JP2022035634A - 磁気ディスク用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板厚が小さく、読み書きエラーの少ない磁気ディスク用基板、磁気ディスクおよび磁気ディスク用基板の製造方法を提供する。【解決手段】磁気ディスク用基板１００は、薄型の磁気ディスク用基板であって、中心からの距離をｒ１＞ｒ２としたとき、ｒ１＝半径Ｒ－０．５ｍｍとｒ２＝半径Ｒ－４．０ｍｍの同心円で囲まれた測定領域において、波長１ｍｍ以上５ｍｍ以下の算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下である。【選択図】図３

Description

本発明は、磁気ディスク用基板、磁気ディスクおよび磁気ディスク用基板の製造方法に関する。

磁気ディスクは、データセンターまたはコンピュータなどにおいて用いられるＨＤＤ（Hard Disk Drive）に用いられている。スマートフォンやスマート家電の普及により、各個人および企業において使用するデータ量が増加している。これらの膨大なデータはインターネットを通じデータセンター内のＨＤＤに読み書きされる。膨大なデータ量を記録するため、ＨＤＤの大容量化が求められている。

ＨＤＤには、アルミニウムまたはアルミニウム合金製、若しくはガラス製のディスクが用いられている。例えば、引用文献１は、磁気ディスク用ガラス基板を開示する。データセンター内の大容量ＨＤＤは、３．５インチサイズである直径９５～９７ｍｍのディスクが好適に用いられる。

ＨＤＤの大容量化を実現するため、次のような技術動向がある。すなわち、磁気ディスクの厚さを小さくしてＨＤＤに搭載される枚数を増やすこと、および、磁気ディスクの直径を大きくし、ディスク表面のデータ領域をできるだけ外径端部にできるだけ近づけることにより、磁気ディスク１枚当たりのデータ領域を拡大することである。

特開２０１３－２２５３７２号公報

読み書き時のエラーレートが許容範囲を超えると磁気ディスクとして使用できないため、磁気ディスクをＨＤＤに組み込む前に予め評価することが行われている。磁気ディスクの品質評価方法として、回転する磁気ディスク上にヘッドを浮上させ、磁気ディスクからの信号をヘッドで検知するメディア評価が知られている。このメディア評価を合格した磁気ディスクが、次のＨＤＤ製造工程へ投入される。メディア評価は、磁気ディスク用基板に磁性体膜を成膜した磁気ディスクを評価するものであり、磁性体膜が成膜されていない磁気ディスク用基板を評価することができない。このため、磁気ディスクを作製した後、メディア評価により不合格となるとその磁気ディスクの作製コストが無駄になるという課題がある。このため、磁性体膜が成膜されていない磁気ディスク用基板を評価することが行われている。板厚を小さくすると、表面にうねりが生じやすいという問題があり、従来の磁気ディスク用基板のうねり検査方法では、磁性体膜を成膜する前にうねりによる磁気ディスクのエラーレートが許容範囲内か否かを明確に判定できないという課題も存在する。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、板厚が小さく、読み書きエラーの少ない磁気ディスク用基板、磁気ディスクおよび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。

上記目的を達成するために、本発明の磁気ディスク用基板は、
薄型の磁気ディスク用基板であって、
中心からの距離をｒ１＞ｒ２としたとき、ｒ１＝半径Ｒ－０．５ｍｍとｒ２＝半径Ｒ－４．０ｍｍの同心円で囲まれた測定領域において、波長１ｍｍ以上５ｍｍ以下の算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下である、
ことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る磁気ディスクは、
前記磁気ディスク用基板と、
前記磁気ディスク用基板の表面に配置された磁性体膜と、
を備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の第３の観点に係る磁気ディスク用基板の製造方法は、
磁気ディスク用基板を研削する研削工程と、
前記研削工程において研削された前記磁気ディスク用基板について、中心からの距離をｒ１＞ｒ２としたとき、ｒ１＝半径Ｒ－０．５ｍｍとｒ２＝半径Ｒ－４．０ｍｍの同心円で囲まれた測定領域において、波長１ｍｍ以上５ｍｍ以下の算術平均うねりＷａを測定するうねり評価工程と、
うねり評価工程において測定された算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下であるか否かを判定し、算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下である前記磁気ディスク用基板を抽出する判定工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、板厚が小さく、読み書きエラーの少ない磁気ディスク用基板、磁気ディスクおよび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。

実施の形態に係る磁気ディスク用基板を示す図である。 実施の形態に係る磁気ディスク用基板を示す拡大断面図である。 実施の形態に係る磁気ディスク用基板のディスク外周側の表面うねりを示す図である。 実施の形態に係る磁気ディスク用基板の製造方法１を示すフローチャートである。 実施の形態に係る磁気ディスク用基板のグラインド工程を示す図である。 実施の形態に係る磁気ディスク用基板のグラインド工程を示す断面図である。 実施の形態に係る磁気ディスク用基板のグラインド工程を示す拡大断面図である。 実施の形態に係る研削された磁気ディスク用基板の外周部を示すである。 実施の形態に係る磁気ディスク用基板の製造方法２を示すフローチャートである。 実施の形態に係る磁気ディスクを示す断面図である。 （Ａ）は、実施例に係る磁気ディスク用基板の測定結果を示す図であり、（Ｂ）は、図１１（Ａ）の厚さ方向拡大図であり、（Ｃ）は、図１１（Ａ）の径方向拡大図である。 実施例に係る磁気ディスク用基板の測定領域毎の算術平均うねりを示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態の磁気ディスク用基板および磁気ディスクについて説明する。

