(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスディスクの外周面をナノオーダーに平坦化するためのガラスディスクの表面平坦化方法において、
前記ガラスディスクの外周面に光吸収性材料を塗布して光吸収性膜を形成する塗布工程と、
前記光吸収性膜に対する光照射範囲を前記ガラスディスクの周方向に沿って相対的に等速移動させた状態のまま当該光吸収性膜に対して連続波レーザー光を照射する連続照射工程とを有し、
前記連続照射工程では、前記光吸収性膜における連続波レーザー光の光吸収により前記ガラスディスクの外周部に熱応力を発生させ、前記熱応力に基づいて前記ガラスディスクの外周部を周方向に沿って破断させること
を特徴とするガラスディスクの表面平坦化方法。
【請求項２】
前記連続照射工程では、前記ガラスディスクを中心軸周りに等速回転させた状態のまま前記光吸収性膜に連続波レーザー光を照射することによって、前記光吸収性膜に対する光照射範囲を前記ガラスディスクの周方向に沿って相対的に等速移動させること
を特徴とする請求項１に記載のガラスディスクの表面平坦化方法。
【請求項３】
前記連続照射工程では、前記連続波レーザー光の発振源を前記ガラスディスクの中心軸周りに等角速度回転させた状態のまま前記光吸収性膜に連続波レーザー光を照射することによって、前記光吸収性膜に対する光照射範囲を前記ガラスディスクの周方向に沿って相対的に等速移動させること
を特徴とする請求項１に記載のガラスディスクの表面平坦化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録媒体用基板等として用いられるガラスディスクの外周面を平坦化するためのガラスディスクの表面平坦化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）の情報記録媒体用基板として、アルミ製のアルミディスクの他に、ガラス製のガラスディスクが用いられている。ＨＤＤ用ガラスディスクは、回転駆動時における回転動作を安定させるため、その記録面や外周面の表面粗さとしてＲａ値で５ｎｍ前後のナノスケールの平坦性が要求されている。このような平坦性は、一般には、成形後のガラスディスクに対してダイヤモンド砥粒等を用いた機械研磨を施すことにより、ガラスディスクのＲａ値が１００ｎｍ程度となるようにした後、酸化セリウムを用いた化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）を施すことにより得られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平11-129155号公報
【特許文献２】特開2009-94345号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のＣＭＰは、研磨剤としていわゆるレアメタルとして知られる酸化セリウムを用いる必要がある。酸化セリウムは、その産出国が限られている等の理由により非常に高価であり、製造コストの低減を図る観点からは、ＣＭＰによることなくナノスケールの平坦性を実現することのできる方法の提案が望まれる。
【０００５】
このような問題を解決するため、特許文献２においては、近接場光を利用してディスク等の基板の表面を平坦化する表面平坦化方法が開示されている。この表面平坦化方法では、フッ素ガス等のエッチングガスが供給されるチャンバ内にディスク等の基板を配置し、そのエッチングガスの吸収端波長より長波長の光を照射することとしている。これにより、基板の表面に形成された微小凸部に近接場光を発生させ、その近接場光に基づき非断熱過程を経てエッチングガスを解離させ、これにより基板の表面の微小凸部のみを選択的にエッチングすることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示の表面平坦化方法では、フッ素ガス等のエッチングガスを用いる必要があるため、人体に対する毒性や、取り扱い時の危険性を考慮したうえで作業する必要があるという問題点がある。
【０００７】
また、ＣＭＰの単位分あたりの研磨レートは１０〜５０ｎｍ／分のオーダーであり、特許文献２の方法による単位時間あたりのエッチングレートは１００ｎｍ／時間のオーダーであり、ナノスケールの平坦性を得るために長時間の作業が必要になるという問題点もある。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ＣＭＰやエッチングガスを用いることなくナノスケールの平坦性を短時間で実現することを可能とするガラスディスクの表面平坦化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意検討の末、下記のガラスディスクの表面平坦化方法を発明した。
【００１０】
