JP5323545B2 - 円盤状基板の製造方法および円盤状基板の搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば磁気記録媒体用ガラス基板などの円盤状基板の製造方法等に関する。

近年、記録メディアとしての需要の高まりを受け、磁気ディスク等の情報記録媒体の製造が活発化している。ここで磁気ディスク用の基板として用いられる円盤状基板としては、アルミ基板とガラス基板とが広く用いられている。このアルミ基板は加工性も高く安価である点に特長があり、一方のガラス基板は強度、表面の平滑性、平坦性に優れている点に特長がある。特に最近ではディスク基板の小型化と高密度化の要求が著しく高くなり、基板の表面の粗さが小さく高密度化を図ることが可能なガラス基板の注目度が高まっている。

ここで、特許文献１には、ワークシャフトに保持されたガラス基板ワークにて、外周端面研磨機によりガラス基板ワークの束の外周端面及び面取り面を酸化セリウム研磨剤を用いて研磨し、ワークホルダにガラス基板ワークを保持して内周端面及び面取り面を研磨する磁気記録媒体用ガラス基板の研磨方法が開示されている。

特開２００２−１２３９３１号公報

このようなガラス基板の製造に際し、ガラス基板ワークの外周端面及び面取り面を研磨した後で、ガラス基板ワークをワークホルダに保持するためには、ワークシャフトからガラス基板ワークをいったん抜き取る必要がある。この際に、ワークシャフトは、一般に金属等の硬質の材料にて作成されていることから、ガラス基板ワークに傷を付けたり破損させることが多いという問題がある。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ワークの外周面を研磨した後に、ワークをシャフトから抜き取る際に、ワークに傷を付けにくく、また破損させにくい円盤状基板の製造方法を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明の円盤状基板の製造方法は、内周面が研磨された円盤状基板を第１のシャフトに挿入して積層し、積層された円盤状基板の外周面を研磨した後、第１のシャフトに比べて径の小さい第２のシャフトを第１のシャフトの下方に同軸的に配置し、超音波振動が加えられた液槽内にて円盤状基板を第２のシャフトへ移動させることを特徴とする。

ここで、第２のシャフトへの移動は、液槽に充填されている水中で第１のシャフトの先端部と第２のシャフトの先端部とを当接させて行うことが好ましく、第２のシャフトは、少なくとも表面が樹脂により形成されていることが更に好ましい。

また、本発明の円盤状基板の搬送方法は、第１のシャフトに挿入して積層した円盤状基板を液槽内に浸漬し、第１のシャフトより径の小さい第２のシャフトを第１のシャフトと同軸的に配置し、液槽内に超音波振動を加えつつ円盤状基板を第１のシャフトから第２のシャフトへ移動させ、第２のシャフトにより円盤状基板を保持して搬送することを特徴とする。

ここで、第２のシャフトには更に載置台が設置され、円盤状基板は載置台に載置して搬送することが好ましい。

以上のように構成された本発明によれば、これらの構成を採用しない場合に比べて、歩留まりが高い円盤状基板の製造方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１−１（ａ）〜（ｄ）、図１−２（ｅ）〜（ｈ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。

（１次ラップ工程）
図１−１（ａ）は１次ラップ工程を示している。この工程でまず、ラッピングマシン４０により１回目のラッピングを行い、円盤状基板としてのワーク１０の表面１１を平滑に研削する。
ここで図２は、ラッピングマシン４０の構造を説明した図である。
図２に示したラッピングマシン４０は、ワーク１０を載置する下定盤２１ａと、ワーク１０を上部から押えつけラッピングを行うために必要な圧力を加えるための上定盤２１ｂとを備えている。
ここで、下定盤２１ａの外周部には歯部４２が設けられ、下定盤２１ａの中央部には太陽歯車４４が設けられている、さらに下定盤２１ａには、ラッピングが行われる際にワーク１０を位置決めする円盤状のキャリア３０が設置されている。
キャリア３０は、図２に示すラッピングマシン４０では、５個設置されている。キャリア３０の外周部には歯部３２が備えられ、下定盤２１ａの歯部４２および太陽歯車４４の双方に噛合している。また下定盤２１ａおよび上定盤２１ｂには、これらを回転させるための回転軸４６ａ，４６ｂがそれぞれ中心部に設置されている。

