JP2011096305A - 光学式磁気ディスク両面欠陥検査装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
一台の検査装置で従来の連続記録磁性媒体の磁気ディスクの表面欠陥の検査とディスクリートトラック方式、パターンドメディア方式の磁気ディスクの表面欠陥の検査を行うことを可能にする。
【解決手段】
連続記録磁性媒体の磁気ディスクの表面欠陥を検査するときには連続記録磁性媒体検査用のしきい値と比較して欠陥を検出し、ディスクリートトラック方式又はパターンドメディア方式の磁気ディスクの表面欠陥の検査するときにはディスク表面からの反射光を検出した信号のレベルに基いてデータ領域とサーボ領域とを識別し、それぞれの領域からの反射光検出信号を領域に応じたしきい値処理をして欠陥を検出するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気ディスクの表面と裏面との両面の欠陥を検査する方法及びその装置に係り、特に、従来の連続記録磁性媒体の磁気ディスクと次世代のディスクリートトラック方式又はパターンドメディア方式の磁気ディスクとの両方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光学式磁気ディスクの両面欠陥検査方法及びその装置に関する。

磁気ディスクの記録容量は年々増大し、従来の連続記録磁性媒体の磁気ディスク平面記録方式から垂直磁気記録方式へ移行し、次の世代としてディスクリートトラック方式の磁気ディスク、更にはナノメートルオーダの孤立した磁気ドットパターンで形成されるパターンドメディア方式の磁気ディスクの開発が進められている。

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。

一方、ディスクリートトラック方式またはパターンドメディア方式の磁気ディスクには、従来の連続記録磁性媒体の磁気ディスクとは異なり、ディスク表面にデータを記録するデータ領域の中に周期的なサーボ領域が設けられる。このサーボ領域にはデータ領域とは異なるパターンが形成されるために、連続して回転するディスクリートトラック方式またはパターンドメディア方式の磁気ディスクにレーザを照射したときに、データ領域からの反射光とサーボ領域からの反射光との強度が大きく変化する。

したがって、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をそのまま用いたのでは、ディスクリートトラック方式、更にはパターンドメディア方式の記録媒体の磁気ディスク表面の欠陥を検査することが難しい。

特開２００８−２６８１８９号公報

磁気ディスクの記録容量の増大化に伴い、従来の連続磁性媒体の磁気ディスクからディスクリートトラック方式、更にはパターンドメディア方式の磁気ディスクに徐々に移行していくことが予想される。

その移行期間においては、一台の検査装置で従来の連続磁性媒体の磁気ディスクの両面欠陥の検査とディスクリートトラック方式、パターンドメディア方式の磁気ディスクの両面欠陥の検査を行えるようにするのが望ましい。

図９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）は従来の連続記録磁性媒体の磁気ディスク１００−１で、(ｂ)にその断面の一部を拡大した模式図を示すが、基板１００１の表面に磁性膜１００２（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１００３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１００−１の表面にレーザを斜め方向から照射したときに、どの場所からも同じ光量の反射光が検出される。
一方、（ｃ）は次世代のディスクリートトラック方式又はパターンドメディア方式の磁気ディスク１００−２で、ディスクリートトラック方式又はパターンドメディア方式の磁気ディスク１００−２には、データの書き込み、読み出しを行うデータ領域１０２１とディスクの位置制御を行うためのサーボ領域１０２２が形成されている。（ｄ）にその断面の一部を拡大した模式図を示す。基板１０１１の表面に磁性膜層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。この磁性膜層１０１２は、データ領域１０２１では同じ形状のパターンが等ピッチに形成されているのに対して、サーボ領域１０２２では形状やピッチが異なるパターンが形成されている。そのため、表面が無欠陥の理想的な状態であっても、磁気ディスク１００−２の表面にレーザを斜め方向から照射したときに、データ領域からの反射光とサーボ領域からの反射光には光量の差が生じてしまう（サーボ領域からの反射光量が大きくなる）。

そのため、特許文献１に記載されているような図９（ａ）及び（ｂ）に示した連続記録磁性媒体の記録方式の磁気ディスクを検査対象とする従来の光学式の検査装置では、図９（ｃ）及び（ｄ）に示したような表面の反射特性が大きく異なるデータ領域とサーボ領域とが存在するディスクリートトラック方式、パターンドメディア方式の磁気ディスクの表面欠陥の検査を行うことが難しい。

本発明の目的は、上記課題を解決して、一台の検査装置で従来の連続記録磁性媒体の記録方式の磁気ディスクの表面欠陥の検査とディスクリートトラック方式、パターンドメディア方式の磁気ディスクの両面の欠陥検査を行うことを可能にする光学式の磁気ディスク両面欠陥検査装置を提供することに有る。

