JP2012053948A - 円盤状基板の製造方法および研磨液供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨液を供給するために研磨剤を流通させる樋を使用する場合でも、研磨液の流通に阻害が生じにくく、安定的に研磨を行なうことができる円盤状基板の製造方法等を提供する。
【解決手段】ガラス基板の主表面を研削する研削工程と、研削工程を経たガラス基板を研磨液を用いて研磨する研磨工程とを有する円盤状基板の製造方法であって、研磨工程に用いられる研磨機５０は、研磨液槽１０１から樋１０４を介してガラス基板に対して研磨液を供給されるとともに樋１０４の内面が撥水性被材によって被覆されていることを特徴とする円盤状基板の製造方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば磁気記録媒体用ガラス基板などの円盤状基板の製造方法等に関する。

近年、記録メディアとしての需要の高まりを受け、磁気ディスク等の情報記録媒体の製造が活発化している。ここで磁気ディスク用の基板として用いられる円盤状基板としては、アルミ基板とガラス基板とが広く用いられている。このアルミ基板は加工性も高く安価である点に特長があり、一方のガラス基板は強度、表面の平滑性、平坦性に優れている点に特長がある。特に最近ではディスク基板の小型化と高密度化の要求が著しく高くなり、基板の表面の粗さが小さく高密度化を図ることが可能なガラス基板の注目度が高まっている。

特許文献１には、被研磨物を狭持する上定盤及び下定盤と、下定盤を支持する下定盤支持部と、上定盤及び下定盤との間に研磨液を供給する研磨液供給部とを備え、太陽歯車が、下定盤の中央に形成された孔から突出する遊星歯車方式の研磨装置において、下定盤の中心側と太陽歯車の上面の少なくとも一方に滞留した研磨液を外部に排出する排出手段を設けた構成とした磁気ディスク用ガラス基板の製造方法が開示されている。
また特許文献２には、中心部に円孔を有する磁気記録媒体用基板は複数枚重ねて保持され、その円孔を形成する基板の内周端面をまとめて研磨するように、重ねられた複数枚の基板により少なくとも部分的に区画形成された中央孔に共通の研磨ブラシが挿入される。そして研磨ブラシが基板の内周端面に接触させられつつ相対運動させられるとき、中央孔にはその鉛直方向下方からその上方に向けて研磨液が流れるように、研磨液供給手段によって研磨液が供給される磁気記録媒体用基板の研磨装置が開示されている。

特開２００９−６４２３号公報 特開２００９−２２６５７０号公報

ここで研磨装置によりガラス基板等の円盤状基板の研磨を行う際に、研磨液を供給するため研磨剤を流通させる樋を使用する場合がある。ところが、この樋に研磨液に含まれる研磨剤が付着し、そのため研磨液の流通を阻害し、安定的に研磨を行なうことができなくなる場合があった。
本発明は、研磨液を供給するために研磨剤を流通させる樋を使用する場合でも、研磨液の流通に阻害が生じにくく、安定的に研磨を行なうことができる円盤状基板の製造方法等を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の円盤状基板の製造方法は、円盤状基板の主表面を研削する研削工程と、研削工程を経た円盤状基板を研磨液を用いて研磨する研磨工程とを有する円盤状基板の製造方法であって、研磨工程に用いられる研磨装置は、研磨液貯留手段から樋を介して円盤状基板に対して研磨液を供給されるとともに、樋の内面が撥水性被材によって被覆されていることを特徴とする。

ここで、撥水性被材は、樋の側面を被覆することが好ましく、表面が撥水性を有するフィルムからなることが更に好ましい。また樋は、研磨装置の外周に沿って環状に配され、研磨装置に連動して回転動作することが好ましい。

また、本発明の研磨液供給装置は、円盤状基板の製造において円盤状基板を研磨する研磨装置に使用する研磨液を供給する研磨液供給装置であって、研磨液を調製するとともに、研磨液を貯留する研磨液貯留手段と、研磨液貯留手段により貯留された研磨液を研磨装置に供給するため研磨装置に連動して回転動作する樋と、を備え、樋は、内面が撥水性被材によって被覆されていることを特徴とする。

