JP2009087483A - 情報記録媒体用ガラス基板の製造方法、情報記録媒体用ガラス基板及び磁気記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】研磨残りが無く、少ない処理時間で、割れやかけの発生が無い、内周端面及び外周端面の表面を効率よく平滑にできる、情報記録媒体用ガラス基板の製造方法及び該製造方法により製造された情報記録媒体用ガラス基板、磁気記録媒体の提供を目的とする。
【解決手段】ガラス基板の端面を研磨ブラシ又は研磨パッドと研磨液を用いて研磨する端面処理工程を有する情報記録媒体用ガラス基板の製造方法において、前記研磨液が、フッ酸系溶剤を含むことを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
【選択図】図4
【解決手段】ガラス基板の端面を研磨ブラシ又は研磨パッドと研磨液を用いて研磨する端面処理工程を有する情報記録媒体用ガラス基板の製造方法において、前記研磨液が、フッ酸系溶剤を含むことを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
【選択図】図4
Description
本発明は、情報記録媒体用ガラス基板の製造方法、情報記録媒体用ガラス基板及び磁気記録媒体に関する。
従来、コンピュータ等に用いられる情報記録媒体として磁気ディスクがある。磁気ディスク用基板としては、アルミニウム基板が一般的に用いられてきた。しかし、近年、記録密度向上のための磁気ヘッド浮上量の低減の要請に伴い、アルミニウム基板よりも表面の平滑性に優れ、しかも表面欠陥が少ないことから磁気ヘッド浮上量の低減を図ることができるガラス基板を磁気ディスク用基板として用いる割合が増えてきている。
このような磁気ディスク等の情報記録媒体用ガラス基板は、ブランク材と呼ばれるガラス基板に研磨加工等を施すことによって製造される。ガラス基板(ブランク材)は、プレス成形によって製造する方法や、フロート法等によって作製された板ガラスを切断して製造する方法等が知られている。一定の形状に切り出されたガラス基板のままでは表裏の表面及び内周端面、外周端面の凹凸が大きく、表面研磨を行う必要があり、また、高密度化の要請からより高精度に研磨する技術が求められている。
このような課題に対して、特許文献1及び特許文献2では、ガラス基板の内外周端面の表面を効率よく高精度に研磨する方法として、複数枚のガラス基板を積層した状態で、研磨ブラシを回転接触させて研磨する研磨装置が提案されている。
特開平11−28649号公報
特開平11−33886号公報
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載の方法においても、研磨ブラシと内外周端面とが接触できない部分が発生し、研磨残りが生じたり、また、研磨時間が数十分程度と長く、割れやかけが発生し、歩留まりが悪いという問題があった。
本発明は、このような問題点に鑑みて成されたものであって、研磨残りが無く、少ない処理時間で、割れやかけの発生が無い、内周端面及び外周端面の表面を効率よく平滑にできる、情報記録媒体用ガラス基板の製造方法及び該製造方法により製造された情報記録媒体用ガラス基板、磁気記録媒体の提供を目的とする。
上記の課題は、以下の構成により解決される。
1.
ガラス基板の端面を研磨ブラシ又は研磨パッドと研磨液を用いて研磨する端面処理工程を有する情報記録媒体用ガラス基板の製造方法において、
前記研磨液が、フッ酸系溶剤を含むことを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
ガラス基板の端面を研磨ブラシ又は研磨パッドと研磨液を用いて研磨する端面処理工程を有する情報記録媒体用ガラス基板の製造方法において、
前記研磨液が、フッ酸系溶剤を含むことを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
2.
前記フッ酸系溶剤は、フッ酸の濃度が2〜6質量%であることを特徴とする1に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
前記フッ酸系溶剤は、フッ酸の濃度が2〜6質量%であることを特徴とする1に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
3.
前記フッ酸系溶剤は、濃度が5〜10質量%の硫酸を含むことを特徴とする2に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
前記フッ酸系溶剤は、濃度が5〜10質量%の硫酸を含むことを特徴とする2に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
4.
1乃至3の何れか1項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板。
1乃至3の何れか1項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板。
5.
4に記載の情報記録媒体用ガラス基板の表面に磁性膜を有することを特徴とする磁気記録媒体。
4に記載の情報記録媒体用ガラス基板の表面に磁性膜を有することを特徴とする磁気記録媒体。
本発明によれば、ガラス基板の端面の研磨を研磨ブラシ又は研磨パッドとフッ酸系溶剤を含む研磨液を用いて研磨することにより、フッ酸のエッチング効果により、ブラシの接触できない部分でも、研磨のこりが無く、平滑性の高いガラス基板端面の表面状態を、短時間で製造することができる。また、過度にブラシを接触させて、長時間研磨する必要がないので割れやかけの発生もない。よって、内周端面及び外周端面の表面状態を効率よく平滑にできる情報記録媒体用ガラス基板の製造方法を提供できる。
本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。
