JP2002237030A - 情報記録媒体用基板及びその製造方法 - Google Patents
情報記録媒体用基板及びその製造方法Info
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- C03C2217/00—Coatings on glass
- C03C2217/70—Properties of coatings
- C03C2217/77—Coatings having a rough surface
Abstract
ングハイトを従来よりもより一層低くした場合であって
も安定的に駆動させるようにした。 【解決手段】 研磨工程2でガラス基板1上に圧縮層と
非圧縮層を形成する。次いで、エッチング工程3では、
フッ酸と硫酸等を共存させた混合溶液でエッチング処理
を行った後(第1の表面処理6a)、水酸化カリウム等
のpH12以上のアルカリ性溶液を使用してアルカリ洗
浄を行い(第2の表面処理6b)、その後フッ酸とフッ
化アルキルアンモニウム等のフッ化物塩とを共存させた
混合溶液でエッチング処理を行い(第3の表面処理6
c)、その後化学強化処理工程8で化学強化を行い、2
nm以上の突起高さが350個/100μm2以上、
3nm以上の突起高さが10個/100μm2以下、
最大突起高さが4nm以下のディスク基板を製造する。
Description
及びその製造方法に関し、より詳しくはハードディスク
ドライブ(以下、「HDD」という)に代表される情報
記録装置に使用される情報記録媒体用基板及びその製造
方法に関する。
を記憶するための各種情報記録装置の開発も盛んに行わ
れているが、これら情報記録装置の主流を占めるものと
してハードディスクドライブ(以下、「HDD」とい
う)がある。
タゾーン上を磁気ヘッドが滑走することによって情報の
記録再生を行ない、その方式としては、CSS(Contac
t Start Stop)方式やランプロード方式が知られてい
る。
数十nm程度の均一な微小凹凸を主としてディスク基板
の内周又は外周に沿って設け、ディスク基板(磁気ディ
スク)が回転している間は磁気ヘッドが基板のデータゾ
ーン上を滑空し、ディスク基板が停止又は始動するとき
はディスク基板のCSSゾーン上を滑走する。
が回転している間は磁気ヘッドがディスク基板上を滑空
し、ディスク基板が停止するときは磁気ヘッドを所定の
格納位置に収納する。
ード方式のいずれの駆動方式においても、ディスク基板
が回転している間は、磁気ヘッドをディスク基板から僅
かに浮かせ、磁気ヘッドから数十nmの間隙(以下、
「フライングハイト」という)を維持した状態でディス
ク基板の表面上を滑空することとなる。そして、HDD
においては、ディスク基板上を滑空している磁気ヘッド
が該ディスク基板と接触した場合、磁気ヘッドに過大な
抵抗が負荷されるのを回避する必要があり、このため、
従来より、例えば平均粒径0.3μm〜3.0μmの遊
離砥粒を含有した研磨剤を使用して精密研磨を行った
後、ケイフッ酸でエッチング処理することにより、テク
スチャと呼称される微小凹凸をディスク基板の表面に形
成する技術が知られている(特開2000−13282
9号公報;以下「第1の従来技術」という)。
面をケイフッ酸でエッチング処理することにより、研磨
剤により形成された研磨痕(擦禍痕)が突起として残存
し、ディスク基板の表面に微小凹凸(テクスチャ)が形
成される。しかも、ケイフッ酸はフッ酸やフッ化カリウ
ムを含むフッ酸水溶液に比べてエッチング速度が遅く、
エッチング力が弱いため、表面粗さを高精度に制御する
ことが可能になる。
施す前に加熱処理を施すことにより、突起高さを低減さ
せた技術も提案されている(特開2000−34834
4号公報;以下、「第2の従来技術」という)。
処理する前に加熱処理を施すことにより、遊離砥粒によ
る研磨によってガラス基板表面に発生した残留歪みを緩
和し、これにより突起高さや突起密度、及びこれらのば
らつきを低減している。
記憶量の膨大化に伴い、小形で大きな記憶容量を有する
HDDが要求されてきており、このためデータゾーンを
高密度化する必要があり、斯かるデータゾーンの高密度
化に対処すべく低フライングハイト化(例えば、10n
m以下のフライングハイト)が要請されている。
ヘッドと磁気ディスクとの間の空気層が狭くなり、この
ため磁気ヘッドの浮上安定性が低下する。
化を実現するためには、ディスク基板上に付着している
微小な異物を完全に除去して磁気ヘッドが前記異物と衝
突するのを回避する必要があるのは勿論のこと、上記テ
クスチャの品質を向上させて磁気ヘッドの浮上安定性を
向上させる必要があり、そのためには微小凹凸の突起高
さを可能な限り低くすると共にその密度を高め、且つ前
記突起高さのばらつきを抑制する必要がある。
平均粒径が0.3μm〜3.0μmの研磨剤(遊離砥
粒)を使用して精密研磨を行っても、ケイフッ酸のエッ
チング速度が遅いため、研磨処理後のエッチング処理で
突起高さの大きな線状又は点状の異常突起が形成され、
このため上述したような10nm以下のフライングハイ
トで磁気ディスクを駆動させた場合、磁気ヘッドが前記
異常突起に衝突して所謂ヘッドクラッシュやサーマルア
スペリティの発生する虞があるという問題点があった。
