JP4099291B2

JP4099291B2 - Manufacturing method of glass substrate for magnetic disk

Info

Publication number: JP4099291B2
Application number: JP17724099A
Authority: JP
Inventors: 一晃金井
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1999-06-23
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2019-06-23
Also published as: JP2001006161A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ディスクや磁気ディスク等の情報記録媒体となるガラス基板材料の表面を加工するための磁気ディスク用ガラス基板の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、ガラス基板材料の主表面を粗研磨するラッピング工程における改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス基板材料を用いた磁気ディスクにおいては、記録容量を増大させるため高密度記録化や記録領域の拡大が要請されている。このため、ガラス基板材料の記録部となる表面（以下、主表面という）をできるだけ平滑にする必要があるとともに、その面積をできるだけ広く確保する必要がある。
【０００３】
また、光ディスクは一般にガラス基板材料を鏡面研磨した後、精密洗浄し、その上にレジストが塗布される。さらに、そのレジスト上にレーザ光を照射し、現像してピットを形成し、このピットが形成されたガラス基板にニッケルメッキを施して作製される。
【０００４】
一般に、これらの情報記録媒体用ガラス基板においては、研磨工程（ラッピング工程）での加工圧は研磨加工による割れを防止するための一次加工圧、実研磨工程（ポリッシング工程）の二次加工圧及び加工を終了するための仕上げ工程（ファイナル工程）の三次加工圧に分けて行われている。
【０００５】
すなわち、図５に示すように、ラッピング工程での加工圧は一定のＰ₁で、加工時間Ｔ₁からＴ₂までの間研磨が行われる。その後、その圧力Ｐ₁よりも低い圧力でポリッシング工程及びファイナル工程の加工が行われる。
【０００６】
前記の鏡面研磨方法として、例えば特開平１０−１３４４２４号公報には、ガラス原盤を保持する保持部材に第１の圧力を付与する第１の研磨工程と、第１の圧力より低圧の第２の圧力を付与する第２の研磨工程と、第２の圧力より低圧の第３の圧力を付与する第３の研磨工程とを行った後、保持部材に圧力を付与しないように第４の研磨工程を行う方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ラッピング工程における研磨によってガラス基板材料表面に微細なクラックが発生し、図６に示すようにそのクラックの深さＤは、ガラス基板材料内に深く形成された状態で残留している。このため、そのようなクラックを取り除くように次のポリッシング工程で研磨取代を多く取らなければならないという問題があった。
【０００８】
一方、ラッピング工程において発生するクラックを浅くするためには、粒度の細かい研磨剤で研磨する必要があり、その場合ラッピング工程での加工時間が極度に長くなってしまうという問題があった。
【０００９】
また、特開平１０−１３４４２４号公報に開示されている研磨方法はラッピング工程及びポリッシング工程の後で行われるファイナル工程を対象とした研磨方法であり、ラッピング工程で発生する微細なクラックを問題とするものではない。
【００１０】
この発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、ラッピング工程での加工時間を極度に長くすることなく、ラッピング工程でガラス基板材料表面に発生する微細なクラックの深さを浅くし、ポリッシング工程及びファイナル工程における研磨取代を少なくすることができる磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ガラス基板材料の主表面を粗研磨するラッピング工程と、前記ラッピング工程で形成された微細なクラックを取り除くために研磨を行うポリッシング工程と、前記ポリッシング工程で取り除くことができなかった微細なクラックを取り除くために仕上げの研磨を行うファイナル工程とを備えた磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、前記ラッピング工程における主表面に対する粗研磨は研磨加工を含み、この研磨加工圧力をその前期から後期にかけて段階的に低圧になるように設定し、かつ、前記研磨加工を行う前及び後に、前記後期の研磨加工圧力よりも低い圧力を設定したことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ラッピング工程における後期の圧力を前期の圧力に対して１／２から１／４の範囲となるように設定したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
情報記録媒体用ガラス基板は、ガラス基板材料の主表面を粗研磨するラッピング工程と、そのラッピング工程で形成された微細なクラックを取り除くためのポリッシング工程と、ポリッシング工程で取り除くことができなかったクラックを取り除いて仕上げるためのファイナル工程とを経て製作される。そして、ラッピング工程において、主表面に対する粗研磨の圧力をその前期に比べて後期で低圧となるように設定される。
【００１６】
ラッピング工程においては、比較的粗い粒度を有する研磨材を用い、所定の研磨加工圧力で一定の加工時間で粗研磨が行われる。続くポリッシング工程ではラッピング工程における研磨加工圧力と同じ、又はそれより低い圧力で研磨が行われる。最後のファイナル工程ではポリッシング工程における研磨加工圧力と同じ、又はそれより低い圧力で研磨が行われる。
【００１７】
具体的には、図１に示すように、ラッピング工程の前期における研磨加工圧力がｐ₁で加工時間がｔ₁からｔ₂、続いてラッピング工程の後期における研磨加工圧力がｐ₂で加工時間がｔ₃からｔ₄の条件で研磨加工が行われる。図２に示すように、このラッピング工程の研磨加工によってガラス基板材料の主表面にクラックが発生し、そのクラックの深さはｄとなる。このクラックの深さはｄは、従来の一定の研磨加工圧力Ｐ₁で研磨加工を行った場合のクラックの深さＤに比べて浅くなる。
