JP4198607B2 - Manufacturing method of glass substrate for magnetic disk and manufacturing method of magnetic disk - Google Patents
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Description
本発明はHDD(ハードディスクドライブ)などの磁気ディスク装置に搭載される磁気ディスク及び磁気ディスク用のガラス基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a magnetic disk mounted on a magnetic disk device such as an HDD (hard disk drive) and a method for manufacturing a glass substrate for the magnetic disk.
近年、情報化社会の高度化に伴い、情報記録技術の進歩は著しい。情報記録デバイスとして最も高い記録密度を実現することができる装置の一つがHDDである。HDDにおいては、1平方インチ当り40ギガビット程度の記録密度が実現できるまでに到っており、情報記録デバイスの中でもとりわけ高い記録密度が実現可能となっている。1平方インチ当り40ギガビットの記録密度が実現できると、例えば2.5インチ型(直径65mm)の磁気ディスクに20ギガバイト程度の情報を収納することが可能になる。
HDDにおいてこのような高記録密度が実現できる理由の一つは、極めて高度な工作精度で搭載部品が製造されている点が挙げられる。磁気ディスクの表面は10nm程度の表面精度で精密に平滑化されており、この高度の平滑性により、磁気ヘッドは20nm程度の低浮上量で飛行しても安全に記録再生ができるようになっている。
In recent years, with the advancement of the information society, the progress of information recording technology is remarkable. One of the devices that can realize the highest recording density as an information recording device is an HDD. In the HDD, a recording density of about 40 gigabits per square inch has been achieved, and a recording density particularly high among information recording devices can be realized. If a recording density of 40 gigabits per square inch can be realized, for example, it is possible to store about 20 gigabytes of information on a 2.5 inch type (65 mm diameter) magnetic disk.
One of the reasons why such a high recording density can be realized in the HDD is that the mounted parts are manufactured with extremely high machining accuracy. The surface of the magnetic disk is precisely smoothed with a surface accuracy of about 10 nm, and this high degree of smoothness enables the magnetic head to safely record and reproduce even when flying with a low flying height of about 20 nm. Yes.
このような高度の平滑性を実現できる基板として磁気ディスク用のガラス基板が知られている。ガラス基板は鏡面研磨により表面を高い平滑性に仕上げることが可能な上、剛性が高いので高速なディスク回転にも耐えうるという利点がある。
この磁気ディスク用のガラス基板の製造は、まず、溶融ガラスからダイレクトプレスによりガラスディスクを成型する。次に、この成型したガラスディスクに寸法精度及び形状精度を向上させるためのラッピングを行う。このラッピング工程は、通常両面ラッピング装置を用い、ダイヤモンド等の硬質砥粒を用いてガラスディスク主表面の研削を行なう。こうしてガラスディスク主表面をラッピングすることにより、所定の板厚・平坦度に加工するとともに、所定の表面粗さを得る。
このラッピング工程の終了後は、高精度な平面を得るための鏡面研磨加工を行っている。
従来の技術として、下記特許文献1には、高い平坦度と平滑性を有するガラス基板を高歩留りで製造できる製造方法を開示している。また、下記特許文献2には、基板表面特性を向上させ情報記録媒体用に好適なガラス基板の加工方法を開示している。さらに、下記特許文献3には、ガラス研削機の稼働率を向上させることができるガラス研削機用供給液のリサイクルシステムを開示している。
A glass substrate for a magnetic disk is known as a substrate capable of realizing such high smoothness. The glass substrate has an advantage that the surface can be finished with high smoothness by mirror polishing and has high rigidity so that it can withstand high-speed disk rotation.
In manufacturing a glass substrate for a magnetic disk, first, a glass disk is molded from molten glass by direct pressing. Next, lapping for improving dimensional accuracy and shape accuracy is performed on the molded glass disk. In this lapping process, a glass disk main surface is ground using a hard abrasive such as diamond, usually using a double-side lapping apparatus. By lapping the main surface of the glass disk in this way, a predetermined plate thickness and flatness are processed, and a predetermined surface roughness is obtained.
After the lapping process, mirror polishing is performed to obtain a highly accurate plane.
As a conventional technique,
前述のラッピング加工は、両面ラッピング装置において、ダイヤモンド砥粒等の硬質砥粒を固定したペレットが貼り付けられた上下定盤の間にキャリアにより保持したガラスディスクを密着させ、さらに上記ガラスディスクを上下定盤によって所定圧で挟圧しながら、ガラスディスクと上下定盤とを相対的に移動させることにより、ガラスディスクの両面を同時に研削するのが一般的である。この際、加工作用面を冷却したり、加工を促進するために研削液が供給される。この研削液は、使用後に再度ラッピング装置に供給され、循環使用される。
しかし、ラッピング工程では、大量の研削屑(以下「スラッジ」と呼ぶ)が発生し、研削液中にスラッジが混入したまま循環使用されると、定盤表面の砥粒がガラスディスク主表面に作用するのを妨害し、研削効率を著しく低下させてしまう。そのため従来では、濾過手段を用いて研削液中のスラッジを出来るだけ取り除くようにしていた。具体的には、例えば前記特許文献3では、研削機からの排出液を収容槽に溜め、0.5μm以下の微細孔中空糸膜を介してポンプで上記収容槽内の排出液を吸い上げて濾過された研削液を研削機に供給するリサイクルシステムが記載されている。この方法によれば、比較的大径のスラッジは上記収容槽内に沈殿し、小径のスラッジはポンプで吸い上げられる際に上記中空糸膜により濾過されるので、その結果、スラッジを殆ど含まない研削液が再び研削機へ供給され、循環利用される。
In the lapping process described above, in a double-sided lapping machine, a glass disk held by a carrier is closely attached between upper and lower surface plates to which pellets to which hard abrasive grains such as diamond abrasive grains are fixed are attached, and the glass disk is further moved up and down. In general, both surfaces of the glass disk are ground simultaneously by relatively moving the glass disk and the upper and lower surface plates while pressing with a predetermined pressure by the surface plate. At this time, the grinding liquid is supplied to cool the working surface or to promote the processing. This grinding liquid is supplied again to the lapping apparatus after use and is recycled.
However, in the lapping process, a large amount of grinding debris (hereinafter referred to as “sludge”) is generated, and when the sludge is circulated and used in the grinding fluid, the abrasive grains on the surface of the surface plate act on the main surface of the glass disk. This hinders grinding and significantly reduces grinding efficiency. Therefore, conventionally, the sludge in the grinding fluid is removed as much as possible by using a filtering means. Specifically, in
このように、従来は、研削加工に伴い研削液に混入するスラッジは出来るだけ取り除き、研削液を清浄に保つ方が良いとされていたが、本発明者の検討によると、研削液に含まれるスラッジを殆ど全て除去してしまった場合には、研削速度の低下は防止することが出来るが、定盤表面の砥粒がガラスディスク主表面に深く切り込んで表面粗さの悪化を招く場合があることが判明した。この場合、研削加工後に鏡面研磨等の仕上げ加工を実施しても研削痕が除去しきれず、ガラスディスク主表面に凹欠陥として残ってしまうので、磁気ディスクとしたときに、サーマルアスペリティ(TA)、ミッシング、ショートタイムモジュレーション等のエラーを起こしやすい。特に、情報記録密度が上昇し、記録ビットが小さくなるにつれて、高精度の平滑性を要求される磁気ディスク用ガラス基板として用いることが出来ない。 As described above, conventionally, it has been said that it is better to remove sludge mixed in the grinding liquid as much as possible with the grinding process and keep the grinding liquid clean, but according to the study of the present inventors, it is included in the grinding liquid. When almost all of the sludge has been removed, the reduction in the grinding speed can be prevented, but the abrasive grains on the surface of the surface plate may be deeply cut into the main surface of the glass disk, leading to deterioration of the surface roughness. It has been found. In this case, even if a finishing process such as mirror polishing is performed after the grinding process, the grinding marks cannot be completely removed and remain as a concave defect on the glass disk main surface. Therefore, when a magnetic disk is used, thermal asperity (TA), Prone to errors such as missing and short time modulation. In particular, as the information recording density increases and the recording bits become smaller, it cannot be used as a glass substrate for a magnetic disk that requires high-precision smoothness.
本発明は、このように、ガラスディスク主表面の研削工程で生じた研削痕がその後の研磨工程で除去しきれずに凹欠陥として残ってしまったり、仮にこの凹欠陥をより精密に除去しようとすれば、更に長い研磨加工時間を必要とし、その結果、製造コストを圧迫してしまうという従来の課題に鑑みなされたものである。従って、本発明の目的は、第一に、表面品質の向上を図る磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供すること、第二に、加工時間の短縮、製品歩留の向上による製造コストの低減を可能とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供すること、第三に、高情報記録密度化に好適な磁気ディスクの製造方法を提供することである。 In the present invention, grinding marks generated in the grinding process of the main surface of the glass disk cannot be completely removed in the subsequent polishing process and remain as concave defects, or if the concave defects are to be removed more precisely. For example, it has been made in view of the conventional problem of requiring a longer polishing time and consequently reducing the manufacturing cost. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a glass substrate for a magnetic disk that improves surface quality, and secondly, reduces manufacturing time by reducing processing time and improving product yield. The third object is to provide a method for producing a glass substrate for a magnetic disk that enables the above-mentioned, and third, to provide a method for producing a magnetic disk suitable for increasing the information recording density.
