KR102480807B1 - 실리카 입자 분산액 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 얻고자 하는 실리카 입자까지 성장하지 않는 올리고머 등의 미반응물의 생성을 억제하여, 실리카 입자를 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
(해결 수단) 실질적으로 유기 용매로 이루어지는 액 I 에 대해, 실리콘알콕사이드를 함유하는 액 A 와, 알칼리 촉매 및 물을 함유하는 액 B 를 동시에 첨가함으로써, 실리콘알콕사이드를 가수분해 및 중축합시켜 실리카 입자를 제조하는 실리카 입자 분산액의 제조 방법으로서, 반응 개시부터 종료까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 알칼리 촉매의 몰비의 초기치에 대한 변화율이 0.90 ∼ 1.10 이고, 반응 개시부터 종료까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 물의 몰비의 초기치에 대한 변화율이 0.90 ∼ 1.10 인 실리카 입자 분산액의 제조 방법이다.

Description

실리카 입자 분산액 및 그 제조 방법{DISPERSION LIQUID OF SILICA PARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은, 실리카 입자 분산액의 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 반도체 집적 회로에 있어서의 금속 배선층의 형성시의 연마 등에 사용하는 연마재에 유용한 실리카 입자 분산액의 제조 방법에 관한 것이다.

컴퓨터, 각종 전자 기기에는, 각종의 집적 회로가 사용되고 있고, 이것들의 소형화, 고성능화에 수반하여, 회로의 고밀도화와 고성능화가 요구되고 있다.

예를 들어, 반도체 집적 회로는, 실리콘 웨이퍼 등의 기재 상에 배선 층간막 (절연막) 을 성막하고, 그 배선 층간막 (절연막) 상에 금속 배선용의 홈 패턴을 형성하며, 필요에 따라 스퍼터링법 등에 의해 질화탄탈 (TaN) 등의 배리어 메탈층을 형성하고, 이어서 금속 배선용의 구리를 화학 증착 (CVD) 법 등에 의해 성막한다. 여기서, TaN 등의 배리어 메탈층을 형성한 경우에는 층간 절연막에 대한 구리나 불순물 등의 확산이나 침식에 수반되는 층간 절연막의 절연성 저하 등을 방지할 수 있고, 또 층간 절연막과 구리의 접착성을 높일 수 있다.

이어서, 홈 내 이외에 성막된 불필요한 구리 및 배리어 메탈 (희생층이라고 하는 경우가 있다) 을 화학 기계 연마 (CMP) 법에 의해 연마하여 제거함과 함께 상부 표면을 가능한 한 평탄화하여, 홈 내에만 금속막을 남기고 구리의 배선·회로 패턴을 형성한다.

이 CMP 법에서 사용되는 연마재는, 통상, 실리카 등의 금속 산화물로 이루어지는 평균 입자경이 5 ∼ 300 nm 정도인 구상의 연마용 입자를 함유하는 분산액에, 배선·회로용 금속의 연마 속도를 빠르게 하기 위한 산화제, 유기산 등의 첨가제를 첨가하여 제조된다.

이 연마용 입자를 함유하는 분산액 (실리카 졸) 중에, 실리콘알콕사이드의 올리고머 등의 미반응물 (부생성물) 이 존재하면, 반응성이 풍부한 올리고머 등의 미반응물의 영향 때문인지, 실리카 졸로서 충분한 안정성이 얻어지지 않았다. 또한, 연마재로서 사용할 때에 혼합되는 첨가제의 영향으로, 증점, 응집, 백탁, 침강성 겔 발생 등이 생기는 경우가 있었다. 이와 같은 연마재를 사용하면, 응집물에 의해 스크래치가 발생하거나, 또, 연마 후의 기판 상에 실리카 성분이 잔존하여 문제가 발생하는 경우가 있었다 (예를 들어, 특허문헌 1 ∼ 3 참조). 또, 연마 특성 향상을 위한 첨가제를 흡착해 버려, 첨가제의 효과를 저감시키는 경우가 있었다.

이와 같은 올리고머 등의 미반응물의 생성을 억제한 실리카 졸의 제조 방법으로서, 예를 들어, 테트라메톡시실란을 함유하는 유기 용매와, 알칼리 촉매 및 물을 함유하는 용매를, 알칼리 촉매 및 물을 함유하는 유기 용매에 첨가함으로써 테트라메톡시실란을 가수분해 및 중축합시켜 실리카 졸을 제조하는 공정 (a) 와, 실리카 졸의 분산매를 물의 비점에 도달할 때까지 가열하여 물로 치환하는 공정 (b) 를 포함하는 방법이 제안되어 있다 (특허문헌 4 참조).

일본 공개특허공보 2015-124231호 단락 [0002], [0006] 일본 공개특허공보 2012-156393호 단락 [0006] 일본 공개특허공보 2014-154707호 단락 [0007] 일본 특허공보 제4566645호

이 특허문헌 1 에 기재된 방법은, 양호한 생산성으로 고순도의 실리카 입자를 제조하는 것이지만, 공정 (a) 에 있어서는, 제조 목적으로 하는 실리카 입자까지 성장하지 않는 실리콘알콕사이드의 올리고머 등의 미반응물이 생성되고, 이것을 제거하는 공정 (b) 가 필수로 되어 있어, 생산의 효율성, 비용의 면 등에서 문제가 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 과제는, 제조 목적으로 하는 실리카 입자까지 성장하지 않는 올리고머 등의 미반응물의 생성을 억제하여, 효율적으로 실리카 입자를 제조하는 실리카 입자 분산액의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 실질적으로 유기 용매로 이루어지는 용기 내의 액 I 에 대해, 실리콘알콕사이드를 함유하는 액 A 와, 알칼리 촉매 및 물을 함유하는 액 B 를 동시에 첨가함으로써, 제조 목적으로 하는 실리카 입자까지 성장하지 않는 올리고머 등의 미반응물의 생성이 억제되는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 특히, 실리콘알콕사이드의 가수분해에 큰 영향을 주는 물 및 알칼리 촉매의 양을, 반응 기간 중, 실리콘알콕사이드에 대해 일정하게 함으로써, 순차적으로 첨가되는 실리콘알콕사이드가 항상 동일한 조건에서 가수분해되고, 이로써, 제조 목적으로 하는 실리카 입자까지 성장하지 않는 올리고머 등의 미반응물의 생성이 억제되는 것을 알아내었다.

