JP7085323B2 - 研磨用または研削用のキャリアおよびそれを用いた磁気ディスク用アルミ基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、研磨用または研削用のキャリアおよびそれを用いた磁気ディスク用アルミ基板の製造方法に関する。

磁気ディスク用基板には、円盤状のガラス基板やアルミ基板等が用いられている。これらの基板は、表裏面に対して研削処理や、必要に応じてめっき処理が施された後に、研磨処理が施される。例えば研磨処理の場合、被処理材である研磨用基板を保持するため複数個の円形保持孔を有する円盤状の研磨用キャリアが用いられ、該円形保持孔内に研磨用基板が収容され、その状態で研磨用キャリアは適宜の研磨装置に装着されて、研磨用基板の表裏面の研磨が行われる。研削処理を行う場合にも、適宜の研削装置を用いて、基板に対してほぼ同様な研削処理が行われる。

特許文献１あるいは特許文献２には、基板の研磨処理に用いる研磨装置の一例が記載されている。図３および図４は、従来知られた研磨装置の一例を示しており、研磨装置は、図３に示すように、それぞれ所定の回転比率で回転駆動されるインターナルギア１０１およびサンギア１０２を有する研磨用キャリア装着部１００を備えている。また、研磨装置は、図４に示すように、研磨用キャリア装着部１００を上下から挟持するようにして、互いに逆回転駆動される上定盤１０３および下定盤１０４を有している。

研磨用キャリア装着部１００には、図５に一例を示すよう形状の円盤状の研磨用キャリア１の適数個（図３に示した例では４個）が取り付けられる。この例において、研磨用キャリア１は、被研磨体である基板５０（図４に点線で示される）を保持するための複数個（図の例では５個）の同一径の円形保持孔２を有する基板保持部３と、該基板保持部３の外周に設けられたピッチ円５をなすギア部４、とからなる円盤状のものであり、図３に示すように、そのギア部４を研磨用キャリア装着部１００のインターナルギア１０１およびサンギア１０２にかみ合わせるようにして、取り付けられている。インターナルギア１０１およびサンギア１０２が回転することにより、研磨用キャリア１は、歯数の差に応じた遊星運動を行う。

研磨用キャリア１における円形保持孔２の配置形態はいくつか存在するが、特許文献２に記載の研磨用キャリア１においては、図５に示すように、複数個の円形保持孔２は研磨用キャリア１の中心Ｏと各円形保持孔２の中心Ｐとの距離が等しい位置に配置されており、各円形保持孔２の中心Ｐを結ぶ線は、直径Ｄの一つのピッチ円６を形成するようにされている。

被研磨体である円形の基板５０の素材には、ガラス基板やアルミ基板が多く用いられ、そのような基板５０が前記した円形保持孔２内に収容された状態で、前記したように研磨用キャリア１に対して遊星運動が与えられると同時に、上定盤１０３および下定盤１０４は互いに逆回転し、それらに設けられた研磨パッド１０５，１０６によって、基板５０の表裏の面が研磨される。

特開２０００－２８８９１９号公報 ＷＯ２０１４／１５６７９８Ａ１

近年、情報記録媒体の記録密度が求められ、また、記録媒体自体をより薄手のものとすることが求められている。磁気ディスク用のガラス基板あるいはアルミ基板についても同様であり、基板の薄板化が課題となっている。また、基板の薄板化とともに、研磨装置あるいは研削装置において、該基板を保持する前記したキャリアをより薄手のものとすることも課題となっている。本発明者らは、研磨用あるいは研削用のキャリアの薄板化について、鋭意研究を行ってきているが、その過程で、キャリアが薄手のものとなると、図５に破線で囲った領域７のように、研磨用キャリア１に形成した円形保持孔２と円形保持孔２との間の狭くなった箇所に、作業中に撓みが生じやすいこと、生じた撓みが引き金となってキャリアが破損しやすいことを経験した。また、記録容量の増大化のために、磁気ディスク用基板等の大径化が検討されつつあるが、磁気ディスクの大径化に伴い、キャリアに形成した円形保持孔も大型化され、互いに隣り合う円形保持孔２と円形保持孔２との間の隙間が狭くなり、狭くなった箇所に撓みが生じやすくなると考えられる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、現在、多く使用されている、外周に形成したギア部のピッチ円の直径が２９４ｍｍである研磨用あるいは研削用のキャリアにおいて、キャリアが薄手のものとなっても、また、基板を保持する円形保持孔の径が現在よりも大きくなった場合でも、研磨装置あるいは研削装置による基板の研磨作業あるいは研削作業中に、撓みや破損を生じ難くして、耐久性を向上させることを可能とした、研磨用または研削用のキャリアを提供することを課題とする。

