DE10307422B4 - Verwendung eines Glassubstrats zur Herstellung eines Datenspeichers - Google Patents

Verwendung eines Glassubstrats zur Herstellung eines Datenspeichers Download PDF

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Abstract

Verwendung eines Glassubstrats mit einem TG > 500°C und einer Zusammensetzung von SiO2 30–80 Gew.-% Al2O3 10–30 Gew.-% B2O3 5–15 Gew.-% MgO 1–10 Gew.-% CaO 0–15 Gew.-% SrO 0–8 Gew.-% BaO 0–25 Gew.-% ZnO 0–10 Gew.-% ZrO2 0–5 Gew.-% TiO2 0–10 Gew.-% CeO2 0–5 Gew.-% SnO2 0,05–2 Gew.-%,
mit der Maßgabe,
dass
die Σ ZrO2 + TiO2 0,05–12 Gew.-%,
die Σ CeO2 + SnO2 ≤ 6 Gew.-% und
die Σ LiO2 + Na2O + K2O 0–5 Gew.-% beträgt, zur Herstellung eines Datenspeichers.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Glassubstrats zur Herstellung eines Datenspeichers sowie eines Datenspeichermediums.
  • Datenträger, insbesondere zur Speicherung und Bearbeitung in elektronischen Datenverarbeitungsgeräten, wie Computer etc., sind beispielsweise in Form von Festplattenlaufwerken (hard disk drives) sowie Wechselmedien (Disketten, CD, DVD) in speziellen Laufwerken, bestens bekannt. Die Datenträger in diesen Laufwerken umfassen ein Substrat sowie eine darauf angeordnete Schicht zur magnetischen, optischen und/oder thermischen Speicherung von Daten. Bislang werden als Trägermaterial für solche Datenspeicherschichten Aluminium oder andere Metalllegierungen (bzw. spezielle organische Polymere für Wechselmedien) verwendet. Aufgrund seiner geringen Kosten und seiner geringen Oberflächenrauhigkeit sowie Festigkeit und Formstabilität gewinnt jedoch die Verwendung von Glas als Substratmaterial für solche Datenträger immer mehr an Bedeutung. Derartige Gläser müssen jedoch hohen chemischen, thermi schen und mechanischen Belastungen sowohl bei der Herstellung, der Verarbeitung als auch beim Gebrauch standhalten.
  • Beim Auftragen der magnetischen Schichten werden derartige Glasträger üblicherweise hohen Temperaturen mit kurzen intensiven Heiz- und Abkühlraten von > 400 K min–1 ausgesetzt. Hieran schließen sich weitere Wärmebehandlungen an, welche üblicherweise zwischen 300 und 400°C betragen. Die Beschichtung selbst erfolgt normalerweise durch Kathodenzerstäubung oder durch Aufsputtern der jeweiligen Magnetschicht. Derartige Gläser müssen daher eine Transformationstemperatur von üblicherweise über 400°C aufweisen.
  • Insbesondere bei der Verwendung von Gläsern als Träger in Festplatten treten hohe mechanische Belastungen auf, wie z. B. bei der Montage von Speichermedium und Spindel durch Klemmspannungen im Bereich des Innenloches des Speichermediums, wobei Drücke von bis zu 100 N/mm2 entstehen. Des weiteren entwickeln sich im Betrieb bei Umdrehungszahlen von 10.000–15.000 U/Min. weitere durch die Zentrifugalkräfte hervorgerufene Spannungen, welchen der dünne Glasträger ebenfalls standhalten muss.
  • Darüber hinaus benötigen derartige Festplatten eine hohe Formstabilität um auch bei hohen Umdrehungszahlen im Laufwerk nicht in Schwingung zu geraten und zu flattern. Derartige Auslenkungen aus der horizontalen Ruhelage würden bei dem üblicherweise niedrigen Leseabstand des Schreib-/Lesekopfes von derzeit ca. 10–20 nm dazu führen, dass der Kopf den Lesekontakt mit der Festplatte verliert, sog. „run-out", oder dass er mit der Festplatte zusammenstößt, sog. „head crash". Für Datenträger verwendbare Gläser müssen daher einen hohen spezifischen Elastizitätsmodul E/ρ aufweisen, d. h. einen hohen Elastizitätsmodul E und/oder eine geringe Dichte ρ. Dabei ist es wünschenswert, dass E/ρ mindestens 25·106 m2/s2 beträgt.
  • Die Oberfläche des Datenspeichers und damit auch die Oberfläche des Trägermaterials muss besonders eben sein, da der Schreib-/Lesekopf insbesondere bei Festplatten üblicherweise derzeit mit einem Abstand von ca. 10–20 nm auf einem Luftpolster bzw. einer Gleitmittelschicht über der sich drehenden Platte schwebend dahin gleitet. Dieser Abstand muss für eine einwandfreie Funktion beibehalten werden. Ist nun die Oberfläche des Festplattenmaterials bzw. -substrates gegenüber atmosphärischen Einflüssen nicht beständig und entstehen durch chemische und/oder thermische Einwirkungen auf die Oberfläche Ausblühungen, so dass diese schon vor der Beschichtung rauh wird, verändert sich der Funktionsabstand der Platte zum Lesekopf, was zu Funktionseinbußen bzw. zum Funktionsausfall führen kann. Des weiteren kann aufgrund einer thermischen und/oder chemischen Veränderung der Oberfläche die Haftfestigkeit der aufgebrachten Funktionsschichten verloren gehen, so dass sich diese von der Oberfläche des Glasträgers lösen. Die Trägersubstrate müssen daher eine hohe chemische und thermische Beständigkeit aufweisen.
