專利名稱：拋光組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拋光組合物。具體地說，本發(fā)明涉及一種能提高拋光速率、降低表面粗糙度(Ra)和波度(Wa)并由此給出高質(zhì)量拋光表面的拋光組合物，本發(fā)明還涉及采用該拋光組合物的拋光方法、表面光滑度提高的磁盤基片，以及制造該磁盤基片方法。
對提高硬盤的記錄密度一直有著不斷增高的需求，為了降低磁頭的浮動量，要求提高盤片平坦度(表面光滑度)。具體地說，要求具有這樣的表面光滑度，即盤片的表面粗糙度(Ra)和波度(Wa)這兩者都為3?；蛞韵?。尤其對降低會損壞磁盤設(shè)備或引起讀寫信息錯誤的盤片波度，人們是很關(guān)注的。通常，為了獲得所要求的表面光滑度，就實(shí)施一種包括用含有磨粒例如氧化鋁的拋光液拋光基材，然后進(jìn)一步用含有更細(xì)粒徑氧化硅顆粒作為磨粒的拋光液進(jìn)行拋光的方法。然而，使用氧化硅顆粒的拋光液具有拋光速率慢的缺點(diǎn)，因此需要進(jìn)一步提高拋光速率。例如，日本專利公開號No.平11-167711中提出了一種方法，它包括將一種化合物例如檸檬酸鐵、草酸鐵或氯化鐵加入含有由氧化硅顆粒構(gòu)成的磨粒的拋光液中；日本專利公開號No.平10-204416等中提出了一種方法，它包括加入氧化硅膠體和一種化合物例如檸檬酸鐵、檸檬酸鐵銨或草酸鐵銨。在這兩種方法中，拋光速率的提高不夠。
本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠提高拋光速率、產(chǎn)生很少表面缺陷例如劃痕和凹坑，并提高表面光滑度即降低例如表面粗糙度(Ra)和波度(Wa)的拋光組合物；提供采用該拋光組合物的拋光方法；提供表面光滑度例如表面粗糙度(Ra)和波度(Wa)改善的磁盤基片；并提供制造該磁盤基片的方法。
本發(fā)明的這些和其他目的可從下面的描述了解的。
根據(jù)本發(fā)明，提供(1)一種含有氧化硅顆粒、水和聚氨基羧酸的Fe鹽和/或Al鹽的拋光組合物；(2)上述(1)的拋光組合物，它進(jìn)一步還含有無機(jī)酸和/或有機(jī)酸；(3)一種拋光方法，它采用上述(1)或(2)的拋光組合物；
(4)一種制造磁盤基片的方法，它包括用上述(1)或(2)的拋光組合物拋光基片的步驟；(5)一種磁盤基片，它通過采用上述(1)或(2)的拋光組合物制成。
在本發(fā)明中，從改進(jìn)表面光滑度例如表面粗糙度(Ra)和波度(Wa)和提高拋光速率的角度考慮，使用聚氨基羧酸的金屬鹽(Fe鹽和/或Al鹽)。聚氨基羧酸金屬鹽的聚氨基羧酸部分具有通過與金屬離子連接而形成螯合物的多齒配體，而且具有兩個或多個羧基。從提高拋光速率、抑制金屬離子沉淀和提高可溶性的角度考慮，聚氨基羧酸的分子量優(yōu)選80-1000，更優(yōu)選140-600。另外，從提高拋光速率的角度考慮，聚氨基羧酸的羧基數(shù)目優(yōu)選3個或更多，從提高可溶性的角度考慮，羧基數(shù)目優(yōu)選10個或更少，更優(yōu)選8個或更少，再優(yōu)選6個或更少。聚氨基羧酸的具體例子包括乙二胺四乙酸、羥基乙二胺四乙酸、次氮基三乙酸、二乙三胺五乙酸、三乙四胺六乙酸、二羧甲基谷氨酸、羥乙基亞氨基二乙酸、二羥乙基甘氨酸、1,3-丙二胺四乙酸、1,3-二氨基-2-羥丙烷四乙酸等。其中優(yōu)選乙二胺四乙酸、次氮基三乙酸、二乙三胺五乙酸、二羧甲基谷氨酸和1,3-丙二胺四乙酸，尤其優(yōu)選乙二胺四乙酸。
另外，從提高拋光組合物的拋光速率并阻止氧化硅磨粒的分散性減小的角度考慮，作為用于聚氨基羧酸金屬鹽的金屬離子，優(yōu)選鐵和鋁離子。更優(yōu)選鐵離子，尤其優(yōu)選3價的鐵離子。另外，從提高可溶性的角度考慮，金屬鹽可以是含有銨離子或鈉離子的金屬鹽。在本說明書中，聚氨基羧酸的鐵鹽指任何含有鐵原子的鹽，不僅包括鐵鹽，還包括鐵鈉鹽和鐵銨鹽。鋁鹽也是一樣，它不僅包括鋁鹽，而且還包括鋁鈉鹽和鋁銨鹽。
聚氨基羧酸金屬鹽的優(yōu)選例子包括乙二胺四乙酸鐵、乙二胺四乙酸鋁、乙二胺四乙酸銨鋁、二乙三胺五乙酸鐵、1,3-丙二胺四乙酸鐵、二乙三胺五乙酸鋁、1,3-丙二胺四乙酸鋁、乙二胺四乙酸銨鐵、乙二胺四乙酸鈉鐵、1,3-丙二胺四乙酸鋁銨鐵、二乙三胺五乙酸銨鐵、二乙三胺五乙酸鈉鐵等。另外，這些聚氨基羧酸鹽可以預(yù)先形成必需的金屬鹽，或者可以將無機(jī)酸的鹽例如硝酸鹽、硫酸鹽或磷酸鹽或有機(jī)酸的鹽例如乙酸與聚氨基羧酸和/或鐵鹽和鋁鹽以外的聚氨基羧酸鹽混合，進(jìn)行拋光組合物中的螯合交換，從而獲得所要求的鹽，所用的無機(jī)鹽或有機(jī)鹽都含有所述金屬。
