JP2010231841A - ガラス基板の製造方法、ガラス基板及び磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 片側にのみ磁気記録層を設けるガラス基板において、従来よりも強度の上昇を図ることのできるガラス基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のガラス基板１の製造方法においては、原料となるガラスを加工して円板状のガラス基材１ａを製造する。
次に、ガラス基材１ａにエッチングを行う。
次に、エッチングを行ったガラス基材１ａの主表面７ａ、７ｂのうちの一方の面のみを研磨して、実質的に平滑にする。
【選択図】 なし

Description

本発明はガラス基板の製造方法、ガラス基板の製造方法により製造されたガラス基板、および磁気記録媒体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技術のひとつであるＨＤＤ（ハードディスクドライブ）は、ディスク状の基板の表面に磁性体薄膜からなる磁気記録層を有した磁気ディスクと、磁気ディスクを高速で回転させるスピンドルモータと、スイングアームの先端に取り付けられ磁気ディスクの磁気記録層に磁気データを読み書きする磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気ディスク上の半径方向に移動する位置決め装置とを主な構成要素としている（特許文献１）。

なお、磁気ディスクの両主表面に形成された磁気記録層に対しては、それぞれ磁気ヘッドが対向配置されるので、１つの磁気ディスクにつき２つの磁気ヘッドを備えているのが、一般的な構成である。

ここで、磁気記録媒体用基板としては、かつてはアルミニウム基板が広く用いられてきた。

しかしながら、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、近年は、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。

ガラス基板は、従来、例えば、特許文献２に示すように、ガラスを円盤状に形成して面取りを行い、基板自体の機械的強度を高めることで耐衝撃性や耐振動性を向上させるためのエッチング処理を行い、その後に主表面および端面に研磨を施すことにより製造されていた（特許文献２）。

このようにして製造されたガラス基板は、両面に磁性層等の磁気記録層を設けることにより、磁気記録媒体として利用されてきた。

一方で、最近はディスク容量が拡大されてきたので、高価な磁気ヘッドを磁気ディスクの片側にだけ設置し、磁気ディスクの片側にのみ磁気記録層を設けて読み書きするＨＤＤも登場している。

これにより、高価な磁気ヘッドの個数を減らすことで、ＨＤＤの低コスト化を図ることができる。

特開２００１−２４３７３５号公報 特開２００８−２４５２８号公報

ところで、磁気ディスクの片側にのみ磁気記録層を設ける場合であっても、ガラス基板は、両面に磁気記録層を設ける場合と同様に、両面を研磨して製造されている。

しかしながら、初めから記録面として用いられないことが判っている基板面にまで研磨を行うのは無駄な工程であり、それによる基板作製コストアップが問題となり、かつスクラッチ、ダメージ、クラックなどの欠陥の発生原因となる場合もありうる研磨工程を余計に行うことで、例えば発生したその欠陥部分からの発塵により、メディア化工程などの後工程において悪影響を及ぼすことが懸念される。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、片側にのみ磁気記録層を設けるガラス基板において、従来よりも強度の上昇を図ることのできるガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。

（構成１）ガラス基材の表面にエッチング処理を行う工程（ａ）と、前記エッチング処理を行った前記ガラス基材の主表面を処理する工程（ｂ）と、を有し、
前記工程（ｂ）は、前記ガラス基材の主表面のうち、一方の面のみを研磨する工程であることを特徴とするガラス基板の製造方法。

（構成２）前記ガラス基材の端面のうち、外周端面のみを研磨する工程（ｃ）をさらに有することを特徴とする構成１記載のガラス基板の製造方法。

（構成３）構成１〜２のいずれかに記載のガラス基板の製造方法により製造されたことを特徴とするガラス基板。

（構成４）構成３記載のガラス基板と、前記ガラス基板の表面に設けられた下地層、磁性層、保護層、潤滑層と、を有することを特徴とする磁気記録媒体。

本発明によれば、片側にのみ磁気記録層を設けるガラス基板において、（１）エッチング処理により従来よりも強度の上昇を図ることが可能であり、かつ（２）記録面／非記録面の識別が容易であるガラス基板の製造方法を提供することができる。

