パターンドメディア用ハードディスク表面検査装置及び表面検査方法
【課題】本発明はサーボエリアを設定し、サーボエリア、データエリアのうち少なくとデータエリアの欠陥を検出できるパターンドメディア用ハードディスク検査装置及び検査方法を提供することにある。
【解決手段】本発明はサーボエリア及びデータエリアにパターンが形成されたハードディスク表面に2次元的に走査して照射し、前記ハードディスク表面からの散乱光を受光して前記ハードディスク表面の欠陥を検出する際に、前記散乱光のうちサーボエリアから第1散乱光に基づいてサーボエリアを設定し、前記設定結果から前記散乱光のうちデータエリアからの第2散乱光を抽出し、前記データエリアの欠陥を検出することを特徴とする。
【解決手段】本発明はサーボエリア及びデータエリアにパターンが形成されたハードディスク表面に2次元的に走査して照射し、前記ハードディスク表面からの散乱光を受光して前記ハードディスク表面の欠陥を検出する際に、前記散乱光のうちサーボエリアから第1散乱光に基づいてサーボエリアを設定し、前記設定結果から前記散乱光のうちデータエリアからの第2散乱光を抽出し、前記データエリアの欠陥を検出することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、パターンドメディア用ハードディスクの表面検査に係り、特にデータエリアの欠陥を検査する際にサーボエリアによる誤認識のないパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置及び表面検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
パターンドメディアはハードディスクの記録読み取り方式で今後の開発が期待されている新たな方式であり、その検査方式においても新たな技術の導入がなされているが、これといったものがなくその方式としては未確定である。その中で、特許文献1では、ハードディスクメディア表面に複数の波長を含む光を照射し、ハードディスクメディアから反射光の強度を波長毎に検出し、検出した反射光の強度から分光反射率を算出し、算出した分光反射率に基づいてハードディスクメディア上に形成されたパターンの形状を検出することが開示されている。特許文献2には、一般的は光学式検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2000―150832号公報
【特許文献2】特開2000―180376号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ハードディスクメディアはサーボエリアとデータエリアに別れている。サーボエリアの信号はデータエリアの欠陥と同様の信号である為、この2つの信号を区別できず、サーボエリアの信号を欠陥と判定してしまう。また、サーボエリア上の欠陥はサーボエリアそのものを欠陥として認識してしまうため検出ができない。さらに、サーボエリアに欠陥があると、データエリアのデータはすべて使用できなくなり、欠陥がサーボエリアにあるのかデータエリアにあるのかを判別して検査する必要がある。特許文献1の開示方法はハードディスクメディア上に形成されたパターン(欠陥)を検出する方法を開示しているが、前記判別に対して考慮されていない。
【0005】
また、サーボエリアの信号レベルとデータエリアの信号レベルの比は10倍以上である。単に特許文献2の光学式検査装置を用いて一方の信号レベルに合わせると他方のエリアの信号が検出できない課題がある。
【0006】
本発明の目的は、上記した課題を鑑みてなされたもので、サーボエリアを設定し、サーボエリア、データエリアのうち少なくとデータエリアの欠陥を検出できるパターンドメディア用ハードディスク検査装置及び検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明では、上記目的を達成するために、サーボエリア及びデータエリアにパターンが形成されたハードディスク表面に2次元的に走査して検査光を照射し、前記ハードディスク表面からの散乱光を受光して前記ハードディスク表面の欠陥を検出する際に、前記散乱光のうちサーボエリアから第1散乱光に基づいてサーボエリアを設定し、前記設定結果から前記散乱光のうちデータエリアからの第2散乱光を抽出し、前記データエリアの欠陥を検出することを第1の特徴とする。
【0008】
また、本発明では、上記目的を達成するために、第1の特徴を加え、前記サーボエリアの設定は前記データエリアからの第2散乱光を検出するデータ検出散乱系の有する前記第1散乱光に基づいて行なうことを第2の特徴とする。
【0009】
さらに、本発明では、上記目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記サーボエリアの設定は前記サーボエリアからの第1散乱光を検出するサーボ検出散乱系の有する第1散乱光に基づいて行なうことを第3の特徴とする。
【0010】
また、本発明では、上記目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記サーボエリアの設定は前記サーボエリアの周期性、サーボエリア幅のうち少なくとも一方に基づいて行なうことを第4の特徴とする。
【0011】
最後に、本発明では、上記目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記データエリアからの第1散乱光を検出するデータ検出散乱系の有する前記第1散乱光の有意成分を拡大し、サーボエリア欠陥を検出することを第5の特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、サーボエリアを設定し、サーボエリア、データエリアのうち少なくとデータエリアの欠陥を検出できるパターンドメディア用ハードディスク検査装置及び検査方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の一実施形態であるパターンドメディア用ハードディスク検査装置の構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態である検査光学系の構成を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態である検査光学系の散乱光を検出した2つの散乱系の出力信号である。
【図4】本発明の一実施形態である前処理部を示した図である。
【図5】データ検出処理系の各位置の信号波形を示した図である。
【図6】サーボ検出処理系の各位置の信号波形を示した図である。
【図7】データ処理装置11による検査処理フローの大筋を示した図である。
【図8】サーボエリア設定処理フローを示す図である。
