CN105684080B - 磁盘用玻璃基板以及热辅助磁记录用磁盘 - Google Patents

磁盘用玻璃基板以及热辅助磁记录用磁盘 Download PDF

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Abstract

本发明提供磁盘用玻璃基板以及热辅助磁记录用磁盘，该磁盘用玻璃基板成为热辅助磁记录用磁盘的基础，能够抑制磁头动作时刮痕的产生。一种磁盘用玻璃基板，其成为热辅助磁记录用磁盘的基础，其特征在于，该磁盘用玻璃基板的主表面的1～3mm的波段的算术平均波纹度Wa为以下。

Description

磁盘用玻璃基板以及热辅助磁记录用磁盘
技术领域
本发明涉及成为热辅助磁记录用磁盘的基础的磁盘用玻璃基板以及热辅助磁记录用磁盘。
背景技术
以往，对于作为信息记录介质之一而使用的磁盘而言，适合使用玻璃基板。目前，受到硬盘驱动器(HDD(Hard Disc Drive))装置中的存储容量增大的要求，谋求磁记录的高密度化。与此相比，通过使磁头距磁记录面的浮上距离极短，进行了磁记录信息区域的微细化。这样的磁盘所用的玻璃基板的尺寸和形状优选相对于目标值而高精度制作。
特别是，磁头距磁记录面的浮上距离越短，由于磁盘的主表面的微小波纹(うねり)，磁头动作时越能够发生磁盘主表面的刮痕。因此，优选降低成为磁盘基础的磁盘用玻璃基板的主表面的微小波纹的程度。
另一方面，作为进一步增大存储容量的技术，近年来受到关注的是热辅助磁记录(HAMR(Heat Assisted Magnetic Recording))方式。热辅助磁记录用磁盘通过在磁盘用玻璃基板的主表面上至少形成附着层、基底层、磁性层(磁记录层)、保护层和润滑层而得到。作为磁性层的形成方法，已知的方法是对磁盘用玻璃基板在接近玻璃化转变温度Tg的温度下进行热处理的方法(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-178855号公报
发明内容
发明所要解决的课题
一般而言，用于形成热辅助磁记录用磁盘的磁性层的热处理在利用保持爪保持磁盘用玻璃基板的外径端部的状态下进行。此时，由于保持爪对磁盘用玻璃基板的外径端部所带来的压力、以及热处理中所施加的热，在磁盘用玻璃基板的主表面产生微小波纹。该微小波纹导致在磁头动作时会增加刮痕发生率。
因此，本发明的目的是提供一种磁盘用玻璃基板以及热辅助磁记录用磁盘，该磁盘用玻璃基板成为热辅助磁记录用磁盘的基础，可抑制磁头动作时刮痕的发生。
解决课题的手段
本申请发明人为了解决上述现有问题而进行了深入研究，结果发现了：由主表面的1～3mm的波段的微小波纹的程度得到了降低的磁盘用玻璃基板来制作热辅助磁记录用磁盘的情况下，可抑制刮痕的发生。
由上述方面出发，本发明的第1方式涉及一种成为热辅助磁记录用磁盘的基础的磁盘用玻璃基板。上述玻璃基板的主表面的1～3mm的波段的算术平均波纹度(算術平均うねり)Wa为以下。
本发明的第2方式涉及一种成为热辅助磁记录用磁盘的基础的磁盘用玻璃基板。上述玻璃基板的主表面的1～3mm的波段的算术平均波纹度Wa为规定值以下，
当在硬盘驱动器装置上使上述磁盘动作时，上述规定值为磁头动作时在上述磁盘的主表面上不产生刮痕的值。
本发明的第3方式涉及一种热辅助磁记录用磁盘，其通过对上述磁盘用玻璃基板进行热处理而制作。
发明效果
