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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Festplattentreiber, die zum
Speicher von Daten verwendet werden, und spezifischer auf ein Glassubstrat
für Scheiben
bzw. Disketten, die in Diskettentreibern inkorporiert bzw. aufgenommen
sind, und ein Verfahren zur Herstellung des Substrats.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Auf
dem Gebiet von Festplattenspeichersystemen waren die Substrate,
auf welchen magnetische Aufzeichnungsmedien hergestellt wurden,
um eine Festplatte auszubilden, für die meisten Diskettentreiberanwendungen
traditionell aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt.
Das Aluminium ist typischerweise mit einer plattierten Nickellegierungsschicht,
wie Nickel-Phosphor (NiP) aus Härtegründen beschichtet,
da Aluminium ein relativ weiches Material ist.
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Kürzlich gab
es bemerkenswerte Anstrengungen Glassubstrate extensiver zu verwenden (hierin
wird der Ausdruck "Glas" verwendet, um jegliches
Glas enthaltende oder davon abgeleitete Material, beinhaltend amorphes
Glas und Glaskeramik zu bezeichnen). Es ist wünschenswert, Glas als ein Substratmaterial
zu verwenden, da es widerstandsfähiger
gegenüber
einer Deformation bei einem plötzlichen
Aufschlagen bzw. Auftreffen des Kopfs durch den Aufzeichnungskopf
ist als mit NiP plattiertes Aluminium. Tatsächlich werden aus diesem Grund
Glassubstrate häufig
für Laptops
oder Notebook-Computer verwendet. Zusätzlich haben Glassubstrate
typischerweise weniger thermische Rauheiten aufgrund der ein gebetteten
Teilchen als Aluminiumsubstrate. Glas hat auch eine größere Steifheit
als Aluminium, was ein niedrigeres bzw. geringeres Flattern aufgrund
einer niedrigeren Vibration zur Verfügung stellt bzw. bewirkt, wodurch
eine größere Anzahl
von Spuren pro Zoll sind somit eine größere Dichte möglich ist.
Das geringe Flattern bzw. Vibrieren erlaubt auch größere Rotationsgeschwindigkeiten
bzw. Drehzahlen während
der Antriebstätigkeit,
was eine niedrigere Zugriffszeiten und größere Datenübertragungsgeschwindigkeiten
bzw. -raten zur Verfügung
stellt.
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Glassubstrate
können
in einer Vielzahl von Wegen hergestellt werden. 1 illustriert
eine exemplarischen Verfahrensfluß bzw. Prozeßablauf
zum Ausbilden von Glassubstraten. Zuerst wird in Schritt 101 ein
Glaszuschnitt bzw. -rohling ausgebildet. In einem Verfahren wird
das Glas gegossen oder gepreßt,
um den Rohling auszubilden. In diesem Verfahren wird Glas in eine
zylindrische Form gegossen. Das geschmolzene Glas wird dann gepreßt und gekühlt, um
zu verfestigen. Als nächstes
wird eine Innendurchmesser-(ID)-Öffnung
in der Mitte des Rohlings ausgebildet.
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In
einem anderen Verfahren wird geschmolzenes Glas aus einem Pool bzw.
Bad von geschmolzenem Glas durch Walzen gezogen, dann gekühlt und
geschnitten, um Blätter
aus Glas auszubilden. Das Blatt kann dann in kleinere quadratische,
rechteckige oder ähnlich
geformte Stücke
geschnitten werden. Jedes Stück
wird dann typischerweise einer "Kernbehandlung" unterworfen oder
in zylindrische Zuschnitte oder Rohlinge, eine ID-Öffnung aufweisen,
in einem oder mehreren Schneidverfahren geschnitten. In dem Kernbildungsverfahren
werden sowohl der Außendurchmesser
("OD") als auch der ID grob
dimensioniert.
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Schließlich kann
in einem weiteren Rohlingsausbildungsverfahren geschmolzenes Glas,
z.B. auf geschmolzenem Zinn, aufschwimmen bzw. einem Floatverfahren
unterworfen werden, um eine dünne Schicht
aus geschmolzenem Glas auszubilden. Das geschmolzene Glas wird dann
gekühlt,
um ein Blatt auszubilden. Das Blatt wird grob in derselben Weise, wie
das gezogene Glas, das oben beschrieben ist, bearbeitet, um den
Zuschnitt bzw. Rohling auszubilden.
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Ein
repräsentativer
Rohling bzw. Zuschnitt 200 ist in 2 gezeigt.
Die ID-Öffnung
ist in 2 nicht gezeigt. Der Zuschnitt 200 hat
eine anfängliche, unmittelbar
geformte Dicke, die mit 200t bezeichnet ist. Gegebenenfalls
wird in den unten gezeigten Schritten ein Substrat 210,
das eine Dicke 210t aufweist, geformt bzw. ausgebildet.
Typischerweise werden etwa 20% bis mehr als 50% der Dicke 200t des Zuschnitts 200 entfernt,
um das Substrat 210 auszubilden. Obwohl die Bezeichnungen "Substrat" und "Zuschnitt" bzw. "Rohling" manchmal verwendet
werden können,
um sich auf das Werkstück
an einem bestimmten Punkt in der Herstellung zu beziehen, kann die
Verwendung variieren. Beispielsweise kann der Ausdruck "Zuschnitt" so früh verwendet
werden, wenn das Material zuerst in eine zylindrische Form geformt
wird, und nachher verwendet werden, um das Material an anderen Stufen
zu beschreiben, wie grobes Schneiden, Abschrägen bzw. Kanten bearbeiten,
Kanten polieren usw. Der Ausdruck "Substrat" kann verwendet werden, um sich auf
das Werkstück so
früh wie
nach dem(n) Polierschritt(en), der (die) unten beschrieben ist bzw.
