专利名称：用于信息记录介质的玻璃衬底及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种被用于磁盘的信息记录介质的玻璃衬底，该记录介质是用于诸如硬盘、磁光盘和光盘等等的信息记录装置的磁记录介质，以及涉及制造该衬底的方法。
背景技术：
通常，信息记录介质的玻璃衬底必须具有尽可能光滑的表面从而能够以高密度记录信息。因而，在制造期间玻璃衬底的表面在几个阶段被研磨和抛光从而抑制显微突起物的形成(参照例如日本已公开专利公布号11-154325)。即，玻璃衬底在几个步骤中被研磨和抛光，这几个步骤大致分为粗磨、细磨、第一抛光和第二抛光。抛光垫的类型以及抛光剂的粒径和类型将根据所需的抛光精度作适当选择。
用于向同一个抛光装置可选择地提供不同类型和不同粒径的抛光剂的抛光剂提供装置已被提出以在每个抛光步骤中改变抛光剂的类型或粒径(参照例如日本已公开专利公布号2000-218535)。根据此类抛光剂提供装置，不需要为每种使用的抛光剂准备多种抛光装置。这样就解决了一些问题，诸如涉及安装空间的难题。
近来的玻璃衬底被要求能进行高密度的记录。为了满足这个需求，玻璃衬底表面的光滑度必须被提高。为了提高玻璃衬底表面的光滑度，在每个抛光步骤中的抛光剂必须具有更细的粒径，而且在抛光以步进方式进行时抛光剂的粒径必须变得更细。
然而，当抛光在上述条件下的一个抛光装置中进行的同时改变抛光剂时，出现玻璃衬底表面有划痕的问题。这是因为在之前的抛光步骤中具有大粒径的抛光剂被浸透到抛光垫中，在后面的抛光步骤期间又从浸透的抛光剂逸出，因此与具有细粒径的抛光剂混合。因而，在常规技术中不可能使用不同类型的抛光剂或具有不同粒径的抛光剂，当粒径或类型不同时，必须为各种抛光剂准备多个抛光装置。更进一步，当用多个抛光装置进行抛光时，在每个抛光装置之间传递玻璃衬底的工作非但麻烦而且需要很长的时间周期。
本发明针对于常规技术中所存在的一些问题。本发明的目标是提供一种用于制造信息记录介质的玻璃衬底的方法，该方法能够在同一个抛光装置中使用不同粒径或不同类型的抛光剂，同时提高生产效率。更进一步的目标是提供一种用于信息记录介质的高质量的从而能够进行高密度记录的玻璃衬底。
发明内容
为了达到上述目标，本发明的一个方面是提供一种通过抛光原材料玻璃板的表面制造用于信息记录介质的玻璃衬底的方法。在该方法中，抛光分成两个步骤，一个步骤是进行第一抛光过程从而粗抛该原材料玻璃板的表面使其平滑的步骤，一个步骤是进行第二抛光过程从而精抛该已被粗抛的原材料玻璃板的表面使其更平滑的步骤。使用由泡沫材料制成的抛光垫的第二抛光过程被分成用包括氧化铈研磨颗粒的抛光剂的前抛光和用包括氧化硅研磨颗粒的抛光剂的后抛光的两个阶段。在前抛光和后抛光之间进行冲洗过程从而在前抛光之后用洗液冲洗原材料玻璃板，在冲洗过程期间冲洗掉前抛光中被收集在抛光垫中的研磨颗粒。
最好氧化铈研磨颗粒具有等于或低于1.5μm的平均粒径(D50)，该粒径小于抛光垫的细毛形成孔。
最好氧化硅研磨颗粒具有小于氧化铈颗粒的粒径的小于或等于0.2μm的平均粒径(D50)，该粒径小于抛光垫的细毛形成孔的孔径。
最好第二抛光过程具有7至45分钟的总作业时间。最好后抛光具有1至40分钟的作业时间。
最好冲洗过程具有1至20分钟的作业时间。最好在冲洗过程中，由抛光垫施加到原材料玻璃板上的负载低于前抛光中施加的负载。最好在冲洗过程中，由抛光垫施加到原材料玻璃板上的负载等于或低于后抛光中施加的负载。最好涉及冲洗过程的负载是25至70g/cm2。
最好在用上述制造方法得到的用于信息记录介质的玻璃衬底中，由三维表面结构分析显微镜以0.2至1.4mm设定的测量波长(λ)测量得到的表面显微波纹高度(NRa)等于或低于0.15nm。
本发明的另一个方面提供一种通过抛光原材料玻璃板的表面制造用于信息记录介质的玻璃衬底的抛光装置。该抛光装置包括由泡沫材料制成的抛光垫。该抛光垫进行原材料玻璃板的抛光，抛光被分成应用包括氧化铈研磨颗粒的抛光剂的前抛光和应用包括氧化硅研磨颗粒的抛光剂的后抛光的两个阶段。冲洗过程在前抛光和后抛光之间进行，用于在前抛光之后用洗液清洗原材料玻璃板。抛光垫包括具有内层和外层的细毛层，内层具有大量独立气泡，外层形成在内层表面，具有大量与独立气泡尺寸相比有极细尺寸的细毛形成孔。该细毛形成孔在抛光垫的表面上开口从而使前抛光中被收集在抛光垫中的研磨颗粒在冲洗过程中被冲洗掉。
最好抛光垫的细毛形成孔具有等于或大于2μm且等于或小于20μm的孔径，以及等于或大于2μm且等于或小于100μm的深度。
