[发明专利]高纯氧化铈粉制备方法及包含其的CMP研磨浆

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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WO1998-14987及WO1999-31195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30～100μm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(发明名称：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匀，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。

发明内容

因此，本发明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100ppm。