從提高拋光速率的角度考慮，聚氨基羧酸金屬鹽的含量優(yōu)選占拋光組合物的0.02％(重量)或以上，更優(yōu)選0.05％(重量)或以上，再優(yōu)選0.1％(重量)或以上，尤其優(yōu)選0.5％(重量)或以上；而從降低表面粗糙度和波度和減少表面缺陷例如凹坑和劃痕、由此提高表面質(zhì)量的角度考慮，金屬鹽的含量優(yōu)選占拋光組合物的20％(重量)或以下，更優(yōu)選15％(重量)或以下，再優(yōu)選10％(重量)或以下，尤其優(yōu)選5％(重量)或以下。金屬鹽含量優(yōu)選0.02-20％(重量)、更優(yōu)選0.05-15％(重量)、再優(yōu)選0.1-10％(重量)，尤其優(yōu)選0.5-5％(重量)。
在本發(fā)明中，從降低表面粗糙度(Ra)和波度(Wa)并減少表面缺陷例如劃痕，由此提高表面質(zhì)量的角度考慮，使用氧化硅顆粒。氧化硅顆粒包括氧化硅膠體顆粒、煅制氧化硅顆粒、表面改性的氧化硅顆粒等，優(yōu)選氧化硅膠體顆粒。這里，氧化硅膠體顆?？梢酝ㄟ^例如由含水硅酸形成的方法獲得。
從提高拋光速率的角度考慮，氧化硅顆粒初始顆粒的平均粒徑優(yōu)選0.001微米或以上，更優(yōu)選0.01微米或以上，再優(yōu)選0.02微米或以上，從降低表面粗糙度(Ra)和波度(Wa)的角度考慮，初始顆粒的平均粒徑優(yōu)選0.6微米或以下，更優(yōu)選0.5微米或以下，再優(yōu)選0.3微米或以下，再更優(yōu)選0.2微米或以下。初始顆粒的平均粒徑優(yōu)選0.001-0.6微米，更優(yōu)選0.001-0.5微米，再優(yōu)選0.01-0.3微米，尤其優(yōu)選0.02-0.2微米。這里，可用掃描電子顯微鏡(放大倍數(shù)優(yōu)選3000-100000倍)觀察進(jìn)行圖像分析，取顆粒的寬度和長度的算術(shù)平均值測定粒徑。
再者，關(guān)于氧化硅顆粒的粒徑分布，優(yōu)選下面所例示的(1)D90/D50的比率是1.3-3.0,D50是10-600納米，其中D90定義為累積粒徑分布中在數(shù)目基礎(chǔ)上從小粒徑一側(cè)計(jì)數(shù)至90％的粒徑，D50定義為累積粒徑分布中在數(shù)目基礎(chǔ)上從小粒徑一側(cè)計(jì)數(shù)至50％的粒徑。
在本發(fā)明中，使用粒徑分布如上面(1)所述的氧化硅顆粒的拋光組合物，顯示的拋光效果就是被拋光基片的表面粗糙度在拋光之后變小，被拋光基片能夠在經(jīng)濟(jì)的速度下進(jìn)行拋光，而不產(chǎn)生表面缺陷例如凸起和拋光損傷。
在如上面(1)所述的粒徑分布中，從阻止產(chǎn)生劃痕、降低表面粗糙度(Ra)，由此形成更光滑和優(yōu)良的表面質(zhì)量，并產(chǎn)生高拋光速率的角度考慮，D90/D50優(yōu)選1.3-3.0，更優(yōu)選1.3-2.0。另外，從形成高拋光速率的角度考慮，D90/D50優(yōu)選1.3或更高，從保持高拋光速率并獲得優(yōu)良表面光滑度的角度考慮，D90/D50優(yōu)選3.0或更小。
在如上面(1)所述的粒徑分布中，D50為10-600納米，優(yōu)選30-200納米，尤其優(yōu)選40-100納米。從提高拋光速率的角度考慮，D50優(yōu)選10納米或更高，從阻止表面缺陷例如劃痕并獲得優(yōu)良表面光滑度的角度考慮，D50優(yōu)選600納米或更小。
另外，在具有如上面(1)所述的粒徑分布的氧化硅顆粒中，為了獲得以高拋光速率被拋光并具有優(yōu)良表面光滑度的基片，氧化硅顆粒的D10優(yōu)選5-100納米，更優(yōu)選15-85納米，再優(yōu)選35-70納米，尤其優(yōu)選40-60納米，其中D10定義為累積粒徑分布中在數(shù)目基礎(chǔ)上從小粒徑一側(cè)計(jì)數(shù)至10％的粒徑。從提高拋光速率的角度考慮，D10優(yōu)選5納米或更大，從保持優(yōu)良表面光滑度的角度考慮，D10優(yōu)選100納米或更小。
附帶說明一下，上面(1)所述的粒徑分布是總的氧化硅顆粒的粒徑分布。例如，作為具有上面(1)所述粒徑分布的氧化硅顆粒，可以是組合使用兩種或多種的氧化硅顆粒。在這種情形下，上述粒徑分布的每種參數(shù)D10、D50、D90，其測定都是對混合氧化硅顆粒而言的。
