磁盘用玻璃基板的制造方法、磁盘、磁记录再生装置的制作方法

专利名称：磁盘用玻璃基板的制造方法、磁盘、磁记录再生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁盘用玻璃基板的制造方法、磁盘、磁记录再生装置。
背景技术：
如今,在个人用计算机或DVD (Digital Versatile Disc)记录装置等,为了记录数据内置有硬盘装置(HDD:Hard Disk Drive) 0特别是，在笔记本电脑等以携带性为前提的设备所使用的硬盘装置中，使用在玻璃基板设置磁性层的磁盘，用微微上浮于磁盘的面上的磁头在磁性层进行磁记录信息的记录或读取。该磁盘的基板由于与金属基板(铝基板)等相比具有不易产生塑性变形的性质，所以适用玻璃基板。另外，为满足硬盘装置的存储容量增大的要求，人们正在谋求磁记录的高密度化。例如，使用磁性层的磁化方向相对于基板的面垂直的方向的垂直磁记录方式，进行磁记录信息区域(记录位)的微细化。因此，能够使一张盘面基板的存储容量增大。并且，为了存储容量的进一步增大化，还进行通过使磁头的记录再生元件部进一步突出来尽量地缩短与磁记录层的距离，由此进一步提高信息的记录再生的精度(提高S/N比)。另外，将这样的磁头的记录再生元件部的控制称之为DFH(Dynamic Flying Height)控制机构,搭载该控制机构的磁头称之为DI7H磁头。与这样的DI7H组合而用于HDD的磁盘用基板中，为了避免磁头或从该处突出的记录再生元件部的碰撞或者接触，将基板的表面凹凸做成尽可能小。制造磁盘用玻璃基板的工序包括研削工序,用固定磨粒对经过加压成形后变成平板状的玻璃雏形的主表面进行研削；研磨工序，以消除通过该研削工序而残留在主表面的伤痕、变形为目的，对主表面进行研磨。过去，已公开有在所述主表面的研磨工序中作为研磨剂使用氧化错(zirconia)磨粒的方法(专利文献I)。现有技术文献专利文献专利文献1:特许第2783329号

发明内容
但是，在上述专利文献I中公开有用触针式表面形状测量仪来测量玻璃基板主表面的表面形状的情况。但是，这样的触针式的测量方法中，无法测量近年来成问题的所谓纳米槽(nano pit)和纳米划痕(nano scratch)。纳米槽是在玻璃基板主表面上产生的纳米级的尺寸(例如，Rv (从用AFM测量时的粗糙度平均面的深度)50nm以下)的凹部，纳米划痕是在玻璃基板主表面上产生的纳米级的宽度和深度的划痕。这样的微小尺寸的凹部或者划痕在以前并不成为问题，但是近年来发现，通过DHl磁头读取和记录的前提下，随着磁记录信息被高度聚集而记录密度变高，减少磁盘用玻璃基板主表面的纳米槽以及/或者纳米划痕的数量变得重要。即，记录信息的每个记录位的大小比原来的记录位相比变得细微，因此在原来不成问题的纳米级的划痕等尺寸相对于记录位占据相对大的比率，因此相对于包含纳米槽以及/或者纳米划痕的记录位，读取和记录时的S/N(Signal to Noise)比下降而产生记录再生缺陷。因此，降低磁盘用玻璃基板主表面的纳米槽以及/或者纳米划痕的程度变得重要。另外，为了实现一张2. 5英寸型(直径65mm)的磁盘容量为500GB,认为，需要约350kTPI (track per inch)以上的轨道密度和约1700kBPI (Bits Per Inch)以上的线记录密度，使I位(bit)的尺寸例如比15nmX70nm小。这样的记录密度提高，I位的尺寸变得非常小时，即使原来不成问题的纳米槽或纳米划痕等纳米尺寸的缺陷，在I位所占的面积(或者体积)相对增大，因此无法忽视磁信号品质(例如S/N比等)的下降。另外，通过将氧化锆作为研磨材料的玻璃基板主表面的研磨工序(下面，称之为“第一研磨工序，”)所产生的纳米槽以及/或者纳米划痕虽然可以通过将硅胶等作为研磨剂使用的后研磨工序(下面，称之为“第二研磨工序”)去除，但是，如果此时的加工余量变得过大，则玻璃基板的主表面的端部形状容易产生呈滚降(roll off)形状等缺陷(端部下垂)。