本発明者は前記課題を解決するために研究を行なったところ、ガラスディスク主表面の研削工程においては、研削液の中に所定範囲の大きさの粒子を積極的に混入させた方が好ましい作用効果が得られることを見い出した。そして、研削液中に混入している粒子の粒径と研削効率及びガラスディスク主表面の表面粗さとの間には相関があることを突き止めた。つまり、研削液中に所定の範囲よりも大きな粒子(例えばスラッジ)が混入していると、その粒子が定盤表面の砥粒のガラスディスク主表面への切り込みを妨害し、研削速度を大きく低下させるので、所定の表面粗さを得るためには研削加工時間が長くなる。一方、研削液中に混入している粒子の大きさが所定の範囲よりも小さいと、その粒子が上記砥粒とガラスディスクとの間の緩衝材としての作用を果たさなくなり、上記砥粒がガラスディスク主表面に深く切り込んでクラックなどの欠陥を生じさせるのでガラスディスク主表面の表面粗さを悪化させ、その後に研磨加工を行っても欠陥が残り製品歩留りが低下する。この欠陥をあくまでも研磨加工で除去しようとすると、研磨加工に長時間を要し、製造コストを圧迫する。すなわち、本発明者の鋭意研究により、従来のように研削液に含まれる粒子、例えば研削加工時に発生するスラッジを取り除いて研削液を出来るだけ清浄化させながら研削加工を行うのではなく、むしろ研削液にそのような粒子を積極的に介在させ、しかも研削液中に混入している粒子の粒径を所定の範囲内に管理することで、研削効率を低下させることなく、高歩留りを維持できることが判明した。 The present inventor conducted research to solve the above problems, and in the grinding process of the main surface of the glass disk, it is preferable that particles in a predetermined range are positively mixed in the grinding liquid. I found out that it was effective. Then, it was found that there is a correlation between the particle size of the particles mixed in the grinding liquid, the grinding efficiency, and the surface roughness of the glass disk main surface. In other words, if particles larger than the specified range (for example, sludge) are mixed in the grinding fluid, the particles obstruct cutting of abrasive grains on the surface of the surface plate into the main surface of the glass disk, greatly reducing the grinding speed. Therefore, in order to obtain a predetermined surface roughness, the grinding time becomes long. On the other hand, if the size of the particles mixed in the grinding liquid is smaller than a predetermined range, the particles do not function as a buffer material between the abrasive grains and the glass disk, and the abrasive grains are made of glass. Since the main surface of the disk is deeply cut to cause defects such as cracks, the surface roughness of the main surface of the glass disk is deteriorated, and even if polishing is performed thereafter, the defects remain and the product yield decreases. If it is attempted to remove this defect by polishing, the polishing process takes a long time and presses the manufacturing cost. That is, according to the present inventors' earnest research, grinding is not performed while removing particles contained in the grinding fluid, for example, sludge generated during grinding, and cleaning the grinding fluid as much as possible. High yield can be maintained without lowering the grinding efficiency by actively interposing such particles in the fluid and managing the particle size of the particles mixed in the grinding fluid within a specified range. There was found.
従って、本発明は以下の構成を有する。
(構成1)砥石を固定した研削定盤をガラスディスクに押し付け、研削液を供給しながら前記定盤と前記ガラスディスクとを相対的に移動させてガラスディスク主表面の研削を行う工程を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、前記ガラスディスク主表面の研削前の算術平均表面粗さよりも小さな粒径の粒子を含有した研削液を供給しながら研削を行うことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
(構成2)砥石を固定した研削定盤をガラスディスクに押し付け、研削液を供給しながら前記定盤と前記ガラスディスクとを相対的に移動させてガラスディスク主表面の研削を行う工程を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、前記砥石の算術平均表面粗さよりも小さな粒径の粒子を含有した研削液を供給しながら研削を行うことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
(構成3)前記研削液に含有される粒子の平均粒径は、研削により得るガラスディスク主表面の算術平均表面粗さの所望値よりも大きくなるように調整されることを特徴とする構成1又は2に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
(構成4)前記研削液に含有される粒子の平均粒径は、研削前のガラスディスク主表面の算術平均表面粗さよりも小さく、研削により得るガラスディスク主表面の算術平均表面粗さの所望値よりも大きくなるように調整されることを特徴とする構成1又は2に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
(構成5)前記研削液に含有される粒子はガラス粒子であることを特徴とする構成1乃至4の何れかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
(構成6)前記研削液はアルカリ性であることを特徴とする構成1乃至5の何れかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
(構成7)前記ガラスディスクは、アモルファスガラスを含むガラスディスクであることを特徴とする構成1乃至6の何れかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
(構成8)前記砥石にはダイヤモンド砥粒が含まれることを特徴とする構成1乃至7の何れかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
(構成9)端面が鏡面に研磨されたガラスディスクの主表面を前記研削を行う工程により研削した後、前記主表面を鏡面に研磨することを特徴とする構成1乃至8の何れかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
(構成10)構成1乃至9の何れかに記載の製造方法により得られた磁気ディスク用ガラス基板上に、少なくとも磁性層を形成することを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
Accordingly, the present invention has the following configuration.
(Configuration 1) Magnetic having a step of grinding a glass disk main surface by pressing a grinding platen fixed with a grindstone against a glass disc and relatively moving the platen and the glass disc while supplying a grinding liquid. A method for producing a glass substrate for a disk, characterized in that grinding is performed while supplying a grinding liquid containing particles having a particle size smaller than the arithmetic average surface roughness of the glass disk main surface before grinding. Method for manufacturing glass substrate.
(Configuration 2) Magnetic having a step of grinding a glass disk main surface by pressing a grinding platen fixed with a grindstone against a glass disc and relatively moving the platen and the glass disc while supplying a grinding liquid. A method for producing a glass substrate for a disk, wherein the grinding is performed while supplying a grinding liquid containing particles having a particle size smaller than the arithmetic average surface roughness of the grindstone. .
(Configuration 3) The
(Configuration 4) The average particle size of the particles contained in the grinding liquid is smaller than the arithmetic average surface roughness of the main surface of the glass disk before grinding, and a desired value of the arithmetic average surface roughness of the main surface of the glass disk obtained by grinding. The method for producing a glass substrate for a magnetic disk according to
(Structure 5) The method for producing a glass substrate for a magnetic disk according to any one of
(Structure 6) The method for producing a glass substrate for a magnetic disk according to any one of
(Structure 7) The method for producing a glass substrate for a magnetic disk according to any one of
(Structure 8) The method for manufacturing a glass substrate for a magnetic disk according to any one of
(Structure 9) The main surface of a glass disk whose end face is polished to a mirror surface is ground by the grinding step, and then the main surface is polished to a mirror surface. Manufacturing method of glass substrate for magnetic disk.
(Configuration 10) A method for manufacturing a magnetic disk, comprising forming at least a magnetic layer on a glass substrate for a magnetic disk obtained by the manufacturing method according to any one of
本発明において、表面粗さとして用いるパラメータは日本工業規格(JIS)B0601に準拠して算出する算術平均表面粗さ(中心線平均高さとも言う)Raのことである。本発明における表面粗さは、例えば原子間力顕微鏡(AFM)で測定した表面領域粗さを用いることができる。以下、本明細書において、表面粗さとは算術平均表面粗さ(Ra)をいうものとする。 In the present invention, the parameter used as the surface roughness is an arithmetic average surface roughness (also referred to as centerline average height) Ra calculated in accordance with Japanese Industrial Standard (JIS) B0601. As the surface roughness in the present invention, for example, the surface area roughness measured with an atomic force microscope (AFM) can be used. Hereinafter, in this specification, surface roughness shall mean arithmetic mean surface roughness (Ra).
本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、構成1にあるように、ガラスディスク主表面の研削を行う工程を有し、該研削工程において、ガラスディスク主表面の研削前の表面粗さよりも小さな粒径の粒子を含有した研削液を供給しながら研削を行うことを特徴としている。
一般には、溶融ガラスから所定の大きさに成型されたガラスディスクに寸法精度及び形状精度を向上させるためのラッピング工程を行う。このラッピング工程では、先ずガラスディスク主表面の研削を行い、所定の表面粗さに仕上げている。このガラスディスク主表面の研削工程は、例えば両面同時加工機(研削機)を用いて、砥石を固定した上下の両定盤をガラスディスクに押し付け、研削液を供給しながら前記定盤と前記ガラスディスクとを相対的に移動させてガラスディスク主表面の研削を行う。本構成では、このガラスディスク主表面の研削工程において、ガラスディスク主表面の研削前の表面粗さよりも小さな粒径の粒子を含有した研削液を供給しながら研削を行うものである。
The method for manufacturing a glass substrate for a magnetic disk according to the present invention includes a step of grinding the main surface of the glass disk as in
In general, a lapping process for improving dimensional accuracy and shape accuracy is performed on a glass disk molded to a predetermined size from molten glass. In this lapping process, the glass disk main surface is first ground to a predetermined surface roughness. The grinding process of the main surface of the glass disk is performed by, for example, using a double-sided simultaneous processing machine (grinding machine), pressing the upper and lower surface plates to which the grindstone is fixed against the glass disk, and supplying the grinding liquid. The main surface of the glass disk is ground by moving the disk relatively. In this configuration, in the grinding process of the glass disk main surface, grinding is performed while supplying a grinding liquid containing particles having a particle diameter smaller than the surface roughness of the glass disk main surface before grinding.
