JP2015127079A

JP2015127079A - 砥石、研削装置、研削方法及びガラス基板の製造方法

Info

Publication number: JP2015127079A
Application number: JP2013273333A
Authority: JP
Inventors: 毅宮脇; Takeshi Miyawaki; 高志坂本; Takashi Sakamoto
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-07-09

Abstract

【課題】面取り加工におけるガラス基板周縁の角部の欠けを防止する砥石、研削装置、研削方法及びガラス基板の製造方法を提供する。【解決手段】砥石５０は、第１主表面１０ａ、第２主表面１０ｂ及び端面を有するガラス基板１０の主表面に略垂直な回転軸Ｒを中心に回転し、研削面５１により前記端面を研削する。砥石５０は、ガラス基板１０の端面において側面１１ｂを形成する側面研削部５５と、前記第１主表面１０ａと前記側面１１ｂとの間に第１面１１ａを形成する第１面取り部５３と、前記第２主表面１０ｂと前記側面１１ｂとの間に第２面１１ｃを形成する第２面取り部５７と、を設けた研削面５１を有する。前記側面研削部５５は、前記回転軸Ｒに略平行な面であり、前記回転軸Ｒに平行な方向の長さＬが、前記ガラス基板の板厚Ｔよりも長い。【選択図】図２

Description

本発明は、砥石、研削装置、研削方法及びガラス基板の製造方法に関する。

ハードディスクドライブ等の磁気記録媒体用基板として、平坦性や平滑性に優れるガラス基板が広く用いられている。磁気記録媒体用基板として用いられるガラス基板は、例えば円盤状に形成されて面取りされた後に、端面及び表面が研磨され、洗浄等が施されることで製造される。

ガラス基板の面取りは、面取り後のガラス基板の側面形状に沿って形成された研削面を有して回転する砥石を用いて行われる。砥石の研削面には、ガラス基板周縁の角部に接触して面取り出来るように、ガラス基板の主表面に対して傾斜する傾斜面が設けられている。

ここで、上記した砥石を用いたガラス基板の面取りにおいて、ガラス基板周縁の角部と研削面に設けられている傾斜面との接触時にかかる負荷により、ガラス基板周縁の角部に欠けが生じるという問題がある。

そこで、ガラス基板と砥石の研削面との接触時において、ガラス基板周縁の角部にかかる負荷を緩和するために、ガラス基板周縁の角部に接触する部分が凹状に形成された砥石を用いて研削を行う研削装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２１１８８２号公報

しかしながら、砥石のガラス基板周縁の角部に接触する部分を凹状に形成しても、接触時にガラス基板周縁の角部にかかる負荷は、ガラス基板周縁の角部が砥石の傾斜面に接触する場合と大きな差はなく、ガラス基板周縁の角部に生じる欠けを十分に抑制することは難しい。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、面取り加工におけるガラス基板周縁の角部の欠けを防止することを目的とする。

本発明の一態様によれば、第１主表面、第２主表面及び端面を有するガラス基板の主表面に略垂直な回転軸を中心に回転し、前記端面を研削する砥石であって、前記端面において、側面を形成する側面研削部と、前記第１主表面と前記側面との間に第１面を形成する第１面取り部と、前記第２主表面と前記側面との間に第２面を形成する第２面取り部と、を設けた研削面を有し、前記側面研削部は、前記回転軸に略平行な面であり、前記回転軸に平行な方向の長さが、前記ガラス基板の板厚よりも長い。

本発明の実施形態によれば、面取り加工におけるガラス基板周縁の角部の欠けを防止できる。

実施形態に係る研削装置の概略構成を例示する図である。実施形態に係る外周砥石の研削面の概略構成を例示する断面図である。実施形態に係る研削装置における研削方法１を例示する図である。実施形態に係る研削装置における研削方法２を例示する図である。実施形態に係る研削装置における研削方法３を例示する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

