JP5813628B2 - 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法に関する。
情報化技術の高度化に伴い、情報記録技術、特に磁気記録技術は著しく進歩している。磁気記録媒体の一つであるＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等に用いられる磁気ディスクにおいては、急速な小型化、薄板化、及び記録密度の増加とアクセス速度の高速化が続けられている。ＨＤＤでは、円盤状の基板の上に磁性層を備えた磁気ディスクを高速回転し、この磁気ディスク上に磁気ヘッドを浮上飛行させながら記録と再生を行う。
アクセス速度の高速化に伴って磁気ディスクの回転速度も速くなるため、磁気ディスクには、より高い基板強度が求められる。また記録密度の増加に伴い、磁気ヘッドも薄膜ヘッドから、磁気抵抗型ヘッド（ＭＲヘッド）、大型磁気抵抗型ヘッド（ＧＭＲヘッド）へと推移しており、さらに、ＤＦＨ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｌｙｉｎｇ Ｈｅｉｇｈｔ）制御機構の導入により、磁気ヘッドの磁気ディスクからの浮上量（磁気ヘッドと磁気ディスクの間隙のうち最も狭い距離）が２ｎｍ程度にまで狭くなってきている。このため磁気ディスク面上に凹凸形状があると、磁気ヘッドが衝突するクラッシュ障害や、空気の断熱圧縮または接触により加熱して読み出しエラーを生じるサーマルアスペリティ障害を生じる場合がある。このような磁気ヘッドに生じる障害を抑制するには、磁気ディスクの主表面を極めて平滑な面として仕上げておくことが重要となる。
そこで現在では、磁気ディスク用の基板として、従来のアルミニウム基板に代えて、ガラス基板が用いられるようになってきている。軟質材料である金属からなるアルミニウム基板に比べて、硬質材料であるガラスからなるガラス基板は、基板表面の平坦性に優れているためである。また、ガラス基板はアルミニウム基板よりも硬いため、高速回転時の基板の歪みやバタつきを抑制することができる。これにより、ヘッドとの衝突リスクを減らすことができる。
一方で、ガラス基板を用いる場合であっても、記録密度の向上とともにヘッドの浮上量は下がってくるため、磁気ディスク用ガラス基板の表面の平滑化やパーティクル（コンタミネーション）の除去が一層重要となってくる。特に、次世代のビットパターンドメディア、ディスクリートトラックメディアにおいては、磁性粒がそれぞれ区分けされるため、ガラス基板表面の微細な凹凸やガラス基板表面に付着した微細なパーティクルの存在が深刻になることが予想される。そこで、ガラス基板の平滑化を向上させ、ガラス基板表面のパーティクルを除去するためにガラス基板に対して研磨工程や超音波処理工程が行われる（例えば、特許文献１参照）。
近年、ガラス基板表面の平滑化を向上させるために、ガラス基板の研磨に用いられる研磨砥粒の粒子径は縮小の一途をたどっている。一方、浮上量のさらなる低下を実現するため、磁気ディスク表面上には極めて微小な凸形状も許されない状況となってきている。したがって、ガラス基板の研磨に用いられた微小な研磨砥粒の除去が重要な課題となっている。ところで、ガラス基板表面のパーティクルの除去を目的として研磨工程後に行われる超音波洗浄工程では、対象粒子径に対して適用する周波数帯が決まるため、洗浄対象の粒子径が縮小するにつれて周波数を高くする必要がある。例えば、特許文献１では、０．８μｍの研磨砥粒を用いて研磨した後に、５０ｋＨｚの超音波洗浄が実施されている。よって、研磨砥粒がこれより小さくなる場合は、超音波の周波数をさらに高く設定する必要があると考えられる。
しかし、超音波周波数が高くなると、研磨砥粒を十分に除去できないことがわかってきた。これは、超音波周波数が高くなることにより洗浄対象粒子径以外の微粒子の運動も活発になり、大きい粒子に衝突して凝集するためと推察される。例えば、比較的高い周波数（１２０〜９５０ＫＨｚ）の超音波を照射することにより、粒径が２０ｎｍ程度のパーティクルが除去されずに凝集することが分かってきた。一方で、粒径が２０ｎｍのパーティクルに対しては、比較的低い周波数（例えば、８０ＫＨｚ）の超音波を照射してもうまく除去できないという問題がある。
また、近年、記録密度をより一層向上させるために、ヘッドにＤＦＨ(Dynamic Flying Height)技術を搭載するＨＤＤが開発されている。この技術によってヘッド素子部を従来以上に媒体表面に近づけて磁気的スペーシングを低減することが可能となるが、他方、ＤＦＨヘッドを用いる場合には、磁気ディスクの主表面を従来以上に平滑かつ異物等の欠陥が少なく清浄とすることが必要であることがわかってきた。ＤＦＨヘッドでは、ヘッド本体の浮上量を下げて磁気ディスク表面に近づけるのではなく、ヘッド素子部周辺のみを突き出して媒体表面に近づけるため、僅かな表面凹凸の乱れや異物との接触でもヘッド素子部が影響を受けてしまうためと考えられる。例えば、２．５インチの磁気ディスク一枚あたり５００ＧＢ以上の記録密度を達成するためには、突き出したヘッド素子部と磁気ディスクとの間隔を好ましくは１ｎｍ以下とすることが求められる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ガラス基板の研磨工程で粒径が小さい研磨砥粒を用い、且つ研磨工程後の超音波洗浄工程において高い周波数で超音波処理を行う場合であっても、ガラス基板表面のパーティクルを効果的に除去することを目的の一とする。