根据本发明，通过使磁盘用玻璃基板的主表面的1～3mm的波段的算术平均波纹度Wa为磁头动作时在上述磁盘的主表面上不产生刮痕的值以下，可抑制热辅助磁记录用磁盘的刮痕发生。
附图说明
图1为示出本实施方式的磁盘用玻璃基板的制造方法的一例流程的图。
具体实施方式
以下对本实施方式的磁盘用玻璃基板进行详细说明。
[磁盘用玻璃基板]
作为本实施方式的磁盘用玻璃基板的材料，可以使用铝硅酸盐玻璃、碱石灰玻璃、硼硅酸盐玻璃等。特别是从可实施化学强化、且可制作主表面的平坦度和基板的强度优异的磁盘用玻璃基板的方面出发，优选使用含有碱金属离子等阳离子的铝硅酸盐玻璃。
本实施方式的磁盘用玻璃基板的组成中，作为必要成分，含有SiO2、Li2O、Na2O、以及选自由MgO、CaO、SrO和BaO组成的组中的一种以上的碱土金属氧化物，相对于MgO、CaO、SrO和BaO的总含量，CaO的含量的摩尔比(CaO/(MgO+CaO+SrO+BaO))为0.20以下，玻璃化转变温度Tg可以为650℃以上。这样的组成的磁盘用玻璃基板适合于热辅助磁记录用磁盘所用的磁盘用玻璃基板。
本实施方式的磁盘用玻璃基板为圆环状的薄板的玻璃基板。磁盘用玻璃基板的尺寸没有限定，但优选公称直径为2.5～3.5英寸。需要说明的是，公称直径为3英寸以上的玻璃基板与公称直径为2.5英寸的玻璃基板相比，面积和体积大且重。因此，保持爪对玻璃基板所带来的压力增强，因此，由保持爪所致的微小波纹容易发生。因而，公称直径为3英寸以上的玻璃基板的情况下，应用本发明的效果会特别大。
[磁盘用玻璃基板的制造方法]
图1为示出本实施方式的磁盘用玻璃基板的制造方法的一例流程的图。如图1所示，本实施方式的制造方法中，首先，对具有一对主表面的板状玻璃坯进行成型处理(S10)。接着，对该玻璃坯进行粗磨削处理(S12)。之后，对玻璃坯实施形状加工处理(S14)和端面研磨处理(S16)。其后，对由玻璃坯得到的玻璃基板进行使用了固定磨料粒的精磨削处理(S18)。其后，对精磨削处理(S18)后的玻璃基板进行第1研磨处理(S20)、化学强化处理(S22)以及第2研磨处理(S24)。需要说明的是，本实施方式中，按照图1的流程进行说明，但是，图1的流程的处理(S10～S24)并非全部是必需的，一部分的处理可以省略。此外，一部分的处理的顺序也可以变更。
以下对各处理进行说明。
(a)玻璃坯的成型处理
玻璃坯的成型中，例如可以使用模压成型法。通过模压成型法，可得到圆形状的玻璃坯。进一步，可以使用下拉法、再拉法、垂直拉伸法等公知的制造方法。对利用这些公知的制造方法制作的板状玻璃坯进行适当的形状加工，得到成为磁盘用玻璃基板的基础的圆板状玻璃基板。
(b)粗磨削处理
粗磨削处理中，具体地说，在安装于双面磨削装置中的保持部件上所设置的保持孔内保持玻璃坯的同时，对玻璃坯的两侧的主表面进行磨削。作为磨削材料，例如使用游离磨料粒。粗磨削处理中，对玻璃坯进行磨削，以使得其大致接近目标的板厚尺寸和主表面的平坦度。需要说明的是，粗磨削处理是根据成型后的玻璃坯的尺寸精度或者表面粗糙度来进行的，根据情况也可以不进行粗磨削处理。
(c)形状加工处理
接着，进行形状加工处理。形状加工处理中，在玻璃坯的成型处理后，利用公知的加工方法形成圆孔，从而得到开有圆孔的圆盘形状的玻璃基板。其后，对玻璃基板的端面实施倒角。由此，在玻璃基板的端面形成与主表面正交的侧壁面和连接侧壁面与主表面的倒角面(夹置面)。
(d)端面研磨处理