즉, 본 발명은, 실질적으로 유기 용매로 이루어지는 액 I 를 반응용 용기에 준비하는 공정과, 액 I 에 실리콘알콕사이드를 함유하는 액 A 와, 알칼리 촉매 및 물을 함유하는 액 B 를 동시에 첨가하여, 실리콘알콕사이드를 가수분해 및 중축합시켜 실리카 입자를 제조하는 공정을 포함하는 실리카 입자 분산액의 제조 방법에 관한 것이다.

바람직하게는, 다음의 (1) 및 (2) 의 조건을 만족하는 실리카 입자 분산액의 제조 방법이다.

(1) 액 A 및 액 B 의 첨가를 개시하고 나서 종료할 때까지의 기간 (반응 개시 (첨가 개시) 부터 종료까지의 기간) 의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 알칼리 촉매의 몰비 (알칼리 촉매/실리콘알콕사이드) 의 초기치에 대한 변화율이 0.90 ∼ 1.10 이다.

(2) 액 A 및 액 B 의 첨가를 개시하고 나서 종료할 때까지의 기간 (반응 개시 (첨가 개시) 부터 종료까지의 기간) 의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 물의 몰비 (물/실리콘알콕사이드) 의 초기치에 대한 변화율이 0.90 ∼ 1.10 이다.

이하, 본 명세서에 있어서는, 「액 A 및 액 B 의 첨가를 개시하고 나서 종료할 때까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 알칼리 촉매의 몰비의 초기치에 대한 변화율」을 간단히 「촉매 비율 변화율」이라고 하고, 「액 A 및 액 B 의 첨가를 개시하고 나서 종료할 때까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 물의 몰비의 초기치에 대한 변화율」을 간단히 「물 비율 변화율」이라고 한다. 또, 「액 A 및 액 B 의 첨가를 개시하고 나서 종료할 때까지의 기간」을 「반응 개시부터 종료까지의 기간」이라고 한다.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 반응 개시부터 종료까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 알칼리 촉매의 몰비가 항상 0.20 이상이고, 반응 개시부터 종료까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 물의 몰비가 항상 2.0 이상인 것이 바람직하다. 또, 반응 종료시의 반응계의 pH 가 11 이상인 것이 바람직하다.

또, 본 발명은, 평균 입자경 (d) 이 5 ∼ 300 nm 인 실리카 입자를 함유하고, 미반응물의 함유량이 200 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 실리카 입자 분산액에 관한 것이다.

본 발명의 실리카 입자 분산액에 있어서는, 실리카 입자 중의 U, Th 의 각각의 함유량이 0.3 ppb 미만이고, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, Fe, Ti, Zn, Pd, Ag, Mn, Co, Mo, Sn, Al, Zr 의 각각의 함유량이 0.1 ppm 미만, Cu, Ni, Cr 의 각각의 함유량이 1 ppb 미만인 것이 바람직하다.

본 발명의 실리카 입자의 제조 방법에 의하면, 제조 목적으로 하는 실리카 입자까지 성장하지 않는 올리고머 등의 미반응물의 생성을 억제하여, 효율적으로 실리카 입자를 제조할 수 있다.

도 1 은, 본 발명에 있어서의 평균 입자경 (d) 의 산출 방법을 설명하는 도면이다. 검게 칠한 부분은 입자 간의 접합부의 이미지이고, 접합부는 공간을 포함하고 있어도 된다.
도 2 는, 본 발명에 있어서의 애스펙트비 (b/a；단 b ≥ a) 의 산출 방법을 설명하는 도면이다. a 가 단축 직경, b 가 장축 직경을 나타낸다. 검게 칠한 부분은 입자 간의 접합부의 이미지이고, 접합부는 공간을 포함하고 있어도 된다.
도 3 은, 실시예 1 에 있어서의 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율의 시간 경과적 변화를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 실시예 2 에 있어서의 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율의 시간 경과적 변화를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 실시예 3 에 있어서의 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율의 시간 경과적 변화를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 실시예 4 에 있어서의 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율의 시간 경과적 변화를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 실시예 5 에 있어서의 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율의 시간 경과적 변화를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 실시예 6 에 있어서의 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율의 시간 경과적 변화를 나타내는 도면이다.
도 9 는, 비교예 1 에 있어서의 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율의 시간 경과적 변화를 나타내는 도면이다.

[실리카 입자 분산액의 제조 방법]

본 발명의 실리카 입자 분산액의 제조 방법은, 실질적으로 유기 용매로 이루어지는 액 I 에 대해, 실리콘알콕사이드를 함유하는 액 A 와, 알칼리 촉매 및 물을 함유하는 액 B 를 동시에 첨가함으로써, 실리콘알콕사이드를 가수분해 및 중축합시켜 실리카 입자를 제조하는 방법이다. 본 발명의 실리카 입자 분산액의 제조 방법에 있어서는, 반응 개시부터 종료까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 알칼리 촉매의 몰비의 초기치에 대한 변화율이 0.90 ∼ 1.10 이고, 반응 개시부터 종료까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 물의 몰비의 초기치에 대한 변화율이 0.90 ∼ 1.10 인 것이 바람직하다.

