CN107430871A - 磁盘用基板、磁盘、以及磁盘用基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

磁盘用基板具有一对主表面，上述主表面的算术平均粗糙度Ra为0.11nm以下。另外，在主表面的表面凹凸中，从该表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为25[nm2/个]以下。上述算术平均粗糙度Ra和上述表面凹凸使用具有探针的原子力显微镜进行测定，该探针在探针前端设置有碳纳米纤维的棒状部件。

Description

磁盘用基板、磁盘、以及磁盘用基板的制造方法
技术领域
本发明涉及具有一对主表面的磁盘用基板、磁盘、以及磁盘用基板的制造方法。
背景技术
对于用作信息记录介质之一的磁盘而言，以往适宜地使用了铝合金制基板或玻璃基板。现在，应硬盘驱动装置中的存储容量增大的要求，谋求磁记录的高密度化。伴随于此，进行了下述操作：使磁头距磁记录面的悬浮距离极短，从而对磁记录信息区域进行微细化。例如，在磁盘的磁性层形成垂直磁化，从而进行磁记录。对于这种磁盘用基板而言，为了达成高记录密度硬盘驱动装置所需的磁头低悬浮量化，降低磁盘用基板的表面凹凸的要求越来越强。
例如，已知一种垂直磁记录介质用的基板，其由非磁性材料构成，该垂直磁记录介质用的基板具有下述表面形状：表面截面曲线的倾斜角度为2.0度以下，或者，在83nm以下的周期的表面粗糙度Ra～30nm以下的周期的表面粗糙度Ra的范围内，表面粗糙度Ra为0.15nm以下(专利文献1)。通过该基板，能够改善形成于该基板上的磁性颗粒的结晶取向性，能够实现磁记录介质的记录层(或磁性层)的低干扰化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-293552号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述的垂直磁记录介质用的基板中，表面粗糙度Ra由使用原子力显微镜所测得的结果求出。原子力显微镜例如将由单晶Si构成的部件用于探针前端，从而对表面粗糙度进行测定。但是，即便使表面粗糙度Ra为0.15nm以下，有时也未必能够改善磁盘特性。例如，在将信号记录于磁盘后将信号读出，由此能够将BER(误码率：Bit Error Rate)作为磁盘特性求出。该BER无法与上述表面粗糙度Ra获得充分的关联，也存在虽然表面粗糙度Ra小、但BER大的情况。
因此，本发明的目的在于提供与上述磁盘特性密切相关的磁盘用基板的表面粗糙度的指标，提供磁盘特性优异的磁盘用基板、磁盘、以及磁盘用基板的制造方法。
用于解决课题的方案
本发明的一个方式为一种磁盘用基板。
该磁盘用基板具有一对主表面，
上述主表面的算术平均粗糙度Ra为0.11nm以下。
上述表面粗糙度Ra是使用具备探针的原子力显微镜所测得的值，该探针在探针前端设置有碳纳米纤维的棒状部件。
本发明的另一方式也为一种磁盘用基板。
该磁盘用基板具有一对主表面，
在上述主表面的表面凹凸中，从该表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为25[nm2/个]以下。
上述主表面的表面凹凸是使用具备探针的原子力显微镜所测得的值，该探针在探针前端设置有碳纳米纤维的棒状部件。
从上述表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均优选为20[nm2/个]以下。
从上述表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均、与从上述表面凹凸的平均面起具有0.2[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均之间的差优选为13[nm2/个]以下。
设置于上述探针前端的碳纳米纤维的棒状部件的杨氏模量优选为100GPa以下。
优选的是，上述棒状部件具有导电性，上述棒状部件的一端接地。
上述表面粗糙度Ra或上述表面凹凸优选由上述探针的位置的信息求出，上述探针随着上述主表面的表面凹凸而改变上述探针的位置，使得上述探针以一定的振幅振动，由此而得到上述探针的位置的信息。
在上述原子力显微镜的测定中，优选以0.1～80[N/m]的弹簧常数、以振动频率30～400[KHz]使上述探针振动。
上述基板优选为能量辅助磁记录用磁盘用的基板。
本发明的另一方式为一种磁盘，其在上述磁盘基板的表面至少形成了磁性膜。
本发明的又一方式为一种磁盘用基板的制造方法。在该制造方法中，
磨削处理后，在研磨处理工序中，关于使用具备探针的原子力显微镜所测得的上述主表面的表面凹凸，按照从上述表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为25[nm2/个]以下的方式，以30μm以下的加工余量对上述基板的一对主表面进行研磨，上述探针在探针前端设置有碳纳米纤维的棒状部件。
上述研磨处理工序优选包括：
使用酸性的研磨液对磁盘用基板的一对主表面进行第1研磨，
在上述第1研磨后，使用碱性的研磨液对玻璃基板的主表面进行第2研磨，
在上述第2研磨中，使研磨时间短于上述第1研磨。
在上述主表面的表面凹凸中，从该表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均优选为20[nm2/个]以下。
在上述主表面的表面凹凸中，从该表面凹凸的平均面起具有0.2[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均优选为12[nm2/个]以下。
