JP5142548B2 - 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法および研磨パッド - Google Patents

Description

本発明は、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法および研磨パッドに関する。

近年、情報化技術の高度化に伴い、情報記録技術、特に磁気記録技術は著しく進歩している。磁気記録媒体のひとつであるＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等の磁気記録媒体用基板としては、アルミニウム基板が広く用いられてきた。しかし磁気ディスクの小型化、薄板化、および高密度記録化に伴い、アルミニウム基板に比べ基板表面の平坦性及び基板強度に優れたガラス基板に徐々に置き換わりつつある。

また、磁気記録技術の高密度化に伴い、磁気ヘッドの方も薄膜ヘッドから、磁気抵抗型ヘッド（ＭＲヘッド）、大型磁気抵抗型ヘッド（ＧＭＲヘッド）へと推移してきており、磁気ヘッドの基板からの浮上量が１０ｎｍ程度にまで狭くなってきている。このような磁気抵抗効果型素子を搭載した磁気ヘッドには固有の障害としてサーマルアスペリティ障害を引き起こす場合がある。サーマルアスペリティ障害とは、磁気ディスク面上の微小な凸或いは凹形状上を磁気ヘッドが浮上飛行しながら通過するときに、空気の断熱圧縮または接触により磁気抵抗効果型素子が加熱されることにより、読み出しエラーを生じる障害である。従って磁気抵抗効果型素子を搭載した磁気ヘッドに対しては、磁気ディスク表面は極めて高度な平滑度および平坦度が求められる。また塵埃や異物が付着したまま磁性層を形成すると凸部が形成されてしまうため、ガラス基板には、高精度の研磨による発塵の防止、異物の除去する高度な洗浄が求められている。

さらに近年は、携帯機器に大容量の磁気記録媒体を搭載すべく、基板のサイズは縮小化の傾向がある。このため従来の３．５インチ基板や２．５インチ基板から、１．８インチ基板、１インチ基板、もしくはさらに小さな基板が求められるようになってきている。基板が小さくなれば許容される寸法誤差も小さくなり、さらに精密な外形加工が求められている。

また、ガラス基板の表面の面積を有効活用するために、従来のＣＳＳ方式(Contact Start Stop)に変わって、ＬＵＬ方式(Load UnLoad)が採用されるようになってきている。ＣＳＳ方式はディスク停止時に基板表面に磁気ヘッドを接触させる方式であり、基板表面にＣＳＳ用領域（磁気ヘッドとの接触摺動用領域）を設ける必要がある。これに対しＬＵＬ方式はディスク停止時に磁気ヘッドをガラス基板の外側に退避させる方式であり、ＣＳＳ用領域も記録面として使用できるという利点がある。一方、ＬＵＬ方式では、磁気ヘッドがガラス基板の端部を通過することから、ガラス基板の端面形状（特に外周端面）の精度が問題となる。ガラス基板の端部に形状の乱れ（端部の盛り上がりや端部のだれ）があると、磁気ヘッドの浮上姿勢が乱され、磁気ヘッドがガラス基板の外から入ってくる際、または出て行く際に接触しやすくなり、クラッシュ障害を生じる可能性がある。

また、このような、ＬＵＬ方式の導入に伴う磁気ヘッド浮上量の低下により、１０ｎｍ以下の極狭な浮上量においても、磁気ヘッドが安定して動作することが求められるようになってきた。しかし、極狭な浮上量で磁気ディスク上に磁気ヘッドを浮上飛行させる場合には、フライスティクション障害が頻発するという問題が生じた。フライスティクション障害とは、磁気ディスク上を浮上飛行している磁気ヘッドが、浮上姿勢や浮上量に変調をきたす障害であり、これにより不規則な再生出力変動の発生を伴うことである。また、このフライスティクション障害が生ずると、浮上飛行中の磁気ヘッドが磁気ディスクに接触してしまうヘッドクラッシュ障害を生じてしまうことがある。これらのことから、ＬＵＬ方式においては基板表面の平坦度が特に重要となっている。

ここで発明者は、従来から特許文献１（特開２００５−１４１８５２）において、基板主表面を研磨した際に、端部の研磨が不十分となるという問題を指摘している。すなわち、ガラス基板は表裏の主表面を研磨パッドで挟むように押圧し、研磨材を含有したスラリーを供給しつつ、ガラス基板と研磨パッドとを相対的に移動させて研磨している。このとき粒径の大きな研磨材（主に酸化セリウム）を使用すれば、主表面端部の盛り上がり（主表面の端部が他の主表面の部分よりも突出すること）を生じる傾向にある。一方、粒径の小さな研磨材（主にコロイダルシリカ）を使用すれば、主表面の端部が削られて主表面の端部の「端部のだれ」（主表面の端部が他の主表面の部分よりも相対的に多く削られた状態となること）を生じる傾向にある。

