光学式磁気ディスク欠陥検査方法及びその装置
【課題】
ガウシアン分布を有する照明光で検査領域よりも広い領域を照明しても微細な欠陥の位置をより正確に求めることが可能にする光学式の磁気ディスク欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】
光学式の磁気ディスク欠陥検査装置を、複数の画素を並べて配列した検出面を有する検出器を備えた正反射光検出手段と、磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出した検出器の各画素からの出力信号に加えて半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて欠陥の位置を求めるとともに欠陥の種類を判定する処理手段とを備えて構成した。
ガウシアン分布を有する照明光で検査領域よりも広い領域を照明しても微細な欠陥の位置をより正確に求めることが可能にする光学式の磁気ディスク欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】
光学式の磁気ディスク欠陥検査装置を、複数の画素を並べて配列した検出面を有する検出器を備えた正反射光検出手段と、磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出した検出器の各画素からの出力信号に加えて半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて欠陥の位置を求めるとともに欠陥の種類を判定する処理手段とを備えて構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスクの表面の欠陥を光学的に検査する方法及びその装置に係り、特に、従来の磁気ディスク表面の凹みや傷及び両面に付着した異物を検出するのに適した磁気ディスクの光学式欠陥検査方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の連続記録磁性媒体の磁気ディスク表面の欠陥を検査する装置は、例えば特許文献１（特開２００２−２５７７４２号公報）や特許文献２（特開２００８−２６８１８９号公報）に記載されている。この特許文献１には、回転している磁気ディスクにレーザビームを斜め方向から照射して、ディスク表面からの正反射光を複数の受光素子を備えた検出器上に結像させ、その検出信号を処理して欠陥を検出する構成が開示されている。 また特許文献２には、回転している磁気ディスクにレーザビームを斜め方向から照射して、ディスク表面からの正反射光と散乱光とを検出し、正反射光と散乱光とのそれぞれの検出信号を処理することによりディスク表面の欠陥を検出して分類する検査装置が開示されている。
【０００３】
一方、磁気ディスクを照明するレーザは、そのビームの断面における強度分布がガウス分布であることが知られているが、特許文献３（特開平６−３４７４１８号公報）には、ガウス分布を有するレーザ光を被検物体の複数断面にそってレーザ光束の半径にほぼ等しい間隔で移動させて各断面における光束を重畳させることにより均一な照明強度による観察を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５７７４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２６８１８９号公報
【特許文献３】特開平６−３４７４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気ディスクの記録容量の増大化に伴い、磁気ディスク上の記録密度が高くなり、検出すべき欠陥のサイズがより小さくなってきている。
【０００６】
図１０に、本発明で検査対象とする試料(磁気ディスク)１００の外観を示す。（ａ）は磁気ディスク１００を示し、(ｂ)にその断面の一部を拡大した模式図を示す。磁気ディスク１００は基板１０１１の両面に磁性膜１０１２（実際には、下地膜上に形成された多層膜で構成されている）が均一に形成されその表面が保護膜１０１３で覆われた構造になっている。したがって、表面が無欠陥の理想的な状態では、磁気ディスク１００の表面にレーザを斜め方向から照射したときに、磁気ディスク１００の表面からは照射したレーザの断面内の光量の分布に応じた分布を持つ反射光が検出される。
【０００７】
一方、磁気ディスク１００の表面に照射するレーザの光軸に直角な断面内の光量の分布１１０１は、図１１に示すように中央（光軸の中心）が強く、中央部から離れるに従って弱くなるいわゆるガウス分布形状を持つ。
【０００８】
一般に磁気ディスク１００の検査においては、磁気ディスク１００を回転させながら１回転につき磁気ディスク表面の半径方向に隣り合う領域からの反射光を検出器で検出して欠陥を抽出している。このとき磁気ディスク表面のレーザの照射位置は前回の照射位置と一部が重なり合うようにして、即ち検出器で検出する領域よりも広い領域に照射している。
【０００９】
その結果、ある時点での検査においては、１回転前の照射領域に存在する欠陥であって当該時点での検査領域には存在しない欠陥からの反射光（散乱光）の影響を受けてしまい、欠陥位置の検出をより正確に求めようとする場合に、検出位置に誤差を生じさせてしまう原因となっている。
【００１０】
本発明の目的は、上記課題を解決して、微細な欠陥の位置をより正確に求めることを可能にする光学式の磁気ディスク欠陥検査装置を提供することに有る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明では、磁気ディスクにレーザを照射し正反射光と散乱光とを検出して欠陥を検出する光学式の磁気ディスク欠陥検査装置を、正反射光を検出する手段は複数の画素を並べて配列した検出面を有する検出器を有する正反射光検出手段と、磁気ディスクを１回転させたときに検出手段の検出器で検出する磁気ディスクの検査領域が１回転前の検査領域と半径方向に隣り合う領域になるように磁気ディスクを半径方向に連続的に移動させるように制御する制御手段と、磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出した検出器の各画素からの出力信号に加えて半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて欠陥の位置を求めるとともに欠陥の種類を判定する信号処理手段とを備えて構成した。
【００１２】
また上記目的を達成するために、本発明では、磁気ディスクにレーザを照射し正反射光と散乱光とを検出して欠陥を検出する光学式の磁気ディスク欠陥検査方法において、複数の画素を並べて配列した検出面を有する検出器で磁気ディスクの表面からの正反射光を検出し、磁気ディスクを１回転させたときに検出器で検出する磁気ディスクの検出領域が１回転前の検出領域と半径方向に隣り合う領域になるように磁気ディスクを半径方向に連続的に移動させながら、磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出して得た各画素からの出力信号に加えて半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の領域をからの正反射光を検出した複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて欠陥の位置を求めるとともにこの欠陥の種類を判定するようにした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、磁気ディスク表面の孤立欠陥の位置をより正確に求めることを可能にするとともに、孤立欠陥の凹凸の判定精度を向上させることを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）および（ｂ）は磁気ディスク欠陥検査装置の全体の構成を示すブロック図、（ｃ）は実施例１に係る光学式の磁気ディスク欠陥検出部の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】非球面レンズの断面図及びそれに対応する非球面フレネルレンズの断面図である。
【図３】光電変換器の受光面の平面図である。
【図４】（ａ）は磁気ディスク上のレーザによる照明領域と検出器の各画素で検出する検査領域との関係を示す磁気ディスクの照明領域の平面図、（ｂ）は照明領域における光量の分布を示す図である。
【図５】実施例１における欠陥検出処理の流れを示すフロー図である。
【図６】欠陥に応じた反射光の分布の状態を模式的に示した図である。
【図７】磁気ディスク上の半径方向に隣り合うレーザによる照明領域と検出器で検出する検査領域との関係を示す磁気ディスクの照明領域の平面図である。
【図８】（ａ）磁気ディスク上の検査領域からの正反射光を検出した各画素の出力信号とそれから算出された欠陥の中心位置を示したグラフ，（ｂ）磁気ディスク上の検査領域からの正反射光を検出した各画素の出力信号に更に半径方向に隣接する前後の検査領域からの正反射光を検出した各画素の出力信号のうち検査領域に隣接する側のそれぞれ２画素分の出力信号を加えた検出信号波形とそれから算出された欠陥の中心位置を示したグラフである。
【図９】実施例１における検査結果をマップで表示した表示画面の図である。
【図１０】磁気ディスクの平面図（ａ）とその断面図（ｂ）である
【図１１】レーザビームの光軸に直角な断面における光量の分布を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は実施例２における磁気ディスク両面欠陥検出部の概略の構成を示すブロック図、（ｂ）は実施例２における磁気ディスク欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】実施例２における裏面側の検査光学系の概略の構成を示す（a）正面図と、（ｂ）Ａ−Ａ方向から見た側面図である。
【図１４】実施例２における検査結果をマップで表示した表示画面の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明では、磁気ディスク表面の欠陥の凹凸の判定精度を向上させるとともに、孤立欠陥および連続欠陥の位置をより正確に求めることを可能にするために、光学式の磁気ディスク表面欠陥検査装置において、磁気ディスク表面の１回転ごとに半径方向に隣り合う検査領域の検出信号も用いて反射光から欠陥の中心位置を算出し、更に、欠陥の中心位置における基準信号と検出信号とを比較して欠陥の凹凸を判定するようにした。以下に、本発明を磁気ディスクを片面ずつ検査する検査装置に適用した例と、磁気ディスクの両面を同時に検査する両面同時検査装置に適用した例とを、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１（ａ）は、磁気ディスクを片面ずつ検査する検査装置に本発明を適用した例を説明するための磁気ディスク検査装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１７】
１０３は検査対象の磁気ディスク１００を受け入れる搬入部、１０１は磁気ディスク１００の一方の面を検査する第１の磁気ディスク表面欠陥検出部、１０４は第１の磁気ディスク表面欠陥検出部１０１で片側の面の検査を追えた磁気ディスク１００を反転させる磁気ディスク反転部、１０２は反転させた磁気ディスク１００の他方の面を検査する第２の磁気ディスク表面欠陥検出部、１０５は検査が終わった磁気ディスク１００を搬出する搬出部である。第１の磁気ディスク表面欠陥検出部１０１と第２の磁気ディスク表面欠陥検出部１０２とは、基本的に同じ構成となっている。
【００１８】
図１（ｂ）には各部の配置を変更した例を示す。搬入部１０３’と搬出部１０５’とが第１の磁気ディスク表面欠陥検出部１０１’と第２の磁気ディスク表面欠陥検出部１０２’及び磁気ディスク反転部１０４’に対して同じ側に配置した点が図１（ａ）に示した構成と異なる。
【００１９】
図１（ｃ）は、第１の磁気ディスク表面欠陥検出部１０１を例としてその詳細な構成を説明する図である。第１の磁気ディスク表面欠陥検出部１０１は大きくは、検査対象の試料を載置するテーブル部１１０、照明光学系１２０、散乱光検出光学系１３０、正反射光検出光学系１４０、信号処理・制御系１５０で構成されている。
【００２０】
テーブル部１１０は、試料（磁気ディスク）１００を載置して回転可能なスピンドル１１１、スピンドル１１１を回転の主軸に直角な方向に移動させるステージ１１２を備えている。
【００２１】
照明光学系１２０はレーザ光源１２１、レーザ光源１２１から発射されたレーザのビーム径を拡大する拡大レンズ１２２、ビーム径が拡大されたレーザを集光する集光レンズ１２３、集光されたレーザを試料１００の表面に集束させる集束レンズ１２４を備える。
【００２２】
散乱光検出系１３０は、試料１００の表面からの反射光(正反射光と散乱光)のうち散乱光を集光する対物レンズに相当する第１の非球面フレネルレンズ１３１、集光された散乱光を集束させる集束レンズに相当する第２の非球面フレネルレンズ１３２、第２の非球面フレネルレンズ１３２で集束された散乱光を通過させるピンホール１３４を有して散乱光以外の迷光を遮光するピンホール板１３５、ピンホール板１３５のピンホール１３４を通過した散乱光を高感度に検出する第１の光電変換器１３６（例えば、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）又は光電子増倍管（ＰＭＴ）など）を備える。
【００２３】
正反射光検出系１４０は、試料１００からの反射光（正反射光と散乱光）のうち正反射光を反射して光路を切替えるミラー１４１、光路を切替えられた正反射光を第２の光電変換器１４６（ＰＩＮ ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）で受光させる。ミラー１４１は、正反射光以外の光(散乱光)を反射しないように、十分に小さい形状に形成されている。第２の光電変換器１４６は、複数の検出素子（例えば複数の画素を有するフォトダイオードアレイまたはアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）アレイ）を備えている。
【００２４】
