JP2008269766A - 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法および磁気ディスク製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】化学強化によって得られる圧縮応力層を保持しつつ、磁気ディスク用ガラス基板の内径寸法誤差を小さくする。
【解決手段】中心に円孔が形成された円板状のガラス基板１０２に、化学強化処理槽１３０の化学強化処理液を接触させることにより、ガラス基板１０２中に含まれる一部のイオンを化学強化処理液中のイオンに置換してガラス基板１０２を化学強化する。これにより、１５０μｍ未満の圧縮応力層を、内周端面をはじめとするガラス基板１０２の表面に形成する。その後、内周端面研磨装置１２０を用いて、形状転写加工法により、取代５μｍ未満で、内周端面研磨を行う。この内周端面の研磨は、化学強化工程でガラス基板１０２の内周端面に形成された圧縮応力層が残存するように行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法および磁気ディスク製造方法に関するものである。

近年、情報化技術の高度化に伴い、情報記録技術、特に磁気記録技術は著しく進歩している。このような磁気記録媒体のひとつであるＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等の磁気記録媒体用基板としては、アルミニウム基板が広く用いられてきた。しかし、磁気ディスクの小型化、薄板化、および高密度記録化に伴い、アルミニウム基板に比べ基板表面の平坦性及び基板強度に優れたガラス基板の需要が高まっている。

また、磁気記録媒体の高密度化に伴い、磁気ヘッドも薄膜ヘッドから、磁気抵抗型ヘッド（ＭＲヘッド）、大型磁気抵抗型ヘッド（ＧＭＲヘッド）へと推移してきていて、磁気ヘッドの基板からの浮上量が小さくなってきている。このような磁気抵抗効果型素子を搭載した磁気ヘッドには固有の障害としてサーマルアスペリティ障害を引き起こす場合がある。サーマルアスペリティ障害は、磁気ディスク面上の微小な凸或いは凹形状上を磁気ヘッドが浮上飛行しながら通過するときに、空気の断熱圧縮または接触により磁気抵抗効果型素子が加熱され、読み出しエラーが生じる障害である。

したがって、磁気抵抗効果型素子を搭載した磁気ヘッドに対しては、磁気ディスク表面は極めて高度な平滑度および平坦度が求められる。また塵埃や異物が付着したまま磁性層を形成すると凸部が形成されてしまうため、ガラス基板には、塵埃や異物を完全に除去する高度な洗浄も求められている。

また、磁気ディスク表面の平滑度および平坦度と共に、磁気ディスク中央に設けられた円孔における内径寸法誤差も厳しい精度管理が求められている。これは磁気ディスクの内周端面の寸法誤差が、磁気ディスクをＨＤＤのスピンドルモータに嵌設する際の設置精度に直接影響するからである。また、内径寸法誤差が大きいと、ＨＤＤ等の磁気ディスク装置に磁気ディスクが組み付けられる前に実施されるスタッキングサーボ（サーボ情報の磁気ディスクへの書き込み）における機械的な誤差を誘発する可能性や、ディスクスタッキング時のスピンドルとの嵌め合い不具合を誘発する可能性が生じる。磁気ディスクの内周端面は主表面に対して表面積が小さく、内径寸法誤差により磁気ディスクの回転中心がずれた場合には、ＨＤＤのヘッドをＨＤＤ上の正しい位置に配置することが困難となり、データの記録／再生ができなくなってしまう。

また、磁気ディスクは高速に回転しながらデータの読み書きが行われるため、その高速回転においても磁気ディスク上のデータがぶれないようにする必要がある。したがって、磁気ディスク用基板の内径寸法誤差の精度管理が特に重要となる。

さらに、ＨＤＤのデータのアクセスに着目すると、ＨＤＤに組み込まれた磁気ディスクのデータを正確に記憶／再生するために、当該磁気ディスクには位置決めの指標となるサーボパターンが予め書き込まれる。このサーボパターンの書き込みは、サーボライタと呼ばれる装置に磁気ディスクを嵌設して実行される。そして、サーボパターンが書き込まれた磁気ディスクは、一旦サーボライタから離脱され、製品としてＨＤＤのスピンドルモータに嵌設される。

磁気ディスクの内径寸法誤差が大きい場合には、磁気ディスクをＨＤＤに組み込む際にサーボパターンと、製品としてのＨＤＤの記録／再生ヘッドとの位置がずれてしまうため、やはりデータの記録／再生が正常に行われないことになる。かかる位置関係を補正するためアライメントを調整する技術は開示されているが（例えば、特許文献１）、内径寸法誤差を抑制する抜本的な解決がなされるわけではない。

