玻璃硬碟基板用研磨液組合物的製作方法

2023-12-02 10:08:51

專利名稱：玻璃硬碟基板用研磨液組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及玻璃硬碟基板用研磨液組合物、玻璃硬碟基板的製造方法以及玻璃硬碟基板的研磨方法。
背景技術：
硬碟驅動器因高速旋轉而功耗高，近年來從對環境的顧慮方面來看也已成為重大問題，要求低功耗化。為了降低功耗，有如下的方法增大每一張硬碟的記錄容量，並減少搭載於驅動器的硬碟的張數，使其輕量化。為了使每張基板的記錄容量提高，需要縮減單位記錄面積。但是，在縮減記錄面積時會產生磁信號變弱的問題。因此，為了提高磁信號的檢測靈敏度，正在開發進一步減小磁頭的浮動高度的技術。在硬碟基板的研磨中，為了對應上述磁頭的低浮動化而對表面粗糙度等平滑性、減少殘留物等缺陷的要求變嚴格。針對這樣的要求，提出了一種含有丙烯酸/磺酸共聚物的研磨液組合物(例如，參照專利文獻I)。 另外，為了降低製造時的成本，提出了如下的被稱為循環研磨的方法，S卩，在玻璃硬碟基板的精研磨工序中，將所使用的研磨液再次投入研磨機中，使研磨液連續地循環而再利用(例如，參照專利文獻2)。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2007-191696號公報專利文獻2 日本特開2007-245265號公報

發明內容
發明要解決的問題為了實現硬碟驅動器的進一步大容量化，僅僅是利用以往的研磨液組合物來降低表面粗糙度是不夠的，需要進一步減少研磨後基板表面的殘留物。另外，需要在維持高生產率的同時，進一步減少研磨後基板表面的缺陷。另外，使用以往的研磨液組合物進行長時間循環研磨時，存在研磨速度逐漸降低的問題，需要進一步改善研磨液組合物在循環研磨中的耐久性。本發明提供玻璃硬碟基板用研磨液組合物、以及使用該研磨液組合物的玻璃硬碟基板的製造方法及玻璃硬碟基板的研磨方法，所述玻璃硬碟基板用研磨液組合物能在循環研磨中長時間維持研磨速度的情況下進行研磨，即，能進行研磨速度的降低得到抑制的循環研磨，並且能實現高清潔性和高研磨速度。用於解決問題的手段本發明涉及一種玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其為含有胺化合物、酸、二氧化矽粒子和水的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述胺化合物選自由氨基醇、以及哌嗪及其衍生物組成的組，該胺化合物的分子內具有2個或3個氮原子，其中至少I個是伯胺或者仲胺。
作為其他實施方式，本發明涉及包括使用本發明的玻璃硬碟基板用研磨液組合物對玻璃硬碟基板進行循環研磨的工序的玻璃硬碟基板的製造方法、以及玻璃基板的研磨方法。發明效果根據本發明，能夠提供實現研磨後的基板表面的高清潔性、能以高研磨速度進行研磨、且能夠在循環研磨中維持高研磨速度的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，使用其的玻璃硬碟基板的製造方法以及玻璃硬碟基板的研磨方法。
具體實施例方式本發明基於如下見解在使用以往的研磨液組合物的玻璃硬碟基板的循環研磨中研磨速度降低的原因之一為，在研磨後為了再利用而回收的研磨液組合物的PH值增大。進而，本發明還基於如下見解通過形成組合有氨基醇、以及哌嗪及其衍生物等規定的胺化 合物、酸和二氧化矽粒子的研磨液組合物，能夠抑制研磨後回收的研磨液組合物的PH值變化，並且能在研磨中兼顧優異的清潔性和研磨速度。S卩，本發明涉及一種玻璃硬碟基板用研磨液組合物(以下也稱為「本發明的研磨液組合物」。)，其含有胺化合物、酸、二氧化矽粒子和水，所述胺化合物選自由氨基醇、以及哌嗪及其衍生物組成的組，該胺化合物的分子內具有2個或3個氮原子，其中至少一個是伯胺或仲胺。根據本發明的研磨液組合物，實現研磨後的基板表面的高清潔性，能夠以高研磨速度進行研磨，而且能夠在循環研磨中維持研磨速度。[清潔性]本說明書中，清潔性是指除去研磨工序中殘留在基板表面的物質的性能。作為研磨後殘留在基板表面的物質，例如可以列舉出磨粒、研磨中產生的研磨碎屑、研磨墊的碎屑、不鏽鋼等研磨機所使用的部件等。如果使用本發明的研磨液組合物進行研磨，則研磨後基板表面的清潔性提高，能減小磁頭的浮動高度，可增大玻璃硬碟基板的記錄容量。[循環研磨中的耐久性]本說明書中，循環研磨中的耐久性是指循環研磨中所再利用的研磨液組合物的性能，尤其是指在使用了循環研磨中所再利用的研磨液組合物的研磨中，研磨速度的降低得到抑制的程度。以往的玻璃硬碟基板的循環研磨中，存在研磨速度降低即循環研磨中耐久性低的問題。如實施例所示，研磨液組合物在循環研磨中的耐久性也可以用研磨前後的PH值的變化量來進行評價。[ 二氧化矽粒子]本發明的研磨液組合物含有二氧化矽粒子。作為本發明的研磨液組合物中使用的二氧化矽粒子，可以列舉出膠態二氧化矽粒子、氣相二氧化矽粒子、表面修飾過的二氧化矽粒子，但從提高研磨後基板表面的清潔性的觀點考慮，優選膠態二氧化矽粒子。另外，作為二氧化矽粒子的使用形態，優選為漿液狀。膠態二氧化矽粒子可以利用如下的水玻璃法來獲得，即以矽酸鈉等矽酸鹼金屬鹽為原料，使其在水溶液中進行縮合反應，從而使粒子生長。