この１次ラップ工程においては、まずラッピングマシン４０の下定盤２１ａにキャリア３０を利用してワーク１０の載置を行う。
図３は、キャリア３０を更に詳しく説明した図である。図３に示したキャリア３０には、上述の通り、外周部に歯部３２が備えられている。また、ラッピングを行う際にワーク１０が内部に載置される円形形状の孔部３４が複数開けられている。この孔部３４の直径は、ワーク１０の直径よりわずかに大きく開けられる。このようにすることで、ラッピングを行う際にワーク１０の外周端の一部に余分な応力がかかるのを抑制することができるため、ワーク１０の外周端が損傷しにくくなる。本実施の形態において、孔部３４の直径はワーク１０の直径より、例えば、約１ｍｍ大きくなっている。また孔部３４は、ほぼ等間隔で並んでおり、本実施の形態の場合、孔部３４は、例えば、３５個開けられている。

キャリア３０の材料としては、例えば、アラミド繊維やガラス繊維を混入することで強化されたエポキシ樹脂を使用することができる。またキャリア３０の厚さは、本工程において、ラッピングを行う際に、上定盤２１ｂに接触し、ラッピングを阻害しないために、本工程におけるワーク１０の仕上げ厚さより薄く作成されている。例えば、ワーク１０の仕上げ厚さが１ｍｍであるとすると、キャリア３０の厚さは、それより０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ薄くなっている。

キャリア３０の孔部３４にワーク１０を載置した後は、上定盤２１ｂをワーク１０に接触するまで移動させ、ラッピングマシン４０を稼働させる。
この際のラッピングマシン４０の動作を図２を用いて説明する。ラッピングマシン４０を稼働する際には、図の上方の回転軸４６ｂを一方向に回転させ、上定盤２１ｂを、同様な一方向に回転させる。また、図の下方の回転軸４６ａを、回転軸４６ｂの回転とは逆方向に回転させ、下定盤２１ａを回転軸４６ａと同様な方向に回転させる。これにより下定盤２１ａの歯部４２も回転軸４６ａと同様な方向に回転する。また中央部の太陽歯車４４も、回転軸４６ａと同様な方向に回転する。
このように上定盤２１ｂ、下定盤２１、太陽歯車４４を回転させることにより、これらの歯車に噛み合うキャリア３０は自転運動と、公転運動が組み合わされたいわゆる遊星運動を行う。同様に、キャリア３０にはめ込まれたワーク１０も遊星運動を行う。このようにすることによりワーク１０のラッピングをより精度よく、また迅速に行うことができる。

本実施の形態において、ラッピングは、研削剤を用いて行うことができる。研削剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミナやダイヤモンドからなる研削剤をスラリー化して使用することができる。または、上定盤２１ｂや下定盤２１にこれらの研削剤が分散して含んだ砥石を使用してもよい。

（内外周研削工程）
図１−１（ｂ）は内外周研削工程を示している。この工程では、ワーク１０の開孔１２の内周面および外周１３の外周面の荒削りである研削を行う。また本実施の形態では、内周面と外周面の研削を同時に行う。具体的には、ワーク１０の中心に設けられた開孔１２を内周砥石２２によって研削し、ワーク１０の外周１３を外周砥石２３によって研削する。このとき、内周砥石２２と外周砥石２３でワーク１０の内周面と外周面を挟み込んで同時加工する。これにより内径と外径の同心度を確保し易くすることができる。
本実施の形態において、内周砥石２２および外周砥石２３は、波状の表面を有している。そのため、ワーク１０の開孔１２の内周面および外周１３の外周面を研削することができるだけでなく、開孔１２および外周１３における縁部の面取りを併せて行うことが可能となる。

（内周研磨工程）
図１−１（ｃ）は内周研磨工程を示している。この工程では、図１−１（ｂ）に示した内外周研削工程において、荒削りである研削を行ったワーク１０の開孔１２の内周面を更に平滑にする研磨を行う。
具体的には、まずワーク１０を積層し、図示しないホルダにセットする。そして、このホルダにセットされたワーク１０の開孔１２の中心にブラシ２４を挿入する。そして研磨液をワーク１０の開孔１２に流し込みながら、ブラシ２４を高速で回転させることで、ワーク１０の内周面を研磨する。本実施の形態では、研磨に際してブラシ２４を使用しているので、ワーク１０の内周面を研磨すると共に、上述した内外周研削工程において行った開孔１２の縁部の面取りした部分も同様に研磨することができる。なお研磨液としては、例えば酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを用いることができる。

