(57)【要約】【課題】研磨対象物に傷をつけるおそれがなく、かつ、研磨速度を低下させることがないシリカ砥粒の製造方法を提供する。【解決手段】ケイ酸を縮重合させてシリカの一次粒子を生成する処理と、前記一次粒子を含む溶液をキャピラリーチューブに通し、前記キャピラリーチューブを一定温度に保ちながら前記一次粒子同士をキャピラリーチューブ内で融合成長させることでシリカの融合粒子を生成する処理と、を含む、シリカ砥粒の製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ砥粒の製造方法であって、
ケイ酸を縮重合させてシリカの一次粒子を生成する処理と、
前記一次粒子を含む溶液をキャピラリーチューブに通し、前記キャピラリーチューブを一定温度に保ちながら前記一次粒子同士をキャピラリーチューブ内で融合成長させることでシリカの融合粒子を生成する処理と、
を含む、シリカ砥粒の製造方法。
【請求項２】
前記一次粒子を生成する処理では、ケイ酸の水溶液のｐＨを下げるとともに加熱することでケイ酸の縮重合を促進して前記一次粒子を含む水溶液を生成し、
前記融合粒子を生成する処理では、前記一次粒子を生成する処理よりも前記一次粒子を含む水溶液のｐＨを下げ、かつ、前記一次粒子を生成する処理よりも前記一次粒子を含む水溶液の温度を上げることで前記融合粒子の生成を促進する、請求項１に記載のシリカ砥粒の製造方法。
【請求項３】
前記一次粒子を生成する処理では、ケイ酸の水溶液のｐＨを９以下に下げるとともに９０℃以上に加熱し、
前記融合粒子を生成する処理では、ケイ酸の水溶液のｐＨを８．６以下に下げるとともに１２０℃以上に加熱する、請求項２に記載のシリカ砥粒の製造方法。
【請求項４】
前記ケイ酸の水溶液に陽イオン交換樹脂を加えることでｐＨを下げ、
加えた陽イオン交換樹脂をろ過により除去し、除去した後の一次粒子を含む溶液をキャピラリーチューブに通し、前記一次粒子同士をキャピラリーチューブ内で融合成長させることでシリカの融合粒子を生成する、請求項２又は３に記載のシリカ砥粒の製造方法。
【請求項５】
ケイ酸の水溶液をキャピラリーチューブに通し、前記キャピラリーチューブを一定温度に保ちながらケイ酸をキャピラリーチューブ内で縮重合させることで前記一次粒子を生成する処理を行う、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシリカ砥粒の製造方法。
【請求項６】
磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、
ガラス基板の主表面と研磨パッドとの間に、請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたシリカ砥粒を遊離砥粒として含む研磨液を供給し、前記ガラス基板の主表面を研磨する研磨処理を有する、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリカ砥粒の製造方法および磁気ディスク用ガラス基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、パーソナルコンピュータ、あるいはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）記録装置等には、データ記録のためにハードディスク装置(ＨＤＤ：Hard Disk Drive)が内蔵されている。特に、ノート型パーソナルコンピュータ等の可搬性を前提とした機器に用いられるハードディスク装置では、ガラス基板に磁性層が設けられた磁気ディスクが用いられ、磁気ディスクの面上を僅かに浮上させた磁気ヘッドで磁性層に磁気記録情報が記録され、あるいは読み取られる。この磁気ディスクの基板として、金属基板（アルミニウム基板）等に比べて塑性変形し難い性質を持つガラス基板が好適に用いられる。
【０００３】
ハードディスク装置において記憶容量を増大させるために、ＤＦＨ（Dynamic Flying Height)機構を搭載した磁気ヘッドを用いて磁気記録面からの浮上距離を極めて短くすることにより、磁気ヘッドの記録再生素子と磁気ディスクの磁気記録層との間の磁気的スペーシングを低減して情報の記録再生の精度をより高める（Ｓ／Ｎ比を向上させる）ことも行われている。この場合においても、磁気ヘッドによる磁気記録情報の読み書きを長期に亘って安定して行うために、磁気ディスクの基板の表面凹凸は可能な限り小さくすることが求められる。
【０００４】
