玻璃基板的制作方法

专利名称：玻璃基板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可以用于各种装置的玻璃基板，特别是涉及一种信息记录介质用玻璃基板，所述信息记录介质用玻璃基板的比重较低、杨氏模量较高、破坏韧性优异且加工后的表面粗糙度极平滑，磁头滑动特性、耐冲击特性优异，附着于基板表面的研磨剂及玻璃渣(glass sludge)极少，具有用于将来的信息记录介质基板所必须的物性。需要说明的是，本发明中所谓“信息记录介质”，是指能够在各种电子装置用硬盘中使用的信息磁记录介质。
背景技术：
近年来，为了处理个人电脑及各种电子装置中动画及声音等较大的数据，需要大容量的信息记录装置。结果，在信息磁记录介质中对高记录密度化的要求逐年提高。为了应对上述情况，垂直磁记录方式的采用及批量化生产得到发展。上述垂直磁记录方式中，要求与现有基板相比具有高水平的基板耐热性及表面平滑性。另外，具有用于减轻主轴电动机的负担的低比重、用于防止磁盘碰撞的高机械强度或用于能够承受落下时与磁头冲击的高破坏韧性，这些方面现在变得更为重要。作为信息记录介质用基板中使用的材料，包括Al合金、玻璃、结晶玻璃等。由于非晶玻璃(amorphous glass)及结晶玻璃等玻璃材料在与Al合金相比维氏硬度(Vickers hardness)高、表面平滑性高等方面优异，所以目前大多用于设想为动态使用的用途中。但是，由于玻璃通常较脆，所以具有基板表面的轻微损伤形成基点并进而容易发生基板破损的特性。特别是对于下一代硬盘中使用的信息记录介质用基板，随着高记录密度化，磁盘旋转速度有高速化的倾向，于是对以基板表面的轻微损伤作为基点的龟裂传播的耐性即破坏韧性成为特别重要的评价项目，因此要求具有高破坏韧性。另外，能够用于介质成膜的基板特别是玻璃基板中，近年来随着高存储密度化升高而要求缩小磁头与介质之间的距离，为了应对小于Inm的磁头漂浮距离，要求作为基板的表面粗糙度指标的Ra值小于1人、且μ Wa的值小于0. 8nm。此外，随着今后应对HAMR(热辅助磁记录(HeatAssisted Magnetic Recording)) 方式的介质成膜温度的升高(> 600°C )，为了抑制热处理后的形状变化，也需要充分提高基板本身的耐热性。此外，由于介质成膜前的基板表面需要高度清洁，所以必须避免研磨剂、玻璃渣及清洗污垢等产生污染的主要原因。专利文献1中公开了一种作为高记录密度磁盘用基板的粘附于玻璃表面的缺陷个数少的磁盘用玻璃基板。所述磁盘用玻璃基板通过在清洗基板的清洗液中含有特定的添加剂进行制造。但是，仅通过配制上述研磨液及清洗液对实现近年来所要求的基板表面的清洁度来说非常困难。专利文献2中公开了一种抑制凸状缺陷形成的磁盘制造方法，所述凸状缺陷由作为研磨剂的二氧化硅粒子的附着引起。在上述文献中，通过配制研磨液可以降低二氧化硅粒子的附着，但如上所述清洁度的降低存在限度。另外，二氧化硅粒子主要在最终的精加工研磨(镜面研磨或所谓2nd poly的工序)阶段中使用，但作为精加工研磨的前工序的粗研磨工序(所谓1st poly的工序)中较多使用的氧化铈粒子的附着是产生基板表面污染的主要原因。附着的研磨剂及玻璃渣经清洗工序未被完全除去而残留，从而产生附着于玻璃基板表面的污染物。因此，目前为了将其除去通常采用下述方法通过提高酸或碱的浓度除去污染物；和通过短时间浸渍于低浓度(0. 010 0. 050wt% )的氢氟酸中除去污染物。进而，通过研磨剂或清洗液的配制抑制污染物的附着。但是，即使通过上述方法也难以实现作为下一代信息记录介质用基板所要求的基板表面的清洁度。专利文献1 日本特开2010-108591号公报专利文献2 日本特开2009-087441号公报

发明内容
