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特開2023-14984シリカ系粒子分散液、磁気ディスク基板研磨用研磨スラリー、磁気ディスク基板研磨用組成物、およびシリカ系粒子群の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023014984
(43)【公開日】2023-01-31
(54)【発明の名称】シリカ系粒子分散液、磁気ディスク基板研磨用研磨スラリー、磁気ディスク基板研磨用組成物、およびシリカ系粒子群の製造方法
(51)【国際特許分類】
C01B 33/143 20060101AFI20230124BHJP
C09K 3/14 20060101ALI20230124BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20230124BHJP
B24B 37/00 20120101ALI20230124BHJP
【ＦＩ】
C01B33/143
C09K3/14 550D
H01L21/304 622D
B24B37/00 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022101836
(22)【出願日】2022-06-24
(31)【優先権主張番号】P 2021118619
(32)【優先日】2021-07-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000190024
【氏名又は名称】日揮触媒化成株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000637
【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】向井 達也
(72)【発明者】
【氏名】村上 智顕
(72)【発明者】
【氏名】柏田 真吾
(72)【発明者】
【氏名】中山 和洋
【テーマコード（参考）】
3C158
4G072
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C158AA07
3C158CA01
3C158CB02
3C158CB03
3C158CB10
3C158DA02
3C158DA17
3C158EA11
3C158EB01
3C158ED03
3C158ED08
3C158ED10
3C158ED13
3C158ED16
3C158ED24
3C158ED26
3C158ED28
4G072AA25
4G072AA28
4G072BB05
4G072BB07
4G072BB20
4G072CC04
4G072DD05
4G072DD06
4G072EE01
4G072GG02
4G072GG03
4G072HH19
4G072HH21
4G072JJ15
4G072JJ22
4G072KK03
4G072MM02
4G072MM03
4G072MM06
4G072MM08
4G072MM23
4G072MM26
4G072MM31
4G072PP06
4G072PP09
4G072PP11
4G072SS01
4G072SS11
4G072SS12
4G072TT01
4G072TT30
4G072UU01
4G072UU30
5F057AA28
5F057AA44
5F057CA12
5F057DA03
5F057EA01
5F057EA07
5F057EA16
5F057EA17
(57)【要約】
【課題】研磨スラリーとして使用した場合に、うねりを小さくでき、かつ研磨速度を高くできるシリカ系粒子分散液を提供すること。
【解決手段】本発明のシリカ系粒子分散液は、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を含む。シリカ系粒子群は、下記条件を満たす。［１］重量平均粒子径等が所定範囲である。［２］長径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子、長径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子、および、長径が１００ｎｍ以上の第三粒子における平均アスペクト比が所定値以上である。［３］前記粒子における投影面積（Ｓ１）と、投影周囲長に等しい周囲をもつ円の面積（Ｓ２）との面積比（Ｓ１／Ｓ２）を測定したときに、これらの面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が所定値以下である。［４］重量換算粒子径分布において、粒子径の大きい粒子からのＤ１０およびＤ９０の粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）が所定値以上である。
【選択図】なし
【解決手段】本発明のシリカ系粒子分散液は、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を含む。シリカ系粒子群は、下記条件を満たす。［１］重量平均粒子径等が所定範囲である。［２］長径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子、長径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子、および、長径が１００ｎｍ以上の第三粒子における平均アスペクト比が所定値以上である。［３］前記粒子における投影面積（Ｓ１）と、投影周囲長に等しい周囲をもつ円の面積（Ｓ２）との面積比（Ｓ１／Ｓ２）を測定したときに、これらの面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が所定値以下である。［４］重量換算粒子径分布において、粒子径の大きい粒子からのＤ１０およびＤ９０の粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）が所定値以上である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を含むシリカ系粒子分散液であって、
前記シリカ系粒子群が、下記［１］～［４］の条件を満たす、シリカ系粒子分散液。
［１］重量平均粒子径が５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であり、比表面積換算粒子径が１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であること。
［２］ＳＥＭ画像解析により、長径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子、長径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子、および、長径が１００ｎｍ以上の第三粒子におけるアスペクト比を測定したときに、前記第一粒子の平均アスペクト比が１．３以上であり、前記第二粒子の平均アスペクト比が１．３５以上であり、前記第三粒子の平均アスペクト比が１．４３以上であること。
［３］ＳＥＭ画像解析により、前記第一粒子、前記第二粒子および前記第三粒子における投影面積（Ｓ１）と、投影周囲長に等しい周囲をもつ円の面積（Ｓ２）との面積比（Ｓ１／Ｓ２）を測定したときに、前記第一粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．８４以下であり、前記第二粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．７７以下であり、前記第三粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．６６以下であること。
［４］重量換算粒子径分布から求められる、粒子径の大きい粒子からの累積１０％粒子径（Ｄ１０）および累積９０％粒子径（Ｄ９０）の粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）が５以上であること。
前記シリカ系粒子群が、下記［１］～［４］の条件を満たす、シリカ系粒子分散液。
［１］重量平均粒子径が５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であり、比表面積換算粒子径が１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であること。
［２］ＳＥＭ画像解析により、長径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子、長径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子、および、長径が１００ｎｍ以上の第三粒子におけるアスペクト比を測定したときに、前記第一粒子の平均アスペクト比が１．３以上であり、前記第二粒子の平均アスペクト比が１．３５以上であり、前記第三粒子の平均アスペクト比が１．４３以上であること。
［３］ＳＥＭ画像解析により、前記第一粒子、前記第二粒子および前記第三粒子における投影面積（Ｓ１）と、投影周囲長に等しい周囲をもつ円の面積（Ｓ２）との面積比（Ｓ１／Ｓ２）を測定したときに、前記第一粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．８４以下であり、前記第二粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．７７以下であり、前記第三粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．６６以下であること。
［４］重量換算粒子径分布から求められる、粒子径の大きい粒子からの累積１０％粒子径（Ｄ１０）および累積９０％粒子径（Ｄ９０）の粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）が５以上であること。
【請求項2】
前記第一粒子が細孔構造を備えない粒子であり、前記第二粒子および前記第三粒子のいずれもが細孔構造を備える粒子である、請求項１に記載のシリカ系粒子分散液。
【請求項3】
ＳＥＭ画像解析により、前記シリカ系粒子群におけるアスペクト比を測定したときに、前記シリカ系粒子群の平均アスペクト比が１．３５以上である、請求項１に記載のシリカ系粒子分散液。
【請求項4】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシリカ系粒子分散液を含む、磁気ディスク基板研磨用研磨スラリー。
【請求項5】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシリカ系粒子分散液を含む、磁気ディスク基板研磨用組成物。
【請求項6】
異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を製造する方法であって、
下記工程１から下記工程３を含む、シリカ系粒子群の製造方法。
（工程１）下記数式（Ｆ１）で表される、粉体の強度が１５ＧＰａ以下のシリカ系ゲルを、アルカリ性の条件下で湿式解砕して、異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む第一溶液を得る工程。
（工程２）前記異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む前記第一溶液に、アルカリ性の条件下で珪酸液を添加して、前記異形シリカ系ゲルからなる粒子の一次粒子間の細孔を前記珪酸液に含まれる珪酸との反応によって埋めながら異形のまま粒子を成長させて異形シリカ系粒子を形成して、前記異形シリカ系粒子を含む第二溶液を得る工程。
（工程３）前記異形シリカ系粒子を含む前記第二溶液を濃縮し、シリカ系粒子群を回収する工程。
σ＝［（１－ε）／π］・Ｋ・Ｈ／ｄ２・・・（Ｆ１）
（ここで、σ、ｄ、Ｋ、ε、πおよびＨは次のとおり。
σ：粉体の強度［Ｐａ］、
ｄ：粒子の平均粒子径［ｍ］、
Ｋ：粒子の平均配位数、
ε：粉体の空隙率、
π：円周率
Ｈ：粒子の付着力［Ｎ］）
下記工程１から下記工程３を含む、シリカ系粒子群の製造方法。
（工程１）下記数式（Ｆ１）で表される、粉体の強度が１５ＧＰａ以下のシリカ系ゲルを、アルカリ性の条件下で湿式解砕して、異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む第一溶液を得る工程。
（工程２）前記異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む前記第一溶液に、アルカリ性の条件下で珪酸液を添加して、前記異形シリカ系ゲルからなる粒子の一次粒子間の細孔を前記珪酸液に含まれる珪酸との反応によって埋めながら異形のまま粒子を成長させて異形シリカ系粒子を形成して、前記異形シリカ系粒子を含む第二溶液を得る工程。
（工程３）前記異形シリカ系粒子を含む前記第二溶液を濃縮し、シリカ系粒子群を回収する工程。
σ＝［（１－ε）／π］・Ｋ・Ｈ／ｄ２・・・（Ｆ１）
（ここで、σ、ｄ、Ｋ、ε、πおよびＨは次のとおり。
σ：粉体の強度［Ｐａ］、
ｄ：粒子の平均粒子径［ｍ］、
Ｋ：粒子の平均配位数、
ε：粉体の空隙率、
π：円周率
Ｈ：粒子の付着力［Ｎ］）
【請求項7】
前記工程１において、前記シリカ系ゲルの比表面積が５０ｍ２／ｇ以上８００ｍ２／ｇ以下であり、前記異形シリカ系ゲルからなる粒子の重量平均粒子径が４０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であり、
前記工程２において、前記異形シリカ系粒子を含むシリカ系粒子群は、比表面積が２７０ｍ２／ｇ以下であり、かつ、重量平均粒子径が５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である、請求項６に記載のシリカ系粒子群の製造方法。
前記工程２において、前記異形シリカ系粒子を含むシリカ系粒子群は、比表面積が２７０ｍ２／ｇ以下であり、かつ、重量平均粒子径が５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である、請求項６に記載のシリカ系粒子群の製造方法。
【請求項8】
前記工程１において、湿式粉砕する際のｐＨが８以上１１．５以下であり、
前記工程２において、珪酸液を添加する際のｐＨが９以上１２．５以下であり、珪酸液を添加した後のＳｉＯ２濃度が１質量％以上１０質量％以下であり、加温した後の温度が６０℃以上１７０℃以下である、請求項６または請求項７に記載のシリカ系粒子群の製造方法。
前記工程２において、珪酸液を添加する際のｐＨが９以上１２．５以下であり、珪酸液を添加した後のＳｉＯ２濃度が１質量％以上１０質量％以下であり、加温した後の温度が６０℃以上１７０℃以下である、請求項６または請求項７に記載のシリカ系粒子群の製造方法。
【請求項9】
前記工程２において、前記珪酸液の添加量は、前記異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む前記第一溶液のＳｉＯ２モル濃度に対して、前記珪酸液のＳｉＯ２モル濃度が０．５モル倍以上２０モル倍以下になる範囲である、請求項６または請求項７に記載のシリカ系粒子群の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シリカ系粒子分散液、磁気ディスク基板研磨用研磨スラリー、磁気ディスク基板研磨用組成物、およびシリカ系粒子群の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
研磨用粒子としては、従来、シリカゾルやヒュームドシリカおよびヒュームドアルミナ等が用いられている。半導体の集積回路付基板の製造においては、シリコンウェハー上にアルミニウムの配線を形成し、この上に絶縁膜としてシリカ等の酸化膜を設ける。この場合に配線による凹凸が生じるので、この酸化膜を研磨して平坦化することが行われている。このような基板の研磨において、研磨後の表面は段差や凹凸がなく平坦で、さらにミクロな傷等もなく平滑であること、および高い研磨速度が求められている。
【0003】
高い研磨速度を得る方法としては、サイズの大きな砥粒を使用することが一般的である。しかし、砥粒の粒子径が大きくなり過ぎると、研磨後の基板表面の平坦性が悪化する傾向にある。そこで、表面の平坦性を悪化させることなく高い研磨速度を得るために、砥粒を非球形とする、つまり砥粒を異形形状の粒子（異形粒子）とすることが有効である事が知られている。サイズの大きな異形形状の粒子を得る方法として、特許文献１のように、多孔質シリカゲルをビーズミルなどによって粉砕して異形多孔質ゲルを調製し、この異形多孔質ゲルを珪酸などによって粒子成長させることで、サイズが大きく、異形度の高い異形形状の粒子を得る方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１８－１７７５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献１に記載の研磨用組成物は、研磨速度は高いものの、研磨後の基板表面において高い平坦性を得ようとした場合は、異形粒子の粒子径をより小さく調製する必要があった。特許文献１の方法を用いて粒子径を小さくしようとした場合、原料に使用する多孔質シリカゲルを更に小さなサイズに粉砕するために繰り返し粉砕を行う必要がある。繰り返し粉砕を行うことで異形多孔質ゲルのサイズを小さくすることはできるが、同時に異形多孔質ゲルの異形度も低くなる。その結果として、珪酸などにより粒子成長させた後の異形シリカ粒子の異形度も低くなるため、研磨速度が低下するといった問題があった。また、異形多孔質ゲルを所定のサイズに粉砕するためには、何度も繰り返して粉砕を行う必要があるため、非効率で経済的でないという課題もあった。
