KR20110014486A - A manufacturing method of colloidal silica for chemical mechenical polishing - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A producing method of colloidal silica sol is provided to secure the excellent mechanical and chemical polishing rate of the colloidal silica sol, and to improve the purity of the colloidal silica sol. CONSTITUTION: A producing method of colloidal silica sol comprises the following steps: diluting silica seed sol to distilled water(S10); adding silicon powder to the diluted solution for forming a first dispersion solution(S20); adding a weak basic catalyst, and reacting to make a second dispersion solution(S30); inserting a strong basic catalyst, and reacting to obtain a third dispersion solution(S40); and filtering the third dispersion solution(S50).

Description

화학적, 기계적 연마용 콜로이달 실리카졸의 제조방법{A MANUFACTURING METHOD OF COLLOIDAL SILICA FOR CHEMICAL MECHENICAL POLISHING} Method for producing colloidal silica sol for chemical and mechanical polishing {A MANUFACTURING METHOD OF COLLOIDAL SILICA FOR CHEMICAL MECHENICAL POLISHING}

본 발명은 실리카졸의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화학적, 기계적 연마용 실리카졸 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing silica sol, and more particularly, to a method for preparing silica sol for chemical and mechanical polishing.

실리카졸은 다양한 분야의 기능성 첨가제 및 웨이퍼나 글라스 연마재로서 오랫동안 사용되어 왔으며, 특히 반도체 제조공정에서 쓰이는 절연막의 한 종류인 산화 규소막의 연마재로도 사용되고 있다. 뿐만 아니라 구리, 알루미늄 등의 배선용 금속 막의 연마재로도 널리 사용되고 있다.Silica sol has been used for a long time as a functional additive in various fields and as a wafer or glass abrasive, and is also used as an abrasive for silicon oxide film, which is one kind of insulating film used in semiconductor manufacturing process. In addition, it is also widely used as an abrasive for metal films for wiring such as copper and aluminum.

기존의 실리카졸 제조방법은 산분해법, 전기투석법, 해교법, 이온교환법, 가수분해법 등이 있다. 이중 가수분해법은 불순물 함량을 극히 낮게 하도록 제어하거나 진구도(sphericity)를 높이는 것에는 매우 유리하지만 상기 가수분해법의 경우 사염화규소(SiCl4)나 사에틸올소규산(TEOS;tetraethly orthosilicate)을 출발물질로 하므로 제조단가가 높은 문제점이 있다. 그 외의 방법은 대부분 물유리(규산염)가 사용되어 실리카졸을 제조하는 것이다. 물유리의 제조방법은 미분쇄 광물이나 모래에 탄산나트륨(Na2CO3)을 첨가하고 고온으로 가열하는 것이 일반적이다. 이 방법에 의해서 제조되는 물유리에는 메타규산나트륨(Na2SiO3), 오르소규산나트륨(Na4SiO4) 및 2-규산나트륨염(Na2Si2O5) 등 다양한 형태의 규산 나트륨염이 20wt% 내지 50wt% 이 함유되어 있다. 규산칼륨염 또한 물유리 제조에 이용되는바 규산칼륨염이 20wt% 내지 50wt% 가 포함된 물유리를 이용할 수 있다. 따라서 물유리를 이용하여 실리카졸을 제조하는 경우에 실리카졸의 나트륨양이온(Na+)함량을 제어하는데 한계가 있다. 또한 과량의 나트륨 양이온 등의 양이온금속을 포함하게 되는데 연마한 반도체 기판 또는 산화 막 표면에 부착된 물유리의 성분인 양이온 금속으로 인해 반도체 회로의 절연불량, 회로의 단락, 유전율 저하 등의 문제가 발생한다. 특히 나트륨은 입자가 작아 확산성이 높고, 피연마막의 미세한 스크래치 내에도 잔존하여 상기와 같은 많은 문제를 야기할 수 있다. 이는 규산 칼륨염인 경우에도 마찬가지어서 반도체 제작에 있어 규산 칼륨염 사용시에도 많은 문제점을 내포하고 있다. Conventional silica sol production methods include acid decomposition, electrodialysis, peptizing, ion exchange, hydrolysis. The double hydrolysis method is very advantageous for controlling the impurity content to be extremely low or for increasing sphericity, but in the case of the hydrolysis method, silicon tetrachloride (SiCl 4 ) or tetraethyllysulfate (TEOS) is used as a starting material. Therefore, there is a high manufacturing cost problem. The other method is mostly water glass (silicate) to prepare silica sol. In general, a method of preparing water glass is adding sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) to pulverized mineral or sand and heating to high temperature. The water glass produced by this method includes various types of sodium silicate salts such as sodium metasilicate (Na 2 SiO 3 ), sodium orthosilicate (Na 4 SiO 4 ) and 2-sodium silicate salt (Na 2 Si 2 O 5 ). 20wt% to 50wt% is contained. Potassium silicate salt is also used in the manufacture of water glass bar glass silicate may include a water glass containing 20wt% to 50wt%. Therefore, when preparing a silica sol using water glass, there is a limit in controlling the sodium cation (Na + ) content of the silica sol. In addition, an excessive amount of cationic metals, such as sodium cations, is included. Cationic metal, which is a component of a polished semiconductor substrate or water glass attached to an oxide film surface, causes problems such as poor insulation of a circuit, a short circuit, and a decrease in dielectric constant. . In particular, sodium has a small particle size, high diffusivity, and remains in fine scratches of the polished film, which may cause many of the above problems. This is the same as in the case of potassium silicate salts, which also includes many problems when using potassium silicate salts in semiconductor fabrication.

또한 기존의 실리카졸 제조방법에 의하면, 일단 물유리를 제조한 후 이 물유리를 이용하여 실리카졸을 제조하여야 하므로 제조과정이 복잡할 뿐만 아니라, 상기 종래의 제조방법들은 산 반응에 의한 탈산 세척과정 또는 이온교환반응 후 이온교환수지의 세척과정을 필요로 하는데, 이 과정에서 다량의 폐수가 발생하는 문제점이 있다. In addition, according to the conventional silica sol manufacturing method, since the silica sol must be prepared using the water glass after manufacturing the water glass, the manufacturing process is complicated, and the conventional manufacturing methods are deoxidized washing process or ion by acid reaction. After the exchange reaction is required to wash the ion exchange resin, there is a problem that a large amount of waste water occurs in this process.

상기의 문제점을 해결하기 위해서 강염기성 물질을 촉매로 사용하여 규소로부터 직접 실리카졸을 제조하는 직접 산화법이 제시되었다. 이 방법에 의하면 별도의 양이온 물질 제거 공정이 필요하지 않으며, 특히 종래 복잡한 제조 공정을 간단히 하여 에너지 절약, 처리 약품의 낭비 방지, 폐수 처리 문제의 배제 효과, 제조시간 단축 및 비용 절감 효과가 우수하다는 이점을 있다. In order to solve the above problems, a direct oxidation method for preparing silica sol directly from silicon using a strong base material as a catalyst has been proposed. This method eliminates the need for a separate cationic material removal process, and in particular, the conventional complex manufacturing process is simplified to save energy, prevent waste of treatment chemicals, eliminate waste water treatment problems, reduce manufacturing time, and reduce costs. There is.