本発明による研磨装置または研削装置で用いられる研磨用または研削用のキャリアは、研磨または研削の対象物である基板を保持するための複数個の同一径の円形保持孔を有する基板保持部と、該基板保持部の外周に設けられたギア部を有する円盤状であり、前記ギア部のピッチ円の直径が２９４ｍｍであるキャリアであって、前記複数個の円形保持孔は前記キャリアの中心と前記各円形保持孔の中心との距離が等しい位置に配置されており、各円形保持孔の中心同士を結ぶピッチ円の直径が１７５ｍｍ以上１７８ｍｍ以下であり、かつ、前記キャリアの中心を通り、前記円形保持孔に接する接線において前記キャリアの中心から前記接線の円形保持孔との接点までの間の距離を中心－接点間距離としたときに、前記中心－接点間距離が７２ｍｍ以上７５ｍｍ以下であることを特徴とする。

本願において、研磨装置における研磨の対象物はアルミ基材上にＮｉ－Ｐめっき皮膜が形成された状態のアルミ基板であり、研磨面はＮｉ－Ｐめっき皮膜の表面になる。一方、研削装置における研削の対象物はめっき皮膜を形成する前のアルミ基材であり、研削面はアルミ基材の表面になる。

後の実施例に記載するように、本発明によるキャリアでは、厚みが同じであり、かつ、円形保持孔の直径が同じものであっても、前記各円形保持孔の中心を結ぶピッチ円の直径が１７３ｍｍであり、前記中心－接点間距離が７１．８ｍｍである従来の研磨用キャリアと比較して、正常状態で使用される使用時間を、ほぼ２倍にまで延長することができた。円形保持孔の直径を２ｍｍ程度大きくしても、前記各円形保持孔の中心を結ぶピッチ円の直径、および前記中心－接点間距離を、本発明の範囲内とすることにより、やはり正常状態で使用される使用時間を長くすることができる。

すなわち、本発明によるキャリアを用いることにより、被研磨体あるいは被研削体である基板の薄板化と大径化の双方に適切に対処することが可能となる。

本発明による研磨用キャリアの厚みは、被研磨体あるいは被研削体の厚みよりも薄ければよいが、０．２５ｍｍ～０．６ｍｍの厚みであることが好ましく、０．５ｍｍ～０．６ｍｍの厚みであることがより好ましい。

本発明によるキャリアにおいて、素材としては、アラミド樹脂、ＦＲＰ、ＰＣ等を用いることができ、特にアラミド樹脂が好ましい。キャリアには、これらの素材を単独で用いてもよく、また、アラミド樹脂、ポリエステル樹脂またはＣＦＲＰ、アラミド樹脂の３層構造としてもよい。

本発明は、さらに、上記したいずれかのキャリアにおける円形保持孔内に被研磨体であるアルミ基板を保持する工程と、アルミ基板を保持したキャリアを研磨装置に装着してアルミ基板の両面を研磨する工程と、を少なくとも含むことを特徴とする磁気ディスク用アルミ基板の製造方法をも開示する。

本発明による研磨用または研削用のキャリアを用いることにより、研磨装置または研削装置による基板の研磨作業または研削作業において、基板の薄板化および大径化に対応しながら、長時間の研磨処理または研削処理が可能となる。