此外，本发明的另一方式为一种磁盘用基板的制造方法，其具有下述工序：对磁盘用基板的主表面的表面凹凸进行判定，判定作为磁盘用基板是否合适。该判定工序进行下述判定：
使用具备探针的原子力显微镜对磁盘用基板的主表面的表面凹凸进行测定，该探针在探针前端设置有碳纳米纤维的棒状部件，
由测定得到的表面凹凸的数据求出在上述主表面的表面凹凸中从该表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均，在上述平均为25[nm2/个]以下的情况下，采用所测定的基板作为磁盘用基板。
优选将从上述主表面的表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为20[nm2/个]以下用于上述判定。
优选将从上述主表面的表面凹凸的平均面起具有0.2[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为12[nm2/个]以下包含于上述判定。
发明的效果
根据上述的磁盘用基板、磁盘、以及磁盘用基板的制造方法，可以提供磁盘特性优异的磁盘用基板。
附图说明
图1是示出本实施方式的磁盘用基板的外观形状的图。
图2是对本实施方式的磁盘用基板的测定中使用的原子力显微镜所使用的包括探针前端的探针的一部分进行说明的图。
图3是以二维方式表示出磁盘用玻璃基板的主表面的表面凹凸的轮廓曲线要素的一例的图。
图4是示出由使用现有探针的原子力显微镜所测定的表面粗糙度Ra与BER的关联低的图。
图5是示出由使用本实施方式的探针的原子力显微镜所测定的表面粗糙度Ra与BER的关联高的图。
具体实施方式
下面，对本发明的磁盘用基板、磁盘、以及磁盘用基板的制造方法进行详细说明。
关于BER不与表面粗糙度Ra充分相关的理由，本申请发明人考虑如下。即，为了测定表面粗糙度Ra而使用的原子力显微镜的探针前端通常为由Si(硅)单晶构成的棱锥形状或者圆锥形状。本申请发明人认为，通过使该探针前端与测定对象的磁盘用基板的表面接触，从而会在原本所要测定的表面凹凸形成新的凹凸，该新的凹凸作为磁盘用基板的主表面的表面凹凸被测定。因此，这样的包含通过探针前端所形成的新的凹凸的主表面的表面凹凸的信息并不是原本想要测定的表面凹凸。
另外，该探针前端的表面有时会被氧化，在表面形成非导电性的SiO2层。这种情况下，以一定的振动频率使探针前端振动，与磁盘用基板的主表面接近或接触，对磁盘用基板的主表面的表面凹凸进行测定时，在使用玻璃基板作为磁盘用基板时探针前端尤其容易产生静电，玻璃基板也容易产生静电。其结果，探针前端的行为受到静电的影响，有时无法以良好的精度测定玻璃基板的表面凹凸。这种问题是由于与以往相比进一步减小玻璃基板的表面凹凸的程度而产生的问题，该问题在以往的玻璃基板的表面凹凸的范围内不会产生。特别是，由于硅单晶非常硬，与玻璃基板为相同程度，因而容易发生上述现象。在以往的玻璃基板的表面粗糙度和记录密度的水平下，看不到新产生的凹凸的影响，但推测通过玻璃基板的主表面变得超平滑，并且在2.5英寸大小的情况下每一张的记录密度为750千兆字节以上，在3.5英寸大小的情况下每一张的记录密度为1000千兆字节以上，发生了飞跃性的提高，因而会受到新产生的凹凸的影响。因此，本案发明的磁盘用基板特别优选用于在每一张公称2.5英寸大小的磁盘中记录密度相当于750千兆字节以上的磁盘。另外，在磁盘为公称3.5英寸大小的情况下，优选用于在每一张磁盘中记录密度相当于1000千兆字节以上的磁盘。需要说明的是，对于在每一张公称2.5英寸大小的磁盘中记录密度相当于500千兆字节以上的磁盘，也能够应用本案发明的磁盘用基板。
另外，在对探针前端施加过大的力时，探针前端发生变形，从而磁盘用基板主表面的新的凹凸的形成得到缓和，但探针前端优选具有在该变形大的情况下可恢复至原本的形状的性质。在大幅变形时发生弯曲而难以恢复原貌的探针前端作为探针前端是不优选的。
本申请发明人发现，通过使用在探针前端设置了由碳纳米纤维构成的棒状部件或者杨氏模量为100GPa以下的棒状部件的探针来测定磁盘用基板的主表面的表面凹凸，从而测定结果与磁盘特性之间的关联高，由此想到下述实施方式。
(定义)
·本说明书中所说的表面粗糙度Ra是根据JIS B0601：2013的算术平均粗糙度Ra。
·磁盘用基板的主表面的表面凹凸的测定是使用原子力显微镜在1μm×0.25μm的矩形的评价区域将测定点数设为512点×128点来进行的。
因此，表面粗糙度Ra是1μm×0.25μm的区域中的表面凹凸的值。
·换言之，本说明书中所说的从表面凹凸的平均面起具有x[nm](x为0.1或0.2等正数)以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积是指，从磁盘用基板的表面凹凸的平均面起以x[nm]的高度将磁盘用基板切断时磁盘用基板的被切断的凸部各自的截面积。另外，进而换言之，是指将由磁盘用基板的表面凹凸的测定数据计算出的平均面作为基准面，假定用从该基准面起高度x[nm]的平面所得到的该表面凹凸的截面时，在该截面所得到的1个以上区域的各自的面积。
(磁盘)
对于磁盘来说，圆板形状的中心部分被挖成同心圆形状而呈圆环板状，在磁记录时，在该圆环的中心的周围旋转。磁盘具备基板，并至少具备磁性层。需要说明的是，除了磁性层以外，例如形成有附着层、软磁性层、非磁性基底层、垂直磁记录层、保护层和润滑层等。基板使用玻璃基板或形成有镀层的由铝合金构成的基板。附着层使用例如Cr合金等。附着层作为与玻璃基板的粘接层发挥功能，因而在铝合金基材上形成有NiP镀层的基板的情况下不需要附着层。软磁性层使用例如CoTaZr合金等。非磁性基底层使用例如颗粒状非磁性层等。垂直磁记录层使用例如颗粒状磁性层等。保护层使用由氢碳构成的材料。润滑层使用例如氟系树脂等。
