JP3172512B2

JP3172512B2 - クリーニング装置

Info

Publication number: JP3172512B2
Application number: JP24821199A
Authority: JP
Inventors: 昌幸八尾; 裕紀原; 弘井町; 誠前田; 義人早川
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2001-06-04
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: JP2001070904A; SG97927A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はクリーニング装置
に関し、特にたとえば磁気記録媒体，半導体および液晶
表示器等の製造工程においてクリーニング対象となる基
板の表面を光学的にクリーニングする、クリーニング装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、ハードディスク装置を構成す
る磁気記録ディスクの製造工程では、アルミニウムまた
はガラス等を主材としてハードディスク基板が形成さ
れ、アルミニウム基板では、その表面がＮｉＰで被覆さ
れ、被覆面がテクスチャ研磨される。そして、被覆面に
付着した研磨屑等の異物が除去された後、被覆面に磁性
材料がスパッタリングされる。

【０００３】被覆面の異物を除去するクリーニングの方
式としては、一般に、ウェット方式とドライ方式とが知
られている。ウェット方式は、トリクロルエチレン，フ
ロン等の有機溶剤中にハードディスク基板を浸し、超音
波洗浄するものであるが、有害な有機溶剤を使用するた
め、環境汚染の面で問題があった。一方、ドライ方式に
は、ＵＶ光洗浄方式，超音波振動エアー洗浄方式および
ドライアイス吹付け洗浄方式等があるが、除去速度が遅
く、また、強固に付着した異物を除去できない等の問題
があった。

【０００４】そこで最近では、これらの問題を解消する
手段としてパルス状のレーザビームを用いた方式が提案
されており、この方式を採用したクリーニング装置の一
例が特開平１０−２１６６６４号公報に開示されてい
る。この従来技術は、エキシマレーザ等のレーザ光源か
らパルス状のレーザビームを基板上の異物に直接照射す
ることにより、異物を融蝕（アブレーション）させて除
去するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術（特開平１０
−２１６６６４号公報）では、レーザビームが基板の表
面に対して垂直方向から照射されていたので、図１０に
示すように、基板１に対するレーザビームの照射領域の
幅Ｈ１がレーザビームの幅と等しくなっていた。そのた
め、基板１に照射されるレーザビームの密度（レーザ密
度）が高くなり、基板１の表面が損傷するおそれがあっ
た。

【０００６】また、図１０に示すように、異物２への照
射領域の幅Ｈ２は、異物２が球形であれば、その直径と
等しくなっていたため、異物２へのエネルギ照射量が少
なく、十分なクリーニング効果を得られないという問題
があった。

【０００７】そして、前者の問題を解消するためにレー
ザ密度を低くすると後者の問題が大きくなり、後者の問
題を解消するために照射パルス数（すなわちパルス繰り
返し周波数）を大きくすると前者の問題が大きくなり、
両問題を同時に解消することができなかった。

【０００８】それゆえに、この発明の主たる目的は、基
板の表面損傷を生じることなく、十分なクリーニング効
果を得ることができる、クリーニング装置を提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、基板表面に
レーザビームを照射して基板表面を洗浄するクリーニン
グ装置において、レーザビームを出射するレーザビーム
源と、レーザビーム源から出射されたレーザビームを基
板表面に対してｓ偏光する偏光手段とを備え、偏光手段
によってｓ偏光されたレーザビームの基板表面に対する
入射角が、入射角の大きさに従って変化する損傷エネル
ギ密度，性能劣化エネルギ密度および洗浄エネルギ密度
に基づいて、照射エネルギ密度が損傷エネルギ密度およ
び性能劣化エネルギ密度より小さく、かつ、洗浄エネル
ギ密度より大きくなるように設定されたことを特徴とす
る、クリーニング装置である。