上記目的を達成するために、本発明では、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、テーブル手段に保持された磁気ディスクの表面の傷や欠陥を光学的に検出する表面側欠陥検出手段と、磁気ディスクの裏面の傷や欠陥を光学的に検出する裏面側欠陥検出手段と、表面側欠陥検出手段からの出力と裏面側欠陥検出手段からの出力とを処理して欠陥を検出する処理手段と、処理手段で処理する条件を入力するとともに処理手段で処理した結果を出力する表示画面を備えた入出力手段と、テーブル手段と表面側欠陥検出手段と裏面側欠陥検出手段と処理手段と入出力手段とを制御する制御手段とを備えた磁気ディスクの両面欠陥検査装置において、入出力手段は表示画面上に検査対象の磁気ディスクの種類を選択する選択部を表示し、制御手段は入出力手段の表示画面上で選択された磁気ディスクの種類に応じて処理手段を制御して検査対象である磁気ディスクの表面と裏面との欠陥を検出するようにした。

また上記目的を達成するために、本発明では、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、テーブル手段に保持された磁気ディスクの表面の傷や欠陥を光学的に検出する表面側欠陥検出手段と、磁気ディスクの裏面の傷や欠陥を光学的に検出する裏面側欠陥検出手段と、表面側欠陥検出手段からの出力と裏面側欠陥検出手段からの出力とを処理して欠陥を検出する処理手段と、処理手段で処理した結果を出力する表示画面を備えた出力手段とを備えた磁気ディスクの両面欠陥検査装置において、処理手段が、検査対象の磁気ディスクの種類を識別し、識別した磁気ディスクの種類に応じて表面側欠陥検出手段からの出力と裏面側欠陥検出手段からの出力とを処理する処理条件を変えるようにした。

本発明によれば、検査対象の磁気ディスクの種類に応じて検査条件を変更することを可能にしたことにより、１台の検査装置で連続記録磁性媒体の磁気ディスクとディスクリートトラック方式又はパターンドメディア方式の磁気ディスクの欠陥の検査を行うことを可能にした。

表面欠陥検査装置の概略の構成を示すブロック図である。 表面側の検査光学系の概略の構成を示す正面図である。 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。 非球面フレネルレンズの断面図及びそれに対応する非球面レンズの断面図である。 第１の信号処理部の概略の構成を示すブロック図である。 ディスクリートトラック方式又はパターンドメディア方式の磁気ディスクからの正反射光を第２の光電変換器１２９で検出したときの検出信号の時間変化を示すグラフである。 表示画面上に表示された種類選択領域１４６２の例である。 表示画面上に表示された検査結果の例（ａ）と、マップの表示内容の変形例（ｂ）、（ｃ）である。 連続記録磁気媒体の磁気ディスクの平面図（ａ）とその断面図（ｂ）、ディスクリートトラック方式又はパターンドメディア方式の磁気ディスクの平面図（ｃ）とその断面図（ｄ）である。

本発明では、一台の検査装置で従来の連続記録磁性媒体の磁気ディスクの表面欠陥の検査とディスクリートトラック方式、パターンドメディア方式の磁気ディスクの表面欠陥の検査を行う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、ディスクリートトラック方式、パターンドメディア方式の磁気ディスクの表面欠陥の検査を行うときに、ディスク表面からの反射光を検出した信号のレベルに基いてデータ領域の検出信号とサーボ領域の検出信号とを識別するようにし、識別したそれぞれの領域からの反射光検出信号を領域に応じたしきい値処理をして欠陥を検出するようにした。以下に、本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。

以下に、本発明を磁気ディスクの両面に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。

図１は、本実施例による磁気ディスクの欠陥検査装置の全体構成を示す図である。欠陥検査装置は大きくは、検査対象の試料を載置するテーブル部１１０、表面側検査光学系１２０、裏面側検査光学系１３０、信号処理・制御系１４０で構成されている。
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テーブル（スピンドル）１１１、テーブル１１１を回転の主軸に直角な方向に移動可能なステージ１１２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。

試料１００の表面側１００１の欠陥を検出する表面側検査光学系１２０の概略の構成を図２に示す。表面側検査光学系１２０は、照明系１２０１と散乱光検出系１２０２及び正反射光検出系１２０３で構成される。

表面側の照明系１２０１は第１のレーザ光源１２１、第１のレーザ光源１２１から発射されたレーザを拡大する拡大レンズ１２２１、拡大されたレーザを集光する集光レンズ１２２２、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１２２３を備える。
表面側の散乱光検出系１２０２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１２３、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１２４、第２の非球面フレネルレンズ１２４で集束された散乱光を 通過させるピンホール１２５２を有して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１の光電変換器１２５（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）を備える。
表面側の正反射光検出系１２０３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１２６、光路を切替えられた正反射光を集光させる集光レンズ１２７、集光レンズ１２７で集光され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１２８２を有するピンホール板１２８１、ピンホール１２８２を通過した正反射光を検出する第２の光電変換器１２９（ＡＰＤ）を備えている。ミラー１２６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１２９（ＡＰＤ）は、ディスクリートトラック方式又はパターンドメディア方式の磁気ディスクの表面欠陥のデータエリア上の微小な欠陥からの微弱な反射光とサーボエリアからの比較的強い反射光とを検出できるように、ゲインを調整しておく。

試料１００の裏面側１００２の欠陥を検出する裏面側検査光学系１３０の概略の構成を図３（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。