或者，膠態二氧化矽粒子可以利用如下的烷氧基矽烷法來獲得，即以四乙氧基矽烷等烷氧基矽烷為原料，使其在含有醇等水溶性有機溶劑的水中進行縮合反應，從而使其生長。另外，氣相二氧化矽粒子可以利用如下的氣相法來獲得，即以四氯化矽等揮發性矽化合物為原料，使其在由氫氧燃燒器產生的IOOO0C以上的高溫下水解，從而使其生長。從提高研磨速度、提高研磨後基板表面的清潔性以及降低表面粗糙度的觀點考慮，上述二氧化娃粒子的平均粒徑優選為5 200nm,更優選為7 IOOnm,進一步優選為9 80nm,更進一步優選為10 50nm。上述二氧化矽粒子的平均粒徑可以如下來求出，S卩，利用透射型電子顯微鏡(TEM)商品名「JEM-2000FX」(80kV，l 5萬倍，日本電子公司制)，按照該製造商所附的說明書對樣品進行觀察，拍攝TEM圖像的照片，用掃描儀將該照片以圖像數據的形式讀取到個人計算機中，使用解析軟體「WinROOF ver. 3. 6」 (銷售商三谷商事)求出各個二氧化矽粒子的圓當量直徑，將其作為粒徑，在求出1000個以上的二氧化矽粒子的粒徑後，算出其平均值。對於本發明中使用的二氧化矽粒子，以利用透射型電子顯微鏡(TEM)的觀察進行的測定中得到的該二氧化矽粒子的最大粒徑作為直徑的圓的面積除以該二氧化矽粒子的投影面積，再乘以100而得到的值(參照日本專利第3253228號，以下稱為「SF1」。)的平 均值優選為100 140的範圍，更優選為100 135的範圍，進一步優選為100 130的範圍。通過使SFl在上述範圍內，可以進一步降低玻璃硬碟基板的表面粗糙度。上述SFl越接近100，則表示其形狀越接近球形。對於本發明中使用的二氧化矽粒子，以利用透射型電子顯微鏡(TEM)的觀察進行的測定中得到的該二氧化矽粒子的周長作為圓周的圓的面積除以該二氧化矽粒子的投影面積，再乘以100而得到的值(參照日本專利第3253228號，以下稱為「SF2」。)的平均值優選為100 130的範圍，更優選為100 125的範圍，進一步優選為100 120的範圍，更進一步優選為100 115的範圍，再進一步優選為100 110的範圍。通過使SF2在上述範圍內，可以進一步降低玻璃硬碟基板的表面粗糙度。另外，上述SF2越接近100，則表示為表面越光滑的形狀。作為SFl及SF2的測定方法，例如，利用日本電子制透射型電子顯微鏡「JEM-2000FX」 (80kV, I 5萬倍)，按照該顯微鏡的製造商所附的說明書對樣品進行觀察，拍攝TEM圖像的照片，用掃描儀將該照片以圖像數據的形式讀取到個人計算機中，使用解析軟體「WinROOF ver. 3.6」(銷售商三谷商事)，測量單個粒子的最大粒徑和投影面積，從而可以求出SF1。另外，通過同樣的方法，測量單個粒子的周長和投影面積，從而可以求出SF2。從提高研磨速度及降低表面粗糙度的觀點考慮，對於本發明的研磨液組合物中的二氧化矽粒子的含量而言，在研磨液組合物中，優選為I 20重量％，更優選為2 19重量％，進一步優選為3 18重量％,更進一步優選為5 16重量％。[胺化合物]從兼顧研磨速度和清潔性的提高的觀點、以及提高循環研磨中的耐久性的觀點考慮，本發明中使用的胺化合物為選自由氨基醇、以及哌嗪及其衍生物組成的組中的胺化合物，該胺化合物的分子內具有2個或3個氮原子。氮原子可以為伯胺、仲胺及叔胺中的任一狀態，但是從提高清潔性的觀點、提高循環研磨中的耐久性的觀點考慮，其中至少I個是伯胺或仲胺。本發明的研磨液組合物中所含的胺化合物可以是一種也可以是兩種以上。另外，本發明中，胺化合物也可以是鹽的形式，例如可以列舉出與鹽酸、硫酸、磷酸等無機酸、有機酸等形成的鹽。利用本發明的研磨液組合物提高清潔性的理由推測如下。胺化合物吸附於玻璃硬碟基板，基板表面帶正電荷。另一方面，胺化合物也吸附研磨後殘留在基板上的物質(二氧化矽粒子、研磨碎屑等)，帶正電荷。其結果為，玻璃硬碟基板和殘留物之間產生斥力，從而產生抑制殘留物吸附的效果。因此認為，由於配合在研磨液組合物中的化合物中所含的胺的數量越多則越容易帶正電荷，因此清潔性提高，但胺化合物的胺的個數增加時，有研磨速度降低的傾向。認為這是由於，胺化合物牢固地吸附於玻璃硬碟基板上而顯現保護膜效果，從而導致研磨速度降低。也就是說，為了兼顧清潔性的提高和研磨速度的提高，需要添加含有最佳胺個數的胺化合物。進而，由於胺化合物的存在，可以抑制由研磨時鹼金屬離子(特別是鈉離子)自玻璃硬碟基板溶出而導致的PH值變化，可以維持循環研磨時的研磨速度，即可以提高研磨液組合物在循環研磨中的耐久性。但是，這些推測並不限定本發明。作為本發明中使用的胺化合物，例如可以列舉出2-[(2_氨乙基)氨基]乙醇、2，2』-(亞乙基雙亞氨基)雙乙醇、N-(2-羥乙基)-N' -(2-氨乙基)乙二胺、2，2』-(2_氨乙基亞氨基)雙乙醇、N1，N4-雙(羥乙基)二亞乙基三胺、NI，N7-雙(羥乙基)二亞乙基三胺、1，3_ 二氨基-2-丙醇等氨基醇；哌嗪、I-甲基哌嗪、3-(1-哌嗪基)-1-丙胺、1-(2-氨乙 基)哌嗪、4-甲基哌嗪-I-胺、I-哌嗪甲胺、4-乙基-I-哌嗪胺、I-甲基-4-(2-氨乙基)哌嗪、I-(2-羥乙基)哌嗪等哌嗪衍生物，從兼顧研磨速度和清潔性的提高的觀點以及提高循環研磨中的耐久性的觀點考慮，優選選自由2-[(2_氨乙基)氨基]乙醇、2，2』-(亞乙基雙亞氨基)雙乙醇、N-(2-羥乙基)-N' -(2-氨乙基)乙二胺、2，2』 -(2-氨乙基亞氨基)雙乙醇、N1，N4-雙(羥乙基)二亞乙基三胺、NI，N7-雙(羥乙基)二亞乙基三胺、1，3-二氨基-2-丙醇、哌嗪、I-甲基哌嗪、3-(1-哌嗪基)-1-丙胺、1-(2-氨乙基)哌嗪、4-甲基哌嗪-I-胺、I-哌嗪甲胺、4-乙基-I-哌嗪胺、I-甲基-4-(2-氨乙基)哌嗪、以及1-(2-羥乙基)哌嗪組成的組中的胺化合物，更優選為1-(2-羥乙基)哌嗪、1-(2-氨乙基)哌嗪、
