JP5074745B2

JP5074745B2 - ガラス基板の製造方法

Info

Publication number: JP5074745B2
Application number: JP2006309638A
Authority: JP
Inventors: 哲雄鈴木; 義男川上
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2026-11-15
Also published as: JP2008119810A; US8002923B2; US20090038743A1; WO2008059931A1

Description

本発明は、ハードディスク装置等の磁気ディスク装置等に用いられるガラス基板の製造方法に関するものである。

近年、パーソナルコンピューター、カーナビゲーション、携帯電話、携帯音楽プレーヤなどの情報端末には大容量のハードディスク装置が搭載されており、この種の大容量ハードディスク装置には高密度の記録が可能な磁気ディスクが用いられている。高密度の記録が可能な磁気ディスク用基板としては、表面平滑性に優れかつ高剛性なガラス製の基板が使用されている。このガラス基板は中心に円孔を有する円板状、すなわちドーナツ状の形状を有するが、内周および外周のエッジ部が角のある鋭利な状態のままであると欠け等が生じやすく機械的強度が小さくなることから、一般にエッジ部の斜面取り加工（チャンファ加工）が施される。

斜面取り加工は、例えば、特許文献１に記載される方法で行われるが、従来の方法では斜面取り部からガラス基板の記録面である主表面にかけてチッピングが発生する。

図１７は、ガラス基板に発生するチッピングを説明する図であって、ガラス基板７の端部の拡大断面図である。図１７に示すように、ガラス基板７の斜面取り部７７から主表面７１にかけて長さＣ１、深さＣ２のチッピングＣが発生している。なお、符号７３はガラス基板７の外周端面を示し、符号７９は、理想的な斜面取り部の表面を示す。このチッピングは、斜面取りを行う砥石の砥石溝の磨耗（スジ、形状崩れ）や斜面取りの際の砥石およびガラス基板の回転精度の悪化によって発生し、またガラス基板の厚さが薄く表面状態が鏡面であるほどチッピングが発生しやすく、チッピング深さは大きいもので１００μｍ以上である。

チッピングを抑制する方法としては、例えば、特許文献２に記載されているようなＥＬＩＤ研削法（電解インプロセスドレッシング法）が提案されている。しかし、この方法によれば、チッピングサイズは小さくできたとしても、ＥＬＩＤ用電極や電圧印手段が必要であり、その装置は高価である。さらには、加工取り代が多くなる上に微細な高番手砥石を用いるため加工時間が長すぎるものとなり、実用的でない。

このような背景から、従来の磁気ディスク用のガラス基板の製造方法は、特許文献３に記載のように、出発ガラス母材としてプレス成形または板ガラス成形等の方法で厚さが完成品の厚さの数倍厚いものを成形して、このガラス母材に、順次、主表面をラッピングする第１ラッピング工程、コアリングによりドーナツ状ガラス基板を形成する内外径コアリング工程、内外周の端面の研削とエッジ部の斜面取りとを行う内外周チャンファリング工程、内外周の端面を研磨する内外周端面研磨工程を施し、その後、第２ラッピング工程において厚さを完成品の厚さ程度に調整するとともにチッピング除去のためにガラス基板の表面を相当量研削し、その後、複数回ポリッシング工程を施してガラス基板表面を鏡面に仕上げていた。

一方、コアリングによりドーナツ状ガラス基板を形成する際のチッピングの発生を防止する方法として、ガラス板を複数枚重ね合わせて一体化した状態でコアリングを行う方法が特許文献４に開示されている。

特開２００３−２３１０４４号公報特開２００１−１９９２５５号公報特開２００５−２２５７１３号公報特開平６−１９９２５５号公報

しかし、従来の方法は、チッピング除去のためにラッピングによってガラス基板の表面を相当量研削していたため、ラッピング設備への投資が必要になるとともに、ガラス材料のロスの増加、工程時間の長時間化などを招来し、ガラス基板が高コスト化するという問題があった。さらに、ガラス板を複数枚重ね合わせて一体化した状態でコアリングを行う方法を用いても次工程のチャンファ加工時にチッピングの発生が十分に防止できず、チッピング除去のためのラッピングが必要であるため、上記と同様の問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、斜面取り部のチッピングを除去したガラス基板を低コストで製造できるガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガラス基板の製造方法は、所定の厚さを有する薄板ガラスを複数枚積層して固着、一体化し、ガラスブロックを形成するガラスブロック形成工程と、前記形成したガラスブロックをコアリングしてドーナツ状ガラスブロックを形成する内外径コアリング工程と、前記形成したドーナツ状ガラスブロックの内周および外周の端面を研削する内外周端面研削工程と、前記内周および外周の端面を研削したドーナツ状ガラスブロックを個々のドーナツ状ガラス基板に分離して該分離したドーナツ状ガラス基板を洗浄する分離洗浄工程と、前記洗浄したドーナツ状ガラス基板の内周および外周のエッジ部を斜面取りする内外周斜面取り工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記の発明において、前記薄板ガラスの平均表面粗さは１００ｎｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記の発明において、前記薄板ガラスの平均表面粗さは１０ｎｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記の発明において、前記薄板ガラスの平均表面粗さは１ｎｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記の発明において、前記薄板ガラスの厚さは完成品のガラス基板の厚さよりも０．２ｍｍ以下だけ厚いことを特徴とする。

また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記の発明において、前記薄板ガラスの厚さは完成品のガラス基板の厚さよりも０．１ｍｍ以下だけ厚いことを特徴とする。

