JP2001304838A - 表面検査装置及び表面検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気ディスク表面のうねり形状を光の照射に
よって計測する場合に、微小領域の表面状態を計測する
ことを可能とするとともに、計測分解能を高めることを
可能とする。 【解決手段】 検査対象１３に向けて射出したビーム１
０を部分遮光板３によって所定形状に整形して検査対象
１３の表面の微小領域ｂに対して照射し、検査対象１３
からの反射光をレンズ６，７によって拡大して位置検出
器９で検出することにより、検査対象１３表面のうねり
を検出するようにしている。射出した光線が所定形状に
整形されて検査対象１３の一部領域に集中して照射され
るため、微小領域のうねりを検出することが可能となる
とともに、反射光を拡大することにより、検査対象とレ
ンズとの間の距離を大きくとらなくても、検査対象物表
面の微小領域におけるうねりを確実且つ高い分解能で検
出することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平滑な媒体の表面
のうねりを計測する表面検査装置及び表面検査方法に関
し、特に高い精度で平坦性が要求される磁気ディスク等
の媒体表面のうねりを検出する表面検査装置及び表面検
査方法に適用して好適である。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスクの大容量化、小型化
に伴って記録密度も高密度化しており、記録密度を向上
させるために磁気ディスクと磁気ディスクヘッド間の距
離が益々縮小化されている。このような磁気ディスクヘ
ッドの低浮上量化により、磁気ディスク媒体の平滑化が
ますます求められており、磁気ディスク等の媒体の表面
状態を計測する手段の重要性が高まりつつある。このた
め、磁気ディスク等の媒体表面の微小なうねりを検知す
る方法や手段が模索されている。一方で磁気ディスク等
の媒体からのデータを読み出す際には、媒体の表面を傷
つけることがないように非接触で検出することは必要不
可欠である。こうした状況から、磁気ディスク等の媒体
表面のうねり形状を非接触でより精密に計測する必要が
生じている。

【０００３】以下、図６〜図８を参照しながら、従来の
磁気ディスクの表面状態の計測方法について説明する。
図６は、ハードディスクドライブの構造を示す斜視図で
ある。ディスク媒体１０１上にヘッド部１０２が位置し
ており、このヘッド部１０２がディスク媒体１０１の回
転とともに浮上し、非接触でデータの記録再生を行う。
しかし、ディスク媒体１０１表面に、ヘッド部１０２が
追随できないような小さいうねりの凹凸部が形成されて
いる場合、ヘッド１０２とディスク媒体１０１間の距離
が大きくなり、正確な記録、再生を行うことができなく
なる虞がある。従って、正確に記録、再生を行うために
は、磁気ディスクの表面のうねりを測定して、うねりが
許容レベルを超えないように表面形状を平滑化しておく
必要がある。

【０００４】磁気ディスク媒体等の表面のうねりを測定
する手法として、例えば図７に示すようなオートコリメ
ータによる表面傾き角度の測定方法が知られている。レ
ーザ１０３から出た平行光は、レンズ１０４により図７
中の一点ａで結像する。結像した光線はビームスプリッ
タ１０７を透過して、ａの位置から焦点距離だけ離れた
位置に配置されたレンズ１０５により平行ビームとさ
れ、磁気ディスク媒体等の検査対象１０６を照射する。
検査対象１０６の表面が図７に示すように水平から角度
θだけ傾いているとすると、検査対象１０６での反射光
は角度２θの反転角度で反射する。反射した光はビーム
スプリッタ１０７で光路を曲げられ、焦点位置に置かれ
た位置検出器１０８に結像する。位置検出器１０８では
反射角度２θに応じて焦点位置が変位して検出され、こ
の変位量ｄ１を測定することにより検査対象１０６の傾
き角度θが算出される。

【０００５】他の方法としては、図８に示すような光て
こによる傾き角度の測定法が知られている。レーザ１０
９から出た平行光は、ビームスプリッタ１１２を通過し
て、レンズ１１０により検査対象１０６上で結像する。
検査対象１０６の表面が水平から角度θだけ傾いている
とすると、図７の場合と同様、検査対象１０６での反射
光は角度２θの反射角度で反射する。

【０００６】反射した光はレンズ１１０によって平行光
とされ、ビームスプリッタ１１２で光路を曲げられ、位
置検出器１１３に入射する。位置検出器１１３では反射
角度２θに応じて入射する平行光の位置が変位し、この
変位量ｄ２を測定することにより検査対象１０６の傾き
角度θが算出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示すような原理の光学系においては、レンズ１０５と検
査対象１０６との距離を大きくすることにより検査対象
１０６表面の微小角度の変位をある程度正確に測定する
ことはできるが、検査対象１０６に対して平行ビームを
照射する必要があり、角度測定領域を小さく絞ることが
できない。従って、検査対象１０６上の微小領域におけ
るうねりを検出することはできなかった。

