JP2011210311A - 磁気ディスク用ガラス基板およびその評価方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は磁気ディスク用ガラス基板およびその評価方法に関するものである。
近年、情報化技術の高度化に伴い、情報記録技術、特に磁気記録技術は著しく進歩している。
このような磁気記録技術のひとつであるHDD(ハードディスクドライブ)は、ディスク状の基板の表面に磁性体薄膜からなる磁気記録層を有した磁気ディスク(磁気記録媒体)と、磁気ディスクを高速で回転させるスピンドルモータと、スイングアームの先端に取り付けられ、磁気ディスクの磁気記録層に磁気データを読み書きする磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気ディスク上の半径方向に移動する位置決め装置とを主な構成要素としている(特許文献1)。
磁気ディスクの両主表面に形成された磁気記録層に対してそれぞれ磁気ヘッドが対向配置されるので、1つの磁気ディスクにつき2つの磁気ヘッドを備えているのが、一般的な構成である。ここで、磁気記録媒体用基板としては、かつてはアルミニウム基板が広く用いられてきた。
しかしながら、磁気ディスクの小型化、薄板化、および高密度記録化に伴い、近年は、アルミニウム基板に比べ基板表面の平坦性及び基板強度に優れたガラス基板の需要が高まっている。
ガラス基板は、従来、例えば、特許文献2の段落〔0004〕に示すように、ガラスを円盤状に形成して面取りを行い、端面および主表面を研磨し、その後に耐衝撃性や耐振動性を向上させるための化学強化処理を施すことにより製造されていた(特許文献2)。
このようにして製造されたガラス基板は、両面に磁性層等の記録層を設けることにより、磁気記録媒体として利用されてきた。
ここで、磁気ディスク用ガラス基板は、磁気ディスクに要求される板厚に応じて所定の板厚になるように形成されるが、回転の際のブレやそれに伴うTMR(Track Mis Resistration)を防止するため、ガラス基板の板厚は、一定値であるのが好ましい。
ガラス基板の板厚の定義としては、従来、ガラス基板上の一点、或いは複数点で測定された両主表面間の距離で示されていた(特許文献3)。
なお、磁気ディスク用ガラス基板は通常、大量生産されるものであり、板厚にバラつきが生じるため、バラつきが所定の数値範囲(寸法公差)に収まるように製造される。
ここで、近年のHDDにおける高記録密度化および高速回転化の加速により、従来よりもさらにTMRの影響、すなわちディスクのFlatteringにより磁気ディスク上を浮上する磁気ヘッドが、その半径/トラック位置情報を記録しているTrack情報を含むサーボ情報を見失う現象が著しくなる傾向がある。
これは、記録密度向上による狭トラック幅化、そして高速回転によるディスクの機械的振動による読み取りエラーが主たる原因である。
そのため、磁気ディスク用ガラス基板には、磁気ディスクの狭トラック幅化、HDDの高速回転により、磁気ヘッドがTrack情報を含むサーボ情報を見失わないように、安定して回転できるよう、ガラス基板の板厚も、従来に比べてより精度の高いものが求められており、その要求は一般的に80GB以上/5,400rpm以上の性能を有するHDDにおいて顕著になってくる。
ところが、従来の板厚の定義で寸法公差を管理して、磁気ディスク用ガラス基板を製造した場合であっても、このガラス基板を磁気ディスクとしHDDを製造したときに、サーボ情報を見失う現象を完全に防止することができない場合があった。
即ち、同一の板厚を有する磁気ディスク用ガラス基板であっても、前記したようなTMRの影響を排除できるものと、できないものとが混在しており、これまでただ単にガラス基板上の一点、或いは複数点で測定された両主表面間の距離というパラメータだけでは、その良し悪しを明確に区分けができない場合が存在しており、TMRと平面形状との因果関係を明確にできなかった。
本発明は、このような問題点の改善の為になされたものであり、その目的は、HDDとしたときに、磁気ディスクに記録されているTrack情報を含むサーボ情報を安定に読み出すことを実現できる磁気ディスク用ガラス基板を提供することにある。
本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討した結果、従来の板厚の定義は両主表面における特定の点(一点ないし数点)の距離を表す指標に過ぎず、両主表面全体の板厚の分布を反映したものではないことに着目した。
