ガラス基板の製造方法
【課題】機械的強度が高く、主表面の状態が良好なガラス基板を製造できるガラス基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】所定の厚さを有する薄板ガラスを、固着材を介して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、前記研削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エッチングするエッチング工程と、前記エッチング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、を含む。
【解決手段】所定の厚さを有する薄板ガラスを、固着材を介して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、前記研削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エッチングするエッチング工程と、前記エッチング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、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスク装置等に用いられる磁気ディスク用のガラス基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
このようなドーナツ状のガラス基板は、通常、薄板ガラスをコアリング加工して成形される。このコアリング加工の際に、ガラス基板の内外周の端面にマイクロクラック等のキズが発生する場合がある。ガラス基板にこのようなキズが存在すると、その機械的強度が低下する。特に磁気ディスク用ガラス基板の場合、内周端面におけるキズが問題となる。その理由は、内周端面には、ハードディスク装置への組み込み時にはスピンドルへの圧入のための応力が掛かり、ハードディスク装置の動作時には高速回転により最大の引っ張り応力が掛かるためである。
【０００４】
内外周端面のキズによるガラス基板の機械的強度の低下を防止するため、端面をエッチングする技術が開示されている。たとえば、特許文献１には、多数のドーナツ状のガラス基板を、中心の円孔が互いに揃うように積層し、円孔が形成する円筒状の孔にエッチング液を流動させて、複数のガラス基板の内周端面を一度にエッチングする技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８８４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の方法では、内周端面をエッチングするためのエッチング液が、積層したガラス基板の主表面間のわずかな隙間に侵入して主表面を不均一にエッチングし、主表面にエッチングむらを発生させる場合があるという問題があった。また、主表面間に侵入したエッチング液によってガラス基板間の密着性が高まるため、エッチング工程後にガラス基板を分離するためにはガラス基板を互いに主表面方向に滑らせなければならず、これによってガラス基板同士が擦れて傷が発生するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、機械的強度が高く、主表面の状態が良好なガラス基板を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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、固着材を介して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、前記研削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エッチングするエッチング工程と、前記エッチング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、を含むことを特徴とする。
【０００９】
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面取りする内外周面取り工程と、前記面取りしたドーナツ状ガラス基板の内周および外周の端面および面取り部を研磨する内外周研磨工程と、をさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
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、前記ガラスブロック形成工程に先立ち、前記所定の厚さより厚い母材ガラス板を加熱延伸して前記所定の厚さを有する薄板ガラスを形成する薄板ガラス形成工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
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、前記エッチング工程において、エッチング量が３〜１０μｍになるように前記内周の端面をエッチングすることを特徴とする。
【００１２】
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、前記エッチング工程において、エッチング液を用いて前記内周および外周の端面をエッチングすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、積層したガラス基板の主表面間の隙間へのエッチング液やエッチングガスの侵入を確実に防止できるため、機械的強度が高く、主表面の状態が良好なガラス基板を製造できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（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、はじめに、所定の厚さを有する薄板ガラスを成形する（ステップＳ１０１）。つぎに、薄板ガラスを、固着材を介して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の内周および外周の端面をエッチングする（ステップＳ１０５）。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、洗浄して固着材を除去する（ステップＳ１０６）。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面取りする（ステップＳ１０７）。そして、ドーナツ状ガラス基板の内周および外周の端面および面取り部の研磨を行い（ステップＳ１０８）、ドーナツ状ガラス基板の主表面の研磨を行い（ステップＳ１０９）、ドーナツ状ガラス基板を洗浄し（ステップＳ１１０）、所望のガラス基板が完成する。
【００１６】
本実施の形態によれば、固着材を介して薄板ガラスを積層してガラスブロックを形成し、順次コアリング、内周および外周の端面の研削を行った後に、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エッチングを行なうことによって、積層したガラス基板の主表面間の隙間へのエッチング液やエッチングガスの侵入を確実に防止できる。その結果、機械的強度が高く、主表面の状態が良好なガラス基板を製造できる。以下、各工程について具体的に説明する。
【００１７】
まず、ステップＳ１０１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、ダウンドロー法、引き上げ法などの公知の製造方法を用いて所定の厚さの薄板ガラスを製造し、所定の大きさに切断し、薄板ガラスを成形する。または、上記の公知の製造方法を用いて薄板ガラスの所定の厚さよりも厚い母材ガラス板を製造し、この母材ガラス板をいわゆるリドロー法を用いて所定の厚さに加熱延伸してガラス条を形成し、これを所定の大きさに切断し、薄板ガラスを成形してもよい。
【００１８】
図２は、リドロー法を実施するための加熱延伸装置の模式的な斜視図である。この加熱延伸装置１００は、ヒータ１０１ａ〜１０１ｃ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１０２と、加熱炉１０１からガラス条２を引き出す引き取り機構１０３ａ、１０３ｂと、ガラス条２の表面に溝を形刻して切断し、所定の長さの薄板ガラス３を成形するためのカッター１０４とを備える。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、所定の長さに切断して成形される。
