TW200300169A

TW200300169A - Silica particles for polishing and a polishing agent

Info

Publication number: TW200300169A
Application number: TW091133160A
Authority: TW
Inventors: Kaiuhiro Nakayama; Michio Komatsu; Akira Nakashima
Original assignee: Catalysts & Chem Ind Co
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2003-05-16
Also published as: US6652612B2; TWI247795B; US20030089045A1

Description

200300169 A 7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製五、發明説明（1 ) 【發明所屬之技術領域】本發明係有關爲使基板平坦化，特別於半導體集成電路之金屬配線層形成中含有用之硏磨用二氧化矽粒子及該硏磨用粒子之硏磨材料。【先前技術】電腦，各種電子機器中被利用各種集成電路，被期待此等伴隨小型化，高性能化之電路高密度化與高性能化者。其中，半導體集成電路其先行技術中係爲提高半導體集成電路之集成度而使用多層配線，此多層配線一般於聚矽氧等基板上形成做爲第1絕緣膜之熱氧化膜後，形成由鋁膜等所成之第1配線層，此上面藉由CVD法或底漆CVD法後，被覆二氧化矽膜，氮矽膜等層間絕緣膜，此層間絕緣膜上藉由SOG法形成爲平坦化該層間絕緣膜之二氧化矽絕緣膜，於必要時更被覆第2絕緣膜於此二氧化矽絕緣膜後，藉由形成第2配線層後，被製造之。該鋁膜所成之配線於形成多層配線之濺射時其鋁等配線被氧化後抵抗値增大後引起導電不良。又，無法縮小配線幅，因此，形成高密度集成電路上受限。更且，近來耐磨牢度線，數據通路線類之長距離配線中，伴隨基板單位尺寸增大而增大配線抵抗造成電氣信號之傳播延遲時間（RC延遲時間=抵抗X容量）增大之問題點。因 (請先閱讀背面之注意事項\^'寫本頁) 裝· 訂線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 200300169 A7 B7 五、發明説明（2 ) 此，務必以更低抵抗材料取代配線之問題出現。 (請先閲讀背面之注意事項^^寫本頁) 先行中，被提出以Cii配線取代Al，A1合金之配線者，如：預先於基板絕緣膜上形成配線溝後，藉由電解電鍍法， CVD法等形成Cu配線之公知方法者。此銅等之配線模式形成中，藉由乾洗之加工極爲困難，因此，適用化學機械硏磨方法（以下稱CMP)之波形花紋加工者，預先形成配線溝於基板上之絕緣膜後，藉由電解電鍍法，CVD法等將銅埋入配線溝後，藉由CMP 進行上端面之硏磨後，平坦化之後形成配線。如：聚矽氧晶圓等基材上進行配線層間膜（絕緣膜）之成膜後，於其配線層間膜（絕緣膜）上形成金屬配線用之溝圖案後，必要時藉由濺射法等形成TaN等隔離金屬層後，再藉由CVD法等進行金屬配線銅的成膜。其中，設置TaN等隔離金屬層時，可防止降低伴隨對於層間絕緣膜之銅，不純物等的擴散，侵散之層間絕緣膜之絕緣性等，且，可提高層間絕緣膜與銅之粘合性者。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製藉由CMP硏磨去除溝內以外成膜之不要的銅及隔離金屬層（稱犧牲層）之同時儘可能使上表面進行平坦化，殘留金屬膜於溝內後，形成銅之配線，電路模式。 CMP通常搭載硏磨塡料於具有旋轉機構之圓形壓板上，由硏磨塡料中心上部滴入硏磨材料供與狀態下旋轉被硏磨材料，進行加重之同時接觸硏磨塡料後，硏磨去除共同面之上部部份之銅及隔離金屬者。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 200300169 A7 ____B7_ 五、發明説明（3 ) 被硏磨材料表面存在有形成底層絕緣膜之配線用溝圖案所引起之段差（凹凸），因此，主要硏磨去除凸除之同時進行硏磨至共同面後，被期待做成平坦硏磨面者。 CMP所使用之硏磨材料通常由二氧化矽、氧化鋁等金屬氧化物所成之平均粒徑爲200 nm之球狀硏磨用粒子與爲加速配線，電路用金屬之硏磨速度之氧化劑，有機酸等添加劑及純水等溶媒所構成者。藉由該生行技術之二氧化矽，氧化鋁等硏磨用粒子之硏磨時，硏磨後於被硏磨材料表面出現殘留傷痕，線等刮傷，產生新的問題點。