JP6078942B2 - ガラス基板の製造方法及び磁気ディスクの製造方法、並びにガラス基板用研磨液組成物 - Google Patents

Description

本発明は、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」と略称する。）等の磁気記録装置に搭載される磁気ディスクに用いられる磁気ディスク用ガラス基板や、フォトリソグラフィー法によるＬＳＩ等の半導体装置製造に使用されるフォトマスク製造の原版であるマスクブランクス用ガラス基板の製造に適用されるガラス基板の製造方法及び磁気ディスクの製造方法、並びにガラス基板用研磨液組成物に関する。

ＨＤＤ等の磁気記録装置に搭載される情報記録媒体の一つとして磁気ディスクがある。磁気ディスクは、基板上に磁性層等の薄膜を形成して構成されたものであり、その基板として従来はアルミ基板が用いられてきた。しかし、最近では、高記録密度化の追求に呼応して、アルミ基板と比べて磁気ヘッドと磁気ディスクとの間隔をより狭くすることが可能なガラス基板の占める比率が次第に高くなってきている。また、ガラス基板表面は磁気ヘッドの浮上高さを極力下げることができるように、高精度に研磨して高記録密度化を実現している。近年、ＨＤＤの更なる大記録容量化、低価格化の要求は増すばかりであり、これを実現するためには、磁気ディスク用ガラス基板においても更なる高品質化、低コスト化が必要になってきている。

上述したように高記録密度化にとって必要な低フライングハイト（浮上量）化のために磁気ディスク表面の高い平滑性は必要不可欠である。磁気ディスク表面の高い平滑性を得るためには、結局、高い平滑性の基板表面が求められるため、高精度にガラス基板表面を研磨する必要がある。
従来のガラス基板の研磨方法は、酸化セリウムやコロイダルシリカ等の金属酸化物の研磨材を含有するスラリー（研磨液）を供給しながら、ポリウレタン等のポリシャの研磨パッドを用いて行っている。高い平滑性を有するガラス基板は、たとえば酸化セリウム系研磨材を用いて研磨した後、さらにコロイダルシリカ砥粒を用いた仕上げ研磨（鏡面研磨）によって得ることが可能である。

特開２０１１−１３６４０２号公報

現在のＨＤＤにおいては、例えば２．５インチ型（直径６５ｍｍ）の磁気ディスクにディスク１枚あたり３２０ギガバイト程度の情報を収納することが可能になっているが、更なる高記録密度化、例えば７５０ギガバイト、更には１テラバイトの実現が要求されるようになってきている。このような近年のＨＤＤの大容量化の要求に伴い、基板表面品質の向上の要求は今まで以上に厳しいものとなってきている。上記のような例えば７５０ギガバイトの磁気ディスク向けの次世代基板においては、ＨＤＤの信頼性に与える基板の影響が大きくなるので、基板表面の粗さについても現行品からの更なる改善が求められる。

次世代基板においてはＨＤＤの信頼性に与える基板の影響が大きくなるのは以下のような理由による。
磁気ヘッドの浮上量（磁気ヘッドと媒体（磁気ディスク）表面との間隙）の大幅な低下（低浮上量化）が挙げられる。こうすることで、磁気ヘッドと媒体の磁性層との距離が近づくため、より小さい領域に信号を書き込むことや、より小さい磁性粒子の信号を拾うことができるようになり、高記録密度化を達成することができる。近年、ＤＦＨ（Dynamic Flying Height）制御という機能が磁気ヘッドに搭載されている。これは、スライダーの浮上量を下げるのではなく、磁気ヘッドの記録再生素子部近傍に内蔵したヒーター等の加熱部の熱膨張を利用して、記録再生素子部のみを媒体表面方向に向けて突き出す（近づける）機能である。このような状況下で、磁気ヘッドの低浮上量化を実現するためには、ガラス基板表面のよりいっそうの平滑性が必要となってくる。

ところで、従来技術では、ガラス基板主表面の粗さを低減させる方法として、研磨工程に使用する研磨砥粒の粒径を微細化する方法がよく知られている。
しかしながら、本発明者の検討によると、例えば従来の仕上げ研磨に使用するコロイダルシリカ砥粒の場合、例えば平均粒子径１０ｎｍ以下のものを使用しても研磨後のガラス表面の粗さの低下傾向が見られなくなった。研磨時、研磨砥粒はガラス表面と研磨パッドの間に介在しているが、研磨パッドは所定の荷重によりガラス表面に圧接しているため、微小の砥粒は研磨パッドの内部に沈み込んでしまい、研磨に寄与する突出量が減少し、研削量が著しく低下することにより、研磨による表面粗さの低減効果が発揮できなくなったのではないかと推測される。

なお、上記特許文献１には、有機系粒子と該有機系粒子と同等以上の大きさの無機粒子との複合粒子（ヘテロ凝集体）を研磨砥粒として用いることで、スクラッチ発生が抑制されることが開示されている。
しかし、上記特許文献１に開示された研磨砥粒においては、例えばシリカ粒子等の無機粒子が実質的にはガラスに対する研削作用を発揮するものと考えられ、このような研磨砥粒を用いて研磨加工を行っても、従来の問題を根本的に解決することは困難である。例えば、研磨処理中にシリカ粒子が複合粒子から脱離することにより、シリカ研磨単体で研磨した場合と同様の現象が起きる。

要するに、例えば７５０ギガバイトの磁気ディスク向けの次世代基板の製造を目指す場合、基板表面の粗さについても現行品からの更なる改善が求められ、例えば表面粗さＲａが０．１ｎｍ以下であることが要求されるとすると、従来技術による粗さ改善方法では限界があり、上記のような次世代基板の開発は到底困難である。

また、フォトリソグラフィー法によるＬＳＩ等の半導体装置の製造にはフォトマスクが使用されているが、半導体基板への高精細なパターン転写を実現するためには、このフォトマスクの製造に用いられるマスクブランクス用ガラス基板においても、基板表面の粗さについての更なる改善が求められている。

