JP2011252772A - ガラス基板の形状測定装置及びその方法、並びにガラス基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス基板の形状測定の精度と測定の作業効率を向上させることができる、ガラス基板の形状測定装置を提供すること。
【解決手段】ガラス基板Ｗを載置可能な載置部１１と、ガラス基板Ｗの被測定部位Ｗａの測定基準となる基準形状１２ａが形成された基部１２と、被測定部位Ｗａと基準形状１２ａを被写体とするカメラ１４と、カメラ１４による被写体の撮像画像に基づいて、基準形状１２ａに対する被測定部位Ｗａの相対位置を検出する相対位置検出部３１と、基準形状１２ａの絶対位置と相対位置検出部３１によって検出された相対位置とに基づいて、被測定部位Ｗａの絶対位置を検出する絶対位置検出部３２とを備える、ガラス基板の形状測定装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス基板の被測定部位を撮像して得られた画像に基づいて、その被測定部位の形状を測定する技術に関する。

従来技術として、中央に孔が形成された円板状基板を回転させるステージの回転中心から、円板状基板の内周上の点までの距離を測定し、内周上の複数の点までの距離に基づき求められた内周の輪郭に基づいて、円板状基板の内径を算出する、円板状基板の内径測定装置が知られている。

特開２００８−１７１５３２号公報

上述の従来技術では、ステージの回転中心から内周上の点までの距離を測定するにあたり、形状測定の基準点である回転中心の位置を予め検出する必要がある（いわゆる、芯出し）。しかしながら、ステージの回転中心は偏心しやすいため、回転中心の位置検出に誤差が生じやすく、そのような不安定な基準点を基準に形状測定を実施すると、ガラス基板の形状測定の誤差が大きくなりやすい。さらに、芯出し作業に時間がかかるため、測定の作業効率が劣るおそれがある。

そこで、本発明は、ガラス基板の形状測定の精度と測定の作業効率を向上させることができる、ガラス基板の形状測定装置及びその方法、並びにガラス基板の製造方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るガラス基板の形状測定装置は、
ガラス基板を載置可能な載置部と、
前記ガラス基板の被測定部位の測定基準となる基準形状が形成された基部と、
前記被測定部位と前記基準形状を被写体とする撮像手段と、
前記撮像手段による前記被写体の撮像画像に基づいて、前記基準形状に対する前記被測定部位の相対位置を検出する相対位置検出手段と、
前記基準形状の絶対位置と前記相対位置検出手段によって検出された前記相対位置とに基づいて、前記被測定部位の絶対位置を検出する絶対位置検出手段とを備えることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するため、本発明に係るガラス基板の形状測定方法は、
ガラス基板の被測定部位と該被測定部位の測定基準となる基準形状を被写体として撮像する撮像工程と、
前記被写体の撮像画像に基づいて、前記基準形状に対する前記被測定部位の相対位置を検出する相対位置検出工程と、
前記基準形状の絶対位置と検出された前記相対位置とに基づいて、前記被測定部位の絶対位置を検出する絶対位置検出工程とを含むことを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するため、本発明に係るガラス基板の製造方法は、
該形状測定方法が使用される検査工程を含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、ガラス基板の形状測定の精度と測定の作業効率を向上させることができる。

本発明の実施形態である形状測定システム１の構成図である。 本発明の実施形態である形状測定システム２の構成図である。 計測装置１０の正面図である。 計測装置１０の側面図である。 中央に円状の孔が形成された円板状ガラス基板Ｗの被測定部位と基部１２の基準形状とカメラ１４の視野との位置関係を示した平面図である。 基板外周端Ｗａの一部と基準形状１２ａの一部を視野２１ａで撮像して得られた撮像画像を示した図である。 最小自乗中心法（ＬＳＣ法）によって、真円度の測定方法を説明するための図である。 円板状ガラス基板Ｗの形状測定方法が使用される検査工程のフローチャートである。 ガラス基板Ｗの載置部１１への設置方法を説明するための図である。 載置部１１を有する基部１２の平面図である。 載置部１１を有する基部１２の斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。図１は、本発明に係るガラス基板の形状測定装置の一実施形態である形状測定システム１の構成図である。形状測定システム１は、主要な構成として、載置部１１と、基部１２と、カメラ１４と、相対位置検出部３１と、絶対位置検出部３２とを備える。図１は、形状測定システム１による形状測定の対象物であるガラス基板Ｗと、載置部１１と、基部１２と、鏡面部２３とを、断面で示している。

