CN101541912A - 采用有机溶剂制备二氧化铈粉末的方法以及包含该粉末的cmp浆料 - Google Patents

采用有机溶剂制备二氧化铈粉末的方法以及包含该粉末的cmp浆料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在溶液相中直接制备二氧化铈粉末的方法，该方法通过a)将铈前体溶液与沉淀剂溶液混合而使反应发生；以及b)对反应的溶液进行氧化处理，其中，将至少一种不含水的纯有机溶剂用作用于铈前体溶液以及沉淀剂溶液的溶剂，从而来制备二氧化铈粉末，该粉末的粒度调节为50nm至3μm。本发明还公开了由该方法制得的二氧化铈粉末和包含该二氧化铈粉末作为抛光剂的CMP浆料。该方法通过在湿法沉淀法中采用有机溶剂作为溶剂可以制备具有50nm以上的平均粒度和高结晶度的二氧化铈粉末，而通过常规的湿法沉淀法则难以制备这样的粉末，并且即使没有经过单独的热处理也可将这样制备的二氧化铈粉末用作用于CMP浆料的抛光剂。

Description

采用有机溶剂制备二氧化铈粉末的方法以及包含该粉末的CMP浆料
技术领域
本发明涉及一种通过在湿法中采用有机溶剂来制备二氧化铈粉末的方法以及包含这样制备的二氧化铈粉末作为抛光剂的CMP浆料。
背景技术
如本领域公知的，二氧化铈(CeO2)是一种高功能的陶瓷材料，其被广泛用于催化剂、磷光剂、化妆品和抛光剂中，并且最近其作为用于半导体器件的STI(浅槽隔离)法中的抛光剂并作为光学玻璃的抛光剂而受到了关注。尤其是，在采用二氧化铈(CeO2)粉末作为用于CMP浆料的抛光剂中，迫切需要合成具有球状颗粒形状和小粒度的均匀粉末，但高温中的固相法(由于其高加工温度而难以控制粒度和分散性)是目前已知的工业上仅有的适用于制备二氧化铈(CeO2)粉末的方法。此外，尽管如共沉淀法、热液法、乳化法等的多种湿法可以相对容易地控制粒度和颗粒形状，但还没有任何一篇报道称湿法能够成功合成平均粒度为30nm以上的单晶二氧化铈(CeO2)粉末。因此，在工业上利用二氧化铈(CeO2)粉末面临很大的困难。
近年来，对陶瓷粉末合成及其商业应用的研究的兴趣渐增，这是受到下面认识的提示，即充分利用陶瓷的优异性能受到通过粉碎矿石来获取粉末的常规方法的限制。与此相关，由于如沉淀法、溶胶-凝胶法、热液法等的湿法可以通过弥补现有粉碎法的缺陷来发展陶瓷制品的新特性并获得高附加值的陶瓷产品，因此对湿法进行了积极的研究。
特别是，由于沉淀法能够在溶液相中使晶体颗粒生长并能够控制粒度和颗粒形状，在溶液相中温度大大低于固相反应中的温度，以及由于沉淀法容易控制粒度和颗粒形状，这是所有湿法的共同优点，因此大量研究集中于沉淀法及其商业用途。尽管由于湿法是以小晶核生长成为大颗粒的增长方式(build-up manner)来进行的，因此包括沉淀法的湿法容易制备细颗粒，但是湿法难以制备具有大粒度和高结晶度的颗粒。
许多研究者试图解决这个问题，例如，通过使用晶种在控制最初的起始粒度后自然进行晶体生长，在水的临界点之上进行超临界状态下的高温和高压反应步骤，或者采用高浓度的酸/碱用于增加溶解度，但所有这些努力均在商业应用中失败。其中，采用超临界水的超临界流体法需要能够进行高温和高压反应的设备，这些设备非常昂贵并且损耗零件，并且该方法难以控制反应条件，因此尽管对该方法进行了连续的研究，但离商业应用仍有很大距离。
