KR20230121601A - 연마용 조성물 및 이것을 사용한 연마 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 수지 및 필러를 포함하는 연마 대상물의 연마에 있어서, 높은 연마 속도를 유지하면서, 표면 조도(Ra)를 저감시키기 위한 수단을 제공한다. 본 발명의 연마용 조성물은, 알루미나 입자와, 콜로이달 실리카 입자와, 분산매를 포함하는, 수지 및 필러를 함유하는 연마 대상물의 연마에 사용되는 연마용 조성물이며, 상기 알루미나 입자의 평균 입자경은 2.8㎛ 미만이고, 상기 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경은 상기 알루미나 입자의 평균 입자경보다 작다.

Description

연마용 조성물 및 이것을 사용한 연마 방법
본 발명은, 연마용 조성물 및 이것을 사용한 연마 방법에 관한 것이다.
근년, LSI의 고집적화, 고성능화에 따라서 새로운 미세 가공 기술이 개발되고 있다. 화학 기계 연마(이하, 「CMP」라고도 약칭함)법도 그 중 하나이며, LSI 제조 공정, 특히 다층 배선 형성 공정에 있어서 빈번히 이용되는 기술이다.
또한, 이 CMP법은 수지의 표면의 연마에도 사용되고, CMP법을 적용함으로써, 표면의 결함이 적은 수지 제품을 얻을 수 있다. 이로부터, 수지를 포함하는 각종 재료의 연마 용도의 연마용 조성물로서, 다양한 검토가 이루어져 있다.
일본 특허 공개 제2016-183212호 공보에는, 고강성 및 고강도를 갖는 수지를 포함하는 연마 대상물의 연마 용도의 연마용 조성물이 개시되어 있다. 보다 구체적으로는, 일본 특허 공개 제2016-183212호 공보에는, 소정값 이상의 모스 경도 및 표면 산량을 갖는 지립과, 분산매를 포함하는 연마용 조성물에 의해, 고강성 및 고강도를 갖는 수지라도 높은 연마 속도로 연마할 수 있는 것이 개시되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 제2016-183212호 공보에는, 연마 속도의 관점에서, 지립으로서는 α-알루미나를 주성분으로 하는 것이 바람직한 것도 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2007-063442호 공보에는, 합성 수지제의 연마 대상물의 연마 용도의 연마용 조성물이 개시되어 있다. 보다 구체적으로는, 일본 특허 공개 제2007-063442호 공보에는, 특정 구조의 폴리우레탄계 고분자 계면 활성제를 포함하고, 소정의 점도 범위를 갖는 연마용 조성물을 사용함으로써, 합성 수지의 연마에 있어서의 연마용 조성물의 감소 및 연마 능력의 저하의 억제가 가능해지는 것이 개시되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 제2007-063442호 공보에는, 연마 속도의 관점에서, 연마용 조성물이 지립으로서 α-알루미나를 더 포함하는 것이 바람직한 것도 개시되어 있다.
그러나, 일본 특허 공개 제2016-183212호 공보 및 일본 특허 공개 제2007-063442호 공보에 기재된 기술에 의하면, 높은 연마 속도가 얻어지기는 하지만, 수지의 표면 조도(Ra)가 커진다는 배반의 문제가 있었다.
그래서 본 발명은, 수지를 포함하는 연마 대상물의 연마에 있어서, 높은 연마 속도를 유지하면서, 표면 조도(Ra)를 저감시키기 위한 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 본 발명자는, 특정 입자경의 알루미나 입자 및 상기 알루미나 입자보다 작은 콜로이달 실리카 입자를 지립으로서 조합하여 사용함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 상기 과제는 이하의 수단에 의해 해결될 수 있다.
알루미나 입자와, 콜로이달 실리카 입자와, 분산매를 포함하는, 수지 및 필러를 함유하는 연마 대상물의 연마에 사용되는 연마용 조성물이며, 상기 알루미나 입자의 평균 입자경은 2.8㎛ 미만이고, 상기 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경은 상기 알루미나 입자의 평균 입자경보다 작은, 연마용 조성물.
이하, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에만 한정되지 않고, 특허 청구 범위 내에서 각종 개변할 수 있다. 본 명세서의 전체에 걸쳐, 단수형의 표현은 특별히 언급하지 않는 한, 그 복수형의 개념도 포함한다고 이해되어야 한다. 따라서, 단수형의 관사(예를 들어, 영어의 경우에는 「a」, 「an」, 「the」 등)는 특별히 언급하지 않는 한, 그 복수형의 개념도 포함한다고 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에 있어서 사용되는 용어는, 특별히 언급하지 않는 한, 당해 분야에서 통상 사용되는 의미에서 사용된다고 이해되어야 한다. 따라서, 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서 중에서 사용되는 모든 전문 용어 및 과학 기술 용어는, 본 발명이 속하는 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 모순되는 경우, 본 명세서(정의를 포함함)가 우선한다.
본 명세서에 있어서, 범위를 나타내는 「X 내지 Y」는 X 및 Y를 포함하고, 「X 이상 Y 이하」를 의미한다. 특기하지 않는 한, 조작 및 물성 등의 측정은 실온(20℃ 이상 25℃ 이하의 범위)/상대 습도 40％RH 이상 50％RH 이하의 조건에서 측정한다.
<연마용 조성물>
본 발명의 일 형태는, 알루미나 입자와, 콜로이달 실리카 입자와, 분산매를 포함하는, 수지 및 필러를 함유하는 연마 대상물의 연마에 사용되는 연마용 조성물이며, 상기 알루미나 입자의 평균 입자경은 2.8㎛ 미만이고, 상기 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경은 상기 알루미나 입자의 평균 입자경보다 작은, 연마용 조성물에 관한 것이다. 상기와 같은 특정한 알루미나 입자 및 콜로이달 실리카 입자를 지립으로서 조합하여 사용함으로써, 수지 및 필러를 포함하는 연마 대상물의 연마에 있어서, 높은 연마 속도를 유지하면서, 표면 조도(Ra)를 저감시킬 수 있다. 이하, 본 발명에 관한 연마용 조성물에 포함되는 각 성분에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서는, 알루미나 입자를 「제1 지립」이라고, 콜로이달 실리카 입자를 「제2 지립」이라고도 칭한다.
