JP2000153453A - ガラス基板の研磨方法 - Google Patents

ガラス基板の研磨方法

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JP2000153453A JP32973098A JP32973098A JP2000153453A JP 2000153453 A JP2000153453 A JP 2000153453A JP 32973098 A JP32973098 A JP 32973098A JP 32973098 A JP32973098 A JP 32973098A JP 2000153453 A JP2000153453 A JP 2000153453A
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努 内藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス基板の厚み加工を1工程に短縮するこ
とにより、原材料費、加工設備費、加工消耗材料費、加
工時間等の大幅な節減を可能とするガラス基板の研磨方
法を提供する。 【解決手段】 固定砥粒で形成された上定盤11及び下
定盤12との間にキャリア13により保持されたガラス
基板15を挟み込み、上下定盤11,12により圧力と
回転運動を加えて、ガラス基板15の両面を研磨するガ
ラス基板の研磨方法である。研磨されたガラス基板15
の平面度を10μm以下、且つ表面粗さ(Ra)を0.
0005〜0.05μmにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、主にコンピュー
タの情報記録媒体として使用されるハードディスク用の
ガラス基板の研磨方法に関する。
【0002】
【従来の技術】 近年、コンピュータの普及が急激に進
み、コンピュータの操作性を左右するオペレーションシ
ステム等のOSソフトや、OS上で作動する種々のプロ
グラムソフト等のソフトウエアが高容量化する傾向にあ
り、更に、これらのプログラムを用いて作成されるデー
タも、高容量化する傾向にある。
【0003】 これに伴い、このような大量の情報を高
速に記録/読出することのできる情報記録媒体としての
ハードディスクの開発においては、従来のアルミニウム
金属を用いた基板に変えて、硬度や平滑性に優れるガラ
ス基板、特に結晶化ガラスを用いたガラス基板を用いる
動きが活発になっている。
【0004】 上記のようなガラス基板を作製する場
合、通常、ガラス基板の厚み精度、高い平坦度を得るた
めに、粗ラッピング、精ラッピング、一次ポリッシング
(粗ポリッシング)の3工程の厚み加工が行われてき
た。しかしながら、ガラス基板の反りやねじれを修正し
ようとすると、加工負荷による変形を防止するため、ガ
ラス基板(ブランク)に十分な厚みが必要であるととも
に、ラッピングにより生じる局部的な砂目(ピット)を
完全に除去するため、ポリッシングによる取り代が少な
くとも50〜60μm必要であった。このため、製品た
るガラス基板(サブストレート)の肉厚にするために
は、ガラス基板の取り代が多くなり、長い加工時間が必
要であった。
【0005】 そこで、本出願人は、予め反りの無いガ
ラス基板(ブランク)を用い、ラッピング工程のかわり
に研削工程を行う方法を開発、提案した。これにより、
厚み加工でガラス基板の平面度を得る必要がないため、
ガラス基板の肉厚を極限まで薄くできるとともに、ガラ
ス基板の厚み加工も効率良く行うことができる。しかし
ながら、ガラス基板の厚み加工の工程数(粗研削、精研
削、粗ポリッシング)には変化がないため、加工工程の
短縮及び効率化が十分であるとはいえなかった。
【0006】 これを解消するためには、厚み加工を1
つの工程で行うことが好ましいが、反りを有したガラス
基板(ブランク)を用いた場合、二次ポリッシング(精
ポリッシング)前のガラス基板の品質にするためには、
少なくとも3時間以上必要であり、現実的ではなかっ
た。
【0007】 一方、反りの無いガラス基板(ブラン
ク)を用いた場合、ウレタンパットと酸化セリウムによ
るポリッシングは、二次ポリッシング前のガラス基板に
必要な平面度及び表面粗さ(Ra)を得ることができる
が、微小うねり及びロールオフ(ガラス基板の内外径部
の形状)の品質を達成することができなかった。また、
ガラス基板を片面ずつ研削するロータリー平面研削は、
二次ポリッシング前のガラス基板に必要な微小うねり、
ロールオフだけでなく、表面粗さ(Ra)も得ることが
できなかった。更に、ガラス基板の両面を同時に研削す
るダイヤモンドペレット研削は、二次ポリッシング前の
ガラス基板に必要な平面度、微小うねり、ロールオフを
得ることができるが、ダイヤモンド砥粒の分級精度とノ
ンドレス加工を維持するため、表面粗さ(Ra)を0.
