부터의 혼입량을 파악하고, 원하는 순도의 흄드 실리카를 얻을 수 있도록, 실란 화합물중의 불순물의 양을 제한하면 좋다. 반응기 및 배관 등은, 고온하에서 부식성이 높은 염화수소 가스에 노출되는 부위도 있기 때문에, 고온 염화수소 분위기하에서 사용되는 재질로서는, 인코넬(inconel), 하스텔로이(hastelloy), 스테인리스(stainless) 및 세라믹(ceramic) 등의 고온내부식성 재료로부터 선택하는 것이 바람직하고, 또, 저온 염화수소 분위기하에서 사용되는 재질로서는 티탄(titanium), 알루미늄, 스테인리스, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 그 외의 내부식성 금속 혹은 수지 재료로부터 선택하는 것이 바람직하다.
화염을 형성하기 위한 가연성 가스는, 수소 가스를 매우 적합하게 사용할 수 있지만, 그 외에도 예를 들어, 메탄(methan), 프로판(propane) 등의 탄소수 1∼13인 탄화수소 가스 및 가스상(狀) 메탄올(methanol) 등의 탄소수 1∼13인 가스상 알코올류 등도 사용할 수 있다. 상기 가연성 가스는, 실란을 가수분해함과 동시에, 실리카 표면에 활성 OH기를 갖게 하기 위해서 필요하고, 또 안정된 화염을 계속시키는 불씨(火種)도 된다. 또한, 연소하여 수증기를 발생하는 가연성 가스의 일부를 직접 수증기로서 첨가할 수도 있다. 한편, 산소 함유 가스로서는, 공기가 경제적인 면에서 바람직하다.
본 실시형태의 CMP용 실리카의 제조 방법에 있어서, 실란 화합물을 화염중에서 가수분해하는 구체적인 실시형태로서는, 중심관의 직경이 100 mm인 3중관 버너를 사용한다면, 중심관에 기화(氣化)한 실란 화합물을 4.3 kmol/h ∼13 kmol/h, 수소를 300 Nm3/h ∼800 Nm3/h, 공기를 100 Nm3/h ∼2000 Nm3/h의 범위내에서 각각 공급하고, 제1 환상관에 수소를 50 Nm3/h ∼150 Nm3/h, 공기를 50Nm3/h∼200 Nm3/h의 범위 내에서 각각 공급하고, 제2 환상관에 공기를 100Nm3/h∼300 Nm3/h의 범위 내에서 공급하는 실시형태를 들 수 있다. 그리고, 이 실시형태에서는, 형성되는 화염의 단열 화염 온도가 1800℃ 이상이 되도록, 각각의 가스 공급량을 상기 범위 내에서 상호적으로 조정한다. 또한, 중심관의 직경이 다른 버너를 사용했을 때는 그 개구 면적에 따라 가스량을 증가하거나 감소하면 된다.
본 실시형태의 CMP용 실리카는, 적당히 공지의 표면 처리제를 이용해 공지의 표면 처리를 실시하여 사용해도 된다. 또, 본 실시형태의 CMP용 실리카는, CMP 법 용도 이외의 용도로 해도 되고, 예를 들면 각종 수지의 충전제, 전자사진용 토너(toner)의 외첨제(外添劑) 등에 제공할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해서 본 발명을 한층 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 이하의 실시예 및 비교예에 있어서의 각종의 물성측정(物性測定) 등은 이하의 방법에 의해 실시한다.
(1) 비표면적의 측정:
시바타 리카가쿠샤(柴田理化學社) 에서 제조한 비표면적 측정 장치(SA-1000)를 이용하고, 질소 흡착 BET1점법에 의해 측정했다.
