JP2000251253A

JP2000251253A - 磁気ディスク用ガラス基板及びその製造方法

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Publication number: JP2000251253A
Application number: JP11044605A
Authority: JP
Inventors: Koji Ikeda; 浩司池田; Yoshihiro Matsuno; 好洋松野; Takeo Watanabe; 武夫渡辺
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: JP4368447B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基板表面にアスペリティが存在しないように
微細な凹凸を形成することができ、磁気ヘッドのグライ
ドヒットを防止できるとともに、磁気ヘッドの損傷を防
止できる磁気ディスク用ガラス基板及びその製造方法を
提供する。【解決手段】磁気ディスク用ガラス基板は、ガラス基
板材料１２の磁気記録表面１２ａを酸性処理剤の存在下
に、摩擦体としてのパッド１１によりスクラブエッチン
グすることにより得られる。酸性処理剤としては、フッ
酸等が使用される。パッド１１は例えば円板状に形成さ
れ、ガラス基板材料よりも硬度が小さく、かつ酸性処理
剤に対する耐酸性を有している。スクラブエッチング
は、酸性処理剤の濃度が０．０１〜１重量％、温度が５
〜６０℃及び処理時間が１〜３００秒の条件下で行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パーソナルコン
ピュータ等でデータを保存するための磁気ディスク装置
に使用される磁気ディスク用ガラス基板及びその製造方
法に関するものである。さらに詳しくは、基板の表面を
スクラブエッチングすることにより表面に微細な凹凸を
形成した磁気ディスク用ガラス基板及びその製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、固定磁気ディスク装置において
は、ディスクが静止しているときに磁気ヘッドがディス
ク表面に接触し、ディスクが起動及び停止時には磁気ヘ
ッドがディスク表面を接触しながら摺動するＣＳＳ（Co
ntact Start Stop）方式と呼ばれる機構が多く採用され
ている。

【０００３】このＣＳＳ方式においては、ディスクの起
動および停止時に生ずるスティクション（粘着するこ
と）の防止や摩擦力の軽減のために、適度に微細に粗れ
た表面凹凸（テクスチャーと呼ばれる）がディスク上に
形成されている。この凹凸は、ディスクの磁気層が形成
された磁気記録表面側の全面又は一部分に形成される。
凹凸が一部分（ＣＳＳゾーン）にのみ形成されている場
合、磁気ヘッドはＣＳＳ動作時の適切な時期に、凹凸が
形成されたＣＳＳゾーンまで移動（グライド）する。ま
た、ディスクが回転中に、電源が切れたような場合に
も、ＣＳＳゾーンに移動するようになっている。

【０００４】特に、一部分にのみ凹凸が形成されている
場合には、残りの部分は鏡面状の平滑さを保つことがで
きるため、磁気ヘッドの低浮上化が可能となる。このた
め、磁気ディスク装置の高記録密度化に適している。

【０００５】ところで、このディスク基板には、広くア
ルミニウム（Ａｌ）−マグネシウム（Ｍｇ）合金基板に
ニッケル（Ｎｉ）−リン（Ｐ）めっきを施した、いわゆ
るアルミ基板が用いられてきた。このアルミ基板にテク
スチャーを施す方法としては、研磨テープにより基板に
同心円状に傷をつけることが広く行われていた。しかし
この方法では、磁気ヘッドのさらなる低浮上化が求めら
れた場合、スティクションの防止や摩擦力の軽減との両
立を図ることが困難となってくる。

【０００６】そこで、例えば特開平１０−１３４３４８
号公報には、ガラス基板上に磁性層と保護層とを順次形
成し、その保護層の表面に対してエッチング処理を施す
ことにより保護層の表面に凹凸を形成する技術が開示さ
れている。

【０００７】この従来技術においては、ガラス基板上の
最も表面側に設けられている保護層の表面にエッチング
処理によって凹凸が形成されている。この凹凸は、最大
表面粗さＲ_maxが３０オングストロームとなるように精
密研磨されて形成されている。

【０００８】また、特開平７−１５３０５９号公報に
は、ガラス基板表面に対してフッ化カリウム−フッ酸混
合溶液でエッチング処理を施すことにより、ガラス基板
表面に直接凹凸を形成する技術が開示されている。この
公報の実施例では、触針式の表面粗さ計（ランクテーラ
ーボブソン社製商品名「タリステップ」）による計測
で、突起高さ１３０〜４００オングストローム（Å）の
凹凸が形成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、凹凸をエッ
チング処理によって形成した場合には、平均的な凸部の
高さよりも飛び抜けて突出した凸部（アスペリティ）が
離散的に発生するときがある。前記従来技術では、凹凸
がガラス基板又はその最表面に位置する保護層の表面に
形成され、そこにアスペリティが存在する。そのような
アスペリティが存在すると、磁気ヘッドがグライドヒッ
トを引き起こすために、磁気ディスクを製造する場合に
歩留りが低下する原因となり、また実際の磁気ディスク
装置においてヘッドクラシュを引き起こすという問題が
あった。従って、エッチング処理によってガラス基板又
は保護層の表面に凹凸を形成する場合には、上述のよう
なアスペリティの発生を防止することが要求される。

【００１０】この発明は、上記のような従来技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、基板表面にアスペリティが存在しないよ
うに微細な凹凸を形成することができ、磁気ヘッドのグ
ライドヒットを防止できるとともに、磁気ヘッドの損傷
を防止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。その他の目的とするところは、そのようなガラ
ス基板を歩留りを向上させて容易に得ることができる磁
気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明の磁気ディスク用ガラス基
板は、スクラブエッチングによりガラス基板材料の磁気
記録表面側に微細な凹凸を形成したものである。

