高纯氧化铈粉制备方法及包含其的ＣＭＰ研磨浆技术

本发明专利技术涉及一种形成高纯化中间体硝酸铈氢氧化物（Ｃｅ（ＮＯ３）３.６Ｈ２Ｏ）而制造氧化铈（ＣｅＯ２）的方法，具体涉及一种在氯化铈组合物上滴定氢氧化钠后分为上清液（ｓｕｐｅｒｎａｔａｎｔ）与沉淀物（ｓｅｄｉｍｅｎｔ），并回收上述沉淀物（ｓｅｄｉｍｅｎｔ）；为减少上述包含在沉淀物里的镨，微细喷射大量的净化水后通过过滤获得固体铈前驱体；使用上述通过在铈前驱体上滴定硝酸形成的硝酸铈氢氧化物制备氧化铈，并将通过滴定氢氧化钠净化及通过微细喷射大量净化水水洗形成的高纯硝酸铈氢氧化物作为中间体完成制备，因此不含各种稀土元素杂质，尤其是不含对ＣＭＰ研磨浆物理特性有严重不良影响的镨的高纯氧化铈粉制备方法及包含其的ＣＭＰ研磨浆。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种形成高纯化中间体硝酸铈氢氧化物而制造氧化铈的方法，具体涉 及一种通过氢氧化钠滴定净化以及通过微细喷射大量净化水进行水洗，并以高纯化硝酸铈 氢氧化物为中间体制作而成，因此基本不含各种稀土元素杂质，尤其是不含对CMP研磨浆 物理特性有严重不良影响的镨的高纯氧化铈粉、其制备方法及包含其的CMP研磨浆。
技术介绍
氧化铈粉是一种用于研磨剂、催化剂、荧光体等原料的高性能陶瓷(ceramic)粉 体，为了半导体基板的选择性抛光，最近广泛使用为化学机械研磨剂。这种氧化铈粉通常以 汽相法、固相法、及液相法制备。其中，制备氧化铈粉的汽相法是一种汽化铈金属盐前驱体，并与氧气相结合制备 而成的氧化铈制备方法，具体可以分为火焰燃烧分解法、气体冷凝分解法、等离子体分解 法、激光汽化法等。但是，这种汽相法的弊端在于，铈金属盐前驱体的单价及设备费用过高， 无法大量生产氧化铈。制造氧化铈粉的固相法是一种以碳酸盐、硫酸盐、草酸盐等为原料，通过烧制工艺 制造氧化铈的制备方法。如国际公开专利号W01998-14987及W01999-31195中记载了氧化 铈研磨剂，其形成过程是在氧气气氛中将大颗粒碳酸铈粉烧制，制造粒径为30 100 μ m的 氧化铈粉后，对上述氧化铈粉进行干式粉碎或湿式粉碎以调节粒度。但其弊端在于，经过氧化铈粉粉碎工艺后，由于仍然存在粒径较大的氧化铈粉，很 难调节粒度，因此制造完最终CMP研磨浆后，还需利用滤光片进行长时间过滤工艺。制造氧 化铈粉的液相法是一种通过在三价或四价的铈盐起始原料中添加氨等PH调节剂直接制造 氧化铈粉的制备方法。具体可分为沉淀法、水热法等，由于原料单价和设备费用低廉，正在 积极对其进行研究开发。例如，在韩国公开专利公报号第2007-51680号(专利技术名称碳酸铈粉、氧化铈粉、 其制备方法以及包含其的CMP研磨浆)中记载了通过调节铈前驱体和碳酸前驱体的摩尔浓 度，并混合一种以上的添加剂而形成的碳酸铈粉、通过对上述碳酸铈粉进行热处理而形成 的氧化铈粉、以及将上述氧化铈粉作为研磨剂的CMP研磨浆。但是，通过这种液相法制造的氧化铈粉中会残留铈的矿物原料铈硅石(cerite) 中含有的杂质，即稀土元素La、Ce、Pr、Nd等残液(Raffinate)，残留的残液会对采用氧化铈 粉及将上述氧化铈粉作为研磨剂的CMP研磨浆物理特性产生不良影响。铈的矿物原料铈硅 石(cerite)中含有的各种残液(Raffinate)，特别是Pr与铈的接合力很强，溶解性低，因此 在使用PH调节剂滴定氧化铈的原料物质的过程中也不会被清除，而残存于铈前驱体。上述 残余的Pr在铈前驱体热处理中被氧化，转变为粒径较大的Pr6O11,并以粒径较大的Pr6O11状 态包含在氧化铈中。因此粉碎含有Pr6O11的氧化铈而形成的氧化铈粉的粒度分布不均勻， 所以不仅给物理特性带来不良影响，当采用这种氧化铈粒作为研磨剂，制造CMP研磨浆时， 在被上述CMP研磨的研磨对象中会多发刮痕(例如，在研磨对象8英寸的晶圆(wafer)中出现有4 15个的刮痕)现象，因此会产生采用上述晶圆(wafer)制造的电子产品品质低 下的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种高纯氧化铈粉制备方法及包含其的CMP研磨 浆，通过氢氧化钠滴定净化以及通过微细喷射大量净化水进行水洗，并以高纯化硝酸铈氢 氧化物为中间体制作而成。因此是各种稀土元素杂质，特别是对CMP研磨浆的物理特性带 来严重的不良影响的镨含量不足lOOppm。为解决如上所述课题本专利技术中提供一种高纯氧化铈粉的制备方法，它包括滴定 氢氧化钠直至氯化铈组合物达到PH9 10，分别过滤成第一次上清液(supernatant)和 第一次沉淀物(sediment)，并回收上述第一次沉淀物的第一次净化步骤；滴定氢氧化钠直 至上述第一次沉淀物达到pHIO 11，分别过滤第二次上清液(supernatant)和第二次沉 淀物(sediment)，并回收上述第二次沉淀物的第二次净化步骤；微细喷射净化水并进行过 滤，使减少上述第二次沉淀物中含有的镨，以获得Pr含量未达到IOOppm的固体铈前驱体 的水洗步骤；在上述铈前驱体中滴定硝酸并形成硝酸铈氢氧化物(Ce(NO3)3WH2O)的步骤； 混合上述硝酸铈氢氧化物和碳酸前驱体水溶液，并进行沉淀反应，分别过滤第三次上清液 (supernatant)和第三次沉淀物(sediment)，并回收上述第三次沉淀物的步骤；将上述第 三次沉淀物以900 1000°C烧制并进行粉碎，形成氧化铈粉的步骤。