JP2010257561A - 磁気ディスク用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】片面記録用基板の一方の主面を効率良く研磨できる磁気ディスク用基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の磁気ディスク用基板の製造方法は、一対の研磨定盤１、２の間に挟持され、複数のディスク状ガラス基板４を保持した状態で自転しながら公転するキャリア５を備えた研磨装置でディスク状基板を研磨加工する主表面研磨工程を有する磁気ディスク用基板の製造方法であって、ディスク状ガラス基板４の一方の主表面を非研磨主表面とすべく、研磨装置において、一方の主表面側に板状体１０を配設した状態でキャリア５を配設しディスク状ガラス基板４の他方の主表面のみを研磨加工することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ装置）などの磁気ディスク装置に用いられる基板の製造方法に関する。

現在、ハードディスクドライブ装置には、円盤状の基板の主表面に磁性層を形成した磁気ディスクが広く用いられている。このようなディスクは、形状加工工程（コアリング及びチャンファリングなど）、研削加工（ラッピング）、研磨加工（端面部及び主表面部）を経て製造される。

磁気ディスク用基板の製造方法における主表面の研磨工程では、一対の定盤（上定盤及び下定盤）間にディスク状基板を保持したキャリアを設置し、上下定盤で圧力を負荷してキャリアを挟み込み、上定盤と下定盤を逆回転させ、研磨剤を供給しながらディスク状基板の両主表面を研磨する（特許文献１）。

磁気ディスクの記録密度は年々増加しており、片面で１００ＧＢ以上の磁気ディスクも開発されている。現在、磁気ディスクは、両面合わせて必要とする記録密度を満足しているが、このように記録密度が増加していくと、記録密度をあまり必要としない電子機器では、片面だけで必要とする記録密度を満足することになる。このように片面で必要とする記録密度を満足すると、ＨＤＤ装置側でも１枚の磁気ディスクに対して磁気ヘッドを１本とするなど部品点数を減らすことができるためコスト的にも有利となり、かつ薄型化を実現することができる。したがって、片面のみに磁性層を設けた磁気ディスクはこれからニーズが高まることが予想される。そして、このような片面のみに磁性層を設けた磁気ディスク用の基板、すなわち、一方の主面のみを磁気記録に使用する主面とする基板が求められている。

特開２００７−９０４５２号公報

片面のみに磁性層を設ける磁気ディスク用の基板を製造する場合、磁性層を設けない面（非記録面）においては、粗さ等の表面品質が磁気記録面として必要とされるほどの高い品質を必要としないため、実際は非記録面側の基板の研磨加工、特に最終研磨加工を必要としない場合が多いと考えられる。

しかしながら、従来の基板の研磨加工においては、両面を同時に研磨加工する装置が主流であり、この需要が無くなることはない。したがって、磁気ディスク用基板を製造する上で、両面を研磨加工する装置を用いて、片面のみを磁気記録面とすべく基板の片面のみを研磨加工することができれば、非記録面において研磨工程の研磨砥粒に由来するパーティクル（異物）の発生を防止することが可能である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、片面のみに磁性層を設けた磁気ディスク用の基板を効率良く加工することができる磁気ディスク用基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の磁気ディスク用基板の製造方法は、一対の定盤の間に挟持され、複数のディスク状基板を保持した状態で自転しながら公転するキャリアを備えた研磨装置で前記ディスク状基板を研磨加工する主表面研磨工程を有する磁気ディスク用基板の製造方法であって、前記ディスク状基板の一方の主表面を非研磨主表面とすべく、前記研磨装置において、前記一方の主表面側に板状体を配設した状態で前記キャリアを配設し前記ディスク状基板の他方の主表面のみを研磨加工することを特徴とする。

本発明の磁気ディスク用基板の製造方法は、一対の定盤の間に挟持され、複数のディスク状基板を保持した状態で自転しながら公転するキャリアを備えた研磨装置で前記ディスク状基板を研磨加工する主表面研磨工程を有する磁気ディスク用基板の製造方法であって、前記ディスク状基板の一方の主表面を非研磨主表面とすべく、前記研磨装置において、前記一方の主表面側に板状体が配設されるように、前記板状体の両面にそれぞれ前記キャリアを配設した状態で前記ディスク状基板の他方の主表面のみを研磨加工することを特徴とする。

これらの方法によれば、両面研磨加工装置を用いても基板の片面のみを研磨することができるので、片面磁気記録用の基板を効率良く生産することができる。また、磁気ディスク用基板の製造工程において、両面研磨加工装置を両面磁気記録用基板及び片面磁気記録用基板の双方に対して使用できるので、磁気ディスク用基板の生産効率を高めることができる。

