JP2014052257A - 円盤状基板の形状測定装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】円盤状基板の円周エッジの形状を高速且つ高精度に測定できる、円盤状基板の形状測定装置を提供すること。
【解決手段】円盤状基板の円周エッジの形状を前記円周エッジに接触せずに測定する測定部と、前記円周エッジの形状の測定データに基づき抽出されたエッジ上の複数の点データを使って、前記円周エッジに近似する近似円の形状データを算出する算出部と、前記算出部によって算出された形状データを出力する出力部と、円盤状基板を収納容器から搬出し、搬出した円盤状基板を前記円周エッジの形状の測定後に前記収納容器に搬入する、搬出入機構と、前記搬出入機構が前記収納容器に収容された別の円盤状基板を搬出入できるように、前記収納容器と前記搬出入機構との相対位置を移動させる移動機構とを備える、円盤状基板の形状測定装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、円盤状基板の円周エッジの形状を測定する技術に関する。

円盤状基板の円周エッジの形状を測定する装置に関する先行技術文献として、例えば特許文献１，２が知られている。特許文献１の測定装置は、中央に円孔が形成された円盤状基板を面内方向に回転させて複数の異なる姿勢をとらせ、複数の異なる姿勢毎に円孔の弦の長さを取得して、最大の弦の長さを円孔の内径サンプル値として、内径を決定する内径測定部を有するものである。特許文献２の測定装置は、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を有するものである。

特開２００９−１４３６２号公報 特開２０１１−２２０９９９号公報

しかしながら、特許文献１の測定装置では、基板を複数の異なる姿勢にしなければ内径を最終的に測定できないため、測定時間が長くなり生産性に劣るおそれがある。また、特許文献２の測定装置では、最大の弦の長さを円孔の内径としているため、測定精度が内孔の真円度によって影響を受けやすい。

本発明は、円盤状基板の円周エッジの形状を高速且つ高精度に測定できる、円盤状基板の形状測定装置及びその方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、
円盤状基板の円周エッジの形状を前記円周エッジに接触せずに測定する測定部と、
前記円周エッジの形状の測定データに基づき抽出されたエッジ上の複数の点データを使って、前記円周エッジに近似する近似円の形状データを算出する算出部と、
前記算出部によって算出された形状データを出力する出力部と、
円盤状基板を収納容器から搬出し、搬出した円盤状基板を前記円周エッジの形状の測定後に前記収納容器に搬入する、搬出入機構と、
前記搬出入機構が前記収納容器に収容された別の円盤状基板を搬出入できるように、前記収納容器と前記搬出入機構との相対位置を移動させる移動機構とを備える、円盤状基板の形状測定装置を提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、
円盤状基板を搬出入機構で収納容器から搬出する搬出工程と、
前記搬出工程で搬出された円盤状基板の円周エッジの形状を前記円周エッジに接触せずに測定する測定工程と、
前記円周エッジの形状の測定データに基づき抽出されたエッジ上の複数の点データを使って、前記円周エッジに近似する近似円の形状データを算出する算出工程と、
前記算出工程で算出された形状データを出力する出力工程と、
前記搬出入機構で搬出された円盤状基板を前記円周エッジの形状の測定後に前記収納容器に搬入する搬入工程と、
次に測定される円盤状基板を搬出入できるように、前記収納容器と前記搬出入機構との相対位置を移動させる移動工程とを含む、円盤状基板の形状測定方法を提供するものである。

本発明によれば、円盤状基板の円周エッジの形状を高速且つ高精度に測定できる。

形状測定装置の一例を模式的に示した図である。 搬出入機構の基板支持部のバリエーションである。 円周エッジの撮像データに基づいて抽出されたエッジと、そのエッジ上の複数の点の座標データとを示した図である。 ラインレーザで内周エッジ上の複数の座標データを求め、内周エッジに近似する近似円の形状データを算出する方法の一例を示した図である。 ラインレーザで外周エッジ上の複数の座標データを求め、外周エッジに近似する近似円の形状データを算出する方法の一例を示した図である。 エリアカメラで円周エッジ上の複数の座標データを求める場合を示した図である。 カセットを上方から見た図である。 昇降機構と移動機構との両者の動きについての説明図である。 ガラス基板と基板ホルダとの支持状態を説明するための図である。 近似円の形状データの算出・出力方法の一例を示したフローである。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

〔形状測定装置の構成〕
図１は、本発明の一実施形態である形状測定装置１の構成を模式的に示した図である。ガラス基板Ｗの形状測定装置１は、主要な構成として、レーザ光源１１と、受光部１２と、コンピュータ１４と、ディスプレイ１５と、基板支持部２０と、駆動機構４５と、キャリア４４とを備えている。ガラス基板Ｗは、中央部に円状の円孔Ｃが形成されたドーナツ状の円盤状基板である。

レーザ光源１１及び受光部１２は、ガラス基板Ｗの円周エッジの形状をその円周エッジに接触せずに測定する測定部である（非接触測定部、非接触観測部と称してもよい。以下、単に「測定部」とも称する）。形状測定の対象である円周エッジは、ガラス基板Ｗの輪郭であって、ガラス基板Ｗの円孔Ｃの内周エッジＣ１でもよいし、ガラス基板Ｗの円状の外周エッジＣ２でもよい。

