JPH0676280A - 基板加工装置及び基板加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内外周面の研削仕上時にガラス基板に芯ずれ
や反り返りを生じることなく、小径薄板の基板を確実に
加工することができる基板加工方法及びその装置を提供
する。 【構成】 基板載置用のチャックと、このチャックを回
転させる手段と、前記チャック上に載置された基板の上
面に液体を噴射し、液体の噴射圧力を基板に印加して基
板を前記チャックに押し付ける液圧押付手段と、この液
圧押付手段を前記基板に向かって移動し接近させる手段
と、回転中の基板の内外周端面を研削する研削手段と、
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、各種記録方式（磁
気、光磁気、光）によるメモリーディスク（以下、ＭＤ
という）用の基板やエンコーダ用の基板を加工するため
の装置及びその方法に係り、とくにガラス、カーボン、
シリコン等の材料を用いて作製されるＭＤ基板の内外周
端面を研削仕上するための基板加工装置及び基板加工方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高度情報化が急速に進む現況下におい
て、情報記憶媒体としてのＭＤの重要性が増している。
ＭＤが搭載される主装置の多岐にわたる普及発達にとも
ない、一方では大容量化の要望に応えるべくＭＤ基板の
大径化が進められ、他方では収納スペースおよび取扱い
の面から、ＭＤ基板の小径薄肉化が進められつつある。

【０００３】現在、市場に普及しているＭＤ基板の規格
サイズは外径１３０mm／厚さ１．１５mm、外径９５mm／
厚さ１．１５mm、外径６５mm／厚さ１．１５mmの三種類
があり、基板には主にアルミニウム板が用いられてい
る。ＭＤ基板は、板材をドーナツ状に打ち抜き、この内
外周端面を研削仕上してつくられる。研削加工には専用
の研削機が用いられる。

【０００４】先ず、ドーナツ状に打ち抜かれた基板を研
削機のチャック上に載置し、これを真空吸着する。そし
て、ダイヤモンドカッターにより基板の内外周端面を面
取研削する。通常、チャックにはステンレス鋼または黄
銅などでつくられた金属部材が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近時、ＭＤ搭載主装置
の高性能化、コンパクト化が急速に進むにつれて、ＭＤ
に対する高密度記録化、小径薄肉化が強く要望されてお
り、外径４８mm〜２５mm、厚さ０．７０mm〜０．３５mm
の範囲のものが検討されている。

【０００６】高密度記録を可能にするためには、記憶ピ
ット直径１ｎｍレベルをエラーなく読み取れる程度に基
板表面が平滑かつ平坦であることが前提となる。従来の
アルミニウム基板は、材料の組成上の観点からみて、こ
のような平滑平坦な表面を実現するには基本的に素材と
しての限界があることが指摘されている。そこで、この
ような欠点をクリアする材料としてガラスを主体とする
素材（その他カーボン系、シリコン系）が注目されてい
る。

【０００７】さらに、小径薄肉化の方向に進める場合
は、前述の性能に加えて基板の剛性や熱膨張変形特性が
従来にも増して要求されるため、従来のアルミニウム材
料の機能限界を超える領域となる。ガラス材料は、剛性
に優れ、かつ熱膨張変形に対しても高い抵抗を示す安定
した性状をもつことから、小径薄肉製品の量産化が可能
となる優れた材料として注目を浴びている。

【０００８】このようにＭＤは将来的にますます高性能
化すると推測されている。ＭＤを工業的に多量生産する
場合は、板ガラスは長期的に対応を可能とする性能を有
する優れた基板材料である。

【０００９】しかしながら、従来の研削仕上加工におい
ては、真空吸着のみによって基板をチャック上に保持し
ているので、基板の小径化により吸着面積が狭くなる
と、吸着力が不足する。このため、カッタ刃が基板端面
に接触したときに、基板がチャック上で動き、芯ずれが
生じやすくなる。この場合に、真空吸着力をさらに増大
させることも考えられるが、薄肉化により基板が反り返
り、加工精度が低下する。

