JP2005156551A - ワーク受け台ならびにこのワーク受け台を備えたワークの平坦度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワークに対する安定支持状態を保ちつつ、接触面積を小さくして、塵埃の付着やＥＳＤの発生を防止できるワークの受け台を提供する。
【解決手段】 平坦度検査時にドーナツ形ワークＷの孔部Ｗａに偏平円柱形の受け台基体２１における中央凸部２２を嵌合し、該中央凸部を取り囲む環状面２１ａにより前記ワークＷの内周部を下方から水平に支持するワーク受け台において、前記受け台基体２１における環状面２１ａに先の尖った微小突部２４Ａ（６４Ａ）（７４Ａ）を全域に均等的に配して形成し、この微小突部２４Ａ（６４Ａ）（７４Ａ）の頂部２４ａ（６４ａ）（７４ａ）をワーク支持面として設定する。
【選択図】 図５

Description

この発明は、例えばハードディスク装置用プラッタなどのドーナツ形ディスク基板の平坦度を検査する工程で使用されるワーク受け台ならびにこのワーク受け台を備えたワークの平坦度測定装置に関する。

ハードディスクなどの製造工程では、例えばＮｉ−Ｐアルミニウム磁気ディスクの基板であるワークの両面を研磨する工程がある。ところが、現在の技術では、ワークの両面を均一に高精度に研磨することにも限界があり、このため、僅かな膜厚差が発生し、これが原因でワークが反り変形を起こしやすい傾向にある。従って、前記研磨工程を経たワークに対して平坦度（反り量）の検査を実施し、一定の基準に納まるか否かを判別している。

一般に、この種ワークの平坦度測定装置では、図１３〜図１５に示すようなワーク受け台１００を備えている。

このワーク受け台１００は、ＳＵＳなどの金属製の偏平円柱形の受け台基体１０１の中央に平坦度測定時にドーナツ形ワーク（図１参照）Ｗの孔部Ｗａに嵌合される中央凸部１０２が一体形成されるとともに、表面にＣｒめっき層１０１ａが形成されており、前記受け台基体１０１における中央凸部１０２を取り囲む環状面１０３により、前記ワークＷの内周部を下方から水平に支持させ、レーザなどを使った周知の測定部によりワークＷの平坦度を計測している。

なお、ドーナツ型ワークのチャッキング方法としては下記特許文献１、２に記載されるようなものがある。
特開２０００−１６６６２７号 特開２０００−３０８５０８号

しかしながら、従来のワーク受け台では、受け台基体１０１における中央凸部１０２を取り囲む環状面１０３全面がワークＷの内周部に面接触するワーク支持面となっているので、前記環状面１０３にそのまま付着する塵埃が少なくない。

前記環状面１０３に塵埃が付着したまま、前記ワークＷを支持させると、ワークＷの自重により該ワークＷに微細な傷が形成されることがあり、また、塵埃がワークＷに転写して付着したままになるおそれがある。また、その時に帯電した塵埃によりアーク放電が起きて静電破壊（Electro Static Destruction；ESD ）などが発生することもある。

前記平坦度の測定検査は、ワークＷへの塵埃の付着を極力回避させるために、クリーンルームで行われるが、クリーンルームであっても、僅かの浮遊微粒子（パーティクル）が存在するので、これを十分考慮した対策を講じないと、前記問題の解決につながらない。

この発明の課題は、ワークに対する安定支持状態を損なうことなく、接触面積を小さくして、塵埃の付着やＥＳＤの発生を防止できるワークの受け台ならびにこのワーク受け台を備えたワークの平坦度測定装置を提供することにある。

本発明は、以下の手段を提供することにより前記課題を解決する。すなわち、
［１］平坦度測定時にドーナツ形ワークの孔部に扁平円柱形の受け台基体における中央凸部を嵌合し、該中央凸部を取り囲む環状面により前記ワークの内周部を下方から水平に支持するワーク受け台において、
前記受け台基体における環状面に先が尖った微小突部を全域に均等的に配して形成し、この微小突部の頂部で構成される面をワーク支持面として設定したことを特徴とするワーク受け台。