  • Zur Erhöhung der Speicherdichte werden Magnetschichten auf Substrate aufgetragen, in denen die magnetisierbaren Bezirke, d. h. die sog. Weißschen Bezirke, eine deutlich geringere laterale Ausdehnung aufweisen, indem deren Polachsen nicht mehr parallel zur Oberfläche des Trägermaterials, sondern senkrecht hierzu, d. h. parallel zur Drehachse der Speicherplatte, ausgerichtet sind. Speichermedien für diese Technik werden als sog. „perpendicular recording media" bezeichnet. Zur Herstellung derartiger Sputterschichten sind jedoch deutlich höhere Temperaturen von insbesondere mehr als 500°C erforderlich. Dazu sind Substrate von besonderer thermischer Stabilität, insbesondere hinsichtlich der Form- und Oberflächenstabilität, notwendig. Nach Kenntnis der Anmelderin sind derzeit keine Substratmaterialien bekannt, welche diese Anforderung in ausreichendem Maße erfüllen.
  • Neben diesen Anforderungen an die Eigenschaften eines Materials, welches als Substrat bzw. Träger für Harddisk-Anwendungen verwendet werden soll, müssen derartige Gläser mit geringen Produktionskosten herstellbar sein, da es sich hier um ein Massenprodukt handelt. Dazu muss das Schmelz- und Formgebungsverfahren solcher Gläser für großtechnische Anlagen geeignet sein. Darüber hinaus sollen die Glasschmelzen das Feuerfestmaterial der Schmelzaggregate möglichst wenig angreifen, d. h. sie sollen bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen herstellbar sein und keine aggressiven korrosionsfördernden Bestandteile enthalten. Darüber hinaus sollten solche Gläser auch großtechnisch mit aus reichender innerer Qualität, d. h. ohne Blasen, Knoten und Einschlüsse, auf einfache Weise in ebenen Platten herstellbar sein. Derartige Techniken umfassen beispielsweise die Herstellung in einer Floatanlage oder in einem Ziehverfahren. Besonders die Herstellung dünner, d. h. < 3 mm dicker Substrate von geringer Oberflächenwelligkeit über Ziehverfahren erfordert eine hohe Entglasungsstabilität.
  • Schließlich sollen solche Gläser mit einer geringen Oberflächenrauhigkeit herstellbar sein. Dabei sollen sie möglichst so, wie sie im Herstellungsverfahren erhalten werden, direkt weiterverarbeitet, d. h. besputtert, werden, ohne dass die Rauhigkeit in einem zusätzlichen Bearbeitungsschritt durch Schleifen, Läppen und/oder Polieren verringert werden muss. Schließlich ist es auch notwendig, dass sich die Oberfläche eines derartigen Glasträgers bei der hohen thermischen Belastung, wie sie beispielsweise beim Aufsputtern der Funktionsschichten auftritt, nicht verzieht oder aufrauht.
  • Aus der EP-A-0 858 974 ist ein Glas mit einem hohen spezifischen Elastizitätsmodul und einer hohen Übergangstemperatur von 700°C bekannt. Es weist eine Zusammensetzung von 25–52 Mol-% SiO2 (= 14,37–58,04 Gew.-%), 0–5 Mol-% B2O3 (= 0,00–6,57 Gew.-%), 0–5 Mol-% P2O5 (= 0,00–12,55 Gew.-%), 5–35 Mol-% Al2O3 (= 5,07–53,27 Gew.-%), 15–45 Mol-% MgO (= 5,78–34,69 Gew.-%), 0–25 Mol-% TiO2 (= 0,00–34,20 Gew.-%), 0–8 Mol-% ZrO2 (= 0,00–17,10 Gew.-%), 1–30 Mol-% CaO (= 0,54–31,70 Gew.-%), 0–17 Mol-% Y2O3 (= 0,00–47,31 Gew.-%) auf. Dieses Glas wird als ein Trägersubstrat für einen magnetischen Datenträger beschrieben, in welchem eine Ausgleichsschicht zum Ausgleich von Unebenheiten zwischen Magnetträger und Substrat angeordnet ist. Eine hohe Oberflächenglätte, d. h. eine Oberflächenrauhigkeit, von Ra < 9 Å wird bei diesem Glas allerdings erst durch Polieren erreicht. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich diese Oberflächenrauhigkeit bei einer Behandlung mit erhöhter Temperatur verändert.
  • Aus der JP-A 09-012333 ist ein Glas für ein Magnetdisksubstrat mit guten Korrosionseigenschaften und Beständigkeit gegen Alkali bekannt, welches 52–65 Gew.-% SiO2, 10–18 Gew.-% Al2O3, 0–8 Gew.-% B2O3, 0–10 Gew.-% MgO, 2–15 Gew.-% CaO, 0–15 Gew.-% SrO, 0–16 Gew.-% BaO und 0–12 Gew.-% ZnO enthält.
