JPH10121034A - 磁気ディスク基板の研磨用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気ディスクの表面粗さが小さく、かつ突起
や研磨傷を生じることなく、しかも高い研磨速度が維持
できる磁気ディスク基板の研磨用組成物を提供するこ
と。 【解決手段】 水、酸化ジルコニウム微粒子、及び硝酸
アルミニウム等の研磨促進剤からなるスラリー状の組成
物を磁気ディスク基板の研磨に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気ディスク基板の
研磨用組成物に関し、さらに詳しくは磁気ヘッドが低浮
上量で飛行するのに適した精度の高い磁気ディスク表面
が得られる磁気ディスク基板の研磨用組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピューターやワードプロセッサーの
外部記憶装置の中で高速でアクセスできる記憶手段とし
て磁気ディスク（メモリーハードディスク）が広く使わ
れている。この磁気ディスクはＡｌ合金円板の表面にＮ
ｉＰを無電解メッキしたものを基板とし、この基板を表
面研磨したのち、Ｃｒ合金下地膜、Ｃｏ合金磁性膜、カ
ーボン保護膜を順序スパッターで被覆したものである。
磁気ディスク表面に磁気ヘッド浮上量以上の高さを持つ
突起が残っていると、所定高さにて浮上しながら高速で
飛行する磁気ヘッドがその突起に衝突して損傷させる原
因になる。磁気ディスク基板に突起や研磨傷があるとＣ
ｒ合金下地膜やＣｏ合金磁性膜等で被覆してもその表面
に突起が現れ、また研磨傷に基づく欠陥が生じ、磁気デ
ィスク表面が精度高い平滑面にならないので、ディスク
表面の精度を上げるには基板を精密研磨する必要があ
る。

【０００３】このため基板の研磨において突起物をなく
し、あるいはその高さをできるだけ低くし、かつ研磨傷
が生じない研磨用組成物が種々検討されてきた。従来提
案されているものとしては（１）特開昭６０−１０８４
８９（次亜塩素酸ナトリウムのような酸化剤を含む酸化
アルミニウムとコロイド状の酸化アルミニウム又は二酸
化セリウムを使った２段階研磨法）、（２）特開昭６１
−２９１６７４（アルミナにスルファミン酸又は燐酸を
添加する方法）、（３）特開昭６２−２５１８７（アル
ミナに硝酸アルミニウムを添加する方法）、（４）特開
平１−１８８２６４（アルミナにベーマイトを添加する
方法）、（５）特開平１−２０５９７３（アルミナに金
属塩及びベーマイトを添加する方法）、（６）特開平２
−１５８６８２（アルミナに金属亜硝酸塩を添加する方
法）、（７）特開平２−１５８６８３（アルミナにベー
マイト、無機酸又は有機酸のアンモニウム塩を添加する
方法）、（８）特開平３−１０６９８４（超音波ろ過機
で前処理したアルミナスラリーを使用する方法）、
（９）特開平３−１１５３８３（アルミナにベーマイト
と水溶性過酸化物を添加する方法）、（１０）特開平４
−１０８８８７（アルミナにアミノ酸を添加する方
法）、（１１）特開平４−２７５３８７（アルミナに硫
酸アルミニウム、塩化アルミニウムと過酸化物、硝酸、
硝酸塩、亜硝酸塩及び芳香族ニトロ化合物を添加する方
法）、（１２）特開平４−３６３３８５（アルミナにキ
レート化合物、ベーマイト、アルミニウム塩を添加する
方法）、（１３）特開平５−２７１６４７（アルミナに
一次粒子が角状のギブサイトから熱処理してできたベー
マイトを添加する方法）、（１４）特開平７−２４００
２５（化学腐食剤とシリカのコロイド粒子を添加する方
法）などがある。

