JP2002294222A

JP2002294222A - 遊離砥粒スラリー組成物

Info

Publication number: JP2002294222A
Application number: JP2001095491A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Orii; 一也折井; Isao Saito; 軍夫齋藤; Yasuyuki Suzuki; 康之鈴木
Original assignee: Tokyo Magnetic Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Infomedia Co Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】軟質材料部分を有する材料を遊離砥粒スラリ
ー組成物で研磨する際に、軟質材料部分への研磨材粒子
の突き刺さりを生じ、表面性状を低下させた。【解決手段】突き刺さり防止剤としてアルコールまた
は一分子内中にアルコール性水酸基を有する化合物を少
なくとも一種類以上、又は脂肪酸または一分子内中にカ
ルボキシル基を有する化合物を少なくとも一種類以上含
有させた遊離砥粒スラリー組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全部又は一部に軟
質材料部分を有する単一又は複合材料のラッピングおよ
びポリッシング加工で発生する軟質材料部分への研磨材
粒子の突き刺さりを防止しながら加工する工程で使用す
るのに適した遊離砥粒スラリー組成物に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、光学部品、電子部品や精密機械部
品などに対して、益々高性能化、高機能化が要求されて
きており、使用される材料も金属結晶材料、セラミック
ス、ガラス、プラスチックと非常に多岐にわたってい
る。この様な部品の製造工程の一つとして、少なくとも
一部に軟質材料を含む硬度の異なる複数の材料から構成
される複合材料の研磨が増加してきている。複合材料の
研磨加工の一例として、電子部品に関してはハードディ
スク基板のＮｉ−Ｐメッキ層のテクスチャリング加工や
ＬＳＩの多層配線工程における配線金属と層間絶縁膜と
の均一加工、光学部品ではフェルールと呼ばれるジルコ
ニア系セラミックスとファイバー部のコアと呼ばれる石
英ガラス、グラッドと呼ばれるフッ素系樹脂との複合材
料である光ファイバーコネクタ端面研磨などが挙げられ
る。

【０００３】コンピューターの記録媒体であるハードデ
ィスクドライブは年々その記録密度の向上が図られてい
る。高記録密度を達成する手段の一つとして、ハードデ
ィスクと磁気ヘッドの浮上隙間を狭め、ディスクとヘッ
ド間のスペーシングを低減させる、つまりヘッドの低浮
上化が試みられている。ハードディスクドライブに搭載
されている磁気ヘッドは、薄膜型磁気ヘッドが主流であ
り、インダクティブ型、記録再生素子にＭＲ（Ｍａｇｎ
ｅｔＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ：磁気抵抗素子）を用いた
ＭＲ−インダクティブ複合型、さらにはＧＭＲ（Ｇｉａ
ｎｔＭＲ：巨大磁気抵抗素子）を用いたものなどがあ
る。これら薄膜型磁気ヘッドは、アルチック（Ａｌ_２Ｏ
_３−ＴｉＣ）などの基材と、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）な
どの保護／絶縁膜なるセラミックスおよびより軟質のパ
ーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）、センダスト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓ
ｉ）などの磁性材料である金属膜等による複合材料で構
成されている。

【０００４】従来の遊離砥粒スラリーを用いて薄膜型磁
気ヘッドのＡＢＳ（ＡｉｒＢｅａｒｉｎｇＳｕｒｆ
ａｃｅ：ＡＢＳ（空気浮上面））の研磨加工における最
も重要な問題点の一つとして、被研磨物の選択研磨が挙
げられる。薄膜型磁気ヘッドは、硬質材料であるアルチ
ックおよびアルミナなどのセラミックスと軟質材料であ
るパーマロイおよびセンダストなどの磁性材料である金
属膜等による複合材料で構成されているため、材料間の
硬度の違いにより軟質材料であるパーマロイやセンダス
トなどの金属膜が選択的に加工され、セラミックスから
なるＡＢＳより磁極部などの金属膜を後退させることに
なり、記録媒体との磁気間隔を増大させるポールチップ
リセッション（ＰｏｌｅＴｉｐＲｅｃｅｓｓｉｏ
ｎ：ＰＴＲ）が発生し、実質的なヘッドの浮上量を増加
させてしまうと言った問題点があった。また、アルチッ
ク／アルミナ間においても材料間の硬度差により選択研
磨が生じると言った問題点があった。

【０００５】そこで、この様な選択研磨を回避するため
に、遊離砥粒スラリーに選択研磨防止剤を入れて高精度
の研磨面を達成することが例えば、特開平１１−３０２
６３６や特願平１０−２５５０２２、特開２０００−８
７０１１号、特開２０００−３５１９５９号、特開２０
０１−３１９５４号公報によって提案されている。

