JP5710158B2

JP5710158B2 - 研磨剤組成物および磁気ディスク基板の研磨方法

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Publication number: JP5710158B2
Application number: JP2010139545A
Authority: JP
Inventors: 順一郎安藤
Original assignee: Yamaguchi Seiken Kogyo Co Ltd
Current assignee: Yamaguchi Seiken Kogyo Co Ltd
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: JP2012000734A

Description

本発明は、磁気ディスク基板等を研磨するための研磨剤組成物および磁気ディスク基板の研磨方法に関する。

近年、磁気ディスクの小型化、大容量化により、磁気ディスク基板の表面精度に対する要求が厳しくなってきている。磁気ディスク基板の表面精度を向上させるためには、磁気ディスク基板の研磨工程において、表面粗さや微小うねり、縁だれなどの低減および、突起やピット、スクラッチなどの表面欠陥を低減させることが必要である。

研磨レート向上、うねり低減やロールオフ低減といった目的で、α−アルミナとγ，δ，θなどの結晶構造を持つ中間アルミナを含む研磨材の出願がされている。特許文献１には、γ，δ，θ型の所定の大きさのアルミナ砥粒を含むアルミニウムディスクの研磨剤組成物が開示されている。この研磨剤組成物により、研磨速度を速くして、従来よりも高品質の研磨面を得ることができる。特許文献２には、α−アルミナ以外のアルミナである中間アルミナを含む研磨液組成物が開示されている。この研磨液組成物により、表面欠陥を低減させ、研磨速度を向上させることができる。特許文献３には、α−アルミナ、中間アルミナを含む研磨液組成物が開示されている。この研磨液組成物より、高い研磨速度を達成し、被研磨基板のうねりを低減することができる。

特開平１１−２６８９１１号公報特開２００１−８９７４６号公報特開２００５−２３２６６号公報

しかしながら、特許文献１〜３のように、中間アルミナを添加する研磨剤組成物により被研磨ディスクを研磨すると被研磨ディスク端面へのアルミナ固着という新たな問題が生じる。アルミナ固着とは、研磨洗浄後のディスクの内周および外周端部分に、洗浄の工程で落としきれないアルミナが付着していることである。アルミナ固着により、製品の品質が低下するという問題が発生する。

本発明の課題は、研磨レートを向上させ、うねり低減やロールオフ低減の目的で添加される中間アルミナにより生じるアルミナ固着を低減することのできる研磨剤組成物および磁気ディスク基板の研磨方法を提供することにある。

研磨剤組成物が中間アルミナ及びアルミナ固着低減剤を含むことにより、上記課題を解決しうることを見出した。すなわち、本発明によれば、以下の研磨剤組成物が提供される。

［１］研磨材、中間アルミナ、酸、酸化剤、および水を含み、前記酸は、硫酸、リン酸、硝酸からなる群から選ばれる少なくとも一種で、その酸の添加量は０．１〜８質量％であり、さらに、（ｉ）ホスホン酸基を二つ以上有する有機ホスホン酸キレート性化合物、（ｉｉ）分子中に繰り返し単位を有する分子量が５００〜１５００００の高分子陰イオン界面活性剤、からなる群から選ばれる少なくとも一種である、研磨対象へのアルミナの固着を低減するアルミナ固着低減剤を含むＮｉ−Ｐメッキされたアルミ磁気ディスク基板用研磨剤組成物。

［２］前記研磨材がα−アルミナである前記［１］に記載の研磨剤組成物。

［３］前記アルミナ固着低減剤が（ｉ）ホスホン酸基を二つ以上有する有機ホスホン酸キレート性化合物であり、その（ｉ）ホスホン酸基を二つ以上有する有機ホスホン酸キレート性化合物が、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、アミノトリスメチレンホスホン酸からなる群から選ばれる少なくとも一種である前記［１］または［２］に記載の研磨剤組成物。

［４］前記アルミナ固着低減剤が（ｉｉ）分子中に繰り返し単位を有する分子量が５００〜１５００００の高分子陰イオン界面活性剤であり、その（ｉｉ）分子中に繰り返し単位を有する分子量が５００〜１５００００の高分子陰イオン界面活性剤が、ポリアクリル酸アニオンである前記［１］または［２］に記載の研磨剤組成物。

