JP7219101B2 - Abrasive composition for magnetic disk substrate - Google Patents
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Description
本発明は、半導体、ハードディスクといった磁気記録媒体などの電子部品の研磨に使用される研磨剤組成物に関する。特に近年ハードディスクの磁気記録密度向上に伴い、研磨後の基板表面の平滑性に関する要求が厳しくなってきているガラス磁気ディスク基板やアルミニウム磁気ディスク基板などの表面研磨に使用される研磨剤組成物に関する。さらには、アルミニウム合金製の基板表面に無電解ニッケル-リンめっき皮膜を形成した磁気記録媒体用アルミニウム磁気ディスク基板の表面研磨に使用される研磨剤組成物に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an abrasive composition used for polishing electronic parts such as magnetic recording media such as semiconductors and hard disks. In particular, the present invention relates to an abrasive composition used for polishing the surface of glass magnetic disk substrates, aluminum magnetic disk substrates, etc., for which the demand for smoothness of the substrate surface after polishing has become stricter in recent years as the magnetic recording density of hard disks increases. Further, the present invention relates to an abrasive composition used for polishing the surface of an aluminum magnetic disk substrate for a magnetic recording medium having an electroless nickel-phosphorus plating film formed on the surface of an aluminum alloy substrate.
従来、アルミニウム磁気ディスク基板の無電解ニッケル-リンめっき皮膜表面を研磨するための研磨剤組成物として、生産性の観点から、高い研磨速度を実現しうる比較的粒径の大きなアルミナ粒子を水に分散させた研磨剤組成物が使用されてきた。しかし、アルミナ粒子を使用した場合、アルミナ粒子はアルミニウム磁気ディスク基板の無電解ニッケル-リンめっき皮膜に対してかなり硬度が高いため、アルミナ粒子が基板に突き刺さり、この突き刺さった粒子が後段の研磨工程に悪影響を与えることが問題となっていた。 Conventionally, as a polishing agent composition for polishing the surface of an electroless nickel-phosphorus plating film on an aluminum magnetic disk substrate, from the viewpoint of productivity, alumina particles with a relatively large particle diameter capable of realizing a high polishing rate are added to water. Dispersed abrasive compositions have been used. However, when alumina particles are used, since the alumina particles have a considerably high hardness against the electroless nickel-phosphorus plating film of the aluminum magnetic disk substrate, the alumina particles pierce the substrate, and these pierced particles are used in the subsequent polishing process. The problem was that it had a negative impact.
このような問題の解決策として、アルミナ粒子とシリカ粒子とを組み合わせた研磨剤組成物が提案されている(特許文献1~4)。また、アルミナ粒子を使用せず、シリカ粒子のみで研磨する方法が提案されている(特許文献5~9)。さらにシリカ粒子のみで研磨した場合の基板の端面ダレ(ロールオフ)を低減させるための添加剤が検討されている(特許文献10~14)。また、2種類のシリカ粒子の組み合わせにより研磨速度、ピット、表面粗さのバランス向上を図る提案もなされている(特許文献15)。 As a solution to such problems, abrasive compositions in which alumina particles and silica particles are combined have been proposed (Patent Documents 1 to 4). Further, a method of polishing with only silica particles without using alumina particles has been proposed (Patent Documents 5 to 9). Further, additives for reducing edge sagging (roll-off) of a substrate when polished only with silica particles have been studied (Patent Documents 10 to 14). A proposal has also been made to improve the balance of polishing speed, pits, and surface roughness by combining two types of silica particles (Patent Document 15).
特許文献1~4のように、アルミナ粒子とシリカ粒子とを組み合わせることにより、基板に突き刺さったアルミナ粒子をある程度除去することは可能となる。しかしながら、このアルミナ粒子を含む研磨剤組成物を使用する限り、研磨剤組成物中に含まれるアルミナ粒子が基板に突き刺さる可能性は、依然として残っている。また、このような研磨剤組成物は、アルミナ粒子とシリカ粒子の両方を含むため、それぞれの粒子が有する特性を相互に打ち消し合い、研磨速度および表面平滑性が悪化するという問題が生じる。 By combining alumina particles and silica particles as in Patent Documents 1 to 4, it is possible to remove alumina particles sticking into the substrate to some extent. However, as long as the abrasive composition containing this alumina particle is used, the possibility of the alumina particles contained in the abrasive composition sticking into the substrate still remains. In addition, since such a polishing composition contains both alumina particles and silica particles, the properties of the particles cancel each other out, resulting in a problem of deterioration in polishing speed and surface smoothness.
そこで、アルミナ粒子を使用せずに、シリカ粒子のみで研磨する方法が提案されている。特許文献5および6では、コロイダルシリカと研磨促進剤との組み合わせが提案されている。特許文献7および8では、コロイダルシリカや、フュームドシリカ、表面修飾されたシリカ、水ガラス法で製造されたシリカなどによる研磨、特殊な形状のコロイダルシリカを使用する方法などが提案されている。しかしながら、これらの方法では、研磨速度が不十分であり、改良が求められている。また、特許文献9では、破砕シリカ粒子を使用することにより、アルミナ粒子に近い研磨速度を出す方法が提案されている。しかしながら、この方法では、うねりなどの表面平滑性が悪化するという問題があり、改良が求められている。 Therefore, a method of polishing with only silica particles without using alumina particles has been proposed. Patent Documents 5 and 6 propose a combination of colloidal silica and a polishing accelerator. Patent Documents 7 and 8 propose polishing with colloidal silica, fumed silica, surface-modified silica, silica produced by the water glass method, or the like, and a method using colloidal silica with a special shape. However, with these methods, the polishing rate is insufficient, and improvements are required. Further, Patent Document 9 proposes a method of achieving a polishing rate close to that of alumina particles by using crushed silica particles. However, in this method, there is a problem that the surface smoothness such as waviness is deteriorated, and improvement is required.
これらのシリカ粒子のみで研磨する方法では、アルミナ粒子を使用した場合に比べロールオフが悪いという問題点もある。ロールオフの低減のために種々の添加剤も検討されている。例えば、ノニオン性界面活性剤の添加(特許文献10、11)、セルロース誘導体の添加(特許文献12)、アルキルベンゼンスルホン酸系界面活性剤やポリオキシエチレン硫酸エステル系界面活性剤の添加(特許文献13、14)などの提案がなされている。しかしながら、これらの添加剤によりロールオフの低減は見られるものの、シリカ粒子との相性によってはその効果は不十分であり、また、研磨速度が著しく低下するという欠点もある。 The method of polishing only with these silica particles also has a problem of poor roll-off compared to the case of using alumina particles. Various additives have also been investigated for roll-off reduction. For example, addition of nonionic surfactants (Patent Documents 10 and 11), addition of cellulose derivatives (Patent Document 12), addition of alkylbenzenesulfonic acid-based surfactants and polyoxyethylene sulfate ester-based surfactants (Patent Document 13). , 14) have been proposed. However, although the roll-off is reduced by these additives, the effect is insufficient depending on the compatibility with the silica particles, and there is also the drawback that the polishing rate is significantly reduced.
さらに、ハードディスクの磁気記録密度向上に伴って、従来よりも表面平滑性の要求が厳しくなっており、うねりやシャローピットの改善が強く求められている。 Furthermore, as the magnetic recording density of hard disks increases, the demand for surface smoothness has become stricter than before, and there is a strong demand for improvements in waviness and shallow pits.
特許文献15は、コロイダルシリカと粉砕された湿式法シリカ粒子の組み合わせにより、研磨速度、ピット、表面粗さのバランス向上を図る提案であるが、シャローピット低減という観点からさらなる改良が求められている。シャローピットは、従来のピットよりも浅く小さなへこみであり、ピットを減少させてもシャローピットが残存することが分析機器の向上により知られるようになった。磁気ディスクの性能向上に伴いシャローピットが問題として認識されるようになり、従来のピットを無くすことに加えて、さらにシャローピットを低減することが課題となってきている。 Patent Document 15 is a proposal to improve the balance of polishing speed, pits, and surface roughness by combining colloidal silica and pulverized wet-process silica particles, but further improvement is required from the viewpoint of reducing shallow pits. . Shallow pits are dents that are shallower and smaller than conventional pits, and it has become known that shallow pits remain even when pits are reduced due to improvements in analytical equipment. Shallow pits have come to be recognized as a problem as the performance of magnetic disks improves, and in addition to eliminating conventional pits, further reduction of shallow pits has become an issue.
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、アルミナ砥粒を使用することなく、高い研磨速度を実現すると同時に、シャローピット低減およびうねり低減による良好な表面平滑性の実現、さらにロールオフの低減も達成することを可能とする研磨剤組成物を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and its object is to realize a high polishing rate without using alumina abrasive grains, and at the same time, reduce shallow pits and waviness. An object of the present invention is to provide an abrasive composition capable of realizing good surface smoothness and further achieving reduction in roll-off.
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の粒度構成のコロイダルシリカと、粉砕工程を経て形成される湿式法シリカを特定の割合で組み合わせることにより、高い研磨速度と、うねり低減、シャローピット低減による良好な表面平滑性と、ロールオフ低減を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によれば、以下に示す研磨剤組成物が提供される。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that by combining colloidal silica having a specific particle size configuration and wet silica formed through a pulverization process at a specific ratio, high polishing speed and waviness can be achieved. The inventors have found that it is possible to achieve good surface smoothness and roll-off reduction by reducing surface roughness and shallow pits, and have completed the present invention. That is, according to the present invention, the abrasive composition shown below is provided.