(2) 입자 밀도의 측정:
시마즈 세이사쿠쇼(Shimadzu Corporation)에서 제조한 건식 자동 밀도계 AccuPyc1330형 10 ml 샘플 인서트(sample insert)를 사용하고, 압력이 0.16 Pa인 He 가스를 이용했다. 측정기의 측정 온도는 온수 순환에 의해 25℃로 유지했다. 샘플의 전처리(前處理)로서 샘플의 충전량(充塡量)을 늘리기 위해 이하의 조건으로 1축 프레스(uniaxial pressing)를 실시했다. 직경 50 mm×높이 75 mm인 초경합금제 프레스 금형에 실리카를 넣고, MASADASEISAKUSHO 사에서 제조한 MH-15TON 프레스(램 직경(ram diameter) 55 mm)에 의해, 15톤의 압력하에서 압축 성형했다. 압력을 약 2초 유지한 후 압력을 개방하고 금형으로부터 샘플을 꺼냈다. 압축 샘플은 진공 건조기중에서 200℃의 온도, -0.095 PaG 이하의 압력하에서 8시간 건조한 후, 건조기중에서 감압 하에서 실온까지 방랭(放冷)하여 측정에 제공했다.
(3) 1차 입자 직경의 변동 계수의 측정:
CMP용 실리카 1 mg과 순수(純水) 10 ml를 샘플관병(sample bottle)에 넣고 물을 약 1 L 넣은 초음파 세척기(이노우치 세이에이도우(井內盛榮) 제 MODELVS-D100)에 의해 30분간 초음파 세척했다. 지지막을 가진 그리드(grid)((카본 보강 콜로디온막(carbon reinforcement collodion film), Cu 150mesh)에, 타깃(target)을 제거한 SPUTTERCOATER에 의해 전류 10 mA로 60초간 친수화처리(親水化處理)했다. CMP용 실리카의 현탁액을, 여과지상에 놓은 그리드에 적하(滴下)하고 그리드상에 남은 액체도 여과지로 빨아들여, 풍건(風乾)한 것을 관찰 시료로 했다. 이 관찰 시료를 투과형 전자현미경(JEOL제 JEM-200CX)을 이용하여 배율 15만배로 관찰하고, 1 시료당 25개의 촬영 화상을 화상 해석장치(아사히 엔지니어링사(ASAHI ENGINEERING CO.,LTD)제 IP-1000C)에 의해 원형 입자 해석을 실시하고, 입도 분포 및 입도의 적산값(積算値)로부터 평균 입경과 입자 직경 표준 편차 및 1차 입자 직경의 변동 계수를 산출(算出)했다.
(4) 소각 X선 산란에 의한 α값의 측정:
CMP용 실리카를 세로 40 mm, 가로 5 mm, 두께 1 mm인 샘플 홀더(sample holder)의 관통공에 충전하고, 충전한 시료의 양측을 두께 6μm인 폴리프로필렌 필름(polypropylene film)에 의해 끼워 넣음으로써 유지한 것을 측정에 제공했다. Kratzky U-slit를 장비한 맥사이언스사(Mac ScienceCo., Ltd.)제 2축 소각 X선 산란장치(M18XHF22)를 이용하고, 입사 X선 Cu-Kα선, 관전압 40 kV, 관전류 300 mA, 슬릿의 폭 10μm, 검출기 주사각도 0.025도∼0.900도로 측정을 실시했다. 측정은, 1 샘플에 대해 5회 실시하고, 그 평균값을 측정값으로 했다. 얻은 소각 X선 산란 곡선을 해석하여, 3 nm∼5 nm, 5 nm∼10 nm, 10 nm∼20 nm, 20 nm∼30 nm, 30 nm∼50 nm, 50 nm∼70 nm 각각의 범위에 포함되는 크기의 주기 구조에 대해 각각 α값을 산출하고, 그 최대값을 αmax값으로 했다. α값 측정의 상세한 것은 JP특허 제 4756040호에 기재된 방법에 의해 실시했다. 또한, 이 특허의 내용은 본 출원 명세서중에 기재의 일부로서 원용된다.
