JPH0121529B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0121529B2
JPH0121529B2 JP57006197A JP619782A JPH0121529B2 JP H0121529 B2 JPH0121529 B2 JP H0121529B2 JP 57006197 A JP57006197 A JP 57006197A JP 619782 A JP619782 A JP 619782A JP H0121529 B2 JPH0121529 B2 JP H0121529B2
Authority
JP
Japan
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substrate
polishing
abrasive
pad
polishing pad
Prior art date
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JP57006197A
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JPS57183634A (en
Inventor
Chaaruzu Otsutoman Jon
Chen Shan Shen Jon
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International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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Publication of JPH0121529B2 publication Critical patent/JPH0121529B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/08—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for double side lapping

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Magnetic Record Carriers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属表面の超仕上げに関し、更に具体
的に言えば、情報記録デイスク用金属基板の研摩
に関する。
磁気記録トラツク密度及びビツト密度の増加に
つれて、アクセス及び変換機構の精度を向上させ
ること、及び使用される低振幅の信号に関してノ
イズと信号とを区別する能力を向上させることが
必要になつている。しかしながら、もし関連する
記録媒体がこれに見合つた精度のものでなけれ
ば、この様な機構や回路の精度もしくは能力を向
上させても無益である。
密度を増すためには、平滑な基板の表面上に微
細な磁性粒子を分散させた薄い被覆層を設けるこ
とによつて記録媒体を形成することが必要であ
る。高密度になると、非常に小さな欠陥点でもビ
ツトの消失を引き起こしたりセクタもしくはトラ
ツク全体を使用不能にする可能性が高いので、凹
凸や不連続点についての公差は小さくなる。
デイスク基板に関して比較的平滑で平坦な表面
を形成するためにダイヤモンド・ターン技術が通
常用いられている。これによつて鏡面仕上げが達
成されるが、最大頂点−谷距離が現に使用されて
いる被覆層の厚さの10乃至20％である様なトポグ
ラフイが得られる。この場合に生じる信号の不規
則性は許容されるが、被覆層の厚さが半分になる
と、トポグラフイのために局部的な厚さは20乃至
40％だけ減少するので、許容できない。現在の記
録媒体を改良し且つ将来更に薄い被覆層を用いる
ことを可能ならしめるために、ダイヤモンド・タ
ーン技術によつて形成された基板の表面について
超仕上げを行なうことが普通になつてきている。
そのための通常の方法はワツクス研摩パツド及び
研摩材含有スラリーを用いるものである。この方
法は表面の平均粗さを改善するが、最大頂点−谷
距離を減じる効果はほとんどない。更に、研摩材
粒子は基板の表面における硬い金属間サイトのま
わりを差別的に浸食する傾向があり、しばしば、
この様な金属間サイトを追い出して、そこに穴を
残すことがある。
本発明の目的は差別的浸食によつて表面の金属
間サイトを追い出す様なことなく表面の突起を減
じると共に平均粗さを減じる様に磁気デイスク用
基板の超仕上げを行なう方法及び装置を提供する
ことである。
本発明の他の目的は従来の研摩装置において用
