专利名称：研磨用组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于研磨诸如磁盘基片等的研磨用组合物。
背景技术：
当使用磁盘基片制造磁盘时，通常要研磨去除基片表面的起伏以及使表面光滑。一般使用包括研磨剂和研磨促进剂的研磨用组合物来研磨基片表面。
然而，当使用常规研磨用组合物研磨基片表面时，与外周部分之外的其他表面部分相比，基片表面的外周部分被过度研磨。这阻碍了磁盘容量的增加。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种研磨用组合物，当使用这种研磨用组合物来研磨磁盘基片表面时，可以防止基片表面的外周部分被过度研磨。
为了达到上述目的，本发明提供一种包含研磨剂、研磨促进剂和水的研磨用组合物。该研磨用组合物进一步包括表示为下述通式的化合物 字母X表示聚醚多元醇的残基。字母m表示相等于一个聚醚多元醇分子中的羟基数的数字。字母Y表示二价烃基。字母Z表示具有活性氢原子的单价化合物的残基。字母n表示相等于或者大于3的整数。
本发明还提供一种包括研磨剂、研磨促进剂和水的研磨用组合物。该研磨用组合物进一步包括一种衍生自异戊二烯磺酸或其盐的单体单元的聚合物。
结合附图、以实施例方式的阐述以及本发明的原理，本发明的其他方面和优点将从以下的描述中变得明显。
本发明以及其目的和优点可以通过参考下面对现有优选实施例的描述以及下述附图得以最好的理解，其中图1(a)是解释轧去(roll-off)图；和图1(b)是解释垂平(dub-off)图。
具体实施例方式
现在描述本发明的第一实施方式。
依照本发明的第一实施方式的研磨用组合物由表示为下面通式(1)的化合物、研磨剂、研磨促进剂和水构成。 在通式(1)中，字母X表示聚醚多元醇的残基。聚醚多元醇优选由包括活性氢原子和环氧烷烃的化合物引发合成制得的。聚醚多元醇的聚醚链优选包含20～90重量％的氧乙撑基团。字母m等于一个聚醚多元醇分子中的羟基数。字母m优选为2～8的整数。字母Y表示二价烃基。字母Z表示具有活性氢原子的单价化合物的残基。字母Y和Z的具体例子是由环氧乙烷和环氧丙烷中的至少一个与碳原子数小于或者等于8的低级醇或者烃基通过加聚形成的加聚物。字母n表示至少为3的整数。
首先，对表示为上面通式(1)的化合物进行描述。
通式(1)表示的化合物是一种抑制剂，当使用依照本发明的第一实施方式的研磨用组合物来研磨磁盘基片的表面时，与外周部分以外的其他表面部分相比，该抑制剂可防止基片表面的外周部分被过度研磨。
由通式(1)表示的化合物的具体实例是聚氨酯表面活性剂，如AKZO NOBEL制造的UHBERMODE PUR系列，ASAHI DENKA CO.，LTD.制造的ADEKA NOL系列，以及Rohmand Hass公司制造的Primal系列。
依照第一实施方式的研磨用组合物中包含的通式(1)表示的化合物的量优选在0.001～1重量％之间，更优选在0.005～0.5重量％之间，最优选在0.005～0.3重量％之间。
现在描述研磨剂。
当使用依照第一实施方式的研磨用组合物研磨磁盘基片表面时，研磨剂机械地研磨基片的表面。