【０００４】これらの公知の技術の中で（１）〜（１
３）は１μｍ前後のアルミナ又はアルミニウム化合物を
研磨材として使用しているので、従来の磁気ヘッドの浮
上量において磁気ディスクの突起の衝突を回避できる程
度の精度での研磨はできるが、最近顕著になってきた記
録密度アップによって求められている高いレベルの表面
精度を達成できていない。一方（１４）は数十ｎｍのシ
リカのコロイド粒子を研磨材として使用するので面精度
は達成し易いが研磨速度が遅いので求められている量産
性が十分でないし、長時間の研磨を行うと外周部が余分
に研磨される（面ダレという）問題が生じている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】研磨組成物を考える上
で基本となるのは研磨材である。一般的に材料としての
硬度が高いものを研磨材として使用した場合、研磨時に
研磨傷が発生し易いという問題を内在している。磁気デ
ィスク基板表面のＮｉＰメッキ面の硬度を考慮し適度な
硬度の研磨材料を選択する必要がある。また粒子サイズ
は低浮上量型アルミニウム磁気ディスクに要求される品
質（研磨傷やピットの程度）を考慮すると、サブミクロ
ンでかつ粒度分布のシャープな研磨材が必要となる。従
来技術の項で説明したように、アルミニウム磁気ディス
ク基板研磨用にはαアルミナを研磨材として使用するの
が一般的である。しかし、αアルミナは研磨すべきＮｉ
Ｐ面に比べ硬度が著しく高いため、低浮上量型アルミニ
ウム磁気ディスク用の研磨材としてαアルミナを使用す
る場合には、αアルミナの結晶構造、粒度分布などを厳
密に規定することが必要である。また、アルミナの微粒
子を工業的に得るには、通常微粉砕処理によるが、必要
粒の生産歩留まりが低く、アルミナ微粒子の生産性が悪
いという問題がある。

【０００６】一方シリカを研磨材として使用するとシリ
カは硬度が低いのでディスク基板に研磨傷を発生するこ
とは少ないが、研磨速度が遅く生産性に問題がある。次
に磁気ディスクの面精度については単に平均粗さ（Ｒａ
で評価する）、突起の有無だけの問題ではなく後述する
所定書式による書き込み・読み出し検査でエラーが出る
か出ないかである。このエラーは最近の解析で研磨工程
で残った研磨傷、または研磨ピットによることが確認さ
れており、これらの問題を解決することが求められてい
る。

【０００７】本発明は磁気ディスクの表面粗さが小さ
く、かつ突起や研磨傷を発生させず、高記録密度が可能
であり、しかも高い速度で研磨できる磁気ディスク基板
の研磨用組成物を提供するものである。この研磨用組成
物は、例えば磁気抵抗（ＭＲ）効果を利用した磁気ヘッ
ド用磁気ディスクに代表される高記録密度用の基板（記
録密度で５００Ｍｂｉｔ／ｉｎｃｈ² 以上）に適用でき
るがそれ以下の磁気ディスクにおいても信頼性向上とい
う観点では効果的に応用できる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は研磨材として
アルミナやシリカは前記したような問題があるため、こ
れらに代る研磨材について鋭意研究した結果、酸化ジル
コニウム微粒子を研磨材とする特定の組成物が優れてい
ることを見出し本発明に至った。即ち、本発明は水、酸
化ジルコニウム微粒子、研磨促進剤あるいはこれらと水
溶性酸化剤とからなる磁気ディスク基板の研磨用組成物
である。