그리고, 종전의 직접 산화법에 의해 실리카졸을 제조하는 방법에서는 촉매의 종류와 반응시간을 조절하여, 실리카의 입경이 크고 균일하며 비표면적이 넓은 단분산 실리카졸을 제조하기도 한다. 이는 반응시간을 조절하여 실리카 입경을 제어할 수 있는 공정이나 이 방법으로는 연마율이 높고 응집성이 있는 실리카입자를 함유한 실리카졸을 얻기 힘들다는 문제점이 있다. In the conventional method for producing silica sol by the direct oxidation method, a monodisperse silica sol having a large particle size and a uniform and large specific surface area of silica may be prepared by adjusting the type of catalyst and the reaction time. This is a process that can control the silica particle diameter by adjusting the reaction time, but there is a problem that it is difficult to obtain a silica sol containing silica particles having high polishing rate and cohesive by this method.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실리카 입자의 크기가 균일하며, 응집성이 있어 화학적, 기계적 연마율이 우수한 특성을 갖는 화학적, 기계적 연마용 실리카졸의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for preparing a chemical and mechanical polishing silica sol having uniform characteristics of silica particles having excellent uniformity of chemical and mechanical polishing rate because of uniformity of silica particles. It is done.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 화학적, 기계적 연마용 콜로이달 실리카졸의 제조방법은 응집모드 실리카 시드졸을 증류수에 희석하여 희석액을 형성하는 단계, 규소 분말을 상기 희석액에 첨가하여 제 1 분산 용액을 제조하는 단계, 상기 제 1 분산 용액에 약염기성 촉매를 상기 규소 분말 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 60 중량부 첨가하고 반응시켜 제 2 분산 용액을 제조하는 단계, 상기 제 2 분산 용액에 강염기성 촉매를 상기 규소 분말 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 10 중량부 첨가하고 반응시켜 제 3 분산 용액을 제조하는 단계, 상기 제 3 분산 용액을 여과하는 단계로 포함한다. Method for producing a chemical and mechanical polishing colloidal silica sol of the present invention for achieving the above object is a step of diluting agglomeration mode silica seed sol in distilled water to form a dilution, silicon powder is added to the dilution to the first dispersion solution Preparing a second dispersion solution by adding a weakly basic catalyst to 0.5 parts by weight to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicon powder and reacting the first dispersion with a weak base catalyst. 0.5 to 10 parts by weight of a basic catalyst is added to 100 parts by weight of the silicon powder and reacted to prepare a third dispersion solution, and filtering the third dispersion solution.

상기 응집모드 실리카 시드졸은 건식 실리카가 분산된 시드졸, 산응집 실리카졸 시드졸, 알콜응집 시드졸 및 메틸트리메톡시실란(MTMS ; Methyl trimethoxy silane)를 포함한 응집 시드졸 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 그리고 함량은 상기 증류수 100중량부 대비 1중량부 내지 10 중량부인 포함 한다.The agglomeration mode silica seed sol may be any one selected from a seed sol, which is a dispersion of dry silica, an acid agglomerated silica sol seed sol, an alcohol agglomeration seed sol, and an agglomeration seed sol including methyl trimethoxy silane (MTMS). Can be. And the content includes 1 to 10 parts by weight relative to 100 parts by weight of the distilled water.

상기 규소 분말은 증류수 100 중량부 대비 5 중량부 내지 25 중량부이다.  The silicon powder is 5 parts by weight to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of distilled water.

상기 제2분산용액 제조단계는 5℃ 내지 100℃에서 1시간 내지 10시간 동안 반응시키는 것을 포함한다.The second dispersion solution preparation step includes the reaction for 1 hour to 10 hours at 5 ℃ to 100 ℃.

상기 약염기성 촉매는 메틸아민(methyl amine), 에틸아민(ethyl amine), n-프로필아민(n-propyl amine), n-부틸아민(n-butyl amine), 디메틸아민(dimethyl amine), 디에틸아민(dietyl amine), 디프로필아민(dipropyl amine), 디부틸아민(dibutyl amine), 트리메틸아민(trimethyl amine), 트리에틸아민(trietyl amine), 트리프로필아민(tripropyl amine), 트리부틸아민(tributyl amine) 및 수산화암모늄(ammonium hydroxide)으로 이루어지는 군으로부터 선택하는 것을 포함한다.The weakly basic catalyst is methyl amine, ethyl amine, n-propyl amine, n-butyl amine, dimethyl amine, diethyl Amine (dietyl amine), dipropyl amine, dibutyl amine, trimethyl amine, triethylamine, tripropyl amine, tributylamine amine) and ammonium hydroxide.

상기 제 3분산 용액의 제조단계는 5℃ 내지 100℃에서 10시간 내지 36시간 동안 반응시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리카졸의 제조방법이다.The preparing step of the third dispersion solution is a method for producing a silica sol, characterized in that made by reacting for 5 to 100 hours at 10 to 36 hours.

상기 강염기성 촉매는 수산화칼륨(potassium hydroxide), 수산화바륨(barium hydroxide), 수산화세슘(cesium hydroxide) 및 수산화리튬(lithium hydroxide)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 포함한다.The strong base catalyst includes one selected from the group consisting of potassium hydroxide, barium hydroxide, cesium hydroxide and lithium hydroxide.

규소 분말의 입자크기는 50 메쉬(mesh) 내지 1000 메쉬(mesh)인 것을 포함하며 그 함량은 95 중량% 이상인 것으로 한다.The particle size of the silicon powder includes 50 mesh to 1000 mesh and the content thereof is 95 wt% or more.

상기 방법 중 어느 하나의 방법에 의하여 제조된 화학적, 기계적 연마용 실리카졸을 포함한다. Chemical and mechanical polishing silica sol produced by any one of the above methods.

본 발명에 따른 금속 규소로부터 직접 산화법에 의한 화학적, 기계적 연마용 콜로이달 실리카졸의 제조방법에 의하면 최종 실리카졸 내의 실리카 입자의 크기가 크고 균일하며 화학적, 기계적 연마율이 우수한 특성이 있다. According to the method of preparing a colloidal silica sol for chemical and mechanical polishing by direct oxidation from the metal silicon according to the present invention, the size of the silica particles in the final silica sol is large and uniform, and has excellent chemical and mechanical polishing rates.

