JP7324817B2 - 研磨液組成物 - Google Patents

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Description

本開示は、研磨液組成物、並びにこれを用いた基板の製造方法及び研磨方法に関する。
近年、磁気ディスクドライブは小型化・大容量化が進み、高記録密度化が求められている。高記録密度化するために、単位記録面積を縮小し、弱くなった磁気信号の検出感度を向上するため、磁気ヘッドの浮上高さをより低くするための技術開発が進められている。磁気ディスク基板には、磁気ヘッドの低浮上化と記録面積の確保に対応するため、表面粗さ、うねり、端面ダレ(ロールオフ)の低減に代表される平滑性・平坦性の向上とスクラッチ、突起、ピット等の低減に代表される欠陥低減に対する要求が厳しくなっている。
このような要求に対して、例えば、特許文献1には、コロイダルシリカ分散液とポリアクリル酸ポリマーとを含む合成石英ガラス基板用研磨液組成物が開示されている(同文献の実施例)。
特許文献2には、有機酸と、含窒素複素環化合物と、酸化剤と、コロイダルシリカ等の砥粒と、ポリカルボン酸等の水溶性高分子とを含む化学機械研磨用水系分散体が開示されている。
特許文献3には、バリア除去を促進するための酸化剤と、砥粒と、配線金属の除去を低減するためのインヒビタ-と、少なくとも2つのカルボン酸官能基を含むポリマーの繰り返し単位の少なくとも1つを有するカルボン酸ポリマーとを含むケミカルメカニカルプラナリゼーション組成物が開示されている。
特開2010-17841号公報 特開2010-69550号公報 特開2015-123577号公報
磁気ディスクドライブの大容量化に伴い、基板の表面品質に対する要求特性はさらに厳しくなっており、基板表面のスクラッチ及びうねりをいっそう低減できる研磨液組成物の開発が求められている。また、一般的に、研磨速度とスクラッチとはトレードオフの関係にあり、一方が改善すれば一方が悪化するという問題がある。この点に関しては、特許文献1~3に記載のポリマーを用いたとしても、未だ十分に満足のいくものではなかった。
そこで、本開示は、研磨速度を確保しつつ、研磨後の基板表面のスクラッチ及びうねりを低減できる研磨液組成物、並びにこれを用いた磁気ディスク基板の製造方法及び基板の研磨方法を提供する。
本開示は、一態様において、シリカ粒子(成分A)と、化合物(成分B)と、酸(成分C)と、水系媒体と、を含有し、成分Bは、下記式(I)又は下記式(II)で表される化合物であり、pHが3以下である、研磨液組成物に関する。
Figure 0007324817000001
式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子又は疎水性基であり、m及び
nは0~20であり、m+n=1~20の関係を満たす。但し、R1及びR2は同時に水素原子とはならない。
式(II)中、R3及びR4はそれぞれ独立に、水素原子又は疎水性基であり、k及びlは0~20であり、k+l=1~20の関係を満たす。但し、R3及びR4は同時に水素原子とはならない。R5及びR6はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基である。但し、R5及びR6は同時に水素原子とはならない。
本開示は、その他の態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含む、磁気ディスク基板の製造方法に関する。
本開示は、その他の態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することを含み、前記被研磨基板は、磁気ディスク基板の製造に用いられる基板である、基板の研磨方法に関する。
本開示の研磨組成物によれば、一又は複数の実施形態において、研磨速度を確保しつつ、研磨後の基板表面のスクラッチ及びうねりを低減できるという効果が奏されうる。
本開示は、シリカ粒子、所定の化合物、酸、及び水系媒体を含有し、pH3以下の研磨液組成物を磁気ディスク基板の研磨に用いると、研磨速度を確保しつつ、研磨後の基板表面のスクラッチ及びうねりを低減できるという知見に基づく。
すなわち、本開示は、一態様において、シリカ粒子(成分A)と、化合物(成分B)と、酸(成分C)と、水系媒体と、を含有し、成分Bは、上記式(I)又は上記式(II)で表される化合物であり、pHが3以下である、研磨液組成物(以下、「本開示の研磨液組成物」ともいう)に関する。
本開示の効果発現のメカニズムの詳細は明らかではないが、以下のように推察される。
成分Bである化合物は、その末端に有する疎水性基と基板表面とが相互作用することで基板表面に吸着する。一方、マレイン酸もしくは無水マレイン酸を由来とする繰り返し単位、又は、マレイン酸、無水マレイン酸もしくはマレイン酸アルキルエステルを由来とする繰り返し単位を含む主鎖が基板表面のニッケル原子をキレートすることで、結果的に、基板表面の溶解性が向上し、研磨速度が向上すると考えられる。さらに、成分Bにより基板表面を均一にエッチングできるため、研磨後の基板表面のスクラッチを低減できると考えられる。また、基板がエッチングされることで、基板最表層が脆弱・軟質化し、研磨パッドと接触する際に軟質化部位がスムーズに切削されやすくなり、平坦性が向上し、うねりが低減できると考えられる。
但し、本開示はこれらのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
本開示において、基板表面のスクラッチは、例えば、光学式欠陥検査装置により検出可能であり、スクラッチ数として定量評価できる。スクラッチ数は、具体的には実施例に記載した方法で評価できる。
本開示において、基板の「うねり」とは、粗さよりも波長の長い基板表面の凹凸をいう。本開示において、例えば、60~160μmの波長により観測されるうねりを「超短波長うねり」といい、例えば、50~500μmの波長により観測されるうねりを「短波長うねり」という。研磨後の基板表面のうねり(超短波長うねり、短波長うねり)が低減されることにより、磁気ディスクドライブにおいて磁気ヘッドの浮上高さを低くすることができ、磁気ディスクの記録密度の向上が可能となる。昨今の磁気ディスクの高記録密度化により、「超短波長うねり」は特に重要な指標となっており、記録密度の向上だけでなく、長時間の使用における耐久性にも影響を与えることが分かっている。基板表面のうねり(超短波長うねり、短波長うねり)は、例えば、実施例に記載の方法により測定できる。本開示において、「うねりの低減」とは、超短波長うねり及び短波長うねりの少なくとも一方が低減されることをいう。
[シリカ粒子(成分A)]
本開示の研磨液組成物に含まれるシリカ粒子(以下「成分A」ともいう)としては、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、粉砕シリカ、それらを表面修飾したシリカ等が挙げられるが、コロイダルシリカが好ましい。成分Aは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
成分Aの動的光散乱法により測定される散乱強度分布に基づく平均粒径は、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、1nm以上が好ましく、5nm以上がより好ましく、10nm以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、500nm以下が好ましく、300nm以下がより好ましく、100nm以下が更に好ましく、70nm以下が更に好ましく、40nm以下が更に好ましい。同様の観点から、成分Aの動的光散乱法により測定される散乱強度分布に基づく平均粒径は、1nm以上500nm以下が好ましく、1nm以上300nm以下がより好ましく、1nm以上100nm以下が更に好ましく、5nm以上70nm以下が更に好ましく、10nm以上40nm以下が更に好ましい。本開示において、「シリカ粒子の動的光散乱法により測定される散乱強度分布に基づく平均粒径」とは、動的光散乱法において検出角90°で測定される散乱強度分布に基づく平均粒径(平均二次粒子径)をいう。シリカ粒子の平均粒径は、具体的には実施例に記載の方法により求めることができる。
