專利名稱：磁盤用玻璃基板的制造方法和磁盤的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁盤用玻璃基板的制造方法和磁盤的制造方法，特別 是涉及在化學(xué)強(qiáng)化工序中防止在玻璃基板的主表面產(chǎn)生的微小起伏的 技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著信息化技術(shù)的高度化，信息記錄技術(shù)、特別是磁記
錄技術(shù)顯著進(jìn)步。作為磁記錄介質(zhì)之一的HDD (硬盤驅(qū)動器)等磁記 錄介質(zhì)繼續(xù)快速小型化、薄板化、以及記錄密度增加和存取速度高速 化。磁記錄介質(zhì)使具有磁性層的磁盤在圓盤狀的基板上高速旋轉(zhuǎn)，使 磁頭在該磁盤上上浮飛行，同時(shí)進(jìn)行記錄和再生。
因?yàn)殡S著存取速度的高速化，基板的旋轉(zhuǎn)速度也變快，所以要求 基板具有更高的基板強(qiáng)度。而且隨著記錄密度的增加，磁頭也從薄膜 磁頭朝著磁阻型磁頭(MR磁頭)、大型磁阻型磁頭(GMR磁頭)變化， 磁頭從基板的上浮量一直變窄，直到8nm左右為止。因此如果在磁盤 面上具有凹凸形狀，則有時(shí)產(chǎn)生磁頭碰撞的碰撞故障、因空氣的絕熱 壓縮或者接觸而加熱，產(chǎn)生讀取錯誤的熱致凹凸(thermal asperities )故障。
因此，目前，作為磁記錄介質(zhì)用基板，已逐漸釆用玻璃基板取代 現(xiàn)有的鋁基板。這是因?yàn)榕c由軟質(zhì)材料的金屬制成的鋁基板相比，由 硬質(zhì)材料的玻璃制成的玻璃基板的基板表面的平坦性、基板強(qiáng)度以及 剛性優(yōu)異。
但是，玻璃基板也具有脆性材料的側(cè)面。因此，迄今提出了各種 各樣的玻璃基板的強(qiáng)化方法。例如，在專利文獻(xiàn)l(特開2002 - 121051 號)中，記載了通過將玻璃基板浸漬在加熱到400X:左右的化學(xué)強(qiáng)化 鹽熔解液中，將玻璃基板表層的鋰離子、鈉離子分別離子交換成化學(xué) 強(qiáng)化鹽熔解液中的鈉離子、卸離子，從而在玻璃基板的表層形成壓縮 應(yīng)力層而進(jìn)行強(qiáng)化的構(gòu)成。
另外，在專利文獻(xiàn)2 (特開2001 - 192239號)中，記栽了使用主 要成分為硝酸鉀和硝酸鈉，鐘和鈉以外的陽離子成分的含量不到l重 量％，完全凝固點(diǎn)為1301C以下的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液，進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化 處理的構(gòu)成。在專利文獻(xiàn)2中，部分成分的凝固從約230t;開始，但 直到在約IIO匸完全凝固，熔解液具有果子凍狀的流動性，所以能夠 減小應(yīng)力變形，能夠防止化學(xué)強(qiáng)化處理時(shí)玻璃基板的翹曲。
專利文獻(xiàn)l:特開2002 - 121051號公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:特開2001 - 192239號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)判明在前述的化學(xué)強(qiáng)化工序中，不僅玻璃基板整體翹曲，而 且會發(fā)生局部的微小起伏?？捎^察到微小起伏具有100nm左右的寬度 和0. lium左右的高度，長度有時(shí)達(dá)數(shù)mm的線狀隆起或者沉降。
另一方面，最近，為了進(jìn)一步提高記錄密度，正在采用垂直磁記 錄方式。在該垂直磁記錄介質(zhì)的情況下，與面內(nèi)磁記錄方式的情況相 比，玻璃基板的影響容易更顯著地顯現(xiàn)。因此，要求玻璃基板具有和 以前相比更進(jìn) 一 步的低粗糙度和平坦度。
鑒于上述情形，目前要求抑制以前存在但沒有防礙的微小起伏。 應(yīng)予說明，專利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)目的在于抑制基板整體的翹曲， 不能有效抑制該微小起伏。
因此，本發(fā)明的目的在于，提供在化學(xué)強(qiáng)化工序后的冷卻工序中 抑制玻璃基板上產(chǎn)生的微小起伏，具有極平滑的主表面的磁盤用玻璃 基板的制造方法，以及防止磁頭碰撞、熱致凹凸故障等，并且實(shí)現(xiàn)磁 頭的低上浮量化，可以高密度記錄的磁盤的制造方法。
本發(fā)明的發(fā)明人對上述問題進(jìn)行了刻苦研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微小起伏 是在化學(xué)強(qiáng)化工序后的冷卻工序中產(chǎn)生的。之后對此進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)
研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在某一特定溫度以下附著在玻璃基板上的化學(xué)強(qiáng)化鹽 凝固時(shí)，不會產(chǎn)生微小起伏。而且由此發(fā)現(xiàn)能夠在實(shí)用上沒有問題的 程度上進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化，并且不產(chǎn)生微小起伏的化學(xué)強(qiáng)化條件，從而完 成本發(fā)明。