また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記の発明において、前記薄板ガラスの厚さは完成品のガラス基板の厚さよりも０．０２ｍｍ以下だけ厚いことを特徴とする。

また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記の発明において、前記内外周斜面取り工程は、電着法、メタルボンド、レジンボンド、レジメタボンド、またはビトリファイドボンドのいずれか１つ以上の結合剤で焼結した砥粒を付着した砥石を用いて前記洗浄したドーナツ状ガラス基板の内周および外周のエッジ部を斜面取りすることを特徴とする。

また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記の発明において、前記砥粒の粒度は、＃８００以上＃２０００以下であることを特徴とする。

また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記の発明において、前記砥粒の粒度は、＃１０００以上＃１５００以下であることを特徴とする。

また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記の発明において、前記内外周斜面取り工程は、中空部を形成した円筒状の先端部を有し、前記先端部の内径が先端方向に向けて拡開して内側に窪んだ湾曲形状またはストレート形状の斜面が形成された外周斜面取り砥石、または、中空部を形成した円筒状の先端部を有し、前記先端部が円錐台側面状に先細り外側に膨らんだ湾曲形状またはストレート形状の斜面が形成された内周斜面取り砥石を、斜面取り角度が所望の角度となるように前記ドーナツ状ガラス基板との位置関係を予め調整しておき、前記外周斜面取り砥石または前記内周斜面取り砥石と前記ドーナツ状ガラス基板とをそれぞれ回転させた状態で、前記外周斜面取り砥石の中空部または前記内周斜面取り砥石の中空部を前記ドーナツ状ガラス基板の外周または内周のエッジ部に押し当てて斜面取りすることを特徴とする。

また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記の発明において、前記外周斜面取り砥石または前記内周斜面取り砥石の回転方向と前記ドーナツ状ガラス基板の回転方向を非平行にすることを特徴とする。

また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記の発明において、前記外周斜面取り用砥石は、前記ドーナツ状ガラス基板と接触する部分の砥石の直径が該ドーナツ状ガラス基板の直径未満であり、前記内周斜面取り用砥石は、前記ドーナツ状ガラス基板と接触する部分の砥石の直径が該ドーナツ状ガラス基板に形成した円孔の直径未満であることを特徴とする。

また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、上記の発明において、前記外周斜面取り用砥石は、前記ドーナツ状ガラス基板と接触する部分の砥石の直径が該ドーナツ状ガラス基板の直径の４０％以上９５％以下であり、前記内周斜面取り用砥石は、前記ドーナツ状ガラス基板と接触する部分の砥石の直径が該ドーナツ状ガラス基板に形成した円孔の直径の４０％以上９５％以下であることを特徴とする。

本発明によれば、所定の厚さを有する薄板ガラスを複数枚積層して固着、一体化し、ガラスブロックを形成するガラスブロック形成工程と、前記形成したガラスブロックをコアリングしてドーナツ状ガラスブロックを形成する内外径コアリング工程と、前記形成したドーナツ状ガラスブロックの内周および外周の端面を研削する内外周端面研削工程と、前記内周および外周の端面を研削したドーナツ状ガラスブロックを個々のドーナツ状ガラス基板に分離して該分離したドーナツ状ガラス基板を洗浄する分離洗浄工程と、前記洗浄したドーナツ状ガラス基板の内周および外周のエッジ部を斜面取りする内外周斜面取り工程と、を含むので、内外径コアリング工程および内外周端面研削工程におけるチッピングの発生を防止できるとともに、完成品の厚さとするためのガラス基板の研削量を極めて少なくすることができるので、斜面取り部のチッピングを除去したガラス基板を低コストで製造できるという効果を奏する。

以下に、図面を参照して本発明に係るガラス基板の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るガラス基板の製造方法のフロー図である。図１において、まず、出発ガラス母材として薄板ガラスを成形する（ステップＳ１０１）。つぎに、薄板ガラスを複数枚積層して固着、一体化し、ガラスブロックを形成する（ステップＳ１０２）。つぎに、形成したガラスブロックをコアリングしてドーナツ状ガラスブロックを形成する（ステップＳ１０３）。つぎに、ドーナツ状ガラスブロックの内周および外周の端面を研削する（ステップＳ１０４）。つぎに、ドーナツ状ガラスブロックを個々のドーナツ状ガラス基板に分離し、洗浄して接合剤等を除去する（ステップＳ１０５）。つぎに、ドーナツ状ガラス基板の内周および外周のエッジ部を斜面取りする（ステップＳ１０６）。そして、ドーナツ状ガラス基板の内周および外周の端面のポリッシングを行い（ステップＳ１０７）、ドーナツ状ガラス基板の主表面のポリッシングを行い（ステップＳ１０８）、ドーナツ状ガラス基板を洗浄し（ステップＳ１０９）、所望のガラス基板が完成する。

本実施の形態によれば、薄板ガラスをガラスブロックの状態にしてコアリングを行ってドーナツ状ガラスブロックを形成し、ドーナツ状ガラスブロックの状態で内周および外周の端面の研削を行って完成品寸法とし、且つ、チッピングサイズは斜面取り工程の取り代よりも十分小さいサイズに抑制されるため、チッピングの発生を抑制した条件にて必要最小限の取り代で斜面取り加工することができる。このようにすることでドーナツ状ガラス基板の内周および外周のエッジ部におけるチッピングの発生が抑制されるとともに、完成品の厚さとするためのガラス基板の研削量を極めて少なくすることができる。以下、各工程について具体的に説明する。

