JP4189384B2 - 情報記録媒体用ガラス基板の製造方法と研磨装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えばハードディスクのような情報記録装置の磁気記録媒体である磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク等に使用される情報記録媒体用ガラス基板の製造方法に関するものである。

従来、情報記録媒体用ガラス基板は、高密度での情報の記録を可能とするため、その表面をできる限り平滑にする必要がある。このため、ガラス基板は、その製造時に表面を複数工程に分けて研磨されることにより、微小な凹凸の発生が抑えられている（例えば、特開平１１−１５４３２５号公報参照）。すなわち、ガラス基板の研磨は、大きく分けて、粗研削、精研削、第１研磨及び第２研磨の４つの工程からなる。そして、必要とされる研磨精度に応じ、研磨パッドの種類、研磨剤の粒径又は種類が適宜選択される。

一方、研磨の各工程で研磨剤の種類や粒径を変更することを目的とし、同一の研磨装置に種類や粒径が異なる研磨剤を選択的に供給する研磨剤供給装置が提案されている（例えば、特開２０００−２１８５３５号公報参照）。その研磨剤供給装置によれば、使用する研磨剤毎に複数の研磨装置を用意する必要がなく、設置スペース等の問題を解決することが可能である。

ところで、近年のガラス基板には、より高密度で各種の情報を記録可能なものが要請されており、これを達成するため、その表面の平滑性を向上させる必要がある。そして、ガラス基板の表面の平滑性を向上させるためには、各研磨の工程で、より粒径の細かな研磨剤を使用するとともに、研磨が進むに従って、研磨剤の粒径を段階的に細かくする必要がある。

しかし、このような条件下において一台の研磨装置で研磨剤を変更しながら研磨を行った場合、ガラス基板の表面が却って傷つくという問題があった。これは、前工程の研磨で粒径の大きな研磨剤が研磨パッドに含浸されており、含浸された研磨剤が、後工程の研磨中に浸み出し、粒径の細かな研磨剤中に混ざり込むためである。このため、粒径又は種類の異なる研磨剤を同一の研磨装置で使用することは、従来技術によっては不可能であり、粒径又は種類の異なる研磨剤毎に複数の研磨装置を用意しなければならない。また一方で、複数の研磨装置を使用して研磨を行う場合、各研磨装置の間におけるガラス基板の入替作業が繁雑であり、長時間を要するという問題があった。

この発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、同一の研磨装置で粒径又は種類の異なる研磨剤を使用することができ、生産効率の向上を図ることができる情報記録媒体用ガラス基板の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の一実施態様に基づく情報記録媒体用ガラス基板の製造方法によれば、ガラス素板の表面の研磨は、ガラス素板の表面を平滑に粗研磨するための１次研磨処理を施す工程と、粗研磨されたガラス素板の表面をさらに平滑に精密研磨するための２次研磨処理を施す工程との２工程に分けて行われる。前記２次研磨処理では、発泡体よりなる研磨パッドを使用して、酸化セリウムの砥粒を含む研磨剤を用いる前研磨と、酸化ケイ素の砥粒を含む研磨剤を用いる後研磨との２段階に分けて行われる。前研磨及び後研磨の間で、洗浄液を用いて前研磨の後のガラス素板を濯ぐためのリンス処理が施され、前記前研磨の際に研磨パッド内に留まっていた砥粒が前記リンス処理の際に洗い流される。前記リンス処理では、前研磨と比較して研磨パッドからガラス素板に加えられる荷重を低くされることが望ましい。前記リンス処理では、後研磨と比較して研磨パッドからガラス素板に加えられる荷重を同じか又は低くされることが望ましい。前記リンス処理に係る荷重が２５〜７０ｇ／ｃｍ ^２ であることが好適である。

前記酸化セリウムの砥粒の平均粒径（Ｄ_５０）が１．５μｍ以下であり、前記研磨パッドのナップ形成孔の開口径よりも小さいことが望ましい。
前記酸化ケイ素の砥粒は、酸化セリウムの粒子よりもその粒径が小さく、その平均粒径（Ｄ_５０）が０．２μｍ以下であり、かつ、前記研磨パッドのナップ形成孔の開口径よりも小さいことが望ましい。

前記２次研磨処理に係る作業時間の合計が７〜４５分であることが好適である。前記後研磨に係る作業時間が１〜４０分であることが好適である。
前記リンス処理に係る作業時間が１〜２０分であることが望ましい。

本発明の別の実施態様によれば、ガラス素板の表面を研磨することによって情報記録媒体用ガラス基板を製造するための研磨装置が提供される。その研磨装置は、発泡体よりなる研磨パッドを備え、その研磨パッドにより、酸化セリウムの砥粒を含む研磨剤を用いる前研磨と、酸化ケイ素の砥粒を含む研磨剤を用いる後研磨との２段階に分けて、前記ガラス素板の研磨が行われる。前研磨及び後研磨の間で、洗浄液を用いて前研磨の後のガラス素板を濯ぐためのリンス処理が施される。前記前研磨の際に研磨パッド内に留まっていた砥粒を前記リンス処理の際に洗い流すため、前記研磨パッドは、複数の独立気泡が内在する内層と、該独立気泡に比べて極微細なサイズの複数のナップ形成孔を有する外層とからなるナップ層をその表面に備え、前記ナップ形成孔は研磨パッドの表面にて開口している。

前記研磨パッドのナップ形成孔は、その開口径が２μｍ以上、２０μｍ未満であり、深さが２μｍ以上、１００μｍ未満であることが望ましい。
前記研磨装置は更に、回転軸の周りに回転可能に配置された下定盤及び上定盤と、上定盤及び下定盤の間に配置され、かつ、複数のガラス素板を支持可能なキャリアとを備え、前記研磨パッドを下定盤及び上定盤に必要に応じて装着した状態で、上定盤及び下定盤を回転させることにより、ガラス素板の表面を研磨パッドによって研磨することが望ましい。