図１（ａ）はガラス基板１の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）は磁気記録媒体１００を示す断面図である。 ガラス基板１の製造方法の概略を示す図である。 ガラス基板１の製造方法の詳細を示すフローチャートである。 研削装置２１を示す断面図である。 研磨装置２１ａを示す断面図である。 図１（ｂ）の拡大図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本実施形態に係るガラス基板１の製造方法を用いて製造されるガラス基板１の構造について簡単に説明する。

ここではガラス基板１として、主表面の片方のみに記録層を形成する、いわゆる片面品用のガラス基板が開示されている。

図１（ａ）に示すように、ガラス基板１は、円板形状を有する本体３を有し、本体３の中心には内孔５が形成されている。

図１（ｂ）に示すように、本体３は、主表面７ａ、７ｂを有している。

主表面７ａ、７ｂは、情報を記録再生するための層が形成される面であり、例えば図１（ｃ）に示すように、主表面７ａ、７ｂの一方に、下地層１８ａ、磁性層１８ｂ、保護層１８ｃ、潤滑層１８ｄを設けることにより、ガラス基板１は、磁気記録媒体１００となる(少なくとも磁性層１８ｂは記録層として必要)。

なお、詳細は後述するが、主表面７ａ、７ｂのうち、一方のみが情報を記録再生するための層（磁性層１８ｂ等）が形成される面であり、実質的に平滑となっている。

一方で他の主表面は、実質的に平滑な主表面とは粗さが異なっている。

また、本体３は主表面７ａ、７ｂに対して直交している内周端面１１および外周端面９を有している。

内周端面１１および外周端面９は面取されており、それぞれ内周面取面１３および外周面取面１５が設けられている。

次に、図２〜図６を参照して、本実施形態に係るガラス基板１の製造方法について説明する。

なお、以下の説明では、製造工程中におけるガラスを「ガラス基材１ａ」と称し、完成品を「ガラス基板１」と称することにする。

まず、製造方法の概略について、図２を参照して簡単に説明する。

まず、原料となるガラスを加工して図２に示すような円板状のガラス基材１ａを製造する。

次に、ガラス基材１ａにエッチングを行う。

次に、エッチングを行ったガラス基材１ａの主表面７ａ、７ｂのいずれか一方のみを研磨して、実質的に平滑にする。

次に、図３〜図５を参照して、具体的な製造方法について説明する。

まず、図３に示すように、原料となるガラスを円板状に成形してガラス基材１ａを製造する（ステップ１０１）。

原料となるガラスとしては例えばフロート法、ダウンドロー法、リドロー法又はプレス法で製造されたソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、結晶化ガラス等が挙げられる。

なお、以下の実施形態ではプレス法で製造されたガラスを例に説明する。

次に、図３に示すように、ガラス基材１ａの板厚調整のため、研削装置２１を用いて表面を研削（第１ラッピング）する（ステップ１０２）。

ここで、研削に用いる研削装置２１の構造および研削の方法の一例について、図４を参照して簡単に説明する。

図４に示すように、研削装置２１は、太陽歯車２３と、その外方に同心円状に配置される内歯歯車２５と、太陽歯車２３及び内歯歯車２５に噛み合い、太陽歯車２３や内歯歯車２５の回転に応じて公転及び自転するキャリア２７と、このキャリア２７に保持されたガラス基材１ａを挟持可能な上定盤２９及び下定盤３１と、上定盤２９と下定盤３１との間に研磨液を供給する研磨液供給部（図示せず）とを備えている。

研削装置２１は、研削加工時には、キャリア２７に保持されたガラス基材１ａを上定盤２９及び下定盤３１とで挟持し、上定盤２９及び下定盤３１とガラス基材１ａとの間に研磨液を供給しながら、太陽歯車２３や内歯歯車２５の回転に応じてキャリア２７が公転及び自転することにより、ガラス基材１ａの上下両面（主表面７ａ、７ｂ）が研削加工される。

また、研磨液は、例えば、アルミナ等の砥粒を水に分散させてスラリーとしたものが用いられる。

次に、図３に示すように、ガラス基材１ａの中心に内孔５（図１参照）を形成する（ステップ１０３）。

内孔５の形成は、例えばコアドリルを用いて行う。

なお、シートガラスを用いた場合は、ステップ１０１〜１０３は行わず、代わりに、カッターを用いてシート形状から円板形状にガラスを切り出し、さらに内孔５を切り出す工程（カッティング工程）を行う。