［５］前記酸化剤は、過酸化水素である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の研磨剤組
成物。

［６］前記［１］〜［５］のいずれかに記載の研磨剤組成物を用いて磁気ディスク基板
を研磨する磁気ディスク基板の研磨方法。

本発明の研磨剤組成物は、アルミナ固着低減剤を含むため、中間アルミナを含むことにより生じるアルミナ固着を、研磨速度を低下させずに低減させることができる。

アルミナ固着を示す光学式顕微鏡による写真である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。

本発明の研磨剤組成物は、研磨材、中間アルミナ、酸、酸化剤、および水を含み、さらに、（ｉ）ホスホン酸基を二つ以上有する有機ホスホン酸キレート性化合物、（ｉｉ）分子中に繰り返し単位を有する分子量が５００〜１５００００の高分子陰イオン界面活性剤、（ｉｉｉ）式１で表わされるポリオキシアルキレン基を有する有機リン酸エステル型陰イオン界面活性剤からなる群から選ばれる少なくとも一種である、研磨対象へのアルミナ固着を低減するアルミナ固着低減剤を含む。

（式１中のＲ^１は炭素数５〜２０の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、フェニル基、または、炭素数７〜１２の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基で置換されたフェニル基を表わし、ｍは１〜２０の整数を表わし、Ｘは−ＯＭまたは式２を表わし、Ｍは水素、無機アルカリイオン、または有機アルカリイオンを表わす。）

（式２中のＲ^２は炭素数５〜２０の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、フェニル基、または、炭素数７〜１２の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基で置換されたフェニル基を表わし、ｎは１〜２０の整数を表わす。）

研磨材としては、α−アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアおよびこれらの混合物等が挙げられるが、特にα−アルミナの使用が好ましい。

また、研磨材のＤ５０値（累積度数５０％の径）は、研磨レート向上、スクラッチ低減のため、０．０２〜５μｍの範囲が好ましく、さらに０．０５〜２μｍの範囲がより好ましい。

研磨剤組成物中の研磨材の含有量は、研磨レートを向上させるために１〜３０質量％が好ましく、２〜２０質量％であることがさらに好ましい。１質量％未満では研磨速度が低下し、３０質量％を超えると研磨される被研磨面の表面粗度が必ずしも良好でなくなる。

本発明の研磨剤組成物は、上記研磨材の他に、うねり低減やロールオフ低減の目的で中間アルミナを含む。中間アルミナは、α−アルミナとは異なる結晶構造を持つアルミナであり、γ−アルミナ，δ−アルミナ，θ−アルミナ，η−アルミナ，κ−アルミナなどが挙げられる。また、中間アルミナのＤ５０値は、研磨レート向上、スクラッチ低減のため、０．０２〜５μｍの範囲が好ましく、さらに０．０５〜２μｍの範囲がより好ましい。

研磨剤組成物中の中間アルミナの含有量は、研磨レートを向上させるために０．１〜１０質量％が好ましく、０．１〜５質量％であることがさらに好ましい。０．１質量％未満では研磨速度が低下し、１０質量％を超えると研磨される被研磨面の表面粗度が必ずしも良好でなくなる。

本発明の研磨剤組成物は、アルミナ固着低減剤を含む。アルミナ固着低減剤とは、研磨剤組成物に中間アルミナを添加することにより生じる基板へのアルミナ固着を低減することのできるものである。アルミナ固着低減剤としては、以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）が挙げられる。

（ｉ）ホスホン酸基を二つ以上有する有機ホスホン酸キレート性化合物
（ｉｉ）分子中に繰り返し単位を有する分子量が５００〜１５００００の高分子陰イオン界面活性剤
（ｉｉｉ）式１で表わされるポリオキシアルキレン基を有する有機リン酸エステル型陰イオン界面活性剤

（ｉ）ホスホン酸基を二つ以上有する有機ホスホン酸キレート性化合物としては、ＨＥＤＰ（１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸）、ＮＴＭＰ（アミノトリスメチレンホスホン酸）、ＥＤＴＭＰ（エチレンジアミンテトラメチレンホスホネート）等が挙げられる。

