JP2014091203A - 研磨用組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粗大粒子の混入を抑制することの容易な研磨用組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】研磨用組成物の製造方法は、原料を混合する原料混合工程を有する。原料混合工程では、送り側容器と、受け側容器と、送り側容器から受け側容器へ液状の原料を輸送する配管とを備える製造設備を用いる。配管には、輸送の開始まで水又は水溶液が満たされる。配管に満たされる水溶液として、塩基性化合物、酸化剤及び防かび剤の少なくとも一種を含有する水溶液を用いることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、研磨用組成物の製造方法に関する。

研磨用組成物は、例えば、砥粒、塩基性化合物、有機化合物及び水を混合することで製造される。得られた研磨用組成物は、例えばシリコン基板を研磨対象物とした研磨に用いられる。研磨用組成物に含有する粗大粒子は、ろ過工程により削減することが可能である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１３６９９６号公報

研磨用組成物の原料を混合する原料混合工程では、液状の原料を輸送する配管を備える製造設備が用いられる。配管内に気相部が存在するとともに配管の内壁に原料が付着した状態で維持されると、その内壁には原料が固着し易く、そうした原料は水又は水溶液に再度接触させても分散又は溶解が困難となる。その結果として、分散又は溶解の不十分な原料が研磨用組成物中に粗大粒子として混入し、製品の品質を悪化させる虞がある。

なお、粗大粒子は、例えば、特許文献１に記載されるろ過工程により削減することは可能であるものの、その粒子は濾過工程後でも完全に除去することは不可能であり、本質的には粗大粒子自体の発生を抑制することが好ましい。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、粗大粒子の混入を抑制することの容易な研磨用組成物の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決する研磨用組成物の製造方法は、送り側容器と、受け側容器と、前記送り側容器から前記受け側容器へ液状の原料を輸送する配管とを備える製造設備を用いて原料を混合する原料混合工程を有する研磨用組成物の製造方法であって、前記配管には前記輸送の開始まで水又は水溶液が満たされる。

上記研磨用組成物の製造方法では、前記水溶液として、塩基性化合物、酸化剤及び防かび剤の少なくとも一種を含有する水溶液を用いることが好ましい。

本発明によれば、粗大粒子の混入を抑制することが容易となる。

以下、本発明の一実施形態を説明する。
研磨用組成物の製造方法は、原料を混合する原料混合工程を有する。原料混合工程では、送り側容器と、受け側容器と、送り側容器から受け側容器へ液状の原料を輸送する配管とを備える製造設備を用いる。

その一例として、配管における送り側及び受け側容器の端部には、それぞれ流入及び流出開閉弁が設けられたものが挙げられる。その流出側開閉弁と主混合容器との間の配管は、切替弁を有するＴ字管により構成されている。流入側開閉弁の下流側、かつ流出側開閉弁の上流側となる配管には、送り側容器内の原料を受け側容器内に輸送するポンプが設けられている。

配管等から構成される流路の内周面は、非金属材料から形成されることが好ましい。非金属材料としては、例えば、樹脂材料及びセラミックスが挙げられる。樹脂材料としては、例えば、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、及びポリイソブチレン樹脂が挙げられる。

オレフィン系樹脂としては、例えば、ポリプロピレン系樹脂、及びポリエチレン系樹脂が挙げられる。塩化ビニル系樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル系樹脂、及びポリ塩化ビニリデン系樹脂が挙げられる。フッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、及びエチレン-クロロトリフルオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）が挙げられる。セラミックスとしては、例えば、六方晶窒化ホウ素が挙げられる。

非金属材料の中でも、耐食性に優れるという観点から、フッ素系樹脂が好ましい。
送り側容器は、原料を収容する容器と、撹拌機又は分散機とを備えている。撹拌機又は分散機としては、例えば、翼式撹拌機、超音波分散機、及びホモミキサーが挙げられる。受け側容器についても、原料を収容する容器と、撹拌機又は分散機とを備えている。

配管には、原料の輸送の開始まで水又は水溶液が満たされる。配管に水又は水溶液を満たすには、例えば、流入側開閉弁及び流出側開閉弁を開状態とし、ポンプを作動させる。これにより、送り側容器から配管に水又は水溶液を供給する。次に、流入側開閉弁及び流出側開閉弁を閉状態とし、ポンプを停止させる。これにより、流入側開閉弁と流出側開閉弁との間に位置する流路の全体に水又は水溶液が満たされた状態となる。

配管に水又は水溶液が満たされるのは、バッチ式生産工程において、その直前の製造（以下、「直前のロット」という。）の原料混合工程が完了し、配管等から構成される流路が洗浄された後が好ましい。前記洗浄された後の配管は、乾燥される前に水又は水溶液で満たされることが好ましい。なお、ロットとは製造等の業務で発生する製品単位のことを表す。

水又は水溶液は、配管の有する流路全体の容量を１００としたとき、５０容量％以上となるように満たされることが好ましく、より好ましくは６０容量％以上であり、更に好ましくは７０容量％以上である。