【００１８】
次に、このラッピング工程でガラス基板材料表面に形成された微細なクラックを取り除くために、ポリッシング工程の研磨が行われる。さらに、ポリッシング工程で取り除くことができなかったガラス基板材料表面のクラックを取り除いて仕上げるために、ファイナル工程の研磨が行われる。
【００１９】
前記ラッピング工程において、その前期の研磨加工圧力ｐ₁に比べて後期の研磨加工圧力ｐ₂が低圧となるように研磨加工圧力を二段階に設定することにより、その後のポリッシング工程とファイナル工程における取代の合計を減少させることができる。このように、ラッピング工程における粗研磨の圧力をその前期から後期にかけて段階的に低圧になるように制御することによって、形成されるクラックの深さを浅くしてそのクラックを取り除くための取代を少なくすることができる。
【００２０】
そのような効果を有効に発揮させるため、ラッピング工程における後期の圧力を前期の圧力に対して１／２から１／４の範囲となるように設定することが望ましい。
【００２１】
次に、前記ガラス基板材料としては、アルミノシリケートガラス、結晶化ガラス、ソーダライムガラス等のいずれも使用される。それらのうち、情報記録媒体用の基板材料としての硬度等の良好な性能を有し、その主表面に研磨を施したときに微細なクラックの発生を抑制できる等の観点から、モル％で表して次のような組成を有するアルミノシリケートガラスが好適である。
【００２２】

以上の成分の合計が９５％以上
このような組成を有するガラスは、フロート法により製造可能で、溶融温度が低く、化学強化処理後の耐水性や耐候性が良好で、しかも金属製品と組み合わせて使用可能な膨張係数を有する。フロート法は、溶融スズを収容し、上部空間を還元性雰囲気とした高温のバス中へ、一端から溶融ガラスを流入し、他端からガラスを引き延ばして板状のガラスを製造する方法である。このフロート法によれば、得られるガラスは両面が平行でゆがみがなく、表面光沢があるとともに、多量生産が可能で、板幅の変更も容易であり、自動化を図ることも容易である。
【００２３】
前記のようなガラス組成において、ＳｉＯ₂はガラスの主要成分であり、必須の構成成分である。その含有量が４０重量％未満の場合、強化処理のためのイオン交換後の耐水性が悪化し、７２重量％を越える場合、ガラス融液の粘性が高くなりすぎ、溶融や成形が困難になるとともに、膨張係数が小さくなりすぎる。
【００２４】
Ａｌ₂Ｏ₃はイオン交換速度を速くし、イオン交換後の耐水性を向上させるために必要な成分である。その含有量が０．５重量％未満の場合、そのような効果が不十分であり、２５重量％を越える場合、ガラス融液の粘性が高くなりすぎ、溶融や成形が困難になるとともに、膨張係数が小さくなりすぎる。
【００２５】
Ｌｉ₂Ｏはイオン交換を行うための必須の構成成分であるとともに、溶解性を高める成分である。その含有量が２２重量％を越える場合、イオン交換後の耐水性が悪化するとともに、液相温度が上がり、成形が困難となる。
【００２６】
Ｎａ₂Ｏは溶解性を高める成分である。その含有量が１４重量％を越える場合、イオン交換後の耐水性が悪化する。また、Ｋ₂Ｏは溶解性を高める成分であり、その含有量が１０重量％を越える場合、イオン交換後の表面圧縮応力が低下する。
【００２７】
さらに、上記Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ及びＫ₂Ｏの合計Ｒ₂Ｏが２重量％未満の場合、ガラス融液の粘性が高くなりすぎ、溶融や成形が困難となるとともに、膨張係数が小さくなりすぎ、３０重量％を越える場合、イオン交換後の耐水性が悪化する。
【００２８】
ＭｇＯは溶解性を高める成分であり、２５重量％を越える場合、液相温度が上がり、成形が困難になる。ＣａＯは溶解性を高める成分であるとともに、イオン交換速度を調整するための必須成分である。その含有量が２５重量％を越える場合、液相温度が上がり、成形が困難になる。ＳｒＯは溶解性を高める成分であるとともに、液相温度を下げるのに有効な成分である。その含有量が１０重量％を越える場合、ガラスの密度が大きくなるとともに、製造コストが上昇する。ＢａＯは溶解性を高める成分であるとともに、液相温度を下げるのに有効な成分である。その含有量が１０重量％を越える場合、ガラスの密度が大きくなるとともに、製造コストが上昇する。
【００２９】
さらに、上記ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計ＲＯが、４０重量％を越える場合、液相温度が上がり、成形が困難となる。
【００３０】
ＴｉＯ₂が１０重量％を越える場合、ガラス素地の品質が悪化するとともに、製造コストが上昇する。ＺｒＯ₂が１０重量％を越える場合、ガラス素地の溶融温度又は粘性が上昇し、ガラス基板材料の製造が困難になりやすい。
【００３１】
前記ガラスは、磁気ディスク用基板として要求される強度を維持するため、その表面に化学強化処理が施されていることが望ましい。この化学強化処理は、ガラスがその組成中に含まれる一価の金属イオンよりイオン半径が大きな一価の金属イオンを含有する溶融塩中に浸漬され、ガラス中の金属イオンと溶融塩中の金属イオンとがイオン交換されることにより行われる。
【００３２】
例えば、ガラス基板を加熱された硝酸カリウム溶液中に浸漬することにより、ガラス基板表面近傍のナトリウムイオンがそれより大きなイオン半径を有するカリウムイオンに置き換えられ、その結果圧縮応力が作用してガラス基板表面が強化される。また、ガラス基板を硝酸銀（０. ５〜３％）と硝酸カリウム（９７〜９９. ５％）の混合溶液中に、３０分から１時間浸漬してもよい。それにより、銀イオンがガラス基板表面に速やかに浸透され、ガラス基板表面の強化が促進される。また、硝酸銀と硝酸カリウムの混合溶液に代えて、硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合溶液を使用することができる。
【００３３】
上記のように形成されたガラス基板材料表面には、例えば磁気特性を向上させるための下地層、磁気媒体層、保護層さらに潤滑層を順次設けることにより、磁気ディスク用ガラス基板が作製される。磁気特性をさらに向上させたり、付着力を向上させたりする等の目的のため、ガラス基板と下地層との間に、さらに複数の中間膜を形成してもよい。
【００３４】
また、上記のガラス基板材料表面にはレジストを塗布し、そのレジスト上にレーザ光を照射し、さらに現像してピットを形成する。次いで、このピットが形成されたガラス基板にニッケルメッキを施すことにより光ディスク用ガラス基板が作製される。
【００３５】