2-[(2_氨乙基)氨基]乙醇、哌嗪，進一步優選為1-(2-氨乙基)哌嗪、2-[(2_氨乙基)氨基]乙醇，更進一步優選為1-(2-氨乙基)哌嗪、2-[(2_氨乙基)氨基]乙醇。另外，從防止產生由胺揮發所致的異味和提高操作者的安全性的觀點考慮，上述胺化合物在25°C下的蒸氣壓優選為O. 2mmHg以下，更優選為O. ImmHg以下。作為這種胺化合物，優選例如2-[(2_氨乙基)氨基]乙醇、1-(2-羥乙基)哌嗪、1-(2-氨乙基)哌嗪。這裡，25°C下的蒸氣壓是指在一定溫度下與液相或者固相處於平衡的蒸氣相的壓力，具體記載在 Handbook of Chemical Compound Data for Process Safty (Carl L. Yaws 著，Gulf Publishing Company 出版)或者 CRC Handbook of Chemistry and Physics 88thEdition(Lide, D. R, (ed)著)中。從提高清潔性的觀點以及提高循環研磨中的耐久性的觀點考慮，研磨液組合物中的胺化合物的含量優選為0.001重量％以上，更優選為0. 01重量％以上，進一步優選為0. 05重量％以上。另外，從提高研磨速度的觀點考慮，優選為5重量％以下，更優選為4重量％以下，進一步優選為3重量％以下，更進一步優選為0. 5重量％以下，再進一步優選為0. 2重量％以下。即，研磨液組合物中的胺化合物的含量優選為0. 001 5重量％，更優選為0. 01 4重量％，進一步優選為0. 05 3重量％，更進一步優選為0. 05 0. 5重量％，再進一步優選為0. 05 0. 2重量％。另外，研磨液組合物中含有多種胺化合物時，上述胺化合物的含量表示各胺化合物的含量。[酸]本發明的研磨液組合物含有酸。本發明中，酸也可以是鹽的形式。作為本發明的研磨液組合物中使用的酸，可以列舉出硝酸、硫酸、亞硫酸、過硫酸、鹽酸、高氯酸、磷酸、膦酸、次膦酸、焦磷酸、三聚磷酸、醯胺硫酸等無機酸；甲烷二磺酸、乙烷二磺酸、苯酚二磺酸、萘二磺酸等含硫有機酸；2_氨乙基膦酸、I-羥基乙叉基-1，I- 二膦酸、氨基三(亞甲基膦酸)、乙二胺四(亞甲基膦酸)、二亞乙基三胺五(亞甲基膦酸)、乙烷-ι，ι-二膦酸、乙燒_1，1，2_ 二勝酸、乙燒_1_輕基_1，1，2_ 二勝酸、乙燒-I, 2~ 二竣基_1，2- 二勝酸、甲燒羥基膦酸、2-膦醯基丁烷-1，2- 二羧酸、I-膦醯基丁烷_2，3，4-三羧酸、α -甲基膦醯琥珀酸等含磷有機酸；丙二酸、草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、異檸檬酸、鄰苯二甲酸、硝基三乙酸、硝基乙酸、乙二胺四乙酸、草醯乙酸等多元羧酸；乙酸、丙酸、苯甲酸、乳酸、乙醇酸等一元羧酸；穀氨酸、吡啶羧酸(picolinicacid)、天冬氨酸等氨基羧酸等。這些化合物可以單獨使用，也可以混合使用。其中，從提高循環研磨中的耐久性的觀點、以及提高研磨速度、提高清潔性、以及降低研磨廢棄液的汙染 的觀點考慮，優選含硫有機酸、多元羧酸、一元羧酸、含磷有機酸以及含磷無機酸。作為其具體例，可以列舉出甲烷二磺酸、乙烷二磺酸、苯酚二磺酸、萘二磺酸等含硫有機酸；丙二酸、草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、異檸檬酸、鄰苯二甲酸、硝基三乙酸、乙二胺四乙酸等多元羧酸；乙酸、丙酸、苯甲酸、乳酸、乙醇酸等一元羧酸；羥基乙叉基-1，I-二膦酸、膦醯基丁烷三羧酸、乙二胺四亞甲基膦酸等含磷有機酸；磷酸、膦酸、次膦酸、吡啶羧酸、三聚磷酸等含磷無機酸等。其中，從提高循環研磨中的耐久性的觀點考慮，優選選自由多元羧酸、一元羧酸、含磷有機酸以及含磷無機酸組成的組中的酸，更優選為選自由多元羧酸、一元羧酸以及含磷無機酸組成的組中的酸，進一步優選為選自由多元羧酸以及一元羧酸組成組中的酸，更進一步優選為琥珀酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、乙醇酸、含磷無機酸，再進一步優選為檸檬酸、磷酸、乙醇酸、膦酸、次膦酸、焦磷酸、三聚磷酸，再進一步優選為檸檬酸、乙醇酸。另外，從提高研磨速度、提高清潔性以及降低研磨廢棄液的汙染的觀點考慮，優選無機酸，更優選含磷無機酸，進一步優選磷酸。這些化合物可以單獨使用，也可以混合使用，從提高清潔性的觀點考慮，優選混合使用檸檬酸和磷酸。檸檬酸和磷酸的優選的混合比(重量比)為O. 05 I 2. 5 1，更優選為O. 2 I 2 I0使用這些酸的鹽時，沒有特別的限制，具體而言，可以列舉出與金屬、銨、烷基銨等形成的鹽。作為上述金屬的具體例，可以列舉出屬於元素周期表(長周期型)認、18、24、28、3A、3B、4A、6A、7A或者8族的金屬。其中，從提高研磨速度及降低粗糙度的觀點考慮，優選與屬於IA族的金屬或者銨形成的鹽。從提高研磨速度的觀點和提高循環研磨中的耐久性的觀點考慮，本發明的研磨液組合物中的酸的含量優選為O. 05重量％以上，更優選為O. I重量％以上，進一步優選為
