JP2013012280A - Method for manufacturing glass substrate for hdd - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＨＤＤ用ガラス基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a glass substrate for HDD.
磁気情報記録装置は、磁気、光及び光磁気等を利用することによって、情報を情報記録媒体に記録させるものである。その代表的なものとしては、例えば、ハードディスクドライブ装置等が挙げられる。ハードディスクドライブ装置は、基板上に記録層を形成した情報記録媒体としての磁気ディスクに対し、磁気ヘッドによって磁気的に情報を記録する装置である。このような情報記録媒体の基材、いわゆるサブストレートとしては、ガラス基板が好適に用いられている。 A magnetic information recording apparatus records information on an information recording medium by using magnetism, light, magneto-optical, and the like. A typical example is a hard disk drive device. A hard disk drive device is a device that magnetically records information on a magnetic disk as an information recording medium having a recording layer formed on a substrate by a magnetic head. As a base material of such an information recording medium, a so-called substrate, a glass substrate is preferably used.
また、近年のハードディスクドライブ装置は、その記録密度が向上していることにより、そのハードディスクに使用されるガラス基板に対する強度や平滑性に優れたものが要求されてきている。 Further, recent hard disk drive devices have been required to have excellent strength and smoothness with respect to glass substrates used in the hard disk due to the improved recording density.
ガラスの強度は理論値的には非常に高いが、一方で実際の強度はガラス中に存在するクラックにより低いことが分かっている。このような問題に対して、特許文献１には磁気ディスクに用いられるガラス基板に存在するクラックを除去する方法として、フッ化水素（以下、ＨＦとする。）などによるエッチング（化学処理）工程を施すことが開示されている。 While the strength of glass is theoretically very high, it has been found that the actual strength is low due to cracks present in the glass. In order to solve such a problem, Patent Document 1 discloses an etching (chemical treatment) process using hydrogen fluoride (hereinafter referred to as HF) or the like as a method of removing cracks existing in a glass substrate used for a magnetic disk. It is disclosed to apply.
また、ガラス基板の強度を向上させる方法として、化学強化と呼ばれるイオン交換による圧縮応力層を形成することによりガラス強度を向上させることが知られている。近年においては、例えば特許文献２には、化学強化によって表面の平滑性が悪化することを防止するために化学強化後に研磨工程を施すことによって圧縮応力層を除去した基板などが開示されている。 As a method for improving the strength of a glass substrate, it is known to improve the glass strength by forming a compressive stress layer by ion exchange called chemical strengthening. In recent years, for example, Patent Document 2 discloses a substrate from which a compressive stress layer is removed by applying a polishing step after chemical strengthening in order to prevent deterioration of surface smoothness due to chemical strengthening.
しかしながら、上述のような化学処理、化学強化工程を施したガラス基板であっても、強度に劣るものが多く存在していた。また、化学強化工程後に研磨工程を施しても平坦度の修正を改善させることは困難であった。 However, even glass substrates subjected to the above-described chemical treatment and chemical strengthening process have many inferior strengths. Further, it is difficult to improve the correction of the flatness even if the polishing process is performed after the chemical strengthening process.
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、その解決すべき課題は、強度及び平坦性に優れたＨＤＤ用ガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above prior art, and an object to be solved is to provide a method for producing a glass substrate for HDD excellent in strength and flatness.
前記課題を解決するために、本発明者らは、ＨＤＤ用ガラス基板の製造工程における精密ラッピング工程及び粗ラッピング工程にそれぞれ用いる砥粒の粒径に着目し、また化学処理工程の施すべき順序に着目し、鋭意検討を行った。この結果、粗ラッピング工程に用いる砥粒の粒径を４〜１０μｍ、精密ラッピング工程に用いる砥粒の粒径を４μｍより小さいものにし、さらに粗ラッピング工程と精密ラッピング工程との間に化学処理工程を備えることによって、ガラス基板に対してクラックが生じにくく、割れにくく強度の高いＨＤＤ用ガラス基板が得られることを見出した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors pay attention to the grain size of the abrasive grains used in the precision lapping process and the rough lapping process in the manufacturing process of the glass substrate for HDD, and in order to perform the chemical treatment process. Attention was paid to the study. As a result, the grain size of the abrasive grains used in the rough lapping process is 4 to 10 μm, the grain size of the abrasive grains used in the precision lapping process is smaller than 4 μm, and the chemical treatment process is further performed between the rough lapping process and the precision lapping process. It has been found that a glass substrate for HDD that is hard to crack and high in strength can be obtained by providing the above.
すなわち本発明は、ダイレクトプレス法により作製した円盤状のガラス基板前駆体を用いたＨＤＤ用ガラス基板の製造方法であって、前記ガラス基板前駆体の表面を粒径が４〜１０μｍの固定砥粒を用いて研削する粗ラッピング工程と、前記ガラス基板前駆体の表面を粒径が４μｍより小さい固定砥粒を用いて研削する精密ラッピング工程と、前記ガラス基板前駆体の表面を処理する化学処理工程と、を含み、前記粗ラッピング工程と前記精密ラッピング工程との間に前記化学処理工程を行うことを特徴とするＨＤＤ用ガラス基板の製造方法である。 That is, the present invention is a method for manufacturing a glass substrate for HDD using a disk-shaped glass substrate precursor produced by a direct press method, wherein the surface of the glass substrate precursor is fixed abrasive having a particle size of 4 to 10 μm. A rough wrapping process for grinding using a glass, a precision wrapping process for grinding the surface of the glass substrate precursor using fixed abrasive grains having a particle size of less than 4 μm, and a chemical treatment process for processing the surface of the glass substrate precursor And the chemical treatment step is performed between the rough wrapping step and the fine wrapping step.
また、前記化学処理工程が、フッ化水素と水との混合液からなるエッチング液に浸漬させることにより、前記ガラス基板前駆体の表面をエッチングする工程であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said chemical treatment process is a process of etching the surface of the said glass substrate precursor by making it immersed in the etching liquid which consists of a liquid mixture of hydrogen fluoride and water.