【0006】
本発明は、研磨スラリーとして使用した場合に、うねりを小さくでき、かつ研磨速度を高くできるシリカ系粒子分散液、並びに、磁気ディスク基板研磨用研磨スラリー、磁気ディスク基板研磨用組成物、およびシリカ系粒子群の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様によれば、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を含むシリカ系粒子分散液であって、前記シリカ系粒子群が、下記［１］～［４］の条件を満たす、シリカ系粒子分散液が提供される。
［１］重量平均粒子径が５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であり、比表面積換算粒子径が１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であること。
［２］ＳＥＭ画像解析により、長径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子、長径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子、および、長径が１００ｎｍ以上の第三粒子におけるアスペクト比を測定したときに、前記第一粒子の平均アスペクト比が１．３以上であり、前記第二粒子の平均アスペクト比が１．３５以上であり、前記第三粒子の平均アスペクト比が１．４３以上であること。
［３］ＳＥＭ画像解析により、前記第一粒子、前記第二粒子および前記第三粒子における投影面積（Ｓ１）と、投影周囲長に等しい周囲をもつ円の面積（Ｓ２）との面積比（Ｓ１／Ｓ２）を測定したときに、前記第一粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．８４以下であり、前記第二粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．７７以下であり、前記第三粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．６６以下であること。
［４］重量換算粒子径分布から求められる、粒子径の大きい粒子からの累積１０％粒子径（Ｄ１０）および累積９０％粒子径（Ｄ９０）の粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）が５以上であること。
［１］重量平均粒子径が５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であり、比表面積換算粒子径が１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であること。
［２］ＳＥＭ画像解析により、長径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子、長径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子、および、長径が１００ｎｍ以上の第三粒子におけるアスペクト比を測定したときに、前記第一粒子の平均アスペクト比が１．３以上であり、前記第二粒子の平均アスペクト比が１．３５以上であり、前記第三粒子の平均アスペクト比が１．４３以上であること。
［３］ＳＥＭ画像解析により、前記第一粒子、前記第二粒子および前記第三粒子における投影面積（Ｓ１）と、投影周囲長に等しい周囲をもつ円の面積（Ｓ２）との面積比（Ｓ１／Ｓ２）を測定したときに、前記第一粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．８４以下であり、前記第二粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．７７以下であり、前記第三粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．６６以下であること。
［４］重量換算粒子径分布から求められる、粒子径の大きい粒子からの累積１０％粒子径（Ｄ１０）および累積９０％粒子径（Ｄ９０）の粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）が５以上であること。
【0008】
本発明の一態様によれば、前記本発明の一態様に係るシリカ系粒子分散液を含む、磁気ディスク基板研磨用研磨スラリーが提供される。
【0009】
本発明の一態様によれば、前記本発明の一態様に係るシリカ系粒子分散液を含む、磁気ディスク基板研磨用組成物が提供される。
【0010】
本発明の一態様によれば、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を製造する方法であって、下記工程１から下記工程３を含む、シリカ系粒子群の製造方法が提供される。
（工程１）下記数式（Ｆ１）で表される、粉体の強度が１５ＧＰａ以下のシリカ系ゲルを、アルカリ性の条件下で湿式解砕して、異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む第一溶液を得る工程。
（工程２）前記異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む前記第一溶液に、アルカリ性の条件下で珪酸液を添加して、前記異形シリカ系ゲルからなる粒子の一次粒子間の細孔を前記珪酸液に含まれる珪酸との反応によって埋めながら異形のまま粒子を成長させて異形シリカ系粒子を形成して、前記異形シリカ系粒子を含む第二溶液を得る工程。
（工程３）前記異形シリカ系粒子を含む前記第二溶液を濃縮し、シリカ系粒子群を回収する工程。
σ＝［（１－ε）／π］・Ｋ・Ｈ／ｄ２・・・（Ｆ１）
（ここで、σ、ｄ、Ｋ、ε、πおよびＨは次のとおり。
σ：粉体の強度［Ｐａ］、
ｄ：粒子の平均粒子径［ｍ］、
Ｋ：粒子の平均配位数、
ε：粉体の空隙率、
π：円周率、
Ｈ：粒子の付着力［Ｎ］）
なお、本願製造方法に関する記載において、特に断りの無い限り、原料とするシリカ系ゲル(シリカ粉体)に関し、「粒子」と表記した場合は、一次粒子を意味し、「粉体」と表記した場合は、該一次粒子が凝集してなる二次粒子を意味する。
（工程１）下記数式（Ｆ１）で表される、粉体の強度が１５ＧＰａ以下のシリカ系ゲルを、アルカリ性の条件下で湿式解砕して、異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む第一溶液を得る工程。
（工程２）前記異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む前記第一溶液に、アルカリ性の条件下で珪酸液を添加して、前記異形シリカ系ゲルからなる粒子の一次粒子間の細孔を前記珪酸液に含まれる珪酸との反応によって埋めながら異形のまま粒子を成長させて異形シリカ系粒子を形成して、前記異形シリカ系粒子を含む第二溶液を得る工程。
（工程３）前記異形シリカ系粒子を含む前記第二溶液を濃縮し、シリカ系粒子群を回収する工程。
σ＝［（１－ε）／π］・Ｋ・Ｈ／ｄ２・・・（Ｆ１）
（ここで、σ、ｄ、Ｋ、ε、πおよびＨは次のとおり。
σ：粉体の強度［Ｐａ］、
ｄ：粒子の平均粒子径［ｍ］、
Ｋ：粒子の平均配位数、
ε：粉体の空隙率、
π：円周率、
Ｈ：粒子の付着力［Ｎ］）
なお、本願製造方法に関する記載において、特に断りの無い限り、原料とするシリカ系ゲル(シリカ粉体)に関し、「粒子」と表記した場合は、一次粒子を意味し、「粉体」と表記した場合は、該一次粒子が凝集してなる二次粒子を意味する。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、研磨スラリーとして使用した場合に、うねりを小さくでき、かつ研磨速度を高くできるシリカ系粒子分散液、並びに、磁気ディスク基板研磨用研磨スラリー、磁気ディスク基板研磨用組成物、およびシリカ系粒子群の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施例２で得られたシリカ系粒子群を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
［シリカ系粒子分散液］
まず、本実施形態に係るシリカ系粒子分散液について説明する。
本実施形態に係るシリカ系粒子分散液は、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を含む。そして、このシリカ系粒子群が、下記［１］～［４］の条件を満たすことを特徴としている。
ここで、球状シリカ系粒子は、形状が球状のシリカ系粒子のことをいう。また、異形シリカ系粒子は、球状シリカ系粒子以外の形状が異形（非球状）の粒子のことをいう。より具体的には、本願ではシリカ系粒子のＳＥＭ画像において、粒子のアスペクト比の値が１．１以上の場合を異形シリカ系粒子とし、同じくアスペクト比の値が１．１未満の場合を球状シリカ系粒子とする。
異形シリカ系粒子としては、例えば、シリカ系粒子が粉砕されたシリカ一次微粒子や、このシリカ一次微粒子が連結した粒子が挙げられる。シリカ一次微粒子が連結したとは、隣接するシリカ一次微粒子の間に生成した結合によって、隣接するシリカ一次微粒子同士が互いに固定化したことをいう。ここで結合の種類は特に限定されるものではないが、例えば隣接するシリカ一次微粒子のそれぞれの表面シラノール基同士の縮合反応により生じたシロキサン結合などの化学的結合を挙げられる。
まず、本実施形態に係るシリカ系粒子分散液について説明する。
本実施形態に係るシリカ系粒子分散液は、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を含む。そして、このシリカ系粒子群が、下記［１］～［４］の条件を満たすことを特徴としている。
ここで、球状シリカ系粒子は、形状が球状のシリカ系粒子のことをいう。また、異形シリカ系粒子は、球状シリカ系粒子以外の形状が異形（非球状）の粒子のことをいう。より具体的には、本願ではシリカ系粒子のＳＥＭ画像において、粒子のアスペクト比の値が１．１以上の場合を異形シリカ系粒子とし、同じくアスペクト比の値が１．１未満の場合を球状シリカ系粒子とする。
異形シリカ系粒子としては、例えば、シリカ系粒子が粉砕されたシリカ一次微粒子や、このシリカ一次微粒子が連結した粒子が挙げられる。シリカ一次微粒子が連結したとは、隣接するシリカ一次微粒子の間に生成した結合によって、隣接するシリカ一次微粒子同士が互いに固定化したことをいう。ここで結合の種類は特に限定されるものではないが、例えば隣接するシリカ一次微粒子のそれぞれの表面シラノール基同士の縮合反応により生じたシロキサン結合などの化学的結合を挙げられる。
【0014】
［１］重量平均粒子径が５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であり、比表面積換算粒子径が１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であること。
シリカ系粒子群の重量平均粒子径が５０ｎｍ未満では、研磨スラリーとして使用した場合に研磨速度が低くなってしまう。他方、シリカ系粒子群の重量平均粒子径が６００ｎｍを超えると、うねり、スクラッチ等が悪化するという点で問題がある。また、同様の観点から、シリカ系粒子群の重量平均粒子径は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、１２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることがより好ましい。
本明細書において、シリカ系粒子群などの重量平均粒子径は、測定対象であるシリカ系粒子分散液を０．０５質量％ドデシル硫酸ナトリウム水溶液で希釈し、固形分濃度で２質量％としたものを、従来公知のディスク遠心式粒度分布測定装置（例えば、ＣＰＳ Ｉｎｓｔｒｉｍｅｎ社製など）に０．１ｍＬをシリンジで注入して、８％から２４％のショ糖の密度勾配液中で１８０００ｒｐｍの測定条件で測定して得た重量基準粒子分布から求める平均粒子径である。
シリカ系粒子群の重量平均粒子径が５０ｎｍ未満では、研磨スラリーとして使用した場合に研磨速度が低くなってしまう。他方、シリカ系粒子群の重量平均粒子径が６００ｎｍを超えると、うねり、スクラッチ等が悪化するという点で問題がある。また、同様の観点から、シリカ系粒子群の重量平均粒子径は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、１２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることがより好ましい。
本明細書において、シリカ系粒子群などの重量平均粒子径は、測定対象であるシリカ系粒子分散液を０．０５質量％ドデシル硫酸ナトリウム水溶液で希釈し、固形分濃度で２質量％としたものを、従来公知のディスク遠心式粒度分布測定装置（例えば、ＣＰＳ Ｉｎｓｔｒｉｍｅｎ社製など）に０．１ｍＬをシリンジで注入して、８％から２４％のショ糖の密度勾配液中で１８０００ｒｐｍの測定条件で測定して得た重量基準粒子分布から求める平均粒子径である。
【0015】
シリカ系粒子群の比表面積換算粒子径が１０ｎｍ未満では、必要な研磨速度が得にくく、さらに粒子が基板に残留しやすい傾向にある。他方、シリカ系粒子群の比表面積換算粒子径が３００ｎｍを超えると、スクラッチが発生したり研磨後の基盤の表面粗さが悪化したりする傾向にある。また、同様の観点から、シリカ系粒子群の比表面積換算粒子径は、１５ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることがより好ましく、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが特に好ましい。
本明細書において、シリカ系粒子群などの比表面積換算粒子径は、シリカ粒子の一次粒子径を意味し、窒素吸着法または滴定法により測定された比表面積から換算された値である。
本明細書において、シリカ系粒子群などの比表面積換算粒子径は、シリカ粒子の一次粒子径を意味し、窒素吸着法または滴定法により測定された比表面積から換算された値である。
【0016】
［２］ＳＥＭ画像解析により、長径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子、長径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子、および、長径が１００ｎｍ以上の第三粒子におけるアスペクト比を測定したときに、前記第一粒子の平均アスペクト比が１．３以上であり、前記第二粒子の平均アスペクト比が１．３５以上であり、前記第三粒子の平均アスペクト比が１．４３以上であること。
本実施形態においては、シリカ系粒子群を粒子径に応じて、第一粒子（小粒子）、第二粒子（中粒子）、第三粒子（大粒子）に分類した上で、小粒子、中粒子および大粒子のそれぞれの平均アスペクト比を所定値以上に調整することで、うねりを小さくしつつ、研磨速度を向上できる。通常、サイズが大きな粒子は研磨速度が高いことが知られており、また粒子の異形度やアスペクト比が高くなると研磨速度が高くなることが知られている。一方で、サイズの大きな粒子や異形度やアスペクト比が高い粒子は、研磨基板の表面粗さやうねりを悪化させる。それに対して、サイズが小さな粒子は、研磨速度は遅くなるものの、基板の表面粗さやうねりは良化する傾向を示す。また球状粒子は異形粒子と比較して、研磨速度は遅いが、うねりや表面粗さが良化することが知られている。
このことから、１００ｎｍ以上の第三粒子は研磨速度が速いが、一方で基板の表面粗さやうねりを悪化させると考えられる。それに対して１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子はサイズが小さいため研磨速度は遅いが、基板の表面粗さやうねりを良化させる。従って第三粒子で生じたうねりなどを第一粒子が修復させる役割を果たす。また５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子は第一粒子と第二粒子の中間の研磨性能を備え、ある程度の研磨速度と基板表面のうねりの解消に寄与する役割を果たす。このように、これら３つの成分が共存することで研磨速度は高いものの、基板の表面は平滑でうねりも低い研磨面を得ることができる。特に１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子はアスペクト比が１．３以上の異形粒子であることから、研磨速度はある程度高いため、第一粒子による修復効果が高まると推察される。