[1] 平均一次粒子径10~150nmのコロイダルシリカと、平均粒子径200~500nmの粉砕された湿式法シリカ粒子と、水溶性高分子化合物と、水を含有し、全シリカ粒子に占める前記コロイダルシリカの割合が20~80質量%、前記粉砕された湿式法シリカ粒子の割合が20~80質量%であり、前記コロイダルシリカに占める粒子径30~70nmの粒子の割合が10~90体積%であり、前記コロイダルシリカの平均一次粒子径に対する前記粉砕された湿式法シリカ粒子の平均粒子径の比の値が2.0~15.0であり、前記全シリカ粒子の濃度が2~40質量%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アミド基を有する単量体を必須単量体とする共重合体、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、カルボン酸基を有する単量体とアミド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からなる群より選ばれる少なくとも1種である磁気ディスク基板用研磨剤組成物。 [1] Colloidal silica having an average primary particle size of 10 to 150 nm, pulverized wet-process silica particles having an average particle size of 200 to 500 nm, a water-soluble polymer compound, and water, and the colloidal particles occupying the total silica particles. The ratio of silica is 20 to 80% by mass, the ratio of the pulverized wet silica particles is 20 to 80% by mass, and the ratio of particles having a particle size of 30 to 70 nm in the colloidal silica is 10 to 90% by volume. wherein the ratio of the average particle size of the pulverized wet-process silica particles to the average primary particle size of the colloidal silica is 2.0 to 15.0, and the concentration of the total silica particles is 2 to 40% by mass. and the water-soluble polymer compound is a copolymer having a monomer having a carboxylic acid group and a monomer having an amide group as essential monomers, a monomer having a carboxylic acid group, and a sulfonic acid a copolymer having a monomer having a group as an essential monomer, a monomer having a carboxylic acid group and a monomer having an amide group, and a monomer having a sulfonic acid group as an essential monomer. An abrasive composition for magnetic disk substrates , which is at least one selected from the group consisting of polymers .
[2] 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る場合、カルボン酸基を有する単量体に由来する構成単位の割合が50~95mol%、アミド基を有する単量体に由来する構成単位の割合が5~50mol%の範囲にある前記[1]に記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。 [ 2 ] When the water-soluble polymer compound is a copolymer containing, as essential monomers, a monomer having a carboxylic acid group and a monomer having an amide group, the monomer having a carboxylic acid group The abrasive composition for magnetic disk substrates according to the above [ 1 ], wherein the proportion of structural units derived from the amide group is in the range of 50 to 95 mol%, and the proportion of structural units derived from the monomer having an amide group is in the range of 5 to 50 mol%. .
[3] 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る場合、カルボン酸基を有する単量体に由来する構成単位の割合が30~95mol%、スルホン酸基を有する単量体に由来する構成単位の割合が5~70mol%の範囲にある前記[1]に記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。 [ 3 ] When the water-soluble polymer compound is a copolymer containing, as essential monomers, a monomer having a carboxylic acid group and a monomer having a sulfonic acid group, a monomer having a carboxylic acid group The abrasive for magnetic disk substrates according to the above [ 1 ], wherein the ratio of structural units derived from is in the range of 30 to 95 mol% and the ratio of structural units derived from a monomer having a sulfonic acid group is in the range of 5 to 70 mol%. Composition.
[4] 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とアミド基を有する単量体とスルホン酸基を有する単量体とを必須単量体とする共重合体である場合、カルボン酸基を有する単量体に由来する構成単位の割合が50~95mol%、アミド基を有する単量体に由来する構成単位の割合が1~40mol%、スルホン酸基を有する単量体に由来する構成単位の割合が0.01~20mol%の範囲にある前記[1]に記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。 [ 4 ] When the water-soluble polymer compound is a copolymer comprising, as essential monomers, a monomer having a carboxylic acid group, a monomer having an amide group, and a monomer having a sulfonic acid group , the proportion of structural units derived from a monomer having a carboxylic acid group is 50 to 95 mol%, the proportion of structural units derived from a monomer having an amide group is 1 to 40 mol%, a monomer having a sulfonic acid group The abrasive composition for magnetic disk substrates according to the above [ 1 ], wherein the proportion of structural units derived from is in the range of 0.01 to 20 mol%.
[5] 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前記[1]~[4]のいずれかに記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。 [ 5 ] The magnetic disk substrate according to any one of [ 1 ] to [ 4 ], wherein the monomer having a carboxylic acid group is a monomer selected from acrylic acid or its salts and methacrylic acid or its salts. Abrasive composition for
[6] 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1種または2種以上の単量体である前記[1]、[2]、および[4]のいずれかに記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。 [ 6 ] The above [ 1 ] and [ 2 ], wherein the monomer having an amide group is one or more monomers selected from acrylamide, methacrylamide, N-alkylacrylamide, and N-alkylmethacrylamide ], and the abrasive composition for magnetic disk substrates according to any one of [ 4 ].
[7] 前記スルホン酸基を含有する単量体が、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、ナフタレンスルホン酸、およびこれらの塩から選ばれる単量体である前記[1]、[3]、および[4]のいずれかに記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。 [ 7 ] the monomer containing a sulfonic acid group is isoprenesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-methacrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, styrenesulfonic acid, vinylsulfonic acid, The polishing for magnetic disk substrates according to any one of [ 1 ] , [3] and [ 4 ], wherein the monomer is selected from allylsulfonic acid, isoamylenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid and salts thereof. agent composition.
[8] 前記研磨剤組成物が酸および/またはその塩をさらに含有し、pH値(25℃)が0.1~4.0の範囲にある前記[1]~[7]のいずれかに記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。 [ 8 ] Any one of the above [1] to [ 7 ], wherein the polishing composition further contains an acid and/or a salt thereof and has a pH value (25°C) in the range of 0.1 to 4.0 The abrasive composition for magnetic disk substrates described above.
[9] 前記研磨剤組成物が酸化剤をさらに含有している前記[1]~[8]のいずれかに記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。 [ 9 ] The abrasive composition for magnetic disk substrates according to any one of [1] to [ 8 ], which further contains an oxidizing agent.
[10] 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に用
いられる前記[1]~[9]のいずれかに記載の磁気ディスク基板用研磨剤組成物。
[10] The abrasive composition for magnetic disk substrates according to any one of [ 1 ] to [ 9 ], which is used for polishing electroless nickel-phosphorus plated aluminum magnetic disk substrates.
本発明の研磨剤組成物は、磁気ディスク基板の表面を研磨する際に、特定の2種類のシリカ粒子を特定の割合で組み合わせて使用し、高い研磨速度と、うねり低減およびシャローピット低減により表面平滑性を良好なものとし、さらにロールオフ低減を達成することを可能とするものである。 The abrasive composition of the present invention uses a combination of two specific types of silica particles in a specific ratio when polishing the surface of a magnetic disk substrate, resulting in a high polishing rate, reduced waviness, and reduced shallow pits. It makes it possible to achieve good smoothness and further reduce roll-off.
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。 Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiments, and within the scope of the present invention, based on the ordinary knowledge of those skilled in the art, the following It should be understood that any suitable modifications, improvements, etc., to the embodiment are also included in the scope of the present invention.
1.研磨剤組成物
本発明の研磨剤組成物は、コロイダルシリカと、湿式法シリカ粒子を少なくとも含有する水系組成物である。コロイダルシリカの平均一次粒子径は10~150nmであり、湿式法シリカ粒子の平均粒子径は200~500nmである。ここで、湿式法シリカ粒子は、その製造工程において、粉砕により解砕されたものである。即ち、湿式法シリカ粒子の製造工程は、粉砕工程を含むものである。また、本発明の研磨剤組成物は、全シリカ粒子に占めるコロイダルシリカの割合が20~80質量%、粉砕された湿式法シリカ粒子の割合が20~80質量%である。さらに、コロイダルシリカに占める粒子径30~70nmの粒子の割合が10~90体積%であり、コロイダルシリカの平均一次粒子径に対する粉砕された湿式法シリカ粒子の平均粒子径の比の値が2.0~15.0であり、全シリカ粒子の濃度が2~40質量%である。
1. Abrasive Composition The abrasive composition of the present invention is an aqueous composition containing at least colloidal silica and wet silica particles. The average primary particle size of colloidal silica is 10 to 150 nm, and the average particle size of wet silica particles is 200 to 500 nm. Here, the wet-process silica particles are crushed by pulverization in the manufacturing process. That is, the manufacturing process of wet-process silica particles includes a pulverization process. Further, in the abrasive composition of the present invention, the proportion of colloidal silica in the total silica particles is 20 to 80% by mass, and the proportion of pulverized wet-process silica particles is 20 to 80% by mass. Furthermore, the ratio of particles having a particle size of 30 to 70 nm in the colloidal silica is 10 to 90% by volume, and the ratio of the average particle size of the pulverized wet-process silica particles to the average primary particle size of the colloidal silica is 2.0%. 0 to 15.0, and the concentration of all silica particles is 2 to 40% by mass.
(1)コロイダルシリカ
本発明の研磨剤組成物に含有されるコロイダルシリカは、平均一次粒子径は通常10~150nmであり、好ましくは20~100nmである。平均一次粒子径が10nm以上であることにより、研磨速度の低下を抑制することができる。平均一次粒子径が150nm以下であることにより、シャローピットなどの表面平滑性の悪化を抑制することができる。さらに、コロイダルシリカに占める粒子径30~70nmの粒子の割合が10~90体積%、好ましくは12~80体積%であることにより、さらにシャローピットなどの表面平滑性を良好にできる。
(1) Colloidal Silica The colloidal silica contained in the abrasive composition of the present invention generally has an average primary particle size of 10 to 150 nm, preferably 20 to 100 nm. When the average primary particle size is 10 nm or more, a decrease in polishing rate can be suppressed. When the average primary particle size is 150 nm or less, deterioration of surface smoothness such as shallow pits can be suppressed. Further, the proportion of particles having a particle diameter of 30 to 70 nm in the colloidal silica is 10 to 90% by volume, preferably 12 to 80% by volume, thereby further improving surface smoothness such as shallow pits.