sind, zu beziehen und kann nachfolgend verwendet werden, um das
Werkstück
zu beschreiben (beinhaltend jegliche Schichten oder Merkmale, die
in oder an dem Werkstück
ausgebildet sind) an jedem Punkt wäh rend der Herstellung des magnetischen
Aufzeichnungsmediums. Es wird erkannt werden, daß eine Verwendung der Ausdrücke "Zuschnitt" oder "Substrat" hier üblicherweise sich
auf das Werkstück,
wie es an dem zur Diskussion stehenden Punkt vorliegt, in Abhängigkeit
von dem Kontext beziehen wird. Jedoch beschränkt die Verwendung von irgendeinem
Ausdruck in keiner Weise das Werkstück oder den Rahmen der Erfindung
auf irgendeinen spezifischen Punkt in der Sequenz oder auf irgendeinen
Zustand des Werkstücks, da
zahlreiche bzw. verschiedene Verfahrensschritte in einer unterschiedlichen
Reihenfolge, als dies hier beschrieben ist, ausgeführt werden
können,
nicht unter jeden Umständen
verwendet werden können
bzw. müssen
oder durch unterschiedliche und/oder zusätzliche Verfahrensschritte
ersetzt sein können.
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Nach
einem Ausbilden eines Zuschnitts bzw. Rohlings kann das Glas einer
thermischen Behandlung in Schritt 102 unterworfen werden.
Die thermische Behandlung härtet
bzw. glüht
Spannungen aus und kann beim Einebenen des Zuschnitts helfen. Dann
umfaßt
Schritt 103 einen Schleifvorgang, wobei die OD- und ID-Kanten
bzw. Ränder
präzise
auf die Größe des ID
und OD geschliffen werden, und um eine Abschrägung zur Verfügung zu
stellen. Da die Diskette bzw. Scheibe beträchtlich dicker als das Endsubstrat
ist, muß der
Schleifvorgang so ausgebildet bzw. entworfen sein, daß die gewünschte Abschrägung in
dem fertiggestellten bzw. Endsubstrat vorhanden sein wird. Nach
der Schleifarbeit bzw. dem Schleifvorgang können die Kanten poliert werden,
falls dies nötig
ist, auf eine Glätte,
die ausreichend ist, um eine Handhabung mit Robotern, ein Halten
in Klemmen oder ähnliche
Operationen bzw. Vorgänge
ohne eine Beschädigung
entweder an der Scheibe oder einer derartigen Einrichtung und ohne Ausbildung
von Schmutz zu erlauben.
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Das
Kantenpolieren kann durch eine Kombination von Schleif-, Läpp- und
Polierschritten gefolgt sein. Obwohl eine Verwendung dieser Bezeichnungen
variiert, bezieht sich ein Schleifen typischerweise auf ein primär, physikalisches
Verfahren, wo der Zuschnitt gegen einen Schleifstein oder eine Platte
mit eingebetteten Teilchen, wie Diamantteilchen, in der Anwesenheit
eines Schleifmittels bzw. Schmiermittels oder Kühlmittels gepreßt wird.
Schleifen ist ein relativ aggressiver Schritt dahingehend, daß eine große Menge
an Material schnell entfernt wird. In diesem Schritt werden große Defekte
und Oberflächenniveauvariationen
großen
Maßstabs
(d.h. langer Wellenlänge)
entfernt oder stark reduziert. Jedoch verbleiben kleinere Defekte
und Oberflächenniveauvariationen
kleineren Maßstabs.
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Ein
Polieren und Läppen
beziehen sich normalerweise auf Schritte, welche sowohl chemisch
als auch physikalisch sind, jedoch für Glassubstrate werden üblicherweise
in erster Linie chemische verwendet. In diesen Schritten wird der
Zuschnitt zwischen zwei Gewebepolierkissen angeordnet, welche eine Aufschlämmung aufweisen,
die ein Ätzmittel
(wie Ceroxid) und ein Schleifmittel enthält. Diese Schritte werden durchgeführt, indem
eine aufeinanderfolgend weniger aggressive Bearbeitung (aufeinanderfolgend kleiner
dimensionierte Schleifmittel und/oder weniger aggressive Chemikalien
und/oder ein niedriger Kissendruck) verwendet wird. Auf diese Weise
werden progressiv kleinere Defekte und Oberflächenniveauvariationen entfernt,
was in einer sehr glatten Oberfläche
mit wenigen Defekten resultiert. Obwohl ein Läppen und Polieren dieselbe
Art von Einrichtung und Aufschlämmungen
verwenden können,
wird der Ausdruck Läppen
typischerweise für
ein aggressiveres Verfahren verwendet.
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Tatsächlich wird
in einigen Fällen
kein Schleifen durchgeführt,
und eine große
Menge von Material wird stattdessen durch einen oder mehrere Läppschritte
entfernt. Im Gegensatz dazu entfernen die Polierschritte typischerweise
eine kleinere Materialmenge und werden in erster Linie durchgeführt, um zu
bewirken, daß die
Oberfläche
frei von kleinen Defekten und Verunreinigungen ist, und um eine
sehr glatte Oberfläche
auszubilden.
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In
dem exemplarischen Verfahren gemäß dem Stand
der Technik von 1 wird nach dem Schritt. 103 ein
erstes Schleifverfahren 104 durchgeführt, gefolgt durch ein zweites
Schleifverfahren 105. Zurückkehrend zu 2 werden
Abschnitte 201 und 202 von beiden Seiten des Zuschnitts 200 durch Schleifverfahren
bzw. -prozesse 104 bzw. 105 entfernt. Es wird
erkannt bzw. geschätzt
werden, daß die Figuren
hier, während
sie erläuternd
bzw. illustrativ sind, nicht notwendigerweise maßstabgetreu gezeichnet sind.