まず、ステップＳ１０１に示す薄板ガラスの成形については、たとえば溶融ガラスを原料としたフロート法、フュージョン法、ダウンドロー法、あるいは板ガラスを加熱延伸するリドロー法などの公知の製造方法を用いて製造し、所定の大きさに切断したものを用いることができる。

図２は、リドロー法を実施するための加熱延伸装置を模式的に表した概略図である。この加熱延伸装置１００は、ヒータ１０２ａ〜１０２ｃを有し母材ガラス板１を加熱する加熱炉１０１と、加熱炉１０１に母材ガラス板１を送り込む母材送り機構１０３と、加熱炉１０１からガラス条２を引き出す引き取り機構１０４と、ガラス条２の表面に溝を形刻してへき開し、所定の長さの薄板ガラス３を形成するためのカッター１０５を備える。そして、薄板ガラス３は、母材ガラス板１を加熱炉１０１によって加熱、延伸して所定の厚さに形成したガラス条２を、所定の長さにへき開して形成される。

この薄板ガラス３は、表面が鏡面でかつ厚さ精度が高いもの（たとえば厚さの公差 ±数μm）が好ましい。たとえば、薄板ガラス３の平均表面粗さであるＲａが１００ｎｍ以下であれば表面が鏡面であり好ましく、さらに、Ｒａが１０ｎｍ以下、特には１ｎｍ以下であることが一層好ましい。なお、本明細書において平均表面粗さとは、ＪＩＳＢ０６０１：２００１の粗さ曲線の算術平均高さによるものである。また、薄板ガラス３の厚さは、材料ロスを一層減少させるためには、完成品のガラス基板の厚さよりもポリッシュ工程での取り代である０．２ｍｍ以下だけ厚いものが好ましく、さらには０．１ｍｍ以下だけ厚く、特には０．０２ｍｍ以下だけ厚いものが好ましい。また、薄板ガラス３の材料としては、アモルファスガラスや結晶化ガラスなどのガラスセラミックスを用いることができる。なお、成形性や加工性の観点からアモルファスガラスを用いることが好ましく、たとえば、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノ珪酸ガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラス、風冷または液冷等の処理を施した物理強化ガラス、化学強化ガラスなどを用いることが好ましい。

つぎに、ステップＳ１０２に示すガラスブロックの形成において、図３に示すガラスブロック４が形成される。なお、ガラスブロックを形成する際の固着、一体化の方法としては、薄板ガラスの間にワックス、紫外線硬化樹脂、糊または接着剤等の接合剤を充填して硬化させる方法や、薄板ガラス同士を接合剤付きの紙や不織布、あるいはプラスチック系のテープによって貼り付ける方法や、低温凝固剤と冷却装置とを利用した冷凍固定方法等の公知の固定方法を用いることができる。特に、後工程である洗浄工程において、温水、沸騰水、水、あるいは有機溶媒等を用いて固着、一体化した複数枚の薄板ガラスを一枚ずつ容易に剥がすことができるような種類の水溶性ワックスや冷凍チャック方式を用いることが好ましい。

つぎに、ステップＳ１０３に示すドーナツ状ガラスブロックの形成については、図４に示すように、スピンドル１１０の先端に内径加工用砥石と外径加工用砥石とを同軸上に配置したダブルコア砥石１１１を取り付けた装置を用いることが好ましい。そして、吸着、クランプ、あるいは冷凍チャック等の固定手段１１３ａによって固定台１１２に固定したガラスブロック３にダブルコア砥石１１１を回転しながら下降させ、ガラスブロック３とダブルコア砥石１１１とに研削液をかけながら研削を行って外径と内径とを同時に形成し、中心に円孔５２を有するドーナツ状ガラスブロックを形成する方法が好ましい。

上述のように、薄板ガラス２をガラスブロック３の状態にしてコアリングすることによって、各薄板ガラス２の内周および外周のエッジ部は、上側または下側の少なくとも一方に固着された薄板ガラス２で押さえられながら形成される。その結果、薄板ガラス２の表面が鏡面であり、かつエッジ部にチッピングが発生しやすい厚さであっても、コアリングの際にエッジ部におけるチッピングの発生が抑制されるとともに、発生するチッピング深さも浅くなる。

つぎに、ステップＳ１０４に示すドーナツ状ガラスブロックの内周および外周の研削については、図５に示すように、ドーナツ状ガラスブロック５を吸着、クランプ、あるいは冷凍チャック等の固定手段１１３ａ、１１３ｂによって固定した状態で回転させ、スピンドル１１４、１１６のそれぞれの先端に取り付けた円筒状または円柱状の外周端面研削砥石１１７と内周端面研削砥石１１５をそれぞれ所定の位置に配置して高速回転させ、ドーナツ状ガラスブロック５を挟み込むように外周端面研削砥石１１７と内周端面研削砥石１１５とをそれぞれドーナツ状ガラスブロック５の外周端面５３と内周端面５４とに押し付けるとともにステージ１１８によって昇降させてドーナツ状ガラスブロック５を上下方向に移動させて、所定量だけ研削を行い完成品寸法に仕上げることが好ましい。

上述のように、ドーナツ状ガラスブロックの状態のまま内周および外周の端面を研削することによって、各ドーナツ状ガラス基板の内周および外周のエッジ部が上側または下側の少なくとも一方に固着されたドーナツ状ガラス基板で押さえられながら、各ドーナツ状ガラス基板の内周および外周の端面が研削される。その結果、薄板ガラス２の表面が鏡面であり、かつエッジ部にチッピングが発生しやすい厚さであっても、内周および外周の研削の際にエッジ部におけるチッピングの発生が抑制されるとともに、発生するチッピング深さも浅くなる。