次に、図３に示すように、ガラス基材１ａの端面のクラックを除去するため、内周端面１１および外周端面９の面取を行う（ステップ１０４）。面取は、例えばダイヤモンド砥粒が付着した砥石を用いて行う。

なお、面取後に主表面７ａ、７ｂを再度研削（第２ラッピング）してもよい。これにより、内孔５の形成や面取によって生じた凹凸を研削でき、研磨の際の負担を軽減できる。

次に、図３に示すように、ガラス基材１ａにエッチングを行う（ステップ１０５）。これは、前工程（ガラスを円板状に成形、板厚調整、内孔の形成、面取りなど）において、ガラス表面／端面に発生したクラックを除去し、基板そのものの機械的な強度を向上させるという目的がある。具体的には、例えばガラス基材１ａを弗酸（フッ酸）、弗硫酸、弗硝酸、珪弗化水素等の弗素化合物液を用いたウェットエッチングを行う。

次に、エッチングが終わると、ガラス基材１ａを洗浄した後、図３に示すように、ガラス基材１ａの端面研磨を行う（ステップ１０６）。

なお、研磨については物理的／化学的或いは電気的な手法を使ったあらゆる種類の研磨の適用を排除するものでない。

ここで、ステップ１０６においては、外周端面９のみを研磨し、内周端面１１は研磨しないのが望ましい。

理由は以下の通りである。

端面研磨を行う理由は、特に外周端面部分はメディア工程或いはＨＤＤ組み立て工程において各種製造装置のハンドリング機構部と接触する頻度が高いこと、或いは潤滑剤塗布後のテープバーニッシュ工程においてパーティクル等のゴミが付着しやすく、磁気ディスクがＨＤＤに搭載され、回転した際にゴミが飛散して記録面に付着し、サーマルアスペリティ等のエラーの原因となりやすいためである。

しかしながら、磁気ディスクがＨＤＤに搭載されると、内周端面１１はスピンドルモータの軸や軸受と接することになり、ＨＤＤの内部に直接暴露される可能性が低く、ゴミが付着しても飛散し難いため、内周端面１１はエッチング状態のままでも問題ない。

次に、図３に示すように、ガラス基材１ａの主表面７ａ、７ｂのいずれか一方のみを研磨する（ステップ１０７）。以下の説明では主表面７ａのみを研磨した場合を例に説明する。

ここで、研磨に用いる研磨装置２１ａの構造について図５を参照して説明する。

研磨装置２１ａの構造は、研削装置２１と同様であるが、図５に示すように、上定盤２９及び下定盤３１に研磨パッド３３が貼り付けられている。

研磨装置２１ａは、研磨加工時には、キャリア２７に保持されたガラス基材１ａを上定盤２９及び下定盤３１とで挟持し、研磨パッド３３とガラス基材１ａとの間に研磨液を供給しながら、太陽歯車２３や内歯歯車２５の回転に応じてキャリア２７が公転及び自転することにより、ガラス基材１ａの主表面７ａが研磨加工される。

研磨パッド３３としては、軟質ポリッシャの研磨パッドであることが好ましい。研磨パッド３３の硬度はアスカーＣ硬度で、６０以上８０以下とすることが好適である。研磨パッド３３のガラス基材１ａとの当接面は、発泡ポアが開口した発泡樹脂、特に発泡ポリウレタンとすることが好ましい。このようにして研磨を行うと、ガラス基材１ａの主表面を平滑な鏡面状に研磨することができる。

また、研磨液は、例えば、酸化セリウムや酸化ランタン等の砥粒を水に分散させてスラリーとしたものが用いられる。

なお、前述のように、研磨の際は、主表面７ａ、７ｂのいずれか一方のみ（ここでは主表面７ａ）を研磨する。

これは、前述のように、本実施形態に係るガラス基板１は片面品であり、片方の主表面にのみ記録層（磁性層１８ｂ等）を形成するため、記録層を形成しない基板面にまで研磨を行うのは無駄な工程であり、それによる基板作製コストアップが問題となり、かつスクラッチ、ダメージ、クラックなどの欠陥の発生原因となる場合もありうる研磨工程を余計に行うことで、例えば発生したその欠陥部分からの発塵により、メディア化工程などの後工程において悪影響を及ぼすことが懸念されるからである。