特開平9-3 24 1 74號公報中，揭示做爲抑制刮傷產生之硏磨用粒子者爲含有有機聚合物骨架及分子內具有至少1 個碳原子之該有機聚合物骨格中直接化學結合矽原子之有機矽之聚矽氧烷骨架，構成該有機矽氧烷骨架之Si02量爲25重量％以上之有機質無機質複合體粒子者。該有機質無機質複合體粒子依其具有聚矽氧烷骨架含 SiCh量其粒子硬度有所不同，當有機聚合物含量多，SiCh含量少時，則刮傷較少，惟，硏磨速度減緩。反之，有機聚合物含量少，SiOa含量多時，硏磨速度將加快，惟，極易出現刮傷。而，在不產生刮傷範圍下，SiCh含量即使再多，仍未能取得足夠之硏磨速度之問題點成爲一大阻礙。【發明內容】本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）— (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) -裝_ 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 200300169 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（4) 本發明目的係爲提供一種抑制上述之刮傷產生，充份硏磨速度下可使基板表面呈平坦硏磨之硏磨用粒子以及含有該硏磨用粒子所成之硏磨材料者。本發明硏磨用二氧化矽粒子之特徵爲該平均粒徑爲 5〜3 00nm，碳含量爲0.5〜5重量％者。該硏磨用二氧化矽粒子其1 〇%壓縮彈性率爲 5 0 0〜3 000kgf/mm2者宜。又，該硏磨用二氧化砂粒子之Na 含量其做爲Na者以lOOppm以下者宜。本發明硏磨材料以含有該硏磨用二氧化矽粒子所成者爲其特徵。【實施方式】 [硏磨用粒子] 本發明相關之硏磨用二氧化矽粒子之平均粒徑依其所需硏磨速度、硏磨精度等而異，一般爲5〜3 00nm者宜，特別以10〜200nm爲更佳。當平均粒徑低於5nm時，則二氧化矽粒子分散液之安定性將不足，且，粒子徑太小無法取得充份之硏磨速度。當平均粒徑大於3 00nm時，則依其基板或絕緣膜種類殘留刮痕（刮傷）無法取得足夠之平滑硏磨用二氧化矽粒子中碳含量以0.5〜5重量％爲宜，特別以0.7〜4重量％爲較佳。當碳含量低於〇.5重量％時，則無碳源之烷氧基殘基，促進矽氧烷結合後，粒子變硬，（本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項3寫本頁) -裝· 訂線· 200300169 A7 B7 五、發明説明（5 ) 彈性率變高），因此硏磨速度變快，惟殘留刮痕，硏磨面平滑性不足。反之，碳含量大於5重量％時，烷氧基殘基變多，粒子變得較柔軟，（彈性率變低），無法取得足夠之硏磨速度。硏磨用二氧化矽粒子其10%壓縮性率爲5 00〜3 OOkgf/ mm2者宜，更佳者爲600〜2000kgf/mm2。當10%壓縮彈性率低於5 00kgf/mm2時，粒子變柔軟，而無法取得理想硏磨速度。10%壓縮彈性率大於3 000kgf/mm2時，則粒子變硬，硏磨速度加快，卻殘留刮傷，造成硏磨面平滑性不足。本發明所採用1 〇%壓縮彈性率之評定方法如下。1 〇% 壓縮彈性率刮用微小壓縮試驗機（島津製作所製·· MCTM-200)做爲測定器，以粒子經爲D之1個微小粒子做爲試料使用，以一定負荷速度負荷載重於試料上，壓縮變位呈粒徑之10%爲止進行粒子之變形，求取10%變位時之荷重及壓縮變位（mm)，使粒徑及所取得壓縮荷重，壓縮變位代入下式後計算求取之。 K= (3/V2) X F X S_3/2 x D.1/2 、其中，K: 10%壓縮彈性率（kgf/mm2) F:壓縮荷重（kgf) S:壓縮變位（mm) D :粒子徑（m m) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）一9- (請先閲讀背面之注意事項寫本買) -裝線經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 200300169 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（6) 本發明硏磨用二氧化矽粒子之粒徑爲5〜3 OOnm之極小値者，該測定器之測定上出現困難，即使可以測定，亦可無法取得精度之慮。因此，後述實施例中除特別加大粒徑之外，與硏磨二氧化砂粒子相同條件下進行調製，於1 0 5 °C下乾燥24小時之粒子選取1〇個粒徑爲2〜3 μπι之粒子後，針對此，所測定之平均値做爲硏磨用二氧化矽粒子之1 〇% 壓縮彈性率値使用之。