この現象の原因についての考察を図６を用いて説明する。図６（ａ）に示すように、ガラス基板１は表裏の主表面を研磨パッド１０で挟むように押圧し、ガラス基板１と研磨パッド１０とを相対的に移動させて研磨する。このとき微視的に見れば、ガラス基板１の端部において研磨パッド１０が変形することにより圧力が増大する。そのため図６（ｂ）に示すように、粒径の大きな研磨材２は基板端部から押し出されて、基板端部を研磨することができず、盛り上がりを生じると考えられる。一方図６（ｃ）に示すように、粒径の小さな研磨材２は基板端部においてもガラス基板１と研磨パッド１０の間に入り込み、圧力が高いことから研磨レートも高くなり、「端部のだれ」を生じると考えられる。

これらのような基板端部の形状の形状の不均一さは、回転の不安定さや、回転軸との接触による発塵に基づくサーマルアスペリティ障害、フライスティクション障害およびヘッドクラッシュ障害を招くおそれがある。

研磨の際の応力分布の不均一さは研磨パッドの変形によるものであるため、研磨パッドを相対的に硬くすることにより、端部の盛り上がりやだれを低減することができる。しかし、硬い研磨パッドを使用すると主表面の傷が増加し、鏡面レベル（主表面の平滑度）が低下してしまうという問題がある。

また研磨パッドを硬くすると、比較的早期に研磨レートが低下してしまうという問題が発生した。これは、研磨パッドが硬いことからその最表面のみが早期に摩耗して平滑化してしまい、研磨材の保持力が失われるために、研磨能力が低下するものと考えられる。
特開２００５−１４１８５２号公報

上記課題を鑑みて、本発明は、研磨レートを維持しつつ、ガラス基板端部の盛り上がりやだれを防止することの可能な磁気ディスク用ガラス基板の製造方法、および研磨パッドを提供することを目的としている。

上記した如く、ガラス基板の研磨において、端部形状を良好にしつつ、表面品質を向上させたい要請がある。しかし端部形状を良好にするためには研磨パッドの硬度が高い方が良好であり、表面品質を向上させるためには研磨パッドの硬度を低くした方が良好である。すなわち、端部形状と表面品質とはトレードオフの関係にある。

そして本願発明者らは、上記問題点について鋭意検討した結果、端部形状と品質向上との両立を図るためには、研磨パッドにおける表面の発泡状態が重要であることを見出した。その結果、研磨パッドの研磨レートの低下を防止すれば研磨パッドを硬くすることができ、端部形状を向上させることができることを見出した。また研磨パッドの発泡状態、すなわち研磨材の保持能力を一定に保持することにより、継続的な使用に対してもガラス基板の表面品質を高く維持できることを見出した。

そこで本発明にかかる磁気ディスク用ガラス基板の製造方法の代表的な構成は、ガラス基板を研磨材を含有するスラリーを供給しながら、ガラス基板と研磨パッドとを相対的に移動させて研磨する主表面研磨工程を有するＬＵＬ方式用の、端部形状のダブオフ値が１０ｎｍ以下である磁気ディスク用ガラス基板の製造方法において、前記研磨パッドはウレタンまたは発泡ポリウレタン製であって、該研磨パッドに十分な研磨力を持たせることによって前記ガラス基板の端部形状を向上させるべく研磨材を２５〜３３（重量％）含有し、Ａｓｋｅｒ−Ａ硬度が９０以上であることを特徴とする。これにより、ガラス基板端部の盛り上がりやだれを防止するために研磨パッドの硬度を上げても、研磨レートの低下を防止することができる。

前記研磨パッドにおける研磨の表面の発泡状態を一定に保持しながら研磨を行うことが望ましい。これにより、研磨材の保持力が失われないことから硬い研磨パッドを使用することができ、ガラス基板の端部形状を向上させることができる。

前記スラリーに含有される研磨材の粒径が０．５〜２．０μｍ、さらに好ましくは１．０〜１．５μｍであって、前記研磨パッドに含有される研磨材の粒径が同じ範囲の径であることが望ましい。これにより主表面研磨工程に適したスラリーおよび研磨パッドとすることができる。また研磨材の粒径を同じ範囲の径としたことにより、スラリーによる研磨と研磨パッドによる研磨レートの差をなくし、主表面の平坦度を向上させることができる。