更に、前記ＨＤＤ用ガラス基板の製造方法において、前記化学処理工程において除去されるガラス基板前駆体の深さは１〜３μｍであることが好適である。 Furthermore, in the manufacturing method of the glass substrate for HDD, it is preferable that the depth of the glass substrate precursor removed in the chemical treatment step is 1 to 3 μm.
本発明によれば、強度に優れたＨＤＤ用ガラス基板の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the glass substrate for HDD excellent in intensity | strength can be provided.
以下、本発明に係る実施形態について説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。 Hereinafter, although the embodiment concerning the present invention is described, the present invention is not limited to these.
本実施形態に係るＨＤＤ用ガラス基板の製造方法は、ダイレクトプレス法により作製した円盤状のガラス基板前駆体を用いたＨＤＤ用ガラス基板の製造方法であって、前記ガラス基板前駆体の表面を粒径が４〜１０μｍの固定砥粒を用いて研削する粗ラッピング工程と、前記ガラス基板前駆体の表面を粒径が４μｍより小さい固定砥粒を用いて研削する精密ラッピング工程と、前記ガラス基板前駆体の表面を処理する化学処理工程と、を含み、前記粗ラッピング工程と前記精密ラッピング工程との間に前記化学処理工程を行うことを特徴とする。 The method for producing a glass substrate for HDD according to the present embodiment is a method for producing a glass substrate for HDD using a disk-shaped glass substrate precursor produced by a direct press method, wherein the surface of the glass substrate precursor is granulated. A rough lapping step of grinding using a fixed abrasive having a diameter of 4 to 10 μm, a precision lapping step of grinding the surface of the glass substrate precursor using a fixed abrasive having a particle size of less than 4 μm, and the glass substrate precursor A chemical treatment step for treating the surface of the body, wherein the chemical treatment step is performed between the rough lapping step and the fine lapping step.
本実施形態におけるＨＤＤ用ガラス基板の製造方法としては、例えば、ダイレクトプレス工程及びコアリング加工工程、内外加工工程、粗ラッピング工程、端面研磨工程、化学処理工程、精密ラッピング工程、化学強化工程、主表面研磨工程、洗浄工程を備える方法等が挙げられる。なお、主表面研磨工程は、２工程を含むことが好ましく、それぞれ第１研磨工程と第２研磨工程とを含む。 As a manufacturing method of the glass substrate for HDD in this embodiment, for example, a direct press process and a coring process, an inside / outside process, a rough lapping process, an end surface polishing process, a chemical treatment process, a precision lapping process, a chemical strengthening process, Examples thereof include a method including a surface polishing step and a cleaning step. The main surface polishing step preferably includes two steps, each including a first polishing step and a second polishing step.
そして、本発明における製造方法の工程順序は、前記粗ラッピング工程と前記精密ラッピング工程との間に化学処理工程を備えていれば、前記工程順番以外の方法で行うものであってもよい。例えば、第２研磨工程と洗浄工程の順番が入れ替わったものであってもよい。さらに、これら以外の工程を備える方法であってもよい。 And the process sequence of the manufacturing method in this invention may be performed by methods other than the said process order, if the chemical treatment process is provided between the said rough lapping process and the said fine lapping process. For example, the order of the second polishing process and the cleaning process may be switched. Furthermore, a method including steps other than these may be used.
また、洗浄工程については、粗研磨工程の後に行っても、精密研磨工程の後に行ってもよく、さらに粗研磨工程及び精密研磨工程の後にそれぞれ一度ずつ行ってもよい。 Moreover, about a washing | cleaning process, you may carry out after a rough | crude grinding | polishing process, after a precision grinding | polishing process, and you may carry out once after a rough grinding | polishing process and a precision grinding | polishing process, respectively.
本発明者らは、従来の割れたガラス基板の原因を調査した。その結果、粒子の小さい固定砥粒を用いてラッピングを行う際にその割れの原因が発生していることが判明した。さらに、ガラス基板の割れはラッピング工程と化学処理工程との関係に由来していることが判明した。 The present inventors investigated the cause of the conventional broken glass substrate. As a result, it was found that the cause of the crack occurred when lapping was performed using fixed abrasive grains having small particles. Furthermore, it has been found that the cracks in the glass substrate originate from the relationship between the lapping process and the chemical treatment process.
つまり、ラッピング工程より前に化学処理工程を行うとラッピング（特に粗ラッピング）にて発生したクラックが除去できなくなる。また、精密ラッピングより後に化学処理を行うと化学処理で悪化した平坦度を修正しきれない場合がある。よって、粒径の小さい砥粒を用いてラッピング工程を行う場合、化学処理は粗ラッピングと精密ラッピングの間に行う必要があるのである。 That is, if the chemical treatment step is performed before the lapping step, cracks generated by lapping (particularly rough lapping) cannot be removed. In addition, when chemical processing is performed after precision lapping, the flatness deteriorated by the chemical processing may not be corrected. Therefore, when the lapping process is performed using abrasive grains having a small particle size, the chemical treatment needs to be performed between the rough lapping and the fine lapping.
さらに、この精密ラッピング工程は、近年ダイヤモンド粒子を用いて固定粒子４μｍ、状況によっては２μｍの粒子を用いて加工する工程であるが、加工後のガラス基板は鏡面レベルの平滑性に近づく。表面粗さＲａとしては１００ｎｍ前後である。この場合、従来のラッピングよりも加工取り代が少ないことから、前行程までのガラス基板の平坦度が悪い場合にはその平坦度の修正が行いにくい。 Furthermore, this precision lapping process is a process of using diamond particles in recent years to process fixed particles of 4 μm, and depending on the situation, using particles of 2 μm, but the glass substrate after processing approaches the smoothness at the mirror surface level. The surface roughness Ra is around 100 nm. In this case, since the machining allowance is less than the conventional lapping, it is difficult to correct the flatness when the flatness of the glass substrate up to the previous process is poor.
よって、以上の理由により粗ラッピングと精密ラッピングの間に適正な量のエッチングで化学処理を行わなければ、クラックの除去による強度の改善とガラス基板の平坦度の両立が困難となってしまう。 Therefore, unless chemical treatment is performed with an appropriate amount of etching between rough lapping and precise lapping for the above reasons, it becomes difficult to achieve both improvement in strength by removing cracks and flatness of the glass substrate.