【０００８】また、図８に示すような原理の光学系にお
いては、光を検査対象１０６上に集光するため、角度測
定領域を小さく絞ることができ、より微小な範囲の角度
変位を測定することはできる。しかし、反射光が平行光
ではないため、レンズ１１０と検査対象１０６との距離
を大きくすることは位置検出器１１３のサイズとの兼ね
合いもあって限界があり、微小角度の測定の分解能の向
上には限界があった。

【０００９】このように、検査対象１０６の表面のうね
りを測定する場合において、傾き角度の測定分解能を優
先すると角度測定領域を大きくとる必要が生じて微小領
域の検査が困難となる一方、微小領域のうねりを検出し
ようとすると測定分解能が犠牲になるという問題が生じ
ていた。

【００１０】本発明はこのような問題を解決するために
成されたものであり、磁気ディスク等の媒体の表面のう
ねり形状を光の照射によって計測する場合に、検査対象
物表面の微小領域のうねりを検出することを可能とする
とともに、測定分解能を高精度に保って検出することの
できる表面検査装置、表面検査方法を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の表面検査装置
は、検査対象物の表面のうねりを検査する表面検査装置
を対象とし、前記検査対象物に向けて射出した光線を前
記検査対象物の表面の微小領域に対して照射する照射手
段と、前記検査対象物に向けて射出された光線を所定形
状に整形する整形手段と、前記検査対象物からの反射光
を拡大する拡大手段とを備えている。

【００１２】また、本発明の表面検査装置の一態様例に
おいて、前記整形手段は、少なくとも１つの直線部を有
する遮光板を備え、前記射出した光線の略中心を前記直
線部が通るように前記遮光板を配置することによって前
記光線を所定形状に整形し、前記光線に前記直線部に対
応したエッジ部を形成するようにしている。

【００１３】本発明の表面検査方法は、検査対象物の表
面のうねりを検査する表面検査方法であって、前記検査
対象物に向けて射出した光線を所定形状に整形して前記
検査対象物の表面の微小領域に対して照射し、前記検査
対象物からの反射光を拡大して検出することにより、前
記検査対象物表面のうねりを検出するようにしている。

【００１４】

【作用】本発明は上記技術手段より成るので、射出した
光線が検査対象物の微小領域に集中して照射され、その
反射光に基づいてうねりの検査が行われることとなる。
また、反射光を拡大して検出することにより、検査対象
物までの距離を大きくとらなくても検査対象物表面の微
小なうねりの変位量を拡大して検出することができる。
更に、光線を所定形状に整形することにより、検査対象
からの反射光が拡大されてもうねりの高精度な検出を行
うことが可能となる。

【００１５】また、本発明の他の特徴によれば、射出し
た光線を整形してエッジ部を形成し、シリンドリカルレ
ンズによってエッジ部が延在する方向と垂直となる方向
のみに反射光を拡大することによって、エッジ部の変位
量を高分解能で検出することが可能となる。また、エッ
ジ部の延在する方向には拡大が成されないことから、反
射光密度を高く保って信頼性の高い検出を行うことが可
能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、図面を
参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る表面検査
装置及び表面検査方法について説明する。図１は、第１
の実施形態に係る表面検査装置の構成を示す模式図であ
る。

【００１７】図１に示すように、第１の実施形態に係る
表面検査装置は、平行ビーム１０を射出するレーザ１、
射出された平行ビーム１０のビーム径を拡大するビーム
エキスパンダ２、拡大したビーム１０の一部を遮光して
ビーム１０の形状にエッジ部１０ａを形成する部分遮光
板３、部分遮光板３により整形したビーム１０を検査対
象１３上に結像させ、検査対象１３から反射したビーム
１０を屈折させて平行光とする対物レンズ５、反射した
ビーム１０の方向を可変するハーフミラー４、ビーム１
０のビーム径を拡大するレンズ６，７、拡大したビーム
１０のうちうねり検出に必要な領域のみを取り出すアパ
ーチャ８、取り出されたビーム１０に応じて検査対象１
３のうねりを検出する位置検出器９を有して構成されて
いる。磁気ディスク、ウェハ等の検査対象１３は対物レ
ンズ５の下方に配置される。なお、図１では、レーザ１
とビームエキスパンダ２との間に反射板１１を設けてい
るが、レーザ１からビームエキスパンダ２に向かって直
接ビーム１０を照射するようにしてもよい。また、ビー
ムエキスパンダ２におけるビーム１０の拡大倍率を変更
可能とし、対物レンズ５の焦点距離を変更可能とするこ
とにより、検査対象１３において集光されたビーム１０
の大きさを可変することができる。

【００１８】レーザ１から射出された平行ビーム１０は
反射板１１によってビームエキスパンダ２の方向へ反射
される。ビームエキスパンダ２では、平行ビーム１０を
適当な大きさの径のビーム１０に拡大する。