第１発明に係るガラスディスクの表面平坦化方法は、ガラスディスクの外周面をナノオーダーに平坦化するためのガラスディスクの表面平坦化方法において、前記ガラスディスクの外周面に光吸収性材料を塗布して光吸収性膜を形成する塗布工程と、前記光吸収性膜に対する光照射範囲を前記ガラスディスクの周方向に沿って相対的に等速移動させた状態のまま当該光吸収性膜に対して連続波レーザー光を照射する連続照射工程とを有し、前記連続照射工程では、前記光吸収性膜における連続波レーザー光の光吸収により前記ガラスディスクの外周部に熱応力を発生させ、前記熱応力に基づいて前記ガラスディスクの外周部を周方向に沿って破断させることを特徴とする。
【００１１】
第２発明に係るガラスディスクの表面平坦化方法は、第１発明において、前記連続照射工程では、前記ガラスディスクを中心軸周りに等速回転させた状態のまま前記光吸収性膜に連続波レーザー光を照射することによって、前記光吸収性膜に対する光照射範囲を前記ガラスディスクの周方向に沿って相対的に等速移動させることを特徴とする。
【００１２】
第３発明に係るガラスディスクの表面平坦化方法は、第１発明において、前記連続照射工程では、前記連続波レーザー光の発振源を前記ガラスディスクの中心軸周りに等角速度回転させた状態のまま前記光吸収性膜に連続波レーザー光を照射することによって、前記光吸収性膜に対する光照射範囲を前記ガラスディスクの周方向に沿って相対的に等速移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明〜第３発明によれば、ガラスディスクの外周面に光吸収性膜を形成したうえで、連続波レーザー光をガラスディスクに照射するといった簡単な手順を行うのみで、ＣＭＰやエッチングガスを用いることなくナノスケールの平坦性を実現することが可能となる。特に、ＣＭＰが不要となるので、ＣＭＰのために必要となるレアメタルとしての酸化セリウムが不要となり、非常に低コストでナノスケールの平坦性を実現することが可能となる。また、ディスクの外周面について、非常に短時間でナノオーダーの平坦性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）はガラスディスクの構成を示す平面図であり、（ｂ）はその外周部の拡大断面図である。
【図２】第１実施形態に係る表面平坦化方法で用いられる表面平坦化装置の概略的な構成の一例を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る表面平坦化方法を説明するための図である。
【図４】連続波レーザー光の光照射範囲について説明するための斜視図である。
【図５】第１実施形態に係る表面平坦化方法の適用によりガラスディスクの外周部を破断させている途中の状態を示す斜視図である。
【図６】第１実施形態の変形形態に係る表面平坦化方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用したガラスディスクの表面平坦化方法を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
本発明の適用の対象となるガラスディスク１（以下、ディスク１という。）は、図１に示すように、全体として円板状に形成されており、その上下両側の一対の主表面１１と、一対の主表面１１の外周側に設けられた外周面１２とを備える。ディスク１は、例えば、その肉厚が０．６ｍｍ〜２ｍｍ、その直径が４５ｍｍ〜２００ｍｍとなるように形成される。ディスク１の外周面１２は、第１実施形態において、上下方向に平行な鉛直面１２ａと、鉛直面１２ａと主表面１１との間に設けられた傾斜面としてのチャンファ面１２ｂとを備える。ディスク１は、例えば、ＨＤＤ用基板等の情報記録媒体用基板として用いられる。
【００１７】
ディスク１は、その材料について、ガラス材料であれば特に限定しないが、例えば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、セラミックガラス等が用いられる。
【００１８】
本発明に係る表面平坦化方法では、次に説明するような表面平坦化装置３を用いて後述の連続照射工程Ｓ２を行なう。
【００１９】
第１実施形態に係る表面平坦化装置３は、図２に示すように、ディスク１に対して連続波レーザー光を照射する照明光学系３１と、ディスク１を回転させるスピンドル３４とを備える。
【００２０】
照明光学系３１は、第１実施形態において、連続波レーザー光を発振するレーザー光源３２と、レーザー光源３２から発振された連続波レーザー光のガラスディスク１に対する光照射範囲を調整する光照射範囲調整手段としてのコリメートレンズ３３とを備える。
【００２１】
レーザー光源３２は、図示しない駆動電源による制御に基づき、所定の波長を有する連続波レーザー光を発振するものである。レーザー光源３２から発振された連続波レーザー光は、第１実施形態において、コリメートレンズ３３を位置調整することによって、ガラスディスク１に対する光照射範囲が調整可能とされている。連続波レーザー光の光照射範囲を調整する手段は、このようなコリメートレンズ３３のみを用いたものに限定されない。
【００２２】