【００１０】この発明は、上記課題を解決するためにな
されたものであって、内外周端面の研削仕上時に基板に
芯ずれや反り返りを生じることなく、小径薄板の基板の
端面を確実に研削加工することができる基板加工方法及
び装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る基板加工
装置は、基板載置用のチャックと、このチャックを回転
させる手段と、前記チャック上に載置された基板の上面
に液体を噴射し、液体の噴射圧力を基板に印加して基板
を前記チャックに押し付ける液圧押付手段と、この液圧
押付手段を前記基板に向かって移動し接近させる手段
と、回転中の基板の内外周端面を研削する研削手段と、
を有する。

【００１２】この発明に係る基板加工方法は、チャック
上に基板を載置し、この基板上面に液体を噴射して前記
チャックに基板を押付けつつ、前記チャックを回転さ
せ、前記チャックとともに基板を連れ回らせながら、基
板の内外周端面を研削することを特徴とする。

【００１３】一般に、噴射液体には水を用いる。しか
し、水のみに限らず、研削を容易にするために水に混ぜ
ものをした研削液を用いてもよい。さらに、これに研削
油を採用してもよい。

【００１４】水の噴射圧力は、液圧押付手段としての上
クランプ部材を基板に接近させたときに、上クランプ部
材が基板に接触しないように制御されることが望まし
い。例えば、数kg／cm² 程度以上の水噴射圧力であれ
ば、基板に反射された水から上クランプが受ける反力
（ウォータークッション）が上クランプ部材の下降力を
上回り、上クランプ部材が基板に衝突しない。

【００１５】また、この発明に係る基板加工装置は、基
板載置用のチャックと、このチャックを回転させる手段
と、前記チャックに対面するように設けられ、基板より
軟らかい材料でつくられた基板押え付け用の押圧部材を
有するクランプと、前記押圧部材に前記チャック上の基
板を押し付ける手段と、前記クランプに設けられ、前記
チャックを回転させたときに前記押圧部材を基板ととも
に連れ回らせる回転追従手段と、前記押圧部材と前記チ
ャック上の基板との芯ずれを修正する偏芯修正手段と、
回転中の基板の内外周端面を研削する研削手段と、を有
することを特徴とする。

【００１６】クランプの押圧部材は、基板より軟らかい
材料でつくることが望ましいが、基板がクランプ位置か
ら位置ずれしない程度の硬さは必要である。このため、
押圧部材には、ガラス基板を傷付けない程度の硬さを有
する硬質樹脂、硬質プラスチック、金属、合金、セラミ
ックス、またはこれらの複合成形体であることが好まし
い。

【００１７】チャックの上面も、クランプの押圧部材と
実質的に同じ材料でつくることが好ましい。この理由
は、チャック／基板間の面圧および基板／押圧部材間の
面圧が全面にわたって均等になり、基板に及ぼすダメ−
ジを最小限度のものにするためである。偏芯修正手段の
押圧部材には含油金属（オイレスメタル）を用い、この
周面をテ−パ状の遊嵌構造としてもよい。

【００１８】偏芯修正手段には、押圧部材への面圧があ
るレベルを越えると変形するような部材を設けることが
好ましい。しかし、偏芯修正部材をあまりに変形容易に
すると、加工精度が低下するので、押圧部材への面圧が
あるレベルを下回る場合は実質的に変形を生じないよう
な材料を選ぶことが肝要である。このような偏芯修正部
材には、ポリウレタン樹脂を用いることが望ましい。す
なわち、複数本のポリウレタン樹脂製の支柱を押圧部材
と支持部材との間に設け、これらの変形により基板と押
圧部材との芯ずれが修正されることが望ましい。

【００１９】

【作用】この発明に係る基板加工装置および加工方法に
おいては、基板に液体を噴射すると、液圧押付手段と基
板との間にウォーターカーテンが形成され、基板に反射
された水から上クランプが受ける反力が液圧押付手段の
下降力を上回り、液圧押付手段が基板に衝突することな
く、基板はチャックに押付けられる。

