(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属硼化物、珪素化合物及びダイヤモンドより成る群から選択される１０μｍより小さい平均寸法を有する研磨用粒子３〜８０重量％、表面を化学的に攻撃するための促進剤１〜５０重量％、大麦、トウモロコシ、ジャガイモ、米、サゴ、タピオカ、小麦及びユッカより成る群から選択される澱粉０．１〜４０重量％並びに残部を構成する水及び付随的不純物を含む、ハードディスク表面研磨用混合物。
【請求項２】
さらにセルロース増粘剤を０〜１５重量％（０を除く）含む、請求項１に記載の混合物。
【請求項３】
研磨用粒子がアルミナ４〜５０重量％から成り、この研磨用粒子が５μｍより小さい平均寸法を有し、澱粉が米澱粉０．２５〜２０重量％から成り、促進剤が酢酸、クエン酸、塩酸、弗化水素酸、硝酸、硫酸、金属硝酸塩及び金属硫酸塩より成る群から選択される、請求項１又は２に記載の混合物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面研磨用混合物に関する。より特定的には、本発明は、１０μｍより小さい平均寸法を有する研磨用粒子及び澱粉を含む表面研磨用混合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発明の背景
メモリーハードディスク媒体の典型的な製造方法は、ディスク基板をニッケルの層でめっきし、このニッケル表面を研磨して磁気記憶媒体の層の用途に適した滑らかで平坦な表面を得ることを伴う。ハードディスクドライブの記憶容量を増大させたいというコンピューター産業の要求から、ディスク媒体上の面密度（単位表面積当たりのデータ記憶容量）を実質的に増大させることが必要とされてきている。このより高い面密度に対する要求から、高められためっき均一性、研磨後の低減された表面粗さ、改善された平坦さ及び波打ち、穴（凹み）及び掻き傷のような欠陥の減少並びに高められたテキスチャー（きめ）特性を含めて、剛性ハードディスクの製造の改善が要求されている。ディスク研磨方法は、これらの新たな要求の多くに影響を及ぼす重要なファクターである。
【０００３】
近年、ニッケルめっきされたハードディスクの研磨方法における有意の改善が現れてきている。ディスクを研磨するために用いられる装置には改善が成されてきていて、研磨後のディスクの平坦さのより良好な調節が可能になっている。表面検査方法の強化は、製造業者が以前には検出できなかった穴や掻き傷のような小さい表面欠陥を検査することを可能にした。この技術は、欠陥を減少させるための研磨パラメーターの最適化につながった。消耗品の領域におけるその他の進歩には、パッド、研磨材スラリー及び清浄化用化学薬品が包含される。ディスク品質のさらなる改善に対する要求は、消耗品材料の精密さ及び一致性に重きを置いている。
【０００４】
１９９０年代半ばに研磨スラリーの製造において成された進歩によって、ディスク製造業者はそれらの方法において２つの研磨工程を施すことが可能になった。第一工程は、良好な平面化及び迅速な原材料の研削（研磨による除去）を達成するために粗い研磨材スラリー（公称直径０．３〜０．８μｍ）を用いる。第二工程は、殆ど又は全く欠陥のない非常に滑らかな（６Åより小さいＲａ）表面仕上げをもたらすもっと小さい研磨材（公称直径０．２〜０．３μｍ）を用いる。２工程研磨のコンセプトは、殆どのディスク製造業者にとって標準になってきた。
【０００５】
研磨技術が発達するにつれて、一部の製造業者は近代的な研磨機によって、特に第一工程の適用において重大な問題に直面するようになった。ポリウレタン研磨用パッド、ファイバーグラスディスクキャリヤー及びニッケルめっきしたディスクを用いた場合の研磨ゾーンにおける高い摩擦は、機械の振動をもたらすことがある。この振動は、研磨サイクルを通じて引き続く騒々しいスティック・スリップ現象をもたらす。この問題は、ディスクキャリヤーがギアの歯によって傷つけられてファイバーグラスのくずのかけらが研磨ゾーンを汚染するという点で非常に重大なものとなることがある。ファイバーグラスのくずのせいでディスクの掻き傷がもたらされる。掻き傷を引き起こす傾向を減らすための努力において、一部の製造業者は、加える圧力を小さくしたりというように研磨パラメーターを変更している。一般的に、これらの変更は生産性の低下をもたらす。さらに、頻繁にファイバーグラスキャリヤーを交換することによってもたらされる費用は非常に高くつく。