研磨剂地具体实例为氧化铝，如α-氧化铝、δ-氧化铝、θ-氧化铝、κ-氧化铝和锻制氧化铝；二氧化硅，如胶体二氧化硅和锻制二氧化硅；氧化铈，如二氧化铈，三氧化二铈、六方晶体二氧化铈、立方二氧化铈和面心立方二氧化铈；氧化锆，如锻制氧化锆，单斜氧化锆，四方晶氧化锆和无定形氧化锆；氧化钛，如一氧化钛、三氧化二钛、二氧化钛、和锻制钛；氮化硅，如α-氮化硅、β-氮化硅和无定形氮化硅；以及碳化硅，如α-碳化硅、β-碳化硅和无定形碳化硅。依照第一实施方式的研磨用组合物中包含的研磨剂的种类数可以是一种、两种或者更多。
当研磨剂是二氧化硅时，由基于BET方法测得的来自表面区域的研磨剂的平均粒径优选在0.005～0.5μm之间，更优选在0.01～0.3μm之间。当研磨剂是氧化铝、氧化锆、氧化钛、氮化硅或者碳化硅时，通过激光衍射粒径分析仪(例如Beckman Coulter公司制造的LS-230)测得的研磨剂的平均粒径(D50％)优选在0.05～2μm之间，更优选在0.1～1.5μm之间。当研磨剂是氧化铈时，通过扫描电镜测得的研磨剂的平均粒径优选在0.01～0.5μm之间，更优选在0.05～0.45μm之间。
依照第一实施方式的研磨用组合物中包含的研磨剂量优选在0.1～40重量％，更优选在1～25重量％。
现在描述研磨促进剂。
当使用依照第一实施方式的研磨用组合物研磨磁盘基片表面时，研磨促进剂化学地研磨基片表面。
研磨促进剂的具体实例为苹果酸、羟基乙酸、丁二酸、柠檬酸、马来酸、衣康酸、丙二酸、亚氨二乙酸、葡萄糖酸、乳酸、苦杏仁酸、丁烯酸、烟碱酸、乙酸、甘氨酸、丙氨酸、硫代乙酸、氢硫基丁二酸、硫代丁二酸羧乙基酯、硝酸铝、硫酸铝和硝酸铁(III)。优选的研磨促进剂为苹果酸、羟基乙酸、丁二酸和柠檬酸。特别优选的研磨促进剂是丁二酸。依照第一实施方式的研磨用组合物种含有的研磨促进剂种类数量可以仅为一种，或者两种或更多。
依照第一实施方式的研磨用组合物中含有的研磨促进剂的量优选在0.01～25重量％之间，更优选在0.1～20重量％之间，最优选在0.2～10重量％之间。
现对水进行描述。
依照第一实施方式的研磨用组合物中，水用来作为通式(1)表示的化合物、研磨剂和研磨促进剂的分散介质和溶剂。优选水不含有杂质。更具体地讲，水优选为经过滤的离子交换水和蒸馏水。
依照第一实施方式的研磨用组合物是通过将通式(1)表示的化合物、研磨剂和研磨促进剂与水混合后溶解分散制得的。在混合中可以使用叶片式搅拌器或者超声波分散器。
依照第一实施方式的研磨用组合物的pH值优选在2～7之间。
第一实施方式提供下面的优点。
当使用依照第一实施方式的研磨用组合物研磨磁盘基片的表面时，与外周部分以外的其他表面部分相比，可以防止基片表面的外周部分被过度研磨。这使磁盘的容量得以增加。由于研磨用组合物含有通式(1)表示的化合物，依照第一实施方式的研磨用组合物抑制过度研磨基片表面的外周部分。通式(1)表示的化合物充分地减少基片和用来研磨基片的研磨垫之间的摩擦。因此认为摩擦的减少抑制了基片表面的外周部分的过度研磨。
当依照第一实施方式的研磨用组合物中含有的通式(1)表示的化合物量大于或等于0.001重量％时，所提供的研磨用组合物能充分抑制基片表面的外周部分被过度研磨。当通式(1)表示的化合物的量大于或等于0.005重量％时，能有效抑制对基片表面的外周部分的过度研磨。
当包含在研磨用组合物中的通式(1)表示的化合物的量小于或者等于1重量％时，可以防止因加入过多的化合物而引起的研磨速度的极度降低和成本的增加。当通式(1)表示的化合物的含量小于或者等于0.5重量％时，可以更可靠地防止研磨速度的极度降低。当通式(1)表示的化合物小于或者等于0.3重量％时，可以实质上必然地防止研磨速度的极度降低。
