JPWO2019151185A1 - 円盤形状のガラス素板の製造方法、及び磁気ディスク用ガラス基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

ガラス素板をガラス板から切り出す際、レーザ光の焦点位置が前記ガラス板の板厚方向の内部に位置し、かつ前記焦点位置が、前記ガラス板の表面から見て円を描くように、第１レーザ光をガラス板に対して相対移動させることにより、前記ガラス板内部にクラック開始部を形成し、その後、クラック開始部から前記ガラス板の主表面に向けてクラックを進展させ、ガラス板を割断して、表面粗さが算術平均粗さＲａで０．０１μｍ未満であり、真円度が１５μｍ以下である分離面を有するガラス素板を前記ガラス板から分離する。この後、前記ガラス素板の主表面の研削あるいは研磨を行う。

Description

本発明は、レーザ光を用いてガラス板からガラス素板を切りだす処理を含む磁気ディスク用ガラス基板の製造方法に関する。

今日、パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、あるいはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）記録装置、あるいは、クラウドコンピューティングのデータセンター等には、データ記録のためにハードディスク装置が用いられる。ハードディスク装置では、円盤状の非磁性体の磁気ディスク用ガラス基板に磁性層が設けられた磁気ディスクが用いられる。磁気ディスクは、例えば、浮上距離が５ｎｍ程度であるＤＦＨ（Disk Flying Height）タイプの磁気ヘッドに組み込まれる。

このようなＤＦＨタイプの磁気ヘッドでは、上記浮上距離が短いため、磁気ディスクの主表面に微小粒子等が付着することは避けなければならない。この微小粒子の付着を抑制するために、ガラス基板の主表面のみならず端面においても精度よく研磨して、表面粗さが小さいことが望ましい。また、磁気ディスクが安定して高速回転するように、円盤形状の磁気ディスクは真円度が高いことが望ましい。

このような磁気ディスクの要求を満足するために、磁気ディスク用ガラス基板の端面（内側端面及び外側端面）の表面粗さを小さくし、真円度を高める端面研磨が行われる。
磁気ディスク用ガラス基板は、ガラス板の切り出し、端面の面取り加工、端面研磨、主表面の研削及び研磨、及びガラス板の洗浄を経て得られる。
上記ガラス板の切り出しにおいて、カッターによるスクライブ及び割断に代えて、レーザ光を用いてガラス板からガラス素板を切り出す技術が提案されている（特許文献１）。

上記技術では、パルスレーザビームのレーザビーム焦線をガラス板内へ、所定の入射角度で方向付けて、ガラス板内でレーザビーム焦線に沿って欠陥ライン（穿孔）を生じさせることを、ガラス板およびレーザビームを相対的に平行移動して繰り返し行って、複数の欠陥ライン（穿孔）を形成する。そのとき、隣り合う欠陥ライン（穿孔）間にクラックが伝播するので、ガラス板から所望の形状のガラス素板を切り出すことができる。欠陥ライン（穿孔）の間隔は、２μｍだけ離れている。

特開２０１７−５１１７７７号公報

上記技術を利用して、ガラス板から円盤形状のガラス素板を作製することはできるが、欠陥ライン（穿孔）に基づいてガラス素板を切り出すので、切り出したガラス素板の端面には、欠陥ラインを構成する孔の断面形状の一部が残る。このため、切り出したガラス素板から、主表面のみならず端面の表面粗さが小さい磁気ディスク用ガラス板を得るためには、端面研磨を行わなければならない。端面研磨は、研磨時間が長く、生産効率のみならず、生産コストの点で好ましくない。端面研磨をするにしても、従来に比べて研磨時間が短くて済む、あるいは、端面研磨を全く行わなくて済むようなレーザ光を用いた切り出しが好ましい。

そこで、本発明は、ガラス板から、磁気ディスク用ガラス板の素となるガラス素板を、レーザ光を用いて切り出す際、端面研磨時間を従来に比べて大幅に低減し、好ましくは、端面研磨をしなくても済むような端面の表面粗さと真円度を有するガラス素板を切り出すことができる処理を含んだ、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。

上述したように、ガラス板に穿孔した複数の欠陥ラインに基づいて円盤形状のガラス素板を切り出した場合、端面は表面粗さと真円度を同時に満足する好ましい形状とはならない。

一方、ガラス板の主表面に焦点位置が来るようにレーザ光を照射して主表面上に欠陥を形成させて、この欠陥からクラックをガラス板内に進展させることで、ガラス素板を切り出すことができるが、この場合も、端面は、表面粗さと真円度を同時に満足する好ましい形状とはならない。これに対して、ガラス板の内部に欠陥を形成して、この欠陥から両側の主表面に向けてクラックを進展させることで、ガラス素板を切り出した場合、端面の表面粗さは小さく、真円度は高いことを見出した。
また、端面の表面粗さと真円度を同時に満足する形状とならないガラス素板であっても、ガラス素板の面取面の形成のためにガラス素板の切り出した面、すなわち分離面に、分離面の法線方向からレーザ光を照射して、分離面近傍のガラスを溶かして面取面を形成することにより、分離面へのレーザ光の照射によってできるガラス素板の分離面の表面粗さは小さく、真円度は高いことを見出した。これらの事実より、本発明者は、以下の発明の態様を想到した。

本発明の一態様は、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。当該製造方法は、
レーザ光の焦点位置が前記ガラス板の板厚方向の内部に位置し、かつ前記焦点位置が、前記ガラス板の主表面から見て円を描くように、第１レーザ光を前記ガラス板に対して相対移動させることにより、前記ガラス板の内部にクラック開始部を形成し、その後、前記クラック開始部から前記ガラス板の主表面に向けてクラックを進展させ、前記ガラス板を割段して、表面粗さが算術平均粗さＲａで０．０１μｍ未満であり、真円度が１５μｍ以下である分離面を有するガラス素板を前記ガラス板から分離する分離処理と、
前記ガラス素板の主表面の研削あるいは研磨を行う研削・研磨処理と、を含む。