接着进行玻璃基板的端面研磨处理。端面研磨处理是在研磨刷与玻璃基板的端面之间供给包含游离磨料粒的研磨液并使研磨刷与玻璃基板相对移动从而进行研磨的处理。端面研磨中，将玻璃基板的内周侧端面和外周侧端面作为研磨对象，使内周侧端面和外周侧端面为镜面状态。
(e)精磨削处理
接着对玻璃基板的主表面实施精磨削处理。具体地说，使用双面磨削装置对玻璃基板的主表面进行磨削。双面磨削装置具有上下一对定盘(上定盘和下定盘)，上定盘和下定盘的表面贴附有包含例如金刚石磨料粒的固定磨料粒。作为磨料粒，可以使用金刚石等的颗粒、用玻璃、陶瓷、金属或树脂等粘结剂固定多个颗粒而成的凝集体。并且，例如可以将使用树脂等支撑材料来固定那些磨料粒而成的颗粒贴附于片上而成的物质作为固定磨料粒。在这样的上定盘和下定盘之间夹持玻璃基板。并且，在供给冷却剂的同时，使上定盘或下定盘中的任意一个或双方进行移动操作，从而使玻璃基板与各定盘发生相对移动，从而可对该玻璃基板的两主表面进行磨削。
本实施方式的磨削处理中，使包含固定磨料粒的磨削面与玻璃基板的主表面接触来对玻璃基板的主表面进行磨削，但也可以进行使用了游离磨料粒的磨削。
(f)第1研磨处理
接着对玻璃基板的主表面实施第1研磨处理。具体地说，使用双面研磨装置，对玻璃基板的主表面进行镜面研磨。第1研磨处理可如下进行：利用贴附于上下定盘的研磨垫来夹持玻璃基板的主表面，将含有游离磨料粒的研磨液供给至玻璃基板与研磨垫之间，使玻璃基板与主表面发生相对移动，从而进行第1研磨处理。此时，在载体等保持具上保持玻璃基板，若利用行星齿轮运动进行相对移动，则能够使玻璃基板的主表面均匀研磨，因此是优选的。第1研磨中，进行了基于例如固定磨料粒的磨削的情况下，会除去主表面残留的裂纹和变形、或者除去因结晶化处理而在主表面产生的微小的表面凹凸。加工余量优选设定为1～100μm。通过使加工余量设定为上述范围内，可防止主表面端部的形状过度凹陷或突出，并且能够降低主表面的表面粗糙度、例如算术平均粗糙度Ra。
本实施方式的第1研磨处理中，按照磁盘用玻璃基板的主表面的1～3mm的波段的算术平均波纹度Wa为以下的方式设定第1研磨处理的研磨条件，进行玻璃基板的主表面的研磨。具体地说，作为第1研磨处理的研磨条件，按照磁盘用玻璃基板的主表面的1～3mm的波段的算术平均波纹度Wa降低的方式来确定研磨条件。例如，通过使用研磨垫的表面的波段1～3mm的表面波纹度为3μm以下的研磨垫，可以降低磁盘用玻璃基板的主表面的1～3mm的波段的算术平均波纹度Wa。
此外，从抑制研磨速度和刮痕发生的方面考虑，研磨液优选包含CeO2、ZrO2、SiO2等的颗粒作为磨料粒。此外，磨料粒的平均粒径(D50)优选为0.3～3.0μm。另外，由研磨垫挤压玻璃基板的力优选为30～200g/cm2。
(g)化学强化处理
玻璃基板可适当进行化学强化。作为化学强化液，可以使用例如将硝酸钾、硝酸钠或它们的混合物而得到的熔融液。并且，通过将玻璃基板浸渍在化学强化液中，处于玻璃基板表层的玻璃组成中的锂离子、钠离子分别被化学强化液中的离子半径相对较大的钠离子、钾离子分别置换，从而在表层部分形成压缩应力层，玻璃基板得到增强。
进行化学强化处理的时机可适当确定，但若在化学强化处理后进行研磨处理，则在表面平滑化的同时，通过化学强化处理而能够去除固定在玻璃基板表面的异物，因此这种时机特别优选。此外，化学强化处理根据需要进行即可，也可以不进行。
(h)第2研磨(最终研磨)处理