また、本発明の製造方法における粗ラッピング工程に用いられる固定砥粒の粒径は４〜１０μｍであり、精密ラッピングに用いられる固定砥粒の粒径は４μｍより小さいものを用いなければならず、２μｍ以下のものが好ましい。 The particle size of the fixed abrasive used in the rough wrapping step in the production method of the present invention is 4 to 10 μm, and the particle size of the fixed abrasive used for precision wrapping must be less than 4 μm, The thing of 2 micrometers or less is preferable.
ラッピング工程において用いられる固定粒子が大きければ大きいほど加工効率が向上し、平坦度の修正を効率良く行うことができる。また、固定粒子が大きいと大きな傷の除去に効果的である。一方で、粒子が大きい場合には加工後の平坦性が悪化し、小さい傷を効果的に除去できないことがある。つまり粒子の大きさを一定にしてしまうと、加工効率の向上とガラス基板の品質向上との両立が難しくなる。 The larger the fixed particles used in the lapping step, the higher the processing efficiency, and the flatness can be corrected efficiently. In addition, large fixed particles are effective for removing large scratches. On the other hand, when the particles are large, the flatness after processing deteriorates, and small scratches may not be effectively removed. That is, if the particle size is kept constant, it becomes difficult to achieve both improvement in processing efficiency and improvement in the quality of the glass substrate.
従って、比較的粒径の大きい固定粒子を粗ラッピング工程に、比較的粒径の小さい固定粒子を精密ラッピング工程にそれぞれ用いることにより、平坦度に優れた基板を効率的に製造できる。 Therefore, by using fixed particles having a relatively large particle diameter for the rough lapping process and fixed particles having a relatively small particle diameter for the precise lapping process, it is possible to efficiently manufacture a substrate having excellent flatness.
粗ラッピング工程に用いられる固定砥粒の粒径が１０μｍより大きい場合には、ガラス基板の平坦度が悪化してしまい、後の精密ラッピング工程を施しても平坦性を修正することができなくなる。また前記粒径が４μｍより小さい場合には、これまでの工程にてふよされた大きな傷を除去できなくなる。また、精密ラッピング工程に用いられる固定砥粒が４μｍより大きいと平坦性に劣るガラス基板となってしまう。また、前記粒径が０．０４μｍより小さい場合にはガラスの組成や強度によってはラッピング加工が行えないため、０．０４μｍ以上の粒子である方が好ましい。 When the particle size of the fixed abrasive used in the rough lapping process is larger than 10 μm, the flatness of the glass substrate is deteriorated, and the flatness cannot be corrected even if the subsequent precision lapping process is performed. On the other hand, when the particle diameter is smaller than 4 μm, it is impossible to remove large scratches that have been swollen in the previous steps. On the other hand, if the fixed abrasive grains used in the precision lapping process are larger than 4 μm, the glass substrate is inferior in flatness. In addition, when the particle size is smaller than 0.04 μm, lapping may not be performed depending on the composition and strength of the glass. Therefore, the particles are preferably 0.04 μm or more.
以下、本発明のＨＤＤ用ガラス基板およびその製造方法について説明する。なお、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法関係を表わすものではない。 Hereinafter, the glass substrate for HDD of this invention and its manufacturing method are demonstrated. Note that dimensional relationships such as length, width, thickness, and depth are changed as appropriate for clarity and simplification of the drawings, and do not represent actual dimensional relationships.
＜ＨＤＤ用ガラス基板＞
図１は、本発明の製造方法によって製造されるＨＤＤ用ガラス基板の一例を示す斜視図である。本発明の製造方法によって製造されるＨＤＤ用ガラス基板は、ハードディスクドライブ装置等の情報記録装置において情報記録媒体の基板として用いられるものである。このようなＨＤＤ用ガラス基板は、図１に示されるように円盤形状であり、その中心に孔１Ｈが形成されている。ＨＤＤ用ガラス基板１の表面とは、表主表面１Ａ、裏主表面１Ｂ、内周端面１Ｃ、および外周端面１Ｄを意味する。
<Glass substrate for HDD>
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a glass substrate for HDD manufactured by the manufacturing method of the present invention. The glass substrate for HDD manufactured by the manufacturing method of the present invention is used as a substrate for an information recording medium in an information recording device such as a hard disk drive device. Such a glass substrate for HDD has a disk shape as shown in FIG. 1, and a
本発明のＨＤＤ用ガラス基板１の大きさや形状は特に限定されず、たとえば０．８インチ、１．０インチ、１．８インチ、２．５インチ、または３．５インチである。ＨＤＤ用ガラス基板１の厚さは、破損防止の観点からたとえば０．３０〜２．２ｍｍであることが好ましい。なお、ＨＤＤ用ガラス基板１の厚さは、ガラス基板上の点対象となる任意の複数の点で測定した値の平均によって算出される。本発明のＨＤＤ用ガラス基板１の代表的な一例を示すと、ＨＤＤ用ガラス基板の外径が約６４ｍｍであり、内径が約２０ｍｍであり、厚さが約０．８ｍｍである。なお、一般的に２．５インチ型のハードディスクには、外径が６５ｍｍのＨＤＤ用ガラス基板を用いる。 The size and shape of the glass substrate 1 for HDD of the present invention are not particularly limited, and are, for example, 0.8 inch, 1.0 inch, 1.8 inch, 2.5 inch, or 3.5 inch. The thickness of the glass substrate 1 for HDD is preferably 0.30 to 2.2 mm, for example, from the viewpoint of preventing breakage. In addition, the thickness of the glass substrate 1 for HDD is computed by the average of the value measured at the arbitrary several points used as the point object on a glass substrate. A typical example of the HDD glass substrate 1 of the present invention is as follows. The HDD glass substrate has an outer diameter of about 64 mm, an inner diameter of about 20 mm, and a thickness of about 0.8 mm. In general, a 2.5-inch hard disk uses an HDD glass substrate having an outer diameter of 65 mm.
