JP2015067507A - Method for producing colloidal silica abrasive and method for producing glass substrate for magnetic disk - Google Patents

Method for producing colloidal silica abrasive and method for producing glass substrate for magnetic disk Download PDF

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Kota Hara
好太 原
秀造 徳光
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing colloidal silica abrasives free from the risk of damaging a polishing object, and a method for producing a glass substrate for a magnetic disk using the obtained colloidal silica abrasives.SOLUTION: Provided is a method for producing colloidal silica abrasives, including: a treatment of subjecting silicic acid in the aqueous solution of silicic acid including metal of 5 ppm or higher to polycondensation to precipitate solid silica; a treatment of pulverizing the precipitated silica; and a treatment of cleaning the silica after the pulverization with an acid aqueous solution to remove the metal in such a manner that the concentration of the metal reaches below 5 ppm.

Description

本発明は、コロイダルシリカ砥粒の製造方法および磁気ディスク用ガラス基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing colloidal silica abrasive grains and a method for producing a glass substrate for a magnetic disk.

今日、パーソナルコンピュータ、あるいはDVD(Digital Versatile Disc)記録装置等には、データ記録のためにハードディスク装置(HDD:Hard Disk Drive)が内蔵されている。特に、ノート型パーソナルコンピュータ等の可搬性を前提とした機器に用いられるハードディスク装置では、ガラス基板に磁性層が設けられた磁気ディスクが用いられ、磁気ディスクの面上を僅かに浮上させた磁気ヘッドで磁性層に磁気記録情報が記録され、あるいは読み取られる。この磁気ディスクの基板として、金属基板(アルミニウム基板)等に比べて塑性変形し難い性質を持つガラス基板が好適に用いられる。   2. Description of the Related Art Today, a personal computer, a DVD (Digital Versatile Disc) recording device, or the like has a built-in hard disk device (HDD: Hard Disk Drive) for data recording. In particular, in a hard disk device used in a portable computer such as a notebook personal computer, a magnetic disk in which a magnetic layer is provided on a glass substrate is used, and the magnetic head slightly floats above the surface of the magnetic disk. Thus, magnetic recording information is recorded on or read from the magnetic layer. As the substrate of this magnetic disk, a glass substrate having a property that is less likely to be plastically deformed than a metal substrate (aluminum substrate) or the like is preferably used.

ハードディスク装置において記憶容量を増大させるために、磁気記録の高密度化が図られている。例えば、磁性層における磁化方向を基板の面に対して垂直方向にする垂直磁気記録方式を用いて、磁気記録情報エリアの微細化が行われている。これにより、1枚のディスク基板における記憶容量を増大させることができる。このようなディスク基板においては、磁性層の磁化方向が基板面に対して略垂直方向に向くように、基板表面を可能な限り平らにして磁性粒の成長方向を垂直方向に揃えることが好ましい。
さらに、記憶容量の一層の増大化のために、DFH(Dynamic Flying Height)機構を搭載した磁気ヘッドを用いて磁気記録面からの浮上距離を極めて短くすることにより、磁気ヘッドの記録再生素子と磁気ディスクの磁気記録層との間の磁気的スペーシングを低減して情報の記録再生の精度をより高める(S/N比を向上させる)ことも行われている。この場合においても、磁気ヘッドによる磁気記録情報の読み書きを長期に亘って安定して行うために、磁気ディスクの基板の表面凹凸は可能な限り小さくすることが求められる。
In order to increase the storage capacity in the hard disk device, the magnetic recording has been increased in density. For example, the magnetic recording information area is miniaturized by using a perpendicular magnetic recording method in which the magnetization direction in the magnetic layer is perpendicular to the surface of the substrate. Thereby, the storage capacity of one disk substrate can be increased. In such a disk substrate, it is preferable to make the surface of the substrate as flat as possible and align the growth direction of the magnetic grains in the vertical direction so that the magnetization direction of the magnetic layer is substantially perpendicular to the substrate surface.
Furthermore, in order to further increase the storage capacity, a magnetic head equipped with a DFH (Dynamic Flying Height) mechanism is used to significantly shorten the flying distance from the magnetic recording surface, so that the recording / reproducing element of the magnetic head and the magnetic It is also practiced to increase the accuracy of recording / reproducing information (to improve the S / N ratio) by reducing the magnetic spacing between the magnetic recording layers of the disk. Even in this case, the surface irregularities of the substrate of the magnetic disk are required to be as small as possible in order to read and write magnetic recording information by the magnetic head stably over a long period of time.

このような磁気ディスク用ガラス基板の表面凹凸を小さくするために、ガラス基板の研磨処理を行う。ガラス基板を最終製品とするための精密な研磨に、シリカ(SiO)等の微細な研磨砥粒を含む研磨剤を用いる方法がある。シリカは、例えば水ガラス(ケイ酸アルカリの水溶液)を原料とし、水ガラスのpHを下げることで溶存するケイ酸を縮重合させて生成させることができる(特許文献1)。その後、ケイ酸溶液中でシリカ粒子の表面にケイ酸を縮重合させて所定の粒径まで成長させることで、所定の粒径のシリカ砥粒が得られる。この製法では、ケイ酸アルカリの水溶液からシリカ粒子を生成した後、酸洗浄によりアルカリ金属イオン等の不純物を除去する。 In order to reduce the surface unevenness of the glass substrate for magnetic disk, the glass substrate is subjected to polishing treatment. The precise polishing to the glass substrate and the final product, there is a method of using a polishing agent containing silica (SiO 2) fine abrasive grains and the like. Silica can be produced by, for example, polycondensation of dissolved silicic acid by lowering the pH of the water glass using water glass (alkali silicate aqueous solution) as a raw material (Patent Document 1). Then, silica abrasive grains having a predetermined particle diameter are obtained by polycondensing silicic acid on the surface of the silica particles in a silicic acid solution and growing it to a predetermined particle diameter. In this manufacturing method, after producing silica particles from an aqueous solution of alkali silicate, impurities such as alkali metal ions are removed by acid cleaning.

特開2000−247625号公報JP 2000-247625 A

しかし、従来の製法では、比較的大きいシリカ粒子の内部に残存する金属イオンは酸洗浄では除去できず、5ppm以上の金属がシリカ砥粒の内部に残存していた。このような不純物が残存するシリカ砥粒を用いてガラス基板の研磨処理を行うと、研磨液中に溶解した金属イオンに起因して研磨処理後のガラス基板に欠陥が形成されるおそれがある。   However, in the conventional manufacturing method, metal ions remaining inside relatively large silica particles cannot be removed by acid cleaning, and 5 ppm or more of metal remains inside silica abrasive grains. When a glass substrate is polished using silica abrasive grains in which such impurities remain, defects may be formed on the polished glass substrate due to metal ions dissolved in the polishing liquid.

そこで、本発明は、研磨対象物に傷をつけるおそれがないコロイダルシリカ砥粒の製造方法、および、コロイダルシリカ砥粒を用いた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。   Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the colloidal silica abrasive grain which does not have a possibility of scratching a grinding | polishing target object, and the manufacturing method of the glass substrate for magnetic discs using colloidal silica abrasive grain.

本発明の第一の態様は、コロイダルシリカ砥粒の製造方法である。当該製造方法は、
金属を5ppm以上含む、ケイ酸の水溶液中のケイ酸を縮重合させて固体状のシリカを沈殿させる処理と、
沈殿したシリカを粉砕する処理と、
粉砕後のシリカを酸性水溶液で洗浄することで、前記金属の濃度が5ppm未満となるように金属を除去する処理と、
を含む。
The first aspect of the present invention is a method for producing colloidal silica abrasive grains. The manufacturing method is
A process of precipitating solid silica by polycondensing silicic acid in an aqueous solution of silicic acid containing 5 ppm or more of a metal;
A process of grinding the precipitated silica;
A process of removing the metal so that the concentration of the metal is less than 5 ppm by washing the silica after pulverization with an acidic aqueous solution,
including.

