制造用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種制造用于信息記錄介質(zhì)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(jī)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(huán)形區(qū)域并且控制拋光機(jī)的所確定的環(huán)形區(qū)域的溫度變化以抑制并且控制玻璃襯底的厚度變化。當(dāng)拋光板的不同區(qū)域上的溫度差距低時可以抑制和控制厚度變化。本發(fā)明的目的還在于確定拋光機(jī)的拋光板的至少兩個不同的環(huán)形區(qū)域的溫度變化不高于2℃。通過根據(jù)本發(fā)明的這樣的方法，拋光板的不同環(huán)形區(qū)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】制造用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文中所描述的發(fā)明一般涉及制造用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底的方法。
[0002]發(fā)明簡述
[0003]本發(fā)明是鑒于下文所述的情形做出，并且本發(fā)明的目的是提供制造用于信息記錄介質(zhì)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(jī)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(huán)形區(qū)域并且控制拋光機(jī)所確定的環(huán)形區(qū)域的溫度變化以抑制并且控制玻璃襯底的厚度變化。
[0004]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明公開了控制拋光工藝中的環(huán)境溫度變化的方法，其中確定拋光機(jī)的至少兩個不同的環(huán)形區(qū)域的溫度變化，使得當(dāng)相應(yīng)地控制和抑制拋光板的不同區(qū)域之間的溫度變化時能夠控制和抑制厚度變化。
[0005]本發(fā)明的目的還在于確定拋光機(jī)的拋光板的至少兩個不同的環(huán)形區(qū)域的溫度變化不超過2°C。
[0006]通過根據(jù)本發(fā)明的該方法，拋光板的不同的環(huán)形區(qū)域上的玻璃襯底的表面能夠被拋光以具有經(jīng)抑制的厚度變化。
[0007]將在下文中更全面地描述并且在權(quán)利要求中具體地指出本發(fā)明的前述的以及其它的特征，以下說明詳細(xì)地陳述了本發(fā)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(fā)明的原理的各種方式中的幾種方式。
【背景技術(shù)】
[0008]近年來，隨著對信息記錄裝置如硬盤驅(qū)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(jìn)步已經(jīng)提出了各種信息處理裝置。為了增加記錄能力，正在開發(fā)一種用于進(jìn)一步降低磁頭的飛行高度的技術(shù)以減小單位記錄面積并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并且保護(hù)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，對于磁盤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，如果拋光速率保持恒定，則拋光速率是厚度與所需的拋光時間之間的關(guān)系；即拋光量與拋光時間(處理時間)成比例。然而，在實際的工業(yè)應(yīng)用中，盡管拋光時間根據(jù)適當(dāng)?shù)膾伖馑俾逝c期望的厚度之間的關(guān)系被確定并且固定，然而，由于在拋光處理中的環(huán)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于溫度變化而變化，高的溫度導(dǎo)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公開了用于具有高平滑度的磁盤的玻璃襯底的制造過程，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(huán)境溫度，或在完成拋光處理時提供30°C或更低的環(huán)境溫度來實現(xiàn)。
[0011]在現(xiàn)有技術(shù)中，研究了如下方法:當(dāng)執(zhí)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(fā)明因此旨在解決拋光操作中的溫度變化問題以抑制并且控制玻璃襯底的厚度變化。
[0012]發(fā)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(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的原理的深入理解。然而對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的是，本原理可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)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(jié)合該實施方案或?qū)嵤├枋龅木唧w的特征、結(jié)構(gòu)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，用于作為信息記錄介質(zhì)的磁盤的玻璃襯底(下文中簡稱為玻璃襯底)由玻璃加工件制成。玻璃襯底可以由包含SiO2作為用于形成玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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于提高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、改善的耐久性、玻璃結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和改善的玻璃襯底的硬度。通過執(zhí)行包括以下步驟的多個處理來制造襯底:
[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制造玻璃襯底。將平板狀玻璃切割成盤狀玻璃。然后可以通過使用各種處理機(jī)械對盤狀玻璃進(jìn)行若干其他具體的處理來形成玻璃襯底。例如，使用研磨機(jī)械如使用行星齒輪型機(jī)構(gòu)的雙面研磨機(jī)對盤狀玻璃的兩個主要表面進(jìn)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(gòu)件。其后，從第一研磨機(jī)上去除通過第一研磨處理獲得的玻璃基體構(gòu)件，并且使用金剛石刀具對玻璃基體構(gòu)件進(jìn)行切割處理，以形成盤狀玻璃襯底，隨后進(jìn)行取芯處理，其中使用圓柱形鉆來形成同心內(nèi)孔以獲得環(huán)形玻璃襯底。其后，使用金剛石磨石對內(nèi)緣表面和外緣表面進(jìn)行成型和倒角處理。然后可以對玻璃襯底的兩個主要表面進(jìn)行第二研磨處理以去除主要表面上的細(xì)微的不規(guī)則性。在所述第二研磨處理之后，隨后從第二研磨機(jī)上移除玻璃襯底并且把玻璃襯底放置在一個或更多個邊緣表面拋光機(jī)中以實現(xiàn)玻璃襯底的內(nèi)緣表面和外緣表面上的鏡面狀態(tài)。
