JP6236542B2 - 磁気ディスク用基板の製造方法、磁気ディスクの製造方法、研磨パッド素材、及び基板の製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、ドレス処理後のガラス基板用研磨パッドでガラス基板を研磨するガラス基板研磨方法において、ドレス処理に用いる板形状のドレス治具であって、板面の表面粗さが算術平均粗さRaで0.10μm〜2.5μmであり、かつドレス処理前後での板面の算術平均粗さRaの変化量が15%以上であるドレス治具を用いる技術が知られている(特許文献1)。
このような、波長が50〜200μmの微小うねりの低減をガラス基板で実現しようとする場合、上記ドレス治具を用いただけでは、ガラス基板の波長の短い微小うねりを必ずしも低減することはできない。このようなガラス基板における問題は、研磨処理を施して磁気ディスク用基板とするアルミニウム合金製基板においても同様の問題があった。
磁気ディスク用基板の製造方法は、
研磨パッドと基板を相対的に摺動させることにより、前記基板の主表面を研磨する研磨処理と、
開口が形成されていない研磨パッドの素材を前記研磨パッドにするために、前記研磨処理前に、前記素材の表面を削って前記表面に開口を形成させる開口処理と、を含む。
前記研磨パッドの素材として、前記表面の表面粗さのうち算術平均粗さRaが0.65μm以下である素材を用いる。
磁気ディスク用基板の製造方法は、
研磨パッドと基板を相対的に摺動させることにより、前記基板の主表面を研磨する研磨処理と、
開口が形成されていない研磨パッドの素材を前記研磨パッドにするために、前記研磨処理前に、前記素材の表面を削って前記表面に開口を形成させる開口処理と、を含む。
そして、前記開口処理前の前記素材の表面粗さと、前記開口処理後の前記素材の表面粗さとの間の対応関係を予め求めておき、
前記研磨処理後の前記基板の、波長50〜200μmにおける主表面の表面粗さが設定した範囲内になるような前記開口処理後の前記素材の表面粗さの情報と、前記対応関係から、前記開口処理前の前記素材の表面粗さを定めることにより、前記研磨パッドの開口処理前の素材を選択する。
前記開口処理後の前記素材の前記開口の平均直径は、1〜50μmである、形態1または2に記載の磁気ディスク用基板の製造方法。
前記開口処理において、前記素材を削る量は5μm以下である、形態1〜3のいずれか1つに記載の磁気ディスク用基板の製造方法。
ことが好ましい。
前記開口処理後の前記素材の厚さは、300〜800μmである、形態1〜4のいずれか1つに記載の磁気ディスク用基板の製造方法。
前記素材は、発泡樹脂素材であり、
前記開口処理を行う前の前記発泡樹脂素材の表面の算術平均粗さRa1と前記開口処理を行った後の前記発泡樹脂素材の表面の算術平均粗さRa2との比が、1<Ra2/Ra1≦4であり、かつ前記開口処理を行った後の前記発泡樹脂素材の算術平均粗さRaが1.0μm以下である、形態1〜5のいずれか1つに記載の磁気ディスク用基板の製造方法。
前記基板の主表面の研磨後の、波長50〜200μmの微小うねりに関して、前記基板の二乗平均平方根粗さRqは0.06nm以下である、形態1〜6のいずれか1つに記載の磁気ディスク用基板の製造方法。
磁気ディスク用基板の製造方法は、形態1〜7のいずれか1つに記載された磁気ディスク用基板の製造方法によって製造された磁気ディスク用基板の主表面に少なくとも磁性層を形成する。
[形態9]
内部に複数の空隙を有し、前記複数の空隙の少なくとも一部を表面に露出させて開口を形成する開口処理が施された後に基板の表面を研磨する研磨パッドとして研磨処理に用いられる発泡樹脂製の研磨パッド素材であって、
前記研磨パッド素材の表面の算術平均粗さRaは0.65μm以下である、ことを特徴とする研磨パッド素材。
[形態10]
前記研磨パッド素材の表面のRZは2.6μm以下である、形態9に記載の研磨パッド素材。
[形態11]
前記研磨パッド素材の表面のRqは0.85μm以下である、形態9又は10に記載の研磨パッド素材。
[形態12]
形態9〜11のいずれか1つに記載の研磨パッド素材の表面に前記複数の空隙の少なくとも一部を表面に露出させて開口を形成する開口処理を施すことを特徴とする、研磨パッドの製造方法。
