JP2008024528A - 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス微粉の発生をより抑え得る磁気ディスク用ガラス基板を提供する。
【解決手段】円形ガラスの端面を、エッチングした後に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製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気ディスク用ガラス基板（以下、「ガラス基板」ともいう）の製造方法に関する。

磁気ディスク記録装置等に使用される円盤状の磁気ディスクは、従来、主としてアルミニウム合金基板が使用されてきた。しかし、高密度記録化の要請に伴い、現在では、アルミニウム合金基板に比べて硬く、かつ、平坦性や平滑性に優れるガラス基板が主流になってきている。

図１に模式的に示すように、ガラス基板１は、中心に円形孔２を備えるドーナツ状を呈しており、平面部に磁性層（図示せず）が形成され磁気ディスクとされる。磁性層を形成するには、ガラス基板１の外周端面４を支持したコーティング装置（スパッタ装置）内にてスパッタするのが一般的である。ガラス基板１をスパッタ装置内に装着する際は、円形孔２を保持するのが一般的である。磁気ディスク記録装置では、高密度記録化に伴い書き込み／読み取り精度を高めるために、磁気ディスクの記録面と磁気ヘッドとの間隔が非常に狭くなってきており、記録面の平坦性は特に重要で、磁性層の形成工程においては高度の清浄環境が必須となっている。

また、磁気ディスクを磁気ディスク記録装置に装着・離脱する場合も、磁気ディスク記録装置のスピンドルシャフトとガラス基板１の円形孔２とが摺接するため、ガラス微粉が飛散して記録面に付着した場合には正常な書き込み／読み取り動作ができなくなる。

そのため、ガラス基板１においても、コーティング装置のスピンドルシャフトと接触する円形孔２の内周端面３からのガラス微粉の発生を抑えるために、種々の対策が施されている。

例えば、ガラス基板１の製造では、ガラス平板からドーナツ状に切り抜き、内周端面３及び外周端面４の面取り、砥粒による内周端面３及び外周端面４の仕上げ加工を行うのが一般的であるが、仕上げ加工によっても微細な傷が多数残存する。そこで、仕上げ加工の後に、エッチング液を用いて残存する微細な傷を消失させるとともに、残存するピットの大きさ（曲率半径）を規定することが提案されている（特願２００４−３６３４９５）。

しかしながら、エッチング処理を施しても、図２に模式的に示すように、ピット１０とピット１０の重なり部分は稜線１１となって残り、しかも尖鋭に突出しているため、スピンドルシャフトと摺接すると、先端部分が容易に破損してガラス微粉が発生する。

このように、エッチング処理だけではガラス微粉の発生を抑えるには不十分であり、本発明は、ガラス微粉の発生をより抑え得る磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供する。

本発明は上記目的を達成するために、下記に示す磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供する。
（１）円形ガラスの端面を、エッチングした後に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製造方法。
（２）前記研磨の後に、第２のエッチングを行うことを特徴とする上記（１）記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
（３）前記研磨として、ブラシ研磨、スポンジ研磨、粘性流体研磨、磁性流体研磨及びスポンジ砥石研磨の少なくとも１つを行うことを特徴とする上記（１）または（２）記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。

本発明によれば、エッチング処理の後に研磨処理を行い、エッチング処理の際に残存したピット間の稜線を摩滅させるため、エッチング処理単独の場合に比べてガラス微粉の発生を格段に抑えることができる。そのため、本発明により得られるガラス基板を用いることで、磁気ディスク製造時における磁性材料の塗布面へのガラス微粉の付着がより少なくなり、歩留まりが大きく向上する。また、磁気ディスクを磁気ディスク記録装置に装着・離脱する場合も、ガラス微粉が飛散して記録面に付着することが減少し、また、無くなり、書き込み／読み取り動作を安定して行うことができるようになる。