以上のように、この実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
【００３６】
・ラッピング工程における主表面に対する粗研磨の圧力をその前期に比べて後期で低圧となるように設定される。このため、ラッピング工程での加工時間を極度に長くすることなく、ラッピング工程でガラス基板材料表面に発生するクラックの深さを浅くし、ポリッシング工程及びファイナル工程における研磨取代を少なくすることができる。従って、ポリッシング工程及びファイナル工程での加工時間を短縮させ、情報記録媒体用ガラス基板の生産性を向上させることができる。
【００３７】
・このように、ラッピング工程でガラス基板材料表面に発生するクラックの深さを浅くでき、ポリッシング工程及びファイナル工程における研磨取代を少なくすることができることから、ガラス基板材料の板厚を薄くすることが可能である。
【００３８】
・加えて、ラッピング工程、ポリッシング工程及びファイナル工程の各工程を経て得られたガラス基板材料は、寸法精度や形状精度がよく、その表面は平滑性に優れたものとなる。従って、そのようなガラス基板材料は情報記録媒体用ガラス基板として好適である。
【００３９】
・また、ラッピング工程における粗研磨の圧力をその前期から後期にかけて段階的に低圧になるように設定される。このため、ラッピング工程における粗研磨の圧力を容易に調節することができる。
【００４０】
・さらに、ラッピング工程における後期の圧力を前期の圧力に対して１／２から１／４の範囲となるように設定される。このため、上記の各効果をより有効に発揮させることができる。
【００４１】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を挙げ、前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（比較例１）
直径３．０インチで厚さ１．１ｍｍの円盤状をなすガラス基板材料の主表面を研磨加工した。用いたガラス基板材料は次のような組成（モル％）を有するアルミノシリケートガラス製のものである。
【００４２】
ＳｉＯ₂ ６６％、Ａｌ₂Ｏ₃ １０％、Ｌｉ₂Ｏ７％、Ｎａ₂Ｏ１０％、ＭｇＯ３％、ＣａＯ４％。
【００４３】
ラッピング工程においては、研磨材としてフジミ研磨社製のＦＯ＃１０００を使用した。そして、図５に示すように、研磨加工圧力Ｐ₁が９０ｇ／cm²で加工時間Ｔ₁からＴ₂までの時間が１１分の条件で研磨加工を行った。このラッピング工程において、取代は２５２μｍであった。
【００４４】
次に、ラッピング工程でガラス基板材料表面に形成された微細なクラックを取り除くためにポリッシング工程の研磨を行った。このポリッシング工程では研磨加工圧力が９０ｇ／cm²で加工時間が４０分の条件で研磨を行ったところ、取代は４０μｍであった。
【００４５】
続いて、ポリッシング工程で取り除くことができなかったガラス基板材料表面のクラックを取り除いて仕上げるためのファイナル工程の研磨を行った。このファイナル工程では研磨加工圧力が９０ｇ／cm²で加工時間が１３分の条件で研磨を行ったところ、取代は８μｍであった。
【００４６】
従って、ポリッシング工程とファイナル工程における取代の合計は４８μｍであり、加工時間の合計は５３分であった。
（実施例１）
直径３．０インチで厚さ０．９ｍｍの円盤状をなすガラス基板材料の主表面を研磨加工した。用いたガラス基板材料は比較例１と同じ組成のアルミノシリケートガラス製のものである。
【００４７】
ラッピング工程においては、研磨材としてフジミ研磨社製のＦＯ＃１５００を使用した。そして、図１に示すように、研磨加工圧力ｐ₁が９０ｇ／cm²で加工時間ｔ₁からｔ₂までの時間が１０．５分、続いて研磨加工圧力ｐ₂が４０ｇ／cm²で加工時間ｔ₃からｔ₄までの時間が４．５分の条件で研磨加工を行った。このラッピング工程において、取代は研磨加工圧力ｐ₁が９０ｇ／cm²のとき５５μｍ、研磨加工圧力ｐ₂が４０ｇ／cm²のとき１０μｍであった。
【００４８】
次に、ラッピング工程でガラス基板材料表面に形成された微細なクラックを取り除くためにポリッシング工程の研磨を行った。このポリッシング工程では研磨加工圧力が９０ｇ／cm²で加工時間が３０分の条件で研磨を行ったところ、取代は３０μｍであった。
【００４９】
続いて、ポリッシング工程で取り除くことができなかったガラス基板材料表面のクラックを取り除いて仕上げるためのファイナル工程の研磨を行った。このファイナル工程では研磨加工圧力が９０ｇ／cm²で加工時間が８分の条件で研磨を行ったところ、取代は５μｍであった。
【００５０】
従って、ポリッシング工程とファイナル工程における取代の合計は３５μｍであり、加工時間の合計は３８分であった。取代の合計は比較例１に比べて約７３％に減少させることができ、加工時間の合計は比較例１に比べて約７２％に短縮することができた。
【００５１】
また、加工後のガラス基板材料表面をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて調べたところ、表面粗さＲａ＝１ｎｍのアスペリティのない極めて平滑な表面に仕上がっていることが確認された。このことから、本発明の方法を用いることにより、従来より薄いガラス基板材料を用いて従来より短い研磨時間で従来と同等の表面平滑度を有する情報記録媒体用ガラス基板が得られることがわかる。
（実施例２）
直径３．０インチで厚さ０．９ｍｍの円盤状をなすガラス基板材料の主表面を研磨加工した。用いたガラス基板材料は、前記比較例１と同じ組成（モル％）を有するアルミノシリケートガラス製のものである。
【００５２】
ラッピング工程においては、研磨材としてフジミ研磨社製のＦＯ＃１５００を使用した。そして、図１に示すように、研磨加工圧力ｐ₁が９０ｇ／cm²で加工時間ｔ₁からｔ₂までの時間が１０．５分、続いて研磨加工圧力ｐ₂が４０ｇ／cm²で加工時間ｔ₃からｔ₄までの時間が４．５分の条件で研磨加工を行った。このラッピング工程において、取代は研磨加工圧力ｐ₁が９０ｇ／cm²のとき５５μｍ、研磨加工圧力ｐ₂が４０ｇ／cm²のとき１０μｍであった。
【００５３】
次に、ポリッシング工程では研磨加工圧力が９０ｇ／cm²で加工時間が３０分の条件で研磨を行ったところ、取代は３０μｍであった。
【００５４】
続いて、ファイナル工程では研磨加工圧力が９０ｇ／cm²で加工時間が８分の条件で研磨を行ったところ、取代は５μｍであった。
【００５５】
従って、ポリッシング工程とファイナル工程における取代の合計は３５μｍであり、加工時間の合計は３８分であった。
【００５６】