即，為了解決上述課題，本發(fā)明的磁盤用玻璃基板的制造方法的 代表構(gòu)成是，包含在使化學(xué)強(qiáng)化鹽加熱熔解的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中加 熱，浸漬玻璃基板，使該玻璃基板中的金屬離子和上述化學(xué)強(qiáng)化鹽的 金屬離子進(jìn)行離子交換的化學(xué)強(qiáng)化工序的磁盤用玻璃基板的制造方 法，其特征在于，使用直至降低到如下溫度，熔解的化學(xué)強(qiáng)化鹽不凝 固的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液，進(jìn)行上述化學(xué)強(qiáng)化工序，所述溫度為玻璃基 板的硬度達(dá)到附著在該玻璃基板上的化學(xué)強(qiáng)化鹽凝固時(shí)給予該玻璃基 板的力不會使該玻璃基板的表面形狀變形的硬度的溫度。
這里，所謂"化學(xué)強(qiáng)化鹽凝固時(shí)給予該玻璃基板的力"，除了凝 固了的結(jié)晶產(chǎn)生的物理力之外，還包含熱容量、凝固熱等熱引起的力。 此外，所謂"達(dá)到玻璃基板的表面形狀不變形的硬度的溫度"優(yōu)選是 比上述玻璃基板的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度還低的溫度。
應(yīng)予說明，在化學(xué)強(qiáng)化鹽為混合鹽時(shí)，各個成分在各自的溫度下 開始凝固，但在本發(fā)明中，是指在玻璃基板降低到規(guī)定溫度之前，化 學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中打算包含的全部化學(xué)強(qiáng)化鹽不凝固。換言之，將化 學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中的成分中凝固溫度最高的成分開始凝固的溫度設(shè)定 得比上述規(guī)定的溫度還低。
化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液，可添加化學(xué)強(qiáng)化鹽以外的附加成分，通過凝 固點(diǎn)下降而形成規(guī)定的溫度。換言之，利用凝固點(diǎn)下降的作用，能夠 使化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中的成分中凝固溫度最高的成分開始凝固的溫度 下降。
附加成分優(yōu)選是作為化學(xué)強(qiáng)化鹽的KN03或者NaN03以外的金屬鹽。 此外，在使用作為化學(xué)強(qiáng)化鹽的KN03以及NaN03進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化處理時(shí)， 附加成分優(yōu)選是不防礙該化學(xué)強(qiáng)化處理的物質(zhì)。具體而言，優(yōu)選不防 礙玻璃基板和化學(xué)強(qiáng)化鹽之間的離子交換的物質(zhì)、附加成分附著在玻
璃基板表面上而不會使該玻璃基板的表面形狀惡化的物質(zhì)。
附加成分是作為化學(xué)強(qiáng)化鹽使用的鹽之外的鹽，可以從Ag、 Ca、 Ni、 Mn、 Co、 Cu、 Li、 Mg、 Na、 K的硝酸鹽、亞硝酸鹽或硫酸鹽以及 它們的無水物或有水物中選擇至少1種。具體而言，可從例如AgN03、 Ca(N03)2、 Ca(N03)2 4H20 、 Ni(N03)2、 Ni(N03)2 . 6H20 、 Mn(N03)2、 Mn(N03)2 . 6H20、 Co(N03)2、 Cu(N03)2、 Cu(N03)2 3H20、 LiN03、 Mg(N03)2、 Mg(N03)2 ■ 6H20、 NaN02、跳、Na2S04、〖2304中選擇至少1種。其中， 優(yōu)選^f吏用Na冊2或者KN02。此外，通過使附加成分的添加量在化學(xué)強(qiáng) 化鹽熔解液中占5重量％以上而添加，能夠使化學(xué)強(qiáng)化鹽凝固的溫度 為規(guī)定的溫度以下。
本發(fā)明的磁盤用玻璃基板的制造方法的其它代表構(gòu)成為，包含使 玻璃基板與加熱了的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液接觸，對玻璃基板的表層進(jìn)行 強(qiáng)化的化學(xué)強(qiáng)化工序的磁盤用玻璃基板的制造方法，其特征在于，使 用化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中包含的化學(xué)強(qiáng)化鹽開始凝固的溫度為2W1C以 下的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液，進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化工序。
