JP6298408B2 - 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法及び磁気ディスクの製造方法 - Google Patents
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Description
従来の方法としては、たとえば、特許文献1には、多価アミンを含有する研磨液を用いて研磨した後、基板をアルカリ(pH8〜13)洗浄する方法が開示されている。また、特許文献2には、研磨後に、基板をアルカリ剤、アルドン酸類を含有するpH10以上のアルカリ洗浄剤で洗浄する方法が開示されている。
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、より小さい磁性粒子の信号も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、従来以上の低浮上量化を実現するために、DFH(Dynamic Flying Height)という機能が磁気ヘッドに搭載されている。これは、磁気ヘッドの記録再生素子部の近傍に極小のヒーター等の加熱部を設けて、記録再生素子部周辺のみを媒体表面方向に向けて突き出す機能である。今後、このDFH機能によって、磁気ヘッドの素子部と媒体表面との間隙は、2nm未満または1nm未満と極めて小さくなると見られている。このような状況下で、基板表面の平均粗さを極めて小さくしたところで、従来問題とならなかった極く小さな異物(例えば小さいもので主表面の面内方向の長さが10〜40nm程度)の付着等によって僅かに凸状となる程度の表面欠陥が存在すると、そのまま媒体表面においても凸状欠陥となるので、磁気ヘッドの衝突の危険性が高まる。
近年のHDDの大容量化の要求に伴う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おり、従来の改善手法によって基板表面品質の更なる向上を実現することには限界がある。
また、洗浄に用いるアルカリ剤のアルカリ度だけでなく、OHイオンの対となっている陽イオンの種類によっても粗さ上昇量に大きな影響があることも見出した。
すなわち、本発明は以下の構成を有する。
(構成1)
ガラス基板の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、前記ガラス基板はガラス成分中にナトリウムとカリウムの少なくとも一方の成分を含有し、ナトリウムとカリウムを含まないアルカリ剤を含有する洗浄液を用い、前記洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの合計の濃度が4.00×10−3mol/L以下となる条件を維持しながら、主表面が鏡面研磨された複数の前記ガラス基板の洗浄処理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。
前記鏡面とは、前記ガラス基板の主表面の表面粗さRaが0.15nm以下であることを特徴とする構成1に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
(構成3)
前記洗浄処理後のガラス基板主表面の表面粗さ(Ra)と、前記洗浄処理直前のガラス基板主表面の表面粗さ(Ra)との差が、0.06nm以内であることを特徴とする構成1又は2に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
前記洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの合計の濃度を2.00×10−3mol/L以下と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磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
(構成5)
前記アルカリ剤は、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシドであることを特徴とする構成1乃至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。
前記洗浄液は、さらにナトリウムとカリウムを含まない界面活性剤を含有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磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
(構成7)
前記ガラス基板を構成するガラスは、Na2O又はK2Oのいずれか一方を少なくとも含むアルミノシリケートガラス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磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