＜研削装置＞
図１は、実施形態に係る研削装置１００の概略構成を例示する図である。

研削装置１００は、図１に示すように、テーブル２０、ノズル３０、内周砥石４０、外周砥石５０を有し、テーブル２０に載置される円盤状のガラス基板１０の内周面及び外周面を、内周砥石４０及び外周砥石５０で研削して面取りする。

テーブル２０は、図１において上面に載置されるガラス基板１０を吸着して保持する。テーブル２０は、回転可能に設けられ、保持するガラス基板１０と共に回転する。また、例えば図１におけるテーブル２０の上部に、円筒状の上側ホルダをテーブル２０に対向するように設け、テーブル２０と上側ホルダとの間でガラス基板１０を挟み込んで固定する構成であってもよい。

ノズル３０は、例えば研削液をガラス基板１０と、内周砥石４０及び外周砥石５０との間に供給する。

内周砥石４０は、略円柱状の形状を有し、中心軸がガラス基板１０の主表面に対して略直交するように設けられている。内周砥石４０の外周面には、砥粒が固定されており、中心軸に直交する円環溝状の研削面４１が中心軸方向に複数設けられている。

内周砥石４０は、中心軸を回転軸Ｒとして回転可能に設けられると共に、回転軸Ｒに平行な回転軸方向及び回転軸方向に直交する方向に移動可能に設けられている。内周砥石４０は、何れかの研削面４１がガラス基板１０の内周面に接触する位置に移動して回転し、テーブル２０と共に回転するガラス基板１０の内周面を研削して面取りを行う。

外周砥石５０は、略円柱状の形状を有し、中心軸がガラス基板１０の主表面に対して略直交するように設けられている。外周砥石５０の外周面には、砥粒が固定されており、中心軸に直交する円環溝状の研削面５１が中心軸方向に複数設けられている。

外周砥石５０は、中心軸を回転軸Ｒとして回転可能に設けられると共に、回転軸方向及び回転軸方向に直交する方向に移動可能に設けられている。外周砥石５０は、何れかの研削面５１がガラス基板１０の外周面に接触する位置に移動して回転し、テーブル２０と共に回転するガラス基板１０の外周面を研削して面取りを行う。

研削装置１００は、上記した構成を有し、テーブル２０に載置されるガラス基板１０を、内周砥石４０及び外周砥石５０で研削し、内周面及び外周面の面取りを行う。

＜研削面の構成＞
次に、外周砥石５０の研削面５１について説明する。図２は、実施形態に係る外周砥石５０の研削面５１の概略構成を例示する断面図である。

外周砥石５０は、以下で説明する構成を有し、回転軸Ｒを中心に回転しながら、回転軸方向及び回転軸Ｒに直交する方向に移動してガラス基板１０の外周面（端面）に接触し、図２に示すようにガラス基板１０を加工面１１まで研削して面取りする。

外周砥石５０の研削面５１は、外周砥石５０の回転軸Ｒに平行な回転軸方向の一方側（図２における上側）から順に、第１面取り部５３、側面研削部５５、第２面取り部５７が連続するように設けられている。研削面５１の粒度は、＃２７０〜５００が好ましく、＃３００〜＃４５０がより好ましく、＃３２０〜＃４００がさらに好ましい。

第１面取り部５３は、回転軸Ｒに対して所定の角度傾斜するように形成された傾斜面であり、ガラス基板１０を研削し、ガラス基板１０の第１主表面１０ａと側面１１ｂとの間に第１面１１ａを形成する。また、第２面取り部５７は、回転軸Ｒに対して所定の角度傾斜するように形成された傾斜面であり、ガラス基板１０を研削し、ガラス基板１０の第２主表面１０ｂと側面１１ｂとの間に第２面１１ｃを形成する。

第１面取り部５３が回転軸Ｒに直交する方向となす角θ_１、及び、第２面取り部５７が回転軸Ｒに直交する方向となす角θ_２は、例えば３８°〜４８°である。また、第１面取り部５３及び第２面取り部５７の深さ（回転軸Ｒに直交する方向における外周砥石５０の最外周面と側面研削部５５との距離）Ｄは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍであり、例えば０．３ｍｍや０．４ｍｍとする。

