JP3164212B2 - 磁気ディスク用ガラス基板の洗浄方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータの大規模
記憶媒体として用いられるハードディスクなどに使用さ
れる磁気ディスク用ガラス基板の表面改質方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気ディスク用基板として、アル
ミニウム合金を用い、その表面をＮｉ−Ｐ（ニッケルリ
ン）メッキした基板が広く用いられてきたが、最近のハ
ードディスクドライブの小型化、高密度化及びこのため
の磁気ヘッドの低浮上化、耐衝撃性の向上等の必要性の
ため、ガラス基板の使用される割合が増えてきている。

【０００３】磁気ディスク用ガラス基板は、ドライブの
回転による遠心力、磁気ヘッドとの衝突による衝撃力に
耐える等の特性が要求され、通常のガラスと異なる機械
的強度の大きなガラス基板が要求される。

【０００４】上記のような要求に応えるため、ガラス基
板としてマトリクス中に微細な結晶体を分散して形成さ
せ、その歪みにより強度をもたせる構造を有する結晶化
ガラスを使用するか、または、ガラス基板を所定の形状
に加工後、その表面にイオン半径の大きなアルカリ金属
（例えば、Ｋ＋）を熱拡散により浸透させ、ガラス基板
の表面にイオン半径の差による大きな圧縮応力を与える
ようにして、ガラス基板を強化したイオン強化型のガラ
ス基板が使用されている。

【０００５】殊に近年では、ＭＲヘッド（磁気抵抗ヘッ
ド）、ＧＭＲヘッド（高密度磁気抵抗ヘッド）を使用す
ることに伴うハードディスクの記憶を高密度化すること
に伴って、、前記磁気ヘッドがディスク基板の表面から
３００オングストローム（以下、オングストロームを
［Ａ］と記載する）を下回る程度の浮上量を確保できる
媒体の平滑性が要求されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】（１）結晶化ガラスの
問題点 ところが、前記結晶化ガラスの結晶体の大きさは、μｍ
オーダーの大きさであるため、ガラス表面を研磨するに
際しては、前記マトリクス状の非晶体と結晶体の硬度
差、あるいは、その化学的性質の差により、本来平滑で
なければならない表面が、μｍオーダーで変動するとい
う問題点が指摘されている。このことは、このようなガ
ラス基板を磁気ディスクに使用した場合には、前記ＭＲ
ヘッドあるいは前記ＧＭＲヘッド等のヘッドを接近させ
て浮上させる、いわゆる低浮上化が難しくなり、また、
前記ヘッドにおいては、上記磁気ディスクの高密度化に
伴い、狭い領域で記憶トラックを形成する、いわゆるト
ラックの挟トラック化において、その再生出力にいわゆ
るモジュレーション（調整節）が観測されるという問題
点を招来させている。このような問題点をさけて、上記
の結晶化ガラスを使用する磁気ディスクにおいて、ディ
スク基板表面に所定の平滑面精度を確保することが難し
くなってきている。このため、結晶化ガラス基板では、
研磨面にＮｉ−Ｐをメッキして使用することが検討され
るようになった。結晶化ガラスの場合は、硬化処理後に
研磨されるため、一般的には研磨レートの大きなアルカ
リ性の研磨液が使用されるため、非晶質部分の表面、及
び、結晶体と非晶質部分の間隙にアルカリ成分が残る。
この残留アルカリ成分は、第１に、空気中の水分や炭酸
ガスと反応して、突起状のコロージョンを生じさせる、
第２に、メッキの密着性を悪化させるという問題があっ
た。

【０００７】（２）アルカリイオン交換型強化ガラスの
問題点 現在は、磁気ディスクには、アルカリイオン交換型強化
ガラスが広く使用されるようになっている。ところが、
アルカリイオン交換型強化ガラスを使用したハードディ
スクにおいては、特に、前記のＭＲ、ＧＭＲヘッドを使
用する場合のディスクのドライブ（駆動）においては、
記録密度の限界を緩和するため、媒体ノイズの関係から
ディスク基板表面の磁気記憶層を１００［Ａ］以下に薄
くするようにし、また、前記ヘッド自体の媒体によるス
ペースロスを低減させるため、その表面に形成される保
護膜も、従来、１５０［Ａ］程度必要とされていたもの
を、５０［Ａ］程度まで薄く形成するようになってきて
いる。

【０００８】特に、媒体ノイズについていえば、媒体ノ
イズが決定される要因は、ガラス基板の表面平滑性と、
磁性膜スパッタ付着工程中に吸着される水分が原因とさ
れる。すなわち、ガラス基板は媒体製造工程にはいる直
前に洗浄されるが、ガラス基板表面にアルカリ成分が存
在すると、水分を吸着しやすく、吸着された水分によ
り、媒体特性であるＳ／Ｎ比が悪くなる。さらには、ガ
ラス基板表面にアルカリ成分が存在すると、そのアルカ
リ成分がガラス基板表面に形成される磁性膜中に浸透
し、コロージョン（浸食／腐食）の原因となる。いくつ
かのアルカリ成分の内でも、特に、ナトリウムイオンが
存在すると、記憶媒体の膜形成に際し、また、形成後の
記憶媒体層の劣化を招来させる等最悪な状態を極めるこ
ととなる。