ここで、ＳＥＭ画像解析とは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、シリカ系粒子群を平面視した画像を解析することである。このとき、走査型電子顕微鏡の倍率は、特に限定されないが、２０万倍であることが好ましい。
本実施形態においては、シリカ系粒子群を粒子径に応じて、第一粒子（小粒子）、第二粒子（中粒子）、第三粒子（大粒子）に分類した上で、小粒子、中粒子および大粒子のそれぞれの平均アスペクト比を所定値以上に調整することで、うねりを小さくしつつ、研磨速度を向上できる。通常、サイズが大きな粒子は研磨速度が高いことが知られており、また粒子の異形度やアスペクト比が高くなると研磨速度が高くなることが知られている。一方で、サイズの大きな粒子や異形度やアスペクト比が高い粒子は、研磨基板の表面粗さやうねりを悪化させる。それに対して、サイズが小さな粒子は、研磨速度は遅くなるものの、基板の表面粗さやうねりは良化する傾向を示す。また球状粒子は異形粒子と比較して、研磨速度は遅いが、うねりや表面粗さが良化することが知られている。
このことから、１００ｎｍ以上の第三粒子は研磨速度が速いが、一方で基板の表面粗さやうねりを悪化させると考えられる。それに対して１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子はサイズが小さいため研磨速度は遅いが、基板の表面粗さやうねりを良化させる。従って第三粒子で生じたうねりなどを第一粒子が修復させる役割を果たす。また５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子は第一粒子と第二粒子の中間の研磨性能を備え、ある程度の研磨速度と基板表面のうねりの解消に寄与する役割を果たす。このように、これら３つの成分が共存することで研磨速度は高いものの、基板の表面は平滑でうねりも低い研磨面を得ることができる。特に１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子はアスペクト比が１．３以上の異形粒子であることから、研磨速度はある程度高いため、第一粒子による修復効果が高まると推察される。
ここで、ＳＥＭ画像解析とは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、シリカ系粒子群を平面視した画像を解析することである。このとき、走査型電子顕微鏡の倍率は、特に限定されないが、２０万倍であることが好ましい。
【0017】
長径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子は低うねりを達成するために第三粒子の研磨で生じたうねりを最終的な目標のうねりまで低減させる役割がある。また、第一粒子の平均アスペクト比を１．３以上にすることで、球状粒子と比較して研磨速度を速く保つことができる。第一粒子の平均アスペクト比は、うねりを低くしつつ、研磨速度を向上させるという観点から、１．３２以上３以下であることが好ましく、１．３５以上２以下であることがより好ましい。アスペクト比が１．３２未満では、研磨速度が不足するからである。また、アスペクト比が３超の場合は、うねりが悪化する傾向にある。
【0018】
長径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子は、第一粒子と第三粒子の中間の役割を果たし、第一粒子で不足する研磨速度を補い、かつ第三粒子が悪化させるうねりなどをある程度解消させる役割を果たす。第二粒子の平均アスペクト比が１．３５未満では、粒子形状が球状粒子と近くなり研磨スラリーとして使用した場合に、研磨速度が低下してしまう。また、この第二粒子の平均アスペクト比は、中程度のうねりを低くしつつ、研磨速度を向上させるという観点から、１．４以上３以下であることが好ましく、１．４５以上２以下であることがより好ましい。
【0019】
長径が１００ｎｍ以上の第三粒子は、異形度が高いため、高い研磨速度を示す役割を担う。すなわち、第三粒子の平均アスペクト比を１．４３以上にすることで高研磨速度を達成できる。また、この第三粒子の平均アスペクト比は、過剰にうねりを悪化させず、研磨速度を向上させるという観点から、１．４５以上３以下であることが好ましく、１．５以上２以下であることがより好ましい。
【0020】
［３］ＳＥＭ画像解析により、前記第一粒子、前記第二粒子および前記第三粒子における投影面積（Ｓ１）と、投影周囲長に等しい周囲をもつ円の面積（Ｓ２）との面積比（Ｓ１／Ｓ２）を測定したときに、前記第一粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．８４以下であり、前記第二粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．７７以下であり、前記第三粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．６６以下であること。
Ｓ１／Ｓ２の比は、粒子表面の平滑性を示すパラメーターであり、Ｓ１／Ｓ２の値が１の場合は真球状であり、１より小さくなるほど、粒子の表面に微小な凹凸を備えていることを示している。Ｓ１／Ｓ２が１に近い場合は真球状であるため、研磨速度が遅くなる。Ｓ１／Ｓ２が１より小さくなればなるほど、粒子表面に凹凸状の突起が形成される傾向にある。粒子表面に凹凸がある場合、凸部が基板に選択的に接触するため、基板に応力が集中し研磨速度が高くなる傾向にある。一方、凹凸があることで基板表面のうねりには大きな影響は及ぼさない。本実施形態においては、シリカ系粒子群を粒子径に応じて、第一粒子（小粒子）、第二粒子（中粒子）、第三粒子（大粒子）に分類した上で、小粒子、中粒子および大粒子のそれぞれの面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値を所定値以下に調整することで、うねりは小さく高い研磨速度を示す砥粒が得られる。
Ｓ１／Ｓ２の比は、粒子表面の平滑性を示すパラメーターであり、Ｓ１／Ｓ２の値が１の場合は真球状であり、１より小さくなるほど、粒子の表面に微小な凹凸を備えていることを示している。Ｓ１／Ｓ２が１に近い場合は真球状であるため、研磨速度が遅くなる。Ｓ１／Ｓ２が１より小さくなればなるほど、粒子表面に凹凸状の突起が形成される傾向にある。粒子表面に凹凸がある場合、凸部が基板に選択的に接触するため、基板に応力が集中し研磨速度が高くなる傾向にある。一方、凹凸があることで基板表面のうねりには大きな影響は及ぼさない。本実施形態においては、シリカ系粒子群を粒子径に応じて、第一粒子（小粒子）、第二粒子（中粒子）、第三粒子（大粒子）に分類した上で、小粒子、中粒子および大粒子のそれぞれの面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値を所定値以下に調整することで、うねりは小さく高い研磨速度を示す砥粒が得られる。
【0021】
長径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子は、アスペクト比が低いため研磨速度は遅いが、面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．８４以下であることで研磨速度をある程度高くできる。また、この第一粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値は、研磨速度を向上させるという観点から、０．２以上０．８以下であることが好ましく、０．３以上０．７５以下であることがより好ましい。
【0022】
長径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子は、第一粒子よりもアスペクト比が高いため、比較的研磨速度は高い。さらに、面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．７７以下とすることでより研磨速度を高くできる。また、この第二粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値は、研磨速度を向上させるという観点から、０．２以上０．７以下であることが好ましく、０．３以上０．６５以下であることがより好ましい。
【0023】
長径が１００ｎｍ以上の第三粒子は、最もアスペクト比が高くサイズも大きいため、高い研磨速度を示すが、面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値が０．６６以下の場合、さらに研磨速度を向上させることができる。また、この第三粒子の面積比（Ｓ１／Ｓ２）の平均値は研磨速度を向上させるという観点から、０．２以上０．６４以下であることが好ましく、０．３以上０．６以下であることがより好ましい。
【0024】
［４］重量換算粒子径分布から求められる、粒子径の大きい粒子からの累積１０％粒子径（Ｄ１０）および累積９０％粒子径（Ｄ９０）の粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）が５以上であること。ここで、Ｄ１０／Ｄ９０の比は、粒子径分布の広さを示しており、Ｄ１０／Ｄ９０比が大きいほど、粒子径分布がブロードである。すなわち、Ｄ１０／Ｄ９０比が高い場合は、サイズの小さな粒子と大きな粒子を同時に備えていることになる。従って、サイズの大きな粒子は高い研磨速度を示す一方で、うねりを悪化させるが、同時に存在するサイズの小さな粒子が悪化したうねりを修復する作用を備える。シリカ系粒子群の粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）は、うねりを低くしつつ、研磨速度を向上するという観点から、６以上１５以下であることが好ましく、７以上１２以下であることがより好ましい。Ｄ１０／Ｄ９０比が小さすぎると大粒子が少ないため研磨速度が不足し、大き過ぎると大粒子が発生させたうねりを小粒子が修復しきれなくなるからである。
シリカ系粒子群などの重量換算粒子径分布は、ディスク遠心式粒度分布測定装置（例えば、ＣＰＳ Ｉｎｓｔｒｉｍｅｎ社製など）で測定できる。
シリカ系粒子群などの重量換算粒子径分布は、ディスク遠心式粒度分布測定装置（例えば、ＣＰＳ Ｉｎｓｔｒｉｍｅｎ社製など）で測定できる。
【0025】
本実施形態においては、前記第一粒子が細孔構造を備えない粒子であり、前記第二粒子および前記第三粒子のいずれもが細孔構造を備える粒子であることが好ましい。
具体的には、本実施形態のシリカ系粒子群は、粒子内部に細孔を有していることが好ましい。より具体的には、粒子サイズ（粒子径）による細孔の傾斜構造を備えていることが好ましい。本実施形態のシリカ系粒子群は、長径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子（小粒子）と、長径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子（中粒子）と、長径が１００ｎｍ以上の第三粒子（大粒子）に分類されるが、粒子サイズの小さな小粒子は粒子内部に細孔を有していない。それに対して、中粒子および大粒子は、その粒子内部に細孔構造を備えている。また中粒子および大粒子においても粒子サイズが大きくなれば、粒子内部に備える細孔の個数が増加する傾向にある。本願では、このように粒子内部の細孔の有無や細孔の個数が粒子サイズに依存することを粒子内部細孔の傾斜構造と呼ぶ。
具体的には、本実施形態のシリカ系粒子群は、粒子内部に細孔を有していることが好ましい。より具体的には、粒子サイズ（粒子径）による細孔の傾斜構造を備えていることが好ましい。本実施形態のシリカ系粒子群は、長径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子（小粒子）と、長径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子（中粒子）と、長径が１００ｎｍ以上の第三粒子（大粒子）に分類されるが、粒子サイズの小さな小粒子は粒子内部に細孔を有していない。それに対して、中粒子および大粒子は、その粒子内部に細孔構造を備えている。また中粒子および大粒子においても粒子サイズが大きくなれば、粒子内部に備える細孔の個数が増加する傾向にある。本願では、このように粒子内部の細孔の有無や細孔の個数が粒子サイズに依存することを粒子内部細孔の傾斜構造と呼ぶ。
【0026】
上述の細孔の傾斜構造が生じる理由として、以下に述べるようなメカニズムが存在するものと推察される。
後述する本実施形態のシリカ系粒子群の製造方法の原料であるシリカ系ゲル（シリカ粉体）は、その外形は、ミクロンオーダーであり、例えば数十から数百ｍ２／ｇの比表面積を備えており、数ｎｍから数十ｎｍの一次粒子が凝集した構造の凝集塊、すなわちシリカ系ゲルである。このような構造の凝集塊は一次粒子間に空隙を備えている。
後述する本実施形態のシリカ系粒子群の製造方法では、このような構造を備える原料シリカ系ゲル（シリカ粉体）を粉砕工程で所望の粒子サイズの異形シリカ系ゲルに調整するが、前述の一次粒子およびその空隙の構造は保持されたままである。この粉砕工程の後、珪酸によって異形シリカ系ゲルの一次粒子間の細孔を埋めて強度を向上させながら、所望のサイズへと粒子成長を行う。この際、まず粒子成長前の異形シリカ系ゲルは１０ｎｍから１００ｎｍ以上まで様々な粒子サイズの粒子を含んでおり、これら粒子を珪酸によって粒子成長させた場合、異形シリカゲル粒子内部に珪酸が浸透しながら粒子成長が進む。珪酸の浸透深さは、粒子成長の条件や細孔径や粒子形状にもよるが、概ね数十ｎｍの深さに到達する。従って、粒子サイズが１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子は粒子内部に細孔を有していない。
一方、粒子サイズが５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子は、粒子サイズが比較的小さく細孔径が比較的大きい場合は異形シリカ系ゲルの内部まで珪酸が浸透する。そのため、内部に細孔は残り難いが、粒子サイズが比較的大きく細孔径が小さい場合は内部に細孔が残存する傾向にある。結局、細孔を備える第二粒子の個数は後記の第三粒子に比べて多くない傾向にある。
粒子サイズが１００ｎｍ以上の第三粒子は珪酸が内部まで浸透し難い。そのため、内部細孔は残存し易いので、細孔の個数が、第一粒子や第二粒子と比較して多くなる傾向にある。またこのようなメカニズムであるため、粒子内部の細孔は粒子の中心に位置しやすい傾向にある。
後述する本実施形態のシリカ系粒子群の製造方法の原料であるシリカ系ゲル（シリカ粉体）は、その外形は、ミクロンオーダーであり、例えば数十から数百ｍ２／ｇの比表面積を備えており、数ｎｍから数十ｎｍの一次粒子が凝集した構造の凝集塊、すなわちシリカ系ゲルである。このような構造の凝集塊は一次粒子間に空隙を備えている。
後述する本実施形態のシリカ系粒子群の製造方法では、このような構造を備える原料シリカ系ゲル（シリカ粉体）を粉砕工程で所望の粒子サイズの異形シリカ系ゲルに調整するが、前述の一次粒子およびその空隙の構造は保持されたままである。この粉砕工程の後、珪酸によって異形シリカ系ゲルの一次粒子間の細孔を埋めて強度を向上させながら、所望のサイズへと粒子成長を行う。この際、まず粒子成長前の異形シリカ系ゲルは１０ｎｍから１００ｎｍ以上まで様々な粒子サイズの粒子を含んでおり、これら粒子を珪酸によって粒子成長させた場合、異形シリカゲル粒子内部に珪酸が浸透しながら粒子成長が進む。珪酸の浸透深さは、粒子成長の条件や細孔径や粒子形状にもよるが、概ね数十ｎｍの深さに到達する。従って、粒子サイズが１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子は粒子内部に細孔を有していない。
一方、粒子サイズが５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子は、粒子サイズが比較的小さく細孔径が比較的大きい場合は異形シリカ系ゲルの内部まで珪酸が浸透する。そのため、内部に細孔は残り難いが、粒子サイズが比較的大きく細孔径が小さい場合は内部に細孔が残存する傾向にある。結局、細孔を備える第二粒子の個数は後記の第三粒子に比べて多くない傾向にある。
粒子サイズが１００ｎｍ以上の第三粒子は珪酸が内部まで浸透し難い。そのため、内部細孔は残存し易いので、細孔の個数が、第一粒子や第二粒子と比較して多くなる傾向にある。またこのようなメカニズムであるため、粒子内部の細孔は粒子の中心に位置しやすい傾向にある。
【0027】
粒子サイズによる細孔の傾斜構造を備えている粒子を研磨用途に適用した場合、研磨速度が向上し、うねりや表面粗度が良化する傾向にある。
