JP2012053949A - 円盤状基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一表面のみを情報の記録等に使用し、他表面を使用しない円盤状基板を製造する場合において、円盤状基板の生産能力をより向上させることができる円盤状基板の製造方法を提供する。
【解決手段】一表面に情報を記録するガラス基板１０の製造方法であって、ガラス基板１０の一表面、他表面、外周面、内周面を研削する研削工程と、ガラス基板１０の内周面を研磨する内周研磨工程と、ガラス基板１０の外周面を研磨する外周研磨工程と、一表面が研磨面となった２枚のガラス基板１０を、ガラス基板１０が合わせられた際の間隔を定める間隔規制部材を含む接着剤を用いて一表面とは反対側の他表面で接合する接合工程と、接合工程により接合された２枚のガラス基板１０の各々の一表面を同時に研磨する研磨工程と、を有することを特徴とするガラス基板１０の製造方法。
【選択図】図１−２

Description

本発明は、例えば磁気記録媒体用ガラス基板などの円盤状基板の製造方法に関する。

近年、記録メディアとしての需要の高まりを受け、磁気ディスク等の情報記録媒体の製造が活発化している。ここで磁気ディスク用の基板として用いられる円盤状基板としては、アルミ基板とガラス基板とが広く用いられている。このアルミ基板は加工性も高く安価である点に特長があり、一方のガラス基板は強度、表面の平滑性、平坦性に優れている点に特長がある。特に最近ではディスク基板の小型化と高密度化の要求が著しく高くなり、基板の表面の粗さが小さく高密度化を図ることが可能なガラス基板の注目度が高まっている。

特許文献１には、一方面が被処理面となった磁気ディスク基板などの平板状の基板を、それぞれの他方面つまり背面を対向させて接着して基板対として、接合された状態の２枚の基板のそれぞれの被処理面を両面研磨装置によって両面に研磨加工する平板状基板の製造方法が開示されている。

特開２００１−１５０３３６号公報

ここでガラス基板等の円盤状基板を、例えば磁気ディスク等の情報記録媒体にしたときに、その一表面のみを情報の記録等に使用し、他表面を使用しない場合がある。ところが研磨装置により円盤状基板の研磨を行う際には、通常円盤状基板は、その両面が同時に研磨される。そのため使用する一表面のみならず、使用しない他表面の研磨も行なわれることになり、円盤状基板の生産性向上の観点からは好ましいとは言えない。
本発明は、一表面のみを情報の記録等に使用し、他表面を使用しない円盤状基板を製造する場合において、円盤状基板の生産能力をより向上させることができる円盤状基板の製造方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の円盤状基板の製造方法は、一表面に情報を記録する円盤状基板の製造方法であって、円盤状基板の一表面、他表面、外周面、内周面を研削する研削工程と、円盤状基板の内周面を研磨する内周研磨工程と、円盤状基板の外周面を研磨する外周研磨工程と、一表面が研磨面となった２枚の円盤状基板を、２枚の円盤状基板が合わせられた際の間隔を定める間隔規制部材を含む接着剤を用いて一表面とは反対側の他表面で接合する接合工程と、接合工程により接合された２枚の円盤状基板の各々の一表面を同時に研磨する研磨工程と、を有することを特徴とする。

ここで、接合工程は、２枚の円盤状基板の少なくとも一方の他表面に印刷により接着剤を塗布し、接着剤により接合を行なうことができる。
また接合工程は、２枚の円盤状基板の他表面の一部に接着剤を塗布し、接着剤により接合を行なうことができる。
更に間隔規制部材は、形状が球状であるようにすることができる。
また更に接合工程において接合した２枚の円盤状基板を互いに分離する分離工程を更に有することができる。

本発明によれば、一表面のみを情報の記録等に使用し、他表面を使用しない円盤状基板を製造する場合において、円盤状基板の生産能力をより向上させることができる円盤状基板の製造方法を提供できる。

（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。 （ｄ）〜（ｆ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。 （ｇ）〜（ｉ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。 （ｊ）〜（ｋ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。 研削機の構造を説明した図である。 保持具を更に詳しく説明した図である。 内周研磨工程において使用するブラシの一例を示した図である。