本発明の磁気ディスク用基板の製造方法においては、前記ディスク状基板がガラス基板であることが好ましい。

本発明によれば、片面のみに磁性層を設けた磁気ディスク用の基板を効率良く加工することができる磁気ディスク用基板の製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る磁気ディスク用基板の製造方法で用いる研磨装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る磁気ディスク用基板の製造方法の下定盤片面研磨を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る磁気ディスク用基板の製造方法の上定盤片面研磨を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る磁気ディスク用基板の製造方法の上下定盤同時片面研磨を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明の磁気ディスク用基板の製造方法においては、研磨装置において、ディスク状基板の非研磨主表面側に板状体を配設した状態で前記キャリアを配設しディスク状基板を研磨加工する、あるいは、研磨装置において、ディスク状基板の非研磨主表面側に板状体が配設されるように、板状体の両面にそれぞれキャリアを配設した状態でディスク状基板を研磨加工する。

磁気ディスク用基板の材料としては、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などを用いることができる。特に、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提供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。また、磁気ディスク用基板の材料としては、例えば、アルミニウムなどを用いることができる。このように、ガラス基板に限らず、本実施の形態に係る磁気ディスク用基板の製造方法は、各種磁気ディスク基板種に適用可能である。

磁気ディスク用基板の製造工程は、素材加工工程及び第１研削工程；端部形状工程（穴部を形成するコアリング工程、端部（外周端部及び／又は内周端部）に面取り面を形成するチャンファリング工程（面取り面形成工程））；端面研磨工程（外周端部及び内周端部）；第２研削工程；主表面研磨工程（第１及び第２研磨工程）；化学強化工程（特にガラス基板の場合）などの工程を含む。

以下に、磁気ディスク用基板の製造工程の各工程について説明する。ここでは、磁気ディスク用基板がガラス基板である場合について説明する。

（１）素材加工工程及び第１研削工程
まず、素材加工工程においては、ガラス基板となるガラス基材（ブランクス）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。これらの方法のうち、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。

第１研削工程においては、板状ガラスの両主表面を研削加工し、ディスク状のガラス基板とする。この研削加工は、遊星歯車機構を利用した両面研削装置により、アルミナ系遊離砥粒を用いて行うことができる。研削加工は、板状ガラスの両面に上下から研削定盤を押圧させ、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行う。この研削加工により、平坦な主表面を有するガラス基板を得ることができる。

（２）端部形状工程（穴部を形成するコアリング工程、端部（外周端部及び内周端部）に面取り面を形成するチャンファリング工程（面取り面形成工程））
コアリング工程においては、例えば、円筒状のダイヤモンドドリルを用いて、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する。チャンファリング工程においては、内周端面及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す。

（３）第２研削工程
第２研削工程においては、得られたガラス基板の両主表面について、第１研削工程と同様に第２研削加工を行う。この第２研削工程を行うことにより、前工程において主表面に形成された微細な凹凸形状／表面ダメージ・傷などを除去し、かつ第１研削工程よりもさらに表面粗さを低減することで、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
端面研磨工程においては、ガラス基板の外周端面及び内周端面について、ブラシ研磨方法により、鏡面研磨を行う。このとき、研磨砥粒としては、例えば、酸化セリウム砥粒を含むスラリー（遊離砥粒）を用いることができる。この端面研磨工程により、ガラス基板の端面での汚染・ダメージ・傷の除去を行い、ナトリウムやカリウムのようなコロージョンの原因となるイオン析出の発生を防止できる状態になる。

（５）主表面研磨工程（第１研磨工程、第２研磨工程）
主表面研磨加工においては、例えば、図１に示す遊星歯車機構を用いた研磨装置を用いて研磨を行う。図１は、本発明の実施の形態に係る磁気ディスク用基板の製造方法で用いる研磨装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、この遊星歯車機構を用いた研磨装置は、上下一対の研磨定盤１、２を有している。これらの研磨定盤１、２は平板状に形成されている。これらの研磨定盤１、２の表面には、研磨剤を供給するための複数の溝３が格子状に形成されている。また、研磨定盤１、２の表面には、軟質ポリシャ（スウェード）の研磨パッドが貼り付けられる。

この両面研磨装置においては、研磨定盤１、２間にガラス基板４を保持する円板状のキャリア５を設置し、研磨定盤１、２で圧力をかけてキャリア５を挟み込み、上研磨定盤２と下研磨定盤１を逆回転させ、研磨剤を供給しながらガラス基板４の両主表面を研磨する。この遊星歯車機構においては、下研磨定盤１の中心部に設けられた太陽歯車６とこの下研磨定盤１の外周に設けられた内歯車７との間にキャリア５が配設される。このとき、キャリア５の外周に設けられた歯部８が、太陽歯車６及び内歯車７と噛合する。したがって、上研磨定盤２と下研磨定盤１を逆回転させることにより、キャリア５が自転しながら公転する。なお、ガラス基板４は、キャリア５の穴部５ａ内で保持される。