该抛光装置进一步包括围绕旋转轴可旋转设置的一个下抛光板和一个上抛光板，以及设置在上抛光板和下抛光板之间用于支撑多个原材料玻璃板的载体。在抛光垫被附接到下抛光板和必要时附接到上抛光板上的情况下，原材料玻璃板的表面通过旋转上抛光板和下抛光板由抛光垫抛光。
图1所示的是分批式抛光装置的一部分的剖面透视图；图2是抛光垫的横截面的示意图；图3所示的是在一个实例中用电子显微镜获得的原材料玻璃板表面状态的照片；图4所示的是用电子显微镜获得的图3的原材料玻璃板的横截面状态的照片；图5所示的是在对比实例中用电子显微镜获得的原材料玻璃板表面状态的照片；和图6所示的是用电子显微镜获得的图5的原材料玻璃板的横截面状态的照片。
具体实施例方式
现在将参照附图描述本发明的实施例。
在用于信息记录介质的玻璃衬底的制造期间，原材料玻璃板被从玻璃板材剪裁成圆盘形状。该原材料玻璃板的中心包括一个圆孔。玻璃衬底通过用抛光装置抛光原材料玻璃板的表面而形成。该玻璃衬底由诸如钠碱玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃和结晶玻璃的多成分的玻璃原材料用浮法、下拉法、重拉法或加压法制造而成。由钴(Co)、铬(Cr)、铁(Fe)等金属或合金制成的磁膜和保护膜被形成在从原材料玻璃板获得的玻璃衬底的表面上从而构成诸如磁盘，磁光盘和光盘的信息记录介质。
如图1所示，抛光装置41包括彼此平行的并且在垂直方向上彼此间隔的一个圆盘形上抛光板42b和一个圆盘形下抛光板42a。环形内齿轮43环绕上抛光板42b和下抛光板42a。旋转轴44从下抛光板42a的中心凸起，中心齿轮45被设置在旋转轴44下端的外周表面上。插入孔46被形成在上抛光板42b的中心，旋转轴44穿过插入孔46插入。上抛光板42b、下抛光板42a、内齿轮43和中心齿轮45被电动机或其他类似装置驱动从而使其独立旋转。多个载体47被设置在下抛光板42a和上抛光板42b之间。多个圆孔48被形成在载体47中。每个圆孔48接纳一个原材料玻璃板31。更进一步，齿轮49被形成在每个载体47的外圆周部分上。齿轮49与内齿轮43以及中心齿轮45啮合。
在抛光装置41中，由合成树脂泡沫材料制成的抛光垫被附接到下抛光板42a的表面，在必要时附接到上抛光板42b的表面。原材料玻璃板31在被接纳在载体47的圆孔48中的情况下固定在下抛光板42a和上抛光板42b之间或者一对抛光垫之间。在这种情形下，抛光剂从提供部分(没有显示)经由下抛光板42a、上抛光板42b和抛光垫提供到原材料玻璃板31的表面。多个提供孔(没有显示)在下抛光板42a、上抛光板42b和抛光垫上的厚度方向延伸。抛光剂从诸如容纳抛光剂的槽的提供部分提供到提供孔。通过旋转上抛光板42b、下抛光板42a、内齿轮43和中心齿轮45，每个载体47围绕旋转轴44旋转，同时围绕它本身的轴旋转，同时原材料玻璃板31与下抛光板42a和上抛光板42b或抛光垫接触。这样就抛光了原材料玻璃板31的表面。
现在描述用于制造该玻璃衬底的方法。
该玻璃衬底经过圆盘加工步骤、斜切步骤、研磨步骤、抛光步骤和洗涤步骤制造而成。
在圆盘加工步骤中，玻璃板材使用由粘结的碳化物和金刚石制成的切割器切割从而形成为具有圆形中心孔的圆盘形原材料玻璃板。在斜切步骤中，原材料玻璃板的内外圆周表面被研磨从而使其外径和内径具有预定尺寸以及使内、外圆周表面的边缘被抛光并有斜面。
在研磨步骤中，研磨过程在原材料玻璃板上进行从而校正整个原材料玻璃板的翘曲。这样，原材料玻璃板变成基本平整的平板。使用抛光装置41的研磨过程通过沿下抛光板42a和上抛光板42b滑动原材料玻璃板31的表面同时提供抛光剂以研磨该表面而进行。更进一步，关于研磨过程的抛光剂，使用被散布在作为分散介质的水中的氧化铝等颗粒的研磨颗粒研磨浆。
使用抛光装置41的抛光步骤在抛光垫被附接在下抛光板42a和上抛光板42b的情况下通过沿原材料玻璃板31的表面滑动抛光垫而进行。在抛光步骤中，抛光垫的滑动抛光和平整原材料玻璃板的表面。在洗涤步骤中，在抛光之后的原材料玻璃板表面上的诸如抛光剂、抛光粉和灰尘的外来物用洗涤液清洗掉。这样就制造成具有平滑表面和高清洁度的玻璃衬底。
制造的玻璃衬底具有最好等于或小于0.4nm的表面粗糙度Ra。更进一步，表面的波纹高度Wa最好等于或小于0.5nm。此外，表面的显显微波纹纹高度NRa最好等于或小于0.15nm。表面粗糙度Ra表示用原子力显微镜(AFM)测量到的数值。表面的波纹高度Wa是用由Phase Metrix公司制造的多功能圆盘干涉仪(optiflat)通过以具有0.4至0.5mm之间的测量波长(λ)的白光扫描表面的预定区域而测量得到的数值。表面的显微波纹高度NRa是用Zygo公司制造的三维表面结构分析显微镜(New View 200)通过使用具有在0.2至1.4mm之间的测量波长(λ)的白光扫描表面的预定区域而测量得到的数值。
