KR20230033464A - 고순도 콜로이달 실리카의 제조방법 및 고순도 실리카 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 고순도 콜로이달 실리카 입자의 제조방법 및 고순도 콜로이달 실리카 입자에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 규산나트륨 수용액, 유기산 및 무기산을 혼합하여 혼합 수용액을 형성하는 단계; 및 킬레이트 이온교환수지, 양이온 이온교환수지 및 이 둘이 혼합된 이온교환수지 중 적어도 하나 이상에 상기 혼합 수용액을 통액시켜 규산 수용액을 획득하는 단계; 를 포함하는, 규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법, 이를 이용한 콜로이달 실리카 입자의 제조방법 및 콜로이달 실리카 입자에 관한 것이다.
Description
본 발명은, 고순도 콜로이달 실리카의 제조방법 및 고순도 실리카에 관한 것이다.
규산나트륨(Sodium Silicate)은 국내에서 많이 생산하고 있으나 규산나트륨의 원재료인 초자(Cullet)는 중국, 인도, 대만에서 대부분 생산중이며 중국이 가장 많은 양을 생산하고 있다. 초자는 광산에서 채굴한 규사를 1100 ℃ 내지 1300 ℃의 높은 온도로 가열하고 여기에 탄산나트륨과 적절하게 섞은 후 충분히 녹여 SiO2를 추출해 다시 고체화하여 만들어진다.
초자의 원재료는 규사로 호주, 베트남, 중국 등의 광산에서 채굴 가능하고 호주산 규사에 금속성 불순물이 가장 적게 포함되어 있다. 그러나 자연에서 채굴하는 규사 특성상 가장 낮은 금속성 불순물을 가지고 있는 호주산 규사라도 순도에는 한계가 있어 호주산 규사로 최종 콜로이달 실리카를 제조하여도 금속성 불순물의 함유량은 반도체에서 요구하는 스펙보다 높은 편이다.
또한 항상 일정한 수준의 금속성 불순물이 포함된 규사를 공급받기가 어렵기 때문에 금속 불순물을 일정 수준이하로 처리할 수 있게 된다면, 공급받을 원재료의 범위가 넓어지기 때문에 콜로이달 실리카 제조를 위한 안정적인 원재료 공급에도 이로운 역할을 할 것이다.
규사(Sand) -> 초자(Cullet) -> 규산나트륨(Sodium Silicate) 순으로 시작되는 콜로이달 실리카의 원재료는 규사가 포함하고 있는 여러 가지 금속 불순물의 그대로 영향을 받지만, 자연광물의 순도는 조절이 거의 불가능한 단점을 가지고 있다.
반도체 실리콘 웨이퍼의 연마 가공에 사용되는 연마 조성물에서 존재하는 금속성 불순물은 웨이퍼 내부에 깊게 확산되어 웨이퍼 품질을 열화시키고, 웨이퍼에 의해서 형성된 반도체 디바이스의 특성을 현저히 저하시킨다는 사실이 명백해 지고 있다. 그 때문에 웨이퍼 연마 슬러리의 경우 금속성 불순물이 적은 순도 높은 실리카를 원하고 있는 실정이다. 반도체도 마찬가지로 공정의 회로 선폭이 미세해지면서 금속성 불순물에 대한 이슈가 부각되고 있다. 반도체 연마용 슬러리 내 불순물은 회로에 결함(defect)을 증가시켜 수율을 저하시킬 수 있다.
따라서, 반도체 선폭의 미세화로 인해 반도체 CMP공정에 사용되는 연마제나 대구경 실리콘 웨이퍼용 연마제로 콜로이달 실리카로 만들어진 슬러리(Slurry)를 사용하고 있는 추세이고, 반도체 선폭의 고도화 및 고집적도화로 인한 불순물 함량이 적은 고순도 콜로이달 실리카 수요는 점차 확대되고 있다.
본 발명은, 상기 언급한 문제점을 해결하기 위해서, 규산나트륨(Sodium Silicate)이 함유한 금속 불순물을 유기산 및 무기산을 첨가하고, 양이온 교환수지 및 킬레이트 수지의 통액 공정을 이용한 정제를 통하여 규산나트륨에 포함되어 있는 금속 불순물이 개선된, 규산나트륨의 불순물 제거 방법 및 고순도 규산(Silicic Acid)에 관한 것이다.