一実施の形態である研磨用キャリアを示す平面図。 研磨用キャリアの部分拡大図。 研磨装置を説明するための図。 研磨装置の部分的断面図。 研磨用キャリアに生じる撓み領域を説明する図。

以下、図面を参照しながら、本発明によるキャリアの一実施の形態を、キャリアが研磨用キャリアである場合を例として、説明する。なお、以下に説明する研磨用キャリアは、図３および図４を参照して先に説明したような、従来知られた研磨装置（あるいは研磨用キャリア装着部）１００と共に用いることができる。よって、以下の説明では、研磨用キャリアについてのみを説明し、それを用いる研磨装置および研磨用キャリア装着部１００についての説明は、省略する。

図１に示す研磨用キャリア１０は、アラミド樹脂製であり、全体として、中心Ｏを持つ円盤状であり、厚みは０．５ｍｍである。研磨用キャリア１０は、本体部である基板保持部１３と、基板保持部１３の外周に形成したギア部１４とを有している。前記ギア部１４がなすピッチ円１５の中心は、研磨用キャリア１０の中心Ｏと共通であり、ピッチ円１５の直径は、２９４ｍｍである。なお、研磨用キャリア１０の厚みは、０．２５ｍｍ～０．６ｍｍの範囲であれば、任意であってよい。被研磨体である円形の基板５０の厚みに応じで、実験的に最適値を設定すればよい。

基板保持部１３には、被研磨体である円形の基板５０（例えば、メッキを施したアルミ基材）を保持するための５個の同一径である円形保持孔１２が、基板保持部１３に開口して形成されている。本実施形態では、互いに同一径を有する５個の円形保持孔１２が形成されている。各円形保持孔１２の中心Ｐと研磨用キャリア１０の中心Ｏとの距離ｓ１はすべて等しく、したがって、５つの円形保持孔１２の中心Ｐを結ぶ円（ピッチ円１６）の中心は、研磨用キャリア１０の中心Ｏと同じである。研磨用キャリア１０において、ピッチ円１６の直径Ｄ（＝２×ｓ１）は、１７５ｍｍ以上１７８ｍｍ以下の範囲である。また、５つの円形保持孔１２は、周方向に等間隔で配置されており、隣接する円形保持孔１２、１２の中心Ｐ，Ｐと研磨用キャリア１０の中心Ｏとを結ぶ２本の直線がなす角度αは、すべて３６０／５＝７２度である。

また、図２の部分拡大図に示すように、研磨用キャリア１０の中心Ｏを通り、各円形保持孔１２に接するように引いた接線１７において、研磨用キャリア１０の中心Ｏから、接線１７の円形保持孔１２との接点ｔまでの間の距離を中心－接点間距離ｓ２としたときに、中心－接点間距離ｓ２は７２ｍｍ以上７５ｍｍ以下となるようにされている。円形保持孔１２の中心Ｐと研磨用キャリア１０の中心Ｏとの距離ｓ１が一定値のとき、中心－接点間距離ｓ２の値に、円形保持孔１２の半径ｒの大きさは左右される。

今、一例として、ピッチ円１６の直径Ｄを１７５ｍｍ（ｓ１＝８７．５ｍｍ）とし、中心－接点間距離ｓ２が７２ｍｍの場合と、７５ｍｍの場合での、円形保持孔１２の半径ｒを求めると、ｒ^２＝（ｓ１）^２－（ｓ２）^２ から演算して、中心－接点間距離ｓ２が７２ｍｍの場合は、円形保持孔１２の半径ｒは略５０ｍｍとなり、中心－接点間距離ｓ２が７５ｍｍの場合は、ｒは略４５ｍｍとなる。また、ピッチ円１６の直径Ｄを１７８ｍｍ（ｓ１＝８９ｍｍ）とし、中心－接点間距離ｓ２が７２ｍｍの場合と、７５ｍｍの場合での、円形保持孔１２の半径ｒを求めると、中心－接点間距離ｓ２が７２ｍｍの場合には、円形保持孔１２の半径ｒは略５２ｍｍ、中心－接点間距離ｓ２が７５ｍｍの場合には、円形保持孔１２の半径ｒは略４８ｍｍとなる。

