JP2012022746A - 円盤状基板の製造方法および円盤状基板の保持具 - Google Patents

Abstract

【課題】円盤状基板の外周研磨を行なう工程を別途設ける必要がない、または別途設ける必要がある場合でもその研磨時間を短縮でき、円盤状基板の生産性を向上させることができると共に円盤状基板の製造費用を低減させることができる円盤状基板の製造方法等を提供する。
【解決手段】ガラス基板の主表面を研削する研削工程と、ガラス基板の少なくとも外周端面を研削する端面研削工程と、研削工程および端面研削工程を経たガラス基板の主表面および外周端面を共に研磨する研磨工程と、を有し、研磨工程は、孔部３４と孔部３４の内周端面にガラス基板の外周端面を研磨するブラシ部３６とを有する保持具３０Ｂの孔部３４にガラス基板を保持して研磨を行なうことを特徴とする円盤状基板の製造方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば磁気記録媒体用ガラス基板などの円盤状基板の製造方法等に関する。

近年、磁気ディスク等の情報記録媒体の製造が活発化している。磁気ディスク用の基板として用いられる円盤状基板としては、アルミ基板とガラス基板とが従来から広く用いられている。一方、最近では磁気ディスクの小型化と大容量化の要求がより強くなっており、そのため磁気ディスクの高密度化がより強く求められている。そして表面の粗さが小さく高密度化を図ることがアルミ基板より容易であるガラス基板の注目度が高まっている。

特許文献１には、磁気抵抗型ヘッド（ＭＲヘッド）又は大型磁気抵抗型ヘッド（ＧＭＲヘッド）対応の磁気記録媒体に用いられる磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法であって、中心部に円孔を有する円板状のガラス基板（ＭＤ基板）の内周端面及び／又は外周端面を、ブラシ毛を回転軸上に螺旋状に植毛した回転ブラシにより、遊離砥粒を含有した研磨液を用いて研磨するものが開示されている。
また特許文献２には、円盤状のガラス基板を積層して円柱を構成し、ガラス基板の端面に回転ブラシを接触させ、研磨液を供給しながらガラス基板と回転ブラシを各々平行な軸心で同方向に回転させてガラス基板の端面の研磨を行う工程を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、研磨液温度制御手段を備え、研磨液の温度を調節しながら研磨を行うことが開示されている。

特開２００５−２２００１８号公報 特開２００７−９８４８４号公報

ここで研磨装置によりガラス基板等の円盤状基板の外周端面の研磨を行う際には、円盤状基板を積層し、ブラシ等を回転しつつ円盤状基板の外周端面に接触させることで行なうことがある。ところが、円盤状基板を積層するための工程の他、円盤状基板の外周端面を研磨するための工程が別途必要であるため円盤状基板の生産性が低下することがあった。また円盤状基板の外周端面を研磨するための機器が別途必要であるため円盤状基板の製造費用が増大することがあった。またこのような外周端面を研磨するための工程を用いる場合でも、その研磨時間をできるだけ短縮することが求められていた。
本発明は、円盤状基板の外周研磨を行なう工程を別途設ける必要がない、または別途設ける必要がある場合でもその研磨時間を短縮でき、円盤状基板の生産性を向上させることができると共に円盤状基板の製造費用を低減させることができる円盤状基板の製造方法等を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の円盤状基板の製造方法は、円盤状基板の主表面を研削する研削工程と、円盤状基板の少なくとも外周端面を研削する端面研削工程と、研削工程および端面研削工程を経た円盤状基板の主表面および外周端面を共に研磨する研磨工程と、を有し、研磨工程は、孔部と孔部の内周端面に円盤状基板の外周端面を研磨する端面研磨手段とを有する保持具の孔部に円盤状基板を保持して研磨を行なうことを特徴とする。

ここで、研磨工程は、円盤状基板の主表面を挟持する一対の定盤を回転動作させることで主表面を研磨すると共に、保持具を回転動作させることが好ましい。
また端面研削工程は、円盤状基板の外周端面を研削すると共に外周端面の面取りを更に行ない、研磨工程は、保持具を回転動作させることで円盤状基板の外周端面を研磨すると共に端面研削工程で面取りした部分の研磨を更に行なうことが好ましい。

また、本発明の円盤状基板の保持具は、円盤状基板の研磨を行なうために使用される円盤状基板の保持具であって、円盤状基板を保持するための孔部と、外周部に保持具を回転動作させるための歯部と、を有し、孔部は、内周端面に円盤状基板の外周端面を研磨するための端面研磨手段を備えることを特徴とする。

