JPWO2009157306A1 - 磁気ディスク用ガラス基板の両面研磨装置、研磨方法及び製造方法 - Google Patents

Abstract

上定盤（２２）の研磨パッド（２４）と下定盤（２３）の研磨パッド（２５）とに溝（２４ａ、２５ａ）を設け、上定盤（２２）と下定盤（２３）とが回転していない状態において、研磨パッド（２４、２５）のガラス基板（１０）との接触面積が、上定盤（２２）の研磨パッド（２４）の方が下定盤（２３）の研磨パッド（２５）より小さく設定されている。

Description

本発明は、磁気ディスク装置であるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等に用いられる磁気ディスクを構成する磁気ディスク用ガラス基板の両面研磨装置、研磨方法及び製造方法に関する。

パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などには、外部記憶装置としてハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などが設けられている。通常、このハードディスクドライブには、コンピュータ用ストレージなどとして知られた磁気ディスクが搭載されている。この磁気ディスクは、例えばアルミニウム系合金基板などのような適宜の基板上に、磁性層等が成膜された構成のものである。

近年、磁気ディスク用の基板には、脆弱な金属基板に代わって、高強度、かつ、高剛性な材料であるガラス基板が多用されてきている。また、サーバー用途としての磁気ディスク用基板としてガラス基板が注目されてきている。

また、ハードディスクの大容量化が進められる中、高密度記憶化や記録読み取り精度の向上等を図るために、この磁気ディスク用ガラス基板には、さらに高精度の平坦性が求められており、特に磁気ヘッドの浮上性能に大きく影響する微小うねりをより小さくすることが求められている。

このようなガラス基板を製造するための研磨装置として、特許文献１には、図６に示す両面研磨装置を開示している。この両面研磨装置１００は、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ヤ１０１とサンギヤ１０２を有する研磨用キャリア装着部と、この研磨用キャリア装着部を挟んで互いに逆回転駆動される上定盤１０３及び下定盤１０４とを有する。上定盤１０３と下定盤１０４のガラス基板１０５と対向する面には、それぞれ研磨パッド１０６が装着されている。インターナルギヤ１０１及びサンギヤ１０２に噛合するように装着した研磨用キャリア１０７は遊星歯車運動をする。この遊星歯車運動において研磨用キャリア１０７は自らの中心を軸に自転し、かつサンギヤ１０２を軸に公転しながら運動する。この遊星歯車運動による研磨パッド１０６とガラス基板１０５の摩擦を伴いながらガラス基板１０５の両面が同時に研磨される。この両面研磨機１００においては、ガラス基板１０５を研磨した後、研磨したガラス基板１０５を取り出すために上定盤１０３を上昇させる必要がある。

一方で、ガラス基板の微小うねりを低減させ平坦性を確保するため、上定盤及び下定盤に装着された研磨パッドは粗いものから平坦なものへと移行し、これによりガラス基板の研磨精度を確保している。このような研磨パッドは弾性を有しており、例えば特許文献２に記載するように、表面に溝を形成したものが知られている。

日本国特開２００８−１０３０６１号公報 日本国特開平１１−７７５１８号公報

しかしながら、磁気ディスク用ガラス基板は薄くて軽いため、弾性を持つ研磨パッドに吸着しやすく、特許文献１の両面研磨機１００を使用した場合、上定盤１０３を上昇させる際に、ガラス基板１０５が上定盤１０３に張り付き、上定盤１０３に張り付いたガラス基板１０５が落下し破損するおそれがあった。

本発明は、上記した事情に鑑み、ガラス基板の上定盤の研磨パッドへの張り付きを抑制し、ガラス基板の落下及び破損を防止することができる磁気ディスク用ガラス基板の両面研磨装置、研磨方法及び製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、それぞれ研磨パッドを備えた上定盤と下定盤との間に配設した磁気ディスク用ガラス基板の両面を同時に研磨する磁気ディスク用ガラス基板の両面研磨装置において、 前記上定盤の研磨パッドの前記ガラス基板との接触面積が、前記下定盤の研磨パッドの前記ガラス基板との接触面積より小さいことを特徴とする。