【００１０】

【作用】レーザビーム源から出射されたレーザビームが
ｓ偏光されて、基板表面に入射される。入射角は、照射
エネルギ密度が損傷エネルギ密度および性能劣化エネル
ギ密度より小さく、かつ、洗浄エネルギ密度より大きく
なるように設定されており、９０°より小さい角度であ
る。したがって、基板表面に対して垂直方向から入射さ
れる場合に比べて、基板表面への照射面積が増大される
とともに、照射密度が低減される。また、ｓ偏光された
レーザビームでは、入射角が小さくなるほど基板表面で
のエネルギ反射率が大きくなり、反射されたレーザビー
ムは異物に対して間接的に照射されるので、異物に対す
るレーザビームの照射量は大きくなる。また、エネルギ
反射率が大きくなることから、基板でのエネルギ吸収が
小さくなる。さらに、ｓ偏光されたレーザビームの電気
ベクトルは、基板表面に対して平行方向に振動するた
め、この振動エネルギが異物を除去する力として有効に
作用する。このようにして、ｓ偏光されたレーザビーム
を適宜に設定された入射角で基板に照射することによ
り、表面損傷することなく異物が効率よく除去され、ま
た性能劣化も生じない。

【００１１】そして、再照射手段により反射光を再照射
すると、少ないエネルギを有効に活用でき、特に、基板
表面でのエネルギ反射率が大きいｓ偏光入射を行なう場
合に効果がある。この場合、基板表面の異なる位置に照
射するようにすると、コヒーレンス長が長いレーザビー
ム源を用いる場合でも、干渉縞が生じるのを回避でき、
レーザ密度のバラツキを防止できる。

【００１２】

【発明の効果】この発明によれば、表面損傷の問題を生
じることなく、より効率的に異物を除去できる。つま
り、少ないパルス数によって短時間で異物を除去でき
る。したがって、特にアルミニウムまたはガラス等の損
傷閾値が低い主材からなる基板のクリーニングに適す
る。

【００１３】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１４】

【実施例】図１に示す実施例のクリーニング装置１０
は、磁気記録媒体，半導体および液晶表示器等の製造工
程において基板の表面をクリーニングするものであり、
特に、アルミニウムまたはガラス等のような損傷閾値が
低い主材からなる基板のクリーニングに適するものであ
る。以下には、クリーニング装置１０をハードディスク
基板１２のクリーニングに用いることを前提として説明
する。

【００１５】ここで、ハードディスク基板１２は、磁性
材料をスパッタリングする工程の前段階のものであり、
その表面は、ＮｉＰ膜で被覆されてテクスチャ研磨され
ている。したがって、ハードディスク基板１２の表面に
は、図３に示すように、周方向へ延びる複数の研磨溝１
２ａが存在する。

【００１６】クリーニング装置１０（図１）は、パーソ
ナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という。）１４，エ
キシマレーザ１６，バリアブルアッテネータ１８，光学
系２０および２２，移動ステージ２４および２６，光源
２８，異物検出部３０，吸引部３２，エネルギメータ３
４，スピンドルモータ３６等を含む。

【００１７】スピンドルモータ３６は出力軸３６ａを含
み、出力軸３６ａの先端部にはハードディスク基板１２
が略水平に取り付けられる。また、スピンドルモータ３
６には、図示しないロータリーエンコーダが内蔵され、
このロータリーエンコーダによって検出された回転位置
情報がＰＣ１４へ与えられる。

【００１８】スピンドルモータ３６の回転速度は、ＰＣ
１４によって５０〜２０，０００ｒｐｍ程度の範囲で制
御される。回転制御の方式としては、ＣＡＶ（Constant
Angular Velocity ）制御またはＣＬＶ（Constant Lin
ear Velocity）制御が用いられる。ＣＡＶ制御によれ
ば、エキシマレーザ１６のパルス繰り返し周波数とスピ
ンドルモータ３６の回転周波数とを関連付けて制御し易
いため、特定の異物を狙ってレーザビームを照射する場
合に適し、一方、ＣＬＶ制御によれば、一定のパルス繰
り返し周波数で照射し易いため、ハードディスク基板１
２の表面に均一にレーザビームを照射する場合に適す
る。スピンドルモータ３６の最大回転速度は、スループ
ットの観点からは速いほど有利であるが、レーザビーム
の照射位置を制御する観点からはエキシマレーザ１６の
パルス繰り返し周波数以下であることが望ましい。