近年、磁気ディスクは大容量化が著しい。そのためガラス基板等の円盤状基板を、磁気ディスクに使用した場合、一表面のみ使用する場合でも十分な記憶容量が確保できることが多い。ここで磁気ディスクの両面を使用して情報の記録を行なう場合は、情報の読み書きを行なう磁気ヘッドは２つ必要である。一方、磁気ディスクの一表面を使用して情報の読み書きを行なう場合は、磁気ヘッドは１つでよい。そのため、一表面のみを使用する磁気ディスクを使用したハードディスクドライブ等の情報記録装置は、両面を使用する磁気ディスクを使用する場合より安価に製造できるという利点がある。

しかしながら、詳しくは後述するが１次ポリッシュ工程および２次ポリッシュ工程として例示する研磨工程において、ガラス基板は、その両面が同時に研磨される。そのためガラス基板の一表面のみ使用する場合でも、使用する一表面のみならず、使用しない他表面の研磨も行なわれる。研磨工程は、ガラス基板の製造を行なう各工程の中でも最も時間を要する工程であるため、この工程で、使用しない他表面の研磨も行なうことは、ガラス基板の生産性向上の観点からは、好ましくない。そこで本実施の形態では、ガラス基板を製造するのに、以下に説明するような工程を採る。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１−１（ａ）〜（ｃ）、図１−２（ｄ）〜（ｆ）、図１−３（ｇ）〜（ｉ）、図１−４（ｊ）〜（ｋ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板の製造工程を示した図である。

（１次ラップ工程）
図１−１（ａ）は１次ラップ工程を示している。この工程でまず、研削機（研削装置、ラッピングマシン）４０により１回目の研削（ラッピング）を行い、円盤状基板の一例としてのガラス基板(ワーク)１０の表面１１を平滑に研削する。
ここで図２は、研削機４０の構造を説明した図である。
図２に示した研削機４０は、ガラス基板１０を載置する下定盤２１ａと、ガラス基板１０を上部から押えつけ研削を行うために必要な圧力を加えるための上定盤２１ｂとを備えている。
ここで、下定盤２１ａの外周部には歯部４２が設けられ、下定盤２１ａの中央部には太陽歯車４４が設けられている。さらに下定盤２１ａには、研削が行われる際にガラス基板１０を位置決めする円盤状の保持具（キャリア）３０が設置されている。
保持具３０は、図２に示す研削機４０では、５個設置されている。保持具３０の外周部には歯部３２が備えられ、下定盤２１ａの歯部４２および太陽歯車４４の双方に噛合している。また下定盤２１ａおよび上定盤２１ｂには、これらを回転させるための回転軸４６ａ，４６ｂがそれぞれ中心部に設置されている。

この１次ラップ工程においては、まず研削機４０の下定盤２１ａに保持具３０を利用してガラス基板１０の載置を行う。
図３は、保持具３０を更に詳しく説明した図である。図３に示した保持具３０には、上述の通り、外周部に歯部３２が備えられている。また、研削を行う際にガラス基板１０が内部に載置される円形形状の孔部３４が複数開けられている。この孔部３４の直径は、ガラス基板１０の直径よりわずかに大きく開けられる。このようにすることで、研削を行う際にガラス基板１０の外周端の一部に余分な応力がかかるのを抑制することができるため、ガラス基板１０の外周端が損傷しにくくなる。本実施の形態において、孔部３４の直径はガラス基板１０の直径より、例えば、約１ｍｍ大きくなっている。また孔部３４は、ほぼ等間隔で並んでおり、本実施の形態の場合、孔部３４は、例えば、３５個開けられている。

保持具３０の材料としては、例えば、アラミド繊維やガラス繊維を混入することで強化されたエポキシ樹脂を使用することができる。また保持具３０の厚さは、本工程において、研削を行う際に、上定盤２１ｂに接触し、研削を阻害しないために、本工程におけるガラス基板１０の仕上げ厚さより薄く作成されている。例えば、ガラス基板１０の仕上げ厚さが１ｍｍであるとすると、保持具３０の厚さは、それより０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ薄くなっている。

保持具３０の孔部３４にガラス基板１０を載置した後は、上定盤２１ｂをガラス基板１０に接触するまで移動させ、研削機４０を稼働させる。
この際の研削機４０の動作を図２を用いて説明する。研削機４０を稼働する際には、図の上方の回転軸４６ｂを一方向に回転させ、上定盤２１ｂを、同様な一方向に回転させる。また、図の下方の回転軸４６ａを、回転軸４６ｂの回転とは逆方向に回転させ、下定盤２１ａを回転軸４６ａと同様な方向に回転させる。これにより下定盤２１ａの歯部４２も回転軸４６ａと同様な方向に回転する。また中央部の太陽歯車４４も、回転軸４６ａと同様な方向に回転する。
このように上定盤２１ｂ、下定盤２１ａ、太陽歯車４４を回転させることにより、これらの歯車に噛み合う保持具３０は自転運動と、公転運動が組み合わされたいわゆる遊星運動を行う。同様に、保持具３０にはめ込まれたガラス基板１０も遊星運動を行う。このようにすることによりガラス基板１０の研削をより精度よく、また迅速に行うことができる。