  • Schließlich ist aus der DE-A 100 00 836 ein alkalifreies Aluminoborosilikatglas bekannt, welches eine hohe Glastransformationstemperatur aufweist und welches als Substrat für Flüssigkristall-Flachdisplaybildschirme geeignet ist.
  • DE 196 03 698 C1 beschreibt Displaygläser, d. h. Gläser für die Verwendung in Flachbildschirmen.
  • DE 196 17 344 C1 offenbart alkalifreies Aluminiumborosilicatglas und dessen Verwendung in der Displaytechnik.
  • DE 197 39 912 C1 und DE 199 34 072 A1 beschreiben jeweils Aluminiumborosilicatgläser, die in der TFT-Display-Technik verwendet werden.
  • Die Erfindung hat nunmehr zur Aufgabe derartige Trägersubstrate bereitzustellen, die zur Herstellung eines Datenspeichers verwendet werden können, thermisch, mechanisch und chemisch ausreichend stabil sind und die sich auf wirtschaftliche Weise günstig herstellen lassen. Die Trägersubstrate sollen insbesonders bei hohen Temperaturen ohne Ver ziehen, Kompaktion und Aufwellen der Oberfläche besputterbar sein.
  • Dieses Ziel wird durch die Verwendung des in den Ansprüchen definierten Substratglases erreicht.
  • Erfindungsgemäß wurde nämlich gefunden, dass Gläser mit einer Zusammensetzung von 10–80 Gew.-% SiO2, 10–30 Gew.-% Al2O3, 5–15 Gew.-% B2O3, 1–10 Gew.-% MgO, 0–15 Gew.-% CaO, 0–8 Gew.-% SrO, 0–25 Gew.-% BaO, 0–10 Gew.-% ZnO, 0–5 Gew.-% ZrO2 und 0–10 Gew.-% TiO2 sowie 0–5 Gew.-% CeO2 und 0,05–2 Gew.-% SnO2 sich ganz besonders für die Verwendung zur Herstellung von Trägern für elektronische Datenspeicher eignen, wenn
    die Σ ZrO2 + TiO2 mindestens 0,05 und höchstens 12 Gew.-% beträgt und
    die Σ CeO2 + SnO2 ≤ 6 Gew.-% ist, wobei
    die Σ von LiO2, Na2O, K2O 5 Gew.-% nicht übersteigt. Derartige Gläser zeigen bereits nach Heißformgebungsprozess durch Ziehen oder Floaten und anschließender Kühlung eine äußerst geringe Oberflächenrauhigkeit, die sich auch bei einer längeren Behandlung mit hohen Temperaturen bis zu 750°C nicht oder für das Produkt nur unwesentlich verändert.
  • Das erfindungsgemäß verwendete Glassubstrat weist einen Tg von > 500°C, insbesondere > 550°C auf, wobei > 600°C bevorzugt ist. Das erfindungsgemäß verwendete Glassubstrat weist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform einen Tg von ≥ 640°C auf.
  • Der SiO2-Gehalt der Gläser beträgt mindestens 30 Gew.-%, üblicherweise mindestens 45 Gew.-%, wobei 55 Gew.-% bevorzugt sind. Ein ganz besonders bevorzugter Gehalt an SiO2 beträgt mindestens 57 und insbesondere 58 Gew.-%. Der maximale SiO2-Gehalt im erfindungsgemäß verwendeten Glas liegt bei 80 Gew.-%, wobei 65 Gew.-% und insbesondere 62 Gew.-% besonders bevorzugt sind. In speziellen Ausführungsformen hat sich ein maximaler SiO2-Gehalt von 61 Gew.-% und insbesondere 59 Gew.-% als besonders geeignet erwiesen. Der Gehalt an Al2O3 beträgt mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 12 Gew.-%, wobei mindestens 15 Gew.-% in vielen Fällen besonders geeignet ist. Der maximale Gehalt an Al2O3 beträgt für das erfindungsgemäß verwendete Glassubstrat maximal 30 Gew.-%, insbesondere 20 Gew.-%, wobei maximal 19 Gew.-% und insbesondere maximal 18 Gew.-% bevorzugt sind. Ganz besonders bevorzugt ist ein Maximalgehalt von 16 Gew.-%. Das erfindungsgemäß verwendete Glas kann frei von B2O3 sein. Vorzugsweise ist B2O3 jedoch zu mindestens 3 Gew.-%, insbesondere mindestens 5 Gew.-% enthalten, wobei mindestens 6 Gew.-% B2O3 bevorzugt sind. Der Maximalgehalt an B2O3 beträgt 16 Gew.-%, insbesondere maximal 15 Gew.-%, wobei maximal 10 Gew.-% bevorzugt ist. In Einzelfällen können jedoch auch Gehalte von 0–1 Gew.-% zweckmäßig sein. Der Mindestgehalt an MgO beträgt 1 Gew.-%, insbesondere mindestens 3 Gew.-%, wobei die maximale Menge 10 Gew.-%, üblicherweise jedoch 8 Gew.-% und vorzugsweise maximal 7 Gew.-% beträgt. In einigen Fällen hat sich ein Gehalt von maximal 5 Gew.