前記金属は、例えば、Al、Ca、B、Ba、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Sr、Ti、Zn、Zr、UおよびThの少なくともいずれかである。   The metal is, for example, at least one of Al, Ca, B, Ba, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sr, Ti, Zn, Zr, U, and Th.

コロイダルシリカ砥粒の製造方法は、
前記金属を除去した後のシリカ粒子にケイ酸を縮重合させてシリカの一次粒子を生成する処理と、
前記一次粒子同士を融合成長させることでシリカの融合粒子を生成する処理と、
を含む。
The method for producing colloidal silica abrasive grains is as follows:
A process for producing silica primary particles by polycondensing silicic acid to the silica particles after removing the metal;
A process of generating fused particles of silica by fusing and growing the primary particles;
including.

前記一次粒子の表面のシラノール基同士を縮重合させることで前記融合粒子を生成することが好ましい。   It is preferable to produce the fused particles by condensation polymerization of silanol groups on the surface of the primary particles.

前記一次粒子を生成する処理では、ケイ酸の水溶液のpHを下げるとともに加熱することでケイ酸の縮重合を促進して前記一次粒子を含む水溶液を生成し、
前記融合粒子を生成する処理では、前記一次粒子を生成する処理よりも前記一次粒子を含む水溶液のpHを下げ、かつ、前記一次粒子を生成する処理よりも前記一次粒子を含む水溶液の温度を上げることで前記融合粒子の生成を促進することが好ましい。
In the treatment for generating the primary particles, the aqueous solution containing the primary particles is generated by promoting the polycondensation of silicic acid by lowering the pH of the aqueous solution of silicic acid and heating.
In the process of generating the fused particles, the pH of the aqueous solution containing the primary particles is lowered than the process of generating the primary particles, and the temperature of the aqueous solution containing the primary particles is increased than the process of generating the primary particles. It is preferable to promote the formation of the fused particles.

前記一次粒子を生成する処理では、ケイ酸の水溶液のpHを9以下に下げるとともに90℃以上に加熱し、
前記融合粒子を生成する処理では、ケイ酸の水溶液のpHを8.6以下に下げるとともに120℃以上に加熱することが好ましい。
In the treatment for generating the primary particles, the pH of the aqueous silicic acid solution is lowered to 9 or lower and heated to 90 ° C. or higher.
In the treatment for generating the fused particles, it is preferable to lower the pH of the aqueous silicic acid solution to 8.6 or lower and to heat to 120 ° C. or higher.

前記ケイ酸の水溶液に陽イオン交換樹脂を加えることでpHを下げることが好ましい。   It is preferable to lower the pH by adding a cation exchange resin to the aqueous silicic acid solution.

本発明の第二の態様は、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。当該製造方法は、ガラス基板の主表面と研磨パッドとの間に、上記の製造方法により製造されたコロイダルシリカ砥粒を遊離砥粒として含む研磨液を供給し、前記ガラス基板の主表面を研磨する研磨処理を有する。   The second aspect of the present invention is a method for producing a glass substrate for a magnetic disk. The manufacturing method supplies a polishing liquid containing free colloidal colloidal silica abrasive particles manufactured by the above manufacturing method between the main surface of the glass substrate and the polishing pad, and polishes the main surface of the glass substrate. Having a polishing process.

本発明によれば、コロイダルシリカ砥粒に残存する金属の濃度を5ppm未満とすることができる。このため、コロイダルシリカ砥粒を用いる研磨液中に金属イオンが溶解して研磨対象物に欠陥が形成されることを防ぐことができる。このコロイダルシリカ砥粒を用いて磁気ディスク用ガラス基板を研磨することで、欠陥の少ない磁気ディスク用ガラス基板を製造することができる。   According to the present invention, the concentration of the metal remaining in the colloidal silica abrasive can be less than 5 ppm. For this reason, it can prevent that a metal ion melt | dissolves in the polishing liquid using a colloidal silica abrasive grain, and a defect is formed in a grinding | polishing target object. By polishing the glass substrate for magnetic disk using this colloidal silica abrasive grain, the glass substrate for magnetic disk with few defects can be manufactured.

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。It is a figure which shows an example of the flow of the manufacturing method of the glass substrate for magnetic discs of this embodiment.

以下、本発明の実施形態に係るシリカ砥粒の製造方法について詳細に説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the silica abrasive grain which concerns on embodiment of this invention is demonstrated in detail.

(1)粗製シリカ
本実施形態に係るシリカ砥粒の原料として、金属不純物の含有量が5ppm以上の固体状の粗製シリカを用いることができる。ここで、金属不純物とは、例えば、Al、Ca、B、Ba、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Sr、Ti、Zn、Zr、U、およびThの少なくともいずれかである。
(1) Crude silica As a raw material of the silica abrasive according to this embodiment, solid crude silica having a metal impurity content of 5 ppm or more can be used. Here, the metal impurity is, for example, at least one of Al, Ca, B, Ba, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sr, Ti, Zn, Zr, U, and Th. Either.

このような粗製シリカは、例えば、水ガラス(ケイ酸ナトリウム水溶液)を鉱酸で中和し、沈殿をろ過することで得ることができる。具体的には、水ガラスに強酸を加え、pHを4以下、好ましくは2以下に下げる。すると、ケイ酸のシラノール基同士の縮重合が促進され、粒径約0.05μm以上の粗製シリカが形成される。ここで、強酸として、例えば、塩酸、硝酸、硫酸等の鉱酸を用いることができる。その後、ろ過、遠心分離その他の固液分離法により沈殿を分離することで固体状の粗製シリカを得ることができる。
この後、粗製シリカから金属不純物を除去する処理を行うが、粗製シリカの粒子が大きいため、このままでは粗製シリカの内部に取り込まれた金属不純物を充分に除去することができない。そこで、以下の粉砕処理をあらかじめ行った後に、金属不純物の除去処理を行う。
Such crude silica can be obtained, for example, by neutralizing water glass (sodium silicate aqueous solution) with a mineral acid and filtering the precipitate. Specifically, a strong acid is added to water glass to lower the pH to 4 or less, preferably 2 or less. Then, condensation polymerization of silanol groups of silicic acid is promoted, and crude silica having a particle size of about 0.05 μm or more is formed. Here, as the strong acid, for example, a mineral acid such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid or the like can be used. Thereafter, solid crude silica can be obtained by separating the precipitate by filtration, centrifugation or other solid-liquid separation methods.
Thereafter, a treatment for removing metal impurities from the crude silica is performed. However, since the particles of the crude silica are large, the metal impurities taken into the crude silica cannot be sufficiently removed. Therefore, after the following pulverization process is performed in advance, a metal impurity removal process is performed.

(2)粗製シリカの粉砕処理
上記の粗製シリカを粉砕する。粗製シリカに対して乾式粉砕を行ってもよいし、湿式粉砕を行ってもよい。粗製シリカは、例えば、ボールミル、ビーズミル、ジェットミル、超音波等により粉砕することができる。
(2) Crude treatment of crude silica The crude silica is crushed. Dry pulverization may be performed on the crude silica, or wet pulverization may be performed. Crude silica can be pulverized by, for example, a ball mill, a bead mill, a jet mill, or ultrasonic waves.

