JP2009052886A - 非接触基板測定装置、非接触基板測定方法及び磁気ディスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一段と効率良く基板を測定し得る非接触基板測定装置、非接触基板測定方法及び磁気ディスクの製造方法を提供すること。
【解決手段】円板状の基板３を基板支持部に載置して回転可能に支持するステージ１２と、前記ステージ１２に支持された基板３の主表面３ａ（３ｂ）との距離を測定する複数のセンサ１５ａ、１５ｂ（１６ａ、１６ｂ）と、前記複数のセンサ１５ａ、１５ｂ（１６ａ、１６ｂ）の測定結果に基づいて、前記基板３の形状を判断する演算部２０とを具備し、複数のセンサ１５ａ、１５ｂ（１６ａ、１６ｂ）を用いて基板３を測定することとした。
【選択図】図３

Description

本発明は、非接触基板測定装置、非接触基板測定方法及び磁気ディスクの製造方法に関し、例えばディスク表面の平坦度が高精度で求められる磁気ディスク用基板の平坦度を測定する非接触基板測定装置、非接触基板測定方法及び磁気ディスクの製造方法に関する。

磁気記録媒体のひとつであるＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等に搭載される磁気記録媒体として磁気ディスクがある。磁気ディスクとしては、アルミニウム−マグネシウム合金製の金属基板上にＮｉＰ（ニッケルリン）等の膜を被着した構成、またはガラス基板やセラミックス基板等の基板上に下地層、磁性層、保護層、潤滑層を順次積層した構成を有したもの等がある。

近年では、磁気ディスクの小型化、薄板化、及び高密度記録化に伴い、アルミニウム基板等の金属基板に比べて基板表面の平坦度に優れたガラス基板が用いられるようになっている。

ところで、磁気ディスク用基板においては、さらなる高密度記録化を達成するために、基板表面の平坦度を一段と向上させる必要があり、厳しい寸法精度が要求されるようになっている。従って、磁気ディスク用基板の製造工程では、工程の要所において基板の平坦度が測定されている。

かかる平坦度の測定方法に関しては、非接触で基板の平坦度を測定する装置が提案されている（特許文献１参照）。この測定装置においては、基板の中心部に形成された孔をチャッキングすることにより基板を支持し、この支持部をモータにより回転させることで、基板を回転させる。そして、回転する基板の主表面との距離を距離センサにより測定することにより基板の平坦度を測定している。
特開平７−７１９５４号公報

しかしながら、従来の測定装置においては、１つのセンサを用いて測定を行うようになっていることにより、測定に時間がかかる等、基板の測定を効率的に行うことが困難な問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、一段と効率良く基板を測定し得る非接触基板測定装置、非接触基板測定方法及び磁気ディスクの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の非接触基板測定装置は、円板状の基板を基板支持部に載置して回転可能に支持するステージと、前記ステージに支持された基板の主表面との距離を測定する複数のセンサと、前記複数のセンサの測定結果に基づいて、前記基板の形状を判断する演算部とを具備することを特徴とする。この構成によれば、複数のセンサを用いることにより、一段と効率良く基板の形状を測定することができる。

また本発明は、上記非接触基板測定装置において、前記複数のセンサは、前記基板の一方の主表面に対向して配置され、該主表面との距離をそれぞれ測定することが好ましい。この場合には、基板の一方の主表面に対して複数のセンサを用いて測定を行うことができるので、基板を載せるステージの振れを測定してこの振れの成分を基板の測定結果から除去することができる。これにより正確な測定結果を得ることができる。

また本発明は、上記非接触基板測定装置において、前記複数のセンサは、前記基板の一方の主表面に対向する位置と他方の主表面に対向する位置にそれぞれ配置され、前記一方の主表面との距離及び前記他方の主表面との距離をそれぞれ測定することが好ましい。この場合には、一方の主表面の平坦度と、他方の主表面の平坦度とを同時に測定することができる。また、平坦度と板厚とを同時に測定することができる。

また本発明は、上記非接触基板測定装置において、前記一方の主表面に対向する位置に配置された複数のセンサは、前記一方の主表面の中心から同じ半径距離の位置に配置され、前記演算部は、前記ステージを回転させた状態での前記一方の主表面側のセンサと前記基板支持部との間の距離の測定結果を予め測定し、該測定結果に基づいて、前記基板の測定結果を補正することが好ましい。この場合には、ステージの回転に伴う振れを除去した基板の測定結果を得ることができる。

また本発明は、上記非接触基板測定装置において、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。この場合には、高い寸法精度が要求される磁気ディスク用ガラス基板の平坦度及び板厚を、容易に測定することができる。

また本発明は、上記非接触基板測定装置において、前記演算部は、前記基板の一方の面と前記センサとの間の距離を前記基板の異なる半径位置でそれぞれ円周方向に沿って求め、前記異なる半径位置における円周方向に沿った前記距離の変化が最も大きい半径位置における前記変化を前記基板の平坦度とすることが好ましい。この場合には、最も大きい距離の変化を基板の平坦度とすることにより、求められた平坦度よりも大きな変化を有する確率が低くなり、製造管理を行い易くすることができる。

