[发明专利]二氧化铈材料及其形成方法

说明书

本申请是申请日为2009年2月5日，申请号为200980109369.3，发明名称为“二氧化铈及其形成方法”的申请的分案申请。

技术领域

本披露总体上涉及二氧化铈材料和用于形成二氧化铈材料的方法以及系统。

背景技术

研磨材料被用于不同的工业中以去除疏松物质或影响产品的表面特征，例如光泽、质地(texture)及均匀性。例如，金属部件制造商们使用磨料将表面精制(refine)并抛光成均匀光滑表面。同样地，光学器件制造商们使用研磨材料来生产防止所不希望的光衍射以及散射的无缺陷表面。此外，半导体制造商们可对基片材料进行抛光以产生用于形成电路部件的低缺陷表面。

就某些应用而言，制造商们典型地希望研磨材料具有高的切削速率。然而，在去除速率与抛光表面品质之间经常存在着折衷办法。更细颗粒研磨材料典型地产生更光滑的表面，但可能具有更低的材料去除速率。更低的材料去除速率导致了更低的产量以及增加的成本。另一方面，更大颗粒研磨材料具有更高材料去除速率，但可能会在抛光表面产生划痕、凹陷及其他变形。

二氧化铈(IV)或铈土是用于对基于SiO₂的组合物进行抛光的陶瓷微粒。通常，铈土在抛光过程中通过机械方式去除了SiO₂。另外，当与其他材料比较时，对于SiO₂的其化学活性改进了去除速率。为了将二氧化铈基颗粒用于电子应用(如半导体化学机械抛光(CMP)、光掩膜抛光、或硬盘抛光)中，这些颗粒应是充分研磨的以便以高速率抛光而不会在抛光表面中产生划痕、凹陷、或其他变形，且此外应没有污杂物。随着器件制造技术持续地缩小特征尺寸，这些缺陷和污染物明显增加。

这样，一种改进的研磨微粒和其形成的研磨浆料将是令人希望的。

发明内容

在一个具体实施方案中，一种微粒材料包括二氧化铈颗粒，这些颗粒具有在约70nm至约120nm范围内的一次粒径和在约80nm至约150nm范围内的二次粒径分布。

在另一实施方案中，一种微粒材料包括二氧化铈颗粒，这些颗粒具有在约70nm至约120nm范围内的一次粒径和至少为约6.6g/cm³密度。

在又一实施方案中，一种微粒材料包括二氧化铈颗粒，这些颗粒具有约80nm至约199nm范围内的二次粒径分布和至少为约6.6g/cm³密度。

在另一实施方案中，一种研磨浆料包括一种微粒材料。该微粒材料包括二氧化铈颗粒，这些颗粒具有在约80nm至约199nm范围内的二次粒径分布和至少为约6.6g/cm³密度。

在再一实施方案中，一种形成二氧化铈材料的方法包括将一种碱金属碱与一种硝酸铈(III)水溶液进行混合、使该混合物老化以形成二氧化铈颗粒、将该混合物洗涤至离子电导率为至少约500μS/cm、并且在650℃至1000℃范围内的温度下煅烧这些二氧化铈颗粒。

附图说明

通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、以及图9包括使用不同工艺参数而产生的颗粒的图像。

具体实施方式

在一个具体实施方案中，一种形成用于研磨浆料中的二氧化铈微粒的方法包括将一种碱金属碱与一种硝酸铈水溶液进行混合、使该混合物老化以形成二氧化铈微粒、洗涤该混合物以提供至少约500μS/cm的离子电导率，干燥并煅烧这些二氧化铈颗粒。在一个实例中，该碱金属碱可包括氢氧化钾。在又一实例中，该离子电导率可为至少约1000μS/cm。煅烧可在约650℃至约1000℃范围内的温度下进行。

具体地，就研磨应用而言，所生成的二氧化铈微粒可具有希望的多种特征。例如，二氧化铈微粒可具有在约70nm至约120nm范围内的一次粒径。在另一实例中，二氧化铈微粒可具有约80nm至约199nm范围内的二次粒径。此外，二氧化铈微粒可具有至少为约6.6g/cm³的密度。

根据本披露的一个实施方案，通过一种沉淀工艺来形成二氧化铈研磨材料。例如，可将碱添加至一种包括铈盐的溶液中或可将铈盐添加至一种包括碱的溶液中。具体地，该溶液可为铈盐的一种水溶液。铈盐的例子包括硝酸铈、氯化铈、氢氧化铈、碳酸铈、硫酸铈、或其一种组合。在一个具体实施方案中，铈(III)盐包括硝酸铈。