TWI825146B

TWI825146B - 化學機械研磨用水系分散體及其製造方法、以及化學機械研磨方法

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Publication number: TWI825146B
Application number: TW108128648A
Authority: TW
Inventors: 國谷英一郎; 王鵬宇; 山田裕也; 山中達也
Original assignee: 日商Ｊｓｒ股份有限公司
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2019-08-12
Publication date: 2023-12-11
Also published as: JP7028120B2; TW202022082A; JP2020047832A

Abstract

本發明提供一種如下的化學機械研磨用水系分散體及其製造方法，所述化學機械研磨用水系分散體可一面抑制配線材料等的腐蝕，一面高速地研磨包含配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料等多種材料的基板。本發明的化學機械研磨用水系分散體的製造方法包括：步驟（I），於存在三級胺化合物的水系介質中，使矽烷氧化物水解、縮合；步驟（IV），於所述步驟（I）後，進而向所述水系介質中滴加矽烷氧化物，使仄他電位為+1 mV以上且+5 mV以下的膠體二氧化矽研磨粒生長；以及步驟（V），於所述步驟（IV）後，向所述水系介質中添加胺化合物、以及選自由金屬硝酸鹽及金屬硫酸鹽所組成的群組中的至少一種。

Description

化學機械研磨用水系分散體及其製造方法、以及化學機械研磨方法

本發明是有關於一種化學機械研磨用水系分散體及其製造方法、以及化學機械研磨方法。

化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)於半導體裝置的製造中的平坦化技術等中表現出迅速普及。該CMP是將被研磨體壓接於研磨墊，且一面向研磨墊上供給化學機械研磨用水系分散體，一面使被研磨體與研磨墊相互滑動，從而對被研磨體進行化學且機械性研磨的技術。

近年來，隨著半導體裝置的高精細化，形成於半導體裝置內的包含配線及插塞(plug)等的配線層的微細化正在發展。伴隨於此，使用藉由CMP使配線層平坦化的方法。半導體裝置的基板中包含：絕緣膜材料；配線材料；用於防止該配線材料向無機材料膜擴散的位障金屬(barrier metal)材料等。此處，絕緣膜材料主要使用例如二氧化矽，配線材料主要使用例如銅或鎢，位障金屬材料主要使用例如氮化鉭或氮化鈦。

為了高速地研磨此種絕緣膜材料、配線材料及位障金屬材料等，例如專利文獻1中揭示有一種包含永久正電荷為6mV以上的二氧化矽研磨粒、胺化合物及硝酸鐵等的化學機械研磨組成物。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特表2017-514295號公報

專利文獻1中記載的化學機械研磨組成物藉由將研磨粒表面設為穩定的正電荷，而提升研磨粒的分散穩定性，並且提升了鎢基板的研磨特性。推測其原因在於：藉由使用仄他(Zeta)電位的值高的研磨粒，而利用靜電性排斥力抑制凝聚，並且顯著地顯現出與鎢基板的密接效果。但是，於半導體裝置內使用的配線基板中，除了含有鎢等配線材料以外，亦含有作為絕緣膜材料的二氧化矽等或作為位障金屬材料的氮化鈦等。而且，當研磨此種絕緣膜材料等時，專利文獻1所記載的化學機械研磨用組成物中存在難以進行高速研磨的課題。

因此，本發明的若干態樣提供一種如下的化學機械研磨用水系分散體及其製造方法，所述化學機械研磨用水系分散體可一面抑制配線材料等的腐蝕，一面高速地研磨包含配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料等多種材料的基板。另外，本發明的若干態樣提供一種研磨粒的分散穩定性變良好的化學機械研磨用水系分散體及其製造方法。

本發明是為了解決所述課題的至少一部分而成者，可作為以下的任一態樣來實現。

本發明的化學機械研磨用水系分散體的製造方法的一態樣為如下的化學機械研磨用水系分散體的製造方法，所述化學機械研磨用水系分散體含有：膠體二氧化矽研磨粒、胺化合物、以及選自由金屬硝酸鹽及金屬硫酸鹽所組成的群組中的至少一種，且所述化學機械研磨用水系分散體的製造方法包括：步驟(I)，於存在三級胺化合物的水系介質中，使矽烷氧化物水解、縮合；步驟(IV)，於所述步驟(I)後，進而向所述水系介質中滴加矽烷氧化物，使仄他電位(zeta potential)為+1mV以上且+5mV以下的膠體二氧化矽研磨粒生長；以及步驟(V)，於所述步驟(IV)後，向所述水系介質中添加胺化合物、以及選自由金屬硝酸鹽及金屬硫酸鹽所組成的群組中的至少一種。

於所述化學機械研磨用水系分散體的製造方法的一態樣中，可更包括：步驟(II)，於所述步驟(I)後且所述步驟(IV)前，將所述水系介質濃縮並將醇成分去除。

於所述化學機械研磨用水系分散體的製造方法的任一態樣中，可更包括：步驟(III)，於所述步驟(I)後且所述步驟(IV)前，向所述水系介質中添加三級胺化合物。

於所述化學機械研磨用水系分散體的製造方法的任一態樣中，可更包括：步驟(VI)，於所述步驟(V)後，添加過氧化氫。

於所述化學機械研磨用水系分散體的製造方法的任一態樣中，所述化學機械研磨用水系分散體可用於含有選自由鎢、二氧化矽、及氮化鈦所組成的群組中的一種以上的基板研磨。

本發明的化學機械研磨用水系分散體的一態樣含有：(A)具有+1mV以上且+5mV以下的永久正電荷的膠體二氧化矽研磨粒；(B)選自由金屬硝酸鹽及金屬硫酸鹽所組成的群組中的至少一種；(C)選自由胺化合物及其鹽所組成的群組中的至少一種；以及(D)所述(C)成分以外的螯合劑，且pH為1以上且3以下。

於所述化學機械研磨用水系分散體的一態樣中，三級胺化合物可包含於所述膠體二氧化矽研磨粒中。

於所述化學機械研磨用水系分散體的任一態樣中，所述三級胺化合物可內包於所述膠體二氧化矽研磨粒中。

於所述化學機械研磨用水系分散體的任一態樣中，其可用於含有選自由鎢、二氧化矽、及氮化鈦所組成的群組中的一種以上的基板研磨。

本發明的化學機械研磨方法的一態樣包括：使用所述任一態樣的化學機械研磨用水系分散體對含有選自由鎢、二氧化矽、及氮化鈦所組成的群組中的一種以上的基板進行研磨的步驟。

根據本發明的化學機械研磨用水系分散體，可一面抑制配線材料等的腐蝕，一面高速地研磨包含配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料等多種材料的基板。另外，根據本發明的化學機械研磨用水系分散體，研磨粒的分散穩定性變良好。

42:漿料供給噴嘴

44:漿料(化學機械研磨用水系分散體)

46:研磨布

48:轉盤

50:基板

52:承載頭

54:供水噴嘴

56:修整器

100:研磨裝置

圖1是示意性地表示化學機械研磨裝置的立體圖。

以下，對本發明的較佳實施形態進行詳細說明。再者，本發明並不限定於下述實施形態，亦包括於不變更本發明的主旨的範圍內實施的各種變形例。

本說明書中，使用「~」記載的數值範圍是包含「~」前後記載的數值作為下限值及上限值的含義。

所謂「配線材料」，是指鋁、銅、鈷、鈦、釕、鎢等導電體金屬材料。所謂「絕緣膜材料」，是指二氧化矽、氮化矽、非晶矽等材料。所謂「位障金屬材料」，是指氮化鉭、氮化鈦等以提升配線的可靠性為目的而與配線材料積層使用的材料。

