TWI793293B - 二氧化矽粒子分散液、研磨組合物及二氧化矽粒子分散液之製造方法 - Google Patents

二氧化矽粒子分散液、研磨組合物及二氧化矽粒子分散液之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種研磨組合物，其能夠實現高研磨速度並且提高研磨基板之表面平滑性(面品質)，減少缺陷。 即，本發明之研磨組合物之特徵在於：其係含有二氧化矽粒子及水溶性高分子者，且所調配之二氧化矽粒子滿足以下要件：(a)基於比表面積之一次粒徑為5~300 nm、(b)粒徑變異係數為10%以下、及(c)Sears數Y為10.0~12.0。

Description

二氧化矽粒子分散液、研磨組合物及二氧化矽粒子分散液之製造方法
本發明係關於一種二氧化矽粒子之分散液、及使用其之研磨組合物。該分散液作為半導體積體電路之金屬配線層之基板形成等中之研磨組合物之材料較有用。
對用於矽晶圓等之研磨之二氧化矽粒子要求高純度。例如，於專利文獻1及2揭示有將矽酸烷基酯進行水解而獲得之金屬雜質量較少之高純度之膠體二氧化矽。 又，例如，於專利文獻3~5揭示有使用殘存矽烷醇基有所減少之緻密之二氧化矽粒子作為研磨組合物。 於獲得包含此種用於研磨之二氧化矽粒子之分散液之情形時，通常可採用如下方法：使用氨等鹼觸媒進行烷氧基矽烷之水解及縮聚，去除溶劑或作為副產物之醇並置換為水。(例如，參照專利文獻6及7)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利再表2008/123373號公報 [專利文獻2]日本專利特開2013-082584號公報 [專利文獻3]日本專利特開2010-028078號公報 [專利文獻4]日本專利再表2011/021599號公報 [專利文獻5]日本專利再表2017/057478號公報 [專利文獻6]日本專利特開2005-060217號公報 [專利文獻7]日本專利特開2005-060219號公報
[發明所欲解決之問題]
專利文獻1及2之二氧化矽粒子之粒徑變異係數(CV值)超過10，粒度分佈廣。因此，於使用該二氧化矽粒子之研磨組合物中，無法實現均勻之研磨。又，專利文獻3~5之分散液由於二氧化矽粒子表面之矽烷醇基密度較低，故不易與添加劑產生相互作用，研磨速度緩慢。又，於文獻6及7之研磨組合物中，由於二氧化矽粒子之緻密化未充分進行，故研磨速度緩慢，研磨面之狀態不充分。
因此，要求一種能夠實現高研磨速度並且提高研磨基板之表面平滑性(面品質)、減少缺陷之研磨組合物。 [解決問題之技術手段]
研磨組合物中包含二氧化矽粒子(研磨粒)及水溶性高分子。水溶性高分子吸附於基板表面，一面保護被研磨面免受鹼性化合物之腐蝕，一面能夠進行均勻之研磨。可認為於研磨時，壓抵研磨粒之部分之水溶性高分子脫落，其正下方之被研磨面被研磨。又，水溶性高分子對研磨後之基板表面賦予親水性從而提高清潔性。 進而，可認為未吸附於被研磨面之水溶性高分子吸附於研磨粒之表面，實現由緩慢凝集獲得之分散穩定化，並且亦吸附於研磨屑之表面，防止對基板之再吸附，減少缺陷。
本發明者人等為了達成高研磨速度與形成良好之研磨面(表面平滑性之提高及缺陷之減少)之取捨關係之目的，著眼於作為研磨粒之二氧化矽粒子與添加至研磨組合物之水溶性高分子之關係。
首先，於研磨組合物中使用粒度分佈一致之粒徑較小之二氧化矽粒子。藉此，能夠實現研磨基板之平滑性之提高及缺陷之減少，但無法提高研磨速度。然而，發現此種較小之球狀二氧化矽粒子亦可控制粒子表面之狀態(控制OH基(矽烷醇基)含量)，實現與研磨組合物中所調配之水溶性高分子之相互作用之適當化，藉此可製成凝集體。 由於該凝集體適度地大於二氧化矽粒子，故能夠實現高研磨速度。另一方面，由於該凝集體中之粒子之結合力相對較弱，故於研磨時較強之力作用於凝集體之情形時容易崩解。因此，能夠確保研磨基板之平滑性，並抑制缺陷之產生。尤其對於減少由研磨階差引起之缺陷而言，大粒子更為有效。
至此，認為粒子之凝集體成為被稱為「Light Point Defect(LPD)」(光點缺陷)之基板表面之缺陷之原因、或使研磨組合物之過濾性惡化之原因，而採取了排除之應對措施。然而，發現滿足特定要件之二氧化矽粒子於研磨組合物中形成得到控制之凝集體，其能夠同時實現研磨速度之提高與良好之研磨面之形成。
如此，研磨組合物所使用之二氧化矽粒子之表面OH基之含量較為重要。因此，藉由在pH值7以上之條件下對包含二氧化矽粒子之分散液進行加熱而調整二氧化矽粒子之OH基量，進而於不改變該OH基量之條件下濃縮二氧化矽粒子分散液。藉此，可獲得以高濃度包含含有所需OH基量之二氧化矽粒子之分散液。
即，本發明之二氧化矽粒子滿足下述(a)~(c)之要件。 (a)基於藉由氮吸附之BET法求出之比表面積所換算之一次粒徑為5~300 nm (b)粒徑變異係數為10%以下 (c)Sears數Y為10.0~12.0
又，本發明之研磨組合物含有二氧化矽粒子及水溶性高分子。
又，本發明之製造方法包括：粒子形成步驟，其使烷氧基矽烷水解及縮聚，形成基於比表面積所換算之一次粒徑為5~300 nm、且粒徑變異係數為10%以下之二氧化矽粒子；粒子表面調整步驟，其於pH值7以上之條件下對該粒子形成步驟中獲得之二氧化矽粒子分散液進行加熱，而將二氧化矽粒子之Sears數Y調整為10.0~12.0；及濃縮步驟，其於未達pH值7之條件下將該粒子表面調整步驟中獲得之二氧化矽粒子分散液濃縮。 [發明之效果]
能夠實現高研磨速度與形成良好之研磨面(表面平滑性之提高及缺陷之減少)。
[二氧化矽粒子分散液] 本發明之二氧化矽粒子分散液之二氧化矽粒子滿足下述(a)~(c)之要件。
(a)基於藉由氮吸附之BET法求出之比表面積所換算之一次粒徑為5~300 nm (b)粒徑變異係數(CV值)為10%以下 (c)Sears數Y為10.0~12.0
