JP7180756B2 - 研磨液、研磨液セット、研磨方法及び欠陥抑制方法 - Google Patents

研磨液、研磨液セット、研磨方法及び欠陥抑制方法 Download PDF

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Description

本発明は、研磨液、研磨液セット、並びに、前記研磨液又は前記研磨液セットを用いた研磨方法及び欠陥抑制方法に関する。より詳細には、本発明は、半導体素子の製造技術である基体表面の平坦化工程（特に、層間絶縁膜、ＢＰＳＧ膜（ボロン及びリンをドープした二酸化珪素膜）等の平坦化工程、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ：シャロー・トレンチ・アイソレーション）形成工程など）において使用可能な研磨液、研磨液セット、並びに、前記研磨液又は前記研磨液セットを用いた研磨方法及び欠陥抑制方法に関する。
現在のＵＬＳＩ半導体素子の製造工程では、半導体素子の高密度化・微細化のための加工技術が研究開発されている。その加工技術の一つである、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング：化学機械研磨）による平坦化技術は、半導体素子の製造工程において、層間絶縁膜等の平坦化工程、ＳＴＩ形成工程、プラグ形成工程、埋め込み金属配線形成工程（ダマシン工程）等を行う際に必須の技術となってきている。ＣＭＰ工程（ＣＭＰ技術を用いた平坦化工程）は、一般に、研磨パッド（研磨布）と基体の被研磨材料との間にＣＭＰ用研磨液を供給しながら被研磨材料を研磨することによって行われる。
ＣＭＰ工程においては、ストッパ（ストッパ材料を含む研磨停止層）を用いて絶縁材料を選択的に研磨することがある。その場合、被研磨材料である絶縁材料を研磨し、ストッパが露出した時に、ストッパを研磨せずに停止させることが要求される。ストッパ材料としては、ポリシリコン、アモルファスシリコン、単結晶シリコン等が検討されている。この場合、ＣＭＰ用研磨液に対しては、ストッパ材料の研磨速度を極力抑制し、ストッパ材料に対する絶縁材料の研磨速度比（研磨選択性：絶縁材料の研磨速度／ストッパ材料の研磨速度）が高いことが要求される（例えば、下記特許文献１参照）。
特許第４８７２９１９号
ストッパ材料は、例えば、半導体デバイス（トランジスタのゲート等）の導電性素材として用いられる場合がある。この場合、ＣＭＰ工程後において、化学的作用に基づきストッパに欠陥（例えば、穴等の凹み欠陥）が発生すると、半導体デバイスの信頼性に大きな影響を与えるため、ストッパに欠陥が発生することを極力抑制することが要求される。しかしながら、半導体素子の更なる高密度化・微細化に伴い、ストッパに極少量でも欠陥が発生すると、半導体デバイスの性能を著しく低下させてしまう。これに対し、従来の技術では、ストッパに欠陥が発生することを抑制することは容易ではなく、特に、ポリシリコン、アモルファスシリコン、単結晶シリコン等のシリコン材料（酸化珪素を除く）を含むストッパに欠陥が発生することを抑制することは容易ではない。
本発明の一側面は、前記課題を解決しようとするものであり、シリコン材料（酸化珪素を除く）を含む被研磨面の研磨において欠陥の発生を抑制可能な研磨液及び研磨液セットを提供することを目的とする。また、本発明の他の一側面は、前記研磨液又は前記研磨液セットを用いた研磨方法及び欠陥抑制方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記課題を解決すべく、研磨液の構成成分について鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは、特定の二種の含窒素化合物を用いることで、シリコン材料（酸化珪素を除く）を含む被研磨面の研磨において欠陥の発生を抑制可能であることを見出した。
本発明の一側面は、砥粒と、第１の含窒素化合物と、第２の含窒素化合物と、水と、を含有し、前記第１の含窒素化合物が、（Ｉ）１個の窒素原子を環内に含む芳香環と、水酸基と、を有する化合物、（ＩＩ）１個の窒素原子を環内に含む芳香環と、窒素原子を含む官能基と、を有する化合物、（ＩＩＩ）２個の窒素原子を環内に含む６員環を有する化合物、（ＩＶ）ベンゼン環と、窒素原子を環内に含む環と、を有する化合物、及び、（Ｖ）窒素原子を含む２個以上の官能基が結合したベンゼン環を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含み、前記第２の含窒素化合物のＨＬＢ値が７以上である、研磨液を提供する。
このような研磨液によれば、シリコン材料（酸化珪素を除く）を含む被研磨面の研磨において欠陥の発生を抑制することが可能であり、特に、化学的作用に基づく欠陥の発生を抑制することができる。
本発明の他の一側面は、上述の研磨液の構成成分が第１の液と第２の液とに分けて保存され、前記第１の液が前記砥粒及び水を含み、前記第２の液が前記第１の含窒素化合物、前記第２の含窒素化合物及び水を含む、研磨液セットを提供する。
本発明の他の一側面は、上述の研磨液、又は、上述の研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて被研磨面を研磨する工程を備える、研磨方法を提供する。
本発明の他の一側面は、ストッパ材料を含む被研磨面の研磨において欠陥が生じることを抑制する欠陥抑制方法であって、上述の研磨液、又は、上述の研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて被研磨面を研磨する工程を備える、欠陥抑制方法を提供する。
本発明の一側面によれば、シリコン材料（酸化珪素を除く）を含む被研磨面の研磨において欠陥の発生を抑制可能な研磨液及び研磨液セットを提供することができる。また、本発明の他の一側面によれば、前記研磨液又は前記研磨液セットを用いた研磨方法及び欠陥抑制方法を提供することができる。本発明の他の一側面によれば、シリコン材料（酸化珪素を除く）を含む被研磨面の研磨において欠陥が生じることを抑制する欠陥抑制方法への研磨液又は研磨液セットの応用を提供することができる。
欠陥の一例を示す図面である。 本発明の一実施形態に係る研磨方法を示す模式断面図である。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜定義＞
本明細書において、「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値と任意に組み合わせることができる。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、一種類を単独で又は二種類以上を組み合わせて用いることができる。組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。「研磨速度（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｒａｔｅ）」とは、単位時間当たりに材料が除去される速度（除去速度＝Ｒｅｍｏｖａｌ Ｒａｔｅ）を意味する。「Ａ又はＢ」とは、Ａ及びＢのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。数値範囲の「Ａ以上」とは、Ａ、及び、Ａを超える範囲を意味する。数値範囲の「Ａ以下」とは、Ａ、及び、Ａ未満の範囲を意味する。
本明細書において重量平均分子量は、下記の方法により「Ｍｗ」として得られる値を読み取ることで測定できる。
［測定方法］
使用機器（検出器）：株式会社日立製作所製、「Ｌ－３３００型」液体クロマトグラフ用示差屈折率計
ポンプ：株式会社日立製作所製、液体クロマトグラフ用「Ｌ－７１００」
デガス装置：なし
データ処理：株式会社日立製作所製、ＧＰＣインテグレーター「Ｄ－２５２０」
カラム：昭和電工株式会社製、「Ｓｈｏｄｅｘ Ａｓａｈｉｐａｋ ＧＦ－７１０ＨＱ」、内径７．６ｍｍ×３００ｍｍ
溶離液：５０ｍＭ－Ｎａ２ＨＰＯ４水溶液／アセトニトリル＝９０／１０（ｖ／ｖ）
測定温度：２５℃
流量：０．６ｍＬ／分（Ｌはリットルを表す。以下同じ）
測定時間：３０分
試料：樹脂分濃度２質量％になるように溶離液と同じ組成の溶液で濃度を調整し、０．４５μｍのポリテトラフルオロエチレンフィルターでろ過して調製した試料
注入量：０．４μＬ
標準物質：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ製、狭分子量ポリアクリル酸ナトリウム
＜研磨液＞
本実施形態に係る研磨液（研磨用組成物）は、砥粒と、第１の含窒素化合物と、第２の含窒素化合物と、水と、を含有する。本実施形態に係る研磨液は、砥粒及び水以外の添加剤として、少なくとも第１の含窒素化合物及び第２の含窒素化合物を含有する。本実施形態に係る研磨液は、ＣＭＰ用研磨液として用いることができる。
本実施形態に係る研磨液によれば、シリコン材料（シリコンを含有する材料。酸化珪素を除く。以下同様）を含む被研磨面の研磨において欠陥の発生を抑制可能であり、特に、凹み欠陥の発生を抑制することができる。凹み欠陥は、例えば、図１に示すように、研磨後の被研磨面に生じる穴等の凹み（例えば、図１中、円で表示した部分）であり、化学的作用に基づき発生する。シリコン材料としては、ポリシリコン（多結晶シリコン）、アモルファスシリコン（非晶質シリコン）、単結晶シリコン等が挙げられる。
ところで、研磨液の構成成分が研磨液中に充分に分散及び混和せずに液層分離が発生すると、研磨液の安定した特性が得られ難い。これに対し、本実施形態に係る研磨液によれば、研磨液の構成成分（例えば第２の含窒素化合物）の液層分離が発生することを抑制しつつ、シリコン材料を含む被研磨面の研磨において欠陥の発生を抑制できる。