1.化學機械研磨用水系分散體的製造方法

本實施形態的化學機械研磨用水系分散體的製造方法為用以製造如下的化學機械研磨用水系分散體的方法，所述化學機械研磨用水系分散體含有：膠體二氧化矽研磨粒、胺化合物、以及選自由金屬硝酸鹽及金屬硫酸鹽所組成的群組中的至少一種。本實施形態的化學機械研磨用水系分散體的製造方法包括：步驟(I)，於存在三級胺化合物的水系介質中，使矽烷氧化物水解、縮合；步驟(IV)，於所述步驟(I)後，進而向所述水系介質中滴加矽烷氧化物，使仄他電位為+1mV以上且+5mV以下的膠體二氧化矽研磨粒生長；以及步驟(V)，於所述步驟(IV)後，向所述水系介質中添加胺化合物、以及選自由金屬硝酸鹽及金屬硫酸鹽所組成的群組中的至少一種。以下，對本實施形態的化學機械研磨用水系分散體的製造方法中所包含的各步驟進行詳細說明。

1.1.步驟(I)

步驟(I)中，於存在三級胺化合物的水系介質中，使矽烷氧化物水解、縮合。具體而言，當將水系介質設為100質量份時，添加0.03質量份以上且2質量份以下的三級胺化合物，進行充分攪拌後，添加1.4質量份以上且50質量份以下的矽烷氧化物，並於25℃以上且100℃以下的溫度條件下使其水解及縮合。如此，可得到含有膠體二氧化矽研磨粒的水系分散體。

作為三級胺化合物，例如可列舉：三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-丁基二乙醇胺、三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、二甲基甘胺酸及四甲基乙二胺。該些中，較佳為三乙醇胺及N,N-二甲基乙醇胺，更佳為三乙醇胺。

當將三級胺化合物添加前的水系介質設為100質量份時，三級胺化合物的添加量的下限值較佳為0.03質量份，更佳為0.1質量份，特佳為0.3質量份。另一方面，三級胺化合物的添加量的上限值較佳為2質量份，更佳為1質量份，特佳為0.6質量份。若三級胺化合物的添加量為所述範圍內，則容易將所得到的二氧化矽研磨粒的仄他電位調整為+1mV以上且+5mV以下。

於將矽烷氧化物添加於水系介質的操作中，較佳為製備矽烷氧化物與醇的混合液，並將該混合液緩緩滴加於水系介質中。藉由如此操作，可得到於水系介質中含有粒徑一致的膠體二氧化矽研磨粒的水系分散體。添加矽烷氧化物之後，可於較佳為25℃以上且100℃以下、更佳為50℃以上且95℃以下的溫度條件下，進行水解及縮合。藉由在所述溫度範圍內進行水解及縮合，從而容易生成分散性優異的膠體二氧化矽研磨粒。

作為矽烷氧化物，例如可列舉：四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、烯丙基三乙氧基矽烷、苄基三乙氧基矽烷、1,2-雙(三甲氧基矽烷基)乙烷、環戊基三甲氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷、癸基三乙氧基矽烷及環己基(二甲氧基)甲基矽烷。該些中，較佳為四甲氧基矽烷及四乙氧基矽烷，特佳為四甲氧基矽烷。若為此種矽烷氧化物，則所得到的膠體二氧化矽研磨粒具有適度的硬度，且鎢等配線材料的研磨特性優異。

當將三級胺化合物添加前的水系介質設為100質量份時，矽烷氧化物的添加量的下限值較佳為1.4質量份，更佳為5質量份，特佳為10質量份。另一方面，矽烷氧化物的添加量的上限值較佳為50質量份，更佳為40質量份，特佳為20質量份。若矽烷氧化物的添加量為所述範圍內，則藉由與三級胺化合物的相互作用，容易將所得到的膠體二氧化矽研磨粒的仄他電位調整為+1mV以上且+5mV以下。

1.2.步驟(II)

繼而，較佳為進行步驟(II)：於所述步驟(I)後且後述步驟(IV)前，將所述步驟(I)中得到的含有膠體二氧化矽研磨粒的水系分散體濃縮並將醇成分去除。步驟(II)更佳為於所述步驟(I)後且後述步驟(III)前進行。

步驟(II)進行如下操作：例如使用蒸發器一面添加水一面去除醇成分。藉此，可得到去除了醇成分的含有膠體二氧化矽研磨粒的水系分散體。藉由經過步驟(II)，容易將所得到的膠體二氧化矽研磨粒的仄他電位調整為+1mV以上且+5mV以下。

1.3.步驟(III)

繼而，較佳為包括：步驟(III)，於所述步驟(I)後且後述步驟(IV)前，向所述水系分散體中進而添加三級胺化合物。步驟(III)更佳為於所述步驟(II)後且後述步驟(IV)前進行。

藉由向所述水系分散體中進而添加三級胺化合物，從而三級胺化合物與矽烷氧化物容易發生相互作用，因此容易將所得到的膠體二氧化矽研磨粒的仄他電位調整為+1mV以上且+5mV以下，並且容易製造研磨特性優異的膠體二氧化矽研磨粒。

作為於步驟(III)中添加的三級胺化合物，較佳為與所述步驟(I)中添加的三級胺化合物為相同種類，亦可為不同種類。當將步驟(I)中得到的水系分散體設為100質量份時，步驟(III)中添加的三級胺化合物的添加量的下限值較佳為0.03質量份，更佳為0.3質量份。另一方面，步驟(III)中添加的三級胺化合物的添加量的上限值較佳為1質量份，更佳為0.8質量份。

1.4.步驟(IV)

繼而，於步驟(IV)中，於所述步驟(I)後，進而向所述水系分散體中滴加矽烷氧化物，使仄他電位為+1mV以上且+5mV以下的膠體二氧化矽研磨粒生長。藉由經過步驟(IV)，可使步驟(I)中得到的膠體二氧化矽研磨粒生長，且可製造含有研磨特性優異的膠體二氧化矽研磨粒的水系分散體。

作為於步驟(IV)中添加的矽烷氧化物，較佳為添加與所述步驟(I)為相同種類的矽烷氧化物，亦可為不同種類。當將步驟(I)中得到的水系分散體設為100質量份時，步驟(IV)中添加的矽烷氧化物的添加量的下限值較佳為5質量份，更佳為10質量份。另一方面，步驟(IV)中添加的矽烷氧化物的添加量的上限值較佳為40質量份，更佳為25質量份。

再者，本實施形態的化學機械研磨用水系分散體的製造方法較佳為依序進行步驟(I)、步驟(II)、步驟(III)、及步驟(IV)。進而，若進行多次步驟(II)至步驟(IV)，則三級胺化合物與矽烷氧化物容易發生相互作用，因此存在如下情況：容易將所得到的膠體二氧化矽研磨粒的仄他電位調整為+1mV以上且+5mV以下，並且容易製造研磨特性優異的膠體二氧化矽研磨粒。

1.5.步驟(V)

繼而，於步驟(V)中，於步驟(IV)後，向含有所述膠體二氧化矽研磨粒的水系分散體中添加胺化合物、以及選自由金屬硝酸鹽及金屬硫酸鹽所組成的群組中的至少一種。藉由經過步驟(V)，可得到本申請案發明的化學機械研磨用水系分散體。本申請案發明的化學機械研磨用水系分散體可一面抑制配線材料的腐蝕，一面高速地研磨包含配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料等多種材料的基板。另外，本申請案發明的化學機械研磨用水系分散體可提升膠體二氧化矽研磨粒的分散穩定性。

