JP6034580B2 - Hdd用ガラス基板の製造方法 - Google Patents
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Description
スクラブ洗浄工程は、最終洗浄工程の前に少なくとも1回行われる。スクラブ洗浄工程では、ガラス基板の表面に付着した研磨剤等の微小付着物が除去される。スクラブ洗浄工程を行う時期は、最終洗浄工程の前であれば特に限定されない。ガラス基板の製造工程のうち粗研磨工程や鏡面研磨工程ではガラス基板に研磨剤等の微小付着物が付着しやすいため、粗研磨工程の直後や鏡面研磨工程の直後のうち、少なくともいずれか1回はスクラブ洗浄工程を行うことが好ましい。より好ましくは、スクラブ洗浄工程は、粗研磨工程の直後と、鏡面研磨工程の直後であって最終洗浄工程の直前とに行う。このように、粗研磨工程の直後にスクラブ洗浄工程を行うことにより、粗研磨工程で生じた研磨滓等を除去することができる。また、鏡面研磨工程の直後であって最終洗浄工程の直前にスクラブ洗浄工程を行うことにより、鏡面研磨工程で生じた研磨滓等をガラス基板から除去し、あらかじめガラス基板の表面性状を清浄に洗浄した状態で、最終洗浄工程を行うことができる。
ロールスクラブ洗浄工程は、ロールスクラブ洗浄装置を用いてガラス基板を洗浄する工程である。図1は、本実施形態のガラス基板をロールスクラブ洗浄工程において洗浄している状態の説明図である。図1に示すロールスクラブ洗浄装置は一例である。
カップスクラブ洗浄工程は、カップスクラブ洗浄装置を用いてガラス基板を洗浄する工程である。図2は、本実施形態のガラス基板をカップスクラブ洗浄工程において洗浄している状態の説明図である。図2に示すカップスクラブ洗浄装置は一例である。
本実施形態は、上記したスクラブ洗浄工程ののちに、ガラス基板に430〜2000kHzの高周波を照射する高周波洗浄工程を行うことができる。高周波洗浄工程を行うことにより、高周波による振動加速度により微小付着物などの表面欠陥を高効率で除去することができる。その結果、後発エラーを発生しにくいガラス基板を得ることができる。
最終洗浄工程は、後述する鏡面研磨工程を経たガラス基板に対して、高周波を照射することによりガラス基板を洗浄し、ガラス基板の主表面および端面の両方に付着した微小付着物を同時に除去して、ガラス基板を清浄に洗浄する工程である。
ブランクス製造工程は、ガラス素材を溶融し、溶融したガラス素材からガラスブランクスを得る工程である。
研削工程は、ガラスブランクスの両表面を研削加工し、平行度、平坦度および厚みを予備調整する工程である。
コアリング工程は、ガラスブランクスの中心部に円形の孔(中心孔)を開ける工程である。具体的には、コアリング工程は、たとえば円筒状のダイヤモンドドリルを用いて、ガラスブランクスの中心部に内孔を形成し、円環状のガラス基板を成形する工程である。
内周研磨工程は、ガラスブランクスとスペーサとを1枚ずつ交互に重ねて積層体を作成し、内周端面研磨機により内周端面を研磨する工程である。スペーサとしては特に限定されないが、たとえばポリプロピレン製で厚さ0.3mm、内径21mm、外径64mmのものを採用することができる。研磨機のブラシ毛は、たとえば直径0.2mmのナイロン繊維を採用することができる。回転ブラシの回転数は、たとえば10000rpmとすることができる。内周研磨用研磨液は、たとえばフッ酸系溶剤を含むものを用いることができ、研磨剤としてはたとえば平均一次粒子径3μmの酸化セリウムを用いることができる。
外周研磨工程は、ガラスブランクスとスペーサとを1枚ずつ交互に重ねて積層体を作成し、外周端面研磨機により外周端面を研磨する工程である。スペーサ、使用する研磨機の研磨条件は、内周研磨工程で採用した条件と同様である。
粗研磨工程(第一研磨工程)は、後述する鏡面研磨工程において最終的に必要とされる面粗さが効率よく得られるように、ガラスブランクスの両主表面を研磨剤スラリーを用いて研磨加工する工程である。この工程で採用される研磨方法としては特に限定されず、両面研磨機を用いて研磨することが可能である。
化学強化工程は、ガラス基板を強化処理液に浸漬し、ガラス基板の耐衝撃性、耐振動性及び耐熱性等を向上させる工程である。
鏡面研磨工程(第二研磨工程)は、ガラス基板の両主表面をさらに精密に研磨加工する工程である。鏡面研磨工程では、粗研磨工程で使用する両面研磨機と同様の両面研磨機を使用することができる。
スクラブ洗浄工程は、すでに上記したとおりである。本実施の形態では、スクラブ洗浄工程において、ロールスクラブ洗浄工程とカップスクラブ洗浄工程とをこの順で行う。また、ロールスクラブ洗浄工程において、洗浄剤をスクラブパッドの上方から供給し、カップスクラブ洗浄工程において、洗浄剤をスクラブパッドの内部から供給する。本実施形態では、このようなスクラブ洗浄工程を行うことにより、効率よくガラス基板を洗浄することができるとともに、微小付着物を効率的に除去することができる。