【０００９】本発明をなすに当り、本発明者は先ずどの
レベルの研磨傷や研磨ピットが磁気ディスクの読み出し
時にエラーとなるかを検討した。各種研磨方法で試作し
た磁気ディスクを日立ＤＥＣＯ社製グライド・サーティ
ファイアーテスターＲＱ３０００で検査し、読み取りエ
ラーの発生の頻度と磁気ディスク表面の状態を精密に比
較検討した。テスターの測定条件は以下とした。 トラック幅 ３μｍ 記録密度 インチ当りフラックス変動７０，０００ ヘッド浮上量 ２．０μｉｎｃｈ（５０．８ｎｍ） スライスレベル ６５％ このスライスレベルに達しないもの、すなわち、入力波
形に対し出力波形が６５％未満のものをミッシングパル
スエラーとして扱い、ミッシングパルスエラーに対応す
る研磨傷の深さと大きさおよび研磨ピットの深さと大き
さを求めた。また、ミッシングパルスエラーの数も求め
た。研磨傷および研磨ピットの深さは光学式凹凸検査装
置（ＷＹＫＯ社製 Ｔｏｐｏ−３Ｄ、スリーディメンシ
ョナル・ノンコンスタント・サーフィス・プロファイラ
ー）を使用して、ミッシングパルスエラーとはならなか
った最大深さを測定した。この結果、深さ１５ｎｍ以下
の傷、ピットであれば磁気ディスクへの記録・再生にお
いて支障がないことが判明した。これにより研磨傷およ
び研磨ピットの深さが１５ｎｍ以下のものは合格品とし
た。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明で用いられる研磨材は酸化
ジルコニウム微粒子である。この微粒子は二次粒子の平
均粒子径が０．１〜１．０μｍで粒度分布がシャープで
あるものが好ましい。酸化ジルコニウム微粒子は微細な
一次粒子の集合体である二次粒子の形態で存在する。一
次粒子はＳＥＭ写真により粒子径（長短径の平均値）が
求められ、二次粒子はレーザー回折粒度測定装置により
測定することができる。酸化ジルコニウムの研磨作用は
二次粒子に依存するところが大きく、二次粒子が大きく
なると研磨作用が高まる。一方、研磨傷は二次粒子が大
きくなると発生し易くなるだけでなく、一次粒子の大き
さが大きくなっても発生し易くなる。従って、二次粒子
がある範囲に入る大きさであって、かつ一次粒子は小さ
いものが研磨作用が大きく、かつ研磨傷の発生を防ぐも
のとして好ましいと考えられる。

【００１１】本発明における酸化ジルコニウム微粒子は
研磨傷の発生を防ぐため、好ましくは二次粒子として平
均粒子径が１．０μｍ以下である。また研磨作用を高め
ることから、二次粒子径は平均粒子径が０．１μｍ以上
が好ましい。そして二次粒子が上記の範囲にある場合、
一次粒子は平均粒子径が０．００１〜０．３μｍの範囲
となり、この中で小さいものが好ましい。酸化ジルコニ
ウムの粒子の粒度分布については平均粒子径が同じであ
っても粒度分布が広いと大きな粒子を含むことになり、
研磨傷の原因となるのでシャープな粒度分布が好まし
く、例えば二次粒子の粒度分布における累積９０重量％
の粒子径と１０重量％の粒子径の比Ｄ９０／Ｄ１０が
３．０以内であるものが特に好ましい。

【００１２】次に酸化ジルコニウム粒子を製造する方法
について説明する。酸化ジルコニウムは微粒子なので、
その製法は湿式法が好ましく、例えばＺｒのアルコキシ
ド化合物やＺｒＯＣｌ₂ 、Ｚｒ（ＮＯ₃ ）₄ などを加水
分解する方法を用いることができる。例えばこれらの化
合物にアンモニア水などのアルカリ性化合物を加えて加
水分解し、ｐＨを０〜４にするとコロイド状ゾルが得ら
れる。このゾルをさらにアンモニアなどで中和し、ｐＨ
を７〜８にするとコロイド状ゾルは凝集・沈澱する。得
られた沈澱物を水洗、濾過して塩化アンモニウム、塩酸
を除去する。

【００１３】洗浄後濾別回収した沈澱物を乾燥するとコ
ロイド状酸化ジルコニウム前駆体（ジルコニウムの水和
物ないしアモルファスの酸化ジルコニウム）となる。次
いでコロイド状酸化ジルコニウム前駆体を焼成して結晶
性酸化ジルコニウムとする。この前駆体の焼成温度は４
００〜１１００℃が好ましい。焼成温度が４００℃未満
では酸化ジルコニウムの結晶化が不充分であり、また１
１００℃を越えると酸化ジルコニウム粒子の結晶径（一
次粒子及び二次粒子）が大きくなり、研磨性能が下が
る。

【００１４】焼成によって得られた結晶性酸化ジルコニ
ウム粉末は必要により分級やフィルターリング等により
粒度分布が前記したようなシャープなものにすることが
好ましい。この酸化ジルコニウム粉末はこれを水に分散
させてスラリーとする。分散方法は酸化ジルコニウム粉
末と水を例えばボールミル等に入れ、回転して粉末を十
分に解砕する方法が好ましい。この方法によって酸化ジ
ルコニウム微粒子の水中における分散性がよくなり、安
定なスラリーが得られる。