即ち、従来の板厚の定義では、主表面の位置によって板厚にばらつきや偏りがある場合でも、測定点での板厚が同じであれば、板厚は同じものとして評価されることに着目した。
そこで、本発明者はさらに検討を重ねた結果、板厚を評価する指標として、板厚の分布、特にディスク半径位置に対する板厚情報を考慮した指標を用いることにより、TMRと板厚との因果関係を把握できることを見出し、本発明をするに至った。
具体的には、上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
(構成1)中心からの径方向の位置と板厚の関係から求められるパラメータが、所定の範囲内にあることを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板。
(構成2)前記パラメータは、中心からの径方向の位置とディスク1周分における板厚差異、或いは板厚を掛けた値を有することを特徴とする構成1記載の磁気ディスク用ガラス基板。
(構成3)内孔を有し、前記パラメータは、内孔から外周に向けて螺旋状に中心からの径方向の位置と板厚の関係を求めた値を有することを特徴とする構成2記載の磁気ディスク用ガラス基板。
(構成4)前記パラメータは、以下の式(1)(2)で表されるM値であることを特徴とする構成2または3のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板。
(構成5)前記パラメータは、以下の式(3)で表されるM値であることを特徴とする構成2または3のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板。
(構成6)前記所定の範囲は、前記M値とディスクバランスまたはTMR(Track Mis Resistration)特性の相関により規定される範囲であることを特徴とする構成4または5のいずれか一項に記載の磁気ディスク用ガラス基板。
(構成7)前記TMR(Track Mis Resistration)特性は、Axial Displacement3sであることを特徴とする構成6記載の磁気ディスク用ガラス基板。
(構成8)前記所定の範囲は、前記M値とAxial Displacement3sの相関図において、Axial Displacement3sが一定値になっている平坦部における、前記M値の上限以内の範囲であることを特徴とする構成7に記載の磁気ディスク用ガラス基板。
(構成9)構成1〜8のいずれか一項に記載の磁気ディスク用ガラス基板と、前記ガラス基板の主表面に設けられた下地層、磁性層、保護層、潤滑層と、を有することを特徴とする磁気記録媒体。
(構成10)中心からの径方向の位置と板厚の関係から求められるパラメータが、所定の範囲内にあるか否かを判定することを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の評価方法。
(構成11)前記パラメータは、中心からの径方向の位置とディスク1周分における板厚差異、或いは板厚を掛けた値を有することを特徴とする構成10記載の磁気ディスク用ガラス基板の評価方法。
(構成12)前記パラメータは、ガラス基板の内孔から外周に向けて螺旋状に中心からの径方向の位置と板厚を求めた値を有することを特徴とする構成11記載の磁気ディスク用ガラス基板の評価方法。
(構成13)前記パラメータは、以下の式(1)(2)で表されるM値であることを特徴とする構成11または12のいずれか一項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の評価方法。
(構成14)前記パラメータは、以下の式(3)で表されるM値であることを特徴とする構成11または12のいずれか一項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の評価方法。
(構成15)前記所定の範囲は、前記M値とディスクバランスまたはTMR(Track Mis Resistration)特性の相関により規定される範囲であることを特徴とする構成13または14のいずれか一項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の評価方法。
(構成16)前記TMR(Track Mis Resistration)特性は、Axial Displacement3sであることを特徴とする構成15に記載の磁気ディスク用ガラス基板の評価方法。
(構成17)前記所定の範囲は、前記M値とAxial Displacement3sの相関図において、Axial Displacement3sが一定値になっている平坦部における、前記M値の上限以内の範囲であることを特徴とする構成16に記載の磁気ディスク用ガラス基板の評価方法。
