JP2000306235A - Device for inspecting surface of optical magnetic disk - Google Patents
Device for inspecting surface of optical magnetic diskInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固定式磁気ディス
ク（いわゆるハードディスク）や光磁気ディスク等の極
めて高い平坦度や平滑度を要求される表面の凹凸を検査
する装置に関するものであり、特に固体液浸レンズを用
いて光の波長よりも小さな表面の凹凸を検査する光学式
磁気ディスク表面検査装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for inspecting a surface of a fixed magnetic disk (a so-called hard disk) or a magneto-optical disk which requires extremely high flatness and smoothness. The present invention relates to an optical magnetic disk surface inspection apparatus for inspecting a surface unevenness smaller than the wavelength of light using an immersion lens.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高密度化の著しい磁気ディスク装置にお
いては、近年磁気ヘッドの浮上高さは光の波長よりも遙
に短く、０．０５μｍ以下と言われている。従って、磁
気ディスク媒体の平坦度や平滑度は、これよりも精度の
高いものでなければならない。このような磁気ディスク
表面の凹凸を非接触、非破壊で検査する方法として、走
査型近接場顕微鏡がある。2. Description of the Related Art In a magnetic disk drive with a remarkably high density, the flying height of a magnetic head is recently much shorter than the wavelength of light, and is said to be 0.05 μm or less. Therefore, the flatness and smoothness of the magnetic disk medium must be higher than this. As a method for non-contact and non-destructive inspection of such irregularities on the surface of a magnetic disk, there is a scanning near-field microscope.
【０００３】図８は、従来の走査型近接場顕微鏡を用い
た光学式磁気ディスク表面検査方法の説明図である。先
鋭化した光ファイバーに金属薄膜（多くはアルミニウ
ム）１０をコーティングして、その先端に微小開口ａを
設けた光ガイド型プローブ９を、観察試料の近接場（ｄ
＜ａ＜λ）に近づけて走査することが原則である。ここ
で、ｄはプローブ９と観察試料との間の距離、λは光の
波長である。この微小開口ａは、光ファイバーの光ガイ
ドを伝搬する光の波長λに比べて遙に小さく（例えばλ
／１０程度）してある。この場合、光は微小開口ａを進
行波として伝搬することはできないが、光ガイド先端の
微小開口ａの内外境界部において、電場が定在波を形成
することが知られている（エバネセント波と呼ばれ
る）。このエバネセント波の強度は、微小開口ａの内外
境界部からの近接距離に対して指数関数的に減衰する
が、微小開口ａよりも観察試料との距離ｄが十分小さく
（例えばλ／１０程度）なると、結合等の相互作用が発
生する。相互作用の範囲は、当然微小開口ａの大きさ程
度となるため、光波長よりも遙に小さな分解能を実現す
ることができる（光学，Vol.26,No.10,p516-524(1997)
参照）。FIG. 8 is an explanatory view of a conventional optical magnetic disk surface inspection method using a scanning near-field microscope. A sharpened optical fiber is coated with a metal thin film (often aluminum) 10, and a light guide probe 9 having a small opening a at its tip is placed in the near field (d) of the observation sample.
In principle, scanning should be performed close to <a <λ). Here, d is the distance between the probe 9 and the observation sample, and λ is the wavelength of light. The minute aperture a is much smaller than the wavelength λ of the light propagating through the light guide of the optical fiber (for example, λ
/ 10). In this case, light cannot propagate as a traveling wave through the small aperture a, but it is known that the electric field forms a standing wave at the inner and outer boundaries of the small opening a at the tip of the light guide (evanescent waves and evanescent waves). Called). The intensity of the evanescent wave attenuates exponentially with respect to the approach distance from the inner / outer boundary of the minute aperture a, but the distance d from the observation sample is sufficiently smaller than the minute aperture a (for example, about λ / 10). Then, an interaction such as bonding occurs. Since the range of the interaction is of course about the size of the small aperture a, a resolution much smaller than the light wavelength can be realized (Optics, Vol. 26, No. 10, p516-524 (1997)).
reference).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記の光ファイバー先
端に微小開口を設けた光ガイド型プローブを用いる方式
では、光の波長に比べて遙に高い分解能が得られる可能
性を有しているが、光ファイバーへの入射光量に対し
て、微小開口から染み出すエバネセント波の強度が極め
て小さく（１万分の１から１０万分の１程度）、検出光
が微弱で高速な走査が困難であるという問題点があっ
た。In the above-mentioned system using the light guide type probe having a small aperture at the tip of the optical fiber, there is a possibility that a resolution much higher than the wavelength of light can be obtained. The intensity of the evanescent wave oozing out of the minute aperture is extremely small (about 1 / 10,000 to 1 / 100,000) with respect to the amount of light incident on the optical fiber, and the detection light is weak and high-speed scanning is difficult. there were.
【０００５】本発明は、上記の問題点に鑑みなされたも
ので、その目的とするところは、光の波長よりも遙に高
い分解能、とりわけ磁気ディスク等の極めて高い平坦度
や平滑度を要求される表面の凹凸を検査する装置を提供
することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to require a resolution much higher than the wavelength of light, in particular, extremely high flatness and smoothness of a magnetic disk or the like. An object of the present invention is to provide an apparatus for inspecting unevenness of a surface.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】ところで、光磁気ディス
ク装置の高記録密度化のためには、光（レーザー光）の
集光スポットサイズの微細化が必須であり、光（レーザ
ー光）の短波長化の研究開発が盛んに行われている一
方、特許第２５５３２７５号に開示されているように、
固体液浸レンズを用いて集光スポットサイズを微細化す
る方法がある。すなわち、固体液浸レンズの内部で光を
集光すると、光の波長は固体液浸レンズ媒質の屈折率分
だけ短波長化され、従って、集光スポットサイズも該屈
折率分だけ縮小される。上記特許においては、光の集光
スポットサイズを微細化する手段として固体液浸レンズ
を用いているが、該レンズは高屈折率のガラスで作られ
るため、レンズ底面と記録媒体との距離が離れている
と、レンズ底面で内部全反射が起きてしまい、その効果
を利用できなくなる。この場合、レンズ底面にはエバネ
セント波が形成されるが、エバネセント波の強度はレン
ズ底面から試料の距離に対して指数関数的に減衰する。
この原理および作用は、固体液浸レンズを磁気ディスク
表面に近接させた場合、磁気ディスクの表面の極めて微
小な凹凸（高低差）に対して、エバネセント波の磁気デ
ィスク表面への結合が鋭敏に変化することを示してい
る。In order to increase the recording density of a magneto-optical disk drive, it is essential to reduce the size of a light (laser light) condensing spot. While research and development of wavelength conversion are being actively conducted, as disclosed in Japanese Patent No. 25553275,
There is a method of reducing the size of the focused spot using a solid immersion lens. That is, when light is condensed inside the solid immersion lens, the wavelength of the light is shortened by the refractive index of the solid immersion lens medium, and therefore, the condensed spot size is also reduced by the refractive index. In the above-mentioned patent, a solid immersion lens is used as means for miniaturizing the light condensing spot size, but since the lens is made of high refractive index glass, the distance between the lens bottom surface and the recording medium is large. If so, total internal reflection occurs on the bottom surface of the lens, and the effect cannot be used. In this case, an evanescent wave is formed on the bottom surface of the lens, and the intensity of the evanescent wave decays exponentially with respect to the distance of the sample from the bottom surface of the lens.
