JP5706250B2 - Glass substrate for HDD - Google Patents
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Description
本発明は、HDD用ガラス基板に関する。 The present invention relates to a glass substrate for HDD.
磁気情報記録装置は、磁気、光及び光磁気等を利用することによって、情報を情報記録媒体に記録させるものである。その代表的なものとしては、例えば、ハードディスクドライブ装置等が挙げられる。ハードディスクドライブ装置は、基板上に記録層を形成した情報記録媒体としての磁気ディスクに対し、磁気ヘッドによって磁気的に情報を記録する装置である。このような情報記録媒体の基材、いわゆるサブストレートとしては、ガラス基板が好適に用いられている。 A magnetic information recording apparatus records information on an information recording medium by using magnetism, light, magneto-optical, and the like. A typical example is a hard disk drive device. A hard disk drive device is a device that magnetically records information on a magnetic disk as an information recording medium having a recording layer formed on a substrate by a magnetic head. As a base material of such an information recording medium, a so-called substrate, a glass substrate is preferably used.
また、近年のハードディスクドライブ装置は、その記録密度が向上していることにより、そのハードディスクに使用されるガラス基板に対する強度や平滑性に優れたものが要求されてきている。 Further, recent hard disk drive devices have been required to have excellent strength and smoothness with respect to glass substrates used in the hard disk due to the improved recording density.
上記課題に対して、ガラス基板の強度を向上させる方法として一般にイオン交換による化学強化処理が知られており、また平滑性を向上させる方法としてガラス基板に対して研磨や研削を複数回用いる方法が知られている(特許文献1)。なお、高平滑性とはガラス基板の平坦度、うねり、粗さが良好であり、かつ端面部のだれが生じていない状態のことをいう。 As a method for improving the strength of the glass substrate, chemical strengthening treatment by ion exchange is generally known, and as a method for improving smoothness, there is a method of using polishing and grinding multiple times for the glass substrate. Known (Patent Document 1). High smoothness refers to a state where the flatness, swell, and roughness of the glass substrate are good and no end face sagging occurs.
前記化学強化処理は、特に低温型である場合に運用面から安全であり、かつ基板の平滑性の観点からも良い。具体的には、硝酸塩などを加熱し溶融液中にガラス基板を浸漬させ、ガラス基板の表面のアルカリ金属イオンを、該アルカリ金属イオンより大きなイオン径のアルカリ金属イオンと交換することにより強度を向上させる方法が挙げられる。該化学強化工程はガラス基板の強度を向上させることができるが、同時に付与される圧縮応力層により基板の平滑性に悪影響を及ぼす。 The chemical strengthening treatment is safe from the viewpoint of operation particularly in the case of a low temperature type, and may be from the viewpoint of the smoothness of the substrate. Specifically, the strength is improved by heating nitrate, etc., immersing the glass substrate in the melt, and exchanging alkali metal ions on the surface of the glass substrate with alkali metal ions having a larger ion diameter than the alkali metal ions. The method of letting it be mentioned. Although the chemical strengthening step can improve the strength of the glass substrate, the smoothness of the substrate is adversely affected by the compressive stress layer applied at the same time.
つまり、圧縮応力層のバランスが均一でないことが原因となってガラス基板の平坦度やうねり形状が悪化してしまう。このような問題を回避する方法として、化学強化処理後にガラス基板の記録面を研磨し、圧縮応力層を一部除去することにより平滑性に影響を及ぼさないようにされていた。 That is, the flatness and the undulation shape of the glass substrate are deteriorated due to the non-uniform balance of the compressive stress layer. As a method of avoiding such a problem, the smoothness is not affected by polishing the recording surface of the glass substrate after the chemical strengthening treatment and removing a part of the compressive stress layer.
しかしながら、近年500GB/P(2.5インチプラッタ)以上の高密度ハードディスクに対して、上述の圧縮応力層を一部除去したガラス基板を用いた場合、平滑性に問題が発生していた。具体的には、GA値と呼ばれる、ヘッドが磁気ディスク上を安定して読み書きできる浮上量が不安定になっていた。 However, in recent years, when a glass substrate from which the above-described compressive stress layer has been partially removed is used for a high-density hard disk of 500 GB / P (2.5 inch platter) or more, there has been a problem in smoothness. Specifically, the flying height, called the GA value, with which the head can stably read and write on the magnetic disk has become unstable.
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、その解決すべき課題は、強度に優れ、かつ高平滑性を備えたHDD用ガラス基板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the prior art, and an object to be solved is to provide a glass substrate for HDD having excellent strength and high smoothness.
前記課題を解決するために、本発明者らは、HDD用ガラス基板に対して付与された化学強化工程による圧縮応力層の厚みに着目し、鋭意検討を行った。この結果、HDDガラス基板の内端部、外端部及び主面部の圧縮応力層をそれぞれ異なる厚みとすることで、ハードディスクに搭載した際の外端部付近での平滑性を解消し得ることを見出した。すなわち、外端部の圧縮応力層を、内端部の圧縮応力層よりも薄くし、かつ主表面の圧縮応力層より厚くもしくは同じ厚みとすることにより、高強度性と高平滑性を同時に備えるHDD用ガラス基板を得られることを見出した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made extensive studies by paying attention to the thickness of the compressive stress layer formed by the chemical strengthening process applied to the glass substrate for HDD. As a result, the smoothness in the vicinity of the outer end when mounted on a hard disk can be eliminated by making the compressive stress layers of the inner end, outer end and main surface of the HDD glass substrate have different thicknesses. I found it. That is, the outer end compressive stress layer is made thinner than the inner end compressive stress layer and thicker than or equal to the main surface compressive stress layer, thereby providing high strength and high smoothness at the same time. It has been found that a glass substrate for HDD can be obtained.
すなわち、本発明は、化学強化工程によって圧縮応力層が付与された、中心孔を有するHDD用ガラス基板であって、前記HDD用ガラス基板の内端部、外端部及び主表面部における圧縮応力層の深さをそれぞれx(μm)、y(μm)、z(μm)としたとき、x>y≧zの条件を満たすことを特徴とする。 That is, the present invention is a glass substrate for HDD having a central hole, to which a compressive stress layer is applied by a chemical strengthening process, and compressive stress in the inner end portion, outer end portion and main surface portion of the HDD glass substrate. When the depth of the layer is x (μm), y (μm), and z (μm), the condition of x> y ≧ z is satisfied.
また、前記HDD用ガラス基板において、前記主表面部における圧縮応力層の深さが30μm以上であることが好適である。 In the glass substrate for HDD, it is preferable that the depth of the compressive stress layer in the main surface portion is 30 μm or more.
本発明によれば、強度に優れ、かつ高平滑性を備えたHDD用ガラス基板を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the glass substrate for HDD excellent in intensity | strength and provided with high smoothness can be provided.
以下、本発明に係る実施形態について説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。 Hereinafter, although the embodiment concerning the present invention is described, the present invention is not limited to these.
本実施形態に係るHDD用ガラス基板は、化学強化工程によって圧縮応力層が付与された、中心孔を有するHDD用ガラス基板であって、前記HDD用ガラス基板の内端部、外端部及び主表面部における圧縮応力層の深さをそれぞれx(μm)、y(μm)、z(μm)としたとき、x>y≧zの条件を満たす。 The glass substrate for HDD according to the present embodiment is a glass substrate for HDD having a central hole to which a compressive stress layer is provided by a chemical strengthening process, and includes an inner end portion, an outer end portion, and a main end portion of the HDD glass substrate. When the depth of the compressive stress layer in the surface portion is x (μm), y (μm), and z (μm), the condition x> y ≧ z is satisfied.
本実施形態におけるHDD用ガラス基板を作成するためには、例えば、図1に示されるように、ガラス溶融工程、プレス工程及びコアリング加工工程を含む円盤加工工程、内・外径精密加工工程、内径研磨工程、第1ラッピング工程、第2ラッピング工程、化学強化工程、外径研磨工程、第1ポリッシング工程、第2ポリッシング工程、洗浄工程を備える方法等が挙げられる。すなわち、化学強化工程の後に外径研磨工程を施せば、外端部と内端部の圧縮応力層の深さを異なるものにすることができる。さらに、ポリッシング工程において、前記外端部の圧縮応力層の深さよりも主表面を深く研磨すれば、内端部、外端部、主表面部の順にて圧縮応力層の深さを深いものとすることができる。 In order to create a glass substrate for HDD in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 1, a disk processing step including a glass melting step, a pressing step and a coring step, an inner / outer diameter precision processing step, Examples include an inner diameter polishing step, a first lapping step, a second lapping step, a chemical strengthening step, an outer diameter polishing step, a first polishing step, a second polishing step, and a cleaning step. That is, if the outer diameter polishing step is performed after the chemical strengthening step, the depths of the compressive stress layers at the outer end portion and the inner end portion can be made different. Further, in the polishing step, if the main surface is polished deeper than the depth of the compressive stress layer at the outer end, the depth of the compressive stress layer is increased in the order of the inner end, the outer end, and the main surface. can do.
なお、ラッピング工程は2工程とすることが好ましいことから、それぞれ第1ラッピング工程、第2ラッピング工程とに分けられている。また、ポリッシング工程(研磨工程ともいう。)も2工程とすることが好ましく、それぞれ第1ポリッシング工程、第2ポリッシング工程とに分けられている。 In addition, since it is preferable to make a lapping process into 2 processes, it is divided into the 1st lapping process and the 2nd lapping process, respectively. Further, the polishing step (also referred to as a polishing step) is preferably two steps, which are divided into a first polishing step and a second polishing step, respectively.