以下、この発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
情報記録媒体用ガラス基板の製造時には、まず、シート状のガラス板からガラス素板が円盤状に切り出される。そのガラス素板は中心に円孔を有する。ガラス素板の表面を、研磨装置を使用して研磨することにより、ガラス基板が形成される。当該ガラス素板は、フロート法、ダウンドロー法、リドロー法又はプレス法で製造されたソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、結晶化ガラス等の多成分系のガラス材料より形成されている。そして、該ガラス素板から得られたガラス基板の表面に、例えばコバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）等の金属又は合金よりなる磁性膜、保護膜等を形成することにより、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク等の情報記録媒体が構成される。

図１に示すように、研磨装置４１は、互いに平行に上下に間隔を隔てて配設された円盤状の上定盤４２ｂ及び下定盤４２ａと、上定盤４２ｂ及び下定盤４２ａを包囲するように配設された円環状のインターナルギヤ４３とを備えている。下定盤４２ａの中心には回転軸４４が突設されるとともに、同回転軸４４の下端外周面上には太陽ギヤ４５が配設されている。上定盤４２ｂの中心には挿通孔４６が形成されており、同挿通孔４６には回転軸４４が挿通されている。これら上定盤４２ｂ、下定盤４２ａ、インターナルギヤ４３及び太陽ギヤ４５は、モータ等によりそれぞれ独立して回転するように駆動される。下定盤４２ａ及び上定盤４２ｂの間にはこれらに挟み込まれるようにして複数のキャリア４７が配設されている。同キャリア４７には複数の円孔４８が形成され、各円孔４８内にはガラス素板３１が収容されている。また、各キャリア４７の外周縁部にはギア４９がそれぞれ形成されており、これらギア４９は前記インターナルギヤ４３及び太陽ギヤ４５にぞれぞれ噛合されている。

研磨装置４１において、下定盤４２ａ及び上定盤４２ｂの表面には、合成樹脂製の発泡体よりなる研磨パッドが必要に応じて装着される。ガラス素板３１は、キャリア４７の円孔４８内に収容された状態で下定盤４２ａ及び上定盤４２ｂの間、若しくは一対の研磨パッドの間に挟み込まれる。この状態で、ガラス素板３１の表面には、下定盤４２ａ及び上定盤４２ｂと研磨パッドを介して図示しない供給部から研磨剤が供給される。下定盤４２ａ及び上定盤４２ｂと研磨パッドには、それぞれの厚み方向に延びるように、図示しない複数の供給孔が形成されており、研磨剤を貯留するタンク等の供給部からこれら供給孔に研磨剤が供給される。そして、上定盤４２ｂ、下定盤４２ａ、インターナルギヤ４３及び太陽ギヤ４５をそれぞれ回転させることにより、ガラス素板３１を下定盤４２ａ及び上定盤４２ｂ又は研磨パッドに接触させた状態で各キャリア４７がそれぞれ自転しながら回転軸４４を中心に公転し、ガラス素板３１の表面が研磨される。

次に、前記ガラス基板の製造方法について説明する。
ガラス基板は、円盤加工工程、面取り工程、ラップ工程、研磨工程及び洗浄処理工程を経て製造される。

前記円盤加工工程においては、シート状のガラス板を超硬合金又はダイヤモンド製のカッターを用いて切断することにより、その中心に円孔を有する円盤状のガラス素板が形成される。前記面取り工程においては、ガラス素板の内外周面が研削され、外径及び内径が所定の大きさに形成されるとともに、内外周面の角部が研磨されて面取り加工される。

前記ラップ工程においては、ガラス素板にラップ処理が施され、ガラス素板の全体的な反りが修正されることにより、ガラス素板が略平坦な板とされる。このラップ処理は、前記研磨装置４１を用い、ガラス素板３１の表面に研磨剤を供給しつつ、下定盤４２ａ及び上定盤４２ｂを摺接させて同表面を研削することにより行われる。また、ラップ処理の研磨剤には、アルミナ等の粒子を砥粒として、この砥粒を分散媒である水に分散させてスラリー状としたものが使用される。

前記研磨工程においては、前記研磨装置４１を用い、下定盤４２ａ及び上定盤４２ｂに研磨パッドを装着した状態で、同研磨パッドをガラス素板３１の表面に摺接させることにより行われる。この研磨工程でガラス素板は、研磨パッドの摺接によってその表面が研磨され、平滑面とされる。前記洗浄処理工程においては、洗浄液を使用し、研磨後のガラス素板の表面に付着した研磨剤、研磨粉、塵埃等の付着物を除去することにより、その表面が平滑で、清浄度を高められたガラス基板が製造される。

製造されたガラス基板は、その表面粗さＲａが好ましくは０．４ｎｍ以下である。また、表面のうねりの高さＷａは、好ましくは０．５ｎｍ以下である。加えて、表面の微小うねりの高さＮＲａは、好ましくは０．１５ｎｍ以下である。なお、表面粗さＲａは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定された値を示すものである。表面のうねりの高さＷａは、Ｐｈａｓｅ Ｍｅｔｒｉｘ社製の多機能ディスク干渉計（Ｏｐｔｉｆｌａｔ）を用い、測定波長（λ）を０．４〜５．０ｍｍとして表面の所定領域を白色光で走査して測定された値を示すものである。表面の微小うねりの高さＮＲａとは、Ｚｙｇｏ社製の三次元表面構造解析顕微鏡（Ｎｅｗ Ｖｉｅｗ２００）を用い、測定波長（λ）を０．２〜１．４ｍｍとして表面の所定領域を白色光で走査して測定された値を示すものである。

ガラス基板は、表面粗さＲａ、うねりの高さＷａ及び微小うねりの高さＮＲａがそれぞれ０．４ｎｍ、０．５ｎｍ及び０．１５ｎｍを超えると、その表面が荒れ、平滑性の低下した品質の低いものとなるおそれがある。このような品質の低いガラス基板の場合、情報記録媒体の表面と、この情報記録媒体に記録された情報を読み取るためのヘッドとの距離を短くすることができず、高密度記録化を図りにくくなる。これは、ヘッドが情報記録媒体上を移動する際、ヘッドがその表面の凹凸に衝突したり、引っ掛かったり等の不具合が発生しやすくなるからである。