(5) 스크래치 밀도 및 연마 속도의 측정 및 판단 기준:
-슬러리 조제 조건-
스크래치 밀도 및 연마 속도의 평가에 이용한 샘플 슬러리는, 야마구치(山口)외, 「CMP용 흄드실리카 슬러리와 스크래치 결함 발생의 관계」, 2010년도 정밀 공학회 쿠마모토 지방 강연회 강연 논문집, p1-2(이하, 단지 「예고집」이라고 칭함)의 「2.1슬러리 조제 조건」 및 도 1에 나타내는 시작(試作) 슬러리 샘플 2의 조제 조건에 준해 준비했다. 단, 이 샘플 슬러리의 조제에 있어서는, 실리카로서 각 실시예 및 비교예의 CMP용 실리카를 이용했다. 또, 슬러리의 조제에 이용한 각종 교반·분산장치 및 분산 조건은 「예고집」에 기재된 조건에 대해서 이하와 같이 변경했다. 교반은, 신토우 카가쿠 카부시키카이샤(Shinto Scientific Co., Ltd.)제 Three-one 모터 BL1200형을 이용해 600 rpm으로 5분 교반한 후, 토쿠슈 키카 코우교 카부시키카이샤(特殊機化工業式社)제 T.K.호모믹서(homomixer) MARK2를 이용해 10000 rpm으로 10분 교반했다. 다음으로, 분산은, 요시다 키카이 쿄우교우 카부시키카이샤(yoshida kikai co., ltd.)제 나노 마이저(nanomizer)-II를 이용해 80 MPaG/분산 1회로 했다. 또, 여과에는, 폴코포레이숀(Pall Corporation)제의 필터(프로필 II, 여과 정밀도: 1μm, 재질: 폴리프로필렌제)를 이용했다. 또한, 상기 예고집의 내용은 본 출원 명세서중에 기재의 일부로서 원용된다.
-연마 조건-
슬러리를 이용한 연마는, CMP 가공(본CMP)에서 이용하는 샘플 슬러리로서 상술한 순서로 조제한 샘플 슬러리를 이용한 점 이외는, 예고집의 「2.2 동(銅) 웨이퍼 연마 조건」, 표 1 및 도 2에 나타낸 조건으로 실시했다. 또한, 사용한 연마 장치는 나노팩터 카부시키카이샤(Nano Factor Co.,Ltd.)제 탁상형 연마장치 NF-300이며, 연마 대상물(동 웨이퍼)은 D-process사제 3 인치 Cu 도금 Si 웨이퍼(Cu 도금의 두께: 5μm)이다. 또, CMP 가공(본CMP) 후의 동 웨이퍼 표면의 잔류 연마 입자 유기물 제거제(세척액)로서 와코우 쥰야쿠 코우교우 카부시키카이샤(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)제의 Clean100을 10배 희석하여 이용했다.
-스크래치 밀도 및 연마 속도의 측정-
상기 연마 조건에서 Cu 도금막이 설치된 면이 연마된 동 웨이퍼에 대해 스크래치 밀도 및 연마 속도를 측정했다. 여기서, 스크래치 밀도는, 예고집의 「2.3 스크래치수의 계측」 및 도 3에 나타난 순서로 측정했다. 또한, Cu 도금막의 스크래치 평가는, 실리콘 산화막(절연막)의 스크래치 평가와 상관성이 있다(예고집을 참조). 따라서, 후술하는 스크래치 밀도의 측정 결과와 같은 경향이, 실리콘 산화막(절연막)을 연마했을 경우에도 얻을 수 있다고 추정된다.
또, 연마 속도는, Cu 도금 Si 웨이퍼의 표면을 연마했을 때의 연마 전의 Cu 도금 Si 웨이퍼의 중량과 연마 후의 Cu 도금 Si 웨이퍼의 중량의 중량차이를 측정하고, 이 중량차이를 1분당의 연마 속도(nm/min)로 환산하여 구했다. 여기서, Cu 도금 Si 웨이퍼의 중량 측정에는, 메틀러톨레도사(Mettler Toledo International Inc)제 AB135-S형(최소 칭량 중량 0.00001 g)를 사용했다. 또한, 연마 속도는 아래의 식(3)에 근거하여 구했다.
연마 속도(nm/min)=ΔW/(ρ×S×t)···식(3)
또한, 식(3) 중, ΔW는 연마 전의 Cu 도금 Si 웨이퍼의 중량과 연마 후의 Cu 도금 Si 웨이퍼의 중량의 중량차이(g), ρ는 Cu 밀도: 8.92 g/cm3, S는 Cu 도금 Si 웨이퍼 표면(Cu 도금막이 설치된 면)의 면적: 45.1 cm2, t는 연마 시간: 2분이다.