［２］前記微小突部は、受け台基体に一体形成されている前項１に記載のワーク受け台。

［３］前記微小突部の頂部は、凸曲面で構成されている前項１または２に記載のワーク受け台。

［４］前記微小突部の頂部は、曲率半径が０．０１〜１ｍｍの範囲から選択して設定されている前項３に記載のワーク受け台。

［５］前記微小突部は、受け台基体の円周方向へ連続する環状の突条で構成されている前項１〜４のいずれかに記載のワーク受け台。

［６］前記微小突部は、受け台基体の円周方向へ一定間隔で断続する円弧状の突条で構成されている前項１〜４のいずれかに記載のワーク受け台。

［７］前記突条は、受け台基体の半径方向へ複数列に配設されている前項５または６に記載のワーク受け台。

［８］前記受け台基体の構成材は、硬質合成樹脂である前項１〜７のいずれかに記載のワーク受け台。

［９］前記受け台基体の構成材は、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂である前項８に記載のワーク受け台。

［１０］平坦度測定時にドーナツ形ワークの孔部に偏平円柱形の受け台基体における中央凸部を嵌合し、該中央凸部を取り囲む環状面により前記ワークの内周部を下方から水平に支持するワーク受け台と、
前工程から送給されたワークを保持して前記受け台上に受け渡すワーク受け渡し手段と、
前記受け台にワークが載置された際に、ワークの平坦度を検出する平坦度検出手段と、
を備え、
前記受け台基体における環状面に先が尖った微小突部を全域に均等的に配して形成し、この微小突部の頂部で構成される面をワーク支持面として設定したことを特徴とするワークの平坦度測定装置。

上記発明［１］によれば、受け台基体における環状面に形成した微小突部の頂部で構成される面をワーク支持面としたので、ワークに対する接触面積が著しく低減され、ワーク支持面に浮遊微粒子などの塵埃が付着する量は極めて少なくなる。このため、支持状態のワークに塵埃が転写・付着したり、塵埃でワークに傷が付くおそれを解消でき、さらに、前記微小突部によりワークと受け台基体との間に生起される帯電力が分散されるから、ＥＳＤの発生を抑制でき、これにより、ワークを傷めずに平坦度を適正に測定することができ、もって、ワークの収率を高めることができる。

上記発明［２］によれば、前記微小突部が受け台基体に一体形成するから、例えば切削加工などで該微小突部を容易に形成可能となる。

上記発明［３］によれば、前記微小突部の頂部が凸曲面で構成されているので、ワークを傷めることがないようにしつつ、該ワークに対する接触面積を確実に小さくできる。

上記発明［４］によれば、前記微小突部の頂部の曲率半径が０．０１〜１ｍｍの範囲から選択して設定されているので、微小突部の加工精度を維持しつつ、ワークに対する接触面積を小さくすることができる。

上記発明［５］によれば、微小突部が円周方向へ連続する環状の突条で構成されているので、ワークに対して線接触状態で支持できるうえ、切削加工などにより前記突条を容易に形成できる利点がある。

上記発明［６］によれば、前記微小突部が円周方向へ一定間隔で断続する円弧状の突条で構成されているので、ワークに対する接触面積を一層小さくできる。

上記発明［７］によれば、前記突条が受け台基体の半径方向へ複数列に配設されているので、ワークの支持状態が安定的になる。

上記発明［８］によれば、前記受け台基体の構成材が硬質合成樹脂であるので、傷が付き難く、耐久性の向上が図れるうえ、比較的安価に提供可能となる。

上記発明［９］によれば、前記受け台基体の構成材がポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂であるので、耐疲労性および耐磨耗性が高められる。

上記発明［１０］によれば、前記ワーク受け台を備えることにより、ワークに塵埃の付着などの問題を招くことなく、ワークの平坦度検査が適正に実行可能となる。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、この発明のワーク受け台を備えた平坦度測定装置を示す外観斜視図である。なお、この平坦度測定装置の基本的構成やその動作は、周知のものと同等であるので、それらについては概略的に説明する。

