用於信息記錄介質的玻璃襯底及其製造方法
2023-09-23 10:52:55 5
專利名稱:用於信息記錄介質的玻璃襯底及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種在用於諸如硬碟驅動器的信息記錄裝置的諸如磁碟、磁光碟和光碟的信息記錄介質中使用的，玻璃襯底，以及製造它的方法。更具體的說，本發明涉及一種用於在其表面上形成有多種紋路的信息記錄介質的玻璃襯底以及製造其的方法。
背景技術：
通常，作為一種信息記錄介質的磁碟，是通過疊加一層磁性膜在一個圓盤狀玻璃襯底的上面而被製成。該玻璃襯底經過一個摩擦處理使它的表面光滑且能夠得到磁碟所需要的高密度和大容量的記錄。當表面被光滑地拋光時，讀取信息的磁頭更容易被粘附在磁碟上。為了減少這種粘附，紋路加工被執行從而在玻璃襯底的表面上形成適當數量的突起，或者紋路(例如，申請號為2002-117532的日本專利公開)。
加工紋路的典型地常規方法包括化學紋路形成方法和機械紋路形成方法。化學紋路形成方法是通過蝕刻玻璃襯底形成紋路的方法，例如，讓玻璃襯底浸入包含水性酸和鹼性水溶液的蝕刻劑中。機械紋路形成方法是一種通過提供磨粉漿給玻璃襯底的表面，同時使用紋路機器在那裡滑動地接觸研磨帶。
比較化學紋路形成方法和機械紋路形成方法，化學紋路形成方法具有在紋路的形成被更容易實現方面超過機械紋路形成方法的優點。另一方面，在化學紋路形成方法中，在將玻璃襯底浸入蝕刻劑的技術中，精確控制紋路的形狀的同時形成紋路是非常困難的。尤其是，為了獲得高密度和大容量的記錄，紋路必須具有統一的形狀且均勻地分散在玻璃襯底的整個表面上。更進一步，機械紋路形成方法在精確控制紋路的形狀方面比化學紋路形成方法更具有優勢。
然而，機械紋路形成方法在紋路上比化學紋路形成方法更易形成毛刺，即具有非正常高度的突起物，因而產生了由於這種毛刺導致紋路的形狀會變得不均勻的問題。換句話說，在化學紋路形成方法的情況下，理論上來說，玻璃襯底的表面被均勻地蝕刻，因而毛刺很少被形成。另一方面，在機械紋路形成方法中，當用磨粉漿刮削玻璃襯底的表面時，毛刺容易通過施加在表面上或非刮削部分的壓力而被形成。因此，在機械紋路形成方法中，毛刺的形成是一個重要的問題。
本發明是針對在先技術中存在的問題。本發明的目的在於提供一種能夠抑制毛刺在紋路上形成的用於信息記錄介質的玻璃襯底及其製造方法。
發明內容
為了實現上述目標，本發明的一個方面在於一種製造一個用於信息記錄介質的玻璃襯底的方法，該玻璃襯底是通過拋光碟狀玻璃襯底的表面，然後在其表面上進行紋路加工而被製成。該紋路加工包括步驟通過執行在玻璃襯底的表面提供磨粉漿同時研磨構件可滑動地接觸表面的機械紋路形成方法，在玻璃襯底的表面上沿著玻璃襯底的環形方向延伸形成紋路線，並且在紋路的形成期間，通過去除形成在紋路上的毛刺來校正紋路的形狀。校正紋路形狀是通過使用由具有3至40MPa的100％模量的合成樹脂發泡體(foam)所製成的校正片並且以在與紋路延伸方向相交的方向上用該校正片擦洗玻璃襯底的表面而被執行。
校正片的Asker C硬度較好的是在40至70之間。校正片優選的是具有包含多個孔的表面，這些孔具有48至60μm的直徑。玻璃襯底的表面優選的是用校正片擦洗超過2至20秒的一個時間段。校正片優選的是是由聚氨酯樹脂的發泡體製成。
優選的是在校正紋路形狀的步驟之前或之後執行從玻璃襯底的表面上去除外來物質的清洗過程。
優選的是校正紋路形狀的步驟使用擦洗片作為校正片，並且包含用擦洗片擦洗玻璃襯底表面的擦洗步驟，在擦洗步驟中毛刺和外來物質從玻璃襯底的表面上被去除。
本發明的另一方面在於一種通過上述製造方法所製成的信息記錄介質的玻璃襯底。當玻璃襯底表面的預定區域被一個原子力顯微鏡測量的時候，預定部位的面積被稱為參考面積，通過沿著平行於表面的平面切割紋路而獲得的紋路的切割面面積被稱為測量面積，測量面積相對於參考面積面積的比率是由一個承載比(BR)來表示，在承載比(BR)是50％的位置被稱為參考平面，紋路在承載比(BR)是一個任意值(X％)的位置上所切割出的平面被稱為測量平面，且從參考平面到測量平面的高度由承載高度(BH(X))來表示。一個毛刺在承載高度BH(0.01)至承載高度BH(0.4)的範圍內的存在是能被識別的，且在毛刺從紋路上被去除的情況下，承載高度BH(0.01)和承載高度BH(0.4)之間的差是0.01至1.0nm。
圖1是根據本發明的用於信息記錄介質的玻璃襯底的正視圖；
圖2是顯示擦洗裝置的示意圖；圖3(a)是顯示從一個紋路加工機側面看到的狀態的示意圖；圖3(b)是顯示從紋路加工機的正面看到的狀態的示意圖；圖4(a)是顯示通過機械紋路形成方法所形成的帶有毛刺的紋路的示意圖；圖4(b)是沿著圖4(a)的4B-4B線所截得的剖面圖；圖4(c)是沿著圖4(a)的4C-4C線所截得的剖面圖；圖5是顯示通過化學紋路形成方法所形成的紋路的示意圖；圖6是顯示毛刺已經被去除的紋路的示意圖；圖7是一個通過原子力顯微鏡(AFM)顯示的毛刺已經形成的紋路的鳥瞰圖；圖8是一個通過AFM顯示的毛刺已經被去除的紋路的鳥瞰圖；圖9是顯示承載比BR和承載高度BH之間關係的曲線圖。
