JP2008243292A - 磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法、及び磁気記録媒体用ガラス基板 - Google Patents

Abstract

【課題】コアリング工程における加工時間を短縮し、コアリング工程で用いられるダイヤモンド工具の寿命を長くすることが可能な磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法を提供する。
【解決手段】プレス成形されたガラス基板（ブランクス材）に対して第１ラッピング工程を施す（Ｓ０３）。つまり、ブランクス材の両面を研削する。第１ラッピング工程後、ダイヤモンド工具を用いて、ガラス基板の中央部に孔（開口部）を形成する（Ｓ０４：コアリング工程）。このように、コアリング工程の前に第１ラッピング工程を施してガラス基板の両面を研削することで、研削した分、ガラス基板の厚さを薄くすることができるため、コアリング工程に要する時間を短縮することが可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、磁気ディスク記録装置の基板に用いられる磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法、及び磁気記録媒体用ガラス基板に関する。

コンピュータ等に用いられる磁気ディスク記録装置、例えばハードディスクには、アルミニウム合金又はガラスのディスクが基板として用いられている。この基板上に金属磁気薄膜が形成され、金属磁気薄膜を磁気ヘッドで磁化することにより情報が記録される。

磁気記録媒体用の基板として、従来は、主にアルミニウム合金が用いられていた。しかし、近年は、ノート型パソコン等の携帯型の端末にも磁気ディスク記録装置が採用されており、また、磁気ディスク記録装置の応答速度を高めるために、磁気記録媒体を１００００［ｒｐｍ］以上で高速回転させる必要がある。そのため、高強度な磁気記録媒体用の基板が必要とされてきており、これらの必要性を満たすものとしてガラス基板が用いられるようになった。このガラス基板には、アモルファスガラス基板、結晶化ガラス基板、又は化学強化ガラス基板が用いられている。

ここで、従来技術（例えば特許文献１）に係る磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法について、図２を参照して説明する。図２は、従来技術に係る磁気記録媒体用ガラス基板の製造工程を順番に示すフローチャートである。まず、アモルファスガラス基板の製造方法について説明する。

はじめに、ガラス素材を溶融し（ステップＳ２０：ガラス溶融工程）、溶融したガラスを平面形状の金型に流し込み、その金型で溶融ガラスを挟むことによりプレス成形し、円盤状のガラス基板を作製する（ステップＳ２１：プレス成形工程）。このプレス成形工程により作製され、以下に示す研削・研磨工程が施される前段階の半製品のガラス基板を「ブランクス材」と称する。そのブランクス材の表面の中心部にダイヤモンドコアドリルを用いて円状の貫通孔を形成し、ドーナツ状のガラス基板（孔あきブランクス材）を作製する（ステップＳ２２：コアリング工程）。

その後、ダイヤモンドペレットを貼り付けたプレートを保持した両面研磨機にて、ドーナツ状のガラス基板（孔あきブランクス材）を研削加工する（ステップＳ２３：第１ラッピング工程）。この第１ラッピング工程では、孔あきブランクス材の両表面を研削加工し、ガラス基板の平行度、平坦度、及び厚さを予備調整する。

平行度等が予備調整されたガラス基板は、外周端面、孔の内周端面が研削され、面取りされて、ガラス基板の外径寸法及び真円度、並びに孔の内径寸法等が微調整される（ステップＳ２４：端面研削工程）。

外径寸法等が微調整されたガラス基板は、外周端面及び内周端面が研磨され、端面の鏡面化が行われる（ステップＳ２５：端面研磨工程）。

端面が研磨されたガラス基板は両表面を再度、研削加工され、ガラス基板の平行度、平坦度、及び厚さが微調整される（ステップＳ２６：第２ラッピング工程）。平行度等が微調整されたガラス基板は、両表面が研磨され、表面の凹凸が均一にされる（ステップＳ２７：ポリッシング工程）。ポリッシング加工されたガラス基板は洗浄され（ステップＳ２８：洗浄工程）、さらに検査されて、合格したガラス基板が、磁気記録媒体用の基板として用いられる。