該二氧化矽粒子係粒度分佈一致之粒徑較小之粒子。若將其用作研磨組合物，則於粒子作為研磨粒接觸基板時，均勻地接觸基板並滾動。因此，該粒子本身於研磨時不產生缺陷。 又，由於該粒子滿足上述(c)之要件，故藉由與水溶性高分子之相互作用而形成基於較弱之結合之凝集體。因此，機械研磨力提高、階差容易變得平滑、面品質提高。因此，根據本發明之研磨組合物，能夠實現高研磨速度，並且使研磨面成為良好之面品質。進而，於過度之力作用下之情形時，凝集體容易崩解，從而抑制研磨面之缺陷。
二氧化矽粒子之基於比表面積所換算之一次粒徑為5~300 nm。再者，比表面積(SA[m2 /g])係藉由氮吸附之BET法求出者。當一次粒徑未達5 nm時，分散液之穩定性不足。又，由於一次粒徑過小，故作為研磨組合物無法獲得充足之研磨速度。反之，當一次粒徑超過300 nm時，於研磨基板產生刮痕，無法獲得所需之平滑性。該一次粒徑較佳為5~100 nm，更佳為10~80 nm，進而較佳為20~60 nm，特佳為25~45 nm，最佳為25~35 nm。
又，該二氧化矽粒子之粒徑變異係數(CV值)為10%以下。當CV值超過10%時，於研磨基板產生刮痕，無法獲得所需之平滑性。研磨組合物之二氧化矽粒子於粒徑一致時可實現研磨面平滑性之提高及缺陷產生之抑制。因此，CV值較佳為8%以下，更佳為6%以下。
又，該二氧化矽粒子之Sears數Y為10.0~12.0。此處，Sears數係表示二氧化矽粒子之OH基(矽烷醇基)量之指標。當Sears數Y未達10.0時，粒子中存在之OH基量較少，於調配於研磨組合物之情形時，與水溶性高分子之相互作用變小。因此，未形成所需之凝集體。反之，當Sears數Y超過12.0時，粒子中存在之OH基量較多，於調配於研磨組合物之情形時，與水溶性高分子之相互作用變大。因此，所形成之凝集體於研磨時不容易崩解，於研磨基板產生刮痕，無法獲得所需之平滑性。Sears數Y較佳為10.2~11.8，更佳為10.5~11.5。
Sears數Y係按照Sears之Analytical Chemistry 28 (1956), 12, 1981-1983.之記載，藉由氫氧化鈉之滴定進行測定。藉由本測定法，測定粒子表面(細孔外)之OH基量。 具體而言，其係對150 g之以使二氧化矽粒子濃度為1質量%之方式用純水稀釋而得者加入30 g氯化鈉，利用鹽酸將pH值調整為4.0後，利用0.1 N之氫氧化鈉水溶液進行滴定，以直至成為pH值9.0所需之量來表示。
即，Sears數Y係對於1.5 g二氧化矽所需之0.1 N之NaOH水溶液之滴定量。可認為該Sears數Y係考慮了研磨組合物所包含之二氧化矽粒子整體之行為者。 於該二氧化矽粒子整體之行為以外，進而考慮作為研磨粒之作用之情形時，(1)與基板表面之相互作用、(2)與水溶性高分子之相互作用、(3)研磨粒彼此之相互作用等每一個粒子之行為亦重要。考慮到該每一個粒子之行為之重要性，較佳為每一個粒子換算之Sears數y處於特定之範圍。
因此，求出每一個粒子換算之Sears數y。此處，將二氧化矽粒子假定為真球，將二氧化矽之密度設為2.20 g/cm3 。
1.5 g二氧化矽之體積為(1.5/2.20)cm3 ，每一個二氧化矽粒子之體積表示為V=(4/3)Π(d/2)3 (此處，Π為圓周率，d[nm]為二氧化矽粒子之基於藉由氮吸附之BET法求出之比表面積(SA[m2 /g])所換算之一次粒徑，即d=2727/SA)。 因此，1.5 g二氧化矽之二氧化矽粒子之個數(P)表示為 P=(1.5/2.20)×(1/V)×(107 )3 =(1.5/2.20)×(6/(Πd3 ))×(1021 )。 因此，每一個粒子換算之Sears數y根據Sears數Y與一次粒徑d，藉由 y=Y/P=Y×(2.20×Πd3 )/(1.5×6)×10-21 [式1] 求出。
此處，將根據測得之Y與SA並藉由[式1]求出之y與d之關係繪製於曲線圖上，將其作為近似式表示。發現於y處於該近似式[式2]之範圍之情形時，能夠獲得良好之研磨特性。
y=(2.92×10-17 ×d-6.60×10-16 )±5×10-17 [式2] 即，滿足(2.92×10-17 ×d-7.10×10-16 )≦y≦(2.92×10-17 ×d-6.10×10-16 )。
若Sears數y小於該範圍，則有無法獲得所需之研磨速度之虞。反之，若Sears數y大於該範圍大，則有面品質(平滑性)變差之傾向。該Sears數y更佳為處於(2.92×10-17 ×x-6.60×10-16 )±3×10-17 之範圍，進而較佳為處於(2.92×10-17 ×x-6.60×10-16 )±1.8×10-17 之範圍，特佳為處於(2.92×10-17 ×x-6.60×10-16 )±1×10-17 之範圍。
又，二氧化矽粒子之藉由液相置換法(比重瓶法)所得之密度較佳為1.80 g/cm3 以上。若密度為1.80 g/cm3 以上，則可獲得更高之研磨速度。密度更佳為1.85 g/cm3 以上。其上限考慮到研磨基板之缺陷之產生，較佳為2.00 g/cm3 左右。
又，二氧化矽粒子之真球度較佳為0.80~1.00。二氧化矽粒子之形狀為真球或者越接近真球，則研磨面之平滑性越提高，越能抑制缺陷之產生。因此，真球度更佳為0.90~1.00，特佳為1.00。
本發明之分散液中亦可不包含二氧化矽粒子連結有2個以上之連結粒子。其原因在於：如後所述，二氧化矽粒子於研磨組合物中形成凝集體，於基板上產生與連結粒子相同之行為。
但，由於連結2個二氧化矽粒子而得之粒子對研磨基板表面之影響較小，有望提高研磨速度，故較佳為包含全部二氧化矽粒子個數之10%以上。此種連結粒子於研磨時凝集體發生崩解時，連結粒子容易變成橫向以與研磨基板接觸。因此，不易於研磨基板產生缺陷，與研磨基板之接觸面積變大，藉此使研磨速度提高。該連結粒子之含量更佳為20%以上。