当研磨剂为二氧化硅时，研磨剂的平均粒径大于或者等于0.005μm、当研磨剂为氧化铝、氧化锆、氧化钛、氮化硅或者碳化硅时，平均粒径大于或者等于0.05μm、研磨剂为氧化铈时，平均粒径大于或者等于0.01μm时，可以防止由于研磨剂的过度小粒径引起的研磨速度的极度降低。当研磨剂为二氧化硅时，研磨剂的平均粒径大于或者等于0.01μm、研磨剂为氧化铝、氧化锆、氧化钛、氮化硅或者碳化硅时，平均粒径大于或者等于0.1μm、研磨剂为氧化铈时，平均粒径大于或者等于0.05μm时，可以更可靠地防止研磨速度的极度降低。
当研磨剂为二氧化硅或者氧化铈时，研磨剂的平均粒径小于或者等于0.5μm、研磨剂为氧化铝、氧化锆、氧化钛、氮化硅或者碳化硅时，平均粒径小于或者等于2μm时，可以防止由于过大的研磨剂的平均粒径引起的研磨表面的表面粗糙度的增加和划痕的形成。当研磨剂为二氧化硅时，研磨剂的平均粒径小于或者等于0.3μm、研磨剂为氧化铝、氧化锆、氧化钛、氮化硅或者碳化硅时，平均粒径小于或者等于1.5μm，研磨剂为氧化铈的情形，研磨剂的平均粒径小于或者等于0.45μm时，可以更可靠地防止研磨表面的表面粗糙度的增加。
当依照第一实施方式的研磨用组合物中含有的研磨剂的量大于或者等于0.1重量％时，可以防止由于研磨剂含量不足而引起的研磨速度的降低。当研磨剂的含量大于或者等于1重量％时，可以更可靠的防止研磨速度的降低。
当依照第一实施方式的研磨用组合物中含有的研磨剂的量小于或者等于40重量％时，可以防止由于过多的研磨剂含量而引起的粘度增加、研磨垫堵塞和研磨表面的表面缺陷。当含量小于或者等于25重量％时，可以更可靠地防止粘度增加、研磨垫堵塞和研磨表面的表面缺陷。粘度的增加使研磨用组合物的可操作性降低。
当研磨促进剂为苹果酸、羟基乙酸、丁二酸、或柠檬酸时，研磨速度增加且抑制了研磨表面上表面缺陷的形成。当研磨促进剂为丁二酸时，研磨速度进一步增加，可以更可靠地抑制研磨表面上的表面缺陷的形成。
当依照第一实施方式的研磨用组合物中含有的研磨促进剂的量大于或者等于0.01重量％时，可以防止由于研磨促进剂含量不足而引起的研磨速度下降。当含量大于或者等于0.1重量％时，可以更可靠地防止研磨速度的降低。当含量大于或者等于0.2重量％时，可以实质上必然地防止研磨速度的降低。
当依照第一实施方式的研磨用组合物中含有的研磨促进剂的量小于或者等于25重量％时，可以防止由于过量研磨促进剂引起的成本增加。当含量低于或者等于20重量％时，更可靠地防止成本增加。当含量小于或者等于10重量％时，可以实质上必然地防止成本增加。
当依照第一实施方式的研磨用组合物的pH值大于或者等于2时，可以防止研磨用研磨机被研磨用组合物腐蚀。
当依照第一实施方式的研磨用组合物的pH值小于或者等于7时，可以防止由于研磨用组合物为碱性而引起的研磨速度的降低、研磨表面的表面粗糙度增加和研磨表面的划痕形成。
现在将描述本发明的第二实施方式。
依照第二实施方式由具有衍生自异戊二烯磺酸或其盐的单体单元的聚合物、研磨剂、研磨促进剂和水。
聚合物用作抑制剂，当使用依照第二实施方式的研磨用组合物研磨磁盘的基片的表面时，与外周部分以外的其他表面部分相比，可防止基片表面的外周部分被过度研磨。