これらの研磨性能が向上する理由として、内部に細孔を備えている中粒子および大粒子は、内部に細孔が存在するので粒子の密度が低く、内部に細孔を備えていない場合と比較して、単位重量当たりの粒子の個数が増加する。
一方、珪酸によって充分に一次粒子間は補強されているため、粒子の強度は強く、研磨中に粒子の崩壊は生じない。そのため、基板と粒子の接触面積が増加することによって研磨速度が向上したと推定している。また、粒子の個数が増加すると、１粒子にかかる荷重は逆に低くなるため、研磨基板への局所的な応力集中が緩和される。そのため、研磨基板の過剰な掘り起こしが生じ難いため、表面粗さやうねりは良化する傾向にある。また小粒子は内部に細孔を備えていないため、粒子の硬さが相対的に硬くなるため、研磨速度が向上する傾向にある。
これらの研磨性能が向上する理由として、内部に細孔を備えている中粒子および大粒子は、内部に細孔が存在するので粒子の密度が低く、内部に細孔を備えていない場合と比較して、単位重量当たりの粒子の個数が増加する。
一方、珪酸によって充分に一次粒子間は補強されているため、粒子の強度は強く、研磨中に粒子の崩壊は生じない。そのため、基板と粒子の接触面積が増加することによって研磨速度が向上したと推定している。また、粒子の個数が増加すると、１粒子にかかる荷重は逆に低くなるため、研磨基板への局所的な応力集中が緩和される。そのため、研磨基板の過剰な掘り起こしが生じ難いため、表面粗さやうねりは良化する傾向にある。また小粒子は内部に細孔を備えていないため、粒子の硬さが相対的に硬くなるため、研磨速度が向上する傾向にある。
【0028】
本実施形態においては、ＳＥＭ画像解析により、シリカ系粒子群におけるアスペクト比を測定したときに、シリカ系粒子群の平均アスペクト比が１．３５以上であることが好ましい。
シリカ系粒子群の平均アスペクト比が１．３５以上であれば、研磨スラリーとして使用した場合に、研磨速度を速くすることができる。また、同様の観点から、シリカ系粒子群の平均アスペクト比は、１．４以上３以下であることがより好ましく、１．４２以上２以下であることが特に好ましい。平均アスペクト比が３超の場合、研磨速度は向上するが、スクラッチが多発する傾向にあるからである。
シリカ系粒子群の平均アスペクト比が１．３５以上であれば、研磨スラリーとして使用した場合に、研磨速度を速くすることができる。また、同様の観点から、シリカ系粒子群の平均アスペクト比は、１．４以上３以下であることがより好ましく、１．４２以上２以下であることが特に好ましい。平均アスペクト比が３超の場合、研磨速度は向上するが、スクラッチが多発する傾向にあるからである。
【0029】
本実施形態に係るシリカ系粒子分散液（シリカ系粒子群が、上記［１］～［４］の条件を満たすもの）は、例えば、以下説明するシリカ系粒子分散液の製造方法により作製できる。
【0030】
［シリカ系粒子分散液およびシリカ系粒子群の製造方法］
本実施形態に係るシリカ系粒子分散液およびシリカ系粒子群の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係るシリカ系粒子分散液は、本実施形態に係るシリカ系粒子群の製造の際に、作製できる。
本実施形態に係るシリカ系粒子群の製造方法は、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を製造する方法である。そして、下記工程１から下記工程３を含むことを特徴とする。
この製造方法によれば、上記［１］～［４］の条件を満たすシリカ系粒子群を作製できる。
本実施形態に係るシリカ系粒子分散液およびシリカ系粒子群の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係るシリカ系粒子分散液は、本実施形態に係るシリカ系粒子群の製造の際に、作製できる。
本実施形態に係るシリカ系粒子群の製造方法は、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を製造する方法である。そして、下記工程１から下記工程３を含むことを特徴とする。
この製造方法によれば、上記［１］～［４］の条件を満たすシリカ系粒子群を作製できる。
【0031】
（工程１）下記数式（Ｆ１）で表される、粉体の強度が１５ＧＰａ以下のシリカ系ゲルを、アルカリ性の条件下で湿式解砕して、異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む第一溶液を得る工程。
σ＝［（１－ε）／π］・Ｋ・Ｈ／ｄ２・・・（Ｆ１）
（ここで、σ、ｄ、Ｋ、ε、πおよびＨは次のとおり。
σ：粉体の強度［Ｐａ］、
ｄ：粒子の平均粒子径［ｍ］、
Ｋ：粒子の平均配位数、
ε：粉体の空隙率、
π：円周率、
Ｈ：粒子の付着力［Ｎ］）
上記の粉体（二次粒子）の強度が１５ＧＰａ以下のシリカ系ゲルであれば、アルカリ性条件下の湿式粉砕により異形シリカ系ゲルからなる粒子とすることができる。
粉体の強度は、粉体の圧縮または引っぱり強度を示すＲｕｍｐｆ式から求めることができ、Ｒｕｍｐｆ式によれば粉体の強度は、（Ｆ１）式で表される。
粉砕メカニズムは、粉体が摩擦力や剪断力によって行われる表面粉砕と、粉体が衝撃力や圧縮力によってばらばらになる体積粉砕に分類されるが、実際の粉砕においては、これらがある程度同時に生じており、原料の種類や粉砕条件に依存して表面粉砕と体積粉砕のどちらが主に生じているかが変化していると考えられる。また体積粉砕では粉体全体がばらばらになるため、得られる粒子は異形度が高い粒子が得られ易い。表面粉砕では表面から次第に砕けるため、表面の凸部が砕けやすいため次第に球形に近づく傾向があり、粒子の異形度が低下していく。同時に表面の凸部が砕けることによって生じた微粒子が生成し、この微粒子はあまり高い異形度の粒子は得られない傾向にある。
ビーズを用いた湿式粉砕においては、所定サイズのビーズを使用し懸濁スラリーを粉砕機に導入して粉砕を行うが、粉砕機内部の滞留時間を調整することで、所望のサイズを得ることが行われている。この際、粉砕条件や原料の種類によるが、サイズが急激に小さくなるものについては体積粉砕が生じ易い傾向にあると考えられる。一方でサイズの変化が穏やかであるものは、表面粉砕が生じていると考えられる。この際に原料のシリカ系ゲルの強度が高いと、所望サイズに粉砕するために滞留時間を長くする必要が生じるため、表面粉砕が生じ易い傾向にある。表面粉砕によって生じた粒子は、先に述べたような理由で異形度が小さい粒子が得られ易い傾向にある。そのため、シリカ系ゲルの強度が１５ＧＰａ以下の原料を選択し、主に体積粉砕の機構が生じている段階で粉砕を終了させることで、異形度の高い粒子を得ることができる。
ここで、粒子の平均粒子径は、ＢＥＴ法により求められる比表面積換算粒子径（ｄ）であり、下記数式（Ｆ２）で求められる。
ｄ＝６０００／（ρｓ×ＳＡ１）・・・（Ｆ２）
（ここで、ｄ、ρｓおよびＳＡは次のとおり。
ｄ：比表面積換算粒子径［ｎｍ］、
ρｓ：シリカ密度（＝２.２［ｇ／ｍＬ］）、
ＳＡ１：シリカ粉体の比表面積［ｍ２／ｇ］）
粉体の空隙率（ε）は、粉体の細孔容積（ＰＶ）とシリカ体積（ＳＶ）とから、下記数式（Ｆ３）により算出した。
ε＝（ＰＶ）／（ＰＶ＋ＳＶ）×１００・・・（Ｆ３）
（ここで、ε、ＰＶおよびＳＶは次のとおり。
ε：粉体の空隙率［無単位］、
ＰＶ：粉体の細孔容積［ｍＬ／ｇ］、
ＳＶ：シリカ体積、次式により求められる。ＳＶ＝１／ρｓ＝１／２.２＝０.４５４５）
なお、粉体の細孔容積（ＰＶ）の求め方は後記した。
一次粒子の平均配位数（Ｋ）は、均一な球形粒子のランダム充填における粉体の空隙率（ε）と、一次粒子の平均配位数（Ｋ）との関係を表した下記数式（Ｆ４）（Ｒｉｄｇｗａｙ－Ｔａｒｂｕｃｋの式と呼ばれる）から、粉体の空隙率（ε）の値を用いて算出した。
ε＝１．０７２－０．１１９２Ｋ＋０．００４３１Ｋ２・・・（Ｆ４）
付着力（Ｈ）は、ガラスの理論強度（Ｑ）と、原料シリカ粉体における一次粒子どうしの付着部分の断面積から下記数式（Ｆ５）を用いて算出した。
なお、「原料シリカ粉体における一次粒子どうしの付着部分の断面積」を「粒子の付着部分の断面積」ともいう。また、「原料シリカ粉体における一次粒子どうしの付着部分の長さ」を「粒子の付着部分の長さ」ともいう。
ガラスの理論強度（Ｑ）は文献（ＮＥＷ ＧＬＡＳＳ Ｖｏｌ.２３，Ｎｏ.３，２００８，ｐ.１１～ｐ.１８，「入門：ガラスの破壊学」）より２０［ＧＮ／ｍ２］とした。
粒子の付着部分の断面積は、走査型電子顕微鏡写真の画像解析により、粒子の付着部分の長さ（Ｌ）を、同付着部分の断面の直径と見做し、円の面積を算定し、得られた円の面積にガラスの理論強度(Ｑ)を乗じて得られた値を、粒子の付着部分の断面積とした。
なお、本発明の粒子の付着部分の長さ(Ｌ)は次のように測定して得た値を意味するものとする。本明細書においては、「粒子の付着部分の長さ（Ｌ）」を「粒子の断面直径（Ｌ）」ともいう。
本発明の分散液（シリカ濃度４０質量％）について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（例えば、超高分解能電界放出形走査型電子顕微鏡Ｓ－５５００［ＳＴＥＭ観察可能］（株式会社日立ハイテクノロジー社製））を用いて平面視したＳＥＭ画像を撮影（倍率２０万倍）し、得られた画像または写真において一次粒子同士が付着している箇所の長さを５０箇所以上計測する。得られた全ての個所の長さを単純平均して得られた値を、粒子の付着部分の長さ（Ｌ）とする。
Ｈ＝(Ｌ／２)２×π×Ｑ・・・（Ｆ５）
（ここで、Ｈ、Ｌ、πおよびＱは次のとおり。
Ｈ：付着力［Ｎ］、
Ｌ：粒子の付着部分の長さ［ｎｍ］、
π：円周率（＝３.１４）、
Ｑ：ガラスの理論強度（＝２０［ＧＮ／ｍ２]）
このように原料シリカ粉体の強度（σ）は、前記数式（Ｆ１）（並びに、数式（Ｆ２）、（Ｆ３）、（Ｆ４）および（Ｆ５））から求められる。原料シリカ粉体の強度（σ）は、後記した理由で１５ＧＰａ以下であることが望ましい。
原料シリカ粉体については、粉体の空隙率、粉体の比表面積、および粒子の付着部の長さは、格別に限定されるものではないが、通常、シリカ粉体の空隙率は０．５～０．９、シリカ粉体の比表面積は２００～５５０ｍ２／ｇ、付着部の長さは５～１５ｎｍの範囲が好ましい。この範囲であれば、原料シリカ粉体の強度は１５ＧＰａ以下になりやすい。
σ＝［（１－ε）／π］・Ｋ・Ｈ／ｄ２・・・（Ｆ１）
（ここで、σ、ｄ、Ｋ、ε、πおよびＨは次のとおり。
σ：粉体の強度［Ｐａ］、
ｄ：粒子の平均粒子径［ｍ］、
Ｋ：粒子の平均配位数、
ε：粉体の空隙率、
π：円周率、
Ｈ：粒子の付着力［Ｎ］）
上記の粉体（二次粒子）の強度が１５ＧＰａ以下のシリカ系ゲルであれば、アルカリ性条件下の湿式粉砕により異形シリカ系ゲルからなる粒子とすることができる。
粉体の強度は、粉体の圧縮または引っぱり強度を示すＲｕｍｐｆ式から求めることができ、Ｒｕｍｐｆ式によれば粉体の強度は、（Ｆ１）式で表される。
粉砕メカニズムは、粉体が摩擦力や剪断力によって行われる表面粉砕と、粉体が衝撃力や圧縮力によってばらばらになる体積粉砕に分類されるが、実際の粉砕においては、これらがある程度同時に生じており、原料の種類や粉砕条件に依存して表面粉砕と体積粉砕のどちらが主に生じているかが変化していると考えられる。また体積粉砕では粉体全体がばらばらになるため、得られる粒子は異形度が高い粒子が得られ易い。表面粉砕では表面から次第に砕けるため、表面の凸部が砕けやすいため次第に球形に近づく傾向があり、粒子の異形度が低下していく。同時に表面の凸部が砕けることによって生じた微粒子が生成し、この微粒子はあまり高い異形度の粒子は得られない傾向にある。
ビーズを用いた湿式粉砕においては、所定サイズのビーズを使用し懸濁スラリーを粉砕機に導入して粉砕を行うが、粉砕機内部の滞留時間を調整することで、所望のサイズを得ることが行われている。この際、粉砕条件や原料の種類によるが、サイズが急激に小さくなるものについては体積粉砕が生じ易い傾向にあると考えられる。一方でサイズの変化が穏やかであるものは、表面粉砕が生じていると考えられる。この際に原料のシリカ系ゲルの強度が高いと、所望サイズに粉砕するために滞留時間を長くする必要が生じるため、表面粉砕が生じ易い傾向にある。表面粉砕によって生じた粒子は、先に述べたような理由で異形度が小さい粒子が得られ易い傾向にある。そのため、シリカ系ゲルの強度が１５ＧＰａ以下の原料を選択し、主に体積粉砕の機構が生じている段階で粉砕を終了させることで、異形度の高い粒子を得ることができる。
ここで、粒子の平均粒子径は、ＢＥＴ法により求められる比表面積換算粒子径（ｄ）であり、下記数式（Ｆ２）で求められる。
ｄ＝６０００／（ρｓ×ＳＡ１）・・・（Ｆ２）
（ここで、ｄ、ρｓおよびＳＡは次のとおり。
ｄ：比表面積換算粒子径［ｎｍ］、
ρｓ：シリカ密度（＝２.２［ｇ／ｍＬ］）、
ＳＡ１：シリカ粉体の比表面積［ｍ２／ｇ］）
粉体の空隙率（ε）は、粉体の細孔容積（ＰＶ）とシリカ体積（ＳＶ）とから、下記数式（Ｆ３）により算出した。
ε＝（ＰＶ）／（ＰＶ＋ＳＶ）×１００・・・（Ｆ３）
（ここで、ε、ＰＶおよびＳＶは次のとおり。
ε：粉体の空隙率［無単位］、
ＰＶ：粉体の細孔容積［ｍＬ／ｇ］、
ＳＶ：シリカ体積、次式により求められる。ＳＶ＝１／ρｓ＝１／２.２＝０.４５４５）
なお、粉体の細孔容積（ＰＶ）の求め方は後記した。
一次粒子の平均配位数（Ｋ）は、均一な球形粒子のランダム充填における粉体の空隙率（ε）と、一次粒子の平均配位数（Ｋ）との関係を表した下記数式（Ｆ４）（Ｒｉｄｇｗａｙ－Ｔａｒｂｕｃｋの式と呼ばれる）から、粉体の空隙率（ε）の値を用いて算出した。
ε＝１．０７２－０．１１９２Ｋ＋０．００４３１Ｋ２・・・（Ｆ４）
付着力（Ｈ）は、ガラスの理論強度（Ｑ）と、原料シリカ粉体における一次粒子どうしの付着部分の断面積から下記数式（Ｆ５）を用いて算出した。
なお、「原料シリカ粉体における一次粒子どうしの付着部分の断面積」を「粒子の付着部分の断面積」ともいう。また、「原料シリカ粉体における一次粒子どうしの付着部分の長さ」を「粒子の付着部分の長さ」ともいう。
ガラスの理論強度（Ｑ）は文献（ＮＥＷ ＧＬＡＳＳ Ｖｏｌ.２３，Ｎｏ.３，２００８，ｐ.１１～ｐ.１８，「入門：ガラスの破壊学」）より２０［ＧＮ／ｍ２］とした。
粒子の付着部分の断面積は、走査型電子顕微鏡写真の画像解析により、粒子の付着部分の長さ（Ｌ）を、同付着部分の断面の直径と見做し、円の面積を算定し、得られた円の面積にガラスの理論強度(Ｑ)を乗じて得られた値を、粒子の付着部分の断面積とした。
なお、本発明の粒子の付着部分の長さ(Ｌ)は次のように測定して得た値を意味するものとする。本明細書においては、「粒子の付着部分の長さ（Ｌ）」を「粒子の断面直径（Ｌ）」ともいう。
本発明の分散液（シリカ濃度４０質量％）について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（例えば、超高分解能電界放出形走査型電子顕微鏡Ｓ－５５００［ＳＴＥＭ観察可能］（株式会社日立ハイテクノロジー社製））を用いて平面視したＳＥＭ画像を撮影（倍率２０万倍）し、得られた画像または写真において一次粒子同士が付着している箇所の長さを５０箇所以上計測する。得られた全ての個所の長さを単純平均して得られた値を、粒子の付着部分の長さ（Ｌ）とする。
Ｈ＝(Ｌ／２)２×π×Ｑ・・・（Ｆ５）
（ここで、Ｈ、Ｌ、πおよびＱは次のとおり。
Ｈ：付着力［Ｎ］、
Ｌ：粒子の付着部分の長さ［ｎｍ］、
π：円周率（＝３.１４）、
Ｑ：ガラスの理論強度（＝２０［ＧＮ／ｍ２]）
このように原料シリカ粉体の強度（σ）は、前記数式（Ｆ１）（並びに、数式（Ｆ２）、（Ｆ３）、（Ｆ４）および（Ｆ５））から求められる。原料シリカ粉体の強度（σ）は、後記した理由で１５ＧＰａ以下であることが望ましい。
原料シリカ粉体については、粉体の空隙率、粉体の比表面積、および粒子の付着部の長さは、格別に限定されるものではないが、通常、シリカ粉体の空隙率は０．５～０．９、シリカ粉体の比表面積は２００～５５０ｍ２／ｇ、付着部の長さは５～１５ｎｍの範囲が好ましい。この範囲であれば、原料シリカ粉体の強度は１５ＧＰａ以下になりやすい。
【0032】
前記数式（Ｆ１）で計算されるシリカ系ゲルの強度σは、１５ＧＰａ以下であることが好ましく、１０ＧＰａ以下であることがより好ましく、５ＧＰａ以下であることがより好ましい。原料粉の強度が弱いため、粉砕時に体積粉砕が生じ易く、異形度の高い異形シリカ系ゲルが得られ易いからである。
原料であるシリカ系ゲルのサイズは、強度が１５ＧＰａ以下であれば、特に制限を受けないが、粉砕効率の面から、１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上６０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下であることが特に好ましい。サイズが１０μｍ未満では、懸濁液の粘度が高くハンドリングが悪く、サイズが１００μｍ超では、サイズが大きいため、粉砕機のスクリーンやギャップの目詰まりが生じ易いからである。