本願発明者らは、薄型の磁気ディスクにおいて、磁気ヘッドで読み書きする際のエラーを削減するため不良項目の一つである表面うねりについて研究した結果、ディスク外周に発生する表面うねりが原因であることを見出した。ディスク外周に表面うねりを有する磁気ディスクは、読み書き時のエラーレートが許容範囲を超えるため使用できない。また、従来の磁気ディスクのうねり検査方法では、その磁気ディスクがエラーレートの許容範囲内か否かを明確に判定できないという新たな課題も顕在化した。

本実施の形態の磁気ディスク用基板１００は、図１および図２に示すように、薄型の磁気ディスク用基板であって、中心からの距離をｒ１＞ｒ２としたとき、ｒ１＝半径Ｒ－０．５ｍｍとｒ２＝半径Ｒ－４．０ｍｍの同心円で囲まれた測定領域ＭＡにおいて、図３に示す波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下である。より好ましくは算術平均うねりＷａが３．０ｎｍ以下である。板厚ｔ１は、好ましくは０．６３５ミリメートル以下であり、より好ましくは、０．５ｍｍ以下である。直径は、好ましくは９５ｍｍ以上である。波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下であることで、磁気ディスク用基板１００を磁気ディスク基板として用いた場合、その磁気ディスクのエラーレートが許容範囲におさまる。

磁気ディスク用基板１００としては、アルミニウム基板若しくはアルミニウム合金基板、またはガラス基板などを用いることができる。以下、アルミニウム合金基板およびガラス基板を用いた場合について説明する。

（アルミニウム合金基板）
磁気ディスク用基板１００として使用されるアルミニウム合金基板は、ＪＩＳ ５０８６合金等のＡｌ－Ｍｇ系合金製基板またはＡｌ－Ｆｅ系合金製基板が用いられる。Ａｌ－Ｍｇ系合金製基板は、高い強度を有し好適に用いられる。Ａｌ－Ｆｅ系合金製基板が、高い剛性を有し好適に用いられる。

Ａｌ－Ｍｇ系合金製基板は、Ｍｇ：１．０～６．５質量％を含有し、Ｃｕ：０．０７０質量％以下、Ｚｎ：０．６０質量％以下、Ｆｅ：０．５０質量％以下、Ｓｉ：０．５０質量％以下、Ｃｒ：０．２０質量％以下、Ｍｎ：０．５０質量％以下、Ｚｒ：０．２０質量％以下の１種又は２種以上を更に含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物およびその他の微量元素からなるアルミニウム合金である。

Ａｌ－Ｆｅ系合金製基板は、必須元素であるＦｅと、選択元素であるＭｎ及びＮｉのうち１種又は２種を含有し、これらＦｅ、Ｍｎ及びＮｉの含有量の合計が１．００～７．００質量％の関係を有し、更に、Ｓｉ：１４．０質量％以下、Ｚｎ：０．７質量％以下、Ｃｕ：１．０質量％以下、Ｍｇ：３．５質量％以下、Ｃｒ：０．３０質量％以下、Ｚｒ：０．２０質量％以下の１種又は２種以上を更に含有し、残部がアルミニウムと不可避不純物およびその他の微量元素からなるアルミニウム合金である。なお、本実施の形態においてアルミニウム合金基板の組成は前記の組成に限定されるものではない。

つぎに、アルミニウム合金製の磁気ディスク用基板１００の製造方法１について説明する。

磁気ディスク用基板１００の製造方法１は、図４に示すように、鋳造・圧延工程（ステップＳ１０１）と、ブランキング工程（ステップＳ１０２）と、切削工程（ステップＳ１０３）と、グラインド工程（研削工程）（ステップＳ１０４）と、めっき工程（ステップＳ１０５）と、研磨工程（ステップＳ１０６）と、うねり評価工程（ステップＳ１０７）と、判定工程（ステップＳ１０８）と、を備える。

まず、鋳造・圧延工程（ステップＳ１０１）において、半連続鋳造法により鋳塊を作製し、鋳塊を熱間圧延および冷間圧延加工し、所望の厚さの板材を作製する。または、連続鋳造により板材を作製し、それを冷間圧延加工し、所望の厚さの板材を作製してもよい。組織を均質化する目的で、鋳塊に熱処理を施してもよい。加工性を向上させる等の目的で、冷間圧延前、冷間圧延の途中、冷間圧延後の板材に熱処理を施してもよい。

つぎに、ブランキング工程（ステップＳ１０２）において、鋳造・圧延工程（ステップＳ１０１）において作製された板材を、プレス機で打抜き加工し、所望の内径寸法、外径寸法のディスク（以下、ブランクという）を作製する。その後、ブランクの平坦度を小さくする目的で、ブランク同士を積層し、積層ブランクに荷重をかけ、加熱処理を実施してもよい。

つぎに、切削工程（ステップＳ１０３）において、ブランクの内径部、外径部を旋盤加工機で切削加工し、所望の内径寸法、外径寸法、および所望の長さの面取り部を有するディスク（以下、Ｔサブという）を作製する。さらにブランク両面の表面を切削加工し、所望の厚さの板厚を有するＴサブとしてもよい。さらに切削加工により材料内部に発生した加工歪を取り除く目的で、Ｔサブに加熱処理を施してもよい。

つぎに、グラインド工程（ステップＳ１０４）において、Ｔサブを研削して所望の厚さのディスク（以下、Ｇサブという）を作製する。さらに研削加工により材料内部に発生した加工歪を取り除く目的で、研削加工の途中または終了後のＧサブに加熱処理を施してもよい。グラインド工程（ステップＳ１０４）の詳細については、後述する。