さらには、ドーナツ状ガラスブロック５の内部に位置するドーナツ状ガラス基板は固定手段１１３ａ、１１３ｂに接触しないため、ドーナツ状ガラス基板の主表面にチャッキング傷がつくことが防止される。なお、最上面、最底面に位置し、固定手段１１３ａ、１１３ｂと接触するドーナツ状ガラス基板に対してはチャッキング傷がつくおそれがあるため、ドーナツ状ガラスブロック５と固定手段１１３ａおよび１１３ｂとの間にダミーの板ガラスをはさむことがより好ましい。

つぎに、ステップＳ１０５に示す分離、洗浄の工程については、図６に示すように、中心に円孔５２を有し、外周端面５３と内周端面５４とを研削したドーナツ状ガラスブロック５を、所定の溶媒に浸漬して超音波を印加し、結合剤を溶解して個々のドーナツ状ガラス基板６に分離し、さらに各ドーナツ状ガラス基板６を所定の溶媒に浸漬して仕上げの超音波洗浄を施す。このドーナツ状ガラス基板６は、主表面６１の中央に円孔６２を有し、外周端面６３と、内周端面６４と、外周エッジ部６５と、内周エッジ部６６とを有する。

つぎに、ステップＳ１０６に示すドーナツ状ガラス基板６の外周および内周のエッジ部６５、６６の斜面取りについて説明する。まず、外周エッジ部６５を斜面取りする際には、中空部を形成した円筒状の先端部を有し、先端部の内径が先端方向に向けて拡開して内側に窪んだ湾曲形状の斜面が形成された外周斜面取り砥石を、斜面取り角度が所望の角度となるようにドーナツ状ガラス基板との位置関係を予め調整しておき、外周斜面取り砥石とドーナツ状ガラス基板とをそれぞれ回転させた状態で、外周斜面取り砥石の中空部をドーナツ状ガラス基板の外周エッジ部に押し当てて斜面取りすることが好ましい。

以下、外周斜面取り砥石とその使用方法について具体的に説明する。図７は、外周斜面取り砥石の一部断面概略図である。外周斜面取り砥石１２０は、ガラス基板６の外周エッジ部６５を研削する砥石１２２と、砥石１２２を先端に固定する砥石軸１２１とを備える。なお、砥石１２２は、砥石軸１２１と同軸上に固定される。

砥石１２２は、中空部１２３を形成した円筒状であり、先端面１２４が研削面として使用される。そして、図８に示すように、先端面１２４は、ガラス基板６の主表面６１に対して砥石の回転の中心軸を所定の角度αで傾斜させ、砥石１２２の中空部１２３がガラス基板６の外周エッジ部６５に臨むように先端面１２４を外周エッジ部６５に当接させたときに、その外径側から内径側に至る略全体が外周エッジ部６５に接触するように、先端方向に向けて外径側に拡開し、かつ、内側に窪むように湾曲した傾斜面となっている。また、先端面１２４にはダイヤモンド砥粒等の砥粒が付着されている。この砥粒は、電着法、メタルボンド、レジンボンド、レジメタボンド、またはビトリファイドボンドのいずれか１つ以上の結合剤で焼結したものである。

ドーナツ状ガラス基板６の外周エッジ部６５の斜面取りの際には、ドーナツ状ガラス基板６を円孔６２を中心に回転させ、外周斜面取り砥石１２０を砥石軸１２１を中心軸として回転させた状態で、図９に示すように、外周斜面取り砥石１２０を所定位置にまで前進させて、砥石１２２の先端面１２４をドーナツ状ガラス基板６の外周エッジ部６５に押圧する。その結果、外周エッジ部６５が研削されて斜面取りされる。なお、外周斜面取り砥石１２０の回転方向とドーナツ状ガラス基板６の回転方向とは、互いに擦れ合う速度が速くなる向きに設定する。

このとき、図９に示すように、砥石１２２の中空部１２３がドーナツ状ガラス基板６の外周エッジ部６５に臨むように先端面１２４を外周エッジ部６５に当接させる。砥石１２２の先端面１２４は内側に窪むように湾曲した傾斜面となっているので、外径側から内径側に至る略全体において外周エッジ部６５と接触することになる。その結果、広い砥石面を使って研削することができるので、効率よく研削を行って面取加工時間を短縮することができる。しかも、外周エッジ部６５の回転移動していく方向ｄ２、ｄ３と砥石１２２の先端面１２４の回転移動していく方向ｄ１、ｄ４とが非平行、つまり、両者の回転移動方向が交差するようになる。この結果、砥石１２２の先端面１２４には特定方向のスジが形成されない。また、ドーナツ状ガラス基板６の外周斜面取り部に縞状のキズが形成されにくい。

さらに、ドーナツ状ガラス基板６は、砥石１２２の先端面１２４によって中空部１２３を挟んだ両側で同時に研削されるが、図９の紙面右側の研削部においては、研削方向は方向ｄ１と方向ｄ２とを足し合わせた方向であるドーナツ状ガラス基板６に対して斜め上方向となり、紙面左側の研削部においては、研削方向は方向ｄ３と方向ｄ４とを足し合わせた方向であるドーナツ状ガラス基板６に対して斜め下方向となるので、左右の研削部における研削方向が互いに異なる。その結果、砥石１２２の先端面１２４に対するセルフドレッシング効果が生じるので、砥石の目詰まりが抑制されるとともに先端面１２４に環状スジが形成されないため、一層チッピングが発生しにくい。さらに、砥石１２２の先端面１２４が内側に窪むように湾曲した傾斜面であるため、図１０に示すように、砥石１２２によって研削したドーナツ状ガラス基板６の外周斜面取り部６７は、外方向に膨らんだ緩やかな曲面となる。その結果、ドーナツ状ガラス基板６の主表面６１と外周斜面取り部６７との境界にさらにチッピングが発生しにくくなり、ドーナツ状ガラス基板６の信頼性、耐久性、歩留まりがさらに向上する。さらに、ドーナツ状ガラス基板６の左側の研削部で縞状のキズが形成されても右側の研削部でそのキズが打ち消されるので、外周斜面取り部６７の仕上がり精度が向上する。