最終洗浄工程は、すでに上記したとおりである。本実施の形態では、最終洗浄工程において高周波洗浄を行うことができる。そのため、ガラス基板から微小付着物をより確実に除去できる。その結果、得られるガラス基板は後発エラーを起こしにくい。
磁性膜形成工程は、蒸着装置を用いてガラス基板に磁性膜を形成する工程である。磁性膜の形成方法としては特に限定されず、従来公知の方法を採用することができる。たとえば、磁性粒子を分散させた熱硬化性樹脂を基板上にスピンコートして形成する方法や、スパッタリング、無電解めっきにより形成する方法を採用することができる。スピンコート法での膜厚は約0.3〜1.2μm程度、スパッタリング法での膜厚は0.04〜0.08μm程度、無電解めっき法での膜厚は0.05〜0.1μm程度である。これらの形成方法により磁性膜を成膜する場合、磁性膜の種類によっては、ガラス基板は、100〜500℃程度に保持される。
以下の方法によりガラス基板を作製した。
ガラス素材として、SiO2、Al2O3、R2O(R=K、Na、Li)を主成分としたアルミノシリケートガラスを用い、溶融したガラス素材をプレス成形して、外径が67mmの円板状のガラスブランクスを作製した。ガラスブランクスの厚みは1.0mmとした。
ガラスブランクスの両主表面を、両面研磨機(浜井産業(株)製、16Bタイプ)を用いて粗研磨加工した。研磨パッドには平均一次粒子径9μmのダイヤモンド砥粒が樹脂パッドに埋没された研磨パッド用い、研磨水として水と冷却材を9:1で混合したものを用いた。また、加重は200g/cm2とした。研磨剤スラリーの添加量は、4.5L/分とした。
円筒状のダイヤモンド砥石を備えたコアドリルを用いてガラスブランクスの中心部に直径が約19.6mmの円形の中心孔を開けた。鼓状のダイヤモンド砥石を用いて、ガラスブランクスの外周端面および内周端面を、外径65mm、内径20mmに内・外径加工した。
ガラスブランクスを100枚重ね、この状態で、ガラスブランクスの外周端面および内周端面を、端面研磨機((株)舘野機械製作所製、TKV−1)を用いて研磨加工した。研磨機のブラシ毛として、直径が0.2mmのナイロン繊維を用いた。研磨液は、平均一次粒子径が3μmの酸化セリウムを砥粒(研磨液成分)として含有するスラリーを用いた。
ガラスブランクス(ガラス基板)の両主表面を、両面研磨機(浜井産業(株)製、16Bタイプ)を用いて粗研磨加工した。研磨パッドには発泡ウレタンパッドを、砥粒には平均一次粒子径1μmの酸化セリウム砥粒を用い、水と酸化セリウムとの混合比率は、80:20とした。さらに硫酸を含有する調整液でpHを調整した。また、加重は100g/cm2とした。研磨剤スラリーの添加量は、8000mL/分とした。
硝酸ナトリウム:硝酸カリウムを3:7混合した強化塩を300℃にて溶融し、ガラス基板を30分間浸漬させた。これにより、ガラス基板の内周端面および外周端面のリチウムイオンおよびナトリウムイオンを、化学強化溶液中のナトリウムイオンおよびカリウムイオンにそれぞれ置換させ、ガラス基板を強化した。
ガラス基板の両主表面を、両面研磨機(浜井産業(株)製、16Bタイプ)を用いてさらに精密に研磨加工した。研磨剤スラリーは、平均一次粒子径が20nmのコロイダルシリカを砥粒として水に分散させてスラリー状にしたものを用い、水とコロイダルシリカとの混合比率は、80:20とした。さらに硫酸を含有する調整液でpHを調整した。また、加重は120g/cm2とした。研磨剤スラリーの添加量は、500mL/分とした。本工程では、ガラス基板100枚を1バッチとし、5バッチずつ加工した。得られたガラス基板のRaは2Å以下であった。
スクラブ洗浄工程は、2段階に分けて実施した。
100枚のガラス基板をホルダに配置した。洗浄は、アルカリ洗剤槽(80kHz)、純水槽(80kHz)、中性洗剤槽(120kHz)、純水槽(120kHz)、IPA、IPAベーパー乾燥の順で各洗浄槽に順次浸漬することにより行った。各槽に要した時間は、5分とした。
最終洗浄工程において、高周波洗浄工程を行った以外は、実施例1と同様の方法によりガラス基板を作製した。最終洗浄工程の詳細を以下に示す。
100枚のガラス基板をホルダに配置した。洗浄は、アルカリ洗剤槽(80kHz)、純水槽(80kHz)、中性洗剤槽(120kHz)、純水槽(120kHz)、高周波洗浄槽(純水、430kHz)、IPA、IPAベーパー乾燥の順で各洗浄槽に順次浸漬することにより行った。高周波は5分間照射した。
実施例2において上記した工程のうち、高周波洗浄槽において純水の代わりに、純水を脱気した後に水素を0.7ppm溶解させた水素水を使用した以外は、実施例2と同様の方法によりガラス基板を作製した。