本発明の各部における圧縮応力層の深さにおける条件を満たすことができるのであれば、例えば、第2ポリッシング工程と洗浄工程の順番が入れ替わったものであってもよい。さらに、これら以外の工程を備える方法であってもよく、たとえばフッ酸による化学処理工程を備えてもよい。 For example, the order of the second polishing step and the cleaning step may be switched as long as the conditions regarding the depth of the compressive stress layer in each part of the present invention can be satisfied. Furthermore, it may be a method including steps other than these, for example, a chemical treatment step using hydrofluoric acid.
また、洗浄工程については、粗研磨工程の後に行っても、精密研磨工程の後に行ってもよく、さらに粗研磨工程及び精密研磨工程の後にそれぞれ一度ずつ行ってもよい。 Moreover, about a washing | cleaning process, you may carry out after a rough | crude grinding | polishing process, after a precision grinding | polishing process, and you may carry out once after a rough grinding | polishing process and a precision grinding | polishing process, respectively.
図2は、円盤加工工程後のガラス基板前駆体1の全体構成を示している。図2に示すように、ガラス基板前駆体1は、中心孔5が形成されたドーナツ状の円板形状をしている。10tは外周端面、20tは内周端面、7aは表主表面、7bは裏主表面を示している。
FIG. 2 shows the overall configuration of the
図3(a)は、図2のガラス基板前駆体1をII−II線に沿った断面を示した図であり、図3(a)は、図1の円盤加工工程(a)後のガラス基板前駆体に相当する。
FIG. 3A is a view showing a cross section of the
次に、内・外径精密加工工程によって内径及び外径の角部が研削され、ガラス基板前駆体1に対して、いわゆる面取りが施される(図3(b))。該面取りが施されたガラス基板前駆体1は、内径研磨工程、第1ラッピング工程、第2ラッピング工程が順に施され、続いて表面全体に化学強化工程が施される(図3(c))。このように、化学強化工程をガラス基板前駆体1の表面全体に施すと、表面に対して均一に強度を付与することができる。
Next, the inner and outer diameter precision machining steps are used to grind the inner and outer diameter corners, and so-called chamfering is performed on the glass substrate precursor 1 (FIG. 3B). The chamfered
従来のHDD用ガラス基板の製造方法においては、化学強化工程前に内径研磨工程と外径研磨工程とを備えていたため、外端部と内端部の圧縮応力層の深さは同じであった。そして、化学強化工程後のガラス基板の主表面に対してポリッシング工程を施すことによって、その圧縮応力層を削り取っていた。 In the conventional method for manufacturing a glass substrate for HDD, since the inner diameter polishing step and the outer diameter polishing step were provided before the chemical strengthening step, the depth of the compressive stress layer at the outer end portion and the inner end portion was the same. . And the compressive-stress layer was shaved off by performing the polishing process with respect to the main surface of the glass substrate after a chemical strengthening process.
このように主表面の圧縮応力層が除去されることで、平坦度、うねり、粗さに関してはある程度問題のないガラス基板が得られる。しかしながら、近年500GB/P以上の高密度化されたハードディスクが多用されており、主表面の圧縮応力層が除去したのみの基板であってもなお平滑性に問題が生じてしまう。これは、外端部の圧縮応力層が起因となり、主面の外端部付近での平滑性が悪化してしまうからである。つまり、外端部の圧縮応力層が強すぎるため、記録面の応力バランスが崩れ、外端部付近の形状(平滑性)が悪化し、ハードディスクに搭載した際にヘッドの浮上量が安定しないことからGA値の悪化につながるのである。 By removing the compressive stress layer on the main surface in this way, a glass substrate having no problem to some extent with respect to flatness, waviness and roughness can be obtained. However, in recent years, hard disks with a high density of 500 GB / P or more have been widely used, and even with a substrate from which only the compressive stress layer on the main surface has been removed, there is still a problem in smoothness. This is because the compressive stress layer at the outer end is the cause and the smoothness near the outer end of the main surface is deteriorated. In other words, because the compressive stress layer at the outer edge is too strong, the stress balance of the recording surface is lost, the shape near the outer edge (smoothness) deteriorates, and the flying height of the head is not stable when mounted on a hard disk. This leads to deterioration of the GA value.
以上のような問題を回避するため、前記化学強化工程の後に外径研磨工程を備えることによって外端部に施された圧縮応力層を削り取る(図3(d))。 In order to avoid the above problems, the compressive stress layer applied to the outer end portion is scraped off by providing an outer diameter polishing step after the chemical strengthening step (FIG. 3D).
以上のように、内端面と外端面の圧縮応力層に深さの差異を付与したガラス基板前駆体1に対して、さらに主表面に対して平滑性を高めるために、研磨工程を施して主表面の圧縮応力層を研磨して除去する(図3(e))。
As described above, in order to further improve the smoothness of the main surface of the
以上のように、化学強化工程後に外径研磨工程を備えることで、外端部の圧縮応力層よりも内端部の圧縮応力層の深さを大きいものとすることができる。さらに、その後のポリッシング工程において、外端部の圧縮応力層よりも主表面の圧縮応力層が小さくなるように研磨を行えば、前記HDD用ガラス基板の内端部、外端部及び主表面部における圧縮応力層の深さをそれぞれx(μm)、y(μm)、z(μm)としたとき、x>y≧zの条件を満たすように圧縮応力層を深く入れることが可能である。その結果、化学強化工程によって圧縮応力層を付与しつつ、主面での外端付近の平滑性を高めることができるため、HDD用ガラス基板に高強度と高平滑性を同時に満たすことができる。 As described above, by providing the outer diameter polishing step after the chemical strengthening step, the depth of the compressive stress layer at the inner end portion can be made larger than the compressive stress layer at the outer end portion. Further, in the subsequent polishing step, if polishing is performed so that the compressive stress layer on the main surface becomes smaller than the compressive stress layer on the outer end portion, the inner end portion, outer end portion and main surface portion of the HDD glass substrate When the depth of the compressive stress layer in x is x (μm), y (μm), and z (μm), respectively, it is possible to insert the compressive stress layer deeply so as to satisfy the condition of x> y ≧ z. As a result, the smoothness in the vicinity of the outer edge on the main surface can be enhanced while applying the compressive stress layer by the chemical strengthening step, so that the HDD glass substrate can be simultaneously filled with high strength and high smoothness.
また、目的の設計値、例えば衝撃耐性、外周平滑性又は中央部平滑性に従って、適宜前記圧縮応力層の厚みを最適の値とすることも可能である。 In addition, the thickness of the compressive stress layer can be appropriately set to an optimum value according to a target design value, for example, impact resistance, outer periphery smoothness, or central portion smoothness.
以下、上述の各製造工程について順を追って詳述する。 Hereinafter, the above-described manufacturing steps will be described in detail.
<円盤加工工程>
前記円盤加工工程は、所定の組成のガラス素材を溶融、プレス成形し板状に成形したガラス素板から、図2に示すように、内周及び外周が同心円となるように、中心部に貫通孔5が形成された円盤状のガラス基板前駆体1に加工する工程である。
<Disk processing process>
In the disk processing step, a glass material having a predetermined composition is melted, press-molded, and penetrated into the center so that the inner and outer circumferences are concentric circles as shown in FIG. This is a step of processing into a disk-shaped
(ガラス溶融工程)
まず、ガラス溶融工程として、ガラス素材を溶融する。ガラス基板の材料としては、例えば、SiO2、Na2O、CaOを主成分としたソーダライムガラス;SiO2、Al2O3、R2O(R=K、Na、Li)を主成分としたアルミノシリケートガラス;ボロシリケートガラス;Li2O−SiO2系ガラス;Li2O−Al2O3−SiO2系ガラス;R’O−Al2O3−SiO2系ガラス(R’=Mg、Ca、Sr、Ba)などを使用することができる。中でも、アルミノシリケートガラスやボロシリケートガラスは、耐衝撃性や耐振動性に優れるため特に好ましい。
(Glass melting process)
First, a glass material is melted as a glass melting step. As a material of the glass substrate, for example, soda lime glass mainly composed of SiO 2 , Na 2 O, CaO; mainly composed of SiO 2 , Al 2 O 3 , R 2 O (R = K, Na, Li) Aluminosilicate glass; borosilicate glass; Li 2 O—SiO 2 glass; Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 glass; R′O—Al 2 O 3 —SiO 2 glass (R ′ = Mg) , Ca, Sr, Ba) and the like can be used. Among these, aluminosilicate glass and borosilicate glass are particularly preferable because they are excellent in impact resistance and vibration resistance.
(プレス工程)
次に、プレス工程として、溶融ガラスを下型に流し込み、上型によってプレス成形して円板状のガラス基板前駆体を得る。なお、円板状のガラス基板前駆体は、プレス成形によらず、例えばダウンドロー法やフロート法で形成したシートガラスを研削砥石で切り出して作製してもよい。
(Pressing process)
Next, as a pressing step, molten glass is poured into a lower mold and press-molded with an upper mold to obtain a disk-shaped glass substrate precursor. The disc-shaped glass substrate precursor may be produced by cutting a sheet glass formed by, for example, a downdraw method or a float method with a grinding stone, without using press molding.