【０００６】しかしながらその一方で、薄膜型磁気ヘッ
ドのＡＢＳの研磨加工において、軟質材料であるパーマ
ロイやセンダストなどの金属膜に研磨材粒子が突き刺さ
り、その後も金属膜上に残存してしまうと言った問題が
ある。ハードディスクの記録密度の向上に伴いヘッドの
低浮上化が試みられているため、ハードディスクドライ
ブ使用時に突き刺さった研磨材粒子が脱離してハードデ
ィスク上に落下してしまうことにより浮上不安定やヘッ
ドクラッシュを引き起こしたり、メディア面を損傷して
後発ディフェクトをもたらす可能性があり深刻な問題で
ある。しかしながら、これまでにこの様な、硬度の異な
る複数の異硬度材料から構成される複合材料のラッピン
グおよびポリッシング加工で発生する軟質材料部分への
研磨材粒子の突き刺さりの防止を目的とした遊離砥粒ス
ラリー組成物についてはあまり検討されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、異種硬度材
料で構成される複合材料、特に薄膜型磁気ヘッドの研磨
加工時において、軟質材料部分への研磨材粒子の突き刺
さりを防止しながら加工するのに適した遊離砥粒スラリ
ー組成物であって、高研磨面品位を得ることを目的とし
た遊離砥粒スラリー組成物を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】薄膜型磁気ヘッドの研磨
加工時において、軟質材料である金属膜部分に突き刺さ
る研磨材粒子は、０．０５ミクロン以下の微粒子成分で
ある。本発明の異硬度材料の研磨における軟質材料への
研磨材粒子の突き刺さり防止剤として、アルコール性水
酸基あるいはカルボキシル基を有する化合物を使用した
場合、これらの極性効果により遊離砥粒スラリーに使用
される研磨材粒子に含まれる微粒子の分散安定性が抑制
され、定盤や被研磨物の軟質材料部分に突き刺さること
なく排除されるため、軟質材料部分への研磨材粒子の突
き刺さりの防止が可能になる。また、軟質材料部分と硬
質材料部分を有する複合部材に限らず従来突き刺さりを
防止できなかった複数の軟質材料部分を有する複合体で
も、或いは単一の軟質材料体でも本発明は同様な効果を
発揮することは明らかである。

【０００９】本発明の遊離砥粒スラリー組成物は、研磨
材粒子、分散媒、分散剤および少なくとも一種のアルコ
ール性水酸基を有する化合物あるいはカルボキシル基を
有する化合物並びに任意に分散剤を含む遊離砥粒スラリ
ー組成物である。より具体的には、前記研磨材粒子の突
き刺さり防止剤としてアルコール性水酸基を有する化合
物が構造式（Ｉ）

【化１０】（Ｒ¹は炭素数４〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、アルキニル基、アリール基）で表される１〜３級ア
ルコールである上記の遊離砥粒スラリー組成物又は、前
記水酸基を有する化合物が構造式（ＩＩ）

【化１１】（Ｒ²は炭素数１〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、アルキニル基、アリール基、ｎは２から４、ｍは１
から４）で表されるアルコキシアルコールおよびポリオ
キシアルキレンモノエーテル化合物である上記の遊離砥
粒スラリー組成物、又は、前記水酸基を有する化合物が
構造式（III）

【化１２】（Ｒ³は炭素数１〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、ｎは２から４、ｍは１から４）で表されるアルキレ
ングリコールモノエステルおよびポリオキシアルキレン
モノエステル化合物である上記の遊離砥粒スラリー組成
物、又は前記水酸基を有する化合物が構造式（IV）

【化１３】（Ｒ⁴は炭素数８〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、ｎは２から４、ｍは１から４）で表されるグリセリ
ン脂肪酸エステル化合物である上記の遊離砥粒スラリー
組成物、前記水酸基を有する化合物が構造式（Ｖ）

【化１４】（Ｒ⁵は炭素数８〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、ｎは２から４、ｍは１から４）で表されるポリオキ
シアルキレングリセリン脂肪酸エステル化合物である上
記のの遊離砥粒スラリー組成物、又は前記水酸基を有す
る化合物が構造式（VI）

【化１５】（Ｒ⁶は水素または炭素数８〜１８であるアシル基、ｎ
は０から８）で表されるポリグリセリン脂肪酸エステル
化合物である上記の遊離砥粒スラリー組成物、又は前記
水酸基を有する化合物が構造式（VII）

【化１６】（Ｒ⁷、Ｒ⁸、Ｒ⁹、Ｒ¹⁰はアルキル基、アルキルアリー
ル基、ｎ＝２〜４、ｍ＝０〜６）で表されるアセチレン
グリコール化合物である上記の遊離砥粒スラリー組成
物、又は前記カルボキシル基を有する化合物が構造式
（VIII）

【化１７】（Ｒ¹¹は炭素数６〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、アルキニル基、アリール基）で表される脂肪酸であ
る上記の遊離砥粒スラリー組成物、又は、前記カルボキ
シル基を有する化合物が構造式（IX）

【化１８】（Ｒ¹²は炭素数１〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、アルキニル基、アリール基、ｎは２から４、ｍは１
から７）で表されるポリオキシアルキレンモノアルキル
エーテルカルボン酸化合物である上記の遊離砥粒スラリ
ー組成物である。

【００１０】

【発明の実施の形態】上記のように、本発明になる遊離
砥粒スラリー組成物は、研磨材粒子の突き刺さり防止剤
としてのアルコール性水酸基を有する化合物あるいはカ
ルボキシル基を有する化合物、分散媒及び研磨材粒子並
びに任意に界面活性剤等の分散剤によって構成される。

【００１１】本発明に使用するアルコール性水酸基を有
する化合物には、アルコール、アルコキシアルコール、
ポリオキシアルキレンモノエーテル化合物、アルキレン
グリコールモノエステル、ポリオキシアルキレンモノエ
ステル化合物、グリセリン脂肪酸エステル化合物、ポリ
オキシアルキレングリセリン脂肪酸エステル化合物およ
びアセチレングリコール化合物などがある。