在磁盘中，例如使用单片式溅射装置，在玻璃基板的两主表面依次形成CrTi合金的附着层、CoTaZr合金的软磁性层、NiW合金的种子层、Ru的基底层、CoCrPt-SiO2·TiO2合金的第一磁记录层、CoCrPtB合金的第二磁记录层、氢化碳保护层。此外，在所形成的层的最上层通过浸渍法形成全氟聚醚的润滑层。
另外，在制成能量辅助磁记录方式用的磁盘时，也可以使用FePt系、CoPt系的合金作为磁记录层。
作为用作本实施方式的一例的磁盘用玻璃基板的材料，可以使用铝硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃等。尤其是从能够实施化学强化并且能够制作主表面的平滑度和基板的强度优异的磁盘用玻璃基板的方面考虑，可以适宜使用铝硅酸盐玻璃。需要说明的是，从上述观点来看，更优选使用无定形的铝硅酸盐玻璃。
另外，也可以使用具有下述玻璃组成的玻璃。具有下述玻璃组成的玻璃的玻璃化转变温度优选为600℃以上、更优选为650℃以上。玻璃化转变温度为600℃以上的玻璃在进行磁记录时能够适宜地用于合用了磁和热的能量辅助磁记录用磁盘的基板。
(玻璃组成1)
本实施方式的玻璃基板可以使用由如下组成构成的无定形的铝硅酸盐玻璃：例如以质量％表示，具有57％～75％的SiO2；5％～20％的Al2O3(其中，SiO2与Al2O3的总量为74％以上)；合计超过0％且为6％以下的ZrO2、HfO2、Nb2O5、Ta2O5、La2O3、Y2O3和TiO2；超过1％且为9％以下的Li2O；5％～18％的Na2O(其中，质量比Li2O/Na2O为0.5以下)；0～6％的K2O；0～4％的MgO；超过0％且为5％以下的CaO(其中，MgO与CaO的总量为5％以下，且CaO的含量多于MgO的含量)；0～3％的SrO+BaO。
(玻璃组成2)
另外，本实施方式的玻璃基板也可以为由如下组成构成的无定形的铝硅酸盐玻璃：换算成氧化物基准，以摩尔％表示，具有50％～75％的SiO2；超过0％且为15％以下的Al2O3；合计为5％～35％的选自Li2O、Na2O和K2O中的至少一种成分；合计为0～20％的选自MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO中的至少一种成分；以及合计为0～10％的选自ZrO2、TiO2、La2O3、Y2O3、Ta2O5、Nb2O5和HfO2中的至少一种成分。需要说明的是，在将该组成的玻璃基板制成面向能量辅助磁记录方式用的磁盘的玻璃基板时，例如按照玻璃化转变温度(Tg)为600℃以上的方式对玻璃组成进行适当调整即可。
作为磁盘用基板，在使用铝合金制的基材时，使用在该基材的表面形成有用于提高表面硬度的NiP镀层的磁盘用基板。
(磁盘用基板)
图1是示出本实施方式的形成上述磁性层等前的磁盘用基板的外观形状的图。本实施方式中，作为磁盘用基板，适宜使用玻璃基板或在铝合金制的基材上形成有NiP镀层的基板。这些基板能够作为垂直磁记录方式或能量辅助磁记录方式的磁盘用基板来使用。
如图1所示，本实施方式中的磁盘用基板1是形成有内孔2的面包圈型的薄板基板。基板的尺寸没有限制。磁盘用基板1能够用于例如公称1.8～3.5英寸大小的基板。对板厚也没有特别限制，例如能够为0.3mm～3mm。
本实施方式的磁盘用基板(下文中也简称为基板)具有：设置于两侧的一对主表面；与一对主表面垂直地延伸的基板的侧壁面；和设置于侧壁面与主表面之间、从侧壁面相对于侧壁面倾斜地延伸并与主表面连接的倒角面。侧壁面和倒角面未进行图示。侧壁面和倒角面形成于基板的外周侧和内周侧的端部。需要说明的是，倒角面的一部分或全部在截面观察中可以形成为圆弧状。
关于本实施方式的磁盘用基板的两侧的主表面，其主表面的表面粗糙度Ra为0.11nm以下。此时，表面粗糙度Ra是使用具有探针的原子力显微镜所测得的值，该探针在探针前端设置有碳纳米纤维的棒状部件。图2是对原子力显微镜所使用的包括探针前端的探针的一部分进行说明的图。
在图2所示的探针3的前端、即探针前端设置有碳纳米纤维的棒状部件4。碳纳米纤维与碳纳米管不同，是碳原子被填充至内部的部件。碳纳米管将由碳形成的六元环网络作为外壁，内部是空洞的中空状，其长度方向垂直截面为年轮状(同心圆状)。本实施方式中，在探针前端使用棒状的碳纳米纤维。对于探针3来说，例如，通过蚀刻等对Si单晶进行形状加工，如图2所示制作出端部尖锐、为棱锥形状的悬臂，之后在悬臂的棱锥形状的尖锐部分形成碳覆膜，对该碳覆膜照射使用氩的离子束，或者一边堆积碳化合物一边照射上述离子束，由此在棱锥形状的尖锐部分形成碳纳米纤维的棒状部件4作为探针前端。
碳纳米纤维的棒状部件4的径(直径)例如为3～60[nm]，长度例如为5～1000[nm]。
碳纳米纤维的棒状部件4优选具有适度的杨氏模量而容易发生弹性变形，从以良好的精度检测基板两侧的主表面的凹凸的方面考虑，杨氏模量例如优选为100GPa以下。这种情况下，杨氏模量为更优选50GPa以下、进一步优选为30GPa以下。这种情况下，对杨氏模量的下限没有特别限制，下限例如为1GPa。
需要说明的是，从能够计算出精度高的表面粗糙度Ra的方面考虑，棒状部件4的前端曲率半径优选为1～30[nm]。