실리카 입자 분산액의 제조 방법에 있어서는, 실질적으로 유기 용매로 이루어지는 액 I 에 대해, 실리콘알콕사이드를 함유하는 액 A 와 알칼리 촉매 및 물을 함유하는 액 B 를 동시에 첨가하여, 반응 개시부터 종료까지의 반응 기간 중, 실리콘알콕사이드에 대한 알칼리 촉매 및 물의 양을 일정하게 함으로써, 순차적으로 첨가되는 실리콘알콕사이드가 항상 동일한 조건에서 가수분해되고, 이로써, 제조 목적으로 하는 실리카 입자까지 성장하지 않는 올리고머 등의 미반응물의 생성이 억제된다. 이로써, 미반응물을 제거하는 공정을 생략하는 것이 가능해져, 실리카 입자 분산액을 효율적으로 제조할 수 있다. 또, 이 제조된 실리카 입자 분산액은, 올리고머 등의 미반응물을 함유하지 않는 점에서, 실리카 입자 분산액 및 연마재로서의 안정성이 우수하여, 양호한 연마 특성을 갖는 연마재를 얻을 수 있다.

＜액 I (미리 용기에 준비된 액)＞

액 I 는, 실질적으로 유기 용매로 이루어진다. 유기 용매로는, 알코올, 케톤, 에테르, 글리콜, 에스테르 등을 들 수 있고, 알코올이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알코올, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노프로필에테르 등의 글리콜에테르, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜 등의 글리콜, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 락트산메틸, 락트산에틸 등의 에스테르를 들 수 있다. 이들 중에서도, 메탄올 또는 에탄올이 보다 바람직하고, 메탄올이 특히 바람직하다. 이들 유기 용매는, 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상 혼합하여 사용해도 된다.

여기서, 「실질적으로 유기 용매로 이루어진다」란, 유기 용매의 제조 과정으로부터 불가피적으로 함유되는 불순물 등은 함유될 수 있지만, 그 이외는 함유하지 않는 것을 의미한다. 예를 들어, 유기 용매의 함유량이 99 질량％ 이상이고, 바람직하게는 99.5 질량％ 이상이다.

또한, 액 I 에 알칼리 촉매나 물을 넣어 두는 종래의 반응계에서는, 반응 개시시부터, 계 내의 조성이 순차적으로 변화되기 때문에, 실리콘알콕사이드의 가수분해 조건이 일정하지 않고, 또, 반응 개시시의 pH 는 높지만, 그 후 pH 가 저하되어 가는 경향이 있고, 추가하는 알칼리 촉매가 부족한 경우, 반응 종료시의 pH 가 11을 하회하는 경우가 많기 때문에, 미반응물이 발생하기 쉬웠지만, 본 발명에서는, 실질적으로 유기 용매로 이루어지는 액 I 를 사용하기 때문에, 미반응물의 발생을 억제할 수 있다.

＜액 A＞

액 A 는, 실리콘알콕사이드를 함유하는 것이고, 바람직하게는 유기 용매를 함유한다. 통상은, 실질적으로 실리콘알콕사이드로 이루어지거나, 실질적으로 실리콘알콕사이드 및 유기 용매의 2 성분으로 이루어진다. 또한, 「실질적으로 실리콘알콕사이드로 이루어진다」, 「실질적으로 2 성분으로 이루어진다」란, 상기와 마찬가지로, 실리콘알콕사이드나 유기 용매의 제조 과정으로부터 불가피적으로 함유되는 불순물 등은 함유될 수 있지만, 그 이외는 함유하지 않는 것을 의미하고, 예를 들어, 99 질량％ 이상이고, 바람직하게는 99.5 질량％ 이상이다.

실리콘알콕사이드로는, 하기 식［1］로 나타내는 것을 들 수 있다.

X_nSi(OR)_4-n ··· ［1］

식 중, X 는 수소 원자, 불소 원자, 탄소수 1 ∼ 8 의 알킬기, 아릴기 또는 비닐기를 나타내고, R 은 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 8 의 알킬기, 아릴기 또는 비닐기를 나타내고, n 은 0 ∼ 3 의 정수이다.

상기 식［1］로 나타내는 실리콘알콕사이드로는, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란 이외에, 테트라이소프로폭시실란, 테트라부톡시실란, 테트라옥톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 에틸트리이소프로폭시실란, 옥틸트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 트리이소프로폭시실란, 플루오로트리메톡시실란, 플루오로트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디에틸디메톡시실란, 디에틸디에톡시실란, 디메톡시실란, 디에톡시실란, 디플루오로디메톡시실란, 디플루오로디에톡시실란, 트리메틸메톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 트리메틸이소프로폭시실란, 트리메틸부톡시실란, 트리플루오로메틸트리메톡시실란, 트리플루오로메틸트리에톡시실란 등을 들 수 있다.

이들 실리콘알콕사이드 중, 특히, 테트라메톡시실란 (TMOS) 이나 테트라에톡시실란 (TEOS) 과 같은, 상기 식［1］의 n 이 0 이며, 또한 R 의 알킬 사슬이 짧은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이는, 이것들을 사용하는 경우, 가수분해 속도가 빨라져서, 미반응물이 잘 남지 않는 경향이 있기 때문이다. 그 중에서도 바람직한 것은, 알킬 사슬이 짧은 테트라메톡시실란 (TMOS) 이다.

유기 용매로는, 상기 액 I 에서 예시한 것을 사용하는 것이 가능하지만, 액 I 와 동일 조성의 유기 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 액 I 에 메탄올을 사용하는 경우에는, 액 A 에 있어서도 메탄올을 사용하는 것이 바람직하다.

여기서, 액 A 가 유기 용매를 함유하는 경우, 유기 용매에 대한 실리콘알콕사이드의 농도로는, 예를 들어, 1.5 ∼ 6.4 mol/ℓ 이고, 2.0 ∼ 6.0 mol/ℓ 인 것이 바람직하다.