本発明のＨＤＤ用ガラス基板を構成する材料は、アルミノシリケートガラスが好適に用いられる。かかるアルミノシリケートガラスの組成は、５８質量％〜７５質量％のＳｉＯ２、５質量％〜２３質量％のＡｌ２Ｏ３、１質量％〜１０質量％のＬｉ２Ｏ、４質量％〜１３質量％のＮａ２Ｏを主成分として含有するものである。 Aluminosilicate glass is preferably used as the material constituting the glass substrate for HDD of the present invention. The composition of such aluminosilicate glass, 58 wt% to 75 wt% of SiO 2, 5 wt% to 23 wt% of Al 2 O 3, 1 wt% to 10 wt% of Li 2 O, 4 wt% to 13 wt % Na 2 O as a main component.
＜ＨＤＤ用ガラス基板の製造方法＞
本発明のＨＤＤ用ガラス基板の製造方法は、ダイレクトプレス法により作製した円盤状のガラス基板前駆体を用いるものであって、該ガラス基板前駆体の中心に穴をあけるコアリング工程と、ガラス基板前駆体の内周端面および外周端面を面取りする内外加工工程とを少なくとも含み、コアリング工程と内外加工工程との間に、ガラス基板前駆体の表面を処理する化学処理工程を含むことを特徴とする。
<Method for producing glass substrate for HDD>
The method for producing a glass substrate for HDD of the present invention uses a disk-shaped glass substrate precursor produced by a direct press method, and a coring step of making a hole in the center of the glass substrate precursor, and a glass substrate An inner and outer processing step for chamfering the inner peripheral end surface and the outer peripheral end surface of the precursor, and a chemical processing step for processing the surface of the glass substrate precursor between the coring step and the inner and outer processing step. To do.
本発明のＨＤＤ用ガラス基板を製造する方法は、このようにコアリング工程と内外加工工程との間に化学処理工程を行なう限り、他の工程を含むことができる。ここで、他の工程としては、たとえば溶融ガラスを円盤状に加工するダイレクトプレス工程、ガラス基板前駆体の平行度および厚みなどを調整するラッピング工程、粗研磨工程で行なう研磨よりもガラス基板前駆体の平滑性を高める研磨を行なう研磨工程、ガラス基板前駆体の表裏の両面を洗浄する洗浄工程等を挙げることができる。 The method for producing a glass substrate for HDD of the present invention can include other steps as long as the chemical treatment step is performed between the coring step and the inside / outside processing step. Here, as other processes, for example, a direct pressing process for processing molten glass into a disk shape, a lapping process for adjusting the parallelism and thickness of the glass substrate precursor, and the polishing performed in the rough polishing process, the glass substrate precursor. Examples include a polishing step for polishing to improve the smoothness of the glass, a cleaning step for cleaning both the front and back surfaces of the glass substrate precursor, and the like.
なお、本発明のＨＤＤ用ガラス基板の製造方法は、ダイレクトプレス法によって製造されるものに限定され、フロート法によって製造されるものは含まれない。なぜなら、フロート法によってＨＤＤ用ガラス基板を製造する場合は、その表面に微小なクラックが発生しにくいため、化学処理工程を行なうことによって強度を向上させる必要がないからである。 In addition, the manufacturing method of the glass substrate for HDD of this invention is limited to what is manufactured by the direct press method, and what is manufactured by the float glass process is not included. This is because when a glass substrate for HDD is manufactured by the float process, microcracks are unlikely to be generated on the surface, so that it is not necessary to improve the strength by performing a chemical treatment process.
以下においては、本発明のＨＤＤ用ガラス基板を作製するときの各工程を説明する。なお、上述のよう適宜簡易的な洗浄を行なってもよいし、化学処理工程を粗ラッピング工程と精密ラッピング工程の間に含む限り、これらの各工程の間にさらにラッピング工程や洗浄工程、研磨工程を含んでいてもよいし、その他の工程の順序を適宜変更しても差し支えない。 Below, each process when producing the glass substrate for HDD of this invention is demonstrated. In addition, you may perform simple washing | cleaning suitably as mentioned above, and as long as a chemical treatment process is included between a rough lapping process and a precise lapping process, a lapping process, a washing process, and a polishing process are further included between these processes. The order of other processes may be changed as appropriate.
（ダイレクトプレス工程）
まず、ガラス素材を溶融させて溶融ガラスを準備する。この溶融ガラスを下型に流し込み、上型によってプレス成形することにより円盤状のガラス基板前駆体を得る。このようにして溶融ガラスからガラス基板前駆体を得る工程のことをダイレクトプレス工程と呼ぶ。
(Direct press process)
First, a molten glass is prepared by melting a glass material. The molten glass is poured into a lower mold and press-formed with an upper mold to obtain a disk-shaped glass substrate precursor. The process of obtaining the glass substrate precursor from the molten glass in this way is called a direct press process.
（コアリング加工工程）
次に、コアリング加工工程で、ガラス基板前駆体の中心部に穴を開ける。穴開けは、カッター部にダイヤモンド砥石等を備えたコアドリル等で研削することで中心部に穴を開ける。穴の大きさは、ガラス基板前駆体の外径によって適宜変更することができ、たとえば外形が６５ｍｍのガラス基板前駆体の中心部には２０ｍｍの内径の孔（中心部の孔１Ｈの直径）を開ける。
(Coring process)
Next, a hole is made in the central portion of the glass substrate precursor in the coring process. In the drilling, a hole is drilled in the center by grinding with a core drill or the like equipped with a diamond grindstone or the like in the cutter part. The size of the hole can be appropriately changed depending on the outer diameter of the glass substrate precursor. For example, a hole having an inner diameter of 20 mm (the diameter of the
（内外加工工程）
次に、内外加工工程において、上記のガラス基板前駆体の外周端面および内周端面の面取り加工を行なう。
(Internal / external machining process)
Next, in the inside / outside processing step, chamfering of the outer peripheral end surface and the inner peripheral end surface of the glass substrate precursor is performed.
（粗ラッピング工程）
上記のガラス基板前駆体の表裏の両面に対し、ラッピング加工を施す。ここで、粗ラッピング加工では、たとえば両面ラッピング装置によって行なう。これによりガラス基板前駆体の全体形状、平行度、平坦度および厚みを予備的に調整することができる。
(Coarse lapping process)
A lapping process is performed on both the front and back surfaces of the glass substrate precursor. Here, the rough lapping is performed by, for example, a double-sided lapping apparatus. As a result, the overall shape, parallelism, flatness and thickness of the glass substrate precursor can be preliminarily adjusted.