本実施形態に係る研磨液は、ストッパ材料としてシリコン材料を用いる研磨に用いることができる。本実施形態に係る研磨液は、例えば、ポリシリコン、アモルファスシリコン、及び、単結晶シリコンからなる群より選ばれる少なくとも一種の研磨を抑止するために使用することができる。
被研磨面は、シリコン材料に加えて他の被研磨材料（絶縁材料、シリコン材料以外の金属材料、塗布型の有機材料等）を含んでいてもよい。絶縁材料としては、例えば、層間絶縁膜、ＢＰＳＧ膜、ＳＴＩ膜等に用いられる絶縁材料が挙げられる。本実施形態に係る研磨液は、絶縁材料を研磨するために用いられてもよく、例えば、絶縁材料の少なくとも一部をＣＭＰによって除去して、シリコン材料を含むストッパを露出させる研磨に用いられてもよい。本実施形態に係る研磨液によれば、絶縁材料を研磨してストッパが露出した時に研磨を停止させる研磨工程において欠陥が発生することを抑制できる。
ところで、ストッパ上に絶縁材料が残存すると、半導体デバイスの信頼性が低下する場合がある。これに対し、本実施形態に係る研磨液は、ストッパを露出させた後に更に研磨する研磨工程において用いられてもよく、ストッパを露出させた後に更に研磨することにより、ストッパにおける絶縁材料に被覆されていた部分の全体を露出させる研磨工程において用いられてもよい。本実施形態に係る研磨液によれば、これらの研磨工程に用いられる場合であっても欠陥が発生することを抑制できる。
（砥粒）
本実施形態に係る研磨液は、砥粒（研磨粒子）を含有する。砥粒の構成成分としては、例えば、セリウム化合物、シリカ（酸化珪素）、アルミナ（酸化アルミニウム）、ジルコニア、チタニア、ゲルマニア、酸化マンガン、酸化マグネシウム、樹脂、ダイヤモンド、炭化珪素、立方晶窒化ホウ素及びこれらの変性物からなる群より選ばれる少なくとも一種が挙げられる。前記変性物を含む粒子は、粒子の表面をアルキル基で変性したもの；粒子の表面にその他の粒子を付着させた複合粒子などであってもよい。アルミナを含む粒子としては、コロイダルアルミナを用いることができる。砥粒は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
砥粒は、絶縁材料の良好な研磨速度が得られやすい観点から、セリウム化合物を含むことが好ましい。セリウム化合物としては、酸化セリウム（セリア）、セリウム水酸化物、硝酸アンモニウムセリウム、酢酸セリウム、硫酸セリウム水和物、臭素酸セリウム、臭化セリウム、塩化セリウム、シュウ酸セリウム、硝酸セリウム、炭酸セリウム等が挙げられる。砥粒は、絶縁材料の研磨速度が安定する観点から、酸化セリウム及びセリウム水酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、酸化セリウムを含むことがより好ましい。セリウム化合物を含む砥粒としては、酸化セリウム粒子（酸化セリウムを含む粒子）、セリウム水酸化物粒子（セリウム水酸化物を含む粒子）等を用いることができる。酸化セリウム粒子としては、コロイダルセリアを用いることもできる。
酸化セリウム粒子を使用する場合、酸化セリウム粒子の結晶子径（結晶子の直径）が大きく、且つ、結晶歪みが少ないほど、高速研磨が可能であるが、被研磨材料に研磨傷が入りやすい傾向がある。前記の観点から、好ましい酸化セリウム粒子としては、２個以上の結晶子から構成され、結晶粒界を有する粒子等が挙げられる。また、別の好ましい酸化セリウム粒子としては、例えば、結晶子径が５～３００ｎｍであるコロイダルセリア粒子（例えば、Ｒｈｏｄｉａ社製のコロイダルセリア）が挙げられる。
砥粒が酸化セリウムを含む場合、砥粒における酸化セリウムの含有量は、絶縁材料の良好な研磨速度が得られやすい観点から、砥粒の全体（研磨液に含まれる砥粒の全体。以下同様）を基準として、５０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましく、９０質量％以上が更に好ましく、９５質量％以上が特に好ましく、９７質量％以上が極めて好ましく、９９質量％以上が非常に好ましい。酸化セリウムを含む砥粒は、実質的に酸化セリウムからなる態様（実質的に砥粒の１００質量％が酸化セリウムである態様）であってもよい。
砥粒は、どのような製造方法によって得られたものであってもよい。例えば、酸化物の製造方法としては、焼成等を用いる固相法；沈殿法、ゾルゲル法、水熱合成法等の液相法；スパッタ法、レーザ法、熱プラズマ法等の気相法などを用いることができる。
酸化セリウム粒子は、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩等のセリウム塩を酸化して得ることが好ましい。酸化の方法としては、セリウム塩を６００～９００℃程度で焼成する焼成法、過酸化水素等の酸化剤を用いてセリウム塩を酸化する化学的酸化法などが挙げられる。酸化セリウム粒子の製造方法としては、絶縁材料の高い研磨速度が得られやすい観点からは、焼成法が好ましく、研磨後の被研磨面に研磨傷が発生し難い観点からは、化学的酸化法が好ましい。
砥粒が凝集している場合、凝集した砥粒を機械的に粉砕してもよい。粉砕方法としては、例えば、ジェットミル等による乾式粉砕方法、及び、遊星ビーズミル等による湿式粉砕方法が好ましい。ジェットミルには、例えば、「化学工学論文集」、第６巻、第５号、（１９８０）、５２７～５３２頁に説明されている方法を適用することができる。
分散媒である水に砥粒を分散させて研磨液を得ることができる。分散方法としては、例えば、通常の攪拌機による分散処理のほか、ホモジナイザ、超音波分散機、湿式ボールミル等を用いた方法が挙げられる。分散方法及び粒径制御方法については、例えば、「分散技術大全集」［株式会社情報機構、２００５年７月］第三章「各種分散機の最新開発動向と選定基準」に記述されている方法を用いることができる。また、砥粒を含有する分散液の電気伝導度を下げる（例えば、５００ｍＳ／ｍ以下）ことによっても砥粒の分散性を高めることができる。分散液の電気伝導度を下げる方法としては、砥粒と分散媒とを分けるために遠心分離等で固液分離を行い、上澄み液（分散媒）を捨てた後、電気伝導度の低い分散媒を加えて再分散させる方法；限外ろ過、イオン交換樹脂等を用いた方法などが挙げられる。
前記の方法により分散された砥粒は、更に微粒子化されてもよい。微粒子化の方法としては、例えば、沈降分級法（砥粒を遠心分離機で遠心分離した後、強制沈降させ、上澄み液のみを取り出す方法）が挙げられる。その他、分散媒中の砥粒同士を高圧で衝突させる高圧ホモジナイザを用いてもよい。
砥粒の平均粒径は、絶縁材料の良好な研磨速度が得られやすい観点から、１０ｎｍ以上が好ましく、２０ｎｍ以上がより好ましく、５０ｎｍ以上が更に好ましく、９０ｎｍ以上が特に好ましく、９０ｎｍを超えることが極めて好ましく、１００ｎｍ以上が非常に好ましく、１３０ｎｍ以上がより一層好ましく、１５０ｎｍ以上が更に好ましい。砥粒の平均粒径は、被研磨材料に傷がつきにくい観点から、５００ｎｍ以下が好ましく、４００ｎｍ以下がより好ましく、３００ｎｍ以下が更に好ましく、２００ｎｍ以下が特に好ましい。これらの観点から、砥粒の平均粒径は、１０～５００ｎｍが好ましく、２０～４００ｎｍがより好ましく、５０～３００ｎｍが更に好ましく、９０～３００ｎｍが特に好ましく、９０ｎｍを超え３００ｎｍ以下が極めて好ましく、１００～３００ｎｍが非常に好ましく、１３０～３００ｎｍがより一層好ましく、１５０～２００ｎｍが更に好ましい。
砥粒の平均粒径は、例えば、レーザ回折式粒度分布計（株式会社堀場製作所製、商品名：ＬＡ－９２０、屈折率：１．９３、光源：Ｈｅ－Ｎｅレーザ、吸収０）を用いて測定される測定サンプルのＤ５０（平均二次粒径、体積分布のメジアン径、累積中央値）の値を意味する。平均粒径の測定には、適切な含有量（例えば、Ｈｅ－Ｎｅレーザに対する測定時透過率（Ｈ）が６０～７０％となる含有量）の測定サンプルを用いることができる。また、砥粒を含有する研磨液が、砥粒を水に分散させたスラリーと、添加剤を含有する添加液とに分けて保存されている場合は、スラリーを適切な含有量に希釈して測定することができる。
砥粒の含有量は、研磨液の全質量を基準として下記の範囲であることが好ましい。砥粒の含有量は、絶縁材料の充分な研磨速度が確保されやすい観点から、０．０１質量％以上が好ましく、０．０５質量％以上がより好ましく、０．１質量％以上が更に好ましく、０．２質量％以上が特に好ましく、０．４質量％以上が極めて好ましく、０．５質量％以上が非常に好ましい。砥粒の含有量は、砥粒の凝集を抑制しやすい観点から、２０質量％以下が好ましく、１０質量％以下がより好ましく、５質量％以下が更に好ましく、３質量％以下が特に好ましく、１質量％以下が極めて好ましい。これらの観点から、砥粒の含有量は、０．０１～２０質量％が好ましく、０．０５～１０質量％がより好ましく、０．１～５質量％が更に好ましく、０．２～３質量％が特に好ましく、０．２～１質量％が極めて好ましく、０．４～１質量％が非常に好ましく、０．５～１質量％がより一層好ましい。
（添加剤）
［第１の含窒素化合物］
本実施形態に係る研磨液は、第１の含窒素化合物を含有する。第１の含窒素化合物は、欠陥抑制剤として作用することができる。第１の含窒素化合物は、（Ｉ）１個の窒素原子を環内に含む芳香環と、水酸基と、を有する化合物（以下、「化合物（Ｉ）」という）、（ＩＩ）１個の窒素原子を環内に含む芳香環と、窒素原子を含む官能基と、を有する化合物（化合物（Ｉ）に該当する化合物を除く。以下、「化合物（ＩＩ）」という）、（ＩＩＩ）２個の窒素原子を環内に含む６員環を有する化合物（化合物（Ｉ）又は化合物（ＩＩ）に該当する化合物を除く。以下、「化合物（ＩＩＩ）」という）、（ＩＶ）ベンゼン環と、窒素原子を環内に含む環と、を有する化合物（化合物（Ｉ）、化合物（ＩＩ）又は化合物（ＩＩＩ）に該当する化合物を除く。以下、「化合物（ＩＶ）」という）、及び、（Ｖ）窒素原子を含む２個以上の官能基が結合したベンゼン環を有する化合物（化合物（Ｉ）、化合物（ＩＩ）、化合物（ＩＩＩ）又は化合物（ＩＶ）に該当する化合物を除く。以下、「化合物（Ｖ）」という）からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む。第１の含窒素化合物の分子量は、例えば２００未満であってよい。第１の含窒素化合物は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