【００１２】請求項２に記載の発明の磁気ディスク用ガ
ラス基板の製造方法は、ガラス基板材料の磁気記録表面
を酸性処理剤の存在下に、摩擦体としてのパッドにより
スクラブエッチングするものである。

【００１３】請求項３に記載の発明の磁気ディスク用ガ
ラス基板の製造方法は、請求項２に記載の発明におい
て、前記酸性処理剤は、フッ酸、硫酸、リン酸、硝酸及
びヘキサフルオロ珪酸から選択される少なくとも１種の
酸である。

【００１４】請求項４に記載の発明の磁気ディスク用ガ
ラス基板の製造方法は、請求項２又は請求項３に記載の
発明において、前記パッドはガラス基板材料よりも硬度
が小さく、かつ酸性処理剤に対する耐酸性を有するもの
である。

【００１５】請求項５に記載の発明の磁気ディスク用ガ
ラス基板の製造方法は、請求項２から請求項４のいずれ
か一項に記載の発明において、前記スクラブエッチング
は、酸性処理剤の濃度が０．０１〜１重量％、温度が５
〜６０℃及び処理時間が１〜３００秒の条件下で行われ
るものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て詳細に説明する。磁気ディスク用ガラス基板は、ガラ
ス基板材料の磁気記録表面側に微細な凹凸が等方的に連
続形成され、かつその凹凸がアスペリティを含まないも
のである。この凹凸は、基板材料の磁気記録表面をスク
ラブエッチングすることにより形成される。

【００１７】ガラス基板上には、磁気特性を向上させる
ための下地層、磁気媒体層、保護層さらに潤滑層を順次
設けることにより、磁気ディスク用ガラス基板が形成さ
れる。磁気特性をさらに向上させたり、付着力を向上さ
せたりする等の目的のため、ガラス基板と下地層との間
に、さらに複数の中間膜を形成しても良い。

【００１８】磁気ディスク用ガラス基板は、ガラス基板
材料の磁気記録表面を酸性処理剤の存在下に、摩擦体と
してのパッドによりスクラブエッチングすることにより
製造される。前記酸性処理剤は、フッ酸、硫酸、リン
酸、硝酸及びヘキサフルオロ珪酸から選択される少なく
とも１種の酸が好ましい。この酸性処理剤はガラスに対
する腐食性が大きいため、スクラブエッチングを有効に
行うことができる。また、この酸性処理剤には、スクラ
ブエッチングの性能を向上させるために必要に応じてエ
チレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ニトロトリ酢酸
（ＮＴＡ）等のキレート剤及び界面活性剤の少なくとも
１種の添加剤が配合されてもよい。この添加剤の配合量
は、通常処理剤中０．００１〜１０重量％の範囲であ
る。

【００１９】ガラス基板材料表面への酸性処理剤の供給
方法としては、次の３つの方法が挙げられる。（１）酸性処理剤中にガラス基板材料を完全に又は部
分的に浸漬する方法。（２）ガラス基板材料表面へノズル等の孔から酸性処
理剤を射出ないし吹き付ける方法。（３）予め酸性処理剤を含浸させたパッドを介してガ
ラス基板材料表面に酸性処理剤を供給する方法。

【００２０】これらの方法のうち、酸性処理剤の飛散、
揮発を最小限に押さえるためには（１）の方法を採用す
ることが望ましく、ガラス基板材料の表面にアスペリテ
ィが存在しないように微細な凹凸を形成するためには
（３）の方法を採用することが望ましい。

【００２１】前記パッドは基板材料よりも硬度が小さ
く、かつ酸性処理剤に対する耐酸性を有し、腐食や溶解
が生じない合成樹脂等の有機材料、無機材料、金属材料
又はそれらの複合材料が望ましい。図３（ａ）に示すよ
うに、パッド１１は例えば円柱状に形成され、その長さ
はガラス基板材料１２の外径から内径を差し引いた長さ
にほぼ相当する長さに設定されている。そして、図３
（ｂ）に示すように、パッド１１は基板材料１２の半径
方向に延びるように配置され、回転する基板材料１２表
面に摺接するようにパッド１１も回転する。あるいは、
図３（ｃ）に示すように、図３（ｂ）の状態でパッド１
１は基板材料１２の半径方向に揺動する。このとき、パ
ッド１１の外周面で基板材料１２表面が摩擦される。

【００２２】また、図４（ａ）に示すように、パッド１
１は円板状に形成され、その大きさは基板材料１２とほ
ぼ同じである。そして、図４（ｂ）に示すように、回転
する基板材料１２表面に摺接するようにパッド１１が載
置されて基板材料１２とは逆方向に回転する。また、図
４（ｃ）に示すように、図４（ｂ）の状態でパッド１１
は基板材料１２の半径方向に揺動する。さらに、図４
（ｄ）に示すように、図４（ｂ）の状態でパッド１１
は、二点鎖線に示すように基板材料１２上を公転する。
このとき、パッド１１の主表面で基板材料１２表面が摩
擦される。

【００２３】さらに、上記図３及び図４のいずれの場合
においても、基板材料１２がパッド１１の回転や公転運
動に対して追従して回転してもよい。また、基板材料１
２が固定されており、全く回転しなくてもよい。加え
て、基板材料１２がモータ等によって駆動され、パッド
１１の動きとは関係なく回転してもよい。

【００２４】パッドの表面形状は、繊維状、バルク状、
バルク状で多孔質又はそれらの複合形状である。また、
パッドの形状は、直径が０．８〜３．５インチの基板材
料をスクラブエッチングできるのであれば任意の形状で
よいが、次のような形状が望ましい。

【００２５】すなわち、円板状の場合、直径２０〜１５
０ｍｍで厚み３〜２０ｍｍのものである。パッドの厚み
が３ｍｍより薄くなると、剛性が不足し、パッドと基板
との均一な接触が難しくなり、アスペリティが発生し易
くなる。一方、２０ｍｍより厚くなると、パッドの製造
コストが嵩む割に、効果の向上が期待できない。

