專利名稱：氧化鈰溶膠及磨料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請發(fā)明涉及含鑭化合物或釹化合物、以氧化鈰為主成分的粒子分散在介質(zhì)中形成的溶膠的生產(chǎn)方法。含鑭或釹成分、以氧化鈰為主成分的粒子可用于磨料、紫外線吸收材料、催化劑用材料及燃料電池用材料等。
背景技術(shù)：
特開昭56-131686號公報(bào)揭示了鈰鹽、堿性溶液、陰離子與可形成不溶性稀土類氧化物的鹽溶液同時(shí)混合、過濾得到的沉淀物，在100～600℃干燥，在600～1200℃焙燒，含有粉碎鑭的氧化鈰粉末。
特開平10-95614號公報(bào)揭示了在惰性氣體氛圍下，在水性介質(zhì)中鈰(III)鹽與堿性物質(zhì)按3～30的(OH-)/(Ce3+)的mol比進(jìn)行反應(yīng)，生成氫氧化鈰(III)的懸浮液后，立即在大氣壓下、10～95℃的溫度通入氧或含氧的氣體，具有0.005～5μm的粒徑的結(jié)晶性氧化鈰粒子的生產(chǎn)方法。
特公昭63-27389號公報(bào)揭示了含有氧化鈰40～99.5重量％和選自鑭系元素及釔的其他稀土類元素的無色氧化物的至少1種0.5～60重量％的拋光組合物。
特公昭60-35393號公報(bào)揭示了相當(dāng)于Ln2-XCeXSi2O7(Ln表示選自鑭系和釔的一種以上元素，X代表0～2的數(shù)，不包括2)的鈰系拋光組合物。
在進(jìn)行干燥、焙燒及粉碎生產(chǎn)含有鑭或釹的氧化鈰粉末的方法中，因?yàn)橛梅鬯榉椒ㄟM(jìn)行微細(xì)粒子化，故粒子直徑不整齊，而且只能達(dá)到亞微型微細(xì)粒子化。
用在水溶液中進(jìn)行核生成及結(jié)晶成長、以含鑭成分或釹成分的氧化鈰為主成分的粒子的生產(chǎn)，生產(chǎn)粒徑均勻而且在亞微型以下的微粒子的方法實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本申請發(fā)明的第1觀點(diǎn)在于，以鑭原子、釹原子或其組合原子為X，按換算成X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5的比例含有具有0.005～1μm的粒徑且鑭化合物、釹化合物或其組合構(gòu)成的添加成分的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰為主成分的粒子分散在介質(zhì)中的溶膠。
作為第2觀點(diǎn)，是在第1觀點(diǎn)中記載的溶膠，其特征在于添加成分是鑭化合物。
作為第3觀點(diǎn)，是第1觀點(diǎn)中記載的溶膠，其特征在于添加成分是釹化合物。
作為第4觀點(diǎn)，是溶膠的生產(chǎn)方法，所述溶膠是將經(jīng)過以下第1步驟及第2步驟得到的具有0.005～1μm的粒徑且按換算成X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5的比例含有鑭化合物、釹化合物或其組合組成的添加成分的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰為主成分的粒子分散在介質(zhì)中得到的第1步驟以鑭原子、釹原子或其組合原子為X，按換算成X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5的比例，在水性介質(zhì)中將鈰(III)鹽與鑭(III)鹽、釹(III)鹽或其組合鹽組成的添加成分進(jìn)行混合，所得水溶液與堿性物質(zhì)按(OH-)/(Ce3++X3+)的mol比為3～30的比例進(jìn)行反應(yīng)，生成氫氧化鈰(III)與添加成分X(III)的氫氧化物均勻混合的懸浮液的步驟，及，第2步驟在10～95℃的溫度下，向所得懸浮液通入氧或含氧氣體的步驟。
作為第5觀點(diǎn)，是第4觀點(diǎn)中記載的生產(chǎn)方法，其中的第1步驟在與大氣連通的條件下進(jìn)行。
作為第6觀點(diǎn)，是第4觀點(diǎn)中記載的生產(chǎn)方法，其中的第1步驟在惰性氣氛中進(jìn)行。
作為第7觀點(diǎn)，是第4觀點(diǎn)中記載的生產(chǎn)方法，其中的鈰(III)鹽是硝酸鈰(III)、硝酸鈰(III)銨、硫酸鈰(III)、硫酸鈰(III)銨、氯化鈰(III)、碳酸鈰(III)、醋酸鈰(III)、草酸鈰(III)或它們的混合物。
作為第8觀點(diǎn)，是第4觀點(diǎn)中記載的生產(chǎn)方法，其中的鑭(III)鹽是硝酸鑭(III)、氯化鑭(III)、醋酸鑭(III)、草酸鑭(III)或它們的混合物。
作為第9觀點(diǎn)，是第4觀點(diǎn)中記載的生產(chǎn)方法，其中，釹(III)鹽是硝酸釹(III)、氯化釹(III)、醋酸釹(III)、草酸釹(III)或它們的混合物。
作為第10觀點(diǎn)，是一種磨料，其含有將以鑭原子、釹原子或其組合原子為X，按換算成X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5的比例含有鑭化合物、釹化合物或其組合構(gòu)成的添加成分的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰為主成分的粒子分散在介質(zhì)中的溶膠，所述粒子的粒徑為0.005-1μm。
作為第11觀點(diǎn)，是一種磨料，其中含有溶膠，所述溶膠是將經(jīng)過以下第1步驟及第2步驟制得的具有0.005～1μm的粒徑且按換算成X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5的比例含有鑭化合物、釹化合物或其組合組成的添加成分的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰為主成分的粒子分散在介質(zhì)中形成的第1步驟以鑭原子、釹原子或其組合原子為X，按換算成X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5的比例，在水性介質(zhì)中將鈰(III)鹽與鑭(III)鹽、釹(III)鹽或其組合鹽組成的添加成分進(jìn)行混合，所得水溶液與堿性物質(zhì)按(OH-)/(Ce3++X3+)的mol比為3～30的比例進(jìn)行反應(yīng)，生成氫氧化鈰(III)與添加成分X(III)的氫氧化物均勻混合的懸浮液的步驟，及第2步驟在10～95℃的溫度下，向所得懸浮液通入氧或含氧氣體的步驟。