裏面側検査光学系１３０の照明系１３０１は、図３(a)に示すように、第２のレーザ光源１３１、第２のレーザ光源１３１から発射したレーザを拡大する拡大レンズ１３２１、拡大されたレーザを集光する集光レンズ１３２２、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１３２３、集光レンズ１３２３を透過したレーザの光路を折り曲げるプリズム１３３を備えて構成される。プリズム１３３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１３１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なった。

裏面側の散乱光検出系１３０２は、レーザが照射された試料１００の裏面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１３４１、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１３４２、第４の非球面フレネルレンズ１３４２を透過してプリズム１３３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１３５２を有して散乱光以外の迷光を遮光するピンホール板１３５１、ピンホール板１３５１のピンホール１３５２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１３６（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。

裏面側の散乱光検出系１３０２に非球面フレネルレンズとプリズム133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１３３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が可能になった。

裏面側の正反射光検出系１３０３は、図３（ｂ）に示すように、レーザが照射された試料１００の裏面からの反射光（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１３７（図３（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１３８１、集光された正反射光を検出する第４の光電変換器１３９（光電子増倍管（ＰＭＴ））、集光レンズ１３８１と第４の光電変換器１３９との間に配置されて集光レンズ１３８１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１３５４を有するピンホール板１３５３を備えている。

図４の（ａ）は通常の光学レンズ１３４０を示し、（ｂ）にはそれと同じ開口数（ＮＡ）を有する非球面フレネルレンズ１３４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１３４は、同じ開口を有する通常の光学レンズ１３４０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散乱光検出光学系に用いる。

非球面フレネルレンズは通常の光学ガラスのほかに、プラスチックでも形成することができる。プラスチックで形成する場合、任意の形状に加工することが可能である。また、素材がプラスチックであるために軽量であり、所望の形状に加工した複数の非球面フレネルレンズを組合せて用いる場合に、それらを支持する鏡筒部は通常のガラスレンズを用いる場合と比べて強度を必要としないので、比較的スリムな構造にすることができる。

図１において、信号処理・制御系１４０は、表面側検査光学系１２０の散乱光検出系１２０２の第１の光電変換器１２５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１４１１１と正反射光検出光学系１２０３の第２の光電変換器１２９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１４１１２とを備えた第１のＡ/Ｄ変換部１４１１、裏面側検査光学系１３０の散乱光検出系１３０２の第３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３のＡ／Ｄ変換器１４１２１と正反射光検出光学系１３０３の第４の光電変換器１３９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１４１１２とを備えた第２のＡ/Ｄ変換部１４１１、第１のＡ/Ｄ変換部１４１１からの出力を受けて信号処理する第１の信号処理部１４２と、第２のＡ/Ｄ変換部１４１２からの出力を受けて信号処理する第２の信号処理部１４３と、第１の信号処理部１４２で処理された信号と第２の信号処理部１４３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１４４、統合信号処理部１４４で処理された結果を記憶する記憶部１４５と、統合信号処理部１４４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１４６１を備えた入出力部１４６、全体を制御する全体制御部１４７、全体制御部１４７の制御信号を受けてテーブル部１１０を制御するテーブル制御部１４８、全体制御部１４７の制御信号を受けて表面側の検査光学系１２０と裏面側の検査光学系１３０とを制御する検査光学系制御部１４９を備えている。

表面側検査光学系１２０からの検出信号を処理する第１の信号処理部１４２の構成を、図５を用いて説明する。

第１の信号処理部１４２は、表面側の散乱光検出系１２０２の第１の光電変換器１２５から出力されてＡ／Ｄ変換器１４１１１で増幅してＡ／Ｄ変換された信号を処理する表面側散乱光検出信号処理部１４２−２と、表面側の正反射光検出系１２０３の第２の光電変換器１２９から出力されてＡ／Ｄ変換器１４１１２で増幅してＡ／Ｄ変換された信号を処理する表面側正反射光検出信号処理部１４２−１とを備えている。

表面側正反射光検出信号処理部１４２−１と表面側散乱光検出信号処理部１４２−２とは基本的に同じ構成になっているので、表面側正反射光検出信号処理部１４２−１の構成についてその詳細を説明する。

表面側正反射光検出信号処理部１４２−１は、Ａ／Ｄ変換器１４１１２からの信号を入力して検査対象試料１００がディスクリートトラックメディアまたはパターンドメディアの磁気ディスクのときにサーボ領域とデータ領域とを識別する領域判定部１４２−１１、領域判定部１４２−１１でサーボ領域と判定した領域からの信号を入力してサーボ領域の欠陥を検出するサーボ領域欠陥検出部１４２−１２、領域判定部１４２−１１でデータ領域と判定した領域からの信号を入力してデータ領域の欠陥を検出するデータ領域欠陥検出部１４２−１３、サーボ領域欠陥検出部１４２−１２での欠陥検出結果とデータ領域欠陥検出部１４２−１３での欠陥検出結果とを一旦記憶しておく検査結果記憶部１４２−１４を備えている。

