JP5982427B2 - 両面加工装置に用いられるキャリアプレート - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、研磨機用キャリアのワーク保持穴内にワークを位置させて、ワークの上下面を、これらと相対移動する上定盤ないし下定盤の間に供給された研磨剤中の砥粒によって研磨する技術が記載されている。
すなわち、研磨(研削)液は、研磨(研削)加工に用いられた後、研磨(研削)屑とともに、主に下側の定盤の外周部に排出される。しかし、複数枚の円盤状基板の両面を連続して研磨(研削)加工すると、排出されるべき研磨(研削)屑および研磨(研削)液が、徐々に円盤状基板の研磨(研削)面と下側の定盤との間に残留するようになる。
そこで、本発明者は、円盤状基板の両面を研磨(研削)加工する際に、研磨(研削)加工に用いられた後の排出されるべき研磨(研削)液および研磨(研削)屑が、安定して排出されるようにするべく、鋭意検討を重ねた。
このような帯状ブレードを備えるキャリアプレートを用いた場合、研磨(研削)加工する際に、上下一対の定盤とキャリアプレートとを相対的に移動させると、円盤状基板の上下両面が研磨(研削)されるとともに、上下一対の定盤の帯状ブレードと対向する表面上において排出されるべき研磨(研削)屑および研磨(研削)液が、帯状ブレードによって移動される。
本発明は以下に関する。
(3)前記キャリアプレートが、平面視円形状のものであり、前記帯状ブレードが、平面視で円周方向と交差する方向に延在するものであることを特徴とする(1)または(2)に記載のキャリアプレート。
(4)前記帯状ブレードが、平面視同形で円周方向に等間隔で並べられた複数の帯状部からなることを特徴とする(3)に記載のキャリアプレート。
(7)前記上下一対の定盤として、研削定盤を用い、
前記表面加工工程において、研削液としてクーラントを供給しながら、前記円盤状基板の上下両面を研削することを特徴とする(5)または(6)に記載の円盤状基板の製造方法。
(8)前記上下一対の定盤として、研磨定盤を用い、
前記表面加工工程において、研磨液として研磨剤を含むスラリーを供給しながら、前記円盤状基板の上下両面を研磨することを特徴とする(5)または(6)に記載の円盤状基板の製造方法。
よって、本発明のキャリアプレートを用いる本発明の円盤状基板の製造方法は、品質のばらつきの小さい複数枚の円盤状基板を連続して製造できる生産性に優れた方法となる。
本発明は、ハードディスクドライブ用の磁気記録媒体などに用いられる円盤状基板を研磨(研削)加工する際に用いられるキャリアプレートおよびキャリアプレートを用いる円盤状基板の製造方法、キャリアプレートを備えた円盤状基板の両面加工装置に関する。
図1は、本発明の円盤状基板の両面加工装置の一例を示した概略斜視図であり、図2は、図1に示す円盤状基板の両面加工装置に備えられたキャリアプレートを拡大して示した概略斜視図である。図1に示す両面加工装置60は、円盤状基板10の上下両面を研磨する両面研磨装置または円盤状基板10の上下両面を研削する両面研削装置である。
このような円盤状基板10は、後述する研磨加工および/または研削加工を行ってから、上面に磁性層、保護層及び潤滑膜などの磁気記録媒体を構成する各層が積層されて、磁気記録媒体とされるものである。
また、円盤状基板10が、ガラス基板からなるものである場合、例えば、研磨パッドとしてスエード状の軟質研磨布を用いることが好ましい。
図1に示すように、凹部22の外側の壁面部には歯部42が設けられている。また、凹部22の内側の壁面部に沿って太陽歯車44が設けられている。下定盤21aの半径方向の凹部22の幅は、図1に示すように、キャリアプレート30の直径に対応する寸法とされている。
図2に示すキャリアプレート30においては、帯状部36aの中心側端部3aが帯状部36aの外周側端部3bよりも、キャリアプレート30の半径方向に対してキャリアプレート30の自転方向の前方に配置されている。
その結果、図2に示すキャリアプレート30は、例えば、キャリアプレート30の自転方向を図2に示す方向と反対方向にした場合と比較して、研磨(研削)屑および研磨(研削)液の定盤21a、21b上からの排出をより一層促進できるものとなっている。
帯状ブレード36(帯状部36a)の幅は、例えば、2mm〜10mmとすることが好ましい。帯状ブレード36の幅を2mm以上とすることで、帯状ブレード36をスクレイパーとして機能させるために十分な強度を有するものとなる。また、帯状ブレード36の幅を10mm以下とすることで、複数の基板保持孔34が高密度で配置されている場合であっても、隣接する基板保持孔34同士の間に帯状ブレード36を容易に配置できる。
また、帯状ブレード36の厚さは、キャリアプレート30への帯状ブレード36の取り付けの容易性から、2mm以下であることが好ましい。