聚合物可以包括不是衍生自异戊二烯磺酸或其盐的单体单元。不是衍生自异戊二烯磺酸或其盐的单体单元的例子为该单体单元衍生自异戊二烯或者丙烯酸。
依照第二实施方式的研磨用组合物中含有的聚合物量优选在0.001～1重量％之间，更优选在0.005～0.5重量％之间，最优选在0.005～0.3重量％之间。
依照第二实施方式的研磨用组合物是通过将聚合物、研磨剂和研磨促进剂与水混合后溶解和分散后制得的。
依照第二实施方式的研磨用组合物的pH值优选在2～7之间。
依照第一实施方式的研磨用组合物中含有的通式(1)表示的化合物被依照第二实施方式的研磨用组合物中的聚合物代替。因此，依照第二实施方式的研磨用组合物除了第一实施方式的优点以外还有以下优点。
当使用依照第二实施方式的研磨用组合物来研磨磁盘基片表面时，与除外周部分以外的其他部分相比，可以防止基片表面的外周部分被过度研磨。由于研磨用组合物中含有聚合物，第二实施方式的研磨用组合物可以抑制对基片表面外周部分的过度研磨。与通式(1)表示的化合物相同的方式，聚合物减少了在基片和用来研磨基片的研磨垫之间产生的摩擦力。因此认为摩擦力的减少抑制了基片表面的外周部分的过度研磨。
当依照第二实施方式的研磨用组合物中含有的聚合物量大于或者等于0.001重量％，可以提供能够充分地抑制基片表面的外周部分过度研磨的研磨用组合物。该研磨用组合物还允许以一个充分的速度来研磨基片的表面。当聚合物的含量大于或者等于0.005重量％时，可以有效地抑制基片表面的外周部分的过度研磨。
当依照第二实施方式的研磨用组合物中含有的聚合物量小于或者等于1重量％时，可以防止因加入聚合物引起的研磨速度的极度降低和成本的增加。当聚合物含量小于或者等于0.5重量％时，可以更可靠地防止研磨速度极度降低。当聚合物含量小于或者等于0.3重量％时，可以实质上必然地防止研磨速度的极度降低。
本发明可以以其他具体的形式来体现而不脱离本发明的精神和范围，这对于本领域的技术人员来说是明显的。尤其是应该理解成本发明可以表现为下面的形式。
依照第一实施方式的研磨用组合物可以进一步包括具有衍生自异戊二烯磺酸或其盐的单体单元的聚合物。
依照第二实施方式的研磨用组合物可以进一步包括由通式(1)表示的化合物。
依照第一和第二实施方式的研磨用组合物可以进一步包括通常包含在常用研磨用组合物中的添加剂。添加剂的例子为纤维素类，如纤维素、羧甲基纤维素和羟乙基纤维素；水溶性醇类，如乙醇、丙醇和乙二醇；表面活性剂，如烷基苯磺酸钠和萘磺酸的福尔马林冷凝物；聚合有机阴离子材料，如木质素磺酸盐和聚丙烯酸盐；水溶性聚合物(乳化剂)，如聚乙烯醇；螯合剂，如二甲基乙二肟、双硫腙、8-羟基喹啉盐、乙酰丙酮、EDTA和NTA；消毒剂，如藻酸钠和重碳酸钾；无机盐，如硫酸铝，硫酸镍、硝酸铝、硝酸镍、硝酸铁和钼酸氨；高脂肪酸胺；磺酸盐；防锈剂；和水溶性乳化油。
依照第一和第二实施方式的研磨用组合物可以是原液，该原液包括高浓度的通式(1)表示的化合物或者聚合物、研磨剂和研磨促进剂。原液在用于研磨之前用水进行稀释。在这种情形下，提高了贮存和运输中的研磨用组合物的可操作性。
依照第一和第二实施方式的研磨用组合物除了用来研磨磁盘外还可以用来研磨研磨元件。在该种情形下，与除了边缘邻接部分以外的其他研磨表面相比，可以防止研磨表面边缘邻接部分被过度研磨。
现在将参考实施例和对比例更详细地描述本发明。