具體實施方式
下面將參照附圖描述本發明的第一實施例。
如圖1所示，信息記錄介質的玻璃襯底11(在下文中稱作為「玻璃襯底11」)是盤狀且在其中心具有一個環形孔12。玻璃襯底11通過拋光和加工從一片玻璃板上切出盤狀的原料玻璃板而獲得。
原料玻璃板由一種多成分的玻璃材料組成，例如為通過漂浮法(float method)、下拉法、重拉法或擠壓法製造的鹼石灰玻璃、鋁矽酸鹽玻璃，硼矽酸鹽玻璃、或結晶化玻璃。更進一步，通過在原料玻璃板上執行紋路加工，多個紋路13被形成在玻璃襯底11的表面上。紋路13各自在玻璃襯底的圓周方向線性延伸。由金屬例如鈷(Co)、鉻(Cr)，和鐵(Fe)、或一種合金製成的磁性膜、保護膜和類似物被形成在具有紋路13的玻璃襯底的表面上，從而獲得信息記錄介質，例如磁碟、磁光碟和光碟。
包含紋路13的玻璃襯底11最好具有等於或小於0.2nm的微波紋高度(NRa)和等於或小於0.5nm的表面粗糙度(Ra)。在這種情況下表面的波紋高度(Wa)最好是等於或小於0.5nm。在本說明書中，微波紋高度NRa表示的是通過使用Zygo公司製造的三維表面結構分析顯微鏡(New View 200)以0.2和1.4mm之間的測量波長(λ)的白光掃描表面的預定區域從而測量出的數值。類似地，表面粗糙度Ra表示的是用原子力顯微鏡(AFM)測量得到的數值。波紋高度Wa表示的是通過使用Phase Metrix公司製造的多功能圓盤幹涉儀(Optiflat)以0.4和5.0mm之間的測量波長(λ)的白光掃描表面的預定區域從而測量到的數值。
在玻璃襯底11中，在微波紋高度NRa、表面粗糙度Ra和波紋高度Wa之中，特別是，如果微波紋高度NRa超過0.2nm且表面粗糙度Ra超過0.5nm，那麼表面被確定為粗糙並具有低光潔度的。這是由於在最近的信息記錄介質中，信息記錄介質表面和磁頭之間的距離更容易接近從而進一步實現高密度的記錄。當磁頭在信息記錄介質上移動時，磁頭能夠跟隨波紋的高度差異，即使波紋高度Wa是略大的。然而，如果微波紋高度NRa和表面粗糙度Ra是大的，那麼磁頭就可能不能夠跟隨微波紋的高度差異或者不能跳過突起物，並且例如拌住或碰撞突起物的缺陷會經常出現。
另一方面，如果表面的平滑度太高，那麼磁頭會粘附在信息記錄介質的表面，且一些不能夠在其上移動的瑕疵可能出現。因而，紋路13被形成用來減少與磁頭的接觸面積同時平滑玻璃襯底11的表面。如圖8所示，被形成有紋路13的玻璃襯底11的表面具有大體相等高度的突起物。這平滑了表面同時減少了相對於磁頭的接觸面積。通過減少與磁頭的接觸面積，紋路13抑制了磁頭與信息記錄介質的附著。更進一步，當在玻璃襯底11上形成信息記錄介質時，紋路13提供了高的磁各向異性和抗磁力。這被認為是因為形成磁性膜的金屬原子在紋路13的側表面上以順序方式被導向。
製造玻璃襯底的方法將在此被說明。
玻璃襯底通過機械加工步驟、邊緣斜切步驟、研磨步驟、拋光步驟、洗滌步驟和紋路加工步驟被製造。
在機械加工步驟中，其中心包含環形孔的圓盤形原料玻璃板通過使用由硬質合金或金剛石製成的切割機切割一片玻璃板而被形成。在邊緣斜切步驟中，原料玻璃板的內和外環形邊緣被拋光使得外徑和內徑具有預定尺寸並且使得內和外環形邊緣的角被拋光且成斜角。
在研磨步驟中，在原料玻璃板上用研磨儀器執行研磨加工從而整體地校正原料玻璃板的彎曲使得原料玻璃板變成基本平直的板。在拋光步驟中，在多個步驟中使用拋光儀器在原料玻璃板上執行磨蝕加工，從而平滑原料玻璃板的表面。在洗滌過程中，在經歷了磨蝕加工之後，原料玻璃板用洗液洗滌從而去除來自玻璃襯底表面的外來物質，例如研磨劑、研磨粉和灰塵。
在紋路加工步驟中，在玻璃板上執行紋路加工，該玻璃板在拋光步驟中其表面已經被平滑，從而在原料玻璃板表面上形成紋路。這就製成了玻璃襯底。紋路加工主要分成兩個步驟被執行，形成紋路的紋路形成步驟和校正紋路形狀的擦洗步驟。
紋路形成步驟將在此被說明。在紋路形成步驟中，由於機械紋路形成方法是研磨漿被提供給原料玻璃板的表面同時研磨構件可滑動地接觸那裡，因而紋路線被形成在原料玻璃板的表面上。在機械紋路形成方法中，已知的作為紋路機的設備被使用。
紋路機將在此被說明。
如圖3(a)和3(b)中所示，在紋路機中，原料玻璃板11a被軸(沒有顯示)可旋轉地支撐著。一對輥31被放置在原料玻璃板11a的兩側使其彼此面對面並把原料玻璃板11a夾在中間。每個輥31被支撐構件(沒有顯示)以可自由旋轉方式饒旋轉軸32被支撐著並且沿原料玻璃板11a的徑向延伸。兩個輥31被放置從而能夠向著或遠離原料玻璃板11a移動。
充當研磨構件的傳動帶構件33被安放在原料玻璃板11a表面和相應的輥31之間。傳動帶構件33被放置得經過原料玻璃板11a表面和每個滾軸31之間，且在圖3(a)中從上邊移動到下邊。研磨漿從供給區(沒有顯示)被提供給傳動帶構件33和原料玻璃板11a表面之間的空間。包含在研磨漿中的研磨劑附著到傳動帶構件33上。
