JP2003045020A - 情報記録媒体用ガラス基板の製造方法および情報記録媒体ならびに情報記録媒体用ガラス基板の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】情報記録媒体用として最適なガラス基板を製造
する方法を提供すること。 【解決手段】 ガラス材料１を窒素雰囲気中で予熱する
予熱工程と、予熱後のガラス材料を金型を用いて窒素雰
囲気中で加熱加圧成形してガラス基板形状にプレス成形
する成形工程と、ガラス基板を窒素雰囲気中で冷却する
冷却工程とを含み、ガラス基板形状に成形されるガラス
基板の表面に凹凸欠陥を発生させないように、ガラス材
料を予熱室に移載するまでの工程雰囲気を、所要サイズ
を超えるパーティクルの個数が所要個数以下に制御され
た雰囲気にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス材料から情
報記録媒体の形状を有するガラス基板に成形する情報記
録媒体用ガラス基板の製造方法および情報記録媒体なら
びにその製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報の記録や再生が可能な磁気ディスク
や光ディスクあるいはその他の情報記録媒体の分野では
高記録密度化が進んでいる。このような情報記録媒体の
材料として高剛性で、耐熱性に優れ、表面硬度が高く、
高精度な精密研磨により、高精度な平滑性の要求に答え
られるガラス基板が使用されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ガラス材料から情報記
録媒体の形状を有するガラス基板にプレス成形するプレ
ス成形法では、上記高記録密度化のためには、ガラス材
料に対して凹凸欠陥のない、より、高精度な平滑性を有
するガラス基板に成形できることが要求される。

【０００４】本発明者らは、このような要求に沿い、よ
り高精度な平滑性を有するガラス基板を得るため、ガラ
ス材料に対する成形について鋭意研究を進めていた。そ
の結果、前記成形したガラス基板表面における凹凸欠陥
の発生原因の１つが、製造工程の雰囲気中に存在するダ
スト等のパーティクルが、プレス金型で成形される前の
ガラス材料の表面に飛散付着したり、あるいはプレス金
型そのものの表面に飛散付着することによる、というこ
とを見出すことができた。

【０００５】そして、さらに研究を重ねた結果、製造工
程の中でもガラス材料に対する予熱工程に移載するまで
の雰囲気の清浄度の管理が、ガラス材料の表面にダスト
等のパーティクルが飛散付着の防止に有効となり、上記
した、より高精度な平滑性を有するガラス基板を製造す
るうえで効果のあることを見出すことできた。

【０００６】したがって、本発明の目的は、情報記録デ
ィスク用ガラス基板の製造工程の雰囲気を、より高記録
密度化を可能とするガラス基板の製造に必要とされる清
浄度を有する雰囲気に管理することのできる情報記録デ
ィスク用ガラス基板の製造方法を提供することである。

【０００７】本発明の他の目的は、前記ダスト等のパー
ティクルのサイズや個数を管理することで、前記工程雰
囲気を所要の清浄度に保つことのできる情報記録ディス
ク用ガラス基板の製造方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス材料を
プレス成形用金型を用いてプレス成形して情報記録ディ
スク用ガラス基板を製造する情報記録ディスク用ガラス
基板の製造方法であって、ガラス材料を窒素雰囲気中で
予熱する予熱工程と、前記予熱後のガラス材料を前記金
型を用いて窒素雰囲気中で加熱加圧成形して前記ガラス
基板形状にプレス成形する成形工程と、前記ガラス基板
を窒素雰囲気中で冷却する冷却工程とを含み、前記ガラ
ス材料を予熱工程に移載するまでの工程雰囲気を、前記
プレス成形されるガラス基板の表面における平滑性に対
応して所要サイズを超えるパーティクルの個数を所要個
数以下とする雰囲気に管理することを特徴とする。

【０００９】本発明によると、ガラス材料を予熱する予
熱工程に移載するまでの工程雰囲気を、所要サイズを越
えるダスト等のパーティクルの個数を管理して所要の清
浄な雰囲気とすることができるから、予熱工程やプレス
成形工程などの各工程の段階でダスト等のパーティクル
が、成形前のガラス材料表面に飛散付着したり、プレス
金型の表面に飛散付着するようなことをなくすことがで
き、その結果、ガラス材料から成形されるガラス基板表
面にダスト等のパーティクルに起因する凹凸欠陥の発生
を減少ないしは皆無にすることができる。これによっ
て、本発明では、近年における高記録密度化の要求に沿
った情報記録媒体用ガラス基板を製造することができる
ようになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に示す
実施形態に基づいて説明する。本実施の形態では、情報
記録媒体として情報記録ディスクに適用して説明する
が、これに限定されるものではなく、他の情報記録媒体
にも適用できる。

