製造用於信息記錄介質的玻璃襯底的方法
2023-10-28 09:27:37
製造用於信息記錄介質的玻璃襯底的方法
【專利摘要】本發明提供了一種製造用於信息記錄介質的玻璃襯底的方法，包括以下步驟：使用太陽-行星齒輪型拋光機一次拋光若干玻璃襯底的拋光；選擇性地確定拋光板的至少兩個不同的環形區域並且控制拋光機的所確定的環形區域的溫度變化以抑制並且控制玻璃襯底的厚度變化。當拋光板的不同區域上的溫度差距低時可以抑制和控制厚度變化。本發明的目的還在於確定拋光機的拋光板的至少兩個不同的環形區域的溫度變化不高於2℃。通過根據本發明的這樣的方法，拋光板的不同環形區域上的玻璃襯底的表面能夠被拋光以具有低的厚度變化。
【專利說明】製造用於信息記錄介質的玻璃襯底的方法
【技術領域】
[0001]本文中所描述的發明一般涉及製造用於信息記錄介質的玻璃襯底的方法。
[0002]發明簡述
[0003]本發明是鑑於下文所述的情形做出，並且本發明的目的是提供製造用於信息記錄介質的玻璃襯底的方法，包括以下步驟:使用太陽-行星齒輪型(sun-and-planet geartype)拋光機一次拋光若干個玻璃襯底的拋光步驟；選擇性確定拋光板的至少兩個不同的環形區域並且控制拋光機所確定的環形區域的溫度變化以抑制並且控制玻璃襯底的厚度變化。
[0004]為了實現以上目的，本發明公開了控制拋光工藝中的環境溫度變化的方法，其中確定拋光機的至少兩個不同的環形區域的溫度變化，使得當相應地控制和抑制拋光板的不同區域之間的溫度變化時能夠控制和抑制厚度變化。
[0005]本發明的目的還在於確定拋光機的拋光板的至少兩個不同的環形區域的溫度變化不超過2°C。
[0006]通過根據本發明的該方法，拋光板的不同的環形區域上的玻璃襯底的表面能夠被拋光以具有經抑制的厚度變化。
[0007]將在下文中更全面地描述並且在權利要求中具體地指出本發明的前述的以及其它的特徵，以下說明詳細地陳述了本發明的某些說明性實施方案，然而，這些說明性實施方案僅表示可以使用本發明的原理的各種方式中的幾種方式。
【背景技術】
[0008]近年來，隨著對信息記錄裝置如硬碟驅動器(HDD)容量的增加以及尺寸的降低的需求，隨著信息社會和其他的進步已經提出了各種信息處理裝置。為了增加記錄能力，正在開發一種用於進一步降低磁頭的飛行高度的技術以減小單位記錄面積並且改善減弱的磁信號的檢測靈敏度。為了測量磁頭的飛行高度的降低並且保護記錄面積，就平滑度和平整度的提高(劃痕、突起、凹陷等的減少)而言，對於磁碟襯底的需求變得日益迫切。為了滿足這樣的需求，拋光處理起重要的作用。
[0009]理論上，在拋光處理中，如果拋光速率保持恆定，則拋光速率是厚度與所需的拋光時間之間的關係；即拋光量與拋光時間(處理時間)成比例。然而，在實際的工業應用中，儘管拋光時間根據適當的拋光速率與期望的厚度之間的關係被確定並且固定，然而，由於在拋光處理中的環境溫度和/或拋光漿料的溫度的變化，同一操作中襯底的拋光量可能波動。玻璃襯底的厚度的一致性可能由於溫度變化而變化，高的溫度導致拋光速率升高。這個缺點影響了玻璃襯底的表面的高度、平整度和平滑度的變化。
[0010]JPA2007-245265公開了用於具有高平滑度的磁碟的玻璃襯底的製造過程，該過程通過在向玻璃盤的表面提供拋光漿料時提供20°C或更低的拋光漿料的環境溫度，或在完成拋光處理時提供30°C或更低的環境溫度來實現。
[0011]在現有技術中，研究了如下方法:當執行玻璃襯底的拋光處理時，溫度或拋光處理可能影響所拋光的對象的表面。本發明因此旨在解決拋光操作中的溫度變化問題以抑制並且控制玻璃襯底的厚度變化。
[0012]發明詳述
[0013]在以下描述中，為了解釋的目的，陳述了大量具體細節以提供對本發明的原理的深入理解。然而對本領域技術人員而言明顯的是，本原理可以在沒有這些具體細節的情況下來實施。在說明書中對「實施方案」、「實施例」或類似語言的引用表示結合該實施方案或實施例描述的具體的特徵、結構或特性被包括在至少所述的那一個實施方案中，但不一定在其他實施方案中。在說明書各個位置中的短語「在一種實施方案中」或類似短語的各種實例不一定都指代相同的實施方案。