本發(fā)明的磁盤用玻璃基板的制造方法的其它代表構(gòu)成為，包含使 玻璃基板與加熱了的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液接觸，對玻璃基板的表層進(jìn)行 強(qiáng)化的化學(xué)強(qiáng)化工序的磁盤用玻璃基板的制造方法，其特征在于，使 用添加了化學(xué)強(qiáng)化鹽以外的附加成分的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液，以使化學(xué) 強(qiáng)化鹽熔解液中包含的化學(xué)強(qiáng)化鹽開始凝固的溫度為規(guī)定的溫度以 下，進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化工序。
玻璃基板的材料優(yōu)選采用鋁硅酸鹽玻璃。作為玻璃基板的材料， 只要是待化學(xué)強(qiáng)化的玻璃，不作特別限定，可優(yōu)選例舉鋁硅酸鹽玻璃。 特別優(yōu)選含有鋰的鋁硅酸鹽玻璃。這樣的鋁硅酸鹽玻璃的材料優(yōu)選含 有58重量％ ~75重量％的Si02、 5重量％ ~23重量％的A1203、 3重 量％ ~10重量％的Li20、 4重量％ ~13重量％的血20作為主要成分。
本發(fā)明的磁盤的代表構(gòu)成，其特征在于，在釆用上述磁盤用玻璃 基板的制造方法得到的玻璃基板的表面至少形成磁性層。
根據(jù)本發(fā)明，在化學(xué)強(qiáng)化工序后的冷卻工序中，能夠抑制玻璃基
板上產(chǎn)生的微小起伏，同時(shí)進(jìn)行冷卻。因此，可得到具有極平滑的主 表面的磁盤用玻璃基板的制造方法。此外，能夠得到防止磁頭碰撞、 熱致凹凸故障等，并且實(shí)現(xiàn)磁頭低上浮量化，可以高密度記錄的磁盤 的制造方法。


圖1是說明化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液的附加成分與凝固開始溫度以及產(chǎn) 生微小起伏的關(guān)系的圖。
圖2是說明化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液的附加成分與凝固開始溫度以及產(chǎn) 生微小起伏的關(guān)系的另一圖。
具體實(shí)施例方式
對本發(fā)明的磁盤用玻璃基板的制造方法以及磁盤的制造方法的實(shí) 施方式進(jìn)行說明。圖1是說明附加成分和凝固開始溫度以及產(chǎn)生微小 起伏的關(guān)系的圖。應(yīng)予說明，以下的實(shí)施方式中示出的具體尺寸、形 狀、材質(zhì)、其它數(shù)值等只是為了使發(fā)明的理解變得容易的例示，除了 特別指出，不對本發(fā)明進(jìn)行限定。
首先對磁盤用玻璃基板的制造方法中的化學(xué)強(qiáng)化工序和冷卻工序 進(jìn)行說明，其次對化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液進(jìn)行說明。 [化學(xué)強(qiáng)化工序]
化學(xué)強(qiáng)化工序在對圓盤狀玻璃基板的主表面和端面進(jìn)行鏡面研磨 之后進(jìn)行。但也可以在化學(xué)強(qiáng)化工序之后具備后述的研磨工序。通過 進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化處理，能夠在磁盤用玻璃基板的表層產(chǎn)生高的壓縮應(yīng)力， 能夠提高耐沖擊性。特別是在使用鋁硅酸鹽玻璃作為玻璃基板的材料 時(shí)，適宜進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化處理。
在該化學(xué)強(qiáng)化工序中，使含有離子半徑比玻璃基板中包含的離子 的離子半徑大的離子的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液和玻璃基板接觸，進(jìn)行離子 交換。作為化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液，優(yōu)選使用使含有堿金屬元素的硝酸鹽， 例如含有硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鋰等的硝酸鹽熔解了的熔解液。應(yīng)予
8說明，化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中含有的鋰元素優(yōu)選為0ppm 2000ppm。這 是因?yàn)檫@樣的化學(xué)強(qiáng)化鹽在對玻璃、特別是包含鋰元素的鋁硅酸鹽玻 璃進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化處理時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)作為磁盤用玻璃基板的規(guī)定的剛性 以及耐沖擊性。如果化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中含有的鋰離子過多，則防礙 離子交換，結(jié)果是有時(shí)難以得到期望的拉伸應(yīng)力、壓縮應(yīng)力。