O.15重量％以上。另外，為了能進一步抑制研磨裝置的腐蝕，上述酸的含量優選為10重量％以下，更優選為7. 5重量％以下，進一步優選為5重量％以下。因此，上述酸的含量優選為O. 05 10重量％，更優選為O. I 7. 5重量％，進一步優選為O. 15 5重量％。另夕卜，研磨液組合物中含有多種酸時，上述的酸的含量表示各酸的含量。
從提高研磨速度及清潔性的觀點以及提高循環研磨時的耐久性的觀點考慮，本發明的研磨液組合物中，上述胺化合物和上述酸的重量比(胺化合物的重量/酸的重量)優選為O. 001 L 0，更優選為O. 005 O. 5，進一步優選為O. 01 O. I。[水]研磨液組合物中的水作為介質使用，可以使用蒸餾水、離子交換水、純水以及超純水等。為了使研磨液組合物的處理更加容易，本發明的研磨液組合物中的水的含量優選為55重量％以上，更優選為70重量％以上，進一步優選為80重量％以上，特別優選為85重量％以上。另外，從提高研磨速度的觀點考慮，上述水的含量優選為99重量％以下，更優選為98重量％以下,進一步優選為97重量％以下。因此,上述介質的含量優選為55 99重量%，更優選為70 98重量0Z0，進一步優選為80 97重量0Z0，更進一步優選為85 97MM % ο [研磨液組合物的pH值]本發明的研磨液組合物的pH值可以通過調節上述胺化合物以及上述酸的含量來進行適當調節。從防止研磨機的腐蝕及提高操作者的安全性的觀點考慮，本發明的研磨液組合物的PH值優選為0.5以上，更優選為1.0以上，進一步優選為1.5以上，更進一步優選為2. O以上。另外，從提高研磨速度的觀點考慮，優選為4. O以下，更優選為3. 5以下。因此，研磨液組合物的PH值優選為O. 5 4. 0，更優選為I. O 3. 5，進一步優選為I. 5 3. 5，更進一步優選為2. O 3.5。[其他成分]本發明的研磨液組合物還可以含有殺菌劑、抗菌劑、增稠劑、分散劑、防鏽劑等。從研磨特性的觀點考慮，這些成分在研磨液組合物中的含量優選為5重量％以下，更優選為3重量％以下，進一步優選為I重量％以下。[研磨液組合物的製造方法]本發明的研磨液組合物可以通過用公知的方法將各成分混合來製備。從經濟性的觀點考慮，研磨液組合物通常大多製造成濃縮液並在使用時將其稀釋。上述研磨液組合物可以直接使用，如果是濃縮液，則也可以稀釋後使用。對濃縮液進行稀釋時，其稀釋倍率沒有特定的限制，可以根據上述濃縮液中的各成分的濃度(研磨材料的含量等)、研磨條件等適當確定。研磨液組合物的pH值可以在將上述成分混合後調節成規定的pH值，也可以在混合前分別進行調節。上述PH值的調節可以使用pH值調節劑來進行。[玻璃硬碟基板的製造方法]本發明的玻璃硬碟基板的製造方法(以下也稱為「本發明的製造方法」)包括使用本發明的研磨液組合物對玻璃硬碟基板進行研磨的工序。作為本發明的研磨液組合物的研磨對象即玻璃硬碟基板(以下也稱為被研磨基板。)，可以列舉出鋁矽酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃、經化學強化工序鈉被置換為鉀的鋁矽酸鹽玻璃等，從提高研磨速度的觀點考慮，優選鋁矽酸鹽玻璃基板、經化學強化工序鈉被置換為鉀的鋁矽酸鹽玻璃，更優選鋁矽酸鹽玻璃基板。作為鋁矽酸鹽玻璃基板的構成元素，除了 O (氧)之外，含有最多的是Si (矽)，其次是Al。通常，Si的含量是20 40重量％，Al的含量是3 25重量％，此外，有時還含有Na等，用於硬碟時，從提高研磨速度及維持基板的透明性的觀點考慮，Al的含量更優選為5 20重量％，進一步優選為7 15重量％。另外，鋁矽酸鹽玻璃基板中所含Al含量的測定條件的詳細情況如實施例所示。玻璃硬碟基板例如從通過熔融玻璃的模壓或者從平板玻璃切取的方法獲得玻璃基材的工序開始，經過形狀加工工序、端面研磨工序、粗磨削工序、精磨削工序、粗研磨工序、精研磨工序、化學強化工序而製造。化學強化工序也可以在精研磨工序之前實施。另外，有時在各工序之間包括洗滌工序。而且，玻璃硬碟基板在製造方法中經過記錄部形成工序而成為磁性硬碟。上述記錄部形成工序包括例如形成附著層、軟磁性層、基底層、中間層、磁性層、保護層以及潤滑層的工序。本發明的製造方法可以包括這些工序。在一個實施方式中，例如，在上述粗磨削工序中使用#400左右的氧化鋁磨粒，在上述形狀加工工序中使用圓筒狀的磨石，在上述端面研磨工序中使用刷子，在上述精磨削工序中使用#1000左右的氧化鋁磨粒。但是，本發明不限定於此。粗研磨工序中適合使用氧化鈰粒子作為磨粒，精研磨工序中適合使用二氧化矽粒子作為磨粒。本發明的研磨液組合物優選在精研磨工序和/或最終(精)研磨工序中使用。 