キャリアプレート30の材料としては、特に限定されないが、例えば、アラミド繊維やガラス繊維を混入することにより強化されたエポキシ樹脂などを使用できる。また、帯状ブレード36は、キャリアプレート30と同時に同様の材料を用いて、キャリアプレート30と一体化されて形成されることが好ましい。
このことにより、図2に示すキャリアプレート30は、円盤状基板10の両面を研磨(研削)加工する際に、駆動手段によって、キャリアプレート30の中心軸37を中心として自転しつつ、上下定盤21a、21bの中心軸46a,46bを中心として公転する遊星運動するものとされている。また、図1に示すキャリアプレート30の自転方向は、下定盤21aの自転方向と同じ方向とされているとともに、上定盤21bの自転方向と反対方向とされている。
図3〜図5は、本発明のキャリアプレートの他の例を示した概略斜視図である。なお、図3〜図5に示される矢印は、キャリアプレートを、キャリアプレートの中心軸37を中心として自転させた場合の自転方向を示している。
本発明においては、図2に示すキャリアプレート30のように、帯状部36aの延在方向がキャリアプレート30の半径方向に対して所定の角度で傾いていてもよいし、図3に示すキャリアプレート31のように、帯状部36aの延在方向がキャリアプレート31の半径方向とされていてもよい。
本発明においては、キャリアプレートの回転に伴う遠心力によって、定盤上の排出されるべき研磨(研削)屑および研磨(研削)液がキャリアプレートの外周側に移動されるため、帯状部の延在方向は、図3に示すようにキャリアプレート31の半径方向(図2におけるキャリアプレート30の外周側の角度θが0°)であってもよい。
図5に示すキャリアプレート33においては、帯状部36dの外周側端部3dが帯状部36aの中心側端部3cよりも、キャリアプレート33の半径方向に対してキャリアプレート33の自転方向の前方に配置されている。
研磨液または研削液は、円盤状基板10の材質や、研磨(研削)の目的などに応じて適宜決定できる。例えば、研磨液としては、研磨剤を含むスラリーを用いることができる。
また、研削液としては、クーラントを用いることができる。
次に、本発明の円盤状基板の製造方法として、図2に示す本発明のキャリアプレート30を備える図1に示す本発明の円盤状基板の両面加工装置60を用いて、磁気記録媒体用の複数枚の円盤状基板10の上下両面を連続して研磨または研削する場合を例に挙げて説明する。
このことにより、円盤状基板10の上下両面を研磨(研削)するとともに、キャリアプレート30の上下両面に突出して形成された帯状ブレード36により、定盤21a、21bの帯状ブレード36に対向する表面上の研磨屑または研削屑と研磨液または研削液とを移動させる(表面加工工程)。
本実施形態の製造方法によれば、表面加工工程において、駆動手段によってキャリアプレート30が遊星運動されることにより、キャリアプレート30の基板保持孔34に載置された円盤状基板10も遊星運動されることになるため、円盤状基板10を精度よく迅速に研磨または研削できる。
すなわち、帯状ブレードが設けられていないキャリアプレートを用いた場合、表面加工工程におけるキャリアプレートの自転および公転に伴う研磨(研削)液の掃き出し作用は、キャリアプレートの外周部に設けられた歯部(図2に示すキャリアプレート30おける符号35に相当する。)によって得られる。
円盤状基板10の上下両面を研磨する工程では、上下一対の定盤21a、21bとして研磨定盤を用い、表面加工工程において研磨液として研磨剤を含むスラリーを供給しながら、円盤状基板10の上下両面を研磨することが好ましい。
円盤状基板10の上下両面に供給する研磨剤を含むスラリーとしては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等の公知の溶媒に、研磨剤としてアルミナやコロイダルシリカからなる砥粒を分散してスラリー化したものを用いることができる。研磨剤を含むスラリーには、必要に応じて、酸化剤、界面活性剤、分散剤、防錆剤等の公知の添加剤を添加することができる。
円盤状基板10を研磨する工程をそれぞれ別個の研磨定盤を用いる2段階以上の多段階の研磨工程とすることで、円盤状基板10を研磨する工程が1段階の研磨工程のみである場合と比較して、生産性を向上させることができるとともに、研磨した後に、より一層傷が少なく平滑な表面を有する高品質な円盤状基板10を得ることができる。
(粗研磨工程)
粗研磨工程は、本実施形態の両面加工装置60を両面研磨装置として用いる本実施形態の円盤状基板の製造方法を用いて行われる。
具体的には、粗研磨工程は、第1の研磨定盤を用い、表面加工工程において研磨剤としてアルミナ砥粒を含むスラリーを供給しながら、円盤状基板10の上下両面を研磨する工程とすることが好ましい。