また本発明の非接触基板測定方法は、円板状の基板をステージの基板支持部に載置し、前記載置された基板の一方の主表面に対向する位置に配置された複数の第１の距離センサにより該第１の距離センサと前記一方の主表面との間の距離を前記ステージを回転させながら測定することにより、前記基板の形状を判断する非触基板測定方法であって、前記第１の距離センサにより該第１の距離センサと回転する前記ステージの基板支持部との距離を測定し、該測定結果に基づいて、回転に伴う前記ステージの振れを判断する判断ステップと、前記ステージの基板支持部に載置された基板を回転させながら前記第１の距離センサで該第１の距離センサと前記一方の主表面との間の距離を測定する測定工程と、前記測定工程によって測定された結果を、前記予め判断されたステージの振れによって補正する補正工程とを具備することを特徴とする。この方法によれば、ステージの回転に伴う振れを除去した基板の測定結果を容易に得ることができる。

また本発明は、上記非接触基板測定方法において、前記基板の他方の主表面に対向する位置に設けられた第２の距離センサによって該第２の距離センサと前記他方の主表面との間の距離を測定し、該測定結果と前記一方の主表面側の測定結果とに基づいて、前記基板の回転方向に沿う厚みの変化を検出することが好ましい。この場合には、基板の平坦度と板厚の変化とを同時に測定することができる。

また本発明の磁気ディスクの製造方法は、円板状のガラス基板の主表面を研磨する研磨工程と、研磨した後のガラス基板を測定する測定工程と、前記ガラス基板の主表面に磁性体薄膜からなる磁気記録層を形成する磁気記録層形成工程とを含む磁気ディスクの製造方法であって、前記測定工程は、前記ガラス基板を載置するためのステージの基板支持部と、該基板支持部に対向する位置に配置された複数の第１の距離センサとの間の距離を前記ステージを回転させた状態で前記距離センサにより測定することにより、回転に伴う前記ステージの振れを判断する判断工程と、前記ステージの基板支持部に載置されたガラス基板を回転させながら前記第１の距離センサで該第１の距離センサと前記ガラス基板の一方の主表面との間の距離を測定する測定工程と、前記測定工程によって測定された結果を、前記予め判断されたステージの振れによって補正する補正工程とを具備することを特徴とする。この製造方法によれば、ステージの振れを除去した測定結果を効率良く得ることができる。

また本発明は、上記磁気ディスクの製造方法において、前記ガラス基板の他方の主表面に対向する位置に設けられた第２の距離センサによって該第２の距離センサと前記他方の主表面との間の距離を測定し、該測定結果と前記一方の主表面側の測定結果とに基づいて、前記ガラス基板の回転方向に沿う厚みの変化を検出することが好ましい。この場合には、ガラス基板の平坦度及び板厚を同時に測定することができる。

本発明によれば、一段と効率良く基板を測定し得る非接触基板測定装置、非接触基板測定方法及び磁気ディスクの製造方法を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係る磁気ディスクの製造方法は、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等に搭載される磁気ディスクを製造するものである。この磁気ディスクは、例えば、垂直磁気記録方式によって高密度の情報信号記録及び再生を行うことができる記録媒体である。また、本発明に係る磁気ディスク用ガラス基板の製造方法は、上記磁気ディスクに用いられるガラス基板を製造するものである。

この磁気ディスク用ガラス基板は、外径１５ｍｍ乃至３０ｍｍ、内径５ｍｍ乃至１２ｍｍ、板厚０．３５ｍｍ乃至０．５ｍｍであり、例えば、「０．８インチ（inch）型磁気ディスク」（内径６ｍｍ、外径２１．６ｍｍ、板厚０．３８１ｍｍ）、「１．０インチ型磁気ディスク」（内径７ｍｍ、外径２７．４ｍｍ、板厚０．３８１ｍｍ）などの所定の直径を有する磁気ディスクとして作製される。また、「２．５インチ型磁気ディスク」、「３．５インチ型磁気ディスク」など磁気ディスクとして作製されるものとしてもよい。なお、ここで、「内径」とは、ガラス基板の中心部の円孔の内径である。

図１は、本発明に係る磁気ディスク用ガラス基板の製造方法により製造される磁気ディスク用ガラス基板１（以下これを単にガラス基板と呼ぶ）の構成を示す斜視図である。

本発明に係るガラス基板１の製造方法は、図１に示すように、中心部に円孔（中心孔）２を有するガラス基板１を製造する磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。このガラス基板１は、ガラスからなることにより、鏡面研磨によって優れた平滑性を実現することができ、硬度が高く、また、剛性が高いので、耐衝撃性に優れている。特に、携帯（持運び）用、あるいは、車載用の情報器機に搭載されるハードディスクドライブに使用される磁気ディスクには、高い耐衝撃性が要求されることにより、このような磁気ディスクにおいてガラス基板を用いることには有用性が高い。ガラスは脆性材料であるが、化学強化等の強化処理により、破壊強度を向上させることができる。

このようなガラス基板１の材料として好ましいガラスとしては、アルミノシリケートガラスを挙げることができる。アルミノシリケートガラスは、優れた平滑鏡面を実現することができるとともに、例えば、化学強化を行なうことによって、破壊強度を高めることができるからである。また、このようなガラス基板１の材料として好ましいガラスとしては、結晶化（アモルファス）ガラスを挙げることができる。

アルミノシリケートガラスとしては、ＳｉＯ_２：６２乃至７５重量％、Ａｌ_２Ｏ_３：５乃至１５〔重量％〕、Ｌｉ_２Ｏ：４乃至１０〔重量％〕、Ｎａ_２Ｏ：４乃至１２〔重量％〕、ＺｒＯ_２：５．５乃至１５〔重量％〕を主成分として含有するとともに、Ｎａ_２ＯとＺｒＯ_２との重量比が０．５乃至２．０、Ａｌ_２Ｏ_３とＺｒＯ_２との重量比が０．４乃至２．５である化学強化用ガラスが好ましい。