第12觀點(diǎn)，是第10觀點(diǎn)或第11觀點(diǎn)中記載的磨料，其特征在于添加成分是鑭化合物。
第13觀點(diǎn)，是第10觀點(diǎn)或第11觀點(diǎn)中記載的磨料，其特征在于添加成分是釹化合物。
第14觀點(diǎn)，是第10觀點(diǎn)乃至第11觀點(diǎn)中記載的磨料，其特征在于用酸性物質(zhì)調(diào)節(jié)至pH＝1～6。
第15觀點(diǎn)，是第10觀點(diǎn)或第11觀點(diǎn)中記載的磨料，其特征在于用堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)至pH＝8～13。
第16觀點(diǎn)，是第10觀點(diǎn)或第11觀點(diǎn)中記載的磨料，其特征在于，在以二氧化硅為主成分的基板的拋光中使用。
第17觀點(diǎn)，是第10觀點(diǎn)或第11觀點(diǎn)中記載的磨料，其特征在于，用于水晶、光掩模用石英玻璃、半導(dǎo)體裝置或玻璃制硬盤的拋光。
第18觀點(diǎn)，是第10觀點(diǎn)或第11觀點(diǎn)中記載的磨料，其特征在于，磨料用于有機(jī)膜拋光的步驟、層間絕緣膜拋光的步驟或溝槽分離(shallow trench isolation)的步驟中，用于拋光半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明制得的溶膠，是將氧化鈰為主成分的粒子分散在介質(zhì)中的溶膠。該氧化鈰為主成分的粒子經(jīng)由上述第1步驟及第2步驟制得，其特征在于(i)具有0.005～1μm的粒徑，及(ii)鑭化合物、釹化合物或其組合組成的添加成分X，按X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5、最好是0.005～0.15的比例，含有鑭化合物、釹化合物或其組合。
本申請發(fā)明的氧化鈰為主成分的粒子分散在介質(zhì)中得到的溶膠經(jīng)由第1步驟及第2步驟制得。
第1步驟有在大氣連通條件下進(jìn)行的方法和在惰性氣氛下進(jìn)行的方法。
第1步驟在大氣連通條件下進(jìn)行的方法，懸浮液中的氫氧化鈰(III)和氫氧化鑭(III)、氫氧化釹(III)或其組合組成的氫氧化物，在第1步驟乃至其后的第2步驟中，由于立即用含氧氣體氧化，故懸浮液中形成很多的核，所得粒子的粒徑分布變寬。第1步驟在0～95℃進(jìn)行10分鐘～3小時(shí)。
第2步驟在10～95℃的溫度進(jìn)行1～20小時(shí)。另外，第1步驟及第2步驟均在常壓下進(jìn)行。
而第1步驟在惰性氣體中進(jìn)行的方法，懸浮液中的氫氧化鈰(III)和氫氧化鑭(III)、氫氧化釹(III)或其組合組成的氫氧化物由于不氧化，以氫氧化物的狀態(tài)進(jìn)行第2步驟，所得粒子的粒徑分布窄。第1步驟在0～95℃的溫度進(jìn)行10分鐘～3小時(shí)。第1步驟結(jié)束后立即進(jìn)行第2步驟，第2步驟在10～95℃的溫度進(jìn)行1～20小時(shí)。且第1步驟及第2步驟均在常壓下進(jìn)行。
作為第1步驟使用的鈰(III)鹽，可列舉硝酸鈰(III)、硝酸鈰(III)銨、硫酸鈰(III)、硫酸鈰(III)銨、氯化鈰(III)、碳酸鈰(III)、醋酸鈰(III)、草酸鈰(III)或它們的混合物等的水溶性3價(jià)的鈰鹽。
而，作為鑭(III)鹽，可列舉硝酸鑭(III)、氯化鑭(III)、碳酸鑭(III)、醋酸鑭(III)、草酸鑭(III)或它們的混合物等的水溶性3價(jià)的鑭鹽。
又，作為釹(III)鹽，可列舉硝酸釹(III)、氯化釹(III)、碳酸釹(III)、醋酸釹(III)、草酸釹(III)或它們的混合物等的水溶性3價(jià)的釹鹽。
作為惰性氣體，可列舉氮?dú)?、氬氣等，最好是氮?dú)狻?br> 堿性物質(zhì)可列舉，氫氧化鈉、氫氧化鉀等的堿金屬氫氧化物或氨、胺、氫氧化季銨等的有機(jī)堿，最好是氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀，這些可單獨(dú)使用或作為混合物使用。
第2步驟中，含氧的氣體可列舉空氣、氧、氧等的氧化性氣體與氮?dú)獾鹊亩栊詺怏w的混合氣體等，但從經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性方面考慮，最好是空氣。這些氣體的通入，通過在反應(yīng)容器中安裝氣體導(dǎo)入管，將氣體導(dǎo)入管前端的噴嘴浸在反應(yīng)液中導(dǎo)入氣體。
用上述生產(chǎn)方法制得的氧化鈰為主成分的粒子，從反應(yīng)裝置作為漿液取出，用超濾法或壓濾機(jī)洗滌法等可除去水溶性的雜質(zhì)。
根據(jù)本申請發(fā)明制得的含有鑭化合物、釹化合物或其組合組成的添加成分的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰為主成分的粒子，進(jìn)行透射電子顯微鏡(TEM)觀察的結(jié)果，粒徑在0.005～1μm的范圍。而鑭化合物、釹化合物或其組合組成的添加成分，以鑭原子、釹原子或其組合原子為X，換算成X/(Ce+X)的mol比，例如在110℃干燥0.001～0.15的粒子，用X射線衍射裝置測定衍射圖的結(jié)果，在衍射角2θ＝28.6°、47.5°及56.4°的位置有主峰，說明是ASTM卡34-394記載的立方晶系的結(jié)晶性高的氧化鈰粒子。
而，用氣體吸附法(BET法)測該氧化鈰為主成分的粒子的比表面積值是2～200m2/g。
本發(fā)明含有鑭化合物、釹化合物或其組合組成的添加成分的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰，以鑭原子、釹原子或其組合原子為X，較好的量以X/(Ce+X)的mol比計(jì)，是0.001～0.5、更好是0.005～0.3、最好是0.005～0.15。
該摩爾比低于0.001時(shí)，沒有含鑭化合物或釹化合物的效果，而大于0.5時(shí)，氧化鈰粒子的結(jié)晶性變差。
本申請發(fā)明制得的粒子中所含其他的稀土類元素，可列舉鐠、釤、釓等，不影響含有鑭化合物或釹化合物效果的元素均可以。
本申請發(fā)明制得的粒子中所含成分的鑭及釹，是以氧化鑭、氧化釹、氫氧化鑭、氫氧化釹等的形態(tài)含有，雖然與氧化鈰一起形成粒子，但一部分以夾持氧原子的狀態(tài)形成鈰原子與鑭原子的化學(xué)結(jié)合，或以夾持氧原子的狀態(tài)形成鈰原子與釹原子的化學(xué)結(jié)合。