前記焦点位置は、前記ガラス板の主表面から前記ガラス板の板厚の３分の１〜３分の２の範囲内にある、ことが好ましい。

前記焦点位置は、前記ガラス基板の主表面から前記ガラス板の板厚の３分の１未満の範囲内にある、ことも好ましい。

前記分離処理と前記研削・研磨処理の間に、前記ガラス素板の主表面と前記分離面とで形成される角部を、前記第１レーザ光と異なる種類の第２レーザ光で面取り加工する面取り処理を含む、ことが好ましい。

本発明の他の一実施形態は、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。当該製造方法は、
第１レーザ光をガラス板に対して相対移動させることにより、前記ガラス板の主表面上に定めた円形状の分離境界線上に前記第１レーザ光の照射によって欠陥を断続的に形成し、形成した前記欠陥を繋ぐように線状の欠陥を形成して前記ガラス板からガラス素板を分離する分離処理と、
前記ガラス素板の分離面の法線方向から前記第１レーザ光と異なる種類の第２レーザ光を照射することにより、前記分離面に面取面を形成し、かつ、前記第２レーザ光の照射により前記分離面の表面粗さが算術平均粗さＲａで０．０１μｍ未満であり、真円度が１５μｍ以下であるガラス素板を形成する面取り処理と、
前記ガラス素板の主表面の研削及び研磨の少なくとも一方を行う研削・研磨処理と、
を含む。

前記ガラス板の板厚は、０．６ｍｍ以下である、ことが好ましい。
また、前記研削・研磨処理後の前記ガラス素板の板厚は、０．５２ｍｍ未満である、ことが好ましい。

前記第２レーザ光は、パルス幅が１０^−１２秒以下のパルスレーザ光である、ことが好ましい。

前記研削・研磨処理では、前記切り出し処理により得られた前記ガラス素板の前記真円度を維持し、さらに前記分離面の少なくとも一部分の表面粗さを維持しつつ、前記ガラス素板の前記主表面を研削及び研磨の少なくとも一方を行う、ことが好ましい。

前記真円度は、０．１〜１５μｍである、ことが好ましい。

上述の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によれば、端面研磨時間を従来に比べて大幅に低減し、好ましくは、端面研磨をしなくても済むような端面の表面粗さと真円度を有するガラス素板を切り出すことができる。

（ａ）は、本実施形態で作製される磁気ディスク用ガラス基板の一例の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す磁気ディスク用ガラス基板の外側端面の断面の一例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、本実施形態の、ガラス板からガラス素板を切り出す方法の一例を説明する図である。 本実施形態の、ガラス板からガラス素板を切り出す方法の一例を説明する図である。 本実施形態で行う、面取り処理の一例を説明する図である。 本実施形態で行う面取面の形成処理の一例を説明する図である。

本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法では、ガラス板から、同心円である内側円及び外側円に沿って円盤形状のガラス素板を切り出して、切り出した円盤形状のガラス素板の端面（分離面）と主表面との接続部分の角部の面取り加工を行ったのち、主表面の研削及び研磨を行って、磁気ディスク用ガラス基板を作製する。
ここで、従来のレーザ光を用いて、ガラス板から切り出したガラス素板の分離面である端面（内側端面、外側端面）における表面粗さである算術平均粗さＲａと真円度は、磁気ディスク用ガラス板の端面の要求範囲を満足しない。従来切り出したガラス素板の端面研磨を行うことで算術平均粗さＲａを要求範囲内にすることはできるが、端面研磨に多くの時間を要し、生産効率が低い。一方、真円度が低いガラス素板の真円度を高くする調整は困難である。
この点を考慮して、本実施形態では、レーザ光を用いたガラス板からガラス素板を切り出すが、従来と異なる方式によりガラス素板を切り出す。

具体的には、一実施形態である第１処理では、第１レーザ光の焦点位置がガラス板の板厚方向の内部に位置し、かつ焦点位置が、ガラス板の主表面から見て円を描くように、第１レーザ光をガラス板に対して相対移動させることにより、ガラス板の内部に円形状のクラック開始部を形成する。その後、円形状のクラック開始部の各位置からガラス板の主表面に向けてクラックを進展させ、ガラス板を割断して、表面粗さが算術平均粗さＲａで０．０１μｍ未満であり、真円度が１５μｍ以下である分離面（割段面）を有するガラス素板をガラス板から分離する。
クラック開始部は、例えば、レーザ光の照射により傷、溶融、劣化、あるいは変質が生じた部分である。例えばガラス板を加熱することにより、このクラック開始部からガラス板の両主表面に向けてクラックが進展する。
この後、後述する研削・研磨処理の前に、面取面を、第２レーザ光を用いて形成する面取り処理を行う。したがって、ガラス板からガラス素板を分離する分離処理と研削・研磨処理の間に、ガラス素板の主表面と分離面とで形成される角部を、第１レーザ光と異なる種類の第２レーザ光で面取り加工する。

別の一実施形態である第２処理では、第１レーザ光をガラス板に対して相対移動させることにより、ガラス板の主表面上に定めた円形状の分離境界線上に第１レーザ光の照射によって欠陥を断続的に形成し、形成した欠陥を繋ぐように線状の欠陥を形成してガラス板からガラス素板を分離する。分離したガラス素板の分離面の法線方向から第２レーザ光を照射することにより、分離面に面取面を形成し、かつ、この第２レーザ光の照射により分離面の表面粗さが算術平均粗さＲａで０．０１μｍ未満であり、真円度が１５μｍ以下となるガラス素板を形成する。