본 발명은, 규산나트륨(Sodium Silicate)이 함유한 금속 불순물을 유기산 및 무기산을 첨가하고, 양이온 교환수지 및 킬레이트 수지의 통액 공정을 이용한 정제를 통하여 규산나트륨에 포함되어 있는 금속 불순물이 개선되고, 입자 성장 시에도 안정성이 개선된 콜로이달 실리카를 제공할 수 있는, 콜로이달 실리카의 제조방법 및 고순도 콜로이달 실리카에 관한 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 규산나트륨 수용액, 유기산 및 무기산을 혼합하여 혼합 수용액을 형성하는 단계; 및 킬레이트 이온교환수지, 양이온 이온교환수지 및 이 둘이 혼합된 이온교환수지 중 적어도 하나 이상에 상기 혼합 수용액을 통액시켜 규산 수용액을 획득하는 단계; 를 포함하는, 규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 규산 수용액을 획득하는 단계는, 상기 혼합 수용액을 킬레이트 이온교환수지에 통액한 이후에, 양이온 이온교환수지에 통액시켜 규산 수용액을 획득하는 단계; 또는 상기 혼합 수용액을 킬레이트 이온교환수지 및 양이온 이온교환수지가 혼합된 이온교환수지에 통액시켜 규산 수용액을 회득하는 단계; 를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 킬레이트 이온교환수지 대 상기 양이온 이온교환수지의 질량비는, 1 : 0.1 내지 1 : 10인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 혼합 수용액은, 10 g/min 내지 100 g/min의 속도로 통액되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유기산 대 상기 무기산의 질량비는, 1 : 1 내지 1 : 50인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 무기산은, 상기 규산나트륨 수용액 100 중량부에 대해 0.5 중량부 내지 3 중량부로 투입되고, 상기 무기산은, 질산, 염산, 인산, 황산, 브롬산 및 요오드산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유기산은, 상기 규산나트륨 수용액 100 중량부에 대해 1 중량부 이하로 투입되고, 상기 유기산은, 시트르산, 말산, 말레산, 말론산, 옥살산, 숙신산, 락트산, 타르타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바크산, 푸마르산, 아세트산, 부티르산, 카프르산, 카프로산, 카프릴산, 글루타르산, 글리콜산, 포름산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 프탈산, 프로피온산, 피루브산, 스테아르산 및 발레르산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 규산나트륨 수용액 및 상기 규산 수용액은, 각각, 0.5 중량% 내지 10 중량%의 이산화규소를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 규산 수용액을 획득하는 단계에서 상기 이온교환수지 대 상기 규산나트륨 수용액의 비율(부피 : 질량)은, 1 : 0.1 내지 1 : 100인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 혼합 수용액을 형성하는 단계는, 100 ℃ 이하의 온도에서 0.1 시간 내지 24 시간 동안 교반하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법으로 규산나트륨의 금속 불순물을 제거하는 단계; 염기성 수용액을 제조하는 단계; 상기 염기성 수용액을 가열하는 단계; 및 상기 가열된 염기성 수용액 내에 상기 금속 불순물이 제거된 규산을 적하하는 단계; 를 포함하는, 콜로이달 실리카의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 염기성 수용액은, 수산화암모늄, 수산화칼륨, 수산화나트륨 및 규산나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 염기성 물질을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 염기성 물질은, 상기 규산 100 중량부에 대해 0 중량부 초과 내지 20 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 염기성 수용액은, 규산나트륨 수용액이며, 상기 규산나트륨 수용액은, 0.5 중량% 내지 10 중량%의 이산화규소를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 염기성 수용액을 가열하는 단계는, 20 ℃ 내지 120 ℃ 온도에서 가열하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 규산을 적하하는 단계는, 제1 유속으로 상기 규산을 적하하는 단계; 및 제2 유속으로 상기 규산을 적하하는 단계; 를 포함하고, 상기 제1 유속 및 상기 제2 유속은, 서로 상이하고, 각각, 1 ml/min 내지 10 ml/min에서 선택되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 염기성 수용액에 콜로이달 실리카 분산액을 더 첨가하여 혼합한 이후 가열하고, 상기 염기 수용액 대 상기 콜로이달 실리카 분산액의 질량비는, 1 : 1 내지 1 : 30인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 50 ppm 이하의 금속 불순물을 포함하는, 규산에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 규산은, 본 발명에 의한 규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법으로 제조되고, 상기 금속 불순물은, Mg, Al, Ca, Ti, Fe, Zr, Cr, Mn, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 Al는, 10 ppm 이하이고, 상기 Cu 및 상기 Ni은, 각각, 0.01 ppm 미만인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 50 ppm 이하의 금속 불순물을 포함하는, 콜로이달 실리카에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 콜로이달 실리카는, 본 발명에 의한 콜로이달 실리카의 제조방법으로 제조되고, 상기 콜로이달 실리카는, 5 nm 내지 200 nm 크기를 갖는 것일 수 있다.
본 발명은, 입자 제조 시작 단계인 규산나트륨에서 금속 불순물을 제거하여, 금속 불순물이 개선된 고순도 규산 및 고순도 콜로이달 실리카를 안정적으로 제공할 수 있다. 이는 기존 알려진 제조방법 대비 금속불순물 함량을 약 40% 이상 개선 수준을 기대할 수 있다. 또한, 본 발명은, 본 발명에 의한 고순도 규산을 이용하여 나노크기의 콜로이달 실리카 입자의 제조뿐만 아니라 입자 성장 시 입자의 불안정성을 해소하여 입자 성장된 콜로이달 실리카를 원활하게 제조할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 규산나트륨의 불순물을 제거하는 방법의 공정 흐름도를 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 콜로이달 실리카의 제조방법의 공정 흐름도를 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 본 발명에 의한 콜로이달 실리카의 제조방법의 공정 흐름도를 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 실시예 3에서 입자 성장 이후에 콜로이달 실리카 입자의 TEM 이미지를 나타낸 것이다(이미지에서 스케일바는 100 nm 크기이고, 배율은 20,000배이다.).
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 콜로이달 실리카의 제조방법의 공정 흐름도를 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 본 발명에 의한 콜로이달 실리카의 제조방법의 공정 흐름도를 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 실시예 3에서 입자 성장 이후에 콜로이달 실리카 입자의 TEM 이미지를 나타낸 것이다(이미지에서 스케일바는 100 nm 크기이고, 배율은 20,000배이다.).
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은, 규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1을 참조하면, 상기 방법은, 규산나트륨의 혼합 수용액을 형성하는 단계(S110); 및 규산 수용액을 획득하는 단계(S210);를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 혼합 수용액을 형성하는 단계(S110)는, 규산나트륨 수용액에 유기산 및 무기산을 첨가하고, 교반 등으로 혼합하여 금속 불순물을 이온화 및 착화시키는 단계이다.