＜액 B＞

액 B 는, 알칼리 촉매 및 물을 함유하는 것이며, 통상, 실질적으로 2 성분으로 이루어진다. 또한, 「실질적으로 2 성분으로 이루어진다」란, 상기 액 A 에서 설명한 것과 동일한 의미이다.

알칼리 촉매로는, 암모니아, 아민, 알칼리 금속 수소화물, 알칼리 토금속 수소화물, 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토금속 수산화물, 제 4 급 암모늄 화합물, 아민계 커플링제 등, 염기성을 나타내는 화합물을 사용할 수 있고, 암모니아를 사용하는 것이 바람직하다.

여기서, 물에 대한 알칼리 촉매의 농도로는, 예를 들어, 1 ∼ 24 mol/ℓ 이고, 3 ∼ 15 mol/ℓ 인 것이 바람직하다.

＜반응 조건 등＞

본 발명의 실리카 입자 분산액의 제조 방법은, 상기와 같이, 실질적으로 유기 용매로 이루어지는 액 I 에 대해, 실리콘알콕사이드를 함유하는 액 A 와, 알칼리 촉매 및 물을 함유하는 액 B 를 동시에 첨가함으로써, 실리콘알콕사이드를 가수분해 및 중축합시켜 실리카 입자를 제조하는 것으로, 다음의 2 가지의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

(1) 반응 개시부터 종료까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 알칼리 촉매의 몰비의 초기치에 대한 변화율 (촉매 비율 변화율) 이 0.90 ∼ 1.10 이고,

(2) 반응 개시부터 종료까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 물의 몰비의 초기치에 대한 변화율 (물 비율 변화율) 이 0.90 ∼ 1.10 이다.

즉, 본 발명의 제조 방법은, 반응 개시부터 종료까지의 기간에 있어서, 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율을 최대한 줄여, 일정하게 하고자 하는 것이며, 그 구체적인 양태로는, 액 I 에 함유되는 알칼리 촉매 및 물의 양을 최대한 낮게 해 둠으로써, 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율을 억제하는 방법을 들 수 있다. 또, 반응 개시부터 종료까지의 기간에 있어서, 액 A 및 액 B 의 첨가 속도 등의 첨가 조건을 가능한 한 일정하게 하여 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율을 억제하는 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 고정밀도의 펌프를 사용함으로써, 액 A 및 액 B 의 첨가 속도의 변화를 억제할 수 있다.

여기서, 실리콘알콕사이드에 대한 알칼리 촉매의 몰비 (알칼리 촉매/실리콘알콕사이드), 및 실리콘알콕사이드에 대한 물의 몰비 (물/실리콘알콕사이드) 는, 각각 첨가 중량 실측치를 기초로, 실리콘알콕사이드의 가수분해 및 중축합의 반응은 순간적으로 일어나는 것, 알칼리 촉매는 계 외로의 방출은 없는 것으로 가정하여 산출한 것을 말하고, 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율은, 소정 시간마다 (예를 들어 10 분마다), 첨가량 실시치로부터 반응계 내의 몰비를 산출하고, 초기의 몰비로 나눈 수치에 의해 산출한다. 또한, 초기치란, 액 A 및 액 B 의 첨가 직후의 몰비 (이론치) 를 말한다.

실리카 입자 분산액의 제조 방법에 있어서는, 촉매 비율 변화율이 상기와 같이 0.90 ∼ 1.10 인 것이 바람직하지만, 0.95 ∼ 1.05 인 것이 보다 바람직하고, 0.98 ∼ 1.02 인 것이 더욱 바람직하다.

또, 실리카 입자 분산액의 제조 방법에 있어서는, 물 비율 변화율이 상기와 같이 0.90 ∼ 1.10 인 것이 바람직하지만, 0.95 ∼ 1.05 인 것이 보다 바람직하고, 0.98 ∼ 1.02 인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 반응 개시부터 종료까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 알칼리 촉매의 몰비가 항상 0.20 이상이며, 또한, 실리콘알콕사이드에 대한 물의 몰비가 항상 2.0 이상인 것이 바람직하다. 즉, 반응중, 실리콘알콕사이드에 대해 알칼리 촉매 및 물을 소정량 이상으로 유지하는 것이 바람직하다. 이와 같이 알칼리 촉매 및 물을 소정량 이상으로 유지하여 반응 시킴으로써, 충분히 가수분해를 진행시킬 수 있어, 미반응의 실리콘알콕사이드의 잔존이나, 미반응물의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 실리콘알콕사이드에 대한 알칼리 촉매의 몰비, 및 실리콘알콕사이드에 대한 물의 몰비는, 상기와 마찬가지로, 각각 첨가 중량 실측치에 기초하여 산출한 것을 말한다.

여기서, 반응 개시부터 종료까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 알칼리 촉매의 몰비로는, 상기와 같이, 항상 0.20 이상인 것이 바람직하지만, 항상 0.30 이상인 것이 보다 바람직하고, 항상 0.50 ∼ 1.00 인 것이 더욱 바람직하다.

또, 반응 개시부터 종료까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 물의 몰비로는, 상기와 같이, 항상 2.0 이상인 것이 바람직하지만, 항상 3.0 이상인 것이 보다 바람직하고, 항상 3.5 ∼ 15.0 인 것이 더욱 바람직하다.

또, 반응 종료시의 반응계의 pH 가 11 이상인 것이 바람직하고, 11.2 이상인 것이 보다 바람직하다. 액 I 에 알칼리 촉매를 넣어 두는 종래의 반응계에서는, 반응 종료시에 pH 가 11 을 하회하는 경우가 많아, 미반응물이 발생하는 요인으로 되어 있었지만, 본 발명의 제조 방법에서는, 상기와 같이, 실리콘알콕사이드에 대한 알칼리 촉매량이나 물량을 일정하게 하여 첨가함으로써, 반응 종료시의 pH 를 11 이상으로 할 수 있다.