【００１９】エキシマレーザ１６は、ランダム偏光のレ
ーザビームを出射するＫｒＦエキシマレーザ発振器（波
長：２４８ｎｍ程度，パルス幅：２５ｎｓ程度）を含
み、ＰＣ１４によって発振のＯＮ／ＯＦＦが制御され、
かつ、パルス繰り返し周波数が切り替えられる。また、
エキシマレーザ１６は、レーザ密度を制御する制御装置
を含み、この制御装置で印加電圧を制御することによっ
て、たとえば３００〜７００ｍＪの範囲でレーザ密度が
調整される。そして、励起ガスや光学部品等の劣化に起
因してレーザ密度の低下が生じた場合には、印加電圧が
増大され、レーザ密度が一定に維持される。エキシマレ
ーザ１６のパルス繰り返し周波数は、異物除去の観点か
ら高い方が望ましく、具体的には４００Ｈｚ程度に設定
される。

【００２０】なお、ＫｒＦエキシマレーザ発振器を用い
たのは、洗浄に適した高い光子エネルギをもつこと、発
振効率が高いこと、オゾン発生率が低く、光路を窒素パ
ージする必要がないこと、光学素子の透過率が高いこと
等の理由によるが、ＸｅＣｌエキシマレーザ発振器（波
長：３０８ｎｍ），ＡｒＦエキシマレーザ発振器（波
長：１９３ｎｍ）等の他のエキシマレーザ発振器、また
は、固体レーザ発振器，半導体レーザ発振器等の他のレ
ーザ発振器を用いてもよい。

【００２１】バリアブルアッテネータ１８は、エキシマ
レーザ１６から照射されたレーザビームの単位照射面積
当たりのレーザ強度すなわちレーザ密度を一定に調整す
るものであり、ＰＣ１４の制御によって、その透過率が
０〜ｌ００％の範囲で調整される。ただし、エキシマレ
ーザ１６のエネルギ効率の観点から７０〜１００％の透
過率で用いることが望ましい。

【００２２】光学系２０は、バリアブルアッテネータ１
８から与えられたレーザビームを矩形ビームに整形する
とともに、これを偏向するものであり、ミラーおよびビ
ーム整形器等の光学部品を組み合わせることによって構
成される。この光学系２０では、レーザビームを、その
プロファイルが均一なコリメート光にすることが望まし
い。

【００２３】移動ステージ２４は、ハードディスク基板
１２に対してその半径方向に移動可能な図示しないステ
ージ部分を含む。ステージ部分の移動は、ＰＣ１４によ
って制御され、また、その移動位置情報が位置信号とし
てＰＣ１４に与えられる。そして、ステージ部分には、
光学系２２が固定される。したがって、ステージ部分の
移動に伴って光学系２２が移動され、ステージ部分の移
動位置情報に基づいて光学系２２の位置が把握され得
る。

【００２４】光学系２２は、光学系２０から与えられた
ランダム偏光のレーザビームをハードディスク基板１２
の上面に対してｓ偏光するとともに、これをハードディ
スク基板１２の上面に対して接線方向から９０°より小
さい角度で照射するものであり、各種の光学部品を組み
合わせることによって構成される。

【００２５】すなわち、光学系２２は、図２（Ａ）に示
すように、偏光ビームスプリッタ３８，ミラー４０およ
び２分の１波長板４２等を含む。光学系２２に与えられ
るランダム偏光のレーザビームの電気ベクトルは、図２
（Ｂ）に示すように、レーザビームの進行方向に直交す
る面内で放射状に振動しており、図２（Ａ）では、この
状態を水平方向の矢印と２重丸とで示す。レーザビーム
が偏光ビームスプリッタ３８へ入射されると、その一部
が透過されるとともに、その電気ベクトルの振動方向が
水平成分（図２（Ｃ））のみにされ、ｓ偏光ビームとし
てハードディスク基板１２の上面に照射される。他の一
部は、ウォラストンプリズムのような複屈折性の結晶に
よって反射されるとともに、その電気ベクトルの振動方
向が垂直成分（図２（Ｄ））のみにされる。そして、こ
のレーザビームが、ミラー４０で全反射されて２分の１
波長板４２に与えられ、その偏光面が９０°回転され
て、ｓ偏光ビームとしてハードディスク基板１２の上面
に照射される。分割された２つのレーザビームは、図２
（Ａ）に示すように、ハードディスク基板１２の中心を
挟んで対向する位置に照射され、それぞれの位置におい
てクリーニングが行なわれる。