其中，當(dāng)氧化硅顆粒含有兩種或多種D50彼此不同的氧化硅顆粒時，優(yōu)選使用具有下面粒徑分布的兩種或多種氧化硅顆粒(2)D50L與D50S的比率(D50L/D50S)是1.1-4.0,A與B的重量比(A/B)是90/10-10/90，其中D50定義為累積粒徑分布中在數(shù)目基礎(chǔ)上從小粒徑一側(cè)計(jì)數(shù)至50％的粒徑，其中D50L定義為D50最大的那種氧化硅顆粒(B)的該值，D50S定義為D50最小的那種氧化硅顆粒(A)的該值。
本發(fā)明的一個很大特征在于，氧化硅顆粒含有兩種或多種D50彼此不同的氧化硅顆粒，各種氧化硅顆粒具有上面(2)所述的粒徑分布。通過使用含有這樣的氧化硅顆粒的拋光組合物，有這樣的優(yōu)點(diǎn)被拋光基片的表面粗糙度在拋光之后很小，被拋光基片在拋光時不會產(chǎn)生表面缺陷例如凸出部分和拋光損傷，由此尤其可獲得很大的拋光速率。這里，當(dāng)三種或多種氧化硅顆粒的D50彼此不同時，具有最小D50的那種氧化硅顆粒的D50稱為“D50S”，具有最大D50的那種氧化硅顆粒的050稱為“D50L”。
在如上面(2)所述的粒徑分布中，D50L/D50S優(yōu)選1.1-4.0，更優(yōu)選1.1-3.0，再優(yōu)選1.5-3.0。從提高拋光速率的角度考慮，D50L/D50S優(yōu)選1.1或更高，從保持高拋光速率并保持優(yōu)良表面光滑度而不產(chǎn)生表面缺陷例如劃痕的角度考慮，D50L/D50S優(yōu)選4.0或更小。在如上面(2)所述的粒徑分布中，優(yōu)選的是兩種或多種氧化硅顆粒的混合比率是使混合后顆粒的粒徑分布中D90與D50的比率滿足1.3-3.0，而且D50是10-600納米。此外，優(yōu)選的是D10為5-100納米。附帶說明一下，A與B的混合重量比(A/B)優(yōu)選90/10-10/90，更優(yōu)選90/10-20/80，再優(yōu)選85/15-35/65，其中A是指具有最小D50的那種氧化硅顆粒，B是指具有最大D50的那種氧化硅顆粒。
在具有如上面(2)所述的粒徑分布的氧化硅顆粒中，只要使用的氧化硅顆粒具有兩種或多種D50彼此不同的類型，那么氧化硅顆粒各自的類型就可以相同或不同。這里，上述D50L和D50S都是在混合之前測定的。
此外，優(yōu)選的是氧化硅顆粒具有如下所述的粒徑分布(3)累積粒徑分布中在數(shù)目基礎(chǔ)上從小粒徑一側(cè)計(jì)數(shù)至40納米的百分率是25％或以下，其中D50是50-600納米。
本發(fā)明的一個很大的特征在于氧化硅顆粒具有上面(3)所述的粒徑分布。使用含有這樣的氧化硅顆粒的拋光組合物，其效果就是通過通常的清除方法，可以容易地將氧化硅顆粒從被拋光基片的表面上清除掉。
從降低殘留在被拋光基片上的硅酸鹽顆粒數(shù)量的角度考慮，在上面(3)所述的粒徑分布中，所要求的是累積粒徑分布中在數(shù)目基礎(chǔ)上從小粒徑一側(cè)計(jì)數(shù)至40納米的百分率是25％或以下，優(yōu)選15％或以下，更優(yōu)選10％或以下，再優(yōu)選5％或以下，尤其優(yōu)選3％或以下。為了調(diào)節(jié)累積粒徑分布中在數(shù)目基礎(chǔ)上從小粒徑一側(cè)計(jì)數(shù)至40納米的百分率為25％或以下，例如，可以使粒徑為40納米或以下的氧化硅顆粒的含量較低。降低粒徑為40納米或以下的氧化硅顆粒含量的一個方法，可以在合成氧化硅膠體時，通過控制活性溶膠的加入速率，使氧化硅溶膠作為核生長，這樣來制備小粒徑顆粒含量低的氧化硅膠體。另外，用離心機(jī)分級得到小粒徑顆粒含量低的氧化硅膠體也不會有問題。
另一方面，從實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的拋光速率并實(shí)現(xiàn)表面光滑度優(yōu)良而無表面缺陷的優(yōu)良表面質(zhì)量的角度考慮，D50優(yōu)選為50-600納米，更優(yōu)選50-200納米，再優(yōu)選50-150納米。
另外，從實(shí)現(xiàn)高拋光速率并實(shí)現(xiàn)表面光滑度優(yōu)良而無表面缺陷的優(yōu)良表面質(zhì)量的角度考慮，優(yōu)選的是，D90與D50的比率(D90/D50)為1.3-3.0，更優(yōu)選1.3-2.0。
作為具有如上面(3)所述的粒徑分布的氧化硅顆粒，可以組合使用兩種或多種氧化硅顆粒。在該情形下，上述每種粒徑分布都是對混合的氧化硅顆粒進(jìn)行測定。
另外，優(yōu)選的是，用于本發(fā)明中的氧化硅顆粒滿足選自上面(1)-(3)中的兩個或多個條件，尤其優(yōu)選的是滿足所有這些條件。