接着对化学强化处理后的玻璃基板实施第2研磨。第2研磨以主表面的镜面研磨为目标。第2研磨中，也使用与第1研磨中所用的双面研磨装置具有同样构成的双面研磨装置。第2研磨处理中，优选游离磨料粒的颗粒尺寸比第1研磨处理小。并且，优选研磨垫的树脂抛光材料的硬度软。此外，第2研磨处理中，优选加工余量小于第1研磨处理。如此可防止主表面的端部形状过度凹陷或突出的同时，降低主表面的粗糙度。
关于第2研磨处理中使用的研磨垫，与第1研磨处理同样，优选使用研磨垫表面的波段1～3mm的表面波纹度为3μm以下的研磨垫。在第2研磨处理中，通过使用研磨垫表面的波段1～3mm的表面波纹度为3μm以下的研磨垫，也能够进一步降低波段1～3mm的算术平均波纹度Wa。
作为第2研磨处理中使用的游离磨料粒，可使用例如胶态二氧化硅等的微粒。通过对研磨后的玻璃基板进行清洗，可得到磁盘用玻璃基板。
从可进一步减小玻璃基板的主表面的表面凹凸的程度的方面出发，优选实施第2研磨处理。如此，实施第2研磨后的玻璃基板成为磁盘用玻璃基板。
[热辅助磁记录用磁盘]
热辅助磁记录用磁盘(下文中称为“磁盘”)具有在磁盘用玻璃基板的主表面上从接近主表面的一侧依次至少层积有附着层、基底层、磁性层(磁记录层)、保护层、润滑层而成的构成。
例如，将磁盘用玻璃基板导入至进行了抽真空的成膜装置内，利用DC磁控管溅射法在Ar气氛中，在磁盘用玻璃基板的主表面上依次从附着层至磁性层进行成膜。作为附着层，可以使用例如CrTi，作为基底层，可以使用例如CrRu。
磁性层通过利用了例如L10有序结构的CoPt系合金或FePt系合金的热处理而形成。该热处理中，在将磁盘用玻璃基板的外径端部用保持爪进行保持的状态下，在300～700℃加热1～60分钟左右。需要说明的是，不限于上述操作，只要按照可产生L10有序结构的方式进行加热即可。需要说明的是，本实施方式的磁盘用玻璃基板的玻璃化转变温度Tg为650℃。此时，由于保持爪对磁盘用玻璃基板的外径端部所带来的压力以及在热处理中所施加的热，磁盘的主表面的微小波纹增加。
上述成膜后，通过例如CVD法并利用C2H4进行保护层的成膜，接着进行在表面导入氮的氮化处理，从而可形成热辅助磁记录用磁记录介质。其后，利用浸渍涂布法将例如PFPE(全氟聚醚)涂布于保护层上，从而可形成润滑层。
本申请发明人发现：通过上述热处理而恶化的磁盘主表面的微小波纹的波段为1～3mm。因此，本实施方式中，预计通过上述热处理，1～3mm的波段的主表面的微小波纹会恶化，预先按照1～3mm的波段的主表面的微小波纹的程度降低的方式(换言之，按照对1～3mm的波段的主表面的微小波纹设有容差的方式)来制作磁盘用玻璃基板。具体地说，如后述的实施例所示，制作磁盘用玻璃基板的主表面的1～3mm的波段的算术平均波纹度Wa为在磁头动作时在磁盘的主表面上不产生刮痕的值以下的磁盘用玻璃基板，通过对该磁盘用玻璃基板进行热处理而制作磁盘。因此，磁盘主表面的微小波纹在热处理中即使恶化，在利用HDD装置使磁盘动作时，可抑制在磁头动作时在磁盘主表面上产生刮痕。
[实施例、比较例]
为了确认本实施方式的磁盘用玻璃基板的效果，制作了主表面的1～3mm的波段的算术平均波纹度Wa相互不同的6种磁盘用玻璃基板(实施例1和2、以及比较例1～4的磁盘用玻璃基板)，由各磁盘用玻璃基板制作磁盘(实施例1和2、以及比较例1～4的磁盘)，对各磁盘测定刮痕发生率。
各磁盘用玻璃基板的材料使用具有以下组成的玻璃材料。
SiO2为65摩尔％、Al2O3为6摩尔％、Li2O为1摩尔％、Na2O为9摩尔％、MgO为17摩尔％、ZrO2为2摩尔％，玻璃化转变温度为671℃。