このように、ガラスディスク主表面の研削前の表面粗さよりも小さな粒径の粒子を含有した研削液を供給しながら研削を行うことにより、その粒子が定盤表面の砥石のガラスディスク主表面への切り込みを妨害しないため、研削効率の低下を防止できる。そのため、研削による所定の表面粗さを得るための加工時間が長くなることも防止できる。
なお、本発明の作用効果を損わない範囲内であれば、研削液中にガラスディスク主表面の研削前の表面粗さよりも大きな粒径の粒子を含有していてもよい。
Thus, by grinding while supplying a grinding liquid containing particles having a particle size smaller than the surface roughness before grinding of the glass disk main surface, the particles are transferred to the glass disk main surface of the grindstone on the surface of the surface plate. Therefore, the cutting efficiency can be prevented from being lowered. Therefore, it is possible to prevent an increase in processing time for obtaining a predetermined surface roughness by grinding.
In addition, as long as it is in the range which does not impair the effect of this invention, the particle | grains larger than the surface roughness before grinding of the glass disk main surface may be contained in the grinding liquid.
また、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、構成2にあるように、上記研削工程において、砥石の表面粗さよりも小さな粒径の粒子を含有した研削液を供給しながら研削を行うことを特徴としている。
このように、ガラスディスク主表面の研削工程において、定盤表面の砥石の表面粗さよりも小さな粒径の粒子を含有した研削液を供給しながら研削を行うことによっても、その粒子がガラスディスク主表面への砥石の切り込みを妨害しないため、研削効率の低下を防止でき、研削による所定の表面粗さを得るための加工時間が長くなることも防止できる。なお、構成2においても、本発明の作用効果を損わない範囲内であれば、砥石の表面粗さよりも大きな粒径の粒子を研削液中に含有していてもよい。
Moreover, the manufacturing method of the glass substrate for magnetic disks of this invention performs grinding, supplying the grinding fluid containing the particle | grains of a particle size smaller than the surface roughness of a grindstone in the said grinding process as it exists in the
As described above, in the grinding process of the main surface of the glass disk, it is also possible to perform grinding while supplying a grinding liquid containing particles having a particle size smaller than the surface roughness of the grindstone on the surface of the surface plate. Since the cutting of the grindstone on the surface is not hindered, it is possible to prevent a reduction in grinding efficiency, and it is also possible to prevent an increase in processing time for obtaining a predetermined surface roughness by grinding. In the
また、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法において、上記研削液に含有される粒子の粒径の下限値については、構成3にあるように、その粒子の平均粒径が、研削により得るガラスディスク主表面の表面粗さの所望値よりも大きくなるように調整されることが好ましい。
このように、ガラスディスク主表面の研削工程において、研削液に含有される粒子の平均粒径が、研削により得るガラスディスク主表面の表面粗さの所望値よりも大きくなるように調整されることにより、その粒子が研削加工時の定盤表面の砥石とガラスディスクとの間の緩衝材としての作用を果たすため、上記砥石がガラスディスク主表面に深く切り込んでクラックなどの欠陥が生じるのを防止できる。従って、その後の研磨加工において研削加工で生じた欠陥を精密に取り除くための加工時間が長くなることも防止でき、高い製品歩留りを確保できて、製造コストの低減も図れる。
なお、上記研削液に含有される粒子の平均粒径の値は、例えば粗大な粒子が混入すると大きく上がってしまい、研削液に含有される粒子の粒度分布における代表的な粒径を表わしていない場合があるので、平均粒径の値の代わりに、例えば粒度分布のピーク(最頻値)に相当する粒径の値を用いて調整するようにしてもよい。
Further, in the method for producing a glass substrate for a magnetic disk of the present invention, the lower limit value of the particle size of the particles contained in the grinding fluid is obtained by grinding so that the average particle size of the particles is as in
Thus, in the grinding process of the glass disk main surface, the average particle diameter of the particles contained in the grinding liquid is adjusted to be larger than the desired value of the surface roughness of the glass disk main surface obtained by grinding. Therefore, the particles serve as a cushioning material between the grinding wheel on the surface of the platen and the glass disk during grinding, so that the grinding stone is not deeply cut into the main surface of the glass disk to prevent defects such as cracks. it can. Therefore, it is possible to prevent an increase in the processing time for precisely removing defects generated in the grinding process in the subsequent polishing process, and it is possible to secure a high product yield and to reduce the manufacturing cost.
In addition, the value of the average particle diameter of the particles contained in the grinding fluid increases greatly when, for example, coarse particles are mixed, and does not represent a typical particle size in the particle size distribution of the particles contained in the grinding fluid. In some cases, instead of the value of the average particle size, for example, the value of the particle size corresponding to the peak (mode) of the particle size distribution may be used for adjustment.
また、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法においては、構成4にあるように、上記研削液に含有される粒子の平均粒径が、研削前のガラスディスク主表面の算術平均表面粗さよりも小さく、研削により得るガラスディスク主表面の算術平均表面粗さの所望値よりも大きくなるように調整されることも好ましい態様である。これにより、研削液に含有される粒子が砥石のガラスディスク主表面への切り込みを妨害しないため研削効率の低下を防止でき、しかもその粒子が砥石とガラスディスクとの間の緩衝材としての作用を果たすため、砥石がガラスディスク主表面に深く切り込んでクラックなどの欠陥が生じるのを防止できる。
上記研削液に含有される粒子は構成5にあるように、ガラス粒子であることが好ましい。ガラスディスクの研削加工に伴いガラス粒子である研削屑が必ず発生するので、研削液に別の粒子を供給する必要がなく、本発明における研削液の管理が容易だからである。また、研削液に含有される粒子と被加工物(ガラスディスク)が同じ材質であることにより、本発明の作用を向上させる観点からも好ましい。
また、上記研削液は構成6にあるように、アルカリ性であることが好適である。研削液がアルカリ性に調製されていることで、ガラスのエッチング作用による研削速度の向上が可能であるからである。研削液をアルカリ性に調製するためには、例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ剤を研削液に添加して、PH8〜12程度に調製することが好ましい。
Further, in the method for producing a glass substrate for a magnetic disk of the present invention, as in
The particles contained in the grinding fluid are preferably glass particles as in the constitution 5. This is because grinding waste, which is glass particles, is always generated with the grinding of the glass disk, so that it is not necessary to supply other particles to the grinding fluid, and the management of the grinding fluid in the present invention is easy. Moreover, it is preferable also from a viewpoint of improving the effect | action of this invention because the particle | grains contained in a grinding fluid and a to-be-processed object (glass disk) are the same materials.
Moreover, as the said grinding fluid is in the structure 6, it is suitable that it is alkaline. It is because the grinding speed can be improved by the etching action of glass because the grinding liquid is prepared to be alkaline. In order to adjust the grinding liquid to be alkaline, it is preferable to add an alkaline agent such as sodium hydroxide or potassium hydroxide to the grinding liquid to adjust the pH to about 8 to 12.
本発明において用いるガラスディスクは、構成7にあるように、アモルファスガラスを含むガラスディスクであることが好ましい。アモルファスガラスを含むガラスディスクであれば、表面に結晶粒の分布が少ないので、研削効率の高い加工を行い易く、また研削加工による歪みが残留しにくいため、本発明の作用が好ましく得られ易いからである。本発明において、アモルファスガラスからなるガラスディスクであることがより好ましい。
また本発明におけるガラスディスクのガラス組成としては、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、石英ガラス、クリストバライト又はリチウムジシリケートを含むガラス等を用いることができるが、中でもアルミノシリケートガラスを用いると加工性、剛性の観点から実用性に優れている。
このようなアルミノシリケートガラスとしては例えば、少なくともアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物を含有するアルミノシリケートガラスを用いることが好ましい。このようなガラスとしては、例えばSiO2を58〜75重量%、Al2O3を5〜23重量%、Li2Oを3〜10重量%、Na2Oを4〜13重量%、主成分として含有するアルミノシリケートガラスを好ましく挙げることができる。
The glass disk used in the present invention is preferably a glass disk containing amorphous glass as in the structure 7. If the glass disk contains amorphous glass, since the distribution of crystal grains on the surface is small, it is easy to perform processing with high grinding efficiency, and distortion due to grinding processing does not easily remain, so the effect of the present invention is preferably obtained. It is. In the present invention, a glass disk made of amorphous glass is more preferable.
Further, as the glass composition of the glass disk in the present invention, aluminosilicate glass, soda lime glass, quartz glass, cristobalite or glass containing lithium disilicate can be used. Among them, when aluminosilicate glass is used, workability, rigidity From the viewpoint of, it is excellent in practicality.