在上面(1)-(3)中任一條中所述的氧化硅顆粒的粒徑，都能夠采用掃描電子顯微鏡(下面簡單稱為SEM)通過下述方法測定。具體地說，將含有氧化硅顆粒的拋光組合物進(jìn)行稀釋，使氧化硅顆粒的濃度為0.5％(重量)。將稀釋的懸浮液均勻地施加到SEM測量用的加熱到約50℃的樣品板上。之后，用濾紙抹掉過量懸浮液，對樣品板上留下的懸浮液均勻地進(jìn)行空氣干燥，要使懸浮液不聚集。
將Pt-Pd沉積到經(jīng)空氣干燥的氧化硅顆粒上。使用由Hitachi LTD制造的電場效應(yīng)掃描電子顯微鏡(FE-SEM:S-4000型)，將放大倍數(shù)調(diào)節(jié)到3000-100000，在該視野范圍內(nèi)可以觀察到大約500個氧化硅顆粒。在每個樣品板上觀察兩個微小位置，并拍下照片。對拍攝的每幅顯微照片(4英寸×5英寸)都用復(fù)印機(jī)等放大到A4尺寸(210毫米×297毫米)，用測徑規(guī)等測量所有被拍攝的氧化硅顆粒的粒徑，整理數(shù)據(jù)。這個程序重復(fù)數(shù)次，使被測量的氧化硅顆粒數(shù)目為2000或更多。為了獲得準(zhǔn)確的粒徑分布，更優(yōu)選的是增加SEM測量位置點(diǎn)的數(shù)目。將所測定粒徑的數(shù)據(jù)加和起來，并由小粒徑起算出頻數(shù)(％)，這樣就能夠獲得本發(fā)明數(shù)目基礎(chǔ)上的粒徑分布，其中10％累積頻數(shù)的粒徑定義為D10,50％累積頻數(shù)的粒徑定義為D50,90％累積頻數(shù)的粒徑定義為D90。這里所稱的粒徑分布是作為初始顆粒的粒徑分布獲得的，但當(dāng)存在次級顆粒時，在其中氧化鋁、氧化鈰、煅制氧化硅等的初始顆粒彼此融合，則可以在其次級粒徑的基礎(chǔ)上獲得粒徑分布。
另外，調(diào)節(jié)氧化硅顆粒的粒徑分布的方法并沒有特別限制。在氧化硅顆粒為膠體大小粒徑的情形下，粒徑分布的調(diào)節(jié)方法可以是例如在制備顆粒階段的顆粒生長過程中加入一種新顆粒作為核以便產(chǎn)生具有一定粒徑分布的最終產(chǎn)品；將兩種或多種粒徑分布彼此不同的氧化硅顆粒混合等。
從提高拋光速率的角度考慮，氧化硅顆粒的含量優(yōu)選為拋光組合物的0.5％(重量)或更高，更優(yōu)選1％(重量)或更高，再優(yōu)選3％(重量)或更高，尤其優(yōu)選5％(重量)或更高；從提高表面質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮，氧化硅顆粒的含量優(yōu)選為拋光組合物的50％(重量)或更低，更優(yōu)選40％(重量)或更低，再優(yōu)選30％(重量)或更低，尤其優(yōu)選25％(重量)或更低。該含量優(yōu)選0.5-50％(重量)，更優(yōu)選1-40％(重量)，再優(yōu)選3-30％(重量)，尤其優(yōu)選5-25％(重量)。
從提高拋光速率的角度考慮，優(yōu)選的是本發(fā)明的拋光組合物還含有無機(jī)酸和/或有機(jī)酸。
無機(jī)酸包括鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸等。
從其對水的可溶性的角度考慮，有機(jī)酸的分子量優(yōu)選為40-10000，更優(yōu)選40-5000，再優(yōu)選40-1000，尤其優(yōu)選40-500。有機(jī)酸包括羧酸基有機(jī)酸、酚基有機(jī)酸、磺酸基有機(jī)酸、磷酸基有機(jī)酸等。羧酸基有機(jī)酸包括單羧酸例如蟻酸和乙酸；二羧酸例如乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸和二甘醇酸；羥基羧酸例如羥基乙酸、蘋果酸、檸檬酸、酒石酸和葡萄酸。酚基有機(jī)酸包括酚等?；撬峄袡C(jī)酸包括甲磺酸、磺基水楊酸、鈦試劑等。磷酸基有機(jī)酸包括腺苷磷酸、鳥苷三磷酸、胞苷磷酸等。從提高速度的角度考慮，更優(yōu)選有機(jī)酸，再優(yōu)選羧酸，尤其優(yōu)選羥基羧酸，最優(yōu)選羥基乙酸。
從提高拋光速率的角度考慮，無機(jī)酸和/或有機(jī)酸的含量優(yōu)選為拋光組合物的0.02％(重量)或更高，更優(yōu)選0.05％(重量)或更高，再優(yōu)選0.1％(重量)或更高，尤其優(yōu)選0.5％(重量)或更高。從降低表面粗糙度和波度并減少表面缺陷例如凹坑和劃痕、由此改善表面質(zhì)量并提供經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮，無機(jī)酸和/或有機(jī)酸的含量優(yōu)選為拋光組合物的20％(重量)或以下、更優(yōu)選15％(重量)或以下、再優(yōu)選10％(重量)或以下，尤其優(yōu)選5％(重量)或以下。含量優(yōu)選為0.02-20％(重量)，更優(yōu)選0.05-15％(重量)，再優(yōu)選0.1-10％(重量)，尤其優(yōu)選0.5-5％(重量)。