また、被測定対象物である磁気ディスク基板のようなワークＷについて、ここでは、例えば厚みが０．８ｍｍ、直径が８４ｍｍ、孔部Ｗａの直径が２５ｍｍ程度の大きさのものを対象にしているが、これに限られるものではない。

図１において、この平坦度測定装置は、概ね、装置本体部１と、ワーク支持部３と、ワーク受け渡し部４と、ワークＷの平坦度を検出する平坦度検出部５とを備えている。

前記装置本体部１は、下側基板１１上に複数の支柱１２・・・を介して支持された上側基板１３と、この上側基板１３上に固定された平面形状が長方形の台座１４とを備えており、この台座１４上の長手方向（Ｘ軸方向）の一端側に原点側基準台１５が配置され、この原点側基準台１５に対向して前記台座１４上の他端側に前進側基準台１６が配置されている。

前記台座１４の幅方向の両側方にそれぞれ位置して前記上側基板１３上には、長手方向へ沿って延びるガイドレール１７が固定されており、このガイドレール１７には、図示しない駆動装置で駆動されるスライダ１８が摺動可能に嵌合されている。

前記原点側基準台１５および前進側基準台１６は、後述する測定ヘッドがワークＷをＸ方向で所定範囲だけスキャンする際のスキャン開始および終了位置を決めるためのものである。

前記ワーク支持部３は、前記原点側基準台１５と前進側基準台１６との間に位置して配置されており、ワークＷの内周部位を下方から水平に支持するワーク受け台２と、ワーク受け台２がねじ３１などにより固定されるディスクベース３２と、前記ワーク受け台２を同軸上で取り囲む位置で上下方向（Ｙ軸方向）で昇降可能に配設されて、搬入されたワークＷを該ワーク受け台２に載置するカップ部材３３と、このカップ部材３３の昇降駆動用シリンダ３４とを備えている。

前記ディスクベース３２は、前記台座１４側にねじ（図示せず）などにより、交換可能に取り付けられている。

前記カップ部材３３は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記台座１４を貫通して上下変移可能に配設された逆門形の連結部材３５を介して前記シリンダ３４のピストンロッド３４ａの先端に連結されており、前工程から搬入されたワークＷを図２（Ａ）に示すようにピストンロッド３４ａが伸長した上昇位置で受け取り、ピストンロッド３４ａが収縮する下降動作に伴って図２（Ｂ）に示すように、前記ワークＷを前記ワーク受け台２に受け渡すようになっている。なお、図２において、３６は、ワーク受け台２の上面に対向して配設されたイオナイザである。

前記ワーク受け渡し部４は、例えば前記装置本体１の長手方向他端側に配置されて反転ハンド機構４１と、反転ハンド機構４１の駆動部４２と、反転ハンド機構４１と駆動部４２との間に介在されて、該反転ハンド機構４１をＺ軸に沿った垂直面内で反転可能に連結する関節機構４３とを備えている。

前記反転ハンド機構４１は、前記ワークＷを半径方向外方から挟着する左右一対のハンド部材４４，４４を有し、例えば所定姿勢で前工程からから供給されたワークＷを受け取り、反転姿勢で該ワークＷを前記カップ部材３３に受け渡すように構成されるとともに、反転姿勢で該ワークＷを前記カップ部材３３に受け渡す位置まで前進できるように構成されている。

前記平坦度検出部５は、前記スライダ１８，１８上に跨設されて、図示しない駆動装置で駆動されて、ワークＷにレーザ光を照射するスキャン用測定ヘッド５１と、この測定ヘッド５１に装備された複数のセンサ５２と、カバー５３とを備えており、前記スライダ１８の移動に伴ってワークＷの表面全域がスキャンされる。例えばレーザ光の照射によるワークＷからの反射光と基準光とを干渉させ、干渉光の位相変化から前記ワークＷの平坦度を検出するようになっている。勿論、平坦度検出部５の構成は、渦電流を利用した方式など、任意のものを採用可能である。