ガラス基板の表面粗さＲａ、うねりの高さＷａ、微小うねりの高さＮＲａを上記したような値とするため、従来のガラス基板の製造方法では、研磨工程を、１次研磨処理を施す工程、２次研磨処理を施す工程及び３次研磨処理を施す工程の主に３つの工程に分けて行っていた。従来の１次研磨処理で、ガラス素板は、うねりの高さＷａの改善を目的として、その表面を粗研磨されていた。従来の２次研磨処理でガラス素板は、微小うねりの高さＮＲａ及び表面粗さＲａの改善を目的として、その表面を精密研磨されていた。従来の３次研磨処理でガラス素板は、微小うねりの高さＮＲａ及び表面粗さＲａのさらなる改善を目的として、その表面を超精密研磨されていた。

各処理では、ガラス素板を研磨するという目的が共通であるため、同一構成の研磨装置が使用されていた。しかし、改善目的がそれぞれ異なることから、１次研磨処理と２次研磨処理とでは硬さの異なる研磨パッドが使用され、２次研磨処理と３次研磨処理とでは種類、粒径の異なる研磨剤が使用されていた。

これに対し、本発明は、前記研磨工程を、ガラス素板の表面を平滑に粗研磨するための１次研磨処理を施す工程と、粗研磨されたガラス素板の表面をさらに平滑に精密研磨するための２次研磨処理を施す工程との２工程に分けて行うようにしている。つまり、本発明は、研磨工程を、１次研磨処理を施す工程と、２次研磨処理を施す工程との２工程で終了させることを一つの特徴としている。このように、研磨工程を２工程で終了させる場合、単純に従来の３次研磨処理を省略するのみとするならば、製造されるガラス基板の特に微小うねりの高さＮＲａ及び表面粗さＲａが上記したような値に達せず、品質低下を招いてしまう。また、単純に従来の２次研磨処理を省略する場合には、従来の３次研磨処理に係る超精密研磨の長時間化を招いてしまう。これは、超精密研磨では精密研磨よりも粒度の細かな研磨剤を使用することから、単位時間当たりの研磨量が少ないためである。

そこで、本発明は、研磨工程を２工程で終了させつつも、上記した表面粗さＲａ、うねりの高さＷａ、微小うねりの高さＮＲａの値を満たすようにガラス基板を製造することを課題とする。本発明に係る１次研磨処理と２次研磨処理とについて以下に記載する。

１次研磨処理とは、ガラス素板の表面に存在する小さな反り、うねり、チッピング、クラック等の欠陥を除去する処理をいう。つまり、これらの欠陥はガラス素板の表面からほぼ一定の厚み（深さ）の範囲内に形成されるものであり、ガラス素板の全体の厚みを所定の値とするために、その表面の一部分を研磨によって除去することで、これら欠陥も除去される。これら欠陥の中でも特にうねりは、前述のフロート法等でガラス素板の材料であるガラス板を製造するとき、ガラス板の表面にスジ状に形成されるものであり、ガラス素板が潜在的に有する欠陥である。そして、１次研磨処理では、うねりの高さＷａ、微小うねりの高さＮＲａ及び表面粗さＲａのうち、主に表面粗さＷａが改善される。

１次研磨処理では、ガラス素板の表面から欠陥を含む一部分を除去するために粗研磨による取り代が重視される。また、研磨工程はガラス素板の表面を平滑にする目的で行われるものであり、１次研磨処理後にガラス素板の表面が処理前よりも荒れることは、研磨工程の目的に反する。このため、１次研磨処理では、処理前よりもガラス素板の表面を平滑にするため、ガラス素板の表面の粗研磨による傷つき防止も重視される。そして、１次研磨処理では、研磨パッドとして、ガラス素板の表面を大きく傷つけることなく削り取ることが可能な程度の硬さを有する硬質ポリッシャが使用される。

この硬質ポリッシャには、ポリウレタン、ポリエステル等の合成樹脂製の発泡体よりなり、その表面に目視できる程度の粗さの気泡を有するスポンジ状のものが使用される。硬質ポリッシャの硬度は、ＪＩＳ Ｋ６３０１に規定されるＪＩＳ Ａの硬度で、好ましくは６５〜９５である。また、その圧縮弾性率は、好ましくは６０〜８０％である。そして、その圧縮率が１〜４％となるように下定盤４２ａ及び上定盤４２ｂに貼着して使用することが好ましい。

ＪＩＳ Ａの硬度が６５未満、圧縮弾性率が６０％未満、又は、圧縮率が４％より高い場合、硬質ポリッシャが所望の硬さを有さず、研磨による取り代が一定の大きさに達するまでに長時間を要してしまうおそれがある。加えて、研磨時に硬質ポリッシャが変形して特にその表面に凹凸、うねり等が形成されることにより、ガラス素板の表面にうねり等の欠陥が形成され、その表面を平滑にすることができなくなるおそれがある。ＪＩＳ Ａの硬度が９５より大きい、圧縮弾性率が８０％より高い、又は、圧縮率が１％未満の場合、硬質ポリッシャによりガラス素板の表面が傷つき、却って表面状態が荒れてしまうおそれがある。

２次研磨処理とは、ガラス素板の表面の極僅かな部分を削り取り、その表面に存在する微小うねり、微小凹凸等の微小な欠陥を修正する処理をいう。これらの微小な欠陥は、大半がラップ処理時、１次研磨処理時等の研磨痕、研磨時の応力による歪み等によって形成されたものであり、微小うねりならば丘の部分、微小凹凸ならば凸部分のように、その上部のみを削り取ることで凹凸が均され、平滑に修正される。なお、うねり等の欠陥と同様に微小な欠陥を全体的に削り取ろうとする場合、微小な欠陥を削り取る際にガラス素板の表面に形成される研磨痕等が新たな欠陥となり、却って微小な欠陥を増加させるおそれがある。そして、当該２次研磨処理では、うねりの高さＷａ、微小うねりの高さＮＲａ及び表面粗さＲａのうち、微小うねりの高さＮＲａ及び表面粗さＲａが改善される。