在本實(shí)施方式中，化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液使用將作為化學(xué)強(qiáng)化鹽的 KN03 (硝酸鉀)和NaN03 (硝酸鈉)作為主要成分熔解，進(jìn)一步添加(熔 解)后述的附加成分而成的熔解液。然后，通過將玻璃基板表層的鋰 離子、鈉離子分別離子交換成化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中的鈉離子、鉀離子， 在玻璃基板的表層形成壓縮應(yīng)力層而強(qiáng)化。
作為離子交換法，已知低溫型離子交換法、高溫型離子交換法、 表面結(jié)晶化法、玻璃表面的脫堿法等，但優(yōu)選使用在不超過玻璃的玻 璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度范圍進(jìn)行離子交換的低溫型離子交換法。
進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化處理時(shí)的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液的加熱溫度，從不超過 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并且良好地進(jìn)行離子交換的觀點(diǎn)等來看，優(yōu)選280 'C 660t:，特別優(yōu)選3001C 4001C。使玻璃基板與化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解 液接觸的時(shí)間優(yōu)選數(shù)小時(shí) 數(shù)十小時(shí)。再有，優(yōu)選在使玻璃基板與化 學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液接觸之前，將玻璃基板預(yù)先加熱到IOOX: ~ 3001C作為
預(yù)加熱。 [冷卻工序]
將結(jié)束了化學(xué)強(qiáng)化處理的玻璃基板浸漬在20x:的水槽中急劇冷 卻，維持約io分鐘。應(yīng)予說明，化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液隨著溫度的降低而 以液體、果子凍狀、固體的順序轉(zhuǎn)變。 [抑制微小起伏的構(gòu)成]
目前為止，在經(jīng)過了化學(xué)強(qiáng)化工序和冷卻工序之后，在玻璃基板
的主表面上產(chǎn)生了局部的微小起伏。微小起伏是指具有100nm左右的 寬度和0. l^im左右的高度，長度有時(shí)達(dá)數(shù)mm的線狀隆起或者沉降。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了微小起伏是在冷卻工序之后發(fā)生的，以及是在 凝固殘留在玻璃基板上的化學(xué)強(qiáng)化鹽的位置上產(chǎn)生的。基于此，認(rèn)為
微小起伏是由于化學(xué)強(qiáng)化鹽的凝固的影響而產(chǎn)生的。
此外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果能夠在具有能防止上述微小起 伏發(fā)生的表面硬度的玻璃基板的表面溫度下，使化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液凝 固，則能夠防止該微小起伏。
更具體地說，發(fā)現(xiàn)了即使在由于該化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液凝固而產(chǎn)生 的作用(力)施加到玻璃基板上時(shí)，在熔解了化學(xué)強(qiáng)化鹽的化學(xué)強(qiáng)化
表面硬度的玻璃基j的溫度還低時(shí)，不;生微小起伏:、、 換言之，玻璃基板隨著溫度的上升，其表面硬度下降。而且，在 表面硬度下降了的狀態(tài)下受到外部的力(作用)時(shí)，其表面形狀發(fā)生 變化。因此，在化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液的凝固開始溫度比具有不產(chǎn)生微小 起伏的表面硬度的狀態(tài)的玻璃基板的表面溫度還低時(shí)，不產(chǎn)生上述微 小起伏。
因此，為了不產(chǎn)生微小起伏，具有例如使用即使在高溫下表面硬 度也高的玻璃基板來防止微小起伏的方法，降低化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液的 凝固開始溫度從而防止微小起伏發(fā)生的方法等。
以下，對由于化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液凝固而對玻璃基板造成的影響(作 用 力)進(jìn)行說明。
作為化學(xué)強(qiáng)化鹽的凝固對玻璃基板的影響，首先認(rèn)為是凝固(結(jié) 晶化)了的化學(xué)強(qiáng)化鹽對玻璃基板的表面給予物理力。即玻璃基板在 化學(xué)強(qiáng)化處理工序中被加熱、膨脹，同時(shí)變軟。然后在接下來的冷卻 工序中被冷卻，因此進(jìn)行收縮，同時(shí)硬化。在此，認(rèn)為由于在膨脹的 同時(shí)變軟的狀態(tài)下化學(xué)強(qiáng)化鹽附著在表面上而凝固，所以該部分的收 縮受到阻礙，殘留變形。