作為於步驟(V)中添加的胺化合物，例如可列舉：2-胺基乙基哌嗪、1,4-雙(3-胺基丙基)哌嗪、三乙四胺等含多氮的化合物；月桂基胺基二丙酸鈉、N-月桂醯基-N'-羧甲基-N'-羥乙基乙二胺鈉等兩性界面活性劑；聚乙烯亞胺等陽離子性聚合物。該些中，較佳為兩性界面活性劑及陽離子性聚合物，特佳為碳鏈12以上的含羧基的甜菜鹼型兩性界面活性劑(其中，將胺基羧酸除外)。若為含有此種胺化合物的化學機械研磨用水系分散體，則可一面抑制配線材料的腐蝕，一面提升水系分散體中的膠體二氧化矽研磨粒的分散穩定性。

當將步驟(IV)後的水系介質設為100質量份時，胺化合物的添加量的下限值較佳為0.001質量份，更佳為0.01質量份。另一方面，胺化合物的添加量的上限值較佳為1質量份，更佳為0.5質量份。

作為於步驟(V)中添加的金屬硝酸鹽，例如可列舉：硝酸銅、硝酸鈷、硝酸鋅、硝酸錳、硝酸鐵、硝酸鉬、硝酸鉍、硝酸鈰等。作為於步驟(V)中添加的金屬硫酸鹽，例如可列舉：硫酸銅、硫酸鈷、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸鐵、硫酸銀等。該些中，較佳為選自由硝酸銅、硝酸鐵、硫酸銅及硫酸鐵所組成的群組中的至少一種，更佳為選自由硝酸鐵及硫酸鐵所組成的群組中的至少一種。該些化合物於金屬硝酸鹽及金屬硫酸鹽中具有特別高的氧化力，因此可使配線材料或位障金屬材料的表面鈍化而形成氧化物層。而且，藉由利用膠體二氧化矽研磨粒的機械性研磨作用，可高速地去除該氧化物層。

當將步驟(IV)後的水系介質設為100質量份時，選自由金屬硝酸鹽及金屬硫酸鹽所組成的群組中的至少一種的添加量的下限值較佳為0.001質量份，更佳為0.01質量份。另一方面，選自由金屬硝酸鹽及金屬硫酸鹽所組成的群組中的至少一種的添加量的上限值較佳為1質量份，更佳為0.5質量份。

1.6.步驟(VI)

繼而，亦可包括步驟(VI)：於步驟(V)後，向步驟(V)中得到的化學機械研磨用水系分散體中添加過氧化氫。藉由併用步驟(V)中添加的金屬硫酸鹽及/或金屬硝酸鹽與過氧化氫，存在如下情況：引起強烈的氧化反應(芬頓反應(Fenton reaction))，且可高速研磨配線材料或位障金屬材料。過氧化氫不穩定，容易釋放出氧，且容易生成具有非常強的氧化力的羥基自由基，因此較佳為於即將實施CMP之前進行步驟(VI)。

當將步驟(V)中得到的化學機械研磨用水系分散體設為100質量份時，過氧化氫的添加量的下限值較佳為0.001質量份，更佳為0.005質量份，特佳為0.01質量份。另一方面，相對於步驟(V)中得到的化學機械研磨用水系分散體的總質量，過氧化氫的添加量的上限值較佳為5質量份，更佳為3質量份，特佳為1.5質量份。

2.化學機械研磨用水系分散體

本實施形態的化學機械研磨用水系分散體可藉由所述製造方法來製造，但不限定於藉由所述製造方法所製造者。本實施形態的化學機械研磨用水系分散體含有：(A)具有+1mV以上且+5mV以下的永久正電荷的膠體二氧化矽研磨粒(亦稱為「(A)成分」)；(B)選自由金屬硝酸鹽及金屬硫酸鹽所組成的群組中的至少一種(亦稱為「(B)成分」)；(C)選自由胺化合物及其鹽所組成的群組中的至少一種(亦稱為「(C)成分」)；以及(D)所述(C)成分以外的螯合劑(亦稱為「(D)成分」)，且pH為1以上且3以下。以下，對本實施形態的化學機械研磨用水系分散體中所包含的各成分進行詳細說明。

2.1.(A)膠體二氧化矽研磨粒

本實施形態的化學機械研磨用水系分散體含有(A)具有+1mV以上且+5mV以下的永久正電荷的膠體二氧化矽研磨粒。作為(A)成分的功能之一，可列舉：對包含配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料等多種材料的基板進行機械性研磨並提升研磨速度。特別是可提升包含作為配線材料的鎢、作為絕緣膜材料的二氧化矽、作為位障金屬材料的氮化鈦的基板的研磨速度。

此處，所謂「具有永久正電荷的膠體二氧化矽研磨粒」，是指使以膠體二氧化矽研磨粒成為1質量%的方式加入離子交換水(利用栗田工業公司製造的型號「德米蘇(Demi Ace)DZ-50C」對水進行離子交換處理所得者)，並將pH調整為2.4的膠體二氧化矽研磨粒水系分散體於英特格(Entegris)公司製造的孔徑為0.3μm的聚丙烯過濾器(型號普拉那佳德(Planargard)PCL0301E6)中通過3次時的、過濾前後的仄他電位的絕對值的變化為4mV以下的膠體二氧化矽研磨粒。另外，作為此種通過3次之後的膠體二氧化矽研磨粒的仄他電位的絕對值，較佳為3mV以下，更佳為1mV以下。即，所謂「(A)具有+1mV以上且+5mV以下的永久正電荷的膠體二氧化矽研磨粒」，是指於所述3次過濾前後，仄他電位分別為+1mV以上且+5mV以下，且過濾前後的仄他電位的絕對值的變化為4mV以下的膠體二氧化矽研磨粒。

若為具有所述範圍內的永久正電荷的膠體二氧化矽研磨粒，則可提升包含配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料等多種材料的基板的研磨速度，特別是可提升包含作為配線材料的鎢、作為絕緣膜材料的二氧化矽、作為位障金屬材料的氮化鈦的基板的研磨速度。另外，若為具有所述範圍內的永久正電荷的膠體二氧化矽研磨粒，則分散穩定性亦容易變良好。

另外，作為(A)成分，較佳為含有三級胺化合物的膠體二氧化矽研磨粒，更佳為內包有三級胺化合物的膠體二氧化矽研磨粒。藉由三級胺化合物包含於膠體二氧化矽研磨粒中，而(A)成分容易具有+1mV以上且+5mV以下的永久正電荷，因此容易提升包含配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料等多種材料的基板的研磨速度。

作為(A)成分的製造方法，並無特別限制，可藉由包含所述步驟(I)至所述步驟(IV)的膠體二氧化矽研磨粒的製造方法而適當製造。

(A)成分的平均粒徑較佳為5nm以上且300nm以下。若(A)成分的平均粒徑為所述範圍內，則存在如下情況：可於抑制被研磨面的研磨損傷產生的同時，提升配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料等多種材料的研磨速度。此處，於所述範圍內，平均粒徑處於10nm以上且150nm以下的範圍內的(A)成分存在特別是可提升研磨速度的情況。另外，於所述範圍內，平均粒徑處於10nm以上且100nm以下的範圍內的(A)成分存在特別是可抑制被研磨面產生的研磨損傷的產生的情況。此處，(A)成分的平均粒徑可藉由如下方式求出：利用以動態光散射法為測定原理的粒度分佈測定裝置進行測定。作為利用動態光散射法的粒徑測定裝置，可列舉：堀場製作所公司製造的動態光散射式粒徑分佈測定裝置「LB-550」、貝克曼-庫爾特(Beckman-Coulter)公司製造的奈米研磨粒分析儀「德爾薩奈米(DelsaNano)S」、馬爾文(Malvern)公司製造的「仄他思傑奈米(Zetasizernano)zs」等。再者，使用動態光散射法測定的平均粒徑表示多個一次粒子凝聚而形成的二次粒子的平均粒徑。