본 발명의 일 예로, 상기 유기산은, 상기 규산나트륨 수용액에 존재하는 금속 불순물을 이온화하는 것으로, 상기 규산나트륨 수용액 100 중량부에 대해 2 중량부 이하; 1 중량부 이하; 0.5 중량부 이하; 0.001 중량부 내지 0.5 중량부; 0.01 중량부 내지 0.5 중량부; 또는 0.01 중량부 내지 0.3 중량부로 투입될 수 있다. 상기 유기산의 함량 범위 내에 포함되면 상기 규산나트륨에 존재하는 금속 불순물을 용이하게 이온화 및 착화시켜 규산의 순도 개선에 도움을 줄 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 유기산은, 시트르산, 말산(Malic Acid), 말레산, 말론산, 옥살산, 숙신산, 락트산, 쇼듐타르트레이트, 타르타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바크산, 푸마르산, 아세트산, 부티르산, 카프르산, 카프로산, 카프릴산, 글루타르산, 글리콜산, 포름산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 프탈산, 프로피온산, 피루브산, 스테아르산 및 발레르산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 무기산은, 상기 유기산과 함께 상기 규산나트륨 수용액에 존재하는 금속 불순물을 이온화하도록 금속 불순물을 용해시켜 규산의 순도 개선에 도움을 줄 수 있으며, 상기 유기산과 혼합, 동시 투입 또는 개별적으로 투입될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 무기산은, 질산, 염산, 인산, 황산, 브롬산 및 요오드산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 무기산은, 상기 규산나트륨 수용액 100 중량부에 대해 3 중량부 이하; 2 중량부 이하; 0 중량부 초과 내지 3 중량부; 또는 0.1 중량부 내지 3 중량부; 또는 0.5 중량부 내지 3 중량부로 투입될 수 있다. 상기 무기산의 함량 범위 내에 포함되면 상기 유기산과 함께 금속 불순물의 제거를 증대시켜 규산나트륨의 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 유기산 대 상기 무기산의 중량비(w/w)는, 1 : 1 내지 1 : 50; 1 : 5 내지 1 : 50; 1 : 10 내지 1 : 30; 또는 1 : 5 내지 1 : 20이며, 상기 중량비 범위 내에 포함되면 상기 유기산 및 무기산이 함께 금속 불순물의 착화 및 제거율을 증가시켜 규산나트륨의 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 혼합 수용액을 형성하는 단계(S110)는, 100 ℃ 이하; 100 ℃ 미만; 1 ℃ 내지 90 ℃; 10 ℃ 내지 50 ℃; 실온 내지 40 ℃ 온도에서 0.1 시간 내지 24 시간 동안 교반하고, 상기 시간은, 유기산, 무기산 등의 첨가제의 투입 시간 포함 또는 투입 완료 이후의 시간을 의미할 수 있다. 상기 가열된 혼합 수용액은 그대로 다음 단계로 진행되거나 실온 이하로 냉각시켜 다음 단계를 진행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 규산 수용액을 획득하는 단계(S120)는, 이온교환수지에 통액시켜 규산 수용액을 획득하는 단계이며, 킬레이트 이온교환수지, 양이온 이온교환수지 및 이 둘이 혼합된 이온교환수지 중 적어도 하나 이상에 상기 혼합 수용액을 통액시켜 정제된 규산 수용액을 획득할 수 있다. 이는 금속 불순물이 이온화된 규산나트륨 수용액을 이온교환 수지에 통액시켜 금속 불순물을 제거하여 정제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 규산 수용액을 획득하는 단계(S120)는, 킬레이트 이온교환수지 및 양이온 이온교환수지 각각에 상기 혼합 수용액을 통액시킬 수 있다. 즉, 킬레이트 이온교환수지로 정제하고 정제된 규산의 안정성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 킬레이트 이온교환수지에 통액한 이후에 연속적으로 양이온 이온교환수지에 통액시키는 연속 통액 공정일 수 있으며, 이들의 순서는 변경될 수 있다. 각 이온교환수지는 단일 컬럼 또는 복수개의 컬럼으로 구성되고, 각 이온교환수지의 컬럼 개수는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 규산 수용액을 획득하는 단계(S120)는, 상기 혼합 수용액은 각 이온교환수지에서 10 g/min 내지 100 g/min의 속도로 통액시킬 수 있으며, 이러한 통액 공정을 통해 통액 이전의 상기 규산나트륨 수용액의 금속 불순물 함량 대비 5 중량% 이상; 10 중량% 이상; 30 % 이상; 또는 40 % 이상으로 금속 불순물을 함량을 낮출 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 규산 수용액을 획득하는 단계(S120)는, 상기 혼합 수용액을 킬레이트 이온교환수지 및 양이온 이온교환수지가 혼합된 이온교환수지에 통액시켜 규산 수용액을 획득할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 킬레이트 이온교환수지 대 상기 양이온 이온교환수지의 질량비(w:w)는, 1 : 0.1 내지 1 : 10; 1 : 0.5 내지 1 : 5; 또는 1 : 1 내지 1: 2이고, 상기 범위 내에 포함되면 금속 불순물을 제거가 용이하고 정제된 규산의 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 이온교환수지는 본 발명의 목적을 벗어나지 않는다면 본 발명의 기술분야에서 알려진 이온교환수지를 선택하여 사용할 수 있으며, 본 명세서에는 구체적으로 언급하지 않는다. 예를 들어, 상기 킬레이트 이온교환 수지는, 본 발명의 기술 분야에서 알려진 수지를 이용될 수 있으며, 예를 들어, 아민 리간드를 포함하며, 예를 들어, 비스―피콜릴아민 (bis-picolylamine) 또는 멀티-덴데이트 아민 리간드 (multi- endate amine ligand) 등의 킬레이트교환 수지를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 규산나트륨 수용액 및 상기 규산 수용액은, 각각, 0.5 중량% 내지 10 중량% 농도이며, 이는 이산화규소를 기준으로 계산된 것으로, 상기 함량으로 이산화규소를 포함할 수 있다.
본 발명에서 “통액”은 본 발명의 각 공정에서 제조된 액, 슬러리 등을 양이온 교환수지를 통과시키는 통액 공정을 의미한다.