又，二氧化矽粒子較佳為鹼金屬、鹼土類金屬、Fe、Ti、Zn、Pd、Ag、Mn、Co、Mo、Sn、Al、Zr各者之含量未達0.1 ppm，Cu、Ni、Cr各者之含量未達1 ppb，U、Th各者之含量未達0.3 ppb。該等金屬元素為雜質成分，較佳為亦不包含於分散液中。於使用包含多於上述量之該等元素之分散液之研磨材中，存在於基板殘存元素之情形。於此情形時，存在發生金屬配線之阻抗增加、應答速度延遲、消耗電力增大等情況。又，於該元素離子發生移動(擴散)，於嚴酷之使用條件下或長期使用之情形時，存在產生如上所述之缺陷之情況。尤其，由於U、Th產生放射線，故即便微量殘存亦會引起半導體之誤動作。再者，鹼金屬表示Li、Na、K、Rb、Cs、Fr。鹼土類金屬表示Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra。
分散液中之二氧化矽粒子濃度例如為12質量%以上，較佳為15質量%以上，更佳為20質量%以上。二氧化矽粒子濃度之上限無特別限制，例如為40質量%。
分散液中存在之除二氧化矽粒子以外之「含矽化合物」之量較佳為200 ppm以下。該「含矽化合物」之量越少，則越能夠抑制於基板之附著物。又，由於添加至研磨材之各種藥品之吸附或與各種藥品之反應得以抑制，故可發揮各種藥品之效果。
再者，「含矽化合物」中亦包含反應未進行至獲得作為製造目的之二氧化矽粒子者。其例如可列舉未反應之原料烷氧基矽烷或其低分子水解物(低聚物、微凝膠)等。
分散液之黏度(以二氧化矽粒子濃度20質量%換算)較佳為40 mPa・s以下。通常，純度越高、濃度越高，則分散液之黏度越高。然而，該分散液雖為高純度，但於20質量%之高濃度下亦為低黏度，顯示出牛頓性。如此，若為低黏度，則對研磨材(研磨組合物)之分散性良好，加工亦容易。又，通常，若降低濃度，則黏度亦會降低，但由於分散液之體積變大，故耗費運輸成本或儲槽等設置等之費用。相對於此，本發明之分散液由於為低黏度且高濃度，故具有抑制該等費用之效果。該黏度更佳為35 mPa・s以下，進而較佳為30 mPa・s以下，特佳為20 mPa・s以下。
[研磨組合物(研磨材)] 本發明之研磨組合物含有二氧化矽粒子及水溶性高分子。該二氧化矽粒子滿足上述分散液之二氧化矽粒子之要件。
該二氧化矽粒子於研磨組合物中藉由與水溶性高分子之相互作用而成為凝集體(二次粒子)。該凝集體之平均粒徑(平均凝集粒徑)較佳為10~1000 nm。若平均凝集粒徑處於此範圍，則能夠實現高研磨速度與良好之研磨面。該平均凝集粒徑更佳為10~300 nm，進而較佳為50~250 nm。
二氧化矽粒子之濃度較佳為0.1~50質量%。若二氧化矽粒子之濃度未達0.1質量%，則根據基材及絕緣膜之種類，存在研磨速度變慢之情況。反之，若二氧化矽粒子之濃度超過50質量%，則研磨組合物之穩定性不足，研磨速度或研磨效率亦不會進一步提高。又，存在為了進行研磨處理，於供給分散液之步驟中生成乾燥物並附著之情況，從而成為刮痕產生之原因。二氧化矽粒子濃度更佳為0.2~30質量%。
作為水溶性高分子，可列舉水溶性纖維素、水溶性乙烯基聚合物、多元醇高分子等。具體而言，水溶性纖維素例示有：羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、羧甲基乙基纖維素等。又，水溶性乙烯基聚合物例示有：聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、羧乙烯基聚合物等。該等之中，較佳為羥乙基纖維素、聚乙烯吡咯啶酮。多元醇高分子例示有：聚乙烯醇、聚(2-丙烯醇)、聚(乙烯-1,2-二醇)、聚(丙烯-1,2-二醇)、聚(丙烯-1,3-二醇)、聚(丁二烯-1,4-二醇)、聚(丁二烯-1,3-二醇)、聚(丁二烯-2,3-二醇)等。該等可單獨使用，亦可組合複數種使用。
水溶性高分子之調配量(含量)較佳為相對於研磨組合物之總量為0.001~10質量%。(根據水溶性高分子化合物之種類，最佳之範圍不同。)又，較佳為相對於二氧化矽粒子為0.01~80質量%。 若水溶性高分子之調配量為此範圍，則於研磨墊內之研磨組合物之交換會更順利地進行，從而容易實現較高之研磨速度與形成良好之研磨面。又，藉由與二氧化矽粒子之OH基之適度之相互作用，可形成適度之凝集體。該水溶性高分子之調配量更佳為相對於研磨組合物之總量為0.001~3質量%。又，更佳為相對於二氧化矽粒子為0.1~20質量%。
該研磨組合物除二氧化矽粒子及水溶性高分子以外，亦可包含鹼性化合物、pH值調整劑、界面活性劑、螯合劑等其他添加劑。
鹼性化合物促進研磨，使二氧化矽粒子之分散性提高。作為鹼性化合物，例如可列舉：氨、胺、鹼金屬氫化物、鹼土類金屬氫化物、鹼金屬氫氧化物、鹼土類金屬氫氧化物、四級銨化合物、胺系偶合劑等。其中，氨由於提高基板之平滑性等研磨性能，故較佳。該理由雖尚未解明，但於基板之研磨中，於對二氧化矽粒子施加荷重時，吸附於粒子內部或粒子表面之氨與基板接觸，認為此處局部性地變為鹼性故而成為容易被研磨之狀態。進而，氨於研磨中容易被洗淨，不易殘留於基板，故較佳。
該等鹼性化合物可單獨使用或組合使用。其調配量較佳為相對於研磨組合物之總量為0.0001~5質量%。若調配量多於5質量%，則有研磨組合物之穩定性下降之虞。又，由於吸附於粒子內部或粒子表面之鹼性化合物過多，故於加工成研磨組合物時，不易產生與添加劑之相互作用，因過量之鹼性化合物而有研磨面被蝕刻之虞。反之，若調配量少於0.0001質量%，則有無法獲得如上所述之研磨效果之虞。鹼性化合物之調配量更佳為相對於研磨組合物之總量為0.001~2質量%。
[二氧化矽粒子分散液之製造方法] 對本發明之二氧化矽粒子之分散液之製造方法進行說明。 首先，使烷氧基矽烷水解及縮聚，製備包含基於藉由氮吸附之BET法求出之比表面積之一次粒徑為5~300 nm、且粒徑變異係數(CV值)為10%以下之二氧化矽粒子之分散液(分散液製備步驟)。於pH值7以上之條件下對該分散液進行加熱，而將二氧化矽粒子之Sears數Y調整為10.0~12.0(粒子表面調整步驟)。其後，於未達pH值7之條件下將該分散液濃縮(濃縮步驟)。