このように、磁気ディスクの高記録密度化の要求は近年さらに高まりつつあり、磁気ディスク用のガラス基板に対する従来より一層厳しい内径寸法誤差の管理が求められている。
特開２００４−１９９８４１号公報

このような磁気ディスク用のガラス基板は、複数の工程を経由して形成される。まず、１枚のウェハを円盤状に切削し、さらに内孔を開けてガラス基板の形を形成する。その後、切削したガラス基板の外周端面および内周端面の面取りを行い、両端面を研磨する。続いて、ガラス基板の主表面も研磨され、最後に研磨が完了したガラス基板に化学強化処理を施す。かかる化学強化処理は、ガラス基板の耐衝撃性や耐振動性を向上させることができ、衝撃や振動によってガラス基板が破損するのを防止できる。

この化学強化処理を施す化学強化工程は、例えば、アルカリ塩の溶融塩を加熱溶融し、処理対象のガラス基板をガラス基板ホルダに収納した状態で上記溶融塩（化学強化処理液）中に浸漬し、ガラス基板と溶融塩とをイオン交換させることによって行われる。

このとき、化学強化工程の前後においてガラス基板の内径が変化する、即ち、ガラス基板が内径中心方向に膨張することで内径が変化する現象が生じる。これは、ガラス基板に化学強化処理を施すと、ガラス基板の表面に圧縮応力が生じ、この圧縮応力によって、ガラス基板の寸法が変化するからである。

また、化学強化処理液は、経時変化によってその組成が変わってしまう。具体的には、化学強化処理において、化学強化処理液に含まれているイオンと、ガラス基板に含まれているイオンとがイオン交換されるため、化学強化処理が進行するに連れて、当該化学強化処理液には、イオン交換されたガラス基板に含まれていたイオンが増大することになる。この組成の変化は、化学強化においてガラス基板の内径寸法を変化させる一因となる。この内径寸法の変化量は、一段と厳しい要求がされているガラス基板の内径寸法誤差に対して無視できるものではないので、ガラス基板には、この化学強化処理における内径の変化量も含めた高い内径寸法精度が求められている。

さらに、内周加工工程後のガラス基板の内径もある程度の寸法誤差を有し、化学強化処理前のガラス基板のガラス基板の内径が予め決められている設計値より小さい場合や大きい場合には、一定の化学強化処理条件による化学強化処理を通じ、その寸法誤差と合わさって内径寸法精度はさらに悪化し、不良品が大量に生産されてしまう。

本願発明者らは、化学強化処理条件とその化学強化処理条件で化学強化処理した場合のガラス基板の内径の変化量（伸び量）との関係を把握しておき、化学強化処理前のガラス基板の内径寸法と最終的な内径の所望値との差分に基づいて、適切な化学強化処理条件で化学強化処理を行うとともに、適切な取代による内周端面研磨を、化学強化処理の後に行うことで、たとえ化学強化処理前のガラス基板の内径が予め決められている設計値からずれていたとしても、ガラス基板の最終的な内径寸法精度を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明はこのような課題に鑑み、化学強化によって得られる圧縮応力層を保持しつつ、磁気ディスク用ガラス基板の内径寸法誤差を小さくすることが可能な、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法および磁気ディスクの製造方法を提供することを目的とする。

本発明による磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、上述の課題を解決するために、中心に円孔が形成された円板状のガラス基板に化学強化処理液を接触させることにより、ガラス基板中に含まれる一部のイオンを化学強化処理液中のイオンに置換してガラス基板を化学強化する化学強化工程と、化学強化されたガラス基板の内周端面を研磨する内周端面研磨工程とを含み、内周端面研磨工程では、化学強化工程でガラス基板の内周端面に形成された圧縮応力層が残存するように、ガラス基板の内周端面を研磨することを特徴とする。

本発明によれば、所定の化学強化処理条件による化学強化処理を行うだけでなく、その後に、適切な取代による内周端面を研磨するため、化学強化処理前のガラス基板の内径が、予め決められている設計値からずれていたとしても、より誤差の小さい内径寸法を実現することができる。

化学強化処理によって生じる膨張は、化学強化処理条件を設定することによって、予め把握できるものではあるが、内周端面の研磨処理ほどの精度を望むことはできない。しかし、本発明のように、化学強化後の最後の工程において、高精度に制御可能な取代を決定して端面研磨を行えば、所望の形状に、より小さい誤差で近付けることが可能となる。

ただし、最終段階で行う研磨は、化学強化工程でガラス基板の内周端面に形成された圧縮応力層が残存する範囲で行う必要がある。化学強化処理の効果が失われるのを防ぐためである。

上述の化学強化工程で形成される圧縮応力層の厚みは、１５０μｍ未満とするとよい。

また、上述の内周端面研磨工程では、形状転写加工によって内周端面を研磨するとよい。形状転写加工によれば、例えばブラシによる研磨に比較して、格段に、内径寸法の誤差を少なくすることが可能だからである。