本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、ガラス基板に対して所定の粒径を有する研磨砥粒を用いて研磨を行う研磨処理と、前記研磨処理後に前記ガラス基板に超音波洗浄を行う超音波洗浄処理を有し、前記超音波洗浄処理は、前記所定の粒径を有するパーティクルを凝集させる第１の周波数で第１の超音波洗浄を行って二次粒子を形成した後、前記二次粒子を洗浄対象とする前記第１の周波数より低く、且つ、３０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚである第２の周波数で第２の超音波洗浄を行うことを特徴としている。
本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、ガラス基板に対して研磨を行う研磨工程と、研磨工程後にガラス基板に超音波洗浄を行う超音波洗浄工程を有し、研磨工程で粒径が１０ｎｍ〜３０ｎｍの研磨砥粒を用い、超音波洗浄工程において、３００ＫＨｚ〜１０００ＫＨｚの周波数で第１の超音波洗浄を行って二次粒子を形成した後、３０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの周波数で第２の超音波洗浄を行うことを特徴としている。
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、第１の超音波洗浄を行うことにより、粒径が１０００ｎｍ〜３０００ｎｍの二次粒子を形成することが好ましい。
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、上記研磨工程は、ガラス基板に対して複数行われる研磨工程のうち最終の研磨工程であることが好ましい。
ガラス基板に対して研磨を行った後に行う超音波洗浄工程において、比較的高い周波数で第１の超音波洗浄を行った後に、比較的低い周波数で第２の超音波洗浄を行うことにより、研磨工程において粒径が小さい研磨砥粒を用いる場合であっても、研磨砥粒等に起因する凝集パーティクルが残存することを抑制し、ガラス基板表面のパーティクルを効果的に除去することができる。
本発明者は、ガラス基板表面の平滑化をより一層向上させることを目的として研磨工程で用いる研磨砥粒の粒径を縮小させると共に、微細なパーティクルを除去することを目的として研磨後の超音波洗浄工程において比較的高い周波数を用いて超音波洗浄を行ったところ、従来は問題にならなかった研磨砥粒に起因するパーティクル（粒径１０ｎｍ〜３０ｎｍ）が凝集してガラス基板表面に残存するという問題に直面した。
すなわち、研磨砥粒の微小化に伴って超音波周波数を高くしても、ガラス基板表面に異物が残存してしまうことがわかってきた。この異物を分析したところ、微小な研磨砥粒の凝集体であった。このことから、高い周波数の超音波によって、異物を核とするなどして研磨砥粒が凝集して大きくなったために、当初の高い周波数が洗浄除去には不適切となったためと考えられる。
そこで、この問題を解決すべく鋭意検討した結果、研磨工程後に行う超音波洗浄工程において、比較的高い周波数（３００ＫＨｚ以上１０００ＫＨｚ以下）で超音波を照射して研磨砥粒に起因するパーティクルを凝集させた後、比較的低い周波数（３０ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下）に切り替えて超音波を照射することにより、ガラス基板表面のパーティクルを効果的に除去できるとともに、超音波による凹欠陥をガラス基板に生じさせないことを見出した。以下に、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について具体的に説明する。
本実施の形態で示す磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、少なくともガラス基板に対して所定の粒径を有する研磨砥粒を用いて研磨を行う研磨工程と、研磨工程後にガラス基板に超音波洗浄を行う超音波洗浄工程を有し、超音波洗浄工程は、所定の粒径を有するパーティクルを凝集させる周波数で第１の超音波洗浄を行って二次粒子を形成した後、二次粒子を洗浄対象とし、かつ、ガラス基板表面に凹欠陥を生じさせない周波数で第２の超音波洗浄を行う。例えば、研磨工程で粒径が１０ｎｍ〜３０ｎｍの研磨砥粒を用いる場合には、第１の超音波洗浄を３００ＫＨｚ〜１０００ＫＨｚの周波数で行い、第２の超音波洗浄を３０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの周波数で行うことができる。
上記超音波洗浄工程において、相対的に高い周波数（３００ＫＨｚ〜１０００ＫＨｚ）を用いる第１の超音波洗浄は、洗浄対象となる粒径のパーティクルを除去すると共に、洗浄対象外の粒径１０ｎｍ〜３０ｎｍを有するパーティクル（研磨砥粒等）を凝集させて二次粒子（凝集物）を形成することを目的とするものであり、相対的に低い周波数（３０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚ）を用いる第２の超音波処理は、第１の超音波処理で凝集させた二次粒子を除去しながらも、ガラス基板に凹欠陥を生じさせないことを目的とするものである。
つまり、研磨工程後のガラス基板に対して、まず、比較的高い周波数で超音波処理を行うことにより、ガラス基板表面に付着した洗浄対象となる粒径のパーティクルを除去すると共に、洗浄対象外のパーティクルを大きい粒子に衝突させて凝集させる。その後、比較的低い周波数で超音波処理を行うことにより、凝集した粒径の大きいパーティクルを除去する。また、この場合、比較的低い周波数で超音波処理を行っても、一度凝集したパーティクルの大部分を分散状態にせずに除去することができる。これは、凝集物の界面に有機物が介在し、結合力が強くなっているためと考えられる。