いることのできる研摩方法及び装置を提供するこ
とである。
本発明の更に他の目的はダイヤモンド・ターン
技術によつて形成された新しい基板の超仕上げを
行なうのみならず、被覆層付きの基板の被覆層を
除去して超仕上げされた基板をもたらす方法及び
装置を提供することである。
本発明の更に他の目的はエコロジイやオペレー
タにとつて有害な状況もしくは物質を生じること
なく実施できる基板研摩方法及び装置を提供する
ことである。
デイスク用基板はダイヤモンド・ターン技術に
よつて処理された後、本発明に従つて、分級され
た硬い粒子を重量で50％以上含むポリウレタン・
フオーム製の半剛性高密度研摩パツドを用いて超
仕上げを受ける。このパツドは理想的には１ミク
ロン、大きくても５ミクロンを超えない分級され
た硬い研摩材粒子を含む固定研摩パツドである。
研摩材粒子が１ミクロンであるのに対して、仕上
げ処理によつて減ずべき表面の凹凸は0.15乃至
0.25ミクロンであるから研摩材粒子は必ず一定円
形移動路に拘束され、差別的浸食を起こさない。
粒子はポリウレタン結合剤によつて固定研摩材と
して保持され且つ研摩プロセス中に結合剤から離
脱することなく次第に崩壊することが重要であ
る。
研摩プロセスにおいて、基板は水平軸線を中心
として回転する様に垂直に位置付けられ、研摩パ
ツドは平行軸線のまわりに装着され、基板の被研
摩面に接触して回転する様に位置付けられる。研
摩プロセスは低粘性で水溶性の液体ビヒクルの存
在の下で行なわれる。この研摩プロセスにより、
基板の表面の最大頂点−谷距離をダイヤモンド・
ターン技術による処理後の値の25％程度まで減じ
る超仕上げが達成される。
研摩プロセス中、後で述べる様にベローを含む
右側のスピンドル（第４図）によつて研摩パツド
と基板との間に圧力が印加される。スピンドルは
研摩プロセスの開始時にプリセツト命令に従つて
一緒に滑動する。液体ビヒクルはスプレー・ノズ
ルを介して供給される。即ち、研摩プロセス中、
予定の量の液体ビヒクルが研摩領域に周期的に供
給される。液体ビヒクルが供給される位置は研摩
パツドとデイスクの内径部分との間である。
研摩パツドと基板との間に約492.1ｇ／cm2の圧
力を印加し且つ研摩パツドを300RPMの速度で回
転させながら研摩が行なわれる。研摩プロセスは
２秒間続き、この間に100mlの液体ビヒクルが10
回に分けて供給される。
研摩のための有効な圧力の最低値は約351.5
ｇ／cm2であり、研摩パツドの回転速度が増すにつ
れて圧力を増して研摩の効力を維持しなければな
い。回転速度及び圧力の増加につれて研摩パツド
の作用が強まる。300RPMを越える回転速度はあ
まり用いられない。
前述の様な研摩パツド及び技術を用いるなら
ば、基板の表面に研摩材粒子が突きささることは
なく、従つて、突きささつた研摩材粒子を除去す
るための洗浄処理は必要ではい。この研摩技術に
より、ダイヤモンド・ターンによる基板の処理の
要件は軽減される。又、研摩プロセスの結果とし
てオペレータやエコロジーに関して有害な化学的
残留物が生じることもない。液体ビヒクル内に研
摩材粒子が含まれていないので、液体ビヒクル供
給系統もしくはノズルが詰まつたり損傷すること
はなく、分離タンクを用いることや液体と粒子の
混合物を撹拌することも必要でない。
本発明の研摩方法及び研摩パツドは、基板に付
着させた被覆層が適当でないことによりデイスク
が不良品として除外される様な場合に、基板を再
生するためにも適用できる。複雑な操作や厳密な
仕様に起因して、被覆層を有する完成したデイス
クについての不良品率はかなり高いのである。通
常、完成したデイスクのうちの約1/3が所望の仕
様に合致しない。なお、基板のコストは完成した
デイスクのコストの約半分を占めている。
従つて、不良品として除外されたデイスクを廃
棄するかわりに、基板だけを取り出して再使用可
能な状態にすれば、相当のコストの節減が期待で
きるのである。ダイヤモンド・ターン操作は、デ
イスクの製造工程における最も制限のある操作で
あるから、基板の再生はこの点に関しても効果が
ある。従つて、製造したデイスクの1/3が不良品
である場合、基板を再生して再使用することによ
り、製造能力を約50％増やすことができる。
第１図及び第２図に示した本発明の研摩パツド
１０は閉鎖モールドにおいて形成されたポリウレ
タン結合剤中に研摩材粒子を含む高密度研摩具で
ある。形成された研摩パツド中の研摩材の含有率
を高めるために表面活性剤が使用されている。
研摩パツドの組成の代表的な例を次に示す。
