JP5256091B2

JP5256091B2 - 磁気ディスク用基板の製造方法

Info

Publication number: JP5256091B2
Application number: JP2009078280A
Authority: JP
Inventors: 誠宏片桐
Original assignee: Hoya Glass Disk Vietnam Ltd
Current assignee: Hoya Glass Disk Vietnam Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: JP2010231846A

Description

本発明は、ハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ装置）などの磁気ディスク装置に用いられる基板の製造方法に関する。

現在、ハードディスク装置用の基板としては円盤状の磁気ディスクが広く用いられている。ハードディスク用の大容量化に伴い、記憶媒体が垂直磁気記録方式に移行した。これに伴い、磁気ディスク用基板に求められる品質として、低粗さ、低うねり、低欠陥、端部形状の平坦化などが挙げられる。これらの品質項目に関して、基本的には主表面の研磨工程及びその後の洗浄工程での調整で対応することが可能である。特に、低粗さ及び低うねりに関しては、最終研磨工程の占める割合が高い。例えば、最終研磨工程において、研磨砥粒の微細化、や研磨パッドの硬質化、及び平坦化によって、低粗さ及び低うねりを達成することができる。主表面の研磨工程においては、遊星歯車機構を用いた研磨装置を用いて行う（特許文献１）。

特開２００７−９０４５２号公報

しかしながら、その一方で上記研磨副資材（研磨パッドや研磨砥粒など）の組み合わせによる基板主表面の平滑化が進むことによって、両面研磨終了後において基板が上研磨定盤側の研磨パッドにランダムに貼り付いてしまう問題が顕在化している。これにより、両面研磨加工後の基板アンロード（基板取り外し）作業において、作業性が低下したり、基板アンロード作業中に基板に傷を付ける要因となっている。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、研磨加工後に基板が上研磨定盤に貼り付く割合を低減できる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。

本発明の磁気ディスク用基板の製造方法は、研磨パッドが貼り付けられた一対の定盤の間に挟持され、複数の磁気ディスク用基板を保持した状態で自転しながら公転するキャリアを備えた研磨装置で、研磨材を供給しながら前記磁気ディスク用基板を研磨加工する工程を含む磁気ディスク用基板の製造方法であって、前記研磨加工終了後に、前記磁気ディスク用基板の下側定盤側の研磨パッドに対する吸着力が前記磁気ディスク用基板の上側定盤側の研磨パッドに対する吸着力よりも大きくなるように、前記磁気ディスク用基板と前記下側定盤に貼り付けられている前記研磨パッドとの間に存在する前記研磨材を外部に排出することができる範囲で、前記下側定盤の回転数を前記上側定盤の回転数に対して相対的に大きくすることを特徴とする。

この方法によれば、磁気ディスク用基板を研磨加工する際に、研磨終了後に下側定盤の回転数を上側定盤の回転数に対して相対的に大きくする。このため、研磨終了後に一時的に上側定盤の回転数と下側定盤の回転数との間に差が生じる。このとき、基板と下側定盤に貼り付けられている研磨パッドとの間に存在する研磨材（スラリー）を外部に排出することができる。その結果、基板の下側定盤側の研磨パッドに対する吸着力が、基板の上側定盤側の研磨パッドに対する吸着力よりも大きくなり、上側定盤に貼り付く基板の数を少なくすることができる。

本発明の磁気ディスク用基板の製造方法においては、前記研磨加工において、研磨終了後に下側定盤のみを回転させることが好ましい。

本発明の磁気ディスク用基板の製造方法においては、前記磁気ディスク用基板がガラス基板であることが好ましい。

本発明の磁気ディスク用基板の製造方法は、一対の定盤の間に挟持され、複数の磁気ディスク用基板を保持した状態で自転しながら公転するキャリアを備えた研磨装置で前記磁気ディスク用基板を研磨加工する工程を含み、前記研磨加工において、研磨終了後に下側定盤の回転数を上側定盤の回転数に対して相対的に大きくするので、研磨加工後に基板が上研磨定盤に貼り付く割合を低減することができる。