の密度が低減されているため、磁気ヘッドが磁気ディス
クに固着し易く、磁気ディスクの始動時に磁気ヘッドが
磁気ディスクに粘着して磁気ディスクや磁気ヘッドの破
損を招来する虞があるという問題点があった。
のであって、データゾーンの高密度化に対処すべくフラ
イングハイトを従来よりもより一層低くした場合であっ
ても安定的に駆動させることのできる情報記録媒体用基
板及びその製造方法を提供することを目的とする。
り、10nm以下の低フライングハイトで磁気ヘッドの
高精度な浮上安定性を確保するためには、ディスク基板
の表面に形成される微小突起の突起高さが、 2nm以上の突起高さ:350個/100μm2以上 3nm以上の突起高さ:10個/100μm2以下 突起起高さの平均値からの最大高さ(以下、「最大突
起高さ」という)Rp:4nm以下 の3要件を充足する必要があることが判明した。
するディスク基板を得るべき鋭意研究したところ、精密
研磨後にフッ酸を含む少なくとも二種以上の酸性溶液が
共存した混合溶液を使用してエッチング処理を行うこと
により、上記3要件を充足することのできるディスク基
板を製造することができるという知見を得た。
ものであって、本発明に係る情報記録媒体用基板は、研
磨剤を使用してガラス基板に精密研磨処理を施した後、
エッチング処理を施して情報記録媒体用基板を製造する
情報記録媒体用基板の製造方法において、前記エッチン
グ処理は、フッ酸を含む少なくとも二種以上の酸性溶液
が共存した混合溶液を使用して行うことを特徴としてい
る。
剤により研磨痕が形成された圧縮層と研磨痕の形成され
なかった非圧縮層がガラス基板上に形成されるが、上述
した二種以上の酸性溶液を共存させた混合溶液でエッチ
ング処理を行うと、ガラス基板を構成する成分の一部が
酸性溶液に溶出し、前記非圧縮層の表面に多孔質な変質
層が形成される。そして、本発明者等の研究により前記
変質層はアルカリ処理を行うことにより除去することが
できることが判明した。
造方法は、前記エッチング処理は、前記混合溶液で第1
の表面処理を行った後、アルカリ性溶液を使用して第2
の表面処理を行うことを特徴とするのも好ましい。
して硫酸、硝酸、塩酸、又はリン酸のうちの少なくとも
一種以上を含むことを特徴とするのが好ましく、斯かる
フッ酸と硫酸等の酸性溶液を共存させた混合溶液を使用
してエッチング処理を行なうことにより、上述した3要
件を充足した情報記録媒体用基板を容易に製造すること
ができる。
般に、耐衝撃性や耐振動性を向上させるために化学強化
処理を施して表面圧縮応力を高めることが行われるが、
本発明者等の実験結果により、斯かる化学強化処理を行
なった場合は3nm以上の突起高さを有する微小突起が
増加することが判明し、したがって化学強化処理前に突
起高さが3nm以上の微小突起の個数を抑制する必要が
ある。
究を進めたところ、上述した第1及び第2の表面処理を
行った後、少なくともフッ酸を含む水溶液、特にフッ酸
及びフッ化物塩が共存した混合溶液で表面処理を行うと
3nm以上の突起高さの個数を10個以下に抑制しつ
つ、2nm以上の突起高さの個数を増大させることがで
き、これにより突起高さの低い多数の微小突起を高密度
で形成することができるという知見を得た。しかも、突
起高さはフッ酸の濃度に比例して増加するため、上記第
1及び第2の表面処理でフッ酸濃度を低くしたために2
nm以上の突起高さの個数が少ない場合であっても上記
フッ酸を含む水溶液で再度表面処理を行なうことによ
り、2nm〜3nmの突起高さを有する微小突起の個数
を増大させることができるという知見も併せて得た。
造方法は、前記エッチング処理が、前記混合溶液で第1
の表面処理を行った後、アルカリ性溶液を使用して第2
の表面処理を行い、その後少なくともフッ酸を含む水溶
液で第3の表面処理を行うことを特徴とし、さらに前記
フッ酸を含む水溶液は、前記フッ酸とフッ化物塩とが共
存した混合溶液であることを特徴としている。
ラメチルアンモニウム等のフッ化アルキルアンモニウム
を使用するのが特に好ましく、第1及び第2の表面処理
で2nm以上の突起高さの個数が350個/100μm
2以上とならない場合であっても、前記フッ化アルキル
アンモニウムを使用して第3の表面処理を行なった場合
は3nm以上の突起高さの個数を10個/100μm2
以下に抑制しつつ2nm以上の突起高さの個数を350
個/100μm2以上に容易にすることができる。
に使用されるガラス基板は、モル分率で、SiO2:63
%〜70%、Al2O3:4%〜11%、Li2O:5%
〜11%、Na2O:6%〜14%、TiO2:0%〜5
%、ZrO2:0%〜2.5%、MgO:0%〜6%、C
aO:1%〜9%、SrO:0%〜3%、及びBaO:
0%〜2%(但し、MgO、CaO、SrO、及びBa
Oは総計で2%〜15%)であるのが好ましい。
は、ガラス基板の表面に多数の微小突起が形成された情
報記録媒体用基板において、上記製造方法により製造さ
れたことを特徴とし、さらに前記微小突起の突起高さ
は、2nm以上の突起高さが350個/100μm2以
上であって、3nm以下の突起高さが10個/100μ
m2以下であり、且つ前記突起高さの平均値からの最大
突起高さが4nm以下であることを特徴としている。
情報記録媒体用基板は、上記3要件を充足し、10nm
