JPH1015811A

JPH1015811A - 加工用助剤組成物及びこれを用いた表面加工方法

Info

Publication number: JPH1015811A
Application number: JP16906896A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Ito; 英和伊藤
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-20

Abstract

(57)【要約】【課題】加工速度を向上させ得る加工用助剤組成物及
び加工方法を提供すること。【解決手段】水と加工用助剤とを含有する本発明の加
工用助剤組成物は、該加工用助剤として下記一般式
（ａ）で表される骨格単位を主とする重量平均分子量５
００〜１００万の重合体化合物を一種以上を用いること
を特徴とする。【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク用基
板や半導体ウエハ等の精密デバイス用基板の加工に供す
る加工用助剤組成物に関するものである。また、本発明
は該加工用助剤組成物を用いる加工方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
コンピュータの殆どには磁気ディスク装置等の記録装置
が内蔵されており、これら記録装置には年々高記録密度
化が要求されてきている。磁気ディスク装置は磁気ヘッ
ドと磁気ディスクより構成されるが、高密度記録化を進
める上では磁気ヘッドの浮上量低減が要求される。この
ために磁気ディスクの表面粗さを出来る限り小さくする
ことが必要となる。

【０００３】ところで近年、磁気ディスク用基板として
ガラス状炭素基板が注目されている。ガラス状炭素基板
は現在磁気ディスク用基板として主流であるアルミニウ
ム基板などに比べて高硬度であることから薄板化が可能
であり、さらに比重が小さく軽量であることから小型化
を求められるコンピュータにおいて非常に有望である。
しかしながら、ガラス状炭素は硬度が高く、しかも脆い
ために、所望の表面粗さ、所望の加工取り代を実現する
ためには加工時間が長くなるという欠点を有していた。
また、加工の際に固定砥石（固定砥粒）を用いると、発
生した加工屑によって砥石が目詰まりを起こし十分な加
工速度が得られないという欠点を有していた。

【０００４】従って、本発明の目的は、加工速度を向上
させ得る加工用助剤組成物及び加工方法を提供すること
にある。また、本発明の目的は、特に、固定砥石を用い
た加工における加工速度を向上させ得る加工用助剤組成
物及び加工方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記目的を達
成すべく鋭意研究した結果、特定の構造を有する重合体
化合物を加工用助剤として用いることにより、加工速度
が著しく向上することを知見した。

【０００６】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
で、水と加工用助剤とを含有する加工用助剤組成物にお
いて、該加工用助剤として下記一般式（ａ）で表される
骨格単位を主とする重量平均分子量５００〜１００万の
重合体化合物を一種以上を用いることを特徴とする加工
用助剤組成物を提供することにより上記目的を達成した
ものである。

【０００７】

【化２】

【０００８】また、本発明は、上記加工用助剤組成物と
固定砥石とを用いることを特徴とする表面加工方法を提
供するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、まず本発明の加工用助剤組
成物について詳細に説明する。

【００１０】上述の通り、本発明の加工用助剤組成物
は、水と加工用助剤とを必須成分とするものである。

【００１１】本発明の加工用助剤組成物に使用される上
記加工用助剤としては、下記一般式（ａ）で表される骨
格単位を主とする重量平均分子量５００〜１００万の重
合体化合物（以下、この重合体化合物を「重合体型助
剤」という）が用いられる。該加工用助剤組成物は一種
又は二種以上を組み合わせて用いることが出来る。

【００１２】

【化３】

【００１３】上記重合体型助剤は、その分子中におい
て、上記一般式（ａ）で表される骨格単位を主とするこ
とが必須である。本明細書において、「主とする」と
は、上記重合体型助剤の分子中に、上記一般式（ａ）で
表される骨格単位が、他の分子式で表される単位よりも
モル比で多く存在することを意味する。他の分子式で表
される骨格単位としては、上記重合体型助剤を合成する
過程において、不可避的に不純成分として残ってしまっ
た部位等が挙げられる。上記重合体型助剤は、上記一般
式（ａ）で表される骨格単位の繰り返し構造のみで表さ
れる分子構造であることが、加工速度の向上効果が大き
いので好ましい。この場合、該重合体型助剤の分子末端
は水素で封鎖されていることが好ましい。