当表面粗糙度Ra、波纹高度Wa和显微波纹高度NRa分别超过0.4nm、0.5nm、和0.15nm时，玻璃衬底的表面粗糙。因而，玻璃衬底可能具有低平滑度和低品质。当玻璃衬底具有低品质时，信息记录介质的表面和用来读取信息记录介质上所记录信息的磁头之间的距离不能被缩短。因而，高密度的记录变得困难。这是因为当磁头在信息记录介质上移动时，往往会出现诸如在表面波纹中磁头碰撞或被卡住的故障。
在用于制造玻璃衬底的常规方法中，抛光步骤主要被分为三个步骤，包括进行第一抛光过程的步骤，进行第二抛光过程的步骤和进行第三抛光过程的步骤，从而使玻璃衬底的表面粗糙度Ra，波纹高度Wa和显微波纹高度NRa具有上述数值。在常规的第一抛光过程中，原材料玻璃板的表面被粗抛从而改进波纹高度Wa。在常规的第二抛光过程中，原材料玻璃板的表面被细抛从而改进显微波纹高度NRa和表面粗糙度Ra。在常规的第三抛光过程中，原材料玻璃板的表面被超精细抛光从而进一步改进显微波纹高度NRa和表面粗糙度Ra。
每个过程的目的都是抛光原材料玻璃板因而是相同的。因此，使用具有同样结构的抛光装置。然而，由于改进的主体不同，因而在第一抛光过程和第二抛光过程中使用具有不同硬度的抛光垫，在第二抛光过程和第三抛光过程中使用不同类型和不同粒径的抛光剂。
作为比较，本发明的抛光步骤被分成两个步骤，其包括进行第一抛光过程从而粗抛原材料玻璃板表面使其平滑的步骤和进行第二抛光过程从而细抛被粗抛的原材料玻璃板表面使其更平滑的步骤。即，本发明的一个特征是抛光步骤由两个步骤完成，它们是进行第一抛光过程的步骤和进行第二抛光过程的步骤。当以两个步骤完成抛光步骤时，如果常规的第三抛光过程被简单地省略，那么所制造的玻璃衬底的显微波纹高度NRa和表面粗糙度Ra将不会达到上述数值。这将会降低质量。更进一步，当常规的第二抛光过程被简单地省略时，与常规的第三抛光过程相关的超精细抛光的时间将变长。这是因为由于使用具有比细抛所用的尺寸更细的颗粒尺寸的抛光剂，在超精细抛光期间每单位时间的抛光数量很少。
本发明的一个目标是当以两个步骤完成抛光步骤时制造出满足表面粗糙度Ra，波纹高度Wa，和显微波纹高度NRa的数值的玻璃衬底。现在将描述本发明的第一抛光过程和第二抛光过程。
第一抛光过程是用于在原材料玻璃板表面消除诸如小翘曲、波纹、碎片和裂纹的瑕疵的过程。即，这样的瑕疵形成在从原材料玻璃板表面到基本不变的厚度(深度)的范围内。这样，通过抛光而去除表面的一部分从而使整个原材料玻璃板具有预定数值的厚度，瑕疵也被去除。在这些瑕疵中，当制造作为原材料玻璃板的材料的玻璃板时，波纹以线形通过上述浮法等方法形成在玻璃板的表面上并潜在地出现在原材料玻璃板中。因此，在第一抛光过程中，在波纹高度Wa，显微波纹高度NRa和表面粗糙度Ra中，主要改进表面粗糙度Ra。
在第一抛光过程中，粗抛所去除的深度被认为是很重要的，因为包括瑕疵的表面部分要从原材料玻璃板上去除。由于进行抛光步骤是为了使原材料玻璃板的表面平滑，因而第一抛光处理之后原材料玻璃板的表面比处理前更粗糙的情况是与抛光步骤的目标相抵触的。因此，在第抛光过程中，为了使原材料玻璃板的表面比处理之前更平滑，在粗抛期间原材料玻璃板的表面不被损坏是很重要的。在第一抛光过程中，使用这样的硬抛光器，它具有的硬度能够在不刮伤原材料玻璃板表面的情况下刮削原材料玻璃板表面。
对于这样的硬抛光器，可使用由诸如聚氨酯和聚酯的合成树脂制成的、具有包括可见泡沫的表面的粗糙海绵状泡沫材料。根据JIS K6301定义的硬抛光器的JIS A硬度最好在65和95之间。更进一步，压缩弹性系数最好在60％至95％之间。最好硬抛光器被附接到下抛光板42a和上抛光板42b上从而使压缩性在1％和4％之间。
如果JIS A硬度小于65，则压缩弹性系数就低于60％，或者压缩性高于4％，那么硬抛光器就不具有要求的硬度，并且需要更长的时间周期去除某个深度。另外，因为抛光期间硬抛光器变形，具体地说，因为在抛光器表面上形成突起和波纹，因而诸如波纹的瑕疵可能形成在原材料玻璃板表面上并且玻璃板表面可能就不平滑。如果JIS A硬度大于95，则压缩弹性系数高于80％，或者压缩性低于1％，那么原材料玻璃板的表面可能被硬抛光器损坏，并且表面情况可能变粗糙。
