基板の内径測定装置及び内径測定方法
【課題】非接触式のＩＤ計測方式において、高精度な内径測定が可能となる基板の内径測
定装置及び内径測定方法を提供することを目的の一とする。
【解決手段】ガラス基板搬送装置とレーザ変位計とを組み合わせた非接触式のＩＤ計測方
式において、測定時にガラス基板を固定する基板ホルダを保持して、ラインレーザ光源を
昇降させてガラス基板の主表面にラインレーザを照射して測定することにより、測定時に
測定対象であるガラス基板が揺動することにより測定精度が低下することを抑制する。
定装置及び内径測定方法を提供することを目的の一とする。
【解決手段】ガラス基板搬送装置とレーザ変位計とを組み合わせた非接触式のＩＤ計測方
式において、測定時にガラス基板を固定する基板ホルダを保持して、ラインレーザ光源を
昇降させてガラス基板の主表面にラインレーザを照射して測定することにより、測定時に
測定対象であるガラス基板が揺動することにより測定精度が低下することを抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円孔が形成された基板の内径測定装置及び内径測定方法に関し、特に磁気ディスク用ガラス基板の内径測定装置及び内径測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報化技術の高度化に伴い、情報記録技術、特に磁気記録技術は著しく進歩している。磁気記録媒体の一つであるＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等に用いられる磁気ディスクにおいては、急速な小型化、薄板化、及び記録密度の増加とアクセス速度の高速化が続けられている。ＨＤＤでは、円盤状の基板の上に磁性層を備えた磁気ディスクを高速回転し、この磁気ディスク上に磁気ヘッドを浮上飛行させながら記録と再生を行う。
【０００３】
また、近年、ブロードバンド通信の普及、デジタル放送の開始など情報化技術の高度化に伴い、大量のデータを保存・活用する必要が高まっている。とりわけ、コストに優れたハードディスクなどの磁気ディスクには、携帯電話機やビデオカメラなどのポータブル機器にも搭載可能な小型のものであるのと同時に、大容量という要求を実現するため、記録密度はますます高まっている。
【０００４】
記録密度の向上により、磁気ディスクのトラックの数は増大し、トラックのピッチは極小化する傾向にある。またハードディスクの読み書き速度の高速化のために、磁気ディスクの回転速度は高速化している。したがって磁気ディスクには高い回転精度が要求され、そのためには磁気ディスク用ガラス基板の外周円と円孔に高い真円度、同心度が求められるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特に円孔は、磁気ディスクをＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）に組み込むに際してスピンドル（回転軸）が取り付けられて回転されるため、重要な要素である。内径（円孔の径）がスピンドルの径よりも小さければ、スピンドルを取り付ける際に内周端面（円孔の端面）に欠けが生じ、剥離した破片（コンタミ）が主表面（記録面）に付着して、記録ヘッドに損傷を与えたり、或いはその破片が内径部分に実施されるスピンドルと磁気ディスクを固定するクランピングへ不具合を与え、回転精度へ悪影響を与えたりするおそれがある。内径がスピンドルの径よりも大きければ、スピンドルの回転軸が磁気ディスクの重心に対して偏心してしまい、高速回転させると振動や騒音、読み書きエラーの原因となったりするおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１９２１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、磁気ディスク用ガラス基板などの円板状基板のＩＤの測定装置の１つとして、接触式のＩＤテスタが用いられている。接触式のＩＤテスタを用いてＩＤを計測する場合、プローブを円板状基板の内周端面に接触させて基板を回転させ、そのプローブの移動量からＩＤを得ている。しかしこれはプローブ接触によりディスク内周部分を損傷或いは汚染してしまう可能性があり、測定された基板が実用上の使用に耐えず廃棄せざるを得ない場合があるため、製造効率を低下させてしまうという問題があった。一方で、測定機器側においても、使用と共にプローブ先端が経時変化（変形、磨耗）や汚れを生じてしまう可能性もあり、測定精度に影響を与える。
【０００８】
また、非破壊且つ短時間で行う検査として、基板搬送装置とレーザ変位計とを組み合わせた非接触式のＩＤ計測方式が考えられる。かかる非接触方式によれば、非破壊検査が実施でき、破壊検査のように測定対象を廃棄することなく顧客への出荷が可能であり、そのため、出荷品に対する全数検査が可能といった利点がある。しかし、基板搬送装置とレーザ変位計とを組み合わせた非接触式では、（１）基板のＩＤ測定のため、基板を搭載したリフタ（基板ホルダ）を上昇させる際、リフタが振動し、それによって基板が揺動してしまい測定精度を低下させてしまう問題、（２）また一方で、揺動に起因して基板の測定位置がずれないように強い力で基板を保持すると、その保持部分において基板に凹凸（キズ）が生じるおそれがあるという問題が存在していた。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、非接触式のＩＤ計測方式において、基板にキズが生じることを抑制すると共に高精度な内径測定が可能となる基板の内径測定装置及び内径測定方法を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の基板の内径測定装置は、円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定装置において、ラインレーザを基板の主表面に照射するラインレーザ光源と、基板を支持する基板ホルダと、ラインレーザが基板の円孔を通過するようにラインレーザ光源を昇降させる光源用昇降部と、ラインレーザ光源を昇降中、基板を反射または通過したラインレーザを受光し、その光量分布を取得する受光部と、受光部が取得した光量分布から、基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする内径測定部とを含み、基板ホルダは、ラインレーザが基板の円孔を通過する際に固定されることを特徴としている。
【００１１】
本発明の基板の内径測定装置において、受光部を昇降させ、且つ光源用昇降部と同期して動作する受光用昇降部をさらに有することが好ましい。
【００１２】
本発明の基板の内径測定装置は、円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定装置において、ラインレーザを基板の主表面に照射するラインレーザ光源と、基板を支持する基板ホルダと、ラインレーザが基板の円孔を通過するようにラインレーザ光源を支持台の水平方向に移動させる水平移動部と、ラインレーザ光源を水平方向に移動中、基板を反射または通過したラインレーザを受光し、その光量分布を取得する受光部と、受光部が取得した光量分布から、基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする内径測定部とを含み、基板ホルダは、ラインレーザが基板の円孔を通過する際に固定されることを特徴としている。
【００１３】
本発明の基板の内径測定装置において、前記基板は磁気ディスク用ガラス基板であることが好ましい。
【００１４】
本発明の基板の内径測定方法は、円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定方法において、基板ホルダによって基板を支持する工程と、ラインレーザ光源から射出されるラインレーザを基板の主表面に照射する工程と、ラインレーザが基板の円孔を通過するように、基板ホルダを固定した状態でラインレーザ光源を昇降させる工程と、ラインレーザ光源を昇降中、基板を反射または通過したラインレーザを受光し、その光量分布を取得する工程と、取得した光量分布から、基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする工程とを含むことを特徴としている。
【００１５】
本発明の基板の内径測定方法は、円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定方法において、ラインレーザ光源からラインレーザを射出する工程と、基板を基板ホルダに保持した後、基板の主表面がラインレーザの射出方向と直交するように基板ホルダを上昇させる工程と、ラインレーザが基板の主表面に照射された段階で基板ホルダの上昇を停止して固定する工程と、基板ホルダが固定された後に、ラインレーザが基板の円孔を通過するようにラインレーザ光源を降下させる工程と、ラインレーザ光源を降下中、基板を反射または通過したラインレーザを受光部で受光し、その光量分布を取得する工程と、取得した光量分布から、基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする工程とを含むことを特徴としている。