以下、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について詳細に説明する。

本発明において、エッチング処理までは、例えば次ぎのようにして行う。即ち、具体的には、ガラス平板からドーナツ状のガラス板を切り抜き、内周外周端面の研削、上下面のラッピング、外周端面の鏡面研磨、エッチング処理を順次行う。また、各処理条件もこれまでと同様で構わないが、以下に一例を示す。

フロート法で成形されたシリケートガラス板から、所定の外径及び内径のドーナツ状に切り抜き、中央に円形孔を有するガラス板（図１参照）を用意する。尚、ガラス板の厚さは、通常０．３８〜１．２ｍｍ程度である。ガラス組成は、磁気ディスク用としての機械的強度を有する限り制限はないが、アルカリ金属酸化物を合計で０〜２０質量％であるガラス（例えばアルカリ金属酸化物の合計含有量が約１３質量％のソーダライムシリカガラス）、アルミナシリケートガラス、無アルカリガラス、結晶化ガラス等が挙げられる。また、耐候性向上のためには以下の特性を有するガラスが好ましい。
耐水性：８０℃の温水に２４時間浸漬したときに、ガラスからの成分溶出に伴うガラス減量（溶出量）が０．０２ｍｇ／ｃｍ^３以下であること
耐酸性：８０℃の０．１規定塩酸水溶液に２４時間浸漬したときに、ガラスからの成分溶出に伴うガラス減量（溶出量）が０．０６ｍｇ／ｃｍ^３以下であること
耐アルカリ性：８０℃の０．１規定水酸化ナトリウム水溶液に２４時間浸漬したときに、ガラスからの成分溶出に伴うガラス減量（溶出量）が１ｍｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは０．１８ｍｇ／ｃｍ^３以下であること

また、ガラス板は、脆さ指数値（Ｂ）が５５００ｍ^−１／２以上であることが好ましく、７０００ｍ^−１／２以上であることがより好ましい。尚、脆さ指数値とは、ガラスにビッカース圧子を押し込んだときにガラス表面に残る圧子の痕の大きさと痕の四隅から発生するクラックの長さとの関係から脆さを定量的に評価する指標であり、Ｐをビッカース圧子の押し込み荷重、ａをビッカース圧子痕の対角長、ｂを四隅から発生するクラックの長さ（圧子痕を含む対称な２つのクラックの全長）とし、次式から算出されるＢである（特開平１０−１５２３３８号公報第４頁参照）。
ｃ／ａ＝０．００５６×Ｂ^２／３×Ｐ^１／６

次いで、このガラス板の内周端面及び外周端面を、ダイヤモンド砥石を用いて研削加工を行う。ダイヤモンド砥石は、＃８００メッシュアンダー品が好ましい。

次いて、内周端面及び外周端面を、面取り角度４５°となるように面取り加工を行う。

次いで、ガラス板の上下面のラッピングを行う。ラッピングには、平均粒径が６〜８μｍの酸化アルミニウム砥粒または酸化アルミニウム質の砥粒を用いて行う。

次いで、研磨材として酸化セリウムスラリー、研磨具としてブラシを用いたブラシ研磨を行い、外周端面に鏡面加工を施す。研磨材である酸化セリウムは、＃２００〜＃１０００メッシュ品が好ましい。また、このときの研磨量は、半径方向の除去量で例えば３０μｍ程度が適当である。この鏡面加工により、表面粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以下とすることが好ましく、０．７μｍ以下とすることがより好ましい。

次いで、内周端面にエッチング処理を行う。エッチング処理はエッチング液を用いたウェットエッチング、エッチングガスを用いたドライエッチングの何れも可能であるが、フッ酸液、フツ硫酸液、フツ硝酸液、ケイフッ化水素液等のエッチング液を用いたウェットエッチングが好ましく、フツ硫酸液またはフツ硝酸液を用いたウェットエッチングがより好ましい。エッチング量は２．５μｍ以上が好ましく、５．０μｍ以上がより好ましい。エッチング量が２．５μｍより少ないと、小さなピットが数多く残存し、小さなピット間で形成される稜線は、後述する研磨処理によっても除去するのが困難になる。

