JP2009035461A - 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効果的にクラックを除去することができる磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供する。
【解決手段】磁気ディスク用ガラス基板の製造方法において、主表面と、主表面に対向する裏面と、主表面から裏面に貫通する貫通孔を構成する内側面と、内側面と対向する外側面とを有する円形のガラス基板を準備する準備工程１と、ガラス基板の内側面及び外側面を研磨する前研磨工程２Ａと、研磨されたガラス基板をラッピングするラッピング工程３と、ラッピングされたガラス基板の内側面及び外側面を研磨する後研磨工程２Ｂと、を設けた。
【選択図】図１

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。

ところで、近年、ハードディスクドライブを携帯用機器などに搭載する要求が高まっている。このような事情から、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も注目されてきている。

通常、このガラス基板を製造する場合、例えば板状ガラスなどの原材から１枚ずつ円盤状のもの（以下、「原基板」とよぶ）を切り出す。その後、その切り出した原基板の中央部分に孔をあける工程や、側面（側壁面）の角部分の面取りを行う工程等、様々な工程の際に、側面側にクラックが形成される場合がある。このクラックは、たとえ小さなものであってもそのまま放置すると、その後で成長して磁気ディスクの記録面まで達することもあり、これが不良品を発生させる一因となっている。

このような事情から、クラックが含まれているガラス基板（原基板）は、早期の段階で廃棄するなどの手段を講じないと、費やした多くの時間と手間が無駄になるばかりか不経済でもある。つまり、ガラス基板の製造コストの増大をももたらす。

なお、このガラス基板の製造方法として、基板表面に対する研削工程または研磨工程のいずれかの工程の後に、あるいは各工程の後に、基板端面に対して、鏡面研磨加工を施す方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、このようなガラス基板の製造方法して、基板表面に対するラッピング（研削）工程後に、基板端面に対して鏡面研磨加工を施す方法も提案されている（特許文献２参照）。
特開平１０−１５４３２１号公報（［００４０］参照） 特開２００６−２８２４２９号公報（［００９８］参照）

しかしながら、特許文献１及び２のいずれの方法は、ラッピング工程の後だけに鏡面研磨工程を設けているので、ガラス基板に大きな力が加わるラッピング工程やポリッシング工程で潜在していた微小なクラックが成長し、ガラス基板が割れてしまうという問題点がある。

本発明は、上記した事情に鑑み、効果的にクラックを除去することができる磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、主表面と、該主表面に対向する裏面と、前記主表面から前記裏面に貫通する貫通孔を構成する内側面と、前記内側面と対向する外側面とを有する円形のガラス基板を準備する工程と、前記ガラス基板の前記内側面及び前記外側面を研磨する第１の研磨工程と、前記研磨されたガラス基板をラッピングする工程と、前記ラッピングされた前記ガラス基板の前記内側面及び前記外側面を研磨する第２の研磨工程と、を備える磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供する。

前記第１の研磨工程における前記ガラス基板に対する研磨量を、前記第２の研磨工程における前記ガラス基板に対する研磨量よりも大きくすることが好ましい。

また、前記第２の研磨工程において研磨された前記ガラス基板の前記内側面及び前記外側面は、算術平均粗さで５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の鏡面にすることが好ましい。

さらに、上記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も本発明に含まれる。

本発明の方法においては、ラッピング工程の前にガラス基板の内側面及び外側面を研磨する第１の研磨工程を設けているため、ラッピング工程の前から発生しているクラックを除去することができ、優れた磁気ディスク用ガラス基板を製造することが可能となる。

また、最終研磨後に化学強化工程を設け、クラック等を気にしないという方法がある。しかしながら、今後の１ＴＢ／ｉｎｃｈ２以上の高容量化に対応したＨＡＭＲ（Heat Assisted Magnetic Recording）やＴＡＭＲ（Thermal Assisted Magnetic Recording）の技術では高温工程があり、強化時にイオン交換したアルカリがガラス基板内に拡散して、化学強化工程による効果が得られない。本発明によれば、上述した化学強化工程をすることなく、基板強度を維持することが可能となる。