藉由此種製造方法，可容易地製造以高濃度包含含有所需量之OH基之二氧化矽粒子之分散液。又，本製造方法亦可包括水置換步驟等其他步驟。再者，只要無特別說明，則pH值係於25℃下換算時之值。
以下，詳細地對各步驟進行說明。 [分散液製備步驟] 此處，使原料之烷氧基矽烷於水、有機溶劑及觸媒之存在下水解及縮聚而形成二氧化矽粒子，製備包含二氧化矽粒子之分散液。
烷氧基矽烷可為下述[式3]所表示之烷氧基矽烷之1種或2種以上。
Xn Si(OR)4-n ・・・[式3] 此處，X表示氫原子、氟原子、碳數1~8之烷基、芳基或乙烯基，R表示氫原子、碳數1~8之烷基、芳基或乙烯基，n為0~3之整數。
此處，作為烷氧基矽烷，較佳為四甲氧基矽烷(TMOS)及四乙氧基矽烷(TEOS)等烷基鏈較短者。其原因在於：有水解速度較快，緻密化容易進行，獲得碳含量較少之二氧化矽粒子之傾向。
作為藉由烷氧基矽烷之水解製備二氧化矽粒子之分散液之方法，可例示以下2種方法。 (方法I)對包含水、有機溶劑及觸媒之敷液添加烷氧基矽烷及有機溶劑之混合溶液之方法。 (方法II)對實質上包含有機溶劑之敷液同時添加含有烷氧基矽烷之液A、以及含有觸媒及水之液B之方法。 此處，液A亦可包含有機溶劑。又，「實質上包含有機溶劑」意指自有機溶劑之製造過程不可避免地包含之雜質等有可能被包含，但除此以外不包含。例如，有機溶劑為99質量%以上，較佳為99.5質量%以上。若對此種敷液同時添加液A及液B，則未生長成作為製造目的之二氧化矽粒子之低聚物等未反應物之生成得到抑制。尤其，藉由將對烷氧基矽烷之水解造成較大影響之水及鹼觸媒之量於反應期間中相對於烷氧基矽烷設為一定，而逐次添加之烷氧基矽烷始終於相同之條件下水解。藉此，未反應物之生成得到抑制。即，較佳為將自開始添加液A及液B後至結束之期間之相對於反應系中鹼觸媒相對於烷氧基矽烷之莫耳比之初始值的變化率設為0.90~1.10，將自開始添加液A及液B後至結束之期間之相對於反應系中水相對於烷氧基矽烷之莫耳比之初始值的變化率設為0.90~1.10。 烷氧基矽烷之水解通常於常壓下、於所使用之溶劑之沸點以下之溫度下進行。又，於使用高壓釜等耐熱耐壓容器之情形時，亦可於較該溫度更高之溫度下進行。 再者，兩種方法皆可採用預先於敷液中添加預先準備之晶種粒子之所謂之晶種法。
作為有機溶劑，可列舉醇類、酮類、醚類、酯類等。更具體而言，例如可使用：甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇類，甲基乙基酮、甲基異丁基酮等酮類，甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、丙二醇單丙醚等二醇醚類，乙二醇、丙二醇、己二醇等二醇類，乙酸甲酯、乙酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯等酯類。該等之中，更佳為甲醇或乙醇，特佳為甲醇。該等有機溶劑可單獨使用，亦可混合2種以上使用。
作為觸媒，可使用氨、胺、鹼金屬氫化物、鹼土類金屬氫化物、鹼金屬氫氧化物、鹼土類金屬氫氧化物、四級銨化合物、胺系偶合劑等顯示鹼性之化合物(鹼)。該等觸媒可單獨使用或組合使用。雖亦取決於其使用條件及使用量等，但較佳為氨。
其原因在於：由於氨於其結構中不包含有機基，故於加工成研磨組合物時，有機基被覆粒子表面之OH基，不妨礙粒子與添加劑之相互作用。又，製造上容易處理，藉由加熱等可容易地將剩餘之氨排出至系統外。因此，分散液中之氨殘存量亦容易調整。進而，就如鹼金屬氫化物、鹼土類金屬氫化物、鹼金屬氫氧化物、鹼土類金屬氫氧化物般，不包含有影響所研磨之基板之電路絕緣性等之虞之金屬元素之方面而言亦較佳。
水解所使用之觸媒量較佳為相對於烷氧基矽烷1莫耳，為0.005~1莫耳。若未達0.005莫耳，則有水解不易產生，粒子之粒度分佈變廣之虞。反之，若超過1莫耳，則由於水解速度顯著變快，故有不易成為粒子，而成為凝膠狀物之虞。觸媒量更佳為相對於1莫耳烷氧基矽烷，添加0.01~0.8莫耳。
水解所使用之水量較佳為相對於構成烷氧基矽烷之Si-OR基1莫耳，為0.5~10莫耳，更佳為1~5莫耳。
分散液之二氧化矽粒子濃度較佳為未達10質量%，更佳為未達8質量%，進而較佳為未達5質量%。
若於如上所述之條件下進行水解，則烷氧基矽烷之縮聚將三維地進行。於本步驟中獲得之二氧化矽粒子之基於粒子之比表面積之一次粒徑為5~300 nm，CV值為10%以下。若一次粒徑未達5 nm，則二氧化矽粒子分散液之穩定性不足。又，由於一次粒徑過小，故於用作研磨組合物之情形時，無法獲得充分之研磨速度。反之，若將一次粒徑超過300 nm、或CV值超過10%之二氧化矽粒子用於研磨組合物，則會成為於研磨基板產生刮痕而無法獲得所需之平滑性等於研磨基板產生缺陷之主要原因。
該二氧化矽粒子之一次粒徑較佳為5~100 nm，更佳為10~80 nm，進而較佳為20~60 nm，特佳為25~45 nm，最佳為25~35 nm。又，CV值較佳為8%以下，更佳為6%以下。 此處，於該所獲得之二氧化矽粒子之存在下，再次使烷氧基矽烷水解，藉此亦可獲得更大或粒徑分佈均勻之二氧化矽粒子。 再者，該二氧化矽粒子之基於比表面積之一次粒徑及CV值成為與作為最終製品之二氧化矽粒子分散液中之二氧化矽粒子之基於粒子之比表面積之一次粒徑及CV值大致相同之值。