載置部１１は、ガラス基板Ｗを載置可能な載置面を有している。ガラス基板Ｗの形状は、円板状、方形状、多角形状など、任意の形状でよい。

基部１２は、ガラス基板Ｗの基板外周端Ｗａの形状を測定するための測定基準となる基準形状１２ａが形成された部材である。基板外周端Ｗａは、ガラス基板Ｗの被測定部位に相当する。基準形状１２ａは、載置部１１にガラス基板Ｗが載置されたときに基板外周端Ｗａに対向する部位に形成され、例えば、基部１２の端部に形成されている。基準形状１２ａは、任意の形状でよいが、カメラ１４が基板外周端Ｗａと同じ視野（撮像範囲）内で撮像可能な形状であると、撮像範囲の切り替えや調整等に伴い生ずる誤差が低減できる点で好ましい。基部１２は、基準形状１２ａと基板外周端Ｗａとの位置関係が変わらないように、不図示の支持部材によって支持されている。基準形状１２ａと基板外周端Ｗａとの間隙距離は、基板外周端Ｗａの形状測定に要求される許容誤差を考慮し、カメラ１４の解像度等に応じて、適当な値だけ離れていればよい。

カメラ１４は、ガラス基板Ｗの基板外周端Ｗａと基部１２の基準形状１２ａを被写体とする撮像手段である。カメラ１４は、例えば、ＣＣＤカメラである。カメラ１４は、基板外周端Ｗａの端面に平行な方向から（ガラス基板Ｗの表面の法線方向から）、基板外周端Ｗａと基準形状１２ａを撮像する。

相対位置検出部３１は、カメラ１４によって基板外周端Ｗａ及び基準形状１２ａを撮像して得られた撮像画像に基づいて、基準形状１２ａに対する基板外周端Ｗａの相対位置を検出する相対位置検出手段である。基準形状１２ａに対する基板外周端Ｗａの相対位置は、基準形状１２ａから基板外周端Ｗａを見たときの方向及び基準形状１２ａと基板外周端Ｗａとの離間距離を、カメラ１４による撮像画像から測定することによって、検出可能である。

絶対位置検出部３２は、任意の固定の基準点Ｑ（図７に例示。図７の詳細については後述）を基準とする基準形状１２ａの絶対位置と相対位置検出部３１によって検出された基板外周端Ｗａの相対位置とに基づいて、基準点Ｑを基準とする基板外周端Ｗａの絶対位置を検出する絶対位置検出手段である。
基準形状１２ａは、予め精密形状測定された部位である。この予め精密形状測定された形状データ（例えば、基準点Ｑを原点とする座標データ）を、後述のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３０に予め記憶させている。すなわち、基準形状１２ａの形状データは、基部１２を固定した状態で、基準形状１２ａをカメラ１４によって撮像して得られた画像に基づいて精密測定される。基準形状１２ａの外形が円の場合、その全周にわたる基準形状１２ａの形状データが精密測定される。そして、その精密測定して得られた形状データを、キャリブレーションした上で、ＰＣ３０に記憶させる。

更に、具体的に説明する。
（１） 基準形状１２ａを別の形状測定装置を用いて精密形状測定する（基準点Ｑを原点とした座標データを取得。）
（２） （１）の座標データをＰＣ３０にインプットする。
（３） 形状測定システム１に基部１２を取り付ける。
（４） 基準形状１２ａをカメラ１４で撮像する。
（５） （１）の座標データに（４）の座標データが合うように補正（各座標毎に補正係数を決める）し、ＰＣ３０に記憶させる。
（６） 被測定物であるガラス基板Ｗを設置し、基準形状１２ａとガラス基板Ｗの端部をカメラ１４で撮像する。
（７） 基準形状１２ａを（５）の補正係数で補正してから、基準形状１２ａからのガラス基板Ｗの端部の相対位置を測定する。
（８） 補正された基準形状１２ａと（７）のガラス基板Ｗの端部の相対位置から、ガラス基板Ｗの形状を求める。

したがって、上記構成を備える形状測定システム１によれば、基部１２が固定可能なことにより事前に高精度に位置測定が可能な基準形状１２ａを基準に、基板外周端Ｗａの位置を撮像画像に基づいて特定するので、基板外周端Ｗａの位置を高精度に検出することができる。そして、高精度に検出された基準形状１２ａの絶対位置に基づいてガラス基板Ｗの形状測定を実施することで、ガラス基板Ｗの形状測定の精度を向上させることができる。また、基準形状１２ａの絶対位置を予め精密測定する際に、基準点Ｑ自体の実測をする必要もないため、そのような実測によって生ずるガラス基板Ｗの形状測定の誤差を無くすこともできる。