(構成18)構成10〜17のいずれか一項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の評価方法を工程に有することを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
本発明によれば、HDDとしたときに、磁気ディスクに記録されているTrack情報を含むサーボ情報を安定に読み出すことを実現できる磁気ディスク用ガラス基板を提供することができる。
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を詳細に説明する。
まず、図1を参照して、本実施形態に係るガラス基板1の構造について簡単に説明する。
まず、図1を参照して、本実施形態に係るガラス基板1の構造について簡単に説明する。
図1(a)に示すように、ガラス基板1は、円板形状を有する本体3を有し、本体3の中心には内孔5が形成されている。
図1(b)に示すように、本体3は、実質的に平滑な主表面7a、7bを有している。
主表面7a、7bは、情報を記録再生するための層が形成される面であり、例えば図1(c)に示すように、主表面7a、7bの一方または両方に、下地層18a、磁性層18b、保護層18c、潤滑層18dを設けることにより、ガラス基板1は、磁気記録媒体100(磁気ディスク)となる(少なくとも磁性層18bは記録層として必要)。
また、図1(b)に示すように、本体3は主表面7a、7bに対して直交している内周端面11および外周端面9を有している。
内周端面11および外周端面9は面取されており、それぞれ内周面取面13および外周面取面15が設けられている。
さらに、本体3は表面に化学強化層17が形成されている。
化学強化層17の詳細については後述するが、例えば、ガラス基板1の原料となるガラスのイオンの一部を、よりイオン半径の大きいイオンに置換し、圧縮応力層とした層である。
ガラス基板1は、中心からの径方向の位置と板厚(主表面7aと主表面7b間の距離)から求められるパラメータが、所定の範囲内に収まるような形状となっているが、詳細は後述する。
次に、図1〜図7を参照して、ガラス基板1の製造方法について説明する。
なお、以下の説明では、製造工程中におけるガラスを「ガラス基材1a」と称し、完成品を「ガラス基板1」と称することにする。
まず、図2に示すように、原料となるガラスを円板状に成形してガラス基材1aを製造する(ステップ101)。
原料となるガラスとしては例えばフロート法、ダウンドロー法、リドロー法又はプレス法で製造されたソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、結晶化ガラス等が挙げられる。
なお、以下の実施形態ではプレス法で製造されたガラスを例に説明する。
次に、ガラス基材1aの板厚調整のため、研削装置21を用いて主表面7a、7bを研削(第1ラッピング)する(ステップ102)。
研削は、例えば両面ラッピング装置とアルミナ等の砥粒を用いて行う。
研削は、例えば両面ラッピング装置とアルミナ等の砥粒を用いて行う。
次に、図2に示すように、ガラス基材1aの中心に内孔5(図1参照)を形成する(ステップ103)。
内孔5の形成は、例えばコアドリルを用いて行う。
内孔5の形成は、例えばコアドリルを用いて行う。
なお、シートガラスを用いた場合は、ステップ101〜103は行わず、代わりに、カッターを用いてシート形状から円板形状にガラスを切り出し、さらに内孔5を切り出す工程(カッティング工程)を行う。
次に、図2に示すように、ガラス基材1aの端面のクラックを除去するため、内周端面11および外周端面9の面取を行う(ステップ104)。面取は、例えばダイヤモンド砥粒が付着した砥石を用いて行う。
なお、面取後に主表面7a、7bを研削(第2ラッピング)する工程を追加してもよい。これにより、内孔5の形成や面取によって生じた凹凸を研削でき、研磨の際の負担を軽減できる。
次に、図2に示すように、ガラス基材1aの内周端面11および外周端面9の研磨、即ち端面研磨を行う(ステップ105)。
端面研磨は例えば回転ブラシを用いて行う。
端面研磨は例えば回転ブラシを用いて行う。
次に、図2に示すように、ガラス基材1aに化学強化を行い、化学強化層17を形成する(ステップ106)。
具体的には、化学強化液にガラスを浸漬し、化学強化液に含まれているイオンのうち、ガラスに含まれているイオンよりもイオン半径が大きいイオンを、ガラスに含まれている当該イオンとイオン交換して化学強化層17を形成する。