[지립]
<알루미나 입자(제1 지립)>
본 발명에 관한 연마용 조성물은, 지립(제1 지립)으로서, 평균 입자경이 2.8㎛ 미만인 알루미나 입자를 포함한다. 지립은 연마 대상물을 기계적으로 연마하여, 연마 속도를 향상시킨다. 그리고, 알루미나 입자는 충분한 경도를 갖는 점에서, 연마 속도의 향상 효과, 특히 수지를 포함하는 각종 재료의 연마 속도의 향상 효과가 높다.
알루미나 입자의 평균 입자경(평균 2차 입자경)은 2.8㎛ 미만이다. 알루미나 입자의 평균 입자경이 2.8㎛ 이상이면, 연마 후의 연마 대상물의 표면이 과도하게 거칠어져버린다(하기 비교예 9, 10). 알루미나 입자의 평균 입자경은 바람직하게는 2.0㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 1.5㎛ 미만이고, 더욱 바람직하게는 1.2㎛ 미만이고, 특히 바람직하게는 0.8㎛ 미만이다. 알루미나 입자의 평균 입자경은 바람직하게는 0.1㎛ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.2㎛ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.2㎛ 초과이며, 특히 바람직하게는 0.3㎛ 이상이다. 상기 범위이면, 연마 속도의 향상 및 표면 조도의 저감을 보다 양호한 밸런스로 양립시킬 수 있다. 알루미나 입자의 평균 입자경의 바람직한 일례는 0.1㎛ 이상 2.0㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.2㎛ 이상 1.5㎛ 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.2㎛ 초과 1.2㎛ 미만이고, 특히 바람직하게는 0.3㎛ 이상 0.8㎛ 미만이다. 알루미나 입자의 평균 입자경(평균 2차 입자경)은 체적 기준의 입도 분포에 있어서 소입자경측으로부터의 적산 도수가 50％가 되는 입자경(D50)이다. 여기서, 알루미나 입자의 D50은 동적 광 산란법, 레이저 회절법, 레이저 산란법 또는 세공 전기 저항법 등에 의해 구해진다. 구체적으로는, 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 구해지는 값을 채용한다.
알루미나 입자는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 α-알루미나, γ-알루미나, δ-알루미나, θ-알루미나, η-알루미나 및 κ-알루미나에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 알루미나 입자 등을 들 수 있다.
알루미나 입자의 농도(함유량)는 특별히 제한되지 않지만, 연마용 조성물의 총 질량에 대하여 0.01질량％ 이상인 것이 바람직하고, 0.1질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.5질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 1질량％ 이상인 것이 특히 바람직하고, 1.5질량％ 이상인 것이 특히 바람직하다. 알루미나 입자의 농도가 커짐에 따라서, 연마 속도가 보다 향상된다. 또한, 알루미나 입자의 농도(함유량)는 연마용 조성물의 총 질량에 대하여 25질량％ 이하인 것이 바람직하고, 15질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 10질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 9질량％ 미만인 것이 보다 더욱 바람직하고, 8질량％ 이하인 것이 특히 바람직하다. 상기 범위이면, 표면 조도가 보다 작아져, 스크래치 등의 결함의 발생이 보다 감소된다. 알루미나 입자의 농도(함유량)의 바람직한 일례는, 연마용 조성물의 총 질량에 대하여 0.01질량％ 이상 25질량％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.1질량％ 이상 15질량％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.5질량％ 이상 10질량％ 이하이며, 특히 바람직하게는 1질량％ 이상 9질량％ 미만이고, 가장 바람직하게는 1.5질량％ 이상 8질량％ 이하이다. 상기 범위이면, 연마 속도의 향상 및 표면 조도의 저감을 보다 양호한 밸런스로 양립시킬 수 있다.
알루미나 입자는 공지된 제조 방법 (예를 들어, 일본 특허 공개 제2017-190267호 공보)을 적절히 참조함으로써 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 알루미나 입자는 시판품을 사용해도 상관없다.
또한, 알루미나 입자는 1종만을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 상관없다.
<콜로이달 실리카 입자(제2 지립)>
본 발명에 관한 연마용 조성물은, 지립(제2 지립)으로서, 알루미나 입자의 평균 입자경보다 작은 콜로이달 실리카 입자를 포함한다. 콜로이달 실리카 입자는 알루미나 입자에 비해 경도가 낮기 때문에, 표면 조도를 저감시킨다. 이렇게 연마 속도를 향상시키는 알루미나 입자와 표면 조도를 저감시키는 콜로이달 실리카 입자를 조합함으로써, 연마 속도의 향상 및 표면 조도의 저감이라는 트레이드오프의 관계에 있는 특성을 양호한 밸런스로 양립시킬 수 있다.
콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경(평균 2차 입자경)은 알루미나 입자의 평균 입자경(평균 2차 입자경)보다 작다. 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경이 알루미나 입자의 평균 입자경보다 크면, 표면 조도의 저감 효과가 얻기 어려워진다. 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경은 바람직하게는 0.20㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.20㎛ 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.15㎛ 이하이며, 특히 바람직하게는 0.10㎛ 미만이다. 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경은 바람직하게는 0.005㎛ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.02㎛ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.06㎛ 이상이며, 특히 바람직하게는 0.07㎛ 이상이다. 상기 범위이면, 연마 속도의 향상 및 표면 조도의 저감을 보다 양호한 밸런스로 양립시킬 수 있다. 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경의 바람직한 일례는, 0.005㎛ 이상 0.20㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.02㎛ 이상 0.20㎛ 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.06㎛ 이상 0.15㎛ 이하이며, 특히 바람직하게는 0.07㎛ 이상 0.10㎛ 미만이다. 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경(평균 2차 입자경)은, 체적 기준의 입도 분포에 있어서 소입자경측으로부터의 적산 도수가 50％가 되는 입자경(D50)이다. 여기서, 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경(D50)은 동적 광 산란법, 레이저 회절법, 레이저 산란법 또는 세공 전기 저항법 등에 의해 구해진다. 구체적으로는, 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 구해지는 값을 채용한다.