-스크래치 밀도 및 연마 속도의 판단 기준-
(a) 스크래치 밀도:
스크래치 밀도는, 80 pcs/mm2 이하가 허용값이며, 40 pcs/mm2 이하가 보다 바람직하다.
(b) 연마 속도:
연마 속도는, 12 nm/min 이상이 허용값이며, 17 nm/min 이상이 보다 바람직하다.
(6) 불순물의 함유량의 측정:
각 실시예 및 비교예의 CMP용 실리카에 대해서 불화 수소 및 질산을 첨가해 가열하는 것으로 전처리를 실시하고, 잔류분을 수용액으로 하고 ICP 발광 분석에 의해 각 불순물의 함유량을 측정했다. 측정에는, 아질렌트 테크놀로지 카부시키카이샤(Agilent Technologies Japan, Ltd.)제 ICP 발광 분석 장치 Vista-MPX를 이용하고, ICP용 표준액으로서 멜크 카부시키카이샤(MelkInc.)제 ICP 멀티 엘리먼트 스탠더드(ICP Multi-element standard)IX(23 원소용)를 이용하고, Ti·Zr에 대해서는 와코우 쥰야쿠 코우교우 카부시키카이샤(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)제 ICP 스탠더드 용액을 사용했다. 표준액에 포함되는 원소중의 Fe·Al·Ni·Cr를 제외한 원소는 모두 0.1 ppm 미만이므로, Fe·Al·Ni·Cr를 불순물의 지표 원소로 했다. 결과에 대해서는, Fe, Al는 각각 산화물 환산하여, Fe2O3, Al2O3로 하고, Ni, Cr는 금속 원소 단체로의 함유량으로 했다.
(7) 인 및 붕소 함유량의 측정:
각 실시예 및 비교예의 CMP용 실리카를 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene) 수지제 용기에 넣고 멜크 카부시키카이샤(Melk Inc.)제의 붕소 정량용 만니톨(mannitol)을 가한 후, 증류 불산 및 증류 질산을 가하여 실리카를 용해했다. 용해한 액체를 160℃의 핫플레이트(hot plate)에 의해 증발건조(evaporation to dryness)한 후, 1%의 Ultrapur-100 질산(칸토우 카가쿠 카부시키카이샤(Kanto Chemical Co., Inc.)제)을 가해 순도 분석용의 시료로 했다. 상기 순도 분석용 시료에 대하여, 인의 측정은 서머피셔사이언티픽 (ThermoFisherScientific) 주식회사제, 2중수속(double-focusing)형 ICP-MS ELEMENT II를 이용하여 31P를 측정했다. 붕소에 대해서는 ICP 발광법에 의해 측정했다.
(8) 염소 농도의 측정:
티오시안산 수은(mercuric thiocyanate)을 사용한 비탁법(比濁法)에 의해 측정했다. 얻은 측정값을 염소 농도로 했다.
(9) 수분 함유량의 측정:
건조기중에서 110℃의 온도에서 12시간 가열하는 건조감량법(乾燥減量法)에 의해 측정했다.
<실시예 1∼3>
중심관의 내경이 100 mm인 밀폐형 3중관식 버너를 밀폐형 반응 용기중에 설치하고, 중심관에, 원료 가스로서의 테트라클로로실란(SiCl4) 가스와, 수소와, 조연가스로서의 공기 및 산소를 예혼합(豫混合)한 혼합 가스를 공급했다. 제1 환상관에는 수소와 공기를 공급해, 파일럿 화염(pilot flame)을 형성했다. 제2 환상관에는 공기를 유통시켜 실리카가 버너에 부착하는 것을 방지했다. 상기 테트라클로로실란 가스중의 불순물의 양은 Fe: Fe2O3 환산으로 0.1 ppm 미만, Al: Al2O3 환산으로 0.1 ppm 미만, Ni: 0.1 ppm 미만, Cr: 0.1 ppm 미만, 붕소: 0.1 ppm 미만, 인: 0.2 ppm이었다. 테트라클로로실란이 100 mol%의 비율의 원료 가스에 대해서 이론 수소량(理論水素量)의 1.15배, 1.3배, 1.5배가 되도록 수소를 공급하고, 단열 화염 온도 1950℃ 이상의 각 온도로 열가수분해시켜 흄드 실리카를 각각 얻었다. 반응기 이후의 프로세스(process) 소손보호(燒損保護)를 위해, 반응기 내에 공기를 유통시켜 냉각했다. 연소 반응시의 반응기 내의 압력은, 모두 10 kPaG 이상이었다. 얻은 각 흄드 실리카는 탈기 프레스에 의해 압축함으로써, 50 g/L의 겉보기 밀도(apparent density)로 조정했다. 반응 조건 및 물성 평가 결과를 표 1, 표 2에 각각 나타내었다.