該硏磨用二氧化矽粒子中Na含量於Si02中做爲Na者爲1 〇 0 p p m以下，較佳者爲5 0 p p m以下，特別以2 0 p p m以下爲最佳。當Na含量大於lOOppm時，殘存Na於使用二氧化矽硏磨之基板中，此Na將引起形成於半導體基板之電路的絕緣不良，出現電路之短路，降低絕緣用所設定膜（絕緣膜）之誘電率，增加金屬配線中之阻抗，造成應答速度減緩，增加消耗電力等。且，Na離子移動（擴散）後，使用條件，長期使用時將產生上記不良點。 [硏磨用二氧化矽粒子之調製] 做爲本發明硏磨用二氧化矽粒子之製造方法者如：上述之碳含量，較佳者只要取得具所定之10%壓縮彈性率之粒子即可，別無限定。特別以本申請人之特開平1 1-61043 號公報所揭示之取得短纖維狀二氧化矽之中間過程中所取得之平均粒徑5〜3 OOnm之單分散二氧化矽粒子之製造方法爲理想者。本紙張尺度適用中國國家標準了CNS ) A4規格（210X297公釐）~ (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 裝· 訂 -線 200300169 A7 _B7_ 五、發明説明（7 ) 又，特開平9 - 5 9 3 8 4號公報所揭示之聚有機矽氧烷微粒子之製造方法同法取得之平均粒徑5〜300nm之粒子製造方法亦可適用之。以下代表具體例之硏磨用二氧化矽粒子製造方法。硏磨用二氧化矽粒子係使1種或2種下記一般式[1 ]所示之烷氧基矽烷進行水解後，必要時以15〇°C以下之溫度進行熱水處理後取得之。

XnSi (OR) 4-n [1] 式中，X爲氫原子，氟原子，碳數1〜8之烷基，芳基或乙烯基者，R爲氫原子，碳數1〜8之烷基，芳基或乙烯基，h 爲〇〜3之整數。做爲一般式[1 ]所代表之烷氧基矽烷例者如：四甲氧基矽烷，四乙氧基矽烷，四異丙氧基矽烷，四丁氧基矽烷，四辛基矽烷，四三甲氧基矽烷，甲基三乙氧基矽烷，甲基三異丙氧基矽烷，乙基三甲氧基矽烷，乙基三乙氧基矽烷，乙基三異丙氧基矽烷，辛基三甲氧基矽烷，辛基三乙氧基矽烷，乙烯基三甲氧基矽烷，乙烯基三乙氧基矽烷，苯基三甲氧基矽烷，苯基三乙氧基矽烷，三甲氧基矽烷，三乙氧基矽烷，三異丙氧基矽烷，氟三甲氧基矽烷，氟三乙氧基矽烷，二甲基二甲氧基矽烷，二甲基二乙氧基矽烷，二乙基二甲氧基矽烷，二乙基二乙氧基矽烷，二甲氧基本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）—η η (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) .裝· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 200300169 A7 B7 五、發明説明（8 ) 矽烷，二乙氧基矽烷，二氧二甲氧基矽烷，二氟二乙氧基矽烷，三氟甲基三甲氧基矽烷，三氟甲基三乙氧基矽烷等例。此氧烷基矽烷之水解係於水，有機溶媒及觸媒之存在下進行者。做爲有機溶媒例者如：醇類，酮類，醚類，酯類等例，更具體例如：甲醇，乙醇，丙醇，丁醇等醇類，丁酮，甲基異丁酮等酮類，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，醋酸甲酯，醋酸乙酯，乳酸甲酯，乳酸乙酯等酯類被使用之 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) -裝. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製做爲觸媒例者可使用如··氨，胺，鹼金屬氫化物，季鏡化合物，胺系偶合劑等，鹽基性所代表化合物者。又，做爲觸媒者亦可使用鹼金屬氫化物者，惟，因促進該烷氧基矽烷之烷氧基水解後，取得之粒子中所殘存烷氧基（碳）減少，1〇%壓縮彈性率大於5〇〇〇1<：§£/1111112之高率，硏磨速度雖高，卻造成刮傷，更造成&含量過高之問題點。談院氧基矽院水解時所需之水量以1莫耳構成院氧基矽烷之Si-OR基之0.5〜50莫耳者宜，較佳者爲卜25莫耳之量爲理想者。又，觸媒爲i莫耳烷氧基矽烷之〇 OWq莫耳，更佳者爲0.01〜0.8莫耳進行添加之。該烷氧基矽烷之水解係於常壓下，所使用溶媒沸點以下之溫度，較佳者爲低於沸點5〜丨〇它之溫度下進行之，而 *1Τ 線 200300169 A7 B7_ 五、發明説明（9 ) 使用高壓鍋等耐熱耐壓容器時，亦可於高於此溫度下進行之。