CN1711152A - 用于信息记录介质的玻璃衬底及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于信息记录介质的玻璃衬底通过抛光原材料玻璃板的表面被制造而成。原材料玻璃板的抛光分成进行第一抛光过程从而粗抛原材料玻璃板的表面使其平滑的步骤和进行第二抛光过程从而细抛已被粗抛的原材料玻璃板的表面使其更平滑的步骤。第一抛光过程使用由合成树脂泡沫材料制成的抛光垫并且在原材料玻璃板的表面上滑动该抛光垫，同时提供抛光剂以粗抛该表面。在用于第一抛光过程之前在抛光垫上进行抛光垫打磨过程。抛光垫打磨过程通过在包括研磨颗粒的抛光垫打磨器上滑动抛光垫来抛光抛光垫的表面。

Description

用于信息记录介质的玻璃衬底及其制造方法
                            技术领域
本发明涉及一种被用于磁盘的信息记录介质的玻璃衬底，该记录介质是用于诸如硬盘、磁光盘和光盘等等的信息记录装置的磁记录介质，以及涉及制造该衬底的方法。
                            发明背景
通常，用于信息记录介质的玻璃衬底必须具有尽可能光滑的表面从而能够记录高密度的信息。因而，在制造期间玻璃衬底的表面经过几个阶段的研磨和抛光从而抑制微观突起物的形成(参照例如日本已公开专利公报号11-154325)。即，玻璃衬底在几个步骤中被研磨和抛光，这几个步骤分为粗磨、细磨、第一抛光和第二抛光(最终抛光)。
第一抛光是使用抛光装置以硬抛光器抛光玻璃衬底的表面直到其表面粗糙度Rmax达到大约10nm的步骤。第二抛光是使用和第一抛光步骤相同的抛光装置以替代硬抛光器的软抛光器抛光玻璃衬底的表面的步骤。对于第一抛光和第二抛光的抛光剂，包含氧化硅颗粒的氧化铈、氧化锆和胶体二氧化硅等根据所需要的抛光精度等选择和使用。
近来的玻璃衬底被要求可进行高密度记录。为了满足这个需求，需要提高玻璃衬底表面的光滑度。为了提高光滑度，抛光必须不仅仅被分为第一抛光和第二抛光这两个阶段，而且必须被进一步划分为更多阶段，诸如第三阶段和第四阶段。然而，由于涉及抛光的步骤被划分为更多步骤，困难的任务和需要更长时间的任务增加了。这些任务包括在各个抛光装置之间传递玻璃衬底和在各个步骤之间进行清洗。这会产生降低生产力和产量的缺陷。
本发明针对于先有技术的上述问题。本发明的目标是提供一种提高生产效率并且增加产量同时保持质量的用于信息记录介质的玻璃衬底，以及提供该玻璃衬底的制造方法。
                            发明内容
为了达到上述目标，本发明的一个方面提供了一种通过抛光原材料玻璃板的表面制造的用于信息记录介质的玻璃衬底的制造方法。在这个方法中，抛光分成两个步骤，一个步骤进行第一抛光过程从而粗抛该原材料玻璃板的表面使其平滑，一个步骤进行第二抛光过程从而精抛该已被粗抛的原材料玻璃板的表面使其更平滑。第一抛光过程是使用由合成树脂泡沫材料制成的抛光垫，在原材料玻璃板的表面上滑动该抛光垫同时提供抛光剂以粗抛该表面的过程。在被用于第一抛光过程之前先在抛光垫上预先进行抛光垫打磨过程。该抛光垫打磨过程是通过在含有研磨颗粒的抛光垫打磨器上滑动抛光垫来抛光该抛光垫表面的过程。
该抛光垫打磨过程最好在进行时使由打磨器施加在抛光垫上的负载(g/cm2)和抛光垫打磨过程所需要的作业时间(分钟)的乘积在500至3000之间。
该抛光垫打磨过程最好在进行时使抛光率被保持在预定的范围内，该抛光率是表示在第一抛光过程中每单位时间抛光数量的数值。
当进行抛光垫打磨过程后立即获得的抛光率被用作为参考数值时，抛光率最好被保持在该参考数值的80％到100％之间，当抛光率小于参考数值的80％时进行抛光垫打磨过程。
抛光垫打磨器的网格大小最好在#325至#600之间。该抛光垫打磨器被设定为当抛光垫打磨器被放置在抛光垫的表面上时，每1cm2施加在抛光垫表面上的重量最好在0.5和2.0g之间。
在第一抛光过程中原材料玻璃板的粗抛被进行到原材料玻璃板最好具有由原子力显微镜测量的等于或小于1.0nm的算术平均粗糙度(Ra)，具有由多功能圆盘干涉仪以0.4至5.0mm的测量波长(λ)测量的等于或小于1.0nm的波纹高度(Wa)，和具有由三维表面结构分析显微镜以0.2至1.4mm的测量波长(λ)测量的等于或小于0.3nm的显微波纹高度(NRa)。
第一抛光步骤是在前抛光和后抛光的两个阶段中用于粗抛原材料玻璃板表面的过程。在第一抛光过程中由抛光垫施加在原材料玻璃板上的负载最好在前抛光期间比后抛光期间大。
在经历抛光垫打磨过程之后，抛光垫的表面最好具有由触针式测量仪以0.25至1.4mm的测量波长(λ)测量的4至25μm的平均波纹高度，和具有以2.5mm的截止值(λC)测量的3至8μm的表面粗糙度。
当进行抛光垫打磨过程时，负载最好在20至100g/cm2之间。用于进行抛光垫打磨过程的作业时间最好在10至60分钟之间。
该玻璃衬底最好具有由原子力显微镜测量的等于或小于0.4nm的算术平均粗糙度(Ra)，具有由多功能圆盘干涉仪以0.4至5.0mm的测量波长(λ)测量的等于或小于0.5nm的波纹高度(Wa)，以及具有由三维表面结构分析显微镜以0.2至1.4mm的测量波长(λ)测量的等于或小于0.15nm的显微波纹高度(NRa)。