以下の低フライングハイトで駆動させてもヘッドクラッ
シュやサーマルアスペリティ等が生じることもなく、良
好な浮上安定性を維持することができる。
て詳説する。
情報記録媒体用基板としてのディスク基板の要部断面図
であって、該ディスク基板は、 2nm以上の突起高さが350個/100μm2以上 3nm以上の突起高さが10個/100μm2以下 突起起高さの平均値からの最大高さである最大突起高
さRpが4nm以下 の3要件を充足するように、ガラス基板1の表面に多数
の微小突起2が形成されている。
のデータゾーンの高密度化に対処すべく磁気ヘッド及び
磁気ディスク間のフライングハイトを10nm以下にす
ることが要請されており、そのためには10nm以下の
フライングハイトで駆動させた場合であっても浮上安定
性を確保する必要がある。
して始動時に障害が生じないようにする必要もあり、そ
のためにはガラス基板1の表面に多数の微小突起2を形
成する必要がある。
下の場合であっても磁気ディスクを安定的に駆動させる
ためには、低くて均質な突起高さを有する多数の微小突
起2を形成する必要があり、そのためには上記3要件を
充足させることが重要である。
する。
製造工程図である。
SiO2:63mol%〜70mol%、Al2O3:4mol%〜
11mol%、Li2O:5mol%〜11mol%、Na2O:6
mol%〜14mol%、K2O:0mol%〜2mol%、TiO2:
0mol%〜5mol%、ZrO2:0mol%〜2.5mol%、M
gO:0mol%〜6mol%、CaO:1mol%〜9mol%、S
rO:0mol%〜3mol%、BaO:0mol%〜2mol%
(但し、MgO、CaO、SrO及びBaOの総計は2
mol%〜15mol%)からなる化学組成を有するアルミノ
シリケート系ガラスを使用している。
べる。
が、その含有率が63%未満になるとガラスの耐久性が
悪化する一方、その含有率が70mol%を超えると粘度
が上がり過ぎて溶融が困難になる。このため、本実施の
形態では、SiO2の含有率を63mol%〜70mol%に
設定した。
交換速度を高め、ガラスの耐久性を向上させる成分であ
り、また、酸性水溶液に対して溶出し易く、したがって
酸性水溶液に対してエッチングを促進する成分である。
しかし、その含有率が4mol%未満になると所期の効果
を発揮することができず、一方その含有率が11mol%
を超えると粘度が上がり過ぎて耐失透性が低下し、溶融
が困難になる。このため、本実施の形態では、Al2O3
の含有率を4mol%〜11mol%に設定した。
学強化処理時には大きなイオン半径を有するアルカリ金
属イオンとイオン交換されると共に、ガラス溶解時の溶
解性を高める成分であり、さらに酸性水溶液に対して溶
出し易く、したがって酸性水溶液に対してエッチングを
促進する成分である。しかし、その含有率が5mol%未
満の場合は、イオン交換後の表面圧縮応力が不足し、し
かも粘度が上がって溶融が困難になる。一方、その含有
率が11mol%を超えると化学的耐久性が悪化する。こ
のため、本実施の形態では、Li2Oの含有率を5mol%
〜11mol%に設定した。
化物であり、化学強化処理時には大きなイオン半径を有
するアルカリ金属イオンとイオン交換されると共に、ガ
ラス溶解時の溶解性を高め、また酸性水溶液に対して溶
出し易く、したがって酸性水溶液に対してエッチングを
促進する成分である。しかし、その含有率が6mol%未
満の場合は、イオン交換後の表面圧縮応力が不足し、し
かも粘度が上がって溶融が困難になり、またその含有率
が14mol%を超えると化学的耐久性が悪化する。そこ
で、本実施の形態ではNa2Oの含有率を6mol%〜14
mol%に設定した。
ス溶解時の溶解性を高め、酸性水溶液に対して溶出を促
進する成分であり、酸性水溶液に対してエッチングを促
進する成分であるが、その含有率が2mol%を超えると
化学的耐久性が悪化する。このため、本実施の形態では
K2Oの含有率を0mol%〜2mol%に設定した。
せる成分であるが、その含有率が5mol%を超えるとガ
ラスの液相温度が上昇し、耐失透性が悪化する。このた
め、本実施の形態ではTiO2の含有率を0mol%〜5mo
l%に設定した。
せる成分であるが、その含有率が2.5mol%を超える
とガラス溶解時に微細な結晶として析出する虞がある。
このため、本実施の形態ではZrO2の含有率を0mol%
〜2.5mol%に設定した。
ガラスの溶解性を高め、また酸性水溶液に対してエッチ
ングを促進する。しかし、その含有率が6mol%を超え
るとガラスの液相温度が上昇し、耐失透性が悪化するた
め、本実施の形態ではMgOの含有率を0mol%〜6mol
%に設定した。
酸化物であり、ガラスの溶解性を高め、また酸性水溶液
に対してエッチングを促進する。そして、所期の作用・
効果を発揮するために少なくとも1mol%以上含有させ
る必要があり、また、その含有率が9mol%を超えると
ガラスの液相温度が上昇し、耐失透性が悪化する。この
ため本実施の形態ではCaOの含有率を1mol%〜9mol
%に設定した。
様、アルカリ土類金属酸化物であって、ガラスの溶解性
を高める成分であり、酸性水溶液に対してエッチングを
促進する。しかし、SrOの含有率が3mol%、BaO