次に、化学強化が終わると、ガラス基材1aを洗浄して表面の化学強化液を除去した後、図2に示すように、ガラス基材1aの主表面7a、7bの平坦度と表面粗さを調整する(実質的に平滑にする)ため、主表面7a、7bを研磨する(ステップ107)。
研磨は、例えば両面研磨装置と硬質樹脂ポリッシャとを用い、遊星歯車機構を用いて行うことができる。研磨液は、例えば、酸化セリウムや酸化ランタン等の砥粒を水に分散させてスラリーとしたものが用いられる。
研磨が終了すると、ガラス基材1aを洗浄し、製造中に表面に付着した研磨剤や不純物を除去する(ステップ108)。
具体的にはスクラブ洗浄、超音波洗浄等の物理的な洗浄や、フッ化物、有機酸、過酸化水素、界面活性剤等を用いた薬液洗浄が挙げられる。
ここで、ステップ101〜108のうち、特に(1)ステップ102(第一ラッピング)および面取(ステップ104)後に行われる場合がある(2)第2ラッピング、そして(3)ステップ107(研磨工程)においては、本願において着目しているディスクバランス/TMR特性を左右する板厚バラツキを発生させ易い工程であるため、例えば(1)のステップ102では投入する素材の板厚差異を<100μmにし、かつ素材を保持するキャリアホルダーへの入り枚数を所定数以上(>90%の充填率)するなどして加工圧力が枚バッチ加工毎に変化するのを抑制すること、また加工荷重を研削の段階(例えば初期/中期/末期)に応じて可変することなどにより、全加工ステップにおける第1加工段階で出来る限り板厚がばらつくことを抑制することが必要である。特に素材の元の厚みに対し加工(或いは研削)取り代が最も大きい工程はこのステップ102であることが多いため、板厚バラツキを抑えるためには、ステップ102が最も留意を要する工程である。
また(2)第2ラッピングにおいても前記(1)と同様の配慮をなす必要があるが、投入するワーク(第1ラッピング加工済み)の板厚差異を<10μmにすることが望ましい。
さらに(3)研磨工程においても前記(2)と同様の配慮をなす必要があるが、投入するワーク(ステップ106化学強化済み)の板厚差異を<5μmにすることが望ましい。
最後に、製品検査(板厚の検査)を行う(ステップ109)。
ここで、ステップ109の詳細について、図3〜図7を参照して説明する。
前述のように、ガラス基板1は、中心からの径方向の位置と板厚(主表面7aと主表面7b間の距離)の関係から求められるパラメータが、所定の範囲内に収まるような形状となっているが、それを評価するために、板厚を測定してパラメータを求め、パラメータが所定の範囲内にあるか否かを判定する。
具体的には、以下の手順で検査を行う。
まず、図3に示すように、公知の板厚測定装置等を用いて、ガラス基板1の板厚(主表面7aと主表面7b間の距離)を、中心からの径方向の位置ごとに、ガラス基板1の主表面全面に渡って所定の数だけ測定する(ステップ201)。
まず、図3に示すように、公知の板厚測定装置等を用いて、ガラス基板1の板厚(主表面7aと主表面7b間の距離)を、中心からの径方向の位置ごとに、ガラス基板1の主表面全面に渡って所定の数だけ測定する(ステップ201)。
この際、図4に示すように、内周端の所定の位置から外周端の所定の位置まで、測定点22が螺旋状に一周する形状を描くように板厚を測定するのが望ましい。
このように測定することで、ガラス基板1の主表面全面に渡って中心からの径方向の位置ごとにムラなく板厚データを得ることができる。
次に、図3に示すように、測定した径方向の位置と板厚の関係から求められるパラメータであるM値を計算する。(ステップ202)。
M値とは、最初の測定位置における板厚と各測定位置の板厚差と、測定位置の半径との掛け算(測定位置におけるモーメントに相当する値)の総和を意味し、以下の式(1)(2)で表される。
なお、測定した径方向の位置と板厚の関係の例および式(1)を図5に示す。
なお、ここでの「サンプリング数」とは、使用する板厚測定系における測定プローブの横方向サイズ或いは横方向分解能を1サンプリング単位とするものであり、例えば非接触測定機器ではレーザスポット径、或いはそれにより決定される横方向分解能が1サンプリング単位である。
なお、式(1)(2)は、その形から明らかなように、外周に近い部分(rが大きい部分)の板厚差、即ち、外周近傍の板厚のバラツキの影響が、内周近傍の板厚のバラツキよりも大きく現れるような式になっている。
すなわちディスクFlatteringは、外周側の変位量の方が内周側よりも大きく(内周側はスピンドルに保持されており、剛性が外周側のそれよりも大きいため)、M値が大きくなることから、外周近傍の板厚のバラツキの方が、内周近傍の板厚のバラツキよりもディスクバランス/TMR特性に与える影響が大きいためである。