一方、検査対象試料１００が連続磁気記録媒体の磁気ディスクの場合には、データ領域欠陥検出部１４２−１３で欠陥検出処理がなされ、その結果を検査結果記憶部１４２−１４に一旦記憶される。

検査結果記憶部１４２−１４に記憶されて検査結果のデータは、表面側散乱光検出信号処理部１４２−２から検査結果のデータとともに欠陥判定部１４２−３に送られて試料１００の表面側１００１の欠陥が判定される。

入出力部１４６の表示画面１４６１には、図７に示すような検査対象試料１００の種類（連続記録磁気媒体の磁気ディスクであるか又はディスクリートトラックメディア／パターンドメディアの磁気ディスクであるか）を選択する種類選択領域１４６２が表示される。この表示画面１４６１上に表示された種類選択領域１４６２で「連続記録磁気媒体」を選択すると、全体制御部１４７は第１の信号処理部１４２と第２の信号処理部１４３とに連続記録磁気媒体の磁気ディスクの欠陥検出用の信号を送る。一方、種類選択領域１４６２で「ディスクリートトラックメディア／パターンドメディア」を選択すると、全体制御部１４７は第１の信号処理部１４２と第２の信号処理部１４３とにディスクリートトラックメディア／パターンドメディアの磁気ディスクの欠陥検出用の信号を送る。

次に、ディスクリートトラックメディア／パターンドメディアの磁気ディスクを検査する場合の各部の動作を説明する。

先ず、入出力部１４６の表示画面１４６１に図７に示すような種類選択領域１４６２を表示させ、検査対象試料１００として表中のＮｏ．２の「ディスクリートトラックメディア／パターンドメディア」を選択(指定)する。全体制御部１４７はこの種類選択領域１４６２で指定された情報に基いて第１の信号処理部１４２の表面側正反射光検出信号処理部１４２−１の領域判定部１４２−１１に領域判定しきい値信号１４７１、領域判定しきい値信号１４７１のレベルを超える時間の基準値Ｔｓ，サーボ領域欠陥判定部１４２−１２にサーボ領域欠陥検出しきい値信号１４７２、データ領域欠陥検出部１４２−１３にデータ領域欠陥検出しきい値信号１４７６をそれぞれ送る。

次に、図示していないロード機構で試料１００をテーブル部１１０のテーブル１１１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１１０はテーブル制御部１４８で制御されてテーブル１１１を回転させると共に、テーブル１１１の回転と同期してステージ１１２をテーブル１１１の回転の主軸に直角な方向に移動させる。

テーブル部１１０により試料１００を回転、移動させながら、検査光学系制御部１４９で制御されている表面側検査光学系１２０の第１のレーザ光源１２１及び裏面側検査光学系１３０の第２のレーザ光源１３１を作動させてそれぞれレーザを発射させる。

第１のレーザ光源１２１からレーザが発射された表面側検査光学系１２０においては、図２に示すように、拡大レンズ１２２１で第１のレーザ光源１２１から発射されたレーザのビーム径が拡大され、集光レンズ１２２２で拡大されたレーザが集光され、集束レンズ１２２３で試料１００の表面１００１に３０度前後の入射角度で集束して入射する。集束した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１００１の欠陥の種類や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等方的に分布する。

試料１００の表面１００１から発生した反射光のうち、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１２３の方向に向かった反射光は、焦点の位置が試料１００の表面１００１のレーザ照射位置に合うように設置された第１の非球面フレネルレンズ１２３に入射し、集光されて平行光として第１の非球面フレネルレンズ１２３から出斜する。一方、第１の非球面フレネルレンズ１２３の方向に向かった反射光のうち正反射光は第１の非球面フレネルレンズ１２３の前方に配置したミラー１２６で反射されて光路が切替えられて、第１の非球面フレネルレンズ１２３には入射しない。

第１の非球面フレネルレンズ１２３に入射して集光されて平行光となった試料１００からの散乱光は、第２の非球面フレネルレンズ１２４に入射して第２の非球面フレネルレンズ１２４の焦点位置に集束させられる。第１の光電変換器１２５の直前にはピンホール板１２５１が設置されており、ピンホール板１２５１のピンホール１２５２を通過した光は第１の光電変換器１２５に到達する。第１の光電変換器１２５の直前にピンホール板１２５１を設けたことにより、散乱光検出系１２０２から発生した迷光がカットされ、第１の光電変換器１２５で検出されるのを防止できる。

第１の光電変換器１２５は、検出面がこの第２の非球面フレネルレンズ１２４の焦点位置に位置するよう配置されており、第２の非球面フレネルレンズ１２４で集束された試料１００からの散乱光を検出する。第１の光電変換器１２５で試料１００からの散乱光を検出して得た信号はＡ/Ｄ変換部１４１１のＡ/Ｄ変換器１４１１１に入力してデジタル信号に変換されて増幅された後、表面側検出信号処理部１４２の表面側散乱光検出信号処理部１４２−２に入力される。