レーザ光源１１は、ラインレーザ１３（ライン光の一例）をガラス基板Ｗの主平面Ｓに向けて照射する投光部である。主平面Ｓは、内周エッジＣ１と外周エッジＣ２とに挟まれた平面状の環状面である。

受光部１２は、ガラス基板Ｗに対して、レーザ光源１１とは反対側に配置されている。受光部１２は、ガラス基板Ｗの円周エッジとその近傍を通って到来したラインレーザ１３を受光し、その受光した光量分布に応じたデータを、ガラス基板Ｗの円周エッジの形状の測定データとしてコンピュータ１４に対して出力する。つまり、受光部１２は、その受光した光量分布の変化点を、ガラス基板Ｗの円周エッジとして測定する。受光部１２は、ガラス基板Ｗの円周エッジの形状の測定データに基づいてエッジを抽出し、その抽出されたエッジの座標データをコンピュータ１４に対して出力するものでもよい。

ガラス基板Ｗの円周エッジの形状をその円周エッジに接触せずに測定する測定部は、レーザ光源１１及び受光部１２に限られない。例えば、レーザ光源１１及び受光部１２は、ラインカメラ（「ラインセンサ」とも称する）に置き換えられてもよいし、エリアカメラ（「エリアセンサ」とも称する）に置き換えられてもよい。ラインカメラ又はエリアカメラは、ガラス基板Ｗの円周エッジの一部又は全部を被写体とする撮像データを、ガラス基板Ｗの円周エッジの形状の測定データとしてコンピュータ１４に対して出力する。ラインカメラ又はエリアカメラは、円周エッジの形状の測定データ（撮像データ）に基づいてエッジを抽出し、その抽出されたエッジの座標データをコンピュータ１４に対して出力するものでもよい。

また、ガラス基板Ｗの円周エッジの形状をその円周エッジに接触せずに測定する測定部は、受光部１２がレーザ光源１１側に位置して構成される投受光器を備えた反射型変位センサでもよい。

コンピュータ１４は、ガラス基板Ｗの円周エッジの形状の測定データに基づき抽出されたエッジ上の複数の点データを使って、ガラス基板Ｗの円周エッジに近似的にフィットする近似円の形状データを算出する算出部である。コンピュータ１４は、例えば、円周エッジの近似円の形状データの算出に、ガラス基板Ｗの円周エッジの形状の測定データに基づき抽出されたエッジ上の複数の点の座標データを使用する。コンピュータ１４は、例えば、抽出されたエッジ上の複数の座標データから最小二乗法に基づいて、ガラス基板Ｗの円周エッジに近似的にフィットする近似円の半径及び中心座標を導出し、その導出された半径及び中心座標で特定される近似円の形状データを算出するとよい。

近似円の形状データとは、例えば、近似円の直径、真円度、欠けなどが挙げられる。例えば、外周エッジＣ２の近似円と内周エッジＣ１の近似円を導出することによって、外周エッジＣ２と内周エッジＣ１それぞれの直径、真円度、欠けなどの形状データを算出できるだけでなく、外周エッジＣ２と内周エッジＣ１との同芯度も形状データとして算出できる。外周エッジＣ２の直径は、ガラス基板Ｗの外径に相当し、内周エッジＣ１の直径は、ガラス基板Ｗの内径に相当する。

エッジの抽出は、測定部により行われてもよいし、コンピュータ１４により行われてもよい。また、エッジの抽出は、測定データの波形処理により行われてもよいし、撮像データの画像処理により行われてもよい。また、抽出されたエッジ上の複数の座標データの導出についても、測定部により行われてもよいし、コンピュータ１４により行われてもよい。

ディスプレイ１５は、コンピュータ１４のような算出部によって算出された近似円の形状データを、ガラス基板Ｗの円周エッジの形状データとして出力する出力部、つまり表示部である。このような出力部に、スピーカーなどの音声出力部や、プリンターなどのプリント出力部が含まれてもよい。

基板支持部２０は、ガラス基板Ｗをカセット４０から搬出し、搬出したガラス基板Ｗをその円周エッジの形状の測定後にカセット４０に搬入する、搬出入機構である。この搬出入機構に、基板支持部２０を一定の直線方向（この場合、上下方向）に動かす駆動機構４５が含まれてもよい。駆動機構４５は、例えば、コンピュータ１４からの指令に基づいて基板支持部２０を昇降させる。

基板支持部２０は、シャフト２１と、シャフト２１の上端に固定された基板ホルダ２２とを有している。シャフト２１が駆動機構４５によって上下動するのに伴って、基板ホルダ２２も上下動する。基板ホルダ２２は、例えば、カセット４０から搬出されたガラス基板Ｗを外周エッジＣ２で支持する基板支持具である。カセット４０は、複数のガラス基板Ｗをそれらの隣り合う主平面Ｓが対向するように並べて収容可能な収納容器である。

基板支持部２０は、カセット４０から、測定部がガラス基板Ｗの円周エッジの形状を測定可能な位置まで、ガラス基板Ｗを基板ホルダ２２で支えながら搬出する。また、基板支持部２０は、ガラス基板Ｗの円周エッジの形状の測定後に、そのガラス基板Ｗの元の収容位置まで、ガラス基板Ｗを基板ホルダ２２で支えながらカセット４０に搬入する。