以上の工程についてサンプル数ｎを１０として実施し、加工後のガラス基板材料を目視により観察したところ、ラップ痕を生じているものは見当たらなかった。
（比較例２）
前記実施例２と同じ組成（モル％）を有するアルミノシリケートガラス製のガラス基板材料を用い、その主表面を研磨加工した。
【００５７】
ラッピング工程においては、研磨材としてフジミ研磨社製のＦＯ＃１５００を使用した。そして、図５に示すように、研磨加工圧力Ｐ₁が９０ｇ／cm²で加工時間Ｔ₁からＴ₂までの時間が１１分の条件で研磨加工を行った。このラッピング工程において、取代は６０μｍであった。
【００５８】
次に、ポリッシング工程では研磨加工圧力が９０ｇ／cm²で加工時間が４０分の条件で研磨を行ったところ、取代は４０μｍであった。
【００５９】
続いて、ファイナル工程では研磨加工圧力が９０ｇ／cm²で加工時間が１３分の条件で研磨を行ったところ、取代は８μｍであった。
【００６０】
サンプル数ｎを１０とし、目視によるラップ痕検査で検出されたものはなかったが、ポリッシング工程とファイナル工程の加工時間の合計は５３分で、実施例２の３８分に比べて時間を要した。
（比較例３）
比較例２と同じガラス基板材料を用い、比較例２と同様の条件にてラッピング工程における研磨加工を行った。このラッピング工程において、取代は６０μｍであった。
【００６１】
次に、ポリッシング工程では研磨加工圧力が９０ｇ／cm²で加工時間が３０分の条件で研磨を行ったところ、取代は３０μｍであった。
【００６２】
続いて、ファイナル工程では研磨加工圧力が９０ｇ／cm²で加工時間が８分の条件で研磨を行ったところ、取代は５μｍであった。
【００６３】
サンプル数ｎを１０とし、目視によるラップ痕検査で検出されたものはｎが５であった。このことから、ラッピング工程における研磨加工圧力が一定の場合、ラッピング加工によるクラック層が厚くなることがわかった。
【００６４】
なお、前記実施形態を以下のように変更して具体化してもよい。
【００６５】
・図３に示すように、ラッピング工程において、主表面に対する粗研磨の圧力をその前期の加工時間ｔ₁からｔ₂までの研磨加工圧力ｐ₁に比べて後期で低圧となるように加工時間ｔ₃からｔ₄までの研磨加工圧力がｐ₂、加工時間ｔ₅からｔ₆までの研磨加工圧力がｐ₃の三段階となるように設定してもよい。
【００６６】
このように構成した場合、ラッピング工程における粗研磨の圧力を容易に調節することができるとともに、微細なクラックの深さがより浅くなるように制御することができる。従って、ポリッシング工程とファイナル工程における研磨取代を少なくして、生産性をさらに向上させることができる。
【００６７】
・図４に示すように、ラッピング工程において、主表面に対する粗研磨の圧力をその前期の加工時間ｔ₁からｔ₂までの研磨加工圧力ｐ₁に比べて後期で低圧となるように加工時間ｔ₂からｔ₃までの研磨加工圧力をｐ₁からｐ₂まで二次曲線的に連続的に低下するように設定してもよい。
【００６８】
このように構成した場合、ラッピング工程で形成される微細なクラックの深さをより浅く制御することができる。
【００６９】
・前記ラッピング工程における粗研磨を、硬質ポリッシャや軟質ポリッシャを使用して行ってもよい。
【００７０】
また、前記実施形態より把握される技術的思想について以下に記載する。
【００７１】
・前記ラッピング工程における粗研磨の圧力をその前期から後期にかけて連続的に低圧になるように設定した請求項１に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【００７２】
このように構成した場合、ラッピング工程でガラス基板材料表面に発生する微細なクラックの深さをより浅く制御することができる。
【００７３】
・前記ガラス基板材料はアルミノシリケートガラスである請求項１又は請求項２に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
【００７４】
このように構成した場合、磁気ディスク用の基板材料としての硬度等の良好な性能を有し、その主表面に研磨を施したときに微細なクラックの発生を抑制することができる。
【００７５】
・請求項１又は請求項２に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法により製造された磁気ディスク用ガラス基板。
【００７６】
このように構成した場合、ラッピング工程でガラス基板材料表面に発生する微細なクラックの深さを浅くできるとともに、研磨取代を少なくすることができる磁気ディスク用ガラス基板とすることができる。
【００７７】
【発明の効果】
この発明は以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
【００７８】
請求項１に記載の発明によれば、ラッピング工程における粗研磨の圧力を容易に調節することができ、ラッピング工程での加工時間を極度に長くすることなく、ラッピング工程でガラス基板材料表面に発生する微細なクラックの深さを浅くし、ポリッシング工程及びファイナル工程における研磨取代を少なくすることができる。
【００７９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果をより有効に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における加工時間と研磨加工圧力の関係を示すグラフ。
【図２】ガラス基板表面に発生するクラックの深さを示す模式図。
【図３】別例における加工時間と研磨加工圧力の関係を示すグラフ。
【図４】別例における加工時間と研磨加工圧力の関係を示すグラフ。
【図５】従来における加工時間と研磨加工圧力の関係を示すグラフ。
【図６】従来のガラス基板表面に発生するクラックの深さを示す模式図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a glass substrate for a magnetic disk for processing the surface of a glass substrate material that serves as an information recording medium such as an optical disk or a magnetic disk. More specifically, the present invention relates to an improvement in a lapping process in which a main surface of a glass substrate material is roughly polished.