【００１４】上記重合体型助剤の重量平均分子量は５０
０〜１００万である。該分子量がこの範囲外であると加
工速度の向上が十分に発揮されない。該分子量が上記範
囲内であると加工速度が向上する機構は明確ではない
が、該分子量が５００未満であると被加工材料の加工屑
を液中（加工用助剤組成物中）へ分散させる性能が不十
分で加工速度が向上せず、特に固定砥石（固定砥粒）を
用いて加工する場合に目詰まりが起きやすい。該分子量
が１００万を超えると液中（加工用助剤組成物中）で上
記重合体型助剤の凝縮が起こるため、やはり加工屑を液
中（加工用助剤組成物中）へ分散させる性能が不十分と
なり加工速度が向上しない。上記分子量は、加工速度向
上の効果の点から１０００〜１０万であることが好まし
く、２０００〜５万であることが更に好ましい。

【００１５】上記一般式（ａ）中、Ｍは同一の又は異な
るＨ、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は有機性カチ
オン性分子を表す。上記アルカリ金属としては、ナトリ
ウム及びカリウムが好ましい。また、上記アルカリ土類
金属としては、マグネシウム及びカルシウムが好まし
い。また、上記有機性カチオン性分子としては、アミン
類、例えばエチレンジアミン及びジエチレンテトラミン
等が好ましい。

【００１６】また、上記一般式（ａ）中、ｍは２以上の
整数を表し、上記重合体型助剤の重量平均分子量が５０
０〜１００万の範囲となる様に選択すれば良い。更にｎ
は０より大きく２以下の数であり、１であることが好ま
しい。上記重合体型助剤全体としては、ｎは、その平均
値が０．５以上１．５以下であることが好ましい。更
に、上記一般式（ａ）中、ＳＯ₃Ｍ基はナフチレン基の
うちの何れの位置に結合していてもよいが、好ましくは
６位又は７位に結合していることが好ましく、特に６位
に結合していることが好ましい。

【００１７】上記重合体型助剤は、公知の方法、例えば
ナフタレンモノマーに濃硫酸等のスルホン化剤を用いて
スルホン基を導入し、次いで縮合用の水とホルマリン水
とを加えて縮合させ、更にＣａ（ＯＨ）₂やＮａ₂ＳＯ
₄等の無機塩で中和することにより合成できる。また、
上記重合体型助剤としては、デモールＮ（重量平均分子
量：４，０００〜６，０００）やマイティ１５０（重量
平均分子量：１０，０００〜３０，０００）（何れも花
王株式会社製）等の市販品を用いることもできる。

【００１８】上記重合体型助剤は、本発明の加工用助剤
組成物中に好ましくは０．０１〜２０重量％含有され、
更に好ましくは０．１〜１０重量％含有される。該重合
体型助剤の含有量が上記範囲内であれば、本発明の加工
用助剤組成物の粘度が適度に保たれ、しかも加工速度の
向上効果が十分に発現する。

【００１９】本発明の加工用助剤組成物においては上記
重合体型助剤を用いることで加工速度が極めて向上する
が、該重合体型助剤と単量体型の酸化合物の金属塩（以
下、この単量体型の酸化合物の金属塩を「単量体型助
剤」という）とを併用することで、両者の協同効果によ
り加工速度が一層向上する。