欠陥は、ガラスに形成される傷、溶融した部分、劣化あるいは変質した部分（以下、傷等という）、ガラス板の主表面から急激にへこんだ孔断面の小さい孔（貫通孔、非貫通孔を含む）、及びクラック等を含む。このような欠陥は、進展するクラック生成の核となる。
欠陥を断続的に形成するとは、ガラス板上に、クラック生成の核となる傷等や孔断面の小さい複数の孔（貫通孔、非貫通孔を含む）を、間隔をあけてガラス板の深さ方向にあけることを含む。
また、線状の欠陥を形成するとは、断続的に形成された欠陥を線状に繋ぐクラックが形成されることを含む。クラックは、ガラス材に物理的な隙間が生じる顕在化したクラックの他に、物理的な隙間が生じないが、境界面を形成する潜在クラックも含む。
ガラス板からガラス素板を分離することは、分離した縁が円形状の外周となるように、ガラス素板を取り囲む外側部分を除去すること、及び円形状の内孔を形成するように、ガラス素板に囲まれた内側部分を除去することを含む。

真円度の測定は、例えば、ガラス素板の板厚よりも厚い板状のプローブをガラス基板の主表面に対して垂直方向に、端面と対向するように配置し、ガラス素板を円周方向に回転させることで輪郭線を取得し、この輪郭線の内接円と外接円との半径の差をガラス基板の真円度として算出する。なお、真円度の測定には、例えば、真円度・円筒形状測定装置を用いることができる。

算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠した値である。算術平均粗さＲａを求めるために行なうガラス素板の端面の表面形状の計測は、レーザ顕微鏡を用いて、５０μｍ四方の評価領域にて以下の条件で行なわれる。
観察倍率：３０００倍、
高さ方向（Ｚ軸）の測定ピッチ：０．０１μｍ、
カットオフ値λｓ：０．２５μｍ、
カットオフ値λｃ：８０μｍ。
なお、高さ方向の分解能は１ｎｍ以下であることが好ましい。また、本実施形態では観察倍率３０００倍であるが、観察倍率は測定面の大きさに応じて、１０００〜３０００倍程度の範囲で適宜選択される。

上述の第１処理では、第１レーザ光の焦点位置をガラス板の板厚方向の内部に位置するように、レーザ光源の光学系を調整するので、焦点位置に光エネルギが集中して局所的に加熱して、クラック開始部をガラス内部に形成させる。この後、例えばガラス板を加熱する等により、このクラック開始部から主表面に向かってクラックを進展させる。クラックによって形成される割断面は表面粗さが小さい。また、焦点位置の軌跡となる円は、第１レーザ光をガラス板に精度よく相体移動することが可能な移動機構等によって高い真円度を実現することができる。このため、ガラス素板の真円度の精度は、焦点位置から主表面に向かって延びるクラックの真直度に依存するが、クラックは、ガラス板厚方向内部から延びるので、一方の側の主表面から他方の側の主表面に向かって進展するクラックより進展距離は短い。このため、真円度の悪化を抑えることができる。
また、第２処理では、第１レーザ光の照射により欠陥を断続的に形成した欠陥間を繋ぐクラックを形成させてガラス素板を分離する場合、分離面の算術平均粗さＲａが大きく真円度が低い場合があるが、分離面の法線方向から第２レーザ光を分離面に照射して分離面近傍のガラスを熱によって溶かしながら面取面を形成するので、第２レーザ光の照射による面取面の形成と同時に、第２レーザ光の照射により分離面の表面粗さを小さくし、かつ、真円度の精度を高めることができる。
これにより、分離面の表面粗さを算術平均粗さＲａで０．０１μｍ未満とすることができ、真円度を１５μｍ以下とすることができる。真円度は、一実施形態によれば、０．１〜１５μｍにすることができる。真円度は、好ましくは１０μｍ以下であり、より好ましくは７μｍ以下、より一層好ましくは５μｍ以下である。

以下、本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は、本実施形態で作製される磁気ディスク用ガラス基板の一例の斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す磁気ディスク用ガラス基板の外側端面の断面の一例を示す図である。
図１（ａ）に示す磁気ディスク用ガラス基板（以下、ガラス基板という）１は、円環状の薄板のガラス基板である。磁気ディスク用ガラス基板のサイズは問わないが、磁気ディスク用ガラス基板は、例えば、公称直径２．５インチや３．５インチの磁気ディスク用ガラス基板のサイズである。公称直径２．５インチの磁気ディスク用ガラス基板の場合、例えば、外径が６５ｍｍ、中心穴の径が２０ｍｍである。ガラス基板１の板厚は１．０ｍｍ以下であり、例えば板厚は０．６ｍｍ〜１．０ｍｍである。あるいは、板厚は０．６ｍｍ未満であり、例えば０．５２ｍｍ未満である。このガラス基板１の主表面上に磁性層が形成されて磁気ディスクが作られる。