[0002]
[Prior art]
In a magnetic disk using a glass substrate material, it is required to increase the recording density and expand the recording area in order to increase the recording capacity. For this reason, it is necessary to make the surface (hereinafter referred to as the main surface) that becomes the recording portion of the glass substrate material as smooth as possible and to secure the area as wide as possible.
[0003]
In general, an optical disk is mirror-polished from a glass substrate material, then precision cleaned, and a resist is applied thereon. Further, the resist is irradiated with laser light, developed to form pits, and the glass substrate on which the pits are formed is plated with nickel.
[0004]
In general, in these glass substrates for information recording media, the processing pressure in the polishing step (lapping step) is the primary processing pressure for preventing cracking due to polishing, the secondary processing pressure in the actual polishing step (polishing step), and The process is divided into the tertiary processing pressure of the finishing process (final process) for finishing the processing.
[0005]
That is, as shown in FIG. 5, the processing pressure in the lapping process is constant P ₁ and polishing is performed from the processing time T ₁ to T ₂ . Thereafter, the polishing process and the final process are performed at a pressure lower than the pressure P ₁ .
[0006]
As the mirror polishing method, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-134424 discloses a first polishing step for applying a first pressure to a holding member that holds a glass master, and a second polishing pressure lower than the first pressure. After performing the second polishing step for applying pressure and the third polishing step for applying third pressure lower than the second pressure, the fourth polishing step so as not to apply pressure to the holding member. A method of performing is disclosed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, fine cracks are generated on the surface of the glass substrate material by polishing in the lapping step, and the depth D of the cracks remains deeply formed in the glass substrate material as shown in FIG. For this reason, there has been a problem that a large polishing allowance must be taken in the next polishing step so as to remove such cracks.
[0008]
On the other hand, in order to make the crack generated in the lapping process shallow, it is necessary to polish with a fine grain abrasive, and in this case, there is a problem that the processing time in the lapping process becomes extremely long.
[0009]
Further, the polishing method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-134424 is a polishing method for a final process performed after the lapping process and the polishing process, and has a problem of fine cracks generated in the lapping process. It is not a thing.
[0010]
The present invention has been made paying attention to the problems existing in the prior art as described above. The purpose is to reduce the depth of fine cracks generated on the surface of the glass substrate material in the lapping process without excessively increasing the processing time in the lapping process, and reduce the polishing allowance in the polishing process and final process. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a glass substrate for a magnetic disk that can be reduced.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the inventions of claim 1, is polished to remove a lapping step of lapping a main surface of the glass substrate material, the fine cracks formed in the lapping step a polishing process and method of manufacturing a glass substrate for a magnetic disk and a final step of polishing of finishing the polishing step takes the fine cracks which could not be removed by removing the camera in order in the lapping step Rough polishing on the main surface includes polishing processing, and this polishing processing pressure is set to be gradually reduced from the previous period to the latter period, and before and after performing the polishing process, from the latter polishing process pressure Is characterized by setting a low pressure .
[0012]
The inventions of claim 2, in which the invention of claim 1 and the pressure was set late in the lapping step to be in the range of 1/2 1/4 the pressure of the previous period is there.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
A glass substrate for information recording media has a lapping process for rough polishing the main surface of the glass substrate material, a polishing process for removing fine cracks formed in the lapping process, and a crack that could not be removed by the polishing process. It is manufactured through a final process for removing and finishing. In the lapping process, the rough polishing pressure on the main surface is set to be lower in the latter period than in the previous period.
[0016]
In the lapping process, rough polishing is performed using a polishing material having a relatively coarse particle size at a predetermined polishing processing pressure and a fixed processing time. In the subsequent polishing step, polishing is performed at a pressure equal to or lower than the polishing pressure in the lapping step. In the final final process, polishing is performed at a pressure equal to or lower than the polishing pressure in the polishing process.
[0017]
Specifically, as shown in FIG. 1, the polishing pressure in the _first stage of the lapping process is p ₁ and the processing time is from t ₁ to t ₂ , and then the polishing pressure in the latter stage of the lapping process is p ₂ and the processing time is polishing is performed from t ₃ under the conditions of t _4. As shown in FIG. 2, a crack is generated on the main surface of the glass substrate material by the lapping process, and the depth of the crack is d. The depth d of the crack is shallower than the depth D of the crack when polishing is performed at the conventional constant polishing pressure P ₁ .
[0018]
Next, in order to remove fine cracks formed on the surface of the glass substrate material in this lapping process, polishing in the polishing process is performed. Furthermore, in order to remove and finish cracks on the surface of the glass substrate material that could not be removed in the polishing process, polishing in the final process is performed.
[0019]
In the lapping process, by setting the polishing pressure in two stages so that the latter polishing pressure p ₂ is lower than the previous polishing pressure p ₁ , the machining allowance in the subsequent polishing process and final process is set. The total of can be reduced. In this way, by controlling the pressure of rough polishing in the lapping process so as to decrease gradually in the first to second stages, the depth of cracks to be formed can be reduced to reduce the allowance for removing the cracks. can do.