在各工序後，為了除去玻璃硬碟基板表面的殘留物，在含有鹼性洗滌劑、中性洗滌齊U、酸性洗滌劑或者超純水的洗滌槽內進行超聲波洗滌。之後，有時包括如下工序用超純水、IPA(異丙醇)等洗滌，在從超純水、IPA中提起基板的同時進行乾燥，或者通過甩幹(spin dry)等來乾燥。洗漆工序中也可以進行擦洗(scrub)處理。玻璃硬碟基板要求具有不會發生磁頭讀寫錯誤的平滑面。即，要求基板表面的平坦性(粗糙度、起伏等)良好、缺陷(殘留物等凸起缺陷，劃痕、凹坑等凹陷缺陷)少，在基板的製造工序中，研磨工序擔負著提高基板表面的平坦性和除去缺陷的作用。因此，研磨工序中精研磨工序特別重要。研磨工序可以利用如下等方式來進行，S卩，向被研磨基板的研磨對象面供給本發明的研磨液組合物，使研磨墊接觸上述研磨對象面，邊施加規定的壓力(載荷)，邊移動研磨墊或被研磨基板。研磨工序中的具體的研磨方法可以參照後述的玻璃硬碟基板的研磨方法來進行。另外，上述研磨可以利用以往公知的研磨裝置來進行。作為研磨工序中的被研磨基板，例如可以列舉出剛經過上述精磨削工序後的玻璃硬碟基板等。本發明的製造方法尤其優選包括使用本發明的研磨液組合物對玻璃硬碟基板進行循環研磨的工序。[循環研磨]本說明書中，循環研磨是指在玻璃硬碟基板的研磨工序中將使用過的研磨液再次投入研磨機中，使研磨液在研磨機內循環而再利用的方法。可以將研磨後的廢棄液一次性全部回收後再次投入研磨機,也可以將廢棄液一邊返回到回收罐一邊連續地再次投入研磨機。使用酸性研磨液對玻璃硬碟基板進行研磨時，會發生玻璃硬碟基板中所含的鹼金屬離子溶出的情況。本發明人發現，鹼離子溶出時，研磨液的PH值上升，因此，進行長時間研磨時，會降低研磨速度。此時，如果並用上述酸和胺化合物，則緩衝能力增大，抑制研磨速度降低，能夠進行更長時間的循環研磨。使研磨液組合物在研磨機內循環而再利用時，其再利用的次數沒有特別的限制，本發明的研磨液組合物適合使用於對玻璃硬碟基板研磨優選10 30次、更優選20 30次的情況。I次研磨是指I個批次的研磨。[玻璃硬碟基板的研磨方法]
作為使用本發明的研磨液組合物對玻璃硬碟基板進行研磨的方法(以下也稱為「本發明的研磨方法」。)中使用的研磨裝置，沒有特別的限制，可以使用具備保持被研磨基板的夾具(承載架芳族聚醯胺制等)和研磨布(研磨墊)的研磨裝置。其中，適合使用雙面研磨裝置。作為研磨墊的材質，可以列舉出有機高分子等，作為上述有機高分子，可以列舉出聚氨酯等。上述研磨墊的形狀優選為無紡布狀。例如，粗研磨工序中適合使用絨面(suede)狀的聚氨酯制硬質墊，精研磨工序中適合使用絨面狀的聚氨酯制軟質墊。作為使用該研磨裝置的研磨方法的具體例，可以列舉出如下研磨方法，S卩，用承載架保持被研磨基板，並用貼附有研磨墊的I對研磨平板夾持，向研磨墊和被研磨基板之間供給本發明的研磨液組合物，並在規定的壓力下使研磨平板和/或被研磨基板移動，由此邊使本發明的研磨液組合物接觸被研磨基板邊對被研磨基板進行研磨。 本發明的研磨方法優選包括使上述研磨液組合物存在於研磨墊和被研磨基板之間並在規定的研磨載荷下進行研磨的工序。本發明中，「研磨載荷」是指研磨時從夾持被研磨基板的平板對被研磨基板的研磨對象面施加的壓力。有關研磨載荷的調節，只要是通常的研磨裝置即可容易地進行調節，例如可以利用對平板、被研磨基板等的空氣壓、錘的載荷來進行。從提高研磨速度的觀點考慮，研磨載荷優選為3kPa以上，更優選為4kPa以上，進一步優選為5kPa以上，更進一步優選為6kPa以上。從能夠穩定地進行研磨而不會使研磨機在研磨中發生振動的觀點考慮，優選為40kPa以下，更優選為30kPa以下，進一步優選為20kPa以下，更進一步優選為15kPa以下。因此，從維持高研磨速度、能夠穩定地進行研磨的觀點考慮，優選為3 40kPa，更優選為4 30kPa，進一步優選為5 20kPa，更進一步優選為6 15kPa。上述研磨載荷的調節可以利用對平板、基板等的空氣壓、錘的載荷來進行。本發明的研磨方法更優選用於精研磨工序。另外，本發明的研磨方法尤其優選包括使用本發明的研磨液組合物對玻璃硬碟基板進行循環研磨的工序。研磨液組合物的供給方法可以使用下述方法等，S卩，用泵等將研磨液組合物的構成成分以預先充分混合的狀態供給到研磨墊和玻璃硬碟基板之間的方法；在要進行研磨之前的供給線路內等混合構成成分後進行供給的方法；將二氧化矽粒子的漿液和含有胺化合物的水溶液分別供給到研磨裝置中的方法等。從降低成本的觀點考慮，對每Icm2被研磨基板的研磨液組合物的供給速度優選為