用本申請發(fā)明所制得含鑭或釹成分、以氧化鈰為主成分的粒子，通過再分散在水介質(zhì)、水溶性有機(jī)溶劑或水與水溶性有機(jī)溶劑的混合溶劑中形成溶膠，可使之成為磨料、紫外線吸收材料、催化劑用材料及燃料電池用材料等。
用本發(fā)明制得的含有鑭化合物、釹化合物或其組合組成的添加成分的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰為主成分的粒子分散在介質(zhì)中的溶膠，長時(shí)間放置后會(huì)有一部分粒子沉降，但經(jīng)攪拌可容易再分散恢復(fù)到原有的狀態(tài)，故常溫保存穩(wěn)定1年以上。
含有上述鑭化合物、釹化合物或其組合組成的添加成分的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰為主成分的粒子，在拋光液中的含量可以是0.01～50重量％、最好是0.1～30重量％的范圍。上述粒子通過再分散在水介質(zhì)、水溶性有機(jī)溶劑或水與水溶性有機(jī)溶劑的混合溶劑中，可使之成為磨料、紫外線吸收材料、催化劑用材料及燃料電池用材料等。
制得的拋光液通過酸性物質(zhì)的添加，可使pH調(diào)節(jié)到1～6。作為這些酸性物質(zhì)可列舉硝酸、鹽酸、醋酸等。
另外，拋光液可通過堿性物質(zhì)的添加，使pH調(diào)節(jié)到8～13。作為這些堿性物質(zhì)，可列舉氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化四甲銨，還有乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、甲基乙醇胺、一丙醇胺及氨等。
本發(fā)明含結(jié)晶性氧化鈰粒子的溶膠，可以添加水溶性高分子、陰離子性表面活性劑、非離子性表面活性劑、陽離子性表面活性劑。例如可列舉聚乙烯醇、丙烯酸聚合物及其銨鹽、甲基丙烯酸聚合物及其銨鹽等的水溶性高分子類，油酸銨、月桂酸銨、月桂基硫酸三乙醇胺、聚氧乙烯月桂基醚硫酸銨等的陰離子性表面活性劑，聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯脫水山梨醇單月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、聚乙二醇單硬脂酸酯等的非離子性表面活性劑等。作為這些的添加量，對每100重量份氧化鈰粒子，可按0.01～100重量份的比例進(jìn)行添加。
本申請發(fā)明制得的拋光液適用于二氧化硅為主成分的基板的拋光。所謂二氧化硅為主成分的基板，是含二氧化硅50重量％以上的基板。例如，適于水晶、光掩模用石英玻璃、半導(dǎo)體裝置的有機(jī)膜、半導(dǎo)體裝置的SiO2氧化膜、層間絕緣膜及溝槽分離的CMP及玻璃制硬盤的磨料。玻璃制硬盤，例如，可列舉結(jié)晶化玻璃制硬盤、鋁硅酸鹽玻璃或鈉鈣玻璃制硬盤。
另外，本發(fā)明的磨料也可應(yīng)用于鈮酸鋰、鉭酸鋰等的光學(xué)結(jié)晶材料，氮化鋁、氧化鋁、鐵素體、氧化鋯等的陶瓷材料，鋁、銅、鎢等金屬的拋光。
附圖的簡單說明

圖1表示實(shí)施例1、比較例1及比較例3所制得粒子的粉末X射線衍射圖。
圖2表示實(shí)施例5、實(shí)施例6及比較例1所制得粒子的粉末X射線衍射圖。
圖3是對換算成La/(Ce+La)的mol比變?yōu)?、0.01、0.05、0.10的粒子分別分散在水中所得4種溶膠測定ξ電位的曲線圖。
圖4表示實(shí)施例1所得粒子的粒子結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡照片。倍率是20萬倍。
圖5表示實(shí)施例3所得粒子的粒子結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡照片。倍率是20萬倍。
圖6表示實(shí)施例5所得粒子的粒子結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡照片。倍率是20萬倍。
圖7表示實(shí)施例6所得粒子的粒子結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡照片。倍率是20萬倍。
圖8是表示比較例1所得粒子的粒子結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡照片。倍率是20萬倍。
圖9是表示比較例3所得粒子的粒子結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡照片。倍率是2萬倍。
圖10是表示比較例4所得粒子的粒子結(jié)構(gòu)的射線電子顯微鏡照片。倍率是5萬倍。
符號的說明(1)表示比較例1所得的按換算成La/(Ce+La)的mol比，鑭化合物的含量為0的粒子(即氧化鈰粒子)的粉末X射線衍射圖。
(2)表示實(shí)施例1所得按稱算成La/(Ce+La)的mol比，鑭化合物的含量為0.05的氧化鈰為主成分的粒子的粉末X射線衍射圖。
(3)表示比較例3所得按換算成La/(Ce+La)的mol比，鑭化合物的含量為1的粒子(即，這里是氫氧化鑭粒子)的粉末X射線衍射圖。
(4)表示實(shí)施例5所得粒子的粉末X射線衍射圖。
(5)表示實(shí)施例6所得粒子的粉末X射線衍射圖。
(6)表示比較例1所得粒子的粉末X射線衍射圖。
實(shí)施例實(shí)施例1在2L的玻璃制反應(yīng)槽中，加入相當(dāng)于NH3/(Ce3++La3+)＝8(mol比)的25％的氨水溶液253g，從液溫保持在30℃的玻璃制的噴嘴開始通入0.5L/分的氮?dú)狻Ｔ?L的玻璃制容器中，將換算成CeO2的濃度為11.5重量％、純度為99.9％的硝酸鈰(III)水溶液693g，和換算成La2O3的濃度為14.0重量％、純度在99.99％以上的硝酸鑭(III)水溶液28.5g進(jìn)行混合。該混合水溶液，按換算成La/(Ce+La)的mol比為0.05的比例含有鑭。邊攪拌該混合水溶液，邊用30分鐘將其慢慢添加到2L的玻璃制反應(yīng)槽中，得到氫氧化物的懸浮液。接著，將該懸浮液升溫到80℃后，將從玻璃制噴嘴的通氣從氮?dú)馇袚Q為0.5L/分的空氣，開始鈰(III)變成鈰(IV)的氧化反應(yīng)。7小時(shí)結(jié)束氧化反應(yīng)。將反應(yīng)結(jié)束的液體恢復(fù)到室溫，得到具有白色微細(xì)粒子、pH＝7.9、電導(dǎo)率為148mS/cm的反應(yīng)液。