【００１９】拡大されたビーム１０の一部は、部分遮光
板３によって遮られる。部分遮光板３は、図１に示すよ
うに直線部３ａがビーム１０の略中心位置を通るように
配置されている。

【００２０】これにより、透過板１２に映しだされたよ
うに、ビーム１０の形状にはエッジ部１０ａが形成さ
れ、ビーム１０の形状は半円状となる。なお、透過板１
２は部分遮光板３によって整形したビーム１０の形状を
示すために図示した構成部材であって、本実施形態の表
面検査装置に必須の構成部材ではない。

【００２１】その後、エッジ部１０ａが形成されたビー
ム１０はハーフミラー４を透過し、対物レンズ５によっ
て検査対象１３上に結像されて、検査対象１３上の微小
領域ｂを照射する。ここで、ビーム１０のエッジ部１０
ａが微小領域ｂにおいて検査対象１３上で検査対象１３
の周方向と平行な方向に位置するように予め部分遮光板
３の直線部３ａの方向を規定しておく。

【００２２】微小領域ｂを照射したビーム１０は検査対
象１３の表面で反射するが、照射された微小領域ｂのう
ねり角度に応じた量だけビーム１０の位置が変位して反
射する。エッジ部１０ａが検査対象１３上で検査対象１
３の周方向と平行な方向に位置しているため、周方向に
変位するうねりについてはエッジ部１０ａは、うねりが
ない場合の基準位置から殆ど変位しないが、周方向と垂
直方向のうねりによってエッジ部１０ａは変位する。反
射したビーム１０は対物レンズ５を再び通過することに
よって平行光となり、ハーフミラー４で反射されて、図
１の左方向、すなわちレンズ６の方向に向かって進む。

【００２３】ハーフミラー４で反射した光は、レンズ
６，７を通って拡大される。同時に微小領域ｂのうねり
角度に応じたエッジ部１０ａの変位量も拡大される。従
って、位置検出器９によってエッジ部１０ａを検出する
と、微小なうねりであっても高い分解能で検出すること
が可能となる。この光線はレンズ７の通過後には平行光
とされ、この平行光束をアパーチャ８で整形して位置検
出器９で受光する。位置検出器９においては、整形され
たビーム１０のエッジ部１０ａが検出されるが、上述の
通りビーム１０のエッジ部１０ａは検査対象１３の周方
向に向かって延在しているため、主として周方向と垂直
な方向へのエッジ部１０ａの基準位置からの変位を高い
精度で検出することが可能となる。

【００２４】アパーチャ８での光線の整形は、位置検出
器９の形状に応じて行うことが望ましい。位置検出器９
としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Devise）、ＰＤ（P
hotoDetector）、ＰＳＤ（Position Sensitive Detecto
r）等の素子を用いることが可能である。ＣＣＤを用い
た場合には、画像処理を行うことにより、部分遮光板３
によって整形したエッジ部１０ａ自体を検出することが
できる。また、ＰＤを用いた場合には、アパーチャ８を
通過した後の明るさ変化を検出してうねり角度を算出し
ても良い。また、ＰＳＤを用いた場合、明るさ変化に加
えて光の重心位置を検出してうねり角度を算出してもよ
い。なお、ＣＣＤを用いた場合には、アパーチャ８を設
ける必要はなく、光線をＣＣＤへ直接入射させることが
可能である。

【００２５】以上説明したように、本発明の第１の実施
形態によれば、レーザ１から照射したビーム１０に対し
て直線部３ａを有する部分遮光板３を用いて遮光を行っ
て、エッジ部１０ａを形成するようにしたため、位置検
出器９においてエッジ部１０ａを検出することによって
反射光の位置を確実に検出することが可能となる。ま
た、レンズ６及びレンズ７を用いて反射したビーム１０
を拡大することにより、検査対象１３と対物レンズ５と
の間の距離を大きくとらなくてもエッジ部１０ａの変位
量の検出の分解能を高めることが可能となる。従って、
検査対象１３上に形成されたうねりの検出を高精度に行
うことが可能となる。更に、検査対象１３上に対物レン
ズ５によって集光したビームを照射するようにしている
ため、検査対象１３の微小領域のうねりを検出すること
が可能となる。

【００２６】また、対物レンズ５とは別にビーム１０を
拡大するためのレンズ６，７を設けたため、検査対象１
３からの反射光は光路長が大きくなるに従って拡大ある
いは拡散していくが、ビーム１０の中心部分にあるエッ
ジ部１０ａは検査対象１３のうねりの角度に応じた量で
変位することとなり、この変位量を検出することにより
検査対象上の微小領域の微小角度を簡便に検出できる。

【００２７】なお、図１に示した光学系は同軸落射光学
系であるが、ビームを斜めから検査対象に向かって照射
して、反射光を対物レンズを通さずにそのままレンズ６
以降に導いて角度を算出してもよい。