【０００６】
この種の振動は、いくつかの理由でハードディスクの研磨において問題となる。まず第一に、これは不快な騒音を引き起こして技術者が周囲で作業するのを困難にする。第二に、これはファイバーグラスディスクキャリヤーの迅速な分解につながり、経費がかかる。第三に、これはディスクキャリヤーがギアの歯の位置において破損するとひどい掻き傷をもたらすことがある。第四に、これは製造業者に加える機械圧力を小さくすることを要求し、その結果低いニッケル研削速度及び低い生産性をもたらす。第五に、これは研磨されたディスクの不均一な表面特徴をもたらすことがある。
【０００７】
一般的に、スラリー製造業者はいくつかの添加剤によってスラリーの性能を改変してきた。例えば、H. Thrower Jr.は米国特許第４０３８０４８号明細書に、芝刈り機の刃先を鋭利にするためのラップ仕上げ用ゲルを開示している。カルボキシビニルポリマーはこのゲルの磨砕用粗粒子を懸濁状に保つ。さらに、R. Schwenは米国特許第４５４４３７７号明細書に、磨砕、ラップ仕上げ及び研磨用の配合物を開示している。この研磨用配合物は、そのベース化合物として、エチレンオキシド、プロピレンオキシド若しくはブチレンオキシド又はそれらのモノエステルのポリマー状グリコール１５〜８５重量％用いる。これらのポリマーは、５００〜２５０００の範囲の分子量を有する。
【０００８】
さらに、スラリー製造業者は研磨速度を改善するために追加の添加剤によって懸濁液を変質した。例えばOkajimaらは米国特許第４９５６０１５号明細書に、水、α−アルミナ及びベーマイトを含有させた研磨用組成物を開示している。ベーマイトは水をベースとする分散液に影響を及ぼし、磨砕特性を改善する。さらに、Yamadaらは米国特許第５３６６５４２号明細書に、水、アルミナ及びキレート化剤を含有する研磨用組成物を開示している。このキレート化剤は、研磨性能を改善するようにアルミナ分散液を変質する。
【０００９】
しかしながら、最も一般的な添加剤は、セルロース増粘剤及び界面活性剤である。セルロースをベースとする増粘剤は、スラリー粘度の増大をもたらす。セルロースベース増粘剤は、研磨用スラリーの滑性を改善することができる。しかしながら、これらのスラリーは、ディスク振動に有意に影響を及ぼすためには、過剰量の増粘剤を必要とする。そしてこれらの増粘剤は、研磨用パッドの細孔中に望ましくないスラリーの蓄積物を形成することがある。界面活性剤（アニオン性、カチオン性及びノニオン性）もまた滑性を増大させる。しかし、これらの添加は分配系においてスラリーの過度の発泡をもたらすことがある。この発泡は研削速度を低下させることがあるので、望ましくない。ある場合には、ディスク製造業者は単純に研磨ゾーン中の機械圧力を下げることによって振動を減少させることを求めていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、研磨機に関連する騒音を取り除くために研磨機の振動を減らすことにある。
本発明のさらなる目的は、ファイバーグラスキャリヤーの寿命を延ばすことにある。
本発明のさらなる目的は、研磨ゾーンにおける汚染を減少させることにある。本発明のさらなる目的は、スラリーの蓄積及びパッドのくずを減らすことにある。
本発明のさらなる目的は、より迅速な研磨速度を達成するためにより高い圧力で研磨を行なえるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明の概要
本発明は、表面研磨用混合物を提供する。この混合物は、１０μｍより小さい平均寸法を有する研磨用粒子及び水を含む。この混合物はまた、表面を化学的に攻撃するための促進剤及び研磨機の振動を減少させるための澱粉をもまた含む。
【００１２】
