JP2001003035A

JP2001003035A - 研磨用スラリー

Info

Publication number: JP2001003035A
Application number: JP2000129578A
Authority: JP
Inventors: James Kent Knapp; ジェイムズ・ケント・ナップ; Doris Kwok; ドリス・クウォック
Original assignee: Praxair ST Technology Inc
Current assignee: Praxair ST Technology Inc
Priority date: 1999-05-03
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-01-09
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: EP1050568A1; KR20000077074A; SG83794A1; KR100467872B1; BR0002139A; JP3898871B2; MXPA00004237A; US6162268A; CA2307154C; CA2307154A1

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気記憶媒体の層の用途に適した滑らかで平
坦な表面を得るための、表面研磨用混合物を提供するこ
と。【解決手段】本発明の表面研磨用混合物は、水、約１
０μｍより小さい平均寸法を有する研磨用粒子、表面を
化学的に攻撃するための促進剤及び研磨機の振動を減少
させるための澱粉を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面研磨用混合物
に関する。より特定的には、本発明は、１０μｍより小
さい平均寸法を有する研磨用粒子及び澱粉を含む表面研
磨用混合物に関する。

【０００２】

【従来の技術】発明の背景メモリーハードディスク媒体の典型的な製造方法は、デ
ィスク基板をニッケルの層でめっきし、このニッケル表
面を研磨して磁気記憶媒体の層の用途に適した滑らかで
平坦な表面を得ることを伴う。ハードディスクドライブ
の記憶容量を増大させたいというコンピューター産業の
要求から、ディスク媒体上の面密度（単位表面積当たり
のデータ記憶容量）を実質的に増大させることが必要と
されてきている。このより高い面密度に対する要求か
ら、高められためっき均一性、研磨後の低減された表面
粗さ、改善された平坦さ及び波打ち、穴（凹み）及び掻
き傷のような欠陥の減少並びに高められたテキスチャー
（きめ）特性を含めて、剛性ハードディスクの製造の改
善が要求されている。ディスク研磨方法は、これらの新
たな要求の多くに影響を及ぼす重要なファクターであ
る。

【０００３】近年、ニッケルめっきされたハードディス
クの研磨方法における有意の改善が現れてきている。デ
ィスクを研磨するために用いられる装置には改善が成さ
れてきていて、研磨後のディスクの平坦さのより良好な
調節が可能になっている。表面検査方法の強化は、製造
業者が以前には検出できなかった穴や掻き傷のような小
さい表面欠陥を検査することを可能にした。この技術
は、欠陥を減少させるための研磨パラメーターの最適化
につながった。消耗品の領域におけるその他の進歩に
は、パッド、研磨材スラリー及び清浄化用化学薬品が包
含される。ディスク品質のさらなる改善に対する要求
は、消耗品材料の精密さ及び一致性に重きを置いてい
る。

【０００４】１９９０年代半ばに研磨スラリーの製造に
おいて成された進歩によって、ディスク製造業者はそれ
らの方法において２つの研磨工程を施すことが可能にな
った。第一工程は、良好な平面化及び迅速な原材料の研
削（研磨による除去）を達成するために粗い研磨材スラ
リー（公称直径０．３〜０．８μｍ）を用いる。第二工
程は、殆ど又は全く欠陥のない非常に滑らかな（６Åよ
り小さいＲａ）表面仕上げをもたらすもっと小さい研磨
材（公称直径０．２〜０．３μｍ）を用いる。２工程研
磨のコンセプトは、殆どのディスク製造業者にとって標
準になってきた。

【０００５】研磨技術が発達するにつれて、一部の製造
業者は近代的な研磨機によって、特に第一工程の適用に
おいて重大な問題に直面するようになった。ポリウレタ
ン研磨用パッド、ファイバーグラスディスクキャリヤー
及びニッケルめっきしたディスクを用いた場合の研磨ゾ
ーンにおける高い摩擦は、機械の振動をもたらすことが
ある。この振動は、研磨サイクルを通じて引き続く騒々
しいスティック・スリップ現象をもたらす。この問題
は、ディスクキャリヤーがギアの歯によって傷つけられ
てファイバーグラスのくずのかけらが研磨ゾーンを汚染
するという点で非常に重大なものとなることがある。フ
ァイバーグラスのくずのせいでディスクの掻き傷がもた
らされる。掻き傷を引き起こす傾向を減らすための努力
において、一部の製造業者は、加える圧力を小さくした
りというように研磨パラメーターを変更している。一般
的に、これらの変更は生産性の低下をもたらす。さら
に、頻繁にファイバーグラスキャリヤーを交換すること
によってもたらされる費用は非常に高くつく。