本実施の形態において、研削は、研削剤を用いて行うことができる。研削剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミナやダイヤモンドからなる研削剤をスラリー化して使用することができる。または、上定盤２１ｂや下定盤２１ａにこれらの研削剤が分散して含んだ砥石を使用してもよい。

（内外周研削工程）
図１−１（ｂ）は内外周研削工程を示している。この工程では、ガラス基板１０の開孔１２の内周面および外周１３の外周面の荒削りである研削を行う。また本実施の形態では、内周面と外周面の研削を同時に行う。具体的には、ガラス基板１０の中心に設けられた開孔１２を内周砥石２２によって研削し、ガラス基板１０の外周１３を外周砥石２３によって研削する。このとき、内周砥石２２と外周砥石２３でガラス基板１０の内周面と外周面を挟み込んで同時加工する。これにより内径と外径の同心度を確保し易くすることができる。
本実施の形態において、内周砥石２２および外周砥石２３は、波状の表面を有している。そのため、ガラス基板１０の開孔１２の内周面および外周１３の外周面を研削することができるだけでなく、開孔１２および外周１３における縁部の面取りを併せて行うことが可能となる。

（内周研磨工程）
図１−１（ｃ）は内周研磨工程を示している。この工程では、図１−１（ｂ）に示した内外周研削工程において、荒削りである研削を行ったガラス基板１０の開孔１２の内周面を更に平滑にする研磨を行う。
具体的には、まずガラス基板１０を積層し、図示しないホルダにセットする。そして、このホルダにセットされたガラス基板１０の開孔１２の中心にブラシ２４を挿入する。そして研磨液をガラス基板１０の開孔１２に流し込みながら、ブラシ２４を高速で回転させることで、ガラス基板１０の内周面を研磨する。本実施の形態では、研磨に際してブラシ２４を使用しているので、ガラス基板１０の内周面を研磨すると共に、上述した内外周研削工程において行った開孔１２の縁部の面取りした部分も同様に研磨することができる。なお研磨液としては、例えば酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを用いることができる。

図４は、内周研磨工程において使用するブラシ２４の一例を示した図である。このブラシ２４は、毛先が螺旋状に配列して形成されるブラシ部２４１と、このブラシ部２４１の両端部に連続して形成され、一端と他端とを形成する軸２４２とを備えている。ガラス基板１０の開孔１２として例えば０.８５インチ等の小径ディスクの内周面を研磨するような場合は、ブラシ２４の芯を細くする必要がある。その場合、本実施の形態では、例えば、複数本のワイヤ（材質：例えば、軟鋼線材（ＳＷＲＭ)、硬鋼線材（ＳＷＲＨ)、ステンレス線材（ＳＵＳＷ)、黄銅線（ＢＳＷ)など、加工性、剛性などから適宜選定できる）の間に、ブラシの毛（材質：例えばナイロン（デュポン社の商品名））を挟み込み、この毛が挟み込まれたワイヤをねじることで、ブラシ部２４１を形成している。このワイヤをねじってブラシ部２４１を形成することで、ブラシ部２４１に形成されるブラシ毛先を螺旋状とすることができ、挿入されているガラス基板１０の開孔１２にて、研磨液を軸方向に流すことが可能となる。そのため研磨液の搬送を良好に行うことができる。

（２次ラップ工程）
図１−２（ｄ）は２次ラップ工程を示している。この工程では、図１−１（ａ）に示した１次ラップ工程において、研削を行ったガラス基板１０の表面１１を再度研削を行うことにより更に平滑に研削する。
２次ラップ工程において、研削を行う装置としては、図１−１（ａ）に示した研削機４０を使用することができる。また研削の方法、条件等は、図１−１（ａ）で説明した場合と同様に行うことができる。

