(57)【要約】【課題】本発明は、洗浄能力の非常に高い基板洗浄装置を提供することを目的とする。【解決手段】板状の基板と、円柱状の氷と、板状の基板に対し、基板の両面に円柱状の氷を一定の圧力で全面に押し当て、これら２つの円柱状の氷の回転軸と基板の中心軸の３者が一致するように保持する加圧手段と、円柱状の氷を互いに逆向きに回転させる回転手段とを有することを特徴とする基板洗浄装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の基板と、
円柱状の氷と、
板状の基板に対し、基板の両面に円柱状の氷を一定の圧力で全面に押し当て、これら２つの円柱状の氷の回転軸および基板の中心軸の各中心軸が一致するように保持する加圧手段と、
円柱状の氷を互いに逆向きに回転させる回転手段とを有することを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
基板表面と円柱状の氷との摩擦が生じる接触界面に、一定の温度の温水を滴下する温水滴下手段を有することを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
温水滴下手段が、温水中に、特定の汚れに対して洗浄効果を高める効果を発揮する薬液を添加することを特徴とする請求項２記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
円柱状の氷は、
特定の汚れに対して洗浄効果を高める効果を発揮する薬液を溶解させた水を凝固させて作られていることを特徴とする請求項１から請求項３記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
円柱状の氷は、
その氷の内部に、微小砥粒を分散させていることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク媒体の製造工程などにおいて利用される板状基板の洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク媒体は、中央に穴の開いた円盤状の基板の上に、スパッタリングなどの成膜プロセスにより、磁気により情報を記録する磁性膜と、これを保護するための保護膜が形成され、さらにその上に、潤滑剤が塗布された構造をとる。
【０００３】
図６には、磁気ディスク媒体用基板表面のテクスチャの模式図を示す。
【０００４】
磁性膜を形成する際の下地となる基板の表面に、数オングストロームから数十オングストロームの粗さの筋状の微細な凹凸（テクスチャ）を同心円状に形成しておくことによって、磁性膜の磁気特性が向上（Ｓ／Ｎ比が向上）することが知られており、この効果は磁気ディスク媒体の製造において積極的に利用されている。また、このようなテクスチャ加工を施すことによって、ヘッドと媒体の間に働く吸着力や摩擦力を低減し、磨耗や損傷を防止する効果も得られる。このように、媒体用基板表面のテクスチャは、磁気特性および信頼性の向上という観点から、非常に重要な役割を果たしている。
【０００５】
図７にテクスチャ加工の種類の説明図を示す。
これまでは、アルミニウム製あるいは化学強化処理を施したガラス製の基板上に、厚さ１０μｍ程度のニッケル（Ｎｉ）およびリン（Ｐ）から成る合金層を形成してから、そのＮｉＰ合金層の表面にテクスチャ加工を施すという工程が採用されてきた（図７上）。今後は、工程の簡略化によるコストダウンの効果を狙い、ガラス製の基板の表面に直接テクスチャ加工を施す手法が積極的に採用されていくものと予想される（図７下）。
【０００６】
図８にテクスチャ加工の実際の説明図を示す。
【０００７】
テクスチャの加工方法を図８を用いて説明する。円盤状の媒体用基板を回転させ、その一部分に、樹脂製の切削加工用のテープを順送りにしながらローラーで押し付ける。有機溶剤や水、界面活性剤、化学反応促進剤などを含んだ液体成分中に、微小なダイヤモンド砥粒を分散させた研磨用スラリーを、テープと基板が接触し摩擦する界面にノズルから供給すると、メカノケミカル反応の進行とともに、基板表面に同心円状の微小な溝が彫られ、テクスチャが形成される。
【０００８】
テクスチャ加工後の基板表面には、テクスチャ加工の際に使用したスラリーの成分が付着している。具体的には、ダイヤモンド砥粒と、液体成分中の種々の有機化合物などである。これらの異物を、次の磁性層の成膜工程に移る前に除去しなければ、その後の様々な不良発生の原因となる。
【０００９】
図９に従来の基板表面の洗浄方法を示す。
【００１０】