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。

図１は、本発明の実施形態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であり、この磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、
（１）準備工程１と、
（２）前ポリッシング工程（端面に対する前研磨工程）２Ａと、
（３）精ラッピング工程（主表面に対する精研削工程）３と、
（４）後ポリッシング工程（端面に対する後研磨工程）２Ｂと、
（５）本ポリッシング工程（主表面に対する研磨工程）４と、
（６）洗浄工程５と、を有している。

準備工程１は、円形のガラス基板（原基板１０；図２、図３参照）を準備する工程であって、板ガラスから矩形の板ガラスを切り出し、中央の貫通孔（内孔）を切り出し、円形のガラスに加工する切り出し工程１Ａと、形状加工工程１Ｂとで構成されている。

なお、原基板１０は、図２（Ａ）に示すように、主表面１１と、この主表面１１に対向する裏面１２と、主表面１１から裏面１２に貫通する貫通孔１３と、この貫通孔１３を構成する内側面１４と、この内側面１４と対向する外側面１５とを有する。また、原基板１０には、図２（Ｂ）に示すように、内側面１４と外側面１５に面取りが行われており、面取り部１６が形成されている。

切り出し工程１Ａは、図３において、板状ガラス２０から所要の外径寸法の円盤状の原基板１０を切り出す工程である。すなわち、本実施形態では、切り出し工程１Ａは、原基板１０の貫通孔１３を形成するコアリング（貫通孔１３である内孔をあける工程）と、外側面１５に沿って原基板１０を円形に沿って切り出すスクライブ（外側面１５からなる円形に切り出す工程）の２つを含む。

形状加工工程１Ｂでは、切り出し工程１Ａで個別に切り出されたそれぞれの円盤状の原基板１０に対して、図２（Ａ）に示すように、原基板１０の内周端面１４および外周端面１５に所定の面取り加工を行い、面取り部１６（図２（Ｂ）参照）を形成する。以上により、準備工程１の作業が完了し、多数枚の原基板１０が完成する。なお、このときの原基板１０の端面（内周端面１４及び外周端面１５。但し、面取り部１６も含む）の表面粗さは、前述したように、Ｒａで０．５μｍ程度である。

前ポリッシング工程２Ａは、原基板（以下、ここから以降の工程では「ガラス基板」とよぶ）１０の端面、つまり内側面１４及び外側面１５（面取り部１６も含む）を研磨する前研磨工程を構成するものである。次の精ラッピング（精研削）工程３の後で、一度だけ端面の鏡面研磨加工（後述する、後ポリッシング工程２Ｂ）を行うだけの従来の方法では、端面での浅いクラックは取り除くことができても、端面での深いクラックは取り除くことができないため、このような前研磨工程が設けられる。本発明の発明者は、多くの実験や研究を重ねた結果、この事実を突き止め、後ポリッシング工程２Ｂでの処理以外にできるだけ早期に（準備工程の直後に）、端面側の深いクラックまで取り除くためのポリッシング処理を行うことを想起したものである。このように早期に、具体的には、精ラッピング工程３の前の段階で、深く形成されているクラックを取り除くため、精ラッピング工程３での研削処理を行うことによりクラックがさらに成長し、その次の後ポリッシング工程２Ｂによって取り除くことが困難になることを未然に防止できるようになる。このような事情を考慮して、本実施形態においては、前ポリッシング工程２Ａによって早期に深いクラックを取り除くようにしている。

前述の準備工程１を完了した時点でのガラス基板１０の端面は切断され、その後面取り加工をしたときの形状のままとなっている。そこで、前述したように、この前ポリッシング工程２Ａでは、ガラス基板１０の端面をできるだけ早期にポリッシング（前研磨）加工することで、深いクラックまで除去しておくことができる。これにより、深いクラックが製造途中などで成長して製造途中や製造完了時に不良品として判断されて廃棄する無駄を未然に防止できる。ガラス基板１０の端面の加工後の算術平均粗さ（Ｒａ）は、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。

なお、この前ポリッシング工程２Ａでポリッシング（前研磨）すべき端面の深さ（Ｄ_２）は、以下のようにして設定されている。即ち、予め、前述した準備工程１と同じ工程によってガラス基板１０と同じサンプルを多数製造しておくとともに、これらのサンプルに発生しているクラックを実際に計測して得られた（それらのサンプルに実際に発生している）クラックの最大深さ（Ｓ）をデータとして保存しておき、その最大深さの値（Ｓ）（図２（Ｂ）参照）を上回るように設定した所要の深さの値Ｄ_２までポリッシング（前研磨）加工するようになっている。

