TW202332655A - 氧化鋁粉末及包含其之氧化鋁漿料 - Google Patents

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Abstract

一種滿足以下式(1)之氧化鋁粉末。 Rsp/氧化鋁粉末之總表面積≦12.0　　(1) 式(1)中之Rsp及氧化鋁粉末之總表面積係分別由下述之式(2)及式(3)所求得。 Rav為對氧化鋁粉末分散於分散介質中之體積X(ml)之氧化鋁漿料進行脈衝NMR測量時之橫向弛緩時間之倒數， Rb為對體積X(ml)之前述分散介質進行脈衝NMR測量時之橫向弛緩時間之倒數。 氧化鋁粉末之總表面積(m 2)=(前述體積X(ml)中之氧化鋁粉末之質量(g))×氧化鋁之BET比表面積(m 2/g)　　(3)

Description

氧化鋁粉末及包含其之氧化鋁漿料
本開示係關於氧化鋁粉末及包含其之氧化鋁漿料，尤其係關於適合於研磨用氧化鋁漿料之氧化鋁粉末，與包含其之研磨用氧化鋁漿料。
IC晶片等之半導體零件之製造步驟中，藉由重複光微影步驟與CMP(Chemical Mechanical Polishing：化學機械研磨)步驟而形成多層配線。
CMP步驟係在光微影步驟後將Si晶圓表面予以平坦化之技術。市售有研磨材(例如陶瓷粉末)份散於分散介質中之CMP漿料，且以分散介質稀釋該CMP漿料而使用於CMP步驟。 現在，半導體零件內之配線係以銅配線為主流。因此，主要係使用包含二氧化矽粉作為研磨材之CMP漿料。
又，作為研磨用途之陶瓷粉末，除了二氧化矽粉末之外，已知有氧化鋁粉末(例如專利文獻1)。專利文獻1記載關於一種平均粒子徑約5μm以下，實質上不含有10μm以上之粗粒子，且無粗大凝聚粒子之氧化鋁粉末。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平8-12323號公報
[發明所欲解決之課題]
配線之線寬變窄時(例如，線寬為7μm以下)，在Cu配線下由於電阻會變高，故檢討取代銅配線而改為使用釕配線或鈷配線。由於釕及鈷比銅還硬，故難以使用二氧化矽粉末進行研磨。因此，可想到使用包含比二氧化矽粉末還要硬質之氧化鋁粉末作為研磨材之CMP漿料。
然而，以往之包含氧化鋁粉末之CMP漿料(氧化鋁漿料)則有氧化鋁粉末容易產生凝聚、沉降的問題。因此，要求在氧化鋁漿料中不易凝聚・沉降之氧化鋁粉末(亦即，在氧化鋁漿料中之分散性優異之氧化鋁粉末)。 專利文獻1並未考慮到氧化鋁漿料中之氧化鋁粉末之分散性。
本發明之實施形態係以提供在氧化鋁漿料中之分散性優異之氧化鋁粉末、及包含該氧化鋁粉末之氧化鋁漿料為目的者。 [用以解決課題之手段]
本發明之態樣1為一種氧化鋁粉末，其係滿足以下之式(1)者。 Rsp/氧化鋁粉末之總表面積≦12.0　　(1) 式(1)中之Rsp及氧化鋁粉末之總表面積係分別由下述之式(2)及式(3)所求得者。 Rav為對氧化鋁粉末分散於分散介質中之體積X(ml)之氧化鋁漿料進行脈衝NMR測量時之橫向弛緩時間之倒數， Rb為對體積X(ml)之前述分散介質進行脈衝NMR測量時之橫向弛緩時間之倒數。 氧化鋁粉末之總表面積(m 2)=(前述體積X(ml)中之氧化鋁粉末之質量(g))×氧化鋁之BET比表面積(m 2/g)　　(3)
本發明之態樣2為如態樣1之氧化鋁粉末，其中更滿足以下之式(4)。 3.0≦Rsp/氧化鋁粉末之總表面積　　(4)
本發明之態樣3為如態樣1或2之氧化鋁粉末，其中晶格應變為0.002以下。
本發明之態樣4為一種氧化鋁漿料，其包含如態樣1~3中任一態樣之氧化鋁粉末、分散劑，及分散介質。 [發明效果]
根據本發明之實施形態，可提供在氧化鋁漿料中之分散性優異之氧化鋁粉末、及包含該氧化鋁粉末之氧化鋁漿料。