【００１５】本発明の研磨用組成物において酸化ジルコ
ニウムはメカニカルな研磨作用をなしているが、さらに
研磨能率を高めるため、基板に対して化学的な作用をす
る研磨促進剤を添加する。研磨促進剤としては硝酸アル
ミニウム（Ａｌ（ＮＯ₃ ）₃）、硫酸アルミニウム（Ａ
ｌ₂ （ＳＯ₄ ）₃ ）、蓚酸アルミニウム（Ａｌ₂ （Ｃ₂
Ｏ₄ ）₃ ）、硝酸鉄（Ｆｅ（ＮＯ₃ ）₃ ）、乳酸アルミ
ニウム（Ａｌ（Ｃ₃ Ｈ₅ Ｏ₃ ）₃ ）、グルコン酸（Ｃ₆
Ｈ₁₂Ｏ₇ ）、リンゴ酸（Ｃ₄ Ｈ₆ Ｏ₅ ）等が用いられ
る。これらの中でアルミニウム塩が好ましく、とりわけ
硝酸アルミニウムが好ましい。研磨促進剤は基板に対し
て腐食作用等の化学的に作用し、これに酸化ジルコニウ
ムによるメカニカルな研磨作用が加わって研磨能率が大
幅に向上する。さらに研磨促進剤の他に水溶性の酸化剤
を加えることも研磨性能を高める上で有効である。水溶
性の酸化剤としては過酸化水素（Ｈ₂ Ｏ₂ ）、硝酸、過
マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ₄ ）、過塩素酸（ＨＣｌ
Ｏ₄ ）、過塩素酸ソーダ（ＮａＣｌＯ₄ ）、次亜塩素酸
ソーダ（ＮａＣｌＯ）などが用いられる。その濃度は高
すぎても効果が増さないので１０重量％以下が適当であ
る。

【００１６】本発明の磁気ディスク基板の研磨用組成物
は基本的には上記した酸化ジルコニウム微粒子、研磨促
進剤及び水からなるスラリー状のもので、必要によりさ
らに水溶性の酸化剤が添加されるが、その他に界面活性
剤、防腐剤、及びｐＨ調整のため酸又はアルカリを添加
することができる。研磨促進剤として硝酸アルミニウム
等のアルミニウムの酸性塩を使用した場合好ましいｐＨ
の範囲は２〜５である。本発明の研磨用組成物中の各成
分濃度については酸化ジルコニウムは２〜２０重量％が
好ましい。２重量％未満では研磨速度が遅く、研磨に長
時間を要し、また２０重量％を越えても研磨速度が高ま
らず経済的に不利である。

【００１７】研磨促進剤の添加量は１〜２０重量％、好
ましくは２〜１５重量％である。研磨促進剤の添加量が
１重量％より少ないと研磨速度が低下し、所定量の研磨
に必要な研磨時間が長くなり、それにより面ダレを増大
する。添加量を増やした場合１５重量％までは研磨速度
は上昇するが、１５重量％を越えて添加量を増やしても
研磨速度は上昇しない。従って１５重量％以上添加して
も研磨面に悪影響は出ないが、経済性を考慮すると２０
重量％が上限値と判断される。なお、上記の各成分濃度
は磁気ディスク基板を研磨する際の濃度である。研磨用
組成物を製造し、運搬等する場合は上記濃度より濃厚な
組成物とし、使用に際して上記の濃度に薄めて使用する
のが効率的である。

【００１８】本発明の研磨用組成物が用いられる磁気デ
ィスク基板はＮｉＰメッキ、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐメッキ、Ｃ
ｏ−Ｐメッキしたアルミニウム（合金を含む）板、アル
マイト加工したアルミニウム板等である。研磨方法は一
般にスラリー状研磨材に用いられる研磨パッドを磁気デ
ィスク基板面上に摺り合せ、パッドと基板の間にスラリ
ーを供給しながらパッド又は基板を回転する方法であ
る。本発明の研磨用組成物により研磨した基板からつく
られた磁気ディスクは突起や研磨傷は極めて少なく、ま
た表面荒さ（Ｒａ）も３〜５Å位であり、平滑性に優れ
ている。