図４は、内周研磨工程において使用するブラシ２４の一例を示した図である。このブラシ２４は、毛先が螺旋状に配列して形成されるブラシ部６１と、このブラシ部６１の両端部に連続して形成され、一端と他端とを形成する軸６２とを備えている。ワーク１０の開孔１２として例えば０.８５インチ等の小径ディスクの内周面を研磨するような場合は、ブラシ２４の芯を細くする必要がある。その場合、本実施の形態では、例えば、複数本のワイヤ（材質：例えば、軟鋼線材（ＳＷＲＭ)、硬鋼線材（ＳＷＲＨ)、ステンレス線材（ＳＵＳＷ)、黄銅線（ＢＳＷ)など、加工性、剛性などから適宜選定できる）の間に、ブラシの毛（材質：例えばナイロン（デュポン社の商品名））を挟み込み、この毛が挟み込まれたワイヤをねじることで、ブラシ部６１を形成している。このワイヤをねじってブラシ部６１を形成することで、ブラシ部６１に形成されるブラシ毛先を螺旋状とすることができ、挿入されているワーク１０の開孔１２にて、研磨液を軸方向に流すことが可能となる。そのため研磨液の搬送を良好に行うことができる。

（２次ラップ工程）
図１−１（ｄ）は２次ラップ工程を示している。この工程では、図１−１（ａ）に示した１次ラップ工程において、ラッピングを行ったワーク１０の表面１１を再度ラッピングを行うことにより更に平滑に研削する。
２次ラップ工程において、ラッピングを行う装置としては、図１−１（ａ）に示したラッピングマシン４０を使用することができる。またラッピングの方法、条件等は、図１−１（ａ）で説明した場合と同様に行うことができる。

（外周研磨工程）
図１−２（ｅ）は外周研磨工程を示している。この工程では、図１−１（ｂ）に示した内外周研削工程において、荒削りである研削を行ったワーク１０の外周１３の外周面を更に平滑にする研磨を行う。
具体的には、まずワーク１０の開孔１２の部分に治具２５を通して積層させ、ワーク１０を治具２５にセットする。そして研磨液をワーク１０の外周１３の箇所に流し込みながら、ブラシ２６を積層したワーク１０に接触させ、高速で回転させる。これにより、ワーク１０の外周面を研磨することができる。本実施の形態では、研磨に際してブラシ２６を使用しているので、ワーク１０の外周面を研磨すると共に、上述した内外周研削工程において行った外周１３の縁部の面取りした部分も同様に研磨することができる。なお研磨液としては、内周研磨工程の場合と同様に、例えば酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを用いることができる。

（１次ポリッシュ工程）
図１−２（ｆ）は１次ポリッシュ工程を示している。この工程では、図１−１（ｄ）に示した２次ラップ工程において、ラッピングを行ったワーク１０の表面１１を、ポリッシングマシン５０を用いてポリッシングを行うことで更に研磨し、更に平滑度を上げていく。このポリッシングマシン５０は、上述したラッピングマシン４０とほぼ同様な構成を有するが、下記に示すように研磨に使用する材料等が一部異なる。
本実施の形態において、ポリッシングを行うに際し、例えばウレタンにより形成された硬質研磨布を用い、酸化セリウム砥粒を水に分散してスラリー化したものを研磨材として用いることができる。

（２次ポリッシュ工程）
図１−２（ｇ）は２次ポリッシュ工程を示している。この工程では、図１−２（ｆ）に示した１次ポリッシュ工程において、ポリッシングを行ったワーク１０の表面１１を、精密ポリッシングを行うことで更に研磨し、表面１１の最終的な仕上げを行う。
本実施の形態において、このポリッシングを行うに際し、例えばスエード状の軟質研磨布を用い、酸化セリウム砥粒若しくはコロイダルシリカを水等の溶媒に分散してスラリー化したものを研磨材として用いることができる。

（最終洗浄・検査工程）
図１−２（ｈ）は最終洗浄・検査工程を示している。最終洗浄では、上述した一連の工程において、使用した研磨剤等の汚れの除去を行う。洗浄には超音波を併用した洗剤（薬品）による化学的洗浄などの方法を用いることができる。
また、検査工程においては、例えばレーザを用いた光学式検査器により、ワーク１０の表面の傷やひずみの有無等の検査が行われる。