このような磁気ディスク用ガラス基板の表面凹凸を小さくするために、ガラス基板の研磨処理を行う。ガラス基板を最終製品とするための精密な研磨に、シリカ（ＳｉＯ２）等の微細な研磨砥粒を含む研磨剤を用いる方法がある（例えば、特許文献１）。シリカは、例えば水ガラス（ケイ酸アルカリの水溶液）を原料とし、水ガラスのｐＨを下げることで溶存するケイ酸を縮重合させて生成させることができる（特許文献２）。その後、ケイ酸溶液中でシリカ粒子の表面にケイ酸を縮重合させて所定の粒径まで成長させることで、所定の粒径のシリカ砥粒が得られる。
【０００５】
また、オルトケイ酸エステル類の加水分解によりケイ酸を生成し、ケイ酸を縮重合させて所定の粒径のシリカ砥粒を得る方法もある（ゾルゲル法）。オルトケイ酸エステル類の加水分解にはアンモニア等の塩基触媒が用いられる。オルトケイ酸エステル類は蒸留によって精製できるため、高純度のシリカが比較的容易に得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３６５２８号公報
【特許文献２】特開２０００−２４７６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の製法では、シリカの重合を制御することができず、未反応のシラノール基がシリカ砥粒に残存する割合が低かった。具体的には、シリカ砥粒の内部に残存する未反応のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）の砥粒全体のケイ素元素（Ｓｉ）に対する比（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉが０．３以下であった。このため、緻密で硬い砥粒が得られていた。
【０００８】
緻密な砥粒を用いて研磨処理を行う場合、砥粒の粒径が大きいと、研磨処理中に過剰な圧力がかかったときに砥粒が研磨対象物に傷をつけるおそれがある。一方、研磨対象物の損傷を防ぐために砥粒の粒径を小さくすると、砥粒と研磨対象物との接触面積が低下するため、研磨速度が低下するという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、研磨対象物に傷をつけるおそれがなく、かつ、研磨速度を低下させることがないシリカ砥粒の製造方法、および、シリカ砥粒を用いた磁気ディスク用ガラス基板の製造方法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】
【００１０】
本発明の第一の態様は、シリカ砥粒の製造方法である。当該製造方法は、
ケイ酸を縮重合させてシリカの一次粒子を生成する処理と、
前記一次粒子を含む溶液をキャピラリーチューブに通し、前記キャピラリーチューブを一定温度に保ちながら前記一次粒子同士をキャピラリーチューブ内で融合成長させることでシリカの融合粒子を生成する処理と、
を含む。
【００１１】
前記一次粒子を生成する処理では、ケイ酸の水溶液のｐＨを下げるとともに加熱することでケイ酸の縮重合を促進して前記一次粒子を含む水溶液を生成し、
前記融合粒子を生成する処理では、前記一次粒子を生成する処理よりも前記一次粒子を含む水溶液のｐＨを下げ、かつ、前記一次粒子を生成する処理よりも前記一次粒子を含む水溶液の温度を上げることで前記融合粒子の生成を促進することが好ましい。
【００１２】
前記一次粒子を生成する処理では、ケイ酸の水溶液のｐＨを９以下に下げるとともに９０℃以上に加熱し、
前記融合粒子を生成する処理では、ケイ酸の水溶液のｐＨを８．６以下に下げるとともに１２０℃以上に加熱することが好ましい。
【００１３】
前記ケイ酸の水溶液に陽イオン交換樹脂を加えることでｐＨを下げ、
加えた陽イオン交換樹脂をろ過により除去し、除去した後の一次粒子を含む溶液をキャピラリーチューブに通し、前記一次粒子同士をキャピラリーチューブ内で融合成長させることでシリカの融合粒子を生成することが好ましい。
【００１４】
前記一次粒子を生成する処理は、ケイ酸の水溶液をキャピラリーチューブに通し、前記キャピラリーチューブを一定温度に保ちながらケイ酸をキャピラリーチューブ内で縮重合させることで行ってもよい。
【００１５】
本発明の第二の態様は、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。当該製造方法は、ガラス基板の主表面と研磨パッドとの間に、上記の製造方法により製造されたシリカ砥粒を遊離砥粒として含む研磨液を供給し、前記ガラス基板の主表面を研磨する研磨処理を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従来よりも軟質のシリカ砥粒が得られる。この砥粒を用いることで、研磨対象物に傷をつけるおそれがなく、かつ、研磨速度を低下させずに研磨処理を行うことができる。