また、このようなガラス基板１において、ＺｒＯ_２の未溶解物が原因で生じるガラス基板表面の突起をなくすためには、ＳｉＯ_２を５７乃至７４〔mol％〕、ＺｒＯ_２を０乃至２．８〔mol％〕、Ａｌ_２Ｏ_３を３乃至１５〔mol％〕、ＬｉＯ_２を７乃至１６〔mol％〕、Ｎａ_２Ｏを４乃至１４〔mol％〕含有する化学強化用ガラスを使用することが好ましい。このような組成のアルミノシリケートガラスは、化学強化することによって、抗折強度が増加し、圧縮応力層の深さも深く、ヌープ硬度にも優れている。

また、本発明において製造するガラス基板１をなす材料は、前述したものに限定されるわけではない。すなわち、ガラスディスクの材質としては、前述したアルミノシリケートガラスの他に、例えば、ソーダライムガラス、ソーダアルミノケイ酸ガラス、アルミノボロシリケートガラス、ボロシリケートガラス、石英ガラス、チェーンシリケートガラス、または、結晶化ガラス等のガラスセラミックなどを挙げることができる。

図２は、本発明の実施の形態に係るガラス基板１の製造工程を含む磁気ディスクの製造工程示すフローチャートである。図２に示すように、本実施の形態に係るガラス基板１の製造方法においては、ステップＳＴ１１のガラスディスク形成工程において、プレス法またはガラス母材からのスライスなどによって中心孔２（図１）が開けられる前のガラスディスク３（図１）を形成する。そして、ステップＳＴ１２のラッピング工程において、ガラスディスク３の形状及び板厚を整えると共に、主表面をラッピング加工する。ラッピング加工では、両面ラッピング装置とアルミナ砥粒を用いて加工を行い、ガラスディスク３の寸法精度と形状精度を所定のものとする。

次に、ステップＳＴ１３において、ラッピング後のガラスディスク３の平坦度及び板厚を測定する。平坦度及び板厚は、図３に示す非接触基板測定装置（後述）を用いて測定する。この平坦度及び板圧の測定装置及び測定方法については後述する。

次に、ステップＳＴ１４において、ガラスディスク３に対する形状加工工程を実行する。この形状加工工程では、ガラスディスク３に中心孔２を開けるとともに、ディスク端面の面取り等を行う。

次に、ステップＳＴ１５において、ガラスディスク３の主表面研磨工程（ポリッシング工程）として、第１研磨工程を実行する。この第１研磨工程は、上述のラッピング工程で主表面に残留した傷や歪みの除去を主たる目的とする。この工程は、両面研磨装置と硬質樹脂ポリッシャとを用い、遊星歯車機構を用いて行うことができる。研磨剤としては、酸化セリウム砥粒を用いることが好ましい。因みに、ガラスディスク３の主表面とは、ガラスディスク３の表裏二面（主表面３ａ及び３ｂ（図１））を意味する。

次に、ステップＳＴ１６において、ガラスディスク３の主表面の鏡面研磨工程として、第２研磨工程を実行する。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。この工程は、両面研磨装置と軟質発泡樹脂ポリッシャを用い、遊星歯車機構を用いて行うことができる。研磨剤としては、第１研磨工程で用いる酸化セリウム砥粒に比べて微細な酸化セリウム砥粒を用いることが好ましい。

第２研磨工程（ステップＳＴ１６）が終了すると、ステップＳＴ１７の化学強化工程に進む。この化学強化工程においては、硝酸カリウム（６０％）と硝酸ナトリウム（４０％）とを混合した化学強化溶液を用意し、この化学強化溶液を４００℃に加熱し、３００℃に予熱された洗浄済みのガラスディスク３を約３時間浸漬して行う。この浸漬の際に、ガラスディスク３の表面全体が化学強化されるようにするため、複数のガラスディスク３が端面で保持されるようにこれらをホルダに収納する。

このように、化学強化溶液に浸漬処理することによって、ガラスディスク３の表層のリチウムイオン、ナトリウムイオンが、化学強化溶液中のナトリウムイオン、カリウムイオンにそれぞれ置換され、ガラスディスク３が強化される。化学強化を終えたガラスディスク３を、２０℃の水槽に浸漬して急冷し、約１０分間維持する。

次に、急冷を終えたガラスディスク３を、約４０℃に加熱した濃硫酸に浸漬して洗浄工程（ステップＳＴ１８）を行い、さらに、この硫酸洗浄を終えたガラスディスク３を、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、蒸気乾燥の各洗浄槽に順次浸漬して洗浄を行う。なお、各洗浄槽には超音波を印加する。

以上の工程を経て得られたガラスディスク３の表面に対して、ステップＳＴ１９の最終検査工程を実施する。この検査工程においては、ガラスディスク３の表面粗さを、走査プローブ顕微鏡(Scanning Probe Microscope; SPM)の一種である原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope ; AFM)によって測定し、数値の算出は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１に拠る。また、鏡面状態の確認は、電子顕微鏡による観察、光学顕微鏡による観察の双方によって行う。