【００２８】また、図１に示すような同軸落射の場合で
あっても、別のハーフミラーを対物レンズ５と検査対象
１３の間に設けて、検査対象１３からの反射光をハーフ
ミラーからレンズ６以降に導いて角度を算出してもよ
い。

【００２９】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態に係る表面検査装置及び表面検査方法について
説明する。図２は、第２の実施形態に係る表面検査装置
の構成を示す模式図である。

【００３０】図２に示すように、第２の実施形態に係る
表面検査装置は、平行ビーム１０を射出するレーザ１、
射出した平行ビーム１０のビーム径を拡大するビームエ
キスパンダ２、拡大したビーム１０の一部を遮光してビ
ーム１０の形状にエッジ部１０ｂ，１０ｃを形成する部
分遮光板１４、部分遮光板１４により整形したビーム１
０を検査対象１３上に結像させ、検査対象１３から反射
したビーム１０を屈折させて平行光とする対物レンズ
５、反射したビーム１０の方向を可変するハーフミラー
４、ビーム１０を拡大するレンズ６，７、拡大したビー
ム１０のうちうねり検出に必要な領域のみを取り出すア
パーチャ８、取り出されたビーム１０に応じて検査対象
１３のうねりを検出する位置検出器９を有して構成され
ている。

【００３１】第２の実施形態に係る表面検査装置では、
部分遮光板１４に２つの直線部１４ａ，１４ｂが形成さ
れている点で第１の実施形態と相違する。その他の構成
部材については、第１の実施形態と同様である。なお、
図２においては、第１の実施形態と同一の機能を有する
構成部材については、同一の符号を記して説明を一部省
略する。

【００３２】図２に示すように、部分遮光板１４に形成
された直線部１４ａと直線部１４ｂは互いに直交するよ
うに形成されている。このような形状の部分遮光板１４
によってビーム１０を遮光することにより、ビーム１０
の形状には互いに直交する２箇所のエッジ部１０ｂ，１
０ｃが形成されることになる。ここで、エッジ部１０
ｂ，１０ｃの方向は、ビーム１０が集光した微小領域ｂ
における検査対象１３の周方向及び径方向に対応するよ
うに予め部分遮光板１４における直線部１４ａ，１４ｂ
の位置を設定しておく。また、直線部１０ｂと直線部１
０ｃの交点はビーム１０の中心近傍に位置するように部
分遮光板１４の位置を設定しておく。

【００３３】２箇所のエッジ部１０ｂ，１０ｃを有する
ビーム１０は、対物レンズ５によって検査対象１３の微
小領域ｂに結像した後、反射して対物レンズ５によって
平行光に戻される。微小領域ｂにおいては、検査対象１
３のうねりの角度に応じた量だけビーム１０の位置が変
位して反射する。そして、反射光をレンズ６，７によっ
てビーム１０を拡大し、位置検出器９で検出すると、エ
ッジ部１０ｂ，１０ｃの両方を検出することができる。
従って、微小領域ｂにおける検査対象１３の周方向と径
方向のうねりを同時に検出することができる。

【００３４】以上説明したように、本発明の第２の実施
形態によれば、直線部１４ａ，１４ｂを有する部分遮光
板１４によってビーム１０を遮光することによりビーム
１０の形状にエッジ部１０ｂ，１０ｃを形成し、検査対
象１３での反射光をレンズ６，７によって拡大して位置
検出器９に入射させることにより、検査対象１３表面に
おける２方向のうねりを検出することが可能となる。

【００３５】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態に係る表面検査装置及び表面検査方法について
説明する。図３は、第３の実施形態に係る表面検査装置
の構成を示す模式図である。

【００３６】第３の実施形態に係る表面検査装置は、平
行ビーム１０を射出するレーザ１、射出した平行ビーム
１０のビーム径を拡大するビームエキスパンダ２、拡大
したビーム１０の一部を遮光してビーム１０の形状にエ
ッジ部１０ａを形成する部分遮光板３、部分遮光板３に
より整形したビーム１０を検査対象１３上に結像させ、
検査対象１３から反射したビーム１０を屈折させて平行
光とする対物レンズ５、反射したビーム１０の方向を可
変するハーフミラー４、ビーム１０の径を拡大するシリ
ンドリカルレンズ１５，１６、拡大したビーム１０のう
ちうねり検出に必要な領域のみを取り出すアパーチャ
８、取り出されたビーム１０に応じて検査対象１３のう
ねりを検出する位置検出器９を有して構成されている。

【００３７】第３の実施形態に係る表面検査装置は、図
１で説明したレンズ６，７の代わりにシリンドリカルレ
ンズ１５，１６を用いている点で第１の実施形態と相違
する。その他の構成部材については、第１の実施形態と
同様である。なお、図３においても、第１の実施形態と
同一の機能を有する構成部材については、同一の符号を
記して説明を一部省略する。