【００１６】
本発明の基板の内径測定方法は、収納容器内に１枚又は複数枚設置された、円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定方法において、ラインレーザ光源からラインレーザを射出する工程と、測定対象となる前記基板１枚を前記収納容器の下方から基板ホルダに保持した後、前記基板の主表面が前記ラインレーザの射出方向と直交するように前記基板ホルダを上昇させる工程と、前記ラインレーザが前記基板の主表面に照射された段階で前記基板ホルダの上昇を停止して前記基板ホルダを固定する工程と、前記基板ホルダが固定された後に、前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過するように前記ラインレーザ光源を降下させる工程と、前記ラインレーザ光源を降下中、前記基板を反射または通過した前記ラインレーザを受光部で受光し、その光量分布を取得する工程と、取得した光量分布から、前記基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする工程とを含むことを特徴としている。
【００１７】
本発明の基板の内径測定方法において、前記基板は磁気ディスク用ガラス基板であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、測定時に基板ホルダの昇降動作に起因する基板の揺動を抑制し、高精度な内径測定が可能となる。また、基板を基板ホルダに強く保持する必要がないため、基板にキズが生じることを低減することができる。これにより、基板の高精度加工ならびに出荷保証を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板の内径測定装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る基板の内径測定装置の動作方法の一例を示す図で ある。
【図３】本発明の実施の形態に係る基板の内径測定装置の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る基板の内径測定装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
昨今のドライブにおいては、サーボ情報の書き込みを従来のドライブ内で磁気ディスクをセットした状態で書き込む「書き込み方式」から、ディスクを数十枚程度一つのスピンドルにセットして一度に書き込む「スタッキング方式」が主流になりつつあり、記憶密度の向上に伴いＩＤ公差のタイト化が要求されている。スタッキング方式では一度にサーボ情報を磁気ディスク上に書き込み、スピンドルから磁気ディスクを一旦脱着しドライブへ組み込む工程となることから、ＩＤ公差の大小がドライブでの磁気ヘッドのＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｅｒｒｏｒに影響する。このＩＤタイト化要求は、特に８０ＧＢ／枚くらいの記憶密度要求から顕著になる傾向があり、一般的には±０．０１５ｍｍから±０．００５ｍｍ位までのタイト化が将来的に要求される見込みである。
【００２１】
これに伴い、基板の内径を測定するＩＤ測定方法は、更なる測定精度の向上が要求される。例えば外径が６５ｍｍ、板厚が０．６３５ｍｍ、ＩＤが２０ｍｍの円板状基板のＩＤを繰り返し測定した場合、最大値〜最小値の差は約６μｍ程度（平均値±３μｍ程度）、標準偏差は１．４μｍ程度である。これは現在の標準的なＩＤ公差の規格である±１０μｍに対し、３０％程度を占めることになり、この精度では既に現状においても出荷保証が可能なぎりぎりのラインであるが、さらに今後、この公差は厳しくなると予想され、±５μｍの達成が必須と言われている。
【００２２】
磁気ディスクの高速回転が進む中、ＩＤにバラツキがあると、例えば、スペックよりもＩＤが大きいガラス基板をドライブに組み込んだ場合にスピンドルに十分固定されず、回転と共に外周部がブレを生じる。このような状態でヘッドを浮上させるとクラッシュの原因となる。そのため、基板のＩＤ測定がますます重要となってくる。
【００２３】
基板のＩＤ測定として、基板搬送装置とレーザ変位計とを組み合わせた非接触式のＩＤ計測方式を用いることにより、非破壊検査が実施でき、破壊検査のように測定対象を廃棄することなく、短時間で検査が可能といった利点を有している。しかし、本発明者がさらに内径の測定精度を向上すべく研究を行ったところ、非接触式のＩＤ計測方式において、ガラス基板を保持する基板ホルダの昇降動作に起因してガラス基板が揺動し、測定位置がずれる場合があることが分かった。また、ガラス基板をずれないようしっかり保持すると、ガラス基板の保持部分にキズが生じてしまうことが分かった。そこで本発明者等が鋭意検討した結果、基板搬送装置とレーザ変位計とを組み合わせた非接触式のＩＤ計測方式において、測定時に測定対象であるガラス基板を固定することにより揺動に起因する不具合を解決できることを見出し、発明を完成させるに至った。
【００２４】
本発明は、その代表的な構成として、円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定装置において、ラインレーザを基板の主表面に照射するラインレーザ光源と、基板を支持する基板ホルダと、ラインレーザが基板の円孔を通過するようにラインレーザ光源を昇降させる昇降部と、ラインレーザ光源が昇降中、基板を反射または通過したラインレーザを受光し、その光量分布を取得する受光部と、受光部が取得した光量分布から、基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする内径測定部とを含み、ラインレーザが基板の円孔を通過する際（測定時）に基板ホルダが固定されることを特徴とする。
【００２５】
上記の構成によれば、基板ホルダを昇降させてラインレーザが基板の円孔を通過させる方式と比較して、ガラス基板の揺動をなくし、高精度な内径測定が可能となる。
【００２６】
また、測定時にガラス基板を保持する基板ホルダを固定することにより、昇降動作によるガラス基板の位置ずれや揺動を抑制する目的でガラス基板を基板ホルダに強く保持する必要がなくなるため、ガラス基板にキズが生じることを低減することができる。
【００２７】
また、収納容器内に１枚又は複数枚設置された、円孔が形成された基板の内径を測定する場合には、ラインレーザ光源からラインレーザを射出させた後、測定対象となる前記基板１枚を前記収納容器の下方から基板ホルダに保持した後、前記基板の主表面が前記ラインレーザの射出方向と直交するように前記基板ホルダを上昇させ、前記ラインレーザが前記基板の主表面に照射された段階で前記基板ホルダの上昇を停止して前記基板ホルダを固定することにより、収納容器内の基板の内径を効率よく測定することができる。
【００２８】
図１は、本発明の基板の内径測定装置の構成の一例を示す図である。
【００２９】
内径測定装置は、ライン光であるラインレーザ１２０を円孔１０２が形成されている基板１００の主表面に垂直に照射するラインレーザ光源１０６と、基板１００を支持する基板ホルダ１０４と、ラインレーザ１２０が基板１００の円孔１０２を通過するようにラインレーザ光源１０６を昇降させる昇降部１１２と、ラインレーザ光源１０６が昇降中、基板１００を反射または通過したラインレーザ１２０を受光する受光部１０８と、受光部１０８が受光したラインレーザ１２０に基づいてガラス基板１００の円孔１０２の内径を測定する内径測定部１１０とを有している（図１（Ａ）参照）。
【００３０】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す基板１００の円孔１０２の内径測定の原理図である。ラインレーザ１２０の描くラインは、ラインレーザ光源１０６が移動する方向に直交し、ラインレーザ光源１０６から連続的に照射されるラインレーザ１２０は、ラインレーザ光源１０６の昇降動作により、基板１００の円孔１０２と交差する軌跡を描きながら、順次、移動する。ラインレーザ１２０の光量分布は、ラインレーザ１２０と円孔１０２との交点１５２および交点１５４、すなわち基板１００の円孔１０２の周囲に形成されている、主表面と端面との間の面取部にて変化する。受光部１０８は、かかる面取部があるために、基板１００が透明なガラス基板であっても、光量分布の変化を検知し、内径の測定を可能にする。
【００３１】
なお、かかる面取部は、円孔１０２の周囲だけでなく、外周円弧の周囲にも形成されている。したがって、本実施形態における内径測定装置によれば、ラインレーザ１２０の幅を広くすることによって、透明なディスク状ガラス基板の内径だけでなく、外径をも測定することができる。
【００３２】
このように、上記のラインレーザ光源１０６および受光部１０８は、基板１００に対して非接触方式で内径・外径の測定を行うことが可能である。また、内径と外径とを同時に測定することも可能である。
【００３３】