本发明的一个更进一步方面提供了一种通过抛光原材料玻璃板的表面制造用于信息记录介质的玻璃衬底的抛光装置。该抛光装置包括由合成树脂泡沫材料制成的抛光垫，和包括研磨颗粒的抛光垫打磨器。当粗抛原材料玻璃板的表面时，抛光垫在原材料玻璃板上滑动，同时向原材料玻璃板的表面提供抛光剂，抛光垫打磨器在抛光垫的表面上滑动从而抛光抛光垫。
该抛光垫打磨器具有圆板的形状，并且最好直径和厚度基本上与原材料玻璃板的直径和厚度相同。
                            附图说明
图1所示的是被部分剖面的分批式抛光装置的剖面透视图；
图2所示的是抛光垫打磨器的俯视图；和
图3所示的是玻璃衬底表面的抛光时间和显微波纹高度NRa之间的关系曲线图。
                          具体实施方式
现在将参照附图详细描述本发明的实施例。
在用于信息记录介质的玻璃衬底的制造期间，原材料玻璃板从玻璃板材被剪裁成圆盘形状。该原材料玻璃板的中心包括一个圆孔。玻璃衬底通过用抛光装置抛光原材料玻璃板的表面形成。该玻璃衬底由诸如钠碱玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃和结晶玻璃的多成分玻璃材料用浮法、下拉法、重拉法或加压法制造而成。由钴(Co)、铬(Cr)、铁(Fe)等金属或合金制成的磁膜和保护膜被形成在从原材料玻璃板获得的玻璃衬底的表面上，从而构成诸如磁盘，磁光盘和光盘的信息记录介质。
如图1所示，抛光装置41包括彼此平行的并且在垂直方向上彼此间隔的圆盘形上片42b和下片42a。环形内齿轮43环绕上片42b和下片42a。旋转轴44从下片42a的中心凸起，中心齿轮45被设置在旋转轴44下端的外周表面上。插入孔46被形成在上片42b的中心，且旋转轴44被穿过插入孔46插入。上片42b、下片42a、内齿轮43和中心齿轮45由电机或其他类似物驱动从而使其独立旋转。多个载体47被设置在下片42a和上片42b之间。多个圆孔48被形成在载体47中。每个圆孔48接纳一个原材料玻璃板31。更进一步地，齿轮49形成在每个载体47的外圆周部分上。齿轮49与内齿轮43以及中心齿轮45啮合。
在抛光装置41中，由合成树脂泡沫材料制成的抛光垫被附接在下片42a的表面，在必须时被附接在上片42b的表面。原材料玻璃板31在被接纳在载体47的圆孔48的情况下保持在下片42a和上片42b之间或者在一对抛光垫之间。在该情况中，抛光剂从提供部分(没有显示)经由下片42a、上片42b、和抛光垫被提供到原材料玻璃板31的表面。多个提供孔(没有显示)在下片42a、上片42b和抛光垫上以厚度方向延伸。抛光剂从诸如容纳抛光剂的槽的提供部分提供到提供孔。通过旋转上片42b、下片42a、内齿轮43和中心齿轮45，每个载体47围绕旋转轴44旋转，同时围绕它本身的轴旋转，并且原材料玻璃板31接触下片42a和上片42b或接触抛光垫。这样就抛光了原材料玻璃板31的表面。
现在将描述用于制造玻璃衬底的方法。
玻璃衬底经过圆盘加工步骤、斜切步骤、研磨步骤、抛光步骤和洗涤步骤制造而成。
在圆盘加工步骤中，使用由粘结的碳化物和金刚石制成的切割器将玻璃板材切割形成为具有圆形中心孔的圆盘形原材料玻璃板。在斜切步骤中，原材料玻璃板的内外圆周表面被研磨从而使其外径和内径具有预定尺寸以及使内外圆周表面的边缘被抛光并有斜面。
在研磨步骤中，在原材料玻璃板上进行研磨过程从而校正整个原材料玻璃板的翘曲。这样，原材料玻璃板变成基本平整的平板。使用抛光装置41的研磨过程通过沿下片42a和上片42b滑动原材料玻璃板的表面同时提供抛光剂以研磨该表面而进行。更进一步，对于研磨过程中的抛光剂，使用被散布在作为分散介质的水中的氧化铝等颗粒的研磨颗粒研磨浆。
使用抛光装置41的抛光步骤在抛光垫被附接在下片42a和上片42b的情况下通过沿原材料玻璃板31的表面滑动抛光垫而进行。在抛光步骤中，抛光垫的滑动抛光和平整原材料玻璃板的表面。在洗涤步骤中，在抛光之后的原材料玻璃板表面上的诸如抛光剂、抛光粉和灰尘的外来物用洗涤液清洗掉。这样就制造成具有平滑表面和高清洁度的玻璃衬底。
制造的玻璃衬底具有最好等于或小于0.4nm的表面粗糙度Ra。更进一步，表面的波纹高度Wa最好等于或小于0.5nm。此外，表面的显微波纹高度Nra最好等于或小于0.15nm。表面粗糙度Ra表示用原子力显微镜(AFM)测量的数值。表面的波纹高度Wa是用由PhaseMetrix公司制造的多功能圆盘干涉仪(Optiflat)通过以具有0.4至5.0mm之间的测量波长(λ)的白光扫描表面的预定区域而测量的数值。表面的显微波纹高度NRa是用Zygo公司制造的三维表面结构分析显微镜(New View 200)通过以具有在0.2至1.4mm之间的测量波长(λ)的白光扫描表面的预定区域而测量的数值。