【０００９】このため、従来、ガラス基板の最終製造工
程直前の洗浄においては、ガラスの化学処理強化直後に
硫酸リン酸液でガラス基板を洗浄し、その表面のアルカ
リ成分を除去することが提案されている（特開平９−２
２５２５号公報）。なお、表面粗度Ｒａが１０〜２０
［Ａ］程度のガラス基板を製造する場合には、対応する
ヘッドの浮上量が大きいため、上記のアルカリ成分の存
在、特に、Ｎａイオンによるコロージョンの突起の存在
を考慮する必要はあまりないが、近年必要とされる表面
粗度Ｒａが５［Ａ］以下のガラス基板においては、より
細かな表面粗度を得るために、最終研磨工程が必要とさ
れる。ところが、この最終研磨工程を施した場合には、
表面に研磨による新らたな表面が露出するので、ガラス
基板表面に存在するアルカリ成分の濃度が下がることは
ない。また、ガラス基板に細かな割れであるミクロクラ
ックが存在する場合には、該研磨工程において、アルカ
リ性の研磨液等がそのミクロクラックに浸透して、これ
がため、結局、製品となったガラス基板の磁気ディスク
において、表面の媒体腐食の原因となるという問題があ
った。

【００１０】そして、この最終研磨工程後の表面のアル
カリ成分を除去せんとして、その表面を通常の酸等を用
いて洗浄したとしても、置換速度が遅いので処理に時間
がかかり、また、アルカリ成分は除去できるが、酸を含
む液による処理でガラス表面が侵され、表面粗度が低下
するし、さらには、ガラス基板の表面に残留する酸成分
を除去するために、新たな洗浄工程を必要とする。そし
て、酸による洗浄を行った場合には、今度は、酸を主体
とする成分が表面に依然として残留し、あるいは、ガラ
ス基板のミクロクラックに浸透して、これらの表面残留
物やミクロクラックへの浸透物によって、磁気記録媒体
スパッタ時に、磁気記録媒体の膜中に混入し、前記同
様、前記媒体ＳＮ比を下げる結果となる。

【００１１】本発明は、上記の従来技術の問題点を解消
せんとしてなされたものであり、その課題は、所定の表
面粗度を得るために最終研磨工程を行ったガラス基板の
表面を改質する方法において、コロージョン、メッキ付
着力の低下、膜形成後の記憶媒体層の劣化及びＳＮ比の
低下などの原因となる基板表面のアルカリ成分を除去し
て、表面粗度の劣化を防止し、表面硬度を上げるととも
に、付着する磁性膜の配向性を改善することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、所定の表面粗度に仕上げる最終研磨工程
を行ったガラス基板を電気分解によるヒドロニウムイオ
ン（Ｈ₃ Ｏ⁺ ）を含む活性イオン水にて処理し、前記ガ
ラス基板の表面のアルカリ成分を除去するとともに、前
記ガラス基板の表面の硬度を上げ、安定なガラス表面を
形成することを特徴としている。

【００１３】本発明方法は、ガラス基板が、ガラス基板
を所定寸法に加工し研磨した後、アルカリイオン塩浴中
で所定の時間イオン交換反応を行い、該ガラス基板の表
面に付着したアルカリ塩を通常の酸で溶かして除去し、
前記ガラス基板の表面粗度Ｒａを５［Ａ］以下になるま
で表面に最終研磨工程を行ったアルカリイオン交換型強
化ガラス基板と結晶化ガラス基板のいずれの場合も、同
様に適用することができる。

【００１４】活性イオン水は、アノード電解イオン水、
とくにｐＨ５〜６の水素イオン濃度を有するアノード電
解イオン水であることを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の態様】（第一実施例） まず、アルカリイオン交換強化型ガラスとして、以下の
成分の酸化物を溶融しペレットを作る。 ＳｉＯ₂ ６１．８ ｗｔ％ Ａｌ₂ Ｏ₃ ３．０ 〃 Ｂ₂ Ｏ₃ １．１ 〃 Ｎａ₂ Ｏ ９．０ 〃 Ｋ₂ Ｏ ９．０ 〃 ＭｇＯ ３．０ 〃 ＺｎＯ １２．０ 〃 ＴｉＯ₂ ０．６ 〃 Ａｓ₂ Ｏ₃ ０．２ 〃 Ｓｂ₂ Ｏ₃ ０．３ 〃 次に、得られたペレットを熱間プレスにて、所定のサイ
ズに圧縮成形し気泡のないガラス素材基板を得る。そし
て、内外周加工及び粗研磨と精密研磨を経て所定の寸法
に加工する。

【００１６】次いで、加工されたガラス素材基板は、硝
酸カリウム等を含む溶融塩中で、温度４００度Ｃで３〜
５時間イオン交換反応を行い、ガラス素材基板表面に約
４０μｍの強化層を形成する。強化層を形成後、コロイ
ダルシリカ等の研磨剤を使用し、ガラス素材基板表面を
表面粗度Ｒａが５［Ａ］以下になるように研磨する。