本發明者等係將以氧化鋁之總表面積來規格化利用脈衝NMR進行測量氧化鋁漿料所求出之Rsp而得之「Rsp/氧化鋁粉末之總表面積」使用作為氧化鋁漿料中之氧化鋁分散狀態之指標。並且，對該指標與氧化鋁之分散狀態之關係進行精心檢討之結果，發現「Rsp/氧化鋁粉末之總表面積」若在12.0以下，則氧化鋁漿料中之氧化鋁之分散狀態為安定，且能抑制氧化鋁之凝聚。基於該見解，本發明者等完成了在氧化鋁漿料中之分散安定性優異之氧化鋁粉末及包含其之氧化鋁漿料。
說明關於氧化鋁粉末，與氧化鋁漿料。
[實施形態1：氧化鋁粉末] 本發明之實施形態之氧化鋁粉末滿足以下之式(1)。 Rsp/氧化鋁粉末之總表面積≦12.0　　(1) 以下詳述關於式中之「Rsp」及「氧化鋁粉末之總表面積」。
(Rsp) 為了求出Rsp，首先，分別對於使氧化鋁粉末分散於分散介質中之氧化鋁漿料，及單僅分散介質(空白液)，使用脈衝NMR測量 1H核之弛緩時間(經脈衝激發之磁化返回原本熱平衡為止之時間)。使用取得之測量結果，藉由以下之式(2)來算出Rsp。 在此Rav為對使氧化鋁粉末分散於分散介質(例如純水)中之氧化鋁漿料(例如體積X(ml)進行脈衝NMR測量時之橫向弛緩時間之倒數。又，Rb為對上述單僅氧化鋁漿料之分散介質(例如純水)(例如體積X(ml))進行脈衝NMR測量時之橫向弛緩時間之倒數。尚且，有將僅由分散介質所組成之液體稱為「空白液」的情況。空白液係僅由分散介質所組成，通常係作成與脈衝NMR測量時之氧化鋁漿料之體積為相同者。
Rsp為關於吸附於氧化鋁粉末表面之分散介質之分子(水分子)之運動性的指標。被分散於氧化鋁漿料中之氧化鋁粉末係在於其表面拘束有分散介質之分子之狀態下分散於氧化鋁漿料中。 在此，由於被拘束於氧化鋁粉末表面之分散介質之分子數量若增加，則橫向弛緩時間(T2)變短，故Rsp之值變大。又，由於被拘束於氧化鋁粉末表面之分散介質之分子數量若增加，則分散於分散介質中之狀態會安定，故氧化鋁粉末之分散性提升。 由於該等理由，Rsp之值若變大，則有氧化鋁粉末之分散性提升的傾向。
尚且，氧化鋁漿料中之氧化鋁粉末之濃度為高時，即使分散性為低，仍會有Rsp之值變高的情況。本發明者等為了正確地評估氧化鋁粉末之分散性，從而導入藉由氧化鋁粉末之總表面積來將Rsp之值予以規格化之指標。關於此項則如後述。
氧化鋁漿料之脈衝NMR測量係可使用例如，美國MAGELEKA,Inc製之脈衝NMR方式粒子界面特性評價裝置「Magno Meter XRS」進行測量。測量條件係作成例如，測量頻率：12MHz、測量核： 1H NMR、測量方法：T2(橫向弛緩時間)、試樣量：0.3ml、溫度25℃。
(氧化鋁粉末之總表面積) 氧化鋁粉末之總表面積(說明書中有單稱為「總表面積」的情況)為脈衝NMR在測量時之氧化鋁漿料之量X(ml)(例如0.3ml)所包含之全氧化鋁粉末之表面積之總和，可使用以下之式(3)來求出。 氧化鋁粉末之總表面積(m 2)=(上述氧化鋁漿料X(ml)中之氧化鋁粉末之質量(g))×氧化鋁粉末之BET比表面積(m 2/g)　　(3)
BET比表面積係根據JIS-Z-8830：2013「利用氣體吸附之粉體(固體)之比表面積測量法」所規定之方法，藉由氮吸附法單點法來求出。作為比表面積測量裝置，可使用例如股份有限公司Mountech製之「Macsorb」。
本發明者等係基於該指標，對於氧化鋁漿料中之氧化鋁粉末之分散性進行檢討。然後，發現「Rsp/氧化鋁粉末之總表面積」若在12.0以下，則可取得分散性優異之氧化鋁粉末。亦即，實施形態之氧化鋁粉末藉由滿足下述之式(1)，則在氧化鋁漿料中就會展現優異分散性。 Rsp/氧化鋁粉末之總表面積≦12.0　　(1) 「Rsp/氧化鋁粉末之總表面積」係以11.5以下為佳，較佳為11.0以下，更佳為10.5以下。
並且，「Rsp/氧化鋁粉末之總表面積」係以3.0以上為佳。即，以滿足以下之式(4)為佳。 3.0≦Rsp/氧化鋁粉末之總表面積　　(4) 「Rsp/氧化鋁粉末之總表面積」較佳為4.0以上，更佳為5.0以上，特佳為6.0以下。「Rsp/氧化鋁粉末之總表面積」可為7.0以上，也可為8.0以上。