또한, 본 발명의 실리카졸 제조방법은 규소의 함량이 95% 이상인 공업용 규소 분말로 고순도의 실리카졸을 얻을 수 있는 공정이다. In addition, the silica sol manufacturing method of the present invention is a process for obtaining a high purity silica sol with an industrial silicon powder having a silicon content of 95% or more.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 화학적, 기계적 연마용 콜로이달 실리카졸의 제조방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of preparing a chemical and mechanical polishing colloidal silica sol according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

참조하면 희석용액제조 단계, 제1분산용액 제조단계, 제2분산용액 제조단계, 제3분산용액 제조단계, 제3분산용액 여과 단계를 포함한다.For reference, the method may include preparing a dilute solution, preparing a first dispersion solution, preparing a second dispersion solution, preparing a third dispersion solution, and filtering a third dispersion solution.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화학적, 기계적 연마용 콜로이달 실리카졸의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.1 is a flow chart sequentially showing a method for manufacturing a chemical and mechanical polishing colloidal silica sol according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 화학적, 기계적 연마용 콜로이달 실리카졸의 제조방법은, 응집 모드의 실리카 시드졸을 증류수에 희석하여 희석액을 형성한다.(S10) Referring to FIG. 1, in the method for preparing a chemical and mechanical polishing colloidal silica sol of the present invention, a silica seed sol in agglomerated mode is diluted with distilled water to form a dilution solution.

상기 희석용액제조단계에서 첨가되는 응집모드 실리카 시드졸은 건식 실리카가 분산된 시드졸, 산응집 실리카졸 시드졸, 알콜응집 시드졸 및 메틸트리메톡시실란(MTMS)를 포함한 응집 시드졸 중 선택되는 것이 바람직하다.  The agglomeration mode silica seed sol added in the dilution solution production step is selected from agglomeration seed sol including a dry sol dispersed silica, acid agglomerated silica sol seed sol, alcohol agglomerated seed sol and methyltrimethoxysilane (MTMS) It is preferable.

상기 건식 실리카가 분산된 시드졸은 10 wt% 건식 실리카 슬러리를 1시간 도정하고, 6,000 rpm 1시간 원심분리하여 상등액(평균 입경 ~100nm)의 분산상을 사용하여 만든다. 도2a, 2b의 경우 건식 실리카가 분산된 시드졸에서 성장시킨 연마용 실리카 입자사진이다. 도 3a, 도 3b는 건식 실리카 시드졸와 이를 시드졸로 성장시킨 연마용 실리카 입자의 입자크기 분포이다The seed sol in which the dry silica was dispersed was prepared by using a 10 wt% dry silica slurry for 1 hour and centrifugation at 6,000 rpm for 1 hour using a dispersed phase of a supernatant (average particle diameter ˜100 nm). 2a and 2b are photographs of abrasive silica particles grown in seed sol in which dry silica is dispersed. 3A and 3B are particle size distributions of dry silica seed sol and abrasive silica particles grown with seed sol.

상기 산응집 실리카졸 시드졸은 30 wt% 10 nm 실리카졸에 질산을 넣어 산도를 낮춘 다음 수산화칼륨(KOH)을 넣어 재분산시켜 제작한다. 도 4를 참고하여 보면 산응집 실리카졸을 시드로 성장시킨 연마용 실리카 입자의 사진이다. The acid-aggregated silica sol seed sol is prepared by putting nitric acid in 30 wt% 10 nm silica sol to lower the acidity and then re-dispersing by adding potassium hydroxide (KOH). Referring to Figure 4 is a photograph of the abrasive silica particles grown acid-aggregated silica sol as a seed.

상기 알콜응집 시드졸은 30 wt% 10 nm 실리카졸과 에탄올을 6:4의 비율로 혼합하여 제조한다. 도 5 실리콘의 직접 산화 공정에서 알콜 응집 실리카졸을 시드로 성장시킨 연마용 실리카 입자의 사진이다. The alcohol coagulant seed sol is prepared by mixing 30 wt% 10 nm silica sol and ethanol in a ratio of 6: 4. 5 is a photograph of abrasive silica particles in which alcohol-aggregated silica sol is grown as a seed in a direct oxidation process of silicon.

상기 메틸트리메톡시실란(MTMS)를 포함한 응집 시드졸은 30wt% 35nm 실리카졸 90g에 질산을 첨가한 뒤 메틸트리메톡시실란(MTMS) 3g을 가한 후 실온에서 약 1시간 교반하여 제조한다.MTMS가 표면에서 일부 반응하여 응집의 안정화를 도와주는 바인더 역할을 한다. 이로써 추가반응을 일으켜 응집을 유도하게 된다. The aggregated seed sol including methyl trimethoxysilane (MTMS) is prepared by adding nitric acid to 90 g of 30 wt% 35 nm silica sol, then adding 3 g of methyl trimethoxy silane (MTMS) and stirring at room temperature for about 1 hour. Part of the reaction at the surface serves as a binder to help stabilize the aggregation. This causes an additional reaction and induces aggregation.

이는 약산성에서 겔화 속도가 빨라지고 분상 안정성이 떨어지면서 응집이 유도되는 것을 이용한 것이다.This is because the gelation rate is weak at low acidity and the coagulation is induced at the phase separation stability.

다음으로 상기 희석액에 규소 분말을 첨가하여 제 1 분산 용액을 제조한다.(S20)Next, silicon powder is added to the diluent to prepare a first dispersion solution (S20).

상기 제1분산용액제조단계에서 첨가되는 규소 분말의 양은 상기 희석액 100 중량부 대비 5 중량부 내지 25 중량부인 것이 바람직하다. 또한 실리카 시드졸의 양은 증류수 100 중량부 대비 1 중량부 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. The amount of silicon powder added in the first dispersion solution production step is preferably 5 parts by weight to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diluent. In addition, the amount of the silica seed sol is preferably 1 part by weight to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of distilled water.

첨가되는 규소 분말의 양이 증류수 100 중량부 대비 5 중량부 미만인 경우에는 최종 반응 후 실리카졸의 농도가 옅고 수율이 현격히 떨어지게 되며, 25 중량부를 초과하는 경우에는 수율은 높아지나 농도가 지나치게 짙어지는 문제가 있다.When the amount of silicon powder added is less than 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of distilled water, the concentration of silica sol is light and the yield is considerably decreased after the final reaction, and when it exceeds 25 parts by weight, the yield is high but the concentration is too thick. There is.

상기 규소 분말의 입도는 50 메쉬(mesh) 내지 1000 메쉬(mesh)인 것이 바람직하다. 입도가 1000 메쉬(mesh) 미만의 작은 미립자를 사용하게 되면 반응속도가 너무 빨라 실리카졸 내의 실리카 입자가 성장할 시간이 부족하고, 반응이 너무 격렬하게 일어나 폭발의 위험도 있다. 입도가 50 메쉬(mesh)를 초과하는 경우에는 반응속도가 느려 전체 반응에 소요되는 시간이 너무 길어지고 수득율도 떨어지는 단점이 있다.The particle size of the silicon powder is preferably 50 mesh (mesh) to 1000 mesh (mesh). When small particles having a particle size of less than 1000 mesh are used, the reaction rate is so fast that there is not enough time for the silica particles to grow in the silica sol, and the reaction is so intense that there is a risk of explosion. If the particle size exceeds 50 mesh (mesh), the reaction rate is slow, the time required for the entire reaction is too long, and the yield is also disadvantageous.