内周端面研磨工程における取代は、５μｍ未満とするとよい。取代をなるべく少なくして、化学強化によって形成される圧縮応力層を最大限、保持することができるようにするためである。

また、本発明による磁気ディスク製造方法では、上述のいずれかに記載の方法で製造した磁気ディスク用ガラス基板の表面に、少なくとも磁性層を形成する工程を含むことを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、化学強化によって得られる圧縮応力層を保持しつつ、磁気ディスク用ガラス基板の内径寸法誤差を小さくすることが可能となる。

次に添付図面を参照して本発明による磁気ディスク用ガラス基板の製造方法および磁気ディスク製造方法の実施形態を詳細に説明する。図中、本発明の実施形態に直接関係のない要素は図示を省略する。また、同様の要素は同一の参照符号によって表示する。

（化学強化工程における化学強化処理条件の調整）
磁気ディスクの小型化、薄板化、および高密度記録化に伴い、ガラス基板内周端面の高度な平滑度および平坦度が求められる。本実施形態では、ガラス基板の内周端面、特に、化学強化工程における変化量に着目し、ガラス基板の最終的な内径（ＩＤ）寸法誤差を小さくすることを目的としている。以下、化学強化工程を含む一連の工程を実行可能な磁気ディスク用ガラス基板の製造システム２００を説明する。

図１は、本実施形態による磁気ディスク用ガラス基板の製造システム２００を示した機能ブロック図である。図１の磁気ディスク用ガラス基板１０２の製造システム２００は、内周端面研削装置１１０と、化学強化処理槽１３０と、内周端面研磨装置１２０とを含んで構成されている。ここでは、理解を容易にするため、特にガラス基板１０２の内周端面に関する製造工程を挙げて磁気ディスク用ガラス基板の製造システム２００を説明しているが、実際の工程でガラス基板１０２の表面や外周端面の製造工程をも含んでいるのは言うまでもない。

上記内周端面研削装置１１０は、内周加工装置として機能し、例えば多成分系ガラスからなる円盤状のガラス基板１０２の中心に形成された円孔における内周端面を、研削量分だけ研削加工する。かかる内周端面研削装置１１０は、ガラス基板１０２の内周端面を研削できれば、様々な形態で構成することができ、例えば、内周端面の面取りと同時に内周端面を研削する面取り（チャンファ：ｃｈａｍｆｅｒ）装置によっても構成することが可能である。

図２は、内周端面研削装置１１０の研削工程を説明するための説明図である。ここでは、図２の（ａ）に示すように円盤状のガラス基板１０２の円孔１１２により形成される内周端面１１４の研削および面取り加工がなされる。

内周端面研削装置１１０では、図２（ｂ）に示すように、円孔１１２に研削用の内径研削砥石１１６が挿通される。また、円筒状に積層した複数のガラス基板１０２は、挟持部材によって上下２つの底面が狭持されている。内径研削砥石１１６は、プーリ状の回転砥石であって外周が研削面となっている。

ガラス基板１０２と内径研削砥石１１６とはそれぞれが固定された駆動手段（図示せず）によって回転駆動され、この円筒状のガラス基板１０２の内周端面１１４に内径研削砥石１１６を当接して各ガラス基板１０２に均一な内径加工を施している。その回転方向はそれぞれの接触点で相対する方向となるように設定される。このような内周端面の研削工程により図２（ｃ）に示すような内周端面１１４および面取り１１４ａが形成される。また、内周端面１１４の研削と同時に、外周端面も研削することも可能である。

上記内周端面研磨装置１２０は、内周端面研削装置１１０同様内周加工装置として機能し、内周端面研削装置１１０によって研削されたガラス基板１０２の内周端面１１４をさらに研磨量分だけ研磨加工する。

図３は、ガラス基板１０２の化学強化処理液への浸漬を説明するための説明図である。ここでは、金属材料からなるガラス基板ホルダ１３２と、化学強化処理液が収容された処理槽１３４とが示されている。ガラス基板ホルダ１３２には、板状の薄板を湾曲させ、膨出側の表面には突部が長手方向に波状に複数形成された保持部１３６が設けられ、その保持部１３６の膨出側の突部間に形成されたＶ字溝部にはそれぞれ１枚ずつガラス基板１０２が保持される。そして、１回の化学強化で処理すべきすべてのガラス基板１０２が配置された後、そのガラス基板ホルダ１３２と共にガラス基板１０２が処理槽１３４に所定時間浸漬される。