また、砥石１２２の先端面１２４が外径側から内径側に至る略全体において外周エッジ部６５と接触するので、砥石１２２による研削を連続して行っても先端面１２４は一様に磨耗するため湾曲形状が変化しない。その結果、常に一定の条件で斜面取りが可能となり、砥石１２２の管理が一層容易となる。なお、砥石１２２の先端面１２４がストレート形状のものであっても、上述のチッピングが発生しにくく縞状のキズが発生しない効果を奏する。

なお、ドーナツ状ガラス基板６の上側の外周エッジ部６５の斜面取りが終了したら、ドーナツ状ガラス基板６を裏返して同様の斜面取りを行うことで、ドーナツ状ガラス基板６の上下側の外周エッジ部６５の斜面取りが完了する。

また、内周エッジ部６６を斜面取りする際には、中空部を形成した円筒状の先端部を有し、先端部が円錐台側面状に先細り外側に膨らんだ湾曲形状の斜面が形成された内周斜面取り砥石を、斜面取り角度が所望の角度となるようにドーナツ状ガラス基板との位置関係を予め調整しておき、内周斜面取り砥石とドーナツ状ガラス基板とをそれぞれ回転させた状態で、内周斜面取り砥石の中空部を前記ドーナツ状ガラス基板の内周のエッジ部に押し当てて斜面取りすることが好ましい。

以下、内周斜面取り砥石とその使用方法について具体的に説明する。図１１は、内周斜面取り砥石の一部断面概略図である。内周斜面取り砥石１３０は、ドーナツ状ガラス基板６の内周エッジ部６６を研削する砥石１３２と、砥石１３２を先端に固定した砥石軸１３１とを備える。なお、砥石１３２は、砥石軸１３１と同軸上に固定される。

砥石１３２は、中空部１３３を形成した円筒状であり、先端面１３４が研削面として使用される。図１２に示すように、先端面１３４は、ドーナツ状ガラス基板６の主表面６１に対して砥石の回転の中心軸を所定の角度βで傾斜させ、砥石１３２の中空部１３３がドーナツ状ガラス基板６の内周エッジ部２６に臨むように先端面１３４を内周エッジ部６６に当接させたときに、その外径側から内径側に至る略全体が内周エッジ部６６に接触するように、円錐台側面状に先細り、かつ、外側に膨らむように湾曲した傾斜面となっている。また、この先端面１３４には外周斜面取り砥石１２０の場合と同様にダイヤモンド砥粒等の砥粒が付着されている。

ドーナツ状ガラス基板６の内周エッジ部６６の斜面取りを行う場合も、基本的には上述した外周エッジ部６５の斜面取りと同様に行う。すなわち、ドーナツ状ガラス基板６を円孔６６を中心に回転させ、この状態から、図１３に示すように、内周斜面取り砥石１３０を所定位置にまで前進させて、砥石１３２の先端面１３４をドーナツ状ガラス基板６の内周エッジ部６６に押圧する。その結果、内周エッジ部６６が研削されて斜面取りされる。なお、内周斜面取り砥石１３０の回転方向とドーナツ状ガラス基板６の回転方向とは、互いに擦れ合う速度が速くなる向きに設定する。

このとき、図１３に示すように、砥石１３２の中空部１３３がドーナツ状ガラス基板６の内周エッジ部６６に臨むように先端面１３４を内周エッジ部６６に当接させる。砥石１３２の先端面１３４は外側に膨らむように湾曲した傾斜面を有するので、外径側から内径側に至る略全体において内周エッジ部６６と接触することになる。その結果、広い砥石面を使って研削することができるので、効率よく研削を行って面取加工時間を短縮することができる。しかも、内周エッジ部６６の回転移動していく方向ｄ６、ｄ８と砥石１３２の先端面１３４の回転移動していく方向ｄ５、ｄ７とが非平行、つまり、両者の回転移動方向が交差するようになる。この結果、砥石１３２の先端面１３４には特定方向のスジが形成されない。また、ドーナツ状ガラス基板６の内周斜面取り部に縞状のキズが形成されにくい。

さらに、ドーナツ状ガラス基板６は、砥石１３２の先端面１３４によって中空部１３３を挟んだ両側で同時に研削されるが、図１３の紙面右側の研削部においては、研削方向は方向ｄ５とｄ６とを足し合わせた方向であるドーナツ状ガラス基板６に対して斜め下方向となり、紙面左側の研削部においては、研削方向は方向ｄ７とｄ８とを足し合わせた方向であるドーナツ状ガラス基板６に対して斜め上方向となるので、左右の研削部における研削方向が互いに異なる。その結果、砥石１３２の先端面１３４に対するセルフドレッシング効果が生じるので、砥石の目詰まりが抑制されるとともに砥石面に環状スジが形成されないため、一層チッピングが発生しにくい。さらに、ドーナツ状ガラス基板６の左側の研削部で縞状のキズが形成されても右側の研削部でそのキズが打ち消されるので、内周斜面取り部の仕上がり精度が向上する。