当該２次研磨処理では、ガラス素板の表面を鏡面状の平滑面となるように磨いて均すため、精密研磨による取り代は重視されず、ガラス素板の表面を傷つけることなく微小な欠陥の上部のみ削り取ることが重視される。このため、当該２次研磨処理では、研磨パッドとして、ガラス素板の表面を大きく削ることなく、磨くことが可能な程度の軟らかさを有する軟質ポリッシャが使用される。

この軟質ポリッシャには、ポリウレタン、ポリエステル等の合成樹脂製の発泡体よりなり、その表面に目視することが難しい程度の細かい気泡を有するスウェード状のものが使用される。軟質ポリッシャの硬度は、日本ゴム協会標準規格ＳＲＩＳ−０１０１に規定されるアスカーＣの硬度で、好ましくは５８〜８５である。また、その圧縮弾性率は、好ましくは５８〜９０％である。そして、その圧縮率が１〜５％となるように下定盤４２ａと上定盤４２ｂに貼着して使用することが好ましい。

アスカーＣの硬度が５８未満、圧縮弾性率が５８％未満、又は、圧縮率が５％より高い場合、研磨時に軟質ポリッシャが変形して特にその表面に凹凸、うねり等が形成されることにより、製造されたガラス基板の表面に微小なうねりが形成されてしまうおそれがある。また、アスカーＣの硬度が８５より大きい、圧縮弾性率が９０％より高い、又は、圧縮率が１％未満の場合、軟質ポリッシャによりガラス素板の表面が傷つき、製造されたガラス基板がかえって表面状態の荒れたものになるおそれがある。なお、このスウェード状の軟質ポリッシャは、スポンジ状の硬質ポリッシャとその硬さが本質的に大きく異なり、同じ基準で比較することは難しい。このことから、硬質ポリッシャをＪＩＳ Ａの硬度で特定し、軟質ポリッシャをアスカーＣの硬度で特定している。

当該２次研磨処理で、ガラス素板は、前研磨と後研磨との２段階に分けて精密研磨される。これは、当該２次研磨処理では従来の３次研磨処理とほぼ同程度までガラス素板を研磨するためである。

精密研磨の前半の段階、すなわち、前研磨では、酸化セリウムの粒子を砥粒とし、この砥粒を分散媒としての水に分散させてスラリー状としたものを研磨剤に使用する。研磨剤の砥粒として酸化セリウムを選択した理由は、酸化セリウムがガラス材料に対して化学的に作用し、その表面をより効果的かつ効率よく研磨することが可能なためである。また、砥粒には、平均粒径（Ｄ_５０）が１．５μｍ以下のものを使用することが好ましい。砥粒の平均粒径として、より好ましくは０．２〜１．５μｍである。砥粒の平均粒径が過剰に大きい場合、前研磨の際にガラス素板の表面に研磨痕等の傷が形成されてしまうおそれがある。使用する砥粒の平均粒径が過剰に小さい場合、単位時間当たりの研磨量が低下し、前研磨に係る研磨時間の長時間化を招くおそれがある。そして、当該前研磨では、微小うねりの高さＮＲａ及び表面粗さＲａが前記１次研磨処理の半分程度の値となるまで改善される。

精密研磨の後半の段階、すなわち、後研磨では、前研磨で使用するものよりも粒径の小さな砥粒を分散媒としての水に分散させてスラリー状としたものを研磨剤に使用する。この砥粒としては、コロイダルシリカ等の酸化ケイ素の粒子が使用される。また、砥粒の平均粒径（Ｄ_５０）は、好ましくは０．２μｍ以下である。Ｄ５０が０．２μｍを超える場合、後研磨でガラス素板が傷つき、所望とする平滑性を得られなくなるおそれがある。そして、当該後研磨では、微小うねりの高さＮＲａ及び表面粗さＲａが前研磨のさらに半分程度の値となるまで改善される。

当該２次研磨処理において、前研磨と後研磨との間には、リンス処理が設けられる。このリンス処理とは、洗浄液を用いて研磨の後のガラス素板を濯ぐための処理をいう。前研磨の際、ガラス素板の表面には研磨剤の砥粒、その砥粒の破砕片やガラス粉等からなる研磨粉等が付着する。これら付着物を放置すれば、後研磨の際に付着物でガラス素板が傷ついてしまう。このため、リンス処理を設け、洗浄液でガラス素板の表面を濯ぎ、洗浄する必要が生じる。リンス処理は、前記研磨装置内に洗浄液を供給しつつ、ガラス素板を軟質ポリッシャに摺接させることによって施され、軟質ポリッシャの摺接により、ガラス素板の表面から付着物が擦り落とされる。また、洗浄液としては、水、純水、イソプロピルアルコール等のアルコール、塩化ナトリウム等のアルカリ金属塩等といった無機塩の水溶液を電気分解することにより得られた電解水、又は、ガスが溶解された水等の機能水が使用される。

２次研磨処理で、前研磨、後研磨及びリンス処理は、１次研磨処理と２次研磨処理との２工程に分ける場合のような断続的なものとは異なり、連続して行われる。すなわち、１次研磨処理と２次研磨処理とは、使用する研磨パッドが異なる種類のものであることから、それぞれに研磨装置が割り当てられており、各研磨処理の間で研磨装置間におけるガラス素板の入れ替え作業を必要とする。これに対し、前研磨、後研磨及びリンス処理は、使用する研磨パッドが同じ種類のものであることから、同一の研磨装置内において連続して行われる。このため、前記研磨装置には、その供給孔に供給部から、前研磨及び後研磨でそれぞれ使用する研磨剤、リンス処理で使用する洗浄液が選択的に供給される。研磨装置の供給孔には２種類の研磨剤及び洗浄液を供給するための少なくとも３種類のパイプが接続されており、各パイプに設けられたバルブを開閉操作することにより、２種類の研磨剤及び洗浄液がそれぞれ切り替えられて供給孔に供給される。