そこで、本発明はこのような従来の課題を解決すべくなされたものであって、その目的は、第１に、ガラス基板主表面の表面粗さを現行よりも低減できる例えば磁気ディスク用の高品質のガラス基板の製造方法を提供すること、第２に、上記ガラス基板を用いた磁気ディスクの製造方法を提供すること、第３に、上記ガラス基板の製造方法に適用できるガラス基板用研磨液組成物を提供することである。

そこで、本発明者は、表面粗さを現行よりもさらに低減させたガラス基板を得るために、研磨工程にてガラス基板の表面粗さを低減させ、かつ研磨後の洗浄工程ではガラス基板の表面粗さを上昇させない方法を検討した。その検討の結果、有機系粒子を研磨砥粒として用いることにより上記課題を解決できることを見出した。

すなわち、ガラスよりも低硬度の有機系粒子を研磨砥粒として用いることにより、荷重下における研磨工程ではガラス表面に加工変質層を形成させることなく研磨が進行すると考えられるため、研磨後のガラス基板表面の粗さを低減させることができ、しかもガラスに対するエッチング作用を持たない洗浄液の選定により洗浄後のガラス基板表面の粗さの上昇を抑制することができ、その結果、次世代基板に要求される例えば表面粗さＲａが０．１ｎｍ以下とすることも達成可能であることを見出した。

本発明者は、上記知見に基づき、以下の構成による発明によれば上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は上記目的を達成するために、以下の構成を有する。

（構成１）
ガラス基板の主表面を鏡面研磨する研磨処理を含むガラス基板の製造方法であって、有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いて、ガラス基板の主表面を鏡面研磨することを特徴とするガラス基板の製造方法。

（構成２）
前記有機系粒子は、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂またはウレタン系樹脂からなることを特徴とする構成１に記載のガラス基板の製造方法。
（構成３）
前記有機系粒子の粒径は、０．５〜６０μｍの範囲であることを特徴とする構成１又は２に記載のガラス基板の製造方法。

（構成４）
シリカ砥粒を研磨砥粒として含む研磨液を用いてガラス基板の主表面を研磨した後、前記有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いてガラス基板の主表面を鏡面研磨することを特徴とする構成１乃至３のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。
（構成５）
前記有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いて鏡面研磨する前のガラス基板主表面の粗さは、算術平均粗さＲａが０．３ｎｍ以下であることを特徴とする構成請求項１乃至４のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。

（構成６）
前記有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いてガラス基板の主表面を鏡面研磨した後、アルコール系洗浄剤を用いてガラス基板を洗浄することを特徴とする構成１乃至５のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。
（構成７）
前記ガラス基板は、磁気ディスク用ガラス基板であることを特徴とする構成１乃至６のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。

（構成８）
前記ガラス基板は、マスクブランクス用ガラス基板であることを特徴とする構成１乃至６のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。
（構成９）
構成７に記載の製造方法によって得られた磁気ディスク用ガラス基板上に、少なくとも磁性層を形成することを特徴とする磁気ディスクの製造方法。

（構成１０）
ガラス基板の表面を研磨する研磨処理に適用されるガラス基板用研磨液組成物であって、有機系粒子を研磨砥粒として含有することを特徴とするガラス基板用研磨液組成物。
（構成１１）
前記有機系粒子の粒径は、０．５〜６０μｍの範囲であることを特徴とする構成１０に記載のガラス基板用研磨液組成物。

本発明の上記構成とすることで、ガラス基板主表面の表面粗さを現行よりもさらに低減させることができる高品質のガラス基板を製造することが可能である。
また、本発明の上記構成とすることで、例えば７５０ギガバイトを超えるような今まで以上に高記録密度の磁気ディスクを製造するのに好適な高品質のガラス基板を製造することが可能である。
また、上記ガラス基板を用いることにより、上記のような高記録密度の磁気ディスクを製造することが可能である。
また、本発明によれば、上記ガラス基板の製造方法に適用できるガラス基板用研磨液組成物を提供することができる。

両面研磨装置の概略構成を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を詳述する。
磁気ディスク用ガラス基板は、通常、研削工程、形状加工工程、端面研磨工程、主表面研磨工程、化学強化工程、等を経て製造される。
この磁気ディスク用ガラス基板の製造は、まず、溶融ガラスからダイレクトプレスにより円盤状のガラス基板（ガラスディスク）を成型する。なお、このようなダイレクトプレス以外に、ダウンドロー法やフロート法で製造された板ガラスから所定の大きさに切り出してガラス基板を得てもよい。次に、この成型したガラス基板の主表面に対して寸法精度及び形状精度を向上させるための研削（ラッピング）を行う。この研削工程は、通常両面ラッピング装置を用い、ダイヤモンド等の硬質砥粒を用いてガラス基板主表面の研削を行う。こうしてガラス基板主表面を研削することにより、所定の板厚、平坦度に加工するとともに、所定の表面粗さを得る。

この研削工程の終了後は、形状加工工程、端面研磨工程を経た後、高精度な平面を得るための鏡面研磨加工を行う。従来、ガラス基板の鏡面研磨方法としては、酸化セリウムやコロイダルシリカ等の金属酸化物の研磨材を含有するスラリー（研磨液）を供給しながら、発泡ポリウレタン等の研磨パッドを用いて行われていた。

前にも説明したとおり、本発明者は、たとえば７５０ギガバイトを超えるような今まで以上に高記録密度の磁気ディスクを製造しようとした場合、例えば前述のＤＦＨ制御機能を備える磁気ヘッドを採用するなど更なる低浮上量化を実現する上で、阻害要因となり得る基板表面の粗さを現行品よりもさらに一段と低減させる必要があるが、そのためには、研磨処理に用いる研磨液として、有機系粒子を研磨砥粒として含有する研磨液組成物が好適であることを見出した。