另外，第一研磨工序和第二研磨工序之间设置有用于在玻璃基板主表面上形成压缩应力层的化学强化工序时，化学强化工序后的第二研磨工序的加工余量变大而容易产生在玻璃基板的两个主表面上压缩应力层的厚度差。如果在两个主表面上产生压缩应力层的厚度差，则产生压缩应力层薄的一侧的主表面的强度下降或者两个主表面上的压缩应力差所导致的主表面的平坦度变差现象(弯曲等)。因此，为了能够控制通过第二研磨工序的研磨的加工余量(例如5 u m以下程度)，通过第一研磨工序的研磨中，有必要不让形成深的纳米槽以及/或者纳米划痕。从以上的观点，优选的是，使用将氧化锆作为研磨材料的研磨液(泥浆)对玻璃基板主表面进行研磨时,使其不容易发生深的纳米槽和纳米划痕等伤痕以及玻璃基板主表面的端部的下垂。另外，从其它观点，使用将氧化锆作为研磨材料的研磨液(泥浆)对玻璃基板主表面进行研磨时，要求提高研磨速度以比现有的生产效率提高。因此，在本发明的第一观点中，其目的在于提供一种使用将氧化锆作为研磨材料的研磨液对玻璃基板的主表面进行研磨时，在主表面上不容易产生深的纳米划痕等伤痕的磁盘用玻璃基板的制造方法。在本发明的其它观点中，其目的在于提供一种确保良好的研磨速度的同时能够使其不容易产生主表面的边缘部的下垂现象的磁盘用玻璃基板的制造方法。通常知道的是，氧化锆的晶体结构在约1100度以下的温度下呈单斜晶(monoclinic)，大约在1100 2370度的温度范围下呈正方晶(tetragonal)，约2370度以上的温度下呈立方晶(cubic)。另外，即使使单斜晶的氧化锆变为高温而使其向正方晶相转移，但回到常温时其还重新向单斜晶相转移。在此，如果向氧化锆中固溶作为稳定剂的氧化钙、氧化镁、或者氧化钇等稀土类氧化物，则即使回到常温下也会成为以正方晶呈稳定或者准稳定状态的稳定化氧化锆、部分稳定化氧化锆。因此，对于上述课题，发明人对研磨液中作为研磨材料所包含的氧化锆的晶体结构进行了关注，并进行了认真研究，结果得到了如下的见解。仅仅由单斜晶构成的氧化锆硬度低，因此作为研磨材料使用该氧化锆磨粒对玻璃基板主表面进行研磨时，在研磨中产生磨粒的破碎现象。通过该磨粒的破碎，小的粒径的氧化锆增多，如果粒度分布向低粒径一侧扩展，则粒径相对大的磨粒的比率变小，施加于研磨平台的负荷不会分散到很多磨粒上，而是以在粒径比较大的磨粒上负荷局部地被施加的状态下进行研磨，因此，在玻璃基板主表面上容易产生纳米槽以及/或者纳米划痕。另外，仅仅由正方晶构成的稳定化或者部分稳定化氧化锆，其硬度与作为加工对象的玻璃相比过分大，因此不产生磨粒的破碎现象，但局部地对磨粒施加负荷时在玻璃基板主表面上容易产纳米槽以及/纳米划痕。即，氧化锆具有适合对玻璃基板主表面进行研磨的硬度。关于上述观点，发明人发现，通过使氧化锆磨粒包含单斜晶和正方晶两种晶体结构，氧化锆的硬度变成适合于对玻璃基板主表面研磨的硬度。即，使用将具有单斜晶和正方晶两种晶体结构的氧化锆磨粒作为研磨材料的研磨液对玻璃基板主表面进行研磨，由此在玻璃基板主表面上不容易产生纳米槽以及/或者纳米划痕。具有这样的晶体结构的氧化锆能够通过在单斜晶氧化锆开始向正方晶氧化锆发生相转移的温度附近进行烧成来获得。从以上的情况可知，本发明的第一观点涉及磁盘用玻璃基板的制造方法，包括如下研磨工序，在所述研磨工序中，使用将具有单斜晶结构和正方晶结构的氧化锆磨粒作为研磨材料的研磨液对玻璃基板的主表面进行研磨。上述第一观点的磁盘用玻璃基板的制造方法中，优选的是，所述氧化锆磨粒中，相对于单斜晶结构的量的正方晶结构的量的比率为0.7%以上3.0%以下的范围。但是，所述比率是相对于通过X射线衍射的单斜晶结构的峰值强度的正方晶结构的峰值强度的比率。在此，峰值强度是峰值的积分强度。根据上述第一观点的磁盘用玻璃基板的制造方法中，还可以是，所述氧化锆磨粒由氧化锆的一次粒子的凝集体构成，所述氧化锆的一次粒子具有单斜晶结构和正方晶结构的两种结构。根据上述第一观点的磁盘用玻璃基板的制造方法中，还可以是，所述氧化锆磨粒不含稳定化剂。