【００２６】なお、円板の表面に任意の形状、大きさの
凹凸が形成されていてもよく、円板の中心部にパッドを
回転軸に固定するための孔があってもよい。また、円柱
状の場合、直径８〜４０ｍｍで高さ１０〜１００ｍｍの
ものである。なお、円柱の周面に任意の形状、大きさの
凹凸が形成されていてもよく、円柱の軸方向の中心部に
はパッドを回転軸に固定するための孔があってもよい。

【００２７】パッドとガラス基板との接触圧力は１〜５
０００ｇ／ｃｍ²が好ましく、特にパッドが円板状の場
合には１００〜４００ｇ／ｃｍ²が好ましい。この接触
圧力が１ｇ／ｃｍ²より小さくなると、アスペリティの
除去に時間が掛かり、一方５０００ｇ／ｃｍ²より大き
くなると、基板表面に接触傷が発生するおそれがある。
また、パッドの回転数は２０〜４０００ｒｐｍが好まし
く、特にパッドが円板状の場合には２０〜５００ｒｐｍ
が好ましく、さらにパッドが円柱状の場合には２００〜
２０００ｒｐｍが好ましい。パッドの回転数が低すぎて
も高すぎても、基板との接触が不均一になり易いからで
ある。パッドと基板材料との接触時間は１〜３００秒が
好ましい。

【００２８】前記スクラブエッチングの条件は、酸性処
理剤がフッ酸の場合、その濃度が０．０１〜１重量％、
温度が５〜６０℃及び処理時間が１〜３００秒であるこ
とが好ましい。その濃度が０．０１重量％より低くなる
と、反応速度が遅く実用的でなくなり、一方で１重量％
より高くなると、基板表面に異物が発生し易くなり、か
つスクラブエッチング装置の腐食が著しくなる。さら
に、その温度を５℃より低くするためには、大型の冷却
装置が別途必要となり、一方６０℃より高くなると、揮
発が著しく濃度管理が難しくなり、かつ排気設備が必要
となる。

【００２９】また、酸性処理剤がフッ酸と硫酸の混合液
の場合、フッ酸の濃度が０．０１〜１重量％、硫酸の濃
度が０．０１〜１重量％で、かつフッ酸と硫酸の混合比
（重量比）が１：１００〜１００：１、温度が５〜６０
℃及び処理時間が１〜３００秒であることが好ましい。
これらの場合、酸性処理剤に前記添加剤を配合してもよ
い。さらに、上記酸性処理剤の種類、濃度及び温度はガ
ラスを構成する元素の溶出又は溶解が顕著になるｐＨが
３以下、望ましくは２以下となるように条件設定を行う
ことが好ましい。但し、ｐＨが０より小さくなると、酸
性処理剤の濃度が高すぎる場合と同様の問題が発生し易
くなる。

【００３０】酸性処理剤の存在下でのスクラブエッチン
グの後にはアルカリ性処理剤による浸漬処理が行われ
る。この処理を施すことにより、基板表面にアルカリ金
属塩からなる異物が析出することを防止できる。すなわ
ち、基板の耐久性を改善させることができる。このアル
カリ性処理剤としては、水酸化カリウム等のアルカリ金
属塩類、リン酸塩類、珪酸塩類、アンモニア水等の少な
くとも１種が使用される。また、このアルカリ性処理剤
には、前述した添加剤を配合することもできる。さら
に、上記アルカリ性処理剤の種類、濃度及び温度はガラ
スを構成する主成分である二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）の
溶解が顕著になるｐＨが９以上、望ましくは１１以上と
なるように条件設定を行うことが好ましい。

【００３１】ところで、表面科学の分野では、固体表面
の最表面層とバルク層とで、組成や構造等が何らかの形
で異なることが一般的に知られている。本発明者らは、
ガラス基板に関しても最表面層とバルク層とで何らかの
違いがあるものと考え、種々の実験を行った。例えば、
ガラス基板の研磨や保管の条件を変えてエッチング処理
を施し、その処理後の基板表面の状態を観察した。これ
らの実験を通して、基板表面の状態が条件毎に異なるこ
とを見いだした。そして実験の結果から、本発明者ら
は、ガラス基板の最表面から数十ないし１０００ｎｍ位
の深さでは、研磨時の機械的歪み等による機械的な変質
層、エッチング処理前の洗浄剤や基板の保管雰囲気との
イオン交換等による化学的な変質層が不均一に存在する
と推定するに至った。

【００３２】従って、エッチング処理した場合のアスペ
リティの発生は、上述したような基板材料表面に存在す
る変質層の不均一な存在が、エッチング処理における基
板材料表面での局所的な差となって現れたものと考えら
れる。

【００３３】その他アスペリティの発生原因としては、
酸性処理剤がガラスと反応した際に生じる不溶性又は難
溶性の異物が挙げられる。この場合、不溶性又は難溶性
の異物そのものがアスペリティになったり、エッチング
において異物のマスキング効果により、異物が付着して
いる部分とそうでない部分との間でエッチングによる高
さの差が生じてアスペリティが発生したりすることも考
えられる。

【００３４】これらの発生を抑えてアスペリティのない
凹凸を形成するためには、基板材料表面を、樹脂等で形
成され基板材料よりも硬度の小さいパッドで摩擦しなが
らエッチングする方法、すなわちスクラブエッチングが
効果的である。

【００３５】その理由は次の３つによるものと考えられ
る。１）基板材料に対して適切な処理剤を用い、適切な条
件でスクラブエッチングを行うことにより、所望とする
粗さを有する凹凸を形成することができる。