図２の（ａ）は通常の光学レンズ２１０を示し、（ｂ）にはそれと同じ開口を有する非球面フレネルレンズ２２０の例を示す。この図からもわかるように、非球面フレネルレンズ２２０は、同じ開口を有する通常の光学レンズ２１０と比べて、比較的薄い寸法で形成することができる。本実施例においては、このような特性を持つ非球面フレネルレンズを、第１の非球面フレネルレンズ１３１及び第２の非球面フレネルレンズ１３２として用いる。
【００２５】
信号処理・制御系１５０は、第１の光電変換器１３６からの出力をＡ/Ｄ変換し増幅する第１のＡ/Ｄ変換部１５１と第２の光電変換器１４５からの出力をＡ/Ｄ変換し増幅する第２のＡ/Ｄ変換部１５２とを備えた光電変換部１５８、第１のＡ/Ｄ変換部１５１と第２のＡ/Ｄ変換部１５２との出力を受けて信号処理する信号処理部１５３、信号処理部１５３で処理された結果を記憶する記憶部１５４、信号処理部１５３で処理された結果を出力する表示画面１５６を備えた出力部１５５、全体を制御する全体制御部１５７を備えている。
【００２６】
次に、各部の動作を説明する。
テーブル部１１０は全体制御部１５７で制御されて、試料１００を載置した状態でスピンドル１１１を回転させると共に、スピンドル１１１の回転と同期してステージ１１２をスピンドル１１１の回転の主軸に直角な方向に移動させる。
【００２７】
テーブル部１１０により試料１００を回転、移動させながら、全体制御部１５７で制御されている照明光学系１２０のレーザ光源１２１から発射したレーザを集束レンズ１２４で試料１００の表面に集束させて照射する。
【００２８】
レーザが照射された試料１００の表面１００１からは、表面の欠陥や傷、面の微小な凹凸（荒れ）などの状態に応じた反射光（散乱光と正反射光）が発生する。このとき、散乱光は試料１００の表面の欠陥の大きさに応じて分布する。すなわち、大きな欠陥や傷からの散乱光は比較的強い強度で指向性を持って分布し、微小な欠陥や傷からの散乱光は比較的弱い強度で大きな広がりを持って分布する。
【００２９】
レーザが照射された試料１００の表面１００１からの反射光のうち正反射光は、試料１００の表面１００１に入射するレーザの入射角度と同じ出射角度側（正反射光の光路上）に配置されたミラー１４１で反射されて集光レンズ１４２の方向に進む。集光レンズ１４２に入射した試料１００からの正反射光は集光レンズ１４２を透過して集光され、結像レンズ１４３により集光位置に設置されたピンホール板１４４のピンホール１４５を通過して第２の光電変換器１４６の受光面１４７上に試料１００の表面１００１の像を結像する。
【００３０】
図３に示すように、第２の光電変換器１４６の受光面１４７（試料１００の表面１００１からの正反射光が入射する面）には複数の画素１４７-１から１４７-ｎ（図３はｎ＝７の場合を示す）がアレイ状に配列されており、結像レンズ１４３で形成された試料１００の表面１００１からの正反射光による表面１００１の像を検出する。
【００３１】
図４（ａ）には、第２の光電変換器１４６で撮像する試料１００の表面１００１の領域１４７’と試料１００の表面１００１でレーザで照射される領域１４８の関係を示している。図４（ｂ）には、レーザで照射される領域１４８における光量の分布１４９と第２の光電変換器１４６の受光面１４７の各画素１４７-１から１４７-７の撮像範囲との関係を示す。レーザの光量の分布１４９はガウス分布になる。試料１００の表面１００１のレーザで照射される範囲（領域１４８の長さ）４０１は、第２の光電変換器１４６の撮像範囲４０２よりも大きい。
【００３２】
一方、レーザが照射された試料１００の表面１００１からの反射光でミラー１４１で反射されなかった光(散乱光)のうち対物レンズの役目をする第１の非球面フレネルレンズ１３１に入射した光は集光され、集束レンズの役目をする第２の非球面フレネルレンズ１３２に入射して第１の光電変換器１３６の検出面(図示せず)上に集束し、高感度な第１の光電変換器１３６で検出される。
【００３３】
第１の非球面フレネルレンズ１３１及び第２の非球面フレネルレンズ１３２は従来の光学レンズに比べて薄く軽量であるために、それらを収納する鏡筒（図示せず）を従来の光学レンズの鏡筒に比べて比較的コンパクトに作ることが可能になり、試料上面における設置位置の自由度が増して開口数（ＮＡ）を０．６以上（従来の光学レンズを用いた場合のＮＡは０．４以下）で設計することが可能になる。その結果、前述したように微小な欠陥からの散乱光は基板の上方にほぼ等方的に分布するために、検出感度が同じであれば検出信号のレベルは検出面の面積に比例するので、従来の光学レンズ系で構成した検出光学系で検出する場合に比べて大きい検出信号を得ることができる。したがって、従来と比べてより小さい欠陥からの散乱光を検出できることになる。
【００３４】
Ａ/Ｄ変換部１５１と１５２とは、それぞれ第１の光電変換器１３６または第２の光電変換器１４６から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、増幅して出力する。
【００３５】
Ａ/Ｄ変換部１５１と１５２から出力されたデジタル信号は信号処理部１５３に入力し、信号処理部１５３においては、デジタルに変換された第１の光電変換器１３６からの出力信号と第２の光電変換器１４６からの出力信号とを両方又はその一方を用いて処理して試料１００の表面１００１に存在する欠陥を検出し、テーブル部１１０を制御する全体制御部１５７から得られる試料１００上のレーザ照射位置情報を用いて、検出した欠陥の基板１００上の位置を特定する。さらに、信号処理部１５３においては、第１の光電変換器１３６と第２の光電変換器１４６とからの検出信号の特徴にもとづいて検出した欠陥の種類を特定する。
【００３６】
本実施例においては、散乱光検出光学系１３０に非球面フレネルレンズ１３１と非球面フレネルレンズ１３２とを用いた構成について説明したが、これらのレンズの代わりに、図２（ａ）に示したような非球面レンズまたは通常の球面レンズを組合わせたもので構成しても良い。
【００３７】
次に、信号処理部１５３で行う欠陥の抽出と抽出した欠陥を分類する処理について図５を用いて説明する。
【００３８】
正反射光検出光学系１４０の第２の光電変換器１４６で試料１００の表面からの正反射光を検出した信号は、Ａ/Ｄ変換部１５２でデジタル信号に変換されて信号処理部１５３に入力される（Ｓ５０１）。信号処理部１５３において入力された信号は一旦記憶部（図示せず）に記憶され、順次入力した各画素からの出力信号の値を予め記憶しておいた欠陥のない領域からの正反射光の検出信号（第２の光電変換器１４６の各画素１４７からの出力）の値で割って正規化する（Ｓ５０２）。
【００３９】
次に、この正規化した信号波形（正規化した各画素の値をプロットしたもの）から欠陥の有無を判定する（Ｓ５０３）。この正規化した信号波形が全領域（第２の光電変換器１４６の全画素１４７−１〜１４７−７）において１±ε（εは誤差の範囲）の範囲に入っていればその領域には欠陥がないと判定し、次の領域の検査を行う。一方、この正規化した信号波形の一部の領域又は全領域が１±εの範囲外に有るときには欠陥ありと判定する。
【００４０】
次に、欠陥ありと判定された場合に、その欠陥が孤立欠陥か連続した線状の欠陥であるかを判定する（Ｓ５０４）。ここでは、この正規化した信号波形の一部の領域が１±εの範囲外に有るときには孤立欠陥と判定し、正規化した信号波形の全領域が１±εの範囲外に有るときには線状欠陥と判定する。
【００４１】
孤立欠陥と判定された場合には、後述するような方法で第２の光電変換器１４６の各画素１４７−１〜１４７−７の正規化された信号波形から欠陥の中心位置を求め（Ｓ５０５）、重心位置の正規化信号のレベルから欠陥の凹凸を判定する（Ｓ５０６）。
【００４２】
線状の欠陥であると判定された欠陥については、記憶部に記憶しておいて、試料１００が１回転したときの試料１００の半径方向に１ピッチ分ずれた領域からの反射光を検出して得た信号と組合せて欠陥のサイズを算出する（Ｓ５０７）。このような検査を試料１００の全面に亘って行い（Ｓ５０８）、その結果を入出力装置１５５の表示画面１５６に表示する（Ｓ５０９）。
【００４３】
試料１００の一方の面の検査を終了すると試料１００は図１（ａ）又は（ｂ）に示すように、第１の磁気ディスク表面欠陥検出部１０１から、磁気ディスク反転部１０４又は１０４’に送られて反転させられ、未だ検査されていない側の面が上面になる。次に反転させられた試料１００は第２の磁気ディスク表面欠陥検出部１０２また波１０２’に搬送されて上記に説明したＳ５０１からＳ５０９までのステップが実行される。
【００４４】
このようにして両面が検査された試料１００は搬出部１０５股波１０５’に送られて装置の外部に取り出される。
【００４５】
信号処理部１５３で判定した結果は、欠陥の位置情報と共に記憶部１５４に記憶されると共に、図９に示すように、出力部１５５の画面１５６上にマップ形式で表面の欠陥の分布１５６１と裏面の欠陥の分布１５６２、及び欠陥表示選択部１５６３で選択した欠陥を種類ごと、及びサイズごとに表面の欠陥マップ１５６１と裏面の欠陥マップ１５６２上で識別できるようにして表示する。
【００４６】
つぎに、（Ｓ５０４）で孤立欠陥と判定された欠陥の検出信号から欠陥の中心位置を求め（Ｓ５０５）欠陥の凹凸を判定する（Ｓ５０６）処理について説明する。
【００４７】
正反射光検出光学系１４０においては、前述したように、試料１００の表面１００１に照射するレーザの光軸に直角な断面内の光量の分布１００２は、図１１に示すように中央（光軸の中心）が強く、中央部から離れるに従って弱くなるいわゆるガウス分布をしている。このような光量に分布を持つレーザで照明された領域からの反射光による像を検出して欠陥を抽出するためには、欠陥のない領域をレーザで照明したときの正反射光の像を検出した第２の光電変換器１４６の各画素からの出力信号を基準として、試料１００上の各領域を照明したときの正反射光による像を検出した第２の光電変換器１４６の各画素の出力信号の割合を各画素ごとに求める（正規化する）ことにより得ることができる。
【００４８】
即ち、試料１００上で欠陥がない領域からの正反射光を検出したときの各画素からの出力は基準の出力信号に対してそれぞれ１になるが、試料１００上の欠陥がある部分からの正反射光を検出した信号は基準の出力信号に対して大きくなる場合（主に凹状の欠陥）や小さくなる場合（主に凸状の欠陥）、即ち欠陥がない領域からの正反射光を検出したときの画素毎の出力信号を基準として画素ごとに正規化（各画素の出力信号を画素毎の基準の出力信号で割る）した値が１よりも大きくなったり小さくなったりする。このように各画素の出力信号を基準信号と比較することにより欠陥の有無や種類を判定することができる。
【００４９】
図６に欠陥にレーザ光源６０１から発射したレーザを試料６１０に照射したときの散乱光の発生の状態と検出器６０２との関係を模式的に示す。図６（ｂ）は試料６１０上に欠陥のない状態を示す。レーザ光源６０１から発射されたレーザを欠陥がない面６１２に照射した場合、入射時と同じ光量分布で反射して検出器６０２に到達する。図６（ａ）は試料６１０上の凹状の欠陥６１１にレーザを照射した場合を示す。凹状の欠陥６１１に照射されたレーザは、レンズ作用により検出器６０２の側に集束するように反射する。即ち、凹状の欠陥６１１からの反射光は周囲よりも光の強度が強くなる傾向がある。また、欠陥からの反射光が収束することにより、欠陥の周辺部からの反射光量は減少し、検出信号レベルが低下する傾向にある。一方、図６（ｃ）は試料６１０上の凸状の欠陥６１３にレーザを照射した場合を示す。凸状の欠陥６１３に照射されたレーザは、広い角度で散乱して検出器６０２に到達する光量は図６（ｂ）の欠陥がない部分に比べて減少する。また、散乱した光の影響を受けて、欠陥の周辺部の領域の検出信号のレベルが上昇する。即ち、凸状の欠陥を含む領域を撮像した画像では、凸状の欠陥部が暗く、その周辺部が多少明るい像として撮像される。欠陥に照射されたレーザの反射に関するこのような性質を利用して、反射光量の分布を調べることにより、凹状の欠陥と凸状の欠陥とを識別することができる。
【００５０】
図７には、試料１００が１回転する毎の表面上のレーザ照射位置と第２の光電変換器１４６の受光面１４７の複数の画素１４７-１から１４７-７で検出する領域の関係を示す。全体制御部１５７によりステージ１１２が制御されて、スピンドルがｎ回転したときの撮像領域（検査領域）４０１は（ｎ−１）回転時の撮像領域（検査領域）４０２及び（ｎ＋１）回転時の撮像領域（検査領域）４０３とそれぞれ境界を接するように半径方向への撮像領域が移動するように設定されているが、ｎ回転時の照明領域７０１（照明光の光量の分布を７１１に示す）は、（ｎ−１）回転時の照明領域７０２（照明光の光量の分布を７１２に示す）及び（ｎ＋１）回転時の照明領域７０３（照明光の光量の分布を７１３に示す）とそれぞれ一部が重なり合っている。
【００５１】
図６を用いて説明したように、凹状の欠陥６１１がある場合、欠陥からの反射光が収束することにより欠陥の周辺部からの反射光量は減少し、凸状の欠陥６１２が有る場合、欠陥からの反射光が広い角度で散乱することにより欠陥の周辺部からの反射光量が多少増加する。
【００５２】
即ち、図７の場合、検査領域４０１には存在しない欠陥７２０の影響により、検査領域４０１を撮像して得た画像信号のうち領域４０３に近い部分を検出した画素からの信号は、欠陥７２０が凹状の欠陥の場合には周囲よりも低いレベルとなり、欠陥７２０が凸状の欠陥の場合には周囲よりも高いレベルとなる。その結果、ｎ回転時に第２の光電変換器１４６の画素１４７-１乃至１４７-７で検出する試料１００の表面１００１の像のうち周辺の画素、１４７−１，１４７−２および１４７−６、１４７−７で検出する画像には隣接する領域からの反射光（欠陥からの散乱光）の影響を受けてしまう可能性がある。
【００５３】
これにより、ｎ回転時の検出領域４０１には欠陥が存在しない場合であっても、ｎ回転時の照明領域７０１で（ｎ＋１）回転時の検出領域７０３に存在する欠陥７２０からの反射光の一部が第２の光電変換器１４６の受光面１４７の複数の画素１４７-６及び１４７-７に入り込んでそれぞれの画素の検出信号に影響を与えてしまう。
【００５４】
欠陥検査領域４０１と欠陥７２０の位置の関係が図７に示したようなときに、ｎ回転時の第２の光電変換器１４６の画素１４７-１乃至１４７-７の検出信号だけを用いて欠陥を検出した場合（図８（ａ））と、（ｎ−１）回転時の検出領域６０２のうちｎ回転時の検出領域６０１と重なる領域形の正反射光を検出した画素の出力信号と、（ｎ＋１）回転時の検出領域６０３のうちｎ回転時の検出領域６０１と重なる領域形の正反射光を検出した画素の出力信号とを用いて欠陥を検出した場合（図８（ｂ））について説明する。
