JP3366682B2 - ハードディスクの欠陥検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハードディスクの欠陥
検出方法に係り、特にスパッタ抜け等の欠陥を高感度で
検出することおよび欠陥種類の識別の可能な検出方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ハードディスクは、図１５に断面構
造図の一例を示すように、Ａｌ基板１０１上に順次Ｎｉ
Ｐ層１０２、Ｃｒ層１０３、磁性層としてのＣｏ−Ｃｒ
Ｎｉ層１０４、Ｃｒ層１０５が積層されて構成され、表
面をＣ層１０６で被覆した状態をなしている。ところで
この製作に際しては一般的に、サブストレートメーカで
は、Ａｌ素材受入れ後研磨工程を経て、めっきによりＮ
ｉＰ層１０２を形成して１〜２μｍの表面研磨を行い、
目視による出荷検査を経て、メディアメーカに出荷す
る。そしてメディアメーカでは、目視による入荷検査を
行い、磁気ヘッドの吸着防止のために形成されるテクス
チャと呼ばれる溝を形成する工程、すなわちテクスチャ
リングを行い、Ｃｒ層１０３、磁性層としてのＣｏ−Ｃ
ｒＮｉ層１０４、Ｃｒ層１０５、Ｃ層１０６を積層し、
磁気特性検査を行った後出荷検査をして出荷するという
方法がとられている。

【０００３】このような工程中に発生する欠陥（図１
６、図１７参照）には、スパッタリング法により成膜さ
れたディスク最表面のカーボン層が部分的に抜けること
により発生するスパッタ抜け欠陥Ｋ１、異物が付着する
異物付着Ｋ２，機械的な衝突による円周方向線傷Ｋ４、
半径方向線傷Ｋ５、点傷Ｋ３等がある。表１にこの欠陥
と発生要因とを分離して示す。

【０００４】 このようなハードディスクの欠陥は、外観上好ましくな
いだけでなくさらに機能上、品質に有害となるという恐
れもある。そこで試料を回転駆動し、この回転した円板
試料を表面の一部に垂直となるようにレーザ光を照射す
ると共に走査光学系でこのレーザ光を円板試料の半径方
向に走査し、円板試料表面から乱反射して得られる散乱
光の内、半径方向に向けられた散乱光を除いた散乱光を
光電変換素子で受光して検出するという方法（特公平１
−２８３３６号公報）、あるいは円板の表面に垂直に光
照射を行い、表面から反射する光の内、研削によって長
手方向を周方向にむけて形成されたテクスチャ（カッタ
マーク）と呼ばれる溝の長手方向にほぼ直角方向に発生
する散乱光を遮光し、この方向以外の散乱光を検出する
方法（特公平２−２８８１５号公報）なども提案されて
いる。

【０００５】このような方法では、点傷と線傷とは区別
して検出できても、異物付着と点傷とを区別することは
不可能である。なぜならこれらは共に光が散乱し、受光
側では単に散乱光を見て判断しているからである。また
上記公報に記載の方法では、スパッタ抜けのような凹凸
のほとんどない欠陥は検出が非常に困難であり通常は目
視に頼るというのが現状であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の方
法では、ある種類の欠陥に対しては検出能力が高くて
も、ある種類の欠陥に対して検出能力が低く、また欠陥
の識別が困難であるという問題がある。