【００１２】本発明に用いられるアルコール性水酸基を
有する化合物は、アルコールとしては、式

【化１９】（Ｒ¹は炭素数４〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、アルキニル基、アリール基）で表される１〜３級ア
ルコールであり、その具体例としては１−ブタノール、
イソブタノール、２−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノー
ル、１−ペンタノール、２−ペンタノール、３−ペンタ
ノール、ｔｅｒｔ−アミルアルコール、１−ヘキサノー
ル、２−ヘキサノール、３−ヘキサノール、１−ヘプタ
ノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、４−ヘ
プタノール、１−オクタノール、２−オクタノール、３
−オクタノール、４−オクタノール、２−エチル−１−
ヘキサノール、ｎ−デカノール、ｎ−ドデカノール、ｎ
−テトラデカノール、ｎ−ヘキサデカノール、ｎ−オク
タデカノールなどが挙げられるが、１−デカノール、１
−ドデカノール及び１−テトラデカノールが好ましい。

【００１３】本発明に用いられるアルコキシアルコール
およびポリオキシアルキレンモノエーテル化合物として
は、式

【化２０】（Ｒ²は炭素数１〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、アルキニル基、アリール基、ｎは２から４、ｍは１
から４）で表される多価アルコールのモノエーテル化合
物である。その具体例としては２−エトキシエタノー
ル、２−ｎ−プロポキシエタノール、２−イソプロポキ
シエタノール、２−ブトキシエタノール、２−イソブト
キシエタノール、２−（ヘキシルオキシ）エタノール、
２−（ドデシルオキシ）エタノール、２−フェノキシエ
タノール、２−〔２−（ドデシルオキシ）エトキシ〕エ
タノール、２−〔２−（テトラデシルオキシ）エトキ
シ〕エタノール、ポリエチレングリコール（２）モノオ
レイルエーテル（ＰＯＥ（２）モノオレイルエーテ
ル）、ポリオキシエチレン（２）モノオクチルフェニル
エーテル（ＰＯＥ（２）モノオクチルフェニルエーテ
ル）、ポリオキシエチレン（２）モノノニルフェニルエ
ーテル（ＰＯＥ（２）モノノニルフェニルエーテル）な
どが挙げられるが、特にポリオキシエチレン（２）モノ
ノニルフェニルエーテルが好ましい。

【００１４】本発明に用いられるアルキレングリコール
モノエステルおよびポリオキシアルキレンモノエステル
化合物としては、式

【化２１】（Ｒ³は炭素数１〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、ｎは２から４、ｍは１から４）で表されるアルキレ
ングリコールモノエステルおよびポリオキシアルキレン
モノエステル化合物である。その具体例としてはモノラ
ウリン酸ポリエチレングリコール２ＥＯ、モノステアリ
ン酸ポリエチレングリコール２ＥＯ、モノオレイン酸ポ
リエチレングリコール２ＥＯなどが挙げられる。

【００１５】本発明に用いられるグリセリン脂肪酸エス
テル化合物としては、式

【化２２】（Ｒ⁴は炭素数８〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、ｎは２から４、ｍは１から４）で表されるグリセリ
ン脂肪酸エステル化合物である。その具体例としてはモ
ノミリスチン酸グリセリル、モノステアリン酸グリセリ
ル、モノオレイン酸グリセリル、モノイソステアリン酸
グリセリルなどが挙げられる。

【００１６】本発明に用いられるポリオキシアルキレン
グリセリン脂肪酸エステル化合物としては、式

【化２３】（Ｒ⁵は炭素数８〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、ｎは２から４、ｍは１から４）で表されるポリオキ
シアルキレングリセリン脂肪酸エステル化合物である。
その具体例としてはモノステアリン酸ＰＯＥ（５）グリ
セリル、モノオレイン酸ＰＯＥ（５）グリセリルなどが
挙げられるが、モノオレイン酸ＰＯＥ（５）グリセリル
が好ましい。

【００１７】本発明に用いられるポリグリセリン脂肪酸
エステル化合物としては、式

【化２４】（Ｒ⁶は水素または炭素数８〜１８であるアシル基、ｎ
は０から８）で表されるポリグリセリン脂肪酸エステル
化合物である。その具体例としてはモノステアリン酸ジ
グリセリル、モノオレイン酸ジグリセリル、モノイソス
テアリン酸ジグリセリル、モノステアリン酸テトラグリ
セリル、モノオレイン酸テトラグリセリル、トリステア
リン酸テトラグリセリル、ペンタステアリン酸テトラグ
リセリル、ペンタオレイン酸テトラグリセリル、ペンタ
ステアリン酸ヘキサグリセリル、ペンタオレイン酸ヘキ
サグリセリル、トリステアリン酸デカグリセリル、トリ
オレイン酸デカグリセリル、ペンタステアリン酸デカグ
リセリル、ペンタオレイン酸デカグリセリル、ペンタイ
ソステアリン酸デカグリセリル、ヘプタステアリン酸デ
カグリセリル、ヘプタオレイン酸デカグリセリル、ヘプ
タイソステアリン酸デカグリセリル、デカステアリン酸
デカグリセリル、デカオレイン酸デカグリセリル、デカ
イソステアリン酸デカグリセリルなどが挙げられるが、
トリオレイン酸デカグリセリル及びペンタオレイン酸デ
カグリセリルが好ましい。