【００１９】
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、リドロー法を用いれば、このようなＲａが小さい薄板ガラス３を比較的容易に製造できる。なお、本明細書において平均表面粗さとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１の粗さ曲線の算術平均高さによるものである。また、母材ガラス板１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、アルミノケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、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。
【００２０】
つぎに、ステップＳ１０２については、図３に示すように、ステップＳ１０１において成形した薄板ガラス３を、固着材Ｆを介して複数枚積層して固着、一体化し、ガラスブロック４を形成する。なお、固着材Ｆとしては、ワックス、紫外線硬化樹脂、糊または接着剤等の接合剤を硬化させたものや、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などを用いることができる。また、固着材Ｆとして低温凝固剤を用い、冷却装置を用いて冷凍チャック方法によりガラスブロック４を形成してもよい。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ガラス基板を一枚ずつ容易に剥がすことができるような種類の接合剤や、加熱によってガラス基板を剥がすことができる冷凍チャック方式を用いることが好ましい。
【００２１】
つぎに、ステップＳ１０３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。そして、吸着、クランプ、あるいは冷凍チャック等を用いた固定手段１１３ａによって固定台１１２に固定したガラスブロック４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４とダブルコア砥石１１１とに研削液をかけながらコアリング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５を形成する。なお、固定手段１１３ａはドーナツ状ガラスブロック５とほぼ同じ直径を有している。
【００２２】
上述のように、薄板ガラス３をガラスブロック４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３の内外周のエッジ部は、上側または下側の少なくとも一方に固着材Ｆを介して固着された薄板ガラス３で押さえられながら形成される。その結果、薄板ガラス３の表面が鏡面であり、かつエッジ部にチッピング（欠け）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。
【００２３】
つぎに、ステップＳ１０４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を用いた固定手段１１３ａ、１１３ｂによって固定した状態で、ステージ１１８によって回転させる。それと同時に、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ながら、外周端面研削砥石１１７と内周端面研削砥石１１５とを、ドーナツ状ガラスブロック５を挟み込むように、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とに押し付けて、外周端面５３と内周端面５４とを同時に研削する。なお、この同時研削の際に、ステージ１１８の昇降によってドーナツ状ガラスブロック５を上下方向に移動させることによって、外周端面５３と内周端面５４とを積層方向において均一に研削することができる。
【００２４】
上述のように、ドーナツ状ガラスブロック５の状態のまま外周端面５３と内周端面５４とを研削することによって、ドーナツ状ガラスブロック５を構成する各ドーナツ状ガラス基板は、その内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材Ｆを介して固着されたドーナツ状ガラス基板で押さえられた状態で、内外周の端面が研削される。その結果、薄板ガラス３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。また、この研削によって、ステップＳ１０３において外周端面５３と内周端面５４とに発生したマイクロクラックの除去またはその深さの低減を行うことができる。
【００２５】
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。したがって、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か、ドーナツ状ガラスブロック５の最上面、最底面のガラス基板をダミーとすることがより好ましい。
【００２６】
つぎに、ステップＳ１０５については、図６に示すように、エッチング槽１２０に貯留したエッチング液１２１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を浸漬し、外周端面５３と内周端面５４とをエッチングする。このエッチングによって、研削の際に外周端面５３と内周端面５４とに発生したマイクロクラックにエッチング液が侵入し、その先端がエッチングされて丸底形状となるため、マイクロクラックは、これに応力を加えてもクラックがそれ以上進行しない状態になる。また、深さの浅いマイクロクラックについてはエッチングにより除去される。その結果、ドーナツ状ガラスブロック５を構成する各ドーナツ状ガラス基板の機械的強度の低下が防止される。
【００２７】
さらに、ドーナツ状ガラスブロック５を構成する各ドーナツ状ガラス基板は固着材Ｆにより固着しているため、積層したドーナツ状ガラス基板の主表面間の隙間へのエッチング液の侵入を確実に防止できる。したがって、各ドーナツ状ガラス基板の主表面におけるエッチングむらの発生が防止される。また、リドロー法を用いて形成した薄板ガラスの場合は、薄板ガラスの断面形状が凹レンズ状になり厚さが不均一となっている場合がある。そのため、単に薄板ガラスを積層しただけでは、主表面間に隙間ができやすい。したがって、本実施の形態のように固着材Ｆを介して薄板ガラスを積層し、主表面間の隙間へのエッチング液の侵入を防止する方法は、特に効果的である。
【００２８】
なお、エッチング液１２１としては、ドーナツ状ガラスブロック５をエッチングでき、固着材Ｆをエッチングしないものを用いる。たとえば、フッ酸と硫酸との混合液、フッ酸とフッ化アンモニウムと硫酸との混合液等を用いることができる。また、エッチングの時間、エッチング液１２１の液温等のエッチング条件については、用いるエッチング液１２１の種類、ドーナツ状ガラスブロック５の材質、目標とするエッチング量に応じて適宜調整する。
【００２９】
また、エッチング量については、３μｍ以上とすればドーナツ状ガラス基板の機械的強度の低下を十分に防止できる。一方、エッチング量が過度に多いと、ステップＳ１０４の研削によって内外周端面に発生した表面粗れの凹部が連接し、ピットを形成するおそれがある。このようなピットはホコリなどが蓄積しやすく磁性膜の形成上好ましくない。したがって、エッチング量を１０μｍ以下とすることが好ましい。
【００３０】
つぎに、ステップＳ１０６については、図７に示すように、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、固着材Ｆまたは固着材Ｆに用いている接合剤を溶解して個々のドーナツ状ガラス基板６に分離する。ここで、ドーナツ状ガラス基板６の分離の際には、互いに主表面が擦れあうおそれがないので、主表面には傷が発生せず良好な状態が保たれる。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。
【００３１】