优选使用利用了具有这种探针前端的探针的原子力显微镜，求出包含基板的表面粗糙度Ra的表面凹凸的参数。具体而言，一边使探针在基板的主表面上移动一边进行测定时，按照以一定的振动频率振动的探针以一定的振幅振动的方式，根据基板的主表面的表面凹凸而改变探针的位置，将由此得到的探针的位置的信息作为测定数据获得。本实施方式中，优选由该测定数据求出包含基板主表面的表面粗糙度Ra的表面凹凸的参数。该测定称为间歇接触模式(Intermittent contact mode)。该测定方法中，一边用上下高速振动的探针敲击评价对象基板的主表面一边进行扫描，因而据称在硬质表面也容易检测微细的凹凸，能够进行准确的测定。通过该测定作为表面凹凸的参数获得的表面粗糙度Ra、以及从表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均能够作为与磁盘特性密切相关的磁盘用玻璃基板的表面凹凸的指标。在该原子力显微镜的测定中，从能够获得与磁盘特性密切相关的磁盘用基板的表面凹凸的指标的方面出发，优选使探针以0.1～80[N/m]的弹簧常数、以振动频率30～400[kHz]进行振动。上述弹簧常数更优选为0.5～4[N/m]。上述振动频率更优选为50～100[kHz]。
从发挥出优异的磁盘特性的方面考虑，在如此测定的磁盘用基板的主表面的表面凹凸中，从该表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为25[nm2/个]以下、优选为20[nm2/个]以下。此处，平均面是按照从平均面突出的凸部的体积与从平均面凹陷的凹部的体积相等的方式所设定的面。
图3是以二维方式示出玻璃基板的主表面的表面凹凸的轮廓曲线要素的一例的图。图3的横轴表示沿着玻璃基板的主表面的某个方向的主表面上的位置，纵轴表示表面凹凸的高度。在以下的说明中，使用二维的表面凹凸代替在主表面上形成的三维的表面凹凸来进行说明。图3中，从轮廓曲线要素10的平均线12起为0.1[nm]以上的高度方向的位置的直线用水平线14表示。平均线12是指表示从平均线12突出的凸部和凹陷的凹部的面积相同的高度方向的水平的直线。此时，从水平线14突出的凸部有3个，凸部所占的区域的长度为S1、S2、S3。因此，此时的2个以上各自所占的每1个凸部所占的区域的线段的平均为(S1+S2+S3)/3。因此，本实施方式中，将这种二维的表面凹凸的各凸部所占的区域的线段应用于在玻璃基板的主表面上形成的三维的表面凹凸。
更具体而言，从使用原子力显微镜所测得的表面凹凸的图像数据抽出从平均面起具有0.1nm以上的高度的区域，利用图像分析软件计算出高度为0.1nm以上的凸部的个数和凸部所占的区域的面积，将上述面积除以个数，由此计算出1个凸部所占的区域的面积的平均。该情况下，在图像分析上，所抽出的区域为1像素的情况和为直线的情况(圆度为0的情况)除外，计算出凸部的个数和凸部所占的区域的面积。由此，作为从表面凹凸的平均面起具有0.1nm以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积，可以求出从平均面起0.1nm的高度处的凸部的水平截面的面积。同样地，由表面凹凸的图像数据抽出从平均面起具有0.2nm以上的高度的区域，利用图像分析软件计算出高度为0.2nm以上的凸部的个数和凸部所占的区域的面积，将上述面积除以个数，由此计算出1个凸部所占的区域的面积的平均。由此，作为从表面凹凸的平均面起具有0.2nm以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积，可以求出从平均面起0.2nm的高度处的凸部的水平截面的面积。
本实施方式中，从发挥出优异的磁盘特性的方面考虑，从玻璃基板的主表面的表面凹凸的平均面起具有0.2[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均优选为13[nm2/个]以下、更优选为10[nm2/个]以下。
在上述实施方式的一个方式中，如上所述，使从基板的主表面的表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为25[nm2/个]以下、优选为20[nm2/个]以下相当于使1个凸部所占的区域的面积的平均小于现有的磁盘用基板的主表面的凸部。其结果，作为磁盘，能够减小在基板的主表面上形成的产生垂直磁化的磁性层的结晶取向的偏差。因此，能够减小以往成为问题的作为磁盘特性的BER。另外，通过使从基板的主表面的表面凹凸的平均面起具有0.2[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为13[nm2/个]以下、优选为10[nm2/个]以下，能够进一步减小在基板的主表面上形成的产生垂直磁化的磁性层的结晶取向的偏差。
对于本实施方式的一个方式的基板来说，使用具有在探针前端设置有碳纳米纤维的棒状部件的探针的原子力显微镜所测得的主表面的表面粗糙度Ra为0.11nm以下。现有的探针前端为多棱锥或圆锥状，未使用碳纳米纤维的棒状部件，因而测定中探针前端会在基板的主表面形成新的凹凸，原本想要测定的表面凹凸的信息容易被新的凹凸所埋没。因此，难以测定实际的表面凹凸。因此，即便是通过现有的表面凹凸的测定而表面粗糙度Ra为0.11nm以下的基板，BER也有低的情况和高的情况。本实施方式中，通过将碳纳米纤维的棒状部件用于探针前端，即便在施加过大的力的情况下棒状部件也会发生弹性变形而弯曲，因此测定中探针前端不会在基板的主表面形成新的凹凸，能够准确地测定实际的表面凹凸。
特别是，从基板的主表面的表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为25[nm2/个]以下、优选为20[nm2/个]以下的基板以往并不存在，在现有的磁盘用基板中，上述凸部各自所占的区域的面积的平均大于25[nm2/个]。