【００３６】２）アスペリティの頂部付近における処
理剤の濃度は、アスペリティが形成されていない部分よ
りも高くなるため、エッチング反応が選択的に進み、ア
スペリティの発生が抑えられる。

【００３７】３）基板材料表面に存在する異物はパッ
ドとの摩擦による機械的力によって除去される。また、
基板材料表面のスクラブエッチングにおいては、基板材
料と酸性処理剤の反応成分の拡散定数、反応成分の初期
濃度はアスペリティの有無に関わらず基板材料表面の近
傍位置においてはどの位置でも一定である。しかしなが
ら、アスペリティの頭頂部付近は他の基板材料表面と比
較して、パッドとの接触圧が高くなる（あるいは接触回
数が多い）ため反応成分の濃度が高い、すなわちエッチ
ング速度が大きいために選択的にエッチングが起こりや
すく、アスペリティの成長を妨げるものと考えられる。

【００３８】アスペリティについては前述したが、具体
的には基板材料表面の任意の領域を原子間力顕微鏡（Ａ
ＦＭ）で測定した際に、測定面の大部分を占める平均的
な高さを有する突起の中に、離散的、部分的に存在し平
均的な高さを有する突起と比べて相対的に高い突起のこ
とをいう。

【００３９】ここで、平均的な高さｈ１を有する突起群
の中に、ｈ１よりも大きい高さｈ２を有する突起Ｘが存
在する場合のアスペリティについて検討する。アスペリ
ティを最も容易に定義する方法としては、高さの絶対値
によって決定する方法が挙げられる。つまり、平均的な
高さｈ１を有する突起群に対する突起Ｘの相対的な高さ
の度合いは、ある突起Ｘの高さｈ２と平均的な突起の高
さｈ１との比をとることにより決定される。従って、突
起Ｘについて高さの度合い（以後、アスペリティレシ
オ、ＡＲと略称する）は、下記式（１）で表される。

【００４０】ＡＲ＝ｈ２／ｈ１・・・（１）但し、式（１）のＡＲは各々のアスペリティに対するも
のである。一方、基板材料表面には１本以上のアスペリ
ティが存在していることが多く、また各々の突起のｈ
１，ｈ２を求めることは一般的に難しい。従って、ＡＲ
値を容易に求めることができるようにするには、ｈ１，
ｈ２値を規格化されている既知のパラメータを用いて近
似すればよい。

【００４１】ここで、ｈ１を代表するパラメータとして
はＲａ（平均面粗さ）、ｈ２を代表するパラメータとし
てはＲｚ（十点平均面粗さ）が最も適当と考えられる。
これらのパラメータを用いると、ＡＲは次式（２）で表
される。

【００４２】ＡＲ＝Ｒｚ／Ｒａ・・・（２）なお、ｈ２値を近似するパラメータとしてＲmax （最大
面粗さ）を用いてもよいが、測定範囲内にアスペリティ
が複数本存在する場合には、２番目以降の高さを有する
アスペリティの存在がＡＲ値に反映されないことに留意
する必要がある。また、ＡＲ値の逆数、１／ＡＲ＝Ｒａ
／Ｒｚは突起の高さの均一性を表す指標として用いるこ
とができる。

【００４３】ｈ２を特定の突起に限定してしまうと、測
定方法や測定箇所によりバラツキが大きくなって指標と
ならないので、Ｒｚを導入するということである。測定
面内には高さの異なるアスペリティが１本以上存在する
ことが多く、また１本のアスペリティのみに着目すると
測定箇所による高さのバラツキの影響が出てしまい、最
も高いアスペリティの高さを用いてＡＲを計算するとバ
ラツキが大きくなる。従って、Ｒｚを導入することによ
り、最も高いアスペリティから５番目までの高さを有す
るアスペリティの平均値をとって測定面の代表的なアス
ペリティ高さとする。それにより、測定方法や測定箇所
によるＡＲ値のバラツキを小さくすることができる。

【００４４】また、ｈ２を測定面内の最も高い突起のみ
に限定すると、ｈ２／ｈ１の値はアスペリティの高さや
密度が異なる以下の１）〜３）の場合でも全て１０／３
＝３．３になってしまうという欠点がある。

【００４５】１）ｈ１＝３ｎｍの平均的な突起中に、
１０ｎｍの突起が１本ある。２）ｈ１＝３ｎｍの平均的な突起中に、１０ｎｍの突
起が７本ある。３）ｈ１＝３ｎｍの平均的な突起中に、１０ｎｍの突
起が１本と６ｎｍの突起が３本ある。

【００４６】このような矛盾もＲｚを導入することでか
なり低減できる。Ｒｚの定義は測定範囲内において、次
式で表される。Ｒｚ＝最高上位５点の平均−最低上位５点の平均従って、測定面内に最低上位５点のうちにカウントされ
ることになる深いピットがなければ、又はピットの深さ
が数値として影響しなければ、Ｒｚは一番高い突起から
５番目に高い突起までの高さの平均値を近似的に代表す
る指標となる。

【００４７】この発明におけるアスペリティを含む粗さ
の測定は、基板表面をタッピングモードＡＦＭにより測
定することによって行われる。前記アスペリティを含む
粗さは、測定領域が、縦、横５μｍから縦、横２０μｍ
の範囲で定義される。ＡＲ値及び１／ＡＲ値を計算する
際に用いる平均面粗さＲａ及び十点平均面粗さＲｚは、
ＪＩＳＢ０６０１で定義されている中心線平均粗さＲ
ａ及び十点平均粗さＲｚを上記測定面に対し適用できる
ように三次元に拡張したものであり、以下の式（１）の
ように定義される。