少なくともガラス基板をラッピングする工程と、その工程後、粒径０．５〜２．０μｍの研磨砥粒を含む研磨液を用いて研磨する第一ポリッシング工程と、粒径０．０１〜１．０μｍの研磨砥粒を含む研磨液を用いて研磨する第二ポリッシング工程とを有し、前記主表面研磨工程とは前記第一ポリッシング工程であっても望ましい。

前記研磨材は酸化セリウムまたはコロイダルシリカであることが好ましい。これによりガラス基板を効果的に研磨することができる。

２．５インチ型ハードディスクドライブ、または、２．５インチ型ハードディスクドライブよりも小径の磁気ディスクを用いるハードディスクドライブに搭載する磁気ディスク用のガラス基板を製造することを特徴とする。これらのガラス基板は高密度化の要請から高い端部形状精度を必要とするため、本発明が特に有効である。また、端部形状のダブオフ値が１０ｎｍ以下の磁気ディスク用ガラス基板を製造することを特徴とする。

本発明にかかる研磨パッドの代表的な構成は、ＬＵＬ方式用の磁気ディスク用ガラス基板の製造過程で、円盤状のガラス基板を、ガラス基板と研磨パッドとを相対的に移動させて研磨する主表面研磨工程に用いられる研磨パッドにおいて、ウレタンまたは発砲ポリウレタン製であって、粒径が０．５〜２．０μｍの研磨材を２５〜３３（重量％）含有し、Ａｓｋｅｒ−Ａ硬度が９０以上である磁気ディスク用ガラス基板の主表面を研磨するための研磨パッドであることを特徴とする。これにより、主表面研磨工程に用いた場合に、研磨レートを維持しつつ、ガラス基板端部の盛り上がりやだれを防止することの可能な研磨パッドとすることができる。

本発明によれば、ガラス基板と研磨パッドとを相対的に移動させて研磨する工程を有する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法において、研磨レートを維持しつつ、ガラス基板端部の盛り上がりやだれを防止することができる。これにより、回転ムラや発塵を防止して磁気ヘッドの浮上量の低減化を可能とし、またＬＵＬ方式に適し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。

本発明にかかる磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について説明する。図１は研磨パッドの構成を説明する拡大断面図、図２は研磨パッドの構成を様々に変更した場合の結果を説明する図、図３は研磨パッドを継続的に使用した場合の様子を説明する図、図４は両面研磨装置の一例を説明する図である。

本発明において研磨の対象となるガラス基板の硝種については特に限定されない。硝種としては、例えば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノ珪酸ガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラス、石英ガラス、結晶化ガラスなどが上げられる。平滑性の点では、一般に結晶化ガラスよりもアモルファスガラスが良く、特に、機械的強度や、耐衝撃性、耐振動性等の点からアルミノシリケートガラスなどの化学強化ガラスが好ましい。

アルミノシリケートガラスとしては、ＳｉＯ_２：５８〜７５重量％、Ａｌ_２Ｏ_３：５〜２３重量％、Ｌｉ_２Ｏ：３〜１０重量％、Ｎａ_２Ｏ：４〜１３重量％を主成分として含有する化学強化ガラスなどが好ましい。

また、近年では、高い平滑性を有する基板が求められていることから、結晶化ガラスの結晶粒径が１００ｎｍ以下の結晶化ガラス基板の開発が行われている。結晶化ガラスは、機械的強度がアモルファスガラスと比べて大きく、また製造工程上、ダイヤモンドペレットによる研削加工を行うなどの利点から平坦性に優れ、且つ高い平滑性の基板が得られるので好ましい。

ガラス基板のサイズについて特に限定はないが、本発明は、２．５インチ型ハードディスクドライブ、または、２．５インチ型ハードディスクドライブよりも小径の磁気ディスクを用いるハードディスクドライブに搭載する磁気ディスク用のガラス基板を製造する場合に特に有効である。これらのガラス基板は高密度化の要請から高い端部形状精度を必要とするためである。

図４を用いて、研磨パッド１０を用い、ガラス基板１と研磨パッド１０とを相対的に移動させて研磨を行う両面研磨装置３について説明する。

図４（ａ）は両面研磨装置の駆動機構部の説明図、図４（ｂ）は上下定盤を有する両面研磨装置の主要部断面図である。図４（ａ）に示すように、両面研磨装置３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ア３４及び太陽ギア３５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３１及び下定盤３２とを有する。上定盤３１および下定盤３２のガラス基板１と対向する面には、それぞれ後述する研磨パッド１０が貼り付けられている。インターナルギア３４および太陽ギア３５に噛合するように装着した研磨用キャリア３３は遊星歯車運動をして、太陽ギア３５の周囲を自転しながら公転する。