研磨剤組成物中の有機ホスホン酸キレート性化合物の含有量は、０．０００１〜２質量％であることが好ましく、０．００１〜２質量％であることがさらに好ましい。０．０００１質量％未満の場合、アルミナ固着低減の効果が十分に得られない。２質量％を超えると、コスト高になってしまう。

（ｉｉ）分子中に繰り返し単位を有する分子量が５００〜１５００００の高分子陰イオン界面活性剤としては、カルボン酸（塩）基を有する界面活性剤、スルホン酸（塩）基を有する界面活性剤、硫酸エステル（塩）基を有する界面活性剤、リン酸エステル（塩）基を有する界面活性剤、ホスホン酸（塩）基を有する界面活性剤等が挙げられる。なお、「カルボン酸（塩）基」は「カルボン酸基およびカルボン酸塩基」を表し、以下同様の表現を用いる。

これらの高分子陰イオン界面活性剤の中ではカルボン酸（塩）基を有する界面活性剤の使用が好ましい。

カルボン酸（塩）基を有する高分子陰イオン界面活性剤としては、ポリ（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸−マレイン酸共重合体、（メタ）アクリル酸−イタコン酸共重合体、（メタ）アクリル酸フマル酸共重合体、（メタ）アクリル酸／酢酸ビニル共重合体、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート／（メタ）アクリル酸共重合体、安息香酸ホルムアルデヒド縮合物、安息香酸−フェノール−ホルムアルデヒド縮合物およびその他の塩等が挙げられる。なお、「（メタ）アクリル酸」は「アクリル酸およびメタアクリル酸」を表わす。「（メタ）アクリレート」も同様である。

また、それぞれ塩とした場合の対イオンとしては、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、モノエタノールアミンなどの一級アミン塩、ジエタノールアミンなどの二級アミン塩、トリエタノールアミンなどの三級アミン塩、テトラメチルアンモニウムなどの四級アンモニウム塩等が挙げられる。

研磨剤組成物中の高分子陰イオン界面活性剤の含有量は、０．０００１〜２質量％であることが好ましく、０．００１〜２質量％であることがさらに好ましい。０．０００１質量％未満の場合、アルミナ固着低減の効果が十分に得られない。２質量％を超えると、研磨レートの低下が見られる。

（ｉｉｉ）有機リン酸エステル型陰イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸および／またはその塩、ポリオキシエチレンジアルキルエーテルリン酸および／またはその塩等が挙げられる。

研磨剤組成物中の有機リン酸エステル型陰イオン界面活性剤の含有量は、０．０００１〜２質量％であることが好ましく、０．００１〜２質量％であることがさらに好ましい。０．０００１質量％未満の場合、アルミナ固着低減の効果が十分に得られない。２質量％を超えると、研磨レートの低下が見られる。

本発明の研磨剤組成物に含まれる酸としては、有機酸、無機酸およびそれらの酸を二種以上混合したものを使用することが出来る。有機酸としてはカルボン酸などを挙げることができる。それらの酸の中でもリンゴ酸、クエン酸などの使用が好ましい。無機酸としては含窒素無機酸、含硫黄無機酸、含リン無機酸などが挙げられる。それらの酸の中でも硝酸、硫酸、リン酸、アミド硫酸などの使用が好ましい。酸は、磁気ディスク基板を化学的に研磨する。そして、研磨レートの向上に寄与する。コストを抑えつつ、研磨レート向上のためには上述の酸の中でも無機酸の硝酸、硫酸、リン酸を使用することがより好ましい。また、これらの無機酸の中でも硫酸を使用することが特に好ましい。研磨剤組成物に含まれる酸が０．１質量％よりも少ない場合、研磨レートがあまり向上しない。一方、８質量％よりも多い場合、腐食作用が強くなり、面荒れが発生しやすくなる。そこで、０．１質量％以上８質量％以下が好ましい。