於上述條件下進行水解時，其烷氧基矽烷之縮聚爲三次元進行後，可取得具有5〜3 00n m粒徑之硏磨用二氧化矽粒子者。於取得粒子之存在下再次進行該烷氧基矽烷水解後，可取得更大，或粒子經分佈均勻之硏磨用二氧化矽粒子者。更可於必要時，以150°C以下之溫度進行所生成二氧化矽粒子之水熱處理。進行此水熱處理後可降低所期待之碳含量，提高所期待之10%壓縮彈性率。該水熱處理溫度大於150°C時，特別是大於250°C則依共存氨等濃度，可取得非單分散粒子，連接數個粒子以上 2次元之短纖維狀二氧化矽粒子者。此短纖維狀二氧化矽粒子做爲硏磨材料使用後，雖出現刮傷，卻可抑制凹陷（過硏磨）者。 [硏磨材料] 本發明硏磨材料係該硏磨用二氧化矽粒子分散於分散媒者。做爲分散媒者，一般以水使用之，而，必要時可使用甲醇，乙醇，異丙醇等醇類，其他可使用醚類，酯類，酮類等水溶性有機溶媒者。硏磨材料中硏磨用二氧化矽粒子之濃度爲2〜5〇重量％者宜，更佳者爲5〜30重量％。當濃度低於2重量％時，藉本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）—13一 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝- 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 200300169 A7 B7 五、發明説明（10) 由基材、絕緣膜之種類其濃度太低，造成硏磨速度緩慢，出現生產性問題。二氧化矽粒子濃度大於5 0重量％時，則硏磨材料之安定性不足，更無法提昇硏磨速度、硏磨效率，又，爲進行硏磨處理於供與分散液之步驟中出現乾燥物生成後之附著者成刮傷產生之原因。本發明硏磨材料依被硏磨材料種類而異，必要時，可添加先行公知之過氧化氫，過醋酸，過氧化尿素等此等混合物後使用之。添加此過氧化物等使用後，被硏磨材料爲金屬時，可有效提昇硏磨速度。又，必要時，可添加硫酸，硝酸，磷酸，氟酸等酸，或此等酸之鈉鹽，鉀鹽，銨鹽，及此等混合物等使用之。此時，複數材料質之被硏磨材料進行硏磨時，藉由特定成份之被硏磨材料之硏磨速度忽快、忽慢，最後可取得平坦之硏磨面者。做爲其他添加劑例者如：形成不動態層或溶解抑制層於金屬被硏磨材料表面後，爲防止基材之浸蝕可使用咪唑，苯並三唑，苯並噻唑等。又，爲擾亂該不動態層亦可使用檸檬酸，乳酸，醋酸，草酸，酞酸，檸檬酸等有機酸或此等有機酸鹽等絡合物形成材料者。爲提昇硏磨材料漿料之分散性、安定性可適當選取陽離子系、陰離子系、非陰子系，兩性系界面活性劑進行添加者。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項3寫本頁) 裝· 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 14- 200300169 A7 _B7_ 五、發明説明（11) 更爲提高該各添加劑之效果，必要時可添加酸或鹽，調整硏磨材料漿料之pH。本發明硏磨用二氧化矽粒子具有含所定量碳之彈性，因此，含此硏磨粒子所成之硏磨材料易於調節硏磨速度之同時，不會產生刮傷（刮痕），可使基板表面極爲平坦、且，平滑之硏磨者。更且，此二氧化矽粒子實質上未含 Na，因此，不會附著Na於硏磨之半導體基板、氧化膜表面上，因此，對於基板之平坦化，特別是半導體集成電路中金屬配線層之形成等爲特別有用者。 [實施例] [實施例1] (硏磨用二氧化矽粒子（A)之製造）將l39.lg純水與169.9g甲醇所混合之混合溶媒保持於 6〇°C，此中以20小時時間同時進行添加2982.5g之24 5 0g四乙氧基矽烷（多摩化學（股份）製：乙基矽酸酯28， Si02:28重量％)之水-醇溶液（水/醇（重量比：2/8)混合溶媒中溶解532.5g四乙氧基矽烷者）以及596.4g濃度0.25 重量％之氨水（觸媒/烷氧基矽烷之莫耳比=0.034)。添加完成後，更於溫度下進行3小時熟化。之後，以超過濾膜幾乎完全去除未反應之四乙氧基矽烷、甲醇、氨後，以雙離子交換樹脂進行精製後，再以超過濾膜進行濃縮，取得固形份濃度20重量％之硏磨用二氧化矽粒子（A)之分散液本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）Ί ^ 一丄!3- (請先閱讀背面之注意事項一?%寫本頁) 裝· 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 200300169 A7 B7 五、發明説明（12) 。測定硏磨用二氧化矽粒子（A)之平均粒徑、碳含量、