ここで、撥水性被材は、一方の面が撥水性とされ、他方の面が樋と接着するために粘着性とされたフィルムであることが好ましい。

本発明によれば、研磨液を供給するために研磨剤を流通させる樋を使用する場合でも、研磨液の流通に阻害が生じにくく、安定的に研磨を行なうことができる円盤状基板の製造方法等を提供できる。

（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。 （ｄ）〜（ｆ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。 （ｇ）〜（ｉ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。 研削機の構造を説明した図である。 保持具を更に詳しく説明した図である。 内周研磨工程において使用するブラシの一例を示した図である。 本実施の形態における研磨液供給装置について説明した図である。 （ａ）〜（ｂ）は、樋の内面に被覆する撥水性被材の形態について説明した断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１−１（ａ）〜（ｃ）、図１−２（ｄ）〜（ｆ）、図１−３（ｇ）〜（ｉ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板の製造工程を示した図である。

（１次ラップ工程）
図１−１（ａ）は１次ラップ工程を示している。この工程でまず、研削機（研削装置、ラッピングマシン）４０により１回目の研削（ラッピング）を行い、円盤状基板の一例としてのガラス基板(ワーク)１０の表面１１を平滑に研削する。
ここで図２は、研削機４０の構造を説明した図である。
図２に示した研削機４０は、ガラス基板１０を載置する下定盤２１ａと、ガラス基板１０を上部から押えつけ研削を行うために必要な圧力を加えるための上定盤２１ｂとを備えている。
ここで、下定盤２１ａの外周部には歯部４２が設けられ、下定盤２１ａの中央部には太陽歯車４４が設けられている。さらに下定盤２１ａには、研削が行われる際にガラス基板１０を位置決めする円盤状の保持具（キャリア）３０が設置されている。
保持具３０は、図２に示す研削機４０では、５個設置されている。保持具３０の外周部には歯部３２が備えられ、下定盤２１ａの歯部４２および太陽歯車４４の双方に噛合している。また下定盤２１ａおよび上定盤２１ｂには、これらを回転させるための回転軸４６ａ，４６ｂがそれぞれ中心部に設置されている。

この１次ラップ工程においては、まず研削機４０の下定盤２１ａに保持具３０を利用してガラス基板１０の載置を行う。
図３は、保持具３０を更に詳しく説明した図である。図３に示した保持具３０には、上述の通り、外周部に歯部３２が備えられている。また、研削を行う際にガラス基板１０が内部に載置される円形形状の孔部３４が複数開けられている。この孔部３４の直径は、ガラス基板１０の直径よりわずかに大きく開けられる。このようにすることで、研削を行う際にガラス基板１０の外周端の一部に余分な応力がかかるのを抑制することができるため、ガラス基板１０の外周端が損傷しにくくなる。本実施の形態において、孔部３４の直径はガラス基板１０の直径より、例えば、約１ｍｍ大きくなっている。また孔部３４は、ほぼ等間隔で並んでおり、本実施の形態の場合、孔部３４は、例えば、３５個開けられている。

保持具３０の材料としては、例えば、アラミド繊維やガラス繊維を混入することで強化されたエポキシ樹脂を使用することができる。また保持具３０の厚さは、本工程において、研削を行う際に、上定盤２１ｂに接触し、研削を阻害しないために、本工程におけるガラス基板１０の仕上げ厚さより薄く作成されている。例えば、ガラス基板１０の仕上げ厚さが１ｍｍであるとすると、保持具３０の厚さは、それより０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ薄くなっている。