原料であるシリカ系ゲルのサイズは、強度が１５ＧＰａ以下であれば、特に制限を受けないが、粉砕効率の面から、１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上６０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下であることが特に好ましい。サイズが１０μｍ未満では、懸濁液の粘度が高くハンドリングが悪く、サイズが１００μｍ超では、サイズが大きいため、粉砕機のスクリーンやギャップの目詰まりが生じ易いからである。
【0033】
湿式粉砕には、従来公知の湿式粉砕機を用いることができる。湿式粉砕機としては、例えば、ボールミル、およびビーズミルなどが挙げられる。
湿式粉砕に用いるメディアの材質としては、ジルコニア、ガラス、およびアルミナなどが挙げられる。これらの中でも、粒子をより細かく砕くという観点から、ジルコニア、ガラスが好ましい。また、メディアのサイズは所望の異形シリカ系ゲルが得られるサイズであれば特に限定されないが、４０ｎｍから５５０ｎｍの異形シリカ系ゲルを効率よく調製するために、１ｍｍ以下のサイズが好ましい。
湿式粉砕に用いるメディアの材質としては、ジルコニア、ガラス、およびアルミナなどが挙げられる。これらの中でも、粒子をより細かく砕くという観点から、ジルコニア、ガラスが好ましい。また、メディアのサイズは所望の異形シリカ系ゲルが得られるサイズであれば特に限定されないが、４０ｎｍから５５０ｎｍの異形シリカ系ゲルを効率よく調製するために、１ｍｍ以下のサイズが好ましい。
【0034】
湿式粉砕は、アルカリ性の条件下で行うことが必要である。アルカリ性の条件下でない場合には、解砕した粒子が再凝集するという点で問題がある。ただし、ｐＨが高すぎる場合は、粉砕後の異形シリカ系ゲルの溶解や経時変化が生じ易いため、湿式粉砕する際のｐＨは、８以上１１．５以下であることが好ましく、９以上１０．５以下であることがより好ましい。
湿式粉砕は、効率よく目的の粒子径へ粉砕するという観点から一段階で行ってもよく、粉砕する過程で粒子の大きさに合わせて粉砕条件を変更し、二段階以上に分けて行ってもよい。
湿式粉砕は、効率よく目的の粒子径へ粉砕するという観点から一段階で行ってもよく、粉砕する過程で粒子の大きさに合わせて粉砕条件を変更し、二段階以上に分けて行ってもよい。
【0035】
工程１で得られる溶液において、異形シリカ系ゲルからなる粒子の重量平均粒子径は、４０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることが好ましく、７０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることがより好ましい。
工程１で得られる異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む第一溶液において、シリカ系ゲルからなる粒子の形状は、通常、湿式粉砕を経て、異形化（非球状化）する。ここで異形化の程度は格別に制限されるものではない。
工程１で得られる異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む第一溶液において、シリカ系ゲルからなる粒子の形状は、通常、湿式粉砕を経て、異形化（非球状化）する。ここで異形化の程度は格別に制限されるものではない。
【0036】
（工程２）前記異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む第一溶液に、アルカリ性の条件下で珪酸液を添加して、前記異形シリカ系ゲルからなる粒子の一次粒子間の細孔を前記珪酸液に含まれる珪酸との反応によって埋めながら異形のまま粒子を成長させて異形シリカ系粒子を形成して、前記異形シリカ系粒子を含む第二溶液を得る工程。
珪酸液としては、従来公知の珪酸液を使用できる。
珪酸液の濃度は、１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。
珪酸液の添加量は、異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む第一溶液のＳｉＯ２モル濃度に対して、珪酸液のＳｉＯ２モル濃度が０．５モル倍以上２０モル倍以下になる範囲であることが好ましい。珪酸液の添加量が２０モル倍超の場合、珪酸による自己核生成が生じ易い。また０．５モル倍未満の場合、所望のサイズに粒子成長できないため、研磨速度が低下する傾向にある。
珪酸液としては、従来公知の珪酸液を使用できる。
珪酸液の濃度は、１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。
珪酸液の添加量は、異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む第一溶液のＳｉＯ２モル濃度に対して、珪酸液のＳｉＯ２モル濃度が０．５モル倍以上２０モル倍以下になる範囲であることが好ましい。珪酸液の添加量が２０モル倍超の場合、珪酸による自己核生成が生じ易い。また０．５モル倍未満の場合、所望のサイズに粒子成長できないため、研磨速度が低下する傾向にある。
【0037】
珪酸液の添加は、アルカリ性の条件下で行うことが必要である。アルカリ性の条件下でない場合には、粒子を成長させることができず、自己核生成により小粒子が発生するなどの問題が生じる。また、粒子を成長させるという観点から、珪酸液を添加する際のｐＨは、９以上１２．５以下であることが好ましく、９以上１１以下であることがより好ましい。
珪酸液の添加の前または後には、溶液を加温することが好ましい。加温した後の溶液の温度は、粒子を成長させるという観点から、６０℃以上１７０℃以下であることが好ましく、８０℃以上１２０℃以下であることがより好ましい。
珪酸液を添加した後のＳｉＯ２濃度は、１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。
珪酸液の添加の前または後には、溶液を加温することが好ましい。加温した後の溶液の温度は、粒子を成長させるという観点から、６０℃以上１７０℃以下であることが好ましく、８０℃以上１２０℃以下であることがより好ましい。
珪酸液を添加した後のＳｉＯ２濃度は、１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。
【0038】
工程２で得られる第二溶液において、異形シリカ系粒子を含むシリカ系粒子群における比表面積は、２７０ｍ２／ｇ以下であることが好ましく、９ｍ２／ｇ以上１８２ｍ２／ｇ以下であることがより好ましい。
工程２で得られる第二溶液において、異形シリカ系粒子を含むシリカ系粒子群における重量平均粒子径は、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることがより好ましい。
なお、工程２で得られる第二溶液は、シリカ系粒子分散液である。
工程２で得られる第二溶液において、異形シリカ系粒子を含むシリカ系粒子群における重量平均粒子径は、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることがより好ましい。
なお、工程２で得られる第二溶液は、シリカ系粒子分散液である。
【0039】
（工程３）前記異形シリカ系粒子を含む第二溶液を濃縮し、シリカ系粒子群を回収する工程。
第二溶液を濃縮する際には、限外ろ過膜、およびエバポレーターなど公知の濃縮方法を用いることができる。
以上のようにして、上記［１］～［４］の条件を満たすシリカ系粒子群を製造できる。
第二溶液を濃縮する際には、限外ろ過膜、およびエバポレーターなど公知の濃縮方法を用いることができる。
以上のようにして、上記［１］～［４］の条件を満たすシリカ系粒子群を製造できる。
【0040】
［磁気ディスク基板研磨用研磨スラリーおよび組成物］
次に、本実施形態に係る磁気ディスク基板研磨用研磨スラリーおよび組成物について、説明する。
本実施形態に係る磁気ディスク基板研磨用組成物（「研磨用組成物」ともいう。）は、前記本実施形態に係るシリカ系粒子分散液を含むものである。
また、本実施形態に係る磁気ディスク基板研磨用研磨スラリーは、この研磨用組成物を水などで希釈して、作製できる。
次に、本実施形態に係る磁気ディスク基板研磨用研磨スラリーおよび組成物について、説明する。
本実施形態に係る磁気ディスク基板研磨用組成物（「研磨用組成物」ともいう。）は、前記本実施形態に係るシリカ系粒子分散液を含むものである。
また、本実施形態に係る磁気ディスク基板研磨用研磨スラリーは、この研磨用組成物を水などで希釈して、作製できる。
【0041】
本実施形態に係る研磨用組成物は、さらに他の成分を含むことができる。
他の成分として、研磨促進剤、界面活性剤、親水性化合物、複素環化合物、ｐＨ調整剤およびｐＨ緩衝剤から選ばれる１以上の成分を使用することができる。
他の成分として、研磨促進剤、界面活性剤、親水性化合物、複素環化合物、ｐＨ調整剤およびｐＨ緩衝剤から選ばれる１以上の成分を使用することができる。
【0042】
研磨促進剤の例としては、硫酸、硝酸、リン酸、シュウ酸、フッ酸等の酸、あるいはこれら酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩およびこれらの混合物等が挙げられる。これらの研磨促進剤を含む研磨用組成物の場合、複合成分からなる被研磨材を研磨する際に、被研磨材の特定の成分についての研磨速度を促進することにより、最終的に平坦な研磨面を得ることができる。
【0043】
本実施形態に係る研磨用組成物が研磨促進剤を含有する場合、その含有量としては、０．１質量％以上１０質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。界面活性剤および／または親水性化合物研磨用組成物の分散性や安定性を向上させるためにカチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性系の界面活性剤または親水性化合物を添加することができる。
【0044】
界面活性剤と親水性化合物は、いずれも被研磨面への接触角を低下させる作用を有し、均一な研磨を促す作用を有する。界面活性剤および／または親水性化合物としては、例えば、以下の群から選ばれるものを使用することができる。
【0045】
陰イオン界面活性剤として、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、およびリン酸エステル塩等が挙げられる。カルボン酸塩として、石鹸、Ｎ－アシルアミノ酸塩、ポリオキシエチレンまたはポリオキシプロピレンアルキルエーテルカルボン酸塩、およびアシル化ペプチド等が挙げられる。スルホン酸塩として、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンおよびアルキルナフタレンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、α－オレフィンスルホン酸塩、およびＮ－アシルスルホン酸塩等が挙げられる。
硫酸エステル塩として、硫酸化油、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンまたはポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテル硫酸塩、およびアルキルアミド硫酸塩等が挙げられる。リン酸エステル塩として、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンまたはポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテルリン酸塩等が挙げられる。
硫酸エステル塩として、硫酸化油、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンまたはポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテル硫酸塩、およびアルキルアミド硫酸塩等が挙げられる。リン酸エステル塩として、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンまたはポリオキシプロピレンアルキルアリルエーテルリン酸塩等が挙げられる。
【0046】
陽イオン界面活性剤として、脂肪族アミン塩、脂肪族４級アンモニウム塩、塩化ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、およびイミダゾリニウム塩等が挙げられる。両性界面活性剤として、カルボキシベタイン型、スルホベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン、レシチン、およびアルキルアミンオキサイド等が挙げられる。
【0047】
非イオン界面活性剤として、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型が挙げられ、エーテル型として、ポリオキシエチレンアルキルおよびアルキルフェニルエーテル、アルキルアリルホルムアルデヒド縮合ポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが挙げられ、エーテルエステル型として、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル、エステル型として、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、ポリグリセリンエステル、ソルビタンエステル、プロピレングリコールエステル、ショ糖エステル、含窒素型として、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミド等が例示される。その他に、フッ素系界面活性剤等が挙げられる。
【0048】
界面活性剤としては、陰イオン界面活性剤もしくは非イオン系界面活性剤が好ましい。また、塩としては、アンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩等が挙げられ、特にアンモニウム塩およびカリウム塩が好ましい。
【0049】
さらに、その他の界面活性剤、親水性化合物等としては、エステル（グリセリンエステル、ソルビタンエステルおよびアラニンエチルエステル等）、エーテル（ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルケニルエーテル、アルキルポリエチレングリコール、アルキルポリエチレングリコールアルキルエーテル、アルキルポリエチレングリコールアルケニルエーテル、アルケニルポリエチレングリコール、アルケニルポリエチレングリコールアルキルエーテル、アルケニルポリエチレングリコールアルケニルエーテル、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、アルキルポリプロピレングリコール、アルキルポリプロピレングリコールアルキルエーテル、アルキルポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、およびアルケニルポリプロピレングリコール等）、多糖類（アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、カードランおよびプルラン等）、アミノ酸塩（グリシンアンモニウム塩およびグリシンナトリウム塩等）、ポリカルボン酸およびその塩（ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリリシン、ポリリンゴ酸、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリ（ｐ－スチレンカルボン酸）、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、アミノポリアクリルアミド、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム塩、ポリアミド酸、ポリアミド酸アンモニウム塩、ポリアミド酸ナトリウム塩およびポリグリオキシル酸等）、ビニル系ポリマ（ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンおよびポリアクロレイン等）、スルホン酸およびその塩（メチルタウリン酸アンモニウム塩、メチルタウリン酸ナトリウム塩、硫酸メチルナトリウム塩、硫酸エチルアンモニウム塩、硫酸ブチルアンモニウム塩、ビニルスルホン酸ナトリウム塩、１－アリルスルホン酸ナトリウム塩、２－アリルスルホン酸ナトリウム塩、メトキシメチルスルホン酸ナトリウム塩、エトキシメチルスルホン酸アンモニウム塩、３－エトキシプロピルスルホン酸ナトリウム塩等）、およびアミド等（プロピオンアミド、アクリルアミド、メチル尿素、ニコチンアミド、コハク酸アミドおよびスルファニルアミド等）が挙げられる。
【0050】
なお、適用する被研磨基材がガラス基板等である場合は何れの界面活性剤であっても好適に使用できるが、半導体集積回路用シリコン基板等の場合であって、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはハロゲン化物等による汚染の影響を嫌う場合にあっては、酸もしくはそのアンモニウム塩系の界面活性剤を使用することが望ましい。