スピンドル３４は、ディスク１が装着可能に構成される。スピンドル３４は、図示しないモータの駆動により、ディスク１を中心軸周りに等速回転させることができるように構成される。
【００２３】
次に、本発明に係る表面平坦化方法について説明する。
【００２４】
本発明に係る表面平坦化方法は、塗布工程Ｓ１と、連続照射工程Ｓ２とを有する。
【００２５】
塗布工程Ｓ１では、図３（ａ）に示すように、ディスク１の外周面１２に光吸収性材料を塗布して光吸収性膜２を形成する。光吸収性材料は、照明光学系３１から照射される連続波レーザー光の波長に対して高い吸光率をもつ材料が選択される。光吸収性材料は、このような観点から、例えば、顔料又は染料としての黒色系化合物を初めとした種々の色素化合物を含有するものが用いられる。この黒色系化合物としては、例えば、カーボンブラック等が挙げられる。光吸収性材料は、例えば、芳香族系、アルコール系、脂肪酸系等の有機溶媒に溶解等させた状態で塗布される。光吸収性材料の塗布方法は、例えば、光吸収性材料を含有するインクが内蔵されたペン等の筆記具による塗布の他、ロールコーター、ハケ塗り、吹き付け等による塗布が挙げられる。
【００２６】
連続照射工程Ｓ２では、図３（ｂ）、図４に示すように、ディスク１の外周面１２の光吸収性膜２に対して連続波レーザー光４２を照射する。連続波レーザー光４２は、第１実施系形態において照明光学系３１から照射され、その波長は、ディスク１が光励起されないように、ディスク１の材料となるガラス材料の吸収端波長より長波長の波長を用いる。この波長の一例を挙げると、一般的なガラス材料は、その吸収端波長が４００ｎｍ程度であることから、連続波レーザー光４２としては、その吸収端波長より長波長である、例えば、５３２ｎｍの波長のものが用いられる。
【００２７】
この連続照射工程Ｓ２では、図４に示すように、光吸収性膜２に対する光照射範囲４１をディスク１の周方向に沿って相対的に等速移動させた状態のまま光吸収性膜２に対して連続波レーザー光４２を照射する。第１実施形態においては、ディスク１を中心軸周りに等速回転させた状態のまま光吸収性膜２に連続波レーザー光４２を照射することによって、光吸収性膜２に対する光照射範囲４１を相対的に等速移動させる。このとき、第１実施形態においては、ディスク１をスピンドル３４の回転駆動により等速回転させる。また、このときのディスク１の回転速度は、例えば、５ｒｐｍ〜２０ｒｐｍとなる。
【００２８】
このように光吸収性膜２に対して連続波レーザー光４２を照射することによって、光吸収性膜２における連続波レーザー光４２の光吸収により光エネルギーが熱エネルギーに変換される。これにより、ディスク１の外周部１３は、図３（ｂ）に示すように、光吸収性膜２を熱源として加熱されることになり、ディスク１の外周面１２よりの部位の熱膨張が周囲の部位に拘束されることにより圧縮の熱応力が発生し、更にこの圧縮の熱応力によりディスク１の外周面１２から離れた部位に引張の熱応力が発生する。
【００２９】
このとき、本発明者が検討したところ、ディスク１の外周部１３に対して十分な熱量が与えられるように光照射範囲４１全体に対する連続波レーザー光の出力パワー等を調整したうえで、光照射範囲４１をディスク１の周方向に沿って相対的に移動させた場合、図３（ｃ）、図５に示すように、このディスク１の外周部１３に発生した引張の熱応力に基づいて、その外周部１３が周方向に沿って破断されることを知見した。この破断により形成される破断片１５は、ディスク１の径方向の厚さが一定となる。
【００３０】
さらに、この光照射範囲４１の移動速度を等速にした状態のまま光吸収性膜２に対して連続波レーザー光を照射すると、その破断後に形成された破断面１４がナノオーダーの表面粗さ（Ｒａ）になることを知見した。これは、光照射範囲４１を一定速度で移動させながら出力パワーの安定した連続波レーザー光を照射することにより、ディスク１に対して、その外周部１３の周方向に沿って連続的に一定の熱量が与えられたためと考えられる。
【００３１】
このようにディスク１の外周部１３を周方向に沿って破断させるためには、ディスク１の外周部１３に対して十分な熱量が与えられるように、連続波レーザー光の出力パワーを一定以上にする必要がある。このような条件を満足する連続波レーザー光の出力パワーは、連続光レーザー光の波長や、光吸収性膜２の吸光率や、ディスク１の肉厚、直径等の寸法条件や、ディスク１のガラス材料、光照射範囲４１の移動速度等の条件に応じて変化するため、これら条件との関係で十分な熱量が与えられるように調整する。
【００３２】
また、このようにディスク１の外周部１３を周方向に沿って破断させる場合、ディスク１の外周面１２において光照射範囲４１の通過した箇所が連続的に破断されることになる。このため、ディスク１の外周部１３の全周に亘り光吸収性膜２を形成した場合、ディスク１の外周面１２に連続波レーザー光を照射させた状態のまま、ディスク１の外周面１２を一周に亘り光照射範囲４１を移動させると、ディスク１の外周部１３が周方向に沿って全周に亘り破断されることになる。