相對於化學機械研磨用水系分散體的總質量，(A)成分的含量的下限值較佳為0.05質量%，更佳為0.1質量%，特佳為0.3質量%。若(A)成分的含量為所述下限值以上，則存在能夠提升含有多種材料的基板的研磨速度的情況。另一方面，相對於化學機械研磨用水系分散體的總質量，(A)成分的含量的上限值較佳為10質量%，更佳為5質量%，特佳為3質量%。若(A)成分的含量為所述上限值以下，則分散穩定性容易變良好，從而存在能夠於化學機械研磨步驟中實現被研磨面的平坦性或研磨損傷的減少的情況。

2.2.金屬硝酸鹽、金屬硫酸鹽

本實施形態的化學機械研磨用水系分散體含有(B)選自由金屬硝酸鹽及金屬硫酸鹽所組成的群組中的至少一種。作為(B)成分的功能之一，可列舉：於包含配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料等多種材料的基板的表面形成氧化物層，並提升研磨速度。該些材料中，特別是可提升對含有鎢作為配線材料的基板的研磨速度。

作為金屬硝酸鹽，例如可列舉：硝酸銅、硝酸鈷、硝酸鋅、硝酸錳、硝酸鐵、硝酸鉬、硝酸鉍、硝酸鈰等。作為金屬硫酸鹽，例如可列舉：硫酸銅、硫酸鈷、硫酸鋅、硫酸錳、硫酸鐵、硫酸銀等。該些中，較佳為選自由硝酸銅、硝酸鐵、硫酸銅及硫酸鐵所組成的群組中的至少一種，更佳為選自由硝酸鐵及硫酸鐵所組成的群組中的至少一種。該些化合物於金屬硝酸鹽及金屬硫酸鹽中具有特別高的氧化力，因此可使配線材料或位障金屬材料的表面鈍化而形成氧化物層。而且，藉由利用膠體二氧化矽研磨粒的機械性研磨作用，可高速地去除該氧化物層。

相對於化學機械研磨用水系分散體的總質量，(B)成分的含量的下限值較佳為0.001質量%，更佳為0.01質量%。另一方面，(B)成分的含量的上限值較佳為1質量%，更佳為0.5質量%。若(B)成分的含量為所述範圍，則對包含配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料等多種材料的基板的研磨速度提升。特別是對含有鎢作為配線材料的基板的研磨速度提升。

2.3.(C)胺化合物及其鹽

本實施形態的化學機械研磨用水系分散體含有(C)選自由胺化合物及其鹽所組成的群組中的至少一種。作為(C)成分的功能之一，可列舉：抑制配線材料等的腐蝕。特別是可抑制含有鎢作為配線材料的基板的腐蝕。另外，作為(C)成分的其他功能，可列舉：提升化學機械研磨用水系分散體中的(A)成分的分散穩定性。

作為(C)成分，只要為含有胺的化合物，則無特別限制，例如可列舉：2-胺基乙基哌嗪、1,4-雙(3-胺基丙基)哌嗪、三乙四胺等含多氮的化合物；月桂基胺基二丙酸鈉、N-月桂醯基-N'-羧甲基-N'-羥乙基乙二胺鈉等兩性界面活性劑(其中，將胺基羧酸除外)；聚乙烯亞胺等陽離子性聚合物。該些中，較佳為兩性界面活性劑及陽離子性聚合物，特佳為碳鏈12以上的含羧基的甜菜鹼型兩性界面活性劑。若為含有此種胺化合物的化學機械研磨用水系分散體，則可一面抑制配線材料的腐蝕，一面提升水系分散體中的膠體二氧化矽研磨粒的分散穩定性。(C)成分可單獨使用一種，亦可以任意比例將兩種以上組合使用。

作為胺化合物的鹽的具體例，可為所述例示的胺化合物的鹽，亦可與化學機械研磨用水系分散體中另行添加的添加物進行反應而形成胺化合物的鹽。

相對於化學機械研磨用水系分散體的總質量，(C)成分的含量的下限值較佳為0.001質量%，更佳為0.01質量%。另一方面，(C)成分的含量的上限值較佳為1質量%，更佳為0.5質量%。若(C)成分的含量處於所述範圍，則可更有效地抑制配線材料等的腐蝕。

2.4.(D)螯合劑

本實施形態的化學機械研磨用水系分散體含有(D)所述(C)成分以外的螯合劑。作為(D)成分的功能之一，可列舉：提升對包含配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料等多種材料的基板的研磨速度。特別是可提升對含有鎢作為配線材料的基板的研磨速度。

作為(D)成分，只要為具有螯合作用的化合物，則無特別限制，較佳為選自由有機酸及其鹽所組成的群組中的至少一種。

作為此種有機酸，例如可列舉：膦酸類、乳酸、酒石酸、富馬酸、甘醇酸、鄰苯二甲酸、馬來酸、甲酸、乙酸、草酸、檸檬酸、蘋果酸、丙二酸、戊二酸、琥珀酸、苯甲酸、對羥基苯甲酸、喹啉酸、喹哪啶酸(quinaldic acid)、醯胺硫酸；甘胺酸、丙胺酸、天冬胺酸、麩胺酸、離胺酸(lysine)、精胺酸、色胺酸、組胺酸、乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸等胺基羧酸。該些中，較佳為選自由膦酸類、馬來酸、琥珀酸、乳酸、丙二酸、胺基羧酸所組成的群組中的至少一種，更佳為選自由丙二酸、1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸及二乙三胺五乙酸所組成的群組中的至少一種，特佳為丙二酸。此種有機酸可單獨使用一種，亦可以任意比例將兩種以上組合使用。

作為有機酸的鹽的具體例，可為所述有機酸的鹽，亦可與化學機械研磨用水系分散體中另行添加的鹼進行反應而形成所述有機酸的鹽。作為此種鹼，可列舉：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銣、氫氧化銫等鹼金屬的氫氧化物、氫氧化四甲基銨(tetramethyl ammonium hydroxide，TMAH)、膽鹼等有機鹼化合物、以及氨等。

相對於化學機械研磨用水系分散體的總質量，(D)成分的含量的下限值較佳為0.001質量份，更佳為0.01質量份。另一方面，(D)成分的含量的上限值較佳為1質量份，更佳為0.5質量份。若(D)成分的含量處於所述範圍，則對包含配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料等多種材料的基板的研磨速度提升。

2.5.其他成分

本實施形態的化學機械研磨用水系分散體除了含有作為主要液狀介質的水以外，視需要亦可含有水溶性高分子、氧化劑、界面活性劑、含氮雜環化合物、pH調節劑等。

<水>

本實施形態的化學機械研磨用水系分散體含有水作為主要的液狀介質。作為水，並無特別限制，但較佳為純水。水只要作為所述化學機械研磨用水系分散體的構成材料的剩餘部分來調配即可，關於水的含量，並無特別限制。

<水溶性高分子>

本實施形態的化學機械研磨用水系分散體亦可含有水溶性高分子。藉由含有水溶性高分子，存在能夠吸附於配線材料等的被研磨面而減少研磨摩擦的情況。作為水溶性高分子，較佳為多羧酸，更佳為選自由聚丙烯酸、聚馬來酸、以及該些酸的共聚物所組成的群組中的至少一種。