【０００６】この種の振動は、いくつかの理由でハード
ディスクの研磨において問題となる。まず第一に、これ
は不快な騒音を引き起こして技術者が周囲で作業するの
を困難にする。第二に、これはファイバーグラスディス
クキャリヤーの迅速な分解につながり、経費がかかる。
第三に、これはディスクキャリヤーがギアの歯の位置に
おいて破損するとひどい掻き傷をもたらすことがある。
第四に、これは製造業者に加える機械圧力を小さくする
ことを要求し、その結果低いニッケル研削速度及び低い
生産性をもたらす。第五に、これは研磨されたディスク
の不均一な表面特徴をもたらすことがある。

【０００７】一般的に、スラリー製造業者はいくつかの
添加剤によってスラリーの性能を改変してきた。例え
ば、H. Thrower Jr.は米国特許第４０３８０４８号明細
書に、芝刈り機の刃先を鋭利にするためのラップ仕上げ
用ゲルを開示している。カルボキシビニルポリマーはこ
のゲルの磨砕用粗粒子を懸濁状に保つ。さらに、R. Sch
wenは米国特許第４５４４３７７号明細書に、磨砕、ラ
ップ仕上げ及び研磨用の配合物を開示している。この研
磨用配合物は、そのベース化合物として、エチレンオキ
シド、プロピレンオキシド若しくはブチレンオキシド又
はそれらのモノエステルのポリマー状グリコール１５〜
８５重量％用いる。これらのポリマーは、５００〜２５
０００の範囲の分子量を有する。

【０００８】さらに、スラリー製造業者は研磨速度を改
善するために追加の添加剤によって懸濁液を変質した。
例えばOkajimaらは米国特許第４９５６０１５号明細書
に、水、α−アルミナ及びベーマイトを含有させた研磨
用組成物を開示している。ベーマイトは水をベースとす
る分散液に影響を及ぼし、磨砕特性を改善する。さら
に、Yamadaらは米国特許第５３６６５４２号明細書に、
水、アルミナ及びキレート化剤を含有する研磨用組成物
を開示している。このキレート化剤は、研磨性能を改善
するようにアルミナ分散液を変質する。

【０００９】しかしながら、最も一般的な添加剤は、セ
ルロース増粘剤及び界面活性剤である。セルロースをベ
ースとする増粘剤は、スラリー粘度の増大をもたらす。
セルロースベース増粘剤は、研磨用スラリーの滑性を改
善することができる。しかしながら、これらのスラリー
は、ディスク振動に有意に影響を及ぼすためには、過剰
量の増粘剤を必要とする。そしてこれらの増粘剤は、研
磨用パッドの細孔中に望ましくないスラリーの蓄積物を
形成することがある。界面活性剤（アニオン性、カチオ
ン性及びノニオン性）もまた滑性を増大させる。しか
し、これらの添加は分配系においてスラリーの過度の発
泡をもたらすことがある。この発泡は研削速度を低下さ
せることがあるので、望ましくない。ある場合には、デ
ィスク製造業者は単純に研磨ゾーン中の機械圧力を下げ
ることによって振動を減少させることを求めていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、研磨
機に関連する騒音を取り除くために研磨機の振動を減ら
すことにある。本発明のさらなる目的は、ファイバーグ
ラスキャリヤーの寿命を延ばすことにある。本発明のさ
らなる目的は、研磨ゾーンにおける汚染を減少させるこ
とにある。本発明のさらなる目的は、スラリーの蓄積及
びパッドのくずを減らすことにある。本発明のさらなる
目的は、より迅速な研磨速度を達成するためにより高い
圧力で研磨を行なえるようにすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】発明の概要本発明は、表面研磨用混合物を提供する。この混合物
は、１０μｍより小さい平均寸法を有する研磨用粒子及
び水を含む。この混合物はまた、表面を化学的に攻撃す
るための促進剤及び研磨機の振動を減少させるための澱
粉をもまた含む。

【００１２】この手法は、物体を研磨するための研磨用
スラリーを提供する。この研磨用スラリーは、水、研磨
用粒子、表面を化学的に除去するための促進剤及び水中
に溶解させた澱粉を含む。研磨用パッドと表面との間に
研磨用スラリーを導入することによって、研磨用スラリ
ーが調製される。研磨用パッドと表面との間に圧力を加
えることによって、物体の表面から材料を研削するため
に必要な力が提供される。最後に、研磨用パッドの回転
によって表面を研磨しながら、澱粉が研磨用パッドと表
面との間の振動を減少させる。