I.OmL/分鐘以下，更優選為O. 6mL/分鐘以下，進一步優選為O. 4mL/分鐘以下。另外，從能夠進一步提高研磨速度的方面出發，上述對每Icm2玻璃硬碟基板的供給速度優選為O. OlmL/分鐘以上，更優選為O. 025mL/分鐘以上，進一步優選為O. 05mL/分鐘以上。因此，上述對每Icm2玻璃硬碟基板的供給速度優選為O. 01 I. OmL/分鐘，更優選為O. 025 O. 6mL/分鐘，進一步優選為O. 05 O. 4mL/分鐘。另外，若為循環研磨的情況，則由於可以再利用研磨液組合物，因此供給流量也可以比上述記載的流量多。實施例[實施例I 10以及比較例I 17]I.被研磨玻璃硬碟基板的製備準備預先用含有氧化鈰磨粒的研磨液組合物粗研磨過的鋁矽酸鹽玻璃基板作為被研磨玻璃硬碟基板。基板中所含的Si的含量為27. I重量％，Al的含量為8. 6重量％，使用ESCA法按照以下的測定條件進行測定。〔 ESCA測定條件〕·樣品製備將鋁矽酸鹽玻璃基板切斷為IcmX lcm，放置並固定在碳制雙面膠帶上。為了除去表面的汙垢等，以加速電壓2kV進行6分鐘Ar濺射，實施ESCA測定。·測定設備ULVAC-PHI，INC.制PHI Quantera SXMX 射線源單色化 Al Ka 射線，I486. 6eV，25W，15kV光束直徑100 μ m X射線入射角45°測定範圍500X 500 (μ m2)通能280.O (survey)、140. OeV (narrow)步長(Stepsize) I. 00 (survey) >0. 250eV (narrow)測定元素:C、N、0、Na、Mg、Al、Si、S、K、Ti、Zr、Nb電荷補償中和器(Neutralize!·)及Ar+照射2.研磨液組合物的製備在離子交換水中添加酸(檸檬酸、磷酸、乙醇酸、硫酸或者檸檬酸及磷酸)後，以研磨液總重量的O. I重量％的量分別添加下述胺化合物，再以研磨液總重量的8重量％的量添加膠態二氧化矽粒子(平均粒徑25nm，SFl :123，SF2 :109)，調節pH值為3. 0，得到實施例I 10以及比較例I 17的研磨液組合物。另外，檸檬酸、磷酸、硫酸以及乙醇酸的添加量按配合後的PH值為3. O的方式進行適當調節。實施例I 4、實施例10、比較例I
11、比較例16中的檸檬酸的含量為O. 5 2. 5重量％。實施例5 7、比較例12 14中的磷酸的含量為O. I I. O重量％。實施例8、比較例15的檸檬酸的配合量為O. I I. O重量％，磷酸的含量為O. I I. O重量％。比較例17的硫酸的含量為O. I O. 3重量％。實施例9的乙醇酸的含量為O. 2 I. O重量％。另外，實施例8及比較例15中的檸檬酸和磷酸的混合比(重量比)為I. 7 I. O。實施例I 10以及比較例I 17的研磨液組合物中的胺化合物如下所示。實施例1，5 :2-[(2_氨乙基)氨基]乙醇(日本乳化劑公司制)實施例2，6，8，9，10 :1_(2_羥乙基)哌嗪(日本乳化劑公司制)實施例3，7 :1-(2-氨乙基)哌嗪(東曹公司制)實施例4 :哌嗪(和光純藥工業公司制)比較例1，12，15 17 :無比較例2，13 :丙烯酸/丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸共聚物鈉鹽(共聚摩爾比為89/11，重均分子量為2，000，東亞合成公司制)比較例3 :乙胺(和光純藥工業公司制)比較例4 :二乙胺(和光純藥工業公司制)比較例5 :三乙胺(和光純藥工業公司制)比較例6 :三亞乙基四胺(東曹公司制)比較例7 :四亞乙基五胺(東曹公司制)
比較例8,14 :單乙醇胺(Sigma-Aldrich公司制)比較例9 :哌嗪(和光純藥工業公司制)比較例10 :多亞乙基亞胺(SP-003，分子量為300，日本觸媒公司制)比較例11 :乙二胺四乙酸鹽(Sigma-Aldrich公司制)3.測定方法二氧化矽粒子的平均粒徑、二氧化矽粒子的SFl及SF2的測定如下來進行。〔 二氧化矽粒子的平均粒徑的測定方法〕利用透射型電子顯微鏡「 JEM-2000FX」 (80kV, I 5萬倍，日本電子公司制)，按照該顯微鏡製造商所附的說明書對含有膠態二氧化矽的樣品進行觀察，並拍攝 TEM(Transmission Electron Microscope)圖像的照片，用掃描儀將該照片以圖像數據的形式讀取到個人計算機中，使用解析軟體「WinROOF ver. 3. 6」 (銷售商三谷商事)測量各二氧化矽粒子的圓當量直徑，求得粒徑。由此，求出1000個二氧化矽粒子的粒徑後，算出它們的平均值，將該平均值作為平均粒徑。〔二氧化矽粒子的SFl及SF2的測定方法〕利用與上述平均粒徑的測定方法同樣的方法，對含有膠態二氧化矽的樣品拍攝TEM圖像的照片，用掃描儀將該照片以圖像數據的形式讀取到個人計算機中，使用與上述同樣的解析軟體，測量單個粒子的最大粒徑和投影面積，算出SFl。由此，求出100個二氧化矽粒子的SFl後，算出它們的平均值，將該平均值作為SF1。在SF2的情況下，使用與上述同樣的解析軟體，測量單個粒子的周長和投影面積，算出SF2。由此，求出100個二氧化矽粒子的SF2後，算出它們的平均值，將該平均值作為SF2。4.研磨方法使用實施例I 9、比較例I 15的研磨液組合物的研磨在下述的標準研磨試驗條件下進行。〔研磨條件〕研磨試驗機Speed Fam Corp.制「雙面9B研磨機」研磨墊絨面型(厚度為0.9mm、平均孔徑為30 μ m)研磨液組合物供給量IOOmL/分鐘(對每Icm2被研磨基板的供給速度約0. 3mL/分鐘)下平板轉速32. 5rpm研磨載荷8.4kPa承載架芳族聚醯胺制，厚度為0. 45mm研磨時間20分鐘被研磨基板招娃酸鹽玻璃基板(外徑為65mm,內徑為20mm,厚度為0. 635mm)投入基板張數10張衝洗條件載荷=2. OkPa,時間=2分鐘,離子交換水供給量=約2L/分鐘對實施例10及比較例16、17進行下述的循環研磨試驗，評價研磨液組合物的循環耐久性。