この有機物は、研磨砥粒の微小化に伴ってスラリーに添加される分散剤や再凝集防止剤に由来すると考えられる。なお、これら分散剤や再凝集防止剤は、スラリーのｐＨに応じて最適となるような物質を選択して添加されるため、例えば酸性のスラリーで効果を発揮する分散剤はアルカリ性条件化では十分な分散効果を発揮できない。
第１の超音波洗浄の周波数は、ガラス基板表面に付着した洗浄対象となる粒径のパーティクルを除去でき、且つ洗浄対象外のパーティクル（ここでは、１０ｎｍ〜３０ｎｍの研磨砥粒等のパーティクル）を凝集させる周波数に設定すればよい。例えば、このような条件を満たす周波数として３００ＫＨｚ〜１０００ＫＨｚとすればよい。周波数が３００ＫＨｚ未満であると、１０ｎｍ〜３０ｎｍの粒径のパーティクルがうまく二次粒径を形成せず、周波数が１０００ＫＨｚを超えると、三次粒子、四次粒子等を形成してしまい、除去することが困難となる。
第２の超音波洗浄の周波数は、第１の超音波洗浄の周波数によって凝集して生成するパーティクルの粒径を洗浄対象とする周波数に設定すればよい。例えば、第１の超音波洗浄の周波数を９５０ｋＨｚとした場合の凝集するパーティクルの粒径は、超音波の印加時間によっても異なるが１０００ｎｍ〜３０００ｎｍとなるため、第２の超音波洗浄の周波数は対象粒径が１０００ｎｍ〜３０００ｎｍとなる３０ｋＨｚ〜１００ＫＨｚに設定すればよい。なお、超音波洗浄の周波数と洗浄対象となるパーティクルの粒径は、振幅と音速を用いて超音波周波数帯の洗浄対象径の関係を示した下記の式（１）により求めることができる。
δａｃ＝（２ν／ω）０．５（ｉｎ ｗａｔｅｒ） ・・・（１）
なお、上記式（１）において、δａｃは音圧境界層の厚さ、νは音速、ωはＨｚ（周波数）を示す。
なお、上記式（１）において、δａｃは音圧境界層の厚さ、νは音速、ωはＨｚ（周波数）を示す。
第２の超音波洗浄の周波数が３０ＫＨｚ未満であると、パーティクルは除去されるがガラス表面に対して強い衝撃を与えることとなり、表面粗さが悪くなることがあり、周波数が１００ＫＨｚを超えると、パーティクルを除去させることが困難となる。
また、第１の超音波洗浄と第２の超音波洗浄は、異なる２つの洗浄槽に分けて行うことができるが、１つの洗浄槽において途中で周波数を切り替えることにより続けて行うこともできる。第１の超音波洗浄の周波数から第２の超音波洗浄の周波数への切り替えるタイミングは、第１の超音波洗浄で用いる周波数を照射することにより二次粒子が形成される時間等を事前に測定しておき、その条件をフィードバックさせることが好ましい。これにより、第１の超音波洗浄により、第２の超音波洗浄の対象となる粒径の二次粒子を十分に形成した後に、第２の超音波洗浄を行うことができる。
このように、研磨後のガラス基板に対して異なる周波数で超音波洗浄を連続して行い、研磨砥粒に起因するパーティクルを凝集させて二次粒子を形成した後に、当該二次粒子を除去することによって、研磨工程で微小な研磨砥粒（粒径１０ｎｍ〜３０ｎｍ）を用い、且つ研磨工程後の超音波洗浄工程において比較的高い周波数（３００ＫＨｚ〜１０００ＫＨｚ）で超音波処理を行う場合であっても、ガラス基板表面のパーティクルを効果的に除去することができる。
また、第１の超音波洗浄と第２の超音波洗浄は、いずれもアルカリ性に調整された液中で行われることが好ましい。本発明者の検討によれば、酸性条件化では、微小な研磨砥粒を凝集させて二次粒子を得ることが難しい。なお、第１の超音波洗浄をアルカリ性、第２の超音波洗浄を酸性で実施する場合、第一の超音波洗浄によって生成した二次粒子は第二の超音波洗浄時に分解するため、第１の超音波洗浄及び第２の超音波洗浄の洗浄液をアルカリ性とする場合と比較してうまく除去できない。好ましくは、第１の超音波洗浄及び第２の超音波洗浄の洗浄液のｐＨを１２〜１４の範囲とすることが好ましく、ｐＨを１３〜１４の範囲とすることがより好ましい。もちろん、基板の表面粗さを悪化させない範囲に調整することが望ましい。
なお、本実施の形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、ガラス基板の表面に付着した研磨砥粒を凝集させて二次粒子を形成する凝集処理と、当該二次粒子を除去する洗浄処理の組み合わせ工程を含むと考えることができる。具体的には、ガラス基板の表面を研磨砥粒を含むスラリーを利用して研磨する研磨処理を行った後、ガラス基板の表面に付着した研磨砥粒を凝集させて二次粒子を形成し（凝集処理）、その後、洗浄により二次粒子を除去する（洗浄処理）。
凝集処理は、アルカリ性に調整された液体中で、前記研磨砥粒に超音波を印加する処理とすることができる。洗浄処理は、スクラブ洗浄等を用いることができるが、超音波洗浄を用いることが好ましい。
また、研磨工程は珪素酸化物の砥粒を含むスラリーであるのが好ましい。珪素酸化物であれば中心粒径が１０〜３０ｎｍの極めて微小な粒径の砥粒を比較的粒径を揃えて得ることができ、かつ、研磨対象のガラス基板と主成分が同じであるため硬度の差が小さいことから、ガラス基板表面を極めて平滑に研磨するのに最適である。
また、研磨工程は珪素酸化物の砥粒を含むスラリーを酸性条件化で使用することが好ましい。酸によるエッチング効果等によって、研磨レートを向上することが可能となる。
以下に、上述した超音波洗浄工程を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造工程について詳しく説明する。なお、各工程の順序は以下の記載に限定されず、適宜入れ替えることが可能である。
（１）素材加工工程
素材加工工程では、板状のガラスを用いることができる。ガラスとしては、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、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は、アルミノシリケートガラスを用いることが好ましい。板状ガラスは、これらの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。
