JP4092011B2

JP4092011B2 - 研磨液組成物

Info

Publication number: JP4092011B2
Application number: JP9874998A
Authority: JP
Inventors: 幸治平
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: JPH11293231A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面粗さを低くし得る磁気記録媒体用研磨液組成物に関する。さらには、該研磨液組成物を用いた磁気記録媒体用被研磨基板の研磨方法及び磁気記録媒体用基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクの高密度化が進み、磁気ヘッドの浮上量はますます小さくなってきている。その結果、ハードディスク基板の研磨工程で、表面粗さの低減が求められ、研磨液組成物や研磨方法が検討されている（特開平9-137156号公報、特開平5-311153号公報等）。また、半導体分野においても、高集積化、高速化が進むに伴って半導体装置のデザインルームの微細化が進み、デバイス製造プロセスでの焦点深度が浅くなり、パターン形成面の平坦化がより一層求められている。
【０００３】
従って、被研磨物の表面にスクラッチやピット等の欠陥を生じさせずに、表面粗さを低減させ得る磁気記録媒体用研磨液組成物の開発が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、被研磨物の表面にピットやスクラッチ等の欠陥を生じさせることなく、表面粗さを低くし得る磁気記録媒体用研磨液組成物並びに磁気記録媒体用被研磨基板の研磨方法及び磁気記録媒体用基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は
〔１〕式（Ｉ）：
【０００６】
【化４】
【０００７】
〔式中、Ｒ₁及びＲ₂はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基、Ｘは水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基、ＡＯは炭素数２又は３のアルキレンオキシド基、ｍ₁は０〜２の整数、ｎは１〜300 の整数を示す〕で表される単量体（Ａ）と、式（II）：
【０００８】
【化５】
【０００９】
〔式中、Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又は−（ＣＨ₂）ｍ₂ＣＯＯＭ₂基（Ｍ₂は水素原子、アルカリ金属原子又はアミノ基、ｍ₂は０〜２の整数を示す）、Ｍ₁は水素原子、アルカリ金属原子又はアミノ基を示す。なお、Ｒ₃、Ｒ₄又はＲ₅と−ＣＯＯＭ₁基とは結合して酸無水物基を形成してもよい〕で表される単量体及び式(III) ：
【００１０】
【化６】
【００１１】
〔式中、Ｒ₆は水素原子又はメチル基、Ｙは水素原子、アルカリ金属原子又はアミノ基を示す〕で表される単量体からなる群より選ばれた少なくとも１種の単量体（Ｂ）とを、単量体（Ａ）と単量体（Ｂ）の重量比〔単量体（Ａ）／単量体（Ｂ）〕が0.5 〜50となるようにして重合させて得られた共重合体、研磨材、及び水とを含有する磁気記録媒体用研磨液組成物、
〔２〕前記〔１〕又は〔２〕記載の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することを特徴とする磁気記録媒体用被研磨基板の研磨方法、並びに
〔３〕前記〔１〕又は〔２〕記載の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を有することを特徴とする磁気記録媒体用基板の製造方法
に関する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の研磨液組成物は、式（Ｉ）で表される単量体（Ａ）と、式（II）で表される単量体及び式(III) で表される単量体からなる群より選ばれた少なくとも１種の単量体（Ｂ）とを重合させて得られた共重合体を含有する。
【００１３】