【００１７】前記ガラス素材基板を各種のイオン濃度を
有するアノード電解イオン水（以下、時として、「活性
イオン水」ともいう。）に、所定時間浸漬して洗浄し、
しかる後、純水で洗浄後、ガラス基板素材自体を回転さ
せ、スピン乾燥を行い、その後、半導体評価基準の一種
である８０度Ｃ９０％ＲＨ１０日間耐食テストをし、そ
のガラス基板素材の表面粗度及び最大突起量を測定し
た。表１は、イオン水によるガラス基板処理状況を示
す。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１において、符号Ｒａは、初期の中心線
平均粗度を示し、粗さ曲線から、その中心線の方向に測
定長さの部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線と
粗さ曲線との偏差の絶対値を算術平均した値であり、同
符号ＲＰは、具体的には、測定した線上での、最大山高
さ及び最小谷深さとの差を示す、いわゆる、最大最小の
Ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋを示すものである。表１から
知り得るように、ｐＨ濃度４〜６程度のイオン濃度のア
ノード電解イオン水に浸漬し、洗浄しても、この洗浄に
より、ガラス基板の表面粗度を劣化させないことがわか
る。また、イオン処理したガラス基板を８０度Ｃ９０％
ＲＨ１０日間耐食テストを実施し、ガラス基板表面の最
大表面突起を検証した。表２は、その検証結果である。

【００２０】

【表２】

【００２１】一般に、ｐＨイオン濃度の高い状態で前記
アルカリイオン交換強化型ガラス基板の表面を処理する
と、ガラスマトリクスが破壊され、前記ガラス基板の表
面の腐食が促進されることとなるが、表２に示すよう
に、適度のｐＨ濃度のアノード電解イオン水で、すなわ
ち、本実施の態様では、ｐＨ濃度（イオン濃度）が、５
〜６のアノード電解イオン水で、ガラス基板表面を洗浄
すると、ガラス基板のガラスマトリクスが破壊されるこ
となく、かつ、ガラス基板表面に存在するアルカリ金属
が除去され、この結果、むしろ、ガラス基板の耐食性が
向上することが知りうる。

【００２２】さらに、このようなｐＨ濃度５〜６程度の
イオン濃度のアノード電解イオン水に浸漬し、洗浄した
ガラス基板は、アルカリ表面濃度が低いため、吸着水が
少なく高密度磁気記録媒体として適している。そこで、
このような処理を行ったガラス基板と、未処理ガラス基
板を四重極質量分析計で脱ガス測定を実施して、ガラス
基板からのガス発生状況を検証した。この脱ガス測定に
は、通常の磁気ディスクスパッタ工程の前処理である純
水洗浄スピン乾燥したものを、真空中で加熱し、前記四
重極質量分析計にてガス分析をおこなった。その結果を
図１に示す。

【００２３】図１は、磁気ディスク用ガラス基板のスパ
ッタ前に行われるアノード電解イオン水への洗浄（浸
漬）によって、前述した表面に存在する水分吸着の状態
を示すものであり、図１（ａ）は、イオン水での洗浄が
ない場合を、図１（ｂ）は、ｐＨ５のアノード電解イオ
ン水にガラス基板を１分間浸漬して洗浄した場合のガス
発生状況を示すグラフ図である。図１（ａ）、（ｂ）か
らも知り得るように、イオン水での洗浄がない場合に
は、温度４５０度Ｃ付近で大きくガス発生が見られるの
に対し、ｐＨ５のアノード電解イオン水にガラス基板を
１分間浸漬して洗浄した場合には、ガス発生が大きく抑
制されていることが知りうる。

【００２４】なお、上記実施の態様においては、洗浄対
象として、コンピュータ記憶媒体たるハードディスクに
使用する磁気ディスク用ガラス基板の洗浄に使用した
が、これは、同様に、その製造工程で、アルカリイオン
の存在に研磨工程中にさらされる磁気ディスク用半導体
基板にも適用できる。

【００２５】（第二実施例） 本願発明者らは、第一実施例のアルカリイオン交換強化
型ガラスをｐＨ濃度５〜６程度のイオン濃度を有するア
ノード電解イオン水で浸漬して洗浄したガラス基板は、
その表面粗度が改善されるが、イオン濃度の変化又は浸
漬時間によっては、該ガラス基板の表面硬度を向上さ
せ、さらには、その耐衝撃性能に影響を及ぼすことを知
り得た。

【００２６】すなわち、前記ガラス基板の製造の最終研
磨工程では、基板の表面粗度を向上させるため、一般的
に弱酸又はアルカリ成分を含む研磨液を使用するが、研
磨液及びガラス成分のアルカリが研磨の工程で発生する
珪酸成分と反応して、媒体ガラスの骨格であるＳｉーＯ
結合を破壊し、このため、表面硬度が著しく減少する。
これに対して、最終研磨工程で、イオン水に浸漬して洗
浄することによりアルカリ成分を除去すると、表面の脱
アルカリ処理と同時にヒドロニウムイオンと共存する活
性酸素によるＳｉ−Ｏ結合の修復により、表面硬度が上
がり、表面粗度の劣化が防止され、耐コロージョン性が
向上する。

