JPWO2012077693A1

JPWO2012077693A1 - ガラス基板研磨用組成物及び研磨スラリー

Info

Publication number: JPWO2012077693A1
Application number: JP2012547881A
Authority: JP
Inventors: 研太郎浜島; 秀和稲垣
Original assignee: Moresco Corp
Current assignee: Moresco Corp
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2014-05-19
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: CN103249525A; CN103249525B; MY160307A; SG191038A1; JP5531236B2; WO2012077693A1

Abstract

本発明は、ガラス基板の加工において、仕上げ面粗さ及び表面凹凸欠陥を改善することのできる研磨スラリー並びに当該研磨スラリーを調製するための研磨用組成物を提供するものである。本発明によるガラス基板研磨用組成物、並びに該研磨用組成物及び研磨砥粒を含む研磨スラリーは、（Ａ）、（Ｂ）、並びに必要により更に、（Ｃ）及び／又は（Ｄ）の成分を含む。（Ａ）メルカプト基、アルキルチオ基及びアルキル基から選ばれる少なくとも１つの基を有するテトラゾール誘導体（Ｂ）水（Ｃ）高分子多糖類（Ｄ）アミン

Description

本発明は、ハードディスク用ガラス基板、光ディスク用ガラス基板、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）用ガラス基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用ガラス基板及びフォトマスク用ガラス基板などの各種ガラス基板研磨用組成物（以下、研磨用組成物）及びそれを用いた研磨スラリーに関する。更に詳しくは、仕上げ面粗さ及び表面凹凸欠陥の改善に優れた研磨用組成物並びに研磨スラリーに関する。

近年ハードディスクは、高記録密度化が求められている。ハードディスクドライブの記録密度を向上させるためには、磁気信号の検出感度を向上させるために、磁気ヘッドと磁気ディスクのフライングハイトをより狭くする必要がある。このためにガラス基板には仕上げ面粗さ及び表面凹凸欠陥の改善が重要課題となっている。
この高記録密度化の流れは年々加速しており、ガラス基板研磨スラリーへの要求が高くなっている。その要求項目は仕上げ面粗さが低いことに始まり、微小ピット、微小突起及び微小スクラッチ等の表面欠陥が無いことやガラス基板の生産能力を向上させるために研磨速度が高いことが求められている。
上記研磨用組成物として、高品質のガラス基板を得るための研磨用組成物が種々提案されている。
例えば特許文献１では、第１級アミノ基を有する脂肪族アミン又はアンモニアを含む研磨スラリーが提案されている。また、特許文献２では、炭酸塩又は硫酸塩を含む研磨スラリーが提案されている。しかしながら、従来技術を用いた研磨用組成物では高記録密度化に適合する仕上げ面粗さが得られていない点において課題が残されている。

ＷＯ２００４／１００２４２特開２００６−３１５１６０

本発明の課題は、ガラス基板の加工において、仕上げ面粗さ及び表面凹凸欠陥を改善することのできる研磨スラリー並びに当該研磨スラリーを調製するための研磨用組成物を提供することにある。
本発明者は、特定の研磨用組成物及び研磨砥粒を含む研磨スラリーが上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、下記の発明に係る。
１．（Ａ）及び（Ｂ）の成分を含むガラス基板研磨用組成物。
（Ａ）メルカプト基、アルキルチオ基及びアルキル基から選ばれる少なくとも１つの基を有するテトラゾール誘導体
（Ｂ）水
２．（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の成分を含むガラス基板研磨用組成物。
（Ａ）メルカプト基、アルキルチオ基及びアルキル基から選ばれる少なくとも１つの基を有するテトラゾール誘導体
（Ｂ）水
（Ｃ）高分子多糖類
３．（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）の成分を含むガラス基板研磨用組成物。
（Ａ）メルカプト基、アルキルチオ基及びアルキル基から選ばれる少なくとも１つの基を有するテトラゾール誘導体
（Ｂ）水
（Ｃ）高分子多糖類
（Ｄ）アミン
４．（Ａ）を０．０１〜２０重量％、（Ｃ）を０．０１〜２０重量％、（Ｄ）を０．０１〜２０重量％、（Ｂ）を残部、からなる上記１〜３のいずれかに記載の組成物。
５．ガラス基板が、ハードディスクガラス基板である上記１〜４のいずれかに記載の組成物。
６．上記のいずれかに記載の研磨用組成物及び研磨砥粒を含む研磨スラリー。