Na含量後，結果如表1所示。 (10%壓縮彈性率測定用粒子（A，）之調製）將混合139. lg純水與16 9.9g甲醇之混合溶媒保持於60 °C,此中，一次加入與該實施例1相同組成之298.3g四乙氧基矽烷之水-甲醇溶液（實施例1之1/10量）與59.6g 0.25重量％氨水（實施例1之1/10量）後，持續攪拌10小時後，進行調合晶種粒子。10個小時後，以18個小時添加殘餘之四乙氧基矽烷之水-甲醇混合溶液（2684.3g)與0.25重量％之氨水（ 5 3 6.8g)。結束添加後，更於此溫度下進行3小時熟化。之後，以超過濾膜完全去除四乙氧基矽烷、甲醇、氨後，以兩離子交換樹脂進行精製，再以超過濾膜進行濃縮後，取得固形份濃度20重量％之10%壓縮彈性率測定用粒子（A’）之分散液。再將分散液進行遠心分離，於1051下進行乾燥1晚，針對粒徑2〜之粒子進行測定10%壓縮彈性率，結果示於表1。 (硏磨） (1) 硏磨材料於500g硏磨用二氧化矽粒子（A)之分散液中混合 3 3 3 8濃度30重量％之過氧化氫，5§草酸銨及162§之水後，進行調製10重量％之粒子濃度，10重量％過氧化氫，〇·5 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝_ 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公釐）一 16 — 200300169 Α7 Β7 經濟部智慧財產局Κ工消費合作社印製五、發明説明（13) 重量％草酸銨之硏磨材料（A)。 (2) 硏磨用基板做爲絕緣膜之氮化矽所成絕緣膜（厚度0.2 y m)表面上被層合二氧化矽所成之絕緣膜（厚度0.4ym)，更於氮化矽所成之絕緣膜（厚度〇.Um)依序所形成之聚矽氧晶圓（8 inch晶圓）基板上進行塗佈正型光致抗蝕劑後，進行0.3 y m之線與空間曝光處理。再以四甲銨水解物 (TMAH)顯像液去除曝光部份。再利用CF4與CHF3之混合氣體於下層絕緣膜形成圖案後，藉由02底漆去除光阻後，形成寬（Wc)爲〇.3ym，深度〇.6ym之配線溝。於形成此配線溝之基板上以CVD法進行薄層銅（Cu)之成膜，更以電界電鍍法進行成膜之絕緣膜上銅層（犧牲層）總厚度爲 0.2ym之銅進行成膜，準備硏磨用基板。 (3) 硏磨試驗利用硏磨用基板設於硏磨裝置（Nanofacter (股份）製： NF 3 00)後，以基板加重5psi，平板旋轉速度50rpm，主軸速度60rpm，使該硏磨材料（A)以60J /分鐘之速度下，進行硏磨至無絕緣膜上之犧牲層（厚度〇·2μηι)爲止。又，觀察硏磨表面後，依以下基準評定表面之平滑性，結果如表1所示。〇：僅出現極小刮傷。 (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) I· 裝· 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 200300169 A7 B7 五、發明説明（14) △:出現廣範圍小刮傷。 X ：出現大刮傷。 [實施例2] (硏磨用二氧化矽粒子（B)之製造及硏磨）實施例1中，除以乙醇取代甲醇使用之外，與實施例1 同法取得固形份濃度20重量％之硏磨用二氧化矽粒子（B) 之分散液。使用硏磨用粒子（B)之分散液之外，與實施例1同法調製硏磨材（B)。再將相同於實施例1所使用之硏磨用基板同法進行硏磨後，硏磨所需時間爲8 6秒者。 (10%壓縮彈性率測定用粒子（B，）之調製）於實施例1之10°/。壓縮彈性率測定用粒子（A，）之調製中，除以乙醇取代甲醇之使用外，同法調製i 〇 %壓縮彈性率測定用粒子（B’）。 [實施例3] (硏磨用二氧化矽粒子（C)之製造及硏磨）實施例1中，除使用596.4g之0.06重量％氨水（觸媒/ 院氧基政焼之莫耳比= 0.0082)取代596.4g之濃度0.25重量％氨水之外，與實施例1同法取得固形份濃度2 0重量％之硏磨用粒子（C )之分散液。使用硏磨用粒子（c )分散液之外與實施例1同法調製硏磨材（C)。再與相同於本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X：Z97公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) -裝· 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 18 200300169 A7 —^ B7 五、發明説明（15) 實施例所使用之硏磨用基板同法進行硏磨後，硏磨所需時間爲1 2 0秒者。 (10%壓縮彈性率測定用粒子（C，）之調製）實施例1之1 〇。/。壓縮彈性率測定用粒子（a ’）調製中，以0.06重量％氨水取代0.25重量％氨水使用之外，同法進行調製10%壓縮彈性率測定用粒子（C，）。 [實施例4] (硏磨用二氧化矽粒子（D )之製造及硏磨）將混合139. lg純水與169.9g甲醇之混合溶媒保持於60 °C，於此同時以20個小時進行添加2964g之479.3g四乙氧基矽烷（多摩化學（股份）製：乙基矽酸酯2 8，S i Ο 2 : 2 8 重量％ )與34.7g甲基三甲氧基矽烷（信越化學製（股份） :8丨〇2:44重量％)混合物之2450§水-甲醇溶液（水/甲醇 (重量比：2/8)混合溶媒中所溶解者）以及596.4g濃度0.25 重量％氨水（觸媒/烷氧基矽烷莫耳比=0.034)。添加結束後，更於此溫度進行3小時熟化。之後，以超過濾膜完全去除未反應之四乙氧基矽烷、甲醇、氨後，以雙離子交換樹脂進行精製後，再以超過濾膜進行濃縮，取得固形份濃度 20重量％之硏磨用二氧化矽粒子（D)分散液。除使用硏磨用粒子（D)分散液之外，與實施例1同法調製硏磨材（D)。再使用相同於實施例1所使用之硏磨用本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）^ (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) 裝- 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 200300169 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（16) 基板同法進行硏磨後，硏磨所需時間爲144秒。 (10%壓縮彈性率測定用粒子（D’）之調製）實施例1 10%壓縮彈性率測定用粒子（A，）之調製中，將1/10量，及0·25重量％之氨水1/10量一次加入硏磨用二氧化矽粒子（D)製造中相同組成之四乙氧基矽烷與甲基三甲氧基矽烷之混合物水-甲醇混合溶媒取代晶種粒子調製時之四乙氧基矽烷之水-甲醇混合溶媒進行溶解，攪拌10小時，與實施例1同法調合晶種粒子。以後，以1 8個小時進行添加殘餘四乙氧基矽烷及甲基三甲氧基矽烷之混合物水-甲醇混合溶液及0.25重量％之氨水。添加結束後，更於此溫度下進行熟化3小時。再以超過濾膜完全去除未反應之四乙氧基矽烷，甲醇，氨之後，以雙離子交換樹脂進行精製，再以超過濾膜進行濃縮後，取得固形份濃度20重量％之10%壓縮彈性率測定用粒子’（D’）分散液。 [比較例1] (硏磨用二氧化矽粒子（Ε)之製造及硏磨）將矽溶膠（觸媒化成工業（股份）製：Cataloid S1-50 平均粒徑25nm，Si〇2:48重量％)稀釋呈濃度2〇重量％後，取得硏磨用粒子（E)之分散液。除使用硏磨用粒子（E) 分散液之外，與實施例1同法調製硏磨材料（E)。再相同於實施例1所使用之硏磨用基板同法進行硏磨後，硏磨 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) -裝· 訂 -線本紙張尺度適用令國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）—20- 200300169 A7 ____B7 ____ 五、發明説明（17) 所需時間爲8 6秒者。 (10%壓縮彈性率測定用粒子（E’）之調製）將矽溶膠（觸媒化成工業（股份）製：cataloid S1-5 〇，平均；徑 25hm，Si〇2: 48 重量％ ) 2 0 · 8 g 稀釋呈 S i 0 2 濃度1.5重量％後，此中添加NaOH水溶液後調整pH爲10.5，溫度爲8 5 °C。再以離子交換樹脂使稀釋水玻璃進行脫鹼後取得之1 5 00g酸性矽酸液（pH2.2, Si02 = 4.7重量％ )以1〇個小時添加於此中，隨後進行熟化1小時。所取得部份二氧化矽粒子分散液稀釋呈Si02濃度1.5重量％後，此中添加NaOH水溶液後調整pH 10.5，溫度85°C之分散液爲66 7g 者。於此中以20個小時加入1 5 00g酸性矽酸液（pH2.2，