【００２７】図２及び図３は、Ｂｌａｎｋ（従来と同様
に硫酸４ｗｔ％で洗浄。イオン水処理無し）、ｐＨ６の
アノード電解イオン水（イオン水）へ１分から３分浸漬
させた場合及びｐＨ３〜ｐＨ５のアノード電解イオン水
（イオン水）にそれぞれ１分間浸漬して洗浄した場合の
それぞれのガラス基板の表面層０．１μｍの硬度及び１
μｍまでのビッカース硬度を日本電気製ＨＤＤ用薄膜硬
度計（ＭＨＡー４００）にて測定したものである。図
中、−◆−は、ガラス基板をＳｉＯ2 （二酸化珪素）を
用いて研磨した場合（ａ）、−■−は、ガラス基板をＣ
ｅ（セリウム）を用いて研磨した場合（ｂ）を示したも
のである。そして、Ｔｅｓｔ１として、ｐＨ６のイオン
水中に１分間、Ｔｅｓｔ２として、ｐＨ６のイオン水中
に２分間、Ｔｅｓｔ３として、ｐＨ６のイオン水中に３
分間、Ｔｅｓｔ４として、ｐＨ５のイオン水中に１分
間、Ｔｅｓｔ５として、ｐＨ４のイオン水中に１分間、
Ｔｅｓｔ６として、ｐＨ３のイオン水中に１分間浸漬し
洗浄して、そのビッカース硬度を測定したものである。
なお、図２，３中、Ｔｅｓｔ７として、イオン水等への
浸漬による洗浄を行わない処理なしをＢｌａｎｋとして
示した。

【００２８】これらの図２、３が示すように、最終研磨
工程でアルカリ成分を含む研磨液を使用した場合には、
研磨液中のアルカリ成分と、研磨工程で発生する珪酸成
分とが反応して、ガラス基板の骨格であるＳｉーＯ結合
を破壊し、表面硬度が著しく低下することが知りうる。
弱酸等のアメカリ成分を含まない研磨液を用いる場合
も、ガラス基板がアルカリ成分を有する場合は、研磨液
に溶け出したアルカリ成分が同様の作用をして、表面硬
度が低下することが認められている。

【００２９】次に、これらの処理を行った２．５インチ
のガラス基板について、その耐衝撃性を試験した。この
試験は、吉田精機製振り子式衝撃試験機ＰＳＴ−３００
を用い、その衝撃振り子半径を３００ｍｍ、作用時間を
１．０ｍｓｅｃ、試験ヘッドバネ圧を０．５ｇｒｆとし
て、ハーフサイン波形を描くように測定した。すなわ
ち、３００ｍｍ半径の振り子を水平状態から、振り子垂
直面にＧを変えて４回落下させ、イオン水に浸漬して洗
浄したものと、洗浄をしない従来のものとに分けて行
い、その損傷具合を目視した。表３は、その損傷状況を
示したもので、○印は、耐衝撃性に優れたものを、×印
は、不的確なものを示す。

【００３０】

【表３】

【００３１】なお、上記洗浄をしない従来のガラス基板
の強化状況を表４に示す。表４は、サンプルＡ（ロット
番号９７０３１８）及びサンプルＢ（ロット番号９７０
７２２）について、最終研磨工程前後のサンプルＡ及び
サンプルＢの表面応力（ｋｇ／ｍｍ２）及びその応力深
さ（μｍ）を示すものである。

【００３２】

【表４】

【００３３】上記の表４に示された測定結果が示すよう
に、最終研磨工程前では、サンプルＡは、７７−８６ｋ
ｇ／ｍｍ２の表面応力を、サンプルＢは、１１０−１１
５ｋｇ／ｍｍ２の表面応力を呈し、それが、最終研磨工
程後では、サンプルＡでは、６５〜７０ｋｇ／ｍｍ２の
表面応力となり、サンプルＢでは、１００ｋｇ／ｍｍ２
の表面応力を呈することが知りうる。そして、このとき
の応力深さ（μｍ）は、サンプルＡについては、３０−
３３．８μｍ、サンプルＢについては、２９−３０μｍ
であった。これらの図２及び図３に示すように、イオン
水への浸漬による洗浄を行ったガラス基板は、強化処理
条件を上げても、耐衝撃性能は、変化しないことを知り
得る。

【００３４】また、図４、図５は、イオン水によりアル
カリ成分のコロージョンによるガラス基板表面の突起
が、優先的に溶かされ平坦になることを示す測定結果を
示すものである。上記同様、ランクテーラーホブソン社
製Ｔａｒｙｓｔｅｐにより、サンプル上を２００μｍ間
隔で場所を変えて測定し、その最大値を示したものであ
る。図４，５のｐＨ８はアノード水にアンモニアを添加
してｐＨ調整したものである。ｐＨ８でもアノード水の
効果は見られる。

【００３５】本願発明者らは、イオン水洗浄により、表
面粗度の改善について測定を試みた。すなわち、ＨＤＤ
（ハードディスク）ガラス基板のイオン水洗浄による表
面粗度最大値（Ｒｔ）、中心線平均粗度（Ｒａ）の変化
を測定した。

【００３６】図４及び図５の処理無の結果が示すよう
に、ガラス基板の表面に硬度の低いアルカリ成分を含む
ゲル層が存在すると、このアルカリ成分は、空気中の炭
酸ガスと反応し、短時間のうちに、その表面に腐食によ
る突起物を生成し、表面粗度が劣化する。

