JP2015011739A - 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】結晶化ガラスの磁気ディスク用ガラス基板を製造するとき、ガラス基板の強度のばらつきを小さくし、かつ円盤形状のガラス基板に設けられる円孔の内径及びガラス基板の外径の、ガラス基板間のばらつきを抑える。
【解決手段】磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、中央に円孔を有する円盤状の非晶質のガラス基板の端面を機械加工することにより、前記ガラス基板の主表面に直交する側壁面と、前記主表面と前記側壁面との間に介在する介在面とを形成する形状加工処理と、前記形状加工処理後のガラス基板に対して、熱処理を施して前記ガラス基板を結晶化させる結晶化処理と、前記結晶化処理後のガラス基板の内径及び外径の少なくとも一方を磁気ディスク用ガラス基板として要求される値に調整する調整処理と、前記側壁面及び介在面を鏡面研磨する端面研磨処理と、を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、結晶化処理を含む磁気ディスク用ガラス基板の製造方法に関する。

ハードディスクドライブ装置等の磁気記録装置に用いる情報記録媒体の１つとして用いられる磁気ディスクには、従来より、ガラス基板が好適に用いられている。今日、ハードディスクドライブ装置における記憶容量の増大の要請を受けて、磁気記録の高密度化が図られている。これに伴って、磁気ヘッドの磁気記録面からの浮上距離を極めて短くして磁気記録情報エリアを微細化することが行われている。このような磁気ディスクに用いるガラス基板の寸法及び形状は目標通り精度高く作製されていることが好ましい。

磁気ディスク用ガラス基板の材質としては、例えばアルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、アルミノポロシリケートガラス、または、結晶化ガラス等のガラスセラミックなどが挙げられる。
ところで、熔融ガラスから、円盤状のガラスブランクを成形することを含む情報記録媒体用ガラス基板の製造方法であって、上記ガラスブランクは、さらに熱処理して結晶化ガラスとする方法が知られている（特許文献１）。
上記方法では、熔融ガラスをプレス成形することにより円盤状のガラスブランク（ガラス素材）を得て、この円盤状のガラスブランクの中心にディスクを得るための円孔をあけ、次いで内外周端の端面形状加工、主表面の研磨加工等を行うことで磁気ディスク用ガラス基板は製造される。このガラス基板の製造方法では、ガラス基板の結晶化は、上記円孔の孔あけの前または後のいずれかで行うことができるとされている。

特開２００８−１６９０６１号公報

上記ガラス基板の製造方法のように、孔あけの前にガラスブランクの結晶化を行い、次いで面取り加工などの内外周の端面形状加工、主表面の研磨加工等を行って、磁気ディスク用ガラス基板を製造した場合、得られた複数のガラス基板間の強度のぱらつきが大きいという問題が生じた。また、上記孔あけ後、端面研磨の前にガラス基板の結晶化を行った場合でも、得られた磁気ディスク用ガラス基板の基板間の強度のぱらつきが大きいという問題が生じた。また、上記孔あけをしてさらに端面研磨の後にガラスの結晶化を行うと、ガラス基板の外径やガラス基板に設けられる円孔の内径がガラス基板間でばらつくという問題が生じた。

そこで、本発明は、結晶化ガラスの磁気ディスク用ガラス基板を製造するとき、ガラス基板の強度のばらつきを小さくし、かつ円盤形状のガラス基板に設けられる円孔の内径及びガラス基板の外径のガラス基板間のばらつきを抑えることが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。

本願発明者は、上述のディスクを得るための円孔の孔あけの前あるいは孔あけの直後にガラスの結晶化を行ってガラス基板を製造した場合に、ガラス基板の強度のばらつきが大きい理由を分析した。その結果、ガラスブランクを結晶化した後に、端面の面取り加工などの機械加工（研削加工）を行った場合、当該機械加工時に形成された潜在(内部)クラックが残存し、最終的にクラックを十分に除去しきれないため、ガラス基板の強度のばらつきが大きくなることを知見した。
一方、端面の研磨加工直後にガラスの結晶化を行った場合、ガラス強度のばらつきを小さくすることができるが、寸法ばらつきが大きくなることを知見した。
また、本願発明者は、強度ばらつきの小さい結晶化したガラスからなるガラス基板を得るために、結晶化を行うタイミングに着目して、さらに検討を進めた結果、一連のガラス基板製造プロセスの中でガラスの結晶化をどの段階で行うかによって、最終的に得られるガラス基板の強度ばらつきに差異が生じることを知見した。
そこで、本願発明者は、得られた知見に基づき、以下の構成による発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の一態様は、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。当該方法は、
中央に円孔を有する円盤状の非晶質のガラス基板の端面を機械加工することにより、前記ガラス基板の主表面に直交する側壁面と、前記主表面と前記側壁面との間に介在する介在面とを形成する形状加工処理と、
前記形状加工処理後のガラス基板に対して、熱処理を施して前記ガラス基板を結晶化させる結晶化処理と、
前記結晶化処理後のガラス基板の内径及び外径の少なくとも一方を磁気ディスク用ガラス基板として要求される値に調整する調整処理と、
前記結晶化処理後のガラス基板の前記側壁面及び介在面を鏡面研磨する端面研磨処理と、を含む。