側面研削部５５は、回転軸Ｒに略平行な面であって、ガラス基板１０の外周面を研削し、側面１１ｂを形成する。側面研削部５５は、回転軸方向の長さＬが、ガラス基板１０の回転軸方向の厚さＴよりも長くなるように形成されている。

外周砥石５０が回転軸Ｒに直交する方向に移動して、第１面取り部５３及び第２面取り部５７と、ガラス基板１０の外周面の角部とが直接接触すると、角部にかかる負荷が大きく、ガラス基板１０の外周面の角部に欠けが発生し易くなる。しかし、実施形態に係る外周砥石５０は、上記構成により、ガラス基板１０との接触時に、まず側面研削部５５がガラス基板１０の外周面全体に接触した後に、回転軸方向に移動して、第１面取り部５３及び第２面取り部５７でガラス基板１０の外周面の面取りを行うことが可能になる。このように、ガラス基板１０は、外周面が外周砥石５０の側面研削部５５に接触した状態で、外周面の角部が第１面取り部５３又は第２面取り部５７に接触することで、角部にかかる負荷が低減され、欠けの発生が防止される。

ここで、外周砥石５０の側面研削部５５の回転軸方向の長さＬが長くなると、外周砥石５０がガラス基板１０の両面を面取りするために回転軸方向に移動する距離が長くなり、加工時間が延びて生産性が低下する。したがって、外周砥石５０の側面研削部５５の回転軸方向の長さＬは、ガラス基板１０の厚さＴの１．２倍以下であることが好ましい。

例えばガラス基板１０の厚さＴが１．２ｍｍである場合には、側面研削部５５の回転軸方向の長さＬを１．３ｍｍとする。同様に、例えばガラス基板１０の厚さＴが１．０ｍｍである場合には、側面研削部５５の回転軸方向の長さＬを１．１ｍｍとする。また、例えばガラス基板１０の厚さＴが０．８ｍｍである場合には、側面研削部５５の回転軸方向の長さＬを０．９ｍｍとする。このように、ガラス基板１０の厚さＴに応じて、外周砥石５０の側面研削部５５の回転軸方向の長さＬを上記した範囲内（Ｔ≦Ｌ≦１．２Ｔ）に設定することで、生産性の低下を抑えながらガラス基板１０外周の角部の欠けを防止できる。

本実施形態に係る研削装置１００によれば、上記したように、面取り加工するガラス基板１０の外周面の角部の欠けが防止されるため、従来はこの後に実施される端面研削（例えば仕上げ研削）や端面研磨において、欠けを除去することを考慮して大きく設けられていた加工代（例えば、仕上げ研削の加工代、端面研磨の加工代）を小さくでき、仕上げ研削時間や端面研磨時間を短縮して生産性の向上を図ることが可能になる。

なお、外周砥石５０の研削面５１の第１面取り部５３及び第２面取り部５７の角度θ_１、θ_２、側面研削部５５の回転軸方向の長さＬ等は、上記した構成に限るものではなく、ガラス基板１０の加工形状等に応じて適宜変更されてもよい。また、内周砥石４０の研削面４１は、外周砥石５０の研削面５１と同様に構成されてもよく、この様に構成された内周砥石４０を用いてガラス基板１０の内周面を研削することで、内周面の角部の欠けを防止できる。

＜研削方法＞
次に、実施形態に係る研削装置１００における研削方法１〜３について、図面に基づいて説明する。なお、以下では、外周砥石５０の回転軸Ｒに直交する方向をＸ方向、回転軸Ｒに平行な回転軸方向をＹ方向、Ｙ方向において研削面５１の第１面取り部５３側を上方、第２面取り部５７側を下方として説明する。