【図9】データエリアの欠陥検査フローを示す図である。
【図10】サーボエリアの欠陥検査フローを示す図である。
【図11】欠陥の位置情報を示す例である。
【図12】欠陥の種類を示す例である。
【図13】検査欠陥結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
図1はパターンドメディア用ハードディスク検査装置(以下、単にハードディスク検査装置という)50の一実施形態を示した図である。ハードディスク検査装置はワークであるハードディスク2の表面に検査光を照射し反射光を得る検査光学系1と、検査光学系を装置に支持するフレーム9と、ハードディスクの全面を検査できるようにハードディスクを走査する走査部10と、検査光学系の出力を処理する前処理部4と、及び走査部10の制御や前処理部の出力を入力しデータを処理する処理部12を具備するデータ処理装置11とを有する。
【0015】
以下、検査光学系1、前処理部4、データ処理装置11による検査方法及び走査部10の各一実施形態を図を用いて順に説明する。
【0016】
図2は、本発明の検査光学系1の一実施形態を示す図である。以下の説明おいて、大文字の添え字は信号を処理する構成を示し、小文字の添え字は符号示す構成の出力位置における信号を示す。図1に示す検査光学系1は、照射系20、正反射系25、散乱系30及びハーフミラー29を有する。
【0017】
照射系20は検査光21を出力する光源22とその検査光を集束しハードディスク2の表面に照射する照射系レンズ23からなる。本実施形態では、図2に示す照射角度θは約20度である。
正反射系25はハードディスク表面で反射された反射光のうち主としてハーフミラー29で分配された正反射光26を集光し結像する正反射系レンズ27と正反射光26を受光する正反射光受光器28からなる。
【0018】
一方、散乱系30は、反射光24のうち正反射光26をカットし散乱光32を得るマスク34、散乱光を所定の輝度エリアに分配する輝度分配スプリッタ35、ハードディスク2のデータエリアからの信号の検出を目的としたデータ検出散乱系36およびハードディスクのサーボエリアからの信号の検出を目的的としたサーボ検出散乱系38とを有する。
データ検出散乱系36は散乱光32を集光し結像するデータ検出レンズ36Rと結像された散乱光を受光するデータ検出受光器36Jを有する。同様にサーボ検出散乱系38は散乱光32を集光し結像するサーボ検出レンズ38Rとサーボ検出受光器38Jを有する。
正反射光受光器28、データ検出受光器36J及びサーボ検出受光器38Jの出力は前処理部4に入力される。なお、正反射光受光器、データ検出受光器及びサーボ検出受光器としてはAPDやフォトマル等を用いる。
【0019】
図3は散乱系30の2つの出力信号を示した図である。図3(a)はデータ検出受光器36Jによる検出信号であるデータ検出信号36jを、図3(b)はサーボ検出受光器38Jによる検出信号であるサーボ検出信号38jを示す図である。
【0020】
発明が解決しようとする課題で説明したようにサーボエリアの信号レベルとデータエリアの信号レベルの比は10倍以上である。そのために、図3(b)に示すデータエリア信号36dの変動成分である有意成分を検出できるようにデータ検出受光器36Jには、サーボ検出受光器38Jと比べ高レベルの入力信号が必要である。一方、サーボ検出受光器38Jは入力信号レベルが高いとサーボエリア信号38sが飽和レベルγで飽和してしまい、その変動成分である有意成分を検出できない。
【0021】
従って、サーボ検出受光器38Jには図3(a)に示すようサーボエリアの検出信号38s(添え字sはサーボエリア信号を示す)が飽和することなく検出できるように低レベルの信号が入力される。そのために、輝度分配スプリッタ35は受光した散乱光32を前述した条件を満足するように分配する。その分配率は光源22のパワー等にもよるが本実施形態では99対1の割合でデータ検出散乱系36に高く割り振る。
【0022】
一つの受光器でデータエリア信号とサーボエリア信号を飽和なく検出してもよいが、その場合データエリア信号の検出レベルが非常に低くS/N比が悪くなり、データエリアの欠陥を満足に検出できない虞がある。そこで、本実施形態ではサーボエリア信号を満足できるS/N比が得られるような光量でハードディスク表面に照射する。また、本実施形態では輝度分配スプリッタ35で光量を分配したが、検出器の感度の違いを利用してもよい。さらに、分配率は99:1に限らず他の分配率としてもよい。その場合に、サーボ検出処理系のサーボエリアからの散乱光が飽和する場合は飽和しないように減衰し、逆にデータ検出処理系のデータエリアからの散乱光が小さい場合は増幅するなどして、それらの有意成分が検出できるように調整が必要である。
【0023】
次に、図1に示した前処理部4を図4を用いて説明する。前処理部は、データ検出散乱系36の出力信号であるデータ検出信号36jを処理するデータ検出処理系41Sと、サーボ検出散乱系38の出力信号であるサーボ検出信号36jを処理するサーボ検出処理系42Sと、正反射系25の出力を処理する正反射処理系43Sを有する。
データ検出処理系41Sはデータ検出信号36jにダイナミックレンジを広げるために所定量オフセットするデータ検出オフセット回路41Fとデータ検出オフセット回路の出力信号であるデータ検出オフセット後信号41fをAD変換するAD変換器41Cとを有する。
【0024】
また、サーボ検出処理系42Sはサーボ検出信号38jにダイナミックレンジを広げるために所定量オフセットするサーボ検出オフセット回路42Fとサーボ検出オフセット回路の出力信号であるサーボ検出オフセット後信号42fを増幅するサーボ検出増幅回路42Zとサーボ検出増幅回路42Zの出力信号であるサーボ検出増幅信号42zをAD変換するAD変換器42Cとを有する。
さらに、正反射処理系43Sは反射光受光器28の出力信号をAD変換するAD変換器43Cを有する。
【0025】
図5、図6は前処理部の各位置における信号波形を示す。なお、図5、図6において添え字dはデータエリア信号を、添え字sはサーボエリア信号を示す。
図5はデータ検出処理系41Sの各位置の信号波形を示した図である。図5(a)は図3(a)で示したデータ検出信号36jを、図4(b)はデータ検出信号36jをオフセット(本実施形態ではマイナス2.5V)したデータ検出オフセット後信号41fを示した図である。
【0026】
また、図6はサーボ検出処理系42Sの各位置の信号波形を示した図である。図6(a)は図3(b)で示したサーボ検出信号38jを、図6(b)はサーボ検出信号38jを構成する信号のうちサーボエリア信号38sを抽出するためにオフセット(本実施形態ではマイナス約1.5V)したサーボ検出オフセット後信号41fを、図6(c)は零レベル以下をカットしサーボエリア信号のみであるサーボ検出オフセット後信号41fを欠陥情報を得易くするために、即ち有意成分を得るために約5倍に増幅したサーボ検出増幅信号42zを示した図である。