[0017](2)拋光處理
[0018]通常，隨后使用例如雙面拋光機(jī)(如具有行星齒輪型機(jī)構(gòu)的雙面拋光機(jī))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(zhí)行一個或更多個表面拋光處理。拋光步驟在以下狀態(tài)執(zhí)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(jī)器操作員或自動裝載/卸載裝置能夠抓住并且移除襯底的距離來實現(xiàn)襯底的裝載和卸載，其后，用新襯底代替已拋光的襯底為隨后的操作周期做準(zhǔn)備。在拋光步驟中，拋光墊的滑動拋光并平滑原料玻璃板的表面。例如，在應(yīng)用兩步拋光處理時，在第一拋光機(jī)中使用第一硬樹脂拋光板和第一拋光衆(zhòng)料對玻璃襯底進(jìn)行拋光之后，將玻璃襯底小心地從第一拋光機(jī)中移除并且放置在承載盤或容器中。其后，將玻璃襯底小心地放置在第二拋光機(jī)中以使用相似的拋光機(jī)并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(jìn)行第二拋光處理。
[0019]本發(fā)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?？梢允褂玫慕饘傺趸锇ǖ幌抻?氧化鋁、二氧化硅、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(shù)語“顆?！笔侵钢辽僖环N主要顆粒的聚集體和單個顆粒二者。
[0020](3)化學(xué)強(qiáng)化處理
[0021]優(yōu)選地對玻璃襯底進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化?？梢酝ㄟ^已知方法對玻璃襯底進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)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(zhí)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(yīng)力層，從而完成用于信息記錄介質(zhì)的玻璃襯底的制造。
[0022](4)玻璃襯底檢查
[0023]通過已知方式來執(zhí)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，以基于所計算的標(biāo)準(zhǔn)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(厚度變化大于4μ m)。此外，還通過已知方式來執(zhí)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，以基于所計算的標(biāo)準(zhǔn)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]各種襯底制造業(yè)的發(fā)展已經(jīng)使得能夠連續(xù)地生產(chǎn)較大量的襯底。例如，現(xiàn)今所使用的典型的行星齒輪型拋光機(jī)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(jī)?？梢砸远喾N方式影響從這種大量襯底的生產(chǎn)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(xiàn)改善的可用記錄區(qū)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(jī)同時拋光玻璃襯底的上表面和下表面。拋光機(jī)包括用于壓住襯底的上拋光板、和用于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(jìn)行太陽-行星旋轉(zhuǎn)的多個載體。襯底被安裝在每個載體的通孔中并且與載體一起運動。通過旋轉(zhuǎn)拋光板，可以拋光每個襯底的兩個表面。然而，由于載體與拋光墊之間的運動，拋光機(jī)的不同環(huán)形區(qū)域的溫度變化增大。
[0026]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了在大量生產(chǎn)的玻璃襯底的同一批次中發(fā)生的平均粗糙度(Ra)的變化；即玻璃襯底呈現(xiàn)高Ra和低Ra。這在過去不是問題，因為高Ra值是可接受的，當(dāng)然低Ra值也可以接受。然而，現(xiàn)在，要求玻璃襯底具有較低的Ra值，因此生產(chǎn)具有Ra變化的玻璃襯底的傳統(tǒng)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(xiàn)低Ra會隨著拋光處理的不同溫度而產(chǎn)生問題。
[0027]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在大量生產(chǎn)的同一批次的玻璃襯底之間的Ra變化實際上歸因于傳統(tǒng)方法下襯底的厚度的內(nèi)在變化(即切削量的變化)。
[0028]在這方面，在本發(fā)明中認(rèn)識到，實際上可以通過抑制拋光機(jī)的區(qū)域之間的溫度變化來抑制和控制大量生產(chǎn)的襯底之間的厚度變化。
[0029]本發(fā)明的用于降低玻璃襯底的厚度變化的方法可應(yīng)用于待使用任意太陽-行星齒輪型機(jī)器處理的各種玻璃襯底。
[0030]本發(fā)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于溫度變化而變化，高的溫度導(dǎo)致拋光速率升高。本發(fā)明的目的是在拋光處理中控制環(huán)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(jī)中至少兩個不同的環(huán)形區(qū)域的環(huán)境溫度來確定。
[0031]本發(fā)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(fā)明的潛在優(yōu)勢在于其能夠通過控制拋光機(jī)的不同的環(huán)形區(qū)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(fā)明的實施方案。然而，本發(fā)明不應(yīng)該被理解為限于以下實施方案。與本發(fā)明的精神一致并且產(chǎn)生同樣效果的實施方案包括在本發(fā)明中。
[0034]如上所述，本發(fā)明的目的是提供制造用于信息記錄介質(zhì)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(jī)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(huán)形區(qū)域，檢測每個環(huán)形區(qū)域的環(huán)境溫度；并且控制環(huán)形區(qū)域的溫度變化以抑制并且控制玻璃襯底的厚度變化。