現在、テクスチャ加工後の基板表面の洗浄は、基板を洗剤あるいはクエン酸などの液体中に浸漬した状態で超音波を印加したり（超音波洗浄）、基板を高速で回転させながら加圧した純水やイソプロピルアルコールを基板表面にノズルから噴射したり（スピン洗浄）、さらには回転する基板にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などのスポンジを接触させ、摩擦が生じる部分に洗浄液や純水をノズルから供給して異物をこすり落とす（スクラブ洗浄）などの手法を組み合わせて行われている。
【００１１】
しかし、これらの従来の洗浄方法を個々に用いただけでは、スラリーを洗浄除去する能力が充分ではないため、これらを何段にもわたって組み合わせることで、洗浄工程全体で洗浄能力を高める必要があり、タクトタイムの短縮を阻害する要因となっていた。
【００１２】
例えば、図１０に従来のテクスチャ加工後の洗浄工程の例を示す。
【００１３】
従来の洗浄方法の組み合せによれば、例えばNｉP合金表面にテクスチャー加工を施す場合やガラス基板表面に直接テクスチャー加工を施す場合には、超音波洗浄、スクラブ洗浄を３回、ノズルシャワーのように基板の洗浄に少なくとも５つのステップを経なければならなかった。
【００１４】
また、従来、スクラブ洗浄において使用されてきたＰＶＡスポンジは、基板表面を損傷させることなく摩擦を与える素材としては好適である。しかし、処理枚数が増えるとともにスラリーがスポンジに堆積して洗浄効果が低下するので、製造ラインを停止させてスポンジを交換しなければならず、洗浄品質の維持の面で多大な工数を要するという問題があった。
【００１５】
さらに、ＰＶＡスポンジの微小な断片（デンプン質）が、摩擦によって基板表面に付着して、その後の成膜工程において磁性膜に欠陥を生じる原因となって、歩留りを低下させているという問題点も指摘されていた。
【００１６】
このため、洗浄対象となる基板に氷を接触、摩擦させて洗浄する技術が開示されている。この公知例は、ブラシスクラブ洗浄装置におけるブラシを氷で形成し、このブラシ（氷）を回転させながらウエハ表面を移動させて洗浄を行うことを基本構成としている。このため、洗浄が進行する過程で、被洗浄物であるウエハの表面の各点に対して、あらゆる方向にランダムに摩擦が加えられることになる。(例えば特許文献１)
【特許文献１】特開平９−３６０７５号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
この洗浄手法を、本発明で問題にしているテクスチャ加工を施した磁気ディスク媒体用基板の洗浄に適用すると、テクスチャの凹凸の向きと交差する向きの成分を持つ摩擦力の作用により、せっかく意図的に形成したテクスチャを破壊してしまうため、洗浄手法としては適当ではないことが明らかとなった。
【００１８】
本発明は、洗浄能力の非常に高い基板洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の基板洗浄装置は、板状の基板と、円柱状の氷と、板状の基板に対し、基板の両面に円柱状の氷を一定の圧力で全面に押し当て、これら２つの円柱状の氷の回転軸および基板の中心軸の各中心軸が一致するように保持する加圧手段と、円柱状の氷を互いに逆向きに回転させる回転手段とを有する構成である。
【００２０】
この構成により、氷を使用するため、より強力な異物除去の能力を備え、かつ、異物の残存（洗浄残り）が極めて少ない洗浄を行なえる。
【００２１】
また、基板表面と円柱状の氷との摩擦が生じる接触界面に、一定の温度の温水を滴下する温水滴下手段を有する構成である。
【００２２】
この構成により、摩擦によってガラス基板の表面から遊離した異物を水とともに洗い流すと同時に、円柱状の氷の先端部分を溶融させることによって、常に清浄な氷がガラス基板の表面と接触するという効果が得られる。
【００２３】
また、温水滴下手段が、温水中に、特定の汚れに対して洗浄効果を高める効果を発揮する薬液を添加する構成である。
【００２４】
この構成により、ガラス基板の表面に特定の汚染物質が存在することが予めわかっている場合には、この汚染物質に対して優れた洗浄効果を発揮する薬液を、氷とガラス基板との接触界面に滴下する温水に予め添加しておくことで、その汚染物質に対する洗浄効果をより一層向上させることも可能となる。
【００２５】
円柱状の氷は、特定の汚れに対して洗浄効果を高める効果を発揮する薬液を溶解させた水を凝固させて作られている構成である。
【００２６】
この構成により、ガラス基板の表面に特定の汚染物質が存在することが予めわかっている場合には、この汚染物質に対して優れた洗浄効果を発揮する薬液を、氷に予め添加しておくことで、その汚染物質に対する洗浄効果をより一層向上させることも可能となる。