次に、精ラッピング工程３では、研磨されたガラス基板１０の主表面１１（ここから以下の工程では、主表面１１には裏面１２も含まれるものとする）をラッピング（精研削）処理することで、既に終了している準備工程のうち形状加工工程１Ｂなどにおいて板状ガラス２０主表面に形成されていた、微細な凹凸形状を低減させるものである。

このように、この精ラッピング工程３での精ラッピング（精研削）処理によりガラス基板１０の主表面１１を精ラッピング処理してから、後述する本ポリッシング（主表面の鏡面加工）工程４でのポリッシング（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１１を得ることができる。このような精ラッピング工程３を終えたガラス基板１０は、洗剤を用いた超音波洗浄を行う。

なお、この精ラッピング工程３での精ラッピング（精研削）処理は、後ポリッシング（端面での鏡面加工）工程２Ｂの前に行うことが好ましい。

次に、後ポリッシング工程２Ｂでは、精ラッピング工程３で主表面１１が既にラッピングされているガラス基板１０に対して、端面（内側面１４、外側面１５及び面取り部１６）を研磨（鏡面研磨）する後研磨工程を構成するものであり、例えば研磨剤、研磨用ブラシ、研磨パッド、スポンジなどを用いて行う。この後ポリッシング工程２Ｂで行うガラス基板１０の鏡面研磨での研磨深さは、前ポリッシング工程２Ａで研磨させたときのガラス基板１０の研磨深さよりも浅く行えばよい。すなわち、前ポリッシング工程２Ａにおけるガラス基板１０に対する研磨量は、後ポリッシング工程２Ｂにおけるガラス基板１０に対する研磨量よりも大きくすることが好ましい。前ポリッシング工程２Ａでの前研磨により、深く発生しているクラックまでも削り取ってあるから、深く研磨する必要がないからである。具体的にガラス基板１０の端面の研磨量は、５〜１０μｍの範囲が好ましい。

なお、この後ポリッシング工程２Ｂでは、本実施形態の場合、ガラス基板の端面（内周端面１４、外周端面１５及び面取り部１６）について、ブラシ研磨により、ガラス基板１０を回転させながら、ガラス基板１０の端面の表面の粗さを、例えば算術平均粗さ（Ｒａ）で５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の鏡面になるように研磨する。そして、後ポリッシング工程２Ｂによる端面鏡面加工を終えたガラス基板１０の主表面１１を洗浄する（例えば、水洗浄がある）。

なお、この後ポリッシング工程２Ｂにおいては、例えばガラス基板１０を重ね合わせて端面をポリッシングしてもよいが、この際、ガラス基板１０の主表面１１にキズ等が付くことを避けるため、本実施形態のように、後述する本ポリッシング工程４における研磨工程の前に行うか、あるいは本ポリッシング工程４における鏡面加工の前後に行うことが好ましい。ここでの後ポリッシング工程２Ｂにより、ガラス基板１０の端面１１は、パーティクル等の発塵を防止でき、加えて高強度な鏡面状態に加工される。

次に、本ポリッシング工程４は、前、後ポリッシング工程２Ａ，２Ｂでの研磨処理により端面（外側面１５や面取部１６）などに発生したクラックを完全に取り去った後で、ガラス基板１０の主表面１１に対して研磨加工及び鏡面加工を行う。

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。

初めに、多数枚のものからなるサンプルの磁気ディスク用ガラス基板１０を用意し、図１の精ラッピング工程３までの処理を終えたガラス基板１０の端面について、端面部分での欠陥の発生状況を確認する検査を実施した。

なお、ここでは、本願発明の効果を確認するため、図１に示すガラス基板の製造工程において、準備工程１から精ラッピング工程３までを経て形成した（本願に係る）ガラス基板１０について、前ポリッシング工程２Ａでの前研磨において、研磨量（深さ）の浅いＤ_１＝２０μｍもの（Ａタイプ、図２（Ｃ）参照）と、研磨量（深さ）の深いＤ_２＝５２μｍのもの（Ｂタイプ、図２（Ｂ）参照）との２種類のガラス基板を製造した。