【００１９】

【実施例】２リットルビーカー中で、オキシ塩化ジルコ
ニウム（ＺｒＯＣｌ₂ ・８Ｈ₂ Ｏ）２５０ｇ、純水２６
０ｍｌ、２．８Ｎアンモニア水３２０ｍｌを混合した
後、混合溶液を容量１リットルのガラス製オートクレー
ブに移し、撹拌下、１３０℃で７時間加熱・加圧処理し
た。溶液を常温まで冷却後反応液を取り出すと、反応液
は乳白色のコロイド状ゾルで全量濾紙を通過した。この
ゾルをアンモニア水で中和しｐＨを７〜８にすると、コ
ロイド状ゾルは凝集・沈澱し、水洗・濾過ができる様に
なり、水洗・濾過を３回繰り返し反応で生じた塩化アン
モニウム、塩酸を除いた。洗浄後濾別回収した沈澱物を
１５０℃で３時間乾燥し１０４ｇのコロイド状酸化ジル
コニウム前駆体粉体を得た。この前駆体の比表面積は１
７６．８ｍ² ／ｇであった。次いで、この前駆体９０ｇ
をアルミナ坩堝中、５００℃、３０分焼成し酸化ジルコ
ニウム粉体を得た。得られた粉体は、Ｘ線回折による結
晶相の同定で単斜相のバッテライトであることを確認し
た。この粉体の比表面積は６５．８ｍ² ／ｇであった。
そして粉体粒子の一次粒子の平均粒子径はＳＥＭ測定法
により０．０５μｍ、二次粒子の平均粒子径はレーザー
法粒度測定法により０．３７μｍであった。この酸化ジ
ルコニウムの二次粒子の粒度分布における累積９０重量
％の粒子径と１０重量％の粒子径の比Ｄ９０／Ｄ１０は
約２．８である。この粒度分布は島津製作所製の測定機
ＳＡＬＤ−２０００により測定した。この焼成粉体８０
ｇを容量０．７リットルのナイロン製ポットミルに純水
１８７ｍｌ、直径５ｍｍの酸化ジルコニウムボールと共
に入れ、ポット回転数８０ｒｐｍ、９６時間解砕・分散
した。解砕終了後、ポットから回収した分散スラリーの
ｐＨは少量残留していたＨＣｌのため４．９となった。
この酸化ジルコニウムスラリーは、１週間静置後でも、
わずかに沈澱物が認められるだけで、安定な分散体であ
った。解砕では酸化ジルコニウム粒子径は殆ど変わら
ず、従ってスラリー中の酸化ジルコニウム粒子の一次及
び二次粒子径は上記の値である。

【００２０】比較例に使用したアルミナはα−アルミナ
を微粉砕したもので平均粒子径は０．８μｍである。コ
ロイダルシリカは日産化学（株）製ＮＳ−２で粒子径は
０．０６μｍ程度である。研磨に用いた磁気ディスク基
板は直径３．５インチ（９５ｍｍ）、厚さ０．８ｍｍの
ＮｉＰメッキしたアルミニウム合金円板である。この基
板を以下の条件で研磨した。その際の研磨速度は研磨終
了後、基板を洗浄、乾燥し、研磨前後の重量減を測定
し、これを単位時間（ｍｉｎ）当りに研磨された厚み
（μｍ）で表した。

【００２１】（研磨条件） 研磨機；４ウェイ式両面ポリッシングマシンＳＦＤＬ−
９８−ＰＰ（スピードファム（株）製）（定盤径６４０
ｍｍφ） 研磨パッド；スエードタイプ（ポリテックスＤＧ ロデ
ール（株）製） 下定盤回転数；６０ｒｐｍ スラリー（研磨用粗組成物）供給量；５０ｍｌ／ｍｉｎ 加工圧力；５０ｇ／ｍ² 研磨後の基板上に直流スパッタ装置で厚さ１００ｎｍの
Ｃｒ層、厚さ２５ｎｍのＣｏ₈₆Ｃｒ₁₂Ｔａ₂ 磁性層及び
厚さ１５ｎｍのカーボン保護膜を成膜し、最後に潤滑剤
（パーフルオロポリエーテル系潤滑剤）を２ｎｍの厚さ
に塗布してそれぞれ磁気ディスクを作製した。