(3)金属不純物の除去処理
次に、粉砕した粗製シリカを強酸水溶液で洗浄し、金属不純物を除去する。強酸として、塩酸、硝酸、硫酸等の鉱酸を用いることができる。強酸のpHは4以下であることが好ましく、2以下であることがより好ましい。
また、金属を含まない酸化剤を強酸水溶液に添加してもよい。酸化剤により金属不純物の陽イオン化が促進されるため、効率よく金属不純物を除去することができる。このような酸化剤として、例えば、過酸化水素等を用いることができる。
さらに、強酸や酸化剤により陽イオン化した金属イオンがキレート錯体を形成するキレート剤を強酸水溶液に添加してもよい。キレート剤により、金属イオンのシリカへの再付着を防ぎ、より確実に除去することができる。このようなキレート剤として、例えば、N’−(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン−N,N,N’−三酢酸(HEDTA)、1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸(HEDP)、ニトリロ三酢酸(NTA)、N,N−ジ(2−ヒドロキシエチル)グリシン(DHEG)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、N−(2−ヒドロキシエチル)イミノ二酢酸(HIDA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、シュウ酸、リンゴ酸、酒石酸、フマル酸、コハク酸、クエン酸、グルコン酸、等を用いることができる。
その後、ろ過、水洗により強酸水溶液を除去することで、金属不純物の含有量が5ppm未満の精製シリカが得られる。
(3) Metal impurity removal treatment Next, the crushed crude silica is washed with a strong acid aqueous solution to remove metal impurities. As the strong acid, mineral acids such as hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid can be used. The pH of the strong acid is preferably 4 or less, and more preferably 2 or less.
Moreover, you may add the oxidizing agent which does not contain a metal to strong acid aqueous solution. Since oxidization of the metal impurities is promoted by the oxidizing agent, the metal impurities can be efficiently removed. For example, hydrogen peroxide or the like can be used as such an oxidizing agent.
Furthermore, a chelating agent in which a metal ion cationized with a strong acid or an oxidizing agent forms a chelate complex may be added to the strong acid aqueous solution. By the chelating agent, reattachment of metal ions to silica can be prevented and more reliably removed. Examples of such a chelating agent include N ′-(2-hydroxyethyl) ethylenediamine-N, N, N′-triacetic acid (HEDTA), 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid (HEDP), and nitrilotrimethyl. Acetic acid (NTA), N, N-di (2-hydroxyethyl) glycine (DHEG), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), N- (2-hydroxyethyl) iminodiacetic acid (HIDA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), Oxalic acid, malic acid, tartaric acid, fumaric acid, succinic acid, citric acid, gluconic acid, and the like can be used.
Then, purified silica having a metal impurity content of less than 5 ppm is obtained by removing the strong acid aqueous solution by filtration and washing with water.

なお、得られた精製シリカ中の金属不純物の含有量が5ppm以上である場合は、上記の(2)、(3)の処理を、金属不純物の含有量が5ppm未満となるまで繰り返し行ってもよい。また、粗製シリカを含む強酸水溶液を湿式粉砕することで、上記の(4)、(5)の処理を同時に行ってもよい。
このように、金属不純物の含有量が5ppm以上の粗製シリカを粉砕してから、強酸性の水溶液で洗浄することで、粗製シリカの内部に取り込まれた金属不純物を除去することができ、金属不純物の含有量が5ppm未満となるまで精製された精製シリカを得ることができる。
In addition, when content of the metal impurity in the obtained refined silica is 5 ppm or more, the above treatments (2) and (3) may be repeated until the content of the metal impurity is less than 5 ppm. Good. Moreover, you may perform said (4) and the process of (5) simultaneously by wet-grinding the strong acid aqueous solution containing crude silica.
Thus, after pulverizing the crude silica having a metal impurity content of 5 ppm or more, the metal impurities taken into the crude silica can be removed by washing with a strongly acidic aqueous solution. Purified silica purified until the content of is less than 5 ppm can be obtained.

このようにして得られた精製シリカを用いて公知の方法によりシリカ砥粒を製造することができる。例えば、精製シリカを強塩基性の水溶液に溶解させた後、中和し、加熱しながら所定時間攪拌することで、シリカ粒子を含むコロイダルシリカが得られる。
以下、本実施形態の精製シリカを用いてシリカ砥粒を製造する方法の一例を挙げて説明する。なお、本発明のシリカ砥粒の製造方法は以下に説明する方法に限られるものではない。
まず、精製シリカを溶解させるための強塩基について説明する。
Silica abrasive grains can be produced by a known method using the purified silica thus obtained. For example, purified silica is dissolved in a strongly basic aqueous solution, neutralized, and stirred for a predetermined time while heating, whereby colloidal silica containing silica particles is obtained.
Hereinafter, an example of a method for producing silica abrasive grains using the purified silica of the present embodiment will be described. In addition, the manufacturing method of the silica abrasive grain of this invention is not restricted to the method demonstrated below.
First, a strong base for dissolving purified silica will be described.

(4)強塩基
強塩基とは、ケイ酸塩水溶液を調整するために溶液のpHをアルカリ性に維持するものである。このような強塩基として、例えば、有機強塩基や無機強塩基を用いることができる。有機強塩基の具体例として、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドを用いることができる。無機強塩基として、たとえば水酸化ナトリウムや水酸化カリウムを用いることができる。
(4) Strong base A strong base maintains the pH of a solution alkaline in order to adjust the silicate aqueous solution. As such a strong base, for example, an organic strong base or an inorganic strong base can be used. As a specific example of the strong organic base, tetraalkylammonium hydroxide such as tetramethylammonium hydroxide can be used. For example, sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used as the strong inorganic base.

(5)ケイ酸水溶液の作成
ケイ酸水溶液は、上記の精製シリカと、強塩基とを水(例えば純水、逆浸透膜ろ過水(RO水))に溶解させることで得られる。ケイ酸水溶液のpHは11〜14に調整される。
具体的には、上記の精製シリカと、強塩基と、水との混合液を、例えば、オートクレーブにおいて120℃に加熱しながら48時間、攪拌することで、無色透明のケイ酸水溶液を得ることができる。
(5) Preparation of silicic acid aqueous solution The silicic acid aqueous solution is obtained by dissolving the purified silica and a strong base in water (for example, pure water, reverse osmosis membrane filtered water (RO water)). The pH of the aqueous silicic acid solution is adjusted to 11-14.
Specifically, a colorless transparent silicic acid aqueous solution can be obtained by stirring a mixed liquid of the above-described purified silica, strong base, and water for 48 hours while heating to 120 ° C. in an autoclave, for example. it can.

(6)シリカ粒子の縮重合による一次粒子の生成
次に、上記のケイ酸水溶液を必要に応じて希釈した後、ケイ酸水溶液のpHを所定の設定値まで下げる。この設定値は、例えば9以下、好ましくは8〜9、より好ましくは、8.5〜8.8の値である。ここで、ケイ酸水溶液のpHを下げるために、例えばプロトン型陽イオン交換樹脂を用いることができる。この場合、ケイ酸水溶液のpHが設定値に到達したら、ろ過によってプロトン型陽イオン交換樹脂を除去する。
プロトン型陽イオン交換樹脂を用いることで、中和に鉱酸を用いなくてすむ。このため、鉱酸の陰イオンを除去する必要がなく、酸排水の処理コストを低減することができる。
(6) Generation of primary particles by condensation polymerization of silica particles Next, after diluting the above silicic acid aqueous solution as necessary, the pH of the silicic acid aqueous solution is lowered to a predetermined set value. This set value is, for example, 9 or less, preferably 8 to 9, and more preferably 8.5 to 8.8. Here, in order to lower the pH of the silicic acid aqueous solution, for example, a proton type cation exchange resin can be used. In this case, when the pH of the aqueous silicic acid solution reaches the set value, the proton-type cation exchange resin is removed by filtration.
By using a proton type cation exchange resin, it is not necessary to use a mineral acid for neutralization. For this reason, it is not necessary to remove the anion of the mineral acid, and the treatment cost of the acid waste water can be reduced.

