CN1280356A - 磁盘用基板、磁盘及磁盘用基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

在至少含有一种碱金属的玻璃制磁盘用基板中,防止因碱金属离子向磁膜、保护膜等移动而产生突起物,使基板主面的Ra在5A以下。在基板外周侧端面和主面之间形成倒角部分,对端面和倒角部分实施碱金属离子不溶化处理和碱金属含量降低处理中的至少一个处理,在不溶化处理或降低处理后,对主面进行抛光加工。

Description

磁盘用基板、磁盘及磁盘用 基板的制造方法

本发明是关于磁盘用基板、使用该基板的磁盘及磁盘用基板的制造方法。

近年来硬盘驱动记录介质的记录密度的提高得到迅速地发展。为了提高记录密度，使在磁记录载体(介质)上记录的信号的磁道的宽度狭窄，或者缩短点信号的长度。这就意味着介质表面上记录的磁场变得非常地弱。在这样的记录密度提高的背景下，有对即使弱信号也能读取的高感度的阻效应型磁头(MR磁头)和巨大磁阻效应型磁头(GMR磁头)为代表的磁头技术进行的改进。另一种以形成高磁性的磁性膜的技术为代表的介质改进，以便在即使磁道宽度和位长(bit)小的情况下，仍能保留大的磁场。进而，为了读写弱的信号，减小硬盘驱动动作时的磁头和介质间的距离(磁头上浮量)，也是不可缺少的技术。

为使磁头上浮量小，最重要的是介质表面的平滑性(没有突起物)。特别是对于MR磁头、GMR磁头而言，从其特性可知，由于因与介质表面的突起物接触产生的瞬间温度升高，而变得无法读取信号的(热吸失[サ-マル·ァスピリテイ-(thermal aspirity)])现象，作为对热吸失现象的对策，就是重视介质表面的平滑性。例如，最近可以开始使用磁头上浮量50nm，介质表面突起物的最大高度为25nm规格的硬盘驱动。

为了实现这种平滑的介质表面，近年来，对于作为介质用的磁盘用基板，使用化学强化玻璃和结晶化玻璃等玻璃代替铝合金。铝合金在研磨加工等机械处理的过程中，由于伴随着因该材料特性引起的塑性变形，所以难获得上述的平滑性。与其相反，由于玻璃表面的硬度高，即使实施研究加工等处理，也不会伴随有塑性变形，所以很容易获得平滑面。根据这些理由，对于高记录密度的硬盘驱动，目前是将玻璃用于介质用的磁盘用基板上的硬盘驱动正在不断地增加着。

然而，玻璃制的磁盘用基板存在如下问题。

即，在磁盘用基板的表面上，利用溅射法和CVD法，叠层上基底膜、磁性膜、保护膜等数层膜。这些膜中，在磁性膜以上叠层的膜，例如保护膜的厚度，其自身成为使磁头和磁性膜远离的距离。保护膜的厚度，以前为15nm左右，该距离再加上上述示例磁头的上浮量50nm，实际上使磁头和磁性膜间的距离增大到65nm(50nm的1．3倍)。最近的发展趋势是减小实际磁头和磁性膜间的距离，具有改善记录密度的作用，将保护膜的厚度变薄到5-10nm。

另一方面，在磁盘用基板上使用的玻璃中，所说的强化玻璃含有Na和K，而结晶化玻璃含有Li等碱金属。这些金属离子，因为其离子半径小，易于移动，尤其是高温下，更易移动。如上所述，对于使保护膜的厚度变薄的介质而言，虽然其机理还不明确，但在介质表面上移动着的碱金属离子，和周围的物质反应形成氢氧化物和碳酸盐等各种各样的化合物，由于在介质表面上形成突起物，不可否认的一种可能性，就是和上浮中的磁头发生碰撞，引起磁头磨损。还指出一种可能性，就是由于腐蚀磁性膜，使磁性膜特性劣化，记录、再生时产生误差，其结果，引起磁头磨损。进而还指出，由于这些碱金属离子附着在磁头上，有可能引起磁头元件自身的腐蚀，还有可能引起磁头磨损。

对于这些课题，本发明者等在特开平8-335312号公报中，公开了一种通过在温水和弱酸性水溶液中处理磁盘用基板，以降低磁盘用基板表面的碱金属离子浓度的处理方法。另外，还披露通过对磁盘用基板进行加热处理，可以获得同样的效果。