ここで、上記外周研磨工程から１次ポリッシュ工程に移行する際には、治具２５に積層してセットされているワーク１０をいったん抜き取る必要がある。そして、抜き取ったワーク１０は、ラッピングマシン４０に備えられたキャリア３０に再び載置する。

ここで、図５（ａ）〜（ｂ）は、治具２５を説明した図である。
図５（ａ）に示すように治具２５は、ワーク１０が積層してセットされる金属シャフト７１と、金属シャフト７１の一方の端部に配され外周研磨工程においてワーク１０を金属シャフト７１にセットする際にワーク１０の内周面の傷を防止するための保護キャップ７２と、金属シャフト７１の他の端部に配されワーク１０を金属シャフト７１にセットする際にワーク１０を載置する載置台７３とからなる。そして、金属シャフト７１の両端部、保護キャップ７２の金属シャフト７１との結合部、および載置台７３の金属シャフト７１の結合部は、ねじ切りが施されており、図５（ｂ）に示すように、このねじ切りが施されている部分を互いに接合させることで、金属シャフト７１、保護キャップ７２、および載置台７３は互いに結合し、治具２５となる。

ここで、治具２５における金属シャフト７１の径は、ワーク１０の内周の径よりわずかに小さいだけである。また金属シャフト７１は、ステンレス等の金属からなり硬質である。そのため作業者が、このワーク１０を治具２５の金属シャフト７１から抜き取る際に、ワーク１０の内周面と金属シャフト７１との間に大きな摩擦や、接触による大きな衝撃が生じる。そのためワーク１０の内周面に傷を付けたり破損させたりしやすくなる。

次に、本実施の形態の特徴的な構成である、ワーク１０を金属シャフト７１からシャフト７６へ移動させる作業について、以下に説明する。
ここで、図６（ａ）〜（ｄ）は、ワーク１０を積層したまま、治具２５の金属シャフト７１から治具８３のシャフト７６に移動させるための前処理段階を説明した図である。そして、図７は、実際にワーク１０を治具２５の金属シャフト７１から治具８３のシャフト７６に移動させる段階を説明した図である。

まず図６（ａ）は、外周研磨工程が終了した時点の治具２５とワーク１０の状態を示している。ワーク１０は、ワーク１０の内周１２を通して治具２５の金属シャフト７１に挿入されており、治具２５の載置台７３上に、例えば１５０枚積層して載置されている。またワーク１０上には固定ナット７５が取り付けられている。この固定ナット７５は、外周研磨工程において、ワーク１０を押えつけ固定するための固定部材であり、外周研磨工程を行う前に、保護キャップ７２（図５参照）を外して、代わりに取り付けられるものである。そしてこの状態から図６（ｂ）に示すように載置台７３を取外す。この時点でワーク１０は載置台７３があった下側から取り外すことができる。

次に、図７に示すように、ワーク１０を治具２５より径が小さい第２のシャフトとしてのシャフト７６を備えた治具８３に積層した状態でまとめて移動させる。そして、この移動は、超音波振動が加えられた液層内で行う。即ち、内周面が研磨されたワーク１０を金属シャフト７１に挿入して積層し、積層されたワーク１０の外周面を研磨した後、金属シャフト７１に比べて径の小さいシャフト７６を金属シャフト７１の下方に同軸的に配置し、超音波振動が加えられた液槽内にてワーク１０をシャフト７６に移動させる。

この作業を以下に更に詳しく説明する。
まず図６（ｂ）に示した固定ナット７５が取り付けられ載置台７３が取り外された状態の治具２５を、液槽８０内に浸漬させる。液槽８０には超音波を発生する超音波発生装置８１が液槽８０の下部に備えられ、液槽８０内には水８２が充填されている。そのため水８２中には超音波発生装置８１から発生した超音波が伝搬し、液槽８０内には超音波振動が生じている。液槽８０内には予め治具８３がセットされている。この治具８３は、金属シャフト７１より径の小さいシャフト７６と、シャフト７６の端部に配されワーク１０を載置する載置台７７とからなる。