-% als zweckmäßig erwiesen. Das erfindungsgemäß verwendete Glassubstrat kann ohne Weiteres frei von CaO sein. Es ist jedoch zweckmäßig, dass das erfindungsgemäß verwendete Glassubstrat einen Mindestgehalt von 3 Gew.-%, insbesondere von 5 Gew.-% aufweist, wobei sich in einigen Fällen ein Mindestgehalt von 8 Gew.-% und in besonderen Fällen sogar von 11 Gew.-% als zweckmäßig erwiesen hat. Der Maximalgehalt beträgt üblicherweise für CaO 15 Gew.-%, wobei 12 Gew.-% bevorzugt ist. In einigen erfindungsgemäß verwendeten Zusammensetzungen hat sich auch ein CaO-Gehalt von maximal 4 Gew.-% als geeignet erwiesen. SrO ist in einer Menge von 0–8 Gew.-% enthalten, wobei in vielen Fällen ein Mindestgehalt von 4 Gew.-% und ein Maximalgehalt von 7 Gew.-% bevorzugt ist. BaO ist in einer Menge von 0–25 Gew.-% enthalten, wobei mindestens 1 Gew.-% und speziell mindestens 5 Gew.-% bevorzugt sind. In Einzelfällen haben sich Mindestgehalte von 7 Gew.-% als zweckmäßig erwiesen. Der Höchstgehalt an BaO beträgt üblicherweise 25 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 20 Gew.-%, wobei mindestens 11 Gew.-% und insbesondere mindestens 10 Gew.-% besonders bevorzugt ist. In Einzelfällen haben sich Höchstgehalte von 5 Gew.-% als zweckmäßig erwiesen. In einem speziellen Fall ist BaO in einer Menge von 6–10 Gew.-% enthalten. Der Gehalt an ZnO kann ohne Weiteres 0 Gew.-% betragen. Bevorzugt ist jedoch ein Mindestgehalt von 1 Gew.-%, insbesondere mindestens 2 Gew.-%, wobei 5 Gew.-% bevorzugt ist. Die Höchstgehalte an ZnO betragen üblicherweise 10 Gew.-% und insbesondere 8 Gew.-%.
  • Die Mindestmengen an ZrO2 betragen üblicherweise mindestens 0,05 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,1 Gew.-%. Die bevorzugte Höchstmenge beträgt erfindungsgemäß 3, insbesondere 2 Gew.-%. TiO2 ist in einer Menge von 0–10 Gew.-% enthalten, wobei eine Mindestmenge von 0,05 Gew.-% und insbesondere von 1 Gew.-% bevorzugt ist. Eine bevorzugte Obergrenze für TiO2 beträgt im erfindungsgemäß verwendeten Glassubstrat 3 Gew.-% und insbesondere 2 Gew.-%. Zum Erhalten der erfindungsgemäßen Eigenschaft ist es nun notwendig, dass die Gesamtmenge von ZrO2 und TiO2 im Bereich von 0,05–12 Gew.-% liegt, wobei 0,1–10 Gew.-% bevorzugt ist. Besonders bevorzugt ist ein Mindestgehalt dieser beiden Substanzen von 0,2 Gew.-% und insbesondere von 0,5 Gew.-% bzw. 1 Gew.-%, wobei mindestens 1,5 Gew.-% besonders bevorzugt ist. Die Obergrenze hierbei beträgt vorzugsweise maximal 10 Gew.-%, insbesondere maximal 5 Gew.-% und speziell maximal 4 Gew.-%.
  • Der Gehalt an CeO2 beträgt 0–5 Gew.-%, wobei ein Mindestgehalt von 0,05 Gew.-% und insbesonders 0,1 Gew.-% bzw. 0,2 Gew.-% bevorzugt ist. Der bevorzugte Maximalgehalt beträgt hier vorzugsweise 5 Gew.-%, insbesondere 2 Gew.-%, wobei Gehalte von maximal 1,5 Gew.-%, insbesondere 1 Gew.-% ganz besonders bevorzugt sind. Die Menge an dem im erfindungsgemäß verwendeten Glas notwendigerweise enthaltenen Bestandteil SnO2 beträgt mindestens 0,05 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 Gew.-%, wobei mindestens 0,2 Gew.-% besonders bevorzugt ist. Als besonders zweckmäßig hat sich ein Mindestgehalt von 0,5 Gew.-% erwiesen. Bevorzugte Maximalgehalte sind 2 Gew.-%, wobei ein Maximalgehalt von 1,5 Gew.-%, insbesondere von 1 Gew.-% besonders bevorzugt ist. Für das erfindungsgemäß verwendete Glas ist es nun notwendig, dass die Gesamtmenge der Bestandteile CeO2 + SnO2 6 Gew.-% beträgt, wobei maximal 5 Gew.-% und insbesondere maximal 4 Gew.-% besonders bevorzugt ist. In vielen Fällen haben sich Mengen von maximal 2 Gew.-% als völlig ausreichend erwiesen. Die absolute Untergrenze beträgt 0,05 Gew.-%. Übliche Mindestmengen betragen 0,1 Gew.-%, insbesondere 0,2 Gew.-%, wobei mindestens 0,5 Gew.-% CeO2 + SnO2 bevorzugt sind.