（研削方法１）
図３は、実施形態に係る研削装置１００における研削方法１を例示する図である。

研削方法１では、まず、回転する外周砥石５０がＸ方向に移動してガラス基板１０に接近する（図３（ａ））。外周砥石５０は、引き続きＸ方向に移動し、研削面５１の側面研削部５５でガラス基板１０の外周面に接触し、ガラス基板１０の外周面を研削する（図３（ｂ））。

次に、外周砥石５０は、Ｘ方向に移動しながら下方に移動し、研削面５１の第１面取り部５３がガラス基板１０の外周上端縁に接触して研削する（図３（ｃ））。また、外周砥石５０は、同様にＸ方向に移動しながら上方に移動し、研削面５１の第２面取り部５７がガラス基板１０の外周下端面に接触して研削する（図３（ｄ））。外周砥石５０は、Ｘ方向に移動しながら、Ｙ方向において上方及び下方に揺動するように移動し、第１面取り部５３及び第２面取り部５７を繰り返しガラス基板１０の外周縁に接触させながら研削して面取りする。

外周砥石５０は、Ｘ方向に移動すると共にＹ方向に揺動してガラス基板１０の外周面を研削し、研削面５１の側面研削部５５及び第２面取り部５７によるガラス基板１０の研削を完了する（図３（ｅ））。外周砥石５０は、側面研削部５５及び第２面取り部５７によるガラス基板１０の研削が完了すると、Ｘ方向への移動を停止し、下方に移動して第１面取り部５３によるガラス基板１０の研削を完了する（図３（ｆ））。

なお、外周砥石５０がＹ方向に移動を開始する方向、第１面取り部５３又は第２面取り部５７によりガラス基板１０の研削を完了する工程は、図３に示す例とは逆であってもよい。例えば、図３に示す研削方法１において、図３（ｃ）と図３（ｄ）、図３（ｅ）と図３（ｆ）の順番は入れ替わってもよい。

研削方法１によれば、面取り加工におけるガラス基板１０の外周面の角部にかかる負荷が低減され、欠けの発生が防止される。また、研削面５１の側面研削部５５の全体を使ってガラス基板１０の側面を研削するため、外周砥石５０にかかる負荷が分散されることにより、外周砥石５０の変形が防止されると共に外周砥石５０の寿命が延長される。

（研削方法２）
図４は、実施形態に係る研削装置１００における研削方法２を例示する図である。

研削方法２では、まず、回転する外周砥石５０がＸ方向に移動してガラス基板１０に接近する（図４（ａ））。外周砥石５０は、引き続きＸ方向に移動し、研削面５１の側面研削部５５でガラス基板１０の外周面に接触し、ガラス基板１０の外周面を研削する（図４（ｂ））。

次に、外周砥石５０は、Ｘ方向に移動しながら上方に移動し、研削面５１の第２面取り部５７がガラス基板１０の下面に接触して研削し（図４（ｃ））、側面研削部５５及び第２面取り部５７によるガラス基板１０の研削を完了する（図４（ｄ））。

外周砥石５０は、側面研削部５５及び第２面取り部５７によるガラス基板１０の研削が完了すると、Ｘ方向への移動を停止し、下方に移動して第１面取り部５３によるガラス基板１０の研削を完了する（図４（ｅ））。

なお、外周砥石５０は、まずＸ方向に移動すると共に下方に移動し、第１面取り部５３及び側面研削部５５によるガラス基板１０の研削を完了した後に、上方に移動して第２面取り部５７によるガラス基板１０の研削を完了してもよい。

研削方法２によれば、研削方法１と同様に、面取り加工におけるガラス基板１０の外周面の角部にかかる負荷が低減され、欠けの発生が防止される。また、外周砥石５０のＹ方向への移動距離を最小限に抑えることで、研削加工時間を短縮して生産性を向上させることができる。