さらに、ガラス基板Ｗに円状の外周が形成されている場合、形状測定システム１が、絶対位置検出部３２によって検出された当該外周上の複数の点の絶対位置に基づいて、当該外周の直径及び／又は真円度を測定する外周測定手段として、外周測定部３３を備えることによって、当該外周の直径及び／又は真円度を精度良く測定することができる。

また、ガラス基板Ｗの面に円状の孔が形成されている場合、形状測定システム１が、絶対位置検出部３２によって検出された当該孔の円状部位上の複数の点の絶対位置に基づいて、当該孔の直径及び／又は真円度を測定する孔測定手段として、孔測定部３４を備えることによって、当該孔の直径及び／又は真円度を精度良く測定することができる。

また、円状の外周のガラス基板Ｗの面に円状の孔が形成されている場合、形状測定システム１が、絶対位置検出部３２によって検出された当該外周上の複数の点の絶対位置に基づいて測定された当該外周の中心と、絶対位置検出部３２によって検出された当該孔の円状部位上の複数の点の絶対位置に基づいて測定された当該孔の中心とを比較することにより、当該外周の中心と当該孔の中心との位置ずれの大きさを表す同芯度を測定する同芯度測定手段として、同芯度測定部３５を備えることによって、同芯度を精度良く測定することができる。

また、ガラス基板Ｗの形状測定の精度を向上させるため、形状測定システム１は、基板外周端Ｗａと基準形状１２ａを撮像する方向から到来する光を反射する反射面として、鏡面部２３を備えていてもよい。鏡面部２３は、基板外周端Ｗａと基準形状１２ａを撮像する方向から見て、ガラス基板Ｗの基板外周端Ｗａと基部１２の基準形状１２ａを挟んで反対側に配置されている。ガラス基板Ｗの端部には面取り（チャンファー面Ｗａｅ）が存在するので、カメラ１４のレンズの焦点を基準形状１２ａに合わせると基板外周端Ｗａに焦点が合いにくく、カメラ１４のレンズの焦点を基板外周端Ｗａに合わせると基準形状１２ａに焦点が合いにくくなることがある。しかしながら、鏡面部２３で反射した反射光が基板外周端Ｗａで遮られることによって発生する影をカメラ１４によって抽出することによって、チャンファー面Ｗａｅに影響されずに、当該影の形状から基板外周端Ｗａの形状を精度良く測定できる。

次に、本発明の実施形態について、更に詳細に説明する。

図２は、本発明に係るガラス基板の形状測定装置の一実施形態である形状測定システム２のブロック図である。形状測定システム２は、計測装置１０と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）３０と、コントローラ４０と、照明電源５０とを備える。計測装置１０は、形状測定システム１と同様に、載置部１１と基部１２とを備える。載置部１１と基部１２は、別部品として構成されていてもよいし、一体成形されていてもよい。図２の場合、ガラス基板Ｗを載置可能な載置面（載置部１１に相当）を有する柱状の基部１２の側端部に、基準形状１２ａが形成されている。基部１２は、ステージ１３に載置されて支持されている。基準形状１２ａは、載置部１１に形成されてもよい。

また、計測装置１０は、ガラス基板Ｗの基板外周端Ｗａと基準形状１２ａを同一の視野内で撮像する撮像手段として、カメラ１４とテレセントリックレンズ１５を備える。基板外周端Ｗａと基準形状１２ａを同一の視野内で撮像することによって、ガラス基板Ｗを載置部１１上に置くときの位置ずれに影響されることなく、基準形状１２ａに対する基板外周端Ｗａの相対位置を撮像画像に基づいて検出することができる。その結果、基板外周端Ｗａの形状を精度良く測定することができる。

形状測定システム２は、ＰＣ３０を、上述の、相対位置検出手段、絶対位置検出手段として機能させるためのプログラムを記憶する記憶装置（例えば、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスクなど）を備える。また、当該記憶装置には、ＰＣ３０を、上述の、外周測定手段、孔測定手段、同芯度測定手段として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、相対位置検出部３１、絶対位置検出部３２、外周測定部３３、孔測定部３４及び同芯度測定部３５などの図１の示した構成部は、ＰＣ３０によって動作するソフトウェアによって実現される。基準形状１２ａの絶対位置を表す座標データは、ＰＣ３０のハードディスク等の記憶装置に予め記憶されていればよい。