As such an aluminosilicate glass, for example, an aluminosilicate glass containing at least an alkali metal oxide and an alkaline earth metal oxide is preferably used. Examples of such glass, such as SiO 2 from 58 to 75 wt%, the Al 2 O 3 5 to 23 wt%, the Li 2 O 3 to 10 wt%, a Na 2 O 4 to 13 wt%, the main component An aluminosilicate glass contained as can be preferably mentioned.
ここで、上記ガラスディスク主表面の研削工程に用いる両面加工機について説明する。図1は両面加工機の一例(遊星歯車運動方式)を示す部分断面図、図2は図1のII−II線に沿った断面図である。
多数の研削用ペレット1を保持したペレット保持板3a,4aを取り付けた上定盤3及び下定盤4の間にキャリア5で保持したガラスディスク2が配置されている。上定盤3と下定盤4とは互いに反対方向に回転するようになっており、上定盤3と下定盤4との間には、サンギア6とインターナルギヤ7とが設けられ、キャリア5がこれらの間に配置されている。キャリア5の外周にはサンギヤ6とインターナルギヤ7とに噛み合う歯車が形成されている。これにより、上下定盤3,4の回転と共にサンギヤ6とインターナルギヤ7が回転して、キャリア5が自転及び公転(遊星歯車運動)するようになっている。
砥石である上記研削用ペレット1は、砥粒を樹脂等で固めたもので、各ペレット1の形状は、砥粒の材質や粒度、被加工物であるガラスディスクの材質の種類などに応じて、円形や四角形等、適宜選択される。また、その大きさについても適宜選択される。このような砥粒を固定したペレットの代表的なものとして、ダイヤモンドペレットが挙げられ、本発明においても、このダイヤモンドペレットを好ましく用いることが出来る(構成8)。ダイヤモンドペレットとは、所定の粒度のダイヤモンド砥粒を樹脂(例えばアクリル系樹脂等)などの支持材を用いて固定したもので、ダイヤモンド砥粒と支持材の混合割合を変えることで機械的性質の異なるダイヤモンドペレットを作製することができる。前述の構成2における砥石の表面粗さとは、このようなダイヤモンド砥粒を固定したダイヤモンドペレットを用いた場合、ガラスディスクに接触して作用する面、即ちダイヤモンドペレットの表面粗さのことである。
Here, the double-sided processing machine used for the grinding process of the said glass disk main surface is demonstrated. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an example of a double-sided processing machine (planetary gear motion system), and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
A
The grinding
前述の構成1乃至4にあるように、研削液に含有される粒子の粒径或いは平均粒径を所定の範囲に管理する具体的な方法としては、研削機(例えば上述の両面加工機)から排出される使用済みの研削液を再び研削機に供給する循環経路の途中に、遠心分離機のような粒子除去手段やフィルターのような濾過手段を設置する方法を好ましく挙げることが出来る。この内、遠心分離機は、主に研削液に含有される粒子の平均粒径管理を行うことが可能である。遠心分離機を用いた場合、その回転数や、単位時間当たりの研削液供給流量などでカットポイントを調整することができる。例えば、回転数が高いほど、或いは、研削液供給流量が多いほど、カットポイントを粒径の大きい方へシフトさせるように調整できる。一方、フィルターは、研削液に含有される粒子の最大径管理を行うことが可能である。このようなフィルターとしては、例えば、中空糸フィルター、セラミックスフィルター、珪藻土フィルター等が例示される。中空糸フィルターの場合、その微細孔径の大きさにより粒子のカットポイントの調整が可能である。
As in the above-described
本発明においては、上記の遠心分離機のような粒子除去手段やフィルターのような濾過手段をそれぞれ単独で用いてもよいし、これらを併用してもよい。遠心分離機とフィルターを併用する場合、研削機から排出される使用済みの研削液が再び研削機に供給される循環経路の途中の前段に遠心分離機を、後段にフィルターをそれぞれ配置するほうが、フィルターの目詰まりを防止する観点から望ましい。また、カットポイントが夫々異なる複数の遠心分離機を併用してもよい。
ここで、遠心分離機を単独で用いた場合の一例を挙げると、例えば、ガラスディスク主表面の研削前の表面粗さ、或いは、研削定盤の砥石の表面粗さに対して、ガラスディスク主表面の研削後の表面粗さの所望値が2桁オーダー程度異なる場合、前述の構成1乃至4にあるように研削液に含有される粒子の粒径或いは平均粒径を所定の範囲に管理するために、遠心分離機の運転条件を例えば次のように設定することができる。
In the present invention, particle removing means such as the above centrifugal separator and filtering means such as a filter may be used alone or in combination. When using a centrifuge and a filter together, it is better to place a centrifuge at the front stage in the middle of the circulation path where the used grinding fluid discharged from the grinding machine is supplied again to the grinding machine, and a filter at the rear stage. It is desirable from the viewpoint of preventing clogging of the filter. Further, a plurality of centrifuges having different cut points may be used in combination.
Here, as an example of the case where the centrifuge is used alone, for example, the main surface of the glass disk with respect to the surface roughness of the main surface of the glass disk before grinding or the surface roughness of the grindstone of the grinding surface plate. When the desired value of the surface roughness after surface grinding differs by about two orders of magnitude, the particle size or average particle size of the particles contained in the grinding liquid is managed within a predetermined range as in the above-described
Ra/100<r<Ra (1)
r=(4.5ηv)1/2・{x(ρ−ρ0)}−1/2・ω−1 (2)
η:研削液の粘性
v:粒子の遠心分離機回転軸からの垂線方向の速度(回転室の研削液供給点から外周壁に下した垂線の長さ/研削液の回転室内での平均滞在時間の値で代用可)
x:回転室内の外周壁から回転軸に下した垂線と内周壁から回転軸に下した垂線の平均長さ
ρ:粒子の密度
ρ0:粒子を含まない研削液の密度
ω:遠心分離機の角速度
Ra / 100 <r <Ra (1)
r = (4.5 ηv) 1/2 · {x (ρ−ρ 0 )} −1 / 2 · ω −1 (2)
η: Viscosity of grinding fluid
v: Velocity of particles in the direction perpendicular to the rotation axis of the centrifuge (the length of the perpendicular dropped from the grinding fluid supply point of the rotating chamber to the outer wall / the value of the average residence time of the grinding fluid in the rotating chamber can be substituted)
x: Average length of the vertical line from the outer peripheral wall to the rotation axis and the vertical line from the inner peripheral wall to the rotation axis ρ: Density of particles ρ 0 : Density of grinding fluid not containing particles ω: Centrifuge angular velocity
上記(1)式のrは、遠心分離機のカットポイント(除去される粒子の粒径)であり、上記(2)式で表わされる。また、上記(1)式におけるRaは、研削機の砥石の表面粗さRa(被加工物に接触して作用する面のRa)であり、rが上記(1)式の範囲内になるような運転条件が設定できる。
なお、上記(2)式は、ストークスの式として有名な下記(3)式を基に遠心分離機におけるパラメータを当てはめて導出することができる。
D(抵抗)=6πηrv (3)
勿論、このように設定した遠心分離機の運転条件はあくまでも一例である。
R in the above equation (1) is a cut point (particle size of particles to be removed) of the centrifuge, and is represented by the above equation (2). Further, Ra in the above formula (1) is the surface roughness Ra of the grindstone of the grinding machine (Ra of the surface acting on the work piece), and r is within the range of the above formula (1). Various operating conditions can be set.
The above equation (2) can be derived by applying the parameters in the centrifuge based on the following equation (3), which is well known as the Stokes equation.
D (resistance) = 6πηrv (3)
Of course, the operating conditions of the centrifuge set in this way are merely examples.
また、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法では、構成9にあるように、加工の順序として、端面が鏡面に研磨されたガラスディスクの主表面を前記研削を行う工程により研削した後、前記主表面を鏡面に研磨することも好適である。
従来の加工順序は、ガラスディスク主表面の研削を行って主表面を平坦化した後に、研磨工程に入り、先ずガラスディスクの端面(外周、内周)を研磨してから主表面の研磨を行い、端面及び主表面を鏡面化していた。ここで、ガラスディスク主表面の研削は上述したようにダイヤモンドペレットなどの固定砥粒を用いて行い、それに続くガラスディスクの端面研磨及び主表面研磨は、例えば酸化セリウム等の遊離砥粒と研磨パッドを用いて行っている。
このような従来の加工順序の場合、ガラスディスク主表面研削の後の端面研磨では、多数枚のガラスディスクをその主表面同士が直接又はスペーサーを介し積層された状態で加工されるため、各ガラスディスクの主表面には擦り傷やスクラッチなど凹欠陥が形成されやすい。従って、次工程の主表面研磨においてこの凹欠陥を精密に除去する必要があるため、多くの研磨取代を必要とする。研磨は研削に比べて除去レートが遅いので、所定の取代を除去するには長い加工時間を必要とする。また、この研磨取代が不十分な場合、凹欠陥として残留するので、磁気ディスクとしたときに、TA、ミッシング等のエラーを発生する原因ともなりやすい。
Further, in the method for producing a glass substrate for a magnetic disk of the present invention, as in the configuration 9, after grinding the main surface of the glass disk whose end face is polished into a mirror surface by the grinding step as in the processing order, It is also preferable to polish the main surface to a mirror surface.
