KR20200093577A - 연마 조성물 - Google Patents

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Abstract

연마 조성물은, 구리 또는 구리합금과 수지를 연마하는 연마 조성물로서, 알루미나 연마입자와, 글리신과, 음이온 계면활성제와, 물을 포함한다.

Description

연마 조성물
본원은, 일본특허출원 제2017-250013호의 우선권을 주장하고, 인용에 의해 본원 명세서의 기재에 포함된다.
본 발명은, 연마 조성물에 관한 것이다.
최근, 프린트 기판, 모듈 기판, 패키지 기판 등의 소형화 및 고집적화에 수반하여, 배선의 미세화 및 고밀도화가 진행되고 있다. 이 배선은, 층층이 겹쳐져 요철이 형성되므로, 연마에 의해 이 요철을 제거하고, 평탄하게 할 필요가 있다.
종래, 프린트 기판 등에서는, 수지로 이루어지는 절연 기판 상에 구리 또는 구리합금으로 이루어지는 배선을 적층시킴으로써 도전층을 형성한다. 구리 또는 구리합금을 연마하는 연마 조성물로서는, 예를 들면, 콜로이달 실리카 등의 연마입자(砥粒)와, 구리 착화제와, 알킬벤젠술폰산 트리에탄올아민과, 물을 포함하는 연마 조성물이 알려져 있다(특허문헌 1).
일본공개특허 제2015-90922호 공보
최근에는, 구리 또는 구리합금을 연마할 때, 절연 기판을 구성하는 수지도 동시에 연마하고자 한다는 요망이 있다. 특히, 구리 또는 구리합금에 대하여, 고선택비로 수지를 연마하는 것이 기대되고 있다. 그러나, 구리 또는 구리합금과 수지를 동시에 연마하는 연마 조성물에 대하여, 지금까지 아무런 검토가 이루어져 있지 않았다.
본 발명은, 이와 같은 현상황을 감안하여 이루어진 것이며, 수지의 연마 속도에 대한 구리 또는 구리합금의 연마 속도를 억제하고, 또한, 구리 또는 구리합금의 연마 후의 표면거칠기를 저감할 수 있는 연마 조성물을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은, 알루미나 연마입자, 글리신, 음이온 계면활성제 및 물을 포함하는 연마 조성물을 사용하여 구리 또는 구리합금과 수지를 동시에 연마함으로써, 수지의 연마 속도에 대한 구리 또는 구리합금의 연마 속도를 억제하고, 또한, 구리 또는 구리합금의 연마 후의 표면거칠기를 저감할 수 있는 것을 찾아냈다. 본 발명의 요지는, 하기와 같다.
본 발명에 관한 연마 조성물은, 구리 또는 구리합금과 수지를 연마하는 연마 조성물로서, 알루미나 연마입자와, 글리신과, 음이온 계면활성제와, 물을 포함한다.
본 발명에 관한 연마 조성물은, 상기 글리신의 함유량이 0.3 질량% 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 연마 조성물은, 상기 음이온 계면활성제가, 알킬벤젠술폰산인 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 연마 조성물은, pH가 7.0 이상 11.0 이하인 것이 바람직하다.
[도 1] 각 실시예 및 비교예의 연마 조성물을 사용하여 폴리이미드 및 구리를 연마했을 때의 연마 속도, 및 구리를 연마한 후의 표면거칠기를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관한 연마 조성물에 대하여 설명한다.
<연마 조성물>
본 발명의 실시형태에 관한 연마 조성물은, 알루미나 연마입자, 글리신, 음이온 계면활성제 및 물을 포함한다.