用吸濾器洗滌反應(yīng)液，得到固體分24.5重量％、pH5.2、電導(dǎo)率43μS/cm的白色漿液310g。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察洗滌的漿液，結(jié)果是初級粒徑50～100nm的粒子。該粒子的收率約100％。另外，干燥微細(xì)粒子后測定粉末X射線衍射，結(jié)果在衍射角2θ＝28.6°、47.5°及56.4°位置有主峰，與ASTM卡34-394記載的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰的特性峰一致。該粒子以換算成La/(Ce+La)的mol比為0.05的比例含有鑭。用氮吸附法測的比表面積是23.3m2/g。
在該洗滌的粒子中添加硝酸使HNO3/CeO2＝0.12重量％，再用純水調(diào)整到固體分10重量％，得pH4.6、電導(dǎo)率145μS/cm、粘度1.3mPa·S的溶膠作為拋光液。
實(shí)施例2在2L的玻璃制反應(yīng)槽中，加入相當(dāng)于NH3/(Ce3++La3+)＝8(mol比)的25％的氨水溶液253g，從液溫保持在30℃的玻璃制噴嘴開始吹入0.5L/分的氮?dú)?。?L的玻璃制容器中，將換算成CeO2的濃度為11.5重量％、純度99.9％的硝酸鈰(III)水溶液693g，和換算成La2O3的濃度為14.0重量％的純度99.99％以上的硝酸鑭(III)水溶液28.5g進(jìn)行混合。該混合水溶液按換算成La/(Ce+La)的mol比為0.05的比例含有鑭。邊攪拌該混合水溶液，邊用30分鐘慢慢將其添加到2L的玻璃制反應(yīng)槽中，得到氫氧化物的懸浮液。接著，將該懸浮液升溫到80℃后，將從玻璃制噴嘴的吹氣從氮?dú)馇袚Q成0.5L/分的空氣，開始鈰(III)變成鈰(IV)的氧化反應(yīng)。7小時(shí)結(jié)束氧化反應(yīng)。將反應(yīng)結(jié)束的液體恢復(fù)到室溫，得到有白色的微細(xì)粒子的pH7.9、電導(dǎo)率148mS/cm的反應(yīng)液。
用吸濾器洗凈反應(yīng)液、得到固體分24.5重量％、pH5.2、電導(dǎo)率43μS/cm的白色漿液310g。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察洗滌后的漿液，結(jié)果是初級粒徑50～100nm的粒子。該粒子的收率約100％。另外，干燥微細(xì)粒子后，進(jìn)行粉末X射線衍射，結(jié)果在衍射角2θ＝28.6°、47.5°及56.4°位置有主峰，與ASTM卡34-394記載的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰的特性峰一致。該粒子，按換算成La/(Ce+La)的mol比為0.05的比例含有鑭。用氮?dú)馕椒y的比表面積是23.3m2/g。
在2L的玻璃制反應(yīng)槽中，加入洗凈的漿液310g、純水134g、碳酸氫銨33g及25％氨水29g，升溫到90℃后，保持6小時(shí)。將反應(yīng)液恢復(fù)到室溫，得到有白色微細(xì)粒子的pH 10.0、電導(dǎo)率7.4mS/cm的反應(yīng)液。用吸濾器洗凈反應(yīng)液，得到固體分24.1重量％、pH 5.3、電導(dǎo)率15μS/cm的白色漿液285g。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察該漿液，結(jié)果粒徑?jīng)]有變化。而干燥微細(xì)粒子后，進(jìn)行粉末X射線衍射的結(jié)果，與ASTM卡34-394記載的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰的特性峰一致。該粒子按換算成La/(Ce+La)的mol比為0.05的比例含有鑭。
在洗凈的粒子中添加硝酸，使HNO3/CeO2＝0.12重量％，再用純水調(diào)整到固體分10重量％，得pH 4.5、電導(dǎo)率139μS/cm、粘度1.3mPa·S的溶膠作為拋光液。
實(shí)施例3在2L的玻璃制反應(yīng)槽中，加入相當(dāng)于NH3/(Ce3++La3+)＝8(mol比)的25％的氨水溶液253g，從液溫保持在30℃的玻璃制噴嘴開始吹入0.5L/分的氮?dú)?。?L的玻璃制容器中，將換算成CeO2的濃度為11.5重量％、純度99.9％的硝酸鈰(III)水溶液693g，和換算成La2O3的濃度為14.0重量％的純度99.99％以上的硝酸鑭(III)水溶液56.8g進(jìn)行混合。該混合水溶液按換算成La/(Ce+La)的mol比為0.10的比例含有鑭。邊攪拌該混合水溶液邊用30分鐘慢慢將其添加到2L的玻璃制反應(yīng)槽中，得到氫氧化物的懸浮液。接著，將該懸浮液升溫到80℃后，將從玻璃制的噴嘴的吹氣，從氮?dú)馇袚Q成0.5L/分的空氣，開始鈰(III)變成鈰(IV)的氧化反應(yīng)。7小時(shí)結(jié)束氧化反應(yīng)。將反應(yīng)結(jié)束的液體恢復(fù)到室溫，得到有白色微細(xì)粒子的pH 8.4、電導(dǎo)率150mS/cm的反應(yīng)液。
用吸濾器洗凈反應(yīng)液，得到固體分26.0重量％、pH 6.4、電導(dǎo)率122μS/cm的白色漿液290g。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察洗凈的漿液，結(jié)果是初級粒徑50～150nm的粒子。另外，干燥微細(xì)粒子后，測定粉末X射線衍射的結(jié)果，與ASTM卡34-394記載的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰的特性峰一致。該粒子按換算成La/(Ce+La)的mol比為0.10的比例含有鑭。而用氮吸附法測的比表面積是24.1m2/g。
以相對于CeO2的比例，在該洗凈的粒子中添加硝酸0.12重量％，再用純水調(diào)整到固體分10重量％，得到pH 5.4、電導(dǎo)率215μS/cm、粘度1.5mPa·S的溶膠。
在2L的玻璃制反應(yīng)槽中加入洗凈的漿液290g、純水148g、碳酸氫銨33g及25％氨水29g，升溫到90℃后，保持6小時(shí)。將反應(yīng)液恢復(fù)到室溫，得到有白色微細(xì)粒子的pH 10.0、電導(dǎo)率7.4mS/cm的反應(yīng)液。用吸濾器洗凈反應(yīng)液，得到固體分24.1重量％、pH 5.3、電導(dǎo)率15μS/cm的白色漿液285g。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察該漿液，結(jié)果初級粒徑?jīng)]變化。而，干燥微細(xì)粒子后，測定粉末X射線衍射的結(jié)果，與ASTM卡34-394記載的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰的特性峰一致。該粒子按換算成La/(Ce+La)的mol比為0.10的比例含有鑭。