[0020]
In order to effectively exhibit such an effect, it is desirable to set the latter-stage pressure in the lapping process to be in the range of 1/2 to 1/4 with respect to the previous-stage pressure.
[0021]
Next, as the glass substrate material, any of aluminosilicate glass, crystallized glass, soda lime glass and the like is used. Among them, it has good performance such as hardness as a substrate material for information recording media, and is expressed in mol% from the viewpoint of suppressing the occurrence of fine cracks when the main surface is polished. An aluminosilicate glass having the following composition is preferred.
[0022]

A glass having such a composition having a total composition of 95% or more can be produced by a float process, has a low melting temperature, has good water resistance and weather resistance after chemical strengthening treatment, and is combined with a metal product. Has a usable expansion coefficient. The float method is a method for producing a plate-like glass by containing molten tin and flowing molten glass from one end into a high-temperature bath in which the upper space is a reducing atmosphere and stretching the glass from the other end. According to this float method, the obtained glass is parallel to both sides, is not distorted, has a surface gloss, can be mass-produced, can easily change the plate width, and can be easily automated.
[0023]
In the glass composition as described above, SiO ₂ is a main component of glass and an essential component. When the content is less than 40% by weight, the water resistance after ion exchange for the strengthening treatment is deteriorated, and when it exceeds 72% by weight, the viscosity of the glass melt becomes too high, and melting and molding become difficult. At the same time, the expansion coefficient becomes too small.
[0024]
Al ₂ O ₃ is a component necessary for increasing the ion exchange rate and improving the water resistance after ion exchange. When the content is less than 0.5% by weight, such an effect is insufficient. When the content exceeds 25% by weight, the viscosity of the glass melt becomes too high, and it becomes difficult to melt and mold and expand. The coefficient is too small.
[0025]
Li ₂ O is an essential component for performing ion exchange and is a component that enhances solubility. If the content exceeds 22% by weight, the water resistance after ion exchange deteriorates, the liquidus temperature rises, and molding becomes difficult.
[0026]
Na ₂ O is a component that enhances solubility. When the content exceeds 14% by weight, the water resistance after ion exchange deteriorates. Further, K ₂ O is a component for improving the solubility, if the content exceeds 10 wt%, decreases the surface compressive stress after the ion exchange.
[0027]
Furthermore, when the total R ₂ O of Li ₂ O, Na ₂ O and K ₂ O is less than 2% by weight, the viscosity of the glass melt becomes too high, making melting and molding difficult, and a low expansion coefficient. If it is too much and exceeds 30% by weight, the water resistance after ion exchange deteriorates.
[0028]
MgO is a component that enhances solubility, and when it exceeds 25% by weight, the liquidus temperature rises and molding becomes difficult. CaO is a component that enhances solubility and is an essential component for adjusting the ion exchange rate. If the content exceeds 25% by weight, the liquidus temperature rises and molding becomes difficult. SrO is a component that increases solubility and is an effective component for lowering the liquidus temperature. When the content exceeds 10% by weight, the density of the glass increases and the production cost increases. BaO is a component that increases solubility and is an effective component for lowering the liquidus temperature. When the content exceeds 10% by weight, the density of the glass increases and the production cost increases.
[0029]
Furthermore, when the total RO of MgO, CaO, SrO and BaO exceeds 40% by weight, the liquidus temperature rises and molding becomes difficult.
[0030]
When TiO ₂ exceeds 10% by weight, the quality of the glass substrate deteriorates and the manufacturing cost increases. When ZrO ₂ exceeds 10% by weight, the melting temperature or viscosity of the glass substrate rises, and the production of the glass substrate material tends to be difficult.
[0031]
In order to maintain the strength required for the magnetic disk substrate, the glass is preferably subjected to a chemical strengthening treatment on the surface thereof. In this chemical strengthening treatment, the glass is immersed in a molten salt containing a monovalent metal ion having an ionic radius larger than that of the monovalent metal ion contained in the composition, and the metal ion in the glass and the metal in the molten salt This is performed by ion exchange with ions.
[0032]
For example, by immersing a glass substrate in a heated potassium nitrate solution, sodium ions in the vicinity of the glass substrate surface are replaced with potassium ions having a larger ionic radius, and as a result, compressive stress acts to Strengthened. Further, the glass substrate may be immersed in a mixed solution of silver nitrate (0.5 to 3%) and potassium nitrate (97 to 99.5%) for 30 minutes to 1 hour. Thereby, silver ions are rapidly penetrated into the glass substrate surface, and the strengthening of the glass substrate surface is promoted. Moreover, it can replace with the mixed solution of silver nitrate and potassium nitrate, and can use the mixed solution of potassium nitrate and sodium nitrate.
[0033]
On the surface of the glass substrate material formed as described above, for example, an underlayer for improving magnetic properties, a magnetic medium layer, a protective layer, and a lubricating layer are sequentially provided to produce a glass substrate for a magnetic disk. A plurality of intermediate films may be further formed between the glass substrate and the underlayer for the purpose of further improving the magnetic characteristics and improving the adhesive force.
[0034]
Further, a resist is applied to the surface of the glass substrate material, laser light is irradiated on the resist, and further developed to form pits. Subsequently, the glass substrate for optical disks is produced by performing nickel plating on the glass substrate on which the pits are formed.
[0035]
As described above, according to this embodiment, the following effects are exhibited.
[0036]
-The rough polishing pressure on the main surface in the lapping process is set to be lower in the latter period than in the previous period. For this reason, the depth of the crack which generate | occur | produces on the glass substrate material surface in a lapping process can be made shallow, without making processing time in a lapping process extremely long, and the polishing allowance in a polishing process and a final process can be decreased. Therefore, the processing time in the polishing process and the final process can be shortened, and the productivity of the information recording medium glass substrate can be improved.