ここで、端面研磨手段は、複数本のブラシ毛材を備えることが好ましい。

本発明によれば、円盤状基板の外周研磨を行なう工程を別途設ける必要がない、または別途設ける必要がある場合でもその研磨時間を短縮でき、円盤状基板の生産性を向上させることができると共に円盤状基板の製造費用を低減させることができる円盤状基板の製造方法等を提供できる。

（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。 （ｄ）〜（ｆ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。 （ｇ）〜（ｈ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。 研削機の構造を説明した図である。 研削機で使用する保持具を更に詳しく説明した図である。 内周研磨工程において使用するブラシの一例を示した図である。 （ａ）〜（ｂ）は、研磨機で使用する保持具を更に詳しく説明した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１−１（ａ）〜（ｃ）、図１−２（ｄ）〜（ｆ）、図１−３（ｇ）〜（ｈ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板の製造工程を示した図である。

（１次ラップ工程）
図１−１（ａ）は１次ラップ工程を示している。この工程でまず、研削機（研削装置、ラッピングマシン）４０により１回目の研削（ラッピング）を行い、円盤状基板の一例としてのガラス基板(ワーク)１０の主表面１１を平滑に研削する。なおここで主表面１１とは、例えばガラス基板１０を情報記録媒体として使用した場合、その表面のうち情報記録層を形成することになる面であり、ガラス基板１０の表面の中で内周端面および外周端面を除く面である。
ここで図２は、研削機４０の構造を説明した図である。
図２に示した研削機４０は、ガラス基板１０を載置する下定盤２１ａと、ガラス基板１０を上部から押えつけ研削を行うために必要な圧力を加えるための上定盤２１ｂとを備えている。
ここで、下定盤２１ａの外周部には歯部４２が設けられ、下定盤２１ａの中央部には太陽歯車４４が設けられている、さらに下定盤２１ａには、研削が行われる際にガラス基板１０を位置決めする円盤状の保持具（キャリア）３０Ａが設置されている。
保持具３０Ａは、図２に示す研削機４０では、５個設置されている。保持具３０Ａの外周部には歯部３２が備えられ、下定盤２１ａの歯部４２および太陽歯車４４の双方に噛合している。また下定盤２１ａおよび上定盤２１ｂには、これらを回転動作させるための回転軸４６ａ，４６ｂがそれぞれ中心部に設置されている。

この１次ラップ工程においては、まず研削機４０の下定盤２１ａに保持具３０Ａを利用してガラス基板１０の載置を行う。
図３は、研削機４０で使用する保持具３０Ａを更に詳しく説明した図である。図３に示した保持具３０Ａには、上述の通り、外周部に歯部３２が備えられている。また、研削を行う際にガラス基板１０が内部に保持される円形形状の孔部３４が複数開けられている。この孔部３４の直径は、ガラス基板１０の直径よりわずかに大きく開けられる。このようにすることで、研削を行う際にガラス基板１０の外周端面の一部に余分な応力がかかるのを抑制することができるため、ガラス基板１０の外周端面が損傷しにくくなる。本実施の形態において、孔部３４の直径はガラス基板１０の直径より、例えば、約１ｍｍ大きくなっている。また孔部３４は、ほぼ等間隔で並んでおり、本実施の形態の場合、孔部３４は、例えば、３５個開けられている。

保持具３０Ａの材料としては、例えば、アラミド繊維やガラス繊維を混入することで強化されたエポキシ樹脂を使用することができる。また保持具３０Ａの厚さは、本工程において、研削を行う際に、上定盤２１ｂに接触し、研削を阻害しないために、本工程におけるガラス基板１０の仕上げ厚さより薄く作成されている。例えば、ガラス基板１０の仕上げ厚さが１ｍｍであるとすると、保持具３０Ａの厚さは、それより０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ薄くなっている。