ガラス基板１は、一対の主表面１１ｐ，１２ｐ、外側端面に形成された側壁面１１ｗ、側壁面１１ｗと主表面１１ｐ，１２ｐの間に介在する面取面１１ｃ，１２ｃ、内側端面にも、外側端面と同様に形成された、図示されない側壁面、及び、この側壁面と主表面１１ｐ，１２ｐの間に介在する図示されない面取面とを備える。
ガラス基板１は、中心部に円孔を有する。側壁面１１ｗは、ガラス基板１の板厚方向の中心位置を含む。面取面１１ｃ，１２ｃの主表面１１ｐ，１２ｐに対する傾斜角度は、特に制限されず、例えば４５°である。また、側壁面１１ｗ及び面取面１１ｃ，１２ｃの境界は、図示されるようなエッジを有する形状に限定されるものではなく、滑らかに連続する曲面状であってもよい。面取面１１ｃ，１２ｃも、図１（ｂ）に示すように、その断面形状において、直線状に傾斜した面取面でなく、曲線状に湾曲した面取面であってもよい。

（第１処理）
このようなガラス基板１の作製では、予め作製されたガラス板からレーザ光を用いてガラス素板を切り出す分離処理が行われる。図２（ａ），（ｂ）及び図３は、ガラス板２０からガラス素板を切り出す一実施形態の分離処理を説明する図である。
ガラス板２０は、例えば、フローティング法あるいはダウンドロー法を用いて一定の板厚のガラス板である。あるいは、ガラスの塊を、金型を用いてプレス成形したガラス板であってもよい。ガラス板２０の板厚は、最終製品である磁気ディスク用ガラス基板になる時の目標板厚に対して、研削及び研磨の取り代量の分だけ厚く、例えば、数μｍ程度厚い。

レーザ光源３０は、レーザ光Ｌ１（第１レーザ光）を出射する装置であり、例えば、ＹＡＧレーザ、あるいは、ＮＤ：ＹＡＧレーザ等の固体レーザが用いられる。したがって、レーザ光の波長は、例えば、１０３０ｎｍ〜１０７０ｎｍの範囲にある。
レーザ光Ｌ１は、パルスレーザであり、一実施形態では、レーザ光Ｌ１によるパルス幅を１０^−１２秒以下（１ピコ秒以下）であることが、レーザ光Ｌ１の焦点位置Ｆにおけるガラスの過度な変質を抑制することができる点から好ましい。
また、レーザ光Ｌ１の光エネルギは、パルス幅及びパルス幅の繰り返し周波数に応じて適宜調整することができる。パルス幅及び繰り返し周波数に対して過度な光エネルギを提
供すると、ガラスが過度に変質し易くなり、焦点位置Ｆに残渣が存在し易い。

図２（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌ１の焦点位置Ｆをガラス板２０の板厚方向の板厚の内部に位置するように、レーザ光源３０の光学系を調整するので、焦点位置Ｆに光エネルギが集中して局所的に加熱され、傷、溶融、劣化あるいは変質によるクラック開始部（クラック生成の核）が形成される。焦点位置Ｆは、ガラス板２０の表面から見て円を描くように、ガラス板２０に対して相対移動するので、クラック開始部は、円形状となる。このガラス板２０を加熱する等により、図３に示すように、クラック開始部の各位置からクラックＣをガラス内部に発生させ、主表面に向かってクラックＣを進展させる。これにより、ガラス素板は、ガラス板１０から、割断のために大きな力を加えることなく容易に分離することができる。
こうして、分離面（割断面）の表面粗さが算術平均粗さＲａで０．０１μｍ未満であり、真円度が１５μｍ以下であるガラス素板を得ることができる。真円度は、好ましくは１０μｍ以下であり、より好ましくは７μｍ以下、より一層好ましくは５μｍ以下である。この分離面（割断面）は、磁気ディスク用ガラス基板の端面の要求を満足する端面である。このため、分離面（割断面）を研磨する必要はない。

なお、一実施形態によれば、焦点位置Ｆは、ガラス板２０の主表面からガラス板２０の板厚の３分の１〜３分の２の範囲内にある、ことが好ましい。この範囲に焦点位置Ｆを設けることにより、真円度及び表面粗さの要求を満足する分離面（割断面）をそのまま、図１（ｂ）に示す側壁面１１ｗとすることができるので、端面研磨等の余分な処理をしなくてよく、生産効率を向上させることができる。

また、一実施形態によれば、焦点位置Ｆは、ガラス板の主表面からガラス板の板厚の３分の１未満の範囲内にあることも好ましい。この場合、クラックによって形成される分離面（割断面）に比べて残渣が形成されやすく表面粗さが低下する焦点位置Ｆ近傍は、後述する面取り処理により除去される部分となる。このため、表面粗さをよりいっそう高くする場合、焦点位置Ｆは、ガラス板の主表面からガラス板の板厚の３分の１未満の範囲内にあることが好ましい。

一実施形態によれば、レーザ光Ｌ１は、パルス幅が１０^−１２秒以下のパルスレーザ光である、ことが好ましい。パルス幅が１０^−１２秒超の場合、焦点位置Ｆに光エネルギが集中し焦点位置Ｆ近傍のガラスが変質し、表面粗さを低下させ易い。

こうしてガラス板２０から分離したガラス素板の、主表面と分離面（割断面）である端面とで形成される角部の面取り加工を行うための面取り処理が行われる。具体的には、角部を、レーザ光Ｌ１と異なる種類のレーザ光Ｌ２（第２レーザ光）で面取り加工する。図４は、面取り処理の一例を説明する図である。レーザ光Ｌ２は、角部４０を、主表面に対して３０〜６０度の傾斜角度傾斜した方向から照射し、角部４０を加熱して軟化させて蒸発させることにより、角部４０を面取りすることができる。例えば、ＣＯ_２レーザが好適に用いることができる。この場合、レーザ光Ｌ２は、パルスレーザであり、繰り返し周期が５ＫＨｚ以上であって、単位面積当たりの１パルスあたりのパワー密度を１００Ｗ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。このような面取りによって、表面粗さの低い、真円度の高い面取面を形成することができる。
こうして、図３に示す下側の主表面と側壁面とで形成される角部も、同様のレーザ光Ｌ２を用いて面取り加工を行うことができる。角部４０を、レーザ光Ｌ２で面取り加工するので、砥石等により面取り加工を行う場合に比べて生産効率は高い。
このように、ガラス素板３０の切り出しから、面取り処理まで、端面研磨をしなくて済むので、生産効率が向上する。