[0037]
-In this way, the depth of cracks generated on the surface of the glass substrate material in the lapping process can be reduced, and the polishing allowance in the polishing process and final process can be reduced, so that the plate thickness of the glass substrate material can be reduced. Is possible.
[0038]
In addition, the glass substrate material obtained through the lapping process, polishing process, and final process has good dimensional accuracy and shape accuracy, and the surface thereof has excellent smoothness. Therefore, such a glass substrate material is suitable as a glass substrate for an information recording medium.
[0039]
In addition, the rough polishing pressure in the lapping process is set so as to gradually decrease from the previous period to the latter period. For this reason, the pressure of rough polishing in the lapping process can be easily adjusted.
[0040]
Further, the late pressure in the lapping process is set to be in a range of 1/2 to 1/4 with respect to the pressure in the previous period. For this reason, each said effect can be exhibited more effectively.
[0041]
【Example】
Next, the embodiment will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.
(Comparative Example 1)
The main surface of a glass substrate material having a disk shape with a diameter of 3.0 inches and a thickness of 1.1 mm was polished. The glass substrate material used is made of aluminosilicate glass having the following composition (mol%).
[0042]
SiO ₂ 66%, Al ₂ O ₃ 10%, Li ₂ O 7%, Na ₂ O 10%, MgO 3%, CaO 4%.
[0043]
In the lapping process, FO # 1000 manufactured by Fujimi Polishing Co., Ltd. was used as an abrasive. Then, as shown in FIG. 5, the polishing process was performed under the condition that the polishing pressure P ₁ was 90 g / cm ² and the time from the processing time T ₁ to T ₂ was 11 minutes. In this lapping process, the machining allowance was 252 μm.
[0044]
Next, in order to remove the fine cracks formed on the surface of the glass substrate material in the lapping process, polishing in the polishing process was performed. In this polishing step, polishing was performed under the conditions of a polishing pressure of 90 g / cm ² and a processing time of 40 minutes, and the machining allowance was 40 μm.
[0045]
Subsequently, polishing was performed in a final process for removing and finishing cracks on the surface of the glass substrate material that could not be removed in the polishing process. In this final process, polishing was performed under the conditions that the polishing pressure was 90 g / cm ² and the processing time was 13 minutes, and the machining allowance was 8 μm.
[0046]
Therefore, the total machining allowance in the polishing process and the final process was 48 μm, and the total processing time was 53 minutes.
Example 1
The main surface of a glass substrate material having a disk shape with a diameter of 3.0 inches and a thickness of 0.9 mm was polished. The glass substrate material used is made of aluminosilicate glass having the same composition as Comparative Example 1.
[0047]
In the lapping process, FO # 1500 manufactured by Fujimi Polishing Co., Ltd. was used as an abrasive. Then, as shown in FIG. 1, the polishing pressure p ₁ is 90 g / cm ² , the time from the processing time t ₁ to t ₂ is 10.5 minutes, and then the polishing pressure p ₂ is 40 g / cm ² . Polishing was performed under the condition of time 4.5 minutes from time t ₃ to t ₄ . In this lapping step, the machining allowance when polishing pressure p ₁ is 90 g / cm ² 55 .mu.m, is polished pressure p ₂ was 10μm when 40 g / cm ^2.
[0048]
Next, in order to remove the fine cracks formed on the surface of the glass substrate material in the lapping process, polishing in the polishing process was performed. In this polishing process, polishing was performed under the conditions of a polishing pressure of 90 g / cm ² and a processing time of 30 minutes, and the machining allowance was 30 μm.
[0049]
Subsequently, polishing was performed in a final process for removing and finishing cracks on the surface of the glass substrate material that could not be removed in the polishing process. In this final process, polishing was performed under the conditions of a polishing pressure of 90 g / cm ² and a processing time of 8 minutes, and the machining allowance was 5 μm.
[0050]
Therefore, the total machining allowance in the polishing process and the final process was 35 μm, and the total processing time was 38 minutes. The total machining allowance could be reduced to about 73% compared to Comparative Example 1, and the total processing time could be reduced to about 72% compared to Comparative Example 1.
[0051]
Moreover, when the glass substrate material surface after a process was investigated using AFM (atomic force microscope), it was confirmed that it was finished in the very smooth surface without the asperity of surface roughness Ra = 1nm. From this, it can be seen that by using the method of the present invention, a glass substrate for an information recording medium having a surface smoothness equivalent to the conventional one can be obtained in a shorter polishing time than the conventional one using a thinner glass substrate material.
(Example 2)
The main surface of a glass substrate material having a disk shape with a diameter of 3.0 inches and a thickness of 0.9 mm was polished. The glass substrate material used is made of aluminosilicate glass having the same composition (mol%) as in Comparative Example 1.
[0052]
In the lapping process, FO # 1500 manufactured by Fujimi Polishing Co., Ltd. was used as an abrasive. Then, as shown in FIG. 1, the polishing pressure p ₁ is 90 g / cm ² , the time from the processing time t ₁ to t ₂ is 10.5 minutes, and then the polishing pressure p ₂ is 40 g / cm ² . Polishing was performed under the condition of time 4.5 minutes from time t ₃ to t ₄ . In this lapping step, the machining allowance when polishing pressure p ₁ is 90 g / cm ² 55 .mu.m, is polished pressure p ₂ was 10μm when 40 g / cm ^2.
[0053]
Next, in the polishing process, polishing was performed under the conditions that the polishing pressure was 90 g / cm ² and the processing time was 30 minutes, and the machining allowance was 30 μm.
[0054]
Subsequently, in the final process, polishing was performed under the condition that the polishing pressure was 90 g / cm ² and the processing time was 8 minutes, and the machining allowance was 5 μm.
[0055]
Therefore, the total machining allowance in the polishing process and the final process was 35 μm, and the total processing time was 38 minutes.