式（Ｉ）において、Ｒ₁及びＲ₂は、それぞれ独立して水素原子又はメチル基を示すが、Ｒ₁及びＲ₂が両方とも水素原子であるか、又はＲ₁が水素原子であり、Ｒ₂がメチル基であることが特に好ましい。ｍ₁は、０〜２の整数であるが、好ましくは０又は１である。ＡＯは、炭素数２又は３のオキシアルキレン基、具体的にはオキシエチレン基又はオキシプロピレン基であり、それぞれ単独で付加されていても併用して付加されていてもかまわない。また、オキシエチレン基及びオキシプロピレン基が併用して付加される場合には、ランダム付加、ブロック付加、交互付加等のいずれであってもよい。ｎは、１〜300 の整数であるが、好ましくは２〜150 の整数である。Ｘは、水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基であるが、好ましくは水素原子、メチル基又はエチル基である。
【００１４】
式（Ｉ）で表される単量体の具体例としては、メトキシポリエチレングリコール、メトキシポリエチレンポリプロピレングリコール、エトキシポリエチレングリコール、エトキシポリエチレンポリプロピレングリコール、プロポキシポリエチレングリコール、プロポキシポリエチレンポリプロピレングリコール等の片末端アルキル封鎖ポリアルキレングリコールとアクリル酸、メタクリル酸又は脂肪酸の脱水素（酸化）反応物とのエステル化物；アクリル酸、メタクリル酸又は脂肪酸の脱水素（酸化）反応物へのアルキレンオキシド付加物等が挙げられる。
【００１５】
式（II）で表される単量体の具体例としては、不飽和モノカルボン酸であるアクリル酸、メタクリル酸及びクロトン酸、不飽和ジカルボン酸であるマレイン酸、イタコン酸、シトコラン酸及びフマル酸、それらの酸無水物、それらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等の塩基性塩等が挙げられる。
【００１６】
式(III) で表される単量体の具体例としては、アリルスルホン酸及びメタクリルスルホン酸、それらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等の塩基性塩等が挙げられる。
【００１７】
単量体（Ａ）と単量体（Ｂ）の重量比〔単量体（Ａ）／単量体（Ｂ）〕は、研磨材や研磨屑の分散安定性及び水溶性の点から、0.5 〜50、好ましくは２〜50とされる。
【００１８】
共重合体の重量平均分子量〔ゲルパーミエイションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）によるポリスチレンスルホン酸換算〕は、500 〜100 万が好ましく、1000〜50万がより好ましく、1000〜10万がさらに好ましい。重量平均分子量は、分散安定性の観点から500 以上が好ましく、水への溶解性又は分散性の観点から100 万以下が好ましい。なお、該重量平均分子量が前記範囲内に入るように調整する方法としては、得られる共重合体が含有された研磨液組成物がその機能を損なわない限り、特に制限されることなく、従来公知の調整方法、例えば、特開平7-223852号公報４欄42行〜５欄11行に記載の方法等が挙げられる。
【００１９】
本発明の研磨液組成物における共重合体の含有量は、研磨後の表面粗さの低減及び研磨材の分散性の向上の観点から、0.05重量％以上、好ましくは0.1 重量％以上、さらに好ましくは0.3 重量％以上であることが望ましく、研磨粉の排出性の向上及び経済性の観点から、10重量％以下、好ましくは７重量％以下、さらに好ましくは５重量％以下であることが望ましい。
【００２０】
研磨材としては、一般に研磨の際に使用されている砥粒を用いることができる。該砥粒の例としては、金属、金属又は半金属の炭化物、金属又は半金属の窒化物、金属又は半金属の酸化物、金属又は半金属のホウ化物、ダイヤモンド等があげられる。金属又は半金属としては、周期律表の３Ａ、４Ａ、５Ａ、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂ、６Ｂ、７Ｂ又は８Ｂ族に属するものがあげられる。砥粒の具体例としては、アルミナ粒子、ＳｉＣ粒子、ダイヤモンド粒子、ＭｇＯ粒子、酸化セリウム粒子、酸化ジルコニウム粒子、コロイダルシリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子等があげられ、これらは単独で又は混合して使用しうる。これらの砥粒は、研磨速度を向上させる性質を有するので好適に使用しうるものである。