また、前記両面研磨装置において、前記上定盤の研磨パッドと前記下定盤の研磨パッドには、同一幅の溝が異なるピッチで格子状に形成されていることが好ましい。

また、本発明は、それぞれ研磨パッドを備えた上定盤と下定盤との間に配設した磁気ディスク用ガラス基板の両面を同時に研磨する磁気ディスク用ガラス基板の研磨方法において、前記上定盤の研磨パッドの前記ガラス基板との接触面積が、前記下定盤の研磨パッドの前記ガラス基板との接触面積より小さい研磨パッドを用いて研磨することを特徴とする。

また、本発明は、それぞれ研磨パッドを備えた上定盤と下定盤との間に磁気ディスク用ガラス基板を取り付ける取付工程と、前記磁気ディスク用ガラス基板の両面を同時に研磨する研磨工程と、前記上定盤と下定盤との間に配設された前記磁気ディスク用ガラス基板を取り出す取出工程と、を備えた磁気ディスク用ガラス基板の製造方法において、前記上定盤の研磨パッドの前記ガラス基板との接触面積が、前記下定盤の研磨パッドの前記ガラス基板との接触面積より小さいことを特徴とする。

なお、本発明において、研磨パッドのガラス基板との接触面積とは、ガラス基板に対し上定盤及び下定盤が静止した状態における研磨パッドのガラス基板との接触面積をいう。

本発明の磁気ディスク用ガラス基板の両面研磨装置、研磨方法及び製造方法によれば、上定盤の研磨パッドのガラス基板との接触面積が、下定盤の研磨パッドのガラス基板との接触面積より小さいので、薄くて軽い性質を有する磁気ディスク用ガラス基板であっても、両面研磨装置を用いて研磨した後、ガラス基板を取り出すために上定盤を上昇させた際、ガラス基板が上定盤に装着された研磨パッドに張り付くことを抑制することができる。これにより、研磨パッドに張り付いたガラス基板が落下し、破損するのを防止することができる。

本発明に係る磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を示すフローチャート。 本発明に係る磁気ディスク用ガラス基板の両面研磨装置の断面図。 上定盤の研磨パッドの正面図。 下定盤の研磨パッドの正面図。 正方形断面の研磨パッドの溝を示す断面図 台形断面の研磨パッドの溝を示す断面図。 本発明に係る磁気ディスク用ガラス基板の両面研磨装置の処理手順を示すフローチャート。 特許文献１記載の両面研磨装置。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の磁気ディスク用ガラス基板１０（以下、ガラス基板と呼ぶ。）の製造方法を図１を参照して説明する。このガラス基板１０の製造方法は、
（１）形状加工工程（Ｓ１）と、
（２）第１ポリッシング工程（Ｓ２）と、
（３）第１洗浄工程（Ｓ３）と、
（４）第２ポリッシング工程（Ｓ４）と、
（５）第２洗浄工程（Ｓ５）と、を有している。

形状加工工程（Ｓ１）は、円形のガラス基板１０（例えばφ６５ｍｍのガラス基板）を準備する工程であって、矩形の板ガラスの中央に貫通孔（内孔）を形成し、円形のガラスに加工する切り出し工程と、切り出した円形のガラスのエッジ（主表面と貫通孔を形成する内周端面との交線及び主表面と外周端面との交点）に面取り処理を施す面取り工程と、内周および外周を鏡面に研磨する工程と、ガラス基板の厚みを最終製品厚みの１１０％以下（最終板厚が６３５μｍの場合には６９９μｍ以下）まで整える研削工程を有する。なお、主表面とは、ガラス基板１０の表面及び裏面を含めた環状部分をいう。

第１ポリッシング工程（Ｓ２）では、後述の両面研磨装置２０を用いて、ガラス基板１０の主表面を研磨処理することで、形状加工工程（Ｓ１）において板状ガラスの主表面に形成されていた微細な凹凸形状を低減させ鏡面化された主表面を得ることができる。

具体的に、第１ポリッシング工程（Ｓ２）では、後述の両面研磨装置２０において、平均粒径が０．５μｍ〜２．０μｍである酸化セリウムを含有するセリアスラリーを供給しながら、ウレタン製研磨パッド、例えば硬質発砲ウレタンパッドを用いて研磨する。なお、板厚の減少量（研磨量）は典型的には２０μｍ〜６５μｍである。このように、この第１ポリッシング工程（Ｓ２）での研磨処理によりガラス基板１０の主表面を研磨処理してから、後述する第２ポリッシング工程（Ｓ４）での研磨処理を行うことにより、より短時間で、鏡面化された主表面を得ることができる。