次に、pHを下げたケイ酸水溶液に対し、一段階目の加熱処理を行う。例えば、ケイ酸水溶液を90℃以上、好ましくは90〜95℃に加熱しながら8〜16時間攪拌する。加熱装置として、例えばオイルバスやオートクレーブを用いることができる。一段階目の加熱処理の間にケイ酸水溶液中でシリカのシラノール基同士の縮重合が促進され、シリカの一次粒子が生成される。
なお、一段階目の加熱処理の前に、ケイ酸水溶液を室温で18〜48時間緩やかに攪拌した後、ケイ酸水溶液をメンブレンフィルターに通過させることで、粗大粒子の原因となる所定の粒径以上の物質を除去してもよい。
また、シリカの一次粒子をゾルゲル法により生成してもよい。
Next, the first-stage heat treatment is performed on the aqueous silicic acid solution whose pH has been lowered. For example, the aqueous silicic acid solution is stirred for 8 to 16 hours while being heated to 90 ° C. or higher, preferably 90 to 95 ° C. For example, an oil bath or an autoclave can be used as the heating device. During the first stage heat treatment, condensation polymerization of silanol groups of silica is promoted in an aqueous silicic acid solution, and primary particles of silica are generated.
In addition, after the first stage heat treatment, the aqueous silicic acid solution is gently stirred at room temperature for 18 to 48 hours, and then the aqueous silicic acid solution is passed through a membrane filter to obtain a predetermined particle size that causes coarse particles. The above substances may be removed.
Further, primary particles of silica may be generated by a sol-gel method.

(7)一次粒子の融合成長による融合粒子の生成
次に、シリカの一次粒子を含む溶液に対し、二段階目の加熱処理を行う。ここで、二段階目の加熱処理は、一段階目の加熱処理よりも反応速度を高めるような条件とする。
例えば、シリカの一次粒子を含む溶液のpHを一次粒子を生成する処理のときよりも低い設定値、例えばpH8.6まで下げる。ここで、シリカの一次粒子を含む溶液のpHを下げるために、例えばプロトン型陽イオン交換樹脂を用いることができる。この場合、シリカの一次粒子を含む溶液のpHが設定値に到達したら、ろ過によってプロトン型陽イオン交換樹脂を除去する。
また、一段階目の加熱処理よりも高い温度、好ましくは120℃以上に加熱する。二段階目の加熱処理に用いる加熱装置として、例えばオートクレーブを用いることができる。
また、一段階目の加熱処理よりも高い圧力で二段階目の加熱処理を行ってもよい。例えば、一段階目の加熱処理を大気圧(約0.1MPa)の環境下で行い、二段階目の加熱処理をオートクレーブにて加圧(例えば約0.25MPa)した環境下で行ってもよい。
また、一段階目の加熱処理よりも長い時間、二段階目の加熱処理を行ってもよい。例えば、12〜48時間攪拌しながら二段階目の加熱処理をする。
このように、一段階目の加熱処理よりも反応速度を高めるような条件で二段階目の加熱処理を行うことで、一次粒子からのシリカの加水分解よりも、一次粒子同士の表面のシラノール基同士の縮重合が促進される。これにより、一次粒子が融合成長して融合粒子が生成される。
その後、必要に応じて融合粒子を含む溶液を、例えばエバポレーターにより水を蒸発させることで濃縮する。
以上により、所定の粒径の融合粒子を含有するコロイダルシリカが得られる。このように得られた融合粒子では、一次粒子の表面のシラノール基の一部のみで一次粒子同士が結合するため、ケイ素同士の結合に用いられないシラノール基が融合粒子の内部に残存する。このため、融合粒子の内部のシラノール基(Si−OH)の砥粒全体のケイ素元素(Si)に対する比(Si−OH)/Siを0.4以上とすることができる。
なお、シリカ砥粒の内部のシラノール基(Si−OH)の砥粒全体のケイ素元素(Si)に対する比(Si−OH)/Siは、例えば以下のようにして計測することができる。
シリカ砥粒の表面のシラノール基をヘキサメチルジシラザンによりトリメチルシリル化し、溶媒を蒸発させて砥粒を乾燥させる、その後、核磁気共鳴分光法により29Siのスペクトルの強度比を測定することで(Si−OH)/Siの比を求めることができる。
(7) Formation of Fusion Particles by Fusion Growth of Primary Particles Next, a second stage heat treatment is performed on the solution containing the primary particles of silica. Here, the second-stage heat treatment is performed under such conditions that the reaction rate is higher than that of the first-stage heat treatment.
For example, the pH of the solution containing the primary particles of silica is lowered to a lower setting value, for example, pH 8.6 than in the process of generating the primary particles. Here, in order to lower the pH of the solution containing the primary particles of silica, for example, a proton type cation exchange resin can be used. In this case, when the pH of the solution containing the primary particles of silica reaches a set value, the proton-type cation exchange resin is removed by filtration.
Further, the heating is performed at a temperature higher than that of the first stage heat treatment, preferably 120 ° C. or higher. For example, an autoclave can be used as a heating device used for the second stage heat treatment.
Alternatively, the second stage heat treatment may be performed at a higher pressure than the first stage heat treatment. For example, the first-stage heat treatment may be performed in an atmosphere of atmospheric pressure (about 0.1 MPa), and the second-stage heat treatment may be performed in an environment pressurized with an autoclave (for example, about 0.25 MPa). .
Alternatively, the second stage heat treatment may be performed for a longer time than the first stage heat treatment. For example, the second stage heat treatment is performed with stirring for 12 to 48 hours.
Thus, by performing the second-stage heat treatment under conditions that increase the reaction rate than the first-stage heat treatment, the silanol groups on the surfaces of the primary particles are more than the hydrolysis of silica from the primary particles. The condensation polymerization between them is promoted. As a result, the primary particles are fused and grown to produce fused particles.
Thereafter, if necessary, the solution containing the fused particles is concentrated by evaporating water using, for example, an evaporator.
As described above, colloidal silica containing fused particles having a predetermined particle diameter is obtained. In the thus obtained fused particles, the primary particles are bonded to each other by only a part of the silanol groups on the surface of the primary particles, so that silanol groups that are not used for bonding silicon remain inside the fused particles. For this reason, ratio (Si-OH) / Si with respect to the silicon element (Si) of the whole abrasive grain of the silanol group (Si-OH) inside a fusion particle can be 0.4 or more.
In addition, ratio (Si-OH) / Si with respect to the silicon element (Si) of the whole abrasive grain of the silanol group (Si-OH) inside a silica abrasive grain can be measured as follows, for example.
Silanol groups on the surface of silica abrasive grains are trimethylsilylated with hexamethyldisilazane, the solvent is evaporated to dry the abrasive grains, and then the intensity ratio of the 29 Si spectrum is measured by nuclear magnetic resonance spectroscopy (Si The ratio of —OH) / Si can be determined.

このようなシリカの融合粒子は、従来の製法により製造されるシリカ砥粒と比較して、軟質である。このため、この融合粒子を砥粒として用いることで、研磨対象物に傷をつけるおそれがなく、かつ、研磨速度を低下させずに研磨処理を行うことができる。
また、一次粒子を融合成長させて融合粒子を生成することで、任意の粒径のシリカ砥粒を生成させることができる。なお、上記実施形態では、一次粒子の表面のシラノール基同士を縮重合させることで融合粒子を生成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、一次粒子同士を任意の方法で融合成長させて融合粒子を生成してもよい。
また、陽イオン交換樹脂を加えることでケイ酸の水溶液のpHを下げることで、中和に鉱酸を用いなくてすみ、鉱酸の陰イオンを除去する手間がなく、酸排水の処理コストを低減することができる。
Such fused silica particles are softer than silica abrasives produced by conventional methods. For this reason, by using the fused particles as abrasive grains, there is no risk of scratching the object to be polished, and the polishing process can be performed without reducing the polishing rate.
Moreover, silica abrasive grains having an arbitrary particle diameter can be generated by fusing primary particles to produce fused particles. In the above embodiment, the case where the fused particles are generated by condensation polymerization of the silanol groups on the surface of the primary particles has been described. However, the present invention is not limited to this, and the primary particles are fused and grown by an arbitrary method. To produce fused particles.
In addition, by adding a cation exchange resin, the pH of the aqueous solution of silicic acid can be reduced, so that no mineral acid can be used for neutralization, and there is no need to remove the anion of the mineral acid. Can be reduced.