図1は、本発明に係わる情報記録媒体用ガラス基板(以降、ガラス基板とも称する。)1の全体構成を示している。図1に示す様に、ガラス基板1は、中心に孔5が形成されたドーナツ状の円板形状をしている。10tは外周端面、20tは内周端面、7aは表主表面、7bは裏主表面を示している。また、図2は、図1で示したガラス基板1の表主表面7aの上に磁性膜2を備えている磁気記録媒体(以降、磁気ディスクとも称する。)Dの一例を示す図である。磁性膜2は裏主表面7bの上にも設けることができる。
図3に本発明に係る情報記録媒体用ガラス基板の製造方法の一実施例の製造工程図を示す。
本実施形態においては、ガラス基板の内周端面及び外周端面を研磨加工する工程において、フッ酸を含有する研磨液を用いて、研磨ブラシ又は研磨パッドを回転接触させることで、研磨を行う。このようにフッ酸を含有させた研磨液をかけながら研磨することで、従来、微細な研磨材を用いて、長時間をかけてガラス基板の端面研磨を行っていた方法に比べて、フッ酸のエッチング効果を用いることができ、短時間で端面研磨を行うことができる。また、ブラシなどの研磨部材が届かない箇所であっても、表面をわずかにエッチングすることにより、平滑なガラス端面に処理することができる。さらに、ガラス端面の研磨速度が増すことにより、短時間で処理でき、割れやかけの発生機会を低減することができる。
情報記録媒体用ガラス基板の製造工程に関して図3の製造工程図を用いて詳しく説明する。
(ガラス溶融工程)
まず、ガラス溶融工程として、ガラス素材を溶融する。ガラス基板の材料としては、例えば、SiO2、Na2O、CaOを主成分としたソーダライムガラス;SiO2、Al2O3、R2O(R=K、Na、Li)を主成分としたアルミノシリケートガラス;ボロシリケートガラス;Li2O−SiO2系ガラス;Li2O−Al2O3−SiO2系ガラス;R’O−Al2O3−SiO2系ガラス(R’=Mg、Ca、Sr、Ba)などを使用することができる。中でも、アルミノシリケートガラスやボロシリケートガラスは、耐衝撃性や耐振動性に優れるため特に好ましい。
(プレス工程)
次に、プレス成形工程として、溶融ガラスを下型に流し込み、上型によってプレス成形して円板状のガラス基板前駆体を得る。なお、円板状のガラス基板前駆体は、プレス成形によらず、例えばダウンドロー法やフロート法で形成したシートガラスを研削砥石で切り出して作製してもよい。
(ガラス溶融工程)
まず、ガラス溶融工程として、ガラス素材を溶融する。ガラス基板の材料としては、例えば、SiO2、Na2O、CaOを主成分としたソーダライムガラス;SiO2、Al2O3、R2O(R=K、Na、Li)を主成分としたアルミノシリケートガラス;ボロシリケートガラス;Li2O−SiO2系ガラス;Li2O−Al2O3−SiO2系ガラス;R’O−Al2O3−SiO2系ガラス(R’=Mg、Ca、Sr、Ba)などを使用することができる。中でも、アルミノシリケートガラスやボロシリケートガラスは、耐衝撃性や耐振動性に優れるため特に好ましい。
(プレス工程)
次に、プレス成形工程として、溶融ガラスを下型に流し込み、上型によってプレス成形して円板状のガラス基板前駆体を得る。なお、円板状のガラス基板前駆体は、プレス成形によらず、例えばダウンドロー法やフロート法で形成したシートガラスを研削砥石で切り出して作製してもよい。
ガラス基板の大きさに限定はない。例えば、外径が2.5インチ、1.8インチ、1インチ、0.8インチなど種々の大きさのガラス基板がある。また、ガラス基板の厚みにも限定はなく、2mm、1mm、0.63mmなど種々の厚みのガラス基板がある。
(コアリング加工工程)
プレス成形したガラス基板前駆体は、コアリング加工工程で、中心部に穴を開ける。穴開けは、カッター部にダイヤモンド砥石等を備えたコアドリル等で研削することで中心部に孔を開ける。
(第1ラッピング工程)
次に、第1ラッピング工程として、ガラス基板の両表面を研磨加工し、ガラス基板の全体形状、すなわちガラス基板の平行度、平坦度および厚みを予備調整する。
(内・外径加工工程)
次に、内・外径加工工程として、ガラス基板の外周端面および内周端面を、例えば鼓状のダイヤモンド等の研削砥石により研削することで内・外径加工する。
(内周端面加工工程)
内・外径加工工程を終えたガラス基板は、次に内周面の研磨加工を行う。
(コアリング加工工程)
プレス成形したガラス基板前駆体は、コアリング加工工程で、中心部に穴を開ける。穴開けは、カッター部にダイヤモンド砥石等を備えたコアドリル等で研削することで中心部に孔を開ける。
(第1ラッピング工程)
次に、第1ラッピング工程として、ガラス基板の両表面を研磨加工し、ガラス基板の全体形状、すなわちガラス基板の平行度、平坦度および厚みを予備調整する。
(内・外径加工工程)
次に、内・外径加工工程として、ガラス基板の外周端面および内周端面を、例えば鼓状のダイヤモンド等の研削砥石により研削することで内・外径加工する。
(内周端面加工工程)
内・外径加工工程を終えたガラス基板は、次に内周面の研磨加工を行う。
図4に内周端面研磨機50の概略図を示す。内周端面研磨機50は、スペーサ3とガラス基板1とを1枚ずつ交互に積み重ね、図4のように積層体4の内周端面を研磨するようになっている。スペーサ3は、ガラス基板の内径よりもわずかに大きい内径を有し、ガラス基板の外径よりもわずかに小さい外径となっている。
スペーサ3の材質としては、比重1以下の樹脂が好ましく、厚さは特に限定しないが、研磨に用いるブラシの径よりわずかに大きい値が好ましい。例えばブラシ径が0.2mmであれば0.3mm程度の厚さが好ましい。
内周端面加工工程では、図4に示すような内周端面研磨機50を用いてガラス基板1の内周を研磨加工する。積層体4は、内周端面研磨機50の回転ブラシ51により内周を研磨する。回転ブラシ51は、回転しながら、ガラス基板1の内周を研磨するために上下に往復運動する。この時、研磨液61が研磨ノズル60から供給される。
研磨液61は、フッ酸系溶剤と添加剤と研磨剤とを含んでいる。