キャリア４４は、基板支持部２０がカセット４０に収容された別の円盤状基板を搬出入できるように、カセット４０と基板支持部２０との相対位置を移動させる移動機構である。この移動機構に、キャリア４４を一定の直線方向（この場合、左右方向）に動かす駆動機構４５が含まれてもよい。駆動機構４５は、例えば、コンピュータ１４からの指令に基づいてキャリア４４を左右方向に移動させる。

キャリア４４は、例えば、カセット４０に収容された各ガラス基板Ｗが基板支持部２０によって搬出入されるように、カセット４０と基板支持部２０との相対位置を各ガラス基板Ｗが並ぶ方向にピッチ移動させるピッチ移動機構であるとよい。

したがって、このような構成によれば、ガラス基板Ｗの円周エッジの形状を高速且つ高精度に測定できる。すなわち、基板支持部２０及びキャリア４４によって、カセット４０に収容された複数のガラス基板Ｗを、測定部が形状測定可能な位置に、高速に入れ替えながら順次搬送できる。また、ガラス基板Ｗの円周エッジの形状の測定データに基づき抽出されたエッジ上の複数の点データを使って、その円周エッジの近似円を作成し、その作成した近似円の形状データを算出している。そのため、ガラス基板Ｗの実際の円周エッジの真円度が低くても、円周エッジの形状を高精度に偏りなく測定できる。例えば、円周エッジの直径を円周エッジの最大の弦の長さと定義すると、真円度が低くなるにつれて、測定結果に偏りが出る。

〔基板支持部のバリエーション〕
図２は、ガラス基板Ｗを外周エッジＣ２に外接して支持する基板支持部２０のバリエーションを示した図である。

図２（ａ）の基板支持部２０Ａは、ガラス基板Ｗを外周エッジＣ２の下側から支える基板ホルダ２２を有している。

図２（ｂ）の基板支持部２０Ｂは、形状測定の対象である外周エッジＣ２が隠れる範囲をできるだけ狭くするため、基板支持部２０Ａの基板ホルダ２２よりも小さい基板ホルダ２３を有している。また、基板ホルダ２３は、外周エッジＣ２の形状の測定データが基板ホルダ２３の支持によって正しく測定できなくなることを防ぐために、外周エッジＣ２を支えている部分を透明にした透明部２４を有している。透明部２４は、外周エッジＣ２が透明部２４により支えられている部分に光を透過する。このようにすることによって、外周エッジＣ２の近似円の作成に必要な座標データをできるだけ増やすことができるため、近似円の近似精度が向上する結果、ガラス基板Ｗの円周エッジの形状測定の精度も向上する。なお、「透明」には、半透明が含まれてもよい。

図２（ｃ）の基板支持部２０Ｃは、ガラス基板Ｗの外周エッジＣ２の下側から支える基板ホルダ２５と、ガラス基板Ｗを外周エッジＣ２の上側から支える基板ホルダ２６とを有している。これにより、ガラス基板Ｗを上下で支えることができるので、鉛直方向に対するガラス基板Ｗの傾きを効果的に抑えることができる。基板ホルダ２６は、例えば、位置固定されたシャフト２７によって固定されるとよい。

図２（ｄ）の基板支持部２０Ｄは、ガラス基板Ｗの外周エッジＣ２の下側から支える基板ホルダ４１，４２と、ガラス基板Ｗを外周エッジＣ２の上側から支える基板ホルダ４３とを有している。基板ホルダ４１，４２，４３は、ガラス基板Ｗの外周エッジＣ２に外接する。基板ホルダ４１，４２，４３は、ガラス基板Ｗをその周方向に回転させる回転ローラーとしてもよい。その場合、基板ホルダ４１，４２，４３の全てが、ガラス基板Ｗに回転力を与える駆動源を備えるものでもよいし、その一部のみがそのような駆動源を備え、残りがそのような駆動源を備えずに回転支持ガイドとして機能するものでもよい。

〔近似円の形状データの算出〕
コンピュータ１４は、ガラス基板Ｗの円周エッジを最小二乗法で近似した近似円の形状データを算出するためには、ガラス基板Ｗの円周エッジの形状の測定データに基づいて抽出されたエッジ上の複数の座標データを求める必要がある。

図３は、ガラス基板Ｗの円周エッジの形状の測定データ（撮像データ）に基づいて抽出されたエッジＷａと、エッジＷａ上の複数の点Ｐｉの座標データ（ｘｊ，ｙｊ）とを示した図である（ｊは、自然数）。図３は、エリアカメラがガラス基板Ｗの円周エッジの一部を撮像範囲１６で撮像して得られた撮像画像を示したものである。エリアカメラによって得られる撮像画像は、複数の画素から構成される。撮像画像を構成する各画素に割り当てられた座標によって、撮像画像内の被写体の位置を表すことができる。

図３に示した撮像画像の左右方向をｘ軸方向とし、上下方向をｙ軸方向とすると、エッジＷａ上の複数の点Ｐｊは、点Ｐｊが属する画素の位置を表す座標データ（ｘｊ，ｙｊ）によって定めることができる（ｊは、自然数）。

図４は、ラインレーザ１３で内周エッジＣ１上の複数の座標データを求め、内周エッジＣ１に近似する近似円の形状データを算出する方法の一例を示した図である。なお、ラインカメラの場合も同様のため、ここでは、ラインレーザを例に挙げて説明する。