콜로이달 실리카 입자는 0.50 이상 1.00 이하의 스판값[(D90-D10)/D50]을 갖는 것이 바람직하고, 0.60 초과 1.00 이하의 스판값[(D90-D10)/D50]을 갖는 것이 보다 바람직하고, 0.80 초과 1.00 이하의 스판값[(D90-D10)/D50]을 갖는 것이 더욱 바람직하고, 0.85 이상 0.95 이하의 스판값[(D90-D10)/D50]을 갖는 것이 특히 바람직하다. 여기서, 스판값[(D90-D10)/D50]은 입자경 분포의 균일도를 나타내는 지표이며, 체적 기준의 입도 분포에 있어서 소입자경측으로부터의 적산 도수가 90％가 되는 입자경(D90)으로부터 체적 기준의 입도 분포에 있어서 소입자경측으로부터의 적산 도수가 10％가 되는 입자경(D10)을 뺀 값(D90-D10)을 체적 기준의 입도 분포에 있어서 소입자경측으로부터의 적산 도수가 50％가 되는 입자경(D50)으로 제산하여 소수점 셋째 자리까지 구하고, 소수점 셋째 자리를 반올림함으로써 구해진다[(D90-D10)/(D50)]. 또한, 체적 기준의 입도 분포는 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 구해진다. 스판값[(D90-D10)/D50]은 작을수록 입자경 분포가 샤프하고, 클수록 입자경 분포가 브로드한 것을 나타낸다.
또한, 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경(평균 2차 입자경)에 대한 알루미나 입자의 평균 입자경(평균 2차 입자경)의 비(알루미나 입자의 평균 입자경/콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경)는, 1을 초과한다. 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경(평균 2차 입자경)에 대한 알루미나 입자의 평균 입자경(평균 2차 입자경)의 비(알루미나 입자의 평균 입자경/콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경)는, 바람직하게는 1.1 이상이며, 보다 바람직하게는 1.5 초과이며, 더욱 바람직하게는 2.0 이상이며, 특히 바람직하게는 3.0 초과이다. 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경(평균 2차 입자경)에 대한 알루미나 입자의 평균 입자경(평균 2차 입자경)의 비(알루미나 입자의 평균 입자경/콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경)는, 바람직하게는 25.0 이하이며, 보다 바람직하게는 20.0 미만이고, 더욱 바람직하게는 15.0 미만이고, 특히 바람직하게는 5.0 미만이다. 상기 범위이면, 연마 속도의 향상 및 표면 조도의 저감을 보다 양호한 밸런스로 양립시킬 수 있다. 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경(평균 2차 입자경)에 대한 알루미나 입자의 평균 입자경(평균 2차 입자경)의 비(알루미나 입자의 평균 입자경/콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경)의 바람직한 일례는, 1.1 이상 25.0 이하이며, 보다 바람직하게는 1.5 초과 20.0 미만이고, 더욱 바람직하게는 2.0 이상 15.0 미만이고, 특히 바람직하게는 3.0 초과 5.0 미만이다.
콜로이달 실리카 입자의 농도(함유량)는 특별히 제한되지 않지만, 연마용 조성물의 총 질량에 대하여 0.5질량％ 이상인 것이 바람직하고, 1질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 1질량％ 초과인 것이 더욱 바람직하고, 2질량％ 이상인 것이 특히 바람직하고, 2.5질량％ 이상인 것이 특히 바람직하다. 콜로이달 실리카 입자의 농도가 커짐에 따라서, 연마 속도가 보다 향상된다. 또한, 콜로이달 실리카 입자의 농도(함유량)는 연마용 조성물의 총 질량에 대하여 20질량％ 이하인 것이 바람직하고, 15질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 10질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 10질량％ 미만인 것이 보다 더욱 바람직하고, 8질량％ 이하인 것이 특히 바람직하다. 상기 범위이면, 표면 조도가 보다 작아져, 스크래치 등의 결함의 발생이 보다 감소된다. 콜로이달 실리카 입자의 농도(함유량)의 바람직한 일례는, 연마용 조성물의 총 질량에 대하여 0.5질량％ 이상 20질량％ 이하인 것이 바람직하고, 1질량％ 이상 15질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 1질량％ 초과 10질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 2질량％ 이상 10질량％ 미만인 것이 특히 바람직하고, 2.5질량％ 이상 8질량％ 이하인 것이 특히 바람직하다. 상기 범위이면, 연마 속도의 향상 및 표면 조도의 저감을 보다 양호한 밸런스로 양립시킬 수 있다.
또한, 콜로이달 실리카 입자에 대한 알루미나 입자의 혼합 질량비(알루미나 입자의 농도(함유량)/콜로이달 실리카 입자의 농도(함유량))는, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 0.1 이상이며, 보다 바람직하게는 0.2 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.2 초과이며, 특히 바람직하게는 0.3 이상이다. 콜로이달 실리카 입자에 대한 알루미나 입자의 혼합 질량비(알루미나 입자의 농도(함유량)/콜로이달 실리카 입자의 농도(함유량))는, 바람직하게는 10.0 이하이며, 보다 바람직하게는 8.0 미만이고, 더욱 바람직하게는 5.0 이하이며, 특히 바람직하게는 5.0 미만이다. 상기 범위이면, 연마 속도의 향상 및 표면 조도의 저감을 보다 양호한 밸런스로 양립시킬 수 있다. 콜로이달 실리카 입자에 대한 알루미나 입자의 혼합 질량비(알루미나 입자의 농도(함유량)/콜로이달 실리카 입자의 농도(함유량))의 바람직한 일례는, 0.1 이상 10.0 이하이며, 보다 바람직하게는 0.2 이상 8.0 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.2 초과 5.0 이하이며, 특히 바람직하게는 0.3 이상 5.0 미만이다.
콜로이달 실리카 입자는 공지된 제조 방법을 적절히 참조함으로써 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 콜로이달 실리카 입자는 시판품을 사용해도 상관없다. 콜로이달 실리카의 제조 방법으로서는, 규산소다법, 알콕시드법, 졸겔법을 들 수 있고, 어느 제조 방법으로 제조된 콜로이달 실리카라도, 본 발명의 콜로이달 실리카로서 적합하게 사용된다.
일 실시 형태에 있어서, 원료 콜로이달 실리카는 규산소다법에 의해 얻어진 콜로이달 실리카이다. 규산소다법은, 전형적으로는 물 유리 등의 규산 알칼리 수용액을 이온 교환하여 얻은 활성 규산을 원재료로서 사용하고, 그것을 입자 성장시키는 방법이다.
일 실시 형태에 있어서, 원료 콜로이달 실리카는 알콕시드법에 의해 얻어진 콜로이달 실리카이다. 알콕시드법은 전형적으로는, 알콕시실란을 원재료로서 사용하고, 그것을 가수 분해 축합 반응하는 방법이다.
