JPH03115383A - 研磨剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は研磨剤組成物に関するものである。詳しくは、
研磨能率がよく、すぐれた研磨表面を形成することがで
きる研磨剤組成物に関するものである。

［従来技術］ 従来、水とアルミナからなる研磨剤組成物は知られてい
る（例えば、特開昭５４　＋　８９３８９号参照）が、
研磨速度が十分でなく、研磨速度を上げる目的でアルミ
ナの粒径を大きくすると、研磨表面に荒れが生ずるよう
になり、研磨速度と表面状態の両方を満足するものとは
言えなかった。

過去１０年間に於いて、工業的規模の生産が飛躍的に増
加したシリコン及び化合物半導体基板、各種の磁気メモ
リーハードディスク、レーザ一部品等の材料の精密研磨
加工においては、特に加工面の平滑度、無欠陥性（スク
ラッチ、オレンジビール、ビット、ノジュール、クラッ
ク等の欠陥がない事）に対する要求水準が、過去の研磨
加工技術水準に比して遥かに高度化すると共に、他方、
生産、検査設備等に多額の投資が必要な為、生産スピー
ドの向上、不良欠陥ロスの低減に依るコストカットも重
要な課題となっている。

従って、これらの分野で使用される研磨剤に就いても加
工精度と共に研磨速度の向上に対する要望が極めて強い
ものとなっている。かかる要望を満足するものとして、
本発明者等は水、α−アルミナ及びベーマイトを含有し
てなる研磨剤組成物を見い出し先に特許出願を行なった
（特願昭６３−９３８５号）。

［発明がが解決しようとする課題Ｊ 本発明者らは、上述の要望を満足する、よりすぐれた研
磨剤組成物を得るべく、更に鋭意研究を重ねた結果、水
とα−アルミナからなる研磨剤組成物に、ベーマイト及
び水溶性過酸化物を存在させるときは、加工物加工面の
平滑度、或は表面欠陥（スクラッチ、オレンジビール等
）発生防止等の研磨仕上がり効果を低下させることなく
、しかも研磨速度を大幅に向上させることが出来ること
を知得して本発明を完成した。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、水、α−アルミナ、ベーマイト及び水
溶性過酸化物を含有してなる研磨剤組成物に存する。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明で使用するα−アルミナとしては、特に限定され
ないがバイアライト、ジブサイト、バイトラージライト
、ベーマイト、τ−アルミナ、ｅ−アルミナのようなα
−アルミナ以外のアルミナを、常法に従い１１００°Ｃ
以上の温度で焼成して得たアルミナが挙げられる。此の
焼成温度は高い程研磨速度が大きくなる傾向があるので
１２００°Ｃ以上、１２００〜１５００°Ｃで焼成して
得られたα−アルミナが好ましい。

加工精度及び研磨速度を考慮すると本発明で使用される
α−アルミナは平均粒径で０．１〜１０．、好ましくは
０．１〜３すであり、又最大粒径で３０．以下、好まし
くは２０．以下の微粉体である。従って、焼成して得ら
れたα−アルミナは通常の微粉砕装置即ち湿式スラリ方
式ではボールミル、振動ミル等で粉砕し粗大粒子は重力
沈降、遠心沈降等の装置で分級するか、或は乾式方式即
ちジェット気流に依る粉砕分級処理により所望の粒度に
整粒する。

α−アルミナの含有量は、組成物全量に対して１〜３０
重量％、好ましくは２〜１５重量％である。あまりに少
ないと研磨速度が小さくなり、逆にあまりに多いと均一
分散が保てなくなり、かつ、スラリー粘度が過大となっ
て取扱いが困難となる。

一方、ベーマイトは、アルミナ水和物の１種である。ア
ルミナ水和物には結晶形の違いによりジブサイト、バイ
アライト、ノルストランダイト、ベーマイト、ジアスポ
ア等が存在するが、本発明の研磨剤組成物ではベーマイ
トを含有することを必須の要件とする。

ベーマイトとは、ジブサイト等を２５０°Ｃ程度で加圧
水熱処理するか、或はチーグラー法で合成されるアルミ
ニウム有機化合物［ＡＩ（ＯＲ）３］（但し、Ｒはアル
キル基である）の加水分解に依って製造する方法で一般
的に生産されており、アルミナゾル、セラミックバイン
ダー、繊維製品、カーペットの帯電防止処理、水の浄化
処理、化粧品、軟こうの増粘剤、アルミナ系触媒又は触
媒担体等の原料として広く利用されている工業材料であ
る。

