JP7161374B2 - 磁気ディスク基板用研磨剤組成物 - Google Patents
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Description
(1)α-アルミナと中間アルミナと水を含有する研磨剤組成物Aを研磨機に供給して、前段の粗研磨を行う工程
(2)工程(1)で得られた基板をリンス処理する工程
(3)コロイダルシリカと水溶性高分子化合物と水を含有する研磨剤組成物Bを研磨機に供給して、後段の粗研磨を行う工程。
コロイダルシリカと水溶性高分子化合物と水を含有し、
前記コロイダルシリカがHeywood径で測定された体積基準の粒度分布における粒子径50nmの累積体積頻度が35%以上かつ前記粒度分布における粒子径15nmの累積体積頻度が90%以下であり、
前記水溶性高分子化合物がカルボン酸基を有する単量体を必須単量体とする重合体とスルホン酸基を有する単量体を必須単量体とする重合体とを含む混合物であ
る磁気ディスク基板用研磨剤組成物。
(1)α-アルミナと中間アルミナと水を含有する研磨剤組成物Aを研磨機に供給して、前段の粗研磨を行う工程
(2)工程(1)で得られた基板をリンス処理する工程
(3)コロイダルシリカと水溶性高分子化合物と水を含有する研磨剤組成物Bを研磨機に供給して、後段の粗研磨を行う工程。
R-O-SO3M (1)
式中、Rは炭素数5~21の直鎖または分岐のアルキル基、アルケニル基、アリール基またはアルキルアリール基を表し、Mはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムイオンまたは有機カチオンを表す。
R-O-(AO)n-SO3M (2)
式中、Rは炭素数5~21の直鎖または分岐のアルキル基、アルケニル基、アリール基、またはアルキルアリール基を表し、AOは炭素数2または3のオキシアルキレン基を表し、nは1~30の自然数を表し、Mはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムイオンまたは有機カチオンを表す。
本発明の研磨剤組成物(本発明の研磨剤組成物は、以下で述べる研磨剤組成物Bである。)は、コロイダルシリカと水溶性高分子化合物と水を含有する。コロイダルシリカはHeywood径で測定された体積基準の粒度分布における粒子径50nmの累積体積頻度が35%以上かつ前記粒度分布における粒子径15nmの累積体積頻度が90%以下である。水溶性高分子化合物はカルボン酸基を有する単量体を必須単量体とする重合体とスルホン酸基を有する単量体を必須単量体とする重合体とを含む混合物、および/またはカルボン酸基を有する単量体およびスルホン酸基を有する単量体を必須単量体とする共重合体である。また、本発明の研磨剤組成物は、任意成分として有機硫酸エステル塩化合物、酸および/またはその塩、酸化剤、その他の添加剤などを含む研磨剤組成物である。
(1)α-アルミナと中間アルミナと水を含有する研磨剤組成物Aを研磨機に供給して、前段の粗研磨を行う工程
(2)工程(1)で得られた基板をリンス処理する工程
(3)コロイダルシリカと水溶性高分子化合物と水を含有する研磨剤組成物Bを研磨機に供給して、後段の粗研磨を行う工程。
以下、詳しく説明する。
本発明の研磨剤組成物Bで用いられるコロイダルシリカは、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等のケイ酸アルカリ金属塩を原料とし、当該原料を水溶液中で縮合反応させて粒子を成長させる水ガラス法で得られる。またはテトラエトキシシラン等のアルコキシシランを原料とし、当該原料をアルコール等の水溶性有機溶媒を含有する水中で、酸またはアルカリでの加水分解による縮合反応によって粒子を成長させるアルコキシシラン法によっても得られる。
本発明の研磨剤組成物Bで用いられる水溶性高分子化合物は、カルボン酸基を有する単量体を必須単量体とする重合体とスルホン酸基を有する単量体を必須単量体とする重合体とを含む混合物、および/またはカルボン酸基を有する単量体およびスルホン酸基を有する単量体を必須単量体とする共重合体である。また、これら以外の単量体も使用することができる。カルボン酸基を有する単量体およびスルホン酸基を有する単量体以外の単量体としては、例えばアミド基を有する単量体が挙げられる。