本発明により、各種ガラス基板の加工において、仕上げ面粗さ及び表面凹凸欠陥を改善させることが可能である。更に、研磨速度を向上させることができる。

本発明のガラス基板研磨用組成物の各成分について以下に詳しく説明する。
（Ａ）メルカプト基、アルキルチオ基及びアルキル基から選ばれる少なくとも１つの基を有するテトラゾール誘導体において、アルキルチオ基としては例えば、炭素数１〜４の低級アルキルチオ基が挙げられ、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る。具体的には、５−メルカプト−１−メチルテトラゾール、１−［２−（ジメチルアミノ）エチル］−５−メルカプト−１Ｈ−テトラゾール、５−（メチルチオ）−１Ｈ−テトラゾール、５−（エチルチオ）−１Ｈ−テトラゾール、５−メチルテトラゾール、５−エチルテトラゾール等が挙げられる。
（Ｂ）水としては、イオン交換水もしくは純水等の精製水が好ましい。
（Ｃ）高分子多糖類としては、例えば、プルラン、アミロース、アミロペクチン、グリコーゲン、デキストリン、ヒアルロン酸等が挙げられる。
（Ｄ）アミンは、特に限定されないが、例えば、イソプロピルアミン、シクロヘキシルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等の炭素数１〜１０の鎖状又は環状のアルキルアミン、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、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、Ｎ−メチルモノエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、ジグリコールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、ｎ−ブタノールアミン、イソブタノールアミン、ｔｅｒｔ−ブタノールアミン等の炭素数１〜１０のアルカノールアミン、モルホリン、Ｎ−（２−アミノエチル）ピペラジン等の炭素数４〜１０、好ましくは炭素数４〜６の環状アミン等が挙げられる。これらアミンのうち、一般式
（Ｒ^２）ｍＮ（−Ｒ^１−ＯＨ）ｎ
（Ｒ^１は炭素数２〜５の直鎖又は分岐のアルキレン基であり、Ｒ^２は水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基を示す。ｍは０、１又は２、ｎは１〜３の整数であり、ｍ＋ｎ＝３である。）で表わされるアミン、モルホリン、Ｎ−（２−アミノエチル）ピペラジンが好ましい。
更に、これら組成物に加え、多価アルコール類を適宜用いても良い。多価アルコール類としては多価アルコール及び多価アルコールのアルキルエーテルを例示でき、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ブチルカルビトール、ヘキシレングリコール、ブタンジオール、ブチルジグリコール、グリセリン、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ソルビトール、スクロース等が挙げられる。
研磨用組成物における成分（Ａ）〜（Ｄ）の含有量は特に限定されないが、成分（Ａ）の含有量としては０．０１〜２０重量％が好ましく、０．０５〜１０重量％がより好ましく、０．１〜５重量％が更に好ましく、１〜５重量％が最も好ましい。成分（Ａ）の含有量が上記範囲であれば、仕上げ面粗さ及び表面凹凸欠陥の改善効果が得られる。更には、研磨速度も向上できる。
高分子多糖類（Ｃ）の含有量としては０．０１〜２０重量％が好ましく、０．０５〜１０重量％がより好ましく、０．１〜５重量％が更に好ましく、１〜５重量％が最も好ましい。成分（Ｃ）の含有量を上記範囲であれば、特に表面凹凸欠陥の改善効果が得られる。
アミン（Ｄ）の含有量としては０．０１〜２０重量％が好ましく、０．０５〜１０重量％がより好ましく、０．１〜５重量％が更に好ましく、１〜５重量％が最も好ましい。成分（Ｄ）の含有量を上記範囲であれば、ｐＨをアルカリ性へ調整でき、仕上げ面粗さ及び表面凹凸欠陥の改善効果が得られる。好ましいｐＨ範囲は、８〜１３である。
水（Ｂ）の含有量は、残部である。
本発明の研磨用組成物に研磨砥粒を分散させることにより、本発明の研磨スラリーを得ることができる。研磨砥粒としては、例えば、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、ダイヤモンド、アルミナ、セリア、ジルコニア、チタニアなどの種々公知の研磨砥粒に適用できる。なかでも研磨砥粒としてはコロイダルシリカ及びジルコニアが好ましい。コロイダルシリカの大きさとしては、一般に平均粒子径０．００１〜１μｍ、好ましくは０．００１〜０．５μｍ、より好ましくは０．００１〜０．２μｍ程度が良い。研磨スラリー中のコロイダルシリカの含有量は特に限定されないが、通常４０重量％以下、好ましくは０．１〜２０重量％が良い。ジルコニアの大きさとしては、一般に平均粒子径０．１〜１５μｍ、好ましくは０．１〜１０μｍ、より好ましくは０．１〜５μｍ程度が良い。研磨スラリー中のジルコニアの含有量は特に限定されないが、通常２０重量％以下、好ましくは０．１〜１０重量％が良い。
本発明のガラス基板研磨用組成物及び研磨スラリーによって研磨されるガラス基板は特に限定されないが、例えば珪酸を主成分とし、他にガラス中にアルミナ、酸化ナトリウム、酸化カリウム等の金属化合物を含有してもよい。
本発明の研磨スラリーは、ガラス基板加工用の研磨スラリーであって、ハードディスクＮｉＰ合金基板加工用の研磨スラリーや、通常の鉄やアルミ材料の水溶性切削加工、水溶性研削加工、水溶性研磨加工液とは、区別されるものである。上記通常の加工においては、循環使用が一般的であり、防腐、消泡、防錆などの二次性能等において要求性能が大きく異なる。