In the conventional processing sequence, the main surface of the glass disk is ground to flatten the main surface, and then the polishing process is started. First, the end surface (outer periphery and inner periphery) of the glass disk is polished, and then the main surface is polished. The end face and the main surface were mirrored. Here, the grinding of the main surface of the glass disk is performed using fixed abrasive grains such as diamond pellets as described above, and the subsequent end face polishing and main surface polishing of the glass disk are performed by, for example, free abrasive grains such as cerium oxide and a polishing pad. It is done using.
In the case of such a conventional processing sequence, in the end face polishing after the glass disk main surface grinding, each glass is processed because a large number of glass disks are processed with their main surfaces being laminated directly or via a spacer. Concave defects such as scratches and scratches are easily formed on the main surface of the disk. Therefore, since it is necessary to precisely remove the concave defects in the main surface polishing in the next process, a lot of machining allowance is required. Since the removal rate of polishing is slower than that of grinding, a long processing time is required to remove a predetermined machining allowance. In addition, when this polishing allowance is insufficient, it remains as a concave defect, and therefore, when used as a magnetic disk, it tends to cause errors such as TA and missing.
そこで、本発明者は、構成9のように、加工順序を変更し、つまり次の(1)〜(3)の順序でガラスディスクの加工を行うことを検討した。
(1)ガラスディスク端面研磨
(2)ガラスディスク主表面研削
(3)ガラスディスク主表面研磨
このように、ガラスディスクの端面研磨の後に主表面研削を行うことにより、端面研磨時に形成された主表面の傷やスクラッチなど凹欠陥を主表面研削時に除去する必要はあるが、研削の除去レートは速いので短い加工時間で終了し、主表面を平坦化できる。本発明者の検討によると、従来の加工順序と比べて、例えば1バッチ(100枚)加工で約20分の加工時間の短縮が可能になる。よって、1万枚のディスク加工を行うとすると、約30時間程度の時間短縮が可能になる。また、この加工順序に加えて、上記ガラスディスク主表面研削を固定砥粒研削とすることが好適である。固定砥粒によるガラスディスク主表面研削を行うと、主表面研削時に端面品質を劣化させることが無く、前工程の端面研磨による鏡面状態を維持することができる。これに対して、遊離砥粒による主表面研削を行うと、除去レートを確保し研削時間を短縮する必要性等から、一般に硬度の高い砥粒(例えばアルミナ砥粒など)を含む遊離砥粒を用いる。しかし、このような硬度の高い砥粒は、主表面研削時に端面に回りこんだ遊離砥粒が端面に傷を付けやすいという問題がある。また、主表面研削時に、ディスクを保持するキャリアとディスク端面が接触するので、キャリアとディスク端面との間に遊離砥粒が介在して更に端面に傷を付けてしまうという問題がある。要するに、遊離砥粒による主表面研削を行うと、前工程の端面研磨による鏡面状態を劣化させ、ガラスディスク端面に傷が残ると磁気ディスクとしたときにTAなどの障害を発生し易い。
Then, this inventor examined changing a process order like the structure 9, ie, processing a glass disk in the order of following (1)-(3).
(1) Glass disk end surface polishing (2) Glass disk main surface grinding (3) Glass disk main surface polishing The main surface formed during end surface polishing by performing main surface grinding in this way after end polishing of the glass disk. Although it is necessary to remove concave defects such as scratches and scratches at the time of main surface grinding, the removal rate of grinding is fast so that the processing can be completed in a short processing time and the main surface can be flattened. According to the study of the present inventor, the processing time can be shortened by about 20 minutes in one batch (100 sheets) processing, for example, as compared with the conventional processing order. Therefore, if 10,000 discs are processed, the time can be reduced by about 30 hours. In addition to this processing sequence, the glass disk main surface grinding is preferably fixed abrasive grinding. When the main surface grinding of the glass disk with the fixed abrasive is performed, the end surface quality is not deteriorated during the main surface grinding, and the mirror surface state by the end surface polishing in the previous step can be maintained. On the other hand, when main surface grinding is performed with loose abrasive grains, loose abrasive grains generally containing high-hardness abrasive grains (such as alumina abrasive grains) are generally required because of the need to secure a removal rate and shorten the grinding time. Use. However, such a high-abrasive abrasive grain has a problem that the loose abrasive grains that wrap around the end face during main surface grinding tend to damage the end face. In addition, since the carrier for holding the disk and the disk end face come into contact with each other during main surface grinding, there is a problem in that loose abrasive grains are interposed between the carrier and the disk end face and the end face is further damaged. In short, when the main surface is ground with loose abrasive grains, the mirror surface state by end face polishing in the previous step is deteriorated, and if scratches remain on the end face of the glass disk, a failure such as TA tends to occur when the magnetic disk is formed.
以上のように、本発明の構成9のような加工順序によれば、加工時間の短縮による製造コストの低減が可能となるため、低価格の磁気ディスク用ガラス基板及び磁気ディスクを提供できる。また、ガラスディスクの主表面品質及び端面品質を共に鏡面化できるので、磁気ディスクの高記録密度化に資することができる。 As described above, according to the processing sequence as in the configuration 9 of the present invention, the manufacturing cost can be reduced by shortening the processing time, so that it is possible to provide a low-cost glass substrate for a magnetic disk and a magnetic disk. Further, since both the main surface quality and the end surface quality of the glass disk can be mirror-finished, it is possible to contribute to an increase in recording density of the magnetic disk.
本発明における磁気ディスクとしては例えば、上記製造方法により得られた磁気ディスク用ガラス基板上に順次磁性層、保護層、潤滑層を形成した磁気ディスクを挙げる事ができる。磁性層としては高記録密度化に適したCo系磁性層が好ましい。このような磁性層としては例えばCoPt系磁性層、CoCrPt系磁性層を挙げることができる。磁性層の形成方法としてはDCマグネトロンスパッタリング法を好ましく挙げることができる。
保護層としては炭素系保護層を好ましく挙げることができる。炭素系保護層の中でも水素化炭素保護層、窒素化炭素保護層は潤滑層との密着性も高く特に好ましい。炭素中における水素濃度はHFS(水素前方散乱法)で測定したときに、10at%〜30at%、炭素中における窒素濃度はXPS(X線光電子分光法)で測定したときに、4at%〜12at%とすることが好ましい。保護層の形成に当っては、DCマグネトロンスパッタリング法やプラズマCVD法などを好ましく挙げることができる。
Examples of the magnetic disk in the present invention include a magnetic disk in which a magnetic layer, a protective layer, and a lubricating layer are sequentially formed on the glass substrate for a magnetic disk obtained by the above production method. As the magnetic layer, a Co-based magnetic layer suitable for increasing the recording density is preferable. Examples of such a magnetic layer include a CoPt magnetic layer and a CoCrPt magnetic layer. A preferred method for forming the magnetic layer is DC magnetron sputtering.
Preferred examples of the protective layer include carbon-based protective layers. Among the carbon-based protective layers, the hydrogenated carbon protective layer and the nitrogenated carbon protective layer are particularly preferable because they have high adhesion to the lubricating layer. The hydrogen concentration in carbon is 10 at% to 30 at% when measured by HFS (hydrogen forward scattering method), and the nitrogen concentration in carbon is 4 at% to 12 at% when measured by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). It is preferable that In forming the protective layer, a DC magnetron sputtering method, a plasma CVD method, or the like can be preferably exemplified.
潤滑層としては、パーフルオロポリエーテル(PFPE)を好ましく用いることができる。PFPEは柔軟な主鎖構造を備えるので適度な潤滑性を実現することができる。なおPFPEの末端官能基に極性基を導入したPFPE誘導体を用いると更に好ましい。このような誘導体としてはアルコール変性PFPEを挙げることができる。極性基とくに水酸基を備えるアルコール変性体は、炭素系保護層との密着性が高いので磁気ヘッドへの潤滑剤の移着を好適に抑制させることが出来るので好適である。潤滑層の形成方法としてはディップ法を例示することができる。 As the lubricating layer, perfluoropolyether (PFPE) can be preferably used. Since PFPE has a flexible main chain structure, moderate lubricity can be realized. It is more preferable to use a PFPE derivative in which a polar group is introduced into the terminal functional group of PFPE. Examples of such derivatives include alcohol-modified PFPE. An alcohol-modified product having a polar group, particularly a hydroxyl group, is preferable because it has high adhesion to the carbon-based protective layer, and thus can suppress the transfer of the lubricant to the magnetic head. An example of the method for forming the lubricating layer is a dipping method.
以上のように、本発明によれば、加工時間の短縮、製品歩留の向上による製造コストの低減を可能とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供できる。また、本発明によれば、ガラス基板の主表面品質及び端面品質の向上が図れる磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供できる。さらに、本発明によれば、高情報記録密度化に好適な磁気ディスクを提供できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a glass substrate for a magnetic disk that can reduce processing time and manufacturing cost by improving product yield. Moreover, according to this invention, the manufacturing method of the glass substrate for magnetic discs which can aim at the improvement of the main surface quality and end surface quality of a glass substrate can be provided. Furthermore, according to the present invention, a magnetic disk suitable for increasing the information recording density can be provided.