本發(fā)明的拋光組合物中的水用作介質(zhì)。從有效地拋光被拋光基片的角度考慮，水含量優(yōu)選為拋光組合物的50％(重量)或更高，更優(yōu)選60％(重量)或更高，再優(yōu)選70％(重量)或更高，尤其優(yōu)選80％(重量)或更高；而且水含量優(yōu)選為拋光組合物的99.46％(重量)或更低、更優(yōu)選99％(重量)或更低，再優(yōu)選98.5％(重量)或更低，尤其優(yōu)選98％(重量)或更低。水含量優(yōu)選50-99.46％(重量)，更優(yōu)選60-99％(重量)，再優(yōu)選70-98.5％(重量)，尤其優(yōu)選80-98％(重量)。
上述拋光組合物每種組分的濃度可以是制備組合物時的任意濃度，也可以是使用時的濃度。在許多情形下，組合物通常制成濃縮物，使用時稀釋。
另外，情況需要時，也可以向本發(fā)明拋光組合物中加入其他組分。這其他組分包括酸化合物單體形式的金屬鹽或銨鹽、過氧化物、增稠劑、分散劑、防腐劑、基質(zhì)、表面活性劑等。酸化合物單體形式的金屬鹽或銨鹽以及過氧化物的具體例子如下列專利所述，日本公開專利No.昭62-25187，第2頁，上右欄，第3-11行；日本公開專利No.昭63-251163，第3頁，上左欄，第4-8行；日本公開專利No.平1-205973，第3頁，上左欄，第4行至上右欄，第2行；日本公開專利No.平3-115383，第2頁，下右欄，第16行至第3頁，下左欄，第11行；日本公開專利No.平4-275387，第2頁，右欄，第27行至第3頁，左欄，第12行和第17-23行等。
本發(fā)明的拋光組合物可以通過將上述氧化硅顆粒、聚氨基羧酸的鐵鹽和/或鋁鹽和水進(jìn)行混合，當(dāng)情況需要時還可以用已知方法加入無機(jī)酸和/或有機(jī)酸而制成。
從工作機(jī)器的腐蝕性和操作者的安全性的角度考慮，本發(fā)明拋光組合物的pH值優(yōu)選為2-12，更優(yōu)選3-10。另外，雖然不能絕對地決定拋光組合物的pH值，因?yàn)樗S要拋光的基材而異，但是從提高拋光速率的角度考慮，要求的是pH為6.5或更小，優(yōu)選小于6.0，較優(yōu)選5.9或更小，更優(yōu)選5.5或更小，再優(yōu)選5或更小，再更優(yōu)選4或更??；而且從提高拋光速率的角度考慮，pH值為7.5或更高，優(yōu)選8或更高，更優(yōu)選9或更高。從提高拋光速率的角度考慮，尤其對精密零件主要由金屬例如通過Ni-P電鍍制成的鋁合金基材，優(yōu)選的是pH顯示酸性，即6.5或以下，優(yōu)選低于6.0，更優(yōu)選5.9或以下，再優(yōu)選5.5或以下，再更優(yōu)選5或以下，又更優(yōu)選4或以下。另外，從提高氧化硅顆粒的可分散性、由此提高表面質(zhì)量的角度考慮，pH要顯示酸性，即7.5或以上，優(yōu)選8或以上，更優(yōu)選9或以上。另外，從減少拋光后清除殘留磨粒的角度考慮，pH值優(yōu)選呈中性。因此，雖然pH可以根據(jù)被認(rèn)為重要的用途方面，(尤其是拋光在精密零件主要由金屬例如通過Ni-P電鍍制成的鋁合金基材時)設(shè)定，但是從上述總的角度考慮，pH優(yōu)選2-7，更優(yōu)選2.5-6.5，再優(yōu)選2.5-5.9，再更優(yōu)選2.5-5.5，進(jìn)一步優(yōu)選3-5.5。pH值可以通過合適地加入要求量的無機(jī)酸例如硝酸或硫酸，酸化合物單體形式的金屬鹽或銨鹽、過氧化物堿性物質(zhì)例如氨水、氫氧化鉀、氫氧化鈉或胺，進(jìn)行調(diào)節(jié)。
可用本發(fā)明拋光組合物拋光的基材，包括例如金屬或準(zhǔn)金屬如硅、鋁、鎢、銅、鉭和鈦，玻璃態(tài)物質(zhì)如玻璃、玻璃態(tài)碳和無定形碳，陶瓷材料如氧化鋁、二氧化硅、氮化硅、氮化鉭、氮化鈦和碳化鈦，樹脂如聚酰亞胺樹脂等。其中，要拋光的基材優(yōu)選由金屬例如鋁、鎢或銅制成，或者由以這些金屬為主要組分的合金制成；或者要拋光的基材優(yōu)選含有這些金屬，如半導(dǎo)體組分制成的半導(dǎo)體基材一樣。例如，用Ni-P電鍍的鋁合金基材或玻璃基材例如結(jié)晶玻璃或增強(qiáng)玻璃是較優(yōu)選的，而且尤其優(yōu)選用Ni-P電鍍的鋁合金基材。
