專利名稱：磁盤(pán)用玻璃基板的化學(xué)強(qiáng)化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及HDD(硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)等磁記錄裝置上搭載的磁盤(pán)及磁盤(pán)用玻璃基板的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，HDD等磁記錄裝置正在快速地謀求高密度化記錄。該HDD上搭載的信息記錄介質(zhì)是磁盤(pán)，它是通過(guò)在鋁類合金基板或玻璃基板等基板上形成磁性層等膜而進(jìn)行制造的。在該HDD中，磁頭在高速旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)上浮動(dòng)飛行的同時(shí)，信息信號(hào)被作為磁化圖案記錄在磁性層上，或進(jìn)行重現(xiàn)。
最近，作為適合于高密度化記錄的磁盤(pán)用基板，玻璃基板受到了特別的關(guān)注。由于玻璃基板可形成光滑的表面，適合于使用低浮上量的磁頭，是適合于提高記錄信號(hào)的S/N比及進(jìn)行高密度化記錄的基板。也就是說(shuō)，玻璃基板是對(duì)磁頭的低浮上量有優(yōu)異適應(yīng)性的基板。但是，雖然玻璃基板是高強(qiáng)度和高剛性的材料，另一方面也是脆性的材料，因此人們正在嘗試各種各樣的強(qiáng)化方法。通常使用的玻璃強(qiáng)化方法有結(jié)晶法和化學(xué)強(qiáng)化法。作為磁盤(pán)等信息記錄介質(zhì)用的玻璃基板的化學(xué)強(qiáng)化方法，已知的是，例如下述專利文獻(xiàn)1(特開(kāi)2000-203888號(hào)公報(bào))的技術(shù)、下述專利文獻(xiàn)2(特開(kāi)2001-72444號(hào)公報(bào))的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
最近，HDD信息記錄密度一直在提高，甚至達(dá)到了每平方英寸大于等于40千兆字節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)這種高密度的信息記錄，磁頭的記錄再現(xiàn)元件與磁盤(pán)磁性層的距離(無(wú)信號(hào)損耗(スペ一シングロス))必需狹窄化至極限。為了達(dá)到每平方英寸大于等于40千兆字節(jié)的信息記錄密度，必需使磁盤(pán)表面平滑化到即使在磁頭的浮上量為10nm的情況下，仍不會(huì)與高速旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)產(chǎn)生接觸。當(dāng)磁頭與磁盤(pán)接觸或疑似接觸時(shí)，有時(shí)會(huì)引起壓碎事故，使HDD發(fā)生故障。
另外，最近從實(shí)現(xiàn)高密度記錄的觀點(diǎn)出發(fā)，正在使用磁阻效應(yīng)元件(例如，GMR元件及TMR元件)作為磁頭的再現(xiàn)元件。搭載有這種磁阻效應(yīng)元件的磁頭有時(shí)會(huì)產(chǎn)生固有的故障，即thermal asperity故障。thermal asperity故障是指，當(dāng)磁頭浮動(dòng)飛行地通過(guò)磁盤(pán)表面上的微小突起或下凹形狀之處時(shí)，由于空氣的絕熱壓縮和/或絕熱膨脹，磁阻效應(yīng)元件有時(shí)發(fā)生微小的加熱、冷卻。當(dāng)然，也會(huì)發(fā)生磁盤(pán)表面上的微小突起或下凹形狀與磁阻效應(yīng)元件的接觸。
由于這種thermal asperity故障在磁頭與磁盤(pán)不進(jìn)行接觸的情況下也會(huì)發(fā)生，因而相對(duì)于搭載有磁阻效應(yīng)元件的磁頭，磁盤(pán)表面必須進(jìn)行極高程度地平滑化、清潔化。如果thermal asperity故障發(fā)生，thermal asperity信號(hào)就會(huì)疊加在再現(xiàn)信號(hào)上，妨礙記錄字節(jié)的正確讀出。
本申請(qǐng)人對(duì)磁頭thermal asperity故障與磁盤(pán)用玻璃基板制造工藝之間的因果關(guān)系進(jìn)行了研究，特別是對(duì)該故障與化學(xué)強(qiáng)化工藝的關(guān)系方面的既定對(duì)策進(jìn)行了專心研究。上述專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2就提供了該研究的成果。但是，如果磁頭的浮上量達(dá)到最近這樣的10nm或其以下，則可想到僅采用以往的對(duì)策，有時(shí)并不能充分抑制最早存在的這種故障。盡管據(jù)說(shuō)最近使用ECC(Error Correcting Code錯(cuò)誤校正符號(hào))進(jìn)行錯(cuò)誤校正(Error Correcting)的技術(shù)正在發(fā)展起來(lái)，但現(xiàn)實(shí)是在磁頭的浮上量達(dá)到10nm或更小的情況下，使HDD進(jìn)行無(wú)故障運(yùn)行是困難的。
