JP2009214219A - 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産効率を維持しつつ、研磨後のガラス基板の板厚バラつきを低減させ、製品の良品率の向上が可能な磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明にかかる磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、ガラス基板と、ガラス基板の主表面を研磨する研磨パッドとの間に遊離砥粒を含有する研磨液を供給し、ガラス基板を保持させた研磨用キャリアと研磨パッドとを相対的に移動させることで研磨する研磨工程を含み、研磨用キャリアは、ガラス基板を保持する保持孔を有するガラス基板保持部と、ガラス基板保持部の外周に設けられたギア部とを有し、ガラス基板保持部とギア部とは異なる材質からなり、ガラス基板保持部の厚みは、ガラス基板の目標厚みの０．４５倍以上０．６３倍以下であり、ギア部の厚みはガラス基板保持部の１．００倍以上１．８４倍以下であることを特徴とする。
【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。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、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、従来多く用いられてきたアルミニウム基板に代えて基板表面の平坦性及び基板強度に優れたガラス基板が用いられるようになってきている。

また、磁気記録技術の高密度化に伴い、磁気ヘッドの方も薄膜ヘッドから、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）へと推移してきており、磁気ヘッドの基板からの浮上量が６ｎｍ程度にまで狭くなってきている。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ヘッドクラッシュ障害やサーマルアスペリティ障害を引き起こす場合がある。これらの障害は磁気ディスク面上の微小な凹凸によって発生するため、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、ガラス基板の表面の面積を有効活用するために、従来のＣＳＳ方式(Contact Start Stop)に変わって、ＬＵＬ方式(Load UnLoad)が採用されるようになってきている。ＬＵＬ方式では、磁気ヘッドがガラス基板の端部を通過することから、ガラス基板の端面形状（特に外周端面）の精度が問題となる。ガラス基板の端部に形状の乱れ（端部の盛り上がりや端部のだれ）があると、磁気ヘッドの浮上姿勢が乱され、磁気ヘッドがガラス基板の外から入ってくる際、または出て行く際に接触しやすくなり、クラッシュ障害を生じる可能性がある。

また、６ｎｍ以下というような極狭な浮上量で磁気ヘッドを浮上飛行させる場合には、フライスティクション障害が頻発するという問題が生じている。フライスティクション障害とは、磁気ディスク上を浮上飛行している磁気ヘッドが、磁気ディスク上の凹凸に起因する気圧変化から浮上姿勢や浮上量に変調をきたす障害であり、これにより不規則な再生出力変動の発生を伴うことである。また、このフライスティクション障害が生ずると、浮上飛行中の磁気ヘッドが磁気ディスクに接触してしまうヘッドクラッシュ障害を生じてしまうことがある。これらのことから、磁気ディスク用ガラス基板においては基板表面の平滑度が特に重要となっている。

上述のような磁気ディスク用ガラス基板の製造工程における研磨工程では、ガラス基板を研磨用キャリアに保持させ、研磨パッドを用いて、遊離砥粒を含む研磨液（スラリー）をガラス基板と研磨パッドとの間に供給しながら研磨が行われている。またガラス基板に研磨痕や偏りが発生しないように、定盤に研磨パッドを貼り付けてガラス基板を挟み込み、遊星歯車機構を用いてガラス基板と研磨パッドとを相対的に移動させることにより、まんべんなく研磨している。このような研磨方法は、複数のガラス基板を同時に研磨することができるため、生産効率の面で優れた方法である。

かかる研磨工程において、研磨用キャリアは太陽ギアおよびインターナルギアに噛合して遊星歯車運動をする。このとき、研磨用キャリアが剛性の低い素材であると、研磨用キャリアのギア部は、回転時の太陽ギアおよびインターナルギアとの接触により磨耗、損傷してしまう。

このような問題を改善する方法として、ガラス繊維樹脂製の研磨用キャリアのギア部である外周を金属で強化し二重構造とした研磨用キャリアが提案されている（例えば、特許文献１）。これにより、回転時のギア部と太陽ギアおよびインターナルギアとの接触による磨耗、損傷を低減し、また、ギア部の強度が増したため、定盤スピードを上げることが可能となった。
特開平６−５５４３４号公報