另外，面对上述课题，发明人还对向氧化锆中固溶作为稳定剂的氧化钙、氧化镁、或者钇等稀土类元素或者其氧化物，由此即使回到常温下也会是以立方晶呈稳定或者准稳定状态的部分稳定化氧化锆(或者也简单称之为稳定化氧化锆)进行了认真的研究。结果，发明人发现，通过使用将在稀土类元素中包含钇或者其氧化物的部分稳定化氧化锆作为研磨材料的研磨液对磁盘用玻璃基板进行研磨来得到下述的效果。含钇的部分稳定化氧化锆其硬度比仅仅由单斜晶构成的氧化锆硬度高，因此，在研磨中不容易发生磨粒的破碎现象，结果粒度分布难以产生变化，从而在玻璃基板主表面上难以产生深的划痕。另外，如果其硬度比仅仅由单斜晶构成氧化锆硬度高，则单位时间的物理性研磨能力提高，并且研磨速度提高。进一步，含钇的部分稳定化氧化锆由于对玻璃基板的化学研磨能力提高，因此认为对研磨速度的提高作出贡献。这样的理由是，可以推测为含钇的部分稳定化氧化锆中产生氧缺陷，因此，包含在部分稳定化氧化锆中的锆和玻璃基板表面的二氧化硅(SiO2)中的氧容易产生反应，该二氧化硅中的硅从玻璃基板表面容易分离。如上所述，由于难以产生深的划痕，因此后研磨工序(第二研磨工序)中的加工余量不会变大，玻璃基板主表面的端部难以下垂。另外，如果在研磨中磨粒破碎而微小粒子变多，则玻璃基板上存在发生端部下垂的倾向，但是，含钇的部分稳定化氧化锆如上所述地不容易产生磨粒的破碎现象，因此端部不容易发生下垂。从以上的情况可知，本发明的第二观点涉及磁盘用玻璃基板的制造方法，包括如下研磨工序在所述研磨工序中，使用将含钇的部分稳定化氧化锆作为研磨材料的研磨液进行研磨。优选的是，所述部分稳定化氧化锆将钇以钇的氧化物形式所包含，在上述第二观点的磁盘用玻璃基板的制造方法中，包含在所述研磨材料的钇的摩尔比为1% 6%的范围。上述第二观点的磁盘用玻璃基板的制造方法中，优选的是，相对于所述研磨材料，表示通过粉末X射线衍射的入射角和衍射强度关系的衍射图案中，氧化锆的晶体结构中立方晶的衍射强度的峰值最高。优选的是，所述磁盘用玻璃基板的制造方法中，所述玻璃基板由破坏韧性值为0. 4 1. 5MPa/m1/2范围内的玻璃构成。优选的是，所述磁盘用玻璃基板的制造方法中，所述氧化锆磨粒的平均粒径D50为0. 2 0. 5iim范围内。优选的是，所述磁盘用玻璃基板的制造方法中，在所述研磨工序中利用以JIS-A硬度具有80 100范围硬度的研磨垫对所述玻璃基板的主表面进行研磨。上述磁盘用玻璃基板的制造方法中，在所述研磨工序后，还可以包括后研磨工序，在所述后研磨工序中使用将硅胶作为磨粒的研磨液进行研磨。上述磁盘用玻璃基板的制造方法中，还可以是所述后研磨工序的加工余量为5 U m以下。上述磁盘用玻璃基板的制造方法中，还可以在所述研磨工序和所述后研磨工序之间进一步包括利用含有氧化铈磨粒的研磨液进行研磨的中间研磨工序。上述磁盘用玻璃基板的制造方法中，还可以在所述研磨工序和所述后研磨工序之间包括化学强化工序。本发明的第三观点涉及磁盘，在通过上述的磁盘用玻璃基板的制造方法所制造的磁盘用玻璃基板的主表面上，至少形成磁性层。本发明的第四观点涉及磁记录再生装置，包括上述磁盘和搭载DFH(DynamicFlying Height)控制机构的磁头。


图1为在第一研磨工序中使用的研磨装置(两面研磨装置)的概略截面图；图2为概略表示氧化锆磨粒的多晶结构的图；图3为概括说明玻璃基板的端部形状的滚降(Dub-off)值的计算方法的图；图4为表示相对于实施例的研磨材料的粉末X线衍射装置的测量结果的图。附图标记说明10研磨垫30 载体40上平台50下平台
61太阳齿轮62内齿轮71研磨液供给箱72 配管100 一次粒子200凝集体M单斜晶T正方晶