第１の含窒素化合物の１分子中における窒素原子の数は、欠陥の発生を更に抑制する観点から、１～４個が好ましく、１～３個がより好ましい。前記窒素原子の数は、２個以上であってもよい。
化合物（Ｉ）は、１個の窒素原子を環内に含む芳香環と、水酸基と、を有する化合物である。化合物（Ｉ）における環内の窒素原子の空軌道とシリコン材料における水酸基の酸素原子の非共有電子対とが配位結合し、また、化合物（Ｉ）の水酸基とシリコン材料の水酸基とが水素結合することにより、シリコン材料の表面が好適に保護されると推察される。なお、化合物（Ｉ）の前記水酸基には、カルボキシル基（ＣＯＯＨ基）のＯＨは包含されないものとする。カルボキシル基のＯＨの水素結合性は水酸基と比較して低いと推察される。
芳香環としては、３員環、４員環、５員環、６員環等が挙げられ、欠陥の発生を更に抑制する観点から、６員環が好ましい。芳香環は、例えば複素芳香環である。１個の窒素原子を環内に含む芳香環としては、アゾール環、ピリジン環、オキサゾール環、チアゾール環、チアジン環等が挙げられ、欠陥の発生を更に抑制する観点から、ピリジン環が好ましい。
化合物（Ｉ）の前記水酸基は、芳香環に直接結合する水酸基であってもよく、芳香環に直接結合しない水酸基であってもよい。化合物（Ｉ）は、欠陥の発生を更に抑制する観点から、芳香環に直接結合する水酸基を有することが好ましい。水酸基の数は、欠陥の発生を更に抑制する観点から、１～３個が好ましく、１～２個がより好ましく、１個が更に好ましい。水酸基は、欠陥の発生を更に抑制する観点から、芳香環に含まれる窒素原子に隣接した炭素原子に結合していることが好ましい。
化合物（Ｉ）としては、欠陥の発生を更に抑制する観点から、ヒドロキシピリジンが好ましい。ヒドロキシピリジンとしては、２－ヒドロキシピリジン、３－ヒドロキシピリジン、４－ヒドロキシピリジン等が挙げられる。
化合物（ＩＩ）は、１個の窒素原子を環内に含む芳香環と、窒素原子を含む官能基と、を有する化合物である。化合物（ＩＩ）における環内の窒素原子の空軌道とシリコン材料における水酸基の酸素原子の非共有電子対とが配位結合し、また、化合物（ＩＩ）の窒素原子を含む官能基とシリコン材料の水酸基とが水素結合することにより、シリコン材料の表面が好適に保護されると推察される。
芳香環としては、３員環、４員環、５員環、６員環等が挙げられ、欠陥の発生を更に抑制する観点から、６員環が好ましい。芳香環は、例えば複素芳香環である。１個の窒素原子を環内に含む芳香環としては、アゾール環、ピリジン環、オキサゾール環、チアゾール環、チアジン環等が挙げられ、欠陥の発生を更に抑制する観点から、ピリジン環が好ましい。
窒素原子を含む官能基としては、アミノ基、アミド基、スルホンアミド基等が挙げられ、欠陥の発生を更に抑制する観点から、アミノ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。窒素原子を含む官能基は、芳香環に直接結合する官能基であってもよく、芳香環に直接結合しない官能基であってもよい。化合物（ＩＩ）は、欠陥の発生を更に抑制する観点から、窒素原子を含む官能基として、芳香環に直接結合する官能基を有することが好ましい。窒素原子を含む官能基の数は、欠陥の発生を更に抑制する観点から、１～３個が好ましく、１～２個がより好ましく、１個が更に好ましい。窒素原子を含む官能基は、欠陥の発生を更に抑制する観点から、芳香環に含まれる１位の窒素原子に対して２位又は３位に位置する炭素原子に結合していることが好ましい。
化合物（ＩＩ）としては、欠陥の発生を更に抑制する観点から、アミノピリジン、ピコリンアミド及びニコチンアミドからなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。アミノピリジンとしては、２－アミノピリジン、３－アミノピリジン、４－アミノピリジン等が挙げられる。
化合物（ＩＩＩ）は、２個の窒素原子を環内に含む６員環を有する化合物である。化合物（ＩＩＩ）における環内の窒素原子の空軌道とシリコン材料における水酸基の酸素原子の非共有電子対とが２か所で配位結合することにより、シリコン材料の表面が好適に保護されると推察される。５員環を有する化合物（ピラゾール等）では、空軌道を有する窒素原子と、非共有電子対を有する窒素原子とが混在すると共に近接しているため、配位結合性と水素結合性とが弱いと推察される。６員環が３個以上の窒素原子を環内に含む場合についても、空軌道を有する窒素原子と、非共有電子対を有する窒素原子とが混在すると共に近接しているため、配位結合性と水素結合性とが弱いと推察される。
６員環としては、芳香環、非芳香環等が挙げられ、欠陥の発生を更に抑制する観点から、芳香環が好ましい。芳香環は、例えば複素芳香環である。２個の窒素原子を環内に含む６員環としては、ピラジン環が好ましい。
化合物（ＩＩＩ）において、窒素原子を含む官能基の数は、欠陥の発生を更に抑制する観点から、１個以下であることが好ましい。窒素原子を含む官能基としては、アミノ基、アミド基、スルホンアミド基等が挙げられる。窒素原子を含む官能基には、２個の窒素原子を環内に含む６員環は包含されないものとする。
化合物（ＩＩＩ）としては、ピラジン、ピラジンアミド、２，５－ジメチルピラジン、２，３－ジメチルピラジン、２，３－ジエチルピラジン、２，３，５，６－テトラメチルピラジン等が挙げられ、欠陥の発生を更に抑制する観点から、ピラジン、ピラジンアミド、２，５－ジメチルピラジン、２，３－ジメチルピラジン、及び、２，３，５，６－テトラメチルピラジンからなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。
化合物（ＩＶ）は、ベンゼン環と、窒素原子を環内に含む環と、を有する化合物である。化合物（ＩＶ）におけるベンゼン環の電子吸引性により、化合物（ＩＶ）における環内の窒素原子の空軌道とシリコン材料における水酸基の酸素原子の非共有電子対との配位結合性が増強されることにより、シリコン材料の表面が好適に保護されると推察される。
窒素原子を環内に含む環としては、３員環、４員環、５員環、６員環等が挙げられ、欠陥の発生を更に抑制する観点から、５員環が好ましい。窒素原子を環内に含む環は、芳香環であってもよく、非芳香環であってもよい。窒素原子を環内に含む環としては、ピリジン環、アゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラジン環、チアジン環、アゼピン環、ピロリジン環、ピペリジン環、イミダゾリン環、モルホリン環、ピラゾリン環、ピラゾロン環等が挙げられ、欠陥の発生を更に抑制する観点から、トリアゾール環及びピラゾロン環からなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。窒素原子を環内に含む環における窒素原子の数は、欠陥の発生を更に抑制する観点から、２個以上が好ましい。窒素原子を環内に含む環における窒素原子の数は、欠陥の発生を更に抑制する観点から、４個以下が好ましく、３個以下がより好ましい。ベンゼン環と、窒素原子を環内に含む環とは、環を構成する炭素原子を共有していてもよく、炭素原子を共有していなくてもよい。
化合物（ＩＶ）としては、欠陥の発生を更に抑制する観点から、ベンゾトリアゾール及び１－フェニル－３－ピラゾリドンからなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。
化合物（Ｖ）は、窒素原子を含む２個以上の官能基が結合したベンゼン環を有する化合物である。化合物（Ｖ）の窒素原子を含む官能基とシリコン材料の水酸基とが水素結合すると共に、化合物（Ｖ）におけるベンゼン環の電子吸引性によって前記水素結合が増強されることにより、シリコン材料の表面が好適に保護されると推察される。窒素原子を含む官能基が１個である場合、ベンゼン環の電子吸引性によって水素結合が充分に増強されないと推察される。
窒素原子を含む２個以上の官能基は、置換基としてベンゼン環に直接結合している。窒素原子を含む官能基としては、欠陥の発生を更に抑制する観点から、アミノ基、アミド基及びスルホンアミド基からなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。窒素原子を含む官能基の数は、欠陥の発生を更に抑制する観点から、２～４個が好ましく、２～３個がより好ましく、２個が更に好ましい。窒素原子を含む官能基の配置について、欠陥の発生を更に抑制する観点から、一の官能基に対して他の官能基がベンゼン環のパラ位に位置していることが好ましい。
化合物（Ｖ）としては、欠陥の発生を更に抑制する観点から、スルファニルアミド及びｐ－アミノ安息香酸アミドからなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。化合物（Ｖ）は、スルホンアミド基を有さない化合物を含んでよい。化合物（Ｖ）は、スルホンアミド基を有する化合物を含まなくてよい。
第１の含窒素化合物は、欠陥の発生を更に抑制する観点から、化合物（ＩＩ）、化合物（ＩＩＩ）及び化合物（ＩＶ）からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、化合物（ＩＩ）及び化合物（ＩＩＩ）からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことがより好ましく、ニコチンアミド、アミノピリジン及びピラジンアミドからなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが更に好ましい。第１の含窒素化合物は、欠陥の発生を更に抑制する観点から、化合物（ＩＩ）を含む態様、化合物（ＩＩＩ）を含む態様、又は、化合物（ＩＶ）を含む態様が好ましく、化合物（ＩＩ）を含む態様、又は、化合物（ＩＩＩ）を含む態様がより好ましく、ニコチンアミドを含む態様、アミノピリジンを含む態様、又は、ピラジンアミドを含む態様が更に好ましい。