按HNO3/CeO2＝0.12重量％，在該洗凈的粒子中添加硝酸，再用純水調(diào)整到固體分10重量％，得pH 5.2、電導(dǎo)率192μS/cm、粘度1.5mPa·S的溶膠作為拋光液。
實(shí)施例4在2L的玻璃制反應(yīng)槽中加入相當(dāng)于NH3/(Ce3++Nd3+)＝8(mol比)的28％的氨水溶液169g和純水69g，從液溫保持在30℃的玻璃制的噴嘴開始吹入0.5L/分的氮?dú)狻Ｔ?L的玻璃制容器中，將換算成CeO2的濃度為11.5重量％、純度為99.9％的硝酸鈰(III)水溶液684g，和換算成Nd2O3的濃度為10.5重量％的純度99.99％以上的硝酸釹(III)水溶液12.5g和純水65g進(jìn)行混合。該混合水溶液按換算成Nd/(Ce+Nd)的mol比為0.02的比例含有釹。邊攪拌該混合水溶液邊用30分鐘慢慢將其添加到2L的玻璃制反應(yīng)槽中，得氫氧化物的懸浮液。接著，將該懸浮液升溫到80℃后，將從玻璃制的噴嘴吹氣由氮?dú)馇袚Q成0.5L/分的空氣，開始鈰(III)變成鈰(IV)的氧化反應(yīng)。氧化反應(yīng)7小時(shí)50分鐘結(jié)束。將反應(yīng)結(jié)束的液體恢復(fù)到室溫，得到有白色微細(xì)粒子的pH8.3、電導(dǎo)率135mS/cm的反應(yīng)液。
用吸濾器洗凈反應(yīng)液，得固體分26.3重量％、pH 5.3、電導(dǎo)率24μS/cm的白色漿液300g。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察洗凈的漿液，結(jié)果是初級粒徑50～150nm的粒子。該粒子的收率約100％。而，干燥微細(xì)粒子后，測定粉末X射線衍射的結(jié)果，在衍射角2θ＝28.6°、47.5°及56.4°位置有主峰，與ASTM卡34-394記載的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰的特性峰一致。該粒子按換算成Nd/(Ce+Nd)的mol比為0.02的比例含有釹。而，用CAPA-700(堀場制作所制)通過離心沉降法測定的粒徑是0.42μm，用N4(COULTER ELECTRONICS，INC制)通過動(dòng)態(tài)光散射測定的粒徑是300nm。用氮吸附法測的比表面積是20.3m2/g。
按HNO3/CeO2＝0.12重量％，在該洗凈的粒子中添加硝酸，再用純水調(diào)整到固體分10重量％，得pH3.9、電導(dǎo)率108μS/cm、粘度1.9mPa·S的溶膠作為拋光液。
實(shí)施例5在1L的玻璃制反應(yīng)槽中，加入實(shí)施例4制得的固體分26.3重量％、pH5.3、電導(dǎo)率24μS/cm的白色漿液188g，添加30％的碳酸銨水溶液67g后，升溫到90℃，然后保持6小時(shí)。將反應(yīng)液溫度恢復(fù)到室溫，得有白色微細(xì)粒子的pH 10.1、電導(dǎo)率6.3mS/cm的反應(yīng)液。用吸濾器洗凈反應(yīng)液，得固體分26.1重量％、pH7.1、電導(dǎo)率14μS/cm的白色漿液150g。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察該漿液，結(jié)果粒徑?jīng)]有變化。而，干燥微細(xì)粒子后，測粉末X射線衍射的結(jié)果，與ASTM卡34-394記載的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰的特性峰一致。該粒子按換算成Nd/(Ce+Nd)的mol比為0.02的比例含有釹。
按HNO3/CeO2＝0.12重量％，在該洗凈的粒子中添加硝酸，再用純水調(diào)整到固體分10重量％，得pH3.9、電導(dǎo)率108μS/cm、粘度1.3mPa·S的溶膠作為拋光液。
實(shí)施例6在2L的玻璃制反應(yīng)槽中，加入相當(dāng)于NH3/(Ce3++Nd3+)＝8(mol比)的28％的氨水溶液169g和純水19g，從液溫保持在30℃的玻璃制噴嘴開始通入0.5L/分的氮?dú)?。?L的玻璃制容器中，將換算成CeO2的濃度為11.5重量％、純度99.9％的硝酸鈰(III)水溶液668g，和換算成Nd2O3的濃度為10.5重量％的純度99.99％以上的硝酸釹(III)水溶液29.3g和純水64g進(jìn)行混合。該混合水溶液按換算成Nd/(Ce+Nd)的mol比為0.05的比例含有釹。邊攪拌該混合水溶液邊用30分鐘慢慢將其添加到2L的玻璃制反應(yīng)槽中，得到氫氧化物的懸浮液，接著，將該懸浮液升溫到80℃后，將從玻璃制的噴嘴通氣從氮?dú)馇袚Q成0.5L/分的空氣，開始鈰(III)變成鈰(IV)的氧化反應(yīng)。氧化反應(yīng)6小時(shí)40分結(jié)束。將反應(yīng)結(jié)束的液體恢復(fù)到室溫，得到有白色微細(xì)粒子的pH 8.4、電導(dǎo)率134mS/cm的反應(yīng)液。
用吸濾器洗凈反應(yīng)液，得到固體分25.5重量％、pH 5.2、電導(dǎo)率28μS/cm的白色漿液314g。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察洗凈的漿液，結(jié)果是初級粒徑50～150nm的粒子。另外，干燥微細(xì)粒子后，進(jìn)行粉末X射線衍射測定，與ASTM卡34-394記載的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰的特性峰一致。該粒子按換算成Nd/(Ce+Nd)的mol比為0.05的比例含有釹。另外，用CAPA-700(堀場制作所制)通過離心沉降法測定的粒徑是0.64μm，用N4(COULTER ELECTRONICS，INC制)動(dòng)態(tài)光散射法測定的粒徑是353nm。而用氮吸附法測的比表面積是23.6m2/g。