在研究二氧化铈(CeO2)粉末制备的实例中，Matijevic等人报道了：通过将原材料封入Pyrex管，在恒温下加热密封的材料从而沉淀出氢氧化铈，接着在约600℃的温度下煅烧该沉淀物，能够从由Ce(SO4)2·4H2O、(NH4)4Ce(SO4)4·2H2O、(NH4)2Ce(NO3)6和其他材料组成的原材料获得六边形片状和球状的二氧化铈颗粒(Wan Peter Hsu，Lena Roannquist，EgonMatijevic，Preparation and Properties of Monodispersed Colloidal Particles ofLanthanide Compounds.2.Cerium(IV)，Langmuir，4，31-37(1988))。
在研究二氧化铈(CeO2)粉末制备的另一个实例中，E.Tani等人通过由硝酸铈和NH4OH的原材料沉淀出氢氧化物，并在约500至600℃的温度下与多种添加剂一起烧制沉淀出的氢氧化物，而制备出平均粒度为100μm的二氧化铈粉末(E Tani，M.Yoshimura，S Somiya，Crystallization and crystalgrowth of CeO2 under hydrothermal consitions，Journal of the MaterialsScience Letters，1，461-462，(1982))。
在研究二氧化铈(CeO2)粉末制备的又一个实例中，Takuya Tsuzuki等人通过采用机械化学法和煅烧法由氯化铈(CeCl3)和NaOH原材料制备了均匀的纳米尺寸的二氧化铈粉末。当在初级粉碎步骤中通过钢球粉碎氯化铈和NaOH与加入其中的NaCl时，通过机械化学反应合成了氢氧化铈。并且，在500℃以上的温度下煅烧合成的氢氧化铈，从而合成了纳米尺寸的球状二氧化铈。然而，通过这样的机械化学法合成二氧化铈粉末的问题在于：在合成的二氧化铈粉末中含有大量的Na，Na是半导体加工中严重的污染物，因此必须有单独的清洗步骤。并且，由于由煅烧步骤引起的团聚和结晶化，粉碎成纳米尺寸颗粒需要大量的能量。因此，就其商业化和应用于CMP法而言，许多问题仍有待解决(Takuya Tsuzuki，Paul G，McCormick，Synthesis of Ultrafine Ceria Powders by Mechanochemical Processing，Journalof the American Ceramic Society，84(7)，1453-58，(2001))。
由上述沉淀法制备的二氧化铈粉末在晶体生长并因此在粒度的增加上受到限制。因此，当要制得粒度不小于特定尺寸的二氧化铈粉末时，问题在于：必须以制备相当于二氧化铈中间产物的氢氧化物的方式相应地进行固相法，然后在高温下通过热处理对其进行煅烧。
发明内容
因此，针对上述问题做出了本发明。本发明的发明人已经发现，在通过湿法沉淀法制备二氧化铈粉末中，通过采用有机溶剂作为溶剂，该方法可以制备具有50nm以上的平均粒度和高结晶度的二氧化铈粉末，而通过常规的湿法沉淀法难以制备这样的粉末，并且即使不经过单独的热处理也可将这样制备的二氧化铈粉末用作用于CMP浆料的抛光剂。
因此，本发明的一个目的为提供一种通过在湿法沉淀法中采用有机溶剂来制备二氧化铈的方法、通过该方法制备的二氧化铈粉末以及包含这样制备的二氧化铈粉末作为抛光剂的CMP浆料。
根据本发明的一个实施方案，其提供了一种在溶液相中直接制备二氧化铈粉末的方法，该方法包括下面的步骤：a)将铈前体溶液与沉淀剂溶液混合而使反应发生；以及b)对反应的溶液进行氧化处理，其中，将至少一种不含水的纯有机溶剂用作用于铈前体溶液以及沉淀剂溶液的溶剂，从而来制备二氧化铈粉末，该粉末的粒度调节为50nm至3μm。
根据本发明的另一个实施方案，其提供了由上述方法制备的二氧化铈粉末，在其上或其内残留的剩余碳的量为0.1ppm至100ppm，而该粉末的粒度为50nm至3μm。