本開示の研磨液組成物中の成分Aの含有量は、研磨速度を向上させる観点から、SiO2換算で、0.1質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、3質量%以上が更に好ましく、そして、スクラッチ及びうねり低減の観点から、SiO2換算で、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。さらに、本開示の研磨液組成物中の成分Aの含有量は、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、SiO2換算で、0.1質量%以上20質量%以下が好ましく、1質量%以上15質量%以下がより好ましく、3質量%以上10質量%以下が更に好ましい。成分Aが2種以上のシリカ粒子からなる場合、成分Aの含有量は、それらの合計含有量をいう。
[化合物(成分B)]
本開示の研磨液組成物は、化合物(以下、「成分B」ともいう)を含む。成分Bは、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、一又は複数の実施形態において、マレイン酸又は無水マレイン酸を由来とする繰り返し単位を主鎖として含み、その少なくとも一方の末端に疎水性基(以下、「末端疎水性基」ともいう)を有する化合物(以下、「成分B1」ともいう)、及び、マレイン酸、無水マレイン酸又はマレイン酸アルキルエステルを由来とする繰り返し単位を主鎖として含み、その少なくとも一方の末端に末端疎水性基を有する化合物(以下、「成分B2」ともいう)から選ばれる少なくとも1種である。成分Bは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
(末端疎水性基)
末端疎水性基は、特に限定されるものではないが、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、及び芳香環含有炭化水基から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。脂肪族炭化水素基としては、例えば、ブチル基、sec-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、ノニル基、又はデシル基が挙げられる。脂環式炭化水素基としては、シクロペンチル基又はシクロヘキシル基が挙げられる。芳香環含有炭化水素基としては、フェニル基、ベンジル基、炭素数1~3のアルキルベンジル基、ナフチル基、又は炭素数1~3のアルキルナフチル基等が挙げられる。
これらの中でも、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、好ましくは芳香環含有炭化水素基、より好ましくはベンジル基又は炭素数1~3のアルキルベンジル基であり、更に好ましくは炭素数1~3のアルキルベンジル基である。炭素数1~3のアルキルベンジル基としては、例えば、メチルベンジル基等が挙げられる。本開示において、「末端」とは、ポリマー主鎖の末端を示す。末端疎水性基は、一又は複数の実施形態において、ポリマーの構成単位(繰り返し単位)ではない。
(マレイン酸又は無水マレイン酸を由来とする繰り返し単位)
成分Bが成分B1である場合、成分B1を構成する全構成単位中に占めるマレイン酸又は無水マレイン酸を由来とする繰り返し単位の含有量は、一又は複数の実施形態において、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、90モル%以上が好ましく、95モル%以上がより好ましく、100モル%が更に好ましい。
成分B1としては、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、例えば、下記式(I)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0007324817000002
式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子又は疎水性基であり、m及びnは0~20であり、m+n=1~20の関係を満たす。但し、R1及びR2は同時に水素原子とはならない。なお、m及びnはそれぞれ平均付加モル数を示す。前記疎水性基としては、上述した末端疎水性基と同じものが挙げられる。
式(I)において、mは、研磨液組成物中における保存安定性確保、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、20以下が好ましく、15以下がより好ましく、10以下が更に好ましい。mは、同様の観点から、1以上が好ましく、2以上がより好ましく、3以上が更に好ましい。mは、同様の観点から、1以上20以下が好ましく、2以上15以下がより好ましく、3以上10以下が更に好ましい。
式(I)において、nは、研磨液組成物中における保存安定性確保及び研磨特性確保の観点から、10以下が好ましく、5以下がより好ましく、3以下が更に好ましい。
成分B1を構成する各構成単位の配列は、ランダム、ブロック、又はグラフトのいずれでもよい。
(マレイン酸、無水マレイン酸又はマレイン酸アルキルエステルを由来とする繰り返し単位)
成分Bが成分B2である場合、成分B2を構成する全構成単位中に占めるマレイン酸、無水マレイン酸又はマレイン酸アルキルエステルを由来とする繰り返し単位の含有量は、一又は複数の実施形態において、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、90モル%以上が好ましく、95モル%以上がより好ましく、100モル%が更に好ましい。
成分B2としては、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、例えば、下記式(II)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0007324817000003
式(II)中、R3及びR4はそれぞれ独立に、水素原子又は疎水性基であり、k及びlは0~20であり、k+l=1~20の関係を満たす。但し、R3及びR4は同時に水素原子とはならない。R5及びR6はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基である。但し、R5及びR6は同時に水素原子とはならない。なお、k及びlは平均付加モル数を示す。前記疎水性基としては、上述した末端疎水性基と同じものが挙げられる。
式(II)において、R5及びR6はそれぞれ独立に、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基が挙げられ、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基又はブチル基であり、より好ましくはメチル基、エチル基、又はプロピル基である。但し、R5及びR6は同時に水素原子とはならない。
式(II)において、平均付加モル数がkである繰り返し単位の一部は、隣接する2つのカルボキシル基(-COOH)が脱水縮合して環構造を形成していてもよい。
式(II)において、kは、研磨液組成物中における保存安定性確保、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、20以下が好ましく、15以下がより好ましく、10以下が更に好ましい。kは、同様の観点から、1以上が好ましく、2以上がより好ましく、3以上が更に好ましい。kは、同様の観点から、1以上20以下が好ましく、2以上15以下がより好ましく、3以上10以下が更に好ましい。
式(II)において、lは、研磨液組成物中における保存安定性確保および研磨特性確保の観点から、10以下が好ましく、5以下がより好ましく、3以下が更に好ましい。
成分B2を構成する各構成単位の配列は、ランダム、ブロック、又はグラフトのいずれでもよい。