その際、前記結晶化処理前後の前記内径及び／または前記外径の変化量を把握し、前記変化量の把握結果に基づいて、前記調整処理及び／または前記端面研磨処理による前記ガラス基板の取代量を決定し、前記調整処理及び／または前記端面研磨処理において前記取代量にしたがって前記ガラス基板の内径及び／または外径を調整することが好ましい。
例えば、前記結晶化処理後で前記調整処理前及び前記端面研磨処理前のガラス基板の外径と、磁気ディスクにおける外径の目標寸法との差は２０μｍを超えており、前記調整処理及び／または前記端面研磨処理により、前記差を１０μｍ以下にする。
前記結晶化処理後で前記調整処理前及び前記端面研磨処理前のガラス基板の内径と、磁気ディスクにおける内径の目標寸法との差は２０μｍを超えており、前記調整処理及び／または前記端面研磨処理により、前記差を１０μｍ以下にする。
また、前記調整処理と前記端面研磨処理とを一つの処理として同時に行うことが好ましい。

また、前記端面研磨処理後のガラス基板の前記側壁面及び前記介在面の少なくとも一方の最大谷深さＲｖは、０．３μｍ以下である、ことが好ましい。

前記結晶化処理後のガラス基板のヤング率は、前記結晶化処理前のガラス基板のヤング率に対して増大し、前記ヤング率の増大は、２０ＧＰａ以下である、ことが好ましい。

上述の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によれば、結晶化ガラスの磁気ディスク用ガラス基板を製造するとき、ガラス基板の強度のばらつきを小さくし、かつ円盤形状のガラス基板に設けられる円孔の内径及びガラス基板の外径の、ガラス基板間のばらつきを抑えることができる。

本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法のフローの一例を示す図である。

以下、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について詳細に説明する。

本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法では、中央に円孔を有する円盤状の非晶質のガラス基板の端面を機械加工することにより、ガラス基板の主表面に直交する側壁面と、主表面と側壁面との間に介在する介在面とが形成される（形状加工処理）。側壁面及び介在面を形成した後、ガラス基板に熱処理が施されてガラス基板が結晶化される（結晶化処理）。この結晶化後のガラス基板の内径及び外径の少なくとも一方が磁気ディスク用ガラス基板として要求される値に調整される（調整処理）。ガラス基板の内径及び外径の双方が調整されることが好ましいが、いずれか一方のみが調整されてもよい。また、結晶化後のガラス基板の側壁面及び介在面が鏡面研磨される（端面研磨処理）。このとき、調整処理と端面研磨処理とを一つの処理として同時に行うこともできる。一つの処理として同時に行うことは、ガラス基板の作製のフローを簡素化して短時間で行う点で好ましい。例えば、ガラス基板の側壁面と介在面を研磨するとき、ガラス基板の内径及び外径が磁気ディスク用ガラス基板として要求される値になるように研磨される。

このように、形状加工処理、結晶化処理、調整処理、端面研磨処理の順番を定めることにより、以下の効果を発揮する。形状加工処理では、例えば、溝形状を有する回転砥石を用い、回転砥石の溝形状に合わせて端面を削り形状転写をする。これにより、主表面と介在面との成す角、および、面取面と側壁面との成す角が所望の形状になるように加工する。すなわち、形状加工処理は、ガラスにクラックを伸展させて加工を進める脆性破壊モードの加工形態であるため、加工終了後のガラス基板の表面には微小なクラックが潜在的に存在する。このため、加工により作られる潜在クラックは除去されなければならない。しかし、この後に行うガラスの結晶化処理により、この潜在クラックの深さを浅くすることができる。すなわち、形成された潜在クラックは、結晶化処理による結晶粒の成長と体積収縮の効果で小さくなる。