【００５５】
図８（ａ）および（ｂ）においては、第２の光電変換器１４６の７つの画素のうち中央の画素位置を中心（０）とし、一方の側を＋、他方の側を−として表示した。
【００５６】
検出信号における欠陥の中心位置Ｇを、中央の画素の位置を０とし、各画素をこの中央の画素から数えた番号を＋ｎ又は−ｎとし、各画素の出力を正規化した値から１を引いた値の絶対値をＳｎとしたときに、（数１）で定義する。
【００５７】
【数１】
【００５８】
図８（ａ）のｎ回転時の第２の光電変換器１４６の検出信号だけを用いて欠陥を検出した場合には、欠陥の中心位置を−３の画素の位置と判定し、そのときの受光信号レベルが負なので、−３の画素の位置に凸の欠陥が存在すると判定してしまう。
【００５９】
そこで、本実施例においては、撮像範囲（検査領域）から外れた照明領域からの反射光の影響を低減するために、ｎ回転時の第２の光電変換器１４６の各画素１４７−１〜７の検出信号に（ｎ−１）回転時及び（ｎ＋１）回転時の検出信号のうちｎ回転時の検出領域に近い側の画素２つずつの信号も用いてｎ回転時の欠陥の抽出と欠陥位置の算出とを行うようにした。なお、画素数は２に限らず、３以上でも良い。図８（ｂ）に、欠陥位置の算出に用いた信号の一例を示す。
【００６０】
図８（ｂ）は、欠陥がない領域からの正反射光を検出した各画素からの出力信号を基準としてｎ回転時の検査領域からの正反射光による画像を第２の光電変換器１４５で検出して各画素１４７−１〜７から出力された検出信号を正規化した値から１を引いた場合を示し、隣接する（ｎ−１）回転時と（ｎ＋１）回転時の各画素からの出力信号のうちｎ回転時の検査領域に近いほうの２画素分ずつの出力信号も加えた結果を示す。図８（ｂ）においても、第２の光電変換器１４６の７つの画素のうち中央の画素位置を中心とし、一方の側を＋、他方の側を−として表示し、隣接する（ｎ−１）回転時と（ｎ＋１）回転時の各画素からの出力信号を＋４と＋５及び−４と−５として表示した。
【００６１】
図８（ｂ）の（ｎ−１）回転時と（ｎ＋１）回転時の検出信号の一部も用いて画素位置−５から＋５までの出力を用いて欠陥の中心位置を算出すると、欠陥の中心位置は−４の画素の位置となる。これは画素位置−３〜＋３の範囲から外れた検出領域外であるので、ｎ回転時の検出領域内には欠陥が存在しないと判定する。
【００６２】
このように、検査対象領域に隣接する領域の検出信号を用いて欠陥位置を求めることにより、検査対象領域の近傍にある欠陥からの反射光の影響を低減して欠陥を抽出することが可能になる。
【００６３】
また、図６で説明した凹欠陥、凸欠陥からの散乱光の光量分布特性の違いを用いることにより、算出した欠陥の中心位置における出力信号レベルから欠陥の凹凸を判断することができる。すなわち、欠陥部からの反射光の上記したような性質を用いることにより、算出した欠陥の中心位置における正規化信号レベルに基づいて欠陥の種類を判定することができる。
【００６４】
このように検出した欠陥の中心位置における正規化信号レベルに基づいて欠陥の種類を判定する場合、ｎ回転時の検出信号だけを用いると周辺部の１４７−１、１４７−２及び１４７−６，１４７−７の画素はｎ回転時の撮像領域外にあってｎ回転時にレーザが照射された領域に存在する欠陥からの反射光の影響を受けて検出光量が変化し、その結果算出される欠陥の中心位置がずれてしまい、欠陥の中心位置における正規化信号レベルに基づいて欠陥の種類を判定する場合に、例えば凸状の欠陥を凹状の欠陥と誤判定してしまう恐れがあった。
【００６５】
これに対して本実施例においては、隣接する（ｎ−１）回転時と（ｎ＋１）回転時の各画素からの出力信号も用いて欠陥の中心位置を算出するために、ｎ回転時の撮像領域外にあってｎ回転時にレーザが照射された領域に存在する欠陥からの反射光を検出した信号も欠陥の中心位置の算出に用いるので、欠陥の誤判定を防止でき、より正確に欠陥の形状を判定することが可能になった。
【実施例２】
【００６６】
次に、本発明の第二の実施例として、磁気ディスクの両面の欠陥を同時に検出する両面欠陥検査装置に適用した例を、図を用いて説明する。
【００６７】
図１２（ａ）は、本実施例による磁気ディスクの両面の欠陥を同時に検出する両面欠陥検出部１２００の全体構成を示す図である。両面欠陥検出部１２００は大きくは、検査対象の試料を載置するテーブル部１１１０、表面側検査光学系１１２０、裏面側検査光学系１１３０、信号処理・制御系１１４０で構成されている。
【００６８】
テーブル部１１１０は、試料（磁気ディスク）１００を載置して回転可能なテーブル（スピンドル）１１１１、テーブル１１１１を回転の主軸に直角な方向に移動可能なステージ１１１２を備えている。また、テーブル部は、図示していない試料１００をチャックして保持する機構を備えている。
【００６９】
図１２（ｂ）に本実施例による両面欠陥検出部１２００を備えた磁気ディスク検査装置の全体構成を示すブロック図である。装置全体は、両面欠陥検出部１２００と磁気ディスク搬入・搬出部１２１０とで構成され、図１（ａ），（ｂ）に示した磁気ディスクの片面ずつを検査する装置に比べてよりシンプルな構成になっている。
【００７０】
両面欠陥検出部１２００のうち、試料１００の表面側１００１の欠陥を検出する表面側検査光学系１１２０の基本的な構成は実施例１で説明したものと同じであるので説明を省略する。
【００７１】
試料１００の裏面側１００２の欠陥を検出する裏面側検査光学系１１３０の概略の構成を図１３（a）及び（ｂ）に示す。裏面側検査光学系１３０は照明系１３０１と散乱光検出系１３０２及び正反射光検出系１３０３で構成される。
【００７２】
裏面側検査光学系１２３０の照明系１１３０１は、図１３(a)に示すように、第２のレーザ光源１２３１、第２のレーザ光源１２３１から発射したレーザを拡大する拡大レンズ１２３２、拡大されたレーザを集光する集光レンズ１２３３、集光されたレーザを試料１００の裏面に集束させる集束レンズ１２３４、集光レンズ１２３４を透過したレーザの光路を折り曲げるプリズム１２３５を備えて構成される。プリズム１２３５の面１２３６でレーザを反射して光路を折り曲げる構成としたので第２のレーザ光源１２３１を基板１００の下部の比較的狭い空間から離れた場所に設置することができ、従来の片面ずつ検査する装置に比べてテーブル部１１０に大きな変更を加えることなく裏面側の検査を可能にした。
裏面側の散乱光検出系１２４０は、レーザが照射された試料１００の裏面１００２から発生した反射光（正反射光と散乱光）のうち散乱光を集光する対物レンズに相当する第３の非球面フレネルレンズ１２４１、集光された散乱光を集束させる集束レンズに相当する第４の非球面フレネルレンズ１２４２、第４の非球面フレネルレンズ１２４２を透過してプリズム１２３５の面１２３７で反射して光路を切替えられた散乱光を通過させるピンホール１２５２を有して試料１００の裏面１００１からの散乱光以外の迷光を遮光するピンホール板１２５１、ピンホール板１２５１のピンホール１２５２を通過した散乱光を高感度に検出する第３の光電変換器１２６０（例えば、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）や光電子増倍管（ＰＭＴ）など）を備えて構成される。
【００７３】
裏面側の散乱光検出系１２４０に非球面フレネルレンズ１２４１及び１２４２とプリズム１２３５とを組合せて用いたことにより、基板１００の下部の比較的狭い空間にＮＡ(開口数)が比較的大きい光学系を設置することが可能になり、更に、プリズム１２３５で散乱光の光路を折り曲げて検出する構成としたので、従来の片面だけを検査する装置に比べてテーブル部１１０に大きな変更を加えることなく裏面側の検査を可能にした。
【００７４】
裏面側の正反射光検出系１２７０は、図１３（ｂ）に示すように、レーザが照射された試料１００の裏面１００２からの反射光（正反射光と散乱光）のうち正反射光の光路を切替えるミラー１２４３（図１３（ａ）の構成では、紙面に垂直な方向に反射する）、光路を切替えられた正反射光を集光する集光レンズ１２７２、集光された正反射光を結像させる結像レンズ１２７３、結像レンズ１２７３を透過した正反射光を通過させて正反射光以外の迷光を遮光するピンホール１２７５が形成されたピンホール板１２７４、結像レンズ１２７３で結像された試料１００の裏面１００２の像を検出する第４の光電変換器１２７６（アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ））を備えている。第４の光電変換器１２７６の構成は、実施例１で説明した第２の光電変換器１４６と同じである。
【００７５】
図１２において、信号処理系１１４０は、表面側検査光学系１１２０（図１の１０１に相当）の散乱光検出系１３０の第１の光電変換器１３６から出力される検出信号を増幅してＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄ変換器１５１と正反射光検出光学系１４０の第２の光電変換器１４６から出力される検出信号を増幅してＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄ変換器１５２とを備えた第１のＡ/Ｄ変換部１１４１（図１（ｃ）に示した構成におけるＡ/Ｄ変換部１５８に相当）、裏面側検査光学系１１３０の散乱光検出系１２４０の第３の光電変換器１２６０から出力される検出信号を増幅してＡ／Ｄ変換する第３のＡ／Ｄ変換器１２８１と正反射光検出光学系１２７０の第４の光電変換器１２７６から出力される検出信号を増幅してＡ／Ｄ変換する第４のＡ／Ｄ変換器１２８２とを備えた第２のＡ/Ｄ変換部１１４２、第１のＡ/Ｄ変換部１１４１からの出力を受けて信号処理する第１の信号処理部１１４３（図１（ｃ）に示した構成における信号処理部１５３に相当）と、第２のＡ/Ｄ変換部１１４２からの出力を受けて信号処理する第２の信号処理部１１４４と、第１の信号処理部１１４３で処理された信号と第２の信号処理部１１４４で処理された信号とを統合して処理する統合信号処理部１１４５、統合信号処理部１１４５で処理された結果を記憶する記憶部１１４６と、統合信号処理部１１４５で処理された結果を出力するとともに検査条件を入力する表示画面１１４８を備えた入出力部１１４７、全体を制御する全体制御部１１４９、全体制御部１１４９の制御信号を受けてテーブル部１１１０を制御するテーブル制御部１１５０、全体制御部１１４９の制御信号を受けて表面側の検査光学系１１２０と裏面側の検査光学系１１３０とを制御する検査光学系制御部１１５１とを備えている。
【００７６】
次に、上記した構成において磁気ディスクの両面を同時に検査する場合の各部の動作を説明する。
【００７７】
先ず、図示していないロード機構で試料１００をテーブル部１１１０のテーブル１１１１に載置し図示していないチャック機構でチャックして保持した状態で、テーブル部１１１０はテーブル制御部１１５０で制御されてテーブル１１１１を回転させると共に、テーブル１１１１の回転と同期してステージ１１１２をテーブル１１１１の回転の主軸に直角な方向に移動させる。
【００７８】
テーブル部１１１０により試料１００を回転、移動させながら、検査光学系制御部１１５１で制御されている表面側検査光学系１１２０の第１のレーザ光源１２１及び裏面側検査光学系１１３０の第２のレーザ光源１２３１を作動させてそれぞれレーザを発射させる。
【００７９】
表面側検査光学系１１２０における試料１００の表面１００１側の欠陥検査方法は実施例１で説明したものと基本的には同じであるので、説明を省略する。表面側検査光学系１１２０で検出された信号はＡ／Ｄ変換部１１４１でＡ／Ｄ変換されて信号処理部１１４３（図１の信号処理部１５３に相当）で処理される。信号処理部１１４３における処理の方法は、実施例１で図３から図８を用いて説明した方法と同じである。信号処理部１１４３で処理された結果は、欠陥の位置情報と共に統合処理部１１４５に送られる。
【００８０】
次に、裏面側検査光学系１１３０においては、図１３(ａ)に示すように、第２のレーザ光源１２３１から発射されたレーザは、拡大レンズ１２３２でレーザのビーム径が拡大され、この径が拡大されたレーザは集光レンズ１２３３で集光されて平行光となり集束レンズ１２３４に入射する。集束レンズ１２３４を透過したレーザはプリズム１２３５の面１２３６で反射されて光路が切替えられ、集束レンズ１２３４の焦点位置に配置された試料１００の裏面１００２に集束させられる。
【００８１】
プリズム１２３５の面１２３６は、反射されたレーザが試料１００の裏面１００２に所望の角度（３０度前後）で入射するように設定されている。集束したレーザが照射された試料１００の裏面１００２からは反射光(正反射光と散乱光)が発生するが、そのうち散乱光を集光する対物レンズに相当する第３の非球面フレネルレンズ１２４１の方向に向かった反射光は、焦点の位置が試料１００の裏面１００２のレーザ照射位置に合うように設置された第３の非球面フレネルレンズ１２４１に入射し、集光されて平行光として第３の非球面フレネルレンズ１２４１から出斜する。一方、第３の非球面フレネルレンズ１２４１の方向に向かった反射光のうち正反射光は第３の非球面フレネルレンズ１２４１の前方に配置したミラー１２４３で反射されて光路が切替えられて、第３の非球面フレネルレンズ１２４１には入射しない。
【００８２】
第３の非球面フレネルレンズ１２４１に入射して集光されて平行光となった試料１００の裏面１００２からの散乱光は、第４の非球面フレネルレンズ１２４２に入射し、第４の非球面フレネルレンズ１２４２を透過した後にプリズム１２３５の面１２３７で反射されて光路が切替えられ第４の非球面フレネルレンズ１２４２の焦点位置に集束させられる。プリズム１２３５の面１２３７は、反射した散乱光が所望の方向(試料１００の裏面１００２と平行な方向)に光路が切替るように角度が設定されている。なお、本実施例においては、第２のレーザ光源１２３１から発射されたレーザはプリズム１２３５の面１２３６に到達するまで試料１００の裏面１００２に対して平行に進むように裏面側の照明系を設定して、面１２３６と面１２３７とは同じ傾斜角度に設定されている。プリズム１２３５の面１２３６と面１２３７とは、それぞれミラーで構成されていてもよい。
【００８３】
第４の非球面フレネルレンズ１２４２の焦点位置にはピンホール板１２５１が配置されており、焦点位置に集束した試料からの散乱光を通過させるようにピンホール１２５２が空けられている。一方、散乱光以外の光（プリズム１２３５など光学部品からの反射光：迷光）の大部分はピンホール１２５２を通過できずにピンホール板１２５１で遮光されるため、第３の光電変換器１２６０で検出される光のほとんどはピンホール１２５２を通過した試料１００の裏面１００２からの散乱光になる。