【００２０】チャックを回転させると、この上に載置さ
れた基板のみが回転し、液圧押付手段は定位置にて液噴
射圧力を基板に印加し続ける。このため、基板の内外周
端面に研削刃を強く押し当てたとしても、基板が研削位
置からずれなくなり、迅速かつ確実に面取研削すること
ができる。また、液圧押付手段はチャック及び基板と一
緒に回転されないので、両者の芯合わせをする必要がな
く、加工が容易になる。さらに、基板の上面には液体の
みが接触し、これに固体を接触させないので、基板上面
に疵がつかず、製品の品質が向上する。

【００２１】

【実施例】以下、添付の図面を参照して本発明の種々の
実施例について説明する。

【００２２】図２に示すように、研削機２の基台１２は
複数本のＴスロットナット１３により床１１に固定設置
されている。研削機２の外装１０は振動吸収部材１４を
介して基台１２上に設けられている。

【００２３】外装１０の上面には上クランプ３０を支持
する支持ア−ム２２，２４，２６が設けられている。第
１支持ア−ム２２は、ボルト２３によりシリンダロッド
２０に連結されている。この昇降シリンダ２１の下部は
基台１２を貫通して床１１に達している。また、研削機
２の中央にはシリンダ３上にモ−タ４が設けられてい
る。

【００２４】図１および図３に示すように、回転テーブ
ル（チャック）５には上面に開口する排気通路７が形成
されている。排気通路７は回転テーブル５上面の溝６に
連通し、これらの働きにより基板Ｐが回転テーブル５上
面に真空吸着されるようになっている。回転テーブル５
はコンピュータシステムにバックアップされたコントロ
ーラにより（図示せず）回転駆動が制御されるようにな
っている。なお、回転テーブル５の上面には軟質プラス
チックがコーティングされている。回転テーブル５以外
の他の部材は、ステンレス鋼またはアルミニウム合金で
つくられている。

【００２５】フレーム９の上面から水平に支持ア−ム２
６が延び出し、その先端が回転テーブル５の直上に位置
している。支持ア−ム２６の先端部には上クランプ３０
が支持されている。支持ア−ム２６は、ベース板２４に
二本のピン２７および長ボルト１８により取り付けられ
ている。長ボルト１８および支持アーム２６の間には、
切欠けワッシャ１９が介装されている。なお、支持アー
ム２６はベース板２４から取り外すことができる。

【００２６】フレーム９の下方に昇降装置（図示せず）
が設けられ、フレーム９および支持アーム２６ごと上ク
ランプ３０が昇降されるようになっている。この昇降装
置は、エアシリンダを利用したものであり、上クランプ
３０の基板Ｐへの接近手段として過大な下降力が上クラ
ンプ３０に印加されないようになっている。

【００２７】図１及び図４に示すように、上クランプ３
０は水噴射手段を有する。水噴射手段の二本の第１通路
３３は、１対の管３２をそれぞれ経由して水供給源（図
示せず）に連通している。管３２の端部はブラケット３
１により支持アーム２６の下面側に支持されている。

【００２８】図４に示すように、二本の第１通路３３
は、支持アーム２６のなかを先端に向かって延び、環状
の第２通路３４にそれぞれ連通している。環状の第２通
路３４は、アーム２６の下面に開口している。また、第
２通路３４は、研削用カッタ刃４２の通過用の開口２８
を取り囲むように設けられている。

【００２９】上クランプ３０の上方に自動研削機（図示
せず）が設けられている。研削機のダイヤモンドカッタ
刃４２，４６の軸４１，４５は、回転駆動用モ−タおよ
び昇降用シリンダロッドにそれぞれ連結されている。カ
ッタ刃４２，４６には溝刃４３，４７がそれぞれ形成さ
れている。なお、自動研削機、回転テーブルおよび水噴
射手段は上述のコントローラにより動作制御されるよう
になっている。次に、図５を参照しながら、上記の研削
機２によりガラス基板Ｐの内外周端面を研削仕上加工す
る場合について説明する。

【００３０】回転テーブル５の上面の清掃状態を目視ま
たはＩＴＶ検査装置でチェックする。テーブル５の面上
に研削粉等の異物が発見されるなど、テーブル面のクリ
−ニングが不十分なときは、テーブル面を清掃する。