上記のように２種類の研磨剤及び洗浄液を切り替えて使用する場合、前研磨の際に研磨パッド内に含浸された研磨剤が、後研磨の際に研磨パッド内から浸み出し、２種類の研磨剤同士が混ざり合うおそれがある。これを防止するため、研磨パッドとしての軟質ポリッシャには、研磨剤が含浸されにくいものが使用される。

図２に模式的に示すように、軟質ポリッシャは、不織布等からなる基材１１と、同基材１１の表面に積層されたナップ層１２とから形成されている。このナップ層１２は２層構造を有し、複数の独立気泡１３が内在する内層１４と、ナップ層１２の表面で開孔された複数のナップ形成孔１５を有する外層１６とからなる。前記独立気泡１３は水滴状をなし、ナップ層１２の内側において大きく膨らみ、表面に向かうに従って細く萎んでおり、ナップ層１２の厚み方向に延びるように形成されている。前記ナップ形成孔１５は、該独立気泡１３に比べて極微細なサイズであり、浅い壺状をなし、独立気泡１３と連通することなく、独立して形成されている。

２次研磨処理の際、ナップ形成孔１５内には研磨剤の砥粒が入り込む。この砥粒は、ナップ形成孔１５へ出入りしつつ、ガラス素板の表面を研磨する。このとき、ナップ形成孔１５内の砥粒は、ナップ形成孔１５が独立気泡１３と連通していないことから、ナップ層１２の内奥まで入り込むことなく、ナップ形成孔１５内に留まる。そして、ナップ形成孔１５内に留まった砥粒は、リンス処理の際、洗浄液によってナップ形成孔１５内から容易に洗い流され、外部へ排出される。従って、砥粒がナップ層１２の内奥まで入り込むことを防止するとともに、リンス処理の際にナップ形成孔１５内の砥粒を洗い流すことにより、後研磨の際にナップ形成孔１５内から前研磨で使用した研磨剤が浸み出すことが防止される。

このような２層構造のナップ層１２を備える軟質ポリッシャには、予めバフ研磨を施さない、所謂ノンバフパッドと称される研磨パッドが使用される。バフ研磨とは、砥石等を利用し、発泡体よりなる研磨パッドの表面を荒削りする研磨をいう。

通常、発泡体よりなる研磨パッドは、製造直後の状態で表面に開孔を有しておらず、バフ研磨を施し、その表層部分を削り取ることで、内在する独立気泡が開孔され、ナップ形成孔が形成される。つまり、図２中の破線よりも上方の外層１６の部分が削り取られることにより、独立気泡１３がナップ層１２の表面で開孔され、ナップ形成孔となる。従って、このような通常の研磨パッドにおいて、ナップ形成孔はその開口径が大きく、また開口径にばらつきがあり、さらには深さの深いものとなる。具体的に、開口径は２０〜１００μｍであり、深さは４００〜７００μｍである。

これに対し、本実施形態における２次研磨処理の研磨パッドである軟質ポリッシャは、通常であれば削り取られてしまう部分に内在する微小な気泡を利用し、ナップ形成孔１５を形成したものである。このため、当該ナップ形成孔１５は、その開口径が２０μｍ未満であり、深さは１００μｍ未満である。ここで、ナップ形成孔１５の開口径は、好ましくは２μｍ以上であり、２０μｍ未満である。開口径が２μｍ未満の場合、ナップ形成孔１５に研磨剤の砥粒が入り込みにくくなる。これとは逆に開口径が２０μｍ以上の場合、リンス処理時に洗い流すことが出来ないほど大量の砥粒がナップ形成孔１５に入り込んでしまう。一方、ナップ形成孔１５の深さは２μｍ以上であり、１００μｍ未満である。深さが２μｍ未満の場合、ナップ形成孔１５に研磨剤の砥粒を収容しにくくなり、１００μｍを超えると、リンス処理時に洗い流すことが出来ないほど、ナップ形成孔１５の内奥へ砥粒がに入り込んでしまう。

また、当該軟質ポリッシャは、製造直後の状態のままでは表面に開孔を有していないため、バフ研磨によらず、その表面を研磨し、ナップ形成孔１５を開孔させる必要がある。そこで、当該軟質ポリッシャには、研磨装置への装着後、研磨に使用する前に予めパッドドレス処理が施される。パッドドレス処理とは、ドレッサーを使用し、研磨パッドの表面を若干量のみ研磨する処理をいう。このドレッサーとしては、円板状をなす基材の表面にダイヤモンド製の砥粒を電着して得られるパッドドレッサー、又は基材の表面にダイヤモンド製のペレットを埋め込んで得られるペレットドレッサーが挙げられる。これらのうち、パッドドレス処理にはパッドドレッサーを使用することが好ましい。これは、ペレットドレッサーに比べ、パッドドレッサーは砥粒が細かく、研磨パッドの表面の過剰な研磨を抑制することが可能であることによる。

上記のように、本発明の２次研磨処理は、前研磨と後研磨との２段階に分けて行う精密研磨と、前研磨と後研磨の間に設けられたリンス処理と、前研磨と後研磨とで研磨剤を切り替えることと、ナップ層１２を２層構造とすることとに特徴を有する。

これらの特徴を備えることにより、２次研磨処理は、その途中で研磨剤の種類及び粒径を切り替えながらも、一種類の研磨パッドと一台の研磨装置を使用して実施することが可能である。このため、１次研磨処理と２次研磨処理の２工程で研磨工程を終了させつつも、２次研磨処理の途中で研磨剤の種類及び粒径を切り替えることにより、上記した表面粗さＲａ、うねりの高さＷａ、微小うねりの高さＮＲａの値を満たすようにガラス基板を製造することが可能である。また、上記した表面粗さＲａ、うねりの高さＷａ、微小うねりの高さＮＲａの値を確実に満たすようにするため、前研磨、リンス処理及び後研磨のそれぞれに係る製造の条件を以下のように定めることが好ましい。