そして、後ポリッシング（端面での鏡面加工）工程３までの工程を全て形成したガラス基板において、ＡタイプとＢタイプとの２種類のガラス基板について、その端面での欠陥発生数を光学顕微鏡で評価観察してみた。その結果を表１に示す。

この比較実験によれば、比較例である研磨量（深さ）の浅いＡタイプでは、図２（Ｃ）に示すように、クラックαを完全には取り除くことができないので、クラックαが残留している。そして、この残留クラックαがその後に、後ポリッシング工程２Ｂまでの間で成長して伸び、クラック又は欠陥として観測されたものである。因みに、この比較例である研磨量（深さ）の浅いＡタイプでは、図４に示すように、クラック総数は全体の１０％強、欠陥合計では２０％強に達していることが確認できた。

一方、本実施例である研磨量（深さ）の深いＢタイプでは、図２（Ｂ）に示すように、クラックαを完全に取り除くことができるので、その後、後ポリッシング工程２Ｂまでの間で成長してクラック又は欠陥として観測されるものが殆ど見られない。因みに、本実施例である研磨量（深さ）の深いＢタイプでは、図４に示すように、欠陥合計でもおよそ３％弱程度と、大幅に削減できることが確認できた。

これにより、ガラス基板１０主表面１１を研磨および鏡面加工する本ポリッシング工程４の処理前の後ポリッシング工程２Ｂでポリッシング処理を従来のようにただ一度行うだけではなく、主表面を精研削する精ラッピング工程３の前にも、前述した後ポリッシング処理での研磨深さよりも深い所要の深さ（この比較実験では５２μｍ）までポリッシング処理を行うことで、クラック及び欠陥の発生をほぼゼロ近くまで抑止できるとの知見が得られた。

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。

本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によれば、ラッピング工程の前から発生しているクラックであって、通常、想定される最深の深さ以下の殆どのクラックを除去することができる。したがって、高い耐久性や耐衝撃性が要求されるＰＤＡや携帯電話端末装置などの携帯用機器における記憶装置用の（磁気）ディスク用ガラス基板の製造方法等に有用である。

本発明に係る磁気ディスク用ガラス基板の製造方法の工程を示すフローチャート。 （Ａ）は本発明に係る磁気ディスク用ガラス基板の断面図、（Ｂ）はその要部拡大断面図、（Ｃ）は浅く研磨したときの状態を示す拡大断面図。 本発明に係る磁気ディスク用ガラス基板を切り出す前の板状ガラスを示す斜視図。 本発明に係る磁気ディスク用ガラス基板（本実施例）とそれより浅く研磨した磁気ディスク用ガラス基板（比較例）の欠陥発生件数を示すグラフ。

符号の説明

１ 準備工程
２Ａ 前ポリッシング工程（前研磨工程）
２Ｂ 後ポリッシング工程（後研磨工程）
３ 精ラッピング工程（ラッピング工程）
１０ ガラス基板（原基板）
１１ 主表面
１２ 裏面
１３ 貫通孔
１４ 内側面
１５ 外側面
１６ 面取り部
２０ 板状ガラス
Ｄ_２ 前ポリッシング工程での端面加工深さ
Ｓ クラックの最大深さ
α クラック

Claims (4)

1. 主表面と、該主表面に対向する裏面と、前記主表面から前記裏面に貫通する貫通孔を構成する内側面と、前記内側面と対向する外側面とを有する円形のガラス基板を準備する工程と、
   前記ガラス基板の前記内側面及び前記外側面を研磨する第１の研磨工程と、
   前記研磨されたガラス基板をラッピングする工程と、
   前記ラッピングされた前記ガラス基板の前記内側面及び前記外側面を研磨する第２の研磨工程と、
   を備える磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
2. 請求項１記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、
   前記第１の研磨工程における前記ガラス基板に対する研磨量は、前記第２の研磨工程における前記ガラス基板に対する研磨量よりも大きい磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
3. 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であって、
   前記第２の研磨工程において研磨された前記ガラス基板の前記内側面及び前記外側面は、算術平均粗さで５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の鏡面である磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項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。

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