【0027】
次に、これらの検出信号に基づいて、サーボエリア及びデータエリアを判別して各エリアの欠陥検出方法を説明する。図7は図1に示すデータ処理装置11による検査処理フローの大筋を示した図である。図7では、まずサーボエリアを設定するサーボエリア設定処理を行ない、次に、サーボエリアの設定結果に基づいて、データエリアの欠陥検査処理を、さらにサーボエリアの欠陥検査処理を行なう。
【0028】
図8にサーボエリア設定処理フローを、図9にデータエリアの欠陥検査フローを、図10にサーボエリアの欠陥検査フローを示す。
【0029】
図8において、データ処理装置の処理部12はサーボエリア設定処理プログラム13aを起動する。サーボエリア設定処理プログラムはインターフェース14を介して前処理部4で処理された図5(b)に示すデータ検出オフセット後信号41fをエリア検査データ13dのうちデータエリア検査データ13ddとして記憶する(Step1)。次に、サーボエリア設定処理プログラムは、図5(a)に示すようにデータエリア検査データ13ddにサーボエリア認識レベル12evを設定し、レベル以上のデータの周期性T及び領域幅Wの妥当性(例えば、T,Wが許容範囲内にある)を検討しサーボエリアを設定する(Step2)。次に、図5(c)に示すようにデータエリア検査データ13ddからサーボエリア内のデータを除去した真データエリア検査データ13ddsを抽出し記憶する(Step3)。
【0030】
次に、処理部12はデータエリア欠陥検査処理プログラム13bを起動し、データエリア欠陥検査処理プログラムは真データエリア検査データ13ddsから欠陥の有無を検査する。そのためにデータエリア欠陥検査処理プログラムは、まず、図5(c)に示すように真データエリア検査データに対しデータエリア欠陥検出レベル12dvを設定する(Step4)。真データエリア検査データから1画素データを選定する(Step5)。選定データが設定レベル以上であれば欠陥と判定する(Step6)。欠陥でなければStep8に行き、欠陥であれば画素欠陥データとしその位置情報を記憶する(Step7)。位置情報としては円形のハードディスクの中心から半径方向への距離r及び基準半径方向からの角度θで表す。この処理を真データエリア検査データのすべての画素データに対して行なう(Step8)。次に、図13(d)に示すように画素欠陥データの連続性や形などにより、図12(a)に示す欠陥種の中から欠陥種を決定し、欠陥種、その欠陥種の位置情報(画素データと同一内容)、サイズを図11に示すように記憶する(Step9)。データエリア欠陥種としては図12(a)に示すものがある。検査結果を図13(a)に示すように表示装置15(図1参照)に出力する(Step10)。
【0031】
次に、処理部12はサーボエリア欠陥検査処理プログラム13cを起動し、サーボエリアの欠陥の有無を検査する。まず、サーボエリア欠陥検査処理プログラムはインターフェース14を介して前処理部4で処理された図6(c)に示すサーボ検出増幅信号42zをサーボエリア検査データ13dsとして記憶する(Step11)。図6(c)に示すようにサーボエリア欠陥検出レベル12svを設定する(Step12)。以下のStep13からStep17は、図9に示すデータエリア欠陥検査処理のStep5からStep9と同様な処理を行なう。違う点は2つある。第1はStep15の位置情報としてはデータエリアと同様に図11に示す情報としてもよいし、あるいはサーボエリアのアドレスを用いてもよい点である。第2は、Step17のエリア欠陥種としては図12(b)に示すものがある点である。Step17後、図10(b)に示す検査結果を表示装置15(図1参照)に出力する(Step18)。さらに、図10(a)、図10(b)の結果を合わせて、図10(c)に示すようように表示装置15(図1参照)に出力する(Step19)。
【0032】
以上説明したように、本実施形態によれば欠陥の位置をデータエリア、サーボエリアに分けて判別できる。
【0033】
その結果、サーボエリアに欠陥があっても、そのデータエリアの健全性を別に判断できる。
【0034】
最後に、図10図に示すようなドーナス状のハードディスク2を螺旋走査してハードディスク表面を全面走査する機構と動作を説明する。ワークテーブル3は、図1に示すように、直線移動テーブル5とθ回転テーブル6とに支持されている。直線移動テーブル5はR方向に直線移動し、θ回転テーブル6はこの直線移動テーブル5の上に設けられている。θ回転テーブル6には回転角度を示す信号を発生するエンコーダ6aが設けられ、直線移動テーブル5にはR方向の移動位置を示すエンコーダ5aが設けられている。各エンコーダ5a,6aの信号はデータ処理装置11(インターフェース14)に走査位置信号として送出される。なお、2aはハードディスク2がワークテーブル3に載置されていることを検出するセンサである。3aはドーナツ状したハードディスク2の中心がθ回転テーブル6の回転中心と一致するようにハードディスク2をセットするためのガイドピンである。8はθ回転テーブル6を駆動するθ方向駆動回路であり、ワークテーブル3の回転方向と回転速度、停止位置等がこの駆動回路を介して制御される。7は直線移動テーブル5をR方向に直線移動させるR方向駆動回路である。これら駆動回路はサーボ処理装置11からの制御信号に応じて制御される。
【0035】
このような機構を記憶部13に格納された定速度螺旋走査プログラム13eよってハードディスク2を螺旋走査する。具体的には、ハードディスク2の中心がθ回転テーブル6の回転中心と一致するようにハードディスク2を載置し、検査光21をドーナツの内側の縁にセットする。その後、ワークテーブル3をθ回転テーブル6で定速に回転させながら、直線移動テーブル5でハードディスク2の径(R)方向、例えば図1において左右方向に移動させる。これによって、検査光21をハードディスク2の全面に亘って走査できる、即ち検査できる。
走査は螺旋に限らず矩形上に走査させてもよいし、検査光学系1側を走査させてもよい。
【0036】
全面走査した場合の各測定点での正反射光や散乱光なる測定サーボは前処理部4を経てデジタル値に変換されてデータ処理装置11に転送されて、各エンコーダ5a,6aで規定される各測定点(走査)位置とその点における測定値が記憶部13に記憶される。なお、図1において16はバスである。
【0037】
以上説明したように、本実施形態によれば、サーボエリアを設定し、サーボエリア、データエリアのうち少なくとデータエリアの欠陥を検出できるパターンドメディア用ハードディスク検査装置及び検査方法を提供することにある。