第二抛光步骤是从原材料玻璃板表面刮去极小部分从而校正诸如出现在表面上的显微波纹和显微凸起的显微瑕疵的过程。这些显微瑕疵主要由于诸如在研磨过程或第一抛光过程期间形成的抛光痕迹，以及在抛光等期间由于应力引起的变形而形成。通过刮削显微波纹的高起部分或显微凸起的背脊，这些突起可以变平坦并被矫正为平滑。当完全刮除诸如波纹的显微瑕疵时，在刮除显微瑕疵时形成在原材料玻璃板表面上的抛光痕迹可能形成新的瑕疵并且增加显微瑕疵。在第二抛光过程中，波纹高度Wa，显微波纹高度NRa和表面粗糙度Ra中的显微波纹高度NRa和表面粗糙度Ra被改进。
在第二抛光过程中，由于原材料玻璃板表面被抛光并变平从而使其变成光滑的镜面精加工表面，因此细抛去除的深度不重要，而被认为重要的是在不损坏原材料玻璃板表面的情况下仅刮除显微瑕疵的上部。这样，在第二抛光过程中，具有的柔软度能在没有很大程度上刮削原材料玻璃板表面的情况下抛光的软抛光器被用作为抛光垫。
对于这种软抛光器，使用由诸如聚氨酯和聚酯的合成树脂制成的、具有带几乎不可见细泡沫的表面的细软皮类泡沫材料。根据橡胶工业协会、日本标准SRIS-0101所定义的软抛光器的Asker C硬度最好在58和85之间。压缩弹性系数最好在58％和90％之间。最好硬抛光器被附接到下抛光板42a和上抛光板42b从而使其压缩性在1％和5％之间。
如果Asker C硬度小于58，则压缩弹性系数低于58％，或者压缩性高于5％，那么软抛光器可能在抛光期间变形，具体地说，由于在抛光器表面上形成突起和波纹，诸如显微波纹的瑕疵可能形成在所制造的玻璃板表面上。更进一步，如果Asker C硬度大于85，则压缩弹性系数高于90％，或者压缩性低于1％，那么原材料玻璃板的表面可能被软抛光器损坏，而所制造的玻璃衬底可能具有更粗糙的表面。软皮类软抛光器在硬度方面实质上与海绵类硬抛光器有很大不同，很难以相同的标准去比较。因而，硬抛光器由JIS A硬度表示，而软抛光器由Asker C硬度表示。
在第二抛光过程中，原材料玻璃板在前抛光和后抛光两个阶段中被细抛。这是为了在第二抛光过程中将原材料玻璃板抛光到与常规的第三抛光过程基本相同的程度。
在细抛的上半阶段中，即，前抛光中，一种在其中充当研磨颗粒的氧化铈颗粒被分散到充当分散介质的水中的浆料被用作为抛光剂。选择氧化铈作为抛光剂的研磨颗粒的理由是氧化铈与玻璃材料起化学作用并且更有效和更高效率地抛光材料的表面。更进一步，最好具有等于或小于1.5μm平均粒径(D50)的研磨颗粒被用作本研磨颗粒。研磨颗粒的平均粒径在0.2和1.5μm之间更好。如果研磨颗粒的平均粒径太大，那么诸如抛光痕迹的刮痕可能在前抛光期间形成在原材料玻璃板的表面上。如果研磨颗粒的平均粒径太小，那么每单位时间的抛光数量减少，而与前抛光相关的抛光时间可能会延长。更进一步，在前抛光中，显微波纹高度NRa和表面粗糙度Ra被提高，直到达到第一抛光的数值的大约一半。
在细抛的下半阶段，即，后抛光中，使用具有比用在前抛光中的粒径更小的研磨颗粒被分散在充当分散介质的水中并且制成浆料的抛光剂。诸如胶体二氧化硅的氧化硅颗粒被用作研磨颗粒。更进一步，研磨颗粒的平均粒径(D50)最好小于或等于0.2μm。如果D50超过0.2μm，那么在后抛光中原材料玻璃板会被损坏，不能获得所需要的平滑度。在相关的后抛光中，显微波纹高度NRa和表面粗糙度Ra被提高直到达到前抛光数值的大约一半。
在第二抛光过程中，冲洗过程被包括在前抛光和后抛光之间。冲洗过程是在抛光后用洗液清洗原材料玻璃板的过程。在前抛光期间，抛光剂的研磨颗粒、研磨颗粒的碎片以及玻璃粉被粘附在原材料玻璃板的表面。如果这些外来物残留在表面上，那么在后抛光期间这些外来物将损坏原材料玻璃板。因而，有必要包括这个冲洗过程从而用洗液冲刷和洗涤原材料玻璃板的表面。通过向抛光装置提供洗液同时在软抛光器上滑动原材料玻璃板来进行该冲洗过程，并且外来物通过软抛光器的滑动从原材料玻璃板的表面去除。更进一步，对于洗液，使用水、纯净水、诸如异丙醇的醇类，通过诸如氯化钠的碱金属盐的无机盐的水溶液的电解过程获得的电解水等，或诸如溶解气体的水的机能水。
在第二抛光过程中，前抛光、后抛光和冲洗过程被连续进行，不象有两个步骤时，第一抛光过程和第二抛光过程被间歇进行，即，第一抛光过程和第二抛光过程由于使用不同类型的抛光垫而各自被指定一个抛光装置，而且在抛光过程中的抛光装置之间需要传递原材料玻璃板的任务。相反，前抛光、后抛光和冲洗过程由于使用同一类型的抛光垫而在同一抛光装置中连续进行。这样，在前抛光和后抛光中所使用的抛光剂，以及冲洗过程中所使用的洗液有选择地从提供部分提供到抛光装置的提供孔中。至少三种类型的导管被连接到抛光装置的提供孔上以提供两种类型的抛光剂以及洗液。两种类型的抛光剂和洗液通过开关导管阀门切换并提供给提供孔。