본 발명에서 “양이온 교환수지” 및 “킬레이트 교환수지” 는 본 발명의 기술분야에서 알려져 있고, 본 발명의 목적 또는 범위를 벗어나지 않는다면 적절하게 선택될 수 있으며, 본 명세서에는 구체적으로 언급하지 않는다.
본 발명은, 콜로이달 실리카의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 2를 참조하면, 상기 콜로이달 실리카의 제조방법은, 본 발명에 의한 규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법을 적용하여 획득한 금속 불순물이 개선된 규산을 이용하여 금속 불순물이 개선된 콜로이달 실리카를 제공할 수 있다. 즉, 금속 불순물이 낮은 고순도의 콜로이달 실리카를 제공할 수 있다.
예를 들어, 원재료에서 조절되지 않는 금속 불순물을 제조 초기 단계인 규산나트륨 통액 단계에서 정제하여, 반도체 분야 등에 요구되는 고순도 콜로이달 실리카 제조를 위한 고순도 규산을 제공하고, 상기 고순도 규산을 이용하여 축합반응으로 콜로이달 입자를 생성하는 모든 영역 (예를 들어, Base 종류, 입자 사이즈, Build-up 방식의 사이즈 확장 등)에 적용 가능하고, 광범위 분야에 활용 가능한 금속 불순물이 개선된 콜로이달 실리카(MIS) 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 콜로이달 실리카의 제조방법은, 규산나트륨의 금속 불순물을 제거하는 단계(S210); 염기성 수용액을 제조하는 단계(S220); 염기성 수용액을 가열하는 단계(S230); 및 가열된 염기성 수용액 내에 상기 규산을 적하하는 단계(S240);를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 규산나트륨의 금속 불순물을 제거하는 단계(S210)는, 본 발명에 의한 규산나트륨의 금속 불순물의 제거방법을 이용하거나 상기 규산나트륨의 금속 불순물의 제거 방법으로 획득한 규산(예를 들어, 규산 수용액)을 준비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 염기성 수용액을 제조하는 단계(S220)는, 안정제로 작용하는 염기성 물질을 포함하는 염기성 수용액을 제조하는 것으로, 상기 염기성 물질은, 콜로이달 실리카의 제조에 적용 가능한 염기성 물질이라면 제한 없이 적용될 수 있으며, 예를 들어, 수산화암모늄(NH4OH), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH) 및 규산나트륨(xSiO2ㆍyH2O)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 예로, 상기 염기성 물질은, 상기 염기성 수용액 중 0 중량% 초과 내지 30 중량%; 1 중량% 내지 20 중량%; 또는 1 중량% 내지 15 중량%로 포함되고, 상기 염기성 수용액은, 상기 규산(예를 들어, 규산 수용액) 100 중량부에 대해 0 중량부 초과 내지 20 중량부; 1 중량부 내지 15 중량부; 또는 0.5 중량부 내지 10 중량부로 포함되고, 상기 함량 범위 내에 포함되면 콜로이달 입자 제조에 충분한 반응을 진행하여 고수율 및 고순도의 콜로이달 입자를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 염기성 수용액은, 규산나트륨 수용액이며, 상기 규산나트륨 수용액은, 0.5 중량% 내지 10 중량%의 이산화규소를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 염기성 수용액을 가열하는 단계(S230)는, 상기 염기성 수용액을 20 ℃ 이상; 50 ℃ 이상; 20 ℃ 내지 120 ℃; 바람직하게는 60 ℃ 120 ℃또는 80 ℃ 내지 120 ℃의 온도로 가열하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 규산을 적하하는 단계(S240는, 가열된 염기성 수용액 내에 상기 규산을 적하는 단계이며, 상기 규산(예를 들어, 규산 수용액)은, 1 ml/min 내지 10 ml/min 유속으로 적하될 수 있다. 예를 들어, 제1 유속으로 상기 규산을 적하하는 단계; 및 제2 유속으로 상기 규산을 적하하는 단계; 를 포함하고, 상기 제1 유속 및 상기 제2 유속은, 서로 상이하고, 각각, 1 ml/min 내지 10 ml/min 유속에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 유속은 1 ml/min 내지 3 ml/min 및 제2 유속은 3 ml/min 내지 5 ml/min일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 유속 및 제2 유속이 적용되는 규산 적하의 공정 시간이 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 제1 유속 및 제2 유속에 의해 규산의 적하 속도를 조절하여 콜로이달 실리카의 합성 반응을 적절하게(또는, 최적으로) 유도하여 콜로이달 실리카의 순도 및 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 콜로이달 실리카의 제조방법은, 콜로이달 실리카의 입자 성장 방식을 이용할 수 있으며, 규산나트륨의 금속 불순물을 제거하는 단계(S310); 염기성 수용액을 제조하는 단계(S320); 염기성 수용액 및 콜로이달 실리카 입자를 혼합하고 가열하는 단계(S330); 및 가열된 혼합물 내에 상기 규산을 적하하는 단계(S340);를 포함할 수 있다. 즉, 기존 입자를 베이스로 하여 빌드업(Build Up) 방식으로 콜로이달 실리카 입자를 베이스로 첨가하여 입자를 안정적으로 성장시켜 콜로이달 실리카 입자를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 규산나트륨의 금속 불순물을 제거하는 단계(S310) 및 염기성 수용액을 제조하는 단계(S320)는, 상기 콜로이달 실리카의 제조방법(S210 및 S220)에서 언급한 바와 같다.
본 발명의 일 예로, 염기성 수용액 및 콜로이달 실리카 입자를 혼합하고 가열하는 단계(S330)는, 콜로이달 실리카 입자 분산액을 투입할 수 있다.