Si 02濃度4.7重量％ )，再進行熟化1小時。此操作更重覆進行第3次至第6次後，以30個小時，40個小時，50個小時， 60個小時進行添加1 5 00g之酸性矽酸液（pH2.2, Si02濃度 4.7重量％ )後，進行熟化1小時。再以超過濾膜進行洗淨二氧化矽粒子分散液之pH爲10者後，取得10%壓縮彈性率測定用粒子（E’）分散液。 [比較例2] (硏磨用二氧化矽粒子（F)之製造及硏磨）以5 96.4g (觸媒/烷氧基矽烷之莫耳比=0.03 4)之濃度 0.5 9重量％之NaOH水溶液取代實施例1之596.4 g濃度0.25 $紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐>一21一 ' " (請先閱讀背面之注意事項\?^寫本頁) -裝' 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 200300169 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（㈣重量％之氨水之外，與實施例1同法取得固形份濃度20重量％之硏磨用二氧化矽粒子（F)分散液。使用硏磨用粒子（F)之分散液之外，與實施例1同法調製硏磨材料（F) 。再使用相同於實施例1之硏磨用基板同法進行硏磨後，硏磨所需時間爲86秒。 (10%壓縮彈性率測定用粒子（F’）之調製）實施例1之10%壓縮彈性率測定用粒子（A’）調製中以濃度0.59重量％ 2NaOH水溶液取代濃度0.25重量％氨水使用之外同法調製10%壓縮彈性率測定用粒子（F’）。 [比較例3 ] (硏磨用二氧化矽粒子（G)之製造及硏磨）將混合139. lg純水及169.9g甲醇之混合溶媒保持於60 °C，於此將5 3 2.5 g四乙氧基矽溶解於24 5 〇g四乙氧基矽烷 (多摩化學（股份）製：乙基矽酸酯28.，Si〇2 = 28重量％ ) 之水/甲醇（重量比：2/8)混合溶媒之溶解者）2982.5g以及 596.4g濃度0.25重量％氨水（觸媒/烷氧基矽烷之莫耳比 = 0.034)同時以20個小時進行添加之。添加結束後，更於此溫度進行熟化3小時。之後，以超過濾膜完全去除未反應之四乙氧基矽烷，甲醇，氨後，添加純水後，調節呈1 重量％二氧化矽濃度。再於2 2 0 °C高壓鍋中進行水熱處理1 0小時。之後，以本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐）—22 — (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) •裝. 訂線 200300169 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___ _B7_五、發明説明（19) 雙離子交換樹脂進行精製，再以超過濾膜進行濃縮，取得固形份濃度20重量％之硏磨用二氧化矽粒子（G)分散液。使用硏磨用粒子（G)分散液之外，與實施例1同法調製硏磨材料（G)。再使用相同於實施例1之硏磨用基板同法進行硏磨後，硏磨所需時間爲9 2秒者。 (10%壓縮彈性率測定用粒子（G，）之調製）與實施例1同法取得固形份濃度20重量％之10%壓縮彈性率測定用粒子（A’）分散液，此中加入純水後調整二氧化矽濃度爲1重量％。再於220% °C高壓鍋中進行水熱處理1 5小時。之後，以雙離子交換樹脂進行精製後，再以超過濾膜進行濃縮後，取得固形份濃度2 0重量％之硏磨用二氧化矽粒子（G’）分散液。 [比較例4] (硏磨用二氧化矽粒子（H)之製造）以乙醇/異丙醇（重量比：8/2)之169.9g混合溶媒取代實施例1之169.9g甲醇使用，以2450水/乙醇/異丙醇（重量比·· 2/6.4/1.6)混合溶媒取代24 5 0g水-甲醇（重量比：2/8) 混合溶媒使用之外，同法取得固形份濃度2 0重量。/〇之硏磨用二氧化矽粒子（H)分散液。使用硏磨用粒子（H)之分散液之外，與實施例1同本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）—23_ "一^ (請先閱讀背面之注意事項d 裝-- π寫本頁) 訂 k 200300169 A7 B7 五、發明説明（20) 法調製硏磨材料（H)。再使用同於實施例1之硏磨用基板同法進行硏磨之。此時之硏磨速度如表1所示。 (10%壓縮彈性率測定用粒子（H’）之調製）實施例1之10%壓縮彈性率測定用粒子（A’）之調製中，以乙醇/異丙醇（重量比：8/2)混合溶媒取代上述之甲醇之外，同法取得固形份濃度20重量％之10%壓縮彈性率測定用粒子（H ’）分散液。 [比較例5 ] (硏磨用二氧化矽粒子（I)之製造） 302.9g 之四甲氧基矽烷與Ml.2g之甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷141.2g之混合物取代實施例1中532.5g 之四乙氧基矽烷使用之外，同法取得固形份濃度20重量 %之硏磨用二氧化矽粒子（I)分散液。