上記の工程を経た後、本発明では、内周端面に研磨処理を施す。研磨方法としては、ブラシ研磨、スポンジ研磨、粘性流体研磨、磁性流体研磨及びスポンジ砥石研磨が好ましい。これらの研磨方法は、それぞれ単独であってもよく、適宜組み合わせてもよい。また、ガラス基板を一枚ずつ研磨してもよいし、複数枚を重ねて一度に研磨してもよい。

尚、ブラシ研磨は、平均粒径が０．５〜１．８μｍである酸化セリウムを含有するスラリーと樹脂製ブラシを用いて行うことが好ましい。研磨は、図３に模式的に示すように、ガラス板の円形孔に円筒状のブラシを挿入し、ブラシ及びガラス板を回転させながら、ガラス板の内周端面とブラシとの隙間にスラリーを供給し、所定時間継続する。

スポンジ研磨は、平均粒径が０．５〜１．８μｍである酸化セリウムを含有するスラリーとウレタン製スポンジを用いて行うことが好ましい。このスポンジ研磨は、図３に示した構成の研磨装置において、ブラシをスポンジに代えて行う。

粘性流体研磨は、平均粒径が０．５〜１．８μｍである酸化セリウムと、ポリアクリル酸、エチレングリコール、グリセリン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ガラクトマンナン、メチル化ポリガラクチュロン酸等の増粘剤を含有し、粘度が０．０１Pa・s以上のスラリーとを用いて行うことが好ましい。この粘性流体研磨は、図３に示した構成の研磨装置を用いて行うことができる。

磁性流体研磨は、平均粒径が０．５〜１．８μｍである酸化セリウムと磁性粉体との混合スラリーを用いて行うことが好ましい。この磁性流体研磨は、図３に示した構成の研磨装置を用いて行うことができる。このとき、粘性流体研磨のスラリーを併用してもよい。

スポンジ砥石研磨は、平均粒径が０．５〜１．８μｍである酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウムの何れかを混合した発泡ウレタン製スポンジ砥石を用いて行うことが好ましい。このスポンジ砥石研磨は、図３に示した構成の研磨装置において、ブラシに代えてスポンジ砥石を用いて行うことができる。このとき、粘性流体研磨のスラリーを併用してもよい。

このような研磨処理により、エッチング処理により形成された稜線が摩滅し、スピンドルシャフトと摺接したときのガラス微粉の発生を抑えることができる。

更に、上記の研磨処理の後に、再度エッチング処理を行うこともできる。このエッチング処理により、摩滅により生じた稜線のエッジが消失し、ガラス微粉の発生をより抑えることができる。

次いで、主表面の研磨を行う。この研磨には、平均粒径が０．９〜１．８μｍの酸化セリウムを含有するスラリーとウレタン製研磨パッドとを用いて行うことが好ましい。このときの板厚の減少量（研磨量）は、例えば３０〜４０μｍが適当である。その後、更に、研磨剤として上記の酸化セリウムよりも平均粒径が小さい、例えば平均粒径０．１５〜０．２５μｍの酸化セリウムを用い、研磨具としてウレタンパッドを用いて研磨する。このときの研磨量は、例えば１．６μｍ程度が適当である。

尚、磁気ディスク記録装置の中には、磁気ディスクの外周端面を保持する形式のものもある。このような磁気ディスク記録装置に使用される磁気ディスク用のガラス基板については、上記のエッチング処理及び研磨処理を、ガラス板の外周端面に対して同様に行う。

以下に実施例を挙げて本発明を更に説明する。

（実施例１）
フロート法で成形された厚さ０．９ｍｍのシリケートガラス板（酸化物換算の質量％表示でＳｉＯ_２：６６％、Ａｌ_２Ｏ_３：５％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．０４％、Ｎａ_２Ｏ：５％、Ｋ_２Ｏ：４％、ＭｇＯ：３％、ＣａＯ：６％、ＢａＯ：４％、ＳｒＯ５％、ＺｒＯ：２％）から、外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍのドーナツ状円形ガラス板を作製した。