在紋路機中，隨著兩個滾軸31從兩邊靠近旋轉著的原料玻璃板11a表面，傳動帶構件33可滑動地接觸原料玻璃板11a的表面。由於傳動帶構件33的可滑動接觸，研磨劑被擠壓向原料玻璃板11a的表面。由於原料玻璃板11a被軸旋轉，原料玻璃板11a的表面被研磨劑刮擦，因而多個淺細的凹槽被同心地形成在其表面上。根據紋路機的加工時間，淺細凹槽被刮擦變得更深，且紋路被同心地形成在凹槽之間的截面上。
在其表面上具有細微突起的材料，例如布、非紡織布，和羊皮被用於傳動帶構件33。這是為了用傳動帶構件33的細微突起粘住研磨劑並保留研磨劑在傳動帶構件33的表面上。更進一步，如聚亞安酯、聚乙烯和聚丙烯和如棉花的天然纖維例如棉花的合成樹脂，可以被用作傳動帶構件33的材料。尤其是，如果材料是皮革，由合成樹脂製成的發泡體也可以被使用。
通過在諸如水的介質中分散金剛石研磨劑而獲得的金剛石漿，主要被用作為研磨漿。研磨劑的顆粒直徑是，用平均顆粒直徑(D50)來表示的話，優選地是在0.05和0.3μm之間，且更優選地是在0.08和0.25μm之間。當平均顆粒直徑D50小於0.05μm時，這就降低了拋光玻璃板的能力並且降低了紋路的形成速度，因而導致產量減少和加工成本上升。如果平均粒徑D50超過0.3μm，那麼每個研磨劑的顆粒直徑之間的差值變得明顯且均勻紋路的形成變得困難。
根據JIS B0601，原料玻璃板11a的算術平均粗糙度(Ra)優選地是在0.35和1.0nm之間。原料玻璃板11a被拋光使其在紋路形成步驟之前的拋光步驟中具有此算術平均粗糙度(Ra)。如果算術平均粗糙度Ra小於0.35nm，那麼研磨劑很容易在原料玻璃板11a的表面上滑動，且紋路的形狀不能被精確控制。如果算術平均粗糙度Ra超過1.0nm，那麼由原料玻璃板11a製成的玻璃襯底具有很低的表面質量。也就是說，如果紋路形成在表面上伴有大的突起，那麼這些突起或者瑕疵，例如凹痕或變形，保留在紋路的頂點上而沒有被校正。這就降低了表面質量，例如玻璃襯底表面的光潔度。
擦洗步驟將在此被說明。當使用機械紋路形成方法在紋路形成步驟中形成紋路時，大部分的紋路具有統一的形狀。然而，由不規則高度的突起物形成的毛刺也被形成在一些紋路中。因而，在擦洗步驟中，充當校正片的擦洗片通過擦洗原料玻璃板的表面被用於去除毛刺。
用機械紋路形成方法形成在紋路上的毛刺將在此被描述。包含在研磨漿中的研磨劑在顆粒直徑上有些不同，導致了每種研磨劑所形成的凹槽深度和寬度的差異，因而這些諸如紋路的高度的形狀可能改變。例如，在凹槽被形成得深和寬的截面中，紋路是低和細的。另一方面，在凹槽被形成得淺和窄的截面中，紋路是高和厚的。尤其是，在機械紋路形成方法中，當原料玻璃板的表面用研磨劑刮削時，很有可能外部被研磨劑施加的壓力壓碎和扭曲或以懸崖形上升或形成非刮削截面。
當每個紋路的形狀變化時，各自的背脊(紋路的頂點)也以波狀方式變形。該變形趨向於不均勻。和其他背脊的高度相比，不規則地高、狹窄的和尖銳的突起存在於一部分變形背脊。這些突起是毛刺。更進一步，這樣的毛刺不限於以分散方式形成在紋路上，在許多時候，多數毛刺可能沿著紋路延伸的方向被不斷地形成。
傳統的化學紋路形成方法是通過用蝕刻劑來蝕刻或溶解原料玻璃板表面從而形成紋路的方法。因此，與機械紋路形成方法相比，化學紋路形成方法是毛刺不太容易被形成的方法。然而，當原料玻璃板的表面被不均勻蝕刻時，毛刺可能被形成。由於紋路的形成方法完全不同，通過化學紋路形成方法所形成的毛刺與通過機械紋路形成方法所形成的毛刺在形狀和性質上有很大不同。
當詳細地觀察通過化學紋路形成方法所形成的毛刺時，毛刺13a具有圓山包的形狀，如圖5中所示。也就是說，在執行擦洗時，通過化學紋路形成方法所形成的毛刺13a具有不受來自擦洗片施加的外力影響的形狀，因而這樣很難被去除。另一方面，通過機械紋路形成方法所形成的毛刺13a具有窄和尖的突起形狀，如圖4(a)中所示。因此，通過機械紋路形成方法所形成的毛刺13a可以被來自擦洗片所施加的外力影響。最終，足夠的外力能很容易去除毛刺13a。
與原料玻璃板的內部成分的化學性質不同的層通過使用化學紋路形成方法被形成在毛刺13a表面上，從而保護毛刺，因而很難去除，除非強大的外力被施加在那裡。由於通過機械紋路形成方法所形成的毛刺13a通過用研磨劑刮削邊緣而被形成，微小的縫被形成在其表面上。因而，通過從它的底部簡單施加一個微弱外力毛刺13a就被分離和去除。因此，儘管機械紋路形成方法比化學紋路形成方法更可能形成毛刺，但是在擦洗步驟中毛刺能夠被充分去除。
在擦洗步驟中，如圖2所示的擦洗裝置被使用。在擦洗裝置中，原料玻璃板11a在三個部分，一個下部分和兩個側部分，被三個支撐軸21整體支撐，。更進一步，原料玻璃板11a在這種狀態下被每個支撐軸21簡單支撐且沒有被固定，因而通過施加外力，能夠在三個支撐軸21內旋轉。
