JP4024724B2

JP4024724B2 - 磁気記録媒体用基板の製造方法

Info

Publication number: JP4024724B2
Application number: JP2003197121A
Authority: JP
Inventors: 俊宏津森; 政利石井
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2023-07-15
Also published as: JP2005038459A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体用基板、好ましくは６５ｍｍ径以下、より好ましくは５０ｍｍ径以下の小口径基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録の記録密度（面密度）の向上は非常に急激で、ここ１０年間の間、年率５０％〜２００％の急激な向上が継続的に進んできた。量産レベルで７０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²の製品が出荷され、実験室レベルではその倍以上の１６０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²の面記録密度が報告されている。量産レベルの面記録密度は、３.５"（「"」はインチを表す。）ＨＤＤで１プラッター当たり８０Ｇｂｙｔｅに相当し、２．５”ＨＤＤでいうと１プラッター当たり４０Ｇｂｙｔｅに相当する。この記録容量は、通常のデスクトップパソコン（３.５"ＨＤＤ搭載）やノートブックパソコン（２.５"ＨＤＤ搭載）の使用用途では、１プラッターの記録メディア搭載で十分な容量である。
【０００３】
記録密度は今後も向上が期待されている。ただ、従来の水平磁気記録方式は熱揺らぎの記録限界が迫っており、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²〜２００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²の記録密度に到達するところで、垂直磁気記録に順次移行していくものと考えられている。垂直磁気記録の記録限界がどの当たりにあるかは現時点では定かではないが、１０００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²（１Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ²）は達成可能と考えられている。このような高記録密度が達成できると、２.５"ＨＤＤ１プラッター当たり６００〜７００Ｇｂｙｔｅの記録容量が得られることになる。
【０００４】
パソコンの通常の用途でここまでの大容量は使い切れない可能性が高いため、２.５"よりも小口径の記録メディアが徐々に使われ始めている。代表的には１.８"基板、１"基板であり、過去には１.３"ＨＤＤが発売されたこともある。２"以下のＨＤＤは現時点では量的に非常に僅かであるが、今後磁気記録密度が向上すれば、１.８"ＨＤＤでパソコン（特にノートパソコン）では十分な記録容量が確保できる。また、１"ＨＤＤの記録容量は現在では１〜４Ｇｂｙｔｅ程度であるが、容量が数倍大きくなればデジタルカメラなどのみならず、パソコンやデジタルビデオカメラ・情報端末や携帯音楽機器・携帯電話など幅広いモバイル用途に使える可能性が出てくる。２"以下の小口径ＨＤＤと小口径記録メディア・基板は今後の有望な用途である。
【０００５】
ＨＤＤの記録メディアの基板としては、３.５"基板には主にＡｌ合金基板、２.５"には主にガラス基板が使用されている。ノートブックパソコンのようなモバイル用途ではＨＤＤが衝撃を受ける可能性が高く、これらに搭載される２.５"ＨＤＤは、ヘッドの面打ちで記録メディアやヘッドが傷つき、データ破壊の可能性が高いため、硬度の高いガラス基板が使用されるようになった。したがって、２"以下の小口径基板においてもガラス基板が使用される可能性が高い。
【０００６】