そして、このガラス板の内周端面及び外周端面を、ダイヤモンド砥石を用いて研削し、面取り幅０．１５ｍｍ、面取り角度４５°となるように面取り加工を行った。

次いで、上下面を酸化アルミニウム砥粒を含有するスラリーと鋳鉄製定盤とを用いてラッピングし、板厚０．６７０ｍｍとした。

その後、研磨材として酸化セリウムスラリーを用い、研磨具としてブラシを用いて外周端面の鏡面加工を行った。加工量は、半径方向の除去量で３０μｍであった。

次いで、ガラス板をフッ酸５％と硝酸１０％とをそれぞれ５％含むフツ硝酸酸液に９５秒間浸漬し、内周端面をエッチング処理した。エッチング量は約２０μｍであった。また、内周端面をＶＩＯＬＥＴ ＬＡＳＥＲ（ＶＫ−９５００）装置（ＫＥＹＥＮＣＥ社製）を用いて撮影した。撮影した写真を図４に示すが、撮影面の任意断面のプロファイルを添付した。図示されるように、ピットの重なり部分が尖鋭な稜線となっていることがわかる。

次いで、ガラス板の内周端面を、平均粒径が０．５〜１．８μｍである酸化セリウムを含有するスラリーと、ウレタン製スポンジとを用いて研磨した（図３参照）。ウレタン製スポンジの回転数は１００ｒｐｍ、ガラス板の回転数は３０ｒｐｍで５分間研磨した、研磨後の内周端面をＶＩＯＬＥＴ ＬＡＳＥＲ（ＶＫ−９５００）装置（ＫＥＹＥＮＣＥ社製）を用いて撮影した。撮影した写真を図５に示すが、撮影面の任意断面のプロファイルを添付した。図示されるように、小さなピットが消失し、更に残存する大きなピット間で形成される稜線もエッジが湾曲していることがわかる。また、レーザー顕微鏡観察で得られた算術平均粗さ（Ｒａ）は１μｍ以下、最大高さ（Ｒｚ）は１０μｍ以下、ピットの曲率半径は０．５μｍ以上、稜線の曲率半径は０．５μｍ以上であった。

次いで、研磨材として酸化セリウムスラリー（酸化セリウム平均粒径：約１．１μｍ）を用い、研磨具としてウレタンパッドを用いて、両面研磨装置により上下面の研磨加工を行った。加工量は上下面の厚さ方向で計３５μｍであった。更に、研磨材として平均粒径約０．２μｍの酸化セリウムを用い、研磨具としてウレタンパッドを用いて、両面研磨装置により上下面の研磨加工を行った。加工量は上下面の厚さ方向で計１．６μｍであった。

そして、洗浄を行い、磁気ディスク用ガラス基板を得た。

磁気ディスク用ガラス基板の一例を示す模式図である。 エッチング後の断面を模式的に示す図である。 研磨方法を説明ための模式図である。 実施例１において、エッチング後の内周端面を撮影したレーザー顕微鏡写真である。 エッチング後にスポンジ砥石研磨処理を施したときの内周端面を撮影したレーザー顕微鏡写真である。

符号の説明

１ ガラス基板
２ 円形孔
３ 内周端面
４ 外周端面
１０ ピット
１１ 稜線

Claims (3)

1. 円形ガラスの端面を、エッチングした後に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製造方法。
2. 前記研磨の後に、第２のエッチングを行う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製造方法。
3. 前記研磨として、ブラシ研磨、スポンジ研磨、粘性流体研磨、磁性流体研磨及びスポンジ砥石研磨の少なくとも１つを行うことを特徴とする請求項１または２記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。