ガラス基板の大きさに限定はない。例えば、外径が2.5インチ、1.8インチ、1インチ、0.8インチなど種々の大きさのガラス基板がある。また、ガラス基板の厚みにも限定はなく、2mm、1mm、0.63mmなど種々の厚みのガラス基板がある。 There is no limitation on the size of the glass substrate. For example, there are glass substrates of various sizes such as an outer diameter of 2.5 inches, 1.8 inches, 1 inch, and 0.8 inches. Further, the thickness of the glass substrate is not limited, and there are glass substrates having various thicknesses such as 2 mm, 1 mm, and 0.63 mm.
(コアリング加工工程)
プレス成形したガラス基板前駆体は、コアリング加工工程で、中心部に穴を開ける。穴開けは、カッター部にダイヤモンド砥石等を備えたコアドリル等で研削することで中心部に穴を開ける。
(Coring process)
The press-molded glass substrate precursor is pierced at the center in the coring process. In the drilling, a hole is drilled in the center by grinding with a core drill or the like equipped with a diamond grindstone or the like in the cutter part.
<内・外径精密加工工程>
次に、内・外径径精加工工程として、ガラス基板の外周端面および内周端面を、例えば鼓状のダイヤモンド等の研削砥石により研削することで内・外径加工する。
<Inner and outer diameter precision machining process>
Next, as the inner / outer diameter fine machining step, the inner / outer diameter processing is performed by grinding the outer peripheral end surface and the inner peripheral end surface of the glass substrate with a grinding wheel such as a drum-shaped diamond.
<内径研磨工程>
内・外径径精加工工程を終えたガラス基板を、複数積み重ねて、積層し、その状態で内周面の研磨加工を、端面研磨機を用いて研磨する。
<Inner diameter polishing process>
A plurality of glass substrates that have undergone the inner / outer diameter fine processing step are stacked and stacked, and in this state, the inner peripheral surface is polished using an end surface polishing machine.
<第1ラッピング工程>
次に、第1ラッピング工程として、ガラス基板の両表面を研磨加工し、ガラス基板の全体形状、すなわちガラス基板の平行度、平坦度および厚みを予備調整する。
<First lapping process>
Next, as a first lapping step, both surfaces of the glass substrate are polished to preliminarily adjust the overall shape of the glass substrate, that is, the parallelism, flatness and thickness of the glass substrate.
また、第1ラッピング工程において、固定砥粒を用いることが好ましい。研削工程は取り代が多いことから、固定砥粒を用いれば生産性良く主表面の応力層を取り除くことができる。 Moreover, it is preferable to use fixed abrasive grains in the first lapping step. Since the grinding process has a large machining allowance, the use of fixed abrasive grains can remove the stress layer on the main surface with high productivity.
<第2ラッピング工程>
更に、ガラス基板の両表面を再び研磨加工して、ガラス基板の平行度、平坦度および厚みを微調整する。
<Second wrapping process>
Further, both surfaces of the glass substrate are polished again to finely adjust the parallelism, flatness and thickness of the glass substrate.
第1及び第2ラッピング工程にてガラス基板の表裏の表面を研磨する研磨機は、両面研磨機と呼ばれる公知の研磨機を使用できる。両面研磨機は、互いに平行になるように上下に配置された円盤状の上定盤と下定盤とを備えており、互いに逆方向に回転する。この上下の定盤の対向するそれぞれの面にガラス基板の主表面を研磨するための複数のダイヤモンドペレットが貼り付けてある。上下の定盤の間には、下定盤の外周に円環状に設けてあるインターナルギアと下定盤の回転軸の周囲に設けてあるサンギアとに結合して回転する複数のキャリアがある。このキャリアには、複数の穴が設けてあり、この穴にガラス基板をはめ込んで配置する。上下の定盤、インターナルギア及びサンギアは別駆動で動作することができる。 As the polishing machine for polishing the front and back surfaces of the glass substrate in the first and second lapping processes, a known polishing machine called a double-side polishing machine can be used. The double-side polishing machine includes a disk-shaped upper surface plate and a lower surface plate that are arranged vertically so as to be parallel to each other, and rotate in opposite directions. A plurality of diamond pellets for polishing the main surface of the glass substrate are attached to the opposing surfaces of the upper and lower surface plates. Between the upper and lower surface plates, there are a plurality of carriers that rotate in combination with an internal gear provided in an annular shape on the outer periphery of the lower surface plate and a sun gear provided around the rotation axis of the lower surface plate. The carrier is provided with a plurality of holes, and a glass substrate is fitted into the holes. The upper and lower surface plates, the internal gear and the sun gear can be operated by separate driving.
研磨機の研磨動作は、上下の定盤が互いに逆方向に回転し、ダイヤモンドペレットを介して定盤に挟まれているキャリアは、複数のガラス基板を保持した状態で、自転しながら定盤の回転中心に対して下定盤と同じ方向に公転する。このような動作している研磨機において、研磨液を上定盤とガラス基板及び下定盤とガラス基板との間に供給することでガラス基板の研磨を行うことができる。 The polishing operation of the polishing machine is such that the upper and lower surface plates rotate in opposite directions, and the carrier sandwiched between the surface plates via the diamond pellets rotates with the surface plate holding a plurality of glass substrates. Revolves in the same direction as the lower surface plate relative to the center of rotation. In such an operating polishing machine, the glass substrate can be polished by supplying a polishing liquid between the upper surface plate and the glass substrate, and the lower surface plate and the glass substrate.
この両面研磨機を使用する際、ガラス基板に加わる定盤の加重及び定盤の回転数を所望の研磨状態に応じて適宜調整する。第1及び第2ラッピング工程における加重は、60g/cm2から120g/cm2とするのが好ましい。また、定盤の回転数は、10rpmから30rpm程度とし、上の定盤の回転数を下の定盤回転数より30〜40%程度遅くするのが好ましい。定盤による加重を大きくし、定盤の回転数を速くすると研磨量は多くなるが、加重を大きくしすぎると面粗さが良好とならず、また、回転数が速すぎると平坦度が良好とならない。また加重が小さく定盤の回転数が遅いと研磨量が少なく製造効率が低くなる。 When using this double-side polishing machine, the weight of the surface plate applied to the glass substrate and the number of rotations of the surface plate are adjusted as appropriate according to the desired polishing state. The weight in the first and second lapping steps is preferably 60 g / cm 2 to 120 g / cm 2 . Further, it is preferable that the rotation speed of the surface plate is about 10 to 30 rpm, and the rotation speed of the upper surface plate is about 30 to 40% slower than the rotation speed of the lower surface plate. Increasing the load on the surface plate and increasing the rotation speed of the surface plate increases the amount of polishing, but if the load is increased too much, the surface roughness will not be good, and if the rotation speed is too high, the flatness will be good. Not. Further, when the load is small and the rotation speed of the surface plate is slow, the polishing amount is small and the production efficiency is lowered.
第2ラッピング工程を終えた時点で、大きなうねり、欠け、ひび等の欠陥は除去され、ガラス基板の主表面の面粗さは、Rmaxが2〜4μm、Raが0.2〜0.4μm程度とするのが好ましい。このような面状態にしておくことで、次の化学強化工程を経て第1ポリッシング工程で研磨を効率よく行うことができる。 When the second lapping process is completed, defects such as large waviness, chipping and cracks are removed, and the surface roughness of the main surface of the glass substrate is about 2 to 4 μm for Rmax and about 0.2 to 0.4 μm for Ra. Is preferable. By setting it as such a surface state, it can polish efficiently by a 1st polishing process through the following chemical strengthening process.
尚、第1ラッピング工程では、第2ラッピング工程を効率よく行うことができるように大まかに大きなうねり、欠け、ひびを効率よく除去する。このため、第2ラッピングで使用する粗さ#1300メッシュから#1700メッシュより粗い#800メッシュから#1200メッシュ程度のダイヤモンドペレットを使用するのが好ましい。第1ラッピング工程が完了した時点での面粗さは、Rmaxが4〜8μmで、Raが0.4〜0.8μm程度とするのが好ましい。 In the first lapping step, roughly large undulations, chips and cracks are efficiently removed so that the second lapping step can be performed efficiently. For this reason, it is preferable to use diamond pellets of # 800 mesh to # 1200 mesh which are coarser than # 1300 mesh to # 1700 mesh used in the second wrapping. The surface roughness at the time when the first lapping process is completed is preferably such that Rmax is 4 to 8 μm and Ra is about 0.4 to 0.8 μm.
また、ガラス基板を研磨する方法として、上下の定盤の研磨面にパッドを貼り付け、研磨剤を含む研磨液を供給して研磨する方法を用いることもできる。研磨剤としては、例えば、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マンガン、コロイダルシリカ、ダイヤモンドなどが挙げられる。これらを水で分散化してスラリー状として使用する。パッドは硬質パッドと軟質パッドとに分けられるが、必要に応じて適宜選択して用いることができる。硬質パッドとしては、硬質ベロア、ウレタン発泡、ピッチ含有スウェード等を素材とするパッドが挙げられ、軟質パッドとしては、スウェードやベロア等を素材とするパッドが挙げられる。 In addition, as a method for polishing the glass substrate, a method in which a pad is attached to the polishing surfaces of the upper and lower surface plates and a polishing liquid containing an abrasive is supplied for polishing can be used. Examples of the abrasive include cerium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, manganese oxide, colloidal silica, and diamond. These are dispersed in water and used as a slurry. The pad is divided into a hard pad and a soft pad, but can be appropriately selected and used as necessary. Examples of the hard pad include pads made of hard velor, urethane foam, pitch-containing suede, etc., and examples of the soft pad include pads made of suede, velor, etc.