素材加工工程では、板状のガラスを用いることができる。ガラスとしては、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、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は、アルミノシリケートガラスを用いることが好ましい。板状ガラスは、これらの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。
（２）第１研削（ラッピング）工程
第１ラッピング工程では、ディスク状のガラス基板の主表面をラッピング加工し、ガラス基板の形状を整える。第１のラッピング工程は、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、ディスク状のガラス基板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ガラス基板の主表面上に供給し、これらを相対的に移動させてラッピング加工を行う。このラッピング加工により、平坦な主表面を有するガラス基板を得ることができる。
第１ラッピング工程では、ディスク状のガラス基板の主表面をラッピング加工し、ガラス基板の形状を整える。第１のラッピング工程は、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、ディスク状のガラス基板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ガラス基板の主表面上に供給し、これらを相対的に移動させてラッピング加工を行う。このラッピング加工により、平坦な主表面を有するガラス基板を得ることができる。
（３）形状加工工程（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））
コアリング工程では、例えば、円筒状のダイヤモンドドリルを用いて、ディスク状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ことができる。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、ガラス基板に所定の面取り加工を施す。
コアリング工程では、例えば、円筒状のダイヤモンドドリルを用いて、ディスク状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ことができる。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、ガラス基板に所定の面取り加工を施す。
（４）第２ラッピング工程
第２ラッピング工程では、得られたガラス基板の両主表面について、第２ラッピング加工を行う。第２ラッピング工程を行うことにより、前工程である形状加工工程においてガラス基板の主表面に形成された微細な凹凸形状を除去することができ、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可能となる。
第２ラッピング工程では、得られたガラス基板の両主表面について、第２ラッピング加工を行う。第２ラッピング工程を行うことにより、前工程である形状加工工程においてガラス基板の主表面に形成された微細な凹凸形状を除去することができ、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可能となる。
第２ラッピング工程は、遊星歯車機構を利用した両面研削装置により、ダイヤモンドシートからなる固定砥粒研磨パッドを用いて研削することができる。ダイヤモンドシートは、ダイヤモンド粒子を研削砥粒として備えていればよく、例えば、ＰＥＴからなる基材にダイヤモンド粒子を設けたダイヤモンドシートを用いることができる。
（５）端面研磨工程
端面研磨工程では、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、ガラス基板の端面は、鏡面状態になる。
端面研磨工程では、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、ガラス基板の端面は、鏡面状態になる。
（６）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。第１研磨工程は、前述のラッピング工程で両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、両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。また、第１研磨工程を終えたガラス基板は、中性洗剤、純水、ＩＰＡ等で洗浄することが好ましい。
主表面研磨工程として、まず第１研磨工程を施す。第１研磨工程は、前述のラッピング工程で両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、両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。また、第１研磨工程を終えたガラス基板は、中性洗剤、純水、ＩＰＡ等で洗浄することが好ましい。
なお、両面研磨装置としては、上下側定盤の主表面部に、一対の研磨布（硬質樹脂ポリッシャの研磨パッド）を貼付して使用することができる。この両面研磨装置においては、上下側定盤に貼付された研磨布間にガラス基板を設置し、上下側定盤の一方又は双方を移動させて、ガラス基板の両主表面を研磨することができる。
（７）化学強化工程