本発明の一実施の形態は、例えば磁気ディスクに用いられるガラス基板の主表面を研磨する研磨処理に適用されるガラス基板研磨液組成物であって、有機系粒子を研磨砥粒として含有する構成としたものである。
すなわち、ガラスよりも低硬度かつ弾性を有する有機系粒子を研磨砥粒として用いることにより、荷重下における研磨工程ではガラス表面に加工変質層を形成させることなく研磨が進行すると考えられるため、研磨後のガラス基板表面の粗さを低減させることができる。しかも、研磨後、ガラス基板表面に付着した砥粒を除去するための洗浄工程には、ガラスに対するエッチング作用を持たない洗浄液を選定して洗浄を行うことが可能であるため、洗浄後のガラス基板表面の粗さの上昇を抑制することができる。

そして、この本発明に係る有機系粒子を研磨砥粒として含有するガラス基板用研磨液組成物からなる研磨液を使用してガラス基板の研磨処理を行うことにより、ガラス基板表面の表面粗さを、次世代基板に要求される例えば算術平均粗さＲａが０．１ｎｍ以下に低減させることができ、高品質のガラス基板を製造することが可能である。そのため、例えば７５０ギガバイトを超えるような今まで以上に高記録密度の磁気ディスクを製造する場合、今まで以上の低浮上量化を実現する上で、好適な高品質のガラス基板を製造することが可能である。要するに、本発明において、有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いて、ガラス基板の主表面を研磨する処理は、換言すれば、ガラス基板表面の粗さ低減処理である。

鏡面研磨処理に適用される本発明に係るガラス基板用研磨液組成物は、研磨材（研磨砥粒）と溶媒である水の組合せであり、さらに研磨液のｐＨを調整するためのｐＨ調整剤や、その他の添加剤が必要に応じて含有されている。

本発明においては、上記研磨液組成物には、有機系粒子を研磨砥粒として含有する。また、本発明においては、この有機系粒子のみを研磨砥粒として用いることも特徴である。この有機系粒子は、樹脂等の有機材料からなる粒子であり、より具体的には、ガラスよりも低硬度であり、かつ、弾性を有する樹脂からなる粒子である。具体的には材質が、例えば、アクリル系樹脂またはウレタン系樹脂、あるいはスチレン系樹脂等の樹脂材料からなることが好ましい。アクリル系樹脂とは、アクリル単量体を重合して得られた重合体（例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）など）や、アクリル単量体を主たる成分として含む共重合体などである。また、ウレタン系樹脂とは、ウレタン単量体を重合して得られたウレタン樹脂や、ウレタン単量体を主たる成分として含む共重合体などである。また、スチレン系樹脂とは、スチレン単量体を重合して得られたスチレン樹脂や、スチレン単量体を主たる成分として含む共重合体などである。なかでも水への分散性が良好であり、スラリーとし易い点では、特にアクリル系樹脂またはウレタン系樹脂からなることが好ましい。
有機系粒子の形状としては、荷重下で定盤を回転させるためには低摩擦でなければならないので、ほぼ球形状であることが好ましく、粒径の揃った樹脂ビーズが望ましい。
なお、上記有機系粒子は複数種の単量体を重合して得られる共重合体であってもよい。例えば、アクリル単量体、ウレタン単量体、スチレン単量体から２種類以上を選択して重合してもよい。また、異なる種類の有機系粒子を複数混合したものでもよい。

上記有機系粒子の粒径は、０．５〜６０μｍの範囲のものを使用することが好ましい。粒径が０．５μｍ未満であると、ガラス基板に対する表面粗さを低減させる効果が得られ難い。また、粒径が６０μｍを超えると、研磨液の粘度が上がり、良好な上記効果が得られ難い。
本発明においては、特に、表面粗さのいっそうの低減を図る観点から、粒径が１．５〜３０μｍの範囲のものを使用するのが好ましく、より好ましくは、粒径が１０〜２５μｍの範囲のものを使用することである。
なお、研磨液に０．１μｍ以下の極めて小さい有機粒子や、水溶性高分子などの高分子化合物が含まれる場合、当該高分子化合物がガラス基板表面に吸着して残留しやすいため、洗浄処理後に清浄な表面を得にくくなり好ましくない。本発明の研磨液に含まれる有機系粒子は、近年の基板主表面の最終研磨に用いられているコロイダルシリカ等の研磨砥粒の粒径（例えば２５ｎｍ）よりおおよそ２０倍以上大きいため、洗浄処理において除去されやすく、最終洗浄において清浄な基板表面が得られやすい。

なお、本発明において、上記有機系粒子の粒径とは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察で、粒子１００個を選択してそれぞれの最大径を測定し、その算術平均値を言う。

また、研磨液中の砥粒濃度は、特に制約されないが、研磨後の表面品質及び加工時間の観点からは、０．１〜５重量％の範囲とすることができる。特に、１〜３重量％の範囲が好適である。砥粒濃度が多すぎると、研磨後の洗浄処理にかかる時間が長くなり、生産性が低下する場合がある。

また、本発明のガラス基板用研磨液組成物は、乾燥による樹脂の固着によるスクラッチ低減の観点から、潤滑効果を発揮する材料、保湿効果を発揮する材料から選ばれる少なくとも１種の添加剤を含有してもよい。

このような添加剤の具体例としては、グリコール類（エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキシレングリコールなど）、アミン類（モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミンなど）、カルボン酸、鉱油、水溶性油エマルジョン、ポリエチレンイミン、ホウ酸、アミド、トリアジン類、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール、エーテル類、等からなる群より選ばれる少なくとも１つが挙げられる。
上記添加剤の添加量は、特に制約されないが、スクラッチ低減や加工時間の観点からは、０．０１〜１重量％の範囲とすることが好適である。