パッドと研磨剤を使用する研磨方法は、研磨剤の粒度やパッドの種類を変えて、粗研磨から精密研磨まで対応することができる。よって、第1ラッピング工程と第2ラッピング工程で、効率よく大きなうねり、欠け、ひび等を除去し上記の面粗さを得ることができる様に研磨材、研磨材の粒度、パッドを適宜組み合わせて対応することができる。 A polishing method using a pad and a polishing agent can cope with rough polishing to precision polishing by changing the particle size of the polishing agent and the type of the pad. Therefore, in the first lapping step and the second lapping step, the abrasive material, abrasive particle size, and pad are appropriately combined so that the above-mentioned surface roughness can be obtained by efficiently removing large undulations, chips, cracks, etc. Can respond.
また、第1及び第2ラッピング工程の後、ガラス基板の表面に残った研磨剤やガラス粉を除去するための洗浄工程を行うことが好ましい。 Moreover, it is preferable to perform the washing | cleaning process for removing the abrasive | polishing agent and glass powder which remained on the surface of the glass substrate after the 1st and 2nd lapping process.
尚、第1ラッピング工程及び第2ラッピング工程で使用する研磨機は、同一構成ではあるがそれぞれの工程専用に用意された別の研磨機を用いて研磨加工を行うのが好ましい。これは、専用のダイヤモンドペレットを貼り付けているため交換が大掛かりな作業となり、また、研磨条件を再設定する等の煩雑な作業が必要となり、製造効率が低下するためである。 It should be noted that the polishing machines used in the first lapping process and the second lapping process have the same configuration, but it is preferable to perform polishing using different polishing machines prepared exclusively for the respective processes. This is because the dedicated diamond pellets are pasted, so that the replacement is a large-scale operation, and complicated operations such as resetting the polishing conditions are required, resulting in a reduction in manufacturing efficiency.
<化学強化工程>
前記第2ラッピング工程の次に、化学強化工程としてガラス基板前駆体表面に圧縮応力層を形成させる。具体的には、ガラス素板を化学強化処理液に浸漬させる方法等が挙げられる。該方法によって、ガラス素板の表面、例えば、ガラス素板表面から5μmの領域に圧縮応力層を形成することができる。そして、圧縮応力層を形成することで耐衝撃性、耐振動性及び耐熱性等を向上させることができる。
<Chemical strengthening process>
Following the second lapping step, a compressive stress layer is formed on the surface of the glass substrate precursor as a chemical strengthening step. Specific examples include a method of immersing a glass base plate in a chemical strengthening treatment liquid. By this method, a compressive stress layer can be formed on the surface of the glass base plate, for example, in a region of 5 μm from the glass base plate surface. And by forming a compressive stress layer, impact resistance, vibration resistance, heat resistance, etc. can be improved.
つまり、加熱された化学強化処理液にガラス素板を浸漬させることによって、ガラス素板に含まれるリチウムイオンやナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンをそれよりイオン半径の大きなカリウムイオン等のアルカリ金属イオンに置換するイオン交換法によって行われる。イオン半径の違いによって生じる歪みにより、イオン交換された領域に圧縮応力が発生し、ガラス素板の表面が強化される。 In other words, by immersing the glass base plate in the heated chemical strengthening treatment liquid, alkali metal ions such as lithium ions and sodium ions contained in the glass base plate are converted into alkali metal ions such as potassium ions having a larger ion radius. This is performed by the ion exchange method for substitution. Due to the strain caused by the difference in ion radius, compressive stress is generated in the ion-exchanged region, and the surface of the glass base plate is strengthened.
化学強化工程の処理液に使用した塩は公知のものを使用することができる。塩としては硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩などがあげられる。またイオン交換されるイオンとしてはナトリウムやカリウムなどである。その中で硝酸カリウムが最も良い。硝酸カリウムは融点が低いので扱いやすく、かつカリウムイオンの交換によりばらつきなくイオン交換ができる。 As the salt used in the treatment liquid in the chemical strengthening step, a known salt can be used. Examples of the salt include nitrate, carbonate, sulfate and the like. Further, ions to be ion-exchanged include sodium and potassium. Of these, potassium nitrate is the best. Since potassium nitrate has a low melting point, it is easy to handle, and ion exchange can be performed without variation by exchange of potassium ions.
化学強化工程は、加熱された化学強化処理液にガラス基板を浸漬することによってガラ
ス基板に含まれるリチウムイオン、ナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンをそれより
イオン半径の大きなカリウムイオン等のアルカリ金属イオンによって置換するイオン交換
法によって行われる。イオン半径の違いによって生じる歪みより、イオン交換された領域
に圧縮応力が発生し、ガラス基板の表面が強化される。
In the chemical strengthening step, by immersing the glass substrate in a heated chemical strengthening solution, alkali metal ions such as lithium ions and sodium ions contained in the glass substrate are converted into alkali ions such as potassium ions having a larger ion radius. This is performed by the ion exchange method for substitution. Compressive stress is generated in the ion-exchanged region due to the distortion caused by the difference in ion radius, and the surface of the glass substrate is strengthened.
化学強化処理液は、上記の成分が融解する温度よりも高温になるよう加熱される。一方
、化学強化処理液の加熱温度が高すぎると、ガラス基板の温度が上がりすぎ、ガラス基板
の変形を招く恐れがある。このため、化学強化処理液の加熱温度はガラス基板のガラス転
移点(Tg)よりも低い温度が好ましく、ガラス転移点−50℃よりも低い温度とするこ
とが更に好ましい。
The chemical strengthening treatment liquid is heated to a temperature higher than the temperature at which the above components melt. On the other hand, when the heating temperature of the chemical strengthening treatment liquid is too high, the temperature of the glass substrate is excessively increased, and the glass substrate may be deformed. For this reason, the heating temperature of the chemical strengthening treatment liquid is preferably lower than the glass transition point (Tg) of the glass substrate, more preferably lower than the glass transition point −50 ° C.
<化学処理工程>
本発明のHDD用ガラス基板の製造方法は、フッ酸により化学処理工程を備えてもよい。
<Chemical treatment process>
The manufacturing method of the glass substrate for HDD of this invention may be equipped with a chemical treatment process with hydrofluoric acid.
また、該化学処理工程は、後述する第2化学強化工程の前に施されることが好ましい。フッ酸による化学処理工程によりガラス基板表面のクラックを除去することができ、さらに強度を上げることができる。 Moreover, it is preferable that this chemical treatment process is performed before the 2nd chemical strengthening process mentioned later. Cracks on the surface of the glass substrate can be removed by a chemical treatment step using hydrofluoric acid, and the strength can be further increased.
<外径研磨工程>
上記工程を終えたガラス基板を、複数積み重ねて積層し、その状態で外周面の研磨加工を、端面研磨機を用いて研磨する。
<Outside diameter polishing process>
A plurality of glass substrates having been subjected to the above steps are stacked and stacked, and in this state, the outer peripheral surface is polished using an end surface polishing machine.
<研磨工程>
次に、研磨工程としてのポリッシング工程を行う。
<Polishing process>
Next, a polishing process as a polishing process is performed.
ポリッシング工程では、ガラス基板の表面を精密に仕上げると伴に主表面の外周端部の形状を所定の形状に研磨する。ポリッシング工程は1工程でも良いが、2工程の方が好ましい。 In the polishing process, the surface of the glass substrate is precisely finished, and the shape of the outer peripheral end of the main surface is polished to a predetermined shape. The polishing step may be one step, but two steps are preferable.
(第1ポリッシング工程)
まず、第1ポリッシング工程では、第2ポリッシング工程で最終的に必要とされる面粗さを効率よく得ることができるように、面粗さを向上させるとともに最終的に本発明の形状を効率よく得ることができる研磨を行う。
(First polishing process)
First, in the first polishing step, the surface roughness is improved and finally the shape of the present invention is efficiently improved so that the surface roughness finally required in the second polishing step can be efficiently obtained. Polishing can be obtained.
研磨の方法は、ラッピング工程で使用したダイヤモンドペレットと研削液に代えて、パッドと研磨液を使用する以外は第1及び2ラッピング工程で使用した研磨機と同一の構成の研磨機を使用する。 The polishing method uses a polishing machine having the same configuration as the polishing machine used in the first and second lapping processes except that a pad and a polishing liquid are used instead of the diamond pellets and the grinding liquid used in the lapping process.
パッドは硬度Aで80から90程度の硬質パッドで例えば発泡ウレタンを使用するのが好ましい。パッドの硬度が研磨による発熱により柔らかくなると研磨面の形状変化が大きくなるため硬質パッドを用いるのが好ましい。研磨材は、粒径が0.6μmから2.5μmの酸化セリウムを使用し、水に分散させてスラリー状にして用いるのが好ましい。水と研磨剤との混合比率は、概ね1:9から3:7程度が好ましい。該研磨材は、遊離砥粒であることが好ましい。遊離砥粒を用いて主表面を研磨することで、ガラス基板の主表面の平滑性を向上させることができる。 The pad is preferably a hard pad having a hardness A of about 80 to 90, for example, urethane foam. When the pad hardness becomes soft due to heat generated by polishing, the shape change of the polished surface increases, so it is preferable to use a hard pad. The abrasive is preferably cerium oxide having a particle size of 0.6 μm to 2.5 μm and dispersed in water to form a slurry. The mixing ratio of water and abrasive is preferably about 1: 9 to 3: 7. The abrasive is preferably free abrasive. By polishing the main surface using loose abrasive grains, the smoothness of the main surface of the glass substrate can be improved.