2μmにすることが限界であり、二次ポリッシング前の
ガラス基板の表面粗さ(Ra)の規格である0.05μ
m以下にすることができなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は、このよう
な従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、ガラス基板の厚み加工を1工
程に短縮することができるため、原材料費、加工設備
費、加工消耗材料費、加工時間等の大幅な節減が可能と
なり、結果として、ガラス基板の製品価格を大幅に低減
することができるガラス基板の研磨方法を提供するもの
である。
【0009】
【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明によ
れば、固定砥粒で形成された上定盤及び下定盤との間に
キャリアにより保持されたガラス基板を挟み込み、上下
定盤により圧力と回転運動を加えて、前記ガラス基板の
両面を研磨するガラス基板の研磨方法であって、研磨さ
れたガラス基板の平面度を10μm以下、且つ表面粗さ
(Ra)を0.0005〜0.05μmにすることを特
徴とするガラス基板の研磨方法が提供される。
【0010】 また、本発明においては、固定砥粒が、
酸化セリウム、酸化マンガン、酸化アルミニウム、窒化
珪素、炭化珪素、酸化ジルコニウムからなる群より選択
した1又は2以上の砥粒を含有した弾性砥石であること
が好ましく、固定砥粒に用いる砥粒の平均粒子径が1.
0〜8.0μmであることが好ましい。更に、本発明に
おいては、ガラス基板が研磨中に自転、公転することが
好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】 本発明のガラス基板の研磨方法
は、固定砥粒で形成された上定盤及び下定盤との間にキ
ャリアにより保持されたガラス基板を挟み込み、上下定
盤により圧力と回転運動を加えて、前記ガラス基板の両
面を研磨するガラス基板の研磨方法であって、研磨され
たガラス基板の平面度を10μm以下、且つ表面粗さ
(Ra)を0.0005〜0.05μmにするものであ
る。これにより、ガラス基板の厚み加工を1工程に短縮
することができるため、原材料費、加工設備費、加工消
耗材料費、加工時間等の大幅な節減が可能となり、結果
として、ガラス基板の製品価格を大幅に低減することが
できる。
【0012】 以下、図面に基づき本発明を詳細に説明
する。図1は、本発明で用いる研削加工装置の一例を示
す概略説明図である。まず、図1〜2に示す研削加工装
置は、固定砥粒により形成された上定盤11と、この上
定盤11に対向するように配置され、モータ(図示せ
ず)等により回転駆動される固定砥粒により形成された
下定盤12と、これら上下定盤11,12の間に挟み込
まれる円盤形状のキャリア13と、切り屑や砥粒の排除
と研削熱の発生を抑制するための研削液を供給する研削
液供給手段14とを有し、主に上定盤11の自重により
圧力Fが加えられるようになっている。また、図2に示
すように、キャリア13には、複数個(図2では4個)
の保持孔13aが形成されており、被研削材であるガラ
ス基板15は、前記保持孔13aに保持された状態で、
上下定盤11,12の間に挟み込まれる。
【0013】 下定盤12と独立して回転駆動されるサ
ンギヤ16は、上下定盤11,12の中央部に設けられ
ており、キャリア外周のギヤ13cが噛み合っている。
また、キャリア外周のギヤ13cは、下定盤12の周辺
に別個配置したインターナルギヤ17にも噛み合ってい
る。このようなサンギヤ16、インターナルギヤ17等
からなるキャリア回転手段によりキャリア13を回転さ
せると、上下定盤11,12およびキャリア13の回転
運動に従って、上下定盤11,12との間で相対的な遊
星回転運動が生じ、被研削材であるガラス基板15は、
上下定盤11,12全面を覆う遊星軌道を描いて移動す
る。尚、キャリアの保持孔13a内におけるガラス基板
15は、キャリア13の回転方向に対してスムーズなつ