フッ酸系溶剤のフッ酸の濃度は、2〜6質量%であることが好ましい。フッ酸の濃度が、2〜6質量%であると、フッ酸によるエッチング効果により処理時間が少なく、且つ表面の平滑性、外径寸法精度も良好な範囲となる。
溶剤としては、水の他にIPA等の有機溶媒を用いることができる。
更に、フッ酸系溶剤に硫酸を添加し、硫酸の濃度が5〜10質量%とするのが好ましい。このようにすることで更に表面の平滑性と外径寸法精度をより良くすることができる。これは、エッチング効果の強いフッ酸系溶剤にそれよりエッチング効果の小さい硫酸を添加することにより、表面の平滑性とエッチグ速度の調整を適度に行うことができるためと考えられる。
研磨剤としては、粒径が数μm程度の酸化セリウムが使用されているが、他にも酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化マンガン、コロイダルシリカ等の研磨剤を用いることもできる。研磨剤の平均粒径としては、1〜4μmが好ましい。1μm未満の場合、研磨剤がガラス基板を研削する力が弱く、回転ブラシの先端が直接ガラス基板端面に接触した状態で研磨されることが多くなるので、ガラス基板の面取形状を制御することが難しく、だれてしまうので好ましくなく、4μmを越える場合、研磨剤の粒径が大きいので表面粗さが大きくなる。
添加剤としては、研磨剤の分散安定性を得る公知の分散安定剤などを少量添加して用いることができる。
それぞれの配合比は、フッ酸系溶剤100質量部に対して研磨剤が10〜50質量部が好ましい。
回転ブラシ51のブラシ毛としては、φ0.2からφ0.3mm程度のナイロン、ポリプロピレン等を使用するのが好ましいが、ナイロン繊維の代わりに塩化ビニル繊維、豚毛、ピアノ線、ステンレス製繊維などを用いてもよい。研磨パッドを用いる場合は、例えば、スウェード、ベロアを素材とする軟質ポリシャや、硬質ベロア、ウレタン発泡、ピッチ含浸スウェード等の硬質ポリシャなどが挙げられる。
回転ブラシ51の好ましい回転数は、1000〜30000rpmである。積層体4は固定していても良いし、回転ブラシ51と逆方向に回転するようにしても良い。また、回転ブラシ51は、回転と共に上下に移動するようにしても良い。
研磨液61の補給量は、適宜決めれば良いが、5〜200ml/sが好ましい。少なすぎると研磨液61の効果が少なくなり、多すぎると不経済でコストアップになる。
また、研磨液61の補給方法は、図4のように回転ブラシ51の側面から補給し、上下に移動することで積層体4の内側に侵入するようにしても良いし、また、研磨ブラシの軸の内部に研磨液61の導入パイプを設け、ブラシの毛を通して、外側に噴出するようにしても良い。
このようにして、ガラス基板の内周端面の研磨加工を行い、割れやかけ、研磨のこりが無く、短時間で内周端面の表面粗さを平滑にすることができる。
(第2ラッピング工程)
更に、ガラス基板の両表面を再び研磨加工して、ガラス基板の平行度、平坦度および厚みを微調整する。
(第2ラッピング工程)
更に、ガラス基板の両表面を再び研磨加工して、ガラス基板の平行度、平坦度および厚みを微調整する。
第1及び第2ラッピング工程にてガラス基板の表裏の表面を研磨する研磨機は、両面研磨機と呼ばれる公知の研磨機を使用できる。両面研磨機は、互いに平行になるように上下に配置された円盤状の上定盤と下定盤とを備えており、互いに逆方向に回転する。この上下の定盤の対向するそれぞれの面にガラス基板の主表面を研磨するための複数のダイヤモンドペレットが貼り付けてある。上下の定盤の間には、下定盤の外周に円環状に設けてあるインターナルギアと下定盤の回転軸の周囲に設けてある太陽ギアとに結合して回転する複数のキャリアがある。このキャリアには、複数の穴が設けてあり、この穴にガラス基板をはめ込んで配置する。上下の定盤、インターナルギア及び太陽ギアは別駆動で動作することができる。
研磨機の研磨動作は、上下の定盤が互いに逆方向に回転し、ダイヤモンドペレットを介して定盤に挟まれているキャリアは、複数のガラス基板を保持した状態で、自転しながら定盤の回転中心に対して下定盤と同じ方向に公転する。このような動作している研磨機において、研削液を上定盤とガラス基板及び下定盤とガラス基板との間に供給することでガラス基板の研磨を行うことができる。
この両面研磨機を使用する際、ガラス基板に加わる定盤の加重及び定盤の回転数を所望の研磨状態に応じて適宜調整する。第1及び第2ラッピング工程における加重は、60g/cm2から120g/cm2とするのが好ましい。また、定盤の回転数は、10rpmから30rpm程度とし、上の定盤の回転数を下の定盤回転数より30%から40%程度遅くするのが好ましい。定盤による加重を大きくし、定盤の回転数を速くすると研磨量は多くなるが、加重を大きくしすぎると面粗さが良好とならず、また、回転数が速すぎると平坦度が良好とならない。また加重が小さく定盤の回転数が遅いと研磨量が少なく製造効率が低くなる。
第2ラッピング工程を終えた時点で、大きなうねり、欠け、ひび等の欠陥は除去され、ガラス基板の主表面の面粗さは、Rmaxが2μmから4μm、Raが0.2μmから0.4μm程度とするのが好ましい。このような面状態にしておくことで、次の化学強化工程を経て第1ポリッシング工程で研磨を効率よく行うことができる。
尚、第1ラッピング工程では、第2ラッピング工程を効率よく行うことができるように大まかに大きなうねり、欠け、ひびを効率よく除去する。このため、第2ラッピングで使用する粗さ#1300メッシュから#1700メッシュより粗い#800メッシュから#1200メッシュ程度のダイヤモンドペレットを使用するのが好ましい。第1ラッピング工程が完了した時点での面粗さは、Rmaxが4μmから8μmで、Raが0.4μmから0.8μm程度とするのが好ましい。