また、結晶化ガラス基板を作製する場合は、上記のプレス成形工程の後に、アモルファスガラス基板（ブランクス材）をセラミック製の板で挟んで熱処理して結晶化させる（結晶化工程）。アニール工程の後は、上述したコアリング工程〜ポリッシング工程の処理を施す。

また、化学強化ガラス基板を作製する場合は、溶融及びプレス成形して得られたガラス基板（ブランクス材）に対して、ポリッシング工程までの処理を施した後、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等の混合された溶融塩中に浸漬することにより表面に圧縮応力層を形成して破壊強度を高める。その後洗浄工程の処理を施す。

以上のようにして作製されたガラス基板の表面に磁性層等を積層することにより、磁気記録媒体を作製する。

特開２００３−６３８３１号公報

ところで、従来技術に係る製造方法によると、プレス成形後のガラス基板に対してコアリング工程を施しているが、プレス成形後のガラス基板はその板厚が厚いため、コアリング工程に要する時間が長くなるという問題がある。また、コアリング工程に要する時間が長くなるほど、コアリング工程に用いられるダイヤモンド工具が早く消耗してしまう問題がある。

さらに、プレス成形後のガラス基板は、平行度及び平坦度が良好ではなく、基板が反っているものもある。その状態のガラス基板に対してコアリング工程を施すと、ガラス基板が割れる比率が高い。また、中央部に精度良く貫通孔を形成することは困難である。

この発明は上記の問題を解決するものであり、コアリング工程におけるガラス破損を減少させ、加工時間を短縮し、更に、コアリング工程で用いられるダイヤモンド工具の寿命を長くすることが可能な磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法、及び磁気記録媒体用ガラス基板を提供することを目的とする。

この出願に係る発明者は、磁気記録媒体用ガラス基板の製造工程におけるコアリング工程とラッピング工程に着目し、それらの工程の順番を変えることにより、コアリング工程におけるガラス基板の破損不良を減少させることと、加工時間を短縮できることを見出した。また、コアリング工程の加工時間を短縮することで、そのコアリング工程で用いられるダイヤモンド工具の寿命を長くすることができる。

具体的には、この発明の形態は、表面及び前記表面の周囲に端面を有する円板状のガラス基板の前記表面を研削し、その研削後のガラス基板表面の中央部に貫通孔を形成することを特徴とする磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法である。

この第１の形態によると、ガラス基板の中央に貫通孔を形成する前に、ガラス基板の表面を研削することにより、ガラス基板の厚さを薄くすることができ、その分、貫通孔を形成する時間を短縮することができる。そのことにより、コアリング工程で用いられるダイヤモンド工具の寿命を長くすることができる。さらに、ガラス基板の表面を研削することで、ガラス基板の平行度及び平坦度を良好にすることができるため、ガラス基板の破損を減少させる事ができると伴に、ガラス基板の中央に貫通孔を精度良く形成することが可能となる。

例えば、上記研削によってガラス基板の厚さを０．８［ｍｍ］以下にすることが好ましい。

また、この発明の他の形態は、表面及び前記表面の周囲に端面を有する円盤状のガラス基板であって、前記表面が研削され、その研削後に、基板表面の中央部に貫通孔が形成されたことを特徴とする磁気記録媒体用ガラス基板である。例えば、研削後の厚さが０．８［ｍｍ］以下であることが好ましい。

この発明によると、ガラス基板の中央部に貫通孔を形成する工程（コアリング工程）の前に、ガラス基板の表面を研削することにより、研削した分、ガラス基板の厚さが薄くなるため、その分、コアリング工程に要する時間を短縮することが可能となる。また、コアリング工程に要する時間を短縮することができるため、そのコアリング工程で用いられるダイヤモンド工具の寿命を長くすることが可能となる。

また、コアリング工程の前に、ガラス基板の表面を研削することで、ガラス基板表面の平行度及び平坦度が、研削前と比べて良好になるため、ガラス基板の破損不良を減少させることと、ガラス基板の中央部に貫通孔を精度良く形成することが可能となる。

以下、この発明の実施形態に係る磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法について、図１を参照しつつ説明する。図１は、この発明の実施形態に係る磁気記録媒体用ガラス基板の製造工程を順番に示すフローチャートである。