This principle and operation are as follows. When a solid immersion lens is brought close to the surface of a magnetic disk, the coupling of evanescent waves to the surface of the magnetic disk changes sharply due to extremely small irregularities (difference in height) on the surface of the magnetic disk. It indicates that you want to.
【０００７】この現象に鑑みて、上記課題を解決するた
めに、本発明においては、レーザー光源と、該レーザー
光源からのレーザー光を磁気ディスク表面上に集光する
対物レンズおよび前記磁気ディスク表面上から所定の距
離はなれて配置される固体液浸レンズからなるレーザー
集光装置と、前記固体液浸レンズの底面で内部全反射す
るレーザー光の光量を検出する検出器と、前記内部全反
射するレーザー光を前記対物レンズを経由して前記検出
器に導く偏光手段とを具備した光学式磁気ディスク表面
検査装置とした。In view of this phenomenon, in order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a laser light source, an objective lens for condensing laser light from the laser light source on a magnetic disk surface, and an A laser condensing device comprising a solid immersion lens arranged at a predetermined distance from a laser, a detector for detecting the amount of laser light totally internally reflected at the bottom surface of the solid immersion lens, and a laser for totally internally reflected An optical magnetic disk surface inspection apparatus comprising: polarizing means for guiding light to the detector via the objective lens.
【０００８】また、上記において、固体液浸レンズを形
成する媒質とその外側との境界面を形成する前記固体液
浸レンズの底面で、内部全反射するレーザー光が前記境
界面の外側にエバネセント波を形成していることとし
た。Further, in the above, at the bottom surface of the solid immersion lens forming the boundary between the medium forming the solid immersion lens and the outside thereof, the laser light totally internally reflected is directed to the outside of the boundary by the evanescent wave. Is formed.
【０００９】また、上記において、磁気ディスク表面上
から所定の距離はなれて配置される固体液浸レンズの底
面と前記磁気ディスク表面との距離は、内部全反射する
レーザー光が形成するエバネセント波の到達距離内とし
て、前記固体液浸レンズの底面と前記磁気ディスク表面
との距離が前記磁気ディスクの凹凸に応じて変化すると
き、前記エバネセント波が前記磁気ディスク表面の記録
磁性薄膜と結合する効率が変化することで、前記固体液
浸レンズの底面で内部全反射する前記レーザー光の光量
変化を前記検出器で検出することとした。In the above, the distance between the bottom surface of the solid immersion lens disposed at a predetermined distance from the surface of the magnetic disk and the surface of the magnetic disk is determined by the arrival of the evanescent wave formed by the laser light totally internally reflected. As the distance, when the distance between the bottom surface of the solid immersion lens and the surface of the magnetic disk changes according to the unevenness of the magnetic disk, the efficiency with which the evanescent wave couples with the recording magnetic thin film on the surface of the magnetic disk changes. Then, a change in the amount of the laser light totally internally reflected at the bottom surface of the solid immersion lens is detected by the detector.
【００１０】また、上記において、磁気ディスク表面上
に集光する対物レンズおよび前記磁気ディスク表面上か
ら所定の距離はなれて配置される固体液浸レンズに入射
するレーザー光の光束断面強度分布は断面中心部および
その近傍では０として輪帯状に形成され、前記レーザー
光の前記固体液浸レンズの底面への入射角度は全て臨界
角以上となっていることとした。Further, in the above, the cross-sectional intensity distribution of the luminous flux of the laser beam incident on the objective lens condensed on the surface of the magnetic disk and the solid immersion lens arranged at a predetermined distance from the surface of the magnetic disk is the center of the cross-section. The portion and its vicinity are formed in an annular shape as 0, and the incident angles of the laser light on the bottom surface of the solid immersion lens are all greater than or equal to the critical angle.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】図１は、本発明による実施例の光
学式磁気ディスク表面検査装置の構成図である。図１に
おいて、光学式磁気ディスク表面検査装置は、レーザー
光源１と、レーザー光源１からのレーザー光を磁気ディ
スク２の表面上に集光する対物レンズ３と、磁気ディス
ク２の表面上から所定距離はなれて配置される固体液浸
レンズ５と、固体液浸レンズ５の底面で内部全反射する
レーザー光の光量を検出する検出器８と、内部全反射す
るレーザー光を対物レンズ３を経由して検出器８に導く
偏光手段６とから構成されている。FIG. 1 is a block diagram of an optical magnetic disk surface inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an optical magnetic disk surface inspection apparatus includes a laser light source 1, an objective lens 3 for condensing laser light from the laser light source 1 on a surface of a magnetic disk 2, and a predetermined distance from the surface of the magnetic disk 2. A solid immersion lens 5 that is separated and separated, a detector 8 that detects the amount of laser light totally internally reflected at the bottom surface of the solid immersion lens 5, and a laser light that is totally internally reflected via the objective lens 3 And a polarization means 6 for guiding to the detector 8.
【００１２】図２は、本発明の第１の実施例の対物レン
ズと、固体液浸レンズおよび磁気ディスクを示す図であ
る。図３は、本発明の第２の実施例の対物レンズと、固
体液浸レンズおよび磁気ディスクを示す図である。図４
は、本発明の第１および第２の実施例の固体液浸レンズ
底面の位置と、磁気ディスク表面および磁気ディスク表
面上の凹凸の位置関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an objective lens, a solid immersion lens, and a magnetic disk according to a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing an objective lens, a solid immersion lens, and a magnetic disk according to a second embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing the positions of the bottom surface of the solid immersion lens and the positional relationship between the magnetic disk surface and the irregularities on the magnetic disk surface according to the first and second embodiments of the present invention.
【００１３】図２において、半球状の固体液浸レンズ５
は、磁気ディスク２の基板表面２１から所定距離はなれ
て配置されている。半球状の固体液浸レンズ５の半径ｒ
は、固体液浸レンズ５の高さをｈ、固体液浸レンズ５の
底面５２と磁気ディスク２の基板表面２１との間隙をａ
ｇ、基板表面２１から記録磁性薄膜２２までの深さをｄ
ｐとすると、数１で表されるようにする。In FIG. 2, a hemispherical solid immersion lens 5
Are arranged at a predetermined distance from the substrate surface 21 of the magnetic disk 2. Radius r of hemispherical solid immersion lens 5
Is the height of the solid immersion lens 5 and the gap a between the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and the substrate surface 21 of the magnetic disk 2 is a
g, the depth from the substrate surface 21 to the recording magnetic thin film 22 is d
If p is set, it is represented by Equation 1.
【００１４】[0014]
【数１】 半球状の固体液浸レンズ５の球心は、磁気ディスク２の
記録磁性薄膜２２に合致するようにし、対物レンズ３に
より収斂されたレーザービームは、半球状の固体液浸レ
ンズ５の球面により屈折されることなくこの球面に入射
し、磁気ディスク２の記録磁性薄膜２２内部に焦点が合
致するように設定する。ここで、固体液浸レンズ５の媒
質の屈折率をｎとすると、固体液浸レンズ５の底面５２
に入射するレーザー光の入射角度θが、数２で表される
臨界角θｃ以上のとき、そのレーザー光の光線要素は全
て内部全反射する。(Equation 1) The spherical center of the hemispherical solid immersion lens 5 matches the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2, and the laser beam converged by the objective lens 3 is refracted by the spherical surface of the hemispherical solid immersion lens 5. The light is incident on this spherical surface without being adjusted, and the focus is set so as to coincide with the inside of the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2. Here, assuming that the refractive index of the medium of the solid immersion lens 5 is n, the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5
When the incident angle θ of the laser beam incident on the laser beam is equal to or larger than the critical angle θc expressed by Equation 2, all the light beam elements of the laser beam are totally internally reflected.