（外周研磨工程）
図１−２（ｅ）は外周研磨工程を示している。この工程では、図１−１（ｂ）に示した内外周研削工程において、荒削りである研削を行ったガラス基板１０の外周１３の外周面を更に平滑にする研磨を行う。
具体的には、まずガラス基板１０の開孔１２の部分に治具２５を通して積層させ、ガラス基板１０を治具２５にセットする。そして研磨液をガラス基板１０の外周１３の箇所に流し込みながら、ブラシ２６を積層したガラス基板１０に接触させ、高速で回転させる。これにより、ガラス基板１０の外周面を研磨することができる。本実施の形態では、研磨に際してブラシ２６を使用しているので、ガラス基板１０の外周面を研磨すると共に、上述した内外周研削工程において行った外周１３の縁部の面取りした部分も同様に研磨することができる。なお研磨液としては、内周研磨工程の場合と同様に、例えば酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを用いることができる。なお本実施の形態において、１次ラップ工程、内周研磨工程、２次ラップ工程、および外周研磨工程は、ガラス基板１０の一表面、他表面、外周面、内周面を研削する研削工程として把握することができる。

（接合工程）
図１−２（ｆ）は接合工程を示している。この工程では、２枚のガラス基板１０を、情報の記録等に使用しない他表面同士を接合することで一体とする。
２枚のガラス基板１０を、接合するためには、接着剤を使用する。また本実施の形態では、この際に接着剤に間隔規制部材の一例であるスペーサを混合する。スペーサを接着剤に混合することで、２枚のガラス基板１０の各々をより平行な状態で接合しやすくなる。つまり本実施の形態では、この接合工程は、一表面が研磨面となった２枚のガラス基板１０を、間隔規制部材を含む接着剤を用いて一表面とは反対側の他表面で接合する工程であると言うことができる。

本実施の形態において使用する接着剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、紫外線硬化樹脂を含む接着剤を使用する。この場合、接着剤をガラス基板１０の少なくとも一方の他表面に塗布し、圧接した後で、紫外線を照射することで容易に２枚のガラス基板１０の接合を行なうことができる。また接着剤を塗布する手法としては、印刷により行なうことが好ましい。これにより、接着剤をガラス基板１０の他表面に、より均等に塗布することができる。更に接着剤は、ガラス基板１０の他表面全体ではなく、一部に塗布してもよい。即ち、各々のガラス基板１０の他表面全体が接合していると、後述する分離工程において、各々のガラス基板１０の分離が困難になる場合がある。この場合、各々のガラス基板１０の分離をより容易にするため、接着剤を、ガラス基板１０の他表面に部分的に塗布し、他表面の他の箇所は、塗布しないようにすることが好ましい。また同様の観点から、分離工程までの各工程において接着強度が確保できれば、仮固定用の接着剤を使用してもよい。仮固定用の接着剤の場合、固化した後でも加熱や熱水への浸漬等により容易に接着剤が剥離できるものがある。このような接着剤を使用すれば、分離工程において各々のガラス基板１０の分離をより容易に行なうことができる。

本実施の形態で使用できるスペーサとしては、特に限定されるものではないが、例えば、形状が球状である球状スペーサを使用することができる。本実施の形態の場合、この球状スペーサの直径は、例えば１ｍｍである。またスペーサの材質としては、プラスチック材料、ガラス材料、金属材料等の各種の材料からなるものを使用することができる。

（１次ポリッシュ工程）
図１−３（ｇ）は１次ポリッシュ工程を示している。この工程では、接合工程により接合された２枚のガラス基板１０の各々の一表面を、研磨機（研磨装置、ポリッシングマシン）５０を用いて同時に研磨（ポリッシング）する。これによりガラス基板１０の一表面の平滑度を更に上げていく。この研磨機５０は、上述した研削機４０とほぼ同様な構成を有する。即ち、ガラス基板１０を載置する下定盤２１ａと、ガラス基板１０を上部から押えつけ研磨を行うために必要な圧力を加えるための上定盤２１ｂとを備えている。そして研磨機５０の下定盤２１ａにガラス基板１０が内部に載置される円形形状の孔部３４を有する保持具３０を利用してガラス基板１０を載置する。そして上定盤２１ｂ、下定盤２１ａ、および太陽歯車４４を回転させ、ガラス基板１０の研磨を行なう。ただし、下記に示すように研磨に使用する材料等が一部異なる。
本実施の形態において、研磨を行うに際し、例えばウレタンにより形成された硬質研磨布を用い、酸化セリウム砥粒等を水に分散してスラリー化した研磨液を使用して行なうことができる。

本実施の形態では、接合工程により２枚のガラス基板１０の各々の他表面が互いに接合されているため、１次ポリッシュ工程では、ガラス基板１０の使用する側である一表面は研磨されるが、使用しない側である他表面は研磨されない。また、２枚のガラス基板１０を接合しない場合は、保持具３０の孔部３４には、１枚のガラス基板１０が載置されるが、本実施の形態では、接合され一体となった２枚のガラス基板を載置することができる。つまり本実施の形態のようにすることで、ガラス基板１０の生産性を向上させることができる。