【００１８】本発明に用いられるアセチレングリコール
化合物としては、式

【化２５】（Ｒ⁷、Ｒ⁸、Ｒ⁹、Ｒ¹⁰はアルキル基、アルキルアリー
ル基、ｎ＝２〜４、ｍ＝０〜６）で表されるアセチレン
グリコール化合物である。その具体例としては、２，
４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオ
ール−ビスポリオキシエチレンエーテル、２，２，３，
６，７，７−ヘキサメチル−４−オクチン−３，７−ジ
オール−７−ジオール−ビスポリオキシエチレンエーテ
ル、６，９−ジメチル−７−テトラデシン−６，９−ジ
オール−ビスポリオキシエチレンエーテル、７，１０−
ジメチル−８−ヘキサデシン−７，１０−ジオール−ビ
スポリオキシエチレンエーテル、８，１１−ジメチル−
９−オクタデシン−８，１１−ジオール−ビスポリオキ
シエチレンエーテルなどが挙げられる。

【００１９】本発明に使用するカルボキシル基を有する
化合物には、脂肪酸、ポリオキシアルキレンモノアルキ
ルエーテルカルボン酸化合物などがある。本発明に用い
られるカルボキシル基を有する化合物は、脂肪酸として
は、式

【化２６】（Ｒ¹¹は炭素数６〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、アルキニル基、アリール基）で表される脂肪酸であ
る。その具体例としては、ヘキサン酸、オクタン酸、デ
カン酸、ラウリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、
リノール酸などが挙げられる。

【００２０】本発明に用いられるカルボキシル基を有す
る化合物は、ポリオキシアルキレンモノアルキルエーテ
ルカルボン酸化合物としては、式

【化２７】（Ｒ¹²は炭素数１〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、アルキニル基、アリール基、ｎは２から４、ｍは１
から７）で表されるポリオキシアルキレンモノアルキル
エーテルカルボン酸化合物である。その具体例として
は、ＰＯＥ（３）トリデシルエーテル酢酸、ＰＯＥ
（７）トリデシルエーテル酢酸などが挙げられる。

【００２１】これらのアルコール性水酸基あるいはカル
ボキシル基を有する化合物を単独若しくは二種類以上任
意の割合で添加した遊離砥粒スラリー組成物は、異硬度
材料の研磨加工によって発生する軟質材料への研磨材粒
子の突き刺さりを防止することが可能である。本発明に
用いるこれらの研磨材粒子突き刺さり防止剤は、沸点が
８０℃以上、好ましくは沸点が１００℃以上である。こ
れは、蒸発速度の速い研磨材粒子突き刺さり防止剤は研
磨作業中に蒸発してしまい、安定な研磨加工を困難にす
るからである。

【００２２】また、本発明に用いるこれらの研磨材粒子
突き刺さり防止剤の添加濃度は、遊離砥粒スラリー組成
物に対して０．５ｗｔ％以上、好ましくは１．０ｗｔ％
以上、更に好ましくは１．０〜５０ｗｔ％である。

【００２３】本発明に用いる分散媒は、薄膜型磁気ヘッ
ドの構成材料であるパーマロイおよびセンダストなどの
金属膜が一般的に水に対して弱く腐食や錆を発生するの
で分散媒として非水系溶媒を用いることが望ましく、更
に極性の低い非極性溶媒を用いることが望ましい。ここ
で、分散媒の極性とは普通に使用される意味で溶媒分子
内の原子とその結合の種類、原子団および原子配列とそ
の位置などによって分子内に生じる双極子に基づく性質
である。この極性の大きさは相互作用する分子の極性に
よって相対的に決まるものである。溶媒の極性は、定性
的にHildebrandの溶解性パラメーター（ｓｐ値）δ値で
表される。このδ値が大きい程極性が大きく、小さいも
の程極性は小さい。このδ値は、更に分散、極性による
配向および水素結合などの分子間相互作用によっていく
つか分けられるが、これらの値は、その溶媒がどのよう
な化合物をよく溶かすかという、化合物に対する溶解の
選択性を決定するものである。本発明の遊離砥粒スラリ
ー研磨液の分散媒に適した有機溶媒は、このδ値が低い
ものが望ましい。これは、極性成分が増加することによ
り分散媒の臭気が問題になったり、分散媒自体が人体や
被研磨物に対して悪影響を与えるからである。

【００２４】更に本発明では、研磨加工中の研磨スラリ
ーの蒸発を無くし、安定な研磨加工を行うために分散媒
の蒸発速度が遅い溶媒が適している。これは、蒸発速度
の速い分散媒は研磨作業中に分散媒が蒸発してしまい、
安定な研磨加工が困難になるからである。これらのこと
から、本発明に用いる分散媒は、沸点が１００℃以上、
より好ましくは１２０℃以上であり、溶解性パラメータ
ーｓｐ値が１０．０以下、好ましくは８．０以下、相対
速度が５．０以下、より好ましくは２．０以下のものが
適している。これらの分散媒としては例えば、エクソン
化学（株）製無臭イソパラフィン系溶媒：アイソパーシ
リーズや低臭ナフテン系溶媒：ＥＸＸＳＯＬシリーズ、
モービル化学製ｎ−パラフィン系溶媒：ホワイトレック
スシリーズおよび工業用脂肪族系溶媒であるペガソー
ル、ペガホワイト、サートレックスなどがある。