然而，关于当时的硬盘驱动，磁头上浮量为75nm，所以要求磁盘用基板上的中心线平衡表面粗糙度(Ra)为20。与此相反，最近要求的平均表面粗糙度(Ra)，伴随着上述磁头上浮量的减少，可达到5以下。而在特开平8-335312号公报中，公开的方法中清楚地看到，磁盘用基板的主面的平均表面粗糙度保持在5以下是很难的。

与此同时，如前所述，防止因碱金属离子移动产生突起物也是很难的。

本发明的课题在于可以防止，含有至少一种碱金属的玻璃制的磁盘用基板中因碱金属离子向磁性膜、保护膜等中移动导致的突起物的生成，而且也能将磁盘用基板主面中心线平均表面粗糙度Ra达到5以下。

本发明涉及一种至少含一种碱金属的玻璃制的磁盘用基板，其特征是，在磁盘用基板外周侧的端面和主面之间形成倒角部分，对端面和倒角部分实施碱金属离子不溶化处理和降低碱金属含量处中的至少一种处理，在对主面进行不深化处理或降低处理后，进行抛光加工。

本发明是关于一种磁盘，特别是具有上述磁盘用基板和在该磁盘用基板上设置的磁性膜。

本发明涉及一种制造玻璃制磁盘用基板的方法，特征是将原料玻璃熔融，得到熔融玻璃，对熔融玻璃加工成形，得到板状玻璃、在板状玻璃上形成内径孔，接着，对板状玻璃的主面进行研磨或磨削加工，调节板状玻璃的厚度，得到基板材料，接着对面向基板材料内径孔的内周侧端面和外周侧端面分别进行倒角加工，形成倒角部分，对内周侧端面和外周侧端面进行抛光加工形成镜面，接着对基板材料的主面、内周侧端面、外周侧端面及各倒角部分，实施碱金属离子的不溶化处理和降低碱金属含量处理中至少一种的处理，接着，对基板材料的主面进行抛光加工形成镜面，最后得到磁盘用基板。

本发明者在对认为是起因于碱金属离子移动而产生的突起物的分析中，发现了如图1所示，该突起物2的产生位置，全都只在介质1的外周部分，其中4A，4B是主面，6是内周侧的端面。

本发明者探索到该原因的结果，获得了如下的发现。即，如图2放大所示的磁盘用基板5，在主面4A、4B和外周侧端面3a之间形成倒角部分3b、3c。而且，当细心观察上述突起物时，知道产生的问题是，在倒角部分3b、3c上形成突出，并一直延伸到主面4A一侧。在这样的磁盘用基板的靠近倒角部分的附近以外处，则观察不到因碱金属离子移动形成的突起物。

我们认为该原因是磁盘用基板外周侧端面的形态特异性所致。即，磁盘用基板5的外周侧端面3a和内周侧的端面6，如图2所示，进行倒角加工后，使用氧化铈等浆液进行抛光加工形成镜面。然而，实际观察加工完成面的质量时，可知内周侧端面比外周侧端面更好。与内周侧端面比较，在外周侧端面上观察到很多缺陷和斑点等。这些缺陷和斑点等是抛光后残留的缺陷，虽然机理还不明确，但可以认为这就是引起碱金属在磁记录介质中移动，并生成突起物的起点。

对构成磁盘用基板的玻璃没有特殊限定，例如Li₂O-Al₂O₃-SiO₂系玻璃，特别是结晶化玻璃尤为好。在该系列玻璃中，特别好的是，其主结晶层是由焦硅酸锂(Li₂O·2SiO₂)相和β-锂辉石(Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂)相或β-锂辉石固溶体相所占据，而且，SiO₂结晶相的占据比率在2％(重量)以下。

为了制造由这种结晶化玻璃构成的基板，首先制造含有SiO₂：65-85重量％、Li₂O：8-12重量％、Al₂O₃：2-8重量％、P₂O₅：1-3重量％组成的厚玻璃。最好是在500-600℃下将这种玻璃原料热处理1-5小时，形成结晶核，然后再在650-800℃下热处理1-5小时，最终制造成结晶化玻璃。由这样获得的结晶化玻璃，通过经由图3中各道工序，可得到中心线平均表面粗糙度在5以下的有平滑性的磁盘用基板。

在该系列的结晶化玻璃中，可以含有其他成分。首先，作为P₂O₅以外的成核剂，可以含有TiO₂、ZrO₂、SnO₂等金属氧化物或铂等金属、氟化物，可单独使用或2种以上混合使用。K₂O可含有0-7重量％。这样获得的效果是降低玻璃的熔融、成形温度，同时在成形时能抑制玻璃的失透现象。为发挥这种作用，该含量在2重量％以上更好。当该含量超过7重量％时，玻璃陶瓷的强度有降低的趋势。不可以含有As₂O₃和Sb₂O₃任何一种或两种，总计含量为0-2重量％，这些是玻璃熔融时的澄清剂。