【００２６】なお、レーザビームの照射方向を接線方向
としたのは、図３（Ａ）に示すように、周方向に形成さ
れた研磨溝１２ａ内に異物４４が付着している場合で
も、この異物に対して、レーザビームを十分に照射でき
るようにするためである。つまり、径方向から照射した
のでは、図３（Ｂ）に示すように、異物４４に対してレ
ーザビームを十分に照射できないので、これを回避する
ためである。

【００２７】エネルギメータ３４は、ハードディスク基
板１２を取り外した際に、光学系２２から照射されるレ
ーザビーム（図１中の破線）のレーザ密度を直接検出す
るものであり、光学系２２の下方に配置される。そし
て、エネルギメータ３４で検出されたレーザ密度信号が
ＰＣ１４に与えられ、このレーザ密度信号に基づいてレ
ーザ密度が微調整される。つまり、ハードディスク基板
１２に照射されるレーザ密度は、予め設定された目標レ
ーザ密度に基づいてエキシマレーザ１６への印加電圧を
制御することにより粗調整され、エネルギメータ３４か
らのレーザ密度信号（実測値）をフィードバック信号と
して用いてバリアブルアッテネータ１８を制御すること
により微調整される。したがって、励起ガスおよび光学
部品等の劣化に伴ってエキシマレーザ１６のレーザ密度
が低下しても、ハードディスク基板１２に照射されるレ
ーザ密度は一定に維持される。また、粗調整および微調
整における各制御入力量を比較することにより、バリア
ブルアッテネータ１８，光学系２０および光学系２２の
劣化を検出することができる。なお、レーザ密度の微調
整は、励起ガスおよび光学部品等の劣化が比較的緩やか
に進むことから、ハードディスク基板１２の交換時に行
なう程度でよい。

【００２８】吸引部３２は、ハードディスク基板１２の
表面から除去された異物（研磨屑等）４４を吸引・排出
するものである。クリーニング装置１０の全体またはハ
ードディスク基板１２の周辺部分をクリーンルームに配
置する場合には、クリーンルームのエア供給源にＨＥＰ
Ａ（High Efficiency Particulate Air ）フィルタを設
けることにより、高度に清浄な環境を得ることができ
る。なお、ＨＥＰＡフィルタは、グラスウールを主材と
して構成されたガスフィルタであり、慣性，拡散および
衝突の３つの原理を用いて粒子を捕集するものである。

【００２９】移動ステージ２６は、ハードディスク基板
１２に対してその半径方向に移動可能なステージ部分を
含む。ステージ部分の移動は、ＰＣ１４によって制御さ
れ、また、その移動位置情報が位置信号としてＰＣ１４
に与えられる。そして、ステージ部分には、光源２８お
よび異物検出部３０が固定される。したがって、ステー
ジ部分の移動に伴って光源２８および異物検出部３０が
移動され、ステージ部分の移動位置情報に基づいて光源
２８および異物検出部３０の位置が把握され得る。

【００３０】光源２８は、異物検出用の均一光をハード
ディスク基板１２の上面に対して接線方向から９０°よ
りも小さい角度で照射する線光源または面光源である。
光源２８は、赤色または（青）紫色等の半導体レーザを
含み、ＰＣ１４によって制御される。光源２８の照射光
は、ハードディスク基板１２の上面に対して接線方向か
ら入射されるため、研磨溝１２ａ（図３）による拡散光
の発生が抑制される。なお、光源２８には、波長が短い
ものを用いることが望ましい。

【００３１】異物検出部３０は、光源２８から出射され
て、ハードディスク基板１２の上面で反射された光を受
光するとともに、これを光電変換して出力するものであ
り、光電子倍増管およびＡ／Ｄ変換器等を含む。異物検
出部３０で光電変換されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換
器でディジタル信号に変換され、ＰＣ１４へ与えられ
る。したがって、ハードディスク基板１２の上面に異物
がある場合には、異物検出部３０が出力する光量信号値
が変化し、それに基づいて異物が検出される。なお、異
物検出部３０は、ハードディスク基板１２の上面に存在
する凹凸（異物４４を含む。）での散乱光を受光する構
成としてもよい。