【００１５】[0015]
【数２】 固体液浸レンズ５の底面５２に入射するレーザービーム
の断面中心部およびその近傍すなわち、０≦θ＜θ1 の
領域は、固体液浸レンズ５の底面５２への入射角度が臨
界角θｃ未満のレーザー光であり、また外周部すなわ
ち、θ1 ≦θ≦θ2 の領域では、固体液浸レンズ５の底
面５２への入射角度が臨界角θｃ以上のレーザー光とす
る。この場合、０≦θ＜θ1 の領域のレーザー光は固体
液浸レンズ５の底面５２を、固体液浸レンズ５の媒質５
１側（高屈折率領域）からその外側（低屈折率領域）へ
向かって透過する。また、θ1 ≦θ≦θ2 の領域のレー
ザー光は固体液浸レンズ５の底面５２で内部全反射し
て、固体液浸レンズ５の媒質５１側（高屈折率領域）か
らその外側（低屈折率領域）へ向かって透過することは
できない。(Equation 2) The center of the cross section of the laser beam incident on the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and its vicinity, that is, the region where 0 ≦ θ <θ 1, has a laser whose incident angle on the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 is less than the critical angle θc. In the outer peripheral portion, that is, in the region of θ1 ≦ θ ≦ θ2, the incident angle to the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 is a laser beam having a critical angle θc or more. In this case, the laser light in the region of 0 ≦ θ <θ1 is applied to the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 by the medium 5 of the solid immersion lens 5.
Light is transmitted from one side (high-refractive-index region) to the outside (low-refractive-index region). Further, the laser light in the region of θ1 ≦ θ ≦ θ2 is totally internally reflected by the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5, from the medium 51 side (high refractive index region) of the solid immersion lens 5 to the outside (low refractive index region). Region).
【００１６】図３において、超半球状の固体液浸レンズ
５は、磁気ディスク２の基板表面２１から所定距離はな
れて配置されている。超半球状の固体液浸レンズ５の半
径をｒ、固体液浸レンズ５の底面５２と磁気ディスク２
の基板表面２１との間隙をａｇ、基板表面２１から記録
磁性薄膜２２までの深さをｄｐ、固体液浸レンズ５と磁
気ディスク２の記録磁性薄膜２２の屈折率をｎとする
と、超半球状の固体液浸レンズ５の高さｈは数３で表さ
れるようにする。In FIG. 3, the super hemispherical solid immersion lens 5 is arranged at a predetermined distance from the substrate surface 21 of the magnetic disk 2. The radius of the super hemispherical solid immersion lens 5 is r, the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and the magnetic disk 2
When the gap between the substrate surface 21 and the recording magnetic thin film 22 is dp, the depth from the substrate surface 21 to the recording magnetic thin film 22 is dp, and the refractive indices of the solid immersion lens 5 and the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2 are n. The height h of the solid immersion lens 5 is set to be represented by Expression 3.
【００１７】[0017]
【数３】 対物レンズ３により収斂されたレーザービームは、超半
球状の固体液浸レンズ５の球面により屈折されてこの球
面に入射し、磁気ディスク２の記録磁性薄膜２２に焦点
が合致するようにする。固体液浸レンズ５の底面５２に
入射するレーザービームの断面中心部およびその近傍す
なわち、０≦θ＜θ1 の領域は、固体液浸レンズ５の底
面５２への入射角度が臨界角θｃ未満のレーザー光であ
り、また外周部すなわち、θ1 ≦θ≦θ2 の領域では、
固体液浸レンズ５の底面５２への入射角度が臨界角θｃ
以上のレーザー光とする。この場合、０≦θ＜θ1 の領
域のレーザー光は固体液浸レンズ５の底面５２を、固体
液浸レンズ５の媒質５１側（高屈折率領域）からその外
側（低屈折率領域）へ向かって透過する。また、θ1 ≦
θ≦θ2 の領域のレーザー光は固体液浸レンズ５の底面
５２で内部全反射して、固体液浸レンズ５の媒質５１側
（高屈折率領域）からその外側（低屈折率領域）へ向か
って透過することはできない。(Equation 3) The laser beam converged by the objective lens 3 is refracted by the spherical surface of the super-hemispherical solid immersion lens 5 and enters the spherical surface so that the focal point matches the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2. The center of the cross section of the laser beam incident on the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and its vicinity, that is, the region where 0 ≦ θ <θ 1, has a laser whose incident angle on the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 is less than the critical angle θc. Light, and in the outer periphery, that is, in the region of θ1 ≦ θ ≦ θ2,
The angle of incidence on the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 is the critical angle θc
The above laser light is used. In this case, the laser light in the region of 0 ≦ θ <θ1 moves the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 from the medium 51 side (high refractive index region) of the solid immersion lens 5 to the outside (low refractive index region). Through. Also, θ1 ≤
The laser light in the region of θ ≦ θ2 is totally internally reflected by the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and travels from the medium 51 side (high refractive index region) of the solid immersion lens 5 to the outside (low refractive index region). Cannot be transmitted.
【００１８】ところで、図２に示す実施例１および図３
に示す実施例２は共に、レーザービームを構成するそれ
ぞれ入射角度θを持った光線要素が、固体液浸レンズ５
の底面５２を透過して磁気ディスク２の記録磁性薄膜２
２に入射していく状態は、全く同様である。ここで、図
２および図３における、固体液浸レンズ５の底面５２で
内部全反射する、θ1 ≦θ≦θ2 の領域のレーザー光の
光線要素による電場は、固体液浸レンズ５の底面５２の
外に向かって伝搬できないが、底面５２に非常に近接し
たところでは、定在波（エネバセント波と呼ばれる）が
存在し、この領域に磁気ディスク２の記録磁性薄膜２２
が近接することにより、記録磁性薄膜２２側への電場の
伝搬が発生する（エネバセント結合と呼ばれる）。この
エネバセント結合を考慮したレーザービームを構成する
それぞれ入射角度θを持った光線要素が、固体液浸レン
ズ５の底面５２を透過して磁気ディスク２の記録磁性薄
膜２２に到達する透過率は、光学の原理Ｉ，p91-93, 東
海大学出版，M.Born and E.Wolf 著，早川徹・横田英嗣
訳に示される理論に基づいて計算できる。By the way, the first embodiment shown in FIG.
In the second embodiment, the light beam elements having the respective incident angles θ forming the laser beam are
Through the bottom surface 52 of the magnetic disk 2
The state of incidence on 2 is exactly the same. Here, in FIG. 2 and FIG. 3, the electric field due to the light beam element of the laser light in the region of θ1 ≦ θ ≦ θ2, which is totally internally reflected at the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5, Although it cannot propagate outward, a standing wave (referred to as an “enevescent wave”) exists very close to the bottom surface 52, and the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2 is located in this region.
, The electric field is propagated to the recording magnetic thin film 22 side (referred to as “Evanescent coupling”). The transmittance at which the light beam elements having the respective incident angles θ constituting the laser beam in consideration of the evanescent coupling are transmitted through the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and reach the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2 is optically , P91-93, Tokai University Press, M.Born and E.Wolf, translated by Toru Hayakawa and Eiji Yokota.