保持具３０の孔部３４にガラス基板１０を載置した後は、上定盤２１ｂをガラス基板１０に接触するまで移動させ、研削機４０を稼働させる。
この際の研削機４０の動作を図２を用いて説明する。研削機４０を稼働する際には、図の上方の回転軸４６ｂを一方向に回転させ、上定盤２１ｂを、同様な一方向に回転させる。また、図の下方の回転軸４６ａを、回転軸４６ｂの回転とは逆方向に回転させ、下定盤２１ａを回転軸４６ａと同様な方向に回転させる。これにより下定盤２１ａの歯部４２も回転軸４６ａと同様な方向に回転する。また中央部の太陽歯車４４も、回転軸４６ａと同様な方向に回転する。
このように上定盤２１ｂ、下定盤２１ａ、太陽歯車４４を回転させることにより、これらの歯車に噛み合う保持具３０は自転運動と、公転運動が組み合わされたいわゆる遊星運動を行う。同様に、保持具３０にはめ込まれたガラス基板１０も遊星運動を行う。このようにすることによりガラス基板１０の研削をより精度よく、また迅速に行うことができる。

本実施の形態において、研削は、研削剤を用いて行うことができる。研削剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミナやダイヤモンドからなる研削剤をスラリー化して使用することができる。または、上定盤２１ｂや下定盤２１ａにこれらの研削剤が分散して含んだ砥石を使用してもよい。

（内外周研削工程）
図１−１（ｂ）は内外周研削工程を示している。この工程では、ガラス基板１０の開孔１２の内周面および外周１３の外周面の荒削りである研削を行う。また本実施の形態では、内周面と外周面の研削を同時に行う。具体的には、ガラス基板１０の中心に設けられた開孔１２を内周砥石２２によって研削し、ガラス基板１０の外周１３を外周砥石２３によって研削する。このとき、内周砥石２２と外周砥石２３でガラス基板１０の内周面と外周面を挟み込んで同時加工する。これにより内径と外径の同心度を確保し易くすることができる。
本実施の形態において、内周砥石２２および外周砥石２３は、波状の表面を有している。そのため、ガラス基板１０の開孔１２の内周面および外周１３の外周面を研削することができるだけでなく、開孔１２および外周１３における縁部の面取りを併せて行うことが可能となる。

（内周研磨工程）
図１−１（ｃ）は内周研磨工程を示している。この工程では、図１−１（ｂ）に示した内外周研削工程において、荒削りである研削を行ったガラス基板１０の開孔１２の内周面を更に平滑にする研磨を行う。
具体的には、まずガラス基板１０を積層し、図示しないホルダにセットする。そして、このホルダにセットされたガラス基板１０の開孔１２の中心にブラシ２４を挿入する。そして研磨液をガラス基板１０の開孔１２に流し込みながら、ブラシ２４を高速で回転させることで、ガラス基板１０の内周面を研磨する。本実施の形態では、研磨に際してブラシ２４を使用しているので、ガラス基板１０の内周面を研磨すると共に、上述した内外周研削工程において行った開孔１２の縁部の面取りした部分も同様に研磨することができる。なお研磨液としては、例えば酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを用いることができる。

図４は、内周研磨工程において使用するブラシ２４の一例を示した図である。このブラシ２４は、毛先が螺旋状に配列して形成されるブラシ部２４１と、このブラシ部２４１の両端部に連続して形成され、一端と他端とを形成する軸２４２とを備えている。ガラス基板１０の開孔１２として例えば０.８５インチ等の小径ディスクの内周面を研磨するような場合は、ブラシ２４の芯を細くする必要がある。その場合、本実施の形態では、例えば、複数本のワイヤ（材質：例えば、軟鋼線材（ＳＷＲＭ)、硬鋼線材（ＳＷＲＨ)、ステンレス線材（ＳＵＳＷ)、黄銅線（ＢＳＷ)など、加工性、剛性などから適宜選定できる）の間に、ブラシの毛（材質：例えばナイロン（デュポン社の商品名））を挟み込み、この毛が挟み込まれたワイヤをねじることで、ブラシ部２４１を形成している。このワイヤをねじってブラシ部２４１を形成することで、ブラシ部２４１に形成されるブラシ毛先を螺旋状とすることができ、挿入されているガラス基板１０の開孔１２にて、研磨液を軸方向に流すことが可能となる。そのため研磨液の搬送を良好に行うことができる。