【００１１】本実施の形態では、ガラス材料から情報記
録ディスク形状のガラス基板を製造するのに後述するプ
レス成形機を用いるが、このプレス成形機は、後述する
クリーンブース内に設置される。

【００１２】このクリーンブースは、情報記録ディスク
用ガラス基板の製造に使用するガラス材料をプレス成形
機に移載する前に待機させる設備であって、前記プレス
成形機が設置される周囲の雰囲気を、濾過された清浄な
空気が循環される雰囲気下に置くものである。

【００１３】そして、本実施の形態では、ガラス材料の
待機場所であるクリーンブースの雰囲気を管理して、プ
レス成形前のガラス材料の表面や、プレス成形機内のプ
レス金型表面に飛散付着しないようにしている。

【００１４】なお、プレス成形機は、前記ガラス材料を
一定時間、一定温度で加熱する予熱室と、予熱室から移
載されてきたガラス材料を上下一対のプレス金型で、軟
化点付近まで加熱した後、加圧成形して、情報記録ディ
スク形状のガラス基板を得る成形室と、その成形ガラス
基板をガラス転移温度付近まで冷却する冷却室とを備え
る。

【００１５】なお、前記情報記録ディスクは、成形ガラ
ス基板上に少なくとも磁気記録層を形成したものであ
る。ここで、磁気記録層やその他の層としては公知のも
のを使用できる。通常、情報記録ディスクでは、例え
ば、スパッタリング法を用いて、Ｃｒ下地層、Ｃｏ−Ｃ
ｒ−Ｐｔ系高磁性層、Ｃ保護層を順次形成し、ディップ
コート法を用いてフッ素系液体潤滑剤を塗布して、情報
記録ディスクとする。

【００１６】また、前記成形したガラス基板は、光学材
料、建築材料、機械部品、その他に適用できる。

【００１７】また、前記濾過された清浄な空気を循環し
た雰囲気下とは、０．１ミクロン以上のサイズを有する
ダスト等のパーティクルの個数が１００個／キュービッ
クフィート以下となる清浄度を保った雰囲気のことであ
る。この場合、前記ダスト等のパーティクルの個数は、
さらに好ましくは、１０個／キュービックフィート以下
である。

【００１８】ダスト等のパーティクルの種類は、微小金
属片、金属酸化物片、ガラス片、オイルミスト、珪素系
塵埃、繊維、その他がある。これらのサイズは、ガラス
材料から成形するガラス基板表面に凹凸欠陥を発生させ
るものが対象である。

【００１９】工程雰囲気の清浄度を高める手段として
は、プレス成形機を前記のようにクリーンブース内に設
置する方法以外に、プレス成形機を防塵クロスで覆う方
法、クリーンルーム内に設置する方法がある。

【００２０】まず、図１を参照して本実施の形態に用い
るプレス成形機の構成と共にそのプレス成形機によるガ
ラス基板のプレス成形を説明する。

【００２１】図１を参照して、Ａは、プレス成形機を示
す。このプレス成形機Ａにおいて、ガラス材料１は、移
載機１６でもって、予熱室３内に搬入され、ここで予熱
ヒータ２により予熱される。予熱室３には、導入管２０
を通じて、窒素ガスが導入される。次に、ガラス材料１
は、移載機１６でもって、予熱室３から成形室４へと移
載される。

【００２２】成形室４においては、上下一対のヒータ
６，７によって上下金型８，９をガラス材料２の軟化温
度付近まで加熱し、移載されてきたガラス材料２を一定
時間保持する。この保持後、シリンダ１０を介してプレ
ス機１１で所定の圧力でガラス材料２を加圧すること
で、規制板１２により情報記録ディスク形状に厚み規制
されたガラス基板１３にプレス成形する。