図４において、各図の左側に、内周エッジＣ１とラインレーザ１３との位置関係が示され、各図の右側に、受光部１２（図１参照）によって測定された内周エッジＣ１の測定データａ１〜ａ８の波形イメージが示されている。基板ホルダ４１，４２は、ガラス基板Ｗをカセット４０（図１参照）の下部からラインレーザ１３の通過位置まで押し上げる。ラインレーザ１３の通過位置は不変である。

なお、図４には、基板ホルダ４１，４２の場合を図示しているが、図２に例示した基板ホルダでもよいし、それら以外の形状の基板ホルダでも同様に考えることができる。他の図面においても同様である。

図４において、コンピュータ１４又は受光部１２は、ラインレーザ１３と内周エッジＣ１とが交わることにより測定データａ１〜ａ８に生ずるエッジｐ１〜ｐ６を検出し、エッジｐ１〜ｐ６の座標データを、内周エッジＣ１上の座標データとして検出するとよい。なお、図４（ｂ）の場合、ラインレーザ１３と内周エッジＣ１とが交わることにより、測定データａ２又はａ３が生ずる。図４（ｃ），図４（ｄ）についても同様である。

コンピュータ１４又は受光部１２は、このように検出されたエッジの座標データを複数取得して、これらの複数の座標データから、内周エッジＣ１の近似円を作成し、その近似円の形状データを算出する。

図５は、ラインレーザ１３で外周エッジＣ２上の複数の座標データを求め、外周エッジＣ２に近似する近似円の形状データを算出する方法の一例を示した図である。なお、ラインカメラの場合も同様のため、ここでは、ラインレーザを例に挙げて説明する。

図５において、各図の左側に、外周エッジＣ２とラインレーザ１３との位置関係が示され、各図の右側に、受光部１２（図１参照）によって測定された外周エッジＣ２の測定データｂ１〜ｂ８の波形イメージが示されている。基板ホルダ４１，４２は、ガラス基板Ｗをカセット４０（図１参照）の下部からラインレーザ１３の通過位置まで押し上げる。ラインレーザ１３の通過位置は不変である。

コンピュータ１４又は受光部１２は、ラインレーザ１３と外周エッジＣ２とが交わることにより測定データｂ１〜ｂ８に生ずるエッジｑ１〜ｑ８を検出し、エッジｑ１〜ｑ８のうちエッジｑ４及びｑ５を除く座標データを、外周エッジＣ２上の座標データとして検出するとよい。エッジｑ４及びｑ５は、内周エッジＣ１に対応するエッジである。そのため、測定データｂ１〜ｂ８に生ずるエッジｑ１〜ｑ８から、上述の図４の方法で検出されたエッジを取り除けばよい。なお、図５（ｂ）の場合、ラインレーザ１３と外周エッジＣ２とが交わることにより、測定データｂ２又はｂ３が生ずる。図５（ｃ），図５（ｄ）についても同様である。

コンピュータ１４又は受光部１２は、このように検出されたエッジの座標データを複数取得して、これらの複数の座標データから、外周エッジＣ２の近似円を作成し、その近似円の形状データを算出する。

図６は、エリアカメラで内周エッジＣ１又は外周エッジＣ２上の複数の座標データを求め、内周エッジＣ１又は外周エッジＣ２に近似する近似円の形状データを算出する方法の一例を示した図である。

図６において、内周エッジＣ１測定時のエリアカメラの撮像範囲１６ａと内周エッジＣ１との位置関係、及び、外周エッジＣ２測定時のエリアカメラの撮像範囲１６ｂと外周エッジＣ２との位置関係が示されている。基板ホルダ４１，４２は、ガラス基板Ｗをカセット４０（図１参照）の下部からエリアカメラの撮像範囲まで押し上げる。

コンピュータ１４又は受光部１２は、エリアカメラの画素の座標に基づいて内周エッジＣ１又は外周エッジＣ２上の点の座標データを複数取得して、これらの複数の座標データから、内周エッジＣ１又は外周エッジＣ２の近似円を作成し、その近似円の形状データを算出する。

ところで、コンピュータ１４又は受光部１２は、ガラス基板Ｗの円周エッジ全体のうち異常のある部分（以下、「異常部分」ともいう）上の点の座標データを使わずに、その円周エッジの近似円の形状データを算出するのがよい。異常部分の座標データを使うと、近似円の近似精度が低下するからである。

異常部分とは、例えば、ガラス基板Ｗが基板ホルダによって支持されていることによって、測定部がそのガラス基板Ｗの円周エッジの形状を正しく測定できない部分である。具体的には、図５（ｄ）又は図６において、外周エッジＣ２全体のうちガラス基板Ｗの下側領域Ｂ２内の円弧部分が、異常部分に相当する。この円弧部分では、基板ホルダ４１，４２が外周エッジＣ２に外接しているため、外周エッジＣ２の輪郭が基板ホルダ４１，４２に隠れ、外周エッジＣ２を正しく測定できない。

そこで、コンピュータ１４又は受光部１２は、ガラス基板Ｗの円周エッジ全体の形状が測定部により測定されてから、異常部分上の点の座標データを除いて、その円周エッジの近似円の形状データを算出するとよい。すなわち、図５（ｄ）又は図６において、ガラス基板Ｗの全体領域（Ｂ１＋Ｂ２）内の円周エッジ上の座標データから、領域Ｂ２内の円弧部分上の座標データを取り除いた残りの座標データを使って、近似円の形状データを算出するとよい。