사용하는 콜로이달 실리카 입자의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 표면 수식한 콜로이달 실리카의 사용이 가능하다. 예를 들어, 콜로이달 실리카 입자는 양이온성기를 가져도 된다. 양이온성기를 갖는 콜로이달 실리카로서, 아미노기가 표면에 고정화된 콜로이달 실리카를 바람직하게 들 수 있다. 이러한 양이온성기를 갖는 콜로이달 실리카의 제조 방법으로서는, 일본 특허 공개 제2005-162533호 공보에 기재되어 있는 것과 같은, 아미노에틸트리메톡시실란, 아미노프로필트리메톡시실란, 아미노에틸트리에톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 아미노프로필디메틸에톡시실란, 아미노프로필메틸디에톡시실란, 아미노부틸트리에톡시실란 등의 아미노기를 갖는 실란 커플링제를 지립의 표면에 고정화하는 방법을 들 수 있다. 이에 의해, 아미노기가 표면에 고정화된 콜로이달 실리카(아미노기 수식 콜로이달 실리카)를 얻을 수 있다.
콜로이달 실리카 입자는 음이온성기를 가져도 된다. 음이온성기를 갖는 콜로이달 실리카로서, 카르복실산기, 술폰산기, 포스폰산기, 알루민산기 등의 음이온성기가 표면에 고정화된 콜로이달 실리카를 바람직하게 들 수 있다. 이러한 음이온성기를 갖는 콜로이달 실리카의 제조 방법으로서는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 말단에 음이온성기를 갖는 실란 커플링제와 콜로이달 실리카를 반응시키는 방법을 들 수 있다.
구체예로서, 술폰산기를 콜로이달 실리카에 고정화하는 것이면, 예를 들어 "Sulfonic acid-functionalized silica through of thiol groups", Chem. Commun. 246-247(2003)에 기재된 방법으로 행할 수 있다. 구체적으로는, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 등의 티올기를 갖는 실란 커플링제를 콜로이달 실리카에 커플링시킨 후에 과산화수소로 티올기를 산화함으로써, 술폰산기가 표면에 고정화된 콜로이달 실리카를 얻을 수 있다.
혹은, 카르복실산기를 콜로이달 실리카에 고정화하는 것이면, 예를 들어 "Novel Silane Coupling Agents Containing a Photolabile 2-Nitrobenzyl Ester for Introduction of a Carboxy Group on the Surface of Silica Gel", Chemistry Letters, 3, 228-229(2000)에 기재된 방법으로 행할 수 있다. 구체적으로는, 광반응성 2-니트로벤질에스테르를 포함하는 실란 커플링제를 콜로이달 실리카에 커플링시킨 후에 광 조사함으로써, 카르복실산기가 표면에 고정화된 콜로이달 실리카를 얻을 수 있다.
또한, 콜로이달 실리카 입자는 1종만을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 상관없다.
[분산매]
본 발명에 관한 연마용 조성물은 분산매를 포함한다. 분산매는 각 성분을 분산 또는 용해시킨다.
분산매는 물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 불순물에 의한 연마용 조성물의 다른 성분에의 영향을 방지하는 관점에서, 가능한 한 고순도의 물을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 이온 교환 수지로 불순물 이온을 제거한 후 필터를 통하여 이물을 제거한 순수나 초순수 또는 증류수가 바람직하다. 또한, 분산매로서, 연마용 조성물의 다른 성분의 분산성 등을 제어할 목적으로, 유기 용매 등을 더 포함해도 된다.
[pH 조정제]
본 발명의 일 실시 형태에 관한 연마용 조성물은, pH 조정제를 더 포함하는 것이 바람직하다. pH 조정제는 그 종류 및 첨가량을 선택함으로써 연마용 조성물의 pH의 조정에 기여할 수 있다.
pH 조정제는 pH 조정 기능을 갖는 화합물이면 특별히 제한되지 않고, 공지된 화합물을 사용할 수 있다. pH 조정제는 pH 조정 기능을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 산, 알칼리 등을 들 수 있다.
산으로서는, 무기산 또는 유기산 중 어느 것을 사용해도 된다. 무기산으로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 황산, 질산, 붕산, 탄산, 차아인산, 아인산 및 인산 등을 들 수 있다. 유기산으로서는, 특별히 제한되지 않지만, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 2-메틸부티르산, n-헥산산, 3,3-디메틸부티르산, 2-에틸부티르산, 4-메틸펜탄산, n-헵탄산, 2-메틸헥산산, n-옥탄산, 2-에틸헥산산, 벤조산, 글리콜산, 살리실산, 글리세린산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 말레산, 프탈산, 말산, 타르타르산, 시트르산 및 락트산 등의 카르복실산, 그리고 메탄술폰산, 에탄술폰산 및 이세티온산 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 유기산이 바람직하고, 말산, 시트르산, 말레산이 보다 바람직하다. 또한, 무기산을 사용하는 경우에는, 질산, 황산, 인산이 바람직하다.
알칼리로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 수산화칼륨 등의 알칼리 금속의 수산화물, 암모니아, 테트라메틸암모늄 및 테트라에틸암모늄 등의 제4급 암모늄염, 에틸렌디아민 및 피페라진 등의 아민 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 수산화칼륨, 암모니아가 바람직하다.
또한, pH 조정제는 단독으로도 또는 2종 이상 조합으로도 사용할 수 있다.
pH 조정제의 함유량은 특별히 제한되지 않고, pH값을 후술하는 바람직한 범위 내의 값으로 할 수 있는 양인 것이 바람직하다.
[다른 성분]
본 발명에 관한 연마용 조성물은, 본 발명의효과를 손상시키지 않는 범위에 있어서, 상기 이외의 지립, 킬레이트제, 증점제, 산화제, 분산제, 표면 보호제, 습윤제, 계면 활성제, 방식제(방청제), 방부제, 곰팡이 방지제 등의 공지된 성분이나, 후술하는 분산 안정화제를 더 함유해도 된다. 다른 성분의 함유량은 그 첨가 목적에 따라서 적절히 설정하면 된다. 여기서, 분산 안정화제로서는, 인산 및 그 축합물, 유기 인산, 포스폰산 그리고 유기 포스폰산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 인 함유 산을 포함한다. 본 명세서에 있어서, 「유기 인산」이란, 인산기(-OP(=O)(OH)2)를 적어도 하나 갖는 유기 화합물을 가리키고, 「유기 포스폰산」이란, 포스폰산기(-P(=O)(OH)2)를 적어도 하나 갖는 유기 화합물을 가리킨다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「인산 및 그 축합물 그리고 유기 인산」을 간단히 「인산계의 산」이라고도 칭하고, 「포스폰산 및 유기 포스폰산」을 간단히 「포스폰산계의 산」이라고도 칭한다. 이들 인 함유 산은 알루미나 입자의 제타 전위를 마이너스(-)로 개질하는(음전(陰轉)하는) 기능을 갖는다. 그리고, 제타 전위가 마이너스(-)로 된 알루미나 입자가 서로 정전 반발함으로써, 응집이 억제되어, 농축액의 재분산성을 향상시킬 수 있다.