【００３１】テーブル面の清掃状態が十分なときは、テ
ーブル５の上にガラス基板Ｐを載置する（工程８１）。
ガラス基板Ｐは、厚さ０．７mmのソ−ダガラス板または
石英ガラスを打ち抜いたものであり、外径が６５mm強、
内径が２０mm弱である。

【００３２】センタリング用治具（図示せず）を基板Ｐ
に接触させ、基板Ｐを回転テーブル５に対してセンタリ
ングする（工程８２）。次いで、テーブル上面の溝６内
を排気して、ガラス基板Ｐをテーブル５に真空吸着する
（工程８３）。この真空吸着力は約１kg／cm² である。
センタリング用治具を退避させる（工程８４）。

【００３３】一方、ダイヤモンドカッタ刃４２，４６を
それぞれ下降させ、基板Ｐが加工されるべきレベルポジ
ションに各刃溝４３，４７を位置させる。各カッタの軸
４１，４５は、独立別個の駆動モ−タ（図示せず）にそ
れぞれ連結されている。

【００３４】基板Ｐに向かって水を噴射する（工程８
５）。これにより上クランプ３０と基板Ｐとの間にウォ
ーターカーテンが形成される。上クランプ３０を下降さ
せる（工程８６）。このとき、基板Ｐに反射された水か
ら上クランプ３０が受ける反力が上クランプ３０を下降
させる力を上回り、上クランプ３０が基板Ｐに衝突する
ことなく、基板Ｐはテーブル５に押付けられる。テーブ
ル５を速度３０ｒｐｍで低速回転させるとともに、カッ
タ４２およびカッタ４６を所定速度で高速回転させる
（工程８７）。

【００３５】カッタ４２，４６を互いに接近する方向に
それぞれ水平移動させ、カッタ溝４３を基板Ｐの内周端
面に接触させるとともに、カッタ溝４７を基板Ｐの外周
端面に接触させる。研削液をかけながら、カッタ４２，
４６によりガラス基板Ｐの内外周端面を同時に研削する
（工程８８）。このとき、研削時の各カッタ４２，４６
の送り量は、制御器により自動制御される。

【００３６】研削を数秒間続けた後、回転させたままの
状態でカッタ４２，４６を水平移動させ、基板Ｐの端面
からそれぞれ離脱させる。カッタ４２，４６の回転をそ
れぞれ停止する。上クランプ３０をもとのホ−ムポジシ
ョンまで上昇させる（工程８９）。水の噴射を停止する
（工程９０）。テーブル５の回転を停止する（工程９
１）。

【００３７】溝６の排気を停止し、テーブル５の真空吸
着を解除する（工程９２）。ハンドリング装置（図示せ
ず）によりガラス基板Ｐを真空吸着させ、テーブル５上
から取り出す（工程９３）。

【００３８】テーブル５および上クランプ３０のそれぞ
れにエアを吹き付けて、付着物を除去する。クリ−ニン
グ後は、新たなガラス基板Ｐをテーブル５に載置する
（工程８３）。以下、工程８４〜９２を繰り返し、次々
にガラス基板Ｐの内外周端面を研削加工する。このよう
な研削加工により、最終的にガラス基板Ｐの外径を６５
±０．０３mm、内径を２０±０．０１mmに仕上げる。

【００３９】上記工程８１〜９３の１加工サイクルは６
０秒間程度であり、高能率にガラス基板Ｐの内外周端面
を研削仕上することができた。ちなみに、従来の場合
は、１加工サイクルに１２０〜２４０秒間も要してい
た。

【００４０】上記実施例によれば、上部クランプ３０に
よりガラス基板Ｐを非接触でしっかりと固定するので、
研削加工のときにガラス基板Ｐが回転テーブル５の上で
ズレ動かない。このため、ガラス基板Ｐとテーブル５と
の相互接触面積が小さい場合であっても、短時間で高精
度の面取加工をすることができる。従って、将来的には
外径４８mm〜３４mm、厚さ０．７mm〜０．４mmの範囲の
小径薄肉タイプのガラス基板磁気ディスクの製造に適し
たものとなる。次に、図６〜図８を参照しながら、他の
実施例について説明する。なお、この実施例において上
記の実施例と共通する部分については説明を省略する。