内径測定部１１０は、受光部１０８が取得した光量分布の変化点となる交点１５２、１５４から、円孔１０２の弦の長さＤを取得する。長さＤは、所定のピッチで断続的に行われるラインレーザ光源１０６の昇降動作が静止するたびに取得され、内径測定部１１０は、取得した最大の弦の長さＭＡＸ（Ｄ）を円孔１０２の内径とする。
【００３４】
次に、図２を用いて基板１００の内径を測定する際の上記内径測定装置の動作の一例に関して説明する。
【００３５】
まず、ラインレーザ光源１０６からラインレーザ１２０を照射した状態で（ステップ１）、基板１００の端部を支持した基板ホルダ１０４を昇降（例えば、上昇）させる（ステップ２）。例えば、基板ホルダ１０４を上昇させる場合には、基板１００の主表面がラインレーザ１２０の射出方向と直交するように基板ホルダ１０４を動作させる。
【００３６】
そして、受光部１０８での光量分布に変化があるまで基板ホルダ１０４を上昇させ（ステップ３）、受光部１０８で光量の変化を検出した場合に基板ホルダ１０４を停止して固定する（ステップ４）。具体的にはガラス基板の主表面がラインレーザ１２０の射出方向と垂直方向となるようにガラス基板を基板ホルダ１０４にセットした後に、基板ホルダ１０４を上昇させる。ラインレーザ１２０がガラス基板表面の上部に照射される（ラインレーザ１２０の光路上にガラス基板が入る）と、受光部１０８で光量分布に変化が生じるため、その位置で基板ホルダ１０４を停止して固定する。
【００３７】
次に、基板ホルダ１０４を固定した後、ラインレーザ光源１０６を昇降（例えば、下降）させ（ステップ５）、ラインレーザ１２０が基板１００の円孔１０２を通過するように動作させる。そして、ラインレーザ光源１０６を昇降中、基板１００を反射または通過したラインレーザ１２０を受光して光量分布を受光部１０８で取得し、その光量分布に基づいて基板１００の円孔１０２の内径を内径測定部１１０で算出する（ステップ６）。
【００３８】
以上のステップにより、測定時にガラス基板１００が揺動することにより位置ずれが生じることを抑制し、測定精度を向上することができる。また、基板ホルダ１０４の最初の位置（固定する位置）合わせを、ラインレーザ１２０を用いて受光部１０８の光量分布で制御することにより、測定時間の短縮化を図ることができる。
【００３９】
また、測定する基板１００や円孔１０２のサイズがあらかじめ決まっている場合には、ラインレーザ光源１０６の位置等を考慮して、基板ホルダ１０４を所定の位置まで上昇させた後に停止して固定する構成としてもよい。この場合、ラインレーザ１２０の照射を不要とすることができる。
【００４０】
上記の構成では、基板１００の内径測定時に昇降部１１２を用いてラインレーザ光源１０６側のみを昇降させる構成を示しているが、受光部１０８（及び内径測定部１１０）側もラインレーザ光源１０６と同様に昇降させる構成としてもよい（図３（Ａ）参照）。特に、基板１００の円孔１０２の内径が受光部１０８の受光面より大きい場合には、受光部１０８（及び内径測定部１１０）側もラインレーザ光源１０６と同様に昇降させる構成とすることが好ましい。この場合、受光部１０８を昇降させる昇降部１３０を設け、ラインレーザ光源１０６を昇降させる昇降部１１２と同期させて動作させることが好ましい。また、受光部１０８と内径測定部１１０を分離して設け、受光部１０８だけ昇降部１３０で昇降させ、内径測定部１１０は固定する（昇降させない）構成としてもよい（図３（Ｂ）参照）。これにより、昇降部１３０で昇降させる重量を低減することができるため、受光部１０８が揺動することを効果的に抑制し、高精度な内径測定が可能となる。
【００４１】
なお、上述した基板の内径測定装置では、ラインレーザ光源１０６が鉛直（上下）方向に移動（昇降）する場合を示したが、ラインレーザ光源１０６の移動方向は鉛直（上下）方向に限定されない。例えば、支持台の平面においてラインレーザ光源１０６を水平（左右）方向に移動させる水平移動部１３２を設けた構成としてもよい（図４（Ａ）参照）。この場合、ラインレーザ１２０のラインが形成される方向をラインレーザ光源１１０の移動方向と垂直方向（鉛直方向）とすればよい（図４（Ｂ）参照）。このように、基板１００を保持する基板ホルダ１０４を固定させた状態で、ラインレーザ光源１０６を鉛直方向でなく水平方向に移動させて基板１００の円孔１０２の内径を測定することにより、ラインレーザ光源１０６の重量が大きい場合に移動に伴う揺動を効果的に抑制し、高精度な内径測定が可能となる。
【００４２】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
［実施例］
本実施例においては、以下の工程を経て、磁気ディスク用ガラス基板および磁気ディスクを製造した。
【００４３】
（１）形状加工工程及び第１ラッピング工程
まず、溶融させたアルミノシリケートガラスを上型、下型、胴型を用いたダイレクトプレスによりディスク形状に成型し、アモルファスの板状ガラスを得た。なお、アルミノシリケートガラスとしては、化学強化用のガラスを使用した。ダイレクトプレス以外に、フュージョン法、ダウンドロー法、またはフロート法で形成したシートガラスから研削砥石で切り出して円板状の磁気ディスク用ガラス基板を得てもよい。また、上記ガラスとしてアルミノシリケートガラス以外にもソーダライムガラス等を用いることもできる。
【００４４】
次に、この板状ガラスの両主表面をラッピング加工し、ディスク状のガラス母材とした。このラッピング加工は、遊星歯車機構を利用した両面ラッピング装置により、アルミナ系遊離砥粒を用いて行った。具体的には、板状ガラスの両面に上下からラップ定盤を押圧させ、遊離砥粒を含む研削液を板状ガラスの主表面上に供給し、これらを相対的に移動させてラッピング加工を行った。このラッピング加工により、平坦な主表面を有するガラス母材を得た。
【００４５】
（２）切り出し工程（コアリング、フォーミング）
次に、ダイヤモンドカッタを用いてガラス母材を切断し、このガラス母材から、円板状のガラス基板を切り出した。次に、円筒状のダイヤモンドドリルを用いて、このガラス基板の中心部に円孔を形成し、ドーナツ状のガラス基板とした（コアリング）。そして内周端面および外周端面をダイヤモンド砥石によって研削し、所定の面取り加工を施した（フォーミング）。
【００４６】
（３）第２ラッピング工程
次に、得られたガラス基板の両主表面について、第１ラッピング工程と同様に、第２ラッピング加工を行った。この第２ラッピング工程を行うことにより、前工程である切り出し工程や端面研磨工程において主表面に形成された微細な凹凸形状を予め除去しておくことができ、後続の主表面に対する研磨工程を短時間で完了させることができるようになる。
【００４７】
（４）端面研磨工程
次に、ガラス基板の端面について、ブラシ研磨方法により、鏡面研磨を行った。このとき、研磨砥粒としては、酸化セリウム砥粒を含むスラリー（遊離砥粒）を用いた。この端面研磨工程により、ガラス基板の端面は、パーティクル等の発塵を防止できる鏡面状態に加工された。
【００４８】
（５）主表面研磨工程
主表面研磨工程として、まず第１研磨工程を施した。この第１研磨工程は、前述のラッピング工程において主表面に残留したキズや歪みの除去を主たる目的とするものである。この第１研磨工程においては、遊星歯車機構を有する両面研磨装置により、硬質樹脂ポリッシャを用いて、主表面の研磨を行った。研磨液としては、酸化セリウム砥粒を用いた。
【００４９】
この第１研磨工程を終えたガラス基板を、中性洗剤、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。
【００５０】
次に、主表面研磨工程として、第２研磨工程を施した。この第２研磨工程は、主表面を鏡面状に仕上げることを目的とする。この第２研磨工程においては、遊星歯車機構を有する両面研磨装置により、軟質発泡樹脂ポリッシャを用いて、主表面の鏡面研磨を行った。研磨液としては、第１研磨工程で用いた酸化セリウム砥粒よりも微細な酸化セリウム砥粒を用いた。
【００５１】
この第２研磨工程を終えたガラス基板を、中性洗剤、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。なお、各洗浄槽には、超音波を印加した。
【００５２】
（６）化学強化工程
次に、前述のラッピング工程及び研磨工程を終えたガラス基板に、化学強化を施した。化学強化処理を行うことにより、磁気ディスク基板の表層部に高い圧縮応力を生じさせることができ、耐衝撃性を向上させることができる。
【００５３】
（７）精密洗浄工程
次に、化学強化処理が施されたガラス基板の精密洗浄を行った。これはヘッドクラッシュやサーマルアスペリティ障害の原因となる研磨剤残渣や外来の鉄系コンタミなどを除去し、表面が平滑で清浄なガラス基板を得るためのものである。精密洗浄工程としては、アルカリ性水溶液による洗浄の後に、水リンス洗浄、ＩＰＡ洗浄工程を行った。
【００５４】
（８）ＩＤ内径測定工程
上記（７）精密洗浄工程までで完成されたガラス基板に対して、上記実施形態で示した基板の内径測定装置を適用し、以下の方法で内径を計算した。
【００５５】