コロイダルシリカは、球状、鎖状、金平糖型(表面に凸部を有する粒子状)、異形型などの形状が知られており、水中に一次粒子が単分散してコロイド状をなしている。本発明で使用されるコロイダルシリカとしては、球状、または球状に近いコロイダルシリカが好ましい。球状または球状に近いコロイダルシリカを用いることで、シャローピットなどの表面平滑性を向上させることができる。 Colloidal silica is known to have a spherical shape, a chain shape, a confetti shape (particles having convex portions on the surface), an irregular shape, and the like, and primary particles are monodispersed in water to form a colloidal shape. The colloidal silica used in the present invention is preferably spherical or nearly spherical colloidal silica. By using spherical or nearly spherical colloidal silica, surface smoothness such as shallow pits can be improved.
コロイダルシリカは、ケイ酸ナトリウムまたはケイ酸カリウムを原料とし、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、テトラエトキシシラン等のアルコキシシランを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などによって得られる。 Colloidal silica uses sodium silicate or potassium silicate as a raw material, the water glass method in which the raw material is subjected to a condensation reaction in an aqueous solution to grow particles, and condensation by hydrolysis of alkoxysilane such as tetraethoxysilane with acid or alkali. It can be obtained by the alkoxysilane method or the like, in which particles are grown by reaction.
(2)湿式法シリカ粒子
本発明で使用される湿式法シリカ粒子は、ケイ酸アルカリ水溶液と無機酸または無機酸水溶液とを反応容器に添加することにより、沈殿ケイ酸として得られる湿式法シリカから調製される粒子のことを指しており、湿式法シリカ粒子には上述のコロイダルシリカは含まれない。
(2) Wet-process silica particles The wet-process silica particles used in the present invention are wet-process silica obtained as precipitated silicic acid by adding an aqueous alkali silicate solution and an inorganic acid or an aqueous inorganic acid solution to a reaction vessel. It refers to particles to be prepared, and wet-process silica particles do not include the colloidal silica described above.
湿式法シリカの原料であるケイ酸アルカリ水溶液としては、ケイ酸ナトリウム水溶液、ケイ酸カリウム水溶液、ケイ酸リチウム水溶液などが挙げられるが、一般的にはケイ酸ナトリウム水溶液が好ましく使用される。無機酸としては、硫酸、塩酸、硝酸等を挙げることができるが、一般的には硫酸が好ましく使用される。反応終了後、反応液を濾過、水洗し、その後乾燥機で水分が6%以下になるように乾燥を行う。乾燥機は静置乾燥機、噴霧乾燥機、流動乾燥機のいずれでも良い。その後、ジェットミル等の粉砕機で粉砕し、さらに分級を行い、湿式法シリカ粒子を得る。このように粉砕工程により粉砕された湿式法シリカ粒子の粒子形状は、角部を有しており、球状に近い粒子よりも研磨能力が高い。 Examples of the aqueous alkali silicate solution, which is a raw material for wet-process silica, include aqueous sodium silicate solution, aqueous potassium silicate solution, aqueous lithium silicate solution and the like, but generally aqueous sodium silicate solution is preferably used. Examples of inorganic acids include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and the like, and generally sulfuric acid is preferably used. After completion of the reaction, the reaction solution is filtered, washed with water, and then dried with a drier so that the water content becomes 6% or less. The dryer may be a static dryer, a spray dryer, or a fluidized bed dryer. Then, it is pulverized by a pulverizer such as a jet mill, and further classified to obtain wet process silica particles. The particle shape of the wet-process silica particles pulverized by the pulverization step in this way has corners and has a higher polishing ability than nearly spherical particles.
湿式法シリカ粒子の平均粒径は、通常200~500nmであり、好ましくは250~400nmである。平均粒子径が200nm以上であることにより、研磨速度の低下を抑制することができる。平均粒子径が500nm以下であることによりシャローピットなどの表面平滑性の悪化を抑制することができる。 The average particle size of the wet silica particles is usually 200-500 nm, preferably 250-400 nm. When the average particle size is 200 nm or more, it is possible to suppress a decrease in polishing rate. When the average particle size is 500 nm or less, deterioration of surface smoothness such as shallow pits can be suppressed.
(3)コロイダルシリカと湿式法シリカ粒子との関係
湿式法シリカ粒子の平均粒子径(B)とコロイダルシリカの平均一次粒子径(A)の比の値(B/A)は2.0~15.0であり、好ましくは2.5~12.0であり、さらに好ましくは3.0~10.0である。平均粒子径の比が2.0以上であることにより、研磨速度を向上させることができる。平均粒子径の比が15.0以下であることにより、シャローピットなどの表面平滑性の悪化を抑制することができる。
(3) Relationship between colloidal silica and wet-process silica particles The ratio (B/A) of the average particle size (B) of wet-process silica particles to the average primary particle size (A) of colloidal silica is 2.0 to 15. .0, preferably 2.5 to 12.0, more preferably 3.0 to 10.0. When the average particle size ratio is 2.0 or more, the polishing rate can be improved. When the average particle size ratio is 15.0 or less, deterioration of surface smoothness such as shallow pits can be suppressed.
コロイダルシリカと湿式法シリカ粒子の合計濃度は、研磨剤組成物全体の2~40質量%であり、好ましくは3~30質量%である。さらに好ましくは3~20質量%である。シリカ粒子の合計濃度が2質量%以上であることにより、研磨速度の低下を抑制することができる。シリカ粒子の合計濃度が40質量%以下であることにより、必要以上のシリカ粒子を使用することなく、十分な研磨速度を維持することができる。 The total concentration of colloidal silica and wet-process silica particles is 2 to 40% by mass, preferably 3 to 30% by mass, based on the total abrasive composition. More preferably, it is 3 to 20% by mass. When the total concentration of silica particles is 2% by mass or more, a decrease in polishing rate can be suppressed. When the total concentration of silica particles is 40% by mass or less, a sufficient polishing rate can be maintained without using more silica particles than necessary.
全シリカ粒子に占めるコロイダルシリカの割合は、20~80質量%であり、好ましくは30~70質量%である。コロイダルシリカの割合が20質量%以上であることにより、シャローピットなどの表面平滑性の悪化を抑制することができる。コロイダルシリカの割合が80質量%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。 The proportion of colloidal silica in the total silica particles is 20-80% by mass, preferably 30-70% by mass. When the proportion of colloidal silica is 20% by mass or more, deterioration of surface smoothness such as shallow pits can be suppressed. When the proportion of colloidal silica is 80% by mass or less, a decrease in polishing rate can be suppressed.
全シリカ粒子に占める湿式法シリカ粒子の割合は、20~80質量%であり、好ましくは30~70質量%である。湿式法シリカ粒子の割合が80質量%以下であることにより、表面平滑性の悪化を抑制することができる。湿式法シリカ粒子の割合が20質量%以上であることにより、研磨速度の低下を抑制することができる。 The proportion of wet-process silica particles in the total silica particles is 20 to 80% by mass, preferably 30 to 70% by mass. When the proportion of the wet-process silica particles is 80% by mass or less, deterioration of surface smoothness can be suppressed. When the proportion of the wet silica particles is 20% by mass or more, a decrease in polishing rate can be suppressed.
本発明の研磨剤組成物は、コロイダルシリカおよび湿式法シリカ粒子以外のシリカ粒子を含有してもよい。例えば、ヒュームドシリカを含有してもよい。ヒュームドシリカは、揮発性シラン化合物(一般的には四塩化ケイ素が用いられる。)を酸素と水素の混合ガスの炎の中(1000℃内外)で加水分解させたもので、極めて微細で高純度なシリカ粒子である。コロイダルシリカと比べると、コロイダルシリカが個々に分散した一次粒子として存在するのに対し、ヒュームドシリカは一次粒子が多数凝集し、鎖状につながり二次粒子を形成している。この二次粒子の形成により、研磨パッドへの保持力が高くなり、研磨速度を向上させることができる。 The abrasive composition of the present invention may contain silica particles other than colloidal silica and wet-process silica particles. For example, it may contain fumed silica. Fumed silica is produced by hydrolyzing a volatile silane compound (generally silicon tetrachloride is used) in a mixed gas flame of oxygen and hydrogen (around 1000°C). Pure silica particles. Compared with colloidal silica, colloidal silica exists as individually dispersed primary particles, while in fumed silica, a large number of primary particles are aggregated and connected in chains to form secondary particles. Formation of the secondary particles increases the holding power to the polishing pad, and improves the polishing speed.
(4)水溶性高分子化合物
本発明の研磨剤組成物は、水溶性高分子化合物を含有することも好ましい。本発明で好ましく使用される水溶性高分子化合物としては、(a)カルボ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、(b)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、さらには(c)カルボン酸基を有する単量体、アミド基を有する単量体、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を挙げることができる。
(4) Water-Soluble Polymer Compound The abrasive composition of the present invention preferably contains a water-soluble polymer compound. The water-soluble polymer compound preferably used in the present invention includes (a) a copolymer having a monomer having a carboxylic acid group and a monomer having an amide group as essential monomers, (b) a carboxylic acid (c) a monomer having a carboxylic acid group, a monomer having an amide group, and a sulfone A copolymer containing a monomer having an acid group as an essential monomer can be mentioned.
(4-1)カルボン酸基を有する単量体
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。
(4-1) Carboxylic acid group-containing monomer As the carboxylic acid group-containing monomer, unsaturated aliphatic carboxylic acids and salts thereof are preferably used. Specific examples include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid and salts thereof. Salts include sodium salts, potassium salts, magnesium salts, ammonium salts, amine salts, alkylammonium salts and the like.