【００３８】シリンドリカルレンズ１５，１６は、部分
遮光板３によって形成されたエッジ部１０ａの延在する
方向に対して垂直方向に光線を拡大するパワーを有する
レンズであり、検査対象１３表面のうねりの角度変位方
向に拡大する曲率を持っている。シリンドリカルレンズ
１５において屈折された光線は、シリンドリカルレンズ
１６によって平行光に戻される。

【００３９】シリンドリカルレンズ１５，１６によって
検査対象１３からの反射光を拡大することにより、エッ
ジ部１０ａの延在する長手方向については反射光は拡大
されず、位置検出器９においては、エッジの長手方向の
反射光密度が第１の実施形態と比較するとより高密度に
保たれることになる。従って、位置検出器９によってエ
ッジを検出する際には、より確実に検出を行うことが可
能となる。また、エッジ部１０ａの長手方向と垂直な方
向については、シリンドリカルレンズ１５の曲率によっ
てビーム１０が拡大されるため、第１の実施形態と同様
に位置検出器９における検出の分解能を高めることが可
能となる。

【００４０】以上説明したように、本発明の第３の実施
形態によれば、ビーム１０のエッジ部１０ａの長手方向
と垂直な方向についてはシリンドリカルレンズ１５，１
６を用いてビーム１０を拡大するため、検査対象１３か
ら反射したビーム１０を分解能を高めて高精度に検出す
ることが可能となる。また、エッジ部１０ａの延在する
長手方向については、シリンドリカルレンズ１５，１６
の通過後においても対物レンズ５によって平行光とされ
た際の倍率を維持することができるため、位置検出器９
において反射光密度を高めた状態で検出を行うことが可
能となる。従って、位置検出器９におけるエッジ部１０
ａの変位量の検出を確実に行うことが可能となる。

【００４１】（第４の実施形態）次に、本発明の第４の
実施形態に係る表面検査装置及び表面検査方法について
説明する。図４は、第４の実施形態に係る表面検査装置
の構成を示す模式図である。

【００４２】第４の実施形態に係る表面検査装置は、平
行ビーム１０を射出するレーザ１、射出した平行ビーム
１０のビーム径を拡大するビームエキスパンダ２、拡大
したビーム１０の一部を遮光してビーム１０の形状にエ
ッジ部１０ｂ，１０ｃを形成する部分遮光板１４、部分
遮光板１４により整形したビーム１０を検査対象１３上
に結像させ、検査対象１３から反射したビーム１０を屈
折させて平行光とする対物レンズ５、反射したビーム１
０の方向を可変するハーフミラー４、ビーム１０を２方
向に分割するハーフミラー１８、分割したビーム１０の
一方を拡大するシリンドリカルレンズ２０，２１、シリ
ンドリカルレンズ２１によって平行光とされたビーム１
０のうち、うねり検出に必要な領域のみを取り出すアパ
ーチャ２２、ハーフミラー１８で分割したビーム１０の
もう一方を拡大するシリンドリカルレンズ２３，２４、
シリンドリカルレンズ２４によって平行光とされたビー
ム１０のうち、うねり検出に必要な領域のみを取り出す
アパーチャ２５、アパーチャ２２，２５によって整形さ
れたビーム１０のエッジを検出する位置検出器９，９’
を有して構成されている。なお、ハーフミラー１８で反
射した光線の方向をシリンドリカルレンズ２０に向かっ
て反射させるため、レンズ２０の手前に反射板１９が向
けられている。

【００４３】第４の実施形態においては、第２の実施形
態と同様、部分遮光板１４には２つの直線部１４ａ，１
４ｂが形成されている。そして、直線部１４ａ，１４ｂ
によって形成されるビーム１０の２方向のエッジ部１０
ｂ，１０ｃのそれぞれを拡大するために、検査対象１３
で反射したビーム１０を２方向に分割するハーフミラー
１８が設けられ、分割したビーム１０のそれぞれを拡大
するシリンドリカルレンズ２０，２１及びシリンドリカ
ルレンズ２３，２４を設けている。

【００４４】すなわち、部分遮光板１４によって検査対
象１３の周方向及び直径方向に対応したエッジ部１０
ｂ，１０ｃがビーム１０に形成されるが、このうち、シ
リンドリカルレンズ２０，２１は直径方向のエッジ部１
０ｂをその長手方向に対して垂直となる方向へ拡大する
パワーを有するレンズである。一方、シリンドリカルレ
ンズ２３，２４は、周方向のエッジ部１０ｃをその長手
方向に対して垂直となる方向に拡大するパワーを有する
レンズである。

【００４５】従って、エッジ部１０ｂについてはシリン
ドリカルレンズ２０，２１によってエッジの長手方向と
垂直な方向に拡大され、アパーチャ２２を通過した後、
位置検出器９によって検出される。また、エッジ部１０
ｃについてはシリンドリカルレンズ２３，２４によって
エッジの延在する長手方向と垂直な方向に拡大され、ア
パーチャ２５を通過して位置検出器９’によって検出さ
れる。