水溶性高分子的重量平均分子量(Mw)較佳為1,000以上且1,000,000以下，更佳為3,000以上且800,000以下。若水溶性高分子的重量平均分子量處於所述範圍，則容易吸附於配線材料等的被研磨面，存在能夠進一步減少研磨摩擦的情況。結果，存在能夠更有效地減少被研磨面的研磨損傷產生的情況。再者，所謂本說明書中的「重量平均分子量(Mw)」，是指藉由凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography，GPC)而測定的聚乙二醇換算的重量平均分子量。

於本實施形態的化學機械研磨用水系分散體含有水溶性高分子的情況下，相對於化學機械研磨用水系分散體的總質量，水溶性高分子的含量較佳為0.01質量%~1質量%，更佳為0.03質量%~0.5質量%。

再者，水溶性高分子的含量雖亦依賴於水溶性高分子的重量平均分子量(Mw)，但較佳為以化學機械研磨用水系分散體的黏度成為未滿10mPa．s的方式進行調整。若化學機械研磨用水系分散體的黏度未滿10mPa．s，則容易高速地研磨配線材料等，由於黏度適當，因此能夠於研磨布上穩定地供給化學機械研磨用水系分散體。

<氧化劑>

本實施形態的化學機械研磨用水系分散體亦可含有與(B)成分不同的氧化劑。藉由含有與(B)成分不同的氧化劑，而將配線材料等氧化並促進與研磨液成分的錯合反應，藉此能夠於被研磨面形成脆弱的改質層，因此存在容易研磨的情況。

作為氧化劑，例如可列舉：過硫酸銨、過氧化氫、次氯酸鉀、臭氧、過碘酸鉀、過乙酸等。該些氧化劑中，較佳為選自過碘酸鉀、次氯酸鉀及過氧化氫中的至少一種，更佳為過氧化氫。該些氧化劑可單獨使用一種，亦可將兩種以上組合使用。

於本實施形態的化學機械研磨用水系分散體含有氧化劑的情況下，相對於化學機械研磨用水系分散體的總質量，氧化劑的含量較佳為0.001質量%~5質量%，更佳為0.005質量%~3質量%，特佳為0.01質量%~1.5質量%。再者，於添加過氧化氫作為氧化劑的情況下，過氧化氫不穩定，容易釋放出氧，且容易生成具有非常強的氧化力的羥基自由基，因此較佳為於即將實施CMP之前添加。

<界面活性劑>

本實施形態的化學機械研磨用水系分散體亦可含有所述例示的界面活性劑以外的界面活性劑。藉由含有界面活性劑，存在能夠對化學機械研磨用水系分散體賦予適度的黏性的情況。

作為界面活性劑，並無特別限制，可列舉：陰離子性界面活性劑、陽離子性界面活性劑、非離子性界面活性劑等。作為陰離子性界面活性劑，例如可列舉：脂肪酸皂、烷基醚羧酸鹽等羧酸鹽；烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽等磺酸鹽；高級醇硫酸酯鹽、烷基醚硫酸鹽、聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸鹽等硫酸鹽；全氟烷基化合物等含氟系界面活性劑等。作為陽離子性界面活性劑，例如可列舉：脂肪族胺鹽及脂肪族銨鹽等。作為非離子性界面活性劑，例如可列舉：乙炔二醇、乙炔二醇環氧乙烷加成物、乙炔醇等具有三鍵的非離子性界面活性劑；聚乙二醇型界面活性劑等。該些界面活性劑可單獨使用一種，亦可將兩種以上組合使用。

於本實施形態的化學機械研磨用水系分散體含有界面活性劑的情況下，相對於化學機械研磨用水系分散體的總質量，界面活性劑的含量較佳為0.001質量%~5質量%，更佳為0.001質量%~3質量%，特佳為0.01質量%~1質量%。

<含氮雜環化合物>

本實施形態的化學機械研磨用水系分散體亦可含有含氮雜環化合物。藉由含有含氮雜環化合物，從而存在如下情況：可抑制配線材料的過度蝕刻，並且防止研磨後的表面粗糙。

本說明書中，所謂「含氮雜環化合物」，是指包含選自具有至少一個氮原子的雜五員環及雜六員環中的至少一種雜環的有機化合物。作為所述雜環，可列舉：吡咯結構、咪唑結構、三唑結構等雜五員環；吡啶結構、嘧啶結構、噠嗪結構、吡嗪結構等雜六員環。該些雜環亦可形成縮合環。具體而言，可列舉：吲哚結構、異吲哚結構、苯並咪唑結構、苯並三唑結構、喹啉結構、異喹啉結構、喹唑啉結構、噌啉(cinnoline)結構、酞嗪(phthalazine)結構、喹噁啉結構、吖啶結構等。於具有此種結構的雜環化合物中，較佳為具有吡啶結構、喹啉結構、苯並咪唑結構或苯並三唑結構的雜環化合物。

作為含氮雜環化合物的具體例，可列舉：氮丙啶、吡啶、嘧啶、吡咯啶、哌啶、吡嗪、三嗪、吡咯、咪唑、吲哚、喹啉、異喹啉、苯並異喹啉、嘌呤、喋啶、三唑、三唑啶(triazolidine)、苯並三唑、羧基苯並三唑等，進而可列舉具有該些骨架的衍生物。該些中，較佳為苯並三唑、三唑、咪唑及羧基苯並三唑。該些含氮雜環化合物可單獨使用一種，亦可將兩種以上組合使用。

於本實施形態的化學機械研磨用水系分散體含有含氮雜環化合物的情況下，相對於化學機械研磨用水系分散體的總質量，含氮雜環化合物的含量較佳為0.05質量%~2質量%，更佳為0.1質量%~1質量%，特佳為0.2質量%~0.6質量%。

<pH調節劑>

為了將pH調整為1以上且3以下，本實施形態的化學機械研磨用水系分散體亦可含有pH調節劑。藉由含有pH調節劑，而存在如下情況：容易一面適當調整(B)成分、(C)成分及(D)成分的添加量，一面使pH成為1以上且3以下，以便得到本發明的所期望的效果。作為pH調節劑，可列舉：磷酸、硫酸、鹽酸、硝酸等無機酸及該些酸的鹽，可使用該些中的一種以上。

2.6. pH

本實施形態的化學機械研磨用水系分散體的pH的值為1以上且3以下，更佳為1以上且2.5以下。若pH為所述範圍，則可將(A)成分的仄他電位容易維持為+1mV以上且+5mV以下。結果，化學機械研磨用水系分散體中(A)成分的分散穩定性提升。另外，若pH為所述範圍，則對包含配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料等多種材料的基板的研磨速度提升。

再者，本實施形態的化學機械研磨用水系分散體的pH例如可藉由適當增減(B)成分、(C)成分、(D)成分、以及pH調節劑等的添加量來調整。

本發明中，pH是指氫離子指數，其值可於25℃、1個大氣壓的條件下使用市售的pH計(例如，堀場製作所股份有限公司製造的桌上型pH計)進行測定。

2.7.用途

本實施形態的化學機械研磨用水系分散體是適於高速地研磨包含配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料等多種材料的基板的組成，亦能夠於CMP步驟中抑制配線材料或位障金屬材料的腐蝕。該些材料中，本實施形態的化學機械研磨用水系分散體特別是可高速地研磨包含作為配線材料的鎢、作為絕緣膜材料的二氧化矽等含矽的材料、作為位障金屬材料的氮化鈦的基板，且特別是可抑制鎢或氮化鈦的腐蝕。因此，本實施形態的化學機械研磨用水系分散體特別適於研磨含有選自由鎢、二氧化矽、及氮化鈦所組成的群組中的一種以上的基板。