Wie dies gesehen werden kann, haben diese zwei Schleifverfahren
die Masse des Gesamtmaterials, das zu entfernen ist, entfernt. Wie
dies zuvor erwähnt
wurde, kann bzw. können
einer oder beide Schleifschritte durch einen oder mehrere aggressive
Läppschritte
ersetzt sein. In jedem Fall wird etwa 80% oder 95% oder mehr der
Gesamtdicke, die zu entfernen ist, in den Schleif- und/oder Läppschritten vor
einem Polieren entfernt.
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Zurückkehrend
zu 1 wird nach den Schleifschritten ein 1 Polierschritt 106,
gefolgt durch einen 2 Polierschritt 107 durchgeführt. Wie
bei den Schleif- und/oder Läppschritten
werden die Polierschritte derart durchgeführt, daß jeder Schritt sukzessive
weniger aggressiv ist und eine kleinere Materialmenge entfernt.
In 2 ist der Abschnitt bzw. Bereich 205,
der von beiden Seiten des Substrats 200 durch Polierschritte 106 und 107 entfernt
wurde, gezeigt. Die kombinierten Polierschritte entfernen das verbleibende
Material, das zu entfernen ist, um ein Substrat 210 zu
bilden, d.h. etwa 5–20%
des gesamten zu entfernenden Materials, welches typischerweise eine
Menge von gleich etwa 1–10%
der Gesamtdicke 200t ist bzw. wird. Von der Gesamtmenge 205, die
in den Polierschritten entfernt ist, wird das meiste (etwa 85%)
in dem 1 Polierschritt 106 in Standard-Glassubstrat-Herstellungsverfahren
entfernt. Anders ausgedrückt,
können
typischerweise etwa 1–10%
der Gesamtdicke 200t in dem 1 Polierschritt 106 entfernt
werden, während
etwa 0,1–1%
der Gesamtdicke 200t in dem 2 Polierschritt 107 entfernt werden
können.
Selbstverständlich
kann die tatsächliche
Menge, die in jedem Schleif-, Läpp-
und Polierschritt entfernt wird, von dem Vorhergehenden in unterschiedlichen
Verfahren abweichen.
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Nach
dem abschließenden
bzw. Endpolierschritt 107 wird der Zuschnitt in Schritt 108 gereinigt und
dann in dem Fall von amorphem Glas chemisch gefestigt in Schritt 109.
In Schritt 109 werden eine oder mehrere Chemikalien, wie
Natriumnitrid und Kaliumnitrid in die Oberfläche des Substrats durch Tauchen
in eine Hochtemperaturlösung
eingebracht bzw. implantiert, um die Oberflächenschicht zu veranlassen,
eine Kompressionsspannung aufzuweisen, was ein Fortlaufen von Sprüngen verhindert.
Schließlich wird
die Diskette bzw. Scheibe nochmals in Schritt 110 gereinigt.
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Zahlreiche
unterschiedliche Variationen des beispielhaften Verfahrens von 1 können verwendet
werden, umfassend bzw. beinhaltend den Zusatz von. Schleif- und
Läppschritten
oder einen Ersatz von einem oder mehreren Schleifschritten durch
Läppschritte.
In diesem Hinblick wird eine große Menge an Material typischerweise
in einem oder mehreren Schleif- und/oder Läppschritten entfernt, während eine
relativ kleine Materialmenge in einem oder mehreren Polierschritten
entfernt wird, um eine glatte Endbearbeitung bzw. ein Finish auszubilden
und Oberflächeniveauänderungen
kleiner Größe bzw.
geringen Maßstabs
oder andere Unregelmäßigkeiten zu
entfernen. Falls gewünscht,
kann bzw. können
ein oder mehrere Reinigungsschritt e) zwischen aufeinanderfolgenden
Polier- oder aufeinanderfolgenden Schleif/Läppschritten zusätzlich zu
den gezeigten durchgeführt
werden, während
ein oder mehrere der gezeigten Reinigungsschritte nicht durchgeführt werden
können.
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Zusätzlich können andere
Schritte an unterschiedlichen Stufen des Verfahrens weggelassen oder
durchgeführt
werden. Als ein Beispiel kann das Schleifen und Polieren der Kanten
bzw. Ränder
in Schritt 103 zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt in dem
Verfahren durchgeführt
werden, obwohl es typischerweise gewünscht ist, diese Arbeiten bzw.
Vorgänge
vor den Polierschritten durchzuführen,
so daß sie
die polierten Oberflächen
der Scheibe nicht beschädigen.
Zusätzlich
müssen
diese Arbeiten nicht aufeinanderfolgend ausgeführt werden und jede kann an
einem unterschiedlichen Punkt des Verfahrens angeordnet werden.
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Ein
signifikanter Nachteil des Glassubstrats sind die gestiegenen Kosten
im Vergleich zu Aluminiumsubstraten. Von den Gesamtkosten zum Herstellen
eines Substrats umfassen die Schleif-, Läpp- und Polierschritte üblicherweise
zwei Drittel der Kosten oder mehr. Häufig werden diese Kosten grob
etwa gleich zwischen den Schleif/Läpp- und Polierschritten aufgeteilt,
jedoch können
sie tatsächlich
in Ab hängigkeit
von dem Ausmaß variieren,
in welchem jeder durchgeführt
wird.
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Erforderlich
ist ein Verfahren zum Ausbilden eines Glassubstrats, das ökonomisch
ist, während
es in einer glatten Oberfläche
frei von Unregelmäßigkeiten,
Kratzern, eingebetteten Teilchen oder anderen Defekten und frei
von Verunreinigungen resultiert. oder mehrere Reinigungsschritt(e)
zwischen aufeinanderfolgenden Polier- oder aufeinanderfolgenden Schleif/Läppschritten
zusätzlich
zu den gezeigten durchgeführt
werden, während
ein oder mehrere der gezeigten Reinigungsschritte nicht durchgeführt werden
können.