水溶性高分子化合物中で、カルボン酸基を有する単量体が、酸の状態で存在する割合が多いか、塩の状態で存在する割合が多いかについては、水溶性高分子化合物のpH値で評価できる。酸として存在する割合が多ければpH値は低くなるし、塩として存在する割合が多ければpH値は高くなる。本発明においては、例えば、濃度10質量%の水溶性高分子化合物水溶液におけるpH値(25℃)が1~13の範囲の水溶性高分子化合物を用いることができる。 The pH value of the water-soluble polymer compound determines whether the proportion of the monomer having a carboxylic acid group in the water-soluble polymer compound is high in the acid state or in the salt state. can be evaluated with The greater the proportion present as an acid, the lower the pH value, and the greater the proportion present as a salt, the higher the pH value. In the present invention, for example, a water-soluble polymer compound having a pH value (25° C.) in the range of 1 to 13 in a water-soluble polymer compound aqueous solution having a concentration of 10% by mass can be used.
(4-2)アミド基を有する単量体
アミド基を有する単量体としては、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種以上を選択して、単量体として使用できる。例えば、アクリルアミドとN-アルキルアクリルアミドを選択し、併用しても良い。メタクリルアミドとN-アルキルメタクリルアミドを選択し、併用しても良い。
(4-2) Amide Group-Containing Monomer Examples of the amide group-containing monomer include acrylamide, methacrylamide, N-alkylacrylamide, and N-alkylmethacrylamide. One or more of these can be selected and used as a monomer. For example, acrylamide and N-alkylacrylamide may be selected and used in combination. Methacrylamide and N-alkylmethacrylamide may be selected and used together.
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の具体例としては、N-メチルアクリルアミド、N-エチルアクリルアミド、N-n-プロピルアクリルアミド、N-iso-プロピルアクリルアミド、N-n-ブチルアクリルアミド、N-iso-ブチルアクリルアミド、N-sec-ブチルアクリルアミド、N-tert-ブチルアクリルアミド、N-メチルメタクリルアミド、N-エチルメタクリルアミド、N-n-プロピルメタクリルアミド、N-iso-プロピルメタクリルアミド、N-n-ブチルメタクリルアミド、N-iso-ブチルメタクリルアミド、N-sec-ブチルメタクリルアミド、N-tert-ブチルメタクリルアミドなどが挙げられる。中でもN-n-ブチルアクリルアミド、N-iso-ブチルアクリルアミド、n-sec-ブチルアクリルアミド、N-tert-ブチルアクリルアミド、N-n-ブチルメタクリルアミド、N-iso-ブチルメタクリルアミド、N-sec-ブチルメタクリルアミド、N-tert-ブチルメタクリルアミドなどが好ましい。 Specific examples of N-alkylacrylamide and N-alkylmethacrylamide include N-methylacrylamide, N-ethylacrylamide, Nn-propylacrylamide, N-iso-propylacrylamide, Nn-butylacrylamide, N-iso -butylacrylamide, N-sec-butylacrylamide, N-tert-butylacrylamide, N-methylmethacrylamide, N-ethylmethacrylamide, Nn-propylmethacrylamide, N-iso-propylmethacrylamide, Nn- Butyl methacrylamide, N-iso-butyl methacrylamide, N-sec-butyl methacrylamide, N-tert-butyl methacrylamide and the like. Among them Nn-butylacrylamide, N-iso-butylacrylamide, n-sec-butylacrylamide, N-tert-butylacrylamide, Nn-butylmethacrylamide, N-iso-butylmethacrylamide, N-sec-butyl Methacrylamide, N-tert-butylmethacrylamide and the like are preferred.
(4-3)スルホン酸基を有する単量体
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、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。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。
(4-3) Monomers Having Sulfonic Acid Groups Specific examples of monomers having sulfonic acid groups include isoprenesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, and 2-methacrylamido-2-methyl Propanesulfonic acid, styrenesulfonic acid, vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, isoamylenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, salts thereof, and the like. Preferred are 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-methacrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and salts thereof.
(4-4)共重合体
本発明で使用される水溶性高分子化合物は、これらの単量体成分を組み合わせて重合することにより、共重合体とすることが好ましい。共重合体の組み合わせとしては、アクリル酸および/またはその塩とN-アルキルアクリルアミドの組み合わせ、アクリル酸および/またはその塩とN-アルキルメタクリルアミドの組み合わせ、メタクリル酸および/またはその塩とN-アルキルアクリルアミドの組み合わせ、メタクリル酸および/またはその塩とN-アルキルメタクリルアミドの組み合わせ、アクリル酸および/またはその塩とスルホン酸基を有する単量体の組み合わせ、メタクリル酸および/またはその塩とスルホン酸基を有する単量体の組み合わせ、アクリル酸および/またはその塩とN-アルキルアクリルアミドとスルホン酸基を有する単量体の組み合わせ、アクリル酸および/またはその塩とN-アルキルメタクリルアミドとスルホン酸基を有する単量体の組み合わせ、メタクリル酸および/またはその塩とN-アルキルアクリルアミドとスルホン酸基を有する単量体の組み合わせ、メタクリル酸および/またはその塩とN-アルキルメタクリルアミドとスルホン酸基を有する単量体の組み合わせなどが好ましく用いられる。
(4-4) Copolymer The water-soluble polymer compound used in the present invention is preferably a copolymer by combining and polymerizing these monomer components. Combinations of copolymers include combinations of acrylic acid and/or its salts and N-alkylacrylamides, combinations of acrylic acid and/or its salts and N-alkylmethacrylamides, methacrylic acid and/or its salts and N-alkyl A combination of acrylamide, a combination of methacrylic acid and/or its salt and N-alkyl methacrylamide, a combination of acrylic acid and/or its salt and a monomer having a sulfonic acid group, methacrylic acid and/or its salt and a sulfonic acid group a combination of acrylic acid and/or a salt thereof and N-alkylacrylamide and a monomer having a sulfonic acid group, acrylic acid and/or a salt thereof and an N-alkylmethacrylamide and a sulfonic acid group a combination of methacrylic acid and/or its salt and N-alkylacrylamide and a monomer having a sulfonic acid group; methacrylic acid and/or its salt and N-alkylmethacrylamide and a sulfonic acid group A combination of monomers is preferably used.
水溶性高分子化合物が、(a)カルボ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の場合、カルボン酸基を有する単量体に由来する構成単位の割合は50~95mol%が好ましく、60~93mol%がさらに好ましい。アミド基を有する単量体に由来する構成単位の割合は、5~50mol%が好ましく、7~40mol%がさらに好ましい。(b)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場合、カルボン酸基を有する単量体に由来する構成単位の割合は30~95mol%が好ましく、40~90mol%がさらに好ましい。スルホン酸基を有する単量体の割合は5~70mol%が好ましく、10~60mol%がさらに好ましい。(c)カルボン酸基を有する単量体、アミド基を有する単量体、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場合、カルボン酸基を有する単量体に由来する構成単位の割合は、50~95mol%が好ましく、60~93mol%がより好ましく、70~90mol%がさらに好ましい。アミド基を有する単量体に由来する構成単位の割合は、1~40mol%が好ましく、3~30mol%がより好ましく、5~20mol%がさらに好ましい。スルホン酸基を有する単量体に由来する構成単位の割合は、0.01~20mol%が好ましく、0.1~10mol%がより好ましく、0.2~5mol%がさらに好ましい。
When the water-soluble polymer compound is (a) a copolymer containing, as essential monomers, a monomer having a carboxylic acid group and a monomer having an amide group, it is derived from the monomer having a carboxylic acid group. The proportion of the structural units is preferably 50-95 mol %, more preferably 60-93 mol %. The ratio of structural units derived from monomers having amide groups is preferably 5 to 50 mol %, more preferably 7 to 40 mol %. (b) In the case of a copolymer containing a monomer having a carboxylic acid group and a monomer having a sulfonic acid group as essential monomers, the proportion of structural units derived from the monomer having a carboxylic acid group is 30. ~95 mol% is preferred, and 40 to 90 mol% is more preferred. The ratio of the monomer having a sulfonic acid group is preferably 5-70 mol %, more preferably 10-60 mol %. (c) in the case of a copolymer containing a monomer having a carboxylic acid group, a monomer having an amide group, and a monomer having a sulfonic acid group as essential monomers, a monomer having a carboxylic acid group The proportion of structural units derived from is preferably 50 to 95 mol%, more preferably 60 to 93 mol%, and even more preferably 70 to 90 mol%. The ratio of structural units derived from monomers having an amide group is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 3 to 30 mol%, even more preferably 5 to 20 mol%. The ratio of structural units derived from a monomer having a sulfonic acid group is preferably 0.01 to 20 mol%, more preferably 0.1 to 10 mol%, even more preferably 0.2 to 5 mol%.