因此，近年來(lái)隨著HDD市場(chǎng)用途的急劇擴(kuò)大，要求價(jià)格進(jìn)一步降低。特別是除了以往的計(jì)算機(jī)搭載用途外，HDD的市場(chǎng)用途正擴(kuò)展到車(chē)輛行駛用信息系統(tǒng)、PDA(便攜信息終端)或便攜電話搭載用途。在這種情況下，對(duì)磁盤(pán)用玻璃基板也迫切要求成本降低，在磁盤(pán)用玻璃基板的制造工藝中，化學(xué)強(qiáng)化工序和其后的清洗工序是成本提高的主要原因之一。例如，化學(xué)強(qiáng)化工序中使用的化學(xué)強(qiáng)化鹽是酸性高的材料，因此為了進(jìn)行采購(gòu)、搬運(yùn)、保管需要一定的成本。另外，在化學(xué)強(qiáng)化后的清洗工序中，必需實(shí)施精密清洗，以切實(shí)地除去在化學(xué)強(qiáng)化工序中附著于玻璃基板表面的異物。如果未充分除去異物，則有時(shí)會(huì)成為thermal asperity故障及磁頭壓碎故障的起因。在精密清洗成為成本提高的主要原因的同時(shí)，為了在更狹窄的磁頭浮上量情況下抑制上述故障，還需要進(jìn)一步加重成本負(fù)擔(dān)而進(jìn)行高水平的精密清洗。因此，這就成為妨礙廉價(jià)地提供磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板的重要原因。
本發(fā)明是基于這些問(wèn)題而做出的，其目的是第一，提供磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板及磁盤(pán)，這些玻璃基板及磁盤(pán)即使在例如10nm或更小的極窄磁頭浮上量下也能防止thermal asperity故障及磁頭壓碎故障。第二，提供可防止thermal asperity故障及磁頭壓碎故障的廉價(jià)化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板及磁盤(pán)。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明由以下內(nèi)容組成。
(組成1)磁盤(pán)用玻璃基板的化學(xué)強(qiáng)化處理方法，其特征在于在使導(dǎo)入處理罐中的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔融而形成化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽，并使玻璃盤(pán)與上述化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽接觸來(lái)進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化的磁盤(pán)用玻璃基板的化學(xué)強(qiáng)化處理方法中，使用粒狀化學(xué)強(qiáng)化鹽，使得在向處理罐中導(dǎo)入化學(xué)強(qiáng)化鹽時(shí)不會(huì)飛散入氛圍氣中。
(組成2)組成1所述的磁盤(pán)用玻璃基板的化學(xué)強(qiáng)化處理方法，其特征在于使用將粉狀化學(xué)強(qiáng)化鹽材料成型為粒狀的化學(xué)強(qiáng)化鹽。
(組成3)組成1或2所述的磁盤(pán)用玻璃基板的化學(xué)強(qiáng)化處理方法，其特征在于上述玻璃盤(pán)是由鋁硅酸鹽玻璃構(gòu)成的。
(組成4)磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于含有通過(guò)組成1～3中任一項(xiàng)所述的磁盤(pán)用玻璃基板的化學(xué)強(qiáng)化處理方法進(jìn)行處理的工序。
(組成5)磁盤(pán)制造方法，其特征在于在通過(guò)組成4所述的磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板的制造方法獲得的玻璃基板上，至少形成磁性層。
在本發(fā)明中，通過(guò)使用粒狀的化學(xué)強(qiáng)化鹽，而不是以往的粉狀化學(xué)強(qiáng)化鹽作為導(dǎo)入處理罐的化學(xué)強(qiáng)化鹽，在向處理罐中投入化學(xué)強(qiáng)化鹽時(shí)，可以抑制粉粒的飛散，因而能夠防止因粉粒等異物附著而導(dǎo)致的thermal asperity故障及磁頭壓碎故障。
另外，粉狀化學(xué)強(qiáng)化鹽有時(shí)會(huì)吸收氛圍氣中的濕氣而固體化為不定形狀。這種固形化為不定形狀的化學(xué)強(qiáng)化鹽會(huì)變硬、變重、表面粗糙度變大，因而如果直接導(dǎo)入處理罐中，有時(shí)會(huì)損傷處理罐。此時(shí)，如果要防止吸濕，必須對(duì)氛圍氣的濕度進(jìn)行嚴(yán)格的管理，因而會(huì)使成本提高。在本發(fā)明中，由于使用粒狀的化學(xué)強(qiáng)化鹽，不會(huì)發(fā)生像粉體那樣因吸濕而固體化為不定形狀的情況，即使將其直接投入到處理罐中也不用擔(dān)心會(huì)損傷處理罐。而且，不需要像上述那樣進(jìn)行嚴(yán)格的濕度管理，因而可以降低成本。
還有，與粉狀的相比，粒狀化學(xué)強(qiáng)化鹽不會(huì)發(fā)生飛散等，易于操作，可以降低用于采購(gòu)、搬運(yùn)、保管的成本。