本发明的目的在于提供一种可以用于各种装置的要求表面清洁度为高水平的玻璃基板，特别是提供一种信息记录介质用玻璃基板，所述信息记录介质用玻璃基板具有作为以垂直磁记录方式等为代表的下一代信息记录介质基板用途所要求的各种物性，适合应对高记录密度化，抑制因附着于基板表面的污染物而产生的磁头碰撞，使介质成膜后的记录再生特性良好。另外，本发明还提供一种玻璃材料，该玻璃材料可以以优良的加工性得到具有高破坏韧性的信息记录介质用基板，该玻璃材料适合应对在今后的记录密度增大方面可能成为必须的HAMR，该玻璃材料的耐热性高，另外该玻璃材料适用于能够以低成本将熔融玻璃进行薄板加工的直接加压法本发明人等为了实现上述目的反复进行了深入的试验研究，结果发现，通过将在特定测定条件下测定的玻璃基板的^ta电位值控制在特定范围内可以控制玻璃基板固有的物性，由此成功地开发出一种玻璃基板及玻璃材料，即使采用现有加工及清洗工序，也可以容易地使经过研磨及清洗等的基板加工后的表面粗糙度Ra值小于1.0人,且基板表面污染物的附着量与现有基板相比非常少。更具体而言，本发明提供以下内容。(构成1) 一种玻璃基板，其特征在于，其表面kta电位值低于_50mV，所述表面kta电位值是使用含有Na2SO4作为缓冲剂、且通过H2SO4和NaOH将pH值调节为10的水溶液测定得到的。其中，将充分远离上述玻璃基板表面的上述水溶液的电中性区域的电位设为0V。(构成2)如构成1所述的玻璃基板，其特征在于，使用含有Na2SO4作为缓冲剂、且通过H2SO4 和NaOH将pH值调节为2的水溶液测定得到的表面kta电位为负值。其中，将充分远离上述玻璃基板表面的上述水溶液的电中性区域的电位设为0V。(构成3)如构成1或2所述的玻璃基板，其特征在于，使用含有氧化铈粒子、含有Na2SOJt 为缓冲剂、且通过吐304和NaOH调节了 pH值的水溶液测定得到的基板表面与上述氧化铈粒子之间的电位差中，在PH值为10 12的范围内改变上述水溶液的pH并进行测定时的上述电位差的最小值为20mV以下。(构成 4)如构成1 3中任一项所述的玻璃基板，其特征在于，使用含有二氧化硅粒子、含有Na2SO4作为缓冲剂、且通过H2SO4和NaOH将pH值调节为4的水溶液测定得到的基板表面与上述二氧化硅粒子之间的电位差为15mV以上。(构成5)如构成1 4中任一项所述的玻璃基板，其特征在于，以氧化物基准的mol %表示时，含有Si02、Al203作为玻璃构成成分，进而，R2O成分的含量为IOmol %以下(其中R为选自Li、Na、K中的1种以上)，及R，0成分的含量为15mol%以上(R，为选自Mg、Ca、&i、Ba、 Sr、Fe中的1种以上)。本发明的玻璃基板具有作为下一代信息记录介质用基板所要求的比重、杨氏模量、维氏硬度、表面平滑性及高破坏韧性。除此之外，本发明的玻璃基板在基板的研磨加工中的加工性良好，基板表面的污染物的产生非常少。因此，本发明可以提供具有高生产率的信息记录介质用玻璃基板。


[图1]为表示本发明的实施例1及比较例1 4、7的kta电位的pH依赖性的图。[图2]为表示改变溶液种类时氧化铈的kta电位的pH依赖性的图。[图3]为表示改变溶液种类时SiO2(胶体二氧化硅)的仏切电位的图。[图4]为本发明的实施例1的AFM图像。[图5]为本发明的实施例1的TEM照片，图右下方的基准线为5nm。
具体实施例方式本说明书中，所谓“玻璃基板”包括非晶玻璃基板和结晶化玻璃基板二者。此处kta电位通常是指液体中存在粒子时，将充分地远离粒子且为电中性区域的电位作为0时的、存在于粒子周围的滑动面的电位。将分散有粒子的溶液容纳于测定单元并从外部施加电场时，由于粒子带电所以粒子向电极泳动(移动)。由于其泳动速度与粒子的荷电成比例，所以能够通过测定该粒子的泳动速度来求出^ta电位。采用电泳光散射法的情况下，粒子的泳动速度能够通过利用多普勒效应(Doppler effect)由散射光频率的位移量求出。另外，测定平板试样的^ta电位时，将平板试样安装在测定单元的一面，观测电渗流，由此可以求出^ta电位，所述电渗流反映出与平板试样接触的溶液中该平板试样的表面电位。Zeta电位例如可以使用大琢电子株式会社制kta电位 粒径测定系统ELSZ-1或 ELSZ-2进行测定。通过使用上述测定装置，可以将充分远离的水溶液的电中性区域的电位作为OV 进行测定。