ガラス基板の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、前記洗浄処理前に対する前記洗浄処理後のガラス基板主表面の表面粗さ(Ra)の増大量と、前記洗浄処理に用いる洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの合計の濃度との関係を予め求めておき、求めた前記関係に基づき、前記表面粗さ(Ra)の増大量が0.06nm以下となる前記洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの合計の濃度を決定し、前記洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの合計の濃度が前記決定した濃度以下となる条件を維持しながら、主表面が鏡面研磨された前記ガラス基板の洗浄処理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。
(構成9)
ガラス基板の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、前記ガラス基板はガラス成分中にナトリウムとカリウムの少なくとも一方の成分を含有し、ナトリウムとカリウムを含まないアルカリ剤を含有する洗浄液を用い、前記洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの合計の濃度が4.00×10−3mol/Lを超えたら液交換しながら、主表面が鏡面研磨された前記ガラス基板の洗浄処理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、前記洗浄処理は、テトラメチルアンモニウムイオンを含有する洗浄液に前記ガラス基板を接触させる処理を含み、前記洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの総量を200ppm未満に抑えながら前記洗浄処理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。
(構成11)
ガラス基板の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、前記洗浄処理は、前記ガラス基板に対するエッチング性を有し、テトラメチルアンモニウムイオンを含有する洗浄液に前記ガラス基板を接触させる処理を含む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。
前記洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの総量を200ppm未満に抑えながら前記洗浄処理を行うことを特徴とする構成11に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
(構成13)
前記ガラス基板はガラス成分中にナトリウムとカリウムの少なくとも一方の成分を含有することを特徴とする構成10乃至12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。
前記洗浄液は、さらに界面活性剤、キレート剤、及び分散剤のうち少なくとも1つの物質を含有し、前記洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの総量を200ppm未満に抑えながら前記洗浄処理を行うことを特徴とする構成10乃至13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。
(構成15)
前記洗浄処理後のガラス基板主表面の表面粗さ(Ra)と、前記洗浄処理直前のガラス基板主表面の表面粗さ(Ra)との差が、0.06nm以内であることを特徴とする構成10乃至14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。
前記洗浄処理直前のガラス基板主表面の表面粗さ(Ra)が、0.13nm以下であることを特徴とする構成10乃至15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。
(構成17)
前記洗浄液のpHが10以上であることを特徴とする構成10乃至16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。
前記洗浄処理は、研磨砥粒を用いて前記ガラス基板の主表面を研磨する研磨工程のうち最終研磨工程の後に行う洗浄処理であることを特徴とする構成10乃至17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。
(構成19)
磁気ディスク用ガラス基板の洗浄処理に用いる洗浄液であって、前記洗浄液は、少なくとも、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドと、ナトリウム及びカリウムを含まない界面活性剤とを含有することを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の洗浄液。
(構成20)
構成1乃至18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により製造された磁気ディスク用ガラス基板上に、少なくとも磁気記録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。