ガラスの結晶化処理後、ガラス基板の内径及び外径は、内径及び外径の少なくとも一方が磁気ディスク用ガラス基板として要求される値に調整され、この後、あるいは上記調整と同時に端面研磨処理が行われる。これにより、上記潜在クラックは除去される。側壁面及び介在面にある、破断の起源となる潜在クラックは除去されるので、ガラス基板の強度のばらつきを小さく抑えることができる。上記結晶化処理では、ガラスの結晶化により体積は収縮するので、円盤形状のガラス基板の形状のばらつき、具体的には、ガラス基板の外径及び上記内径のガラス基板間のばらつきが大きい。しかし、結晶化処理後、ガラス基板の外径及び内径の調整処理を行うので、ガラス基板間のばらつきを小さくすることができる。

また、ガラスの結晶化処理後のガラス基板の外径および、ガラス基板の上記中央に設けられた円孔の内径は、結晶化処理前の外径及び円孔の内径に比べて小さくなる。このため、結晶化処理前のガラス基板の外径及び上記円孔の内径は、結晶化処理後の外径及び内径の寸法に対して、０．１〜０．５％の範囲で大きい。
一方、ガラスの結晶化後で調整処理前のガラス基板の外径と、磁気ディスクにおける外径の目標寸法との差は２０μｍを超えている。このガラス基板を調整処理により、上記差を１０μｍ以下にすることが好ましい。すなわち、調整処理後のガラス基板の外径を目標寸法±１０μｍ以下にすることが好ましい。ガラス基板の円孔の内径についても同様に、ガラスの結晶化後で調整処理前のガラス基板の内径と、磁気ディスクにおける内径の目標寸法との差は２０μｍを超えている。このガラス基板を調整処理により、上記差を１０μｍ以下にすることが好ましい。すなわち、調整処理後のガラス基板の円孔の内径を目標寸法±１０μｍ以下にすることが好ましい。ガラス基板の円孔の内径については、目標寸法に対して広くなりすぎると、磁気ディスクを回転させるスピンドルに取り付けた際に回転中心がずれてフラッタが悪化する虞れがあり、目標寸法に対して狭くなりすぎるとスピンドルへ取り付けられなくなる虞れがある。
このような調整処理におけるガラス基板の端面の取代量は、結晶化処理前後の内径及び外径の変化量を事前に把握して情報として取得し、この変化量の把握結果に基づいて、ガラス基板の取代量を決定し、ガラス基板の内径及び／または外径をこの取代量にしたがって調整することが好ましい。

（磁気ディスク用ガラス基板の製造方法の説明）
図１は、本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法のフローの一例を示す図である。以下では、上述した調整処理と端面研磨処理を１つの処理として同時に行う場合について説明する。この場合、端面研磨処理においてガラス基板の内径及び外径の調整が行われる。
先ず、一対の主表面を有する板状の磁気ディスク用ガラス基板の素材となるガラスブランクの成形処理が行われる（ステップＳ１０）。次に、このガラスブランクの粗研削処理が行われる（ステップＳ１２）。この後、内孔形成処理（ステップＳ１４）を行った後、ガラスブランクに端面の面取りを行う形状加工処理が施される（ステップＳ１６）。この後、ガラスブランクから得られたガラス基板に結晶化処理が施される（ステップＳ１８）。結晶化処理後、ガラス基板に端面研磨処理が施される（ステップＳ２０）。この後、精研削処理（ステップＳ２２）、第１研磨処理（ステップＳ２４）、化学強化処理（ステップＳ２６）、及び、第２研磨処理（ステップＳ２８）がガラス基板に施される。なお、本実施形態では、ステップＳ１２、ステップＳ２２〜２８の処理は必ずしもこの順番に行われる必要はなく、また、これらの処理のいずれかは場合によっては行われなくてもよい。以下、本実施形態で行う各処理について、説明する。

（ａ）ガラスブランクの成形処理
ガラスブランクの成形（ステップＳ１０）では、例えばプレス成形法を用いることができる。プレス成形法により、円形状のガラスブランクを得ることができる。さらに、ダウンドロー法、リドロー法、フュージョン法、フロー法などの公知の製造方法を用いて製造することができる。これらの公知の製造方法で作られた板状ガラスブランクに対し、適宜形状加工を行うことによって磁気ディスク用ガラス基板の元となる円板状のガラス基板が得られる。