かかる化学強化処理液の温度は、ガラス基板１０２の材質のガラス転移点より好ましくは１００〜１５０°Ｃ程度低く設定し、より好ましくは化学強化処理液自体の温度が３５０〜４００°Ｃ程度に設定される。これは、ガラス基板１０２の材質のガラス転移点より１５０°Ｃより低く設定すると、化学強化処理が十分に行われず、１００°Ｃ低い温度より高く設定すると、化学強化処理においてガラス基板に反りが生じやすくなるからである。

このような化学強化処理によってガラス基板１０２の表面および端面には圧縮応力層が形成される。端面、特に内周端面に形成される圧縮応力層が本実施形態における内周端面の変形を招き、その膨張（伸び）量が変化量として把握される。この圧縮応力層の厚みは、その化学強化の化学強化処理条件を調整して１５０μｍ未満とするのが好ましい。これは、圧縮応力層を１５０μｍ以上とすると、製造効率が不必要に悪くなるからである。

図４は、内周端面研磨装置１２０の構成を説明するための縦断面図である。内周端面研磨装置１２０は、形状転写加工によって、ガラス基板１０２の内周端面を研磨する装置である。円筒状に積層された複数のガラス基板１０２は、当該内周端面研磨装置１２０の固定部１２２に固定される。かかるガラス基板１０２は、ガラス基板１０２の円盤中心軸を回転中心として、ガラス基板１０２とガラス基板１０２の円孔に挿入された研磨体１２４とが相対的に摩擦するように、いずれか一方もしくは両方を回動することで、ガラス基板１０２の内周端面を研磨する。

内周端面研磨装置１２０は、被研磨体１２と、固定部１２２と、研磨体１２４と、研磨駆動部１８とを含んで構成され、複数枚積層して円筒状に形成された被研磨体１２の内周端面を研磨する。

上記被研磨体１２は、ガラス基板１０２を複数枚積層して円筒状に形成されたものである。各ガラス基板１０２は、研削工程において外周端面および内周端面が面取り加工され、図４の拡大図に示すように、例えば、内周端面（Ｔ面）１１４と面取り（Ｃ面）１１４ａとが形成されている。またガラス基板１０２同士は、スペーサ２６を介して積層されている。スペーサ２６は、ガラス基板１０２の内周端面の面取り１１４ａの研磨ブラシによる研磨残りを確実に防止するため、ならびに、研磨時におけるガラス基板等の破損を確実に防止するために設けられている。

上記固定部１２２は、主に基板ケース３０と、締め付けカバー３２と、回転保持台３４とを含んで構成される。上記基板ケース３０は、被研磨体１２を収納する役割を担う。詳細には、基板ケース３０と、基板ケース３０に嵌合する締め付けカバー３２とでカラー３６を介して被研磨体１２を締め込んでいる。かかる基板ケース３０と締め付けカバー３２との締め込みにより、当該固定部１２２の回転や後述する研磨体１２４の回転に影響されず、被研磨体１２としての各ガラス基板１０２の配置を保持することができる。

また、回転保持台３４は、基板ケース３０を固定保持し、基板ケース３０を正逆の双方向に回動することができる。かかる回転保持台３４の回転速度は調整可能であり、研磨目的に応じた適切な回転速度を選定することができる。

上記研磨体１２４は、被研磨体１２のガラス基板１０２に直交し、かつ被研磨体１２内孔の中心軸に一致し、当該研磨体１２４の回転中心となる回転軸を有し、研磨本体１４０と、研磨本体１４０側壁に設けられた複数の研磨布１２６とを含んで構成される。かかる複数の研磨布１２６は、スウェード、ベロアを素材とする軟質ポリシャや、硬質ベロア、発泡樹脂、ピッチ含浸スウェード等の硬質ポリシャ等で形成されてもよく、回転軸を中心にして円筒形状の一部をなすように配される。この研磨布１２６は、任意の円周上でその中心が互いにほぼ等間隔になるように配されるとしてもよい。つまり、研磨体１２４は、複数の研磨布１２６が、中心軸周りに略等間隔となるように配置している構成であってもよい。

（形状転写加工）
研磨体１２４の外径は、ガラス基板１０２の内径形状に沿って曲面に形成され、ガラス基板１０２の内径の円周面１５０に適合する。すなわち、形状転写加工によって内周端面は研磨される。研磨体１２４を被研磨体１２の内周端面に同圧力で接触させ、被研磨体１２の内周端面と研磨体１２４との間に研磨液を供給し、研磨体１２４を、回転軸を中心に図４の研磨体１２４上に示される矢印の方向に回動して、被研磨体１２を研磨する。ここでは、研磨体１２４の回転軸周りの回転を回動としているが、かかる動作に限られず、そのように回転しながら、回転軸方向に移動することも含まれる。