以下に示す実施例及び比較例においては、以下に示す研磨評価を行った。ただし、本発明は実施例に限定されるものではない。
実施例１〜８及び比較例１〜６
下記表１〜３に示す成分（数値は重量％）を配合してガラス基板研磨用組成物を調製した。水は純水を用いた。比較例１のＮ−（２−アミノエチル）ピペラジン（ＡＥＰ）は、ＷＯ２００４／１００２４２（特許文献１）で用いられる第１級アミノ基を有する脂肪族アミンである。比較例２の炭酸カリウムは、特開２００６−３１５１６０（特許文献２）で用いられる炭酸塩である。比較例４〜６の１Ｈ−テトラゾール、イミダゾール、ベンゾトリアゾールは、一般的に金属材料の研磨スラリーに使用されている複素環化合物である。
ガラス基板用研磨スラリーは、研磨用組成物２５０ｇを純水２８７５ｇで希釈後、コロイダルシリカスラリー（アデライトＡＴ−４０：シリカ濃度４０％、一次粒子径１０−２０ｎｍ）を１８７５ｇ添加することによりコロイダルシリカ含有量が１５重量％の研磨スラリーを調製した。この研磨スラリーを使用し、ハードディスクガラス基板の研磨評価を行った。結果を表１〜３に示す。表１〜３の研磨後の表面粗さ（仕上げ面粗さ）、最大高低差及び研磨速度の結果は、比較例１のＮ−（２−アミノエチル）ピペラジン（ＡＥＰ）の各性能を１．００とした相対比較である。
実施例１〜８及び比較例１〜６の特性は以下の方法により測定した。
研磨特性評価
スウェードパッド（ニッタ・ハース株式会社製ＳｕｐｒｅｍｅＲＮ−Ｒ）をＣＭＰ研磨装置（ナノファクター製ＮＦ−３００）に設置し、プラテン回転数３０回転／分、ヘッド回転数３０回転／分、研磨圧力９０ｇ／ｃｍ^２の条件で研磨スラリーを１５０ｍｌ／分の速度で供給しつつ、直径２．５インチのハードディスクガラス基板を研磨時間５分で研磨評価を行った。研磨後の表面粗さ（仕上げ面粗さ）、最大高低差及び研磨速度を評価することによって研磨評価を行った。なお、研磨後の表面粗さ、最大高低差及び研磨速度の測定方法は以下の方法で測定した。
表面粗さ
研磨後の表面粗さ（Ｒａ）は走査プローブ顕微鏡（エスアイアイ・ナノテクノロジー製ＳＰＡ−４００）を用いて、ＡＦＭモードで測定した。
最大高低差
最大高低差とは、ガラス表面の最大山（Ｒｐ）と最大谷（Ｒｖ）の距離のことであり、表面凹凸欠陥の評価方法である。研磨後の最大高低差は走査プローブ顕微鏡（ＳＰＡ−４００）を用いて、ＡＦＭモードで測定した。
研磨速度
研磨前後のガラス基板の重量変化を電子天秤（ザルトリウス社製ＬＥ２２５Ｄ）により測定して研磨量を求め研磨速度を求めた。