当表面粗糙度Ra、波纹高度Wa和显微波纹高度NRa分别超过0.4nm、0.5nm、和0.15nm时，玻璃衬底的表面粗糙。这样，玻璃衬底可能具有低平滑度和低品质。当玻璃衬底具有低品质时，信息记录介质的表面和用来读取记录在信息记录介质上的信息的磁头之间的距离不能被缩短。因而，高密度的记录变得困难。这是因为当磁头在信息记录介质上移动时，往往会出现诸如在表面波纹中磁头碰撞或被梗阻的故障。
在用于制造玻璃衬底的常规的方法中，抛光步骤主要被分为三个阶段，包括进行第一抛光过程的步骤，进行第二抛光过程的步骤和进行第三抛光过程的步骤。这样改善了所制造的玻璃衬底的品质。第一抛光步骤、第二抛光步骤和第三抛光步骤分别是玻璃衬底的粗抛，细抛和超精细抛光。每个过程所使用的抛光装置的结构相同。然而，被主要使用的抛光垫在第一抛光过程和第二抛光过程之间不同，和被主要使用的抛光剂在第二抛光过程和第三抛光过程之间不同。这样改善了在进行每个过程的步进方式中被抛光的原材料玻璃板的平滑度。由于最佳的抛光垫和抛光剂被选择用于每个过程中，因而一种抛光装置被指定用于每个过程。这样缩短了替换抛光垫的作业时间并且防止了不同类型抛光剂的混合。
作为比较，本发明的抛光步骤被分成两个步骤，其包括进行第一抛光过程从而粗抛并平整原材料玻璃板表面的步骤和进行第二抛光过程从而细抛并进一步平整被粗抛的原材料玻璃板表面的步骤。即，一个特征是抛光步骤由两个阶段完成，它们是进行第一抛光过程的步骤和进行第二抛光过程的步骤。这样缩短了作业时间。每个过程现在将被详细描述。
第一抛光过程是用于从表面消除诸如小翘曲、波纹、显微波纹、碎片和裂缝的瑕疵从而使整个原材料玻璃板具有预定的厚度的过程。在这些瑕疵中，当作为原材料玻璃板的材料的玻璃板通过上文提及的浮法等方法制造时，起伏的波纹会潜在地存在于原材料玻璃板中并且主要以条纹状形成在玻璃板的表面上。即，这些瑕疵被形成在从原材料玻璃板表面到一个基本不变的厚度(深度)的范围内。这样，当抛光和去除表面的一部分从而使整个原材料玻璃板具有预定厚度时，瑕疵连同表面的一部分一起被去除。因此，第一抛光过程的第一目标是从原材料玻璃板表面去除包括瑕疵的一定的部分。粗抛所去除的深度被认为是很重要的。由于进行抛光步骤是为了平整原材料玻璃板的表面，第一抛光过程之后原材料玻璃板的表面比该过程前更粗糙的情况是与抛光步骤的目标相抵触的。因此，第一抛光过程的第二目标是平整被粗抛的原材料玻璃板的表面。重要的是原材料玻璃板表面的一定部分在不损坏该表面的情况下被去除。
第二抛光步骤是用于刮去原材料玻璃板表面上一个极小部分从而纠正诸如出现在表面上的显微波纹和显微凸起的显微瑕疵的过程。即，在这些显微瑕疵中，波纹的高出部分或凸起的脊背被刮掉从而使波纹平坦和更进一步使玻璃衬底变平。因此，第二抛光过程的目标是将原材料玻璃板的表面抛光并使其变为平滑的、镜面精加工的表面。细抛去除的厚度不是很重要。然而，仅仅刮去显微瑕疵的上部分而不损害原材料玻璃板的表面被认为非常重要。
第一抛光过程和第二抛光过程都被进行用来抛光原材料玻璃板的表面，但是它们具有上文所提及的明显不同的目标。更具体地说，在第一抛光过程中，包括从原材料玻璃板上去除的瑕疵的表面的数量，也即被去除的厚度被认为很重要。原材料玻璃板的表面被刮削而不产生损坏不那么重要。作为对比，在第二抛光过程中，去除的厚度不重要。仅仅磨平留在原材料玻璃板表面上的瑕疵，即，使表面平滑成镜面精加工表面并且在不损坏表面的情况下抛光原材料玻璃板的表面才是重要的。因而，虽然同样结构的抛光装置被使用在第一抛光过程和第二抛光过程中，但是根据各自的目标使用不同的抛光垫和抛光剂。
在第一抛光过程中，具有能让原材料玻璃板的表面在没有很大损坏表面的情况下被刮削的硬度的硬抛光器被用于抛光垫从而满足去除原材料玻璃板一定深度的表面并且平滑该表面的目标。对于这样的硬抛光器，可以使用由诸如聚氨酯或聚酯的合成树脂制成的、具有包括可见泡沫的表面的粗糙的海绵状泡沫材料。根据JIS K6301定义的硬抛光器的JISA硬度最好在65到95之间。更进一步，压缩弹性系数最好在60％至95％之间。最好硬抛光器被附接在下片42a和上片42b上从而使压缩性在1和4％之间。
如果JIS A硬度小于65，则压缩弹性系数就低于60％，或者压缩性高于4％，那么硬抛光器就不具有要求的硬度，并且需要更长的时间周期才能去除某个深度。另外，因为抛光期间硬抛光器变形，具体地说，因为在抛光器表面上形成了突起和波纹，因而诸如波纹的瑕疵可能被形成在原材料玻璃板表面上并且玻璃板表面可能达不到平滑。如果JIS A硬度大于95，则压缩弹性系数高于95％，或者压缩性低于1％，那么原材料玻璃板的表面可能被硬抛光器损坏，以及表面情况可能变粗糙。
在第二抛光过程中，具有能在没有很大程度上刮削表面的情况下抛光原材料玻璃板表面的柔软度的软抛光器被用于抛光垫从而满足将原材料玻璃板表面磨平为光滑的镜面精加工表面的目标。对于这种软抛光器，可以使用一种由诸如聚氨酯或聚酯的合成树脂制成的、具有带不可见泡沫的表面的、细羊羔皮状的泡沫材料。根据橡胶工业协会、日本标准SRIS-0101所定义的软抛光器的Asker C硬度最好在58和85之间。压缩弹性系数最好在58％和90％之间。最好硬抛光器被附接在下片42a和上片42B上从而使压缩性在1和5％之间。