對要拋光基材的形狀沒有什么限制。例如具體平面部分的基材如盤、薄板、板坯和棱柱，或具有弧形表面的基材如透鏡都能夠用本發(fā)明的拋光組合物進(jìn)行拋光。其中，拋光時尤其以盤狀的基材為宜。
本發(fā)明的拋光組合物很適合用于拋光精密零件用的基材，例如適于拋光精密零件如磁盤、光盤、光磁盤等的磁性記錄介質(zhì)基材，光掩?；?、光學(xué)透鏡、光學(xué)反射鏡、光學(xué)棱鏡和半導(dǎo)體基材。半導(dǎo)體基材的拋光包括這樣的步驟拋光硅片(裸片)，形成嵌入元件用的分離薄膜，將層間介電膜平化，形成嵌入線、形成嵌入電容器等。本發(fā)明的拋光組合物尤其適于拋光磁盤基片。該拋光組合物還適于獲得表面粗糙度(Ra)為3埃或以下、波度(Wa)為3?；蛞韵碌拇疟P基片。在本說明書中，表面粗糙度(Ra)和波度(Wa)測定為表面上所有點(diǎn)對于配合于測試部分表面的一個平面的所謂平均距離。所有點(diǎn)對于配合于測試部分表面的一個平面的平均距離，從具有80微米或更小的波長組分的粗糙度曲線獲得，表示為Ra；而所有點(diǎn)對于配合于測試部分表面的一個平面的平均距離，從具有0.4-5毫米的波長組分的波度曲線獲得，表示為Wa。Wa是所有點(diǎn)對于配合于微波度數(shù)據(jù)的一個平面的平均距離。這些Ra和Wa能夠如下所述進(jìn)行測定[所有點(diǎn)對于配合于測試部分表面的一個平面的平均距離(Ra)]采用Rank Taylor-Hobson Limited制造的Talystep在下列條件下測試。
輪廓儀末梢的尺寸2.5微米×2.5微米分路濾波器80微米測量長度0.64毫米[所有點(diǎn)對于配合于微波度數(shù)據(jù)的一個平面的平均距離(Wa)]采用Zygo制造的New View 200CHR在下列條件下進(jìn)行測試。
物鏡放大2.5倍圖像電子放大放大0.5倍濾波器通帶濾波器類型FFT固定濾波器高波長0.4毫米濾波器低波長5.0毫米移動圓筒使用本發(fā)明的拋光組合物進(jìn)行拋光的方法，包括例如這樣一種拋光方法，它是夾緊基材對著用粘貼有由有機(jī)聚合物非織造織物制成的拋光布的拋光盤，將拋光組合物喂到拋光表面上，在施加給定的壓力下，移動拋光盤或基片。在本發(fā)明的拋光方法中，通過使用本發(fā)明的拋光組合物，就能提高拋光速率，抑制產(chǎn)生表面缺陷例如劃痕和凹坑，以及改進(jìn)表面光滑度例如表面粗糙度(Ra)和波度(Wa)這些效果。
制造本發(fā)明磁盤基片的方法包括使用上述拋光組合物的拋光方法。在該方法中，優(yōu)選的是本發(fā)明的拋光方法在多步拋光步驟中的第二步或隨后的步驟中采用，而且尤其優(yōu)選的是本發(fā)明的拋光方法在最后的拋光步驟中采用。例如，在單步或兩步拋光方法中獲得的電鍍以Ni-P具有5-15埃的表面粗糙度(Ra)和5-10埃的波度(Wa)的鋁合金基材，采用本發(fā)明拋光組合物的拋光步驟進(jìn)行拋光，就能夠制成表面粗糙度(Ra)為3?；蛞韵潞筒ǘ?Wa)為3?；蛞韵?，優(yōu)選表面粗糙度(Ra)為2.5埃或以下和波度(Wa)為2.5?；蛞韵碌拇疟P基片。本發(fā)明的拋光組合物尤其適用于制造表面粗糙度(Ra)為3?；蛞韵潞筒ǘ?Wa)為3埃或以下、優(yōu)選表面粗糙度(Ra)為2.5?；蛞韵潞筒ǘ?Wa)為2.5?；蛞韵碌拇疟P基片的兩步拋光方法中的第二步拋光。
這樣制成的磁盤基片的表面光滑度極佳。作為表面光滑度，要求的是表面光滑度(Ra)是3?；蛞韵?，優(yōu)選2.5?；蛞韵?。另外，要求的是波度(Wa)為3?；蛞韵?，優(yōu)選2.5?；蛞韵隆?br> 通過使用如上所述的本發(fā)明的拋光組合物，就能夠提高拋光速率，而且能夠高效率地制成高質(zhì)量的磁盤基片，它具有優(yōu)良的表面性能，很少有表面缺陷例如劃痕和凹坑，而且表面光滑度例如表面粗糙度(Ra)和波度(Wa)有所改進(jìn)。尤其可提高拋光速率，而且同時可以高效率地制成高質(zhì)量的磁盤基片，它具有優(yōu)良的表面性能，可以改進(jìn)其表面光滑度例如波度(Wa)。
實(shí)施例1-6和對比例1-12將62.5份(重量)購自Nissan Chemical Industries Ltd的SNOWTEX ZL(平均粒徑0.08-0.1微米，氧化硅濃度40％(重量))作為氧化硅顆粒、表1所示重量份數(shù)的化合物，余量的離子交換水進(jìn)行攪拌混合，用硝酸或氨水調(diào)節(jié)所形成混合物的pH值，得出實(shí)施例1-5和對比例1-12的100份(重量)的各種拋光組合物。另外，以與實(shí)施例1相同的方式制備實(shí)施例6的拋光組合物，不同的是將62.5份(重量)上述氧化硅顆粒、3.0份(重量)的乙二胺四乙酸鐵、2.0份(重量)的羥基乙酸和余量的離子交換水進(jìn)行攪拌混合。采用每種拋光組合物，使用雙面操作的機(jī)器在下面給出的雙面操作機(jī)器的設(shè)置條件1下，將表面粗糙度為15埃、波度為8埃、厚度為0.8毫米、直徑為3.5英寸的具有Ni-P電鍍表面的鋁合金基片進(jìn)行拋光，制得一個可用作磁盤基片的拋光的Ni-P電鍍鋁合金基片。