次に、本発明の実施形態に係る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。   Next, the manufacturing method of the glass substrate for magnetic disks which concerns on embodiment of this invention is demonstrated in detail.

(磁気ディスク用ガラス基板)
まず、磁気ディスク用ガラス基板について説明する。磁気ディスク用ガラス基板は、円板形状であって、外周と同心の円形の中心孔がくり抜かれたリング状である。磁気ディスク用ガラス基板の両面の円環状領域に磁性層(記録領域)が形成されることで、磁気ディスクが形成される。
(Magnetic disk glass substrate)
First, the glass substrate for magnetic disks will be described. The glass substrate for a magnetic disk has a disc shape and a ring shape in which a circular center hole concentric with the outer periphery is cut out. A magnetic disk is formed by forming magnetic layers (recording areas) in the annular areas on both sides of the glass substrate for a magnetic disk.

磁気ディスク用ガラスブランク(以降、単にガラスブランクという)は、プレス成形により作製される円形状のガラス板であって、中心孔がくり抜かれる前の形態である。ガラスブランクの材料として、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、また主表面の平面度及び基板の強度において優れた磁気ディスク用ガラス基板を作製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適に用いることができる。   A magnetic disk glass blank (hereinafter simply referred to as a glass blank) is a circular glass plate produced by press molding, and is in a form before the center hole is cut out. As a material for the glass blank, aluminosilicate glass, soda lime glass, borosilicate glass, or the like can be used. In particular, aluminosilicate glass can be suitably used in that it can be chemically strengthened and a glass substrate for a magnetic disk excellent in the flatness of the main surface and the strength of the substrate can be produced.

(磁気ディスク用ガラス基板の製造方法)
次に、図1を参照して、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法のフローを説明する。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。図1に示すように、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をプレス成形により作製する(ステップS10)。次に、作製されたガラスブランクをスクライブして、中心部分に孔のあいたリング形状(円環状)のガラス基板を作製する(ステップS20)。次に、スクライブされたガラス基板に対して形状加工(チャンファリング)を行う(ステップS30)。これにより、ガラス基板が生成される。次に、形状加工されたガラス基板に対して端面研磨を行う(ステップS40)。端面研磨の行われたガラス基板に、固定砥粒による研削を行う(ステップS50)。次に、ガラス基板の主表面に第1研磨を行う(ステップS60)。次に、ガラス基板に対して化学強化を行う(ステップS70)。次に、化学強化されたガラス基板に対して第2研磨を行う(ステップS80)。以上の処理を経て、磁気ディスク用ガラス基板が得られる。以下、各処理について、詳細に説明する。
(Method for producing glass substrate for magnetic disk)
Next, with reference to FIG. 1, the flow of the manufacturing method of the glass substrate for magnetic discs is demonstrated. FIG. 1 is a diagram showing an example of a flow of a method for producing a magnetic disk glass substrate of the present embodiment. As shown in FIG. 1, first, a glass blank as a material for a plate-shaped magnetic disk glass substrate having a pair of main surfaces is produced by press molding (step S10). Next, the produced glass blank is scribed to produce a ring-shaped (annular) glass substrate having a hole in the center (step S20). Next, shape processing (chamfering) is performed on the scribed glass substrate (step S30). Thereby, a glass substrate is produced | generated. Next, end-face polishing is performed on the glass substrate that has been processed (step S40). Grinding with the fixed abrasive is performed on the glass substrate subjected to the end surface polishing (step S50). Next, 1st grinding | polishing is performed to the main surface of a glass substrate (step S60). Next, chemical strengthening is performed on the glass substrate (step S70). Next, the second polishing is performed on the chemically strengthened glass substrate (step S80). The glass substrate for magnetic disks is obtained through the above processing. Hereinafter, each process will be described in detail.

(a)プレス成形処理(ステップS10)
溶融ガラス流出管の下部の流出口から溶融ガラス流が所定の量流出したとき、溶融ガラス流の先端部を切断器により切断することによって、溶融ガラス塊を落下させる。次に、溶融ガラス塊の落下方向と交差する方向(例えば水平方向)両側に移動する一対の金型を互いに近接させることで、落下中の溶融ガラスの塊を一対の金型のプレス成形面の間に挟みこみ、プレスしてガラスブランクを成形する(以下、水平プレス方式という)。所定時間プレスを行った後、金型を開いてガラスブランクが取り出される。
(A) Press molding process (step S10)
When a predetermined amount of the molten glass flow flows out from the lower outlet of the molten glass outflow pipe, the molten glass lump is dropped by cutting the tip of the molten glass flow with a cutter. Next, by bringing a pair of molds moving on both sides in a direction (for example, the horizontal direction) intersecting with the falling direction of the molten glass lump, the falling molten glass lump is placed on the press molding surface of the pair of molds. It is sandwiched between and pressed to form a glass blank (hereinafter referred to as a horizontal press method). After pressing for a predetermined time, the mold is opened and the glass blank is taken out.

(b)スクライブ処理(ステップS20)
スクライブ処理では、成形されたガラスブランクに対してスクライブが行われる。ここでスクライブとは、成形されたガラスブランクを所定のサイズのリング形状のガラス基板とするために、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ブホイールにより2つの同心円状の傷(切断線)を設けることをいう。具体的には、スクライブ処理を行うスクライブステージにロボットハンドでガラスブランクを移動させ、後述するように決定したスクライブ位置になるように位置決めを行い、吸着によりガラスブランクを固定する。次に、決定したスクライブ位置に対応する2つの同心円に沿ってスクライブホイールを回転させることで、2つの同心円状の切断線を形成する。ここで、外側の切断線がガラス基板の外周円となり、内側の切断線が中央孔の輪郭となる。
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は、部分的に加熱され、ガラスブランクの熱膨張の差異により、外側同心円の外側部分および内側同心円の内側部分が除去される。これにより、円形状の中央孔があいたガラス基板が得られる。なお、ガラスブランクに対してコアドリル等を用いて円孔を形成することにより円形状の中央孔があいたガラス基板を得ることもできる。
(B) Scribe process (step S20)
In the scribing process, scribing is performed on the formed glass blank. Here, scribe refers to two concentric scratches formed by a scribe wheel made of super steel alloy or diamond particles on the surface of the glass blank in order to use the formed glass blank as a ring-shaped glass substrate of a predetermined size. This means providing a (cutting line). Specifically, the glass blank is moved by a robot hand to a scribe stage for performing a scribe process, positioned so as to be a scribe position determined as described later, and the glass blank is fixed by suction. Next, two concentric cutting lines are formed by rotating the scribe wheel along two concentric circles corresponding to the determined scribe positions. Here, the outer cutting line becomes the outer peripheral circle of the glass substrate, and the inner cutting line becomes the outline of the central hole.
The glass blank scribed in the shape of two concentric circles is partially heated, and due to the difference in thermal expansion of the glass blank, the outer portion of the outer concentric circle and the inner portion of the inner concentric circle are removed. As a result, a glass substrate having a circular central hole is obtained. In addition, the glass substrate with the circular center hole can also be obtained by forming a circular hole in the glass blank using a core drill or the like.