【００２２】磁気ディスクの表面粗さ（Ｒａ）はタリス
テップ及びタリデーター２０００（いずれもランクテー
ラーホブソン社製）により測定した。磁気ディスクの研
磨傷は暗室でハロゲンランプ光の下で目視によりその有
無を判定した。表面欠陥は微分干渉顕微鏡（５０倍）で
測定し、磁気ディスク一面当りに存在するピットの数で
表した。それぞれの磁気ディスクについて磁気ヘッドの
立上り特性を測定した。前記のグライド・サーティファ
イアーテスターを用い、ヘッドの浮上量を下げていった
とき、ヘッドが突起に衝突し始める高さを測定し浮上量
とした。磁気ディスクの記録、再生における支障の有無
を調べるため上記のグライド・サーティファイアーテス
ターにより、回転数５４００ｒｐｍ、スライスレベル６
５％でヘッドを使用してミッシングパルスエラーの個数
を測定した。

【００２３】（実施例１〜１６）酸化ジルコニウム、硝
酸アルミニウム等を表１に示す割合に配合した研磨用組
成物とした。表１において残部は水である。 （比較例１〜２）比較例１は研磨材にアルミナを、比較
例２はコロイダルシリカを用いた例である。これらの実
施例及び比較例の研磨用組成物を用い、前記基板の研磨
を行い、その研磨速度を測定し、研磨傷を目視で観察
し、さらに表面粗さ、ピット数を測定し、次いで磁気デ
ィスクとした後、磁気ヘッドの浮上量、ミッシングパル
スエラーを測定した。これらの結果を表２に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】上記の結果からわかるようにアルミナを研
磨材とする場合は研磨速度は早いが磁気ディスクの表面
粗さが大きく、研磨傷やピットが発生し、また磁気ヘッ
ドの浮上量が大きく、ミッシングパルスエラーが多い。
コロイダルシリカを研磨材とすると磁気特性等は問題が
ないが研磨速度が遅い。これに対し本発明の研磨用組成
物ではすべての特性が満足でき、総合的に優れた効果が
もたらされた。

【００２７】

【発明の効果】本発明の研磨用組成物は磁気ディスク基
板に対し、高い研磨速度で研磨でき、その基板を用いた
磁気ディスクは表面粗さが小さく、研磨傷やピットの発
生がなく、記録や再生におけるミッシングパルスエラー
がない。また磁気ヘッドの浮上量が小さい。これは磁気
ディスク表面に突起がないかあるいは突起が非常に小さ
いことを示す。このために例えばＭＲヘッドを用いた高
記録密度の磁気ディスクを提供することが可能となる。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水、酸化ジルコニウム微粒子及び研磨促
   進剤からなる磁気ディスク基板の研磨用組成物。
2. 【請求項２】 水、酸化ジルコニウム微粒子、研磨促進
   剤及び水溶性酸化剤からなる磁気ディスク基板の研磨用
   組成物。
3. 【請求項３】 酸化ジルコニウム微粒子の平均粒子径が
   二次粒子で０．１〜１．０μｍ、一次粒子で０．００１
   〜０．３μｍである請求項１又は２に記載の研磨用組成
   物。
4. 【請求項４】 研磨用組成物中の酸化ジルコニウム微粒
   子の濃度が２〜２０重量％である請求項１〜３のいずれ
   かに記載の研磨用組成物。
5. 【請求項５】 研磨促進剤がアルミニウム塩である請求
   項１〜４のいずれかに記載の研磨用組成物。
6. 【請求項６】 アルミニウム塩が硝酸アルミニウムであ
   る請求項１〜５のいずれかに記載の研磨用組成物。
7. 【請求項７】 研磨用組成物中の研磨促進剤の濃度が１
   〜２０重量％である請求項１〜６のいずれかに記載の研
   磨用組成物。
8. 【請求項８】 研磨用組成物中の水溶性酸化剤の濃度が
   １０重量％以下である請求項２〜７のいずれかに記載の
   研磨用組成物。