（２次ポリッシュ工程）
図１−３（ｈ）は２次ポリッシュ工程を示している。この工程では、図１−３（ｇ）に示した１次ポリッシュ工程において、研磨を行ったガラス基板１０の表面１１を、精密研磨を行うことで更に研磨し、表面１１の最終的な仕上げを行う。
本実施の形態において、この研磨を行うに際し、例えばスエード状の軟質研磨布を用い、酸化セリウム砥粒若しくはコロイダルシリカ等を水等の分散媒に分散してスラリー化した研磨液を使用して行なうことができる。なお２次ポリッシュ工程においても２枚のガラス基板１０を接合した状態で研磨を行なうことができる。そのため１次ポリッシュ工程と同様にガラス基板１０の生産性を向上させることができる。本実施の形態において、１次ポリッシュ工程および２次ポリッシュ工程は、接合工程により接合された２枚のガラス基板１０の各々の一表面を同時に研磨する研磨工程として把握することができる。

（分離工程）
図１−３（ｉ）は、分離工程を示している。この工程では、図１−２（ｆ）で接合した２枚のガラス基板１０を互いに分離する。具体的には、接合工程で使用した接着剤を溶解することができる溶液に、接合したガラス基板１０を浸漬させたり、接合したガラス基板１０を加熱することで接着剤を剥離させることで分離を行なう。

（最終洗浄・検査工程）
図１−４（ｊ）は最終洗浄・検査工程を示している。最終洗浄では、上述した一連の工程において、使用した研磨剤等の汚れの除去を行う。洗浄には超音波を併用した洗剤（薬品）による化学的洗浄などの方法を用いることができる。
また、検査工程においては、例えばレーザを用いた光学式検査器により、ガラス基板１０の表面の傷やひずみの有無等の検査が行われる。

（梱包工程）
図１−４（ｋ）は梱包工程を示している。梱包工程では、上記の検査工程において予め定められた品質基準に合格したガラス基板１０の梱包が行なわれ、ガラス基板１０の梱包体９０となる。そして梱包体９０は、磁気記録媒体（磁気ディスク）を製造する箇所まで輸送される。この梱包は、輸送の際にガラス基板１０への塵埃等の異物の付着や表面の状態変化を抑制するために行なわれる。

なお以上述べたガラス基板１０の製造工程は、適宜変更することができる。例えば、図１−１（ｃ）の内周研磨工程と、図１−２（ｅ）の外周研磨工程とは逆にしてもよい。また図１−３（ｉ）の分離工程は、行なわなくてもよい。即ち、２枚のガラス基板１０を接合したまま、後段の工程を行ない、磁気ディスクを製造する箇所まで輸送してもよい。この場合は、磁気ディスクを製造する箇所において、２枚のガラス基板１０を分離する作業を行なう。

１０…ガラス基板、４０…研削機、５０…研磨機

Claims (5)

1. 一表面に情報を記録する円盤状基板の製造方法であって、
   前記円盤状基板の前記一表面、他表面、外周面、内周面を研削する研削工程と、
   前記円盤状基板の前記内周面を研磨する内周研磨工程と、
   前記円盤状基板の前記外周面を研磨する外周研磨工程と、
   前記一表面が研磨面となった２枚の前記円盤状基板を、当該２枚の円盤状基板が合わせられた際の間隔を定める間隔規制部材を含む接着剤を用いて当該一表面とは反対側の他表面で接合する接合工程と、
   前記接合工程により接合された２枚の前記円盤状基板の各々の前記一表面を同時に研磨する研磨工程と、
   を有することを特徴とする円盤状基板の製造方法。
2. 前記接合工程は、２枚の前記円盤状基板の少なくとも一方の他表面に印刷により前記接着剤を塗布し、当該接着剤により接合を行なうことを特徴とする請求項１に記載の円盤状基板の製造方法。
3. 前記接合工程は、２枚の前記円盤状基板の他表面の一部に接着剤を塗布し、当該接着剤により接合を行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の円盤状基板の製造方法。
4. 前記間隔規制部材は、形状が球状であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の円盤状基板の製造方法。
5. 前記接合工程において接合した２枚の前記円盤状基板を互いに分離する分離工程を更に有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の円盤状基板の製造方法。

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