【００２０】上記単量体型の酸化合物の金属塩（単量体
型助剤）とは、重合性を有さない（即ち、単量体）酸化
合物の金属塩を意味する。該酸化合物としては何等かの
酸化作用を有するものであれば特段制限されるものでは
ない。該酸化合物の具体例としては、硝酸、硫酸、亜硫
酸、過硫酸、塩酸、過塩素酸、燐酸、亜燐酸、次亜燐
酸、ピロリン酸、炭酸、乳酸、及びシュウ酸、並びにこ
れらを官能基として有する有機酸等が挙げられる。ま
た、該酸化合物の金属塩の金属としては、アルミニウ
ム、マグネシウム、ニッケル及び鉄などが挙げられ、好
ましくはアルミニウム及びマグネシウムが用いられる。
上記単量体型助剤は、一種または二種以上を組み合わせ
て使用することが出来る。特に、上記単量体型助剤とし
て、硝酸の金属塩、硫酸の金属塩、シュウ酸の金属塩及
び乳酸の金属塩からなる群から選ばれる一種以上を用い
ることが好ましく、とりわけ硝酸アルミニウム、シュウ
酸アルミニウム、又は乳酸アルミニウム等を用いると、
研磨速度の向上効果が一層高くなるので好ましい。

【００２１】上記単量体型助剤は本発明の加工用助剤組
成物中に、好ましくは０．００１〜３０重量％含有さ
れ、更に好ましくは０．０５〜２０重量％含有される。
該単量体型助剤の含有量が上記範囲内であれば加工速度
の向上が十分であり、３０重量％を超えて用いても加工
速度は飽和する。

【００２２】本発明の加工用助剤組成物において用いら
れる媒体としての水は、その組成物中の含有量が好まし
くは４０〜９９．９重量％であり、更に好ましくは８５
〜９９．５重量％である。水の含有量が上記範囲内であ
れば、生産効率良く加工することができる。

【００２３】本発明の加工用助剤組成物は、そのｐＨに
特段の制限はないが、１〜７、特に３〜５であることが
好ましい。ｐＨが上記範囲内であると被加工材料の表面
が酸化され易くなって表面が柔らかくなるので加工速度
が速くなる。本発明の加工用助剤組成物のｐＨを上記範
囲内にするためには、例えば、上記重合体型助剤及び必
要に応じて上記単量体型助剤を所定量添加すればよい。

【００２４】本発明の加工用助剤組成物には、各種界面
活性剤、アルカリ性物質、各種増粘剤、各種分散剤、各
種防錆剤、キレート剤、有機溶媒等を任意成分として添
加してもよい。これらの任意成分は、本発明の加工用助
剤組成物中に好ましくはそれぞれ０．００１〜１０重量
％添加される。

【００２５】本発明の加工用助剤組成物は、例えば、所
定量の上記加工用助剤（重合体型助剤）、及び必要に応
じて所定量の上記単量体型助剤その他の任意成分を、所
定量の水中に攪拌しながら添加することにより調製出来
る。

【００２６】本発明の加工用助剤組成物は、各種加工工
具と併用されて、被加工材料の各種加工、例えば、研
磨、研削、切断（裁断）等に用いられる。特に、本発明
の加工用助剤組成物は、被加工材料の表面加工（研磨、
研削等）に好適に用いられ、とりわけ固定砥石と併用さ
れて、被加工材料の表面研磨に好適に用いられる。尚、
本明細書において「研磨」とは遊離砥粒を用いた平滑化
加工をいい、「研削」とは、固定砥石を用いた平滑化加
工をいう。

【００２７】本発明の加工用助剤組成物を用いた加工の
対象となる被加工材料としては、例えばアルミニウム、
ガラス、ガラス状炭素、シリコン、その他セラミック材
料等が挙げられる。これらのうち、ガラスやガラス状炭
素等の脆性材料等に対して本発明の加工用助剤組成物を
用いて加工を行うと、従来の加工用助剤を用いた場合に
比べてクラックの発生を抑えながらしかも速く加工がで
きるので好ましい。これらの被加工材料の形状に特に制
限は無く、例えばディスク状、プレート状、スラブ状、
プリズム状等の平面部を有する形状や、レンズ等の曲面
部を有する形状のものが本発明の加工用助剤組成物を用
いた加工の対象となる。