研磨用キャリア３３にはそれぞれ複数のガラス基板１が保持されている。上定盤３１は上下方向に移動可能であって、図４（ｂ）に示すように、ガラス基板１の表裏の主表面に研磨パッド１０を加圧する。そして研磨材を含有するスラリーを供給しつつ、研磨用キャリア３３の遊星歯車運動と、上定盤３１および下定盤３２が互いに逆回転することにより、ガラス基板１と研磨パッド１０とは相対的に移動して、ガラス基板１の表裏の主表面が研磨される。

上記のごとく構成した両面研磨装置３は、ガラス基板の製造工程において段階的に複数回行われる主表面研磨に用いることができる。後述する実施例においてガラス基板の主表面を研磨するための工程として、粗ラッピング工程、精ラッピング工程、第一ポリッシング工程、第二ポリッシング工程の４工程を実施する。これらの工程において両面研磨装置３の構成はほぼ同様であるが、使用するスラリーに含有される研磨材、および研磨パッド１０の組成が異なる。傾向としては後工程になるほど研磨材の粒径は小さくなり、研磨パッド１０の硬さはやわらかくなる。これにより徐々に表面の平滑度を向上させていくのである。

中でもポリッシング工程においては、図１に示すように、研磨パッド１０は、ウレタンやポリウレタン、ポリエステルなど合成樹脂の発泡体（発泡樹脂）が用いられる。特に現状では、ウレタンまたは発泡ポリウレタンが好ましい。このような発泡体の硬度は、混入する気泡１１の量によって調節することができる。

さらに本実施例においては、発泡ポリウレタンからなる研磨パッド１０に、研磨材の例としての酸化セリウム１２を混入している。研磨材の含有量は２５〜３３（重量％）、好ましくは２７〜３０（重量％）であることが好ましい。２５（重量％）より少なければ顕著な効果を得ることができず、３３（重量％）より多ければ研磨パッド１０が脆くなってしまうためである。

このように多くの研磨材を含有することにより、以下の作用効果を得ることができる。

第一には、研磨パッド１０に十分な研磨力をもたせることができる。第一ポリッシング工程は、第二ポリッシング工程に比して粒径の大きい研磨材を使用する。このとき上述したようにガラス基板の端部では圧力増大によりスラリーに含有される研磨材が押し出されて、基板端部に盛り上がりが生じやすい。しかし後述するように、研磨パッド１０が研磨力を有することにより、スラリーの研磨材が押し出されても基板端部を研磨することができるため、上記盛り上がりを防止することができる。

上記において、スラリーに含有される研磨材の粒径は、０．５〜２．０μｍ、さらに好ましくは１．０〜１．５μｍであることが好ましい。これは第一ポリッシング工程に適した粒径である。第２ポリッシング工程の場合は、研磨材の粒径は０．０１〜１．０μｍであることが好ましい。研磨パッド１０に含有される研磨材２の粒径もそれそれの工程において上記範囲であることが好ましく、さらにはスラリーに含有される研磨材の粒径とほぼ等しいことが望ましい。これにより、研磨パッド１０の研磨材２が押し出されたスラリーの研磨材とほぼ同様の研磨能力を発揮して、研磨レートの差をなくし、主表面の平坦度を向上させることができる。

第二には、研磨パッド１０に含有された研磨材２が抜け落ちることにより、その表面の平滑化を防止することができる。換言すれば、研磨材を所定割合含有させた研磨パッドを使用することにより、研磨パッドの表面の発泡状態を一定に保持しながら研磨を行うことができる。上述したように、研磨によって研磨パッド１０の表面も摩耗するが、平滑化されるほどにスラリーの研磨材を保持できなくなり、研磨レートが低下する傾向にある。しかし多く含まれた研磨材２が抜け落ちることにより研磨パッド１０の表面の発泡状態が一定に保持される。これにより表面粗度もある程度の大きさで維持されるため、スラリーの研磨材の保持力も維持することができ、研磨レートをも維持することができる。