化学強化工程においては、ガラス基板を化学強化液に浸漬して化学強化処理を施す。化学強化処理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。化学強化処理においては、化学強化液を３００℃〜４００℃に加熱し、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、ガラス基板の両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。
化学強化工程においては、ガラス基板を化学強化液に浸漬して化学強化処理を施す。化学強化処理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。化学強化処理においては、化学強化液を３００℃〜４００℃に加熱し、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、ガラス基板の両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。なお、化学強化処理されたガラス基板は、硫酸で洗浄した後に、純水、ＩＰＡ等で洗浄すればよい。
（８）主表面研磨工程（最終研磨工程）
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、両主表面を鏡面状に仕上げることを目的とする工程である。第２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、軟質発泡樹脂ポリッシャを用いて、両主表面の鏡面研磨を行う。研磨砥粒としては、第１研磨工程で用いた酸化セリウム砥粒よりも微細な粒径１０ｎｍ〜３０ｎｍのコロイダルシリカなどを有するスラリーを用いることがきる。この最終研磨工程において、遊星歯車機構を利用した両面研磨装置を用いて上記第１研磨工程と同様に行うことができる。
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、両主表面を鏡面状に仕上げることを目的とする工程である。第２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、軟質発泡樹脂ポリッシャを用いて、両主表面の鏡面研磨を行う。研磨砥粒としては、第１研磨工程で用いた酸化セリウム砥粒よりも微細な粒径１０ｎｍ〜３０ｎｍのコロイダルシリカなどを有するスラリーを用いることがきる。この最終研磨工程において、遊星歯車機構を利用した両面研磨装置を用いて上記第１研磨工程と同様に行うことができる。
（９）超音波洗浄工程
最終研磨工程後にガラス基板に超音波を用いた洗浄工程を施す。超音波洗浄工程は、最終研磨工程後にガラス基板の表面に付着したパーティクルを２種類以上の超音波周波数帯を用いて除去することを目的とする工程である。
最終研磨工程後にガラス基板に超音波を用いた洗浄工程を施す。超音波洗浄工程は、最終研磨工程後にガラス基板の表面に付着したパーティクルを２種類以上の超音波周波数帯を用いて除去することを目的とする工程である。
超音波洗浄工程においては、最終研磨工程を施したガラス基板を純水、ＫＯＨ水溶液等に浸した後、超音波を照射する。具体的には、まず、相対的に高い周波数（３００ＫＨｚ〜１０００ＫＨｚ）で第１の超音波洗浄を行って二次粒子を形成した後、続けて、相対的に低い周波数（３０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚ）で第２の超音波洗浄を行うことにより、ガラス基板表面から第１の超音波洗浄により凝集された二次粒子を含むパーティクルを除去する。
第１の超音波洗浄と第２の超音波洗浄は、１回の超音波洗浄工程において周波数を切り替えることにより行うことができる。第１の超音波洗浄の周波数から第２の超音波洗浄の周波数への切り替えるタイミングは、事前に比較的高い周波数で超音波を照射した場合に形成される二次粒子の大きさ（例えば、１０００ｎｍ〜３０００ｎｍ）と超音波洗浄時間の関係等を規定し、その条件をフィードバックさせることが好ましい。これにより、第１の超音波洗浄により、二次粒子を十分に形成した後に、第２の超音波洗浄を行うことができる。
＜磁気ディスク製造工程（記録層等形成工程）＞
上述した工程を経て得られたガラス基板の主表面に、例えば、付着層、軟磁性層、非磁性下地層、垂直磁気記録層、保護層、及び潤滑層を順次成膜することにより、垂直磁気記録ディスクを製造することができる。付着層を構成する材料としては、Ｃｒ合金などを挙げることができる。軟磁性層を構成する材料としては、ＣｏＴａＺｒ基合金などを挙げることができる。非磁性下地層としては、グラニュラー非磁性層などを挙げることができる。垂直磁気記録層としては、グラニュラー磁性層などを挙げることができる。保護層を構成する材料としては、水素化カーボンなどを挙げることができる。潤滑層を構成する材料としては、フッ素樹脂などを挙げることができる。例えば、これらの記録層等は、より具体的には、インライン型スパッタリング装置を用いて、ガラス基板の上に、ＣｒＴｉの付着層、ＣｏＴａＺｒ／Ｒｕ／ＣｏＴａＺｒの軟磁性層、ＣｏＣｒＳｉＯ２の非磁性グラニュラー下地層、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２・ＴｉＯ２のグラニュラー磁性層、水素化カーボン保護膜を順次成膜し、さらに、ディップ法によりパーフルオロポリエーテル潤滑層を成膜することができる。なお、ＣｏＣｒＳｉＯ２の非磁性グラニュラー下地層の替わりにRuの下地層を用いてもよい。また、軟磁性層と下地層の間にＮｉＷのシード層を追加してもよい。また、グラニュラー磁性層と保護層の間にＣｏＣｒＰｔＢの磁性層を追加してもよい。