以下、本発明の実施の形態について具体的実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。
(実施例1)
以下、本実施例の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について説明する。
(1)ラッピング工程(研削工程)
溶融ガラスからダイレクトプレスにより直径66mmφのアルミノシリケートガラスからなるアモルファスのガラスディスクを得た。アルミノシリケートガラスはSiO2:63.6量%、Al2O3:14.2重量%、Na2O:10.4重量%、Li2O:5.4重量%、ZrO2:6.0重量%、Sb2O3:0.4重量%の組成を有するアルミノシリケートガラスを用いた。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with specific examples, but the present invention is not limited to these embodiments.
(Example 1)
Hereinafter, the manufacturing method of the glass substrate for magnetic disks of a present Example is demonstrated.
(1) Lapping process (grinding process)
An amorphous glass disk made of aluminosilicate glass having a diameter of 66 mmφ was obtained from the molten glass by direct pressing. Aluminosilicate glass is SiO 2: 63.6 weight%, Al 2 O 3: 14.2 wt%, Na 2 O: 10.4 wt%, Li 2 O: 5.4 wt%, ZrO 2: 6.0 An aluminosilicate glass having a composition of wt%, Sb 2 O 3 : 0.4 wt% was used.
次いで、ガラスディスクに寸法精度及び形状精度の向上させるためラッピング工程を行った。このラッピング工程は前述の図1及び図2に示す両面加工機を用いて行なった。具体的には、はじめに粒度#400のアルミナ遊離砥粒を用い、サンギアとインターナルギアを回転させることによって、キャリア内に収納したガラスディスクの両面をラッピングした。次に、円筒状の砥石を用いてガラスディスクの中央部分に孔を空けると共に、外周端面の研削をして直径を65mmφとした後、外周端面および内周端面に所定の面取り加工を施した。ガラスディスクの主表面の表面粗さは、Raで1.1μmであった。
次に、砥石を#280のダイヤモンド集結砥粒をアクリル系樹脂で固めたダイヤモンドペレットに変え、ガラスディスク主表面の研削を行った。なお、上記ダイヤモンドペレットの表面粗さを測定したところ、Raで1.0μmであった。このときの加工圧力は100g/cm2、上下定盤の回転数は20回転/秒、研削による除去厚みは200μmとした。
Next, a lapping process was performed on the glass disk in order to improve dimensional accuracy and shape accuracy. This lapping process was performed using the double-sided processing machine shown in FIGS. Specifically, first, alumina loose abrasive grains having a particle size of # 400 were used, and the sun gear and the internal gear were rotated to wrap both surfaces of the glass disk housed in the carrier. Next, a hole was made in the center portion of the glass disk using a cylindrical grindstone, and the outer peripheral end face was ground to a diameter of 65 mmφ, and then a predetermined chamfering process was performed on the outer peripheral end face and the inner peripheral end face. The surface roughness of the main surface of the glass disk was 1.1 μm in Ra.
Next, the grinding wheel was changed to diamond pellets in which # 280 diamond aggregated abrasive grains were hardened with an acrylic resin, and the main surface of the glass disk was ground. In addition, when the surface roughness of the said diamond pellet was measured, it was 1.0 micrometer in Ra. The processing pressure at this time was 100 g / cm 2 , the rotation speed of the upper and lower surface plates was 20 rotations / second, and the removal thickness by grinding was 200 μm.
また、この研削加工は研削液を供給しながら行い、上記両面加工機から使用済み研削液が排出され再び供給される循環経路を設けると共に、その途中の前段に遠心分離機を設置し、後段に90%除去径が3μmの糸巻きフィルターを設置した。さらに、上記加工機から遠心分離機に至る経路の間及び遠心分離機から上記フィルターに至る経路の間にはそれぞれ400リットルの貯液槽を設置した。研削液は、水溶性研削液を純水で希釈したものを加工機に供給した。上記遠心分離機は、回転室容量10リットル、外径32cm、回転室内の外周壁から回転軸に下した垂線と内周壁から回転軸に下した垂線の平均長さ13cm、回転室の研削液供給点から外周壁に下した垂線の長さ6cmのものを使用した。遠心分離機の運転は次の条件で行った。
回転数:1700回転/秒 即ちω=178秒−1
研削液供給速度:10リットル/分 即ち研削液の回転室内での平均滞在時間=60秒
また、回転式粘度計で測定した上記研削液の粘度は、1.1×10−2ポイズ、研削液の密度は1.0g/cm2、研削加工に伴い研削液中に混入してくるガラス粒子のスラッジの密度は2.5g/cm2であった。
In addition, this grinding process is performed while supplying the grinding fluid, and a circulation path is provided in which the used grinding fluid is discharged from the double-sided processing machine and supplied again. A bobbin filter with a 90% removal diameter of 3 μm was installed. Furthermore, a 400-liter storage tank was installed between the path from the processing machine to the centrifuge and between the path from the centrifuge to the filter. As the grinding liquid, a water-soluble grinding liquid diluted with pure water was supplied to the processing machine. The centrifuge has a rotating chamber capacity of 10 liters, an outer diameter of 32 cm, an average length of 13 cm perpendicular to the rotating shaft from the outer peripheral wall to the rotating shaft, and a vertical line extending from the inner peripheral wall to the rotating shaft. The one with a length of 6 cm perpendicular to the outer peripheral wall from the point was used. The centrifuge was operated under the following conditions.
Number of revolutions: 1700 revolutions / second, that is, ω = 178 seconds− 1
Grinding fluid supply speed: 10 liters / min. That is, the average residence time of the grinding fluid in the rotating chamber = 60 seconds. The viscosity of the grinding fluid measured with a rotary viscometer is 1.1 × 10 −2 poise, the density of the grinding fluid. Was 1.0 g / cm 2 , and the density of the sludge of the glass particles mixed in the grinding liquid during grinding was 2.5 g / cm 2 .
以上のパラメータを前述の(2)式に代入すると、遠心分離機のカットポイントはr=0.90μmである。
このような運転条件を利用し、遠心分離機及びフィルターを経て両面加工機へ供給される研削液に含まれるスラッジの粒度分布を、最大粒径Dmax=0.9μm、平均粒径Da=0.48μmとなるように調整した。なお、粒度分布のピーク径は0.28μmとなるように調整した。
以上のようにして、ガラスディスクを7バッチ(700枚)加工しても加工レートは低下せず、約5μm/分で安定していた。こうして研削加工により得られたガラスディスク主表面の表面粗さをAFM(原子間力顕微鏡)で測定したところ、Raが0.09μmの平滑な面であり、研削加工による表面粗さの所望値(Raで0.1μm程度)が得られていることを確認した。なお、表面粗さはAFM(原子間力顕微鏡)による表面領域測定結果から日本工業規格(JIS)B0601に準拠して算出したものである。
When the above parameters are substituted into the above-described equation (2), the cut point of the centrifuge is r = 0.90 μm.
Using such operating conditions, the particle size distribution of the sludge contained in the grinding fluid supplied to the double-sided processing machine through the centrifuge and the filter is the maximum particle size Dmax = 0.9 μm, the average particle size Da = 0. It adjusted so that it might be set to 48 micrometers. The peak size of the particle size distribution was adjusted to 0.28 μm.
As described above, even when the glass disk was processed in 7 batches (700 sheets), the processing rate did not decrease and was stable at about 5 μm / min. When the surface roughness of the main surface of the glass disk thus obtained by grinding was measured with an AFM (atomic force microscope), Ra was a smooth surface of 0.09 μm, and the desired value of the surface roughness by grinding ( It was confirmed that Ra was about 0.1 μm). The surface roughness is calculated from the surface area measurement result by AFM (atomic force microscope) according to Japanese Industrial Standard (JIS) B0601.
(2)鏡面研磨工程
次いで、ブラシ研磨により、ガラスディスクを回転させながらガラスディスクの端面(内周、外周)の表面の粗さを、Raで0.04μm程度に研磨した。
この後、ガラスディスク主表面の第1鏡面研磨工程をラッピング工程で使用した遊星歯車運動式の両面加工機と同様の両面研磨加工機を用いて行なった。両面研磨加工機においては、ポリッシャとして研磨パッドが貼り付けられた上下定盤の間にキャリアにより保持したガラスディスクを密着させ、このキャリアをサンギアとインターナルギアとに噛合させ、上記ガラス基板を上下定盤によって挟圧する。その後、研磨パッドとガラスディスクの研磨面との間に研磨液を供給して回転させることによって、ガラスディスクが定盤上で自転しながら公転(遊星歯車運動)して両面を同時に鏡面研磨加工するものである。
具体的には、ポリシャとして硬質発泡ウレタンの研磨パッドを用い、研磨工程を実施した。研磨液として酸化セリウム系研磨砥粒と純水を含む遊離砥粒を用いた。
なお、上述の端面研磨工程で、ガラスディスク主表面に積層加工による傷やスクラッチなどの凹欠陥が形成されたため、この凹欠陥を除去するのに多くの研磨取代を必要とし、研磨加工時間を長く要した。
(2) Mirror Polishing Step Next, the surface roughness of the end surface (inner circumference, outer circumference) of the glass disk was polished to about 0.04 μm by Ra while rotating the glass disk by brush polishing.