また、上記した式(1)(2)では板厚差Δtとして、最初の測定位置における板厚と、各測定位置の板厚差を用いているが、Δtではなく、単に各測定位置の板厚を用いてもよく、具体的には式(3)に示す式としてもよい。
次に、測定したM値から、ガラス基板1のディスクバランス/TMR特性が所定の範囲内にあるか否かを判定し、範囲内にある場合は良品として扱い、範囲外の場合は不良品として扱う(ステップ203)。
具体的には、図7に示すようなM値とAxial Displacement3sとの関係から、M値が一定の範囲内であるか否かを判定し、一定の範囲内にある場合は良品として扱い、範囲外の場合は不良品として扱う。
なお、Axial Displacement3sとは、基板振動測定データ(振動波形)を回転数ごとにかつ周波数ごとに積分して平均値+3sのトラック位置決め誤差量を求めたものであり、3sおよびs2は例えば以下の式(4)(5)で求められる。
ここで、図7に示すようなM値とAxial Displacement3sとの関係を求める方法について簡単に説明する。
まず、検査対象となるガラス基板1を所定の枚数分製造し、M値を求める。
まず、検査対象となるガラス基板1を所定の枚数分製造し、M値を求める。
次に、ガラス基板1の表面に磁性層18b、保護層18c、潤滑層18dを設けることにより、磁気記録媒体100を製造し、図6に示す測定システム51を用いて所定の回転数、所定の測定位置でAxial Displacement3sを求める。
測定システム51について簡単に説明すると、測定システム51はヘッド53を備えたレーザードップラー速度計(LDV)55と、レーザードップラー速度計55が測定したデータを高速フーリエ変換(FFT)する変換部57を有している。
次に、M値と、ディスクバランス/TMR特性を示すAxial Displacement3sとの関係をプロットして図7に示すような相関図を作成する。
以上がステップ109の詳細である。
以上がステップ109の詳細である。
このように、本実施形態によれば、ガラス基板1は、中心からの径方向の位置と板厚の関係から求められるパラメータ(M値)が、ディスクバランス/TMR特性の要求を満たす所定の範囲内にある。
そのため、ガラス基板1は、HDDとしたときに、磁気ディスクに記録されているTrack情報を含むサーボ情報を安定に読み出すことができる。
以下、実施例に基づき、本発明をさらに詳細に説明する。
(実施例)
以下の手順により外径65mm、内径20mm、厚さ0.635mmの磁気ディスク用ガラス基板を製造して板厚を測定し、M値とディスクバランス/TMR特性の相関を求めた。
以下の手順により外径65mm、内径20mm、厚さ0.635mmの磁気ディスク用ガラス基板を製造して板厚を測定し、M値とディスクバランス/TMR特性の相関を求めた。
まず、以下の工程に従ってガラス基板1を100枚製造した。
(1)形状加工工程及び第1ラッピング工程
本実施例に係る磁気ディスク用ガラス基板の製造方法においては、まず、板状ガラスの表面をラッピング(研削)加工してガラス母材とし、このガラス母材を切断してガラスディスクを切り出す。板状ガラスとしては、様々な板状ガラスを用いることができる。この板状ガラスは、例えば、溶融ガラスを材料として、プレス法やフロート法、ダウンドロー法、リドロー法、フュージョン法など、公知の製造方法を用いて製造することができる。これらのうち、プレス法を用いれば、板状ガラスを廉価に製造することができる。
本実施例に係る磁気ディスク用ガラス基板の製造方法においては、まず、板状ガラスの表面をラッピング(研削)加工してガラス母材とし、このガラス母材を切断してガラスディスクを切り出す。板状ガラスとしては、様々な板状ガラスを用いることができる。この板状ガラスは、例えば、溶融ガラスを材料として、プレス法やフロート法、ダウンドロー法、リドロー法、フュージョン法など、公知の製造方法を用いて製造することができる。これらのうち、プレス法を用いれば、板状ガラスを廉価に製造することができる。
本実施例においては、溶融させたアルミノシリケートガラスを上型、下型、胴型を用いたダイレクトプレスによりディスク形状に成型し、アモルファスの板状ガラスを得た。なお、アルミノシリケートガラスとしては、SiO2:58重量%〜75重量%、Al2O3:5重量%〜23重量%、Li2O:3重量%〜10重量%、Na2O:4重量%〜13重量%を主成分として含有するガラスを使用した。