つぎに、めっき工程（ステップＳ１０５）において、Ｇサブの表面、側面、面取り面を含む全ての面に所望の厚さのめっきを成膜したディスク（以下、Ｍサブという）を作製する。まず、Ｇサブにめっき密着性向上を目的に、前処理としてジンケート処理を行うとよい。次いで、めっき処理を行う。めっきはＮｉ－Ｐ無電解めっきが好適に用いられる。さらにＮｉ－Ｐ無電解めっきの内部応力を取り除く目的で、Ｍサブに加熱処理を施してもよい。これにより、Ｍサブに下地層が形成される。

つぎに、研磨工程（ステップＳ１０６）において、Ｍサブ両面の表面を研磨加工機で研磨し、所望の厚さのディスク、すなわち磁気ディスク用基板１００が得られる。

つぎに、うねり評価工程（ステップＳ１０７）において、磁気ディスク用基板１００について、中心からの距離をｒ１＞ｒ２としたとき、ｒ１＝半径Ｒ－０．５ｍｍとｒ２＝半径Ｒ－４．０ｍｍの同心円で囲まれた測定領域ＭＡにおいて、波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の算術平均うねりＷａを測定する。磁気ディスク用基板１００の表面のうねり評価方法として、光学式の検査装置で評価することが可能である。検査装置は、PHASE SHIFT TECHNOLOGY社製の多機能ディスク用干渉計「OPTIFLAT」、ZYGO社製のレーザー干渉計「Verifire」、KLA-Tencor社製の光干渉式プロファイラMicroXAMなどが好適に用いられる。

つぎに、判定工程（ステップＳ１０８）において、うねり評価工程（ステップＳ１０７）において測定された算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下であるか否かを判定し、算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下である磁気ディスク用基板１００を抽出する。これにより、波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下である条件を満たさない磁気ディスク用基板１００が除去される。より好ましくは、算術平均うねりＷａが３．０ｎｍ以下であるか否かを判定し、算術平均うねりＷａが３．０ｎｍ以下である磁気ディスク用基板１００を抽出する。なお、うねり評価工程（ステップＳ１０７）および判定工程（ステップＳ１０８）は、磁気ディスク用基板１００を全てについて評価および判定してもよく、一部の磁気ディスク用基板１００を抜き出して評価および判定してもよい。

上述したディスク外周側の表面に波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下のうねりが生じる原因は、グラインド工程（ステップＳ１０４）に起因すると考えられる。ここで、グラインド工程（ステップＳ１０４）の詳細、およびディスク外周側の表面に波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下のうねりが増加するメカニズムについて説明する。

グラインド工程（ステップＳ１０４）において、図５に示すように、被加工物であるＧサブ１１０はキャリア２１０と呼ばれる支持体に保持され自転しながら公転する。砥石と呼ばれる固定砥粒２２０を上下面より回転させながら押し当てる事により、Ｇサブ１１０両面の表面が研削加工される。研削加工中はＧサブ１１０、キャリア２１０、固定砥粒２２０にクーラントをかけ流す。

キャリア２１０はアラミド樹脂またはエポキシ樹脂等を含む樹脂製のものが好適に用いられる。強度向上を目的に、炭素繊維やガラス繊維等の繊維状補強材を含有させてもよい。キャリア２１０の厚さは、被加工物であるＧサブ１１０の厚みにより任意に選択可能である。ただしキャリアは薄すぎると強度が不足し、研削加工中に破損してしまう虞がある。キャリア強度の観点においては、キャリア厚さは０．３ｍｍ以上が好ましく、０．４ｍｍ以上がより好ましい。よって、この加工方法においては、Ｇサブ１１０の厚さ０．３ｍｍ以下のものを加工することは困難である。

固定砥粒２２０は、砥粒と砥粒を結合するバインダーから成り、砥粒はＳｉ－Ｃ粒子、バインダーはＰＶＡなどの多孔質スポンジ状の弾性体が好適に用いられる。研削加工で発生する研削屑の排出性向上を目的に、固定砥粒２２０に切り溝２２１を掘っても良い。

クーラントは、研削加工発熱の冷却、潤滑性向上、研削屑の排出性向上などを目的に用いられる。

グラインド工程（ステップＳ１０４）で発生した研削屑は、クーラントにより系外に排出されることが理想的であるが、現実は、研削屑の一部はＧサブ１１０、キャリア２１０または固定砥粒２２０に付着する。固定砥粒２２０に直接付着した研削屑、あるいはＧサブ１１０やキャリア２１０を介して固定砥粒２２０に付着した研削屑は、固定砥粒２２０の表面、特に多孔質の孔の中に堆積する。この現象を固定砥粒２２０の目詰まりと呼ぶ。固定砥粒２２０が目詰まりした部分は、クーラントが多孔質の孔から排出されずに停滞することで、さらに研削屑が堆積するという悪循環を繰り返し、Ｇサブ１１０の研削性を阻害すると考えられる。この固定砥粒２２０の目詰まりは、固定砥粒２２０の表面におけるクーラントの流れ方、あるいはＧサブ１１０やキャリア２１０の軌跡に依存し、固定砥粒２２０の表面で不均一に発生する。なお、研削加工で発生した研削屑の排出経路としては、図６に示すように、Ｇサブ１１０の表面から固定砥粒２２０の切り溝２２１へ抜ける経路ＤＲ１、Ｇサブ１１０の表面からＧサブ１１０内周側へ抜ける経路ＤＲ２、Ｇサブ１１０表面からＧサブ１１０外周側へ抜ける経路ＤＲ３が存在する。