【0038】
また、以上説明したように、本実施形態によれば、サーボエリアとデータエリア毎に分かれて欠陥を検出できるパターンドメディア用ハードディスク検査装置及び検査方法を提供できる。
【符号の説明】
【0039】
1:検査光学系 2:ハードディスク
3:ワークテーブル 4:前処理部
10:走査部 11:データ処理装置
12:処理部 13:記憶部
14:インターフェース 15:表示装置
20:照射系 25:正反射系
28:正反射光受光器 29:ハーフミラー
30:散乱系 32:散乱光
34:マスク 35:輝度分配スプリッタ
36:データ検出散乱系 36J:データ検出受光器
38:サーボ検出散乱系 38J:サーボ検出受光器
41S:データ検出処理系 42S:サーボ検出処理系
43S:正反射処理系
50:パターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【技術分野】
【0001】
本発明は、パターンドメディア用ハードディスクの表面検査に係り、特にデータエリアの欠陥を検査する際にサーボエリアによる誤認識のないパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置及び表面検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
パターンドメディアはハードディスクの記録読み取り方式で今後の開発が期待されている新たな方式であり、その検査方式においても新たな技術の導入がなされているが、これといったものがなくその方式としては未確定である。その中で、特許文献1では、ハードディスクメディア表面に複数の波長を含む光を照射し、ハードディスクメディアから反射光の強度を波長毎に検出し、検出した反射光の強度から分光反射率を算出し、算出した分光反射率に基づいてハードディスクメディア上に形成されたパターンの形状を検出することが開示されている。特許文献2には、一般的は光学式検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2000―150832号公報
【特許文献2】特開2000―180376号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ハードディスクメディアはサーボエリアとデータエリアに別れている。サーボエリアの信号はデータエリアの欠陥と同様の信号である為、この2つの信号を区別できず、サーボエリアの信号を欠陥と判定してしまう。また、サーボエリア上の欠陥はサーボエリアそのものを欠陥として認識してしまうため検出ができない。さらに、サーボエリアに欠陥があると、データエリアのデータはすべて使用できなくなり、欠陥がサーボエリアにあるのかデータエリアにあるのかを判別して検査する必要がある。特許文献1の開示方法はハードディスクメディア上に形成されたパターン(欠陥)を検出する方法を開示しているが、前記判別に対して考慮されていない。
【0005】
また、サーボエリアの信号レベルとデータエリアの信号レベルの比は10倍以上である。単に特許文献2の光学式検査装置を用いて一方の信号レベルに合わせると他方のエリアの信号が検出できない課題がある。
【0006】
本発明の目的は、上記した課題を鑑みてなされたもので、サーボエリアを設定し、サーボエリア、データエリアのうち少なくとデータエリアの欠陥を検出できるパターンドメディア用ハードディスク検査装置及び検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明では、上記目的を達成するために、サーボエリア及びデータエリアにパターンが形成されたハードディスク表面に2次元的に走査して検査光を照射し、前記ハードディスク表面からの散乱光を受光して前記ハードディスク表面の欠陥を検出する際に、前記散乱光のうちサーボエリアから第1散乱光に基づいてサーボエリアを設定し、前記設定結果から前記散乱光のうちデータエリアからの第2散乱光を抽出し、前記データエリアの欠陥を検出することを第1の特徴とする。
【0008】
また、本発明では、上記目的を達成するために、第1の特徴を加え、前記サーボエリアの設定は前記データエリアからの第2散乱光を検出するデータ検出散乱系の有する前記第1散乱光に基づいて行なうことを第2の特徴とする。
【0009】
さらに、本発明では、上記目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記サーボエリアの設定は前記サーボエリアからの第1散乱光を検出するサーボ検出散乱系の有する第1散乱光に基づいて行なうことを第3の特徴とする。
【0010】
また、本発明では、上記目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記サーボエリアの設定は前記サーボエリアの周期性、サーボエリア幅のうち少なくとも一方に基づいて行なうことを第4の特徴とする。
【0011】
最後に、本発明では、上記目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記データエリアからの第1散乱光を検出するデータ検出散乱系の有する前記第1散乱光の有意成分を拡大し、サーボエリア欠陥を検出することを第5の特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、サーボエリアを設定し、サーボエリア、データエリアのうち少なくとデータエリアの欠陥を検出できるパターンドメディア用ハードディスク検査装置及び検査方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の一実施形態であるパターンドメディア用ハードディスク検査装置の構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態である検査光学系の構成を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態である検査光学系の散乱光を検出した2つの散乱系の出力信号である。
【図4】本発明の一実施形態である前処理部を示した図である。
【図5】データ検出処理系の各位置の信号波形を示した図である。
【図6】サーボ検出処理系の各位置の信号波形を示した図である。
【図7】データ処理装置11による検査処理フローの大筋を示した図である。
【図8】サーボエリア設定処理フローを示す図である。
【図9】データエリアの欠陥検査フローを示す図である。
【図10】サーボエリアの欠陥検査フローを示す図である。
【図11】欠陥の位置情報を示す例である。
【図12】欠陥の種類を示す例である。
【図13】検査欠陥結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