成分Bは、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、上記式(I)又は上記式(II)で表される化合物であることが好ましい。
成分Bを構成する全構成単位中に占める下記式で表される繰り返し単位の含有率は、一又は複数の実施形態において、ポリマーの溶解性向上の観点から、80モル%以上が好ましく、85モル%以上がより好ましく、90モル%以上が更に好ましい。
Figure 0007324817000004
本開示において、成分Bを構成する全構成単位中に占めるある構成単位の含有量(モル%)として、合成条件によっては、成分Bの合成の全工程で反応槽に仕込まれた全構成単位を導入するための化合物中に占める前記反応槽に仕込まれた該構成単位を導入するための化合物量(モル%)を使用してもよい。また、本開示において、成分Bが2種以上の構成単位を含む場合、2つの構成単位の構成比(モル比)として、合成条件によっては、前記成分Bの合成の全工程で反応槽に仕込まれた該2つの構成単位を導入するための化合物量比(モル比)を使用してもよい。
成分Bは、本開示の効果が大きく損なわれない範囲で、マレイン酸、無水マレイン酸又はマレイン酸アルキルエステル由来の構成単位以外のその他の構成単位をさらに有していてもよい。成分Bを構成する全構成単位中に占めるその他の構成単位の含有率は、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、10モル%以下が好ましく、5モル%以下がより好ましく、実質的に0モル%が更に好ましい。
成分Bとしては、一又は複数の実施形態において、少なくとも一方の末端にキシレン基(メチルベンジル基)を有するポリマレイン酸、マレイン酸又は無水マレイン酸由来の繰り返し単位を主鎖として含み、その少なくとも一方の末端にキシレン基(メチルベンジル基)を有する高分子、並びに、マレイン酸、無水マレイン酸又はマレイン酸ジエチル由来の繰り返し単位を含み、その少なくとも一方の末端にキシレン基(メチルベンジル基)を有する高分子から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
成分B1の製造方法としては、例えば、マレイン酸又は無水マレイン酸をキシレン等の溶媒に溶解させ、重合開始剤を添加し、反応を開始する。所定の時間反応させ、所定の化合物を得ることにより製造できる。
成分B2の製造方法としては、例えば、マレイン酸又は無水マレイン酸とマレイン酸アルキルエステルをキシレン等の溶媒に溶解させ、重合開始剤を添加し、反応を開始する。所定の時間反応させ、所定の化合物を得ることにより製造できる。
成分Bの重量平均分子量は、研磨液組成物中における保存安定性確保、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、2,000以下が好ましく、1,500以下がより好ましく、1,000以下が更に好ましく、そして、同様の観点から、200以上が好ましく、300以上がより好ましく、500以上が更に好ましい。同様の観点から、成分Bの重量平均分子量は、200以上2,000以下が好ましく、300以上1,500以下がより好ましく、500以上1,000以下が更に好ましい。本開示において、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)を用いて実施例に記載の条件で測定される値とする。成分Bの重量平均分子量が200以上2,000以下である場合、成分Bは強酸性下(例えば、pH3以下)で安定に存在でき、pH3以下の研磨液組成物の保存安定性を向上できると考えられる。
成分Bのニッケル溶解促進定数Kは、研磨速度向上の観点から、105以上が好ましく、107以上がより好ましく、110以上が更に好ましい。
本開示においてニッケル溶解促進定数Kは、下記式(III)により表されるものであり、具体的には、実施例に記載の方法により測定できる。
K=S/S0×100 (III)
式(III)中、S0は、ニッケルを含む被研磨基板を、過酸化水素 0.5質量%、リン酸 2.0質量%を含む水溶液100gに25℃で120分間浸漬したときの該水溶液中のニッケル溶解量(ng)を示す。Sは、前記被研磨基板を、成分B 0.1質量%、過酸化水素 0.5質量%及びリン酸 2.0質量%を含む水溶液100gに25℃で120分間浸漬したときの該水溶液中のニッケル溶解量(ng)を示す。
本開示の研磨液組成物中の成分Bの含有量は、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、0.001質量%以上が好ましく、0.005質量%以上がより好ましく、0.008質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、0.1質量%以下が好ましく、0.09質量%以下がより好ましく、0.08質量%以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中の成分Bの含有量は、0.001質量%以上0.1質量%以下が好ましく、0.005質量%以上0.09質量%以下がより好ましく、0.008質量%以上0.08質量%以下が更に好ましい。成分Bが2種以上の組合せである場合、成分Bの含有量はそれらの合計含有量である。
本開示の研磨液組成物中の成分Aに対する成分Bの質量比(成分Bの含有量/成分Aの含有量)は、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、0.001以上がより好ましく、0.002以上が更に好ましく、0.003以上が更に好ましく、0.004以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、0.02以下が好ましく、0.015以下がより好ましく、0.01以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中の質量比(成分Bの含有量/成分Aの含有量)は、0.001以上0.02以下が好ましく、0.002以上0.015以下がより好ましく、0.003以上0.01以下が更に好ましく、0.004以上0.01以下が更に好ましい。
[酸(成分C)]
本開示の研磨液組成物は、酸(成分C)を含有する。本開示において、酸の使用は、酸又はその塩の使用を含む。成分Cは1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
成分Cとしては、例えば、硝酸、硫酸、亜硫酸、過硫酸、塩酸、過塩素酸、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、アミド硫酸等の無機酸;有機リン酸、有機ホスホン酸、カルボン酸等の有機酸;等が挙げられる。中でも、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、無機酸及び有機ホスホン酸から選ばれる少なくとも1種が好ましい。無機酸としては、硝酸、硫酸、塩酸、過塩素酸及びリン酸から選ばれる少なくとも1種が好ましく、リン酸がより好ましい。有機ホスホン酸としては、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸(HEDP)、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)から選ばれる少なくとも1種が好ましく、HEDPがより好ましい。これらの酸の塩としては、例えば、上記の酸と、金属、アンモニア及びアルキルアミンから選ばれる少なくとも1種との塩が挙げられる。上記金属としては、周期表の1~11族に属する金属が挙げられる。
本開示の研磨液組成物中の成分Cの含有量は、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、1質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、5質量%以下が好ましく、4質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中の成分Cの含有量は、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.1質量%以上4質量%以下がより好ましく、1質量%以上3質量%以下が更に好ましい。成分Cが2種以上の組合せである場合、成分Cの含有量はそれらの合計含有量をいう。