雙面操作機(jī)器的設(shè)置條件1雙面操作機(jī)器SPEEDFAM CO.LTD制造的雙面操作機(jī)器，型號9B；操作壓力7.8千帕；拋光墊“POLYTEX DG”(Rodel Nitta K.K制造)；盤的旋轉(zhuǎn)速度5轉(zhuǎn)/分鐘；拋光組合物的喂料流量20毫升/分鐘；拋光時間5分鐘；裝上基材的數(shù)目10。
測量拋光后鋁合金基材的重量，由鋁合金基材拋光前和后的重量變化計(jì)算重量損失率，根據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)的對比例1的該數(shù)值計(jì)算相對拋光速率(相對值)。另外，用上述方法測量制成的每個鋁合金基片的表面粗糙度和波度，所用的符號如下O數(shù)值為3埃或以下；×數(shù)值大于3埃。
結(jié)果如表1所示。
表1
從表1所示結(jié)果可以看出，使用聚氨基羧酸的鐵鹽或鋁鹽的實(shí)施例1-6的拋光組合物，與使用其他酸的鐵鹽和鋁鹽(對比例2-6)，或使用聚氨基羧酸的非鐵和非鋁鹽(對比例7-12)相比，具有較高的拋光速率，而且所得的表面粗糙度和波度也能夠減小。
實(shí)施例7采用下面給出的氧化鋁基拋光組合物，使用雙面操作的機(jī)器，在下面給出的雙面操作機(jī)器的設(shè)置條件2下，將表面粗糙度為180埃、波度為22埃、厚度為0.8毫米、直徑為3.5英寸的Ni-P電鍍的鋁合金基片進(jìn)行拋光，得出一個表面粗糙度為13埃、波度為6埃的鋁合金基片。
然后，采用實(shí)施例1的拋光組合物，使用雙面操作機(jī)器在上述的雙面操作機(jī)器的設(shè)置條件1下對所得的上述基片再進(jìn)行拋光，得出可用作磁盤基片的拋光的Ni-P電鍍鋁合金基片。
測量拋光后基片的表面粗糙度、波度和劃痕。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)表面粗糙度為2.5?；蛞韵?，波度為2.5埃或以下，沒有觀察到深度超過50納米的劃痕，而且沒有觀察到凹坑。用下述方法附帶地測量劃痕和凹坑。
如上所述，通過使用本發(fā)明的拋光組合物，就可制成這樣的磁盤基片，它基本上沒有表面缺陷例如劃痕和凹坑，并具有優(yōu)良的表面光滑度，其表面粗糙度(Ra)為3?；蛞韵拢ǘ?Wa)為3?；蛞韵隆?br> 氧化鋁基拋光組合物一種拋光組合物含有8份(重量)初始顆粒平均粒徑為0.25微米，次級顆粒的平均粒徑為0.7微米的α-氧化鋁(純度約99.9％，比重4.0)；2份(重量)平均粒徑為0.7微米，比表面積為130米2/克，堿金屬含量為0.0055％(重量)，堿土金屬含量為0.0013％(重量)的γ-氧化鋁；0.8份(重量)乙二胺四乙酸銨鋁和89.2份(重量)的離子交換水。
雙面操作機(jī)器的設(shè)置條件2雙面操作機(jī)器SPEEDFAM CO.LTD制造的雙面操作機(jī)器，型號9B操作壓力9.8千帕；拋光墊“POLYTEX DG”(Rodel Nitta K.K制造)；盤的旋轉(zhuǎn)速度50轉(zhuǎn)/分鐘；拋光組合物的喂料流量100毫升/分鐘；拋光時間5分鐘；裝上基材的數(shù)目10。
劃痕的測定用光學(xué)顯微鏡(差示干涉顯微鏡)，在放大50倍條件下，以60度間隔，在6個位置觀察每個基片表面。用原子力顯微鏡(AFM，購自DigitalInstruments,“Nanoscope Ⅲ”)測定劃痕深度。
凹坑的評價用光學(xué)顯微鏡(差分干涉顯微鏡)，在放大200倍條件下，以30度間隔在12個位置觀察每個基片表面。數(shù)出每12個范圍中凹坑的數(shù)目。