なお、本実施の形態とは異なり、ステップＳ１０６の工程をステップＳ１０５の工程よりも先に行い、ドーナツ状ガラスブロック５を個々のドーナツ状ガラス基板６に分離してからエッチング液に浸漬して外周端面６３と内周端面６４とをエッチングすると、主表面６１も不必要にエッチングされてしまうため、ガラス材料の使用効率上好ましくない。なお、本実施形態のステップＳ１０５においても、ドーナツ状ガラスブロック５の最上面５１および最底面はエッチングされるが、個々のドーナツ状ガラス基板６をエッチングする場合よりもガラス材料の使用効率は格段に高くなる。また、主表面６１の保護のためにドーナツ状ガラス基板６を耐酸性カセットなどに収容してエッチングするとしても、作業工程が煩雑となり生産性が低下する。
【００３２】
つぎに、ステップＳ１０７について説明する。まず、ドーナツ状ガラス基板６の外周エッジ部６５を面取りする際には、図８に示すように、円孔６２を中心にドーナツ状ガラス基板６を上面から見て時計回りに回転させ、砥石軸１３１を中心軸として外周面取り砥石１３０を正面から見て反時計周りに回転させた状態で前進させて、砥石１３２の先端面１３４をドーナツ状ガラス基板６の外周エッジ部６５に押圧する。ここで、砥石１３２は、中空部１３３を形成した円筒状であり、先端面１３４にはダイヤモンド砥粒等の砥粒が付着されている。そして、先端面１３４は、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するかまたは平坦な傾斜面となっている。その結果、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α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の外周エッジ部６５に臨むように先端面１３４を外周エッジ部６５に当接させたときに、先端面１３４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。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。
【００３３】
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の面取りが完了する。
【００３４】
図９は、面取りを行ったドーナツ状ガラス基板６の外周端面６３近傍の模式的断面図である。先端面１３４が湾曲した砥石１３２によって研削した場合、図９に示すように、ドーナツ状ガラス基板６の外周面取り部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。
【００３５】
つぎに、内周エッジ部６６を面取りする際には、外周エッジ部６５を面取りする場合と同様に、図１０に示すように、円孔６２を中心にドーナツ状ガラス基板６を上面から見て時計回りに回転させ、砥石軸１４１を中心軸として内周面取り砥石１４０を正面から見て時計周りに回転させた状態で前進させて、砥石１４２の先端面１４４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。ここで、砥石１４２は、中空部１４３を形成した円筒状であり、先端面１４４にはダイヤモンド砥粒等の砥粒が付着されている。そして、先端面１４４は、円錐台側面状に先細り、かつ、外側に膨らむように湾曲するかまたは平坦な傾斜面となっている。その結果、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１４２の中空部１４３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１４４を内周エッジ部６６に当接させたときに、先端面１４４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。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。
【００３６】
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の面取りが完了する。
【００３７】
つぎに、ステップＳ１０８に示すドーナツ状ガラス基板６の外周端面６３および内周端面６４の研磨、ステップＳ１０９に示す主表面６１の研磨、ステップＳ１１０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。
【００３８】
図１１は、完成したドーナツ状ガラス基板６の模式的な斜視図である。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、外周面取り部６７と、内周面取り部６８とを有している。このドーナツ状ガラス基板６は、外周端面６３と内周端面６４がエッチングされているため機械的強度が十分であり、エッチングむらや傷がない良好な状態の主表面６１を有するものとなる。
【００３９】
（実施例１〜４）
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１〜４においては、上述の実施の形態にしたがって以下１）〜９）に示す工程で直径２．５インチ（６５ｍｍ）の磁気ディスク用ガラス基板を製造した。
【００４０】
１） 薄板ガラスの成形
まず、フロート法により製造したホウケイ酸ガラスからなる板ガラス（ショット社製テンパックス フロート（登録商標））を準備し、洗浄・乾燥、還元性異質層除去、洗浄・乾燥の各工程を行なって、幅５２５ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ約１．５ｍの母材ガラス板を作製し、これを図２に示す構造の加熱延伸装置で加熱延伸して幅７５ｍｍ、厚さ０．６４５ｍｍのガラス条を形成し、これを１５０ｍｍの長さに切断して薄板ガラスを成形した。
【００４１】
２） ガラスブロックの形成
成形した薄板ガラスを、紫外線硬化樹脂を間に充填しながら３０枚積層し、これに紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、薄板ガラスを固着、一体化したガラスブロックを形成した。
【００４２】
３） 内外径のコアリング
図４に示す構造を有し、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のタイプのダブルコア砥石を準備した。このダブルコア砥石を用い、上述のステップＳ１０３に示す方法によって前工程で形成したガラスブロックをコアリングし、ドーナツ状ガラスブロックを形成した。
【００４３】
４） 内外周端面研削
いずれも円柱形状を有し、砥石の種類および粒度が電着２段＃３２５/＃５００である外周端面研削砥石および内周端面研削砥石を準備した。そして、これらの砥石を用い、上述のステップＳ１０４に示す方法によって前工程で形成したドーナツ状ガラスブロックの内外周端面を研削した。
【００４４】
５） エッチング
エッチング槽にフッ酸と硫酸との混合液からなる液温が２５℃のエッチング液を貯留し、これに前工程で研削を行なったドーナツ状ガラスブロックを浸漬して、内外周端面をエッチングした。ここで、エッチング時間を３５〜１２０分の間で調整して、内外周端面のエッチング量が３、７、１０、１２μｍになるようにした（実施例１〜４）。ここで、エッチング量については、エッチング前後でガラスブロックの内径を測定し、エッチング量を（エッチング後の内径−エッチング前の内径）／２として算出した。
【００４５】
６） 分離、洗浄
前工程でエッチングを行なったドーナツ状ガラスブロックを所定の有機溶媒に浸漬し、超音波を印加して紫外線硬化樹脂を溶解した。これによって、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た。つぎに、各ドーナツ状ガラス基板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た。
【００４６】
７） 内外周エッジ部面取り
面取り砥石として、メタルボンドを結合剤として砥粒を焼結し、砥石粒度を＃８００に調整したものを準備した。なお、外周面取り砥石は、図８に示したものと同様の構造であって、砥石の先端面の傾斜面が平坦であり、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１０に示したものと同様の構造であって、砥石の先端面の傾斜面が平坦であり、傾斜角度が４５度であるものを用いた。そして、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、面取りを行った。なお、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。