カルボン酸基を有する単量体としては、不飽和脂肪族カルボン酸およびその塩が好ましく用いられる。具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、およびこれらの塩が挙げられる。塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、アンモニウム塩、アミン塩、アルキルアンモニウム塩などが挙げられる。
スルホン酸基を有する単量体の具体例としては、イソプレンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-メタクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、イソアミレンスルホン酸、ビニルナフタレンスルホン酸、およびこれらの塩などが挙げられる。これらの中から、1種または2種以上を選択し、単量体として使用できる。好ましくは、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-メタクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、およびこれらの塩などが挙げられる。
本発明の研磨剤組成物Bで使用される水溶性高分子化合物は、カルボン酸基を有する単量体およびスルホン酸基を有する単量体が必須単量体であるが、これら以外の単量体も使用することができる。例えば、アミド基を有する単量体も使用することができる。具体的には、アクリルアミド、メタクリルアミド、N-アルキルアクリルアミド、N-アルキルメタクリルアミドなどを使用することができる。
本発明の研磨剤組成物Bで使用される水溶性高分子化合物は、カルボン酸基を有する単量体を必須単量体とする重合体とスルホン酸基を有する単量体を必須単量体とする重合体とを含む混合物であってもよい。その場合、混合物を構成する重合体として、カルボン酸基を有する単量体を必須単量体とする重合体としては、カルボン酸基を有する単量体を重合して得られる重合体、カルボン酸基を有する単量体とスルホン酸基を有する単量体との共重合体、カルボン酸基を有する単量体とその他の単量体との共重合体、カルボン酸基を有する単量体とスルホン酸基を有する単量体とその他の単量体との共重合体などが挙げられる。
本発明の研磨剤組成物Bで使用される水溶性高分子化合物は、カルボン酸基を有する単量体およびスルホン酸基を有する単量体を必須単量体とする共重合体であってもよい。
水溶性高分子化合物の製造方法は特に制限されないが、水溶液重合法が好ましい。水溶液重合法によれば、均一な溶液として水溶性高分子化合物を得ることができる。
本発明の研磨剤組成物Bで使用される水溶性高分子化合物を構成する、カルボン酸基を有する単量体を必須単量体とする重合体、スルホン酸基を有する単量体を必須単量体とする重合体および、カルボン酸基を有する単量体およびスルホン酸基を有する単量体を必須単量体とする共重合体の重量平均分子量は、それぞれ1,000~1,000,000であることが好ましく、より好ましくは3,000~800,000であり、さらに好ましくは5,000~600,000である。尚、水溶性高分子化合物の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリアクリル酸換算で測定したものである。水溶性高分子化合物の重量平均分子量が、1,000未満の場合は、研磨後のうねりが悪化する。また1,000,000を超える場合には、水溶液の粘度が高くなり取扱いが困難になる。
研磨剤組成物B中の水溶性高分子化合物の濃度は、通常、固形分換算で0.0001~3.0質量%であり、好ましくは0.001~2.0質量%であり、さらに好ましくは0.005~1.0質量%である。水溶性高分子化合物の濃度が0.0001質量%より少ない場合には、水溶性高分子化合物の添加効果が十分に得られず、3.0質量%より多い場合には、水溶性高分子化合物の添加効果は頭打ちとなり、必要以上の水溶性高分子化合物を添加することになるので、経済的でない。
本発明の研磨剤組成物Bには、有機硫酸エステル塩化合物を任意成分として添加することができる。有機硫酸エステル塩化合物としては、以下一般式(1)および一般式(2)で表される化合物を使用できる。
R-O-SO3M (1)
式中、Rは炭素数5~21の直鎖または分岐のアルキル基、アルケニル基、アリール基、またはアルキルアリール基を表し、Mはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムイオン、または有機カチオンを表す。
R-O-(AO)n-SO3M (2)