「Rsp/氧化鋁粉末之總表面積」之值係可藉由控制製造條件而作成所欲之範圍。可舉出例如，在製造氧化鋁粉末時，使用種晶，及，高速旋轉剪切攪拌種晶漿料與烷氧化鋁。作為烷氧化鋁，也可使用螯合化烷氧化鋁。
(晶格應變) 氧化鋁粉末之晶格應變係以0.002以下為佳。晶格應變若在0.002以下，則粒子表面會安定，即使係微粒之氧化鋁粉末，在分散介質中仍會抑制凝聚。藉此，可更加提升在氧化鋁漿料中之氧化鋁粉末之分散性。晶格應變較佳為0.001以下，更佳為0.0005以下，特佳為0.0003以下。
晶格應變係可藉由控制製造條件來作成所欲之範圍。可舉出例如，在製造氧化鋁粉末時，使用可取得高純度氧化鋁之方法(烷氧化鋁法等)，及在粉碎氧化鋁粉末之步驟中不過度粉碎。尚且，在使用拜耳法製造氧化鋁粉末時，由於氧化鋁之純度會變低，故晶格應變容易變大。
氧化鋁粉末之晶格應變係可藉由里特費爾德分析(Rietveld Analysis)使用以下之程序來求出。
首先，對於氧化鋁之粉末實施利用2θ/θ法之X射線繞射測量，而取得X射線繞射剖面(X-ray diffraction profile)之實測數據。對於取得之數據，使用里特費爾德分析程式(RIETAN-FP)，將氧化鋁之結晶構造作為α氧化鋁來實施里特費爾德分析。α氧化鋁為六方晶系之結晶構造且具有空間群R-3c之剛玉構造。
基於里特費爾德分析之結果，對於2θ之值從40°至80°為止之源自Kα1之波峰，求出各波峰之2θ之值與積分寬度，並藉由翰德-華格納(Halder-Wagner)法來評估晶粒尺寸及晶格應變。由翰德-華格納法所得之評估中，將各波峰之2θ之值與積分寬度代入以下之式(5)(翰德-華格納之式)，將縱軸設為(β/tanθ) 2，將橫軸設為β/(tanθsinθ)來進行作圖。其次，以直線來擬合取得之作圖而求出斜率及截距，從前述斜率及前述截距之值來求出晶粒尺寸及晶格應變。
翰德-華格納之式： 式(5)中，β為積分寬度，θ為利用2θ/θ法之X射線繞射測量時之繞射角，K為謝樂定數(scherrer’s constant)，λ為X射線之波長，D為晶粒尺寸，ε為晶格應變。 謝樂定數K係設為4/3，X射線之波長λ係設為1.50406Å。 晶格應變ε若小於1×10 -4，則由於測量誤差或分析誤差之影響，在擬合上會有ε 2成為負的情況。在ε 2成為負時，晶格應變ε則視為「未滿1×10 -4」。
氧化鋁粉末係以氧化鋁之純度在99.9%以上為佳，以99.99%以上為佳。又，氧化鋁係以α相之氧化鋁(α氧化鋁)為佳，但亦可包含其他之氧化鋁(例如β氧化鋁、γ氧化鋁等之中間氧化鋁等)。例如，將氧化鋁粉末中之氧化鋁設為100質量%時，以85質量%以上為α氧化鋁為佳。 氧化鋁粉末之平均粒子徑係以40nm~200nm為佳。
展示可製造本實施形態之氧化鋁粉末之製造方法之一例。
實施形態之氧化鋁粉末之製造方法包含： 調製分散有種晶之種晶漿料的步驟、 混合前述種晶漿料與烷氧化鋁而取得氫氧化鋁漿料的步驟、 乾燥及燒成前述氫氧化鋁漿料而取得氧化鋁粉末的步驟、 粉碎取得之氧化鋁粉末的步驟。 在取得氫氧化鋁漿料之步驟前，亦可包含使烷氧化鋁螯合化的步驟。
詳述關於各步驟。
[1.調製種晶漿料的步驟] 使氧化鋁粒子(種晶之原料)分散於水中後，以球磨機進行濕式粉碎。其後，使用冷卻離心分離機(例如，himac製：CR7N)進行離心處理而去除沉澱物。藉此而取得分散有種晶之種晶漿料。
種晶係以α氧化鋁為佳。藉由使用α氧化鋁之種晶，在後述之燒成步驟中，能以低溫燒成來進行氧化鋁之α化。 種晶之粒子徑係以小為佳，通常係使用0.01μm~0.2μm者。
種晶之BET比表面積會賦予最終取得之氧化鋁粉末之晶粒尺寸。種晶之BET比表面積係以20m 2/g以上150m 2/g以下為佳，較佳為35m 2/g以上120m 2/g以下。 BET比表面積係根據JIS-Z-8830：2013「利用氣體吸附之粉體(固體)之比表面積測量法」所規定之方法，藉由氮吸附法單點法來求出。