실리카졸의 농도가 높으면 점도가 증가하게 되는데, 고점도의 실리카졸의 경우에는 종국적으로 겔화하는 성질을 가지므로 저점도의 것이 안정성이 높은 것으로 평가되고 있다. 특히 실리카졸의 수송 및 사용자 보관의 측면에서 안정성의 확보가 중요한 요소로 작용한다. When the concentration of silica sol is high, the viscosity increases. In the case of high viscosity silica sol, the gel is finally gelled, and thus, low viscosity is evaluated as having high stability. In particular, securing stability is an important factor in terms of transportation of silica sol and user storage.

본 발명의 실리카졸 제조방법에서는 출발물질로 규소분말이 사용되나 가수분 해법이나 축중합공정방법에 따른 실리카졸 제조방법에서는 출발물질로 사염화규소(SiCl4)나 사에틸올소규산(TEOS;tetraethly orthosilicate)이 사용된다. 사에틸올소규산(TEOS;tetraethly orthosilicate) 등을 출발물질로 사용하는 실리카졸 제조 방법은 본 발명에 따른 실리카졸 제조방법에 비하여 공정이 복잡하고 제조비용이 고가인 단점이 있다.In the method for preparing silica sol of the present invention, silicon powder is used as a starting material, but in the method for preparing silica sol according to hydrolysis or condensation polymerization method, silicon tetrachloride (SiCl 4 ) or saethylol silicon silicate (TEOS; tetraethly orthosilicate) is used as a starting material. ) Is used. Silica sol production method using the tetraethyl ethylene silicate (TEOS; tetraethly orthosilicate) and the like as a starting material has a disadvantage that the process is complicated and expensive manufacturing cost compared to the silica sol production method according to the present invention.

다음으로 상기 제 1 분산 용액에 약염기성 1차 촉매를 첨가하고 반응시켜 제 2 분산 용액을 제조한다.(S30)Next, a weakly basic primary catalyst is added to the first dispersion solution and reacted to prepare a second dispersion solution (S30).

상기 제 2분산 용액 제조단계의 반응과정은 제 1 분산 용액에 약염기성 1차 촉매를 첨가하고 이를 5℃ 내지 100℃에서 1시간 내지 10시간 반응시킴으로써 이루어진다.The reaction process of preparing the second dispersion solution is performed by adding a weakly basic primary catalyst to the first dispersion solution and reacting it at 5 ° C. to 100 ° C. for 1 hour to 10 hours.

설명한 바와 같이 실리카졸은 농도가 높은 경우 종국적으로 겔화되는 경향이 있어 불안정하므로 점도가 낮은 실리카졸을 제조하는 것이 안정성 면에서 매우 중요하다. 점도는 입자의 크기가 커지면 작아지는 경향이 있으므로 입자가 큰 실리카졸을 제조하기 위해서 1차 촉매로서 수산화나트륨(NaOH) 등 강염기를 사용하는 것보다는 수산화암모늄(ammonium hydroxide)이나 아민류 등 약염기를 사용하고 1차 촉매 첨가 후 2차 촉매를 첨가하기 전에 반응시간을 증가시키는 것이 바람직하다.As described, since the silica sol tends to be gelated eventually when the concentration is high, it is very important in terms of stability to prepare a silica sol having a low viscosity. Viscosity tends to decrease as the size of the particles increases, so weak salts such as ammonium hydroxide and amines are used to prepare silica sol with large particles rather than strong base such as sodium hydroxide (NaOH). It is preferable to increase the reaction time after adding the primary catalyst and before adding the secondary catalyst.

1차 촉매로 사용되는 약염기성 물질로는 메틸아민(methyl amine), 에틸아민(ethyl amine), n-프로필아민(n-propyl amine), n-부틸아민(n-butyl amine), 디 메틸아민(dimethyl amine), 디에틸아민(dietyl amine), 디프로필아민(dipropyl amine), 디부틸아민(dibutyl amine), 트리메틸아민(trimethyl amine), 트리에틸아민(trietyl amine), 트리프로필아민(tripropyl amine), 트리부틸아민(tributyl amine) 및 수산화암모늄(ammonium hydroxide)이 대표적이다. Weakly basic substances used as primary catalysts are methyl amine, ethyl amine, n-propyl amine, n-butyl amine, dimethylamine (dimethyl amine, dityl amine, dipropyl amine, dibutyl amine, tributyl amine, trimethyl amine, trietyl amine, tripropyl amine ), Tributyl amine and ammonium hydroxide.

1차 촉매로 수산화나트륨 등 강염기를 사용하는 경우, 반응이 매우 격렬하고 빠르게 진행하게 되어 수율은 높으나 입자가 충분히 성장할 수 있는 시간이 부족하여, 최종 실리카졸 내의 실리카 입자의 평균 입경이 50nm를 넘기는 것이 거의 없다. 반면 수산화암모늄(ammonium hydroxide)이나 아민류 등의 약염기성 촉매를 사용하는 경우, 반응속도는 다소 느리나 입자가 충분히 성장할 수 있는 장점이 있다.In the case of using a strong base such as sodium hydroxide as the primary catalyst, the reaction is very vigorous and proceeds rapidly, and the yield is high, but there is not enough time for the particles to grow sufficiently, so that the average particle diameter of the silica particles in the final silica sol exceeds 50 nm. Few. On the other hand, in the case of using a weakly basic catalyst such as ammonium hydroxide or amines, the reaction rate is slightly slow but there is an advantage that the particles can be sufficiently grown.

본 단계에서 첨가되는 약염기성 촉매의 양은 (S20)단계에서 첨가한 규소 분말 100 중량부 대비 0.5 중량부 내지 25 중량부인 것이 바람직하다.The amount of the weakly basic catalyst added in this step is preferably 0.5 parts by weight to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicon powder added in the step (S20).

촉매의 양이 0.5 중량부 미만인 경우에는 반응이 거의 진행되지 않으며, 60 중량부를 초과하면 반응속도가 빨라지나 입자의 성장을 제한하여 실리카졸 내 실리카 입자의 크기가 작아진다.When the amount of the catalyst is less than 0.5 parts by weight, the reaction hardly proceeds. When the amount of the catalyst is more than 60 parts by weight, the reaction rate increases, but the size of the silica particles in the silica sol is reduced due to the growth of the particles.