また、形状測定システム２は、カメラ１４の視野内に入るように、基板外周端Ｗａ及び基準形状１２ａを動かす可動手段として、ステージ１３と、ステージ１３を動かすモータ１３ａと、モータ１３ａの駆動信号を出力するコントローラ４０とを備える。このような可動手段を設けることによって、カメラ１４の視野を一定の範囲に固定したまま、被測定部位の測定可能範囲（本実施形態の場合、基板外周端Ｗａの測定可能範囲）を広げることができる。そのため、カメラ１４の視野変更等に伴い生ずる誤差によって、ガラス基板Ｗの形状測定の精度が低下することを抑えることができる。

また、ステージ１３等の可動手段は、載置部１１と基部１２を同じ移動速度で移動させることによって、基板外周端Ｗａ及び基準形状１２ａをカメラ１４の視野内に入るように動かす。図２の場合、載置部１１と基部１２が一体となって構成されているので、基部１２が移動すれば、載置部１１も自ずと同じ移動速度で同じ移動方向に移動する。載置部１１と基部１２が一体となって構成されている場合に限らず、別々に構成されている場合であっても、載置部１１と基部１２が同じ移動速度で移動することによって、基板外周端Ｗａと基準形状１２ａのとの相対的な位置関係がカメラ１４の視野内でずれて基板外周端Ｗａと基準形状１２ａの測定部位がカメラ１４の視野内に入るように移動し、基板外周端Ｗａの測定誤差が大きくなることを防ぐことができる。

照明電源５０は、カメラ１４が被写体を撮像する方向と同じ方向から光を照射するための同軸落射照明１６の電源である。計測装置１０に構成される同軸落射照明１６の光源は、例えば、ＬＥＤである。

図３は、形状測定システム２の計測装置１０の正面図である。図４は、計測装置１０の側面図である。計測装置１０は、中央に円状の孔が形成された磁気記録媒体用ガラス基板Ｗ（図５参照）の外径、内径、真円度、同芯度を測定するための装置である。

計測装置１０は、ガラス基板Ｗの基板外周端Ｗａと基部１２の基準形状１２ａを被写体とする外周用撮像手段として、カメラ１４ａとテレセントリックレンズ１５ａを備え、ガラス基板Ｗの基板内周端Ｗｂと基部１２の基準形状１２ｂを被写体とする内周用撮像手段として、カメラ１４ｂとテレセントリックレンズ１５ｂを備える。外周用撮像手段と内周用撮像手段の２つの撮像手段に分けてもよいが、一つの撮像手段でガラス基板Ｗの外周部位と内周部位の両方を撮像してもよい。この場合、一方の撮像対象部位を撮像した後に、撮像手段と被写体の少なくもいずれか一方の位置を移動させて、他方の撮像対象部位を撮像してもよいし、一つの撮像手段で複数の撮像対象部位（例えば、ガラス基板Ｗの外周部位と内周部位の両方）を一度に撮像してもよい。

カメラ高さ調整機構２０は、カメラ１４の高さを調整する。カメラ高さ調整機構２０は、定盤１７の上方に起立する門型のフレーム１８によって支持されており、フレーム１８の梁１９の中央に垂下方向に動作可能に取り付けられている。

図５は、中央に円状の孔が形成された円板状ガラス基板Ｗの被測定部位と基部１２の基準形状とカメラ１４の視野との位置関係を示した平面図である。図５に示される基部１２は、筒状部材である。筒状の基部１２の外周端と内周端に挟まれる上面領域が、ガラス基板Ｗが載置される載置部１１に相当する。

筒状の基部１２の外周端に、ガラス基板Ｗの基板外周端Ｗａの形状を測定するための測定基準となる基準形状１２ａが形成される。すなわち、基準形状１２ａは、基部１２の外側面に沿って形成された円状の基準形状である。また、筒状の基部１２の内周端に、ガラス基板Ｗの基板内周端Ｗｂの形状を測定するための測定基準となる基準形状１２ｂが形成される。すなわち、基準形状１２ｂは、基部１２の内側面に沿って形成された円状の基準形状である。