如上所述，在本發(fā)明中，由于化學(xué)強(qiáng)化鹽投入處理罐時(shí)產(chǎn)生粉粒、處理罐損傷所伴有的處理罐中產(chǎn)塵所導(dǎo)致的化學(xué)強(qiáng)化鹽的污染得到了抑制，因此可以形成潔凈的化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽。因而，可有效地防止thermal asperity故障及磁頭壓碎故障。另外，由于可使化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽變得潔凈，即使不進(jìn)行特別高水平的化學(xué)強(qiáng)化工序后的精密清洗，也能適當(dāng)?shù)胤乐箃herma1 asperity故障及磁頭壓碎故障，可以適應(yīng)磁頭的10nm或更小的浮上量。另外，還能夠降低成本。
在本發(fā)明中，處理罐是導(dǎo)入化學(xué)強(qiáng)化鹽并使之熔融的罐體，在將化學(xué)強(qiáng)化鹽直接導(dǎo)入實(shí)施化學(xué)強(qiáng)化處理工序的化學(xué)強(qiáng)化處理罐中的方式中，就是該化學(xué)強(qiáng)化處理罐，另外，在設(shè)置有使化學(xué)強(qiáng)化鹽熔融的熔融處理罐、由該熔融處理罐向?qū)嵤┗瘜W(xué)強(qiáng)化處理工序的化學(xué)強(qiáng)化處理罐供給化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽的方式中，也可以是上述熔融處理罐。
在本發(fā)明中，所謂粒狀，只要是將化學(xué)強(qiáng)化鹽導(dǎo)入處理罐時(shí)不飛散到氛圍氣中的形狀即可，例如包括球體、橢圓體等球狀或半球狀形態(tài)、圓柱狀形態(tài)、立方體形態(tài)等多棱柱狀形態(tài)等。從特別優(yōu)選地達(dá)到本發(fā)明的作用的角度來(lái)看，不存在棱角的無(wú)角形狀是優(yōu)選的，作為這種形狀，例如可列舉上述球狀形態(tài)或半球狀形態(tài)等。
作為本發(fā)明中的化學(xué)強(qiáng)化鹽的材料，優(yōu)選含有硝酸鈉、硝酸鉀的材料。因?yàn)樽鳛檫@種化學(xué)強(qiáng)化鹽，如果對(duì)玻璃，特別是鋁硅酸鹽玻璃進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化，則可使磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板獲得預(yù)期的適宜剛性及耐沖擊性。硝酸鈉和硝酸鉀可以分別單獨(dú)使用或同時(shí)使用。
本發(fā)明中的粒狀化學(xué)強(qiáng)化鹽可通過(guò)以下方式方便地獲得，即使用例如壓片機(jī)將粉狀化學(xué)強(qiáng)化鹽材料成型為粒狀。另外，通過(guò)使用這種成型為粒狀的方法，可以方便地成型為任意的形狀或尺寸，因而是優(yōu)選的。
另外，作為粒狀化學(xué)強(qiáng)化鹽的粒徑，不需要做特別的限定，從優(yōu)選地達(dá)到本發(fā)明作用的角度來(lái)看，例如在球狀或半球狀形態(tài)的情況下，優(yōu)選1mm～10mm左右的粒徑。另外，粒狀化學(xué)強(qiáng)化鹽的粒重沒(méi)有限制，例如優(yōu)選在5mg～15g的范圍內(nèi)。
作為本發(fā)明中使用的玻璃盤(pán)，只要是化學(xué)強(qiáng)化玻璃即可，沒(méi)有特別的限定，其中可優(yōu)選列舉鋁硅酸鹽玻璃。特別優(yōu)選含鋰的鋁硅酸鹽。由于這種鋁硅酸鹽玻璃可通過(guò)離子交換化學(xué)強(qiáng)化方法，特別是低溫離子交換化學(xué)強(qiáng)化方法來(lái)精密地獲得優(yōu)選的壓縮應(yīng)力、壓縮應(yīng)力層、拉伸應(yīng)力，因而作為磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化基板是特別優(yōu)選的。
作為這種鋁硅酸鹽玻璃，可優(yōu)選列舉組成比為SiO258～75重量％、Al2O35～23重量％、Li2O 3～10重量％、Na2O 4～13重量％，以上述組分為主成分的鋁硅酸鹽玻璃。
而且，優(yōu)選以下的鋁硅酸鹽玻璃在使玻璃的組成為含有SiO262～75重量％、Al2O35～15重量％、Li2O 4～10重量％、Na2O 4～12重量％、ZrO25.5～15重量％作為主成分的同時(shí)，Na2O/ZrO2的重量比為0.5～2.0，Al2O3/ZrO2的重量比為0.4～2.5。
另外，為了不在玻璃基板表面產(chǎn)生由ZrO2的未溶解物而導(dǎo)致的突起，優(yōu)選使用以摩爾％計(jì)，含有SiO257～74％、ZnO2為0～2.8％、Al2O33～15％、Li2O 7～16％、Na2O 4～14％的化學(xué)強(qiáng)化玻璃。
這種鋁硅酸鹽玻璃經(jīng)過(guò)化學(xué)強(qiáng)化后，抗彎強(qiáng)度得到提高，也有優(yōu)異的努氏硬度。
作為本發(fā)明的化學(xué)強(qiáng)化處理工序中的化學(xué)強(qiáng)化方法，可使用公知的化學(xué)強(qiáng)化方法，沒(méi)有特別的限定。例如，玻璃盤(pán)(基板)的化學(xué)強(qiáng)化可通過(guò)以下方式進(jìn)行使玻璃盤(pán)與加熱后的化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽進(jìn)行接觸，使玻璃盤(pán)表層的離子與化學(xué)強(qiáng)化鹽的離子進(jìn)行離子交換。