【００３２】このクリーニング装置１０を用いたクリー
ニング工程では、まず、ハードディスク基板１２の表面
に付着した研磨屑等が粗除去される。すなわち、スピン
ドルモータ３６でハードディスク基板１２が回転され、
その状態で、移動ステージ２４が動作され、かつ、エキ
シマレーザ１６がＯＮされる。すると、ハードディスク
基板１２の上面全体に亘って１箇所当りに１〜２パルス
のレーザビームが照射され、ハードディスク基板１２の
表面に付着した比較的大きな研磨屑等が除去される。な
お、この粗除去工程の前に、超音波振動エアー洗浄また
は水洗浄等による除去工程を設けるようにしてもよい。

【００３３】続いて、異物の付着した位置等が検出され
る。すなわち、移動ステージ２６が動作され、かつ、光
源２８がＯＮされ、異物検出部３０で検出された信号に
基づいて、ハードディスク基板１２の上面に存在する異
物の有無および大きさが判別される。異物の付着した位
置は、異物検出部３０からの信号および移動ステージ２
６からの移動位置情報等に基づいて特定される。

【００３４】そして、粗除去工程で除去しきれなかった
異物が除去される。すなわち、エキシマレーザ１６がＯ
Ｎされ、異物に対してレーザビームが１度に１パルスず
つ再照射され、この工程が、異物が除去されるまで繰り
返される。このとき、レーザビームは、先の工程で得ら
れた位置情報に基づいて異物４４に対してのみ照射さ
れ、他の部分には照射されない。クリーニング時間を短
縮し、また、ハードディスク基板１２の表面損傷を防止
するためである。

【００３５】この実施例によれば、図４に示すように、
ハードディスク基板１２の表面に対するレーザビームの
入射角θを９０°よりも小さく（θ＜９０°）している
ので、ハードディスク基板１２への照射領域の幅Ｈ１
が、図１０に示した従来技術の幅Ｈ１より大きくなる。
したがって、単位時間当りの照射領域が大きくなり、ク
リーニングに要する時間が短縮される。また、ハードデ
ィスク基板１２の表面に照射されるレーザビームの密度
が低くなり、表面損傷の発生が抑制される。

【００３６】また、ハードディスク基板１２の上面で反
射された反射光が異物４４の下部から側部に亘って間接
照射されるため、異物４４への照射領域の幅Ｈ２が、直
接照射領域の幅Ｈ２１と間接照射領域の幅Ｈ２２とを合
計した大きさとなり、図１０に示した従来技術の幅Ｈ２
より大きくなる。つまり、異物４４に対するレーザビー
ムの照射量が大きくなる。また、レーザビームの間接照
射により、異物４４に対してこれを引き剥がす方向（上
方向）の力が付与される。したがって、異物４４の除去
能力が飛躍的に向上し、同程度の除去能力を得るのであ
れば、照射するレーザビームの密度を小さくすることが
でき、表面損傷の発生を抑制できる。

【００３７】また、レーザビームをｓ偏光するようにし
ているので、図５のグラフに示すように、レーザビーム
の入射角θが小さくなるほどハードディスク基板１２の
表面におけるエネルギ反射率が大きくなり、異物４４に
対して間接照射されるレーザビームの密度が大きくな
る。また、ｓ偏光では、ハードディスク基板１２の表面
と平行方向に電気ベクトルが振動する（図２）。したが
って、レーザビームの入射角θを小さくすることによ
り、上述した照射量の増大（図４）と相まって、異物４
４を効率よく除去できる。特に、異物４４が電荷を有し
ていたり、静電気力でハードディスク基板１２の表面に
付着されている場合には、電荷および電場の相互作用に
よって強い振動エネルギが発生するため、除去効果は大
きくなる。

【００３８】さらに、エネルギ反射率が大きいｓ偏光入
射であることから、ハードディスク基板１２によって吸
収されるエネルギが小さくなり、上述したレーザ密度の
低下と相まって、表面損傷の発生が抑制される。