式中、Rは炭素数5~21の直鎖または分岐のアルキル基、アルケニル基、アリール基、またはアルキルアリール基を表し、AOは炭素数2または3のオキシアルキレン基を表し、nは1~30の自然数を表し、Mはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムイオン、または有機カチオンを表す。
本発明の研磨剤組成物Bは、pH調整のために、または任意成分として、酸および/またはその塩を使用することができる。使用される酸および/またはその塩としては、無機酸および/またはその塩と有機酸および/またはその塩が挙げられる。
本発明の研磨剤組成物Bは、研磨促進剤として酸化剤を含有してもよい。酸化剤としては、過酸化物、過マンガン酸またはその塩、クロム酸またはその塩、ペルオキソ酸またはその塩、ハロゲンオキソ酸またはその塩、酸素酸またはその塩、これらの酸化剤を2種以上混合したもの等を用いることができる。
本発明の研磨剤組成物BのpH値(25℃)の範囲は、好ましくは0.1~4.0である。より好ましくは、0.5~3.0である。研磨剤組成物のpH値(25℃)が0.1以上であることにより、表面荒れを抑制することができる。研磨剤組成物のpH値(25℃)が4.0以下であることにより、研磨速度の低下を抑制することができる。
本発明の研磨剤組成物は、アルミニウム磁気ディスク基板やガラス磁気ディスク基板等の磁気ディスク基板の研磨での使用に適している。特に、無電解ニッケル-リンめっきされたアルミニウム磁気ディスク基板の研磨での使用に適している。
α-アルミナと中間アルミナと水を含有する研磨剤組成物Aを研磨機に供給して、前段の粗研磨を行う工程であり、被研磨対象基板の研磨対象面と研磨パッドを接触させ、前記研磨パッドおよび/または前記被研磨対象基板を動かして前記研磨対象面を研磨する工程である。
多段研磨方式における粗研磨工程後の基板表面のうねりを低減させる観点から、前記工程(1)の後に、同一の研磨機において、前記工程(1)で得られた基板をリンス処理する工程(2)を実施する。リンス処理に用いるリンス液としては、特に制限されないが経済性の観点からは蒸留水、イオン交換水、純水、および超純水等の水が使用される。工程(2)では、生産性の観点から、工程(1)で使用した研磨機から被研磨基板を取り出すことなく、同じ研磨機内で行う。
多段研磨方式における粗研磨工程後の基板表面上の付着物低減およびうねりを低減する観点から、コロイダルシリカと水溶性高分子化合物と水を含有する研磨剤組成物Bをリンス処理工程(2)で得られた基板の研磨対象面に供給し、前記研磨対象面に研磨パッドおよび/または前記被研磨対象基板を動かして前記研磨対象面を研磨する工程(3)を実施する。生産性向上の観点、および粗研磨工程後の基板表面上の付着物低減およびうねり低減の観点から、工程(1)~(3)は、同一の研磨機で行う。本発明の研磨剤組成物は、工程(3)で使用される研磨剤組成物Bである。
実施例1、2、参考例1~8、比較例1~7で使用した研磨剤組成物は、表1に記載の材料を、表1に記載の含有量で含んだ研磨剤組成物である。なお、表1でアクリル酸(カルボン酸基を有する単量体)の略号をAA、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸(スルホン酸基を有する単量体)の略号をATBS、N-tert-ブチルアクリルアミド(アミド基を有する単量体)の略号をTBAAとした。また、各実施例と各比較例の研磨試験の結果を表2にした。なお、略号が330Tのポリオキシエチレントリデシルエーテル硫酸ナトリウムは、一般式(2)の有機硫酸エステル塩化合物、LS-30のラウリル硫酸ナトリウムは、一般式(1)の有機硫酸エステル塩化合物である。
アルミナの平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定機((株)島津製作所製 SALD2200)を用いて測定した。アルミナの平均粒子径は、体積を基準とした小粒径側からの積算粒径分布が50%となる平均粒子径(D50)である。
水溶性高分子化合物の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリアクリル酸換算で測定したものであり、以下にGPC測定条件を示す。
カラム:G4000PWXL(東ソー(株)製)+G2500PWXL(東ソー(株)製)
溶離液:0.2Mリン酸バッファー/アセトニトリル=9/1(容積比)
流速:1.0ml/min
温度:40℃
検出:210nm(UV)
サンプル:濃度5mg/ml(注入量100μl)