実施例 １成 分 重量部 ポリイソシアナート 50.0 ポリエステルポリオル 50.0 １ミクロンのAl2O3 100.0 発泡剤（H2O） 0.5 シリコン表面活性剤 1.0 第３アミン触媒 0.8 実施例 ２成 分 重量部 ポリイソシアナート 30.0 ポリエステルポリオル 70.0 １ミクロンのAl2O3 100.0 フルオルカーボン・フレオンTF 10.0 シリコン表面活性剤 1.0 触 媒 0.6 ポリイソシアナート及びポリエステルの割合は
30及び70重量部から60及び40重量部まで変わつて
もよい。研摩材、即ちAl2O3も100乃至200重量部
の範囲であればよく、表面活性剤の使用により研
摩材の集中が可能になつている。重量百分率で表
わすと、研摩材の割合は50乃至65％である。研摩
材としてのAl2O3の粒度は１乃至５ミクロンの範
囲にあればよいが、粒度が１ミクロンのとき最良
の結果が得られる。
前記の成分（触媒を除く）を約１分間、即ち一
様な混合物が得られるまで混合する。そして触媒
を添加して10秒間混合した後、閉鎖モールドに入
れる。モールドにおいて約204℃で20分間にわた
つて混合物の硬化処理を行なう。
こうして形成した研摩パツドの研摩面を切削し
て表皮を除去する。完成した研摩パツドは0.72乃
至0.88ｇ／cm3の密度と45乃至60デユロメータ（Ｄ
スケール）の硬度を有する。
第３図及び第４図は本発明の方法を実施する研
摩装置を示している。デイスク用基板２５は一対
の遊びロール１３，１４と駆動ロール１５によつ
て支持されている。これらのロールはそれぞれの
支持軸１７，１８，１９の軸線に沿つて移動可能
であり、且つ基板接触面２０及び一対の基板局限
フランジ２１を有する。基板２５はピボツト型遊
びロール２４によつて研摩位置に保持される。ピ
ボツト型遊びロール２４は基板２５に対して接近
したり遠ざかつたりできる様にフレームに装着さ
れている。
駆動ロール１５は回転駆動される支持軸１９に
装着されていて、支持軸１９の回転速度及び駆動
ロール１５の有効直径に応じた速度で基板２５を
回転させる。支持軸１９が所定の回転速度で回転
することを可能ならしめると共に、他の駆動手段
によつて基板２５を一層速く回転させる様な力が
加えられるときに駆動ロールが一層速く回転する
ことを可能ならしめるために、支持軸１９と駆動
ロール１５とはオーバーランニング・クラツチに
よつて連結されている。従つて、研摩装置の動作
中、研摩パツド１０が基板２０に接触していない
ときには、基板２５は駆動ロール１５によつて駆
動される。しかし研摩パツド１０が基板２５に接
触しているときには、研摩パツド１０の回転に応
じて基板２５は駆動ロール１５に基づく速度より
も一層速い速度で回転する様になる。即ち、研摩
プロセス中の基板２５の回転は、回転する研摩パ
ツド１０だけに依存している。
研摩すべき基板２５は第３図及び第４図に示さ
れている装置にセツトされた後、研摩プロセスの
開始に先立つて、脱イオン水を用いて洗浄され
る。この洗浄処理中、基板２５は駆動ロール１５
によつて回転させられる。前述の様に、駆動ロー
ル１５は連続的に回転して駆動手段として働くが
研摩プロセスにおいて研摩パツド１０を装着した
研摩ホイール３０，３１が基板２５に接触すると
きには、主として研摩ホイール３０，３１の回転
によつて基板２５が回転させられる。
研摩プロセスのための液体ビヒクルはノズル３
３を介して供給される。ノズル３３は基板２５と
同じ平面において基板２５の中央円形孔内に配置
されている。液体ビヒクルは管３６を介してノズ
ル３３に導入される。更に、空気が管３７を介し
てノズル３３に導入される。後で述べる様に石け
ん液や洗浄剤等の他の液体を基板２５の表面にか
ける必要があるときには、その液体が管３８を介
してノズル３３に導入される。ノズル３３の外に
一対のノズル４１及び４２が設けられている。こ
のノズル４１及び４２は前述の様に研摩プロセス
に先立つて基板２５を洗うための脱イオン水を基
板２５に吹きつける様に用いられる。研摩ホイー
ル３０及び３１は、第１図及び第２図に示されて
いる様な研摩パツド１０をエポキシ等の接着剤や
他の適当な手段によつて剛性プレート３９に取り
付け、その剛性プレートをエンド・プレート４０
に取り付けることによつて形成される。エンド・
プレート４０は回転と軸方向の前進及び後退がで
きる様に装着されている。研摩プロセスにおい
て、研摩ホイール３０及び３１は基板２５に接触
する様に支持兼駆動アセンブリによつて前進させ
られる。右側の研摩ホイール３１のための支持兼
駆動アセンブリは、予定の接触圧を印加するため
の空気が導入されるベロー部分４４を有する。こ
のベロー部分４４の作用により、研摩プロセス中
に適正な基板−研摩パツド関係を維持するための
自動調節が行なわれる。研摩プロセスは第３図及
び第４図に示されている様な装置を用いる垂直研
摩技術に従つて行なわれる。研摩装置はポリウレ
タン・フオームに研摩材を含ませた研摩パツドと