[粒子表面調整步驟] 於粒子表面調整步驟中，於pH值7以上之條件下對分散液製備步驟中形成之二氧化矽粒子分散液進行加熱，而調整二氧化矽粒子之OH基含量。此處，將二氧化矽粒子之Sears數Y調整為10.0~12.0。為了調整為所需之Sears數Y，較佳為將該pH值保持特定時間(至少1小時以上)進行加熱。另一方面，於在未達pH值7之條件下進行加熱之情形時，由於二氧化矽粒子之OH基含量不易發生變化，故不易獲得所需之SearsY。 若Sears數Y未達10.0，則粒子中存在之OH基量較少，於將粒子調配至研磨組合物之情形時，與水溶性高分子之相互作用變小。因此，未形成所需之凝集體。反之，若Sears數Y超過12.0，則粒子中存在之OH基量較多，於將粒子調配至研磨組合物之情形時，與水溶性高分子之相互作用變大。因此，所形成之凝集體於研磨時不容易崩解，於研磨基板產生刮痕(損傷)，無法獲得所需之平滑性。加熱分散液時之pH值之上限無特別限制，例如為10左右。
再者，為了達到特定之pH值，亦可於加熱開始前或加熱過程中添加鹼。但是，於已成為特定之pH值之情形時亦可不添加。作為鹼，可使用上述分散液製備步驟中所使用之觸媒。此種鹼種就容易調整pH值、不包含有修飾二氧化矽粒子而使研磨性能及分散液之穩定性降低之虞之有機基、及有影響研磨之基板之電路絕緣性等之虞之金屬元素之方面而言，較佳為氨。該pH值較佳為7.5以上，更佳為8以上。
本步驟中之加熱亦可於常壓或加壓下且分散媒體之沸點以上之溫度下進行。其中，較佳為以不沸騰之方式進行加熱。其原因在於：藉由在不沸騰之條件下進行加熱，能夠抑制微凝膠之產生、進而抑制過濾性之提高或研磨基板之缺陷之產生。例如，可於常壓下或加壓下、於未達分散媒體之沸點之溫度下進行加熱。具體而言，較佳為於常壓下、於未達100℃下進行加熱，更佳為於90~96℃下進行加熱。
又，本步驟可於密閉系統中進行，亦可於開放系統中進行。若於密閉系統中進行，則可防止鹼向系統外之排出，可於維持系統內之pH值之狀態下調整OH基。另一方面，若於開放系統中進行，則於使用氨或胺等作為鹼之情形時，藉由加熱蒸發溶劑，同時鹼亦被排出至系統外。因此，本步驟較佳為於容易維持pH值且能夠更精密地調整OH基之密閉系統中進行。
[濃縮步驟] 於濃縮步驟中，於未達pH值7之條件下將粒子表面調整步驟中獲得之分散液濃縮。其下限為6.0左右。於本步驟中，以不改變於粒子表面調整步驟中調整過之OH基量之方式進行濃縮。再者，本濃縮步驟於粒子表面調整步驟之後進行。但，亦可於粒子表面調整前之適當階段(例如，水置換步驟之前)設置預濃縮步驟。再者，pH值之調整除藉由加熱而蒸餾去除鹼以外，還可藉由離子交換、超濾處理等進行，亦可併用該等。該pH值較佳為6.9以下，更佳為6.7以下。
濃縮方法只要為提高分散液之二氧化矽濃度之方法，則無特別限制。例如可列舉加熱濃縮法、減壓濃縮法、膜濃縮法等。其中，加熱濃縮法由於自前一步驟開始連續地進行，故較佳。該方法例如為視需要一面添加二氧化矽粒子分散液一面加熱分散液而使有機溶劑及水蒸發濃縮之方法。
關於加熱濃縮法，於pH值7以上時，二氧化矽粒子之Sears數Y(OH基量)容易變化。因此，於上述範圍之pH值管理較為重要。又，加熱亦可於分散液之分散媒體沸騰之條件下進行，但較佳為於不沸騰之條件下進行。其原因在於：藉由在不沸騰之條件下進行加熱，能夠抑制微凝膠之產生，進而抑制過濾性之提高或研磨基板之缺陷之產生。即，較佳為於常壓下或加壓下，於未達分散媒體之沸點之溫度下進行加熱。具體而言，於分散媒體為水之情形時，較佳為於常壓下、未達100℃下進行加熱，更佳為於90~96℃下進行加熱。
此處，於粒子表面調整步驟中，分散液製備步驟中獲得之分散液之黏度(以二氧化矽濃度20質量%換算)例如暫時上升至60 mPa・s以上。然而，於自粒子表面調整步驟至濃縮步驟之過程中，藉由使分散液之pH值降低至未達7，可降低黏度。如此，於黏度暫時上升至60 mPa・s以上後經過進行降低之步驟之分散液於產生黏度變化之過程中，或許由於粒子之表面彼此相互作用而緻密化進行，故粒子緻密，而分散液容易成為不含未反應物者。如此，藉由經由粒子表面調整步驟及濃縮步驟，可使「含矽化合物」(未反應物)降低至200 ppm以下。
進而，經過粒子表面調整步驟及濃縮步驟之二氧化矽粒子相較於未經該等步驟之粒子，具有細孔分佈狹窄、細孔容積較小之特徵。因此，使用該二氧化矽粒子之研磨組合物由於水溶性高分子未滲透至粒子內部而停留於粒子表面，故容易獲得高研磨速度與良好之研磨面。
[水置換步驟] 於水置換步驟中，將二氧化矽粒子分散液中之有機溶劑置換為水(純水)。本步驟可於分散液製備步驟後之適當階段實施。其中，較佳為於粒子表面調整步驟前實施。
水置換之方法只要將有機溶劑置換為水(純水)，則無特別限制。作為該方法，例如可列舉加熱置換法、減壓置換法、膜置換法等。其中，加熱置換法由於在其後連續進行粒子表面調整步驟，故較佳。該方法例如為藉由在加熱分散液而使有機溶劑蒸發之同時添加水，從而使液量成為一定並置換為水之方法。該方法於操作上較佳為於常壓下進行。再者，亦可不使液量一定而兼顧濃縮。 水置換於常壓下進行加熱之情形時，亦可於液溫實質上達到水之沸點(100℃)之時間點結束。但是，為了抑制微凝膠等之產生，較佳為控制為未達100℃(不沸騰)。其例如為維持90~96℃左右，於加熱特定時間之時間點結束之方法。
藉由上述製造方法所製造之二氧化矽粒子分散液及其所包含之二氧化矽粒子滿足上述分散液之二氧化矽粒子之要件。 [實施例]
以下，具體地對本發明之實施例進行說明。
＜二氧化矽粒子分散液＞ [合成實施例1] (分散液製備步驟) 將540.0 g四甲氧基矽烷(多摩化學工業(股)製造(以下相同))與180.0 g甲醇混合，製備原料溶液。於反應槽預先添加5,400 g混合有甲醇、水、氨之溶劑。該混合溶劑中之水之濃度為15質量%，氨為1質量%。一面調節液溫以使反應溶劑之溫度能夠保持於20℃，一面將原料溶液以均勻速度歷時25分鐘滴下至反應槽，獲得二氧化矽粒子濃度3.5質量%之二氧化矽粒子分散液。
(預濃縮步驟) 藉由加熱濃縮法將分散液製備步驟中獲得之分散液(二氧化矽粒子濃度3.5質量%)濃縮。具體而言，將分散液製備步驟中獲得之分散液於常壓下進行加熱，使有機溶劑及水蒸發，同時添加以使液量成為一定之方式預先製備之二氧化矽粒子分散液(二氧化矽濃度3.5質量%)，將分散液進行濃縮。