第１の含窒素化合物の含有量は、研磨液の全質量を基準として下記の範囲であることが好ましい。第１の含窒素化合物の含有量は、欠陥抑制効果が充分に得られやすい観点から、０．００１質量％以上が好ましく、０．００５質量％以上がより好ましく、０．０１質量％以上が更に好ましく、０．０３質量％以上が特に好ましく、０．０５質量％以上が極めて好ましく、０．０７質量％以上が非常に好ましく、０．１質量％以上がより一層好ましい。第１の含窒素化合物の含有量は、絶縁材料の充分な研磨速度を確保しやすい観点から、１０質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましく、３質量％以下が更に好ましく、１質量％以下が特に好ましく、０．５質量％以下が極めて好ましく、０．３質量％以下が非常に好ましく、０．２質量％以下がより一層好ましく、０．１質量％以下が更に好ましい。これらの観点から、第１の含窒素化合物の含有量は、０．００１～１０質量％が好ましい。
［第２の含窒素化合物］
本実施形態に係る研磨液は、第２の含窒素化合物（第１の含窒素化合物に該当する化合物を除く）を含有する。第２の含窒素化合物のＨＬＢ値は、欠陥抑制効果が充分に得られる観点から、７以上である。第２の含窒素化合物は、第１の含窒素化合物のみでは抑制し切れない欠陥を抑制する欠陥抑制剤として作用することができる。また、第２の含窒素化合物は、欠陥を抑制する効果に加え、ストッパ材料の研磨速度を抑制する効果も有してよい。第２の含窒素化合物は、含窒素高分子化合物を含んでいてよい。第２の含窒素化合物の分子量（例えば重量平均分子量）は、例えば２００以上であってよい。
本実施形態に係る研磨液によれば、第１の含窒素化合物及び第２の含窒素化合物を用いることにより、シリコン材料を含む被研磨面の研磨において欠陥の発生を抑制することが可能であり、特に、化学的作用に基づく欠陥の発生を抑制することができる。このような効果を奏する詳細な理由は必ずしも明らかではないが、本発明者らは、理由の一例を以下のように推察している。すなわち、ポリシリコン、アモルファスシリコン、単結晶シリコン等のシリコン材料の表面には、水酸基が存在している。この場合、第１の含窒素化合物として、シリコン材料の少なくとも２個以上の水酸基と水素結合又は配位結合を形成することが可能な化合物、又は、シリコン材料の水酸基との水素結合又は配位結合を増強することが可能な化合物を用いることにより、シリコン材料の表面が好適に保護される。また、このような作用は、研磨液中に分散及び混和しやすい第２の含窒素化合物の存在下において第１の含窒素化合物を用いることにより充分に発現するため、欠陥の発生が抑制されると推察される。
第２の含窒素化合物のＨＬＢ値は、第２の含窒素化合物が研磨液中に分散及び混和しやすいことから、安定した特性が得られやすい観点から、８以上が好ましく、８．５以上がより好ましく、９以上が更に好ましく、９．５以上が特に好ましく、１０以上が極めて好ましい。第２の含窒素化合物のＨＬＢ値は、１１以上、１１．５以上、１２以上、１２．５以上、又は、１３以上であってよい。第２の含窒素化合物のＨＬＢ値は、２０以下、１９以下、１８以下、１７以下、１６以下、１５以下、１４．５以下、１４以下、又は、１３．５以下であってよい。第２の含窒素化合物のＨＬＢ値は、７～２０であってよい。
第２の含窒素化合物は、欠陥抑制効果が充分に得られやすい観点から、窒素原子に結合する炭化水素基を有することが好ましい。炭化水素基としては、飽和炭化水素基（アルキル基）、不飽和炭化水素基等が挙げられる。炭化水素基の炭素数は、欠陥抑制効果が充分に得られやすい観点から、３以上が好ましく、６以上がより好ましく、９以上が更に好ましく、１０以上が特に好ましく、１２以上が極めて好ましい。炭化水素基の炭素数は、砥粒の凝集を抑制しやすい観点から、３０以下が好ましく、２４以下がより好ましく、２１以下が更に好ましく、１８以下が特に好ましい。これらの観点から、炭化水素基の炭素数は、３～３０が好ましい。炭化水素基の炭素数は、１５以上又は１８以上であってよい。
第２の含窒素化合物は、欠陥抑制効果が充分に得られやすい観点から、アミンを含むことが好ましく、ポリエーテルアミンを含むことがより好ましい。アミンは、欠陥抑制効果が充分に得られやすい観点から、ポリオキシアルキレン基を有することが好ましい。ポリオキシアルキレン基としては、欠陥抑制効果が充分に得られやすい観点から、ポリオキシエチレン基が好ましい。第２の含窒素化合物は、欠陥抑制効果が充分に得られやすい観点から、窒素原子（同一の窒素原子）に結合する１つ又は２つのポリオキシアルキレン基を有する化合物を含むことが好ましく、窒素原子（同一の窒素原子）に結合する１つ又は２つのポリオキシエチレン基を有する化合物を含むことがより好ましい。
ポリエーテルアミンとしては、ポリオキシエチレンアルキルアミン（ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ポリオキシエチレンステアリルアミン、ポリオキシエチレン牛脂アルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキル（ヤシ）アミン等）、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンラウリルアミン、ポリオキシエチレンアルキルプロピレンジアミンなどが挙げられる。第２の含窒素化合物は、欠陥抑制効果が充分に得られやすい観点から、ポリオキシエチレンアルキルアミン及びポリオキシエチレンアルキルプロピレンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましく、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ポリオキシエチレンステアリルアミン、ポリオキシエチレン牛脂アルキルアミン、及び、ポリオキシエチレンアルキルプロピレンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも一種を含むことがより好ましい。
第２の含窒素化合物は、アルカノールアミド化合物（アルカン骨格にヒドロキシ基とアミド基を有する化合物）を含んでよい。アルカノールアミド化合物は、アルカノールアミド・アルキレンオキサイド付加物（例えば、アルカノールアミド・エチレンオキサイド付加物）を含んでよく、アミド基を構成する窒素原子に結合したポリオキシアルキレン基（例えばポリオキシエチレン基）を有するアルカノールアミド・アルキレンオキサイド付加物を含んでよい。
第２の含窒素化合物は、欠陥抑制効果が充分に得られやすい観点から、下記一般式（Ｘ）で表される化合物を含むことが好ましい。第２の含窒素化合物は、欠陥抑制効果が充分に得られやすい観点から、一般式（Ｘ）においてＲ１、Ｒ２及びＲ３のうちの１つ又は２つがポリオキシアルキレン基である化合物を含むことが好ましく、一般式（Ｘ）においてＲ１、Ｒ２及びＲ３のうちの１つ又は２つがポリオキシエチレン基である化合物を含むことがより好ましい。
Figure 0007180756000001
 ［式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、ポリオキシアルキレン基、又は、置換基を有してよい炭化水素基を示す。］
ポリオキシアルキレン基としては、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基等が挙げられる。ポリオキシアルキレン基としては、欠陥抑制効果が充分に得られやすい観点から、ポリオキシエチレン基が好ましい。
炭化水素基としては、飽和炭化水素基（アルキル基）、不飽和炭化水素基等が挙げられる。炭化水素基の炭素数としては、欠陥抑制効果が充分に得られやすい観点から、窒素原子に結合する炭化水素基に関して上述した炭素数が好ましい。炭化水素基の置換基としては、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミノ基、置換アミノ基等が挙げられる。置換アミノ基は、第２級アミノ基又は第３級アミノ基であってよい。置換アミノ基の置換基としては、炭化水素基（例えばアルキル基）、ポリオキシアルキレン基（例えばポリオキシエチレン基）等が挙げられる。置換アミノ基としては、アミノ基を構成する窒素原子に１つの炭化水素基（例えばアルキル基）及び１つのポリオキシアルキレン基（例えばポリオキシエチレン基）が結合した基、アミノ基を構成する窒素原子に２つのポリオキシアルキレン基（例えばポリオキシエチレン基）が結合した基等が挙げられる。
第２の含窒素化合物の含有量は、欠陥抑制効果が充分に得られやすい観点から、０．０００１質量％以上が好ましく、０．０００３質量％以上がより好ましく、０．０００５質量％以上が更に好ましく、０．０００８質量％以上が特に好ましく、０．００１質量％以上が極めて好ましく、０．００２質量％以上が非常に好ましく、０．００３質量％以上がより一層好ましく、０．００４質量％以上が更に好ましく、０．００５質量％以上が特に好ましく、０．００８質量％以上が極めて好ましく、０．０１質量％以上が非常に好ましい。第２の含窒素化合物の含有量は、砥粒の凝集を抑制しやすい観点から、１．０質量％以下が好ましく、０．５質量％以下がより好ましく、０．１質量％以下が更に好ましく、０．０５質量％以下が特に好ましく、０．０３質量％以下が極めて好ましく、０．０１質量％以下が非常に好ましい。これらの観点から、第２の含窒素化合物の含有量は、０．０００１～１．０質量％が好ましい。第２の含窒素化合物の含有量は、０．０１質量％未満、０．００８質量％以下、０．００５質量％以下、０．００５質量％未満、０．００３質量％以下、又は、０．００１質量％以下であってよい。