この手法は、物体を研磨するための研磨用スラリーを提供する。この研磨用スラリーは、水、研磨用粒子、表面を化学的に除去するための促進剤及び水中に溶解させた澱粉を含む。研磨用パッドと表面との間に研磨用スラリーを導入することによって、研磨用スラリーが調製される。研磨用パッドと表面との間に圧力を加えることによって、物体の表面から材料を研削するために必要な力が提供される。最後に、研磨用パッドの回転によって表面を研磨しながら、澱粉が研磨用パッドと表面との間の振動を減少させる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
好ましい具体例の説明
本発明は、研磨材スラリーに澱粉を添加することを伴うものであり、研磨機によって過度の圧力を加えた後にさえ機械振動を防止する。この澱粉は、発泡や望ましくないスラリーの蓄積物又はくずの形成をもたらさない。実際、この添加剤はパッド中にスラリーが蓄積するのを防止するのを助成する。さらに、澱粉は研削速度を損なわない。澱粉は、機械振動を防止し且つ許容できる研磨圧力を高めて、より一層高い研削速度を助成する。さらに、これはより一層広い範囲の圧力での操作を可能にし、一方の面からもう一方までの厚さの均一性を改善するために製造業者がプロセスを最適化することを可能にする。この特徴は通常「サイド・トゥ・サイド厚さ（side to side thickness）」又は「ＡＢデルタ」と称される。もしも所望のサイド・トゥ・サイドが０．０ならば、これは研磨がディスクの各面から等しい厚さの層を研削したことを意味する。研磨プロセスの調節が不正確である場合には、サイド・トゥ・サイドが０よりもかなり大きくなるだろう。これはディスクの残留応力勾配を結果としてもたらし、劣った平坦さにつながる。
【００１４】
特に、澱粉の添加は予期しなかったことに研磨振動を減少させる。澱粉は、約０．１〜４０重量％の範囲であるのが有利である。特に記載がない限り、本明細書において重量％は使用時における組成を意味する。このスラリーは、米澱粉を約０．２５〜２０重量％含有するのが特に有利である。この澱粉は、大麦、トウモロコシ、ジャガイモ、米、サゴ、タピオカ、小麦及びユッカより成る群から選択されるのが有利である。この澱粉は、スラリーに添加する前に水中に完全に溶解させるのが特に有利である。ジャガイモ澱粉は望ましくない振動を減少させるのに効果的ではあるが、米澱粉よりも水中における溶解性が低い。
【００１５】
研磨用粒子は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属硼化物、珪素化合物及びダイヤモンドより成る群から選択されるのが有利である。「スラリー」は、研磨材成分である研磨用粒子を水中に分散させたものから成るのが特に有利である。研磨用粒子は、約３〜８０重量％の濃度であるのが有利である。スラリーが研磨用粒子を約３〜２０重量％含有するのが特に有利である。この粒子は、約１０μｍより小さい平均寸法を有する。この粒子は、約５μｍより小さい平均寸法を有するのが特に有利である。酸化アルミニウム又はアルミナ粒子が特に効果的である。酸化アルミニウムの粒子寸法は、光散乱によって測定して平均直径０．１〜３．０μｍの範囲であるのが特に有利であり、０．２〜１．０μｍの範囲であるのが好ましい。酸化アルミニウム材料は、４〜５０ｍ2／ｇの範囲、好ましくは８〜１５ｍ2／ｇの表面積を有し、主としてそのα結晶構造の形にある。アルミナ粒子については４〜５０重量％の範囲が有利である。
【００１６】
このスラリーはまた、表面を攻撃するため及び研磨除去速度を強化するために化学酸化剤のような促進剤をも含有する。この促進剤は、酢酸、クエン酸、塩酸、弗化水素酸、硝酸、硫酸、金属硝酸塩及び金属硫酸塩より成る群から選択されるのが有利である。典型的な化学的促進剤には、硝酸アルミニウム、硝酸、硝酸ニッケル、硝酸マグネシウムが包含される。約１〜５０重量％の添加が表面を化学的に攻撃にするのに有利でる。製造業者は典型的にはスラリーを使用時にスラリー１部に対して水３部の希釈比（体積による）で希釈する。使用時の最終固体含有率は、用途に応じて４〜１０重量％の範囲にするのが特に有利である。
【００１７】