(c)形状加工処理(ステップS30)
形状加工処理では、スクライブ処理後のガラス基板の端部に対するチャンファリング加工(外周側端面および内側端面の面取り加工)を含む。チャンファリング加工は、スクライブ処理後のガラス基板の外周側端面および内側端面において、ダイヤモンド砥石により面取りを施す形状加工である。この形状加工により所定の形状をしたガラス基板が生成される。面取りの傾斜角度は、主表面に対して例えば40〜50度であり、略45度であることが好ましい。
(C) Shape processing (step S30)
The shape processing includes chamfering (chamfering of the outer end surface and the inner end surface) for the end portion of the glass substrate after the scribe processing. A chamfering process is a shape process which chamfers with a diamond grindstone in the outer peripheral side end surface and inner side end surface of the glass substrate after a scribe process. A glass substrate having a predetermined shape is generated by this shape processing. The chamfering inclination angle is, for example, 40 to 50 degrees with respect to the main surface, and is preferably about 45 degrees.

(d)端面研磨処理(ステップS40)
端面研磨では、ガラス基板の内側端面及び外周側端面に対して、ブラシ研磨により鏡面仕上げを行う。このとき、酸化セリウム等の微粒子を遊離砥粒として含む砥粒スラリが用いられる。端面研磨を行うことにより、ガラス基板の端面での塵等が付着した汚染、傷等の損傷を除去し、サーマルアスペリティ障害の発生の防止や、ナトリウムやカリウム等のコロージョンの原因となるイオン析出の発生を防止することができる。
(D) End face polishing process (step S40)
In the end surface polishing, mirror finishing is performed by brush polishing on the inner end surface and the outer peripheral side end surface of the glass substrate. At this time, an abrasive slurry containing fine particles such as cerium oxide as free abrasive grains is used. By polishing the end face, contamination such as dirt and scratches on the end face of the glass substrate is removed, and the occurrence of thermal asperity failure is prevented and ion precipitation that causes corrosion such as sodium and potassium is eliminated. Occurrence can be prevented.

(e)固定砥粒による研削処理(ステップS50)
固定砥粒による研削処理では、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加工を行う。具体的には、ガラスブランクから生成されたガラス基板の外周側端面を、両面研削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削を行う。研削による取り代は、例えば数μm〜100μm程度である。固定砥粒の粒子サイズは、例えば10μm程度である。両面研削装置は、上下一対の定盤(上定盤および下定盤)を有しており、上定盤およ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、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、ガラス基板の両主表面を研削することができる。
(E) Grinding process with fixed abrasive (step S50)
In the grinding process using the fixed abrasive grains, the main surface of the glass substrate is ground using a double-side grinding apparatus having a planetary gear mechanism. Specifically, the main surface on both sides of the glass substrate is ground while holding the outer peripheral side end face of the glass substrate generated from the glass blank in the holding hole provided in the holding member of the double-side grinding apparatus. The machining allowance by grinding is, for example, about several μm to 100 μm. The particle size of the fixed abrasive is, for example, about 10 μm. The double-sided grinding apparatus has a pair of upper and lower surface plates (upper surface plate and lower surface plate), and a glass substrate is sandwiched between the upper surface plate and the lower surface plate. Then, by moving one or both of the upper surface plate and the lower surface plate and relatively moving the glass substrate and each surface plate, both main surfaces of the glass substrate can be ground.

(f)第1研磨処理(ステップS60)
ガラス基板の外周側端面を、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研磨による取り代は、例えば数μm〜50μm程度である。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キズや歪みの除去、あるいは微小な表面凹凸(マイクロウェービネス、粗さ)の調整を目的とする。第1研磨による取り代は、例えば数μm〜50μm程度である。
(F) First polishing process (step S60)
The main surface on both sides of the glass substrate is polished while holding the outer peripheral side end face of the glass substrate in a holding hole provided in a holding member of a double-side polishing apparatus. The machining allowance by the first polishing is, for example, about several μm to 50 μm. The purpose of the first polishing is, for example, to remove scratches or distortions remaining on the main surface when grinding with fixed abrasive grains, or to adjust minute surface irregularities (microwaveness, roughness). The machining allowance by the first polishing is, for example, about several μm to 50 μm.

第1研磨処理では、固定砥粒による研削(ステップS60)に用いる両面研削装置と同様の構成を備えた両面研磨装置を用いて、研磨スラリを与えながらガラス基板が研磨される。第1研磨処理では、固定砥粒による研削と異なり、固定砥粒の代わりに遊離砥粒を含んだ研磨スラリが用いられる。第1研磨に用いる遊離砥粒として、例えば、酸化セリウム砥粒、あるいはジルコニア砥粒など(粒子サイズ:直径1〜2μm程度)が用いられる。両面研磨装置も、両面研削装置と同様に、上下一対の定盤の間にガラス基板が狭持される。下定盤の上面及び上定盤の底面には、全体として円環形状の平板の研磨パッド(例えば、樹脂ポリッシャ)が取り付けられている。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、ガラス基板の両主表面を研磨する。   In the first polishing process, the glass substrate is polished while applying a polishing slurry by using a double-side polishing apparatus having the same configuration as the double-side grinding apparatus used for grinding with fixed abrasive grains (step S60). In the first polishing process, a polishing slurry containing loose abrasive grains is used instead of fixed abrasive grains, unlike grinding with fixed abrasive grains. As the free abrasive grains used in the first polishing, for example, cerium oxide abrasive grains or zirconia abrasive grains (particle size: diameter of about 1 to 2 μm) is used. In the double-side polishing apparatus, similarly to the double-side grinding apparatus, the glass substrate is sandwiched between a pair of upper and lower surface plates. An annular flat polishing pad (for example, a resin polisher) is attached to the upper surface of the lower surface plate and the bottom surface of the upper surface plate as a whole. Then, by moving either the upper surface plate or the lower surface plate, or both, the glass substrate and each surface plate are relatively moved, thereby polishing both main surfaces of the glass substrate.

(g)化学強化処理(ステップS70)
化学強化処理では、化学強化液を例えば300℃〜400℃に加熱し、洗浄したガラス基板を例えば200℃〜300℃に予熱した後、ガラス基板を化学強化液中に、例えば3時間〜4時間浸漬する。化学強化液として、例えば硝酸カリウム(60重量%)と硝酸ナトリウム(40重量%)の混合液等を用いることができる。
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及びナトリウムイオンが、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及び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。
なお、化学強化処理されたガラス基板は洗浄される。例えば、ガラス基板は硫酸で洗浄された後に、純水等で洗浄される。
(G) Chemical strengthening process (step S70)
In the chemical strengthening treatment, the chemical strengthening solution is heated to, for example, 300 ° C. to 400 ° C., and the cleaned glass substrate is preheated to, for example, 200 ° C. to 300 ° C. Then, the glass substrate is placed in the chemical strengthening solution, for example, 3 hours to 4 hours. Immerse. As the chemical strengthening solution, for example, a mixed solution of potassium nitrate (60% by weight) and sodium nitrate (40% by weight) can be used.
By immersing the glass substrate in the chemical strengthening solution, lithium ions and sodium ions in the glass composition on the surface layer of the glass substrate are respectively replaced with sodium ions and potassium ions having a relatively large ion radius in the chemical strengthening solution. Thus, a compressive stress layer is formed on the surface layer portion, and the glass substrate is reinforced.
Note that the chemically strengthened glass substrate is cleaned. For example, the glass substrate is washed with sulfuric acid and then with pure water or the like.