【００２７】
また、円柱状の氷は、その氷の内部に、微小砥粒を分散させている構成である。
【００２８】
この構成により、氷の内部に、微小な砥粒を均一に分散させているので、基板表面と氷が摩擦する際に、付着した異物を除去する能力がより高まる。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明によれば、洗浄能力の非常に高い洗浄手法が提供されることにより、洗浄工程のステップ数が減少し、タクトタイムの大幅な短縮を図ることができる。また、ブラシ側の汚染が発生しないことから、洗浄効果の低下がなく、常に一定水準の洗浄品質を維持することが容易となり、量産効率の向上に大きく寄与することとなる。さらに基板側に異物を付着させることもないため、後工程において歩留りを低下させる欠陥の発生原因を生じさせることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（実施例１）
本発明は、このような状況を踏まえ、より強力な異物除去の能力を備え、かつ、異物の残存（洗浄残り）が極めて少ない洗浄方法を提供するものである。
【００３１】
従来技術の問題点を解決するため、基板表面を摩擦するための素材について検討した結果、純水を凍結させて得られた氷を、適度な圧力を加えて、かつ純水（液体）を接触界面に供給しながら基板の表面で滑走させることで、（１）固体である氷が接触することにより基板表面に付着した異物との間に大きな摩擦が生じる、（２）接触部分の氷が溶融する（溶ける）ことにより氷の形状が基板表面の凹凸に倣う、（３）接触部分が溶融する（溶ける）ことにより常に清浄な面が基板表面に接触する、等の効果が生まれ、大きな洗浄効果が得られることが明らかになった。
【００３２】
図１に、実施例の基板洗浄装置の基本構成図を示す。
純度の高い（不純物の極めて少ない）純水を凍結させて、円柱状の氷３および４を形成する。これらを、洗浄するガラス基板２の両面に同時に押し当てる。
【００３３】
図２に、実施例の洗浄の様子を示す。
ガラス基板２を円柱状の氷３および４により一定の圧力をかけてはさみながら、これらの円柱状の氷を互いに逆方向に適度な回転速度で回転させる。この回転により、ガラス基板２の表面と円柱状の氷３および４の間に摩擦が生じ、この摩擦によって、従来の方法では除去し切れなかった異物が、ガラス基板２の表面から取り除かれる。
【００３４】
ガラス基板２と円柱状の氷３および４が接触する界面に、一定温度の温水（純水を一定温度に加熱したもの）を適量滴下することにより、摩擦によってガラス基板２の表面から遊離した異物を水とともに洗い流すと同時に、円柱状の氷３および４のガラス基板２との接触部分を溶融させる（溶かす）ことによって、常に清浄な氷の面がガラス基板２の表面と接触するという効果が得られる。
【００３５】
本発明によれば、従来の洗浄方法と比較してより強力な異物除去の能力を備え、かつ、異物の残存（洗浄残り）が極めて少ない洗浄方法が提供される。
【００３６】
図３は、実施例の基板洗浄装置の構成図を示す。
氷との摩擦を利用した磁気ディスク媒体用基板の洗浄装置を示している。
【００３７】
以下に基板洗浄装置１について説明を行なう。
洗浄の対象となるガラス基板２を両側からはさむように、円柱状の氷３および４、台座６および７が配置され、これらを回転軸５が貫いている。これらはいずれも回転軸５を中心にして自由に回転できるようになっている。
【００３８】
台座６の円柱状の氷３と接触する側にはスパイク８があって、円柱状の氷３に食い込むようになっていて、台座６が回転すると円柱状の氷３も一体となって回転する。台座７と円柱状の氷４の関係も同様である。
【００３９】
台座６および７の外側から、加圧ローラ９を一定の力で接触させて、ガラス基板２が両側の円柱状の氷３および４から圧力を受けるようにする。加圧ローラ９は、伸縮可能なエアシリンダーの先に自由に回転するゴムローラを設置した物で、エアシリンダの圧力を調節することにより、台座６および７を押す力を設定することができる。加圧ローラ９は、円柱状の氷３および４が均等な力でガラス基板２を押すよう、回転軸５を中心とする同心円上に均等に複数個設置することが望ましい。
【００４０】
回転する動力軸１０を、台座６の外周方向から台座６に接触させる。動力軸１０を回転させると、円柱状の氷３が回転する。一方、台座７には動力軸１１を接触させ、その回転を円柱状の氷４に伝えるようにする。この時、動力軸１１の回転の向きを、動力軸１０の回転の向きと逆にする。すると、ガラス基板２をはさんでいる円柱状の氷３と４とは、ガラス基板２に一定の圧力で接触しながら逆方向に回転し、ガラス基板２と円柱状の氷が接触する両方の界面においてそれぞれ同時に摩擦が発生する。