続いて、第１洗浄工程（Ｓ３）において、第１ポリッシング工程（Ｓ２）を終えたガラス基板１０を洗浄する。例えば、水、洗剤、強酸もしくは強アルカリを用いた超音波洗浄を行う。

次に、第２ポリッシング工程（Ｓ４）、いわゆるファイナルポリッシングでは、主表面を所望の表面粗さとなるように研磨処理を行い、ガラス基板１０の主表面を鏡面状に仕上げる。

具体的に、第２ポリッシング工程（Ｓ４）では、後述の両面研磨装置２０を用いて、平均粒径が０．０１μｍ〜０．１μｍであるコロイダルシリカ砥粒を含有するコロイダルシリカスラリーを供給しながら、ウレタン製研磨パッド、例えばスエードパッドを用いて研磨し、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて測定される表面粗さ（Ｒａ）を例えば０．０５ｎｍ〜０．２ｎｍとする。なお、板厚の減少量（研磨量）は典型的には０．３μｍ〜３μｍである。

続いて、第２洗浄工程（Ｓ５）において、第２ポリッシング工程４を終えたガラス基板１０を洗浄する。例えば、水、洗剤、強酸もしくは強アルカリを用いた超音波洗浄を行う。

なお、本発明における磁気ディスク用ガラス基板１０の製造方法はこのようなものに限定されず、少なくとも１回のポリッシング工程を備えていればよく、内周端面及び外周端面のポリッシング工程を含んでいてもよく、主表面の追加のポリッシング工程を含んでいても良い。

次に、上述の第１ポリッシング工程（Ｓ２）及び第２ポリッシング工程（Ｓ４）で使用される両面研磨装置２０について説明する。
本発明の両面研磨装置２０は、図２に示すように、ガラス基板１０を保持するキャリア２１と、ガラス基板１０を挟んで互いに逆回転に駆動可能な上定盤２２及び下定盤２３とを備え、上定盤２２と下定盤２３のガラス基板１０と対向する面には、それぞれ研磨パッド２４、２５が装着されている。

上定盤２２は、研磨処理前後においてはガラス基板１０の取り付け、取り出しのため下定盤２３に対し上下方向に移動可能であり、研磨中においては研磨パッド２４、２５がそれぞれガラス基板１０の主表面に当接しながら逆回転可能に構成されている。なお、図６の従来例の両面研磨装置１００のように、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ヤ１０１とサンギヤ１０２を用いて、上定盤２２と下定盤２３に対し、キャリア２１を相対回転させてもよい。

上定盤２２に装着される研磨パッド２４及び下定盤２３に装着される研磨パッド２５は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、それぞれ略同一の幅を有する溝２４ａ、２５ａが等間隔に格子状に形成されており、研磨パッド２４、２５の溝２４ａ、２５ａは略同一の幅を有し、溝間のピッチが上定盤２２の研磨パッド２４の方（例えばＰ１＝１０ｍｍ）が下定盤２３の研磨パッド２５（例えばＰ２＝３０ｍｍ）より小さく形成されている。

従って、上定盤２２の研磨パッド２４の方が下定盤２３の研磨パッド２５より溝の数が多く、研磨機作動前後の上定盤２２と下定盤２３とが回転していない状態において研磨パッド２４、２５がガラス基板１０と接触しうる領域の面積が上定盤２２の研磨パッド２４の方が下定盤２３の研磨パッド２５より小さくなっている。

本実施形態においては、上定盤２２の研磨パッド２４の溝間ピッチＰ１が下定盤２３の研磨パッド２５の溝間ピッチＰ２の３倍に設定されているが、これに限定されるものではない。

また、研磨パッド２４、２５の表面に対する溝２４ａ、２５ａの配置は、必ずしも格子状である必要はなく、研磨パッド２４、２５の中心から外径側に向かって直線又は曲線で放射状に伸びるように配置したり、中心から外形側に次第に径方向長さを大きくしてらせん状に配置したり、ガラス基板１０との接触面積が上定盤２２の研磨パッド２４の方が下定盤２３の研磨パッド２５より小さい限り、任意の配置を採用することができる。さらに、上定盤２２に装着される研磨パッド２４の溝２４ａの配置と下定盤２３に装着される研磨パッド２５の溝２５ａの配置の組み合わせは必ずしも同一である必要はなく、ガラス基板１０との接触面積が上定盤２２の研磨パッド２４の方が下定盤２３の研磨パッド２５より小さい限り、任意の組み合わせを採用することができる。