圓形擦洗片22被放置在原料玻璃板11a的表面上。擦洗片22被平行於支撐軸21延伸的軸23支撐。軸23與驅動裝置(沒有顯示)連接。當驅動力從驅動裝置通過軸23被傳遞時，擦洗片22以圖中箭頭顯示的方向圍繞著軸23旋轉。更進一步，擦洗片22在原料玻璃板11a的徑向上相對於原料玻璃板11a移動從而使其外環堆疊在原料玻璃板11a的中心並且使其擦洗片的基本一半接觸原料玻璃板11a。
在擦洗裝置中，當擦洗片22被旋轉時，旋轉力被施加到接觸擦洗片22的原料玻璃板11a上從而使得原料玻璃板11a以擦洗片22旋轉方向相反的方向旋轉。在此狀態下，由於紋路13被形成在原料玻璃板11a的表面上從而在圓周方向延伸，因而原料玻璃板11a在與紋路13延伸方向相交的方向上被擦洗片22所擦洗。擦洗片22的滑動接觸從紋路13上分離和去除毛刺。
為了從紋路13上去除毛刺，原料玻璃板11a必須以與紋路13延伸方向相交的方向上用擦洗片22擦洗。
更具體地，如圖7所示，機械紋路形成方法在紋路13延伸的方向上連續形成多個毛刺13a並且在與紋路相同的延伸方向上具有壁狀的形狀。當去除這樣的毛刺13a時，如果原料玻璃板11a用擦洗片22在紋路13的延伸方向上或在圓周方向上擦洗，那麼一些毛刺13a不可能被去除。這被認為是因為其他毛刺13a使得擦洗片22的表面變形且擦洗片22不可能接觸到一些毛刺13a。或者，已去除的毛刺13a可能導致幹擾從而使得外力不能從擦洗片22那裡被接收。如果原料玻璃板11a用擦洗片22以與紋路13延伸方向相交的方向擦洗，那麼毛刺13a接觸擦洗片22從而接收來自擦洗片22的外力。因此，更多的毛刺13a被分離，因而保證了毛刺13a的去除。
由合成樹脂或皮革材料的發泡體所製成的海綿被用於擦洗片22。當具體分析毛刺13a被擦洗片22去除的情況時，毛刺13a首先進入形成在擦洗片22表面上的孔，然後在接觸橫向形成孔的壁時被分離。從微觀的觀點來看，當接觸毛刺13a時堅硬得足以能夠經受原料玻璃板11a的表面上的毛刺13a強度的材料被用作為擦洗片22。從微觀的觀點來看，堅硬這個詞是指孔壁是堅硬的，即，擦洗片22的材料是堅硬的。
因此，具有100％膜量的合成樹脂材料被用於擦洗片22，表示該材料的硬度，根據JIS K6256，是在3至40MPa之間。如果材料的100％膜量小於3MPa，那麼毛刺13a不能被充分去除。如果100％膜量超過40MPa的材料被使用，那麼不僅毛刺13a而且紋路13都可能被擦傷因而影響紋路13的形狀。
聚氨酯樹脂被優選用作擦洗片的材料。這是因為，如果在聚氨酯樹脂的同一類型中，樹脂中的分子的結晶度更高，那麼100％膜量值就更高，因而從微觀看，擦洗片22的硬度增加了。聚氨酯樹脂的類型包括聚酯聚氨酯樹脂、聚醚聚氨酯樹脂，和聚碳酸酯聚氨酯樹脂，這取決於起始材料。在這些樹脂之中，聚碳酸酯聚氨酯樹脂被更優選地用作擦洗片22的材料。這是因為聚碳酸酯聚氨酯樹脂與其他樹脂相比具有更高的化學阻抗性，且，例如，當在擦洗步驟中使用例如水性酸溶液和鹼的水溶液的洗液時，微觀地，表面硬度被保持。
更進一步，優選的是擦洗片22具有其上孔徑在48至60μm之間的表面。隨著孔徑增加，形成孔的壁變薄且從微觀角度來看硬度降低。因而，當孔徑超過60μm時，毛刺13a不能被充分去除。
當孔徑變小時，形成孔的壁變厚並且從微觀的角度看硬度增大。因而，當直徑小於48μm時，紋路13可能被擦傷從而影響其形狀。
在本實施例中，除了去除毛刺之外，擦洗步驟被執行用來從原料玻璃板11a的表面消除所去除的毛刺13a以及外來物質，例如在紋路形成期間產生的研磨劑和磨粉漿。因而，在本實施例的擦洗步驟中，表面上的外來物質通過在原料玻璃板11a表面上噴灑洗液並用擦洗片22擦洗表面而被擦掉和去除。
洗液包括水、淨化水、和中性水溶液，如酒精，例如，異丙醇。其他中性水溶液包括通過電解無機鹽水溶液所獲得的電解水，如鹼金屬鹽，例如氯化鈉，或功能水，例如溶解入水的氣體。更進一步，具有蝕刻玻璃材料性能的一種鹼性水溶液或水性酸溶液也可以被用作為洗液。在這種情況下，具有低蝕刻玻璃材料性能的鹼性水溶液，例如氫化鈣水溶液被優選使用。
為了在不影響紋路13形狀的情況下去除毛刺13a並擦掉外來物質，從擦洗片22的微觀的角度整體來看，柔軟度要到一個程度從而避免用擦洗片22擦掉所需的紋路13。因而，當以上述材料被形成時，Asker C硬度在40和70之間的擦洗片22被優選使用，該Asker C硬度是根據SRIS0101，作為表示擦洗片22整體硬度的數值。如果Asker C硬度低於40，那麼不但毛刺13a，而且外來物質也不可能被充分去除。如果Asker C硬度超過70，那麼不但毛刺13a和外來物質，而且紋路13也可能被擦掉。
用擦洗片22來擦洗原料玻璃板11a表面的時間優選的是2至20秒。如上文所述，通過機械紋路形成方法所形成的毛刺13a比通過傳統的化學紋路形成方法所形成的那些更容易被去除。因而，如果原料玻璃板11a的表面用擦洗片22擦洗超過一個極長的時間，或超過20秒，那麼其上的毛刺13a已經被去除的紋路13的上部分也會被擦掉，這樣就影響了紋路13的形狀。如果原料玻璃板11a的表面用擦洗片22擦洗了一個極短的時間，或少於2秒，那麼毛刺13a和外來物質不能被充分去除，這樣就降低了所獲得的玻璃襯底11的質量。