具体实施例方式以下，就实施方式的磁盘用玻璃基板的制造方法进行详细说明。(第一实施方式)[磁盘用玻璃基板]作为本实施方式的磁盘用玻璃基板的材料，可以使用铝硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、硼硅玻璃等。特别是，从能够实施化学强化、且从能够制造主表面的平坦度和基板的强度优异的磁盘用玻璃基板的方面考虑，优选使用铝硅酸盐玻璃。本实施方式的磁盘用玻璃基板的组成并不限定，但本实施方式的玻璃基板优选的是，以氧化物基准换算、并以摩尔％表示，包含50 75 %的SiO2、I 15 %的A1203、合计5 35%的从Li20、Na2O以及K2O选择的至少一种成分、合计0 20%的从MgO、CaO、SrO, BaO以及ZnO选择的至少一种成分、合计0 10%的从Zr02、TiO2, La203、Y2O3> Ta2O5, Nb2O5以及HfO2选择的至少一种成分的铝硅酸盐玻璃。本实施方式的玻璃基板是招娃酸盐玻璃，其中，相对于整体玻璃成分包含55 75质量％的Si02、5 18质量％的Al203、3 10质量％的Li20、3 15质量％的Na20、0 5质量％的K20、0 5质量％的Mg0、0.1 5质量％的Ca0、0 8质量％的Zr02，可以是不合有As和Sb的任一种元素，而含有选自由P、V、Mn、N1、Nb、Mo、Sn、Ce、Ta和Bi组成的组中的至少一种多价元素，并含有选自由Y203、Yb203、La2O3> Gd2O3> Nb2O5, Ta2O5, HfO2组成的组中择的至少一种以上的玻璃。另外，优选的是，将各所述多价元素的氧化物形成为P205、V2O5, MnO2, Ni203、Nb2O5,Mo03、Sn02、Ce02、Ta205、Bi2O3的情况下的、所述多价元素的氧化物的总量相对于所述CaO的摩尔比率(所述多价元素的氧化物的总量/CaO)为0.25以上。由此，能够充分去除玻璃中的气泡。另外，优选的是，所述多价元素的氧化物含有选自由V、Mn、Sn和Ce组成的组中的至少一种多价元素。由于V、Mn、Sn和Ce能够特别有效地去除气泡，所以是优选的。如后述，在本实施方式的磁盘用玻璃基板的制造方法中，包括使用将具有单斜晶结构和正方晶结构的氧化锆磨粒作为研磨材料的研磨液对玻璃基板的主表面进行研磨的研磨工序，而相对这样的研磨材料，具有上述玻璃组成的玻璃基板的硬度是适合的。即，在研磨工序中，能够抑制在玻璃基板的主表面上产生的纳米槽或纳米划痕的同时能够提高研磨速度。另外，更优选的是，这些玻璃由非结晶的铝硅酸盐玻璃形成，由于非结晶的铝硅酸盐玻璃不含有如结晶化玻璃的结晶结构，因此为均匀的结构，因此能够获得极其平滑的表面。另外，本实施方式的玻璃基板的破坏韧性值K1C，优选的是根据维氏硬度计的测量值为0. 4 1. 5 [MPa/m172]，更优选的是该值为0. 5 1. 0 [MPa/m1/2]。如果使用该范围内的玻璃组成，则在通过上述研磨材料的研磨工序中，能够良好地维持研磨速度的同时，能够降低在玻璃基板的主表面上产生纳米槽或纳米划痕。在此，破坏韧性值K1C可以通过将公知的维氏硬度计的尖锐的钻石压头压入玻璃材料板的方法进行测量。即，破坏韧性值K1C可以根据在压入维氏压头时在玻璃材料板上残留的压头的压痕的大小和压痕缝隙中发生的裂痕的长度由下述式求出。其中，P为维氏压头的压入负荷[N]，a为维氏压痕的对角线长的一半的长度[m]。E为玻璃材料板的杨氏模量[Pa]，C为裂痕长度的一半的长度[m]。[数I]
权利要求
1.一种磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，包括研磨工序，在所述研磨工序中使用研磨液对玻璃基板的主表面进行研磨，所述研磨液包含作为研磨材料的具有单斜晶结构和正方晶结构的氧化锆磨粒。
2.根据权利要求1所述的磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述氧化锆磨粒中，将相对于单斜晶结构的量的正方晶结构的量的比率以通过X射线衍射的相对于单斜晶结构的峰值的积分强度的正方晶结构的峰值的积分强度的比率求出时，该比率为O. 7%以上3.0%以下的范围。