本発明の研磨剤組成物には、酸化剤を含む。酸化剤としては、過酸化物、硝酸塩等が挙げられ、中でも過酸化物を用いることがより好ましい。過酸化物としては過酸化水素、過ホウ素酸塩、過硫酸塩等が挙げられ、中でも過酸化水素を用いることが特に好ましい。酸化剤は、磁気ディスク基板の表面を酸化する作用を有し、これにより、研磨が促進されるため、研磨レートを向上させることができる。酸化剤は、０．０１〜１０質量％含むことが好ましい。酸化剤が０．０１質量％未満であると、研磨レートを向上させにくい。一方、１０質量％超えると、磁気ディスク基板の表面の面荒れが発生しやすくなる。

本発明の研磨剤組成物は、ｐＨ調整剤を含んでもよい。ｐＨ調整剤としては、特に限定されるものでないが、研磨剤組成物のｐＨを所望の値に調整するために酸性物質又は塩基性物質を適宜使用する。酸としては、硫酸、硝酸、塩酸、燐酸などの無機酸、有機酸は、酢酸などが好ましい。塩基としては、アンモニア、苛性ソーダ、苛性カリ、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピペラジンなどが好ましい。

本発明の研磨剤組成物は、炭化ケイ素、ケイ素、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガリウム燐、インジウム燐等の半導体基板、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の単結晶基板、Ｎｉ−Ｐメッキされたアルミ、ガラス等の磁気ディスク基板、磁気ヘッド等の研磨に利用することができる。特に、磁気ディスク基板の研磨に用いることができ、研磨される磁気ディスク基板としては、例えば、アルミニウムのディスク（以下、アルミディスクという）が挙げられる。例えば、両面研磨機を用いて、上定盤及び下定盤の各々に研磨パッドを貼り付け、上定盤と下定盤の間にアルミディスクを挟み、アルミディスクの表裏両面を同時に研磨する。

この場合に、この研磨パッドに本発明の研磨剤組成物を供給しながら、アルミディスクに所定の単位荷重で研磨パッドを押し付けて研磨を行う。研磨パッドは、ウレタンタイプ、スウェードタイプ、不織布タイプ、その他いずれのタイプも使用することができる。本発明の研磨剤組成物は、第１研磨（粗研磨、ポリシング）、第２研磨（仕上げ研磨、ポリシング）のいずれにも使用することができる。本発明の研磨剤組成物を使用すれば、研磨レートを低下させることなく、うねりやロールオフを低減する目的で添加された中間アルミナにより生じるアルミナ固着を低減することができる。

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜５、参考例１、比較例１〜８）
α−アルミナ、中間アルミナ、アルミナ固着低減剤等を含む研磨剤組成物を作成した（表１参照）。α−アルミナは、市販のα−アルミナを粉砕、湿式分級して二次粒子を調整したものを、中間アルミナ粒子は、市販の水酸化アルミニウムを焼成、粉砕、湿式分級して二次粒子を調整したものを用いた。レーザー回折式粒度分布測定機（ＳＡＬＤ２２００、島津製作所製）にて測定したアルミナの粒径（粒子径）は、α−アルミナのＤ１０が０．２７μｍ、Ｄ５０が０．４１μｍ、Ｄ９０が０．６２μｍ、Ｄｍａｘが１．０４μｍ、中間アルミナのＤ１０が０．１５μｍ、Ｄ５０が０．３４μｍ、Ｄ９０が０．７２μｍ、Ｄｍａｘが２．９３μｍであった。

実施例１〜５、参考例１は、アルミナ固着低減剤であるホスホン酸基を二つ以上有する有機ホスホン酸キレート性化合物として、ＨＥＤＰ（１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸）、ＮＴＭＰ（アミノトリスメチレンホスホン酸）、有機リン酸エステル型陰イオン界面活性剤として、ＲＳ−４１０（ポリオキシエチレンアルキル（１２〜１５）エーテルリン酸（フォスファノールＲＳ−４１０））、高分子陰イオン界面活性剤として、Ｗ−３０４（ポリアクリル酸アニオンＭＷ：７５００（ＡＤＥＫＡ製アデカコールＷ−３０４））、ＡＮ−１４４Ｐ（ポリアクリル酸アニオンＭＷ：１４００００（第一工業製薬製シャロールＡＮ−１４４Ｐ））を用いた。