（第２処理）
別の一実施形態の第２処理では、レーザ光Ｌ１（第１レーザ光）をガラス板２０に対して相対移動させることにより、ガラス板２０上に定めた円形状の分離境界線上にレーザ光Ｌ１の照射によって欠陥を断続的に形成し、形成した欠陥を繋ぐように線状の欠陥を形成してガラス板２０からガラス素板を分離する。断続的に形成する欠陥の隣り合う欠陥との距離は、数μｍ程度、例えば１〜１０μｍである。
この場合、図２（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌ１の焦点位置Ｆは、必ずしもガラス板２０の板厚方向の板厚の内部に位置しなくてもよく、焦点位置Ｆは制限されない．たとえば、ガラス板２０の主表面上でもよい。レーザ光Ｌ１の照射により、照射位置には、光エネルギが集中して局所的に加熱され、傷、溶融、劣化あるいは変質による欠陥がクラック開始部（クラック生成の核）として形成される。このガラス板２０を加熱する等により、クラック開始部の各位置からクラックが進展し、クラックが隣りにある欠陥まで線状に繋がる。これにより、分離境界線上に線状の欠陥が形成されて、ガラス板２０からガラス素板を分離することができる。ガラス板２０からガラス素板を分離する際、分離を容易に行うことができるように、ヒータあるいはレーザ光によりガラス板２０を加熱してガラス素板とそれ以外の部分の間に熱膨張差による隙間を作って分離をしてもよい。

欠陥を断続的に形成するためのレーザ光Ｌ１（第１レーザ光）は、例えば、ＹＡＧレーザ、あるいは、ＮＤ：ＹＡＧレーザ等の固体レーザが用いられる。したがって、レーザ光の波長は、例えば、１０３０ｎｍ〜１０７０ｎｍの範囲にある。
レーザ光Ｌ１は、パルスレーザであり、一実施形態では、レーザ光Ｌ１によるパルス幅を１０^−１２秒以下（１ピコ秒以下）であることが、ガラスの過度な変質を抑制することができる点から好ましい。
また、レーザ光Ｌ１の光エネルギは、パルス幅及びパルス幅の繰り返し周波数に応じて適宜調整することができる。パルス幅及び繰り返し周波数に対して過度な光エネルギを提
供すると、ガラスが過度に変質し易くなり、照射位置に残渣が存在し易い。

第２処理の場合、ガラス板２０の内部にクラック開始端を有するとは限らないので、分離したガラス素板の分離面の表面粗さ及び真円度が十分でない場合がある。しかし、図５に示すように、分離面に面取面を形成する際に、分離面の法線方向からレーザ光Ｌ２を分離面に照射することにより、分離面近傍のガラスの一部を、レーザ光Ｌ２の照射により加熱して溶かす。このため、第２レーザ光の照射により分離面の表面粗さを小さくし真円度を高めることができる。図５は、面取面の形成処理の一例を説明する図である。レーザ光Ｌ２の強度、スポット径を適宜設定することにより、面取面を形成しつつ、分離面の表面粗さを小さくし真円度を向上させることができる。第２レーザ光の分離面へ照射する光エネルギの強度及び分離面におけるスポット径を調整することにより、所望の形状の面取面を形成し、かつ表面粗さが小さく真円度が高い好ましい分離面を形成することができる。

レーザ光Ｌ２は、レーザ光源から出射したレーザ光Ｌ２を、コリーメータ等を含む光学系を通して平行光とした後、集束レンズ３４を介して第２レーザ光Ｌ２を集束させた後、拡張するレーザ光Ｌ２を分離面に照射する。
一方、ガラス板２０は、ガラス板２０の中心位置を回転中心として一定速度で回転させる。こうして、レーザ光Ｌ２と分離面とを、ガラス板２０の周方向にお互いに相対的に移動させながら、レーザ光Ｌ２はガラス板２０の分離面の全周を照射する。
ここで、レーザ光Ｌの分離面への照射は、照射する分離面の法線方向から行うが、法線方向には、完全な法線方向（傾斜角度０度）の他に、法線方向に対して傾斜角度０度±１０度の範囲内で傾斜した方向も許容誤差範囲として含まれる。
図５に示す例では、ガラス板２０の外周端面２４を分離面として面取面を形成するが、円盤形状のガラス板２０の内孔に沿った内周端面２６を分離面として面取面を形成してもよい。

レーザ光Ｌ２の一例として、ＣＯ_２レーザ光を用いるが、ガラスに対し吸収がある発振波長であればよく、ＣＯ_２レーザ光に制限されない。例えば、ＣＯレーザ（発振波長〜５μｍ）、Ｅｒ−ＹＡＧレーザ（発振波長〜２．９４μｍ）等が挙げられる。

こうして、分離面の表面粗さが算術平均粗さＲａで０．０１μｍ未満であり、真円度が１５μｍ以下であるガラス素板を得ることができる。真円度は、好ましくは１０μｍ以下であり、より好ましくは７μｍ以下、より一層好ましくは５μｍ以下である。この分離面は、磁気ディスク用ガラス基板の端面の要求を満足する端面である。このため、端面を研磨する必要はない。