の含有率が2mol%を夫々超えるとガラス基板の比重が
重くなりすぎて好ましくなく、このため、本実施の形態
ではSrOの含有率を0mol%〜3mol%、BaOの含有
率を0mol%〜2mol%に夫々設定した。
カリ土類金属酸化物、すなわちMgO、CaO、Mg
O、SrO及びBaOの含有率は、総計で2mol%〜1
5mol%とされている。
の総計が2mol%未満の場合は酸性溶液に対してエッチ
ングを促進するという所期の作用・効果を発揮すること
ができず、一方前記総計が15mol%を超えた場合は耐
失透性が悪化したり比重が重くなりすぎ、ディスク基板
として好ましくない。そこで、本実施の形態では、前記
アルカリ土類金属酸化物の含有率を、総計で2mol%〜
15mol%に設定した。
略所定寸法に仕上げた後、研磨工程3に進む。そして研
磨工程3では、遊離砥粒を研磨液に分散させた研磨剤を
使用してガラス基板1の表面を精密研磨する。
粒がガラス基板1上に負荷されて研磨痕が形成され、そ
の結果、図3に示すように、ガラス基板1は研磨痕によ
って圧縮歪みの生じた圧縮層4と研磨痕の形成されない
非圧縮層5とが混在する。そして、本実施の形態では、
圧縮層4の圧縮深さDが5nm〜15nmとなるように
遊離砥粒により精密研磨されている。
未満とすると、後述するエッチング処理で形成される微
小突起の突起高さが低くなり過ぎてテクスチャ形成に支
障を来たす。一方、圧縮深さDが15nmを超えると圧
縮層が離散的とはならずに砥粒の擦過痕に沿った連続状
となり、後述するエッチング処理を行なった場合、山脈
状になってしまう。
縮深さDが5nm〜15nmとなるように遊離砥粒で精
密研磨を行う。
が、情報記録媒体用基板に要求される優れた表面平滑性
を得るためには酸化セリウム(CeO2)、マンガン酸
化物、ジルコニア酸化物、チタニア酸化物、SiO2、
ダイヤモンド砥粒を使用するのが好ましい。
ものではないが、優れた表面平滑性と研磨速度を得るた
めには、粒径0.01μm〜3μm程度の遊離砥粒を使
用するのが好ましい。
工皮革からなるスエードタイプの研磨パッドを上定盤及
び下定盤に貼り付けた両面研磨機を使用すれば、低コス
トで両面を精密研磨することができる。
3の表面処理6a〜6cを行う。
の形成されたガラス基板1をフッ酸を含む少なくとも二
種以上の酸性溶液が共存した混合溶液でエッチング処理
する。
密化したSiO2がその他の成分の溶出を妨げるため、
溶解性が小さくなってエッチングされ難くなる。つま
り、図4に示すように、圧縮層4及び非圧縮層5は共に
エッチングされるが、圧縮層4は非圧縮層5に比べてエ
ッチング速度が遅いため、ガラス基板1の表面には微小
突起2が形成される(図中、仮想線はエッチング処理前
のガラス基板1の表面を示している)。
った場合、突起高さHはフッ酸濃度に比例し、フッ酸の
濃度を低くしたときは突起高さHが3nmを超える微小
突起2の個数を10個/100μm2以下に抑制するこ
とができるが、2nmを超える微小突起2の個数も35
0個/100μm2以下となり、上記要件を充足しな
くなる。一方、フッ酸の濃度を高くしたときは突起高さ
Hが2nmを超える微小突起2の個数は増加するが、3
nm以上の突起高さHを有する微小突起2の個数も10
個/100μm2を超え、しかも最大突起高さRpも大
きくなるため、上記要件、を充足しなくなる。
加え、エッチング液自体がフッ酸の有する水素イオン濃
度よりも大きな水素イオン濃度を有する酸性溶液(以
下、「第1の混合溶液」という)を使用してエッチング
処理を行った場合は、圧縮層4と非圧縮層5とでエッチ
ング速度の差異を拡大させることができる。したがっ
て、フッ酸と硫酸等の酸性溶液とが共存した第1の混合
液を使用してエッチング処理を施した場合は、僅かなエ
ッチング時間で上記3要件を充足した微小突起2を容易
に形成することができる。
チング速度の差異が拡大するため、非圧縮層5では難エ
ッチングの圧縮層4に比べエッチングが速やかに行わ
れ、その結果、突起高さHが3nmを超える微小突起2
の生成は抑制される一方で、突起高さHが2nm以上の
微小突起2の生成を増大させることができ、これにより
上記3要件を充足するディスク基板を作製することがで
きる。
ング深さLが2nm〜15nmとなるようにエッチング
処理を行う。
の圧縮深さDや圧縮密度に依存し、圧縮層4の圧縮深さ
Dが浅い場合や圧縮密度が小さい場合は低く形成される
が、エッチング深さLが圧縮深さDより小さくなるよう
にエッチング量を制御すると、突起高さHは圧縮深さD
と無関係になり、突起高さHはエッチング量を依存した
均質な高さになるため、突起高さHをエッチング量で制
御するのが望ましい。
大圧縮深さDが15nmであるため、エッチング深さL
が15nmを超えると突起高さHをエッチング量で制御
することができなくなり、均一な突起高さHを得ること
ができなくなる。一方、エッチング深さLが2nm未満
の場合は所望の微小突起2が形成されず、テクスチャを
形成するのに支障を来たす。
さLが2nm〜15nmとなるようにエッチング処理を
行う。
酸性溶液は特に限定されないが、所望のエッチング作用
を呈するためには、水素イオン濃度pHが4以下である
ことが好ましく、具体的には、硫酸、硝酸、塩酸、りん
酸の中から選択された一種又は二種以上を使用すること