（化学処理工程）
上記のガラス基板前駆体をフッ化水素と水との混合液からなるエッチング液に浸漬させることにより、ガラス基板前駆体の表面および端面をエッチングする。このようにガラス基板前駆体の表面をエッチングすることにより、粗ラッピング工程でガラス基板前駆体の表面に形成された欠陥やクラックを取り除くことができ、ガラス基板前駆体の強度を向上させることができる。上記のエッチング液としては、ＨＦ、ＮＨ4Ｆ、ＮａＦ等を挙げることができ、硫酸や硝酸などの酸と併用しても差し支えない。
(Chemical treatment process)
The surface and end face of the glass substrate precursor are etched by immersing the glass substrate precursor in an etching solution composed of a mixture of hydrogen fluoride and water. Thus, by etching the surface of the glass substrate precursor, defects and cracks formed on the surface of the glass substrate precursor in the rough lapping step can be removed, and the strength of the glass substrate precursor can be improved. . Examples of the etching solution include HF, NH 4 F, NaF, and the like, and may be used in combination with an acid such as sulfuric acid or nitric acid.
なお、上記のエッチング液への浸漬中あるいは浸漬後の引き上げ作業中に、ガラス基板前駆体の端面の部位ごとにエッチングされる度合いが変化する。これによりガラス基板前駆体の端部の形状が均一でなくなり微小なうねりが発生したり、内径および外径部が同心円ではなくなったりするが、これらの不具合は後述する内外加工工程によって均一に調整される。 In addition, the degree of etching changes for every part of the end surface of the glass substrate precursor during the immersion in the etching solution or during the pulling operation after the immersion. As a result, the shape of the end portion of the glass substrate precursor is not uniform and minute waviness occurs, and the inner and outer diameter portions are not concentric circles, but these defects are uniformly adjusted by the inner and outer processing steps described later. The
なお、上記のエッチング液への浸漬中あるいは浸漬後の引き上げ作業中に、ガラス基板前駆体の端面の部位ごとにエッチングされる度合いが変化する。よってエッチングされる厚みは１〜３μｍであることが好ましい。それ以下であるとクラックが除去できず、それ以上であるとエッチングが過剰に行われ平坦度修正しきれない。 In addition, the degree of etching changes for every part of the end surface of the glass substrate precursor during the immersion in the etching solution or during the pulling operation after the immersion. Therefore, the etched thickness is preferably 1 to 3 μm. If it is less than that, the crack cannot be removed, and if it is more than that, the etching is excessively performed and the flatness cannot be corrected.
（精密ラッピング工程）
次いで、精密ラッピング工程では、固定砥粒研磨パッドを用いてガラス基板前駆体の表裏を研削する。かかる精密ラッピング工程は、遊星歯車機構を利用した両面研削機と呼ばれる公知の研削機を使用して研削することができる。この両面研削機は、上下に配置された円盤状の上定盤と下定盤とが互いに平行に備えられており、上定盤および下定盤が対向するそれぞれの面にガラス基板前駆体の表裏を研削するための複数のダイヤモンドパッドが貼り付けてある。
(Precision wrapping process)
Next, in the precision lapping process, the front and back surfaces of the glass substrate precursor are ground using a fixed abrasive polishing pad. Such a precision lapping process can be ground using a known grinding machine called a double-side grinding machine using a planetary gear mechanism. This double-sided grinding machine is equipped with a disk-shaped upper and lower surface plate arranged in parallel with each other in parallel, and the front and back surfaces of the glass substrate precursor are placed on the surfaces facing the upper surface plate and the lower surface plate, respectively. A plurality of diamond pads for grinding are attached.
上定盤と下定盤との間には、下定盤の外周に円環状に設けられたインターナルギアと下定盤の回転軸の周囲に設けられたサンギアとに結合して回転する複数のキャリアがある。このキャリアには、複数の穴が設けられており、この穴にガラス基板をはめ込んで配置する。なお、上定盤、下定盤、インターナルギア、およびサンギアは別駆動で動作することができ、上定盤および下定盤が互いに逆方向に回転する。 Between the upper surface plate and the lower surface plate, there are a plurality of carriers that rotate in combination with an internal gear provided in an annular shape on the outer periphery of the lower surface plate and a sun gear provided around the rotation axis of the lower surface plate. . The carrier is provided with a plurality of holes, and a glass substrate is fitted into the holes. The upper surface plate, the lower surface plate, the internal gear, and the sun gear can be operated by separate driving, and the upper surface plate and the lower surface plate rotate in opposite directions.
そして、ダイヤモンドパッドを介して定盤に挟まれているキャリアが、複数のガラス基板を保持した状態で、自転しながら定盤の回転中心に対して下定盤と同じ方向に公転する。このように動作する研削機において、上定盤とガラス基板前駆体の間および下定盤とガラス基板前駆体との間に研削液を供給することによりガラス基板前駆体の表裏の研削を行なうことができる。 Then, the carrier sandwiched between the surface plates via the diamond pad revolves in the same direction as the lower surface plate with respect to the center of rotation of the surface plate while rotating while holding a plurality of glass substrates. In the grinding machine operating in this way, the front and back surfaces of the glass substrate precursor can be ground by supplying a grinding liquid between the upper surface plate and the glass substrate precursor and between the lower surface plate and the glass substrate precursor. it can.
この両面研磨機を使用する際、ガラス基板に加わる定盤の加重及び定盤の回転数を所望の研削状態に応じて適宜調整する。 When using this double-side polishing machine, the weight of the surface plate applied to the glass substrate and the number of rotations of the surface plate are adjusted as appropriate according to the desired grinding state.