如果Asker C硬度小于58，则压缩弹性系数低于58％，或者压缩性高于5％，那么软抛光器可能在抛光期间变形，具体地说，由于在抛光器表面上形成突起和波纹，诸如显微波纹的瑕疵可能被形成在所制造的玻璃板表面上。更进一步，如果Asker C硬度大于85，则压缩弹性系数高于90％，或者压缩性低于1％，那么原材料玻璃板的表面可能被软抛光器损坏，并且所制造的玻璃衬底可能具有更粗糙的表面。软羔皮状软抛光器在硬度方面与海绵类硬抛光器有实质上很大的不同，很难以相同的标准去比较。因而，硬抛光器由JIS A硬度来表示，而软抛光器由Asker C硬度来表示。
在第一抛光过程中，一种具有大约为1.2μm的平均粒子直径的颗粒被分散在充当分散剂的水中的浆料被用作为抛光剂。这样的颗粒包括诸如氧化铈和氧化镧的稀土元素的氧化物，由于它们有较高的抛光效率。在这类稀土元素的氧化物之中，氧化铈更优选，因为它对玻璃材料起化学作用并且能有效地抛光玻璃材料表面。
在第二抛光过程中，一种具有小于用于第一抛光过程中的粒子直径的颗粒被分散到充当分散剂的水中的浆料被用作为抛光剂。这样的颗粒包括诸如胶体二氧化硅的氧化硅的颗粒。该颗粒的平均粒径(D50)最好等于或小于0.1μm。如果D50超过0.1μm，那么原材料玻璃板可能在第二抛光过程中被损坏，而且可能达不到所要求的平滑度。
完成常规的仅仅带有两个步骤的抛光步骤会降低诸如所制造的玻璃衬底的表面平滑度的质量，并且在每个过程中延长抛光时间。这是因为最终玻璃衬底所需要的平滑度不能通过简单省略常规的第三抛光过程而被获得，以及因为如果常规的第二抛光过程被省略，那么常规的第三抛光过程的抛光时间变得更长。尤其是，被叫做滑雪跳变的突起和被叫做辗轧痕的凹陷往往会形成在玻璃衬底表面的外围部分。抛光步骤校正这个外围部分的形状。外围部分以这种方式成形的原因是在表面的外围部分和表面的其他部分之间的抛光垫的接触压力不同，因为原材料玻璃板的内外圆周表面的边缘经历了斜切步骤。如果仅仅第二抛光过程和第三抛光过程被省略，那么外围部分形状的校正不充分。这将降低外围部分的表面质量。
因此，为了在两个步骤中完成抛光步骤同时仍保持或提高所制造的玻璃衬底的质量，第一抛光过程或第二抛光过程中的至少一个的质量必须被提高。作为被用在每个过程中的抛光垫的硬抛光器和软抛光器因而在被用在抛光之前以及在附接于抛光装置41之后经历一个抛光垫打磨过程，从而提高第一抛光过程和第二抛光过程中的质量。
抛光垫打磨过程是使用抛光垫打磨器并在抛光垫打磨器的表面上滑动抛光垫来抛光抛光垫表面和消除表面上的凸起和不均匀从而形成平坦表面的过程。抛光垫打磨过程通过在抛光装置41中被分别附接到下片42a和上片42b的一对抛光垫之间保持抛光垫打磨器，并且旋转下片42a和上片42b而进行。
在本发明中，被用在第一抛光过程中的硬抛光器的抛光垫打磨过程尤其重要。这是因为本发明的一个目标是要将在第一抛光过程中被粗抛的原材料玻璃板的质量提高到和常规的第二抛光过程后大致相同的水平。尤其是，和第二抛光过程相比，原材料玻璃板的表面更可能被粗糙化，因为去除的深度在第一抛光过程中是很重要的。这样就严重影响了质量的提高。另外，和在使用软抛光器的常规的第二抛光过程基本相同的质量必须在本发明的使用硬抛光器的第一抛光过程中获得。
因而，本发明人选择了用在抛光垫打磨过程中的抛光垫打磨器以及抛光垫打磨过程的条件从而将直接影响原材料玻璃板表面质量的硬抛光器表面的瑕疵减到最少。该表面质量指整个表面的质量，包括表面平滑度的水平以及外围部分形状的精确度。
如图2所示，抛光垫打磨器11包括一个由诸如不锈钢、铝和钢的金属制成的圆板12，圆孔13被包括在圆板12的中心。在这个圆板12中，多个研磨部分14被排列在表面上的外围附近。研磨部分14总体是梯形的并且以相等间隔距离被排列在圆板12的圆周方向上。每个研磨部分14都通过在圆板12表面上电沉积金刚石研磨颗粒15而形成。当硬抛光器沿每个研磨部分14滑动时硬抛光器的表面被抛光。更进一步，研磨部分14增加了抛光垫打磨器的厚度并且防止硬抛光器表面直接接触圆板12。这就防止了硬抛光器摩擦圆板12。
最好抛光垫打磨器11的尺寸基本上与所制造的原材料玻璃板的尺寸一样。更具体地说，最好圆板12的直径在65至95mm之间，并且圆板12和研磨部分14的总厚度在0.5至1mm之间。当抛光垫打磨器11的尺寸基本上与原材料玻璃板相同时，就减少了抛光垫打磨器11的重量，防止了在衬垫打磨过程期间以偏置方式将负载施加在硬抛光器的一部分上。另外，抛光垫打磨过程通过将抛光垫打磨器11接纳在抛光装置41的载体47上的每个圆孔48中并且进行类似于第一抛光过程的操作而进行。在这种情况下，硬抛光器在抛光期间实际接触原材料玻璃板表面的部分被主要地进行校正。
抛光垫打磨器11的重量是这样的，当抛光垫打磨器11被排列在硬抛光器表面时，每1cm2施加在硬抛光器表面的重量最好在0.5和2.0g之间。如果每1cm2施加在该表面的重量小于0.5g，那么圆板12必须变薄从而减少重量。这将降低抛光垫打磨器11的强度。当抛光垫打磨器11的强度以这种方式降低时，抛光垫打磨器11在抛光垫打磨过程期间会变形。这可能会使硬抛光器的表面变粗糙。如果重量超过2.0g，那么抛光垫打磨器11比必须有的压靠力更大地压靠硬抛光器的表面，尤其是附接在下片42a上的硬抛光器。在这种情况下，硬抛光器的表面可能在抛光垫打磨处理期间变得粗糙，并且在表面上形成诸如凸起和波纹的瑕疵。