実施例3において上記した工程のうち、高周波洗浄槽において口径0.02μmのフィルタを介してポンプ循環させた以外は、実施例3と同様の方法によりガラス基板を作製した。
スクラブ洗浄工程において、カップスクラブ洗浄工程を行わず、実施例1の1段階目で行ったロールスクラブ洗浄を1段階目、2段階目ともに行った以外は、実施例1と同様の方法によりガラス基板を作製した。
スクラブ洗浄工程において、ロールスクラブ洗浄を行わず、1段階目、2段階目ともに、図4に示されるカップスクラブ洗浄装置13を用いて、洗浄剤をかけ流す方法によりガラス基板4に供給してカップスクラブ洗浄を行った以外は、実施例1と同様の方法によりガラス基板を作製した。洗浄剤の供給量は、1.0L/分とした。
スクラブ洗浄工程において、1段階目として比較例2の1段階目で行ったカップスクラブ洗浄を行い、2段階目として実施例1の1段階目で行ったロールスクラブ洗浄を行った以外は、実施例1と同様の方法によりガラス基板を作製した。
スクラブ洗浄工程において、1段階目として実施例1の1段階目で行ったロールスクラブ洗浄を行い、2段階目として比較例2の2段階目で行ったカップスクラブ洗浄を行った以外は、実施例1と同様の方法によりガラス基板を作製した。
スクラブ洗浄工程において、1段階目として図5に示されるロールスクラブ洗浄装置14を用いて、洗浄剤を浸み出させる方法によりガラス基板4に供給してロールスクラブ洗浄を行った。図6は、ローラ2とスクラブパッド3との構成を説明する概略図である。図6に示されるように、ローラ2は、内部に洗浄剤の供給経路15を有し、表面に洗浄剤の吐出孔16を有する。スクラブパッド3は、ローラ2に装着することができる。ローラ2の吐出孔16から吐出された洗浄剤は、スクラブパッド3の内部(裏面)から表面に浸み出し、ガラス基板に供給される。このときの洗浄剤の供給量は、0.5L/分とした。2段階目として実施例1の2段階目で行ったカップスクラブ洗浄を行った以外は、実施例1と同様の方法によりガラス基板を作製した。
スクラブ洗浄工程において、1段階目として比較例5の1段階目で行ったロールスクラブ洗浄を行い、2段階目として比較例1の2段階目で行ったカップスクラブ洗浄を行った以外は、実施例1と同様の方法によりガラス基板を作製した。
図7に示す機構を採用してグライドテストを実施した。図7に示されるように、磁気ヘッドMHはサスペンションSにより保持されるように構成した。ガラス基板4の上に形成された潤滑層の表面からの磁気ヘッドMHの浮上量h(浮上高さ)は約1.5〜2.0nmとした。グライドテストでは、潤滑層を形成したガラス基板の表面とヘッドが接触したときに発生する信号を検出して、規定値以上の信号が検出されたときにエラーとしてカウントした。
2、8 ロール
3、9 スクラブパッド
4 ガラス基板
5、10 回転支持ローラ
6 洗浄剤吐出ノズル
7、13 カップスクラブ戦場装置
11、15 供給経路
12、16 吐出孔
h 浮上量
MH 磁気ヘッド
P 付着物
S サスペンション
Claims (6)
- 最終洗浄工程の前に少なくとも1回のスクラブ洗浄工程を含む、HDD用ガラス基板の製造方法であって、
前記スクラブ洗浄工程は、コロイダルシリカを砥粒として水に分散させた研磨剤スラリーを使用した研磨工程の後工程として行うとともに、
このスクラブ洗浄工程では、ロールスクラブ洗浄工程とカップスクラブ洗浄工程とをこの順で備え、
前記ロールスクラブ洗浄工程では、洗浄ブラシの上方から洗浄剤を供給しながらガラス基板を洗浄し、
前記カップスクラブ洗浄工程では、洗浄ブラシの内部から洗浄剤を供給しながらガラス基板を洗浄する、HDD用ガラス基板の製造方法。 - 前記研磨工程で用いるコロイダルシリカの平均粒径が20〜70nmである、請求項1記載のHDD用ガラス基板の製造方法。
- 面記録密度が630Gb/平方インチ以上の記録密度を有する、HDD用に用いられるガラス基板を製造する、請求項1または2記載のHDD用ガラス基板の製造方法。
- 前記スクラブ洗浄工程の後に、ガラス基板に430〜950kHzの高周波を照射する高周波洗浄工程をさらに備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載のHDD用ガラス基板の製造方法。
- 前記高周波洗浄工程において、0.5〜1ppmの水素水を用いて前記ガラス基板を洗浄する、請求項4記載のHDD用ガラス基板の製造方法。
- 前記高周波洗浄工程において、開口径が0.02μmのフィルタを用いる、請求項4または5記載のHDD用ガラス基板の製造方法。
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