各磁盘用玻璃基板通过对上述的玻璃材料应用图1的流程而制作。但是，对于实施例1和2的磁盘用玻璃基板，分别按照主表面的1～3mm的波段的算术平均波纹度Wa为和的方式，使用研磨垫的表面的波段1～3mm的表面波纹度为3μm以下的研磨垫进行第1研磨处理，从而进行分别制作。对于比较例1～4的磁盘用玻璃基板，分别按照玻璃基板的主表面的1～3mm的波段的算术平均波纹度Wa为以及的方式，使用研磨垫的表面的波段1～3mm的表面波纹度为5μm以上的研磨垫进行第1研磨处理，从而进行分别制作。需要说明的是，玻璃基板的主表面的算术平均波纹度Wa使用半径15.0～31.5mm的区域的平均值。
各磁盘通过在各磁盘用玻璃基板的主表面上依次进行从附着层至磁性层的成膜而制作。特别是关于磁性层，在进行FePt系合金的成膜后，在将磁盘用玻璃基板的外径端部用保持爪保持的状态下进行加热以使得达到L10有序结构，从而进行磁性层的成膜。
刮痕发生率的测定如下进行：作为样品，将实施例1和2、以及比较例1～4的磁盘各准备60片，对各磁盘反复进行36次的后述的基本序列(シーケンス)后，使用激光式光学表面检査装置(OSA(Optical Surface Analyzer))，确认磁盘主表面有无刮痕。基本序列中，使各磁盘以7200rpm旋转的同时，将评价用磁头在半径22.0mm的位置定点浮起1小时后，以半径15.0～31.0mm的范围进行1小时的搜寻(シーク)。
其结果，关于实施例1和2、以及比较例1～4，磁盘用玻璃基板的主表面的算术平均波纹度Wa与刮痕发生率(发生刮痕的磁盘的数目/样品数目)的关系得到表1的结果。
[表1]
根据表1可知，磁盘用玻璃基板的主表面的1～3mm的波段的算术平均波纹度Wa越小，越可抑制磁盘刮痕的发生，在该算术平均波纹度Wa为以下的情况下，不产生刮痕。另外还可知，磁盘用玻璃基板的主表面的小于1mm的波段的算术平均波纹度Wa对刮痕的产生没有影响。需要说明的是，关于大于3mm的波段的磁盘用玻璃基板的主表面的算术平均波纹度，也没有发现其与刮痕发生率有关。
以上详细说明了本发明的磁盘用玻璃基板和磁盘，但本发明不限定于上述实施方式，在不脱落本发明的主旨的范围内，当然可以进行各种改良和变更。

Claims (5)

1.一种磁盘用玻璃基板，其成为热辅助磁记录用磁盘的基础，其特征在于，
所述玻璃基板的主表面的1mm～3mm的波段的算术平均波纹度Wa为以下，
所述玻璃基板的玻璃化转变温度Tg为650℃以上。
2.一种磁盘用玻璃基板，其成为热辅助磁记录用磁盘的基础，其特征在于，
所述玻璃基板的直径为3英寸以上，
所述玻璃基板的主表面的1mm～3mm的波段的算术平均波纹度Wa为以下，
所述玻璃基板的玻璃化转变温度Tg为650℃以上。
3.一种热辅助磁记录用磁盘，其通过对权利要求1或2所述的磁盘用玻璃基板进行热处理而制作。
4.一种制造方法，其是热辅助磁记录用磁盘的制造方法，其特征在于，
该制造方法具备如下所述的成膜工序：对主表面的1mm～3mm的波段的算术平均波纹度Wa为以下并且玻璃化转变温度Tg为650℃以上的磁盘用玻璃基板进行热处理，由此在所述磁盘用玻璃基板上成膜出磁性层。
5.如权利要求4所述的制造方法，其中，所述热处理是利用了具有L10有序结构的合金的热处理。
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