ガラス基板Ｗの外周側の被写体として、基板外周端Ｗａの一部と基準形状１２ａの一部が、カメラ１４ａの同じ視野２１ａ内で撮像され、ガラス基板Ｗの内周側の被写体として、基板内周端Ｗｂの一部と基準形状１２ｂの一部が、カメラ１４ｂの同じ視野２１ｂ内で撮像される。このように同じ視野内で撮像できるように、基部１２の外周の直径は、ガラス基板Ｗの外周の直径よりも大きく、基部１２の内周の直径は、ガラス基板Ｗの内周の直径よりも小さいことが好ましい。被写体がガラス基板のように透明体である場合、基部１２の外周の直径や内周の直径は上記の大きさでなくても良い。

上述のステージ１３等の可動手段が、ガラス基板Ｗを載置部１１に載置した状態でのガラス基板Ｗの中心部２２を回転中心として、載置部１１と基部１２を同一の角速度で回転させる。載置部１１と基部１２を同一の角速度で回転させることによって、基板外周端Ｗａ及び基準形状１２ａを互いに相対的な位置関係を保ったまま視野２１ａ内に入るように動かすことができると同時に、基板内周端Ｗｂ及び基準形状１２ｂを互いに相対的な位置関係を保ったまま視野２１ｂ内に入るように動かすことができる。

基板内周端Ｗｂの一部と基準形状１２ｂの一部は、カメラ１４ｂの視野２１ｃ内で撮像されてもよい。視野２１ｃと視野２１ａとの距離は、視野２１ｂと視野２１ａとの距離に比べて短いため、一つのカメラを移動させて両方を撮像する場合、カメラの移動時間の短縮により、撮像の全体の作業時間を短くすることができる。また、ガラス基板Ｗの外周部位と内周部位は、一つのカメラの視野２１ｄ内で撮像されてもよい。

基準形状１２ａに対する基板外周端Ｗａの相対位置は、基準形状１２ａと基板外周端Ｗａとの撮像画面上での画素列に沿った離間距離ｄａによって、検出可能である。同様に、基準形状１２ｂに対する基板内周端Ｗｂの相対位置は、基準形状１２ｂと基板内周端Ｗｂとの撮像画面上での画素列に沿った離間距離ｄｂによって、検出可能である。

図６は、基板外周端Ｗａの一部と基準形状１２ａの一部を視野２１ａで撮像して得られた撮像画像を示した図である。カメラ１４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６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、基準形状１２ａの絶対位置は、基準形状１２ａ上の複数の点Ｐｊが属する画素の位置を表す座標（ｘｊ，ｙｊ）によって定めることができる（ｊは、自然数）。座標（ｘｊ，ｙｊ）のデータは、上述したように、事前に精密に測定され、ＰＣ３０のハードディスク等の記憶装置に予め記憶されている。同様に、基板外周端Ｗａの絶対位置は、基板外周端Ｗａ上の複数の点Ｐｉが属する画素の位置を表す座標（ｘｉ，ｙｉ）によって定めることができる（ｉは、自然数）。

上述の相対位置検出部３１は、視野２１ａ内の枠２６に含まれる点Ｐｉについて、基準形状１２ａと基板外周端Ｗａとの撮像画像上の画素列毎の離間距離ｄａｉを検出する（ｉは、自然数）。すなわち、離間距離ｄａｉは、ｙ座標が互いに同一の点Ｐｊと点Ｐｉとの間の距離（画素数）に相当する。したがって、上述の絶対位置検出部３２は、基準形状１２ａ上の点Ｐｊの絶対位置を表す既知の座標（ｘｊ，ｙｊ）と相対位置検出部３１による離間距離ｄａｉの検出結果とに基づいて、基板外周端Ｗａ上の点Ｐｉの絶対位置を表す座標（ｘｉ，ｙｉ）を検出できる。そして、ステージ１３等の可動手段によって、基板外周端Ｗａと基準形状１２ａを視野２１ａ内に入るように移動させることによって、基板外周端Ｗａ上の全周にわたる点Ｐｉの絶対位置を表す座標（ｘｉ，ｙｉ）を検出できる。

同様の検出方法で、基板内周端Ｗｂ上の全周にわたる点Ｐｉの絶対位置を表す座標（ｘｉ，ｙｉ）も検出できる。

図７は、最小自乗中心法（ＬＳＣ法）によって、真円度の測定方法を説明するための図である（株式会社小坂研究所のカタログＮｏ．８８の１７ページから引用）。以下、図７に従って、真円度等のガラス基板Ｗの形状の測定方法について説明するが、本発明は、他の演算方法（例えば、ＭＺＣ法、ＭＣＣ法、ＭＩＣ法など）によって測定する場合にも適用することができる。