本実施形態におけるガラス基板を構成するガラス（の硝種）は、ＳｉＯ₂を主成分とし、さらにアルミナを含むアルミノシリケートガラスであって、後述する結晶化処理が可能なものを用いることが好ましい。このようなガラスを用いたガラス基板は、表面を鏡面研磨することにより平滑な鏡面に仕上げることができ、また結晶化処理によって強度を飛躍的に高めることができる。化学強化によってさらに強度を上げることもできる。
本実施形態で用いられるガラスの組成は、例えば、
ＳｉＯ₂:３５〜６５モル％、
Ａｌ₂Ｏ₃：５〜２５モル％、
ＭｇＯ：１０〜４０モル％、
ＴｉＯ₂：５〜１５モル％、である。
このとき、上記組成の合計が少なくとも９２モル％以上であるガラス組成（第１のガラス組成）が好ましい。このようなガラスに結晶化処理を施すことによって、主結晶がエンスタタイト及び/又はその固溶体となる結晶化ガラスとすることができる。

また、他のガラス組成の一例は、酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ₂：４５．６０〜６０％、
Ａｌ₂Ｏ₃：７〜２０％、
Ｂ₂Ｏ₃：１．００以上８％未満、
Ｐ₂Ｏ₅：０．５０〜７％、
ＴｉＯ₂：１〜１５％、
ＲＯの合計量：５〜３５％（ただしＲはＺｎ及びＭｇ）、である。この場合、ＣａＯの含有量が３．００％以下、ＢａＯの含有量が４％以下であり、ＰｂＯ、Ａｓ₂Ｏ₃およびＳｂ₂Ｏ₃およびＣｌ−、ＮＯ−、ＳＯ₃−、Ｆ−成分を含有しないガラス組成（第２のガラス組成）を用いることも好ましい。
このようなガラスに結晶化処理を施すことによって、主結晶相としてＲＡｌ₂Ｏ₄、Ｒ₂ＴｉＯ₄、（ただしＲはＺｎ、Ｍｇから選択される１種類以上）から選ばれる一種以上を含有し、主結晶相の結晶粒径が０．５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲であり、結晶化度が１５％以下であり、比重が２．９５以下である結晶化ガラスとすることができる。

（ｂ）粗研削処理
粗研削処理（ステップＳ１２）では、具体的には、ガラスブランクを、周知の両面研削装置に装着される保持部材（キャリア）に設けられた保持孔内に保持しながらガラスブランクの両側の主表面の研削が行われる。粗研削処理では、ガラスブランクが目標とする板厚寸法及び主表面の平坦度に略近づくように研削される。なお、粗研削処理は、成形されたガラスブランクの寸法精度あるいは表面粗さに応じて行われるものであり、場合によっては行われなくてもよい。

（ｃ）内孔形成処理
次に、内孔形成（ステップＳ１４）処理が行われる。具体的には、ガラスブランクの成形処理後、公知の加工方法を用いて円孔を形成することにより、円孔があいた円盤形状のガラス基板を得る。円孔の形成方法は特に制限されないが、例えば、円孔は円筒状のダイヤモンドドリルを用いて形成される。あるいは、ガラスブランクの表面に超鋼合金製あるいはダイヤモンド粒子を含んだスクライバにより２つの同心円（内周側同心円および外周側同心円）状の切断線（線状のキズ）を設け、この２つの同心円の形状にスクライブされたガラスブランクを、部分的に加熱し、ガラスブランクの熱膨張の差異により、外周側同心円の外側部分および内周側同心円の内側部分を除去する。これにより、円形状の貫通孔があいた円盤形状のガラス基板が得られる。

（ｄ）形状加工処理
次に、形状加工処理（ステップＳ１６）が行われる。形状加工処理では、ガラス基板の端面の面取りと内外径の調整が行われる。具体的には、中央に円孔を有する円盤状の非晶質のガラス基板の内周側端面及び外周側端面を機械加工することにより、ガラス基板の主表面に直交する側壁面と、前記主表面と前記側壁面との間に介在する介在面とを形成する。この面取りは、溝形状を有する回転砥石を用いた機械加工により行うことができる。この回転砥石は、ガラス基板の内外周端面に、側壁面及び介在面の両方の面を形状転写できる溝形状を有している。つまり、面取りでは、回転砥石の溝形状を形状転写することにより、主表面と介在面との成す角、および、介在面と側壁面との成す角が所望の形状になるように加工することができる。