需要说明的是，关于将由碳形成的六元环网络作为外壁、内部为空洞(中空)、其长度方向垂直截面为年轮状(同心圆状)的碳纳米管，由于具有规则且结晶性的高强度的结构，因而杨氏模量高，因此难以弯曲，在施加过大的力的情况下有时发生弯曲而无法恢复原状。因此，优选使用杨氏模量低、容易发生弹性变形的实心棒状的碳纳米纤维，而不是碳纳米管之类的高杨氏模量的结构。通过将杨氏模量为100GPa以下的棒状部件用于探针前端，测定中探针前端不会在玻璃基板的主表面形成新的凹凸，能够准确地测定实际的表面凹凸。
图4是示出通过使用了现有的探针前端由Si构成的Si探针的原子力显微镜所测得的表面粗糙度Ra(Si探针Ra)与误码率(下文中简称为BER)的关联低的图。图4的纵轴用BER由10x表示时的x所表示。BER例如为10-5.0的情况下，在图4的纵轴中表示为-5.0。如图4所示，表面粗糙度Ra与作为磁盘特性之一的BER之间的关联低。
与此相对，本实施方式中，由于使用碳纳米纤维(CNF)的棒状部件作为探针前端，因而如图5所示表面粗糙度Ra(CNF探针Ra)与作为磁盘特性之一的BER之间的关联高。图5是示出通过使用了探针前端由CNF的棒状部件构成的探针的原子力显微镜所测得的表面粗糙度Ra(CNF探针Ra)与BER的关联高的图。与图4同样，图5的纵轴也用BER由10x表示时的x所表示。BER例如为10-5.0的情况下，表示为-5.0。在图4和图5所示的例中所用的基板的主表面的表面凹凸中，从表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均大致一定。
这样，本实施方式可以提供与磁盘特性BER关联高的磁盘用玻璃基板的主表面的表面粗糙度的指标，可以提供BER低的磁盘用玻璃基板。
另外，如以往那样在探针前端使用了Si的部件的情况下，在其前端表面会形成电导率低的SiO2的氧化膜，静电容易积存于探针前端。在表面粗糙度Ra的测定中，积存的静电容易对探针的动作产生不良影响。使用具有在探针前端设置有导电性棒状部件的探针的原子力显微镜对表面粗糙度Ra进行测定的情况下，棒状部件的一端优选接地。该情况下，即便生成了因玻璃基板的主表面与探针前端的摩擦而对探针动作产生不良影响的静电，也可以通过接地将静电迅速放掉，因而不容易影响测定。因此，能够测定准确的表面粗糙度Ra。
这样的磁盘用玻璃基板可以通过以下说明的磁盘用玻璃基板的制造方法实现。
此外，在本实施方式的磁盘用基板中，从良好地维持BER的方面出发，优选从表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均、与从表面凹凸的平均面起具有0.2[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均之间的差为13[nm2/个]以下。其理由未必明确，但推测是由于：通过使上述差为13[nm2/个]以下，基板表面的凸部的形状容易统一，在制成磁盘时能够抑制磁性颗粒尺寸的偏差。若基板的表面凸部的形状存在较多偏差，则异常生长的磁性颗粒增多，其结果，推测记录再生时的干扰变大，BER变差。上述磁盘用基板的主表面的表面凹凸是使用具备在探针前端设置有碳纳米纤维的棒状部件的探针的原子力显微镜所测得的值。此时，从磁盘用基板的表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上的凸部的占有面积相对于测定范围(1μm×0.25μm)的面积优选为20％以下、更优选为18％以下。此外，从磁盘用基板的表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的凸部的个数在上述测定范围1μm×0.25μm中优选为500个以上、更优选为600个以上800个以下的范围。从表面凹凸的平均面起具有0.2[nm]以上的高度的凸部的个数在上述测定范围1μm×0.25μm中优选为500个以下、更优选为150个以上450个以下的范围。在这种限制了表面凹凸的磁盘用基板中，上述表面粗糙度Ra优选为0.11nm以下，但也可以大于0.11nm，表面粗糙度Ra的上限优选为0.15nm。
另外，如上所述，在表面粗糙度Ra为0.11nm以下的磁盘用基板中，从表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均优选为25[nm2/个]以下，但也可以大于25[nm2/个]，其平均的上限优选为30[nm2/个]。
(磁盘用玻璃基板的制造方法)
接着，对本实施方式的磁盘用玻璃基板的制造方法进行说明。首先，制作出具有一对主表面的板状的成为磁盘用玻璃基板的原材料的玻璃坯料。例如，通过模压成型处理制作玻璃坯料。需要说明的是，本实施方式中通过模压成型制作玻璃坯料，但也可以利用周知的浮法、重新引下法、或者熔融法形成玻璃板，从玻璃板切割出与上述玻璃坯料相同形状的玻璃坯料。接着，在所制作的玻璃坯料的中心部分形成圆形的内孔，制成环形(圆环状)的玻璃基板(圆孔形成处理)。接着，对形成有内孔的玻璃基板进行形状加工(形状加工处理)。由此得到玻璃基板。接着，对玻璃基板进行端面研磨(端面研磨处理)。对于进行了端面研磨的玻璃基板的主表面，利用固定磨粒进行磨削(磨削处理)。接着，对玻璃基板的主表面进行研磨(研磨处理)。在研磨处理中进行两次以上的研磨。在该两次以上的研磨之间，可以根据需要对玻璃基板进行化学强化(化学强化处理)。之后，对研磨处理后的玻璃基板进行超声波清洗。经过以上的处理，得到磁盘用玻璃基板。下面，对各处理进行详细说明。