Thereafter, the first mirror polishing process on the main surface of the glass disk was performed using a double-side polishing machine similar to the planetary gear motion type double-side machine using the lapping process. In a double-side polishing machine, a glass disk held by a carrier is closely attached between an upper and lower surface plate on which a polishing pad is affixed as a polisher, and the carrier is meshed with a sun gear and an internal gear so that the glass substrate is vertically fixed. It is clamped by the board. After that, by supplying a polishing liquid between the polishing pad and the polishing surface of the glass disk and rotating it, the glass disk revolves (planetary gear motion) while rotating on the surface plate, and both surfaces are mirror-polished simultaneously. Is.
Specifically, a polishing process was performed using a hard urethane foam polishing pad as the polisher. As the polishing liquid, free abrasive grains containing cerium oxide abrasive grains and pure water were used.
In the above-described end surface polishing step, a concave defect such as scratches or scratches due to laminating processing was formed on the main surface of the glass disk. Therefore, a lot of machining allowance was required to remove the concave defect, and the polishing time was lengthened. It cost.
次に第1鏡面研磨工程で使用したものと同じタイプの両面研磨加工機を用い、ポリシャを軟質の研磨パッド(スウェードパット)に変えて、第2鏡面研磨工程を実施した。この第2鏡面研磨工程は、上述した第1鏡面研磨工程で得られた平坦な表面を維持しつつ、例えば表面粗さがRmaxで5nm以下、Raで0.5nm以下となる低減させることを目的とするものである。この鏡面研磨工程により、ガラスディスク主表面が鏡面状態に仕上げられる。
研磨液は酸化セリウム系研磨砥粒と純水を含む遊離砥粒を用いた。
鏡面研磨加工後のガラスディスクを、硫酸を含む洗浄液で洗浄し研磨砥粒などの残渣を除去して清浄化した。
こうして研磨加工まで終えたガラスディスクを集光ランプのもとで目視検査したところ、検査したガラスディスク300枚の内、欠陥が確認されたのは2枚のみで、99.3%の高歩留りであった。
また、得られたガラスディスクの表面粗さをAFM(原子間力顕微鏡)で測定したところ、Rmaxが4.0nm、Raが0.4nmの平滑な鏡面であることを確認した。
Next, using the double-side polishing machine of the same type as that used in the first mirror polishing process, the polisher was changed to a soft polishing pad (suede pad), and the second mirror polishing process was performed. The purpose of the second mirror polishing step is to reduce the surface roughness to, for example, Rmax 5 nm or less and Ra 0.5 nm or less while maintaining the flat surface obtained in the first mirror polishing step described above. To do. By this mirror polishing process, the main surface of the glass disk is finished in a mirror state.
As the polishing liquid, cerium oxide-based abrasive grains and free abrasive grains containing pure water were used.
The glass disk after mirror polishing was cleaned with a cleaning solution containing sulfuric acid to remove residues such as abrasive grains and clean.
When the glass disk thus polished was visually inspected under a condensing lamp, only 300 of the inspected glass disks were found to be defective, with a high yield of 99.3%. there were.
Moreover, when the surface roughness of the obtained glass disk was measured with AFM (atomic force microscope), it was confirmed that Rmax was 4.0 nm and Ra was a smooth mirror surface with 0.4 nm.
(3)化学強化工程
次に、以下の条件で低温型イオン交換法による化学強化工程を施した。
化学強化は硝酸カリウム(60%)と硝酸ナトリウム(40%)の混合した化学強化溶融塩を用意し、この化学強化溶融塩にガラスディスクを浸漬して化学強化処理を行なった。この化学強化工程によりガラスディスク表面には高い圧縮応力が形成されるので、耐衝撃性に優れたガラス基板を得ることができる。
化学強化を終えたガラスディスクを洗浄し、乾燥した。
次に、上記洗浄を終えたガラスディスク表面の目視検査及び光の反射・散乱・透過を利用した精密検査を実施した。その結果、ガラスディスク表面に付着物による突起や、傷等の欠陥は発見されなかった。
以上のとおり、本実施例の磁気ディスク用ガラス基板が得られた。
(3) Chemical strengthening process Next, the chemical strengthening process by a low temperature type ion exchange method was performed on condition of the following.
For chemical strengthening, a chemically strengthened molten salt in which potassium nitrate (60%) and sodium nitrate (40%) were mixed was prepared, and a glass disk was immersed in the chemically strengthened molten salt for chemical strengthening treatment. A high compressive stress is formed on the surface of the glass disk by this chemical strengthening step, so that a glass substrate having excellent impact resistance can be obtained.
The glass disk after chemical strengthening was washed and dried.
Next, a visual inspection of the glass disk surface after the cleaning and a precise inspection using light reflection / scattering / transmission were performed. As a result, no defects such as protrusions or flaws due to deposits were found on the glass disk surface.
As described above, the glass substrate for magnetic disk of this example was obtained.
(実施例2)
次に本実施例の磁気ディスクを以下のようにして製造した。
本実施例における磁気ディスクは、実施例1で得られた磁気ディスク用ガラス基板上に順次、下地層、磁性層、保護層、潤滑層が形成された磁気ディスクである。
上記ガラス基板上に順次DCマグネトロンスパッタリング方法を用いてアルゴン雰囲気中で下地層及び磁性層を形成した。
下地層は磁性層の磁性粒子をディスクの面内に配向させる作用を備える。CrW合金金属を用いた。
次に磁性層を成膜した。磁性層の材料にはCoCrPtB合金の強磁性磁性層を用いた。
このように磁性層まで成膜した磁気ディスク上に保護層をプラズマCVD法で成膜した。具体的にはアセチレンガスを用いて水素化炭素保護層を形成した。膜厚は5nmである。HFS(水素前方散乱法)で水素含有量を測定したところ20at%含有されていた。
この保護層上にディップ法で潤滑層を形成した。具体的には主鎖の両末端に水酸基を備えるパーフロロポリエーテル化合物からなる潤滑剤を塗布した。膜厚は1nmである。この潤滑層を成膜後、100℃で加熱処理を行い、潤滑層を保護層上に密着させた。
(Example 2)
Next, the magnetic disk of this example was manufactured as follows.
The magnetic disk in this example is a magnetic disk in which an underlayer, a magnetic layer, a protective layer, and a lubricating layer are sequentially formed on the magnetic disk glass substrate obtained in Example 1.
An underlayer and a magnetic layer were sequentially formed on the glass substrate in an argon atmosphere using a DC magnetron sputtering method.
The underlayer has a function of orienting the magnetic particles of the magnetic layer in the plane of the disk. CrW alloy metal was used.
Next, a magnetic layer was formed. A ferromagnetic magnetic layer of CoCrPtB alloy was used as the material of the magnetic layer.
A protective layer was formed by the plasma CVD method on the magnetic disk thus formed up to the magnetic layer. Specifically, a hydrogenated carbon protective layer was formed using acetylene gas. The film thickness is 5 nm. When the hydrogen content was measured by HFS (hydrogen forward scattering method), it was found to be 20 at%.
A lubricating layer was formed on the protective layer by a dip method. Specifically, a lubricant composed of a perfluoropolyether compound having hydroxyl groups at both ends of the main chain was applied. The film thickness is 1 nm. After forming this lubricating layer, heat treatment was performed at 100 ° C., and the lubricating layer was adhered onto the protective layer.
以上のようにして本実施例の磁気ディスクを得た。
得られた磁気ディスクについて、グライド特性評価を行ったところ、タッチダウンハイトは、4.5nmであった。タッチダウンハイトは、浮上しているヘッドの浮上量を順に下げていき(例えば磁気ディスクの回転数を低くしていく)、磁気ディスクと接触し始める浮上量を求めて、磁気ディスクの浮上量の能力を測るものであるが、通常、40Gbit/inch2以上の記録密度が求められるHDDでは、タッチダウンハイトは5nm以下であることが求められる。
また、ヘッド浮上時の浮上量を12nmとし、70℃、80%RH環境下で、ヘッドのロード・アンロード動作を繰り返して行うLUL耐久性について試験したところ、60万回のLUL連続試験後でも、ヘッドクラッシュ障害は発生しなかった。通常に使用されるHDDでは、LUL回数が60万回を越えるには10年間程度の使用が必要とされている。また、フライングハイト12nmのGMRヘッドを用いてサーマルアスペリティ(TA)試験を行ったところ、サーマルアスペリティ障害は発生しなかった。
The magnetic disk of this example was obtained as described above.
When the obtained magnetic disk was evaluated for glide characteristics, the touchdown height was 4.5 nm. The touchdown height decreases the flying height of the flying head in order (for example, lowering the rotational speed of the magnetic disk), finds the flying height that starts to contact the magnetic disk, and determines the flying height of the magnetic disk. In order to measure the capability, normally, an HDD that requires a recording density of 40 Gbit / inch 2 or more is required to have a touchdown height of 5 nm or less.