ここでＧサブ１１０外周側に着目する。前述の研削屑の排出経路のうち、Ｇサブ１１０表面から外周側へ抜ける経路ＤＲ３は、Ｇサブ１１０とキャリア２１０の隙間、すなわちＧサブ１１０とキャリア２１０の板厚の差に依存する。両者の隙間および板厚差が小さいほど排出経路も小さくなり、排出性は低下する。研削屑の排出性が低下すると、固定砥粒２２０が目詰まりしやすくなる。

例えば、従来の板厚１．２７ｍｍ（５０ｍｉｌ）のディスクを研磨する際のキャリアの厚さは１．０ｍｍ、板厚０．６３５ｍｍ（２５ｍｉｌ）のディスクを研磨する際のキャリアの厚さは０．５ｍｍのものが好適に用いられている。板厚０．５ｍｍ（２０ｍｉｌ）のディスクを研磨する際キャリアの厚さは０．４ｍｍ前後のものを用いることになる。ディスクの板厚が小さくなるほど、キャリアの厚さは小さくなり、ディスクとキャリアの板厚差も小さくなる。

キャリア２１０の厚さが小さくなると、キャリア２１０の剛性が低下するため、研削加工中にキャリア２１０がたわみやすくなる。例えば、図７に示すように、キャリア２１０が固定砥粒２２０上面側にたわんだ場合、固定砥粒２２０上面側の排出経路ＤＲ３１は小さく、下面側の排出経路ＤＲ３２は大きくなる。すなわち、キャリア２１０の厚さが小さくなると、Ｇサブ１１０表面から外周側へ抜ける経路の研削屑排出性が部分的に変動する。固定砥粒２２０の目詰まりのしやすさも部分的に変動し、より不均一な固定砥粒２２０の目詰まりとなると考えられる。

また、図８に示すように、グラインド工程（ステップＳ１０４）によりＧサブ１１０外周側の表面に外周ダレＰＳが発生する。外周ダレとは、Ｇサブ１１０板厚が、Ｇサブ１１０中心から外周にかけて緩やかに減少する事である。これは、研削加工中に固定砥粒２２０が弾性変形することで、Ｇサブ１１０とキャリア２１０境界の板厚段差部がなめらかに削り取られるためと考えられる。ここで固定砥粒２２０に不均一な目詰まりがある場合、外周ダレＰＳの高さＤはＧサブ１１０内で不均一になる。なぜなら、Ｇサブ１１０とキャリア２１０境界の板厚段差部に、固定砥粒２２０目詰まりのない部分が当たれば相対的に多く削り取られる量は多くなり、固定砥粒２２０目詰まり部が当たれば研削性が阻害され相対的に削り取られる量が減少するからである。不均一な外周ダレＰＳをもつＧサブ１１０について、Ｇサブ１１０外周部の表面を円周方向に沿って観察したとき、山と谷、すなわち凹凸形状が見える。このうち図３に示す波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の成分が、本実施の形態で示すうねりである。波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の成分のうねりは磁気ディスクの読み書き時のエラーの原因となるため、このうねりを抑制することが重要である。

ここまでの説明をまとめると、Ｇサブ１１０の厚さが小さい場合、研削加工に用いるキャリア２１０の板厚が小さくなり、さらにＧサブ１１０とキャリア２１０の板厚差が小さくなることが原因で研削加工中に不均一な砥石目詰まりが発生しやすくなり、不均一な砥石目詰まりが原因でディスク外周側の表面に不均一な外周ダレＰＳが発生し、その結果、磁気ディスクの読み書きエラーに寄与する波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下のうねりが増加すると考えられる。

なお、外周ダレＰＳの高さＤが大きすぎると、その後のＭサブを研磨する研磨工程（ステップＳ１０６）において、当該箇所に研磨パッドが当たらず十分に研磨されない欠陥領域となる。このため、外周ダレＰＳの高さＤは１０μｍ以下が好ましい。高さＤは、外周ダレＰＳが発生していない表面から延長された径方向に延びる直線と面取り開始部Ｃとの厚さ方向の距離を計測して得られる。

また、Ｇサブ１１０の外周端には面取りが施される。面取りはディスク端部でのバリ等の異物発生防止のために施されるが、データ領域拡大のためにはできるだけ小さいほうが良い。具体的には、外周部の面取り部の長さＬは、０．１５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは、０．１０ｍｍ以下である。面取り部の長さＬは、面取り開始部Ｃと外径端部（面取り終了部）Ｅとの径方向における距離を計測して得られる。

つぎに、Ｇサブ１１０外周側の波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下のうねり発生を抑制する方法の詳細について説明する。先述の通り、うねりが増加する原因は不均一な固定砥粒２２０の目詰まりである。固定砥粒２２０の目詰まりを抑制すれば、うねりも抑制できる。固定砥粒２２０目詰まりの抑制方法としては、例えば、研削屑の排出性を高めるためにクーラントに界面活性剤や潤滑剤を適切に添加したり、固定砥粒２２０に適切な切り溝２２１を掘ったり、あるいは固定砥粒２２０が目詰まりする前に固定砥粒２２０表面を定期的に削り取る（以下、ドレッシング）などの方法が挙げられる。