【0051】
本実施形態に係る研磨用組成物が界面活性剤および／または親水性化合物を含有する場合、その含有量は、総量として、研磨用組成物の１Ｌ中、０．００１ｇ以上１０ｇ以下とすることが好ましく、０．０１ｇ以上５ｇ以下とすることがより好ましく０．１ｇ以上３ｇ以下とすることが特に好ましい。
【0052】
界面活性剤および／または親水性化合物の含有量は、充分な効果を得る上で、研磨用組成物の１Ｌ中、０．００１ｇ以上が好ましく、研磨速度低下防止の点から１０ｇ以下が好ましい。
【0053】
界面活性剤または親水性化合物は１種のみでもよいし、２種以上を使用してもよく、異なる種類のものを併用することもできる。
【0054】
本実施形態に係る研磨用組成物については、被研磨基材に金属が含まれる場合に、金属に不動態層または溶解抑制層を形成させて、被研磨基材の侵食を抑制する目的で、複素環化合物を含有させても構わない。ここで、「複素環化合物」とはヘテロ原子を１個以上含んだ複素環を有する化合物である。ヘテロ原子とは、炭素原子、または水素原子以外の原子を意味する。複素環とはヘテロ原子を少なくとも一つ持つ環状化合物を意味する。ヘテロ原子は複素環の環系の構成部分を形成する原子のみを意味し、環系に対して外部に位置していたり、少なくとも一つの非共役単結合により環系から分離していたり、環系のさらなる置換基の一部分であるような原子は意味しない。ヘテロ原子として好ましくは、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、リン原子、ケイ素原子、およびホウ素原子等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。複素環化合物の例として、イミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾチアゾール、テトラゾール等を用いることができる。より具体的には、１，２，３，４－テトラゾール、５－アミノ－１，２，３，４－テトラゾール、５－メチル－１，２，３，４－テトラゾール、１，２，３－トリアゾール、４－アミノ－１，２，３－トリアゾール、４，５－ジアミノ－１，２，３－トリアゾール、１，２，４－トリアゾール、３－アミノ－１，２，４－トリアゾール、３，５－ジアミノ－１，２，４－トリアゾール等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0055】
本実施形態に係る研磨用組成物に複素環化合物を配合する場合の含有量については、０．００１質量％以上１．０質量％以下であることが好ましく、０．００１質量％以上０．７質量％以下であることがより好ましく、０．００２質量％以上０．４質量％以下であることがさらに好ましい。
【0056】
上記各添加剤の効果を高めるため等に必要に応じて酸または塩基を添加して研磨用組成物のｐＨを調節することができる。
【0057】
本実施形態に係る研磨用組成物をｐＨ７以上に調整するときは、ｐＨ調整剤として、アルカリ性のものを使用する。望ましくは、水酸化ナトリウム、アンモニア水、炭酸アンモニウム、エチルアミン、メチルアミン、トリエチルアミン、テトラメチルアミン等のアミンが使用される。
【0058】
研磨用組成物をｐＨ７未満に調整するときは、ｐＨ調整剤として、酸性のものが使用される。例えば、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、グリセリン酸等のヒドロキシ酸類が使用される。
【0059】
研磨用組成物のｐＨ値を一定に保持するために、ｐＨ緩衝剤を使用しても構わない。ｐＨ緩衝剤としては、例えば、リン酸２水素アンモニウム、リン酸水素２アンモニウム、４ホウ酸アンモ四水和水等のリン酸塩およびホウ酸塩または有機酸等を使用することができる。
【0060】
本実施形態に係る研磨用組成物については、必要に応じて溶媒を用いることができる。溶媒としては通常、水を用いるが、必要に応じてメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類を用いることができ、他にエーテル類、エステル類、ケトン類等水溶性の有機溶媒を用いることができる。また、水と有機溶媒からなる混合溶媒であってもよい。
【0061】
本実施形態に係る研磨用組成物中の研磨用粒子の濃度は、０．５質量％以上５０質量％以下、さらには５量％以上３０質量％以下の範囲にあることが好ましい。濃度が０．５質量％未満の場合は、基材や絶縁膜の種類によっては濃度が低すぎて研磨速度が遅く生産性が問題となることがある。研磨用粒子の濃度が５０質量％を超えると研磨材の安定性が不充分となり、研磨速度や研磨効率がさらに向上することもなく、また研磨処理のために分散液を供給する工程で乾燥物が生成して付着することがあり傷（スクラッチ）発生の原因となることがある。
【実施例0062】
［実施例１］（シリカ粉体（シリカ系ゲル）の調製）
珪酸ナトリウム４６２．５ｇに純水を加え、ＳｉＯ２換算で２４質量％の珪酸ナトリウム水溶液を調製し、ｐＨが７．１となるように硫酸水溶液（濃度２５質量％）を添加して、シリカヒドロゲルを含む溶液を得た。このシリカヒドロゲルを含む溶液を、恒温槽で２１℃の温度に維持し、５．７５時間静置して熟成を行った。その後、シリカヒドロゲルに含まれるＳｉＯ２に対し、硫酸ナトリウムの含有量が０．０５質量％となるまで純水で洗浄して、精製シリカヒドロゲルを得た。この精製シリカヒドロゲルは、ＳｉＯ２濃度が５．０質量％であり、また比表面積は３５０ｍ２／ｇであった。得られた精製シリカヒドロゲルを１２０℃で乾燥させ、乳鉢にて粉砕し、粉砕後の体積基準粒子径が１２μｍ程度のシリカ粉体（シリカ系ゲル）を得た。
このシリカ粉体（シリカ系ゲル）について、粒子の比表面積換算粒子径（ｄ）、粉体の比表面積、粉体の細孔容積、粉体の空隙率（ε）、粒子の平均配位数（Ｋ）、粒子の断面直径（Ｌ）、粒子の付着力（Ｈ）、および粉体の強度（σ）の測定結果または算定結果を表１の「（１）シリカ系ゲルの物性」に示した。なお、後述する実施例および比較例でも、これらの測定結果または算定結果を表１の「（１）シリカ系ゲルの物性」に示した（以降の実施例と比較例についても同様。）。なお、表１では便宜上、粒子の平均粒子径（比表面積換算粒子径）（ｄ）の値の単位を「ｎｍ」で表示した。同様に粉体の強度（σ）の値の単位を「ＧＰａ」で表示した。
珪酸ナトリウム４６２．５ｇに純水を加え、ＳｉＯ２換算で２４質量％の珪酸ナトリウム水溶液を調製し、ｐＨが７．１となるように硫酸水溶液（濃度２５質量％）を添加して、シリカヒドロゲルを含む溶液を得た。このシリカヒドロゲルを含む溶液を、恒温槽で２１℃の温度に維持し、５．７５時間静置して熟成を行った。その後、シリカヒドロゲルに含まれるＳｉＯ２に対し、硫酸ナトリウムの含有量が０．０５質量％となるまで純水で洗浄して、精製シリカヒドロゲルを得た。この精製シリカヒドロゲルは、ＳｉＯ２濃度が５．０質量％であり、また比表面積は３５０ｍ２／ｇであった。得られた精製シリカヒドロゲルを１２０℃で乾燥させ、乳鉢にて粉砕し、粉砕後の体積基準粒子径が１２μｍ程度のシリカ粉体（シリカ系ゲル）を得た。
このシリカ粉体（シリカ系ゲル）について、粒子の比表面積換算粒子径（ｄ）、粉体の比表面積、粉体の細孔容積、粉体の空隙率（ε）、粒子の平均配位数（Ｋ）、粒子の断面直径（Ｌ）、粒子の付着力（Ｈ）、および粉体の強度（σ）の測定結果または算定結果を表１の「（１）シリカ系ゲルの物性」に示した。なお、後述する実施例および比較例でも、これらの測定結果または算定結果を表１の「（１）シリカ系ゲルの物性」に示した（以降の実施例と比較例についても同様。）。なお、表１では便宜上、粒子の平均粒子径（比表面積換算粒子径）（ｄ）の値の単位を「ｎｍ」で表示した。同様に粉体の強度（σ）の値の単位を「ＧＰａ」で表示した。
【0063】
（異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液の調製）
１０Ｌの容器に水５．０１ｋｇを計量し、４８％水酸化ナトリウム水溶液を８４ｇ添加し、ｐＨ９．７の水酸化ナトリウム水溶液を調製した。この水酸化ナトリウム水溶液に、
前記のシリカ粉体（シリカ系ゲル）を１．８７ｋｇ添加し、続けてｐＨ調整のため４８％水酸化ナトリウム溶液を添加して、ｐＨ１０．３のシリカ粉体懸濁液を得た。このシリカ粉体懸濁液を１．０ｍｍφのジルコニアメディアを導入した粉砕機に通液し、重量平均粒子径が８００ｎｍになるまで粉砕を行い、ＳｉＯ２濃度２１．７質量％の異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液(１)を得た。
次に、得られた異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（１）を０．３５ｍｍφのガラスメディアを導入した粉砕機に通液し、重量平均粒子径が９８ｎｍになるまで粉砕を行い、ＳｉＯ２濃度１８．７質量％の異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（２）を得た。
１０Ｌの容器に水５．０１ｋｇを計量し、４８％水酸化ナトリウム水溶液を８４ｇ添加し、ｐＨ９．７の水酸化ナトリウム水溶液を調製した。この水酸化ナトリウム水溶液に、
前記のシリカ粉体（シリカ系ゲル）を１．８７ｋｇ添加し、続けてｐＨ調整のため４８％水酸化ナトリウム溶液を添加して、ｐＨ１０．３のシリカ粉体懸濁液を得た。このシリカ粉体懸濁液を１．０ｍｍφのジルコニアメディアを導入した粉砕機に通液し、重量平均粒子径が８００ｎｍになるまで粉砕を行い、ＳｉＯ２濃度２１．７質量％の異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液(１)を得た。
次に、得られた異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（１）を０．３５ｍｍφのガラスメディアを導入した粉砕機に通液し、重量平均粒子径が９８ｎｍになるまで粉砕を行い、ＳｉＯ２濃度１８．７質量％の異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（２）を得た。
【0064】
（異形シリカ系ゲルからなる粒子の成長および調合液の濃縮）
得られた異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（２）を１．９ｋｇ計量し、水１０．５ｋｇを添加してＳｉＯ２濃度３．０質量％の溶液１２．４ｋｇを得た。次に、４．８質量％の水酸化ナトリウム水溶液と水を加え、ｐＨを１０．４に調製した。次いで、９８℃に昇温して３０分間９８℃に保持した。次に、温度を９８℃に保持したまま４．６質量％の酸性珪酸液２５．７ｋｇを１６時間かけて添加し、更に温度を９８℃に保持したまま１時間撹拌を継続して、異形シリカ系ゲルからなる粒子を成長させて、調合液（Ａ）（異形シリカ系粒子を含む溶液）を得た。この調合液（Ａ）のＳｉＯ２濃度は４．０質量％であり、異形シリカ系ゲルのＳｉＯ２に対する添加珪酸液のＳｉＯ２のモル比は３．３３であった。また、得られたシリカ系粒子群の比表面積は８７ｍ２／ｇであり、重量平均粒子径は１３７ｎｍであった。
後記した方法で、第一粒子、第二粒子および第三粒子について、それぞれ粒子の細孔の有無を確認したところ第一粒子には細孔の存在は確認されず、第二粒子および第三粒子については、何れも細孔が存在することを確認した。
この調合液（Ａ）を室温まで冷却後に、限外ろ過膜（旭化成社製「ＳＩＰ－１０１３」）で、ＳｉＯ２濃度１２質量％まで濃縮した。さらに、ロータリーエバポレーターでＳｉＯ２濃度５０質量％まで濃縮し、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を得た。
こうして得られたシリカ系粒子群の物性（重量平均粒子径、比表面積換算粒子径、各粒子毎の平均アスペクト比、全粒子平均アスペクト比、各粒子毎の面積比、重量換算粒子径分布から求められる粒子径比、重量換算粒子径分布から求められる累積１０％粒子径(Ｄ１０)および（Ｄ９０））の測定結果または算定結果を表１の「（２）シリカ系粒子群の物性」に示した（以降の実施例と比較例についても同様。）。
また、工程１および工程２に関し、粒子の性状、物性、製造条件を表２に記した（以降の実施例と比較例についても同様。）。
得られた異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（２）を１．９ｋｇ計量し、水１０．５ｋｇを添加してＳｉＯ２濃度３．０質量％の溶液１２．４ｋｇを得た。次に、４．８質量％の水酸化ナトリウム水溶液と水を加え、ｐＨを１０．４に調製した。次いで、９８℃に昇温して３０分間９８℃に保持した。次に、温度を９８℃に保持したまま４．６質量％の酸性珪酸液２５．７ｋｇを１６時間かけて添加し、更に温度を９８℃に保持したまま１時間撹拌を継続して、異形シリカ系ゲルからなる粒子を成長させて、調合液（Ａ）（異形シリカ系粒子を含む溶液）を得た。この調合液（Ａ）のＳｉＯ２濃度は４．０質量％であり、異形シリカ系ゲルのＳｉＯ２に対する添加珪酸液のＳｉＯ２のモル比は３．３３であった。また、得られたシリカ系粒子群の比表面積は８７ｍ２／ｇであり、重量平均粒子径は１３７ｎｍであった。
後記した方法で、第一粒子、第二粒子および第三粒子について、それぞれ粒子の細孔の有無を確認したところ第一粒子には細孔の存在は確認されず、第二粒子および第三粒子については、何れも細孔が存在することを確認した。
この調合液（Ａ）を室温まで冷却後に、限外ろ過膜（旭化成社製「ＳＩＰ－１０１３」）で、ＳｉＯ２濃度１２質量％まで濃縮した。さらに、ロータリーエバポレーターでＳｉＯ２濃度５０質量％まで濃縮し、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を得た。
こうして得られたシリカ系粒子群の物性（重量平均粒子径、比表面積換算粒子径、各粒子毎の平均アスペクト比、全粒子平均アスペクト比、各粒子毎の面積比、重量換算粒子径分布から求められる粒子径比、重量換算粒子径分布から求められる累積１０％粒子径(Ｄ１０)および（Ｄ９０））の測定結果または算定結果を表１の「（２）シリカ系粒子群の物性」に示した（以降の実施例と比較例についても同様。）。
また、工程１および工程２に関し、粒子の性状、物性、製造条件を表２に記した（以降の実施例と比較例についても同様。）。
【0065】
［実施例２］（異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液の調製）
実施例１で得られた異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（１）を０．５ｍｍφのガラスメディアを導入した粉砕機に通液し、重量平均粒子径が１８５ｎｍになるまで粉砕を行い、ＳｉＯ２濃度１９．１質量％の異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（３）を得た。
次に、異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（３）を０．２５ｍｍφのガラスメディアを導入した粉砕機に通液し、重量平均粒子径が８５ｎｍになるまで粉砕を行い、ＳｉＯ２濃度１６．７質量％の異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（４）を得た。
（異形シリカ系ゲルからなる粒子の成長および調合液の濃縮）
次いで、得られた異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（４）について、実施例１と同様に異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（４）を１．９ｋｇ計量し、水１０．５ｋｇを添加してＳｉＯ２濃度３．０質量％の溶液１２．４ｋｇを得た。次に、４．８質量％の水酸化ナトリウム水溶液と水を加え、ｐＨを１０．４に調製した。次いで、９８℃に昇温して３０分間９８℃に保持した。次に、温度を９８℃に保持したまま４．６質量％の酸性珪酸液２５．７ｋｇを１６時間かけて添加し、更に温度を９８℃に保持したまま１時間撹拌を継続して、異形シリカ系ゲルからなる粒子を成長させて、調合液（Ｂ）（異形シリカ系粒子を含む溶液）を得た。この調合液（Ｂ）のＳｉＯ２濃度は４．０質量％であり、異形シリカ系ゲルのＳｉＯ２に対する添加珪酸液のＳｉＯ２のモル比は３．３３であった。また、得られたシリカ系粒子群の比表面積は８８ｍ２／ｇであり、重量平均粒子径は１４８nmであった。
後記した方法で、第一粒子、第二粒子および第三粒子について、それぞれ粒子の細孔の有無を確認したところ第一粒子には細孔の存在は確認されず、第二粒子および第三粒子については、何れも細孔が存在することを確認した。
得られた調合液（Ｂ）を、実施例１と同様に、室温まで冷却し、限外濾過膜でＳｉＯ２濃度１２質量％まで濃縮し、更にロータリーエバポレーターでＳｉＯ２濃度５０質量％まで濃縮して、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を調製した。