根据本发明的又一个实施方案，其提供了一种包含上述二氧化铈粉末作为抛光剂的CMP浆料。
在下文中，将更详细地描述本发明。
通过溶液相合成粉末通常经过两个步骤，即，成核步骤和晶体生长步骤，并且为了调节所得颗粒的尺寸必须控制这两个步骤。例如，在成核步骤中晶核的数量越多，所得颗粒的尺寸就越小。并且，在晶体生长步骤中当过饱和度高或成核能障低时，由于在晶体生长步骤中出现次级成核而难以制备大且均匀的颗粒。因此，为了获得全部尺寸大且均匀的所得颗粒必须适当控制反应溶液的过饱和度。由于过饱和度可主要通过溶质的浓度和溶液的溶解度来控制，因此适当调节溶剂的种类、溶质的浓度、反应温度和溶液的溶解度，并适当选择用于控制颗粒形状的添加剂对于制备所需的陶瓷粉末是重要的。
根据本发明，在溶液相制备二氧化铈粉末中，通过采用有机溶剂作为用于铈前体溶液和/或沉淀剂溶液的溶剂能够制备具有大粒度的均匀的二氧化铈粉末。
每种溶剂都具有独特的介电常数，并且在粉末制备过程中的成核步骤和晶体生长步骤中，溶剂的介电常数引起表面能、表面电荷等的变化，从而影响晶核的团聚和生长，并因此影响所得粉末的尺寸和形状。
溶剂的介电常数与溶剂中分散的颗粒的表面电势(动电势)成比例，并且因为由成核而生成的颗粒或晶核因其之间低的表面排斥性而处于不稳定的状态，所以低的动电势可能引起颗粒或晶核间非常快速地团聚。就此而言，颗粒或晶核间表面排斥性的量级彼此近乎相同，因此颗粒或晶核可以团聚成均匀尺寸的颗粒。由于初级颗粒或晶核根据包括温度、浓度等的反应条件经过颗粒结合的过程，例如强的团聚作用或奥斯特瓦尔德熟化，所以这样团聚的次级颗粒生长为相对较大尺寸的颗粒。
当将水用作用于液相沉淀二氧化铈粉末的溶剂时，由于颗粒倾向于具有小于20nm的粒度，因此难以调节颗粒的尺寸和形状。然而，在本发明中，通过仅采用不含水的纯有机溶剂作为溶剂就可以将粉末颗粒的尺寸调节至50nm以上，尤其是，通过相互混合具有不同介电常数的多种有机溶剂从而调节溶剂的介电常数，也可以调节粒度。
在本发明中用作溶剂的有机溶剂的介电常数优选为20至50。介电常数小于20的溶剂显示出过高的挥发性而不易被处理，而介电常数大于50的溶剂造成通过沉淀生成的颗粒的高表面电势，并因此在稳定的状态下保持相对较小尺寸的颗粒，这给增加粒度带来了问题。
作为参考，水的介电常数为80.37(在20℃下)。
可在本发明中使用的有机溶剂的优选实例包括：
1)醇：甲醇、乙醇(在20℃下的介电常数：25.3)、丙醇、丁醇等。
2)二醇：乙二醇(在20℃下的介电常数：41.4)、丙二醇、丁二醇等。
3)醚：二甲醚、乙基甲基醚、二乙醚等。
4)酯：乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯等。
5)酮：丙酮、乙基甲基酮、二乙基酮、甲基异丁基酮等。
6)其他：甲酸等。
可以单独或组合使用该有机溶剂。此外，用于铈前体溶液的有机溶剂可与用于沉淀剂溶液的有机溶剂相同或不同。
在根据本发明的制备二氧化铈粉末的方法中，步骤a)为将铈前体溶液与沉淀剂溶液混合从而使氢氧化物沉淀(其中3价铈与4价铈混合)的步骤。通过后续的氧化处理步骤可使沉淀的氢氧化铈变为二氧化铈。
对可用于本发明的铈前体没有特殊限制，只要其为可溶解于有机溶剂的铈化合物，并且优选盐的形式的铈前体。铈前体的非限制性实例包括硝酸铈、乙酸铈等，其可被单独或组合使用。
通过将铈前体以0.01mol至2mol的浓度溶解于有机溶剂中可以制备铈前体溶液。如果铈前体溶液的浓度低于上述浓度范围，二氧化铈粉末的产率可能下降。相反，如果铈前体溶液的浓度高于上述浓度范围，所得粉末会变得粒度不均匀。