本発明によって得られる磁気ディスク用ガラス基板は、特に基板表面品質への要求が現行よりもさらに厳しいものとなっている次世代用の基板として好適に使用することが可能である。また、本発明によって得られるガラス基板を利用し、DFH機能を搭載した極低浮上量の設計の磁気ヘッドと組み合わせた場合においても長期に安定した動作が可能な信頼性の高い磁気ディスクを得ることができる。
(第1の実施の形態)
磁気ディスク用ガラス基板は、通常、粗研削処理、形状加工処理、精研削処理、端面研磨処理、主表面研磨処理(第1研磨処理、第2研磨処理)、化学強化処理、等を経て製造される。
なお、本発明において、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(以下、「累積平均粒子径(50%径)」と呼ぶ。)を言う。本発明において、累積平均粒子径(50%径)は、例えば、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。
なお、他のコロイダルシリカの製造方法としては、水ガラス法がある。水ガラス法は、ケイ酸ソーダをイオン交換し、活性ケイ酸を調製後、これを加熱下において、NaOHでpH調整した種粒子含有水溶液中に添加し、粒子成長させるものである。この方法によれば、比較的緻密な構造を有する粒子を得ることができる。
例えば図3は、ガラス基板の研磨処理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3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。
本発明においては、洗浄処理後のガラス基板主表面の表面粗さ(Ra)と、洗浄処理直前のガラス基板主表面の表面粗さ(Ra)との差を、0.06nm以内とすることが可能であり、より好ましくは0.05nm以下、さらに0.03nm以下、またさらに好ましくは0.01nm以下とすることも可能である。
すなわち、本発明によれば、アルカリ洗浄による基板表面の粗さ上昇を抑えることが可能である。
本発明者らは、このようなアルカリ剤として例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(以下、「TMAH」と略記する。)を使用することが好ましいことを見出した。
上記TMAHは、アルカリ度が高く(例えばKOHと同等)、ガラスに対するエッチング作用による異物除去効果が大きいにもかかわらず、カリウムイオンやナトリウムイオンなどのアルカリ金属イオン(陽イオン)を含まないため、洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの合計濃度が4.00×10−3mol/L以下となる条件を維持しながら洗浄処理を行うことができ、その結果、良好なエッチング作用による異物除去効果が得られ、なお且つ洗浄後の基板表面の粗さ上昇が少ない。従って、アルカリ洗浄剤としてTMAHを含む洗浄液によりガラス基板を洗浄することにより、洗浄後のガラス基板における低粗さ(高平滑性)を実現でき、また良好な洗浄性も得られ、高清浄度を達成することができる。
なお、TMAHの他に、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(以下TEAHと略す。)や、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド(以下TPAHと略す。)、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(以下TBAHと略す。)などの水酸化テトラアルキルアンモニウム(テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド)を用いることもできる。これらの有機アルカリ剤は水に易溶であり、かつ強アルカリ性を示す。
本発明に好ましく使用できる界面活性剤としては、ナトリウムとカリウムを含まない界面活性剤が好適である。
本発明に好ましく使用できる界面活性剤としては、例えばアルキルアリールスルホン酸塩等のアニオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体等のノニオン界面活性剤が挙げられる。また、例えばEDTAなどのアミノカルボン酸などの有機酸塩などのキレート剤や、例えばリン酸塩、硫酸塩、高分子分散剤などの分散剤が挙げられる。
なお、これらの界面活性剤等は、2.00×10−3〜1.00×10−1mol/L程度含有させることが好ましい。
このようにするためには、これらの添加剤は、分子構造中に上記イオンを含まないものが好ましい。すなわち、テトラメチルアンモニウムイオンなどの第4級アンモニウムイオンとの塩とすることが好ましい。こうすることで、ナトリウムイオンやカリウムイオンの量を増やさずに、添加剤の添加量を増やすことができる。また、添加剤の合成上、ナトリウムやカリウムが不純物として不可避的に混入する場合、当該イオンの量が少なくなる様にイオン交換樹脂等で精製処理したものを用いることが好ましい。そして、分子構造中に含まれる分や、不純物として含まれる分も含めて、洗浄液中におけるナトリウムイオンとカリウムイオンの総量を上記範囲内とすることが好ましい。
このような実施の形態によれば、洗浄によるガラス基板表面の粗さ増大量が所定値以下となるように洗浄処理を行うことができる。