[0056]
When the number n of samples was set to 10 for the above steps and the glass substrate material after processing was observed with the naked eye, no lap marks were found.
(Comparative Example 2)
A glass substrate material made of aluminosilicate glass having the same composition (mol%) as in Example 2 was used, and its main surface was polished.
[0057]
In the lapping process, FO # 1500 manufactured by Fujimi Polishing Co., Ltd. was used as an abrasive. Then, as shown in FIG. 5, the polishing process was performed under the condition that the polishing pressure P ₁ was 90 g / cm ² and the time from the processing time T ₁ to T ₂ was 11 minutes. In this lapping process, the machining allowance was 60 μm.
[0058]
Next, in the polishing process, polishing was performed under the conditions of a polishing pressure of 90 g / cm ² and a processing time of 40 minutes, and the machining allowance was 40 μm.
[0059]
Subsequently, in the final process, polishing was performed under the conditions that the polishing pressure was 90 g / cm ² and the processing time was 13 minutes. The machining allowance was 8 μm.
[0060]
The sample number n was 10 and none was detected by visual inspection of the lap marks, but the total processing time of the polishing process and the final process was 53 minutes, which took more time than 38 minutes in Example 2. .
(Comparative Example 3)
The same glass substrate material as in Comparative Example 2 was used, and polishing in the lapping process was performed under the same conditions as in Comparative Example 2. In this lapping process, the machining allowance was 60 μm.
[0061]
Next, in the polishing process, polishing was performed under the conditions that the polishing pressure was 90 g / cm ² and the processing time was 30 minutes, and the machining allowance was 30 μm.
[0062]
Subsequently, in the final process, polishing was performed under the condition that the polishing pressure was 90 g / cm ² and the processing time was 8 minutes, and the machining allowance was 5 μm.
[0063]
The sample number n was 10, and n was 5 when detected by visual inspection of the lap marks. From this, it was found that when the polishing pressure in the lapping process is constant, the crack layer by lapping becomes thick.
[0064]
The embodiment may be embodied by changing as follows.
[0065]
As shown in FIG. 3, in the lapping step, the processing time t is set so that the rough polishing pressure on the main surface is lower in the later stage than the polishing pressure p ₁ from the previous processing time t ₁ to t _2. The polishing processing pressure from ₃ to t ₄ may be set to p ₂ , and the polishing processing pressure from processing time t ₅ to t ₆ may be set to three steps, p ₃ .
[0066]
When configured in this manner, the pressure of the rough polishing in the lapping step can be easily adjusted, and the depth of fine cracks can be controlled to be shallower. Therefore, it is possible to further reduce productivity by reducing polishing allowance in the polishing process and the final process.
[0067]
As shown in FIG. 4, in the lapping process, the processing time t is set so that the rough polishing pressure on the main surface is lower in the later stage than the polishing pressure p ₁ from the previous processing time t ₁ to t _2. The polishing pressure from ₂ to t ₃ may be set so as to continuously decrease in a quadratic curve from p ₁ to p ₂ .
[0068]
When configured in this way, the depth of fine cracks formed in the lapping process can be controlled to be shallower.
[0069]
The rough polishing in the lapping step may be performed using a hard polisher or a soft polisher.
[0070]
The technical idea grasped from the embodiment will be described below.
[0071]
The method for producing a glass substrate for a magnetic disk according to claim 1, wherein the rough polishing pressure in the lapping step is set to be continuously low from the previous period to the latter period.
[0072]
When comprised in this way, the depth of the fine crack which generate | occur | produces on the glass substrate material surface at a lapping process can be controlled more shallowly.
[0073]
The method for manufacturing a glass substrate for a magnetic disk according to claim 1, wherein the glass substrate material is aluminosilicate glass.
[0074]
When comprised in this way, it has favorable performance, such as hardness, as a substrate material for a magnetic disk , and the occurrence of fine cracks can be suppressed when the main surface is polished.
[0075]
· Claim 1, or a glass substrate for a magnetic disk produced by the method of manufacturing a glass substrate for a magnetic disk according to claim 2.
[0076]
When comprised in this way, it can be set as the glass substrate for magnetic discs which can make the depth of the fine crack which generate | occur | produces on the glass substrate material surface in a lapping process shallow, and can reduce polishing allowance.
[0077]
【The invention's effect】
Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects.
[0078]
According to inventions set forth in claim 1, the pressure of the rough polishing in lapping step can be easily adjusted, extremely without increasing the processing time in the lapping step, the glass substrate material surface by lapping step The depth of the generated fine cracks can be reduced, and the polishing allowance in the polishing process and the final process can be reduced.
[0079]
According to inventions set forth in claim 2, it is possible to more effectively exhibit the effect of the invention of claim 1.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing a relationship between processing time and polishing processing pressure in Examples.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the depth of cracks generated on the surface of a glass substrate.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between processing time and polishing processing pressure in another example.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between processing time and polishing processing pressure in another example.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between processing time and polishing processing pressure in the prior art.
FIG. 6 is a schematic diagram showing the depth of cracks generated on the surface of a conventional glass substrate.

Claims

Take a lapping step of lapping a main surface of the glass substrate material, a polishing step of polishing to remove fine cracks formed in the lapping step, the fine cracks that could not be removed by the polishing step a method of manufacturing a glass substrate for a magnetic disk and a final step of polishing the finish removal camera in order
The rough polishing of the main surface in the lapping step includes polishing, and the polishing pressure is set to be gradually reduced from the previous period to the latter, and before and after the polishing process, A method for producing a glass substrate for a magnetic disk, wherein a pressure lower than a polishing pressure is set .

The method for producing a glass substrate for a magnetic disk according to claim 1, wherein the latter-stage pressure in the lapping step is set to be in a range of ½ to ¼ with respect to the previous-stage pressure .