<실시예 4>
중심관의 내경이 25 mm인 밀폐형 3중관식 버너를 사용하고, 중심관, 제1 환상관, 제2 환상관의 버너 구성은 실시예 1∼3과 마찬가지로 했다. 각 관을 흐르는 유통 가스 종류도 실시예 1∼3과 동일하게 하고, 중심관에 넣는 수소량과 공기량을 변경함으로써, 단열 화염 온도를 2260℃로 했다. 또, 프로세스 소손 보호의 반응기 내의 공기류통도 동일하게 실시했다. 얻은 흄드 실리카는 탈기 프레스에 의해 압축함으로써, 50 g/L의 겉보기 밀도로 조정했다. 반응 조건 및 물성 평가 결과를 표 1, 표 2에 각각 나타내었다.
<실시예 5>
중심관의 내경이 100 mm인 밀폐형 3중관 버너를 사용하고, 중심관, 제1 환상관, 제2 환상관의 버너 구성은 실시예 1∼3과 마찬가지로 했다. 각 관을 흐르는 유통 가스 종류도 실시예 1∼3과 동일하게 하고, 중심관에 넣는 수소량과 공기량을 변경함으로써, 단열 화염 온도를 1870℃로 했다. 얻은 흄드 실리카는 탈기 프레스에 의해 압축함으로써, 50 g/L의 겉보기 밀도로 조정한 흄드 실리카를 얻었다. 그 외의 반응 조건 및 물성 평가 결과를 표 1, 표 2에 나타내었다.
<실시예 6>
중심관의 내경이 100 mm인 밀폐형 3중관 버너를 사용하고, 중심관, 제1 환상관, 제2 환상관의 버너 구성은 실시예 1∼3과 마찬가지로 했다. 각 관을 흐르는 유통 가스 종류는, 원료 가스를 메틸트리클로로실란(CH3SiCl3)으로 변경한 점 외에는, 실시예 1∼3과 동일하게 하고, 중심관에 넣는 수소량과 공기량을 변경함으로써, 단열 화염 온도를 2040℃로 했다. 원료 가스로서 이용한 상기 메틸트리클로로실란 가스중의 불순물의 양은 Fe: Fe2O3 환산으로 0.1 ppm 미만, Al: Al2O3 환산으로 0.1 ppm 미만, Ni: 0.1 ppm 미만, Cr: 0.1 ppm 미만, 붕소: 0.5 ppm, 인: 0.1 ppm 미만이었다. 얻은 흄드 실리카는 탈기 프레스에 의해 압축함으로써, 50 g/L의 겉보기 밀도로 조정했다. 반응 조건 및 물성 평가 결과를 표 1, 표 2에 각각 나타내었다.
<실시예 7>
중심관의 내경이 100 mm인 밀폐형 3중관 버너를 사용하고, 중심관, 제1 환상관, 제2 환상관의 버너 구성은 실시예 1∼3과 마찬가지로 했다. 각 관을 흐르는 유통 가스 종류는, 원료 가스를 트리클로로실란(HSiCl3)으로 변경한 점 외에는, 실시예 1∼3과 동일하게 하고, 중심관에 넣는 수소량과 공기량을 변경함으로써, 단열 화염 온도를 2010℃로 했다. 원료 가스로서 이용한 상기 트리클로로실란 가스중의 불순물의 양은 Fe: Fe2O3 환산으로 0.1 ppm 미만, Al: Al2O3 환산으로 0.1 ppm 미만, Ni: 0.1 ppm 미만, Cr: 0.1 ppm 미만, 붕소: 0.1 ppm 미만, 인: 0.1 ppm 미만이었다. 얻은 흄드 실리카는 탈기 프레스에 의해 압축함으로써, 50 g/L의 겉보기 밀도로 조정했다. 반응 조건 및 물성 평가 결과를 표 1, 표 2에 각각 나타내었다.