(水置換步驟) 一面於濃縮之分散液添加水，一面於常壓下藉由加熱置換法進行水置換。於液溫達到96℃之時間點，結束水置換步驟。
(粒子表面調整步驟) 水置換步驟結束後，一面於常壓下保持液溫96℃，一面於pH值7以上之條件下進行加熱處理。於該步驟中，亦添加與蒸餾去除之液量等量之水，保持系統內之二氧化矽濃度一定之狀態下繼續加熱30小時，將二氧化矽粒子調整為目標Sears數。
(濃縮步驟) 確認pH值低於7，停止水之添加，於常壓下、96℃下進行濃縮直至二氧化矽粒子濃度成為20質量%，製備二氧化矽粒子分散液A。
將粒子表面調整步驟開始時之分散液之pH值、濃縮步驟結束時之分散液之二氧化矽粒子濃度、pH值、Sears數Y、二氧化矽粒子之比表面積(SA)、粒子密度、黏度、過濾性、未反應物量、一次粒徑(SA換算)、平均粒徑(SEM(scanning electron microscope，掃描式電子顯微鏡)圖像解析短徑平均值)、粒子變異係數(CV值)、及2個連結粒子之含有率示於表1(以下之合成實施例及合成比較例亦相同)。再者，藉由以下之方法測定各種參數。
《分散液之二氧化矽粒子濃度》 使5 g樣品於150℃下乾燥1小時，根據乾燥後之質量算出固形物成分濃度。根據自該固形物成分濃度中減去將後述二氧化矽粒子之金屬元素含量換算成氧化物者與未反應物量所得之值，算出二氧化矽粒子濃度。
《二氧化矽粒子之Sears數Y》 Sears數Y係按照Sears之Analytical Chemistry 28 (1956), 12, 1981-1983.之記載，藉由使用氫氧化鈉之滴定進行測定。 具體而言，對150 g以使二氧化矽粒子濃度成為1質量%之方式利用純水稀釋者加入30 g氯化鈉，利用鹽酸將pH值調整為4.0後，利用0.1 N之氫氧化鈉水溶液滴定，以直至pH值9.0所需之量來表示(即，相對於1.5 g氧化矽量之0.1 N氫氧化鈉水溶液之滴定量)。再者，0.1 N氫氧化鈉水溶液之滴定使用自動滴定裝置，以0.1 ml/秒固定速度進行。
《二氧化矽粒子之比表面積》 比表面積(SA)係藉由比表面積測定裝置(Mountech公司製造之Macsorb-1200)採用氮吸附之BET法進行測定。再者，測定用試樣使用使二氧化矽粒子分散液於105℃下乾燥並製成粉末狀者。
《二氧化矽粒子之密度》 二氧化矽粒子之密度(TD )係藉由液相置換法(比重瓶法)，利用下述[式4]求出。再者，測定按照JIS Z 8807「固體之密度及比重之測定方法」進行。
TD =(W2-W1)/[V-(W3-W2)/ρe] [式4]
此處，W1為塞有栓之狀態之比重瓶之質量，W2為於比重瓶中裝有試樣並塞有該栓之狀態之質量，W3為用乙醇填滿裝有試樣之比重瓶並塞有該栓之狀態之質量，V為僅用乙醇填滿比重瓶並塞有該栓之狀態之體積，ρe為於該溫度下之乙醇之密度。 以下，對二氧化矽粒子之密度之測定法具體地進行敍述。
〈試樣之準備〉 將二氧化矽粒子分散液放入坩堝中，於150℃加熱板上使其乾燥。乾燥後，進而於300℃下加熱1小時，為了防止吸濕，於乾燥器內進行冷卻。繼而，自乾燥器中取出，利用研缽粉碎。將粉碎後之試樣約10 g供於測定。
〈試樣之測定〉 利用乙醇洗淨25 ml比重瓶及其栓，並乾燥。對該比重瓶塞栓，利用天平稱量，將該質量設為W1。繼而，將以上述方式準備之試樣放入比重瓶中，塞栓後利用天平稱量，將該質量設為W2。於裝有試樣之比重瓶將20 ml乙醇放入比重瓶中，於0.02 MPa以下脫氣30分鐘。脫氣後，裝滿乙醇，於未塞栓之狀態下，放入至25℃之恆溫槽30分鐘。繼而，自恆溫槽取出比重瓶，塞栓，擦拭溢出之乙醇，利用天平稱量，將該質量設為W3。 於僅用乙醇填滿比重瓶之狀態下，對液溫進行測定。繼而，對比重瓶塞栓，擦拭溢出之乙醇，利用天平稱量，根據該溫度下之乙醇密度ρe(文獻值)求出比重瓶之體積(V)。 將所獲得之值代入上述式[4]中，求出二氧化矽粒子之密度(TD )。
粒子密度(緻密度)之判定係藉由以下之基準進行。 《粒子密度(緻密度)判定法》 ○：1.80 g/cm3 以上 Δ：1.70 g/cm3 以上且未達1.80 g/cm3 ×：未達1.70 g/cm3
《分散液之黏度》 使用流變計(HAAKE公司製造之RS3000)，於溫度25℃、剪切速率100 s-1 之條件下進行測定。再者，二氧化矽濃度20質量%換算黏度係指不改變某二氧化矽濃度之二氧化矽粒子分散液之pH值而調整為二氧化矽粒子濃度20質量%進行測定時之黏度。
黏度之判定係藉由以下之基準進行。 《黏度判定法》 ○：30 mPa・s以下 Δ：超過30 mPa・s且40 mPa・s以下 ×：超過40 mPa・s
《分散液之過濾性》 過濾性係將Advantec東洋公司製造之過濾器(DISMIC-25HP045AN)安裝於50 ml之注射器之前端，測定3.5 kg之負荷下進行過濾時之通液量。
過濾性之判定係藉由以下之基準進行。 《過濾性判定法》 ○：30 g以上 Δ：25 g以上且未達30 g ×：未達25 g
《二氧化矽粒子之金屬元素含量》 二氧化矽粒子中之鹼金屬、鹼土類金屬、Fe、Ti、Zn、Pd、Ag、Mn、Co、Mo、Sn、Al、Zr之含量、Cu、Ni、Cr之含量、及U、Th之含量係利用氫氟酸溶解二氧化矽粒子，加熱而去除氫氟酸後，視需要加入純水，針對所獲得之溶液，使用ICP-MS感應耦合電漿質量分析裝置(Agilent公司製造 7900s)進行測定。
《分散液中之未反應物量》 使用小型超離心機(日立工機股份有限公司製造 CS150GXL)，將分散液於設定溫度10℃下，以1,370,000 rpm(1,000,000 G)進行30分鐘離心處理。藉由ICP發光分析裝置(島津製作所股份有限公司製造 ICPS-8100)將該處理液之上清液中存在之除二氧化矽粒子以外之「含矽化合物」(未反應物)作為Si進行測定。根據該測定值換算成分散液中之SiO2 濃度。