（２次ラップ工程）
図１−２（ｄ）は２次ラップ工程を示している。この工程では、図１−１（ａ）に示した１次ラップ工程において、研削を行ったガラス基板１０の表面１１を再度研削を行うことにより更に平滑に研削する。
２次ラップ工程において、研削を行う装置としては、図１−１（ａ）に示した研削機４０を使用することができる。また研削の方法、条件等は、図１−１（ａ）で説明した場合と同様に行うことができる。なお本実施の形態において、１次ラップ工程および２次ラップ工程は、ガラス基板１０を研削する研削工程として把握することができる。

（外周研磨工程）
図１−２（ｅ）は外周研磨工程を示している。この工程では、図１−１（ｂ）に示した内外周研削工程において、荒削りである研削を行ったガラス基板１０の外周１３の外周面を更に平滑にする研磨を行う。
具体的には、まずガラス基板１０の開孔１２の部分に治具２５を通して積層させ、ガラス基板１０を治具２５にセットする。そして研磨液をガラス基板１０の外周１３の箇所に流し込みながら、ブラシ２６を積層したガラス基板１０に接触させ、高速で回転させる。これにより、ガラス基板１０の外周面を研磨することができる。本実施の形態では、研磨に際してブラシ２６を使用しているので、ガラス基板１０の外周面を研磨すると共に、上述した内外周研削工程において行った外周１３の縁部の面取りした部分も同様に研磨することができる。なお研磨液としては、内周研磨工程の場合と同様に、例えば酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを用いることができる。

（１次ポリッシュ工程）
図１−２（ｆ）は１次ポリッシュ工程を示している。この工程では、図１−２（ｄ）に示した２次ラップ工程において、研削を行ったガラス基板１０の表面１１を、研磨機（研磨装置、ポリッシングマシン）５０を用いて研磨（ポリッシング）を行うことで研磨し、更に平滑度を上げていく。この研磨機５０は、上述した研削機４０とほぼ同様な構成を有する。即ち、ガラス基板１０を載置する下定盤２１ａと、ガラス基板１０を上部から押えつけ研磨を行うために必要な圧力を加えるための上定盤２１ｂとを備えている。そして研磨機５０の下定盤２１ａに保持具３０を利用してガラス基板１０を載置し、上定盤２１ｂ、下定盤２１ａ、および太陽歯車４４を回転させることによりガラス基板１０の研磨を行なう。ただし、下記に示すように研磨に使用する材料等が一部異なる。
本実施の形態において、研磨を行うに際し、例えばウレタンにより形成された硬質研磨布を用い、酸化セリウム砥粒等を水に分散してスラリー化した研磨液を使用して行なうことができる。

（２次ポリッシュ工程）
図１−３（ｇ）は２次ポリッシュ工程を示している。この工程では、図１−２（ｆ）に示した１次ポリッシュ工程において、研磨を行ったガラス基板１０の表面１１を、精密研磨を行うことで更に研磨し、表面１１の最終的な仕上げを行う。
本実施の形態において、この研磨を行うに際し、例えばスエード状の軟質研磨布を用い、酸化セリウム砥粒若しくはコロイダルシリカ等を水等の分散媒に分散してスラリー化した研磨液を使用して行なうことができる。なお本実施の形態において、１次ポリッシュ工程および２次ポリッシュ工程は、研削工程を経た円盤状基板を研磨液を用いて研磨する研磨工程として把握することができる。また本実施の形態では、詳しくは後述するが、研磨工程に用いられる研磨機５０は、研磨液貯留手段から樋を介してガラス基板１０に対して研磨液が供給される。

（最終洗浄・検査工程）
図１−３（ｈ）は最終洗浄・検査工程を示している。最終洗浄では、上述した一連の工程において、使用した研磨剤等の汚れの除去を行う。洗浄には超音波を併用した洗剤（薬品）による化学的洗浄などの方法を用いることができる。
また、検査工程においては、例えばレーザを用いた光学式検査器により、ガラス基板１０の表面の傷やひずみの有無等の検査が行われる。