3.化學機械研磨方法

本實施形態的化學機械研磨方法包括：使用所述化學機械研磨用水系分散體對含有選自由鎢、二氧化矽、及氮化鈦所組成的群組中的一種以上的基板進行(化學機械)研磨的步驟。根據本實施形態的化學機械研磨方法，藉由使用所述化學機械研磨用水系分散體，能夠高速地研磨鎢、二氧化矽、及氮化鈦，亦能夠抑制鎢或氮化鈦的腐蝕。

於所述化學機械研磨中，例如可使用如圖1所示的研磨裝置100。圖1是示意性地表示研磨裝置100的立體圖。所述化學機械研磨藉由如下方式進行：自漿料供給噴嘴42供給漿料(化學機械研磨用水系分散體)44，並且一面使貼附有研磨布46的轉盤(turntable)48旋轉，一面使保持有基板50的承載頭(carrier head)52抵接。再者，圖1中亦一併示出了供水噴嘴54及修整器(dresser)56。

承載頭52的研磨負荷可於0.7psi~70psi的範圍內選擇，較佳為1.5psi~35psi。另外，轉盤48及承載頭52的轉速可於10rpm~400rpm的範圍內適當選擇，較佳為30rpm~150rpm。自漿料供給噴嘴42供給的漿料(化學機械研磨用水系分散體)44的流量可於10mL/分鐘~1,000mL/分鐘的範圍內選擇，較佳為50mL/分鐘~400mL/分鐘。

作為市售的研磨裝置，例如可列舉：荏原製作所公司製造的型號「EPO-112」、「EPO-222」；萊普瑪斯特(lapmaster)SFT公司製造的型號「LGP-510」、「LGP-552」；應用材料(Applied Material)公司製造的型號「米拉(Mirra)」、「來福來克森(Reflexion)」；G&P科技(G&P TECHNOLOGY)公司製造的型號「波利(POLI)-400L」；AMAT公司製造的型號「來福來克森(Reflexion)LK」；飛達(FILTEC)公司製造的型號「飛達(FLTec)-15」；東京精密公司製造的型號「ChaMP」等。

4.實施例

以下，藉由實施例對本發明進行說明，但本發明絲毫不限定於該些實施例。再者，本實施例中的「份」及「%」只要無特別說明，則為質量基準。

4.1.含有膠體二氧化矽研磨粒的水分散體的製備

(1)含有膠體二氧化矽A1的水分散體的製備

將28%氨水100g、離子交換水160g、甲醇1250g投入至容量2000cm³的燒瓶中，一面以180rpm攪拌一面升溫至35℃。向該溶液中緩緩滴加四甲氧基矽烷160g與甲醇40g的混合液，藉此得到膠體二氧化矽/醇分散體。繼而，藉由蒸發器反覆進行數次一面於80℃下向該分散體中添加離子交換水一面去除醇成分的操作，從而去除分散體中的醇，製備固體成分濃度15%的含有膠體二氧化矽A1的水分散體。

(2)含有膠體二氧化矽A2的水分散體的製備

一面攪拌所述製備的含有膠體二氧化矽A1的水分散體1000 g，一面升溫至60℃，進而投入含巰基的矽烷偶合劑(信越化學工業股份有限公司製造的商品名「KBE803」)1g，進而持續攪拌2小時。其後，投入8g的35%過氧化氫水，一面攪拌8小時一面保持為60℃。其後，冷卻至室溫，得到經磺基修飾的膠體二氧化矽A2的水分散體。

對於將該水分散體的一部分取出並利用離子交換水稀釋而成的樣品，使用動態光散射式粒徑測定裝置(堀場製作所股份有限公司製造的型號「LB550」)測定算術平均直徑作為平均粒徑，結果為68nm。另外，使用仄他電位測定裝置(分散科技公司(Dispersion Technology Inc.)製造的型號「DT300」)，將該水分散體以使膠體二氧化矽A2成為1質量%的方式利用離子交換水加以稀釋，並調整為pH2.4時的膠體二氧化矽A2的仄他電位為-34mV。再者，於英特格(Entegris)公司製造的孔徑為0.3μm的聚丙烯過濾器(型號普拉那佳德(Planargard)PCL0301E6)中通過了3次的過濾後的膠體二氧化矽A2的仄他電位為-31mV。

(3)含有膠體二氧化矽A3的水分散體的製備

向所述製備的含有膠體二氧化矽A1的水分散體1000g中加入28%氨水，並調整為pH10.2。將甲醇19g與3-胺基丙基三甲氧基矽烷1g的混合液於保持液溫為30℃的同時，花10分鐘滴加於所述溶液中之後，於常壓下進行2小時回流，藉此得到含有經胺基修飾的膠體二氧化矽A3的水分散體。

對於將該水分散體的一部分取出並利用離子交換水稀釋而成的樣品，使用動態光散射式粒徑測定裝置(堀場製作所股份有限公司製造的型號「LB550」)測定算術平均直徑作為平均粒徑，結果為68nm。另外，使用仄他電位測定裝置(分散科技公司(Dispersion Technology Inc.)製造的型號「DT300」)，將該水分散體以使膠體二氧化矽A3成為1質量%的方式利用離子交換水加以稀釋，並調整為pH2.4時的膠體二氧化矽A3的仄他電位為+29mV。再者，於英特格(Entegris)公司製造的孔徑為0.3μm的聚丙烯過濾器(型號普拉那佳德(Planargard)PCL0301E6)中通過了3次的過濾後的膠體二氧化矽A3的仄他電位為+25mV。

(4)含有膠體二氧化矽A4的水分散體的製備

將28%氨水60g、離子交換水1500g放入至容量2000cm³的燒瓶中，一面以180rpm攪拌一面升溫至80℃。向該溶液中緩緩滴加四甲氧基矽烷280g與甲醇75g的混合液，藉此得到膠體二氧化矽/醇分散體。繼而，藉由蒸發器反覆進行數次一面於60℃下向該分散體中添加離子交換水一面去除醇成分的操作，從而去除分散體中的醇，製備固體成分濃度15%的含有膠體二氧化矽A4的水分散體。

對於將該水分散體的一部分取出並利用離子交換水稀釋而成的樣品，使用動態光散射式粒徑測定裝置(堀場製作所股份有限公司製造的型號「LB550」)測定算術平均直徑作為平均粒徑，結果為27nm。另外，使用仄他電位測定裝置(分散科技公司(Dispersion Technology Inc.)製造的型號「DT300」)，將該水分散體以使膠體二氧化矽A4成為1質量%的方式利用離子交換水加以稀釋，並調整為pH2.4時的膠體二氧化矽A4的仄他電位為-0.3mV。再者，於英特格(Entegris)公司製造的孔徑為0.3μm的聚丙烯過濾器(型號普拉那佳德(Planargard)PCL0301E6)中通過了3次的過濾後的膠體二氧化矽A4的仄他電位為-1mV。

(5)含有膠體二氧化矽A5的水分散體的製備

將三乙醇胺6g、離子交換水1500g放入至容量2000cm³的燒瓶中，一面以180rpm攪拌一面升溫至70℃。向該溶液中緩緩滴加四甲氧基矽烷280g，藉此得到膠體二氧化矽/甲醇分散體。繼而，藉由蒸發器進行一面於60℃下向該分散體中添加離子交換水一面去除甲醇成分的操作，從而去除分散體中的甲醇，製備固體成分濃度15%的含有膠體二氧化矽A5的水分散體。

對於將該水分散體的一部分取出並利用離子交換水稀釋而成的樣品，使用動態光散射式粒徑測定裝置(堀場製作所股份有限公司製造的型號「LB550」)測定算術平均直徑作為平均粒徑，結果為15nm。