種晶漿料中之種晶之含量只要係取得之種晶漿料會具有適度流動性，即無特別限定。例如，種晶漿料中之種晶之含量為10質量%~40質量%。
[2.使烷氧化鋁螯合化的步驟] 亦可任意地包含使氧化烷氧化鋁螯合化的步驟。此步驟係藉由螯合劑來螯合化烷氧化鋁。藉由螯合化，由於大體積配位子會進行配位而成為立體障礙，故在與未螯合化之烷氧化鋁相比，會能更有效地抑制在後述之水解時所引起之烷氧化鋁之縮合反應。藉由抑制縮合反應，而變得容易取得微粒之氫氧化鋁。
作為烷氧化鋁，可使用例如，乙氧化鋁、n-丙氧化鋁、異丙氧化鋁、n-丁氧化鋁、sec-丁氧化鋁、t-丁氧化鋁等。
作為螯合劑，可使用例如，乙醯乙酸乙酯、三乙醇胺(TEA)、乙二胺(EDA)。
[3.混合前述種晶漿料與(任意之經螯合化之)前述烷氧化鋁而取得氫氧化鋁漿料的步驟] 將種晶漿料與(任意之經螯合化)烷氧化鋁連續地供給至攪拌機進行混合。藉由使用攪拌機來高速旋轉剪切攪拌該混合物，種晶漿料中之水與烷氧化鋁進行水解反應，而可取得含有水解物之氫氧化鋁粒子之漿料(氫氧化鋁漿料)。
種晶漿料及(任意之經螯合化之)烷氧化鋁之供給量係以混合物中之種晶之含量會成為適當之方式來進行控制為佳。種晶之為佳含量在以混合物中之金屬成分(烷氧化鋁及種晶所包含之鋁成分)之氧化物換算下，混合物中之鋁成分之合計量每100質量份計，種晶中之鋁成分為1質量份以上，較佳為2質量份以上，特佳為4質量份以上，50質量份以下，較佳為40質量份以下為佳，特佳為30質量份以下。
又，種晶漿料及(任意之經螯合化)烷氧化鋁之供給量係以控制在(種晶漿料所含之水)/((任意之經螯合化之)烷氧化鋁)之摻合比以莫耳比計成為約1.5~約6.0之範圍為佳。
該步驟之特徵之一在於高速旋轉剪切攪拌混合物。本說明書中「高速旋轉剪切攪拌」係指渦輪(轉子)與定子(屏)之間之間隙為小(例如2mm以下)，且渦輪(轉子)在高速旋轉(例如周速約1m/秒~約40m/秒)時，藉由渦輪(轉子)與定子(屏)之間所產生之剪切力、壓力變動、空化(cavitation)、衝突力、勢流心(potential core)等之機械性能量進行攪拌。
作為能進行此種高速旋轉剪切攪拌之攪拌機，可舉出如，T.K均質混合機(特殊機化工業股份有限公司製)、Claremix(M Technique股份有限公司製)、Polytron均質機、Megatron均質機(KINEMATICA)、Supraton(月島機械股份有限公司製)等之機種。
高速旋轉剪切攪拌中，渦輪(轉子)之旋轉數設在3000rpm~21500rpm，較佳設在8000rpm~15000rpm，例如10000rpm。旋轉數若位於上述範圍，可充分地混合種晶漿料中之水，與(任意之經螯合化之)烷氧化鋁的兩液體，且可抑制經生成之氫氧化鋁漿料中之氫氧化鋁之凝聚。藉此，可取得包含微粒氫氧化鋁之氫氧化鋁漿料。又，可使種晶均勻地分散於氫氧化鋁漿料中。
尚且，烷氧化鋁之水解係可使用連續式反應裝置來進行。作為連續式反應裝置，能適用貯槽連續型、管線連續型等。貯槽連續型係指將種晶漿料與(任意之經螯合化之)烷氧化鋁連續地供給至具備能高速旋轉剪切之攪拌機之貯槽中，連續地排出與已供給之液量為相同量之液，並同時進行烷氧化鋁之水解(及氫氧化鋁粒子之生成)的方法。管線連續型係對產線組合能高速旋轉剪切之攪拌機連續地供給種晶漿料與(任意之經螯合化之)烷氧化鋁的方法。若藉由該等連續式反應裝置，在與批次式反應裝置相比，由於生產性極高且能謀求氫氧化鋁粒子之生成條件之均勻化，故可取得包含粒徑分布均勻且無粗大凝聚粒子之氫氧化鋁之氫氧化鋁漿料。