【００４１】クランプ５０の支持部材５１は下向カップ
状をなしている。支持部材５１の外周部には保護部材６
１が取り付けられている。また、支持部材５１の中央開
口に続くように、部材５１の下部にも保護部材６２が設
けられている。支持部材５１の下側凹所にはホルダ５２
が嵌め込まれ、ボルト５５により両者が固定されてい
る。

【００４２】ホルダ５２の下部には押圧部材５６が摺動
回転可能に設けられている。ホルダ５２および押圧部材
５６の組み合わせにより偏芯修正機構６０が構成され、
基板Ｐと押圧部材５６との芯ずれが修正されるようにな
っている。なお、押圧部材５６およびホルダ５２は、含
油金属でつくられている。

【００４３】図７に示すように、押圧部材５６を基板Ｐ
に押し付けないときは、押圧部材５６のテ−パ部５７と
ホルダ５２のテ−パ部５３とが摺接し、押圧部材５６の
上面５８はホルダ５２の下面５４から離れている。図８
に示すように、押圧部材５６を基板Ｐに押し付けたとき
は、押圧部材５６の上面５８がホルダ５２の下面５４に
当接する。

【００４４】このようなクランプ５０によれば、押圧部
材５６が基板Ｐとともに連れ回りながら、ホルダ５２の
なかで摺動する。偏芯修正機構６０の作用により基板Ｐ
と押圧部材５６との芯ずれが修正される。

【００４５】なお、上記実施例ではガラス基板について
説明したが、本発明はこれのみに限られず、カーボンや
シリコン等の他の材質の基板であっても同様に加工する
ことができる。

【００４６】

【発明の効果】この発明の加工方法および装置によれ
ば、上クランプにより基板を機械的にしっかりと固定す
るので、研削時に基板がチャックの上でズレない。この
ため、基板とチャックとの相互接触面積が小さい場合で
あっても、短時間で高精度の研削仕上加工をすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係るガラス基板加工装置の
主要部を示す縦断面図。

【図２】ガラス基板加工装置の一部を切り欠いて装置全
体の概要を示す正面図。

【図３】ガラス基板加工装置の一部を切り欠いて装置上
部の概要を示す側面図。

【図４】クランプを下方から見て示す平面図。

【図５】この発明の実施例に係るガラス基板加工方法を
示す工程図。

【図６】他の実施例のガラス基板加工装置の主要部を示
す縦断面図。

【図７】他の実施例の装置のクランプの一部を示す縦断
面図。

【図８】他の実施例の装置のクランプの一部を示す縦断
面図である。

【符号の説明】

Ｐ…ガラス基板、５…テーブル、３０，５０…、クラン
プ、３１…偏芯修正部材、３３，３４…水通路、５２…
ホルダ、５６…押圧部材、４２，４６…カッタ、６０…
偏芯修正機構、６１，６２…保護部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板載置用のチャックと、このチャック
   を回転させる手段と、前記チャック上に載置された基板
   の上面に液体を噴射し、液体の噴射圧力を基板に印加し
   て基板を前記チャックに押し付ける液圧押付手段と、こ
   の液圧押付手段を前記基板に向かって移動し接近させる
   手段と、回転中の基板の内外周端面を研削する研削手段
   と、を有することを特徴とする基板加工装置。
2. 【請求項２】 基板載置用のチャックと、このチャック
   を回転させる手段と、前記チャックに対面するように設
   けられ、基板より軟らかい材料でつくられた基板押え付
   け用の押圧部材を有するクランプと、前記押圧部材に前
   記チャック上の基板を押し付ける手段と、前記クランプ
   に設けられ、前記チャックを回転させたときに前記押圧
   部材を基板とともに連れ回らせる回転追従手段と、前記
   押圧部材と前記チャック上の基板との芯ずれを修正する
   偏芯修正手段と、回転中の基板の内外周端面を研削する
   研削手段と、を有することを特徴とする基板加工装置。
3. 【請求項３】 チャック上に基板を載置し、この基板上
   面に液体を噴射して前記チャックに基板を押付けつつ、
   前記チャックを回転させ、前記チャックとともに基板を
   連れ回らせながら、基板の内外周端面を研削することを
   特徴とする基板加工方法。