本開示の研磨液組成物中の成分Aに対する成分Cの質量比C/A(成分Cの含有量/成分Aの含有量)は、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねり低減の観点から、0.002以上が好ましく、0.02以上がより好ましく、0.08以上が更に好ましく、0.2以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、1以下が好ましく、0.8以下がより好ましく、0.6以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中の質量比C/Aは、0.002以上1以下が好ましく、0.02以上0.8以下がより好ましく、0.08以上0.6以下が更に好ましく、0.2以上0.6以下が更に好ましい。
[水系媒体]
本開示の研磨液組成物に含まれる水系媒体としては、蒸留水、イオン交換水、純水及び超純水等の水、又は、水と溶媒との混合溶媒等が挙げられる。上記溶媒としては、水と混合可能な溶媒(例えば、エタノール等のアルコール)が挙げられる。水系媒体が、水と溶媒との混合溶媒の場合、混合媒体全体に対する水の割合は、本開示の効果が妨げられない範囲であれば特に限定されなくてもよく、経済性の観点から、例えば、95質量%以上が好ましく、98質量%以上がより好ましく、実質的に100質量%が更に好ましい。被研磨基板の表面清浄性の観点から、水系媒体としては、イオン交換水及び超純水が好ましい。本開示の研磨液組成物中の水系媒体の含有量は、成分A、成分B、成分C、及び必要に応じて配合される後述する任意成分を除いた残余とすることができる。
[酸化剤(成分D)]
本開示の研磨液組成物は、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねりの更なる低減の観点から、酸化剤(以下、「成分D」ともいう)をさらに含有してもよい。成分Dは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
成分Dとしては、研磨速度の確保、並びにスクラッチ及びうねりの更なる低減の観点から、例えば、過酸化物、過マンガン酸又はその塩、クロム酸又はその塩、ペルオキソ酸又はその塩、酸素酸又はその塩、金属塩類、硝酸類、硫酸類等が挙げられる。これらの中でも、過酸化水素、硝酸鉄(III)、過酢酸、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、硫酸鉄(III)及び硫酸アンモニウム鉄(III)から選ばれる少なくとも1種が好ましく、研磨速度向上の観点、被研磨基板の表面に金属イオンが付着しない観点及び入手容易性の観点から、過酸化水素がより好ましい。
本開示の研磨液組成物が成分Dを含有する場合、本開示の研磨液組成物中の成分Dの含有量は、研磨速度確保、並びにスクラッチ及びうねりの更なる低減の観点から、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、そして、4質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましく、1.5質量%以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中の成分Dの含有量は、0.01質量%以上4質量%以下が好ましく、0.05質量%以上2質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上1.5質量%以下が更に好ましい。成分Dが2種以上の組合せである場合、成分Dの含有量はそれらの合計含有量をいう。
本開示の研磨液組成物は、スクラッチの更なる低減の観点から、複素環芳香族化合物、脂肪族アミン化合物及び脂環式アミン化合物から選ばれる少なくとも1種をさらに含有することができる。これら各成分について以下に説明する。
[複素環芳香族化合物(成分E)]
本開示の研磨液組成物は、スクラッチの更なる低減の観点から、複素環芳香族化合物(その塩も含む)(成分E)をさらに含有してもよい。成分Eは1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
成分Eとしては、スクラッチの更なる低減の観点から、複素環内に窒素原子を2個以上含む複素環芳香族化合物であることが好ましく、複素環内に窒素原子を3個以上有することがより好ましく、3個以上9個以下が更に好ましく、3個以上5個以下が更に好ましく、3又は4個が更に好ましい。
成分Eとしては、一又は複数の実施形態において、1,2,4-トリアゾール、3-アミノ-1,2,4-トリアゾール、5-アミノ-1,2,4-トリアゾール、3-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、1H-テトラゾール、5-アミノテトラゾール、1H-ベンゾトリアゾール(BTA)、1H-トリルトリアゾール、2-アミノベンゾトリアゾール、3-アミノベンゾトリアゾール、及びこれらのアルキル置換体若しくはアミン置換体から選ばれる少なくとも1種が好ましい。前記アルキル置換体のアルキル基としては、例えば、炭素数1~4の低級アルキル基が挙げられ、一又は複数の実施形態において、メチル基、エチル基が挙げられる。前記アミン置換体としては、一又は複数の実施形態において、1-[N,N-ビス(ヒドロキシエチレン)アミノメチル]ベンゾトリアゾール、1-[N,N-ビス(ヒドロキシエチレン)アミノメチル]トリルトリアゾールが挙げられる。
これらの中でも、スクラッチの更なる低減の観点から、成分Eとしては、1H-ベンゾトリアゾール(BTA)、1H-トリルトリアゾール、2-アミノベンゾトリアゾール、3-アミノベンゾトリアゾールがより好ましく、1H-ベンゾトリアゾール(BTA)が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物が成分Eを含有する場合、本開示の研磨液組成物中の成分Eの含有量は、スクラッチの更なる低減の観点から、0.005質量%以上が好ましく、0.01質量%以上がより好ましく、0.02質量%以上が更に好ましく、そして、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、1質量%以下が更に好ましく、0.2質量%以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中の成分Eの含有量は、0.005質量%以上10質量%以下が好ましく、0.01質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.02質量%以上1質量%以下が更に好ましく、0.02質量%以上0.2質量%以下が更に好ましい。成分Eが2種以上の組合せである場合、成分Eの含有量はそれらの合計含有量をいう。
[脂肪族アミン化合物又は脂環式アミン化合物(成分F)]
本開示の研磨液組成物は、スクラッチの更なる低減の観点から、脂肪族アミン化合物又は脂環式アミン化合物(成分F)をさらに含有してもよい。スクラッチの更なる低減の観点から、成分Fの分子内の窒素原子数又はアミノ基若しくはイミノ基の併せた数は、2個以上4個以下が好ましい。成分Fは1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