【００４６】図５は、図４に示した本実施形態の表面検
査装置に対し、検出したエッジ情報を処理する処理装置
及び検査対象１３を支持する回転ステージ３１を付加し
たものである。図５を参照しながら、本実施形態の表面
検査装置の具体的構成及び表面検査方法について説明す
る。

【００４７】不図示のディスク媒体のハンドラから回転
ステージ３１上に検査対象１３であるディスク媒体が設
置される。設置されたことが制御手段２９に出力される
と、制御手段２９は光学系を所定位置まで動かして測定
準備を行う。

【００４８】その後、検査対象１３の表面のうねり計測
を開始する。レーザ１から射出されたビーム１０は、ビ
ームエキスパンダ２で適当な大きさのビーム１０に拡大
され、部分遮光板１４を通過する。部分遮光板１４は、
直線部１４ａと直線部１４ｂの交点がビーム１０の中心
を通るように配置されており、検査対象１３上の微小領
域ｂにおいて照射位置の周方向と直径方向のそれぞれに
平行となるエッジ部１０ｂ，１０ｃが生じるようにビー
ム１０を遮る。

【００４９】部分遮光板１４で整形されたビーム１０
は、ハーフミラー４を通過し、対物レンズ５で集光され
て検査対象１３の微小領域ｂを照射する。照射された光
線は、微小領域ｂの傾きに応じて反射する。検査対象１
３からの反射光は、対物レンズ５により平行光とされ
る。このとき、部分遮光板１４により遮られて形成され
た光束のエッジ部１０ｂ，１０ｃは微小領域ｂにおける
うねりの角度に応じた量だけ移動している。平行光とさ
れたビーム１０は、ハーフミラー１８で光路を２方向へ
分割される。

【００５０】そして、分割された光線の一方はシリンド
リカルレンズ２０，２１によってエッジ部１０ｂの長手
方向と垂直方向に拡大される。シリンドリカルレンズ２
０は、紙面奥行き方向に曲率を持ったレンズであり、エ
ッジ１０ｂの角度変位だけを拡大してシリンドリカルレ
ンズ２１で平行光となる。平行光とされた光線は、アパ
ーチャ２２により紙面縦方向のエッジ部１０ｂの成分の
みが取り出されて位置検出器９に入射する。アパーチャ
２２は、エッジ部１０ｂの成分のみを取り出すことがで
きるように、ビーム１０の中心から所定量シフトした位
置に開口２２ａが形成されたものである。位置検出器９
では、エッジ部１０ｂを有するビーム１０の基準位置か
らの変位量を検出する。

【００５１】分割された光線の他方は、シリンドリカル
レンズ２３，２４によってエッジ部１０ｃの長手方向と
垂直方向へ拡大される。シリンドリカルレンズ２３は、
紙面縦方向に曲率を持ったレンズであり、エッジ１０ｃ
の角度変位だけを拡大してシリンドリカルレンズ２４で
平行光となる。平行光とされた光線は、アパーチャ２５
により紙面奥行き方向のエッジ部１０ｃの成分のみが取
り出され、位置検出器９’へ入射する。アパーチャ２５
も、エッジ部１０ｃの成分のみを取り出すことができる
ように、ビーム１０の中心から所定量シフトした位置に
開口２５ａが形成されたものである。位置検出器９’で
は、エッジ部１０ｃを有するビーム１０の基準位置から
の変位量を検出する。

【００５２】なお、アパーチャ２２，２５の開口２２
ａ，２５ａは、図４、図５に示すような円形に限定され
るものではなく、例えば矩形形状により構成することも
可能である。開口２２ａ，２５ａを矩形形状とした場合
には、特に開口２２ａ，２５ａの周辺部における光量を
増加させることができるというメリットがある。

【００５３】検出したビーム１０を処理するブロック
は、位置検出器９，９’において検出された信号を増幅
するアンプ２６，２７、アンプ２６，２７の出力からう
ねりの角度を算出する角度算出部２８、角度算出部２８
からの出力が入力され、うねり算出結果を出力手段３０
に入力する制御手段２９から成る。

【００５４】位置検出器９，９’の出力は、アンプ２
６，２７で増幅されて角度算出部２８に入力される。角
度算出部２８では、位置検出器９，９’に入射した光強
度、重心位置の検出結果から検査対象１３表面のうねり
の角度を算出する。角度算出部２８で算出された出力結
果が制御手段２９のメモリに入力されると、例えば制御
手段２９は回転ステージ３１を次の測定点に移動する。
なお、回転ステージ３１と光学系を適宜動かしておいて
測定点の角度変位を予め連続入力しておいて連続処理す
るようにしてもよい。制御手段２９は、測定領域あるい
は測定媒体がなくなるまで上述の動作を繰り返す。