しかしながら、上述のような研磨工程の他の問題点として、研磨後のガラス基板の板厚のバラつきがある。このような板厚のバラつきの発生は、研磨工程において一様な加工ができていない、すなわち、取り代量を制御できていないことを示している。

研磨工程時に、ウレタンパッド等の硬質パッドを使用する場合には、研磨後のガラス基板の板厚バラつきは２〜３μｍと極めて小さかった。しかし、スウェードパッド等の軟質パッドを、硬質パッドを用いたときと同じ条件で使用してガラス基板の研磨処理を行うと、板厚のバラつきが発生する。定盤の回転数を低速にすることで板厚のバラつきを低減することは可能であるが、生産性が著しく低下するという問題が残る。

また、ディスク用ガラス基板の製造工程では、円板状のガラス基板に複数回の研磨処理を施すため、各研磨工程、特に初期の研磨工程での取り代が制御できないと、その後の研磨工程においても取り代量にバラつきが発生するため、最終製品の厚みにもバラつきが生じ、結果的には良品率の低下につながる。

本発明は、このような課題に鑑み、生産効率を維持しつつ、軟質パッドを用いた研磨工程後のガラス基板の板厚のバラつきを低減させ、ひいては製品の良品率を向上させることが可能な磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本願発明者が鋭意検討したところ、研磨工程後のガラス基板の板厚バラつきの発生は、軟質パッドではガラス基板のパッドへの沈み込み量が大きいことから、ガラス基板へ加えられる研磨パッドの荷重が不均一となってしまうことに起因しているのではないかと考えた。上記の研磨工程において研磨パッドは１００ｋｇ程度の荷重によってガラス基板に圧接されるが、その際にガラス基板ごとに荷重の不均一が発生していると考えられる。そして、板厚のバラつきについて観察したところ以下のようなものが確認された。

まず、１つのキャリアには複数枚のガラス基板が保持されるところ、キャリアの外側と内側に保持されたガラス基板の間で板厚に差が生じていることがわかった。すなわち、定盤の内側の当りが強い（荷重が大きい）と、研磨用キャリア内側（中央部）に保持されたガラス基板が研磨されやすく、定盤の外側の当りが強いと、研磨用キャリア外側（外周部）に保持されたガラス基板が研磨されやすい。このように１つのキャリア内において位置により荷重のバラつきが生じるのは、軟質パッドが柔軟性を有しているが故であり、また軟質パッドから見てガラス基板の分散が均一でないためであると考えられる。

また、研磨装置には複数のキャリアが保持されて遊星歯車運動を行うが、キャリア毎にもガラス基板の板厚にバラつきに差が生じていることがわかった。そして実際には、キャリア内でのバラつきと、キャリア間でのバラつきの両方があわさって、複雑なバラつきが生じていることがわかった。

そこで発明者らは、研磨用キャリアの厚みに着目した。そして鋭意検討した結果、研磨工程後のガラス基板の板厚のバラつきは、研磨用キャリアのガラス基板保持部とギア部との厚みの差に起因していることを見出した。そして生産効率を維持しつつガラス基板の板厚のバラつきを低減し、かつ製品の良品率を向上させるべくさらに検討し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明にかかる磁気ディスク用ガラス基板の製造方法の代表的な構成は、ガラス基板と、ガラス基板の主表面を研磨する研磨パッドとの間に遊離砥粒を含有する研磨液を供給し、ガラス基板を保持させた研磨用キャリアと研磨パッドとを相対的に移動させることで研磨する研磨工程を含み、研磨用キャリアは、ガラス基板を保持する保持孔を有するガラス基板保持部と、ガラス基板保持部の外周に設けられたギア部とを有し、ガラス基板保持部とギア部とは異なる材質からなり、ガラス基板保持部の厚みは、ガラス基板の目標厚みの０．４５倍以上０．６３倍以下であり、ギア部の厚みはガラス基板保持部の１．００倍以上１．８４倍以下であることを特徴とする。