前記脂肪族アミン化合物としては、一又は複数の実施形態において、スクラッチの更なる低減の観点から、エチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、1,2-ジアミノプロパン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、ヘキサメチレンジアミン、3-(ジエチルアミノ)プロピルアミン、3-(ジブチルアミノ)プロピルアミン、3-(メチルアミノ)プロピルアミン、3-(ジメチルアミノ)プロピルアミン、N-アミノエチルエタノールアミン、N-アミノエチルイソプロパノールアミン、及びN-アミノエチル-N-メチルエタノールアミンから選ばれる少なくとも1種が好ましく、N-アミノエチルエタノールアミン、N-アミノエチルイソプロパノールアミン、及びN-アミノエチル-N-メチルエタノールアミンから選ばれる少なくとも1種がより好ましく、N-アミノエチルエタノールアミン(AEA)が更に好ましい。
前記脂環式アミン化合物としては、一又は複数の実施形態において、スクラッチの更なる低減の観点から、ピペラジン、2-メチルピペラジン、2,5-ジメチルピペラジン、1-アミノ-4-メチルピペラジン、N-メチルピペラジン、及びヒドロキシエチルピペラジン(HEP)から選ばれる少なくとも1種が好ましく、ヒドロキシエチルピペラジン(HEP)がより好ましい。
本開示の研磨液組成物が成分Fを含有する場合、本開示の研磨液組成物中の成分Fの含有量は、スクラッチの更なる低減の観点から、0.005質量%以上が好ましく、0.01質量%以上がより好ましく、0.02質量%以上が更に好ましく、そして、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、1質量%以下が更に好ましく、0.1質量%以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中の成分Fの含有量は、0.005質量%以上10質量%以下が好ましく、0.01質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.02質量%以上1質量%以下が更に好ましくは、0.02質量%以上0.1質量%以下が更に好ましい。成分Fが2種以上の組合せである場合、成分Fの含有量はそれらの合計含有量をいう。
[その他の成分]
本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、必要に応じてさらにその他の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、例えば、成分B以外の高分子化合物、増粘剤、分散剤、防錆剤、塩基性物質、界面活性剤、可溶化剤等が挙げられる。
[研磨液組成物中の成分A、成分B及び成分Cの含有量]
本開示の研磨液組成物中の成分A、成分B及び成分Cの含有量は、一又は複数の実施形態において、研磨速度の確保、並びに、スクラッチ及びうねり低減の観点から、成分Aの含有量が、SiO2換算で、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは3質量%以上、そして、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下であり、且つ、成分Bの含有量が、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.005質量%以上、更に好ましくは0.008質量%以上、そして、好ましくは0.1質量%以下、より好ましくは0.09質量%以下、更に好ましくは0.08質量%以下であり、且つ、成分Cの含有量が、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは1質量%以上、そして、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。
[研磨液組成物のpH]
本開示の研磨液組成物のpHは、研磨速度の確保及びスクラッチの更なる低減の観点から、3以下であって、2.5以下が好ましく、2以下がより好ましく、2未満が更に好ましく、1.9以下が更に好ましく、1.8以下が更に好ましく、1.7以下が更に好ましく、1.6以下が更に好ましく、そして、同様の観点から、0.5以上が好ましく、0.8以上がより好ましく、1.2以上が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物のpHは、0.5以上3以下が好ましく、0.5以上2.5以下がより好ましく、0.5以上2以下が更に好ましく、0.8以上1.9以下が更に好ましい。pHは、上述した酸(成分C)や公知のpH調整剤等を用いて調整することができる。本開示において、上記pHは、25℃における研磨液組成物のpHであり、pHメータを用いて測定でき、例えば、pHメータの電極を研磨液組成物へ浸漬して2分後の数値とすることができる。
[研磨液組成物の製造方法]
本開示の研磨液組成物は、例えば、成分A、成分B、成分C及び水系媒体と、さらに所望により任意成分(成分D、成分E、成分F及びその他の成分)とを公知の方法で配合することにより製造できる。すなわち、本開示は、その他の態様において、少なくとも成分A、成分B、成分C及び水系媒体を配合する工程を含む、研磨液組成物の製造方法に関する。本開示において「配合する」とは、成分A、成分B、成分C及び水系媒体、並びに必要に応じて任意成分(成分D、成分E、成分F及びその他の成分)を同時に又は任意の順に混合することを含む。成分Aは、濃縮されたスラリーの状態で混合されてもよいし、水等で希釈してから混合されてもよい。成分Aが複数種類のシリカ粒子からなる場合、複数種類のシリカ粒子は、同時に又はそれぞれ別々に配合できる。成分Bが複数種類の化合物からなる場合、複数種類の化合物は同時に又はそれぞれ別々に配合できる。成分Cが複数種類の酸からなる場合、複数種類の酸は、同時に又はそれぞれ別々に配合できる。前記配合は、例えば、ホモミキサー、ホモジナイザー、超音波分散機及び湿式ボールミル等の混合器を用いて行うことができる。研磨液組成物の製造方法における各成分の好ましい配合量は、上述した本開示の研磨液組成物中の各成分の好ましい含有量と同じとすることができる。
本開示において「研磨液組成物中の各成分の含有量」とは、使用時、すなわち、研磨液組成物の研磨への使用を開始する時点における前記各成分の含有量をいう。
本開示における研磨液組成物中の各成分の含有量は、一又は複数の実施形態において、各成分の配合量とみなすことができる。
本開示の研磨液組成物は、その保存安定性が損なわれない範囲で濃縮された状態で保存及び供給されてもよい。この場合、製造及び輸送コストを更に低くできる点で好ましい。本開示の研磨液組成物の濃縮物は、使用時に、必要に応じて前述の水系媒体で適宜希釈して使用すればよい。希釈倍率は、希釈した後に上述した各成分の含有量(使用時)を確保できれば特に限定されるものではなく、例えば、10~100倍とすることができる。
[研磨液キット]
本開示は、その他の態様において、本開示の研磨液組成物を製造するためのキット(以下、「本開示の研磨液キット」ともいう)に関する。本開示の研磨液キットとしては、例えば、成分A及び水系媒体を含むシリカ分散液と、成分B及び成分Cを含む添加剤水溶液と、を相互に混合されない状態で含み、これらが使用時に混合され、必要に応じて水系媒体を用いて希釈される、研磨液キット(2液型研磨液組成物)が挙げられる。前記シリカ分散液に含まれる水系媒体は、研磨液組成物の調製に使用する水系媒体の全量でもよいし、一部でもよい。前記添加剤水溶液には、研磨液組成物の調製に使用する水系媒体の一部が含まれていてもよい。前記シリカ分散液及び前記添加剤水溶液にはそれぞれ必要に応じて、上述した任意成分(成分D~F及びその他の成分)が含まれていてもよい。本開示の研磨液キットによれば、研磨速度を確保しつつ、研磨後の基板表面のスクラッチ及びうねりを低減できる研磨液組成物が得られうる。
[被研磨基板]
被研磨基板は、一又は複数の実施形態において、磁気ディスク基板の製造に用いられる基板である。一又は複数の実施形態において、被研磨基板の表面を本開示の研磨液組成物を用いて研磨する工程の後、スパッタ等でその基板表面に磁性層を形成する工程を行うことにより磁気ディスク基板を製造できる。