3.根据权利要求1或2所述的磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述氧化锆磨粒由氧化锆的一次粒子的凝集体构成，所述氧化锆的一次粒子具有单斜晶结构和正方晶结构的两种结构。
4.根据权利要求1至3任一项所述的磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述氧化锆磨粒不包含稳定化剂。
5.根据权利要求1至4任一项所述的磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述氧化锆磨粒的平均粒径D50为O. 2 O. 5 μ m。
6.根据权利要求1至5任一项所述的磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，在所述研磨工序中，使用具有JIS-A硬度为80 100的研磨垫对所述玻璃基板主表面进行研磨。
7.一种磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，包括研磨工序，在所述研磨工序中使用研磨液进行研磨，所述研磨液包含作为研磨材料的含钇的部分稳定化氧化锆。
8.根据权利要求7所述的磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述部分稳定化氧化锆将钇以钇的氧化物形式含在其中，包含在所述研磨材料的钇的摩尔比为1% 6% 的范围。
9.根据权利要求7或8所述的磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，相对于所述研磨材料，表示通过粉末X射线衍射的入射角和衍射强度关系的衍射图案中，氧化锆的晶体结构中立方晶的衍射强度的峰值最高。
10.根据权利要求1至9任一项所述的磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述玻璃基板的破坏韧性值为O. 4 1. 5MPa/m1/2范围内。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，在所述研磨工序后，还包括后研磨工序，在所述后研磨工序中使用包含作为磨粒的硅胶的研磨液进行研磨。
12.根据权利要求11所述的磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述后研磨工序的加工余量为5 μ m以下。
13.根据权利要求11或者12所述的磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，在所述研磨工序和后研磨工序之间，进一步包括使用包含氧化铈磨粒的研磨液进行研磨的中间研磨工序。
14.根据权利要求11至13任一项所述的磁盘用玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述研磨工序和所述后研磨工序之间包括化学强化工序。
15.—种磁盘,其特征在于,在通过权利要求1至14中任一项所述的磁盘用玻璃基板的制造方法所制造的磁盘用玻璃基板的主表面上，至少形成磁性层。
16.一种磁记录再生装置，其特征在于，包括权利要求15所述的磁盘和搭载DHl控制机构 的磁头。
全文摘要
本发明提供磁盘用玻璃基板的制造方法、磁盘、磁记录再生装置，其中，使用将氧化锆作为研磨材料的研磨液对玻璃基板的主表面进行研磨时，按照难以产生纳米槽和纳米划痕的方式提供磁盘用玻璃基板的制造方法，该磁盘用玻璃基板的制造方法包括如下研磨工序，在该研磨工序中，使用将具有单斜晶结构(M)和正方晶结构(T)的氧化锆磨粒作为研磨材料的研磨液对玻璃基板的主表面进行研磨。
文档编号G11B5/84GK103035257SQ20121036697
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月28日 优先权日2011年9月30日
发明者玉置将德, 中川裕树, 俵义浩 申请人:Hoya株式会社