當用擦洗片22擦洗原料玻璃板11a的表面時，擦洗片22和原料玻璃板11a之間的接觸力優選的是4.9至49KPa。這個接觸力是通過改變擦洗片22的形狀、厚度等被調整的。即，接觸力可以通過在擦洗片22的表面上接觸原料玻璃板11a的同心凹槽或通過增加和減少擦洗片22的厚度而被調整。如果接觸力小於4.9KPa，那麼例如涉及擦洗步驟的操作時間變長的缺陷或毛刺13a和外來物質不能被充分去除。如果接觸力大於49KPa，那麼例如紋路形狀被影響、接觸刮痕被形成在表面上、以及原料玻璃板11a的破損的缺陷會產生。
擦洗片22的旋轉速度優選的是每分鐘(min-1)轉數在10至500之間。如果旋轉速度太低或太高，擦洗片22可能從原料玻璃板11a的表面掉下或者擦洗片22可能會過分接觸原料玻璃板11a的表面。這樣，擦洗片22的接觸狀態很可能不均勻。這可能導致例如毛刺13a和外來物質不充分去除或接觸刮痕的形成等缺陷。
一種用於測量在紋路上存在的毛刺的方法將在此被說明。
為了測量毛刺的存在，一種使用從AFM的測量結果中所獲得的承載比(BR)和承載高度(BH)的方法被使用。在AFM中，依照JIS B0601對每條掃描線獲得一個粗糙度曲線。基於這些粗糙度曲線，原料玻璃板11a的表面的突起部分如鳥瞰圖所示。根據使用承載比BR和承載高度BH的方法，除了存在毛刺的之外，紋路形狀可以被觀測。承載比BR將在下文中首先被說明。
為了獲得承載比BR，在原料玻璃板11a表面的預定區域的表面狀況首先使用AFM測量。測量的預定區域的面積被用作為參考面積。例如，如果測量的預定面積是10μm平方，那麼參考面積是100μm2。
其次，如圖4(a)至4(c)中所示，每個紋路的圖像沿著平行於原料玻璃板11a的表面的平面被切割。當每個紋路13的圖像沿著圖4(a)中包含的線4B-4B線的平面被切割時所得到的每個切割平面14如圖4(b)中所示，且當紋路13沿著包含線4C-4C線的平面被切割時所得到的切割平面14如圖4(c)中所示。隨後，在每個紋路13中的切割平面14的總面積被計算。切割平面14的總面積是測量面積。
測量面積相對於參考面積的比率被表示為承載比BR。例如，如果測量面積相對於參考面積的比率是50％，那麼承載比BR是50％，如果比率是0，01％，那麼承載比BR是0.01％。
承載高度BH將在此被說明。
為了獲得承載高度BH，承載比BR是50％的位置首先被獲得。承載比BR是50％的位置是參照平面15，如圖4(a)所示。其次，當承載比BR是預定值平面被獲得，沿著該平面每個紋路被切割。沿著該平面每個紋路被切割的平面是測量平面。在圖4(a)中，包含線4B-4B的平面或包含線4C-4C的平面是測量平面。當承載比BR是X％時，從上述參照平面15到測量平面的高度被表示為承載高度BH(X)。例如，當包含線4B-4B的平面是測量平面時，如果承載比BR是10％，那麼承載高度是BH(10)。如果從參照平面15到包含線4B-4B的測量平面的高度H1是0.5nm，那麼承載高度BH(10)是0.5nm。更進一步，當包含線4C-4C的平面是測量平面時，如果承載比BR是0.1％，那麼承載高度是BH(0.1)。如果從參照平面15到包含線4C-4C的測量平面的高度H2是1.5nm，那麼承載高度BH(0.1)是1.5nm。
圖9所示的是如上文描述的所測量的承載比BR(單位％)和承載高度BH(單位nm)關係的圖表。如圖4(a)中所示，紋路13是脊形。因而，隨著承載比BR變大，紋路13的底側(底部)變得封閉且承載高度BH(X)變小。相反，隨著承載比BR變小，紋路13的上端側(頂點)變得封閉且承載高度BH(X)變大。承載比BR和承載高度BH(X)具有圖9中實線41所示的關係。實線41所顯示的關係下面被稱作為參照線41。
如圖6所示，如果紋路13具有滿意的形狀，即，具有恆定坡度的脊形且沒有毛刺和凹痕，承載高度和承載比之間的關係主要象參照線41那樣以線性方式表示。當承載比BR變小，那麼參照線41的坡度變平緩。另一方面，如圖4(a)中所示，當細的毛刺從紋路13中突出時，由於承載比BR變小，承載高度BH(X)突然增大。這樣，承載比BR和承載高度BH之間的關係由第一不規則線42來表示，這條線是圖9中的雙虛線。由第一不規則線42所表示的關係在通過機械紋路形成方法形成毛刺時被經常看到。
如圖5所示，紋路13頂點的變形導致紋路13的一部分從紋路13中突起。這形成了毛刺13a且突然增大了承載高度BH(X)。在這種情況下，承載高度BH和承載比BR之間的關係由第二不規則線42表示，這條線是圖9中的單虛線。用第二不規則線43所表示的關係在通過化學紋路形成方法形成毛刺時被經常看到。