【００５５】以上説明したように、本発明の第４の実施
形態によれば、ビーム１０を整形して検査対象１３の周
方向及び直径方向に延在するようにエッジ部１０ｂ，１
０ｃを形成し、検査対象１３で反射したビーム１０をハ
ーフミラー８によって分割して、分割したビーム１０の
それぞれをシリンドリカルレンズ２０，２１及びシリン
ドリカルレンズ２３，２４を用いてエッジ部１０ｂ，１
０ｃの延在する長手方向と垂直方向に拡大するようにし
たため、エッジ部１０ｂ，１０ｃの変位を分解能を高め
た状態で検出することができる。

【００５６】ここで、位置検出器９においては、エッジ
部１０ｂの長手方向と垂直方向にビーム１０が拡大され
ているため、エッジ部１０ｂの検出の分解能を高めるこ
とができる。また、シリンドリカルレンズ２０，２１
は、エッジ部１０ｂの長手方向にはビーム１０を拡大し
ないため、反射光密度が低下することが抑制され、高精
度な検出を行うことが可能となる。

【００５７】同様に、位置検出器９’においては、エッ
ジ部１０ｃの長手方向と垂直方向にビーム１０が拡大さ
れているため、エッジ部１０ｃの検出の分解能を高める
ことが可能となる。また、シリンドリカルレンズ２３，
２４はエッジ部１０ｃの長手方向にはビーム１０を拡大
しないため、反射光密度が低下することが抑止され、高
精度な検出を行うことが可能となる。

【００５８】なお、本発明の特徴をまとめると以下に記
載の通りとなる。

【００５９】（付記１）検査対象物の表面のうねりを検
査する表面検査装置であって、前記検査対象物に向けて
射出した光線を前記検査対象物の表面の微小領域に対し
て照射する照射手段と、前記検査対象物に向けて射出さ
れた光線を所定形状に整形する整形手段と、前記検査対
象物からの反射光を拡大する拡大手段とを備えたことを
特徴とする表面検査装置。

【００６０】（付記２）前記整形手段は、少なくとも１
つの直線部を有する遮光板を備え、前記射出した光線の
略中心を前記直線部が通るように前記遮光板を配置する
ことによって前記光線を所定形状に整形し、前記光線に
前記直線部に対応したエッジ部を形成するようにしたこ
とを特徴とする付記１に記載の表面検査装置。

【００６１】（付記３）前記整形手段は、略直交する２
つの直線部を有する遮光板を備え、前記射出した光線の
略中心を前記２つの直線部の交点が通るように前記遮光
板を配置することによって前記光線を所定形状に整形
し、前記光線に前記直線部に対応した２つのエッジ部を
形成するようにしたことを特徴とする付記１に記載の表
面検査装置。

【００６２】（付記４）前記拡大手段は、所定方向のみ
に曲率を有するシリンドリカルレンズを備え、前記シリ
ンドリカルレンズによって前記エッジ部の長手方向に対
して垂直となる方向へ前記反射光を拡大するようにした
ことを特徴とする付記２に記載の表面検査装置。

【００６３】（付記５）前記拡大手段は、所定方向のみ
に曲率を有するシリンドリカルレンズを２組備え、前記
２組のシリンドリカルレンズの各々を用いて前記２つの
エッジ部の長手方向に対して垂直となる方向へ前記反射
光のそれぞれを拡大するようにしたことを特徴とする付
記３に記載の表面検査装置。

【００６４】（付記６）前記拡大手段によって拡大され
た反射光の位置を検出する検出器としてＰＤ若しくはＰ
ＳＤを備え、前記反射光の強度及び重心位置の少なくと
も一方を検出することにより、前記反射光の位置を検出
するようにしたことを特徴とする付記１に記載の表面検
査装置。

【００６５】（付記７）前記拡大手段によって拡大され
た反射光の位置を検出する検出器としてＣＣＤを備え、
前記整形手段により整形された所定形状におけるエッジ
を検出することにより、前記反射光の位置を検出するよ
うにしたことを特徴とする付記１に記載の表面検査装
置。

【００６６】（付記８）前記検出器に入射する直前の前
記反射光を前記検出器の形状に合わせたアパーチャに通
過させるようにしたことを特徴とする付記６に記載の表
面検査装置。

【００６７】（付記９）前記射出した光線をレンズを用
いて集光ビームとし、当該レンズの焦点距離とレンズに
入射するビーム径の大きさとにより前記微小領域の大き
さを任意に変更できるようにしたことを特徴とする付記
１に記載の表面検査装置。

【００６８】（付記１０）検査対象物の表面のうねりを
検査する表面検査方法であって、前記検査対象物に向け
て射出した光線を所定形状に整形して前記検査対象物の
表面の微小領域に対して照射し、前記検査対象物からの
反射光を拡大して検出することにより、前記検査対象物
表面のうねりを検出するようにしたことを特徴とする表
面検査方法。