【００３７】この測定は、ＨＤＤ用シリコンガラスと、
Ｚｎシリケート系ガラスについて、イオン水のｐＨ濃度
を２〜８、処理なしに分け、ここに、前記ＨＤＤ用シリ
コンガラスと、通常ガラスを前記ｐＨ濃度の異なるイオ
ン水（処理なしを含む）に、それぞれ１分間浸漬し、洗
浄して、その後、超純水に３分間浸漬し、洗浄して、室
温窒素ガスにてブロー乾燥を行って、その片面を４回測
定した。図４は、その表面粗度最大値（Ｒｔ）を、図５
は、同表面粗度（Ｒａ）を示すものである。図４及び図
５において、−■−は、ＨＤＤ用シリコンガラス基板
を、−◆−は、Ｚｎシリケート系ガラスの表面粗度最大
値（Ｒｔ）を示す。

【００３８】なお、この測定は、ランクテーラーホブソ
ン社製Ｔａｒｙｓｔｅｐ測定器を用い、サンプル上を２
００μｍ間隔で４回場所を変えて測定し、その最大値を
記録したものである。

【００３９】図４、図５から明らかなように、イオン水
洗浄処理により、ガラス基板のアルカリ成分が除去され
ると同時にその表面のエッチングが行われるので、表面
粗度が改善されることを知りうる。特に、ガラス基板表
面に発生する突起は、アルカリ成分に富んだ炭酸塩から
なるため、イオン水はこれに選択的に作用し、突起のな
い場所よりも速やかに反応が促進され、アルカリ成分に
よるコロージョンに基づく、突起が優先的に除去され、
ガラス表面を平滑にし、表面粗度が向上することを知り
うる。すなわち、アノード電解イオン水の洗浄は、アル
カリ塩による腐食形成後の基板の洗浄にも有効である。
さらには、本願発明者らは、ガラス基板表面粗度が向上
し、かつ、アルカリ成分が除去されることにより、ガラ
ス表面のＯＨ基が除去され、ガラスのＳｉ−Ｏ骨格が修
復される。この結果、ＳｉＯ２の強固で平滑な膜が形成
されるため、この膜上にスパッタ形成される磁性膜の配
向性の向上を測定した。

【００４０】図６、図７に示したグラフは、ガラス基板
表面にスパッタされる磁性膜の下地のチタン結晶の配向
性能であるΔθ５０を示すものである。ここで、Δθ５
０とは、回析線強度の１／２になる場所の角度幅をい
い、その幅が狭いほど、そこの場所の配向性が良好なこ
とを示す指標となるものである。

【００４１】図６、図７は、上記のガラス表面のチタン
結晶（００２）の配向をＸ線半値幅で示したグラフであ
る。これらのグラフは、理学電気製Ｘ線回析装置Ｃｕタ
ーゲットシンチレーションカウンターを使用し、スパッ
タ膜圧７００［Ａ］、スパッタ圧０．２Ｐａで、高分解
能ＲＩＮＴ２００広角ゴニオメータにアタッチメントＡ
ＳＣ−５を使用し、発散スリット１／２ｄｅｇ．、散乱
スリット１／２ｄｅｇ．、受光スリット０．１５ｍｍ
で、全自動モノクロカウントメータを操作モードを連続
にして、スキャンスピード１．０００°／ｍｉｎ、スキ
ャンステップ０．０１０°、操作軸（θ）、走査範囲
５．０００〜３５．０００°、２θ、固定角０．０００
°にて測定したものである。

【００４２】なお、図６は、従来と同様に硫酸４ｗｔ％
で洗浄処理したイオン水未洗浄処理のサンプル（サンプ
ル名Ｓ８４ＮＤ−５ ｒｏｃｋｉｎｇ）を測定したもの
であり、図７は、イオン水に浸漬して洗浄処理を行った
サンプル（Ａ８４ＳＤ７ ｒｏｃｋｉｎｇ）を測定した
ものである。図６では、そのΔθ５０が、５．８３°で
あるのに対し、イオン水に浸漬して洗浄処理を行ったも
のは、図７に示すように、そのΔθ５０が、４．３８°
であり、その配向性能が高まったことを示している。

【００４３】したがって、ガラス基板表面の下地膜の配
向性が揃う結果、その上にスパッタされる磁性膜の配向
性も高まることとなり、その結果、媒体ノイズを示すＳ
／Ｎ比において、約３〜５ｄｂの向上が可能となる。

【００４４】以上、第二実施例において示したとおり、
本発明に係る磁気ディスク用ガラス基板の表面改質方法
は、使用するイオン水のｐＨ値を適宜選択することによ
り、そのアルカリ成分に富んだ炭酸塩による基板表面の
突起が反応除去され、表面粗度が一層向上する。さら
に、イオン濃度、洗浄（浸漬）時間を適宜選択すること
により、表面硬度が増加し、これをＨＤＤ基台に使用す
るときは、耐衝撃性能が向上する。

【００４５】そして、事前にイオン水浸漬処理を行うこ
とにより、ガラス基板の表面粗度の劣化特性が改善さ
れ、この結果、その基板表面にスパッタされる下地膜、
磁性膜の配向性が向上し、また、スパッタ地のガス発生
も抑制されるので、その分、スパッタされる膜のΔθ５
０を小さくすることができ、この点からも磁性膜の表面
粗度が改善され、この結果、媒体ノイズに換算して、最
大５ｄｂ程度のノイズ低減効果が可能となる。