散乱光検出系１２０２に第１と第２の非球面フレネルレンズ１２３と１２４とを用いたことにより、コンパクトで比較的大きなＮＡを持つ光学系を実現することが可能になった。

一方、ミラー１２６で反射されて光路が切替えられた試料１００からの正反射光は、集光レンズ１２７でピンホール板１２８１のピンホール１２８２の位置に集光され、ピンホール１２８２を透過した光は第２の光電変換器１２９で検出される。この第２の光電変換器１２９で検出した正反射光の信号はＡ/Ｄ変換部１４１１のＡ/Ｄ変換器１４１１２に入力し増幅されてデジタル信号に変換された後、表面側検出信号処理部１４２の表面側正反射光検出信号処理部１４２−１に入力される。

表面側正反射光検出信号処理部１４２−１に入力したＡ/Ｄ変換器１４１１２からの信号は、図５に示すように、領域判定回路部１４２−１１に入力する。領域判定回路部１４２−１１では、全体制御部１４７からの領域判定しきい値信号１４７１と基準時間値Ｔｓを受けてＡ/Ｄ変換器１４１１２から入力された検出信号１４７０と比較し、図６（ａ）に示すように、入力された信号１４７０のうち信号レベルが領域判定しきい値信号１４７１のレベルを超える時間１４７１−１が基準時間値Ｔｓよりも長い領域をサーボ領域と判定し、その情報を信号１４７０と共にサーボ領域欠陥検出部１４２−１２とデータ領域欠陥検出部１４２−１３とに送る。

サーボ領域情報が付加された検出信号１４７０を受けたサーボ領域欠陥検出部１４２−１２では、サーボ領域情報を用いてサーボ領域以外の領域の検出信号をマスキングし、サーボ領域での検出信号に対して全体制御部１４７から送られたサーボ領域欠陥検出しきい値１４７２を適用してサーボ領域欠陥検出しきい値１４７２より大きい信号１４７３を欠陥候補として抽出する。

一方、サーボ領域情報が付加された検出信号１４７０を受けたデータ領域欠陥検出部１４２−１３では、サーボ領域情報を用いてサーボ領域の検出信号をマスキングするマスキング領域１４７５を設定し、サーボ領域以外のデータ領域での検出信号に対して全体制御部１４７から送られたデータ領域欠陥検出しきい値１４７３を適用してデータ領域欠陥検出しきい値１４７６より大きい信号１４７７を欠陥候補として抽出する。
サーボ領域欠陥検出部１４２−１２で検出されて欠陥信号１４７３とデータ領域欠陥検出部１４２−１３で検出された欠陥信号１４７７とは、それぞれの欠陥が検出された位置の情報とともに一旦検査結果記憶部１４２−１４に送られて記憶された後、欠陥判定部１４２−３に送られる。

一方、表面側散乱光検出信号処理部１４２−２に入力されたＡ/Ｄ変換器１４１１１からの検出信号も上記に説明した表面側正反射光検出信号処理部１４２−１と同様に処理されてその結果が欠陥判定部１４２−３に送られる。
欠陥判定部１４２−３では、表面側正反射光検出信号処理部１４２−１から送られてきた欠陥情報と表面側散乱光検出信号処理部１４２−２から送られてきた欠陥情報とを用いて試料１００の表面側１００１の各欠陥の種類(凹状欠陥、凸状欠陥、線状の欠陥等)、サイズレベル(例えば、大、中、小)を判定する。
欠陥判定部１４２−３で判定した結果は、欠陥の位置情報と共に統合処理部１４４に送られる。

次に、連続記録磁気媒体の磁気ディスクを検査する場合について説明する。

先ず、入出力部１４６の表示画面１４６１に表示させた図７の種類選択領域１４６２上で、試料１００として選択表中のＮｏ．１の連続記録磁性媒体を選択(指定)する。全体制御部１４７は種類選択領域１４６２上で指定された情報に基いて、第１の信号処理部１４２の表面側正反射光検出信号処理部１４２−１のデータ領域欠陥検出部１４２−１３に連続記録磁気媒体の欠陥検出しきい値信号１４７８を送る。

この状態で試料１００を検査すると、第１の信号処理部１４２において、Ａ／Ｄ変換器１４１１２から入力された信号１４７０は、領域判定部１４２−１１を通ってデータ領域欠陥検出部１４２−１３に入力し、全体制御部１４７から入力された連続記録磁気媒体の欠陥検出しきい値信号１４７８と比較して欠陥が検出される。このとき、サーボ領域欠陥検出部１４２−１２にも領域判定部１４２−１１から信号１４７０が入力されるが、全体制御部１４７から欠陥検出用のしきい値信号が入力されないのでサーボ領域欠陥検出部１４２−１２では欠陥検出処理がなされない。

次に、裏面側検査光学系１３０においては、図３(ａ)に示すように、第２のレーザ光源１３１から発射されたレーザは、拡大レンズ１３２１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１３２２で集光されて平行光となる。集束レンズ１３２３を透過したレーザはプリズム１３３の面１３３１で反射されて光路が切替えられ、集束レンズ１３２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。

プリズム１３３の面１３３１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１３４１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１３４１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１３４１から出斜する。一方、第３の非球面フレネルレンズ１３４１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１３４１の前方に配置したミラー１３７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１２３には入射しない。