ができる。
溶液を使用してアルカリ洗浄を行う。すなわち、上述し
たように非圧縮層5はSiO2成分以外の成分を選択的
にエッチングするが、その結果、SiO2に富んだ成分
が溶出し、非圧縮層5の表面には多孔質な変質層(不図
示)が形成される。
ルカリ性溶液でアルカリ洗浄を行い変質層を除去し、表
層面を硬化する。
いが、変質層を短時間で効率良く完全に除去するために
は水素イオン濃度pHが12以上であるのが好ましく、
具体的には水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等を使用
することができる。
リ性水溶液で表面処理されたガラス基板1を乾燥した
後、第3の表面処理6cを行う。
6bにおけるエッチング処理ではガラス基板1上に圧縮
層4が残存しているため、第3の表面処理6cでフッ酸
を含む水溶液を使用して圧縮層4を更にエッチングす
る。
加熱処理を行った場合は圧縮層4が熱により緩和されて
膨張するため、突起高さHにばらつきが生じ、その結
果、3nm以上の突起高さHを有する微小突起2の個数
が増大して上記要件を充足しなくなる。
の高い水溶液(以下、「第2の混合溶液」という)を調
製し、該第2の混合溶液を使用して圧縮層4を更にエッ
チングし、これにより化学強化処理等の加熱処理が行わ
れた場合であっても3nm以上の突起高さHを有する微
小突起2の個数が増大するのを防止している。
の表面処理を行なうことにより、第1及び第2の表面処
理で2nm以上の突起高さの少ない微小突起が形成され
た場合であっても3nm以上の突起高さHを有する微小
突起2の個数を抑制しつつ、2nm以上の突起高さの個
数のみを増大させることができる。
ば、相対的に濃度の高いフッ酸と相対的に濃度の低いア
ルカリ性水溶液とを混合することにより、フッ酸の一部
とアルカリ性水溶液とを反応させてフッ化物塩を生成
し、該フッ化物塩とフッ酸とを共存させる方法や、フッ
化物塩をフッ酸と直接的に共存させる方法があり、前者
に使用されるアルカリ性水溶液としては、ガラス基板1
から溶出した成分と難溶性塩を作製し難い分子量の小さ
い高級アミンの水酸化物が好ましく、具体的には水酸化
テトラメチルアンモニウム(以下、「TMHA」とい
う)や水酸化トリメチルアンモニウム等を使用すること
ができ、また後者のフッ化物塩としてはフッ化アンモニ
ウム等を使用することができる。
ける処理時間や処理温度は、特に限定されず、薬液の濃
度やガラス基板1のエッチング速度に応じて適宜決定さ
れるが、製造コスト等を考慮すると、洗浄時間は1分〜
20分、洗浄温度は70℃以下に設定するのが好まし
い。
ス基板1を第1の混合溶液やアルカリ性溶液に浸漬して
行う。この場合、ガラス基板1に超音波を印加しながら
洗浄を行って良い。また、斯かる超音波の印加は一定周
波数下で行ってもよく、異なる複数の周波数を同時に印
加したり、或いは周波数を経時的に変化させてもよい。
また、超音波の出力も特に限定されないが、一般的には
低周波数であって出力が高い程、ガラス基板1に与える
ダメージも強くなるため、斯かる点を考慮して決定する
のが好ましい。
他、シャワー方式、噴射方式等を使用してもよく、その
際、スポンジ等をガラス基板1に接触させて擦るように
するのも好ましい。
6a〜6eが施されたガラス突起を乾燥させた後、化学
強化処理工程に進む。
く、イソプロピルアルコール(IPA)蒸気中にガラス基
板1を浸漬するIPA蒸気乾燥法や、ガラス基板1を高
速回転させて洗浄水を除去するスピン乾燥法等を使用す
ることができる。
度に調整された溶融塩、例えば硝酸カリウム(KN
O3)と硝酸ナトリウム(NaNO3)の混合溶液からな
る溶融塩にガラス基板を所定時間浸漬し、ガラス基板の
化学成分中のLi+1やNa+1をイオン半径の大きいK+1
にイオン交換する化学強化処理を実行する。そして、こ
のような化学強化処理を行うことにより表面圧縮応力が
高められ、これにより磁気ディスクを高速回転させても
破損するのを防止することができる。
合であっても上記3要件を充足するディスク基板が製造
され、これにより10nm以下の低フライングハイトで
磁気ディスクを駆動させてもヘッドクラッシュやサーマ
ルアスペリティが生じることもなく、磁気ヘッドの浮上
安定性を損なうことのない磁気ディスクを得ることがで
きる。また、本ディスク基板は微小突起2が多数形成さ
れているので、磁気ヘッドが磁気ディスクに固着して再
始動時に両者が粘着して破損することもなく、過度時に
おいても円滑な駆動を確保することができる。
2O3:10mol%、Li2O:7.5mol%、Na2O:
8.5mol%、MgO:3.0mol%、CaO:4.0mo
l%の化学組成を有するアルミノシリケートガラスに対
し、ダイヤモンド砥石を使用して研削加工を施し、外径
65mm、内径20mm、板厚0.6mmのドーナツ状
ガラス基板を作製した。
た研磨剤(CeO2砥粒の粒径1.2μm)と人工皮革
製のスエードタイプの研磨パッドを使用して前記ガラス
基板を研磨し、その後、純水でシャワー洗浄し、ガラス
基板の表面に付着した研磨剤の粗落しを行った(精密研
磨)。
ガラス基板に対し、下記第1〜第3の実施例に示すよう
な表面処理を行い、その表面性状を評価した。
フッ酸(HF)と0.5wt%の硫酸(H2SO4)とを