上述した工程を経て得られたガラス基板の主表面に、例えば、付着層、軟磁性層、非磁性下地層、垂直磁気記録層、保護層、及び潤滑層を順次成膜することにより、垂直磁気記録ディスクを製造することができる。付着層を構成する材料としては、Ｃｒ合金などを挙げることができる。軟磁性層を構成する材料としては、ＣｏＴａＺｒ基合金などを挙げることができる。非磁性下地層としては、グラニュラー非磁性層などを挙げることができる。垂直磁気記録層としては、グラニュラー磁性層などを挙げることができる。保護層を構成する材料としては、水素化カーボンなどを挙げることができる。潤滑層を構成する材料としては、フッ素樹脂などを挙げることができる。例えば、これらの記録層等は、より具体的には、インライン型スパッタリング装置を用いて、ガラス基板の上に、ＣｒＴｉの付着層、ＣｏＴａＺｒ／Ｒｕ／ＣｏＴａＺｒの軟磁性層、ＣｏＣｒＳｉＯ２の非磁性グラニュラー下地層、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２・ＴｉＯ２のグラニュラー磁性層、水素化カーボン保護膜を順次成膜し、さらに、ディップ法によりパーフルオロポリエーテル潤滑層を成膜することができる。なお、ＣｏＣｒＳｉＯ２の非磁性グラニュラー下地層の替わりにRuの下地層を用いてもよい。また、軟磁性層と下地層の間にＮｉＷのシード層を追加してもよい。また、グラニュラー磁性層と保護層の間にＣｏＣｒＰｔＢの磁性層を追加してもよい。
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例、比較例及び参考例について説明する。
第１の研磨工程と第２の研磨工程（最終研磨工程）を施したガラス基板に対して、超音波洗浄工程を行った後、ガラス基板表面に残存しているパーティクルのサイズ及び個数について評価した。
ガラス基板としては、ＳｉＯ２：５８重量％〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３：５重量％〜２３重量％、Ｌｉ２Ｏ：３重量％〜１０重量％、Ｎａ２Ｏ：４重量％〜１３重量％を主成分として含有するアルミノシリケートガラスを使用した。なお、Ｌｉ２Ｏは０重量％より大きく７重量％以下であってもよい。
＜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研磨工程を施した。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、主表面の研磨を行った。研磨剤としては、粒径０．２ｎｍ〜４．５ｎｍの酸化セリウムを含むスラリーを用いた。
主表面研磨工程として、まず第１研磨工程を施した。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、主表面の研磨を行った。研磨剤としては、粒径０．２ｎｍ〜４．５ｎｍの酸化セリウムを含むスラリーを用いた。
この第１研磨工程を終えたガラス基板を、中性洗剤、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、の各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。
＜主表面研磨工程（最終研磨工程）＞
次に、主表面研磨工程として、第２研磨工程を施した。この第２研磨工程は、主表面を鏡面状に仕上げることを目的とする。第２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、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った。研磨剤としては、第１研磨工程で用いた酸化セリウム砥粒よりも微細なコロイダルシリカ砥粒（平均粒子径１０ｎｍ〜３０ｎｍ）を含むスラリーを使用した。
次に、主表面研磨工程として、第２研磨工程を施した。この第２研磨工程は、主表面を鏡面状に仕上げることを目的とする。第２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、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った。研磨剤としては、第１研磨工程で用いた酸化セリウム砥粒よりも微細なコロイダルシリカ砥粒（平均粒子径１０ｎｍ〜３０ｎｍ）を含むスラリーを使用した。
なお、本実施例、比較例、参考例では、上記スラリーのｐＨを２に設定して研磨を行った。このとき、上記スラリーに酢酸及び酢酸塩を含む添加剤を加えて研磨を行っている。これは、研磨工程中にスラリーのｐＨを一定にコントロールするためである。上記スラリー（研磨液）としては、超純水に上記コロイド状シリカ粒子を加えた混合液を用い、添加剤としてクエン酸を０．５重量％添加したものを用いた。
＜超音波洗浄工程＞
最終研磨工程を終えたガラス基板を、濃度２重量％のＫＯＨ水溶液に浸漬して表１に示す各条件にて超音波洗浄工程を行った。その後、中性洗剤、純水、純水、ＩＰＡ、ＩＰＡ（蒸気乾燥）の各洗浄槽に順次浸漬して洗浄した後に、光学測定機を用いてガラス基板表面に残存しているパーティクルの個数及び基板表面のクラックの有無について評価した。
最終研磨工程を終えたガラス基板を、濃度２重量％のＫＯＨ水溶液に浸漬して表１に示す各条件にて超音波洗浄工程を行った。その後、中性洗剤、純水、純水、ＩＰＡ、ＩＰＡ（蒸気乾燥）の各洗浄槽に順次浸漬して洗浄した後に、光学測定機を用いてガラス基板表面に残存しているパーティクルの個数及び基板表面のクラックの有無について評価した。
（評価結果）
評価結果を表１に示す。
評価結果を表１に示す。