実施例１で得られた異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（１）を０．５ｍｍφのガラスメディアを導入した粉砕機に通液し、重量平均粒子径が１８５ｎｍになるまで粉砕を行い、ＳｉＯ２濃度１９．１質量％の異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（３）を得た。
次に、異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（３）を０．２５ｍｍφのガラスメディアを導入した粉砕機に通液し、重量平均粒子径が８５ｎｍになるまで粉砕を行い、ＳｉＯ２濃度１６．７質量％の異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（４）を得た。
（異形シリカ系ゲルからなる粒子の成長および調合液の濃縮）
次いで、得られた異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（４）について、実施例１と同様に異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（４）を１．９ｋｇ計量し、水１０．５ｋｇを添加してＳｉＯ２濃度３．０質量％の溶液１２．４ｋｇを得た。次に、４．８質量％の水酸化ナトリウム水溶液と水を加え、ｐＨを１０．４に調製した。次いで、９８℃に昇温して３０分間９８℃に保持した。次に、温度を９８℃に保持したまま４．６質量％の酸性珪酸液２５．７ｋｇを１６時間かけて添加し、更に温度を９８℃に保持したまま１時間撹拌を継続して、異形シリカ系ゲルからなる粒子を成長させて、調合液（Ｂ）（異形シリカ系粒子を含む溶液）を得た。この調合液（Ｂ）のＳｉＯ２濃度は４．０質量％であり、異形シリカ系ゲルのＳｉＯ２に対する添加珪酸液のＳｉＯ２のモル比は３．３３であった。また、得られたシリカ系粒子群の比表面積は８８ｍ２／ｇであり、重量平均粒子径は１４８nmであった。
後記した方法で、第一粒子、第二粒子および第三粒子について、それぞれ粒子の細孔の有無を確認したところ第一粒子には細孔の存在は確認されず、第二粒子および第三粒子については、何れも細孔が存在することを確認した。
得られた調合液（Ｂ）を、実施例１と同様に、室温まで冷却し、限外濾過膜でＳｉＯ２濃度１２質量％まで濃縮し、更にロータリーエバポレーターでＳｉＯ２濃度５０質量％まで濃縮して、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を調製した。
【0066】
［比較例１］（シリカ粉体(シリカ系ゲル)の調製）
珪酸ナトリウム４６２．５ｇに純水を加え、ＳｉＯ２換算で２４質量％の珪酸ナトリウム水溶液を調製し、ｐＨが４．５となるように硫酸水溶液（濃度２５質量％）を添加してシリカヒドロゲル液を含む溶液を得た。このシリカヒドロゲル溶液を、恒温槽で２１℃の温度に維持し、５．７５時間静置して熟成を行ったのち、シリカヒドロゲルに含まれるＳｉＯ２に対し、硫酸ナトリウムの含有量が０．０５質量％となるまで純水で洗浄して精製シリカヒドロゲルを得た。この精製シリカヒドロゲルの濃度は５．０質量％であり、また比表面積は６００ｍ２／ｇであった。得られた精製シリカヒドロゲルを１２０℃で乾燥させ、乳鉢にて粉砕し、粉砕後の体積基準粒子径が１００μｍ程度のシリカ粉体（シリカ系ゲル）を得た。
珪酸ナトリウム４６２．５ｇに純水を加え、ＳｉＯ２換算で２４質量％の珪酸ナトリウム水溶液を調製し、ｐＨが４．５となるように硫酸水溶液（濃度２５質量％）を添加してシリカヒドロゲル液を含む溶液を得た。このシリカヒドロゲル溶液を、恒温槽で２１℃の温度に維持し、５．７５時間静置して熟成を行ったのち、シリカヒドロゲルに含まれるＳｉＯ２に対し、硫酸ナトリウムの含有量が０．０５質量％となるまで純水で洗浄して精製シリカヒドロゲルを得た。この精製シリカヒドロゲルの濃度は５．０質量％であり、また比表面積は６００ｍ２／ｇであった。得られた精製シリカヒドロゲルを１２０℃で乾燥させ、乳鉢にて粉砕し、粉砕後の体積基準粒子径が１００μｍ程度のシリカ粉体（シリカ系ゲル）を得た。
【0067】
（異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液の調製）
２Ｌのガラスビーカーに前記シリカ粉体（シリカ系ゲル）を５．０質量％になるように水で懸濁し５００ｇのシリカ粉体懸濁液を得た。４．８質量％水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨ９．８に調整した。１．０ｍｍφのジルコニアメディアを２３９０ｇ加え、サンドミル粉砕機にかけて、重量平均径が５３０ｎｍになるまで解砕を行い、ＳｉＯ２濃度４．０質量％の異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（５）を得た。次に、得られた異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（５）に０．２５ｍｍφのガラスメディア１１３５ｇを加えて、重量平均粒子径が２２４ｎｍになるまで解砕を行いＳｉＯ２濃度３．５％の異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（６）を得た。
（異形シリカ系ゲルからなる粒子の成長および調合液の濃縮）
得られた異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（６）にイオン交換水を添加してＳｉＯ２濃度２．７６質量％の溶液２７１６ｇを得た。次に、４．８質量％の水酸化ナトリウム水溶液とイオン交換水を加え、ｐＨが１０．０でＳｉＯ２濃度２．５質量％の溶液に調整した。ついで９８℃に昇温して３０分間９８℃に保持した。次に温度を９８℃に保持したまま４．６質量％の酸性珪酸液５５７３．１ｇを２０時間かけて添加し、更に温度を９８℃に保持したまま１時間攪拌を継続し調合液（Ｃ）（異形シリカ系粒子を含む溶液）を得た。この調合液（Ｃ）のＳｉＯ２濃度は４．０質量％であり、異形シリカ系ゲルのＳｉＯ２に対する添加珪酸液のＳｉＯ２のモル比は３．４２であった。また、得られたシリカ系粒子群の比表面積は３０ｍ２／ｇであり、重量平均粒子径は２１７ｎｍであった。
後記した方法で、第一粒子、第二粒子および第三粒子について、それぞれ粒子の細孔の有無を確認したところ第一粒子には細孔の存在は確認されず、第二粒子および第三粒子については、何れも細孔が存在することを確認した。
実施例１と同様に、室温まで冷却し、限外濾過膜でＳｉＯ２濃度１２質量％まで濃縮し、更にロータリーエバポレーターでＳｉＯ２濃度５０質量％まで濃縮し、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を調製した。
２Ｌのガラスビーカーに前記シリカ粉体（シリカ系ゲル）を５．０質量％になるように水で懸濁し５００ｇのシリカ粉体懸濁液を得た。４．８質量％水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨ９．８に調整した。１．０ｍｍφのジルコニアメディアを２３９０ｇ加え、サンドミル粉砕機にかけて、重量平均径が５３０ｎｍになるまで解砕を行い、ＳｉＯ２濃度４．０質量％の異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（５）を得た。次に、得られた異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（５）に０．２５ｍｍφのガラスメディア１１３５ｇを加えて、重量平均粒子径が２２４ｎｍになるまで解砕を行いＳｉＯ２濃度３．５％の異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（６）を得た。
（異形シリカ系ゲルからなる粒子の成長および調合液の濃縮）
得られた異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（６）にイオン交換水を添加してＳｉＯ２濃度２．７６質量％の溶液２７１６ｇを得た。次に、４．８質量％の水酸化ナトリウム水溶液とイオン交換水を加え、ｐＨが１０．０でＳｉＯ２濃度２．５質量％の溶液に調整した。ついで９８℃に昇温して３０分間９８℃に保持した。次に温度を９８℃に保持したまま４．６質量％の酸性珪酸液５５７３．１ｇを２０時間かけて添加し、更に温度を９８℃に保持したまま１時間攪拌を継続し調合液（Ｃ）（異形シリカ系粒子を含む溶液）を得た。この調合液（Ｃ）のＳｉＯ２濃度は４．０質量％であり、異形シリカ系ゲルのＳｉＯ２に対する添加珪酸液のＳｉＯ２のモル比は３．４２であった。また、得られたシリカ系粒子群の比表面積は３０ｍ２／ｇであり、重量平均粒子径は２１７ｎｍであった。
後記した方法で、第一粒子、第二粒子および第三粒子について、それぞれ粒子の細孔の有無を確認したところ第一粒子には細孔の存在は確認されず、第二粒子および第三粒子については、何れも細孔が存在することを確認した。
実施例１と同様に、室温まで冷却し、限外濾過膜でＳｉＯ２濃度１２質量％まで濃縮し、更にロータリーエバポレーターでＳｉＯ２濃度５０質量％まで濃縮し、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を調製した。
【0068】
［比較例２］（異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液の調製）
比較例１と同様の工程で異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（５）を調製し、０．２５ｍｍφのガラスメディア１１３５ｇを加えて、重量平均粒子径が２４４ｎｍになるまで解砕を行いＳｉＯ２濃度３．５％の異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（７）を得た。
得られた異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（７）にイオン交換水を添加してＳｉＯ２濃度２．７６質量％の溶液２７１６ｇを得た。
（異形シリカ系ゲルからなる粒子の成長および調合液の濃縮）
次に、４．８質量％の水酸化ナトリウム水溶液とイオン交換水を加え、ｐＨが１０．０でＳｉＯ2濃度２．５質量％の溶液に調整した。ついで９８℃に昇温して３０分間９８℃に保持した。次に温度を９８℃に保持したまま４．６質量％の酸性珪酸液５５７３．１ｇを２０時間かけて添加し、更に温度を９８℃に保持したまま１時間攪拌を継続し調合液（Ｄ）を得た。この調合液（Ｄ）のＳｉＯ２濃度は４．０質量％であり、異形シリカ系ゲルのＳｉＯ２に対する添加珪酸液のＳｉＯ２のモル比は３．４２であった。また、得られたシリカ系粒子群の比表面積は３０ｍ２／ｇであり、重量平均粒子径は２６１ｎｍであった。
後記した方法で、第一粒子、第二粒子および第三粒子について、それぞれ粒子の細孔の有無を確認したところ第一粒子には細孔の存在は確認されず、第二粒子および第三粒子については、何れも細孔が存在することを確認した。
実施例１と同様に、室温まで冷却し、限外濾過膜でＳｉＯ２濃度１２質量％まで濃縮し、更にロータリーエバポレーターでＳｉＯ２濃度５０質量％まで濃縮し、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を調製した。異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を得た。得られたシリカ系粒子群の重量平均粒子径は２６１ｎｍであった。
比較例１と同様の工程で異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（５）を調製し、０．２５ｍｍφのガラスメディア１１３５ｇを加えて、重量平均粒子径が２４４ｎｍになるまで解砕を行いＳｉＯ２濃度３．５％の異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（７）を得た。
得られた異形シリカ系ゲルからなる粒子を含む溶液（７）にイオン交換水を添加してＳｉＯ２濃度２．７６質量％の溶液２７１６ｇを得た。
（異形シリカ系ゲルからなる粒子の成長および調合液の濃縮）
次に、４．８質量％の水酸化ナトリウム水溶液とイオン交換水を加え、ｐＨが１０．０でＳｉＯ2濃度２．５質量％の溶液に調整した。ついで９８℃に昇温して３０分間９８℃に保持した。次に温度を９８℃に保持したまま４．６質量％の酸性珪酸液５５７３．１ｇを２０時間かけて添加し、更に温度を９８℃に保持したまま１時間攪拌を継続し調合液（Ｄ）を得た。この調合液（Ｄ）のＳｉＯ２濃度は４．０質量％であり、異形シリカ系ゲルのＳｉＯ２に対する添加珪酸液のＳｉＯ２のモル比は３．４２であった。また、得られたシリカ系粒子群の比表面積は３０ｍ２／ｇであり、重量平均粒子径は２６１ｎｍであった。
後記した方法で、第一粒子、第二粒子および第三粒子について、それぞれ粒子の細孔の有無を確認したところ第一粒子には細孔の存在は確認されず、第二粒子および第三粒子については、何れも細孔が存在することを確認した。
実施例１と同様に、室温まで冷却し、限外濾過膜でＳｉＯ２濃度１２質量％まで濃縮し、更にロータリーエバポレーターでＳｉＯ２濃度５０質量％まで濃縮し、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を調製した。異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を得た。得られたシリカ系粒子群の重量平均粒子径は２６１ｎｍであった。
【0069】
［比較例３］
実施例１で得られた調合液（Ａ）（異形シリカ系粒子を含む溶液）を、水で１２％に希釈し、５００ｍＬ遠沈管に５００ｇ導入した。遠心分離機（日立社製「ＣＲ２１Ｇ ローターＲ１２Ａ」）に投入し、３０００ｒｐｍで９０分、遠心分離を行った。遠心分離後、上澄み液（軽液）４５０ｇを回収して調合液（Ｅ）を得た。
得られた調合液（Ｅ）を、実施例１と同様に、ロータリーエバポレーターでＳｉＯ２濃度５０質量％まで濃縮して、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を調製した。得られたシリカ系粒子群の重量平均粒子径は５９ｎｍであったが、重量換算粒子径分布から求められる、粒子径の大きい粒子からの累積１０％粒子径（Ｄ１０）および累積９０％粒子径（Ｄ９０）の粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）の値が２．４となった。
実施例１で得られた調合液（Ａ）（異形シリカ系粒子を含む溶液）を、水で１２％に希釈し、５００ｍＬ遠沈管に５００ｇ導入した。遠心分離機（日立社製「ＣＲ２１Ｇ ローターＲ１２Ａ」）に投入し、３０００ｒｐｍで９０分、遠心分離を行った。遠心分離後、上澄み液（軽液）４５０ｇを回収して調合液（Ｅ）を得た。
得られた調合液（Ｅ）を、実施例１と同様に、ロータリーエバポレーターでＳｉＯ２濃度５０質量％まで濃縮して、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を調製した。得られたシリカ系粒子群の重量平均粒子径は５９ｎｍであったが、重量換算粒子径分布から求められる、粒子径の大きい粒子からの累積１０％粒子径（Ｄ１０）および累積９０％粒子径（Ｄ９０）の粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）の値が２．４となった。
【0070】
［比較例４］
比較例３で回収しなかった沈降物に水７５ｇを添加し再分散させ１２５ｇのシリカ再分散液を得た。同様の工程を４回繰り返し、合計５００ｇのシリカ再分散液を作成した。得られた再分散液を５００ｍＬ遠沈管に導入した。遠心分離機（日立社製「ＣＲ２１Ｇ ローターＲ１２Ａ」）に投入し、１５００ｒｐｍで９０分、遠心分離を行った。遠心分離後、遠沈管上部から３００ｇ分の上澄みをシリンジで抜き出し廃棄し、抜き出した後の上部からさらに１５０ｇ抜き出して調合液（Ｆ）を得た。
得られた調合液（Ｆ）を、実施例１と同様にロータリーエバポレーターでＳｉＯ２濃度５０質量％まで濃縮して、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を調製した。得られたシリカ系粒子群の重量平均粒子径は１９２ｎｍであったが、重量換算粒子径分布から求められる、粒子径の大きい粒子からの累積１０％粒子径（Ｄ１０）および累積９０％粒子径（Ｄ９０）の粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）の値が４．６となった。
比較例３で回収しなかった沈降物に水７５ｇを添加し再分散させ１２５ｇのシリカ再分散液を得た。同様の工程を４回繰り返し、合計５００ｇのシリカ再分散液を作成した。得られた再分散液を５００ｍＬ遠沈管に導入した。遠心分離機（日立社製「ＣＲ２１Ｇ ローターＲ１２Ａ」）に投入し、１５００ｒｐｍで９０分、遠心分離を行った。遠心分離後、遠沈管上部から３００ｇ分の上澄みをシリンジで抜き出し廃棄し、抜き出した後の上部からさらに１５０ｇ抜き出して調合液（Ｆ）を得た。