[4.乾燥及燒成前述氫氧化鋁漿料而取得氧化鋁粉末的步驟] 藉由使用公知方法乾燥氫氧化鋁漿料，並使用燒成爐來燒成取得之氫氧化鋁而取得氧化鋁粉末。 燒成通常係在800℃以上，較佳在900℃以上，通常在1000℃以下，較佳在980℃以下，更佳在960℃以下進行。若超過1000℃，則不易取得微粒之氧化鋁粉末。又若未滿800℃，則有氧化鋁粉末中之α相之含量變低的傾向。
燒成係可在大氣中進行，亦可在氮氣、氬氣等之惰性氣體中進行，維持環境中之高水蒸氣分壓並同時進行燒成為有效者。尤其，在不包含使烷氧化鋁螯合化的步驟時，在高水蒸氣分壓之環境(亦即，高露點之環境)下進行燒成時，則能以低燒成溫度取得α相。尚且，在包含使烷氧化鋁螯合化的步驟時，則能以低水蒸氣分壓之環境(亦即低露點之環境)及低燒成溫度下取得α相。
燒成係可使用例如管狀電爐、箱型電爐、隧道爐、遠紅外線爐、微波加熱爐、豎爐、反射爐、旋轉爐、輥底爐、瓦斯(LNG、LPG)爐等之通常之燒成爐來進行。燒成係可以批次式來進行，亦可以連續式來進行。又可以靜置式來進行，亦可以流動式來進行。
作為控制燒成時之露點的方法，例如，在使用將電能量作為熱源之電爐，或管狀爐作為燒成爐的情況，對導入於爐內之乾燥空氣中將水予以噴霧的方法，或對爐內導入蒸氣的方法則為有效者。在使用氣體燃燒爐作為燒成盧的情況，將燃燒瓦斯、石油等之燃料而產生之水分導入至爐內的方法則為有效者，並且若追加地導入蒸氣則更為有效者。
露點係使用水蒸氣量從換算表來求出，或使用水蒸氣壓從計算式來求出。水蒸氣壓及水蒸氣量(絕對濕度)係分別可從飽和水蒸氣壓或飽和水蒸氣量與相對濕度來求出。尚且，飽和水蒸氣壓係可從特天斯(Tetens)之式來計算。
在不包含使烷氧化鋁螯合化的步驟時，爐內之露點係以控制在會成為30℃以上為佳，露點係以控制在會成為40℃以上為更佳，露點係以控制在會成為50℃以上為特佳。
[5.粉碎取得之氧化鋁粉末的步驟] 粉碎取得之氧化鋁粉末。氧化鋁粉末之粉碎係可使用例如振動研磨機、球磨機、噴射磨機等之介質粉碎機。又，亦可分級粉碎後之氧化鋁粉末。
[實施形態2：氧化鋁漿料] 本發明之實施形態之氧化鋁漿料包含實施形態1之氧化鋁粉末、分散劑，與分散介質。
分散劑係可舉出如，酸或鹼等之pH調整劑、縮合磷酸或縮合磷酸鹽、聚苯乙烯磺酸鹽、聚羧酸型高分子化合物、聚丙烯酸型高分子化合物、聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯等。
作為界面活性劑，可舉出如，陰離子性界面活性劑、非離子性界面活性劑、陽離子性界面活性劑、及兩性界面活性劑。作為陰離子性界面活性劑，可舉出例如聚羧酸銨等。
作為黏度調節劑，可舉出如，水溶性纖維素醚、多糖類、多元醇及其衍生物、水溶性高分子化合物、具有增黏作用之水溶性氧化物及其鹽類、生物高分子等。
分散介質並無特別限定，可使用例如，水、乙醇、丙酮、NMP等之有機溶劑。
氧化鋁粉末與分散劑與分散介質之摻合比只要不損及本發明之目的，可因應必要而適宜含有其他成分。作為其他成分，可舉出例如，分散劑、界面活性劑、黏度調節劑等。在使用該等其他成分的情況，含有比例係相對於研磨磨粒之總質量，通常為0.01~10質量%之範圍程度。氧化鋁粉末係能以漿料之0.5~70質量%來包含。
氧化鋁漿料係藉由使研磨磨粒(及任意之成分)均勻地分散於分散介質之方式進行混合來調製。混合方法並無特別限制，可舉出例如，利用超音波分散機、均質機等之攪拌混合方法、利用濕式研磨機等之粉碎混合法。 混合方法係能以以往公知之混合方法進行，混合順序為任意者，可預先混合研磨漿之構成成分(研磨磨粒、分散劑、分散介質、及任意成分)之中任意2成分或3成分以上，其後可混合剩餘成分，亦可一次混合全部。
實施形態2之氧化鋁漿料由於係使用實施形態1之氧化鋁粉末，故氧化鋁漿料中之氧化鋁粉末之分散性為良好且不易引起凝聚。
實施形態1之氧化鋁粉末及實施形態2之氧化鋁漿料係利用於例如矽晶圓之CMP步驟、形成有微細圖型之基板之平坦化CMP步驟、絕緣膜之CMP步驟、金屬膜之CMP步驟、及難加工性基板(藍寶石、SiC、GaN、Ga 2O 3、金剛石)之CMP步驟中。 [實施例]