（研削方法３）
図５は、実施形態に係る研削装置１００における研削方法３を例示する図である。

研削方法３では、まず、回転する外周砥石５０がＸ方向に移動してガラス基板１０に接近する（図５（ａ））。外周砥石５０は、引き続きＸ方向に移動し、研削面５１の側面研削部５５でガラス基板１０の外周面に接触し、ガラス基板１０の外周面を研削する（図５（ｂ））。外周砥石５０は、さらにＸ方向に移動し、研削面５１の側面研削部５５によるガラス基板１０の研削を完了する（図５（ｃ））。

次に、外周砥石５０は、上方に移動し、研削面５１の第２面取り部５３がガラス基板１０の外周下端面に接触して研削し、第２面取り部５７によるガラス基板１０の研削を完了する（図５（ｄ））。さらに、外周砥石５０は、Ｙ方向において下方に移動して第１面取り部５３によるガラス基板１０の研削を完了する（図５（ｅ））。

なお、外周砥石５０は、下方に移動して第１面取り部５３によるガラス基板１０の研削を完了した後に、上方に移動して第２面取り部５７によるガラス基板１０の研削を完了してもよい。例えば、図５に示す研削方法３において、図５（ｄ）と図５（ｅ）の順番は入れ替わってもよい。

研削方法３によれば、研削方法１，２と同様に、面取り加工におけるガラス基板１０の外周面の角部にかかる負荷が低減され、欠けの発生が防止される。また、研削方法２と同様に、外周砥石５０のＹ方向への移動距離を最小限に抑えることで、研削加工時間を短縮して生産性を向上させることができる。

以上で説明したように、実施形態に係る研削方法１〜３によれば、ガラス基板１０の外周面の角部に欠けを発生させることなく面取り加工を行うことが可能になる。

なお、以上で説明した外周砥石５０の研削面５１と同様に形成された研削面４１を有する内周砥石４０を用いて、研削方法１〜３と同様の方法によりガラス基板１０の内周面を研削してもよい。外周砥石５０と同様の構成を有する内周砥石４０を用いることで、上記した外周面の面取り加工と同様に、ガラス基板１０の内周面の面取り加工における欠けの発生が防止される。

＜ガラス基板の製造方法＞
次に、上記した研削装置１００を用いた研削方法により、ガラス基板１０を研削して面取りする面取り工程を有するガラス基板の製造方法について説明する。

本実施形態に係るガラス基板の製造方法は、以下の工程１〜５を含む。
（工程１）ガラス素基板から、中心孔を有する円盤状のガラス基板に加工する加工工程
（工程２）内周面及び外周面を面取り加工する面取り工程
（工程３）ガラス基板の端面（内周端面及び外周端面）を研磨する端面研磨工程
（工程４）ガラス基板の主表面を研磨する主表面研磨工程
（工程５）ガラス基板を精密洗浄して乾燥する洗浄工程
また、上記各工程により得られるガラス基板１０は、例えばその上に磁性層等の薄膜を形成する薄膜形成工程等を経て、磁気ディスク（磁気記録媒体）となる。

（工程１）の加工工程では、例えばフロート法、フュージョン法、プレス成形法、ダウンドロー法、リドロー法等で成形されたガラス素基板が、中心孔を有する円盤状のガラス基板１０に加工される。なお、用いられるガラス素基板は、例えばアモルファスガラス、結晶化ガラス、ガラス基板の表層に強化層を有する強化ガラス等であってもよい。

（工程２）の面取り工程では、工程１で得られた円盤状のガラス基板１０の外周面、又は、内周面及び外周面が、上記した研削装置１００を用いた研削方法により研削されて面取りされる。面取り工程では、上記した研削装置１００を用いた研削方法により研削された内周面及び外周面を、さらに粒度が小さい砥粒を研削面に有する砥石を用いて研削する仕上げ研削を実施してもよい。

（工程３）の端面研磨工程では、ガラス基板１０の端面（側面部と面取り部）が研磨される。

（工程４）の主表面研磨工程では、両面研磨装置により、ガラス基板１０の主表面に研磨液が供給され、ガラス基板１０の上下主表面が同時に研磨される。研磨工程は、１次研磨のみでもよく、１次研磨及び２次研磨を行うものでもよく、２次研磨の後に３次研磨を行うものでもよい。