(h)第2研磨(最終研磨)処理(ステップS80)
第2研磨処理は、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研磨による取り代は、例えば1μm程度である。第2研磨処理が第1研磨処理と異なる点は、遊離砥粒の種類及び粒子サイズが異なることと、樹脂ポリッシャの硬度が異なることである。
(H) Second polishing (final polishing) process (step S80)
The second polishing treatment aims at mirror polishing of the main surface. Also in the second polishing, a double-side polishing apparatus having the same configuration as the double-side polishing apparatus used for the first polishing is used. The machining allowance by the second polishing is, for example, about 1 μm. The second polishing process is different from the first polishing process in that the type and particle size of the free abrasive grains are different and the hardness of the resin polisher is different.

本実施形態においては、上述した製造方法により製造されたコロイダルシリカ(粒径20〜50nm程度)を遊離砥粒として含む研磨液が両面研磨装置の研磨パッドとガラス基板の主表面との間に供給され、ガラス基板の主表面が研磨される。研磨されたガラス基板を中性洗剤、純水、イソプロピルアルコール等を用いて洗浄することで、磁気ディスク用ガラス基板が得られる。
第2研磨処理を実施することで、主表面の粗さ(Ra)を0.1nm以下かつ主表面のマイクロウェービネスを0.1nm以下とすることができる。このようにして、第2研磨の施されたガラス基板は、水洗いされて磁気ディスク用ガラス基板となる。
In the present embodiment, a polishing liquid containing colloidal silica (particle size of about 20 to 50 nm) manufactured by the above-described manufacturing method as free abrasive grains is supplied between the polishing pad of the double-side polishing apparatus and the main surface of the glass substrate. Then, the main surface of the glass substrate is polished. The polished glass substrate is washed with a neutral detergent, pure water, isopropyl alcohol or the like to obtain a magnetic disk glass substrate.
By performing the second polishing treatment, the roughness (Ra) of the main surface can be set to 0.1 nm or less and the micro waveness of the main surface can be set to 0.1 nm or less. In this way, the glass substrate subjected to the second polishing is washed with water to become a glass substrate for a magnetic disk.

以上、本発明のシリカ砥粒の製造方法および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。
例えば、上記実施形態においては、第2研磨処理においてシリカ砥粒を用いたが、本発明はこれに限らず、第1研磨処理においてシリカ砥粒を用いてもよい。
As mentioned above, although the manufacturing method of the silica abrasive grain of this invention and the manufacturing method of the glass substrate for magnetic discs were demonstrated in detail, this invention is not limited to the said embodiment and Example, In the range which does not deviate from the main point of this invention. Of course, various improvements and changes may be made.
For example, in the above embodiment, silica abrasive grains are used in the second polishing process, but the present invention is not limited to this, and silica abrasive grains may be used in the first polishing process.

〔実施例〕
粗製シリカの洗浄用の強酸水溶液は、硫酸によりpHが1となるように調整した。キレート剤としてケイ素に対して0.1mol/LのEDTAを強酸水溶液に添加し、酸化剤として、過酸化水素を全体の2wt%となるように強酸水溶液に添加した。
富士化学製3号ケイ酸ナトリウム(JIS K1408)1000gを逆浸透膜ろ過水(RO水)で3倍に希釈し、1mol/Lの硫酸5000Lを加え、室温で12時間攪拌した。その後、得られた白色沈殿を吸引ろ過により収集し、520gの粗製シリカを得た。
得られた粗製シリカをボールミルにより粒径が0.1μm以下となるまで粉砕した。その後、粉砕した粗製シリカを強酸水溶液で洗浄し、ろ過、水洗により強酸水溶液を除去することで、精製シリカを得た。
得られた精製シリカ中の不純物を誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES: Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometry)により検出したところ、アルミニウム(Al)が3ppm、鉄(Fe)が1ppm、チタン(Ti)が1ppmであった。
〔Example〕
The strong acid aqueous solution for washing crude silica was adjusted to pH 1 with sulfuric acid. As a chelating agent, 0.1 mol / L EDTA with respect to silicon was added to the strong acid aqueous solution, and as an oxidizing agent, hydrogen peroxide was added to the strong acid aqueous solution so as to be 2 wt% of the whole.
1000 g of Fuji Chemical No. 3 sodium silicate (JIS K1408) was diluted 3-fold with reverse osmosis membrane filtered water (RO water), 5000 mol of 1 mol / L sulfuric acid was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. Thereafter, the resulting white precipitate was collected by suction filtration to obtain 520 g of crude silica.
The obtained crude silica was pulverized with a ball mill until the particle size became 0.1 μm or less. Then, the crushed crude silica was washed with a strong acid aqueous solution, and purified silica was obtained by removing the strong acid aqueous solution by filtration and washing with water.
Impurities in the purified silica thus obtained were detected by an inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer (ICP-AES). As a result, aluminum (Al) was 3 ppm, iron (Fe) was 1 ppm, titanium ( Ti) was 1 ppm.

<比較例>
粗製シリカのボールミルによる粉砕を行わなかったことを除き、実施例と同様にして精製シリカを得た。
得られた精製シリカ中の不純物をICP−AESにより検出したところ、Alが10ppm、Feが7ppm、Tiが7ppmであった。
<Comparative example>
Purified silica was obtained in the same manner as in Example, except that crude silica was not pulverized by a ball mill.
When impurities in the obtained purified silica were detected by ICP-AES, Al was 10 ppm, Fe was 7 ppm, and Ti was 7 ppm.

〔ケイ酸水溶液の作成〕
実施例および比較例の精製シリカ、強塩基としてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)5水和物(東京化成工業製)、逆浸透膜ろ過水(RO水)を、SiOとTMAHのモル比SiO/TMAHが0.5、かつ、SiOが10重量%となるように混合し、この混合液をオートクレーブにて120℃に加熱しながら48時間攪拌することで無色透明のケイ酸水溶液を作成した。
上記のケイ酸水溶液に対し、pHをモニターしながらプロトン型陽イオン交換樹脂(アンバーライト(登録商標)IR12BH)を加え、pHが8.8に達した時点で、ろ過によりプロトン型陽イオン交換樹脂を除去した。その後、得られたケイ酸水溶液を室温で48時間緩やかに攪拌した後、ケイ酸水溶液をメンブレンフィルターに通過させることで、粗大粒子の原因となる所定の粒径以上の物質を除去した。
[Creation of aqueous silicic acid solution]
Purified silica of Examples and Comparative Examples, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) pentahydrate as a strong base (manufactured by Tokyo Chemical Industry), reverse osmosis membrane filtered water (RO water), SiO 2 and TMAH molar ratio SiO 2 / TMAH 0.5, and, SiO 2 were mixed so as to be 10 wt%, create a silicate solution of colorless and transparent the mixture by stirring for 48 hours while heating at 120 ° C. in an autoclave did.
A proton type cation exchange resin (Amberlite (registered trademark) IR12BH) is added to the above silicic acid aqueous solution while monitoring the pH, and when the pH reaches 8.8, the proton type cation exchange resin is filtered. Was removed. Thereafter, the obtained silicic acid aqueous solution was gently stirred at room temperature for 48 hours, and then the silicic acid aqueous solution was passed through a membrane filter to remove substances having a predetermined particle diameter or more that caused coarse particles.