また、ガラス基板を研磨する方法として、上下の定盤の研磨面にパッドを貼り付け、研磨剤を含む研磨液を供給して研磨する方法を用いることもできる。研磨剤としては、例えば、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マンガン、コロイダルシリカ、ダイヤモンドなどが挙げられる。これらを水で分散化してスラリー状として使用する。パッドは硬質パッドと軟質パッドとに分けられるが、必要に応じて適宜選択して用いることができる。硬質パッドとしては、硬質ベロア、ウレタン発泡、ピッチ含有スウェード等を素材とするパッドが挙げられ、軟質パッドとしては、スウェードやベロア等を素材とするパッドが挙げられる。
パッドと研磨剤を使用する研磨方法は、研磨剤の粒度やパッドの種類を変えて、粗研磨から精密研磨まで対応することができる。よって、第1ラッピング工程と第2ラッピング工程で、効率よく大きなうねり、欠け、ひび等を除去し上記の面粗さを得ることができる様に研磨材、研磨材の粒度、パッドを適宜組み合わせて対応することができる。
また、第1及び第2ラッピング工程の後、ガラス基板の表面に残った研磨剤やガラス粉を除去するための洗浄工程を行うことが好ましい。
尚、第1ラッピング工程及び第2ラッピング工程で使用する研磨機は、同一構成ではあるがそれぞれの工程専用に用意された別の研磨機を用いて研磨加工を行うのが好ましい。これは、専用のダイヤモンドペレットを貼り付けているため交換が大掛かりな作業となり、また、研磨条件を再設定する等の煩雑な作業が必要となり、製造効率が低下するためである。
(外周端面加工工程)
次に、外周端面加工工程として、ガラス基板の外周端面を、研磨液61を使用したブラシ研磨により面取り部の角部を曲面とし、また微細なキズ等を除去する。
(外周端面加工工程)
次に、外周端面加工工程として、ガラス基板の外周端面を、研磨液61を使用したブラシ研磨により面取り部の角部を曲面とし、また微細なキズ等を除去する。
図5に外周端面研磨機70を示す。外周端面研磨機70にスペーサ3とガラス基板1とを1枚ずつ交互に積み重ねた積層体4を保持する。スペーサ3は、ガラス基板の外径よりもわずかに小さい外径を有し、ガラス基板の穴径よりもわずかに大きい穴径となっている。
回転ブラシ71又は研磨パッド、スペーサ3の材質は、内周端面加工工程で用いたものと同じものを用いることができる。
外周端面加工工程においては、積層体4は、ワークシャフト41により積層した状態で保持、回転させられ、回転ブラシ71により外周を研磨する。この時、研磨液61が研磨ノズル60から供給される。研磨液61は内周端面加工工程で用いたものと同じものである。
回転ブラシ71の好ましい回転数は、1000〜30000rpmである。積層体4の回転方向を回転ブラシ51と逆方向に回転するようにしても良い。また、回転ブラシ71は、回転と共に上下に移動するようにしても良い。
このようにして、ガラス基板の外周端面の研磨加工を行い、割れやかけ、研磨のこりが無く、短時間で外周端面の表面粗さを平滑にすることができる。
内・外径加工工程以降の内周端面加工工程から外周端面加工工程までの順序は、図3に示したものに限定されず、状況に応じて適宜変更することができる。例えば、内・外径加工工程の後に、内周・外周端面加工工程を行い、その後第2ラッピング工程を行っても良い。また、内・外径加工工程の後に第2ラッピング工程を行い、その後に内周・外周端面加工工程を行っても良い。
ガラス基板の内周、外周の端面は、ブラシ研磨の結果、内周、外周の端面の面粗さは、Rmaxが0.2μmから0.4μmで、Raが0.02μmから0.04μm程度とするのが好ましい。内・外径加工工程及び内周及び外周端面加工工程を経たガラス基板の端面の形状は、主表面と端面とが成す角部が取り除かれ、特に外周端面から0.2mmから0.5mm程度の位置から主表面よりダレた状態となる。
ここで、Ra(中心線平均粗さ)、Rmax(最大高さ)は、JIS B0601:2001で規定されている。これらは、原子間力顕微鏡(AFM)等により測定することができる。これら規定及び測定方法は、以降で記述されるRa、Rmaxについても同じく適用する。
(化学強化工程)
外周端面加工工程の次に、化学強化工程として、化学強化液にガラス基板を浸漬してガラス基板に化学強化層を形成する。化学強化層を形成することで耐衝撃性、耐振動性及び耐熱性等を向上させることができる。
(化学強化工程)
外周端面加工工程の次に、化学強化工程として、化学強化液にガラス基板を浸漬してガラス基板に化学強化層を形成する。化学強化層を形成することで耐衝撃性、耐振動性及び耐熱性等を向上させることができる。
化学強化工程は、加熱された化学強化液にガラス基板を浸漬することによってガラス基板に含まれるリチウムイオン、ナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンをそれよりイオン半径の大きなカリウムイオン等のアルカリ金属イオンによって置換するイオン交換法によって行われる。イオン半径の違いによって生じる歪みより、イオン交換された領域に圧縮応力が発生し、ガラス基板の表面が強化される。
化学強化液に特に制限はなく、公知の化学強化液を用いることができる。通常、カリウムイオンを含む溶融塩又はカリウムイオンとナトリウムイオンをふくむ溶融塩を用いることが一般的である。カリウムイオンやナトリウムイオンを含む溶融塩としては、カリウムやナトリウムの硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩やこれらの混合溶融塩が挙げられる。中でも、融点が低く、ガラス基板の変形を防止できるという観点からは、硝酸塩を用いることが好ましい。
化学強化液は、上記の成分が融解する温度よりも高温になるよう加熱される。一方、化学強化液の加熱温度が高すぎると、ガラス基板の温度が上がりすぎ、ガラス基板の変形を招く恐れがある。このため、化学強化液の加熱温度はガラス基板のガラス転移点(Tg)よりも低い温度が好ましく、ガラス転移点−50℃よりも低い温度とすることが更に好ましい。