このことは、研磨パッド１０の硬度を上げることが可能であることを意味している。すなわち上述したように、研磨パッドが硬いと最表面のみが早期に摩耗して平滑化してしまい、研磨能力が低下しやすい。しかし研磨材２が抜け落ちることにより研磨能力を維持できるため、本発明にかかる研磨パッド１０は硬くしても研磨能力が低下しない。そして研磨パッド１０の硬度を上げることにより、ガラス基板端部における変形量を少なくすることができ、基板中央部と基板端部とでの応力分布の不均一を低減できることから、ガラス基板端部の盛り上がりやだれを極めて有効に低減することができる。研磨パッド１０の硬度は、Ａｓｋｅｒ−Ａ硬度で９０以上、好ましくは９３以上であることが望ましい。これによりガラス基板端部の盛り上がりやだれを有効に防止することができる。

さらに、研磨パッド１０の硬度を上げることが可能であるということは、より粒径の小さな研磨材を使用する主表面研磨工程においても本発明が有益であることを意味している。上記説明においては比較的粒径の大きな酸化セリウムを研磨材に用いるよう説明しているが、比較的粒径の小さなコロイダルシリカを用いることでもよい。この場合にあっては、上述したように、基板端部の応力増大により「端部のだれ」を生じやすい。しかし研磨材２が抜け落ちることによって研磨レートを維持しながら研磨パッド１０を硬くすることができるために、応力分布の不均一を低減して「端部のだれ」を有効に防止することが可能となる。従って主表面研磨工程としては、第一ポリッシング工程以外にも、粗ラッピング工程、精ラッピング工程、第二ポリッシング工程において本発明を適用することが可能である。

基板の端部形状の評価は、例えばダブオフ（ＤｕｂＯｆｆ）によって測定することができる。図５はダブオフ（ＤｕｂＯｆｆ）について説明する図である。図５に示すようにダブオフは、ガラス基板１をある半径方向で切断した場合の断面をみたとき、主表面１ａ（記録領域）の任意の２点Ｒ１、Ｒ２を結んだ直線を基準線とし、その範囲内における基準線から正方向の隆起、負方向の沈降それぞれの最大距離を測定するものである。図５（ａ）は直線Ｒ１Ｒ２に対して主表面１１の輪郭線の極部が負方向にある場合（スキージャンプ）の沈降量ｄを示し、図５（ｂ）は直線Ｒ１Ｒ２に対して主表面の輪郭線の極部が正方向にある場合（ロールオフ）の隆起量ｕを示している。そして測定する際には、正方向と負方向の絶対値の大きい方をその断面のダブオフ値としている。本実施形態において、ダブオフ値は１０ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以下であることがより好ましい。

［実施例］
この実施例においては、（１）粗ラッピング工程、（２）形状加工工程、（３）精ラッピング工程、（４）端面研磨工程、（５）第一ポリッシング工程、（６）第二ポリッシング工程、（７）洗浄工程、（８）化学強化工程、（９）洗浄工程、（１０）磁気ディスクの製造工程を経て、磁気ディスク用ガラス基板および磁気ディスクを製造した。以下、各工程を詳細に説明する。

（１）粗ラッピング工程
まず、溶融ガラスを、上型、下型、胴型を用いたダイレクトプレスして、直径６６ｍｍφ、厚さ１．２ｍｍの円盤状のアルミノシリケートガラスからなるガラス基板を得た。この場合、ダイレクトプレス以外に、ダウンドロー法やフロート法で形成したシートガラスから研削砥石で切り出して円盤状のガラス基板を得ても良い。なお、アルミノシリケートガラスとしては、ＳｉＯ_２：５８〜７５重量％、Ａｌ_２Ｏ_３：５〜２３重量％、Ｌｉ_２Ｏ：３〜１０重量％、Ｎａ_２Ｏ：４〜１３重量％を主成分として含有する化学強化ガラスを使用した。

次いで、ガラス基板にラッピング工程を施した。このラッピング工程は、寸法制度及び形状制度の向上を目的としている。ラッピング工程は、両面ラッピング装置を用いて行い、砥粒の粒度を＃４００（粒径約４０〜６０μｍ）で行った。詳しくは、研磨装置３において粒度＃４００のアルミナ砥粒を用い、上定盤３１の荷重を１００ｋｇ程度に設定することによって、キャリア内に収納したガラス基板の両面を面精度０〜１μｍ、表面粗さＲｍａｘで６μｍ程度に仕上げた。

（２）形状加工工程
次に，円筒状の砥石を用いてガラス基板の中央部分に孔を開けると共に、外周端面も研削して直径６５ｍｍφとした後、外周端面及び内周面に所定の面取り加工を施した。このときのガラス基板端面（内周、外周）の表面粗さは、Ｒｍａｘで４μｍ程度であった。