［高分子化合物（Ａ）］
本実施形態に係る研磨液は、カルボン酸基及びカルボン酸塩基からなる群より選ばれる少なくとも一種を有する高分子化合物（Ａ）（第１の含窒素化合物又は第２の含窒素化合物に該当する化合物を除く）を含有することができる。高分子化合物（Ａ）を用いることにより、ディッシングを抑制することができる。
高分子化合物（Ａ）は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。高分子化合物（Ａ）は、アクリル酸及びメタクリル酸からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む単量体を重合させて得られる重合体又はその塩（以下、これらを「（メタ）アクリル酸系重合体」と総称する）を含むことが好ましい。単量体は、アクリル酸又はメタクリル酸と共重合可能な他の単量体（アクリル酸及びメタクリル酸を除く）を含んでいてもよい。
高分子化合物（Ａ）としては、アクリル酸の単独重合体（ポリアクリル酸）、メタクリル酸の単独重合体（ポリメタクリル酸）、アクリル酸とメタクリル酸との共重合体、アクリル酸又はメタクリル酸と他の単量体との共重合体、アクリル酸及びメタクリル酸と他の単量体との共重合体、並びに、これらの塩からなる群より選ばれる少なくとも一種であってもよい。中でも、（メタ）アクリル酸系重合体としては、ストッパ材料への吸着が良好である観点から、アクリル酸の単独重合体（ポリアクリル酸）及びその塩からなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。重合体の塩（カルボン酸塩基を有する重合体）としては、アンモニウム塩等が挙げられる。アンモニウム塩としては、ポリアクリル酸アンモニウム等が挙げられる。（メタ）アクリル酸系重合体は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
他の単量体（アクリル酸又はメタクリル酸と共重合可能な他の単量体）としては、例えば、クロトン酸、ペンテン酸、ヘキセン酸、ヘプテン酸、オクテン酸、ノネン酸、デセン酸、ウンデセン酸、ドデセン酸、トリデセン酸、テトラデセン酸、ペンタデセン酸、ヘキサデセン酸、ヘプタデセン酸等の不飽和カルボン酸；エチレン、プロピレン、スチレン等のビニル化合物が挙げられる。
高分子化合物（Ａ）の重量平均分子量は、下記の範囲が好ましい。高分子化合物（Ａ）の重量平均分子量は、絶縁材料（酸化珪素等）を研磨するときに良好な研磨速度が得られやすくなる傾向がある観点から、１００以上が好ましく、１０００以上がより好ましく、２０００以上が更に好ましく、２５００以上が特に好ましい。高分子化合物（Ａ）の重量平均分子量は、研磨液の保管安定性が低下し難い傾向がある観点から、１５００００以下が好ましく、８００００以下がより好ましく、１００００以下が更に好ましく、７０００以下が特に好ましく、５０００以下が極めて好ましい。これらの観点から、高分子化合物（Ａ）の重量平均分子量は、１００～１５００００が好ましく、１０００～８００００がより好ましく、１０００～１００００が更に好ましく、２０００～７０００が特に好ましく、２５００～５０００が極めて好ましい。
高分子化合物（Ａ）の含有量は、研磨液の全質量を基準として下記の範囲が好ましい。高分子化合物（Ａ）の含有量は、ディッシング量等が低減されやすく、表面平坦性を充分に確保しやすい観点から、０．００１質量％以上が好ましく、０．０１質量％以上がより好ましく、０．１質量％以上が更に好ましい。高分子化合物（Ａ）の含有量は、砥粒の保管安定性が低下して砥粒の凝集等が発生しやすくなることを抑制しやすい観点から、２質量％以下が好ましく、１質量％以下がより好ましく、０．５質量％以下が更に好ましく、０．３質量％以下が特に好ましい。これらの観点から、高分子化合物（Ａ）の含有量は、０．００１～２質量％が好ましく、０．０１～１質量％がより好ましく、０．１～０．５質量％が更に好ましく、０．１～０．３質量％が特に好ましい。
［高分子化合物（Ｂ）：非イオン性の高分子化合物］
本実施形態に係る研磨液は、非イオン性の高分子化合物（Ｂ）（第１の含窒素化合物、第２の含窒素化合物又は高分子化合物（Ａ）に該当する化合物を除く）を含有してもよい。高分子化合物（Ｂ）は、ストッパ材料の研磨を抑制するストッパ材料の研磨抑制剤として機能することができる。高分子化合物（Ｂ）を用いることにより、ストッパ材料に対する絶縁材料の優れた研磨速度比を得ることができる。
高分子化合物（Ｂ）として、ポリアルキレングリコール；ポリオキシアルキレン誘導体；ポリグリセリン；ビニルアルコール重合体；ポリビニルピロリドン、及び、ビニルピロリドンに由来する構造単位を有する共重合体；その他の水溶性の非イオン性化合物等が挙げられる。高分子化合物（Ｂ）は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
ポリアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。
ポリオキシアルキレン誘導体としては、ポリアルキレングリコールに官能基及び／又は置換基を導入した化合物、有機化合物にポリアルキレンオキシドを付加した化合物等が挙げられる。前記官能基及び置換基としては、アルキルエーテル、アルキルフェニルエーテル、フェニルエーテル、スチレン化フェニルエーテル、脂肪酸エステル、グリコールエステル、ポリグリセリルエーテル、ジグリセリルエーテル、糖エーテル、糖エステル等が挙げられる。
ポリオキシアルキレン誘導体としては、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル（例えば、第１工業製薬株式会社製、ノイゲン（登録商標）ＥＡシリーズ）；ポリオキシエチレンアルキルエーテル（例えば、花王株式会社製、エマルゲン（登録商標）シリーズ）；ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル（例えば、第１工業製薬株式会社製、エマルジット（登録商標）シリーズ）；ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル（例えば、第１工業製薬株式会社製、ソルゲン（登録商標）ＴＷシリーズ）；ポリオキシエチレン脂肪酸エステル（例えば、花王株式会社製、エマノーン（登録商標）シリーズ）；ポリオキシプロピレンソルビトール（例えば、日油株式会社製、ユニオール（登録商標）ＨＳ－１６００Ｄ）；ポリオキシエチレンジグリセリルエーテル（例えば、阪本薬品工業株式会社製、ＳＣ－Ｅシリーズ）、ポリオキシプロピレンジグリセリルエーテル（例えば、阪本薬品工業株式会社製、ＳＹ－ＤＰシリーズ）等のポリオキシアルキレンジグリセリルエーテル；ポリオキシエチレンポリグリセリルエーテル、ポリオキシプロピレンポリグリセリルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールエーテル（例えば、第１工業製薬株式会社製、エパン）等のポリオキシアルキレンポリグリセリルエーテル；ポリアルキレンオキシドを付加した化合物（例えば、エアープロダクツジャパン社製、サーフィノール（登録商標）４６５；日本乳化剤株式会社製、ＴＭＰシリーズ）などが挙げられる。
前記ビニルアルコールは、単体では安定な化合物として存在しない傾向があるため、ビニルアルコール重合体は、酢酸ビニルモノマー等のカルボン酸ビニルモノマーを重合してポリカルボン酸ビニルを得た後にこれをケン化（加水分解）して得られている。そのため、例えば、原料として酢酸ビニルモノマーを使用して得られたビニルアルコール重合体は、－ＯＣＯＣＨ３と、加水分解された－ＯＨとを分子中に官能基として有しており、－ＯＨとなっている割合がケン化度として定義される。つまり、ケン化度が１００％ではないビニルアルコール重合体は、実質的に酢酸ビニルとビニルアルコールとの共重合体のような構造を有している。また、ビニルアルコール重合体は、酢酸ビニルモノマー等のカルボン酸ビニルモノマーと、その他のビニル基含有モノマー（例えばエチレン、プロピレン、スチレン、塩化ビニル）とを共重合させた後、カルボン酸ビニルモノマーに由来する部分の全部又は一部をケン化したものであってもよい。このようなビニルアルコール重合体としては、具体的には、株式会社クラレ製ＰＶＡ－４０３、日本酢ビ・ポバール株式会社製ＪＣ－２５等が挙げられる。本明細書では、これらを総称して「ビニルアルコール重合体」と定義する。
ビニルアルコール重合体は、ビニルアルコールの単独重合体（すなわちケン化度１００％の重合体）の誘導体、ビニルアルコールモノマーと他のビニル基含有モノマー（例えばエチレン、プロピレン、スチレン、塩化ビニル、酢酸ビニル）との共重合体の誘導体等であってもよい。このような誘導体としては、水酸基の少なくとも一部がアミノ基、カルボキシル基、エステル基等で置換された化合物、水酸基の少なくとも一部が変性された化合物等が挙げられ、具体的には、反応型ポリビニルアルコール（例えば、日本合成化学工業株式会社製、ゴーセファイマー（登録商標）Ｚ）、カチオン化ポリビニルアルコール（例えば、日本合成化学工業株式会社製、ゴーセファイマー（登録商標）Ｋ）、アニオン化ポリビニルアルコール（例えば、日本合成化学工業株式会社製、ゴーセラン（登録商標）Ｌ、ゴーセナール（登録商標）Ｔ）、親水基変性ポリビニルアルコール（例えば、日本合成化学工業株式会社製、エコマティ（登録商標））等が挙げられる。
その他の水溶性の非イオン性化合物としては、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ポリエチレングリコールモノオレエート、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油等が挙げられる。