なかでもアルミナ粒子、酸化セリウム粒子、酸化ジルコニウム粒子、コロイダルシリカ粒子及びヒュームドシリカ粒子は半導体ウェハや半導体素子、磁気記録媒体用基板等の精密部品の研磨に適しており、特にアルミナ粒子は磁気記録媒体用基板の研磨に適している。アルミナ粒子の中では、中間アルミナ粒子は、被研磨物の表面粗さを極めて低くしうるので好ましい。なお、本明細書にいう中間アルミナ粒子とは、α―アルミナ粒子以外のアルミナ粒子の総称であり、具体的には、γ―アルミナ粒子、δ―アルミナ粒子、θ―アルミナ粒子、η―アルミナ粒子及び無定型アルミナ粒子があげられる。また、アルミナ粒子として、本発明の研磨液組成物を機械的に攪拌したり、研磨する際に、二次粒子が一次粒子に再分散するアルミナ系粒子を好適に用いることができる。
【００２１】
研磨材の一次粒子の平均粒径は、研磨効率（研磨速度）を向上させる観点から、好ましくは0.002 μｍ以上、より好ましくは0.01μｍ以上、さらに好ましくは0.02μｍ以上、特に好ましくは0.05μｍ以上である。また、被研磨物の表面粗さを低減させる観点から、好ましくは３μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下、さらに好ましくは0.8 μｍ以下、特に好ましくは0.5 μｍ以下、最も好ましくは0.3 μｍ以下である。特に研磨材としてアルミナ系粒子を用いる場合には、研磨による材料除去効率（研磨速度）を向上させる観点から、0.1 μｍ以上、好ましくは0.5 μｍ以上、より好ましくは1.0 μｍ以上である。また、被研磨物の表面粗さを低減させる観点から、その一次粒子の平均粒径が0.01〜0.5 μｍ、特に0.02〜0.3 μｍであることが好ましく、とりわけこの平均粒径を有する一次粒子が凝集した二次粒子の平均粒径が0.1 〜1.5 μｍであることが好ましく、0.3 〜1.2 μｍであることがさらに好ましい。研磨材の一次粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して画像解析を行ない、二軸平均径を測定することによって求めることができる。また、二次粒子の平均粒径はレーザー光回折法を用いて屈折率を考慮することにより測定することができる。
【００２２】
研磨材のヌープ硬度(JIS Z 2251)は、充分な研磨速度を得るという観点と被研磨物の表面に加工ダメージ層（マイクロクラックやピッチングの層）を発生させないという観点から、700 〜9000であることが好ましく、1000〜5000であることがさらに好ましく、1500〜3000であることがより一層好ましい。
【００２３】
研磨材の比重は、分散性及び研磨装置への供給性や回収再利用性の観点から、２〜６であることが好ましく、２〜４であることがより好ましい。
【００２４】
本発明の研磨液組成物を磁気記録媒体用被研磨基板の研磨に用いる場合、研磨材と共重合体とを添加することによる相乗効果が向上する観点から、特に好ましく用いられる研磨材は、ヌープ硬度が1500〜3000、純度が98重量％以上、好ましくは99重量％以上、特に好ましくは99.9重量％以上のα−Ａ１₂Ｏ₃粒子又はγ−Ａ１₂Ｏ₃粒子である。この研磨材は、高純度アルミニウム塩を用いた結晶成長法（ベルヌーイ法等）によって製造することができる。なお、この研磨材の純度は、研磨材１〜３ｇを酸又はアルカリ水溶液に溶かし、ＩＣＰ（プラズマ発光分析）法によってアルミニウムイオンを定量することによって測定することができる。
【００２５】
研磨材は、水を媒体としたスラリー状態で使用される。研磨液組成物中における研磨材の含有量は、研磨液組成物の粘度や被研磨物の要求品質等に応じて適宜決定することが好ましい。研磨材の研磨液組成物における含有量は、表面粗さを小さくする観点から、30重量％以下、好ましくは20重量％以下、さらに好ましくは10重量％以下とすることが望ましく、また効率よく研磨することができるようにするために、0.01重量％以上、好ましくは0.02重量％以上、さらに好ましくは0.05重量％以上であることが望ましい。なお、研磨速度をより向上させる場合には、研磨材の研磨液組成物における含有量は、１重量％以上、好ましくは２重量％以上、さらに好ましくは５重量％以上とすることが望ましい。
【００２６】