検量線用ポリマー:ポリアクリル酸 分子量(ピークトップ分子量:Mp)11.5万、2.8万、4100、1250(創和科学(株)、American Polymer Standards Corp)
無電解ニッケル-リンめっきされた外径95mmのアルミニウム磁気ディスク基板(以下アルミディスクと略す。)を研磨対象として、下記研磨条件で研磨を行った。
研磨機:スピードファム(株)製、9B両面研磨機
研磨パッド:(株)FILWEL社製、P1パッド
定盤回転数:上定盤 -7.5rpm
下定盤 22.5rpm
研磨剤組成物供給量: 100ml/min
研磨時間: 4.5分
加工圧力: 100g/cm2
尚、前段粗研磨では、研磨剤組成物Aを使用した。
研磨機:前段粗研磨と同じ
研磨パッド:前段粗研磨と同じ
定盤回転数:前段粗研磨と同じ
リンス液供給量:3L/min
リンス時間:20秒
加工圧力:15g/cm2
尚、リンス液には純水を使用した。
研磨機:前段粗研磨と同じ
研磨パッド:前段粗研磨と同じ
定盤回転数:前段粗研磨と同じ
研磨剤組成物供給量:100ml/min
研磨時間:80秒
加工圧力:100g/cm2
尚、後段粗研磨では、研磨剤組成物Bを使用した。
上記研磨条件で研磨試験を行った結果を表2に示す。
研磨速度比は、研磨後に減少したアルミディスクの質量を測定し、下記式に基づいて算出した。
研磨速度(μm/min)=アルミディスク質量減少量(g)/研磨時間(min)/アルミディスク片面の面積(cm2)/無電解ニッケル-リンめっき皮膜の密度(g/cm3)/2×104
(ただし、上記式中、アルミディスク片面の面積は65.9cm2、無電解ニッケル-リンめっき皮膜の密度は、8.0g/cm3)
研磨速度比は、上記式を用いて求めた比較例3の研磨速度を1(基準)とした場合の相対値である。比較例3の実測値は0.335μm/minであった。
研磨後のアルミディスク基板表面上の砥粒残渣などの付着物の有無を評価する目的で、走査型電子顕微鏡観察を用い、下記条件により付着物カウントとして評価した。
測定装置:日本電子株式会社製、電界放出型走査型電子顕微鏡「JSM-7100F」
測定条件:加速電圧 15kV、観測倍率 2万倍
測定方法:後段研磨まで行ったアルミニウム磁気ディスク基板を上記装置および条件で基板上の砥粒残渣などの付着物が白く見えるコントラストで二次電子像を取り込む。フォトレタッチソフトウェアを用いて、取り込んだ画像の白黒二値化を行ったのち、白色部分の画素数を計算し、付着物の個数としてカウントする。
付着物カウント比は、上記方法を用いて求めた比較例3の付着物カウントを1(基準)とした場合の相対値である。比較例3の付着物カウントは1501であった。
アルミディスクのうねりは、アメテック社製の走査型白色干渉法を利用した三次元表面構造解析顕微鏡を用いて測定した。測定条件は、アメテック社製の測定装置(New View 8300(レンズ:1.4倍、ズーム:1.0倍)、波長500~1000μmとし、測定エリアは、6mm×6mmとし、アメテック社製の解析ソフト(Mx)を用いて解析を行った。尚、表2に示した値は、比較例3のうねりを1(基準)とした場合の相対値である。比較例3の実測値は1.06Åであった。
比較例3は、コロイダルシリカの粒度分布が本発明の範囲内にあるものの、特定の水溶性高分子化合物を含有しない研磨剤組成物を用いているため、研磨速度、付着物カウント、うねりなどの研磨性能のバランスにおいて、特定の共重合体である水溶性高分子化合物を含有する参考例1,2,5,6,7,8および実施例2よりも劣る結果となっている。言い換えると、本発明の効果は、コロイダルシリカの粒度分布が特定の範囲内にあることに加えて、ひとつの態様として、特定の共重合体を含有する研磨剤組成物を用いることにより発揮される。
Claims (9)
- 下記(1)~(3)の工程を有し、各工程(1)~(3)を同一研磨機で行う磁気ディスク基板の粗研磨において、工程(3)で使用される研磨剤組成物Bであり、
コロイダルシリカと水溶性高分子化合物と水を含有し、
前記コロイダルシリカがHeywood径で測定された体積基準の粒度分布における粒子径50nmの累積体積頻度が35%以上かつ前記粒度分布における粒子径15nmの累積体積頻度が90%以下であり、
前記水溶性高分子化合物がカルボン酸基を有する単量体およびスルホン酸基を有する単量体を必須単量体とする共重合体であり、
前記水溶性高分子化合物であるカルボン酸基を有する単量体およびスルホン酸基を有する単量体を必須単量体とする共重合体が、カルボン酸基を有する単量体とスルホン酸基を有する単量体およびアミド基を有する単量体を必須単量体とする共重合体であり、