본 발명의 제조 방법에 있어서의 반응은, 통상, 상압하에서, 사용하는 용매의 비점 이하의 온도, 바람직하게는 비점보다 5 ∼ 10 ℃ 정도 낮은 온도에서 실시된다. 반응 후, 필요에 따라, 물 치환이 실시된다.

본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 실리카 입자 분산액은, 실리콘알콕사이드의 올리고머 등의 미반응물의 생성이 억제되는 점에서, 종래 실시되고 있던 가열 숙성 처리, 가열 제거 처리, 한외 여과 등의 정제 처리를 반드시 실시할 필요는 없다.

[실리카 입자 분산액]

본 발명의 실리카 입자 분산액은, 평균 입자경 (d) 이 5 ∼ 300 nm 인 실리카 입자를 함유하고, 미반응물의 함유량이 200 ppm 이하인 것을 특징으로 한다. 실리카 입자 분산액은, 상기 설명한 본 발명의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 실리카 입자 분산액은 연마재에 유용하고, 이대로 분산체인 상태에서 사용해도 되고, 건조시켜 사용해도 된다.

미반응물이란, 제조 목적으로 하는 실리카 입자까지 반응이 진행되지 않은 함규소 화합물을 의미하고, 예를 들어, 미반응의 원료 실리콘알콕사이드나 그 저분자 가수분해물 (올리고머) 등이며, 구체적으로는, 히타치 코키 주식회사 제조의 소형 초원심기 CS150GXL 을 사용하여, 실리카 입자 수분산액을 설정 온도 10 ℃, 1,370,000 rpm (1,000,000 G) 으로 30 분 원심 처리하였을 때의 상청 중에 존재하는 함규소 화합물을 의미한다.

(미반응물의 함유량의 측정 방법)

상기 상청 중에 존재하는 함규소 화합물 (미반응물) 을, 주식회사 시마즈 제작소 제조의 ICP 발광 분석 장치 ICPS-8100 으로 측정한 Si 로부터 구한 SiO₂ 농도로 비교한다.

실리카 입자 분산액은, 올리고머 등의 미반응물을 함유하지 않는 점에서, 연마재에 사용한 경우, 기판에 대한 부착물을 억제할 수 있고, 또, 연마재에 첨가되는 각종 약품의 흡착이나 각종 약품과의 반응을 억제하여, 각종 약품의 효과를 보다 유효하게 발휘시킬 수 있다.

실리카 입자 분산액에 함유되는 실리카 입자는, 3 차원적 중축합 구조를 취한다. 이는, 실리콘알콕사이드의 가수분해 및 중축합이 알칼리성측에서 실시됨으로써, 평면상 (2 차원적) 으로만 진행되는 것이 아니라, 입체적 (3 차원적) 으로 진행되기 때문이다. 이와 같은 구조를 가진 입자를 사용한 연마재는, 입자의 분산성이 높고, 충분한 연마 속도가 얻어지므로 바람직하다. 한편, 산성측에서 가수분해 및 중축합을 실시하면 2 차원적으로 진행되어, 구상 입자가 얻어지지 않는다.

그 구조는, 투과 전자 현미경이나 주사형 전자 현미경으로 확인하여, 입자로서 존재하는 것에 의해 판단할 수 있다.

실리카 입자 분산액에 함유되는 실리카 입자의 평균 입자경 (d) 은 5 ∼ 300 nm 이고, 요구되는 연마 속도나 연마 정밀도 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 평균 입자경 (d) 의 산출 방법에 대해, 도 1 을 사용하여 설명한다. 도 1 은, 1 차 입자가 단독으로 존재하는 입자나 복수의 1 차 입자가 연결된 입자를 예시하고 있다. 검게 칠한 부분은 입자 간의 접합부의 이미지이며, 접합부는 공간을 포함하고 있어도 된다. 입자경 (d) 는, 각 입자의 1 차 입자의 최장 직경을 측정한 것이다. 평균 입자경 (d) 은, 전자 현미경 사진을 촬영하고, 임의의 100 개의 입자에 대해, 각 입자의 1 차 입자의 최장 직경 d 를 측정하고, 그 평균치로서 얻은 것이다.

여기서, 평균 입자경이 5 nm 미만인 경우에는, 실리카 입자 분산액의 안정성이 불충분해지는 경향이 있고, 또 입자경이 지나치게 작아 충분한 연마 속도가 얻어지지 않는다. 평균 입자경이 300 nm 를 초과하는 경우에는, 연마재로서 사용한 경우, 기판 또는 절연막의 종류에 따라 다르지만, 스크래치가 발생하기 쉽고, 충분한 평활성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 바람직한 평균 입자경은 10 ∼ 200 nm, 보다 바람직하게는 15 ∼ 100 nm 이다.

실리카 입자 분산액에 함유되는 실리카 입자는, 애스펙트비가 1.00 ∼ 1.20 인 진구상이어도 되지만, 애스펙트비가 1.20 을 초과하고 5.00 이하인 이형상 (異形狀) 인 것이 바람직하다. 애스펙트비가 이 범위에 있는 이형상의 입자는, 입자 표면에 볼록한 부분이 존재한다. 그 때문에, 연마시에 응력이 집중되어, 기판의 연마 속도를 빠르게 할 수 있다.

애스펙트비의 산출 방법에 대해, 도 2 를 사용하여 설명한다. 도 2 는, 1 차 입자가 단독으로 존재하는 입자나 복수의 1 차 입자가 연결된 입자를 예시하고 있다. 검게 칠한 부분은 입자 간의 접합부의 이미지이며, 접합부는 공간을 포함하고 있어도 된다. 이 애스펙트비는, 주사형 전자 현미경으로 입자를 관찰하고, 100 개의 입자에 대해, 도 2 에 예시하는 바와 같이 입자를 장방형으로 둘러쌌을 때, 긴 변을 변 b, 짧은 변을 변 a 로 하여 종횡비 (b/a) 를 측정하고, 그 평균치로서 얻은 것이다.