【００８４】
第３の光電変換器１２６０で試料１００の裏面１００２からの散乱光を検出して得た信号はＡ/Ｄ変換部１１４１のＡ/Ｄ変換器１２８１に入力してデジタル信号に変換されて増幅された後、裏面側検出信号処理部１１４４に入力される。
【００８５】
一方、ミラー１２４３で反射されて光路が切替えられて裏面側正反射光検出光学系１２７０に入った試料１００からの正反射光は、図１３（ｂ）に示すように、集光レンズ１２７２に入射して集光され、結像レンズ１２７３に入射する。結像レンズ１２７３に入射して透過した正反射光が集光される位置にはピンホール１２７５が穿たれたピンホール板１２７４が設置されている。結像レンズ１２７３を透過した正反射光は、ピンホール１２７５を通過して迷光が除去された後、第４の光電変換器１２７６の検出面上に試料１００の裏面１００２の像を結像し第４の光電変換器１２７６で検出される。第４の光電変換器１２７６で検出した正反射光の検出信号はＡ/Ｄ変換部１１４２のＡ/Ｄ変換器１２８２に入力して増幅されデジタル信号に変換された後、裏面側検出信号処理部１１４４に入力される。
【００８６】
裏面側検出信号処理部１１４４に入力した第３の光電変換器１２６０からの検出信号と第４の光電変換器１２７６からの検出信号とはそれぞれ前述した表面側検出信号処理部１１４３（実施例１における信号処理部１５３に相当）と同様に処理されて試料１００の裏面側１００２の欠陥が検出され、欠陥の種類と大きさを判定し、その結果が欠陥の位置情報と共に統合処理部１１４５に送られる。
【００８７】
本実施例に拠れば、非球面フレネルレンズを組合せて高ＮＡの検出光学系をコンパクトに構成できるようになったので、装置を大型化することなくより微細な欠陥を基板の両面同時に検出することが可能になった。
【００８８】
表面側検出信号処理部１１４３と裏面側検出信号処理部１１４４とで処理されたデータは統合処理部１１４５へ送られて処理され、試料１００の両面の欠陥情報として記憶部１１４６に送られて格納されると共に、入出力部１１４７にも送られて画面１１４８上に検査結果の情報を出力する。
【００８９】
本実施例２において出力部１１４７から出力される検査結果の情報の一例を図１４に示す。この例は、表示画面１１４８上に試料１００の表面で検出された欠陥の種類ごとの分布１４０１と裏面で検出された欠陥の種類ごとの分布１４０２の状態をマップ形式で並べて表示し、その脇に欠陥のリスト１４０３を表形式で表示した画面１４００の例を示す。ユーザは、欠陥リスト１４０３上で任意の欠陥種類を指定することにより、指定された種類の欠陥の表面側の分布１４０１と裏面側の分布１４０２との状態を視覚的に把握することができる。
【００９０】
図１４に示した表示画面の構成は図９で説明した実施例１における表示画面の構成と実質的に同じであるが、本実施例２においては試料１００の表面１００１と裏面１００２とを同時に検査しているので、表面１００１の側で検出された欠陥と裏面１００２の側で検出された欠陥との相対的な位置関係を把握することが可能になり、製造プロセスを管理する上で有効な情報として使うことができる。
【符号の説明】
【００９１】
１１０・・・テーブル部 １１１・・・テーブル（スピンドル） １１２・・・ステージ １２０・・・照明光学系 １２１・・・第１のレーザ光源 １２２・・・拡大レンズ １２３・・・集光レンズ １２４・・・集束レンズ １３０・・・散乱光検出光学系 １３１・・・第１の非球面フレネルレンズ １３２・・・第２の非球面フレネルレンズ １３６・・・第1の光電変換器 １４０・・・正反射光検出光学系 １４１・・・ミラー １４２・・・集光レンズ １４３・・・結像レンズ １４６・・・第２の光電変換器 １５０・・・信号処理・制御系 １５３・・・信号処理部 １５４・・・記憶部 １５７・・・全体制御部 １１１０・・・テーブル部 １１２０・・・表面側検査光学系 １１３０・・・裏面側検査光学系。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスクの表面の欠陥を光学的に検査する方法及びその装置に係り、特に、従来の磁気ディスク表面の凹みや傷及び両面に付着した異物を検出するのに適した磁気ディスクの光学式欠陥検査方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の連続記録磁性媒体の磁気ディスク表面の欠陥を検査する装置は、例えば特許文献１（特開２００２−２５７７４２号公報）や特許文献２（特開２００８−２６８１８９号公報）に記載されている。この特許文献１には、回転している磁気ディスクにレーザビームを斜め方向から照射して、ディスク表面からの正反射光を複数の受光素子を備えた検出器上に結像させ、その検出信号を処理して欠陥を検出する構成が開示されている。 また特許文献２には、回転している磁気ディスクにレーザビームを斜め方向から照射して、ディスク表面からの正反射光と散乱光とを検出し、正反射光と散乱光とのそれぞれの検出信号を処理することによりディスク表面の欠陥を検出して分類する検査装置が開示されている。
【０００３】
一方、磁気ディスクを照明するレーザは、そのビームの断面における強度分布がガウス分布であることが知られているが、特許文献３（特開平６−３４７４１８号公報）には、ガウス分布を有するレーザ光を被検物体の複数断面にそってレーザ光束の半径にほぼ等しい間隔で移動させて各断面における光束を重畳させることにより均一な照明強度による観察を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５７７４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２６８１８９号公報
【特許文献３】特開平６−３４７４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気ディスクの記録容量の増大化に伴い、磁気ディスク上の記録密度が高くなり、検出すべき欠陥のサイズがより小さくなってきている。
【０００６】
図１０に、本発明で検査対象とする試料(磁気ディスク)１００の外観を示す。（ａ）は磁気ディスク１００を示し、(ｂ)にその断面の一部を拡大した模式図を示す。磁気ディスク１００は基板１０１１の両面に磁性膜１０１２（実際には、下地膜上に形成された多層膜で構成されている）が均一に形成されその表面が保護膜１０１３で覆われた構造になっている。したがって、表面が無欠陥の理想的な状態では、磁気ディスク１００の表面にレーザを斜め方向から照射したときに、磁気ディスク１００の表面からは照射したレーザの断面内の光量の分布に応じた分布を持つ反射光が検出される。
【０００７】
一方、磁気ディスク１００の表面に照射するレーザの光軸に直角な断面内の光量の分布１１０１は、図１１に示すように中央（光軸の中心）が強く、中央部から離れるに従って弱くなるいわゆるガウス分布形状を持つ。
【０００８】
一般に磁気ディスク１００の検査においては、磁気ディスク１００を回転させながら１回転につき磁気ディスク表面の半径方向に隣り合う領域からの反射光を検出器で検出して欠陥を抽出している。このとき磁気ディスク表面のレーザの照射位置は前回の照射位置と一部が重なり合うようにして、即ち検出器で検出する領域よりも広い領域に照射している。
【０００９】
その結果、ある時点での検査においては、１回転前の照射領域に存在する欠陥であって当該時点での検査領域には存在しない欠陥からの反射光（散乱光）の影響を受けてしまい、欠陥位置の検出をより正確に求めようとする場合に、検出位置に誤差を生じさせてしまう原因となっている。
【００１０】
本発明の目的は、上記課題を解決して、微細な欠陥の位置をより正確に求めることを可能にする光学式の磁気ディスク欠陥検査装置を提供することに有る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明では、磁気ディスクにレーザを照射し正反射光と散乱光とを検出して欠陥を検出する光学式の磁気ディスク欠陥検査装置を、正反射光を検出する手段は複数の画素を並べて配列した検出面を有する検出器を有する正反射光検出手段と、磁気ディスクを１回転させたときに検出手段の検出器で検出する磁気ディスクの検査領域が１回転前の検査領域と半径方向に隣り合う領域になるように磁気ディスクを半径方向に連続的に移動させるように制御する制御手段と、磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出した検出器の各画素からの出力信号に加えて半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて欠陥の位置を求めるとともに欠陥の種類を判定する信号処理手段とを備えて構成した。
【００１２】
また上記目的を達成するために、本発明では、磁気ディスクにレーザを照射し正反射光と散乱光とを検出して欠陥を検出する光学式の磁気ディスク欠陥検査方法において、複数の画素を並べて配列した検出面を有する検出器で磁気ディスクの表面からの正反射光を検出し、磁気ディスクを１回転させたときに検出器で検出する磁気ディスクの検出領域が１回転前の検出領域と半径方向に隣り合う領域になるように磁気ディスクを半径方向に連続的に移動させながら、磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出して得た各画素からの出力信号に加えて半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の領域をからの正反射光を検出した複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて欠陥の位置を求めるとともにこの欠陥の種類を判定するようにした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、磁気ディスク表面の孤立欠陥の位置をより正確に求めることを可能にするとともに、孤立欠陥の凹凸の判定精度を向上させることを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）および（ｂ）は磁気ディスク欠陥検査装置の全体の構成を示すブロック図、（ｃ）は実施例１に係る光学式の磁気ディスク欠陥検出部の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】非球面レンズの断面図及びそれに対応する非球面フレネルレンズの断面図である。
【図３】光電変換器の受光面の平面図である。
【図４】（ａ）は磁気ディスク上のレーザによる照明領域と検出器の各画素で検出する検査領域との関係を示す磁気ディスクの照明領域の平面図、（ｂ）は照明領域における光量の分布を示す図である。
【図５】実施例１における欠陥検出処理の流れを示すフロー図である。
【図６】欠陥に応じた反射光の分布の状態を模式的に示した図である。
【図７】磁気ディスク上の半径方向に隣り合うレーザによる照明領域と検出器で検出する検査領域との関係を示す磁気ディスクの照明領域の平面図である。
【図８】（ａ）磁気ディスク上の検査領域からの正反射光を検出した各画素の出力信号とそれから算出された欠陥の中心位置を示したグラフ，（ｂ）磁気ディスク上の検査領域からの正反射光を検出した各画素の出力信号に更に半径方向に隣接する前後の検査領域からの正反射光を検出した各画素の出力信号のうち検査領域に隣接する側のそれぞれ２画素分の出力信号を加えた検出信号波形とそれから算出された欠陥の中心位置を示したグラフである。
【図９】実施例１における検査結果をマップで表示した表示画面の図である。
【図１０】磁気ディスクの平面図（ａ）とその断面図（ｂ）である
【図１１】レーザビームの光軸に直角な断面における光量の分布を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は実施例２における磁気ディスク両面欠陥検出部の概略の構成を示すブロック図、（ｂ）は実施例２における磁気ディスク欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】実施例２における裏面側の検査光学系の概略の構成を示す（a）正面図と、（ｂ）Ａ−Ａ方向から見た側面図である。
【図１４】実施例２における検査結果をマップで表示した表示画面の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明では、磁気ディスク表面の欠陥の凹凸の判定精度を向上させるとともに、孤立欠陥および連続欠陥の位置をより正確に求めることを可能にするために、光学式の磁気ディスク表面欠陥検査装置において、磁気ディスク表面の１回転ごとに半径方向に隣り合う検査領域の検出信号も用いて反射光から欠陥の中心位置を算出し、更に、欠陥の中心位置における基準信号と検出信号とを比較して欠陥の凹凸を判定するようにした。以下に、本発明を磁気ディスクを片面ずつ検査する検査装置に適用した例と、磁気ディスクの両面を同時に検査する両面同時検査装置に適用した例とを、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１（ａ）は、磁気ディスクを片面ずつ検査する検査装置に本発明を適用した例を説明するための磁気ディスク検査装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１７】
１０３は検査対象の磁気ディスク１００を受け入れる搬入部、１０１は磁気ディスク１００の一方の面を検査する第１の磁気ディスク表面欠陥検出部、１０４は第１の磁気ディスク表面欠陥検出部１０１で片側の面の検査を追えた磁気ディスク１００を反転させる磁気ディスク反転部、１０２は反転させた磁気ディスク１００の他方の面を検査する第２の磁気ディスク表面欠陥検出部、１０５は検査が終わった磁気ディスク１００を搬出する搬出部である。第１の磁気ディスク表面欠陥検出部１０１と第２の磁気ディスク表面欠陥検出部１０２とは、基本的に同じ構成となっている。
【００１８】
図１（ｂ）には各部の配置を変更した例を示す。搬入部１０３’と搬出部１０５’とが第１の磁気ディスク表面欠陥検出部１０１’と第２の磁気ディスク表面欠陥検出部１０２’及び磁気ディスク反転部１０４’に対して同じ側に配置した点が図１（ａ）に示した構成と異なる。
【００１９】