【００４８】

【数１】但し、

【００４９】

【数２】ここで、ｎはＡＦＭのデータポイント数、Ｚｉはｉ番目
のＡＦＭのデータ値を表す。

【００５０】また、このときの測定領域のデータポイン
ト数は６５５３６点（縦又は横の辺の長さ当たり２５６
点）以上で定義されるものとする。なお、この発明の磁
気ディスク用ガラス基板は、Ｒａが０．４〜３．０ｎｍ
であり、ＡＲが１４以下である。このガラス基板は、Ｃ
ＳＳ方式はもちろんのこと、磁気ディスク停止時に磁気
ヘッドが磁気ディスクと非接触な位置に格納されるラン
プロード方式又は磁気ヘッドが磁気ディスクに常時接触
しているコンタクト方式の磁気記録装置への利用に適し
ており、高密度化と粘着の問題を同時に解決することが
できる。

【００５１】次に、ガラス基板材料を構成するガラスの
組成について説明する。基板材料としてのガラスは、ア
ルミノシリケートガラス、結晶化ガラス、ソーダライム
ガラス等のいずれも使用されるが、それらのうちモル％
で表して次のような組成を有するアルミノシリケートガ
ラスが好適である。このアルミノシリケートガラスは、
基板材料表面にアスペリティを有しない微細な凹凸を形
成することができるからである。

【００５２】酸化珪素（ＳｉＯ₂）４０〜７２％、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）０．５〜２５％、酸化リチウム（Ｌｉ₂Ｏ）０〜２２％、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）０〜１４％、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）０〜１０％、Ｒ₂Ｏ２〜３０％但し、Ｒ₂Ｏ＝Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ酸化マグネシウム（ＭｇＯ）０〜２５％、酸化カルシウム（ＣａＯ）０〜２５％、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）０〜１０％、酸化バリウム（ＢａＯ）０〜１０％、ＲＯ０〜４０％但し、ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ酸化チタン（ＴｉＯ₂）０〜１０％酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）０〜１０％以上の成分の合計が９５％以上このような組成を有するガラスは、フロート法により製
造可能で、溶融温度が低く、化学強化処理後の耐水性や
耐候性が良好で、しかも金属製品と組み合わせて使用可
能な膨張係数を有する。フロート法は、溶融スズを収容
し、上部空間を還元性雰囲気とした高温のバス中へ、一
端から溶融ガラスを流入し、他端からガラスを引き延ば
して板状のガラスを製造する方法である。このフロート
法によれば、得られるガラスは両面が平行でゆがみがな
く、表面光沢があるとともに、多量生産が可能で、板幅
の変更も容易であり、自動化を図ることも容易である。

【００５３】前記のようなガラス組成において、ＳｉＯ
₂はガラスの主要成分であり、必須の構成成分である。
その含有量が４０重量％未満の場合、強化処理のための
イオン交換後の耐水性が悪化し、７２重量％を越える場
合、ガラス融液の粘性が高くなりすぎ、溶融や成形が困
難になるとともに、膨張係数が小さくなりすぎる。

【００５４】Ａｌ₂Ｏ₃はイオン交換速度を速くし、イ
オン交換後の耐水性を向上させるために必要な成分であ
る。その含有量が０．５重量％未満の場合、そのような
効果が不十分であり、２５重量％を越える場合、ガラス
融液の粘性が高くなりすぎ、溶融や成形が困難になると
ともに、膨張係数が小さくなりすぎる。

【００５５】Ｌｉ₂Ｏはイオン交換を行うための必須の
構成成分であるとともに、溶解性を高める成分である。
その含有量が２２重量％を越える場合、イオン交換後の
耐水性が悪化するとともに、液相温度が上がり、成形が
困難となる。

【００５６】Ｎａ₂Ｏは溶解性を高める成分である。そ
の含有量が１４重量％を越える場合、イオン交換後の耐
水性が悪化する。また、Ｋ₂Ｏは溶解性を高める成分で
あり、その含有量が１０重量％を越える場合、イオン交
換後の表面圧縮応力が低下する。

【００５７】さらに、上記Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂
Ｏの合計Ｒ₂Ｏが２重量％未満の場合、ガラス融液の粘
性が高くなりすぎ、溶融や成形が困難となるとともに、
膨張係数が小さくなりすぎ、３０重量％を越える場合、
イオン交換後の耐水性が悪化する。

【００５８】ＭｇＯは溶解性を高める成分であり、２５
重量％を越える場合、液相温度が上がり、成形が困難に
なる。ＣａＯは溶解性を高める成分であるとともに、イ
オン交換速度を調整するための必須成分である。その含
有量が２５重量％を越える場合、液相温度が上がり、成
形が困難になる。ＳｒＯは溶解性を高める成分であると
ともに、液相温度を下げるのに有効な成分である。その
含有量が１０重量％を越える場合、ガラスの密度が大き
くなるとともに、製造コストが上昇する。ＢａＯは溶解
性を高める成分であるとともに、液相温度を下げるのに
有効な成分である。その含有量が１０重量％を越える場
合、ガラスの密度が大きくなるとともに、製造コストが
上昇する。

【００５９】さらに、上記ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及び
ＢａＯの合計ＲＯが、４０重量％を越える場合、液相温
度が上がり、成形が困難となる。ＴｉＯ₂が１０重量％
を越える場合、ガラス素地の品質が悪化するとともに、
製造コストが上昇する。ＺｒＯ₂が１０重量％を越える
場合、ガラス素地の溶融温度又は粘性が上昇し、ガラス
基板材料の製造が困難になりやすい。

【００６０】前記ガラスは、磁気ディスク用基板として
要求される強度を維持するため、その表面に化学強化処
理が施されていることが望ましい。この化学強化処理
は、ガラスがその組成中に含まれる一価の金属イオンよ
りイオン半径が大きな一価の金属イオンを含有する溶融
塩中に浸漬され、ガラス中の金属イオンと溶融塩中の金
属イオンとがイオン交換されることにより行われる。