  • Für das erfindungsgemäß verwendete Glas ist es ebenfalls wichtig, dass es im Wesentlichen frei von Alkalioxiden ist, d. h. dass diese zu maximal 5 Gew.-% enthalten sein dürfen. Vorzugsweise beträgt die Menge an LiO2, NaO2 und K2O jedoch maximal 3 Gew.-%, insbesondere maximal 2 Gew.-%, wobei maximal 1 Gew.-% und insbesondere maximal 0,5 Gew.-% besonders bevorzugt ist. Als ganz besonders geeignet haben sich Gläser erwiesen, deren Gehalt an Alkalioxiden maximal 0,2 Gew.-% und insbesondere maximal 0,15 Gew.-% bzw. 0,1 Gew.-% beträgt.
  • Das erfindungsgemäß verwendete Glassubstrat weist üblicherweise eine Transformationstemperatur Tg von mindestens 500°C, insbesondere > 600°C, auf, wobei ein Tg von > 680°C und insbesondere > 700°C erreicht wird. Mit dem erfindungsgemäß verwendeten Glassubstrat sind sogar Tg von > 710°C sowie > 720°C erhältlich. In einigen Fällen sind auch Transformationstemperaturen von > 750°C erreichbar.
  • Das erfindungsgemäß verwendete Glassubstrat weist einen spezifischen E-Modul von E > 25·106 m2s–2, insbesonders von E > 35·106 m2s–2 auf.
  • Ein erfindungsgemäß verwendetes Glassubstrat mit einer Transformationstemperatur > 500°C enthält
    SiO2 30–80 Gew.-%
    Al2O3 10–30 Gew.-%
    B2O3 5–15 Gew.-%
    MgO 1–10 Gew.-%
    CaO 0–15 Gew.-%
    SrO 0–8 Gew.-%
    BaO 0–25 Gew.-%
    ZnO 0–10 Gew.-%
    ZrO2 0–5 Gew.-%
    TiO2 0–10 Gew.-%
    CeO2 0–5 Gew.-%
    SnO2 0–2 Gew.-%,
    wobei auch hier die obigen Maßgaben der Summenformeln zu beachten sind. Ein weiteres bevorzugt verwendetes Glas enthält
    SiO2 30–80 Gew.-%
    Al2O3 10–30 Gew.-%
    B2O3 5–15 Gew.-%
    MgO 1–10 Gew.-%
    CaO 0–15 Gew.-%
    SrO 0–8 Gew.-%
    BaO 1–11 Gew.-%
    ZnO 0–10 Gew.-%
    ZrO2 0–5 Gew.-%
    TiO2 0–10 Gew.-%
    CeO2 0–5 Gew.-%
    SnO2 0–2 Gew.-%.
  • Ein erfindungsgemäß verwendetes Glas mit einer Transformationstemperatur Tg > 680°C enthält
    SiO2 45–65 Gew.-%
    Al2O3 10–20 Gew.-%
    B2O3 5–15 Gew.-%
    MgO 1–8 Gew.-%
    CaO 0–15 Gew.-%
    SrO 0–8 Gew.-%
    BaO 1–11 Gew.-%
    ZnO 0–8 Gew.-%
    ZrO2 0–2 Gew.-%
    TiO2 0–2 Gew.-%
    CeO2 0–1,5 Gew.-%
    SnO2 0,05–1 Gew.-%.
  • Ein erfindungsgemäß verwendetes Glas mit einer Transformationstemperatur Tg > 710°C enthält
    SiO2 55–59 Gew.-%
    Al2O3 15–19 Gew.-%
    B2O3 6–10 Gew.-%
    MgO 3–7 Gew.-%
    CaO 0–4 Gew.-%
    SrO 4–8 Gew.-%
    BaO 1–5 Gew.-%
    ZrO2 0–2 Gew.-%
    TiO2 0–2 Gew.-%
    CeO2 0–1 Gew.-%
    SnO2 0,05–1 Gew.-%.
  • Ein erfindungsgemäß verwendetes Glas mit einer Transformationstemperatur Tg > 720°C enthält
    SiO2 57–61 Gew.-%
    Al2O3 12–16 Gew.-%
    B2O3 3–7 Gew.-%
    MgO 1–5 Gew.-%
    BaO 7–11 Gew.-%
    CaO 8–12 Gew.-%
    SnO2 0,05–1 Gew.-%.
  • Ein erfindungsgemäß verwendetes Glas mit einer Transformationstemperatur Tg > 750°C enthält
    SiO2 58–62 Gew.-%
    Al2O3 15–18 Gew.-%
    B2O3 0–1 Gew.-%
    MgO 1–5 Gew.-%
    BaO 6–10 Gew.-%
    CaO 11–15 Gew.-%
    ZrO2 0–2 Gew.-%
    SO4 2– 0–1 Gew.-%
    SnO2 0,05–1 Gew.-%.