實施例中準備了氧化鋁粉末之試料9種類(No.1~9)。 首先說明試料No.1之氧化鋁粉末之調製方法，其次說明試料No.2~9之氧化鋁粉末之調製方法。
1.試料No.1之氧化鋁粉末之調製 [種晶(α氧化鋁)漿料之調製] 使氧化鋁粒子(種晶之原料)分散於水中後，使用球磨機進行濕式粉碎。其後，使用冷卻離心分離機(himac製：CR7N)以旋轉數4000rpm進行30分鐘離心處理而去除沉澱物。藉此，而取得分散有種晶之種晶漿料。 又，測量取得之種晶漿料中之種晶之BET比表面積。首先，使種晶漿料中之水分蒸發而取得種晶，依據JIS-Z-8830：2013「利用氣體吸附之粉體(固體)之比表面積測量法」所規定之方法，藉由氮吸附法單點法來求出BET比表面積。將種晶之BET比表面積之測量結果展示於表1。
[螯合化異丙氧化鋁之調整] 使異丙氧化鋁螯合化，而調整出螯合化異丙氧化鋁(在表1之「螯合化之有無」表示為「有」)。 將異丙氧化鋁與乙醯乙酸乙酯(螯合劑)以莫耳比計成為100：3之方式進行混合，而取得3mol%螯合化之異丙氧化鋁。
[微粒α氧化鋁粉末之製造] 使用精密乳化分散機Claremix CLM-2.2S(M Technique公司製)，將已螯合化之異丙氧化鋁與種晶漿料以旋轉數10000rpm進行混合並水解。藉此，取得氫氧化鋁漿料。 螯合化異丙氧化鋁與種晶漿料之摻合比係以(種晶漿料中所包含之水)/(螯合化異丙氧化鋁)之比率成為2.7/1(莫耳比)之方式來決定。以此種摻合比進行摻合時，氫氧化鋁漿料中，在金屬成分之氧化物換算下，螯合化異丙氧化鋁及種晶所包含之鋁成分之合計量每100質量份，種晶所包含之鋁成分會成為包含10質量份。尚且，個別之鋁成分之含量(質量份)係假設經使用之異丙氧化鋁會全部成為氧化鋁來進行計算而求出。
在150℃下乾燥取得之氫氧化鋁漿料而取得氫氧化鋁粒子，將此放入氧化鋁製坩堝並以箱型電爐進行燒成。燒成條件係在200℃/時間之升溫速度下升溫至表1記載之燒成溫度(975℃)，並在該燒成溫度下保持4小時。藉由燒成而取得α氧化鋁粉末。 再以球磨機粉碎該α氧化鋁粉末而取得微粒α氧化鋁粉末。
2.試料No.2之氧化鋁粉末之調製 與試料No.1之氧化鋁粉末之調製方法相同，但變更以下之點。 ・氫氧化鋁漿料中，在金屬成分之氧化物換算下，以螯合化異丙氧化鋁及種晶所包含之鋁成分之合計量每100質量份，種晶所包含之鋁成分會成為5.6質量份之方式來變更種晶之摻合量。
3.試料No.3之氧化鋁粉末之調製 對於使用烷氧化物法所製作之高純度氫氧化鋁，以皿型造粒機來添加Si源，並以箱型電爐進行燒成。燒成條件係在200℃/時間之升溫速度下，升溫至表1記載之燒成溫度(1200℃)，並在該燒成溫度下保持4小時而取得高純度氧化鋁。使用振動研磨機粉碎該高純度氧化鋁，而取得微粒之高純度氧化鋁粉末。 如表1所示，並未使用種晶。
4.試料No.4之氧化鋁粉末之調製 將使用拜耳法所作成之氫氧化鋁予以燒成，而製作出BET比表面積約4m 2/g之氧化鋁粉末。以球磨機來粉碎取得之氧化鋁粉末4小時，而取得BET比表面積約5m 2/g之微粒氧化鋁粉末。 如表1所示，並未使用種晶。
3.試料No.5之氧化鋁粉末之調製 與試料No.1之氧化鋁粉末之調製方法相同，但變更以下之點。 ・並未使用種晶。 ・燒成溫度係作成1120℃。
6.試料No.6之氧化鋁粉末之調製 與試料No.2之氧化鋁粉末之調製方法相同，但變更以下之點。 ・使用未螯合化之異丙氧化鋁(表1之「螯合化之有無」中標示為「無」)。 ・燒成爐係使用燃氣爐。燒成溫度係作成965℃。
7.試料No.7之氧化鋁粉末之調製 與試料No.6之氧化鋁粉末之調製方法相同，但變更以下之點。 ・氫氧化鋁漿料中，在金屬成分之氧化物換算下，以異丙氧化鋁及種晶所包含之鋁成分之合計量每100質量份，種晶所包含之鋁成分會成為10質量份之方式來變更種晶之摻合量。