【００２８】次に、本発明の加工用助剤組成物を用いた
好ましい加工方法の一実施形態について、カーボン材料
の一つであるガラス状炭素基板の表面加工（表面研磨）
を例にとり図１及び図２を参照して説明する。ここで、
図１は、ガラス状炭素基板の粗研磨（ラッピング）工程
で使用される両面加工機を下定盤を省略して示す概略正
面図であり、図２は、図１におけるＸ−Ｘ線矢視図であ
る。

【００２９】図１に示す両面加工機２には、エアシリン
ダ１０の出力ロッド先端にブラケット１１を介して上定
盤９が回転可能に取り付けられている。該上定盤９は該
エアシリンダ１０により昇降可能になされていると共
に、下降時にはベース３側で図２に示す矢印Ｄ方向に回
転するロータ１２の溝に係合して同方向に回転するよう
になされている。また、上記上定盤９の下面には、粒子
状の加工材料をバインダー剤により分散・保持させてな
る固定砥石（図示せず）が配設されている。また、図１
に示す上記両面加工機２には、上記ベース３上に図２に
示す矢印Ａ方向に回転する下定盤（図示せず）が設けら
れていて、その上面には、上記上定盤９に配設されてい
る固定砥石と同種の固定砥石が配設されている。

【００３０】上記下定盤について図２を参照して説明す
ると、該下定盤４の上面には上述の通り固定砥石５が装
着されており、その上には、中央の矢印Ｂ方向に回転す
る太陽歯車６と外周側の矢印Ｃ方向に回転する内歯歯車
７とが噛み合って、公転しつつ自転する遊星歯車状のキ
ャリア８が複数設けられていて、各キャリア８の複数の
穴内にそれぞれ被加工物であるガラス状炭素基板１がセ
ットされている。

【００３１】上記上定盤９と上記下定盤４との間には、
スラリー供給パイプ（図示せず）により本発明の加工用
助剤組成物が所定の量で供給されるようになっている。
そして、上記エアシリンダ１０によって上記上定盤９を
下降させることにより、上記キャリア８と一体に動く上
記ガラス状炭素基板１は、上記下定盤４と上記上定盤９
とに挟まれて粗研磨が行われる。

【００３２】上記上定盤９及び下定盤４に配設されてい
る固定砥石は、ダイヤモンド、ＣＢＮ（Cubic Bron Nit
ride) 、アルミナ、ＳｉＣ、ＺｒＯ₂、ＭｇＯ又はコロ
イダルシリカ等の粒子をバインダー剤に分散・保持させ
てなるものである。これらの粒子うち、ダイヤモンド、
アルミナ又はＳｉＣを用いると加工速度が一層向上する
ので好ましい。本実施形態においてはダイヤモンド粒子
が加工材料として用いられている。これらの粒子の平均
粒径は、加工の種類（研磨、研削、切断）、加工の程
度、及び被加工材料の材質等にもよるが、一般に一次粒
子の平均粒径が４．０ｍｍ〜１．０μｍであることが好
ましく、１．０ｍｍ〜５．０μｍであることが更に好ま
しい。また、上記バインダー剤としては、例えば、Ｆｅ
（鋳鉄など）、Ｃｕ若しくはＮｉ等の金属単体又はこれ
らの一種以上を含む合金からなるメタルボンド剤を用い
ることができる。

【００３３】上記粗研磨に用いられるガラス状炭素基板
は、炭素質樹脂状原料（フェノール樹脂等）を一対のガ
ラス板間で硬化させた後、所定形状に打ち抜き、焼成し
て得られたものであり、その中心線平均粗さＲａは粗研
磨前において約１．０〜５．０μｍである。そして、該
ガラス状炭素基板を後述する条件において粗研磨するこ
とにより、その中心線平均粗さＲａは約０．０５〜０．
１５μｍとなる。