(알루미나 연마입자)
본 실시형태에 관한 연마 조성물은, 알루미나 연마입자를 함유한다. 상기 알루미나 연마입자로서는, 특별히 한정되지 않고, 공지의 각종 알루미나 입자 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 이와 같은 공지의 알루미나 입자로서는, 예를 들면, α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나, η-알루미나, κ-알루미나, χ-알루미나 등을 들 수 있다. 또한, 제조법에 의한 분류에 기초하여, 흄드 알루미나로 칭해지는 알루미나(전형적으로는 알루미나염을 고온 소성할 때 생산되는 알루미나 미립자), 콜로이달 알루미나 또는 알루미나 졸로 칭해지는 알루미나(예를 들면 베마이트 등의 알루미나 수화물)도, 상기 공지의 알루미나 입자의 예에 포함된다. 이들 알루미나 입자는 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
상기 연마 조성물에서의, 상기 알루미나 연마입자의 함유량은, 0.3 질량% 이상인 것이 바람직하고, 5.0 질량% 이하인 것이 바람직하다. 상기 알루미나 연마입자의 함유량이 상기 범위이면, 높은 연마성을 유지하면서, 보존 안정성의 저하를 억제할 수 있다. 상기 알루미나 연마입자의 함유량은, 1.0 질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 3.0 질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 그리고, 상기 알루미나 연마입자가 2종 이상 포함되는 경우, 상기 알루미나 연마입자의 함유량은, 상기 알루미나 연마입자의 합계 함유량으로 한다.
본 실시형태에 관한 연마 조성물에서는, 연마입자가 알루미나 연마입자인 것에 의하여, 후술하는 음이온 계면활성제가 이 알루미나 연마입자 표면에 흡착하고, 클러스터를 형성한다. 그 결과, 상기 알루미나 연마입자의 분산성을 향상시켜, 상기 알루미나 연마입자의 침강을 방지할 수 있으므로, 연마 조성물을 연마 패드 상에 균일하게 공급할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 관한 연마 조성물에서는, 연마입자가 알루미나 연마입자인 것에 의하여, 형성된 상기 클러스터의 입자 직경이 상기 알루미나 연마입자의 입자 직경보다 커진다. 이에 의해, 수지의 연마 속도를 향상시킬 수 있다.
(글리신)
본 실시형태에 관한 연마 조성물은 글리신을 함유한다. 상기 연마 조성물은 글리신을 포함함으로써, 구리 또는 구리합금의 연마 후의 표면거칠기를 저감할 수 있다.
상기 연마 조성물에서의, 상기 글리신의 함유량은 0.3 질량% 이상인 것이 바람직하고, 15.0 질량% 이하인 것이 바람직하다. 상기 글리신의 함유량이 상기 범위이면, 구리 또는 구리합금의 연마 후의 표면거칠기를 보다 저감할 수 있다. 상기 글리신의 함유량은 0.4 질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 5.0 질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
(음이온 계면활성제)
본 실시형태에 관한 연마 조성물은, 음이온 계면활성제를 함유한다. 상기 음이온 계면활성제로서는, 예를 들면 폴리아크릴산, 알킬벤젠술폰산, 알칸술폰산 및 α-올레핀술폰산, 및 이들의 염 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 알킬벤젠술폰산 또는 그의 염인 것이 바람직하다. 그리고, 이들의 음이온 계면활성제는 단독으로 사용해도 되도, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
상기 알킬벤젠술폰산으로서는, 예를 들면, C6부터 C20의 알킬벤젠술폰산을 들 수 있고, 구체적으로는, 데실벤젠술폰산, 운데실벤젠술폰산, 도데실벤젠술폰산, 트리데실벤젠술폰산, 테트라데실벤젠술폰산 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 구리 또는 구리합금의 표면으로의 흡착 속도 및 연마의 용이성의 관점에서, 도데실벤젠술폰산인 것이 바람직하다. 또한, 알킬벤젠술폰산염으로서는, 예를 들면, 알킬벤젠술폰산 나트륨, 알킬벤젠술폰산 트리에탄올아민 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 관한 연마 조성물은, 음이온 계면활성제를 포함한다. 이에 의해, 상기 음이온 계면활성제가, 연마 시에, 구리 또는 구리합금의 표면에 흡착하여, 상기 구리 또는 구리합금을 보호한다. 그 결과, 수지의 연마 속도에 대한 상기 구리 또는 구리합금의 연마 속도를 억제할 수 있다. 또한, 상기 연마 조성물에 있어서, 음이온 계면활성제는, 전술한 알루미나 연마입자 표면에 흡착함으로써 클러스터를 형성하고, 상기 알루미나 연마입자의 분산성을 향상시킨다. 이에 의해, 상기 알루미나 연마입자의 침강을 방지할 수 있으므로, 연마 조성물을 연마 패드 상에 균일하게 공급할 수 있다. 또한, 형성된 상기 클러스터의 입자 직경은, 상기 알루미나 연마입자의 입자 직경보다 커진다. 이로써, 수지의 연마 속도를 향상시킬 수 있다.