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Zusätzlich können andere
Schritte an unterschiedlichen Stufen des Verfahrens weggelassen oder
durchgeführt
werden. Als ein Beispiel kann das Schleifen und Polieren der Kanten
bzw. Ränder
in Schritt 103 zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt in dem
Verfahren durchgeführt
werden, obwohl es typischerweise gewünscht ist, diese Arbeiten bzw.
Vorgänge
vor den Polierschritten durchzuführen,
so daß sie
die polierten Oberflächen
der Scheibe nicht beschädigen.
Zusätzlich
müssen
diese Arbeiten nicht aufeinanderfolgend ausgeführt werden und jede kann an
einem unterschiedlichen Punkt des Verfahrens angeordnet werden.
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Ein
signifikanter Nachteil des Glassubstrats sind die gestiegenen Kosten
im Vergleich zu Aluminiumsubstraten. Von den Gesamtkosten zum Herstellen
eines Substrats umfassen die Schleif-, Läpp- und Polierschritte üblicherweise
zwei Drittel der Kosten oder mehr. Häufig werden diese Kosten grob
etwa gleich zwischen den Schleif/Läpp- und Polierschritten aufgeteilt,
jedoch können
sie tatsächlich
in Ab hängigkeit
von dem Ausmaß variieren,
in welchem jeder durchgeführt
wird.
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US-A-5 268 071 offenbart
ein Verfahren zum Herstellen eines Substrats für eine magnetische Diskette
bzw. Scheibe, umfassend ein Ätzen
der Oberfläche
eines Glassubstrats, um kleine Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche davon
auszubilden, indem geschmolzenes Salz, enthaltend wenigstens eine
Art von Nitritkation, angewandt wird. Gemäß diesem Dokument kann ein
derartiges Verfahren die Verschlechterung der mechanischen und magnetischen Eigenschaften
des magnetischen, scheibenförmigen Glassubstrats
für einen
langen Zeitraum verhindern. Insbesondere bezieht sich die
US-A-5 268 071 auf Natronkalkglas.
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US-A-6 872 069 offenbart
eine neue Serie von Glaskeramiken für eine Verwendung für magnetische
Scheibensubstrate, welche eine Deformation des Substrats bei einer
großen
Temperaturveränderung
verhindern kann und ein festes, kleines und kompaktes Substrat für magnetische
Scheiben bzw. Platten zur Verfügung
stellt.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Ausbilden
eines Glassubstrats zur Verfügung
zu stellen, welches ökonomisch
ist, während
es in einer glatten Oberfläche,
die frei von Aspheritäten
bzw. Abweichungen, Kratzern, eingebetteten Teilchen oder anderen
Defekten und frei von Verunreinigungen ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer magnetischen
Aufzeichnungsdiskette zur Verfügung
gestellt, umfassend:
Floaten bzw. Aufschwimmen von geschmolzenem Glas
auf einem geschmolzenen Material;
Verfestigen des geschmolzenen
Glases, um ein Glasblatt auszubilden;
Ausbilden wenigstens
eines Zuschnitts bzw. Rohlings aus dem Glasblatt, wobei der Zuschnitt
eine Dicke aufweist, worin der Schritt eines Ausbildens von wenigstens
einem Zuschnitt ein Unterteilen eines Teils bzw. Abschnitts des
Glasblatts und ein Entmischen bzw. Entkernen des unterteilten Stücks umfaßt;
Durchführen von
einer oder mehrerer Operation(en), um ein Substrat auszubilden,
worin insgesamt 10% oder weniger der Dicke des Zuschnitts entfernt
wird, während
die eine oder mehreren Operation(en) ausgeführt werden, um das Substrat
zu bilden, und worin die eine oder mehreren Operation(en) ein Feinpolieren
des Substrats umfassen; und
Abscheiden einer magnetischen Schicht über dem Substrat.
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Das
Verfahren einer Herstellung wird beschrieben. Zuerst wird geschmolzenes
Glas auf einem geschmolzenem Material gefloatet bzw. aufschwimmen
gelassen. Das Glas wird in ein Blatt bzw. eine Scheibe verfestigt,
welches) unterteilt wird und entkernt, um einen zylindrischen Glaszuschnitt
auszubilden, der ein Innendurchmesserloch aufweist. Nicht mehr als
etwa 10% der Gesamtdicke des Zuschnitts werden beim Polier- oder
Läpp- oder
Schleifarbeiten bzw. -vorgängen
entfernt. Vorzugsweise werden noch kleinere Materialmengen entfernt,
in einem Beispiel etwa 5% oder weniger, in einem anderen Beispiel
etwa 2–5%
oder weniger, in einem weiteren Beispiel etwa 1% oder weniger. Schließlich werden
in einigen Ausbildungen keine Schleif-, Polier- oder Läppschritte
durchgeführt.
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Andere
Arbeiten bzw. Vorgänge,
wie Dimensionieren, Kantenabschrägen
und Polieren der Kanten bzw. Ränder
können
durchgeführt
werden. In einer bevorzugten Ausbildung umfaßt das Verfahren die Schritte
eines Abschrägens
von einer oder beiden einer Außenseitendurchmesserkante
des Zuschnitts und einer Innenseitendurchmesserkante des Zuschnitts
und eines Polierens von einer oder beiden der Außenseitendurchmesserkante(n)
und der Innenseitendurchmesserkante(n) des Zuschnitts. Eine oder
mehrere Vorgänge,
beispielsweise Polieren, können
bis zu dem Ausmaß durchgeführt werden, das
notwendig ist, um die Oberflächencharakteristika das
Zuschnitts einzustellen, und nicht um überflüssiges Material von dem Zuschnitt
zu entfernen, beispielsweise um zu erreichen: Entfernung von eingebetteten
Teilchen, Entfernung von Oberflächenunebenheiten;
Entfernung von Kratzern; Entfernung von chemischen Verunreinigungen
an oder nahe der Oberfläche;
Absenken der Rauheit der Oberfläche und
jede Kombination der Vorhergehenden. Die Ra Rauheit der Oberfläche kann
0,20 nm (2 Å)
oder weniger nach einer derartigen Arbeitsweise oder Arbeitsweisen
betragen, welche nicht mehr als 10% der Dicke des Zuschnitts entfernen.