れ周り(自転、公転)をすることが、ガラス基板15の
外周部の損傷を大幅に抑制することができるため好まし
い。
【0014】 ここで、本発明の研磨方法の主な特徴
は、上下定盤11,12を形成する固定砥粒として、酸
化セリウム、酸化マンガン、酸化アルミニウム、窒化珪
素、炭化珪素、酸化ジルコニウムからなる群より選択し
た1又は2以上の砥粒を含有する弾性砥石を用いる点に
ある。これにより、反りの無いガラス基板(ブランク)
を用いた場合、上記に示す研削加工の1工程のみで、二
次ポリッシング(精ポリッシング)前のガラス基板の平
面度、表面粗さ、微小うねり、ロールオフ等の品質を得
ることができる。
【0015】 また、本発明では、上記固定砥粒に用い
る砥粒の平均粒子径が、1.0〜8.0μmであること
が好ましい。これは、ガラス基板の表面粗さ(Ra)を
0.0005〜0.05μmの範囲で自由に選択するこ
とができるからである。
【0016】 更に、本発明では、固定砥粒として弾性
砥石を用いることにより、砥粒切込が均一化され、研磨
面に深い傷をつけることなく、ガラス基板の凹凸面にも
よくなじむため、すぐれた仕上げ面(鏡面仕上げ)と加
工精度が得られるとともに、研削熱の発生や目詰りを抑
制することができるため、安定した長時間の連続研磨が
できる。
【0017】
【実施例】 以下、本発明の実施例を示すが、本発明は
これに限定されるものではない。ここで、二次ポリッシ
ング(精ポリッシング)前のガラス基板の規格は、以下
に示す通りである。 平面度:10μm以下 表面粗さ(Ra):0.05μm以下 微小うねり:0.05μm以下[4mmの距離におい
て] ロールオフ:+0.05〜−0.1μm
【0018】(実施例1)平均粒子径1.0μmの酸化
セリウムにポリエステルを結合剤として所定の温度でホ
ットプレス成形した弾性砥石を鋳鉄定盤に貼り付けたも
のを上下定盤とした。図1に示す研削加工装置を用い
て、反りの無い(平面度:5μm未満)内外径加工した
ガラス基板(厚さ:0.700mm、内径20.0m
m、外径65.0mmφ)の厚さが0.640mmにな
るまで、表1に示す条件で研削加工を行った。その結果
を表6に示す。
【0019】
【表1】
【0020】(実施例2)平均粒子径8.0μmの炭化
珪素70%と平均粒子径3.0μmの酸化セリウム30
%の混合砥粒にポリエステルを結合剤として所定の温度
でホットプレス成形した弾性砥石を鋳鉄定盤に貼り付け
たものを上下定盤とした。図1に示す研削加工装置を用
いて、反りの無い(平面度:5μm未満)内外径加工し
たガラス基板(厚さ:0.700mm、内径20.0m
m、外径65.0mmφ)の厚さが0.640mmにな
るまで、表2に示す条件で研削加工を行った。その結果
を表6に示す。
【0021】
【表2】
【0022】(比較例1)ポリウレタンに酸化セリウム
を含浸させたパットを鋳鉄定盤に貼り付けたものを上下
定盤とした。ポリッシング装置を用いて、酸化セリウム
スラリーを流しながら、反りの無い(平面度:5μm未
満)内外径加工したガラス基板(厚さ:0.700m
m、内径20.0mm、外径65.0mmφ)の厚さが
0.640mmになるまで、表5に示す条件でポリッシ
ングを行った。その結果を表6に示す。
【0023】(比較例2)ダイヤモンドペレット(#1
500)を鋳鉄定盤に所定の隙間を開けて貼り付けたも
のを上下定盤とした。図1に示す研削加工装置を用い
て、反りの無い(平面度:5μm未満)内外径加工した
ガラス基板(厚さ:0.700mm、内径20.0m
m、外径65.0mmφ)の厚さが0.640mmにな
るまで、表4に示す条件で研削加工を行った。その結果
を表6に示す。
【0024】(比較例3)ダイヤモンドペレットを鋳鉄
定盤に所定の隙間を開けて貼り付けたものを上下定盤と
した。図1に示す研削加工装置を用いて、反りのあるガ
ラス基板(厚さ:1.30mm、内径19.0mm、外
径66.0mmφ)の厚さが0.860mmになるま
で、表3に示す条件で粗研削を行った後、内外径のチャ
ンファリング加工及びエッジポリッシュを行った。次い