磁気ディスク用基板の製造方法に用いる研磨装置を示す図である。研磨終了後の上側定盤への貼り付き個数を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明の磁気ディスク用基板の製造方法においては、一対の定盤の間に挟持され、複数の磁気ディスク用基板を保持した状態で自転しながら公転するキャリアを備えた研磨装置で前記磁気ディスク用基板を研磨加工する際に、研磨終了後に下側定盤の回転数を上側定盤の回転数に対して相対的に大きくする。

磁気ディスク用基板の材料としては、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ボロシリケートガラスなどを用いることができる。特に、化学強化を施すことができ、また主表面の平坦性及び基板強度において優れた磁気ディスク用ガラス基板を提供することができるという点で、アルミノシリケートガラスを好ましく用いることができる。また、ガラス基板に限らず、本発明の効果は磁気ディスク基板種によらず発揮できることから、その他の磁気ディスク基板（アルミニウム基板など）への適用を排除するものではない。

磁気ディスク用基板の製造工程は、素材加工工程及び第１研削工程；端部形状工程（穴部を形成するコアリング工程、端部（外周端部及び／又は内周端部）に面取り面を形成するチャンファリング工程（面取り面形成工程））；端面研磨工程（外周端部及び内周端部）；第２研削工程；主表面研磨工程（第１及び第２研磨工程）；化学強化工程などの工程を含む。

以下に、磁気ディスク用基板の製造工程の各工程について説明する。ここでは、磁気ディスク用基板がガラス基板である場合について説明する。
（１）素材加工工程及び第１研削工程
まず、素材加工工程においては、ガラス基板となるガラス基材（ブランクス）は、例えば溶融ガラスを材料として、プレス法やフロート法、ダウンドロー法、リドロー法、フュージョン法など、公知の製造方法を用いて製造することができる。これらの方法うち、プレス法を用いれば、板状ガラスを廉価に製造することができる。

第１研削工程においては、板状ガラスの両主表面を研削加工し、ディスク状のガラス基材とする。この研削加工は、遊星歯車機構を利用した両面研削装置により、アルミナ系遊離砥粒を用いて行うことができる。具体的には、板状ガラスの両面に上下からラップ定盤を押圧させ、遊離砥粒を含む研削液を板状ガラスの主表面上に供給し、これらを相対的に移動させて研削加工を行う。この研削加工により、平坦な主表面を有するガラス基板を得ることができる。

（２）端部形状工程（穴部を形成するコアリング工程、端部（外周端部及び内周端部）に面取り面を形成するチャンファリング工程（面取り面形成工程））
コアリング工程においては、例えば、円筒状のダイヤモンドドリルを用いて、このガラス基板の中心部に内孔を形成し、円環状のガラス基板とする。チャンファリング工程においては、内周端面及び外周端面をダイヤモンド砥石によって研削し、所定の面取り加工を施す。

（３）第２研削工程
第２研削工程においては、得られたガラス基板の両主表面について、第１研削工程と同様に、第２研削加工を行う。この第２研削工程を行うことにより、前工程において主表面に形成された微細な凹凸形状／表面ダメージ・傷などを除去し、かつ第１研削よりもさらに表面粗さを低減することで、後続の主表面に対する研磨工程を短時間で完了させることができるようになる。

（４）端面研磨工程
端面研磨工程においては、ガラス基板の外周端面及び内周端面について、ブラシ研磨方法により、鏡面研磨を行う。このとき、研磨砥粒としては、例えば、酸化セリウム砥粒を含むスラリー（遊離砥粒）を用いることができる。この端面研磨工程により、ガラス基板の端面での汚染・ダメージ・傷の除去を行うことで、ナトリウムやカリウムのようなコロージョンの原因となるイオン析出の発生を防止できる状態になる。

（５）主表面研磨工程（第１研磨工程）
主表面研磨工程として、まず第１研磨工程を施す。主表面研磨加工においては、例えば、図１に示す遊星歯車機構を用いた研磨装置を用いて行う。図１は、磁気ディスク用基板の製造方法で用いる研磨装置の概略構成を示す図である。この遊星歯車機構は、図１に示すように、上下一対の研磨定盤１，２を有している。これらの研磨定盤１，２は平板状に形成されている。これらの研磨定盤１，２の表面には、研磨材を供給するための複数の溝３が格子状に形成されている。また、研磨定盤１，２の表面には、軟質ポリシャ（スウェード）の研磨パッドが貼り付けられる。