図1はパターンドメディア用ハードディスク検査装置(以下、単にハードディスク検査装置という)50の一実施形態を示した図である。ハードディスク検査装置はワークであるハードディスク2の表面に検査光を照射し反射光を得る検査光学系1と、検査光学系を装置に支持するフレーム9と、ハードディスクの全面を検査できるようにハードディスクを走査する走査部10と、検査光学系の出力を処理する前処理部4と、及び走査部10の制御や前処理部の出力を入力しデータを処理する処理部12を具備するデータ処理装置11とを有する。
【0015】
以下、検査光学系1、前処理部4、データ処理装置11による検査方法及び走査部10の各一実施形態を図を用いて順に説明する。
【0016】
図2は、本発明の検査光学系1の一実施形態を示す図である。以下の説明おいて、大文字の添え字は信号を処理する構成を示し、小文字の添え字は符号示す構成の出力位置における信号を示す。図1に示す検査光学系1は、照射系20、正反射系25、散乱系30及びハーフミラー29を有する。
【0017】
照射系20は検査光21を出力する光源22とその検査光を集束しハードディスク2の表面に照射する照射系レンズ23からなる。本実施形態では、図2に示す照射角度θは約20度である。
正反射系25はハードディスク表面で反射された反射光のうち主としてハーフミラー29で分配された正反射光26を集光し結像する正反射系レンズ27と正反射光26を受光する正反射光受光器28からなる。
【0018】
一方、散乱系30は、反射光24のうち正反射光26をカットし散乱光32を得るマスク34、散乱光を所定の輝度エリアに分配する輝度分配スプリッタ35、ハードディスク2のデータエリアからの信号の検出を目的としたデータ検出散乱系36およびハードディスクのサーボエリアからの信号の検出を目的的としたサーボ検出散乱系38とを有する。
データ検出散乱系36は散乱光32を集光し結像するデータ検出レンズ36Rと結像された散乱光を受光するデータ検出受光器36Jを有する。同様にサーボ検出散乱系38は散乱光32を集光し結像するサーボ検出レンズ38Rとサーボ検出受光器38Jを有する。
正反射光受光器28、データ検出受光器36J及びサーボ検出受光器38Jの出力は前処理部4に入力される。なお、正反射光受光器、データ検出受光器及びサーボ検出受光器としてはAPDやフォトマル等を用いる。
【0019】
図3は散乱系30の2つの出力信号を示した図である。図3(a)はデータ検出受光器36Jによる検出信号であるデータ検出信号36jを、図3(b)はサーボ検出受光器38Jによる検出信号であるサーボ検出信号38jを示す図である。
【0020】
発明が解決しようとする課題で説明したようにサーボエリアの信号レベルとデータエリアの信号レベルの比は10倍以上である。そのために、図3(b)に示すデータエリア信号36dの変動成分である有意成分を検出できるようにデータ検出受光器36Jには、サーボ検出受光器38Jと比べ高レベルの入力信号が必要である。一方、サーボ検出受光器38Jは入力信号レベルが高いとサーボエリア信号38sが飽和レベルγで飽和してしまい、その変動成分である有意成分を検出できない。
【0021】
従って、サーボ検出受光器38Jには図3(a)に示すようサーボエリアの検出信号38s(添え字sはサーボエリア信号を示す)が飽和することなく検出できるように低レベルの信号が入力される。そのために、輝度分配スプリッタ35は受光した散乱光32を前述した条件を満足するように分配する。その分配率は光源22のパワー等にもよるが本実施形態では99対1の割合でデータ検出散乱系36に高く割り振る。
【0022】
一つの受光器でデータエリア信号とサーボエリア信号を飽和なく検出してもよいが、その場合データエリア信号の検出レベルが非常に低くS/N比が悪くなり、データエリアの欠陥を満足に検出できない虞がある。そこで、本実施形態ではサーボエリア信号を満足できるS/N比が得られるような光量でハードディスク表面に照射する。また、本実施形態では輝度分配スプリッタ35で光量を分配したが、検出器の感度の違いを利用してもよい。さらに、分配率は99:1に限らず他の分配率としてもよい。その場合に、サーボ検出処理系のサーボエリアからの散乱光が飽和する場合は飽和しないように減衰し、逆にデータ検出処理系のデータエリアからの散乱光が小さい場合は増幅するなどして、それらの有意成分が検出できるように調整が必要である。
【0023】
次に、図1に示した前処理部4を図4を用いて説明する。前処理部は、データ検出散乱系36の出力信号であるデータ検出信号36jを処理するデータ検出処理系41Sと、サーボ検出散乱系38の出力信号であるサーボ検出信号36jを処理するサーボ検出処理系42Sと、正反射系25の出力を処理する正反射処理系43Sを有する。
データ検出処理系41Sはデータ検出信号36jにダイナミックレンジを広げるために所定量オフセットするデータ検出オフセット回路41Fとデータ検出オフセット回路の出力信号であるデータ検出オフセット後信号41fをAD変換するAD変換器41Cとを有する。
【0024】
また、サーボ検出処理系42Sはサーボ検出信号38jにダイナミックレンジを広げるために所定量オフセットするサーボ検出オフセット回路42Fとサーボ検出オフセット回路の出力信号であるサーボ検出オフセット後信号42fを増幅するサーボ検出増幅回路42Zとサーボ検出増幅回路42Zの出力信号であるサーボ検出増幅信号42zをAD変換するAD変換器42Cとを有する。
さらに、正反射処理系43Sは反射光受光器28の出力信号をAD変換するAD変換器43Cを有する。
【0025】
図5、図6は前処理部の各位置における信号波形を示す。なお、図5、図6において添え字dはデータエリア信号を、添え字sはサーボエリア信号を示す。
図5はデータ検出処理系41Sの各位置の信号波形を示した図である。図5(a)は図3(a)で示したデータ検出信号36jを、図4(b)はデータ検出信号36jをオフセット(本実施形態ではマイナス2.5V)したデータ検出オフセット後信号41fを示した図である。
【0026】
また、図6はサーボ検出処理系42Sの各位置の信号波形を示した図である。図6(a)は図3(b)で示したサーボ検出信号38jを、図6(b)はサーボ検出信号38jを構成する信号のうちサーボエリア信号38sを抽出するためにオフセット(本実施形態ではマイナス約1.5V)したサーボ検出オフセット後信号41fを、図6(c)は零レベル以下をカットしサーボエリア信号のみであるサーボ検出オフセット後信号41fを欠陥情報を得易くするために、即ち有意成分を得るために約5倍に増幅したサーボ検出増幅信号42zを示した図である。
【0027】