(4-5)水溶性高分子化合物の製造方法
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。上記水溶液重合の重合溶媒としては、水性の溶媒であることが好ましく、特に好ましくは水である。また、上記単量体成分の溶媒への溶解性を向上させるために、各単量体の重合に悪影響を及ぼさない範囲で有機溶媒を適宜加えてもよい。上記有機溶媒としては、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン等のケトン類が挙げられる。これらは1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
(4-5) Method for producing water-soluble polymer compound The method for producing a water-soluble polymer compound is not particularly limited, but an aqueous solution polymerization method is preferred. According to the aqueous solution polymerization method, a water-soluble polymer compound can be obtained as a uniform solution. As a polymerization solvent for the aqueous solution polymerization, an aqueous solvent is preferable, and water is particularly preferable. Moreover, in order to improve the solubility of the monomer components in the solvent, an organic solvent may be appropriately added within a range that does not adversely affect the polymerization of each monomer. Examples of the organic solvent include alcohols such as isopropyl alcohol and ketones such as acetone. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
以下に上記水性溶媒を用いた水溶性高分子化合物の製造方法を説明する。重合反応では、公知の重合開始剤を使用できるが、特にラジカル重合開始剤が好ましく用いられる。ラジカル重合開始剤として、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムおよび過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、t-ブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド類、過酸化水素等の水溶性過酸化物、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類、ジ-t-ブチルパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド類等の油溶性過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、2,2-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ジハイドロクロライド等のアゾ化合物が挙げられる。これらの過酸化物系のラジカル重合開始剤は、1種類のみ使用しても、または2種類以上併用してもよい。上述した過酸化物系のラジカル重合開始剤の中でも、生成する水溶性高分子化合物の分子量の制御が容易に行えることから、過硫酸塩やアゾ化合物が好ましく、アゾビスイソブチロニトリルが特に好ましい。 A method for producing a water-soluble polymer compound using the aqueous solvent is described below. In the polymerization reaction, a known polymerization initiator can be used, and a radical polymerization initiator is particularly preferably used. Examples of radical polymerization initiators include persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate and ammonium persulfate; hydroperoxides such as t-butyl hydroperoxide; water-soluble peroxides such as hydrogen peroxide; oxide, ketone peroxides such as cyclohexanone peroxide, oil-soluble peroxides such as dialkyl peroxides such as di-t-butyl peroxide and t-butylcumyl peroxide, azobisisobutyronitrile, 2,2 -Azo compounds such as azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride. These peroxide-based radical polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more. Among the peroxide-based radical polymerization initiators described above, persulfates and azo compounds are preferable, and azobisisobutyronitrile is particularly preferable, since the molecular weight of the water-soluble polymer compound to be generated can be easily controlled. .
上記ラジカル重合開始剤の使用量は、特に制限されないが、水溶性高分子化合物の全単量体合計質量に基づいて、0.1~15質量%、特に0.5~10質量%の割合で使用することが好ましい。この割合を0.1質量%以上にすることにより、共重合率を向上させることができ、15質量%以下とすることにより、水溶性高分子化合物の安定性を向上させることができる。 The amount of the radical polymerization initiator used is not particularly limited, but is 0.1 to 15% by mass, particularly 0.5 to 10% by mass, based on the total mass of all monomers of the water-soluble polymer compound. It is preferred to use By making this ratio 0.1% by mass or more, the copolymerization rate can be improved, and by making this ratio 15% by mass or less, the stability of the water-soluble polymer compound can be improved.
また、場合によっては、水溶性高分子化合物は、水溶性レドックス系重合開始剤を使用して製造してもよい。レドックス系重合開始剤としては、酸化剤(例えば上記の過酸化物)と、重亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、ハイドロサルファイトナトリウム等の還元剤や、鉄明礬、カリ明礬等の組み合わせを挙げることができる。 In some cases, the water-soluble polymer compound may be produced using a water-soluble redox polymerization initiator. As a redox polymerization initiator, a combination of an oxidizing agent (for example, the above peroxide), a reducing agent such as sodium bisulfite, ammonium bisulfite, ammonium sulfite, sodium hydrosulfite, iron alum, potash alum, etc. can be mentioned.
水溶性高分子化合物の製造において、分子量を調整するために、連鎖移動剤を重合系に適宜添加してもよい。連鎖移動剤としては、例えば、亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、チオグリコール酸、2-プロパンチオール、2-メルカプトエタノールおよびチオフェノール等が挙げられる。 A chain transfer agent may be appropriately added to the polymerization system in order to adjust the molecular weight in the production of the water-soluble polymer compound. Examples of chain transfer agents include sodium phosphite, sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, thioglycolic acid, 2-propanethiol, 2- mercaptoethanol and thiophenol, and the like.
水溶性高分子化合物を製造する際の重合温度は、特に制限されないが、重合温度は60~100℃で行うのが好ましい。重合温度を60℃以上にすることで、重合反応が円滑に進行し、かつ生産性に優れるものとなり、100℃以下とすることで、着色を抑制することができる。 The polymerization temperature for producing the water-soluble polymer compound is not particularly limited, but the polymerization temperature is preferably 60 to 100°C. By setting the polymerization temperature to 60°C or higher, the polymerization reaction proceeds smoothly and the productivity becomes excellent, and by setting the polymerization temperature to 100°C or lower, coloration can be suppressed.
また、重合反応は、加圧または減圧下に行うことも可能であるが、加圧あるいは減圧反応用の設備にするためにコストが必要になるので、常圧で行うことが好ましい。重合時間は、2~20時間、特に3~10時間程度で行うことが好ましい。 Moreover, the polymerization reaction can be carried out under pressure or under reduced pressure, but it is preferable to carry out under normal pressure because the equipment for the reaction under pressure or reduced pressure requires cost. The polymerization time is preferably 2 to 20 hours, particularly 3 to 10 hours.
重合反応後、必要に応じて塩基性化合物で中和を行う。中和に使用する塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、アンモニア水、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機アミン類等が挙げられる。
中和後、もしくは中和を行わなかった場合の水溶性高分子化合物のpH値(25℃)は、水溶性高分子化合物濃度が10質量%の水溶液の場合、1~13が好ましく、2~9がさらに好ましく、より好ましくは3~8である。
After the polymerization reaction, neutralization is performed with a basic compound, if necessary. Basic compounds used for neutralization include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide and magnesium hydroxide, aqueous ammonia, and monoethanolamine. , diethanolamine, and triethanolamine.
The pH value (25° C.) of the water-soluble polymer compound after neutralization or without neutralization is preferably from 1 to 13, and from 2 to 9 is more preferred, and 3-8 is more preferred.
(4-6)重量平均分子量
水溶性高分子化合物の重量平均分子量は、1,000~1,000,000が好ましく、より好ましくは2,000~800,000であり、さらに好ましくは3,000~600,000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、表面平滑性が悪化する。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。
(4-6) Weight average molecular weight The weight average molecular weight of the water-soluble polymer compound is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 2,000 to 800,000, and still more preferably 3,000. ~600,000. The weight average molecular weight of the water-soluble polymer compound is measured by gel permeation chromatography (GPC) in terms of polyacrylic acid. When the weight average molecular weight of the water-soluble polymer compound is less than 1,000, the surface smoothness is deteriorated. On the other hand, when it exceeds 1,000,000, the viscosity of the aqueous solution becomes high and handling becomes difficult.
(4-7)含有量
水溶性高分子化合物の研磨剤組成物中の含有量は、固形分換算で0.0001~2.0質量%が好ましく、より好ましくは0.001~1.0質量%であり、さらに好ましくは0.005~0.5質量%である。水溶性高分子化合物の含有量が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、2.0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。
(4-7) Content The content of the water-soluble polymer compound in the abrasive composition is preferably 0.0001 to 2.0% by mass, more preferably 0.001 to 1.0% by mass in terms of solid content. %, more preferably 0.005 to 0.5% by mass. If the content of the water-soluble polymer compound is less than 0.0001% by mass, the effect of addition of the water-soluble polymer compound cannot be sufficiently obtained, and if it is more than 2.0% by mass, the water-soluble polymer The effect of adding the compound reaches a plateau, and the water-soluble polymer compound is added more than necessary, which is not economical.
(5)酸および/またはその塩
本発明では、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。
(5) Acid and/or its salt In the present invention, an acid and/or its salt can be used for pH adjustment or as an optional component. Acids and/or salts thereof used include inorganic acids and/or salts thereof and organic acids and/or salts thereof.
無機酸および/またはその塩としては、硝酸、硫酸、塩酸、リン酸、ホスホン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸等の無機酸および/またはこれらの塩が挙げられる。 Inorganic acids and/or salts thereof include inorganic acids such as nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, phosphonic acid, pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid and/or salts thereof.
有機酸および/またはその塩としては、グルタミン酸、アスパラギン酸等のアミノカルボン酸および/またはその塩、クエン酸、酒石酸、シュウ酸、ニトロ酢酸、マレイン酸、リンゴ酸、コハク酸等のカルボン酸および/またはその塩、有機ホスホン酸および/またはその塩などが挙げられる。これらの酸および/またはその塩は1種あるいは2種以上を用いることができる。 Organic acids and/or salts thereof include aminocarboxylic acids such as glutamic acid and aspartic acid and/or salts thereof, carboxylic acids such as citric acid, tartaric acid, oxalic acid, nitroacetic acid, maleic acid, malic acid and succinic acid and/or or salts thereof, organic phosphonic acids and/or salts thereof, and the like. One or more of these acids and/or salts thereof can be used.
有機ホスホン酸および/またはその塩としては、2-アミノエチルホスホン酸、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、エタン-1,1-ジホスホン酸、エタン-1,1,2-トリホスホン酸、エタン-1-ヒドロキシ-1,1,2-トリホスホン酸、エタン-1,2-ジカルボキシ-1,2-ジホスホン酸、メタンヒドロキシホスホン酸、2-ホスホノブタン-1,2-ジカルボン酸、1-ホスホノブタン-2,3,4-トリカルボン酸、α-メチルホスホノコハク酸、およびこれらの塩から選ばれる少なくとも1種以上の化合物が挙げられる。 Organic phosphonic acids and/or salts thereof include 2-aminoethylphosphonic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, aminotri(methylenephosphonic acid), ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid), acid), ethane-1,1-diphosphonic acid, ethane-1,1,2-triphosphonic acid, ethane-1-hydroxy-1,1,2-triphosphonic acid, ethane-1,2-dicarboxy-1,2 - at least one selected from diphosphonic acid, methanehydroxyphosphonic acid, 2-phosphonobutane-1,2-dicarboxylic acid, 1-phosphonobutane-2,3,4-tricarboxylic acid, α-methylphosphonosuccinic acid, and salts thereof More than one species of compound is included.