以上説明した工程（ステップＳＴ１１乃至ステップＳＴ１９）によって磁気ディスク用のガラス基板１の製造が行われた後、製造されたガラス基板１に対して、ステップＳＴ２０における磁性体薄膜からなる磁気記録層を形成することにより、磁気ディスクを製造する。

ステップＳＴ２０における磁気記録層の形成工程の一例を述べる。上述のステップＳＴ１１乃至ステップＳＴ１９におけるガラス基板１の製造工程によって製造されたガラス基板１の両主表面に、静止対向型のＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いて、Ｎｉ−Ｔａ合金第１下地層、Ｒｕ第２下地層、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ合金磁性層、水素化炭素保護層を順次成膜する。そして、アルコール変性パーフロロポリエーテル潤滑層をディップ法によって成膜する。このようにして、垂直磁気記録方式用の磁気ディスクを製造することができる。なお、磁気記録層の形成方法は、これに限られるものではなく、他の種々の方法や材質を適用することができる。

次に、上述の測定工程（ステップＳＴ１３）におけるガラスディスク３の平坦度及び板圧を測定するための非接触基板測定装置及びその測定方法について説明する。図３に示すように、非接触基板測定装置１０は、中心孔２（図１）が開けられる前のガラスディスク３を載せるステージ１２と、ステージ１２に載置されたガラスディスク３との間の距離を測定するためのセンサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂと、これらセンサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂの出力を受けてガラスディスク３の平坦度及び板厚を求める演算部２０とを有する。

ステージ１２は、モータ１１によって回転させるようになっており、センサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂは、ステージ１２の回転に伴って回転するガラスディスク３との間の距離を非接触で測定する。センサ１５ａ及び１５ｂは、ガラスディスク３の一方の主表面３ａに対向する位置に設けられ、図４に示すように、互いに１８０度の角間隔を隔てた位置に配置されている。また、センサ１６ａ及び１６ｂは、ガラスディスク３の他方の主表面に対向する位置に設けられ、これらも互いに１８０度の角間隔を隔てた位置に配置されている。

センサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂは、レーザ光を利用した距離センサであり、センサ１５ａ及び１５ｂは、ガラスディスク３の一方の主表面３ａとの間の距離を１８０度の角間隔を隔てた位置で測定する。この場合、センサ１５ａ及び１５ｂは、ガラスディスク３の中心から同じ半径距離上で測定を行うようになっている。例えば、図４に示すように、回転するガラスディスク３の主表面３ａの同じ外周位置ＯＤに沿ってセンサ１５ａ及び１５ｂによって該センサ１５ａ及び１５ｂと主表面３ａとの間の距離を測定する。また、センサ１５ａ及び１５ｂの配置を変えることにより、主表面３ａの同じ中間位置ＭＤに沿ってセンサ１５ａ及び１５ｂによって該センサ１５ａ及び１５ｂと主表面３ａとの間の距離を測定する。また、センサ１５ａ及び１５ｂの配置を変えることにより、主表面３ａの同じ内周位置ＩＤに沿ってセンサ１５ａ及び１５ｂによって該センサ１５ａ及び１５ｂと主表面３ａとの間の距離を測定する。

また、ガラスディスク３の他方の主表面３ｂにおいても同様にして、センサ１６ａ及び１６ｂによって、外周位置ＯＤ、中間位置ＭＤ及び内周位置ＩＤに沿ってそれぞれセンサ１６ａ及び１６ｂと主表面３ｂとの間の距離を測定する。

ここで、ステージ１２について説明する。図５は、全体が円板形状に形成されており、図４に示したガラスディスク３の外周位置ＯＤ、中間位置ＭＤ及び内周位置ＩＤに対応する位置に、円板形状の円周方向に沿って３つの貫通孔１３Ｏ、１３Ｍ及び１３Ｉが形成されている。この３つの貫通孔１３Ｏ、１３Ｍ及び１３Ｉによって、ステージ１２は、４つの基板支持領域（基板支持部）に分割されている。第１の基板支持領域１２ａは、ステージ１２の最外周位置の領域であり、第２の基板支持領域１２ｂは、ステージ１２の外周側から２番目の領域であり、第３の基板支持領域１２ｃは、ステージ１２の外周側から３番目の領域であり、第４の基板支持領域１２ｄは、ステージ１２の中心領域である。なお、第１乃至第４の基板支持領域１２ａ〜１２ｄは、それぞれこれら貫通孔１３Ｏ、１３Ｍ及び１３Ｉの一部に形成された連接部１４によって接続されている。

このようにステージ１２には３つの貫通孔１３Ｏ、１３Ｍ及び１３Ｉが形成されていることにより、ステージ１２にガラスディスク３を載置した場合、ガラスディスク３の下面（他方の主表面３ｂ）の外周位置ＯＤ、中間位置ＭＤ及び内周位置ＩＤがそれぞれ貫通孔１３Ｏ、１３Ｍ及び１３Ｉを介してステージ１２の下方に露出した状態となる。これにより、ステージ１２のガラスディスク３の載置面とは反対側に配置されたセンサ１６ａ及び１６ｂからのレーザ光を貫通孔１３Ｏ、１３Ｍ又は１３Ｉを介してガラスディスク３の他方の主表面３ｂに照射することができる。なお、センサ１６ａ及び１６ｂの位置を調整することにより、ガラスディスク３の他方の主表面３ｂの外周位置ＯＤ、中間位置ＭＤ及び内周位置ＩＤにレーザ光を照射することにより、それぞれの位置におけるセンサ１６ａ及び１６ｂと主表面３ｂとの間の距離をガラスディスク３の円周方向に沿って測定することができる。

各センサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂから出力される測定結果は、演算部２０に供給される。演算部２０は、各センサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂからの出力を一旦内部のメモリに記憶した後、これらを演算処理することにより、ガラスディスク３の主表面３ａ及び３ｂの各平坦度及び板厚等、ガラスディスク３の形状を算出する。

ここで、センサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂによるガラスディスク３の測定方法について説明する。図６は、非接触基板測定装置１０を用いた非接触基板測定方法を示すフローチャートである。図６に示すように、ステップＳＴ３１において、ステージ１２の回転に伴う振れを予め測定する。すなわち、まず、ガラスディスク３をステージ１２に載置しない状態において、センサ１５ａ及び１５ｂを、ステージ１２の第１の基板支持領域１２ａ（図５）に対向する位置に位置決めする。この場合、センサ１５ａ及び１５ｂは、互いに１８０度の角間隔を隔てた位置に配置する。そして、この位置において、ステージ１２を回転させながら、レーザ光を第１の基板支持領域１２ａに照射することにより、その反射光によりセンサ１５ａ、１５ｂと第１の基板支持領域１２ａとの間の距離を測定する。ここで、センサ１５ａ及び１５ｂは、互いに１８０度の角間隔を隔てた位置に配置されることにより、これら２つのセンサ１５ａ及び１５ｂの測定結果の差は、ステージ１２の振れに相当する。この振れを予め演算部２０内部の記憶部に記憶しておき、ガラスディスク３を測定した場合の測定結果からこの振れを減算することにより、ステージ１２の振れによる要素をガラスディスク３の測定結果から除くようになっている。

なお、ステージ１２の振れを測定するための位置は、ステージ１２の第１の基板支持領域１２ａ（図５）に限らず、第２〜第４の基板支持領域１２ｂ〜１２ｄのいずれかであればよい。

ステージ１２の振れを演算部２０に記憶すると、次に、ステップＳＴ３２において、測定対象であるガラスディスク３の外周位置ＯＤ（図４）における測定を実行する。この場合、ガラスディスク３をステージ１２に載置し、センサ１５ａ及び１５ｂを、ガラスディスク３の一方の主表面３ａの外周位置ＯＤ（図４）に対向する位置に配置する。センサ１５ａ及び１５ｂは、互いに１８０度の角間隔を隔てた位置に配置する。また、センサ１６ａ及び１６ｂを、ガラスディスク３の他方の主表面３ｂの外周位置ＯＤ（図４）に対向する位置に配置する。センサ１６ａ及び１６ｂは、互いに１８０度の角間隔を隔てた位置に配置する。すなわち、センサ１５ａ及び１５ｂとセンサ１６ａ及び１６ｂとは、互いに対向する位置に配置される。これにより、センサ１５ａ及び１６ａによって、ガラスディスク３の主表面３ａ及び３ｂの同じ位置を表裏から測定すると共に、センサ１５ｂ及び１６ｂによって、ガラスディスク３の主表面３ａ及び３ｂの同じ位置を表裏から測定することになる。

この状態において、ステージ１２を回転させながらレーザ光を照射することにより、各センサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂによってガラスディスク３との距離をそれぞれ測定する。この測定結果は、演算部２０に出力される。演算部２０では、各センサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂから得られた測定結果を、内部の記憶部に記憶する。なお、センサ１６ａ及び１６ｂによる測定結果は、レーザ光が貫通孔１３Ｏを介してガラスディスク３に照射される場合に、ステージ１２の回転に伴って連接部１４（図５）を横切るが、この場合の測定結果は、極端な変化を示す結果となることにより、演算部２０においてこれを測定結果から除く処理が行われる。

このようにして、ステージ１２の振れに関する測定結果と、ガラスディスク３をステージ１２に載置して測定した結果とが演算部２０に記憶されると、演算部２０は、これらの測定結果を用いて、ガラスディスク３の外周位置ＯＤ（図４）における形状を算出する。演算部２０は、まず、センサ１５ａ及び１５ｂからの各測定結果に基づいて、ガラスディスク３の一方の主表面３ａの外周位置ＯＤにおける円周方向の表面高さの変化を求める。この場合、２つのセンサ１５ａ及び１５ｂからの測定結果を用いることにより、ガラスディスク３が半周する間の測定結果を用いて１周分の測定結果を効率良く得ることができる。そして、演算部２０はこの１周分の測定結果から、予め測定したステージ１２の振れに関する測定結果を差し引くことにより（ステップＳＴ３３）、ステージ１２の振れの成分が含まれないガラスディスク３の外周位置ＯＤにおける表面の平坦度を得ることができる。

また、演算部２０は、センサ１６ａ及び１６ｂからの測定結果についても同様の演算を行うことにより、ガラスディスク３の他方の主表面３ｂについて、その外周位置ＯＤにおける１周分の表面高さの変化を、ステージ１２の振れの成分を除いた値として算出する。