此處，作為離子交換法，已知的是低溫離子交換法、高溫離子交換法、表面結(jié)晶法、玻璃表面的脫堿法等，但從玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)的角度來(lái)看，優(yōu)選使用在不超過(guò)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)進(jìn)行離子交換的低溫離子交換法。需說(shuō)明的是，此處所謂的低溫型離子交換法是指在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以下的溫度范圍內(nèi)，將玻璃中的堿金屬離子置換為離子半徑比其更大的堿金屬離子，通過(guò)提高離子交換部分的容積而使玻璃表層出現(xiàn)壓縮應(yīng)力，從而對(duì)玻璃表面進(jìn)行增強(qiáng)的方法。
這種化學(xué)強(qiáng)化處理時(shí)的溫度，即進(jìn)行化學(xué)處理時(shí)加熱化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽的溫度，從促進(jìn)離子交換的角度來(lái)看優(yōu)選為280～660℃，特別是300～400℃。
玻璃盤(pán)與化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽的接觸時(shí)間(化學(xué)強(qiáng)化處理時(shí)間)是使上述離子交換完成的足夠時(shí)間即可，通常優(yōu)選為數(shù)小時(shí)～數(shù)十小時(shí)左右。
還有，在使玻璃盤(pán)與化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽進(jìn)行接觸前，優(yōu)選基于預(yù)熱的目的將玻璃盤(pán)預(yù)先加熱至100～300℃左右。
另外，化學(xué)強(qiáng)化處理后的玻璃盤(pán)經(jīng)過(guò)冷卻、清洗工序后被制成磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板制品。
在本發(fā)明中，使導(dǎo)入到處理罐中的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔融而形成化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽，再通過(guò)使玻璃盤(pán)與上述化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽接觸來(lái)進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化，作為上述處理罐的材料，優(yōu)選耐腐蝕性優(yōu)異的低產(chǎn)塵材料?；瘜W(xué)強(qiáng)化鹽及化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽具有氧化性，并且處理溫度為高溫，因此必須通過(guò)選擇耐腐蝕性優(yōu)異的材料，來(lái)抑制損傷和發(fā)塵，并抑制thermalasperity故障及磁頭壓碎故障。在耐腐蝕性方面，石英材料是特別優(yōu)選的，不銹鋼材料，尤其是其中的耐腐蝕性特別優(yōu)異的馬氏體類或奧氏體類不銹鋼材料(例如SUS316L，SUS304)也是優(yōu)選的。還有，不需要處理罐整體均由石英材料或不銹鋼材料形成，至少處理罐內(nèi)壁的與化學(xué)強(qiáng)化鹽和/或化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽接觸部分由石英材料或不銹鋼材料形成。
另外，就本發(fā)明而言，優(yōu)選在實(shí)施化學(xué)強(qiáng)化之前使玻璃盤(pán)的表面形成鏡面。作為鏡面研磨加工方法，可以優(yōu)選列舉使用含有氧化鈰磨粒的研磨液和研磨墊的鏡面研磨法，或使用含有膠態(tài)二氧化硅磨粒的研磨液和研磨墊的鏡面研磨法。作為此種情況下的鏡面品質(zhì)，優(yōu)選在主表面上例如表面粗糙度Rmax為小于等于6nm、Ra為小于等于0.6nm的鏡面，以及在端面上例如Rmax為0.01～1μm、Ra為0.001～0.8μm的鏡面。通過(guò)使用這種表面經(jīng)過(guò)鏡面研磨的玻璃盤(pán)進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化，可以在玻璃盤(pán)表面的細(xì)微區(qū)域?qū)嵤┚鶆虻幕瘜W(xué)強(qiáng)化。
另外，本發(fā)明中的玻璃基板厚度不必進(jìn)行特別的限定，但作為可優(yōu)選地達(dá)到本發(fā)明的作用的板厚，例如可列舉0.2mm～0.9mm，特別是0.2mm～0.6mm的薄板型玻璃基板。根據(jù)本發(fā)明，即使在玻璃基板為這樣的薄板的情況下，也能以穩(wěn)定的品質(zhì)價(jià)廉地提供高強(qiáng)度的玻璃基板，因而是優(yōu)選的。
通過(guò)在根據(jù)本發(fā)明獲得的磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板上至少形成磁性層，可以獲得磁盤(pán)。例如，可以列舉在玻璃基板上依次形成磁性層、保護(hù)層、潤(rùn)滑層而得到的磁盤(pán)。磁性層優(yōu)選為適合于進(jìn)行高密度化記錄的Co類磁性層。作為這種磁性層，例如可以列舉CoPt類磁性層、CoCr類磁性層。作為磁性層的形成方法，可優(yōu)選列舉DC磁控濺射法。