  • Zur Herstellung eines flachen dünnen Glassubstrates für die Anwendung als Datenspeicher, insbesondere als Harddisk, ist es möglich, das Glas nach Schmelze und Läuterung direkt als homogenes, blasen-, schlieren- und einschlussfreies Flachglas zu ziehen bzw. zu floaten. Übliche Techniken hierzu sind insbesondere das Fourcault-Verfahren, das Libbey-Owens-Verfahren, das Pittsburg-Verfahren, Down-Draw- oder Up-Draw-Verfahren, das Overflow-Fusion-Verfahren sowie das Float-Verfahren.
  • Das erfindungsgemäß verwendete Glassubstrat wird vorzugsweise mittels SnO2 oder Sulfat geläutert.
  • Die erfindungsgemäß verwendeten Trägermaterialien bzw. Substratgläser weisen bereits bei der Herstellung, d. h. direkt nach dem Ziehen, eine derart glatte Oberfläche auf, dass kein weiterer Polier- bzw. Glättungsschritt notwendig ist. Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren ist dabei das Floatverfahren. Mit dem erfindungsgemäß verwendeten Verfahren lassen sich ohne weiteres Oberflächenrauhigkeiten von weniger als 1 nm, insbesonders weniger als 0,7 nm erreichen, und zwar direkt durch übliche Zieh- bzw. Floatverfahren, d. h. ohne die Gläser einer Polier- bzw. Schleifprozedur zu unterziehen. Üblicherweise beträgt die Oberflächenrauhigkeit maximal 0,6 bzw. 0,5 nm. Häufig lassen sich erfindungsgemäß auch Oberflächenrauhigkeiten von 0,4 nm und darunter problemlos ohne Polieren erreichen. Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, dass sich diese geringe Oberflächenrauhigkeit auch bei längerem Erwärmen auf hohe Temperaturen, insbesonders bis auf 10°C unterhalb Tg nicht oder nur ganz geringfügig ändert, was speziell für die modernen Fertigungstechniken von Datenspeichersystemen oder anderen Flachglasprodukten mit aufgebrachten Funktionsschichten wichtig ist, die einen Hochtemperatur-Prozessschritt bei Temperaturen T > 250°C enthalten.
  • Vorzugsweise enthält der mit dem erfindungsgemäß verwendeten Glassubstrat hergestellte Datenträger eine magnetisierbare Schicht. Die Herstellung derartiger magnetisierbarer Schichten ist bekannt und wird beispielsweise unter Verwendung von kobalthaltigen Magnetschichten durchgeführt. Übliche magnetisierbare Funktionsschichten umfassen Zusammensetzungen, die Co, Pt, Cr, Ni, Ta, sowie ggf. Si und Sauerstoff enthalten. Derartige Zusammensetzungen sind dem Fachmann an sich bekannt und beispielsweise in der US-B 6,426,151 beschrieben. Zwischen der Magnetschicht und dem Glassubstrat ist vorzugsweise eine Zwischenschicht angeordnet. Derartige Zwischenschichten sind ebenfalls bekannt und können ggf. auch magnetische Eigenschaften aufweisen. Darüber hinaus kann ein derartiger Datenspeicher weitere übliche bekannte Schutz- und Lubricant- bzw. Gleitfilmschichten enthalten.
  • Es hat sich gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäß verwendeten Substratglas auch bei hohen Temperaturen keine Diffusionsprozesse stattfinden, in denen Glaskomponenten in die darauf angeordneten Schichten hineindiffundieren. Trotzdem sind die aufgebrachten bzw. aufgesputterten Schichten fest mit dem Trägersubstrat verbunden und zeigen auch bei erhöhten Temperaturen keine Ablösungen.
  • Die Erfindung betrifft die Verwendung des Glases zur Herstellung eines Mediums zum Speichern von elektronisch verarbeitbaren Daten bzw. ein solches Medium selbst. Dabei ist auf dem Glassubstrat ein Schichtpaket angeordnet, das mindestens eine magnetisch, optisch und/oder thermisch zur Speicherung von Daten veränderbare Speicherschicht aufweist, sowie gegebenenfalls eine zwischen Glassubstrat und Speicherschicht angeordnete Zwischenschicht, wobei das Medium auch weitere Hilfsschichten umfassen kann. Ein solches Medium ist dadurch erhältlich, dass auf dem Glassubstrat mindestens eine Schicht mittels Hochtemperaturprozessen aufgebracht wird, wobei das Substrat auf eine Temperatur von 250°C bis 750°C erwärmt wird. Bei einem solchen Speichermedium sind Glassubstrat und Schichtpaket so fest miteinander verbunden, dass während des Betriebes über mehrere Stunden in einer Klimatestkammer bei 60°C und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von > 90% sich die aufgesputterten Schichten nicht vom Glassubstrat lösen. Darüber hinaus zeigt das Medium nach Herstellung und längerer Lagerung keine Interdiffusionsprozesse zwischen Schicht und Substrat, d. h. dass durch die beim Sputterprozess auftretende Wärmeeinwirkung weder Glasbestandteile in das darüberliegende Schichtpaket eindiffundieren noch Teile des Schichtpaketes in das Glassubstrat.