また、上記研磨液組成物は、例えばｐＨ＝４〜８に調整されたものが好適に用いられる。ｐＨが４未満であると、樹脂砥粒への浸食が懸念される。また、ｐＨが８を超えると、研磨後の洗浄性が低下し、異物欠陥が発生し易くなる。

本発明の有機系粒子を研磨砥粒とする研磨液組成物からなる研磨液を用いた研磨処理において、研磨方法は特に限定されるものではないが、例えば、従来と同様に、ガラス基板と研磨パッドとを接触させ、有機系粒子の研磨砥粒を含む研磨液を供給しながら、研磨パッドとガラス基板とを相対的に移動させて、ガラス基板の表面を鏡面状に研磨すればよい。研磨パッドとしては、従来のコロイダルシリカ砥粒を用いた鏡面研磨処理において適用されている例えば発泡ポリウレタンの研磨パッドと同様のものを適用することができる。但し、本発明の有機系粒子の研磨砥粒を用いた鏡面研磨処理においては、研磨パッドの硬さは、シリカ砥粒のように限定されない。これは、樹脂砥粒自体にクッション性があるためである。

例えば図１は、ガラス基板の鏡面研磨工程に用いることができる遊星歯車方式の両面研磨装置の概略構成を示す縦断面図である。図１に示す両面研磨装置は、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に保持された被研磨加工物１を挟持可能な研磨パッド７がそれぞれ貼着された上定盤５及び下定盤６と、上定盤５と下定盤６との間に研磨液を供給する研磨液供給部（図示せず）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に保持された被研磨加工物１、即ちガラス基板を上定盤５及び下定盤６とで挟持するとともに、上下定盤５，６の研磨パッド７と被研磨加工物１との間に本発明の研磨液組成物からなる研磨液を供給しながら、太陽歯車２や内歯歯車３の回転に応じてキャリア４が公転及び自転しながら、被研磨加工物１の上下両面が研磨加工される。

なお、加える荷重（加工面圧力）は、５０ｇｆ／ｃｍ^２以上２００ｇｆ／ｃｍ^２以下の範囲内が好適である。上記荷重が、５０ｇｆ／ｃｍ^２よりも低いと、ガラス基板の加工性（研磨速度）が低下するために好ましくない。また、２００ｇｆ／ｃｍ^２よりも高い場合には、加工が不安定となるため好ましくない。
そして、本発明の研磨液組成物からなる研磨液を用い、かつ、上記範囲内の加工面圧力でガラス基板の主表面を研磨することで、表面粗さをより一層低減できる。

従来、ガラス基板主表面の鏡面研磨工程は、ラッピング工程で残留した傷や歪みを除去するための第１研磨工程と、この第１研磨工程で得られた平坦な表面を維持しつつ、ガラス基板主表面の表面粗さを平滑な鏡面に仕上げる仕上げ研磨工程の２段階を経て行われることが一般的であるが、本発明においては、この仕上げ研磨工程の後に、本発明の有機粒子を研磨砥粒とする研磨液組成物からなる研磨液を適用した最終仕上げ研磨を行うことが好適である。

上記従来の仕上げ研磨工程は、通常、平均粒径が１５〜４０ｎｍ程度のコロイダルシリカ砥粒を用いて行われているが、この後に、本発明の有機系粒子を研磨砥粒とする研磨液組成物からなる研磨液を適用した最終仕上げ研磨を行うことにより、表面粗さの更なる低減を図ることが可能である。前にも説明したように、仮に、上記粒径よりも微細なコロイダルシリカ砥粒を用いて最終仕上げ研磨を行っても表面粗さを更に低減させることは困難である。なおここでコロイダルシリカ砥粒の平均粒径は、光散乱法により測定された粒度分布における粉体の集団の全体積を１００％として累積カーブを求めたとき、その累積カーブが５０％となる点の粒径（「累積平均粒子径（５０％径）」と呼ぶ。以下「Ｄ５０」と略記する。）を言う。累積平均粒子径は、具体的には、粒子径・粒度分布測定装置を用いて測定して得られる値である。

以上のように、コロイダルシリカ砥粒を研磨砥粒として含む研磨液を用いてガラス基板の主表面を研磨した後、本発明の有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いてガラス基板の主表面を鏡面研磨することが好ましい。換言すれば、加工変質層を有するガラス基板の主表面に対して、本発明の有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いて鏡面研磨することが好ましい。

本発明の有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いて鏡面研磨する前のガラス基板主表面の粗さは、算術平均粗さＲａが０．３ｎｍ以下であると、本発明の有機系粒子を研磨砥粒とした研磨処理により、比較的短い加工時間で、基板表面粗さをさらに低減させて、例えばＲａが０．１ｎｍ以下に仕上ることが可能である。つまり、加工時間（生産性）の観点から、本発明の有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いて鏡面研磨する前のガラス基板主表面の粗さは、算術平均粗さＲａが０．３ｎｍ以下であることが好ましく、０．２ｎｍ以下であるとさらに好ましい。

ところで、砥粒を用いた研磨処理後は、ガラス基板表面に付着した砥粒の除去を目的とした洗浄が行われるが、コロイダルシリカなどの無機砥粒を除去するための洗浄では、通常アルカリ洗浄が行われる。アルカリ成分はガラスに対してエッチング効果を持つため、洗浄後のガラス基板表面の粗さの上昇が従来より確認されている。特にコロイダルシリカはガラスと組成が似ているため、お互いに親和性が高く、研磨加工後にガラス表面に固着しやすいため、ガラスに対してエッチング力を有するアルカリ性の洗浄液を用いて洗浄することが好適である。

特にコロイダルシリカはガラスと同程度の硬度を有するため、コロイダルシリカを砥粒とする研磨加工においては、ガラス表面に加工変質層が形成されるため、この加工変質層に対するアルカリ成分のエッチング作用もガラス表面の粗さの上昇に関与していると考えられる。たとえば砥粒を微細化することで加工変質層の形成を抑えることは可能であるが、上記のとおり、砥粒を微細化していくと研磨による表面粗さの低減効果も得られなくなる。