本実施例では、ラインレーザ１２０を基板１００の主表面に照射するラインレーザ照射工程と、基板ホルダ１０４によって基板１００を支持する基板支持工程と、ラインレーザ１２０が基板１００の円孔１０２を通過するように基板ホルダ１０４を固定しながらラインレーザ光源１０６を昇降させるとともに、昇降工程中、基板１００を反射または通過したラインレーザ１２０を受光し、その光量分布を取得する、レーザ受光工程と、取得した光量分布から、基板１００の円孔１０２の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔１０２の内径とする内径測定工程とを行った。
【００５６】
（９）磁気ディスク製造工程
上述したＩＤ内径測定工程を経て良品と判断されたガラス基板１０００枚に対して、Ｃｒ合金からなる付着層、ＦｅＣｏＣｒＢ合金からなる軟磁性層、Ｒｕからなる下地層、ＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ２合金からなる垂直磁気記録層、水素化炭素からなる保護層、パーフルオロポリエーテルからなる潤滑層を順次成膜することにより、垂直磁気記録ディスクを製造した。その後、ディスクを２０枚ずつ積層した状態でサーボ情報を書き込んだものを５０セット用意した（計１０００枚の磁気ディスク）。
【００５７】
（比較例）
上記（１）〜（７）の工程まで完成されたガラス基板に対して、測定時に基板ホルダ１０４を昇降させる内径測定装置を適用し、上記実施例と同様に内径を計算した。つまり、比較例では、ラインレーザ光源１０６を固定して基板ホルダ１０４を昇降させることにより、ラインレーザ１２０が基板１００の円孔１０２を通過するように行った点が実施例と相違している。その後、上述したＩＤ内径測定工程を経て良品と判断されたガラス基板１０００枚に対して、上記（９）工程と同様にして、垂直磁気記録ディスクを製造した後、ディスクを２０枚ずつ積層した状態でサーボ情報を書き込んだものを５０セット用意した（計１０００枚の磁気ディスク）。
【００５８】
（磁気特性評価）
次に、実施例、比較例で得られた磁気ディスクに対して磁気特性評価を行った。
【００５９】
磁気記録装置（１枚プラッタータイプ）に、上記磁気ディスクと、巨大磁気抵抗効果型再生素子（ＧＭＲ素子）を備えた磁気ヘッドとを装着し、磁気ヘッド浮上時の浮上量を１０ｎｍとし、実施例および比較例につき各１０００台を組み立て、Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｅｒｒｏｒ率の測定比較を行った。その結果、実施例で得られた全ての磁気ディスクで組み立てられた磁気記録装置ではＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｅｒｒｏｒ率は０％であったが、比較例のそれは２．５％の発生率であった。
【００６０】
なお、上記実施の形態における材料、サイズ、処理手順、検査方法などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、円板状基板の内径測定装置、内径測定方法、円板状基板の製造方法および磁気ディスク製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１００ 基板
１０２ 円孔
１０４ 基板ホルダ
１０６ ラインレーザ光源
１０８ 受光部
１１０ 内径測定部
１１２ 昇降部
１２０ ラインレーザ
１３０ 昇降部
１３２ 水平移動部
１５２、１５４ 交点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円孔が形成された基板の内径測定装置及び内径測定方法に関し、特に磁気ディスク用ガラス基板の内径測定装置及び内径測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報化技術の高度化に伴い、情報記録技術、特に磁気記録技術は著しく進歩している。磁気記録媒体の一つであるＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等に用いられる磁気ディスクにおいては、急速な小型化、薄板化、及び記録密度の増加とアクセス速度の高速化が続けられている。ＨＤＤでは、円盤状の基板の上に磁性層を備えた磁気ディスクを高速回転し、この磁気ディスク上に磁気ヘッドを浮上飛行させながら記録と再生を行う。
【０００３】
また、近年、ブロードバンド通信の普及、デジタル放送の開始など情報化技術の高度化に伴い、大量のデータを保存・活用する必要が高まっている。とりわけ、コストに優れたハードディスクなどの磁気ディスクには、携帯電話機やビデオカメラなどのポータブル機器にも搭載可能な小型のものであるのと同時に、大容量という要求を実現するため、記録密度はますます高まっている。
【０００４】
記録密度の向上により、磁気ディスクのトラックの数は増大し、トラックのピッチは極小化する傾向にある。またハードディスクの読み書き速度の高速化のために、磁気ディスクの回転速度は高速化している。したがって磁気ディスクには高い回転精度が要求され、そのためには磁気ディスク用ガラス基板の外周円と円孔に高い真円度、同心度が求められるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特に円孔は、磁気ディスクをＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）に組み込むに際してスピンドル（回転軸）が取り付けられて回転されるため、重要な要素である。内径（円孔の径）がスピンドルの径よりも小さければ、スピンドルを取り付ける際に内周端面（円孔の端面）に欠けが生じ、剥離した破片（コンタミ）が主表面（記録面）に付着して、記録ヘッドに損傷を与えたり、或いはその破片が内径部分に実施されるスピンドルと磁気ディスクを固定するクランピングへ不具合を与え、回転精度へ悪影響を与えたりするおそれがある。内径がスピンドルの径よりも大きければ、スピンドルの回転軸が磁気ディスクの重心に対して偏心してしまい、高速回転させると振動や騒音、読み書きエラーの原因となったりするおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１９２１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、磁気ディスク用ガラス基板などの円板状基板のＩＤの測定装置の１つとして、接触式のＩＤテスタが用いられている。接触式のＩＤテスタを用いてＩＤを計測する場合、プローブを円板状基板の内周端面に接触させて基板を回転させ、そのプローブの移動量からＩＤを得ている。しかしこれはプローブ接触によりディスク内周部分を損傷或いは汚染してしまう可能性があり、測定された基板が実用上の使用に耐えず廃棄せざるを得ない場合があるため、製造効率を低下させてしまうという問題があった。一方で、測定機器側においても、使用と共にプローブ先端が経時変化（変形、磨耗）や汚れを生じてしまう可能性もあり、測定精度に影響を与える。
【０００８】
また、非破壊且つ短時間で行う検査として、基板搬送装置とレーザ変位計とを組み合わせた非接触式のＩＤ計測方式が考えられる。かかる非接触方式によれば、非破壊検査が実施でき、破壊検査のように測定対象を廃棄することなく顧客への出荷が可能であり、そのため、出荷品に対する全数検査が可能といった利点がある。しかし、基板搬送装置とレーザ変位計とを組み合わせた非接触式では、（１）基板のＩＤ測定のため、基板を搭載したリフタ（基板ホルダ）を上昇させる際、リフタが振動し、それによって基板が揺動してしまい測定精度を低下させてしまう問題、（２）また一方で、揺動に起因して基板の測定位置がずれないように強い力で基板を保持すると、その保持部分において基板に凹凸（キズ）が生じるおそれがあるという問題が存在していた。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、非接触式のＩＤ計測方式において、基板にキズが生じることを抑制すると共に高精度な内径測定が可能となる基板の内径測定装置及び内径測定方法を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の基板の内径測定装置は、円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定装置において、ラインレーザを基板の主表面に照射するラインレーザ光源と、基板を支持する基板ホルダと、ラインレーザが基板の円孔を通過するようにラインレーザ光源を昇降させる光源用昇降部と、ラインレーザ光源を昇降中、基板を反射または通過したラインレーザを受光し、その光量分布を取得する受光部と、受光部が取得した光量分布から、基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする内径測定部とを含み、基板ホルダは、ラインレーザが基板の円孔を通過する際に固定されることを特徴としている。
【００１１】
本発明の基板の内径測定装置において、受光部を昇降させ、且つ光源用昇降部と同期して動作する受光用昇降部をさらに有することが好ましい。