【００２３】このプレス成形の後、上下金型８，９をガ
ラス材料１のガラス転移温度付近まで冷却し、この冷却
後、上金型９を上昇させることで、ガラス基板１３が形
成される。この場合、成形室４には、導入管２１を通じ
て、窒素ガスが導入され、窒素雰囲気中でプレス成形さ
れる。

【００２４】成形されたガラス基板１３は、移載機１７
を用いて、成形室４から冷却室５に移され、この冷却室
５で一定時間保持されかつ冷却されてから室外に取り出
される。この場合、冷却室５には、導入管２２を通じて
窒素ガスが導入される。

【００２５】このような構成のプレス成形機Ａでは、各
室３，４，５の間はシャッター板が設けられており、移
載機１６、１７と連動して開閉する機構になっている。

【００２６】もちろん、ガラス材料１を予熱室３への投
入口および、成形されたガラス基板１３を冷却室５から
の取り出し口も同様の機構となっている。

【００２７】金型８，９は、超硬合金からなる金型母材
と、そのプレス成形面１４、１５に形成された、貴金属
合金薄膜からなる保護膜とから構成されている。

【００２８】金型８，９の母材は、成形時の高温、高加
重での繰り返し使用による変形を防止するため、できる
だけ高温時の機械強度の優れたものがよく、タングステ
ンカーバイト(ＷＣ)を主成分とする超硬合金は、金型母
材として最適である。

【００２９】金型８，９の前記保護膜は、白金（Ｐ
ｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニ
ュウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏ
ｓ）、レニウム（Ｒｅ）、タンタル（Ｔａ）の元素を一
種以上含有しており、プレス成形時の高温高加重下での
繰り返し使用におけるプレス面へのガラス付着を防止、
プレス面の面荒れによる表面性の低下を防止する。

【００３０】また、前記保護膜は、対応する材料から成
るターゲットをスパッタリングし、形成することができ
る。スパッタリング法としては、直流スパッタ法、高周
波スパッタ法、マグネトロンスパッタ法、イオンビーム
スパッタ法が適用でき、成膜条件としては、ガス圧１×
１０^-2〜１×１０^-4Ｔｏｒｒ、パワー密度１〜１０Ｗ／
ｃｍ²が適当であり、膜厚としては、０．５〜５μｍが
適当である。これ以下の膜厚では、保護膜として十分な
膜強度が得られなくなり、これ以上の膜厚では、表面が
荒れやすくなり、金型表面の平滑性が損なわれる。

【００３１】本実施の形態で特徴とする構成は、プレス
成形機Ａでガラス基板１３を製造する方法において、上
述の一連の工程を、濾過された清浄な空気を循環した雰
囲気下で実施することにある。濾過された清浄な空気を
循環した雰囲気はクリーンブース方式によって実施され
る。

【００３２】図２に、本発明で使用した濾過清浄空気を
循環した雰囲気を得るためのクリーンブースの部分破断
正面図を示す。

【００３３】Ｂは、クリーンブース全体を示す。クリー
ンブースＢは、帯電防止処理が施されたビニールシート
２４が覆われた支柱２５で枠組みされる。ビニールシー
ト２４の天井上部には、清浄な空気が送られる空気送風
パイプ２６にファンフィルタユニット２７が接続されて
いる。このファンフィルタユニット２７は、不織布フィ
ルタが覆われているプレフィルタ２８と、ヘパ(ＨＥＰ
Ａ)フィルター２９とからなる。このファンフィルタユ
ニット２７からクリーンブースＢ内部に清浄な空気が噴
出される。そして、この清浄な空気は、ビニールシート
２４の下部隙間から外部に吐き出される。

【００３４】フィルタユニット２７の機能管理として差
圧計３０が付設されている。差圧計３０は、フィルタユ
ニット２７の目詰まりによるクリーンブースＢ内部の圧
力変動を計測する。