【００４６】（第三実施例） 本願発明者らは、非晶質ガラスを溶融し、成型し、結晶
化熱処理し、製造最終研磨して製造される、結晶質ガラ
ス部分が全体の１０〜７０％を占める結晶化ガラスをｐ
Ｈ濃度６程度のイオン濃度のアノード電解イオン水（以
下、時として、「イオン水」とも称する。）に浸漬し、
洗浄すると、メッキ付着性が向上し、さらには、アルカ
リ成分によるコロージョンに基づく突起の成長が抑制さ
れ、ガラス表面が平滑になり、表面粗度が向上すること
を知り得た。

【００４７】すなわち、前記結晶化ガラス基板では、通
常、最終研磨工程でアルカリ性の研磨液が使用される
が、非晶質ガラス表面及び結晶体と非晶質ガラスの界面
にアルカリ成分が残り、メッキの付着性を悪化させ、ま
た、空気中の水分や炭酸ガスと反応して突起状のコロー
ジョンを生じるが、本発明方法により、最終研磨工程後
に上記のようにイオン水に浸漬してアルカリ成分を除去
することにより、耐食性及びメッキ付着力を向上させる
ことができる。

【００４８】まず、結晶化ガラスとして、以下の成分を
溶解し、ペレットを作る。 ＳｉＯ₂ ７６．８ ｗｔ％ Ｌｉ₂ Ｏ １５．０ 〃 Ａｌ₂ Ｏ₃ ４．０ 〃 Ｋ₂ Ｏ ２．０ 〃 Ｐ₂ Ｏ₂ ２．０ 〃 Ａｓ₂ Ｏ₃ ０．２ 〃 次に、得られたペレットを９００度Ｃ、９０分の結晶化
熱処理し、コロイダルシリカ及びアルカリ性の研磨液
（ＮａＯＨ）を使用し、表面粗度Ｒａが５［Ａ］で表面
粗度最大値Ｒｔが４７［Ａ］の、所定寸法の円盤状結晶
化ガラス基板を得る。図８は、米国テンコール（Ｔｅｎ
ｃｏｒ）社製粗度測定装置（ＴｅｎｃｏｒＰ−１）に
て、最終研磨後結晶ガラス基板の表面粗度を測定したも
のである。基板を９０度ずつ回転して、５００μｍに渡
って１０［Ａ］／秒のスピードで直線的に４回、スキャ
ンニングした結果のうちの１つであり、表面粗度Ｒａが
５［Ａ］、表面粗度最大値Ｒｔが５６［Ａ］であること
を確認した。

【００４９】前記ガラス基板を、ｐＨ６のイオン濃度を
有するアノード電解イオン水に３分間浸漬して洗浄し、
しかる後、純粋で洗浄し、ガラス基板自体を回転させ、
スピン乾燥を行い、その後、８０度Ｃ９０％ＲＨ１０日
の耐食テストをし、ガラス基板の表面粗度を測定した。
また、比較のため、アノード電解イオン水を使用しない
通常の酸処理（硫酸４ｗｔ％）のガラス基板についても
８０度Ｃ９０％ＲＨ１０日の耐食テストをし、ガラス基
板の表面粗度を測定した。

【００５０】図９及び図１０は、比較のため、イオン水
処理をしないガラス基板の表面粗度測定結果である。基
板を９０度ずつ回転して、２００μｍに渡って２μｍ／
秒のスピードで直線的に４回、スキャンニングした結果
のうちの２つを示している。図９の結果では、表面粗度
Ｒａが１２［Ａ］、表面粗度最大値Ｒｔが２０２［Ａ］
であり、図１０の結果では、表面粗度Ｒａが１０６
［Ａ］、表面粗度最大値Ｒｔが１１６１［Ａ］であり、
耐食テスト前のガラス基板の表面粗度と比較して、突起
が形成されたことを知りうる。図１１は、前記未処理ガ
ラス基板表面をスタイラスダイヤモンドで観察したＡＦ
Ｍである（０．５ｒ、１５ｍｇ負荷）。巨大な突起が形
成されており、図９及び図１０の結果が正しいことを知
りうる。これらの図９〜図１１が示すように、最終研磨
工程で、アルカリ成分の研磨液を使用した場合には、晶
質ガラス表面及び結晶体と非晶質ガラスの界面に残った
アルカリ成分が空気中の水分や炭酸ガスと反応し、コロ
ージョンを生じて巨大な突起が形成されることが知りう
る。