【００１２】
本発明の基板の内径測定装置は、円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定装置において、ラインレーザを基板の主表面に照射するラインレーザ光源と、基板を支持する基板ホルダと、ラインレーザが基板の円孔を通過するようにラインレーザ光源を支持台の水平方向に移動させる水平移動部と、ラインレーザ光源を水平方向に移動中、基板を反射または通過したラインレーザを受光し、その光量分布を取得する受光部と、受光部が取得した光量分布から、基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする内径測定部とを含み、基板ホルダは、ラインレーザが基板の円孔を通過する際に固定されることを特徴としている。
【００１３】
本発明の基板の内径測定装置において、前記基板は磁気ディスク用ガラス基板であることが好ましい。
【００１４】
本発明の基板の内径測定方法は、円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定方法において、基板ホルダによって基板を支持する工程と、ラインレーザ光源から射出されるラインレーザを基板の主表面に照射する工程と、ラインレーザが基板の円孔を通過するように、基板ホルダを固定した状態でラインレーザ光源を昇降させる工程と、ラインレーザ光源を昇降中、基板を反射または通過したラインレーザを受光し、その光量分布を取得する工程と、取得した光量分布から、基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする工程とを含むことを特徴としている。
【００１５】
本発明の基板の内径測定方法は、円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定方法において、ラインレーザ光源からラインレーザを射出する工程と、基板を基板ホルダに保持した後、基板の主表面がラインレーザの射出方向と直交するように基板ホルダを上昇させる工程と、ラインレーザが基板の主表面に照射された段階で基板ホルダの上昇を停止して固定する工程と、基板ホルダが固定された後に、ラインレーザが基板の円孔を通過するようにラインレーザ光源を降下させる工程と、ラインレーザ光源を降下中、基板を反射または通過したラインレーザを受光部で受光し、その光量分布を取得する工程と、取得した光量分布から、基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする工程とを含むことを特徴としている。
【００１６】
本発明の基板の内径測定方法は、収納容器内に１枚又は複数枚設置された、円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定方法において、ラインレーザ光源からラインレーザを射出する工程と、測定対象となる前記基板１枚を前記収納容器の下方から基板ホルダに保持した後、前記基板の主表面が前記ラインレーザの射出方向と直交するように前記基板ホルダを上昇させる工程と、前記ラインレーザが前記基板の主表面に照射された段階で前記基板ホルダの上昇を停止して前記基板ホルダを固定する工程と、前記基板ホルダが固定された後に、前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過するように前記ラインレーザ光源を降下させる工程と、前記ラインレーザ光源を降下中、前記基板を反射または通過した前記ラインレーザを受光部で受光し、その光量分布を取得する工程と、取得した光量分布から、前記基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする工程とを含むことを特徴としている。
【００１７】
本発明の基板の内径測定方法において、前記基板は磁気ディスク用ガラス基板であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、測定時に基板ホルダの昇降動作に起因する基板の揺動を抑制し、高精度な内径測定が可能となる。また、基板を基板ホルダに強く保持する必要がないため、基板にキズが生じることを低減することができる。これにより、基板の高精度加工ならびに出荷保証を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板の内径測定装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る基板の内径測定装置の動作方法の一例を示す図で ある。
【図３】本発明の実施の形態に係る基板の内径測定装置の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る基板の内径測定装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
昨今のドライブにおいては、サーボ情報の書き込みを従来のドライブ内で磁気ディスクをセットした状態で書き込む「書き込み方式」から、ディスクを数十枚程度一つのスピンドルにセットして一度に書き込む「スタッキング方式」が主流になりつつあり、記憶密度の向上に伴いＩＤ公差のタイト化が要求されている。スタッキング方式では一度にサーボ情報を磁気ディスク上に書き込み、スピンドルから磁気ディスクを一旦脱着しドライブへ組み込む工程となることから、ＩＤ公差の大小がドライブでの磁気ヘッドのＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｅｒｒｏｒに影響する。このＩＤタイト化要求は、特に８０ＧＢ／枚くらいの記憶密度要求から顕著になる傾向があり、一般的には±０．０１５ｍｍから±０．００５ｍｍ位までのタイト化が将来的に要求される見込みである。
【００２１】
これに伴い、基板の内径を測定するＩＤ測定方法は、更なる測定精度の向上が要求される。例えば外径が６５ｍｍ、板厚が０．６３５ｍｍ、ＩＤが２０ｍｍの円板状基板のＩＤを繰り返し測定した場合、最大値〜最小値の差は約６μｍ程度（平均値±３μｍ程度）、標準偏差は１．４μｍ程度である。これは現在の標準的なＩＤ公差の規格である±１０μｍに対し、３０％程度を占めることになり、この精度では既に現状においても出荷保証が可能なぎりぎりのラインであるが、さらに今後、この公差は厳しくなると予想され、±５μｍの達成が必須と言われている。
【００２２】
磁気ディスクの高速回転が進む中、ＩＤにバラツキがあると、例えば、スペックよりもＩＤが大きいガラス基板をドライブに組み込んだ場合にスピンドルに十分固定されず、回転と共に外周部がブレを生じる。このような状態でヘッドを浮上させるとクラッシュの原因となる。そのため、基板のＩＤ測定がますます重要となってくる。
【００２３】
基板のＩＤ測定として、基板搬送装置とレーザ変位計とを組み合わせた非接触式のＩＤ計測方式を用いることにより、非破壊検査が実施でき、破壊検査のように測定対象を廃棄することなく、短時間で検査が可能といった利点を有している。しかし、本発明者がさらに内径の測定精度を向上すべく研究を行ったところ、非接触式のＩＤ計測方式において、ガラス基板を保持する基板ホルダの昇降動作に起因してガラス基板が揺動し、測定位置がずれる場合があることが分かった。また、ガラス基板をずれないようしっかり保持すると、ガラス基板の保持部分にキズが生じてしまうことが分かった。そこで本発明者等が鋭意検討した結果、基板搬送装置とレーザ変位計とを組み合わせた非接触式のＩＤ計測方式において、測定時に測定対象であるガラス基板を固定することにより揺動に起因する不具合を解決できることを見出し、発明を完成させるに至った。
【００２４】
本発明は、その代表的な構成として、円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定装置において、ラインレーザを基板の主表面に照射するラインレーザ光源と、基板を支持する基板ホルダと、ラインレーザが基板の円孔を通過するようにラインレーザ光源を昇降させる昇降部と、ラインレーザ光源が昇降中、基板を反射または通過したラインレーザを受光し、その光量分布を取得する受光部と、受光部が取得した光量分布から、基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする内径測定部とを含み、ラインレーザが基板の円孔を通過する際（測定時）に基板ホルダが固定されることを特徴とする。
【００２５】
上記の構成によれば、基板ホルダを昇降させてラインレーザが基板の円孔を通過させる方式と比較して、ガラス基板の揺動をなくし、高精度な内径測定が可能となる。
【００２６】
また、測定時にガラス基板を保持する基板ホルダを固定することにより、昇降動作によるガラス基板の位置ずれや揺動を抑制する目的でガラス基板を基板ホルダに強く保持する必要がなくなるため、ガラス基板にキズが生じることを低減することができる。
【００２７】