【００１３】

【発明の実施の形態】好ましい具体例の説明本発明は、研磨材スラリーに澱粉を添加することを伴う
ものであり、研磨機によって過度の圧力を加えた後にさ
え機械振動を防止する。この澱粉は、発泡や望ましくな
いスラリーの蓄積物又はくずの形成をもたらさない。実
際、この添加剤はパッド中にスラリーが蓄積するのを防
止するのを助成する。さらに、澱粉は研削速度を損なわ
ない。澱粉は、機械振動を防止し且つ許容できる研磨圧
力を高めて、より一層高い研削速度を助成する。さら
に、これはより一層広い範囲の圧力での操作を可能に
し、一方の面からもう一方までの厚さの均一性を改善す
るために製造業者がプロセスを最適化することを可能に
する。この特徴は通常「サイド・トゥ・サイド厚さ（si
de to side thickness）」又は「ＡＢデルタ」と称され
る。もしも所望のサイド・トゥ・サイドが０．０なら
ば、これは研磨がディスクの各面から等しい厚さの層を
研削したことを意味する。研磨プロセスの調節が不正確
である場合には、サイド・トゥ・サイドが０よりもかな
り大きくなるだろう。これはディスクの残留応力勾配を
結果としてもたらし、劣った平坦さにつながる。

【００１４】特に、澱粉の添加は予期しなかったことに
研磨振動を減少させる。澱粉は、約０．１〜４０重量％
の範囲であるのが有利である。特に記載がない限り、本
明細書において重量％は使用時における組成を意味す
る。このスラリーは、米澱粉を約０．２５〜２０重量％
含有するのが特に有利である。この澱粉は、大麦、トウ
モロコシ、ジャガイモ、米、サゴ、タピオカ、小麦及び
ユッカより成る群から選択されるのが有利である。この
澱粉は、スラリーに添加する前に水中に完全に溶解させ
るのが特に有利である。ジャガイモ澱粉は望ましくない
振動を減少させるのに効果的ではあるが、米澱粉よりも
水中における溶解性が低い。

【００１５】研磨用粒子は、金属酸化物、金属窒化物、
金属炭化物、金属硼化物、珪素化合物及びダイヤモンド
より成る群から選択されるのが有利である。「スラリ
ー」は、研磨材成分である研磨用粒子を水中に分散させ
たものから成るのが特に有利である。研磨用粒子は、約
３〜８０重量％の濃度であるのが有利である。スラリー
が研磨用粒子を約３〜２０重量％含有するのが特に有利
である。この粒子は、約１０μｍより小さい平均寸法を
有する。この粒子は、約５μｍより小さい平均寸法を有
するのが特に有利である。酸化アルミニウム又はアルミ
ナ粒子が特に効果的である。酸化アルミニウムの粒子寸
法は、光散乱によって測定して平均直径０．１〜３．０
μｍの範囲であるのが特に有利であり、０．２〜１．０
μｍの範囲であるのが好ましい。酸化アルミニウム材料
は、４〜５０ｍ²／ｇの範囲、好ましくは８〜１５ｍ²／
ｇの表面積を有し、主としてそのα結晶構造の形にあ
る。アルミナ粒子については４〜５０重量％の範囲が有
利である。

【００１６】このスラリーはまた、表面を攻撃するため
及び研磨除去速度を強化するために化学酸化剤のような
促進剤をも含有する。この促進剤は、酢酸、クエン酸、
塩酸、弗化水素酸、硝酸、硫酸、金属硝酸塩及び金属硫
酸塩より成る群から選択されるのが有利である。典型的
な化学的促進剤には、硝酸アルミニウム、硝酸、硝酸ニ
ッケル、硝酸マグネシウムが包含される。約１〜５０重
量％の添加が表面を化学的に攻撃にするのに有利でる。
製造業者は典型的にはスラリーを使用時にスラリー１部
に対して水３部の希釈比（体積による）で希釈する。使
用時の最終固体含有率は、用途に応じて４〜１０重量％
の範囲にするのが特に有利である。

【００１７】セルロースポリマー、キサンタンガム、炭
水化物ポリマーのような粘度調整剤若しくは増粘剤を約
１５％まで、又はイオン性、アニオン性及びカチオン性
若しくはノニオン性界面活性剤のような界面活性剤を約
１５％まで、随意に添加することによって、研磨用スラ
リーの滑性を増大させることができる。以下の実験デー
タは、澱粉がディスクの振動に対する許容できる解決策
を提供することを示す。