そして作業者は、液槽８０内において、金属シャフト７１と治具８３のシャフト７６とが同軸位置になるように位置合せを行い、金属シャフト７１の先端部とシャフト７６の先端部とを当接させる。そうすると既に液槽内８０内で生じている超音波振動の作用により、金属シャフト７１に挿入された状態で積層しているワーク１０は、治具８３のシャフト７６の側にスムーズに移動し、シャフト７６に挿入される形となる。このとき、ワーク１０は積層したまま自重により移動するため移動は迅速に行われる。そして、このようにすれば、ワーク１０の内周面に傷を付けたり破損させたりすることを抑制することができる。

また、図７に示した超音波発生装置８１は、液槽８０の外部に設けられ、超音波を発生していたがこれに限られるものではない。例えば、超音波発生装置８１として超音波を発生する超音波プローブ等を液槽８０内の水８２に挿入して超音波を発生し、超音波振動を生じさせてもよい。

その後、作業者は、治具８３を液槽８０内から取り出し、シャフト７６によりワーク１０を保持してラッピングマシン４０のある場所に搬送する。
よって、本実施の形態は、金属シャフト７１に挿入して積層したワーク１０を液槽８０内に浸漬し、金属シャフト７１より径の小さいシャフト７６を金属シャフト７１と同軸的に配置し、液槽８０内に超音波振動を加えつつワーク１０を金属シャフト７１からシャフト７６へ移動させ、シャフト７６によりワーク１０を保持して搬送するワーク１０の搬送方法としても捉えることができる。

そして作業者は、治具８３のシャフト７６からワーク１０を抜き取り、ラッピングマシン４０に備えられたキャリア３０にワーク１０を載置する。このようにすれば、治具８３のシャフト７６は、治具２５の金属シャフト７１より、その径が小さいため、作業者は、ワーク１０をシャフト７６から容易に抜取ることができる。

なお、シャフト７６は、例えば樹脂材料など、柔らかい材質で形成されていることが好ましいが、少なくとも表面が樹脂により形成されていることが好ましい。これによりワーク１０を搬送する際に、ワーク１０とシャフト７６が接触しても、その際に生じる衝撃を小さくすることができる。そのためワーク１０の内周面を傷つけたり、破損させたりするのを抑制することができる。

（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。 （ｅ）〜（ｈ）は、本実施の形態が適用される円盤状基板（ディスク基板）の製造工程を示した図である。 ラッピングマシンの構造を説明した図である。 キャリアを更に詳しく説明した図である。 内周研磨工程において使用するブラシの一例を示した図である。 （ａ）〜（ｂ）は、治具を説明した図である。 （ａ）〜（ｄ）は、ワークを積層したまま、第１のシャフトから第２のシャフトに移動させるための前処理段階を説明した図である。 ワークを第１のシャフトから第２のシャフトに移動させる段階を説明した図である。

１０…ワーク、１１…表面、１２…開孔、１３…外周、３０…キャリア、４０…ラッピングマシン、５０…ポリッシングマシン、７１…金属シャフト，７６…シャフト、７３，７７…載置台、８０…液槽、８１…超音波発生装置

Claims (5)

1. 円盤状基板の製造方法であって、
   内周面が研磨された前記円盤状基板を第１のシャフトに挿入して積層し、積層された当該円盤状基板の外周面を研磨した後、当該第１のシャフトに比べて径の小さい第２のシャフトを当該第１のシャフトの下方に同軸的に配置し、超音波振動が加えられた液槽内にて当該円盤状基板を当該第２のシャフトへ移動させることを特徴とする円盤状基板の製造方法。
2. 前記第２のシャフトへの移動は、前記液槽に充填されている水中で当該第１のシャフトの先端部と当該第２のシャフトの先端部とを当接させ行うことを特徴とする請求項１に記載の円盤状基板の製造方法。
3. 前記第２のシャフトは、少なくとも表面が樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の円盤状基板の製造方法。
4. 円盤状基板の搬送方法であって、
   第１のシャフトに挿入して積層した円盤状基板を液槽内に浸漬し、
   前記第１のシャフトより径の小さい第２のシャフトを当該第１のシャフトと同軸的に配置し、
   前記液槽内に超音波振動を加えつつ前記円盤状基板を前記第１のシャフトから前記第２のシャフトへ移動させ、
   前記第２のシャフトにより前記円盤状基板を保持して搬送することを特徴とする円盤状基板の搬送方法。
5. 前記第２のシャフトには更に載置台が設置され、前記円盤状基板は当該載置台に載置して搬送することを特徴とする請求項４に記載の円盤状基板の搬送方法。

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