しかし、２"以下の小口径基板はモバイル用途として主に用いられるため、ノートブックパソコンに搭載されている２.５"基板以上に、耐衝撃性が重要である。また、より小型にする必要から基板を含めた部品全体の小型化・薄型化が求められる。２.５"基板の標準厚みである０.６３５ｍｍより更に薄い板厚が、２"以下の基板では求められる。このような小口径基板に要求される仕様から、ヤング率が高く薄板でも十分な強度が得られ、製作しやすい基板が求められている。この点でガラス基板には幾つか問題がある。
【０００７】
まず、現行用いられている結晶化ガラス基板では、０.６３５ｍｍ以下の板厚ではヤング率が十分でなく、回転時の共振周波数が実用回転域に存在してしまう。したがって、これ以上の薄板化がしにくい。また、ガラス原板は概ね０.８ｍｍ台の板厚のものを使用するが、ＨＤＤ用原板に要求されるガラス組成では製作上これ以上の薄板化はしにくい。そのため、０.８ｍｍ台の板厚から０.５ｍｍ台や更にそれ以下の板厚まで、ラップ研磨で調厚する必要がある。調厚するため、研磨時間がかなり長くなり、加工時間や加工コストの上昇を招き望ましくない。
【０００８】
また、ガラス基板は当然非導電体であるため、スパッタ成膜において基板上のチャージアップの問題があるため、磁性膜との良好なコンタクトを確保するため、基板と磁性膜との間にバッファ金属膜を入れる必要がある。この技術課題は基本的に克服されているが、スパッタ成膜過程でガラス基板の使用を難しいものにしている要因の１つである。そのため、基板に導電性が付与できるのであればそれに越したことはないが、ガラス基板では難しい。
【０００９】
２.５"ＨＤＤでも主にガラス基板が使用されているように、Ａｌ合金基板はモバイル用途には全く不向きである。基板の硬度が足りないことは既に述べたが、また基板剛性の不足のため共振周波数を実用回転域より上にするには板厚を厚くするしかなく、モバイル用途には全く候補基板となり得ない。
【００１０】
その他のサファイアガラス、ＳｉＣ基板、エンジニアリングプラスティック基板、カーボン基板などの代替基板が幾つも提案されたが、強度・加工性・コスト・表面平滑性・成膜親和性などの評価基準から、小口径基板の代替基板としては何れも不十分である。
【００１１】
Ｓｉ単結晶基板をＨＤＤ記録膜基板として使用することが提唱されている（特許文献１）。Ｓｉ単結晶基板は、基板平滑性や環境安定性、信頼性に優れ、剛性もガラス基板と比較して高いため、ＨＤＤ基板として優れている。ガラス基板とは異なり、導電性は少なくとも半導体特性である。また、通常のウェハでは何等かのP型もしくはN型のドーパントが含まれていることが多いため、導電性は更に高い。したがって、ガラス基板のようなスパッタ成膜時のチャージアップ問題はなく、金属膜のＳｉ基板上への直接スパッタ成膜が可能である。また、熱伝導性も良好であるため、基板加熱も容易で、３００℃以上の高温でも成膜が可能であり、スパッタ成膜工程との親和性も大変良好である。Ｓｉ単結晶基板は半導体IC用に、直径１００ｍｍから３００ｍｍまでのウェハが量産されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平６−１７６３３９号
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、１００ｍｍ径以下の小口径ウェハは、現在では入手が困難である。したがって、現在流通量の多い６"ないし８"ウェハからコア抜きにより、所望の小口径基板を切り抜くのが実際的である。Ｓｉ単結晶基板の価格は廉価ではないため、ウェハ１枚当たりからできるだけ多くのＨＤＤ基板を効率良く切り抜くことが重要である。しかしながら、従来のカップ砥石によるコア抜きで１枚のウェハから複数枚加工する方法では、周速が遅くウェハが破損してしまい、せっかくコア抜きしたものまでもが無駄になってしまう。また効率を上げようとしてウェハを２枚以上重ねてコア抜きを行おうとしても、加工を始めた途端、ウェハが破損してしまい実現できない。更に、１台の加工テーブルから複数枚のドーナツ状円形基板を得るので自動化し難く、加工装置も大型化してしまうという問題があった。