Eine oder vorzugsweise mehrere magnetische Schichten sind bzw. werden
auf dem Substrat abgeschieden, um eine magnetische Aufzeichnungsdiskette
auszubilden.
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Eine
magnetische Aufzeichnungsdiskette wird durch das Verfahren der Erfindung
ausgebildet. Eine derartige magneti sche Aufzeichnungsdiskette kann
in einer entfernbaren Patrone bzw. Hülse enthalten sein.
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Die
Dicke des Glassubstrats ist 90% oder mehr der Dicke des Zuschnitts.
Zusätzlich
können verschiedene
Reinigungsschritte während
des Verfahrens verwendet werden.
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Zusätzliche
Ausbildungen und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der detaillierten Beschreibung, den Figuren und Ansprüchen, welche
folgen, offensichtlich werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Verfahrens gemäß dem Stand
der Technik.
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2 erläutert das
Material, das von einem Zuschnitt zum Ausbilden eines Substrats
in dem Verfahren gemäß dem Stand
der Technik, das in 1 gezeigt ist, entfernt wurde.
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3 illustriert
eine SIMS-Analyse eines Glaszuschnitts, der gemäß der vorliegenden Erfindung
gebildet wurde.
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4A–4C zeigen
Blockdiagramme von Ausbildungen der vorliegenden Erfindung.
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5 illustriert
das Material, das von einem Zuschnitt entfernt wurde, um ein Substrat
gemäß einer
der Ausbildungen von 4 auszubilden.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Verfahren
zum Herstellen eines Substrats, magnetischen Aufzeichnungsmedien
und Speichervorrichtungen, ebenso wie das Substrat, Medien und Speichervorrichtungen
werden geoffenbart. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche
spe zifische Details angegeben, wie spezifische Abmessungen, Materialien,
Betätigungsparameter,
Verfahren, physikalische Charakteristika usw. Es wird jedoch erkannt
werden, daß diese
spezifischen Details nicht angewandt werden müssen, um die vorliegende Erfindung
auszuführen.
In anderen Fällen
sind gut bekannte Verfahren und Vorrichtungen nicht im Detail beschrieben,
um nicht die vorliegende Erfindung unnotwendiger Weise zu verschleiern.
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Fortgeschrittene
Medien erfordern eine extrem glatte Oberfläche. Allgemein können die
Rauheit oder die Änderung
im Oberflächenniveau
von einer Änderung
in kleinem Maßstab
bzw. kleiner Größe über Distanzen,
wie einigen Nanometern, bis zu Änderungen
großer
Größe über einen
Abstand von bis zu mehreren Millimetern variieren. Allgemein werden derartige
Variationen in bezug auf die Wellenlänge der Variation bzw. Änderung
bzw. Abweichung klassifiziert. Rauheitmessungen werden nicht nur
von der gewählten
Wellenlängenbandbreite
abhängen,
sondern auch von der Definition der Rauheit. Beispielsweise beinhalten
zwei gut bekannte Messungen einer Rauheit das arithmetische Mittel
des Abstands der Peaks bzw. Spitzen und Täler jeweils über und unter
dem mittleren Oberflächeniveau
(Ra Rauheit), und die Wurzel der Standardabweichung von derartigen Änderungen
(RMS Rauheit). Zusätzlich
wird der Rauheitswert von der speziellen Art des verwendeten Systems
abhängen,
das verwendet wird, um die Rauheit zu messen, ebenso wie die verschiedenen
Parameter, welche beim Betätigen
des Systems verwendet werden können,
und dem speziellen Verfahren, mit welchem das System die Rauheit
berechnet.
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Obwohl
die Terminologie stark variieren kann und obwohl sowohl Ra als auch
RMS Berechnungen für
Rauheiten in jedem Wellenlängenbereich
durchgeführt
werden können,
bezieht sich der Ausdruck "Ra
Rauheit" selbst,
wie er in der Diskettentreiberindustrie verwendet wird, typischer
Weise auf die im Wellenlängenbereich
von etwa unter 0,1 Mikrometer (μm)–10 μm gemessene
Rauheit. RMS Rauheit kann typischerweise in einem geringfügig größeren Wellenlängenbereich,
wie etwa unter 1 μm–50 μm gemessen
werden. Am anderen Ende der Skala wird der Ausdruck Ebenheit oft
verwendet, um sich auf Oberflächeniveauänderungen
zu beziehen, die eine Wellenlänge
in der Größenordnung
von mehreren hundert Mikrometern bis zu einigen zehn Millimetern besitzen.
Dazwischen können
andere Wellenlängenbereiche überprüft werden,
wie beispielsweise als "Niederfrequenz"-Rauheit, welche
verwendet wird, um eine Ra Rauheit zu bezeichnet, die bei einer
größeren Wellenlänge gemessen
wird (z.B. zehn bis hundert Mikrometer), als jene, die verwendet
wird, wenn eine Ra Rauheit spezifiziert wird.