定盤によるガラス基板への加重は、90g/cm2から110g/cm2とするのが好ましい。定盤によるガラス基板への加重は、外周端部の形状に大きく影響する。加重を大きくしていくと、外周端部の内側が下がり外側に向かって上がる傾向を示す。また、加重を小さくしていくと、外周端部は平面に近くなるとともに面ダレが大きくなる傾向を示す。こうした傾向を観察しながら加重を決めることができる。 The weight applied to the glass substrate by the surface plate is preferably 90 g / cm 2 to 110 g / cm 2 . The load applied to the glass substrate by the surface plate greatly affects the shape of the outer peripheral edge. As the weight is increased, the inner side of the outer peripheral end portion tends to decrease and increase toward the outer side. Further, when the weight is reduced, the outer peripheral end portion tends to be close to a plane and the surface sagging increases. The weight can be determined while observing these trends.
また、面粗さを向上させるために、定盤の回転数を25rpmから50rpmとし、上の定盤の回転数を下の定盤回転数より30%から40%遅くするのが好ましい。 In order to improve the surface roughness, it is preferable that the rotation speed of the surface plate is 25 rpm to 50 rpm, and the rotation speed of the upper surface plate is 30% to 40% slower than the rotation speed of the lower surface plate.
上記の研磨条件により研磨量を30〜40μmとするのが好ましい。30μm未満では、キズや欠陥を十分に除去ができない。また40μmを超える場合は、面粗さをRmaxが2〜60nm、Raが2〜4nmの範囲とすることができるが、必要以上に研磨を行うことになり製造効率が低下する。 The polishing amount is preferably 30 to 40 μm depending on the above polishing conditions. If it is less than 30 μm, scratches and defects cannot be removed sufficiently. On the other hand, when the thickness exceeds 40 μm, the surface roughness can be in the range of 2 to 60 nm for Rmax and 2 to 4 nm for Ra, but the polishing is performed more than necessary and the production efficiency is lowered.
(第2ポリッシング工程)
第2ポリッシング工程は、第1ポリッシング工程後のガラス基板の表面を更に精密に研磨する工程である。第2ポリッシング工程で使用するパッドは、第1ポリッシング工程で使用するパッドより柔らかい硬度65から80(Asker−C)程度の軟質パッドで、例えば発泡ウレタンやスウェードを使用するのが好ましい。研磨材としては、第1ポリッシング工程と同様の酸化セリウム等を用いることができるが、ガラス基板の表面をより滑らかにするため、粒径がより細かくバラツキが少ない研磨剤を用いるのが好ましい。粒径の平均粒子径が40nmから70nmの研磨剤を水に分散させてスラリー状にして研磨液として用い、水と研磨剤との混合比率は、1:9から3:7程度が好ましい。
(Second polishing step)
The second polishing step is a step of further precisely polishing the surface of the glass substrate after the first polishing step. The pad used in the second polishing step is a soft pad having a hardness of about 65 to 80 (Asker-C) softer than the pad used in the first polishing step, and it is preferable to use, for example, urethane foam or suede. As the abrasive, cerium oxide or the like similar to that in the first polishing step can be used, but it is preferable to use an abrasive having a finer particle size and less variation in order to make the surface of the glass substrate smoother. An abrasive having an average particle diameter of 40 nm to 70 nm is dispersed in water to form a slurry and used as a polishing liquid. The mixing ratio of water and abrasive is preferably about 1: 9 to 3: 7.
定盤によるガラス基板への加重は、90g/cm2から110g/cm2が好ましい。定盤によるガラス基板への加重は、第1ポリッシング工程と同様に外周端部の形状に大きく影響するが、研磨速度が遅いため第1ポリッシング工程ほど効率的に形状を変化させることはできない。加重の加減による外周端部の形状の変化は、第1ポリッシング工程と同様であり、加重を大きくしていくと、外周端部の内側が下がり外側に向かって上がる傾向を示す。また、加重を小さくしていくと、外周端部は平面に近くなるとともに面ダレが大きくなる傾向を示す。外周端部の形状を得るために、こうした傾向を観察しながら加重を決めることができる。定盤の回転数を15rpmから35rpmとし、上定盤の回転数を下定盤の回転数より30%から40%遅くするのが好ましい。 The weight applied to the glass substrate by the surface plate is preferably 90 g / cm 2 to 110 g / cm 2 . The weight applied to the glass substrate by the surface plate greatly affects the shape of the outer peripheral edge as in the first polishing step, but the shape cannot be changed as efficiently as the first polishing step because the polishing rate is slow. The change in the shape of the outer peripheral end due to the increase / decrease of the weight is the same as in the first polishing step, and when the weight is increased, the inner side of the outer peripheral end tends to fall and rise outward. Further, when the weight is reduced, the outer peripheral end portion tends to be close to a plane and the surface sagging increases. In order to obtain the shape of the outer peripheral edge, the weight can be determined while observing such a tendency. The rotation speed of the surface plate is preferably 15 rpm to 35 rpm, and the rotation speed of the upper surface plate is preferably 30% to 40% slower than the rotation speed of the lower surface plate.
上記の様に第2ポリッシング工程での研磨条件を調整して外周端部の形状を得ると伴に、面粗さをRmaxが2nmから6nm、Raが0.2nmから0.4nmの範囲とすることができる。 As described above, the polishing conditions in the second polishing step are adjusted to obtain the shape of the outer peripheral edge, and the surface roughness is set to the range of Rmax from 2 nm to 6 nm and Ra from 0.2 nm to 0.4 nm. be able to.
研磨量は2μmから5μmとするのが好ましい。研磨量をこの範囲とすると、表面に発生した微小な荒れやうねり、これまでの工程で生じた微小な傷痕といった微小な欠陥を効率良く除去することができる。 The polishing amount is preferably 2 to 5 μm. When the polishing amount is within this range, minute defects such as minute roughness and undulation generated on the surface and minute scratches generated in the process so far can be efficiently removed.
<洗浄工程>
前記洗浄工程は、前記粗研磨工程が施されたガラス素板を洗浄する工程である。
<Washing process>
The cleaning step is a step of cleaning the glass base plate that has been subjected to the rough polishing step.
前記粗研磨工程による粗研磨後のガラス素板は、洗浄工程によって洗浄することが好ましい。洗浄工程としては、特に限定されない。具体的には、例えば、以下のような洗浄工程が挙げられる。 The glass base plate after the rough polishing by the rough polishing step is preferably cleaned by a cleaning step. The washing process is not particularly limited. Specifically, for example, the following washing steps are mentioned.
まず、pH13以上のアルカリ洗剤を用いて、ガラス素板の洗浄を行い、ガラス素板にリンスを行う。次に、pH1以下の酸系洗剤を用いて、ガラス素板の洗浄を行い、ガラス素板にリンスを行う。また、各洗浄の後にリンス槽を用いることが好ましい。これらの洗剤には、場合によって界面活性剤、分散材、キレート剤、還元材などを添加しても良い。また、各洗浄槽には、超音波を印加し、それぞれの洗剤には脱気水を使用することが好ましい。そして、最後に、ガラス素板を取り出し、純水でリンスを行い、IPA乾燥させる。 First, the glass base plate is washed with an alkaline detergent having a pH of 13 or more, and the glass base plate is rinsed. Next, the glass base plate is washed with an acid detergent having a pH of 1 or less, and the glass base plate is rinsed. Moreover, it is preferable to use a rinse tank after each washing. In some cases, a surfactant, a dispersing agent, a chelating agent, a reducing material, and the like may be added to these detergents. Moreover, it is preferable to apply an ultrasonic wave to each washing tank and to use deaerated water for each detergent. Finally, the glass base plate is taken out, rinsed with pure water, and IPA dried.
また、この粗研磨後のガラス素板の洗浄は、ガラス素板表面の酸化セリウム量が0.125ng/cm2以下となるように行なわれる。ガラス素板表面の酸化セリウム量が多すぎると、ガラス素板の平坦度を良好にできない傾向がある。 The glass substrate after the rough polishing is cleaned so that the amount of cerium oxide on the surface of the glass substrate is 0.125 ng / cm 2 or less. When the amount of cerium oxide on the surface of the glass base plate is too large, there is a tendency that the flatness of the glass base plate cannot be improved.
<検査工程>
検査工程では、目視によるキズ、割れや異物の付着等の検査を行う。
<Inspection process>
In the inspection process, inspections such as scratches, cracks and adhesion of foreign substances are performed.
検査工程で良品と判断されたガラス基板は、異物等が表面に付着しないように、清浄な環境の中で、ガラス基板収納カセットに収納され、真空パックされた後、情報記録媒体用ガラス基板として出荷される。 The glass substrate judged to be a non-defective product in the inspection process is stored in a glass substrate storage cassette and vacuum packed in a clean environment so that no foreign matter adheres to the surface. Shipped.