现有通常的研磨工序大致分为2种工序，即分为IP (1st poly)和2P (2nd poly)， 在IP中使用氧化铝和氧化锆、氧化铈和固定磨料进行研磨，形成基板表面后，在2P中使用胶体二氧化硅对基板进行研磨，最终可以使表面为镜面。此时，各工序中进行研磨后，在经清洗工序后进入下一个工序，由此必须除去上一个工序的研磨剂和因研磨而产生的残渣。本发明通过将特定的测定条件下测定的玻璃基板的^ta电位值控制在特定范围内，控制玻璃基板固有的物性，由此可以得到能够容易地使基板的表面粗糙度Ra值小于 1.0人、且基板表面污染物的附着量与现有基板相比非常少的玻璃材料。即，使使用混合Na2SO4作为缓冲剂、且通过H2SO4和NaOH将pH调节为10的水溶液测定得到的表面kta电位值低于_50mV。此处，Zeta电位是将充分地远离上述玻璃基板表面的上述水溶液的电中性区域的电位设定为0V。通过使上述条件下测定的基板表面的kta电位值低于_50mV，可以减小与研磨剂的仏切电位差。即，可以容易地得到研磨剂难以附着于基板表面的状态。为了更容易地获得上述效果，上述条件下测定的基板表面的^ta电位较优选为-52mV以下，最优选为_54mV以下。上述电位的下限优选比相同条件下测定的研磨剂的 Zeta电位低20mV，较优选比研磨剂的kta电位低15mV，最优选比研磨剂的kta电位低 10mV。进而，优选使用混合Na2SO4作为缓冲剂、且通过H2SO4和NaOH将pH调节为2的水溶液测定得到的表面^ta电位为负值。此处，Zeta电位是将充分地远离上述玻璃基板表面的上述水溶液的电中性区域的电位设定为0V。研磨工序中，特别是在2P中，有时在研磨浆料的pH为2附件进行研磨，但现有玻璃基板中，在PH2附近的kta电位显示出等电点附近的值，因此研磨剂的附着变明显。因此，通过使PH2附近的基板的^ta电位为负值，可以抑制研磨剂或残渣(玻璃研磨屑)附着于基板表面。为了更容易地获得上述效果，上述条件下测定的基板表面的^ta电位较优选为_5mV以下，最优选为-IOmV以下。上述电位的下限没有特别限定。另外，本发明的玻璃基板，优选使用含有氧化铈粒子、混合Na2SO4作为缓冲剂、且通过和NaOH调节了 pH的水溶液测定得到的基板表面与上述氧化铈粒子的电位差中， 在10 12的范围内改变上述水溶液的pH并进行测定时的上述电位差的最小值为20mV以下。氧化铈粒子是主要用于IP的研磨剂。为了使上述研磨浆料中的分散性良好，调节研磨浆料的PH至碱性侧在提高研磨效率及防止再次附着方面是最理想的。但是，由于研磨浆料的PH为碱性时氧化铈粒子本身的kta电位与现有玻璃基板kta电位的电位差大，所以无法避免研磨剂的附着。因此，通过调节基板的物性，使上述测定条件下的基板表面与氧化铈粒子的电位差为20mV以下，可以避免上述情况。为了更容易地获得上述效果，上述测定条件下测定的基板表面与上述氧化铈粒子的电位差较优选为15mV以下，最优选为IOmV 以下。另外，优选使用含有二氧化硅粒子、混合Na2SO4作为缓冲剂、且通过H2SO4和NaOH 将PH调节为4的水溶液测定得到的基板表面与上述二氧化硅粒子的电位差为15mV以上。二氧化硅粒子是主要用于2P的研磨剂。由于二氧化硅粒子为纳米大小的粒子，所以研磨中预先在凝集状态下用于研磨会使研磨效率良好，因此主要在PH为2至4的区域中使用。但是，由于此时二氧化硅粒子与现有基板的电位差小，所以易产生研磨剂的附着。因此，通过调节基板的物性，使上述测定条件下的基板表面与二氧化硅粒子的电位差为15mV 以上，可以避免上述情况。