【００２５】分散剤について説明する。粉体の状態から
安定な分散系を作るには、固／液界面でのぬれ性が良く
なければならない。ここでぬれ性とは、液体が固体表面
から気体を押しのける現象を言うが、乾燥した粉体の表
面には空気が強く吸着しているため、これを液体で置換
する必要がある。また、ぬれ性を良くするには、固／液
の化学的親和性を強めればよく、親和性は両者の極性や
化学構造が近いものほど大きくなる。一般的な研磨材粒
子は、その表面に水酸基などの極性官能基が存在するた
め親水性を示し、水のようなδ値の高い極性溶媒中では
ぬれ性が良いため容易に分散させることが可能である。
しかし、本発明で用いる分散媒は非極性溶媒であるた
め、親水性粒子である研磨材を非極性溶媒中に均一に分
散させるには、粒子表面と分散媒との親和性を高めなけ
ればならず、粒子表面の疎水化処理を施す必要がある。
疎水化処理の方法には、界面活性剤などの分散剤を添加
する方法がある。

【００２６】分散剤として界面活性剤を用いる方法は、
界面活性剤が分子中に疎水性の長い炭化水素鎖と末端に
強い極性基（＝親水基）を持つ両親媒性物質であること
を利用している。具体的には、親水性である粒子表面と
界面活性剤の極性基との相互作用により疎水性である炭
化水素鎖を外側に向けて吸着するため、全体的に見ると
粒子の表面性は親水性から疎水性に変化し、非極性溶媒
中で沈降することなく安定に存在することが可能とな
る。

【００２７】本発明に用いられる分散剤としての界面活
性剤は非極性溶媒に溶解するものでなければならず、そ
のような界面活性剤は、その分子骨格中に二重結合や三
重結合を有するか、又は分岐が存在するものが一般的で
ある。この様な界面活性剤としては、例えばソルビタン
脂肪酸エステル系であるモノオレイン酸ソルビタン、セ
スキオレイン酸ソルビタン、トリオレイン酸ソルビタ
ン、グリセリンエステル系としてはペンタオレイン酸デ
カグリセリル、ペンタイソステアリン酸デカグリセリ
ル、トリオレイン酸デカグリセリル、ペンタオレイン酸
ヘキサグリセリル、モノイソステアリン酸グリセリル、
モノイソステアリン酸ジグリセリルなど、ポリオキシエ
チレンソルビット脂肪酸エステル系であるテトラオレイ
ン酸ポリオキシエチレンソルビット、ポリエチレングリ
コール脂肪酸エステル系であるモノオレイン酸ポリエチ
レングリコール２ＥＯ、６ＥＯ、ポリオキシエチレンア
ルキルエーテル系であるＰＯＥ（２）オレイルエーテ
ル、ＰＯＥ（３）２級アルキルエーテルなどがある。本
発明に使用される界面活性剤濃度は、粒子に飽和吸着を
起こす濃度以上であればよく、使用する研磨材粒子の表
面性および界面活性剤種により変化する。これは、非極
性溶媒中では水系に比べ、一層目での界面活性剤の吸着
量は小さいため、界面活性剤同士が疎水−疎水相互作用
を利用し二層吸着することは困難となり、水系のように
界面活性剤の添加濃度と伴に表面性が変化することがな
いためである。

【００２８】以上、分散剤として界面活性剤を用いた方
法について述べたが、界面活性剤の代わりに又は共に高
分子化合物を添加したりシランカップリング剤に代表さ
れる表面改質剤を使用してもよい。高分子化合物は粒子
表面に吸着し、厚い吸着層を形成する。この厚い吸着層
によって、粒子同士の接近を立体障害的に防止すること
を利用している。また表面改質剤を用いる方法では、粒
子表面にある表面官能基と表面改質剤を化学反応により
結合させ、粒子の表面性を親水性から疎水性へと変化さ
せることを利用している。上記の方法に限定されず、疎
水化処理を行うことにより親水性である研磨材粒子を非
極性溶媒中に均一に分散させることが可能となる。

【００２９】遊離砥粒スラリー組成物中の界面活性剤の
含有量は０．０１重量％以上、好ましくは０．０５〜
５．０重量％である。研磨材粒子は、研磨加工一般に用
いられるものであれば、特に制限されることなく使用す
ることが出来る。具体的には、ダイヤモンド、アルミ
ナ、シリコンカーバイド、酸化セリウム、酸化ジルコニ
ウム、酸化ケイ素、酸化鉄などが挙げられる。薄膜型磁
気ヘッドの加工には一般的に、基材がアルチックと硬質
であるためにダイヤモンド研磨材粒子が用いられ、一般
的粒子径は概ね１．０ミクロン以下、更に好ましくは
０．５ミクロン以下のダイヤモンド研磨材粒子が用いら
れる。また、ダイヤモンドの結晶構造は、その製法によ
り多結晶と単結晶が存在するが研磨の目的に合わせどち
らを用いてもよい。遊離砥粒スラリーに添加されるダイ
ヤモンド粒子の濃度は一般的には０．０５〜１．０重量
％程度であり、これも研磨効率や研磨面品質によって調
整される。