실리카 입자 분산액에 함유되는 실리카 입자는, U, Th 의 각각의 함유량이 0.3 ppb 미만이고, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, Fe, Ti, Zn, Pd, Ag, Mn, Co, Mo, Sn, Al, Zr 의 각각의 함유량이 0.1 ppm 미만, Cu, Ni, Cr 의 각각의 함유량이 1 ppb 미만인 범위에 있는 것이 바람직하다. 이 범위임으로써, 배선 노드가 40 nm 이하인 고집적의 로직이나 메모리 및 3 차원 실장용 조제용의 연마 지립으로서 사용 가능하다.

이들 불순분 (不純分) 의 금속 원소의 함유량이 상기 서술한 범위를 초과하여 많이 존재하면, 실리카 입자를 사용하여 연마한 기판에 금속 원소가 잔존하고, 이 금속 원소가 반도체 기판에 형성된 회로의 절연 불량을 일으키거나 회로가 단락되거나 하여, 절연용으로 형성한 막 (절연막) 의 유전율이 저하되고, 금속 배선에 임피던스가 증대되어, 응답 속도의 지연, 소비 전력의 증대 등이 일어나는 경우가 있다. 또, 금속 원소 이온이 이동 (확산) 하여, 사용 조건이나 사용이 장기에 걸친 경우에 상기 문제를 발생시키는 경우가 있다. 특히, U, Th 의 경우에는, 방사선을 발생시키기 때문에 미량이라도 잔존한 경우에 방사선에 의한 반도체의 오작동을 일으키는 점에서 바람직하지 않다.

여기서, 알칼리 금속이란, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 을 나타내고, 알칼리 토금속이란, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra 를 나타낸다.

이와 같은 불순분의 함유량이 적은 고순도 실리카 입자를 얻으려면, 입자를 조제할 때의 장치의 재질을 이들 원소를 함유하지 않으며, 또한 내약품성이 높은 것으로 하는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 테플론 (등록 상표), FRP, 카본 파이버 등의 플라스틱, 무알칼리 유리 등이 바람직하다.

또, 사용하는 원료에 대해서는, 증류·이온 교환·필터 제거에 의해 정제하는 것이 바람직하다. 특히 알콕사이드의 가수분해시에 사용하는 알코올은, 탱크 등으로부터의 금속 불순분이나 합성시의 촉매가 잔존할 우려가 있어, 특히 정밀도가 높은 정제를 필요로 하는 경우가 있다.

고순도 실리카 입자를 얻는 방법으로는, 상기 서술한 바와 같이, 미리 불순분이 적은 원료를 준비하거나, 입자 조제용의 장치로부터의 혼입을 억제하거나 하는 방법이 있다. 이 이외에도, 그러한 대책을 충분히 취하지 않고 조제된 입자를 얻은 후에 불순분을 저감시키는 것은 가능하다. 그러나, 불순분이 실리카 입자 내에 혼입되어 있거나 하기 때문에, 이온 교환이나 필터 제거에 의해 정제하는 것은 효율이 나쁘고, 고비용이 될 우려가 있다. 이 때문에, 이와 같은 방법으로, 불순분의 함유량이 적은 실리카 입자를 얻는 것은 현실적이지 않다.

실리카 입자 중의 U, Th 의 함유량, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, Fe, Ti, Zn, Pd, Ag, Mn, Co, Mo, Sn, Al, Zr 의 함유량, 및 Cu, Ni, Cr 의 함유량에 대해서는, 실리카 입자를 불산으로 용해시키고, 가열하여 불산을 제거한 후, 필요에 따라 순수를 첨가하고, 얻어진 용액에 대해 ICP 유도 결합 플라즈마 발광 분광 질량 분석 장치 (예를 들어, 주식회사 시마즈 제작소 제조 ICPM-8500) 를 사용하여 측정한다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

〈실리카 입자 분산액 (SA) 의 제조〉

메탄올 (액 I) 410.0 g 을 40 ℃ 로 유지하고, 이 액 I 에 대해, 테트라메톡시실란 (타마 화학 공업 (주) 제조 (이하 동일)) 의 메탄올 용액 (액 A) 3436.3 g 과, 암모니아수 (액 B) 1684.0 g 을 동시에 10 시간에 걸쳐 첨가하였다. 첨가 종료 후, 추가로 이 온도에서 3 시간 숙성하였다. 용매를 순수로 치환하고, 20 질량％ 실리카 입자 분산액 (SA) 를 얻었다. 상세한 처리 조건, 및 각종 측정 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율의 시간 경과적 변화를 도 3 에 나타낸다.

《알칼리 촉매 및 물의 실리콘알콕사이드에 대한 몰비, 및 그 변화율》

알칼리 촉매/실리콘알콕사이드, 물/실리콘알콕사이드의 각 몰비는, 첨가 중량 실측치를 기초로, 실리콘알콕사이드의 가수분해 및 중축합의 반응은 순간적으로 일어나는 것, 알칼리 촉매는 계 외로의 방출은 없는 것으로 가정하여 산출하였다. 액 A 및 액 B 의 첨가 개시 10 분 후부터, 10 분마다의 반응계 내의 몰비를 산출하였다. 액 A 및 액 B 의 첨가 직후의 몰비 (이론치) 를 초기치로 하고, 이러한 초기치로 나눈 수치로, 계 내의 각 물질 몰비의 변화를 비교하였다.

Si(OR)₄ ＋ 4H₂O → Si(OH)₄ ＋ 4ROH

(가수분해시에 4 몰 소비)

Si(OH)₄ → SiO₂ ＋ 2H₂O

(중축합시에 2 몰 방출)

《평균 입자경의 측정》

평균 입자경은, 실리카 입자의 전자 현미경 사진을 촬영하고, 임의의 100 개의 입자에 대해, 도 1 에 예시하는 바와 같이 1 차 입자의 가장 직경이 긴 부분을 측정하고, 그 평균치로서 얻었다.