表１より、第１の超音波処理の周波数が３００ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚの範囲、且つ第２の超音波処理の周波数が３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で処理を行った場合に、ガラス基板のクラックの発生を抑制すると共に、残存パーティクル数を低減できた（実施例１〜実施例１０、実施例１１〜実施例１５）。これは、第１の超音波処理を周波数３００ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚの範囲で行うことにより、研磨砥粒に起因するパーティクルを効果的に凝集させ、その後、第２の超音波処理を周波数３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で行うことにより、ガラス基板表面の凝集したパーティクルを効果的に除去できたためと考えられる。また、第２の超音波処理の周波数を３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲とすることにより、ガラス基板に加わる衝撃が低減されクラックが発生しなかったと考えられる。
特に、第１の超音波処理の周波数をより高くする（９５０ｋＨｚ）ことにより効果的に残存パーティクル数を低減することができた（実施例４、５、９、１０、１２〜１５参照）。これは、第１の超音波処理の周波数を高くすることによって、研磨砥粒に起因するパーティクルの凝集が効果的に進んだためと考えられる。
また、最終研磨工程における研磨砥粒の粒径が１０ｎｍ〜３０ｎｍの範囲外（例えば、５ｎｍ、４０ｎｍ）であっても、第１の超音波処理の周波数が３００ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚの範囲、且つ第２の超音波処理の周波数が３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で処理を行った場合に、ガラス基板のクラックの発生を抑制すると共に、残存パーティクル数を低減できた（実施例１４、１５）。
一方で、第１の超音波処理の周波数のみを行った場合（参考例５〜７）又は第２の超音波処理の周波数のみを行った場合（参考例８）には、実施例と比較して残存パーティクル数が大幅に増加した。
また、第１の超音波処理の周波数を３００ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚの範囲で行った場合であっても、第２の超音波処理の周波数が３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲外である場合には、実施例と比較して残存パーティクル数の増加や、クラックの発生がみられた。
同様に、第２の超音波処理の周波数を３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内で行った場合であっても、第１の超音波処理の周波数が３００ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚの範囲外である場合には、実施例と比較して残存パーティクル数が増加する傾向がみられた。これは、第１の超音波処理で研磨砥粒に起因するパーティクルを凝集させることができなかったためと考えられる。
次に、第１の超音波処理と第２の超音波処理を異なる洗浄液を用いて行った場合の評価結果を表２に示す。
表２より、第１の超音波処理の周波数が３００ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚの範囲、且つ第２の超音波処理の周波数が３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で処理を行った場合には、異なる処理液を用いた場合であっても残存パーティクル数を１０００個以下と少なくすることができた。特に、第１の超音波処理及び第２の超音波処理の洗浄液をアルカリ性とした場合に、最も残存パーティクル数が小さくなった（実施例１６）。また、洗浄液のｐＨを１２〜１４の範囲とすることが好ましく、ｐＨを１３〜１４の範囲とすることがより好ましい。
（ＤＦＨタッチダウン試験）
次に、上記表１に示した条件で洗浄工程を行ったガラス基板を用いて磁気ディスクを作製し、クボタコンプス社製ＨＤＦテスター（Head/Disk Flyability Tester）を用いて、ＤＦＨヘッド素子部のタッチダウン試験を行った。この試験は、ＤＦＨ機構によって素子部を徐々に突き出していき、ＡＥセンサーによって磁気ディスク表面との接触を検知することによって、ヘッド素子部が磁気ディスク表面と接触するときの距離を評価するものである。ヘッドは３２０ＧＢ／Ｐ磁気ディスク（２．５インチサイズ）向けのＤＦＨヘッドを用いた。素子部の突き出しがない時の浮上量は１０ｎｍである。また、その他の条件は以下の通り設定した。
次に、上記表１に示した条件で洗浄工程を行ったガラス基板を用いて磁気ディスクを作製し、クボタコンプス社製ＨＤＦテスター（Head/Disk Flyability Tester）を用いて、ＤＦＨヘッド素子部のタッチダウン試験を行った。この試験は、ＤＦＨ機構によって素子部を徐々に突き出していき、ＡＥセンサーによって磁気ディスク表面との接触を検知することによって、ヘッド素子部が磁気ディスク表面と接触するときの距離を評価するものである。ヘッドは３２０ＧＢ／Ｐ磁気ディスク（２．５インチサイズ）向けのＤＦＨヘッドを用いた。素子部の突き出しがない時の浮上量は１０ｎｍである。また、その他の条件は以下の通り設定した。
磁気ディスク：２．５インチ（内径２０ｍｍ、外径６５ｍｍ、板厚０．８ｍｍ）のガラス基板を製造し、当該ガラス基板に記録層等を成膜
評価半径：２２ｍｍ
磁気ディスクの回転数：５４００ＲＰＭ
温度：２５℃
湿度：６０％