【００１９】すなわち、レーザー光の波長をλ、固体液
浸レンズ５の屈折率をｎｇ、磁気ディスク２の記録磁性
薄膜２２の屈折率をｎｄ、固体液浸レンズ５の底面５２
と磁気ディスク２の基板表面２１との間隙をａｇとすれ
ば、偏光を考慮したＰ偏光透過率tagpおよびＳ偏光透過
率tagsは、それぞれ数４および数５で表される。That is, the wavelength of the laser beam is λ, the refractive index of the solid immersion lens 5 is ng, the refractive index of the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2 is nd, and the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 is
When the gap between the magnetic disk 2 and the substrate surface 21 of the magnetic disk 2 is ag, the P-polarized light transmittance tagp and the S-polarized light transmittance tags considering the polarization are expressed by Equations 4 and 5, respectively.
【００２０】[0020]
【数４】 (Equation 4)
【００２１】[0021]
【数５】 ただし、数４および数５は、以下の数６から数２０に従
うものとする。(Equation 5) However, Equations 4 and 5 follow Equations 6 to 20 below.
【００２２】[0022]
【数６】 (Equation 6)
【００２３】[0023]
【数７】 (Equation 7)
【００２４】[0024]
【数８】 (Equation 8)
【００２５】[0025]
【数９】 (Equation 9)
【００２６】[0026]
【数１０】 (Equation 10)
【００２７】[0027]
【数１１】 [Equation 11]
【００２８】[0028]
【数１２】 (Equation 12)
【００２９】[0029]
【数１３】 (Equation 13)
【００３０】[0030]
【数１４】 [Equation 14]
【００３１】[0031]
【数１５】 (Equation 15)
【００３２】[0032]
【数１６】 (Equation 16)
【００３３】[0033]
【数１７】 [Equation 17]
【００３４】[0034]
【数１８】 (Equation 18)
【００３５】[0035]
【数１９】 [Equation 19]
【００３６】[0036]
【数２０】 次に、対物レンズにより収斂され固体液浸レンズ５の内
部に入射して、磁気ディスク２の記録磁性薄膜２２の内
部で焦点を形成するレーザー光の集光スポットの強度分
布計算について説明する。この方法を導く理論は、Pro
c.R.Soc.LondonSer.A253,p358-379(1959) 、APPL.OPT.V
ol.36,No.19,p4339-4348(jul.1997)に説明されている。
対物レンズによるレーザー光の焦点近傍の任意座標
（ｘ，ｙ，ｚ）における重畳された電場分布、ｅ＝（ｅ
ｘ，ｅｙ，ｅｚ）を用いて、レーザー集光スポットの強
度分布（点像強度分布関数：Point Spread Function ：
ＰＳＦ）は、数２１により求められる。ただし、ｚは対
物レンズ３と固体液浸レンズ５の中心軸で記録磁性薄膜
２２と垂直である。また、ｘ，ｙにより構成される平面
は記録磁性薄膜２２の平面と合致するものとする。(Equation 20) Next, the calculation of the intensity distribution of the condensed spot of the laser beam that is converged by the objective lens and enters the solid immersion lens 5 and forms a focal point inside the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2 will be described. The theory leading to this method is Pro
cRSoc.LondonSer.A253, p358-379 (1959), APPL.OPT.V
ol. 36, No. 19, p4339-4348 (jul. 1997).
The superposed electric field distribution at arbitrary coordinates (x, y, z) near the focal point of the laser beam by the objective lens, e = (e
Using x, ey, ez), the intensity distribution of the laser focused spot (Point Spread Function: Point Spread Function:
PSF) is obtained by Expression 21. Here, z is a central axis of the objective lens 3 and the solid immersion lens 5 and is perpendicular to the recording magnetic thin film 22. It is assumed that the plane formed by x and y coincides with the plane of the recording magnetic thin film 22.
【００３７】[0037]
【数２１】 (Equation 21)
【００３８】[0038]
【数２２】 (Equation 22)
【００３９】[0039]
【数２３】 (Equation 23)
【００４０】[0040]
【数２４】 (Equation 24)
【００４１】[0041]
【数２５】 (Equation 25)
【００４２】[0042]
【数２６】 なお、ａｘ０およびａｙ０は、対物レンズ３により収斂
されて固体液浸レンズ５に入射するレーザービームの電
場ベクトルであり、それぞれ前記の座標軸ｘおよびｙに
平行であるとする。本実施の形態では、ａｘ０＝１，ａ
ｙ０＝０である直線偏光のレーザービームを扱うものと
する。また、数２２から数２６のＲおよびΦは、前記座
標（ｘ，ｙ，ｚ）と以下の関係で表されるものとする。(Equation 26) Ax0 and ay0 are electric field vectors of the laser beam converged by the objective lens 3 and incident on the solid immersion lens 5, and are assumed to be parallel to the coordinate axes x and y, respectively. In the present embodiment, ax0 = 1, a
It is assumed that a linearly polarized laser beam with y0 = 0 is handled. Further, R and Φ in Expressions 22 to 26 are expressed by the following relationship with the coordinates (x, y, z).
【００４３】[0043]
【数２７】 [Equation 27]
【００４４】[0044]
【数２８】 すなわち、Φ＝０ならば前記座標（ｘ，ｙ，ｚ）におい
てｘ軸上の、Φ＝π／２であればｙ軸上のレーザー集光
スポットの強度分布を、それぞれ数２２から数２６を用
いて計算により求めることができる。[Equation 28] That is, if Φ = 0, the intensity distribution of the laser focused spot on the x axis at the coordinates (x, y, z), and if Φ = π / 2, And can be obtained by calculation.
【００４５】このレーザー集光スポットの強度分布は、
図２に示す実施例１および図３に示す実施例２それぞれ
の固体液浸レンズ５の底面５２と磁気ディスク２の記録
磁性薄膜２２との距離に応じて変化する。The intensity distribution of this laser focus spot is
It changes according to the distance between the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2 in each of the first embodiment shown in FIG. 2 and the second embodiment shown in FIG.
【００４６】すなわち、磁気ディスク２の基板表面２１
上から所定距離はなれて配置される固体液浸レンズ５の
底面５２と磁気ディスク２の記録磁性薄膜２２との距離
が所定の値よりも小さくなると、エバネセント結合によ
る固体液浸レンズ５の底面５２から磁気ディスク２の記
録磁性薄膜２２へのレーザー光の透過率が増大して、レ
ーザー集光スポットの強度分布の値は増大する。これ
は、固体液浸レンズ５の底面５２で全反射するレーザー
光の光量が、前記レーザー集光スポットの強度分布の増
大に伴って減少することを意味する。逆に、固体液浸レ
ンズ５の底面５２と磁気ディスク２の記録磁性薄膜２２
との距離が所定の値よりも大きくなると、エバネセント
結合による固体液浸レンズ５の底面５２から磁気ディス
ク２の記録磁性薄膜２２へのレーザー光の透過率が減少
して、レーザー集光スポットの強度分布の値は減少す
る。これは、固体液浸レンズ５の底面５２で全反射する
レーザー光の光量が、前記レーザー集光スポットの強度
分布の減少に伴って増大することを意味する。That is, the substrate surface 21 of the magnetic disk 2
When the distance between the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 disposed at a predetermined distance from the top and the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2 becomes smaller than a predetermined value, the distance from the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 by evanescent coupling is reduced. The transmittance of the laser light to the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2 increases, and the value of the intensity distribution of the laser focus spot increases. This means that the amount of laser light totally reflected by the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 decreases with an increase in the intensity distribution of the laser focused spot. Conversely, the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2
Is larger than a predetermined value, the transmittance of the laser beam from the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 to the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2 due to the evanescent coupling decreases, and the intensity of the laser focused spot The value of the distribution decreases. This means that the amount of laser light totally reflected by the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 increases with a decrease in the intensity distribution of the laser focused spot.