このような第２処理は、ガラス板が薄くなるほど、レーザ光Ｌ２の分離面への照射により、分離面近傍のガラスを短時間に容易に溶かすことができることから、板厚が０．６ｍｍ以下である極めて薄いガラス板にとって有効である。この場合、後述する研削・研磨処理後のガラス素板の板厚は、０．５２ｍｍ未満とすることが好ましい。
上述の第１、第２処理を行うことにより、外周が円形状で、この円形状に同心円の内孔があけられた円盤形状のガラス素板が得られる。

（主表面の研削・研磨処理）
ガラス板から分離され、面取面が形成されたガラス素板は、主表面の研削・研磨処理が行われる。
研削・研磨処理では、ガラス素板の研削後、研磨が行われる。
研削処理では、遊星歯車機構を備えた両面研削装置を用いて、ガラス素板の主表面に対して研削加工を行う。具体的には、ガラス素板の外周端面を、両面研削装置の保持部材に設けられた保持孔内に保持しながらガラス素板の両側の主表面の研削を行う。両面研削装置は、上下一対の定盤（上定盤および下定盤）を有しており、上定盤および下定盤の間にガラス素板が狭持される。そして、上定盤または下定盤のいずれか一方、または、双方を移動操作させ、クーラントを供給しながらガラス素板と各定盤とを相対的に移動させることにより、ガラス素板の両主表面を研削することができる。例えば、ダイヤモンドを樹脂で固定した固定砥粒をシート状に形成した研削部材を定盤に装着して研削処理をすることができる。

次に、研削後のガラス素板の主表面に第１研磨が施される。具体的には、ガラス素板の外周端面を、両面研磨装置の研磨用キャリアに設けられた保持孔内に保持しながらガラス素板の両側の主表面の研磨が行われる。第１研磨は、研削処理後の主表面に残留したキズや歪みの除去、あるいは微小な表面凹凸（マイクロウェービネス、粗さ）の調整を目的とする。

第１研磨処理では、固定砥粒による上述の研削処理に用いる両面研削装置と同様の構成を備えた両面研磨装置を用いて、研磨スラリを与えながらガラス素板が研磨される。第１研磨処理では、遊離砥粒を含んだ研磨スラリが用いられる。第１研磨に用いる遊離砥粒として、例えば、酸化セリウム、あるいはジルコニア等の砥粒が用いられる。両面研磨装置も、両面研削装置と同様に、上下一対の定盤の間にガラス素板が狭持される。下定盤の上面及び上定盤の底面には、全体として円環形状の平板の研磨パッド（例えば、樹脂ポリッシャ）が取り付けられている。そして、上定盤または下定盤のいずれか一方、または、双方を移動操作させることで、ガラス素板と各定盤とを相対的に移動させることにより、ガラス素板の両主表面を研磨する。研磨砥粒の大きさは、平均粒径（Ｄ５０）で０．５〜３μｍの範囲内であることが好ましい。

第１研磨後、ガラス素板を化学強化してもよい。この場合、化学強化液として、例えば硝酸カリウムと硫酸ナトリウムの混合熔融液等を用い、ガラス素板を化学強化液中に浸漬する。これにより、イオン交換によってガラス素板の表面に圧縮応力層を形成することができる。

次に、ガラス素板に第２研磨が施される。第２研磨処理は、主表面の鏡面研磨を目的とする。第２研磨においても、第１研磨に用いる両面研磨装置と同様の構成を有する両面研磨装置が用いられる。具体的には、ガラス素板の外周端面を、両面研磨装置の研磨用キャリアに設けられた保持孔内に保持させながら、ガラス素板の両側の主表面の研磨が行われる。第２研磨処理では、第１研磨処理に対して、遊離砥粒の種類及び粒子サイズが異なることと、樹脂ポリッシャの硬度が異なる。樹脂ポリッシャの硬度は第１研磨処理時よりも小さいことが好ましい。例えばコロイダルシリカを遊離砥粒として含む研磨液が両面研磨装置の研磨パッドとガラス素板の主表面との間に供給され、ガラス素板の主表面が研磨される。第２研磨に用いる研磨砥粒の大きさは、平均粒径（ｄ５０）で５〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。
一実施形態では、化学強化処理の要否については、ガラス組成や必要性を考慮して適宜選択すればよい。第１研磨処理及び第２研磨処理の他にさらに別の研磨処理を加えてもよく、２つの主表面の研磨処理を１つの研磨処理で済ませてもよい。また、上記各処理の順番は、適宜変更してもよい。
こうして、ガラス素板２０の主表面を研磨して、磁気ディスク用ガラス基板に要求される条件を満足した磁気ディスク用ガラス基板を得ることができる。
なお、ガラス素板２０の主表面の研削及び研磨は常に両方を行う必要はなく、少なくともいずれか一方を行えばよい。例えば、研削を行わず、研磨を行ってもよい。

なお、ガラス素板２０は、第１研磨を行う前に、例えば、第１研削後、第１研磨前に、あるいは、第１研削前に、ガラス素板２０の端面（分離面）を研磨する端面研磨処理を行ってもよい。
このような端面研磨処理を行う場合であっても、ガラス素板２０の端面の算術平均粗さＲａは、０．０１μｍ未満、真円度は１５μｍ以下であるので、端面研磨処理に要する時間は短い。
端面研磨処理は、遊離砥粒を端面に供給しながら研磨ブラシを用いて研磨する研磨ブラシ方式を用いてもよく、あるいは、磁気機能性流体を用いた研磨方式を用いてもよい。磁気機能性流体を用いた研磨方式は、例えば、磁気粘性流体に研磨砥粒を含ませたスラリを磁界によって塊にし、この塊の内部にガラス素板２０の端面を突っ込んで、塊とガラス素板２０を相対的に回転させることにより、端面を研磨する方式である。