（３）精ラッピング工程
次に、砥粒の粒度を＃１０００（粒径約８〜１６μｍ）に変え、ガラス基板表面をラッピングすることにより、平坦度３μｍ、表面粗さＲｍａｘが２μｍ程度、Ｒａが０．２μｍ程度とした。尚、Ｒｍａｘ、Ｒａは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定、平坦度は、平坦度測定装置で測定したもので、基板表面の最も高い部位と、もっとも低い部位との上下方向（表面に垂直な方向）の距離（高低差）である。上記精ラッピング工程を終えたガラス基板を、中性洗剤、水の各洗浄槽に順次浸漬して洗浄した。

（４）端面研磨工程
次いで、ブラシ研磨により、ガラス基板を回転させながらガラス基板の端面（内周、外周）の表面粗さをＲｍａｘで１μｍ、Ｒａで０．３μｍ程度に研磨した。上記端面研磨工程を終えたガラス基板の表面を水洗浄した。

（５）第一ポリッシング工程
次に、第一ポリッシング工程（主表面研磨工程）を施した。この第一ポリッシング工程は、上述したラッピング工程で残留した傷や歪みの除去を目的とするもので、両面研磨装置３を用いて以下の研磨条件で実施した。研磨装置３には、本発明に係る研磨パッド１０を使用した。
スラリー：酸化セリウム（平均１．３μｍ）砥粒に水を加えた遊離砥粒
研磨パッドの基体：ウレタン（Ａｓｋｅｒ−Ａ硬度９５）
研磨パッドの含有研磨材：酸化セリウム（粒径１．５〜２．０μｍ）
研磨パッドの研磨材含有率：３０（重量％）
荷重（付圧）：８０〜１５０ｇ／ｃｍ^２
研磨時間：３０〜５０分
除去量：３５〜４５μｍ

上記第一ポリッシング工程により、表面粗さＲａ＝０．６〜１．２ｎｍの精度を得た。第一ポリッシング工程を終えたガラス基板を、中性洗剤、純水、純水、ＩＰＡ、ＩＰＡ（蒸気乾燥）の各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。尚、各洗浄槽には超音波を印加した。また、この洗浄工程は、次の第二ポリッシング工程において使用するスラリーが同一のものである場合、省略することもできる。

（６）第二ポリッシング工程（鏡面研磨加工工程）
次に、第一ポリッシング工程で使用した両面研磨装置を用い、研磨パッドとして硬質パッドから軟質パッドに変えて第二ポリッシング工程を実施した。第二ポリッシングにおける研磨条件は、以下の条件とした。
スラリー：コロイダルシリカ（平均粒径 ８０ｎｍ）砥粒に水を加えた遊離砥粒
荷重（付圧）：７０〜１２０ｇ／ｃｍ^２
研磨時間：１０〜３０分
除去量：０．１〜５μｍ

（７）洗浄工程
上記第二ポリッシング工程を終えたガラス基板を、アルカリ（ＮａＯＨ）、硫酸に順次浸漬して、洗浄を行った。尚、各洗浄槽には超音波を印加した。さらに、中性洗剤、純水、純水、ＩＰＡ、ＩＰＡ（蒸気乾燥）の各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。

（８）化学強化工程
次に、上記ラッピング、ポリッシング、洗浄工程を終えたガラス基板に化学強化を施した。化学強化には、硝酸カリウム（６０％）と硝酸ナトリウム（４０％）を混合した化学強化塩を用意し、この化学強化塩を３７５℃に加熱し、３００℃に予熱された洗浄済みのガラス基板を約３時間浸漬して行った。この浸漬の際に、ガラス基板の表面全体が化学強化するように、複数のガラス基板が端面で保持されるようにホルダーに収納した状態で行った。

このように、化学強化塩に浸漬処理することによって、ガラス基板表層のリチウムイオン、ナトリウムイオンは、化学強化塩中のナトリウムイオン、カリウムイオンにそれぞれ置換されガラス基板は強化される。ガラス基板の表層に形成された圧縮応力層の厚さは、約１００〜２００μｍであった。上記化学強化を終えたガラス基板を２０℃の水槽に浸漬して急冷し、約１０分維持した。