[0014]通常，用於作為信息記錄介質的磁碟的玻璃襯底(下文中簡稱為玻璃襯底)由玻璃加工件製成。玻璃襯底可以由包含SiO2作為用於形成玻璃網絡結構的主要成分的玻璃來形成。也可以使用其他成分如A1203、Zr03、CaO、BaO, LiO2和Na2O作為重要成分以有助於提高的玻璃化轉變溫度、改善的耐久性、玻璃結構的穩定性和改善的玻璃襯底的硬度。通過執行包括以下步驟的多個處理來製造襯底:
[0015]( I)成型研磨和倒角處理
[0016]通過使熔融玻璃成型以獲得平板狀玻璃來製造玻璃襯底。將平板狀玻璃切割成盤狀玻璃。然後可以通過使用各種處理機械對盤狀玻璃進行若干其他具體的處理來形成玻璃襯底。例如，使用研磨機械如使用行星齒輪型機構的雙面研磨機對盤狀玻璃的兩個主要表面進行研磨處理，以便獲得具有基本平滑的主要表面的玻璃基體構件。其後，從第一研磨機上去除通過第一研磨處理獲得的玻璃基體構件，並且使用金剛石刀具對玻璃基體構件進行切割處理，以形成盤狀玻璃襯底，隨後進行取芯處理，其中使用圓柱形鑽來形成同心內孔以獲得環形玻璃襯底。其後，使用金剛石磨石對內緣表面和外緣表面進行成型和倒角處理。然後可以對玻璃襯底的兩個主要表面進行第二研磨處理以去除主要表面上的細微的不規則性。在所述第二研磨處理之後，隨後從第二研磨機上移除玻璃襯底並且把玻璃襯底放置在一個或更多個邊緣表面拋光機中以實現玻璃襯底的內緣表面和外緣表面上的鏡面狀態。
[0017](2)拋光處理
[0018]通常，隨後使用例如雙面拋光機(如具有行星齒輪型機構的雙面拋光機)以及使用有不同硬度的樹脂拋光墊和具有不同尺寸的氧化鈰磨料粒的不同的拋光漿料來對主要表面執行一個或更多個表面拋光處理。拋光步驟在以下狀態執行:其中通過沿著原材料玻璃板的表面滑動拋光墊來將拋光墊附接至下拋光板和上拋光板。通常通過使上拋光板與下拋光板分離足以使得機器操作員或自動裝載/卸載裝置能夠抓住並且移除襯底的距離來實現襯底的裝載和卸載，其後，用新襯底代替已拋光的襯底為隨後的操作周期做準備。在拋光步驟中，拋光墊的滑動拋光並平滑原料玻璃板的表面。例如，在應用兩步拋光處理時，在第一拋光機中使用第一硬樹脂拋光板和第一拋光眾料對玻璃襯底進行拋光之後，將玻璃襯底小心地從第一拋光機中移除並且放置在承載盤或容器中。其後，將玻璃襯底小心地放置在第二拋光機中以使用相似的拋光機並且使用較軟的樹脂拋光墊和具有較小顆粒的拋光漿料來進行第二拋光處理。
[0019]本發明的拋光漿料是膠體顆粒在水中的漿料分散體。膠體顆粒包括作為磨料組分的金屬氧化物。可以使用的金屬氧化物包括但不限於:氧化鋁、二氧化矽、氧化銅、氧化鐵、氧化鎳、氧化猛、碳化娃、氮化娃、氧化錫、二氧化鈦、碳化鈦、氧化鶴、氧化釔、氧化錯以及其組合。金屬氧化物可以是單個的單一顆粒或單個顆粒的聚集體。因此，如本文中所使用的術語「顆粒」是指至少一種主要顆粒的聚集體和單個顆粒二者。
[0020](3)化學強化處理
[0021]優選地對玻璃襯底進行化學強化。可以通過已知方法對玻璃襯底進行化學強化處理。將玻璃襯底浸入含有Na離子或K離子的熔融鹽中，以在玻璃襯底的表面執行與具有較小原子尺寸的Li離子或Na離子的離子交換以在玻璃襯底的表面形成壓縮應力層，從而完成用於信息記錄介質的玻璃襯底的製造。
[0022](4)玻璃襯底檢查
[0023]通過已知方式來執行任意批次中的每個任意取樣的玻璃襯底的玻璃襯底厚度，以基於所計算的標準偏差來確定所取樣的玻璃襯底的厚度變化是非常好(厚度變化< I μ m)、好(Ιμπι≤厚度變化≤2μπι)、差(2μπι≤厚度變化≤4μπι)還是非常差(厚度變化大於4μ m)。此外，還通過已知方式來執行任意批次中的每個任意取樣的玻璃襯底的玻璃襯底粗糙度，以基於所計算的標準偏差來確定所取樣的玻璃襯底的粗糙度是非常好(變化受高度抑制)、好(變化受抑制)、差(變化未受高度抑制)還是非常差(變化未受抑制)。