（ｅ）結晶化処理
次に、形状加工処理の施されたガラス基板に結晶化処理（ステップＳ１８）が施される。具体的には、例えば、複数のガラス基板のそれぞれのガラス基板間にディスク状のセッターと呼ばれる板を挟んで、加熱炉に入れて熱処理を行う。セッターはセラミックス製とすることができる。熱処理では、例えば核形成温度で所定時間保持し、その後結晶成長温度で所定時間保持することによりガラス基板を結晶化させる。核形成および結晶成長の温度や時間は、ガラス基板のガラス組成によって適宜設定すればよい。加熱後の冷却では、ガラス基板に歪みや撓みが発生しないように、徐冷速度を調整することが好ましい。
結晶化したガラス基板は、例えば、粉末Ｘ線回折法で得られた回折強度分布を用いて結晶化の有無を判定することができる。なお、結晶相の平均結晶粒径は１０ｎｍ以下の結晶を析出させることがガラス基板の主表面の表面粗さを小さくする点で好ましい。
結晶化されたガラス（以降、結晶化ガラスという）は、非晶質のガラスを加熱することでガラス内部に結晶を析出させた構成の材料であり、非晶質のガラスとは区別され得る。
本実施形態においては、結晶化処理後のガラス基板のヤング率としては、１００ＧＰａ以上、より好ましくは１２０ＧＰａ以上であることが好ましい。こうすることで、抗折強度や耐衝撃性が高いガラス基板とすることができる。前記結晶化処理後のガラス基板の抗折強度は、耐衝撃性を向上させる観点から７ｋｇｆ以上であることが好ましく、特に８ｋｇｆ以上であることが好ましい。こうすることで、１００００ｒｐｍ以上の高速回転のＨＤＤ（ハードディスクドライブ装置）向けとして好適な磁気ディスク用ガラス基板とすることができる。
結晶化処理後のガラス基板のヤング率は、結晶化処理前のガラス基板のヤング率に対して増大し、このときのヤング率の増大が２０ＧＰａ以下となるように、加熱処理を行うことが、結晶相の粒径を大きくさせず、ガラス基板の主表面の表面粗さが結晶化により増大することを抑制する点で、好ましい。より好ましくは、上記ヤング率の増大は、１０ＧＰａ以下である。ヤング率の増大の下限に関して、特に制限はないが、ヤング率の増大は５ＧＰａ以上である。