本発明の第2の実施の形態は、上記構成11にあるように、たとえば上記ガラス基板主表面の研磨処理の後に行われる、洗浄剤を含む洗浄液によりガラス基板を洗浄する洗浄処理において、該洗浄処理は、ガラス基板に対するエッチング性を有し、テトラメチルアンモニウムイオンを含有する洗浄液にガラス基板を接触させる処理を含むことを特徴としている。
より好ましくは、上記構成10にあるように、上記洗浄処理は、テトラメチルアンモニウムイオンを含有する洗浄液にガラス基板を接触させる処理を含み、洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの総量を200ppm未満に抑えながら洗浄処理を行うことである。
上記TMAHは、アルカリ度が高く(例えばKOHと同等)、ガラスに対するエッチング作用による異物除去効果が大きいにもかかわらず、洗浄後の基板表面の粗さ上昇が少ない。従って、アルカリ洗浄剤としてTMAHを含む洗浄液によりガラス基板を洗浄することにより、洗浄後のガラス基板における低粗さ(高平滑性)を実現でき、また良好な洗浄性も得られ、高清浄度を達成することができる。
なお、洗浄液中におけるNaイオンやKイオンの含有量は、洗浄槽からサンプリングした洗浄液を用いて、例えばイオンクロマトグラフィー法やICP法によって調べることができる。
また、ここでppmとは、質量ppm(質量比を100万分率で表したもの)である。
本発明に好ましく使用できる界面活性剤としては、例えばアルキル硫酸エステル、脂肪酸、アルキルアリールスルホン酸塩等のアニオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体等のノニオン界面活性剤が挙げられる。また、キレート剤としては、例えばEDTAなどのアミノカルボン酸、クエン酸などの有機酸塩などが挙げられる。さらに、分散剤としては、例えばリン酸塩、硫酸塩、高分子分散剤などが挙げられる。
なお、これらの界面活性剤等は、2.00×10−3〜1.00×10−1mol/L程度含有させることが好ましい。
このようにするためには、これらの添加剤は、分子構造中に上記イオンを含まないものが好ましい。すなわち、テトラメチルアンモニウムイオンとの塩とすることが好ましい。こうすることで、ナトリウムイオンやカリウムイオンの量を増やさずに、添加剤の添加量を増やすことができる。また、添加剤の合成上、ナトリウムやカリウムが不純物として不可避的に混入する場合、当該イオンの量が少なくなる様にイオン交換樹脂等で精製処理したものを用いることが好ましい。そして、分子構造中に含まれる分や、不純物として含まれる分も含めて、洗浄液中におけるナトリウムイオンとカリウムイオンの総量を上記範囲内とすることが好ましい。
すなわち、本発明によれば、アルカリ洗浄による基板表面の粗さ上昇を抑えることが可能である。上記の基板表面の粗さ上昇を0.06nm以内に抑制できれば、後述する主表面第二研磨によって得られる超低粗さの基板表面を大きく荒らすことがないので、超低粗さを維持しつつ、清浄性を高めることができる。
また、重量%表示にて、SiO2を58〜66%、Al2O3を13〜19%、Li2Oを3〜4.5%、Na2Oを6〜13%、K2Oが0を超えて5%以下、R2O(但し、R2O=Li2O+Na2O+K2O)を10〜18%、MgOを0〜3.5%、CaOを1〜7%、SrOを0〜2%、BaOを0〜2%、RO(但し、RO=MgO+CaO+SrO+BaO)を2〜10%、TiO2を0〜2%、CeO2を0〜2%、Fe2O3を0〜2%、MnOを0〜1%、但し、TiO2+CeO2+Fe2O3+MnO=0.01〜3%の組成を含有するガラスを用いることができる。
また、本発明において表面粗さ(例えば、最大粗さRmax、算術平均粗さRa)は、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて1μm×1μmの範囲を512×512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とすることが実用上好ましい。
本発明によって得られる磁気ディスク用ガラス基板を用いることにより、信頼性の高い磁気ディスクを得ることができる。
(実施例1)
以下の(1)粗研削処理、(2)形状加工処理、(3)精研削処理、(4)端面研磨処理、(5)主表面第1研磨処理、(6)化学強化処理、(7)主表面第2研磨処理、(8)洗浄処理、を経て本実施例の磁気ディスク用ガラス基板を製造した。
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粗研削処理を行った。この粗研削処理は両面研削装置を用い、遊離砥粒を用いて行った。具体的には、上下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、ガラス基板と定盤との間に遊離砥粒を含む液を供給しつつ、上記研削装置のサンギアとインターナルギアを回転させることによって、キャリア内に収納したガラス基板の両面を研削した。
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。なお、一般に、2.5インチ型HDD(ハードディスクドライブ)では、外径が65mmの磁気ディスクを用いる。
この精研削処理は、両面研削装置を用い、ダイヤモンド砥粒を樹脂で固定したペレットが貼り付けられた上下定盤の間に、キャリアにより保持したガラス基板を密着させて行なった。