[0024]各種襯底製造業的發展已經使得能夠連續地生產較大量的襯底。例如，現今所使用的典型的行星齒輪型拋光機包括那些具有在單個步驟中拋光一百個襯底的能力的行星齒輪型拋光機。可以以多種方式影響從這種大量襯底的生產所獲得的高容量信息記錄裝置的操作可靠性，如改變襯底拋光條件以實現改善的可用記錄區域的平整度、波紋和微波紋，以及最近的改善襯底的外周部分表面高度的最大變化。
[0025]拋光機同時拋光玻璃襯底的上表面和下表面。拋光機包括用於壓住襯底的上拋光板、和用於支撐襯底的下拋光板。這些拋光板相互同軸地布置。另外，在上拋光板與下拋光板之間沿著其圓周方向布置有在支持襯底的同時進行太陽-行星旋轉的多個載體。襯底被安裝在每個載體的通孔中並且與載體一起運動。通過旋轉拋光板，可以拋光每個襯底的兩個表面。然而，由於載體與拋光墊之間的運動，拋光機的不同環形區域的溫度變化增大。
[0026]已經發現了在大量生產的玻璃襯底的同一批次中發生的平均粗糙度(Ra)的變化；即玻璃襯底呈現高Ra和低Ra。這在過去不是問題，因為高Ra值是可接受的，當然低Ra值也可以接受。然而，現在，要求玻璃襯底具有較低的Ra值，因此生產具有Ra變化的玻璃襯底的傳統方法不再是可接受的，或者換句話說，高Ra不再是可接受的。不能實現低Ra會隨著拋光處理的不同溫度而產生問題。
[0027]已經發現在大量生產的同一批次的玻璃襯底之間的Ra變化實際上歸因於傳統方法下襯底的厚度的內在變化(即切削量的變化)。
[0028]在這方面，在本發明中認識到，實際上可以通過抑制拋光機的區域之間的溫度變化來抑制和控制大量生產的襯底之間的厚度變化。
[0029]本發明的用於降低玻璃襯底的厚度變化的方法可應用於待使用任意太陽-行星齒輪型機器處理的各種玻璃襯底。
[0030]本發明涉及降低玻璃襯底的厚度變化的方法。如上所述，玻璃襯底的表面高度的一致性可以由於溫度變化而變化，高的溫度導致拋光速率升高。本發明的目的是在拋光處理中控制環境溫度變化以抑制和控制表面高度變化。溫度變化由拋光機中至少兩個不同的環形區域的環境溫度來確定。
[0031]本發明的其它目的和效果將通過以下描述變得清楚。
[0032]本文中所描述的本發明的潛在優勢在於其能夠通過控制拋光機的不同的環形區域的溫度變化來顯著地抑制和控制任意拋光操作中玻璃襯底的厚度變化。
[0033]以下解釋了本發明的實施方案。然而，本發明不應該被理解為限於以下實施方案。與本發明的精神一致並且產生同樣效果的實施方案包括在本發明中。
[0034]如上所述，本發明的目的是提供製造用於信息記錄介質的玻璃襯底的方法，包括以下步驟:使用太陽-行星齒輪型拋光機一次拋光若干玻璃襯底的拋光；選擇性地確定拋光板的至少兩個不同的環形區域，檢測每個環形區域的環境溫度；並且控制環形區域的溫度變化以抑制並且控制玻璃襯底的厚度變化。
[0035]已經發現拋光板的不同環形區域的溫度差距越低，玻璃襯底的厚度變化越低。因此，控制溫度變化不高於2 V。優選的是控制溫度變化不高於1°C。
[0036]具體地，本發明提供了抑制和控制玻璃襯底的厚度的方法，其中確定拋光板的內環形區域和外環形區域並且控制這些區域的溫度變化。優選地，確定拋光板的3個不同的環形區域。
[0037]在實施方案的進一步細節中，拋光板的任意區域處的溫度在24°C至26°C的範圍內。
[0038]當上拋光板和下拋光板未被覆蓋時，本發明的溫度是可檢測地可測量的。
[0039]在本發明的各個方面，根據需要，溫度變化可通過調節拋光漿料的溫度或冷卻劑的流速可控地調節。以下將通過參考本發明的以下實施例來對本發明進行詳細地說明和解釋。本發明不應當被理解為限於以下示例的組成。
[0040]本領域技術人員能夠容易地想到另外的優勢和修改。因此，本發明在其更廣泛的方面不限於本文中所示出和描述的具體的細節和說明性示例。
[0041]因此，在不偏離如由所附權利要求和其對等物定義的總的發明構思的精神和範圍的情況下，可以做出各種修改。
實施例
[0042]現在將在下文中參考一些實施例和比較例來描述用於大容量信息記錄介質的大量的2.5英寸(65mm)玻璃襯底的製造過程的實施例。在表示大量的玻璃襯底的生產時，在每個襯底生產過程中生產100個玻璃襯底，並且每個過程重複100次以便為實施例和比較例中的每一個生產總共10，000個玻璃襯底。在本文中應當理解的是，所述方法的示例性實施方案可用於其它類型的襯底和那些具有其他預定尺寸和形狀的襯底，如3.5英寸(89mm)、2.5 英寸(65mm)、1.8 英寸(48mm)、I 英寸(27.4mm)、0.8 英寸(21.6mm)或更小的襯