[形態13]
形態12に記載の研磨パッドの製造方法によって得られた研磨パッドと、研磨液とを用いて基板の表面を研磨する処理を含む、基板の製造方法。
研磨パッドの製造方法、及び基板の製造方法では、研磨処理後の基板の主表面の、波長が50〜200μmの微小うねりを低減することができる。
本実施形態では、開口処理前の、発泡樹脂材の表面膜の表面粗さのうち算術平均粗さRaが0.65μm以下の発泡樹脂材を研磨パッドの素材に用いる。この研磨パッドの素材を開口処理したものを研磨処理に用いることにより、研磨処理後のガラス基板の、波長50〜200μmにおける主表面の微小うねり(二乗平均平方根粗さRq)を0.06nm以下にすることができる。
研磨パッドの素材である発泡樹脂材には、例えば、内部に大きさの異なる複数の空隙があり、空隙の形状は、空隙の内部から表面に向かって空隙断面が小さくなる液滴形状を成している。小さな空隙は、表面膜近傍に位置し、大きな空隙は内部に位置する。しかし、小さな空隙も大きな空隙も液滴形状の先端の部分が表面側に向いており、その最先端は、表面膜の表面から概略同じ深さに位置する。このため、発泡樹脂材の表面膜の表面の算術平均粗さRaが0.65μm以下の発泡樹脂材を用いて、この発泡樹脂材の表面から上記先端の細長い部分まで開口処理で削ることにより、表面粗さを小さくすることができ、さらに、表面に略同じ開口径を有する開口が形成される。このため、開口処理済み発泡樹脂材をガラス基板の研磨パッドとして用いて研磨処理をすることにより、ガラス基板の表面粗さのうち、波長50〜200μmの波長帯域の微小うねりの二乗平均平方根粗さRqを0.06nm以下にすることができる。
先ず、一対の主表面を有する板状の磁気ディスク用ガラス基板の素板となるガラスブランクを成形する。次に、このガラスブランクを適宜加工して、中心部分に孔のあいた、エッジ部が面取り加工されたリング形状(円環状)のガラス基板を作製する。これにより、ガラス基板が生成される。この後、主表面について研磨処理を行うことによって、波長50μm〜200μmの微小うねりを低減することができる。研磨処理は、必要に応じて、複数の処理に分けて行ってもよい。また、必要に応じて、主表面の研削や、端面(面取り部含む)の研磨や、化学強化を行ってもよい。このとき各処理の順序は適宜決定してよい。
以下、各処理について、説明する。
ガラスブランクの成形では、例えばフロート法が用いられる。ガラスブランクの成形処理では先ず、錫などの溶融金属の満たされた浴槽内に、溶融ガラスを連続的に流し入れることで例えば上述した組成の板状ガラスを得る。溶融ガラスは厳密な温度操作が施された浴槽内で進行方向に沿って流れ、最終的に所望の厚さ、幅に調整された板状ガラスが形成される。この板状ガラスから、磁気ディスク用ガラス基板の元となる所定形状(例えば平面視四角形状)の板状のガラスブランクが切り出される。
また、板状のガラスブランクの成形は、フロート法の他に、例えばプレス成形法を用いることもできる。さらに、ダウンドロー法、リドロー法、フュージョン法などの公知の製造方法を用いて製造することができる。これらの公知の製造方法で作られた板状ガラスに対し、適宜形状加工を行うことによって磁気ディスク用ガラス基板の元となる円板状のガラスブランクが切り出される。
次に、形状加工処理では、ガラスブランク成形処理後、公知の加工方法を用いて円孔を形成することにより円形状の貫通孔があいたディスク状のガラス基板を作る。その後、さらに面取りを実施してもよい。また、板厚調整や平坦度低減などの目的で、主表面の研削を実施してもよい。
次に、ガラス基板の主表面に第1研磨処理が施される。第1研磨処理は、主表面の鏡面研磨を目的とする。具体的には、ガラス基板を、両面研磨装置に装着される保持部材(キャリア)に設けられた保持孔内に保持しながらガラス基板の両側の主表面の研磨が行われる。第1研磨による取り代は、例えば数μm〜100μm程度である。第1研磨処理は、例えば主表面に残留したキズや歪みの除去、あるいは微小な表面凹凸の調整を目的とする。なお、表面凹凸についてさらに低減したり、より精密な調整を行うために、第1研磨処理を複数の研磨処理に分けて実施してもよい。