一方、本発明による有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いてガラス基板の主表面を鏡面研磨した後、ガラス基板表面に付着した砥粒の除去を目的とした洗浄を行う場合、例えばアルコール系洗浄剤などの有機溶剤を用いてガラス基板を洗浄することが好適である。例えばアルコール系洗浄剤などの有機溶剤は、有機系粒子の中に浸透しやすい性質を持つため、研磨砥粒である有機系粒子を良好に溶解除去できる一方で、ガラスに対しては何らエッチング作用を及ぼさない。つまり、ガラスに対するエッチング作用を持たない洗浄液を選定して洗浄を行うことが可能であるため、洗浄後のガラス基板表面の粗さの上昇を抑制することができる。そのため、有機系粒子を研磨砥粒として適用した鏡面研磨処理によって得られた超低粗さ（高平滑性）を洗浄後もそのまま維持することができる。

本発明における有機系粒子に対して好適な洗浄剤としては、上記アルコール（メタノール、エタノールなど）のほか、脂肪族エーテル（イソプロピルエーテル、ジブチルエーテルなど）、ケトン（メチルエチルケトンなど）、カルボン酸エステル（アクリル酸エチルなど）、脂肪族エステル、芳香族エステル（ベンゼン、フェノール、クレゾールなど）、酢酸エステル（酢酸メチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチルなど）、窒素化合物（ピロール、アニリン、エチレンジアミン、ピクリン酸など）、塩化物化合物（クロロメタン、モノクロロベンゼン、クロロホルム、テトラクロロエタンなど）、シクロヘキサン、フラン、アセトン、エチレンオキサイド、等からなる群より選ばれる少なくとも１つが挙げられる。

本発明においては、ガラス基板を構成するガラス（の硝種）は、ＳｉＯ₂を主成分とし、さらにアルミナを含むアルミノシリケートガラスを用いることが好ましい。このようなガラスを用いたガラス基板は表面を鏡面研磨することにより平滑な鏡面に仕上げることができ、また加工後の強度が良好である。また、化学強化によってさらに強度を上げることもできる。
また、上記ガラスは、結晶化ガラスであってもよく、アモルファスガラスであってもよい。アモルファスガラスとすることで、ガラス基板としたときの主表面の表面粗さをより一層下げることができる。

このようなアルミノシリケートガラスとしては、ＳｉＯ₂が５８重量％以上７５重量％以下、Ａｌ₂Ｏ₃が５重量％以上２３重量％以下、Ｌｉ₂Ｏが３重量％以上１０重量％以下、Ｎａ₂Ｏが４重量％以上１３重量％以下を主成分として含有するアルミノシリケートガラス（ただし、リン酸化物を含まないアルミノシリケートガラス）を用いることができる。さらに、例えば、アルカリ土類金属の酸化物が５重量％以上であって、ＳｉＯ₂ を６２重量％以上７５重量％以下、Ａｌ₂Ｏ₃ を５重量％以上１５重量％以下、Ｌｉ₂Ｏを４重量％以上１０重量％以下、Ｎａ₂ Ｏを４重量％以上１２重量％以下、ＺｒＯ₂ を５．５重量％以上１５重量％以下、主成分として含有するとともに、Ｎａ₂Ｏ／ＺｒＯ₂の重量比が０．５以上２．０以下、Ａｌ₂ Ｏ₃ ／ＺｒＯ₂ の重量比が０．４以上２．５以下であるリン酸化物を含まないアモルファスのアルミノシリケートガラスとすることができる。

また、次世代基板（例えば熱アシスト磁気記録方式に適用される磁気ディスクに用いられる基板）の特性として耐熱性を求められる場合もある。この場合の耐熱性ガラスとしては、例えば、アルカリ土類金属の酸化物が５重量％以上であって、以下はモル％表示にて、ＳｉＯ_２を５０〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜６％、ＢａＯを０〜２％、Ｌｉ_２Ｏを０〜３％、ＺｎＯを０〜５％、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏを合計で３〜１５％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯを合計で１４〜３５％、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５およびＨｆＯ_２を合計で２〜９％、含み、モル比［（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）］が０．８５〜１の範囲であり、且つモル比［Ａｌ_２Ｏ_３／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）］が０〜０．３０の範囲であるガラスを好ましく用いることができる。
また、マスクブランクス基板用としては、石英等を用いることが好ましい。

本発明においては、本発明による有機系砥粒を適用した上記最終仕上げ研磨処理後のガラス基板の表面は、算術平均表面粗さＲａが０．１ｎｍ以下、特に０．０９ｎｍ以下である鏡面とされることが好ましい。更に、最大山高さＲｐが１．０ｎｍ以下である鏡面とされることが好ましく、０．６ｎｍ以下であるとより好ましい。なお、本発明においてＲａ、Ｒｐというときは、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１に基づく粗さのことである。
また、本発明において表面粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて１μｍ×１μｍの範囲を２５６×２５６ピクセルの解像度で測定したときに得られる表面形状の表面粗さである。

本発明においては、鏡面研磨加工工程の前または後に、化学強化処理を施すことが好ましい。化学強化処理の方法としては、例えば、ガラス転移点の温度を超えない温度領域、例えば摂氏３００度以上４００度以下の温度で、イオン交換を行う低温型イオン交換法などが好ましい。化学強化処理とは、溶融させた化学強化塩とガラス基板とを接触させることにより、化学強化塩中の相対的に大きな原子半径のアルカリ金属元素と、ガラス基板中の相対的に小さな原子半径のアルカリ金属元素とをイオン交換し、ガラス基板の表層に該イオン半径の大きなアルカリ金属元素を浸透させ、ガラス基板の表面に圧縮応力を生じさせる処理のことである。化学強化処理されたガラス基板は耐衝撃性に優れているので、例えばモバイル用途のＨＤＤに搭載するのに特に好ましい。化学強化塩としては、硝酸カリウムや硝酸ナトリウムなどのアルカリ金属硝酸を好ましく用いることができる。