상기 콜로이달 실리카 입자 분산액(물 내) 중 1 중량% 내지 50 중량%; 5 중량% 내지 30 중량%; 또는 10 중량% 내지 30 중량%의 콜로이달 실리카를 포함할 수 있다.
또한, 상기 염기성 수용액 대 상기 콜로이달 실리카 입자 분산액의 질량비는, 1 : 1 내지 1 : 30; 1 : 1 내지 1 : 10; 또는 1 : 1 내지 1 : 5일 수 있다.
상기 콜로이달 실리카 입자는, 1 nm 이상; 5 nm 이상; 또는 5 nm 내지 200 nm일 수 있다. 또한, 20 ℃ 이상; 50 ℃ 이상; 20 ℃ 내지 120 ℃; 바람직하게는 60 ℃내지 120 ℃또는 80 ℃ 내지 120 ℃의 온도로 가열할 수 있다. 상기 콜로이달 실리카 입자는, 본 발명의 콜로이달 실리카의 제조방법에서 획득한 것과 구입 가능한 제품 또는 알려진 방법으로 제조된 것일 수 있다.
본 발명의 일 예로, 규산을 적하하는 단계(S340)는, 상기 콜로이달 실리카의 제조방법(S230)에서 언급바와 같으며, 상기 규산은, 예를 들어, 규산 수용액을 이용할 수 있으며, 상기 규산을 적하하여 콜로이달 실리카 입자 성장을 유도할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 획득한 콜로이달 실리카 입자는, 베이스로 첨가되는 콜로이달 실리카 입자 보다 성장된 입자 크기를 가지며, 예를 들어, 기존보다 성장된 20 nm 내지 200 nm 크기일 수 있다.
본 발명은, 금속 불순물이 개선된 규산을 제공하는 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 규산은, 본 발명에 의한 방법으로 획득되고, 50 ppm 이하의 금속 불순물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 금속 불순물은, Mg, Al, Ca, Ti, Fe, Zr, Cr, Mn, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 금속 불순물은, 50 ppm 이하; 40 ppm 이하; 30 ppm 이하; 20 ppm 이하; 10 ppm 이하; 5 ppm 이하; 1 ppm 이하; 0.1 ppm 이하; 0.01 ppm 이하 (최저는, 0 ppm 또는 0 ppm 초과일 수 있다.)에서 각각 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 Al는, 10 ppm 이하이고, 상기 Cu 및 상기 Ni은, 각각, 0.01 ppm 미만일 수 있다.
본 발명은, 금속 불순물이 개선된 콜로이달 실리카를 제공하는 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 콜로이달 실리카는, 본 발명에 의한 콜로이달 실리카의 제조방법으로 제공할 수 있으며, 예를 들어, 50 ppm 이하의 금속 불순물을 포함하는 콜로이달 실리카일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 금속 불순물은, Mg, Al, Ca, Ti, Fe, Zr, Cr, Mn, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 금속 불순물은, 50 ppm 이하; 40 ppm 이하; 30 ppm 이하; 20 ppm 이하; 10 ppm 이하; 5 ppm 이하; 1 ppm 이하; 0.1 ppm 이하; 0.01 ppm 이하 (최저는, 0 ppm 또는 0 ppm 초과일 수 있다.)에서 각각 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 Al는, 10 ppm 이하이고, 상기 Cu 및 상기 Ni은, 각각, 0.01 ppm 미만일 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 콜로이달 실리카는, 나노 크기의 입자이며, 예를 들어, 5 nm 내지 200 nm 크기이고, 구형의 콜로이달 실리카 입자일 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 콜로이달 실리카 입자를 포함하는, 연마 슬러리 조성물에 관한 것으로, 상기 연마 슬러리 조성물은, 반도체 제조 공정 중 반도체 기판의 화학적 연마 공정에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 연마 슬러리 조성물은, 본 발명에 의한 콜로이달 실리카 입자를 연마 입자로 포함하고, 아민류(알킬아민, 아릴아민 등이고, 1차 내지 3차 아민 등일 수 있다.) 등의 염기성 물질, 유기산 등의 산 물질, 에틸렌디아민테트라아세테이트 및 이의 염 등의 첨가제, 수성 담체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 연마 슬러리 조성물은, 금속, 산화막, 질화막, 폴리막 등이 연마 대상막일 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 연마 입자는, 상기 조성물 중 0.001 중량% 내지 10 중량%로 포함하고, 상기 첨가제는 각각 0.001 중량% 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위, 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다.
본 발명의 개선된 콜로이달 실리카 입자 제조법은 크게 2가지로 구분된다. 보통의 규산나트륨을 이용하여 개선된 실리식산(규산)을 수득하는 ‘제조공정 1’이 있으며, 이를 통해 수득한 개선 실리식산으로 입자를 제조하는 ‘제조공정 2’이 이에 해당한다. 이 중 ‘제조공정 1’이 규산나트륨을 이용하여 개선 콜로이달 실리카 입자를 만드는 과정으로 하기 서술을 통해 이 발명의 전체적인 실험을 서술한다. 하기 서술은 편의상 1 내지 2 L 정도의 입자를 만드는 스케일(scale)에서 서술한다.
제조공정 1 : 규산나트륨을 이용한 금속 불순물이 개선된 실리식산 제조
SiO2 기준 5 중량% 내지 10 중량%의 규산나트륨 수용액 1500 g에 유기산을 0.01 내지 0.3 중량% 사용하며, 무기산은 0.1 중량% 내지 5 중량%을 사용한다. 유기산, 무기산을 첨가 후 10분 내지 30분 교반한 뒤 킬레이트 교환수지에 통액한다. 통액된 실리식산을 연속적으로 양이온 교환수지에 통액시켜 금속 불순물이 개선된 실리식산을 약1000 g 이상 수득한다. 상기 공정을 통해 만들어진 금속 불순물 함량이 줄어든 최종 실리식산은 개선된 입자를 제조하기 위해 ‘제조공정 2’에서 사용한다.