表１より実施例１〜３の研磨用組成物は、表面粗さ（仕上げ面粗さ）及び最大高低差において比較例１〜３より改善することが確認できる。
表２より実施例２及び４〜６の研磨用組成物は、表面粗さ（仕上げ面粗さ）及び最大高低差において比較例４〜６の１Ｈ−テトラゾール、イミダゾール、ベンゾトリアゾールより改善されていることが確認できる。
表３より高分子多糖類の添加により、最大高低差が大幅に改善することが確認できる。更に、高分子多糖類及びアミンの添加により、表面粗さ（仕上げ面粗さ）及び最大高低差の両立が可能であることが確認できる。
実施例９〜１０及び比較例７
下記表４に示す成分（数値は重量％）を配合してガラス基板研磨用組成物を調製した。水は純水を用いた。比較例７は、水のみである。
ガラス基板用研磨スラリーは、研磨用組成物１０ｇを純水１７０ｇで希釈後、ジルコニア（キシダ化学製：粒子径約４μｍ）を２０ｇ添加することによりジルコニア含有量が１０重量％の研磨スラリーを調製した。この研磨スラリーを使用し、ハードディスクガラス基板の研磨評価を行った。結果を表４に示す。表４の研磨後の表面粗さ（仕上げ面粗さ）、最大高低差及び研磨速度の結果は、比較例１の各性能を１．００とした相対比較で示した。
実施例９〜１０及び比較例７の特性は以下の方法により測定した。
研磨特性評価
ウレタンパッド（ニッタ・ハース株式会社製ＩＣ１０００）をＣＭＰ研磨装置（ナノファクター製ＮＦ−３００）に設置し、プラテン回転数５０回転／分、ヘッド回転数５０回転／分、研磨圧力３６０ｇ／ｃｍ^２の条件で研磨スラリーを５０ｍｌ／分の速度で供給しつつ、直径２．５インチのハードディスクガラス基板を研磨時間２分で研磨評価を行った。研磨後の表面粗さ（仕上げ面粗さ）、最大高低差及び研磨速度を評価することによって研磨評価を行った。なお、研磨後の表面粗さ、最大高低差及び研磨速度の測定方法は以下の方法で測定した。
表面粗さ
研磨後の表面粗さ（Ｒａ）は走査プローブ顕微鏡（島津製作所製ＳＰＭ−９７００）を用いて、ＤＦＭモードで測定した。
最大高低差
最大高低差とは、ガラス表面の最大山（Ｒｐ）と最大谷（Ｒｖ）の距離のことであり、表面凹凸欠陥の評価方法である。研磨後の最大高低差は走査プローブ顕微鏡（島津製作所製ＳＰＭ−９７００）を用いて、ＤＦＭモードで測定した。
研磨速度
研磨前後のガラス基板の重量変化を電子天秤（ザルトリウス社製ＬＥ２２５Ｄ）により測定して研磨量を求め研磨速度を求めた。

表４より実施例９〜１０の研磨用組成物は、表面粗さ（仕上げ面粗さ）、最大高低差及び研磨速度において比較例７より改善することが確認できる。

本発明によれば、ハードディスク用ガラス基板、光ディスク用ガラス基板、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）用ガラス基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用ガラス基板及びフォトマスク用ガラス基板などの各種ガラス基板の研削及び切断等に適用できる。

Claims

（Ａ）及び（Ｂ）の成分を含むガラス基板研磨用組成物。
（Ａ）メルカプト基、アルキルチオ基及びアルキル基から選ばれる少なくとも１つの基を有するテトラゾール誘導体
（Ｂ）水
（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の成分を含むガラス基板研磨用組成物。
（Ａ）メルカプト基、アルキルチオ基及びアルキル基から選ばれる少なくとも１つの基を有するテトラゾール誘導体
（Ｂ）水
（Ｃ）高分子多糖類
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）の成分を含むガラス基板研磨用組成物。
（Ａ）メルカプト基、アルキルチオ基及びアルキル基から選ばれる少なくとも１つの基を有するテトラゾール誘導体
（Ｂ）水
（Ｃ）高分子多糖類
（Ｄ）アミン
テトラゾール誘導体が、メルカプト基、炭素数１〜４のアルキルチオ基及び炭素数１〜４のアルキル基から選ばれる少なくとも１つの基を有するテトラゾール誘導体である請求項１〜３のいずれかに記載の組成物。
アミンが一般式（Ｒ^２）ｍＮ（−Ｒ^１−ＯＨ）ｎ（Ｒ^１は炭素数２〜５の直鎖又は分岐のアルキレン基であり、Ｒ^２は水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基を示す。ｍは０、１又は２、ｎは１〜３の整数であり、ｍ＋ｎ＝３である。）で表わされるアミン、モルホリン、Ｎ−（２−アミノエチル）ピペラジンである請求項３に記載の組成物。
（Ａ）を０．０１〜２０重量％、（Ｃ）を０．０１〜２０重量％、（Ｄ）を０．０１〜２０重量％、（Ｂ）を残部、からなる請求項１〜５のいずれかに記載の組成物。
（Ａ）を０．１〜５重量％、（Ｂ）を残部、からなる請求項１に記載の組成物。
（Ａ）を０．１〜５重量％、（Ｃ）を０．１〜５重量％、（Ｂ）を残部、からなる請求項２に記載の組成物。
（Ａ）を０．１〜５重量％、（Ｃ）を０．１〜５重量％、（Ｄ）を０．０５〜１０重量％、（Ｂ）を残部、からなる請求項３に記載の組成物。
ガラス基板が、ハードディスクガラス基板である請求項１〜９のいずれかに記載の組成物。
請求項１〜１０のいずれかに記載の研磨用組成物及び研磨砥粒を含む研磨スラリー。