可用于本发明的沉淀剂的种类对所得粉末的粒度和结晶度可能有很大影响。然而，只要该沉淀剂是能够调节反应溶液pH值的碱性物质，就对沉淀剂的种类没有特殊限制。沉淀剂的非限制性实例包括KOH、NH4OH等，其可被单独或组合使用。
通过将沉淀剂溶解于有机溶剂中可以制备沉淀剂溶液，并且沉淀剂溶液的浓度范围可为与该沉淀剂溶液反应的铈前体溶液浓度范围的0.5至5倍。如果沉淀剂溶液的浓度低于上述浓度范围，可能不发生沉淀。相反，如果沉淀剂溶液的浓度高于上述浓度范围，粉末的生长可能被过高的成核率所抑制。
在根据本发明的制备二氧化铈粉末的方法中，步骤b)为对所得氢氧化铈进行氧化处理从而制备二氧化铈的步骤。氧化处理可通过下列步骤实现：1)向反应溶液中加入氧化剂，2)向反应溶液中吹入含氧气体等。氧化剂的非限制性实例包括：如过氧化氢(H2O2)或过二硫酸铵((NH4)2S2O8)的过氧化物、如高氯酸(HClO4)、高锰酸(HMnO4)或铬酸(H2CrO4)的羟基酸等。基于铈盐的重量，可加入1至100wt％的量的氧化剂。
可将纯氧、氧气和氮气的混合物、空气等用作含氧气体，并且可以0.01至100cc/min的流速吹入含氧气体。
沉淀反应过程中的温度优选为30℃以上至不高于溶剂沸点的温度，可将沉淀反应过程中的搅拌速度调节至0至300rpm，并且优选进行沉淀反应30分钟至60小时。
优选的是，将按该方法制备的二氧化铈粉末进行离心分离和洗涤，然后干燥24小时。为了除去粉末的团块，控制粉末的粒度并除去粗粉，还可以在干燥后通过球磨机、喷射式研磨机等适当研磨二氧化铈粉末。
由本发明的方法制备的二氧化铈粉末具有50nm至3μm的平均粒度。
此外，由本发明的方法制备的二氧化铈粉末可具有20m2/g至250m2/g的比表面积，并且优选的是，比表面积为50m2/g至200m2/g。
由于本发明的二氧化铈粉末具有如上所述的较大的比表面积，在CMP法中，其能够通过增加与要被抛光的膜的接触面积来提高抛光率。并且，由于本发明的二氧化铈粉末具有如上所述控制的粒度，其通过彻底去除可能在被抛光膜上引起划痕的大颗粒而能够防止出现细小的划痕。
同时，由于本发明的二氧化铈粉末是通过以采用有机溶剂为特征的本发明的方法来制备的，因此即使在离心分离、洗涤和干燥步骤后，有机溶剂仍可残留在二氧化铈粉末的表面或内部。通过用TOC(总有机碳)等测量碳残余物可以分析残余的有机溶剂。例如，本发明的二氧化铈粉末可以含有0.1ppm至100ppm残留量的碳。低于上述范围分析量的碳残余物可能是由分析误差造成，或者可能是在单独采用水作为溶剂的情况下进行的检测。
经过沉淀、干燥和粉碎步骤的二氧化铈粉末可将其全部用作用于CMP浆料的抛光剂。然而，考虑到粉末的性能，也可在300至350℃的温度下进行热处理10分钟至6小时以完全去除其内包含的水分后使用该粉末。
通过将二氧化铈粉末和分散剂分散在溶剂中可以制备包含二氧化铈粉末作为抛光剂的CMP浆料。
可用于本发明的分散剂包括非离子聚合物分散剂或阴离子聚合物分散剂。非离子聚合物分散剂包括选自聚乙烯醇(PVA)、乙二醇(EG)、丙三醇、聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的至少一种。阴离子聚合物分散剂包括选自聚丙烯酸、聚丙烯酸铵和聚丙烯酰马来酸(polyacryl maleic acid)中的至少一种。然而，分散剂的上述实例仅为了说明，而本发明的范围并不限于此。
基于100重量份的用作抛光剂的二氧化铈，分散剂优选的含量为0.001至10重量份。更优选的是，基于100重量份的二氧化铈，分散剂的含量为0.02至3.0重量份。如果分散剂的含量少于0.001重量份，由低分散性引起快速沉淀，从而因在运输抛光浆料中途出现沉淀而不能均匀地提供抛光剂。相反，如果分散剂的含量大于10重量份，在抛光剂附近可能会形成起到类似缓冲层作用的粘稠的分散剂聚合物层，这使得抛光剂的表面难以与要抛光的二氧化硅表面接触，导致抛光率下降。