【００４７】これらの作用から、図１に示す固体液浸レ
ンズ５の底面５２で内部全反射するレーザー光の光量を
検出する検出器８と、前記内部全反射するレーザー光を
対物レンズ３を経由して検出器８に導く偏光手段６を具
備したことを特徴とする光学式磁気ディスク表面検査装
置の構成において、内部全反射するレーザー光の光量を
検出器８で測定することによって、磁気ディスク２の表
面の凹凸を測定することが可能になる。From these operations, the detector 8 for detecting the amount of laser light totally internally reflected at the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 shown in FIG. In the configuration of the optical magnetic disk surface inspection apparatus, comprising a polarizing means 6 for guiding the magnetic disk 2 to the detector 8, the amount of the laser light totally internally reflected is measured by the detector 8 so that the magnetic disk 2 Of the surface can be measured.
【００４８】[0048]
【実施例】図２に示す実施例１の固体液浸レンズ５およ
び磁気ディスク２では、固体液浸レンズ５の底面５２に
入射するレーザービームの断面中心部およびその近傍す
なわち０≦θ＜θ1 の領域は、固体液浸レンズ５の底面
５２への入射角度が臨界角θｃ未満のレーザー光であ
り、また外周部すなわちθ1 ≦θ≦θ2 の領域では、固
体液浸レンズ５の底面５２への入射角度が臨界角θｃ以
上のレーザー光とする。ここで、対物レンズ３の開口数
ＮＡは０．６、レーザー光の波長を６５０ｎｍ、磁気デ
ィスク２の記録磁性薄膜２２の屈折率を２．０として、
さらに固体液浸レンズ５の媒質５１の屈折率は磁気ディ
スク２の記録磁性薄膜２２の屈折率に近いことが望まし
く、ここでは２．０とする。従って、θｃ＝ｓｉｎ
-1（１／２．０）＝３０°となる。よって、θ1 ＝θｃ
＝３０°および、θ2 ＝ｓｉｎ-1（０．６）＝３６．８
７°となる。In the solid immersion lens 5 and the magnetic disk 2 according to the first embodiment shown in FIG. 2, the center of the cross section of the laser beam incident on the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and its vicinity, that is, 0 ≦ θ <θ1. The region is a laser beam whose incident angle on the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 is smaller than the critical angle θc, and the outer peripheral portion, that is, the region where θ1 ≦ θ ≦ θ2, is incident on the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5. The laser beam has an angle equal to or greater than the critical angle θc. Here, assuming that the numerical aperture NA of the objective lens 3 is 0.6, the wavelength of the laser beam is 650 nm, and the refractive index of the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2 is 2.0.
Further, the refractive index of the medium 51 of the solid immersion lens 5 is desirably close to the refractive index of the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2, and is set to 2.0 here. Therefore, θc = sin
−1 (1 / 2.0) = 30 °. Therefore, θ1 = θc
= 30 ° and θ2 = sin -1 (0.6) = 36.8
7 °.
【００４９】これらの条件下で、固体液浸レンズ５の底
面５２と磁気ディスク２の基板表面２１との間隙ａｇが
以下の５つの場合について、対物レンズ３により収斂さ
れ固体液浸レンズ５の内部に入射して、磁気ディスク２
の記録磁性薄膜２２の内部で焦点を形成するレーザー光
の集光スポットの強度分布を数４から数２６を用いて計
算した。Under these conditions, in the case where the gap ag between the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and the substrate surface 21 of the magnetic disk 2 is the following five cases, the inside of the solid immersion lens 5 is converged by the objective lens 3. Incident on the magnetic disk 2
The intensity distribution of the condensed spot of the laser beam that forms the focal point inside the recording magnetic thin film 22 was calculated using Equations 4 to 26.
【００５０】（１）ａｇ＝０．００μｍ （２）ａｇ＝０．０１μｍ （３）ａｇ＝０．０２μｍ （４）ａｇ＝０．０５μｍ （５）ａｇ＝０．１０μｍ 図５は、本発明の第１の実施例の固体液浸レンズを用い
たレーザー集光装置によるレーザー集光スポットの強度
分布の説明図である。図５の縦軸は、固体液浸レンズ５
の底面５２と磁気ディスク２の基板表面２１との間隙ａ
ｇが０．００μｍのときの記録磁性薄膜２２の内部のレ
ーザー集光スポットの強度分布で正規化した相対強度分
布を示してある。曲線１〜５は上記の（１）〜（５）に
それぞれ対応しており、固体液浸レンズ５の底面５２と
磁気ディスク２の基板表面２１との間隙ａｇの変化に応
じて、レーザー光の集光スポットの強度分布が変化する
ことを確認した。従って、レーザー光の集光スポットの
強度分布の変化に応じて、固体液浸レンズ５の底面５２
で全反射するレーザー光の光量も変化するので、磁気デ
ィスク２の基板表面２１の凹凸に応じた間隙ａｇの変化
を検出および測定することが可能となる。(1) ag = 0.00 μm (2) ag = 0.01 μm (3) ag = 0.02 μm (4) ag = 0.05 μm (5) ag = 0.10 μm FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of an intensity distribution of a laser condensing spot by the laser condensing device using the solid immersion lens of the first embodiment. The vertical axis of FIG.
A between the bottom surface 52 of the magnetic disk 2 and the substrate surface 21 of the magnetic disk 2
The relative intensity distribution normalized by the intensity distribution of the laser focused spot inside the recording magnetic thin film 22 when g is 0.00 μm is shown. Curves 1 to 5 correspond to the above (1) to (5), respectively. The curves 1 to 5 correspond to the change of the gap ag between the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and the substrate surface 21 of the magnetic disk 2, and the laser light It was confirmed that the intensity distribution of the focused spot changed. Therefore, the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 is changed in accordance with the change in the intensity distribution of the condensed spot of the laser light.
Since the amount of laser light totally reflected by the magnetic disk 2 also changes, it is possible to detect and measure a change in the gap ag according to the unevenness of the substrate surface 21 of the magnetic disk 2.
【００５１】図３に示す実施例２の固体液浸レンズ５お
よび磁気ディスク２では、対物レンズ３により収斂され
たレーザービームは、超半球状の固体液浸レンズ５の球
面により屈折されてこの球面に入射し、磁気ディスク２
の記録磁性薄膜２２に焦点が合致するようにしている。
これはいわゆるStigmatic 条件と呼ばれるもので、光学
の原理Ｉ，p205, 東海大学出版，M.Born and E.Wolf
著，早川徹・横田英嗣訳にその原理が示されており、ま
た前述のAPPL.OPT.Vol.36,No.19,p4339-4348(jul.1997)
には固体液浸レンズへの応用例が示されている。In the solid immersion lens 5 and the magnetic disk 2 according to the second embodiment shown in FIG. 3, the laser beam converged by the objective lens 3 is refracted by the spherical surface of the super hemispherical solid immersion lens 5, and Incident on the magnetic disk 2
Is focused on the recording magnetic thin film 22.
This is the so-called Stigmatic condition, and the principle of optics I, p205, Tokai University Press, M. Born and E. Wolf
Written by Toru Hayakawa and Eiji Yokota, the principle of which is described in the book, and the aforementioned APPL.OPT.Vol.36, No.19, p4339-4348 (jul.1997)
Shows an example of application to a solid immersion lens.