为了更容易地获得上述效果，上述测定条件下测定的基板表面与上述二氧化硅粒子的电位差较优选为18mV以上，最优选超过20mV。为了赋予玻璃基板上述物性，优选以氧化物基准的m0l%表示玻璃构成成分的含量时，含有Si02、Al203，进而J2O成分的含量为IOmol %以下(R为选自Li、Na、K中的1种以上)，及R，0成分的含量为15mol%以上(R，为选自Mg、Ca、Zn、Ba、Sr Je中的1种以上)。此处，氧化物基准的mol%为假定作为玻璃构成成分的原料使用的氧化物、硝酸盐等在熔融时全部被分解且转化为氧化物，表示玻璃中含有的各成分的组成的方法，将上述生成氧化物的摩尔数的总和设定为IOOmol%，表示玻璃中含有的各成分的量。以下只要没有特别说明表示m0l%。成分(其中，R为选自Li、Na、K中的1种以上)引起玻璃低粘度化、成型性提高、均质性提高，另一方面，为影响基板的^ta电位的成分。另外，通过含有Ii2O成分，在将基板成型后对表面的碱金属离子进行交换，由此可以赋予其附加的特性。为了使本发明的玻璃基板的kta电位为所期望的值，成分的含量(Li20、Na20、&K20各成分的总计)的上限，优选为10%，较优选为9%，最优选为8%。另夕卜，R2O成分的含量小于时，无法获得上述玻璃的低粘度化等效果，因此优选含量的下限为1%。另外，减少成分时，还具有限制碱成分从基板表面析出的效果。上述效果特别是在减少Li2O成分时最明显，所以优选尽量减少Li2O成分的含量，或实质上不含有该成分。以下对Li20、Na20、及K2O各成分的各含量进行说明。Li2O成分为能够任意含有的成分，但其上限优选为2%。Na2O成分为能够任意含有的成分，但其上限优选为10%，较优选为9%，最优选为 8%。K2O成分为能够任意含有的成分，其上限优选为6%，较优选为4%，最优选为1%。此处，Na2O成分是为了由结晶玻璃基板制造玻璃基板，与其他碱成分相比，是易于使所期望的晶相析出且抑制结晶过度析出等影响的成分，同时是用于保持材料的化学耐久性良好、且通过浸渍于熔融盐促进基板化学强化的重要成分。R，0成分(R，为选自Mg、Ca、Si、Ba、SrJe中的1种以上)，引起玻璃低粘度化、
成型性提高、均质性提高，另一方面，为影响基板的^ta电位的成分。另外，形成结晶玻璃时，该成分是通过基体玻璃的热处理而构成主晶相的成分。为了使基板的^ta电位为所期望的值，含量的下限优选为15%，较优选为18%，最优选为20%。另一方面，总量超过35% 时，不仅难以进行玻璃化，还会导致未熔物的析出和失透温度的升高。含量的上限优选为 35 %，较优选为32 %，最优选为沈%。ZnO成分，是通过基体玻璃的热处理而构成主晶相的成分之一，有利于玻璃的低比重化及杨氏模量的提高，同时对玻璃的低粘性化也有效。但是，其含量小于5%时，由于无法获得上述效果，所以含量的下限优选为5%，较优选为6%，最优选为7%。另外，ZnO成分的含量超过20%时，从基体玻璃中析出结晶变得不稳定，结晶粒子易变粗大，因此，含量的上限优选为20%，较优选为17%，最优选为14%。
MgO成分，是有利于玻璃的低比重化及杨氏模量提高的成分，也是对玻璃的低粘性化有效且能够任意添加的成分。但是，其含量小于5%时，无法获得上述效果，因此，含量的下限优选为5 %，较优选为6 %，最优选为7 %。另外，MgO成分的含量超过20 %时，从基体玻璃析出结晶变得不稳定，结晶粒子易变粗大，因此，含量的上限优选为20%，较优选为 17%，最优选为14%。FeO成分，是通过基体玻璃的热处理而构成主晶相的成分之一，与Al2O3成分及 TiO2成分一同析出尖晶石类化合物。另外，也是作为澄清剂发挥作用的化合物，但相反地会使玻璃熔融时通常使用的钼发生合金化。因此，含量的上限优选为8%，更优选为6%，最优选为4%。CaO成分，是有利于玻璃的低比重化及杨氏模量提高的成分，对玻璃的低粘性化也有效，因此，能够作为任意成分添加。