【００３９】なお、ｐ偏光されたレーザビームを用いた
場合には、図５のグラフに示すように、入射角θの大小
に拘わらずエネルギ反射率が小さいため、異物４４に対
して間接照射されるレーザビームの密度が小さくなる。
また、ｐ偏光では、ハードディスク基板１２に対して異
物５２を押し付ける方向および引き離す方向に電気ベク
トルが振動するため、引き離す方向でしか除去効果を得
ることができない。したがって、ｓ偏光ほどの除去効果
は期待できない。さらに、エネルギ反射率が小さいこと
は、すなわち、エネルギ吸収率が大きいことを意味する
ので、ハードディスク基板１２の表面損傷の発生を抑制
する効果は期待できない。

【００４０】このように、ｓ偏光されたレーザビームを
９０°より小さい入射角θで照射することにより、従来
技術またはｐ偏光の場合に比べてクリーニング効果を高
めることができる。しかし、客観的にクリーニング効果
があるというためには、表面損傷が生じないこと、
異物が除去されること、記録再生特性を確保できるこ
と、の３つの要件を満たす必要がある。そこで、発明者
等は、これらの要件を満たす入射角θおよび照射エネル
ギ密度を求めるべく実験を行い、その結果を図６および
図７のグラフに示した。

【００４１】図６（Ａ）は、主として、入射角θと表面
損傷が生じるエネルギ密度（以下、「損傷エネルギ密
度」という。）との関係を示したグラフである。このグ
ラフを見ると、入射角θが小さくなるほどｓ偏光および
ｐ偏光ともに損傷エネルギ密度が大きくなり、入射角θ
が４５°よりも小さくなるあたりから、ｓ偏光の損傷エ
ネルギ密度がｐ偏光の損傷エネルギ密度よりも大きくな
ることがわかる。

【００４２】図６（Ｂ）は、（Ａ）のグラフに対して、
異物除去効果が現れるエネルギ密度（以下、「洗浄エネ
ルギ密度」という。）と、磁気特性劣化が生じるエネル
ギ密度（以下、「磁気劣化エネルギ密度」という。）と
を加えたグラフである。なお、このグラフでは、エネル
ギ密度が５００ｍＪ／ｃｍ²までの部分を拡大して示し
ている。表面損傷および磁気特性劣化を生じることなく
異物除去効果を得るためには、照射エネルギ密度を損傷
エネルギ密度および磁気劣化エネルギ密度より小さく
し、かつ、洗浄エネルギ密度より大きく（損傷エネルギ
密度・磁気劣化エネルギ密度＞照射エネルギ密度＞洗浄
エネルギ密度）する必要がある。そのため、ｐ偏光で
は、グラフ中のＰ領域内で照射エネルギ密度および入射
角θを設定する必要があり、ｓ偏光では、グラフ中のＳ
領域内で照射エネルギ密度および入射角θを設定する必
要がある。

【００４３】したがって、ｐ偏光では、入射角θを１０
°以下にする必要があり、ｓ偏光では、入射角θを３５
°以下にする必要がある。これを言い換えると、入射角
θは、入射角θの大きさに従って変化する損傷エネルギ
密度，磁気劣化エネルギ密度および洗浄エネルギ密度に
基づいて、予め設定された照射エネルギ密度が損傷エネ
ルギ密度および磁気劣化エネルギ密度より小さく、か
つ、洗浄エネルギ密度より大きくなるように設定される
必要がある。そして、この条件を満たす範囲内では、照
射エネルギ密度を大きくするほど洗浄能力を高めること
ができ、入射角θを小さくするほどハードディスク基板
１２に対する照射面積を広くすることができ、洗浄時間
を短縮できる。

【００４４】なお、図６のグラフでは、ハードディスク
基板１２のクリーニングであることから、磁気劣化エネ
ルギ密度をＰ領域またはＳ領域を定める一つの基準とし
ているが、半導体基板または液晶表示器基板等のクリー
ニングであれば、磁気劣化エネルギ密度に代えて、それ
らの性能劣化が生じるエネルギ密度がＰ領域またはＳ領
域を定める基準とされる。