水は、例えば、遷移金属イオンの合計含有量が１００ｐｐｂ以下とされることが好ましい。例えば、イオン交換樹脂を用いる不純物イオンの除去、フィルターによる異物の除去、蒸留等の操作によって水の純度を高めることができる。具体的には、例えば、イオン交換水、純水、超純水、又は蒸留水を用いることが好ましく、超純水を用いることが更に好ましい。

水溶液中の水溶性成分としては、例えば、塩基性化合物、酸化剤、防かび剤、キレート剤、及び界面活性剤が挙げられる。
塩基性化合物としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物、水酸化第四級アンモニウム又はその塩、アンモニア、及びアミンが挙げられる。アルカリ金属の水酸化物としては、例えば、水酸化カリウム、及び水酸化ナトリウムが挙げられる。水酸化第四級アンモニウム又はその塩としては、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、及び水酸化テトラブチルアンモニウムが挙げられる。アミンとしては、例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、モノエタノールアミン、Ｎ−（β−アミノエチル）エタノールアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、無水ピペラジン、ピペラジン六水和物、１−（２−アミノエチル）ピペラジン、Ｎ−メチルピペラジン、及びグアニジンが挙げられる。

酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過酢酸、過炭酸塩、過酸化尿素、過塩素酸、過塩素酸塩、過硫酸塩、過ヨウ素酸塩、及び過マンガン酸塩が挙げられる。
防かび剤としては、例えば、フェノール系化合物、ヨウ素系化合物、チアゾリン系化合物、イソチアゾリン系化合物、第四級アンモニウム塩系化合物、及び有機アミン系化合物が挙げられる。

キレート剤としては、例えば、アミノカルボン酸系キレート剤、及び有機ホスホン酸系キレート剤が挙げられる。
界面活性剤としては、ノニオン性、アニオン性、カチオン性又は両性の界面活性剤が挙げられる。

水溶液には、塩基性化合物、酸化剤及び防かび剤の少なくとも一種が含有されることが好ましい。
水溶液中の水溶性の成分の含有量は、例えば、０．０００１質量％以上、１０質量％以下の範囲であることが好ましい。

原料混合工程では、送り側容器から受け側容器へ液状の原料を輸送する。配管に満たされていた水又は水溶液は、配管に液状の原料が供給されることで配管から押し出される。配管に満たされていた水又は水溶液は、液状の原料とともに受け側容器に供給されてもよいし、製造設備外へ排出されてもよい。水又は水溶液が液状の原料とともに受け側容器に供給される場合には、原料に水又は水溶液の混合されることを想定して、送り側容器内における液状の原料の濃度や、受け側容器内の液状の原料の濃度を調整しておくことが好ましい。なお、水又は水溶液を製造設備外へ排出させる場合、例えば上記の切替弁を利用することができる。

送り側容器に収容される液状の原料としては、例えば、砥粒、水溶性高分子、塩基性化合物及び水の混合物が挙げられる。受け側容器に収容される液状の原料としては、例えば、砥粒、塩基性化合物及び水の混合物が挙げられる。

砥粒の材料としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、及び酸化チタンが挙げられる。砥粒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

水溶性高分子としては、分子中に、カチオン基、アニオン基及びノニオン基から選ばれる少なくとも一種の官能基（親水性基）を有するものを使用することができる。水溶性高分子としては、例えば、分子中に水酸基、カルボキシル基、アシルオキシ基、スルホ基、第四級窒素構造、複素環構造、ビニル構造、及びポリオキシアルキレン構造を含むものが挙げられる。

水溶性高分子としては、例えば、セルロース誘導体、ポリ（Ｎ−アシルアルキレンイミン）等のイミン誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピロリドンを構造の一部に含む共重合体、ポリビニルカプロラクタム、ポリビニルカプロラクタムを構造の一部に含む共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシアルキレン構造を有する重合体、これらのジブロック型やトリブロック型、ランダム型、交互型といった複数種の構造を有する共重合体、及びポリエーテル変性シリコーンが挙げられる。セルロース誘導体としては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、及びカルボキシメチルセルロースが挙げられる。水溶性高分子は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

水及び塩基性化合物は、上記配管に満たされる水又は水溶液に含有される塩基性化合物として説明したものと同様のものが用いられる。
研磨用組成物の製造方法では、上記原料混合工程の後に、例えば、ろ過工程、及び充填工程が実施される。

原料混合工程を通じて得られる研磨用組成物は、例えば、シリコン基板、ステンレス等の金属、酸化シリコン基板、プラスチック基板、ガラス基板、及び石英基板を研磨対象物とした研磨に用いられる。

次に、研磨用組成物の製造方法の作用について説明する。
原料混合工程では、配管を有する製造設備が用いられる。配管は、送り側容器から受け側容器へ液状の原料を輸送する。配管には、輸送の開始まで水又は水溶液が満たされる。これにより、配管の有する流路の乾燥が抑制されるため、粗大粒子の要因となる物質が流路の内周面に密着することが抑制されると推測される。