なお、加熱された化学強化液に浸漬される際の熱衝撃によるガラス基板の割れや微細なクラックの発生を防止するため、化学強化液への浸漬に先立って、予熱槽でガラス基板を所定温度に加熱する予熱工程を有していても良い。
化学強化層の厚みとしては、ガラス基板の強度向上とポリッシング工程の時間の短縮との兼ね合いから、5μm〜15μm程度の範囲が好ましい。強化層の厚みがこの範囲の場合、平坦度、機械的強度である耐衝撃性が良好なガラス基板とすることができる。
化学強化工程後の表主表面7a及び裏主表面7bの外周端部の形状は、化学強化工程前とほとんど変わらず、上記の5μm〜15μm程度の化学強化層がガラス基板の表面全体にほぼ一様に載った状態となる。
(ポリッシング工程)
次に、研磨工程としてのポリッシング工程を行う。
(ポリッシング工程)
次に、研磨工程としてのポリッシング工程を行う。
ポリッシング工程では、ガラス基板の表面を精密に仕上げると伴に主表面の外周端部の形状を所定の形状に研磨する。ポリッシング工程は1工程でも良いが、2工程の方が好ましい。
まず、第1ポリシング工程では、第2ポリッシング工程で最終的に必要とされる面粗さを効率よく得ることができるように、面粗さを向上させるとともに最終的に本発明の形状を効率よく得ることができる研磨を行う。
研磨の方法は、ラッピング工程で使用したダイヤモンドペレットと研削液に代えて、パッドと研磨液を使用する以外は第1及び2ラッピング工程で使用した研磨機と同一の構成の研磨機を使用する。
パッドは硬度Aで80から90程度の硬質パッドで例えば発泡ウレタンを使用するのが好ましい。パッドの硬度が研磨による発熱により柔らかくなると研磨面の形状変化が大きくなるため硬質パッドを用いるのが好ましい。研磨材は、粒径が0.6μmから2.5μmの酸化セリウム等を水に分散させてスラリー状にして用いるのが好ましい。水と研磨剤との混合比率は、概ね1:9から3:7程度が好ましい。
定盤によるガラス基板への加重は、90g/cm2から110g/cm2とするのが好ましい。定盤によるガラス基板への加重は、外周端部の形状に大きく影響する。加重を大きくしていくと、外周端部の内側が下がり外側に向かって上がる傾向を示す。また、加重を小さくしていくと、外周端部は平面に近くなるとともに面ダレが大きくなる傾向を示す。こうした傾向を観察しながら加重を決めることができる。
また、面粗さを向上させるために、定盤の回転数を25rpmから50rpmとし、上の定盤の回転数を下の定盤回転数より30%から40%遅くするのが好ましい。
上記の研磨条件により研磨量を30μmから40μmとするのが好ましい。30μm未満では、キズや欠陥を十分に除去ができない。また40μmを超える場合は、面粗さをRmaxが2nmから60nm、Raが2nmから4nmの範囲とすることができるが、必要以上に研磨を行うことになり製造効率が低下する。
第2ポリッシング工程は、第1ポリッシング工程後のガラス基板の表面を更に精密に研磨する工程である。第2ポリッシング工程で使用するパッドは、第1ポリッシング工程で使用するパッドより柔らかい硬度65から80(Asker−C)程度の軟質パッドで、例えば発泡ウレタンやスウェードを使用するのが好ましい。研磨材としては、第1ポリッシング工程と同様の酸化セリウム等を用いることができるが、ガラス基板の表面をより滑らかにするため、粒径がより細かくバラツキが少ない研磨剤を用いるのが好ましい。粒径の平均粒子径が40nmから70nmの研磨剤を水に分散させてスラリー状にして研磨液として用い、水と研磨剤との混合比率は、1:9から3:7程度が好ましい。
定盤によるガラス基板への加重は、90g/cm2から110g/cm2が好ましい。定盤によるガラス基板への加重は、第1ポリッシング工程と同様に外周端部の形状に大きく影響するが、研磨速度が遅いため第1ポリッシング工程ほど効率的に形状を変化させることはできない。加重の加減による外周端部の形状の変化は、第1ポリッシング工程と同様であり、加重を大きくしていくと、外周端部の内側が下がり外側に向かって上がる傾向を示す。また、加重を小さくしていくと、外周端部は平面に近くなるとともに面ダレが大きくなる傾向を示す。外周端部の形状を得るために、こうした傾向を観察しながら加重を決めることができる。定盤の回転数を15rpmから35rpmとし、上定盤の回転数を下定盤の回転数より30%から40%遅くするのが好ましい。
上記の様に第2ポリッシング工程での研磨条件を調整して外周端部の形状を得ると伴に、面粗さをRmaxが2nmから6nm、Raが0.2nmから0.4nmの範囲とすることができる。
研磨量は2μmから5μmとするのが好ましい。研磨量をこの範囲とすると、表面に発生した微小な荒れやうねり、これまでの工程で生じた微小な傷痕といった微小な欠陥を効率良く除去することができる。
(洗浄、検査工程)
第2ポリッシング工程の終了後、ガラス基板の洗浄及び検査を行ない、情報記録媒体用ガラス基板が完成する。
(洗浄、検査工程)
第2ポリッシング工程の終了後、ガラス基板の洗浄及び検査を行ない、情報記録媒体用ガラス基板が完成する。
尚、情報記録媒体用ガラス基板の製造方法においては、上記以外の種々の工程を有していても良い。例えば、ガラス基板の強度の信頼性確認のためのヒートショック工程、ガラス基板の表面に残った研磨剤や化学強化液等の異物を除去する洗浄工程、種々の検査・評価工程等を有していても良い。
また、第2ポリッシング工程では、第1ポリッシング工程で使用した研磨機をそのまま用いるのではなく、同一構成ではあるがそれぞれの工程専用に用意された別の研磨機を用いて研磨を行うのが好ましい。これは、第1ポリッシング工程で使用した研磨機をそのまま用いると第1ポリッシング工程で残留した研磨剤等により第2ポリッシング工程での研磨精度が低下したり、研磨条件を再設定する等の煩雑な作業が必要となり、製造効率が低下するためである。
次に、上記のようにして作製したガラス基板を用いた磁気記録媒体について説明する。
以下、図面に基づき磁気記録媒体について説明する。