図１（ｃ）は、第１の磁気ディスク表面欠陥検出部１０１を例としてその詳細な構成を説明する図である。第１の磁気ディスク表面欠陥検出部１０１は大きくは、検査対象の試料を載置するテーブル部１１０、照明光学系１２０、散乱光検出光学系１３０、正反射光検出光学系１４０、信号処理・制御系１５０で構成されている。
【００２０】
テーブル部１１０は、試料（磁気ディスク）１００を載置して回転可能なスピンドル１１１、スピンドル１１１を回転の主軸に直角な方向に移動させるステージ１１２を備えている。
【００２１】
照明光学系１２０はレーザ光源１２１、レーザ光源１２１から発射されたレーザのビーム径を拡大する拡大レンズ１２２、ビーム径が拡大されたレーザを集光する集光レンズ１２３、集光されたレーザを試料１００の表面に集束させる集束レンズ１２４を備える。
【００２２】
散乱光検出系１３０は、試料１００の表面からの反射光(正反射光と散乱光)のうち散乱光を集光する対物レンズに相当する第１の非球面フレネルレンズ１３１、集光された散乱光を集束させる集束レンズに相当する第２の非球面フレネルレンズ１３２、第２の非球面フレネルレンズ１３２で集束された散乱光を通過させるピンホール１３４を有して散乱光以外の迷光を遮光するピンホール板１３５、ピンホール板１３５のピンホール１３４を通過した散乱光を高感度に検出する第１の光電変換器１３６（例えば、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）又は光電子増倍管（ＰＭＴ）など）を備える。
【００２３】
正反射光検出系１４０は、試料１００からの反射光（正反射光と散乱光）のうち正反射光を反射して光路を切替えるミラー１４１、光路を切替えられた正反射光を第２の光電変換器１４６（ＰＩＮ ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）で受光させる。ミラー１４１は、正反射光以外の光(散乱光)を反射しないように、十分に小さい形状に形成されている。第２の光電変換器１４６は、複数の検出素子（例えば複数の画素を有するフォトダイオードアレイまたはアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）アレイ）を備えている。
【００２４】
図２の（ａ）は通常の光学レンズ２１０を示し、（ｂ）にはそれと同じ開口を有する非球面フレネルレンズ２２０の例を示す。この図からもわかるように、非球面フレネルレンズ２２０は、同じ開口を有する通常の光学レンズ２１０と比べて、比較的薄い寸法で形成することができる。本実施例においては、このような特性を持つ非球面フレネルレンズを、第１の非球面フレネルレンズ１３１及び第２の非球面フレネルレンズ１３２として用いる。
【００２５】
信号処理・制御系１５０は、第１の光電変換器１３６からの出力をＡ/Ｄ変換し増幅する第１のＡ/Ｄ変換部１５１と第２の光電変換器１４５からの出力をＡ/Ｄ変換し増幅する第２のＡ/Ｄ変換部１５２とを備えた光電変換部１５８、第１のＡ/Ｄ変換部１５１と第２のＡ/Ｄ変換部１５２との出力を受けて信号処理する信号処理部１５３、信号処理部１５３で処理された結果を記憶する記憶部１５４、信号処理部１５３で処理された結果を出力する表示画面１５６を備えた出力部１５５、全体を制御する全体制御部１５７を備えている。
【００２６】
次に、各部の動作を説明する。
テーブル部１１０は全体制御部１５７で制御されて、試料１００を載置した状態でスピンドル１１１を回転させると共に、スピンドル１１１の回転と同期してステージ１１２をスピンドル１１１の回転の主軸に直角な方向に移動させる。
【００２７】
テーブル部１１０により試料１００を回転、移動させながら、全体制御部１５７で制御されている照明光学系１２０のレーザ光源１２１から発射したレーザを集束レンズ１２４で試料１００の表面に集束させて照射する。
【００２８】
レーザが照射された試料１００の表面１００１からは、表面の欠陥や傷、面の微小な凹凸（荒れ）などの状態に応じた反射光（散乱光と正反射光）が発生する。このとき、散乱光は試料１００の表面の欠陥の大きさに応じて分布する。すなわち、大きな欠陥や傷からの散乱光は比較的強い強度で指向性を持って分布し、微小な欠陥や傷からの散乱光は比較的弱い強度で大きな広がりを持って分布する。
【００２９】
レーザが照射された試料１００の表面１００１からの反射光のうち正反射光は、試料１００の表面１００１に入射するレーザの入射角度と同じ出射角度側（正反射光の光路上）に配置されたミラー１４１で反射されて集光レンズ１４２の方向に進む。集光レンズ１４２に入射した試料１００からの正反射光は集光レンズ１４２を透過して集光され、結像レンズ１４３により集光位置に設置されたピンホール板１４４のピンホール１４５を通過して第２の光電変換器１４６の受光面１４７上に試料１００の表面１００１の像を結像する。
【００３０】
図３に示すように、第２の光電変換器１４６の受光面１４７（試料１００の表面１００１からの正反射光が入射する面）には複数の画素１４７-１から１４７-ｎ（図３はｎ＝７の場合を示す）がアレイ状に配列されており、結像レンズ１４３で形成された試料１００の表面１００１からの正反射光による表面１００１の像を検出する。
【００３１】
図４（ａ）には、第２の光電変換器１４６で撮像する試料１００の表面１００１の領域１４７’と試料１００の表面１００１でレーザで照射される領域１４８の関係を示している。図４（ｂ）には、レーザで照射される領域１４８における光量の分布１４９と第２の光電変換器１４６の受光面１４７の各画素１４７-１から１４７-７の撮像範囲との関係を示す。レーザの光量の分布１４９はガウス分布になる。試料１００の表面１００１のレーザで照射される範囲（領域１４８の長さ）４０１は、第２の光電変換器１４６の撮像範囲４０２よりも大きい。
【００３２】
一方、レーザが照射された試料１００の表面１００１からの反射光でミラー１４１で反射されなかった光(散乱光)のうち対物レンズの役目をする第１の非球面フレネルレンズ１３１に入射した光は集光され、集束レンズの役目をする第２の非球面フレネルレンズ１３２に入射して第１の光電変換器１３６の検出面(図示せず)上に集束し、高感度な第１の光電変換器１３６で検出される。
【００３３】
第１の非球面フレネルレンズ１３１及び第２の非球面フレネルレンズ１３２は従来の光学レンズに比べて薄く軽量であるために、それらを収納する鏡筒（図示せず）を従来の光学レンズの鏡筒に比べて比較的コンパクトに作ることが可能になり、試料上面における設置位置の自由度が増して開口数（ＮＡ）を０．６以上（従来の光学レンズを用いた場合のＮＡは０．４以下）で設計することが可能になる。その結果、前述したように微小な欠陥からの散乱光は基板の上方にほぼ等方的に分布するために、検出感度が同じであれば検出信号のレベルは検出面の面積に比例するので、従来の光学レンズ系で構成した検出光学系で検出する場合に比べて大きい検出信号を得ることができる。したがって、従来と比べてより小さい欠陥からの散乱光を検出できることになる。
【００３４】
Ａ/Ｄ変換部１５１と１５２とは、それぞれ第１の光電変換器１３６または第２の光電変換器１４６から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、増幅して出力する。
【００３５】
Ａ/Ｄ変換部１５１と１５２から出力されたデジタル信号は信号処理部１５３に入力し、信号処理部１５３においては、デジタルに変換された第１の光電変換器１３６からの出力信号と第２の光電変換器１４６からの出力信号とを両方又はその一方を用いて処理して試料１００の表面１００１に存在する欠陥を検出し、テーブル部１１０を制御する全体制御部１５７から得られる試料１００上のレーザ照射位置情報を用いて、検出した欠陥の基板１００上の位置を特定する。さらに、信号処理部１５３においては、第１の光電変換器１３６と第２の光電変換器１４６とからの検出信号の特徴にもとづいて検出した欠陥の種類を特定する。
【００３６】
本実施例においては、散乱光検出光学系１３０に非球面フレネルレンズ１３１と非球面フレネルレンズ１３２とを用いた構成について説明したが、これらのレンズの代わりに、図２（ａ）に示したような非球面レンズまたは通常の球面レンズを組合わせたもので構成しても良い。
【００３７】
次に、信号処理部１５３で行う欠陥の抽出と抽出した欠陥を分類する処理について図５を用いて説明する。
【００３８】
正反射光検出光学系１４０の第２の光電変換器１４６で試料１００の表面からの正反射光を検出した信号は、Ａ/Ｄ変換部１５２でデジタル信号に変換されて信号処理部１５３に入力される（Ｓ５０１）。信号処理部１５３において入力された信号は一旦記憶部（図示せず）に記憶され、順次入力した各画素からの出力信号の値を予め記憶しておいた欠陥のない領域からの正反射光の検出信号（第２の光電変換器１４６の各画素１４７からの出力）の値で割って正規化する（Ｓ５０２）。
【００３９】
次に、この正規化した信号波形（正規化した各画素の値をプロットしたもの）から欠陥の有無を判定する（Ｓ５０３）。この正規化した信号波形が全領域（第２の光電変換器１４６の全画素１４７−１〜１４７−７）において１±ε（εは誤差の範囲）の範囲に入っていればその領域には欠陥がないと判定し、次の領域の検査を行う。一方、この正規化した信号波形の一部の領域又は全領域が１±εの範囲外に有るときには欠陥ありと判定する。
【００４０】
次に、欠陥ありと判定された場合に、その欠陥が孤立欠陥か連続した線状の欠陥であるかを判定する（Ｓ５０４）。ここでは、この正規化した信号波形の一部の領域が１±εの範囲外に有るときには孤立欠陥と判定し、正規化した信号波形の全領域が１±εの範囲外に有るときには線状欠陥と判定する。
【００４１】
孤立欠陥と判定された場合には、後述するような方法で第２の光電変換器１４６の各画素１４７−１〜１４７−７の正規化された信号波形から欠陥の中心位置を求め（Ｓ５０５）、重心位置の正規化信号のレベルから欠陥の凹凸を判定する（Ｓ５０６）。
【００４２】
線状の欠陥であると判定された欠陥については、記憶部に記憶しておいて、試料１００が１回転したときの試料１００の半径方向に１ピッチ分ずれた領域からの反射光を検出して得た信号と組合せて欠陥のサイズを算出する（Ｓ５０７）。このような検査を試料１００の全面に亘って行い（Ｓ５０８）、その結果を入出力装置１５５の表示画面１５６に表示する（Ｓ５０９）。
【００４３】
試料１００の一方の面の検査を終了すると試料１００は図１（ａ）又は（ｂ）に示すように、第１の磁気ディスク表面欠陥検出部１０１から、磁気ディスク反転部１０４又は１０４’に送られて反転させられ、未だ検査されていない側の面が上面になる。次に反転させられた試料１００は第２の磁気ディスク表面欠陥検出部１０２また波１０２’に搬送されて上記に説明したＳ５０１からＳ５０９までのステップが実行される。
【００４４】
このようにして両面が検査された試料１００は搬出部１０５股波１０５’に送られて装置の外部に取り出される。
【００４５】
信号処理部１５３で判定した結果は、欠陥の位置情報と共に記憶部１５４に記憶されると共に、図９に示すように、出力部１５５の画面１５６上にマップ形式で表面の欠陥の分布１５６１と裏面の欠陥の分布１５６２、及び欠陥表示選択部１５６３で選択した欠陥を種類ごと、及びサイズごとに表面の欠陥マップ１５６１と裏面の欠陥マップ１５６２上で識別できるようにして表示する。
【００４６】
つぎに、（Ｓ５０４）で孤立欠陥と判定された欠陥の検出信号から欠陥の中心位置を求め（Ｓ５０５）欠陥の凹凸を判定する（Ｓ５０６）処理について説明する。
【００４７】
正反射光検出光学系１４０においては、前述したように、試料１００の表面１００１に照射するレーザの光軸に直角な断面内の光量の分布１００２は、図１１に示すように中央（光軸の中心）が強く、中央部から離れるに従って弱くなるいわゆるガウス分布をしている。このような光量に分布を持つレーザで照明された領域からの反射光による像を検出して欠陥を抽出するためには、欠陥のない領域をレーザで照明したときの正反射光の像を検出した第２の光電変換器１４６の各画素からの出力信号を基準として、試料１００上の各領域を照明したときの正反射光による像を検出した第２の光電変換器１４６の各画素の出力信号の割合を各画素ごとに求める（正規化する）ことにより得ることができる。
【００４８】
即ち、試料１００上で欠陥がない領域からの正反射光を検出したときの各画素からの出力は基準の出力信号に対してそれぞれ１になるが、試料１００上の欠陥がある部分からの正反射光を検出した信号は基準の出力信号に対して大きくなる場合（主に凹状の欠陥）や小さくなる場合（主に凸状の欠陥）、即ち欠陥がない領域からの正反射光を検出したときの画素毎の出力信号を基準として画素ごとに正規化（各画素の出力信号を画素毎の基準の出力信号で割る）した値が１よりも大きくなったり小さくなったりする。このように各画素の出力信号を基準信号と比較することにより欠陥の有無や種類を判定することができる。
【００４９】
図６に欠陥にレーザ光源６０１から発射したレーザを試料６１０に照射したときの散乱光の発生の状態と検出器６０２との関係を模式的に示す。図６（ｂ）は試料６１０上に欠陥のない状態を示す。レーザ光源６０１から発射されたレーザを欠陥がない面６１２に照射した場合、入射時と同じ光量分布で反射して検出器６０２に到達する。図６（ａ）は試料６１０上の凹状の欠陥６１１にレーザを照射した場合を示す。凹状の欠陥６１１に照射されたレーザは、レンズ作用により検出器６０２の側に集束するように反射する。即ち、凹状の欠陥６１１からの反射光は周囲よりも光の強度が強くなる傾向がある。また、欠陥からの反射光が収束することにより、欠陥の周辺部からの反射光量は減少し、検出信号レベルが低下する傾向にある。一方、図６（ｃ）は試料６１０上の凸状の欠陥６１３にレーザを照射した場合を示す。凸状の欠陥６１３に照射されたレーザは、広い角度で散乱して検出器６０２に到達する光量は図６（ｂ）の欠陥がない部分に比べて減少する。また、散乱した光の影響を受けて、欠陥の周辺部の領域の検出信号のレベルが上昇する。即ち、凸状の欠陥を含む領域を撮像した画像では、凸状の欠陥部が暗く、その周辺部が多少明るい像として撮像される。欠陥に照射されたレーザの反射に関するこのような性質を利用して、反射光量の分布を調べることにより、凹状の欠陥と凸状の欠陥とを識別することができる。
【００５０】