ベーマイトは、Ａ１００Ｈ又ハＡｌ２Ｏ３・Ｈ２Ｏ（７
）化学式で表示される物質で、粉体製品としては、例え
ば、ＫＡＩＳＥＲ（米国）、ＶＩＳＴＡ　Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ　（米国）、Ｃｏｎｄｅａ　Ｃｈｅｍｉｅ（ドイツ
）等から市販されている。

例えば２００μ以下９５％、４５．以下５０％の粒子か
らなる粉体を水中又は酸性の水中で撹拌、分散させると
、一部繊維状、大部分は粒状で、且つそのサイズが０．
０１μ以下の超微細粒子の形で分散し、コロイド状のゾ
ルを形成する性質を有する。ベーマイトのゾルは等電点
９．４であり、粒子自身が陽性に帯電している事が電気
泳動法により観測される。

本発明で水に分散されるベーマイトは粉体でもベーマイ
トゾルでも使用可能であるが、いずれの場合も、水に分
散させた場合の粒子径が０．０１μ以下のゾルを形成す
るものを使用する。ベーマイトの含有量は組成物全量に
対し０．１〜２０重量％、好ましくは０．５〜１０重量
％である。ベーマイト含有量が余りに少ないと研磨速度
向上の効果が期待出来ず、逆に余りに多いと見掛粘度、
チキソトロピー性が増大し、α−アルミナの均一分散性
を損なう事となると同時に研磨剤組成物の容器からの取
り出しが困難となる等ハンドリング上不適な物性となる
。

更に本発明では水、α−アルミナ及びベーマイトからな
る系に水溶性過酸化物を添加することが必要である。

水溶性過酸化物としては、過酸化水素、過酸化ナトリウ
ム、過酸化カリウム、過酸化カルシウム、過酸化バリウ
ム、過酸化マグネシウムのようなアルカリ金属またはア
ルカリ土類金属の過酸化物、ベルオキソ炭酸ナトリウム
、ベルオキソ炭酸カリウム、ペルオキソ炭酸アンモニウ
ムのようなペルオキソ炭酸塩、ペルオキソ硫酸ナトリウ
ム、ペルオキソ硫酸カリウム、ペルオキソ硫酸アンモニ
ウムのようなペルオキソ硫酸塩、ペルオキソ燐酸ナトリ
ウム、ペルオキソ燐酸カリウム、ペルオキソ燐酸アンモ
ニウムのようなペルオキソ燐酸塩、ペルオキソ硼酸ナト
リウム、ペルオキソ硼酸カリウム、ペルオキソ硼酸アン
モニウムのようなペルオキソ硼酸塩などの無機過酸化物
、過蟻酸、過酢酸、過プロピオン酸などの有機過酸化物
等があげられる。

これらのうちでは、比較的安価で容易に人手出来ること
から、過酸化水素、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム
等のアリカリ金属またはアルカリ土類金属の過酸化物、
ペルオキソ炭酸ナトリウム等のペルオキソ炭酸塩、ペル
オキソ硫酸ナトリウム、ペルオキソ硫酸カリウム、ペル
オキソ硫酸アンモニウム等のペルオキソ硫酸塩、ペルオ
キソ硼酸ナトリウム等のペルオキソ硼酸塩などの無機過
酸化物を用いるのがよい。

水溶性過酸化物の使用量１±、組成物全量に対して０．
０５〜２０重量％、好ましくは０．１〜５重量％である
。この量があまりに少ないと本発明の効果が期待出来な
くなる。逆にあまりに多くても研磨速度が一次的に増加
するものでもなく、水溶性過酸化物から発生する酸素に
よる被研磨物の腐食作用によつ研磨表面の仕上がり性を
損なうおそれがある。

本発明の研磨剤組成物が優れた研磨効果を有することの
詳細は不明であるが、先ずベーマイトの存在が砥粒成分
であるα−アルミナ粒子の分散、凝集状態に作用し、同
時に水溶性過酸化物から発生する原子状酸素が被研磨物
表面に作用して、いわゆるメカノケミカルポリッシング
を行い、これら二つの作用が相乗して優れた効果を発現
するものと考えられる。

本発明の研磨剤組成物の調整は、前記各成分を混合撹拌
すればよく、混合順序等も特に制限されるものではない
。但し、水溶性過酸化物の添加後にあっては、過酸化物
の一般特性として自然分解が進行しフリーのガス状酸素
が放出されるので、あまり長時間を経過すると研磨効果
の低下を招くおそれがあり、又、密閉容器にあっては内
圧が上昇することがあるので注意が必要である。