ここで、基板の平坦度について説明する。平坦度が大きい基板表面を光学式の検査装置でうねりを測定した場合、検査装置から出射された測定光が基板表面で反射し検査装置のセンサーに戻る光学系において、基板表面で反射した測定光の一部が、特に基板外周側の表面で反射した測定光が検査装置のセンサーに戻らず、所望の領域のうねり評価をすることができない。そのため基板の平坦度はできるだけ小さいほうが良い。具体的には２０μｍ以下が好ましい。

（ガラス基板）
磁気ディスク用基板１００として使用されるガラス基板は、アルミノシリケートガラスが、高い硬度を有するために好適に用いられる。

具体的には、アルミノシリケートガラスは、ＳｉＯ_２：５５～７０質量％を主成分として、Ａｌ_２Ｏ_３：２５質量％以下、Ｌｉ_２Ｏ：１２質量％以下、Ｎａ_２Ｏ：１２質量％以下、Ｋ_２Ｏ：８質量％以下、ＭｇＯ：７質量％以下、ＣａＯ：１０質量％以下、ＺｒＯ_２：１０質量％以下、ＴｉＯ_２：１質量％以下の１種又は２種以上を含有し、残部が不可避不純物およびその他の微量元素からなる。なお、本実施の形態においてガラス基板の組成はこれらの組成に限定されるものではない。

つぎに、ガラス基板を用いた磁気ディスク用基板１００の製造方法２について説明する。

磁気ディスク用基板１００の製造方法２は、図９に示すように、溶解・ガラス元板工程（ステップＳ２０１）と、コアリング工程（ステップＳ２０２）と、ラッピング工程（研削工程）（ステップＳ２０３）と、研磨工程（ステップＳ２０４）と、うねり評価工程（ステップＳ２０５）と、判定工程（ステップＳ２０６）と、を備える。

まず、溶解・ガラス元板工程（ステップＳ２０１）において、所定の化学成分に調製したガラス素材を溶解し、ダイレクトプレス法で、その溶融塊を両面からプレス成形して、所望の厚さを有するガラス元板を作製する。ガラス元板の作製は前記ダイレクトプレス法に限定されず、フロート法、フュージョン法、リドロー法などでも良い。

つぎに、コアリング工程（ステップＳ２０２）において、このガラス元板を円環状にコアリングし、さらに内径部と外径部を研磨加工し、所望の内径寸法、外径寸法、面取り長さを有する円環状ガラス板とする。

つぎに、ラッピング工程（ステップＳ２０３）において、この円環状ガラス板両面の表面を、研削加工機でラッピング加工（研削加工）し、所望の板厚、平坦度を有する円環状ガラス基板とする。なお、ラッピング工程（ステップＳ２０３）は、アルミニウム合金基板製の磁気ディスク用基板１００で説明したグラインド工程（ステップＳ１０４）に相当する。

さらに、研磨工程（ステップＳ２０４）において、この円環状ガラス基板両面の表面を、研磨加工機で研磨し、所望の厚さのディスク、すなわちガラス基板を作製する。研磨加工の途中に、硝酸ナトリウム溶液や硝酸カリウム溶液等による化学強化処理を行ってもよい。

つぎに、うねり評価工程（ステップＳ２０５）と、判定工程（ステップＳ２０６）と、を実施する。ガラス基板を用いた磁気ディスク用基板１００の製造方法２におけるうねり評価工程（ステップＳ２０５）および判定工程（ステップＳ２０６）は、アルミニウム合金基板を用いた磁気ディスク用基板１００の製造方法２におけるうねり評価工程（ステップＳ１０７）および判定工程（ステップＳ１０８）と同様である。

本実施の形態の課題である、ディスク外周側の表面に波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下のうねりが増加するという課題は、ラッピング工程（ステップＳ２０３）に起因する。ラッピング工程（ステップＳ２０３）において、上述したグラインド工程（ステップＳ１０４）と同様に、被加工物である円環状ガラス板はキャリアに保持され自転・公転する。固定砥粒（砥石）を上下面より回転させながら押し当てる事により、円環状ガラス板上下両面の表面が研削加工される。研削加工中は円環状ガラス板、キャリア、砥石にクーラントをかけ流す。

キャリアはアラミド樹脂やエポキシ樹脂等の樹脂製のものが好適に用いられる。強度向上を目的に、炭素繊維やガラス繊維等の繊維状補強材を含有させてもよい。キャリアの厚さは被加工物であるディスクの厚みにより任意に選択可能であるが、小さすぎると強度が不足し研削加工中に破損してしまう。キャリア強度の観点においては、キャリア厚さは０．３ｍｍ以上が好ましく、０．４ｍｍ以上がより好ましい。よって、この加工方法においては、ディスク厚さ３．０ｍｍ以下のものを加工することは困難である。

砥石は砥粒と砥粒を結合するバインダーから成り、砥粒はダイヤモンド粒子が好適に用いられる。

クーラントは研削加工発熱の冷却、潤滑性向上、研削屑の排出性向上などを目的に用いられる。

ディスク外周側の表面に波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下のうねりが増加するメカニズムは、上述したアルミニウム合金基板製の磁気ディスク用基板１００と同様に、不均一な砥石の目詰まりに起因すると考えられる。

ディスク外周側の波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下のうねり発生を抑制する方法について、上述したアルミニウム合金基板と同様に、砥石の目詰まりを抑制すればよく、例えば、研削屑の排出性を高めるためにクーラントに界面活性剤や潤滑剤を適切に添加したり、砥石に適切な切り溝２２１を掘ったり、あるいは砥石が目詰まりする前に砥石表面を定期的に削り取る、ドレッシングなどの方法が挙げられる。また、上述したアルミニウム合金基板と同様に、うねり評価工程（ステップＳ１０７）および判定工程（ステップＳ１０８）を実行することにより、算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下であるか否かを判定し、算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下であるガラス基板を抽出する。これにより、波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下である条件を満たさないガラス基板が除去される。