当切换两种类型的抛光剂和洗液时，在前抛光期间浸透到抛光垫中的抛光剂可能在后抛光期间逸出抛光垫并且两种类型的抛光剂可能被混合。为了防止这个现象，所使用的充当抛光垫的软抛光器阻止抛光剂的浸透。
如图2示意性所示，软抛光器包括由非编织布或类似物制成的基底材料11和被叠加在基底材料11表面上的细毛层12。细毛层12具有两层结构，包括具有大量独立气泡的内层14和具有在细毛层12表面上开口的大量细毛形成孔15的外层16。每个独立气泡13被成形为水滴状，其中气泡向细毛层12的内侧膨胀和向细毛层12的表面缩小，并且被形成为在细毛层12的厚度方向上延伸。每个细毛形成孔15具有与独立气泡13相比极端细的尺寸，被成形为浅瓶状，并且在不与独立气泡13相通的情况下独立形成。
在第二抛光过程期间，抛光剂的研磨颗粒进入细毛形成孔15。研磨颗粒在进入和离开细毛形成孔15的同时抛光原材料玻璃板的表面。在这种状态下，由于细毛形成孔15不与独立气泡13相通，因而在细毛形成孔15中的研磨颗粒留在细毛形成孔15中而不深入到细毛层12。在清洗过程期间，残留在细毛形成孔15中的研磨颗粒很容易用洗液从细毛形成孔15洗掉并被排到外面。因此，防止了研磨颗粒进一步深入到细毛层12中，并且由于在清洗过程期间洗掉在细毛形成孔15中的研磨颗粒，因而防止了在前抛光中使用的抛光剂在后抛光期间从细毛形成孔15中逸出。
没有经历预先软皮摩擦抛光的被称为所谓的非软皮垫的抛光垫被用作为软抛光器，它包括具有两层结构的细毛层12。软皮摩擦抛光是指由泡沫材料制成的抛光垫的表面被用砂轮等粗打擦的抛光。
通常，由泡沫材料制成的抛光垫在刚制造后的状态下不包括在表面开口的孔。软皮摩擦抛光被进行并且表面层的一部分被刮擦从而打开独立气泡并且形成细毛形成孔。即，当图2中虚线上面的外层的一部分被刮擦时，独立气泡13在细毛层12的表面打开，并变成细毛形成孔。因此，在这种通常的抛光垫中，细毛形成孔具有各个孔之间不同的大直径，并且孔较深。更具体地说，直径在20和100μm之间，深度在400和700μm之间。
相反，在本实施例中充当第二抛光过程的抛光垫的软抛光器是这样的抛光器，其中细毛形成孔15由在通常被刮掉的一部分中的显微气泡形成。这样，细毛形成孔15具有小于20μm的直径和小于100μm的深度。细毛形成孔15的直径最好大于或等于2μm但小于20μm。如果直径小于2μm，那么抛光剂的研磨颗粒不容易进入细毛形成孔15。另一方面，如果孔直径大于或等于20μm，那么进入细毛形成孔15的大量研磨颗粒在清洗期间不能被洗掉。细毛形成孔15的深度大于或等于2μm但小于100μm。如果深度小于2μm，那么抛光剂的研磨颗粒不容易容纳在细毛形成孔15中。当深度超过100μm时，那么研磨颗粒进入细毛形成孔15太深，从而使其在清洗过程期间不能被洗掉。
软抛光器在刚制造后的状态下没有在表面开口的孔。因而，软抛光器的表面必须被抛光从而在没有进行软皮摩擦抛光的情况下打开细毛形成孔15。在软抛光器被安装在抛光装置后而在其被用于抛光之前，在软抛光器上预先进行一次抛光垫打磨过程。抛光垫打磨过程是使用打磨器仅抛光抛光垫表面很小数量的过程。打磨器可以是通过在具有圆板形的基底材料表面上电沉积金刚石研磨颗粒而形成的抛光垫打磨器，或通过在基底材料表面上嵌入金刚石颗粒而形成的颗粒打磨器。在这些打磨器中，在抛光垫打磨过程中最好使用抛光垫打磨器。这是因为抛光垫打磨器具有和颗粒打磨器相比更细的研磨颗粒，并且可以抑制抛光垫表面的过分抛光。
如上文所述，本发明的第二抛光过程的特征是，细抛被分为前抛光和后抛光两个阶段，清洗过程被包括在前抛光和后抛光之间，抛光剂在前抛光和后抛光之间被切换，并且细毛层12具有双层结构。
有了这种特征，当在抛光过程期间改变抛光剂的类型和粒径时，第二抛光过程可以使用一种类型的抛光垫和一个抛光装置进行。因而，通过在完成第一抛光过程和第二抛光过程的两个步骤的抛光步骤时在第二抛光过程期间改变抛光剂的类型和粒径，所制造的玻璃衬底满足上述表面粗糙度Ra、波纹高度Wa和显微波纹高度NRa的数值。更进一步，为了可靠满足上述表面粗糙度Ra、波纹高度Wa和显微波纹高度NRa的数值，有关每个前抛光、清洗过程和后抛光的制造条件的设定最好如下文所述。