在抛光垫打磨器11中，研磨部分14的网格尺寸最好在#325至#600之间。如果网格尺寸超过#600，那么研磨颗粒15的粒径变小，研磨颗粒15容易从圆板12的表面掉下，抛光垫打磨器11的使用期限被缩短，且抛光垫打磨器11必须被经常更换。如果网格尺寸小于#325，那么研磨颗粒15的粒径变大，抛光垫打磨器11使硬抛光器的表面粗糙，并且在表面上形成诸如凸起和波纹的瑕疵。
抛光垫打磨过程在预定作业时间内进行，同时用抛光垫打磨器11向硬抛光器施加必要的负载。作为抛光垫打磨过程条件的负载和作业时间彼此之间有反比例关系。因而，当抛光垫打磨器11施加在硬抛光器上的负载变小时，作业时间变长，当负载变大时作业时间变短。负载和作业时间根据各自的数值调节。最好在抛光垫打磨过程中有这样的负载(g/cm2)和作业时间(分钟)，它们的乘积在500和3000之间。如果负载和作业时间的乘积小于500或超过3000，那么在硬抛光器上抛光垫打磨过程不能被充分进行或者以过度的方式进行。这将使硬抛光器表面变粗糙并且在表面上形成瑕疵。
更具体地说，负载最好在20和200g/cm2之间。如果负载小于20g/cm2，那么硬抛光器不能充分地在抛光垫打磨器上滑动。这样，硬抛光器的表面不可能被校正。如果负载超过200g/cm2，那么硬抛光器的表面被抛光垫打磨器超过必要地刮削。这可能使表面变粗糙而形成波纹。更进一步，作业时间最好在10到180分钟之间。如果作业时间少于10分钟，那么抛光垫打磨过程没有被充分进行或者根据作业时间必须施加大于必须的负载。如果作业时间超过180分钟，那么抛光垫打磨过程的效果不会进一步提高，由于过长的制造时间使产量减少。
在经历抛光垫打磨过程之后的硬抛光器中，接触原材料玻璃板的表面的平均波纹高度最好4至25μm之间。更进一步，表面粗糙度最好在3至8μm之间。平均波纹高度是由测量波长(λ)为0.25mm至1.4mm的触针测量仪器所测量的数值。表面粗糙度也是由截止值(λC)为2.5mm的触针测量仪器测量的数值。在抛光垫打磨过程中，平均波纹高度小于4μm和表面粗糙度小于3μm是很困难的。更进一步，由于这将占用很长的时间周期，因而产量可能减少。具有超过25μm的平均波纹高度和超过8μm的表面粗糙度的硬抛光器的表面是粗糙的。当这样的硬抛光器被用于在原材料玻璃板上进行第一抛光过程时，原材料玻璃板的表面质量是很低的。
上述抛光垫打磨过程并不是无论第一抛光过程何时进行都必须进行。抛光垫打磨过程最好根据在第一抛光过程中的抛光率进行，从而使抛光率被保持在预定范围内。抛光率是表示在第一抛光过程中原材料玻璃板用硬抛光器每单位时间被去除深度的数值。将在抛光垫打磨过程之后立即测量得到的数值作为参考数值的抛光率最好被保持在参考数值的80％至100％之间直到进行下一抛光垫打磨过程。如果抛光率低于80％，由于抛光数量的减少原材料玻璃板的表面质量会降低以及制造的时间变长。在本实施例中，当抛光率小于80％时进行抛光垫打磨过程。这样，当根据抛光率适当进行抛光垫打磨过程时，硬抛光器的耐用性会延长。更进一步，原材料玻璃板的表面质量以及制造时间通过保持抛光率而稳定。
在第一抛光过程中，最好原材料玻璃板的粗抛被分成两个阶段，前抛光和后抛光。在这种情况下，有关由抛光垫施加到原材料玻璃板上的负载，前抛光的负载最好高于后抛光。通过提高前抛光的负载，前抛光的抛光率增加并且固定的去除厚度被迅速从原材料玻璃板的表面部分去除。更进一步，通过降低后抛光的负载，原材料玻璃板的表面在没有被很大程度刮削的情况下由硬抛光器抛光。这就增加了表面的平滑度。即，通过改变前抛光和后抛光之间的负载并且让前抛光的负载高于后抛光，原材料玻璃板的表面被迅速去除固定去除深度，同时提高了表面的平滑度。
当将粗抛划分为前抛光和后抛光两个阶段时，前抛光和后抛光被连续进行，然而，第一抛光过程和第二抛光过程的两个步骤将不得不被间断进行。即，每一个第一抛光过程和第二抛光过程各自使用指定的抛光装置，因此在两个抛光步骤之间原材料玻璃板需要在抛光装置之间传递。作为对比，前抛光和后抛光可以仅仅通过改变负载在同一抛光装置中连续进行。因此，当第一抛光过程被分成前抛光和后抛光的两个阶段时，原材料玻璃板不需要象在抛光步骤分成第一抛光过程和第二抛光过程两个步骤那样被传递。
使用已经经历抛光垫打磨过程的硬抛光器经历第一抛光过程的原材料玻璃板具有等于或者小于1.0nm的表面粗糙度，该表面粗糙度是根据JIS B0601-1994规定的算术平均粗糙度Ra。更进一步，表面波纹高度Wa等于或小于1.0nm。此外，表面显微波纹高度NRa等于或小于0.3nm。即，在原材料玻璃板中，当算术平均粗糙度Ra等于或小于1.0nm、波纹高度Wa等于或小于1.0nm、且显微波纹高度NRa等于或小于0.3nm时，在第一抛光过程中的平滑度和常规的第一抛光过程相比得到提高。因而，在用于纠正诸如显微波纹的瑕疵的第二抛光过程中的抛光时间不必延长。更进一步，第二抛光过程后面的其他抛光过程也不必进行。因此，多个抛光步骤由第二抛光过程完成，用于第二抛光过程所需要的抛光时间被缩短。波纹不能在第二抛光过程以及后继的使用细粒径抛光剂的步骤中被充分纠正。因而，最好在第一抛光过程中波纹高度Wa等于或小于0.7nm。由原材料玻璃板制造的玻璃衬底具有很高的表面质量。