基板ホルダ４１，４２の座標及び大きさは既知である。そのため、円周エッジ全体の座標データから、基板ホルダ４１，４２によって円周エッジの測定に影響の出る異常部分の座標データ（例えば、図５（ｄ）において、外接接点Ａ１，Ａ２の座標データ）を取り除くことは可能である。また、異常部分は、抽出されたエッジ上の複数の点の座標データの中で近傍の座標データ同士を比較して、位置変化の大きい座標データを特定することで検出されてもよい。

また、コンピュータ１４又は受光部１２は、ガラス基板Ｗの円周エッジ全体のうち異常部分を除いた部分の形状が測定部により測定されてから、その円周エッジの近似円の形状データを算出してもよい。すなわち、図５（ｄ）又は図６において、測定部は、下側領域Ｂ２上の円周エッジの形状を測定せずに、上側領域Ｂ１内の円周エッジのみの形状を測定するようにする。そして、上側領域Ｂ１内の円周エッジ上の点の座標データのみを使って、近似円の形状データを算出するとよい。

基板ホルダ４１，４２の座標及び大きさは既知である。そのため、円周エッジ全体のうち、基板ホルダ４１，４２によって円周エッジの測定に影響の出る異常部分を予め特定することが可能である。

また、異常部分の座標データの使用を避けるため、基板ホルダ４１等の回転支持部を、ガラス基板Ｗをその周方向に回転させる回転ローラーとして機能させてもよい。これによって、ガラス基板Ｗが基板ホルダ４１，４２に支持されている部分を、円周エッジの形状の測定途中に変更することができ、円周エッジ全体の形状を正しく測定できる。また、異常部分の座標データの使用を避けるため、図２（ｂ）に示したように、透明部２４を設けてもよい。

〔複数のガラス基板の形状測定の高速化〕
図７は、カセット４０を上方から見た図である。カセット４０は、複数のガラス基板Ｗをそれらの主平面Ｓが鉛直となるように立てた状態で、横方向（すなわち、主平面Ｓの法線方向）に互いに離隔して並べて収容可能な収納容器（具体例として、ラック）である。カセット４０は、複数のガラス基板Ｗを、それらの上部と下部を開放して露出させた状態で、支持している。基板ホルダ４１，４２は、一枚のガラス基板Ｗを下方から規定位置まで押し上げ、規定位置まで押し上げたガラス基板Ｗを再び下降させることが可能な昇降機構として備えられている。基板ホルダ４１，４２は、押し上げ前の初期状態では、カセット４０の下方に配置されている。その規定位置には、ガラス基板Ｗを固定する、または、ガラス基板Ｗにその周方向の回転力を与える駆動源を備える図２（ｄ）に示した回転ローラー４３が設置されてもよい（図７では省略）。また、カセット４０は、カセット４０の横方向への移動を可能にするキャリア４４の上に載せられている。

図８は、基板ホルダ４１，４２，４３を有する昇降機構と、カセット４０を有する移動機構との両者の動きについての説明図である。図８は、カセット４０を側方から見た図である。

なお、図８には、基板ホルダ４１，４２，４３の場合を図示しているが、図２に例示した基板ホルダでもよいし、それら以外の形状の基板ホルダでも同様に考えることができる。他の図面においても同様である。

図８（ａ）（ｂ）に示されるように、不図示の測定開始スイッチが押されると、駆動機構４５によって基板ホルダ４１，４２が上昇する。基板ホルダ４１，４２は、ガラス基板Ｗ１の下部の外周端面を支えながら、ガラス基板Ｗ１を立てたまま上昇させてカセット４０から離脱させる。

図８（ｃ）に示されるように、基板ホルダ４１，４２は、ガラス基板Ｗ１の上部の外周端面が基板ホルダ４３に接するまで、ガラス基板Ｗ１を上昇させる。そして、基板ホルダ４３は、ガラス基板Ｗ１を固定し、ガラス基板Ｗ１が基板ホルダ４１，４２によって支持されていることにより、測定部が円周エッジの形状を正しく測定できない場合、モータＭの駆動力によって、ガラス基板Ｗ１を周方向に回転させてもよい。

ラインレーザ又はラインカメラ等のラインセンサ方式の場合、規定位置まで上昇させながら、円周エッジの形状が測定される。エリアカメラ等のエリアセンサ方式の場合、規定位置まで上昇後に、円周エッジの形状が測定される。

図８（ｄ）に示されるように、円周エッジの形状の測定が終わった後、基板ホルダ４１，４２は、ガラス基板Ｗ１を、立てたまま下降させて、カセット４０の元の収容位置に戻す。

図８（ｅ）に示されるように、ガラス基板Ｗ１の収容位置の隣に収容され次に形状測定されるガラス基板Ｗ２が基板ホルダ４１，４２によってカセット４０から上昇させて離脱できるように、カセット４０は１ピッチ（収納間隔の長さ分）移動する。カセット４０と基板ホルダ４１，４２との横方向の相対位置を移動させるピッチ移動機構として、キャリア４４とキャリア４４の横方向への移動を制御する駆動機構４５とが備えられている。