【００６９】（付記１１）前記所定形状への整形を行う
ことにより、前記光線の略中心を通るエッジ部を前記光
線に形成することを特徴とする付記１０に記載の表面検
査方法。

【００７０】（付記１２）前記所定形状への整形を行う
ことにより、前記光線の略中心を交点として略直交する
２つのエッジ部を前記光線に形成することを特徴とする
付記１０に記載の表面検査方法。

【００７１】（付記１３）前記エッジ部の長手方向に対
して略垂直となる方向のみに前記反射光を拡大すること
を特徴とする付記１１に記載の表面検査方法。

【００７２】（付記１４）前記反射光を２つの方向に分
割し、前記２つのエッジ部の長手方向に対して垂直とな
る方向のみに前記分割した反射光のそれぞれを拡大する
ことを特徴とする付記１２に記載の表面検査方法。

【００７３】

【発明の効果】本発明は上述したように、検査対象物に
向けて射出した光線を所定形状に整形して前記検査対象
物の表面の微小領域に対して照射し、検査対象物からの
反射光を拡大して検出することにより、検査対象物表面
のうねりを検出するようにしたので、検査対象物表面の
微小領域のうねりを高精度に検出することが可能となる
とともに、測定分解能を高精度に保ってうねりを検出す
ることができる。従って、磁気ディスク等の特に高い平
面性が要求される対象物の表面のうねり検出に関して、
測定分解能の高精度化と測定領域の微小化を両立させる
ことが可能となる。

【００７４】また、本発明の他の特徴によれば、射出し
た光線を整形してエッジ部を形成し、シリンドリカルレ
ンズによってエッジ部が延在する方向と垂直となる方向
のみに反射光を拡大するようにしたため、エッジ部が延
在する方向と垂直な方向に対してはエッジ部の変位量を
高分解能で検出することができるとともに、エッジ部が
延在する方向に対しては反射光密度を高く保って信頼性
の高い検出を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る表面検査装置の
構成を示す模式図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係る表面検査装置の
構成を示す模式図である。

【図３】本発明の第３の実施形態に係る表面検査装置の
構成を示す模式図である。

【図４】本発明の第４の実施形態に係る表面検査装置の
構成を示す模式図である。

【図５】本発明の第４の実施形態に係る表面検査装置の
構成を具体的に示す模式図である。

【図６】ハードディスクドライブの構造を示す斜視図で
ある。

【図７】従来のオートコリメータによる傾き角度の測定
方法を示す模式図である。

【図８】従来の光てこによる傾き角度の測定方法を示す
模式図である。

【符号の説明】

１ レーザ ２ ビームエキスパンダ ３，１４ 部分遮光板 ３ａ，１４ａ，１４ｂ 直線部 ４，１８ ハーフミラー ５ 対物レンズ ６，７ レンズ ８，２２，２５ アパーチャ ９，９’ 位置検出器 １０ ビーム １０ａ，１０ｂ，１０ｃ エッジ部 １１ 反射板 １２ 透過板 １３ 検査対象 １５，１６，２０，２１，２３，２４ シリンドリカル
レンズ １９ 反射板 ２２ａ，２５ａ 開口 ２６，２７ アンプ ２８ 角度算出部 ２９ 制御手段 ３０ 出力手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西山 陽二 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 高橋 文之 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 塚原 博之 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA31 AA49 BB03 CC03 DD03 FF04 FF44 GG04 HH04 HH13 JJ02 JJ03 JJ05 JJ16 JJ25 LL00 LL04 LL09 LL30 UU07 2G051 AA51 AA71 AB20 BA10 CA02 CA03 CB01 DA08 EA16 EB01 EB02 4M106 AA01 BA05 CA47 DB04 DB08 DB12 DB14 DJ06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象物の表面のうねりを検査する表
   面検査装置であって、 前記検査対象物に向けて射出した光線を前記検査対象物
   の表面の微小領域に対して照射する照射手段と、 前記検査対象物に向けて射出された光線を所定形状に整
   形する整形手段と、 前記検査対象物からの反射光を拡大する拡大手段とを備
   えたことを特徴とする表面検査装置。
2. 【請求項２】 前記整形手段は、少なくとも１つの直線
   部を有する遮光板を備え、 前記射出した光線の略中心を前記直線部が通るように前
   記遮光板を配置することによって前記光線を所定形状に
   整形し、前記光線に前記直線部に対応したエッジ部を形
   成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の表
   面検査装置。
3. 【請求項３】 検査対象物の表面のうねりを検査する表
   面検査方法であって、 前記検査対象物に向けて射出した光線を所定形状に整形
   して前記検査対象物の表面の微小領域に対して照射し、 前記検査対象物からの反射光を拡大して検出することに
   より、前記検査対象物表面のうねりを検出するようにし
   たことを特徴とする表面検査方法。