まず、ガラス素材を溶融し（Ｓ０１：ガラス溶融工程）、溶融したガラスを平面形状の金型に流し込み、その金型で溶融ガラスを挟むことによりプレス成形し、円盤状のガラス基板を作製する（Ｓ０２：プレス成形工程）。このプレス成形工程により、半製品のガラス基板であるブランクス材が作製される。

この実施形態では、上記ブランクス材に対して第１ラッピング工程を施す。具体的には、ダイヤモンドペレットを貼り付けたプレートを保持した両面研磨機にて、ブランクス材を研削加工する（ステップＳ０３：第１ラッピング工程）。この第１ラッピング工程では、ブランクス材の両面を研削加工し、ガラス基板の平行度、平坦度、及び厚さを予備調整する。

第１ラッピング工程では、通常、上型の砥石と下型の砥石との間に加工用キャリアを挟み、そのキャリアにガラス基板を保持する。そして、砥石で挟まれた状態でキャリアを回転させることによって、ガラス基板を所定の厚さに研削する。このとき、ガラス基板は砥石によって両面から挟み込まれ、両表面が研削されていく。研削を続けると、ガラス基板の両表面は徐々に削られ、削られた部分は平坦になっていく。そして、所望の厚さになるまでガラス基板の研削を続ける。このように、ガラス基板（ブランクス材）を研削することにより、ガラス基板の平坦度は良好となる。

この実施形態において、第１ラッピング工程における研削の量は限定されないが、研削後のブランクス材の厚さを（最終製品の板厚を基準にして０．１［ｍｍ］以上０．３［ｍｍ］以下）０．８［ｍｍ］以下とすることが好ましい。第１ラッピング工程にて発生する加工ダメージを第２ラッピング工程にて取り除く必要があり、そのダメージの深さが０．１［ｍｍ］〜０．３［ｍｍ］であるため、ブランクス材の厚さを０．８［ｍｍ］以下とすることが好ましい。例えば、プレス成形工程によって、厚さが１．３［ｍｍ］のガラス基板（ブランクス材）を作製し、そのブランクスで最終製品の板厚が０．６ｍｍのガラス基板を作製する場合、そのブランクス材の厚さが０．７［ｍｍ］〜０．９ｍｍになるまで、ブランクス材の両面を研削する。なお、プレス成形工程によって、厚さが０．９［ｍｍ］以下のブランクス材を作製した場合でも、厚さが０．７［ｍｍ］になるまで、ブランクス材の両面を研削してもよい。

第１ラッピング工程にてブランクス材の表面を研削した後、そのブランクス材の表面の中心部にダイヤモンドコアドリルを用いて貫通孔を形成し、ドーナツ状のガラス基板（孔あきブランクス材）を作製する（ステップＳ０４：コアリング工程）。

以上のように、この実施形態に係る磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法では、プレス成形工程にて作製されたガラス基板に対して第１ラッピング工程を施すことで、ガラス基板の表面を研削し、その研削後、ガラス基板に対してコアリングを施すことで、研削後のガラス基板表面の中央部に貫通孔を形成する。このように、コアリング工程の前に第１ラッピング工程を施してガラス基板の表面を研削することで、ガラス基板の厚さを薄くすることができ、その結果、コアリング工程に要する時間を短縮することができる。そして、コアリングの時間を短縮することができるため、コアリング工程に用いられるダイヤモンド工具の消耗の早さを遅くすることができる。

例えば、プレス成形後のガラス基板（ブランクス材）の厚さが１．３［ｍｍ］で、第１ラッピング工程にてそのブランクス材の厚さを０．８［ｍｍ］まで研削した場合、加工時間を約２０％、削減することができる。また、コアリング工程に用いられるダイヤモンド工具の寿命を約４０％長くすることができる。

また、プレス成形後のガラス基板に対して第１ラッピング工程を施し、プレス成形後のガラス基板の表面を研削することで、ガラス基板表面の平行度及び平坦度を、研削前のガラス基板と比べて良好にすることができるため、コアリング工程におけるガラス基板の破損不良を減少させ、ガラス基板の中央部に貫通孔を精度良く形成することが可能となる。また、このように、ガラス基板に貫通孔を精度良く形成することができるため、磁気記録媒体用ガラス基板の後工程における歩留まりを向上させることも可能となる。