【００６１】例えば、ガラス基板を加熱された硝酸カリ
ウム溶液中に浸漬することにより、ガラス基板表面近傍
のナトリウムイオンがそれより大きなイオン半径を有す
るカリウムイオンに置き換えられ、その結果圧縮応力が
作用してガラス基板表面が強化される。また、ガラス基
板を硝酸銀（０. ５〜３％）と硝酸カリウム（９７〜９
９. ５％）の混合溶液中に、３０分から１時間浸漬して
もよい。それにより、銀イオンがガラス基板表面に速や
かに浸透され、ガラス基板表面の強化が促進される。ま
た、硝酸銀と硝酸カリウムの混合溶液に代えて、硝酸カ
リウムと硝酸ナトリウムの混合溶液を使用することがで
きる。

【００６２】以上のように、この実施形態によれば、次
のような効果が発揮される。・実施形態の磁気ディスク用ガラス基板によれば、基
板材料の磁気記録表面をスクラブエッチングすることに
より、アスペリティを含まない微細な凹凸を有するガラ
ス基板が簡単に得られる。このため、磁気ヘッドのグラ
イドヒットを防止できるとともに、磁気ヘッドの損傷を
防止できる。

【００６３】・実施形態の磁気ディスク用ガラス基板
によれば、基板素材として前述した特定組成を有するア
ルミノシリケートガラスを用いることにより、アスペリ
ティが存在しない微細な凹凸を容易かつ確実に形成する
ことができる。

【００６４】・実施形態の磁気ディスク用ガラス基板
によれば、アルミノシリケートガラスは溶解温度が低
く、成形性に優れているため、ガラス基板材料をフロー
ト法により容易に製造でき、得られたガラス基板は、高
平坦性を有する品質の高いものである。

【００６５】・実施形態の磁気ディスク用ガラス基板
の製造方法によれば、基板材料の磁気記録表面を酸性処
理剤の存在下に、摩擦体としてのパッドによってスクラ
ブエッチングすることにより、基板材料の表面にアスペ
リティが存在しないように微細な凹凸を有する基板を歩
留りを向上させて容易に得ることができる。

【００６６】・実施形態の磁気ディスク用ガラス基板
の製造方法によれば、酸性処理剤として、フッ酸、硫
酸、リン酸、硝酸及びヘキサフルオロ珪酸から選択され
る少なくとも１種の酸を使用することにより、ガラスに
対する腐食性が大きいため、スクラブエッチングを効果
的に行うことができる。

【００６７】・実施形態の磁気ディスク用ガラス基板
の製造方法によれば、パッドが基板材料よりも硬度が小
さく、かつ酸性処理剤に対する耐酸性を有することによ
り、基板材料を傷付けることなく、しかも酸性処理剤に
よって損傷を受けることなく、微細な凹凸を形成するこ
とができる。

【００６８】・実施形態の磁気ディスク用ガラス基板
の製造方法によれば、スクラブエッチングは酸性処理剤
の濃度が０．０１〜１重量％、温度が５〜６０℃及び処
理時間が１〜３００秒の条件下で行われる。このため、
適切な条件にてアスペリティを含まない微細な凹凸を効
率的に形成することができる。

【００６９】

【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げ、前記実施形
態をさらに具体的に説明する。（実施例１）次のような組成（モル％）を有するアルミ
ノシリケートガラス製の基板材料表面をスクラブエッチ
ングした。

【００７０】ＳｉＯ₂ ６６％、Ａｌ₂Ｏ₃ １０％、
Ｌｉ₂Ｏ７％、Ｎａ₂Ｏ１０％、ＭｇＯ３％、Ｃ
ａＯ４％。化学強化された直径２．５インチのアルミノシリケート
ガラス基板材料の表面を精密研磨した後、純水を用いて
スクラブ洗浄した。次いで、０．１重量％濃度のフッ酸
水溶液中（３５℃）にてスクラブエッチングしながら
１．５分間浸漬した後に引き上げ、さらにｐＨ１２の水
酸化カリウム溶液に２．５分間浸漬した後引き上げた。
その後、再度純水を用いてスクラブ洗浄した。

【００７１】スクラブエッチングは、次のようにして行
った。図１及び図２に示すように、パッド１１はガラス
基板材料１２よりも大きな円盤状に形成され、その上下
両面には斜め放射状に延びる１２本のスクラブ用突条１
３が設けられている。この突条１３によりフッ酸水溶液
がよく攪拌されるようになり、新鮮なフッ酸水溶液が基
板材料１２に供給され易くなる。このパッド１１は、ポ
リビニルアルコール製のスポンジ〔多孔質体、鐘紡
（株）の商品名ベルクリン〕により形成されている。基
板材料１２とパッド１１とはパッド１１のスクラブ用突
条１３が基板材料１２の磁気記録表面１２ａに摺接する
ように図４（ｂ）の如く、それぞれモータにより逆方向
に回転駆動される。それにより、基板材料１２の磁気記
録表面１２ａがパッド１１のスクラブ用突条１３の表面
で一定間隔をおいて周期的にスクラブされる。パッド１
１の回転数は１００ｒｐｍである。フッ酸水溶液に基板
材料１２を浸漬すると同時にパッド１１を接触させ、パ
ッド１１を引き上げるまでスクラブし続ける。

【００７２】この操作後、磁気記録表面１２ａの縦、横
１０μｍの領域をＡＭＦにより測定したところ、その磁
気記録表面１２ａには等方的かつ凹部又は凸部の間に実
質的に平坦な部分を有さない連続形状をなす微小凹凸が
形成されていた。この微小凹凸の三次元的に定義した平
均面粗さ（Ｒａ）は１．０ｎｍであり、振幅は１０ｎｍ
であり、代表的な周期は０．３μｍであった。また、ア
スペリティレシオ（ＡＲ＝Ｒｚ／Ｒａ）は１０であっ
た。