本発明は、非磁性基板の製造法に関し、好ましくは６５ｍｍ径以下、より好ましくは５０ｍｍ径以下の小口径磁気記録媒体用基板の高効率な製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直径１５０ｍｍ以上で３００ｍｍ以下の単結晶シリコンウェハを複数の四角形に切断する工程と、該四角形をコア抜き加工して外径６５ｍｍ以下、好ましい内径２０ｍｍ以下、より好ましい内径１２ｍｍ以下のドーナツ状基板を得るコア抜き工程を含んでなる磁気記録媒体用基板の製造方法を提供する。上記四角形に切断する工程は、好ましくは、単結晶シリコンウェハを少なくとも２枚以上重ねて行われる。上記コア抜き工程は、好ましくは、切断された四角形シリコンチップを少なくとも２枚以上重ねて行われる。上記四角形に切断する工程は、好ましくは、ウォータジェット又はレーザを用いて行なわれる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、Ｓｉ単結晶ウェハを原板として使用し、ＨＤＤ用磁気記録媒体用基板を製作する一例を示す概略工程である。
単結晶シリコン棒１をスライスして直径２００ｍｍ単結晶Ｓｉウェハ２を得た後、単結晶シリコンウェハを複数の四角形に切断し、四角形シリコンチップ３を作製し、コア抜き工程において外径６５ｍｍ以下の複数のドーナツ状基板４を得る。ドーナツ基板は、内周端面と外周端面を面取りされ、端面研磨される。その後、通常は、アルカリエッチング工程、両面研磨工程及び洗浄工程が行なわれる。
好ましくは、四角形に切断する工程の前又は後、例えば、四角形に切断する工程の前、コア抜き工程と面取り工程との間、面取り工程と端面研磨工程との間、又は端面研磨工程の後に、より好ましくは四角形に切断する工程の前、面取り工程と端面研磨工程との間、又は端面研磨工程の後に、単結晶シリコンウェハ又はドーナツ状基板の表面を好ましくは１０μｍ〜１００μｍ研削除去するラップ工程を設けてもよい。
【００１６】
四角形に切断する工程に用いられる単結晶シリコンウェハは、好ましくは、面方位（１００）であって、直径１５０ｍｍ以上で３００ｍｍ以下、厚み０．４〜１ｍｍである。
【００１７】
ドーナツ状円形基板の外径が６５ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ以下の場合、先ず所定の径より１ｍｍ以上大きく四角形に切断するが、コア抜き加工時に外側からチャックするだけであり、所定の長さより大きすぎると１枚のウェハからのドーナツ状円形基板の取れ数が少なくなるので好ましくない。通常、目的とする径によるが、取れ数の関係で５ｍｍ以下である。
【００１８】
四角形切断は、正方形になるよう加工するのが好ましいが、ウェハの外周部は、ドーナツ状円形基板が得られればこの限りではなく、ウェハ外周部は切断する必要は無い。また、ウェハを短冊状に切断し、その後四角形に切断しても良い。このとき、短冊状の加工物を重ね合わして加工すれば生産性が良くなる。
図２は、単結晶Ｓｉウェハから四角形チップを切り出す方法において、（ａ）直径２００ｍｍ単結晶Ｓｉウェハから６本の短冊を切り出すステップと、（ｂ）６本の短冊から３４枚の略四角形（一辺２８ｍｍの正方形を含む。）シリコンチップを切り出すステップを示す。なお、円形ウェハから四角形チップを切り出すため、四角形チップには、図２に示すように四角形の一部が欠けた形状も含まれる。このように、四角形チップの形状は、略四角形である。
【００１９】
四角形切断は、コア抜き加工よりも切断を速くしてかまわない。通常、加工速度を速くするとチッピングが起き易くなり好ましくないが、本発明では、この後コア抜き加工を行うので多少のチッピングは許容される。
【００２０】
生産性を上げるために、２枚以上のウェハを重ねて四角形切断を行うことが好ましい。通常、重ねて加工すると切断面が直角にならずテーパがついてしまうが、この後コア抜き加工を行うので問題ない。
【００２１】
１枚のウェハから複数枚のドーナツ状円形基板を得るのと違って、本発明では加工されたドーナツ状円形基板の回収が容易であるので自動化も行ない易いという利点がある。また、コア抜き加工機は、１５０ｍｍ径以上のウェハを加工台に置く必要がなく、切断された四角形シリコンチップを加工するので装置を小型化できる。
【００２２】