図７には、試料１００が１回転する毎の表面上のレーザ照射位置と第２の光電変換器１４６の受光面１４７の複数の画素１４７-１から１４７-７で検出する領域の関係を示す。全体制御部１５７によりステージ１１２が制御されて、スピンドルがｎ回転したときの撮像領域（検査領域）４０１は（ｎ−１）回転時の撮像領域（検査領域）４０２及び（ｎ＋１）回転時の撮像領域（検査領域）４０３とそれぞれ境界を接するように半径方向への撮像領域が移動するように設定されているが、ｎ回転時の照明領域７０１（照明光の光量の分布を７１１に示す）は、（ｎ−１）回転時の照明領域７０２（照明光の光量の分布を７１２に示す）及び（ｎ＋１）回転時の照明領域７０３（照明光の光量の分布を７１３に示す）とそれぞれ一部が重なり合っている。
【００５１】
図６を用いて説明したように、凹状の欠陥６１１がある場合、欠陥からの反射光が収束することにより欠陥の周辺部からの反射光量は減少し、凸状の欠陥６１２が有る場合、欠陥からの反射光が広い角度で散乱することにより欠陥の周辺部からの反射光量が多少増加する。
【００５２】
即ち、図７の場合、検査領域４０１には存在しない欠陥７２０の影響により、検査領域４０１を撮像して得た画像信号のうち領域４０３に近い部分を検出した画素からの信号は、欠陥７２０が凹状の欠陥の場合には周囲よりも低いレベルとなり、欠陥７２０が凸状の欠陥の場合には周囲よりも高いレベルとなる。その結果、ｎ回転時に第２の光電変換器１４６の画素１４７-１乃至１４７-７で検出する試料１００の表面１００１の像のうち周辺の画素、１４７−１，１４７−２および１４７−６、１４７−７で検出する画像には隣接する領域からの反射光（欠陥からの散乱光）の影響を受けてしまう可能性がある。
【００５３】
これにより、ｎ回転時の検出領域４０１には欠陥が存在しない場合であっても、ｎ回転時の照明領域７０１で（ｎ＋１）回転時の検出領域７０３に存在する欠陥７２０からの反射光の一部が第２の光電変換器１４６の受光面１４７の複数の画素１４７-６及び１４７-７に入り込んでそれぞれの画素の検出信号に影響を与えてしまう。
【００５４】
欠陥検査領域４０１と欠陥７２０の位置の関係が図７に示したようなときに、ｎ回転時の第２の光電変換器１４６の画素１４７-１乃至１４７-７の検出信号だけを用いて欠陥を検出した場合（図８（ａ））と、（ｎ−１）回転時の検出領域６０２のうちｎ回転時の検出領域６０１と重なる領域形の正反射光を検出した画素の出力信号と、（ｎ＋１）回転時の検出領域６０３のうちｎ回転時の検出領域６０１と重なる領域形の正反射光を検出した画素の出力信号とを用いて欠陥を検出した場合（図８（ｂ））について説明する。
【００５５】
図８（ａ）および（ｂ）においては、第２の光電変換器１４６の７つの画素のうち中央の画素位置を中心（０）とし、一方の側を＋、他方の側を−として表示した。
【００５６】
検出信号における欠陥の中心位置Ｇを、中央の画素の位置を０とし、各画素をこの中央の画素から数えた番号を＋ｎ又は−ｎとし、各画素の出力を正規化した値から１を引いた値の絶対値をＳｎとしたときに、（数１）で定義する。
【００５７】
【数１】
【００５８】
図８（ａ）のｎ回転時の第２の光電変換器１４６の検出信号だけを用いて欠陥を検出した場合には、欠陥の中心位置を−３の画素の位置と判定し、そのときの受光信号レベルが負なので、−３の画素の位置に凸の欠陥が存在すると判定してしまう。
【００５９】
そこで、本実施例においては、撮像範囲（検査領域）から外れた照明領域からの反射光の影響を低減するために、ｎ回転時の第２の光電変換器１４６の各画素１４７−１〜７の検出信号に（ｎ−１）回転時及び（ｎ＋１）回転時の検出信号のうちｎ回転時の検出領域に近い側の画素２つずつの信号も用いてｎ回転時の欠陥の抽出と欠陥位置の算出とを行うようにした。なお、画素数は２に限らず、３以上でも良い。図８（ｂ）に、欠陥位置の算出に用いた信号の一例を示す。
【００６０】
図８（ｂ）は、欠陥がない領域からの正反射光を検出した各画素からの出力信号を基準としてｎ回転時の検査領域からの正反射光による画像を第２の光電変換器１４５で検出して各画素１４７−１〜７から出力された検出信号を正規化した値から１を引いた場合を示し、隣接する（ｎ−１）回転時と（ｎ＋１）回転時の各画素からの出力信号のうちｎ回転時の検査領域に近いほうの２画素分ずつの出力信号も加えた結果を示す。図８（ｂ）においても、第２の光電変換器１４６の７つの画素のうち中央の画素位置を中心とし、一方の側を＋、他方の側を−として表示し、隣接する（ｎ−１）回転時と（ｎ＋１）回転時の各画素からの出力信号を＋４と＋５及び−４と−５として表示した。
【００６１】
図８（ｂ）の（ｎ−１）回転時と（ｎ＋１）回転時の検出信号の一部も用いて画素位置−５から＋５までの出力を用いて欠陥の中心位置を算出すると、欠陥の中心位置は−４の画素の位置となる。これは画素位置−３〜＋３の範囲から外れた検出領域外であるので、ｎ回転時の検出領域内には欠陥が存在しないと判定する。
【００６２】
このように、検査対象領域に隣接する領域の検出信号を用いて欠陥位置を求めることにより、検査対象領域の近傍にある欠陥からの反射光の影響を低減して欠陥を抽出することが可能になる。
【００６３】
また、図６で説明した凹欠陥、凸欠陥からの散乱光の光量分布特性の違いを用いることにより、算出した欠陥の中心位置における出力信号レベルから欠陥の凹凸を判断することができる。すなわち、欠陥部からの反射光の上記したような性質を用いることにより、算出した欠陥の中心位置における正規化信号レベルに基づいて欠陥の種類を判定することができる。
【００６４】
このように検出した欠陥の中心位置における正規化信号レベルに基づいて欠陥の種類を判定する場合、ｎ回転時の検出信号だけを用いると周辺部の１４７−１、１４７−２及び１４７−６，１４７−７の画素はｎ回転時の撮像領域外にあってｎ回転時にレーザが照射された領域に存在する欠陥からの反射光の影響を受けて検出光量が変化し、その結果算出される欠陥の中心位置がずれてしまい、欠陥の中心位置における正規化信号レベルに基づいて欠陥の種類を判定する場合に、例えば凸状の欠陥を凹状の欠陥と誤判定してしまう恐れがあった。
【００６５】
これに対して本実施例においては、隣接する（ｎ−１）回転時と（ｎ＋１）回転時の各画素からの出力信号も用いて欠陥の中心位置を算出するために、ｎ回転時の撮像領域外にあってｎ回転時にレーザが照射された領域に存在する欠陥からの反射光を検出した信号も欠陥の中心位置の算出に用いるので、欠陥の誤判定を防止でき、より正確に欠陥の形状を判定することが可能になった。
【実施例２】
【００６６】
次に、本発明の第二の実施例として、磁気ディスクの両面の欠陥を同時に検出する両面欠陥検査装置に適用した例を、図を用いて説明する。
【００６７】
図１２（ａ）は、本実施例による磁気ディスクの両面の欠陥を同時に検出する両面欠陥検出部１２００の全体構成を示す図である。両面欠陥検出部１２００は大きくは、検査対象の試料を載置するテーブル部１１１０、表面側検査光学系１１２０、裏面側検査光学系１１３０、信号処理・制御系１１４０で構成されている。
【００６８】
テーブル部１１１０は、試料（磁気ディスク）１００を載置して回転可能なテーブル（スピンドル）１１１１、テーブル１１１１を回転の主軸に直角な方向に移動可能なステージ１１１２を備えている。また、テーブル部は、図示していない試料１００をチャックして保持する機構を備えている。
【００６９】
図１２（ｂ）に本実施例による両面欠陥検出部１２００を備えた磁気ディスク検査装置の全体構成を示すブロック図である。装置全体は、両面欠陥検出部１２００と磁気ディスク搬入・搬出部１２１０とで構成され、図１（ａ），（ｂ）に示した磁気ディスクの片面ずつを検査する装置に比べてよりシンプルな構成になっている。
【００７０】
両面欠陥検出部１２００のうち、試料１００の表面側１００１の欠陥を検出する表面側検査光学系１１２０の基本的な構成は実施例１で説明したものと同じであるので説明を省略する。
【００７１】
試料１００の裏面側１００２の欠陥を検出する裏面側検査光学系１１３０の概略の構成を図１３（a）及び（ｂ）に示す。裏面側検査光学系１３０は照明系１３０１と散乱光検出系１３０２及び正反射光検出系１３０３で構成される。
【００７２】
裏面側検査光学系１２３０の照明系１１３０１は、図１３(a)に示すように、第２のレーザ光源１２３１、第２のレーザ光源１２３１から発射したレーザを拡大する拡大レンズ１２３２、拡大されたレーザを集光する集光レンズ１２３３、集光されたレーザを試料１００の裏面に集束させる集束レンズ１２３４、集光レンズ１２３４を透過したレーザの光路を折り曲げるプリズム１２３５を備えて構成される。プリズム１２３５の面１２３６でレーザを反射して光路を折り曲げる構成としたので第２のレーザ光源１２３１を基板１００の下部の比較的狭い空間から離れた場所に設置することができ、従来の片面ずつ検査する装置に比べてテーブル部１１０に大きな変更を加えることなく裏面側の検査を可能にした。
裏面側の散乱光検出系１２４０は、レーザが照射された試料１００の裏面１００２から発生した反射光（正反射光と散乱光）のうち散乱光を集光する対物レンズに相当する第３の非球面フレネルレンズ１２４１、集光された散乱光を集束させる集束レンズに相当する第４の非球面フレネルレンズ１２４２、第４の非球面フレネルレンズ１２４２を透過してプリズム１２３５の面１２３７で反射して光路を切替えられた散乱光を通過させるピンホール１２５２を有して試料１００の裏面１００１からの散乱光以外の迷光を遮光するピンホール板１２５１、ピンホール板１２５１のピンホール１２５２を通過した散乱光を高感度に検出する第３の光電変換器１２６０（例えば、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）や光電子増倍管（ＰＭＴ）など）を備えて構成される。
【００７３】
裏面側の散乱光検出系１２４０に非球面フレネルレンズ１２４１及び１２４２とプリズム１２３５とを組合せて用いたことにより、基板１００の下部の比較的狭い空間にＮＡ(開口数)が比較的大きい光学系を設置することが可能になり、更に、プリズム１２３５で散乱光の光路を折り曲げて検出する構成としたので、従来の片面だけを検査する装置に比べてテーブル部１１０に大きな変更を加えることなく裏面側の検査を可能にした。
【００７４】
裏面側の正反射光検出系１２７０は、図１３（ｂ）に示すように、レーザが照射された試料１００の裏面１００２からの反射光（正反射光と散乱光）のうち正反射光の光路を切替えるミラー１２４３（図１３（ａ）の構成では、紙面に垂直な方向に反射する）、光路を切替えられた正反射光を集光する集光レンズ１２７２、集光された正反射光を結像させる結像レンズ１２７３、結像レンズ１２７３を透過した正反射光を通過させて正反射光以外の迷光を遮光するピンホール１２７５が形成されたピンホール板１２７４、結像レンズ１２７３で結像された試料１００の裏面１００２の像を検出する第４の光電変換器１２７６（アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ））を備えている。第４の光電変換器１２７６の構成は、実施例１で説明した第２の光電変換器１４６と同じである。
【００７５】
図１２において、信号処理系１１４０は、表面側検査光学系１１２０（図１の１０１に相当）の散乱光検出系１３０の第１の光電変換器１３６から出力される検出信号を増幅してＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄ変換器１５１と正反射光検出光学系１４０の第２の光電変換器１４６から出力される検出信号を増幅してＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄ変換器１５２とを備えた第１のＡ/Ｄ変換部１１４１（図１（ｃ）に示した構成におけるＡ/Ｄ変換部１５８に相当）、裏面側検査光学系１１３０の散乱光検出系１２４０の第３の光電変換器１２６０から出力される検出信号を増幅してＡ／Ｄ変換する第３のＡ／Ｄ変換器１２８１と正反射光検出光学系１２７０の第４の光電変換器１２７６から出力される検出信号を増幅してＡ／Ｄ変換する第４のＡ／Ｄ変換器１２８２とを備えた第２のＡ/Ｄ変換部１１４２、第１のＡ/Ｄ変換部１１４１からの出力を受けて信号処理する第１の信号処理部１１４３（図１（ｃ）に示した構成における信号処理部１５３に相当）と、第２のＡ/Ｄ変換部１１４２からの出力を受けて信号処理する第２の信号処理部１１４４と、第１の信号処理部１１４３で処理された信号と第２の信号処理部１１４４で処理された信号とを統合して処理する統合信号処理部１１４５、統合信号処理部１１４５で処理された結果を記憶する記憶部１１４６と、統合信号処理部１１４５で処理された結果を出力するとともに検査条件を入力する表示画面１１４８を備えた入出力部１１４７、全体を制御する全体制御部１１４９、全体制御部１１４９の制御信号を受けてテーブル部１１１０を制御するテーブル制御部１１５０、全体制御部１１４９の制御信号を受けて表面側の検査光学系１１２０と裏面側の検査光学系１１３０とを制御する検査光学系制御部１１５１とを備えている。
【００７６】
次に、上記した構成において磁気ディスクの両面を同時に検査する場合の各部の動作を説明する。
【００７７】
先ず、図示していないロード機構で試料１００をテーブル部１１１０のテーブル１１１１に載置し図示していないチャック機構でチャックして保持した状態で、テーブル部１１１０はテーブル制御部１１５０で制御されてテーブル１１１１を回転させると共に、テーブル１１１１の回転と同期してステージ１１１２をテーブル１１１１の回転の主軸に直角な方向に移動させる。
【００７８】
テーブル部１１１０により試料１００を回転、移動させながら、検査光学系制御部１１５１で制御されている表面側検査光学系１１２０の第１のレーザ光源１２１及び裏面側検査光学系１１３０の第２のレーザ光源１２３１を作動させてそれぞれレーザを発射させる。
【００７９】
表面側検査光学系１１２０における試料１００の表面１００１側の欠陥検査方法は実施例１で説明したものと基本的には同じであるので、説明を省略する。表面側検査光学系１１２０で検出された信号はＡ／Ｄ変換部１１４１でＡ／Ｄ変換されて信号処理部１１４３（図１の信号処理部１５３に相当）で処理される。信号処理部１１４３における処理の方法は、実施例１で図３から図８を用いて説明した方法と同じである。信号処理部１１４３で処理された結果は、欠陥の位置情報と共に統合処理部１１４５に送られる。
【００８０】