本発明によって製造される磁気ディスク用ガラス基板は、上述のとおり、超低浮上量を実現できるＤＦＨ型磁気ヘッドを備えるＨＤＤに搭載される磁気ディスクに用いられるガラス基板に好適である。

また、本発明は、以上の磁気ディスク用ガラス基板を用いた磁気ディスクの製造方法についても提供するものである。磁気ディスクは、本発明による磁気ディスク用ガラス基板の上に少なくとも磁性層を形成して製造される。磁性層の材料としては、異方性磁界の大きな六方晶系であるＣｏＣｒＰｔ系やＣｏＰｔ系強磁性合金を用いることができる。磁性層の形成方法としてはスパッタリング法、例えばＤＣマグネトロンスパッタリング法によりガラス基板の上に磁性層を成膜する方法を用いることが好適である。またガラス基板と磁性層との間に、下地層を介挿することにより磁性層の磁性グレインの配向方向や磁性グレインの大きさを制御することができる。例えば，Ｃｒ系合金など立方晶系下地層を用いることにより、例えば磁性層の磁化容易方向を磁気ディスク面に沿って配向させることができる。この場合、面内磁気記録方式の磁気ディスクが製造される。また、例えば、ＲｕやＴｉを含む六方晶系下地層を用いることにより、例えば磁性層の磁化容易方向を磁気ディスク面の法線に沿って配向させることができる。この場合、垂直磁気記録方式の磁気ディスクが製造される。下地層は磁性層同様にスパッタリング法により形成することができる。

また、磁性層の上に、保護層、潤滑層をこの順に形成するとよい。保護層としてはアモルファスの水素化炭素系保護層が好適である。例えばプラズマＣＶＤ法により保護層を形成することができる。また、潤滑層としては、パーフルオロポリエーテル化合物の主鎖の末端に官能基を有する潤滑剤を用いることができる。取り分け、極性官能基として水酸基を末端に備えるパーフルオロポリエーテル化合物を主成分とすることが好ましい。潤滑層はディップ法により塗布形成することができる。

本発明によって得られる高平滑性を備えたガラス基板を利用することにより、ＤＦＨヘッドによる記録再生を行っても、記録再生エラーやヘッドクラッシュ等の問題が起こらず、信頼性の高い磁気ディスクを得ることができる。それゆえ、例えば５００ギガバイトを超えるような今まで以上に高記録密度の磁気ディスクを製造するのに好適である。

以上説明した実施形態では、本発明を主に磁気ディスク用のガラス基板の研磨処理に適用した場合について説明したが、本発明をマスクブランクス用のガラス基板の研磨処理に適用する場合についても同様である。

以下に実施例を挙げて、本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜３、比較例１〜２）
以下の（１）粗ラッピング工程（粗研削工程）、（２）形状加工工程、（３）精ラッピング工程（精研削工程）、（４）端面研磨工程、（５）主表面研磨工程、（６）化学強化工程、（７）主表面仕上げ研磨工程、（８）主表面最終仕上げ研磨工程、を経て磁気ディスク用ガラス基板を製造した。

（１）粗ラッピング工程
まず、溶融ガラスから上型、下型、胴型を用いたダイレクトプレスにより直径６６ｍｍφ、厚さ１．０ｍｍの円盤状のアルミノシリゲートガラスからなるガラス基板を得た。なお、このようなダイレクトプレス以外に、ダウンドロー法やフロート法で製造された板ガラスから所定の大きさに切り出してガラス基板を得てもよい。

次いで、このガラス基板に寸法精度及び形状精度の向上させるためラッピング工程を行った。このラッピング工程は両面ラッピング装置を用いて行った。
（２）形状加工工程
次に、円筒状の砥石を用いてガラス基板の中央部分に孔を空けると共に、外周端面の研削をして直径を６５ｍｍφとした後、外周端面および内周端面に所定の面取り加工を施した。
（３）精ラッピング工程
この精ラッピング工程は両面ラッピング装置を用いた。

（４）端面研磨工程
次いで、ブラシ研磨により、ガラス基板を回転させながらガラス基板の端面（内周、外周）を研磨した。そして、上記端面研磨を終えたガラス基板の表面を洗浄した。

（５）主表面研磨工程
次に、主表面研磨工程を両面研磨装置を用いて行なった。両面研磨装置においては、研磨パッドが貼り付けられた上下研磨定盤の間にキャリアにより保持したガラス基板を密着させ、このキャリアを太陽歯車（サンギア）と内歯歯車（インターナルギア）とに噛合させ、上記ガラス基板を上下定盤によって挟圧する。その後、研磨パッドとガラス基板の研磨面との間に研磨液を供給して回転させることによって、ガラス基板が定盤上で自転しながら公転して両面を同時に研磨加工するものである。具体的には、ポリシャとして硬質ポリシャ（硬質発泡ウレタン）を用い、研磨工程を実施した。研磨液としては酸化セリウムを研磨剤として分散したものとした。上記研磨工程を終えたガラス基板を、洗浄し、乾燥した。

（６）化学強化工程
次に、上記洗浄を終えたガラス基板に化学強化を施した。化学強化は硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合した化学強化液を用意し、この化学強化溶液を３８０℃に加熱し、上記洗浄・乾燥済みのガラス基板を約４時間浸漬して化学強化処理を行なった。