优选的是，通过将二氧化铈粉末与分散剂在水中混合然后将所得溶液滴定至pH值为6至8来制得CMP浆料。可将1N KOH、1N HNO3等用于pH值滴定。
一旦pH值滴定完成，优选对CMP浆料进行分散稳定步骤以改善其分散和存贮稳定性。可采用本领域公知的分散体系进行分散稳定步骤。例如，可以采用APEX研磨机(Kotobuki eng.&mfg.Co.，日本)。当采用AFEX研磨机进行分散稳定步骤时，可采用尺寸为0.01至1mm的氧化锆小珠，可采用泵将二氧化铈浆料以10至1000ml/min的进料速度加入AFEX研磨机，并且可将氧化锆小珠和二氧化铈浆料的混合物以2000至5000rpm的速度在研磨机内重复循环超过1至20次。
附图说明
当结合附图时，从下面的详细说明中，本发明的前述和其他目的、特征和优点将变得更加明显，其中：
图1为由SEM(扫描电子显微镜)拍摄的实施例1中制备的二氧化铈粉末的照片；
图2为由SEM拍摄的实施例2中制备的二氧化铈粉末的照片；
图3为由SEM拍摄的实施例3中制备的二氧化铈粉末的照片；
图4为由SEM拍摄的实施例4中制备的二氧化铈粉末的照片；
图5为由SEM拍摄的比较实施例1中制备的二氧化铈粉末的照片；以及
图6为显示实施例1和比较实施例1中制备的二氧化铈粉末的XRD(X线衍射)分析结果的图。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的优选实施方式。应该理解的是，下面的实施例仅用于说明，而本发明的范围并不限于此。
<实施例1>
在室温下，通过将0.2mol的硝酸铈溶解于包含100ml乙二醇(在20℃下的介电常数：41.4，沸点：197℃)和400ml乙醇(在20℃下的介电常数：25.3，沸点：78.3℃)的混合物的溶剂中，在容器中制备第一溶液；在室温下，通过将0.6mol KOH溶解于包含100ml乙二醇和400ml乙醇的混合物的溶剂中，在另一容器中制备第二溶液；接着，将两种溶液相互混合，并在50℃的温度下保持。在搅拌该混合溶液的同时，将0.76g过氧化氢(约30％)滴入其中引起沉淀并持续24小时。这样，获得黄棕色粉末。
XRD分析证实了所得粉末具有二氧化铈的立方结构，粒度分析显示该粉末的平均粒度为1至3μm，以及BET测量显示该粉末具有68m2/g的比表面积。
<实施例2>
除了将包含400ml乙二醇和100ml乙醇的混合物的溶剂用作用于第一和第二溶液的溶剂代替包含100ml乙二醇和400ml乙醇的混合物的溶剂，并在120℃而非50℃的温度下进行沉淀外，以与实施例1所述相同的方式制得棕色粉末。
XRD分析证实了所得粉末具有二氧化铈的立方结构，粒度分析显示该粉末的平均粒度为100至300nm，以及BET测量显示该粉末具有113m2/g的比表面积。
<实施例3>
除了在沉淀过程中将氧(O2)气以0.3cm3/min的流速加入混合溶液中以代替向其中滴入过氧化氢外，以与实施例1所述相同的方式制得黄棕色粉末。
XRD分析证实了所得粉末具有二氧化铈的立方结构，粒度分析显示该粉末的平均粒度为50至100nm，以及BET测量显示该粉末具有52m2/g的比表面积。
<实施例4>
除了在沉淀过程中将空气以0.5cm3/min的流速加入混合溶液中以代替向其中滴入过氧化氢外，以与实施例1所述相同的方式制得黄棕色粉末。
XRD分析证实了所得粉末具有二氧化铈的立方结构，粒度分析显示该粉末的平均粒度为50至250nm，以及BET测量显示该粉末具有61m2/g的比表面积。