【００４７】
８） 内外周研磨
ワークホールダーに前工程で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外周端面および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、この研磨は、内周、外周の順に実施し、この研磨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。
【００４８】
９） 主表面研磨
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０．６３５ｍｍ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。この研磨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。
【００４９】
（比較例１〜３）
一方、比較例１のガラス基板として、上記１）〜９）の工程のうち５）のエッチングを行なわずにガラス基板を製造した。また、比較例２、３のガラス基板として、上記１）〜９）の工程のうち５）のエッチングを行なわず、その代わりに、６）の分離、洗浄の後に、特許文献１と同様の方法によるエッチングを行い、ガラス基板を製造した。このエッチング工程は、具体的には、個々に分離したドーナツ状ガラス基板を中央の円孔で円筒が形成されるように揃えて積層（枚葉積層）した状態で固定具により固定し、これをエッチング液に浸漬することにより内外周端面のエッチングを行うというものである。なお、比較例２、３のガラス基板については、エッチング量がそれぞれ３、７μｍとなるようにエッチング時間を調整した。
【００５０】
上記の各実施例、比較例のガラス基板の製造工程において、内外周研磨後の内外周端面の外観検査と、エッチング後（各実施例においてはさらに分離、洗浄した後）および主表面研磨後の主表面の外観検査とをレーザ顕微鏡を用いた観察により行なった。なお、主表面の外観検査においては、深さ約１μｍ以上のキズの有無や、エッチングむらの有無を検査した。なお、エッチングむらは、表面のくもりやざらつきなどとして現われる。また、内外周端面の外観検査においては端面の表面のピットを計数した。
【００５１】
さらに、上記のように製造した各実施例、比較例のガラス基板の破壊強度を測定した。なお、破壊強度については、円環抗折強度試験により行なった。すなわち、ガラス基板を水平に固定し、中央の円孔に直径２８．２ｍｍのステンレス鋼球を嵌め込み、ステンレス鋼球の上方から、平坦な下面を有するロードセル付きの測定治具を、３０ｍｍ／ｍｉｎの速さで下降させてステンレス鋼球を押圧し、これによってガラス基板が破壊したときのロードセルの表示値を破壊強度とした。なお、ハードディスク装置にガラス基板を組み込む際にガラス基板にかかる応力は９８Ｎ程度であるので、以下では破壊強度特性の基準を９８Ｎとする。
【００５２】
図１２は、各実施例、比較例のガラス基板の破壊強度、基板表面状態、ピット個数を示す図である。図１２に示すように、実施例１〜４のガラス基板は、いずれも破壊強度が９８Ｎよりも十分に大きいとともに、基板表面にキズやエッチングむらがなく、良好な状態であった。また、実施例１〜３のガラス基板は、さらに内外周端面にピットが存在せず、良好な状態であった。
【００５３】
一方、比較例１のガラス基板は、基板表面状態は良好であるものの、破壊強度が規格を満足しなかった。また、比較例２、３のガラス基板は、破壊強度は十分に大きいものの、エッチング後の基板表面にキズやエッチングむらが発生しており、主表面研磨後にもキズが残存していた。なお、比較例２、３のガラス基板について、主表面のキズおよびエッチングむらを除去するためにさらに研磨をおこなったところ、実施例１〜４の場合よりも５〜１５μｍだけ多く研磨する必要があった。
【００５４】
なお、上記の実施の形態においては、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、内径と外径とを別々にコアリングしてもよい。また、内外周の面取りについては、図８、１０に示すような中空円筒状の研削砥石に限らず、たとえば円柱状の研削砥石を用いてもよい。また、エッチングについては、ＨＦガス、ＣＨＦ３ガスなどのエッチングガスを用いてガスエッチングを行なってもよい。
【００５５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】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２】リドロー法を実施するための加熱延伸装置の模式な斜視図である。
【図３】形成したガラスブロックの模式的な斜視図である。
【図４】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。
【図５】ドーナツ状ガラスブロックの内外周の研削について説明する説明図である。
【図６】ドーナツ状ガラスブロックのエッチングについて説明する説明図である。
【図７】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の模式的な斜視図である。
【図８】ドーナツ状ガラス基板の外周面取りについて説明する説明図である。
【図９】面取りを行ったドーナツ状ガラス基板の外周端面近傍の模式的断面図である。
【図１０】ドーナツ状ガラス基板の内周面取りについて説明する説明図である。
【図１１】完成したドーナツ状ガラス基板の模式的な斜視図である。
【図１２】本発明の各実施例、比較例のガラス基板の破壊強度、基板表面状態、ピット個数を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 母材ガラス板
２ ガラス条
３ 薄板ガラス
４ ガラスブロック
５ ドーナツ状ガラスブロック
５１ 最上面
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
６２ 円孔
６５ 外周エッジ部
６６ 内周エッジ部
６７ 外周面取り部
６８ 内周面取り部
１００ 加熱延伸装置
１０１ 加熱炉
１０１ａ〜１０１ｃ ヒータ
１０２ 母材送り機構
１０３ａ、１０３ｂ 引き取り機構
１０４ カッター
１１０、１１４、１１６ スピンドル
１１１ ダブルコア砥石
１１２ 固定台
１１３ａ、１１３ｂ 固定手段
１１５ 内周端面研削砥石
１１７ 外周端面研削砥石
１１８ ステージ
１２０ エッチング槽
１２１ エッチング液
１３０ 外周面取り砥石
１３１、１４１ 砥石軸
１３２、１４２ 砥石
１３３、１４３ 中空部
１３４、１４４ 先端面
１４０ 内周面取り砥石
Ｆ 固着材
Ｓ１０１〜Ｓ１１０ ステップ
α、β 角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスク装置等に用いられる磁気ディスク用のガラス基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
このようなドーナツ状のガラス基板は、通常、薄板ガラスをコアリング加工して成形される。このコアリング加工の際に、ガラス基板の内外周の端面にマイクロクラック等のキズが発生する場合がある。ガラス基板にこのようなキズが存在すると、その機械的強度が低下する。特に磁気ディスク用ガラス基板の場合、内周端面におけるキズが問題となる。その理由は、内周端面には、ハードディスク装置への組み込み時にはスピンドルへの圧入のための応力が掛かり、ハードディスク装置の動作時には高速回転により最大の引っ張り応力が掛かるためである。
【０００４】