次に、上記のようにして作製したガラス基板を用いた磁気記録媒体について説明する。 Next, a magnetic recording medium using the glass substrate produced as described above will be described.
以下、図面に基づき磁気記録媒体について説明する。 Hereinafter, a magnetic recording medium will be described with reference to the drawings.
図2は磁気記録媒体の一例である磁気ディスクの斜視図である。この磁気ディスクDは、円形の情報記録媒体用ガラス基板1の表面に磁性膜2を直接形成されている。磁性膜2の形成方法としては従来公知の方法を用いることができ、例えば磁性粒子を分散させた熱硬化性樹脂を基板上にスピンコートして形成する方法や、スパッタリング、無電解めっきにより形成する方法が挙げられる。スピンコート法での膜厚は約0.3〜1.2μm程度、スパッタリング法での膜厚は0.04〜0.08μm程度、無電解めっき法での膜厚は0.05〜0.1μm程度であり、薄膜化および高密度化の観点からはスパッタリング法および無電解めっき法による膜形成が好ましい。
FIG. 2 is a perspective view of a magnetic disk as an example of a magnetic recording medium. In the magnetic disk D, a magnetic film 2 is directly formed on the surface of a
磁性膜に用いる磁性材料としては、特に限定はなく従来公知のものが使用できるが、高い保持力を得るために結晶異方性の高いCoを基本とし、残留磁束密度を調整する目的でNiやCrを加えたCo系合金などが好適である。具体的には、Coを主成分とするCoPt、CoCr、CoNi、CoNiCr、CoCrTa、CoPtCr、CoNiPtや、CoNiCrPt、CoNiCrTa、CoCrPtTa、CoCrPtB、CoCrPtSiOなどが挙げられる。磁性膜は、非磁性膜(例えば、Cr、CrMo、CrVなど)で分割しノイズの低減を図った多層構成(例えば、CoPtCr/CrMo/CoPtCr、CoCrPtTa/CrMo/CoCrPtTaなど)としてもよい。上記の磁性材料の他、フェライト系、鉄−希土類系や、SiO2、BNなどからなる非磁性膜中にFe、Co、FeCo、CoNiPt等の磁性粒子を分散された構造のグラニュラーなどであってもよい。また、磁性膜は、内面型および垂直型のいずれの記録形式であってもよい。 The magnetic material used for the magnetic film is not particularly limited, and a conventionally known material can be used. However, in order to obtain a high coercive force, Ni having a high crystal anisotropy is basically used, and Ni or A Co-based alloy to which Cr is added is suitable. Specific examples include CoPt, CoCr, CoNi, CoNiCr, CoCrTa, CoPtCr, and CoNiPt containing Co as a main component, CoNiCrPt, CoNiCrTa, CoCrPtTa, CoCrPtB, and CoCrPtSiO. The magnetic film may have a multilayer structure (for example, CoPtCr / CrMo / CoPtCr, CoCrPtTa / CrMo / CoCrPtTa) that is divided by a nonmagnetic film (for example, Cr, CrMo, CrV, etc.) to reduce noise. Addition to the above magnetic material, ferrite, iron - rare-earth or be in a non-magnetic film made of SiO 2, BN Fe, Co, FeCo, etc. granular structure magnetic particles are dispersed, such CoNiPt Also good. Further, the magnetic film may be either an inner surface type or a vertical type recording format.
また、磁気ヘッドの滑りをよくするために磁性膜の表面に潤滑剤を薄くコーティングしてもよい。潤滑剤としては、例えば液体潤滑剤であるパーフロロポリエーテル(PFPE)をフレオン系などの溶媒で希釈したものが挙げられる。 In addition, a lubricant may be thinly coated on the surface of the magnetic film in order to improve the sliding of the magnetic head. Examples of the lubricant include those obtained by diluting perfluoropolyether (PFPE), which is a liquid lubricant, with a freon-based solvent.
さらに必要により下地層や保護層を設けてもよい。磁気ディスクにおける下地層は磁性膜に応じて選択される。下地層の材料としては、例えば、Cr、Mo、Ta、Ti、W、V、B、Al、Niなどの非磁性金属から選ばれる少なくとも一種以上の材料が挙げられる。Coを主成分とする磁性膜の場合には、磁気特性向上等の観点からCr単体やCr合金であることが好ましい。また、下地層は単層とは限らず、同一又は異種の層を積層した複数層構造としても構わない。例えば、Cr/Cr、Cr/CrMo、Cr/CrV、NiAl/Cr、NiAl/CrMo、NiAl/CrV等の多層下地層としてもよい。 Furthermore, you may provide a base layer and a protective layer as needed. The underlayer in the magnetic disk is selected according to the magnetic film. Examples of the material for the underlayer include at least one material selected from nonmagnetic metals such as Cr, Mo, Ta, Ti, W, V, B, Al, and Ni. In the case of a magnetic film containing Co as a main component, Cr alone or a Cr alloy is preferable from the viewpoint of improving magnetic characteristics. Further, the underlayer is not limited to a single layer, and may have a multi-layer structure in which the same or different layers are stacked. For example, a multilayer underlayer such as Cr / Cr, Cr / CrMo, Cr / CrV, NiAl / Cr, NiAl / CrMo, or NiAl / CrV may be used.
磁性膜の摩耗や腐食を防止する保護層としては、例えば、Cr層、Cr合金層、カーボン層、水素化カーボン層、ジルコニア層、シリカ層などが挙げられる。これらの保護層は、下地層、磁性膜など共にインライン型スパッタ装置で連続して形成できる。また、これらの保護層は、単層としてもよく、あるいは、同一又は異種の層からなる多層構成としてもよい。なお、上記保護層上に、あるいは上記保護層に替えて、他の保護層を形成してもよい。例えば、上記保護層に替えて、Cr層の上にテトラアルコキシシランをアルコール系の溶媒で希釈した中に、コロイダルシリカ微粒子を分散して塗布し、さらに焼成して二酸化ケイ素(SiO2)層を形成してもよい。 Examples of the protective layer that prevents wear and corrosion of the magnetic film include a Cr layer, a Cr alloy layer, a carbon layer, a hydrogenated carbon layer, a zirconia layer, and a silica layer. These protective layers can be formed continuously with an in-line type sputtering apparatus, such as an underlayer and a magnetic film. In addition, these protective layers may be a single layer, or may have a multilayer structure including the same or different layers. Note that another protective layer may be formed on the protective layer or instead of the protective layer. For example, in place of the protective layer, tetraalkoxysilane is diluted with an alcohol-based solvent on the Cr layer, and then colloidal silica fine particles are dispersed and applied, and then baked to form a silicon dioxide (SiO 2 ) layer. It may be formed.
上記の様にして得られる本発明の情報記録媒体用ガラス基板を基体とした磁気記録媒体を用いることで、高速回転時の磁気ヘッドの動作を安定にすることができる。 By using the magnetic recording medium based on the glass substrate for information recording medium of the present invention obtained as described above, the operation of the magnetic head during high-speed rotation can be stabilized.
本発明の情報記録媒体用ガラス基板は、磁気記録媒体に限定されるものではなく、光磁気ディスクや光ディスクなどにも用いることができる。 The glass substrate for an information recording medium of the present invention is not limited to a magnetic recording medium, and can be used for a magneto-optical disk or an optical disk.
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
2.5インチのアルミノシリケートガラスを用いて、下記実施例又は比較例で記載した工程を施してガラス基板の製造を行った。なお、基板の厚みは表面研磨2後に0.8mmとなるようにガラス基板の板厚を調整した。 Using a 2.5-inch aluminosilicate glass, the steps described in the following examples or comparative examples were applied to produce a glass substrate. The plate thickness of the glass substrate was adjusted so that the thickness of the substrate was 0.8 mm after the surface polishing 2.
〈実施例1〉
上記アルミノシリケートガラスにコアリング工程を施した後に、内・外径精密加工工程、内径研磨工程、第1ラッピング工程、第2ラッピング工程、化学強化工程、外径研磨工程、第1研磨工程、第2研磨工程の順にガラス基板の製造を行った。
<Example 1>
After applying the coring process to the aluminosilicate glass, the inner and outer diameter precision machining process, the inner diameter polishing process, the first lapping process, the second lapping process, the chemical strengthening process, the outer diameter polishing process, the first polishing process, the first The glass substrate was manufactured in the order of 2 polishing steps.
化学強化工程は硝酸カリウムと硝酸ナトリウムを1:1に混合した塩を450℃まで加熱して溶融した処理液に2時間基板を浸漬させた。 In the chemical strengthening step, the substrate was immersed for 2 hours in a treatment solution in which a salt prepared by mixing potassium nitrate and sodium nitrate in a ratio of 1: 1 was heated to 450 ° C. and melted.
また、外径研磨工程にて外周の圧縮応力層を20μm除去した。 Further, 20 μm of the outer peripheral compressive stress layer was removed in the outer diameter polishing step.
主表面研磨は2段階に分けて行い、第1研磨工程では酸化セリウムを用いて40μmの取り代で主表面を研磨し、主表面上の応力層を取り除いた。第2研磨工程ではコロイダルシリカ20nmの粒径にて研磨を行い、基板の粗さを仕上げた。取り代は5μmであった。 The main surface polishing was performed in two stages. In the first polishing step, the main surface was polished with cerium oxide with a removal allowance of 40 μm, and the stress layer on the main surface was removed. In the second polishing step, polishing was performed with a particle size of colloidal silica of 20 nm to finish the roughness of the substrate. The machining allowance was 5 μm.