将20重量％的氧化铝(平均粒径为0.8μm)研磨剂、示于下表1中的研磨促进剂和抑制剂与离子交换水混合后制备实施例1～31以及对比例1～4的研磨用组合物。在下面的研磨条件下使用各例子中的研磨用组合物研磨磁盘基片的顶表面和底表面。
基片镀有无电镀镍磷镀层的φ3.5英寸(约95mm)基片研磨机具有尺寸为φ720mm的上、下机器压板的双面研磨机研磨垫Kanebo公司制造的BELLATRIX N0048研磨负荷100g/cm2(约10kPa)上压板转速24rpm下压板转速16rpm研磨用组合物供给量150ml/min研磨量在整个基片的两个表面上3μm在基片被研磨后通过ADE Phase Shift(美国)制造的MicroXAM在基片的外周部分来测试轧去(roll-off)的Vr值。所测得的值Vr被代入下面的公式(2)中以得到轧去(roll-off)的下降率。如果轧去(roll-off)的下降率大于20％，将该下降率评价为◎，如果轧去(roll-off)的下降率大于10％并且小于或者等于20％，将其评价为○，如果轧去(roll-off)的下降率大于0％并且小于或者等于10％，将其评价为△，如果轧去(roll-off)的下降率小于或者等于0％，将其评价为×。结果表示于下表1中的“轧去(roll-off)”栏里。
轧去(roll-off)的下降率[％]＝(1-Vr/对比例1的Vr)×100……(2)轧去(roll-off)是表示在基片表面的外周部分处的过度研磨程度的参数之一。在本说明书中轧去(roll-off)定义如下。如图1(a)所示，在基片表面上位于从基片的外周边缘处向内0.3mm的点假定为点A，在基片表面上位于从基片边缘处向内3.8mm的点假定为点B。轧去(roll-off)被定义为在连接点A和点B的横截面曲线与连接点A和点B之间的直线之间的最大距离。
在研磨基片之后通过MicroXAM在基片的外周部分测试垂平(dub-off)的值Vd。将所测得的值Vd代入下面的公式(3)中得到垂平(dub-off)的下降率。如果垂平(dub-off)的下降率大于20％，将该下降率评价为◎，如果垂平(dub-off)的下降率大于10％并且小于或者等于20％，将其评价为○，如果垂平(dub-off)的下降率大于0％并且小于或者等于10％，将其评价为△，如果垂平(dub-off)的下降率小于或者等于0％，将其评价为×。结果表示于下表1中的“垂平(dub-off)”栏里。
垂平(dub-off)的下降率[％]＝(1-Vd/对比例1的Vd)×100……(3)垂平(dub-off)是表示在基片表面的外周部分处的过度研磨程度的参数之一。在本说明书中垂平(dub-off)定义如下。如图1(b)所示，在基片表面上位于从基片的外周边缘处向内4.30mm的点假定为点C，在基片表面上位于从基片边缘处向内3.30mm的点假定为点D，在基片表面上位于从基片边缘处向内0.30mm的点假定为点E。线L通过最小二乘法从连接点C和点D的横截面曲线处描绘。一个位于线L上的从基片外周边缘向内0.30mm的点假定为点E’。垂平(dub-off)被定义为点E和点E’之间的距离。
研磨基片时的研磨速度根据下面的公式(4)得到。如果所得到的研磨速度大于或者等于0.70μm/min，将该研磨速度评价为◎，如果研磨速度大于或者等于0.65μm/min且小于0.70μm/min，将其评价为○，如果研磨速度大于或者等于0.60μm/min且小于0.65μm/min，将其评价为△，如果研磨速度小于0.60μm/min，将其评价为×。结果表示于下表1中的“研磨速度”栏里。