内外周端面のキズによるガラス基板の機械的強度の低下を防止するため、端面をエッチングする技術が開示されている。たとえば、特許文献１には、多数のドーナツ状のガラス基板を、中心の円孔が互いに揃うように積層し、円孔が形成する円筒状の孔にエッチング液を流動させて、複数のガラス基板の内周端面を一度にエッチングする技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８８４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の方法では、内周端面をエッチングするためのエッチング液が、積層したガラス基板の主表面間のわずかな隙間に侵入して主表面を不均一にエッチングし、主表面にエッチングむらを発生させる場合があるという問題があった。また、主表面間に侵入したエッチング液によってガラス基板間の密着性が高まるため、エッチング工程後にガラス基板を分離するためにはガラス基板を互いに主表面方向に滑らせなければならず、これによってガラス基板同士が擦れて傷が発生するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、機械的強度が高く、主表面の状態が良好なガラス基板を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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、固着材を介して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、前記研削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エッチングするエッチング工程と、前記エッチング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、を含むことを特徴とする。
【０００９】
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面取りする内外周面取り工程と、前記面取りしたドーナツ状ガラス基板の内周および外周の端面および面取り部を研磨する内外周研磨工程と、をさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
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、前記ガラスブロック形成工程に先立ち、前記所定の厚さより厚い母材ガラス板を加熱延伸して前記所定の厚さを有する薄板ガラスを形成する薄板ガラス形成工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
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、前記エッチング工程において、エッチング量が３〜１０μｍになるように前記内周の端面をエッチングすることを特徴とする。
【００１２】
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、前記エッチング工程において、エッチング液を用いて前記内周および外周の端面をエッチングすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、積層したガラス基板の主表面間の隙間へのエッチング液やエッチングガスの侵入を確実に防止できるため、機械的強度が高く、主表面の状態が良好なガラス基板を製造できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（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、はじめに、所定の厚さを有する薄板ガラスを成形する（ステップＳ１０１）。つぎに、薄板ガラスを、固着材を介して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の内周および外周の端面をエッチングする（ステップＳ１０５）。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、洗浄して固着材を除去する（ステップＳ１０６）。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面取りする（ステップＳ１０７）。そして、ドーナツ状ガラス基板の内周および外周の端面および面取り部の研磨を行い（ステップＳ１０８）、ドーナツ状ガラス基板の主表面の研磨を行い（ステップＳ１０９）、ドーナツ状ガラス基板を洗浄し（ステップＳ１１０）、所望のガラス基板が完成する。
【００１６】
本実施の形態によれば、固着材を介して薄板ガラスを積層してガラスブロックを形成し、順次コアリング、内周および外周の端面の研削を行った後に、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エッチングを行なうことによって、積層したガラス基板の主表面間の隙間へのエッチング液やエッチングガスの侵入を確実に防止できる。その結果、機械的強度が高く、主表面の状態が良好なガラス基板を製造できる。以下、各工程について具体的に説明する。
【００１７】
まず、ステップＳ１０１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、ダウンドロー法、引き上げ法などの公知の製造方法を用いて所定の厚さの薄板ガラスを製造し、所定の大きさに切断し、薄板ガラスを成形する。または、上記の公知の製造方法を用いて薄板ガラスの所定の厚さよりも厚い母材ガラス板を製造し、この母材ガラス板をいわゆるリドロー法を用いて所定の厚さに加熱延伸してガラス条を形成し、これを所定の大きさに切断し、薄板ガラスを成形してもよい。
【００１８】
図２は、リドロー法を実施するための加熱延伸装置の模式的な斜視図である。この加熱延伸装置１００は、ヒータ１０１ａ〜１０１ｃ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１０２と、加熱炉１０１からガラス条２を引き出す引き取り機構１０３ａ、１０３ｂと、ガラス条２の表面に溝を形刻して切断し、所定の長さの薄板ガラス３を成形するためのカッター１０４とを備える。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、所定の長さに切断して成形される。
【００１９】
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、リドロー法を用いれば、このようなＲａが小さい薄板ガラス３を比較的容易に製造できる。なお、本明細書において平均表面粗さとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１の粗さ曲線の算術平均高さによるものである。また、母材ガラス板１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、アルミノケイ酸ガラス、ソーダライムガラス、ソーダアルミノケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、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。
【００２０】
つぎに、ステップＳ１０２については、図３に示すように、ステップＳ１０１において成形した薄板ガラス３を、固着材Ｆを介して複数枚積層して固着、一体化し、ガラスブロック４を形成する。なお、固着材Ｆとしては、ワックス、紫外線硬化樹脂、糊または接着剤等の接合剤を硬化させたものや、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などを用いることができる。また、固着材Ｆとして低温凝固剤を用い、冷却装置を用いて冷凍チャック方法によりガラスブロック４を形成してもよい。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ガラス基板を一枚ずつ容易に剥がすことができるような種類の接合剤や、加熱によってガラス基板を剥がすことができる冷凍チャック方式を用いることが好ましい。
【００２１】
つぎに、ステップＳ１０３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。そして、吸着、クランプ、あるいは冷凍チャック等を用いた固定手段１１３ａによって固定台１１２に固定したガラスブロック４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４とダブルコア砥石１１１とに研削液をかけながらコアリング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５を形成する。なお、固定手段１１３ａはドーナツ状ガラスブロック５とほぼ同じ直径を有している。
【００２２】
上述のように、薄板ガラス３をガラスブロック４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３の内外周のエッジ部は、上側または下側の少なくとも一方に固着材Ｆを介して固着された薄板ガラス３で押さえられながら形成される。その結果、薄板ガラス３の表面が鏡面であり、かつエッジ部にチッピング（欠け）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。