このときガラス基板１０２は固定部１２２に固定されて回転させなくてもよい。これは、ガラス基板１０２の内周と研磨体１２４の外周が適合しているので、研磨体１２４の回動だけで、十分な研磨速度を得ることができるからである。しかし、ガラス基板１０２を研磨体１２４の回転方向と逆方向に回転して研磨することを妨げるものではない。具体的には、例えば、研磨体１２４を固定しておき、ガラス基板１０２のみを回転させてもよく、その逆に、ガラス基板１０２を固定した状態で研磨体１２４のみを回転させてもよく、両方を相対的に回転させてもよい。

また、研磨体１２４は、ガラス基板１０２に対して、内孔内で回転軸方向に低速揺動（ストローク運動）して被研磨体１２の内周端面全体を研磨してもよい。

研磨体１２４の研磨布１２６は、ガラス基板１０２の内径と対応しているため、即ち、ガラス基板１０２の内周曲面と同じ半径を有する曲面に形成されているため、研磨体１２４の研磨布１２６をガラス基板１０２の内周端面に面接触させることができ、かつ、内周端面に対して、均等な所定の押圧力で押し当てることが可能となる。こうして、内周端面を平滑に研磨でき、小さくかつ安定した内径真円度および同芯度と低い内径公差を達成できる。また、研磨体１２４とガラス基板１０２とは面接触しているので、各研磨布１２６にかかる単位押圧力は低く、研磨熱を抑制でき、ガラス基板１０２の内周端面の劣化を防止できる。

ここで、研磨布１２６とガラス基板１０２の内周端面とは、５０％以上面接触していることが望ましく、さらに６０％以上面接触していることが望ましい。５０％以上または６０％以上面接触させることにより、上記研磨体１２４を回動させる際に、安定して動作させることができるとともに、面接触の割合を多くすることで、研磨速度を向上させることができる。そして、このように研磨布１２６と被研磨体の内周端面との接触面積を大きくとることで、研磨速度を上げることができるとともに、より内径真円度や同芯度が良好なガラス基板を得ることができる。

ただし、研磨体１２４の研磨布１２６の個数を奇数にすると、内周端面への押圧力が偏る場合があるので、かかる研磨布１２６を偶数として、各研磨布１２６の対向位置に対となる研磨布１２６を配置するのが望ましい。図４においては、研磨布１２６が６つ配され、各２対の研磨布１２６が研磨体１２４の円心を挟んで背向形成されている。従って、内周端面に対する押圧力が均一になり、より内径真円度や同芯度を小さくすることが可能となる。

また、本実施形態において、研磨体１２４の外径は、ガラス基板１０２の内径に対応することを述べたが、研磨体１２４の外径とガラス基板１０２の内径とが合致しない場合、研磨体１２４の外径を調整する必要が生じる。本実施形態における研磨体１２４は、上述した複数の研磨布１２６を回転軸の延伸方向に対して直交する方向に移動させて、即ち、研磨体１２４を拡縮させて、ガラス基板１０２の内周端面に圧接させてもよい。

また、研磨体１２４をガラス基板１０２内に挿入したり、もしくは、抜出したりする際には、ガラス基板１０２の内周を損傷させないために、研磨体１２４の外径を一旦縮めている。

かかる研磨体１２４は、スウェード、ベロアを素材とする軟質ポリシャや、硬質ベロア、発泡樹脂、ピッチ含浸スウェード等の硬質ポリシャ等で形成される研磨布１２６を円筒形状の一部をなすように配してもよい。また、研磨体１２４は、ガラス基板１０２に対して、円孔内で回転軸方向に低速揺動（ストローク運動）してガラス基板１０２の内周端面１１４全体を研磨してもよい。

また、内周端面研磨装置１２０のノズル１２８は、研磨体１２４とガラス基板１０２との間に研磨砥粒を含む研磨液を供給する。この研磨砥粒としては、目標とする端面の形状にもよるが、例えば、アルミナや酸化セリウム、コロイダルシリカ等の通常の研磨砥粒を用いることができる。また、研磨砥粒を分散させている分散媒としては、特に限定されるものではなく、コストの面からは水が好ましいが、通常の研磨に使用されている分散媒であれば好適に使用することができる。

上記化学強化処理槽１３０は、化学強化処理液を収容する処理槽と、その制御部とを含んで構成される。化学強化処理槽１３０は、化学強化工程において、化学強化塩を加熱溶解した化学強化処理液にガラス基板１０２を浸漬し、ガラス基板（Ｌｉイオンを含むアルミノシリケートガラス）の一部のイオン、例えば、ＬｉイオンおよびＮａイオン等の一価の金属イオンを化学強化処理液中の上記イオンより大きなイオン径を有する一価のイオン、例えば、Ｎａイオン、Ｋイオンに置換する。かかるイオン交換法によりガラス基板表面には圧縮応力層が形成され、割れやクラックが生じにくい大きな機械的強度を得ることができる。