本開示において好適に使用される被研磨基板の材質としては、例えばシリコン、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅、タンタル、チタン等の金属若しくは半金属、又はこれらの合金や、ガラス、ガラス状カーボン、アモルファスカーボン等のガラス状物質や、アルミナ、二酸化珪素、窒化珪素、窒化タンタル、炭化チタン等のセラミック材料や、ポリイミド樹脂等の樹脂等が挙げられる。中でも、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅等の金属及びこれらの金属を主成分とする合金を含有する被研磨基板に好適である。被研磨基板としては、例えば、Ni-Pメッキされたアルミニウム合金基板や、結晶化ガラス、強化ガラス、アルミノシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス等のガラス基板がより適しており、Ni-Pメッキされたアルミニウム合金基板が更に適している。本開示において「Ni-Pメッキされたアルミニウム合金基板」とは、アルミニウム合金基材の表面を研削後、無電解Ni-Pメッキ処理したものをいう。
被研磨基板の形状としては、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や、レンズ等の曲面部を有する形状が挙げられる。中でも、ディスク状の被研磨基板が適している。ディスク状の被研磨基板の場合、その外径は例えば2~95mm程度であり、その厚みは例えば0.4~2mm程度である。
[磁気ディスク基板の製造方法]
一般に、磁気ディスクは、研削工程を経た被研磨基板が、粗研磨工程、仕上げ研磨工程を経て研磨され、記録部形成工程にて磁気ディスク化されて製造される。本開示における研磨液組成物は、磁気ディスク基板の製造方法における、被研磨基板を研磨する研磨工程、好ましくは仕上げ研磨工程に使用されうる。すなわち、本開示は、その他の態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程(以下、「本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程」ともいう)を含む、磁気ディスク基板の製造方法(以下、「本開示の基板製造方法」ともいう)に関する。本開示の基板製造方法は、とりわけ、垂直磁気記録方式用磁気ディスク基板の製造方法に適している。
本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程は、一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物を被研磨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を接触させ、前記研磨パッド及び前記被研磨基板の少なくとも一方を動かして研磨する工程である。また、本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程は、その他の一又は複数の実施形態において、不織布状の有機高分子系研磨布等の研磨パッドを貼り付けた定盤で被研磨基板を挟み込み、本開示の研磨液組成物を研磨機に供給しながら、定盤や被研磨基板を動かして被研磨基板を研磨する工程である。
被研磨基板の研磨工程が多段階で行われる場合は、本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程は2段階目以降に行われるのが好ましく、最終研磨工程又は仕上げ研磨工程で行われるのがより好ましい。その際、前工程の研磨材や研磨液組成物の混入を避けるために、それぞれ別の研磨機を使用してもよく、またそれぞれ別の研磨機を使用した場合では、研磨工程毎に被研磨基板を洗浄することが好ましい。さらに、使用した研磨液を再利用する循環研磨においても、本開示の研磨液組成物は使用できる。研磨機としては、特に限定されず、基板研磨用の公知の研磨機が使用できる。
本開示で使用される研磨パッドとしては、特に制限はなく、例えば、スエードタイプ、不織布タイプ、ポリウレタン独立発泡タイプ、又はこれらを積層した二層タイプ等の研磨パッドを使用することができ、研磨速度の観点から、スエードタイプの研磨パッドが好ましい。
本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程における研磨荷重は、研磨速度の確保の観点から、好ましくは5.9kPa以上、より好ましくは6.9kPa以上、更に好ましくは7.5kPa以上であり、そして、スクラッチ及びうねり低減の観点から、20kPa以下が好ましく、より好ましくは18kPa以下、更に好ましくは16kPa以下である。本開示の製造方法において研磨荷重とは、研磨時に被研磨基板の研磨面に加えられる定盤の圧力をいう。また、研磨荷重の調整は、定盤及び被研磨基板のうち少なくとも一方に空気圧や重りを負荷することにより行うことができる。
本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程における本開示の研磨液組成物の供給速度は、スクラッチ及びうねり低減の観点から、被研磨基板1cm2当たり、好ましくは0.05mL/分以上15mL/分以下であり、より好ましくは0.06mL/分以上10mL/分以下、更に好ましくは0.07mL/分以上1mL/分以下、更に好ましくは0.07mL/分以上0.5mL/分以下である。
本開示の研磨液組成物を研磨機へ供給する方法としては、例えばポンプ等を用いて連続的に供給を行う方法が挙げられる。研磨液組成物を研磨機へ供給する際は、全ての成分を含んだ1液で供給する方法の他、研磨液組成物の安定性等を考慮して、複数の配合用成分液に分け、2液以上で供給することもできる。後者の場合、例えば供給配管中又は被研磨基板上で、上記複数の配合用成分液が混合され、本開示の研磨液組成物となる。
本開示の基板製造方法によれば、本開示における研磨液組成物を用いることで、研磨後の基板表面のスクラッチ及びうねりが低減された、高品質の磁気ディスク基板を高収率で、生産性よく製造できるという効果が奏されうる。
[研磨方法]
本開示は、その他の態様として、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することを含む、基板の研磨方法(以下、「本開示の研磨方法」ともいう)に関する。本開示の研磨方法を使用することにより、研磨後の基板表面のスクラッチ及びうねりが低減された、高品質の磁気ディスク基板を高収率で、生産性よく製造できるという効果が奏されうる。本開示の研磨方法における前記被研磨基板としては、上述のとおり、磁気ディスク基板の製造に使用されるものが挙げられ、なかでも、垂直磁気記録方式用磁気ディスク基板の製造に用いる基板が好ましい。本開示の研磨方法における、研磨の方法及び条件は、上述した本開示の基板製造方法と同じ方法及び条件とすることができる。
本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨することは、一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物を被研磨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を接触させ、前記研磨パッド及び前記被研磨基板の少なくとも一方を動かして研磨することであり、或いは、不織布状の有機高分子系研磨布等の研磨パッドを貼り付けた定盤で被研磨基板を挟み込み、本開示の研磨液組成物を研磨機に供給しながら、定盤や被研磨基板を動かして被研磨基板を研磨することである。
以下、実施例により本開示をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであって、本開示はこれら実施例に制限されるものではない。
1.化合物B1~B6
表1に示す化合物B1~B6には、以下のものを用いた。
B1:下記のようにして合成した、末端に疎水性基を有するマレイン酸系重合体(I)[末端にキシレン基(メチルベンジル基)を有するマレイン酸/無水マレイン酸共重合体、重量平均分子量:700](式(I)中、R1=水素原子、R2=キシレン基(メチルベンジル基)、m及びnは後述する「3.各パラメータの測定」の「(4)平均付加モル数m、n、k、l、及びモル比の測定」に示す通りである。)