第３の非球面フレネルレンズ１３４１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１３４２に入射し、第４の非球面フレネルレンズ１３４２を透過した後にプリズム１３３の面１３３２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１３４２の焦点位置に集束させられる。プリズム１３３の面１３３２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１３１から発射されたレーザはプリズム１３３の面１３３１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１３３１と面１３３２とは同じ傾斜角度に設定されている。プリズム１３３の面１３３１と面１３３２とは、それぞれミラーで構成されていてもよい。

第４の非球面フレネルレンズ１３４２の焦点位置にはピンホール板１３５１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１３５２が空けられている。一方、散乱光以外の光（プリズム１３３など光学部品からの反射光：迷光）の大部分はピンホール１３５２を通過できずにピンホール板１３５１で遮光されるため、第３の光電変換器１３６で検出される光のほとんどはピンホール１３５２を通過した試料１００の裏面１００２からの散乱光になる。

第３の光電変換器１３６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１４１２のＡ/Ｄ変換器１４１２１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１４３に入力される。

一方、ミラー１３７で反射されて光路が切替えられた試料１００からの正反射光は、図３（ｂ）に示すように、集光レンズ１３８１に入射して集光される。この正反射光が集光される位置にはピンホール１３５４が穿たれたピンホール板１３５３が設置されている。集光レンズ１３８１で集光された正反射光は、ピンホール１３５４を通過して迷光が除去された後、第４の光電変換器１３９で検出される。第４の光電変換器１３９で検出した正反射光の検出信号はＡ/Ｄ変換部１４１２のＡ/Ｄ変換器１４１２２に入力して増幅されデジタル信号に変換された後、第２の信号処理部１４３に入力される。

第２の信号処理部１４３に入力した第３の光電変換器１３６からの検出信号と第４の光電変換器１３９からの検出信号とはそれぞれ図６を用いて説明した表面側正反射光検出信号処理部１４２−１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１４４に送られる。

また、第２の信号処理部１４３においても、入出力部１４６の表示画面１４６１に表示させた図７の種類選択領域１４６２上で、試料１００として選択表中のＮｏ．１の連続記録磁性媒体を選択(指定)した場合には、第２の信号処理部１４３において、Ａ／Ｄ変換器１４１２２から入力された信号は遅延メモリ１４２−１１に入り、そのまま領域情報付加部１４２−１３を通ってデータ領域欠陥検出回路１４２−１７に入力し、全体制御部１４７から入力されたデータ領域欠陥検出しきい値信号１４７３と比較して欠陥が検出される。

本実施例に拠れば、入出力画面１４６１上で試料１００として連続記録磁性媒体の磁気ディスク１００−１またはディスクリートトラックメディア/パターンドメディアの磁気ディスク１００−２の何れかを選択することにより、選択した試料１００の種類に合わせた検査を行うことが可能となり、一台の検査装置で連続記録磁性媒体の磁気ディスク１００−１とディスクリートトラックメディア/パターンドメディアの磁気ディスク１００−２との両方を検査することが可能になった。

また、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。
また、裏面検査光学系１３０にプリズム１３３を用いることにより、試料１００の裏面側１００２の検査光学系を設置することが可能になり、装置全体をコンパクトに作成することを可能にした。
表面側検出信号処理部１４２と裏面側検出信号処理部１４３とで処理されたデータは統合処理部１４４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１４５に送られて格納されると共に、入出力部１４６にも送られて画面１４６１上に検査結果の情報を出力する。

図８に出力部１４６から出力される検査結果の情報の一例を示す。この例は、表示画面１４６１上に試料１００の表面で検出された欠陥の種類ごとの分布８０１と裏面で検出された欠陥の種類ごとの分布８０２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８０３を表形式で表示した例を示す。ユーザは、欠陥リスト６０３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６０１と裏面側の分布６０２との状態を視覚的に把握することができる。また、本実施例では試料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。

また、画面１４６１上の表示領域選択部８０４で「データ領域」を選択すると、図８（ｂ）に示すようなサーボ領域の欠陥がマスキングされてデータ領域だけの表面側の欠陥マップ８０５と裏面側の欠陥マップ（図示せず）とが図８（ａ）の全領域の欠陥マップ８０１及び８０２に換わって表示される。更に、画面１４６１上の表示領域選択部８０４で「サーボ領域」を選択すると、図８（ｃ）に示すようなデータ領域の欠陥がマスキングされてサーボ領域だけの表面側の欠陥マップ９０２と裏面側の欠陥マップ（図示せず）とが図８（ａ）の全領域の欠陥マップ８０１及び８０２に換わって表示される。

第１の実施例においては、表示画面１４６１で、「連続記録磁性媒体」「ディスクリートトラックメディア/パターンドメディア」の何れか選択をし、選択した結果に応じて全体制御部１４７から領域判定部１４２−１１、サーボ領域欠陥検出部１４２−１２、データ領域欠陥検出部１４２−１３に送る信号を切り分けていたのに対して、第２の実施例においては、表示画面１４６１で、「連続記録磁性媒体」「ディスクリートトラックメディア/パターンドメディア」の選択を行うことをせず、試料１００の種類に関係なく検査を行うものである。