上記の化合物は、2種以上を組み合わせて使用することも好ましい実施態様であり、具体的には、硫酸と有機ホスホン酸の組み合わせ、硫酸と有機ホスホン酸塩との組み合わせ、リン酸と有機ホスホン酸の組み合わせ、リン酸と有機ホスホン酸塩との組み合わせなどが挙げられる。 It is also a preferred embodiment to use two or more of the above compounds in combination. and a combination of phosphoric acid and an organic phosphonate.
(6)酸化剤
本発明では、研磨促進剤として酸化剤を使用することができる。使用される酸化剤としては、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。
(6) Oxidizing agent In the present invention, an oxidizing agent can be used as a polishing accelerator. The oxidizing agents used include peroxides, permanganic acid or its salts, chromic acid or its salts, peroxo acids or their salts, halogen oxoacids or their salts, oxyacids or their salts, and two of these oxidizing agents. A mixture of more than one species, etc. can be used.
具体的には、過酸化水素、過酸化ナトリウム、過酸化バリウム、過酸化カリウム、過マンガン酸カリウム、クロム酸の金属塩、ジクロム酸の金属塩、過硫酸、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、ペルオキソリン酸、ペルオキソホウ酸ナトリウム、過ギ酸、過酢酸、次亜塩素酸、次亜塩素酸ナトリウム等が挙げられる。中でも、過酸化水素、過硫酸およびその塩、次亜塩素酸およびその塩などが好ましく、さらに好ましくは過酸化水素である。 Specifically, hydrogen peroxide, sodium peroxide, barium peroxide, potassium peroxide, potassium permanganate, metal salts of chromic acid, metal salts of dichromic acid, persulfuric acid, sodium persulfate, potassium persulfate, persulfate ammonium sulfate, peroxolinic acid, sodium peroxoborate, performic acid, peracetic acid, hypochlorous acid, sodium hypochlorite and the like. Among them, hydrogen peroxide, persulfuric acid and its salts, hypochlorous acid and its salts are preferred, and hydrogen peroxide is more preferred.
研磨剤組成物中の酸化剤含有量は、0.01~10.0質量%であることが好ましい。より好ましくは、0.1~5.0質量%である。 The content of the oxidizing agent in the polishing composition is preferably 0.01 to 10.0% by mass. More preferably, it is 0.1 to 5.0% by mass.
2.研磨剤組成物の物性(pH)
本発明の研磨剤組成物の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。
2. Physical properties (pH) of abrasive composition
The pH value (25° C.) of the polishing composition of the present invention preferably ranges from 0.1 to 4.0. More preferably, it is 0.5 to 3.0. When the pH value (25°C) of the abrasive composition is 0.1 or more, surface roughness can be suppressed. When the pH value (25° C.) of the polishing composition is 4.0 or less, it is possible to suppress a decrease in polishing rate.
本発明の研磨剤組成物は、ハードディスクといった磁気記録媒体などの種々の電子部品の研磨に使用することができる。特に、アルミニウム磁気ディスク基板の研磨に好適に用いられる。さらに好適には、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に用いることができる。無電解ニッケル-リンめっきは、通常、pH値(25℃)は4.0~6.0の条件下でめっきされる。pH値(25℃)が4.0以下の条件下で、ニッケルが溶解傾向に向かうため、めっきしにくくなる。一方、研磨においては、例えば、pH値(25℃)が4.0以下の条件下でニッケルが溶解傾向となるため、本発明の研磨剤組成物を用いることにより、研磨速度を高めることができる。 The abrasive composition of the present invention can be used for polishing various electronic parts such as magnetic recording media such as hard disks. In particular, it is suitably used for polishing aluminum magnetic disk substrates. More preferably, it can be used for polishing an aluminum magnetic disk substrate plated with electroless nickel-phosphorus. Electroless nickel-phosphorus plating is usually performed under the condition of pH value (25° C.) of 4.0 to 6.0. When the pH value (25° C.) is 4.0 or less, nickel tends to dissolve, making plating difficult. On the other hand, in polishing, for example, nickel tends to dissolve under the condition that the pH value (25° C.) is 4.0 or less. Therefore, the polishing rate can be increased by using the polishing composition of the present invention. .
3.磁気ディスク基板の研磨方法
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(以下、アルミディスク)の研磨での使用に適している。
3. Method for Polishing Magnetic Disk Substrate The abrasive composition of the present invention is suitable for use in polishing magnetic disk substrates such as aluminum magnetic disk substrates and glass magnetic disk substrates. In particular, it is suitable for use in polishing electroless nickel-phosphorus plated aluminum magnetic disk substrates (hereinafter referred to as aluminum disks).
本発明の研磨剤組成物を適用することが可能な研磨方法としては、例えば、研磨機の定盤に研磨パッドを貼り付け、研磨対象物(例えばアルミディスク)の研磨する表面または研磨パッドに研磨剤組成物を供給し、研磨する表面を研磨パッドで擦り付ける方法(ポリッシングと呼ばれている)がある。例えば、アルミディスクのおもて面と裏面を同時に研磨する場合には、上定盤および下定盤それぞれに研磨パッドを貼り付けた両面研磨機を用いる方法がある。この方法では、上定盤および下定盤に貼り付けた研磨パッドでアルミディスクを挟み込み、研磨面と研磨パッドの間に研磨剤組成物を供給し、2つの研磨パッドを同時に回転させることによって、アルミディスクのおもて面と裏面を研磨する。尚、通常の磁気ディスク基板の研磨においては、ダミー研磨を実施した後、本研磨を行うことが一般的である。ここでダミー研磨とは、研磨機の定盤に研磨パッドを貼り付けた後、必要に応じてパッドドレッシングを実施し、その後本研磨を実施する前に、被研磨物となる基板と同種のものを別途用意し、これをダミー基板として研磨することをいう。本発明の研磨剤組成物は、ダミー研磨のみに使用することも、本研磨のみに使用することも、ダミー研磨と本研磨の両方に使用することも可能である。 As a polishing method to which the abrasive composition of the present invention can be applied, for example, a polishing pad is attached to the surface plate of a polishing machine, and the surface to be polished of an object to be polished (for example, an aluminum disk) or the polishing pad is polished. There is a method of supplying an agent composition and rubbing the surface to be polished with a polishing pad (called polishing). For example, when simultaneously polishing the front surface and the back surface of an aluminum disk, there is a method of using a double-side polishing machine in which polishing pads are respectively attached to the upper surface plate and the lower surface plate. In this method, an aluminum disk is sandwiched between polishing pads attached to an upper surface plate and a lower surface plate, an abrasive composition is supplied between the polishing surface and the polishing pad, and the two polishing pads are rotated simultaneously to obtain an aluminum disc. Polish the front and back of the disc. Incidentally, in the normal polishing of magnetic disk substrates, it is common to carry out the main polishing after implementing the dummy polishing. Dummy polishing here means that after attaching a polishing pad to the surface plate of the polishing machine, pad dressing is performed as necessary, and then before the main polishing is performed, the same kind of substrate as the object to be polished is applied. is separately prepared and polished as a dummy substrate. The abrasive composition of the present invention can be used only for dummy polishing, only for main polishing, or both for dummy polishing and main polishing.
研磨パッドとしては、どのようなタイプのものでも使用できる。不織布タイプ、スウェードタイプなどの研磨パッドがあるが、スウェードタイプがよく用いられる。研磨剤と接触する表面発泡層の材質としては、ポリウレタンエラストマー、ポリスチレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニルなどが挙げられるが、ポリウレタンエラストマーがよく用いられる。 Any type of polishing pad can be used. There are polishing pads of non-woven fabric type and suede type, but the suede type is often used. Examples of the material of the surface foam layer that comes into contact with the abrasive include polyurethane elastomer, polystyrene, polyester, polyvinyl chloride and the like, and polyurethane elastomer is often used.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術範囲に属する限り、種々の態様で実施できることはいうまでもない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various aspects as long as it belongs to the technical scope of the present invention. Nor.
[研磨剤組成物の調製方法]
実施例1~7、参考例1~5、比較例1~6、で使用した研磨剤組成物は、表1に記載の材料を、表1に記載の含有量または添加量で含んだ研磨剤組成物である。なお、各実施例と比較例において、研磨剤組成物中の全シリカ粒子の濃度が4.0質量%(実施例1、3~7、参考例1、3~5、比較例1、3~6)又は6.0質量%(実施例2、参考例2、比較例2)になるように調製した。また、すべての研磨剤組成物のpHが1.2となるように硫酸の添加量を調整した。なお、表1および表2で、アクリル酸の略号をAA、N-tert-ブチルアクリルアミドの略号をTBAA、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の略号をATBSとした。また、実施例1~7、参考例1~5、および比較例1~6の研磨試験の結果を表2に示した。
[Method for preparing abrasive composition]
The abrasive compositions used in Examples 1 to 7 , Reference Examples 1 to 5, and Comparative Examples 1 to 6 were abrasives containing the materials shown in Table 1 in the contents or added amounts shown in Table 1. composition. In each example and comparative example, the concentration of all silica particles in the polishing composition was 4.0% by mass (Examples 1, 3 to 7 , Reference Examples 1, 3 to 5, Comparative Examples 1, 3 to 6) or 6.0% by mass (Example 2, Reference Example 2, Comparative Example 2). Also, the amount of sulfuric acid added was adjusted so that the pH of all the polishing compositions was 1.2. In Tables 1 and 2, the abbreviation for acrylic acid is AA, the abbreviation for N-tert-butylacrylamide is TBAA, and the abbreviation for 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is ATBS. Table 2 shows the results of the polishing tests of Examples 1 to 7 , Reference Examples 1 to 5, and Comparative Examples 1 to 6.