図８（ｆ）に示されるように、基板ホルダ４１，４２は、ガラス基板Ｗ２の下部の外周端面を支えながら、ガラス基板Ｗ２を立てたまま上昇させてカセット４０から離脱させる。以下、同様に繰り返される。

このような構成によって、円周エッジの形状を測定すべきガラス基板Ｗが複数あっても、その形状測定を高速に自動処理できる。つまり、ガラス基板Ｗの形状測定に関する全数検査が可能になる。

〔ガラス基板Ｗの傾き検出〕
図１に示されるように、形状測定装置１は、ガラス基板Ｗの傾きを検出する変位センサ３０を備えてもよい。変位センサ３０とは、物体がある位置から他の位置へ移動したとき、その移動量を測定するものであり、その移動量（変位量）を測定する方式として、磁界や光、音波を媒体とした非接触式のものとダイヤルゲージや差動トランスなどの接触式の変位センサがある。本実施形態では、例えばレーザフォーカス式、光学式、静電容量式、超音波式などの非接触式の変位センサを用いることが好ましい。変位センサ３０は、光学式を用いる場合、ガラス基板Ｗの主平面Ｓに向けて、光３１を照射することによって、鉛直方向に対するガラス基板Ｗの傾きを非接触で検出する。

コンピュータ１４は、変位センサ３０によって検出された傾きを使って、ガラス基板Ｗの近似円の形状データを修正して算出するものである。これにより、ガラス基板Ｗが傾いていても、近似円の精度が低下することを防止できる。

なお、変位センサ３０は、ガラス基板Ｗの主平面Ｓの反射が表裏間で違うことを利用して、ガラス基板Ｗの板厚を測定することもできる。

図９は、ガラス基板Ｗと基板ホルダ２２との支持状態を説明するための図である。基板ホルダ２２は、ガラス基板Ｗの外周エッジＣ２を受ける受け部として、溝２８を有している。溝２８の一例として図９にはＶ溝が図示されているが、溝２８は、Ｕ溝や、矩形溝でもよい。

ガラス基板Ｗと溝２８との間には遊びがあるため、基板ホルダ２２が図９のように水平面Ｌ３に対して傾いていない状態でも、ガラス基板Ｗは、実際には、鉛直方向Ｌ１に対してＬ２の方向に微小角度αだけ傾いている。

そのため、レーザ光源１１等の測定部の測定データに基づいて特定された座標データは、角度αに応じた誤差を含んでいる。そこで、コンピュータ１４は、例えば、変位センサ３０によって検出された傾きαと誤差との関係マップに基づいて、測定部の測定データに基づいて特定された座標データを補正できる。このような関係マップは、その対応関係を予め測定しておいて、メモリ等に記憶させておけばよい。

また、基板ホルダ２２自体を水平面Ｌ３に対して傾けることで、ガラス基板Ｗの主平面Ｓを溝２８の抑え面２８ａ又は２８ｂに当接させてもよい。これにより、ガラス基板Ｗの自重で、主平面Ｓは抑え面２８ａ又は２８ｂに押さえつけられるため、ガラス基板Ｗの傾斜の程度（微小角度αの変動）や振動を抑えることができる。

〔近似円の形状データの算出・出力方法〕
図１０は、近似円の形状データの算出・出力方法の一例を示したフローである。図１０は、円周エッジの径を測定する方法である。

コンピュータ１４は、円周エッジの形状の測定データを画像又はレーザによって取得し（ステップＳ１１）、その測定データをメモリに内部記憶する（ステップＳ１３）。そして、コンピュータ１４は、内部記憶された測定データに基づいて、エッジの抽出処理を実行し、その抽出処理で抽出されたエッジ上の複数のエッジ座標データを検出する（ステップＳ１５。図３〜図６で例示）。

その一方で、コンピュータ１４は、ガラス基板Ｗの傾きデータを変位センサ３０から取得し（ステップＳ１７）、取得した傾きデータに基づいて、ステップＳ１５で抽出されたエッジ上の点のエッジ座標データを補正するための補正値を算出する（ステップＳ１９）。コンピュータ１４は、ステップＳ１５で検出された座標データをステップＳ１９で算出された補正値を使って補正する（ステップＳ２０）。なお、補正する必要がない場合、ステップＳ１７〜Ｓ２０は、無くてもよい。

ステップＳ２２において、コンピュータ１４は、エッジ座標データの異常確認を行う。例えば、エッジ座標データの中で、座標が近傍のデータ同士（例えば、座標が隣り合うデータ同士）を比較し、それらのデータ間の距離が規定値以上離れているエッジ座標データを抽出する。

ステップＳ２４において、規定値以上離れているエッジ座標データが無い場合、コンピュータ１４は、ステップＳ１５で検出された全てのエッジ座標データを使って、近似円の算出を実行する（ステップＳ２６）。

ステップＳ２８において、コンピュータ１４は、算出された近似円データ（例えば、近似円の半径、近似円の中心座標など）の異常確認を行う。例えば、近似円データが所定の基準値を満たすか否かを判断する。コンピュータ１４は、近似円データが所定の基準値を満たす場合（ステップＳ３０）、その近似円の径をディスプレイ１５に表示し（ステップＳ３２）、近似円データをロギングする（ステップＳ３４）。