。
[0043]對使用外徑為65m m、內徑為20mm、厚度為0.635mm的尺寸的盤狀玻璃襯底的實施
例做出描述。
[0044]根據本發明，拋光墊可以是任意類型的墊，例如標準墊或固定的研磨墊。承載架在玻璃襯底上提供可控負載以推壓其緊靠拋光墊。通常向拋光墊的表面提供拋光漿料。拋光漿料包括含有至少一種化學反應試劑的一般組合物。[0045]其中一種示例性實施方式是通過控制拋光機的不同環形區域的溫度變化來抑制和控制玻璃襯底的厚度的本發明的方法，包括以下步驟:
[0046]-設置拋光機的不同環形區域上的至少兩個不同的位置；(這兩個不同的環形區域是圓形的拋光板上的不同的半徑位置)
[0047]-檢測所述位置的溫度並且測量溫度差距；
[0048]-測量每個玻璃襯底的厚度並且分析厚度變化；
[0049]-可控地調節並且確定拋光機的溫度變化以實現適當的厚度變化。
[0050]隨後，在以下拋光條件下使用以下拋光設備對10個樣品襯底進行拋光。
[0051]拋光備件
[0052]拋光機:太陽-行星齒輪型
[0053]拋光墊:有孔聚氨酯形式類型的墊(睡墊)
[0054]拋光表面板的旋轉數:30rpm至40rpm
[0055]拋光時間:10分鐘至100分鐘
[0056]拋光負載:30g/cm2至 120g/cm2
[0057]在拋光機的不同區域上安裝溫度記錄儀。當上拋光板和下拋光板未被覆蓋時記錄每個環形區域上的溫度。在這種情況下，兩個環形區域被定義為圓形拋光板的內側位置和外側位置。
[0058]使用表面粗糙度測量裝置如原子力顯微鏡(AFM)來評估粗糙度(Ra)。
[0059]
【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，包括以下步驟: 使用太陽-行星齒輪型拋光機一次拋光若干玻璃襯底的拋光； 確定拋光板的至少兩個不同的環形區域，每個環形區域是圓形的所述拋光板上的不同的半徑位置； 選擇性地檢測每個環形區域的環境溫度；以及 控制所述環形區域的溫度變化以抑制並且控制玻璃襯底的厚度變化。
2.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中將所述溫度變化控制為不高於2°C。
3.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中將所述溫度變化控制為不高於1°C。
4.根據權利要求1所述的方法，其中控制內側環形區域和外側環形區域的所述溫度變化。
5.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中控制內側環形區域、中間環形區域和外側環形區域的所述溫度變化。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中拋光板的任意區域處的溫度在24°C至26°C的範圍內。
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述溫度變化可通過調節拋光漿料的溫度可控地調節。
8.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，所述溫度變化可通過調節冷卻劑的流速可控地調節。
9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中當上拋光板和下拋光板未被覆蓋時，所述溫度變化是可檢測地可測量的。
【文檔編號】B24B37/04GK103875036SQ201180072539
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2011年7月25日 優先權日:2011年7月25日
【發明者】素帕甘·蒂普呂布 申請人:Hoya玻璃磁碟(泰國)公司, Hoya株式會社