인 함유 산으로서는, 구체적으로는 인산(오르토인산), 피로인산, 트리폴리인산, 테트라폴리인산, 헥사메타인산, 메틸애시드포스페이트, 에틸애시드포스페이트, 에틸글리콜애시드포스페이트, 이소프로필애시드포스페이트, 피트산(myo-이노시톨-1,2,3,4,5,6-6인산), 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산(HEDP), 니트릴로트리스(메틸렌포스폰산)(NTMP), 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산)(EDTMP), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산), 에탄-1,1-디포스폰산, 에탄-1,1,2-트리포스폰산, 에탄-1-히드록시-1,1-디포스폰산, 에탄히드록시-1,1,2-트리포스폰산, 에탄-1,2-디카르복시-1,2-디포스폰산, 메탄히드록시포스폰산 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 재분산성, 연마 속도 및 에칭 속도의 밸런스를 양호하게 하는 관점에서, 포스폰산계의 산이 바람직하고, 유기 포스폰산이 보다 바람직하고, 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산(HEDP), 니트릴로트리스(메틸렌포스폰산)(NTMP), 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산)(EDTMP)이 더욱 바람직하다. 또한, 인 함유 산은 1종만을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 상관없다.
[pH]
본 형태에 관한 연마용 조성물의 pH는, 1 이상 6 이하 또는 8 이상 12 이하인 것이 바람직하고, 1 초과 5 미만 또는 8 초과 11 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.5 이상 4 미만인 것이 특히 바람직하다. 상기 범위이면, 연마 속도의 향상 및 표면 조도의 저감을 보다 양호한 밸런스로 양립시킬 수 있다. 특히 연마용 조성물이 산성이면, 연마 속도를 보다 향상시킬 수 있다. 연마용 조성물의 pH는 후술하는 실시예에 기재된 측정 방법에 의해 구해진다.
[연마용 조성물의 제조 방법]
연마용 조성물의 제조 방법(조제 방법)은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 알루미나 입자와, 콜로이달 실리카 입자와, 분산매(바람직하게는 물)와, 필요에 따라서 다른 성분을, 교반 혼합하는 것을 포함하는 제조 방법이 적절히 채용될 수 있다. 또한, 알루미나 입자와, 콜로이달 실리카 입자, 분산매 및 다른 성분은, 상기 <연마용 조성물>의 항에서 설명한 것과 마찬가지이기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
각 성분을 혼합할 때의 온도는 특별히 제한되지 않지만, 10 내지 40℃가 바람직하고, 용해 속도를 높이기 위해 가열해도 된다. 또한, 혼합 시간도 특별히 제한되지 않는다.
[연마 대상물]
본 발명에 관한 연마용 조성물에 의해 연마되는 연마 대상물은, 수지 및 필러를 포함한다.
여기서, 수지로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 폴리(메트)아크릴산메틸, 메타크릴산메틸-아크릴산메틸 공중합체, 우레탄(메트)아크릴레이트 수지 등의 아크릴 수지; 에폭시 수지; 초고분자량 폴리에틸렌(UHPE) 등의 올레핀 수지; 페놀 수지; 폴리아미드 수지(PA); 폴리이미드 수지(PI); 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 불포화 폴리에스테르 수지 등의 폴리에스테르 수지; 폴리카르보네이트 수지(PC); 폴리페닐렌술피드 수지; 신디오택틱폴리스티렌(SPS) 등의 폴리스티렌 수지; 폴리노르보르넨 수지; 폴리벤조옥사졸(PBO); 폴리아세탈(POM); 변성 폴리페닐렌에테르(m-PPE); 비정질 폴리아릴레이트(PAR); 폴리술폰(PSF); 폴리에테르술폰(PES); 폴리페닐렌술피드(PPS); 폴리에테르에테르케톤(PEEK); 폴리에테르이미드(PEI); 불소 수지; 액정 폴리머(LCP) 등을 들 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 「(메트)아크릴산」이란, 아크릴산 또는 메타크릴산, 그리고 아크릴산 및 메타크릴산의 양쪽을 가리킨다. 마찬가지로, 본 명세서에 있어서 「(메트)아크릴레이트」란, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 그리고 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 양쪽을 가리킨다. 이들 중, 가공성의 관점에서, 수지는 환상의 분자 구조를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 바람직한 형태에서는, 수지는 환상의 분자 구조를 갖는다. 이러한 환상의 분자 구조를 갖는 수지로서는, 에폭시 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리페닐렌술피드 수지가 바람직하게 사용된다. 또한, 상기 수지는 단독으로도 또는 2종 이상 조합으로도 사용할 수 있다. 또한, 상기 수지는 경화제에 의해 경화된 것이어도 된다.
또한, 필러를 구성하는 재료로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 유리, 탄소, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 황산바륨, 황산마그네슘, 규산알루미늄, 산화티타늄, 알루미나, 산화아연, 실리카(이산화규소), 카올린, 탈크, 글래스 비즈, 세리사이트 활성 백토, 벤토나이트, 질화알루미늄, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 고무 등을 들 수 있다. 이들 중, 가공성의 관점에서, 유리, 실리카가 바람직하고, 실리카가 특히 바람직하다.
필러의 형상은 분말상, 구상, 섬유상, 바늘상 등을 들 수 있다. 이들 중, 가공성의 관점에서, 구상, 섬유상이 바람직하고, 구상이 보다 바람직하다. 필러의 크기는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 필러가 구상인 경우에는, 평균 입자경은, 예를 들어 0.01 내지 50㎛, 바람직하게는 1.0 내지 6.5㎛이다. 또한, 필러가 섬유상인 경우에는, 긴 직경은, 예를 들어 100 내지 300㎛, 바람직하게는 150 내지 250㎛이며, 짧은 직경은, 예를 들어 1 내지 30㎛, 바람직하게는 10 내지 20㎛이다.
상기 필러는 단독으로도 또는 2종 이상 조합으로도 사용할 수 있다.