作為其它的影響，認(rèn)為由于化學(xué)強(qiáng)化鹽的結(jié)晶附著在玻璃基板的 表面上，該部分的熱容量增加，所以冷卻速度變慢，由于溫度分布不 均而發(fā)生變形。而且，認(rèn)為因?yàn)榛瘜W(xué)強(qiáng)化鹽凝固時(shí)放出凝固熱，產(chǎn)生 溫度分布不均，發(fā)生變形。
在上述任何一種情況下，認(rèn)為通過在直到玻璃基板降低到規(guī)定溫
度而達(dá)到不受化學(xué)強(qiáng)化鹽凝固產(chǎn)生的影響的硬度為止，熔解了的化學(xué) 強(qiáng)化鹽不凝固的條件下進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化工序，能夠抑制微小起伏的發(fā)生。 即，化學(xué)強(qiáng)化鹽凝固時(shí)給予該玻璃基板的力中，除了凝固了的結(jié) 晶產(chǎn)生的物理力之外，還包含熱容量、凝固熱等的熱引起的力。而且， 在本發(fā)明中，通過使用在冷卻工序中直至玻璃基板降低到規(guī)定的溫度 為止熔解了的化學(xué)強(qiáng)化鹽不凝固的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液，實(shí)現(xiàn)了上述化 學(xué)強(qiáng)化條件。
規(guī)定的溫度可以根據(jù)玻璃基板的材料進(jìn)行適當(dāng)設(shè)定，但優(yōu)選為玻 璃基板的硬度達(dá)到附著在玻璃基板上的化學(xué)強(qiáng)化鹽凝固時(shí)給予玻璃基 板的力不會使玻璃基板的表面形狀變形的硬度的溫度。或者，規(guī)定的
溫度可以設(shè)定在玻璃基板的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的下端附近以下，或者 可以以退火點(diǎn)、變形點(diǎn)、軟化點(diǎn)等為基準(zhǔn)設(shè)定。
此外，作為調(diào)節(jié)化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液的凝固開始溫度的方法，可以 添加化學(xué)強(qiáng)化鹽以外的附加成分，利用凝固點(diǎn)下降的作用。附加成分 優(yōu)選是作為化學(xué)強(qiáng)化鹽的KN03或NaN03以外的金屬鹽。此外，在利用 作為化學(xué)強(qiáng)化鹽的003和NaN03進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化處理時(shí)，附加成分優(yōu)選 是不會防礙該化學(xué)強(qiáng)化處理的物質(zhì)。具體而言，優(yōu)選不會防礙玻璃基
板和化學(xué)強(qiáng)化鹽之間的離子交換的物質(zhì)、附加成分附著在玻璃基板表 面，不會使該玻璃基板的表面形狀變差的物質(zhì)。
作為調(diào)節(jié)化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液的凝固開始溫度的方法，可列舉例如， 為了制作化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液，將化學(xué)強(qiáng)化鹽KN03和NaN03以外的附加 成分添加到該化學(xué)強(qiáng)化鹽中，降低化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液的凝固開始溫度。 通過將附加成分附加到化學(xué)強(qiáng)化鹽中，降低凝固點(diǎn)，由此能夠降低上 述化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液的凝固開始溫度。
此外，作為上述附加成分，優(yōu)選不會對化學(xué)強(qiáng)化處理造成不良影 響的物質(zhì)?？梢詮睦鏏gN03、 Ca(N03)2、 Ca (N03) 2 4H20、 Ni(N03)2、 Ni(N03)2 . 6H20、 Mn(N03)2、 Mn(N03)2 6H20 、 Co(N03)2、 Cu(N03)2、 Cu(N03)2 .3H20、 LiN03、 Mg(N03)2、 Mg(N03)2 6H20、 NaN02、 KN02、 Na2S04、 K2S04中選擇至少l種。其中，優(yōu)選使用NaN02或者KN02。這是因?yàn)镹aN02
或者002在化學(xué)強(qiáng)化處理時(shí)不會防礙玻璃基板和化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液之
間進(jìn)行的離子交換。
利用上述構(gòu)成，在化學(xué)強(qiáng)化工序后的冷卻工序中，能夠抑制玻璃 基板上產(chǎn)生的微小起伏，同時(shí)進(jìn)行冷卻。因此能夠得到具有極平滑的 主表面的磁盤用玻璃基板。另外，可防止磁頭碰撞、熱致凹凸故障等， 并且可實(shí)現(xiàn)磁頭的低上浮量化，得到可高密度記錄的磁盤。 [實(shí)施例]
以下對于適用本發(fā)明的磁盤用玻璃基板以及磁盤的制造方法，對
實(shí)施例進(jìn)行說明。該磁盤用玻璃基板以及磁盤，作為0. 8英寸型盤(內(nèi) 徑6mm、外徑21. 6mm、板厚0. 381mm) 、 1. 0英寸型盤(內(nèi)徑7mm、夕卜 徑27. 4mm、板厚0. 381mm) 、 1. 8英寸型磁盤(內(nèi)徑12mm、外徑48mm、 板厚0. 508mm)等的具有規(guī)定形狀的磁盤而制造。另外，也可以作為 2. 5英寸型盤、3. 5英寸型盤而制造。