両面研磨装置を用いた研磨方法としては、ガラス基板４の上面に後述する板状体１０を配設し、下研磨定盤１によってガラス基板４の下面のみを研磨する下定盤片面研磨、ガラス基板４の下面に板状体１０を配設し、上研磨定盤２によってガラス基板４の上面のみを研磨する上定盤片面研磨、及び２つのキャリア５を用い、板状体１０の上面をガラス基板４の下面に当接させ、板状体１０の下面をガラス基板４の上面に当接させて、研磨定盤１、２でガラス基板４の上面のみ及び下面のみを研磨する上下定盤同時片面研磨がある。

以下、それぞれの研磨方法について図２〜図４を参照して詳細に説明する。なお、図２は、下定盤片面研磨を示す模式図であり、図３は、上定盤片面研磨を示す模式図であり、図４は、上下定盤同時片面研磨を示す模式図である。

（１．下定盤片面研磨）
図２に示すように、下定盤片面研磨においては、下研磨定盤１上の研磨パッド９に、ガラス基板４の下面が当接するようにキャリア５を配設する。そして、キャリア５上に板状体１０が配設される。このとき、研磨パッド９に当接するガラス基板４の主表面が研磨される主表面（記録面）であり、板状体１０に当接するガラス基板４の主表面が研磨されない主表面（非記録面）である。このような状態で研磨加工を行うことにより、ガラス基板４の下面のみが研磨される。

ガラス基板４を研磨する際には、研磨定盤１、２間にガラス基板４を密着させ、キャリア５を太陽歯車６と内歯車７とに噛合させ、研磨定盤１、２によって挟圧する。その後、研磨パッド９とガラス基板４の研磨面である下面との間に研磨液を供給して回転させることによって、ガラス基板４が下研磨定盤１上で自転しながら公転してガラス基板４の下面のみが研磨加工される。すなわち、下定盤片面研磨において、研磨液は、ガラス基板４の下面から供給される。

なお、板状体１０の材質は、上研磨定盤２に貼り付けられた研磨パッド９からガラス基板４の上面を保護できれば特に制限されず、エポキシガラスやＳＵＳ（ステンレススチール）など種々の材質を用いることができる。また、板状体の厚みや形状も特に制限されないが、ガラス基板４を均一に研磨する観点から、平坦であることが好ましい。

（２．上定盤片面研磨）
図３に示すように、上定盤片面研磨においては、上研磨定盤２上の研磨パッド９に、ガラス基板４の上面が当接するようにキャリア５を配設する。そして、キャリア５下に板状体１０が配設される。このとき、研磨パッド９に当接するガラス基板４の主表面が研磨される主表面（記録面）であり、板状体１０に当接するガラス基板４の主表面が研磨されない主表面（非記録面）である。このような状態で研磨加工を行うことにより、ガラス基板４の上面のみが研磨される。

ガラス基板４を研磨する際には、研磨定盤１、２間にガラス基板４を密着させ、キャリア５を太陽歯車６と内歯車７とに噛合させ、研磨定盤１、２によって挟圧する。その後、研磨パッド９とガラス基板４の研磨面である上面との間に研磨液を供給して回転させることによって、ガラス基板４が上研磨定盤２上で自転しながら公転してガラス基板４の上面のみが研磨加工される。すなわち、上定盤片面研磨において、研磨液は、ガラス基板４の上面から供給される。

（３．上下定盤同時片面研磨）
図４に示すように、上下定盤同時片面研磨においては、上研磨定盤２上の研磨パッド９に、ガラス基板４の上面が当接するように一方のキャリア５を配設し、下研磨定盤１上の研磨パッド９に、ガラス基板４の下面が当接するように他方のキャリア５を配設する。そして、２つのキャリア５間に板状体１０が配設される。このとき、両研磨パッド９に当接するガラス基板４の主表面が研磨される主表面（記録面）であり、板状体１０に当接するガラス基板４の主表面が研磨されない主表面（非記録面）である。このような状態で研磨加工を行うことにより、上側のキャリア５に保持されたガラス基板４は上面のみが研磨され、下側のキャリア５に保持されたガラス基板４は下面のみが研磨される。

ガラス基板４を研磨する際には、研磨定盤１、２間にガラス基板４を密着させ、キャリア５を太陽歯車６と内歯車７とに噛合させ、研磨定盤１、２によって挟圧する。その後、研磨パッド９とガラス基板４の研磨面との間に研磨液を供給して回転させることによって、ガラス基板４が研磨定盤１、２上で自転しながら公転してガラス基板４の一方の主表面のみが研磨加工される。すなわち、上下定盤同時片面研磨において、研磨液は、ガラス基板４の上面及び下面から供給される。