《애스펙트비의 측정》

애스펙트비는, 실리카 입자의 전자 현미경 사진을 촬영하고, 임의의 100 개의 입자에 대해, 도 2 에 예시하는 바와 같이 입자를 장방형으로 둘러쌌을 때, 긴 변을 변 (b), 짧은 변을 변 (a) 로 하여 종횡비 (b/a) 를 측정하고, 그 평균치로서 얻었다.

《미반응물량의 측정》

미반응물량은, 얻어진 20 질량％ 실리카 입자 분산액을, 히타치 코키 주식회사 제조의 소형 초원심기 CS150GXL 을 사용하여, 설정 온도 10 ℃, 1,370,000 rpm (1,000,000 G) 으로 30 분 원심 처리하였을 때의 상청 중에 존재하는 함규소 화합물 (미반응물) 을, 주식회사 시마즈 제작소 제조의 ICP 발광 분석 장치 ICPS-8100 으로 측정한 Si 로부터 구한 SiO₂ 농도로 비교하였다.

《계 중 실리카 입자 농도의 측정》

샘플 5 g 을 150 ℃ 에서 1 시간 건조시키고, 건조 후의 중량으로부터, 계 중 실리카 입자 농도를 산출하였다.

〈연마재 (SA) 의 제조〉

실시예 1 에서 제조한 실리카 입자를 3.0 질량％, 하이드록시에틸셀룰로오스 (HEC) 를 175 ppm, 암모니아를 225 ppm 함유하는 연마재 (SA) 를 조제하였다.

《연마재 (슬러리) 의 안정성 시험》

연마재 (슬러리) 의 안정성은,〈연마재 (SA) 의 제조〉에서 조제된 연마재 (SA) 의 백탁의 유무로 평가하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

백탁되지 않는다 ：○

백탁된다 ：×

《연마 시험》

연마용 기판 (결정 구조가 1.0.0 인 단결정 실리콘 웨이퍼) 을 사용하여, 연마 장치 (나노 팩터 (주) 제조 NF300) 에 세트하고, 연마 패드 SUBA600, 기판 가중 15 kPa, 테이블 회전 속도 50 rpm, 스핀들 속도 60 rpm 으로, 상기 연마재 (SA) 를 250 ㎖/분의 속도로 연마용 기판의 연마를 10 분간 실시하였다. 그 후, 순수로 세정하고 풍건하였다.

그 후, 얻어진 연마 기판의 연마 표면을 관찰하여, 표면의 평활성을 이하의 기준 (스크래치의 정도) 으로 평가하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

스크래치는 거의 관찰되지 않는다. ：○

스크래치가 약간 관찰된다. ：△

스크래치가 광범위하게 관찰된다. ：×

연마 기판 상의 실리카 성분의 잔존에 대해, 레이저 현미경 (주식회사 키엔스 제조 VK-X250) 을 사용하여 잔존의 정도를 확인하고, 하기의 평가 기준으로 평가하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

잔존은 거의 관찰되지 않는다. ：○

잔존이 약간 관찰된다. ：△

잔존이 광범위하게 관찰된다. ：×

[실시예 2]

〈실리카 입자 분산액 (SB) 의 제조, 연마재 (SB) 의 제조〉

메탄올 (액 I) 310.0 g 을 50 ℃ 로 유지하고, 이 액 I 에 대해, 테트라메톡시실란의 메탄올 용액 (액 A) 5703.8 g 과, 암모니아수 (액 B) 1560.0 g 을 동시에 30 시간에 걸쳐 첨가하였다. 첨가 종료 후, 추가로 이 온도에서 3 시간 숙성하였다. 용매를 순수로 치환하고, 20 질량％ 실리카 입자 분산액 (SB) 를 얻었다. 상세한 처리 조건, 및 각종 측정 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율의 시간 경과적 변화를 도 4 에 나타낸다.

실리카 입자 분산액 (SB) 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 연마재 (SC) 를 제조하고, 실시예 1 과 동일하게 안정성 시험 및 연마 시험을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 3]

〈실리카 입자 분산액 (SC) 의 제조, 연마재 (SC) 의 제조〉

메탄올 (액 I) 410 g 을 40 ℃ 로 유지하고, 이 액 I 에 대해, 테트라메톡시실란 (액 A) 976.3 g 과, 암모니아수 (액 B) 1769.5 g 을 동시에 10 시간에 걸쳐 첨가하였다. 첨가 종료 후, 추가로 이 온도에서 3 시간 숙성하였다. 용매를 순수로 치환하고, 20 질량％ 실리카 입자 분산액 (SC) 를 얻었다. 상세한 처리 조건, 및 각종 측정 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율의 시간 경과적 변화를 도 5 에 나타낸다.

실리카 입자 분산액 (SC) 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 연마재 (SC) 를 제조하고, 실시예 1 과 동일하게 안정성 시험 및 연마 시험을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 4]

〈실리카 입자 분산액 (SD) 의 제조, 연마재 (SD) 의 제조〉

메탄올 (액 I) 410 g 을 40 ℃ 로 유지하고, 이 액 I 에 대해, 테트라메톡시실란의 메탄올 용액 (액 A) 2206.3 g 과, 암모니아수 (액 B) 565.33 g 을 동시에 10 시간에 걸쳐 첨가하였다. 첨가 종료 후, 추가로 이 온도에서 3 시간 숙성하였다. 용매를 순수로 치환하고, 20 질량％ 실리카 입자 분산액 (SD) 를 얻었다. 상세한 처리 조건, 및 각종 측정 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율의 시간 경과적 변화를 도 6 에 나타낸다.