（磁気ディスク）
磁気ディスク１０は、図１０に示すように、磁気ディスク用基板１００と、磁気ディスク用基板１００の表面に配置された磁性体膜１１と、を有する。

データセンター用の大容量磁気ディスクとして、垂直磁気記録方式（ＰＭＲ：Perpendicular Magnetic Recording）や、瓦書き方式（ＳＭＲ：Shingled Magnetic Recording）のものが好適に用いられている。さらなる大容量化の実現のため、熱アシスト磁気記録方式（ＨＡＭＲ：Heat Assisted Magnetic Recording）やマイクロ波アシスト磁気記録方式（ＭＡＭＲ：Microwave Assisted Magnetic Recording）といった技術が開発されており、これらの方式を用いてもよい。

３．５インチ用のＨＤＤに用いられる磁気ディスク１０のサイズは、直径９５ｍｍ以上９７ｍｍ以下のものが好適に用いられる。大容量化実現のため、ディスク内外周端部のギリギリまでデータ領域として使用することが望まれるが、特に外周側はデータ領域面積拡大に大きく寄与するため重要である。

（磁気ディスクの評価方法）
磁気ディスク１０の品質評価方法として、次の方法が知られている。それは、回転する磁気ディスク１０上にヘッドを浮上させ、磁気ディスク１０からの信号をヘッドで検知する方法（以下、メディア評価）である。このメディア評価を合格した磁気ディスクが、次のＨＤＤ製造工程へ投入される。磁気ディスク１０の板厚が小さくなった場合、メディア評価の不良率が増加する。本願発明者がその原因について調査した結果、メディア評価の不良は、磁気ディスク１０外周側の波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の表面うねりに起因することが判明した。その表面うねりは、磁性体膜１１を成膜する前後で大きな差がないことも分かった。そのため、磁性体膜１１を成膜する前のアルミニウム合金基板またはガラス基板で表面のうねり評価をするほうがより好ましい。また上述の通り、この表面うねりは、アルミニウム合金基板の場合はグラインド工程の砥石、ガラス基板の場合はラッピング工程の砥石に起因する。そのため、グラインド工程またはラッピング工程終了後に基板のうねり評価を行えば、直ちに加工バッチ毎の基板の品質を確認することができるので、より好ましい。なお、上述のうねり評価工程（ステップＳ１０７）および判定工程（ステップＳ１０８）は、研磨工程（ステップＳ１０６）のあとに実施されているが、より好ましくはグラインド工程（ステップＳ１０４）の後に実施されるのがよい。また、うねり評価工程（ステップＳ２０５）および判定工程（ステップＳ２０６）は、研磨工程（ステップＳ２０４）のあとに実施されているが、より好ましくはラッピング工程（ステップＳ２０３）の後に実施されるのがよい。

なお、うねり測定領域ＭＡをｒ１＝半径Ｒ－０．５ｍｍとｒ２＝半径Ｒ－４．０ｍｍの同心円で囲まれた領域とした理由について説明する。磁気ディスク１０外周側に発生する表面うねりは、ディスク半径をＲとすると、中心からの距離がＲとＲ－４．０ｍｍの同心円で囲まれた領域に発生しやすい。ただし、当該領域をうねり測定領域に設定すると、うねり測定値の誤差が大きくなる。それは、うねり検査装置から出射された測定光が基板表面で反射し検査装置のセンサーに戻る光学系において、ディスク外周端の面取り部では測定光が拡散反射し、その結果、うねり測定値に誤差を生むと考えられる。ディスク外周端に幅０．５ｍｍでマスキングすると安定してうねりが測定できる。以上が、うねり測定領域ＭＡをｒ１＝半径Ｒ－０．５ｍｍとｒ２＝半径Ｒ－４．０ｍｍの同心円で囲まれた領域とした理由である。

以上のように、本実施の形態の磁気ディスク用基板１００および磁気ディスク用基板の製造方法によれば、ｒ１＝半径Ｒ－０．５ｍｍとｒ２＝半径Ｒ－４．０ｍｍの同心円で囲まれた測定領域ＭＡにおいて、波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下であることで、磁気ディスク１０の厚さを小さくしてＨＤＤに搭載される枚数を増やすことができる。また、磁気ディスク１０の記録領域を大きくし、ディスク表面のデータ領域を外径端部にできるだけ近づけることにより、磁気ディスク１枚当たりのデータ領域を拡大する事が可能となり、ＨＤＤの大容量化に寄与することができる。また、磁気ディスク１０のメディア評価の不良は、磁気ディスク１０外周側の波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の表面うねりに起因し、その表面うねりは、磁性体膜１１を成膜する前後で大きな差がないことから、磁性体膜１１が成膜されていない磁気ディスク用基板１００を評価することが可能となる。磁気ディスク１０を作製する前に磁気ディスク用基板１００を評価することができるため、メディア評価により不合格となる磁気ディスク１０を少なくできる。これに対して、従来のうねり評価は、基板の特定の領域に着目した方法ではなく、例えば測定領域は、基板表面の全面、または基板表面の任意の領域について、その領域内の算術平均うねりなどを評価する方法である。その方法では、基板外周側のうねりを的確にとらえることができないという問題がある。