【００４５】図７は、入射角θを固定したときの照射エ
ネルギ密度と信号出力低下率との関係を示したグラフで
ある。なお、信号出力低下率は、サーティファイアテス
トに基づいて求められたものであり、その許容範囲は３
％（破線より上）である。このグラフを見ると、照射エ
ネルギ密度が大きいほど信号出力低下率が大きくなり、
入射角θが大きいほどその傾向が顕著になっている。こ
のグラフからは、入射角θが小さいほど磁気記録再生信
号の低下が生じ難く、入射角が１５°程度であれば磁気
記録再生信号の低下が生じない照射エネルギ密度（４０
０〜５００ｍＪ／ｃｍ²程度）での使用が可能であるこ
とがわかる。

【００４６】なお、上述の実施例では、２分割したレー
ザビームのそれぞれをハードディスク基板１２の上面の
異なる位置に照射するようにしているが、たとえば図８
に示すように、２分割したレーザビームのそれぞれをハ
ードディスク基板１２の上下両面に照射するようにして
もよい。図８に示す光学系４６は、レーザビームを２分
割するとともに、それぞれのレーザビームをハードディ
スク基板１２の上面および下面に対してｓ偏光して照射
するものであり、偏光ビームスプリッタ４８，ミラー５
０および２分の１波長板５２等を含む。レーザビームが
偏光ビームスプリッタ４８へ入射されると、その一部が
反射されるとともに、その電気ベクトルの振動方向が水
平成分のみにされ、ミラー５０で全反射された後、ｓ偏
光ビームとしてハードディスク基板１２の上面に照射さ
れる。他の一部は、透過されるとともに、その電気ベク
トルの振動方向が垂直成分のみにされる。そして、この
レーザビームが、２分の１波長板５２に与えられ、その
偏光面が９０°回転されて、ｓ偏光ビームとしてハード
ディスク基板１２の下面に照射される。したがって、ハ
ードディスク基板１２の上下両面が同時にクリーニング
される。

【００４７】また、上述の実施例では、ハードディスク
基板１２に対してレーザビームを一度だけ照射するよう
にしているが、たとえば図９に示すように、レーザビー
ムを光学部品で反射させて、これを複数回照射するよう
にしてもよい。

【００４８】図９に示した構成では、上述した光学系２
２（図２）または４６（図８）に加えて、凹面ミラー５
４，凸面ミラー５６および終端部材５８が設けられ、光
学系２２または４６でｓ偏光されたレーザビームがハー
ドディスク基板１２，凹面ミラー５４および凸面ミラー
５６のそれぞれで反射されて、終端部材５８で吸収され
る。凹面ミラー５４および凸面ミラー５６は、ハードデ
ィスク基板１２に対するレーザビームの照射位置が半径
方向に並ぶように配置され、また、照射されるレーザビ
ームは、ハードディスク基板１２の半径方向を長手方向
とする矩形ビームとされる。また、凹面ミラー５４およ
び凸面ミラー５６の曲率は、ハードディスク基板１２に
照射されるレーザビームの密度が常に一定となるように
設定される。つまり、凹面ミラー５４および凸面ミラー
５６の縮小倍率が、ハードディスク基板１２の上面にお
けるエネルギ反射率の平方根と一致するように設定され
る。したがって、レーザビーム源が１つであっても、広
い照射領域を得ることができ、この領域全体に一定密度
のレーザビームを照射することができる。なお、ミラー
の個数や凹面および凸面の組み合わせ等は、適宜変更可
能である。

【００４９】また、図９に示した構成では、ハードディ
スク基板１２の異なる位置にレーザビームを再照射して
いるが、同じ位置に再照射するようにしてもよい。この
場合には、エキシマレーザ１６の出力が低くても、異物
４４に対する照射量を大きくすることができるので、低
いエネルギで効率よくクリーニングできる。ただし、こ
の場合には、干渉縞によるレーザ密度のバラツキを防止
する等のために、コヒーレンス長が短いレーザビーム源
を用いる必要がある。