<比较实施例1>
在室温下，通过将0.2mol硝酸铈溶解于混有500ml水的溶剂中，在容器中制备第一溶液；在室温下，通过将0.6mol KOH溶解于混有500ml水的溶剂中，在另一容器中制备第二溶液；然后将两种溶液相互混合，并保留在50℃的温度下。搅拌该混合溶液的同时，向其中滴入0.76g过氧化氢(约30％)以引起沉淀并持续24小时。这样，获得黄棕色粉末。
XRD分析证实了所得粉末具有二氧化铈的立方结构，以及粒度分析显示该粉末的平均粒度为几nm至10nm。
<实施例5>
通过将由实施例1至4中的每一个制备的0.1kg二氧化铈粉末、0.9kg超纯水和基于二氧化铈粉末的2wt％的分散剂相互混合来制备二氧化铈分散溶液。加入聚丙烯酸分散剂(Aldrich，Mw2000)作为分散剂。采用氨水将制得的二氧化铈分散溶液滴定至pH值为7.5，接着采用APEX研磨机对其进行分散稳定性改善和粒度的控制。在下面的条件下使用AFEX研磨机：氧化锆小珠的尺寸为0.1mm；进料速度为400ml/min；并在4250rpm的速度下循环通过5次。这样，将平均粒度调节至150至300nm。并且，以分散溶液含有2wt％的抛光颗粒的方式将超纯水加入该分散溶液中。
为了评价这样制备的CMP浆料的抛光性能，对其上通过采用PECVD(等离子体增强型化学气相沉积)沉积了厚度为7000
Figure A20078004311800151
的氧化硅膜的晶片和其上通过采用LPCVD(低压化学气相沉积)沉积了厚度为1500
Figure A20078004311800152
的四氮化三硅膜的晶片进行抛光。将各个晶片附着到CMP抛光设备的基板支架上，并抛光1分钟，同时按100mL/min将制得的CMP浆料加到其上粘附有聚氨酯抛光衬垫的抛光工作台上。用280g/cm2的压力将基板支架压向工作台，并且晶片抛光的同时基板支架和工作台分别以90rpm旋转。在该步骤中，施加4磅/平方英寸向下的力。一旦完成抛光，就将基板洗涤干净，接着采用膜厚测量设备(Nanospec 6100，Nanometric Co.，Ltd.，美国)测量抛光前后膜厚度的改变。
采用向其中加入实施例1至4和比较实施例1中的每一个制备的二氧化铈粉末的CMP浆料进行的抛光的结果列在下表1中。
表1
Figure A20078004311800161
从表1可以看出，由实施例1至4中的每一个制备的二氧化铈粉末由于其优异的抛光率和选择性并且未造成细小划痕而显现出较高的抛光性能。然而，由比较实施例1制备的二氧化铈粉末不能进行CMP抛光性能的测试，因为该粉末粒度太小并且颗粒间的分散性差而不能被制备成适用于CMP的浆料。
此外，将在由实施例和比较实施例中的每一个制备的二氧化铈粉末中剩余的有机溶剂溶解于纯水中，并分析所得溶液的碳含量。将分析出的碳含量转化为相对于二氧化铈粉末的重量比，将结果列在下表2中。
表2
  实施例1   乙二醇+乙醇   21ppm
  实施例2   乙二醇+乙醇   43ppm
  实施例3   乙二醇+乙醇   79ppm
  比较实施例1   纯水   0.01ppm以下
从上述结果可以看出，在采用有机溶剂由本发明的方法制备的二氧化铈粉末内检测到残留的剩余碳的量为0.1至100ppm，并且在仅采用纯水作为溶剂由常规方法制备的二氧化铈粉末中未检测到剩余碳。
图1至5显示了由实施例1至4和比较实施例1制备的二氧化铈粉末的SEM照片。从这些附图可以看出，由实施例1至4制备的二氧化铈粉末具有相对较大且均匀的粒度，并根据制备条件显示出多种粒度，但由比较实施例1制备的二氧化铈粉末是由粒度为10nm以下的细小颗粒构成，因此由于颗粒间的强团聚作用并难以在浆料中分散而不适用于CMP抛光。