また、砥石１３２の先端面１３４が外径側から内径側に至る略全体において内周エッジ部６６と接触するので、砥石１３２による研削を連続して行っても先端面１３４は一様に磨耗するため湾曲形状が変化しない。その結果、常に一定の条件で面取加工が可能となり、砥石１３２の管理が一層容易となる。なお、砥石１３２の先端面１３４がストレート形状のものであっても、上述のチッピングが発生しにくく縞状のキズが発生しない効果を奏する。

なお、ドーナツ状ガラス基板６の上側の内周エッジ部６６の斜面取りが終了したら、ドーナツ状ガラス基板６を裏返して同様の斜面取りを行うことで、ドーナツ状ガラス基板６の上下側の内周エッジ部６６の斜面取りが完了する。

つぎに、ステップＳ１０７に示すドーナツ状ガラス基板６の外周および内周の端面６３、６４のポリッシング、ステップＳ１０８に示す主表面６１のポリッシング、ステップＳ１０９に示すドーナツ状ガラス基板６の洗浄については、従来の方法を用いて実施できる。図１４は完成したドーナツ状ガラス基板を模式的に示す概略図である。完成したドーナツ状ガラス基板６は、主表面６１の中央に円孔６２を有し、外周端面６３と、内周端面６４と、外周斜面取り部６７と、内周斜面取り部６８とを有し、外周および内周斜面取り部６７、６８のチッピングが除去されるとともに低コストで製造された、良質で低コストのガラス基板となる。

（実施例１〜１０、比較例）
以下に、本発明の実施例及び比較例を示す。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。実施例１〜１０においては、上述の実施の形態にしたがって以下のような方法で直径０．８５インチ（２１．６ｍｍ）の磁気ディスク用ガラス基板を製造した。また、比較例では、特許文献１に記載されるような内周および外周の端面の研削とエッジ部の斜面取りとを内外周同時に行うことが可能なチャンファ加工機を用いて行い、それ以外の工程はすべて実施例と同じとした。以下、各工程について図１５を参照して具体的に説明する。

１）薄板ガラスの成形
まず、フロート法により製造したソーダライムガラス（幅３２８ｍｍ×厚さ５ｍｍ×長さ約１．５ｍ）を図２に示す加熱延伸装置で加熱延伸して所望の厚さのガラス条（幅２５ｍｍ×長さ数十ｍｍ）を形成し、１５０ｍｍの長さに切断して薄板ガラスとした。薄板ガラスの厚さは、図１５に示すように、完成品のガラス基板の厚さである０．３８１ｍｍに、ポリッシュ工程での取り代である約０．０１ｍｍ、約０．１２ｍｍ、あるいは約０．２２ｍｍを上乗せした程度のものとした。また、薄板ガラスの平均表面粗さを、ＡＦＭ（島津製作所製ＳＰＭ−９５００Ｊ３）を用いて測定したところ、図１５に示すように１００ｎｍ以下であった。

２）ガラスブロックの形成
つぎに、形成した薄板ガラスを複数枚積層した状態で固着、一体化する方法として、ワックス固定法と冷凍チャック固定法とを採用した。ワックス固定法では、８０℃程度で溶解する水溶性ワックス（日化精工製アクアワックス８０）を用い、ホットプレート上で薄板ガラスを加熱しながらワックスを塗布し、その上に別の薄板ガラスを乗せる作業を繰り返して薄板ガラスを２５枚積層させた後、冷却して固着、一体化し、ガラスブロックを形成した。また、冷凍チャック固定法では、薄板ガラスの間に低温凝固剤を塗布充填しながら２５枚積層させた後、冷却装置を用いて低温凝固材が十分固化する温度まで冷凍して固着、一体化し、ガラスブロックを形成した。

３）内外径のコアリング
図４に示すダブルコア砥石を２種類準備した。すなわち、内径加工用砥石と外径加工用砥石がともにメタルボンド＃３２０のタイプと、外径加工用砥石がメタルボンド＃３２０であり、内径加工用砥石がメタルボンド＃６００であるタイプとである。そして、前工程で形成したガラスブロックを、上述のステップＳ１０３に示す方法によって、図１５に示す条件で研削し、ドーナツ状ガラスブロックを形成した。なお、冷凍チャック方式を用いた場合は、研削中においても冷凍固着状態が維持されるように研削液温度を−１０℃程度に保った。

４）内外周端面研削（芯取り）
円柱状の外周端面研削砥石および内周端面研削砥石をそれぞれ２種類準備した。砥石の種類および粒度は、外周用および内周用ともに電着＃４００と、電着＃６００とである。そして、前工程で形成したドーナツ状ガラスブロックの内周および外周の端面を、上述のステップＳ１０４に示す方法によって、図１５に示す条件で研削し、芯取りを行い完成品寸法に仕上げた。なお、冷凍チャック方式を用いた場合は、研削中においても冷凍固着状態が維持されるよう研削液温度を−１０℃程度に保った。

５）分離、洗浄
つぎに、前工程で内周および外周の端面を研削したドーナツ状ガラスブロックを８０℃に調整した温水に浸漬し、超音波を印加して水溶性ワックスまたは低温凝固材を溶解した。つぎに、仕上げ洗浄としてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）超音波洗浄を施し乾燥させることで、個々のドーナツ状ガラス基板を得た。