第２の実施例においては、テーブル部、表面及び裏面の検査光学系および信号処理・制御系の構成については第１の実施例で説明したものと同じである。
本実施例においては、入出力部１４６の表示画面１４６１に図７に示した種類選択領域１４６２が表示されず、「連続記録磁性媒体」又は「ディスクリートトラックメディア/パターンドメディア」を選択する工程がない。

本実施例においては、領域判定部１４２−１１で全体制御部１４７からの領域判定しきい値信号１４７１を受けて検査対象試料１００のサーボ領域を検出するが、検査対象試料１００のサーボ領域が検出されなかったときには検査対象試料１００が「連続記録磁性媒体」であると判定し、全体制御部１４７からデータ領域欠陥検出部１４２−１３に欠陥検出しきい値信号１４７８が送られ、実施例１で説明したのと同様に「連続記録磁性媒体」の欠陥検査が行われる。一方、検査対象試料１００のサーボ領域が検出されたときには検査対象試料１００が「ディスクリートトラックメディア/パターンドメディア」であると判定し、全体制御部１４７からサーボ領域欠陥検出部１４２−１２にはサーボ領域欠陥検出しきい値信号１４７２が、データ領域欠陥検出部１４２−１３にデータ領域欠陥検出しきい値信号１４７６がそれぞれ送られ、実施例１で説明したのと同様に「ディスクリートトラックメディア/パターンドメディア」の欠陥検査が行われる。

本実施例によれば、入出力画面上で検査対象基板の種類を選択する手間を省くことが可能になり、検査を効率的に行えるようになる。

１１０・・・テーブル部 １１１・・・テーブル（スピンドル） １１２・・・ステージ １２０・・・表面側検査光学系 １２１・・・第１のレーザ光源 １２２１・・・拡大レンズ １２２２・・・集光レンズ １２２３・・・集束レンズ １２３・・・第１の非球面フレネルレンズ １２４・・・第２の非球面フレネルレンズ １２５・・・第1の光電変換器 １２６・・・ミラー １２７・・・集光レンズ １２９・・・第２の光電変換器 １３０・・・裏面側検査光学系 １３１・・・第２のレーザ光源 １３２１・・・拡大レンズ １３２２・・・集光レンズ １３２３・・・集束レンズ １３３・・・プリズム １３４１・・・第３の非球面フレネルレンズ １３４２・・・第４の非球面フレネルレンズ １３５１、１３５３・・・ピンホール板 １３６・・・第３の光電変換器 １３７・・・ミラー １３８１・・・集光レンズ １３９・・・第４の光電変換器 １４０・・・信号処理・制御系 １４１１・・・第１のＡ/Ｄ変換部 １４１２・・・第２のＡ/Ｄ変換部 １４２・・・第１の信号処理部 １４２−１・・・表面側正反射光検出信号処理部 １４２−２・・・表面側散乱光検出信号処理部 １４２−１６・・・サーボ領域欠陥検出回路 １４２−１７・・・データ領域欠陥抽出回路 １４３・・・第２の信号処理部 １４４・・・統合信号処理部 １４５・・・記憶部 １４６・・・出力部 １４７・・・全体制御部 １４８・・・テーブル制御部 １４９・・・検査光学系制御部 ６０１・・・出力表示画面。

Claims (10)