《二氧化矽粒子之一次粒徑》 二氧化矽粒子之基於比表面積(SA)之一次粒徑(d)將粒子密度(ρ)設為2.20 g/cm3 ，藉由下述式[5]求出。 再者，比表面積係如上所述般藉由氮吸附之BET法求出者。
d=6000/(ρ・SA)=2727/SA[nm] [5]
《二氧化矽粒子之平均粒徑(SEM圖像解析)》 拍攝二氧化矽粒子之電子顯微鏡照片，對任意100個粒子求出短徑。詳細而言，求出以最小面積包圍各粒子之矩形，將短邊之長度設為粒子之短徑。將該平均值設為二氧化矽粒子之平均粒徑(Dx)。
《二氧化矽粒子之粒徑變異係數》 藉由下式求出。再者，求出粒徑變異係數(CV值)時之各粒徑及平均粒徑使用藉由上述電子顯微鏡照片求出者。
[數1]
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《二氧化矽粒子之一次粒子之真球度》 拍攝電子顯微鏡照片，對任意100個粒子分別求出其最大直徑(DL )和與該最大直徑正交之短徑(DS )之比(DS /DL )之平均值，將其設為真球度。再者，真球度根據未連結之粒子算出。
《連結粒子之比率》 拍攝二氧化矽粒子之電子顯微鏡照片，針對任意100個粒子確認有無連結，分為未連結者、連結有2個者、連結有3個以上者，對各粒子之個數進行計數，算出連結有2個者相對於全部粒子數之比率。
[合成實施例2] 將粒子表面調整步驟之加熱時間設為37小時，除此以外，以與合成實施例1相同之方式製備二氧化矽粒子分散液B。
[合成實施例3] 將粒子表面調整步驟之加熱時間設為12小時，除此以外，以與合成實施例1相同之方式製備二氧化矽粒子分散液C。
[合成實施例4] 將水置換步驟結束時之液溫設為於常壓下100℃，除此以外，以與合成實施例1相同之方式製備二氧化矽粒子分散液D。
[合成實施例5] 於分散液製備步驟中，調節液溫以使反應溶劑之液溫能夠保持於15℃，除此以外，以與合成實施例1相同之方式製備二氧化矽粒子分散液E。
[合成實施例6] 於分散液製備步驟中，調節液溫以使反應溶劑之液溫能夠保持於25℃，除此以外，以與合成實施例1相同之方式製備二氧化矽粒子分散液F。
再者，於任一合成實施例中，二氧化矽粒子中之鹼金屬、鹼土類金屬、Fe、Ti、Zn、Pd、Ag、Mn、Co、Mo、Sn、Al、Zr各者之含量均未達0.1 ppm，Cu、Ni、Cr各者之含量均未達1 ppb，U、Th各者之含量均未達0.3 ppb。又，二氧化矽粒子之一次粒子之真球度為0.80~1.00。
[合成比較例1] 不進行粒子表面調整步驟及濃縮步驟，除此以外，以與合成實施例1相同之方式獲得二氧化矽粒子分散液G。
[合成比較例2] 不進行粒子表面調整步驟及濃縮步驟，除此以外，以與合成實施例4相同之方式獲得二氧化矽粒子分散液H。
[合成比較例3] 粒子表面調整步驟結束後，於濃縮步驟中，添加氨水使pH值成為7以上(pH值7.5~8.0)，除此以外，以與合成實施例4相同之方式獲得二氧化矽粒子分散液I。
[合成比較例4] 將粒子表面調整步驟之加熱時間設為60小時，除此以外，以與合成實施例1相同之方式製備二氧化矽粒子分散液J。
[合成比較例5] 將粒子表面調整步驟之加熱時間設為0.5小時，除此以外，以與合成實施例1相同之方式製備二氧化矽粒子分散液K。
[合成比較例6] 將原料溶液滴下至反應槽20分鐘，除此以外，以與合成實施例6相同之方式製備二氧化矽粒子分散液L。
再者，於任一合成比較例中，二氧化矽粒子中之鹼金屬、鹼土類金屬、Fe、Ti、Zn、Pd、Ag、Mn、Co、Mo、Sn、Al、Zr各者之含量均未達0.1 ppm，Cu、Ni、Cr各者之含量均未達1 ppb，U、Th各者之含量均未達0.3 ppb。又，二氧化矽粒子之一次粒子之真球度為0.80~1.00。
＜研磨組合物＞ [實施例1] 將二氧化矽粒子分散液A與水溶性高分子a(羥乙基纖維素(分子量350000))以表2所表示之比率進行混合，製備二氧化矽粒子濃度0.45質量%之研磨組合物A-1。再者，於研磨組合物中調配有0.02質量%氨。
[實施例2] 使用二氧化矽粒子分散液B，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物B。
[實施例3] 使用二氧化矽粒子分散液C，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物C。
[實施例4] 使用二氧化矽粒子分散液D，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物D。
[實施例5] 使用水溶性高分子b(聚乙烯醇(分子量80000))，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物A-2。
[實施例6] 變更水溶性高分子a之調配比，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物A-3。
[實施例7] 變更水溶性高分子a之調配比，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物A-4。
[實施例8] 使用二氧化矽粒子分散液E，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物E。
[實施例9] 使用二氧化矽粒子分散液F，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物F。
[比較例1] 使用二氧化矽粒子分散液G，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物G。
[比較例2] 使用二氧化矽粒子分散液H，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物H。