另外，在玻璃基板和磁性層之間，優(yōu)選插入用于使磁性層的磁粒微細(xì)化及使磁性層的易磁化軸取向等為目的的適宜襯底層。作為襯底層材料，可以使用AlRu類合金或Cr類合金等。
保護(hù)層是用于保護(hù)磁盤(pán)免受磁頭沖擊的層，可以優(yōu)選列舉碳類保護(hù)層。碳類保護(hù)層中的氫化碳保護(hù)層、氮化碳保護(hù)層與潤(rùn)滑層的密合性高，是特別優(yōu)選的。對(duì)于保護(hù)層的形成，可優(yōu)選列舉DC磁控管濺射法或等離子體CVD法。
潤(rùn)滑層是用于緩和磁頭與磁盤(pán)干涉的部分，可優(yōu)選使用全氟聚醚(PFPE)化合物。PFPE具有柔軟的主鏈結(jié)構(gòu)，因而可實(shí)現(xiàn)適度的潤(rùn)滑性。作為潤(rùn)滑層的形成方法，可列舉浸漬法。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是實(shí)施例2的磁盤(pán)的模式截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下列舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施方式。
(實(shí)施例1)首先，準(zhǔn)備由無(wú)定形的鋁硅酸鹽玻璃構(gòu)成的玻璃盤(pán)。
以下，對(duì)本實(shí)施例的磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
(1)研削工序通過(guò)直壓法(direct press)將熔融玻璃制成直徑30mmΦ的、由鋁硅酸鹽玻璃構(gòu)成的無(wú)定形玻璃盤(pán)。鋁硅酸鹽玻璃是使用組成為SiO263.6重量％、Al2O314.2重量％、Na2O10.4重量％、Li2O5.4重量％、ZrO26.0重量％、Sb2O30.4重量％的鋁硅酸鹽玻璃。
然后，進(jìn)行研磨工序，以提高玻璃盤(pán)的尺寸精度及形狀精度。該研磨工序中使用兩面研磨裝置、及粒度#400的磨粒。具體而言，首先使用粒度#400的氧化鋁磨粒，設(shè)定載荷為100kg左右，通過(guò)旋轉(zhuǎn)太陽(yáng)齒輪和內(nèi)齒輪(ternal gear)，對(duì)載體內(nèi)容納的玻璃基板的兩面進(jìn)行研磨處理，并達(dá)到表面精度為0～1μm，表面粗糙度(Rmax)為6μm左右。然后使用圓筒狀磨石在玻璃基板的中央位置開(kāi)孔，同時(shí)進(jìn)行外周端面的研磨之后，對(duì)外周端面及內(nèi)周端面進(jìn)行預(yù)定的倒角加工。此時(shí)玻璃基板端面的表面粗糙度為Rmax 4μm左右。
然后，將磨粒粒度改為#1000，通過(guò)對(duì)玻璃基板表面進(jìn)行研磨，使表面粗糙度為Rmax 2μm，Ra 0.2μm。
(2)鏡面研磨工序接著，通過(guò)刷式研磨，一邊旋轉(zhuǎn)玻璃基板，一邊將玻璃基板的端面(內(nèi)周、外周)研磨成表面粗糙度為Rmax 1μm，Ra 0.3μm左右。
此后，為了除去研削工序中殘留的損傷或變形，使用行星齒輪運(yùn)動(dòng)式的雙面研磨方法實(shí)施第一鏡面研磨工序。在雙面研磨裝置中，使作為拋光器的研磨墊與通過(guò)支座夾持在貼合的上下盤(pán)之間的玻璃基板密合，使該支座與恒星齒輪和內(nèi)齒輪嚙合，用上下固定盤(pán)夾壓上述玻璃基板。然后，向研磨墊與玻璃基板的研磨面之間提供研磨液并使其旋轉(zhuǎn)，從而一邊使玻璃基板在固定盤(pán)上自轉(zhuǎn)一邊進(jìn)行公轉(zhuǎn)(行星齒輪運(yùn)動(dòng))，同時(shí)對(duì)兩面進(jìn)行鏡面研磨加工。
具體來(lái)說(shuō)，使用硬質(zhì)拋光器(硬質(zhì)發(fā)泡聚氨酯)研磨墊作為拋光器，實(shí)施研磨工序。作為研磨液，使用含有氧化鈰類(平均粒徑1.3μm)研磨粒和純水的游離磨粒。研磨條件為載荷100g/cm2，研磨時(shí)間15分鐘。
接著使用與第1鏡面研磨工序中所用的類型相同的雙面研磨裝置，并將拋光器改為軟質(zhì)研磨墊(絨面革墊(スゥェ一ドパット))，實(shí)施第2鏡面研磨工序。該第2鏡面研磨工序的目的是在保持第一鏡面研磨工序中獲得的平坦表面的同時(shí)，使表面粗糙度降低到例如Rmax為小于等于5nm，Ra為小于等于0.5nm。通過(guò)該鏡面研磨工序，可以使玻璃基板主表面成為鏡面狀態(tài)。研磨液是使用含有氧化鈰類(平均粒徑0.8μm)研磨粒和純水的游離磨粒。研磨條件為載荷100g/cm2，研磨時(shí)間5分鐘。
用含硫酸的清洗液清洗經(jīng)過(guò)鏡面研磨加工后的玻璃基板，除去研磨粒等殘?jiān)?，從而達(dá)到清潔化。
使用AFM(原子力顯微鏡)對(duì)所獲得的玻璃盤(pán)基板的表面粗糙度進(jìn)行測(cè)定，確認(rèn)其為Rmax 4.8nm，Ra 0.45nm的平滑鏡面。需說(shuō)明的是，表面粗糙度完全是按照日本工業(yè)規(guī)格(JIS)B0601由通過(guò)AFM(原子力顯微鏡)得到的表面區(qū)域測(cè)定結(jié)果所算出的。
另外，所得到的玻璃基板直徑為27.4mm，內(nèi)徑為7mm，板厚為0.38mm。