實(shí)施例8-10和對比例13作為氧化硅顆粒，使用膠體粒徑的氧化硅(如表2和3所示作為磨料A-D)，其性能如表2所示，根據(jù)在本發(fā)明中“發(fā)明的詳細(xì)說明”部分所述方法使用掃描電子顯微鏡(購自Hitachi LTD，型號S-4000)(用測徑規(guī)測定粒徑，獲得其累積粒徑(D10、D50、D90)。將25份(重量)的氧化硅顆粒，表4所示化合物、余量的離子交換水?dāng)嚢杌旌?，所形成混合物的pH值用硝酸或氨水調(diào)節(jié)，得出實(shí)施例8-10和對比例13的100份(重量)的各種拋光組合物。使用每種制成的拋光組合物，以與實(shí)施例1相同的方式拋光Ni-P電鍍的鋁合金基片，得出適用作磁盤基片的拋光的Ni-P電鍍的鋁合金基片。以與實(shí)施例1相同的方式測定所形成鋁合金基片的相對拋光速率、表面粗糙度和波度，所用符號如下O數(shù)值為3?；蛞韵?；×數(shù)值大于3埃。也根據(jù)下述方法測定了殘留在被拋光基片上氧化硅顆粒數(shù)量情況。結(jié)果如表4所示。
對殘留在被拋光基片上的氧化硅顆粒的測定使用原子力顯微鏡(AFM，購自Digital Instruments,“Nanoscope Ⅲ”),以1赫茲的掃描速率，在被拋光基片的正面和背面各3個位置檢測殘留在被拋光基片上的氧化硅顆粒，每個位置檢測的范圍為10微米×10微米。用下列符號表示殘留氧化硅顆粒(殘留磨粒)的存在情況。
所用的符號O10微米×10微米的范圍內(nèi)，殘留氧化硅顆粒的平均數(shù)目為5個或以下；×10微米×10微米的范圍內(nèi)，殘留氧化硅顆粒的平均數(shù)目大于5。
表2
表3
表4
從表4所示的結(jié)果可以看出，使用聚氨基羧酸的鐵鹽或鋁鹽的拋光組合物可降低表面粗糙度和波度，而且殘留的磨粒極少，與使用聚氨基羧酸的鈉鹽，含有的磨料自小粒徑一側(cè)起直至40納米的累積粒徑分布大于25％的情況(對比例13)相比，拋光速率高的很多。
根據(jù)本發(fā)明，顯示的效果是可以高效率地制成表面缺陷例如劃痕和凹坑很少，表面光滑度例如表面粗糙度(Ra)和波度(Wa)有所改進(jìn)的磁盤基片。
權(quán)利要求
1．一種拋光組合物，它含有氧化硅顆粒、水和聚氨基羧酸的鐵鹽和/或鋁鹽。
2．如權(quán)利要求1所述的拋光組合物，它還含有無機(jī)酸和/或有機(jī)酸。
3．如權(quán)利要求1所述的拋光組合物，其中所述的氧化硅顆粒具有這樣的粒徑分布D90與D50的比率(D90/D50)為1.3-3.0，而且D50為10-600納米，其中D90定義為累積粒徑分布中在數(shù)目基礎(chǔ)上從小粒徑-側(cè)計(jì)數(shù)至90％的粒徑，D50定義為累積粒徑分布中在數(shù)目基礎(chǔ)上從小粒徑一側(cè)計(jì)數(shù)至50％的粒徑。
4．如權(quán)利要求3所述的拋光組合物，其中所述的氧化硅顆粒具有這樣的粒徑分布，D10是5-100納米，其中D10定義為累積粒徑分布中在數(shù)目基礎(chǔ)上從小粒徑一側(cè)計(jì)數(shù)至10％的粒徑。
5．如權(quán)利要求1所述的拋光組合物，其中所述的氧化硅顆粒含有兩種或更多種D50彼此不同的氧化硅顆粒，其中D50L與D50S的比率(D50L/D50S)為1.1-4.0,A與B的重量比(A/B)為90/10-10/90，其中D50定義為累積粒徑分布中在數(shù)目基礎(chǔ)上從小粒徑一側(cè)計(jì)數(shù)至50％的粒徑，D50L是指具有最大D50的那種氧化硅顆粒(B)的D50,D50S是指具有最小D50的那種氧化硅顆粒(A)的D50。
6．如權(quán)利要求1所述的拋光組合物，其中所述的氧化硅顆粒具有這樣的粒徑分布累積粒徑分布中在數(shù)目基礎(chǔ)上從小粒徑一側(cè)計(jì)數(shù)至40納米粒徑的百分率為25％或更小，其中D50為50-600納米，其中所述的D50定義為累積粒徑分布中在數(shù)目基礎(chǔ)上從小粒徑一側(cè)計(jì)數(shù)至50％的粒徑。
7．如權(quán)利要求1所述的拋光組合物適合用來拋光磁盤基片。
8．一種拋光方法，它包括使用權(quán)利要求1所述的拋光組合物。
9．一種制造磁盤基片的方法，它包括用權(quán)利要求1所述的拋光組合物拋光基片的步驟。
10．一種使用權(quán)利要求1所述的拋光組合物制得的磁盤基片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種拋光組合物,它含有氧化硅顆粒、水和聚氨基羧酸的鐵鹽和/或鋁鹽;本發(fā)明還涉及一種使用該拋光組合物的拋光方法;涉及一種制造磁盤基片的方法,它包括用該拋光組合物拋光基片的步驟;還涉及使用該拋光組合物制得的磁盤基片。
文檔編號G11B23/50GK1307079SQ0110320
公開日2001年8月8日 申請日期2001年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月3日
發(fā)明者萩原敏也, 內(nèi)藤宏一, 藤井滋夫 申請人:花王株式會社