  • Ein solches Medium ist insbesonders zum Betrieb mittels dem sogenannten "heat assisted writing" geeignet. Dabei wird die Magnetisierung bzw. Ausrichtung der Elementarmagnete (Weißsche Bezirke) durch eine kurzzeitige lokale Erhitzung des Substrats mittels Induktion etc. auf Temperaturen nahe dem Curiepunkt der magnetisierbaren Schicht unterstützt.
  • Die Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele näher erläutert werden:
  • Beispiel 1
  • Es wurde ein Glas mit der folgenden Zusammensetzung geschmolzen: Glas 1:
    SiO2 57 Gew.-%
    Al2O3 17 Gew.-%
    B2O3 8 Gew.-%
    MgO 5 Gew.-%
    CaO 2 Gew.-%
    SrO 6 Gew.-%
    BaO 3,3 Gew.-%
    ZrO2 0,5 Gew.-%
    TiO2 0,5 Gew.-%
    CeO2 0,2 Gew.-%
    SnO2 0,5 Gew.-%.
    Tg = 711–722 °C
    • und auf einer Floatglasanlage zu einem Flachglas mit der Dicke 1,1 mm gezogen. Das Glas zeigte als Flachglas eine Oberflächenrauhigkeit von 0,32 nm auf. Diese Rauhigkeit wurde beispielsweise als arithmetischer Mittelwert (Ra) der weißlichtinterferometrisch (WLI) bzw. rasterkraftmikroskopisch ermittelten Topographiedaten einer Messfläche bzw.
    entlang einer willkürlich gewählten Messstrecke bestimmt. Das komplementäre geometrische Mittel (Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate der Messwerte) der Daten wird mit "rms" bzw. "rq" bezeichnet.
  • Beispiel 2
  • Das erfindungsgemäß verwendete Glassubstrat von Beispiel 1 wurde bezüglich der Änderung der Ober flächenrauhigkeit bei unterschiedlichen Wärmebehandlungen mit handelsüblichen Gläsern verglichen, die mittels Polieren eine vergleichbare Oberflächenrauhigkeit aufwiesen.
  • Vergleichsglas 1 (handelsüblich in polierter Form) hatte einen SiO2-Gehalt von ca. 63,5 Gew.-%, Al2O3 13,8 Gew.-%, B2O3 < 1 Gew.-%, Na2O 10,2 Gew.-%, K2O < 0,1 Gew.-%, Li2O 5,5 Gew.-%, CaO < 0,3 Gew.-%, ZrO2 4,3 Gew.-%, Sb2O3 0,4 Gew.-%.
  • Das Vergleichsglas 2 (handelsüblich erhältlich in polierter Form enthielt 63,4 Gew.-% SiO2, 16,4 Gew.-% Al2O3, 9,7 Gew.-% Na2O, 0,3 Gew.-% K2O, 16,1 Gew.-% MgO, 3,7 Gew.-% CaO sowie 0,4 Gew.-% Sb2O3.
  • Die Vergleichsgläser lagen als runde Scheiben mit Innenloch vor (Aussendurchmesser 95 mm, Innendurchmesser 25 mm, Dicke ca. 1 mm), waren poliert und wiesen eine Oberflächenrauhigkeit von 0,7 nm (Vergleichsglas 1) sowie 0,6 nm (Vergleichsglas 2) auf. Die Gläser wurden anschließend, auf einer keramischen Fasermatte (FIBERRAX®) als Unterlagsmaterial einseitig aufliegend, auf 550°C für 30 Minuten erwärmt und visuell-makroskopisch und mikroskopisch untersucht. Die Oberflächenrauhigkeit wurde ebenfalls bestimmt. Dabei zeigte das erfindungsgemäß verwendete Glas keinerlei Veränderungen. Die Vergleichsgläser des Standes der Technik zeigten unter anderem Verformungen am Innenloch sowie eine Verformung der Platte an sich. Darüber hinaus entstand eine Compaction (Schrumpfen infolge thermischer Behandlung), und es hatten sich an der Oberfläche Spikes (Einschlüsse von Unterlagsmaterial), Pits (Eindrücke von Unterlagsmaterial) und Bläschen ausgebildet. Dazu stieg die Oberflächenrauhigkeit bei den Vergleichsgläsern auf 0,7–0,8 nm. Eine weitere Erhöhung auf eine Temperatur von 700°C zeigte bei den Vergleichsgläsern eine starke Verformung und eine Zunahme auf eine Oberflächenrauhigkeit von > 3 nm (Vergleichsglas 2) und > 4 nm (Vergleichsglas 1). Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Glas war lediglich eine Erhöhung der Oberflächenrauhigkeit auf 0,5 nm festzustellen.
  • Das erfindungsgemäß verwendete Glas von Beispiel 1 wurde einem Sputtertest unterzogen. Dabei wurden auf übliche Weise magnetische Schichtpakete auf der Oberfläche der Gläser abgeschieden. Die Abscheidung erfolgte in einer Zirkulus 12 Sputteranlage unter den für diese Anlage und Schichtpaketen üblichen Bedingungen. Dabei zeigte sich, dass das erfindungsgemäß verwendete Glas von Beispiel 1 eine hohe Stabilität bezüglich der Schichtstruktur und Schichthaftung aufwiesen.