现在将描述上述实施例的优点。
本实施例的玻璃衬底通过在原材料玻璃板上进行包括第一抛光过程和第二抛光过程两个阶段的抛光步骤制造。在第一抛光过程中，被使用的硬抛光器是抛光垫并且已经历抛光垫打磨过程。在抛光垫打磨过程中，被使用的抛光垫打磨器11包括金刚石研磨颗粒15被电沉积在其上的金属圆板12。更进一步，研磨部分14被形成在圆板12的表面上。硬抛光器在抛光垫打磨器11的研磨部分14上滑动。这样做抛光了硬抛光器的表面并校正了粗糙度从而使得表面变平。第一抛光过程之后，被带有平坦表面的硬抛光器抛光的原材料玻璃板具有很高的平滑度，其中算术平均粗糙度Ra等于或低于1.0nm，表面波纹高度Wa等于或低于1.0nm，显微波纹高度NRa等于或低于0.3nm。这样，在第二抛光过程之后不必进行具有高抛光精确度的抛光过程来提高所制造的玻璃衬底表面的平滑度。这就确保了抛光步骤可以在两阶段的步骤中完成。因此，涉及抛光步骤的阶段数量被减少，生产效率被提高，产品的数量被增加同时保持了质量。
更进一步，在抛光垫打磨器11中，研磨颗粒15被电沉积在圆板12上。这样做防止了产生诸如当在硬抛光器上滑动时圆板表面被刮擦或金刚石抛光颗粒从圆板上掉落的缺陷。这样，硬抛光器的表面粗糙度被可靠校正。
抛光垫打磨过程被进行从而使由抛光垫打磨器11施加到硬抛光器的负载(g/cm2)和作业时间(分钟)的乘积在500至3000之间。因而，硬抛光器的表面以一种充分方式在不使表面粗糙的情况下被按所需要的要求校正。
并不是无论何时进行第一抛光过程都进行的抛光垫打磨过程根据在第一抛光过程中的抛光率以及当抛光率不满足预定范围时才进行。抛光率将在抛光垫打磨过程进行之后立即测量的抛光率用作参考数值并被保持在该参考数值的80％到100％之间。这样做延长了硬抛光器的耐用性。更进一步，使原材料玻璃板的表面质量和制造时间达到稳定。
在抛光垫打磨器11上的研磨部分14的网格尺寸在#325至#600之间。这样做防止了诸如研磨颗粒15从圆板12掉落、硬抛光器的表面粗糙度没有被校正，和硬抛光器的表面被抛光垫打磨过程弄粗糙的缺陷。因此，在保持抛光垫打磨器11耐用性的同时，硬抛光器的表面变平坦并且用硬抛光器经过第一抛光过程的原材料玻璃板的表面平滑度被提高。
抛光垫打磨器11的重量是这样的，当抛光垫打磨器11被置于在硬抛光器表面上时，每1cm2施加在硬抛光器表面上的重量在0.5和2.0g之间。这样做防止了抛光垫打磨器11的强度降低并且防止产生诸如在抛光垫打磨过程期间抛光垫打磨器11比必须有的压靠力更大地压靠向硬抛光器表面的缺陷。因此，硬抛光器表面变平，并且用硬抛光器经过第一抛光过程的原材料玻璃板的表面平滑度被提高。
现在将描述上述实施例的实例。
例1
抛光垫打磨过程在由聚氨酯制成的海绵状硬抛光器上使用图2中所示的抛光垫打磨器11进行，第一抛光过程用硬抛光器在原材料玻璃板上进行。在第一抛光过程中，原材料玻璃板通过在150g/cm2的负载下进行30分钟的前抛光然后在40g/cm2的负载下进行预定时间的后抛光而被粗抛光。该原材料玻璃板被用作为例1的样品。抛光垫打磨器11的网格尺寸是#600，并且圆板12的尺寸与原材料玻璃板的尺寸一样，其中厚度是0.6mm，外径是65mm，以及内径是20mm。
对比实例1
第一抛光过程在原材料玻璃板上用没有经历抛光垫打磨过程的硬抛光器进行。硬抛光器与例1中所使用的一样。更进一步，第一抛光过程以和例1一样的方式进行。这是对比实例1的样品。
对比实例2
抛光垫打磨过程使用颗粒打磨器在硬抛光器上进行，并目第一抛光过程在原材料玻璃板上使用硬抛光器进行。使用与例1一样的的硬抛光器，并且第一抛光过程以和例1相同的方式进行。这是对比实例2的样品。颗粒打磨器具有众多金刚石颗粒，16mm的直径，被嵌入到具有一定直径的基底材料中，该直径基本上和接纳原材料玻璃板的载体的尺寸相同。颗粒打磨器也校正硬抛光器的表面，但是与抛光垫打磨器11的研磨颗粒15的尺寸比较，颗粒的直径显然不同。
关于例1、对比实例1、和对比实例2的样品，在第一抛光过程的后抛光中的抛光时间和显微波纹之间的关系如图3的曲线图所示。该曲线图显示，在例1中，显微波纹高度NRa在5分钟的抛光时间内从0.4nm减少到0.2nm，接着保持在0.2nm。
作为对比，在对比实例1中，显微波纹高度NRa保持在大约1.4nm并且无论什么抛光时间都没有提高。当抛光时间超过10分钟时，显微波纹高度Nra随着抛光时间的流逝而增加。更进一步，在对比实例2中，显微波纹高度NRa没有如对比实例1那样增加，但保持在0.4nm的初始数值，并且不象例1那样减少。
从这些结果看，显然通过进行抛光垫打磨过程，原材料玻璃板的显微波纹被保持或减少并且没有增加。更进一步，通过使用抛光垫打磨器11，显微波纹被减少。