また、研磨パッド２４、２５の溝２４ａ、２５ａの断面形状は図４Ａに示す正方形や図４Ｂに示す台形等、任意の形状とすることができる。

研磨パッド２４、２５としては、前述した研磨パッドのほか、不織布、ベロア状、スエード状研磨パッド、その他繊維や樹脂材料、若しくはこれらの複合材料等全ての材質の研磨パッドを使用することができるが、特に表面粗さが０．０５ｎｍ〜０．２ｎｍ程度の磁気記録媒体用ガラス基板の研磨パッドとしては、高分子発砲体、特に発砲ポリウレタンを使用したスエード状研磨パッドであって、０〜１５％の圧縮率および８０〜９９％の圧縮弾性率を有することが好ましい。

次に、本発明の両面研磨装置２０の処理手順を図５を参照して説明する。
この両面研磨装置２０の処理手順は、図５に示すように、
・ 基板の取付け工程と（ＳＡ１）と、
・ 上定盤下降工程と（ＳＡ２）と、
・ 加圧・加速工程（ＳＡ３）と、
・ 本研磨工程（ＳＡ４）と、
・ 減圧・減速工程（ＳＡ５）と、
・ 上定盤上昇工程（ＳＡ６）と、
・ 基板の取出し工程（ＳＡ７）と、を有している。

始めに、ガラス基板１０をキャリア２１に取り付け（ＳＡ１）、ガラス基板１０を取付け後、上定盤２２を下降させる（ＳＡ２）。続いて、所定のスラリーを供給しながらガラス基板１０に上定盤２２の研磨パッド２４と下定盤２３の研磨パッド２５を当接させ加圧しながら、上定盤２２と下定盤２３の回転を開始し加速する（ＳＡ３）。その後、所定時間の研磨処理を行なった後（ＳＡ４）、上定盤２２と下定盤２３の回転速度を減速するとともに減圧する（ＳＡ５）。停止後、上定盤２２を上昇させて（ＳＡ６）、ガラス基板１０をキャリア２１からとりだす（ＳＡ７）。

本実施形態によれば、上定盤２２の研磨パッド２４と下定盤２３の研磨パッド２５とに溝２４ａ、２５ａを設けることにより、研磨処理においてスラリーを複数のガラス基板１０全体に行き渡らせることができるとともに、上定盤２２と下定盤２３とが回転していない状態において研磨パッド２４、２５のガラス基板１０との接触面積が上定盤２２の研磨パッド２４の方が下定盤２３の研磨パッド２５より小さく設定されている。

従って、上定盤２２の研磨パッド２４と対向するガラス基板１０の表面との間に滞留するスラリー等の液体成分による表面張力が、下定盤２３の研磨パッド２５と対向するガラス基板１０の裏面との間に滞留するスラリー等の液体成分による表面張力より小さくなる。これにより、薄くて軽い性質を有する磁気ディスク用ガラス基板であり、かつ、高精度の平坦性をだすために柔らかく吸着しやすい研磨パッドを用いて研磨処理を行なった場合であっても、両面研磨装置２０の上定盤２２を上昇させる際（ＳＡ６）、ガラス基板１０が上定盤２２の研磨パッド２４に張り付くことを抑制することができる。従って、両面研磨装置２０の上定盤２２を上昇させることに伴う、ガラス基板１０の落下及び破損を防止することができる。

なお、上定盤２２の研磨パッド２４のガラス基板１０との接触面積と下定盤２３の研磨パッド２５のガラス基板１０との接触面積の比は、好ましくは１：１．００５〜１：１．５であり、さらに好ましくは１：１．０１〜１：１．３である。１：１．００５より小さければ、上定盤２２の研磨パッド２４にガラス基板１０が張り付く可能性があり、また、１：１．５より大きければガラス基板１０の表面と裏面とで表面粗さ、端部形状、または微小うねりに違いがでる可能性がある。

また、本発明は、いずれの研磨工程（例えば、第１、第２ポリッシング工程）にも適用することができるが、表面粗さが小さければ小さいほど、柔らかく吸着しやすい研磨パッドを用いる必要があるため、最終研磨工程（第２ポリッシング工程）で特に有益である。