（ｆ）端面研磨処理
次に、ガラス基板の端面研磨処理（ステップＳ２０）が行われる。端面研磨処理は、研磨ブラシとガラス基板の端面との間に遊離砥粒を含む研磨液を供給して研磨ブラシとガラス基板とを相対的に移動させることにより研磨を行う処理である。端面研磨処理では、結晶化処理後のガラス基板の側壁面及び介在面を鏡面研磨するが、このとき、ガラス基板の側壁面が研磨されることにより、結晶化処理後のガラス基板の内径及び外径が磁気ディスク用ガラス基板として要求される値に調整される。すなわち、ガラス基板の内径及び外径の調整処理は、端面研磨処理において行われる。、端面研磨では、ガラス基板の内周側端面及び外周側端面の研磨は別々に行われるが、同時に行われてもよい。以降で記載する内周側端面及び外周側端面の研磨とは、内周側端面及び外周側端面の研磨が別々に行われること、及び同時に行われることの双方を含む。この端面研磨処理により、ガラス基板の内径及び外径を磁気ディスク用ガラス基板として要求される値に調整することができる。端面研磨に用いる遊離砥粒として、例えば酸化セリウム、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化マンガン等の研磨剤を用いることができるが、特に、ガラス基板に近い硬さの酸化セリウムを用いるのが好ましい。端面研磨は、研磨ブラシによる研磨に限定されず、端面研磨ができれば、研磨パッド等を用いることもできる。端面研磨では、ガラス基板の内周側端面及び外周側端面を研磨対象とし、内周側端面及び外周側端面を鏡面状態にする。本実施形態では、研磨ブラシを用いてガラス基板の外径及び内径が磁気ディスク用ガラス基板として要求される値になるように調整しつつ、ガラス基板の端面の介在面及び側壁面を鏡面研磨するが、研磨パッドを用いて側壁面を研磨してガラス基板の外径及び／または内径を調整した後、ガラス基板の端面の少なくとも側壁面を研磨ブラシを用いて鏡面研磨してもよい。本実施形態では、ガラス基板の外径及び内径の調整を、端面研磨処理で同時に行うが、端面研磨処理とは別に調整処理を行う場合、例えば研磨ブラシあるいは研磨パッドを用いて側壁面のみを研磨することにより、ガラス基板の内径及び外径を調整することができる。研磨パッドを用いる場合、側壁面あるいは介在面のいずれか一方しか研磨できないことから、調整処理では、側壁面のみを選択的に研磨するように研磨パッドを配置するとよい。
端面研磨処理において、ガラス基板の外径及び内径の調整を同時に行う場合、以下のように側壁面が研磨される。ガラスの結晶化後で調整処理前のガラス基板の外径と、磁気ディスクにおける外径の目標寸法との差が例えば２０μｍを超えている場合、このガラス基板を調整処理（端面研磨処理）により、上記差が１０μｍ以下になるように研磨されることが好ましい。ガラス基板の円孔の内径についても同様に、ガラスの結晶化後で調整処理前のガラス基板の内径と、磁気ディスクにおける内径の目標寸法との差は２０μｍを超えている場合、このガラス基板を調整処理（端面研磨処理）により、上記差が１０μｍ以下になるように研磨されることが好ましい。
端面研磨処理後のガラス基板の側壁面の最大谷深さＲｖは、０．３μｍ以下であることが、ガラス基板の機械強度のばらつきを小さくし、ガラス基板の抗折強度を７ｋｇｆ以上とする点から好ましい。側壁面の最大谷深さＲｖは、より好ましくは０．２μｍ以下である。本実施形態では、側壁面の最大谷深さＲｖが、０．３μｍ以下であるが、側壁面及び介在面の双方の面の最大谷深さＲｖが、０．３μｍ以下であるとより好ましい。また、側壁面の算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１）は０．０２μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．０１５μｍ以下である。なお、側壁面及び介在面の双方の面について同様の範囲内となるとより好ましい。なお、ガラス基板の端面の表面粗さの測定は、例えば、レーザー顕微鏡を用いて測定することができる。

端面研磨処理では、形状加工処理により生じた側壁面及び介在面のクラック及び潜在クラックを除去するが、形状加工処理後の結晶化処理によりクラック及び潜在クラックが浅くなっているので、浅くなったクラック及び潜在クラックを十分に除去することができる。また、クラック及び潜在クラックは結晶化処理により浅くなっているので、端面研磨処理の取代量を少なくでき、端面研磨処理の処理時間を短縮でき、ガラス基板の製造時間を短縮することができる。

上記従来技術のように、面取り等を行う形状加工処理の前に結晶化処理を行った場合、形状加工処理をするとき、ガラスの結晶化の影響でクラック及び潜在クラックが深く入り、その後に端面研磨処理を行った場合でも、クラック及び潜在クラックを除去しきれずに残存する。このため、ガラス基板の強度のばらつきが大きい。
また、端面研磨処理の後に、ガラスの結晶化を行うと、ガラス基板は体積収縮し、ガラス基板の外周端面の外径及び円孔の内径は、結晶化処理により小さくなり、上記外径及び上記内径はばらつく。このため、最終製品としての磁気ディスク用ガラス基板の上記外径及び上記内径は、ガラス基板間でばらつき、目標寸法に対して許容できない場合が多くなる。
このため、本実施形態では、ガラス基板の強度のばらつきを抑え、かつ形状（外径及び内径）のばらつきを抑えるために、形状加工処理、結晶化処理、調整処理及び端面研磨処理の順番でガラス基板の処理を行う。

（ｇ）精研削処理
次に、ガラス基板の主表面に精研削処理（ステップＳ２２）が施される。具体的には、固定砥粒を用い、遊星歯車機構を備えた両面研削装置を用いて、ガラス基板の主表面に対して研削を行う。例えば、上下の定盤の間にガラス基板を保持して、研削液を定盤とガラス基板との間に供給して研削を行う。または、上下の定盤に固定砥粒を貼り付け、当該上下の定盤の間にガラス基板を保持して、クーラントを供給して研削を行う。定盤に研磨パッドは貼り付けられていない。上定盤及び下定盤の表面には、研磨パッドの代わりに例えばダイヤモンドの砥粒を含む固定砥粒が貼り付けられている。このような上定盤及び下定盤の間にガラス基板が狭持される。そして、上定盤または下定盤のいずれか一方、または、双方を移動操作させることで、ガラス基板と各定盤とを相対的に移動させることにより、このガラス基板の両主表面を研削することができる。