次に、これらの検出信号に基づいて、サーボエリア及びデータエリアを判別して各エリアの欠陥検出方法を説明する。図7は図1に示すデータ処理装置11による検査処理フローの大筋を示した図である。図7では、まずサーボエリアを設定するサーボエリア設定処理を行ない、次に、サーボエリアの設定結果に基づいて、データエリアの欠陥検査処理を、さらにサーボエリアの欠陥検査処理を行なう。
【0028】
図8にサーボエリア設定処理フローを、図9にデータエリアの欠陥検査フローを、図10にサーボエリアの欠陥検査フローを示す。
【0029】
図8において、データ処理装置の処理部12はサーボエリア設定処理プログラム13aを起動する。サーボエリア設定処理プログラムはインターフェース14を介して前処理部4で処理された図5(b)に示すデータ検出オフセット後信号41fをエリア検査データ13dのうちデータエリア検査データ13ddとして記憶する(Step1)。次に、サーボエリア設定処理プログラムは、図5(a)に示すようにデータエリア検査データ13ddにサーボエリア認識レベル12evを設定し、レベル以上のデータの周期性T及び領域幅Wの妥当性(例えば、T,Wが許容範囲内にある)を検討しサーボエリアを設定する(Step2)。次に、図5(c)に示すようにデータエリア検査データ13ddからサーボエリア内のデータを除去した真データエリア検査データ13ddsを抽出し記憶する(Step3)。
【0030】
次に、処理部12はデータエリア欠陥検査処理プログラム13bを起動し、データエリア欠陥検査処理プログラムは真データエリア検査データ13ddsから欠陥の有無を検査する。そのためにデータエリア欠陥検査処理プログラムは、まず、図5(c)に示すように真データエリア検査データに対しデータエリア欠陥検出レベル12dvを設定する(Step4)。真データエリア検査データから1画素データを選定する(Step5)。選定データが設定レベル以上であれば欠陥と判定する(Step6)。欠陥でなければStep8に行き、欠陥であれば画素欠陥データとしその位置情報を記憶する(Step7)。位置情報としては円形のハードディスクの中心から半径方向への距離r及び基準半径方向からの角度θで表す。この処理を真データエリア検査データのすべての画素データに対して行なう(Step8)。次に、図13(d)に示すように画素欠陥データの連続性や形などにより、図12(a)に示す欠陥種の中から欠陥種を決定し、欠陥種、その欠陥種の位置情報(画素データと同一内容)、サイズを図11に示すように記憶する(Step9)。データエリア欠陥種としては図12(a)に示すものがある。検査結果を図13(a)に示すように表示装置15(図1参照)に出力する(Step10)。
【0031】
次に、処理部12はサーボエリア欠陥検査処理プログラム13cを起動し、サーボエリアの欠陥の有無を検査する。まず、サーボエリア欠陥検査処理プログラムはインターフェース14を介して前処理部4で処理された図6(c)に示すサーボ検出増幅信号42zをサーボエリア検査データ13dsとして記憶する(Step11)。図6(c)に示すようにサーボエリア欠陥検出レベル12svを設定する(Step12)。以下のStep13からStep17は、図9に示すデータエリア欠陥検査処理のStep5からStep9と同様な処理を行なう。違う点は2つある。第1はStep15の位置情報としてはデータエリアと同様に図11に示す情報としてもよいし、あるいはサーボエリアのアドレスを用いてもよい点である。第2は、Step17のエリア欠陥種としては図12(b)に示すものがある点である。Step17後、図10(b)に示す検査結果を表示装置15(図1参照)に出力する(Step18)。さらに、図10(a)、図10(b)の結果を合わせて、図10(c)に示すようように表示装置15(図1参照)に出力する(Step19)。
【0032】
以上説明したように、本実施形態によれば欠陥の位置をデータエリア、サーボエリアに分けて判別できる。
【0033】
その結果、サーボエリアに欠陥があっても、そのデータエリアの健全性を別に判断できる。
【0034】
最後に、図10図に示すようなドーナス状のハードディスク2を螺旋走査してハードディスク表面を全面走査する機構と動作を説明する。ワークテーブル3は、図1に示すように、直線移動テーブル5とθ回転テーブル6とに支持されている。直線移動テーブル5はR方向に直線移動し、θ回転テーブル6はこの直線移動テーブル5の上に設けられている。θ回転テーブル6には回転角度を示す信号を発生するエンコーダ6aが設けられ、直線移動テーブル5にはR方向の移動位置を示すエンコーダ5aが設けられている。各エンコーダ5a,6aの信号はデータ処理装置11(インターフェース14)に走査位置信号として送出される。なお、2aはハードディスク2がワークテーブル3に載置されていることを検出するセンサである。3aはドーナツ状したハードディスク2の中心がθ回転テーブル6の回転中心と一致するようにハードディスク2をセットするためのガイドピンである。8はθ回転テーブル6を駆動するθ方向駆動回路であり、ワークテーブル3の回転方向と回転速度、停止位置等がこの駆動回路を介して制御される。7は直線移動テーブル5をR方向に直線移動させるR方向駆動回路である。これら駆動回路はサーボ処理装置11からの制御信号に応じて制御される。
【0035】
このような機構を記憶部13に格納された定速度螺旋走査プログラム13eよってハードディスク2を螺旋走査する。具体的には、ハードディスク2の中心がθ回転テーブル6の回転中心と一致するようにハードディスク2を載置し、検査光21をドーナツの内側の縁にセットする。その後、ワークテーブル3をθ回転テーブル6で定速に回転させながら、直線移動テーブル5でハードディスク2の径(R)方向、例えば図1において左右方向に移動させる。これによって、検査光21をハードディスク2の全面に亘って走査できる、即ち検査できる。
走査は螺旋に限らず矩形上に走査させてもよいし、検査光学系1側を走査させてもよい。
【0036】
全面走査した場合の各測定点での正反射光や散乱光なる測定サーボは前処理部4を経てデジタル値に変換されてデータ処理装置11に転送されて、各エンコーダ5a,6aで規定される各測定点(走査)位置とその点における測定値が記憶部13に記憶される。なお、図1において16はバスである。
【0037】
以上説明したように、本実施形態によれば、サーボエリアを設定し、サーボエリア、データエリアのうち少なくとデータエリアの欠陥を検出できるパターンドメディア用ハードディスク検査装置及び検査方法を提供することにある。
【0038】
また、以上説明したように、本実施形態によれば、サーボエリアとデータエリア毎に分かれて欠陥を検出できるパターンドメディア用ハードディスク検査装置及び検査方法を提供できる。
【符号の説明】
【0039】
1:検査光学系 2:ハードディスク
3:ワークテーブル 4:前処理部