（９）洗浄工程
上記急冷を終えたガラス基板を、約４０℃に加熱した硫酸に浸漬し、超音波をかけながら洗浄を行った。

以上のようにして、内径（内直径）２０ｍｍ、外径（外直径）６５ｍｍ（中心部から測って内周端１０ｍｍ、外周端３２．５ｍｍ）の２．５インチ型ガラス基板を得た。

（１０）磁気ディスクの製造工程
上述した工程を経て得られた磁気ディスク用ガラス基板に対し、インライン型スパッタリング装置にて、ＣｒＴｉ層、ＣｏＷ下地層、ＣｏＰｔＣｒＢ磁性層、水素化カーボン保護層を成膜し、ディップ法によりパーフルオロポリエーテル潤滑層を形成して磁気ディスクを作製した。

［評価］
上記のようにして得られたガラス基板（実施例１）と、異なる組成の研磨パッドを用いて製造したガラス基板（参考例１〜３）とを比較したものを図２に示す。また、実施例１と条件の異なる実施例２、３についても図２に示す。図２において硬度（Ａｓｋｅｒ−Ａ）は日本ゴム協会標準規格（準拠規格：ＪＩＳＫ６２５３，ＡＳＴＭ Ｄ２２４０）に定める評価法によった。

研磨レートは１分間にガラス基板主表面を研磨できる量であり、多い方が好ましい。ダブオフ値は、値が小さいほど基板が平坦であることを意味しており、好ましい。表面欠陥とは基板主表面の顕微鏡による目視検査におけるランク分けであって、Ｌ１〜Ｌ５までランク分けされ、Ｌ１が最も平滑度が高い。

図２に示すように、実施例１にかかる研磨パッドを使用した結果が、研磨レート、端部形状、表面欠陥のいずれにおいても優れていることがわかる。 実施例２は研磨パッドの硬度を下げた例であって、実施例１に比して研磨レートが落ち、端部形状が悪化している。これは実施例２の硬度が下がっていることから変形しやすく、研磨材を基板に押圧する力が低下し、また基板端部での応力増大が大きくなってしまったためと考えられる。 参考例１は研磨材の含有率を下げた例であって、研磨レートが落ちている。これは研磨パッド自体の研磨能力が小さくなっていること、および抜け落ちる研磨材が少ないために表面が平滑化されてしまうことによると考えられる。ただし実施例２よりも硬いため、端部形状は向上しているが、表面欠陥は低下してしまっている。 参考例２は硬度を下げ、かつ研磨材の含有量を下げた例である。研磨レートが低下し、端部形状および表面欠陥も悪化している。 実施例３は研磨材の平均粒径を小さくした例である。研磨レートが低下しているのは、研磨材の粒径が小さいためと考えられる。端部形状および表面欠陥に関しては、研磨パッドの硬さが実施例２と同程度であり、端部形状の評価も実施例２と同程度となっている。 参考例３は、研磨パッドの硬度を参考例２よりもさらに下げ、かつ研磨材の含有率を下げた例である。研磨レートが低下し、端部形状および表面欠陥が顕著に悪化している。

これらのことから、研磨パッドを柔らかくすれば研磨レートの低下と端部形状の悪化を招き、硬くすれば表面欠陥の低下を招くことがわかる。また研磨材の含有率を下げた場合、および粒径を小さくした場合には、研磨レートの低下を招くことがわかる。そして本実施例１の構成にあっては、適切な粒径の研磨材を３０（重量％）混入したことにより、研磨パッドのＡｓｋｅｒ−Ａ硬度を９５としても表面欠陥は抑えることができ、研磨レートを維持しつつ端部形状を向上させることができているということができる。

また上記の実施例１〜３および参考例１〜３のガラス基板を用いて磁気ディスクを製造し、グライドテスト（ヘッド浮上量６ｎｍ）を行った。するとダブオフ値が１０ｎｍ以下であって、表面欠陥がＬ２以下のもの（実施例１〜３）は、クラッシュ障害を生じなかった。しかし参考例１〜３のガラス基板を用いた磁気ディスクでは、グライドテストにおいてヘッドがクラッシュした。このことから、ダブオフ値は１０ｎｍ以下であることが好ましいことがわかる。また、ダブオフ値が小さかったとしても（端部形状が平坦であったとしても）、表面欠陥が多いものについてはやはりクラッシュ障害を発生するため、鏡面レベル（主表面の平滑度）が重要であることがわかる。

さらに図３を用いて研磨パッドを継続的に使用した場合の様子を説明する。図の実施例１は図２に示した実施例１と同じ研磨パッドである。比較例１は砥粒の含有量が少ない（２０％）研磨パッドであって、他の構成は実施例１と同じである。比較例２は砥粒を含まない研磨パッドであって、他の構成は実施例１と同じである。これら実施例１、比較例１、比較例２のいずれも、研磨パッドの硬さはほぼ同様である。