図2は磁気記録媒体の一例である磁気ディスクの斜視図である。この磁気ディスクDは、円形の情報記録媒体用ガラス基板1の表面に磁性膜2を直接形成されている。磁性膜2の形成方法としては従来公知の方法を用いることができ、例えば磁性粒子を分散させた熱硬化性樹脂を基板上にスピンコートして形成する方法や、スパッタリング、無電解めっきにより形成する方法が挙げられる。スピンコート法での膜厚は約0.3μm〜1.2μm程度、スパッタリング法での膜厚は0.04μm〜0.08μm程度、無電解めっき法での膜厚は0.05μm〜0.1μm程度であり、薄膜化および高密度化の観点からはスパッタリング法および無電解めっき法による膜形成が好ましい。
磁性膜に用いる磁性材料としては、特に限定はなく従来公知のものが使用できるが、高い保持力を得るために結晶異方性の高いCoを基本とし、残留磁束密度を調整する目的でNiやCrを加えたCo系合金などが好適である。具体的には、Coを主成分とするCoPt、CoCr、CoNi、CoNiCr、CoCrTa、CoPtCr、CoNiPtや、CoNiCrPt、CoNiCrTa、CoCrPtTa、CoCrPtB、CoCrPtSiOなどが挙げられる。磁性膜は、非磁性膜(例えば、Cr、CrMo、CrVなど)で分割しノイズの低減を図った多層構成(例えば、CoPtCr/CrMo/CoPtCr、CoCrPtTa/CrMo/CoCrPtTaなど)としてもよい。上記の磁性材料の他、フェライト系、鉄−希土類系や、SiO2、BNなどからなる非磁性膜中にFe、Co、FeCo、CoNiPt等の磁性粒子を分散された構造のグラニュラーなどであってもよい。また、磁性膜は、内面型および垂直型のいずれの記録形式であってもよい。
また、磁気ヘッドの滑りをよくするために磁性膜の表面に潤滑剤を薄くコーティングしてもよい。潤滑剤としては、例えば液体潤滑剤であるパーフロロポリエーテル(PFPE)をフレオン系などの溶媒で希釈したものが挙げられる。
さらに必要により下地層や保護層を設けてもよい。磁気ディスクにおける下地層は磁性膜に応じて選択される。下地層の材料としては、例えば、Cr、Mo、Ta、Ti、W、V、B、Al、Niなどの非磁性金属から選ばれる少なくとも一種以上の材料が挙げられる。Coを主成分とする磁性膜の場合には、磁気特性向上等の観点からCr単体やCr合金であることが好ましい。また、下地層は単層とは限らず、同一又は異種の層を積層した複数層構造としても構わない。例えば、Cr/Cr、Cr/CrMo、Cr/CrV、NiAl/Cr、NiAl/CrMo、NiAl/CrV等の多層下地層としてもよい。
磁性膜の摩耗や腐食を防止する保護層としては、例えば、Cr層、Cr合金層、カーボン層、水素化カーボン層、ジルコニア層、シリカ層などが挙げられる。これらの保護層は、下地層、磁性膜など共にインライン型スパッタ装置で連続して形成できる。また、これらの保護層は、単層としてもよく、あるいは、同一又は異種の層からなる多層構成としてもよい。なお、上記保護層上に、あるいは上記保護層に替えて、他の保護層を形成してもよい。例えば、上記保護層に替えて、Cr層の上にテトラアルコキシシランをアルコール系の溶媒で希釈した中に、コロイダルシリカ微粒子を分散して塗布し、さらに焼成して二酸化ケイ素(SiO2)層を形成してもよい。
上記の様にして得られる本発明の情報記録媒体用ガラス基板を基体とした磁気記録媒体を用いることで、高速回転時の磁気ヘッドの動作を安定にすることができる。
本発明の情報記録媒体用ガラス基板は、磁気記録媒体に限定されるものではなく、光磁気ディスクや光ディスクなどにも用いることができる。
実施例1〜9及び比較例1として、以下のように作製し、評価した。
(1)溶融、プレス工程
ガラス材料としてTgが480℃のアルミノシリケートガラスを用い、溶融ガラスをプレス成形してブランク材(外径68mm、厚さ1.3mm)を作製した。
(2)コアリング工程
次に円筒状のダイヤモンド砥石を用いてガラス基板の中心部に円孔(直径18mm)を開けた。
(3)第1ラッピング工程
ガラス基板の両表面を研磨機(HAMAI社製)を用いて研磨した。
(1)溶融、プレス工程
ガラス材料としてTgが480℃のアルミノシリケートガラスを用い、溶融ガラスをプレス成形してブランク材(外径68mm、厚さ1.3mm)を作製した。
(2)コアリング工程
次に円筒状のダイヤモンド砥石を用いてガラス基板の中心部に円孔(直径18mm)を開けた。
(3)第1ラッピング工程
ガラス基板の両表面を研磨機(HAMAI社製)を用いて研磨した。
研磨条件としては、ダイヤモンドペレットとしては、#1000メッシュを用い、荷重100g/cm2とし、上定盤の回転数30rpm、下定盤の回転数10rpmとした。
得られたガラス基板の厚さは、0.9mm、表面粗さはRmaxが1.5μm、Raが1.0μmであった。
(4)内・外加工工程
鼓状のダイヤモンド砥石により内・外径加工をい、内径20mm、外径65mmとした。
(5)内周端面加工工程
内・外加工工程を終えて得られたガラス基板1とスペーサ3を1枚ずつ交互に重ね、ガラス基板100枚とスペーサ100枚からなる積層体4を作成した。この積層体4を図4の内周端面研磨機50にセットし、内周端面を研磨した。この時のスペーサ3は、ポリプロピレン製で厚さ0.3mm、内径21mm、外径64mmのものを用いた。
(4)内・外加工工程
鼓状のダイヤモンド砥石により内・外径加工をい、内径20mm、外径65mmとした。
(5)内周端面加工工程
内・外加工工程を終えて得られたガラス基板1とスペーサ3を1枚ずつ交互に重ね、ガラス基板100枚とスペーサ100枚からなる積層体4を作成した。この積層体4を図4の内周端面研磨機50にセットし、内周端面を研磨した。この時のスペーサ3は、ポリプロピレン製で厚さ0.3mm、内径21mm、外径64mmのものを用いた。
研磨機のブラシ毛は、直径0.2mmのナイロン繊維を用いた。回転ブラシの回転数は、10000rpmとした。研磨液61は、表1に示す実施例1〜9のフッ酸系溶剤を含むものと比較例1のフッ酸系溶剤を含まないものを作成した。具体的には、実施例1〜4は、溶剤に水を用い、所定濃度のフッ酸系溶剤として用いた。また、実施例5から9の硫酸を加えたものは、4質量%のフッ酸水溶液に、所定の濃度になる硫酸を加え、フッ酸系溶剤とした。