10:走査部 11:データ処理装置
12:処理部 13:記憶部
14:インターフェース 15:表示装置
20:照射系 25:正反射系
28:正反射光受光器 29:ハーフミラー
30:散乱系 32:散乱光
34:マスク 35:輝度分配スプリッタ
36:データ検出散乱系 36J:データ検出受光器
38:サーボ検出散乱系 38J:サーボ検出受光器
41S:データ検出処理系 42S:サーボ検出処理系
43S:正反射処理系
50:パターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
サーボエリア及びデータエリアにパターンが形成されたハードディスク表面に2次元的に走査して検査光を照射し、前記ハードディスク表面からの散乱光を受光して前記ハードディスク表面の欠陥を検出するパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置において、
前記散乱光のうちサーボエリアからの第1散乱光を有しデータエリアからの第2散乱光を飽和せずに受光するデータ検出散乱系と、前記第1散乱光を飽和せずに受光するサーボ検出散乱系と、前記第1散乱光の検出信号に基づいてサーボエリアを設定するサーボエリア設定手段と、前記設定結果に基づいて前記データ検出散乱系の第2散乱光の成分を抽出する第2散乱光抽出手段と、前記第2散乱光抽出手段の結果に基づいてデータエリアの欠陥を検出するデータエリア欠陥検出手段とを有することを特徴とするパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項2】
前記サーボエリア設定手段は前記データ検出散乱系の有する第1散乱光に基づいて行なうことを特徴とする請求項1にパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項3】
前記サーボエリア設定手段は前記サーボ検出散乱系の有する第1散乱光に基づいて行なうことを特徴とする請求項1にパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項4】
前記サーボエリア設定手段は前記サーボエリアの設定を前記サーボエリアの周期性、サーボエリア幅のうち少なくとも一方に基づいて行なうことを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項5】
前記データエリア欠陥検出手段は前記第2散乱光の有意成分を拡大する手段を有することを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項6】
前記サーボ検出散乱系からの検出信号のうち前記第1散乱光の有意成分を拡大し、サーボエリアの欠陥を検出するサーボエリア欠陥検出手段を有することを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項7】
前記拡大は前記第1散乱光に負のバイアス成分を与え、その後増幅して行なうことを特徴とする請求項6に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項8】
前記散乱光を分配して前記データ検出散乱系と前記サーボ検出散乱系に入力する分配手段を有することを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項9】
前記分配手段の後段に信号レベル調整するレベル調整手段を有することを特徴する請求項8に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項10】
前記サーバ検出散乱系は前記データ検出散乱系を兼ね、前記データ検出散乱系の出力信号は前記サーボ検出散乱系の出力信号を増幅して得られることを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項11】
サーボエリア及びデータエリアにパターンが形成されたハードディスク表面に2次元的に走査して検査光を照射し、前記ハードディスク表面からの散乱光を受光して前記ハードディスク表面の欠陥を検出するパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法において、
前記散乱光のうちサーボエリアから第1散乱光に基づいてサーボエリアを設定する設定ステップと、前記設定結果から前記散乱光のうちデータエリアからの第2散乱光を抽出すし、前記データエリアの欠陥を検出するデータエリア欠陥検出ステップを有すること特徴とするパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法。
【請求項12】
前記設定ステップは前記データエリアからの散乱光を検出するデータ検出散乱系の有する前記第1散乱光に基づいて行なうことを特徴とする請求項11にパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法。
【請求項13】
前記設定ステップは前記サーボエリアからの散乱光を検出するサーボ検出散乱系の有する前記第1散乱光に基づいて行なうことを特徴とする請求項11にパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法。
【請求項14】
前記設定ステップは前記サーボエリアの設定を前記サーボエリアの周期性、サーボエリア幅のうち少なくとも一方に基づいて行なうことを特徴とする請求項11に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法。
【請求項15】
前記データエリア欠陥検出ステップは前記第2散乱光の有意成分を拡大するステップを有することを特徴とする請求項11に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法。
【請求項16】
前記第1散乱光を飽和せずに検出するサーボ検出散乱系検出ステップと、前記検出信号のうち前記第1散乱光の有意成分を拡大し、サーボエリアの欠陥を検出するサーボエリア欠陥検出ステップを有することを特徴とする請求項11に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法。
【請求項17】
前記拡大は前記第1散乱光に負のバイアス成分を与え、その後増幅して行なうことを特徴とする請求項16に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法。
【請求項1】
サーボエリア及びデータエリアにパターンが形成されたハードディスク表面に2次元的に走査して検査光を照射し、前記ハードディスク表面からの散乱光を受光して前記ハードディスク表面の欠陥を検出するパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置において、