另外，本专利技术提供通过上述氧化铈粉的制备方法制造而成的高纯氧化铈粉。另外，本专利技术提供通过上述氧化铈粉的制备方法制造而成的含有高纯氧化铈粉的 CMP研磨浆。根据本专利技术制造而成的高纯氧化铈粉是通过氢氧化钠滴定净化以及通过微细喷 射大量净化水进行水洗，并以高纯化硝酸铈氢氧化物为中间体制作而成，因此基本不含对 各种稀土元素杂质，尤其是不含对CMP研磨浆物理特性带来严重不良影响的镨，且达到了 粒度分布均勻的效果。另外，本专利技术中含有高纯氧化铈粉的CMP研磨浆，基本不会对主要研磨(抛光)对 象晶圆的表面产生刮痕，因此，采用这种晶圆(wafer)的电子产品可以达到质量保障的效^ ο具体实施例方式参照实施例详细说明根据本专利技术的高纯氧化铈粉制备方法。首先，本专利技术的高纯氧化铈粉的制备方法，包括第一次净化步骤，滴定氢氧化钠 直至氯化铈组合物达到PH9 10为止，分别过滤成第一次上清液(supernatant)和第一次 沉淀物(sediment)后，回收上述第一次沉淀物(sediment)步骤。采用氯气处理铈的矿物原料铈硅石(cerite)形成氯化铈组合物，使用pH调节剂 调节上述氯化铈组合物的酸度并净化后形成氧化铈的中间体铈前驱体。具体而言，使用pH调节剂氢氧化钠滴定氯化铈组合物并形成反应系，且如果使 上述反应系的酸度达到PH9 10为止滴定氢氧化钠的话，则上述反应系的氯化铈组合物 将会沉淀后分为第一次上清液(supernatant)和第一次沉淀物(sediment)。但是，如果对氯化铈组合物同时提供氢氧化钠，反应系上将产生严重的发热反应；因此对氯化铈组 合物实施少量提供氢氧化钠的滴定，一边调节发热反应一边将反应系分为第一次上清液 (supernatant)和第一次沉淀物(sediment)。在酸度通过滴定上述氢氧化钠调节至pH9 10的反应系中，如果氯化铈组合物沉淀后分为第一次上清液(supernatant)和第一次沉淀 物(sediment)，则上述包含在氯化铈组合物里的残液(Raffinate)NcU Sm将分散为上述第 一次上清液(supernatant)，从而在第一次沉淀物(sediment)中将几乎不会残留Nd、Sm。为了形成反应系不限制滴定于氯化铈组合物的氢氧化钠浓度，但是为了达成本发 明提供高纯氧化铈粉的目的，应在氯化铈组合物上滴定氢氧化钠至上述反应系酸度达到 PH9 10为止，使其分为第一次上清液(supernatant)和第一次沉淀物(sediment)。如果在氯化铈组合物上滴定氢氧化钠后形成的反应系酸度未达到pH9 10，则上 述反应系将不会充分地分为第一次上清液(su本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯氧化铈粉的制备方法，其特征在于，包括：滴定氢氧化钠直至氯化铈组合物达到ｐＨ９～１０，分别过滤成第一次上清液和第一次沉淀物，并回收上述第一次沉淀物的第一次净化步骤；滴定氢氧化钠直至上述第一次沉淀物达到ｐＨ１０～１１，分别过滤成第二次上清液和第二次沉淀物，并回收上述第二次沉淀物的第二次净化步骤；为减少上述第二次沉淀物中含有的镨，微细喷射净化水，并进行过滤，获得Ｐｒ含量不足１００ｐｐｍ的固体铈前驱体的水洗步骤；在上述铈前驱体中滴定硝酸并形成硝酸铈氢氧化物（Ｃｅ（ＮＯ↓［３］）↓［３］.６Ｈ↓［２］Ｏ）的步骤；混合上述硝酸铈氢氧化物和碳酸前驱体水溶液，并进行沉淀反应，分别过滤成第三次上清液和第三次沉淀物，并回收上述第三次沉淀物的步骤；将上述第三次沉淀物以９００～１０００℃的温度烧制并进行粉碎，形成镨的含量不足１００ｐｐｍ的氧化铈粉的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2008-7-16 10-2008-0069154一种高纯氧化铈粉的制备方法，其特征在于，包括滴定氢氧化钠直至氯化铈组合物达到pH9～10，分别过滤成第一次上清液和第一次沉淀物，并回收上述第一次沉淀物的第一次净化步骤；滴定氢氧化钠直至上述第一次沉淀物达到pH10～11，分别过滤成第二次上清液和第二次沉淀物，并回收上述第二次沉淀物的第二次净化步骤；为减少上述第二次沉淀物中含有的镨，微细喷射净化水，并进行过滤，获得Pr含量不足100ppm的固体铈前驱体的水洗步骤；在上述铈前驱体中滴定硝酸并形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李承周，
申请(专利权)人：纽维尔，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]