で、上記ガラス基板(厚さ:0.860mm、内径2
0.0mm、外径65.0mmφ)の厚さが0.690
mmになるまで、表4に示す条件で精研削を行った。最
後に、上記ガラス基板の厚さが0.640mmになるま
で、表5に示す条件で一次ポリッシング(粗ポリッシン
グ)を行った。以上の結果を表6に示す。
【0025】
【表3】
【0026】
【表4】
【0027】
【表5】
【0028】
【表6】
【0029】(考察:実施例1〜2、比較例1〜3)表
6の結果から、実施例1〜2は、二次ポリッシング(精
ポリッシング)後の製品たるガラス基板の規格を十分に
満足することができるだけでなく、厚み加工時における
ガラス基板の取り代や加工時間を大幅に低減することが
できた。一方、比較例1は、二次ポリッシング前のガラ
ス基板に必要な平面度及び表面粗さ(Ra)を得ること
ができるが、上下定盤に貼り付けたパットが柔らかすぎ
るため、加工前のガラス基板の形状に沿ってポリッシン
グされてしまい、微小うねり及びロールオフの品質を達
成することができなかった。また、比較例2は、ガラス
基板の平面度、微小うねり、ロールオフの品質を得るこ
とができるが、ダイヤモンド砥粒の分級精度とノンドレ
ス加工を維持するため、表面粗さ(Ra)を0.2μm
にすることが限界であり、二次ポリッシング前のガラス
基板の表面粗さ(Ra)の規格である0.05μm以下
にすることができなかった。更に、比較例3は、二次ポ
リッシング前のガラス基板の規格を十分に満足すること
ができるが、ガラス基板の厚み加工を行うために3工程
を要するため、加工工程の短縮及び効率化が十分である
とはいえなかった。
【0030】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明のガラス
基板の研磨方法によれば、ガラス基板の厚み加工を1工
程に短縮することができるため、原材料費、加工設備
費、加工消耗材料費、加工時間等の大幅な節減が可能と
なり、結果として、ガラス基板の製品価格を大幅に低減
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明で用いる研削加工装置の一例を示す概
略説明図である。
【図2】 図1に示す上定盤、下定盤およびキャリア等
を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
11…上定盤、12…下定盤、13…キャリア、13a
…保持孔、13b…面取部、13c…キャリア外周のギ
ヤ、14…研削液供給手段、15…ガラス基板、16…
サンギヤ、17…インターナルギヤ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定砥粒で形成された上定盤及び下定盤
    との間にキャリアにより保持されたガラス基板を挟み込
    み、上下定盤により圧力と回転運動を加えて、前記ガラ
    ス基板の両面を研磨するガラス基板の研磨方法であっ
    て、 研磨されたガラス基板の平面度を10μm以下、且つ表
    面粗さ(Ra)を0.0005〜0.05μmにするこ
    とを特徴とするガラス基板の研磨方法。
  2. 【請求項2】 固定砥粒が、酸化セリウム、酸化マンガ
    ン、酸化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、酸化ジル
    コニウムからなる群より選択した1又は2以上の砥粒を
    含有した弾性砥石である請求項1に記載のガラス基板の
    研磨方法。
  3. 【請求項3】 固定砥粒に用いる砥粒の平均粒子径が、
    1.0〜8.0μmである請求項1又は2に記載のガラ
    ス基板の研磨方法。
  4. 【請求項4】 ガラス基板が、研磨中に自転、公転する
    請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス基板の研磨
    方法。
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