【００５１】図１２は、前記アノード電解イオン水に３
分間浸漬して洗浄したガラス基板の表面粗度測定結果で
ある。基板を９０度ずつ回転して、２００μｍに渡って
２μｍ／秒のスピードで直線的に４回、スキャンニング
した結果のうちの１つを示している。図１２の結果で
は、表面粗度Ｒａが１５［Ａ］、表面粗度最大値Ｒｔが
１６４［Ａ］である。この図が示すように、結晶化ガラ
ス基板をイオン水に浸漬し洗浄すると、基板表面のアル
カリ成分、特に、最終研磨工程でアルカリ成分の研磨液
を使用した場合の、非晶質ガラス表面及び結晶体と非晶
質ガラスの界面に残ったアルカリ成分が選択的に除去で
き、この結果、残ったアルカリ成分によるコロージョン
に基づく突起の形成が防止されて、ガラス基板表面が平
滑にされ、表面粗度が向上されることを知りうる。ここ
で、「選択的」の用語について説明する。ガラス内部で
はアルカリイオンは非常に動き易く電気的にＮａプラス
イオンが一つ抜けた場合、ヒドロニュムイオンプラスを
入れて電気的にバランスをとれば、置換速度が通常の酸
よりも早く入れ替わる。ガラスを構成する成分であるＳ
ｉ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｚｎ等はヒドロニュムイオンとは置換
されないという意味で、選択的という用語を用いてい
る。

【００５２】さらに本願発明者らは、ガラス表面にＮｉ
−Ｐメッキをし、メッキの密着力を測定した。まず、前
記のようにして、表面粗度Ｒａが５［Ａ］、表面粗度最
大値Ｒｔが５６［Ａ］の結晶化ガラスを得る。このガラ
ス基板を、ｐＨ６のイオン濃度を有するアノード電解イ
オン水に３分間浸漬して洗浄し、しかる後、純粋で洗浄
し、ガラス基板自体を回転させ、スピン乾燥を行う。そ
の後、ガラス表面をＰｔ触媒で活性化した後、上村工業
製電解メッキ液にてＮｉ−Ｐを２μｍの厚さにメッキ
し、テープを使用して密着テストを行った。また比較の
ため、アノード電解イオン水への浸漬、洗浄未処理のガ
ラス基板について、ガラス表面をＰｔ触媒で活性化した
後、Ｎｉ−Ｐを２μｍの厚さにメッキし、テープを使用
して密着テストを行った。

【００５３】その結果、イオン水で洗浄処理したガラス
基板では、未洗浄処理ガラス基板への密着力を１００％
としたときに、１５０〜２５０％、平均値で２倍の密着
力を発揮した。この結果が示すように、結晶化ガラス基
板をイオン水に浸漬し洗浄すると、基板表面のアルカリ
成分、特に、最終研磨工程でアルカリ成分の研磨液を使
用した場合の、非晶質ガラス表面及び結晶体と非晶質ガ
ラスの界面に残ったアルカリ成分が選択的に除去でき、
これにより、ガラス表面へのメッキ付着力が向上される
ことを知りうる。使用するイオン濃度はガラス成分、イ
オン強化の条件により適宜変化させうる。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明によるガラス基板
の表面改質方法は、通常の酸と違って、活性なヒドロニ
ウムイオンを含むアノード電解イオン水で処理し、ガラ
ス基板表面のアルカリ成分を除去すると同時に、アノー
ド電解イオン水に含まれる活性酸素によりガラス表面の
Ｓｉ−Ｏ骨格を修復させるようにしたため、ガラス基板
の表面硬度を上げて緻密なガラス表面を作り、内部から
のアルカリの浸出、外部環境よりの水、炭酸ガスの侵入
を防止して、腐食突起の成長を阻止する。その結果、緻
密な膜の上に付着される磁性膜の配向性が向上し、ＳＮ
比を向上させることができる。表面硬度の向上は、低浮
上媒体のヘッド衝撃から媒体を保護し、高密度記録の達
成を容易にする。

【００５５】本発明は、ガラス中のアルカリ金属の拡散
は、ヒドロニウムイオンにより顕著に加速されるという
現象に着目し、ヒドロニウムイオンを多く含むアノード
電解イオン水を、イオン交換強化型磁気ディスク基板や
結晶化ガラス基板の洗浄に使用するものである。アノー
ド電解イオン水は、水の電気分解により得られるもので
あり、水の分子サイズが小さく、電気的に中性でないた
め、ヒドロニウムイオンは非常に活性であり、ガラス基
板表面のアルカリ金属成分と選択的に置換され、その結
果、ガラス基板の表面のアルカリ成分濃度を低減させる
ことができ、より特徴的には、前記アルカリ成分との置
換反応が通常の酸の１０〜１００倍の速度で行われるた
め、適度に使用するアノード電解イオン水の濃度を所望
のものとすることにより、ガラス基板の表面粗度を劣化
させることなく、ガラス基板表面のアルカリイオン濃度
のみを低減できるという顕著な効果がある。

【００５６】また、アノード電解イオン水は、一般に、
分子サイズが小さくなるため、ガラス基板中のミクロク
ラックへの浸透性が良く、ミクロクラック中へも容易に
浸透するため、ミクロクラック中にアルカリ成分が存在
していたとしても、このミクロクラック中のアルカリ成
分を効率よく除去できる。さらには、ヒドロニウムイオ
ン以外の他の塩基イオン等は比較的少なくて済むため、
アノード電解イオン水での洗浄処理の後は、特別な酸や
アルカリを用いた洗剤を必要とせず、純水による洗浄の
みで足り、従来ならば必要とされる余分な洗浄工程を必
要としないという効果がある。