上記の定盤による加重を大きくするか、または定盤の回転数を速くすると、ガラス基板前駆体の研削量は多くなるが、加重を大きくしすぎるとガラス基板前駆体の面粗さが悪くなるため好ましくない。また、定盤の回転数が速すぎると平坦度が良好とならない。また加重が小さすぎたり、定盤の回転数が遅すぎたりしても、研削量が少なくなるため製造効率が低くなる。 Increasing the weight by the surface plate or increasing the rotation speed of the surface plate will increase the amount of grinding of the glass substrate precursor, but if the load is increased too much, the surface roughness of the glass substrate precursor will deteriorate. Therefore, it is not preferable. Further, if the rotation speed of the surface plate is too fast, the flatness will not be good. Moreover, even if the load is too small or the rotation speed of the surface plate is too slow, the amount of grinding is reduced and the production efficiency is lowered.
上記の精密ラッピング工程を終えた後のガラス基板前駆体の主表面の面粗さは、Ｒａが０．０１〜０．２μｍであることが好ましく、主表面の平坦度は、１〜５μｍであることが好ましい。このような面状態とすることにより、後の第１研磨工程での研磨の効率を高めることができる。 As for the surface roughness of the main surface of the glass substrate precursor after finishing the above-described precision lapping step, Ra is preferably 0.01 to 0.2 μm, and the flatness of the main surface is 1 to 5 μm. It is preferable. By setting it as such a surface state, the efficiency of grinding | polishing in the 1st grinding | polishing process of the latter can be improved.
＜化学強化工程＞
前記精密ラッピング工程の次に、化学強化工程としてガラス基板前駆体表面に圧縮応力層を形成させる。具体的には、ガラス素板を化学強化処理液に浸漬させる方法等が挙げられる。該方法によって、ガラス素板の表面、例えば、ガラス素板表面から５μｍの領域に圧縮応力層を形成することができる。そして、圧縮応力層を形成することで耐衝撃性、耐振動性及び耐熱性等を向上させることができる。
<Chemical strengthening process>
Following the precision lapping step, a compressive stress layer is formed on the surface of the glass substrate precursor as a chemical strengthening step. Specific examples include a method of immersing a glass base plate in a chemical strengthening treatment liquid. By this method, a compressive stress layer can be formed on the surface of the glass base plate, for example, in a region of 5 μm from the glass base plate surface. And by forming a compressive stress layer, impact resistance, vibration resistance, heat resistance, etc. can be improved.
つまり、加熱された化学強化処理液にガラス素板を浸漬させることによって、ガラス素板に含まれるリチウムイオンやナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンをそれよりイオン半径の大きなカリウムイオン等のアルカリ金属イオンに置換するイオン交換法によって行われる。イオン半径の違いによって生じる歪みにより、イオン交換された領域に圧縮応力が発生し、ガラス素板の表面が強化される。 In other words, by immersing the glass base plate in the heated chemical strengthening treatment liquid, alkali metal ions such as lithium ions and sodium ions contained in the glass base plate are converted into alkali metal ions such as potassium ions having a larger ion radius. This is performed by the ion exchange method for substitution. Due to the strain caused by the difference in ion radius, compressive stress is generated in the ion-exchanged region, and the surface of the glass base plate is strengthened.
化学強化工程の処理液に使用した塩は公知のものを使用することができる。塩としては硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩などがあげられる。またイオン交換されるイオンとしてはナトリウムやカリウムなどである。その中でもカリウムが最も良い。硝酸カリウムは融点が低いので扱いやすく、かつカリウムイオンの交換によりばらつきなくイオン交換ができる。 As the salt used in the treatment liquid in the chemical strengthening step, a known salt can be used. Examples of the salt include nitrate, carbonate, sulfate and the like. Further, ions to be ion-exchanged include sodium and potassium. Of these, potassium is the best. Since potassium nitrate has a low melting point, it is easy to handle, and ion exchange can be performed without variation by exchange of potassium ions.
化学強化工程は、加熱された化学強化処理液にガラス基板を浸漬することによってガラ
ス基板に含まれるリチウムイオン、ナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンをそれより
イオン半径の大きなカリウムイオン等のアルカリ金属イオンによって置換するイオン交換
法によって行われる。イオン半径の違いによって生じる歪みより、イオン交換された領域
に圧縮応力が発生し、ガラス基板の表面が強化される。
In the chemical strengthening step, by immersing the glass substrate in a heated chemical strengthening solution, alkali metal ions such as lithium ions and sodium ions contained in the glass substrate are converted into alkali ions such as potassium ions having a larger ion radius. This is performed by the ion exchange method for substitution. Compressive stress is generated in the ion-exchanged region due to the distortion caused by the difference in ion radius, and the surface of the glass substrate is strengthened.
化学強化処理液は、上記の成分が融解する温度よりも高温になるよう加熱される。一方
、化学強化処理液の加熱温度が高すぎると、ガラス基板の温度が上がりすぎ、ガラス基板
の変形を招く恐れがある。このため、化学強化処理液の加熱温度はガラス基板のガラス転
移点（Ｔｇ）よりも低い温度が好ましく、ガラス転移点−５０℃よりも低い温度とするこ
とが更に好ましい。
The chemical strengthening treatment liquid is heated to a temperature higher than the temperature at which the above components melt. On the other hand, when the heating temperature of the chemical strengthening treatment liquid is too high, the temperature of the glass substrate is excessively increased, and the glass substrate may be deformed. For this reason, the heating temperature of the chemical strengthening treatment liquid is preferably lower than the glass transition point (Tg) of the glass substrate, more preferably lower than the glass transition point −50 ° C.
なお、加熱された化学強化処理液に浸漬される際の熱衝撃によるガラス基板の割れや微
細なクラックの発生を防止するため、化学強化処理液への浸漬に先立って、予熱槽でガラ
ス基板を所定温度に加熱する予熱工程を有していても良い。
In addition, in order to prevent the occurrence of cracks and fine cracks in the glass substrate due to thermal shock when immersed in the heated chemical strengthening treatment liquid, the glass substrate is placed in a preheating tank prior to immersion in the chemical strengthening treatment liquid. You may have the preheating process heated to predetermined temperature.