(a)模压成型处理
利用切断机将熔融玻璃流切断，将所切断的熔融玻璃块夹入一对金属模具的模压成型面之间，进行模压而成型出玻璃坯料。进行规定时间的模压后，打开金属模具，取出玻璃坯料。
(b)圆孔形成处理
对于玻璃坯料，使用钻头等形成圆形的内孔，由此得到开有圆形孔的盘状的玻璃基板。
(c)形状加工处理
在形状加工处理中，对圆孔形成处理后的玻璃基板的端面进行倒角加工。倒角加工使用磨削磨石等进行。通过倒角加工，在玻璃基板的端面形成具有基板的侧壁面和倒角面的断面，该基板的侧壁面与玻璃基板的主表面垂直地延伸，该倒角面设置于该侧壁面与主表面之间，相对于侧壁面倾斜地延伸。
(d)端面研磨处理
在端面研磨处理中，对于玻璃基板的内周侧端面和外周侧端面，通过使用了包含研磨磨粒的研磨液的端面研磨处理进行镜面抛光。
(e)磨削处理
在磨削处理中，使用具备行星齿轮机构的双面磨削装置对玻璃基板的主表面进行磨削。具体而言，将玻璃基板的外周侧端面保持于设置在双面磨削装置的保持部件的保持孔内，同时对玻璃基板的两侧的主表面进行磨削。双面磨削装置具有上下一对定盘(上定盘和下定盘)，在上定盘和下定盘之间夹持有玻璃基板。并且，使上定盘或下定盘中的任一个或双方移动，使玻璃基板和各定盘相对移动，由此可以对玻璃基板的两主表面进行磨削。
(f)研磨处理
接着，对经磨削的玻璃基板的主表面实施研磨。具体而言，将玻璃基板的外周侧端面保持于设置在双面研磨装置的研磨用载具的保持孔内，同时对玻璃基板的两侧的主表面进行研磨。研磨使用双面研磨装置进行。双面研磨装置在上下一对定盘之间夹持有玻璃基板。在下定盘的上表面和上定盘的底面整体安装有圆环形状的平板的研磨垫(例如树脂抛光材料)。然后，使上定盘或下定盘中的任一个或双方移动，从而使玻璃基板和各定盘相对移动，由此对玻璃基板的两主表面进行研磨。
从使本实施方式的玻璃基板的主表面的表面粗糙度Ra为0.11nm以下的方面考虑，或者从使从表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为25[nm2/个]以下的方面考虑，研磨优选进行第1～3研磨这3次研磨。
第1研磨的目的在于除去残留于磨削处理后的主表面的瑕疵及应变、或者调整微小的表面凹凸(微观波纹度、粗糙度)以及镜面化。例如，使用氧化铈、或氧化锆等磨粒，供给至双面研磨装置的研磨垫与玻璃基板的主表面之间，对玻璃基板的主表面进行研磨。第1研磨中所用的研磨磨粒例如是平均粒径d50为0.1μm～1.5μm的氧化铈颗粒。
在第2研磨中，目的在于使玻璃基板的主表面更平滑的镜面研磨。在第2研磨中，向双面研磨装置的研磨垫与玻璃基板的主表面之间供给研磨液，该研磨液包含平均粒径d50为5nm～20nm的胶态二氧化硅作为游离磨粒，从而对玻璃基板的主表面进行研磨。从研磨速率和降低研磨后的表面残留异物的方面出发，研磨液的液性优选为酸性，更优选pH为1～4。加工余量以板厚换算(两侧的主表面的加工余量的总量)计优选为1μm～5μm。
在第3研磨中，进一步提高玻璃基板的主表面的平滑性程度。在第3研磨中，向双面研磨装置的研磨垫与玻璃基板的主表面之间供给研磨液，该研磨液包含平均粒径d50为30nm～100nm的胶态二氧化硅作为游离磨粒，从而对玻璃基板的主表面进行研磨。从平滑性的方面出发，研磨液的液性优选为碱性，更优选pH为11～13。加工余量以板厚换算计优选为0.05μm～1μm。
另外，在第2研磨中优选使用酸性的研磨液，在第3研磨中优选使用碱性的研磨液。碱性的研磨液与酸性的研磨液相比，研磨速度慢，能够实现精度高的研磨，从这方面考虑，优选在使用酸性研磨液的研磨后使用碱性的研磨液进行研磨。
另外，关于胶态二氧化硅的d50的平均粒径，如上所述，优选使第3研磨大于第2研磨。第3研磨的胶态二氧化硅的d50的平均粒径更优选为第2研磨的胶态二氧化硅的d50的平均粒径的2倍以上，更进一步优选为3倍以上。由此，能够利用粒径比较大的二氧化硅磨粒良好地除去通过粒径小的二氧化硅磨粒而在基板表面形成的微细且尖锐的痕纹，能够形成本实施方式的磁盘用基板的表面。若这种微细且尖锐的所谓毛刺这样的形状残留于基板表面，则认为在用单晶Si探针等高硬度的探针测定时容易被破坏。
另外，在第3研磨中，优选加工余量少于第2研磨。关于第3研磨的研磨时间，从能够使上述表面粗糙度Ra为0.11nm以下的方面、或者从使从表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为25[nm2/个]以下的方面考虑，例如优选为第2研磨的研磨时间的1/3以下、进一步优选为1/4以下。
需要说明的是，第1～3研磨中的玻璃基板的加工余量为30μm以下、优选为25μm以下、更优选为20μm以下。
这样，在研磨工序的最终阶段进行胶态二氧化硅的2段研磨时，按照使研磨液的液性、胶态二氧化硅的粒径、加工余量分别在上述范围的方式进行组合，从而可得到适合于本案发明的磁盘用玻璃基板。
由此，能够使利用具有在探针前端设置有碳纳米纤维的棒状部件的探针的原子力显微镜进行测定时的主表面的表面粗糙度Ra为0.11nm以下。另外，在如上所述对研磨磨粒的种类、粒径和研磨液的液性进行调整的同时，使研磨中的玻璃基板的加工余量为30μm以下，由此能够使从磁盘用基板的表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为25[nm2/个]以下。即，按照上述平均为25[nm2/个]以下的方式，以30μm以下的加工余量对基板的一对主表面进行研磨。
(g)化学强化处理