以下に、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（グラインド工程がディスク外周部のうねりに及ぼす影響）
グラインド工程が、ディスク外周部のうねりに及ぼす影響を確認するため、各種条件下でグラインド加工を行い、磁気ディスク用アルミニウム合金基板を作製した。

アルミニウム合金の具体的な組成は、Ｆｅ：０．７質量％、Ｍｎ：０．９質量％、Ｎｉ：１．７質量％、Ｓｉ：０．０６質量％、Ｚｎ：０．３質量％、Ｃｕ：０．０２質量％、残部がアルミニウムとその他の微量元素からなる。

まず半連続鋳造法により鋳塊を作製し、それを熱間圧延および冷間圧延加工し、厚さ０．５２ｍｍの板材を作製した。

つぎに、この板材をプレス機で打抜き加工し、内径寸法２４ｍｍ、外径寸法９８ｍｍのブランクとし、その後ブランク同士を積層し、積層ブランクに荷重をかけ加熱処理を行った。

つぎに、このブランクの内径部と外径部を旋盤加工機で切削加工、面取り加工し、内径寸法２５ｍｍ、外径寸法９７ｍｍのＴサブを作製し、加熱処理を行った。

つぎに、Ｔサブ両面の表面を研削加工機でグラインド加工し、厚さ０．４８ｍｍのＧサブを作製した。グラインド加工条件は次の通りである。

砥石をドレッシングした後、１０枚を１バッチとし、１～２０バッチまで合計２００枚をグラインド加工した。クーラントは界面活性剤および潤滑剤を含む大智化学産業製メカノアクアカットＥＣＯ＃４０８原液を水で１％に希釈したものを用い、流量は３．５Ｌ／ｍｉｎとした。これをグラインドテスト１とする。

つぎに、再び砥石をドレッシングした後、１０枚を１バッチとし、１～１０バッチまで合計１００枚をグラインド加工した。クーラントは大智化学産業製メカノアクアカットＥＣＯ＃４０８原液を水で０．１％に希釈したものを用い、流量は３．５Ｌ／ｍｉｎとした。これをグラインドテスト２とする。

ここで、サンプルＡ－１をグラインドテスト１の１バッチ目、サンプルＡ－２を１０バッチ目、サンプルＡ－３を２０バッチ目からそれぞれ１枚サンプリングし、サンプルＡ－４をグラインドテスト２の１バッチ目、サンプルＡ－５を１０バッチ目からそれぞれ１枚サンプリングした。

つぎに、これらＧサブにめっき処理を行った。まずめっき密着性向上を目的に前処理を行い、次に片面あたり厚さ１１μｍの無電解Ｎｉ－Ｐめっき処理を行い、その後、加熱処理を行った。

さらに、Ｍサブ両面の表面を研磨加工機で研磨し、厚さ０．５ｍｍ、外径９７ｍｍのアルミニウム合金基板を作製した。

つぎに、これらのサンプルの性能評価を行った。

まず、触針式形状測定機コントレーサＣ－３０００を用い、図１１（Ａ）～図１１（Ｃ）に示すように、基板外周側の面取り部の長さＬと外周ダレＰＳの高さＤおよび外周部の面取り部の長さＬを測定した。Ｘ１およびＸ２は、基準点であり、外径端部からＸ１までの距離は３０ｍｍ、Ｘ２までの距離は１５ｍｍである。高さＤは、Ｘ１およびＸ２を通る直線と面取り開始部Ｃとの厚さ方向の距離を計測して得られた。面取り部の長さＬは、面取り開始部Ｃと外径端部（面取り終了部）Ｅとの径方向における距離を計測して得られた。つぎに、光学式検査装置ZYGO Mesaを用い、基板の平坦度を測定した。つぎに、光学式検査装置OPTIFLATを用い、測定領域１における基板表面における波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の算術平均うねりＷａのうねり評価を行った。うねりの測定領域１は、基板外周側に着目した本実施の形態の評価方法とし、具体的には基板中心からの距離ｒ１＝４８ｍｍとｒ２＝４４．５ｍｍの同心円で囲まれた領域とした。なお、測定領域１は、上述の測定領域ＭＡと同じ領域である。合格基準は、算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下を○、４．０ｎｍを超えるものを×とした。以上の結果を表１に示す。

サンプルＡ－１、Ａ－２は、基板外周部の算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下で合格した。サンプルＡ－３、Ａ－４、Ａ－５は、基板外周部の算術平均うねりＷａが４．０ｎｍを超えて不合格となった。サンプルＡ－１、Ａ－２、Ａ－３を比較すると、基板外周部の算術平均うねりＷａはＡ－１＜Ａ－２＜Ａ－３の傾向を示した。グラインド加工中の砥石の目詰まりが少ないほど、基板外周側のうねりが小さくなる傾向を得た。サンプルＡ－１、Ａ－４を比較すると、基板外周部の算術平均うねりＷａはＡ－１＜Ａ－４であった。いずれも砥石をドレッシングして目詰まりを除去した直後にグラインド加工したものだが、クーラント濃度が異なる。Ａ－４はクーラント濃度が低かったため、グラインド加工中に発生する研削屑を系外に排出するクーラントの効果が十分に発揮されず、グラインド加工中に直ちに砥石の目詰まりが発生したものと考えられる。この場合、上述したグラインド工程（ステップＳ１０４）において、サンプルＡ－１およびＡ－２を研削した条件である、クーラントとして大智化学産業製メカノアクアカットＥＣＯ＃４０８原液を水で１％に希釈したものを用い、流量は３．５Ｌ／ｍｉｎとし、砥石をドレッシングした後、１バッチ目から１０バッチ目まで研削するという条件に基づいて、研削条件を設定するとよい。