【００３５】プレス成形機Ａは、クリーンブースＢ内に
設置された状態で、情報記録ディスク用ガラス基板１３
を製造する。

【００３６】以下においては、本実施の形態の製造方法
を具体的な数値を用いた条件で実施し、それをいくつか
の比較例との対比で説明する。

【００３７】この具体実施例では、ガラス基板の製造に
図１に示すプレス成形機Ａを図２に示されるクリーンブ
ースＢ内に設置して実施する。

【００３８】金型母材のプレス成形面１４、１５を粒径
０．１μｍの微細なダイヤモンド砥粒を用いて中心線平
均粗さ（Ｒａ）で１．５ｎｍに鏡面研磨した。

【００３９】次に、真空度３ｘ１０^-4Ｔｏｒｒ、電力５
００Ｗの条件で前記プレス成形面１４，１５をアルゴン
ガスの高周波プラズマでクリーニングした後、イリジウ
ム（Ｉｒ）−ロジウム（Ｒｈ）をスパッタターゲットと
し、マグネトロン高周波スパッタ法により真空度５×１
０^-4Ｔｏｒｒ、電力６００Ｗの条件でＩｒ５０ａｔｏｍ
％−Ｒｈ５０ａｔｏｍ％組成の薄膜から成る保護膜を形
成した。これによって、一対のプレス金型８，９を製作
した。

【００４０】次に、この金型８，９を成形室４にセット
し、予熱室３、成形室４、冷却室５に導入管２０，２
１，２２を通じて、窒素を導入し、酸素濃度１００ｐｐ
ｍ以下にした。そして、ヒータ６，７を用い金型８，９
の加熱を開始した。

【００４１】また、ガラス材料１として、軟化温度６０
０℃、ガラス転移温度４５０℃である碁石状のアルミノ
シリケートガラスを選択し、それを、予熱室４の予熱ヒ
ータ２上にセットしたうえで４５０℃で予熱した。

【００４２】次いで、予熱室３より移載機１６を用い、
ガラス材料１を、既に４５０℃まで上昇した下金型８の
プレス成形面１４に載置した後、上金型９を下降させる
と共に、上下ヒータ６，７により、更に加熱し、金型
８，９の温度を６２０℃に上昇させた。

【００４３】ガラス材料１を、シリンダ１０を介して、
プレス１１で加圧し、３５０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で所定
厚みまでプレス成形した。次に、４３０℃まで冷却した
後、上金型９を上昇させた。これによって、ガラス基板
１３が成形される。

【００４４】こうして成形されたガラス基板１３を移載
機１７を用い、冷却室５に移した後、冷却室５より室外
に取り出し、厚み０．６４ｍｍ、外径６５ｍｍのガラス
基板１３が得られた。

【００４５】このガラス基板１３の製造をすなわち、ク
リーンブースＢ内の環境を０．１ミクロン以上のサイズ
のパーティクルが１００個／キュービックフィート以下
の清浄度の環境(第1環境)と、０．１ミクロン以上のサ
イズのパーティクルが１０個／キュービックフィート以
下の清浄度の環境(第２環境)とに管理制御した中でそれ
ぞれ実施し、更に、各第１および第２環境下で同一条件
のもとで５００回成形を繰り返し、合計５００枚のガラ
ス基板１３を得た。

【００４６】また、比較例として０．１ミクロン以上の
サイズのパーティクルが１０００個／キュービックフィ
ート以下の清浄度に管理制御したクリーンルーム(第３
環境)内と、まったく管理制御していない通常環境(第４
環境)内とで５００回成形を繰り返し、５００枚のガラ
ス基板を得た。

【００４７】なお、各クリーンブースＢ内の環境は、プ
レフィルタ２５とヘパフィルター２６からなるファンフ
ィルタユニットの個数を変えることにより得られる。

【００４８】得られたガラス基板の表面凹凸の欠陥に対
する評価は、システム精工社製のディスク表面欠陥解析
装置を用い、成形枚数１〜５０枚目と、５１〜１００枚
目とを初期段階、４００〜４５０枚目と４５１〜５００
枚目とを後半段階とし、各グループの表面凹凸欠陥数の
バラツキを評価した。

【００４９】その結果を表１に示す。

【００５０】

【表１】 表１において、実施例１は、前記第１環境、実施例２
は、前記第２環境、比較例３は、前記第３環境、比較例
４は、前記第４環境である。

【００５１】この表１に従うと、本実施の形態に係る実
施例では、前記第１、第２環境いずれも初期段階から後
半段階までガラス基板の表面に凹凸欠陥は検出されなか
った。なお、第1環境では引き続き５０００枚までガラ
ス基板の成形を繰り返したが、表面凹凸欠陥の増加はな
いことが確認された。