しかし、生産効率を高めるためには、端面研磨処理をしないことが好ましい。この場合、主表面の研削・研磨処理では、切り出し処理により得られたガラス素板の真円度を維持し、さらに分離面の少なくとも一部分の表面粗さを維持しつつ、ガラス素板の主表面を研削あるいは研磨を行う。

本実施形態における磁気ディスク用ガラス基板の材料として、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、ボロシリケートガラスなどを用いることができる。特に、化学強化を施すことができ、また主表面の平坦度及び基板の強度において優れた磁気ディスク用ガラス基板を作製することができるという点で、アルミノシリケートガラスを好適に用いることができる。アモルファスのアルミノシリケートガラスとするとさらに好ましい。

本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の組成を限定するものではないが、本実施形態のガラス基板は好ましくは、酸化物基準に換算し、モル％表示で、ＳｉＯ_２を５０〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を１〜１５％、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏから選択される少なくとも１種の成分を合計で５〜３５％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯから選択される少なくとも１種の成分を合計で０〜２０％、ならびにＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５及びＨｆＯ_２から選択される少なくとも１種の成分を合計で０〜１０％、有する組成からなるアモルファスのアルミノシリケートガラスである。

本実施形態のガラス基板は好ましくは、例えば、質量％表示にて、ＳｉＯ_２を５７〜７５％、Ａｌ_２Ｏ_３を５〜２０％、（ただし、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３の合計量が７４％以上）、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３およびＴｉＯ_２を合計で０％を超え、６％以下、Ｌｉ_２Ｏを１％を超え、９％以下、Ｎａ_２Ｏを５〜２８％（ただし、質量比Ｌｉ_２Ｏ／Ｎａ_２Ｏが０．５以下）、Ｋ_２Ｏを０〜６％、ＭｇＯを０〜４％、ＣａＯを０％を超え、５％以下（ただし、ＭｇＯとＣａＯの合計量は５％以下であり、かつＣａＯの含有量はＭｇＯの含有量よりも多い）、ＳｒＯ＋ＢａＯを０〜３％、有する組成からなるアモルファスのアルミノシリケートガラスであってもよい。

本実施形態の磁気ディスク用ガラス基板の組成は、必須成分として、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、ならびに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯからなる群から選ばれる一種以上のアルカリ土類金属酸化物を含み、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量に対するＣａＯの含有量のモル比（ＣａＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ））が０．２０以下であって、ガラス転移温度が６５０℃以上であってもよい。このような組成の磁気ディスク用ガラス基板は、エネルギーアシスト磁気記録用磁気ディスクに使用される磁気ディスク用ガラス基板に好適である。

以上、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について詳細に説明したが、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１ 磁気ディスク用ガラス基板
１１ｐ，１２ｐ 主表面
１１ｗ 側壁面
１１ｃ，１２ｃ 面取面
２０ ガラス板
２４ 外周端面
２６ 内周端面
３０ レーザ光源
３４ 集束レンズ
４０ 角部

本発明は、レーザ光を用いてガラス板からガラス素板を切りだす処理を含む円盤形状のガラス素板の製造方法、及び磁気ディスク用ガラス基板の製造方法に関する。

そこで、本発明は、ガラス板から、磁気ディスク用ガラス板の素となるガラス素板を、レーザ光を用いて切り出す際、端面研磨時間を従来に比べて大幅に低減し、好ましくは、端面研磨をしなくても済むような端面の表面粗さと真円度を有するガラス素板を切り出すことができる処理を含んだ、円盤形状のガラス素板の製造方法、及び磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、円盤形状のガラス素板の製造方法である。当該製造方法は、
レーザ光の焦点位置が前記ガラス板の板厚方向の内部に位置し、かつ前記焦点位置が、前記ガラス板の主表面から見て円を描くように、第１レーザ光を前記ガラス板に対して相対移動させることにより、前記ガラス板の内部にクラック開始部を形成し、その後、前記クラック開始部から前記ガラス板の主表面に向けてクラックを進展させ、前記ガラス板を割段して、表面粗さが算術平均粗さＲａで０．０１μｍ未満であり、真円度が１５μｍ以下である分離面を有するガラス素板を前記ガラス板から分離する分離処理と、
前記ガラス素板の主表面の研削あるいは研磨を行う研削・研磨処理と、を含む。

前記分離処理と前記研削・研磨処理の間に、前記ガラス素板の主表面と前記分離面とで形成される角部を、前記第１レーザ光と異なる種類の第２レーザ光で面取り加工する面取り処理を含む、ことが好ましい。
前記焦点位置は、前記面取処理により除去される部分にある、ことが好ましい。
前記焦点位置の軌跡が、前記ガラス板の前記主表面から見て円を描くように、前記第１レーザ光を前記ガラス板に対して相対移動させることにより、前記ガラス板の内部に円形状の前記クラック開始部を形成する、ことが好ましい。

本発明の他の一実施形態は、円盤形状のガラス素板の製造方法である。当該製造方法は、
第１レーザ光をガラス板に対して相対移動させることにより、前記ガラス板の主表面上に定めた円形状の分離境界線上に前記第１レーザ光の照射によって欠陥を断続的に形成し、形成した前記欠陥を繋ぐように線状の欠陥を形成して前記ガラス板からガラス素板を分離する分離処理と、
前記ガラス素板の分離面の法線方向から前記第１レーザ光と異なる種類の第２レーザ光を照射することにより、前記分離面に面取面を形成し、かつ、前記第２レーザ光の照射により前記分離面の表面粗さが算術平均粗さＲａで０．０１μｍ未満であり、真円度が１５μｍ以下であるガラス素板を形成する面取り処理と、
前記ガラス素板の主表面の研削及び研磨の少なくとも一方を行う研削・研磨処理と、
を含む。