[0035]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)拋光板的不同環(huán)形區(qū)域的溫度差距越低，玻璃襯底的厚度變化越低。因此，控制溫度變化不高于2 V。優(yōu)選的是控制溫度變化不高于1°C。
[0036]具體地，本發(fā)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(nèi)環(huán)形區(qū)域和外環(huán)形區(qū)域并且控制這些區(qū)域的溫度變化。優(yōu)選地，確定拋光板的3個不同的環(huán)形區(qū)域。
[0037]在實施方案的進(jìn)一步細(xì)節(jié)中，拋光板的任意區(qū)域處的溫度在24°C至26°C的范圍內(nèi)。
[0038]當(dāng)上拋光板和下拋光板未被覆蓋時，本發(fā)明的溫度是可檢測地可測量的。
[0039]在本發(fā)明的各個方面，根據(jù)需要，溫度變化可通過調(diào)節(jié)拋光漿料的溫度或冷卻劑的流速可控地調(diào)節(jié)。以下將通過參考本發(fā)明的以下實施例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明和解釋。本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被理解為限于以下示例的組成。
[0040]本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地想到另外的優(yōu)勢和修改。因此，本發(fā)明在其更廣泛的方面不限于本文中所示出和描述的具體的細(xì)節(jié)和說明性示例。
[0041]因此，在不偏離如由所附權(quán)利要求和其對等物定義的總的發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可以做出各種修改。
實施例
[0042]現(xiàn)在將在下文中參考一些實施例和比較例來描述用于大容量信息記錄介質(zhì)的大量的2.5英寸(65mm)玻璃襯底的制造過程的實施例。在表示大量的玻璃襯底的生產(chǎn)時，在每個襯底生產(chǎn)過程中生產(chǎn)100個玻璃襯底，并且每個過程重復(fù)100次以便為實施例和比較例中的每一個生產(chǎn)總共10，000個玻璃襯底。在本文中應(yīng)當(dāng)理解的是，所述方法的示例性實施方案可用于其它類型的襯底和那些具有其他預(yù)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(nèi)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(jù)本發(fā)明，拋光墊可以是任意類型的墊，例如標(biāo)準(zhǔn)墊或固定的研磨墊。承載架在玻璃襯底上提供可控負(fù)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(xué)反應(yīng)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(jī)的不同環(huán)形區(qū)域的溫度變化來抑制和控制玻璃襯底的厚度的本發(fā)明的方法，包括以下步驟:
[0046]-設(shè)置拋光機(jī)的不同環(huán)形區(qū)域上的至少兩個不同的位置；(這兩個不同的環(huán)形區(qū)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并且測量溫度差距；
[0048]-測量每個玻璃襯底的厚度并且分析厚度變化；
[0049]-可控地調(diào)節(jié)并且確定拋光機(jī)的溫度變化以實現(xiàn)適當(dāng)?shù)暮穸茸兓?br> [0050]隨后，在以下拋光條件下使用以下拋光設(shè)備對10個樣品襯底進(jìn)行拋光。
[0051]拋光備件
[0052]拋光機(jī):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(zhuǎn)數(shù):30rpm至40rpm
[0055]拋光時間:10分鐘至100分鐘
[0056]拋光負(fù)載:30g/cm2至 120g/cm2
[0057]在拋光機(jī)的不同區(qū)域上安裝溫度記錄儀。當(dāng)上拋光板和下拋光板未被覆蓋時記錄每個環(huán)形區(qū)域上的溫度。在這種情況下，兩個環(huán)形區(qū)域被定義為圓形拋光板的內(nèi)側(cè)位置和外側(cè)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(quán)利要求】
1.一種制造用于信息記錄介質(zhì)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(jī)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(huán)形區(qū)域，每個環(huán)形區(qū)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(huán)形區(qū)域的環(huán)境溫度；以及 控制所述環(huán)形區(qū)域的溫度變化以抑制并且控制玻璃襯底的厚度變化。
2.根據(jù)前述權(quán)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于2°C。
3.根據(jù)前述權(quán)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于1°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中控制內(nèi)側(cè)環(huán)形區(qū)域和外側(cè)環(huán)形區(qū)域的所述溫度變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中控制內(nèi)側(cè)環(huán)形區(qū)域、中間環(huán)形區(qū)域和外側(cè)環(huán)形區(qū)域的所述溫度變化。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中拋光板的任意區(qū)域處的溫度在24°C至26°C的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述溫度變化可通過調(diào)節(jié)拋光漿料的溫度可控地調(diào)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)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(diào)節(jié)冷卻劑的流速可控地調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中當(dāng)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(yōu)先權(quán)日:2011年7月25日
【發(fā)明者】素帕甘·蒂普呂布 申請人:Hoya玻璃磁盤(泰國)公司, Hoya株式會社