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In
den Vorrichtungen gemäß dem Stand
der Technik, die eine polierte Nickel-Phosphor-Schicht verwenden,
liegt die Ra Rauheit, wie sie durch ein Rasterkraftmikroskop (AFM)
gemessen wird, in der Größenordnung
von etwa 2,5 Angstrom (Å)
(0,25 Nanometer (nm)) oder darunter. Die Niedrigfrequenz-Rauheit, wie sie
durch ein Zygo New View System unter Verwendung eines Hochpaß FFT-artigen
feststehenden Filters gemessen ist, mit einer Wellenlänge von
250 μm und
einer 300×240
Bildpunkte Tastgröße ist typischerweise
etwa 6 Å (0,6 nm)
oder weniger. Schließlich
ist die Ebenheit, wie sie auf einem Phaseshift Optiflat unter Verwendung eines
fliegenden Radius zwischen 14 mm und 47 mm gemessen ist, typischerweise
in dem Bereich von etwa 4 μm
oder weniger.
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Wie
in dem Abschnitt zum Stand der Technik erwähnt, werden Glaszuschnitte
mit einer bedeutend größeren Dicke
als das endgültige
Substrat hergestellt, um ein extensives Schleifen, Läppen und
Polieren zu ermöglichen,
um sicherzustellen, daß die
verschiedenen Oberflächencharakteristika
bzw. -merkmale, die oben beschrieben sind, für fortgeschrittene bzw. spezifizierte
Vorrichtungen akzeptabel sind. Beispielsweise kann, um ein Substrat
auszubilden, das eine Dicke von 1 mm aufweist, der Zuschnitt ausgebildet
werden, daß er
eine Dicke von etwa 1,2 mm–2 mm
oder mehr aufweist, so daß einige
Hunderte bzw. ein Tausend oder noch mehr Mikrometer Material entfernt
werden. Zusätzlich
ist es in bezug auf Floatglas weiters beabsichtigt, daß übermäßiges Material entfernt
werden muß,
um sicherzustellen, daß keine Verunreinigung
von dem Material (z.B. Zinn), auf welchem das Glas gefloatet ist,
besteht.
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Im
Gegensatz zu dem Verständnis
gemäß dem Stand
der Technik wurde festgestellt bzw. entdeckt, daß Floatglas bzw. unmittelbar
gefloatetes Glas exzellente Oberflächencharakteristika besitzt. Beispielsweise
wurde in einer Probe für
die Ra Rauheit, gemessen durch AFM, bei etwa 1,3 Å (0,13
nm) liegend gefunden wurde. Die Niederfrequenz-Rauheit, wie sie
durch ein Zygo New View unter Verwendung des vorab geschriebenen
Rezepts bzw. der Vorschrift gemessen wurde, war etwa 4 Å (0,4 nm). Schließlich war
die Ebenheit bzw. Flachheit, wie sie durch ein Phaseshift Optiflat
gemessen wurde, unter Verwendung des oben beschriebenen fliegenden
Radius etwa 6 μm.
Somit zeigen die Ergebnisse dieser Untersuchung, daß im Gegensatz
zu dem allgemeinen Verständnis
die Oberflächenqualität des unmittelbar
gefloateten Materials extrem gut ist.
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3 zeigt
eine zweite bzw. sekundäre
Ionenmassen-Spektroskopieanalyse auf einem Floatglaszuschnitt. Die
Y-Achse zeigt die Ionenzählungen und
die X-Achse repräsentiert
die Zeit, die der Strahl stationär
an dem Einfallspunkt gehalten wurden, in Sekunden. Indem der Strahl
stationär
gehalten wird, wird ein Loch in das Substrat gebohrt, so daß die Analyse
den Zinngehalt als eine Funktion der Tiefe ergibt. Eine Überprüfungszeit
von 900 Sekunden ergab eine Lochtiefe von etwa 900 Å (90 nm).
Wenn eine lineare Bohrrate angenommen wird, ist der Ausdruck von
Signal gegen Zeit äquivalent
zu einem Profil von Signal gegen Tiefe (in Angstrom (Nanometer)). Die
Kurven 301, 302, 303 zeigen das Signal
für drei unterschiedliche
Zinnisotope, spezifisch Sn 116, Sn 118 bzw. Sn 120.
Wie dies aus 3 ersehen werden kann, liegt
nahezu das gesamte Zinn in den ersten 100 Å (10 nm) oder weniger der
Oberfläche.
Es sollte festgehalten werden, daß selbst die Mengen von Zinn,
die nahe der Oberfläche
vorhanden sind, nicht signifikant sind. Nicht desto trotz fällt das
Signal extrem stark ab, was anzeigt, daß der relativ kleine Zinngehalt
in erster Linie in den ersten hundert Angstrom (ersten 10 nm) und
dgl. nahe der Oberfläche liegt.
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Basierend
auf der Erkenntnis des Fehlens von signifikantem Zinn, das in das
gefloatete Glas diffundiert ist, und der hohen Qualität der Oberfläche, umfaßt die vorliegende
Erfindung die Verwendung von Floatglas bzw. unmittelbar gefloatetem
Glas als das Substrat für
magnetische Aufzeichnungsmedien. Das Substrat kann in einem Verfahren
geformt werden, welches nicht teure Schleif-, Läpp- und Polierschritte verwendet.
Alternativ können
diese Schritte in einem sehr eingeschränktem Ausmaß verwendet werden, um Kosten
einzuschränken.
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Bezugnehmend
auf 4A ist ein Flußdiagramm eines exemplarischen
bzw. beispielhaften Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
gezeigt. In Schritt 401 wird eine Glasscheibe durch Floaten
gebildet. In diesem Schritt wird geschmolzenes Glas auf geschmolzenes
Zinn gefloatet bzw. aufschwimmen gelassen. Das geschmolzene Glas
wird abgekühlt,
um eine Glasplatte bzw. ein Glasblatt auszubilden. In dieser Ausbildung
der vorliegenden Erfindung wird das geschmolzene Glas derartig gefloatet,
daß seine
Dicke im wesentlichen gleich der gewünschten abschließenden bzw.