因此，毛刺的存在和紋路的形狀是通過獲得每個不同的承載比BR的多個承載高度BH(X)並且分析任意兩個選擇的承載高度BH(X)之間的差值而被測量。對於製造期間的原料玻璃板，通過保持每個不同的BR所獲得的多個BH(X)的差在一個預定值上，毛刺的形成可以被防止且紋路形狀變得均勻。
更具體地，在BH(0.01)至BH(0.4)的範圍內存在毛刺是被識別的。這由本申請的發明人首次通過分析由AFM得到的圖7所示的鳥瞰圖以及圖9所示的BR和BH(X)之間的關係的結果而得到的。即，參照圖7，細細的突起部分在紋路13的背脊上的許多位置被觀測到。當把這樣的位置看作是毛刺13a時，毛刺13a存在於BH(0.01)至BH(0.4)的範圍內。
例如，兩個BH(X)的差數，或第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))，一定是0.01至1.0nm。如果第一差數BH(0.01)-BH(0.4)小於0.01nm，那麼每個紋路13被形成為具有帶有一個平坦上端的大體為梯形的橫截面。如果第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))超過1.0nm，那麼細細的突起部分或毛刺13a形成在紋路13上。具有0.01至1.0nm之間的第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))毛刺的形成可以被防止。
關於紋路形狀，第二差數(BH(0.4)-BH(1.0))優選的是在0.15至0.20nm之間。如果第二差數(BH(0.4)-BH(1.0))小於0.15nm，那麼承載高度BH突然增大的截面在承載比BR小於0.4％的位置上出現的概率很高，且高突起部分可能被形成在紋路13的脊背上。如果第二差數(BH(0.4)-BH(1.0))超過0.2nm，那麼承載高度BH在承載比BR小於0.4％的位置以高概率出現，且低凹部分可能被形成在紋路的脊背上。
關於紋路形狀，優選的是第二差數(BH(0.4)-BH(1.0))在0.17和0.20nm之間且第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))優選的是在0.2和0.7nm之間。例如，當具有類似於那些以化學紋路形成方法中所形成形狀的毛刺被形成時，基於第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))存在的毛刺不能被充分識別。更進一步，如上文所述，即使第一差數(BH(0.04)-BH(0.4))滿足0.01至1.0nm的範圍，且第二差數(BH(0.4)-BH(1.0))滿足0.15至0.20nm的範圍，當承載比BR和承載高度BH的關係曲線被畫出時，例如，連接BH(0.1)和BH(0.01)的線可能不與上文所提及的參照線41相似。為了更具體地評估紋路的形狀，除了第二差數(BH(0.4)-BH(1.0))和第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))之間的關係之外，每個相關的位置或BH(0.01)、BH(0.4)和BH(1.0)都被優先確定。如果第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))和第二差數(BH(0.4)-BH(1.0))都滿足上文提及的範圍並且相對於兩個差數的BH(0.4)的位置基本相等，那麼承載比和承載高度之間的關係是基本線性的且可以形成具有恆定斜度的紋路。
另外，一個第三差數(BH(1.0)-BH(15.0))的數值最好大於第二差數(BH(0.4)-BH(1.0))的數值。如果第三差數(BH(1.0)-BH(15.0))的數值小於第二差數(BH(0.4)-BH(1.0))的數值，那麼承載比BR和承載高度BH的關係線向下彎曲。在這種情況下，細細的突起毛刺13a可以在紋路13延伸的方向上被連續形成。
如圖9所示，上文提及的承載比RR的範圍是0.4至15.0％，優選的是承載高度BH(X)以線性方式改變。在這種情況下，大量的紋路被形成為帶有恆定斜度的脊形。
本實施例具有下述優點。
用上述實施例的玻璃襯底11，當在玻璃襯底11的表面上執行紋路加工時，由於機械紋路形成方法被使用，因而紋路13被形成使得它們的形狀被精確控制。然而，由於機械紋路形成方法被使用，毛刺13a、或具有不規則高度的突起將以高概率被形成在紋路13上。在紋路加工中，紋路13被形成之後，原料玻璃板11a的表面用具有3至40MPa的100％膜量的合成樹脂材料的擦洗片22擦洗。當原料玻璃板11a用擦洗片22擦洗時，毛刺13a被擦洗片22分離和去除。因此，抑制了在紋路13上毛刺13a的形成。
更進一步，所製造的玻璃襯底11具有0.01至1.0nm的第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))。這樣，在紋路13上毛刺13a的形成被抑制。