在前抛光中，由软抛光器施加到原材料玻璃板上的负载最好在50和120g/cm2之间。如果负载小于50g/cm2，那么原材料玻璃板在前抛光期间不能被充分细抛。在这种情况下，所制造的玻璃衬底的表面粗糙度Ra和显微波纹高度NRa的数值可能变高，或者为满足玻璃衬底的表面粗糙度Ra和显微波纹高度NRa的数值，与后抛光相关的抛光时间必须延长。如果负载超过120g/cm2，那么软抛光器的表面可能变形，并且诸如显微波纹的微观瑕疵可能形成在原材料玻璃板的表面上。这可能导致诸如表面粗糙度Ra和显微波纹高度NRa的数值变高的缺陷，或在前抛光期间由于负载使原材料玻璃板破裂。
在后抛光中，由软抛光器施加到原材料玻璃板上的负载最好在30和100g/cm2之间。如果负载小于30g/cm2，那么原材料玻璃板在后抛光中不能被充分抛光，所制造的玻璃衬底的表面粗糙度Ra，或显微波纹高度NRa不能满足上述数值。如果负载超过100g/cm2那么软抛光器的表面可能变形，并且诸如显微波纹的显微瑕疵可能形成在原材料玻璃板的表面上。这可能导致诸如表面粗糙度Ra和显微波纹高度NRa的数值变高的缺陷，或者由于负载使原材料玻璃板破裂。
在清洗过程中，由软抛光器施加到原材料玻璃板上的负载最好低于前抛光的负载。更进一步，和后抛光的负载相比，该负载最好相等或更低。更具体地说，负载最好在25和70g/cm2之间。如果负载小于25g/cm2，那么外来物不能被充分地从原材料玻璃板的表面去除或抛光剂的研磨颗粒残留在细毛形成孔15中。如果负载超过70g/cm2，这可能导致诸如在清洗过程期间由于负载使原材料玻璃板破裂的缺陷。
在前抛光、清洗过程和后抛光之中，用于后抛光的作业时间最好在1和40分钟之间。如果用于后抛光的作业时间少于1分钟，那么原材料玻璃板的表面不能被充分抛光。如果作业时间长于40分钟，那么原材料玻璃板的平滑度将不会进一步提高，而且由于延长了作业时间导致产量降低。
更进一步，清洗过程的作业时间最好在1和20分钟之间。如果清洗过程的作业时间少于1分钟，那么在第一抛光过程中所使用的抛光剂不能被充分去除，并且在第二抛光过程中抛光痕迹会形成在原材料玻璃板的表面上。即使作业时间长于20分钟，外来物和残留的抛光剂也不能被进一步去除，而且由于延长了作业时间导致产量降低。
第二抛光过程的总作业时间最好在7和45分钟之间。这是在不需要交换原材料玻璃板的情况下连续进行前抛光、清洗过程和后抛光可能的作业时间。为了使总作业时间少于7分钟，前抛光、清洗过程和后抛光中的至少一个过程必须要有更短的作业时间或被省略。在这种情况下，原材料玻璃板的表面可能不被充分抛光或原材料玻璃板的表面可能被损坏。如果总作业时间长于45分钟，那么前抛光、清洗过程和后抛光中的至少一个过程的作业时间太长。如果前抛光、清洗过程和后抛光中的任一过程的作业时间太长，那么在表面平滑度和清洁度方面的改进就不能达到预期的效果。此外，较长的作业时间可能降低生产的效率。
现在将在叙述上述实施例的优点。
在制造本实施例的玻璃衬底的方法中，第二抛光过程进行时把细抛分成前抛光和后抛光两个阶段。更进一步，清洗过程被包括在前抛光和后抛光之间。不同类型和不同粒径的抛光剂被用于前抛光和后抛光。更进一步，在第二抛光过程中所使用的软抛光器包括具有双层结构的细毛层12并被形成为抛光剂不会深入地浸透在软抛光器中。因此，在第二抛光过程中，不同粒径和不同类型的抛光剂被用在同一个抛光装置中。这样做提高了生产效率。为了满足所需的表面粗糙度Ra，波纹高度Wa和显微波纹高度NRa的数值，常规上要求进行到第三抛光步骤的抛光步骤在第二抛光过程就被完成。这样就缩短了制造时间并增加了产量。
在前抛光中所使用的氧化铈颗粒具有等于或小于1.5μm的平均粒径(D50)。另外，在后抛光中所使用的氧化硅颗粒具有等于或小于0.2μm的平均粒径(D50)。因而，与抛光步骤有关的步骤数量被减少，制造时间被缩短，而且在产量增加的同时保持了所制造的玻璃衬底的质量。
第二抛光过程的总作业时间在7和45分钟之间。在这个周期中，后抛光的作业时间在1和40分钟之间，清洗过程的作业时间在1和20分钟之间。这样，在作业时间被缩短的同时保持了玻璃衬底具有满意的质量。
在清洗过程中，由抛光垫施加在原材料玻璃板上的负载低于用于前抛光或后抛光的负载。这样，在外来物以满意的方式从原材料玻璃板的表面去除的同时防止产生诸如原材料玻璃板的划痕和裂缝的缺陷。
通过上述制造方法所制造的玻璃衬底表面具有等于或低于0.15nm的显微波纹高度NRa。这样，玻璃衬底具有高质量并能够高密度地进行记录。
实施上述实施例的实例将在此被说明。