B2:下記のようにして合成した、末端に疎水性基を有するマレイン酸系重合体(II)[末端にキシレン基(メチルベンジル基)を有するマレイン酸/マレイン酸ジエチル共重合体、重量平均分子量:700](式(II)中、R3=水素原子、R4=キシレン基(メチルベンジル基)、R5=エチル基、R6=エチル基、k及びlは後述する「3.各パラメータの測定」の「(4)平均付加モル数m、n、k、l、及びモル比の測定」に示す通りである。)
B3:ポリアクリル酸[花王株式会社製、重量平均分子量:30,000]
B4:アクリル酸/マレイン酸共重合体(モル比:83/17)[花王社製、商品名:カオーセラ2110、重量平均分子量:24,000]
B5:スチレンスルホン酸/マレイン酸共重合体(モル比:50/50)[アクゾノーベル社製、商品名:YE-920、重量平均分子量:20,000]
B6:マレイン酸/イソブチレン共重合体(モル比50/50)[クラレ社製、商品名:イソバン104、重量平均分子量:60,000]
<成分B1の合成例>
攪拌羽根、温度計、ジムロート冷却器、50mLの容量の滴下ろうと、窒素ガスの吹込み管、バブラー管、を接続した300mLの容量の3つ口ガラスフラスコに無水マレイン酸(東京化成工業株式会社製、30g)、キシレン(富士フィルム和光純薬株式会社製、試薬一級、100g)を加え、オイルバスを用いて100度に昇温し溶解させる。次に過酸化ベンゾイル(東京化成工業株式会社製、5g)をキシレン(20g)に溶解させ、上記の滴下漏斗に加える。窒素ガスを流し、ジムロート冷却器に水道水を流し、攪拌羽根で回転させながら、上記の滴下漏斗から過酸化ベンゾイル/キシレンを60分かけて均一な速度で滴下する。滴下後、100℃で3時間攪拌したのち、25℃に冷却する。ポリマーが沈殿物として得られるため、沈殿物を取り出し、水100gを加え溶解させる。次にエバポレーターを用いてキシレンを減圧除去することで、成分B1を得た。
<成分B2の合成例>
攪拌羽根、温度計、ジムロート冷却器、50mLの容量の滴下ろうと、窒素ガスの吹込み管、バブラー管、を接続した300mLの容量の3つ口ガラスフラスコに無水マレイン酸(東京化成工業株式会社製、30g)、マレイン酸ジエチル(東京化成工業株式会社製、2g)、キシレン(富士フィルム和光純薬株式会社製、試薬一級、100g)を加え、オイルバスを用いて100℃に昇温し溶解させる。次に過酸化ベンゾイル(東京化成工業株式会社製、5g)をキシレン(20g)に溶解させ、上記の滴下漏斗に加える。窒素ガスを流し、ジムロート冷却器に水道水を流し、攪拌羽根で回転させながら、上記の滴下漏斗から過酸化ベンゾイル/キシレンを60分かけて均一な速度で滴下する。滴下後、100℃で3時間攪拌したのち、25℃に冷却する。ポリマーが沈殿物として得られるため、沈殿物を取り出し、水100gを加え溶解させる。次にエバポレーターを用いてキシレンを減圧除去することで、成分B2を得た。
Figure 0007324817000005
2.研磨液組成物の調製(実施例1~6、実施例10~15、比較例1~5)
(実施例1~6、実施例10~15、比較例1~5の研磨液組成物)
成分A(コロイダルシリカ)、成分B又は非成分B(表1に示す化合物B1~B6)、成分C(リン酸)、成分D(過酸化水素)、及びイオン交換水を配合して撹拌することにより、表2に示す実施例1~6、実施例10~15及び比較例1~5の研磨液組成物を調製した。各研磨液組成物中の各成分の含有量(有効量)は、表2に示すとおりである。イオン交換水の含有量は、成分A、成分B又は非成分B、成分C、及び成分Dを除いた残余である。
(実施例7~9、実施例16~18の研磨液組成物)
成分A(コロイダルシリカ)、成分B(表1に示す化合物B1、B2)、成分C(リン酸)、成分D(過酸化水素)、添加剤(成分E:BTA、成分F:HEP、その他の成分:BisS/PhS)、及びイオン交換水を配合して撹拌することにより、表2に示す実施例7~9及び実施例16~18の研磨液組成物を調製した。各研磨液組成物中の各成分の含有量(有効量)は、表2に示すとおりである。イオン交換水の含有量は、成分A、成分B、成分C、成分D、及び添加剤(成分E、成分F、その他の成分)を除いた残余である。
各研磨液組成物の調製において、成分C及び添加剤(成分D~成分F及びその他の成分)には以下のものを使用した。
リン酸[和光純薬工業社製、特級](成分C)
過酸化水素水[濃度35質量%、ADEKA社製](成分D)
BTA[1,2,3-ベンゾトリアゾール、東京化成工業社製](成分E)
HEP[N-ヒドロキシエチルピペラジン、和光純薬工業社製](成分F)
BisS/PhS[ビスフェノールS/フェノールスルホン酸ホルマリン縮合物、小西化学社製、比率:20/80、重量平均分子量:5,000](その他の成分)
3.各パラメータの測定
(1)コロイダルシリカ(成分A)の平均粒径
研磨液組成物の調製に用いた成分A(コロイダルシリカ)と、成分C(リン酸)とをイオン交換水に添加し、撹拌することにより、標準試料を作製した。標準試料中における成分A及び成分Cの含有量はそれぞれ、1質量%、2質量%とした。この標準試料を動的光散乱装置(大塚電子社製DLS-6500)により、同メーカーが添付した説明書に従って、200回積算した際の検出角90°におけるCumulant法によって得られる散乱強度分布の面積が全体の50%となる粒径を求め、コロイダルシリカの平均粒径とした。結果を表2に示す。
(2)化合物(成分B及び非成分B)の重量平均分子量
成分B及び非成分B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)法により下記条件で測定した。結果を表1及び表2に示す。
<測定条件>
カラム:TSKgel GMPWXL+TSKgel GMPWXL(東ソー社製)
溶離液:0.2Mリン酸バッファー/CH3CN=7/3(体積比)
温度:40℃
流速:1.0mL/分
試料サイズ:2mg/mL
検出器:RI
標準物質:ポリスチレンスルホン酸ナトリウム(重量平均分子量:1,100、3,610、14,900、152,000、POLMER STANDARDS SERVICE社製)
(3)pHの測定
研磨液組成物のpHは、pHメータ(東亜ディーケーケー社製)を用いて25℃にて測定し、電極を研磨液組成物へ浸漬して2分後の数値を採用した。結果を表2に示す。
(4)平均付加モル数m、n、k、l及びモル比の測定
[成分B1の平均付加モル数m、n及びモル比の測定]
測定試料(成分B1)20mgをメタノール10mLに溶解させ、下記条件のもと液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定を行った。測定の結果、成分B1は、式(I)においてm=3、n=1の化合物と、式(I)においてm=4、n=0の化合物と、式(I)においてm=5、n=0の化合物と、式(I)においてm=6、n=0の化合物との混合物であった。それぞれのピーク強度から成分B1のm、nの含有比率を計算すると、成分B1における、平均付加モル数がmである繰り返し単位の含有比率は98.5モル%、平均付加モル数がnである繰り返し単位の含有比率は1.5モル%だった。
[成分B2の平均付加モル数k、l及びモル比の測定]
測定試料(成分B2)20mgをメタノール10mLに溶解させ、下記条件のもと液体クロマトグラフィー質量分析法(LC/MS)による測定を行った。測定の結果、成分B2は、式(II)においてk=3、l=1の化合物と、式(II)においてk=4、l=1の化合物と、式(II)においてk=5、l=1の化合物との混合物であった。それぞれのピーク強度から成分B2のk、lの含有比率を計算すると、成分B2における、平均付加モル数がkである繰り返し単位の含有比率は96モル%、平均付加モル数がlである繰り返し単位の含有比率は4モル%だった。
<分析条件>
装置: Thermo 社製Q-Exactive
カラム: L-column2 ODS(2.1 × 150 mm)
A: 10 mM 酢酸アンモニウム水溶液
B: 10 mM 酢酸アンモニウムメタノール溶液
オーブン温度: 40℃