본 발명의 실리카졸 제조방법에 있어서, 1, 2차 촉매량이 작을수록, 1차 촉매 첨가 후, 2차 촉매를 첨가 전 반응시간이 증가할수록 실리카 입자의 크기가 커지므로 본 발명의 실리카졸 제조방법은 촉매의 양과 반응시간을 조절하여 용도에 따라 원하는 입자의 크기를 제어할 수 있는 장점이 있다.In the silica sol production method of the present invention, the smaller the amount of the first and second catalysts, the larger the reaction time after the addition of the first catalyst and before the addition of the second catalyst, the larger the size of the silica particles, the silica sol production method of the present invention By controlling the amount and reaction time of the silver catalyst there is an advantage that can control the size of the desired particles according to the application.

다음으로 제 2 분산 용액에 강염기성 2차 촉매를 첨가하고 반응시켜 제 3 분산 용액을 제조한다.(S40)Next, a strong basic secondary catalyst is added to the second dispersion solution and reacted to prepare a third dispersion solution (S40).

상기 제 3분산 용액 제조단계의 반응 과정은 제 2 분산 용액에 강염기성 촉매를 첨가하고 이를 5℃ 내지 100℃에서 10시간 내지 36시간 동안 반응시킴으로써 이루어진다.The reaction process of the third dispersion solution preparation step is made by adding a strong base catalyst to the second dispersion solution and reacting it for 10 hours to 36 hours at 5 ℃ to 100 ℃.

2차 촉매로서 사용되는 강염기 촉매는 수산화나트륨(sodium hydroxide), 수산화칼륨(potassium hydroxide), 수산화바륨(barium hydroxide), 수산화세슘(cesium hydroxide) 및 수산화리튬(lithium hydroxide)이 바람직하다.The strong base catalyst used as the secondary catalyst is preferably sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, cesium hydroxide and lithium hydroxide.

2차 촉매로 수산화칼륨, 수산화바륨, 수산화세슘 및 수산화리튬을 사용하는 경우, 최종 실리카졸 내의 나트륨양이온(Na+)의 농도를 10ppm 미만으로 유지하여 순도가 매우 높은 실리카졸을 제조할 수 있다. 나트륨양이온(Na+)는 입자가 작아 확산성이 높고 피연마막의 미세한 스크래치 내에도 잔존하여 많은 문제를 야기하기 때문에 실리카졸 내의 나트륨양이온(Na+)농도가 높은 경우에는 반도체 웨이퍼 등의 연마제로 사용되기에 적합하지 않다. 따라서 나트륨양이온(Na+) 농도가 낮은 실리카졸을 제조하는 것이 중요한데 수산화칼륨, 수산화바륨, 수산화세슘 및 수산화세슘을 이용하여 본 실리카졸을 제조하는 경우 최종 실리카졸 내의 나트륨양이온(Na+)의 농도는 단지 최초 첨가된 규소 분말의 순도에 의해서만 영향을 받으므로 고순도의 규소 분말을 사용한다면 최종 실리카졸 내의 나트륨양이온(Na+) 농도를 10ppm 미만으로 유지하여 불순물이 적은 고순도의 실리카졸을 얻을 수 있다.When using potassium hydroxide, barium hydroxide, cesium hydroxide and lithium hydroxide as the secondary catalyst, it is possible to prepare a very high purity silica sol by maintaining the concentration of sodium cation (Na + ) in the final silica sol less than 10ppm. Because sodium cation (Na + ) is small in particle size, it is highly diffused and remains in fine scratches of the polished film, causing many problems. Therefore, when sodium cation (Na + ) concentration in silica sol is high, it is used as an abrasive for semiconductor wafers. Not suitable for Therefore, it is important to prepare silica sol with low sodium cation (Na + ) concentration. When preparing this silica sol using potassium hydroxide, barium hydroxide, cesium hydroxide and cesium hydroxide, the concentration of sodium cation (Na + ) in the final silica sol Is influenced only by the purity of the silicon powder added initially, so if a high purity silicon powder is used, the sodium cation (Na + ) in the final silica sol By maintaining the concentration below 10ppm it is possible to obtain a high purity silica sol with less impurities.

상기 제 3분산 용액 제조단계에 첨가되는 강염기성 촉매의 양은 제 1 분산 용액 제조 단계에서 첨가한 규소 분말 100 중량부 대비 0.5 중량부 내지 25 중량부인 것이 바람직하다.The amount of the strong base catalyst added in the third dispersion solution preparation step is preferably 0.5 parts by weight to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicon powder added in the first dispersion solution preparation step.

2차 촉매가 0.5 중량부 미만으로 첨가되는 경우에는 반응이 진행되지 않으며, 10 중량부를 초과하는 경우에는 최종 실리카졸의 수율이 높아지나 입자의 크기가 작고 어그리게이션 팩터(aggregation factor, 응집도)가 증가하는 경향을 보였다.If the secondary catalyst is added less than 0.5 parts by weight, the reaction does not proceed, if the amount exceeds 10 parts by weight, the yield of the final silica sol is increased, the particle size is small and the aggregation factor (aggregation factor) There was a tendency to increase.

다음으로 상기의 과정을 거쳐 제조된 제 3 분산 용액을 여과한다(S50).Next, the third dispersion solution prepared through the above process is filtered (S50).

상기 제 3분산 용액의 여과단계에서 여과방법으로는 프레스필터가 바람직하게 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 단계는 필요에 따라 수차례 걸쳐 반복될 수 있다.As a filtration method in the filtration step of the third dispersion solution, a press filter may be preferably used, but is not limited thereto. This step may be repeated several times as needed.

본 단계를 거쳐 미반응물이 제거되면서 최종제품인 실리카졸을 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 실리카졸 제조방법을 통해 제조되는 실리카졸은 농축과정 없이 대체로 30% 이상의 고함량을 갖는다. 그리고 원료의 선택에 따라 나트륨양이온(Na+)의 함량을 수 ppm 이내로 제어하는 것이 가능하다.Through this step, as the unreacted material is removed, a final product, silica sol, can be obtained. Silica sol prepared through the silica sol manufacturing method according to the present invention has a high content of generally 30% or more without a concentration process. And it is possible to control the content of sodium cation (Na + ) to within a few ppm depending on the selection of the raw material.

상기 규소 분말의 입자크기는 50 메쉬(mesh) 내지 1000 메쉬(mesh)인 것이 바람직하고 규소의 함량은 95 중량% 이상인 것이 바람직하다.The particle size of the silicon powder is preferably 50 mesh (mesh) to 1000 mesh (mesh) and the content of silicon is preferably 95% by weight or more.

이하 본 발명을 하기한 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명하기로 하나 아 래의 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제시된 것일 뿐 본 발명이 아래의 설명에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the following description is presented to assist in understanding the present invention, but the present invention is not limited to the following description.