【００３４】上記両面加工機を用いてガラス状炭素基板
を粗研磨（ラッピング）加工する場合の条件は、一般的
には下記の通りである。即ち、加工圧力は、好ましくは
１０〜２０００ｇ／ｃｍ²であり、更に好ましくは３０
〜１５００ｇ／ｃｍ²である。また、加工時間は、好ま
しくは２〜１２０分であり、更に好ましくは２〜３０分
である。また、両面加工機の上下定盤にそれぞれ配設さ
れる固定砥石中のダイヤモンド粒子の粒度（番手）は、
好ましくは＃１０〜＃１００００であり、更に好ましく
は＃１００〜＃３０００である。また、両面加工機の下
定盤回転数は加工機サイズに依存するが、例えばＳＰＥ
ＥＤＦＡＭ社製９Ｂ型両面加工機であれば、好ましく
は１０〜１００ｒｐｍであり、更に好ましくは１０〜６
０ｒｐｍである。また、加工用助剤組成物の流量は、加
工機サイズに依存するが、例えばＳＰＥＥＤＦＡＭ社
製９Ｂ型両面加工機であれば、好ましくは５〜３００ｃ
ｃ／ｍｉｎであり、更に好ましくは１０〜１５０ｃｃ／
ｍｉｎである。

【００３５】以上、本発明の加工用助剤組成物を用いた
加工方法の好ましい実施形態について説明したが、かか
る加工方法は上述の実施形態に制限されない。例えば、
被加工材料はガラス状炭素基板に限られず他の被加工材
料を加工の対象とすることができる。また、上記粗研磨
は、固定砥石の番手を変えて複数回行ってもよい。ま
た、加工方法は粗研磨（ラッピング）に限られず、例え
ば研削、切断、面取り（チャンファ）、鏡面研磨（ポリ
ッシング）加工等を行うこともできる。

【００３６】本発明においては、上記実施形態の粗研磨
によって得られたガラス状炭素基板を更に鏡面加工工程
に付した後、該基板上に常法により少なくとも磁性層及
び保護層をこの順で形成して磁気ディスクを得ることが
出来る。

【００３７】上記基板には直接磁性層を形成してもよい
が、好ましくは、該基板と該磁性層の間に下地層を設け
る。該下地層は、非磁性の高結晶性金属から形成されて
いることが好ましい。該高結晶性金属の具体例として
は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ，Ｓｉ、Ａｌ及びこれらの合金が好
ましく挙げられる。

【００３８】また、上記基板と磁性層との間には必要に
応じて凹凸層を形成することが出来る。しかしながら、
磁気ヘッドの浮上量低減のためには該凹凸層の形成は必
要最小限であることが好ましく、例えば、ＣＳＳ（コン
タクト・スタート・アンド・ストップ）方式を採用する
磁気ディスク装置におていは、ＣＳＳ領域にのみ該凹凸
層を設けることが好ましい。もちろん、磁気ヘッドが磁
気ディスクに接触しないタイプの磁気ディスク装置にお
いては凹凸層を設けないことが好ましい。凹凸層の形成
方法としては、基板の所定の位置にだけテープテスクチ
ャする方法、微粒子噴霧によるテクスチャ方法、レーザ
ー光照射によるテクスチャ方法、若しくは、Ａｌ、Ｓｉ
若しくはＡｌ−Ｍ（Ｍはカーバイト形性能を有する金
属）で表される合金のスパッタによるテクスチャ方法な
どが挙げられる。

【００３９】上記磁性層を形成する材料としては、Ｃｏ
を主成分とする合金が好ましく、更にはＣｏＣｒ系合
金、特にＣｏＣｒＰｔ系合金が好ましい。具体的にはＣ
ｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａなどが好ましく挙げら
れる。

【００４０】上記保護層としては、カーボン、特にアモ
ルファスカーボンやダイヤモンドライクカーボンが好ま
しい。

【００４１】また、必要に応じて、上記保護層の上に潤
滑剤層を設けることが出来る。該潤滑剤層を形成する潤
滑剤としてはパーフルオロアルキルエーテル系潤滑剤が
好ましい。

【００４２】

【実施例】以下、実施例及び比較例によって本発明を更
に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって
何等制限されるものではない。