このようなＮａイオン、Ｋイオンを含む上記化学強化処理液（処理溶融塩）としては、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸リチウムおよびその混合溶融塩を用いるのが好ましいが、硝酸塩に限定されるものではなく、硫酸塩、重硫酸塩、炭酸塩、ハロゲン化物などを用いてもよい。

図５は、化学強化処理による内径寸法誤差の変化例を示した説明図である。内周端面研磨装置１２０による内周端面研磨工程を終えたガラス基板１０２は、図５（ａ）に示すように円孔１１２の内径、即ち円孔１１２の中心を挟んで対向する内周端面１１４の距離ｄ_１は、研磨体１２４の直径および研磨液の濃度、研磨時間によって所定範囲内の内径寸法誤差に仕上がっている。しかし、当該化学強化工程においては、図５（ｂ）に示すように、圧縮応力層１１８が形成され、ガラス基板１０２の内周端面１１４が内径を小さくする方向に膨張変化し、内径寸法誤差に影響を及ぼす。したがって、内径はｄ_１からｄ_２に小さくなる。

このように、化学強化工程においては、その化学強化処理液の状態や化学強化処理条件によって内径の変化量が異なる。また、内周端面研削装置１１０や内周端面研磨装置１２０等の内周加工装置による内周加工工程後のガラス基板１０２の内径もある程度の寸法誤差を有している。したがって、内周加工工程後のガラス基板１０２の内径が、例えば、予め決められている設計値より小さい場合や大きい場合には、一定の化学強化処理条件による化学強化処理を通じ、その寸法誤差と合わさって内径寸法精度はさらに悪くなり、不良品が大量に生産されてしまう。

そこで、本願発明者らは、化学強化処理条件と、その化学強化処理条件で化学強化処理した場合のガラス基板１０２の内径の変化量（伸び量）との関係を把握しておき、化学強化処理前のガラス基板１０２の内径寸法と最終的な内径の所望値との差分に基づいて所定の化学強化処理条件で化学強化処理を行い、所定の取代で内周端面研磨を行うことで、たとえ、化学強化処理前のガラス基板１０２の内径が予め決められている設計値からずれていたとしても、ガラス基板１０２の内径寸法精度を向上させることが可能となることを見出した。

より具体的には、図５（ｃ）に示すように、化学強化処理を行って内径が寸法ｄ_２になったガラス基板１０２に対して、さらに適切な取代によって内周端面研磨を行うことにより、内径を、最終的な所望の寸法ｄ_３となるまで研磨する。このような化学強化処理条件および内周端面研磨の取代の変化による内径寸法誤差の調整は、特にガラス基板１０２の少量生産時に有効である。

（磁気ディスク用ガラス基板の製造方法）
上述した磁気ディスク用ガラス基板の製造システムを用いれば、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供できる。かかる磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、中心に円孔が形成された円板状のガラス基板１０２に化学強化処理液を接触させることにより、ガラス基板１０２中に含まれる一部のイオンを化学強化処理液中のイオンに置換してガラス基板を化学強化する化学強化工程と、化学強化されたガラス基板の内周端面を研磨する内周端面研磨工程とを含む。

そして、上記の内周端面研磨工程では、化学強化工程でガラス基板１０２の内周端面に形成された圧縮応力層が残存するように、ガラス基板の内周端面を研磨する。

本実施形態によれば、所定の化学強化処理条件による化学強化処理を行うだけでなく、その後に、適切な取代による内周端面を研磨するため、化学強化処理前のガラス基板１０２の内径が、予め決められている設計値からずれていたとしても、より誤差の小さい内径寸法を実現することができる。

上記方法をより具体的に説明すれば、化学強化工程前のガラス基板の内径は、最終的な所望の形状より大きいことが前提である。その後の化学強化工程によってガラス基板の内周端面は、中心に向かって膨張し、内径は一時的に、最終的な所望の形状より小さくなる。そしてさらに、内周端面研磨工程にて内周端面が研磨されることによって、再び内径は増大し、小さい誤差にて、所望の寸法に到達できる。

なお、化学強化処理によって生じる膨張を事前に予測して化学強化条件を決定し、かかる膨張のみによって、最終的な所望の形状を実現しようとする方法も考えられる。しかし、化学強化処理による内径の変化量は、化学強化条件によって制御できるものの、端面研磨における取代の調節ほどの精度は望めない。したがって、化学強化処理による変化量の予測だけでは誤差が大きくなる可能性がある。しかし、本発明の実施形態のように、化学強化の後に、さらに、高精度に制御可能な取代を決定して端面研磨を行えば、所望の形状に、より小さい誤差で近付けることが可能となる。