また、一次粒子同士をキャピラリーチューブ内で融合成長させることで、粒径の標準偏差が小さい融合粒子が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係るシリカ砥粒について詳細に説明する。
通常、シリカ砥粒は、ケイ酸のシラノール基同士の縮重合によりシリカ粒子を所望の粒径まで成長させることで製造されるが、その砥粒内部のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）の砥粒全体のケイ素元素（Ｓｉ）に対する比（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉは０．３以下である。
これに対し、本発明の実施形態に係るシリカ砥粒は、砥粒内部のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）の砥粒全体のケイ素元素（Ｓｉ）に対する比（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉが０．４以上である。このようなシリカ砥粒は、従来のシリカ砥粒よりも軟質であるため、研磨速度を維持するために粒径を大きくしても、研磨対象物に傷を付けにくい。
【００１８】
なお、シリカ砥粒の内部のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）の砥粒全体のケイ素元素（Ｓｉ）に対する比（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉは、例えば以下のようにして計測することができる。
シリカ砥粒の表面のシラノール基をヘキサメチルジシラザンによりトリメチルシリル化し、溶媒を蒸発させて砥粒を乾燥させる、その後、核磁気共鳴分光法により２９Ｓｉのスペクトルの強度比を測定することで（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉの比を求めることができる。
以下、本発明の実施形態に係るシリカ砥粒の製造方法について説明する。
【００１９】
（１）シリカ原料
シリカ原料として、金属不純物の含有量が少ないシリカを用いる。このような不純物がシリカ砥粒に残存すると、シリカ砥粒を用いる研磨液中に金属イオンが溶解して研磨対象物に欠陥が形成されるおそれがあるからである。ここで、金属不純物とは、例えば、Ａｌ、Ｃａ、Ｂ、Ｂａ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｕ、Ｔｈ等である。金属不純物の含有量が少ないとは、これらの金属の含有量が５ｐｐｍ未満であることをいう。
このような金属不純物の含有量が少ないシリカとして、例えば、フュームドシリカ（fumed silica）を用いることができる。
なお、水ガラス（ケイ酸ナトリウム水溶液）を陽イオン交換樹脂に通過させることで、金属イオンを除去したケイ酸水溶液を用いてもよい。
【００２０】
（２）強塩基
強塩基とは、ケイ酸塩水溶液を調整するために溶液のｐＨをアルカリ性に維持するものである。このような強塩基として、例えば、有機強塩基や無機強塩基を用いることができる。有機強塩基の具体例として、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドを用いることができる。無機強塩基として、たとえば水酸化ナトリウムや水酸化カリウムを用いることができる。
【００２１】
次に、上記の原材料を用いてシリカ砥粒を製造する方法について説明する。
（３）ケイ酸水溶液の作成
ケイ酸水溶液は、上記のシリカ原料と、強塩基とを水（例えば純水、逆浸透膜ろ過水（ＲＯ水））に溶解させることで得られる。ケイ酸水溶液のｐＨは１１〜１４に調整される。
具体的には、上記のシリカ原料と、強塩基と、水との混合液を、例えば、オートクレーブにおいて１２０℃に加熱しながら４８時間、攪拌することで、無色透明のケイ酸水溶液を得ることができる。
【００２２】
（４）シリカ粒子の縮重合による一次粒子の生成
次に、上記のケイ酸水溶液を必要に応じて希釈した後、ケイ酸水溶液のｐＨを所定の設定値まで下げる。この設定値は、例えば９以下、好ましくは８〜９、より好ましくは、８．５〜８．８の値である。ここで、ケイ酸水溶液のｐＨを下げるために、例えばプロトン型陽イオン交換樹脂を用いることができる。この場合、ケイ酸水溶液のｐＨが設定値に到達したら、ろ過によってプロトン型陽イオン交換樹脂を除去する。