〔コロイダルシリカの作成〕
次に、プロトン型陽イオン交換樹脂を除去したケイ酸水溶液を95℃に加熱しながら16時間攪拌し、シリカの一次粒子を含むコロイダルシリカを得た。動的光散乱法により一次粒子の粒径を計測したところ、平均粒径8nm、標準偏差4nmであった。
次に、シリカの一次粒子を含むコロイダルシリカにプロトン型陽イオン交換樹脂(アンバーライト(登録商標)IR12BH)を加え、pHを8.6まで下げ、ろ過によってプロトン型陽イオン交換樹脂を除去した。その後、120℃に加熱しながら12時間攪拌し、シリカの融合粒子を含むコロイダルシリカを得た。
動的光散乱法により融合粒子の粒径を計測したところ、平均粒径10nm、標準偏差4nmであった。
[Creation of colloidal silica]
Next, the aqueous silicic acid solution from which the proton-type cation exchange resin was removed was stirred for 16 hours while being heated to 95 ° C. to obtain colloidal silica containing primary particles of silica. When the particle size of the primary particles was measured by the dynamic light scattering method, the average particle size was 8 nm and the standard deviation was 4 nm.
Next, proton type cation exchange resin (Amberlite (registered trademark) IR12BH) was added to colloidal silica containing primary particles of silica, pH was lowered to 8.6, and proton type cation exchange resin was removed by filtration. Then, it stirred for 12 hours, heating at 120 degreeC, and obtained the colloidal silica containing the fused particle of a silica.
When the particle size of the fused particles was measured by a dynamic light scattering method, the average particle size was 10 nm and the standard deviation was 4 nm.

次に、上記実施例、比較例のコロイダルシリカを含む研磨液を用いて、ガラス基板の研磨処理を行った。ガラス基板の主表面とポリウレタン製の研磨パッドとの間に、実施例または比較例のコロイダルシリカを含む研磨液を供給しながら、研磨パッドをガラス基板の主表面に対して相対移動させることでガラス基板の主表面を研磨した。
研磨処理後のガラス基板の表面に形成された、最大山高さRp(JIS B 0601:2001)50nm以上の凸状欠陥、最大谷深さRv(JIS B 0601:2001)50nm以上の凹状欠陥の数をAFMを用いて計測した。
結果を表1にまとめて示す。
Next, the glass substrate was polished using the polishing liquid containing colloidal silica of the above Examples and Comparative Examples. While supplying the polishing liquid containing the colloidal silica of Example or Comparative Example between the main surface of the glass substrate and the polishing pad made of polyurethane, the polishing pad is moved relative to the main surface of the glass substrate to supply glass. The main surface of the substrate was polished.
The number of convex defects having a maximum peak height Rp (JIS B 0601: 2001) of 50 nm or more and the maximum valley depth Rv (JIS B 0601: 2001) of 50 nm or more formed on the surface of the glass substrate after the polishing treatment. Was measured using AFM.
The results are summarized in Table 1.

Figure 2015067507
Figure 2015067507

実施例のコロイダルシリカを含む研磨液を用いた研磨処理後のガラス基板に残存する凸状欠陥の数は6、凹状欠陥の数は13であった。一方、比較例のコロイダルシリカを含む研磨液を用いた研磨処理後のガラス基板に残存する凸状欠陥の数は18、凹状欠陥の数は37であった。
The number of convex defects remaining on the glass substrate after polishing using the polishing liquid containing colloidal silica of the example was 6, and the number of concave defects was 13. On the other hand, the number of convex defects remaining on the glass substrate after polishing using the polishing liquid containing colloidal silica of Comparative Example was 18, and the number of concave defects was 37.

Claims (8)

コロイダルシリカ砥粒の製造方法であって、
金属を5ppm以上含む、ケイ酸の水溶液中のケイ酸を縮重合させて固体状のシリカを沈殿させる処理と、
沈殿したシリカを粉砕する処理と、
粉砕後のシリカを酸性水溶液で洗浄することで、前記金属の濃度が5ppm未満となるように金属を除去する処理と、
を含む、コロイダルシリカ砥粒の製造方法。
A method for producing colloidal silica abrasive,
A process of precipitating solid silica by polycondensing silicic acid in an aqueous solution of silicic acid containing 5 ppm or more of a metal;
A process of grinding the precipitated silica;
A process of removing the metal so that the concentration of the metal is less than 5 ppm by washing the silica after pulverization with an acidic aqueous solution,
The manufacturing method of the colloidal silica abrasive grain containing this.
前記金属は、Al、Ca、B、Ba、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Sr、Ti、Zn、Zr、UおよびThの少なくともいずれかである、請求項1に記載のコロイダルシリカ砥粒の製造方法。   The metal is at least one of Al, Ca, B, Ba, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sr, Ti, Zn, Zr, U, and Th. 2. A method for producing a colloidal silica abrasive grain according to 1. 前記金属を除去した後のシリカ粒子にケイ酸を縮重合させてシリカの一次粒子を生成する処理と、
前記一次粒子同士を融合成長させることでシリカの融合粒子を生成する処理と、
を含む、請求項1又は2に記載のコロイダルシリカ砥粒の製造方法。
A process for producing silica primary particles by polycondensing silicic acid to the silica particles after removing the metal;
A process of generating fused particles of silica by fusing and growing the primary particles;
The manufacturing method of the colloidal silica abrasive grain of Claim 1 or 2 containing this.
前記一次粒子の表面のシラノール基同士を縮重合させることで前記融合粒子を生成する、請求項3に記載のコロイダルシリカ砥粒の製造方法。   The manufacturing method of the colloidal silica abrasive grain of Claim 3 which produces | generates the said fusion | melting particle | grains by carrying out the condensation polymerization of the silanol groups of the surface of the said primary particle. 前記一次粒子を生成する処理では、ケイ酸の水溶液のpHを下げるとともに加熱することでケイ酸の縮重合を促進して前記一次粒子を含む水溶液を生成し、
前記融合粒子を生成する処理では、前記一次粒子を生成する処理よりも前記一次粒子を含む水溶液のpHを下げ、かつ、前記一次粒子を生成する処理よりも前記一次粒子を含む水溶液の温度を上げることで前記融合粒子の生成を促進する、請求項3又は4に記載のコロイダルシリカ砥粒の製造方法。
In the treatment for generating the primary particles, the aqueous solution containing the primary particles is generated by promoting the polycondensation of silicic acid by lowering the pH of the aqueous solution of silicic acid and heating.
In the process of generating the fused particles, the pH of the aqueous solution containing the primary particles is lowered than the process of generating the primary particles, and the temperature of the aqueous solution containing the primary particles is increased than the process of generating the primary particles. The manufacturing method of the colloidal silica abrasive grain of Claim 3 or 4 which accelerates | stimulates the production | generation of the said fusion particle.
前記一次粒子を生成する処理では、ケイ酸の水溶液のpHを9以下に下げるとともに90℃以上に加熱し、
前記融合粒子を生成する処理では、ケイ酸の水溶液のpHを8.6以下に下げるとともに120℃以上に加熱する、請求項5に記載のコロイダルシリカ砥粒の製造方法。
In the treatment for generating the primary particles, the pH of the aqueous silicic acid solution is lowered to 9 or lower and heated to 90 ° C. or higher.
6. The method for producing colloidal silica abrasive grains according to claim 5, wherein, in the treatment for generating the fused particles, the pH of the aqueous silicic acid solution is lowered to 8.6 or less and heated to 120 ° C. or more.
前記ケイ酸の水溶液に陽イオン交換樹脂を加えることでpHを下げる、請求項5又は6に記載のコロイダルシリカ砥粒の製造方法。   The method for producing colloidal silica abrasive grains according to claim 5 or 6, wherein the pH is lowered by adding a cation exchange resin to the aqueous solution of silicic acid. 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、
ガラス基板の主表面と研磨パッドとの間に、請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたコロイダルシリカ砥粒を遊離砥粒として含む研磨液を供給し、前記ガラス基板の主表面を研磨する研磨処理を有する、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
A method of manufacturing a glass substrate for a magnetic disk,
A polishing liquid containing colloidal silica abrasive grains produced by the production method according to any one of claims 1 to 7 as free abrasive grains is supplied between the main surface of the glass substrate and the polishing pad, and the glass A method for producing a glass substrate for a magnetic disk, comprising a polishing process for polishing a main surface of a substrate.
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