另外，使用仄他電位測定裝置(分散科技公司(Dispersion Technology Inc.)製造的型號「DT300」)，將該水分散體以使膠體二氧化矽A5成為1質量%的方式利用離子交換水加以稀釋，並調整為pH2.4時的膠體二氧化矽A5的仄他電位為-0.3mV。再者，於英特格(Entegris)公司製造的孔徑為0.3μm的聚丙烯過濾器(型號普拉那佳德(Planargard)PCL0301E6)中通過了3次的過濾後的膠體二氧化矽A5的仄他電位為-1mV。

(6)含有膠體二氧化矽A6的水分散體的製備

將所述製備的含有膠體二氧化矽A5的水分散體120g、離子交換水1300g、三乙醇胺10g放入至容量2000cm³的燒瓶中，一面以180rpm攪拌一面升溫至70℃。向該溶液中緩緩滴加四甲氧基矽烷280g，藉此得到膠體二氧化矽/甲醇分散體。繼而，藉由蒸發器進行一面於60℃下向該分散體中添加離子交換水一面去除甲醇成分的操作，從而去除分散體中的甲醇，製備固體成分濃度15%的含有膠體二氧化矽A6的水分散體。

對於將該水分散體的一部分取出並利用離子交換水稀釋而成的樣品，使用動態光散射式粒徑測定裝置(堀場製作所股份有限公司製造的型號「LB550」)測定算術平均直徑作為平均粒徑，結果為38nm。另外，使用仄他電位測定裝置(分散科技公司(Dispersion Technology Inc.)製造的型號「DT300」)，將該水分散體以使膠體二氧化矽A6成為1質量%的方式利用離子交換水加以稀釋，並調整為pH2.4時的膠體二氧化矽A6的仄他電位為+2.6mV。再者，於英特格(Entegris)公司製造的孔徑為0.3μm的聚丙烯過濾器(型號普拉那佳德(Planargard)PCL0301E6)中通過了3次的過濾後的膠體二氧化矽A6的仄他電位為+3.5mV。

(7)含有膠體二氧化矽A7的水分散體的製備

將所述製備的含有膠體二氧化矽A5的水分散體120g、離子交換水1300g、三乙醇胺10g放入至容量2000cm³的燒瓶中，一面以180rpm攪拌一面升溫至70℃。向該溶液中緩緩滴加四甲氧基矽烷200g，藉此得到膠體二氧化矽/甲醇分散體。繼而，藉由蒸發器進行一面於60℃下向該分散體中添加離子交換水一面去除甲醇成分的操作，從而去除分散體中的甲醇，製備固體成分濃度15%的含有膠體二氧化矽A7的水分散體。

對於將該水分散體的一部分取出並利用離子交換水稀釋而成的樣品，使用動態光散射式粒徑測定裝置(堀場製作所股份有限公司製造的型號「LB550」)測定算術平均直徑作為平均粒徑，結果為33nm。另外，使用仄他電位測定裝置(分散科技公司(Dispersion Technology Inc.)製造的型號「DT300」)，將該水分散體以使膠體二氧化矽A7成為1質量%的方式利用離子交換水加以稀釋，並調整為pH2.4時的膠體二氧化矽A7的仄他電位為+1.8mV。再者，於英特格(Entegris)公司製造的孔徑為0.3μm的聚丙烯過濾器(型號普拉那佳德(Planargard)PCL0301E6)中通過了3次的過濾後的膠體二氧化矽A7的仄他電位為+3mV。

(8)含有膠體二氧化矽A8的水分散體的製備

將所述製備的含有膠體二氧化矽A5的水分散體120g、離子交換水1300g、三乙醇胺10g放入至容量2000cm³的燒瓶中，一面以180rpm攪拌一面升溫至70℃。向該溶液中緩緩滴加四甲氧基矽烷570g，藉此得到膠體二氧化矽/甲醇分散體。繼而，藉由蒸發器進行一面於60℃下向該分散體中添加離子交換水一面去除甲醇的操作，從而去除分散體中的甲醇，製備固體成分濃度15%的含有膠體二氧化矽A8的水分散體。

對於將該水分散體的一部分取出並利用離子交換水稀釋而成的樣品，使用動態光散射式粒徑測定裝置(堀場製作所股份有限公司製造的型號「LB550」)測定算術平均直徑作為平均粒徑，結果為57nm。另外，使用仄他電位測定裝置(分散科技公司(Dispersion Technology Inc.)製造的型號「DT300」)，將該水分散體以使膠體二氧化矽A8成為1質量%的方式利用離子交換水加以稀釋，並調整為pH2.4時的仄他電位為+4.6mV。再者，於英特格(Entegris)公司製造的孔徑為0.3μm的聚丙烯過濾器(型號普拉那佳德(Planargard)PCL0301E6)中通過了3次的過濾後的膠體二氧化矽A8的仄他電位為+3.5mV。

(9)含有膠體二氧化矽A9的水分散體的製備

於容量2000cm³的燒瓶中，向所述製備的含有膠體二氧化矽A1的水分散體1000g中加入28%氨水，並調整為pH10.2。將甲醇19g與3-胺基丙基三甲氧基矽烷0.5g的混合液於保持液溫為30℃的同時，花10分鐘滴加於所述溶液中之後，於常壓下進行2小時回流，藉此得到含有胺基修飾膠體二氧化矽A9的水分散體。

對於將該水分散體的一部分取出並利用離子交換水稀釋而成的樣品，使用動態光散射式粒徑測定裝置(堀場製作所股份有限公司製造的型號「LB550」)測定算術平均直徑作為平均粒徑，結果為65nm。另外，使用仄他電位測定裝置(分散科技公司(Dispersion Technology Inc.)製造的型號「DT300」)，將該水分散體以使膠體二氧化矽A9成為1質量%的方式利用離子交換水加以稀釋，並調整為pH2.4時的仄他電位為+20mV。再者，於英特格(Entegris)公司製造的孔徑為0.3μm的聚丙烯過濾器(型號普拉那佳德(Planargard)PCL0301E6)中通過了3次的過濾後的膠體二氧化矽A9的仄他電位為+10mV。

4.2.化學機械研磨用水系分散體的製備

將所述製備的含有膠體二氧化矽的水分散體的任一者的規定量投入至容量5升的聚乙烯製瓶中，並將表1或表2記載的胺化合物、金屬硝酸鹽或金屬硫酸鹽、及螯合劑以成為各自的含量的方式添加於其中，充分進行攪拌。其後，添加硝酸作為pH調節劑，將pH調整為表1或表2所示的值。其後，利用孔徑0.3μm的過濾器進行過濾，得到了實施例1~實施例5及比較例1~比較例9的化學機械研磨用水系分散體。再者，於即將進行後述各種評價試驗前，將35質量%過氧化氫水以換算為過氧化氫而成為2質量%的方式分別添加於所述製備的化學機械研磨用水系分散體中。

4.3.評價方法

4.3.1.研磨速度的評價

使用所述製備的化學機械研磨用水系分散體，且將鎢晶圓、二氧化矽晶圓、及氮化鈦晶圓作為被研磨體，於下述研磨條件下進行1分鐘化學機械研磨試驗，並評價研磨速度。評價基準如下所述。將其結果一併示於表1及表2中。