この両面研磨装置においては、各研磨定盤１，２間にガラス基板４を保持する円板状のキャリア５を設置し、上下研磨定盤１，２で圧力を負荷してキャリア５を挟み込み、上研磨定盤２と下研磨定盤１を逆回転させ、研磨材を供給しながらガラス基板４の両主表面を研磨する。この遊星歯車機構においては、下研磨定盤１の中心部に設けられた太陽歯車６と、この下研磨定盤１の外周に設けられた内歯車７と、の間にキャリア５が配設される。このとき、キャリア５の外周に設けられた歯部８が、太陽歯車６及び内歯車７と噛合する。したがって、上研磨定盤２と下研磨定盤１を逆回転させることにより、キャリア５が自転しながら公転する。なお、ガラス基板４は、キャリア５の穴部５ａ内で保持される。

通常であれば、研磨加工においては、キャリアにガラス基板を取り付け、上研磨定盤と下研磨定盤でキャリアを挟み込んだ状態で研磨材を供給しながら上研磨定盤と下研磨定盤を逆回転させる。そして、研磨加工の終了時点で上研磨定盤と下研磨定盤の回転を同時に停止させる。一方、本発明に係る方法においては、磁気ディスク用基板を研磨加工する際に、研磨終了後に下側定盤の回転数を上側定盤の回転数に対して相対的に大きくする。このため、研磨終了後に一時的に上側定盤の回転数と下側定盤の回転数との間に差が生じる。このとき、基板と下側定盤に貼り付けられている研磨パッドとの間に存在する研磨材（スラリー）を外部に排出することができる。その結果、基板の下側定盤側の研磨パッドに対する吸着力が、基板の上側定盤側の研磨パッドに対する吸着力よりも大きくなり、上側定盤に貼り付く基板の数を少なくすることができる。このため、作業性の低下を防止したり、基板アンロード作業中の基板への傷付けを少なくすることができる。

研磨終了後に上側定盤の回転数と下側定盤の回転数との間に差を生じさせる場合において、回転数の差としては、特に制限はないが、基板と下側定盤に貼り付けられている研磨パッドとの間に存在する研磨材を外部に排出することができる範囲において適宜決定することができる。また、研磨終了後に上側定盤の回転数と下側定盤の回転数との間に差を生じさせる場合において、研磨終了後に下側定盤のみを回転させる、すなわち、上側定盤を停止させることが好ましい。これにより、より効果的に上側定盤への貼り付きを防止することができる。研磨終了後に上側定盤の回転数と下側定盤の回転数との間に差を生じさせる、あるいは、下側定盤のみを回転させる時間についても特に制限はないが、基板と下側定盤に貼り付けられている研磨パッドとの間に存在する研磨材を外部に排出することができる範囲において適宜決定することができる。

この第１研磨工程は、前述のラッピング工程で主表面に残留したキズや歪みの除去を主たる目的とする工程である。この第１研磨工程においては、遊星歯車機構を有する両面研磨装置により、硬質樹脂ポリッシャを用いて、主表面の研磨を行う。研磨剤としては、酸化セリウム砥粒を用いることができる。

（６）主表面研磨工程（最終研磨工程）
次に、最終研磨工程として、第２研磨工程を施す。第２研磨工程は、両主表面のうち記録面となる面のみを鏡面状に仕上げることを目的とする工程である。この第２研磨工程においても、上記と同様にして遊星歯車機構を有する両面研磨装置により、軟質発泡樹脂ポリッシャを用いて、主表面の鏡面研磨を行う。スラリーとしては、第１研磨工程で用いた酸化セリウム砥粒よりも微細な酸化セリウム砥粒やコロイダルシリカなどを用いることがきる。