ガラス基板は適宜化学強化することができる。化学強化液として、例えば硝酸カリウムや硝酸ナトリウム、またはそれらの混合物を300℃〜500℃に加熱して得られる溶融液を用いることができる。そして、ガラス基板を化学強化液中に例えば1時間〜10時間浸漬する。
化学強化処理を行うタイミングは、適宜決定することができるが、化学強化処理の後に研磨処理を行うようにすると、表面の平滑化とともに化学強化処理によってガラス基板の表面に固着した異物を取り除くことができるので特に好ましい。化学強化処理は、必ずしも行う必要はない。
次に、化学強化処理後のガラス基板または第1研磨処理後のガラス基板に第2研磨処理が施される。第2研磨処理は、第1研磨処理が施された主表面をさらに平滑化することを目的とする。第2研磨においても、第1研磨に用いる両面研磨装置と同様の構成を有する両面研磨装置が用いられる。第2研磨による取り代は、例えば0.5μmから10μm程度である。
第2研磨処理では、遊離砥粒を含むスラリーを用いて研磨が行われる。遊離砥粒としてコロイダルシリカが好適に用いられる。コロイダルシリカの平均粒径は、5nm以上50nm以下であることが、ガラス基板Gの主表面における波長50〜200μmの微小うねりを低減する点で、好ましい。平均粒径が50nmより大きいと、波長50〜200μmの微小うねりを十分に低減できない虞がある。また、表面粗さを十分に低減できない虞がある。一方、平均粒径が5nm未満だと、研磨レートが極端に下がり生産性が低下する虞がある。
なお、本実施形態において、上記平均粒径とは、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)や、D50とも呼ぶ)を言う。
図1(a)、(b)は、第2研磨処理に用いる研磨装置10の概略構成図である。第1研磨にも同様の装置を用いることができる。
研磨装置10は、上下方向から、下定盤12と上定盤14との間にインターナルギヤ16を挟む。インターナルギヤ16内には、研磨時に複数のキャリア18が保持される。図1(b)には、5つのキャリア18が示されている。下定盤12及び上定盤14には、研磨パッド20が平面的に接着されている。下定盤12及び上定盤14は、下定盤12及び上定盤14の備える回転軸中心の周りに回転(自転)するように構成されている。
第2研磨の後、ガラス基板Gは洗浄され、磁気ディスク用ガラス基板が得られる。なお、第2研磨の後、さらに、ガラス基板の主表面の表面粗さや微小うねりを含む表面凹凸を変化させない程度の研磨処理を行ってもよい。
この後、磁気ディスク用ガラス基板の主表面に、磁性層が設けられ磁気ディスクが作製される。磁気ディスクの表面には、例えば、付着層、軟磁性層、非磁性下地層、垂直磁気記録層、保護層および潤滑層等の各層が設けられる。
具体的には、以下の各処理工程を経て製造されるところ、研磨処理工程において用いられる研磨パッドはガラス基板の研磨工程において用いられる研磨パッドと同じものを用いることができる。
溶解したアルミニウム合金を鋳造し、圧延した後に円板状のアルミニウム合金素板として切り出し、主表面および端面を研削処理することにより所定の寸法に加工する。その後、アルミニウム合金素板の表面に5〜30μmの厚さでNiPめっき成膜処理を施し、アルミニウム合金基板とする。続いて、NiPめっきを施したアルミニウム合金基板の主表面を研磨パッドを用いて研磨処理することで微小うねりを低減する。研磨処理は通常、研磨砥粒の種類および粒径を変えて2段階で行われ、第1研磨処理では平均粒径が0.3〜3μmの酸化アルミニウム砥粒を含有したスラリーを用い、第2研磨処理では平均粒径が5〜50nmのコロイダルシリカ砥粒を含有したスラリーを用いて、それぞれ開口処理を施した研磨パッド間に挟み込み相対的に摺動させることでアルミニウム合金基板表面のNiPめっき表面の傷やうねりを低減する。さらに、第1研磨処理の後および第2研磨処理の後には研磨処理後に基板表面に付着する研磨砥粒や研磨カス等のパーティクルを除去するため洗浄処理が行われる。