液体ビヒクルを用いる。液体ビヒクルはくずを除
去することによつて研摩対象としての基板の表面
を保護する。
アルミニウムで造られている基板の表面は他の
金属に比べて柔らかいので、注意深く取り扱わな
ければならない。研摩パツドは剛性であるけれ
ど、一層硬い研摩材粒子を保持するのに十分な弾
性を有する。研摩材粒子は、自由に浮動したり基
板を差別的に浸食することなく、研摩パツドに付
着していて研摩プロセス中にゆつくりと劣化す
る。
研摩プロセスで用いる液体ビヒクルはラウリル
硫酸アンモニウム（くえん酸を添加したもの）、
水溶性グリコール表面活性剤及び脱イオン水から
成る。この様な成分の組合せにより、研摩面の完
全な濡れが起こる。又、この液体は粘性が小さい
ので、なめらかな研摩面をもたらす。
研摩プロセスは、プロセスの持続時間、研摩パ
ツドと基板との間の接触圧、研摩パツドの回転速
度、液体ビヒクルの供給量等の変量を含む。必要
な接触圧は最低で約351.5ｇ／cm2であり約492.1
ｇ／cm2が最適である。研摩パツドの回転速度は研
摩作用の強さを定める。基板の超仕上げのために
は、接触圧が約492.1ｇ／cm2のとき研摩パツドの
回転速度を300RPMにするのが最適である。研摩
作用を一層強くすることが必要なときには、回転
速度を300RPMに維持したまま、接触圧を増やせ
ばよい。液体ビヒクルは研摩プロセスにおいて周
期的に供給される。既に付着している被覆層を除
去して基板を再生する際には、研摩プロセスにお
いて液体ビヒクルを供給することはもちろん、研
摩プロセスの前にも液体ビヒクルを供給すること
が必要である。
典型的な研摩プロセスは、基板の被研摩面に接
触させる様に研摩パツドを前進させる操作を含
む。研摩プロセス中の研摩パツドと基板との間の
接触圧は、ベロー部分４４に供給する空気の圧力
を制御することによつて定められ且つ維持され
る。研摩パツド、即ち研摩ホイール３０、３１は
２分間にわたつて300RPMの速度で回転させら
れ、この時間中、接触圧は約492.1ｇ／cm2に維持
される。液体ビヒクルは12秒毎に10mlずつ10回に
わたつてノズル３３を介して基板２５の表面に供
給される。
接触圧と回転速度とは関係がある。回転速度を
減じる場合には、接触圧を増す必要がある。例え
ば、回転速度を90RPMにするときには、接触圧
を1757.5ｇ／cm2まで増やせば、他のパラメータを
変更することなく研摩プロセスを実行できる。
不良な磁性被覆層が付着している基板を磁性被
覆層の付着していない状態に戻すために研摩プロ
セスを用いることもできる。これは、厚さが最も
大きい内側領域において通常１ミクロンより薄い
被覆層を除去することを含む。1900ミクロンの厚
さを有する基板の両面にこの様な被覆層を設けた
場合、全体の厚さに対する被覆層部分の厚さの割
合は約1/1000である。
被覆層付きの基板から元の基板を再生するには
３分間にわたる研摩プロセスが必要であり、この
プロセスはそれぞれ前後に洗浄処理を必要とする
２つのフエーズに分かれる。第１の研摩フエーズ
は被覆層の除去のために用いられ、液体ビヒクル
及び石けん液を周期的にかけることを含む。第２
の研摩フエーズは基板の表面を超仕上げ状態にす
るために用いられ、初めの数秒間に少量の石けん
液が用いられるのを除いて、液体ビヒクルだけが
用いられる。
典型的な再生動作の場合、デイスク即ち被覆層
付きの基板を最初の５分間駆動ロール１５によつ
て回転させながら脱イオン水を吹きつけて洗浄す
る。次に研摩パツドをデイスクに接触させ、接触
圧を386.7ｇ／cm2、回転速度を300RPMに維持す
る。次に示す態様で石けん液及び液体ビヒクルを
供給しながら60秒間研摩を行なう。
石けん液：初期の18秒間、３秒毎に８ml／秒の速
度で５mlずつ合計６回放出する。
ビヒクル：60秒間全体において３秒毎に８ml／秒
の速度で10mlずつ合計20回放出する。
次に研摩パツドを後退させ、駆動ロールによつ
て引き続いて回転させられる基板を15秒間脱イオ
ン水によつて洗浄する。
再び研摩パツドをデイスクに接触させ、接触圧
及び回転速度を前のフエーズの場合と同じにす
る。次に示す態様で石けん液及びビヒクルを供給
しながら120秒間研摩を行なう。
石けん液：３秒経過時と６秒経過時の合計２回５
mlずつ放出する。
ビヒクル：120秒間全体において３秒毎に10mlず
つ合計40回放出する。
研摩の後、研摩パツドを後退させ、駆動ロール
によつて引き続いて回転させられる基板を15秒間
脱イオン水によつて洗浄する。
研摩プロセスのために用いられる典型的なビヒ
クルの組成は次の如くである。
成 分 重量部 水溶性グリコール 11.25 ラウリル硫酸アンモニウム（くえん酸を添加した