保持具３０Ａの孔部３４にガラス基板１０を保持した後は、上定盤２１ｂをガラス基板１０の主表面１１に接触するまで移動させ、一対の定盤である下定盤２１ａおよび上定盤２１ｂによりガラス基板１０の主表面１１を挟持して研削機４０を稼働させる。
この際の研削機４０の動作を図２を用いて説明する。研削機４０を稼働する際には、図の上方の回転軸４６ｂを一方向に回転させ、上定盤２１ｂを、同様な一方向に回転させる。また、図の下方の回転軸４６ａを、回転軸４６ｂの回転とは逆方向に回転させ、下定盤２１ａを回転軸４６ａと同様な方向に回転させる。これにより下定盤２１ａの歯部４２も回転軸４６ａと同様な方向に回転する。また中央部の太陽歯車４４も、回転軸４６ａと同様な方向に回転する。
このように上定盤２１ｂ、下定盤２１ａ、太陽歯車４４を回転動作させることにより、これらの歯車に噛み合う保持具３０Ａは回転動作を行なう。この回転動作は、自転運動と、公転運動が組み合わされたいわゆる遊星運動である。そして同様に、保持具３０Ａにはめ込まれたガラス基板１０も遊星運動を行う。このようにすることによりガラス基板１０の主表面１１の研削をより精度よく、また迅速に行うことができる。

本実施の形態において、研削は、研削剤を用いて行うことができる。研削剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミナやダイヤモンドからなる研削剤をスラリー化して使用することができる。または、上定盤２１ｂや下定盤２１ａにこれらの研削剤が分散して含んだ砥石を使用してもよい。

（内外周研削工程）
図１−１（ｂ）は内外周研削工程を示している。この工程では、ガラス基板１０の開孔１２の内周端面および外周１３の外周端面の荒削りである研削を行う。また本実施の形態では、内周端面と外周端面の研削を同時に行う。具体的には、ガラス基板１０の中心に設けられた内周端面を内周砥石２２によって研削し、ガラス基板１０の外周端面を外周砥石２３によって研削する。このとき、内周砥石２２と外周砥石２３でガラス基板１０の内周端面と外周端面を挟み込んで同時加工する。これにより内径と外径の同心度を確保し易くすることができる。
本実施の形態において、内周砥石２２および外周砥石２３は、波状の表面を有している。そのため、ガラス基板１０の開孔１２の内周端面および外周１３の外周端面を研削することができるだけでなく、内周端面および外周端面の面取りを併せて行うことが可能となる。
なお本実施の形態において、内外周研削工程は、ガラス基板１０の少なくとも外周端面を研削する端面研削工程として把握することができる。

（内周研磨工程）
図１−１（ｃ）は内周研磨工程を示している。この工程では、図１−１（ｂ）に示した内外周研削工程において、荒削りである研削を行ったガラス基板１０の開孔１２の内周端面を更に平滑にする研磨を行う。
具体的には、まずガラス基板１０を積層し、図示しないホルダにセットする。そして、このホルダにセットされたガラス基板１０の開孔１２の中心にブラシ２４を挿入する。そして研磨液をガラス基板１０の開孔１２に流し込みながら、ブラシ２４を高速で回転させることで、ガラス基板１０の内周端面を研磨する。本実施の形態では、研磨に際してブラシ２４を使用しているので、ガラス基板１０の内周端面を研磨すると共に、上述した内外周研削工程において行った内周端面の面取りした部分も同様に研磨することができる。なお研磨液としては、例えば酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを用いることができる。

図４は、内周研磨工程において使用するブラシ２４の一例を示した図である。このブラシ２４は、毛先が螺旋状に配列して形成されるブラシ部２４１と、このブラシ部２４１の両端部に連続して形成され、一端と他端とを形成する軸２４２とを備えている。ガラス基板１０の開孔１２として例えば０.８５インチ等の小径ディスクの内周端面を研磨するような場合は、ブラシ２４の芯を細くする必要がある。その場合、本実施の形態では、例えば、複数本のワイヤ（材質：例えば、軟鋼線材（ＳＷＲＭ)、硬鋼線材（ＳＷＲＨ)、ステンレス線材（ＳＵＳＷ)、黄銅線（ＢＳＷ)など、加工性、剛性などから適宜選定できる）の間に、ブラシの毛（材質：例えばナイロン（デュポン社の商品名））を挟み込み、この毛が挟み込まれたワイヤをねじることで、ブラシ部２４１を形成している。このワイヤをねじってブラシ部２４１を形成することで、ブラシ部２４１に形成されるブラシ毛先を螺旋状とすることができ、挿入されているガラス基板１０の開孔１２にて、研磨液を軸方向に流すことが可能となる。そのため研磨液の搬送を良好に行うことができる。

（２次ラップ工程）
図１−２（ｄ）は２次ラップ工程を示している。この工程では、図１−１（ａ）に示した１次ラップ工程において、研削を行ったガラス基板１０の主表面１１を再度研削を行うことにより更に平滑に研削する。
２次ラップ工程において、研削を行う装置としては、図１−１（ａ）に示した研削機４０を使用することができる。また研削の方法、条件等は、図１−１（ａ）で説明した場合と同様に行うことができる。なお本実施の形態において、１次ラップ工程および２次ラップ工程は、ガラス基板１０の主表面１１を研削する研削工程として把握することができる。

（１次ポリッシュ工程）
図１−２（ｅ）は、研磨工程の一例としての１次ポリッシュ工程を示している。この工程では、図１−２（ｄ）に示した２次ラップ工程において、研削を行ったガラス基板１０の主表面１１を、研磨機（研磨装置、ポリッシングマシン）５０を用いて研磨（ポリッシング）を行うことで研磨し、更に平滑度を上げていく。この研磨機５０は、上述した研削機４０とほぼ同様な構成を有する。即ち、ガラス基板１０を載置する下定盤２１ａと、ガラス基板１０を上部から押えつけ研磨を行うために必要な圧力を加えるための上定盤２１ｂとを備えている。そして研磨機５０の下定盤２１ａに詳しくは後述する保持具３０Ｂを利用してガラス基板１０を載置し、一対の定盤である上定盤２１ｂおよび下定盤２１ａによりガラス基板１０の主表面１１を挟持する。そして、上定盤２１ｂ、下定盤２１ａ、および太陽歯車４４を回転動作させると共に保持具３０Ｂを回転動作させることでガラス基板１０の研磨を行なう。ただし、研磨を行うに際し、例えばウレタンにより形成された硬質研磨布を用い、酸化セリウム砥粒等を水に分散してスラリー化した研磨液を使用して行なう点で相違点を有する。
また本実施の形態において使用する保持具３０Ｂは、１次ラップ工程および２次ラップ工程で使用した保持具３０Ａに対し、以下の点で相違点を有する。

図５（ａ）〜（ｂ）は、研磨機５０で使用する保持具３０Ｂを更に詳しく説明した図である。ここで図５（ａ）は、保持具３０Ｂを全体から見た概略図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂ断面図である。
図５（ａ）で示すように保持具３０Ｂは、図３で説明した保持具３０Ａとほぼ同様の構成を有する。即ち、外周部に保持具３０Ｂを回転動作させるための歯部３２が備えられている。また、研磨を行う際にガラス基板１０を保持するための円形形状の孔部３４が複数開けられている。更に保持具３０Ｂの全体の寸法、歯部３２や孔部３４の寸法や数、保持具３０Ｂの材質は、図３で説明した保持具３０Ａと同様である。
しかしながら保持具３０Ｂは、図５（ｂ）で示すように孔部３４の内周端面にガラス基板１０の外周端面を研磨するための端面研磨手段の一例としてのブラシ部３６を備える点で保持具３０Ａとは異なっている。このブラシ部３６は、複数本のブラシ毛材を備える。このブラシ毛材としては、例えば、材質がナイロン（デュポン社の商品名）からなるものを用い、これを孔部３４の内周端面に埋め込むことによりブラシ部３６を形成することができる。

このようにすることで、１次ポリッシュ工程においてガラス基板１０の主表面１１を研磨することができるのみならず、ガラス基板１０の外周端面をブラシ部３６により研磨することができる。つまり、１次ポリッシュ工程においては、研磨機５０の運転中は、保持具３０Ｂは、回転運動を行なう。またガラス基板１０も保持具３０Ｂに設けられた孔部３４の中で回転運動を行なう。そのためブラシ部３６によりガラス基板１０の外周端面を研磨することができる。またガラス基板１０の外周端面を研磨すると共に、上述した内外周研削工程において行ったガラス基板１０の外周端面の面取りした部分も同様に研磨することができる。つまりブラシ部３６に備えられたブラシ毛材によりガラス基板１０の外周端面の面取りした部分の研磨も行なうことができる。