  • An derart beschichteten Gläsern wurde der Aufbau und die Interdiffusion der Schichten mittels einer Sekundarionenmassenspektroskopie ermittelt. Dabei zeigte sich, dass das beschichtete, erfindungsgemäß verwendete Glassubstrat keinerlei Interdiffusionsprozesse zwischen Substrat und den aufgesputterten Schichten zeigte, wohl aber die Glassubstrate des Standes der Technik.
  • Derart beschichtete Harddisks wurden nach dem Aufsputtern einem Ablösetest unterzogen. Dabei wurde während des Betriebes in einem Klimatest das besputterte Substrat bei 60°C über mehrere Stunden einer relativen Luftfeuchtigkeit von > 90% ausgesetzt. Dabei zeigte sich, dass unter derartigen Bedingungen die aufgesputterten Schichten sich nicht vom Substrat lösen oder sich nachweisbar produktqualitätsmindernd verändern. Es hat sich auch gezeigt, dass sich bereits aufgetragene Unterlagsschichten beim Aufsputtern nachfolgender Schichten ebenfalls nicht lösen. Die auf das erfindungsgemäß verwendete Glas aufgesputterten Schichten sind somit fest mit dem Substratträger verbunden.
  • Weiterhin wurden die magnetischen Eigenschaften eines Schichtpaktes, das standardmäßig bei 225°C aufgebracht wird, nach höheren Sputtertemperaturen auf den verschiedenen Substraten untersucht. Dabei hat es sich gezeigt, dass solange die Sputtertemperaturen 235°C nicht überschreiten, Koerzitivfeld Hc und Remanenzmagnetisierung Mr des Schichtpaktes auf dem untersuchten erfindungsgemäß verwendeten Glas von Beispiel 1 und dem Vergleichsglas 1 nicht signifikant verschieden sind. Eine Erhöhung der Sputtertemperatur auf 250°C, 370°C bzw. 480°C führt zu einer deutlichen Erhöhung der Remanenzmagnetisierung Mr. Mit einer Erhöhung der Mr ist auch eine Erhöhung der Signalintensität der geschriebenen magnetischen Information verbunden (erhöhte magnetische Performance).
  • Der Verlauf des entsprechenden Koerzitivfeldes Hc (Hc ist ein Maß für den Energieaufwand von Schreib-/Löschprozessen) im Sputtertemperaturbereich T = 250 bis 480°C zeigt, dass mindestens eine Sputtertemperatur Topt existiert, bei der gilt:
    Hc (Topt) = Hc (225°C) und Mr (Topt) > Mr (225°C)
  • Dies bedeutet, dass bei dieser Temperatur Topt die magnetische Performance des Schichtpaketes bei gleichem Energieaufwand für Schreib-/Löschprozesse gegenüber dem Standardprodukt erhöht ist, was einen Produktvorteil darstellt. Derartige Sputtertemperaturen verträgt das Vergleichsglas 1 nicht ohne Oberflächenqualitätsverlust, wohl aber das erfindungsgemäß verwendete Glas von Beispiel 1.

Claims (8)

  1. Verwendung eines Glassubstrats mit einem TG > 500°C und einer Zusammensetzung von SiO2 30–80 Gew.-% Al2O3 10–30 Gew.-% B2O3 5–15 Gew.-% MgO 1–10 Gew.-% CaO 0–15 Gew.-% SrO 0–8 Gew.-% BaO 0–25 Gew.-% ZnO 0–10 Gew.-% ZrO2 0–5 Gew.-% TiO2 0–10 Gew.-% CeO2 0–5 Gew.-% SnO2 0,05–2 Gew.-%,
    mit der Maßgabe, dass die Σ ZrO2 + TiO2 0,05–12 Gew.-%, die Σ CeO2 + SnO2 ≤ 6 Gew.-% und die Σ LiO2 + Na2O + K2O 0–5 Gew.-% beträgt, zur Herstellung eines Datenspeichers.
  2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Σ ZrO2 + TiO2 0,5–5 Gew.-% beträgt.
  3. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Σ CeO2 + SnO2 0,2–2 Gew.-% beträgt.
  4. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Σ LiO2 + Na2O, K2O maximal 0,2 Gew.-% beträgt.
  5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens 1 Gew.-% BaO enthält.
  6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es SiO2 55–59 Gew.-% Al2O3 15–19 Gew.-% B2O3 6–10 Gew.-% MgO 3–7 Gew.-% CaO 0–4 Gew.-% SrO 4–8 Gew.-% BaO 1–5 Gew.-% ZrO2 0–2 Gew.-% TiO2 0–2 Gew.-% CeO2 0–1 Gew.-% SnO2 0,05–1 Gew.-%.
    enthält.
  7. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Tg > 600°C aufweist.
  8. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Glassubstrat ein Schichtpaket angeordnet wird, das mindestens eine magnetisch, optisch und/oder thermisch zur Speicherung von Daten veränderbare Speicherschicht, sowie ggfs. weitere Zwischen- und/oder Hilfsschichten, umfaßt, wobei das Aufbringen mindestens einer Schicht mittels Hochtemperaturprozessen erfolgt, bei denen das Substrat auf eine Temperatur von > 250°C bis 750°C erwärmt wird.
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