【００２３】
つぎに、ステップＳ１０４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を用いた固定手段１１３ａ、１１３ｂによって固定した状態で、ステージ１１８によって回転させる。それと同時に、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ながら、外周端面研削砥石１１７と内周端面研削砥石１１５とを、ドーナツ状ガラスブロック５を挟み込むように、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とに押し付けて、外周端面５３と内周端面５４とを同時に研削する。なお、この同時研削の際に、ステージ１１８の昇降によってドーナツ状ガラスブロック５を上下方向に移動させることによって、外周端面５３と内周端面５４とを積層方向において均一に研削することができる。
【００２４】
上述のように、ドーナツ状ガラスブロック５の状態のまま外周端面５３と内周端面５４とを研削することによって、ドーナツ状ガラスブロック５を構成する各ドーナツ状ガラス基板は、その内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材Ｆを介して固着されたドーナツ状ガラス基板で押さえられた状態で、内外周の端面が研削される。その結果、薄板ガラス３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。また、この研削によって、ステップＳ１０３において外周端面５３と内周端面５４とに発生したマイクロクラックの除去またはその深さの低減を行うことができる。
【００２５】
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。したがって、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か、ドーナツ状ガラスブロック５の最上面、最底面のガラス基板をダミーとすることがより好ましい。
【００２６】
つぎに、ステップＳ１０５については、図６に示すように、エッチング槽１２０に貯留したエッチング液１２１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を浸漬し、外周端面５３と内周端面５４とをエッチングする。このエッチングによって、研削の際に外周端面５３と内周端面５４とに発生したマイクロクラックにエッチング液が侵入し、その先端がエッチングされて丸底形状となるため、マイクロクラックは、これに応力を加えてもクラックがそれ以上進行しない状態になる。また、深さの浅いマイクロクラックについてはエッチングにより除去される。その結果、ドーナツ状ガラスブロック５を構成する各ドーナツ状ガラス基板の機械的強度の低下が防止される。
【００２７】
さらに、ドーナツ状ガラスブロック５を構成する各ドーナツ状ガラス基板は固着材Ｆにより固着しているため、積層したドーナツ状ガラス基板の主表面間の隙間へのエッチング液の侵入を確実に防止できる。したがって、各ドーナツ状ガラス基板の主表面におけるエッチングむらの発生が防止される。また、リドロー法を用いて形成した薄板ガラスの場合は、薄板ガラスの断面形状が凹レンズ状になり厚さが不均一となっている場合がある。そのため、単に薄板ガラスを積層しただけでは、主表面間に隙間ができやすい。したがって、本実施の形態のように固着材Ｆを介して薄板ガラスを積層し、主表面間の隙間へのエッチング液の侵入を防止する方法は、特に効果的である。
【００２８】
なお、エッチング液１２１としては、ドーナツ状ガラスブロック５をエッチングでき、固着材Ｆをエッチングしないものを用いる。たとえば、フッ酸と硫酸との混合液、フッ酸とフッ化アンモニウムと硫酸との混合液等を用いることができる。また、エッチングの時間、エッチング液１２１の液温等のエッチング条件については、用いるエッチング液１２１の種類、ドーナツ状ガラスブロック５の材質、目標とするエッチング量に応じて適宜調整する。
【００２９】
また、エッチング量については、３μｍ以上とすればドーナツ状ガラス基板の機械的強度の低下を十分に防止できる。一方、エッチング量が過度に多いと、ステップＳ１０４の研削によって内外周端面に発生した表面粗れの凹部が連接し、ピットを形成するおそれがある。このようなピットはホコリなどが蓄積しやすく磁性膜の形成上好ましくない。したがって、エッチング量を１０μｍ以下とすることが好ましい。
【００３０】
つぎに、ステップＳ１０６については、図７に示すように、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、固着材Ｆまたは固着材Ｆに用いている接合剤を溶解して個々のドーナツ状ガラス基板６に分離する。ここで、ドーナツ状ガラス基板６の分離の際には、互いに主表面が擦れあうおそれがないので、主表面には傷が発生せず良好な状態が保たれる。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。
【００３１】
なお、本実施の形態とは異なり、ステップＳ１０６の工程をステップＳ１０５の工程よりも先に行い、ドーナツ状ガラスブロック５を個々のドーナツ状ガラス基板６に分離してからエッチング液に浸漬して外周端面６３と内周端面６４とをエッチングすると、主表面６１も不必要にエッチングされてしまうため、ガラス材料の使用効率上好ましくない。なお、本実施形態のステップＳ１０５においても、ドーナツ状ガラスブロック５の最上面５１および最底面はエッチングされるが、個々のドーナツ状ガラス基板６をエッチングする場合よりもガラス材料の使用効率は格段に高くなる。また、主表面６１の保護のためにドーナツ状ガラス基板６を耐酸性カセットなどに収容してエッチングするとしても、作業工程が煩雑となり生産性が低下する。
【００３２】
つぎに、ステップＳ１０７について説明する。まず、ドーナツ状ガラス基板６の外周エッジ部６５を面取りする際には、図８に示すように、円孔６２を中心にドーナツ状ガラス基板６を上面から見て時計回りに回転させ、砥石軸１３１を中心軸として外周面取り砥石１３０を正面から見て反時計周りに回転させた状態で前進させて、砥石１３２の先端面１３４をドーナツ状ガラス基板６の外周エッジ部６５に押圧する。ここで、砥石１３２は、中空部１３３を形成した円筒状であり、先端面１３４にはダイヤモンド砥粒等の砥粒が付着されている。そして、先端面１３４は、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するかまたは平坦な傾斜面となっている。その結果、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α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の外周エッジ部６５に臨むように先端面１３４を外周エッジ部６５に当接させたときに、先端面１３４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。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。
【００３３】
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の面取りが完了する。
【００３４】
図９は、面取りを行ったドーナツ状ガラス基板６の外周端面６３近傍の模式的断面図である。先端面１３４が湾曲した砥石１３２によって研削した場合、図９に示すように、ドーナツ状ガラス基板６の外周面取り部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。
【００３５】