含む第1の混合溶液を調製し、周波数48KHz、出力
1W/cm2の超音波を照射しながら前記ガラス基板を
2.5分間前記混合溶液に浸漬し、その後該ガラス基板
を純水浴中に浸漬して十分に洗浄した(第1の表面処
理)。次いで、前記ガラス基板を水素イオン濃度pHが
12の水酸化カリウム(KOH)水溶液中に2.5分間
浸漬し、その後ガラス基板を純水浴中に浸漬して洗浄す
る操作を3回繰り返し、その後IPA蒸気中で1分間乾
燥させ(第2の表面処理)、ガラス基板に多数の微小突
起が形成された実施例1の試験片を作製した。
10wt%のフッ酸(HF)と0.5wt%の硫酸(H
2SO4)とを含む第1の混合溶液を調製し、該第1の混
合溶液を使用し、上記実施例1と同様の方法・手順で第
1及び第2の表面処理を行い、実施例2の試験片を作製
した。
12wt%のフッ酸(HF)と0.5wt%の硫酸(H
2SO4)とを含む第1の混合溶液を調製し、該第1の混
合溶液を使用し、上記実施例1と同様の方法・手順で第
1及び第2の表面処理を行い、実施例3の試験片を作製
した。
03wt%のフッ酸(HF)を使用し、周波数48KH
z、出力1W/cm2の超音波を照射しながら前記ガラス
基板を2.5分間前記フッ酸に浸漬し、その後該ガラス
基板を純水浴中に浸漬して十分に洗浄した。次いで、上
記実施例1と同様の方法・手順で第2の表面処理を行
い、比較例1の試験片を作製した。
10wt%のフッ酸(HF)を使用し、上記比較例1と
同様の方法・手順で表面処理を行い、比較例2の試験片
を作製した。
15wt%のフッ酸(HF)を使用し、上記比較例1と
同様の方法・手順で表面処理を行い、比較例3の試験片
を作製した。
〜3の試験片について表面粗さRa(nm)、最大突起
高さRp(nm)、2nm以上の突起高さの個数(個/
100μm2)、3nm以上の突起高さの個数(個/1
00μm2)を原子間力顕微鏡(AFM)で測定し、ガ
ラス基板の表面状態、すなわちテクスチャの形成状態を
評価した。尚、原子間力顕微鏡は、デジタルインスツル
メンツ社製のナノスコープIIIaを使用し、タッピング
モードで測定した。
る。
ガラス基板の一部を市販のマスキング剤で被覆し、アル
カリ性溶液による第2の表面処理が終了した時点で前記
マスキング剤をガラス基板の表面から剥離させ、ガラス
基板のマスキング部位の表面と微小突起の底部との差異
を測定して算出した。
3はフッ酸以外の他の酸性溶液を共存させることなくエ
ッチング処理しているので、2nm以上の突起個数が多
い場合は3nm以上の突起個数も多くなり、2nm以上
の突起個数が少ない場合は3nm以上の突起個数も少な
くなっている。
グ処理を行った場合は、微小突起の突起高さがフッ酸濃
度に依存するため、比較例1又は2のようにフッ酸濃度
が0.010wt%以下の場合は3nm以上の突起個数
は抑制することができるが、2nm以上の突起個数も少
なくなり、上記要件を充足することができない。ま
た、比較例3のようにフッ酸濃度を0.015wt%と
増加させた場合は2nm以上の突起個数は増加するが、
3nm以上の突起個数も増加し、しかもこの場合は最大
突起高さRpも5.0nmとなって4.0nmを超えて
しまい、上記要件を充足することができない。
とを共存させて水素イオンを増加させた第1の混合溶液
を使用してエッチング処理を行っているので、上記3要
件を充足することのできるディスク基板を得ることがで
きることが判る。
フッ酸(HF)と0.5wt%の硫酸(H2SO4)とを
含む第1の混合溶液を調製した後、該第1の混合溶液を
使用して上記実施例1と同様の方法・手順で第1及び第
2の表面処理を行った。次いで、温度50℃に保持した
0.025wt%のフッ酸(HF)と0.005wt%
のTMHAとを含む第2の混合溶液を調製し、該第2の
混合溶液中にガラス基板を2.5分間浸漬し、その後ガ
ラス基板を純水浴中に浸漬して洗浄する操作を3回繰り
返し、その後IPA蒸気中で1分間乾燥させ(第3の表
面処理)、実施例4の試験片を作製した。
03wt%のフッ酸(HF)と0.5wt%の硝酸(H
NO3)とを含む第1の混合溶液を調製した後、該第1
の混合溶液を使用して上記実施例1と同様の方法・手順
で第1及び第2の表面処理を施した。次いで、実施例4
と同様の方法・手順で第3の表面処理を施し、実施例5
の試験片を作製した。
03wt%のフッ酸(HF)と0.5wt%の塩酸(H
Cl)とを含む第1の混合溶液を調製した後、該第1の
混合溶液を使用し、上記実施例1と同様の方法・手順で
第1及び第2の表面処理を施した。次いで、実施例4と
同様の方法・手順で第3の表面処理を施し、実施例6の
試験片を作製した。
03wt%のフッ酸(HF)と0.5wt%のリン酸
(H3PO4)とを含む第1の混合溶液を調製した後、該
第1の混合溶液を使用し、上記実施例1と同様の方法・
手順で第1及び第2の表面処理を施した。次いで、実施
例4と同様の方法・手順で第3の表面処理を施し、実施
例7の試験片を作製した。
05wt%のフッ酸(HF)と0.5wt%の硫酸(H
2SO4)とを含む第1の混合溶液を調製した後、該第1
の混合溶液を使用し、上記実施例1と同様の方法・手順
で第1及び第2の表面処理を施した。次いで、温度50
℃に保持した0.010wt%のフッ酸(HF)と0.