また、収納容器内に１枚又は複数枚設置された、円孔が形成された基板の内径を測定する場合には、ラインレーザ光源からラインレーザを射出させた後、測定対象となる前記基板１枚を前記収納容器の下方から基板ホルダに保持した後、前記基板の主表面が前記ラインレーザの射出方向と直交するように前記基板ホルダを上昇させ、前記ラインレーザが前記基板の主表面に照射された段階で前記基板ホルダの上昇を停止して前記基板ホルダを固定することにより、収納容器内の基板の内径を効率よく測定することができる。
【００２８】
図１は、本発明の基板の内径測定装置の構成の一例を示す図である。
【００２９】
内径測定装置は、ライン光であるラインレーザ１２０を円孔１０２が形成されている基板１００の主表面に垂直に照射するラインレーザ光源１０６と、基板１００を支持する基板ホルダ１０４と、ラインレーザ１２０が基板１００の円孔１０２を通過するようにラインレーザ光源１０６を昇降させる昇降部１１２と、ラインレーザ光源１０６が昇降中、基板１００を反射または通過したラインレーザ１２０を受光する受光部１０８と、受光部１０８が受光したラインレーザ１２０に基づいてガラス基板１００の円孔１０２の内径を測定する内径測定部１１０とを有している（図１（Ａ）参照）。
【００３０】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す基板１００の円孔１０２の内径測定の原理図である。ラインレーザ１２０の描くラインは、ラインレーザ光源１０６が移動する方向に直交し、ラインレーザ光源１０６から連続的に照射されるラインレーザ１２０は、ラインレーザ光源１０６の昇降動作により、基板１００の円孔１０２と交差する軌跡を描きながら、順次、移動する。ラインレーザ１２０の光量分布は、ラインレーザ１２０と円孔１０２との交点１５２および交点１５４、すなわち基板１００の円孔１０２の周囲に形成されている、主表面と端面との間の面取部にて変化する。受光部１０８は、かかる面取部があるために、基板１００が透明なガラス基板であっても、光量分布の変化を検知し、内径の測定を可能にする。
【００３１】
なお、かかる面取部は、円孔１０２の周囲だけでなく、外周円弧の周囲にも形成されている。したがって、本実施形態における内径測定装置によれば、ラインレーザ１２０の幅を広くすることによって、透明なディスク状ガラス基板の内径だけでなく、外径をも測定することができる。
【００３２】
このように、上記のラインレーザ光源１０６および受光部１０８は、基板１００に対して非接触方式で内径・外径の測定を行うことが可能である。また、内径と外径とを同時に測定することも可能である。
【００３３】
内径測定部１１０は、受光部１０８が取得した光量分布の変化点となる交点１５２、１５４から、円孔１０２の弦の長さＤを取得する。長さＤは、所定のピッチで断続的に行われるラインレーザ光源１０６の昇降動作が静止するたびに取得され、内径測定部１１０は、取得した最大の弦の長さＭＡＸ（Ｄ）を円孔１０２の内径とする。
【００３４】
次に、図２を用いて基板１００の内径を測定する際の上記内径測定装置の動作の一例に関して説明する。
【００３５】
まず、ラインレーザ光源１０６からラインレーザ１２０を照射した状態で（ステップ１）、基板１００の端部を支持した基板ホルダ１０４を昇降（例えば、上昇）させる（ステップ２）。例えば、基板ホルダ１０４を上昇させる場合には、基板１００の主表面がラインレーザ１２０の射出方向と直交するように基板ホルダ１０４を動作させる。
【００３６】
そして、受光部１０８での光量分布に変化があるまで基板ホルダ１０４を上昇させ（ステップ３）、受光部１０８で光量の変化を検出した場合に基板ホルダ１０４を停止して固定する（ステップ４）。具体的にはガラス基板の主表面がラインレーザ１２０の射出方向と垂直方向となるようにガラス基板を基板ホルダ１０４にセットした後に、基板ホルダ１０４を上昇させる。ラインレーザ１２０がガラス基板表面の上部に照射される（ラインレーザ１２０の光路上にガラス基板が入る）と、受光部１０８で光量分布に変化が生じるため、その位置で基板ホルダ１０４を停止して固定する。
【００３７】
次に、基板ホルダ１０４を固定した後、ラインレーザ光源１０６を昇降（例えば、下降）させ（ステップ５）、ラインレーザ１２０が基板１００の円孔１０２を通過するように動作させる。そして、ラインレーザ光源１０６を昇降中、基板１００を反射または通過したラインレーザ１２０を受光して光量分布を受光部１０８で取得し、その光量分布に基づいて基板１００の円孔１０２の内径を内径測定部１１０で算出する（ステップ６）。
【００３８】
以上のステップにより、測定時にガラス基板１００が揺動することにより位置ずれが生じることを抑制し、測定精度を向上することができる。また、基板ホルダ１０４の最初の位置（固定する位置）合わせを、ラインレーザ１２０を用いて受光部１０８の光量分布で制御することにより、測定時間の短縮化を図ることができる。
【００３９】
また、測定する基板１００や円孔１０２のサイズがあらかじめ決まっている場合には、ラインレーザ光源１０６の位置等を考慮して、基板ホルダ１０４を所定の位置まで上昇させた後に停止して固定する構成としてもよい。この場合、ラインレーザ１２０の照射を不要とすることができる。
【００４０】
上記の構成では、基板１００の内径測定時に昇降部１１２を用いてラインレーザ光源１０６側のみを昇降させる構成を示しているが、受光部１０８（及び内径測定部１１０）側もラインレーザ光源１０６と同様に昇降させる構成としてもよい（図３（Ａ）参照）。特に、基板１００の円孔１０２の内径が受光部１０８の受光面より大きい場合には、受光部１０８（及び内径測定部１１０）側もラインレーザ光源１０６と同様に昇降させる構成とすることが好ましい。この場合、受光部１０８を昇降させる昇降部１３０を設け、ラインレーザ光源１０６を昇降させる昇降部１１２と同期させて動作させることが好ましい。また、受光部１０８と内径測定部１１０を分離して設け、受光部１０８だけ昇降部１３０で昇降させ、内径測定部１１０は固定する（昇降させない）構成としてもよい（図３（Ｂ）参照）。これにより、昇降部１３０で昇降させる重量を低減することができるため、受光部１０８が揺動することを効果的に抑制し、高精度な内径測定が可能となる。
【００４１】
なお、上述した基板の内径測定装置では、ラインレーザ光源１０６が鉛直（上下）方向に移動（昇降）する場合を示したが、ラインレーザ光源１０６の移動方向は鉛直（上下）方向に限定されない。例えば、支持台の平面においてラインレーザ光源１０６を水平（左右）方向に移動させる水平移動部１３２を設けた構成としてもよい（図４（Ａ）参照）。この場合、ラインレーザ１２０のラインが形成される方向をラインレーザ光源１１０の移動方向と垂直方向（鉛直方向）とすればよい（図４（Ｂ）参照）。このように、基板１００を保持する基板ホルダ１０４を固定させた状態で、ラインレーザ光源１０６を鉛直方向でなく水平方向に移動させて基板１００の円孔１０２の内径を測定することにより、ラインレーザ光源１０６の重量が大きい場合に移動に伴う揺動を効果的に抑制し、高精度な内径測定が可能となる。
【００４２】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
［実施例］
本実施例においては、以下の工程を経て、磁気ディスク用ガラス基板および磁気ディスクを製造した。
【００４３】
（１）形状加工工程及び第１ラッピング工程
まず、溶融させたアルミノシリケートガラスを上型、下型、胴型を用いたダイレクトプレスによりディスク形状に成型し、アモルファスの板状ガラスを得た。なお、アルミノシリケートガラスとしては、化学強化用のガラスを使用した。ダイレクトプレス以外に、フュージョン法、ダウンドロー法、またはフロート法で形成したシートガラスから研削砥石で切り出して円板状の磁気ディスク用ガラス基板を得てもよい。また、上記ガラスとしてアルミノシリケートガラス以外にもソーダライムガラス等を用いることもできる。
【００４４】
次に、この板状ガラスの両主表面をラッピング加工し、ディスク状のガラス母材とした。このラッピング加工は、遊星歯車機構を利用した両面ラッピング装置により、アルミナ系遊離砥粒を用いて行った。具体的には、板状ガラスの両面に上下からラップ定盤を押圧させ、遊離砥粒を含む研削液を板状ガラスの主表面上に供給し、これらを相対的に移動させてラッピング加工を行った。このラッピング加工により、平坦な主表面を有するガラス母材を得た。
【００４５】
（２）切り出し工程（コアリング、フォーミング）
次に、ダイヤモンドカッタを用いてガラス母材を切断し、このガラス母材から、円板状のガラス基板を切り出した。次に、円筒状のダイヤモンドドリルを用いて、このガラス基板の中心部に円孔を形成し、ドーナツ状のガラス基板とした（コアリング）。そして内周端面および外周端面をダイヤモンド砥石によって研削し、所定の面取り加工を施した（フォーミング）。
【００４６】
（３）第２ラッピング工程
次に、得られたガラス基板の両主表面について、第１ラッピング工程と同様に、第２ラッピング加工を行った。この第２ラッピング工程を行うことにより、前工程である切り出し工程や端面研磨工程において主表面に形成された微細な凹凸形状を予め除去しておくことができ、後続の主表面に対する研磨工程を短時間で完了させることができるようになる。
【００４７】