【００３０】本発明の遊離砥粒スラリー組成物の製造方
法は、一般的な遊離砥粒スラリーの製造方法が適用出来
る。即ち、界面活性剤等を適量溶解してもよい分散媒に
研磨材粒子を適量混合する。この状態において研磨材粒
子表面は親水性であるために非極性溶媒中では凝集状態
で存在している。そこで、凝集した研磨材粒子を一次粒
子にするために分散を実施する。分散工程では一般的な
分散方法および分散装置を用いることが出来る。具体的
には、例えば超音波分散機、各種ビーズミル分散機、ニ
ーダー、ボールミルなどが適用出来る。分散装置の使用
によって粒子が一次粒子まで分散され、現れた表面に界
面活性剤が吸着し、ぬれ性を改善することにより凝集す
ることなく分散安定性が良好なスラリーを調製すること
が可能となる。

【００３１】本発明の遊離砥粒スラリー組成物を用いて
研磨加工される事例としては、光ファイバーコネクタ、
半導体素子、ＶＴＲヘッド、フロッピー（登録商標）ヘ
ッドなどのような軟質材料よりなる単一材料、２以上の
軟質材料部分を有する複合材料、軟質材料部分を含む硬
度及び／又は表面性質の異なる異種複合材料について何
でも適用出来るが、一例として次に薄膜型磁気ヘッド加
工への応用例について述べる。

【００３２】浮上型磁気へッドは一般的に以下のような
工程で製造されている：１．バーの切り出しこのバーは図１（ａ）に示すように多数の磁気変換素子
１６がマトリックス状に形成されたウエハ１を切断した
ものであり（図１（ｂ））、複数のスライダーが列状に
配列されている。２．バーを加工治具に接着図２のようにバー１２を加工治具１３に接着固定する。３．バーのラッピング処理図３に示したように錫等を主材料とした研磨定盤１４の
上に被研磨物（バー１２）を保持して定盤１４を回転さ
せ、所定の加工圧Ｐを加えながら、供給ノズル１５から
遊離砥粒スラリー等を供給しながらスライダーの空気浮
揚面（ＡＢＳ）の研磨を行う。４．加工治具からバーを剥離加工治具１３からバー１２を剥離する。５．レールエッチング工程レールエッチング処理にかける。６．バーをスライダーに切断分離バー１２を個々のスライダーに切断分離する。

【００３３】この工程の中で、本発明は３．バーのラッ
ピング処理における研磨に関する。スライダーのＡＢＳ
の一般的な研磨加工は、遊離砥粒スラリーを用いて、ス
ロートハイトおよびＭＲハイトを管理しながら行われて
いる。ここで言うスロートハイト（Throat Height：T
H）とは、薄膜型磁気ヘッドの記録書き込み特性を決定
する因子の一つであり、このスロートハイトは、図４の
ＴＨで表す様に、ＡＢＳから薄膜コイルを電気的に分離
する絶縁層の端部までの磁極部分の距離のことである。
また、薄膜型磁気ヘッドの内、磁気抵抗再生素子を備え
たものをＭＲ−インダクティブ複合ヘッドと言い、この
ＭＲ−インダクティブ複合ヘッドにおいて記録再生特性
を決定する一つの因子として、磁気抵抗再生素子の高さ
があり、これをＭＲハイト（ＭＲ−Height：ＭＲ−ｈ）
と呼んでいる。このＭＲハイトは、図−４のＭＲ−ｈで
示す様に端面がＡＢＳに露出する磁気抵抗再生素子のＡ
ＢＳから測った距離のことである。

【００３４】

【実施例】実施例中の表２および３に示される研磨材粒
子の突き刺さり量の相対値は、研磨材粒子の突き刺さり
防止剤を含まない遊離砥粒スラリー組成物による薄膜型
磁気ヘッドへの研磨材粒子の突き刺さり量を１００と
し、それぞれの突き刺さり量はその相対値とした。ま
た、研磨レートの相対値についても研磨材粒子の突き刺
さり防止剤を含まない遊離砥粒スラリー組成物による薄
膜型磁気ヘッドの研磨材量を１００とし、それぞれの研
磨量はその相対値とした。

【００３５】実施例１突き刺さり防止剤を含有する遊離砥粒スラリーの研磨特
性本実施例では、アルチック(２５００)、センダスト(５
００)およびパーマロイ(２００)によって構成される薄
膜型磁気ヘッドを研磨加工する際の選択研磨防止効果に
ついて検討した（括弧内の数値はビッカース硬度を示
す）。また、突き刺さり防止剤としてアルコール性水酸
基を有する化合物およびカルボキシル基を有する化合物
を含有しない遊離砥粒スラリー、オレイン酸メチルを添
加した遊離砥粒スラリーの研磨特性を比較例とした。本
実施例および比較例に用いた遊離砥粒スラリーの組成
は、ダイヤモンド粒子、分散媒、界面活性剤、突き刺さ
り防止剤である。分散媒として非極性溶媒であるアイソ
パーＭを用い、界面活性剤として非イオン性界面活性剤
であるモノオレイン酸ソルビタン（花王（株）製、商品
名：ＳＰ−Ｏ１０）を用いた。表１に本実施例および比
較例に用いたスラリー研磨液の組成を示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】研磨実験には、日本エンギス(株)製自動精
密ラッピングマシンＨＹＰＲＥＺＥＪ−３８０１Ｎ型を
用いた。研磨条件はラップ盤に錫／鉛定盤、定盤回転速
度６０ｒｐｍ、スラリー研磨液供給量を３０秒間隔に３
秒間噴霧、加工荷重１３００ｇ／ｃｍ^２、加工時間３０
分間とした。金属膜部分への研磨材粒子の突き刺さり量
の評価は、研磨加工後の薄膜磁気型ヘッドを走査型電子
顕微鏡（(株)日立製作所製、Ｓ−４５００）により加速
電圧４ｋｖ、倍率２００００倍で測定した写真において
金属膜部分に見られる黒点を数えた。研磨レートの測定
は研磨前と３０分間上述した研磨条件で研磨加工を行っ
た後の被研磨物の重量変化から測定した。研磨特性の評
価は研磨加工後の薄膜磁気型ヘッドのアルチック／金属
膜間に発生する段差、つまりポールチップリセッション
値（ＰＴＲ値）を走査型プローブ顕微鏡（ＡＦＭ）によ
り求めた。スクラッチおよび面荒れの評価はＡＦＭおよ
び微分干渉光学顕微鏡を用いた。