得られた調合液（Ｆ）を、実施例１と同様にロータリーエバポレーターでＳｉＯ２濃度５０質量％まで濃縮して、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を調製した。得られたシリカ系粒子群の重量平均粒子径は１９２ｎｍであったが、重量換算粒子径分布から求められる、粒子径の大きい粒子からの累積１０％粒子径（Ｄ１０）および累積９０％粒子径（Ｄ９０）の粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）の値が４．６となった。
【0071】
［比較例５］
比較例４で得られた調合液（Ｆ）に対し、球状シリカ粒子（重量平均粒子径６０ｎｍ）をシリカ固形分に対して６５質量％添加して、調合液（Ｇ）を作製した。得られた調合液（Ｇ）を、実施例１と同様にロータリーエバポレーターでＳｉＯ２濃度５０質量％まで濃縮して、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を調製した。得られたシリカ系粒子群の重量平均粒子径は１１３ｎｍであったが、重量換算粒子径分布から求められる、粒子径の大きい粒子からの累積１０％粒子径（Ｄ１０）および累積９０％粒子径（Ｄ９０）の粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）の値が４．２となった。
比較例４で得られた調合液（Ｆ）に対し、球状シリカ粒子（重量平均粒子径６０ｎｍ）をシリカ固形分に対して６５質量％添加して、調合液（Ｇ）を作製した。得られた調合液（Ｇ）を、実施例１と同様にロータリーエバポレーターでＳｉＯ２濃度５０質量％まで濃縮して、異形シリカ系粒子および球状シリカ系粒子からなるシリカ系粒子群を調製した。得られたシリカ系粒子群の重量平均粒子径は１１３ｎｍであったが、重量換算粒子径分布から求められる、粒子径の大きい粒子からの累積１０％粒子径（Ｄ１０）および累積９０％粒子径（Ｄ９０）の粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）の値が４．２となった。
【0072】
［シリカ系粒子群および研磨用組成物の評価］
各実施例および各比較例で得られたシリカ系粒子群および研磨用組成物について、下記の評価を行った。得られた結果を表１（「(２)シリカ系粒子群の物性」と、「(３)評価結果」）に示す。なお、各実施例および各比較例における原料（シリカ粉体(シリカ系ゲル)）の物性を表１に示す。
（１）シリカ系粒子群の重量平均粒子径
ディスク遠心式粒度分布測定装置（例えば、ＣＰＳ Ｉｎｓｔｒｉｍｅｎ社製など）を用いて測定した。
各実施例および各比較例で得られたシリカ系粒子群および研磨用組成物について、下記の評価を行った。得られた結果を表１（「(２)シリカ系粒子群の物性」と、「(３)評価結果」）に示す。なお、各実施例および各比較例における原料（シリカ粉体(シリカ系ゲル)）の物性を表１に示す。
（１）シリカ系粒子群の重量平均粒子径
ディスク遠心式粒度分布測定装置（例えば、ＣＰＳ Ｉｎｓｔｒｉｍｅｎ社製など）を用いて測定した。
【0073】
（２）シリカ系粒子群の比表面積換算粒子径
シリカ系粒子群を含むシリカ粒子分散液５０ｍＬをＨＮＯ３でｐＨ３．５に調整し、１－プロパノール４０ｍＬを加え、１１０℃で１６時間乾燥した試料について、乳鉢で粉砕後、マッフル炉にて５００℃、１時間焼成し、測定用試料とする。そして、比表面積測定装置（ユアサアイオニクス製、型番マルチソーブ１２）を用いて窒素吸着法（ＢＥＴ法）を用いて、窒素の吸着量から、ＢＥＴ１点法により比表面積を算出する。
具体的には、試料０．５ｇを測定セルに取り、窒素３０ｖ％とヘリウム７０ｖ％との混合ガス気流中、３００℃で２０分間脱ガス処理を行い、その上で試料を上記混合ガス気流中で液体窒素温度に保ち、窒素を試料に平衡吸着させる。次に、上記混合ガスを流しながら試料温度を徐々に室温まで上昇させ、その間に脱離した窒素の量を検出し、予め作成した検量線により、異形シリカ粒子の比表面積を算出する。また、得られた比表面積（ＳＡ）を下記式に代入して比表面積換算粒子径Ｄ１を求める。
比表面積換算粒子径Ｄ１（ｎｍ）＝６０００／（ρ×ＳＡ）
（ここで、ρはシリカ粒子の密度２．２［ｇ／ｃｍ３］を表す。）
シリカ系粒子群を含むシリカ粒子分散液５０ｍＬをＨＮＯ３でｐＨ３．５に調整し、１－プロパノール４０ｍＬを加え、１１０℃で１６時間乾燥した試料について、乳鉢で粉砕後、マッフル炉にて５００℃、１時間焼成し、測定用試料とする。そして、比表面積測定装置（ユアサアイオニクス製、型番マルチソーブ１２）を用いて窒素吸着法（ＢＥＴ法）を用いて、窒素の吸着量から、ＢＥＴ１点法により比表面積を算出する。
具体的には、試料０．５ｇを測定セルに取り、窒素３０ｖ％とヘリウム７０ｖ％との混合ガス気流中、３００℃で２０分間脱ガス処理を行い、その上で試料を上記混合ガス気流中で液体窒素温度に保ち、窒素を試料に平衡吸着させる。次に、上記混合ガスを流しながら試料温度を徐々に室温まで上昇させ、その間に脱離した窒素の量を検出し、予め作成した検量線により、異形シリカ粒子の比表面積を算出する。また、得られた比表面積（ＳＡ）を下記式に代入して比表面積換算粒子径Ｄ１を求める。
比表面積換算粒子径Ｄ１（ｎｍ）＝６０００／（ρ×ＳＡ）
（ここで、ρはシリカ粒子の密度２．２［ｇ／ｃｍ３］を表す。）
【0074】
（３）シリカ系粒子群などの平均アスペクト比および面積比（Ｓ１／Ｓ２）
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、シリカ系粒子群を平面視した画像を撮影し、ｅｍｓｉｓ社製のＲＡＤＩＵＳ ２．０を用いて解析した。このとき、走査型電子顕微鏡の倍率は、２０万倍とした。なお、実施例２で得られたシリカ系粒子群の走査型電子顕微鏡写真を図１に示す。
また、シリカ系粒子群を分類するときには、長径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子、長径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子、および、長径が１００ｎｍ以上の第三粒子を分類するとともに、それ以外（長径が１０ｎｍ未満）の粒子も分類した。
そして、ＳＥＭ画像解析により、第一粒子、第二粒子および第三粒子における平均アスペクト比、並びに、シリカ系粒子群における平均アスペクト比を測定した。具体的には、第一粒子、第二粒子および第三粒子のそれぞれ５０個について、外接四角形の長径短径比が最大になる場合をその粒子のアスペクト比とし、平均を求めて平均アスペクト比とした。また、シリカ系粒子群における平均アスペクト比は、第一粒子、第二粒子および第三粒子の各平均アスペクト比の値を平均して、シリカ系粒子群における平均アスペクト比とした。
また、ＳＥＭ画像解析により、第一粒子、第二粒子および第三粒子における投影面積（Ｓ１）と、投影周囲長に等しい周囲をもつ円の面積（Ｓ２）との面積比（Ｓ１／Ｓ２）を測定した。具体的には、第一粒子、第二粒子および第三粒子のそれぞれ５０個について、それぞれ投影面積（Ｓ１）と、投影周囲長に等しい周囲をもつ円の面積（Ｓ２）を測定し、それぞれ個別面積比（Ｓ１／Ｓ２）を算定し、５０個の粒子の平均を求めて、面積比（Ｓ１／Ｓ２）とした。
なお、前記と同様に透過型電子顕微鏡画像（２０万倍）で特定した第一粒子、第二粒子および第三粒子について、それぞれ無作為に選定した２０個について、目視にて粒子内部の細孔の存在の有無を確認した。
第一粒子、第二粒子および第三粒子のそれぞれ２０個の粒子にて、細孔を確認できない場合は、当該第一粒子、第二粒子または第三粒子は、細孔を備えないものと判定し、１個以上の細孔を確認できた場合は、当該第一粒子、第二粒子または第三粒子は細孔を備えるものと判定した。ここで細孔の有無については、１ｎｍ以上の内径を有する細孔を確認できた場合をもって、細孔が存在するものとした。
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、シリカ系粒子群を平面視した画像を撮影し、ｅｍｓｉｓ社製のＲＡＤＩＵＳ ２．０を用いて解析した。このとき、走査型電子顕微鏡の倍率は、２０万倍とした。なお、実施例２で得られたシリカ系粒子群の走査型電子顕微鏡写真を図１に示す。
また、シリカ系粒子群を分類するときには、長径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満の第一粒子、長径が５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満の第二粒子、および、長径が１００ｎｍ以上の第三粒子を分類するとともに、それ以外（長径が１０ｎｍ未満）の粒子も分類した。
そして、ＳＥＭ画像解析により、第一粒子、第二粒子および第三粒子における平均アスペクト比、並びに、シリカ系粒子群における平均アスペクト比を測定した。具体的には、第一粒子、第二粒子および第三粒子のそれぞれ５０個について、外接四角形の長径短径比が最大になる場合をその粒子のアスペクト比とし、平均を求めて平均アスペクト比とした。また、シリカ系粒子群における平均アスペクト比は、第一粒子、第二粒子および第三粒子の各平均アスペクト比の値を平均して、シリカ系粒子群における平均アスペクト比とした。
また、ＳＥＭ画像解析により、第一粒子、第二粒子および第三粒子における投影面積（Ｓ１）と、投影周囲長に等しい周囲をもつ円の面積（Ｓ２）との面積比（Ｓ１／Ｓ２）を測定した。具体的には、第一粒子、第二粒子および第三粒子のそれぞれ５０個について、それぞれ投影面積（Ｓ１）と、投影周囲長に等しい周囲をもつ円の面積（Ｓ２）を測定し、それぞれ個別面積比（Ｓ１／Ｓ２）を算定し、５０個の粒子の平均を求めて、面積比（Ｓ１／Ｓ２）とした。
なお、前記と同様に透過型電子顕微鏡画像（２０万倍）で特定した第一粒子、第二粒子および第三粒子について、それぞれ無作為に選定した２０個について、目視にて粒子内部の細孔の存在の有無を確認した。
第一粒子、第二粒子および第三粒子のそれぞれ２０個の粒子にて、細孔を確認できない場合は、当該第一粒子、第二粒子または第三粒子は、細孔を備えないものと判定し、１個以上の細孔を確認できた場合は、当該第一粒子、第二粒子または第三粒子は細孔を備えるものと判定した。ここで細孔の有無については、１ｎｍ以上の内径を有する細孔を確認できた場合をもって、細孔が存在するものとした。
【0075】
（４）シリカ系粒子群の重量換算粒子径分布から求められる粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）
ディスク遠心式粒度分布測定装置（例えば、ＣＰＳ Ｉｎｓｔｒｉｍｅｎ社製など）を用いて、重量換算粒子径分布を測定した。この重量換算粒子径分布を用いて、粒子径の大きい粒子からの累積１０％粒子径（Ｄ１０）および累積９０％粒子径（Ｄ９０）を読み取り、粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）を算出した。
ディスク遠心式粒度分布測定装置（例えば、ＣＰＳ Ｉｎｓｔｒｉｍｅｎ社製など）を用いて、重量換算粒子径分布を測定した。この重量換算粒子径分布を用いて、粒子径の大きい粒子からの累積１０％粒子径（Ｄ１０）および累積９０％粒子径（Ｄ９０）を読み取り、粒子径比（Ｄ１０／Ｄ９０）を算出した。
【0076】
（５）研磨試験方法（研磨速度比およびうねり比）
被研磨基板として、ハードディスク用ニッケルメッキをコーティングしたアルミ基板（東洋鋼鈑社製ニッケルメッキサブストレート）を準備し、この被研磨基板を研磨装置（ナノファクター株式会社製「ＮＦ３００」）にセットし、研磨パッド（ＦＩＬＷＥＬ社製「ベラトリックスＮＯ１７８」）を使用し、基板荷重０．０５ＭＰａ、定盤回転数５０ｒｐｍ、ヘッド回転数５０ｒｐｍで、研磨スラリーを４０ｇ／分の速度で供給しながら１μｍ研磨を行った。
・研磨速度比
研磨前後の研磨基板の重量差と研磨時間より研磨速度を求め、比較例２を１００とした場合の相対値を算出した。
・うねり比
研磨したドーナツ状のアルミ基板において、その外円と内円を２等分する任意の箇所についてうねり波長数十～数百μｍでの微少な凹凸の振幅を測定した。
次に、その測定箇所とドーナツ状のアルミ基板における中心点とを結ぶ直線上であって、その中心点がその測定箇所との２等分点となる箇所においても、同様にうねり波長数十～数百μｍでの微少な凹凸の振幅を測定した。そして、これら２つの値の平均値から比較例２を１００とした場合の相対値を算出した。
測定条件は下記の通りである。
機器：ＺｙｇｏＮｅｗＶｉｅｗ７２００レンズ：２．５倍ズーム比：１．０フィルター：５０～５００μｍ測定エリア：３．７５ｍｍ×２．８１ｍｍ
被研磨基板として、ハードディスク用ニッケルメッキをコーティングしたアルミ基板（東洋鋼鈑社製ニッケルメッキサブストレート）を準備し、この被研磨基板を研磨装置（ナノファクター株式会社製「ＮＦ３００」）にセットし、研磨パッド（ＦＩＬＷＥＬ社製「ベラトリックスＮＯ１７８」）を使用し、基板荷重０．０５ＭＰａ、定盤回転数５０ｒｐｍ、ヘッド回転数５０ｒｐｍで、研磨スラリーを４０ｇ／分の速度で供給しながら１μｍ研磨を行った。
・研磨速度比
研磨前後の研磨基板の重量差と研磨時間より研磨速度を求め、比較例２を１００とした場合の相対値を算出した。
・うねり比
研磨したドーナツ状のアルミ基板において、その外円と内円を２等分する任意の箇所についてうねり波長数十～数百μｍでの微少な凹凸の振幅を測定した。
次に、その測定箇所とドーナツ状のアルミ基板における中心点とを結ぶ直線上であって、その中心点がその測定箇所との２等分点となる箇所においても、同様にうねり波長数十～数百μｍでの微少な凹凸の振幅を測定した。そして、これら２つの値の平均値から比較例２を１００とした場合の相対値を算出した。
測定条件は下記の通りである。
機器：ＺｙｇｏＮｅｗＶｉｅｗ７２００レンズ：２．５倍ズーム比：１．０フィルター：５０～５００μｍ測定エリア：３．７５ｍｍ×２．８１ｍｍ
【0077】
（６）シリカヒドロゲルに含まれるＳｉＯ２に対する硫酸ナトリウムの含有量の測定方法
高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）にて測定した。具体的には、ＨＰＬＣ（日本ダイオネクス（株）製、ＩＣＳ－１１００）にて硫酸ナトリウム含有量を求めた。
高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）にて測定した。具体的には、ＨＰＬＣ（日本ダイオネクス（株）製、ＩＣＳ－１１００）にて硫酸ナトリウム含有量を求めた。
【0078】
（７）成分の分析［ＳｉＯ２含有量の測定］
精製シリカヒドロゲルにおけるＳｉＯ２含有量については、精製シリカヒドロゲルの５ｇについて、１０００℃灼熱減量を行い秤量し、得られたものの全てがＳｉＯ２であるとして、そのＳｉＯ２含有量を求めた。
精製シリカヒドロゲルにおけるＳｉＯ２含有量については、精製シリカヒドロゲルの５ｇについて、１０００℃灼熱減量を行い秤量し、得られたものの全てがＳｉＯ２であるとして、そのＳｉＯ２含有量を求めた。
【0079】
（８）精製シリカヒドロゲル乾燥・粉砕品の体積基準粒子径測定
精製シリカヒドロゲル乾燥・粉砕品の体積基準粒子径（μｍ）は、ＨＯＲＩＢＡ社製レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ９５０を用いて、試料の濃度を透過率Ｒが９０±０．５％になるように調整し測定した。
精製シリカヒドロゲル乾燥・粉砕品の体積基準粒子径（μｍ）は、ＨＯＲＩＢＡ社製レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ９５０を用いて、試料の濃度を透過率Ｒが９０±０．５％になるように調整し測定した。
【0080】
（９）細孔容積の測定方法
試料粉体１０ｇをルツボに取り、１０５℃の温度で１時間乾燥後、デシケーターに入れて室温まで冷却する。次いで、よく洗浄したセルに１ｇ試料を取り、窒素吸着装置を用いて窒素を吸着させ、以下の式から細孔容積を算出した。
細孔容積（ｍＬ／ｇ）＝（０．００１５６７×（Ｖ－Ｖｃ）／Ｗ）
上記の式で、Ｖは圧力７３５ｍｍＨｇにおける標準状態の吸着量（ｍＬ）、Ｖｃは圧力７３５ｍｍＨｇにおけるセルブランクの容量（ｍＬ）、Ｗは試料の質量（ｇ）を表す。また、窒素ガスと液体窒素の密度の比は０．００１５６７とした。
試料粉体１０ｇをルツボに取り、１０５℃の温度で１時間乾燥後、デシケーターに入れて室温まで冷却する。次いで、よく洗浄したセルに１ｇ試料を取り、窒素吸着装置を用いて窒素を吸着させ、以下の式から細孔容積を算出した。
細孔容積（ｍＬ／ｇ）＝（０．００１５６７×（Ｖ－Ｖｃ）／Ｗ）
上記の式で、Ｖは圧力７３５ｍｍＨｇにおける標準状態の吸着量（ｍＬ）、Ｖｃは圧力７３５ｍｍＨｇにおけるセルブランクの容量（ｍＬ）、Ｗは試料の質量（ｇ）を表す。また、窒素ガスと液体窒素の密度の比は０．００１５６７とした。
【0081】
【表1】
【0082】
【表2】
【図1】