本実施形態の研磨処理で用いる研磨パッド20は、例えば発泡ポリウレタン製である。研磨処理に未使用の研磨パッドの素材、すなわち発泡樹脂材24は、表面には表面膜を有しており開口が形成されておらず、内部にサイズが異なる空隙24a,24bを含んでいる独立気泡構造を有している。図3(a),(b)は、研磨パッドの素材の状態の発泡樹脂材24の構造を説明する断面図である。空隙24a,24bはいずれも、液滴形状を成し、表面24cに向かって先細りの形状を成している。このような発泡樹脂材24の表面膜がある表面24cを削る場合、表面24cの表面凹凸に関して以下のことが考えられる。
図3(a)に示すように、表面24cの表面粗さが粗く表面24cが波打っている場合、開口処理によって線X1まで発泡樹脂材24を削るとき、発泡樹脂材24と開口処理に用いる治具との間で表面24cの波打ちに起因した微小なびびり振動が生じ易い。また、図3(a)に示すように、波打つ表面24cの凹部あるいは凸部の場所によって表面にあく開口の大きさも異なり、表面24cを削るときに治具が表面24cから受ける抗力は変動し易くなるので、微小なびびり振動が生じ易い。このため、このびびり振動により、開口処理後の研磨パッドの表面粗さは大きくなる。
また、図3(a)に示すように、波打つ表面24cの凹部あるいは凸部の場所によって表面にあく開口の大きさが異なる。例えば、表面24cの凸部の領域では、空隙24bの空隙断面の大きな部分が開口し、凹部の領域では、空隙24bの空隙断面の小さな先端部分が開口する。同様に、空隙24aの線X1を横切る空隙断面も、波打つ表面24cの凹部あるいは凸部の位置によって変化する。このため、開口の大きさが異なる発泡樹脂材24を研磨パッド20として用いてガラス基板を研磨すると、研磨パッド20の開口の場所によるばらつきによって、ガラス基板の主表面の、波長50〜200μmの微小うねりは大きくなる。
図3(b)に示すように、表面24cの表面粗さが小さく略波打っていない発泡樹脂材24では、上述のびびり振動が生じ難い。このため、図3(a)に示す場合に比べて、開口処理後の発泡樹脂材24の表面粗さは小さくなる。
さらに、図3(b)に示すように、表面24cから線X2まで発泡樹脂材24を開口処理により削ると、開口の大きさは略一定になる。このため、本実施形態では、開口処理前の発泡樹脂材の表面粗さが小さい発泡樹脂材、具体的には、発泡樹脂材の表面膜の表面粗さにおいて、表面24cの表面粗さのうち算術平均粗さRaが0.65μm以下である発泡樹脂材を研磨パッド20の素材として用いる。このような開口を有する発泡樹脂材24を研磨パッド20として用いてガラス基板を研磨すると、研磨パッド20の開口の場所によるばらつきが小さいので、ガラス基板の主表面の波長50〜200μmの微小うねりは小さくすることができる。
また、研磨処理に用いる研磨パッド20としての発泡樹脂材24の厚さ(開口処理後の研磨パッドの素材の厚さ)は、すなわち開口処理済み発泡樹脂材の厚さは、300〜800μmであることが、ガラス基板の主表面の微小うねりを低減させる点から好ましい。研磨パッド20は、剛性の高いPET樹脂材等の基体の上に、ベース層を介して、発泡樹脂材24が積層された構造を有する。
なお、本実施形態では、開口処理前及び開口処理済み発泡樹脂材の表面粗さとして、算術平均粗さRaを用いたが、算術平均粗さRaの代わりに、JIS B 0601:2001に定められているRzやRqを用いることができる。この場合、発泡樹脂材の開口処理前の表面膜のRzは、2.6μm以下であることが好ましく、Rqは0.85μm以下であることが好ましい。
本実施形態の効果を確かめるために、研磨パッド20の素材となる発泡樹脂材の表面粗さが種々異なる発泡樹脂材を用意して、開口処理を行った。そして、研磨パッド20の素材となる発泡樹脂材の表面粗さと、開口処理済み発泡樹脂材の表面粗さの対応関係を事前に求めた。
発泡樹脂材として発泡ポリウレタンを用いた。開口処理では、発泡樹脂材を表面から2〜3μm削った。
計測器として形状測定用レーザ顕微鏡を用い、測定エリアを550μm×750μmとした。表面粗さの高さ方向の計測分解能は、0.5nmとした。計測される表面粗さの波長の低域カットオフ値λsは設けず、高域カットオフ値λcは0.8mmとした。
12 下定盤
14 上定盤
16 インターナルギヤ
18 キャリア
19 ギヤ
20 研磨パッド
22 太陽ギヤ