在1L的玻璃制反應(yīng)槽中加入洗凈的漿液314g，添加30％碳酸銨水溶液133g后，升溫到90℃后，保持6小時(shí)，將反應(yīng)液恢復(fù)到室溫，得到有白色微細(xì)粒子的pH 10.0、電導(dǎo)率7.0mS/cm的反應(yīng)液。用吸濾器洗凈反應(yīng)液，得到固體分26.6重量％、pH7.5、電導(dǎo)率33μS/cm的白色漿液300g。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察該漿液，結(jié)果初級粒徑?jīng)]變化。另外，干燥微細(xì)粒子后，進(jìn)行粉末X射線衍射測定，結(jié)果與ASTM卡34-394記載的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰的特性峰一致。該粒子按換算成Nd/(Ce+Nd)mol比為0.05的比例含有釹。
按HNO3/CeO2＝0.12重量％，在該洗凈的粒子中添加硝酸，再用純水調(diào)整到固體分10重量％，得pH4.2、電導(dǎo)率127μS/cm、粘度1.5mPa·S的溶膠作為拋光液。
比較例1在500L的玻璃襯反應(yīng)槽中加入純水44.3kg和相當(dāng)于NH3/Ce3+＝6(mol比)的25％的氨水溶液94.8kg，從液溫保持在30℃的樹脂制噴嘴吹入3Nm3/小時(shí)的氮?dú)?，邊攪拌換算成CeO2的濃度為7.84重量％的純度99.9％的硝酸鈰(III)508.0kg，邊用30分鐘慢慢添加，得氫氧化物的懸浮液。接著，將該懸浮液升溫到75℃后，將從樹脂制噴嘴的通氮改成通4Nm3/小時(shí)的空氣，開始使鈰(III)變成鈰(IV)的氧化反應(yīng)。5小時(shí)完成氧化反應(yīng)。將反應(yīng)結(jié)束的液體恢復(fù)到室溫，得到有白色微細(xì)粒子的pH 9.4、電導(dǎo)率119mS/cm的反應(yīng)液。
用旋轉(zhuǎn)式壓濾機(jī)(Kotobuki技研制)洗滌反應(yīng)液，得到固體分19.3kg、pH 9.1、電導(dǎo)率81μS/cm的白色漿液173kg。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察洗凈的漿液，結(jié)果是初級粒徑40～100nm的粒子。該粒子的收率約100％。另外，干燥微細(xì)粒子后，進(jìn)行粉末X射線衍射測定，結(jié)果與ASTM卡34-394記載的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰的特性峰一致。而用氮?dú)馕椒y的比表面積是28.0m2/g。
在該洗凈的粒子中添加HNO3/CeO2＝0.12重量％的硝酸，再用純水調(diào)整到固體分10重量％，得pH 4.4、電導(dǎo)率125μS/cm、粘度1.4mPa·S的溶膠作為拋光液。
比較例2在500L的玻璃襯反應(yīng)槽中，加入純水44.3kg和相當(dāng)于NH3/Ce3+＝6(mol比)的25％的氨水溶液94.8kg，從液溫保持在30℃的樹脂制噴嘴通入3Nm3/小時(shí)的氮?dú)?，邊攪拌換算成CeO2的濃度為7.84重量％的純度99.9％的硝酸鈰(III)水溶液508.0kg，邊用30分鐘慢慢添加，得到氫氧化物的懸浮液。接著，將該懸浮液升溫到75℃后，將從樹脂制的噴嘴通氮?dú)飧某赏?Nm3/小時(shí)的空氣，開始使鈰(III)變成鈰(IV)的氧化反應(yīng)。5小時(shí)完成氧化反應(yīng)。將反應(yīng)結(jié)束的液體恢復(fù)到室溫，得到有白色微細(xì)粒子的pH 9.4、電導(dǎo)率119mS/cm的反應(yīng)液。
用旋轉(zhuǎn)式壓濾機(jī)(Kotobuki技研制)洗凈反應(yīng)液，得到固體分19.3kg、pH 9.1、電導(dǎo)率81μS/cm的白色漿液173kg。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察洗凈的漿液，結(jié)果是初級粒徑40～100nm的粒子。該粒子收率約100％。另外，干燥微細(xì)粒子后，進(jìn)行粉末X射線衍射測定的結(jié)果，與ASTM卡34-394記載的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰的特性峰一致。
再將該洗凈的漿液173kg加到500L玻璃襯反應(yīng)槽中，再加純水47.2kg、碳酸氫銨16.5kg及25％的氨水14.2kg，升溫到90℃后，保持6小時(shí)。將反應(yīng)液恢復(fù)到室溫，得到有白色微細(xì)粒子的pH 10.5、電導(dǎo)率16.1mS/cm的反應(yīng)液。用旋轉(zhuǎn)式壓濾機(jī)洗凈反應(yīng)液，得到固體分23.2重量％、pH5.5、電導(dǎo)率26μS/cm的白色漿液150kg。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察該漿液，結(jié)果粒徑?jīng)]變化。另外，干燥微細(xì)粒子后，測定粉末X射線衍射的結(jié)果，與ASTM卡34-394記載的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰的特性峰一致。而用CAPA-700(堀場制作所制)測定的離心沉降法粒徑是0.48μm，用N4(COULTER ELECTRONICS，INC制)通過動(dòng)態(tài)光散射法測定的粒徑是323nm。氮吸附法測的比表面積是26.8m2/g。
在該洗凈的粒子中添加HNO3/CeO2＝0.12重量％的硝酸，再用純水調(diào)整到固體分10重量％，得pH4.9、電導(dǎo)率156μS/cm、粘度1.4mPa·S的溶膠作為拋光液。
比較例3在2L的玻璃制反應(yīng)槽中加入相當(dāng)于NH3/La3+＝8(mol比)的25％的氨水溶液253g，從液溫保持在30℃的玻璃制噴嘴開始通入0.5L/分的氮?dú)狻Ｔ?L的玻璃制容器中將換算成La2O3的La的濃度為14.0重量％、純度99.99％以上的硝酸鑭(III)水溶液568g溶解，邊攪拌邊用30分鐘慢慢將其添加到2L的玻璃制反應(yīng)槽中，得到氫氧化物的懸浮液。接著，將該懸浮液升溫到80℃后，將從玻璃制噴嘴通氮?dú)飧某赏?.5L/分的空氣，通空氣7小時(shí)。將反應(yīng)液恢復(fù)到室溫，得到有白色微細(xì)粒子的pH8.4、電導(dǎo)率150mS/cm的反應(yīng)液。