【００５２】Stigmatic 条件を満足した超半球状の固体
液浸レンズでは、超半球状の固体液浸レンズの球面によ
り屈折されたレーザービームは収差なく集光されて、そ
のときの開口数ＮＡは、超半球状の固体液浸レンズの屈
折率をｎとすれば、対物レンズの開口数ＮＡをｎ倍した
ものとなる。本発明では、超半球状の固体液浸レンズ５
の底面に入射するレーザービームの断面中心部およびそ
の近傍すなわち、０≦θ＜θ1 の領域は、固体液浸レン
ズ５の底面５２への入射角度が臨界角θｃ未満のレーザ
ー光であり、また外周部すなわちθ1 ≦θ≦θ2 の領域
では、固体液浸レンズ５の底面５２への入射角度が臨界
角θｃ以上のレーザー光とする。ここで、対物レンズ３
の開口数ＮＡを０．４５、レーザー光の波長を６５０ｎ
ｍ、磁気ディスク２の記録磁性薄膜２２の屈折率を２．
０として、さらに固体液浸レンズ５の媒質５１の屈折率
は磁気ディスク２の記録磁性薄膜２２の屈折率に近いこ
とが望ましく、ここでは２．０とする。従って、θｃ＝
ｓｉｎ-1（１／２．０）＝３０°となる。また、対物レ
ンズ３と固体液浸レンズ５を組み合わせた実効開口数Ｎ
Ａは、Stigmatic 条件によって、２．０×０．４５＝
０．９０となる。よって、θ1 ＝θｃ＝３０°および、
θ2 ＝ｓｉｎ-1（０．９０）＝６４．１６°となる。In a super hemispherical solid immersion lens satisfying the Stigmatic condition, the laser beam refracted by the spherical surface of the super hemispherical solid immersion lens is condensed without aberration, and the numerical aperture NA at that time is: Assuming that the refractive index of the super hemispherical solid immersion lens is n, the numerical aperture NA of the objective lens is n times. In the present invention, the super hemispherical solid immersion lens 5
The center of the cross section of the laser beam incident on the bottom surface of the solid immersion lens 5 and its vicinity, that is, the region of 0 ≦ θ <θ1 is a laser beam whose incident angle on the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 is smaller than the critical angle θc, and In the portion, that is, in the region of θ1 ≦ θ ≦ θ2, the laser beam whose incident angle on the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 is equal to or more than the critical angle θc. Here, the objective lens 3
Numerical aperture NA of 0.45 and laser light wavelength of 650 n
m, the refractive index of the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2 is 2.
It is preferable that the refractive index of the medium 51 of the solid immersion lens 5 is close to the refractive index of the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2, and it is 2.0 here. Therefore, θc =
sin −1 (1 / 2.0) = 30 °. Further, the effective numerical aperture N obtained by combining the objective lens 3 and the solid immersion lens 5
A is 2.0 × 0.45 = Stigmatic condition
0.90. Therefore, θ1 = θc = 30 ° and
θ2 = sin −1 (0.90) = 64.16 °.
【００５３】これらの条件下で、固体液浸レンズ５の底
面５２と磁気ディスク２の基板表面２１との間隙ａｇが
以下の５つの場合について、対物レンズ３により収斂さ
れ固体液浸レンズ５の内部に入射して、磁気ディスク２
の記録磁性薄膜２２の内部で焦点を形成するレーザー光
の集光スポットの強度分布を数４から数２６を用いて計
算した。Under these conditions, for the following five cases where the gap ag between the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and the substrate surface 21 of the magnetic disk 2 is five, the inside of the solid immersion lens 5 is converged by the objective lens 3. Incident on the magnetic disk 2
The intensity distribution of the condensed spot of the laser beam that forms the focal point inside the recording magnetic thin film 22 was calculated using Equations 4 to 26.
【００５４】（１）ａｇ＝０．００μｍ （２）ａｇ＝０．０１μｍ （３）ａｇ＝０．０２μｍ （４）ａｇ＝０．０５μｍ （５）ａｇ＝０．１０μｍ 図６は、本発明の第２の実施例の固体液浸レンズを用い
たレーザー集光装置によるレーザー集光スポットの強度
分布の説明図である。図６の縦軸は、固体液浸レンズ５
の底面５２と磁気ディスク２の基板表面２１との間隙ａ
ｇが０．００μｍのときの記録磁性薄膜２２の内部のレ
ーザー集光スポットの強度分布で正規化した相対強度分
布を示してある。曲線１〜５は上記の（１）〜（５）に
それぞれ対応しており、固体液浸レンズ５の底面５２と
磁気ディスク２の基板表面２１との間隙ａｇの変化に応
じて、レーザー光の集光スポットの強度分布が変化する
ことを確認した。従って、レーザー光の集光スポットの
強度分布の変化に応じて、固体液浸レンズ５の底面５２
で全反射するレーザー光の光量も変化するので、磁気デ
ィスク２の基板表面２１の凹凸に応じた間隙ａｇの変化
を検出および測定することが可能となる。(1) ag = 0.00 μm (2) ag = 0.01 μm (3) ag = 0.02 μm (4) ag = 0.05 μm (5) ag = 0.10 μm FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram of an intensity distribution of a laser condensing spot by a laser condensing device using a solid immersion lens according to a second embodiment. The vertical axis of FIG.
A between the bottom surface 52 of the magnetic disk 2 and the substrate surface 21 of the magnetic disk 2
The relative intensity distribution normalized by the intensity distribution of the laser focused spot inside the recording magnetic thin film 22 when g is 0.00 μm is shown. Curves 1 to 5 correspond to the above (1) to (5), respectively. The curves 1 to 5 correspond to the change of the gap ag between the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and the substrate surface 21 of the magnetic disk 2, and the laser light It was confirmed that the intensity distribution of the focused spot changed. Therefore, the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 is changed in accordance with the change in the intensity distribution of the condensed spot of the laser light.
Since the amount of laser light totally reflected by the magnetic disk 2 also changes, it is possible to detect and measure a change in the gap ag according to the unevenness of the substrate surface 21 of the magnetic disk 2.
【００５５】実施例２において、図３に示す固体液浸レ
ンズ５の底面に入射するレーザービームの断面中心部お
よびその近傍すなわち０≦θ＜θ1 の領域を規定するθ
1 を、臨界角θｃよりも大（θ1 ＞θｃ）としたものを
実施例３とする。ここで、０≦θ＜θ1 の領域のレーザ
ー光の強度を０とし、θ1 ≦θ≦θ2 の領域のレーザー
光の強度を１として、すなわちレーザー光の光束断面強
度分布が輪帯状に形成されるようにする。この場合、固
体液浸レンズ５の底面５２に入射するレーザー光の入射
角度は全て臨界角θｃよりも大きくなり、従って該レー
ザー光は、固体液浸レンズ５の底面５２と磁気ディスク
２の記録磁性薄膜２２との間に前述のエネバセント結合
が生じない場合は、全て内部全反射する。実施例２と同
様に、対物レンズ３の開口数ＮＡを０．４５、レーザー
光の波長を６５０ｎｍ、磁気ディスク２の記録磁性薄膜
２２の屈折率を２．０として、さらに固体液浸レンズ５
の媒質５１の屈折率は磁気ディスク２の記録磁性薄膜２
２の屈折率に近いことが望ましく、ここでは２．０とす
る。従って、θｃ＝ｓｉｎ-1（１／２．０）＝３０°と
なる。また、対物レンズ３と固体液浸レンズ５を組み合
わせた実効開口数ＮＡは、Stigmatic 条件によって、
２．０×０．４５＝０．９０となる。実施例３では、以
上述べた条件を考慮して、θ1 ＝ｓｉｎ-1（０．７０）
＝４４．４３°＞θｃ＝３０°および、θ2 ＝ｓｉｎ-1
（０．９０）＝６４．１６°となる。In Embodiment 2, the center of the cross section of the laser beam incident on the bottom surface of the solid immersion lens 5 shown in FIG. 3 and its vicinity, that is, θ defining the region of 0 ≦ θ <θ 1.