【００３８】本実施例の実験結果から、アルコール性水
酸基を有する化合物およびカルボキシル基を有する化合
物を含む遊離砥粒スラリーを用いて研磨した薄膜型磁気
ヘッドの軟質材料である金属膜部分への研磨材粒子の突
き刺さり量はいずれも比較例であるオレイン酸メチルお
よび無添加を用いたときよりも低くなり、硬度の異なる
複合材料から構成される薄膜型磁気ヘッドをより高研磨
面品位な研磨加工が可能となった。

【００３９】

【表２】

【００４０】実施例２アルコール性水酸基を有する化合物添加量効果本実施例では、アルチック(２５００)、センダスト(５
００)およびパーマロイ(２００)によって構成される薄
膜型磁気ヘッドを研磨加工する際のアルコール性水酸基
を有する化合物の添加量とその効果について検討した
（括弧内の数値はビッカース硬度を示す）。アルコール
性水酸基を有する化合物の添加量を０〜５０ｗｔ％まで
変化したときの研磨材粒子の金属膜への突き刺さり量お
よびＰＴＲ値、研磨面および相対研磨速度について評価
した。本実施例の研磨実験および研磨特性の評価は本実
施例１と同じである。本実施例に用いたアルコール性水
酸基を有する化合物は１−ドデカノールである。本実施
例の実験結果から、０．５ｗｔ％以上で研磨材粒子の金
属膜への突き刺さり量が小さくなり、複合材料である薄
膜型磁気ヘッドの研磨加工における研磨材粒子の金属膜
への突き刺さりを防止する効果が発現し、更に１．０ｗ
ｔ％以上、より好ましくは１．０〜３０．０ｗｔ％の範
囲において特に良好であった。１．０〜３０．０ｗｔ％
以外の範囲においても無添加の比較例と比べて良好であ
った。本実施例および比較例の結果を表３に示す。

【００４１】

【表３】

【００４２】これらの実施例の結果から、アルコール性
水酸基およびカルボキシル基を有する化合物を含む遊離
砥粒スラリーを用いて研磨することにより、硬度の異な
る複合材料の研磨加工において発生する軟質材料への研
磨材粒子の突き刺さりを防止した高研磨面品位な研磨加
工が可能になった。

【００４３】実施例３アルコール性水酸基を有する化合物を添加したスラリー
中の微粒子含有率本実施例では、研磨材粒子突き刺さり
防止剤としてのアルコール性水酸基を有する化合物とし
て１−ドデカノールを添加したスラリー中の微細研磨材
粒子の含有率について評価した。含有率の評価は粒度分
布測定機（コールター製、ＬＳ２３０）を用いた。ま
た、突き刺さり防止剤としてアルコール性水酸基を有す
る化合物を含有しない遊離砥粒スラリー、オレイン酸メ
チルを添加した遊離砥粒スラリーの含有率を比較例とし
た。

【００４４】本実施例および比較例に用いた遊離砥粒ス
ラリーの組成は、本実施例１の表１と同様である。本実
施例の結果から、研磨材粒子突き刺さり防止剤として１
−ドデカノールを添加した遊離砥粒スラリーでは突き刺
さりを引き起こす０．０５μｍ以下の微粒子の含有率は
無添加及びオレイン酸メチルを添加した遊離砥粒スラリ
ーと比較して低かった。本実施例および比較例の結果を
図５に示す。

【００４５】以上、本発明を薄膜型磁気ヘッドの研磨に
適用した事例で説明したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、他の軟質材料部分を有する単一又は複合
材料の研磨においても、要はアルコール性水酸基および
カルボキシル基を有する化合物の研磨材粒子への作用に
よって、軟質材料への研磨材粒子の突き刺さりを生じる
ことなく高研磨面品位を必要とする場合に適用出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は切り出し前のウエハを示し、（ｂ）は
ウエハより切り出した薄膜型磁気ヘッドの構造を示す。