〔循環研磨試驗〕從投入有研磨液500mL的研磨液供給容器向研磨機供給研磨液，並將研磨後排出的研磨廢棄液返回到上述研磨液供給容器內，在使研磨液再次供給到研磨機內的同時進行研磨。循環研磨試驗中的研磨條件與上述的〔研磨條件〕相同。第一批使用500mL研磨液投入量進行20分鐘研磨，但是因為在研磨中被研磨過I次的研磨液也返回到容器內，因此，第一批的研磨中，返回的研磨液也與投入的研磨液混合，被用於研磨。第二批、第三批都沒有重新製備研磨液而用前一批使用過的研磨液進行循環研磨。5.評價方法研磨速度、循環耐久性、基板清潔性以及胺臭的評價如下來進行。〔研磨速度的測定方法〕研磨前後的基板的重量差(g)除以該基板的密度(2.46g/cm3)、基板的表面積(30. 04cm2)以及研磨時間(分鐘)，計算出單位時間的研磨量，算出研磨速度(μηι/分鐘)。將其結果以將比較例I設為100時的相對值的形式示於下述表I。
〔研磨耐久性的評價I:研磨液組合物在研磨中的pH值變化的測定方法〕用pH計(東京電波工業(株)制)、玻璃式氫離子濃度指數計(「HM-30G」)測定利用上述研磨方法研磨玻璃硬碟基板時研磨前研磨液組合物的pH值以及研磨後廢棄液的pH值，計算研磨前後的pH值之差作為研磨中的pH值的變化值，作為循環研磨中的耐久性的評價。另外，PH變化值是正數時，表示pH值增加。將其結果示於下述表I。〔循環耐久性的評價2:研磨速度的測定方法以及pH值變化的測定方法〕算出由上述循環研磨試驗得到的第I 3批的各基板的研磨速度。將其結果以將比較例16的第I批的研磨速度設為100時的相對值的形式示於下述表2中。另外，研磨速度的測定方法與上述測定方法相同，相對研磨速度100為O. 63mg/分鐘。另外，與上述〔研磨耐久性的評價I〕同樣地算出研磨(批次)前後的PH值變化。將其結果示於下述表2。〔基板清潔性的評價殘留粒子的測定方法〕將玻璃硬碟基板研磨、洗滌、乾燥後，按下述所示的方法測定基板上殘留的粒子數。測定設備KLATencor 公司制，0SA6100評價按照上述研磨方法進行研磨的10張基板中，隨機選取4張，以IOOOOrpm對各基板照射雷射，測定突起缺陷。這4張基板的各兩面上的突起缺陷數(個)的總和除以8，算出每個基板面的粒子數。將其結果以將比較例I設為100時的相對值的形式示於下述表I。〔胺臭的評價〕對於表I所示的各研磨液組合物，在室溫條件下，利用由3名參與者進行的感官評價按照以下的評價標準評價胺臭。〔評價標準〕N :幾乎沒有胺臭D :有胺臭[表 I](表υ 胺化含物I酸種類I氮原伯胺仲胺叔胺I研磨速I循環耐久性I殘留粒子I胺臭
____^_____度 (pH值變化) 數__
實施例I 2-[ (2-氨乙基)檸檬酸 2 I I O ~β (Γ0629 Ν~
__氨基]乙醇__________
實施例2 I-(2-羥乙基)哌檸檬酸I O I I 89 0^735 Ν~
嗪
實施例3 1-(2-氨乙基)哌檸檬酸I I I 92 0827 Γ~
嗪 實施例4 Wm 檸檬酸] O 2 O 89 ο Tj D-
實施例5 2-[ (2-氨乙基)磷酸 2 I I O 98 0 022 Ν~
__氨基I乙醇__________
實施例6 1-(2-羥乙基)哌磷酸 2 O I I 99 (Η 925 N-
__^__________
實施例7 1-(2-氨乙基)哌磷酸 3 I I 97 OH^ N~
嗪
實施例8 1-(2-羥乙基)哌磷酸/梓 2 O I I 93 OM2 Γ~
嗪檬酸混 合
實施例9 I-(2-羥乙基)哌乙醇酸 2 O I I 92 OM36 N-
嗪
比較例I± 檸檬酸 - - - -0.17100 N
比較例2丙烯酸/丙烯醯檸檬酸':9001680N-
胺-2-甲基丙烷 磺酸共聚物鈉 ±卜
JHL
比較例3 ZM 檸檬酸I OO920562 ~
比較例4 二乙胺~檸檬酸IOIO98( 0765 ~
比較例5 三乙胺~檸檬酸 IOOI1000Λ968 ~
比較例6三亞乙基四胺檸檬酸 422O7700421 Γ~
比較例7四亞乙基五胺檸檬酸]23O720^323N-
比較例8 單乙醇胺檸檬酸I OO98Μ971D-
比較例9 檸檬酸 IOIO10200961 ~
比較例10多亞乙基亞胺檸檬酸 -700Λ323 Γ~
比較例11乙二胺四乙酸檸檬酸IOO289OlI93 Γ~
比較例 Π % Mm 110505102 N-
比較例13丙烯酸/丙烯醯磷酸 96 02088 N-
胺-2-甲基丙烷 磺酸共聚物鈉
上卜
JHL
比較例14 單乙醇胺 mm I O O Ιο ( 70 D-
比較例 15 磷酸/檸二 1 103 020 101 Ν~
檬酸混
合[表2]
權利要求
1.一種玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其為含有胺化合物、酸、二氧化矽粒子和水的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述胺化合物選自由氨基醇、哌嗪及哌嗪衍生物組成的組，該胺化合物的分子內具有2個或3個氮原子，其中至少I個為伯胺或者仲胺。