[比較例3] 使用二氧化矽粒子分散液I，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物I。
[比較例4] 使用二氧化矽粒子分散液J，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物J。
[比較例5] 使用二氧化矽粒子分散液K，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物K。
[比較例6] 使用二氧化矽粒子分散液L，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物L。
[比較例7] 不調配水溶性高分子a，除此以外，以與實施例1相同之方式製備研磨組合物M。
於表2中示出研磨組合物之組成、pH值、平均凝集粒徑、研磨特性(研磨速度、平滑性、缺陷)之判定。再者，各測定值係藉由以下方法求出。
《平均凝集粒徑》 使用Malvern Panalytical公司製造之Zetasizer Nano ZS，藉由動態光散射法進行測定。將測得之Z平均值設為研磨組合物中之二氧化矽粒子之平均粒徑(平均凝集粒徑)。測定樣品於研磨組合物之二氧化矽濃度高於0.5質量%時，以不改變pH值之方式用氨水稀釋至0.5質量%進行測定。但是，於二氧化矽濃度低於0.5質量%之情形時，直接進行測定。
＜研磨組合物之評價＞ 1.研磨速度 使用研磨用基板(晶體結構為1.0.0之單晶矽晶圓)，設置於研磨裝置(Nano Factor(股)製造之NF300)，於研磨墊polytexP103、研磨荷重0.05 MPa、工作台轉速50 rpm、主軸速度50 rpm下，以100 ml/分鐘之速度對上述研磨組合物(A~M)進行5分鐘研磨用基板之研磨。其後，利用純水洗淨並風乾。藉由以下之基準評價該基板之研磨速度。
《研磨速度判定法》 ：超過25 nm/分鐘 Δ：20~25 nm/分鐘 ×：未達20 nm/分鐘
2.研磨面之狀態 使用掃描式白色干涉儀(Zygo New View 7300)觀察所獲得之研磨基板之研磨表面於波長50~500 μm下之起伏，藉由以下之基準(起伏)評價表面平滑性。
《平滑性判定法》 ○：起伏未達0.5 nm Δ：起伏為0.5 nm以上且未達1.0 nm ×：起伏為1.0 nm以上
使用雷射顯微鏡(KEYENCE股份有限公司製造之VK-X250)確認於研磨基板產生之刮痕等缺陷之程度，藉由以下之基準評價缺陷。
《缺陷判定法》 ○：幾乎未確認到缺陷 Δ：略確認到缺陷 ×：廣範圍地確認到缺陷
[表1]
Figure 108111410-A0304-0001
[表2]
Figure 108111410-A0304-0002
繼而，針對上述合成實施例1~6及合成比較例1~6，藉由上述[式1]求出每一個粒子換算之Sears數y。又，對是否落入y=(2.92×10-17 ×d-6.60×10-16 )±5×10-17 (d：基於比表面積之一次粒徑)之範圍內進行判定。 將其結果示於表3及圖1。
[表3]
Figure 108111410-A0304-0003
圖1係表示於合成實施例與合成比較例中製造之二氧化矽粒子之平均一次粒徑與Sears數y之關係之圖。

Claims (11)

  1. 一種二氧化矽粒子分散液，其特徵在於：含有滿足下述(a)~(d)之要件之二氧化矽粒子：(a)基於藉由氮吸附之BET法求出之比表面積所換算之一次粒徑為5~300nm(b)粒徑變異係數為10%以下(c)Sears數Y為10.0~12.0(d)連結2個二氧化矽粒子而得之粒子占全部二氧化矽個數之10%以上。
  2. 如請求項1之二氧化矽粒子分散液，其中上述二氧化矽粒子之每一個粒子換算之Sears數y處於(2.92×10-17×d-7.10×10-16)≦y≦(2.92×10-17×d-6.10×10-16)(d為基於藉由氮吸附之BET法求出之比表面積(SA[m2/g])所換算之一次粒徑[nm])之範圍。
  3. 如請求項1之二氧化矽粒子分散液，其中上述連結2個二氧化矽粒子而得之粒子占全部二氧化矽個數之20%以上。
  4. 如請求項1之二氧化矽粒子分散液，其中上述二氧化矽粒子之藉由比重瓶法測得之密度為1.80g/cm3以上。
  5. 一種研磨組合物，其特徵在於：其係含有二氧化矽粒子及水溶性高分子者，且上述二氧化矽粒子滿足下述(a)~(c)之要件：(a)基於藉由氮吸附之BET法求出之比表面積所換算之一次粒徑為5~300nm(b)粒徑變異係數為10%以下(c)Sears數Y為10.0~12.0。
  6. 如請求項5之研磨組合物，其中相對於上述研磨組合物之總量調配有0.001~10質量%之上述水溶性高分子。
  7. 如請求項5之研磨組合物，其中上述二氧化矽粒子形成平均粒徑為10~1000nm之凝集體。
  8. 如請求項5之研磨組合物，其中上述水溶性高分子係選自水溶性纖維素、水溶性乙烯基聚合物、及多元醇高分子之任一者中之至少1種高分子。
  9. 一種二氧化矽粒子分散液之製造方法，其包括：分散液製備步驟，其使烷氧基矽烷水解及縮聚，製備包含基於藉由氮吸附之BET法求出之比表面積之一次粒徑為5~300nm、且粒徑變異係數為10%以下之二氧化矽粒子之分散液；粒子表面調整步驟，其於pH值7以上之條件下對上述分散液進行加熱，而將二氧化矽粒子之Sears數Y調整為10.0~12.0；及 濃縮步驟，其於未達pH值7之條件下將上述粒子表面調整步驟中獲得之分散液濃縮。
  10. 如請求項9之二氧化矽粒子分散液之製造方法，其中於上述粒子表面調整步驟中，於上述分散液所包含之分散媒體不沸騰之條件下進行加熱。
  11. 如請求項9之二氧化矽粒子分散液之製造方法，其中於上述濃縮步驟中，藉由在不使上述分散液所包含之分散媒體沸騰之條件下加熱而進行濃縮。
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