図３に示すように、実施例１では１バッチ加工後はもちろん、５バッチ加工後であっても表面欠陥は少なく、良好な結果であった。砥粒の少ない比較例１では、１バッチ加工後では良好な結果であったが、５バッチ加工後は表面欠陥が増加していた。一方、研磨パッドを含まない比較例２では、１バッチ加工後から表面欠陥が多かったが、５バッチ加工後はさらに悪化してしまっていた。

図３の実験を考察するに、比較例１および比較例２では、研磨パッドの表面が摩耗して平滑化し、研磨材の保持力が失われてしまったものと考えられる。これに対し実施例１は、研磨パッドが摩耗することは同様であるが、研磨パッドに多量に含まれた研磨材が抜け落ちることによって新たな発泡（空乏）が出現し、研磨材の保持力が維持されたものと考えられる。すなわち、実施例１の構成では、研磨パッドの表面の発泡状態を一定に保持しながら研磨を行うことができることがわかる。

以上のことから、本発明によれば、ディスク表面の鏡面化と、端部形状の乱れ（端部の盛り上がりや端部のだれ）防止を両立し、所定範囲内の鏡面（Ｒｍａｘで５ｎｍ以下、Ｒａで０．５ｎｍ以下）を有しかつ端部形状に十分又は顕著に優れた磁気ディスク用ガラス基板を得ることができた。

また、上記ガラス基板を用いて磁気ディスクを製造したことにより、基板端部に盛り上がりやだれがなく、フライスティクション障害のようなＬＵＬ方式で顕著な障害の発生を防止し、ＬＵＬ方式に適した磁気ディスクを得ることができた。

本発明は、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法および研磨パッドとして利用することができる。

研磨パッドの構成を説明する拡大断面図である。 研磨パッドの構成を様々に変更した場合の結果を説明する図である。 研磨パッドを継続的に使用した場合の様子を説明する図である。 両面研磨装置の一例を説明する図である。 ダブオフ（ＤｕｂＯｆｆ）について説明する図である。 基板端部の盛り上がりやだれの原因についての考察を説明する図である。

符号の説明

１ …ガラス基板
２ …研磨材
３ …研磨装置
１０ …研磨パッド
１１ …気泡
１２ …酸化セリウム
３１ …上定盤
３２ …下定盤
３３ …研磨用キャリア
３４ …インターナルギア
３５ …太陽ギア

Claims (7)

1. ガラス基板を研磨材を含有するスラリーを供給しながら、ガラス基板と研磨パッドとを相対的に移動させて研磨する主表面研磨工程を有するＬＵＬ方式用の、端部形状のダブオフ値が１０ｎｍ以下である磁気ディスク用ガラス基板の製造方法において、
   前記研磨パッドはウレタンまたは発泡ポリウレタン製であって、該研磨パッドに十分な研磨力を持たせることによって前記ガラス基板の端部形状を向上させるべく研磨材を２５〜３３（重量％）含有し、Ａｓｋｅｒ−Ａ硬度が９０以上であ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. 前記研磨パッドにおける研磨の表面の発泡状態を一定に保持しながら研磨を行うことを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
3. 前記スラリーに含有される研磨材の粒径が０．５〜２．０μｍであって、前記研磨パッドに含有される研磨材の粒径が同じ範囲の径であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
4. 少なくともガラス基板をラッピングする工程と、その工程後、粒径０．５〜２．０μｍの研磨砥粒を含む研磨液を用いて研磨する第一ポリッシング工程と、粒径０．０１〜１．０μｍの研磨砥粒を含む研磨液を用いて研磨する第二ポリッシング工程とを有し、
   前記主表面研磨工程とは前記第一ポリッシング工程であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
5. 前記研磨材は酸化セリウムまたはコロイダルシリカであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
6. ２．５インチ型ハードディスクドライブ、または、２．５インチ型ハードディスクドライブよりも小径の磁気ディスクを用いるハードディスクドライブに搭載する磁気ディスク用のガラス基板を製造することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
7. ＬＵＬ方式用の磁気ディスク用ガラス基板の製造過程で、円盤状のガラス基板を、ガラス基板と研磨パッドとを相対的に移動させて研磨する主表面研磨工程に用いられる研磨パッドにおいて、
   ウレタンまたは発砲ポリウレタン製であって、粒径が０．５〜２．０μｍの研磨材を２５〜３３（重量％）含有し、Ａｓｋｅｒ−Ａ硬度が９０以上であることを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の主表面を研磨するための研磨パッド。

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