또한, 연마 대상물은 연마면으로서, 수지 및 필러 이외에도, 이들과는 다른 재료를 포함하는 것이어도 된다. 이러한 재료로서, 예를 들어, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 탄탈(Ta), 질화탄탈(TaN), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 코발트(Co), 텅스텐(W), 질화 텅스텐(WN) 등을 들 수 있다.
연마 대상물은 수지 및 필러로부터 조제하거나, 또는 시판품을 사용하여 조제해도 된다. 시판품으로서는, 층간 절연 재료 「아지노모토 빌드업 필름」(ABF) GX13, GX92, GX-T31, GZ41(모두 아지노모토 파인테크노 가부시키가이샤); 폴리카르보네이트(PC) 수지 「팬라이트(등록 상표)」 유리 섬유 강화 그레이드(모두 데이진 가부시키가이샤); GF 강화 듀라파이드(등록 상표) PPS, GF·무기 필러 강화 듀라파이드(등록 상표) PPS(모두 폴리플라스틱스 가부시키가이샤) 등을 들 수 있다.
<연마 방법>
본 발명의 다른 일 형태는, 상기 연마용 조성물을 사용하여, 연마 대상물을 연마하는 공정을 갖는 연마 방법에 관한 것이다. 본 형태에 관한 연마 대상물의 바람직한 예는, [연마 대상물]의 설명에서 열거된 것과 마찬가지이다. 예를 들어, 연마면에 수지 및 필러를 포함하는 연마 대상물을 연마하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 관한 연마 방법의 바람직한 형태는, 상기 연마용 조성물을 사용하여, 수지 및 필러를 포함하는 연마 대상물을 연마하는 공정을 갖는다.
연마용 조성물을 사용하여 연마 대상물을 연마할 때에는, 통상적인 연마에 사용되는 장치나 조건을 사용하여 행할 수 있다. 일반적인 연마 장치로서는, 편면 연마 장치나 양면 연마 장치를 들 수 있다. 편면 연마 장치에서는, 일반적으로 캐리어라고 불리는 유지 도구를 사용하여 연마 대상물을 유지하고, 상방에서 연마용 조성물을 공급하면서, 연마 대상물의 편면에 연마 패드가 첩부된 정반을 압박하여 정반을 회전시킴으로써 연마 대상물의 편면을 연마한다. 양면 연마 장치에서는, 일반적으로 캐리어라고 불리는 유지 도구를 사용하여 연마 대상물을 유지하고, 상방에서 연마용 조성물을 공급하면서, 연마 대상물의 대향면에 연마 패드가 첩부된 정반을 압박하고, 그들을 상대 방향으로 회전시킴으로써 연마 대상물의 양면을 연마한다. 이 때, 연마 패드 및 연마용 조성물과, 연마 대상물의 마찰에 의한 물리적 작용과, 연마용 조성물이 연마 대상물에서 초래하는 화학적 작용에 의해 연마된다. 상기 연마 패드로서는, 부직포, 폴리우레탄, 스웨이드 등의 다공질체를 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 연마 패드에는, 연마액이 고이는 가공이 실시되어 있는 것이 바람직하다.
연마 조건으로서는, 예를 들어 연마 하중, 정반 회전수, 캐리어 회전수, 연마용 조성물의 유량, 연마 시간 등을 들 수 있다. 이들 연마 조건에 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 연마 하중(연마 압력)에 대해서는, 연마 대상물의 단위 면적당 0.1psi(0.69kPa) 이상 10psi(69kPa) 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5psi(3.5kPa) 이상 8.0psi(55kPa) 이하이며, 더욱 바람직하게는 1.0psi(6.9kPa) 이상 6.0psi(41kPa) 이하이다. 일반적으로 하중이 높아지면 높아질수록 지립에 의한 마찰력이 높아져, 기계적인 가공력이 향상되기 때문에 연마 속도가 상승한다. 이 범위라면, 충분한 연마 속도가 발휘되어, 하중에 의한 연마 대상물의 파손이나, 표면에 흠집 등의 결함이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 정반 회전수 및 캐리어 회전수는 10rpm(0.17s-1) 내지 500rpm(8.3s-1)인 것이 바람직하다. 연마용 조성물의 공급량은, 연마 대상물의 전체가 덮이는 공급량(유량)이면 되고, 연마 대상물의 크기 등의 조건에 따라서 조정하면 된다. 연마 패드에 연마용 조성물을 공급하는 방법도 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 펌프 등으로 연속적으로 공급하는 방법이 채용된다. 또한, 가공 시간은 원하는 가공 결과가 얻어지는 시간이면 특별히 제한되지 않지만, 높은 연마 속도에서 기인하여 보다 짧은 시간으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 추가의 다른 일 형태는, 상기 연마 방법으로 연마 대상물을 연마하는 공정을 갖는 연마 완료 연마 대상물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 형태에 관한 연마 대상물의 바람직한 예는, [연마 대상물]의 설명에서 열거된 것과 마찬가지이다. 바람직한 일례로서는, 상기 연마 방법에 의해, 수지 및 금속을 포함하는 연마 대상물을 연마하는 것을 포함하는, 전자 회로 기판의 제조 방법을 들 수 있다.
실시예
본 발명을, 이하의 실시예 및 비교예를 사용하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 발명의 기술적 범위가 이하의 실시예에만 제한되는 것은 아니다. 또한, 특기하지 않는 한, 「％」 및 「부」는, 각각 「질량％」 및 「질량부」를 의미한다.
<물성의 측정 방법>
[알루미나 입자의 평균 입자경]
알루미나 입자(제1 지립)에 대해서, 입자경 분포 측정 장치(마이크로트랙·벨 가부시키가이샤제, 마이크로트랙(Microtrac) 입도 분포 측정 장치 MT3300EX II)를 사용하여 측정을 행하고, 체적 기준의 입도 분포를 구하였다. 얻어진 입도 분포에 있어서, 소입자경측으로부터의 적산 도수가 50％가 되는 입자경을 알루미나 입자의 평균 입자경(D50)으로 하였다.
[콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경]
콜로이달 실리카 입자(제2 지립)에 대해서, 입자경 분포 측정 장치(마이크로트랙·벨 가부시키가이샤제, 나노 입자경 측정 장치 NANOTRAC WAVE II UPA-UT151)를 사용하여 측정을 행하고, 체적 기준의 입도 분포를 구하였다. 얻어진 입도 분포에 있어서, 소입자경측으로부터의 적산 도수가 50％가 되는 입자경을 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경(D50)으로 하였다.