ガラス基板保持部とギア部とが異なる材質からなる構成にすることにより、各部材に所望される性能、例えば、ガラス基板保持部であれば適度な剛性、ギア部であれば耐久性等、その性能に優れる材質をそれぞれ用いることができる。

また、ギア部の厚みとガラス保持部の厚みを上記範囲内に設定することにより、ガラス基板に、研磨工程時の研磨パッドからの荷重を均一にかけることが可能となる。よって、研磨用キャリアに保持された複数のガラス基板を一様に研磨することができ、板厚バラつきを低減し、ひいては最終製品の良品率を向上することが可能となる。

なお、上記の板厚バラつきの許容上限値は３μｍ以下であることが好ましい。ガラス基板の研磨工程後の板厚バラつきが許容上限値を超えてしまうと、当該研磨工程後の加工工程に悪影響を及ぼしてしまう。

更に、ガラス基板の厚みに対してガラス基板保持部の厚みが厚すぎると、研磨工程時の研磨パッドの荷重が主にガラス基板保持部にかかってしまうため、ガラス基板の研磨の妨げとなる。また、ガラス基板の厚みに対してガラス基板保持部の厚みが薄すぎると、ガラス基板保持部の強度が不足する。よって、ガラス基板保持部の厚みは上記範囲内であることが好ましい。

上記のギア部の厚みは、ガラス基板の目標厚みの０．６０倍以上０．８７倍以下であるとよい。

ガラス基板の厚みに対してギア部の厚みが厚すぎると、研磨パッド外周部の荷重はギア部にかかってしまうため、研磨用キャリア外側に保持されているガラス基板の研磨の妨げとなる。よって、ギア部の厚みは上記範囲内であることが好ましい。

上記の研磨用キャリアは、ガラス基板保持部とギア部とが別々の部材で構成され、ガラス基板保持部はギア部に対して回転できないように嵌合固定されているとよい。

ガラス基板保持部とギア部が一体の部材となっている研磨用キャリアは、例えば、ギア部が損傷した場合には研磨用キャリアごと交換しなくてはならない。しかし、ガラス基板保持部とギア部とを別々の部材で構成することにより、ガラス基板保持部が磨耗した場合はガラス基板保持部のみを交換すればよく、ギア部が損傷した場合にはぎア部のみを交換すればよい。よって、研磨用キャリアにかかるコストを削減することができる。

また、ガラス基板保持部がギア部に嵌合固定されていることにより、ガラス基板保持部とギア部とが別々の部材であるにもかかわらず、研磨工程時に研磨用キャリアが遊星歯車運動をした際には、ギア部の回転に応じてガラス基板保持部を空転することなく回転させることができる。

上記のガラス基板保持部は、ガラスエポキシであるとよい。

ガラス基板保持部の材質の剛性が高すぎると、研磨工程時にガラス基板とガラス基板保持部が接触した際に、ガラス基板の端面に傷が生じる。また、剛性が低すぎると、研磨工程時の研磨パッドとの摩擦により磨耗してしまう。よって、ガラス基板保持部は適度な（ガラス基板と同程度の）剛性を有するガラスエポキシであるとよい。

上記のギア部は、ステンレス鋼であるとよい。

ギア部は、研磨工程時に太陽ギアおよびインターナルギアと噛合しながら遊星歯車運動行う。よって、ギア部がステンレス鋼等の金属であることによりギア部の耐久性が向上し、回転時に太陽ギアおよびインターナルギアと接触しても、磨耗および損傷を低減することができる。

上記のガラス基板保持部は、厚みが０．４０ｍｍ以下であるとよい。

ガラス基板保持部が厚すぎると、研磨工程時に、研磨パッドの荷重がガラス基板にかかりにくくなる。特に、ガラス基板保持部の厚みがガラス基板の研磨の目標厚み以上であると、ガラス基板と研磨パッドが接触しにくくなるため、保持されたガラス基板をガラス基板保持部の厚み以下に研磨することが困難となる。よって、上記厚み以下であるとよい。なお、ガラス基板保持部の厚みが０．３０ｍｍであると、ガラス基板がガラス基板保持部から脱離してしまう。