プロトン型陽イオン交換樹脂を用いることで、中和に鉱酸を用いなくてすむ。このため、鉱酸の陰イオンを除去する必要がなく、酸排水の処理コストを低減することができる。
【００２３】
次に、ｐＨを下げたケイ酸水溶液に対し、一段階目の加熱処理を行う。例えば、ケイ酸水溶液を９０℃以上、好ましくは９０〜９５℃に加熱しながら８〜１６時間攪拌する。加熱装置として、例えばオイルバスやオートクレーブを用いることができる。一段階目の加熱処理の間にケイ酸水溶液中でシリカのシラノール基同士の縮重合が促進され、シリカの一次粒子が生成される。
【００２４】
ここで、一段階目の加熱処理を行う際に、ビーカー、フラスコ等のバッチ型の反応器を用いる代わりに、例えばキャピラリーチューブのようなフロー型の反応器を用いてもよい。例えば、ケイ酸水溶液をキャピラリーチューブに通し、キャピラリーチューブを一定温度（９０℃以上、好ましくは９０〜９５℃）に保ちながらケイ酸をキャピラリーチューブ内で縮重合させてもよい。キャピラリーチューブを一定温度に保つには、例えばオイル等の熱媒体を入れたオイルバスにキャピラリーチューブを浸し、熱媒体を一定温度に保てばよい。キャピラリーチューブの内径が充分に小さいため、キャピラリーチューブの内壁側と中心側とのケイ酸水溶液の温度差は無視することができ、均一に縮重合反応をさせることができる。
【００２５】
キャピラリーチューブとしては、内部の溶液の流れが層流となる程度に充分に内径が小さいものを用いることができる。この場合、内部の溶液の流れが層流となる程度に、キャピラリーチューブに流すケイ酸水溶液の密度を充分に小さく、粘度を充分に大きく、流速を充分に小さくする。一段階目の加熱処理に用いるキャピラリーチューブとして、例えば、内径（０．１〜０．５）ｍｍのキャピラリーチューブを用いることができる。
キャピラリーチューブを用いることで、キャピラリーチューブの入口からの距離に応じてキャピラリーチューブ内のケイ酸水溶液中で縮重合反応が進む。このため、キャピラリーチューブの入口からの距離が等しい位置において成長したシリカの一次粒子の大きさを揃えることができ、粗大粒子の生成を抑制することができる。
【００２６】
キャピラリーチューブを用いる場合、ケイ酸水溶液がキャピラリーチューブを通過する時間が、シリカの一次粒子を生成するのに充分に長い時間、かつ、粗大な一次粒子が生成されない程度に短い時間（例えば１〜３時間）となるように、キャピラリーチューブの長さおよびケイ酸水溶液の流速を調整する。なお、キャピラリーチューブの内径が充分に小さく、キャピラリーチューブ全体が細いため、キャピラリーチューブの熱抵抗は小さい。このため、キャピラリーチューブ内のケイ酸水溶液を容易に加熱することができ、反応時間を短縮することができる。
【００２７】
ビーカー、フラスコ等のバッチ型の反応器を用いてシリカの一次粒子を生成すると、反応器内のケイ酸水溶液内の温度差により局所的に縮重合反応の進行が進む領域が生じ、目標とする粒径よりも粗大な粒子が生じうる。また、縮重合反応が遅れる領域が生じ、目標とする粒径よりも極小な粒子が生じうる。これに対し、キャピラリーチューブのようなフロー型の反応器を用いてシリカの一次粒子を生成すると、キャピラリーチューブの入口側から出口側に向かってケイ酸水溶液内の縮重合反応が進行する。このため、ビーカー、フラスコ等のバッチ型の反応器を用いた場合と比較して、縮重合反応が均一に進み、生成されるシリカの一次粒子の大きさを均一にすることができる。
【００２８】
なお、一段階目の加熱処理の前に、ケイ酸水溶液を室温で１８〜４８時間緩やかに攪拌した後、ケイ酸水溶液をメンブレンフィルターに通過させることで、粗大粒子の原因となる所定の粒径以上の物質をあらかじめ除去してもよい。
また、シリカの一次粒子をゾルゲル法により生成してもよい。例えば、オルトケイ酸エチルを酸性又は塩基性の条件下で加水分解、縮重合させることにより、シリカ原料を生成してもよい。
【００２９】
（５）一次粒子の融合成長による融合粒子の生成
次に、シリカの一次粒子を含む溶液に対し、二段階目の加熱処理を行う。ここで、二段階目の加熱処理は、一段階目の加熱処理よりも反応速度を高めるような条件とする。
一段階目の加熱処理よりも反応速度を高めるような条件で二段階目の加熱処理を行うことで、一次粒子からのシリカの加水分解よりも、一次粒子同士の表面のシラノール基同士の縮重合が促進される。これにより、一次粒子が融合して融合粒子が生成される。
【００３０】
一段階目の加熱処理よりも反応速度を高めるために、二段階目の加熱処理におけるシリカの一次粒子を含む溶液の温度を、一段階目の加熱処理におけるケイ酸水溶液よりも高い温度、好ましくは１２０℃以上に加熱する。