8.試料No.8之氧化鋁粉末之調製 與試料No.6之氧化鋁粉末之調製方法相同，但變更以下之點。 ・氫氧化鋁漿料中，在金屬成分之氧化物換算下，以異丙氧化鋁及種晶所包含之鋁成分之合計量每100質量份，種晶所包含之鋁成分會成為15質量份之方式來變更種晶之摻合量。
9.試料No.9之氧化鋁粉末之調製 與試料No.6之氧化鋁粉末之調製方法相同，但變更以下之點。 ・氫氧化鋁漿料中，在金屬成分之氧化物換算下，以異丙氧化鋁及種晶所包含之鋁成分之合計量每100質量份，種晶所包含之鋁成分會成為20質量份之方式來變更種晶之摻合量。
[脈衝NMR測量] 使取得之微粒α氧化鋁粉末與分散介質(純水)混合，而準備了10質量%之混合液。使用日本艾默生股份有限公司製之超音波均質機「Advanced SONIFIER」，對混合液施加超音波7分鐘而使氧化鋁粉末分散於分散介質中，而取得氧化鋁漿料。使用美國MAGELEKA, Inc製之脈衝NMR方式粒子界面特性評價裝置「Magno Meter XRS」測量該氧化鋁漿料之橫向弛緩時間(T2)。測量條件為測量頻率：12MHz、測量核：1H NMR、測量方法：T2、試樣量：0.3ml、溫度25℃。又，使用純水也在相同測量條件下0測量空白液之橫向弛緩時間(T2)。將氧化鋁漿料之橫向弛緩時間(T2)之倒數設為Rav，將空白液之橫向弛緩時間(T2)之倒數設為Rb，從以下之式(2)來求出Rsp。
[BET比表面積] 測量微粒α氧化鋁粉末之BET比表面積。使用股份有限公司Mountech製之「Macsorb」作為比表面積測量裝置，依據JIS-Z-8830：2013「利用氣體吸附之粉體(固體)之比表面積測量法」所規定之方法，藉由氮吸附法單點法來求出BET比表面積。
氧化鋁粉末之總表面積(m 2)係對於濃度10質量%之氧化鋁漿料0.3ml所包含之氧化鋁粉末之質量(g)乘上氧化鋁粉末之BET比表面積(m 2/g)來算出(參照以下之式(3)’)。 氧化鋁粉末之總表面積(m 2)=(上述氧化鋁漿料0.3(ml)中之氧化鋁粉末之質量(g))×氧化鋁之BET比表面積(m 2/g)　　(3)’
從取得之Rsp及氧化鋁粉末之總表面積，求出以下之式(1)之左邊之值。 Rsp/氧化鋁粉末之總表面積≦12.0　　(1)
[晶格應變] 使用上述手法求出氧化鋁粉末之晶格應變。 對微粒α氧化鋁粉末實施利用2θ/θ法之X射線繞射測量，而取得X射線繞射剖面之實測數據。X射線繞射測量係使用Bruker製D8 ADVANCE，使用CuKα射線作為X射線源，測量時之電壓係設成40kV，電流係設成40mA。掃描係以連續測量法，在2θ為5~80°之範圍進行，掃描速度係設成5s，掃描寬係設成0.020°。基於藉由使用RIETAN-FP v2.63之里特費爾德法來分析前述XRD繞射剖面的結果，對於2θ之值從40°至80°為止之波峰，求出各波峰之2θ之值與積分寬度，藉由上述翰德-華格納法來評估晶粒尺寸與晶格應變。
晶格應變ε若小於1×10 -4，則由於測量誤差或分析誤差之影響，在擬合上會有ε 2成為負的情況。在ε 2成為負時，晶格應變ε則視為「未滿1×10 -4」。
[分散性評價] 使用脈衝NMR測量所使用之氧化鋁漿料(10質量%)，確認在氧化鋁漿料中之微粒α氧化鋁粉末之分散性(凝聚之有無)。 氧化鋁漿料中之微粒α氧化鋁粉末之粒度分布係使用雷射粒度分布測量裝置[日機裝(股)製「Microtrac」]藉由雷射繞射法進行測量，在質量基準下求出相當於累積百分率95%之粒子徑之D95。在測量時，對於0.2重量%之六偏磷酸鈉水溶液放入微量之氧化鋁漿料，施加超音波，使微粒α氧化鋁粉末分散於水溶液中。又，氧化鋁粒子之折射率係作成1.76。
將各試料之測量結果及計算結果展示於表2、3。尚且，表2中，附加底線之數值係表示超出本發明之實施形態之範圍者。