次いで、この板状ガラスの両主表面をラッピング加工し、ディスク状のガラス母材とした。このラッピング加工は、遊星歯車機構を利用した両面ラッピング装置により、アルミナ系遊離砥粒を用いて行った。具体的には、板状ガラスの両面に上下からラップ定盤を押圧させ、遊離砥粒を含む研削液を板状ガラスの主表面上に供給し、これらを相対的に移動させてラッピング加工を行った。このラッピング加工により、平坦な主表面を有するガラス母材を得た。
なお、ラッピングの際には、板厚バラツキを発生させないようにするため、投入する素材の板厚差異を<100μmにし、かつ素材を保持するキャリアホルダーへの入り枚数を所定数以上(>90%の充填率)にして加工圧力が枚バッチ加工毎に変化するのを抑制した。また加工荷重を研削の段階(初期/中期/末期)に応じて可変することにより、ラッピング加工段階で出来る限り板厚がばらつくことを抑制するようにした。
(2)切り出し工程(コアリング、チャンファリング)
次に、円筒状のダイヤモンドドリルを用いて、このガラス基板の中心部に内孔を形成し、円環状のガラス基板とした(コアリング)。そして内周端面および外周端面をダイヤモンド砥石によって研削し、所定の面取り加工を施した(チャンファリング)。
次に、円筒状のダイヤモンドドリルを用いて、このガラス基板の中心部に内孔を形成し、円環状のガラス基板とした(コアリング)。そして内周端面および外周端面をダイヤモンド砥石によって研削し、所定の面取り加工を施した(チャンファリング)。
(3)第2ラッピング工程
次に、得られたガラス基板の両主表面について、第1ラッピング工程と同様に、第2ラッピング加工を行った。この第2ラッピング工程を行うことにより、前工程である切り出し工程や端面研磨工程において主表面に形成された微細な凹凸形状を予め除去しておくことができ、後続の主表面に対する研磨工程を短時間で完了させることができるようになる。
次に、得られたガラス基板の両主表面について、第1ラッピング工程と同様に、第2ラッピング加工を行った。この第2ラッピング工程を行うことにより、前工程である切り出し工程や端面研磨工程において主表面に形成された微細な凹凸形状を予め除去しておくことができ、後続の主表面に対する研磨工程を短時間で完了させることができるようになる。
なお、第2ラッピング工程においても第1ラッピング工程と同様に、板厚のばらつきを発生させないようにするため、投入するワーク(第1ラッピング加工済み)の板厚差異を<10μmにした。
(4)端面研磨工程
次に、ガラス基板の外周端面および内周端面について、ブラシ研磨方法により、鏡面研磨を行った。このとき、研磨砥粒としては、酸化セリウム砥粒を含むスラリー(遊離砥粒)を用いた。そして、端面研磨工程を終えたガラス基板を水洗浄した。この端面研磨工程により、ガラス基板の端面は、ナトリウムやカリウムの析出の発生を防止できる鏡面状態に加工された。
次に、ガラス基板の外周端面および内周端面について、ブラシ研磨方法により、鏡面研磨を行った。このとき、研磨砥粒としては、酸化セリウム砥粒を含むスラリー(遊離砥粒)を用いた。そして、端面研磨工程を終えたガラス基板を水洗浄した。この端面研磨工程により、ガラス基板の端面は、ナトリウムやカリウムの析出の発生を防止できる鏡面状態に加工された。
(5)主表面研磨工程(第1研磨工程)
主表面研磨工程として、まず第1研磨工程を施した。この第1研磨工程は、前述のラッピング工程において主表面に残留したキズや歪みの除去を主たる目的とするものである。
主表面研磨工程として、まず第1研磨工程を施した。この第1研磨工程は、前述のラッピング工程において主表面に残留したキズや歪みの除去を主たる目的とするものである。
この第1研磨工程においては、遊星歯車機構を有する両面研磨装置により、硬質樹脂ポリッシャを用いて、主表面の研磨を行った。研磨剤としては、酸化セリウム砥粒を用いた。
なお、主表面研磨工程においても第1ラッピング工程と同様に、板厚のばらつきを発生させないようにするため、投入するワーク(第1ラッピング加工済み)の板厚差異を<5μmにした。
(6)化学強化工程
次に、前述のラッピング工程および研磨工程を終えたガラス基板に、化学強化を施した。化学強化は、硝酸カリウム(60%)と硝酸ナトリウム(40%)を混合した化学強化溶液を用意し、この化学強化溶液を400℃に加熱しておくとともに、洗浄済みのガラス基板を300℃に予熱し、化学強化溶液中に約3時間浸漬することによって行った。この浸漬の際には、ガラス基板の表面全体が化学強化されるようにするため、複数のガラス基板が端面で保持されるように、ホルダに収納した状態で行った。