【００７３】次に、上記のようにして得られたガラス基
板の表面に、スパッタリングによって順次チタン（Ｔ
ｉ）−ケイ素（Ｓｉ）シード層（２５ｎｍ）、クロム
（Ｃｒ）−モリブデン（Ｍｏ）下地層（２５ｎｍ）、コ
バルト（Ｃｏ）−ニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）−
タンタル（Ｔａ）磁性層（２０ｎｍ）、炭素（Ｃ）保護
層（１０ｎｍ）を形成した。その後、潤滑剤としてパー
フルオロポリエーテル系のものを塗布して潤滑層（２ｎ
ｍ）を形成し、磁気ディスクとした。

【００７４】この磁気ディスクにおける潤滑層表面の三
次元的に定義した平均面粗さ（Ｒａ）は１．０ｎｍであ
り、振幅は１０ｎｍであった。すなわち、基板表面に形
成した微小凹凸がそのまま潤滑層表面まで残っていた。

【００７５】得られた磁気ディスクをランプロード方式
のハードディスク装置のスピンドルに装着し、３６００
ｒｐｍで回転させ、またＡＥセンサ付きの磁気ヘッドを
浮上させたままでシーク動作を行い、ＡＥセンサの出力
をモニターした。その結果、シーク動作を行っても磁気
ヘッドと磁気ディスクとが激しく衝突したことを示すＡ
Ｅセンサの出力は認められず、磁気ヘッドのグライドエ
ラーもなかった。また、フライングハイトを１５ｎｍに
設定してグライドテストを行ったところ、グライドヒッ
トは生じなかった。さらに、１０万回のシーク動作を繰
り返したが、ヘッドクラッシュは生じなかった。（比較
例１）化学強化された２．５インチのアルミノシリケー
トガラス基板の表面を精密研磨した後、純水を用いてス
クラブ洗浄した。次いで、０．００５重量％濃度のフッ
酸水溶液中にて揺動しながら３０分間浸漬した後に引き
上げ、さらにｐＨ１２の水酸化カリウム溶液に２．５分
間浸漬した後引き上げた。

【００７６】その後、再度純水を用いてスクラブ洗浄し
た。この操作後、ガラス基板の表面の縦、横１０μｍの
領域をＡＭＦにより測定したところ、その表面には高さ
が数ｎｍ〜十数ｎｍのアスペリティが離散的に多数存在
する微小凹凸が形成されていた。この微小凹凸の三次元
的に定義した平均面粗さ（Ｒａ）は１．０ｎｍであった
が、アスペリティが存在しているため、振幅や代表的な
周期を評価することができなかった。また、アスペリテ
ィレシオ（ＡＲ＝Ｒｚ／Ｒａ）は１６．７であった。

【００７７】次に、上記のようにして得られたガラス基
板の表面に、スパッタリングによって順次チタン（Ｔ
ｉ）−ケイ素（Ｓｉ）シード層（２５ｎｍ）、クロム
（Ｃｒ）−モリブデン（Ｍｏ）下地層（２５ｎｍ）、コ
バルト（Ｃｏ）−ニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）−
タンタル（Ｔａ）磁性層（２０ｎｍ）、炭素（Ｃ）保護
層（１０ｎｍ）を形成した。その後、潤滑剤としてパー
フルオロポリエーテル系のものを塗布して潤滑層（２ｎ
ｍ）を形成し、磁気ディスクとした。

【００７８】この磁気ディスクにおける潤滑層表面の三
次元的に定義した平均面粗さ（Ｒａ）は１．０ｎｍであ
り、Ｒａ／Ｒｚ比は０．０６であった。すなわち、基板
表面に形成したアスペリティを含む微小凹凸がそのまま
潤滑層表面まで残っていた。

【００７９】得られた磁気ディスクをランプロード方式
のハードディスク装置のスピンドルに装着し、３６００
ｒｐｍで回転させ、またＡＥセンサ付きの磁気ヘッドを
浮上させたままでシーク動作を行い、ＡＥセンサの出力
をモニターした。その結果、シーク動作を行ったとき磁
気ヘッドと磁気ディスクとが激しく衝突したことを示す
ＡＥセンサの出力が多数認められた。また、１０万回の
シーク動作を繰り返したところ、途中でヘッドクラッシ
ュが生じた。（実施例２）前記実施例１において、フッ酸溶液中での
ガラス基板を２０分間スクラブエッチングした。その他
は実施例１と同様に操作した。

【００８０】その結果、ガラス基板の平均面粗さ（Ｒ
ａ）は１．５ｎｍであり、アスペリティレシオ（ＡＲ＝
Ｒｚ／Ｒａ）は１０であった。また、実施例１と同様に
磁気ヘッドの損傷やグライドエラーは生じなかった。さ
らに、１０万回のシーク動作を繰り返したが、ヘッドク
ラッシュは生じなかった。

【００８１】なお、前記実施形態を以下のように変更し
て具体化してもよい。・前記微細な凹凸をガラス基板のＣＳＳゾーンにのみ
設けてもよい。このように構成した場合、ＣＳＳゾーン
以外の部分を鏡面状に保つことが可能なため、磁気ディ
スクメディアとした場合、磁気ヘッドの低浮上化が可能
になり、磁気ディスク装置の高記録密度化を達成するこ
とができる。

【００８２】・前記実施例のパッド１１に設けたスク
ラブ用突条１３をパッド１１の磁気記録表面１２ａのみ
（片面のみ）に設けてもよい。このように構成した場
合、スクラブ用突条１３の構成を簡単にして容易に形成
することができる。

【００８３】・前記円柱状をなすパッド１１をテーパ
状に形成したり、円筒状に形成したりしてもよい。・前記スクラブ用突条１３の断面形状を、半円状、三
角形状等にしてもよい。