次に、裏面側検査光学系１１３０においては、図１３(ａ)に示すように、第２のレーザ光源１２３１から発射されたレーザは、拡大レンズ１２３２でレーザのビーム径が拡大され、この径が拡大されたレーザは集光レンズ１２３３で集光されて平行光となり集束レンズ１２３４に入射する。集束レンズ１２３４を透過したレーザはプリズム１２３５の面１２３６で反射されて光路が切替えられ、集束レンズ１２３４の焦点位置に配置された試料１００の裏面１００２に集束させられる。
【００８１】
プリズム１２３５の面１２３６は、反射されたレーザが試料１００の裏面１００２に所望の角度（３０度前後）で入射するように設定されている。集束したレーザが照射された試料１００の裏面１００２からは反射光(正反射光と散乱光)が発生するが、そのうち散乱光を集光する対物レンズに相当する第３の非球面フレネルレンズ１２４１の方向に向かった反射光は、焦点の位置が試料１００の裏面１００２のレーザ照射位置に合うように設置された第３の非球面フレネルレンズ１２４１に入射し、集光されて平行光として第３の非球面フレネルレンズ１２４１から出斜する。一方、第３の非球面フレネルレンズ１２４１の方向に向かった反射光のうち正反射光は第３の非球面フレネルレンズ１２４１の前方に配置したミラー１２４３で反射されて光路が切替えられて、第３の非球面フレネルレンズ１２４１には入射しない。
【００８２】
第３の非球面フレネルレンズ１２４１に入射して集光されて平行光となった試料１００の裏面１００２からの散乱光は、第４の非球面フレネルレンズ１２４２に入射し、第４の非球面フレネルレンズ１２４２を透過した後にプリズム１２３５の面１２３７で反射されて光路が切替えられ第４の非球面フレネルレンズ１２４２の焦点位置に集束させられる。プリズム１２３５の面１２３７は、反射した散乱光が所望の方向(試料１００の裏面１００２と平行な方向)に光路が切替るように角度が設定されている。なお、本実施例においては、第２のレーザ光源１２３１から発射されたレーザはプリズム１２３５の面１２３６に到達するまで試料１００の裏面１００２に対して平行に進むように裏面側の照明系を設定して、面１２３６と面１２３７とは同じ傾斜角度に設定されている。プリズム１２３５の面１２３６と面１２３７とは、それぞれミラーで構成されていてもよい。
【００８３】
第４の非球面フレネルレンズ１２４２の焦点位置にはピンホール板１２５１が配置されており、焦点位置に集束した試料からの散乱光を通過させるようにピンホール１２５２が空けられている。一方、散乱光以外の光（プリズム１２３５など光学部品からの反射光：迷光）の大部分はピンホール１２５２を通過できずにピンホール板１２５１で遮光されるため、第３の光電変換器１２６０で検出される光のほとんどはピンホール１２５２を通過した試料１００の裏面１００２からの散乱光になる。
【００８４】
第３の光電変換器１２６０で試料１００の裏面１００２からの散乱光を検出して得た信号はＡ/Ｄ変換部１１４１のＡ/Ｄ変換器１２８１に入力してデジタル信号に変換されて増幅された後、裏面側検出信号処理部１１４４に入力される。
【００８５】
一方、ミラー１２４３で反射されて光路が切替えられて裏面側正反射光検出光学系１２７０に入った試料１００からの正反射光は、図１３（ｂ）に示すように、集光レンズ１２７２に入射して集光され、結像レンズ１２７３に入射する。結像レンズ１２７３に入射して透過した正反射光が集光される位置にはピンホール１２７５が穿たれたピンホール板１２７４が設置されている。結像レンズ１２７３を透過した正反射光は、ピンホール１２７５を通過して迷光が除去された後、第４の光電変換器１２７６の検出面上に試料１００の裏面１００２の像を結像し第４の光電変換器１２７６で検出される。第４の光電変換器１２７６で検出した正反射光の検出信号はＡ/Ｄ変換部１１４２のＡ/Ｄ変換器１２８２に入力して増幅されデジタル信号に変換された後、裏面側検出信号処理部１１４４に入力される。
【００８６】
裏面側検出信号処理部１１４４に入力した第３の光電変換器１２６０からの検出信号と第４の光電変換器１２７６からの検出信号とはそれぞれ前述した表面側検出信号処理部１１４３（実施例１における信号処理部１５３に相当）と同様に処理されて試料１００の裏面側１００２の欠陥が検出され、欠陥の種類と大きさを判定し、その結果が欠陥の位置情報と共に統合処理部１１４５に送られる。
【００８７】
本実施例に拠れば、非球面フレネルレンズを組合せて高ＮＡの検出光学系をコンパクトに構成できるようになったので、装置を大型化することなくより微細な欠陥を基板の両面同時に検出することが可能になった。
【００８８】
表面側検出信号処理部１１４３と裏面側検出信号処理部１１４４とで処理されたデータは統合処理部１１４５へ送られて処理され、試料１００の両面の欠陥情報として記憶部１１４６に送られて格納されると共に、入出力部１１４７にも送られて画面１１４８上に検査結果の情報を出力する。
【００８９】
本実施例２において出力部１１４７から出力される検査結果の情報の一例を図１４に示す。この例は、表示画面１１４８上に試料１００の表面で検出された欠陥の種類ごとの分布１４０１と裏面で検出された欠陥の種類ごとの分布１４０２の状態をマップ形式で並べて表示し、その脇に欠陥のリスト１４０３を表形式で表示した画面１４００の例を示す。ユーザは、欠陥リスト１４０３上で任意の欠陥種類を指定することにより、指定された種類の欠陥の表面側の分布１４０１と裏面側の分布１４０２との状態を視覚的に把握することができる。
【００９０】
図１４に示した表示画面の構成は図９で説明した実施例１における表示画面の構成と実質的に同じであるが、本実施例２においては試料１００の表面１００１と裏面１００２とを同時に検査しているので、表面１００１の側で検出された欠陥と裏面１００２の側で検出された欠陥との相対的な位置関係を把握することが可能になり、製造プロセスを管理する上で有効な情報として使うことができる。
【符号の説明】
【００９１】
１１０・・・テーブル部 １１１・・・テーブル（スピンドル） １１２・・・ステージ １２０・・・照明光学系 １２１・・・第１のレーザ光源 １２２・・・拡大レンズ １２３・・・集光レンズ １２４・・・集束レンズ １３０・・・散乱光検出光学系 １３１・・・第１の非球面フレネルレンズ １３２・・・第２の非球面フレネルレンズ １３６・・・第1の光電変換器 １４０・・・正反射光検出光学系 １４１・・・ミラー １４２・・・集光レンズ １４３・・・結像レンズ １４６・・・第２の光電変換器 １５０・・・信号処理・制御系 １５３・・・信号処理部 １５４・・・記憶部 １５７・・・全体制御部 １１１０・・・テーブル部 １１２０・・・表面側検査光学系 １１３０・・・裏面側検査光学系。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の磁気ディスクを保持して回転と移動が可能なテーブル手段と、
該テーブル手段に保持された磁気ディスクの表面にレーザを照射する照明手段と、
該照明手段によりレーザが照射された前記磁気ディスクの表面からの反射光のうち正反射光を検出する正反射光検出手段と、
前記照明手段によりレーザが照射された前記磁気ディスクの表面からの反射光のうち散乱光を検出する散乱光検出手段と、
前記正反射光検出光学系で前記正反射光を検出して得られた検出信号と前記散乱光検出光学系で前記散乱光を検出して得られた検出信号とを処理して前記磁気ディスク上の欠陥を抽出する処理手段と、
該処理手段で処理した結果を出力する出力手段と、
前記テーブル手段と前記照明手段と前記正反射光検出手段と前記散乱光検出手段と前記処理手段とを制御する制御手段と
を備えた磁気ディスクの欠陥を光学的に検査する装置であって、
前記正反射光検出手段は複数の画素を並べて配列した検出面を有する検出器を有し、前記制御手段は前記テーブル手段を制御して前記磁気ディスクを１回転させたときに前記検出手段の検出器で検出する前記磁気ディスクの検査領域が１回転前の検査領域と半径方向に隣り合う領域になるように前記磁気ディスクを半径方向に連続的に移動させ、前記処理手段は前記磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて欠陥の位置を求めるとともに該欠陥の種類を判定することを特徴とする光学式磁気ディスク欠陥検査装置。
【請求項２】
検査対象の磁気ディスクを保持して回転と移動が可能なテーブル手段と、前記磁気ディスクの表面の欠陥を検出する表面欠陥検出部と前記磁気ディスクの裏面の欠陥を検出する裏面欠陥検出部と前記表面欠陥検出部で検出した結果と前記裏面欠陥検出部で検出した結果とを用いて前記磁気ディスクの表面の欠陥と裏面の欠陥とを統合して出力する統合信号処理部と、前記テーブル手段と前記表面欠陥検出部と前記裏面欠陥検出部と前記統合信号処理部とを制御する制御手段とを備えて磁気ディスクの表面と裏面の欠陥を同時に光学的に検査する装置であって、
前記表面欠陥検出部と前記裏面欠陥検出部とはそれぞれ
前記テーブル手段に保持された磁気ディスクにレーザを照射する照明手段と、
該照明手段によりレーザが照射された前記磁気ディスクからの反射光のうち正反射光を検出する正反射光検出手段と、
前記照明手段によりレーザが照射された前記磁気ディスクからの反射光のうち散乱光を検出する散乱光検出手段と、
前記正反射光検出光学系で前記正反射光を検出して得られた検出信号と前記散乱光検出光学系で前記散乱光を検出して得られた検出信号とを処理して前記磁気ディスク上の欠陥を抽出する処理手段とを備え、
前記正反射光検出手段は複数の画素を並べて配列した検出面を有する検出器を有し、前記制御手段は前記テーブル手段を制御して前記磁気ディスクを１回転させたときに前記検出手段の検出器で検出する前記磁気ディスクの検出領域が１回転前の検査領域と半径方向に隣り合う領域になるように前記磁気ディスクを半径方向に連続的に移動させ、前記処理手段は前記磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて欠陥の位置を求めるとともに該欠陥の種類を判定することを特徴とする光学式磁気ディスク欠陥検査装置。
【請求項３】
前記処理手段は、前記磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて出力信号の重心位置を求め、該求めた重心位置における画素の出力信号のレベルを基準信号レベルと比較して欠陥の凹凸を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査装置。
【請求項４】
前記処理手段は、前記磁気ディスクの当該検査時点における検査領域からの正反射光を検出した前記検出器の各画素からの出力信号に加えて、前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域のうち前記当該検査時点における検査領域を前記レーザで照明したときに照明された領域からの正反射光を検出した画素の出力信号も用いて前記検査領域における出力信号の重心位置を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査装置。
【請求項５】
前記処理手段は、前記磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に基づいて該検査領域に存在する欠陥が孤立欠陥であるか連続欠陥であるかを判定し、孤立欠陥であると判定したときには前記検査領域からの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて前記検査領域における孤立欠陥の中心位置を求め、該求めた中心位置における前記画素の出力信号のレベルを基準信号レベルと比較して該孤立欠陥の凹凸を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査装置。
【請求項６】
前記散乱光検出手段は、前記レーザが照射された磁気ディスクからの散乱光を集光する第１の非球面レンズと、該第１の非球面レンズで集光された散乱光を集光させ第２の非球面レンズと、前記散乱光が該第２の非球面レンズで集光された位置に配置されて該集光された散乱光を通過させるピンホールを有するピンホール板と、該ピンホールを通過した散乱光を受光する検出器とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査装置。
【請求項７】
回転と移動が可能なテーブルに保持された磁気ディスクの表面にレーザを照射し、
該レーザが照射された前記磁気ディスクの表面からの反射光のうち正反射光と散乱光とを分離して検出し、
該分離して検出した正反射光の検出信号と散乱光の検出信号とを処理して前記磁気ディスク上の欠陥を抽出し、
該処理した結果を出力する
磁気ディスクの欠陥を光学的に検査する方法であって、
複数の画素を並べて配列した検出面を有する検出器で前記磁気ディスクの表面からの正反射光を検出し、前記磁気ディスクを１回転させたときに前記検出器で検出する前記磁気ディスクの検出領域が１回転前の検出領域と半径方向に隣り合う領域になるように前記磁気ディスクを半径方向に連続的に移動させながら、前記磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出して得た前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて欠陥の位置を求めるとともに該欠陥の種類を判定することを特徴とする光学式磁気ディスク欠陥検査方法。
【請求項８】
回転と移動が可能なテーブルに保持された磁気ディスクの表面と裏面とにそれぞれレーザを照射し、
該レーザが照射された前記磁気ディスクの表面からの正反射光を検出した信号と散乱光を検出した検出信号とを処理して前記磁気ディスクの表面の欠陥を抽出し、
該レーザが照射された前記磁気ディスクの裏面からの正反射光を検出した信号と散乱光を検出した検出信号とを処理して前記磁気ディスクの裏面の欠陥を抽出し、
前記磁気ディスクの表面の欠陥を抽出した結果と前記磁気ディスクの裏面の欠陥を抽出した結果とを統合して出力する
磁気ディスクの表面と裏面との欠陥を光学的に同時に検査する方法であって、
前記磁気ディスクの表面の欠陥を抽出すること及び前記磁気ディスクの裏面の欠陥を抽出することを、
前記レーザが照射された前記磁気ディスクからの反射光のうち正反射光と散乱光とを分離して検出し、複数の画素を並べて配列した検出面を有する検出器で前記分離した正反射光を検出し、前記磁気ディスクを１回転させたときに前記検出器で検出する前記磁気ディスクの検出領域が１回転前の検出領域と半径方向に隣り合う領域になるように前記磁気ディスクを半径方向に連続的に移動させながら、前記磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出して得た前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて欠陥の位置を求めるとともに該欠陥の種類を判定することを特徴とする光学式磁気ディスク欠陥検査方法。