以下、上述した実施形態の具体的な実施例を説明する。本実施例においては、以下の工程を経て、磁気ディスク用ガラス基板および磁気ディスクを製造した。

（１）形状加工工程及び第１ラッピング工程
まず、溶融させたアルミノシリケートガラスを上型、下型、胴型を用いたダイレクトプレスによりディスク形状に成型し、アモルファスの板状ガラスを得た。なお、アルミノシリケートガラスとしては、化学強化用のガラスを使用した。ダイレクトプレス以外に、フュージョン法、ダウンドロー法やフロート法で形成したシートガラスから研削砥石で切り出して円盤状の磁気ディスク用ガラス基板を得てもよい。なお、アルミノシリケートガラスとしては、ＳｉＯ_２：５８〜７５重量％、Ａｌ_２Ｏ_３：５〜２３重量％、Ｌｉ_２Ｏ：３〜１０重量％、Ｎａ_２Ｏ：４〜１３重量％を主成分として含有する化学強化ガラスを使用した。また、上記アルミノシリケートガラス以外にもソーダライムガラス等を用いることもできる。

次に、この板状ガラスの両主表面をラッピング加工し、ディスク状のガラス母材とした。このラッピング加工は、遊星歯車機構を利用した両面ラッピング装置により、アルミナ系遊離砥粒を用いて行った。具体的には、板状ガラスの両面に上下からラップ定盤を押圧させ、遊離砥粒を含む研削液を板状ガラスの主表面上に供給し、これらを相対的に移動させてラッピング加工を行った。このラッピング加工により、平坦な主表面を有するガラス母材を得た。

（２）切り出し工程（コアリング、フォーミング）
次に、ダイヤモンドカッタを用いてガラス母材を切断し、このガラス母材から、円盤状のガラス基板を切り出した。次に、円筒状のダイヤモンドドリルを用いて、このガラス基板の中心部に円孔を形成し、ドーナツ状のガラス基板とした（コアリング）。

（３）端面研削工程
そして内周端面および外周端面をダイヤモンド砥石によって研削し、所定の面取り加工を施した（フォーミング）。

（４）第２ラッピング工程
次に、得られたガラス基板の両主表面について、第１ラッピング工程と同様に、第２ラッピング加工を行った。この第２ラッピング工程を行うことにより、前工程である切り出し工程や内周端面研磨工程において主表面に形成された微細な凹凸形状を予め除去しておくことができ、後続の主表面に対する研磨工程を短時間で完了させることができるようになる。

（５）主表面研磨工程
主表面研磨工程として、まず第１研磨工程を施した。この第１研磨工程は、前述のラッピング工程において主表面に残留したキズや歪みの除去を主たる目的とするものである。この第１研磨工程においては、遊星歯車機構を有する両面研磨装置により、硬質樹脂ポリッシャを用いて、主表面の研磨を行った。研磨液としては、酸化セリウム砥粒を用いた。

この第１研磨工程を終えたガラス基板を、中性洗剤、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。

次に、主表面研磨工程として、第２研磨工程を施した。この第２研磨工程は、主表面を鏡面状に仕上げることを目的とする。この第２研磨工程においては、遊星歯車機構を有する両面研磨装置により、軟質発泡樹脂ポリッシャを用いて、主表面の鏡面研磨を行った。研磨液としては、第１研磨工程で用いた酸化セリウム砥粒より微細な酸化セリウム砥粒を用いた。

この第２研磨工程を終えたガラス基板を、中性洗剤、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。なお、各洗浄槽には、超音波を印加した。

（６）化学強化工程および冷却工程
次に、前述のラッピング工程及び研磨工程を終えたガラス基板に、化学強化を施した。化学強化工程を行うことにより、磁気ディスク基板の表層部に高い圧縮応力を生じさせることができ、耐衝撃性を向上させることができる。

化学強化は、硝酸カリウム（６０％）と硝酸ナトリウム（４０％）を混合した化学強化溶液を準備し、この化学強化溶液を４００°Ｃに加熱しておくとともに、洗浄済みのガラス基板を３００°Ｃに予熱し、化学強化溶液中に約３時間浸漬することによって行った。

このように、化学強化溶液に浸漬処理することによって、ガラス基板の表層のＬｉイオン及びナトリウムイオンが、化学強化溶液中のナトリウムイオン及びカリウムイオンにそれぞれ置換され、ガラス基板が強化される。このときのガラス基板の内径における圧縮応力層の厚さは約１５０μｍ未満であった。