前記面取り処理は、前記ガラス板の中心位置を回転中心として前記ガラス板を一定速度で回転させ、前記第２レーザ光と前記分離面とを前記ガラス板の周方向で相対的に移動させながら、前記第２レーザ光を前記分離面の法線方向から前記分離面の全周に照射して、前記面取面を形成するとともに、前記分離面の前記表面粗さ及び前記真円度とを向上させる、ことが好ましい。
前記ガラス板の板厚は、０．６ｍｍ以下である、ことが好ましい。
また、前記研削・研磨処理後の前記ガラス素板の板厚は、０．５２ｍｍ未満である、ことが好ましい。

前記真円度は、０．１〜１５μｍである、ことが好ましい。

本発明の他の一実施形態は、前記円盤形状のガラス素板の主表面に研削及び研磨の少なくとも一方を行う研削・研磨処理をさらに含む、磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。
前記研削・研磨処理後の前記ガラス素板の板厚は、０．５２ｍｍ未満である、ことが好ましい。
前記研削・研磨処理では、前記分離処理により得られた前記ガラス素板の前記真円度を維持し、さらに前記分離面の少なくとも一部分の表面粗さを維持しつつ、前記ガラス素板の前記主表面を研削及び研磨の少なくとも一方を行う、ことが好ましい。

上述の円盤形状のガラス素板の製造方法、及び磁気ディスク用ガラス基板の製造方法によれば、端面研磨時間を従来に比べて大幅に低減し、好ましくは、端面研磨をしなくても済むような端面の表面粗さと真円度を有するガラス素板を切り出すことができる。

本実施形態の円盤形状のガラス素板の製造方法、及び磁気ディスク用ガラス基板の製造方法では、ガラス板から、同心円である内側円及び外側円に沿って円盤形状のガラス素板を切り出して、切り出した円盤形状のガラス素板の端面（分離面）と主表面との接続部分の角部の面取り加工を行ったのち、主表面の研削及び研磨を行って、磁気ディスク用ガラス基板を作製する。
ここで、従来のレーザ光を用いて、ガラス板から切り出したガラス素板の分離面である端面（内側端面、外側端面）における表面粗さである算術平均粗さＲａと真円度は、磁気ディスク用ガラス板の端面の要求範囲を満足しない。従来切り出したガラス素板の端面研磨を行うことで算術平均粗さＲａを要求範囲内にすることはできるが、端面研磨に多くの時間を要し、生産効率が低い。一方、真円度が低いガラス素板の真円度を高くする調整は困難である。

以上、本発明の円盤形状のガラス素板の製造方法、及び磁気ディスク用ガラス基板の製造方法について詳細に説明したが、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

Claims (10)

1. 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、
   レーザ光の焦点位置が前記ガラス板の板厚方向の内部に位置し、かつ前記焦点位置が、前記ガラス板の主表面から見て円を描くように、第１レーザ光を前記ガラス板に対して相対移動させることにより、前記ガラス板の内部にクラック開始部を形成し、その後、前記クラック開始部から前記ガラス板の主表面に向けてクラックを進展させ、前記ガラス板を割断して、表面粗さが算術平均粗さＲａで０．０１μｍ未満であり、真円度が１５μｍ以下である分離面を有するガラス素板を前記ガラス板から分離する分離処理と、
   前記ガラス素板の主表面の研削及び研磨の少なくとも一方を行う研削・研磨処理と、
   を含むことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
2. 前記焦点位置は、前記ガラス板の主表面から前記ガラス板の板厚の３分の１〜３分の２の範囲内にある、請求項１に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
3. 前記焦点位置は、前記ガラス基板の主表面から前記ガラス板の板厚の３分の１未満の範囲内にある、請求項１に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
   
4. 前記分離処理と前記研削・研磨処理の間に、前記ガラス素板の主表面と前記分離面とで形成される角部を、前記第１レーザ光と異なる種類の第２レーザ光で面取り加工する面取り処理を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
5. 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法であって、
   第１レーザ光をガラス板に対して相対移動させることにより、前記ガラス板の主表面上に定めた円形状の分離境界線上に前記第１レーザ光の照射によって欠陥を断続的に形成し、形成した前記欠陥を繋ぐように線状の欠陥を形成して前記ガラス板から除去対象部分を分離したガラス素板を形成する分離処理と、
   前記除去対象部分を分離した前記ガラス素板の分離面の法線方向から前記第１レーザ光と異なる種類の第２レーザ光を照射することにより、前記分離面に面取面を形成し、かつ、前記第２レーザ光の照射により前記分離面の表面粗さが算術平均粗さＲａで０．０１μｍ未満であり、真円度が１５μｍ以下であるガラス素板を形成する面取り処理と、
   前記ガラス素板の主表面の研削及び研磨の少なくとも一方を行う研削・研磨処理と、
   を含むことを特徴とする磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
6. 前記ガラス板の板厚は、０．６ｍｍ以下である、請求項５に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
7. 前記研削・研磨処理後の前記ガラス素板の板厚は、０．５２ｍｍ未満である、請求項６に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
8. 前記第２レーザ光は、パルス幅が１０^−１２秒以下のパルスレーザ光である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
9. 前記研削・研磨処理では、前記切り出し処理により得られた前記ガラス素板の前記真円度を維持し、さらに前記分離面の少なくとも一部分の表面粗さを維持しつつ、前記ガラス素板の前記主表面を研削及び研磨の少なくとも一方を行う、請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
10. 前記真円度は、０．１〜１５μｍである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。

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