040wt%のフッ化アンモニウム(NH4F)とを含
む第2の混合溶液を調製し、実施例4と同様の方法・手
順で第3の表面処理を施し、実施例8の試験片を作製し
た。
で第1及び第2の表面処理を施した後、0.003wt
%のフッ酸(HF)を使用し、実施例4と同様の方法・
手順で第3の表面処理を施し、実施例9の試験片を作製
した。
て、第1の実施例と同様の方法・手順で第2の表面処理
が終了した後(1段処理後)、及び第3の表面処理が終
了した後(2段処理後)に夫々の表面性状を測定した。
は2段処理後の表面性状を示している。
7ではフッ酸濃度が0.030wt%と小さいため3n
m以上の突起個数は極めて少なく、また、2nm以上の
突起個数も120〜140個/100μm2と少ない
が、2段処理を行うことにより圧縮層でのエッチングが
促進され、その結果表3に示すように3nm以上の突起
個数が抑制される一方で、2nm以上の突起個数が飛躍
的に増大している。
けるフッ酸濃度が0.050wt%と実施例4〜7に比
べて大きくなっているため、3nm以上の突起個数、及
び2nm以上の突起個数が共に増加しているが、2段処
理を行うことにより圧縮層でのエッチングが促進され、
その結果表3に示すように、2nm以上の突起個数も3
90個/100μm2となって350個/100μm2以
上に増加する。
wt%のフッ酸水溶液で行っているため、1段処理の表
面性状と比較すると2nm以上の突起個数、及び3nm
以上の突起個数が双方とも増加しているが、上記3要件
は充足することが確認された。
硝酸カリウムとを重量比で40:60に調合して温度3
80℃の溶融塩を作製し、実施例2の試験片を前記溶融
塩中に浸漬して3時間保持し、これによりガラス基板中
のLi+1やNa+1をイオン半径の大きいK+1にイオン交
換する化学強化処理を行った。
たガラス基板(実施例2の試験片)を純水浴中に浸漬
し、該ガラス基板の表面に付着している溶融塩を洗い流
し、実施例10の試験片を作製した。
実施例9の試験片に化学強化処理を施し、その後、前記
化学強化処理が施されたガラス基板(実施例9の試験
片)を純水浴中に浸漬し、該ガラス基板の表面に付着し
ている溶融塩を洗い流し、実施例11の試験片を作製し
た。
実施例4の試験片に化学強化処理を施し、その後、前記
化学強化処理が施されたガラス基板(実施例4の試験
片)を純水浴中に浸漬し、該ガラス基板の表面に付着し
ている溶融塩を洗い流し、実施例12の試験片を作製し
た。
化学強化処理の施された実施例10〜12について夫々
の表面性状を測定した。表4は実施例10〜12の表面
性状を示している。
は、元になる実施例2の試験片が1段処理しかなされい
ないため、残存している圧縮層が化学強化処理時に緩和
膨張し、3nm以上の突起個数が増大している。また、
実施例11は、元になる実施例9の試験片に2段処理を
施しているが、該2段処理はフッ酸を使用して表面処理
しているため、実施例10と同様、残存している圧縮層
が化学強化処理時に緩和膨張し、3nm以上の突起個数
が増大している。したがって、実施例10及び11は化
学強化処理を行わない場合は使用可能であるが、化学強
化処理を行う場合は3nm以上の突起高さHを有する微
小突起の個数が多くなり、低フライングハイトでは磁気
ディスクとして使用することができない虞がある。
例4の試験片は2段処理でフッ酸とフッ化テトラメチル
アンモニウムとが共存した第2の混合溶液で表面処理を
行っているので、3nm以上の突起個数が増大するのを
抑制することができる。
数及び3nm以上の突起個数との関係を示す特性図であ
り、横軸はフッ酸濃度(wt%)、左方の縦軸は2nm
以上の突起個数(個/100μm2)、右方の縦軸は3
nm以上の突起個数(個/100μm2)である。
合溶液)を使用して表面処理を行った場合の2nm以上
の突起個数を示し(1段処理)、破線はフッ酸のみで表
面処理を行った場合の2nm以上の突起個数を示し(比
較例1〜3)、一点鎖線はフッ酸、又はフッ酸及び硫酸
を使用して表面処理を行った場合の3nm以上の突起個
数を示している。
突起個数はフッ酸濃度に比例して増加し、一方3nm以
上の突起個数はフッ酸濃度に対し放物線を描き、フッ酸
濃度が0.012wt%を超えると急激に増加する。し
たがって、フッ酸のみで表面処理を行った場合は要件
を充足するディスク基板を得ることができないが、フ
ッ酸と硫酸の混合溶液を使用して表面処理を行った場合
は、図中Aに示す範囲で所望のディスク基板を得ること
ができる。
理では2nm以上の突起個数はが350個/100μm
2以下であっても、3nm以上の突起個数の増加が抑制
されたまま2段処理により仮想線に示すように2nm以
上の突起個数が350個/100μm2以上に容易に増
大し、これにより上記3要件を充足するディスク基板の
範囲を拡大することができ、フッ酸の広い濃度範囲で所
望のディスク基板を得ることができる。
録媒体用基板の製造方法は、研磨剤を使用してガラス基
板に精密研磨処理を施した後、エッチング処理を施して
情報記録媒体用基板を製造する情報記録媒体用基板の製
造方法において、前記エッチング処理は、フッ酸を含む
少なくとも二種以上の酸性溶液、例えばフッ酸と硫酸等
が共存した混合溶液を使用して行うので、微小突起の突
起高さが、2nm以上の突起高さが350個/100