【００３１】
本実施形態においては、二段階目の加熱処理を、ビーカー、フラスコ等のバッチ型の反応器ではなく、例えばキャピラリーチューブのようなフロー型の反応器を用いて行う。例えば、ケイ酸水溶液をキャピラリーチューブに通し、キャピラリーチューブを一段階目の加熱処理よりも高い一定温度（好ましくは１２０℃以上）に保ちながらキャピラリーチューブ内で一次粒子を融合成長させる。キャピラリーチューブを一定温度に保つには、例えばオイル等の熱媒体を入れたオイルバスにキャピラリーチューブを浸し、熱媒体を一定温度に保てばよい。キャピラリーチューブの内径が充分に小さいため、キャピラリーチューブの内壁側と中心側との温度差は無視することができ、均一に融合成長させることができる。
【００３２】
キャピラリーチューブとしては、内部の溶液の流れが層流となる程度に充分に内径が小さいものを用いることができる。この場合、内部の溶液の流れが層流となる程度に、キャピラリーチューブに流すシリカの一次粒子を含む溶液の密度を充分に小さく、粘度を充分に大きく、流速を充分に小さくする。二段階目の加熱処理に用いるキャピラリーチューブとして、例えば、内径（０．１〜０．５）ｍｍのキャピラリーチューブを用いることができる。
キャピラリーチューブとして内径が充分に小さいものを用いることで、キャピラリーチューブの入口からの距離に応じてキャピラリーチューブ内のシリカの一次粒子の融合成長が進む。このため、融合成長しない極小粒子の残存を抑制するとともに、極度に融合成長が進んだ粗大粒子の生成を抑制し、キャピラリーチューブの入口からの距離が等しい位置においてシリカの融合粒子の大きさを揃えることができる。
【００３３】
キャピラリーチューブの長さおよびシリカの一次粒子を含む溶液の流速は、シリカの一次粒子を含む溶液がキャピラリーチューブを通過する時間が、シリカの融合粒子を生成するのに充分に長い時間、かつ、粗大な融合粒子が生成されない程度に短い時間（例えば１〜３時間）となるように調整する。なお、キャピラリーチューブの内径が充分に小さく、キャピラリーチューブ全体が細いため、キャピラリーチューブの熱抵抗は小さい。このため、キャピラリーチューブ内のケイ酸水溶液を容易に加熱することができ、反応時間を短縮することができる。
【００３４】
ビーカー、フラスコ等のバッチ型の反応器を用いてシリカの融合粒子を生成すると、反応器内のシリカの一次粒子を含む溶液内の温度差により局所的に融合成長が進む領域や、融合成長が遅れる領域が生じ、目標とする粒径よりも小さい融合粒子や、目標とする粒径よりも粗大な融合粒子が生じうる。これに対し、キャピラリーチューブのようなフロー型の反応器を用いてシリカの融合粒子を生成すると、キャピラリーチューブの入口側から出口側に向かって融合成長が進行する。このため、ビーカー、フラスコ等のバッチ型の反応器を用いた場合と比較して、生成されるシリカの融合粒子の大きさを均一にすることができる。
【００３５】
なお、一段階目の加熱処理よりも反応速度を高めるために、二段階目の加熱処理におけるキャピラリーチューブ内のシリカの一次粒子を含む溶液の圧力を、一段階目の加熱処理におけるケイ酸水溶液の圧力よりも高くしてもよい。例えば、一段階目の加熱処理を大気圧（約０．１ＭＰａ）で行い、二段階目の加熱処理を加圧（例えば約０．２５ＭＰａ）した状態で行ってもよい。キャピラリーチューブ内の圧力は、キャピラリーチューブに液体を供給するポンプ（図示せず）により調節することができる。
また、一段階目の加熱処理よりも長い時間、二段階目の加熱処理を行ってもよい。例えば、一段階目の加熱処理においてもキャピラリーチューブを用いた場合、二段階目の加熱処理において用いるキャピラリーチューブを、一段階目の加熱処理において用いるキャピラリーチューブよりも長くしてもよい。
【００３６】
また、一段階目の加熱処理よりも反応速度を高めるために、例えば、二段階目の加熱処理におけるシリカの一次粒子を含む溶液のｐＨを、一段階目の加熱処理におけるケイ酸水溶液よりも低いｐＨ、例えばｐＨ８．６まで下げてもよい。ここで、シリカの一次粒子を含む溶液のｐＨを下げるために、例えばプロトン型陽イオン交換樹脂を用いることができる。この場合、シリカの一次粒子を含む溶液のｐＨが設定値に到達したら、ろ過によってプロトン型陽イオン交換樹脂を除去する。その後、ろ過によりプロトン型陽イオン交換樹脂が除去された、シリカの一次粒子を含む溶液をキャピラリーチューブに流し、二段階目の加熱処理を行えばよい。陽イオン交換樹脂を加えてケイ酸の水溶液のｐＨを下げることで、中和に鉱酸を用いなくてすみ、鉱酸の陰イオンを除去する手間がなく、酸排水の処理コストを低減することができる。
【００３７】
二段階目の加熱処理が終了し、キャピラリーチューブから排出される、シリカの融合粒子を含む溶液は、例えば丸底フラスコ等の容器に収集される。その後、必要に応じて融合粒子を含む溶液を、例えばエバポレーターにより水を蒸発させることで濃縮する。
以上により、所定の粒径の融合粒子を含有するコロイダルシリカが得られる。このように得られた融合粒子では、一次粒子の表面のシラノール基の一部のみで一次粒子同士が結合するため、ケイ素同士の結合に用いられないシラノール基が融合粒子の内部に残存する。このため、融合粒子の内部のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）の砥粒全体のケイ素元素（Ｓｉ）に対する比（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉを０．４以上とすることができる。
【００３８】
このようなシリカの融合粒子は、従来の製法により製造されるシリカ砥粒と比較して、軟質である。このため、この融合粒子を砥粒として用いることで、研磨対象物に傷をつけるおそれがなく、かつ、研磨速度を低下させずに研磨処理を行うことができる。
また、一次粒子を凝集させて融合粒子を生成することで、任意の粒径のシリカ砥粒を生成させることができる。
【００３９】
さらに、キャピラリーチューブを用いて融合成長をさせることで、キャピラリーチューブの長さに沿って均一に融合成長が進むため、融合しない一次粒子の残存が抑制され、直径５ｎｍ以下の極小粒子が砥粒に含まれることを防ぐことができる。また、均一に融合成長が進むため、極度に融合成長が進んだ粗大粒子の生成を抑制し、直径８０ｎｍ以上の粗大粒子が砥粒に含まれることを防ぐことができる。
【００４０】
次に、本発明の実施形態に係る磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について詳細に説明する。
【００４１】
（磁気ディスク用ガラス基板）
まず、磁気ディスク用ガラス基板について説明する。磁気ディスク用ガラス基板は、円板形状であって、外周と同心の円形の中心孔がくり抜かれたリング状である。磁気ディスク用ガラス基板の両面の円環状領域に磁性層（記録領域）が形成されることで、磁気ディスクが形成される。
【００４２】
磁気ディスク用ガラスブランク（以降、単にガラスブランクという）は、プレス成形により作製される円形状のガラス板であって、中心孔がくり抜かれる前の形態である。
【００４３】
（磁気ディスク用ガラス基板の製造方法）
次に、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を説明する。先ず、一対の主表面を有する板状の磁気ディスク用ガラス基板の素材となるガラスブランクをプレス成形により作製する（プレス成形処理）。次に、作製されたガラスブランクの中心部分に円孔を形成しリング形状（円環状）のガラス基板とする（円孔形成処理）。次に、円孔を形成したガラス基板に対して形状加工を行う（形状加工処理）。これにより、ガラス基板が生成される。次に、形状加工されたガラス基板に対して端面研磨を行う（端面研磨処理）。端面研磨の行われたガラス基板に、固定砥粒による研削を行う（研削処理）。次に、ガラス基板の主表面に第１研磨を行う（第１研磨処理）。次に、ガラス基板に対して化学強化を行う（化学強化処理）。次に、化学強化されたガラス基板に対して第２研磨を行う（第２研磨処理）。以上の処理を経て、磁気ディスク用ガラス基板が得られる。以下、各処理について、詳細に説明する。
【００４４】
（ａ）プレス成形処理
熔融ガラス流の先端部を切断器により切断し、切断された熔融ガラス塊を一対の金型のプレス成形面の間に挟みこみ、プレスしてガラスブランクを成形する。所定時間プレスを行った後、金型を開いてガラスブランクが取り出される。
【００４５】
（ｂ）円孔形成処理
ガラスブランクに対してドリル等を用いて円孔を形成することにより円形状の孔があいたディスク状のガラス基板を得ることもできる。
【００４６】
（ｃ）形状加工処理
形状加工処理では、円孔形成処理後のガラス基板の端部に対する面取り加工を行う。
【００４７】
（ｄ）端面研磨処理
端面研磨処理では、ガラス基板の内側端面及び外周側端面に対して、ブラシ研磨により鏡面仕上げを行う。このとき、酸化セリウム等の微粒子を遊離砥粒として含む砥粒スラリが用いられる。
【００４８】
（ｅ）研削処理
研削処理では、遊星歯車機構を備えた両面研削装置を用いて、ガラス基板の主表面に対して研削加工を行う。具体的には、ガラスブランクから生成されたガラス基板の外周側端面を、両面研削装置の保持部材に設けられた保持孔内に保持しながらガラス基板の両側の主表面の研削を行う。両面研削装置は、上下一対の定盤（上定盤および下定盤）を有しており、上定盤および下定盤の間にガラス基板が狭持される。そして、上定盤または下定盤のいずれか一方、または、双方を移動操作させ、ガラス基板と各定盤とを相対的に移動させることにより、ガラス基板の両主表面を研削することができる。
【００４９】
（ｆ）第１研磨処理
次に、研削のガラス基板の主表面に第１研磨が施される。第１研磨は、主表面加工処理の１つである。具体的には、ガラス基板の外周側端面を、両面研磨装置の研磨用キャリアに設けられた保持孔内に保持しながらガラス基板の両側の主表面の研磨が行われる。第１研磨は、例えば固定砥粒による研削を行った場合に主表面に残留したキズや歪みの除去、あるいは微小な表面凹凸（マイクロウェービネス、粗さ）の調整を目的とする。
【００５０】
第１研磨処理では、固定砥粒による研削処理に用いる両面研削装置と同様の構成を備えた両面研磨装置を用いて、研磨スラリを与えながらガラス基板が研磨される。第１研磨処理では、固定砥粒による研削と異なり、固定砥粒の代わりに遊離砥粒を含んだ研磨スラリが用いられる。第１研磨に用いる遊離砥粒として、例えば、酸化セリウム砥粒、あるいはジルコニア砥粒などが用いられる。両面研磨装置も、両面研削装置と同様に、上下一対の定盤の間にガラス基板が狭持される。下定盤の上面及び上定盤の底面には、全体として円環形状の平板の研磨パッド（例えば、樹脂ポリッシャ）が取り付けられている。そして、上定盤または下定盤のいずれか一方、または、双方を移動操作させることで、ガラス基板と各定盤とを相対的に移動させることにより、ガラス基板の両主表面を研磨する。
【００５１】
（ｇ）化学強化処理
次に、ガラス基板は化学強化される。化学強化液として、例えば硝酸カリウムと硫酸ナトリウムの混合熔融液等を用い、ガラス基板を化学強化液中に浸漬する。
【００５２】
（ｈ）第２研磨（最終研磨）処理
次に、化学強化処理後のガラス基板に第２研磨が施される。第２研磨処理は、主表面の鏡面研磨を目的とする。第２研磨においても、第１研磨に用いる両面研磨装置と同様の構成を有する両面研磨装置が用いられる。具体的には、ガラス基板の外周側端面を、両面研磨装置の研磨用キャリアに設けられた保持孔内に保持しながらガラス基板の両側の主表面の研磨が行われる。第２研磨による取り代は、例えば１〜１０μｍ程度である。第２研磨処理が第１研磨処理と異なる点は、遊離砥粒の種類及び粒子サイズが異なることと、樹脂ポリッシャの硬度が異なることである。
【００５３】
本実施形態においては、上述した製造方法により製造されたコロイダルシリカ（粒径２０〜５０ｎｍ程度）を遊離砥粒として含む研磨液が両面研磨装置の研磨パッドとガラス基板の主表面との間に供給され、ガラス基板の主表面が研磨される。研磨されたガラス基板を中性洗剤、純水、イソプロピルアルコール等を用いて洗浄することで、磁気ディスク用ガラス基板が得られる。
第２研磨処理を実施することで、主表面の粗さ(Ｒａ)を０．１ｎｍ以下かつ主表面のマイクロウェービネスを０．１ｎｍ以下とすることができる。このようにして、第２研磨の施されたガラス基板は、水洗いされて磁気ディスク用ガラス基板となる。
【００５４】
以上、本発明のシリカ砥粒の製造方法および磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
例えば、上記実施形態においては、第２研磨処理においてシリカ砥粒を用いたが、本発明はこれに限らず、第１研磨処理においてシリカ砥粒を用いてもよい。
【００５５】
以下、本発明に係る実験例について説明する。
〔実施例〕
〔ケイ酸水溶液の作成〕
フュームドシリカ１００ｇ、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）５水和物３０２ｇ、逆浸透膜ろ過水（ＲＯ水）５９８ｇを混合し、この混合液をオートクレーブにて１２０℃に加熱しながら４８時間攪拌することで無色透明のケイ酸水溶液を作成した。
上記のケイ酸水溶液をＲＯ水で１０倍に希釈し、ｐＨをモニターしながらプロトン型陽イオン交換樹脂を加え、ｐＨが８．０に達した時点で、ろ過によりプロトン型陽イオン交換樹脂を除去した。その後、得られたケイ酸水溶液を室温で２４時間緩やかに攪拌した後、ケイ酸水溶液をメンブレンフィルターに通過させることで、粗大粒子の原因となる所定の粒径以上の物質を除去した。
【００５６】
〔コロイダルシリカの作成〕
以下に説明するように、バッチ型反応器又はフロー型反応器を用いてシリカの縮重合反応をさせて一次粒子を含むコロイダルシリカを生成し、次に、バッチ型反応器又はフロー型反応器を用いて融合成長をさせて融合粒子を生成した。
実験例１では縮重合反応にバッチ型反応器を用い、融合成長にバッチ型反応器を用いた。
実験例２では縮重合反応にバッチ型反応器を用い、融合成長にフロー型反応器を用いた。
実験例３では縮重合反応にフロー型反応器を用い、融合成長にフロー型反応器を用いた。
【００５７】
（バッチ型反応器を用いた一次粒子の生成）
バッチ型反応器としてナスフラスコを用いた。
プロトン型陽イオン交換樹脂を除去したケイ酸水溶液をナスフラスコに入れ、オイルバスにて９３℃に加熱しながら１６時間攪拌した。その後、エバポレーターを用いて液体を１０倍に濃縮し、シリカの一次粒子を含むコロイダルシリカを得た。得られた液体のｐＨは９．８であった。動的光散乱法によりコロイダルシリカ内の一次粒子の粒径を計測したところ、平均粒径８．４ｎｍ、標準偏差３．２ｎｍであった。
【００５８】
（フロー型反応器を用いた一次粒子の生成）
フロー型反応器として、フューズドシリカからなる、内径０．２５ｍｍ、長さ２ｍのキャピラリーチューブを用いた。
熱収縮チューブを用いてキャピラリーチューブの一端をシリンジポンプに接続し、キャピラリーチューブの他端はナスフラスコに挿入した。キャピラリーチューブの両端を除く中間部を環状に束ね、９３℃のオイルバスに浸漬した。
上記の一次粒子を含むコロイダルシリカをシリンジポンプによりキャピラリーチューブに注入し、コロイダルシリカを毎時１ｍｌの流速でキャピラリーチューブに通過させ、ナスフラスコにより捕集した。得られた液体はシリカの一次粒子を含むコロイダルシリカであった。得られた液体のｐＨは９．８であった。動的光散乱法によりコロイダルシリカ内の一次粒子の粒径を計測したところ、平均粒径８．４ｎｍ、標準偏差２．３ｎｍであった。
【００５９】
（バッチ型反応器を用いた融合粒子の生成）
バッチ型反応器としてビーカーを用いた。
シリカの一次粒子を含むコロイダルシリカにプロトン型陽イオン交換樹脂を加え、ｐＨを８．６まで下げ、ろ過によってプロトン型陽イオン交換樹脂を除去した。その後、一次粒子を含むコロイダルシリカをオートクレーブで１２０℃に加熱しながら１２時間攪拌し、シリカの融合粒子を含むコロイダルシリカを得た。
【００６０】
（フロー型反応器を用いた融合粒子の生成）
フロー型反応器として、フューズドシリカからなる、内径０．２５ｍｍ、長さ２ｍのキャピラリーチューブを用いた。
熱収縮チューブを用いてキャピラリーチューブの一端をシリンジポンプに接続し、キャピラリーチューブの他端はナスフラスコに挿入した。キャピラリーチューブの両端を除く中間部を環状に束ね、９８℃のオイルバスに浸漬した。
上記の一次粒子を含むコロイダルシリカをシリンジポンプによりキャピラリーチューブに注入し、コロイダルシリカを毎時１ｍｌの流速でキャピラリーチューブに通過させ、ナスフラスコにより捕集した。得られた液体はシリカの融合粒子を含むコロイダルシリカであった。
【００６１】
〔融合粒子の粒径計測〕
動的光散乱法により融合粒子の粒径を計測し、平均粒径および標準偏差を求めた。
【００６２】
〔極小粒子数、粗大粒子数の計測〕
融合粒子を含むコロイダルシリカを電子顕微鏡観察用のグリッドに滴下し、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）にてランダムに５００個の粒子サイズを測定し、直径５ｎｍ以下の極小粒子の数、および、直径８０ｎｍ以上の粗大粒子の数を計測した。
結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
2015124120.tif 000002
【００６４】
縮重合および融合成長のいずれもバッチ型の反応器を用いた実験例１と比較して、融合成長にフロー型の反応器を用いた実験例２では、粒径の標準偏差が小さい融合粒子が得られた。フロー型の反応器を用いることで融合成長が均一に進み、極小粒子の残存を抑制したためと考えられる。
【００６５】
さらに、縮重合においてもフロー型の反応器を用いた実験例３では、一次粒子の粒径の標準偏差が小さいため、実験例１、２のいずれよりも粒径の標準偏差が小さい融合粒子が得られた。極小粒子数および粗大粒子数は実験例１、２のいずれよりも少なかった。フロー型の反応器を用いることで縮重合反応が均一に進み、粗大粒子の生成を抑制したためと考えられる。