但是，CaO成分超过10%时，基体玻璃的比重升高， 难以得到所期望的玻璃。因此，上述成分的含量上限优选为10%，较优选为7%，最优选为4%。BaO成分和SrO成分，作为对玻璃的低粘性化和化学耐久性提高、机械性提高有效的成分，发挥与MgO、CaO等相同的作用，相反地因含有上述成分而存在玻璃比重变高的倾向。因此，它们含量的上限分别优选为6%，较优选为4%，最优选为3%。SiO2成分，也是为了形成玻璃网格结构、提高化学稳定性及实现低比重化所必须的含有成分。其量小于40 %时，所得玻璃的化学耐久性差，且存在随着其他成分含量的增加比重变高的倾向，因此，含量的下限优选为40 %，较优选为45 %，更优选为50 %。另外，超过80%时，随着粘性的升高溶解、加压成型容易变得困难，另外，材料的均质性及澄清效果易于降低，因此，含量的上限优选为80%，较优选为75%，最优选为70%。Al2O3成分，也是有利于玻璃的稳定化、提高化学耐久性的重要成分。但是，其量小于3 %时其效果差，因此，含量的下限优选为3 %，较优选为5 %，最优选为7 %。另外，超过 20%时，溶解、成型性、耐失透性反而恶化，且均质性及澄清效果也易于降低，因此，含量的上限优选为20%，较优选为16%，最优选为12%。为了发挥抑制玻璃的破裂发展的效果，P2O5成分能够有利于提高维氏硬度。并且有利于低粘性化，同时因与S^2共存而可以提高基体玻璃的熔融性及澄清性。为了获得上述效果，可以含有任意P2O5成分，较优选含有0. 1 %以上，最优选含有0. 2%以上。但是，过量地添加上述成分时玻璃化变难，易发生失透及分相，因此，含量的上限优选为3%，较优选为2%，最优选为1%。为了维持信息记录介质用基板所要求的物性，同时获得高澄清效果，作为主要的澄清成分，优选含有选自SnO2成分、CeO2成分中的1种以上的成分。为了获得高澄清效果， SnO2成分、CeO2成分、或两者的总含量的下限优选为0.01%，较优选为0. 05%，最优选为 0.1%。另一方面，为了维持机械强度、同时降低比重、得到高澄清效果、且提高直接加压时的再沸腾抑制效果，选自SnO2成分或( 成分中的1种以上的含量上限优选为0.8%， 较优选为0.6%，最优选为0.4%。As2O3成分及Sb2O3成分及Cl_、N0_、S02_、F_成分，作为澄清剂发挥作用，但因为是能够危害环境的成分，所以应该对其使用进行控制。本发明的玻璃即使不含有As2O3成分及Sb2O3成分，也可以获得澄清效果，另外，添加上述成分与本申请的澄清剂成分时，澄清剂之间的澄清效果被抵消。另外，PbO成分能够危害环境而且导致玻璃的比重增大，所以优选不含有上述成分。本发明的玻璃即使不含有PbO成分，也可以防止结晶的过大析出，提高熔融性，使成型时的玻璃稳定性良好。Cs2O成分导致原料成本高、离子半径大、难以进行化学强化，因此，优选不含有该成分。由于Gd203、La203> Y2O3> Nb2O5, Ga203> WO3成分有利于玻璃的低粘性化、通过提高杨氏模量使机械特性提高、耐热性提高，因此，可以作为任意成分进行添加，但添加量的增加也会导致比重的升高和原料成本的升高。因此，其量达到上述成分中的1种以上的总量为 5%时为充分，总量超过5%时无法满足比重、杨氏模量及比刚性模量。因此，上述成分的总量的上限优选为5%，较优选为4%，最优选为3%。可以添加作为玻璃着色成分使用的V、Cu、Mn、Cr、Co、Mo、Ni、Te、Pr、Nd、Er，Eu、 Sm等成分，用于利用由上述成分引起的荧光特性辨别玻璃的种类、防止在制造场所等中与其他种类的玻璃混合的目的但由于会引起比重升高、原料成本升高、玻璃形成能力降低，所以其量达到上述成分中的1种以上的总量为3%时为充分。因此，上述成分的总量的上限以氧化物基准计优选为3 %，较优选为2 %，最优选为1 %。