具体的には、ガラス基板と定盤との間にクーラントを供給しつつ、上記研削装置のサンギアとインターナルギアを回転させることによって、キャリア内に収納したガラス基板の両面を研削した。
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)の表面を鏡面研磨した。
次に、第1研磨処理を前述の図3に示す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7が貼り付けられた上下研磨定盤5,6の間にキャリア4により保持したガラス基板を密着させ、このキャリア4を太陽歯車2と内歯歯車3とに噛合させ、上記ガラス基板を上下定盤5,6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5,6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、第1研磨処理を実施した。研磨液としては、水に酸化セリウム(平均粒径(D50)1μm)を研磨剤として10重量%分散させたものを使用した。
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を混合して溶融させた化学強化液を用意し、上記ガラス基板を浸漬して化学強化処理を行なった。
次いで上記の第1研磨処理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(アスカーC硬度で72の発泡ポリウレタン)に替えて第2研磨処理を実施した。この第2研磨処理は、上述した第1研磨処理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Rmaxで2nm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、有機ケイ素化合物を加水分解する方法を用いて製造したコロイダルシリカ(平均粒径(D50)15nm)を研磨剤として分散した水の中に、硫酸を添加して酸性(pH=2)に調整されたものを使用した。
次に、上記第2研磨処理を終えたガラス基板の洗浄処理を実施した。具体的には、純水にアルカリ洗浄剤としてTMAHを0.3モル/リットルの濃度となるように添加した洗浄液No.1(pH12.6)を収容した洗浄槽(液温:常温)中に、上記ガラス基板1バッチ50枚を600秒間浸漬させた。その後、ガラス基板を別の洗浄槽(純水、常温)に浸漬させ、80kHz、300秒間の超音波洗浄を行い、乾燥した。
また、上記洗浄処理後のガラス基板主表面の表面粗さ(Ra)と、上記洗浄処理直前(つまり第2研磨工程終了後)のガラス基板主表面の表面粗さ(Ra)をそれぞれ原子間力顕微鏡(AFM)にて測定し、その差(ΔRa:洗浄処理後のRaから洗浄処理前のRaを引いた値)を求めた。なお、上記表面粗さの値は50枚のガラス基板の平均値である。その結果、ΔRaは0.006nmであった。なお、洗浄処理前のRaは0.14nmであった。
途中の段階で、洗浄液中のアルカリ金属イオン(ナトリウムイオンとカリウムイオン)濃度を測定した。また、その段階で洗浄を終えた50枚のガラス基板について、上記洗浄処理後のガラス基板主表面の表面粗さ(Ra)と、予め測定しておいた上記洗浄処理直前(つまり第2研磨工程終了後)のガラス基板主表面の表面粗さ(Ra)の差(ΔRa:洗浄処理後のRaから洗浄処理前のRaを引いた値)を、上記と同様にAFMを用いて求めた。
洗浄液中の上記アルカリ金属イオン濃度(C)と上記ΔRaを表1に示した(サンプル1〜5)。また、アルカリ金属イオン濃度(C)に対するΔRaの変化の割合、d(ΔRa)/d(C)についても表1に示した。
上記実施例1における洗浄処理において、洗浄液にTMAHの他に、洗浄剤として前記アニオン界面活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸テトラメチルアンモニウム(第四級アンモニウムカチオン塩)、以下DBSと略す)を6.00×10−3mol/L添加した洗浄液No.2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして洗浄処理を行い、ガラス基板を作製した。
実施例1と同様にして、洗浄処理の途中の段階で、洗浄液中のアルカリ金属イオン(ナトリウムイオンとカリウムイオン)濃度を測定し、また、その段階で洗浄を終えた50枚のガラス基板について上記ΔRaを求めた。
洗浄液中の上記アルカリ金属イオン濃度(C)と上記ΔRaを表1に示した(サンプル6〜10)。また、アルカリ金属イオン濃度(C)に対するΔRaの変化の割合、d(ΔRa)/d(C)についても表1に示した。
上記実施例1における洗浄処理において、洗浄液にTMAHに代えて、TEAH、TPAH、TBAHをそれぞれ添加した洗浄液No.3〜5、さらに洗浄剤はTMAHを添加したが、この他にノニオン界面活性剤としてポリ(オキシエチレン)ノニルフェニルエーテル、分子量660.87(10EO)(10EOは酸化エチレンの付加モル数が 10 であることを示す)を6.00×10−3mol/L添加した洗浄液No.6を用いたこと以外は、実施例1と同様にして洗浄処理を行い、ガラス基板を作製した。