前研磨において、軟質ポリッシャからガラス素板に加えられる荷重は、好ましくは５０〜１２０ｇ／ｃｍ^２である。荷重が５０ｇ／ｃｍ^２未満の場合、前研磨でガラス素板を十分に精密研磨することができない可能性がある。この場合、製造されたガラス基板の表面粗さＲａ、微小うねりの高さＮＲａの値が高くなってしまうか、あるいは、ガラス基板の表面粗さＲａ、微小うねりの高さＮＲａの値を満たすため、後研磨に係る研磨時間を長くする必要がある。荷重が１２０ｇ／ｃｍ^２を超えると、軟質ポリッシャの表面が歪むことにより、ガラス素板の表面に微小うねり等の微小な欠陥が形成され、表面粗さＲａ、微小うねりの高さＮＲａの値が高くなったり、この荷重によって前研磨の際にガラス素板が割れたり等の不具合を生じるおそれがある。

後研磨において、軟質ポリッシャからガラス素板に加えられる荷重は、好ましくは３０〜１００ｇ／ｃｍ^２である。荷重が３０ｇ／ｃｍ^２未満の場合、後研磨でガラス素板を十分に研磨することができず、製造されたガラス基板の表面粗さＲａ、微小うねりの高さＮＲａが所望の値を満たさなくなるおそれがある。荷重が１００ｇ／ｃｍ^２を超えると、軟質ポリッシャの表面が歪み、ガラス素板の表面に微小うねり等の微小な欠陥が形成され、表面粗さＲａ、微小うねりの高さＮＲａの値が高くなったり、この荷重によって後研磨の際にガラス素板が割れたり等の不具合を生じるおそれがある。

リンス処理において、軟質ポリッシャからガラス素板に加えられる荷重は、前研磨の荷重と比較した場合、低くすることが好ましい。また、後研磨の荷重と比較した場合、同じか又は低くすることが好ましい。具体的には、荷重が２５〜７０ｇ／ｃｍ^２であることが好ましい。荷重が２５ｇ／ｃｍ^２未満の場合、ガラス素板の表面から付着物等を十分に擦り落とすことができなかったり、ナップ形成孔１５内に研磨剤の砥粒が残留したりするおそれがある。荷重が７０ｇ／ｃｍ^２を超えると、この荷重によってリンス処理の際にガラス素板が割れる等の不具合を生じるおそれがある。

前研磨、リンス処理及び後研磨のうち、後研磨に係る作業時間は、好ましくは１〜４０分である。後研磨に係る作業時間を１分未満とした場合、ガラス素板の表面が十分に研磨されていない可能性がある。作業時間を４０分より長くしても、これ以上はガラス素板の平滑性は向上せず、却って作業時間の長時間化による生産量の低下を招く。

さらに、リンス処理の作業時間は、好ましくは１〜２０分である。リンス処理の作業時間が１分未満の場合、１次研磨処理時に使用した研磨剤が十分に除去されず、２次研磨処理時にガラス素板の表面に研磨痕が形成されてしまうおそれがある。作業時間を２０分より長くしても、これ以上は付着物、残留する研磨剤等を除去することはできず、却って作業時間の長時間化による生産量の低下を招くこととなる。

そして、当該２次研磨処理に係る作業時間の合計は、好ましくは７〜４５分である。これは前研磨、リンス処理及び後研磨が、ガラス素板の入れ替え作業等を必要とせず、連続して行われることから、可能となる作業時間である。作業時間の合計を７分未満とするには、前研磨、リンス処理及び後研磨のうち、少なくとも１つの作業時間を短くするか、あるいは省略する必要がある。この場合、ガラス素板の表面が十分に研磨されなかったり、ガラス素板の表面が傷つく等の弊害を招くおそれがある。作業時間の合計を４５分より長くすれば、前研磨、リンス処理及び後研磨のうち、少なくとも１つの作業時間が過剰なものとなる。前研磨、リンス処理及び後研磨のいずれの作業も、作業時間を過剰なものとなれば、表面の平滑性、清浄度等が向上するといった効果は期待できず、却って作業時間の長時間化による生産効率の低下を招くおそれがある。

前記実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
実施形態のガラス基板の製造方法において、２次研磨処理は、前研磨と後研磨との２段階に分けて精密研磨が行われ、さらに前研磨と後研磨の間にはリンス処理が設けられている。この前研磨と後研磨とではそれぞれ異なる種類及び粒径の研磨剤が使用されている。また、２次研磨処理で使用する軟質ポリッシャには、ナップ層１２を２層構造としたものが使用され、これにより、研磨剤が軟質ポリッシャの内奥まで含浸されないように構成されている。従って、２次研磨処理において、同一の研磨装置で粒径又は種類の異なる研磨剤を使用することができ、生産効率の向上を図ることができる。そして、所望とする表面粗さＲａ、うねりの高さＷａ、微小うねりの高さＮＲａの値を満たすため、従来は３次研磨処理まで必要とする研磨工程を、２次研磨処理までで終了させることが可能であり、製造時間の短縮化及び生産量の向上を図ることができる。

前研磨で使用される酸化セリウムの粒子は、その平均粒径（Ｄ_５０）が１．５μｍ以下である。加えて、後研磨で使用される酸化ケイ素の粒子は、その平均粒径（Ｄ_５０）が０．２μｍ以下である。このため、研磨工程に係る工程数を減らし、製造時間の短縮化及び生産量の向上を図りつつも、製造されるガラス基板の品質を維持することができる。

２次研磨処理に係る作業時間の合計は、７〜４５分である。このうち、後研磨に係る作業時間は１〜４０分であり、リンス処理に係る作業時間は１〜２０分である。このため、ガラス基板の品質を良好に維持しつつ、作業時間の短縮化を図ることができる。

リンス処理では、前研磨又は後研磨と比較し、研磨パッドからガラス素板に加えられる荷重が低くされている。このため、ガラス素板の表面から付着物を良好に擦り落としつつ、同ガラス素板の傷つき、割れ等のような不具合を防止することができる。