試料No.1~2及6~9之氧化鋁粉末由於係以實施形態記載之製造條件來調製，故「Rsp/氧化鋁粉末之總表面積」在本發明之實施形態所規定之範圍內。使用該氧化鋁粉末之氧化鋁漿料在使用超音波分散後之氧化鋁粉末之D95為充分小。因此，能確認到氧化鋁粉末之分散性為良好。
另一方面，試料No.3之氧化鋁粉末在製造時之旋轉數為低，又，並未添加種晶漿料。因此，取得之氧化鋁粉末之結晶性為差，在作成氧化鋁漿料時容易凝聚。其結果係「Rsp/氧化鋁粉末之總表面積」超出本發明之實施形態之範圍。
試料No.4之氧化鋁粉末係將使用拜耳法所製作之氧化鋁予以粉碎者，氧化鋁之純度為低。因此，取得之氧化鋁粉末之結晶性為差，在作成氧化鋁漿料時容易凝聚。其結果係「Rsp/氧化鋁粉末之總表面積」超出本發明之實施形態之範圍。
使用試料No.3、4之氧化鋁粉末之氧化鋁漿料在超音波分散後之氧化鋁粉末之D95為大。因此，確認到氧化鋁粉末之分散性為差，氧化鋁漿料中氧化鋁粉末之至少一部分凝聚。
試料No.5係並未添加種晶而製作之氧化鋁粉末。因此，D95在與試料No.3、4相比雖為小，但與試料No.1、2相比則為變大者。
本申請案係具有將申請日為2021年11月26日之日本國專利申請案，日本特願2021-192365作為基礎申請案之優先權主張者。日本特願2021-192365係藉由引用而被導入於本說明書中。

Claims (4)

  1. 一種氧化鋁粉末，其係滿足以下之式(1)者； Rsp/氧化鋁粉末之總表面積≦12.0　　(1) 式(1)中之Rsp及氧化鋁粉末之總表面積係分別由下述之式(2)及式(3)所求得者； Rav為對氧化鋁粉末分散於分散介質中之體積X(ml)之氧化鋁漿料進行脈衝NMR測量時之橫向弛緩時間之倒數， Rb為對體積X(ml)之前述分散介質進行脈衝NMR測量時之橫向弛緩時間之倒數； 氧化鋁粉末之總表面積(m 2)=(前述體積X(ml)中之氧化鋁粉末之質量(g))×氧化鋁之BET比表面積(m 2/g)　　(3)。
  2. 如請求項1之氧化鋁粉末，其中更滿足以下之式(4)； 3.0≦Rsp/氧化鋁粉末之總表面積　　(4)
  3. 如請求項1之氧化鋁粉末，其中晶格應變為0.002以下。
  4. 一種氧化鋁漿料，其包含：如請求項1~3中任一項之氧化鋁粉末、分散劑，及分散介質。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3139895B2 (ja) * 1993-09-24 2001-03-05 触媒化成工業株式会社 アルミナゾルおよびその製造方法
JPH0812323A (ja) 1994-06-24 1996-01-16 Sumitomo Chem Co Ltd 微粒水酸化アルミニウム粉末及び微粒アルミナ粉末の製造方法
JP3470395B2 (ja) * 1994-06-24 2003-11-25 住友化学工業株式会社 微粒酸化アルミニウムの製造方法
JP3633201B2 (ja) * 1996-05-16 2005-03-30 住友化学株式会社 水酸化アルミニウム、その製造方法およびこれを用いてなるタイヤトレッド用ゴム組成物
JP4572576B2 (ja) * 2003-05-19 2010-11-04 住友化学株式会社 微粒αアルミナの製造方法
JP2010001198A (ja) * 2008-06-23 2010-01-07 Sumitomo Chemical Co Ltd 球状αアルミナの製造方法
JP5645435B2 (ja) * 2009-03-31 2014-12-24 キヤノン株式会社 酸化アルミニウム前駆体ゾル及び光学用部材の製造方法
WO2014017662A1 (ja) * 2012-07-27 2014-01-30 住友化学株式会社 アルミナスラリーおよびその製造方法並びに塗工液

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