(3)化學(xué)強(qiáng)化工序然后，按以下條件通過(guò)低溫離子交換法實(shí)施化學(xué)強(qiáng)化工序。為了防止塵埃及異物附著，最好在無(wú)塵室實(shí)施以下工序。在本實(shí)施方案中，是在清潔性高于日本工業(yè)規(guī)格(JIS)B9920中的8級(jí)的無(wú)塵室中進(jìn)行實(shí)施，氛圍氣中的相對(duì)濕度保持在小于等于40％。
首先，用壓片機(jī)將粉狀硝酸鉀壓縮成型為球狀，從而準(zhǔn)備粒狀的化學(xué)強(qiáng)化鹽。使該化學(xué)強(qiáng)化鹽的粒徑為7mm。按同樣方式用壓片機(jī)將粉狀硝酸鈉壓縮成型為球狀，從而準(zhǔn)備球狀的化學(xué)強(qiáng)化鹽。使其粒徑與上述硝酸鉀顆粒相同，為7mm。
準(zhǔn)備內(nèi)壁由不銹鋼材料(SUS316L)構(gòu)成的化學(xué)強(qiáng)化處理罐，在該化學(xué)強(qiáng)化處理罐中導(dǎo)入上述硝酸鉀顆粒和硝酸鈉顆粒，并使兩者重量比為6∶4。然后加熱該化學(xué)強(qiáng)化處理罐，從而使化學(xué)強(qiáng)化鹽熔融而形成化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽。使該化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽的溫度為380℃。對(duì)該化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽進(jìn)行取樣，用ICP(電感偶合等離子體)法對(duì)離子含量進(jìn)行分析，結(jié)果在化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽中基本上未檢出鈉、鉀以外的堿金屬離子及其它陽(yáng)離子，從而可知形成了純凈的化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽。
然后，在該化學(xué)強(qiáng)化處理罐中的化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽中浸漬上述經(jīng)過(guò)鏡面研磨的玻璃盤(pán)2小時(shí)，進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化處理。通過(guò)該化學(xué)強(qiáng)化工序，在玻璃盤(pán)表面形成了高壓縮應(yīng)力，因而可以獲得耐沖擊性優(yōu)異的玻璃基板。
化學(xué)強(qiáng)化操作結(jié)束后，將玻璃盤(pán)依次浸漬在硫酸、中性洗滌劑、純水、純水、IPA、IPA(蒸氣干燥)各清洗槽中，進(jìn)行超聲波清洗、干燥，從而得到磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板。
使用AFM(原子力顯微鏡)對(duì)所獲得的磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板的主表面粗糙度進(jìn)行測(cè)定，確認(rèn)其為Rmax 4.6nm，Ra 0.45nm的平滑鏡面。另外，對(duì)玻璃基板表面進(jìn)行目視檢查及利用光反射、散射、透過(guò)的光學(xué)檢查，以及通過(guò)電子顯微鏡進(jìn)行觀察，但未在玻璃基板表面上觀察到作為thermal asperity故障及磁頭壓碎故障起因的異物等附著現(xiàn)象。
然后，測(cè)定所得到的該磁盤(pán)用玻璃基板的抗彎強(qiáng)度。抗彎強(qiáng)度是作為在磁盤(pán)用玻璃基板上施加載荷時(shí)玻璃基板發(fā)生破壞時(shí)的載荷而示出的?？箯潖?qiáng)度越大，磁盤(pán)用玻璃基板的耐久性越高。本實(shí)施例的玻璃基板的抗彎強(qiáng)度為18kg/f，可確認(rèn)作為磁盤(pán)用基板來(lái)說(shuō)獲得了足夠的強(qiáng)度。
按此方法制造10萬(wàn)片本實(shí)施例的磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板，然后觀察化學(xué)強(qiáng)化處理罐的內(nèi)壁，未觀察到腐蝕等異常。
(實(shí)施例2)使用由實(shí)施例1得到的磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板，制造本實(shí)施例的磁盤(pán)。
本實(shí)施例中的磁盤(pán)是在由實(shí)施例1得到的磁盤(pán)用玻璃基板上依次形成磁性層、保護(hù)層、潤(rùn)滑層等而得到的。其模式截面圖示于圖1。在圖1中，1為玻璃基板，2為由種子層2a和襯底層2b組成的非磁性金屬層，3為磁性層，4為保護(hù)層，5為潤(rùn)滑層。
以下對(duì)該磁盤(pán)的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
在上述玻璃基板1(實(shí)施例1所得的磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板)上用DC磁控管濺射法在氬氛圍氣中依次形成非磁性金屬層2、磁性層3和保護(hù)層4。首先，在上述玻璃基板1上進(jìn)行種子層2a的成膜。該種子層2a具有使磁性層中的磁性粒子進(jìn)行均勻地微細(xì)化作用，發(fā)揮著提高磁特性的效果。種子層2a的材料使用AlRu合金。接著進(jìn)行襯底層2b的成膜。該襯底層2b具有使磁性層的易磁化軸在盤(pán)的面內(nèi)方向取向的作用。襯底層2b的材料使用CrW合金。