また、演算部２０は、ガラスディスク３の表裏面の同じ位置を測定するセンサ１５ａ及び１６ａからの測定結果に基づいて、ガラスディスク３の外周位置ＯＤにおける円周方向半周分の板厚の変化を算出すると共に、センサ１５ｂ及び１６ｂからの測定結果に基づいて、ガラスディスク３の外周位置ＯＤにおける円周方向半周分の板厚の変化を算出する。このように、半周分ずつの値を算出することにより１周分の算出結果を効率良く容易に求めることができる。この場合においても、予め測定したステージ１２の振れの成分を除くことにより、ステージ１２の振れの成分を含まないガラスディスク３の板厚の変化を正確に求めることができる。

次に、ステップＳＴ３４において、測定対象であるガラスディスク３の中間位置ＭＤ（図４）における測定を実行する。この場合、ガラスディスク３がステージ１２に載置された状態において、センサ１５ａ及び１５ｂを、ガラスディスク３の一方の主表面３ａの中間位置ＭＤ（図４）に対向する位置に配置する。センサ１５ａ及び１５ｂは、互いに１８０度の角間隔を隔てた位置に配置する。また、センサ１６ａ及び１６ｂを、ガラスディスク３の他方の主表面３ｂの中間位置ＭＤ（図４）に対向する位置に配置する。センサ１６ａ及び１６ｂは、互いに１８０度の角間隔を隔てた位置に配置する。すなわち、センサ１５ａ及び１５ｂとセンサ１６ａ及び１６ｂとは、互いに対向する位置に配置される。これにより、センサ１５ａ及び１６ａによって、ガラスディスク３の主表面３ａ及び３ｂの同じ位置を表裏から測定すると共に、センサ１５ｂ及び１６ｂによって、ガラスディスク３の主表面３ａ及び３ｂの同じ位置を表裏から測定することになる。

この状態において、ステージ１２を回転させながらレーザ光を照射することにより、各センサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂによってガラスディスク３との距離をそれぞれ測定する。この測定結果は、演算部２０に出力される。演算部２０では、各センサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂから得られた測定結果を、内部の記憶部に記憶する。なお、センサ１６ａ及び１６ｂによる測定結果は、レーザ光が貫通孔１３Ｍを介してガラスディスク３に照射される場合に、ステージ１２の回転に伴って連接部１４（図５）を横切るが、この場合の測定結果は、極端な変化を示す結果となることにより、演算部２０においてこれを測定結果から除く処理が行われる。

このようにして、ステージ１２の振れに関する測定結果と、ガラスディスク３をステージ１２に載置して測定した結果とが演算部２０に記憶されると、演算部２０は、これらの測定結果を用いて、ガラスディスク３の中間位置ＭＤ（図４）における形状を算出する。演算部２０は、まず、センサ１５ａ及び１５ｂからの各測定結果に基づいて、ガラスディスク３の一方の主表面３ａの中間位置ＭＤにおける円周方向の表面高さの変化を求める。この場合、２つのセンサ１５ａ及び１５ｂからの測定結果を用いることにより、ガラスディスク３が半周する間の測定結果を用いて１周分の測定結果を効率良く得ることができる。そして、演算部２０はこの１周分の測定結果から、予め測定したステージ１２の振れに関する測定結果を差し引くことにより（ステップＳＴ３５）、ステージ１２の振れの成分が含まれないガラスディスク３の中間位置ＭＤにおける表面の平坦度を得ることができる。

また、演算部２０は、センサ１６ａ及び１６ｂからの測定結果についても同様の演算を行うことにより、ガラスディスク３の他方の主表面３ｂについて、その中間位置ＭＤにおける１周分の表面高さの変化を、ステージ１２の振れの成分を除いた値として算出する。

また、演算部２０は、ガラスディスク３の表裏面の同じ位置を測定するセンサ１５ａ及び１６ａからの測定結果に基づいて、ガラスディスク３の中間位置ＭＤにおける円周方向半周分の板厚の変化を算出すると共に、センサ１５ｂ及び１６ｂからの測定結果に基づいて、ガラスディスク３の中間位置ＭＤにおける円周方向半周分の板厚の変化を算出する。このように、半周分ずつの値を算出することにより１周分の算出結果を効率良く容易に求めることができる。この場合においても、予め測定したステージ１２の振れの成分を除くことにより、ステージ１２の振れの成分を含まないガラスディスク３の板厚の変化を正確に求めることができる。

次に、ステップＳＴ３６において、測定対象であるガラスディスク３の内周位置ＩＤ（図４）における測定を実行する。この場合、ガラスディスク３がステージ１２に載置された状態において、センサ１５ａ及び１５ｂを、ガラスディスク３の一方の主表面３ａの内周位置ＩＤ（図４）に対向する位置に配置する。センサ１５ａ及び１５ｂは、互いに１８０度の角間隔を隔てた位置に配置する。また、センサ１６ａ及び１６ｂを、ガラスディスク３の他方の主表面３ｂの内周位置ＩＤ（図４）に対向する位置に配置する。センサ１６ａ及び１６ｂは、互いに１８０度の角間隔を隔てた位置に配置する。すなわち、センサ１５ａ及び１５ｂとセンサ１６ａ及び１６ｂとは、互いに対向する位置に配置される。これにより、センサ１５ａ及び１６ａによって、ガラスディスク３の主表面３ａ及び３ｂの同じ位置を表裏から測定すると共に、センサ１５ｂ及び１６ｂによって、ガラスディスク３の主表面３ａ及び３ｂの同じ位置を表裏から測定することになる。