（７）化学強化工程
化学強化工程においては、前述のラッピング工程及び研磨工程を終えたガラス基板に化学強化を施す。化学強化に用いる化学強化液としては、例えば、硝酸カリウム（６０％）と硝酸ナトリウム（４０％）の混合溶液などを用いることができる。化学強化においては、化学強化液を３００℃〜４００℃に加熱し、洗浄済みのガラス基板を２００℃〜３００℃に予熱し、化学強化溶液中に３時間〜４時間浸漬することによって行う。この浸漬の際には、ガラス基板の表面全体が化学強化されるようにするため、複数のガラス基板が端面で保持されるように、ホルダに収納した状態で行うことが好ましい。

このように、化学強化溶液に浸漬処理することによって、ガラス基板の表層のリチウムイオン及びナトリウムイオンが、化学強化溶液中の相対的にイオン半径の大きなナトリウムイオン及びカリウムイオンにそれぞれ置換され、ガラス基板が強化される。

次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
（実施例）
まず、溶融させたアルミノシリケートガラスを上型、下型、胴型を用いたダイレクトプレスによりディスク形状に成型し、アモルファスの板状ガラス素材（ブランクス）を得た。この時点でブランクスの直径は６６ｍｍであった。次に、このブランクスの両主表面を第１ラッピング加工した後、円筒状のコアドリルを用いて、このガラス基板の中心部に穴部を形成して円環状のガラス基板に加工（コアリング）した。そして端部（外周端部及び内周端部）に面取り面を形成するチャンファリング加工（面取り面形成工程））を施して、直径２．５インチのガラス基板とした。

次いで、このガラス基板に第２ラッピング加工を行った。次いで、ガラス基板の外周端部について、ブラシ研磨方法により、鏡面研磨を行った。このとき、研磨砥粒としては、酸化セリウム砥粒を含むスラリー（遊離砥粒）を用いた。次いで、主表面研磨工程として、ガラス基板の両主表面に対して第１研磨工程を施した。第１研磨工程においては、研磨装置として、図１に示す両面研磨装置を使用した。この研磨装置における研磨パッドとしては、ウレタンパッドを用いた。また、研磨剤としては、セリウム研磨剤を用いた。また、研磨条件としては、加工面圧を１３０ｇ／ｃｍ^２とし、加工回転数を２２ｒｐｍとした。このとき、研磨終了後に下側定盤のみを３０秒だけ回転させた。基板をアンロードする際に１バッチ（１００枚）中の上側定盤に貼り付いた基板の数を調べた。その結果を図２に示す。

（比較例）
研磨終了後に上側定盤と下側定盤の回転を同時に停止したこと以外は実施例と同様にして磁気ディスク用基板の研磨加工を行った。基板をアンロードする際に１バッチ（１００枚）中の上側定盤に貼り付いた基板の数を調べた。その結果を図２に併記する。

図２から分かるように、研磨終了後に下側定盤のみを回転させた場合（実施例）は、研磨終了後に上側定盤と下側定盤の回転を同時に停止した場合に対して約２１％も上側定盤への基板の貼り付きが低減した。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。上記実施の形態における数値、材質、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明は、パーソナルコンピュータ、携帯用音楽機器など、各種ＨＤＤの搭載機器に適用可能である。

１下研磨定盤
２上研磨定盤
３溝
４ガラス基板
５キャリア
５ａ穴部
６太陽歯車
７内歯車
８歯部

Claims

研磨パッドが貼り付けられた一対の定盤の間に挟持され、複数の磁気ディスク用基板を保持した状態で自転しながら公転するキャリアを備えた研磨装置で、研磨材を供給しながら前記磁気ディスク用基板を研磨加工する工程を含む磁気ディスク用基板の製造方法であって、前記研磨加工終了後に、前記磁気ディスク用基板の下側定盤側の研磨パッドに対する吸着力が前記磁気ディスク用基板の上側定盤側の研磨パッドに対する吸着力よりも大きくなるように、前記磁気ディスク用基板と前記下側定盤に貼り付けられている前記研磨パッドとの間に存在する前記研磨材を外部に排出することができる範囲で、前記下側定盤の回転数を前記上側定盤の回転数に対して相対的に大きくすることを特徴とする磁気ディスク用基板の製造方法。
前記研磨加工において、研磨加工終了後に前記下側定盤のみを回転させることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク用基板の製造方法。
前記磁気ディスク用基板がガラス基板であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気ディスク用基板の製造方法。