（４）端面研磨工程
次に、ガラス基板の端面について、ブラシ研磨方法により、鏡面研磨を行った。このとき、研磨砥粒としては、酸化セリウム砥粒を含むスラリー（遊離砥粒）を用いた。この端面研磨工程により、ガラス基板の端面は、パーティクル等の発塵を防止できる鏡面状態に加工された。
【００４８】
（５）主表面研磨工程
主表面研磨工程として、まず第１研磨工程を施した。この第１研磨工程は、前述のラッピング工程において主表面に残留したキズや歪みの除去を主たる目的とするものである。この第１研磨工程においては、遊星歯車機構を有する両面研磨装置により、硬質樹脂ポリッシャを用いて、主表面の研磨を行った。研磨液としては、酸化セリウム砥粒を用いた。
【００４９】
この第１研磨工程を終えたガラス基板を、中性洗剤、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。
【００５０】
次に、主表面研磨工程として、第２研磨工程を施した。この第２研磨工程は、主表面を鏡面状に仕上げることを目的とする。この第２研磨工程においては、遊星歯車機構を有する両面研磨装置により、軟質発泡樹脂ポリッシャを用いて、主表面の鏡面研磨を行った。研磨液としては、第１研磨工程で用いた酸化セリウム砥粒よりも微細な酸化セリウム砥粒を用いた。
【００５１】
この第２研磨工程を終えたガラス基板を、中性洗剤、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の各洗浄槽に順次浸漬して、洗浄した。なお、各洗浄槽には、超音波を印加した。
【００５２】
（６）化学強化工程
次に、前述のラッピング工程及び研磨工程を終えたガラス基板に、化学強化を施した。化学強化処理を行うことにより、磁気ディスク基板の表層部に高い圧縮応力を生じさせることができ、耐衝撃性を向上させることができる。
【００５３】
（７）精密洗浄工程
次に、化学強化処理が施されたガラス基板の精密洗浄を行った。これはヘッドクラッシュやサーマルアスペリティ障害の原因となる研磨剤残渣や外来の鉄系コンタミなどを除去し、表面が平滑で清浄なガラス基板を得るためのものである。精密洗浄工程としては、アルカリ性水溶液による洗浄の後に、水リンス洗浄、ＩＰＡ洗浄工程を行った。
【００５４】
（８）ＩＤ内径測定工程
上記（７）精密洗浄工程までで完成されたガラス基板に対して、上記実施形態で示した基板の内径測定装置を適用し、以下の方法で内径を計算した。
【００５５】
本実施例では、ラインレーザ１２０を基板１００の主表面に照射するラインレーザ照射工程と、基板ホルダ１０４によって基板１００を支持する基板支持工程と、ラインレーザ１２０が基板１００の円孔１０２を通過するように基板ホルダ１０４を固定しながらラインレーザ光源１０６を昇降させるとともに、昇降工程中、基板１００を反射または通過したラインレーザ１２０を受光し、その光量分布を取得する、レーザ受光工程と、取得した光量分布から、基板１００の円孔１０２の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔１０２の内径とする内径測定工程とを行った。
【００５６】
（９）磁気ディスク製造工程
上述したＩＤ内径測定工程を経て良品と判断されたガラス基板１０００枚に対して、Ｃｒ合金からなる付着層、ＦｅＣｏＣｒＢ合金からなる軟磁性層、Ｒｕからなる下地層、ＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ２合金からなる垂直磁気記録層、水素化炭素からなる保護層、パーフルオロポリエーテルからなる潤滑層を順次成膜することにより、垂直磁気記録ディスクを製造した。その後、ディスクを２０枚ずつ積層した状態でサーボ情報を書き込んだものを５０セット用意した（計１０００枚の磁気ディスク）。
【００５７】
（比較例）
上記（１）〜（７）の工程まで完成されたガラス基板に対して、測定時に基板ホルダ１０４を昇降させる内径測定装置を適用し、上記実施例と同様に内径を計算した。つまり、比較例では、ラインレーザ光源１０６を固定して基板ホルダ１０４を昇降させることにより、ラインレーザ１２０が基板１００の円孔１０２を通過するように行った点が実施例と相違している。その後、上述したＩＤ内径測定工程を経て良品と判断されたガラス基板１０００枚に対して、上記（９）工程と同様にして、垂直磁気記録ディスクを製造した後、ディスクを２０枚ずつ積層した状態でサーボ情報を書き込んだものを５０セット用意した（計１０００枚の磁気ディスク）。
【００５８】
（磁気特性評価）
次に、実施例、比較例で得られた磁気ディスクに対して磁気特性評価を行った。
【００５９】
磁気記録装置（１枚プラッタータイプ）に、上記磁気ディスクと、巨大磁気抵抗効果型再生素子（ＧＭＲ素子）を備えた磁気ヘッドとを装着し、磁気ヘッド浮上時の浮上量を１０ｎｍとし、実施例および比較例につき各１０００台を組み立て、Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｅｒｒｏｒ率の測定比較を行った。その結果、実施例で得られた全ての磁気ディスクで組み立てられた磁気記録装置ではＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｅｒｒｏｒ率は０％であったが、比較例のそれは２．５％の発生率であった。
【００６０】
なお、上記実施の形態における材料、サイズ、処理手順、検査方法などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、円板状基板の内径測定装置、内径測定方法、円板状基板の製造方法および磁気ディスク製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１００ 基板
１０２ 円孔
１０４ 基板ホルダ
１０６ ラインレーザ光源
１０８ 受光部
１１０ 内径測定部
１１２ 昇降部
１２０ ラインレーザ
１３０ 昇降部
１３２ 水平移動部
１５２、１５４ 交点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定装置において、
ラインレーザを前記基板の主表面に照射するラインレーザ光源と、
前記基板を支持する基板ホルダと、
前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過するように前記ラインレーザ光源を昇降させる光源用昇降部と、
前記ラインレーザ光源を昇降中、前記基板を反射または通過した前記ラインレーザを受光し、その光量分布を取得する受光部と、
前記受光部が取得した光量分布から、前記基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする内径測定部とを含み、
前記基板ホルダは、前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過する際に固定されることを特徴とする基板の内径測定装置。
【請求項２】
前記受光部を昇降させ、且つ前記光源用昇降部と同期して動作する受光用昇降部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の基板の内径測定装置。
【請求項３】
円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定装置において、
ラインレーザを前記基板の主表面に照射するラインレーザ光源と、
前記基板を支持する基板ホルダと、
前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過するように前記ラインレーザ光源を支持台の水平方向に移動させる水平移動部と、
前記ラインレーザ光源を水平方向に移動中、前記基板を反射または通過した前記ラインレーザを受光し、その光量分布を取得する受光部と、
前記受光部が取得した光量分布から、前記基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする内径測定部とを含み、
前記基板ホルダは、前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過する際に固定されること
を特徴とする基板の内径測定装置。
【請求項４】
前記基板は磁気ディスク用ガラス基板であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板の内径測定装置。
【請求項５】
円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定方法において、
基板ホルダによって前記基板を支持する工程と、
ラインレーザ光源から射出されるラインレーザを前記基板の主表面に照射する工程と、
前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過するように、前記基板ホルダを固定した状態で前記ラインレーザ光源を昇降させる工程と、
前記ラインレーザ光源を昇降中、前記基板を反射または通過した前記ラインレーザを受光し、その光量分布を取得する工程と、