用吸濾器洗凈反應(yīng)液，得到固體分20.0重量％、pH 8.5、電導(dǎo)率150μS/cm的白色漿液380g。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察洗凈的漿液，結(jié)果是數(shù)μm的針狀粒子。另外，干燥微細(xì)粒子后，進(jìn)行X射線衍射測定的結(jié)果，與ASTM卡36-1481記載的氫氧化鑭的特性峰一致。
比較例4在2L的玻璃制反應(yīng)槽中加入相當(dāng)于NH3/Nd3+＝8(mol比)的25％的氨水溶液253g，從液溫保持在30℃的玻璃制噴嘴開始通0.5L/分的氮?dú)?。?L的玻璃制容器中溶解換算成Nd2O3的Nd的濃度為14.0重量％、純度99.99％以上的硝酸釹(III)水溶液568g，邊攪拌邊用30分鐘慢慢將其添加到2L玻璃制的反應(yīng)槽中，得到氫氧化物的懸浮液。接著，將該懸浮液升溫到80℃后，將從玻璃制噴嘴通氮?dú)飧某赏?.5L/分的空氣，通空氣7小時(shí)。將反應(yīng)液恢復(fù)到室溫，得到有白色微細(xì)粒子的pH 8.0、電導(dǎo)率150mS/cm的反應(yīng)液。
用吸濾器洗凈反應(yīng)液，得到固體分20.5重量％、pH 7.8、電導(dǎo)率150μS/cm的白色漿液370g。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察洗凈的漿液，結(jié)果是數(shù)μm的針狀粒子。另外，干燥微細(xì)粒子后，進(jìn)行粉末X射線衍射測定的結(jié)果，與ASTM卡6-601記載的氫氧化釹的特性峰一致。
圖1表示所制得的粒子中換算成La/(Ce+La)的mol比為0(比較例1生產(chǎn)的只有氧化鈰的粒子)、0.05(實(shí)施例1生產(chǎn)的粒子)、1(比較例3生產(chǎn)的只有氫氧化鑭的粒子)時(shí)的粒子的粉末X射線衍射圖。在mol比為0時(shí)和0.05時(shí)，這些粒子結(jié)晶性高，兩者的峰位置沒有大的變化。而在氫氧化鑭中結(jié)晶性低。
圖3是按四方形(■)、三角形(▲)、圓形(●)及菱形(◆)符號的順序，對換算成La/(Ce+La)的mol比變?yōu)?、0.01、0.05、0.10的粒子分別分散在水中所得4種溶膠測定ξ電位進(jìn)行標(biāo)繪的曲線圖。與mol比為0時(shí)相比，mol比在0.01、0.05及0.10時(shí)，表面電位均有變化。即，估計(jì)表面電位以mol比為0時(shí)和mol比為0.01時(shí)為界進(jìn)行變化。
圖4是實(shí)施例1所得粒子的透射電子顯微鏡照片。圖5是實(shí)施例3所得粒子的透射電子顯微鏡照片。圖8是比較例1所得粒子的透射電子顯微鏡照片。圖9是比較例3所得粒子的透射電子顯微鏡照片。實(shí)施例1與實(shí)施例3所得到的粒子，與比較例1得到的只由氧化鈰組成的粒子形狀相似。而，比較例3得到的氫氧化鑭是針狀粒子。
對于實(shí)施例1～實(shí)施例3所得含鑭化合物成分、以氧化鈰為主成分的粒子，由這些結(jié)果推測鑭成分存在于粒子的表面。
用實(shí)施例1～6及比較例1～2制得的拋光液進(jìn)行了拋光試驗(yàn)。
拋光機(jī)(商品名LAPMASTER 18，Lapmaster公司制)拋光布聚氨酯浸漬的無紡布POLITEX DG(Rhodel Nitta公司制)被拋光物石英玻璃(Φ95.5mm)旋轉(zhuǎn)數(shù)40rpm拋光壓力80g/cm2拋光時(shí)間10分鐘在采用實(shí)施例1所得溶膠的拋光試驗(yàn)中，拋光速度是2.0μm/小時(shí)，拋光面良好。
在采用實(shí)施例2所得溶膠的拋光試驗(yàn)中，拋光速度是4.1μm/小時(shí)，拋光面良好。
在采用實(shí)施例3所得溶膠的拋光試驗(yàn)中，拋光速度是3.7μm/小時(shí)，拋光面良好。
在采用實(shí)施例4所得溶膠的拋光試驗(yàn)中，拋光速度是1.4μm/小時(shí)，拋光面良好。
在采用實(shí)施例5所得溶膠的拋光試驗(yàn)中，拋光速度是2.1μm/小時(shí)，拋光面良好。
在采用實(shí)施例6所得溶膠的拋光試驗(yàn)中，拋光速度是2.4μm/小時(shí)，拋光面良好。
在采用比較例1所得溶膠的拋光試驗(yàn)中，拋光速度是0.7μm/小時(shí)，關(guān)于拋光面，還是實(shí)施例1～6所使用溶膠的結(jié)果好。
在采用比較例2所得溶膠的拋光試驗(yàn)中，拋光速度是1.1μm/小時(shí)，關(guān)于拋光面，還是實(shí)施例1～6所使用溶膠的結(jié)果好。
將實(shí)施例1及實(shí)施例4與比較例1進(jìn)行比較，可知實(shí)施例1及實(shí)施例4拋光速度比比較例1快，而且拋光面好。
用銨鹽(碳酸銨、碳酸氫銨)進(jìn)行表面改性的實(shí)施例2、3、5及6與比較例2相比，也是實(shí)施例2、3、5及6的拋光速度快，而且拋光面好。
本申請發(fā)明的特征在于，以鑭原子、釹原子或其組合原子為X，按換算成X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5的比例，在水性介質(zhì)中將鈰(III)鹽與鑭(III)鹽、釹(III)鹽或其組合所組成的添加成分進(jìn)行混合，所得的水溶液與堿性物質(zhì)按(OH-)/(Ce3++X3+)的mol比為3～30的比例進(jìn)行反應(yīng)，生成氫氧化鈰(III)與添加成分X(III)的氫氧化物均勻混合的懸浮液后，立即向該懸浮液在大氣壓下、10～95℃的溫度下通入氧或含氧的氣體。
使鈰(III)鹽和鑭(III)鹽、釹(III)鹽或其組合所組成的添加成分混合，添加堿后生成懸浮液的第1步驟在與大氣連通的條件下進(jìn)行或在惰性氣體氣氛下進(jìn)行，由此最終所得氧化鈰為主成分的粒子的粒徑分布不同。在與大氣連通的條件下進(jìn)行的方法，粒徑分布寬。在惰性氣體氣氛下進(jìn)行的方法，粒徑分布窄。
根據(jù)本申請發(fā)明得到的含鑭化合物或釹化合物成分、氧化鈰為主成分的粒子，適用于二氧化硅為主成分的基板的磨料，作為磨料使用可高速拋光，而且，可得到高質(zhì)量拋光面。
為此，適合用作CMP(化學(xué)機(jī)械拋光Chemical MechanicalPolishing)。尤其是可精密地拋光用作保護(hù)膜的氮化硅膜而不會(huì)磨損，故特別適合用作通常稱之為STI(溝槽分離)的半導(dǎo)體裝置的元件分離步驟用的磨料。另外，也適合用作硅氧烷類、有機(jī)聚合物類、多孔材料類、CVD聚合物類等的半導(dǎo)體裝置的層間絕緣膜用低介電常數(shù)材料拋光用的磨料。作為硅氧烷類的材料，可列舉氫化甲基倍半硅氧烷、甲基倍半硅氧烷。作為有機(jī)聚合物類材料的例子，可列舉聚芳醚、熱聚合性烴聚合物、全氟烴聚合物、聚喹啉(ポリキロリン)、氟化聚酰亞胺等。作為多孔材料類的例子，可列舉干凝膠、二氧化硅膠體。作為CVD聚合物類材料的例子，可列舉氟碳化合物、芳香族烴聚合物、硅氧烷類聚合物。