また、このように主表面７ａ、７ｂのいずれか一方のみを研磨することにより、研磨されない主表面は前述のように、エッチングにより表面が荒れているため、主表面７ａと主表面７ｂの表面粗さが異なることになるが、エッチング面はその化学的腐食作用により、主表面に比べなだらかな起伏を持つ粗さが創生される。

そのため、記録層を形成する面（研磨した主表面）を視覚的に判別可能となり、記録層を形成する際の作業性が向上する。

なお、研磨した主表面の粗さは、要求される磁気ディスクと磁気ヘッドとの距離にもよるが、磁気ディスクと磁気ヘッドの距離が１０ｎｍ以下の場合は、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．３ｎｍ以下であるのが望ましい。

また、研磨は１段階、２段階或いは３段階に分けて行っても良い。

具体的には、２段研磨の一例として、研磨液に含まれる砥粒として、粒径が異なる２種類の砥粒を用い、まず粒径が相対的に大きい砥粒を用いて第１研磨を行い、次に粒径が相対的に小さい砥粒を用いて第２研磨を行う。

研磨が終了すると、ガラス基材１ａを洗浄し、製造中に表面に付着した研磨剤や不純物を除去する（ステップ１０８）。

具体的にはスクラブ洗浄、超音波洗浄等の物理的な洗浄や、フッ化物、有機酸、過酸化水素、界面活性剤等を用いた薬液洗浄、そしてその両者を組み合わせた洗浄などが挙げられる。

最後に、製品検査（例えば主表面７ａ、７ｂのうち、研磨を行った面の表面粗さやパーティクルの量の検査）を行う（ステップ１０９）。

具体的には、例えばＯＤＴ（Optical Defect Tester）やＯＳＡ（Optical Surface Analyzer）を用いて欠陥検査を行う。

以上の工程により、ガラス基板１が完成する。

ここで、完成したガラス基板１の表面形状について、図６を参照して説明する。

図６に示すように、主表面７ａと外周端面９は研磨を行っているため、実質的に平滑な面となっている。

一方、主表面７ｂと内周端面１１は研磨されていないため、エッチング面（図６では波形で表現された面）がそのまま残っており、研磨を行った主表面７ａや外周端面９よりも表面粗さが大きくなっている。

このように、クラッチ、ダメージ、クラックなどの欠陥の発生原因となる場合もありうる研磨工程を行う部分を必要最小限とすることで、その欠陥部分からの発塵によりメディア化工程などの後工程において悪影響を及ぼすことが軽減される。

このように、本実施形態に係るガラス基板１の製造方法よれば、ガラス基材１ａにエッチングを行い、前工程において、ガラス表面／端面に発生したクラックを除去し、基板そのものの機械的な強度を向上させた後、さらに主表面７ａ、７ｂの一方のみを研磨を行うことで主表面７ａ、７ｂの表面粗さが異なることになるため、記録層を形成する面（研磨した主表面）を視覚的に判別可能となり、記録層を形成する際の作業性、そして主表面の識別精度が向上する。

上述した実施形態では、本発明を磁気記録媒体用のガラス基板１を製造する製造方法に適用した場合について説明したが、本発明は何らこれに限定されることなく、エッチング後に研磨を行う必要がある全てのガラスの製造方法に適用できる。

１……………ガラス基板
１ａ…………ガラス基材
３……………本体
５……………内孔
７ａ…………主表面
１８ｂ………磁性層
２１…………研削装置
２１ａ………研磨装置

Claims (4)

1. ガラス基材の表面にエッチング処理を行う工程（ａ）と、
   前記エッチング処理を行った前記ガラス基材の主表面を処理する工程（ｂ）と、
   を有し、
   前記工程（ｂ）は、前記ガラス基材の主表面のうち、一方の面のみを研磨する工程であることを特徴とする請求項１記載のガラス基板の製造方法。
2. 前記ガラス基材の端面のうち、外周端面のみを研磨する工程（ｃ）をさらに有することを特徴とする請求項１記載のガラス基板の製造方法。
3. 請求項１〜２のいずれかに記載のガラス基板の製造方法により製造されたことを特徴とするガラス基板。
4. 請求項３記載のガラス基板と、
   前記ガラス基板の表面に設けられた下地層、磁性層、保護層、潤滑層と、
   を有することを特徴とする磁気記録媒体。

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