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の傷や欠陥を光学的に検出する表面側欠陥検出手段と、
   前記磁気ディスクの裏面の傷や欠陥を光学的に検出する裏面側欠陥検出手段と、
   前記表面側欠陥検出手段からの出力と前記裏面側欠陥検出手段からの出力とを処理して欠陥を検出する処理手段と、
   該処理手段で処理する条件を入力するとともに該処理手段で処理した結果を出力する表示画面を備えた入出力手段と、
   前記テーブル手段と前記表面側欠陥検出手段と前記裏面側欠陥検出手段と前記処理手段と前記入出力手段とを制御する制御手段と
   を備えた磁気ディスクの両面欠陥検査装置であって、
   前記入出力手段は表示画面上に前記検査対象の磁気ディスクの種類を選択する選択部を表示し、前記制御手段は前記入出力手段の表示画面上で選択された磁気ディスクの種類に応じて前記処理手段を制御して前記検査対象である磁気ディスクの表面と裏面との欠陥を検出することを特徴とする光学式磁気ディスク両面欠陥検査装置。
2. 前記入出力手段の表示画面上に表示する前記検査対象の磁気ディスクの種類を選択する選択部は、前記検査対象の磁気ディスクが連続記録磁気磁性媒体であるかディスクリートトラック方式又はパターンドメディア方式の磁気記録媒体であるかを選択する選択部であることを特徴とする請求項１に記載の光学式磁気ディスク両面欠陥検査装置。
3. 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の傷や欠陥を光学的に検出する表面側欠陥検出手段と、
   前記磁気ディスクの裏面の傷や欠陥を光学的に検出する裏面側欠陥検出手段と、
   前記表面側欠陥検出手段からの出力と前記裏面側欠陥検出手段からの出力とを処理して欠陥を検出する処理手段と、
   該処理手段で処理した結果を出力する表示画面を備えた出力手段と、
   を備えた磁気ディスクの両面欠陥検査装置であって、
   前記処理手段は、前記検査対象の磁気ディスクの種類を識別し、該識別した磁気ディスクの種類に応じて前記表面側欠陥検出手段からの出力と前記裏面側欠陥検出手段からの出力とを処理する処理条件を変えることを特徴とする光学式磁気ディスク両面欠陥検査装置。
4. 前記処理手段は、前記検査対象の磁気ディスクが連続記録磁気磁性媒体の磁気ディスクであるかディスクリートトラック方式又はパターンドメディア方式の磁気ディスクであるかを識別し、ディスクリートトラック方式又はパターンドメディア方式の磁気ディスクであると識別した場合には、該磁気ディスクの表面をサーボ領域とデータ領域とに切り分けて欠陥を検出することを特徴とする請求項３に記載の光学式磁気ディスク両面欠陥検査装置。
5. 前記表面側欠陥検出手段と前記裏面側欠陥検出手段とは、それぞれ
   レーザ光源と
   該レーザ光源から発射されたレーザを前記テーブル手段に保持された検査対象である磁気ディスクに照射する照射光学系と
   前記レーザが照射された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光学系と
   前記レーザが照射された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光学系と
   を備え、前記散乱光検出光学系は非球面フレネルレンズを備えて構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光学式磁気ディスク両面欠陥検査装置。
6. 検査対象の磁気ディスクを回転させながら一方向に移動させ、
   該回転しながら一方向に移動している前記磁気ディスクの表面側にレーザを照射して該レーザを照射された前記磁気ディスクの表面側からの反射光を検出し、
   該回転しながら一方向に移動している前記磁気ディスクの裏面側にレーザを照射して該レーザを照射された前記磁気ディスクの裏面側からの反射光を検出し、
   前記磁気ディスクの表面側からの反射光を検出して得た信号と前記磁気ディスクの裏面側からの反射光を検出して得た信号とを処理して前記磁気ディスクの表面側及び裏面側の欠陥を検出する
   磁気ディスクの両面欠陥検査方法であって、
   前記検査対象の磁気ディスクの種類を入力し、該入力した前記検査対象の磁気ディスクの種類に応じて前記欠陥を検出するステップにおいて前記磁気ディスクの表面側及び裏面側の欠陥を検出する検出条件を切替えることを特徴とする光学式磁気ディスク両面欠陥検査方法。
7. 前記磁気ディスクの表面側及び裏面側の欠陥を検出する検出条件を切替えることが、前記検査対象の磁気ディスクが連続記録磁気磁性媒体であるかディスクリートトラック方式又はパターンドメディア方式の磁気記録媒体であるかを選択することであることを特徴とする請求項６に記載の光学式磁気ディスク両面欠陥検査方法。
8. 検査対象の磁気ディスクを回転させながら一方向に移動させ、
   該回転しながら一方向に移動している前記磁気ディスクの表面側にレーザを照射して該レーザを照射された前記磁気ディスクの表面側からの反射光を検出し、
   該回転しながら一方向に移動している前記磁気ディスクの裏面側にレーザを照射して該レーザを照射された前記磁気ディスクの裏面側からの反射光を検出し、
   前記磁気ディスクの表面側からの反射光を検出して得た信号と前記磁気ディスクの裏面側からの反射光を検出して得た信号とを処理して前記磁気ディスクの表面側及び裏面側の欠陥を検出する
   磁気ディスクの両面欠陥検査方法であって、
   前記磁気ディスクの表面側及び裏面側の欠陥を検出する工程において、前記検査対象の磁気ディスクの種類を識別し、該識別した磁気ディスクの種類に応じて前記磁気ディスクの表面側からの反射光を検出して得た信号と前記磁気ディスクの裏面側からの反射光を検出して得た信号とを処理する処理条件を変えることを特徴とする光学式磁気ディスク両面欠陥検査方法。
9. 前記磁気ディスクの表面側及び裏面側の欠陥を検出する工程において、前記検査対象の磁気ディスクの種類を識別することが、連続記録磁気磁性媒体の磁気ディスクであるかディスクリートトラック方式又はパターンドメディア方式の磁気ディスクであるかを識別することであり、前記検査対象の磁気ディスクの種類がディスクリートトラック方式又はパターンドメディア方式の磁気ディスクであると識別した場合には、該磁気ディスクの表面をサーボ領域とデータ領域とに切り分けて欠陥を検出することを特徴とする請求項８に記載の光学式磁気ディスク両面欠陥検査方法。
10. 前記磁気ディスクの表面側からの反射光を検出することと前記磁気ディスクの裏面側からの反射光を検出することとを、それぞれ前記レーザが照射された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、該分離した散乱光を非球面フレネルレンズで集光して検出することを特徴とする請求項６乃至９の何れかに記載の光学式磁気ディスク両面欠陥検査方法。

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