例2和3和对比实例3和4根据表1中所指示的条件进行从而获得被用作例2和例3以及对比实例3和4的样品的玻璃衬底。表1中由“抛光垫打磨过程”命名的项目表示所使用的打磨器的类型。更进一步，表1中的“负载”表示第一抛光过程被分为前抛光和后抛光两个阶段。更进一步，表1中“抛光步骤所需时间”，+15分钟表示原材料玻璃板在抛光装置之间的传递时间。
表1
  抛光条件      第一抛光过程   第二抛光过程   第三抛光过程   抛光步骤的总时间
 例2   抛光条件   抛光垫打磨过程抛光研磨颗粒研磨颗粒直径负载抛光所需的时间去除的深度   抛光垫打磨器氧化铈1μm150g/cm2(30分)+40g/cm2(5分)35分+15分35μm   抛光垫打磨器胶体二氧化硅0.05μm25~100g/cm210+15分1μm 没有 75分钟
  抛光表面   NRa(nm)Ra(nm)   0.231   0.120.23
 例3   抛光条件   抛光垫打磨过程抛光研磨颗粒研磨颗粒直径负载抛光步骤所需的时间去除的深度   抛光垫打磨器氧化铈1μm150g/cm2(30分)+40g/cm2(5分)35分+15分35μm   抛光垫打磨器胶体二氧化硅0.02μm25~100g/cm220+15分1μm 没有 85分钟
  抛光表面   NRa(nm)Ra(nm)   0.221.1   0.120.18
  对比实例3   抛光条件   抛光垫打磨过程抛光研磨颗粒研磨颗粒直径负载抛光步骤所需的时间去除的深度   颗粒打磨器氧化铈1μm150g/cm2(25分)+40g/cm2(5分)30分+15分35μm   抛光垫打磨器氧化铈0.8μm25~150g/cm220分+15分10μm   抛光垫打磨器胶体二氧化硅0.05μm25~100g/cm210分+15分1μm 105分钟
  抛光表面   NRa(nm)Ra(nm)   0.421.1   0.20.5   0.120.22
  对比实例4   抛光条件   抛光垫打磨过程抛光颗粒直径负载抛光步骤所需的时间去除的深度   颗粒打磨器1μm150g/cm2(25分)+40g/cm2(5分)35分+15分35μm   抛光垫打磨器0.8μm25~150g/cm2220分+15分10μm   抛光垫打磨器0.02μm25~100g/cm2220分+15分1μm 115分钟
  抛光表面  NRa(nm)Ra(nm)   0.421.1   0.20.5   0.120.19
从表1的结果看，在例2和3中，在第一抛光过程之后原材料玻璃板的显微波纹高度分别是0.23nm和0.22nm。这表示抛光过程可以由第二抛光过程结束。作为对比，在对比实例3和4中，第二抛光过程后的显微波纹高度NRa是0.2nm。这与在例2和3中的第一抛光过程之后的数值大致相同。关于对比实例3和4，与例2和3的第二抛光过程之后的数值大致相同的NRa仅仅在第三抛光过程进行之后被获得。关于对比实例3和4，当抛光步骤通过简单地仅仅省略第二抛光过程进行时，在第一抛光过程之后原材料玻璃板的外围部分没有达到所要求的形状。即使第三抛光过程被进行一个长的时间周期，外围部分的形状也不能被校正。这样，玻璃衬底最终不能满足玻璃衬底需要的最低规格要求。
从这些结果看，在例2和3中，通过第一抛光过程所获得的显微波纹高度NRa基本与通过对比实例3和4的作为常规的抛光步骤的第二抛光过程中所获得的相同。这显示抛光步骤能在没有进行第三抛光过程的情况下完成。关于抛光步骤的总时间，例2和3比对比实例3和4的缩短大约20至40分钟。这显示高质量的玻璃衬底可以在短时间周期内获得。
本实施例可以如下文所述那样被修改和实施。
可以在抛光步骤之前的步骤、抛光步骤之后的步骤、或者每个抛光步骤之间在原材料玻璃板上进行化学加固过程，从而满足信息记录介质所需的耐冲击性、耐振性和耐热性。化学加固过程涉及，将诸如包含在玻璃衬底成分中的锂离子和钠离子的一价金属离子转换到诸如具有更大离子半径的钠离子和钾离子的一价金属离子的离子转换。更进一步，这是通过在玻璃衬底的表面上施加压缩应力从而能够化学加固的方法。化学加固方法通过将玻璃衬底浸泡在由加热和熔化化学加固盐所获得的化学加固过程液体中预定的时间而进行。化学加固盐的实例包括独立使用的硝酸钾，硝酸钠，硝酸银或至少两种上述原料的混合物。化学加固液体的温度最好是比在玻璃衬底中所使用的材料的变形点低大约50至150℃的温度，化学加固过程液体自身的温度为大约300至450℃则更好。当温度低于玻璃衬底材料的变形点大约150℃时，玻璃衬底不能充分经受化学加固过程。如果温度超过低于玻璃衬底材料变形点大约50℃的温度，那么在玻璃衬底上进行化学加固过程时玻璃衬底可能变形。
研磨步骤可以被省略，只要在斜切步骤之后原材料玻璃板的诸如粗糙度，翘曲度，波纹等的表面条件满足所要求的数值即可。在这种情况下，作业时间被进一步缩短。
在第二抛光过程中使用的软抛光器可以被用作在第一抛光过程中使用的抛光垫。在这种方式下，当在第一抛光过程和第二抛光过程中使用同样的抛光垫时，抛光步骤的第一抛光过程和第二抛光过程可以用同样的抛光装置进行。这能够使在抛光装置之间传递原材料玻璃板的作业被省略并且进一步缩短制造时间。