上記のギア部は、厚みが０．５５ｍｍ以下であるとよい。

上述したように、ギア部が厚すぎると、研磨パッド外周部の荷重はギア部にかかってしまうため、研磨用キャリア外側に保持されているガラス基板の研磨の妨げとなる。よって、上記厚み以下であるとよい。

上記の研磨パッドは、Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度が７０以上９０以下であるとよい。

研磨パッドが上記のような硬度の軟質パッドである場合においても、本発明を適用すれば基板厚みのバラつきを小さくすることができる。硬度９０以上の硬質パッドであればガラス基板の研磨パッドへの沈み込みは少ないため、基板厚みのバラつきはそもそも少ない。一方、硬度が７０以下の柔らかすぎる研磨パッドでは所望する取り代量までの到達時間が遅く、作業効率が低下する。

本発明によれば、生産効率を維持しつつ、軟質パッドを用いた研磨工程後のガラス基板の板厚のバラつきを低減させ、ひいては製品の良品率を向上させることが可能な磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供することが可能である。

以下に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詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また、本発明に直接関係ない要素は図示を省略する。

図１は、両面研磨装置の駆動機構部の説明図である。図１に示すように、両面研磨装置１００はそれぞれ所定の回転比率で回転駆動される太陽ギア１３０及びインターナルギア１４０を有するキャリア装着部と、このキャリア装着部を挟んで互いに逆回転駆動される上定盤１５０及び下定盤１６０とを有する。上定盤１５０および下定盤１６０のガラス基板１１０と対向する面には、それぞれ研磨パッド１７０が貼り付けられている。キャリア１２０は太陽ギア１３０及びインターナルギア１４０に噛合するように装着されている。

図２は両面研削装置の全体図である。上下方向において下定盤１６０は固定的に設置されており、上定盤１５０は上下移動可能に構成されて、研磨用キャリア１２０に保持されたガラス基板１１０に研磨パッド１７０で挟んで押圧することができる。

研磨工程においては、遊離砥粒を含む研磨液（スラリー）を供給しながら研磨を行う。容器２１０に貯留された研磨液２２０はポンプ２３０によって上定盤１５０に供給され、研磨に供された後に下定盤１６０から回収し、容器２１０へと戻して循環させる。粒径の大きな砥粒や研磨屑を回収するフィルタ２４０を、下定盤１６０の出口や、配管から容器２１０への出口などに設けている。

図３は研磨用キャリアの構成の説明図である。図３に示すように、研磨用キャリア１２０はガラス基板保持部３１０とギア部３２０から構成される。ガラス基板保持部３１０は円板状の部材であって、ガラス基板１１０を保持するための複数の保持孔３１２を有し、外周面にギア部３２０と嵌合するための係合凹部３１４を有する。ギア部３２０は中央部が円形の空洞となった円環状を成しており、ガラス基板保持部３１０の外周に嵌合される。ギア部３２０は、外周面に太陽ギア１３０およびインターナルギア１４０と噛合するための歯３２２を有し、内周面にガラス基板保持部３１０と嵌合するための係合凸部３２４を有している。

そして、ギア部３２０の中央部の空洞にガラス基板保持部３１０を挿入し、ガラス基板保持部３１０の係合凹部３１４とギア部３２０の係合凸部３２４を嵌合固定することにより、研磨用キャリア１２０となる。なお、本実施形態においては、係合凹部３１４と係合凸部３２４によって嵌合固定しているが、これに限定されるものではなく、例えば、接着剤により固定する等、他の固定方法でもよい。さらには、必ずしもガラス基板保持部３１０とギア部３２０とを嵌合させなくてもよい。