In the third embodiment, 1 is larger than the critical angle θc (θ1> θc). Here, the intensity of the laser beam in the region of 0 ≦ θ <θ1 is set to 0, and the intensity of the laser beam in the region of θ1 ≦ θ ≦ θ2 is set to 1, that is, the light beam cross-sectional intensity distribution is formed in an annular shape. To do. In this case, the incident angles of the laser light incident on the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 are all greater than the critical angle θc. When the above-mentioned eneescent coupling does not occur between the thin film 22 and the thin film 22, all the light is totally internally reflected. Similarly to Embodiment 2, the numerical aperture NA of the objective lens 3 is 0.45, the wavelength of the laser beam is 650 nm, the refractive index of the recording magnetic thin film 22 of the magnetic disk 2 is 2.0, and the solid immersion lens 5
The refractive index of the medium 51 is the recording magnetic thin film 2 of the magnetic disk 2.
It is desirable that the refractive index is close to 2, and it is set to 2.0 here. Therefore, θc = sin −1 (1 / 2.0) = 30 °. The effective numerical aperture NA of the combination of the objective lens 3 and the solid immersion lens 5 depends on the Stigmatic condition.
2.0 × 0.45 = 0.90. In the third embodiment, considering the conditions described above, θ1 = sin −1 (0.70)
= 44.43 °> θc = 30 ° and θ2 = sin -1
(0.90) = 64.16 °.
【００５６】これらの条件下で、固体液浸レンズ５の底
面５２と磁気ディスク２の基板表面２１との間隙ａｇが
以下の５つの場合について、対物レンズ３により収斂さ
れ固体液浸レンズ５の内部に入射して、磁気ディスク２
の記録磁性薄膜２２の内部で焦点を形成するレーザー光
の集光スポットの強度分布を数４から数２６を用いて計
算した。Under these conditions, in the following five cases where the gap ag between the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and the substrate surface 21 of the magnetic disk 2 is five, Incident on the magnetic disk 2
The intensity distribution of the condensed spot of the laser beam that forms the focal point inside the recording magnetic thin film 22 was calculated using Equations 4 to 26.
【００５７】（１）ａｇ＝０．００μｍ （２）ａｇ＝０．０１μｍ （３）ａｇ＝０．０２μｍ （４）ａｇ＝０．０５μｍ （５）ａｇ＝０．１０μｍ 図７は、本発明の第３の実施例の固体液浸レンズを用い
たレーザー集光装置によるレーザー集光スポットの強度
分布の説明図である。図７の縦軸は、固体液浸レンズ５
の底面５２と磁気ディスク２の基板表面２１との間隙ａ
ｇが０．００μｍのときの記録磁性薄膜２２の内部のレ
ーザー集光スポットの強度分布で正規化した相対強度分
布を示してある。曲線１〜５は上記の（１）〜（５）に
それぞれ対応しており、固体液浸レンズ５の底面５２と
磁気ディスク２の基板表面２１との間隙ａｇの変化に応
じて、レーザー光の集光スポットの強度分布が変化する
ことを確認した。実施例３における、固体液浸レンズ５
の底面５２と磁気ディスク２の基板表面２１との間隙ａ
ｇの変化に対応したレーザー光の集光スポットの強度分
布の変化は、実施例２の場合に比べて、より鋭敏であ
る。従って、レーザー光の集光スポットの強度分布の変
化に応じて、固体液浸レンズ５の底面５２で全反射する
レーザー光の光量も変化するので、磁気ディスク２の基
板表面２１の凹凸に応じた間隙ａｇの変化を検出および
測定することが可能となるとともに、実施例３では図７
を用いて説明したように、実施例２に比べてさらに高感
度かつ高分解能化が実現できる。(1) ag = 0.00 μm (2) ag = 0.01 μm (3) ag = 0.02 μm (4) ag = 0.05 μm (5) ag = 0.10 μm FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram of an intensity distribution of a laser condensing spot by a laser condensing device using a solid immersion lens according to a third embodiment. 7 is the solid immersion lens 5
A between the bottom surface 52 of the magnetic disk 2 and the substrate surface 21 of the magnetic disk 2
The relative intensity distribution normalized by the intensity distribution of the laser focused spot inside the recording magnetic thin film 22 when g is 0.00 μm is shown. Curves 1 to 5 correspond to the above (1) to (5), respectively. The curves 1 to 5 correspond to the change of the gap ag between the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 and the substrate surface 21 of the magnetic disk 2, and the laser light It was confirmed that the intensity distribution of the focused spot changed. The solid immersion lens 5 in the third embodiment
A between the bottom surface 52 of the magnetic disk 2 and the substrate surface 21 of the magnetic disk 2
The change in the intensity distribution of the condensed spot of the laser beam corresponding to the change in g is sharper than in the case of the second embodiment. Therefore, the amount of the laser light totally reflected by the bottom surface 52 of the solid immersion lens 5 changes according to the change in the intensity distribution of the laser light condensed spot. It is possible to detect and measure the change in the gap ag, and in the third embodiment,
As described above, higher sensitivity and higher resolution can be realized as compared with the second embodiment.
【００５８】[0058]
【発明の効果】磁気ディスク表面上から所定の距離はな
れて配置された固体液浸レンズの底面と磁気ディスクの
記録磁性薄膜との距離が所定の値よりも小さくなると、
エバネセント結合による固体液浸レンズの底面から磁気
ディスクの記録磁性薄膜へのレーザー光の透過率が増大
し、レーザー光の集光スポットの強度分布が増大するの
で、固体液浸レンズの底面で全反射するレーザー光の光
量は、レーザー光の集光スポットの強度分布の増大に伴
って減少する。逆に、固体液浸レンズの底面と磁気ディ
スクの記録磁性薄膜との距離が所定の値よりも大きくな
ると、エバネセント結合による固体液浸レンズの底面か
ら磁気ディスクの記録磁性薄膜へのレーザー光の透過率
が減少し、レーザー光の集光スポットの強度分布が減少
するので、固体液浸レンズの底面で全反射するレーザー
光の光量は、レーザー光の集光スポットの強度分布の減
少に伴って増大する。これらの作用により、固体液浸レ
ンズの底面で内部全反射するレーザー光の光量を検出器
で測定することにより、磁気ディスク表面の凹凸を測定
することが可能となる。また、利用するレーザー光の光
量が従来方式に比べて増大することにより、高感度で高
速な走査が可能となり、光の波長よりも遙に高い分解能
で、磁気ディスク等の極めて高い平坦度や平滑度を要求
される表面の凹凸を検査する装置を提供することが可能
となる。When the distance between the bottom surface of the solid immersion lens disposed at a predetermined distance from the surface of the magnetic disk and the recording magnetic thin film of the magnetic disk becomes smaller than a predetermined value,
Evanescent coupling increases the transmittance of laser light from the bottom surface of the solid immersion lens to the recording magnetic thin film of the magnetic disk, and increases the intensity distribution of the focused laser beam. The amount of the laser light to be reduced decreases with an increase in the intensity distribution of the focused spot of the laser light. Conversely, when the distance between the bottom surface of the solid immersion lens and the recording magnetic thin film of the magnetic disk becomes larger than a predetermined value, the transmission of laser light from the bottom surface of the solid immersion lens to the recording magnetic thin film of the magnetic disk by evanescent coupling. As the intensity decreases and the intensity distribution of the laser light focus spot decreases, the amount of laser light that is totally reflected at the bottom surface of the solid immersion lens increases as the intensity distribution of the laser light focus spot decreases. I do. By these actions, it is possible to measure the unevenness of the surface of the magnetic disk by measuring the amount of laser light totally internally reflected at the bottom surface of the solid immersion lens by a detector. In addition, since the amount of laser light to be used is increased as compared with the conventional method, high-sensitivity and high-speed scanning can be performed, and the flatness and smoothness of a magnetic disk or the like are extremely high with a resolution much higher than the wavelength of light. It is possible to provide an apparatus for inspecting surface irregularities that require a certain degree.