比較例３は、ホスホン酸基を１つ有する有機ホスホン酸キレート性化合物であるＰＢＴＣ（ホスホノブタントリカルボン酸）を含む研磨剤組成物であった。その他の比較例は、有機ホスホン酸キレート性化合物、有機リン酸エステル、高分子陰イオン界面活性剤のいずれも含まない研磨剤組成物であった。なお、比較例４〜８は、多価カルボン酸のクエン酸、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール（日本合成化学製ＧＬ−０３））、ＨＰＣ（ヒドロキシプロピルセルロース（日本曹達製ＨＰＣ−Ｌ））、窒素系の配位子を有するキレート性化合物であるＥＤＡ（エチレンジアミン）を含む研磨剤組成物であった。

（研磨装置および研磨条件）
ＮｉＰ無電解メッキした外径３．５インチのアルミディスクを研磨対象の基板として使用した。両面研磨機（９Ｂ型両面研磨機、スピードファム（株）製）、研磨パッド（（株）ＦＩＬＷＥＬ社製Ｐ１パッド）を用いて、スラリー供給速度を１００ｍｌ／ｍｉｎとして研磨剤組成物をアルミディスク上に供給して研磨試験を行った。定盤回転数は、下定盤を２２．５ｒｐｍ、上定盤を−７．５ｒｐｍ、加工圧力は１００ｇ／ｃｍ^２とし、研磨時間は４．５分とした。

（ディスクの評価方法）
研磨レートは、研磨前後のディスクの減少質量より算出し、比較例１の値を１とした場合の相対値を表１に示す。アルミナ固着は、光学式顕微鏡（１０００倍）で、研磨後のディスク内周および外周端面を観察（観察機器：オリンパス製ＢＸ６０）して、固着物の残留量を評価した。評価基準を、◎：アルミナ固着が全く見られない、○：アルミナ固着がほとんど見られない、△：アルミナ固着が所々に見られる、×：アルミナ固着が多く見られる、として、その光学式顕微鏡による写真を図１に、結果を表１に示す。

有機ホスホン酸キレート性化合物、有機リン酸エステル型陰イオン界面活性剤、高分子陰イオン界面活性剤のいずれかを含む実施例１〜５、参考例１は、それらを含まない比較例１に比べ、ほぼ同じ研磨レートでアルミナ固着を低減させることができた。

本発明の研磨剤組成物は、磁気ディスク基板、特に、Ｎｉ−Ｐメッキアルミ磁気ディスク基板の研磨剤組成物として利用することができる。

Claims

研磨材、中間アルミナ、酸、酸化剤、および水を含み、
前記酸は、硫酸、リン酸、硝酸からなる群から選ばれる少なくとも一種で、その酸の添加量は０．１〜８質量％であり、
さらに、
（ｉ）ホスホン酸基を二つ以上有する有機ホスホン酸キレート性化合物
（ｉｉ）分子中に繰り返し単位を有する分子量が５００〜１５００００の高分子陰イオン界面活性剤
からなる群から選ばれる少なくとも一種である、研磨対象へのアルミナの固着を低減するアルミナ固着低減剤を含むＮｉ−Ｐメッキされたアルミ磁気ディスク基板用研磨剤組成物。
前記研磨材がα−アルミナである請求項１に記載の研磨剤組成物。
前記アルミナ固着低減剤が（ｉ）ホスホン酸基を二つ以上有する有機ホスホン酸キレート性化合物であり、
その（ｉ）ホスホン酸基を二つ以上有する有機ホスホン酸キレート性化合物が、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、アミノトリスメチレンホスホン酸からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１または２に記載の研磨剤組成物。
前記アルミナ固着低減剤が（ｉｉ）分子中に繰り返し単位を有する分子量が５００〜１５００００の高分子陰イオン界面活性剤であり、
その（ｉｉ）分子中に繰り返し単位を有する分子量が５００〜１５００００の高分子陰イオン界面活性剤が、ポリアクリル酸アニオンである請求項１または２に記載の研磨剤組成物。
前記酸化剤は、過酸化水素である請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨剤組成物。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨剤組成物を用いて磁気ディスク基板を研磨する磁気ディスク基板の研磨方法。