[콜로이달 실리카 입자의 평균 긴 직경, 평균 짧은 직경, 애스펙트비]
콜로이달 실리카 입자(제2 지립)에 대해서, 주사형 전자 현미경(SEM)(가부시키가이샤 히타치 하이테크제 제품명: SU8000)으로 측정한 화상으로부터 랜덤으로 100개의 샘플을 선택하고, 각각 긴 직경 및 짧은 직경을 측정하여, 평균 긴 직경(㎛) 및 평균 짧은 직경(㎛)을 산출하였다. 계속해서, 얻어진 평균 긴 직경(㎛) 및 평균 짧은 직경(㎛)의 값을 사용하여, 평균 긴 직경을 평균 짧은 직경으로 제산하고, 콜로이달 실리카 입자의 애스펙트비(평균 긴 직경/평균 짧은 직경)를 산출하였다.
[pH]
연마용 조성물의 pH값은 pH 미터(가부시키가이샤 호리바 세이사꾸쇼제 형식 번호: LAQUA(등록 상표))에 의해 확인하였다.
[실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 14]
표 1에 기재된 제1 지립 및 제2 지립 또는 제1 지립, 그리고 물을, 표 1에 기재된 양으로 교반·혼합하여, 연마용 조성물을 조제하였다(혼합 온도: 약 25℃, 혼합 시간: 약 30분간). 또한, 실시예 1 내지 8 및 10 내지 14, 그리고 비교예 1 내지 14에서는, 30질량％ 말산 수용액을 사용하여 표 1에 기재된 pH로 조절하였다. 또한, 실시예 9에서는, 48질량％ 수산화칼륨 수용액을 사용하여 표 1에 기재된 pH로 조절하였다. 하기 표 1 중의 「알루미나」는 α-알루미나 입자이다.
또한, 하기 표 1에 있어서, 평균 입자경이 0.08㎛인 콜로이달 실리카 입자는, 규산소다법에 의해 제조되고, 평균 입자경(D50)이 0.08㎛이며, 스판값[(D90-D10)/D50]이 0.89였다. 평균 입자경이 0.02㎛인 콜로이달 실리카 입자는, 규산소다법에 의해 제조되고, 평균 입자경(D50)이 0.02㎛이며, 스판값[(D90-D10)/D50]이 0.55였다. 평균 입자경이 0.05㎛인 콜로이달 실리카 입자는, 규산소다법에 의해 제조되고, 평균 입자경(D50)이 0.05㎛이며, 스판값[(D90-D10)/D50]이 0.64였다. 평균 입자경이 0.2㎛인 콜로이달 실리카 입자는, 알콕시드법에 의해 제조되고, 평균 입자경(D50)이 0.2㎛이며, 스판값[(D90-D10)/D50]이 0.98이었다.
상기에서 얻어진 연마용 조성물에 대해서, 각각 하기 [연마 레이트(연마 속도) 1] 및 [표면 조도(Ra)]에 기재된 방법에 따라서, 연마 레이트 및 표면 조도(Ra)를 평가하였다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 또한, 하기 표 1에 있어서, 「혼합비」는 제2 지립에 대한 제1 지립의 혼합 질량비(제1 지립의 첨가량(질량％)/제2 지립의 첨가량(질량％))를 나타낸다. 또한, 「입자경비」는 제2 지립에 대한 제1 지립의 평균 입자경비(제1 지립의 평균 입자경(㎛)/제2 지립의 평균 입자경(㎛))를 나타낸다. 「상승률」은 하기 식에 기초하여 산출된 값이며, 등량의 알루미나만에 대한 연마 레이트의 상승률(％)을 나타낸다. 예를 들어, 실시예 1의 상승률은, 실시예 1의 연마용 조성물의 연마 레이트가 0.49이며, 등량의 알루미나만의 비교예 1의 연마용 조성물의 연마 레이트 0.14이기 때문에, 250(％)(=[(0.49-0.14)×100]/0.14)가 된다.
[수 1]
<평가>
[연마 레이트(연마 속도) 1]
연마 대상물로서, 에폭시 수지 및 필러(구상 실리카, 평균 입자경=1.0㎛)를 필러 함유량이 70질량％가 되도록 혼합한 것을 준비하였다(연마 대상물 1; 비중: 1.9g/cm3). 계속해서, 각 연마용 조성물을 사용하여, 하기 연마 장치 및 연마 조건에서 연마 대상물(기판)을 연마하고, 하기 (연마 속도 평가 방법)을 따라서 연마 대상물 1의 연마 레이트(연마 속도)를 평가하였다.
(연마 장치 및 연마 조건)
연마 장치: 소형 탁상 연마기(니혼 엔기스 가부시키가이샤제 EJ380IN)
정반 직경: 380[mm]
연마 패드: 경질 폴리우레탄제 패드(닛타·듀퐁 가부시키가이샤제 IC1010)
플래튼(정반) 회전 속도: 90[rpm]
헤드(캐리어) 회전 속도: 90[rpm]
연마 압력: 3.0[psi](210[g/cm2])
연마용 조성물의 유량: 20[ml/min]
연마 시간: 5[min].
(연마 속도 평가 방법)
1. 분석 천칭 XS205(메틀러·토레도 가부시키가이샤제)를 사용하여, 연마 전후의 연마 대상물의 질량을 측정하여, 이들의 차로부터, 연마 전후의 연마 대상물의 질량 변화량 ΔM[kg]을 산출하였다;
2. 연마 전후의 연마 대상물의 질량 변화량 ΔM[kg]을 연마 대상물의 비중(연마 대상이 되는 재료의 비중)으로 제산함으로써, 연마 전후의 연마 대상물의 체적 변화량 ΔV[m3]를 산출하였다;
3. 연마 전후의 연마 대상물의 체적 변화량 ΔV[m3]를 연마 대상물의 연마면 면적 S[m2]로 제산함으로써, 연마 전후의 연마 대상물의 두께 변화량 Δd[m]를 산출하였다;
4. 연마 전후의 연마 대상물의 두께 변화량 Δd[m]를 연마 시간 t[min]로 제산하고, 또한 단위를 [㎛/min]으로 환산하였다. 이 값을 연마 레이트 v[㎛/min]로 하였다. 또한, 연마 레이트는 높을수록 바람직하지만, 0.3㎛/min 이상이면, 허용할 수 있고, 0.45㎛/min 초과이면 바람직하다.