四角形切断時、ウェハを少なくとも２枚以上重ね合わせて加工し生産性を上げるのと同じように、コア抜き加工時にも重ね合わせ加工を行っても良い。重ね合わせ数は、テーパがつき、寸法が揃わなくなるので、５枚以下が好ましく、更に好ましくは３枚以下である。
【００２３】
ウェハの四角形切断及び／又はコア抜き加工は、特に限定されず、ダイサー、カップ砥石加工、放電加工等を用いることができるが、好ましくは、ウォータジェット加工又はレーザ加工である。
【００２４】
ウォータジェット加工は、高圧水中にガーネット等の砥粒を混合し、これをウェハに出射して加工する方法であるが、ピアッシング（予備穴あけ）が必要であるので、ウェハの四角形切断、及び内径側コア抜き加工に適している。また、ウェハの四角形切断、コア抜き加工の重ね合わせ加工もウォータジェット加工が好ましい。
【００２５】
レーザ加工は、ウォータジェット加工よりも、チッピングが極僅かであるので、コア抜き加工に適している。レーザ加工法において、ＣＯ₂レーザを光源にする場合は、トータルパワーが大きいわりに、パワー密度は低いので、コア抜き基板や残ウェハに熱が加わり易く、ヒートショックによる割れを起こし易い。パワー密度の高い固体レーザ（ＹＡＧレーザなど）の方が、レーザパワーがコア抜きそのものに使用され、回りの部材への熱流出が少なくより望ましい。
【００２６】
ドーナツ状基板を得るためのコア抜き工程において、カップ砥石加工の場合、先に内径側のコア抜き加工（内径コア抜き加工、内周コア抜き加工）を行った後、内径コア部を押え穴として用い、別の加工方法にて外径側をコア抜き加工（外径コア抜き加工、外周コア抜き加工）する方が効率は良い。内径コア抜き加工を行った後、所定の検査を合格したものだけ外径コア抜き加工に供すると効率良く製造できる。
【００２７】
好ましくは、四角形に切断する工程の前又は後、例えば、四角形切断する工程の前、コア抜き工程と面取り工程との間、面取り工程と端面研磨工程との間、又は端面研磨工程の後に、より好ましくは四角形に切断する工程の前、面取り工程と端面研磨工程との間、又は端面研磨工程の後に、単結晶シリコンウェハ又はドーナツ状基板の表面を好ましくは１０μｍ〜１００μｍ研削除去するラップ工程を設けてもよい。
ラップ工程により、ウェハ原板又はドーナツ状円形基板のそりやうねりを抑制でき、また、後工程の適切な研磨量を設定するための調厚をすることができる。
【００２８】
図１に示すＨＤＤ用基板製作において、Ｓｉ単結晶ウェハ原板に対するコア抜き工程後、内外周端面の面取り工程及び端面研磨工程を設けてもよい。
面取り角度や寸法は標準寸法として概ね規定されている。通常は、面取り工程により製品とすることができる。しかし、端面に付着した砥粒や加工屑などが基板強度低下の原因として働き、基板破壊の起点となる可能性があるので、面取り工程後に端面研磨を行い、その後エッチング処理により歪み層を取り除くことが好ましい。端面は、ドーナツ状基板の内径側面と外径側面をいう。
【００２９】
端面研磨工程の後、又は端面研磨工程後のラップ工程の後に、好ましくは、更に、上記基板をアルカリエッチングする工程と、アルカリエッチングされた基板の表裏面を研磨する工程と、その後の洗浄工程とを含んでもよい。
アルカリエッチング工程は、ラップ工程、端面研磨工程の加工歪を除去するために、例えば４０〜６０℃にした２〜６０重量％ＮａＯＨ水溶液に浸漬することにより行なわれる。
アルカリエッチングされた基板の表裏面を研磨する工程は、公知の方法で行なえば良い。例えば、キャリアに装着した基板を、上定盤と下定盤で挟み回転させて、コロイダルシリカを砥粒として研磨すれば良い。
洗浄工程は、公知の方法で行なえば良い。例えば、ブラシ洗浄、アルカリ及び／又は酸溶液に薬液洗浄等である。
【００３０】
本発明の磁気記録媒体用基板は、従来の基板と同様に扱うことかでき、例えば、軟磁性層と記録層を設けて垂直磁気記録媒体とすることができる。軟磁性層の密着性を高めるため、軟磁性層の形成に先立って下地層を設けてもよい。
記録層の上には、保護層と潤滑層を設けてよい。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
以下は、実施例の概要である。