(1)形狀加工工序和第1磨光(lapping )工序
首先，通過使用凸模、凹模、模腔的直接壓制將熔融的鋁硅酸鹽 玻璃成型為盤形狀，得到無定形的板狀玻璃。應(yīng)予說明，使用了化學(xué) 強(qiáng)化用的玻璃作為鋁硅酸鹽玻璃。除了直接壓制之外，也可以用研削 磨石從由下拉(down drawn)法或浮法形成的片狀玻璃切割，得到圓 盤狀的磁盤用玻璃基板。應(yīng)予說明，作為玻璃基板的材料，只要是待 化學(xué)強(qiáng)化的玻璃，不作特別限制，但可以優(yōu)選例舉鋁硅酸鹽玻璃。特 別優(yōu)選含有鋰的鋁硅酸鹽玻璃。
這樣的鋁硅酸鹽玻璃的材料優(yōu)選包含58重量％~75重量％的 Si02、 5重量％ ~23重量％的A1203、 3重量％ ~ 10重量％的Li20、 4 重量％ ~13重量％的Na20作為主要成分。應(yīng)予說明，這里使用的鋁硅 酸鹽玻璃的組成為包括63. 6重量％的Si02、14. 2重量％的Al203、10. 4 重量％的^20、 5. 4重量％的"20、 6. 0重量。/。的Zr02、 0. 4重量％的 Sb203。
其次，對該板狀玻璃的兩主表面進(jìn)行磨光加工，形成盤狀的玻璃 母材。該磨光加工是通過利用了行星齒輪機(jī)構(gòu)的兩面磨光裝置，使用
氧化鋁系游離磨粒進(jìn)行的。具體而言，在板狀玻璃的兩面從上下擠壓 磨光定盤，將包含游離磨粒的研削液供給到板狀玻璃的主表面上，使 它們相對地移動，進(jìn)行磨光加工。通過該磨光加工，得到具有平坦的 主表面的玻璃母材。
(2) 切割工序(制作型芯(coring)、成型)
接著，利用金剛石切割機(jī)切割玻璃母材，從該玻璃母材切出圓盤 狀的玻璃基板。然后使用圓筒狀的金剛石鉆孔機(jī)，在該玻璃基板的中 心部形成內(nèi)孔，形成圓環(huán)狀的玻璃基板(制作型芯)。然后，用金剛 石磨石研削內(nèi)周端面和外周端面，實(shí)施規(guī)定的倒角加工(成型)。
(3) 第2磨光工序
接著，與第l磨光工序同樣地，對得到的玻璃基板的兩主表面進(jìn) 行第2磨光加工。通過進(jìn)行該第2磨光工序，能夠預(yù)先除去在前一工 序即切割工序、端面研磨工序中形成在主表面上的微細(xì)凹凸形狀，能 夠在短時(shí)間內(nèi)完成后續(xù)的對主表面的研磨工序。
(4) 端面研磨工序
接著，利用刷研磨方法對玻璃基板的端面進(jìn)行鏡面研磨。此時(shí)， 作為研磨磨粒使用了含氧化鈰磨粒的漿料(游離磨粒)。接著利用磁 研磨法對內(nèi)周側(cè)端面進(jìn)行鏡面研磨。然后用水洗滌結(jié)束了端面研磨工 序的玻璃基板。通過該端面研磨工序，玻璃基板的端面被加工成能防 止顆粒等的灰塵產(chǎn)生的鏡面狀態(tài)。
應(yīng)予說明，在該端面研磨工序中，將玻璃基板重疊而將端面磨光， 但此時(shí)為了避免在玻璃基板的主表面上產(chǎn)生缺陷等，也可以在后述的 第1研磨工序之前或者在第2研磨工序前后進(jìn)行。
(5) 主表面研磨工序
作為主表面研磨工序，首先實(shí)施第l研磨工序。該第l研磨工序 的目的主要在于除去在前述的磨光工序中殘留在主表面上的缺陷和變 形。在該第l研磨工序中，通過具有行星齒輪機(jī)構(gòu)的兩面研磨裝置， 使用硬質(zhì)樹脂磨光器，進(jìn)行主表面的研磨。作為研磨劑使用氧化鐘磨 粒。
將結(jié)束了該第1研磨工序的玻璃基板依次浸漬在中性洗滌劑、純
水、IPA (異丙醇)的各洗滌槽中洗滌。
接著，作為主表面研磨工序，實(shí)施第2研磨工序。該第2研磨工 序的目的在于將主表面加工成鏡面狀。在該第2研磨工序中，通過具 有行星齒輪機(jī)構(gòu)的兩面研磨裝置，使用軟質(zhì)發(fā)泡樹脂磨光器，進(jìn)行主 表面的鏡面研磨。作為研磨劑，使用比第1研磨工序中使用的氧化鈰
磨粒還孩史細(xì)的氧化鈰磨粒。
將結(jié)束了該第2研磨工序的玻璃基板依次浸漬在中性洗滌劑、純 水、IPA (異丙醇)的各洗滌槽中洗滌。應(yīng)予說明，在各洗滌槽中外加 超聲波。
通過實(shí)施該第2研磨工序，除去玻璃基板的主表面的裂紋，使主 表面的微小起伏達(dá)到例如最大值為5nm以下。該微小起伏的最大值是 使用PHASE SHIFT TECHNOLOGY公司制造的"Micro XAM"，采用非接 觸激光干涉法，測定波長4一至lmm的頻率的起伏時(shí)的最大值。測定 范圍在各邊為800nm和980nm的矩形(800nm x 980nm)的范圍內(nèi)。 (6)化學(xué)強(qiáng)化工序
接著對結(jié)束了上述磨光工序和研磨工序的玻璃基板實(shí)施化學(xué)強(qiáng) 化?；瘜W(xué)強(qiáng)化是準(zhǔn)備將硝酸鉀(60% )和硝酸鈉(40% )混合，進(jìn)而 添加5重量％的Ca(N03)2而成的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液。在預(yù)先將該化學(xué) 強(qiáng)化鹽熔解液加熱到4001C的同時(shí)，將洗滌后的玻璃基板預(yù)熱到300 r,在化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中浸漬約3小時(shí)。在該浸漬時(shí)，為了要將玻 璃基板的整個表面化學(xué)強(qiáng)化，以收納在夾具中以用端面保持多個玻璃 基板的狀態(tài)下進(jìn)行。