24 発泡樹脂材
24a,24b 空隙
24c 表面
24d 表面膜
24e 空隙層
Claims (13)
- 磁気ディスク用基板の製造方法であって、
研磨パッドと基板を相対的に摺動させることにより、前記基板の主表面を研磨する研磨処理と、
開口が形成されていない研磨パッドの素材を前記研磨パッドにするために、前記研磨処理前に、前記素材の表面を削って前記表面に開口を形成させる開口処理と、を含み、
前記研磨パッドの素材として、前記表面の表面粗さのうち算術平均粗さRaが0.65μm以下である素材を用いる、ことを特徴とする磁気ディスク用基板の製造方法。 - 磁気ディスク用基板の製造方法であって、
研磨パッドと基板を相対的に摺動させることにより、前記基板の主表面を研磨する研磨処理と、
開口が形成されていない研磨パッドの素材を前記研磨パッドにするために、前記研磨処理前に、前記素材の表面を削って前記表面に開口を形成させる開口処理と、を含み、
前記開口処理前の前記素材の表面粗さと、前記開口処理後の前記素材の表面粗さとの間の対応関係を予め求めておき、
前記研磨処理後の前記基板の、波長50〜200μmにおける主表面の表面粗さが設定した範囲内になるような前記開口処理後の前記素材の表面粗さの情報と、前記対応関係から、前記開口処理前の前記素材の表面粗さを定めることにより、前記研磨パッドの開口処理前の素材を選択する、ことを特徴とする磁気ディスク用基板の製造方法。 - 前記開口処理後の前記素材の前記開口の平均直径は、1〜50μmである、請求項1または2に記載の磁気ディスク用基板の製造方法。
- 前記開口処理において、前記素材を削る量は5μm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁気ディスク用基板の製造方法。
- 前記開口処理後の前記素材の厚さは、300〜800μmである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁気ディスク用基板の製造方法。
- 前記素材は、発泡樹脂素材であり、
前記開口処理を行う前の前記発泡樹脂素材の表面の算術平均粗さRa1と前記開口処理を行った後の前記発泡樹脂素材の表面の算術平均粗さRa2との比が、1<Ra2/Ra1≦4であり、かつ前記開口処理を行った後の前記発泡樹脂素材の算術平均粗さRaが1.0μm以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の磁気ディスク用基板の製造方法。 - 前記基板の主表面の研磨後の、波長50〜200μmの微小うねりに関して、前記基板の二乗平均平方根粗さRqは0.06nm以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の磁気ディスク用基板の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の磁気ディスク用基板の製造方法によって製造された磁気ディスク用基板の主表面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。
- 内部に複数の空隙を有し、前記複数の空隙の少なくとも一部を表面に露出させて開口を形成する開口処理が施された後に基板の表面を研磨する研磨パッドとして研磨処理に用いられる発泡樹脂製の研磨パッド素材であって、
前記研磨パッド素材の表面の算術平均粗さRaは0.65μm以下である、ことを特徴とする研磨パッド素材。 - 前記研磨パッド素材の表面のR Z は2.6μm以下である、請求項9に記載の研磨パッド素材。
- 前記研磨パッド素材の表面のRqは0.85μm以下である、請求項9又は10に記載の研磨パッド素材。
- 請求項9〜11のいずれか1項に記載の研磨パッド素材の表面に前記複数の空隙の少なくとも一部を表面に露出させて開口を形成する開口処理を施すことを特徴とする、研磨パッドの製造方法。
- 請求項12に記載の研磨パッドの製造方法によって得られた研磨パッドと、研磨液とを用いて基板の表面を研磨する処理を含む、基板の製造方法。
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