【００４１】
円柱状の氷を回転させるための動力伝達機構、並びに円柱状の氷をガラス基板に一定の圧力で押し付けるための機構は、図３に示した構成に限定されるものではなく、本発明の効果が得られるように、自由に構成することができる。
【００４２】
このようにガラス基板２の表面を氷によって摩擦することで、ガラス基板２の表面に強固に付着している異物を効率良く除去することが可能となり、極めて高い洗浄効果が得られる。
【００４３】
さらに洗浄効果を高めるために、図３に示すように、ガラス基板２の表面と円柱状の氷３および４との接触部分の近くにノズル１２を設置し、このノズル１２から一定温度に加熱した温水を接触界面に適量滴下する。温水は、円柱状の氷３および４の形成に使用したものと同じ高純度の純水を一定温度に加熱したものを用いるのがよい。このようにすることで、摩擦によってガラス基板２の表面から遊離した異物を水とともに洗い流すと同時に、円柱状の氷３および４の先端部分を溶融させる（溶かす）ことによって、常に清浄な氷がガラス基板２の表面と接触するという効果が得られる。
【００４４】
図４に実施例の氷と基板の接触面の構成例を示す。
図４に示すように、円柱状の氷の代わりに、断面内に氷のある部分と氷のない部分が存在するように氷を配置した部材を作り、これをガラス基板２の両側からガラス基板２に一定の圧力で押し当てて、この部材の回転軸とガラス基板２の中心軸の３者が一致するようにしつつ、ガラス基板２の両側の部材を互いに逆方向に回転させてもよい。このような部材を用いれば、氷と接触しているのは、常にガラス基板の表面のうちの一部分である。しかし、部材が回転することにより、ガラス基板２の全面に氷による摩擦が周期的・間欠的に加えられる。このように氷と接触していない部分を設けることにより、氷との摩擦によって遊離した異物が、滴下された温水（液体）によって洗い流される効果を高めることができる。
【００４５】
一方、ガラス基板２の表面に特定の汚染物質が存在することが予めわかっている場合には、この汚染物質に対して優れた洗浄効果を発揮する薬液を、氷とガラス基板２との接触界面に滴下する温水に予め添加しておくことで、その汚染物質に対する洗浄効果をより一層向上させることも可能となる。
【００４６】
さらに、ガラス基板２に押し当てる氷を形成する際に、純水中に予め特定の汚染物質に対して優れた効果を発揮する薬液を添加しておいても、同様の効果が得られる。
【００４７】
また、氷の内部に、微小な砥粒を均一に分散させておいても、基板表面と氷が摩擦する際に、付着した異物を除去する能力がより高まることが期待される。このような薬液あるいは砥粒は、洗浄の進行とともに、水とともに流れ落ちていくため、洗浄残りとして基板の表面に残る可能性は小さい。洗浄残りとなることが心配であれば、次にもう一段、純水のみから成る氷を用いた摩擦洗浄工程を加えればよい。
【００４８】
本発明においては、氷を回転させる際の回転軸は、円盤状の基板の中心軸、すなわち同心円状に加工されたテクスチャの中心軸と一致している。このため、氷を回転させた時に生じる摩擦の向きは、テクスチャの凹凸の向きと常に一致しており、摩擦によってテクスチャが破壊されることはなかった。
【００４９】
図５に実施例の氷との摩擦により洗浄したガラス基板表面のテクスチャの状態を示す。
テクスチャ加工後の磁気ディスク媒体用基板（化学強化ガラス）の表面で、実際に氷を用いて摩擦を与えて洗浄し、その表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により観察した結果を示す。（Ａ）は本発明を用いてテクスチャの向きと同じ向きにのみ摩擦を与えた場合、（Ｂ）は前記公知例に相当する技術により、あらゆる向きにランダムに摩擦を加えた場合である。（Ａ）、（Ｂ）ともに、ガラス基板の材質は同一であり、テクスチャ加工の条件も同じである。また、どちらもガラス基板の表面からダイヤモンドの砥粒が完全に除去できるまで洗浄を行った。（Ａ）ではテクスチャがほぼ加工後の状態のまま残っているのに対して、（Ｂ）ではテクスチャが完全に破壊されてしまっていることがわかる。このように、本発明の構成は、テクスチャ加工が施された磁気ディスク媒体用基板の洗浄に不可欠な要件を備えていると言うことができる。
【００５０】