Endsubstratdicke ist. In Schritt 402 wird die Glasscheibe
in kleinere Stücke
unterteilt und dann wird es in zylindrische geformte Zuschnitte
entkernt, die eine Innendurchmesseröffnung aufweisen. Nach diesem
Schritt wurden der ID und OD grob dimensioniert.
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Als
nächstes
wird in Schritt 403 ein Innendurchmesser- und Außendurchmesserschleifen durchgeführt, um
eine gewünschte
Abschrägung bzw.
Anschrägung
auszubilden und um präzise
den ID und OD des Substrats zu dimensionieren. Da der Zuschnitt
bzw. Rohling bei oder nahe der gewünschten Dicke in den Ausbildungen
der vorliegenden Erfindung vorliegt, kann die Abschrägung daran
ohne übermäßige Einstellung
angebracht werden, um nachfolgende übermäßige Schleif-, Läpp- und/oder Poliervorgänge zu berücksichtigen.
Da das Ausmaß an
Material, das nach einem Anschrägen
entfernt wird, nicht übermäßig ist,
gibt es nur einen geringeren Effekt auf die Abschrägungslänge aufgrund
einer Entfernungs-Nicht-Gleichmäßigkeit
von Seite zu Seite, wodurch eine Abschrägungslängengleichmäßigkeit verbessert wird. Als
nächstes
kann ein Kantenpolieren durchgeführt
werden, um sicherzustellen, daß die
Kanten glatt sind. Dann wird in Schritt 404 eine Endreinigung
durchgeführt.
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Indem
das in bezug auf 4A beschriebene Verfahren mit
jenem verglichen wird, das in bezug auf 1 beschrieben
wurde, kann gesehen werden, daß das
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung bedeutend. weniger komplex ist. Daher stellen Ausbildungen
der vorliegenden Erfindung, beinhaltend jene, die in 4A gezeigt
ist, die Fähigkeit zur
Verfügung,
Glassubstrate mit wesentlich reduzierten Kosten herzustellen. Beispielsweise
können etwa
eine Hälfte
bis zwei Drittel oder mehr der Kosten der Herstellung eines Substrats
mit der vorliegenden Erfindung eliminiert werden.
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Eine
weitere Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist in 4B gezeigt.
In der Ausbildung, die in 4B gezeigt
ist, wird ein Glasblatt durch ein Floaten in Schritt 411 gebildet
und dann unterteilt und in Schritt 412 entkernt bzw. gelocht.
ID und OD Schleifen und Polieren wird in Schritt 413 durchgeführt. Als
nächstes
wird in Schritt 414 eine Reinigung durchgeführt. Dann
wird in Schritt 415 ein chemischer Verfestigungsschritt
durchgeführt,
um ein Fortschreiten bzw. -pflanzen von Mikrosprüngen zu verhindern. Als nächstes wird
in Schritt 416 eine abschließende Reinigung durchgeführt. Auch
das Verfahren von 4B ist bemerkenswert weniger
komplex und kostenintensiv als das Verfahren gemäß dem Stand der Technik von 1.
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4C zeigt
eine weitere Ausbildung der vorliegenden Erfindung. Ein Glasblatt
wird durch Floaten in Schritt 421 ausgebildet, unterteilt
und mit Loch versehen bzw. entkernt in Schritt 422. ID
und OD Schleifen und Polieren wird in Schritt 423 durchgeführt. Als
nächstes
wird in Schritt 424 ein Reinigen an dem Zuschnitt durchgeführt.
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Indem
kurz auf 5 Bezug genommen wird, ist eine
Darstellung bzw. Illustration eines Zuschnitts 500 gezeigt,
der eine Dicke 500t aufweist, (die ID-Öffnung ist nicht in 5 gezeigt).
Zurückkehrend
zu 4C kann nach Schritt 424 der Zuschnitt
in Schritt 425 poliert werden. Da die Oberfläche des
gefloateten Glases von hoher Qualität ist und minimal Zinn enthält, ist
es selbst in den Ausbildungen, die eine oder mehrere Polierschritte
aufweisen, typischerweise nicht notwendig, ein übermäßiges Polieren durchzuführen. Tatsächlich kann
Schritt 404 als ein "Kuß"-Polieren bezeichnet
werden, um die nicht übermäßige Art
dieses Schritts anzudeuten. Bezugnehmend auf 5 wird eine
sehr dünne Schicht 505 in
Ausbildungen entfernt, wo das Polierverfahren durchgeführt wird.
Allgemein kann, wo ein Polieren durchgeführt wird, ein einziger Polierschritt verwendet
werden, welcher typischerweise ähnlich dem
Endpolierschritt ist, der in dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik verwendet
wird.
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Nach
dem Polierschritt 425 kann ein Reinigungsschritt 426 durchgeführt werden,
gefolgt durch einen chemischen Verfestigungsschritt 427.
Schließlich
wird in Schritt 428 ein Reinigen durchgeführt, um die
Be- bzw. Verarbeitung des Substrats zu beenden.