【図２】切り出したバーの加工用具への取付を示す斜視
図である。

【図３】遊離砥粒スラリーを用いるラッピング加工工程
と、その後の本発明の研磨ラッピングオイルを使用する
仕上げ研磨工程に使用する装置の概略図である。

【図４】薄膜型磁気ヘッドの断面構造を示す。

【図５】研磨材粒子突き刺さり防止剤を添加した遊離砥
粒スラリーで突き刺さりを引き起こす０．０５μｍ以下
の微粒子の含有率を、無添加及びオレイン酸メチルを添
加した遊離砥粒スラリーと比較して表したグラフであ
る。

【符号の説明】

１アルチック基体２アルミナ絶縁膜３下部シールド膜（センダスト、パーマロイ等）４アルミナ膜５ＭＲ素子７上部シールド膜（パーマロイ等）８アルミナ膜９書き込み磁極（パーマロイ等）１０アルミナ保護膜１１コイル導体１２薄膜型磁気ヘッド（バー）１３加工治具１４研磨定盤１５供給ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木康之東京都台東区台東一丁目５番１号東京磁気印刷株式会社内Ｆターム(参考） 3C058 AA07 CA01 CB01 CB06 DA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】全面または一部に軟質材料部分を有する
単一又は複合材料を研磨加工するための遊離砥粒スラリ
ー組成物であって、該軟質材料部分への研磨材粒子の突
き刺さり防止剤を少なくとも一種類以上含有することを
特徴とする遊離砥粒スラリー組成物。
【請求項２】前記突き刺さり防止剤としてアルコール
または一分子内中にアルコール性水酸基を有する化合物
を少なくとも一種類以上含有することを特徴とする請求
項１に記載の遊離砥粒スラリー組成物。
【請求項３】前記突き刺さり防止剤として脂肪酸また
は一分子内中にカルボキシル基を有する化合物を少なく
とも一種類以上含有することを特徴とする請求項１に記
載の遊離砥粒スラリー組成物。
【請求項４】前記軟質材料部分への研磨材粒子の突き
刺さり防止剤としてアルコール性水酸基を有する化合物
が構造式（Ｉ）【化１】（Ｒ¹は炭素数４〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、アルキニル基、アリール基）で表される１〜３級ア
ルコールである請求項２に記載の遊離砥粒スラリー組成
物。
【請求項５】前記軟質材料部分への研磨材粒子の突き
刺さり防止剤としてのアルコール性水酸基を有する化合
物が構造式（II）【化２】（Ｒ²は炭素数１〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、アルキニル基、アリール基、ｎは２から４、ｍは１
から４）で表されるアルコキシアルコールおよびポリオ
キシアルキレンモノエーテル化合物である請求項２に記
載の遊離砥粒スラリー組成物。
【請求項６】前記軟質材料部分への研磨材粒子の突き
刺さり防止剤としてのアルコール性水酸基を有する化合
物が構造式（III）【化３】（Ｒ³は炭素数１〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、ｎは２から４、ｍは１から４）で表されるアルキレ
ングリコールモノエステルおよびポリオキシアルキレン
モノエステル化合物である請求項２に記載の遊離砥粒ス
ラリー組成物。
【請求項７】前記軟質材料部分への研磨材粒子の突き
刺さり防止剤としてのアルコール性水酸基を有する化合
物が構造式（IV）【化４】（Ｒ⁴は炭素数８〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、ｎは２から４、ｍは１から４）で表されるグリセリ
ン脂肪酸エステル化合物である請求項２に記載の遊離砥
粒スラリー組成物。
【請求項８】前記軟質材料部分への研磨材粒子の突き
刺さり防止剤としてのアルコール性水酸基を有する化合
物が構造式（Ｖ）【化５】（Ｒ⁵は炭素数８〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、ｎは２から４、ｍは１から４）で表されるポリオキ
シアルキレングリセリン脂肪酸エステル化合物である請
求項２に記載の遊離砥粒スラリー組成物。
【請求項９】前記軟質材料部分への研磨材粒子の突き
刺さり防止剤としてのアルコール性水酸基を有する化合
物が構造式（VI）【化６】（Ｒ⁶は水素または炭素数８〜１８であるアシル基、ｎ
は０から８）で表されるポリグリセリン脂肪酸エステル
化合物である請求項２に記載の遊離砥粒スラリー組成
物。
【請求項１０】前記軟質材料部分への研磨材粒子の突
き刺さり防止剤としてのアルコール性水酸基を有する化
合物が構造式（VII）【化７】（Ｒ⁷、Ｒ⁸、Ｒ⁹、Ｒ¹⁰はアルキル基、アルキルアリー
ル基、ｎ＝２〜４、ｍ＝０〜６）で表されるアセチレン
グリコール化合物である請求項２に記載の遊離砥粒スラ
リー組成物。
【請求項１１】前記軟質材料部分への研磨材粒子の突
き刺さり防止剤としてのカルボキシル基を有する化合物
が構造式（VIII）【化８】（Ｒ¹¹は炭素数６〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、アルキニル基、アリール基）で表される脂肪酸であ
る請求項３に記載の遊離砥粒スラリー組成物。
【請求項１２】前記軟質材料部分への研磨材粒子の突
き刺さり防止剤としてのカルボキシル基を有する化合物
が構造式（IX）【化９】（Ｒ¹²は炭素数１〜１８であるアルキル基、アルケニル
基、アルキニル基、アリール基、ｎは２から４、ｍは１
から７）で表されるポリオキシアルキレンモノアルキル
エーテルカルボン酸化合物である請求項３に記載の遊離
砥粒スラリー組成物。