제조공정 2: 금속 불순물이 개선된 콜로이달 실리카 입자 제조
안정제로 작용하는 Base로 규산나트륨 수용액을 SiO2 기준 5 중량% 내지 10 중량% 수준으로 50 g ~ 70 g 제조하여, 삼목 플라스크(반응기)에 넣고, 맨틀히터로 외부온도 100 ℃ 이상으로 내부에 열을 가하며 내부에 교반을 진행한다. 온도가 약 90 ℃ 도달하면 개선된 실리식산 총 800 g을 적하(Feeding)하게 되는데, 200 g을 1시간 30분 동안 적하하며 해당유속은 2.222 ml/min이며 이후 유속을 변경하여 나머지 600 g을 3시간 동안 적하하며 해당유속은 3.333 ml/min이다. 해당 적하 시간이 종료되면 교반과 가열을 추가로 10분 내지 30분 진행한다. 상기 공정을 통해 금속 불순물이 개선된 콜로이달 실리카 입자를 수득하였다.
실시예 1
(1) 개선된 살리식산의 제조
기존 일반의 희석된 규산나트륨에 유기산 및 무기산 첨가 후 재생된 킬레이트 수지 및 양이온 수지가 혼용된 혼합탑을 이용하여 통액을 진행하였다. 금속 불순물의 개선율 비교 변화를 확인하기 위해 첨가제 첨가 및 통액 진행 후에 ICP-MS를 통하여 금속 불순물을 측정하였다.
보다 구체적으로, 규산나트륨 6.74% 1500g에 옥살산 0.01 중량%, 황산 0.1 중량%를 첨가하여 10분 ~ 30분 이상 충분히 교반 후 킬레이트 및 양이온 혼합수지에 통액시킨다. 통액 후 개선된 실리식산은 ICP-MS 장비를 이용하여 금속 불순물 함량을 확인하였다.
(2) 콜로이달 실리카의 제조
획득한 개선 실리식산으로 하기의 반응조건 1에 따라 콜로이달 실리카 입자를 제조하고, ICP-MS 장비를 이용하여 금속 불순물 함량을 확인하였다. 그 결과는 표 2에 나타내었다. 또한, 각 단계에 따라 pH 및 비중을 측정하여 표 2에 나타내었다.
비교예 1
일반 실리식산을 만들어 비교하기 위해서 규산나트륨 6.74 % 1500g을 양이온 수지에 통액시키고, ICP-MS 장비를 이용하여 금속 불순물 함량을 확인하였다.
획득한 일반 실리식산으로 반응공정 1에 따라 콜로이달 실리카 입자를 제조하여, ICP-MS 장비를 이용하여 금속 불순물 함량을 확인하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
또한, 각 단계에 따라 pH 및 비중을 측정하여 표 2에 나타내었다.
콜로이달 실리카 입자의 제조 조건은 하기와 같다.
<반응조건 1>
- Base : 4.5 중량% 수산화칼륨 67.5 g
- Feeding : 90 ℃ 시작
- 반응시간 : 1시간30분/2시간 (200 g/600 g)
- 실리식산 : 비교예 1(일반 실리식산), 실시예 1(개선 실리식산)
- 추가 교반시간 : 20분
비교예 1에 의한 콜로이달 실리카 제조보다 규산나트륨에 유기산 및 무기산을 첨가 후 양이온 및 킬레이트 혼합탑을 이용한 통액 후 제조된 실시예 1의 콜로이달 실리카가 금속 불순물의 함량이 개선되어 우수하다는 것을 확인하였고, 또한 비중이나 pH에서도 기존 제품(즉, 비교예 1)과 유사한 값으로써 실제 적용에 문제가 없음을 확인할 수 있다.
실시예 2
실시예 1과 동일하게 개선된 실리식산을 제조하고, 반응조건 1에 따라 규산나트륨 베이스의 콜로이달 실리카를 제조하였다.
콜로이달 실리카를 제조하고 이를 농축한 뒤 하기의 연마 슬러리 조성물의 조성에 따라 케이컬을 첨가하여 연마 슬러리 조성물로 제조하였다.
물성, 금속 함량을 측정하고, 하기의 연마 공정에 따라 연마 이후에 연마속도를 비교하였다. 그 결과는 표 2 및 표 3에 나타내었다.
하기의 연마 공정에 따라 연마 이후에 연마속도를 측정하였으며, 연마 속도는 439.1 Å/min이다.
비교예 2
비교예 1과 동일하게 실리식산을 제조하고, 상기 반응 조건 1에 따라 규산나트륨 베이스의 콜로이달 실리카를 제조하였다.
콜로이달 실리카를 제조하고 이를 농축한 뒤 하기의 웨이퍼 연마용 슬러리의 조성에 따라 화학적 첨가제을 첨가하여 웨이퍼 연마용 슬러리로 제조하였다.
물성 및 금속 함량을 측정하였으며, 그 결과는 표 3 및 표 4에 나타내었다.
하기의 연마 공정에 따라 연마 이후에 연마속도를 측정하였으며, 연마 속도는 433.4 Å/min이다.