ＸＹ平面の原点に相当する基準点Ｑから放射線状に伸びる複数の区分線と実線で表されるガラス基板Ｗの被測定部位とのｎ個の交点Ｐｉの座標を（ｘｉ，ｙｉ）と定義し、点Ｑと点Ｐｉとの距離をｒｉと定義したとき、当該被測定部位の中心ＯのＸＹ平面上の座標（ａ，ｂ）及び当該被測定部位の平均半径Ｒは、

と表すことができる。

図１に示した外周測定部３３は、絶対位置検出部３２によって検出された基板外周端Ｗａ上の複数の点Ｐｉの絶対位置を表す座標（ｘｉ，ｙｉ）に基づき、式（１）、（２）に従って、基板外周端Ｗａの中心Ｏａの絶対位置を表す座標（ａ１，ｂ１）を算出できる。そして、外周測定部３３は、算出された座標（ａ１，ｂ１）で表される中心Ｏａを共有する、基板外周端Ｗａの外接円と内接円の２つの同心円のそれぞれの平均半径Ｒを式（３）に従って算出し、当該２つの同心円の平均半径の差（Ｒmax−Ｒmin）から、基板外周端Ｗａの真円度を算出することができる。

また、外周測定部３３は、絶対位置検出部３２によって検出された基板外周端Ｗａ上の複数の点Ｐｉの絶対位置を表す座標（ｘｉ，ｙｉ）に基づき、式（３）に従って、ガラス基板Ｗの外径に相当する基板外周端Ｗａの直径Ｄａ（＝２×Ｒ）を算出できる。

図１に示した孔測定部３４についても同様に、基板内周端Ｗｂの中心Ｏｂの絶対位置を表す座標（ａ２，ｂ２）、基板内周端Ｗｂの真円度、ガラス基板Ｗの内径に相当する基板内周端Ｗｂの直径Ｄｂを算出できる。

図１に示した同芯度測定部３５は、外周測定部３３によって算出された基板外周端Ｗａの中心Ｏａの絶対位置を表す座標（ａ１，ｂ１）と孔測定部３４によって算出された基板内周端Ｗｂの中心Ｏｂの絶対位置を表す座標（ａ２，ｂ２）との距離に基づいて、同芯度を算出できる。

図８は、円板状ガラス基板Ｗの形状測定方法が使用される検査工程のフローチャートである。ステップＳ１０において、作業者は、ワーク（すなわち、測定対象のガラス基板Ｗ）をステージ１３上の載置部１１に設置する。図９は、ガラス基板Ｗの載置部１１への設置方法を説明するための図である。作業者は、図９（ａ）のように、基準形状１２ｂによって形成される中央孔に棒状のガラス供給用治具２４を挿した状態で、ガラス基板Ｗ、筒状のワーク保持用治具２５の順番に、ガラス供給用治具２４に、ガラス基板Ｗの中央孔とワーク保持用治具２５の中央孔２５ａを通す。そして、作業者は、図９（ｂ）のように、ガラス基板Ｗの中央孔とワーク保持用治具２５の中央孔２５ａから、ガラス供給用治具２４を抜く。このようにガラス基板Ｗを設置することによって、ガラス基板Ｗを載置部１１上の正しい位置に設置することができるとともに、ワーク保持用治具２５の重さによってガラス基板Ｗを載置部１１に固定した状態で載置することができる。

図８のステップＳ２０において、作業者は、カメラ１４のフォーカスと照明１６の光量をセットする。

図１０は、載置部１１を有する基部１２の平面図である。図１１は、載置部１１を有する基部１２の斜視図である。この場合、載置部１１は、スペーサとしても機能する。すなわち、載置部１１を基部１２上に固定するためのネジ２７を外して、ガラス基板Ｗの厚さに応じて、厚さの異なる載置部１１に交換することができる。これにより、カメラ１４のフォーカスの調整を不要にすることができる。

基準形状１２ａ及び円筒状の載置部１１の外周端１１ａの下方の基部１２の部位には鏡面部２３が形成され、基準形状１２ｂ及び円筒状の載置部１１の内周端１１ｂの下方の基部１２の部位には鏡面部２３が形成されている。これにより、上述したように、ガラス基板Ｗの基板外周端Ｗａ及び基板内周端Ｗｂの形状を精度良く測定できる。