然后進(jìn)行磁性層3的成膜。在磁性層的材料方面，使用CoCrPtTa合金的強(qiáng)磁性層。而且，在磁性層3上進(jìn)行保護(hù)層4的成膜。具體來(lái)說(shuō)，使用乙炔氣形成氫化碳保護(hù)層。膜厚為5nm。然后，通過(guò)浸漬法在保護(hù)層4上形成潤(rùn)滑層5。具體來(lái)說(shuō)，是涂布含全氟聚醚化合物的潤(rùn)滑劑。膜厚為1nm。形成潤(rùn)滑劑5的膜后，在100℃下進(jìn)行加熱處理，使?jié)櫥瑢?密合于保護(hù)層4上。
按以上方法獲得本實(shí)施例的磁盤(pán)10。
然后，對(duì)獲得的磁盤(pán)進(jìn)行各種評(píng)價(jià)。
首先，為了對(duì)磁頭的上浮特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用觸地高度(touchdownheight)法進(jìn)行滑行試驗(yàn)，結(jié)果降落高度為4.5nm，可確認(rèn)浮上量直到4.5nm都未發(fā)生磁頭與磁盤(pán)的接觸。當(dāng)磁頭的浮上量為10nm時(shí)，可測(cè)得降落高度為小于等于5nm，可見(jiàn)本實(shí)施例的磁盤(pán)獲得了優(yōu)異的特性。
然后，進(jìn)行LUL(加載卸載)耐久性試驗(yàn)。具體來(lái)說(shuō)，是準(zhǔn)備LUL(加載卸載)方式的HDD(硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)。該HDD是具有每平方英寸40千兆字節(jié)的記錄密度的機(jī)型，搭載的是具有NPAB滑動(dòng)觸頭和GMR再現(xiàn)元件的磁頭。還有，搭載磁頭的浮上量為10nm。
在該HDD上搭載上述磁盤(pán)10，連續(xù)進(jìn)行LUL動(dòng)作，結(jié)果具有以下耐久性，即對(duì)于連續(xù)60萬(wàn)次的LUL動(dòng)作，未出現(xiàn)故障及事故。未發(fā)生磁頭壓碎的故障。通常，如果按一般情況使用市售的HDD，LUL次數(shù)超過(guò)40萬(wàn)次時(shí)需使用大約10年。可斷定本實(shí)施例的磁盤(pán)確保了高可靠性。需說(shuō)明的是為了使上述LUL耐久性試驗(yàn)具有嚴(yán)酷的環(huán)境，在溫度60℃、相對(duì)濕度80％的環(huán)境下實(shí)施。
另外，在信息記錄密度為700kFci下實(shí)施記錄再現(xiàn)試驗(yàn)，但未觀察到thermal asperity。
以上，通過(guò)使用本發(fā)明的磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板，可以提供即使在10nm的低浮上量情況下也可以防止thermal asperity故障及磁頭壓碎故障的優(yōu)異磁盤(pán)。
(比較例)然后制造本比較例的磁盤(pán)用玻璃基板。具體而言，是在實(shí)施例1的化學(xué)強(qiáng)化工序中，不使用成型為粒狀的化學(xué)強(qiáng)化鹽，將粉狀的化學(xué)強(qiáng)化鹽材料直接導(dǎo)入化學(xué)強(qiáng)化處理罐中。硝酸鉀與硝酸鈉的混合比與實(shí)施例1相同。除此之外，采用與實(shí)施例1相同的制造方法制造磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板。
通過(guò)AFM觀察所獲得的磁盤(pán)用玻璃基板時(shí)，表面粗糙度為Rmax5.0nm，Ra 0.49nm。按與實(shí)施例1同樣的方式進(jìn)行目視檢查及光學(xué)檢查時(shí)，未觀察特別的異常現(xiàn)象，但用電子顯微鏡觀察時(shí)，可發(fā)現(xiàn)微量的異物附著。使用EDX(能量分散型X射線檢測(cè)器)對(duì)該異物進(jìn)行細(xì)致分析時(shí)，觀察到了含鐵的峰。綜合這些分析結(jié)果，可推知構(gòu)成異物的物質(zhì)是含有不銹鋼的物質(zhì)，被認(rèn)為其產(chǎn)生原因是由構(gòu)成化學(xué)強(qiáng)化處理罐的不銹鋼材料所形成的物質(zhì)。為了完全除去該異物，必須在化學(xué)強(qiáng)化處理后進(jìn)行更高水平的清洗，或者是提高清洗強(qiáng)度，或者是延長(zhǎng)清洗時(shí)間。還有，所形成的玻璃基板的抗彎強(qiáng)度與實(shí)施例1相同。
制造10萬(wàn)片本比較例的磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板，然后觀察化學(xué)強(qiáng)化處理罐的內(nèi)壁，結(jié)果可確認(rèn)產(chǎn)生了腐蝕，所述腐蝕推定原因?yàn)樵诨瘜W(xué)強(qiáng)化鹽投入處附近產(chǎn)生很少損傷。接著，按與實(shí)施例2同樣的方式在該比較例的磁盤(pán)用基板上依次成膜，從而得到磁盤(pán)。
進(jìn)行與實(shí)施例2相同的評(píng)價(jià)，結(jié)果降落高度為5.0nm，但使磁頭的浮上量為10nm時(shí)，完全沒(méi)有可容許的上浮空間，因而恐怕不能使HDD進(jìn)行安全地運(yùn)行。