상기 연마 조성물에서의, 상기 음이온 계면활성제의 함유량은 0.3 질량% 이상인 것이 바람직하고, 3.0 질량% 이하인 것이 바람직하다. 상기 음이온 계면활성제의 함유량이 상기 범위이면, 수지의 연마 속도에 대한 구리 또는 구리합금의 연마 속도를 보다 억제할 수 있다. 상기 음이온 계면활성제의 함유량은 0.5 질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 1.5 질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 그리고, 상기 음이온 계면활성제가 2종 이상 포함되는 경우, 상기 음이온 계면활성제의 함유량은 상기 음이온 계면활성제의 합계 함유량으로 한다.
(물)
본 실시형태에 관한 연마 조성물은, 알루미나 연마입자, 글리신 및 음이온 계면활성제가 물에 용해 또는 현탁되어 있다. 상기 물은, 알루미나 연마입자, 글리신 및 음이온 계면활성제의 각종 작용을 저해하지 않도록, 이온 교환수 등의 불순물이 적은 것을 이용하는 것이 바람직하다.
(소포제)
본 실시형태에 관한 연마 조성물은, 필요에 따라 소포제를 포함해도 된다. 이러한 구성에 의하여, 연마 조성물의 거품이 일어나는 것을 억제하고, 구리 또는 구리합금 및 수지를 보다 균일하게 연마할 수 있다. 상기 소포제로서는, 예를 들면 실리콘 에멀션, 비이온계 계면활성제 등을 들 수 있다. 상기 연마 조성물에서의, 상기 소포제의 함유량은, 0.05 질량% 이상인 것이 바람직하고, 0.3 질량% 이하인 것이 바람직하다.
(pH 조정제)
본 실시형태에 관한 연마 조성물은, pH가 7.0 이상 11.0 이하인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하여, 수지에 대한 기계적 연마력이 향상되고, 수지의 연마 속도를 향상시킬 수 있다. 한편, 구리 또는 구리합금에 대해서는, 상기 구리 또는 구리합금의 표면에 음이온 계면활성제가 흡착함으로써, 상기 구리 또는 구리합금의 연마 속도를 억제할 수 있다. pH를 상기 범위에 조정하기 위하여, 본 실시형태에 관한 연마 조성물은, 필요에 따라 pH 조정제를 포함해도 된다. 상기 pH 조정제로서는, 예를 들면, 유기산, 무기산 등의 산, 암모니아, KOH 등의 무기 염기, 수산화테트라메틸암모늄(TMAH) 등의 유기 염기 등을 들 수 있다.
그리고, 본 발명에 관한 연마 조성물은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 관한 연마 조성물은, 전술한 작용 효과에 한정되는 것도 아니다. 본 발명에 관한 연마 조성물은, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 각종 변경이 가능하다.
<연마 대상물>
본 실시형태에 관한 연마 조성물은, 구리 또는 구리합금과 수지를 연마한다. 상기 구리 또는 구리합금으로서는, 예를 들면, 구리, 주석-구리합금, 니켈-구리합금 등을 들 수 있다. 또한, 상기 수지로서는, 예를 들면 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 관한 연마 조성물로 연마하는 연마 대상물로서는, 구리 또는 구리합금과 수지를 포함하는 프린트 기판, 모듈 기판, 패키지 기판 등을 들 수 있다.