（ｈ）第１研磨処理
次に、研削されたガラス基板の主表面に第１研磨処理（ステップＳ２４）が施される。具体的には、ガラス基板の外周側端面を、上述した両面研削装置と同様の構成の両面研磨装置の保持部材に設けられた保持孔内に保持しながらガラス基板の両側の主表面の研磨が行われる。第１研磨処理は、遊離砥粒を用いて、定盤に貼り付けられた研磨パッドを用いる。第１研磨は、例えば固定砥粒による研削を行った場合に主表面に残留したクラックや歪みの除去、あるいは、結晶化処理により主表面に生じた微小な表面凹凸の除去をする。取代量を上記範囲内とすることで、主表面端部の形状が過度に落ち込んだり突出したりすることを防止しつつ、主表面の表面粗さの算術平均粗さＲａを低減することができる。

（ｉ）化学強化処理
ガラス基板は適宜化学強化（ステップＳ２６）することができる。化学強化液として、例えば硝酸カリウム，硝酸ナトリウム、またはそれらの混合物を加熱して得られる溶融液を用いることができる。そして、ガラス基板を化学強化液に浸漬することによって、ガラス基板の表層にあるガラス組成中のリチウムイオンやナトリウムイオンが、それぞれ化学強化液中のイオン半径が相対的に大きいナトリウムイオンやカリウムイオンにそれぞれ置換されることで表層部分に圧縮応力層が形成され、ガラス基板が強化される。
化学強化処理は、必須の処理ではない。また、化学強化処理を行うタイミングは、適宜決定することができるが、化学強化処理の後に第２研磨処理を行うようにすると、表面の平滑化とともに化学強化処理によってガラス基板の表面に固着した異物を取り除くことができるので特に好ましい。また、化学強化処理は、必要に応じて行われればよく、行われなくてもよい。

（ｊ）第２研磨（鏡面研磨）処理
次に、化学強化処理後のガラス基板に第２研磨（ステップＳ２８）が施される。第２研磨は、主表面の鏡面研磨を目的とする。第２研磨においても、第１研磨に用いる両面研磨装置と同様の構成を有する両面研磨装置が用いられる。第２研磨処理が第１研磨処理と異なる点は、遊離砥粒の種類が異なり及び粒子サイズが小さくなることと、研磨パッドの樹脂ポリッシャの硬度が軟らかくなることである。

第２研磨処理は、ガラス基板の主表面の表面粗さの算術平均粗さＲａは、０．２ｎｍ以下、好ましくは０．１５ｎｍ以下となるように、遊離砥粒の種類やサイズ、研磨パッドの種類が適宜選択される。算術平均粗さＲａは、一辺が１μｍ×１μｍの矩形領域について２５６点×２５６点の分解能として原子間力顕微鏡により計測することにより得られる。
このようにして、第２研磨処理の施されたガラス基板は、洗浄されて磁気ディスク用ガラス基板となる。

このように結晶化ガラスからなるガラス基板は、非晶質のガラスからなる従来のガラス基板に比べて線膨張係数が小さく、熱処理を加えても歪みや撓みを発生し難い。したがって、本実施形態のガラス基板は、磁性層を形成するときに例えば７００〜８００℃に加熱して磁性層の成分をアニールするような場合があっても、熱による撓みが発生し難いことから、エネルギーアシスト磁気記録方式の磁気ディスク用ガラス基板として好適に用いることができる。