[표면 조도(Ra)]
상기 연마 속도의 평가에 사용한 연마 후의 연마 대상물(에폭시 수지)의 표면 조도 Ra를, 비접촉 표면 형상 측정기(레이저 현미경, VK-X200, 가부시키가이샤 키엔스제)를 사용하여 측정하였다. 또한, 표면 조도 Ra는 조도 곡선의 높이 방향의 진폭의 평균을 나타내는 파라미터이며, 일정 시야 내에서의 연마 대상물 표면의 높이의 산술 평균을 나타낸다. 비접촉 표면 형상 측정기에 의한 측정 범위(시야각)는 95㎛×72㎛로 하였다. 또한, 표면 조도(Ra)는 작을수록 바람직하지만, 100nm 미만이면 허용할 수 있고, 50nm 미만이면 바람직하다.
Figure pct00002
Figure pct00003
표 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 관한 연마용 조성물을 사용함으로써, 높은 연마 레이트(연마 속도)를 유지하면서, 표면 조도를 저감시킬 수 있는 것이 나타내졌다. 한편, 알루미나 입자만을 포함하는 비교예 1 내지 2, 7 내지 9의 연마용 조성물이나 콜로이달 실리카 입자만을 포함하는 비교예 11 내지 14의 연마용 조성물을 사용한 경우에는, 연마 레이트(연마 속도) 및 표면 조도 중 적어도 한쪽이 떨어지는 결과가 되었다. 또한, 지립의 크기(평균 입자경)는 본 발명에 관한 구성을 충족시키지만, 지립의 조합이 본 발명으로부터 벗어나는 비교예 3 내지 6 및 14의 연마용 조성물을 사용한 경우에도, 연마 레이트(연마 속도) 및 표면 조도 중 적어도 한쪽이 떨어지는 결과가 되었다.
[실시예 15 내지 16, 비교예 15 내지 16]
실시예 1과 마찬가지로 하여, 연마용 조성물을 조제하였다. 별도로, 상기 비교예 1과 마찬가지로 하여, 연마용 조성물을 조제하였다.
상기에서 얻어진 연마용 조성물에 대해서, 각각 하기 방법에 따라서, 연마 대상물을 바꾸어 연마 레이트를 평가하였다. 또한, 상기에서 얻어진 연마용 조성물에 대해서, 상기 [표면 조도(Ra)]에 기재된 방법과 마찬가지로 하여, 표면 조도(Ra)를 평가하였다. 결과를 하기 표 2에 나타낸다. 또한, 하기 표 2에 있어서, 상기 실시예 1 및 비교예 1의 결과를 병기한다.
<평가>
[연마 레이트(연마 속도) 2]
연마 대상물로서, 폴리카르보네이트 수지 및 필러(유리 섬유, 긴 직경=218㎛, 짧은 직경=13㎛)를 필러 함유량이 30질량％가 되도록 혼합한 것을 준비하였다 (연마 대상물 2; 비중: 1.54g/cm3). 계속해서, 상기 [연마 레이트(연마 속도) 1]에 있어서, 상기에서 준비한 연마 대상물 2를 연마 대상물 1 대신에 사용하는 것 이외에는, 상기 [연마 레이트(연마 속도) 1]에 기재된 방법과 마찬가지로 하여, 상기 연마용 조성물을 사용하여, 연마 대상물 2의 연마 레이트(연마 속도)를 평가하였다(실시예 15, 비교예 15). 본 평가에 있어서, 연마 레이트는 높을수록 바람직하지만, 0.50㎛/min을 초과하면 허용할 수 있고, 0.65㎛/min 이상이면 바람직하다. 또한, 표면 조도(Ra)는 작을수록 바람직하지만, 500nm 미만이면 허용할 수 있고, 200nm 미만이면 바람직하다.
[연마 레이트(연마 속도) 3]
연마 대상물로서, 폴리페닐렌술피드 수지 및 필러(구상 실리카, 평균 입자경=6.5㎛)를 필러 함유량이 50질량％가 되도록 혼합한 것을 준비하였다 (연마 대상물 3; 비중: 1.78g/cm3). 계속해서, 상기 [연마 레이트(연마 속도) 1]에 있어서, 상기에서 준비한 연마 대상물 3을 연마 대상물 1 대신에 사용하는 것 이외에는, 상기 [연마 레이트(연마 속도) 1]에 기재된 방법과 마찬가지로 하여, 상기 연마용 조성물을 사용하여, 연마 대상물 3의 연마 레이트(연마 속도)를 평가하였다(실시예 16, 비교예 16). 본 평가에 있어서, 연마 레이트는 높을수록 바람직하지만, 0.10㎛/min을 초과하면 허용할 수 있고, 0.11㎛/min 이상이면 바람직하다. 또한, 표면 조도(Ra)는 작을수록 바람직하지만, 250nm 미만이면 허용할 수 있고, 200nm 미만이면 바람직하다.
Figure pct00004
표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 관한 연마용 조성물을 사용함으로써, 다양한 수지 및 필러를 포함하는 연마 대상물에 대하여, 높은 연마 속도를 유지하면서, 표면 조도를 저감시킬 수 있는 것이 나타내졌다.
본 출원은, 2020년 12월 17일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2020-209498호에 기초하고 있으며, 그 개시 내용은 참조되고, 전체로서 도입되어 있다.

Claims (8)

  1. 알루미나 입자와, 콜로이달 실리카 입자와, 분산매를 포함하는, 수지 및 필러를 함유하는 연마 대상물의 연마에 사용되는 연마용 조성물이며,
    상기 알루미나 입자의 평균 입자경은 2.8㎛ 미만이고,
    상기 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경은 상기 알루미나 입자의 평균 입자경보다 작은, 연마용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경은 0.02㎛ 이상 0.20㎛ 미만인, 연마용 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 알루미나 입자의 평균 입자경은 0.2㎛ 초과 1.2㎛ 미만인, 연마용 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 콜로이달 실리카 입자의 평균 입자경에 대한 상기 알루미나 입자의 평균 입자경의 비가 1.5 초과 20.0 미만인, 연마용 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 콜로이달 실리카 입자에 대한 상기 알루미나 입자의 혼합 질량비가 0.3 이상 5.0 미만의 비율인, 연마용 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 연마용 조성물을 사용하여, 수지 및 필러를 함유하는 연마 대상물을 연마하는 것을 갖는, 연마 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 수지가 환상의 분자 구조를 갖는, 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 필러가 구상인, 방법.
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