将本发明的玻璃基板制成结晶玻璃时，优选含有选自RA1204、Ii2TiO4(其中，R为选自ai、Mg、!^e中的1种以上)中的一种以上作为晶相，且析出结晶的结晶度为 15%、 结晶粒径为0. 5nm 20nm。以上述成分作为主晶相的结晶玻璃中结晶显示出尖晶石型结构，尖晶石本身的莫氏硬度(Moh’ s Hardness)为8，非常优异，因此，可以得到优异的机械强度。另外，这是由于其结晶度及结晶粒径在上述范围内时，可以使下一代信息记录介质用基板所要求的表面平滑性及杨氏模量、维氏硬度、破坏韧性等机械强度均衡性良好。为了获得上述效果，上述结晶度较优选为2% 14%，最优选为3% 13%。同样地，上述结晶粒径较优选为0. 5nm 15nm，最优选为0. 5nm lOnm。同样地，为了获得上述效果，主晶相的最大粒径优选为30nm以下，较优选为20nm以下，最优选为15nm以下。此处“主晶相”，是指XRD衍射中与主峰(最高的峰)相应的晶相。利用X线衍射分析时锌光晶石(ZnAl2O4)和尖晶石(MgAl2O4)的峰表现为相同的角度，因此难以将两者区别。这与Ii2TiO4的情况也相同。“结晶度”可以将通过利用Rietveld法由粉末XRD得到的衍射强度算出的结晶的量(质量％)进行求和而得到。Rietveld法采用日本结晶学会“结晶解析手册”编集委员会编的“结晶解析手册”、共立出版株式会社、1999年9月、p. 492-499中记载的方法。“结晶粒径”为通过TEM (透射式电子显微镜)获得倍率100，000 500，000下的任意部位的图像、以平行的2条直线夹持呈现在所得图像中的结晶时的最长距离的平均值。 此时，设定数η为100。“最大结晶粒径”为通过ΤΕΜ(透射式电子显微镜)获得倍率100，000 500，000 倍下的任意部位的图像、以平行的2条直线夹持呈现在所得图像中的结晶时的最长距离的最大值。此时，设定数η为100。维氏硬度为表示基板表面硬度的值，具体而言，是通过以下方法测定并得到的值。即，向面角为136°的金刚石四角锥压头施加4. 90N的负荷并压入15秒，用试验负荷 4. 90 (N)除以由压痕凹处的长度算出的表面积(mm2)，由此求出。可以使用(株)明石制作所制微小硬度计MVK-E进行测定。破坏韧性(Kie)使用利用SEPB法(JIS R1607)得到的值。为了能够适用于下一代信息记录介质用基板，破坏韧性的值Kie优选为1.0以上， 较优选为1. 1以上，最优选为1. 2以上。近年来，为了尽量避免脉动干扰对高旋转化的影响，在杨氏模量小于85GPa的玻璃基板的情况下，例如在2. 5英寸对应的基板中，目前的基板厚度为0. 635mm，而通过将基板厚度增加到0. 8mm可以获得防止脉动干扰的倾向。在上述情况下，如果是基板比重为一定程度较高的值、且杨氏模量高的基板，则要求该材料能够实现以现有的基板厚度0. 635mm 进行使用。在上述情况下，为了降低对主轴电动机施加的负载、并获得能够适用于下一代信息记录介质用基板的比重和机械强度的均衡性，本发明成功地对材料设计中的比重值和杨氏模量进行了最优化。本发明的玻璃基板通过与离子半径比存在于基板表面的离子大的其他成分进行置换，可以抑制因碱迁移(alkali migration)对在基板表面进行成膜的磁性膜产生的破坏。另外，可以抑制以基板端面部加工时产生的微裂纹作为基点的基板的破损。特别是，作为碱迁移的原因，大多是因为碱成分从磁性膜等未成膜的基板端面部溶出。因此，特别优选减少基板端面部附近的Li含量，优选含有比例α %与含有比例 β %的比率α/β为α/β < 1，所述含有比例α %为从上述信息记录介质用玻璃基板的端面到中心方向内部5μπι为止的区域(以下称作“端面区域”)中Li成分的以Li氧化物基准计的含有比例，所述含有比例β %为从上述基板的端面到中心方向内部超过5μπι的区域(以下称作“内部区域”)中Li成分的以Li氧化物基准计的含有比例，所述内部区域为从上述信息记录介质用玻璃基板的2个主表面到厚度方向5μπι以上的内部区域。