本実施の形態では、１次ポリッシュ行程において、ガラス基板１０の主表面１１を研磨すると共にガラス基板１０の外周端面を研磨する。そのためガラス基板１０の外周端面を研磨するための外周研磨工程を別途設けることが不要となる。そのため、円盤状基板の生産性を向上させることができる。また本実施の形態では、研磨機５０によりガラス基板１０の外周端面の研磨を行なうことができるため円盤状基板の外周端面を研磨する機器を別途必要としない。そのため円盤状基板の製造費用を低減させることができる。
なおガラス基板１０の種類によっては、この１次ポリッシュ行程において、ガラス基板１０の外周端面を研磨するだけでは、研磨が不十分である場合がある。この場合は、外周研磨工程を別途設けることが必要となる。ただしこの場合でも、外周研磨工程における研磨時間を短縮することができる。そのため円盤状基板の生産性を向上させることができると共に円盤状基板の製造費用を低減させることができる。

なお上述した例では、外周研磨手段としてブラシ部３６を用いることで、ガラス基板１０の外周端面を研磨することとしたが、これに限られるものではない。例えば、ガラス基板１０の主表面１１を研磨するための材料として上述したウレタンにより形成された硬質研磨布等を孔部３４の内周端面に貼り付けてもよい。

（２次ポリッシュ工程）
図１−２（ｆ）は、研磨工程の一例としての２次ポリッシュ工程を示している。この工程では、図１−２（ｅ）に示した１次ポリッシュ工程において、研磨を行ったガラス基板１０の主表面１１を、精密研磨を行うことで更に研磨し、主表面１１の最終的な仕上げを行う。
本実施の形態において、この研磨を行うに際し、例えばスエード状の軟質研磨布を用い、酸化セリウム砥粒若しくはコロイダルシリカ等を水等の分散媒に分散してスラリー化した研磨液を使用して行なうことができる。なおこの工程においても上述した保持具３０Ｂを使用して、ガラス基板１０の主表面１１を研磨すると共にガラス基板１０の外周端面を研磨してもよい。

（最終洗浄・検査工程）
図１−３（ｇ）は最終洗浄・検査工程を示している。最終洗浄では、上述した一連の工程において、使用した研磨剤等の汚れの除去を行う。洗浄には超音波を併用した洗剤（薬品）による化学的洗浄などの方法を用いることができる。
また、検査工程においては、例えばレーザを用いた光学式検査器により、ガラス基板１０の表面の傷やひずみの有無等の検査が行われる。

（梱包工程）
図１−３（ｈ）は梱包工程を示している。梱包工程では、上記の検査工程において予め定められた品質基準に合格したガラス基板１０の梱包が行なわれ、ガラス基板１０の梱包体９０となる。そして梱包体９０は、磁気記録媒体（磁気ディスク）を製造する箇所まで輸送される。この梱包は、輸送の際にガラス基板１０への塵埃等の異物の付着や表面の状態変化を抑制するために行なわれる。

１０…ガラス基板、１１…主表面、３０Ａ，３０Ｂ…保持具、３２…歯部、３４…孔部、３６…ブラシ部、４０…研削機、５０…研磨機

Claims (5)

1. 円盤状基板の主表面を研削する研削工程と、
   前記円盤状基板の少なくとも外周端面を研削する端面研削工程と、
   前記研削工程および前記端面研削工程を経た前記円盤状基板の前記主表面および前記外周端面を共に研磨する研磨工程と、を有し、
   前記研磨工程は、孔部と当該孔部の内周端面に前記円盤状基板の外周端面を研磨する端面研磨手段とを有する保持具の当該孔部に当該円盤状基板を保持して研磨を行なうことを特徴とする円盤状基板の製造方法。
2. 前記研磨工程は、前記円盤状基板の前記主表面を挟持する一対の定盤を回転動作させることで当該主表面を研磨すると共に、前記保持具を回転動作させることで当該円盤状基板の前記外周端面を研磨することを特徴とする請求項１に記載の円盤状基板の製造方法。
3. 前記端面研削工程は、前記円盤状基板の前記外周端面を研削すると共に当該外周端面の面取りを更に行ない、
   前記研磨工程は、前記保持具を回転動作させることで前記円盤状基板の前記外周端面を研磨すると共に前記端面研削工程で面取りした部分の研磨を更に行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の円盤状基板の製造方法。
4. 円盤状基板の研磨を行なうために使用される円盤状基板の保持具であって、
   前記円盤状基板を保持するための孔部と、
   外周部に前記保持具を回転動作させるための歯部と、を有し、
   前記孔部は、内周端面に前記円盤状基板の外周端面を研磨するための端面研磨手段を備えることを特徴とする円盤状基板の保持具。
5. 前記端面研磨手段は、複数本のブラシ毛材を備えることを特徴とする請求項４に記載の円盤状基板の保持具。

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