また、研磨除去効率（設定取り代に対する実際の取り代の比）を低下させずに、共重合体を配合した効果を十分に発現させる観点から、研磨液組成物中における研磨材と共重合体との含有量比〔研磨材の含有量（重量％）／共重合体の含有量（重量％）〕は、0.001 以上、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.1 以上、特に好ましくは１以上とすることが望ましく、また200 以下、好ましくは100 以下、より好ましくは50以下、さらに好ましくは25以下、特に好ましくは10以下とすることが望ましい。
【００２７】
本発明の研磨液組成物中の水は媒体として用いられるものであり、その含有量は、被研磨物を効率よく研磨することができるようにする観点から、60重量％以上、好ましくは70重量％以上、より好ましくは90重量％以上であることが望ましく、また99.8重量％以下、好ましくは99.4重量％以下、より好ましくは99.0重量％以下であることが望ましい。
【００２８】
本発明の研磨液組成物には、必要に応じて他の成分を含有させることができる。該他の成分としては、例えば、単量体型の酸化合物の金属塩・アンモニウム塩や過酸化物、増粘剤、分散剤、防錆剤、キレート剤、塩基性物質、本発明に用いられる共重合体以外の界面活性剤等があげられる。単量体型の酸化合物の金属塩・アンモニウム塩や過酸化物の具体例としては、特開昭62-25187号公報２頁右上欄３〜11行、特開昭63-251163 号公報３頁左上欄４行〜右上欄２行、特開平1-205973号公報２頁右上欄３〜11行、特開平3-115383号公報２頁右下欄16行〜３頁左上欄11行、特開平4-275387号公報２頁右欄27行〜３頁左欄12行、特開平5-59351 号公報２頁右欄23〜37行に記載されているものがあげられる。これらの成分の本発明の研磨液組成物における含有量は、通常、それぞれ0.1 〜５重量％程度であることが好ましい。
【００２９】
本発明の研磨液組成物のｐＨは、基板の洗浄性、加工機械の腐食防止性及び人体への安全性の観点から、１〜13が好ましく、２〜11がより好ましく、２〜９が特に好ましい。該ｐＨは、必要により、例えば、前記単量体型の酸化合物の金属塩・アンモニウム塩、過酸化物、、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、アミン等の塩基性物質を所定量配合することにより、調整することができる。
【００３０】
また、本発明の磁気記録媒体用基板の製造方法は、本発明の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を有する。
【００３１】
被研磨基板の材質は、例えば、アルミニウム等の金属、ガラス、ガラス状カーボン、アモルファスカーボンのようなガラス状物質、ポリイミド樹脂のような樹脂等があげられる。これらの中では、アルミニウム等の延性材料からなる被研磨基板、特にＮｉ−Ｐメッキされたアルミニウム合金からなる基板を研磨する際に、本発明の研磨液組成物を用いた場合、スクラッチやピット等の表面欠陥の発生が抑制され、表面粗さを従来よりも低減させながら高速で研磨できるので好ましい。
【００３２】
被研磨基板の形状には特に制限がなく、例えば、ディスク状、プレート状、スラブ状、プリズム状等の平面部を有する形状、レンズ等の曲面部を有する形状等があげられる。これらの形状の中では、ディスク状は研磨に特に優れている。
【００３３】
本発明の研磨液組成物は、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の磁気記録媒体用基板の研磨に適している。これらの中でも、本発明の研磨液組成物は、特にハードディスク基板の研磨に適している。
【００３４】
以上のようにして研磨を行うことにより、磁気記録媒体用基板を製造することができる。
【００３５】
本発明の研磨液組成物は、ポリッシング工程において特に好適に用いられるが、これ以外の研磨工程、例えば、ラッピング工程等にも適用し得る。
【００３６】
【実施例】
研磨材としてヌープ硬度約2000、平均粒子径1.2 μｍのα−Ａ１₂Ｏ₃（純度99.6％）10重量％と、表２に示す共重合体と、残部水とを混合、攪拌し、表１に示す組成からなる研磨液組成物を得た。
【００３７】
得られた研磨液組成物を用い、下記の方法によって測定した中心線平均粗さＲａを0.1 μｍとした直径2.5 インチのＮｉ−Ｐメッキされたアルミニウム合金基板の表面を両面加工機により、以下の両面加工機の設定条件でポリッシングした。