抛光过程可以在进行抛光垫打磨过程之前先期在抛光垫上进行。抛光过程是抛光抛光垫表面的过程，从而用诸如研磨石，砂纸的抛光材料和抛光剂使其变得比在抛光垫打磨过程中稍微更粗糙一点，不考虑将抛光垫附接到抛光装置41上。当以这种方式提前进行抛光过程时，抛光垫打磨过程的作业时间被缩短，并且产量被进一步增加。
当第一抛光过程被分成前抛光和后抛光两个阶段时，除了改变负载之外，抛光装置还可以被提供不同类型的抛光剂。在此情况下，最好用于前抛光的抛光剂具有比用于后抛光的抛光剂更粗糙的颗粒尺寸。这样做进一步增加了前抛光的抛光率并且能够让原材料玻璃板的表面在后抛光期间的抛光中抛得更平滑。

Claims (14)

1、一种通过抛光原材料玻璃板的表面制造的用于信息记录介质的玻璃衬底的制造方法，该方法的特征在于：
抛光分成两个步骤，即进行第一抛光过程从而粗抛该原材料玻璃板的表面使其平滑的步骤，和进行第二抛光过程从而精抛该已被粗抛的原材料玻璃板的表面使其更平滑的步骤；
第一抛光过程是使用由合成树脂泡沫材料制成的抛光垫，在原材料玻璃板的表面上滑动该抛光垫，同时提供抛光剂以粗抛该表面的过程；
在被用于第一抛光过程之前先期在抛光垫上进行抛光垫打磨过程；和
抛光垫打磨过程是通过在包括研磨颗粒的抛光垫打磨器上滑动抛光垫抛光所述抛光垫表面的过程。
2、如权利要求1所述的用于信息记录介质的玻璃衬底的制造方法，其特征在于，该抛光垫打磨过程被进行从而使由抛光垫打磨器施加在抛光垫上的负载(g/cm2)和抛光垫打磨过程所需要的作业时间(分钟)的乘积在500至3000之间。
3、如权利要求1或2所述的用于信息记录介质的玻璃衬底的制造方法，其特征在于，该抛光垫打磨过程被进行从而使抛光率被保持在预定的范围内，该抛光率是表示在第一抛光过程中每单位时间抛光量的数值。
4、如权利要求3所述的用于信息记录介质的玻璃衬底的制造方法，其特征在于，当进行抛光垫打磨过程后立即获得的抛光率被用作参考数值时，抛光率被保持在参考数值的80％到100％之间，当抛光率小于参考数值的80％时，进行抛光垫打磨过程。
5、如权利要求1至4中的任何一项所述的用于信息记录介质的玻璃衬底的制造方法，其特征在于，抛光垫打磨器的网格大小在#325至#600之间。
6、如权利要求1至5中的任何一项所述的用于信息记录介质的玻璃衬底的制造方法，其特征在于，抛光垫打磨器被设定为当抛光垫打磨器被设置在抛光垫的表面上时，每1cm2施加在抛光垫表面上的重量在0.5和2.0g之间。
7、如权利要求1至6中的任何一项所述的用于信息记录介质的玻璃衬底的制造方法，其特征在于，在第一抛光过程中原材料玻璃板的粗抛被进行到原材料玻璃板具有由原子力显微镜测量的等于或低于1.0nm的算术平均粗糙度(Ra)，具有由多功能圆盘干涉仪以0.4至5.0mm的测量波长(λ)测量的等于或低于1.0nm的波纹高度(Wa)，和具有由三维表面结构分析显微镜以0.2至1.4mm的测量波长(λ)测量的等于或低于0.3nm的显微波纹高度(NRa)。
8、如权利要求1至7中的任何一项所述的用于信息记录介质的玻璃衬底的制造方法，其特征在于，第一抛光步骤是用于在前抛光和后抛光的两个阶段中粗抛原材料玻璃板表向的过程，其中在第一抛光过程中由抛光垫施加在原材料玻璃板上的负载在前抛光期间比在后抛光期间的大。
9、如权利要求1至7中的任何一项所述的用于信息记录介质的玻璃衬底的制造方法，其特征在于，在经历抛光垫打磨过程之后，抛光垫的表面具有由触针式测量仪以0.25至1.4mm的测量波长(λ)测量的4至25μm的平均波纹高度，和具有以2.5mm的截止值(λC)测量的3至8μm的表面粗糙度。
10、如权利要求3至5中的任何一项所述的用于信息记录介质的玻璃衬底的制造方法，其特征在于，当进行抛光垫打磨过程时，负载在20g/cm2至100g/cm2之间。
11、如权利要求3至5中的任何一项所述的用于信息记录介质的玻璃衬底的制造方法，其特征在于，用于进行抛光垫打磨过程的作业时间在10至60分钟之间。
12、一种由如权利要求1至7中的任何一项所述的制造方法制造的用于信息记录介质的玻璃衬底，其特征在于：
该玻璃衬底具有由原子力显微镜测量的等于或小于0.4nm的算术平均粗糙度(Ra)，具有由多功能圆盘干涉仪以0.4至5.0mm的测量波长(λ)测量的等于或小于0.5nm的波纹高度(Wa)，以及具有由三维表面结构分析显微镜以0.2至1.4mm的测量波长(λ)测量的等于或低于0.15nm的显微波纹高度(NRa)。
13、一种用于通过抛光原材料玻璃板的表面制造用于信息记录介质的玻璃衬底的抛光装置，制造用于信息记录介质的玻璃衬底的方法的特征在于：
由合成树脂泡沫材料制成抛光垫，和抛光垫打磨器包括研磨颗粒，其中，当粗抛原材料玻璃板的表面时抛光垫在原材料玻璃板上滑动，同时向原材料玻璃板的表面提供抛光剂，以及抛光垫打磨器在抛光垫的表面上滑动以抛光该抛光垫。
14、如权利要求13所述的制造用于信息记录介质的玻璃衬底的方法，其特征在于，其中，抛光垫打磨器具有圆板形状，并且直径和厚度基本上与原材料玻璃板的直径和厚度相同。
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