JP4209316B2 - 情報記録媒体用ガラス基板の製造方法 - Google Patents
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請求項9に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法の発明は、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の発明において、前記エッチング処理では素基板のエッチング量を1μm以上で20μm未満とすることを要旨とする。
図1及び図2に示すように、情報記録媒体用ガラスディスク基板11(以下、略して「ガラス基板11」とも記載する)は、円盤状に形成され、その中心に円孔12を有している。磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク等の情報記録媒体は、このガラス基板11の主表面13に例えば、コバルト(Co)、クロム(Cr)、鉄(Fe)等の金属又は合金よりなる磁性膜を、さらには保護膜等を形成することによって構成される。また、前記円孔12は、ガラス基板11が情報記録媒体として構成された際に当該情報記録媒体を回転させるスピンドルを挿入するために設けられたものである。そして、当該ガラス基板11の端部である外周縁部及び内周縁部には、例えば外周端面14及び内周端面15のそれぞれの角部等を面取りして形成されたチャンファー16が設けられている。
(但し、式中でk1は係数、qは等分布荷重、aは基板の外周半径、Eは基板のヤング率、hは基板の厚みを示す。また、k1はガラス基板11の外周半径aと内周半径bの比a/bによって定められる係数であり、上記書籍では、種々のa/bの値に対して計算されており、表で与えられている。)
一方、実用に供されるガラス基板11のサイズを挙げると、次のようになっている。すなわち、直径、内径、厚みの順番で、ディスクAが65×20×0.635mm、ディスクBが84×25×1.030mm、ディスクCが84×25×1.270mm、ディスクDが48×12×0.508mmである。これらディスクA〜Dにおいて、基板の外周半径・内周半径の比a/bから近似的にk1を求め、そして最大撓み量であるWmaxを算出した。これらの数値を表1にまとめた。なお、中心に円穴をもつ円板における最大撓み量Wmaxは、上記式(1)から等分布荷重qに比例し、ヤング率Eに反比例する。
ガラス基板11は、工程順に、円盤加工工程、端部加工工程、エッチング工程、化学強化処理工程、研磨工程及び洗浄処理工程を経て製造される。
(エッチング処理)
エッチング処理は、素基板をエッチング液に浸漬することによって施される。当該エッチング処理を施された素基板は、主表面及び端面がエッチングされることにより、主表面及び端面に存在するクラックの先端部を鈍化させる。なお、素基板の主表面はガラス基板11とした際に主表面13となる部分であり、端面はガラス基板11とした際に外周端面14、内周端面15及びチャンファー16となる部分である。
化学強化処理は、化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液に、素基板を所定時間浸漬することによって行われる。化学強化塩の具体例としては、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸銀等をそれぞれ単独、あるいは少なくとも2種を混合したものが挙げられる。そして、当該化学強化処理により、素基板の主表面及び端面でガラス組成中のリチウムイオン、ナトリウムイオン等の一価の金属イオンが、これよりもイオン半径の大きなナトリウムイオン、カリウムイオン等の一価の金属イオンとイオン交換され、圧縮応力層が形成される。
研磨処理は、研磨装置を使用して素基板の主表面を、研磨剤で研磨することによって行われる。研磨装置には素基板を一枚ずつ研磨する枚葉式のものと、複数枚の素基板を一度に研磨するバッチ式のものとが挙げられるが、どちらの方式のものを使用するかは特に限定されず、いずれを用いてもよい。また、前記研磨剤には、研磨砥粒を水等の溶媒中に分散させ、スラリー状としたものが使用される。
・ 実施形態のガラス基板11によれば、その製造時において化学強化処理を施した後に研磨処理が施される。このため、化学強化処理によって発生した主表面13の荒れを研磨によって除去することができ、化学強化工程で生じる不具合を解決することができる。
(ガラス基板の作製)
円盤加工工程、端部加工工程を経て、素基板を作製した。その後、同素基板に対し、順番にアルカリ洗浄処理、エッチング処理及び化学強化処理を施した。
なお、得られたガラス基板は、外径、内径、厚みが、65×20×0.635mmであった。また、実施例20を除いてガラス基板は、全てアルミノシリケートガラス(表2ではASと略記した)製であり、実施例20のみソーダライムガラス(表2ではSLと略記した)製のものとした。化学強化処理条件、研磨処理工程での片面あたりの研磨量を、表2に示した。
表3の結果より、実施例における曲げ強度試験の最低破壊強度について、最低が実施例18の140MPaであり、最高が実施例7の333MPaであった。この140MPaという値は、高速回転時に破損を起こさないために、情報記録媒体として要求される最低強度である。
ヒートショックテストでのクラック発生頻度は、最大でも5%である。ヒートショックテストにおけるクラック発生頻度が5%以下であれば、この熱衝撃によっても、ガラス基板に割れを生じないとされる。
さらに、平坦度については、実施例の全てにおいて、4.5μmの範囲内であり、大きな反り等が発生しておらず、平坦度の高いガラス基板であった。
実施例20と実施例2において、ガラス組成の影響を比較すると、実施例20のソーダライムガラスでは、圧縮応力層厚み15μmを得るために、処理温度:400℃、処理時間:6時間を要する。これに対し、実施例2のアルミノシリケートガラスでは、処理温度:310℃、処理時間:1時間で、同様の圧縮応力層が形成可能であることが分かる。このように、アルミノシリケートガラスは、化学強化しやすく、比較的低温、短時間で所望の圧縮応力層を得ることができる。このため、経済的であり、本発明により好ましく適用できる。