本実施例の製造方法を説明する。大口径単結晶シリコン棒よりスライスが行われ、ウェハが形成される。次に、ウェハの厚みと表面を整えるために砥粒を用いてラップを行う。次に、ウォータジェット加工又はレーザ加工により、四角形に切断した。その後、ウォータジェット加工又はレーザ加工により、内外径のコア抜きを行い、ドーナツ状の円形基板を切り出す。以上により、複数枚の基板が形成される。次に、基板の内周端面と外周端面の砥石による面取りが行われる。引き続き基板の表裏面の研磨加工が行われ、所望の基板ができ上がる。次に、洗浄工程で基板に付着した研磨剤等を除去し基板の製造を完了する。
【００３２】
実施例１
大口径単結晶シリコン棒を用いて、直径２００ｍｍのウェハを得て、ラップを行った。ウォータジェット加工により、略四角形（一辺２８ｍｍの正方形を含む。）チップを３４枚切断した。その後、レーザ加工により、直径７ｍｍの内径側コア抜きを行い、引き続き直径２６ｍｍの外径側コア抜きを行って、ドーナツ状円形基板を３４枚得た。引き続き、四角形切断、コア抜きを行い、ウェハを５枚加工し、１７０枚の基板が得られた。なお、直径２００ｍｍウェハから四角形チップを切り出すため、四角形チップには、図２に示すように四角形の一部が欠けた形状も含まれる。このように、四角形チップの形状は、略四角形である。
【００３３】
実施例２
内外径のコア抜きをウォータジェット加工で行った他は、実施例１と同様の処理を行い、ウェハ２を５枚加工して１７０枚の基板が得られたが、チッピングが発生して実際に使用できるのは、１５８枚であった。
【００３４】
比較例１
大口径単結晶シリコン棒を用いて、直径２００ｍｍのウェハを得て、ラップを行った。カップ砥石加工装置により内外径コア抜き加工（外径２６ｍｍ、内径７ｍｍ）を行い、ウェハを５枚加工して、１０４枚の基板が得られたが、内径コア抜き加工途中１枚のウェハが破損し、その他チッピングが発生した３２箇所は外径コア抜きを行わなかった。
【００３５】
実施例３
ウェハを５枚重ねて四角形切断を行った他は、実施例１と同様の処理を行い、ウェハを２５枚加工するのに時間は２．６倍かかったが、８５０枚の基板が得られた。
【００３６】
実施例４
内外径のコア抜きを四角形に切断したチップ３枚重ね加工を行った他は、実施例２と同様の処理を行い、ウェハ２を５枚加工し２／３の時間で１７０枚の基板が得られたが、チッピングが発生して実際に使用できるのは、１５３枚であった。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、単結晶シリコンウェハを四角形に切断して、その後ウォータジェット加工又はレーザ加工でコア抜き加工することにより、磁気記録媒体用シリコン基板が効率よく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｓｉ単結晶ウェハを原板として使用し、ＨＤＤ用磁気記録媒体用基板を製作する一例を示す概略工程である。
【図２】単結晶Ｓｉウェハから四角形チップを切り出す方法において、（ａ）直径２００ｍｍ単結晶Ｓｉウェハから６本の短冊を切り出すステップと、（ｂ）６本の短冊から３４枚の略四角形（一辺２８ｍｍの正方形を含む。）シリコンチップを切り出すステップを示す。
【符号の説明】
１単結晶シリコン棒
２単結晶Ｓｉウェハ
３四角形シリコンチップ
４ドーナツ状基板

Claims

直径１５０ｍｍ以上で３００ｍｍ以下の単結晶シリコンウェハを複数の四角形に切断する工程と、該四角形をコア抜き加工して外径６５ｍｍ以下のドーナツ状基板を得るコア抜き工程を含んでなる磁気記録媒体用基板の製造方法。
上記四角形に切断する工程が、単結晶シリコンウェハを少なくとも２枚以上重ねて行われる請求項１に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
上記コア抜き工程が、切断された四角形シリコンチップを少なくとも２枚以上重ねて行われる請求項１又は請求項２に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
上記四角形に切断する工程が、ウォータジェット又はレーザを用いて行なわれる請求項１〜３のいずれかに記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。