【０００７】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、ハードディスク表面の種々の欠陥を高感度に検出す
ることができると共に欠陥種類の識別を可能にすること
ができる磁気ハードディスクの欠陥検出方法を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、磁気
ハードディスク表面に円または楕円偏光状態の光を照射
し、磁気ハードディスクからの反射光の一部を分離して
直線偏光状態の光の通過を阻止する検光子を通過させ、
楕円偏光状態の反射光の光量を検出する第１の検出系
と、磁気ハードディスク表面からの散乱および回折光を
分離してその光量を検出する第２の検出系と、磁気ハー
ドディスク表面からの正反射光を分離してその光量を検
出する第３の検出系とを具備し、第１の検出系が検出し
た光量である偏光出力を第２の検出系が検出した光量で
ある散乱回析光出力で除した値が所定値以上であり、か
つ第３の検出系が検出した光量である正反射光出力が所
定値より大であるとスパッタ抜け欠陥であると判断し、
偏光出力を散乱回析光出力で除した値が所定値以上であ
り、かつ正反射光出力が所定値より小であると異物付着
欠陥であると判断し、偏光出力を散乱回析光出力で除し
た値が所定値未満であり、かつ正反射光出力が所定値よ
り小であると点状欠陥であると判断する。また、特定方
向の回析光を分離してその光量を検出する第４の検出系
をさらに具備し、第４の検出系で検出した光量が所定の
閾値を一定時間超えると磁気ハードディスクの円周方向
の線傷欠陥であると判断する。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、各検出系の出力により、欠
陥の種類を識別することができる。

【００１０】円偏光状態にした光はレンズ系によりスポ
ット状に集束されそのスポット位置でディスクに照射さ
れる。ディスクからの光はレンズ系で受光され、ハーフ
ミラーなどで２光束に分離される。その一方を検光子に
より正常部からのほぼ直線偏光の光の通過を阻止するよ
うにし、第１の検出系で欠陥検出を行う。そしてもう一
方の光束から正反射光と、欠陥による散乱および回折光
とを分離する。つまり正反射光と散乱および回折光のう
ち、正反射光とテクスチャそして円周方向線傷による回
折光を除いた光を第２の検出系で検出する。さらに第３
の検出系で正反射光を分離して検出する。このようにそ
れぞれ分離して検出しているため、ノイズを除去し高精
度の検出を行うことが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。

【００１２】図１乃至３は本発明実施例の欠陥検出原理
を示す説明図である。

【００１３】この方法は、図１に示すようにレーザ光１
を１／４波長板２を介して円偏光状態にし、レンズ３を
介してハードディスク表面４に照射し、この反射光の一
部を分離して検出する第１の検出系Ａと、散乱および回
折光を分離して検出する第２の検出系Ｂと、正反射光を
分離して検出する第３の検出系Ｃと、特定方向の回折光
を分離して検出する第４の検出系Ｄとを具備したことを
特徴とする。すなわちレーザ光１を第１のレンズ３に導
き、これを被検査対象であるハードディスク４に照射
し、その反射光を第２のレンズ５を介してハーフミラー
６で分離し、この分離された光をさらにレンズ７、検光
子８を介して第１の検出器９に導くようになっている。
また、ハーフミラー６を透過した光の一部は、帯状のミ
ラー蒸着部の設けられたミラー１０によって反射され正
反射光を検出する第３の検出器１１と欠陥による回折光
を検出する第４の検出器１２に導かれる。さらにミラー
１０の透過光はレンズ１３を介して第２の検出器１４に
導かれる。

【００１４】図２(a) はディスクへのビーム照射および
反射状態を示す図、図２(b) は欠陥の種類を示す説明図
である。ディスク照射位置でのビーム形状は長軸方向の
径が５０μm 程度の楕円であり、スクリーンＳＣを置い
て反射光を観察すると正常部ではテクスチャ（半径方向
に数μm 間隔で設けられている）による回折光Ｌ1 に正
反射光Ｌ2 が重なったものとなっている。ここで点状欠
陥Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 は数μm 〜数十μm の大きさであ
り、円周方向線傷欠陥Ｋ4 は幅数μm 以上であり、半径
方向線傷Ｋ5 は幅数μm 以上である。

【００１５】次に、この検出装置を用いた欠陥検出を図
３のフローチャートを参照しつつ説明する。

【００１６】まず、検査テーブルに検査対象ディスクを
セットし（ステップＳ１）、検査テーブルの回転と並進
移動を開始し（ステップＳ２）、レーザ光の照射を開始
し（ステップＳ３）、４つの検出系Ａ〜Ｄにおけるセン
サによる信号検出を行う（ステップＳ４）、そしてこれ
らのセンサの出力の内閾値を越える信号が１つ以上ある
か否かを検査する（ステップＳ５）。