<웨이퍼 연마용 슬러리 조성>
- 콜로이달 실리카(100nm급) 22%, 아민류(EDA) 1%, 4급 암모늄염(TMAH) 2%, 킬레이트제(EDTA) 0.5% 순서대로 첨가 후 교반하여 사용
<연마조건>
- GNP社 POLI-500
- wafer : 4inch Bare wafer
- wafer P : 300g/cm2
- R-ring P : 400g/cm2
- Platen/ Head Velocity : 45/45rpm
- Pad : Suba 600
- Slurry flow rate : 200ml/min
- Time : 600sec
- Dilute : x 21
| 물성 | 비교예 2 | 실시예 2 |
| 슬러리 제조 |
슬러리 제조 |
|
| 비중 | 1.124 | 1.126 |
| 실리카함량 (중량%) |
20.5 | 20.7 |
| pH | 11.77 | 11.81 |
| 점도(cP) | 2.33 | 2.31 |
| PSA(nm) | 105 | 102 |
| BET(m2/g) | 93 | 92 |
실시예 2는, 웨이퍼 연마용 슬러리까지 제조하여 일반 콜로이달 실리카로 제조한 슬러리(비교예 2)와 비교 확인 하였다. 결과적으로 금속 함량은 많은 개선을 보였으며 콜로이달 실리카의 물성이나 입자의 크기 등은 거의 비슷해서 실제 사용에 적합하다는 것을 확인할 수 있다.
실시예 3
실시예 2의 금속개선 입자를 2가지 방법의 금속개선 실리식산으로 입자 성장시킨다. 금속개선 실리식산의 제조방법은 하기에 서술하였다.
[실리식산 3-1]
옥살산 0.05 중량%와 황산 0.5 중량%를 실리식산 1500 g에 첨가하여 충분히 교반 후, 양이온수지에 통액을 진행하여 금속 개선된 실리식산 3-1을 만들었다.
[실리식산 3-2]
규산나트륨 6.74% 1500g에 옥살산 0.01 중량%, 황산을 0.1 중량%를 첨가하여 10~30 분 이상 충분히 교반 후 킬레이트 및 양이온 혼합수지에 통액시켜 금속 개선된 실리식산 3-2를 만들었다.
상기의 금속개선된 실리식산 2종으로 반응조건 3에 따라 콜로이달 실리카 입자 반응을 진행하였다.
<반응조건 3>
- Base1 : 1.16 중량% 규산나트륨 59 g
- Base2 : 20 중량% 금속개선 WP0 162 g(실시예 2의 콜로이달 실리카)
- Feeding : 90 ℃시작
- 반응시간 : 1시간30분/3시간 (200 g/600 g)
- 실리식산 : [개선 실리식산 3-1], [개선 실리식산 3-2] 각각 사용
- 추가 교반시간 : 30분
상기 입자의 PSA를 분석하기 위해서 TEM 이미지를 측정하였으며, 그 결과는 도 4에 나타내었다. 도 4에서 본 발명에 의한 금속 불순물 개선된 규산(실리식산 3-1)을 이용하여 제조된 입자 성장된 콜로이달 실리카의 이미지를 확인할 수 있다.
실시예 3을 통해서는 금속개선 입자의 재입자 성장 반응에서 실리식산에 유기산 및 무기산을 처리한 불순물 제거 방법보다 규산나트륨에 직접 산을 처리하고 양이온수지와 킬레이트수지 혼합탑에 통액하였을 때가 좀 더 금속 불순물 개선과 입자 성장에서 안정성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다. 본 발명에서 상기 금속 불순물 개선을 위해 사용된 유기산 및 무기산의 종류에 금속 불순물 개선 효과가 국한되는 것은 아니며, 또한 특정 입자에 국한된 것도 아니기 때문에, 어떤 알칼리 베이스나 입자의 크기 및 각종 첨가제에서도 금속 불순물의 개선효과는 확인이 가능할 수 있다.
본 발명은, 규산나트륨(Sodium Silicate)에 유기산 및 무기산을 이용하여 금속 불순물이 개선된 규산(Silicic Acid) 및 콜로이달 실리카(Colloidal Silica) 입자를 제공할 수 있으며, 더욱이, 기존에 제조된 입자를 이용하여 목표하는 입자의 크기로 성장시킬 때에도 입자의 불안정한 부분인 침전, 응집, Gel화 없이 입자 성장이 원활하게 진행시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명은, 규산나트륨의 금속 불순물을 개선하여 최종적으로 제조되는 콜로이달 실리카의 금속 불순물까지도 충분히 감소시켜 보다 순수한 고순도의 콜로이달 실리카를 제공할 수 있다.
본 발명은, 금속 불순물을 제거함에 있어 유기산, 무기산의 첨가를 통해 금속 불순물의 용해 및 침전 효과 뿐만 아니라, 양이온 교환수지와 비교하여 금속이온에 높은 선택성을 가진 킬레이트 수지로 양이온 교환수지와 동시에 사용함으로써 보다 우수하게 금속 불순물을 제거할 수 있다.