[コロイダルシリカの粒子径]
コロイダルシリカの粒子径(Heywood径)は、透過型電子顕微鏡(TEM)(日本電子(株)製、透過型電子顕微鏡 JEM2000FX(200kV) )を用いて倍率10万倍の視野の写真を撮影し、この写真を解析ソフト(マウンテック(株)製、Mac-View Ver 4.0)を用いて解析することによりHeywood径(投射面積円相当径)として測定した。コロイダルシリカの平均粒子径は、前述の方法で2000個程度のコロイダルシリカの粒子径を解析し、小粒径側からの積算粒径分布(累積体積基準)が50%となる粒径を上記解析ソフト(マウンテック(株)製、Mac-View Ver 4.0)を用いて算出した平均粒径(D50)である。
[Particle size of colloidal silica]
The particle diameter (Heywood diameter) of colloidal silica is determined by taking a photograph of a field of view at a magnification of 100,000 times using a transmission electron microscope (TEM) (manufactured by JEOL Ltd., transmission electron microscope JEM2000FX (200 kV)). This photograph was analyzed using analysis software (Mac-View Ver. 4.0, manufactured by Mountec Co., Ltd.) to measure the Heywood diameter (equivalent diameter of projected area circle). For the average particle size of colloidal silica, analyze the particle size of about 2000 colloidal silica particles by the method described above, and determine the particle size at which the cumulative particle size distribution (based on cumulative volume) from the small particle size side is 50%. Average particle size (D50) calculated using software (Mac-View Ver 4.0, manufactured by Mountec Co., Ltd.).
[湿式法シリカ粒子の平均粒子径]
湿式法シリカ粒子の平均粒子径は、動的光散乱式粒度分析測定装置(日機装(株)製、マイクロトラックUPA)を用いて測定した。湿式法シリカ粒子の平均粒子径は、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。
[Average particle size of wet silica particles]
The average particle size of the wet silica particles was measured using a dynamic light scattering particle size analyzer (Microtrac UPA manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The average particle size of the wet-process silica particles is the average particle size (D50) at which the cumulative particle size distribution from the small particle size side on the basis of volume is 50%.
[重量平均分子量]
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。
[Weight average molecular weight]
The weight average molecular weight of the water-soluble polymer compound is measured by gel permeation chromatography (GPC) in terms of polyacrylic acid, and the GPC measurement conditions are shown below.
[GPC条件]
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(容量比)
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.)
[GPC conditions]
Column: G4000PWXL (manufactured by Tosoh Corporation) + G2500PWXL (manufactured by Tosoh Corporation)
Eluent: 0.2 M phosphate buffer/acetonitrile = 9/1 (volume ratio)
Flow rate: 1.0ml/min
Temperature: 40°C
Detection: 210 nm (UV)
Sample: concentration 5 mg/ml (injection volume 100 μl)
Polymer for calibration curve: Polyacrylic acid Molecular weight (peak top molecular weight: Mp) 115,000, 28,000, 4100, 1250 (Sowa Kagaku Co., Ltd., American Polymer Standards Corp.)
[研磨条件]
無電解ニッケル-リンめっきした外径95mmのアルミディスクを研磨対象として、下記研磨条件で研磨を行った。
[Polishing conditions]
An electroless nickel-phosphorus plated aluminum disc having an outer diameter of 95 mm was used as a polishing object, and polishing was performed under the following polishing conditions.
研磨機:SPEEDFAM(社)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 -7.7rpm
下定盤 23.5rpm
研磨剤組成物供給量: 90ml/min
研磨時間:研磨量が1.2~1.5μm/片面となる時間まで研磨する(240~720秒)。
加工圧力: 120kPa
Polishing machine: SPEEDFAM (Ltd.), 9B double-sided polishing machine Polishing pad: FILWEL Co., Ltd., P1 pad Surface plate rotation speed: Upper surface plate -7.7 rpm
Lower surface plate 23.5rpm
Abrasive composition supply rate: 90 ml/min
Polishing time: Polish until the amount of polishing is 1.2 to 1.5 μm/side (240 to 720 seconds).
Processing pressure: 120kPa
[研磨速度比]
研磨速度は、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)=アルミディスクの質量減少量(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1の研磨速度を1(基準)とした場合の相対値である。
[Polishing speed ratio]
The polishing rate was calculated based on the following formula by measuring the mass of the aluminum disk that had decreased after polishing.
Polishing rate (μm/min)=mass loss of aluminum disc (g)/polishing time (min)/area of one side of aluminum disc (cm 2 )/density of electroless nickel-phosphorus plating film (g/cm 3 )/ 2×10 4
(However, in the above formula, the area of one side of the aluminum disc is 65.9 cm 2 and the density of the electroless nickel-phosphorus plating film is 8.0 g/cm 3 ).
The polishing speed ratio is a relative value when the polishing speed of Comparative Example 1 obtained using the above formula is set to 1 (reference).
[シャローピット]
シャローピットは、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(New View 8300)を用いて測定した。
測定条件は以下の通りである。
レンズ 1.4倍
ZOOM 0.5倍
1視野の測定エリア 12mm×12mm
Measurement Type Surface
Measurement Mode CSI
Scan Length 5μm
[Shallow pit]
Shallow pits were measured using a three-dimensional surface structure analysis microscope (New View 8300) manufactured by Ametech Co., Ltd. using scanning white light interferometry.
The measurement conditions are as follows.
Lens 1.4x ZOOM 0.5x 1 field of view measurement area 12mm x 12mm
Measurement Type Surface
Measurement Mode CSI
Scan Length 5 μm
アルミディスク全体をカバーする1辺が95mmの正方形を設定し、それを100区画に分け、95mm径のアルミディスク表面を全てスキャンした。その際、各スキャンデータは20%オーバーラップする設定とした。次に得られた各スキャンデータをつなぎあわせ、アルミディスク全面を観察した。各区画を観察する際には、マウスで拡大しながらシャローピットの有無を確認した。アルミディスク全面を観察した結果、シャローピットがほとんど認められない場合に「○(良)」と評価した。シャローピットが若干認められた場合に「△(可)」と評価した。シャローピットが多数認められた場合に「×(不可)」と評価した。 A square with a side of 95 mm covering the entire aluminum disk was set, divided into 100 sections, and the entire surface of the aluminum disk with a diameter of 95 mm was scanned. At that time, each scan data was set to overlap by 20%. Next, the obtained scan data were combined and the entire surface of the aluminum disk was observed. When observing each section, the presence or absence of shallow pits was confirmed while enlarging with a mouse. As a result of observing the entire surface of the aluminum disc, when almost no shallow pits were observed, it was evaluated as "Good". When shallow pits were slightly observed, it was evaluated as "Δ (acceptable)". When a large number of shallow pits were observed, it was evaluated as "x (impossible)".
[うねり]
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100~500μm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。
[undulation]
The waviness of the aluminum disk was measured using a three-dimensional surface structure analysis microscope using scanning white light interferometry manufactured by Ametech. The measurement conditions are a measuring device manufactured by Ametech (New View 8300 (lens: 1.4 times, zoom: 1.0 times), a wavelength of 100 to 500 μm, a measurement area of 6 mm × 6 mm, and analysis software manufactured by Ametech. (Mx) was used for the analysis.
[ロールオフ比]
端面形状の評価として、端面だれの度合いを数値化したロールオフを測定した。ロールオフ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)とアメテック社製の解析ソフト(Mx)を用いて測定した。
[Roll-off ratio]
As an evaluation of the shape of the end surface, roll-off, which is a numerical value of the degree of drooping of the end surface, was measured. The roll-off was measured using a measuring device (New View 8300 (lens: 1.4x, zoom: 1.0x) manufactured by Ametech) and analysis software (Mx) manufactured by Ametech.
ロールオフの測定方法について、図1を用いて説明する。図1は、研磨の対象物である無電解ニッケル-リンめっきをした外径95mmのアルミディスクの、ディスクの中心を通過し研磨した表面に対して垂直な断面図を表す。ロールオフの測定にあたり、まずディスクの外周端に沿って垂線hを設け、垂線hから研磨した表面上のディスクの中心に向かって垂線hに対して平行で垂線hからの距離が3.90mmである線jを設け、ディスクの断面の線が線jと交わる位置を点Aとした。また、垂線hに対して平行で垂線hからの距離が0.30mmである線kを設け、ディスクの断面の線が線kと交わる位置を点Bとした。点Aと点Bを結んだ線mを設け、さらに線mに垂直な線tを設け、ディスクの断面の線が線tと交わる位置を点C、線mが線tと交わる位置を点Dとした。そして、点C-D間の距離が最大となるところでの距離をロールオフとして測定した。ロールオフ比は、上記方法を用いて測定した比較例1のロールオフを1(基準)とした場合の相対値である。 A method of measuring roll-off will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a cross-sectional view of an electroless nickel-phosphorus plated aluminum disk with an outer diameter of 95 mm, which is the object to be polished, passing through the center of the disk and perpendicular to the polished surface. In measuring the roll-off, first, a perpendicular line h was provided along the outer peripheral edge of the disc, and from the perpendicular line h to the center of the disc on the polished surface, parallel to the perpendicular line h and at a distance of 3.90 mm from the perpendicular line h. A certain line j was provided, and a point A was set at a position where the line of the cross section of the disc intersects with the line j. Also, a line k parallel to the perpendicular line h and at a distance of 0.30 mm from the perpendicular line h was provided, and a point B was defined as a position where the line of the cross section of the disc intersects the line k. A line m connecting the points A and B is provided, and a line t perpendicular to the line m is provided. Point C is the position where the line of the cross section of the disk intersects the line t, and point D is the position where the line m intersects the line t. and Then, the distance at which the distance between points CD is maximum was measured as roll-off. The roll-off ratio is a relative value when the roll-off of Comparative Example 1 measured using the above method is set to 1 (reference).