（７）主表面仕上げ研磨工程
次いで上記の主表面研磨工程で使用したものと同じ両面研磨装置を用い、ポリシャを軟質ポリシャ（スウェード）の研磨パッド（発泡ポリウレタン）に替えて仕上げ研磨工程を実施した。この仕上げ研磨工程は、上述した最初の研磨工程で得られた平坦な表面を維持しつつ、例えばガラス基板主表面の表面粗さをＲａで０．２ｎｍ程度以下の平滑な鏡面に仕上げるための鏡面研磨加工である。研磨液としてはコロイダルシリカ（平均粒径（Ｄ50）：１８ｎｍ）を水に分散させたものを酸性（ｐＨ４程度）に調整した。上記仕上げ研磨工程を終えたガラス基板を、超純水を用いて洗浄し、乾燥した。ここで、ＡＦＭを用いてガラス基板主表面の表面粗さを確認したところ、Ｒａで０．１８ｎｍであった。

（８）主表面最終仕上げ研磨工程
研磨砥粒として粒径１．３μｍのスチレン樹脂を原料とした有機系粒子を水に１重量％加え、ｐＨ４〜８の範囲に調整したものを研磨液とした。研磨方法は、上記の仕上げ研磨工程と同様にして行った。研磨時間は１時間とした。上記最終仕上げ研磨工程を終えたガラス基板を、洗浄し、乾燥した。なお、ここでは、水（超純水）への浸漬のみとし、浸漬中に超音波を加えずに洗浄を行った。

上記各工程を経て得られたガラス基板（実施例１）の主表面の表面粗さを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）にて測定したところ、Ｒａ＝０．０８０ｎｍと超平滑な表面を持つガラス基板を得た。
なお、得られたガラス基板の外径は６５ｍｍ、内径は２０ｍｍ、板厚は０．８ｍｍであった。

また、上記主表面最終仕上げ研磨工程において使用する研磨砥粒を粒径１．５μｍのアクリル樹脂を原料とした有機系粒子に変更したこと以外は、上記実施例１と同様に最終仕上げ研磨を行い、磁気ディスク用ガラス基板（実施例２）を得た。
また、上記主表面最終仕上げ研磨工程において使用する研磨砥粒を粒径２．０μｍのウレタン樹脂を原料とした有機系粒子に変更したこと以外は、上記実施例１と同様に最終仕上げ研磨を行い、磁気ディスク用ガラス基板（実施例３）を得た。

また、上記主表面最終仕上げ研磨工程において使用する研磨砥粒を粒径（Ｄ50）０．０１０μｍのコロイダルシリカ砥粒に変更したこと以外は、上記実施例１と同様に最終仕上げ研磨を行い、磁気ディスク用ガラス基板（比較例１）を得た。
また、上記主表面最終仕上げ研磨工程において使用する研磨砥粒を、粒径２．０μｍのシリカとアクリル樹脂粒子の複合粒子に変更したこと以外は、上記実施例１と同様に最終仕上げ研磨を行い、磁気ディスク用ガラス基板（比較例２）を得た。

上記実施例２、３及び比較例１、２により得られた磁気ディスク用ガラス基板についても、上記と同様にして主表面の表面粗さを測定し、その結果を実施例１とともに纏めて以下の表１に示した。

上記表１の結果からわかるように、有機系粒子を研磨砥粒とした研磨液を用いて最終仕上げ研磨を行うことにより、主表面の表面粗さを現行よりさらに低減させることができ、例えばＲａでおよそ０．０８〜０．１０ｎｍと超平滑な表面を持つガラス基板を得ることが可能である。
これに対し、仕上げ研磨よりもさらに微細なコロイダルシリカを用いて最終仕上げ研磨を行うと（比較例１）、主表面の表面粗さは上昇し、最終的にＲａを０．１ｎｍ以下に低減することができない。シリカ砥粒の場合、粒径が小さくなりすぎると均一な研磨加工が困難になるためと推察される。また、表１の比較例２に示すように、シリカとアクリルの複合粒子を用いても同様であり、最終的にＲａを０．１ｎｍ以下に低減することができない。

次に、上記実施例２におけるアクリル樹脂を原料とした有機系粒子の粒径を変化させたときの、得られた磁気ディスク用ガラス基板について、上記と同様にして主表面の表面粗さを測定し、その結果を纏めて以下の表２に示した。

上記表２の結果からもわかるように、最終仕上げ研磨に研磨砥粒として使用する例えばアクリル樹脂を原料とした有機系粒子の粒径は、０．５〜６０μｍの範囲のものを使用することが好ましい。本発明においては、特に、表面粗さのいっそうの低減を図る観点から、粒径が１．５〜３０μｍの範囲のものを使用するのが好ましく、より好ましくは、粒径が１０〜２５μｍの範囲のものを使用することである。上記表２の結果からは、粒径が１．５〜３０μｍの範囲のものを使用することで、Ｒａを０．０９ｎｍ以下に低減することが可能であり、粒径が１０〜２５μｍの範囲のものを使用することで、Ｒａを０．０８５ｎｍ未満とさらに低減することが可能である。

次に、上記実施例２における最終仕上げ研磨終了後の洗浄方法として、水（超純水）洗浄、酸（硫酸）洗浄、アルカリ（水酸化カリウム）洗浄、またはアルコール（エタノール、メタノール）洗浄をそれぞれ行い、洗浄後の磁気ディスク用ガラス基板について、上記と同様にして主表面の表面粗さ（ＲａおよびＲｐ）を測定し、その結果を纏めて以下の表３に示した。また、ＡＦＭの１μｍ×１μｍの範囲の画像から、洗浄後のガラス基板主表面の異物付着欠陥数をカウントし、その結果についても表３に示した。なお、ここでは、洗浄液にガラス基板を浸漬させた状態で超音波を加えて洗浄を行った。