在对玻璃基板进行化学强化的情况下，作为化学强化液，例如使用硝酸钾与硫酸钠的混合熔融液等，将玻璃基板浸渍于化学强化液中。化学强化处理例如在第1研磨与第2研磨之间进行。需要说明的是，化学强化处理不是必需的，也可以不进行化学强化处理。
如此制作出磁盘用玻璃基板。
(磁盘用铝合金制基板的制造方法)
接着，简单说明本实施方式的磁盘用铝合金制基板的制造方法。
(a)研磨基板的制作
将铝合金熔解、铸造、轧制，切割成圆盘状，对所得到的铝镁合金(铝合金)材料实施内外径端面的切削加工和表面的磨削，制作出圆环形状的研磨基板(基材)。
(b)镀层形成
接着，对研磨基板(基材)的表面实施NiP镀覆，由此制成铝合金制的基板。铝合金轻量、加工性优异，但另一方面表面硬度无法充分满足磁盘的要求，因此为了防止基板的损伤，在研磨基板的表面形成NiP镀层。NiP镀层的厚度例如为十几微米。此外，为了缓和NiP镀层的内部应力，实施退火。
(c)研磨
对于镀层形成后的研磨基板，为了除去波纹及微小波纹而进行平滑化，进行研磨。在研磨中，使用研磨垫(例如树脂抛光材料)和分散有包含氧化铝磨粒等的游离磨粒的研磨浆料，以2个以上的阶段对NiP镀层进行研磨。
对于经如此研磨的基板进行清洗，得到磁盘用基板。
在该研磨中，也与上述玻璃基板的制造方法的研磨同样地，进行2个以上的阶段的研磨，能够使主表面的表面粗糙度Ra为0.11nm以下。另外，按照从表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为25[nm2/个]以下的方式，能够以30μm以下的加工余量对基板的一对主表面进行研磨。
需要说明的是，关于本实施方式的上述从表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为25[nm2/个]以下，在磁盘用基板的制造方法中，能够应用于判定基板作为磁盘用基板所具有的磁盘特性是否在允许范围内的工序中。
例如，使用具有在探针前端设置有碳纳米纤维的棒状部件、例如杨氏模量为100GPa以下的棒状部件的探针的原子力显微镜，对基板的主表面的表面粗糙度进行测定，由测定得到的表面凹凸的数据，求出在基板的主表面的表面凹凸中从该表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均。判定所求出的平均是否为25[nm2/个]以下，在上述平均为25[nm2/个]以下的情况下，采用所测定的基板作为磁盘用基板。该情况下，上述判定中所用的平均的值优选为20[nm2/个]以下。此外，还优选将从主表面的表面凹凸的平均面起具有0.2[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为12[nm2/个]以下包含于上述判定中。
这样的方法通过原子力显微镜、和由利用原子力显微镜得到的表面凹凸的数据求出上述平均的运算装置来实施。
该情况下，也可以将可由通过上述测定得到的表面凹凸的数据求出的表面粗糙度Ra为0.11[nm]以下包含于上述判定的条件中。
当然，可以将上述筛选法应用于磁盘用玻璃基板和磁盘用铝合金制基板。
使用这样的磁盘用基板所制作的磁盘的磁盘特性提高，例如能够使BER为10-5.8以下。
(实验例1)
为了确认本实施方式的效果，对于两种以上的玻璃基板，使用上述玻璃基板的制造方法，改变第2研磨和第3研磨的条件而制作出6种18张玻璃基板。每个种类制作出3张。玻璃基板的玻璃为上述的玻璃组成。
对于6种玻璃基板中的各自之一，使用探针前端利用了直径20nm、长度200nm的碳纳米纤维的棒状部件的探针，通过原子力显微镜测定了玻璃基板的表面凹凸。测定在下述条件下进行。
·测定区域：1μm×0.25μm的矩形区域
·测定点数：512点×128点(对于1μm为512点，对于0.25μm为128点)
·测定模式：间歇接触模式
·振动频率：70KHz
·探针的弹簧常数：4N/m
此外，对于6种玻璃基板中的各自之一，使用探针前端由Si构成的棱锥形状的探针，通过原子力显微镜测定了玻璃基板的表面凹凸。测定在下述条件下进行。
此外，对于所制作的各种玻璃基板的剩余的一张，如上所述设置磁性层，制作出磁盘基板，与搭载有DFH(磁盘飞行高度)机构的磁头一起组装至HDD(硬盘驱动器装置)，使DFH元件部慢慢地突出，将前端接触基板表面时的突出量作为基准，在将突出量减少1nm的条件、即回退量为1nm的条件下，求出所制作的磁盘的BER的值。需要说明的是，信号记录时的线记录密度为93k位/mm。
下述表1示出了6种玻璃基板的评价结果。表1中6种玻璃基板表示为样品1～6。“表面粗糙度Ra(CNF探针Ra)”的栏表示探针前端使用碳纳米纤维所测得的结果，“表面粗糙度Ra(Si探针Ra)”的栏表示探针前端使用棱锥形状的Si所测得的结果。表1中的“BER”的栏的数值x表示10x。
[表1]
上述表1所示的结果也可以为图4、5所示的结果。
这样，由表1和图4、5可知，表面粗糙度Ra(CNF探针Ra)与表面粗糙度Ra(Si探针Ra)相比，在与BER之间关联高。此外，由表1可知，通过使表面粗糙度Ra(CNF探针Ra)为0.11nm以下，能够使BER为作为磁盘特性的允许范围的BER为10-5.8以下、优选为10-6.0以下。此时，样品1～6的从玻璃基板的表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均均为30[nm2/个]以下。
(实验例2)
此外，为了确认本实施方式的效果，对于两种以上的玻璃基板，使用上述玻璃基板的制造方法，改变第2研磨和第3研磨的条件而制作出4种8张玻璃基板。玻璃基板的玻璃为上述的玻璃组成。