添加剤としては、分散剤を用い、研磨剤としては、粒径3μmの酸化セリウムを用いた。それぞれの配合比を以下のようにした。
実施例1〜9
フッ酸系溶剤 100質量部
研磨剤 40質量部
添加剤 1質量部
比較例1
水 100質量部
研磨剤 40質量部
添加剤 1質量部
これらを混合機にて混合し、研磨液61とした。
フッ酸系溶剤 100質量部
研磨剤 40質量部
添加剤 1質量部
比較例1
水 100質量部
研磨剤 40質量部
添加剤 1質量部
これらを混合機にて混合し、研磨液61とした。
研磨液61を50ml/sec流しながら、5分間研磨した。
得られたガラス基板の内周の端面の面粗さを測定し、そのRmaxとRaを表1に示す。
(6)第2ラッピング工程
次に、ガラス基板の両表面を研磨機(HAMAI社製)を用いて研磨した。
(6)第2ラッピング工程
次に、ガラス基板の両表面を研磨機(HAMAI社製)を用いて研磨した。
研磨条件としては、ダイヤモンドペレットとしては、#1500メッシュを用い、荷重100g/cm2とし、上定盤の回転数30rpm、下定盤の回転数10rpmとした。
得られたガラス基板の表面粗さはRmaxが3μm、Raが0.3μmであった。
(7)外周端面加工工程
第2ラッピング工程を終えて得られたガラス基板とスペーサを1枚ずつ交互に重ね、ガラス基板100枚とスペーサ100枚からなる積層体を作成した。この積層体を図5に示す外周端面研磨機70を用いて、外周端面を研磨した。この時のスペーサは、ポリプロピレン製で厚さ0.3mm、内径21mm、外径64mmのものを用いた。研磨機のブラシ毛は、直径0.2mmのナイロン繊維を用いた。研磨液61は、内周端面加工工程と同じものを用い、表1に示す実施例1〜9と比較例1とした。回転ブラシ71の回転数を10000rpmとし、研磨液61を50ml/sec流しながら、5分間研磨した。
(7)外周端面加工工程
第2ラッピング工程を終えて得られたガラス基板とスペーサを1枚ずつ交互に重ね、ガラス基板100枚とスペーサ100枚からなる積層体を作成した。この積層体を図5に示す外周端面研磨機70を用いて、外周端面を研磨した。この時のスペーサは、ポリプロピレン製で厚さ0.3mm、内径21mm、外径64mmのものを用いた。研磨機のブラシ毛は、直径0.2mmのナイロン繊維を用いた。研磨液61は、内周端面加工工程と同じものを用い、表1に示す実施例1〜9と比較例1とした。回転ブラシ71の回転数を10000rpmとし、研磨液61を50ml/sec流しながら、5分間研磨した。
得られたガラス基板の外周の端面の面粗さを測定し、そのRmaxとRaを表1に示す。
(8)化学強化工程
次に、ガラス基板を化学強化液に浸漬して化学強化工程を行った。化学強化液には、硝酸カリウム(KNO3)と硝酸ナトリウム(NaNO3)の混合溶融塩を用いた。混合比は質量比で1:1とした。また、化学強化液の温度は400℃、浸漬時間は40分とした。
(9)ポリッシング工程
次に第1ポリッシング工程として、研磨機(HAMAI社製)を用い、パッドに硬度Aで80度の発泡ウレタンを用いた。研磨材は、平均粒径1.5μmの酸化セリウムを水に分散させてスラリー状にして用いた。水と研磨剤との混合比率は、2:8とした。荷重100g/cm2とし、上定盤の回転数30rpm、下定盤の回転数10rpmとした。研磨量を30μmとした。
(8)化学強化工程
次に、ガラス基板を化学強化液に浸漬して化学強化工程を行った。化学強化液には、硝酸カリウム(KNO3)と硝酸ナトリウム(NaNO3)の混合溶融塩を用いた。混合比は質量比で1:1とした。また、化学強化液の温度は400℃、浸漬時間は40分とした。
(9)ポリッシング工程
次に第1ポリッシング工程として、研磨機(HAMAI社製)を用い、パッドに硬度Aで80度の発泡ウレタンを用いた。研磨材は、平均粒径1.5μmの酸化セリウムを水に分散させてスラリー状にして用いた。水と研磨剤との混合比率は、2:8とした。荷重100g/cm2とし、上定盤の回転数30rpm、下定盤の回転数10rpmとした。研磨量を30μmとした。
得られたガラス基板の表面粗さはRmaxが30nm、Raが3nmであった。
次に第2ポリッシング工程として、研磨機(HAMAI社製)を用い、パッドに硬度Aで70度の発泡ウレタンを用いた。研磨材は、平均粒径60nmの酸化セリウムを水に分散させてスラリー状にして用いた。水と研磨剤との混合比率は、2:8とした。荷重90g/cm2とし、上定盤の回転数30rpm、下定盤の回転数10rpmとした。研磨量を3μmとした。
得られたガラス基板の表面粗さはRmaxが5nm、Raが0.3nmであった。
第2ポリッシング工程の終了後、ガラス基板の洗浄及び検査を行なった。
作製したガラス基板の内外周端面の表面の検査は、走査型レーザーディスク表面検査装置を用い、内外周端面の微小キズの数をカウントし、100枚の平均値を算出した。また、ガラス基板の内外径の変化量も測定し、100枚の平均値を算出した。
(評価)
内外周端面粗さの値について、次のようにレベルの評価を行った。
(評価)
内外周端面粗さの値について、次のようにレベルの評価を行った。
Rmaxの評価:0.3μm以下を◎、0.3μmを越えて0.6μm以下を○、0.6μmを越えて0.8μm以下を△、0.8μmを越えるものを×とした。Rmaxが0.8μmを越えると、発塵の点で、問題が発生し、使用することができない。
Raの評価:0.1μm以下を◎、0.1μmを越えて0.2μm以下を○、0.2μmを越えて0.5μm以下を△、0.5μmを越えるものを×とした。Raが0.5μmを越えると、上記と同様に発塵の点で、問題が発生し、使用することができない。