６）内外周エッジ部斜面取り
つぎに、斜面取り砥石として、メタルボンドまたはレジメタボンドを結合剤として砥粒を焼結し、砥石粒度を＃８００〜＃２０００に調整したものを数種類準備した。なお、実施例１〜１０については、外周斜面取り砥石は、図７に示したものと同様のものであって、砥石の先端面の傾斜面がストレート形状であり、傾斜角度が４５度であるものを用いた。また、内周斜面取り砥石は、図１１に示したものと同様のものであって、砥石の先端面の傾斜面がストレート形状であり、傾斜角度が４５度であるものを用いた。そして、斜面取り角度がガラス基板の主表面に対して４５度の角度となるように斜面取り砥石およびドーナツ状ガラス基板の位置を調整しておき、ジュラコン製樹脂を用いて同心円状に加工された吸着ステージにドーナツ状ガラス基板を乗せて真空吸着させた後、上述のステップＳ１０６に示す方法によって、図１５に示す条件で斜面取りを行った。なお、斜面取りは、内周上面、内周下面、外周上面、外周下面の順に行った。

７）内外周端面ポリッシング
つぎに、ワークホールダーに前工程で斜面取りを行ったドーナツ状ガラス基板を３００枚重ね合わせ、従来より用いられているブラシ研磨法により内周および外周の端面および斜面取り部の鏡面研磨を行った。研磨砥粒としては酸化セリウム砥粒を含むスラリー（遊離砥粒）を用いた。なお、このポリッシングは、内周、外周の順に実施し、このポリッシングを終えたドーナツ状ガラス基板を水洗浄し、仕上げ洗浄としてＩＰＡ超音波洗浄を施し、乾燥させた。

８）主表面ポリッシング
遊星歯車機構を有する両面研磨装置に前工程で得られたドーナツ状ガラス基板をセットし、軟質ポリッシャを用いたタッチポリッシュによって所望の厚さ０．３８１ｍｍになるまで主表面の鏡面研磨を行った。研磨砥粒としては、コロイダルシリカ砥粒を含むスラリー（遊離砥粒）を用いた。

以上のようにして製造したドーナツ状ガラス基板について、斜面取りの後、および主表面のポリッシングの後に、レーザー顕微鏡を用いて内外周の斜面取り部におけるチッピングの個数とサイズ（最大長さ、最大深さ）を測定した。また、基板の主表面の平均表面粗さを、ＡＦＭ（島津製作所製ＳＰＭ−９５００Ｊ３）を用いて測定した。その結果を図１６に示す。

ここで、実施例１〜１０と比較例とのチッピングについてのデータを比較する。比較例では斜面取り後においてチッピング長さが５μm以上のチッピング発生個数は３００個以上であり、その深さは最大で２０μmを超えており、内外周端面ポリッシング、主表面ポリッシング（タッチポリッシュ）を施してもチッピングは残存し除去できていない。すなわち、比較例に係る方法においてチッピングを除去するためには、当初は厚い板ガラスを用いて、チッピングが除去されるまで主表面を研削しなければならないので、大きな材料ロスが発生する。これに対し実施例１〜１０では、斜面取り後におけるチッピングの発生個数は２０個未満であり、かつ、その最大深さは２μm以下と顕著に改善されている。なお、実施例２〜１０は、結合剤の種類に関わらず砥石粒度を細かくすることで一層チッピングサイズを小さくできることを示すが、工程時間を考慮した生産性の観点からは、砥石の粒度は＃１０００〜＃１５００が特に好適である。また、実施例１０では、斜面取りの加工速度を、はじめは低速で後に高速にするという２段階にしているが、このように加工速度を段階的にアップにする事でより生産性が向上する事も確認できた。

また、実施例６〜９では、薄板ガラスの平均表面粗さが異なるが、いずれの表面粗さであっても主表面のポリッシング後にはチッピングの残存は見られず、主表面の平均表面粗さも十分満足できた。また、主表面のポリッシングで深さが１μｍ以下程度の微小なチッピングを除去する場合、少なくともチッピング深さの３倍以上の厚さのタッチポリッシュをすれば、微小なチッピングを除去できることが確認された。そして、タッチポリッシュで所望の主表面の表面粗さを実現するには、生産性の観点から、薄板ガラスの厚さが完成品のガラス基板の厚さよりも０．０２ｍｍ以下だけ厚いことが特に好適であり、薄板ガラスの平均表面粗さが１ｎｍ以下であることが特に好適であることが確認された。

また、実施例３、６、７を比較した結果、生産性、砥石位置出し作業性、ドーナツ状ガラス基板および砥石への給水性などの観点から、外周斜面取り砥石のドーナツ状ガラス基板と接触する部分の直径は加工対象のワークであるドーナツ状ガラス基板の直径の４０％以上９５％以下、内周斜面取り砥石のドーナツ状ガラス基板と接触する部分の直径は、ドーナツ状ガラス基板の円孔の直径の４０％以上９５％以下が好適であることが確認された。

なお、上記の実施の形態においては、薄板ガラスを複数枚積層して固着、一体化し、ガラスブロックを形成した後、内外径を同時にコアリングしてドーナツ状ガラスブロックを形成する構成にしているが、コアリングは内径と外径を分けてそれぞれコアリングを施してもよいし、薄板ガラスをあらかじめ円盤状基板としたのち複数枚積層して固着、一体化し、内外径を同時コアリングあるいは内径と外径を分けてそれぞれコアリングを施してもよい。