高分子化合物（Ｂ）の重量平均分子量は、下記の範囲が好ましい。高分子化合物（Ｂ）の重量平均分子量は、絶縁材料（酸化珪素等）を研磨するときに良好な平坦性が得られやすくなる傾向がある観点から、１００以上が好ましく、３００以上がより好ましく、５００以上が更に好ましい。高分子化合物（Ｂ）の重量平均分子量は、絶縁材料（酸化珪素等）を研磨するときに良好な研磨速度が得られやすくなる傾向がある観点から、１００００以下が好ましく、７０００以下がより好ましく、５０００以下が更に好ましい。これらの観点から、高分子化合物（Ｂ）の重量平均分子量は、１００～１００００が好ましく、３００～７０００がより好ましく、５００～５０００が更に好ましい。
高分子化合物（Ｂ）の含有量は、研磨液の全質量を基準として下記の範囲が好ましい。高分子化合物（Ｂ）の含有量は、ストッパ材料の研磨の抑制効果が充分に確保されやすい観点から、０．００５質量％以上が好ましく、０．０１質量％以上がより好ましく、０．０１５質量％以上が更に好ましく、０．０２質量％以上が特に好ましく、０．０３質量％以上が極めて好ましく、０．０４質量％以上が非常に好ましい。高分子化合物（Ｂ）の含有量は、絶縁材料の充分な研磨速度が確保されやすい観点から、２質量％以下が好ましく、１．５質量％以下がより好ましく、１質量％以下が更に好ましく、０．５質量％以下が特に好ましく、０．１質量％以下が極めて好ましく、０．０５質量％以下が非常に好ましい。これらの観点から、高分子化合物（Ｂ）の含有量は、０．００５～２質量％が好ましく、０．０１～１．５質量％がより好ましく、０．０１５～１質量％が更に好ましく、０．０２～０．５質量％が特に好ましく、０．０３～０．１質量％が極めて好ましく、０．０４～０．０５質量％が非常に好ましい。
［ｐＨ調整剤］
本実施形態に係る研磨液は、ｐＨ調整剤（第１の含窒素化合物、第２の含窒素化合物、高分子化合物（Ａ）又は高分子化合物（Ｂ）に該当する化合物を除く）を含有することができる。ｐＨ調整剤により所望のｐＨに調整することができる。ｐＨ調整剤としては、特に制限はないが、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の塩基性化合物；有機酸成分、無機酸成分等の酸成分が挙げられる。無機酸成分としては、硝酸、硫酸、塩酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。ｐＨ調整剤は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。研磨液が半導体研磨に使用される場合には、アンモニア又は酸成分を好適に使用することができる。
ｐＨ調整剤としては、絶縁材料の良好な研磨速度が得られやすい観点から、塩基性化合物が好ましく、アンモニアがより好ましい。塩基性化合物は凹み欠陥の原因になり得ることから、塩基性化合物の含有量はできるだけ少ないことが好ましい。塩基性化合物の含有量は、欠陥の発生を更に抑制する観点から、研磨液の全量を基準として、０．０４ｍｏｌ／ｋｇ以下が好ましく、０．０３５ｍｏｌ／ｋｇ以下がより好ましく、０．０３ｍｏｌ／ｋｇ以下が更に好ましい。塩基性化合物の含有量は、研磨液の全量を基準として、０．０１ｍｏｌ／ｋｇ以上であってよく、０．０１５ｍｏｌ／ｋｇ以上であってよい。
［その他の添加剤］
本実施形態に係る研磨液は、第１の含窒素化合物、第２の含窒素化合物、高分子化合物（Ａ）、高分子化合物（Ｂ）及びｐＨ調整剤とは別の添加剤を含有することができる。このような添加剤としては、水溶性高分子化合物等が挙げられる。研磨液を、スラリーと添加液とに分けて保管する場合、これらのその他の添加剤は、添加液に含まれることが好ましい。水溶性高分子化合物としては、アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、寒天、カードラン、プルラン等の多糖類などが挙げられる。これらの添加剤は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。これらの添加剤の含有量は、研磨液の全質量を基準として０．０１～５質量％が好ましい。
本実施形態に係る研磨液における酸化剤（例えば過酸化水素）の含有量は、０．１質量％未満、０．０７質量％未満、０．０５質量％未満、又は、０．０１質量％未満であってよい。本実施形態に係る研磨液は、酸化剤（例えば過酸化水素）を含有しなくてよい。本実施形態に係る研磨液は、芳香族カルボン酸を含有しなくてよい。本実施形態に係る研磨液におけるスルホン酸の含有量は、０．０１質量％未満であってよい。本実施形態に係る研磨液は、スルホン酸を含有しなくてよい。本実施形態に係る研磨液は、ジアジン化合物を含有しなくてよい。
（水）
水としては、特に制限されないが、脱イオン水、イオン交換水、超純水等が好ましい。水の含有量は、前記各成分の含有量の残部でよく、研磨液中に含有されていれば特に限定されない。なお、研磨液は、必要に応じて水以外の溶媒、例えばエタノール、アセトン等の極性溶媒を更に含有してもよい。
（ｐＨ）
本実施形態に係る研磨液のｐＨは、絶縁材料の優れた研磨速度が得られやすい観点、及び、砥粒の充分な保管安定性が得られやすく、砥粒の凝集等の発生を抑制しやすい観点から、３．０以上が好ましく、３．５以上がより好ましく、３．５を超えることが更に好ましく、４．０以上が特に好ましく、４．０を超えることが極めて好ましく、４．５以上が非常に好ましく、５．０以上がより一層好ましく、５．５以上が更に好ましく、６．０以上が特に好ましく、６．０を超えることが極めて好ましい。本実施形態に係る研磨液のｐＨは、欠陥（凹み欠陥等）の発生を抑制しやすい観点、及び、研磨後の表面平坦性を確保しやすい（ディッシング等を抑制しやすい）観点から、８．０以下が好ましく、８．０未満がより好ましく、７．５以下が更に好ましく、７．０以下が特に好ましく、６．５以下が極めて好ましい。これらの観点から、本実施形態に係る研磨液のｐＨは、３．０～８．０が好ましく、３．５以上８．０未満がより好ましく、３．５を超え７．５以下が更に好ましく、４．０～７．５が特に好ましく、４．０を超え７．５以下が極めて好ましく、４．５～７．０が非常に好ましく、５．０～６．５がより一層好ましく、５．５～６．５が更に好ましく、６．０～６．５が特に好ましく、６．０を超え６．５以下が極めて好ましい。研磨液のｐＨは、２５℃における研磨液のｐＨである。
研磨液のｐＨは、ｐＨメータ（例えば、横河電機株式会社製の商品名：Ｍｏｄｅｌ ＰＨ８１）を用いて測定することができる。例えば、標準緩衝液（フタル酸塩ｐＨ緩衝液、ｐＨ：４．０１（２５℃）、及び、中性リン酸塩ｐＨ緩衝液、ｐＨ：６．８６（２５℃））を用いて２点校正した後、電極を研磨液に入れ、２５℃で２分以上経過して安定した後の値をｐＨとして測定することができる。
＜研磨液の製造方法＞
本実施形態に係る研磨液の製造方法は、少なくとも、砥粒と、第１の含窒素化合物と、第２の含窒素化合物と、水と、を混合して研磨液を得る研磨液製造工程を備える。研磨液製造工程において、各成分が同時に混合されてもよく、各成分が順次混合されてもよい。本実施形態に係る研磨液の製造方法は、研磨液製造工程の前に、砥粒（例えば、セリウムを含む砥粒）を得る工程と、添加剤（例えば、高分子化合物（Ａ）及び／又は高分子化合物（Ｂ））を得る工程と、を備えていてもよい。
本実施形態に係る研磨液の製造方法は、砥粒を水中に分散させる分散工程を備えていてよい。分散工程は、例えば、砥粒と分散剤とを混合する工程である。この場合、分散剤は、スラリーを得る工程で添加されることが好ましい。すなわち、スラリーが分散剤を含むことが好ましい。分散工程では、例えば、砥粒と、分散剤と、水とを混合し、砥粒を水中に分散させてスラリーを得る。
＜研磨液セット＞
本実施形態に係る研磨液は、複数液式（例えば二液式）の研磨液セット（例えばＣＭＰ用研磨液セット）として、スラリー（第１の液）と添加液（第２の液）とを混合して前記研磨液となるように前記研磨液の構成成分がスラリーと添加液とに分けて保存されてもよい。スラリーは、例えば、少なくとも砥粒及び水を含む。添加液は、例えば、少なくとも添加剤（例えば、第１の含窒素化合物及び第２の含窒素化合物）並びに水を含む。ｐＨ調整剤は、スラリーに含まれる砥粒の電位の極性が変わらない限り、スラリーに含有させてもよい。前記研磨液の構成成分は、スラリー及び添加液の二液に分けて保存されてもよく、三液以上に分けて保存されてもよい。
前記研磨液セットにおいては、研磨直前又は研磨時に、スラリー及び添加液が混合されて研磨液が調製される。複数液式の研磨液セットは、水の含有量を減じたスラリー用貯蔵液及び添加液用貯蔵液として保存されると共に、研磨直前又は研磨時に水で希釈して用いられてもよい。
＜研磨方法＞
本実施形態に係る研磨方法は、本実施形態に係る研磨液、又は、本実施形態に係る研磨液セットにおけるスラリーと添加液とを混合して得られる研磨液を用いて被研磨面を研磨する研磨工程を備える。被研磨面は、例えば、シリコン材料を含むことができる。被研磨面は、ポリシリコン、アモルファスシリコン、及び、単結晶シリコンからなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでいてよく、アモルファスシリコンを含んでいてよい。
本実施形態に係る研磨方法は、例えば、シリコン材料を含む被研磨面を有する基体の研磨方法である。研磨工程は、シリコン材料（ストッパ材料）に対して絶縁材料を選択的に（優先的に）研磨する工程であってもよい。研磨工程は、シリコン材料（ポリシリコン、アモルファスシリコン等）に対して酸化珪素を選択的に（優先的に）研磨する工程であってもよい。研磨工程は、シリコン材料（ポリシリコン、アモルファスシリコン等）をストッパ材料として用いて酸化珪素を研磨する工程であってもよい。ストッパ材料としては、単結晶シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン等が挙げられる。