以下、本実施例及び比較例を挙げることにより、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、これら実施例の構成に限定されるものではない。
[ディスク落下試験]
ディスク落下防止性能を検証するために、４枚のガラス基板を同時に両面研磨可能な小型両面研磨装置を用いて、以下の試験を行なった。実施例と比較例は、研磨パッドの溝ピッチを変更した以外、全て同一の条件で行ない、研磨終了（図５のＳＡ１〜ＳＡ５）後、上定盤を上昇（図５のＳＡ６）させて、上定盤の研磨パッドに張り付いたガラス基板の枚数を数えた。なお、試験は同一の条件で５回繰り返して行なった。

実施例１においては、上定盤の研磨パッドとして１ｍｍ幅の溝を１０ｍｍピッチで格子状に形成したもの、下定盤の研磨パッドとして１ｍｍ幅の溝を３０ｍｍピッチで格子状に形成したものを用いて、上定盤の研磨パッドと下定盤の研磨パッドの接触面積比が１：１．１５４となるように設定した。実施例２においては、上定盤の研磨パッドとして１ｍｍ幅の溝を２０ｍｍピッチで格子状に形成したもの、下定盤の研磨パッドとして１ｍｍ幅の溝を３０ｍｍピッチで格子状に形成したものを用いて、上定盤の研磨パッドと下定盤の研磨パッドの接触面積比が１：１．０３５となるように設定した。一方、比較例においては、上定盤と下定盤の研磨パッドとして、共通して１ｍｍ幅の溝を３０ｍｍピッチで格子状に形成したものを用いて、ガラス基板との接触面積が上定盤の研磨パッドと下定盤の研磨パッドで同一に設定した。なお、研磨パッドとして、ポリウレタン製スエードパッドを使用した。ディスク落下試験の結果を表１に示す。

この比較実験によれば、比較例においては、５回の試験の合計から半分以上のガラス基板が上定盤の研磨パッドに張り付いていることがわかる。これに対し、本発明の実施例１においては、５回の試験を通して１枚もガラス基板が上定盤の研磨パッドに張り付くことがなかった。また実施例２においても５回の試験を通して２枚しか上定盤の研磨パッドに張り付くことはなかった。

以上の結果から、本発明においては、薄くて軽い性質を有する磁気ディスク用ガラス基板であって、かつ、高精度の平坦性をだすために柔らかく吸着しやすい研磨パッドを用いて研磨処理を行なった場合であっても、研磨処理後、両面研磨装置の上定盤を上昇させる際、ガラス基板が上定盤の研磨パッドに張り付くことを抑制することができ、これにより、ガラス基板の落下及び破損を防止することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。

なお、本出願は、２００８年６月２５日出願の日本出願（特願２００８−１６５８５３）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１０ ガラス基板
２０ 両面研磨装置
２２ 上定盤
２３ 下定盤
２４、２５ 研磨パッド
２４ａ、２５ａ 溝

Claims (4)

1. それぞれ研磨パッドを備えた上定盤と下定盤との間に配設した磁気ディスク用ガラス基板の両面を同時に研磨する磁気ディスク用ガラス基板の両面研磨装置において、
   前記上定盤の研磨パッドの前記ガラス基板との接触面積が、前記下定盤の研磨パッドの前記ガラス基板との接触面積より小さいことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の両面研磨装置。
2. 前記上定盤の研磨パッドと前記下定盤の研磨パッドには、同一幅の溝が異なるピッチで格子状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク用ガラス基板の両面研磨装置。
3. それぞれ研磨パッドを備えた上定盤と下定盤との間に配設した磁気ディスク用ガラス基板の両面を同時に研磨する磁気ディスク用ガラス基板の研磨方法において、
   前記上定盤の研磨パッドとして前記下定盤の研磨パッドよりも前記ガラス基板との接触面積が小さい研磨パッドを用いて研磨することを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の研磨方法。
4. それぞれ研磨パッドを備えた上定盤と下定盤との間に磁気ディスク用ガラス基板を取り付ける取付工程と、
   前記磁気ディスク用ガラス基板の両面を同時に研磨する研磨工程と、
   前記上定盤と下定盤との間に配設された前記磁気ディスク用ガラス基板を取り出す取出工程と、
   を備えた磁気ディスク用ガラス基板の製造方法において、
   前記上定盤の研磨パッドの前記ガラス基板との接触面積が、前記下定盤の研磨パッドの前記ガラス基板との接触面積より小さい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。

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