【００１８】

【実施例】例１澱粉の添加は、振動を生じることなく加える機械圧力を
増大させることを可能にする。

【表１】＊振動現象が起こる前に研磨用ゾーンに加えた最大圧
力

【００１９】用いた研磨材スラリーは、プラクスエア
０．６μｍ酸化アルミニウムだった。用いた研磨機は、
Rodel 750パッドを備えたSpeedfam 9Bだった。例１〜４
において試験したスラリーは、アルミナ７％、硫酸アル
ミニウム０．０５％、硝酸アルミニウム３％、米澱粉可
変量、増粘剤（セルロース）０．０３％、ポリカルボン
酸の有機塩（消泡剤）０．００１％を含有し且つ残部が
水であるものだった。有利なことに、ディスクは過度の
振動をこうむることなく少なくとも１０ｋＰａの研磨圧
力を加えられた。特に有利なことに、これは、過度の振
動をこうむることなく少なくとも１５ｋＰａが加えられ
た。

【００２０】例２炭水化物ポリマーの添加は、表面粗さ（Ｒａ）の低下を
もたらす。

【表２】

【００２１】粗さは、Veeco TMS 2000レーザー散乱装置
を用いて測定した。測定は、新しいRodel Politex 750
パッドに対して、５回の研磨サイクルの後に行なった
（３回のならし操作を実施した）。用いた研磨材スラリ
ーは、プラクスエア０．６μｍ酸化アルミニウムだっ
た。用いた研磨機は、Sppefam 9Bだった。

【００２２】例３１．２５％以下の量での澱粉の添加は、研削速度の低下
を引き起こさない。

【表３】

【００２３】このスラリーは、ニッケルのような金属を
少なくとも０．３μｍ／分の速度で容易に研削する。特
に有利には、これは少なくとも０．４μｍ／分の速度で
金属を研削する。

【００２４】例４炭水化物ポリマーの添加は、研磨用パッドのスラリー蓄
積の減少をもたらす。典型的な蓄積は、３〜５回のサイ
クル毎にパッドを清浄化することを必要とする。

【００２５】

【表４】

【００２６】用いた研磨材スラリーは、プラクスエア
０．６μｍ酸化アルミニウムだった。用いた研磨機は、
Sppefam 9Bだった。パッドはRodel 750だった。特に有
利な研磨のための公称組成物は、アルミナ７重量％、硫
酸アルミニウム０．０５重量％、硝酸アルミ３重量％、
米澱粉１．４重量％、１．５〜２ｃＰの粘度のための増
粘剤０．０３重量％、消泡剤（ポリカルボン酸の塩）
０．００１重量％を含有し且つ残部が水であるものだっ
た。

【００２７】

【発明の効果】澱粉添加剤は、いくつかの利点をもたら
す。第一に、本発明は、パッドの粘着を取り除き、機械
の振動を減少させる。これは、これらの機械の作動領域
における騒音を取り除く。第二に、これは研磨用キャリ
ヤーの寿命を延ばす。例えば、慣用のスラリーについて
のスティック・スリップ摩擦を取り除くことによって多
くの回数の研磨操作に対してファイバーグラスキャリヤ
ーを操作することができる。第三に、これはキャリヤー
の摩耗を防止して、掻き傷を減らし且つ研磨ゾーンにお
ける汚染を減少させる。第四に、これはパッド中におけ
るスラリーの蓄積及びニッケルのようなくずを減少させ
る。これはパッド清浄化の頻度を減らす。最後に、これ
はより高い圧力を採用することを助成し、より迅速な研
磨速度をもたらす。

【００２８】以上、ある種の特に好ましい具体例を参照
して本発明を詳細に説明してきたが、当業者ならば本発
明の技術思想及び範囲内で本発明のその他の具体例があ
ることを認識するだろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｋ 13/04 １０２Ｃ０９Ｋ 13/04 １０２ (72)発明者ドリス・クウォックアメリカ合衆国インディアナ州フィッシャーズ、ブラッドウェル・プレイス8931、ナンバー205

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水、約１０μｍより小さい平均寸法を有
する研磨用粒子、表面を化学的に攻撃するための促進剤
及び研磨機の振動を減少させるための澱粉を含む、表面
研磨用混合物。
【請求項２】金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、
金属硼化物、珪素化合物及びダイヤモンドより成る群か
ら選択される約１０μｍより小さい平均寸法を有する研
磨用粒子約３〜８０重量％、表面を化学的に攻撃するた
めの促進剤約１〜５０重量％、大麦、トウモロコシ、ジ
ャガイモ、米、サゴ、タピオカ、小麦及びユッカより成
る群から選択される澱粉約０．１〜４０重量％並びに残
部を構成する水及び付随的不純物を含む、表面研磨用混
合物。
【請求項３】研磨用粒子がアルミナ約４〜５０重量％
から成り、この研磨用粒子が約５μｍより小さい平均寸
法を有し、澱粉が米澱粉約０．２５〜２０重量％から成
り、促進剤が酢酸、クエン酸、塩酸、弗化水素酸、硝
酸、硫酸、金属硝酸塩及び金属硫酸塩より成る群から選
択される、請求項２記載の混合物。