在不含有Li的组成的情况下，通过上述方法确认Na含量即可。在实际测定中，例如将端面区域和内部区域中的一部分玻璃作为样品，主要使用利用ICP-AES法的方法测定Li含量即可。在实际制造中，对研磨加工后的基板进行离子交换处理，将Li+及Na+置换为其他成分、例如Na+及Κ+，由此可以使Li或Na成分的含有比例为上述含有比例。结晶玻璃的情况下，通过析出结晶预先赋予高机械特性，通过离子交换处理可以得到更理想的强度。上述情况下，即使通过结晶玻璃基板的2个主表面的离子交换处理(化学强化)使压缩应力层小于30 μ m,也可以得到充分的强度。更具体而言，本发明的玻璃基板通过以下方法制造。首先，混合氧化物、碳酸盐、硝酸盐等原料使其具有上述组成范围的玻璃构成成分，利用使用了钼及石英等坩埚的通常的溶解装置，在玻璃熔液的粘度为1. 5 3. OdPa · s 的温度下进行溶解。接着，使玻璃熔液的温度升高直至粘度为1.0 2.3dPa· S、优选为1. 2 2. 2dPa · s的温度，通过在玻璃熔液内产生泡而起到搅拌的效果，提高均质度。
之后，使玻璃熔液的温度降低直至粘度为1.8 2.6dPa· S、优选为2. 0 2. 5dPa · s的温度，对玻璃内部产生的泡进行消泡及玻璃的澄清，之后维持上述温度。将在上述条件下制作的熔融玻璃滴入下模中，利用上下模对熔融玻璃进行加压 (直接加压)，由此将其成型为厚0.7mm 1.2mm左右的圆盘状。具体而言，将加压成型模的上模温度设定为300士 100°C，优选设定为300士50°C，将下模的温度设定为玻璃的 Tg士50°C，优选设定为 Tg士30°C。进而，为了将玻璃从坩埚导入加压成型模中，将玻璃流出管的温度设定为玻璃的粘度为2. 0 2. 6dPa · s、优选2. 1 2. 5dPa · s的温度。然后，将规定量的玻璃滴入上述下模上，使上模和下模接近并加压，得到玻璃成型体。在信息记录介质用基板的制造中，为了谋求降低每1片基板的成本，在加压速度 150 700mm/sec、周期(开始加压后到下一次开始加压为止的时间)为1 2. 3sec的高速下进行加压。在上述加压时的冲击中也使用本发明的玻璃，通过如上所述地对玻璃熔液的温度和制造装置的温度进行管理，可以抑制加压时再沸腾的发生。除此之外，也可以通过下述方法进行制造将成型为圆柱状的玻璃体进行切割的方法；将通过浮法(float process)制作的玻璃片切成圆形的方法等。但从生产效率方面考虑，最优选利用直接加压进行制造。制成结晶玻璃的情况下，接着对所得圆盘状玻璃进行热处理析出结晶。优选上述热处理在2阶段的温度下进行热处理。即，首先在第1温度下进行热处理进行晶核形成工序，在该晶核形成工序之后在高于晶核形成工序的第2温度下进行热处理，由此进行结晶生长工序。在上述结晶化工序中，将圆盘状陶瓷制调节器和圆盘状玻璃交替重叠，用调节器夹持(调节器的片数为玻璃的片数+1片)时，可以提高磁盘的平坦度，故优选。为了得到本发明的析出结晶的粒径及结晶度，优选的热处理条件如下所述。第1热处理的最高温度优选为600°C 750°C。可以省略第1阶段的热处理。第 2阶段的热处理的最高温度优选为650°C 850°C。第1温度的保持时间优选为1小时 10小时。第2温度的保持时间优选为1小时 10小时。实施例接着，对本发明的优选实施例进行说明。本发明的上述实施例的玻璃全部是通过以下方法得到的将氧化物、碳酸盐等原料混合，使用石英制或钼制坩埚将其在约1250 1450°C的温度下溶解，将作为原料的母料充分溶解，使其不发生溶解残留。之后，升温至约1350 1500°C的温度后，降温至1450 1250°C的温度，对玻璃内部产生的泡进行消泡和玻璃的澄清化。之后，维持温度不变使规定量的玻璃流出，使用将上模的温度设定为300士 100°C、将下模的温度设定为Tg士50°C的直接加压成型模，成型为圆盘状，将其冷却得到玻璃成型体。