【００３８】
＜両面加工機の設定条件＞
使用両面加工機：共立精機（株）製、６Ｂ型両面加工機
加工圧力：100 ｇｆ／ｃｍ²
研磨パッド：ポリテックスＤＧ（ロデールニッタ社製）
定盤回転数：40ｒｐｍ
研磨液組成物供給流量：30ｃｃ／ｍｉｎ
研磨時間：７分間
【００３９】
研磨後、各基板の表面の中心線粗さＲａ及びスクラッチを以下の方法に従って測定した。なお、中心線粗さＲａは比較例１を基準として相対値（相対粗さ）を求めた。その結果を表１に示す。
【００４０】
〔中心線平均粗さＲａ〕
ランク・テーラーホブソン社製のタリーステップを用いて測定した。
【００４１】
〔スクラッチ〕
光学顕微鏡観察（微分干渉顕微鏡）を用いて倍率×50倍で各基板の表面を60度おきに６ヵ所測定した。スクラッチの深さはＺｙｇｏ（Ｚｙｇｏ社製）により測定した。評価基準は以下の通りである。
〔評価基準〕
Ｓ：深さ500 Åを越えるスクラッチが０本／１視野
Ａ：深さ500 Åを越えるスクラッチが平均0.5 本未満／１視野
Ｂ：深さ500 Åを越えるスクラッチが平均0.5 本以上１本未満／１視野
Ｃ：深さ500 Åを越えるスクラッチが平均１本以上／１視野
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
表１に示された結果から、実施例で得られた研磨液組成物を用いた場合には、比較例で得られたものを用いた場合と対比して、表面粗さが小さく、スクラッチも少なく、良好な研磨表面を有する被研磨基板を得ることができることがわかる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、被研磨物の表面にスクラッチやピット等の欠陥を生じさせずに、表面粗さを低減させることができるという効果が奏される。

Claims

式（Ｉ）：
〔式中、Ｒ₁及びＲ₂はそれぞれ独立して水素原子又はメチル基、Ｘは水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基、ＡＯは炭素数２又は３のアルキレンオキシド基、ｍ₁は０〜２の整数、ｎは１〜300 の整数を示す〕で表される単量体（Ａ）と、式（II）：
〔式中、Ｒ₃、Ｒ₄及びＲ₅はそれぞれ独立して水素原子、メチル基又は−（ＣＨ₂）ｍ₂ＣＯＯＭ₂基（Ｍ₂は水素原子、アルカリ金属原子又はアミノ基、ｍ₂は０〜２の整数を示す）、Ｍ₁は水素原子、アルカリ金属原子又はアミノ基を示す。なお、Ｒ₃、Ｒ₄又はＲ₅と−ＣＯＯＭ₁基とは結合して酸無水物基を形成してもよい〕で表される単量体及び式(III) ：
〔式中、Ｒ₆は水素原子又はメチル基、Ｙは水素原子、アルカリ金属原子又はアミノ基を示す〕で表される単量体からなる群より選ばれた少なくとも１種の単量体（Ｂ）とを、単量体（Ａ）と単量体（Ｂ）の重量比〔単量体（Ａ）／単量体（Ｂ）〕が3.29 〜 33.60となるようにして重合させて得られた共重合体、研磨材、及び水を含有する磁気記録媒体用研磨液組成物であって、該研磨材の含有量が 1 〜 10 重量％である、磁気記録媒体用研磨液組成物。
共重合体の重量平均分子量が500 〜20万である請求項１記載の研磨液組成物。
研磨材と共重合体の含有量比［研磨材の含有量（重量％）／共重合体の含有量（重量％）］が、１以上 200 以下である、請求項 1 又は２記載の研磨液組成物。
研磨材がアルミナ粒子である、請求項 1 〜３いずれか記載の研磨液組成物。
研磨材の二次粒子の平均粒径が、０．１〜１．５μｍである、請求項 1 〜４いずれか記載の研磨液組成物。
共重合体の含有量が、 0.05 〜５重量％である、請求項 1 〜５いずれか記載の研磨液組成物。
研磨液組成物のｐＨが２〜９である、請求項 1 〜６いずれか記載の研磨液組成物。
磁気記録媒体用の被研磨基板が、Ｎｉ−Ｐメッキされたアルミニウム合金からなる基板である、請求項 1 〜７いずれか記載の研磨液組成物。
請求項１〜８いずれか記載の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することを特徴とする磁気記録媒体用被研磨基板の研磨方法。
請求項１〜８いずれか記載の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を有することを特徴とする磁気記録媒体用基板の製造方法。