また、本発明は、ハードディスク装置用の磁気ディスクに限らず、光ディスク、光磁気ディスク等の他の記録媒体用のガラス基板の製造に適用できるものである。

本発明の実施の形態に係るガラス基板の製造方法のフロー図である。リドロー法を実施するための加熱延伸装置を模式的に表した概略図である。形成したガラスブロックを模式的に表した斜視概略図である。ドーナツ状ガラスブロックの形成について説明する説明図である。ドーナツ状ガラスブロックの内周および外周の研削について説明する説明図である。ドーナツ状ガラスブロックと、分離、洗浄した個々のドーナツ状ガラス基板を模式的に表した斜視概略図である。外周斜面取り砥石の一部断面概略図である。外周斜面取り砥石のドーナツ状ガラス基板への当て方を説明する説明図である。外周斜面取り砥石とドーナツ状ガラス基板との接触状態を表す斜視図である。斜面取りを行ったドーナツ状ガラス基板の外周端部の断面図である。内周斜面取り砥石の一部断面概略図である。内周斜面取り砥石のドーナツ状ガラス基板への当て方を説明する説明図である。内周斜面取り砥石とドーナツ状ガラス基板との接触状態を表す斜視図である。完成したドーナツ状ガラス基板を模式的に示す概略図である。本発明の実施例１〜１０および比較例に係るドーナツ状ガラス基板の製造の際の各工程の諸条件を示す図である。本発明の実施例１〜１０および比較例に係るドーナツ状ガラス基板の諸特性を示す図である。ガラス基板に発生するチッピングを説明する図である。

符号の説明

１母材ガラス板
２ガラス条
３薄ガラス板
４ガラスブロック
５ドーナツ状ガラスブロック
５２、６２円孔
５３、６３外周端面
５４、６４内周端面
６ドーナツ状ガラス基板
６１主表面
６５外周エッジ部
６６内周エッジ部
６７外周斜面取り部
６８内周斜面取り部
１２０外周斜面取り砥石
１２１、１３１砥石軸
１２２、１３２砥石
１２３、１３３中空部
１２４、１３４先端面
１３０内周斜面取り砥石

Claims

所定の厚さを有する薄板ガラスを複数枚積層して固着、一体化し、ガラスブロックを形成するガラスブロック形成工程と、
前記形成したガラスブロックをコアリングしてドーナツ状ガラスブロックを形成する内外径コアリング工程と、
前記形成したドーナツ状ガラスブロックの内周および外周の端面を研削する内外周端面研削工程と、
前記内周および外周の端面を研削したドーナツ状ガラスブロックを個々のドーナツ状ガラス基板に分離して該分離したドーナツ状ガラス基板を洗浄する分離洗浄工程と、
前記洗浄したドーナツ状ガラス基板の内周および外周のエッジ部を斜面取りする内外周斜面取り工程と、
前記内周および外周のエッジ部を斜面取りしたドーナツ状ガラス基板の主表面を研磨する工程と、
を含み、
前記薄板ガラスの主表面の平均表面粗さは１ｎｍ以下であり、
前記薄板ガラスの厚さは完成品のガラス基板の厚さよりも０．０２ｍｍ以下だけ厚い
ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
前記形成したガラスブロックと該ガラスブロックを固定する固定手段との間にダミー板ガラスを挟んで、前記内外径コアリング工程または前記内外周端面研削工程を行うことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
前記内外周斜面取り工程は、電着法、メタルボンド、レジンボンド、レジメタボンド、またはビトリファイドボンドのいずれか１つ以上の結合剤で焼結した砥粒を付着した砥石を用いて前記洗浄したドーナツ状ガラス基板の内周および外周のエッジ部を斜面取りすることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス基板の製造方法。
前記砥粒の粒度は、＃８００以上＃２０００以下であることを特徴とする請求項３に記載のガラス基板の製造方法。
前記砥粒の粒度は、＃１０００以上＃１５００以下であることを特徴とする請求項４に記載のガラス基板の製造方法。
前記内外周斜面取り工程は、中空部を形成した円筒状の先端部を有し、前記先端部の内径が先端方向に向けて拡開して内側に窪んだ湾曲形状またはストレート形状の斜面が形成された外周斜面取り砥石、または、中空部を形成した円筒状の先端部を有し、前記先端部が円錐台側面状に先細り外側に膨らんだ湾曲形状またはストレート形状の斜面が形成された内周斜面取り砥石を、斜面取り角度が所望の角度となるように前記ドーナツ状ガラス基板との位置関係を予め調整しておき、前記外周斜面取り砥石または前記内周斜面取り砥石と前記ドーナツ状ガラス基板とをそれぞれ回転させた状態で、前記外周斜面取り砥石の中空部または前記内周斜面取り砥石の中空部を前記ドーナツ状ガラス基板の外周または内周のエッジ部に押し当てて斜面取りすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のガラス基板の製造方法。
前記外周斜面取り砥石または前記内周斜面取り砥石の回転方向と前記ドーナツ状ガラス基板の回転方向を非平行にすることを特徴とする請求項６に記載のガラス基板の製造方法。
前記外周斜面取り用砥石は、前記ドーナツ状ガラス基板と接触する部分の砥石の直径が該ドーナツ状ガラス基板の直径未満であり、前記内周斜面取り用砥石は、前記ドーナツ状ガラス基板と接触する部分の砥石の直径が該ドーナツ状ガラス基板に形成した円孔の直径未満であることを特徴とする請求項６または７に記載のガラス基板の製造方法。
前記外周斜面取り用砥石は、前記ドーナツ状ガラス基板と接触する部分の砥石の直径が該ドーナツ状ガラス基板の直径の４０％以上９５％以下であり、前記内周斜面取り用砥石は、前記ドーナツ状ガラス基板と接触する部分の砥石の直径が該ドーナツ状ガラス基板に形成した円孔の直径の４０％以上９５％以下であることを特徴とする請求項８に記載のガラス基板の製造方法。