In addition, when the head flying height was set to 12 nm and the head was loaded and unloaded repeatedly in an environment of 70 ° C and 80% RH, LUL durability was tested. After 600,000 consecutive LUL tests No head crash failure occurred. Normally used HDDs require about 10 years of use in order to exceed 600,000 LUL times. Further, when a thermal asperity (TA) test was conducted using a flying height 12 nm GMR head, no thermal asperity failure occurred.
(実施例3)
実施例1の磁気ディスク用ガラス基板の製造工程において、実施例1の加工順序を変更し、成型されたガラスディスクの端面の研削を行ってから、端面鏡面研磨を実施し、その後にガラスディスク主表面の研削を行い、さらに主表面鏡面研磨を実施した。つまり、ガラスディスクの端面を鏡面に研磨した後に、ガラスディスクの主表面の研削を行った点が実施例1と異なる。それ以外の、例えば各工程の加工条件等は実施例1と同様とした。
本実施例では、ガラスディスクの端面鏡面研磨の後に、主表面研削を行ったので、端面鏡面研磨時に形成された主表面の傷、スクラッチ等の凹欠陥は、除去レートの速い研削加工により短い時間で取り除くことが出来、その後の主表面鏡面研磨加工時間を特に長くする必要がなかったため、実施例1と比べると、1バッチ(100枚)加工で約20分の時間短縮が可能になった。
本実施例により得られた磁気ディスク用ガラス基板上に、実施例2と同様にして磁性層等を形成し、磁気ディスクを製造した。得られた磁気ディスクを実施例2と同様に評価したところ、ヘッドクラッシュ障害やサーマルアスペリティ障害の発生も無く、良好な評価が得られた。
(Example 3)
In the manufacturing process of the glass substrate for magnetic disk of Example 1, the processing order of Example 1 is changed, the end surface of the molded glass disk is ground, and then the end surface mirror polishing is performed. The surface was ground and the main surface was further mirror polished. That is, the first embodiment differs from the first embodiment in that the main surface of the glass disk is ground after the end surface of the glass disk is polished to a mirror surface. Other than that, for example, the processing conditions of each step were the same as in Example 1.
In this example, since the main surface grinding was performed after the end surface mirror polishing of the glass disk, scratches on the main surface formed during the end surface mirror polishing, and concave defects such as scratches were shortened by grinding processing with a fast removal rate. Since the main surface mirror polishing process time thereafter did not have to be particularly long, it was possible to reduce the time by about 20 minutes with one batch (100 sheets) compared to Example 1.
On the magnetic disk glass substrate obtained in this example, a magnetic layer and the like were formed in the same manner as in Example 2 to produce a magnetic disk. When the obtained magnetic disk was evaluated in the same manner as in Example 2, no head crash failure or thermal asperity failure occurred, and a good evaluation was obtained.
(比較例)
本比較例では、実施例1の(1)ラッピング工程において、実施例1と同様に、研削加工は研削液を供給しながら行い、両面加工機から使用済み研削液が排出され再び供給される循環経路の途中の前段に遠心分離機を設置し、後段に90%除去径が3μmの糸巻きフィルターを設置したが、遠心分離機の運転は以下の条件で行った。
回転数:7000回転/秒
研削液供給速度:0.3リットル/分
このような運転条件の遠心分離機及びフィルターを経て両面加工機へ供給される研削液にはスラッジは含まれていなかった。つまり、研削加工により生じるスラッジは遠心分離機及びフィルターを経て除去され、スラッジを含まない研削液が両面加工機に供給されている。
以上のようにして、ガラスディスクを7バッチ(700枚)加工したところ、初期の加工レートは約5μm/分であったが、次第に約4μm/分まで低下した。こうして研削加工により得られたガラスディスク主表面の表面粗さをAFM(原子間力顕微鏡)で測定したところ、Rmaxで2.5μm、Raが0.18μmであり、特にRmaxが大きな値を示した。砥粒がガラスディスクに深く切り込んだ研削痕が形成され、表面粗さが悪化した。
なお、研削液の循環を行わず、新品の研削液のみを供給しながら同様に研削を行ったところ、この比較例と同様にガラスディスクに研削痕が確認された。
(Comparative example)
In this comparative example, in the (1) lapping process of the first embodiment, as in the first embodiment, the grinding is performed while supplying the grinding fluid, and the used grinding fluid is discharged from the double-sided processing machine and supplied again. A centrifuge was installed at the front stage in the middle of the path, and a bobbin filter with a 90% removal diameter of 3 μm was installed at the rear stage. The centrifuge was operated under the following conditions.
Rotational speed: 7000 revolutions / second Grinding fluid supply speed: 0.3 liter / minute The grinding fluid supplied to the double-sided processing machine through the centrifugal separator and the filter under such operating conditions contained no sludge. That is, sludge generated by grinding is removed through a centrifugal separator and a filter, and a grinding liquid not containing sludge is supplied to the double-sided processing machine.
When 7 batches (700 sheets) of glass disks were processed as described above, the initial processing rate was about 5 μm / min, but gradually decreased to about 4 μm / min. The surface roughness of the main surface of the glass disk thus obtained by grinding was measured with an AFM (Atomic Force Microscope). As a result, Rmax was 2.5 μm, Ra was 0.18 μm, and Rmax was particularly large. . Grinding marks were formed by the abrasive grains being deeply cut into the glass disk, and the surface roughness deteriorated.
In addition, when grinding was performed in the same manner while supplying only a new grinding fluid without circulating the grinding fluid, grinding marks were confirmed on the glass disk as in this comparative example.
研削工程後、研磨工程及び化学強化工程を実施例1と同様にして実施し、本比較例の磁気ディスク用ガラス基板を得た。なお、研磨加工まで終えたガラスディスクを集光ランプのもとで目視検査したところ、検査したガラスディスク300枚の内、欠陥が確認されたのは61枚に及び、79.7%の低歩留りであった。この欠陥は、研削加工後に研磨加工を実施しても研削痕が除去しきれなかったもので、あくまでもこの欠陥を精密に除去しようとすると、研磨加工に長時間を要し、製造コストが高騰してしまう。
本比較例の磁気ディスク用ガラス基板上に、実施例2と同様にして磁性層等を形成し、磁気ディスクを製造した。得られた磁気ディスクを実施例2と同様に評価したところ、ヘッドクラッシュ障害やサーマルアスペリティ障害が発生してHDDが故障した。
After the grinding step, the polishing step and the chemical strengthening step were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a glass substrate for magnetic disk of this comparative example. When the glass disk that had been polished was visually inspected under a condenser lamp, 61 of the 300 glass disks that were inspected were found to be defective, with a low yield of 79.7%. Met. This defect is because grinding marks could not be removed even if polishing was performed after grinding, and if this defect was to be removed precisely, the polishing process took a long time and the manufacturing cost increased. End up.
A magnetic layer or the like was formed on the glass substrate for a magnetic disk of this comparative example in the same manner as in Example 2 to produce a magnetic disk. The obtained magnetic disk was evaluated in the same manner as in Example 2. As a result, a head crash failure and a thermal asperity failure occurred and the HDD failed.
1 研削用ペレット
2 ガラスディスク
3 上定盤
4 下定盤
3a,4a ペレット保持板
5 キャリア
6 サンギヤ
7 インターナルギヤ
1 Pellet for grinding 2
Claims (7)
前記研削液に含まれる研削屑の粒径分布を調整して、前記ガラスディスク主表面の研削前の算術平均表面粗さよりも小さな粒径の粒子を含有し、かつ前記研削液に含有される粒子の平均粒径は、研削により得るガラスディスク主表面の算術平均表面粗さの値よりも大きくなるように調整された研削液を供給しながら研削を行うことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。 A glass substrate for a magnetic disk having a step of grinding a main surface of a glass disk by pressing a grinding surface plate with a grindstone pressed against the glass disk and moving the surface plate and the glass disk relatively while supplying a grinding liquid. A manufacturing method of
Particles having a particle size smaller than the arithmetic average surface roughness before grinding of the glass disk main surface by adjusting the particle size distribution of grinding scraps contained in the grinding fluid and contained in the grinding fluid The average particle size of the magnetic disk glass substrate is characterized in that grinding is performed while supplying a grinding liquid adjusted to be larger than the arithmetic average surface roughness value of the main surface of the glass disk obtained by grinding. Production method.
前記研削液に含まれる研削屑の粒径分布を調整して、前記砥石の算術平均表面粗さよりも小さな粒径の粒子を含有し、かつ前記研削液に含有される粒子の平均粒径は、研削により得るガラスディスク主表面の算術平均表面粗さの値よりも大きくなるように調整された研削液を供給しながら研削を行うことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。 A glass substrate for a magnetic disk having a step of grinding a main surface of a glass disk by pressing a grinding surface plate with a grindstone pressed against the glass disk and moving the surface plate and the glass disk relatively while supplying a grinding liquid. A manufacturing method of
Adjusting the particle size distribution of the grinding scraps contained in the grinding fluid, containing particles having a particle size smaller than the arithmetic average surface roughness of the grindstone , and the average particle size of the particles contained in the grinding fluid, A method for producing a glass substrate for a magnetic disk, comprising performing grinding while supplying a grinding liquid adjusted to be larger than an arithmetic average surface roughness value of a main surface of a glass disk obtained by grinding .
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