（梱包工程）
図１−３（ｉ）は梱包工程を示している。梱包工程では、上記の検査工程において予め定められた品質基準に合格したガラス基板１０の梱包が行なわれ、ガラス基板１０の梱包体９０となる。そして梱包体９０は、磁気記録媒体（磁気ディスク）を製造する箇所まで輸送される。この梱包は、輸送の際にガラス基板１０への塵埃等の異物の付着や表面の状態変化を抑制するために行なわれる。

次に、研磨工程において用いられる研磨機５０に研磨液を供給する研磨液供給装置について説明を行なう。
図５は、本実施の形態における研磨液供給装置１００について説明した図である。
図５に示した研磨液供給装置１００は、研磨液を調製するとともに研磨液を貯留する研磨液貯留手段の一例としての研磨液槽１０１と、研磨液槽１０１により貯留された研磨液を研磨機５０に供給するための樋１０４とから主要部が構成されている。

研磨液槽１０１では、上述した酸化セリウム砥粒等の研磨剤と純水である調整水とを混合し、攪拌翼１０２で撹拌しながら研磨液を調製する。そして研磨機５０の動作に必要な量の研磨液を貯留する。また研磨液槽１０１では、研磨機５０の運転中、研磨液の濃度の調整が行なわれる。

樋１０４は、研磨機５０の上部に設けられる。そして研磨液は、配管１０７ａを介して樋１０４に供給される。即ち、配管１０７ａの途中には、ポンプ１０３が備えられ、このポンプ１０３により研磨液は、樋１０４の上部まで達し、そこから図示しない供給口により樋１０４に供給される。樋１０４に供給された研磨液は、樋１０４の底部に設けられた図示しない孔およびこの孔に接続されるチューブ１０５を通じて下部に流通する。そしてこれにより研磨液は、研磨機５０の上定盤２１ｂに供給される。樋１０４は、研磨機５０の上部に設けられるため、この場合、研磨液は、重力により自然落下することで孔およびチューブ１０５を通し、研磨機５０の上定盤２１ｂに達する。

また本実施の形態において、樋１０４は、研磨機５０の外周に沿って環状に配される。そのため研磨液の供給方向から見て円形である研磨機５０全体に均等に研磨液を供給しやすくなる。また樋１０４は、研磨機５０の回転軸４６ｂと回転軸を共用し、研磨機５０の上定盤２１ｂの回転動作と同様の回転動作を行なう。これは、樋１０４は、研磨機５０に連動して回転動作すると言い換えることもできる。このように樋１０４が、回転する上定盤２１ｂに対し同様の回転動作を行なうことで、研磨機５０全体に均等に研磨液を供給することが更に容易となる。

研磨機５０の上定盤２１ｂに対し供給された研磨液は、上定盤２１ｂの上部に設けられた図示しない孔を通して下定盤２１ａとの間に達する。そしてこれにより研磨液は、ガラス基板１０の研磨を行なうのに使用される。そしてガラス基板１０の研磨に使用された後の研磨液は、下定盤２１ａと上定盤２１ｂの回転により生ずる遠心力により、下定盤２１ａおよび上定盤２１ｂの外周部から外部に放出される。

本実施の形態では、研磨に使用された後の研磨液は、回収され、配管１０７ｂを介して研磨液槽１０１に再び貯留される。即ち研磨液は、研磨液槽１０１と研磨機５０との間で循環供給される。なおこの際に配管１０７ｂの途中に設けられたフィルタ１０６によって研磨により生じた研磨屑が除去される。

ここで、研磨液は、上述した通り酸化セリウム砥粒等の研磨剤と純水である調整水とを混合したものであり、所謂スラリーである。そのため研磨材が沈殿することにより、研磨材が流通経路内で、滞留する場合がある。本実施の形態の研磨液供給装置１００においては、樋１０４において、特に研磨材の滞留が生じやすい。そして研磨剤が滞留すると、それが固化し、研磨液の流通を阻害することになる。