粗研磨工程の後、研磨された円盤状基板10を洗浄する。その後、仕上げ研磨工程を行う。
仕上げ研磨工程は、本実施形態の両面加工装置60を両面研磨装置として用いる本実施形態の円盤状基板の製造方法を用いて行われる。
具体的には、仕上げ研磨工程は、第2の研磨定盤を用い、表面加工工程において研磨剤としてコロイダルシリカ砥粒を含むスラリーを供給しながら、円盤状基板10の上下両面を研磨する工程であることが好ましい。
本実施形態においては、ガラス基板からなる円盤状基板10に対して、1次研削工程、内外周研削工程、内周研磨工程、2次研削工程、外周研磨工程、1次研磨工程、2次研磨工程、最終洗浄・検査工程をこの順に行う。
1次研削工程は、本実施形態の両面加工装置60を両面研削装置として用いる本実施形態の円盤状基板の製造方法を用いて行われる。
1次研削工程は、ガラス基板からなる円盤状基板10の表面を平滑に研削する工程である。1次研削工程では、研削定盤として、アルミナやダイヤモンドからなる砥粒を用いた研削砥石を用い、クーラントとして、水を用いることが好ましい。
内外周研削工は、ガラス基板からなる円盤状基板10の内外周端面を荒削りする研削を行う工程である。
内外周研削工では、内周砥石と外周砥石とを備え、互いの中心孔を一致させた状態でスペーサを挟んで複数枚の円盤状基板10を積層した積層体を軸回りに回転させて、円盤状基板10の内周端面を研削すると同時に外周端面を研削する装置を用いる。内周砥石および外周砥石としては、例えば、ダイヤモンド砥粒が結合剤で固定されてなるものを用いることができる。
内周研磨工程は、内外周研削工程後の円盤状基板10の内周端面を平滑にする研磨を行う工程である。内周研磨工程としては、例えば、円盤状基板10の開口部に研磨液を流し込みながら、ブラシを開口部内で高速回転させる工程が挙げられる。研磨液としては、例えば、酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを用いることが好ましい。
2次研削工程は、本実施形態の両面加工装置60を両面研削装置として用いる本実施形態の円盤状基板の製造方法を用いて行われる。
2次研削工程は、1次研削工程後の円盤状基板10の表面をさらに平滑に研削する工程である。2次研削工程では、1次研削工程と同様に研削定盤として、アルミナやダイヤモンドからなる砥粒を用いた研削砥石を用いることが好ましく、砥粒の粒度が1次研削工程で用いたものよりも細かいものであることが好ましい。また、2次研削工程では、クーラントとしては、水を用いることが好ましい。
外周研磨工程は、内外周研削工程後の円盤状基板10の外周端面を平滑にする研磨を行う工程である。外周研磨工程としては、例えば、円盤状基板10の外周部に研磨液を流しながら、回転させたブラシを接触させる工程が挙げられる。研磨液としては、例えば、酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを用いることができる。
1次研磨工程は、本実施形態の両面加工装置60を両面研磨装置として用いる本実施形態の円盤状基板の製造方法を用いて行われる。
1次研磨工程は、2次研削工程後の円盤状基板10の表面をさらに平滑に研磨する工程である。1次研磨工程では、研磨定盤として、研磨面である定盤21a、21bの下定盤21aおよび上定盤21bの対向面に、ウレタンにより形成された硬質研磨布からなる研磨パッドが設けられているものを用いることが好ましい。円盤状基板10の上下両面に供給する研磨剤を含むスラリーとしては、研磨剤である酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを用いることが好ましい。
2次研磨工程は、本実施形態の両面加工装置60を両面研磨装置として用いる本実施形態の円盤状基板の製造方法を用いて行われる。
2次研磨工程は、1次研磨工程後の円盤状基板10の表面を、最終的な仕上げとしてさらに平滑に研磨する工程である。2次研磨工程では、研磨定盤として、研磨面である定盤21a、21bの下定盤21aおよび上定盤21bの対向面に、スエード状の軟質研磨布からなる研磨パッドが設けられているものを用いることが好ましい。円盤状基板10の上下両面に供給する研磨剤を含むスラリーとしては、研磨剤として酸化セリウム砥粒またはコロイダルシリカを、水などの溶媒に分散してスラリー化したものを用いることが好ましい。
最終洗浄を行うことにより、上述した一連の工程において使用した研磨剤等を、円盤状基板10の表面から除去する。最終洗浄方法としては、例えば、超音波を併用する洗剤(薬品)による化学的洗浄法などを用いることができる。
また、検査工程としては、例えばレーザを用いた光学式検査器により、円盤状基板10の表面の傷やひずみの有無等を検査する方法を行うことができる。