すなわち、上記の研磨用キャリア１０において、ピッチ円１６の直径Ｄ（＝２×ｓ１）が１７５ｍｍ以上１７８ｍｍ以下であるときに、円形保持孔１２の半径ｒは４５ｍｍ～５２ｍｍの範囲となり、結果、周方向に隣接する２つの円形保持孔１２，１２の円弧同士が最も近接する箇所での距離ｄ（図１を参照）は、略４ｍｍ～７ｍｍとなる。

なお、図５に基づき説明したピッチ円５の直径が２９４ｍｍである従来から一般的に用いられてきた研磨用キャリア１においては、ピッチ円６の直径Ｄは１７３ｍｍであり、中心－接点間距離ｓ２に相当する距離は７１．８ｍｍであって、円形保持孔２の半径ｒは略４８ｍｍである。５個の円形保持孔２が等しい周方向の角度で配置しているとした場合に、周方向に隣接する２つの円形保持孔２，２の円弧同士が最も近接する箇所での距離ｄは、約０．５ｍｍ～３ｍｍであり、本発明による研磨用キャリア１０の場合よりも、周方向に隣接する２つの円形保持孔２，２の間隔は狭い。

上記のように、本発明による研磨用キャリア１０では、前記したピッチ円１５の直径が２９４ｍｍである従来一般的に用いられてきた研磨用キャリアであっても、前記した直径Ｄ（各円形保持孔１２の中心Ｐを結ぶピッチ円１６の直径）と、ｓ２（研磨用キャリアの中心Ｏから円形保持孔１２に接するように引いた接線１７において、研磨用キャリアの中心Ｏから接線１７の円形保持孔１２との接点ｔまでの間の距離である中心－接点間距離）とを、特定の範囲に限定したことにより、周方向に隣接する２つの円形保持孔１２，１２の間隔を広くすることが可能となり、その結果、円形保持孔１２，１２の間に撓みが生じるのを低減できるようになって、研磨用キャリアの使用時間を長くすることが可能となる。

上記の研磨用キャリア１０において、形成する円形保持孔１２の数に制限はない。周方向に配置されている円形保持孔１２同士が衝接あるいは重ならないことを条件に任意である。前記ギア部１４のピッチ円１５の直径が２９４ｍｍであるキャリアにおいては、最大数は５個であるが、４個以下であってもよい。生産性を考慮すると、５個であることが望ましい。また、円形保持孔１２の中心Ｐ同士を結ぶピッチ円１６の直径Ｄが１７８ｍｍを超えると、円形保持孔１２の外周と前記ピッチ円１５との間の距離が狭くなりすぎて基板保持部１３の強度が低下するので、好ましくない。

前記のように、本発明による研磨用キャリア１０において、円形保持孔１２の半径ｒは４５ｍｍ～５２ｍｍ（直径９０ｍｍ～１０５ｍｍ）が好ましく、４７．５ｍｍ～４８．５ｍｍがより好ましい範囲となる。したがって、ギア部のピッチ円の直径が２９４ｍｍである従来のキャリアと同じ大きさのキャリアでありながら、表１での本発明品２に示すように、より大径の研磨用基板５０を用いることも可能となる。また、後の実施例に示すように、同じ直径の基板を用いる場合に、キャリアの有効使用時間が長くなる。

（実施例）
以下、本発明者らが行った実施例と比較例を説明する。
研磨用キャリアとして、図１に示した形状の研磨用キャリア１０を用いた。素材はアラミド樹脂を用い、厚み０．５ｍｍである。また、外周に形成したギア部１４が形成するピッチ円１５の直径は、実施例および比較例のいずれも２９４ｍｍである。

比較例は、前記表１に示した従来のキャリアに相当する（従来品）。すなわち、円形保持孔１２の中心Ｐを結ぶピッチ円１６の直径Ｄ（２×ｓ１）を１７３ｍｍ、中心－接点間距離ｓ２を７１．８ｍｍとした。それにより、直径が９６．５ｍｍ（ｒ＝４８．２５ｍｍ）である円形保持孔１２が周方向に等間隔で５個形成される。