<실시예 8>
중심관의 내경이 100 mm인 밀폐형 3중관 버너를 사용하고, 중심관, 제1 환상관, 제2 환상관의 버너 구성은 실시예 1∼3과 마찬가지로 했다. 각 관을 흐르는 유통 가스 종류도 실시예 1∼3과 동일하게 하고, 중심관에 넣는 수소량과 공기량을 변경함으로써, 단열 화염 온도를 2100℃로 했다. 얻은 흄드 실리카는 탈기 프레스에 의해 압축함으로써, 50 g/L의 겉보기 밀도로 조정했다. 그 외의 반응 조건 및 물성 평가 결과를 표 1, 표 2에 각각 나타내었다.
<비교예 1>
중심관의 내경이 100 mm인 밀폐형 3중관 버너를 사용하고, 중심관, 제1 환상관, 제2 환상관의 버너 구성은 실시예 1∼3과 마찬가지로 했다. 각 관을 흐르는 유통 가스 종류도 실시예 1∼3과 동일하게 하고, 중심관에 넣는 공기량 및 수소량을 변경함으로써, 단열 화염 온도를 1780℃로 했다. 얻은 흄드 실리카는 탈기 프레스에 의해 압축함으로써, 50 g/L의 겉보기 밀도로 조정했다. 그 외의 반응 조건 및 물성 평가 결과를 표 1, 표 2에 각각 나타내었다.
<비교예 2>
중심관의 내경이 25 mm인 밀폐형 3중관식 버너를 사용하고, 중심관, 제1 환상관, 제2 환상관의 버너 구성은 실시예 1∼3과 마찬가지로 했다. 각 관을 흐르는 유통 가스 종류도 실시예 4와 동일하게 하고, 중심관에 넣는 공기량 및 수소량을 변경함으로써, 단열 화염 온도를 1150℃로 했다. 또한, 반응기 내의 가스를 외부 팬(fan)에 의해 흡인하여 반응기 내의 압력을 부압으로 했다. 얻은 흄드 실리카는 탈기 프레스에 의해 압축함으로써, 50 g/L의 겉보기 밀도로 조정했다. 그 외의 반응 조건 및 물성 평가 결과를 표 1, 표 2에 각각 나타내었다.
<비교예 3>
중심관의 내경이 100 mm인 밀폐형 3중관 버너를 사용하고, 중심관, 제1 환상관, 제2 환상관의 버너 구성은 실시예 1∼3과 마찬가지로 했다. 각 관을 흐르는 유통 가스 종류는, 원료 가스를 테트라클로로실란(SiCl4) 90 mol%와 메틸디클로로실란(MeHSiCl2) 10 mol%로 이루어지는 혼합 가스로 한 점 외에는, 실시예 1∼3과 동일하게 하고, 중심관에 넣는 공기량 및 수소량을 변경함으로써, 단열 화염 온도를 2140℃로 했다. 얻은 흄드 실리카는 탈기 프레스에 의해 압축함으로써, 50 g/L의 겉보기 밀도로 조정했다. 반응 조건 및 물성 평가 결과를 표 1, 표 2에 각각 나타내었다.