前記アミド基を有する単量体が、アクリルアミド、メタクリルアミド、N-アルキルアクリルアミド、N-アルキルメタクリルアミドから選ばれる単量体である磁気ディスク基板用研磨剤組成物。
(1)α-アルミナと中間アルミナと水を含有する研磨剤組成物Aを研磨機に供給して、前段の粗研磨を行う工程
(2)工程(1)で得られた基板をリンス処理する工程
(3)コロイダルシリカと水溶性高分子化合物と水を含有する研磨剤組成物Bを研磨機に供給して、後段の粗研磨を行う工程。 - 下記(1)~(3)の工程を有し、各工程(1)~(3)を同一研磨機で行う磁気ディスク基板の粗研磨において、工程(3)で使用される研磨剤組成物Bであり、
コロイダルシリカと水溶性高分子化合物と水を含有し、
前記コロイダルシリカがHeywood径で測定された体積基準の粒度分布における粒子径50nmの累積体積頻度が35%以上かつ前記粒度分布における粒子径15nmの累積体積頻度が90%以下であり、
前記水溶性高分子化合物がカルボン酸基を有する単量体を必須単量体とする重合体とスルホン酸基を有する単量体を必須単量体とする重合体とを含む混合物である磁気ディスク基板用研磨剤組成物。
(1)α-アルミナと中間アルミナと水を含有する研磨剤組成物Aを研磨機に供給して、前段の粗研磨を行う工程
(2)工程(1)で得られた基板をリンス処理する工程
(3)コロイダルシリカと水溶性高分子化合物と水を含有する研磨剤組成物Bを研磨機に供給して、後段の粗研磨を行う工程。 - 前記カルボン酸基を有する単量体が、アクリル酸またはその塩、メタクリル酸またはその塩から選ばれる単量体である請求項1または2に記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。
- 前記スルホン酸基を有する単量体が、イソプレンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-メタクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、イソアミレンスルホン酸、ビニルナフタレンスルホン酸、およびこれらの塩から選ばれる1種または2種以上の単量体である請求項1~3のいずれか1項に記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。
- 前記研磨剤組成物Bが有機硫酸エステル塩化合物をさらに含有し、前記有機硫酸エステル塩化合物が下記一般式(1)で表される請求項1~4のいずれか1項に記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。
R-O-SO 3 M (1)
式中、Rは炭素数5~21の直鎖または分岐のアルキル基、アルケニル基、アリール基またはアルキルアリール基を表し、Mはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムイオンまたは有機カチオンを表す。 - 前記研磨剤組成物Bが有機硫酸エステル塩化合物をさらに含有し、前記有機硫酸エステル塩化合物が下記一般式(2)で表される請求項1~4のいずれか1項に記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。
R-O-(AO) n -SO 3 M (2)
式中、Rは炭素数5~21の直鎖または分岐のアルキル基、アルケニル基、アリール基またはアルキルアリール基を表し、AOは炭素数2または3のオキシアルキレン基を表し、nは1~30の自然数を表し、Mはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムイオンまたは有機カチオンを表す。 - 前記研磨剤組成物Bが酸および/またはその塩をさらに含有し、pH値(25℃)が0.1~4.0の範囲にある請求項1~6のいずれか1項に記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。
- 前記研磨剤組成物Bが酸化剤をさらに含有している請求項1~7のいずれか1項に記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。
- 無電解ニッケル-リンめっきされたアルミニウム磁気ディスク基板の粗研磨に用いられる請求項1~8のいずれか1項に記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。
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