（端面研磨工程）
続いて、端面研磨工程では、研磨砥粒として酸化セリウム砥粒を含むスラリー（遊離砥粒）を用いたブラシ研磨法により、ガラス基板前駆体の外周端面および内周端面を研磨する。ブラシ研磨法ではガラス基板前駆体を回転させながら外周端面および内周端面を研磨する。上記の内周側端面に対し、さらに磁気研磨法による研磨を行なうことにより、ガラス基板前駆体の内周端面を鏡面状態に加工する。そして、最後にガラス基板前駆体の表面を水で洗浄する。
(End face polishing process)
Subsequently, in the end face polishing step, the outer peripheral end face and the inner peripheral end face of the glass substrate precursor are polished by a brush polishing method using a slurry (free abrasive grains) containing cerium oxide abrasive grains as polishing abrasive grains. In the brush polishing method, the outer peripheral end face and the inner peripheral end face are polished while rotating the glass substrate precursor. The inner peripheral end face of the glass substrate precursor is processed into a mirror surface state by further polishing the inner peripheral end face with a magnetic polishing method. Finally, the surface of the glass substrate precursor is washed with water.
なお、端面研磨工程は、それぞれ内径研磨工程及び外径研磨工程に分けることができる。 The end surface polishing step can be divided into an inner diameter polishing step and an outer diameter polishing step, respectively.
（主表面研磨工程）
主表面研磨工程は、第１研磨工程および第２研磨工程によってガラス基板前駆体の表裏を研磨する。第１研磨工程は、精密ラッピング工程でガラス基板前駆体の表裏に残留した傷や歪みを除去するために行ない、第２研磨工程は、ガラス基板前駆体の表裏を鏡面加工するために行なう。
(Main surface polishing process)
In the main surface polishing step, the front and back surfaces of the glass substrate precursor are polished by the first polishing step and the second polishing step. The first polishing process is performed to remove scratches and distortions remaining on the front and back surfaces of the glass substrate precursor in the precision lapping process, and the second polishing process is performed to mirror-process the front and back surfaces of the glass substrate precursor.
まず、第１研磨工程では、ポリッシャーがスウェードパッドである研磨パッドを上記の両面研磨機にセットし、ガラス基板前駆体の表裏を研磨する。そして、上記ガラス基板前駆体の表面に付着している研磨剤を洗浄によって除去する。 First, in a 1st grinding | polishing process, the polishing pad whose polisher is a suede pad is set to said double-side polisher, and the front and back of a glass substrate precursor are grind | polished. And the abrasive | polishing agent adhering to the surface of the said glass substrate precursor is removed by washing | cleaning.
続いて、第２研磨工程では、ガラス基板前駆体に対し、軟質ポリッシャー（スウェード）である研磨パッドを用いて、ガラス基板前駆体の表裏を研磨する。なお、第２研磨工程で用いる研磨剤としては、第１研磨工程で用いた酸化セリウムよりも微細なシリカ砥粒を用いることが好ましい。 Then, in a 2nd grinding | polishing process, the front and back of a glass substrate precursor are grind | polished using the polishing pad which is a soft polisher (suede) with respect to a glass substrate precursor. In addition, as an abrasive | polishing agent used at a 2nd grinding | polishing process, it is preferable to use a silica abrasive grain finer than the cerium oxide used at the 1st grinding | polishing process.
（洗浄工程）
上記の研磨を終えたガラス基板に対し、中性洗剤および純水にて洗浄し乾燥させることが好ましい。このような洗浄を行なうことにより、ガラス基板前駆体に付着した異物を洗い流すことができる他、ＨＤＤ用ガラス基板の表面を安定にし、長期の保存安定性に優れたものとすることができる。以上のようにしてＨＤＤ用ガラス基板を作製することができる。
(Washing process)
It is preferable to wash | clean and dry with the neutral detergent and a pure water with respect to the glass substrate which finished said grinding | polishing. By performing such cleaning, foreign substances adhering to the glass substrate precursor can be washed away, and the surface of the HDD glass substrate can be stabilized and excellent in long-term storage stability. A glass substrate for HDD can be produced as described above.
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
２．５インチのアルミノシリケートガラスを用いて、下記実施例又は比較例で記載した工程を施してガラス基板の製造を行った。なお、基板の厚みは表面研磨後に０．８ｍｍとなるようにガラス基板の板厚を調整した。 Using a 2.5-inch aluminosilicate glass, the steps described in the following examples or comparative examples were applied to produce a glass substrate. In addition, the plate | board thickness of the glass substrate was adjusted so that the thickness of a board | substrate might be set to 0.8 mm after surface polishing.
〈実施例１〉
上記アルミノシリケートガラスにコアリング工程を施した後に、内外加工工程、内径研磨工程、粗ラッピング工程、化学処理工程、精密ラッピング工程、外径研磨工程、化学強化工程、第１研磨工程、第２研磨工程の順にＨＤＤ用ガラス基板の製造を行った。
<Example 1>
After applying the coring process to the aluminosilicate glass, inner / outer processing process, inner diameter polishing process, rough lapping process, chemical treatment process, precision lapping process, outer diameter polishing process, chemical strengthening process, first polishing process, second polishing The glass substrate for HDD was manufactured in order of the process.
上記の実施形態において、粗ラッピングのダイヤモンド径を９μｍ、精密ラッピングのダイヤモンド砥粒を３μｍにて加工を行った。 In the above embodiment, the rough lapping diamond diameter was 9 μm, and the fine lapping diamond abrasive grains were 3 μm.
化学処理工程では常温のフッ化水素水溶液（１％）に基板を浸漬させ、１μｍの表面を除去した。 In the chemical treatment step, the substrate was immersed in an aqueous hydrogen fluoride solution (1%) at room temperature to remove the 1 μm surface.
化学強化工程は硝酸カリウムを４００℃まで加熱して溶融した処理液に３時間基板を浸漬させた。 In the chemical strengthening step, the substrate was immersed for 3 hours in a treatment solution in which potassium nitrate was heated to 400 ° C. and melted.
主表面研磨は２段階に分けて行い、第１研磨工程では酸化セリウムを用いて３０μｍの取り代で主表面を研磨し、主表面上の応力層を取り除いた。第２研磨工程ではコロイダルシリカ２０μｍの粒径にて研磨を行い、基板の粗さを仕上げた。取り代は２μｍであった。 The main surface polishing was performed in two stages. In the first polishing process, the main surface was polished with cerium oxide with a removal of 30 μm, and the stress layer on the main surface was removed. In the second polishing step, polishing was performed with a particle size of colloidal silica of 20 μm to finish the roughness of the substrate. The machining allowance was 2 μm.