对于抛光垫的观察在例1和对比实例1中，使用由聚氨酯制成并具有表1中所示属性的软抛光器进行第二抛光过程。用于第二抛光过程的处理条件是以80g/cm2的负载进行五分钟的前抛光，以60g/cm2的负载进行五分钟的清洗过程，和以60g/cm2的负载进行五分钟的后抛光。预先没有经过软皮摩擦抛光的软抛光器被用于例1，而预先经过软皮摩擦抛光的软抛光器被用于对比实例1。抛光之后测量原材料玻璃板表面的NRa。结果在表1中显示。通过电子显微镜(SEM)获得的例1的软抛光器的表面状态和横截面如图3和图4中所示。对比实例1的抛光器的表面状态和横截面如图5和图6中所示。有关图3和图5中显示的表面状态的电子显微镜的图像放大倍数是100，有关图4和图6中显示的横截面的图像放大倍数是40。
表1
很显然从图4中看到，例1的软抛光器具有带有总体双层结构的细毛层。更进一步，很显然从图3中看到，细毛形成孔密集并且总体被均匀分散到整个表面，而且孔径基本一致。作为对比，很显然从图6中看到，在对比实例1的软抛光器中，大的独立气泡在带有总体单层结构的细毛层的表面上开口。很显然从图5中看到，细毛形成孔被分散到表面而且孔径不一致。在例1中抛光后的原材料玻璃板的显微波纹高度NRa是0.13nm，在对比实例1中是0.16nm。从上述结果显示了通过使用具有总体双层结构的细毛层的软抛光器，显微波纹高度Nra得到改进。
对于细毛形成孔径的观察在参考实例1至4中，使用例1的软抛光器，在每个实例中细毛形成孔的孔径被改变，而且第二抛光过程在表2所示的条件下进行。对每个参考实例进行测量清洗过程后的抛光剂残留值以及抛光后的原材料玻璃板的表面粗糙度Ra和显微波纹高度NRa。结果显示在表2中。抛光剂的残留值用下列方法计算。即，首先对于在前抛光中使用的抛光剂以不同方法改变浓度，并且制备每种浓度的标准溶液。接着，对于参考实例1至4，对在清洗过程期间排出液体的颜色和标准液体的颜色进行比较，获得参考实例1至4中所排出的液体中抛光剂的浓度。然后，用参考实例1作为标准，参考实例2至4的浓度相对于参考实例1浓度的比例被计算出作为抛光剂的残留值。
表2
从表2的结果看，对于孔径在5和10μm之间的参考实例1和2，抛光剂的残留值为小于或等于1的小数值，并且对于粗糙度Ra和显微波纹高度NRa也获得满意的结果。作为对比，对于各自具有在30和90μm之间孔径的参考实例3和4，抛光剂的残留值是10和4因此是大数值。更进一步，表面粗糙度Ra和显微波纹高度NRa高于参考实例1和2。
从这些结果看，当细毛形成孔的孔径增大时，即使进行清洗过程也会残留大量的抛光剂。这显然会使所制造的玻璃衬底的质量受到影响。
对于负载的观察在参考实例5至10中，使用例1的软抛光器进行第二抛光过程，同时改变前抛光、清洗过程和后抛光的负载，如表3所示。每个原材料玻璃板的状态被目视观测。结果显示在表3中。
表3
从表3的结果看，在参考实例5至7中，清洗过程的负载小于前抛光的负载且等于或小于后抛光的负载，获得目视满意的玻璃衬底。作为对比，在参考实例8中，清洗过程的负载大于前抛光和后抛光的负载，加工裂缝形成在一些所制造的原材料玻璃板上。另外，在参考实例9中，清洗过程的负载等于前抛光的负载，划痕形成在一些所制造的原材料玻璃板上。这样的结果显示，最好清洗过程的负载小于前抛光的负载并且等于或小于后抛光的负载。更进一步，当清洗过程的负载小于前抛光的负载时，加工裂缝有时形成在负载过分低的参考实例10中。这被认为是因为玻璃衬底不能在抛光期间被抛光垫充分加压，因而不能被保持在载体中。清洗过程的负载最好在25和70g/cm2之间，在50和60g/cm2之间更好。
本实施例可以如下文所描述的那样修改和实施。
化学加固过程可以在抛光步骤之前、抛光步骤之后的步骤中或者每个抛光步骤之间在原材料玻璃板上进行，从而满足信息记录介质所需的耐冲击性、耐振性和耐热性。化学加固过程涉及诸如包含在玻璃衬底的成分中的锂离子和钠离子的单价金属离子转换到诸如具有更大离子半径的钠离子和钾离子的单价金属离子。更进一步，这是通过在玻璃衬底的表面上施加压缩应力达到化学加固的方法。化学加固方法通过将玻璃衬底浸泡在由加热和熔化化学加固盐所获得的化学加固过程液体中预定的时间而进行。
化学加固盐的实例包括独立使用的硝酸钾，硝酸钠，硝酸银或至少上述两种材料的混合物。化学加固液体的温度最好是比在玻璃衬底中所使用的材料的变形点低大约50至150℃的温度，化学加固过程液体自身的温度大约为300至450℃更好。当温度低于玻璃衬底材料的变形点大约150℃时，玻璃衬底不能充分经受化学加固过程。如果温度超过低于玻璃衬底材料的变形点大约50℃的温度，那么在玻璃衬底上进行化学加固过程时玻璃衬底可能变形。
在上述实施例中，使用分批型抛光装置进行抛光过程。然而，抛光装置不受限制，可以使用每次抛光一片玻璃衬底的片型抛光装置进行抛光过程。