<비교예 4>
중심관의 내경이 25 mm인 밀폐형 3중관식 버너를 사용하고, 중심관, 제1 환상관, 제2 환상관의 버너 구성은 실시예 1∼3과 마찬가지로 했다. 각 관을 흐르는 유통 가스 종류는, 원료 가스를 메틸트리클로로실란(CH3SiCl3)으로 한 점 외에는, 실시예 4와 동일하게 하고, 중심관에 넣는 수소량, 공기량 및 산소량을 변경함으로써, 단열 화염 온도를 3280℃로 했다. 상기 메틸트리클로로실란 가스중의 불순물의 양은, Fe: Fe2O3 환산으로 0.1 ppm 미만, Al: Al2O3 환산으로 0.1 ppm 미만, Ni: 0.1 ppm 미만, Cr: 0.1 ppm 미만, 붕소: 0.5 ppm, 인: 0.1 ppm 미만이었다. 또, 프로세스 소손 보호의 반응기 내 공기 유통도 동일하게 실시했다. 얻은 흄드 실리카는 탈기 프레스에 의해 압축함으로써, 50 g/L의 겉보기 밀도로 조정했다. 반응 조건 및 물성 평가 결과를 표 1, 표 2에 각각 나타내었다.
[표 1]
Figure 112015123281759-pct00001
[표 2]
Figure 112015123281759-pct00002

Claims (11)

  1. 이하의 (A)∼(C)를 만족하는 것을 특징으로 하는 CMP용 실리카:
    (A) BET 비표면적(比表面積)이 40 m2/g 이상 180 m2/g 이하
    (B) 헬륨 가스 피크노미터 방법에 의해 측정한 입자 밀도가 2.24 g/cm3 이상
    (C) TEM/화상 해석에 의해 산출한 1차 입자 직경의 변동 계수가 0.40 이하.
  2. 제1항에 있어서,
    3nm∼70nm의 입자 직경 범위에 있어서의 프랙탈 형상 파라미터 αmax값이 2.9 이상인 것을 특징으로 하는 CMP용 실리카.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Fe의 함유량이 Fe2O3 환산으로 0.4 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 CMP용 실리카.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Al 함유량이 Al2O3 환산으로 0.3 ppm 이하, Ni 함유량이 0.1 ppm 이하, Cr 함유량이 0.1 ppm 이하, 붕소 함유량이 1.3 ppm 이하, 인 함유량이 0.5 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 CMP용 실리카.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    실란 화합물의 화염 가수분해 반응에 의해 제조되는 흄드 실리카로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CMP용 실리카.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 입자 밀도가 2.25 g/ cm3 이상인 것을 특징으로 하는 CMP용 실리카.
  7. 이하의 (A)∼(C)를 만족하는 CMP용 실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 수성 분산액:
    (A) BET 비표면적이 40 m2/g 이상 180 m2/g 이하
    (B) 헬륨 가스 피크노미터 방법에 의해 측정한 입자 밀도가 2.24 g/cm3 이상
    (C) TEM/화상 해석에 의해 산출한 1차 입자 직경의 변동 계수가 0.40 이하.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 입자 밀도가 2.25 g/ cm3 이상인 것을 특징으로 하는 수성 분산액.
  9. 반응기 내에 형성한 화염중에서 실란 화합물을 가수분해함으로써 CMP용 실리카를 제조하는 CMP용 실리카의 제조 방법에 있어서,
    단열 화염 온도가 1800℃ 이상이고, 상기 반응기 내의 압력이 10 kPaG 이상인 제조 조건하에서, 이하의 (A)∼(C)를 만족하는 CMP용 실리카를 제조하는 것을 특징으로 하는 CMP용 실리카의 제조 방법:
    (A) BET 비표면적이 40 m2/g 이상 180 m2/g 이하
    (B) 헬륨 가스 피크노미터 방법에 의해 측정한 입자 밀도가 2.24 g/cm3 이상
    (C) TEM/화상 해석에 의해 산출한 1차 입자 직경의 변동 계수가 0.40 이하.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 화염의 형성을 다중관 버너에 의해 실시하고, 상기 실란 화합물을 상기 다중관 버너의 중심관에 공급함으로써 상기 실란 화합물을 상기 화염에 공급하며,상기 다중관 버너의 중심관에 있어서의 가스 유속이, 표준 상태 환산으로 50m/sec∼100m/sec인 것을 특징으로 하는 CMP용 실리카의 제조 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 입자 밀도가 2.25 g/ cm3 이상인 것을 특징으로 하는 CMP용 실리카의 제조 방법.
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