<실시예 1> 건식 실리카 시드졸로 실리카졸 제조 Example 1 Preparation of Silica Sol with Dry Silica Seed Sol

규소 분말(순도 97%, 325 메쉬(mesh)) 23.4g을 건식 실리카가 분산된 시드졸(실리카 10.54g, 물 195g)에 첨가하여 교반하고, 이 슬러리에 28% NH4OH 수용액을 5ml 첨가하여 100℃에서 1시간 동안 교반하여 분산 용액을 제조하고 4N 수산화칼륨(KOH) 2.67ml을 상기 분산 용액에 넣고 100℃에서 18시간 반응시킨 후 여과하여 실리카졸을 제조하였다. 이때 건식 실리카가 분산된 시드졸은 10 wt% 건식 실리카 슬러리를 1시간 도정하고, 6,000 rpm 1시간 원심분리하여 상등액(평균 입경 ~100nm)의 분산상을 사용한다.23.4 g of silicon powder (purity 97%, 325 mesh) was added to the seed sol (10.54 g of silica, 195 g of water) in which dry silica was dispersed, and stirred, and 5 ml of an aqueous 28% NH 4 OH solution was added to the slurry. A dispersion solution was prepared by stirring at 100 ° C. for 1 hour, and 2.67 ml of 4N potassium hydroxide (KOH) was added to the dispersion solution, reacted at 100 ° C. for 18 hours, and filtered to prepare a silica sol. In this case, the seed sol in which the dry silica is dispersed is coated with a 10 wt% dry silica slurry for 1 hour, and centrifuged at 6,000 rpm for 1 hour to use a dispersed phase of a supernatant (average particle diameter of 100 nm).

<실시예 2> 산응집 시드졸로 실리카졸 제조Example 2 Preparation of Silica Sol with Acid Aggregated Seed Sol

규소 분말(순도 97%, 325 메쉬(mesh)) 23.4g을 산응집 실리카졸 시드졸을 205.54g(실리카 10.54g, 물 195g)에 첨가하고 다른 조건은 <실시예 1>과 동일하게 하였으며, 산응집 실리카 시드졸은 30 wt% 10 nm 실리카졸에 질산을 첨가하여 pH 3으로 떨어뜨린 뒤 실온에서 30분 동안 휘저음 하여 겔(gel)화되면 수산화칼륨(KOH)를 소량 첨가하여 재분산하고, 시드졸량에 맞게 물로 희석하여 사용한다. 23.4 g of silicon powder (purity 97%, 325 mesh) was added to 205.54 g (silica 10.54 g, water 195 g) of acid-aggregated silica sol seed sol, and the other conditions were the same as in Example 1. Agglomerated silica seed sol was added to 30 wt% 10 nm silica sol, dropped to pH 3, stirred at room temperature for 30 minutes, and gelled to redisperse by adding small amount of potassium hydroxide (KOH). Dilute with water to suit the amount of sol.

<실시예 3> 알콜응집 시드졸로 실리카졸 제조Example 3 Preparation of Silica Sol with Alcohol Coagulant Seed Sol

알콜응집 시드졸는 30 wt% 10 nm 실리카졸과 에탄올을 6:4의 비율로 혼합하고, 3시간 숙성한 후에 시드졸 첨가량에 맞도록 물로 희석하여 시드졸을 제조한다. 알콜응집 실리카 시드졸 195 g(실리카 5.85g)에 규소 분말(순도 97%, 325 메쉬(mesh)) 23.4g을 가하고 다른 조건은 <실시예 1>과 동일하게 하여 실리카졸을 제조하였다. The alcohol coagulant seed sol is mixed with 30 wt% 10 nm silica sol and ethanol at a ratio of 6: 4, aged for 3 hours, and then diluted with water to suit the amount of seed sol to be prepared. Silica sol was prepared by adding 23.4 g of silicon powder (purity 97%, 325 mesh) to 195 g of alcohol-aggregated silica seed sol (5.85 g of silica), and the other conditions were the same as those of <Example 1>.

<실시예 4> 메틸트리메톡시실란(MTMS)를 포함한 응집 시드졸로 실리카졸 제조Example 4 Preparation of Silica Sol with Aggregated Seed Sol Containing Methyltrimethoxysilane (MTMS)

메틸트리메톡시실란(MTMS)를 포함한 응집 시드졸은 30wt% 35nm 실리카졸 90g에 질산을 첨가하여 pH를 5로 떨어뜨린 뒤 메틸트리메톡시실란(MTMS) 3g을 가한 후 실온에서 약 1시간 휘저음 하여 시드졸을 제조한다. 메틸트리메톡시실란(MTMS)를 포함한 응집 실리카 시드졸은 규소 분말(순도 97%, 200 메쉬(mesh)) 21g과 물 120g에 혼합하여 분산 시킨다. 이 용액에 28% NH4OH 수용액를 5ml 첨가 한 후 100℃까지 온도를 상승시킨다. 100℃에서 3시간 유지 후 95% 수산화칼륨(KOH) 1.5g을 상기 분산액에 첨가하여 18시간 반응시킨 후 여과하여 실리카졸을 제조하였다.Aggregated seed sol containing methyl trimethoxysilane (MTMS) was added to 90 g of 30 wt% 35 nm silica sol, the pH was dropped to 5, and 3 g of methyl trimethoxysilane (MTMS) was added. Bass to prepare a seedsol. Agglomerated silica seed sol containing methyltrimethoxysilane (MTMS) is dispersed in 21 g of silicon powder (purity 97%, 200 mesh) and 120 g of water. 5 ml of 28% NH 4 OH aqueous solution is added to this solution, and the temperature is raised to 100 ° C. After maintaining at 100 ° C. for 3 hours, 1.5 g of 95% potassium hydroxide (KOH) was added to the dispersion, reacted for 18 hours, and filtered to prepare a silica sol.

<비교예 1>Comparative Example 1

규소 분말(순도 97%, 325 메쉬(mesh)) 34g을 증류수 195g에 분산시킨 후 28% NH4OH 수용액을 5ml 첨가하여 100℃에서 1시간 동안 교반하여 분산 용액을 제조하고 4N 수산화칼륨(KOH) 5.34ml을 상기 분산 용액에 넣고 100℃에서 18시간 반응시킨 후 여과하여 실리카졸을 제조하였다.After dispersing 34 g of silicon powder (97% purity, 325 mesh) in 195 g of distilled water, 5 ml of 28% NH 4 OH aqueous solution was added thereto, and stirred at 100 ° C. for 1 hour to prepare a dispersion solution. 4N potassium hydroxide (KOH) 5.34ml was added to the dispersion solution, reacted at 100 ° C for 18 hours, and filtered to prepare silica sol.

<비교예 2>Comparative Example 2

규소 분말(순도 97%, 325 메쉬(mesh)) 34g을 증류수 195g에 분산시킨 후 28% NH4OH 수용액을 20 ml 첨가하여 100℃에서 1시간 동안 교반하여 분산 용액을 제조하고 4N 수산화칼륨(KOH) 2.67ml을 상기 분산 용액에 넣고 100℃에서 18시간 반응시킨 후 여과하여 실리카졸을 제조하였다.After dispersing 34 g of silicon powder (97% purity, 325 mesh) in 195 g of distilled water, 20 ml of 28% NH 4 OH aqueous solution was added thereto, and the mixture was stirred at 100 ° C. for 1 hour to prepare a dispersion solution, followed by 4N potassium hydroxide (KOH). ) 2.67ml was added to the dispersion solution and reacted at 100 ° C. for 18 hours, followed by filtration to prepare silica sol.