通常、プレス成形加工後の半製品のガラス基板（ブランクス材）の平坦度は、１００〜１５０［μｍ］である。プレス成形後のガラス基板（ブランクス材）であって、平坦度が１００〜１５０［μｍ］のガラス基板（ブランクス材）に対して、第１ラッピング工程でブランクス材を研削することで、平坦度を低くすることが可能となる。研削の条件によっては、研削後の平坦度を８［μｍ］以下にすることもできる。このように、第１ラッピング工程を施すことで、ブランクス材表面の平行度及び平坦度を良好にすることができるため、ガラス基板の破損不良を減少させ、ガラス基板の中央部に貫通孔を精度良く形成することが可能となる。

さらに、内外精密加工の負荷を軽減することが可能となる。すなわち、ガラス基板の板厚が薄くなることによって、外径と内径を研削する際に加工工具との接触面積は少なくなり、除去体積が少なくなるため、加工速度を上げることが可能となる。

そして、コアリング工程によって貫通孔が形成されたガラス基板は、外周端面、孔の内周端面が研削され、面取りされて、ガラス基板の外径寸法及び真円度、並びに孔の内径寸法等が微調整される（ステップＳ０５：端面研削工程）。

その後、外径寸法等が微調整されたガラス基板は、外周端面及び内周端面が研磨され、端面の鏡面化が行われる（ステップＳ０６：端面研磨工程）。

端面が研磨されたガラス基板は両表面を再度、研削加工され、ガラス基板の平行度、平坦度、及び厚さが微調整される（ステップＳ０７：第２ラッピング工程）。平行度等が微調整されたガラス基板は、両表面が研磨され、表面の凹凸が均一にされる（ステップＳ０８：ポリッシング工程）。ポリッシング加工されたガラス基板は洗浄され（ステップＳ０９：洗浄工程）、さらに検査されて、その検査に合格したガラス基板が、磁気記録媒体用の基板として用いられる。

上記工程によって作製された磁気記録媒体用ガラス基板に磁性層を成膜することにより、磁気記録媒体を作製する。

なお、この実施形態に係る製造方法によって製造されるガラス基板の大きさは、特に限定されることはない。例えば、０．８５インチ、１インチ、１．３インチ、１．８インチ、２．５インチ、３．５インチのガラス基板を対象としてこの実施形態に係る製造方法を適用してもよい。

［実施例］
次に、上記実施形態の具体的な実施例について説明する。

（実施例１）
以下に、実施例１に用いたプレス成形後のガラス基板（ブランクス材）の寸法を示す。
大きさ：直径（２Ｒ）＝６７［ｍｍ］
ガラス基板の厚さ＝１．３［ｍｍ］
ガラス基板の平坦度＝平均１２０［μｍ］、最大１５０［μｍ］、最小６０［μｍ］
なお、実施例１では、ホウ珪酸ガラスのアモルファスガラス基板を用いた。

（第１ラッピング工程）
プレス成形後のガラス基板（ブランクス材）に対して第１ラッピング工程を施すことにより、ガラス基板の両面を研削した。この第１ラッピング工程における研削の条件を以下に示す。
研磨機：スピードファム社製の１６Ｂ型両面研磨機
研磨材：ダイヤモンドをニッケル等の金属粉末に混合し、ペレット状に焼成成型した「ダイヤモンドペレット（ＤＰ）」を研磨定磐上に貼り付けた「ダイヤモンドプレート」
タイヤモンドペレットは三井研削砥石社製であり、ダイヤモンドの粒子径は１０〜３０［μｍ］（平均２０［μｍ］）
加工圧：１００〜３００［ｇ／ｃｍ^２］（通常、２００［ｇ／ｃｍ^２］）
回転数：５〜５０［ｒｐｍ］（通常、３０［ｒｐｍ］）
加工数量：１００枚