図４は駆動機構部の回転方向を示す図である。図４（ａ）に示すように、下定盤１６０の上にて、キャリア１２０の保持孔３１２にガラス基板１１０が保持されている。また、上定盤１５０は太陽ギア１３０と共に回転し、下定盤１６０はインターナルギア１４０と共に回転する。研磨用キャリア１２０を太陽ギア１３０、インターナルギア１４０に噛合させ、太陽ギア１３０を矢印方向に回転させることにより、各研磨用キャリア１２０はそれぞれの矢印方向に遊星歯車として自転しながら公転する。太陽ギア１３０とインターナルギア１４０とは相対的に回転していればよく、いずれか一方が回転することでも、両方が回転することでもよい。インターナルギア１４０は太陽ギア１３０と各速度が異なってさえいればキャリア１２０に遊星歯車運動を生じさせるが、太陽ギア１３０と反対方向に回転させることによって、効果的に高速に研磨用キャリア１２０を回転させることができる。

図４（ｂ）は、図４（ａ）の研磨用キャリア１２０のＡ−Ａ断面図である。下定盤１６０に対して上定盤１５０は上下方向に移動可能であって、図４（ｂ）に示すように、上定盤１５０と下定盤１６０は、それぞれ、研磨パッド１７０が研磨面に配備されており、上下から研磨用キャリア１２０を挟み、ガラス基板１１０の表裏の主表面に研磨パッド１７０を加圧する。そして遊離砥粒を含有する研磨液（スラリー）を供給しつつ、研磨用キャリア１２０の遊星歯車運動と、上定盤１５０および下定盤１６０が互いに逆回転することにより、ガラス基板１１０と研磨パッド１７０とは相対的に移動して、ガラス基板１１０の表裏の主表面が研磨される。

上記のごとく構成した両面研磨装置１００は、研磨液に含有される遊離砥粒と、研磨液を供給されながらガラス基板１１０と相対的に移動する研磨パッド１７０とで構成されるセットを複数セット用いることにより、ガラス基板１１０の製造工程において段階的に複数回行われるガラス基板１１０の主表面研磨に用いることができる。後述する実施例では、ガラス基板１１０の主表面を研磨する工程として、予備研磨（１次研磨）工程、鏡面研磨（２次研磨）工程の２回の研磨工程を実施する。これらの工程において両面研磨装置１００の構成はほぼ同様であるが、使用する研磨液に含有される遊離砥粒、および研磨パッド１７０の組成が異なる。一般的な傾向としては後工程になるほど遊離砥粒の粒径は小さくなり、研磨パッド１７０の硬さは柔らかくなる。これにより徐々に表面の平滑度を向上させていくのである。

図５は研磨工程時におけるガラス基板および研磨用キャリアの厚みの関係の説明図である。図５（ａ）は、研磨用キャリアの平面図を示す図である。図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図５（ａ）に示すＸ−Ｘ断面での断面図を示している。以下、図５の説明において、ガラス基板１１０の目標厚みを「Ｇｔ」、ガラス基板保持部３１０の厚みを「Ｉｔ」、ギア部３２０の厚みを「Ｏｔ」と表す。

図５（ｂ）は、ガラス基板保持部の厚みとギア部の厚みの関係を示すＸ−Ｘ断面図である。図５（ｂ１）は、Ｏｔ／Ｉｔの値が１．００より小さい場合のＸ−Ｘ断面図である。このとき、ガラス基板保持部３１０とギア部３２０とで段差が生じるため、研磨工程時に上定盤１５０および下定盤１６０から荷重がかかると、研磨パッド１７０はこの段差に沿って食い込む。よって、研磨パッド１７０は研磨用キャリア１２０の外側への当りが強くなり、ガラス基板１１０に均一の荷重をかけることができない。したがって、ガラス基板１１０の板厚バラつきが許容値を超えてしまう。

図５（ｂ２）は、Ｏｔ／Ｉｔが１．８４より大きい場合のＸ−Ｘ断面図である。このときも上述のようにガラス基板保持部３１０とギア部３２０とで段差が生じる。よって、研磨工程時に上定盤１５０および下定盤１６０から荷重がかかった際に研磨パッド１７０はこの段差に沿って食い込む。このため、研磨パッド１７０は研磨用キャリア１２０の内側への当りが強くなり、ガラス基板１１０に均一の荷重をかけることができず、ガラス基板１１０の板厚バラつきが許容値を超えてしまう。また、ギア部３２０が厚すぎるため、研磨パッド１７０のガラス基板１１０への接触が阻害されることも考えられる。