研磨步骤可以被省略，只要斜切步骤之后原材料玻璃板的表面条件，诸如粗糙度，翘曲度，波纹等满足所需的数值即可。在这种情况下，作业时间被进一步缩短。
权利要求
1.一种通过抛光原材料玻璃板的表面制造用于信息记录介质的玻璃衬底的方法，该方法的特征在于抛光被分成两个步骤，进行第一抛光过程粗抛原材料玻璃板的表面使其平滑的步骤，和进行第二抛光过程精抛该已被粗抛的原材料玻璃板的表面使其更平滑的步骤；使用由泡沫材料制成的抛光垫的第二抛光过程被分成用包括氧化铈研磨颗粒的抛光剂进行抛光的前抛光和用包括氧化硅研磨颗粒的抛光剂进行抛光的后抛光的两个阶段；和在前抛光和后抛光之间进行冲洗过程，从而在前抛光之后用洗液冲洗原材料玻璃板，在冲洗过程期间洗掉前抛光中在抛光垫中收集的研磨颗粒。
2.如权利要求1所述的制造用于信息记录介质的玻璃衬底的方法，其特征在于，其中，氧化铈研磨颗粒具有等于或低于1.5μm的平均粒径(D50)并且小于抛光垫的细毛形成孔。
3.如权利要求1或2所述的制造用于信息记录介质的玻璃衬底的方法，其特征在于，氧化硅研磨颗粒具有小于氧化铈颗粒的粒径，平均粒径(D50)小于或等于0.2μm，并且小于抛光垫的细毛形成孔的孔径。
4.如权利要求1至3中的任何一项所述的制造用于信息记录介质的玻璃衬底的方法，其特征在于，第二抛光过程具有7至45分钟的总作业时间。
5.如权利要求1至4中的任何一项所述的制造用于信息记录介质的玻璃衬底的方法，其特征在于，后抛光具有1至40分钟的作业时间。
6.如权利要求1至5中的任何一项所述的制造用于信息记录介质的玻璃衬底的方法，其特征在于，冲洗过程具有1至20分钟的作业时间。
7.如权利要求1至6中的任何一项所述的制造用于信息记录介质的玻璃衬底的方法，其特征在于，在冲洗过程中，由抛光垫施加到原材料玻璃板上的负载小于前抛光中的负载。
8.如权利要求1至7中的任何一项所述的制造用于信息记录介质的玻璃衬底的方法，其特征在于，在冲洗过程中，由抛光垫施加到原材料玻璃板上的负载等于或低于后抛光中的负载。
9.如权利要求1至8中的任何一项所述的制造用于信息记录介质的玻璃衬底的方法，其特征在于，涉及冲洗过程的负载为25至70g/cm2。
10.一种用如权利要求1至9中的任何一项所述的制造方法获得的用于信息记录介质的玻璃衬底，该玻璃板的特征在于用三维表面结构分析显微镜以设定为0.2至1.4mm的测量波长(λ)测量得到的表面显微高度(NRa)等于或低于0.15nm。
11.一种通过抛光原材料玻璃板的表面制造用于信息记录介质的玻璃衬底的抛光装置，该抛光装置的特征在于用泡沫材料制成的抛光垫，该抛光垫进行原材料玻璃板的抛光，该抛光被分成用包括氧化铈研磨颗粒的抛光剂的前抛光和用包括氧化硅研磨颗粒的抛光剂的后抛光的两个阶段；和在前抛光和后抛光之间进行的用于在前抛光之后用洗液清洗原材料玻璃板的冲洗过程，该抛光垫包括具有内层和外层的细毛层，内层具有大量独立气泡，外层形成在内层的表面，具有大量与独立气泡尺寸相比有极细尺寸的细毛形成孔，细毛形成孔在抛光垫的表面上开口从而使前抛光中被收集在抛光垫中的研磨颗粒在冲洗过程中被洗掉。
12.如权利要求11所述的抛光装置，其特征在于，抛光垫的细毛形成孔具有等于或大于2μm且等于或小于20μm的孔径，以及等于或大于2μm且等于或小于100μm的深度。
13.如权利要求11或12所述的抛光装置，其进一步的特征在于，下抛光板和上抛光板设置成可绕旋转轴旋转，载体被设置在上抛光板和下抛光板之间，用于支撑多个原材料玻璃板，在抛光垫被附接到下抛光板和必要时附接到上抛光板的情况下，原材料玻璃板的表面通过旋转上抛光板和下抛光板由抛光垫抛光。
全文摘要
一种通过抛光原材料玻璃板的表面制造的用于信息记录介质的玻璃衬底。抛光被分成两个步骤，一个进行第一抛光过程从而粗抛该原材料玻璃板的表面使其平滑的步骤，和一个进行第二抛光过程从而精抛该已被粗抛的原材料玻璃板的表面使其更平滑的步骤。使用由泡沫材料制成的抛光垫的第二抛光过程被分成用包括氧化铈研磨颗粒的抛光剂的前抛光和用包括氧化硅研磨颗粒的抛光剂的后抛光的两个阶段。冲洗过程在前抛光和后抛光之间进行从而在前抛光之后用洗液冲洗原材料玻璃板，在冲洗过程期间洗掉前抛光中在抛光垫中收集的研磨颗粒。
文档编号G11B5/73GK1711153SQ20038010311
公开日2005年12月21日 申请日期2003年12月25日 优先权日2002年12月26日
发明者堀坂环树, 铃木弘一, 南明秀 申请人:Hoya 株式会社