この状態において、ステージ１２を回転させながらレーザ光を照射することにより、各センサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂによってガラスディスク３との距離をそれぞれ測定する。この測定結果は、演算部２０に出力される。演算部２０では、各センサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂから得られた測定結果を、内部の記憶部に記憶する。なお、センサ１６ａ及び１６ｂによる測定結果は、レーザ光が貫通孔１３Ｉを介してガラスディスク３に照射される場合に、ステージ１２の回転に伴って連接部１４（図５）を横切るが、この場合の測定結果は、極端な変化を示す結果となることにより、演算部２０においてこれを測定結果から除く処理が行われる。

このようにして、ステージ１２の振れに関する測定結果と、ガラスディスク３をステージ１２に載置して測定した結果とが演算部２０に記憶されると、演算部２０は、これらの測定結果を用いて、ガラスディスク３の内周位置ＩＤ（図４）における形状を算出する。演算部２０は、まず、センサ１５ａ及び１５ｂからの各測定結果に基づいて、ガラスディスク３の一方の主表面３ａの内周位置ＩＤにおける円周方向の表面高さの変化を求める。この場合、２つのセンサ１５ａ及び１５ｂからの測定結果を用いることにより、ガラスディスク３が半周する間の測定結果を用いて１周分の測定結果を効率良く得ることができる。そして、演算部２０はこの１周分の測定結果から、予め測定したステージ１２の振れに関する測定結果を差し引くことにより（ステップＳＴ３７）、ステージ１２の振れの成分が含まれないガラスディスク３の内周位置ＩＤにおける表面の平坦度を得ることができる。

また、演算部２０は、センサ１６ａ及び１６ｂからの測定結果についても同様の演算を行うことにより、ガラスディスク３の他方の主表面３ｂについて、その内周位置ＩＤにおける１周分の表面高さの変化を、ステージ１２の振れの成分を除いた値として算出する。

また、演算部２０は、ガラスディスク３の表裏面の同じ位置を測定するセンサ１５ａ及び１６ａからの測定結果に基づいて、ガラスディスク３の内周位置ＩＤにおける円周方向半周分の板厚の変化を算出すると共に、センサ１５ｂ及び１６ｂからの測定結果に基づいて、ガラスディスク３の内周位置ＩＤにおける円周方向半周分の板厚の変化を算出する。このように、半周分ずつの値を算出することにより１周分の算出結果を効率良く容易に求めることができる。この場合においても、予め測定したステージ１２の振れの成分を除くことにより、ステージ１２の振れの成分を含まないガラスディスク３の板厚の変化を正確に求めることができる。

このようにして、非接触基板測定装置１０を用いてステップＳＴ３１乃至ステップＳＴ３７の処理を実行することにより、ガラスディスク３の一方の主表面３ａの平坦度及び他方の主表面３ｂの平坦度を測定することができると共に、これと同時に、ガラスディスク３の板厚の円周方向に沿った変化を得ることができる。これにより、ガラスディスク３を効率良く測定することができる。

図７は、平坦度の算出方法の説明に供する略線的側面図である。図７（Ａ）に示すように、ガラスディスク３が完全に水平面内で回転する場合には、センサ１５ａ及び１５ｂの出力はガラスディスク３が回転してもそれぞれが常に同じ値となるが、図７（Ｂ）に示すように、ガラスディスク３が水平面から傾いて回転している場合には、センサ１５ａ及び１５ｂの出力は、水平面内で回転する場合に比べて、それぞれ水平からのずれ量に応じた大きさのずれが常に生じることになる。従って、演算部２０は、予めセンサ１５ａ及び１５ｂを用いてステージ１２（図５）の基板載置面との距離を測定し、この場合のセンサ１５ａと１５ｂとの出力の差を求め、この差に基づいてステージ１２の回転に伴う振れを求めることにより、ステージ１２が水平面から斜めにずれるように振れて回転する場合であっても、そのずれを後のガラスディスク３の測定結果からキャンセルすることができる。

以上説明した非接触基板測定装置１０及び非接触基板測定方法によれば、複数のセンサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂを用いることにより、ステージ１２の回転に伴う振れ成分を除去したガラスディスク３の平坦度及び板厚を効率良く測定することができる。

また、非接触基板測定装置１０においては、ガラスディスク３をステージ１２に載せるだけでこれを測定することができることにより、ガラスディスク３の中心孔２をチャッキングする必要がなくなる。これにより、ガラスディスク３の中心孔２にチャッキングによるキズが付くことを回避することができる。また、中心孔２をチャッキングする必要がないことにより、中心孔２が形成される前の状態においてもガラスディスク３を測定することができる。

なお、上述の実施の形態においては、センサ１５ａ及び１５ｂを用いて予めステージ１２を直接測定することにより、ステージ１２の振れを求めておく場合について述べたが、本発明はこれに限れられるものではなく、例えば、平坦度や板厚の変化が一定値以下のマスターとなるディスクをステージ１２に載置し、これを回転させながらこのディスクを測定することにより、ステージ１２の振れを求めておくようにしてもよい。このようにすれば、ステージ１２の形状としてセンサ１５ａ、１５ｂからの光を反射する面を持つ必要がなくなり、例えば、棒形状の２つの梁を平行に設けた基板支持部材をステージの代わりに用いることもでき、ステージの形状に自由度を持たせることが可能となる。