（うねり評価方法の有効性）
うねり評価方法の有効性を確認するため、各種条件下でうねり評価を行った。

サンプルＡ－１～Ａ－３は実施例１、２および比較例１のアルミニウム合金基板、サンプルＢ－１はメディア評価を合格した厚さ０．６３５ｍｍ、外径９５ｍｍのアルミノシリケートガラス基板からなる磁気ディスク、サンプルＢ－２はメディア評価を合格した厚さ０．５ｍｍ、外径９７ｍｍのアルミノシリケートガラス基板からなる磁気ディスクである。

うねり評価は光学式検査装置OPTIFLATを用い、次に示す各測定領域において基板表面の波長λが１ｍｍ以上５ｍｍ以下の算術平均うねりＷａのうねり評価を実行した。測定領域１は、ｒ１＝Ｒ－０．５（ｍｍ）とｒ２＝Ｒ－４．０（ｍｍ）の同心円で囲まれた領域であり、本実施の形態による測定領域ＭＡと同じである。測定領域２は、ｒ１＝Ｒ－０．５（ｍｍ）とｒ３＝Ｒ－３０．５（ｍｍ）（サンプルＢ－１については、ｒ３＝Ｒ－２９．５（ｍｍ））の同心円で囲まれた領域である。測定領域３は、ｒ２＝Ｒ－４．０（ｍｍ）とｒ３＝Ｒ－３０．５（ｍｍ）（サンプルＢ－１については、ｒ３＝Ｒ－２９．５（ｍｍ））の同心円で囲まれた領域である。測定領域２と測定領域３は、本実施の形態とは異なる測定領域である。なお測定領域１と測定領域３は包括関係になく（測定領域１≠測定領域３）、測定領域２は測定領域１と測定領域３からなる（測定領域２＝測定領域１＋測定領域３）。結果を表２および図１２に示す。

測定領域１において、サンプルＡ－１、Ａ－２は算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下で合格、サンプルＡ－３は算術平均うねりＷａが４．０ｎｍを超えて不合格と判定された。また、メディア評価を合格したサンプルＢ－１とＢ－２も算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下で合格と判定された。

この測定領域２と測定領域３の条件でうねり評価を行った場合、測定領域１の測定で不合格と判定されたサンプルＡ－３を含む全てのサンプルでうねりＷａは４．０ｎｍ以下と測定された。測定領域２または測定領域３を測定する方法では、基板外周側のうねりの高い領域を的確にとらえることができず、当該基板を磁気ディスクにした際の読み書きエラーを判定することが不可能であることがわかった。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

１０ 磁気ディスク
１１ 磁性体膜
１００ 磁気ディスク用基板
１１０ Ｇサブ
２１０ キャリア
２２０ 固定砥粒
２２１ 切り溝
ＭＡ 測定領域
Ｒ 半径
ＰＳ 外周ダレ
Ｄ 高さ
Ｌ 長さ

上記目的を達成するために、本発明の磁気ディスク用基板は、
板厚が０．５ｍｍ以下、直径が９５ｍｍ以上９７ｍｍ以下である薄型の磁気ディスク用基板であって、
中心からの距離をｒ１＞ｒ２としたとき、ｒ１＝半径Ｒ－０．５ｍｍとｒ２＝半径Ｒ－４．０ｍｍの同心円で囲まれた測定領域において、波長１ｍｍ以上５ｍｍ以下の算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下である、
ことを特徴とする。

本発明は、磁気ディスク用基板の製造方法に関する。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、板厚が小さく、読み書きエラーの少ない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。

本発明によれば、板厚が小さく、読み書きエラーの少ない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。

Claims (8)

1. 薄型の磁気ディスク用基板であって、
   中心からの距離をｒ１＞ｒ２としたとき、ｒ１＝半径Ｒ－０．５ｍｍとｒ２＝半径Ｒ－４．０ｍｍの同心円で囲まれた測定領域において、波長１ｍｍ以上５ｍｍ以下の算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下である、
   ことを特徴とする磁気ディスク用基板。
2. 板厚が０．５ｍｍ以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク用基板。
3. 直径が９５ｍｍ以上９７ｍｍ以下である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気ディスク用基板。
4. 外周部の面取り部の長さが０．１５ｍｍ以下である、
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の磁気ディスク用基板。
5. 外周ダレの高さが１０μｍ以下である、
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の磁気ディスク用基板。
6. 表面の平坦度が２０μｍ以下である、
   ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の磁気ディスク用基板。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の磁気ディスク用基板と、
   前記磁気ディスク用基板の表面に配置された磁性体膜と、
   を備えることを特徴とする磁気ディスク。
8. 磁気ディスク用基板を研削する研削工程と、
   前記研削工程において研削された前記磁気ディスク用基板について、中心からの距離をｒ１＞ｒ２としたとき、ｒ１＝半径Ｒ－０．５ｍｍとｒ２＝半径Ｒ－４．０ｍｍの同心円で囲まれた測定領域において、波長１ｍｍ以上５ｍｍ以下の算術平均うねりＷａを測定するうねり評価工程と、
   前記うねり評価工程において測定された算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下であるか否かを判定し、算術平均うねりＷａが４．０ｎｍ以下である前記磁気ディスク用基板を抽出する判定工程と、
   を備えることを特徴とする磁気ディスク用基板の製造方法。

Images