〈比較例1〉
上記アルミノシリケートガラスにコアリング工程を施した後に、内・外径精密加工工程、内径研磨工程、第1ラッピング工程、第2ラッピング工程、外径研磨工程、化学強化工程、第1研磨工程、第2研磨工程の順にガラス基板の製造を行った。
<Comparative example 1>
After applying the coring process to the aluminosilicate glass, the inner and outer diameter precision machining process, the inner diameter polishing process, the first lapping process, the second lapping process, the outer diameter polishing process, the chemical strengthening process, the first polishing process, the first The glass substrate was manufactured in the order of 2 polishing steps.
化学強化工程は硝酸カリウムと硝酸ナトリウムを1:1に混合した塩を450℃まで加熱して溶融した処理液に20分間基板を浸漬させた。 In the chemical strengthening step, the substrate was immersed for 20 minutes in a processing solution in which a salt prepared by mixing potassium nitrate and sodium nitrate in a ratio of 1: 1 was heated to 450 ° C.
主表面研磨は2段階に分けて行い、第1研磨工程では酸化セリウムを用いて30μmの取り代で主表面を研磨し、主表面上の応力層を取り除いた。第2研磨工程ではコロイダルシリカ20nmの粒径にて研磨を行い、基板の粗さを仕上げた。取り代は5μmであった。 The main surface polishing was performed in two stages. In the first polishing process, the main surface was polished with cerium oxide with a removal of 30 μm, and the stress layer on the main surface was removed. In the second polishing step, polishing was performed with a particle size of colloidal silica of 20 nm to finish the roughness of the substrate. The machining allowance was 5 μm.
〈比較例2〉
上記アルミノシリケートガラスにコアリング工程を施した後に、内・外径精密加工工程、第1ラッピング工程、第2ラッピング工程、外径研磨工程、化学強化工程、内径研磨工程、第1研磨工程、第2研磨工程の順にガラス基板の製造を行った。
<Comparative example 2>
After applying the coring process to the aluminosilicate glass, the inner and outer diameter precision machining process, the first lapping process, the second lapping process, the outer diameter polishing process, the chemical strengthening process, the inner diameter polishing process, the first polishing process, the first The glass substrate was manufactured in the order of 2 polishing steps.
化学強化工程は硝酸カリウムと硝酸ナトリウムを1:1に混合した塩を450℃まで加熱して溶融した処理液に3時間基板を浸漬させた。 In the chemical strengthening step, the substrate was immersed for 3 hours in a treatment solution obtained by heating a salt prepared by mixing potassium nitrate and sodium nitrate in a ratio of 1: 1 to 450 ° C.
また、内径研磨工程にて内周の圧縮応力層を20μm除去した。 Also, 20 μm of the inner compressive stress layer was removed in the inner diameter polishing step.
主表面研磨は2段階に分けて行い、第1研磨工程では酸化セリウムを用いて40μmの取り代で主表面を研磨し、主表面上の応力層を取り除いた。第2研磨工程ではコロイダルシリカ20nmの粒径にて研磨を行い、基板の粗さを仕上げた。取り代は5μmであった。 The main surface polishing was performed in two stages. In the first polishing step, the main surface was polished with cerium oxide with a removal allowance of 40 μm, and the stress layer on the main surface was removed. In the second polishing step, polishing was performed with a particle size of colloidal silica of 20 nm to finish the roughness of the substrate. The machining allowance was 5 μm.
〈比較例3〉
上記アルミノシリケートガラスにコアリング工程を施した後に、内・外径精密加工工程、内径研磨工程、第1ラッピング工程、第2ラッピング工程、外径研磨工程、第1研磨工程、第2研磨工程、化学強化工程の順にガラス基板の製造を行った。
<Comparative Example 3>
After applying the coring process to the aluminosilicate glass, the inner and outer diameter precision machining process, the inner diameter polishing process, the first lapping process, the second lapping process, the outer diameter polishing process, the first polishing process, the second polishing process, The glass substrate was manufactured in the order of the chemical strengthening process.
主表面研磨は2段階に分けて行い、第1研磨工程では酸化セリウムを用いて40μmの取り代で主表面を研磨し、主表面上の応力層を取り除いた。第2研磨工程ではコロイダルシリカ20nmの粒径にて研磨を行い、基板の粗さを仕上げた。取り代は5μmであった。 The main surface polishing was performed in two stages. In the first polishing step, the main surface was polished with cerium oxide with a removal allowance of 40 μm, and the stress layer on the main surface was removed. In the second polishing step, polishing was performed with a particle size of colloidal silica of 20 nm to finish the roughness of the substrate. The machining allowance was 5 μm.
化学強化工程は硝酸カリウムと硝酸ナトリウムを1:1に混合した塩を450℃まで加熱して溶融した処理液に3時間基板を浸漬させた。 In the chemical strengthening step, the substrate was immersed for 3 hours in a treatment solution obtained by heating a salt prepared by mixing potassium nitrate and sodium nitrate in a ratio of 1: 1 to 450 ° C.
〈比較例4〉
上記アルミノシリケートガラスにコアリング工程を施した後に、内・外径精密加工工程、内径研磨工程、第1ラッピング工程、第2ラッピング工程、化学強化工程、外径研磨工程、第1研磨工程、第2研磨工程の順にガラス基板の製造を行った。
<Comparative example 4>
After applying the coring process to the aluminosilicate glass, the inner and outer diameter precision machining process, the inner diameter polishing process, the first lapping process, the second lapping process, the chemical strengthening process, the outer diameter polishing process, the first polishing process, the first The glass substrate was manufactured in the order of 2 polishing steps.
化学強化工程は硝酸カリウムと硝酸ナトリウムを1:1に混合した塩を450℃まで加熱して溶融した処理液に3時間基板を浸漬させた。 In the chemical strengthening step, the substrate was immersed for 3 hours in a treatment solution obtained by heating a salt prepared by mixing potassium nitrate and sodium nitrate in a ratio of 1: 1 to 450 ° C.
また、外径研磨にて外径の応力層を全て除去した。 Further, the outer diameter stress layer was all removed by outer diameter polishing.
主表面研磨は2段階に分けて行い、第1研磨工程では酸化セリウムを用いて40μmの取り代で主表面を研磨し、主表面上の応力層を取り除いた。第2研磨工程ではコロイダルシリカ20nmの粒径にて研磨を行い、基板の粗さを仕上げた。取り代は5μmであった。 The main surface polishing was performed in two stages. In the first polishing step, the main surface was polished with cerium oxide with a removal allowance of 40 μm, and the stress layer on the main surface was removed. In the second polishing step, polishing was performed with a particle size of colloidal silica of 20 nm to finish the roughness of the substrate. The machining allowance was 5 μm.
〈比較例5〉
上記アルミノシリケートガラスにコアリング工程を施した後に、内・外径精密加工工程、内径研磨工程、第1ラッピング工程、第2ラッピング工程、外径研磨工程、化学強化工程、第1研磨工程、第2研磨工程の順にガラス基板の製造を行った。
<Comparative Example 5>
After applying the coring process to the aluminosilicate glass, the inner and outer diameter precision machining process, the inner diameter polishing process, the first lapping process, the second lapping process, the outer diameter polishing process, the chemical strengthening process, the first polishing process, the first The glass substrate was manufactured in the order of 2 polishing steps.
化学強化工程は硝酸カリウムと硝酸ナトリウムを1:1に混合した塩を450℃まで加熱して溶融した処理液に3時間基板を浸漬させた。 In the chemical strengthening step, the substrate was immersed for 3 hours in a treatment solution obtained by heating a salt prepared by mixing potassium nitrate and sodium nitrate in a ratio of 1: 1 to 450 ° C.
主表面研磨は2段階に分けて行い、第1研磨工程では酸化セリウムを用いて15μmの取り代で主表面を研磨し、主表面上の応力層を取り除いた。第2研磨工程ではコロイダルシリカ20nmの粒径にて研磨を行い、基板の粗さを仕上げた。取り代は5μmであった。 The main surface polishing was performed in two stages. In the first polishing step, the main surface was polished with a removal of 15 μm using cerium oxide, and the stress layer on the main surface was removed. In the second polishing step, polishing was performed with a particle size of colloidal silica of 20 nm to finish the roughness of the substrate. The machining allowance was 5 μm.
(圧縮応力層の測定)
圧縮応力層の測定は、ポーラリメーターを用いて行った。
(Measurement of compressive stress layer)
The compressive stress layer was measured using a polarimeter.
(平滑性評価)
平滑性は、表面粗さRa(1×1μm四方を256×256scan)を測定した値を以下のように評価した。によって評価した。装置はVeeco社 Dimension Iconを使用した。
(Smoothness evaluation)
The smoothness was evaluated as follows by measuring the surface roughness Ra (256 × 256 scan on 1 × 1 μm square). Evaluated by. The apparatus used was a Veeco Dimension Icon.
測定部は外周端部より5mm内側の主表面を測定した。 The measurement part measured the main surface inside 5 mm from the outer peripheral end part.