なお、（工程４）の表面研磨工程の前に、主表面のラップ（例えば遊離砥粒ラップ、固定砥粒ラップ等）が実施されてもよい。また、各工程間にガラス基板１０の洗浄（工程間洗浄）やガラス基板１０表面のエッチング（工程間エッチング）を実施してもよい。ここで、主表面のラップとは、広義の主表面研磨である。

また、磁気ディスク用のガラス基板１０として高い機械的強度が求められる場合には、（工程４）の主表面研磨工程の前又は後、主表面研磨工程間において、ガラス基板１０の表層に強化層を形成する強化工程（例えば、化学強化工程）を実施してもよい。

（工程５）の洗浄工程では、例えばアルカリ性洗剤によるスクラブ洗浄、アルカリ性洗浄溶液に浸漬した状態での超音波洗浄、純水に浸漬した状態での超音波洗浄によるガラス基板１０の洗浄が順次行われる。洗浄されたガラス基板１０は、例えばイソプロピルアルコール蒸気にて乾燥される。

面取り工程において、上記した実施形態に係る研削装置１００を用いた研削方法によりガラス基板１０の面取りが行われることで、ガラス基板１０周縁の角部の欠けの発生が防止される。したがって、本実施形態に係るガラス基板の製造方法によれば、ガラス基板１０の加工不良の発生が低減され、ガラス基板１０の生産性が向上する。

以上、実施形態に係る砥石、研削装置、研削方法及びガラス基板の製造方法について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１０ガラス基板
１０ａ第１主表面
１０ｂ第２主表面
１１ａ第１面
１１ｂ側面
１１ｃ第２面
２０テーブル
３０ノズル
４０内周砥石
５０外周砥石
５１研削面
５３第１面取り部
５１側面研削部
５７第２面取り部
１００研削装置

Claims

第１主表面、第２主表面及び端面を有するガラス基板の主表面に略垂直な回転軸を中心に回転し、前記端面を研削する砥石であって、
前記端面において、
側面を形成する側面研削部と、
前記第１主表面と前記側面との間に第１面を形成する第１面取り部と、
前記第２主表面と前記側面との間に第２面を形成する第２面取り部と、
を設けた研削面を有し、
前記側面研削部は、前記回転軸に略平行な面であり、前記回転軸に平行な方向の長さが、前記ガラス基板の板厚よりも長い
ことを特徴とする砥石。
前記側面研削部は、前記回転軸に平行な方向の長さが、前記ガラス基板の厚さの１．２倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の砥石。
前記研削面の砥粒は、＃２７０以上＃５００以下である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の砥石。
請求項１から３の何れか一項に記載の砥石を有する研削装置。
請求項１から３の何れか一項に記載の砥石を用いて、前記端面を研削して面取りする研削方法であって、
前記砥石が前記回転軸に直交する方向に移動し、前記側面研削部が前記ガラス基板の前記側面を形成する側面研削工程と、
前記砥石が前記回転軸に平行する方向に移動し、前記第１面取り部が前記ガラス基板の前記第１面を形成する第１面取り工程と、
前記砥石が前記回転軸に平行する方向に移動し、前記第２面取り部が前記ガラス基板の前記第２面を形成する第２面取り工程とを有する
ことを特徴とする研削方法。
前記砥石が、前記回転軸に直交する方向に移動しながら、前記回転軸に平行する方向に移動し、
前記側面研削工程と、前記第１面取り工程又は前記第２面取り工程とが同時に行われる
ことを特徴とする請求項５に記載の研削方法。
前記側面研削工程が完了した後に、前記第１面取り工程及び前記第２面取り工程が行われることを特徴とする請求項５に記載の研削方法。
請求項５から７の何れか一項に記載の研削方法を用いて、前記端面を研削して面取りする面取り工程を有する
ことを特徴とするガラス基板の製造方法。