本実施の形態においては、以上のように構成された研磨装置を用いることにより、ガラス基板の一方の主表面のみを研磨することができる。ガラス基板の片面のみを磁気記録層として用いる場合など、研磨の必要のない一方の主表面を保護して研磨することができる。特に、上下定盤同時片面研磨を行った場合、研磨装置において、ガラス基板の片面を研磨する場合においても研磨面として用いない上下双方の研磨パッドを用いて、ガラス基板の片面研磨を行うことができるので、生産効率を２倍にすることができる。

また、本実施の形態によれば、研削工程で用いる両面研削装置を研磨装置と共用できることに加え、両面研磨と片面研磨の双方を両面研削装置によって行うことができる。このため、ガラス基板の製造工程において、片面研磨のみ行う製品と両面研磨を行う製品の双方を一つの製造ラインで製造することができ、ガラス基板の生産性を向上させることができる。

（６）主表面研磨工程（最終研磨工程）
次に、最終研磨工程として第２研磨工程を施す。第２研磨工程は、両主表面のうち記録面となる面のみを鏡面状に仕上げることを目的とする工程である。この第２研磨工程においても、上記と同様にして遊星歯車機構を有する両面研磨装置により、軟質発泡樹脂ポリシャを用いて、主表面の鏡面研磨を行う。スラリーとしては、第１研磨工程で用いた酸化セリウム砥粒よりも微細な酸化セリウム砥粒やコロイダルシリカなどを用いることができる。

なお、非記録面については、記録面ほどの低粗さを必要としないが、ガラス基板を構成する成分（例えば、アルカリ金属）の溶出を防止するために十分な粗さであることが好ましく、このように調整する場合には、第１研磨工程においては従来同様に両面を研磨し、第２研磨工程において上述した方法により記録面となる片面のみを研磨することが好ましい。

ここで、ガラス基板を構成する成分の溶出を防止するために十分な粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて２μｍ×２μｍ角で２５６×２５６ピクセルの解像度で測定したガラス基板の主表面における算術平均粗さが０．００５μｍ以下であることが好ましい。

（７）化学強化工程
化学強化工程においては、前述の研削工程及び研磨工程を終えたガラス基板に化学強化を施す。化学強化に用いる化学強化液としては、例えば、硝酸カリウム（６０％）と硝酸ナトリウム（４０％）の混合溶液などを用いることができる。化学強化においては、化学強化液を３００℃〜４００℃に加熱し、洗浄済みのガラス基板を２００℃〜３００℃に予熱し、化学強化溶液中に３時間〜４時間浸漬することによって行う。この浸漬の際には、ガラス基板の表面全体が化学強化されるようにするため、複数のガラス基板が端面で保持されるように、ホルダに収納した状態で行うことが好ましい。

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リチウムイオン及びナトリウムイオンが、化学強化溶液中の相対的にイオン半径の大きな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。

このように、本実施の形態によれば、両面研磨加工装置を用いても磁気ディスク用基板の片面のみを研磨することができるので、片面記録用基板を効率良く生産することができる。また、磁気ディスク用基板の製造工程において、両面研磨加工装置を両面記録用基板及び片面記録用基板の双方に対して使用できるので、磁気ディスク用基板の生産効率を高めることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。上記実施の形態における数値、材質、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明は、パーソナルコンピュータ、携帯用音楽機器など、各種ＨＤＤ装置の搭載機器に適用可能である。

１ 研磨定盤
２ 研磨定盤
３ 溝
４ ガラス基板
５ キャリア
５ａ 穴部
６ 太陽歯車
７ 内歯車
８ 歯部
９ 研磨パッド
１０ 板状体

Claims (3)

1. 一対の定盤の間に挟持され、複数のディスク状基板を保持した状態で自転しながら公転するキャリアを備えた研磨装置で前記ディスク状基板を研磨加工する主表面研磨工程を有する磁気ディスク用基板の製造方法であって、
   前記ディスク状基板の一方の主表面を非研磨主表面とすべく、前記研磨装置において、前記一方の主表面側に板状体を配設した状態で前記キャリアを配設し前記ディスク状基板の他方の主表面のみを研磨加工する
   ことを特徴とする磁気ディスク用基板の製造方法。
2. 一対の定盤の間に挟持され、複数のディスク状基板を保持した状態で自転しながら公転するキャリアを備えた研磨装置で前記ディスク状基板を研磨加工する主表面研磨工程を有する磁気ディスク用基板の製造方法であって、
   前記ディスク状基板の一方の主表面を非研磨主表面とすべく、前記研磨装置において、前記一方の主表面側に板状体が配設されるように、前記板状体の両面にそれぞれ前記キャリアを配設した状態で前記ディスク状基板の他方の主表面のみを研磨加工する
   ことを特徴とする磁気ディスク用基板の製造方法。
3. 前記ディスク状基板がガラス基板である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の磁気ディスク用基板の製造方法。

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