<비교예 3>Comparative Example 3

규소 분말(순도 97%, 325 메쉬(mesh)) 34g을 증류수 195g에 분산시킨 후 28% NH4OH 수용액을 5ml 첨가하여 100℃에서 3시간 동안 교반하여 분산 용액을 제조하고 4N 수산화칼륨(KOH) 2.67ml을 상기 분산 용액에 넣고 100℃에서 18시간 반응시킨 후 여과하여 실리카졸을 제조하였다.After dispersing 34 g of silicon powder (97% purity, 325 mesh) in 195 g of distilled water, 5 ml of 28% NH 4 OH aqueous solution was added thereto, and stirred at 100 ° C. for 3 hours to prepare a dispersion solution. 4N potassium hydroxide (KOH) 2.67ml was added to the dispersion solution, reacted at 100 ° C for 18 hours, and filtered to prepare silica sol.

<실험예> 연마율 평가 Experimental Example Evaluation of Polishing Rate

연마율 평가는 POLI-350(G&P technology) 장비를 사용하였으며, 연마 패드는 IC100/Suba400 Stacked인 K-Groove 타입이다. 연마 조건은 압력이 600g/cm2, 헤 드(head)와 테이블스피드(table speed)가 90rpm, 슬러리 유량(slurry flow rate)는 200ml/min으로 하여 1분 연마하였다. 제거된 산화막 두께를 측정하기 위하여 막두께 측정장비(F50, FILMETRICS사)를 사용하였으며, 산화막(oxide film)이 있는 4-인치(inch) 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 위의 연마된 산화막 두께를 임의의 지점에서 측정하여 평균두께를 구하고, 연마 전후의 평균 산화막 두께 차로 연마율(Å/min)을 나타내었다.The polishing rate was evaluated using POLI-350 (G & P technology) equipment, and the polishing pad is K-Groove type with IC100 / Suba400 Stacked. Polishing conditions were 1 minute polishing at 600g / cm 2 pressure, head (table) and table speed (table speed) 90rpm, slurry flow rate (slurry flow rate) 200ml / min. A film thickness measuring instrument (F50, FILMETRICS Co., Ltd.) was used to measure the thickness of the removed oxide film. The thickness of the polished oxide film on a 4-inch silicon wafer with an oxide film was determined. The average thickness was determined by measuring at the point, and the polishing rate (Å / min) was expressed by the difference in average oxide film thickness before and after polishing.

[표 1]TABLE 1

단위:nm                                                  Unit: nm

NoNo Size 1(질량입도분석기 :PSA)Size 1 (Mass Size Analyzer: PSA) Size 2(투과전자현미경 : TEM)Size 2 (Transmission electron microscope: TEM) 응집도Cohesion 연마율(Å/min)Polishing rate (Å / min) 실시예1Example 1 145145 5050 2.92.9 559559 실시예2Example 2 107107 5050 2.12.1 311311 실시예3Example 3 107107 4040 2.72.7 329329 실시예4Example 4 8585 4242 2.02.0 324324 비교예1Comparative Example 1 4545 4040 1.11.1 9292 비교예2Comparative Example 2 7171 6060 1.21.2 177177 비교예3Comparative Example 3 113113 100100 1.11.1 220220

상기 [표 1]은 제조된 실리카졸에 대해 광산란광도계(Size 1) 및 투과전자현미경(TEM)(Size 2)으로 실리카졸 내 규소입자의 크기 및 응집도를 측정하였다. 상기 [표 1]은 실시예 1~4 및 비교예 1~3 의 입자크기와 연마율 측정결과를 정리한 것이다. Size 1은 2차 입경으로 최종 입경의 사이즈이고 Size 2는 1차 입경으로 1 차 촉매 첨가 후 입경을 측정한 것이다. [Table 1] measured the size and agglomeration of the silicon particles in the silica sol with a light scattering photometer (Size 1) and transmission electron microscope (TEM) (Size 2) for the prepared silica sol. Table 1 summarizes the particle size and polishing rate measurement results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3. Size 1 is the secondary particle size and the size of the final particle size, Size 2 is the primary particle size was measured after the addition of the primary catalyst.

이를 통하여 응집모드 실리카 시드졸의 첨가와 입경과의 관계를 살펴보면, 응집모드 실리카 시드졸을 첨가하여 반응한 경우 최종 실리카졸 내의 실리카 입자의 크기에 영향을 미친다. 상기 [표 1]은 <실시예 1>과 <비교예 2>는 1차 촉매와 2차 촉매의 종류와 양을 동일하게 하고 1차 촉매 첨가 전 응집모드 실리카 시드졸의 유무를 달리한 것이다. <실시예 1>의 경우 최종 입경의 크기는 145nm이고, <비교예 2>의 경우 입경의 크기는 71nm이다. 이는 응집모드 실리카 시드졸의 첨가로 응집력이 더 좋아져 크기가 2배 이상 커졌음을 알 수 있다. <실시예 2>, <실시예 3>의 경우에도 응집모드 실리카 시드졸의 종류만 달리하고 <비교예 2>와 반응은 동일하게 진행시킨 결과이다. 응집도가 2배 가까이 좋아짐에 따라 연마율이 향상되는 것을 확인할 수 있다. As a result, the relationship between the addition of the agglomerated mode silica seed sol and the particle size, when the addition of the agglomerated mode silica seed sol, affects the size of the silica particles in the final silica sol. In Table 1, <Example 1> and <Comparative Example 2> are the same type and amount of the primary catalyst and the secondary catalyst, and the presence or absence of agglomeration mode silica seed sol before the addition of the primary catalyst. In the case of <Example 1>, the final particle size is 145 nm, and in Comparative Example 2, the particle size is 71 nm. It can be seen that the cohesion is better by addition of the coagulation mode silica seed sol and the size is more than doubled. In the case of <Example 2> and <Example 3>, only the type of the agglomerated mode silica seed sol was changed, and the reaction with <Comparative Example 2> was the same. As the degree of cohesion improves nearly two times, it can be confirmed that the polishing rate is improved.

비교예 1~3의 입자사진은 도 6에서 확인할 수 있다. Particle photographs of Comparative Examples 1 to 3 can be seen in FIG. 6.

도 1은 본 발명의 화학적, 기계적 연마용 실리카졸 제조방법의 공정흐름도이다. 1 is a process flow diagram of a method for producing a chemical and mechanical polishing silica sol of the present invention.

도 2a, 도 2b는 건식 실리카 시드졸와 이를 시드졸로 성장시킨 연마용 실리카 입자의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.2A and 2B are transmission electron microscope (TEM) images of a dry silica seed sol and abrasive silica particles grown with the seed sol.

