JP5483530B2 - 磁気ディスク用基板の製造方法 - Google Patents

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、上記のような研磨装置を用いて研磨加工する場合において、研磨加工後に上側定盤を上昇させると、研磨装置内に溜まった研磨材（スラリー）が一気に流れ出して、下側定盤にこの研磨材が溜まってしまい、キャリアや基板が浮いてしまって、キャリア穴から基板が飛び出てしまうことがある。このような状態になると研磨加工後の基板に傷がついてしまう恐れがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、研磨加工後に研磨材の流れ出しにより基板に傷が付くことを防止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、上下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であるスラリーを供給しながら前記磁気ディスク用基板の両面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、前記研磨加工において、前記定盤の駆動を停止する前に前記スラリーの供給を停止させ、前記スラリーの供給を停止させた後、前記定盤の駆動を停止するまで相対的に前記定盤で前記キャリアを挟持する際の加圧力を相対的に低くした状態で、前記定盤の回転により前記キャリアを自転及び公転させて前記スラリーを前記研磨装置の外部に排出させて、下側定盤に溜まる前記スラリーの量を少なく調整することにより、前記定盤の駆動を停止して上側定盤を上昇させた際に、前記磁気ディスク用基板が前記キャリアに保持された状態にして、前記下側定盤からの前記スラリーの流れ出しによって前記磁気ディスク用基板がキャリア穴から飛び出して傷がつくことを防止することを特徴とする。

この方法によれば、研磨材供給が停止した後でも少しの期間だけ定盤が回転しており、研磨装置内の研磨材を外部に排出することができる。このように下側定盤に研磨材が溜まる量を少なく調整することにより、定盤の駆動を停止して上側定盤を上昇させても、研磨材が一気に流れ出すことがない。その結果、磁気ディスク用基板はキャリアに保持された状態となるので、磁気ディスク用基板を傷付けることがない。

本発明の磁気ディスク用基板の製造方法においては、前記定盤の駆動を停止する約１０秒前に前記研磨材の供給を停止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において、前記定盤の駆動を停止する前に前記研磨材の供給を停止させるので、研磨加工後に研磨材の流れ出しにより基板に傷が付くことを防止することができる。

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。 （ａ），（ｂ）は、定盤駆動及び研磨材供給のタイミングを説明するための図である。

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において、前記定盤の駆動を停止する前に前記研磨材の供給を停止させる。

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。図１に示す研磨装置は、太陽歯車２と、その外方に同心円状に配置される内歯歯車３と、太陽歯車２及び内歯歯車３に噛み合い、太陽歯車２や内歯歯車３の回転に応じて公転及び自転するキャリア４と、このキャリア４に保持された磁気ディスク用基板（基板）１を挟持可能な研磨パッド７がそれぞれ貼着された上側定盤５及び下側定盤６と、上側定盤５と下側定盤６との間に研磨材（スラリー）を供給する研磨材供給部８と、上側定盤５及び下側定盤６の駆動や加圧力と、研磨材供給部８の研磨材供給のタイミングを制御する制御部９とを備えている。

このような両面研磨装置によって、研磨加工時には、キャリア４に保持された基板１を上側定盤５及び下側定盤６とで挟持するとともに、上下側定盤５，６の研磨パッド７と基板１との間に研磨材を供給しながら、太陽歯車２や内歯歯車３の回転に応じてキャリア４が公転及び自転させて基板１の両主表面を研磨加工する。

従来の研磨工程での上下側定盤５，６の駆動と研磨材供給との間では、図２（ａ）に示すように、研磨終了時において定盤駆動及び研磨材供給が同じタイミングで終了し、その後、上側定盤５が上昇する。このようなタイミングにおいては、研磨加工中に研磨装置内に溜まった研磨材が一気に流れ出して、下側定盤にこの研磨材が溜まってしまい、この研磨材によりキャリアや基板が浮いてしまって、キャリア穴から基板が飛び出てしまい、基板１に傷を付けてしまう恐れがある。

一方、本発明に係る方法においては、図２（ｂ）に示すように、上下側定盤５，６の駆動を停止する前に研磨材の供給を停止させる。このため、研磨材供給が停止した後でも少しの期間上下側定盤５，６が回転しており、研磨装置内の研磨材を外部に排出することができる。このように下側定盤６に研磨材が溜まる量を少なく調整することにより、上下側定盤５，６の駆動を停止して上側定盤５を上昇させても、研磨材が一気に流れ出すことがない。その結果、基板１はキャリア４に保持された状態となるので、基板１を傷付けることがない。

研磨材の供給を停止させてから定盤の駆動を停止するまでの時間（図２（ｂ）における時間Ｔ）は、５秒〜６０秒であることが好ましく、特に約１０秒であることが好ましい。また、研磨材の供給を停止させた後、上下側定盤５，６の駆動を停止するまで相対的に上下側定盤５，６定盤でキャリア４を挟持する際の加圧力を相対的に低くする（低加圧加工する）ことが好ましい。この場合において、研磨材の供給を停止させた後の加圧力は、研磨加工中の加圧力に比べて、５０％〜９０％程度低くすることが好ましい。

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１２０ｇ／ｃｍ^２とし、加工回転数を２２ｒｐｍとした。このとき、上下側定盤の駆動を停止する約１０秒前にスラリーの供給を停止させた。また、スラリーの供給を停止した後に、加工面圧を３３ｇ／ｃｍ^２とした。

加工後の目視検査でのH-Damage（ハンドリングダメージ）の発生率を調べたところ、３．６７％であった。

（比較例）
研磨終了時において定盤駆動及び研磨材供給を同じタイミングで終了させ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。加工後の目視検査でのH-Damageの発生率は４．１５％であった。

このように、本発明の方法によれば、上下側定盤の駆動を停止する前に研磨材の供給を停止させ、下側定盤に研磨材が溜まる量を少なく調整しているので、上下側定盤の駆動を停止して上側定盤を上昇させた際の、研磨材の流れ出しに起因する基板への傷付けを防止することができる。上記実施例、比較例の結果から、欠陥低減率が約１３％であった。

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 磁気ディスク用基板
２ 太陽歯車
３ 内歯歯車
４ キャリア
５ 上側定盤
６ 下側定盤
７ 研磨パッド
８ 研磨材供給部
９ 制御部

Claims (3)

1. 上下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であるスラリーを供給しながら前記磁気ディスク用基板の両面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、前記研磨加工において、前記定盤の駆動を停止する前に前記スラリーの供給を停止させ、前記スラリーの供給を停止させた後、前記定盤の駆動を停止するまで相対的に前記定盤で前記キャリアを挟持する際の加圧力を相対的に低くした状態で、前記定盤の回転により前記キャリアを自転及び公転させて前記スラリーを前記研磨装置の外部に排出させて、下側定盤に溜まる前記スラリーの量を少なく調整することにより、前記定盤の駆動を停止して上側定盤を上昇させた際に、前記磁気ディスク用基板が前記キャリアに保持された状態にして、前記下側定盤からの前記スラリーの流れ出しによって前記磁気ディスク用基板がキャリア穴から飛び出して傷がつくことを防止することを特徴とする磁気ディスク用基板の製造方法。
2. 前記定盤の駆動を停止する約１０秒前に前記研磨材の供給を停止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。
3. 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に記載の磁気ディスク用基板の製造方法。

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