擦洗片22具有一個40至70的Asker C硬度。因而，當用擦洗片22擦洗原料玻璃板11a的表面時，表面可以防止被擦洗片22損傷。
要被使用的擦洗片22具有帶有多個48至60μm直徑孔的表面，且形成孔的壁的厚度可以被調節。這樣，可以確保了毛刺13a的去除，同時防止原料玻璃板11a的表面被擦洗片22損傷。
用擦洗片22擦洗原料玻璃板11a的表面的時間是2至20秒。通過機械紋路形成方法被形成的毛刺13a很容易被分離和去除。因而，有了適當的擦洗時間，就可以確保毛刺13a的去除且原料玻璃板11a的表面被防止了由擦洗片22所帶來的損傷。
由聚氨酯樹脂材料的發泡體製成的擦洗片22被使用。因而，100％膜量被可靠地設置在3和40MPa之間。
例子進一步結合上述實施例的例子將在此被說明。
根據機械紋路形成方法，使用圖3(a)和3(b)中的紋路機，紋路被形成在通過漂浮方法生產的鋁矽酸鹽玻璃所製成的原料玻璃板的表面上。玻璃板的成分是63mol％的SiO2，16mol％的Al2O3，11mol％的Na2，4mol％的Li2O，2mol％的MgO，和4mol％的CaO。更進一步，原料玻璃板具有0.65mm的厚度，65mm的外徑，和20mm的內徑。在機械紋路形成方法中，研磨劑包括金剛石，且被使用的研磨顆粒具有0.2μm的平均粒徑。
隨後，毛刺13a用具有20MPa的100％膜量的聚亞安酯(PU)所製成的擦洗片22，在圖2中所示的擦洗裝置中，從原料玻璃板的表面上被擦掉。這被使用作為例1的樣品。
對比例1的玻璃襯底通過執行除了紋路用機械紋路形成方法被形成這一點之外與例1同樣的過程而獲得，作為一個樣品。
關於例1和對比例子1，在用擦洗片22擦洗之前測量到的玻璃板的第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))在例1中是4.3nm而在對比例子1中是4.6nm。接著，原料玻璃板用擦洗片擦洗0.5秒，測量到的第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))在例1中是3.6nm而在對比例子1中是4.1nm。即，在例1中，毛刺在0.5秒內被去除了0.7nm的高度。然而，在對比例子1中，毛刺僅有0.5nm的高度被去除。其後，當測量在1秒、1.5秒，和2秒進行時，在例1中第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))分別是2.1nm、2.0nm，和1.9nm。在對比例子1中，它們分別是3.9nm、2.5nm，和2.4nm。這結果明顯說明了由機械紋路形成方法所形成的毛刺比由化學紋路形成方法所形成的紋路更易被去除。
接下來，與例1同樣的過程被執行且原料玻璃板11a的表面以紋路13延伸的方向相交的方向用擦洗片22擦洗從而獲得例2的樣品。原料玻璃板11a在紋路延伸的方向上被擦洗從而獲得對比例子2的樣品。用擦洗片22擦洗之前的第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))在例2中是4.4nm而在對比例子2中是4.5nm。用擦洗片22擦洗之後的第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))在例2中是2.3nm而在對比例子2中是3.6nm。這個結果顯示當用作為一個校正片的擦洗片22來擦洗原料玻璃板11a的表面時，以紋路13延伸方向的相交方向來擦洗能確保毛刺的去除。
在對比例子3中，毛刺不用擦洗片22擦洗的情況下被去除。在對比例子4和5以及在例子3至21中，在去除毛刺時擦洗片22的片材料以及操作時間在表1中顯示。表1也顯示了每個片材料中的100％膜量。然後第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))被測量。這些結果被顯示在表1中。在表1中，PU指的是聚亞安酯而PVA指的是聚乙烯醇。
表1
表1的結果顯示出在100％膜量是1.5MPa的對比例子4和5中，第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))分別是1.4nm和1.3nm且是高的。這樣，毛刺幾乎不能被去除。在例3至21中，第一差數(BH(0.01)-BH(0.4))在0.01和1.0nm的範圍之內，因而毛刺能被去除。這些結果顯示出通過將校正片的材料的100％膜量設置為3和40MPa之間，毛刺被有效去除。
上述實施例可以如下文所述那樣被更改。