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Wie
dies zuvor beschrieben ist, haben sich Glassubstrate als ziemlich
teuer zur Verwendung in Aufzeichnungsmedien erwiesen. Die meisten
dieser Kosten liegen in den Schleif-, Läpp- und Polierschritten. Diese
Schritte sind kostenintensiv aufgrund einer Vielzahl von Faktoren,
beinhaltend Ko sten für
die Haupteinrichtung, Materialverbrauch, Arbeit und Kosten, die
mit dem erhöhten
Durchgangszeiten assoziiert sind. In Ausbildungen, wo keine Schleif-, Läpp- oder
Polierschritte durchgeführt
werden, können
diese Schritte und somit ihre Kosten im wesentlichen eliminiert
werden. In dem Stand der Technik entfernen die kombinierten Schritte
typischerweise wenigstens 20% der Rohlings- bzw. Zuschnittsdicke und
oft 50% oder mehr der Zuschnittsdicke. Im Gegensatz dazu ist es
in der vorliegenden Erfindung wünschenswert,
nicht mehr als 10% der Dicke des Zuschnitts zu entfernen. Für ein 1
mm Substrat würde
die anfängliche
Zuschnittsdicke daher nicht mehr als etwa 1,1 mm betragen, was bedeutet,
daß etwa 100 μ oder weniger
Material entfernt werden müssen. Typischerweise
werden weniger als 5% der Dicke des Zuschnitts entfernt und noch
bevorzugter 2,5% oder weniger der Dicke des Zuschnitts in der vorliegenden
Erfindung. In zahlreichen Fällen
entspricht die Dicke des entfernten Zuschnitts nur jener, die in den
Endpolierschritten gemäß dem Stand
der Technik entfernt wurde, was typischerweise weniger als etwa
1% der Dicke des Zuschnitts ist. Indem das Ausmaß des Schleifens, Läppens und
Polierens hinuntergesetzt werden, können die Kosten eines Herstellens
des Zuschnitts signifikant reduziert werden.
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Anders
gesehen, umfaßt
die vorliegende Erfindung das Durchführen von nur dem Ausmaß an Schleifen,
Läppen
und Polieren, das notwendig ist, um die Oberflächencharakteristika fein abzustimmen.
Beispielsweise kann ein kleineres Ausmaß eines Schleifens oder Läppens durchgeführt werden, um
die Ebenheit in großem
Maßstab
oder Mikrowelligkeit zu verbessern. Typischerweise ist nur ein sehr feines
Polieren wünschenswert,
um eine sehr feine Oberfläche
in bezug auf eine Entfernung von Oberflächenunebenheiten, Kratzern,
eingebet teten Teilchen oder anderen kleineren Effekten, Verunreinigungen zur
Verfügung
zu stellen, und um ein gutes Ausmaß an Glätte (d.h. niedrige Ra) zur
Verfügung
zu stellen. Es wird erkannt bzw. geschätzt werden, daß eine "Entfernung" eines Defekts, wie
es hier verwendet wird, nicht notwendigerweise die vollständige Entfernung
von allen derartigen Defekten bedeutet, sondern statt dessen eine
Entfernung auf das Niveau, das für
die Medien, die auszubilden sind, auf dem Substrat erforderlich
ist.
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Obwohl
das Ausmaß an
Zinn an oder in dem ersten Teil der Substratoberfläche klein
ist, wird diese kleinere Menge Zinn selbst bei einem sehr leichten Polieren
entfernt. Alternativ kann es bei Ausbildungen, in welchen kein Polieren
durchgeführt
wird, wünschenswert
sein, das Reinigungsverfahren derart auszubilden, daß das Zinn
von der Substratoberfläche
durch chemische Einwirkung entfernt wird.
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Es
wird erkannt werden, daß die
Verfahrensabläufe
in 4A–4C lediglich
beispielhaft sind und daß einige
Schritte, falls dies gewünscht
ist, weggelassen werden können,
oder die Schritte können
in einer Reihenfolge unterschiedlich von derjenigen durchgeführt. werden,
die in 4A–4C gezeigt
ist. Zusätzliche
Schritte, wie zusätzliche
reinigende Schleif-, Läpp-
oder Polierschritte oder andere Schritte, wie ein thermischer Behandlungsschritt
können
zu jedem der Verfahrensabläufe
von 4A–4C hinzugefügt werden.
Jedoch können,
indem die Anwesenheit von Schleif-, Läpp- und/oder Polierschritten
oder das Ausmaß von
jeglichen derartigen Schritten, falls sie vorhanden sind, limitiert
werden, die Kosten stark reduziert werden. Darüber hinaus tendiert, wie dies
bekannt ist, ein Polieren zum Erzeugen eines Abrollens bzw. Roll-off (auch
als "dub-off" bezeichnet), wodurch
die Oberfläche
der Diskette um mehrere hundert Angstrom vor dem Beginn des gewünschten
Abschrägens
abrollt. Indem das Ausmaß eines
Polierens eliminiert oder stark reduziert wird, wird das Abrollen
aufgrund eines Polierens entsprechend eliminiert oder reduziert.
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Es
wird erkannt werden, daß in
einigen Fällen
eine Vorrichtung unter Verwendung einer magnetischen Auszeichnungsdiskette
weniger rigorose Erfordernisse bzw. Anforderungen besitzen kann
als die höchste
Anforderungen stellende Anwendung. Beispielsweise Vorrichtungen
mit entfernbaren Kartuschen, die eine oder mehrere Disketten umfassen, weisen
eine niedrigere Dichte auf als die fortschrittlichsten Nicht-Kartuschentreiber.
Zur Verwendung in derartigen Antrieben bzw. Treibern ist Floatglas
insbesondere geeignet, da eine gegebene Qualität von Floatglas bzw. unmittelbar
gefloatetem Glas weniger Verarbeitung erfordert, als dies für dasselbe
Material zur Verwendung in den fortschrittlichsten Treibern gefordert
ist. Daher kann die vorliegende Erfindung insbesondere in derartigen
Antrieben bzw. Treibern Anwendung finden.
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Obwohl
die Erfindung in bezug auf spezifische Ausbildungen davon beschrieben
wurde, wird der Fachmann erkennen, daß Änderungen in der Form und im
Detail durchgeführt
werden, ohne den Geist und Rahmen der Erfindung zu verlassen. Obwohl
spezifische Ausbildungen gezeigt wurden, können Aspekte von jeglicher
Ausbildung in anderen verwendet werden. Mehrere Ausbildungen wurden
hier beschrieben, wobei jedoch andere Ausbildungen, die Änderungen
in der Form und im Detail aufweisen, dem Fachmann beim Lesen der
vorliegenden Offenbarung leicht offensichtlich. werden.