一方、コンピュータ１４は、近似円データが所定の基準値を満たさない場合（ステップＳ３０）、近似円の形状データの異常を知らせる欠陥情報とその近似円の径とをディスプレイ１５に表示し（ステップＳ３６）、近似円データをロギングする（ステップＳ３４）。欠陥情報とは、例えば、キズ、欠け、汚れ等を知らせる情報である。

他方、ステップＳ２４において、規定値以上離れているエッジ座標データが有る場合、コンピュータ１４は、規定値以上離れているエッジ座標データを異常座標データとして記憶する（ステップＳ３８）。そして、コンピュータ１４は、ステップＳ１５で検出された全てのエッジ座標データから異常座標データを除いた座標データを使って、近似円の算出を実行する（ステップＳ４０）。

ステップＳ４２において、コンピュータ１４は、算出された近似円データ（例えば、近似円の半径、近似円の中心座標など）の異常確認を行う。例えば、近似円データが所定の基準値を満たすか否かを判断する。コンピュータ１４は、近似円データが所定の基準値を満たす場合（ステップＳ４４）、エッジ座標データの異常を知らせる欠陥情報をその近似円の径をディスプレイ１５に表示し（ステップＳ４６）、近似円データをロギングする（ステップＳ３４）。一方、コンピュータ１４は、近似円データが所定の基準値を満たさない場合（ステップＳ４４）、エッジ座標データ及び近似円の形状データの両方の異常を知らせる欠陥情報とその近似円の径とをディスプレイ１５に表示し（ステップＳ４８）、近似円データをロギングする（ステップＳ３４）。

〔ガラス基板の製造方法〕
次に、形状測定装置１の製造工程での使用方法を、磁気記録媒体用ガラス基板及び磁気ディスクの製造工程を例に挙げて説明する。

一般に、磁気記録媒体用ガラス基板及び磁気ディスクの製造工程は、以下の工程を含む。
〔工程１〕フロート法、フュージョン法、リドロー法またはプレス成形法で成形されたガラス素基板を、中央部に円孔を有する円盤形状に加工した後、内周側面と外周側面に面取り加工する。
〔工程２〕ガラス基板の側面部と面取り部を端面研磨する。
〔工程３〕ガラス基板の主平面を研磨する。研磨工程は、１次研磨のみでもよく、１次研磨と２次研磨を行ってもよく、２次研磨の後に３次研磨を行ってもよい。
〔工程４〕ガラス基板を洗浄し、磁気記録媒体用ガラス基板を得る。
〔工程５〕磁気記録媒体用ガラス基板の上に磁性層などの薄膜を形成し、磁気ディスク（磁気記録媒体）を製造する。

上記磁気記録媒体用ガラス基板及び磁気ディスクの製造工程において、〔工程１〕または〔工程２〕の工程の前後のうち少なくとも一方で主平面のラップ（例えば、遊離砥粒ラップ、固定砥粒ラップなど）を実施してもよく、各工程間にガラス基板の洗浄（工程間洗浄）やガラス基板表面のエッチング（工程間エッチング）を実施してもよい。なお、主平面のラップ（例えば、遊離砥粒ラップ、固定砥粒ラップなど）は広義の主平面の研磨である。

さらに、磁気記録媒体用ガラス基板に高い機械的強度が求められる場合、ガラス基板の表層に強化層を形成する強化工程（例えば、化学強化工程）を研磨工程前、または研磨工程後、あるいは研磨工程間で実施してもよい。

また、磁気記録媒体用ガラス基板は、アモルファスガラスでもよく、結晶化ガラスでもよく、ガラス基板の表層に強化層を有する強化ガラス（例えば、化学強化ガラス）でもよい。また、ガラス基板のガラス素基板は、フロート法で造られたものでもよく、フュージョン法で造られたものでもよく、リドロー法で造られたものでもよく、プレス成形法で造られたものでもよい。

本発明の形状測定装置及び形状測定方法は、ガラス基板の形状測定の精度に優れるため、〔工程２〕の端面研磨工程の後のガラス基板を検査する検査工程で用いられることが好ましく、磁気記録媒体用ガラス基板の形状検査（磁気記録媒体用ガラス基板の最終検査）や、磁気記録媒体用ガラス基板の上に磁性層などの薄膜を形成して製造された磁気ディスクの形状検査に、特に好適に用いられるものである。

以上、円盤状基板の形状測定装置及びその方法を実施形態例により説明したが、本発明は上記の実施形態例に限定されるものではない。他の実施形態例の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

本発明の測定の対象となるガラス基板としては特に制限はなく、円盤形状の基板であればよい。例えば、ガラス基板の種類は、磁気記録媒体用に限られず、フォトマスク用、液晶や有機ＥＬ等のディスプレイ用、光ピックアップ素子や光学フィルタ、光学レンズ等の光学部品用などでもよい。また、円盤状基板は、ガラス基板に限らず、アルミニウム基板でもよい。

１ 形状測定装置
１１ レーザ光源
１２ 受光部
１３ ラインレーザ
１４ コンピュータ
１５ ディスプレイ
１６ 撮像範囲
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ 基板支持部
２１，２７ シャフト
２２，２３，２５，２６ 基板ホルダ（基板支持部の一例）
２４ 透明部
２８ 溝（受け部の一例）
２８ａ，２８ｂ
３０ 変位センサ
３１ 光
４０ カセット（収納容器の一例）
４１〜４３ 基板ホルダ
４４ キャリア
４５ 駆動機構
Ａ１，Ａ２ 接触点
Ｃ１ 内周エッジ
Ｃ２ 外周エッジ
Ｗ ガラス基板
Ｗａ エッジ