実施例1と同様にして、洗浄処理の途中の段階で、洗浄液中のアルカリ金属イオン(ナトリウムイオンとカリウムイオン)濃度を測定し、また、その段階で洗浄を終えた50枚のガラス基板について上記ΔRaを求めた。
洗浄液中の上記アルカリ金属イオン濃度(C)と上記ΔRaを表2に示した(サンプル11〜14)。
1.本発明によれば、洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの合計の濃度が4.00×10−3mol/L以下となる条件を維持しながら、主表面が鏡面研磨された複数のガラス基板の洗浄処理を行うことにより、洗浄処理後の基板表面粗さの上昇を抑制(0.06nm以下)することができる。
2.これに対して、洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの合計の濃度が4.00×10−3mol/Lを超えると、アルカリ金属イオン濃度(C)に対するΔRaの変化の割合、d(ΔRa)/d(C)が急激に大きくなり、洗浄処理後の基板表面粗さの上昇が大きい(0.077nm以上)。
3.洗浄剤として、TMAHの代わりに、TEAH、TPAH、TBAHをそれぞれ添加した場合においても、洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの合計の濃度が4.00×10−3mol/L以下となる条件を維持しながら、主表面が鏡面研磨された複数のガラス基板の洗浄処理を行うことにより、洗浄処理後の基板表面粗さの上昇を抑制することができる。また、洗浄液に界面活性剤を添加した場合においても同様の効果が得られる。なお、表2には示していないが、さらにガラス基板1バッチ50枚ずつを連続して洗浄処理を続けると、上述のサンプル1〜10と同様の結果が得られる。
前述の水ガラス法によって製造したコロイダルシリカ(平均粒径(D50)15nm)を用いた他は、サンプル6と同じ条件にてガラス基板を製造し、サンプル15とした。
また、サンプル6とサンプル15のそれぞれの条件において、TMAH+添加剤(DBS)の洗浄槽を通さずに洗浄してガラス基板を製造し、それぞれサンプル6N、15Nとした。
そして、サンプル6、15、6N、15Nのガラス基板の主表面をレーザー式の表面欠陥検査装置にて観察し、異物欠陥(異物付着による凸状欠陥)をカウントし、(サンプル6のカウント)/(サンプル6Nのカウント)×100=A(%)と、(サンプル15のカウント)/(サンプル15Nのカウント)×100=B(%)とを算出したところ、A=3%、B=6%となった。なおSEM及びEDXを用いて分析したところ、ほとんどの異物はシリカ砥粒であった。
すなわち、有機ケイ素化合物を加水分解する方法(ゾルゲル法)を用いて製造したコロイダルシリカによる研磨後に本願発明を用いると、特に洗浄効果が高いことがわかった。
以下の(1)粗研削処理、(2)形状加工処理、(3)精研削処理、(4)端面研磨処理、(5)主表面第1研磨処理、(6)化学強化処理、(7)主表面第2研磨処理、(8)洗浄処理、を経て本実施例の磁気ディスク用ガラス基板を製造した。
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。このアルミノシリケートガラスとしては、SiO2:58〜75重量%、Al2O3:5〜23重量%、Li2O:3〜10重量%、Na2O:4〜13重量%を含有する化学強化用ガラスを使用した。
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。なお、一般に、2.5インチ型HDD(ハードディスクドライブ)では、外径が65mmの磁気ディスクを用いる。
この精研削工程は両面研削装置を用い、固定砥粒が貼り付けられた上下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て行なった。
具体的には、荷重を適宜設定して、上記研削装置のサンギアとインターナルギアを回転させることによって、キャリア内に収納したガラス基板の両面を研削した。
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)の表面を研磨した。
次に、上述した精研削処理で残留した傷や歪みを除去するための第1研磨処理を前述の図3に示す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7が貼り付けられた上下研磨定盤5,6の間にキャリア4により保持したガラス基板を密着させ、このキャリア4を太陽歯車2と内歯歯車3とに噛合させ、上記ガラス基板を上下定盤5,6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5,6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、第1研磨処理を実施した。研磨液としては、酸化セリウムを研磨剤として水に分散させたものを使用した。
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を混合して加熱し溶融させた化学強化液を用意し、ガラス基板を浸漬して化学強化処理を行なった。