内外径変化量の評価:5μm以下を×、5μmを越えて10μm以下を△、5μmを越えて30μm以下を○、30μmを越えて50μm以下を◎、30μmを越えて50μm以下を◎、30μmを越えて50μm以下を◎、50μmを越えて70μm以下を○、70μmを越えて80μm以下を△、80μmを越えるものを×とした。内外径変化量が5μm以下では、取代が不足し、均一な面にならないという問題が発生し、また、80μmを越えると加工の進行が早すぎてコントロールしにくくなるという問題があり、使用することができない。
内外周端面のキズの数:10個以下を◎、10個を越えて50個以下を○、50個を越えて100個以下を△、100個を越えるものを×とした。キズが100個を越えると、イオンの基板表面への染みだし量が多くなり、記録媒体として使用中に表面劣化が発生し、使用することができない。
また、電子顕微鏡を用いて、100枚の内外周端面の研磨残りを観察し、1カ所でも研磨のこりがあるものを×、研磨のこりの無いものを○とした。
評価結果を表1に示す。
表1の結果から、比較例1に比べて実施例1〜16のように研磨液にフッ酸系溶剤を用いると、5分間という短い研磨時間でもキズが少く、研磨のこりの無い、平滑性の高い(Rmax、Raの値が△レベル以上)ガラス基板の内外周端面の表面状態を得ることができることが分かる。また、実施例1〜16の結果から、フッ酸濃度が2〜6質量%でより平滑性が高く(Rmax、Raの値が○レベル以上)、内外形寸法変化も適度な範囲に入り(○レベル以上)、より好ましいことが分かる。更に、実施例5〜16の結果から、フッ酸系溶剤に硫酸を加え、硫酸濃度を5〜10%にすると、更に平滑性が良く(Rmax、Raの値が◎レベル)、外形寸法変化も好ましい範囲(◎レベル)に調整可能なことが分かる。また、実施例1〜16については、割れやかけは認められなかった。
1 情報記録媒体用ガラス基板(ガラス基板)
2 磁性膜
3 スペーサ
4 積層体
5 孔
7a 表主表面
7b 裏主表面
10t 外周端面
20t 内周端面
41 ワークシャフト
50 内周端面研磨機
51、71 回転ブラシ
60 研磨ノズル
61 研磨液
70 外周端面研磨機
D 磁気ディスク
2 磁性膜
3 スペーサ
4 積層体
5 孔
7a 表主表面
7b 裏主表面
10t 外周端面
20t 内周端面
41 ワークシャフト
50 内周端面研磨機
51、71 回転ブラシ
60 研磨ノズル
61 研磨液
70 外周端面研磨機
D 磁気ディスク
Claims (5)
- ガラス基板の端面を研磨ブラシ又は研磨パッドと研磨液を用いて研磨する端面処理工程を有する情報記録媒体用ガラス基板の製造方法において、
前記研磨液が、フッ酸系溶剤を含むことを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。 - 前記フッ酸系溶剤は、フッ酸の濃度が2〜6質量%であることを特徴とする請求項1に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 前記フッ酸系溶剤は、濃度が5〜10質量%の硫酸を含むことを特徴とする請求項2に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 請求項1乃至3の何れか1項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板。
- 請求項4に記載の情報記録媒体用ガラス基板の表面に磁性膜を有することを特徴とする磁気記録媒体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007257372A JP2009087483A (ja) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | 情報記録媒体用ガラス基板の製造方法、情報記録媒体用ガラス基板及び磁気記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=40660705
Family Applications (1)
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JP2007257372A Pending JP2009087483A (ja) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | 情報記録媒体用ガラス基板の製造方法、情報記録媒体用ガラス基板及び磁気記録媒体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009087483A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012074108A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Showa Denko Kk | 円盤状基板の製造方法およびスペーサ |
JP2013012281A (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-17 | Konica Minolta Advanced Layers Inc | Hdd用ガラス基板の製造方法 |
JP2013012280A (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-17 | Konica Minolta Advanced Layers Inc | Hdd用ガラス基板の製造方法 |
JP2013202738A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 円板状基板の製造方法 |
-
2007
- 2007-10-01 JP JP2007257372A patent/JP2009087483A/ja active Pending
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