2.根據權利要求I所述的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述胺化合物選自由2-[(2_氨乙基)氨基]乙醇、2，2』_(亞乙基雙亞氨基)雙乙醇、N-(2-羥乙基)-N' -(2-氨乙基)乙二胺、2，2』 -(2-氨乙基亞氨基)雙乙醇、NI, N4-雙(羥乙基)二亞乙基三胺、NI，N7-雙(羥乙基)二亞乙基三胺、1，3_ 二氨基-2-丙醇、哌嗪、I-甲基哌嗪、3-(1-哌嗪基)-1_丙胺、I-(2-氨乙基)哌嗪、4-甲基哌嗪-I-胺、I-哌嗪甲胺、4-乙基-I-哌嗪胺、I-甲基-4-(2-氨乙基)哌嗪及1-(2-羥乙基)哌嗪組成的組。
3.根據權利要求I或2所述的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述胺化合物選自由2-[(2-氨乙基)氨基]乙醇、I-(2-氨乙基)哌嗪以及1-(2-羥乙基)哌嗪組成的組。
4.根據權利要求I 3中任一項所述的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述酸為選自由多元羧酸、一元羧酸、含磷有機酸及含磷無機酸組成的組中的酸。
5.根據權利要求I 4中任一項所述的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述酸為選自由多元羧酸及一元羧酸組成的組中的酸。
6.根據權利要求I 5中任一項所述的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述胺化合物在25°C下的蒸氣壓為O. 2mmHg以下。
7.根據權利要求I 6中任一項所述的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述研磨液組合物的pH值為O. 5 4. O。
8.根據權利要求I 7中任一項所述的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述二氧化矽粒子是膠態二氧化矽粒子。
9.根據權利要求I 8中任一項所述的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述二氧化娃粒子的平均粒徑為5 200nm。
10.根據權利要求I 9中任一項所述的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述研磨液組合物中的所述胺化合物的含量為O. 001 5重量％。
11.根據權利要求I 10中任一項所述的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述研磨液組合物中的所述酸的含量為O. 05 10重量％。
12.根據權利要求I 11中任一項所述的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述研磨液組合物中的所述二氧化矽粒子的含量為I 20重量％。
13.根據權利要求I 12中任一項所述的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述研磨液組合物中，所述胺化合物和所述酸的重量比即胺化合物的重量/酸的重量為O. 001 I. O。
14.根據權利要求I 13中任一項所述的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述玻璃硬碟基板為鋁矽酸鹽玻璃基板。
15.—種玻璃硬碟基板的製造方法,其包括使用權利要求I 14中任一項所述的研磨液組合物對玻璃硬碟基板進行循環研磨的工序。
16.根據權利要求15所述的玻璃硬碟基板的製造方法，其中，對每lcm2玻璃硬碟基板的所述研磨液組合物的供給速度為O. 01 I. OmL/分鐘。
17.根據權利要求15或16所述的玻璃硬碟基板的製造方法，其中，所述循環研磨中的研磨載荷為3 40kPa。
18.根據權利要求15 17中任一項所述的玻璃硬碟基板的製造方法，其中，所述玻璃硬碟基板為招娃酸鹽玻璃基板。
19.一種玻璃硬碟基板的研磨方法,其包括使用權利要求I 14中任一項所述的研磨液組合物對玻璃硬碟基板進行循環研磨的工序。
全文摘要
本發明提供一種玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其能夠同時實現高研磨速度和高清潔性、並且能夠在循環研磨中長時間維持高研磨速度。在一個實施方式中，本發明涉及一種玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其為含有胺化合物、酸、二氧化矽粒子和水的玻璃硬碟基板用研磨液組合物，其中，所述胺化合物選自由氨基醇、以及哌嗪及其衍生物組成的組，該胺化合物的分子內含有2個或3個氮原子，其中至少1個為伯胺或仲胺。
文檔編號G11B5/84GK102834480SQ20118001836
公開日2012年12月19日 申請日期2011年4月20日 優先權日2010年4月26日
發明者土居陽彥 申請人:花王株式會社