図８のステップＳ３０において、カメラ１４による撮像の開始指令を受けたＰＣ３０は、コントローラ４０とカメラ１４を制御して、ガラス基板Ｗの被測定部位と基準形状の撮像を開始する。

ＰＣ３０の外周測定部３３は、ステップＳ４０において、ステージ１３を回転させながら、カメラ１４ａによる撮像画像に基づいて、ガラス基板Ｗの外径を計測する。ステージ１３が１回転した後に、ＰＣ３０の孔測定部３４は、ステップＳ５０において、ステージ１３を回転させながら、カメラ１４ｂによる撮像画像に基づいて、ガラス基板Ｗの内径を計測する。ＰＣ３０の孔測定部３４は、ステージ１３が１回転すると、ステージ１３の回転を停止させ、ガラス基板Ｗの被測定部位と基準形状の撮像を終了する（ステップＳ６０）。なお、ステップＳ４０とＳ５０は、順番が反対でもよい。

ＰＣ３０の外周測定部３３等は、上述のＬＳＣ法などの演算方法に従って、各円状部位の真円度や同芯度等を、ディスプレイに出力する。

したがって、本実施例によれば、高精度に検出された基準形状１２ａ及び１２ｂの絶対位置に基づいてガラス基板Ｗの形状測定を実施することで、ガラス基板Ｗの外径、内径、真円度及び同芯度などの形状測定の精度を向上させることができる。また、ガラス基板Ｗの被測定部位と基部１２に形成された基準形状との相対的な位置関係を撮像画像から測定するので、ガラス基板Ｗの回転中心とステージ１３の回転中心が一致していなくてもよく、予め芯出しを行うことを不要にすることができる。その結果、形状測定の時間短縮が可能となり、ガラス基板の生産性が向上する。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形、改良及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施形態では、カメラ１４の視野内に測定部位が入るように被写体を動かす可動手段として、ステージ１３、モータ１３ａ及びコントローラ４０などを示した。この実施形態では、カメラ１４などの撮像手段を固定したまま、ステージ１３を回転させることによって、カメラ１４の視野内の被写体を動かしている。しかしながら、当該可動手段は、ステージ１３が固定された状態で、カメラ１４を動かすことによって、カメラ１４の視野内に測定部位が入るように被写体を動かしてもよい。

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いが、磁気記録媒体用、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等の光学部品用などのガラス基板が具体的なものとして挙げられる。

また、ガラス基板のガラスの種類は、それぞれの用途に適したものが適宜選択されるが、アモルファスガラスでもよいし、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、加工前のガラス基板（以下、ガラス素基板ともいう）の製造方法としても特に制限はなく、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、プレス成形法で造られたものでもよい。

上記の中でも、磁気記録媒体用ガラス基板は、他のガラス基板製品に要求される形状特性に比べて厳しいレベルのものが要求されるが、本形状測定装置を使用した測定方法および本形状測定装置を使用した測定方法を有する検査工程を含む磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法が最も好適に適用されるものである。

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。（１）フロート法、フュージョン法またはプレス成形法で成形されたガラス素基板を、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を行う。（２）ガラス基板の上下主平面に研削加工を行う。（３）ガラス基板の側面部と面取り部に端面研磨を行う。（４）ガラス基板の上下主平面に研磨を行う。研磨工程は、１次研磨のみでも良く、１次研磨と２次研磨を行っても良く、２次研磨の後に３次研磨を行っても良い。（５）ガラス基板の精密洗浄を行い、磁気記録媒体用ガラス基板を製造する。（６）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、磁気ディスクを製造する。

なお、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、各工程間にガラス基板洗浄（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。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。

本発明において、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、本発明の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、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は、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のガラス基板の形状付与工程（１）や、端面研磨工程（３）で、加工途中の磁気記録媒体用ガラス基板の形状の検査に使用できる。また、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、ガラス基板を精密洗浄して製造された磁気記録媒体用ガラス基板（５）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（６）の形状検査に使用できる。

本発明の形状測定装置は、ガラス基板の形状測定の精度に優れるため、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。