注入量: 5 μL
流量:0.2 mL/min
B%(min): 5(0)-5(3)-100(15)-100(20)-5(20.1)-5(30)
検出器:MS(ESI) positive, negative
スキャン範囲: m/z 500-1000
4.研磨方法
前記のように調製した実施例1~18及び比較例1~5の研磨液組成物を用いて、以下に示す研磨条件にて下記被研磨基板を研磨した。次いで、研磨速度及びスクラッチ数を測定した。その結果を表2に示す。
[被研磨基板]
被研磨基板として、Ni-Pメッキされたアルミニウム合金基板を予めアルミナ研磨材を含有する研磨液組成物で粗研磨した基板を用いた。この被研磨基板は、厚さが0.8mm、外径が95mm、内径が25mmであり、AFM(Digital Instrument NanoScope IIIa Multi Mode AFM)により測定した中心線平均粗さRaが1nmであった。Ni-Pメッキ中におけるNiとPの比率は質量比で88:12であった。
[研磨条件]
研磨試験機:スピードファム社製「両面9B研磨機」
研磨パッド:フジボウ社製スエードタイプ(発泡層:ポリウレタンエラストマー、厚さ0.9mm、平均開孔径10μm)
研磨液組成物供給量:100mL/分(被研磨基板1cm2あたりの供給速度:0.076mL/分)
下定盤回転数:32.5rpm
研磨荷重:13.0kPa
研磨時間:6分間
基板の枚数:10枚
5.評価
[研磨速度の評価]
研磨前後の各基板1枚当たりの重さを計り(Sartorius社製、「BP-210S」)を用いて測定し、各基板の質量変化から質量減少量を求めた。全10枚の平均の質量減少量を研磨時間で割った値を研磨速度とし、下記式により算出した。研磨速度の測定結果を、比較例1を100とした相対値として表2に示す。
質量減少量(g)={研磨前の質量(g)- 研磨後の質量(g)}
研磨速度(mg/min)=質量減少量(mg)/ 研磨時間(min)
[スクラッチの評価]
測定機器:KLA・テンコール社製、「Candela OSA7100」
評価:研磨試験機に投入した基板のうち、無作為に4枚を選択し、各々の基板を10,000rpmにてレーザーを照射してスクラッチ数を測定した。その4枚の基板の各々両面にあるスクラッチ数(本)の合計を8で除して、基板面当たりのスクラッチ数を算出した。スクラッチ数の評価結果を、比較例1を100とした相対値として表2に示す。
[超短波長及び短波長うねりの評価]
研磨後の10枚の基板から任意に3枚の基板を選択し、選択した各基板の両面を任意の
4点(計24点)について、下記の条件で測定した。その24点の測定値の平均値を基板
の超短波長うねり及び短波長うねりとして算出した。そして、比較例1を100とした相対値を表2に示した。
<測定条件>
測定機:New View 7300(Zygo社製)
レンズ:2.5倍
ズーム:0.5倍
超短波長領域:60~160μm
短波長領域:50~500μm
解析ソフト:Zygo Metro Pro(Zygo社製)
[溶解性の評価]
富士フィルム和光純薬株式会社製のニッケル標準液(Ni1000)をイオン交換水で希釈することによって、ニッケルの濃度を10ppm、20ppm、50ppmとしたニッケル水溶液を調製し、下記の分析条件で測定を行うことで検量線を作成した。
次に成分B 0.1質量%、過酸化水素0.5質量%、リン酸2.0質量%を含む水溶液I(pH1.6、残部はイオン交換水)100gに対して実施例に記載の被研磨基板(表面積は131.9cm2)1枚を25℃、常圧で120分間、前記基板全体に均一に液が接触するようにして撹拌せずに開放系で静置浸漬した。120分経過後、前記基板を取り出し、残った水溶液Iに含まれるニッケルの量を下記の分析条件で測定し、作成した検量線を用いて補正を行うことで水溶液I中のニッケル濃度を測定した。得られたニッケル濃度と水溶液Iの質量から、水溶液I中のニッケル溶解量(ng)を算出し、これをS(ng)とした。
また、過酸化水素0.5質量%、リン酸2.0質量%を含む水溶液II(pH1.6、残部はイオン交換水)100gに対して上記と同様の条件で実験を行い、水溶液II中のニッケル溶解量(ng)を算出し、これをS0(ng)とした。
そして、ニッケル溶解促進定数Kを下記式から算出し、比較例1を100とした相対値を表2に記載した。
K=S/S0×100
<分析条件>
装置:ICP-OES 5110(Agilent Technologies)
リードタイム:5s
補助ガス:1.0 L/min
RFパワー:1.2 kW
ネブライザー流量:0.7 L/min
安定化時間:15s
プラズマ流量:12.0 L/min
観測モード:アキシャル
観測元素:Ni
観測波長:231.604nm
上記表2に示すとおり、実施例1~18の研磨液組成物は、比較例1~5の研磨液組成物に比べて、研磨速度を確保しつつ、スクラッチ及びうねりが効果的に低減されていた。
本開示によれば、例えば、高記録密度化に適した磁気ディスク基板を提供できる。

Claims (10)

  1. シリカ粒子(成分A)と、化合物(成分B)と、酸(成分C)と、水系媒体と、を含有し、
    成分Bは、下記式(I)又は下記式(II)で表される化合物であり、
    pHが3以下である、研磨液組成物。
    Figure 0007324817000007
    式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子又は芳香環含有炭化水素基であり、m及びnは0~20であり、m+n=1~20の関係を満たす。但し、R1及びR2は同時に水素原子とはならない。
    式(II)中、R3及びR4はそれぞれ独立に、水素原子又は芳香環含有炭化水素基であり、k及びlは0~20であり、k+l=1~20の関係を満たす。但し、R3及びR4は同時に水素原子とはならない。R5及びR6はそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基である。但し、R5及びR6は同時に水素原子とはならない。
  2. 成分Bは、下記式(III)で表されるニッケル溶解促進定数Kが105以上である、請求項1に記載の研磨液組成物。
    K=S/S0×100 (III)
    式(III)中、S0は、ニッケルを含む被研磨基板を、過酸化水素 0.5質量%及びリン酸 2.0質量%を含む水溶液100gに25℃で120分間浸漬したときの該水溶液中のニッケル溶解量(ng)を示す。Sは、前記被研磨基板を、成分B 0.1質量%、過酸化水素 0.5質量%及びリン酸 2.0質量%を含む水溶液100gに25℃で120分間浸漬したときの該水溶液中のニッケル溶解量(ng)を示す。
  3. 成分Bの重量平均分子量は200以上2,000以下である、請求項1又は2に記載の研磨液組成物。
  4. 成分Bの含有量は、0.001質量%以上0.1質量%以下である、請求項1から3のいずれかに記載の研磨液組成物。
  5. 成分Aの動的光散乱法により測定される散乱強度分布に基づく平均粒径は100nm以下である、請求項1から4のいずれかに記載の研磨液組成物。
  6. 酸化剤をさらに含有する、請求項1から5のいずれかに記載の研磨液組成物。
  7. 複素環芳香族化合物、脂肪族アミン化合物及び脂環式アミン化合物から選ばれる少なくとも1種をさらに含有する、請求項1から6のいずれかに記載の研磨液組成物。
  8. 前記研磨液組成物が磁気ディスク基板用研磨液組成物である、請求項1から7のいずれかに記載の研磨液組成物。
  9. 請求項1から8のいずれかに記載の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する研磨工程を含む、磁気ディスク基板の製造方法。
  10. 請求項1から8のいずれかに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含み、前記被研磨基板は、磁気ディスク基板の製造に用いられる基板である、基板の研磨方法。
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