本申請發(fā)明的磨料可適用于鉭酸鋰、鈮酸鋰等的光學(xué)結(jié)晶材料、氮化鋁、氧化鋁、鐵素體、氧化鋯等的陶瓷材料、鋁、銅、鎢等金屬的拋光。
由本申請發(fā)明制得的溶膠，除磨料外，還可用于紫外線吸收材料、催化劑用材料及燃料電池用材料等。
權(quán)利要求
1.一種溶膠，其是將以鑭原子、釹原子或其組合原子為X，按換算成X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5的比例含有鑭化合物、釹化合物或其組合構(gòu)成的添加成分的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰為主成分的粒子分散在介質(zhì)中形成的。
2.權(quán)利要求1記載的溶膠，其中，添加成分是鑭化合物。
3.權(quán)利要求1記載的溶膠，其中，添加成分是釹化合物。
4.溶膠的生產(chǎn)方法，所述溶膠是將經(jīng)由以下第1步驟及第2步驟得到的具有0.005～1μm的粒徑且按換算成X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5的比例含有鑭化合物、釹化合物或其組合構(gòu)成的添加成分的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰為主成分的粒子分散在介質(zhì)中而形成的第1步驟以鑭原子、釹原子或其組合原子為X，按換算成X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5的比例，在水性介質(zhì)中將鈰(III)鹽與鑭(III)鹽、釹(III)鹽或其組合組成的添加成分進(jìn)行混合，所得水溶液與堿性物質(zhì)按(OH-)/(Ce3++X3+)的mol比為3～30的比例進(jìn)行反應(yīng)，生成氫氧化鈰(III)與添加成分X(III)的氫氧化物均勻混合的懸浮液的步驟，及第2步驟在10～95℃的溫度下，向所得懸浮液通入氧或含氧氣體的步驟。
5.權(quán)利要求4記載的生產(chǎn)方法，其中，第1步驟是在與大氣連通條件下進(jìn)行的。
6.權(quán)利要求4記載的生產(chǎn)方法，其中，第1步驟是在惰性氣氛下進(jìn)行。
7.權(quán)利要求4記載的生產(chǎn)方法，其中，鈰(III)鹽是硝酸鈰(III)、硝酸鈰(III)銨、硫酸鈰(III)、硫酸鈰(III)銨、氯化鈰(III)、碳酸鈰(III)、醋酸鈰(III)、草酸鈰(III)或它們的混合物。
8.權(quán)利要求4記載的生產(chǎn)方法，其中，鑭(III)鹽是硝酸鑭(III)、氯化鑭(III)、醋酸鑭(III)、草酸鑭(III)或它們的混合物。
9.權(quán)利要求4記載的生產(chǎn)方法，其中，釹(III)鹽是硝酸釹(III)、氯化釹(III)、醋酸釹(III)、草酸釹(III)或它們的混合物。
10.一種磨料，其含有將具有0.005～1μm的粒徑且以鑭原子、釹原子或其組合原子為X，按換算成X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5的比例含有鑭化合物、釹化合物或其組合構(gòu)成的添加成分的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰為主成分的粒子分散在介質(zhì)中形成的溶膠。
11.一種磨料，其含有溶膠，所述溶膠是經(jīng)過以下第1步驟及第2步驟得到的具有0.005～1μm的粒徑且按換算成X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5的比例含有鑭化合物、釹化合物或其組合組成的添加成分的立方晶系的結(jié)晶性氧化鈰為主成分的粒子分散在介質(zhì)中形成的第1步驟以鑭原子、釹原子或其組合原子為X，按換算成X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5的比例，在水性介質(zhì)中將鈰(III)鹽與鑭(III)鹽、釹(III)鹽或其組合組成的添加成分進(jìn)行混合，所得水溶液與堿性物質(zhì)按(OH-)/(Ce3++X3+)的mol比為3～30的比例進(jìn)行反應(yīng)，生成氫氧化鈰(III)與添加成分X(III)的氫氧化物均勻混合的懸浮液的步驟，及第2步驟在10～95℃的溫度下，向所得懸浮液通入氧或含氧氣體的步驟。
12.權(quán)利要求10或11記載的磨料，其中的添加成分是鑭化合物。
13.權(quán)利要求10或11記載的磨料，其中的添加成分是釹化合物。
14.權(quán)利要求10～11記載的磨料，其用酸性物質(zhì)調(diào)節(jié)至pH 1～6。
15.權(quán)利要求10或11記載的磨料，其用堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)至pH 8～13。
16.權(quán)利要求10或11記載的磨料，其用于以二氧化硅為主成分的基板的拋光。
17.權(quán)利要求10或11記載的磨料，其用于水晶、光掩模用石英玻璃、半導(dǎo)體裝置或玻璃制硬盤的拋光。
18.權(quán)利要求10或11記載的磨料，其是在有機(jī)膜拋光的步驟、層間絕緣膜拋光的步驟或溝槽分離的步驟中使用的磨料，用于半導(dǎo)體裝置的拋光。
全文摘要
提供用于以二氧化硅為主成分的基板的拋光的磨料。所述磨料含有一種溶膠,該溶膠是將具有0.005～1μm的粒徑且以鑭原子、釹原子或其組合原子為X,按換算成X/(Ce+X)的mol比為0.001～0.5的比例含有鑭化合物、釹化合物或其組合所組成的添加成分的立方晶系的結(jié)晶氧化鈰為主成分的粒子分散在介質(zhì)中得到的。使用這種磨料,可以實(shí)現(xiàn)高速拋光,同時(shí)得到高質(zhì)量的拋光表面。
文檔編號C09K3/14GK1361064SQ0114401
公開日2002年7月31日 申請日期2001年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月25日
發(fā)明者太田勇夫, 谷本健二, 西村透 申請人:日產(chǎn)化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社