【００８４】また、前記実施形態より把握される技術的
思想について以下に記載する。・前記ガラス基板材料はアルミノシリケートガラスで
ある請求項１に記載の磁気ディスク用ガラス基板。

【００８５】このように構成した場合、基板材料表面に
アスペリティを有しない所望の微細な凹凸を容易に形成
することができる。・前記酸性処理剤には、キレート剤及び界面活性剤の
少なくとも１種の添加剤が配合される請求項４に記載の
磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。

【００８６】このように構成した場合、基板材料に対す
るスクラブエッチングの性能を向上させることができ
る。・パッドの表面には、ガラス基板材料の磁気記録表面
に摺接する突起を設けた請求項２から請求項５のいずれ
か一項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。

【００８７】この方法によれば、ガラス基板材料の磁気
記録表面に対するスクラブエッチングを確実に行うこと
ができる。・前記スクラブエッチングは、パッドを回転又は回転
かつ公転させることにより行われるものである請求項２
から請求項５のいずれか一項に記載の磁気ディスク用ガ
ラス基板の製造方法。

【００８８】この方法によれば、ガラス基板材料の磁気
記録表面に対するスクラブエッチングを容易に、しかも
有効に行うことができる。・前記スクラブエッチングは、パッドを回転させなが
ら揺動させることにより行われるものである請求項２か
ら請求項５のいずれか一項に記載の磁気ディスク用ガラ
ス基板の製造方法。

【００８９】この方法によれば、ガラス基板材料の磁気
記録表面に対するスクラブエッチングを容易に、しかも
有効に行うことができる。

【００９０】

【発明の効果】この発明は以上のように構成されている
ため、次のような効果を奏する。請求項１に記載の発明
の磁気ディスク用ガラス基板によれば、基板表面にアス
ペリティが存在しないように微細な凹凸を形成すること
ができ、磁気ヘッドのグライドヒットを防止することが
できるとともに、磁気ヘッドの損傷を防止することがで
きる。

【００９１】請求項２に記載の発明の磁気ディスク用ガ
ラス基板の製造方法によれば、基板材料の表面にアスペ
リティが存在しないように微細な凹凸を有する基板を歩
留りを向上させて容易に得ることができる。

【００９２】請求項３に記載の発明の磁気ディスク用ガ
ラス基板の製造方法によれば、請求項２に記載の発明の
効果に加え、酸性処理剤として、フッ酸、硫酸、リン
酸、硝酸及びヘキサフルオロ珪酸から選択される少なく
とも１種の酸を使用することにより、ガラスに対する腐
食性が大きいため、スクラブエッチングを効果的に行う
ことができる。

【００９３】請求項４に記載の発明の磁気ディスク用ガ
ラス基板の製造方法によれば、請求項２又は請求項３に
記載の発明の効果に加え、パッドが基板材料よりも硬度
が小さく、かつ酸性処理剤に対する耐酸性を有すること
により、基板材料を傷付けることなく、しかも酸性処理
剤によって損傷を受けることなく、微細な凹凸を形成す
ることができる。

【００９４】請求項５に記載の発明の磁気ディスク用ガ
ラス基板の製造方法によれば、請求項２〜請求項４のい
ずれかに記載の発明の効果に加え、スクラブエッチング
は酸性処理剤の濃度が０．０１〜１重量％、温度が５〜
６０℃及び処理時間が１〜３００秒の条件下で行われ
る。このため、適切な条件にてアスペリティを含まない
微細な凹凸を効率的に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例におけるスクラブエッチングの状態を
示す平面図。

【図２】図１の２−２線における断面図。

【図３】（ａ）はスクラブエッチング用の円柱状をな
すパッドを示す斜視図、（ｂ）はパッドを回転させてス
クラブエッチングする状態を示す平面図、（ｃ）は
（ｂ）の状態からさらにガラス基板材料の半径方向に揺
動させる状態を示す平面図。

【図４】（ａ）はスクラブエッチング用の円板状をな
すパッドを示す斜視図、（ｂ）はパッドを回転させてス
クラブエッチングする状態を示す平面図、（ｃ）は
（ｂ）の状態からさらにガラス基板材料の半径方向に揺
動させる状態を示す平面図、（ｄ）は（ｃ）の状態から
さらにガラス基板材料の周りを公転する状態を示す平面
図。

【符号の説明】

１１…摩擦体としてのパッド、１２…ガラス基板材料、
１２ａ…磁気記録表面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺武夫大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号日本板硝子株式会社内Ｆターム(参考） 4G059 AA08 AA09 AC01 5D006 CB04 CB07 DA03 5D112 AA02 AA24 BA03 GA02 GA11 GA27 GA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スクラブエッチングによりガラス基板材
料の磁気記録表面側に微細な凹凸を形成した磁気ディス
ク用ガラス基板。
【請求項２】ガラス基板材料の磁気記録表面を酸性処
理剤の存在下に、摩擦体としてのパッドによりスクラブ
エッチングする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項３】前記酸性処理剤は、フッ酸、硫酸、リン
酸、硝酸及びヘキサフルオロ珪酸から選択される少なく
とも１種の酸である請求項２に記載の磁気ディスク用ガ
ラス基板の製造方法。
【請求項４】前記パッドはガラス基板材料よりも硬度
が小さく、かつ酸性処理剤に対する耐酸性を有するもの
である請求項２又は請求項３に記載の磁気ディスク用ガ
ラス基板の製造方法。
【請求項５】前記スクラブエッチングは、酸性処理剤
の濃度が０．０１〜１重量％、温度が５〜６０℃及び処
理時間が１〜３００秒の条件下で行われるものである請
求項２から請求項４のいずれか一項に記載の磁気ディス
ク用ガラス基板の製造方法。