本実施の形態では、樋１０４における研磨剤の滞留を抑制するため、樋１０４の内面が撥水性被材によって被覆されている。これにより、研磨液と接触するのは、樋１０４の内面に設けられた撥水性被材となる。そして撥水性被材は、研磨液との濡れ性が悪いため、研磨液をはじくことができる。そのため研磨液に含まれる研磨材の滞留が生じにくくなる。
撥水性被材は、例えば、表面が撥水性を有するフィルムである。この場合、フィルムの研磨液と接触する側の面を撥水性とする。このようなフィルムは、例えば、ポリエステル、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等からなる基材に、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂をコーティングすることで作製することができる。またフィルムと樋１０４との密着性を高めるため、撥水性を有する側とは反対側の面に粘着性を備えることが好ましい。これによりフィルムと樋１０４とを接着することができ、フィルムと樋１０４との密着性が向上する。この場合、撥水性を有するフィルムは、より具体的には、撥水性テープ等である。ただし、このような撥水性テープを設けても、研磨剤の滞留を完全に阻止することは、困難であるため、定期的に剥がして交換できる程度の粘着性を有する撥水性テープであることが好ましい。

図６（ａ）〜（ｂ）は、樋１０４の内面に被覆する撥水性被材の形態について説明した断面図である。
図６（ａ）において、樋１０４は、断面形状が長方形である。そして撥水性被材１２０は、樋１０４の内面全体に被覆されている。即ち、撥水性被材は、樋１０４の底面１０４ａおよび側面１０４ｂの双方に被覆される。

一方、図６（ｂ）では、撥水性被材１２０は、樋１０４の内面全体ではなく、樋１０４の側面１０４ｂにのみ被覆される。研磨材の滞留は、樋１０４全体で生じやすいわけではなく、その側面でより生じやすい。つまり研磨機５０の運転中は、樋１０４の底面１０４ａには、通常研磨液が流通している。一方、樋１０４の側面に付着した研磨液は、底面に落下しない限りその箇所に付着したままとなる。つまり通常研磨液が流通している底面１０４ａより側面１０４ｂの方が、研磨液に含まれる研磨剤は、より滞留しやすい。よって図６（ｂ）のように樋１０４の底面１０４ａには、撥水性被材１２０を設けず、側面１０４ｂに設けるだけで十分な場合がある。この場合、撥水性被材を被覆する場合および撥水性被材を交換する場合において、作業がより容易となる。

１０…ガラス基板、４０…研削機、５０…研磨機、１００…研磨液供給装置、１０１…研磨液槽、１０４…樋、１０４ａ…底面、１０４ｂ…側面、１２０…撥水性被材

Claims (6)

1. 円盤状基板の主表面を研削する研削工程と、当該研削工程を経た円盤状基板を研磨液を用いて研磨する研磨工程とを有する円盤状基板の製造方法であって、
   前記研磨工程に用いられる研磨装置は、研磨液貯留手段から樋を介して円盤状基板に対して前記研磨液を供給されるとともに、当該樋の内面が撥水性被材によって被覆されていることを特徴とする円盤状基板の製造方法。
2. 前記撥水性被材は、前記樋の側面を被覆することを特徴とする請求項１に記載の円盤状基板の製造方法。
3. 前記撥水性被材は、表面が撥水性を有するフィルムからなることを特徴とする請求項１または２に記載の円盤状基板の製造方法。
4. 前記樋は、前記研磨装置の外周に沿って環状に配され、当該研磨装置に連動して回転動作することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の円盤状基板の製造方法。
5. 円盤状基板の製造において当該円盤状基板を研磨する研磨装置に使用する研磨液を供給する研磨液供給装置であって、
   研磨液を調製するとともに、当該研磨液を貯留する研磨液貯留手段と、
   前記研磨液貯留手段により貯留された研磨液を前記研磨装置に供給するため当該研磨装置に連動して回転動作する樋と、
   を備え、
   前記樋は、内面が撥水性被材によって被覆されていることを特徴とする研磨液供給装置。
6. 前記撥水性被材は、一方の面が撥水性とされ、他方の面が前記樋と接着するために粘着性とされたフィルムであることを特徴とする請求項５に記載の研磨液供給装置。

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