研磨速度[μm/min]＝因研磨基片的重量减少[g]÷(基片的研磨面积[cm2]×镍磷镀层的密度[g/cm3]×研磨时间[min]×10000……(4)表1
如表1中所示的抑制剂种类栏中，字母A表示通式(1)所表达的化合物，字母B1表示异戊二烯磺酸和丙烯酸的共聚物，字母B2表示异戊二烯磺酸和异戊二烯的共聚物。
抑制剂的粘度栏中所示的值为使用BH型旋转粘度计通过在25摄氏度时测量所制备的含有30重量％的活性组分的抑制剂水溶液得到的粘度值。当测量通式(1)表示的化合物的粘度时，使用6号转子以及6号转子的旋转速度为10rpm。当测量异戊二烯磺酸和丙烯酸的共聚物以及异戊二烯磺酸和异戊二烯的共聚物的粘度时，使用3号转子，3号转子的旋转速度为62.5rpm。
因此，现有实施例和实施方式应被认为是示例性的和非限制性的，本发明不受在此给出的细节的限制，而是在权利要求及其等同范围内可以变动本发明。
权利要求
1.一种研磨用组合物，其中该研磨组合物包括研磨剂、研磨促进剂和水，其特征在于所述的研磨用组合物进一步包括由下面的通式所表示的化合物 其中字母X表示聚醚多元醇的残基，字母m表示与一个聚醚多元醇分子中的羟基数相等的数字，字母Y表示二价烃基，字母Z表示具有活性氢原子的单价化合物的残基，字母n表示等于或者大于3的整数。
2.如权利要求1所述的研磨用组合物，其特征在于研磨用组合物中含有的所述化合物的量在0.001～1重量％之间。
3.一种研磨用组合物，其中该研磨用组合物包括研磨剂、研磨促进剂和水，该研磨用组合物的特征在于所述的研磨用组合物进一步包括具有衍生自异戊二烯磺酸或其盐的单体单元的聚合物。
4.如权利要求3所述的研磨用组合物，其特征在于，所述研磨用组合物中含有的该聚合物的量在0.001～1重量％之间。
5.如权利要求3所述的研磨用组合物，其特征在于，该聚合物是异戊二烯磺酸和丙烯酸的共聚物或者异戊二烯磺酸和异戊二烯的共聚物。
6.一种研磨用组合物，其中该研磨用组合物包括研磨剂、研磨促进剂和水，该研磨用组合物的特征在于所述的研磨用组合物进一步包括 其中其中字母X表示聚醚多元醇的残基，字母m表示与一个聚醚多元醇分子中的羟基数相等的数字，字母Y表示二价烃基，字母Z表示具有活性氢原子的单价化合物的残基，字母n表示等于或者大于3的整数；和具有衍生自异戊二烯磺酸或其盐的单体单元的聚合物。
7.如权利要求1～6的任意一项所述的研磨用组合物，其特征在于所述研磨用组合物是用来研磨磁盘基片的表面。
全文摘要
本发明提供一种能够防止磁盘基片表面的外周部分被过度研磨的研磨用组合物。依照本发明的第一研磨用组合物包括由上面的通式表示的化合物字母X表示聚醚多元醇的残基，字母m表示与一个聚醚多元醇分子中的羟基数相等的数字，字母Y表示二价烃基，字母Z表示具有活性氢原子的单价化合物的残基，字母n表示等于或者大于3的整数。依照本发明的第二研磨用组合物包括具有衍生自异戊二烯磺酸或其盐的单体单元的聚合物。
文档编号B24B37/00GK1461766SQ03140710
公开日2003年12月17日 申请日期2003年5月30日 优先权日2002年5月30日
发明者石桥智明, 杉山博保, 大脇寿树 申请人:不二见株式会社