［実施例、比較例］
本実施形態の効果を確認するために、３種類のガラス基板の製造方法（実施例、比較例１，２，３）でアルミノシリケートガラスからなる２．５インチサイズの磁気ディスク用ガラス基板を作製した。なお、ガラス基板に用いたガラスの組成は、上述した第２のガラス組成を用いた。
実施例では、図１に示すフローに沿ってガラス基板に処理を施した。実施例の端面研磨処理では、ガラス基板の内径及び外径の調整を行った。
一方、比較例１では、図１に示す結晶化処理を粗研削処理と内孔形成処理の間に行い、粗研削処理、結晶化処理、内孔形成処理、形状加工処理、端面研磨処理（ガラス基板の内径及び外径の調整を含む）の順番に処理を行った。これ以外の処理は、図１に示すフローと同じ順番で処理を行った。
比較例２では、図１に示す結晶化処理を内孔形成処理と形状加工処理の間に行い、粗研削処理、内孔形成処理、結晶化処理、形状加工処理、端面研磨処理（ガラス基板の内径及び外径の調整を含む）の順番に処理を行った。これ以外の処理は、図１に示すフローと同じ順番で処理を行った。
比較例３では、図１に示す結晶化処理を端面研磨処理と精研削処理の間に行い、粗研削処理、内孔形成処理、形状加工処理、端面研磨処理、結晶化処理の順番に処理を行った。これ以外の処理は、図１に示すフローと同じ順番で処理を行った。
上記結晶化処理では、いずれも、ガラス基板に対して、結晶粒の平均結晶粒子径が１０ｎｍ以下となるように熱処理の条件を設定して行った。ここで、「平均結晶粒径」とはＴＥＭ(透過型電子顕微鏡)を用いて得られた画像に現われた結晶を平行な２直線で挟んだ時の最長距離の平均値とした。

そして、実施例および比較例１，２，３のそれぞれについて、１００枚の磁気ディスク用ガラス基板を作製し、抗折強度試験機を用いて抗折強度を求めた。抗折強度は、機械強度の１つの指標である。比較例1の磁気ディスク用ガラス基板から測定された抗折強度の最大値と最小値との差を１００％としたとき、実施例および比較例２，３における抗折強度の最大値と最小値の差が何％に相当するか評価した。その結果、実施例では６５％、比較例２では９５％であり、比較例３では５５％であった。
また、ガラス基板の外径及び円孔の内径を計測したところ、比較例３のガラス基板のみ、磁気ディスクの外径及び内径の少なくとも一方について目標寸法の許容範囲内に制御することができなかった。

つまり、実施例は、比較例１，２，３に比べて、抗折強度のばらつきが小さくかつ寸法ばらつきを制御できることがわかった。言い換える、形状加工処理によって形成されたクラック及び潜在クラックを結晶化処埋により浅くでき、この結果、抗折強度のばらつきを小さくすることができることがわかる。なお、上記実施例および比較例１，２，３について、化学強化処理を行わずにガラス基板を作製し、抗折強度のばらつきについて調べたが、上記と同様の傾向を示した。ガラス基板に対して化学強化処理を施すことにより、抗折強度のばらつきの大きさを、化学強化処理を施さないガラス基板に比べて小さくすることができる。
次に、実施例と比較例３により得られたガラス基板を用いて、介在面の最大谷深さＲｖを比較した。なお、実施例と比較例３とで、端面形状加工処理及び端面研磨処理における加工条件および取代量を同じにした。その結果、実施例の最大谷深さＲｖは０．２７μｍである一方、比較例３の最大谷深さＲｖは、０．４３μｍであった。つまり、端面研磨処理前に結晶化処理を行う方が、介在面の粗さを低くすることができることがわかる。

以上、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

Claims (5)

1. 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、
   中央に円孔を有する円盤状の非晶質のガラス基板の端面を機械加工することにより、前記ガラス基板の主表面に直交する側壁面と、前記主表面と前記側壁面との間に介在する介在面とを形成する形状加工処理と、
   前記形状加工処理後のガラス基板に対して、熱処理を施して前記ガラス基板を結晶化させる結晶化処理と、
   前記結晶化処理後のガラス基板の内径及び外径の少なくとも一方を磁気ディスク用ガラス基板として要求される値に調整する調整処理と、
   前記結晶化処理後のガラス基板の前記側壁面及び介在面を鏡面研磨する端面研磨処理と、を含む、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. 前記結晶化処理前後の前記内径及び／または前記外径の変化量を把握し、前記変化量の把握結果に基づいて、前記調整処理及び／または前記端面研磨処理による前記ガラス基板の取代量を決定し、前記調整処理及び／または前記端面研磨処理において前記ガラス基板の内径及び／または外径を調整する、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. 前記調整処理と前記端面研磨処理とを一つの処理として同時に行う、請求項１又は２に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
4. 前記端面研磨処理後のガラス基板の前記側壁面及び前記介在面の少なくとも一方の最大谷深さＲｖは、０．３μｍ以下である、請求項１〜３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. 前記結晶化処理後のガラス基板のヤング率は、前記結晶化処理前のガラス基板のヤング率に対して増大し、前記ヤング率の増大は、２０ＧＰａ以下である、請求項１〜４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。
   
   

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