前記ワーク受け台２は、例えば合成樹脂からなる偏平円柱形の受け台基体２１の上面にワークＷの孔部Ｗａに嵌合する円形の中央凸部２２を一体形成したものであり、このワーク受け台基体２１の中央には、厚み方向（上下方向）に貫通して前記取り付け用のねじ３１が貫通するねじ挿通孔２３が形成されている。

なお、前記受け台基体２１の大きさは、直径が３０ｍｍ、高さが７．５ｍｍ、中央凸部の直径が２４ｍｍ、中央凸部２２の高さが１ｍｍ程度であるが、これらのサイズは、前記ワークＷの大きさに対応して変更可能である。

前記受け台基体２１を構成する合成樹脂は、例えばアクリル樹脂などが含まれるが、この例では、硬度に優れた硬質合成樹脂、例えばフェニケトンとフェニルエーテルとの組み合わせ構造からなる結晶性高分子を使用してあり、これは、アクリル樹脂などを使用したものよりも、高い硬度を得ることが可能である。

結晶性高分子のうち、最も耐疲労性および耐環境性に優れたＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン）樹脂を使用するのが好ましい。これは、特殊プラスチックの一種である、いわゆるエンジニアンリング・プラスチックと称されるものに相当している。

この受け台基体２１における円形凸部２２を取り囲む環状面２１ａの全域には、ワークＷとの接触面を可及的小さくさせるために、図５に示すように、高さが０．５ｍｍ程度の先が尖った微小突部２４が形成されている。

この微小突部２４は、例えば受け台基体２１の円周方向で連続し、かつ半径方向で２列の断面３角形の微小な突条２４Ａ，２４Ａから構成されており、これら突条２４Ａ，２４Ａの各頂部２４ａが前記ワークＷの内周部下面を下方から支持するワーク支持面として構成されている。なお、この突条２４Ａ，２４Ａは、受け台基体２１に別体に形成することも可能であるが、この例では、受け台基体２１を切削加工することにより一体形成してあり、高精度に加工できる。勿論、突条２４Ａ，２４Ａの形成は、切削加工法にこだわらない。

つぎに、前記ワークＷの平坦度を測定する手順を簡単に説明する。

平坦検査待機状態では、図２（Ａ）に示すように、前記シリンダ３４のピストンロッド３４ａが伸長し、前記カップ部材３３がワーク受け台２よりも高い上昇位置に設定されている。

前工程から送給されたワークＷが前記ハンド部材４４，４４により外周側から抱き持ち状に保持されると、このハンド部材４４，４４が反転動作し、これにより、ワークＷがカップ部材３３に受け渡される。カップ部材３３がワークＷを受け取ると、前記シリンダ３４のピストンロッド３４ａが収縮するので、カップ部材３３が下降変移し、これに伴ってカップ部材３３のワークＷが前記ワーク受け台２上に載置される。

この後、ヘッド駆動装置により駆動されたスライダ１８を介して前記測定ヘッド５１が所定位置まで移動して前記ワーク受け台２上に載置されたワークＷをスキャンし、センサ５２によりワークＷの平坦度が周知の動作に従って測定される。

平坦度検査が終了すれば、前記カップ部材３３が上昇し、これ伴って前記ワーク受け台２上のワークＷがカップ部材３３に支持される。ついで、前記ハンド部材４４，４４により前記カップ部材３３に保持されているワークＷが把持されてから次工程への送給が行われる。

ところで、前記カップ部材３３によりワークＷがワーク受け台２に受け渡された際、そのワークＷは、図６に示すように、ワーク受け台２における２列の突条２４Ａ，２４Ａの各頂部２４ａにより、ワーク受け台２に線接触状態で支持される。突条２４Ａ，２４Ａは、２列にこだわらないが、２列であると、ワークＷの支持状態が安定する。