〈実施例２〉
化学処理工程において、５μｍの表面を除去した以外は上記実施例１と同様にガラス基板を製造した。
<Example 2>
A glass substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that the 5 μm surface was removed in the chemical treatment step.
〈実施例３〉
化学処理工程において、３μｍの表面を除去した以外は上記実施例１と同様にガラス基板を製造した。
<Example 3>
A glass substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that the surface of 3 μm was removed in the chemical treatment step.
〈実施例４〉
化学処理工程において、０．５μｍの表面を除去した以外は上記実施例１と同様にガラス基板を製造した。
<Example 4>
A glass substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that the 0.5 μm surface was removed in the chemical treatment step.
〈比較例１〉
粗ラッピング工程におけるダイヤモンド径を１２μｍとした以外は上記実施例１と同様にガラス基板を製造した。
<Comparative example 1>
A glass substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that the diamond diameter in the rough lapping process was 12 μm.
〈比較例２〉
精密ラッピング工程におけるダイヤモンド径を６μｍとした以外は上記実施例１と同様にガラス基板を製造した。
<Comparative example 2>
A glass substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that the diamond diameter in the precision lapping process was 6 μm.
〈比較例３〉
化学処理工程と精密ラッピング工程との順序を入れ替えた以外は上記実施例１と同様にガラス基板を製造した。
<Comparative Example 3>
A glass substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that the order of the chemical treatment step and the precision lapping step was changed.
（一点曲げ試験）
一点曲げ試験とは基板の外径部を保持した後に、基板の任意の１点に力を加えていった際にどの程度の力で割れるかというテストである。測定にはＲＴＧ−１３１０（Ａ＆Ｄ社製）を用いて測定し、以下のように評価した。
(Single point bending test)
The one-point bending test is a test of how much force is broken when a force is applied to an arbitrary point on the substrate after holding the outer diameter portion of the substrate. The measurement was performed using RTG-1310 (manufactured by A & D) and evaluated as follows.
○：３ｋｇｆ以上
△：２ｋｇｆ以上３ｋｇｆ未満
×：２ｋｇｆ未満
○: 3 kgf or more Δ: 2 kgf or more and less than 3 kgf ×: Less than 2 kgf
（平坦度測定）
平坦度の測定は、ＦＴ−１７（ＮＩＤＥＫ社製）を用いて測定し、以下のように評価した。
(Flatness measurement)
The flatness was measured using FT-17 (manufactured by NIDEK) and evaluated as follows.
○：２．５μｍ未満
△：２．５μｍ以上３μｍ以下
×：３μｍ以上
実施例１〜４および比較例１〜２の試験結果を表１に示す。
○: Less than 2.5 μm Δ: 2.5 μm or more and 3 μm or less ×: 3 μm or more Table 1 shows the test results of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2.
表１の結果から明らかなように、実施例１〜４は、粗ラッピング工程に４〜１０μｍの固定砥粒を用い、精密ラッピング工程に４μｍより小さい固定砥粒を用いて研削し、さらに粗ラッピング工程と精密ラッピング工程との間に前記化学処理工程を備えたため、平坦度、強度に優れたガラス基板を得ることができた。また、化学処理工程における取り代を小さくするほど平坦度、強度ともに劣っていくことが分かった。 As is clear from the results in Table 1, in Examples 1 to 4, grinding was performed using fixed abrasive grains of 4 to 10 μm in the rough lapping process, and fixed abrasive grains smaller than 4 μm in the precision lapping process, and further rough lapping. Since the chemical treatment process was provided between the process and the precision lapping process, a glass substrate excellent in flatness and strength could be obtained. Moreover, it turned out that flatness and intensity | strength are inferior, so that the machining allowance in a chemical treatment process is made small.
また、粗ラッピング工程に１２μｍの固定砥粒を用いた比較例１は平坦度、強度に劣る結果となった。また精密ラッピング工程に６μｍの固定砥粒を用いた比較例２は、比較例１よりさらに平坦度、強度ともに劣る結果となった。 Moreover, the comparative example 1 which used the fixed abrasive grain of 12 micrometers for the rough lapping process resulted in inferior flatness and strength. Moreover, the comparative example 2 which used the fixed abrasive grain of 6 micrometers for the precise lapping process was a result in which both flatness and intensity | strength were inferior compared with the comparative example 1.
化学処理工程と精密ラッピング工程との順序を入れ替えた比較例３は、強度に関しては問題のない結果だったが、平坦度に劣る結果となった。 In Comparative Example 3 in which the order of the chemical treatment process and the precision lapping process was changed, there was no problem with respect to strength, but the result was inferior in flatness.
１ ガラス基板前駆体
１Ａ 表主表面
１Ｂ 裏主表面
１Ｃ 内周端面
１Ｄ 外周端面
１Ｈ 孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記ガラス基板前駆体の表面を、粒径が４〜１０μｍの固定砥粒を用いて研削する粗ラッピング工程と、
前記ガラス基板前駆体の表面を、粒径が４μｍより小さい固定砥粒を用いて研削する精密ラッピング工程と、
前記ガラス基板前駆体の表面を処理する化学処理工程と、を含み、
前記粗ラッピング工程と前記精密ラッピング工程との間に前記化学処理工程を行うことを特徴とするＨＤＤ用ガラス基板の製造方法。 A method for producing a glass substrate for HDD using a disk-shaped glass substrate precursor produced by a direct press method,
A rough lapping step of grinding the surface of the glass substrate precursor using a fixed abrasive having a particle size of 4 to 10 μm;
A precision lapping step of grinding the surface of the glass substrate precursor using a fixed abrasive having a particle size of less than 4 μm;
A chemical treatment step of treating the surface of the glass substrate precursor,
The manufacturing method of the glass substrate for HDD characterized by performing the said chemical treatment process between the said rough lapping process and the said fine lapping process.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160510 |