도 3a, 도 3b는 건식 실리카 시드졸와 이를 시드졸로 성장시킨 연마용 실리카 입자의 입자크기 분포이다.3A and 3B are particle size distributions of dry silica seed sol and abrasive silica particles grown with seed sol.

도 4는 실리콘의 직접 산화 공정에서 산응집 실리카졸을 시드졸로 성장시킨 연마용 실리카 입자의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.4 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of abrasive silica particles in which an acid-aggregated silica sol is grown as a seed sol in a direct oxidation process of silicon.

도 5는 실리콘의 직접 산화 공정에서 알콜 응집 실리카졸을 시드졸로 성장시킨 연마용 실리카 입자의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.5 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of abrasive silica particles in which alcohol agglomerated silica sol is grown as a seed sol in a direct oxidation process of silicon.

도 6a는 비교예 1(단분산 45(40)크기의 단분산 입자)의 단분산 실리카졸 입자의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.6A is a transmission electron microscope (TEM) photograph of monodisperse silica sol particles of Comparative Example 1 (monodispersion particles having a size of monodispersion 45 (40)).

도 6b는 비교예 2(단분산 71(60)크기의 단분산 입자)의 단분산 실리카졸 입자의 투과전자현미경(TEM) 사진이다. 6B is a transmission electron microscope (TEM) photograph of monodisperse silica sol particles of Comparative Example 2 (monodispersion particles having a size of monodispersion 71 (60)).

도 6c는 비교예 3(단분산 113(100)크기의 단분산 입자)의 단분산 실리카졸 입자의 투과전자현미경(TEM) 사진이다.6C is a transmission electron microscope (TEM) photograph of monodisperse silica sol particles of Comparative Example 3 (monodispersion particles having a size of monodispersion 113 (100)).

Claims (11)

응집모드 실리카 시드졸을 증류수에 희석하여 희석액을 형성하는 단계, Diluting the agglomerated mode silica seed sol in distilled water to form a dilution liquid, 규소 분말을 상기 희석액에 첨가하여 제 1 분산 용액을 제조하는 단계, Adding silicon powder to the diluent to prepare a first dispersion solution, 상기 제 1 분산 용액에 약염기성 촉매를 상기 규소 분말 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 60 중량부 첨가하고 반응시켜 제 2 분산 용액을 제조하는 단계, Preparing a second dispersion solution by adding a weakly basic catalyst to 0.5 parts by weight to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silicon powder to the first dispersion solution, and reacting the same. 상기 제 2 분산 용액에 강염기성 촉매를 상기 규소 분말 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 내지 10 중량부 첨가하고 반응시켜 제 3 분산 용액을 제조하는 단계, Preparing a third dispersion solution by adding a strong basic catalyst to 0.5 parts by weight to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silicon powder to the second dispersion solution, 상기 제 3 분산 용액을 여과하는 단계를 포함하는 실리카졸 제조방법. Silica sol manufacturing method comprising the step of filtering the third dispersion solution. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 응집모드 실리카 시드졸은 건식 실리카가 분산된 시드졸, 산응집 실리카졸 시드졸, 알콜응집 시드졸 및 메틸트리메톡시실란(MTMS)를 포함한 응집 시드졸 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 실리카졸 제조방법.The agglomeration mode silica seed sol is any one selected from agglomeration seed sol including a seed sol, acid coagulated silica sol seed sol, agglomerated seed sol, and methyltrimethoxysilane (MTMS) in which dry silica is dispersed. Sol preparation method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리카 시드졸의 양은 상기 증류수 100중량부 대비 1중량부 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 실리카졸 제조방법.The amount of the silica seed sol is a silica sol manufacturing method, characterized in that 1 to 10 parts by weight relative to 100 parts by weight of the distilled water. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 규소 분말의 양은 증류수 100 중량부 대비 5 중량부 내지 25 중량부인 것을 특징으로 하는 실리카졸 제조방법.The amount of the silicon powder is silica sol manufacturing method, characterized in that 5 to 25 parts by weight relative to 100 parts by weight of distilled water. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제2분산용액 제조단계는 5℃ 내지 100℃에서 1시간 내지 10시간 동안 반응시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리카졸의 제조방법. The second dispersion solution production step is a method for producing a silica sol, characterized in that made by reacting for 5 to 100 ℃ for 1 hour to 10 hours. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 약염기성 촉매는 메틸아민(methyl amine), 에틸아민(ethyl amine), n-프로필아민(n-propyl amine), n-부틸아민(n-butyl amine), 디메틸아민(dimethyl amine), 디에틸아민(dietyl amine), 디프로필아민(dipropyl amine), 디부틸아민(dibutyl amine), 트리메틸아민(trimethyl amine), 트리에틸아민(trietyl amine), 트리프로필아민(tripropyl amine), 트리부틸아민(tributyl amine) 및 수산 화암모늄(ammonium hydroxide)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 실리카졸 제조방법.The weakly basic catalyst is methyl amine, ethyl amine, n-propyl amine, n-butyl amine, dimethyl amine, diethyl Amine (dietyl amine), dipropyl amine, dibutyl amine, trimethyl amine, triethylamine, tripropyl amine, tripropyl amine, tributylamine Silamine sol process characterized in that it is selected from the group consisting of amine) and ammonium hydroxide (ammonium hydroxide). 제 1 항에 있어서,  The method of claim 1, 상기 제3분산용액의 제조단계는 5℃ 내지 100℃에서 10시간 내지 36시간 동안 반응시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리카졸의 제조방법.The manufacturing step of the third dispersion solution is a silica sol manufacturing method, characterized in that made by reacting for 10 to 36 hours at 5 ℃ to 100 ℃. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 강염기성 촉매는 수산화칼륨(potassium hydroxide), 수산화바륨(barium hydroxide), 수산화세슘(cesium hydroxide) 및 수산화리튬(lithium hydroxide)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 실리카졸 제조방법.The strong base catalyst is silica sol (potassium hydroxide), barium hydroxide (barium hydroxide), cesium (cesium hydroxide) and lithium hydroxide (lithium hydroxide) method of producing a silica sol, characterized in that selected from the group consisting of. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 규소 분말의 입자크기는 50 메쉬(mesh) 내지 1000 메쉬(mesh)인 것을 특징으로 하는 실리카졸의 제조방법.The particle size of the silicon powder is a method of producing a silica sol, characterized in that 50 mesh (mesh) to 1000 mesh (mesh). 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 규소 분말의 규소의 함량은 95 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 실리카졸의 제조방법.Method for producing a silica sol, characterized in that the silicon content of the silicon powder is 95% by weight or more. 제 1항 내지 제11항 중 어느 하나의 방법에 의하여 제조된 화학적, 기계적 연마용 실리카졸.A chemical and mechanical polishing silica sol produced by any one of claims 1 to 11.
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