【００５２】一方、比較例では、第３環境では初期段階
は比較的表面凹凸欠陥が少ないものの成形回数の後半段
階では表面凹凸欠陥数が増した。

【００５３】さらに、第４環境では、初期段階は後半段
階に比べ少ないものの、表面凹凸欠陥数の絶対レベルは
他の場合と比較できるものではなかった。

【００５４】なお、本実施例では、プレス成形機Ａをク
リーンブースＢ内に設置しガラス基板１３を製造した
が、プレス成形機Ａを清浄度が管理制御されたクリーン
ルーム内で実施した場合も同様の効果が確認された。

【００５５】また、本発明のガラス基板製造方法で、製
造したガラス基板１３に、スパッタ法を用いてＣｒ下地
層，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系磁性層，Ｃ保護層を順次形成
し、ディップコート法を用いてフッ素系液体潤滑剤を塗
布して、情報記録ディスクとした。

【００５６】得られた情報記録ディスクにおいて磁性層
等の膜に欠陥が発生していないことが確認できた。さら
に、本発明により得られた情報記録ディスクを用い、ド
ライブ装置についてグライドテスト(表面突起検査)を実
施したところ、ヒットやクラッシュは認められなかっ
た。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プレス成形を、濾過された清浄な空気を循環した雰囲気
下で実施することにより、ガラス基板表面にダスト等の
パーティクル付着による表面凹凸欠陥が無い情報記録デ
ィスク用ガラス基板を製造することができる。また、製
造したガラス基板を情報記録ディスクとしたとき、磁性
層等への欠陥もなく、ドライブ装置でのグライドテスト
においても、ヒットやクラッシュが発生しない高信頼性
の情報記録ディスクとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る製造方法の実施に使用
するプレス成形機の正面断面図である。

【図２】本発明の実施形態に係る製造方法で清浄雰囲気
を作り出すクリーンブースの部分破断正面図である。

【符号の説明】

Ａ プレス成形機 Ｂ クリーンブース １ ガラス材料 ３ 予熱室 ４ 成形室 ５ 冷却室 ８ 上金型 ９ 下金型 １３ ガラス基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳永 知一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 矢島 あす香 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5D006 CB06 5D112 AA02 BA03 BA10 GA01 GA04 GA10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス材料をプレス成形用金型を用いてプ
   レス成形して情報記録媒体用ガラス基板を製造する情報
   記録媒体用ガラス基板の製造方法であって、 ガラス材料を窒素雰囲気中で予熱する予熱工程と、 前記予熱後のガラス材料を前記金型を用いて窒素雰囲気
   中で加熱加圧成形して前記情報記録媒体の形状を有する
   ガラス基板にプレス成形する成形工程と、 前記ガラス基板を窒素雰囲気中で冷却する冷却工程とを
   含み、 前記ガラス材料を予熱工程に移載するまでの工程雰囲気
   を、前記プレス成形されるガラス基板の表面における平
   滑性に対応して所要サイズを超えるパーティクルの個数
   を所要個数以下とする雰囲気に管理することを特徴とす
   る情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の情報記録媒体用ガラス基
   板の製造方法において、 前記雰囲気中において存在する０．１ミクロン以上の大
   きさのパーティクルが１００個／キュービックフィート
   以下に制御されている、ことを特徴とする情報記録媒体
   用ガラス基板の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の情報記録媒体用ガ
   ラス基板の製造方法により製造される成形ガラス基板を
   用いた、ことを特徴とする情報記録媒体。
4. 【請求項４】ガラス材料をプレス成形用金型を用いてプ
   レス成形して情報記録媒体用のガラス基板を製造する情
   報記録媒体用ガラス基板の製造装置であって、 ガラス材料を窒素雰囲気中で予熱する予熱室と、 前記予熱後のガラス材料を前記金型を用いて窒素雰囲気
   中で加熱加圧成形して前記情報記録媒体の形状を有する
   ガラス基板にプレス成形する成形室と、 前記ガラス基板を窒素雰囲気中で冷却する冷却室と、 を含み、 前記ガラス材料を前記予熱室に移載するまでの工程雰囲
   気が、所要サイズを超えるパーティクルの個数が所要個
   数以下の雰囲気に管理される、ことを特徴とする情報記
   録媒体用ガラス基板の製造装置。