<실시예>
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 본 발명은, 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<연마 조성물의 조정>
표 1에 나타내는 조성(組成)의 실시예 및 비교예의 연마 조성물을 제작하였다. 각 성분의 상세를 이하에 나타낸다.
알루미나 연마입자: A9225(산고반(주) 제조)
글리신: 후소 가가쿠 고교(주) 제조
LAS: 도데실벤젠술폰산 트리에탄올아민(도호 가가쿠 고교(주) 제조)
실리콘계 소포제: 실리콘 에멀션(센카(주) 제조)
KOH: 도아 고세이(주) 제조
물: 이온 교환수
<pH의 측정>
각 실시예 및 각 비교예의 연마 조성물의 pH는, pH미터를 이용하여 측정하였다.
<연마 속도의 측정>
각 실시예 및 각 비교예의 연마 조성물을 사용하여, 하기 조건으로 피연마물을 연마하고, 연마 속도를 구하였다. 결과를 표 1 및 도 1에 나타낸다.
피연마물: 폴리이미드(실리콘 웨이퍼에 성막), 구리(실리콘 웨이퍼에 도금)
연마기: FREX((주) 에바라 세이사쿠쇼 제조)
연마압: 3psi
슬러리 유량: 300mL/min
플래튼(platen) 회전수/캐리어 회전수: 103rpm/97rpm
연마 시간: 1min
연마 패드: IC1000(닛타·하스(주) 제조)
<표면거칠기의 측정>
각 실시예 및 각 비교예의 연마 조성물을 사용하여 구리를 연마한 후, 비접촉 표면거칠기 측정기(Wyko NT9300, Veeco사 제조)를 이용하여, 구리의 표면거칠기 Ra를 측정하였다. 측정 결과를 표 1 및 도 1에 나타낸다.
<분산 안정성의 평가>
각 실시예 및 각 비교예의 연마 조성물 100ml를, 측면이 투명 또는 반투명인 플라스틱 용기에 나누어 충분히 교반한 후, 실온에서 10분간 정치(靜置)함으로써, 각 연마 조성물의 슬러리를 얻었다. 그리고, 각 슬러리를 육안으로 관찰하는 것에 의해, 분산 안정성의 평가를 행하였다. 평가 기준은 하기와 같다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
○: 연마입자가 용기 하부에 침강한 모양이 관찰되지 않음
×: 연마입자가 용기 하부에 침강하고 있는 모양이 관찰됨
[표 1]
Figure pct00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 요건을 모두 만족시키는 실시예 1∼7의 연마 조성물에서는, 폴리이미드 수지의 연마 속도에 대한 구리의 연마 속도를 억제하고, 또한, 구리의 연마 후의 표면거칠기를 저감할 수 있다. 또한, 실시예 1∼7의 연마 조성물에서는, 알루미나 연마입자의 분산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 글리신의 함유량이 0.3 질량% 이상인 실시예 3∼7의 연마 조성물은, 구리의 연마 후의 표면거칠기를 보다 저감할 수 있다.
한편, 비교예 1∼3의 연마 조성물은, 음이온 계면활성제를 함유하지 않으므로, 폴리이미드 수지의 연마 속도에 대한 구리의 연마 속도를 충분히 억제할 수 없다. 또한, 비교예 1의 연마 조성물은, 글리신을 함유하지 않으므로, 구리의 연마 후의 표면거칠기를 충분히 저감할 수 없다.

Claims (5)

  1. 구리 또는 구리합금과 수지를 연마하는 연마 조성물로서,
    알루미나 연마입자(砥粒),
    글리신,
    음이온 계면활성제, 및
    물
    을 포함하는, 연마 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 글리신의 함유량이 0.3 질량% 이상인, 연마 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 음이온 계면활성제가 알킬벤젠술폰산인, 연마 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    pH가 7.0 이상 11.0 이하인, 연마 조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    pH가 7.0 이상 11.0 이하인, 연마 조성물.
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