這樣，通過在化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中進(jìn)行浸漬處理，將玻璃基板的 表層的鋰離子和鈉離子分別置換為化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中的鈉離子和鉀 離子，玻璃基板被強(qiáng)化。玻璃基板的表層形成的壓縮應(yīng)力層的厚度為 約100nm~ 200pm。
將結(jié)束了化學(xué)強(qiáng)化處理的玻璃基板浸漬在20"C的水槽中急劇冷 卻，維持約IO分鐘。然后，將結(jié)束了急劇冷卻的玻璃基板浸漬在加熱
到約4ox:的濃硫酸中進(jìn)行洗滌。進(jìn)而，將結(jié)束了硫酸洗滌的玻璃基板
依次浸潰在純水、IPA (異丙醇)的各洗滌槽中洗滌。
如上所述，通過實(shí)施第l磨光工序、切割工序、端面研磨工序、
第2磨光工序、第1和第2研磨工序以及化學(xué)強(qiáng)化工序，得到平坦且
平滑的高剛性的磁盤用玻璃基板。 (7)磁盤制造工序
通過在經(jīng)過上述工序而得到的玻璃基板的兩面，在玻璃基板的表 面依次成膜由Cr合金構(gòu)成的附著層、由CoTaZr基合金構(gòu)成的軟磁性 層、由Ru構(gòu)成的底層、由CoCrPt基合金構(gòu)成的垂直磁記錄層、由氫 化碳構(gòu)成的保護(hù)層、由全氟聚醚構(gòu)成的潤滑層，制造垂直磁記錄盤。 應(yīng)予說明，本構(gòu)成是垂直磁盤的構(gòu)成的一個例子，作為面內(nèi)磁盤，也 可以構(gòu)成磁性層。
圖1、圖2是表示使用鋁硅酸鹽玻璃作為玻璃基板的原材料，添 加了作為附加成分的Ca(N03)2 4H20或Mg(N03)2 ' 6H20時(shí)的凝固開始 溫度和發(fā)生微小起伏的關(guān)系圖。在圖1、圖2中，x表示產(chǎn)生了微小 起伏，O表示沒有產(chǎn)生微小起伏。
作為比較例1，作為基準(zhǔn)的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液是混合了硝酸鉀(60 % )和硝酸鈉(40% )而得到的。此外，比較例2是添加了 3重量％ 的Ca (N03) 2 4H20，比較例3是添加了 3重量%的Mg (N03) 2 6H20，實(shí) 施例l是添加了 6重量％的Ca(N03)2 '4H20,實(shí)施例2是添加了 6重量 %的Mg(N03)2 6H20。
從圖中可知，沒有添加附加成分的比較例1的凝固開始溫度為230 °C。與附加成分無關(guān)，添加了 3重量％的比較例2、 3時(shí)的凝固開始溫 度下降到225r，添加了 6重量％的實(shí)施例1、 2時(shí)的凝固開始溫度下 降到220X:。在比較例1~3的情況下產(chǎn)生了微小起伏，但在實(shí)施例1、 2中能夠抑制微小起伏的產(chǎn)生。
因此，可知通過使用化學(xué)強(qiáng)化鹽的凝固開始溫度為220匸以下的 化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化工序，能夠抑制微小起伏的發(fā)生。另
外，可知在使用Ca(N03)2時(shí)，通過在化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中添加以達(dá)到 5重量％以上，能夠?qū)⒒瘜W(xué)強(qiáng)化鹽的凝固開始溫度調(diào)節(jié)到能夠抑制微 小起伏發(fā)生的溫度。
應(yīng)予說明，在本實(shí)施方式中所示的制造方法中，說明了進(jìn)行積極 地進(jìn)行冷卻的冷卻工序。但本發(fā)明并不局限于此，放置在空氣中緩慢 冷卻的情況、利用恒溫槽進(jìn)一步緩慢冷卻的情況同樣能得到本發(fā)明的 效果。
以上參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不 局限于這些實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求書記載的范圍內(nèi) 想到各種變更例或修正例，當(dāng)然這些變更例和修正例也應(yīng)理解為在本 發(fā)明的技術(shù)范圍之內(nèi)。
本發(fā)明涉及磁盤用玻璃基板的制造方法和磁盤的制造方法，特別 是能夠作為防止在化學(xué)強(qiáng)化工序中在玻璃基板的主表面上產(chǎn)生的微小 起伏的技術(shù)而利用。
權(quán)利要求
1.磁盤用玻璃基板的制造方法，其包含將玻璃基板浸漬在使化學(xué)強(qiáng)化鹽加熱熔解了的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中，使該玻璃基板中的金屬離子和上述化學(xué)強(qiáng)化鹽的金屬離子進(jìn)行離子交換的化學(xué)強(qiáng)化工序，其特征在于，使用直至降低到如下溫度，熔解的化學(xué)強(qiáng)化鹽不凝固的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液，進(jìn)行上述化學(xué)強(qiáng)化工序，所述溫度為玻璃基板達(dá)到附著在該玻璃基板上的化學(xué)強(qiáng)化鹽凝固時(shí)給予該玻璃基板的力不會使該玻璃基板的表面形狀變形的硬度的溫度。