前記散乱光のうちサーボエリアからの第1散乱光を有しデータエリアからの第2散乱光を飽和せずに受光するデータ検出散乱系と、前記第1散乱光を飽和せずに受光するサーボ検出散乱系と、前記第1散乱光の検出信号に基づいてサーボエリアを設定するサーボエリア設定手段と、前記設定結果に基づいて前記データ検出散乱系の第2散乱光の成分を抽出する第2散乱光抽出手段と、前記第2散乱光抽出手段の結果に基づいてデータエリアの欠陥を検出するデータエリア欠陥検出手段とを有することを特徴とするパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項2】
前記サーボエリア設定手段は前記データ検出散乱系の有する第1散乱光に基づいて行なうことを特徴とする請求項1にパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項3】
前記サーボエリア設定手段は前記サーボ検出散乱系の有する第1散乱光に基づいて行なうことを特徴とする請求項1にパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項4】
前記サーボエリア設定手段は前記サーボエリアの設定を前記サーボエリアの周期性、サーボエリア幅のうち少なくとも一方に基づいて行なうことを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項5】
前記データエリア欠陥検出手段は前記第2散乱光の有意成分を拡大する手段を有することを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項6】
前記サーボ検出散乱系からの検出信号のうち前記第1散乱光の有意成分を拡大し、サーボエリアの欠陥を検出するサーボエリア欠陥検出手段を有することを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項7】
前記拡大は前記第1散乱光に負のバイアス成分を与え、その後増幅して行なうことを特徴とする請求項6に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項8】
前記散乱光を分配して前記データ検出散乱系と前記サーボ検出散乱系に入力する分配手段を有することを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項9】
前記分配手段の後段に信号レベル調整するレベル調整手段を有することを特徴する請求項8に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項10】
前記サーバ検出散乱系は前記データ検出散乱系を兼ね、前記データ検出散乱系の出力信号は前記サーボ検出散乱系の出力信号を増幅して得られることを特徴とする請求項1に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査装置。
【請求項11】
サーボエリア及びデータエリアにパターンが形成されたハードディスク表面に2次元的に走査して検査光を照射し、前記ハードディスク表面からの散乱光を受光して前記ハードディスク表面の欠陥を検出するパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法において、
前記散乱光のうちサーボエリアから第1散乱光に基づいてサーボエリアを設定する設定ステップと、前記設定結果から前記散乱光のうちデータエリアからの第2散乱光を抽出すし、前記データエリアの欠陥を検出するデータエリア欠陥検出ステップを有すること特徴とするパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法。
【請求項12】
前記設定ステップは前記データエリアからの散乱光を検出するデータ検出散乱系の有する前記第1散乱光に基づいて行なうことを特徴とする請求項11にパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法。
【請求項13】
前記設定ステップは前記サーボエリアからの散乱光を検出するサーボ検出散乱系の有する前記第1散乱光に基づいて行なうことを特徴とする請求項11にパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法。
【請求項14】
前記設定ステップは前記サーボエリアの設定を前記サーボエリアの周期性、サーボエリア幅のうち少なくとも一方に基づいて行なうことを特徴とする請求項11に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法。
【請求項15】
前記データエリア欠陥検出ステップは前記第2散乱光の有意成分を拡大するステップを有することを特徴とする請求項11に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法。
【請求項16】
前記第1散乱光を飽和せずに検出するサーボ検出散乱系検出ステップと、前記検出信号のうち前記第1散乱光の有意成分を拡大し、サーボエリアの欠陥を検出するサーボエリア欠陥検出ステップを有することを特徴とする請求項11に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法。
【請求項17】
前記拡大は前記第1散乱光に負のバイアス成分を与え、その後増幅して行なうことを特徴とする請求項16に記載のパターンドメディア用ハードディスク表面検査方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2011−129208(P2011−129208A)
【公開日】平成23年6月30日(2011.6.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−287671(P2009−287671)
【出願日】平成21年12月18日(2009.12.18)
【出願人】(501387839)株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年6月30日(2011.6.30)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年12月18日(2009.12.18)
【出願人】(501387839)株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Fターム(参考)】
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