使用硏磨用粒子（I)分散液之外，與實施例1同法調製硏磨材料（I)。再使用相同於實施例1之硏磨基板同法進行硏磨之。此時之硏磨速度如表1所示。 (10%壓縮彈性率測定用粒子（I’）之調製）以30.3g之四甲氧基矽烷與14.lg r -甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷之混合物取代實施例1之10%壓縮彈生率測定用粒子（A’）調製中之53.4g四乙氧基矽烷使用之外， (請先閲讀背面之注意事項寫本頁) -裝· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 24 — 200300169 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（21) 同法取得固形份濃度20重量％之10%壓縮彈性率測定用粒子（I ’）分散液。 [比較例6] 以190.3g之四甲氧基矽烷與170.3gr -甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷之混合物取代實施例1中之5 3 2.5 g四乙氧基矽烷使用之外，同法取得固形份濃度20重量％之硏磨用二氧化矽粒子（J)分散液。除使用硏磨用粒子（J)分散液之外，與實施例1同法調製硏磨材料（J)。再使用相同於實施例1之硏磨用基板同法進行硏磨之。此時之硏磨速度如表1所示。 (10%壓縮彈性率測定用粒子（J’）之調整）以19.0g四曱氧基矽烷與17.0g r_甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷之混合物取代實施例1 i 〇%壓縮彈性率測定用粒子（A’）調製中之53.3g四乙氧基矽烷使用之外，同法取得固形份濃度2 0重量。/〇 1 〇 %壓縮彈性率測定用粒子 (I’）之分散液。 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝' 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公楚）2 200300169 A7 B7 五、發明説明（2为表1 硏磨用二氧化矽粒子硏磨結果經濟部智慧財產局員工消費合作社印製平均粒子徑碳含有量 Na含有量 10%壓縮彈性硏磨速度平滑性 (run) (wt%) (ppm) 率（kgf^mm2) (nm/min) 實施例1 25 1.1 0.1 2300 130 〇實施例2 40 1.2 0.5 2200 140 〇實施例3 18 1.1 0.3 2200 100 〇實施例4 20 3.1 0.2 1700 90 〇比較例1 25 <0.1 4200 4200 140 X 比較例2 20 0,2 1900 3800 140 X 比較例3 20 0.3 0.5 3700 130 X 比較例4 48 5.2 0.3 1600 80 Δ 比較例3 38 19.0 0.2 1100 70 Δ 比較例6 29 9.4 0.5 450 50 Δ (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) -裝· 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）—26一

Claims

200300169 ABCD 々、申請專利範圍 1 1. 一種硏磨用二氧化矽粒子，其特徵係含碳量爲〇·5〜5重量％，且平均粒徑爲5〜3 00nm者。 2 .如申請專利範圍第1項之硏磨甩二氧化矽粒子，其中該10%壓縮彈性率係於5〇〇〜3000kgf/mm2之範圍內者。 3·如申請專利範圍第2項之硏磨用二氧化矽粒子，其中該Na含量爲l〇〇ppm以下之Na者。 4.一種硏磨材料，其特徵係含有如申請專利範圍第^頁至第3項中任一項之硏磨用二氧化矽粒子所成者。請先閱讀背 Λ 之注意事項旁經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •27 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 200300169 陸、（一）、本案指定代表圖爲：無 (二）、本代表圖之元件代表符號簡單說明：無粢、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：無