【００４３】〔実施例１〜４及び比較例１〜３〕表１に
示す種類・濃度の重合体型助剤及び単量体型助剤、並び
に防錆材としてのトリエタノールアミン（０．１重量
％）及び残部水を混合・撹拌し加工用助剤組成物を調製
した。中心線平均粗さＲａが１．０μｍである直径２．
５インチのガラス状炭素基板を、該加工用助剤組成物を
用いて、図１及び２に示す両面加工機により粗研磨加工
した。該両面加工機の上下定盤に配設された固定砥石中
の加工材料は表１に示す通りであり、その粒度（番手）
は実施例及び比較例を通じてすべて＃４５０であった。
また、粗研磨加工の際、該両面加工機は下記の条件にて
使用した。

【００４４】＜両面加工機の設定条件＞使用両面加工機：ＳＰＥＥＤＦＡＭ社製９Ｂ型両面
加工機加工圧力：２５０ｇ／ｃｍ² 加工時間：３０分下定盤回転数：４０ｒｐｍ加工用助剤組成物流量：１５０ｃｃ／ｍｉｎ

【００４５】実施例１〜４及び比較例１〜３におけるガ
ラス状炭素基板について、所定研磨取り代（２０μｍ）
まで研磨するのに要する時間を測定し、加工速度（研磨
速度）を求めた。その結果を表１に示す。尚、実施例１
〜４及び比較例１〜３で得られたガラス状炭素基板にお
いては、粗研磨後の表面粗さに実質的な有意差はなかっ
た。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１の結果より、本発明（実施例１〜４）
の加工用助剤組成物を使用して固定砥石によりガラス状
炭素基板を粗研磨加工すると、比較例１〜３に比して加
工速度（研磨速度）が著しく向上することが分かる。

【００４８】

【発明の効果】本発明の加工用助剤組成物及び表面加工
方法によれば、被加工材料の加工速度を向上させること
ができる。また、本発明の加工用助剤組成物及び表面加
工方法によれば、特に、固定砥石を用いた加工における
加工速度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガラス状炭素基板の粗研磨（ラッピング）工程
で使用される両面加工機を下定盤を省略して示す概略正
面図である。

【図２】図１におけるＸ−Ｘ線矢視図である。

【符号の説明】

１ガラス状炭素基板２両面加工機４下定盤５固定砥石９上定盤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水と加工用助剤とを含有する加工用助剤
組成物において、該加工用助剤として下記一般式（ａ）
で表される骨格単位を主とする重量平均分子量５００〜
１００万の重合体化合物を一種以上を用いることを特徴
とする加工用助剤組成物。【化１】
【請求項２】上記加工用助剤が、上記一般式（ａ）式
で表される骨格単位のくり返し構造のみで表される重合
体化合物である、請求項１記載の加工用助剤組成物。
【請求項３】上記加工用助剤を組成物中に０．０１〜
２０重量％含有する、請求項１又は２記載の加工用助剤
組成物。
【請求項４】更に単量体型の酸化合物の金属塩を一種
以上含有する、請求項１〜３の何れかに記載の加工用助
剤組成物。
【請求項５】上記単量体型の酸化合物の金属塩を組成
物中に０．００１〜３０重量％含有する、請求項４記載
の加工用助剤組成物。
【請求項６】上記単量体型の酸化合物の金属塩が、硝
酸、硫酸、シュウ酸及び乳酸の金属塩からなる群から選
ばれる一種以上である、請求項４又は５記載の加工用助
剤組成物。
【請求項７】ｐＨが２〜７である、請求項１〜６の何
れかに記載の加工用助剤組成物。
【請求項８】請求項１〜７の何れかに記載の加工用助
剤組成物と固定砥石とを用いることを特徴とする表面加
工方法。
【請求項９】上記固定砥石の加工材料がダイヤモンド
である、請求項９記載の表面加工方法。
【請求項１０】被加工材料がカーボン材料である、請
求項９又は１０記載の表面加工方法。