（７）内周端面研磨工程
次に、ガラス基板の端面について、形状転写加工により、鏡面研磨を行った。このとき、研磨砥粒としては、酸化セリウム砥粒を含むスラリ（遊離砥粒）を用いた。この内周端面研磨工程により、ガラス基板の端面は、パーティクル等の発塵を防止できる鏡面状態に加工された。この内周研磨工程における取代は５μｍ以下であった。

［実施例］
本実施例のように、化学強化工程の後に内周端面研磨を行う場合と、逆に、内周端面研磨を先に行って化学強化工程を後に行った比較例とを比較して、以下のような結果を得ることができた。ただし、ガラス基板のサンプル数は１０，０００枚である。

以上のように、実施形態に記載した技術を本実施例に採用することにより、歩留まりを大きく向上させることができた。

続いて、化学強化工程を終えたガラス基板を、２０°Ｃの水槽に浸漬して冷却し、約１０分間維持した。そして、冷却を終えたガラス基板を、約４０°Ｃに加熱した濃硫酸に浸漬して洗浄を行った。さらに、硫酸洗浄を終えたガラス基板を、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の各洗浄槽に順次浸漬して洗浄した。なお、各洗浄槽には超音波を印加した。

上記の如く、第１ラッピング工程、切り出し工程、第２ラッピング工程、内周端面研磨工程、主表面研磨工程、化学強化工程、冷却工程を施すことにより、平坦、かつ、平滑な、高剛性の磁気ディスク用ガラス基板を得た。

（８）精密洗浄工程
次に、テクスチャーを形成した磁気ディスク用ガラス基板の精密洗浄を行った。これはヘッドクラッシュやサーマルアスペリティ障害の原因となる研磨剤残渣や外来の鉄系コンタミなどを除去し、表面が平滑で清浄なガラス基板を得るためのものである。精密洗浄工程としては、アルカリ性水溶液による洗浄の後に、水リンス洗浄、ＩＰＡ洗浄工程を行った。

（９）磁気ディスク製造工程
上述した工程を経て得られたガラス基板の両面に、ガラス基板の表面にＣｒ合金からなる付着層、ＣｏＴａＺｒ基合金からなる軟磁性層、Ｒｕからなる下地層、ＣｏＣｒＰｔ基合金からなる垂直磁気記録層、水素化炭素からなる保護層、パーフルオロポリエーテルからなる潤滑層を順次成膜することにより、垂直磁気記録ディスクを製造した。なお、本構成は垂直磁気ディスクの構成の一例であるが、面内磁気ディスクとして磁性層等を構成してもよい。

得られた磁気ディスクについて異物により磁性層等の膜に欠陥が発生していないことを確認した。また、グライドテストを実施したところ、ヒット（ヘッドが磁気ディスク表面の突起にかすること）やクラッシュ（ヘッドが磁気ディスク表面の突起に衝突すること）は認められなかった。さらに、磁気抵抗型ヘッドで再生試験を行ったところ、サーマルアスペリティによる再生の誤動作は認められなかった。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、ガラス基板の一部をイオン交換して化学強化を行う化学強化工程を含む磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、および磁気ディスクの製造方法に利用可能である。

磁気ディスク用ガラス基板の製造システムを示した機能ブロック図である 内周端面研削装置の研削工程を説明するための説明図である。 ガラス基板の化学強化処理液への浸漬を説明するための説明図である。 内周端面研磨装置の構成を説明するための縦断面図である。 化学強化処理および内周端面研磨による内径寸法誤差の変化例を示した説明図である。

符号の説明

２００ 磁気ディスク用ガラス基板の製造システム
１０２ ガラス基板
１１０ 内周端面研削装置
１１２ 円孔
１１４ 内周端面
１２０ 内周端面研磨装置
１３０ 化学強化処理槽

Claims (5)

1. 中心に円孔が形成された円板状のガラス基板に化学強化処理液を接触させることにより、該ガラス基板中に含まれる一部のイオンを該化学強化処理液中のイオンに置換して該ガラス基板を化学強化する化学強化工程と、
   前記化学強化されたガラス基板の内周端面を研磨する内周端面研磨工程とを含み、
   前記内周端面研磨工程では、前記化学強化工程でガラス基板の内周端面に形成された圧縮応力層が残存するように、ガラス基板の内周端面を研磨することを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
2. 前記化学強化工程で形成される圧縮応力層の厚みは、１５０μｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
3. 前記内周端面研磨工程では、形状転写加工によって内周端面を研磨することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
4. 前記内周端面研磨工程における取代は、５μｍ未満であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
5. 請求項１から４までのいずれかに記載の方法で製造した磁気ディスク用ガラス基板の表面に、少なくとも磁性層を形成する工程を含むことを特徴とする磁気ディスク製造方法。

Images