もの） 5.00 脱イオン水 83.75 基板の再生のために用いられる石けん液は、例
えば次の様にして調整し得る。
１の80％アルコール（脱イオン水１部に対し
てアルコール４部）に100ｇの乾性カスチール石
けんを溶かす。数日間放置した後、70乃至80％ア
ルコールで希釈することにより、6.4mlの液と標
準カルシウム溶液とで持続性の泡を生じ得る様に
する。この溶液は少量の希釈HC1に0.2ｇの
CaCO3を溶かし、蒸発により乾燥させたものを
用いて１の溶液にすることにより得られる。
研摩パツドの高密度ポリウレタン結合剤によつ
て捕捉される硬い粒子として１ミクロンの粒度を
有するダイヤモンド粒子を用いることもできる。
酸化アルミニウム粒子の代りにダイヤモンド粒子
を用いることにより、モールドにおいて薄い環状
体として研摩パツドを形成することができ、それ
を支持パツドに取り付ければよい。ダイヤモンド
粒子を用いる研摩パツドは高価ではあるが、性能
の点で優れているので、価格に関する難点を打ち
消すことができる。酸化アルミニウム粒子を用い
る研摩パツドの場合、約1400個の基板表面を研摩
すると、研摩面のドレツシングが必要となる。こ
れに対して、ダイヤモンド粒子を用いる研摩パツ
ドの場合には、研摩面のドレツシングが必要とな
る前に約8000個の基板表面の研摩が可能である。
結局、酸化アルミニウムを用いる研摩パツドの場
合には、ダイヤモンド粒子を用いる研摩パツドの
場合の４乃至５倍の頻度で研摩面のドレツシング
が必要である。
以上、幾つかの実施例について詳しく説明した
が、本発明はこれらだけに限定されず、種々の態
様で実施可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による研摩パツドの研摩面を示
す図、第２図は第１図の研摩パツドの断面図、第
３図は本発明に従つて基板を研摩する装置の部分
的側面図、第４図は第３図の装置の正面図であ
る。 １０……研摩パツド、１３及び１４……遊びロ
ール、１５……駆動ロール、２４……ピボツト型
遊びロール、２５……基板、３０及び３１……研
摩ホイール、３３，４１及び４２……ノズル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の軸線を中心として回転し得る様に装着
    した磁気デイスク用基板の被研摩面に水溶性で粘
    性の小さい液体ビヒクルを供給し、分級された硬
    い粒子を50重量％以上含む高密度のポリウレタ
    ン・フオームから成り且つ上記基板の外径と内径
    との間の差よりも大きな内径を有する環状体とし
    て形成されている研摩パッドを上記第１の軸線と
    平行な第２の軸線を中心として回転させながら上
    記基板の被研摩面に接触させることを特徴とする
    磁気デイスク用基板の研摩方法。 ２ ５ミクロン以下の分級された硬い粒子を表面
    活性剤で処理したものを50重量％以上含む高密度
    のポリウレタン・フオームから成り、45乃至60の
    Ｄスケール・デユロメータ硬度を有する様に形成
    された研摩パツド。
JP57006197A 1981-05-04 1982-01-20 Method of and pad for grinding substrate for magnetic disc Granted JPS57183634A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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US06/260,549 US4393628A (en) 1981-05-04 1981-05-04 Fixed abrasive polishing method and apparatus

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ID=22989615

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57006197A Granted JPS57183634A (en) 1981-05-04 1982-01-20 Method of and pad for grinding substrate for magnetic disc

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US (1) US4393628A (ja)
EP (1) EP0064136B1 (ja)
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