【請求項９】
前記欠陥の位置を求めることを、前記磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて出力信号の重心位置を求め、該求めた重心位置における画素の出力信号のレベルを基準信号レベルと比較して欠陥の凹凸を判定することを特徴とする請求項５又は６に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査方法。
【請求項１０】
前記磁気ディスクの当該検査時点における検査領域からの正反射光を検出した前記検出器の各画素からの出力信号に加えて、前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域のうち前記当該検査時点における検査領域を前記レーザで照明したときに照明された領域からの正反射光を検出した画素の出力信号も用いて前記検査領域における出力信号の重心位置を求めることを特徴とする請求項７又は８に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査方法。
【請求項１１】
前記磁気ディスクからの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に基づいて該検査領域に存在する欠陥が孤立欠陥であるか連続欠陥であるかを判定し、孤立欠陥であると判定したときには前記検査領域からの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて前記検査領域における孤立欠陥の中心位置を求め、該求めた中心位置における前記画素の出力信号のレベルを基準信号レベルと比較して該孤立欠陥の凹凸を判定することを特徴とする請求項７又は８に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査方法。
【請求項１２】
前記レーザが照射された前記磁気ディスクの検査領域からの反射光のうち正反射光と散乱光とを分離し、該分離した散乱光を第１の非球面レンズで集光し、該第１の非球面レンズで集光した散乱光を第２の非球面レンズで集光させてピンホールを通過させ、該ピンホールを通過させた散乱光を検出器で受光することを特徴とする請求項７又は８に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査方法。
【請求項１】
検査対象の磁気ディスクを保持して回転と移動が可能なテーブル手段と、
該テーブル手段に保持された磁気ディスクの表面にレーザを照射する照明手段と、
該照明手段によりレーザが照射された前記磁気ディスクの表面からの反射光のうち正反射光を検出する正反射光検出手段と、
前記照明手段によりレーザが照射された前記磁気ディスクの表面からの反射光のうち散乱光を検出する散乱光検出手段と、
前記正反射光検出光学系で前記正反射光を検出して得られた検出信号と前記散乱光検出光学系で前記散乱光を検出して得られた検出信号とを処理して前記磁気ディスク上の欠陥を抽出する処理手段と、
該処理手段で処理した結果を出力する出力手段と、
前記テーブル手段と前記照明手段と前記正反射光検出手段と前記散乱光検出手段と前記処理手段とを制御する制御手段と
を備えた磁気ディスクの欠陥を光学的に検査する装置であって、
前記正反射光検出手段は複数の画素を並べて配列した検出面を有する検出器を有し、前記制御手段は前記テーブル手段を制御して前記磁気ディスクを１回転させたときに前記検出手段の検出器で検出する前記磁気ディスクの検査領域が１回転前の検査領域と半径方向に隣り合う領域になるように前記磁気ディスクを半径方向に連続的に移動させ、前記処理手段は前記磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて欠陥の位置を求めるとともに該欠陥の種類を判定することを特徴とする光学式磁気ディスク欠陥検査装置。
【請求項２】
検査対象の磁気ディスクを保持して回転と移動が可能なテーブル手段と、前記磁気ディスクの表面の欠陥を検出する表面欠陥検出部と前記磁気ディスクの裏面の欠陥を検出する裏面欠陥検出部と前記表面欠陥検出部で検出した結果と前記裏面欠陥検出部で検出した結果とを用いて前記磁気ディスクの表面の欠陥と裏面の欠陥とを統合して出力する統合信号処理部と、前記テーブル手段と前記表面欠陥検出部と前記裏面欠陥検出部と前記統合信号処理部とを制御する制御手段とを備えて磁気ディスクの表面と裏面の欠陥を同時に光学的に検査する装置であって、
前記表面欠陥検出部と前記裏面欠陥検出部とはそれぞれ
前記テーブル手段に保持された磁気ディスクにレーザを照射する照明手段と、
該照明手段によりレーザが照射された前記磁気ディスクからの反射光のうち正反射光を検出する正反射光検出手段と、
前記照明手段によりレーザが照射された前記磁気ディスクからの反射光のうち散乱光を検出する散乱光検出手段と、
前記正反射光検出光学系で前記正反射光を検出して得られた検出信号と前記散乱光検出光学系で前記散乱光を検出して得られた検出信号とを処理して前記磁気ディスク上の欠陥を抽出する処理手段とを備え、
前記正反射光検出手段は複数の画素を並べて配列した検出面を有する検出器を有し、前記制御手段は前記テーブル手段を制御して前記磁気ディスクを１回転させたときに前記検出手段の検出器で検出する前記磁気ディスクの検出領域が１回転前の検査領域と半径方向に隣り合う領域になるように前記磁気ディスクを半径方向に連続的に移動させ、前記処理手段は前記磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて欠陥の位置を求めるとともに該欠陥の種類を判定することを特徴とする光学式磁気ディスク欠陥検査装置。
【請求項３】
前記処理手段は、前記磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて出力信号の重心位置を求め、該求めた重心位置における画素の出力信号のレベルを基準信号レベルと比較して欠陥の凹凸を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査装置。
【請求項４】
前記処理手段は、前記磁気ディスクの当該検査時点における検査領域からの正反射光を検出した前記検出器の各画素からの出力信号に加えて、前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域のうち前記当該検査時点における検査領域を前記レーザで照明したときに照明された領域からの正反射光を検出した画素の出力信号も用いて前記検査領域における出力信号の重心位置を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査装置。
【請求項５】
前記処理手段は、前記磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に基づいて該検査領域に存在する欠陥が孤立欠陥であるか連続欠陥であるかを判定し、孤立欠陥であると判定したときには前記検査領域からの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて前記検査領域における孤立欠陥の中心位置を求め、該求めた中心位置における前記画素の出力信号のレベルを基準信号レベルと比較して該孤立欠陥の凹凸を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査装置。
【請求項６】
前記散乱光検出手段は、前記レーザが照射された磁気ディスクからの散乱光を集光する第１の非球面レンズと、該第１の非球面レンズで集光された散乱光を集光させ第２の非球面レンズと、前記散乱光が該第２の非球面レンズで集光された位置に配置されて該集光された散乱光を通過させるピンホールを有するピンホール板と、該ピンホールを通過した散乱光を受光する検出器とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査装置。
【請求項７】
回転と移動が可能なテーブルに保持された磁気ディスクの表面にレーザを照射し、
該レーザが照射された前記磁気ディスクの表面からの反射光のうち正反射光と散乱光とを分離して検出し、
該分離して検出した正反射光の検出信号と散乱光の検出信号とを処理して前記磁気ディスク上の欠陥を抽出し、
該処理した結果を出力する
磁気ディスクの欠陥を光学的に検査する方法であって、
複数の画素を並べて配列した検出面を有する検出器で前記磁気ディスクの表面からの正反射光を検出し、前記磁気ディスクを１回転させたときに前記検出器で検出する前記磁気ディスクの検出領域が１回転前の検出領域と半径方向に隣り合う領域になるように前記磁気ディスクを半径方向に連続的に移動させながら、前記磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出して得た前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて欠陥の位置を求めるとともに該欠陥の種類を判定することを特徴とする光学式磁気ディスク欠陥検査方法。
【請求項８】
回転と移動が可能なテーブルに保持された磁気ディスクの表面と裏面とにそれぞれレーザを照射し、
該レーザが照射された前記磁気ディスクの表面からの正反射光を検出した信号と散乱光を検出した検出信号とを処理して前記磁気ディスクの表面の欠陥を抽出し、
該レーザが照射された前記磁気ディスクの裏面からの正反射光を検出した信号と散乱光を検出した検出信号とを処理して前記磁気ディスクの裏面の欠陥を抽出し、
前記磁気ディスクの表面の欠陥を抽出した結果と前記磁気ディスクの裏面の欠陥を抽出した結果とを統合して出力する
磁気ディスクの表面と裏面との欠陥を光学的に同時に検査する方法であって、
前記磁気ディスクの表面の欠陥を抽出すること及び前記磁気ディスクの裏面の欠陥を抽出することを、
前記レーザが照射された前記磁気ディスクからの反射光のうち正反射光と散乱光とを分離して検出し、複数の画素を並べて配列した検出面を有する検出器で前記分離した正反射光を検出し、前記磁気ディスクを１回転させたときに前記検出器で検出する前記磁気ディスクの検出領域が１回転前の検出領域と半径方向に隣り合う領域になるように前記磁気ディスクを半径方向に連続的に移動させながら、前記磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出して得た前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて欠陥の位置を求めるとともに該欠陥の種類を判定することを特徴とする光学式磁気ディスク欠陥検査方法。
【請求項９】
前記欠陥の位置を求めることを、前記磁気ディスクの検査領域からの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて出力信号の重心位置を求め、該求めた重心位置における画素の出力信号のレベルを基準信号レベルと比較して欠陥の凹凸を判定することを特徴とする請求項５又は６に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査方法。
【請求項１０】
前記磁気ディスクの当該検査時点における検査領域からの正反射光を検出した前記検出器の各画素からの出力信号に加えて、前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域のうち前記当該検査時点における検査領域を前記レーザで照明したときに照明された領域からの正反射光を検出した画素の出力信号も用いて前記検査領域における出力信号の重心位置を求めることを特徴とする請求項７又は８に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査方法。
【請求項１１】
前記磁気ディスクからの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に基づいて該検査領域に存在する欠陥が孤立欠陥であるか連続欠陥であるかを判定し、孤立欠陥であると判定したときには前記検査領域からの正反射光を検出した前記各画素からの出力信号に加えて前記半径方向に隣り合う１回転前及び１回転後の検査領域をからの正反射光を検出した前記複数の画素のうちの一部の画素の出力信号も用いて前記検査領域における孤立欠陥の中心位置を求め、該求めた中心位置における前記画素の出力信号のレベルを基準信号レベルと比較して該孤立欠陥の凹凸を判定することを特徴とする請求項７又は８に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査方法。
【請求項１２】
前記レーザが照射された前記磁気ディスクの検査領域からの反射光のうち正反射光と散乱光とを分離し、該分離した散乱光を第１の非球面レンズで集光し、該第１の非球面レンズで集光した散乱光を第２の非球面レンズで集光させてピンホールを通過させ、該ピンホールを通過させた散乱光を検出器で受光することを特徴とする請求項７又は８に記載の光学式磁気ディスク欠陥検査方法。
【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１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１３７７２１（Ｐ２０１１−１３７７２１Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９８０１４（Ｐ２００９−２９８０１４）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【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７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【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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