取得した光量分布から、前記基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする工程とを含むことを特徴とする基板の内径測定方法。
【請求項６】
円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定方法において、
ラインレーザ光源からラインレーザを射出する工程と、
前記基板を基板ホルダに保持した後、前記基板の主表面が前記ラインレーザの射出方向と直交するように前記基板ホルダを上昇させる工程と、
前記ラインレーザが前記基板の主表面に照射された段階で前記基板ホルダの上昇を停止して前記基板ホルダを固定する工程と、
前記基板ホルダが固定された後に、前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過するように前記ラインレーザ光源を降下させる工程と、
前記ラインレーザ光源を降下中、前記基板を反射または通過した前記ラインレーザを受光部で受光し、その光量分布を取得する工程と、
取得した光量分布から、前記基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする工程とを含むことを特徴とする基板の内径測定方法。
【請求項７】
収納容器内に１枚又は複数枚設置された、円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定方法において、
ラインレーザ光源からラインレーザを射出する工程と、
測定対象となる前記基板１枚を前記収納容器の下方から基板ホルダに保持した後、前記基板の主表面が前記ラインレーザの射出方向と直交するように前記基板ホルダを上昇させる工程と、
前記ラインレーザが前記基板の主表面に照射された段階で前記基板ホルダの上昇を停止して前記基板ホルダを固定する工程と、
前記基板ホルダが固定された後に、前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過するように前記ラインレーザ光源を降下させる工程と、
前記ラインレーザ光源を降下中、前記基板を反射または通過した前記ラインレーザを受光部で受光し、その光量分布を取得する工程と、
取得した光量分布から、前記基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする工程とを含むことを特徴とする基板の内径測定方法。
【請求項８】
前記基板は磁気ディスク用ガラス基板であることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の基板の内径測定方法。
【請求項１】
円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定装置において、
ラインレーザを前記基板の主表面に照射するラインレーザ光源と、
前記基板を支持する基板ホルダと、
前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過するように前記ラインレーザ光源を昇降させる光源用昇降部と、
前記ラインレーザ光源を昇降中、前記基板を反射または通過した前記ラインレーザを受光し、その光量分布を取得する受光部と、
前記受光部が取得した光量分布から、前記基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする内径測定部とを含み、
前記基板ホルダは、前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過する際に固定されることを特徴とする基板の内径測定装置。
【請求項２】
前記受光部を昇降させ、且つ前記光源用昇降部と同期して動作する受光用昇降部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の基板の内径測定装置。
【請求項３】
円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定装置において、
ラインレーザを前記基板の主表面に照射するラインレーザ光源と、
前記基板を支持する基板ホルダと、
前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過するように前記ラインレーザ光源を支持台の水平方向に移動させる水平移動部と、
前記ラインレーザ光源を水平方向に移動中、前記基板を反射または通過した前記ラインレーザを受光し、その光量分布を取得する受光部と、
前記受光部が取得した光量分布から、前記基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする内径測定部とを含み、
前記基板ホルダは、前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過する際に固定されること
を特徴とする基板の内径測定装置。
【請求項４】
前記基板は磁気ディスク用ガラス基板であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板の内径測定装置。
【請求項５】
円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定方法において、
基板ホルダによって前記基板を支持する工程と、
ラインレーザ光源から射出されるラインレーザを前記基板の主表面に照射する工程と、
前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過するように、前記基板ホルダを固定した状態で前記ラインレーザ光源を昇降させる工程と、
前記ラインレーザ光源を昇降中、前記基板を反射または通過した前記ラインレーザを受光し、その光量分布を取得する工程と、
取得した光量分布から、前記基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする工程とを含むことを特徴とする基板の内径測定方法。
【請求項６】
円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定方法において、
ラインレーザ光源からラインレーザを射出する工程と、
前記基板を基板ホルダに保持した後、前記基板の主表面が前記ラインレーザの射出方向と直交するように前記基板ホルダを上昇させる工程と、
前記ラインレーザが前記基板の主表面に照射された段階で前記基板ホルダの上昇を停止して前記基板ホルダを固定する工程と、
前記基板ホルダが固定された後に、前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過するように前記ラインレーザ光源を降下させる工程と、
前記ラインレーザ光源を降下中、前記基板を反射または通過した前記ラインレーザを受光部で受光し、その光量分布を取得する工程と、
取得した光量分布から、前記基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする工程とを含むことを特徴とする基板の内径測定方法。
【請求項７】
収納容器内に１枚又は複数枚設置された、円孔が形成された基板の内径を測定する内径測定方法において、
ラインレーザ光源からラインレーザを射出する工程と、
測定対象となる前記基板１枚を前記収納容器の下方から基板ホルダに保持した後、前記基板の主表面が前記ラインレーザの射出方向と直交するように前記基板ホルダを上昇させる工程と、
前記ラインレーザが前記基板の主表面に照射された段階で前記基板ホルダの上昇を停止して前記基板ホルダを固定する工程と、
前記基板ホルダが固定された後に、前記ラインレーザが前記基板の円孔を通過するように前記ラインレーザ光源を降下させる工程と、
前記ラインレーザ光源を降下中、前記基板を反射または通過した前記ラインレーザを受光部で受光し、その光量分布を取得する工程と、
取得した光量分布から、前記基板の円孔の弦の長さを取得し、最大の弦の長さを円孔の内径とする工程とを含むことを特徴とする基板の内径測定方法。
【請求項８】
前記基板は磁気ディスク用ガラス基板であることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の基板の内径測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２２０９９９（Ｐ２０１１−２２０９９９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７６９４９（Ｐ２０１０−２７６９４９）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【出願人】（５０３０６９１５９）ホーヤ ガラスディスク タイランド リミテッド (85)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【出願人】（５０３０６９１５９）ホーヤ ガラスディスク タイランド リミテッド (85)
【Ｆターム（参考）】
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