つぎに、内周エッジ部６６を面取りする際には、外周エッジ部６５を面取りする場合と同様に、図１０に示すように、円孔６２を中心にドーナツ状ガラス基板６を上面から見て時計回りに回転させ、砥石軸１４１を中心軸として内周面取り砥石１４０を正面から見て時計周りに回転させた状態で前進させて、砥石１４２の先端面１４４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。ここで、砥石１４２は、中空部１４３を形成した円筒状であり、先端面１４４にはダイヤモンド砥粒等の砥粒が付着されている。そして、先端面１４４は、円錐台側面状に先細り、かつ、外側に膨らむように湾曲するかまたは平坦な傾斜面となっている。その結果、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１４２の中空部１４３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１４４を内周エッジ部６６に当接させたときに、先端面１４４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。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。
【００３６】
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の面取りが完了する。
【００３７】
つぎに、ステップＳ１０８に示すドーナツ状ガラス基板６の外周端面６３および内周端面６４の研磨、ステップＳ１０９に示す主表面６１の研磨、ステップＳ１１０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。
【００３８】
図１１は、完成したドーナツ状ガラス基板６の模式的な斜視図である。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、外周面取り部６７と、内周面取り部６８とを有している。このドーナツ状ガラス基板６は、外周端面６３と内周端面６４がエッチングされているため機械的強度が十分であり、エッチングむらや傷がない良好な状態の主表面６１を有するものとなる。
【００３９】
（実施例１〜４）
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１〜４においては、上述の実施の形態にしたがって以下１）〜９）に示す工程で直径２．５インチ（６５ｍｍ）の磁気ディスク用ガラス基板を製造した。
【００４０】
１） 薄板ガラスの成形
まず、フロート法により製造したホウケイ酸ガラスからなる板ガラス（ショット社製テンパックス フロート（登録商標））を準備し、洗浄・乾燥、還元性異質層除去、洗浄・乾燥の各工程を行なって、幅５２５ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ約１．５ｍの母材ガラス板を作製し、これを図２に示す構造の加熱延伸装置で加熱延伸して幅７５ｍｍ、厚さ０．６４５ｍｍのガラス条を形成し、これを１５０ｍｍの長さに切断して薄板ガラスを成形した。
【００４１】
２） ガラスブロックの形成
成形した薄板ガラスを、紫外線硬化樹脂を間に充填しながら３０枚積層し、これに紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、薄板ガラスを固着、一体化したガラスブロックを形成した。
【００４２】
３） 内外径のコアリング
図４に示す構造を有し、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のタイプのダブルコア砥石を準備した。このダブルコア砥石を用い、上述のステップＳ１０３に示す方法によって前工程で形成したガラスブロックをコアリングし、ドーナツ状ガラスブロックを形成した。
【００４３】
４） 内外周端面研削
いずれも円柱形状を有し、砥石の種類および粒度が電着２段＃３２５/＃５００である外周端面研削砥石および内周端面研削砥石を準備した。そして、これらの砥石を用い、上述のステップＳ１０４に示す方法によって前工程で形成したドーナツ状ガラスブロックの内外周端面を研削した。
【００４４】
５） エッチング
エッチング槽にフッ酸と硫酸との混合液からなる液温が２５℃のエッチング液を貯留し、これに前工程で研削を行なったドーナツ状ガラスブロックを浸漬して、内外周端面をエッチングした。ここで、エッチング時間を３５〜１２０分の間で調整して、内外周端面のエッチング量が３、７、１０、１２μｍになるようにした（実施例１〜４）。ここで、エッチング量については、エッチング前後でガラスブロックの内径を測定し、エッチング量を（エッチング後の内径−エッチング前の内径）／２として算出した。
【００４５】
６） 分離、洗浄
前工程でエッチングを行なったドーナツ状ガラスブロックを所定の有機溶媒に浸漬し、超音波を印加して紫外線硬化樹脂を溶解した。これによって、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た。つぎに、各ドーナツ状ガラス基板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た。
【００４６】
７） 内外周エッジ部面取り
面取り砥石として、メタルボンドを結合剤として砥粒を焼結し、砥石粒度を＃８００に調整したものを準備した。なお、外周面取り砥石は、図８に示したものと同様の構造であって、砥石の先端面の傾斜面が平坦であり、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１０に示したものと同様の構造であって、砥石の先端面の傾斜面が平坦であり、傾斜角度が４５度であるものを用いた。そして、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、面取りを行った。なお、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。
【００４７】
８） 内外周研磨
ワークホールダーに前工程で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外周端面および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、この研磨は、内周、外周の順に実施し、この研磨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。
【００４８】
９） 主表面研磨
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０．６３５ｍｍ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。この研磨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。
【００４９】
（比較例１〜３）
一方、比較例１のガラス基板として、上記１）〜９）の工程のうち５）のエッチングを行なわずにガラス基板を製造した。また、比較例２、３のガラス基板として、上記１）〜９）の工程のうち５）のエッチングを行なわず、その代わりに、６）の分離、洗浄の後に、特許文献１と同様の方法によるエッチングを行い、ガラス基板を製造した。このエッチング工程は、具体的には、個々に分離したドーナツ状ガラス基板を中央の円孔で円筒が形成されるように揃えて積層（枚葉積層）した状態で固定具により固定し、これをエッチング液に浸漬することにより内外周端面のエッチングを行うというものである。なお、比較例２、３のガラス基板については、エッチング量がそれぞれ３、７μｍとなるようにエッチング時間を調整した。
【００５０】
上記の各実施例、比較例のガラス基板の製造工程において、内外周研磨後の内外周端面の外観検査と、エッチング後（各実施例においてはさらに分離、洗浄した後）および主表面研磨後の主表面の外観検査とをレーザ顕微鏡を用いた観察により行なった。なお、主表面の外観検査においては、深さ約１μｍ以上のキズの有無や、エッチングむらの有無を検査した。なお、エッチングむらは、表面のくもりやざらつきなどとして現われる。また、内外周端面の外観検査においては端面の表面のピットを計数した。
【００５１】
さらに、上記のように製造した各実施例、比較例のガラス基板の破壊強度を測定した。なお、破壊強度については、円環抗折強度試験により行なった。すなわち、ガラス基板を水平に固定し、中央の円孔に直径２８．２ｍｍのステンレス鋼球を嵌め込み、ステンレス鋼球の上方から、平坦な下面を有するロードセル付きの測定治具を、３０ｍｍ／ｍｉｎの速さで下降させてステンレス鋼球を押圧し、これによってガラス基板が破壊したときのロードセルの表示値を破壊強度とした。なお、ハードディスク装置にガラス基板を組み込む際にガラス基板にかかる応力は９８Ｎ程度であるので、以下では破壊強度特性の基準を９８Ｎとする。