以上の条件でプレス成形後のガラス基板の両面を研削し、研削後のガラス基板の厚さと平坦度を計測した。

平坦度の評価には、基板での反射が十分にあり、光学的に行える場合は、基準平面と測定物との光学的な干渉（ニュートンリング）を利用した「光干渉法」によって行う。一方、反射が低く、光学的な測定が困難な場合は、「光干渉法」の代用法としてダイヤルゲージ法を用いる。例えば、数ミクロンレベルの平坦度を評価する場合には、ニュートンリングを利用した「光干渉法」によって評価を行い、数十ミクロンレベルの平坦度で反射が低い場合は、ダイヤルゲージ法によって評価を行った。光干渉法では、ニディック社製の光干渉計を用い、ダイヤルゲージ法では、ミツトヨ製のダイヤルゲージを用いた自社製の測定治具を用いた。ガラス基板の平坦度の評価は、外周部を基準として、中央部の変位量をダイヤルゲージで測定する方法で行った。なお、第１のラッピング工程後のガラス基板に対しては、「光干渉法」で行った。

（研削後のガラス基板の厚さ及び平坦度）
ガラス基板の厚さ：平均０．８［ｍｍ］、最大０．８０２［ｍｍ］、最小０．７９８［ｍｍ］
平坦度：平均５．２［μｍ］、最大７．２［μｍ］、最小３．４［μｍ］

（コアリング工程）
第１ラッピング工程を施すことにより、ガラス基板の両面を研削した後、コアリング工程を施すことにより、ガラス基板表面の中央部に貫通孔を形成した。このコアリング工程の条件を以下に示す。
コアリング装置：（株）エヌテック製自動コアリング機
条件：
ダイヤモンド工具：ノリタケ製電着ダイヤモンドコアドリル、φ１８［ｍｍ］＊Ｌ２０［ｍｍ］
ドリルの送り速度：０．２［ｍｍ／秒］
貫通孔の大きさ：直径１８．８［ｍｍ］

（コアリング工程の評価）
以上の条件で研削後のガラス基板の中央部に貫通孔を形成した。そして、貫通孔が形成される時間を計測した。また、コアリング時に破損した枚数をカウントした。
コアリング工程に要した時間：５秒
コアリング時の破損数：０枚
評価枚数：１００枚

（実施例２）
次に、実施例２について説明する。実施例２に用いたプレス成形後のガラス基板（ブランクス材）の寸法及び材料は、実施例１に係るブランクス材の寸法及び材料と同じであるため、説明を省略する。

（第１ラッピング工程）
プレス成形後のガラス基板（ブランクス材）に対して第１ラッピング工程を施すことにより、ガラス基板の両面を研削した。この第１ラッピング工程における研削の条件は、実施例１に係る第１ラッピング工程の条件と同じであるため、説明を省略する。実施例２では、第１ラッピング工程で研削する量を変えた。

（研削後のガラス基板の厚さ及び平坦度）
ガラス基板の厚さ：平均０．９［ｍｍ］、最大０．９０２［ｍｍ］、最小０．８９９［ｍｍ］
平坦度：平均４．８［μｍ］、最大６．７［μｍ］、最小３．５［μｍ］

（コアリング工程）
第１ラッピング工程の後、コアリング工程を施した。このコアリング工程の条件は、実施例１に係るコアリング工程と同じであるため、説明を省略する。

（コアリング工程の評価）
以上の条件で研削後のガラス基板の中央部に貫通孔を形成した。そして、貫通孔が形成される時間を計測した。また、コアリング時に破損した枚数をカウントした。
コアリング工程に要した時間：５．５秒
コアリング時の破損数：０枚
評価枚数：１００枚

（実施例３）
次に、実施例３について説明する。実施例３に用いたプレス成形後のガラス基板（ブランクス材）の寸法及び材料は、実施例１に係るブランクス材の寸法及び材料と同じである。

（第１ラッピング工程）
プレス成形後のガラス基板（ブランクス材）に対して第１ラッピング工程を施すことにより、ガラス基板の両面を研磨した。この第１ラッピング工程における研削の条件は、実施例１に係る第１ラッピング工程の条件と同じである。実施例３では、第１ラッピング工程で研削する量を変えた。