実施例として、同じ素材のキャリアを用いたが、円形保持孔１２の中心Ｐを結ぶピッチ円１６の直径Ｄ（２×ｓ１）を１７６ｍｍ、前記中心－接点間距離ｓ２を７３．６ｍｍとした（本発明品１）。この場合は、直径が９６．５ｍｍ（ｒ＝４８．２５ｍｍ）である円形保持孔１２が周方向に等間隔で５個形成される。

同じ研磨装置（システム精工株式会社製、品番：ＰＨ１３０８/７５０－５０）を用い、比較例のキャリア（従来品）および実施例のキャリア（本発明品１）における円形保持孔内に、被研磨体であるアルミ基板（直径９５ｍ、厚み０．６３５ｍｍ）を保持して、研磨作業を行い、キャリアが正常に機能しなくなるまでの、有効使用時間を測定した。結果、比較例では１１２時間であり、実施例では２４６時間であった。

従来から使用されているキャリアよりも実施例のキャリアの有効使用時間が長くなったのは、周方向に隣接する円形保持孔１２，１２間の距離が大きくなったことが主因であると考えられる。

１０…研磨用または研削用のキャリア、
１２…円形保持孔、
１３…基板保持部、
１４…ギア部、
１５…ギア部がなすピッチ円、
１６…円形保持孔の中心を結ぶピッチ円、
１７…研磨用キャリアの中心を通り、各円形保持孔に接する接線、
５０…被研磨体である円形の基板、
Ｏ…キャリアの中心、
Ｐ…円形保持孔の中心、
ｒ＝円形保持孔の半径、
ｓ１…円形保持孔の中心Ｐと研磨用キャリアＯの中心との距離、
ｓ２…研磨用キャリアの中心Ｏから接線１７の円形保持孔１２との接点ｔまでの間の距離、
ｄ：周方向に隣接する円形保持孔と円形保持孔との間の距離、
Ｄ…ピッチ円１６の直径（＝２×ｓ１）、

Claims (5)

1. 研磨装置または研削装置で用いられる研磨用または研削用のキャリアであり、前記キャリアは、研磨または研削の対象物である基板を保持するための複数個の同一径の円形保持孔を有する基板保持部と、該基板保持部の外周に設けられたギア部を有する円盤状であり、前記ギア部のピッチ円の直径が２９４ｍｍであるキャリアであって、
   前記複数個の円形保持孔は前記キャリアの中心と前記各円形保持孔の中心との距離が等しい位置でかつ前記各円形保持孔が互いに周方向に等間隔で５つ配置されており、前記複数個の円弧保持孔の半径が４５ｍｍ以上５２ｍｍ以下であり、前記周方向に隣接する２つの円形保持孔の円弧同士が最も近接する箇所での距離（ｄ）が４ｍｍ以上７ｍｍ以下であり、各円形保持孔の中心同士を結ぶピッチ円の直径が１７５ｍｍ以上１７８ｍｍ以下であり、かつ、前記キャリアの中心を通り、前記円形保持孔に接する接線において前記キャリアの中心と前記接線と円形保持孔の接点間の距離を中心－接点間距離としたときに、前記中心－接点間距離が７２ｍｍ以上７５ｍｍ以下であることを特徴とするキャリア。
2. 前記キャリアは、厚みが０．２５ｍｍ～０．６ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のキャリア。
3. 前記キャリアは、素材がアラミド樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載のキャリア。
4. 前記キャリアは、アラミド樹脂、ポリエステル樹脂またはＣＦＲＰ、アラミド樹脂の３層構造であることを特徴とする請求項１または２に記載のキャリア。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の前記キャリアにおける前記円形保持孔内に被研磨体であるアルミ基板を保持する工程と、
   前記アルミ基板を保持した前記キャリアを研磨装置に装着して前記アルミ基板の両面を研磨する工程と、
   を少なくとも含むことを特徴とする磁気ディスク用アルミ基板の製造方法。

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