有機系粒子を研磨砥粒として用いて最終仕上げ研磨を行った後の、洗浄方法における洗浄後のガラス基板表面粗さへの影響については、上記表３に示されるように、たとえば超純水洗浄のみでは洗浄後の表面粗さの上昇が僅かであったが、異物付着による欠陥が発生した。また、酸洗浄、アルカリ洗浄では、異物付着欠陥は確認されなかったが、超純水洗浄に比べて、洗浄後の表面粗さの上昇幅が大きいことが確認された。これらの洗浄方法に対し、アルコール洗浄においては、超純水洗浄に比べて、洗浄後の表面粗さの上昇幅が小さく、異物付着欠陥は確認されなかった。つまり、有機系粒子を研磨砥粒として用いて最終仕上げ研磨を行った後の洗浄方法としては、アルコール洗浄が最適であることがわかる。また、実施例１，３のようにウレタン樹脂粒子及びスチレン樹脂粒子を研磨砥粒とした場合について、上記アクリル樹脂粒子の場合と同様の実験を行ったところ、アルコール洗浄では洗浄後の表面粗さの上昇幅が極めて小さく、異物付着欠陥が生じないことが確認され、アクリル樹脂粒子の場合と同様の効果が確認された。

次に、上記実施例２における最終仕上げ研磨前（つまり、最終仕上げ研磨に投入する前）のガラス基板の表面粗さを変化させたときの（実施例１１〜１５）、Ｒａを０．１ｎｍ以下とするのに必要な最終仕上げ研磨の加工時間を測定し、その結果を纏めて以下の表４に示した。なお、最終仕上げ研磨前のガラス基板の表面粗さは、その前の仕上げ研磨に用いるコロイダルシリカ砥粒の平均粒径を１５ｎｍ以上の範囲で調節することにより変化させた。平均粒径が１５ｎｍ以上の場合、平均粒径が大きくなると研磨後の表面粗さも増大する。また、表４には、上記Ｒａを０．１ｎｍ以下とするのに必要な最終仕上げ研磨の加工時間については、実施例１１の加工時間を１としたときの比で示している。

本発明の有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いた最終仕上げ研磨の加工時間は、最終仕上げ研磨に投入する前のガラス基板の表面粗さの影響が大きく出る。上記表４の結果からは、最終仕上げ研磨に投入する前のガラス基板主表面の粗さは、算術平均粗さＲａが０．３ｎｍ以下であると、本発明の有機系粒子を研磨砥粒とした研磨処理により、比較的短い加工時間で、基板表面粗さをさらに低減させて、Ｒａが０．１ｎｍ以下に仕上ることが可能である。最終仕上げ研磨に投入する前のガラス基板主表面の粗さＲａが０．４ｎｍ以上であると、本発明による最終仕上げ研磨に長時間を要するようになる。すなわち、加工時間（生産性）の観点から、本発明の有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いて鏡面研磨する前のガラス基板主表面の粗さは、算術平均粗さＲａが０．３ｎｍ以下であることが好ましく、０．２ｎｍ以下であるとさらに好ましい。

（磁気ディスクの製造）
上記実施例１で得られた磁気ディスク用ガラス基板にそれぞれ以下の成膜工程を施して、垂直磁気記録用磁気ディスクを得た。
すなわち、上記ガラス基板上に、Ｔｉ系合金薄膜からなる付着層、ＣｏＴａＺｒ合金薄膜からなる軟磁性層、Ｒｕ薄膜からなる下地層、ＣｏＣｒＰｔ合金からなる垂直磁気記録層、カーボン保護層、潤滑層を順次成膜した。保護層は、磁気記録層が磁気ヘッドとの接触によって劣化することを防止するためのもので、水素化カーボンからなり、耐磨耗性が得られる。また、潤滑層は、アルコール変性パーフルオロポリエーテルの液体潤滑剤をディップ法により形成した。

得られた磁気ディスクについて、ＤＦＨヘッドを用いて、磁気ヘッドとの素子部と磁気ディスク表面との間隙が１ｎｍとなるようにして磁気ディスク全面に対するグライド特性試験を行った結果、主表面上の凸部との接触やヘッドクラッシュ等の不具合は起こらず良好な結果が得られた。これは、磁気ディスクの主表面が極めて低粗さに研磨されるとともに極めて清浄な表面が得られたことを示す。

１ ガラス基板
２ 太陽歯車
３ 内歯歯車
４ キャリア
５ 上定盤
６ 下定盤
７ 研磨パッド

Claims (10)

1. ガラス基板の主表面を鏡面研磨する研磨処理を含むガラス基板の製造方法であって、
   ガラス基板よりも低硬度でかつ弾性を有する有機材料からなる有機系粒子のみを研磨砥粒として含む研磨液を用いて、ガラス基板の主表面を鏡面研磨することを特徴とするガラス基板の製造方法。
2. 前記有機系粒子は、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂またはウレタン系樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
3. 前記有機系粒子の粒径は、０．５〜６０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス基板の製造方法。
4. シリカ砥粒を研磨砥粒として含む研磨液を用いてガラス基板の主表面を研磨した後、前記有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いてガラス基板の主表面を鏡面研磨することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。
5. 前記有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いて鏡面研磨する前のガラス基板主表面の粗さは、算術平均粗さＲａが０．３ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。
6. 前記有機系粒子を研磨砥粒として含む研磨液を用いてガラス基板の主表面を鏡面研磨した後、アルコール系洗浄剤を用いてガラス基板を洗浄することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。
7. 前記ガラス基板は、磁気ディスク用ガラス基板であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。
8. 前記ガラス基板は、マスクブランクス用ガラス基板であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のガラス基板の製造方法。
9. 請求項７に記載の製造方法によって得られた磁気ディスク用ガラス基板上に、少なくとも磁性層を形成することを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
10. ガラス基板の表面を研磨する研磨処理に適用されるガラス基板用研磨液組成物であって、
    前記ガラス基板用研磨液組成物は、研磨砥粒と溶媒である水を含み、
    ガラス基板よりも低硬度でかつ弾性を有する有機材料からなる有機系粒子のみを前記研磨砥粒として含有し、
    前記有機系粒子の粒径は、０．５〜６０μｍの範囲であり、
    前記ガラス基板用研磨液組成物中の前記研磨砥粒の濃度は、０．１〜３重量％の範囲であることを特徴とするガラス基板用研磨液組成物。

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