セルロースポリマー、キサンタンガム、炭水化物ポリマーのような粘度調整剤若しくは増粘剤を約１５％まで、又はイオン性、アニオン性及びカチオン性若しくはノニオン性界面活性剤のような界面活性剤を約１５％まで、随意に添加することによって、研磨用スラリーの滑性を増大させることができる。以下の実験データは、澱粉がディスクの振動に対する許容できる解決策を提供することを示す。
【００１８】
【実施例】
例１
澱粉の添加は、振動を生じることなく加える機械圧力を増大させることを可能にする。
【表１】
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＊  振動現象が起こる前に研磨用ゾーンに加えた最大圧力
【００１９】
用いた研磨材スラリーは、プラクスエア０．６μｍ酸化アルミニウムだった。用いた研磨機は、Rodel 750パッドを備えたSpeedfam 9Bだった。例１〜４において試験したスラリーは、アルミナ７％、硫酸アルミニウム０．０５％、硝酸アルミニウム３％、米澱粉可変量、増粘剤（セルロース）０．０３％、ポリカルボン酸の有機塩（消泡剤）０．００１％を含有し且つ残部が水であるものだった。有利なことに、ディスクは過度の振動をこうむることなく少なくとも１０ｋＰａの研磨圧力を加えられた。特に有利なことに、これは、過度の振動をこうむることなく少なくとも１５ｋＰａが加えられた。
【００２０】
例２
炭水化物ポリマーの添加は、表面粗さ（Ｒａ）の低下をもたらす。
【表２】
0003898871.tif 000003
【００２１】
粗さは、Veeco TMS 2000レーザー散乱装置を用いて測定した。
測定は、新しいRodel Politex 750パッドに対して、５回の研磨サイクルの後に行なった（３回のならし操作を実施した）。用いた研磨材スラリーは、プラクスエア０．６μｍ酸化アルミニウムだった。用いた研磨機は、Sppefam 9Bだった。
【００２２】
例３
１．２５％以下の量での澱粉の添加は、研削速度の低下を引き起こさない。
【表３】
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【００２３】
このスラリーは、ニッケルのような金属を少なくとも０．３μｍ／分の速度で容易に研削する。特に有利には、これは少なくとも０．４μｍ／分の速度で金属を研削する。
【００２４】
例４
炭水化物ポリマーの添加は、研磨用パッドのスラリー蓄積の減少をもたらす。典型的な蓄積は、３〜５回のサイクル毎にパッドを清浄化することを必要とする。
【００２５】
【表４】
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【００２６】
用いた研磨材スラリーは、プラクスエア０．６μｍ酸化アルミニウムだった。用いた研磨機は、Sppefam 9Bだった。パッドはRodel 750だった。特に有利な研磨のための公称組成物は、アルミナ７重量％、硫酸アルミニウム０．０５重量％、硝酸アルミ３重量％、米澱粉１．４重量％、１．５〜２ｃＰの粘度のための増粘剤０．０３重量％、消泡剤（ポリカルボン酸の塩）０．００１重量％を含有し且つ残部が水であるものだった。
【００２７】
【発明の効果】
澱粉添加剤は、いくつかの利点をもたらす。第一に、本発明は、パッドの粘着を取り除き、機械の振動を減少させる。これは、これらの機械の作動領域における騒音を取り除く。第二に、これは研磨用キャリヤーの寿命を延ばす。例えば、慣用のスラリーについてのスティック・スリップ摩擦を取り除くことによって多くの回数の研磨操作に対してファイバーグラスキャリヤーを操作することができる。第三に、これはキャリヤーの摩耗を防止して、掻き傷を減らし且つ研磨ゾーンにおける汚染を減少させる。第四に、これはパッド中におけるスラリーの蓄積及びニッケルのようなくずを減少させる。これはパッド清浄化の頻度を減らす。最後に、これはより高い圧力を採用することを助成し、より迅速な研磨速度をもたらす。
【００２８】
以上、ある種の特に好ましい具体例を参照して本発明を詳細に説明してきたが、当業者ならば本発明の技術思想及び範囲内で本発明のその他の具体例があることを認識するだろう。