本実施形態に係る研磨方法は、シリコン材料を含む第１部材と、絶縁材料を含むと共に第１部材上に配置された第２部材と、を有する基体の研磨方法であってよい。研磨工程は、本実施形態に係る研磨液、又は、本実施形態に係る研磨液セットにおけるスラリーと添加液とを混合して得られる研磨液を用いて、第１部材が露出するまで第２部材を研磨する工程を有していてよい。研磨工程は、第１部材が露出した後に、本実施形態に係る研磨液、又は、本実施形態に係る研磨液セットにおけるスラリーと添加液とを混合して得られる研磨液を用いて、第１部材及び第２部材を研磨する工程を有していてよい。
絶縁材料としては、無機絶縁材料、有機絶縁材料等が挙げられる。無機絶縁材料としては、シリコン系絶縁材料等が挙げられる。シリコン系絶縁材料としては、酸化珪素、窒化珪素、フルオロシリケートグラス、オルガノシリケートグラス、水素化シルセスキオキサン等のシリカ系材料；シリコンカーバイド；シリコンナイトライド；炭素含有酸化珪素などが挙げられる。酸化珪素は、炭素含有酸化珪素、窒素含有酸化珪素、窒素炭素含有酸化珪素等であってもよい。有機絶縁材料としては、例えば、全芳香族系低誘電率絶縁材料が挙げられる。絶縁材料（酸化珪素等）は、リン、ホウ素等の元素がドープされていてもよい。
研磨工程は、本実施形態に係る研磨液を用いて、絶縁部材（絶縁材料を含有する部材）の少なくとも一部をＣＭＰによって除去してストッパを露出させる工程であってもよい。例えば、本実施形態に係る研磨方法は、表面に絶縁部材を有する基体を研磨する研磨方法であってもよい。本実施形態に係る研磨方法は、例えば、基体準備工程と基体配置工程と研磨工程とを備えている。基体準備工程では、例えば、ストッパと、ストッパ上に配置された絶縁部材と、を有する基体を用意する。基体配置工程では、例えば、絶縁部材が研磨パッドに対向するように基体を配置する。研磨工程では、例えば、絶縁部材の少なくとも一部を除去する。研磨工程では、例えば、絶縁部材を有する基体の当該絶縁部材を研磨定盤の研磨パッドに押圧した状態で、研磨パッドと絶縁部材との間に研磨液を供給して、基体と研磨定盤とを相対的に動かして絶縁部材の少なくとも一部を研磨して除去する。絶縁部材の形状は、特に限定されず、例えば膜状（絶縁膜）である。ストッパの形状は、特に限定されず、例えば膜状（ストッパ膜：例えば、ポリシリコン膜又はアモルファスシリコン膜）である。
基体としては、例えば、半導体素子製造に係る基板（回路素子及び配線パターンが形成された段階の半導体基板、回路素子が形成された段階の半導体基板等）上に絶縁部材が形成された基体が挙げられる。
本実施形態に係る研磨液を用いて、半導体基板上に形成された絶縁材料を研磨することによって、絶縁材料の表面の凹凸を解消し、基体の全面にわたって平滑な面を得ることができる。本実施形態に係る研磨方法は、例えば、層間絶縁膜、ＢＰＳＧ膜等の平坦化工程、ＳＴＩ形成工程などに使用できる。
図２は、研磨方法の一例を示す模式断面図である。まず、図２（Ａ）に示すように、凹部（トレンチ部）及び凸部(アクティブ部)により構成される凹凸が表面に形成されたウエハ１と、ウエハ１の凸部上に形成されたストッパ（例えば、ポリシリコン膜又はアモルファスシリコン膜）２と、ウエハ１の表面の凹凸を埋めるようにウエハ１及びストッパ２上に形成された絶縁部材（例えば、酸化珪素膜）３と、を備える基体１００を準備する。絶縁部材３は、例えば、プラズマＴＥＯＳ法等によって堆積して形成することができる。
そして、本実施形態に係る研磨液を用いて、ウエハ１の凸部上のストッパ２が露出するまで絶縁部材３を研磨して除去することにより、図２（Ｂ）に示すように基体２００を得る。研磨終了後の基体２００においては、トレンチ部の深さ４からトレンチ部内の絶縁部材３の厚さ５を引いた値であるディッシング量６が小さいことが好ましい。また、基体２００では、ストッパ２の凹み欠陥の数が少ないことが好ましい。
研磨装置としては、例えば、ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ社製の研磨装置（商品名：Ｍｉｒｒａ－３４００、Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ ＬＫ）、及び、株式会社荏原製作所製の研磨装置（商品名：Ｆ－ＲＥＸ３００）が挙げられる。
研磨パッドとしては、一般的な不織布、発泡体、非発泡体等が使用できる。研磨パッドの材質としては、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリエステル、アクリル－エステル共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ４－メチルペンテン、セルロース、セルロースエステル、ポリアミド（例えば、ナイロン（商標名）及びアラミド）、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリシロキサン共重合体、オキシラン化合物、フェノール樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂等の樹脂が使用できる。研磨パッドの材質としては、特に、更に優れた研磨速度及び平坦性を得る観点から、発泡ポリウレタン及び非発泡ポリウレタンが好ましい。研磨パッドには、研磨液がたまるような溝加工が施されていてもよい。
研磨条件に制限はないが、研磨定盤の回転速度は、基体が飛び出さないように２００ｍｉｎ－１（ｒｐｍ）以下が好ましく、基体にかける研磨圧力（加工荷重）は、研磨傷が発生することを充分に抑制する観点から、１００ｋＰａ以下が好ましい。研磨している間、ポンプ等で連続的に研磨液を研磨パッドに供給することが好ましい。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨液で覆われていることが好ましい。
研磨終了後の基体は、基体を流水中でよく洗浄して、基体に付着した粒子を除去することが好ましい。洗浄には、純水以外に希フッ酸又はアンモニア水を用いてもよく、洗浄効率を高めるためにブラシを用いてもよい。また、洗浄後は、基体に付着した水滴を、スピンドライヤ等を用いて払い落としてから基体を乾燥させることが好ましい。
本実施形態に係る研磨方法において研磨される基体としては、例えば、ダイオード、トランジスタ、化合物半導体、サーミスタ、バリスタ、サイリスタ等の個別半導体；ＤＲＡＭ（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー）、ＳＲＡＭ（スタティック・ランダム・アクセス・メモリー）、ＥＰＲＯＭ（イレイザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリー）、マスクＲＯＭ（マスク・リード・オンリー・メモリー）、ＥＥＰＲＯＭ（エレクトリカル・イレイザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリー）、フラッシュメモリー等の記憶素子；マイクロプロセッサー、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ等の理論回路素子；ＭＭＩＣ（モノリシック・マイクロウェーブ集積回路）に代表される化合物半導体等の集積回路素子；混成集積回路（ハイブリッドＩＣ）、発光ダイオード、電荷結合素子等の光電変換素子などを有する基体を適用することができる。
本実施形態に係る研磨液は、上述した実施形態で述べたような、半導体基板上に形成された絶縁部材等の研磨に限られず、所定の配線を有する配線板に形成された酸化珪素、ガラス、窒化珪素等の無機絶縁材料；Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔａ、ＴａＮ等を主として含有する材料の研磨に適用することができる。
本実施形態に係る研磨方法で研磨された基体を備える電子部品としては、種々のものが挙げられる。電子部品としては、半導体素子だけでなく、フォトマスク・レンズ・プリズム等の光学ガラス；ＩＴＯ等の無機導電膜；ガラス及び結晶質材料で構成される光集積回路；光スイッチング素子；光導波路；光ファイバーの端面；シンチレータ等の光学用単結晶；固体レーザ単結晶；青色レーザＬＥＤ用サファイヤ基板；ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｓ等の半導体単結晶；磁気ディスク用ガラス基板；磁気ヘッドなどが挙げられる。これらの電子部品では、本実施形態に係る研磨液によって各層を研磨することにより、高集積化が図られると共に、優れた特性を発揮することができる。
＜欠陥抑制方法＞
本実施形態に係る欠陥抑制方法は、ストッパ材料を含む被研磨面の研磨において欠陥が生じることを抑制する欠陥抑制方法である。本実施形態に係る欠陥抑制方法は、本実施形態に係る研磨液、又は、本実施形態に係る研磨液セットにおけるスラリーと添加液とを混合して得られる研磨液を用いて被研磨面を研磨する研磨工程を備える。本実施形態に係る欠陥抑制方法では、欠陥抑制剤として作用する第１の含窒素化合物及び第２の含窒素化合物を用いることにより、ストッパ材料を含む被研磨面の研磨において欠陥が生じることを抑制することが可能であり、特に、化学的作用に基づき欠陥が生じることを抑制することができる。本実施形態に係る欠陥抑制方法は、例えば、研磨工程の後に、被研磨面に生じた欠陥を観察する観察工程を更に備えている。ストッパ材料は、ポリシリコン、アモルファスシリコン、及び、単結晶シリコンからなる群より選ばれる少なくとも一種を含んでいてもよく、アモルファスシリコンを含んでいてもよい。
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
＜ＣＭＰ用研磨液の構成成分の準備＞
（砥粒：酸化セリウム粒子）