本実施例について、洗浄効果を確認する実験を行った。磁気ディスク媒体用ガラス基板として使用される２．５インチ化学強化ガラス基板を、ダイヤモンド砥粒を含むガラス研磨用のスラリーを用いて一定時間研磨し、その後、本発明による洗浄と、従来工程による洗浄を行い、両者の間で洗浄残りの量を比較した。本発明の使用にあたっては、ガラス基板と氷の界面に加える力（総荷重）を１Kｇｆに、両側の氷の回転数を毎分１０回転に、界面に滴下する純水の温度を６０℃に、その流量を毎分１００ｃｃに設定し、洗浄時間を１分間とした。一方、従来工程による洗浄は、純水シャワーをかけながらのＰＶＡスポンジを用いたスクラブ洗浄を１分間行った。洗浄残り量の評価は、ＴＯＦ−ＳＩＭＳを用いた分析により、ガラス基板表面に残ったスラリーの液体成分に含まれる化学物質のピーク強度を比較することにより行った。その結果、本発明により洗浄を行ったガラス基板の表面では、従来工程により洗浄を行った物に比べて、非イオン界面活性剤、グリコール化合物、リン酸エステル化合物などに起因するピーク強度が、１／１０〜１／２０に低減していることが明らかになった。
【００５１】
この実験からも明らかなように、本発明による洗浄効果は非常に高く、例えば第１０図に示した洗浄工程と同等の洗浄効果を、本発明の洗浄装置による洗浄と、その次のノズルシャワーによる純水リンスの、合計２ステップにまで簡略化することが可能である。
【００５２】
また、従来のＰＶＡスポンジを用いたスクラブ洗浄で生じていた、砥粒の堆積や、スポンジの材料の被洗浄物への付着などの問題も、本発明においては、まったく発生することはない。
【００５３】
以上の実施例１を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
板状の基板と、円柱状の氷と、板状の基板に対し、基板の両面に円柱状の氷を一定の圧力で全面に押し当て、これら２つの円柱状の氷の回転軸および基板の中心軸の各中心軸が一致するように保持する加圧手段と、円柱状の氷を互いに逆向きに回転させる回転手段とを有することを特徴とする基板洗浄装置。
（付記２）
基板表面と円柱状の氷との摩擦が生じる接触界面に、一定の温度の温水を滴下する温水滴下手段を有することを特徴とする付記１記載の基板洗浄装置。
（付記３）温水滴下手段が、温水中に、特定の汚れに対して洗浄効果を高める効果を発揮する薬液を添加することを特徴とする付記２記載の基板洗浄装置。
（付記４）
円柱状の氷は、特定の汚れに対して洗浄効果を高める効果を発揮する薬液を溶解させた水を凝固させて作られていることを特徴とする付記１から付記３記載の基板洗浄装置。
（付記５）
円柱状の氷は、その氷の内部に、微小砥粒を分散させていることを特徴とする付記１から付記４に記載の基板洗浄装置。
（付記６）
付記１から付記５に記載の基板洗浄装置において、基板の両面に押し当てる氷のそれぞれが、基板の片側の面のうちの一部分にのみ接触し、基板の両側の氷の回転軸と基板の中心軸の３者が一致するように保持したまま、基板の両側の氷を互いに逆向きに回転させ、その結果、基板の全面が氷によって摩擦されることを特徴とする、基板洗浄装置。
（付記７）
付記１から付記６に記載の構成を利用することを特徴とする、板状基板の洗浄方法。
（付記８）
付記７に記載の板状基板の洗浄方法を利用することを特徴とする、磁気ディスク媒体の製造方法。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
磁気ディスク媒体用基板の洗浄装置を提供する用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例の基板洗浄装置の基本構成図
【図２】実施例の洗浄の様子
【図３】実施例の基板洗浄装置の構成図
【図４】実施例の氷と基板の接触面の構成例
【図５】実施例の氷との摩擦により洗浄したガラス基板表面のテクスチャの状態
【図６】磁気ディスク媒体用基板表面のテクスチャの模式図
【図７】テクスチャ加工の種類の説明図
【図８】テクスチャ加工の実際の説明図
【図９】従来の基板表面の洗浄方法
【図１０】従来のテクスチャ加工後の洗浄工程の例
【符号の説明】
【００５６】
１    基板洗浄装置
２    ガラス基板
３    円柱状の氷
４    円柱状の氷
５    回転軸
６    台座
７    台座
８    スパイク
９    加圧ローラ
１０    動力軸
１１    動力軸
１２    ノズル
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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