μm2以上、3nm以上の突起高さが10個/100
μm2以下、最大突起高さRpが4nm以下の情報記
録媒体用基板を容易に製造することができる。
液で第1の表面処理を行った後、アルカリ性溶液を使用
して第2の表面処理を行うことにより、第1の表面処理
により非圧縮層の表面に形成される多孔質な変質層を除
去することができ、表層面の化学的耐久性を高めること
ができる。
液で第1の表面処理を行った後、アルカリ性溶液を使用
して第2の表面処理を行い、その後少なくともフッ酸を
含む水溶液、例えばフッ酸とフッ化アルキルアンモニウ
ム等のフッ化物塩との混合溶液を使用して第3の表面処
理を行うことにより、3nm以上の突起個数を増加を抑
制しつつ2nm以上の突起個数を増加させることがで
き、化学強化処理が行われた場合であっても3nm以上
の突起個数が増加するのを抑制することができる。すな
わち、2nm〜3nmの範囲の突起高さを有する微小突
起の個数を増大させることができ、均一性に優れた微小
突起が高密度で形成され、磁気ヘッドと磁気ディスクと
が固着して駆動時に破損等が生じるのを回避することが
できる。
iO2:63%〜70%、Al2O3:4%〜11%、Li
2O:5%〜11%、Na2O:6%〜14%、Ti
O2:0%〜5%、ZrO2:0%〜2.5%、MgO:0
%〜6%、CaO:1%〜9%、SrO:0%〜3%、
及びBaO:0%〜2%(但し、MgO、CaO、Sr
O、及びBaOは総計で2%〜15%)の組成成分を有
するのが好ましく、斯かる組成成分を有するガラス基板
に上記製造方法を適用することにより、低フライングハ
イトに好適した情報記録媒体用基板を容易に製造するこ
とができる。
は、ガラス基板の表面に多数の微小突起が形成された情
報記録媒体用基板において、上記製造方法により製造さ
れ、また、その製造物における微小突起の突起高さは、
2nm以上の突起高さが350個/100μm2であっ
て、3nm以下の突起高さが10個/100μm2であ
り、且つ前記突起高さの平均値からの最大高さが4nm
以下であるので、10nm以下の低フライングハイトで
駆動させても浮上安定性を確保することのできる情報記
録媒体用基板を得ることができる。
ディスク基板の一実施の形態を示す要部断面図である。
一実施の形態を示す製造工程図である。
である。
ガラス基板の断面図である。
上の突起数との関係を示す特性図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 研磨剤を使用してガラス基板に精密研磨
処理を施した後、エッチング処理を施して情報記録媒体
用基板を製造する情報記録媒体用基板の製造方法におい
て、 前記エッチング処理は、フッ酸を含む少なくとも二種以
上の酸性溶液が共存した混合溶液を使用して行うことを
特徴とする情報記録媒体用基板の製造方法。 - 【請求項2】 前記エッチング処理は、前記混合溶液で
第1の表面処理を行った後、アルカリ性溶液を使用して
第2の表面処理を行うことを特徴とする請求項1記載の
情報記録媒体用基板の製造方法。 - 【請求項3】 前記混合溶液は、前記酸性溶液として硫
酸、硝酸、塩酸、又はリン酸のうちの少なくとも一種以
上を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の
情報記録媒体用基板の製造方法。 - 【請求項4】 前記エッチング処理は、前記混合溶液で
第1の表面処理を行った後、アルカリ性溶液を使用して
第2の表面処理を行い、その後少なくともフッ酸を含む
水溶液で第3の表面処理を行うことを特徴とする請求項
1乃至請求項3のいずれかに記載の情報記録媒体用基板
の製造方法。 - 【請求項5】 前記フッ酸を含む水溶液は、前記フッ酸
とフッ化物塩とが共存した混合溶液であることを特徴と
する請求項4記載の情報記録媒体用基板の製造方法。 - 【請求項6】 前記フッ化物塩は、フッ化アルキルアン
モニウムであることを特徴とする請求項5記載の情報記
録媒体用基板の製造方法。 - 【請求項7】 前記ガラス基板は、モル分率で、Si
O2:63%〜70%、Al2O3:4%〜11%、Li2
O:5%〜11%、Na2O:6%〜14%、TiO2:
0%〜5%、ZrO2:0%〜2.5%、MgO:0%〜
6%、CaO:1%〜9%、SrO:0%〜3%、及び
BaO:0%〜2%(但し、MgO、CaO、SrO、
及びBaOは総計で2%〜15%)であることを特徴と
する請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の情報記録
媒体用基板の製造方法。 - 【請求項8】 ガラス基板の表面に多数の微小突起が形
成された情報記録媒体用基板において、前記請求項1乃
至請求項7のいずれかに記載の製造方法により製造され
たことを特徴とする情報記録媒体用基板。 - 【請求項9】 前記微小突起の突起高さは、2nm以上
の突起高さが350個/100μm2以上であって、3
nm以下の突起高さが10個/100μm2以下であ
り、且つ前記突起高さの平均値からの最大突起高さが4
nm以下であることを特徴とする請求項8記載の情報記
録媒体用基板。
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