１，２ 形状測定システム
１０ 計測装置
１１ 載置部
１２ 基部
１２ａ 基板外周端測定用基準形状
１２ｂ 基板内周端測定用基準形状
１３ ステージ
１３ａ モータ
１４（１４ａ，１４ｂ） カメラ
１５（１５ａ，１５ｂ） テレセントリックレンズ
１６ 同軸落射照明
１７ 定盤
１８ フレーム
１９ 梁
２０ カメラ高さ調整機構
２１（２１ａ，２１ｂ） 視野（撮像範囲）
２２ 中心軸
２３ 鏡面部
２４ ガラス供給用治具
２５ ガラス保持用治具
２６ 枠
２７ ネジ
３０ パーソナルコンピュータ
３１ 相対位置検出部
３２ 絶対位置検出部
３３ 外周測定部
３４ 孔測定部
３５ 同芯度測定部
４０ コントローラ
５０ 照明電源
Ｗ ガラス基板
Ｗａ 基板外周端
Ｗｂ 基板内周端
Ｗａｅ チャンファー面

Claims (15)

1. ガラス基板を載置可能な載置部と、
   前記ガラス基板の被測定部位の測定基準となる基準形状が形成された基部と、
   前記被測定部位と前記基準形状を被写体とする撮像手段と、
   前記撮像手段による前記被写体の撮像画像に基づいて、前記基準形状に対する前記被測定部位の相対位置を検出する相対位置検出手段と、
   前記基準形状の絶対位置と前記相対位置検出手段によって検出された前記相対位置とに基づいて、前記被測定部位の絶対位置を検出する絶対位置検出手段とを備える、ガラス基板の形状測定装置。
2. 前記被写体が、前記撮像手段の同一の視野内に含まれる、請求項１に記載のガラス基板の形状測定装置。
3. 前記撮像手段の視野内で前記被写体を動かす可動手段を備える、請求項２に記載のガラス基板の形状測定装置。
4. 前記可動手段は、前記基部と前記載置部を同じ移動速度で移動させることによって、前記被写体を動かす、請求項３に記載のガラス基板の形状測定装置。
5. 前記ガラス基板が、円板状ガラス基板であって、
   前記可動手段が、前記円板状ガラス基板を前記載置部に載置した状態での該円板状ガラス基板の中心部を回転中心として、前記基部と前記載置部を同一の角速度で回転させることによって、前記被写体を動かす、請求項４に記載のガラス基板の形状測定装置。
6. 前記被測定部位が、前記ガラス基板の円状の外周である、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラス基板の形状測定装置。
7. 前記絶対位置検出手段によって検出された前記外周上の複数の点の絶対位置に基づいて、前記外周の直径及び／又は真円度を測定する外周測定手段を備える、請求項６に記載のガラス基板の形状測定装置。
8. 前記被測定部位が、前記ガラス基板に形成された孔の円状部位である、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラス基板の形状測定装置。
9. 前記絶対位置検出手段によって検出された前記孔の円状部位上の複数の点の絶対位置に基づいて、前記孔の直径及び／又は真円度を測定する孔測定手段を備える、請求項８に記載のガラス基板の形状測定装置。
10. 前記被測定部位が、前記ガラス基板の円状の外周と前記ガラス基板に形成された孔の円状部位であって、
    前記絶対位置検出手段によって検出された前記外周上の複数の点の絶対位置に基づいて測定された前記外周の中心と、前記絶対位置検出手段によって検出された前記孔の円状部位上の複数の点の絶対位置に基づいて測定された前記孔の中心とを比較して、同芯度を測定する同芯度測定手段を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラス基板の形状測定装置。
11. 前記相対位置検出手段が、前記基準形状と前記被測定部位との距離を前記撮像画像から画素列毎に計測することによって、前記相対位置を検出する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のガラス基板の形状測定装置。
12. 前記被写体を撮像する方向から到来する光を反射する反射面が、該方向から見て、前記被写体を挟んで反対側に配置された、請求項１から１１のいずれか一項に記載のガラス基板の形状測定装置。
13. ガラス基板の被測定部位と該被測定部位の測定基準となる基準形状を被写体として撮像する撮像工程と、
    前記被写体の撮像画像に基づいて、前記基準形状に対する前記被測定部位の相対位置を検出する相対位置検出工程と、
    前記基準形状の絶対位置と検出された前記相対位置とに基づいて、前記被測定部位の絶対位置を検出する絶対位置検出工程とを含む、ガラス基板の形状測定方法。
14. 請求項１３に記載のガラス基板の形状測定方法が使用される検査工程を含む、ガラス基板の製造方法。
15. 請求項１３に記載のガラス基板の形状測定方法が使用される検査工程を含む、磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法。