上記の製造方法で製造されたガラス基板は、その表面の微小うねりの高さＮＲａが０．１５ｎｍ以下であり、品質が高く、高密度の記録が可能である。
以下、前記実施形態をさらに具体化した実施例について説明する。
研磨パッドについての考察
実施例１及び比較例１について、表１に示す性状のポリウレタン製の軟質ポリッシャを研磨パッドとして使用し、２次研磨処理を施した。このとき、２次研磨処理の加工条件は、前研磨を荷重８０ｇ／ｃｍ^２で５分、リンス処理を荷重６０ｇ／ｃｍ^２で５分、後研磨を荷重６０ｇ／ｃｍ^２で５分であった。また、実施例１の軟質ポリッシャには予めバフ研磨されていないものを使用し、比較例１には予めバフ研磨されたものを使用した。そして、研磨後のガラス素板について、その表面のＮＲａを測定した。これらの結果を表１に示す。また、実施例１の軟質ポリッシャの電子顕微鏡（ＳＥＭ）による表面及び断面の状態を図３及び図４に示し、比較例１のポリッシャの表面及び断面の状態を図５及び図６に示す。図３，５に示す表面状態に関する電子顕微鏡の撮影倍率は１００であり、図４，６に示す断面に関する撮影倍率は４０である。

図４から明らかなように、実施例１の軟質ポリッシャは、そのナップ層が略２層構造となっていた。また、図３から明らかなように、ナップ形成孔が表面全体に緻密にかつ略均一に散らばっており、開口径もほぼ揃っていた。これに対し、比較例１の軟質ポリッシャでは、図６から明らかなように、大きな独立気泡がナップ層の表面で開孔され、略１層の構造となっていた。また、図５から明らかなように、ナップ形成孔が表面に散らばり、開口径は揃っていなかった。そして、研磨後のガラス素板の微小うねりの高さＮＲａは、実施例１では０．１３ｎｍであるのに対し、比較例１では０．１６ｎｍであった。以上の結果より、ナップ層が略２層構造をなす軟質ポリッシャを使用することにより、微小うねりの高さＮＲａが向上することが示された。
ナップ形成孔の開口径についての考察
次に、参考例１〜４について、実施例１の軟質ポリッシャを使用し、そのナップ形成孔の開口径をそれぞれ変更し、表２に示すような条件で２次研磨処理を施した。そして、それぞれの参考例について、リンス処理後における研磨剤の残留値、研磨後のガラス素板の表面粗さＲａ及び微小うねりの高さＮＲａを測定した。その結果を表２に示す。なお、研磨剤の残留値は、次のようにして算出した。すなわち、まず前研磨で使用する研磨剤について、濃度を様々に変え、その濃度毎の標準液を調整する。次いで、参考例１〜４について、リンス処理時に排出される排液の色と標準液の色とを比較し、参考例１〜４の排液中における研磨剤の濃度を求める。そして、参考例１を基準とし、この参考例１の濃度に対する参考例２〜４の濃度の割合を、研磨剤の残留値として算出した。

表２の結果より、開口径を５〜１０μｍとした参考例１及び２については、研磨剤の残留値が１以下と少なく、また表面粗さＲａ及び微小うねりの高さＮＲａについても良好な結果が得られた。これに対し、開口径を３０〜９０μｍとした参考例３及び４については、研磨剤の残留値がそれぞれ１０及び４と多く、また表面粗さＲａ及び微小うねりの高さＮＲａについても参考例１及び２よりも高いという結果が得られた。

この結果より、ナップ形成孔の開口径を大きくした場合、リンス処理を施しても、研磨剤が多く残留し、これが製造されるガラス基板の品質に影響を与えることが示された。
荷重についての考察
参考例５〜１０について、実施例１の軟質ポリッシャを使用し、表３に示すように、前研磨、リンス処理及び後研磨の荷重をそれぞれ変更し、２次研磨処理を施した。そして、それぞれについて、得られたガラス素板の状態を目視により測定した。その結果を表３に示す。

表３の結果より、リンス処理の荷重を前研磨よりも低く、かつ後研磨の荷重と同じか又は低くした参考例５〜７については、目視で良好なガラス基板が得られた。これに対し、リンス処理の荷重を前研磨及び後研磨よりも高くした参考例８については、製造された複数枚のガラス素板の一部に加工割れを生じたものがあった。加えて、リンス処理の荷重を前研磨と同じとした参考例９では、製造された複数枚のガラス素板の一部に傷つきを生じたものがあった。これらの結果から、リンス処理の荷重は、前研磨よりも低く、かつ後研磨の荷重と同じか又は低くすることが好ましいことが示された。また、リンス処理の荷重を前研磨よりも低くした場合において、過剰に低くした参考例１０については、加工割れを生じたものがあった。これは、研磨時に研磨パッドがガラス基板を十分に押さえることができず、キャリア内に維持することができなかったためと考えられる。なお、リンス処理に係る荷重は、好ましくは２５〜７０ｇ／ｃｍ^２であり、さらに好ましくは、５０〜６０ｇ／ｃｍ^２である。

なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
情報記録媒体として要求される耐衝撃性、耐振動性、耐熱性等を満たすため、研磨工程よりも前の工程、研磨工程よりも後の工程又は研磨の各工程の間でガラス素板に化学強化処理を施してもよい。この化学強化処理とは、ガラス基板の組成中に含まれるリチウムイオンやナトリウムイオン等の一価の金属イオンを、それらと比較してそのイオン半径が大きなナトリウムイオンやカリウムイオン等の一価の金属イオンにイオン交換することをいう。そして、ガラス基板の表面に圧縮応力を作用させて化学強化する方法である。この化学強化処理は、化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液にガラス基板を所定時間浸漬することによって行われる。

化学強化塩の具体例としては、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸銀等をそれぞれ単独、あるいは少なくとも２種を混合したものが挙げられる。化学強化処理液の温度は、ガラス基板に用いた材料の歪点よりも好ましくは５０〜１５０℃程度低い温度であり、より好ましくは化学強化処理液自身の温度が３００〜４５０℃程度である。ガラス基板の材料の歪点よりも１５０℃程度低い温度未満では、ガラス基板を十分に化学強化処理することができない。一方、ガラス基板の材料の歪点よりも５０℃程度低い温度を超えると、ガラス基板に化学強化処理を施すときに、ガラス基板に歪みが発生するおそれがある。