【００５０】そして、上述の実施例では、偏光ビームス
プリッタ３８（図２）または４８（図８）を用いてレー
ザビームを分割しているが、これに代えて、プレートポ
ラライザを用いてもよい。このプレートポラライザは、
合成石英，ＭｇＦ₂またはＣａＦ₂等の光学基板の表面
に多層膜ポラライザコーティングを施した素子であり、
レーザビームを互いに直交する２つの偏光ビームに分割
する機能を有するものである。また、偏光ビームスプリ
ッタや２分の１波長板等を複数個ずつ設けることによっ
て、レーザビームを３つ以上に分割し、それぞれのレー
ザビームをハードディスク基板１２の表面に個別に照射
するようにしてもよい。

【００５１】また、上述の実施例では、ハードディスク
基板１２の表面で反射された光源２８（図１）からの光
量信号に基づいて異物４４の有無および大きさを判別す
るようにしているが、エキシマレーザ１６が有する蛍光
反射性を利用し、その反射光をスペクトル分析すること
によって、異物４４の有無，大きさ，種類および材質等
を判別するようにしてもよい。

【００５２】さらに、上述の実施例では、ランダム偏光
のレーザビームを用いて、これを偏光ビームスプリッタ
３８，４８で分割し、かつ、偏光するようにしている
が、これに代えて、直線偏光特性を有するレーザビーム
を用いて、これを無偏光ビームスプリッタで分割するよ
うにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。

【図２】図１実施例で用いられる光学系を示す図解図で
ある。

【図３】研磨溝内の異物にレーザビームを照射した状態
を示す図解図である。

【図４】レーザビームの入射角θおよび照射領域を示す
図解図である。

【図５】レーザビームの入射角θとエネルギ反射率との
関係を示すグラフである。

【図６】レーザビームの入射角θとエネルギ密度との関
係を示すグラフである。

【図７】照射エネルギ密度と信号出力低下率との関係を
示すグラフである。

【図８】他の光学系を示す図解図である。

【図９】他の光学系を示す図解図である。

【図１０】従来技術におけるレーザビームの照射領域を
示す図解図である。

【符号の説明】

１０ …クリーニング装置１２ …ハードディスク基板１６ …エキシマレーザ１８ …バリアブルアッテネータ２０，２２ …光学系３６ …スピンドルモータ３８，４８ …偏光ビームスプリッタ４２，５２ …２分の１波長板４４ …異物５４ …凹面ミラー５６ …凸面ミラー５８ …終端部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前田誠兵庫県伊丹市奥畑５丁目10番地株式会社クボタ内 (72)発明者早川義人兵庫県伊丹市奥畑５丁目10番地株式会社クボタ内 (56)参考文献特開昭61−87338（ＪＰ，Ａ) 特開平１−91425（ＪＰ，Ａ) 特表平11−507298（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B08B 7/00 B23K 26/06 G02B 27/28 H01L 21/304

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板表面にレーザビームを照射して前記基
板表面を洗浄するクリーニング装置において、レーザビームを出射するレーザビーム源と、前記レーザ
ビーム源から出射された前記レーザビームを前記基板表
面に対してｓ偏光する偏光手段とを備え、前記偏光手段
によってｓ偏光された前記レーザビームの前記基板表面
に対する入射角が、入射角の大きさに従って変化する損
傷エネルギ密度，性能劣化エネルギ密度および洗浄エネ
ルギ密度に基づいて、照射エネルギ密度が前記損傷エネ
ルギ密度および前記性能劣化エネルギ密度より小さく、
かつ、前記洗浄エネルギ密度より大きくなるように設定
されたことを特徴とする、クリーニング装置。
【請求項２】前記レーザビーム源はランダム偏光のレー
ザビームを出射し、かつ、前記偏光手段は偏光ビームス
プリッタと２分の１波長板とを備える、請求項１記載の
クリーニング装置。
【請求項３】前記基板表面で反射された前記レーザビー
ムを反射して前記基板表面へ再照射する再照射手段を備
える、請求項１または２記載のクリーニング装置。
【請求項４】前記レーザビーム源から前記基板表面に照
射される前記レーザビームの第１照射領域と、前記再照
射手段から前記基板表面に照射される前記レーザビーム
の第２照射領域とが異なる位置に設けられる、請求項３
記載のクリーニング装置。