然后，進(jìn)行LUL耐久性試驗(yàn)時(shí)，結(jié)果在50萬(wàn)次的LUL次數(shù)下產(chǎn)生了壓碎故障。另外，實(shí)施記錄再現(xiàn)試驗(yàn)時(shí)，雖然處于ECC容許的范圍內(nèi)，但仍檢出了thermal asperity信號(hào)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)橐种屏嘶瘜W(xué)強(qiáng)化鹽導(dǎo)入處理罐時(shí)形成粒子、處理罐損傷所伴有的處理罐中發(fā)塵等所導(dǎo)致的化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽的污染，因而可以形成純凈的化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽，而且也可以有效地防止thermal asperity故障及磁頭壓碎故障。另外，由于可以使化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽變得純凈，所以在化學(xué)強(qiáng)化工程之后即使不進(jìn)行特別高水平的精密清洗，也可以較好地防止thermal asperity故障及磁頭壓碎故障，因此可以適應(yīng)磁頭的10nm或更小的低浮上量。另外，從粒狀化學(xué)強(qiáng)化鹽不易飛散而易于操作、不需要進(jìn)行嚴(yán)格的氛圍氣濕度管理、化學(xué)強(qiáng)化后不進(jìn)行高水平地清洗即可等方面來(lái)看，可以降低成本，可以價(jià)廉地提供高品質(zhì)的磁盤(pán)用玻璃基板及磁盤(pán)。
權(quán)利要求
1.磁盤(pán)用玻璃基板的化學(xué)強(qiáng)化處理方法，其特征在于在使導(dǎo)入處理罐中的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔融而形成化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽，并使玻璃盤(pán)與上述化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽接觸來(lái)進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化的磁盤(pán)用玻璃基板的化學(xué)強(qiáng)化處理方法中，使用粒狀化學(xué)強(qiáng)化鹽，使得在向處理罐中導(dǎo)入化學(xué)強(qiáng)化鹽時(shí)不會(huì)飛散到氛圍氣中。
2.權(quán)利要求1所述的磁盤(pán)用玻璃基板的化學(xué)強(qiáng)化處理方法，其特征在于使用將粉狀化學(xué)強(qiáng)化鹽材料成型為粒狀的化學(xué)強(qiáng)化鹽。
3.權(quán)利要求1或2所述的磁盤(pán)用玻璃基板的化學(xué)強(qiáng)化處理方法，其特征在于上述玻璃盤(pán)由鋁硅酸鹽玻璃制成。
4.磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板的制造方法，其特征在于具有通過(guò)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的磁盤(pán)用玻璃基板的化學(xué)強(qiáng)化處理方法進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化處理的工序。
5.磁盤(pán)制造方法，其特征在于在通過(guò)權(quán)利要求4所述的磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板的制造方法獲得的玻璃基板上，至少形成磁性層。
全文摘要
使用粒狀化學(xué)強(qiáng)化鹽來(lái)避免在向處理罐中導(dǎo)入化學(xué)強(qiáng)化鹽時(shí)飛散到氛圍氣中，使導(dǎo)入處理罐中的化學(xué)強(qiáng)化鹽熔融而形成化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽，并使玻璃盤(pán)與上述化學(xué)強(qiáng)化熔融鹽接觸來(lái)進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化處理。粒狀化學(xué)強(qiáng)化鹽例如由粉狀的化學(xué)強(qiáng)化鹽材料成型為粒狀而形成。通過(guò)這種對(duì)磁盤(pán)用玻璃基板進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化處理的工序，得到了磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化基板。另外，通過(guò)在該磁盤(pán)用化學(xué)強(qiáng)化玻璃基板上至少形成磁性層，獲得了磁盤(pán)。
文檔編號(hào)G11B5/62GK1882985SQ20048002820
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2004年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日
發(fā)明者神谷尚宏, 磯野英樹(shù) 申請(qǐng)人:Hoya株式會(huì)社