実施例1〜20の結果から、圧縮応力層厚みと曲げ強度試験の最低破壊強度について述べる。圧縮応力層厚みが少なくとも3μm以上であると、曲げ強度試験の最低破壊強度が140MPaを超えることが示された。さらに、圧縮応力層厚みが少なくとも5μm以上であると、最低破壊強度が190MPaを超えることが示された。さらにまた、圧縮応力層厚みが少なくとも10μm以上であると、最低破壊強度が300MPaを超えることがことが示された。これらはいずれも、情報記録媒体として要求される強度を満たしている。なお、搬送工程等で生じる取り扱いダメージを考慮すると、最低破壊強度が190MPa以上であることが好ましい。換言すれば、端部の圧縮応力層の厚みを5μm以上とすることが好ましい。
研磨処理後における、ガラス基板の平坦度と主表面の圧縮応力値の関係を、図6に示した。なお、図4では、ガラス基板の平坦度と主表面の圧縮層厚みについて示したが、図6では、平坦度と圧縮応力値の関係を示している。
研磨前の圧縮応力値が9.8MPa(1.0kg/mm2)以上49MPa(5.0kg/mm2)以下で、かつ研磨後の圧縮応力値が19.6MPa(2.0kg/mm2)以下のとき、平坦度は4μm以下となり、より好ましい。また、研磨後の圧縮応力値が14.7MPa(1.5kg/mm2)以下のとき、平坦度は2.5μm以下となり、より好ましい。さらに、研磨後の圧縮応力値が9.8MPa(1.0kg/mm2)以下のとき、平坦度は2.0μm以下となり、より好ましい。
・ ガラス基板11の外周縁部及び内周縁部は、実施形態の形状に限らず、例えば断面半円弧状等のラウンドエッジ形状としてもよい。
・ 主表面13にテクスチャーを設けることなく、ガラス基板11を構成してもよい。
・ 円盤加工工程、端部加工工程、エッチング工程、化学強化処理工程及び研磨工程のうち、少なくともいずれか1つの工程後、必要に応じて素基板を洗浄するための洗浄工程を設けてもよい。この洗浄工程で使用する洗浄液としては、酸性水溶液、アルカリ性水溶液の他、中性水溶液として、水、純水、イソプロピルアルコール等のアルコール等を使用してもよい。この他にも、洗浄液として、無機塩の水溶液を電気分解することにより得られた電解水またはガスが溶解されたガス溶解水等の機能水を使用してもよい。この無機塩としては、塩化ナトリウム等のアルカリ金属塩が挙げられる。また、電解水には、電気分解時に陽極側及び陰極側で得られる水のいずれを使用してもよい。
Claims (11)
- 円盤状に形成された素基板にエッチング処理を施し各主表面及び端部に存在するクラックの先端を鈍化させる工程と、エッチング処理後の素基板にラッピング処理を施すことなく該素基板に化学強化処理を施す工程と、化学強化処理後の素基板の各主表面に研磨処理を施す工程とを備え、前記化学強化処理では素基板の各主表面及び端部に圧縮応力層を3〜60μmの厚みで形成して各主表面及び端部の表面圧縮応力値を4.9〜206MPaとし、前記研磨処理では素基板の両主表面を研磨しつつもそれぞれに前記圧縮応力層の一部を残存させ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。
- 前記研磨処理で研磨によって除去される圧縮応力層の厚みは、各主表面当たりそれぞれ2μm以上であることを特徴とする請求項1に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 前記素基板はアルミノシリケートガラス製のものであり、前記化学強化処理では各主表面及び端部に圧縮応力層を5μm以上の厚みで形成して、各主表面及び端部の表面圧縮応力値を9.8MPa以上とすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 前記研磨処理では両主表面に前記圧縮応力層の一部を残存させることにより、両主表面の表面圧縮応力値をそれぞれ1.0MPa以上に保持することを特徴とする請求項3に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 前記研磨処理では素基板の両主表面を研磨してそれぞれの表面圧縮応力値を25MPa以下とすることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 前記化学強化処理では各主表面及び端部に圧縮応力層を50μm以下の厚みで形成することを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 前記化学強化処理では各主表面及び端部に圧縮応力層を10μm以上の厚みで形成することを特徴とする請求項3から請求項6のいずれか一項に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 前記圧縮応力層を50μm以下の厚みで形成することを特徴とする請求項7に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 前記エッチング処理では素基板のエッチング量を1μm以上で20μm未満とすることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 前記エッチング処理では処理液としてフッ酸を含有する酸性水溶液を使用することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
- 前記エッチング処理を施す工程は、エッチング処理の前に素基板に対してアルカリ処理を施す工程を備え、同アルカリ処理では処理液として界面活性剤を含有するアルカリ性水溶液を使用することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
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