前記実施形態では、研磨処理をバッチ方式の研磨機を使用して行ったが、これに限らず、ガラス基板を一枚ずつ研磨する枚葉方式の研磨機を使用して行ってもよい。
面取り工程の後でガラス素板の粗さ、反り、うねり等の表面状態が所望の値を満たすのであれば、ラップ工程を省略してもよい。このように構成した場合、作業時間のさらなる短縮化を図ることができる。

バッチ式の研磨装置の一部を破断して示す斜視図。 研磨パッドの断面を示す模式図。 実施例におけるガラス素板の表面を電子顕微鏡で撮影した状態を示す図。 図３のガラス素板の断面を電子顕微鏡で撮影した状態を示す図。 比較例におけるガラス素板の表面を電子顕微鏡で撮影した状態を示す図。 図５のガラス素板の断面を電子顕微鏡で撮影した状態を示す図。

Claims (11)

1. ガラス素板の表面を研磨することによって製造される情報記録媒体用ガラス基板の製造方法であって、
   前記研磨は、ガラス素板の表面を平滑に粗研磨するための１次研磨処理を施す工程と、粗研磨されたガラス素板の表面をさらに平滑に精密研磨するための２次研磨処理を施す工程との２工程に分けて行われ、
   前記２次研磨処理は、発泡体よりなる研磨パッドを使用して、酸化セリウムの砥粒を含む研磨剤を用いる前研磨と、酸化ケイ素の砥粒を含む研磨剤を用いる後研磨との２段階に分けて行われ、
   前研磨及び後研磨の間で、洗浄液を用いて前研磨の後のガラス素板を濯ぐために、前研磨と比較して研磨パッドからガラス素板に加えられる荷重を低くされるリンス処理が施され、前記前研磨の際に研磨パッド内に留まっていた砥粒が前記リンス処理の際に洗い流されることを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
2. ガラス素板の表面を研磨することによって製造される情報記録媒体用ガラス基板の製造方法であって、
   前記研磨は、ガラス素板の表面を平滑に粗研磨するための１次研磨処理を施す工程と、粗研磨されたガラス素板の表面をさらに平滑に精密研磨するための２次研磨処理を施す工程との２工程に分けて行われ、
   前記２次研磨処理は、発泡体よりなる研磨パッドを使用して、酸化セリウムの砥粒を含む研磨剤を用いる前研磨と、酸化ケイ素の砥粒を含む研磨剤を用いる後研磨との２段階に分けて行われ、
   前研磨及び後研磨の間で、洗浄液を用いて前研磨の後のガラス素板を濯ぐために、後研磨と比較して研磨パッドからガラス素板に加えられる荷重を同じか又は低くされるリンス処理が施され、前記前研磨の際に研磨パッド内に留まっていた砥粒が前記リンス処理の際に洗い流されることを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
3. ガラス素板の表面を研磨することによって製造される情報記録媒体用ガラス基板の製造方法であって、
   前記研磨は、ガラス素板の表面を平滑に粗研磨するための１次研磨処理を施す工程と、粗研磨されたガラス素板の表面をさらに平滑に精密研磨するための２次研磨処理を施す工程との２工程に分けて行われ、
   前記２次研磨処理は、発泡体よりなる研磨パッドを使用して、酸化セリウムの砥粒を含む研磨剤を用いる前研磨と、酸化ケイ素の砥粒を含む研磨剤を用いる後研磨との２段階に分けて行われ、
   前研磨及び後研磨の間で、洗浄液を用いて前研磨の後のガラス素板を濯ぐためのリンス処理が施され、前記リンス処理に係る荷重が２５〜７０ｇ／ｃｍ ^２ であり、前記前研磨の際に研磨パッド内に留まっていた砥粒が前記リンス処理の際に洗い流されることを特徴とする情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
4. 前記酸化セリウムの砥粒の平均粒径（Ｄ _５０ ）が１．５μｍ以下であり、前記研磨パッドのナップ形成孔の開口径よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
5. 前記酸化ケイ素の砥粒は、酸化セリウムの粒子よりもその粒径が小さく、その平均粒径（Ｄ _５０ ）が０．２μｍ以下であり、かつ、前記研磨パッドのナップ形成孔の開口径よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
6. 前記２次研磨処理に係る作業時間の合計が７〜４５分であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
7. 前記リンス処理に係る作業時間が１〜４０分であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
8. 前記リンス処理に係る作業時間が１〜２０分であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の情報記録媒体用ガラス基板の製造方法。
9. ガラス素板の表面を研磨することによって情報記録媒体用ガラス基板を製造するための研磨装置であって、
   発泡体よりなる研磨パッドを備え、その研磨パッドにより、酸化セリウムの砥粒を含む研磨剤を用いる前研磨と、酸化ケイ素の砥粒を含む研磨剤を用いる後研磨との２段階に分けて、前記ガラス素板の研磨が行われ、
   前研磨及び後研磨の間で、洗浄液を用いて前研磨の後のガラス素板を濯ぐためのリンス処理が施され、前記前研磨の際に研磨パッド内に留まっていた砥粒を前記リンス処理の際に洗い流すため、前記研磨パッドは、複数の独立気泡が内在する内層と、該独立気泡に比べて極微細なサイズの複数のナップ形成孔を有する外層とからなるナップ層をその表面に備え、前記ナップ形成孔は研磨パッドの表面にて開口していることを特徴とする研磨装置。
10. 前記研磨パッドのナップ形成孔は、その開口径が２μｍ以上、２０μｍ未満であり、深さが２μｍ以上、１００μｍ未満であることを特徴とする請求項９に記載の研磨装置。
11. 請求項９又は１０に記載の研磨装置は更に、回転軸の周りに回転可能に配置された下定盤及び上定盤と、上定盤及び下定盤の間に配置され、かつ、複数のガラス素板を支持可能なキャリアとを備え、前記研磨パッドを下定盤及び上定盤に必要に応じて装着した状態で、上定盤及び下定盤を回転させることにより、ガラス素板の表面を研磨パッドによって研磨する研磨装置。

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