본 발명은, 콜로이달 실리카 제조 시의 불안정성을 해결할 수 있어 입자 제조에 특화되고, 특히 입자의 성장 제조에 특화된 고순도 콜로이달 실리카를 제공할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (22)
- 규산나트륨 수용액, 유기산 및 무기산을 혼합하여 혼합 수용액을 형성하는 단계; 및
킬레이트 이온교환수지, 양이온 이온교환수지 및 이 둘이 혼합된 이온교환수지 중 적어도 하나 이상에 상기 혼합 수용액을 통액시켜 규산 수용액을 획득하는 단계;
를 포함하는,
규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 규산 수용액을 획득하는 단계는,
상기 혼합 수용액을 킬레이트 이온교환수지에 통액한 이후에, 양이온 이온교환수지에 통액시켜 규산 수용액을 획득하는 단계; 또는
상기 혼합 수용액을 킬레이트 이온교환수지 및 양이온 이온교환수지가 혼합된 이온교환수지에 통액시켜 규산 수용액을 회득하는 단계;
를 포함하는 것인,
규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 킬레이트 이온교환수지 대 상기 양이온 이온교환수지의 질량비는,
1 : 0.1 내지 1 : 10인 것인,
규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 혼합 수용액은,
10 g/min 내지 100 g/min의 속도로 통액되는 것인,
규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 유기산 대 상기 무기산의 질량비는,
1 : 1 내지 1 : 50인 것인,
규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 무기산은, 상기 규산나트륨 수용액 100 중량부에 대해 0.5 중량부 내지 3 중량부로 투입되고,
상기 무기산은, 질산, 염산, 인산, 황산, 브롬산 및 요오드산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것인,
규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 유기산은, 상기 규산나트륨 수용액 100 중량부에 대해 1 중량부 이하로 투입되고,
상기 유기산은, 시트르산, 말산, 말레산, 말론산, 옥살산, 숙신산, 락트산, 타르타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바크산, 푸마르산, 아세트산, 부티르산, 카프르산, 카프로산, 카프릴산, 글루타르산, 글리콜산, 포름산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 프탈산, 프로피온산, 피루브산, 스테아르산 및 발레르산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것인,
규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 규산나트륨 수용액 및 상기 규산 수용액은,
각각, 0.5 중량% 내지 10 중량%의 이산화규소를 포함하는 것인,
규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 규산 수용액을 획득하는 단계에서 상기 이온교환수지 대 상기 규산나트륨 수용액의 비율(부피 : 질량)은,
1 : 0.1 내지 1 : 100인 것인,
규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 혼합 수용액을 형성하는 단계는,
100 ℃ 이하의 온도에서 0.1 시간 내지 24 시간 동안 교반하는 것인,
규산나트륨의 금속 불순물 제거 방법.
- 제1항의 방법으로 규산나트륨의 금속 불순물을 제거하는 단계;
염기성 수용액을 제조하는 단계;
상기 염기성 수용액을 가열하는 단계; 및
상기 가열된 염기성 수용액 내에 상기 금속 불순물이 제거된 규산을 적하하는 단계;
를 포함하는,
콜로이달 실리카의 제조방법.
- 제11항에 있어서,
상기 염기성 수용액은,
수산화암모늄, 수산화칼륨, 수산화나트륨 및 규산나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 염기성 물질을 포함하는 것인,
콜로이달 실리카의 제조방법.
- 제12항에 있어서,
상기 염기성 물질은,
상기 규산 100 중량부에 대해 0 중량부 초과 내지 20 중량부로 포함되는 것인,
콜로이달 실리카의 제조방법.
- 제11항에 있어서,
상기 염기성 수용액은, 규산나트륨 수용액이며,
상기 규산나트륨 수용액은, 0.5 중량% 내지 10 중량%의 이산화규소를 포함하는 것인,
콜로이달 실리카의 제조방법.
- 제11항에 있어서,
상기 염기성 수용액을 가열하는 단계는,
20 ℃ 내지 120 ℃ 온도에서 가열하는 것인,
콜로이달 실리카의 제조방법.
- 제11항에 있어서,
상기 규산을 적하하는 단계는,
제1 유속으로 상기 규산을 적하하는 단계; 및
제2 유속으로 상기 규산을 적하하는 단계;
를 포함하고,
상기 제1 유속 및 상기 제2 유속은, 서로 상이하고, 각각, 1 ml/min 내지 10 ml/min에서 선택되는 것인,
콜로이달 실리카의 제조방법.
- 제11항에 있어서,
상기 염기성 수용액을 가열하는 단계는,
상기 염기성 수용액에 콜로이달 실리카 분산액을 더 첨가하여 혼합한 이후 가열하고,
상기 염기 수용액 대 상기 콜로이달 실리카 분산액의 질량비는, 1 : 1 내지 1 : 30인 것인,
콜로이달 실리카의 제조방법.
- 50 ppm 이하의 금속 불순물을 포함하는, 규산.
- 제18항에 있어서,
상기 규산은, 제1항의 방법으로 제조되고,
상기 금속 불순물은, Mg, Al, Ca, Ti, Fe, Zr, Cr, Mn, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것인,
규산.
- 제18항에 있어서,
상기 Al는, 10 ppm 이하이고,
상기 Cu 및 상기 Ni은, 각각, 0.01 ppm 미만인 것인,
규산.
- 50 ppm 이하의 금속 불순물을 포함하는, 콜로이달 실리카.
- 제21항에 있어서,
상기 콜로이달 실리카는, 제11항의 방법으로 제조되고,
상기 콜로이달 실리카는, 5 nm 내지 200 nm 크기를 갖는 것인,
콜로이달 실리카.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210116458A KR102650839B1 (ko) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | 고순도 콜로이달 실리카의 제조방법 및 고순도 실리카 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0153136B1 (ko) * | 1996-02-10 | 1998-11-16 | 김창식 | 실리카졸의 제조방법 |
| KR0172951B1 (ko) * | 1990-07-02 | 1999-02-18 | 데이빗 잭슨 | 고순도 실리카졸 제조방법 |
| JP2001294417A (ja) * | 2000-04-12 | 2001-10-23 | Nippon Chem Ind Co Ltd | コロイダルシリカの製造方法 |
| JP2006045039A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Nippon Chem Ind Co Ltd | 高純度コロイダルシリカの製造方法 |
| JP2012001421A (ja) * | 2010-05-20 | 2012-01-05 | Taiheiyo Cement Corp | 高純度シリカの製造方法 |
-
2021
- 2021-09-01 KR KR1020210116458A patent/KR102650839B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0172951B1 (ko) * | 1990-07-02 | 1999-02-18 | 데이빗 잭슨 | 고순도 실리카졸 제조방법 |
| KR0153136B1 (ko) * | 1996-02-10 | 1998-11-16 | 김창식 | 실리카졸의 제조방법 |
| JP2001294417A (ja) * | 2000-04-12 | 2001-10-23 | Nippon Chem Ind Co Ltd | コロイダルシリカの製造方法 |
| JP2006045039A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Nippon Chem Ind Co Ltd | 高純度コロイダルシリカの製造方法 |
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