次いで上記の第1研磨処理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(アスカーC硬度で72の発泡ポリウレタン)に替えて第2研磨処理を実施した。この第2研磨処理は、上述した第1研磨処理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以下、Rmaxで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15nm)を研磨剤として分散した純水中に、酸性(pH=2)に調整されたものを使用した。
次に、上記第2研磨処理を終えたガラス基板の洗浄処理を実施した。具体的には、純水にアルカリ洗浄剤としてTMAHを0.3モル/リットルの濃度となるように添加した洗浄液(pH12.6)を収容した洗浄槽(液温:常温)中に600秒間浸漬させた。その後、ガラス基板を別の洗浄槽(純水、常温)に浸漬させ、80kHz、300秒間の超音波洗浄を行い、乾燥した。
このとき、TMAHには、NaイオンとKイオンのいずれも含まない(検出限界以下)ものを用いた。なお、この洗浄液をサンプリングしてイオンクロマトグラフィー法を用いてNaイオンとKイオンの濃度を調べたところ、いずれも検出されなかった。
また、得られた100枚のガラス基板に対して異物欠陥の評価を実施した。得られたガラス基板の主表面をレーザー式の表面欠陥検査装置にて観察し、異物欠陥(異物付着による凸状欠陥)をカウントし、結果を表5に示した。なお、上記カウント数は製造したガラス基板100枚の平均値である。
本実施例によれば、アルカリ洗浄による基板表面粗さの上昇が抑えられた基板表面を有する磁気ディスク用ガラス基板が得られた。
上記実施例1における洗浄処理において、アルカリ洗浄剤としてKOHを0.3モル/リットルの濃度で添加した洗浄液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ガラス基板を作製した。洗浄液中のKイオン濃度を測定したところ、12000ppmであった。洗浄後の異物欠陥数は、775カウントとなり、実施例1と同等であった。
(比較例2)
上記実施例1における洗浄処理において、アルカリ洗浄剤としてNaOHを0.3モル/リットルの濃度で添加した洗浄液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ガラス基板を作製した。洗浄液中のNaイオン濃度を測定したところ、12000ppmであった。洗浄後の異物欠陥数は、802カウントとなり、実施例1と同等であった。
上記実施例1における洗浄処理において、洗浄液にTMAHの他に、洗浄剤として前記アニオン界面活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸テトラメチルアンモニウム(第四級アンモニウムカチオン塩)、以下DBSと略す)を10mmol/L添加し、洗浄液中のNaイオンとKイオンの総量を1ppm以下とした洗浄液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ガラス基板を作製した。なお、上記アニオン界面活性剤については、洗浄液中のNaイオンとKイオンの総量が上記範囲となるように、これらのイオンをイオン交換樹脂を用いて除去したものを用いた。
上記実施例2における洗浄工程において、DBSの精製条件を変更して洗浄液中のNaイオンとKイオンの総量を10ppmとした洗浄液を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、ガラス基板を作製した。
上記実施例2における洗浄工程において、DBSの精製条件を変更して洗浄液中のNaイオンとKイオンの総量を95ppmとした洗浄液を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、ガラス基板を作製した。
上記実施例2における洗浄工程において、DBSの精製条件を変更して洗浄液中のNaイオンとKイオンの総量を195ppmとした洗浄液を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、ガラス基板を作製した。
上記実施例2における洗浄工程において、DBSの精製条件を変更して洗浄液中のNaイオンとKイオンの総量を221ppmとした洗浄液を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、ガラス基板を作製した。
(実施例6)
洗浄液にTMAHの他に、ノニオン界面活性剤としてポリ(オキシエチレン)ノニルフェニルエーテル、分子量660.87(10EO)(10EO は酸化エチレンの付加モル数が 10 であることを示す)を10mmol/L添加し、洗浄液中のNaイオンとKイオンの総量を1ppm以下とした洗浄液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ガラス基板を作製した。なお、上記ノニオン界面活性剤については、洗浄液中のNaイオンとKイオンの総量が上記範囲となるように、これらのイオンをイオン交換樹脂を用いて除去したものを用いた。
1.本発明の実施例によれば、洗浄処理後の基板表面粗さの上昇を抑制することができる。TMAHの場合、従来のKOH、NaOHよりもΔRaが小さくなる。