【００５７】また、本発明に係るガラス基板の洗浄方法
は、使用するイオン水のｐＨ値を適宜選択することによ
り、そのアルカリ成分に富んだ炭酸塩による基板表面の
突起の成長が抑制されるため、表面粗度が一層向上させ
ることができる。その結果、その磁気ディスク用ガラス
基板の場合は、その表面にスパッタされる下地膜、磁性
膜の配向性が向上し、また、スパッタ地のガス発生も抑
制されるので、その分、スパッタされる膜のΔθ５０を
小さくすることができ、この点からも表面粗度が改善さ
れ、この結果、媒体ノイズに換算して、最大５ｄｂ程度
のノイズ低減効果が可能となる。

【００５８】さらに、磁気ディスク用結晶化ガラス基板
に対しては、イオン水で洗浄することにより、Ｎｉ−Ｐ
メッキの付着力を向上することができる。その結果、メ
ッキ層の脱離等による磁気ディスクの損傷の防止効果を
期待できる。

【００５９】さらに、イオン濃度、浸漬時間を適宜選択
することにより、基板の表面硬度が増加し、これをＨＤ
Ｄ基台に使用するとき、その耐衝撃性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気ディスク用ガラス基板のスパッタ前に行わ
れるアノード電解イオン水に浸漬による水分吸着の状態
を示す図。

【図２】処理無し（Ｂｌａｎｋ）、ｐＨ６のアノード電
解イオン水及びｐＨ３〜ｐＨ５のアノード電解イオン水
（イオン水）にそれぞれ１分から３分浸漬させた場合の
ガラス基板の表面層硬度を押し込み法（押し込み深さ１
μｍ）により測定した結果を示す図。

【図３】処理無し（Ｂｌａｎｋ）、ｐＨ６のアノード電
解イオン水及びｐＨ３〜ｐＨ５のアノード電解イオン水
にそれぞれ１分から３分浸漬させた場合のガラス基板の
表面層硬度を押し込み法（押し込み深さ０．１μｍ）に
より測定した結果を示す図。

【図４】イオン水のアルカリ成分のコロージョンによ
り、ガラス基板表面の突起が、優先的に溶かされ平坦に
なることを示す測定結果を示す図。

【図５】イオン水のアルカリ成分のコロージョンによ
り、ガラス基板表面の突起が、優先的に溶かされ平坦に
なることを示す測定結果を示す図。

【図６】ガラス基板表面にスパッタされる下地膜、磁性
膜の膜表面のチタン結晶の配向性能であるΔθ５０をグ
ラフに示す図（イオン水処理無し）。

【図７】ガラス基板表面にスパッタされる下地膜、磁性
膜の膜表面のチタン結晶の配向性能であるΔθ５０をグ
ラフに示す図（イオン水処理有り）。

【図８】最終研磨後の結晶化ガラス基板の表面粗度を測
定した結果を示す図。

【図９】アルカリ成分のコロージョンにより、結晶化ガ
ラスの表面に突起が形成されたことを表す測定結果を示
す図（硫酸４ｗｔ％の通常処理）。

【図１０】アルカリ成分のコロージョンにより、結晶化
ガラスの表面に突起が形成されたことを表す測定結果を
示す図（硫酸４ｗｔ％の通常処理）。

【図１１】アルカリ成分のコロージョンにより、結晶化
ガラスの表面に形成された突起をＡＦＭで観察した図。

【図１２】アノード電解イオン水での洗浄処理により、
アルカリ成分が選択的に除去された結果、コロージョン
による突起が形成されなかったことを表す測定結果を示
す図。

【符号の説明】

Ｒａ 中心線平均粗さ（表面粗度） Ｒｐ 中心線山高さ Ｒｔ 表面粗度最大値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−24350（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−229234（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−22525（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−194887（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B08B 3/08 G11B 5/84

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の表面粗度に仕上げる最終研磨工程
   を行ったガラス基板を電気分解によるヒドロニウムイオ
   ンを含む活性イオン水にて処理して、前記ガラス基板の
   表面のアルカリ成分を除去すると同時に、前記活性イオ
   ン水に含まれる活性酸素によりガラス表面のＳｉ−Ｏ骨
   格を修復させて、前記ガラス基板の表面硬度を上げ、安
   定なガラス表面を形成することを特徴とする磁気ディス
   ク用ガラス基板の表面改質方法。
2. 【請求項２】 ガラス基板は、所定の寸法に加工し研磨
   した後、アルカリイオン塩浴中で所定時間イオン交換反
   応を行い、表面に付着したアルカリ塩を通常の酸で溶か
   して除去し、表面粗度Ｒａを５オングストローム以下に
   なるまで表面に最終研磨工程を行ったアルカリイオン交
   換型強化ガラス基板であることを特徴とする請求項１に
   記載されたガラス基板の洗浄方法。
3. 【請求項３】 ガラス基板は、アルカリ性の研磨液にて
   最終研磨工程を行った結晶化ガラス基板であることを特
   徴とする請求項１に記載されたガラス基板の表面改質方
   法。
4. 【請求項４】 活性イオン水は、ｐＨ５〜６の水素イオ
   ン濃度を有するアノード電解イオン水であることを特徴
   とする請求項１，２又は３に記載されたガラス基板の表
   面改質方法。