【００５２】
図１２は、各実施例、比較例のガラス基板の破壊強度、基板表面状態、ピット個数を示す図である。図１２に示すように、実施例１〜４のガラス基板は、いずれも破壊強度が９８Ｎよりも十分に大きいとともに、基板表面にキズやエッチングむらがなく、良好な状態であった。また、実施例１〜３のガラス基板は、さらに内外周端面にピットが存在せず、良好な状態であった。
【００５３】
一方、比較例１のガラス基板は、基板表面状態は良好であるものの、破壊強度が規格を満足しなかった。また、比較例２、３のガラス基板は、破壊強度は十分に大きいものの、エッチング後の基板表面にキズやエッチングむらが発生しており、主表面研磨後にもキズが残存していた。なお、比較例２、３のガラス基板について、主表面のキズおよびエッチングむらを除去するためにさらに研磨をおこなったところ、実施例１〜４の場合よりも５〜１５μｍだけ多く研磨する必要があった。
【００５４】
なお、上記の実施の形態においては、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、内径と外径とを別々にコアリングしてもよい。また、内外周の面取りについては、図８、１０に示すような中空円筒状の研削砥石に限らず、たとえば円柱状の研削砥石を用いてもよい。また、エッチングについては、ＨＦガス、ＣＨＦ３ガスなどのエッチングガスを用いてガスエッチングを行なってもよい。
【００５５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】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２】リドロー法を実施するための加熱延伸装置の模式な斜視図である。
【図３】形成したガラスブロックの模式的な斜視図である。
【図４】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。
【図５】ドーナツ状ガラスブロックの内外周の研削について説明する説明図である。
【図６】ドーナツ状ガラスブロックのエッチングについて説明する説明図である。
【図７】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の模式的な斜視図である。
【図８】ドーナツ状ガラス基板の外周面取りについて説明する説明図である。
【図９】面取りを行ったドーナツ状ガラス基板の外周端面近傍の模式的断面図である。
【図１０】ドーナツ状ガラス基板の内周面取りについて説明する説明図である。
【図１１】完成したドーナツ状ガラス基板の模式的な斜視図である。
【図１２】本発明の各実施例、比較例のガラス基板の破壊強度、基板表面状態、ピット個数を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 母材ガラス板
２ ガラス条
３ 薄板ガラス
４ ガラスブロック
５ ドーナツ状ガラスブロック
５１ 最上面
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
６２ 円孔
６５ 外周エッジ部
６６ 内周エッジ部
６７ 外周面取り部
６８ 内周面取り部
１００ 加熱延伸装置
１０１ 加熱炉
１０１ａ〜１０１ｃ ヒータ
１０２ 母材送り機構
１０３ａ、１０３ｂ 引き取り機構
１０４ カッター
１１０、１１４、１１６ スピンドル
１１１ ダブルコア砥石
１１２ 固定台
１１３ａ、１１３ｂ 固定手段
１１５ 内周端面研削砥石
１１７ 外周端面研削砥石
１１８ ステージ
１２０ エッチング槽
１２１ エッチング液
１３０ 外周面取り砥石
１３１、１４１ 砥石軸
１３２、１４２ 砥石
１３３、１４３ 中空部
１３４、１４４ 先端面
１４０ 内周面取り砥石
Ｆ 固着材
Ｓ１０１〜Ｓ１１０ ステップ
α、β 角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚さを有する薄板ガラスを、固着材を介して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、
前記研削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エッチングするエッチング工程と、
前記エッチング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、
を含むことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項２】
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面取りする内外周面取り工程と、
前記面取りしたドーナツ状ガラス基板の内周および外周の端面および面取り部を研磨する内外周研磨工程と、
をさらに含む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。
【請求項３】
前記ガラスブロック形成工程に先立ち、前記所定の厚さより厚い母材ガラス板を加熱延伸して前記所定の厚さを有する薄板ガラスを形成する薄板ガラス形成工程を含む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。
【請求項４】
前記エッチング工程において、エッチング量が３〜１０μｍになるように前記内周の端面をエッチングすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のガラス基板の製造方法。
【請求項５】
前記エッチング工程において、エッチング液を用いて前記内周および外周の端面をエッチングすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のガラス基板の製造方法。
【請求項１】
所定の厚さを有する薄板ガラスを、固着材を介して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、
前記研削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エッチングするエッチング工程と、
前記エッチング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、
を含むことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項２】
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面取りする内外周面取り工程と、
前記面取りしたドーナツ状ガラス基板の内周および外周の端面および面取り部を研磨する内外周研磨工程と、
をさらに含む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。
【請求項３】
前記ガラスブロック形成工程に先立ち、前記所定の厚さより厚い母材ガラス板を加熱延伸して前記所定の厚さを有する薄板ガラスを形成する薄板ガラス形成工程を含む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。
【請求項４】
前記エッチング工程において、エッチング量が３〜１０μｍになるように前記内周の端面をエッチングすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のガラス基板の製造方法。
【請求項５】
前記エッチング工程において、エッチング液を用いて前記内周および外周の端面をエッチングすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のガラス基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−３３６５（Ｐ２０１０−３３６５Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６１６１９（Ｐ２００８−１６１６１９）
【出願日】平成２０年６月２０日（２００８．６．２０）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２０日（２００８．６．２０）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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