評価半径：２２ｍｍ
磁気ディスクの回転数：５４００ＲＰＭ
温度：２５℃
湿度：６０％
また、ガラス基板に対する記録層の成膜は以下の通り行った。まず、真空引きを行った成膜装置を用い、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にてＡｒ雰囲気中で、基板上に付着層／軟磁性層／前下地層／下地層／主記録層／補助記録層／保護層／潤滑層を順次成膜した。なお、断らない限り成膜時のＡｒガス圧は０．６Ｐａで行った。付着層としては、Ｃｒ−５０Ｔｉを１０ｎｍ成膜した。軟磁性層としては、０．７ｎｍのＲｕ層を挟んで、９２Ｃｏ−３Ｔａ−５Ｚｒをそれぞれ２０ｎｍ成膜した。前下地層としては、Ｎｉ−５Ｗを８ｎｍ成膜した。下地層としては、０．６ＰａでＲｕを１０ｎｍ成膜した上に５ＰａでＲｕを１０ｎｍ成膜した。主記録層としては、３Ｐａで９０（７２Ｃｏ−１０Ｃｒ−１８Ｐｔ）−５（ＳｉＯ２）−５（ＴｉＯ２）を１５ｎｍ成膜した。補助記録層としては、６２Ｃｏ−１８Ｃｒ−１５Ｐｔ−５Ｂを６ｎｍ成膜した。保護層としては、ＣＶＤ法によりＣ２Ｈ４を用いて４ｎｍ成膜し、表層を窒化処理した。潤滑層としては、ディップコート法によりＰＦＰＥを用いて１ｎｍ形成した。
ＤＦＨタッチダウン試験の結果を表１に示す。なお、表１において、ヘッド素子部と磁気ディスクが接触した距離（ｘとする）に応じて以下の通り評価した。
○：ｘ≦１．０ｎｍ
△：１．０ｎｍ＜ｘ
○：ｘ≦１．０ｎｍ
△：１．０ｎｍ＜ｘ
表１のＤＦＨタッチダウン試験の結果より、ガラス基板のクラックの発生を抑制すると共に、残存パーティクル数を効果的に低減できた基板（実施例１〜実施例１０、実施例１１〜実施例１５）を用いた場合に、ヘッド素子部と磁気ディスクが接触した距離を１．０ｎｍ以下と小さくすることができた。
以上のように、第１の超音波処理の周波数が３００ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚの範囲、且つ第２の超音波処理の周波数が３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で処理を行うことによって、超音波による凹欠陥をガラス基板に生じさせることなく、ガラス基板表面のパーティクルを効果的に除去できると考えられる。
なお、上記実施の形態における材料、サイズ、処理手順、検査方法などは一例であり、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。また、本出願は特願２０１０−０８５０２０に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
Claims (9)
- ガラス基板に対して所定の粒径を有する研磨砥粒を用いて研磨を行う研磨処理と、前記研磨処理後に前記ガラス基板に超音波洗浄を行う超音波洗浄処理を有し、
前記超音波洗浄処理は、前記所定の粒径を有するパーティクルを凝集させる第１の周波数で第１の超音波洗浄を行って二次粒子を形成した後、前記二次粒子を洗浄対象とする前記第１の周波数より低く、且つ、３０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚである第２の周波数で第２の超音波洗浄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。 - ガラス基板の表面を研磨砥粒を含むスラリーを利用して研磨する研磨処理の後、前記研磨砥粒を除去する洗浄処理を含む磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、
前記研磨処理の後、第１の周波数の超音波を用いて前記ガラス基板の表面に付着した研磨砥粒を凝集させて二次粒子を形成する凝集処理を行なった後、前記第１の周波数よりも低く、且つ、３０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚである第２の周波数を用いて前記二次粒子を前記洗浄処理で除去することを特徴とする、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。 - 前記研磨砥粒は、珪素酸化物からなることを特徴とする請求項２に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
- 前記凝集処理は、アルカリ性に調整された液体中で、前記研磨砥粒に超音波を印加する処理であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
- 前記スラリーは、珪素酸化物の研磨砥粒を含む酸性に調整されたスラリーであることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
- 前記第１の周波数が３００ＫＨｚ〜１０００ＫＨｚであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
- 前記研磨砥粒の粒径が１０ｎｍ〜３０ｎｍであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
- 前記第１の超音波洗浄を行うことにより、粒径が１０００ｎｍ〜３０００ｎｍの前記二次粒子を形成することを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
- 前記研磨処理は、前記ガラス基板に対して複数行われる研磨処理のうち最終の研磨処理であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
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