したがって、研磨工程後のガラス基板１１０の板厚バラつきを低減させるには、ガラス基板保持部の厚みとギア部の厚みの関係であるＯｔ／Ｉｔの値が設定範囲内であることが必要なる。

図５（ｃ）は、ガラス基板の目標厚みとガラス基板保持部の厚みの関係を示すＸ−Ｘ断面図である。図５（ｃ１）は、Ｉｔ／Ｇｔの値が０．４５より小さい場合のＸ−Ｘ断面図である。図５（ｃ１）に示すように、ガラス基板保持部３１０の厚みが薄すぎると、研磨工程における回転時の慣性によって、ガラス基板保持部３１０がガラス基板１１０を保持しきれなくなり、ガラス基板１１０が保持孔３１２から飛び出し破損することが考えられる。

図５（ｃ２）は、Ｉｔ／Ｇｔの値が０．６３より大きい場合のＸ−Ｘ断面図である。ガラス基板１１０の目標厚みに対してガラス基板保持部３１０の厚みが厚すぎると、研磨工程時の研磨パッド１７０の荷重が主にガラス基板保持部３１０にかかり、ガラス基板１１０に荷重をかけることができなくなる。これにより、ガラス基板保持部３１０がガラス基板１１０の研磨の妨げとなる。よって、ガラス基板１１０の目標厚みとガラス基板保持部３１０の厚みの関係であるＩｔ／Ｇｔの値は上記範囲内であることが好ましい。

図５（ｄ）は、ガラス基板の目標厚みとギア部の厚みの関係を示すＸ−Ｘ断面図である。図５（ｄ１）は、Ｏｔ／Ｇｔの値が０．６０より小さい場合のＸ−Ｘ断面図である。このようにギア部３２０が薄くなるとその強度が低下してしまい、遊星歯車運動をさせた際に破損してしまうおそれがある。

図５（ｄ２）は、Ｏｔ／Ｇｔの値が０．８７より大きい場合のＸ−Ｘ断面図である。図５（ｄ２）に示すように、ガラス基板１１０の厚みに対してギア部３２０の厚みが厚すぎると、研磨パッド１７０外周部の荷重は主にギア部３２０にかかってしまう。これにより、研磨用キャリア１２０外側に保持されているガラス基板１１０への研磨パッド１７０の接触が妨げられ、また、研磨パッド１７０からのガラス基板１１０への荷重が不均一になる。よって、ガラス基板の目標厚みとギア部の厚みの関係であるＯｔ／Ｇｔの値は上記範囲内であることが好ましい。

したがって、本実施形態においては、上述のＯｔ／ＩｔまたはＩｔ／Ｇｔ、Ｏｔ／Ｇｔのいずれか、若しくはこれらを組み合わせることによって、ガラス基板１１０およびガラス基板保持部３１０、ギア部３２０の厚みの関係を適切な値に制御し、生産効率を維持しつつ、研磨工程後のガラス基板の板厚のバラつきを低減させ、ひいては製品の良品率を向上させることができる。

［実施例］
以下に、本発明を適用した磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について実施例を説明する。この磁気ディスク用ガラス基板および磁気ディスクは、０．８インチ型ディスク（内径６ｍｍ、外径２１．６ｍｍ、板厚０．３８１ｍｍ）、１．０インチ型ディスク（内径７ｍｍ、外径２７．４ｍｍ、板厚０．３８１ｍｍ）、１．８インチ型磁気ディスク（内径１２ｍｍ、外径４８ｍｍ、板厚０．５０８ｍｍ）などの所定の形状を有する磁気ディスクとして製造される。また、２．５インチ型ディスクや３．５インチ型ディスクとして製造してもよい。