次に、前述のラッピング工程および研磨工程を終えたガラス基板に、化学強化を施した。化学強化は、硝酸カリウム(60%)と硝酸ナトリウム(40%)を混合した化学強化溶液を用意し、この化学強化溶液を400℃に加熱しておくとともに、洗浄済みのガラス基板を300℃に予熱し、化学強化溶液中に約3時間浸漬することによって行った。この浸漬の際には、ガラス基板の表面全体が化学強化されるようにするため、複数のガラス基板が端面で保持されるように、ホルダに収納した状態で行った。
このように、化学強化溶液に浸漬処理することによって、ガラス基板の表層のリチウムイオンおよびナトリウムイオンが、化学強化溶液中のナトリウムイオンおよびカリウムイオンにそれぞれ置換され、ガラス基板が強化される。ガラス基板の表層に形成された圧縮応力層の厚さは、約100μmであった。
化学強化処理を終えたガラス基板を、20℃の水槽に浸漬して急冷し、約10分間維持した。そして、急冷を終えたガラス基板を、約40℃に加熱した10重量%硫酸に浸漬して洗浄を行った。さらに、硫酸洗浄を終えたガラス基板を純水、IPA(イソプロピルアルコール)の各洗浄槽に順次浸漬して洗浄した。
(7)主表面研磨工程(最終研磨工程)
次に、最終研磨工程として、第2研磨工程を施した。この第2研磨工程は、主表面を鏡面状に仕上げることを目的とする。この第2研磨工程においては、遊星歯車機構を有する両面研磨装置により、軟質発泡樹脂ポリッシャを用いて、主表面の鏡面研磨を行った。研磨剤としては、第1研磨工程で用いた酸化セリウム砥粒よりも微細な酸化セリウム砥粒(平均粒子径0.8μm)を用いた。この第2研磨工程を終えたガラス基板を、中性洗剤、純水、IPAの各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。なお、各洗浄槽には、超音波を印加した。
次に、最終研磨工程として、第2研磨工程を施した。この第2研磨工程は、主表面を鏡面状に仕上げることを目的とする。この第2研磨工程においては、遊星歯車機構を有する両面研磨装置により、軟質発泡樹脂ポリッシャを用いて、主表面の鏡面研磨を行った。研磨剤としては、第1研磨工程で用いた酸化セリウム砥粒よりも微細な酸化セリウム砥粒(平均粒子径0.8μm)を用いた。この第2研磨工程を終えたガラス基板を、中性洗剤、純水、IPAの各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。なお、各洗浄槽には、超音波を印加した。
上記のように、第1ラッピング工程、切り出し工程、第2ラッピング工程、端面研磨工程、第1研磨工程、化学強化工程および第2研磨工程を施すことにより、平坦、かつ、平滑な、高剛性の磁気ディスク用基板を得た。
研磨が終了すると、ガラス基材1aを洗浄し、製造中に表面に付着した研磨剤や不純物を除去し、100枚のガラス基板1を完成させた。
次に、100枚のガラス基板1の板厚を、キーエンス社製LK−G15(測定ヘッド)/LK−G3001(測定コントローラ)で構成される非接触式レーザ変位計(スポットサイズ:20um)を用いて、図4に示すように内周から外周に向けて螺旋状に測定した。なお、螺旋の形状はアルキメデス螺旋(一様螺旋)とし、サンプリングポイントは20μm毎に合計8,550,000点とした(半径位置 r=13.0〜32.0mmの範囲を測定)。なお、8,550,000点という測定点数は以下の式から決定している。
測定点数N:N={π(322−132)}/π(0.012) = 8,550,000
即ち、上記式において32、13は半径位置(mm)の両端を示し、0.01はスポットサイズの半径(mm)を示す。
即ち、上記式において32、13は半径位置(mm)の両端を示し、0.01はスポットサイズの半径(mm)を示す。
次に、測定した板厚と位置情報を元に、式(1)(2)からM値を求めた。
次に、ガラス基板1の表面に磁性層18b、保護層18c、潤滑層18dを設けることにより、磁気記録媒体100を製造し、図6に示す測定システムを用いて回転数:5,400rpm/測定位置r:30mmの条件においてAxial Displacement3sを求めた。
次に、M値と、ディスクバランス/TMR特性を示すAxial Displacement3sとの関係をプロットした。
図7から明らかなように、M値とAxial Displacement3sの間に強い相関が見られた。
具体的には図7ではM値(×106)mm3が20以下の範囲でAxial Displacement3sが0.005μmで一定となり、M値(×106)mm3が20を超えると急激にAxial Displacement3sが大きくなっていた。