2.本発明の実施例によれば、従来のKOHやNaOHと同等の洗浄性が得られる場合においても、洗浄処理後の基板表面粗さの上昇を非常に小さく抑えることができる。表4の結果から、アルカリ金属イオン濃度が、200ppm未満、100ppm以下、10ppm以下、1ppm以下の順にΔRaが小さくなる。また、表5の結果からわかるように、とくに界面活性剤DBSの添加によりカウントは半減するため好ましい。なお、カウント数については実施例1のレベルでも磁気ディスク用ガラス基板として使用できるレベルである。
3.これに対して、従来のKOH、NaOHを用いて洗浄した場合、良好な洗浄性は得られるものの、洗浄処理後の基板表面粗さの上昇が大きい。
上記実施例1で得られた磁気ディスク用ガラス基板に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、CrTi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、NiWからなるシード層、Ru薄膜からなる下地層、CoCrPt系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ヘッドを備えたHDDに組み込み、80℃かつ80%RHの高温高湿環境下においてDFH機能を作動させつつ1ヶ月間のロードアンロード耐久性試験を行ったところ、特に障害も無く、良好な結果が得られた。
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
11 基板の主表面
12,13 基板の端面
Claims (10)
- ガラス基板の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、
前記洗浄処理前に対する前記洗浄処理後のガラス基板主表面の表面粗さ(Ra)の増大量と、前記洗浄処理に用いる洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの合計の濃度との関係を予め求めておき、
求めた前記関係に基づき、前記表面粗さ(Ra)の増大量が0.06nm以下となる前記洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの合計の濃度を決定し、
前記洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの合計の濃度が前記決定した濃度以下となる条件を維持しながら、主表面が鏡面研磨された前記ガラス基板の洗浄処理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。 - 前記洗浄液は、アルカリ剤として、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシドを含有することを特徴とする請求項1に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
- 前記洗浄液は、さらにナトリウムとカリウムを含まない界面活性剤を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
- 前記洗浄液は、さらに界面活性剤、キレート剤、及び分散剤のうち少なくとも1つの物質を含有し、
前記洗浄液中のナトリウムイオンとカリウムイオンの総量を200ppm未満に抑えながら前記洗浄処理を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。 - 前記ガラス基板はガラス成分中にナトリウムとカリウムの少なくとも一方の成分を含有す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磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
- 前記ガラス基板を構成するガラスは、Na2O又はK2Oのいずれか一方を少なくとも含むアルミノシリケートガラスであ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磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
- 前記洗浄処理直前のガラス基板主表面の表面粗さ(Ra)が、0.13nm以下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磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
- 前記洗浄液のpHが10以上であることを特徴とする請求項1乃至7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。
- 前記洗浄処理は、研磨砥粒を用いて前記ガラス基板の主表面を研磨する研磨工程のうち最終研磨工程の後に行う洗浄処理であることを特徴とする請求項1乃至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。
- 請求項1乃至9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により製造された磁気ディスク用ガラス基板上に、少なくとも磁気記録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。
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