従って、本発明の研磨剤組成物を使用する場合は、例え
ば研磨機に附属して設けられた研磨剤組成物供給タンク
またはその付近で水溶性過酸化物以外の研磨剤組成物の
成分混合物に水溶性過酸化物を添加する方法、あるいは
使用に際して各成分を混合する方法等使用時に水溶性過
酸化物を添加するのが好ましい。

尚、この研磨剤組成物の調整に際しては、被加工物の種
類、加工条件等の研磨加工上の必要条件に応じて、下記
の如き各種の公知の添加剤を加えてもよい。

添加剤としては、例えば、エタノール、プロパツール、
エチレングリコールの様な水溶性アルコール類、アルキ
ルベンゼンスルホン酸ソーダ、ナフタリンスルホン酸の
ホルマリン縮合物の様な界面活性剤、硫酸、塩酸、硝酸
、酢酸の様な酸類、リグニンスルホン酸塩、カルボキシ
メチルセルロース塩、ポリアクリル酸塩の様な有機ポリ
アニオン系物質、セルロース、カルボキシメチルセルロ
ース、ヒドロキシエチルセルロースの様なセルロース類
等があげられる。

尚、本発明の研磨剤組成物のｐＨとしては、３〜８、好
ましくは４〜７である。ｐＨは、水溶性過酸化物の種類
、添加量等に依って変動するものであるが、一般に、水
−アルミナ系研磨剤でｐＨをアルカリサイドにすると、
高粘度となり、多孔質網状組織からなる研磨パッドの目
詰まり劣化、被加工物表面へのスクラッチ発生トラブル
等を起こし易くなるので、研磨剤組成物のｐＨを酸性サ
イドに調整するのが通例であって、かかる目的で酸類を
少量添加する場合がある。

本発明の研磨剤組成物は、金属、ガラス、プラスチック
等の研磨に使用されるが、欠陥のない研磨表面が得られ
ることから、メモリーハードディスク等の研磨に特に好
適である。

［実施例］ 以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本
発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定され
るものではない。

実施例１〜１２、及び比較例１〜２ ［研磨剤組成物の調整］ 水酸化アルミニウムを１３００°Ｃ１５時間の条件で焼
成し、乾式方法で粉砕整粒したα−アルミナ（平均粒子
径０．５４μ、最大粒子径８μ）を、高速ミキサーを用
いて水に分散させてα−アルミナ濃度６重量％のスラリ
ーを調整した。

これにベーマイト及び水溶性過酸化物を第１表に記載の
割合で添加分数させて研磨剤組成物を調整した。

なお、ベーマイトとしてはＣｏｎｄｅａ　Ｃｈｅｍｉｅ
社製Ｐｕｒａｌ　（商標名）ＳＣＦ（平均粒子径的２０
１Ｊ）を使用した。

［研磨試験］ 被加工物としてアルミニウム基板にニッケル・リンの無
電解メツキにッケル９０〜９２％、リン１０〜８％の合
金メツキ層）を施した３、５インチメモリハードディス
ク（外径約９５ｍ／ｍ）の基板を使用した。

此のディスクを両面研磨機に装填して研磨する。研磨機
の上下定盤に、夫々、スェードタイプのポリウレタン基
質研磨パッドが装着しである両面研磨機に該ディスクを
装填し、ディスクと両研磨パッドを相対的に摺動させて
５分間研磨を行なった。

研磨はディスクと両研磨パッドの間に上記研磨剤試料を
毎分当Ｖ）　３００　ｃｃの割合で供給し、加工圧１０
０ｇ　／　ｃｍ２で行なった。

研磨の後、ディスクを両面研磨機より取出し、超音波洗
浄をくり返し、ディスク加工面を清浄にして、目視検査
に依り、表面欠陥の有無程度を評価した。

次にディスクの厚さの計測を行ない厚さの減少量から毎
分当りの平均研磨速度を算出した。

此の試験結果は第１表に示す通りである。

第１表 ［発明の効果１ 本発明に従いα−アルミナ−水分散系にベーマイト及び
水溶性過酸化物を添加した研磨剤組成物は、研磨加工面
に表面欠陥を発生する事なく、より高い研磨速度を発現
し、研磨加工能率を高めることができる。しかも、本発
明の研磨剤組成物は研磨速度が高いため、研磨加工時間
の短縮、研磨剤消費量の低減、高価なる研磨パッドの損
耗、劣化の減少等による加工コストの低下をもたらし、
極めて有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水、α−アルミナ、ベーマイト及び水溶性過酸化
   物を含有してなる研磨剤組成物