為了滿足信息記錄介質所需的擠壓阻力、振動阻力、熱阻力等，在原料玻璃板上紋路加工之前的步驟中或紋路加工之後的步驟中可以執行化學加固處理。化學加固處理指離子轉換為的處理，將如包含在玻璃襯底的合成物中的鋰離子和鈉離子的單價金屬離子轉換為如具有比上述離子更大的離子半徑的鈉離子和鉀離子的單價金屬離子。更進一步，這是在玻璃襯底的表面上施加壓力的化學加固方法。通過在預定時間段內將玻璃襯底浸入到化學加固鹽被加熱和溶解的化學加固處理液中，化學加固方法被執行。化學加固鹽的例子包括硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸銀，或這些物質中至少兩種的混合物。化學加固處理液的溫度優選地是比玻璃襯底材料的變形點溫度低大約50至150℃，更優選地是，化學加固處理液的溫度是大約在300至450℃。在低於玻璃襯底材料變形點大約150℃的溫度下，在化學加固過程中玻璃襯底不能被充分處理。如果溫度超過低於玻璃襯底材料的變形點溫度大約50℃的溫度，當經歷化學加固處理時玻璃襯底可能被扭曲。
實施例的擦洗步驟是包含去除毛刺和所謂的洗滌過程的步驟，它是去除粘附著在原料玻璃板表面的外來物質的步驟，但是不僅限於此方式，去除毛刺的過程和洗滌過程可以在單獨的步驟中被分別執行。換句話說，在擦洗步驟中，洗液不是必須使用的且僅有毛刺的去除可以被執行。新的洗滌過程可以被設置在擦洗步驟之前或之後的步驟中從而去除原料玻璃板表面的外來物質。
校正片不限於實施例中的擦洗片22，其他片子也可以被使用，只要以紋路延伸方向的相交方向擦洗原料玻璃板並且由3至40MPa的100％膜量的材料製成。因此，只要校正片滿足此要求，毛刺就可以被去除，例如通過使用紋路機器用一個充當校正片的研磨帶擦洗或通過用充當校正片的海綿手工擦洗。
權利要求
1.一種製造用於信息記錄介質的玻璃襯底的方法，該玻璃襯底通過拋光碟狀玻璃襯底的表面然後在該表面上進行紋路加工而被製成，其特徵在於，該紋路加工包括步驟通過執行給玻璃襯底的表面提供磨粉漿同時研磨構件可滑動地接觸表面的機械紋路形成方法，在玻璃襯底的表面上形成沿著玻璃襯底的圓周方向延伸的紋路線；和在紋路的形成期間，通過去除形成在紋路上的毛刺來校正紋路的形狀；其中，校正紋路形狀的步驟通過使用由具有3至40MPa的100％膜量的合成樹脂發泡體所製成的校正片並且用該校正片在與紋路延伸方向相交的方向上擦洗玻璃襯底的表面而被執行。
2.如權利要求
1所述的用於製造信息記錄介質的玻璃襯底的方法，其特徵在於，所述校正片的Asker C硬度是在40至70之間。
3.如權利要求
1或2所述的用於製造信息記錄介質的玻璃襯底的方法，其特徵在於，校正片具有包含多個孔的表面，這些孔具有48至60μm的直徑。
4.如權利要求
1至3中任一項所述的用於製造信息記錄介質的玻璃襯底的方法，其特徵在於，所述玻璃襯底的表面用校正片擦洗所用時間為2至20秒。
5.如權利要求
1至4任一項所述的用於製造信息記錄介質的玻璃襯底的方法，其特徵在於，所述校正片是由聚氨酯樹脂的發泡體製成。
6.如權利要求
1至5中任一項所述的用於製造信息記錄介質的玻璃襯底的方法，其特徵在於，在所述校正紋路形狀的步驟之前或之後，執行從玻璃襯底的表面上去除外來物質的清洗過程。
7.如權利要求
1至5中任一項所述的用於製造信息記錄介質的玻璃襯底的方法，其特徵在於，所述校正紋路形狀的步驟使用擦洗片作為校正片，並且包含用擦洗片擦洗玻璃襯底表面的擦洗步驟，在擦洗步驟中毛刺和外來物質被從玻璃襯底的表面去除。
8.一種用權利要求
1至5中任一項所述的製造方法所製造的信息記錄介質的玻璃襯底，其特徵在於當玻璃襯底表面的預定區域被原子力顯微鏡測量的時候，該預定區域的面積被稱為參考面積，通過沿著平行於所述表面的平面切割紋路而獲得的紋路的切割面面積被稱為測量面積，測量面積相對於參考面積的比率是由承載比(BR)來表示，承載比(BR)是50％的位置被稱為參照平面，在承載比(BR)為任意值(X％)的位置切割紋路的平面被稱為測量平面，且從參照平面到測量平面的高度由承載高度(BH(X))來表示，其中，在承載高度BH(0.01)至承載高度BH(0.4)的範圍內存在毛刺，且毛刺從紋路上被去除的情況下承載高度BH(0.01)和承載高度BH(0.4)之間的差是0.01至1.0nm。
9.如權利要求
8所述的信息記錄介質的玻璃襯底，其特徵在於，當承載比BR在0.4至15.0％的範圍內時，承載高度BH(X)以線性方式改變。
專利摘要
一種用於信息記錄介質的玻璃襯底通過拋光碟狀玻璃襯底的表面然後在其表面上進行紋路加工而被製成。該紋路加工包括步驟通過執行給玻璃襯底的表面提供磨粉漿同時研磨構件可滑動地接觸表面的機械紋路形成方法，在玻璃襯底的表面上形成沿著玻璃襯底的圓周方向延伸的紋路線，和在紋路的形成期間，通過去除形成在紋路上的毛刺來校正紋路的形狀。紋路形狀的校正是通過使用由具有3至40MPa的100％膜量的合成樹脂的發泡沫體所製成的校正片並且以與紋路延伸方向相交的方向用該校正片擦洗玻璃襯底的表面而被執行。
文檔編號G01Q60/00GKCN1705982SQ200480001439
公開日2005年12月7日 申請日期2004年1月29日
發明者前田信 申請人:Hoya株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan