(57)【要約】  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を提供する。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、シリカ砥粒である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の主表面と研磨パッドとの間に、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であって、
前記シリカ砥粒は、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、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項２】
ガラス基板の主表面と研磨パッドとの間に、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であって、
前記シリカ砥粒は、
ヘキサメチルジシラザンにより砥粒表面のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）をトリメチルシリル化した後、核磁気共鳴分光法（２９Ｓｉ−ＮＭＲ）により計測した、ＯＨと直接結合するＳｉのスペクトル強度とＯにのみ直接結合するＳｉのスペクトル強度との比（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉが０．４以上である、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項３】
前記シリカ砥粒を遊離砥粒として含む研磨液は、アルカリ性である、請求項１又は２に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項４】
前記研磨処理を複数段階に分けて行い、
前記シリカ砥粒を遊離砥粒として含むアルカリ性の研磨液を用いて最終段階の処理を行う、請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【請求項５】
シリカ砥粒であって、
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、シリカ砥粒。
【請求項６】
シリカ砥粒であって、
ヘキサメチルジシラザンにより砥粒表面のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）をトリメチルシリル化した後、核磁気共鳴分光法（２９Ｓｉ−ＮＭＲ）により計測した、ＯＨと直接結合するＳｉのスペクトル強度とＯにのみ直接結合するＳｉのスペクトル強度との比（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉが０．４以上である、シリカ砥粒。
【請求項７】
前記比（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉが０．４以上０．５以下である、請求項５又は６に記載のシリカ砥粒。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の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、
前記一次粒子同士を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９】
前記一次粒子の表面のシラノール基同士を縮重合させることで前記融合粒子を生成する、請求項８に記載のシリカ砥粒の製造方法。
【請求項１０】
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８又は９に記載のシリカ砥粒の製造方法。
【請求項１１】
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１０に記載のシリカ砥粒の製造方法。
【請求項１２】
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を下げる、請求項１０又は１１に記載のシリカ砥粒の製造方法。
【請求項１３】
前記陽イオン交換樹脂は、プロトン型陽イオン交換樹脂である、請求項１２に記載のシリカ砥粒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリカ砥粒、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、磁気記録の高密度化が図られている。例えば、磁性層における磁化方向を基板の面に対して垂直方向にする垂直磁気記録方式を用いて、磁気記録情報エリアの微細化が行われている。これにより、１枚のディスク基板における記憶容量を増大させることができる。このようなディスク基板においては、磁性層の磁化方向が基板面に対して略垂直方向に向くように、基板表面を可能な限り平らにして磁性粒の成長方向を垂直方向に揃えることが好ましい。
さらに、記憶容量の一層の増大化のために、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。また、小粒径のシリカ砥粒は曲率半径が小さく、尖っているとも言えるため、研磨荷重を高くして研磨速度を高めようとすると微小なスクラッチが発生するという問題もあった。【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、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、ガラス基板の主表面と研磨パッドとの間に、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である。
前記シリカ砥粒は、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。【００１１】
本発明の第二の態様は、ガラス基板の主表面と研磨パッドとの間に、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である。
前記シリカ砥粒は、
ヘキサメチルジシラザンにより砥粒表面のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）をトリメチルシリル化した後、核磁気共鳴分光法（２９Ｓｉ−ＮＭＲ）により計測した、ＯＨと直接結合するＳｉのスペクトル強度とＯにのみ直接結合するＳｉのスペクトル強度との比（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉが０．４以上である。【００１２】
前記シリカ砥粒を遊離砥粒として含む研磨液は、アルカリ性であることが好ましい。【００１３】
前記研磨処理を複数段階に分けて行い、
前記シリカ砥粒を遊離砥粒として含むアルカリ性の研磨液を用いて最終段階の処理を行うことが好ましい。【００１４】
本発明の第三の態様は、シリカ砥粒である。当該シリカ砥粒は、
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。
前記比（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉが０．４以上０．５以下であることが好ましい。【００１５】
本発明の第四の態様は、シリカ砥粒である。当該シリカ砥粒は、
ヘキサメチルジシラザンにより砥粒表面のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）をトリメチルシリル化した後、核磁気共鳴分光法（２９Ｓｉ−ＮＭＲ）により計測した、ＯＨと直接結合するＳｉのスペクトル強度とＯにのみ直接結合するＳｉのスペクトル強度との比（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉが０．４以上である。
前記比（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉが０．４以上０．５以下であることが好ましい。【００１６】
本発明の第五の態様は、上記の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、
前記一次粒子同士を凝集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。【００１７】
前記一次粒子の表面のシラノール基同士を縮重合させることで前記融合粒子を生成することが好ましい。【００１８】
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。
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を下げることが好ましい。前記陽イオン交換樹脂は、プロトン型イオン交換樹脂であることが好ましい。【００１９】
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。【００２０】
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を下げることが好ましい。前記陽イオン交換樹脂は、プロトン型イオン交換樹脂であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、シリカ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以上であるため、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。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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とともに、適度な固さを有するため、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。
【００２３】
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（２９Ｓｉ−ＮＭＲ）により、ＯＨと直接結合するＳｉのスペクトル強度とＯにのみ直接結合するＳｉのスペクトル強度との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。
【００２４】
（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。
【００２５】
（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。
【００２６】
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。
【００２７】
（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。
【００２８】
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。
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。
例えば、シリカの一次粒子を含む溶液のｐＨを一次粒子を生成する処理のときよりも低い設定値、例えばｐＨ８．６まで下げる。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。
また、一段階目の加熱処理よりも高い温度、好ましくは１２０℃以上に加熱する。二段階目の加熱処理に用いる加熱装置として、例えばオートクレーブを用いることができる。
また、一段階目の加熱処理よりも高い圧力で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を大気圧（約０．１ＭＰａ）の環境下で行い、二段階目の加熱処理をオートクレーブにて加圧（例えば約０．２５ＭＰａ）した環境下で行ってもよい。
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、１２〜４８時間攪拌しながら二段階目の加熱処理をする。
このように、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。
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。
【００３０】
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。なお、上記実施形態では、一次粒子の表面のシラノール基同士を縮重合させることで融合粒子を生成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、一次粒子同士を任意の方法で凝集させて融合粒子を生成してもよい。
また、陽イオン交換樹脂を加えることでケイ酸の水溶液の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。
【００３１】
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。
【００３２】
（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。
【００３３】
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。ガラスブランクの材料として、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ボロシリケートガラスなどを用いることができる。特に、化学強化を施すことができ、また主表面の平面度及び基板の強度において優れた磁気ディスク用ガラス基板を作製することができるという点で、アモルファスのアルミノシリケートガラスを好適に用いることができる。
【００３４】
（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について説明する。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。次に、作製されたガラスブランクの中心部分に孔をあけ、リング形状（円環状）のガラス基板を作製する。次に、孔をあけたガラス基板に対して形状加工を行う。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。端面研磨の行われたガラス基板に、固定砥粒による研削を行う。次に、ガラス基板の主表面に第１研磨を行う。次に、ガラス基板に対して化学強化を行う。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。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。
【００３５】
（ａ）プレス成形処理
溶融ガラス流の先端部を切断した溶融ガラスの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。
【００３６】
（ｂ）円孔形成処理
ガラスブランクに対してコアドリル等を用いて円孔を形成することにより円形状の中央孔があいたガラス基板を得ることができる。
【００３７】
（ｃ）形状加工処理
形状加工処理では、円孔形成後のガラス基板の端部に対する面取り加工を行う。
【００３８】
（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。
【００３９】
（ｅ）研削処理
固定砥粒による研削処理では、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。
【００４０】
（ｆ）第１研磨処理
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。
【００４１】
第１研磨処理では、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、遊離砥粒を含んだ研磨スラリを両面研磨装置に与えながらガラス基板が研磨される。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（粒子サイズ：直径１〜２μｍ程度）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。ガラス基板の主表面と研磨パッドとの間に研磨液を供給しながら、上定盤または下定盤のいずれか一方、または、双方を移動させることで、ガラス基板と研磨パッドとが相対的に移動し、ガラス基板の両主表面が研磨される。
【００４２】
（ｇ）化学強化処理
化学強化処理では、ガラス基板を化学強化液に浸漬することによって、ガラス基板を化学強化する。化学強化液として、例えば硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合熔融液等を用いることができる。なお、化学強化処理は実施しなくてもよい。
【００４３】
（ｈ）第２研磨（最終研磨）処理
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。第２研磨処理では、主表面を極めて低粗さとするために、平均粒径が５〜５０ｎｍのコロイダルシリカを遊離砥粒として含む研磨液を用いて研磨処理することが好ましい。ここで、平均粒径（ｄ５０）とは、レーザー回折・散乱法を用いた体積分布に基づいて測定されるメディアン径を示す。研磨液のｐＨは、酸性からアルカリ性まで様々な値にすることができるが、酸性で研磨すると比較的高い研磨レートが得られやすい。第２研磨による取り代は、例えば０．１〜５μｍ程度である。研磨荷重は、研磨レートとスクラッチ防止との両立の観点から、５０〜２００ｇ／ｃｍ２の範囲内とすることが好ましい。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。
また、第２研磨処理をさらに２段階以上に分けて実施してもよい。この場合、研磨液のｐＨを各段階で変化させて実施することが好ましい。具体的には例えば、第一段階は酸性条件下でシリカ研磨を行い、第二段階（最終段階）はアルカリ性条件下でシリカ研磨を行うことが好ましい。
酸性条件下で研磨すると、研磨中にガラス基板に含有されるアルカリイオンが溶出するリーチング作用が起こる。これにより研磨速度が向上する一方、脆いリーチング層が深くまで生成し、研磨処理後のアルカリ洗浄処理におけるアルカリエッチング作用により表面粗さが悪化しやすい傾向がある。
そこで、最初に酸性条件下、最後にアルカリ性条件下による多段階のシリカ研磨を行うことにより、アルカリ洗浄処理前に脆いリーチング層が生成することを抑制できるので、表面の清浄度を極めて高く維持したまま、表面粗さをさらに小さくすることが可能となる。
第二段階（最終段階）のシリカ研磨をアルカリ性で行う時のｐＨは、リーチング層の生成を抑制するために１０以上が好ましい。また、エッチングによる研磨中の粗さ上昇抑制のため、１３以下とすることが好ましい。
【００４４】
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５〜５０ｎｍ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０．２５ｎｍ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。主表面の粗さ(Ｒａ)は０．２ｎｍ以下とするとより好ましく、０．１５ｎｍ以下とするとさらに好ましく、０．１０ｎｍ以下とするとより一層好ましい。
その後、第２研磨の施されたガラス基板は、アルカリ性の洗浄液等を用いて洗浄されて磁気ディスク用ガラス基板となる。
【００４５】
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。
【００４６】
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。
〔実施例１〕
〔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８．８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。
【００４７】
〔コロイダルシリカの作成〕
（一次粒子の生成）
次に、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、シリカの一次粒子を含むコロイダルシリカを得た。動的光散乱法により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２．７ｎｍであった。
（融合粒子の生成）
次に、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。
動的光散乱法により融合粒子の粒径を計測したところ、平均粒径１０．４ｎｍ、標準偏差３．４ｎｍであった。
【００４８】
このコロイダルシリカをヘキサメチルジシランで処理し、融合粒子の表面のシラノール基をトリメチルシリル化した後、溶媒を蒸発させて砥粒を乾燥させた。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したところ、（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉのモル比は０．４０６であった。
【００４９】
〔実施例２〕
融合粒子の生成におけるオートクレーブの加熱温度を１５０℃にした以外は実施例１と同様にしてコロイダルシリカを得た。
動的光散乱法により融合粒子の粒径を計測したところ、平均粒径１４．８ｎｍ、標準偏差４．２ｎｍであった。
【００５０】
このコロイダルシリカをヘキサメチルジシランで処理し、融合粒子の表面のシラノール基をトリメチルシリル化した後、溶媒を蒸発させて砥粒を乾燥させた。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したところ、（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉのモル比は０．４６３であった。
【００５１】
〔実施例３〕
融合粒子の生成前にＳｉＯ２が２．５重量％となるようにエバポレーターで濃縮した以外は実施例１とどうようにしてコロイダルシリカを得た。
動的光散乱法により融合粒子の粒径を計測したところ、平均粒径２１．２ｎｍ、標準偏差５．６ｎｍであった。
【００５２】
このコロイダルシリカをヘキサメチルジシランで処理し、融合粒子の表面のシラノール基をトリメチルシリル化した後、溶媒を蒸発させて砥粒を乾燥させた。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したところ、（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉのモル比は０．５０２であった。
【００５３】
〔実施例４〕
オルトケイ酸エチル１００ｇ、トリエトキシシラン９０ｇを混合し、エタノール２００ｇに溶解させた。この混合液を２５重量％のアンモニア水溶液２５ｇ、ＲＯ水５００ｇ、エタノール１００ｇの混合液に室温で速やかに投入し、室温で２０時間攪拌することで、シリカの一次粒子を含む溶液を得た。
次に、シリカの一次粒子を含む溶液をエバポレーターで全量が２００ｇとなるまで濃縮し、得られた濃縮液に純水６００ｇを加え、オートクレーブにて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。
動的光散乱法により融合粒子の粒径を計測したところ、平均粒径１８．０ｎｍ、標準偏差３．１ｎｍであった。
【００５４】
このコロイダルシリカをヘキサメチルジシランで処理し、融合粒子の表面のシラノール基をトリメチルシリル化した後、溶媒を蒸発させて砥粒を乾燥させた。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したところ、（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉのモル比は０．４６１であった。
【００５５】
＜比較例１＞
実施例と同様に作成したケイ酸水溶液に陽イオン交換樹脂を加え、ｐＨを８．４まで下げ、１２０℃に加熱しながら１２時間攪拌することで、コロイダルシリカを得た。動的光散乱法によりシリカ粒子の粒径を計測したところ、平均粒径１７．８ｎｍ、標準偏差２．７ｎｍであった。
【００５６】
このコロイダルシリカをヘキサメチルジシランで処理し、シリカ粒子の表面のシラノール基をトリメチルシリル化した後、溶媒を蒸発させて砥粒を乾燥させた。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したところ、（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉのモル比は０．２０３であった。
【００５７】
＜比較例２＞
水ガラスを原料としてイオン交換法で製造された市販のコロイダルシリカ（平均粒径：２０ｎｍ）を入手した。このコロイダルシリカをヘキサメチルジシランで処理し、シリカ粒子の表面のシラノール基をトリメチルシリル化した後、溶媒を蒸発させて砥粒を乾燥させた。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したところ、（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉのモル比は０．２８５であった。
【００５８】
上記の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を用いて、第２研磨を行うためのガラス基板を準備した。第１研磨処理は酸化セリウム砥粒を遊離砥粒として含む研磨液を用いて行い、その後、化学強化処理を行なったガラス基板を準備した。ここでＡＦＭを用いて主表面の表面粗さＲａを測定したところ、０．５ｎｍであった。
次に、上記実施例１〜４、比較例１〜２のコロイダルシリカを含む研磨液を用いて、ｐＨ３の酸性条件下でガラス基板の第２研磨処理を行った。ガラス基板の主表面とポリウレタン製の研磨パッドとの間に、実施例または比較例のコロイダルシリカを含む研磨液を供給しながら、研磨パッドをガラス基板の主表面に対して相対移動させることでガラス基板の主表面を研磨した。研磨取代は板厚換算で３μｍとした。なお、研磨液は循環させながら使用した。研磨パッドは発泡ポリウレタンのスウェードタイプで、アスカーＣ硬度が７０のものを使用した。研磨荷重は１００ｇ／ｃｍ２とした。
最後に、アルカリ性の洗浄液を用いて洗浄し、乾燥して、磁気ディスク用ガラス基板を得た。
【００５９】
＜加工レート＞
研磨処理の前後におけるガラス基板の重量変化により加工レートを評価した。
＜表面粗さ＞
研磨処理後のガラス基板の主表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により走査し、算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１）を求めた。ＡＦＭの測定範囲は１μｍ四方とし、２５６×２５６の分解能で測定した。
＜スクラッチ＞
洗浄処理後のガラス基板の主表面に形成された、最大谷深さＲｖ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１）５０ｎｍ以上の傷の数をレーザー式の表面欠陥検査装置及びＳＥＭ、ＡＦＭを用いて検出し、計測した。ここで、傷とは、ＳＥＭやＡＦＭで分析したときに、凹みを有し、引っ掻き傷や穴のように見える欠陥のことである。
１面あたりの傷の数が少ないガラス基板から順にレベル１〜３で評価した。レベル２以下であれば実用に耐えうる。レベル分けの基準は以下のとおりである。
レベル１：傷の数が１個以下
レベル２：傷の数が２個以上３個以下
レベル３：傷の数が４個以上
結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
2015046603.tif 000002
【００６１】
（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉが０．４以上の実施例１〜４では、（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉが０．４未満の比較例１〜２と比較して、同等以上の加工レートを維持しながら、比較例よりも表面粗さを低減することができ、かつ、比較例１〜２よりもスクラッチを低減することができた。また、スクラッチの観点では、（Ｓｉ−ＯＨ）／Ｓｉを０．５以下とすることでよりよい結果が得られた。
【００６２】
次に、実施例５〜８および比較例３〜４では、第２研磨処理を２段階に分けて実施した。
第１段階の研磨処理では、ｐＨ３の酸性条件下でガラス基板の主表面を研磨した。研磨砥粒の種類は実施例５、６および比較例３では比較例１と同じものを使用し、実施例７、８および比較例４では実施例１と同じものを使用した。
研磨取代は板厚換算で３μｍとした。研磨液は循環させながら使用した。研磨パッドは発泡ポリウレタンのスウェードタイプで、アスカーＣ硬度が７０のものを使用した。研磨荷重は１００ｇ／ｃｍ２とした。
【００６３】
第２段階の研磨処理では、ｐＨ１１．５のアルカリ性条件下でガラス基板の主表面を研磨した。研磨砥粒の種類は実施例５、７では実施例１と同じものを使用し、実施例６、８では実施例４と同じものを使用し、比較例３、４では比較例１と同じものを使用した。
研磨取代は板厚換算で１μｍとした。研磨液は循環させながら使用した。研磨パッドは発泡ポリウレタンのスウェードタイプで、アスカーＣ硬度が７０のものを使用した。研磨荷重は１００ｇ／ｃｍ２とした。
最後に、アルカリ性の洗浄液を用いて洗浄し、乾燥して、磁気ディスク用ガラス基板を得た。
得られたガラス基板に対し、上述したのと同様に表面粗さおよびスクラッチを評価した。結果を表２に示す。
【００６４】
【表２】
2015046603.tif 000003
実施例のシリカ砥粒を含むアルカリ性の研磨液を用いて第二研磨の第二段階処理を行なうと、スクラッチを増加させることなく、さらに低粗さにすることができる。
実施例のシリカ砥粒を含む研磨液を第１段階の酸性研磨処理及び第２段階のアルカリ性研磨処理の両方に用いると、スクラッチを増加させることなく、なお一層低粗さにすることができる。
比較例のシリカ砥粒を第二段階処理に用いると、前段の処理に用いる研磨砥粒の種類にかかわらず、スクラッチ特性を改善できない。また、表面粗さもあまり低減できない。
【国際調査報告】
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