Claims (22)

1. 円盤状基板の円周エッジの形状を前記円周エッジに接触せずに測定する測定部と、
   前記円周エッジの形状の測定データに基づき抽出されたエッジ上の複数の点データを使って、前記円周エッジに近似する近似円の形状データを算出する算出部と、
   前記算出部によって算出された形状データを出力する出力部と、
   円盤状基板を収納容器から搬出し、搬出した円盤状基板を前記円周エッジの形状の測定後に前記収納容器に搬入する搬出入機構と、
   前記搬出入機構が前記収納容器に収容された別の円盤状基板を搬出入できるように、前記収納容器と前記搬出入機構との相対位置を移動させる移動機構とを備える、円盤状基板の形状測定装置。
2. 前記算出部は、前記円周エッジの異常部分上の点データを使わずに、前記近似円の形状データを算出する、請求項１に記載の円盤状基板の形状測定装置。
3. 前記異常部分は、前記円盤状基板が前記搬出入機構の基板支持部により支持されることによって、前記測定部が前記円周エッジの形状の測定データを正しく測定できない部分である、請求項２に記載の円盤状基板の形状測定装置。
4. 前記算出部は、前記円周エッジ全体の形状が前記測定部により測定されてから、前記異常部分上の点データを除いて、前記近似円の形状データを算出する、請求項２又は３に記載の円盤状基板の形状測定装置。
5. 前記異常部分は、前記抽出されたエッジ上の複数の点データの中で近傍のデータ同士が比較されることで検出される、請求項２から４のいずれか一項に記載の円盤状基板の形状測定装置。
6. 前記算出部は、前記円周エッジ全体のうち前記異常部分を除いた部分の形状が前記測定部により測定されてから、前記近似円の形状データを算出する、請求項３に記載の円盤状基板の形状測定装置。
7. 前記搬出入機構の基板支持部は、円盤状基板を支持する部分に光を透過する透明部を有する、請求項１又は２に記載の円盤状基板の形状測定装置。
8. 前記搬出入機構の基板支持部に支持された円盤状基板の傾きを検出する傾き検出部を備え、
   前記算出部は、前記傾き検出部によって検出された傾きを使って、前記近似円の形状データを修正して算出する、請求項１から７のいずれか一項に記載の円盤状基板の形状測定装置。
9. 前記算出部は、前記傾き検出部によって検出された傾きに応じて、前記抽出されたエッジ上の点データを補正する、請求項８に記載の円盤状基板の形状測定装置。
10. 前記傾き検出部は、非接触式の変位センサである、請求項８又は９に記載の円盤状基板の形状測定装置。
11. 前記変位センサは、前記搬出した円盤状基板の板厚を検出可能なセンサである、請求項１０に記載の円盤状基板の形状測定装置。
12. 前記搬出入機構の基板支持部は、前記円周エッジを受ける受け部を有し、
    前記基板支持部を水平面に対して傾けることで、前記基板支持部で支持した円盤状基板の主平面を前記受け部に当接させる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の円盤状基板の形状測定装置。
13. 前記出力部は、前記抽出されたエッジ上の点データの異常を知らせる情報と前記算出部によって算出された形状データの異常を知らせる情報の少なくとも一方を出力する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の円盤状基板の形状測定装置。
14. 前記円周エッジは、中央部に円孔を有する円盤状基板の内周と外周の少なくとも一方のエッジである、請求項１から１３のいずれか一項に記載の円盤状基板の形状測定装置。
15. 前記近似円の形状データは、直径と真円度の少なくとも一方を含んだデータである、請求項１４に記載の円盤状基板の形状測定装置。
16. 前記円盤状基板が、ガラス基板である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の円盤状基板の形状測定装置。
17. 前記ガラス基板が、磁気記録媒体用ガラス基板である、請求項１６に記載の円盤状基板の形状測定装置。
18. 円盤状基板を搬出入機構で収納容器から搬出する搬出工程と、
    前記搬出工程で搬出された円盤状基板の円周エッジの形状を前記円周エッジに接触せずに測定する測定工程と、
    前記円周エッジの形状の測定データに基づき抽出されたエッジ上の複数の点データを使って、前記円周エッジに近似する近似円の形状データを算出する算出工程と、
    前記算出工程で算出された形状データを出力する出力工程と、
    前記搬出入機構で搬出された円盤状基板を前記円周エッジの形状の測定後に前記収納容器に搬入する搬入工程と、
    次に形状測定される円盤状基板を搬出入できるように、前記収納容器と前記搬出入機構との相対位置を移動させる移動工程とを含む、円盤状基板の形状測定方法。
19. 前記円盤状基板が、ガラス基板である、請求項１８に記載の円盤状基板の形状測定方法。
20. 前記ガラス基板が、磁気記録媒体用ガラス基板である、請求項１９に記載の円盤状基板の形状測定方法。
21. 請求項１から１７のいずれか一項に記載の円盤状基板の形状測定装置を用いた検査工程を有する円盤状基板の製造方法。
22. 請求項１８から２０のいずれか一項に記載の円盤状基板の形状測定方法で円盤状基板を検査する検査工程を含む円盤状基板の製造方法。