图6显示了由实施例1和比较实施例1制备的二氧化铈粉末的XRD分析的结果。从附图中可以看出，由实施例1制备的二氧化铈粉末的结晶度优于由比较实施例1制备的二氧化铈粉末的结晶度，因此即使没有单独的热处理也可将由实施例1制备的二氧化铈粉末用作用于CMP浆料的抛光剂。
工业实用性
由前述内容可知，本发明可以通过在湿法沉淀法中采用有机溶剂作为溶剂来制备具有50nm以上的平均粒度和高结晶度的二氧化铈粉末，而通过常规的湿法沉淀法难以制备这样的粉末，并且即使不经过单独的热处理，也可将这样制备的二氧化铈粉末用作用于CMP浆料的抛光剂。
由于根据本发明采用有机溶剂制备的二氧化铈粉末具有50m2/g以上的比表面积和适度控制的粒度而没有粗粒，因此采用该二氧化铈粉末制备的CMP浆料显现出高抛光率，并且当将其用于CMP法时防止了在被抛光材料上出现的微小划痕。
尽管结合目前认为是最实用且优选的实施方式描述了本发明，但应该理解的是，本发明并不局限于公开的实施方式和附图。相反，在所附权利要求的实质和范围内，本发明意欲覆盖多种修改和变化。

Claims (14)

1、一种在溶液相中直接制备二氧化铈粉末的方法，该方法包括下面的步骤：
a)将铈前体溶液与沉淀剂溶液混合而使反应发生；以及
b)对反应的溶液进行氧化处理，
其中，将至少一种不含水的纯有机溶剂用作用于所述铈前体溶液以及沉淀剂溶液的溶剂，从而来制备二氧化铈粉末，该粉末的粒度调节为50nm至3μm。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述有机溶剂的介电常数为20至50。
3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述有机溶剂选自醇、二醇、醚、酯、酮和甲酸中。
4、根据权利要求1所述的方法，其中，所述沉淀剂为选自NaOH、KOH和NH4OH中的碱性物质。
5、根据权利要求1所述的方法，其中，步骤b)包括向反应的溶液中加入氧化剂的步骤或者向反应的溶液中吹入含氧气体的步骤。
6、根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应在不低于30℃且低于所述溶剂沸点的温度下进行。
7、根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应进行30分钟至60小时。
8、根据权利要求1所述的方法，其中，所述铈前体溶液的浓度为0.01至2mol。
9、根据权利要求1所述的方法，其中，所述铈前体溶液与沉淀剂溶液的浓度比为1∶0.5至1∶5。
10、根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括在300至350℃的温度下对制得的二氧化铈粉末进行10分钟至6小时的热处理的步骤。
11、根据权利要求1所述的方法，其中，所制得的二氧化铈粉末的比表面积为50至200m2/g。
12、一种根据权利要求1至11中任一项所述方法制备的二氧化铈粉末，通过使铈前体溶液和沉淀剂溶液相互反应，铈前体溶液和沉淀剂溶液各自采用至少一种不含水的纯有机溶剂作为溶剂，以及对反应的溶液进行氧化处理，而制得所述二氧化铈粉末，其中，残留在二氧化铈粉末表面或内部的剩余碳的量为0.1ppm至100ppm，并且该二氧化铈粉末的粒度为50nm至3μm。
13、根据权利要求12所述的二氧化铈粉末，该粉末的比表面积为50至200m2/g。
14、一种CMP浆料，其包含如权利要求12所限定的二氧化铈粉末作为抛光剂。
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