CN1580173A - 磁盘用研磨液组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含有氧化铝、水、过氧化物及有机酸的磁盘用研磨液组合物，包括使用上述研磨液组合物研磨被研磨基板的工序的被研磨基板的研磨方法，及包括使用上述研磨液组合物研磨被研磨基板的工序的基板的制造方法。研磨液组合物可以适用于制造高质量的硬盘等的磁盘基板。

Description

磁盘用研磨液组合物
技术领域
本发明涉及磁盘用研磨液组合物以及使用该研磨液组合物的研磨方法和基板的制造方法。
背景技术
硬盘为了减小最小记录面积、推进高容量化，要求降低磁头的上浮量和防止表面缺陷(表面脏污)。为了降低这种磁头的上浮量，需要减少硬盘基板的研磨工序中的短波长表面波纹(波长50～500μm的表面波纹)及长波长表面波纹(波长0.5mm以上的表面波纹)，并防止表面有残留物。这里所说的“表面波纹”是指比表面粗糙度波长长的表面凹凸，可以用以Canon贩卖公司制造的“Zygo”为代表的光学计量仪器等测定。为了制造这种表面波纹、表面脏污减少的基板，研讨了研磨垫的孔径控制、硬度控制、研磨时的研磨载荷及转速的控制这些机械条件。但是，这些机械条件虽然有效果，但还不能说是充分的。另一方面，也研讨了通过研磨液组合物的方法。特开2003-14733号公报公开了含有氧化剂、含磷无机酸及其他的无机酸的研磨液组合物；特开平11-246849号公报公开了含有研磨粒子、过氧化氢、金属硝酸盐及硝酸的研磨工序用料浆。但是，通过这些研磨液组合物的方法，从同时具有实用化所需的研磨速度和表面波纹减少，并防止表面脏污的观点上看不能说是充分的。
发明内容
即，本发明涉及
(1)含有氧化铝、水、过氧化物及有机酸的磁盘用研磨液组合物；
(2)包括使用上述(1)所述的研磨液组合物研磨被研磨基板的工序的被研磨基板的研磨方法；以及
(3)包括使用上述(1)所述的研磨液组合物研磨被研磨基板的工序的基板的制造方法。
具体实施方式
本发明涉及具有高的研磨速度，而且能够减少表面波纹的研磨液组合物。本发明还涉及使用该研磨液组合物，例如使被研磨基板的表面波纹减少的研磨方法，以及使用该研磨液组合物的基板的制造方法。
本发明的这些及其他的优点通过下面的说明可能会更清楚。
通过将本发明的研磨液组合物用于磁盘用研磨，能够达到高的研磨速度、减少被研磨物的表面波纹，且产生使基板缺陷，特别是基板脏污减少的效果。还得到使用该研磨液组合物使被研磨基板的表面波纹减少的研磨方法及基板的制造方法。
本发明的研磨液组合物的一大特征是，作为研磨材料使用氧化铝的研磨液组合物的研磨促进剂，并用有机酸和过氧化物。发现通过使用具有这种特征的研磨液组合物，可达到高的研磨速度、被研磨基板的表面波纹有效减少、以及擦伤、凹坑等基板缺陷，特别是基板脏污减少的显著效果。
使用本发明的研磨液组合物时的研磨的机理的详情尚不清楚。推测是由于使研磨中的研磨液组合物的pH越下降，研磨速度越提高，由酸生成的氢离子对被研磨材料的腐蚀效果而促进研磨，可是并不限定于此。因此，酸强度越高，研磨速度越高。另外，为了充分发挥氧化铝的研磨效果，过氧化物使被研磨物表面发生变化，使上述腐蚀作用增强。结果可以减少实际生产水平的加工速度时的表面波纹。推测该有机酸和过氧化物的组合得到的增强效果同时与减少基板缺陷，特别是减少基板脏污有关，可是并不限定于此。
本发明的研磨液组合物含有氧化铝作为研磨材料。从减少表面波纹、减小表面粗糙度、提高研磨速度及防止表面缺陷的观点看，作为本发明使用的氧化铝，优选为以氧化铝计的纯度为95％以上的氧化铝，更加优选97％以上，更加优选99％以上的氧化铝。另外，从研磨速度的观点看，优选α-氧化铝；从表面性状及减少表面波纹的观点看，优选γ-氧化铝、δ-氧化铝、θ-氧化铝、η-氧化铝、κ-氧化铝等中间氧化铝。本发明的中间氧化铝是α-氧化铝粒子以外的氧化铝粒子的总称，具体例如有γ-氧化铝粒子、δ-氧化铝粒子、θ-氧化铝粒子、η-氧化铝粒子、κ-氧化铝粒子及它们的混合物等。这些中间氧化铝中，从提高研磨速度及减少表面波纹的观点看，优选γ-氧化铝、δ-氧化铝、θ-氧化铝及它们的混合物，更加优选γ-氧化铝和θ-氧化铝。