【図１】本発明による実施例の光学式磁気ディスク表面
検査装置の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an optical magnetic disk surface inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施例の対物レンズと、固体液
浸レンズおよび磁気ディスクを示す図。FIG. 2 is a diagram showing an objective lens, a solid immersion lens, and a magnetic disk according to a first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２の実施例の対物レンズと、固体液
浸レンズおよび磁気ディスクを示す図。FIG. 3 is a diagram showing an objective lens, a solid immersion lens, and a magnetic disk according to a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第１および第２の実施例の固体液浸レ
ンズ底面の位置と、磁気ディスク表面および磁気ディス
ク表面上の凹凸の位置関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a position of a bottom surface of a solid immersion lens, a magnetic disk surface, and a positional relationship of irregularities on the magnetic disk surface according to the first and second embodiments of the present invention.
【図５】本発明の第１の実施例の固体液浸レンズを用い
たレーザー集光装置によるレーザー集光スポットの強度
分布の説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of an intensity distribution of a laser condensed spot by a laser condensing device using the solid immersion lens according to the first embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第２の実施例の固体液浸レンズを用い
たレーザー集光装置によるレーザー集光スポットの強度
分布の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of an intensity distribution of a laser condensing spot by a laser condensing device using a solid immersion lens according to a second embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第３の実施例の固体液浸レンズを用い
たレーザー集光装置によるレーザー集光スポットの強度
分布の説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of an intensity distribution of a laser condensing spot by a laser condensing device using a solid immersion lens according to a third embodiment of the present invention.
【図８】従来の走査型近接場顕微鏡を用いた光学式磁気
ディスク表面検査方法の説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional optical magnetic disk surface inspection method using a scanning near-field microscope.
１…レーザー光源、２…磁気ディスク、３…対物レン
ズ、５…固体液浸レンズ、６…偏光手段、８…検出器、
２１…基板表面、２２…記録磁性薄膜、２３…磁気ディ
スク基板、２４…凹み、２５…突起、５１…媒質、５２
…底面。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser light source, 2 ... Magnetic disk, 3 ... Objective lens, 5 ... Solid immersion lens, 6 ... Polarizing means, 8 ... Detector,
21: substrate surface, 22: recording magnetic thin film, 23: magnetic disk substrate, 24: recess, 25: projection, 51: medium, 52
... the bottom.
Claims (4)
ーザー光を磁気ディスク表面上に集光する対物レンズお
よび前記磁気ディスク表面上から所定の距離はなれて配
置される固体液浸レンズからなるレーザー集光装置と、
前記固体液浸レンズの底面で内部全反射するレーザー光
の光量を検出する検出器と、前記内部全反射するレーザ
ー光を前記対物レンズを経由して前記検出器に導く偏光
手段とを具備したことを特徴とする光学式磁気ディスク
表面検査装置。1. A laser collection system comprising: a laser light source; an objective lens for condensing laser light from the laser light source on a magnetic disk surface; and a solid immersion lens disposed at a predetermined distance from the magnetic disk surface. An optical device;
A detector for detecting the amount of laser light totally internally reflected at the bottom surface of the solid immersion lens; and a polarizing unit for guiding the laser light totally internally reflected to the detector via the objective lens. An optical magnetic disk surface inspection apparatus characterized by the following:
との境界面を形成する前記固体液浸レンズの底面で、内
部全反射するレーザー光が前記境界面の外側にエバネセ
ント波を形成していることを特徴とする請求項１記載の
光学式磁気ディスク表面検査装置。2. A laser beam totally internally reflected at a bottom surface of the solid immersion lens forming a boundary surface between a medium forming the solid immersion lens and the outside thereof forms an evanescent wave outside the boundary surface. 2. An optical magnetic disk surface inspection apparatus according to claim 1, wherein:
配置される固体液浸レンズの底面と前記磁気ディスク表
面との距離は、内部全反射するレーザー光が形成するエ
バネセント波の到達距離内として、前記固体液浸レンズ
の底面と前記磁気ディスク表面との距離が前記磁気ディ
スクの凹凸に応じて変化するとき、前記エバネセント波
が前記磁気ディスク表面の記録磁性薄膜と結合する効率
が変化することで、前記固体液浸レンズの底面で内部全
反射する前記レーザー光の光量変化を前記検出器で検出
することを特徴とする請求項２記載の光学式磁気ディス
ク表面検査装置。3. The distance between the bottom surface of the solid immersion lens disposed at a predetermined distance from the surface of the magnetic disk and the surface of the magnetic disk is within the reach of an evanescent wave formed by laser light totally internally reflected. When the distance between the bottom surface of the solid immersion lens and the surface of the magnetic disk changes according to the unevenness of the magnetic disk, the efficiency with which the evanescent wave couples with the recording magnetic thin film on the surface of the magnetic disk changes. 3. The optical magnetic disk surface inspection apparatus according to claim 2, wherein a change in the light amount of the laser light totally internally reflected at a bottom surface of the solid immersion lens is detected by the detector.
および前記磁気ディスク表面上から所定距離はなれて配
置される固体液浸レンズに入射するレーザー光の光束断
面強度分布は断面中心部およびその近傍では０として輪
帯状に形成され、前記レーザー光の前記固体液浸レンズ
の底面への入射角度は全て臨界角以上となっていること
を特徴とする請求項２記載の光学式磁気ディスク表面検
査装置。4. An intensity distribution of a laser beam cross-section intensity of a laser beam incident on an objective lens condensed on a surface of a magnetic disk and a solid immersion lens arranged at a predetermined distance from the surface of the magnetic disk is at a center of the cross-section and in the vicinity thereof. 3. The optical magnetic disk surface inspection apparatus according to claim 2, wherein the laser light is formed in a ring shape, and the incident angles of the laser light to the bottom surface of the solid immersion lens are all greater than or equal to a critical angle. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11114491A JP2000306235A (en) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | Device for inspecting surface of optical magnetic disk |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11114491A JP2000306235A (en) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | Device for inspecting surface of optical magnetic disk |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000306235A true JP2000306235A (en) | 2000-11-02 |
Family
ID=14639097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11114491A Pending JP2000306235A (en) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | Device for inspecting surface of optical magnetic disk |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000306235A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030054760A (en) * | 2001-12-26 | 2003-07-02 | 한국전자통신연구원 | Measurement apparatus for detecting intervals of solid immersion lens |
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| TWI687674B (en) * | 2017-11-13 | 2020-03-11 | 台灣積體電路製造股份有限公司 | Apparatus and method for metrology analysis of thin film and method of obtaining properties of thin film |
-
1999
- 1999-04-22 JP JP11114491A patent/JP2000306235A/en active Pending
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| US10883820B2 (en) | 2017-11-13 | 2021-01-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Apparatus and method for metrology |
| US11525668B2 (en) | 2017-11-13 | 2022-12-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Apparatus and method for metrology |
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