（１）形状加工工程およびラッピング工程
本実施例に係る磁気ディスク用ガラス基板の製造方法においては、まず、板状ガラスの表面をラッピング（研削）加工してガラス母材とし、このガラス母材を切断してガラスディスクを切り出す。板状ガラスとしては、様々な板状ガラスを用いることができる。この板状ガラスは、例えば、溶融ガラスを材料として、プレス法やフロート法、ダウンドロー法、リドロー法、フュージョン法など、公知の製造方法を用いて製造することができる。これらのうち、プレス法を用いれば、板状ガラスを廉価に製造することができる。板状ガラスの材質としては、アモルファスガラスやガラスセラミクス（結晶化ガラス）を利用できる。板状ガラスの材料としては、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ボロシリケートガラス等を用いることができる。特にアモルファスガラスとしては、化学強化を施すことができ、また主表面の平坦性及び基板強度において優れた磁気ディスク用基板を供給することができるという点で、アルミノシリケートガラスを好ましく用いることができる。

本実施例においては、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、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。

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、チャンファリング）
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板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内孔を形成し、円環状のガラス基板とした（コアリング）。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、チャンファリング）。

（３）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。

（４）端面研磨工程
次に、ガラス基板の外周端面について、ブラシ研磨方法により、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ー（遊離砥粒）を用いた。

そして、端面研磨工程を終えたガラス基板を水洗浄した。この端面研磨工程により、ガラス基板の端面は、ナトリウムやカリウムの析出の発生を防止できる鏡面状態に加工された。特に内周端面は、２００〜３００枚ほどの多数枚を積層して研磨した場合であっても、内孔の公差や真円度が低下することなく良好な状態であった。

（５）主表面第１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。本実施例に係る第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、研磨パッドとして軟質スウェードパットを用いて、主表面の鏡面研磨を行った。研磨剤（遊離砥粒）としては、コロイダルシリカを用いた。

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。

［評価］
本実施例に係る第１研磨工程における本発明の有効性について説明する。本実施例において、１バッチ当りのガラス基板の研磨枚数は１００枚である。板厚バラつきは、両面研磨装置に装着されている複数の各キャリアの内側（中央部）および外側（外周部）から各１枚づつ、計１０枚のガラス基板をサンプリングし、その１０枚のガラス基板の板厚の測定値の最大値と最小値の差とした。なお、当該研磨工程後のガラス基板１１０の加工工程への悪影響を回避するため、板厚バラつきの許容上限値は３μｍとした。

上記の研磨レート（研磨効率）とは、１分間にガラス基板主表面を研磨できる量であり、取り代を時間で割った値である。ガラス基板の生産効率を維持するため、かかる研磨レートの許容下限値は０．８μｍ／ｍｉｎとした。なお、以下で説明する実施例におけるガラス基板の目標厚みは０．６３６ｎｍとしているが、この値に限定されるものではない。

図６は、ガラス基板保持部およびギア部の厚みの変化による研磨結果の比較を説明する図である。図６（ａ）は、ガラス基板保持部およびギア部の厚みの変化による板厚バラつき（正規分布）の比較を説明する図であり、図６（ｂ）は、ガラス基板保持部およびギア部の厚みの変化による研磨レートの比較を説明する図である。

ガラス基板保持部３１０の厚みを０．５５ｍｍ一定としギア部３２０の厚みを０．６０ｍｍ（比較例１）、０．４０ｍｍ（比較例２）としてガラス基板１１０を研磨したとき、比較例１および２の両方において板厚バラつきは許容上限値である３μｍを大幅に超えている。したがって、比較例１および比較例２のガラス基板はその後の加工工程において更に板厚バラつきが大きくなり、最終製品としては不良品となってしまう。また、比較例１および２は、研磨レートも許容下限値を大幅に下回っているため、生産効率が著しく低いことがわかる。

次に、ガラス基板保持部３１０の厚みを０．４０ｍｍ一定としギア部３２０の厚みを０．６０ｍｍ（比較例３）、０．５５ｍｍ（実施例１）、０．４０ｍｍ（実施例２）としてガラス基板１１０を研磨した。その結果、実施例１および２においては、板厚バラつきおよび研磨レートは許容範囲以内となり、比較例３においては、板厚バラつきおよび研磨レートは許容範囲外となった。