よって、本実施形態の製造方法によれば、ガラス基板からなり、品質のばらつきの小さい複数枚の円盤状基板10を連続して製造でき、優れた生産性が得られる。
図2に示すキャリアプレート30を備える両面加工装置を用いて、以下に示す方法により、磁気記録媒体用の複数枚の円盤状基板10の上下両面を連続して研磨した。
円盤状基板10として、外径65mm、内径20mm、厚さ1.3mmの円盤状のアルミニウム合金(材料記号A5086に相当)からなる基板の内外周端面およびデータ面を旋削加工した後に、基板の全表面に無電解Ni−Pめっき処理を施して、厚さ約10μmのNiPめっき被膜を形成したものを用いた。
粗研磨工程および仕上げ研磨工程においては、キャリアプレート30として、幅5mm、高さ0.3mmの4本の帯状部36aからなる帯状ブレード36を有する図2に示すものを用いた。なお、帯状部36aの延在方向とキャリアプレート30の半径方向とのなす角度のうち、キャリアプレート30の外周側の角度θを2°とした。
この両面加工装置は、図2に示すキャリアプレート30と、研磨面である定盤の下定盤および上定盤の対向面にスエード状の軟質研磨布からなる研磨パッドが設けられている研磨定盤と、上定盤に設けられた供給口から所定の流量で研磨液を供給する供給手段と、一対の上下定盤をそれぞれ自転させるとともに、キャリアプレート30を、キャリアプレート30の中心軸37を中心として自転させながら一対の上下定盤の中心軸を中心として公転させて遊星運動させる駆動手段とを備えるものである。
粗研磨工程および仕上げ研磨工程の表面加工工程においては、駆動手段によって、キャリアプレート30を下定盤と同じ方向に自転させ、上定盤をキャリアプレート30および下定盤と反対方向に自転させた。下定盤および上定盤の回転数は20rpmとした。
粗研磨工程においては、研磨液を供給しながら6分間キャリアプレート30と定盤とを相対的に移動させ、その後、スラリーに代えて水を供給しながら2分間キャリアプレート30と定盤とを相対的に移動させた。
粗研磨工程では、円盤状基板10の片面当たりの研磨量を約1.5μmとした。
その後、仕上げ研磨工程を行った。仕上げ研磨工程においては、研磨液として、キレート剤と酸化剤とを添加してpH1.5の酸性領域に調整した水溶液からなる溶媒に、研磨剤としてD50の値が10nmのコロイダルシリカ砥粒を7質量%の濃度で分散してスラリー化したスラリーを用いた。また、仕上げ研磨工程は、研磨液を円盤状基板10の研磨面に流量500ml/分で供給しながら行った。
仕上げ研磨工程においては、研磨液を供給しながら10分間キャリアプレート30と定盤とを相対的に移動させた。
仕上げ研磨工程では、円盤状基板10の片面当たりの研磨量を約0.5μmとした。
その後、キャリアプレート30に保持された研磨済みの円盤状基板10と、研磨していない円盤状基板10とを交換して上記と同様にして円盤状基板10を研磨することを繰り返し、合計4万枚の円盤状基板10を連続して研磨した。
キャリアプレートとして帯状ブレード36のないものを用いたこと以外は、実施例と同様にして、4万枚の円盤状基板を連続して研磨した。
(評価)
実施例および比較例において研磨した円盤状基板の上面と下面の研磨量を600枚ごとに測定し、上面と下面の研磨量の差を算出し、平均値を求めた。
その結果、実施例では、上面と下面の研磨量の差の平均値は0.005μmであった。これに対し、比較例では、上面と下面の研磨量の差の平均値は0.048μmであった。
Claims (3)
- 対向配置される上下一対の定盤が備えられた両面加工装置に用いられるキャリアプレートであり、
前記キャリアプレートは、前記上下一対の定盤の間に配置され、平面視円形であり、
基板保持孔と、キャリアプレートの上面および下面のうち、少なくとも一面に突出して形成された帯状ブレードとを備え、
前記帯状ブレードは研磨屑もしくは研削屑、および、研磨液もしくは研削液をキャリアプレートの外周に向かって払拭するスクレイパーとしての機能を有するものであり、
前記帯状ブレードは平面視で円周方向と交差する方向に延在するものであり、かつ、隣接する基板保持孔の間に配置されていることを特徴とする両面加工装置に用いられるキャリアプレート。 - 前記帯状ブレードの延在方向とキャリアプレートの半径方向とのなす角度のうち、キャリアプレートの外周側の角度θが、0°〜80°の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の両面加工装置に用いられるキャリアプレート。
- 前記角度θが、1°〜45°の範囲内であることを特徴とする請求項2に記載の両面加工装置に用いられるキャリアプレート。
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