[考察]
参考例1と比較例1の対比から、コロイダルシリカ中の粒子径30~70nmの粒子の割合が10体積%以上であることにより、研磨速度は向上し、シャローピットは顕著に減少し、うねりとロールオフのバランスも向上していることがわかる。
[Discussion]
From the comparison between Reference Example 1 and Comparative Example 1, it can be seen that when the proportion of particles having a particle diameter of 30 to 70 nm in colloidal silica is 10% by volume or more, the polishing rate is improved, shallow pits are significantly reduced, and waviness and It can be seen that the roll-off balance is also improved.
参考例2と比較例2の対比からも同様のことがわかる。すなわち、全シリカ濃度が4.0質量%の場合(参考例1と比較例1)も、全シリカ濃度が6.0質量%の場合(参考例2と比較例2)も、コロイダルシリカ中の粒子径30~70nmの粒子の割合が10体積%以上であることにより、研磨速度は向上し、シャローピットは顕著に減少し、うねりとロールオフのバランスも向上していることがわかる。 A comparison of Reference Example 2 and Comparative Example 2 also reveals the same. That is, both when the total silica concentration is 4.0% by mass ( Reference Example 1 and Comparative Example 1) and when the total silica concentration is 6.0% by mass ( Reference Example 2 and Comparative Example 2), It can be seen that when the proportion of particles having a particle diameter of 30 to 70 nm is 10% by volume or more, the polishing speed is improved, shallow pits are significantly reduced, and the balance between waviness and roll-off is also improved.
参考例5と比較例3の対比からも同様のことがわかる。すなわち、湿式法シリカ粒子の平均粒径が300nmの場合(参考例1と比較例1)も、350nmの場合(参考例5と比較例3)も、コロイダルシリカ中の粒子径30~70nmの粒子の割合が10体積%以上であることにより、研磨速度は向上し、シャローピットは顕著に減少し、うねりとロールオフのバランスも向上していることがわかる。 A comparison between Reference Example 5 and Comparative Example 3 also reveals the same. That is, both when the average particle diameter of the wet silica particles is 300 nm ( Reference Example 1 and Comparative Example 1) and when it is 350 nm ( Reference Example 5 and Comparative Example 3), the particles in the colloidal silica have a particle diameter of 30 to 70 nm. is 10% by volume or more, the polishing speed is improved, shallow pits are significantly reduced, and the balance between waviness and roll-off is improved.
参考例3および参考例4は、コロイダルシリカ中の粒子径30~70nmの粒子の割合が参考例1よりもさらに多くなった研磨剤組成物を使用した結果であるが、比較例1よりも研磨速度、シャローピット、うねり、ロールオフのバランスが向上した結果となっている。 Reference Examples 3 and 4 are the results of using abrasive compositions in which the proportion of particles with a particle size of 30 to 70 nm in colloidal silica is greater than in Reference Example 1. The result is an improved balance of speed, shallow pit, swell, and roll-off.
実施例1、3、4は、参考例1の研磨剤組成物に水溶性高分子化合物を添加したものを使用した結果であるが、研磨速度、シャローピット、うねり、ロールオフのバランスが参考例1よりもさらに向上していることがわかる。同様に、参考例2の研磨剤組成物に水溶性高分子化合物を添加したものを使用した実施例2は、研磨速度、シャローピット、うねり、ロールオフのバランスが参考例2よりもさらに向上していることがわかる。 Examples 1 , 3 , and 4 are the results of using the abrasive composition of Reference Example 1 to which a water-soluble polymer compound was added . It can be seen that it is even better than 1. Similarly, Example 2, in which a water-soluble polymer compound was added to the abrasive composition of Reference Example 2 , exhibited a further improved balance of polishing rate, shallow pits, waviness, and roll-off compared to Reference Example 2. It can be seen that
実施例5は、参考例3の研磨剤組成物に水溶性高分子化合物を添加したものを使用した結果であるが、研磨速度、シャローピット、うねり、ロールオフのバランスが参考例3よりもさらに向上していることがわかる。実施例6は、参考例4の研磨剤組成物に水溶性高分子化合物を添加したものを使用した結果であるが、研磨速度、シャローピット、うねり、ロールオフのバランスが参考例4よりもさらに向上していることがわかる。実施例7は、参考例5の研磨剤組成物に水溶性高分子化合物を添加したものを使用した結果であるが、研磨速度、シャローピット、うねり、ロールオフのバランスが参考例5よりもさらに向上していることがわかる。 Example 5 is the result of using the abrasive composition of Reference Example 3 to which a water-soluble polymer compound was added . You can see that it is improving. Example 6 is the result of using the abrasive composition of Reference Example 4 to which a water-soluble polymer compound was added . You can see that it is improving. Example 7 is the result of using the abrasive composition of Reference Example 5 to which a water-soluble polymer compound was added . You can see that it is improving.
参考例5と比較例4の対比から、湿式法シリカ粒子の平均粒径が500nmを超えるとシャローピットが増加し、うねりとロールオフも悪化することがわかる。 From the comparison between Reference Example 5 and Comparative Example 4, it can be seen that when the average particle size of the wet-process silica particles exceeds 500 nm, the number of shallow pits increases and waviness and roll-off also deteriorate.
参考例1と比較例5の対比から、全シリカ中のコロイダルシリカの割合が80質量%を超えると研磨速度が大幅に低下し、ロールオフも悪化することがわかる。 From the comparison between Reference Example 1 and Comparative Example 5, it can be seen that when the proportion of colloidal silica in the total silica exceeds 80% by mass, the polishing rate is greatly reduced and the roll-off is also deteriorated.
参考例1と比較例6の対比から、全シリカ中のコロイダルシリカの割合が20質量%未満になるとシャローピットが顕著に増加し、うねりも悪化することがわかる。 From the comparison between Reference Example 1 and Comparative Example 6, it can be seen that when the proportion of colloidal silica in the total silica is less than 20% by mass, the number of shallow pits increases remarkably and waviness worsens.
以上のことから、本願発明の研磨剤組成物を使用することにより、研磨速度、シャローピット、うねり、ロールオフのバランスが向上することが明らかである。 From the above, it is clear that the use of the abrasive composition of the present invention improves the balance of polishing rate, shallow pits, waviness and roll-off.
本発明の研磨剤組成物は、半導体、ハードディスクといった磁気記録媒体などの電子部品の研磨に使用することができる。特にガラス磁気ディスク基板やアルミニウム磁気ディスク基板などの磁気記録媒体用基板の表面研磨に使用することができる。さらには、アルミニウム合金製の基板表面に無電解ニッケル-リンめっき皮膜を形成した磁気記録媒体用アルミニウム磁気ディスク基板に使用することができる。 The abrasive composition of the present invention can be used for polishing electronic parts such as magnetic recording media such as semiconductors and hard disks. In particular, it can be used for surface polishing of substrates for magnetic recording media such as glass magnetic disk substrates and aluminum magnetic disk substrates. Further, it can be used for an aluminum magnetic disk substrate for a magnetic recording medium in which an electroless nickel-phosphorus plating film is formed on the surface of an aluminum alloy substrate.
Claims (10)
平均粒子径200~500nmの粉砕された湿式法シリカ粒子と、
水溶性高分子化合物と、
水を含有し、
全シリカ粒子に占める前記コロイダルシリカの割合が20~80質量%、前記粉砕された湿式法シリカ粒子の割合が20~80質量%であり、
前記コロイダルシリカに占める粒子径30~70nmの粒子の割合が10~90体積%であり、
前記コロイダルシリカの平均一次粒子径に対する前記粉砕された湿式法シリカ粒子の平均粒子径の比の値が2.0~15.0であり、
前記全シリカ粒子の濃度が2~40質量%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アミド基を有する単量体を必須単量体とする共重合体、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、カルボン酸基を有する単量体とアミド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からなる群より選ばれる少なくとも1種である磁気ディスク基板用研磨剤組成物。 Colloidal silica having an average primary particle size of 10 to 150 nm,
pulverized wet-process silica particles having an average particle size of 200 to 500 nm;
a water-soluble polymer compound;
contains water,
The proportion of the colloidal silica in the total silica particles is 20 to 80% by mass, and the proportion of the pulverized wet silica particles is 20 to 80% by mass,
The proportion of particles with a particle size of 30 to 70 nm in the colloidal silica is 10 to 90% by volume,
The ratio of the average particle size of the pulverized wet-process silica particles to the average primary particle size of the colloidal silica is 2.0 to 15.0,
The concentration of the total silica particles is 2 to 40 mass% ,
The water-soluble polymer compound is a copolymer containing a monomer having a carboxylic acid group and a monomer having an amide group as essential monomers, a monomer having a carboxylic acid group and a monomer having a sulfonic acid group. A copolymer containing a monomer as an essential monomer, a copolymer containing a monomer having a carboxylic acid group, a monomer having an amide group, and a monomer having a sulfonic acid group as essential monomers An abrasive composition for magnetic disk substrates , which is at least one selected from the group .
成物。 Claims 1 , 2 , and 4, wherein the monomer having an amide group is one or more monomers selected from acrylamide, methacrylamide, N-alkylacrylamide, and N-alkylmethacrylamide . The abrasive composition for magnetic disk substrates according to any one of the above items.
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