前記平坦度測定を行うクリーンルーム内には、僅かの浮遊微粒子が存在するが、ワーク支持面が突条２４Ａ，２４Ａの各頂部２４ａで構成されているので、浮遊微粒子のほとんどは頂部２４ａに留まらない。このため、ワークＷを支持した状態で浮遊微粒子などでワークＷに傷が付くおそれがなくなる。

また、前記突条２４Ａ，２４Ａの各頂部２４ａによりワークＷとの接触面が全域で分散されることによって、両者２４Ａ，Ｗ間に生起する帯電力が分散される。従って、ＥＳＤの発生などが抑止され、これにより、ワークＷに欠陥が発生するおそれもなく適正に平坦度を測定することができ、もって、収率を高めることができる。

前記突条２４Ａは、先が尖っていれば、断面３角形に限らないが、３角形であれば、切削加工する際に、不用意に折損させたりすることも少なくなる。

ところで、前記突条２４Ａ，２４Ａは、先が尖っていればいる程、ワークＷとの接触面を小さくできるが、過度に尖っていると、切削加工法などで突条２４Ａ，２４Ａを高精度に形成しにくくなるばかりでなく、ワークＷとの繰り返し接触による摩耗や座屈変形が生じ安くなるため好適でない。この点を考慮して、この例では、突条２４Ａの頂部２４ａを図５および図６に明瞭に示すように凸曲面で構成してある。

ワークＷに対する接触面積の低減化と加工精度との両立を図るうえから、前記頂部２４ａの曲率半径Ｒは、０．０１〜１ｍｍの範囲から選択設定するのがよく、好ましくは０．０２〜０．５ｍｍ、さらに好ましくは０．０５〜０．１５ｍｍである。

この平坦度検査でワークＷに塵埃が付着するのが抑制される結果、検査後に塵埃除去のためにワークＷを再度洗浄する工程を省くことも可能となる。

図７〜図９は、それぞれワーク受け台２の変形例を示し、図３〜図６と同一もしくは相当部所には同一符号を付してその説明を省略する。

図７〜図９において、微小突起部２４は、受け台基体２１の半径方向で複数列に配設され、かつ円周方向へ一定間隔で断続する複数の円弧状の突条６４Ａ・・・からなり、突条６４Ａの頂部６４ａがワーク支持面として構成されている。

このようなワーク受け台２を使用すると、前記と同様の効果が発揮されるうえ、突条６４Ａの切削加工性は別として、ワークＷに対する接触面積が小さくなり、塵埃の付着が一層低減される。

図１０〜図１２は、それぞれワーク受け台２の別の変形例を示し、図３〜図６と同一もしくは相当部所には同一符号を付してその説明を省略する。

図１０〜図１２において、微小突部２４は、受け台基体２１の円周方向へ等配されて放射状に延びる複数の突条７４Ａからなり、突条７４Ａの頂部７４ａがワーク支持面として構成されている。

この場合も、切削加工法で突条７４Ａの高さを高精度にしにくい面があるものの、ワークＷに対する接触面を小さくできる。

なお、微小突部２４としては、上記のような突条２４Ａ（６４Ａ）（７４Ａ）に限らず、ワークＷに対して点接触するような多数の尖ったピン状の微小突起であってもよいが、例えば切削加工などにより受け台基体２１ａに一体形成しやすい点からすれば、前記突条２４Ａ（６４Ａ）（７４Ａ）、とりわけ突条２４Ａが推奨される。

つぎに、実施例について説明する。

直径３０ｍｍ、高さ７．５ｍｍのＰＥＥＫ樹脂製の受け台基体の環状面に、円周方向で連続する２列の突条を切削加工で形成した。突条の高さは、０．５ｍｍ（±０．０１ｍｍ）で、頂部の曲率半径を０．１ｍｍとした。このワーク受け台を使用し、前記平坦度検査を実施した。この場合、ワークを５０００００枚検査するまで、ワークに傷が付くなどの不具合が発生しないことが確認された。