2. 權(quán)利要求l記載的磁盤用玻璃基板的制造方法，其特征在于， 上述化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液通過添加化學(xué)強(qiáng)化鹽以外的附加成分，利用凝 固點(diǎn)下降而達(dá)到上述規(guī)定的溫度。
3. 權(quán)利要求2記載的磁盤用玻璃基板的制造方法，其特征在于， 上述附加成分是作為化學(xué)強(qiáng)化鹽的003或NaN03以外的金屬鹽。
4. 權(quán)利要求2記載的磁盤用玻璃基板的制造方法，其特征在于， 上述附加成分從AgN03、 Ca(N03)2、 Ca(N03)2 4H20 、 Ni(N03)2、 Ni(N03)2 . 6H20、 Mn(N03)2、 Mn(N03)2 6H20 、 Co (N03) 2 、 Cu(N03)2、 Cu(N03)2 .3H20、 LiN03、 Mg(N03)2、 Mg (N03) 2 6H20、 NaN02、 KN02、 Na2S04、 K2S04中選擇至少l種。
5. 權(quán)利要求2記載的磁盤用玻璃基板的制造方法，其特征在于， 上述附加成分包含NaN02或O02中的任一種。
6. 權(quán)利要求2記載的磁盤用玻璃基板的制造方法，其特征在于， 上述附加成分在化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中添加到5重量％以上。
7. 磁盤用玻璃基板的制造方法，其包含使玻璃基板與加熱了的 化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液接觸而將玻璃基板的表層強(qiáng)化的化學(xué)強(qiáng)化工序，其 特征在于，使用化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液中包含的化學(xué)強(qiáng)化鹽的凝固開始溫 度為2201C以下的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液，進(jìn)行上述化學(xué)強(qiáng)化工序。
8. 磁盤用玻璃基板的制造方法，其包含使玻璃基板與加熱了的 化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液接觸而將玻璃基板的表層強(qiáng)化的化學(xué)強(qiáng)化工序，其 特征在于，使用添加了化學(xué)強(qiáng)化鹽以外的附加成分以使化學(xué)強(qiáng)化鹽熔強(qiáng)化鹽熔解液，進(jìn)行上述化學(xué)強(qiáng)化工序。
9. 權(quán)利要求1 ~ 8中任一項(xiàng)記栽的磁盤用玻璃基板的制造方法， 其特征在于，上述玻璃基板的材料是鋁硅酸鹽玻璃。
10. 權(quán)利要求9記載的磁盤用玻璃基板的制造方法，其特征在于， 上述玻璃基板的材料包含58重量％ ~75重量％的Si02、5重量。/。 ~23 重量％的A1203、 3重量％ ~ 10重量％的Li20、 4重量％ ~ 13重量％的 Na20作為主要成分。
11. 磁盤的制造方法，其特征在于，在由權(quán)利要求1~10中任一 項(xiàng)記栽的磁盤用玻璃基板的制造方法得到的玻璃基板的表面至少形成 磁性層。
12. 權(quán)利要求1~10中任一項(xiàng)記栽的磁盤用玻璃基板的制造方 法，其特征在于，上述玻璃基板的主表面的微小起伏的最大值在各邊 為800pm和980nm的矩形的測定范圍內(nèi)不到5nm。
13. 權(quán)利要求ll記載的磁盤的制造方法，其特征在于，將其用于 與磁頭的上浮量為6nm以下的硬盤驅(qū)動器對應(yīng)的磁盤中。
全文摘要
提供在化學(xué)強(qiáng)化工序后的冷卻工序中抑制玻璃基板上產(chǎn)生的微小起伏，具有極平滑的主表面的磁盤用玻璃基板的制造方法，以及防止磁頭碰撞、熱致凹凸故障等，并且實(shí)現(xiàn)磁頭的低上浮量化，可以高密度記錄的磁盤的制造方法。磁盤用玻璃基板的制造方法，其包含對使化學(xué)強(qiáng)化鹽加熱熔解了的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液加熱并將玻璃基板浸漬，使玻璃基板中的金屬離子和化學(xué)強(qiáng)化鹽的金屬離子進(jìn)行離子交換的化學(xué)強(qiáng)化工序，其中，使用直至降低到如下溫度，熔解的化學(xué)強(qiáng)化鹽不凝固的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔解液，進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化工序，所述溫度為玻璃基板的硬度達(dá)到附著在該玻璃基板上的化學(xué)強(qiáng)化鹽凝固時(shí)給予該玻璃基板的力不會使該玻璃基板的表面形狀變形的硬度的溫度。
文檔編號C03C21/00GK101356135SQ20078000124
公開日2009年1月28日 申請日期2007年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者寺田研一郎, 巖田勝行, 磯野英樹 申請人:Hoya株式會社