以上詳述した本実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）原料混合工程では、送り側容器と、受け側容器と、送り側容器から受け側容器へ液状の原料を輸送する配管とを備える製造設備が用いられる。配管には、原料の輸送の開始まで水又は水溶液が満たされている。この研磨用組成物の製造方法によれば、粗大粒子の混入を抑制することが容易となる。

（２）配管に満たされる水溶液として、塩基性化合物、酸化剤及び防かび剤の少なくとも一種を含有する水溶液を用いることが好ましい。この場合、粗大粒子の混入を抑制することが更に容易となる。

（変更例）
前記実施形態は、次のように変更されてもよい。
・前記実施形態の製造設備は、一つの送り側容器を有しているが、複数の送り側容器を備える製造設備に変更されてもよい。この場合、液状の原料は、各送り側容器から別々の配管を通じて受け側容器に輸送される。この変更例では、複数の配管の少なくとも一つにおいて、輸送の開始まで水又は水溶液が満たされていればよい。また、この変更例の受け側容器は、予め原料が収容されずに空の状態とされ、各送り側容器から輸送される原料を混合する容器として用いてもよい。

・前記実施形態の原料混合工程の前工程や後工程として、更に別の原料混合工程を含んでもよい。
・送り側容器及び受け側容器の少なくとも一方には、前記配管と同様に、輸送の開始まで水又は水溶液が満たされていてもよい。この場合、水又は水溶液は、送り側容器及び受け側容器の一部に満たされていてもよいし、全体に満たされていてもよい。

次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態を具体的に説明する。
（実施例１）
直前のロットとなる原料を配管から排出した後に送り側容器、受け側容器及び配管を水で洗浄した。なお、直前のロットでは、ヒドロキシエチルセルロース、アンモニア、及び水の混合物を液状の原料として送り側容器から受け側容器に輸送した。次に、洗浄直後の配管における流入側開閉弁と流出側開閉弁との間の流路に水を満たし、その状態で２４時間放置した。

前記２４時間放置後の製造（以下、「今回のロット」という。）では、送り側容器にヒドロキシエチルセルロース、アンモニア、及び水の混合物を収容するとともに、受け側容器にコロイダルシリカ、アンモニア、及び水の混合物を収容した。次に、配管に満たされた水を製造設備外へ排出するとともに、送り側容器内の混合物を受け側容器に輸送した。続いて、輸送された混合物を受け側容器内の混合物と混合することで組成物を得た。得られた組成物中に含まれる、０．５６μｍ以上の粗大粒子の数を粒度分布測定器（Particle Sizing Systems社製、商品名：Accusizer MODEL 780）によって測定した結果、約３０００個／ｍＬであった。

（実施例２）
実施例２では、ｐＨ１０．０のアンモニア水が満たされた配管を用いた以外は、実施例１と同様にして組成物を調製した。得られた組成物中に含まれる、０．５６μｍ以上の粗大粒子の数を上記粒度分布測定器によって測定した結果、約２０００個／ｍＬであった。

（実施例３）
実施例３では、１質量％の過酸化水素水が満たされた配管を用いた以外は、実施例１と同様にして組成物を調製した。得られた組成物中に含まれる、０．５６μｍ以上の粗大粒子の数を上記粒度分布測定器によって測定した結果、約１８００個／ｍＬであった。

（実施例４）
実施例４では、１質量％の防かび剤水溶液（商品名：バイオバンＣＳ−１１３５、理研グリーン社製）が満たされた配管を用いた以外は、実施例１と同様にして組成物を調製した。得られた組成物中に含まれる、０．５６μｍ以上の粗大粒子の数を上記粒度分布測定器によって測定した結果、約１８００個／ｍＬであった。

（実施例５）
実施例５では、配管に満たされる水の量を流路の容積の約５０％となるように変更した以外は、実施例１と同様にして組成物を調製した。得られた組成物中に含まれる、０．５６μｍ以上の粗大粒子の数を上記粒度分布測定器によって測定した結果、約２５０００個／ｍＬであった。

（比較例１）
比較例１では、配管に水を満たさずに今回のロットの原料混合工程を実施した以外は、実施例１と同様にして組成物を調製した。得られた組成物中に含まれる、０．５６μｍ以上の粗大粒子の数を上記粒度分布測定器によって測定した結果、約８００００個／ｍＬであった。

Claims (2)

1. 送り側容器と、受け側容器と、前記送り側容器から前記受け側容器へ液状の原料を輸送する配管とを備える製造設備を用いて原料を混合する原料混合工程を有する研磨用組成物の製造方法であって、
   前記配管には前記輸送の開始まで水又は水溶液が満たされることを特徴とする研磨用組成物の製造方法。
2. 前記水溶液として、塩基性化合物、酸化剤及び防かび剤の少なくとも一種を含有する水溶液を用いる請求項１に記載の研磨用組成物の製造方法。