（研削後のガラス基板の厚さ及び平坦度）
ガラス基板の厚さ：平均０．７［ｍｍ］、最大０．７０１［ｍｍ］、最小０．６９８［ｍｍ］
平坦度：平均５．２［μｍ］、最大６．５［μｍ］、最小３．２［μｍ］

（コアリング工程）
第１ラッピング工程の後、コアリング工程を施した。このコアリング工程の条件は、実施例１に係るコアリング工程と同じである。

（コアリング工程の評価）
以上の条件で研削後のガラス基板の中央に貫通孔を形成した。そして、貫通孔が形成される時間を計測した。また、コアリング時に破損した枚数をカウントした。
コアリング工程に要した時間：４．５秒
コアリング時の破損数：０枚
評価枚数：１００枚

（比較例）
次に、上記実施例に対する比較例を説明する。以下に、比較例に用いたプレス成形後のガラス基板（ブランクス材）の寸法を示す。
大きさ：直径（２Ｒ）＝６７［ｍｍ］
ガラス基板の厚さ＝１．３［ｍｍ］
ガラス基板の平坦度＝１１５μｍ 最大１６０μｍ、最小８５μｍ
なお、比較例では、実施例と同様に、ホウ珪酸ガラスのアモルファスガラス基板を用いた。

この比較例では、プレス成形後のガラス基板に対してコアリング工程を施すことにより、ガラス基板の中央部に貫通孔を形成し、そのコアリング工程の後に、第１ラッピング工程を施すことにより、ガラス基板の両面を研削した。

（コアリング工程）
プレス成形後のガラス基板に対してコアリング工程を施すことにより、ガラス基板の中央部に貫通孔を形成した。このコアリング工程の条件は、上記実施例１と同じである。

（コアリング工程の評価）
以上の条件でプレス成形後のガラス基板の中央部に貫通孔を形成し、貫通孔を形成する時間を計測した。また、コアリング時に破損した枚数をカウントした。
コアリング工程に要した時間：８秒
コアリング時の破損数：３枚
評価枚数：１００枚

以上のように、実施例１〜実施例３及び比較例の結果をまとめると、実施例１〜実施例３では、比較例と比べて、コアリング工程に要する時間を短縮することができた。つまり、実施例１〜実施例３のように、コアリング工程を施す前に第１ラッピング工程を施すことで、ガラス基板の厚さを薄くすることができ、基板厚が薄くなった分、コアリング工程に要する時間を短縮することができた。その結果、コアリングに用いられるダイヤモンド工具の寿命を延ばすことが可能となる。

また、実施例１〜実施例３では、比較例と比べて、コアリング工程前のガラス基板の平坦度が低くなっている。つまり、実施例１〜実施例３では、比較例と比べて、ガラス基板の平行度及び平坦度が良好になっているため、コアリング加工において、ガラス基板に貫通孔を精度良く形成することが可能となる。その結果、コアリング加工における歩留まりを向上させることができる。

なお、上記実施例及び比較例では、ガラスの種類として、ホウ珪酸ガラスを用いたが、それ以外のガラス基板を用いても、上記実施例及び比較例と同じ結果が得られる。例えば、アルミノシリケートガラスを用いても、上記実施例と同じ効果を奏することができる。

この発明の実施形態に係る磁気記録媒体用ガラス基板の製造工程を順番に示すフローチャートである。 従来技術に係る磁気記録媒体用ガラス基板の製造工程を順番に示すフローチャートである。

Claims (4)

1. 円板状のガラス基板の表面を所定厚さまで研削し、その研削後のガラス基板の中央部に貫通孔を形成することを特徴とする磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法。
2. 前記研削によって前記所定厚さを０．８［ｍｍ］以下にすることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法。
3. 円板状のガラス基板であって、
   表面が所定厚さまで研削され、その研削後に、基板の中央部に貫通孔が形成されたことを特徴とする磁気記録媒体用ガラス基板。
4. 前記所定厚さが０．８［ｍｍ］以下であることを特徴とする請求項３に記載の磁気記録媒体用ガラス基板。

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