<研磨條件>

．研磨裝置：東京精密公司製造的型號「ChaMP」

．研磨墊：尼塔哈斯(Nitta Haas)製造的「IC1000」

．化學機械研磨用水系分散體供給速度：200mL/分鐘

．壓盤轉速：80rpm

．頭轉速：70rpm

．頭按壓壓力：4psi

研磨速度(nm/分鐘)=(研磨前的各膜的厚度-研磨後的各膜的厚度)/研磨時間

再者，二氧化矽膜的厚度是藉由n&k科技(n&k Technology)公司製造的型號「分析儀(Analyzer)1512」進行測定，鎢膜及氮化鈦膜的厚度是藉由電阻率測定機(CDE公司製造的型號「瑞斯邁普(ResMap)」)並利用直流四探針法測定電阻，根據該片電阻值與鎢膜或氮化鈦膜的體積電阻率由下述式算出。

膜的厚度(nm)=[鎢膜或氮化鈦膜的體積電阻率(Ω．m)÷片電阻值(Ω)]×10⁹

<鎢膜的評價基準>

．於鎢膜的研磨速度為400nm/分鐘以上的情況下，研磨速度充分大，因此，於實際的器件晶圓(device wafer)研磨中能夠進行高速處理，從而實用，因此判斷為特別良好，於表1及表2中記載為「◎」。

．於鎢膜的研磨速度為300nm/分鐘以上且未滿400nm/分鐘的情況下，研磨速度大，因此，於實際的器件晶圓研磨中能夠進行高速處理，從而實用，因此判斷為良好，於表1及表2中記載為「○」。

．於研磨速度未滿300nm/分鐘的情況下，研磨速度小，因此難以實用，判斷為不良，於表1及表2中記載為「×」。

<二氧化矽膜的評價基準>

．於二氧化矽膜的研磨速度為40nm/分鐘以上的情況下，研磨速度充分大，因此，於實際的器件晶圓研磨中能夠進行高速處理，從而實用，因此判斷為特別良好，於表1及表2中記載為「◎」。

．於二氧化矽膜的研磨速度為20nm/分鐘以上且未滿40nm/分鐘的情況下，研磨速度大，因此，於實際的器件晶圓研磨中能夠進行高速處理，從而實用，因此判斷為良好，於表1及表2中記載為「○」。

．於二氧化矽膜的研磨速度未滿20nm/分鐘的情況下，研磨速度小，因此難以實用，判斷為不良，於表1及表2中記載為「×」。

<氮化鈦膜的評價基準>

．於氮化鈦膜的研磨速度為300nm/分鐘以上的情況下，研磨速度充分大，因此，於實際的器件晶圓研磨中能夠進行高速處理，從而實用，因此判斷為特別良好，於表1及表2中記載為「◎」。

．於氮化鈦膜的研磨速度為200nm/分鐘以上且未滿300nm/分鐘的情況下，研磨速度大，因此，於實際的器件晶圓研磨中能夠進行高速處理，從而實用，因此判斷為良好，於表1及表2中記載為「○」。

．於氮化鈦膜的研磨速度未滿200nm/分鐘的情況下，研磨速度小，因此難以實用，判斷為不良，於表1及表2中記載為「×」。

4.3.2.蝕刻速度的評價

以將與所述研磨速度的評價中使用的鎢晶圓相同者切斷為3cm×3cm而成的試驗片作為被處理體，於液溫60℃下浸漬於化學機械研磨用水系分散體中5分鐘，測定鎢膜的蝕刻速度。其評價基準如下所述。將其結果一併示於表1及表2中。再者，蝕刻速度是以與所述研磨速度評價相同的方式測定。

．蝕刻速度(nm/分鐘)=((蝕刻前的鎢晶圓重量-蝕刻後的鎢晶圓重量)/(鎢密度×鎢基板面積))/蝕刻時間

<評價基準>

．於蝕刻速度為0nm/分鐘以上且未滿5nm/分鐘的情況下，蝕刻速度特別小，因此，於實際的器件晶圓研磨中能夠容易地確保與研磨速度的平衡，從而實用，因此判斷為特別良好，於表1及表2中記載為「◎」。

．於蝕刻速度為5nm/分鐘以上且未滿10nm/分鐘的情況下，蝕刻速度稍大，因此，於實際的印刷基板研磨中需要確保與研磨速度的平衡，但可實用，因此判斷為良好，於表1及表2中記載為「○」。

．於蝕刻速度為10nm/分鐘以上的情況下，蝕刻速度過大，因此難以實用，判斷為不良，於表1及表2中記載為「×」。

4.3.3.分散穩定性的評價

製備各實施例及各比較例的化學機械研磨用水系分散體後，於60℃、常壓下靜置，以目視觀察靜置5天後的各化學機械研磨用水系分散體，藉此評價分散穩定性。作為分散穩定性的評價指標，使用動態光散射式粒徑測定裝置(堀場製作所股份有限公司製造的型號「LB550」)，並將算術平均直徑作為平均粒徑，將剛剛製備後的平均粒徑與靜置5天後的平均粒徑的變化未滿5nm的情況設為「◎」，將5nm以上且未滿10nm的情況設為「○」，將10nm以上或者發生了膠體二氧化矽研磨粒的凝聚沈降的情況設為「×」，將其結果記載於表1及表2中。

4.4.評價結果

將各實施例及各比較例中使用的化學機械研磨用水系分散體的組成、物性及各評價結果示於下表1及下表2中。

於上表1及上表2中，各成分的數值表示質量份。另外，於各實施例及各比較例中，各成分的合計量成為100質量份，剩餘部分為離子交換水。

上表1及上表2中的各成分分別使用下述商品或試劑。

<研磨粒>

．A1~A9：所述製備的膠體二氧化矽A1~膠體二氧化矽A9

<金屬硝酸鹽、金屬硫酸鹽>

．硝酸鐵：多摩化學工業公司製造的商品名「FN-376」

．硫酸鐵：富士膠片和光純藥公司製造的商品名「硫酸鐵(II)七水合物」

<胺化合物>

．月桂基胺基二丙酸鈉：竹本油脂製造的商品名「皮奧寧(PIONIN)C-158D」

．N-月桂醯基-N'-羧甲基-N'-羥乙基乙二胺鈉：三洋化成工業股份有限公司製造的商品名「萊邦(LEBON)101-H」

<螯合劑>

．丙二酸：扶桑化學工業公司製造的商品名「丙二酸」

<氧化劑>

．過氧化氫：富士膠片和光純藥股份有限公司製造的商品名「過氧化氫水(30%)」

<pH調節劑>

．硝酸：關東化學股份有限公司製造的商品名「硝酸1.38」

根據實施例1~實施例5的化學機械研磨用水系分散體，已知能夠高速地研磨鎢膜、二氧化矽膜、氮化鈦膜中的任一種材料，且能夠有效地抑制鎢膜的蝕刻。自以上結果推測出，實施例1~實施例5的化學機械研磨用水系分散體針對具有配線材料、絕緣膜材料及位障金屬材料中的至少一種以上材料的基板，可實現良好的化學機械研磨。

另一方面，於使用比較例1~比較例9的化學機械研磨用水系分散體的情況下，鎢膜的研磨速度、鎢膜的腐蝕抑制能力中的任一項目與實施例1~實施例5的本發明的化學機械研磨用水系分散體相比，成為差的結果。

本發明並不限定於所述實施形態，能夠進行各種變形。例如，本發明包括與實施形態中所說明的構成實質上相同的構成(例如功能、方法及結果相同的構成、或者目的及效果相同的構成)。另外，本發明包括對實施形態中所說明的構成的非本質部分進行替換而成的構成。另外，本發明包括發揮與實施形態中所說明的構成相同的作用效果的構成或能夠達成相同目的的構成。另外，本發明包括對實施形態中所說明的構成附加公知技術所得的構成。