실리카 입자 분산액 (SD) 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 연마재 (SD) 를 제조하고, 실시예 1 과 동일하게 안정성 시험 및 연마 시험을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 5]

〈실리카 입자 분산액 (SE) 의 제조, 연마재 (SE) 의 제조〉

메탄올 (액 I) 410 g 을 50 ℃ 로 유지하고, 이 액 I 에 대해, 테트라메톡시실란의 메탄올 용액 (액 A) 388.1 g 과, 암모니아수 (액 B) 116.1 g 을 동시에 1 시간에 걸쳐 첨가하였다. 첨가 종료 후, 추가로 이 온도에서 3 시간 숙성하였다. 용매를 순수로 치환하고, 20 질량％ 실리카 입자 분산액 (SE) 를 얻었다. 상세한 처리 조건, 및 각종 측정 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율의 시간 경과적 변화를 도 7 에 나타낸다.

실리카 입자 분산액 (SE) 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 연마재 (SE) 를 제조하고, 실시예 1 과 동일하게 안정성 시험 및 연마 시험을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 6]

〈실리카 입자 분산액 (SF) 의 제조, 연마재 (SF) 의 제조〉

메탄올 (액 I) 410 g 을 50 ℃ 로 유지하고, 이 액 I 에 대해, 테트라메톡시실란의 메탄올 용액 (액 A) 2328.6 g 과, 암모니아수 (액 B) 696.69 g 을 동시에 6 시간에 걸쳐 첨가하였다. 첨가 종료 후, 추가로 이 온도에서 3 시간 숙성하였다. 용매를 순수로 치환하고, 20 질량％ 실리카 입자 분산액 (SF) 를 얻었다. 상세한 처리 조건, 및 각종 측정 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율의 시간 경과적 변화를 도 8 에 나타낸다.

실리카 입자 분산액 (SF) 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 연마재 (SF) 를 제조하고, 실시예 1 과 동일하게 안정성 시험 및 연마 시험을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

[비교예 1]

〈실리카 입자 분산액 (RA) 의 제조, 연마재 (RA) 의 제조〉

메탄올 2268.0 g, 순수 337.5 g, 29 ％ 암모니아수 94.5 g 로 이루어지는 액 I 를 40 ℃ 로 유지하고, 이 액 I 에 대해, 테트라메톡시실란의 메탄올 용액 (액 A) 2170.0 g 을 160 분에 걸쳐 첨가하였다. 첨가 종료 후, 추가로 이 온도에서 1시간 숙성하였다. 용매를 순수로 치환하고, 20 질량％ 실리카 입자 분산액 (RA) 를 얻었다. 상세한 처리 조건, 및 각종 측정 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 촉매 비율 변화율 및 물 비율 변화율의 시간 경과적 변화를 도 9 에 나타낸다.

실리카 입자 분산액 (RA) 를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 연마재 (RA) 를 제조하고, 실시예 1 과 동일하게 안정성 시험 및 연마 시험을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

또한, 어느 실시예 및 비교예에 있어서도, 실리카 입자 중의 U, Th 의 각각의 함유량은 0.3 ppb 미만이고, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, Fe, Ti, Zn, Pd, Ag, Mn, Co, Mo, Sn, Al, Zr 의 각각의 함유량은 0.1 ppm 미만, Cu, Ni, Cr 의 각각의 함유량은 1 ppb 미만이었다.

《금속 원소 함유량의 측정》

실리카 입자 중의 각 금속 원소량의 함유량에 대해서는, 실리카 입자를 불산으로 용해시키고, 가열하여 불산을 제거한 후, 필요에 따라 순수를 첨가하고, 얻어진 용액에 대해 ICP 유도 결합 플라즈마 발광 분광 질량 분석 장치 (예를 들어, 주식회사 시마즈 제작소 제조 ICPM-8500) 를 사용하여 측정하였다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 ∼ 6 에서 제조된 실리카 입자 분산액은, 비교예 1 과 비교하여 미반응물의 생성량이 적고, 슬러리 안정성이나 연마 특성의 면에서도 우수하였다.

Claims (6)

1. 실질적으로 유기 용매로 이루어지는 액 I 를 용기에 준비하는 공정과,
   상기 액 I 에, 실질적으로 실리콘알콕사이드로 이루어지거나, 실질적으로 실리콘알콕사이드 및 유기 용매의 2 성분으로 이루어지는 액 A 와, 알칼리 촉매 및 물을 함유하는 액 B 를 동시에 첨가하여, 실리콘알콕사이드를 가수분해 및 중축합시켜 실리카 입자를 제조하는 공정을 포함하는 실리카 입자 분산액의 제조 방법으로서,
   상기 액 A 및 상기 액 B 의 첨가를 개시하고 나서 종료할 때까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 알칼리 촉매의 몰비가 항상 0.20 이상, 상기 몰비의 초기치에 대한 변화율이 0.90 ∼ 1.10 이고,
   상기 액 A 및 상기 액 B 의 첨가를 개시하고 나서 종료할 때까지의 기간의 반응계에 있어서의 실리콘알콕사이드에 대한 물의 몰비가 항상 2.0 이상, 상기 몰비의 초기치에 대한 변화율이 0.90 ∼ 1.10 이고,
   상기 액 A 및 상기 액 B 의 첨가 종료시의 반응계의 pH 가 11 이상인 것을 특징으로 하는 실리카 입자 분산액의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 실리카 입자의 평균 입자경 (d) 이 5 ∼ 300 nm 이고, 미반응물의 함유량이 200 ppm 이하인 것을 특징으로 하는 실리카 입자 분산액의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 실리카 입자의 U, Th 의 각각의 함유량이 0.3 ppb 미만이고, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, Fe, Ti, Zn, Pd, Ag, Mn, Co, Mo, Sn, Al, Zr 의 각각의 함유량이 0.1 ppm 미만, Cu, Ni, Cr 의 각각의 함유량이 1 ppb 미만인 것을 특징으로 하는 실리카 입자 분산액의 제조 방법.
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