还可以含有其他成分，含0-3重量％的B₂O₃、0-3重量％的CaO、0-3重量％的SrO、0-3重量％的BaO。

图3中示出一例玻璃制磁盘用基板的制造工序。

将原料玻璃熔融，得到熔融玻璃，将该熔融玻璃加工成形，得到板状玻璃、最好使板状玻璃结晶化。在该板状玻璃上形成内径孔，接着将板状玻璃的主面进行粗研磨加工和精密研磨加工，调节板状玻璃的厚度、得到基板材料。接着对面向该基板材料内径孔的内周侧端面和外周侧端面分别进行倒角加工，形成倒角部分，再对内周侧端面和外周侧端面进行抛光形成镜面。

接着，对基板材料的主面、内周侧端面和外周侧端面，实施碱金属离子的不溶化处理和降低碱金属含量处理中的至少一种处理，接着，对基板材料的主面进行最后的抛光加工2，形成镜面，最后得到磁盘用基板。主面的抛光加工1，可在上述不溶化处理和降低碱金属含量处理之前或之后进行。

在碱金属离子不溶化处理中，最好使用200-550℃的热处理。也可以使用离子交换，用离子半径比所含的碱金属离子大的碱金属离子进行离子交换。

作为降低碱金属含量的处理，可将基板材料在60℃以上的纯水中浸渍。另外，也可以将基板材料在弱酸水溶液或酸性离子水中浸渍。

然而，还有一种担心，就是利用不溶化处理或降低碱金属含量处理，会在基板表面不定的位置上产生不能利用平均表面粗糙度的数值进行评价的突起物和凹痕。因此，这些处理最好在对主面进行最后抛光加工之前进行。

根据本发明，在实施碱金属离子不溶化处理，或碱金属含量降低处理后，由于对主面实施最后抛光，所以可获得平滑的磁盘用基板表面，中心线平均表面粗糙度在5以下(最后在4．5以下，在4．0以下)。与此同时，在形成碱金属离子移动源的外周侧端面和倒角部分，由于维持碱金属不溶化或含量降低的状态，所以能有效地防止介质表面因碱金属离子移动而形成突起物。

实施例(比较例)

制作含有，SiO₂：76．1重量％、Li₂O：9．9重量％、Al₂O₃：5．1重量％、K₂O：2．8重量％、ZrO₂：4．0重量％、P₂O₅：1．9重量％、Sb₂O₃：0．2重量％的组成的玻璃之后。根据图3所示工序，试制磁盘用基板。但是，不进行不溶化处理和碱金属含量降低处理。在对主面进行抛光加工2中，两面合计研磨去除量低于1μm。在将磁盘用基板放入溅射装置之前，测定基板主面的中心线平均表面粗糙度的结果为4．0。

对该磁盘用基板的主面，利用溅射形成基基底膜和磁性膜，再在其上，利用CVD法形成类似金刚石的碳膜，再在其上涂敷润滑剂，制作成介质。利用溅射形成的膜的总厚度为90nm，用CVD形成的膜的厚度为10nm。制作25枚介质。将各介质在70℃、80％湿度的恒温恒温槽中放置240小时后，在卤灯下用肉眼观察介质表面上是否产生突起物。

结果，如图1所示，5枚介质中，在基板的外周边部分，观察到在介质表面发白光的突起物2。用飞行时间型2次离子质量分析装置(TOF-SIMS)分析该白色部分，结果可知锂浓度比没有异常处高，即，可以确认由于锂离子的移动，而形成突起物2。

(实施例1)

和比较例1一样制造磁盘用基板，但是，在主面抛光加工1和2之间，将基板在300℃下热处理3小时(不溶化处理)。该结果，主面抛光加工2后的基板主面的Ra为4．0。对25枚基板，和上述一样进行腐蚀试验，结果任何一个都没有观测到突起物。

(比较例2)

和比较例1一样制造基板。但是，洗净后，将基板在300℃下热处理3小时(不溶化处理)。结果，基板主面的Ra为6．0。

(实施例2)

和比较例1一样制造基板。但是，在主面抛光加工1和2之间，将基板在80℃的热纯水浸渍4小时(含量降低处理)。结果，主面抛光加工2后的基板主面的Ra为4．0，对25枚基板进行和上述一样的腐蚀试验，结果任何一个都没观察到突起物。

(比较例3)