また上述の実施の形態においては、４つのセンサ１５ａ、１５ｂ、１６ａ及び１６ｂを用いてガラスディスク３の平坦度及び板厚を同時に測定する場合について述べたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、センサ１５ａ、１５ｂを用いて一方の主表面３ａの平坦度を測定すること、センサ１６ａ、１６ｂを用いて他方の主表面３ｂの平坦度を測定すること、及びセンサ１５ａ及び１６ａ（１５ｂ及び１６ｂ）を用いてガラスディスク３の板厚の円周方向の変化を測定することをそれぞれ個別に行うようにすることもできる。

本発明は、例えば、磁気ディスク用ガラス基板の製造工程においてガラスディスクの平坦度や板厚を測定する場合に適用可能である。

本発明の実施の形態に係る磁気ディスク用ガラス基板の製造方法において製造されるガラス基板を示す斜視図 本発明の実施の形態に係る非接触基板測定方法を含む磁気ディスクの製造工程を示すフローチャート 図２の製造工程に用いられる非接触基板測定装置を示す側面図 ガラスディスクの主表面における測定位置を示す平面図 図３の非接触基板測定装置のステージを示す斜視図 非接触基板測定方法を示すフローチャート ガラスディスクの測定状態の説明に供する略線図

符号の説明

１ ガラス基板
２ 中心孔
３ ガラスディスク
３ａ、３ｂ 主表面
１０ 非接触基板測定装置
１１ モータ
１２ ステージ
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 基板支持領域
１３Ｏ、１３Ｍ、１３Ｉ 貫通孔
１４ 連接部
１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ センサ
２０ 演算部

Claims (10)

1. 円板状の基板を基板支持部に載置して回転可能に支持するステージと、
   前記ステージに支持された基板の主表面との距離を測定する複数のセンサと、
   前記複数のセンサの測定結果に基づいて、前記基板の形状を判断する演算部とを具備することを特徴とする非接触基板測定装置。
2. 前記複数のセンサは、前記基板の一方の主表面に対向して配置され、該主表面との距離をそれぞれ測定することを特徴とする請求項１に記載の非接触基板測定装置。
3. 前記複数のセンサは、前記基板の一方の主表面に対向する位置と他方の主表面に対向する位置にそれぞれ配置され、前記一方の主表面との距離及び前記他方の主表面との距離をそれぞれ測定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触基板測定装置。
4. 前記一方の主表面に対向する位置に配置された複数のセンサは、前記一方の主表面の中心から同じ半径距離の位置に配置され、
   前記演算部は、前記ステージを回転させた状態での前記一方の主表面側のセンサと前記基板支持部との間の距離の測定結果を予め測定し、該測定結果に基づいて、前記基板の測定結果を補正することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の非接触基板測定装置。
5. 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乃至請求項４のいずれかに記載の非接触基板測定装置。
6. 前記演算部は、
   前記基板の一方の面と前記センサとの間の距離を前記基板の異なる半径位置でそれぞれ円周方向に沿って求め、前記異なる半径位置における円周方向に沿った前記距離の変化が最も大きい半径位置における前記変化を前記基板の平坦度とすることを特徴とする請求項４に記載の非接触基板測定装置。
7. 円板状の基板をステージの基板支持部に載置し、前記載置された基板の一方の主表面に対向する位置に配置された複数の第１の距離センサにより該第１の距離センサと前記一方の主表面との間の距離を前記ステージを回転させながら測定することにより、前記基板の形状を判断する非触基板測定方法であって、
   前記第１の距離センサにより該第１の距離センサと回転する前記ステージの基板支持部との距離を測定し、該測定結果に基づいて、回転に伴う前記ステージの振れを判断する判断ステップと、
   前記ステージの基板支持部に載置された基板を回転させながら前記第１の距離センサで該第１の距離センサと前記一方の主表面との間の距離を測定する測定工程と、
   前記測定工程によって測定された結果を、前記予め判断されたステージの振れによって補正する補正工程とを具備することを特徴とする非接触基板測定方法。
8. 前記基板の他方の主表面に対向する位置に設けられた第２の距離センサによって該第２の距離センサと前記他方の主表面との間の距離を測定し、該測定結果と前記一方の主表面側の測定結果とに基づいて、前記基板の回転方向に沿う厚みの変化を検出することを特徴とする請求項７に記載の非接触基板測定方法。
9. 円板状のガラス基板の主表面を研磨する研磨工程と、研磨した後のガラス基板を測定する測定工程と、前記ガラス基板の主表面に磁性体薄膜からなる磁気記録層を形成する磁気記録層形成工程とを含む磁気ディスクの製造方法であって、
   前記測定工程は、
   前記ガラス基板を載置するためのステージの基板支持部と、該基板支持部に対向する位置に配置された複数の第１の距離センサとの間の距離を前記ステージを回転させた状態で前記距離センサにより測定することにより、回転に伴う前記ステージの振れを判断する判断工程と、
   前記ステージの基板支持部に載置されたガラス基板を回転させながら前記第１の距離センサで該第１の距離センサと前記ガラス基板の一方の主表面との間の距離を測定する測定工程と、
   前記測定工程によって測定された結果を、前記予め判断されたステージの振れによって補正する補正工程とを具備することを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
10. 前記ガラス基板の他方の主表面に対向する位置に設けられた第２の距離センサによって該第２の距離センサと前記他方の主表面との間の距離を測定し、該測定結果と前記一方の主表面側の測定結果とに基づいて、前記ガラス基板の回転方向に沿う厚みの変化を検出することを特徴とする請求項９に記載の磁気ディスクの製造方法。

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