◎:2.0Å未満
○:2.0Å以上2.2Å未満
×:2.2Å以上
◎: Less than 2.0 mm ○: 2.0 mm or more and less than 2.2 mm ×: 2.2 mm or more
(落下衝撃耐性試験)
各基板を製膜後、ハードディスクドライブに組み込み、耐衝撃性試験を行った。この割れ試験は、基板をドライブに組み込んで落下させてそれぞれ荷重を変更しながらテストを行い、基板が割れなかった荷重の設定値を測定した。
(Drop impact resistance test)
Each substrate was formed into a film and then incorporated into a hard disk drive to conduct an impact resistance test. In this cracking test, the substrate was assembled in a drive and dropped to perform a test while changing the load, and the set value of the load at which the substrate was not cracked was measured.
(外周GA値評価)
各実施例および各比較例で作製した磁気ディスク用ガラス基板に磁性膜を製膜してメディアを作製後にGAテスターに搭載し、ヘッド浮上安定性(グライドアバラン値(GA値))を測定した。GA値の測定はドライブに見立ててメディアを回転させ、その上をヘッドが徐々に低下していき、ヘッドの浮上が不安定になった高さをGA値とし、その値を以下のように評価した。
(Outer periphery GA value evaluation)
A magnetic film was formed on the magnetic disk glass substrate produced in each example and each comparative example, and the media was prepared and then mounted on a GA tester. The head flying stability (glide avalan value (GA value)) was measured. GA value is measured by rotating the media as if it were a drive, and the head gradually falls on it, and the height at which the head floating becomes unstable is the GA value. The value is evaluated as follows: did.
回転数は7200rpmとした。今回のGA値はr32の地点のGA値を測定した。r32とは基板の中心から32mmの地点のことである。r32のGA値を測定することにより外端部付近での平坦度の影響がわかる。その結果を表1の「GA値」の欄に示す。なお、GA値が低いほど、ヘッド浮上安定性が優れていることを示し、磁気ディスク用ガラス基板の平坦性および平滑性が高いことを示している。 The rotation speed was 7200 rpm. The GA value at this time was measured at the r32 point. r32 is a point 32 mm from the center of the substrate. By measuring the GA value of r32, the influence of the flatness in the vicinity of the outer end can be understood. The results are shown in the “GA value” column of Table 1. The lower the GA value, the better the head floating stability, and the higher the flatness and smoothness of the magnetic disk glass substrate.
◎:3.0Å未満
○:3.0Å以上3.5Å未満
×:3.5Å以上
実施例1および比較例1〜4の試験結果を表1に示す。
A: Less than 3.0 mm O: 3.0 mm or more and less than 3.5 mm X: 3.5 mm or more Test results of Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 1.
表1の結果から明らかなように、実施例1は、内端部、外端部、主表面部の順に圧縮応力層の深さが大きくなるように製造したため、耐衝撃性に優れ、かつ外周及び中央部の平滑性に優れたHDD用ガラス基板を得ることができた。比較例1は、内端部及び外径部の応力層深さが少なく、同じ深さであることから、落下衝撃耐性が不足であった。また、比較例2は、外端部より内端部の圧縮応力層が大きいことから、外周部の平滑性に劣り、実施例1に比べて耐衝撃性に劣る結果となった。また圧縮応力層を均一に付与した比較例3は、化学強化後に加工を行っていないため、外周部及び中央部の平滑性に劣る結果となった。比較例4は、外径の圧縮応力層を全て除去したため、外径部が衝撃に弱くなったことより、平滑性については問題ないが、実施例1に比べて耐衝撃性の劣る結果となった。 As is apparent from the results in Table 1, Example 1 was manufactured so that the depth of the compressive stress layer increased in the order of the inner end portion, the outer end portion, and the main surface portion. And the glass substrate for HDD excellent in the smoothness of the center part was able to be obtained. In Comparative Example 1, since the stress layer depth at the inner end portion and the outer diameter portion is small and the same depth, the drop impact resistance is insufficient. Moreover, since the compressive-stress layer of the inner end part was larger than the outer end part, the comparative example 2 was inferior to the smoothness of an outer peripheral part, and resulted in inferior impact resistance compared with Example 1. Moreover, since the comparative example 3 which provided the compressive-stress layer uniformly was not processed after chemical strengthening, it resulted in being inferior to the smoothness of an outer peripheral part and a center part. In Comparative Example 4, since all of the outer diameter compressive stress layer was removed, the outer diameter portion was weak against impact, so there was no problem with smoothness, but the result was inferior in impact resistance compared to Example 1. It was.
〈実施例2−1〉
上記アルミノシリケートガラスにコアリング工程を施した後に、内・外径精密加工工程、内径研磨工程、化学強化工程、第1ラッピング工程、第2ラッピング工程、外径研磨工程、化学強化工程(2度目)、第1研磨工程、第2研磨工程の順にガラス基板の製造を行った。
<Example 2-1>
After applying the coring process to the aluminosilicate glass, the inner / outer diameter precision machining process, inner diameter polishing process, chemical strengthening process, first lapping process, second lapping process, outer diameter polishing process, chemical strengthening process (second time ), A glass substrate was manufactured in the order of the first polishing step and the second polishing step.
化学強化工程は硝酸カリウムと硝酸ナトリウムを1:1に混合した塩を450℃まで加熱して溶融した処理液に3時間基板を浸漬させた。なお、1度目の化学強化工程も、2度目の化学強化工程も同様の条件にて行った。 In the chemical strengthening step, the substrate was immersed for 3 hours in a treatment solution obtained by heating a salt prepared by mixing potassium nitrate and sodium nitrate in a ratio of 1: 1 to 450 ° C. The first chemical strengthening step and the second chemical strengthening step were performed under the same conditions.
また、外径研磨工程にて外周の圧縮応力層を30μm除去した。 Further, 30 μm of the outer peripheral compressive stress layer was removed in the outer diameter polishing step.
主表面研磨は2段階に分けて行い、第1研磨工程では酸化セリウムを用いて40μmの取り代で主表面を研磨し、主表面上の応力層を取り除いた。第2研磨工程ではコロイダルシリカ20nmの粒径にて研磨を行い、基板の粗さを仕上げた。取り代は5μmであった。 The main surface polishing was performed in two stages. In the first polishing step, the main surface was polished with cerium oxide with a removal allowance of 40 μm, and the stress layer on the main surface was removed. In the second polishing step, polishing was performed with a particle size of colloidal silica of 20 nm to finish the roughness of the substrate. The machining allowance was 5 μm.
〈実施例2−2〉
上記アルミノシリケートガラスにコアリング工程を施した後に、内・外径精密加工工程、内径研磨工程、第1ラッピング工程、第2ラッピング工程、化学強化工程、外径研磨工程、第1研磨工程、第2研磨工程の順にガラス基板の製造を行った。
<Example 2-2>
After applying the coring process to the aluminosilicate glass, the inner and outer diameter precision machining process, the inner diameter polishing process, the first lapping process, the second lapping process, the chemical strengthening process, the outer diameter polishing process, the first polishing process, the first The glass substrate was manufactured in the order of 2 polishing steps.
化学強化工程は硝酸カリウムと硝酸ナトリウムを1:1に混合した塩を450℃まで加熱して溶融した処理液に2時間基板を浸漬させた。 In the chemical strengthening step, the substrate was immersed for 2 hours in a treatment solution in which a salt prepared by mixing potassium nitrate and sodium nitrate in a ratio of 1: 1 was heated to 450 ° C. and melted.
また、外径研磨工程にて外周の圧縮応力層を45μm除去した。 Further, the outer peripheral compressive stress layer was removed by 45 μm in the outer diameter polishing step.
主表面研磨は2段階に分けて行い、第1研磨工程では酸化セリウムを用いて40μmの取り代で主表面を研磨し、主表面上の応力層を取り除いた。第2研磨工程ではコロイダルシリカ20nmの粒径にて研磨を行い、基板の粗さを仕上げた。取り代は5μmであった。 The main surface polishing was performed in two stages. In the first polishing step, the main surface was polished with cerium oxide with a removal allowance of 40 μm, and the stress layer on the main surface was removed. In the second polishing step, polishing was performed with a particle size of colloidal silica of 20 nm to finish the roughness of the substrate. The machining allowance was 5 μm.
上記実施例2−1、2−2についても、内端部、外端部、主表面部の順に圧縮応力層の深さが大きくなるように設計し、製造したため、耐衝撃性に優れ、かつ外周及び中央部の平滑性に優れたHDD用ガラス基板を得ることができた。 Since Examples 2-1 and 2-2 were designed and manufactured so that the depth of the compressive stress layer was increased in the order of the inner end portion, the outer end portion, and the main surface portion, the impact resistance was excellent. The glass substrate for HDD excellent in the smoothness of the outer periphery and the center part was able to be obtained.
1 ガラス基板前駆体
2 磁性膜
5 内孔
7a 表主表面
7b 裏主表面
10t 外周端面
20t 内周端面
D 磁気ディスク
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記HDD用ガラス基板の内端部、外端部及び主表面部における圧縮応力層の深さをそれぞれx(μm)、y(μm)、z(μm)としたとき、x>y≧zの条件を満たすことを特徴とするHDD用ガラス基板。 A glass substrate for HDD having a central hole, to which a compressive stress layer is applied by a chemical strengthening process,
When the depth of the compressive stress layer in the inner end portion, outer end portion and main surface portion of the glass substrate for HDD is x (μm), y (μm) and z (μm), respectively, x> y ≧ z The glass substrate for HDD characterized by satisfy | filling conditions.
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