【００３３】
なお、塗布工程Ｓ１と連続照射工程Ｓ２とは、ディスク１の等速回転中に連続して行うようにしてもよいし、塗布工程Ｓ１の完了後に連続照射工程Ｓ２を行うようにしてもよい。
【００３４】
以上によれば、ディスク１の外周面１２に光吸収性膜２を形成したうえで、連続波レーザー光をディスク１に照射するといった簡単な手順を行うのみで、ＣＭＰやエッチングガスを用いることなくナノスケールの平坦性を実現することが可能となる。特に、ＣＭＰが不要となるので、ＣＭＰのために必要となるレアメタルとしての酸化セリウムが不要となり、非常に低コストでナノスケールの平坦性を実現することが可能となる。
【００３５】
また、ディスク１の外周面１２を一周に亘り光照射範囲４１を移動させるのみで、ディスク１の外周部１３が周方向に沿って全周に亘り破断され、その全周に亘りナノオーダーの表面粗さの破断面１４が得られることになる。この光照射範囲４１の移動速度は、例えば、ディスク１の回転速度に換算して５ｒｐｍ〜２０ｒｐｍ程度であり、ディスク１の外周面１２の一周当たり数秒程度ということになる。このため、本発明の適用により、ディスク１の外周面１２について、非常に短時間でナノオーダーの平坦性を得ることが可能となる。
【００３６】
なお、本発明の適用により、ディスク１の外周面１２に形成されたチャンファ面１２ｂも切除されることになるが、ディスク１の外周面１２についてナノオーダーの平坦性を得るための加工技術として本発明を用いることができる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【００３８】
例えば、上述の実施形態においては、光吸収性膜２に対する光照射範囲４１をディスク１の周方向に沿って相対的に等速移動させるために、ディスク１を中心軸周りに等速回転させることとしたが、図６に示すように、連続波レーザー光の発振源となる照明光学系３１をディスク１の中心軸周りに等角速度回転させることとしてもよい。
【実施例１】
【００３９】
以下、本発明の効果を実施例により更に説明する。
【００４０】
本実施例では、本発明に係る表面平坦化方法を実際に用いることにより、本発明の効果を確認することとした。
【００４１】
ディスク１としては、図１に示すような形状のものを用い、その寸法については、直径６３．５ｍｍ、肉厚０．６３５ｍｍのものを用い、その材料については、セラミックガラスを用いた。表面平坦化装置３としては、図２に示すようなものを用い、レーザー光源３２としては、波長５３２ｎｍ、出力パワー１５Ｗのものを用いた。また、コリメートレンズ３３としては、焦点距離ｆが８０ｍｍのものを用い、ディスク１に対する光照射範囲をディスク１の外周面１２の肉厚方向全長さと一致させるように、ディスク１に対するコリメートレンズ３３の間隔を１２５ｍｍとした。
【００４２】
塗布工程Ｓ１では、光吸収性材料としてカーボンブラックを含有するインクを用いることとし、そのインクが内蔵されたペンによりディスク１の外周面１２にインクを塗布することにより光吸収性膜２を形成することとした。光吸収性膜２はディスク１の外周部１３の全周に亘り形成することとした。
【００４３】
連続照射工程Ｓ２では、スピンドル３４により８．３ｒｐｍの回転速度でディスク１を等速回転させた状態のまま、光吸収性膜２に連続波レーザー光４２を照射することとした。
【００４４】
この結果、図３（ｃ）に示すように、ディスク１の外周部１３が周方向に沿って全周に亘り破断された。また、この破断により形成された破断面１４は、その表面粗さがＲａ値で０．９９ｎｍとナノオーダーの平坦性が得られていた。また、ディスク１の外周部１３を全周に亘り破断するための時間としては７．２秒の時間が必要であった。
【００４５】
また、他の試験条件として、出力パワーを６Ｗ、ディスク１の回転速度を１．５ｒｐｍとした条件で試験を行なった。この結果、ディスク１の外周部１３を全周に亘り破断するための時間としては４０秒程度の時間が必要であった。また、この破断により形成された破断面１４は、出力パワー１５Ｗのときと同程度の表面粗さであった。
【符号の説明】
【００４６】
１              ガラスディスク
２              光吸収性膜
３              表面平坦化装置
１１            主表面
１２            外周面
１３            外周部
１４            破断面
１５            破断片
３１            照明光学系
３２            レーザー光源
３３            コリメートレンズ
３４            スピンドル
４１            光照射範囲
４２            連続波レーザー光
【図１】
0005840958.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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