接着，利用上述方法对所得玻璃成型体进行抛光及研磨，以及用于除去研磨剂的氢氟酸清洗，由此，得到信息记录介质用基板。此时基板的表面粗糙度Ra(算术平均粗糙度)均为1人以下。需要说明的是，表面粗糙度Ra(算术平均粗糙度)是通过原子间力显微镜(AFM)测定的。表1至3中给出实施例1 6及比较例1 7的玻璃组成(m0l% )、加压成型后基板的比重、维氏硬度、杨氏模量、杨氏模量相对于比重的比(E/P)、及25°C 100°C下的平均线膨胀系数(α)。另外，平均线膨胀系数是按照J0GIS(日本光学硝子工业会规章)16-2003“光学玻璃在常温附近的平均线膨胀系数的测定方法”、将温度范围改变为25°C至100°C进行测定而得到的值。比重是利用阿基米德法测定的，杨氏模量是利用超声波法测定的。维氏硬度用下述值表示使用面角为136°的金刚石四角锥压头对试验面赋予棱锥形状的凹处，用此时的负荷(N)除以由凹处的长度算出的表面积(mm2)得到的值。上述测定使用(株)明石制作所制的微小硬度计MVK-E，在试验负荷为4.90(N)、保持时间为 15(秒)下进行。[表1]
权利要求
1.一种玻璃基板，其特征在于，其表面kta电位值低于_50mV，所述表面kta电位值是使用含有Na2SO4作为缓冲剂、且通过H2SO4和NaOH将pH值调节为10的水溶液测定得到的，其中，将充分远离所述玻璃基板表面的所述水溶液的电中性区域的电位设为0V。
2.如权利要求1所述的玻璃基板，其特征在于，使用含有Na2SO4作为缓冲剂、且通过 H2SO4和NaOH将pH值调节为2的水溶液测定得到的表面kta电位为负值，其中，将充分远离所述玻璃基板表面的所述水溶液的电中性区域的电位设为0V。
3.如权利要求1所述的玻璃基板，其特征在于，使用含有氧化铈粒子、含有Na2SO4作为缓冲剂、且通过吐304和NaOH调节了 pH值的水溶液测定得到的基板表面与所述氧化铈粒子之间的电位差中，在PH值为10 12的范围内改变所述水溶液的pH并进行测定时的所述电位差的最小值为20mV以下。
4.如权利要求1所述的玻璃基板，其特征在于，使用含有二氧化硅粒子、含有Na2SOJt 为缓冲剂、且通过H2SO4和NaOH将pH值调节为4的水溶液测定得到的基板表面与所述二氧化硅粒子之间的电位差为15mV以上。
5.如权利要求1所述的玻璃基板，其特征在于，以氧化物基准的mol%表示时，含有 Si02、Al203作为玻璃构成成分，进而，成分的含量为IOmol %以下，及R’ 0成分的含量为 15mol%以上，其中R为选自Li、Na、K中的1种以上，R，为选自Mg、Ca、Zn、Ba、Sr、!^e中的 1种以上。
全文摘要
本发明提供一种可以用于各种装置的要求表面清洁度为高水平的玻璃基板，特别是提供一种信息记录介质用玻璃基板，所述信息记录介质用玻璃基板具有作为以垂直磁记录方式等为代表的下一代信息记录介质基板用途所要求的各种物性，为了应对高密度化，抑制因附着于基板表面的污染物而产生的磁头碰撞，使介质成膜后的记录再生特性良好。另外，本发明提供一种具有高破坏韧性的信息记录介质用基板以及用于以优良的加工性加工该基板的玻璃材料，该玻璃材料适合应对在今后的记录密度增大方面可能成为必须的HAMR，该玻璃材料的耐热性高，另外该玻璃材料适用于能够以低成本将熔融玻璃进行薄板加工的直接加压法。本发明的玻璃基板的特征在于，其表面Zeta电位值低于-50mV，所述表面Zeta电位值是使用含有Na2SO4作为缓冲剂、且通过H2SO4和NaOH将pH调节为10的水溶液测定得到的。
文档编号C03C3/093GK102320744SQ20111013591
公开日2012年1月18日 申请日期2011年5月20日 优先权日2010年5月21日
发明者八木俊刚, 后藤直雪 申请人:株式会社小原