氧化铝的一次粒子的平均粒径，从减少表面波纹的观点看，一次粒子的平均粒径更加优选为0.005～0.8μm，更加优选为0.01～0.4μm，二次粒子的平均粒径更加优选为0.01～2μm，更加优选为0.05～1.0μm，更加优选为0.1～0.5μm。可通过用扫描电子显微镜观察(优选3000～30000倍)或透射电子显微镜观察(优选10000～300000倍)，进行图像解析，测定粒径求出研磨材料的一次粒子的平均粒径。另外，可用激光衍射法作为体积平均粒径测定二次粒子的平均粒径。
特别地，氧化铝为中间氧化铝时，用BET法测定的比表面积优选为30～300m2/g，更加优选为50～200m2/g。
从提高研磨速度及减少表面波纹的观点看，研磨液组合物中氧化铝的含量优选为0.05重量％以上，更加优选为0.1重量％以上，更加优选为0.5重量％以上，更加优选为1重量％以上。另外，从表面质量及经济性的观点看，研磨液组合物中该含量优选为40重量％以下，更加优选为30重量％以下，更加优选为25重量％以下，更加优选为20重量％以下。即，研磨液组合物中的氧化铝的含量优选为0.05～40重量％，更加优选为0.1～30重量％，特别优选为0.5～25重量％，更加优选为1～20重量％。
从提高研磨速度及减少表面波纹等优点的观点看，本发明的研磨液组合物应含有过氧化物。本发明的过氧化物按其结构可大致区分为无机过氧化物和有机过氧化物。这些过氧化物的具体例子如下所示。作为无机过氧化物，可以使用过氧化氢，还有过氧化钠、过氧化钾、过氧化钙、过氧化钡、过氧化镁等碱金属，或碱土类金属的过氧化物类，过碳酸钠、过碳酸钾等过碳酸盐类，过二硫酸铵、过二硫酸钠、过二硫酸钾、过一硫酸等过硫酸或其盐类，过硝酸、过硝酸钠、过硝酸钾等过硝酸或其盐类，过磷酸钠、过磷酸钾、过磷酸铵等过磷酸或其盐类，过硼酸钠、过硼酸钾等过硼酸盐类，过铬酸钾、过铬酸钠等过铬酸盐类，高锰酸钾、高锰酸钠等高锰酸盐类，高氯酸钠、高氯酸钾、氯酸、次氯酸钠、高碘酸钠、高碘酸钾、碘酸、碘酸钠等含卤素含氧酸或其衍生物类。作为有机过氧化物，可以使用过乙酸、过甲酸、过苯甲酸等过羧酸类，叔丁基过氧化物、异丙基苯过氧化物等过氧化物类。其中，为了提高研磨速度及易得性、水溶性等使用性，优选无机过氧化物。并且，从环境问题的方面考虑，优选不含重金属的无机过氧化物。从以上的观点看，更加优选无机过氧化物，特别是过氧化氢、过硫酸盐类、含卤素含氧酸或其盐，更加优选过氧化氢。另外，这些过氧化物可以使用1种，也可以2种以上混合使用。
从提高研磨速度及减少表面波纹的观点看，研磨液组合物中过氧化物的含量优选为0.002重量％以上，更加优选为0.005重量％以上，更加优选为0.007重量％以上，更加优选为0.01重量％以上。另外，从表面质量及经济性的观点看，研磨液组合物中该含量优选为20重量％以下，更加优选为15重量％以下，更加优选为10重量％以下，更加优选为5重量％以下。即，研磨液组合物中过氧化物的含量优选为0.002～20重量％，更加优选为0.005～15重量％，更加优选为0.007～10重量％，更加优选为0.01～5重量％。
从提高研磨速度及减少表面波纹的观点看，本发明的研磨液组合物中，除氧化铝、过氧化物外，还应含有有机酸。从提高研磨速度及减少表面波纹的观点看，本发明使用的有机酸，其pK1为小于7，更加优选为5以下，更加优选为4以下，更加优选为2以下。这里，pK1表示25℃时第一酸解离常数的倒数的对数值。各化合物的pK1在化学便览改订4版(基础篇)II、pp 316～325(日本化学会编)等中有记载。
作为本发明中的合适的有机酸，从提高研磨速度、减少表面波纹及防止表面脏污的观点看，优选含硫有机酸、羧酸及含磷有机酸。其具体例子如下所示。例如有甲酸、乙酸、乙醇酸、乳酸、丙酸、羟基丙酸、丁酸、苯甲酸、甘氨酸等一元羧酸，草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、马来酸、富马酸、衣康酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、异柠檬酸、苯二酸、硝基三乙酸、乙二胺四乙酸等多元羧酸，甲磺酸、对甲苯磺酸等含硫有机酸，磷酸乙酯、磷酸丁酯、磷酸月桂酯、羟基膦酰基乙酸、羟基亚乙基-1，1-二膦酸、膦酰基丁烷三羧酸、乙二胺四亚甲基膦酸等含磷有机酸等。其中，从提高研磨速度及减少表面波纹的观点看，优选含硫有机酸及含磷有机酸，更加优选有机磺酸类及有机膦酸类，特别优选有机磺酸类。另外，从防止被研磨物脏污的观点看，优选含硫有机酸及羧酸，更加优选有机磺酸类及多元羧酸类。
这些化合物可以单独使用，也可以混合使用。
从提高研磨速度及减少表面波纹的观点看，研磨液组合物中有机酸的含量优选为0.002重量％以上，更加优选为0.005重量％以上，更加优选为0.007重量％以上，更加优选为0.01重量％以上。另外，从表面质量及经济性的观点看，研磨液组合物中该含量优选为20重量％以下，更加优选为15重量％以下，更加优选为10重量％以下，更加优选为5重量％以下。即，研磨液组合物中酸的含量优选为0.002～20重量％，更加优选为0.005～15重量％，更加优选为0.007～10重量％，更加优选为0.01～5重量％。
本发明的研磨液组合物中的水用作介质。从有效研磨被研磨物的观点看，水的含量优选为55～99重量％，更加优选为60～97重量％，更加优选为70～95重量％。
从进一步提高研磨速度及减少表面波纹的观点看，本发明的研磨液组合物中，优选并用无机酸。作为无机酸，例如有硝酸、亚硝酸等含氮无机酸，硫酸、亚硫酸、酰胺硫酸等含硫无机酸，磷酸、焦磷酸、多磷酸、膦酸等含磷无机酸等。其中，从提高研磨速度的观点看，优选硝酸、亚硝酸、硫酸、亚硫酸及酰胺硫酸，更加优选硫酸、亚硫酸及酰胺硫酸，更加优选硫酸。并用无机酸时，研磨液组合物中其含量优选为0.002重量％以上，更加优选为0.005重量％以上，更加优选为0.007重量％以上，更加优选为0.01重量％以上。另外，从表面质量及经济性的观点看，研磨液组合物中该含量优选为20重量％以下，更加优选为15重量％以下，特别优选为10重量％以下，更加优选为5重量％以下。即，研磨液组合物中无机酸的含量优选为0.002～20重量％，更加优选为0.005～15重量％，特别优选为0.007～10重量％，更加优选为0.01～5重量％。
另外，根据需要，本发明的研磨液组合物中可以配合无机盐、增稠剂、防锈剂、碱性物质等其他成分。特别地，硝酸铵、硫酸铵、硫酸钾、硫酸镍、硫酸铝、磺胺酸铵等无机盐对提高研磨速度有辅助效果。这些其他成分可以单独使用，也可以2种以上混合使用。另外，从经济性的观点看，研磨液组合物中其含量优选为0.05～20重量％，更加优选为0.05～10重量％，更加优选为0.05～5重量％。
并且，作为其他成分，根据需要，可配合杀菌剂和抗菌剂等。从发挥功能的观点及对研磨性能的影响和经济性的观点看，研磨液组合物中这些杀菌剂、抗菌剂的含量优选为0.0001～0.1重量％，更加优选为0.001～0.05重量％，特别优选为0.002～0.02重量％。
再者，本发明的研磨液组合物的各成分的浓度为研磨时的优选浓度，但也可以是该组合物制备时的浓度。通常，多数场合是以浓缩液的形式制备组合物，使用前或使用时将它稀释使用。
另外，研磨液组合物可以采用任意的方法添加、混合所需成分来制备。
研磨液组合物的pH优选根据被研磨物的种类及要求质量等适当确定。从提高研磨速度、减少表面波纹的观点看，pH越低越好，但从加工机械的防腐性及作业者的安全性的观点看，pH优选接近7，因此两者相加时，pH优选为0.1以上且小于6，更加优选为0.5以上且小于5，更加优选为1以上且小于4，更加优选为1以上且小于3。研磨液组合物的pH可通过适当地配合所需量的硝酸、硫酸等无机酸、羟基羧酸、多元羧酸、氨基聚羧酸、氨基酸等有机酸及其金属盐、铵盐、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、胺等碱性物质来调整。
本发明的基板的制造方法，包括用上述研磨液组合物研磨被研磨基板的工序。
作为本发明的对象的被研磨基板磁盘基板用作磁记录用介质的基板。作为磁盘基板的具体例子，代表性的是镀Ni-P合金的铝合金基板，还可以列举出，用玻璃和玻璃碳代替铝合金镀以Ni-P的基板，或通过镀及蒸镀各种金属化合物代替镀Ni-P来包覆的基板。
上述研磨工序中，用贴有多孔质有机高分子系研磨布等的研磨盘夹持基板，将本发明的研磨液组合物供给基板的研磨面，施加压力的同时使研磨盘和基板转动，可以研磨被研磨基板。因此，本发明涉及包括用上述研磨液组合物研磨被研磨基板的工序的被研磨基板的研磨方法。关于进行研磨时的其他条件(研磨机的种类、研磨温度、研磨速度、研磨液的供给量等)没有特别限制。
本发明的研磨液组合物在抛光工序中特别有效果，但同样也可适用于其他研磨工序，例如磨光工序等。
实施例
下面通过实施例进一步说明、公开本发明的方式。这些实施例只是对本发明的举例说明，并不表示有任何限定。
实施例1～6、比较例1～2
1、配制研磨液组合物
混合、搅拌表1所示的给定量的氧化铝(二次粒子的平均粒径为0.2μm，纯度约99.9％)、过氧化物、有机酸及其他添加剂等，余量为离子交换水，配制研磨液组合物。
2、研磨方法
将厚度1.27mm、直径3.5英寸(95mm)的镀Ni-P的铝合金构成的基板(用“Zygo New View 200”测定的短波长表面波纹3.8nm、长波长表面波纹1.6nm)的表面，使用两面加工机，在下述两面加工机的设定条件下抛光，得到用作磁记录介质用基板的镀Ni-P的铝合金基板的被研磨物。
两面加工机的设定条件如下所示。
<两面加工机的设定条件>
两面加工机：Speedfam公司制造、9B型两面加工机
加工压力：9.8kPa
研磨垫：Fujibo公司制造的“H9900S”(商品名)
定盘转速：50r/分钟
研磨液组合物供给流量：100ml/分钟
研磨时间：4分钟
投入的基板的块数：10块
3、评价方法
(1)研磨速度
用天平(Sartorius公司制造的“BP-210S”)测定研磨前后的各基板的重量，求出各基板的重量变化，以10块的平均值作为减少量，将其除以研磨时间的值作为重量减少速度。将重量减少速度导入下式，变换成研磨速度(μm/分钟)。以比较例1的研磨速度作为基准值1，求出各实施例及比较例的研磨速度的相对值(相对速度)。
重量减少速度(g/分钟)＝{研磨前的重量(g)-研磨后的重量(g)}/研磨时间(分钟)
研磨速度(μm/分钟)＝重量减少速度(g/分钟)/基板单面面积(mm2)
                        /Ni-P镀覆密度(g/cm3)×1000000
(2)表面波纹
在下述条件下测定研磨后的各基板。
机器：Zygo New-View 200(Canon制造)
物镜：2.5倍Michelson
变焦比：0.5
移出：圆柱
滤波器：FFT固定型带通
-短波长表面波纹：滤波器高波长50μm
                 滤波器低波长50μm
-短波长表面波纹：滤波器高波长0.5mm
                 滤波器低波长5mm
面积：4.33mm×5.77mm
(3)表面脏污
用偏振显微镜按300倍观察研磨后的各基板的表面，进行下述5级评价。1、2级不能实用。
5：表面完全没有观察到氧化铝残留物和研磨屑等
4：只观察到非常微量
3：观察到少量
2：观察到多量
1：观察到非常多
结果如表1所示。
                                                                        表1
                                          研磨液组合物的组成  研磨速度相对值      表面波纹  表面脏污
    氧化铝  重量％  过氧化物   重量％       有机酸    重量％  其他添加剂    重量％     pH  短波长相对值  长波长相对值
实施例1   α-氧化铝   4  过氧化氢   0.5 柠檬酸     3.3  -     -     2.0     1.2   0.95   0.74    5
实施例2   α-氧化铝   4  过氧化氢   0.5 柠檬酸     3.3  硫酸    0.4     1.2     1.6   0.90   0.69    5
实施例3   α-氧化铝   4  过氧化氢   0.5 柠檬酸     1.2  硫酸硫酸铵    0.22.0     1.4     1.5   0.88   0.65    5
实施例4   α-氧化铝   4  过氧化氢   0.5 酒石酸     3.3  -     -     2.0     1.1   0.97   0.76    4
实施例5   α-氧化铝   4  过氧化氢   0.5 甲磺酸     1.5  -     -     0.7     1.5   0.93   0.71    3
实施例6   α-氧化铝   4  过氧化氢   0.5 羟基亚乙基二膦酸     1.6  -     -     1.4     1.2   0.89   0.68    3
比较例1   α-氧化铝   4  过氧化氢   0.5 -      -  磷酸硝酸    1.50.5     1.2     1.0   1.00   1.00    1
比较例2   α-氧化铝   4  过氧化氢   0.5 -      -  硝酸硝酸铝    0.11.2     2.2     0.9   1.05   1.07    1
由表1的结果可知，实施例1～6得到的研磨液组合物，与比较例1～2得到的相比，具有高的研磨速度，短波长表面波纹、长波长表面波纹均减少，且基板的表面脏污也显著减少。
本发明的研磨液组合物可以适用于制造高质量的硬盘等的磁盘基板。
如上所述的本发明，显然，存在许多同一范围的形式。认为这种多样性并不脱离发明的精神和范围，本领域的技术人员所作的所有的变更均包含在所附的权利要求的技术范围内。

Claims (13)

1、含有氧化铝、水、过氧化物及有机酸的磁盘用研磨液组合物。
2、权利要求1所述的研磨液组合物，其中，有机酸为选自含硫有机酸、羧酸及含磷有机酸的1种以上。
3、权利要求1或2所述的研磨液组合物，其还含有无机酸。
4、权利要求1所述的研磨液组合物，其中，组合物pH为0.1以上且小于6。
5、权利要求3所述的研磨液组合物，其中，组合物pH为0.1以上且小于6。
6、被研磨基板的研磨方法，其包括使用权利要求1所述的研磨液组合物研磨被研磨基板的工序。
7、被研磨基板的研磨方法，其包括使用权利要求3所述的研磨液组合物研磨被研磨基板的工序。
8、权利要求6所述的方法，其中被研磨基板为镀Ni-P合金的铝合金基板。
9、权利要求7所述的方法，其中被研磨基板为镀Ni-P合金的铝合金基板。
10、基板的制造方法，其包括使用权利要求1所述的研磨液组合物研磨被研磨基板的工序。
11、基板的制造方法，其包括使用权利要求3所述的研磨液组合物研磨被研磨基板的工序。
12、权利要求10所述的制造方法，其中被研磨基板为镀Ni-P合金的铝合金基板。
13、权利要求11所述的制造方法，其中被研磨基板为镀Ni-P合金的铝合金基板。
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