对于4种玻璃基板中的各自之一，使用探针前端利用了直径20nm、长度200nm的碳纳米纤维的棒状部件的探针，通过原子力显微镜测定了玻璃基板的表面凹凸。测定条件为与实验例1相同的条件。
此外，对于所制作的各种玻璃基板中的一张，设置磁性层，制作出磁盘基板，与搭载有DFH(磁盘飞行高度)机构的磁头一起组装至HDD(硬盘驱动器装置)，在与实验例1相同的条件下求出磁盘的BER的值。
下述表2示出了4种玻璃基板的评价结果。表2中，“0.1nm以上”的栏表示从表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均，“0.2nm以上”的栏表示从表面凹凸的平均面起具有0.2[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均。表2中的“BER”的栏的数值x表示10x。
[表2]
0.1nm以上 0.2nm以上 BER
样品7 20[nm2/个] 10[nm2/个] -6.0
样品8 24[nm2/个] 12[nm2/个] -5.8
样品9 28[nm2/个] 14[nm2/个] -5.5
样品10 33[nm2/个] 17[nm2/个] -5.0
样品7～10的玻璃基板的表面粗糙度Ra均为0.15nm以下。
由表2可知，关于从表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为25[nm2/个]以下的样品7、8，BER为10-5.8以下，磁盘特性提高。
以上，对本发明的磁盘用玻璃基板、磁盘用基板的制造方法以及磁盘用基板的判定方法进行了详细说明，但是本发明不限定于上述实施方式等，显然也可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改良、变更。
符号说明
1 磁盘用玻璃基板
2 内孔
3 探针
4 棒状部件
10 轮廓曲线要素
12 平均线
14 水平线

Claims (14)

1.一种磁盘用基板，其特征在于，
所述磁盘用基板具有一对主表面，
所述主表面的算术平均粗糙度Ra为0.11nm以下，
所述表面粗糙度Ra是使用具备探针的原子力显微镜所测得的值，该探针在探针前端设置有碳纳米纤维的棒状部件。
2.一种磁盘用基板，其特征在于，
所述磁盘用基板具有一对主表面，
在所述主表面的表面凹凸中，从该表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为25[nm2/个]以下，
所述主表面的表面凹凸是使用具备探针的原子力显微镜所测得的值，该探针在探针前端设置有碳纳米纤维的棒状部件。
3.如权利要求1或2所述的磁盘用基板，其中，从所述表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为20[nm2/个]以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的磁盘用基板，其中，从所述表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均、与从所述表面凹凸的平均面起具有0.2[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均之间的差为13[nm2/个]以下。
5.如权利要求1～4中任一项所述的磁盘用基板，其中，设置于所述探针前端的碳纳米纤维的棒状部件的杨氏模量为100GPa以下。
6.如权利要求1～5中任一项所述的磁盘用基板，其中，所述棒状部件具有导电性，所述棒状部件的一端接地。
7.如权利要求1～6中任一项所述的磁盘用基板，其中，所述表面粗糙度Ra或所述表面凹凸由所述探针的位置的信息求出，所述探针随着所述主表面的表面凹凸而改变所述探针的位置，使得所述探针以一定的振幅振动，由此而得到所述探针的位置的信息。
8.如权利要求7所述的磁盘用基板，其中，在所述原子力显微镜的测定中，以0.1～80[N/m]的弹簧常数、以振动频率30～400[KHz]使所述探针振动。
9.如权利要求1～8中任一项所述的磁盘用基板，其中，所述基板为能量辅助磁记录用磁盘用的基板。
10.一种磁盘，其在权利要求1～9中任一项所述的所述磁盘基板的表面至少形成了磁性膜。
11.一种磁盘用基板的制造方法，其特征在于，磨削处理后，在研磨处理工序中，关于使用具备探针的原子力显微镜所测得的所述主表面的表面凹凸，按照从所述表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为25[nm2/个]以下的方式，以30μm以下的加工余量对所述基板的一对主表面进行研磨，所述探针在探针前端设置有碳纳米纤维的棒状部件。
12.如权利要求11所述的磁盘用基板的制造方法，其中，
所述研磨处理工序包括：
使用酸性的研磨液对磁盘用基板的一对主表面进行第1研磨，
在所述第1研磨后，使用碱性的研磨液对玻璃基板的主表面进行第2研磨，
在所述第2研磨中，使研磨时间短于所述第1研磨。
13.如权利要求11或12所述的磁盘用基板的制造方法，其中，在所述主表面的表面凹凸中，从该表面凹凸的平均面起具有0.1[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为20[nm2/个]以下。
14.如权利要求11～13中任一项所述的磁盘用基板的制造方法，其中，在所述主表面的表面凹凸中，从该表面凹凸的平均面起具有0.2[nm]以上的高度的2个以上凸部各自所占的区域的面积的平均为12[nm2/个]以下。
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