和比较例1一样制造基板，但是，将基板洗净后放在80℃的热纯水中浸渍4小时(含量降低处理)。结果，基板主面的Ra为6．3。

(实施例3)

和比较例1一样制造基板。但是，在主面抛光加工1和2之间，将基板放在0．1N的硝酸水溶液(80℃)中浸渍4小时(含量降低处理)。结果，主面抛光加工2后的基板主面的Ra为4．0。对25枚基板进行和上述一样的腐蚀试验，结果，任何一个都没有观测到突起物。

(比较例4)

和比较例1一样制造基板。但是，将基板洗净后放在0．1N的硝酸水溶液(80℃)中浸渍4小时(含量降低处理)。结果，基板主面的Ra为5．8。

由这些结果可知，若在最后的主面抛光加工2之前，利用加热实施不溶化处理，和利用水性介质实施碱金属含量降低处理，再进行抛光加工2的研磨，和不实施不溶化处理和含量降低处理的情况一样，都可获得平滑性。

但是，对主面实施不溶化处理和含量降低处理后，实施最后的主面抛光加工2，精密研磨对主面进行消除时，没有观测到因锂离子移动而产生突起物。

正如以上所述，根据本发明，用溅射法和CVD法在磁盘用基板上形成磁性膜等，可提高所制介质在高温高湿下的信赖性。

下面对附图作简单地说明

图1是表示在高温高湿下对介质1进行腐蚀试验时，在介质外周边部分产生突起物的状态模式图。

图2是将磁盘用基板的外周边部分进行放大的模拟断面图。

图3是一例由结晶化玻璃制的磁盘用基板的制造工序流程图。

其中的符号是：

1介质2因碱金属离子移动产生的突起物，3a，基板外周侧的端面，3b，3c，倒角部分4A，4B主面，6内周侧端面。

Claims (11)

1．一种磁盘用基板，该基板是至少含有一种碱金属的玻璃制的磁盘用基板，其特征在于，在上述磁盘用基板的外周侧的端面和主面之间，形成倒角部分，对上述端面和上述倒角部分，实施碱金属离子不溶化处理和碱金属含量降低处理中的至少一种处理，对上述主面在上述处理后进行抛光加工。

2．根据权利要求1记载的磁盘用基板，其特征在于，上述主面的中心线平均表面粗糙度是5以下。

3．根据权利要求1或2记载的磁盘用基板，其特征在于，上述碱金属是从锂、钠、和钾构成的一组中选出的至少一种以上的碱金属。

4．根据权利要求1-3中任一项记载的磁盘用基板，其特征在于，上述磁盘用基板的上述端面和上述倒角部分的碱金属含量，是磁盘用基板的全部碱金属含量的平均值的1／2以下。

5．根据权利要求1-4中任一项记载的磁盘用基板，其特征在于，上述玻璃是结晶化玻璃。

6．一种磁盘，其特征在于，该磁盘具有权利要求1-5中任一项记载的磁盘用基板，和在该磁盘用基板上设置的磁性膜。

7．根据权利要求6记载的磁盘，其特征在于，在上述磁盘用基板和上述磁性膜之间设置底层，在上述磁性膜上设置保护膜。

8．根据权利要求6或7记载的磁盘，其特征在于，适用于磁头上浮量为50nm以下规格的硬盘驱动中。

9．一种磁盘用基板的制造方法，该方法是制造玻璃制的磁盘用基板的制造方法，其特征在于，将原料玻璃熔融得到熔融玻璃，将该熔融玻璃加工成形，得到板状玻璃，在该板状玻璃上形成内径孔，接着，对上述板状玻璃的主面研磨或磨削加工，并调节板状玻璃的厚度，得到基板材料，接着，对面向基板材料的前述内径孔的内周侧端面和外周侧端面分别进行倒角加工，形成各个倒角部分，再对上述内周侧端面和上述外周侧端面进行抛光加工，形成镜面，接着，对上述基板材料的主面，上述内周侧端面，上述外周侧的端面及上述各个倒角部分实施碱金属离子的不溶化处理和碱金属含量的降低处理中的至少一种处理，接着对基板材料的主面实施最后的抛光加工，得到磁盘用基板。

10．根据权利要求9记载的磁盘用基板的制造方法，其特征在于，对上述基板材料，通过在200-550℃的温度范围内进行热处理，实施上述碱金属离子的不溶化处理。

11．根据权利要求9记载的磁盘用基板的制造方法，其特征在于，通过将上述基板材料在水性介质中进行浸渍，使上述基板材料的表面碱金属含量，为基板材料全部碱金属含量的平均值的1／2以下。