即ち、図7ではM値(×106)mm3が20以内であればAxial Displacement3sが一定値に低く抑えられているため、ディスクバランス/TMR特性が良好なガラス基板におけるM値の上限は20になる。
以上の結果より、本発明のパラメータ(M値)を元にガラス基板1の板厚をディスクバランス/TMR特性(Axial Displacement3s)の要求を満たす形状にすることが可能であることが分かった。
上述した実施形態では、本発明を磁気記録媒体用のガラス基板1に適用した場合について説明したが、本発明は何らこれに限定されることなく、板厚を規定する必要がある全てのディスク状の記録媒体に適用できる。
1……………ガラス基板
3……………本体
5……………内孔
7a…………主表面
17…………化学強化層
18b………磁性層
3……………本体
5……………内孔
7a…………主表面
17…………化学強化層
18b………磁性層
Claims (18)
- 中心からの径方向の位置と板厚の関係から求められるパラメータが、所定の範囲内にあることを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板。
- 前記パラメータは、
中心からの径方向の位置とディスク1周分における板厚差異、或いは板厚を掛けた値を有することを特徴とする請求項1記載の磁気ディスク用ガラス基板。 - 内孔を有し、
前記パラメータは、
内孔から外周に向けて螺旋状に中心からの径方向の位置と板厚の関係を求めた値を有することを特徴とする請求項2記載の磁気ディスク用ガラス基板。 - 前記所定の範囲は、前記M値とディスクバランスまたはTMR(Track Mis Resistration)特性の相関により規定される範囲であることを特徴とする請求項4または5のいずれか一項に記載の磁気ディスク用ガラス基板。
- 前記TMR(Track Mis Resistration)特性は、Axial Displacement3sであることを特徴とする請求項6記載の磁気ディスク用ガラス基板。
- 前記所定の範囲は、前記M値とAxial Displacement3sの相関図において、Axial Displacement3sが一定値になっている平坦部における、前記M値の上限以内の範囲であることを特徴とする請求項7に記載の磁気ディスク用ガラス基板。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の磁気ディスク用ガラス基板と、
前記ガラス基板の主表面に設けられた下地層、磁性層、保護層、潤滑層と、
を有することを特徴とする磁気記録媒体。 - 中心からの径方向の位置と板厚の関係から求められるパラメータが、所定の範囲内にあるか否かを判定することを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の評価方法。
- 前記パラメータは、
中心からの径方向の位置とディスク1周分における板厚差異、或いは板厚を掛けた値を有することを特徴とする請求項10記載の磁気ディスク用ガラス基板の評価方法。 - 前記パラメータは、
ガラス基板の内孔から外周に向けて螺旋状に中心からの径方向の位置と板厚を求めた値を有することを特徴とする請求項11記載の磁気ディスク用ガラス基板の評価方法。 - 前記所定の範囲は、前記M値とディスクバランスまたはTMR(Track Mis Resistration)特性の相関により規定される範囲であることを特徴とする請求項13または14のいずれか一項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の評価方法。
- 前記TMR(Track Mis Resistration)特性は、Axial Displacement3sであることを特徴とする請求項15に記載の磁気ディスク用ガラス基板の評価方法。
- 前記所定の範囲は、前記M値とAxial Displacement3sの相関図において、Axial Displacement3sが一定値になっている平坦部における、前記M値の上限以内の範囲であることを特徴とする請求項16に記載の磁気ディスク用ガラス基板の評価方法。
- 請求項10〜17のいずれか一項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の評価方法を工程に有することを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
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-
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