市販の炭酸セリウム水和物４０ｋｇをアルミナ製容器に入れ、８３０℃、空気中で２時間焼成することにより黄白色の粉末を２０ｋｇ得た。この粉末の相同定をＸ線回折法で行ったところ、酸化セリウムであることを確認した。得られた酸化セリウム粉末２０ｋｇを、ジェットミルを用いて乾式粉砕し、酸化セリウム粒子を含む酸化セリウム粉末を得た。
砥粒の平均粒径（Ｄ５０）を測定するため、Ｈｅ－Ｎｅレーザに対する測定時透過率（Ｈ）が６０～７０％になるように砥粒と水とを混合して測定サンプルを得た。レーザ回折式粒度分布計（株式会社堀場製作所製、商品名：ＬＡ－９２０、屈折率：１．９３、光源：Ｈｅ－Ｎｅレーザ、吸収０）で測定サンプルのＤ５０を測定したところ、Ｄ５０の値は１５０ｎｍであった。
（添加剤）
添加剤として下記の化合物を準備した。
［第１の含窒素化合物］
３－アミノピリジン、ピラジンアミド、ニコチンアミド及びベンゾトリアゾール
［第２の含窒素化合物］
ポリオキシエチレンラウリルアミン（ＨＬＢ値＝１３）、ポリオキシエチレンステアリルアミン（ＨＬＢ値＝１５）、ポリオキシエチレン牛脂アルキルアミン（ＨＬＢ値＝１７）、ポリオキシエチレンオレイルアミン（ＨＬＢ値＝９）及びポリオキシエチレンアルキルプロピレンジアミン（ＨＬＢ値＝１１）
［他の含窒素化合物］
ポリオキシエチレンラウリルアミン（ＨＬＢ値＝６）
［高分子化合物（Ａ）］
重量平均分子量２５００（ポリアクリル酸ナトリウム換算値）のポリアクリル酸
［高分子化合物（Ｂ）］
重量平均分子量１２００のポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールエーテル
［ｐＨ調整剤］
２５質量％のアンモニア水
＜ＣＭＰ用研磨液の作製＞
上述のとおり準備した構成成分を表１又は表２の含有量となるように水に分散又は溶解させてＣＭＰ用研磨液を得た。表中、ｐＨ調整剤の含有量は、水分を含まないアンモニアの含有量を示す。ＣＭＰ用研磨液のｐＨは、ｐＨ調整剤によって調整されており、横河電機株式会社製の商品名：Ｍｏｄｅｌ ＰＨ８１により測定した。
＜第２の含窒素化合物の液層分離＞
ＣＭＰ用研磨液を目視にて確認することにより、ＣＭＰ用研磨液における第２の含窒素化合物の液層分離の有無を確認した。表１及び表２に結果を示す。
＜欠陥評価＞
欠陥数のＣＭＰ評価用試験ウエハとして、アモルファスシリコン膜をシリコン基板上に有するウエハを準備した。
ＣＭＰ評価用試験ウエハの研磨には、研磨装置（ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ社製のＲｅｆｌｅｘｉｏｎ ＬＫ）を用いた。基体取り付け用の吸着パッドを貼り付けたホルダーにＣＭＰ評価用試験ウエハをセットした。研磨装置の研磨定盤に、多孔質ウレタン樹脂製の研磨パッド（ローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社製、型番ＩＣ１０１０）を貼り付けた。アモルファスシリコン膜が配置された面を下にして前記ホルダーを研磨定盤上に載せ、加工荷重を３．０ｐｓｉ（約２１ｋＰａ）に設定した。
前記研磨定盤上に前記ＣＭＰ用研磨液（比較例４及び５を除く）を２５０ｍＬ／ｍｉｎの速度で滴下しながら、研磨定盤とＣＭＰ評価用試験ウエハとをそれぞれ９３ｍｉｎ－１、８７ｍｉｎ－１で回転させ、１８０秒間研磨した。研磨後のウエハは純水でよく洗浄し、乾燥させた。
光学顕微鏡（オリンパス株式会社製、商品名：ＤＳＸ－５１０）を用いて、対物レンズ：２０倍、及び、拡大倍率：１．５倍の条件でアモルファスシリコン膜の中央部を５箇所観察し、凹み欠陥の数（凹み欠陥数）をカウントした。１視野の面積は０．５ｍｍ２であった。５箇所の平均値を欠陥数として取得し、欠陥数が０～４個を「Ａ」、５～９個を「Ｂ」、１０個以上を「Ｃ」と評価した。表１及び表２に結果を示す。表１及び表２から、実施例では、欠陥の発生を抑制できることが明らかになった。比較例４及び５については、第２の含窒素化合物の液層分離が確認されることからＣＭＰ用研磨液として好適でないため、欠陥評価を行わなかった。
Figure 0007180756000002
Figure 0007180756000003
１…ウエハ、２…ストッパ、３…絶縁部材、４…深さ、５…厚さ、６…ディッシング量、１００，２００…基体。

Claims (25)

  1. 砥粒と、第１の含窒素化合物と、第２の含窒素化合物と、水と、を含有し、
    前記第１の含窒素化合物が、（Ｉ）１個の窒素原子を環内に含む芳香環と、水酸基と、を有する化合物、（ＩＩ）１個の窒素原子を環内に含む芳香環と、窒素原子を含む官能基と、を有する化合物、（ＩＩＩ）２個の窒素原子を環内に含む６員環を有する化合物、（ＩＶ）ベンゼン環と、窒素原子を環内に含む環と、を有する化合物、及び、（Ｖ）窒素原子を含む２個以上の官能基が結合したベンゼン環を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含み、
    前記第２の含窒素化合物のＨＬＢ値が７以上である、研磨液。
  2. 前記第１の含窒素化合物が前記化合物（ＩＩ）を含む、請求項１に記載の研磨液。
  3. 前記第１の含窒素化合物が前記化合物（ＩＩＩ）を含む、請求項１又は２に記載の研磨液。
  4. 前記第１の含窒素化合物がニコチンアミドを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の研磨液。
  5. 前記第１の含窒素化合物がアミノピリジンを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の研磨液。
  6. 前記第１の含窒素化合物がピラジンアミドを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の研磨液。
  7. 前記第２の含窒素化合物が、下記一般式（Ｘ）で示される化合物を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の研磨液。
    Figure 0007180756000004
    ［式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、ポリオキシアルキレン基、又は、置換基を有してよい炭化水素基を示す。］
  8. 前記第２の含窒素化合物が、前記一般式（Ｘ）においてＲ１、Ｒ２及びＲ３のうちの１つ又は２つがポリオキシエチレン基である化合物を含む、請求項７に記載の研磨液。
  9. 前記第２の含窒素化合物が、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ポリオキシエチレンステアリルアミン、ポリオキシエチレン牛脂アルキルアミン、及び、ポリオキシエチレンアルキルプロピレンジアミンからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の研磨液。
  10. 前記第２の含窒素化合物のＨＬＢ値が１７～２０である、請求項１～９のいずれか一項に記載の研磨液。
  11. カルボン酸基及びカルボン酸塩基からなる群より選ばれる少なくとも一種を有する高分子化合物（Ａ）を更に含有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の研磨液。
  12. 非イオン性の高分子化合物（Ｂ）を更に含有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載の研磨液。
  13. 塩基性化合物を更に含有する、請求項１～１２のいずれか一項に記載の研磨液。
  14. 前記塩基性化合物の含有量が０．０４ｍｏｌ／ｋｇ以下である、請求項１３に記載の研磨液。
  15. 前記砥粒がセリウム化合物を含む、請求項１～１４のいずれか一項に記載の研磨液。
  16. 前記砥粒が酸化セリウムを含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載の研磨液。
  17. 前記砥粒における酸化セリウムの含有量が、前記砥粒の全体を基準として７０質量％以上である、請求項１６に記載の研磨液。
  18. 前記砥粒の含有量が０．０１～２０質量％である、請求項１～１７のいずれか一項に記載の研磨液。
  19. 前記砥粒の含有量が０．７～２０質量％である、請求項１～１８のいずれか一項に記載の研磨液。
  20. ｐＨが４．０を超える、請求項１～１９のいずれか一項に記載の研磨液。
  21. 請求項１～２０のいずれか一項に記載の研磨液の構成成分が第１の液と第２の液とに分けて保存され、
    前記第１の液が前記砥粒及び水を含み、
    前記第２の液が前記第１の含窒素化合物、前記第２の含窒素化合物及び水を含む、研磨液セット。
  22. 請求項１～２０のいずれか一項に記載の研磨液、又は、請求項２１に記載の研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて被研磨面を研磨する工程を備える、研磨方法。
  23. 前記被研磨面が、ポリシリコン、アモルファスシリコン、及び、単結晶シリコンからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項２２に記載の研磨方法。
  24. ストッパ材料を含む被研磨面の研磨において欠陥が生じることを抑制する欠陥抑制方法であって、
    請求項１～２０のいずれか一項に記載の研磨液、又は、請求項２１に記載の研磨液セットにおける前記第１の液と前記第２の液とを混合して得られる研磨液を用いて被研磨面を研磨する工程を備える、欠陥抑制方法。
  25. 前記ストッパ材料が、ポリシリコン、アモルファスシリコン、及び、単結晶シリコンからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項２４に記載の欠陥抑制方法。
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