比較例

直径３０ｍｍ、高さ７．５ｍｍのＳＵＳ製の受け台基体の表面にハードＣｒめっき層を形成したワーク受け台を使用し、前記平坦度検査を実施した。この場合、ワークを５０００枚検査すると、ワーク受け台に付着した浮遊微粒子によりワークに傷が発生し、ワーク受け台を交換しなければならなかった。

この発明の実施形態にかかるワーク受け台を備えた平坦度測定装置を示す外観斜視図である。 （Ａ）平坦度測定装置におけるカップ部材によりワークをワーク受け台に載置する待機状態の説明図である。

（Ｂ）平坦度測定装置におけるカップ部材によりワークをワーク受け台に載置する状態の説明図である。
ワーク受け台を示す平面図である。 図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図４のＶの部分の拡大断面図である。 ワーク受け台における突条の頂部形状の説明図である。 ワーク受け台の変形例を示す平面図である。 図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図８のＩＸの部分の拡大断面図である。 ワーク受け台の別の変形例を示す平面図である。 図１０のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 図１１のＸＩＩの部分の拡大断面図である。 従来のワーク受け台を示す平面図である。 図１３のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。 図１４のＸＶの部分の拡大断面図である。

符号の説明

２・・・・・・・・・・・・・・ワーク受け台
４・・・・・・・・・・・・・・ワーク受け渡し部
５・・・・・・・・・・・・・・平坦度検出部
２１・・・・・・・・・・・・・受け台基体
２１ａ・・・・・・・・・・・・環状面
２２・・・・・・・・・・・・・中央凸部
２４・・・・・・・・・・・・・微小突部
２４Ａ（６４Ａ）（７４Ａ）・・・突条
２４ａ（６４ａ）（７４ａ）・・・突条の頂部（ワーク支持面）
Ｗ・・・・・・・・・・・・・・ワーク
Ｗａ・・・・・・・・・・・・・ワークの孔部

Claims (10)

1. 平坦度測定時にドーナツ形ワークの孔部に扁平円柱形の受け台基体における中央凸部を嵌合し、該中央凸部を取り囲む環状面により前記ワークの内周部を下方から水平に支持するワーク受け台において、
   前記受け台基体における環状面に先が尖った微小突部を全域に均等的に配して形成し、この微小突部の頂部で構成される面をワーク支持面として設定したことを特徴とするワーク受け台。
2. 前記微小突部は、受け台基体に一体形成されている請求項１に記載のワーク受け台。
3. 前記微小突部の頂部は、凸曲面で構成されている請求項１または２に記載のワーク受け台。
4. 前記微小突部の頂部は、曲率半径が０．０１〜１ｍｍの範囲から選択して設定されている請求項３に記載のワーク受け台。
5. 前記微小突部は、受け台基体の円周方向へ連続する環状の突条で構成されている請求項１〜４のいずれかに記載のワーク受け台。
6. 前記微小突部は、受け台基体の円周方向へ一定間隔で断続する円弧状の突条で構成されている請求項１〜４のいずれかに記載のワーク受け台。
7. 前記突条は、受け台基体の半径方向へ複数列に配設されている請求項５または６に記載のワーク受け台。
8. 前記受け台基体の構成材は、硬質合成樹脂である請求項１〜７のいずれかに記載のワーク受け台。
9. 前記受け台基体の構成材は、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂である請求項８に記載のワーク受け台。
10. 平坦度測定時にドーナツ形ワークの孔部に偏平円柱形の受け台基体における中央凸部を嵌合し、該中央凸部を取り囲む環状面により前記ワークの内周部を下方から水平に支持するワーク受け台と、
    前工程から送給されたワークを保持して前記受け台上に受け渡すワーク受け渡し手段と、
    前記受け台にワークが載置された際に、ワークの平坦度を検出する平坦度検出手段と、
    を備え、
    前記受け台基体における環状面に先が尖った微小突部を全域に均等的に配して形成し、この微小突部の頂部で構成される面をワーク支持面として設定したことを特徴とするワークの平坦度測定装置。
    
    

Images