更に、ガラス基板保持部３１０の厚みを０．３０ｍｍ一定としギア部３２０の厚みを０．６０ｍｍ（比較例４）、０．５５ｍｍ（実施例３）、０．４０ｍｍ（実施例４）としてガラス基板１１０を研磨した。その結果、研磨レートに関しては、比較例４、実施例３および４のすべてにおいて許容範囲内となったが、板厚バラつきに関して、比較例４は許容上限値を上回ってしまった。

以上の結果から、ガラス基板１１０およびガラス基板保持部３１０、ギア部３２０の厚みの関係である、Ｉｔ／ＧｔおよびＯｔ／Ｉｔ、Ｏｔ／Ｇｔを適切な値とすることにより、板厚バラつきを許容上限値以内に低減し、研磨レートを許容下限値以上に維持することが可能であることがわかった。したがって、本発明によれば、生産効率を維持しつつ、軟質パッドを用いた研磨工程後のガラス基板の板厚のバラつきを低減させ、ひいては製品の良品率を向上させることが可能である。

（６）主表面第２研磨工程
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、研磨パッドとして軟質スウェードパットを用いて、主表面の鏡面研磨を行った。研磨剤（遊離砥粒）としては、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。

（７）化学強化工程
次に、ガラス基板に、化学強化を施した。化学強化は、まず硝酸カリウム（６０％）と硝酸ナトリウム（４０％）を混合した粉末状の化学強化塩を、固体の化学強化塩として用意し、塩投入容器に投入して、電磁波発生器によって加熱溶融した。

このように、ガラス基板中のリチウムイオンおよ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およ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た。

化学強化処理を終えたガラス基板を、２０℃の水槽に浸漬して急冷し、約１０分間維持した。そして、急冷を終えたガラス基板を、約４０℃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。

上記の如く、ラッピング工程、切り出し工程、研削工程、端面研磨工程、第１および第２研磨工程、ならびに化学強化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）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。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明はかかる実施形態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、磁気ディスク用のガラス基板の製造方法に利用することができる。

両面研磨装置の駆動機構部の説明図である。 両面研削装置の全体図である。 研磨用キャリアの構成の説明図である。 駆動機構部の回転方向を示す図である。 研磨工程時におけるガラス基板および研磨用キャリアの厚みの関係の説明図である。 ガラス基板保持部およびギア部の厚みの変化による研磨結果の比較を説明する図である。

符号の説明

１００…両面研磨装置、１１０…ガラス基板、１２０…研磨用キャリア、１３０…太陽ギア、１４０…インターナルギア、１５０…上定盤、１６０…下定盤、１７０…研磨パッド、２１０…容器、２２０…研磨液、２３０…ポンプ、２４０…フィルタ、３１０…ガラス基板保持部、３１２…保持孔、３１４…係合凹部、３２０…ギア部、３２２…歯、３２４…係合凸部

Claims (8)

1. ガラス基板と、該ガラス基板の主表面を研磨する研磨パッドとの間に遊離砥粒を含有する研磨液を供給し、該ガラス基板を保持させた研磨用キャリアと該研磨パッドとを相対的に移動させることで研磨する研磨工程を含み、
   前記研磨用キャリアは、前記ガラス基板を保持する保持孔を有するガラス基板保持部と、ガラス基板保持部の外周に設けられたギア部とを有し、
   前記ガラス基板保持部と前記ギア部とは異なる材質からなり、
   前記ガラス基板保持部の厚みは、前記ガラス基板の目標厚みの０．４５倍以上０．６３倍以下であり、
   前記ギア部の厚みは前記ガラス基板保持部の１．００倍以上１．８４倍以下であ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. 前記ギア部の厚みは、前記ガラス基板の目標厚みの０．６０倍以上０．８７倍以下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. 前記研磨用キャリアは、前記ガラス基板保持部と前記ギア部とが別々の部材で構成され、
   前記ガラス基板保持部は前記ギア部に対して回転できないように嵌合固定されてい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. 前記ガラス基板保持部は、ガラスエポキシからなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
5. 前記ギア部は、ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
6. 前記ガラス基板保持部は、厚みが０．４０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
7. 前記ギア部は、厚みが０．５５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
8. 前記研磨パッドは、Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度が７０以上９０以下であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。

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