【００１７】そして、１つでもしきい値を越える信号が
出力されれば欠陥ありとし、その場合は４つのセンサの
検出信号および信号の発生したアドレスを格納（ステッ
プＳ６）し、欠陥の無い場合はそのまま全面走査を行う
次のステップ（ステップＳ７）に進み全表面走査を行
う。

【００１８】全表面走査が完了すると、欠陥種類の判定
を行い（ステップＳ８）、検査結果の表示を行う（ステ
ップＳ９）。

【００１９】そしてこれら４つの検出系Ａ〜Ｄの出力は
図４に示すようにそれぞれ光電変換出力処理回路、比較
器を介してその第１乃至第４の欠陥信号出力Ｖ1 〜Ｖ4
から欠陥種類を識別するようになっている。すなわち偏
光による検出出力である第１の欠陥出力Ｖ1 と、散乱、
回折光による検出出力である第２の欠陥出力Ｖ2 と、正
反射光による検出出力である第３の欠陥出力Ｖ3 との相
対関係を調べ、スパッタ抜け欠陥であるか異物付着欠陥
であるか点状欠陥（メッキピット、打痕等）であるかを
識別する。また、マップを作成し分布状態より点状欠陥
か半径方向線傷欠陥かを識別する。一方回折光による検
出出力である第４の欠陥出力Ｖ4 により円周方向の線傷
を検出する。

【００２０】図５(a) は第１、第２、第４の欠陥信号出
力Ｖ1 〜Ｖ4 内の１つの検出出力を示し、図５(b) は第
３検出出力を示し、欠陥信号がピークを示すことがわか
る。各出力により正常部出力レベルおよび閾値レベルは
異なり、第３の検出出力の場合のみ信号増加方向のピー
クと減少方向のピークがあることがわかる。

【００２１】異物付着欠陥または点傷欠陥の点状欠陥に
ビームが照射された場合、その反射光をスクリーンＳＣ
上で観察すると図６に示すようになる。Ｌ2 は正反射光
でありその周りの像は点状欠陥に起因するものである。
そこでこれらをその状態から識別を行う。この相対関係
について図７に示す。ここで丸はスパッタ抜け欠陥を示
し、三角は異物付着、四角はメッキピット、打痕などの
点傷を示し、縦軸はｌｏｇ（Ｖ1 ／Ｖ2 ）、横軸はＶ3
とした。この図から明らかなように、欠陥種類によっ
て、この図上のどの領域に属するかが決まることがわか
る。従って、この第１乃至第３の欠陥出力Ｖ1 〜Ｖ3 の
相対値をとることにより、スパッタ抜け欠陥、異物付着
欠陥、点傷欠陥（メッキピット・打痕等）のうちいかな
る種類の欠陥であるかを識別することができる。ここで
偏光出力Ｖ1 は第１の検出系の欠陥部出力と正常部出力
との差であり、散乱出力Ｖ2 は第２の検出系の欠陥部出
力と正常部出力との差であり、正反射出力Ｖ3 は第３の
検出系の欠陥部出力の正常部出力からの増減量を正常部
出力値で規格化したものとした。

【００２２】第４の検出出力については、円周方向線傷
欠陥を検出するように設置したものであるが、点状欠陥
に対してもしきい値を越える信号が得られることがあ
る。ここで検出される円周方向線傷欠陥による信号と点
状欠陥による信号の違いは、図８(a) および(b) に示す
ように、欠陥信号の時間的な幅にある。ビームはディス
クの円周方向に走査するので、円周方向線傷欠陥の場合
には信号が閾値を越えている時間が比較的長い。これに
対して点状欠陥の場合には信号が閾値を越えている時間
は円周方向線傷欠陥のそれに比べると短い。従って、フ
ィルタリング処理により点状欠陥による信号幅の狭い信
号を除去することにより、図９(a) および(b) に示すよ
うに円周方向線傷欠陥以外の欠陥の場合はほとんど欠陥
信号が検出されないことになり、円周方向線傷欠陥だけ
が検出できる。このようにして円周方向線傷欠陥だけを
検出することができる。図１０(a) および(b) は円周方
向線傷にビームが照射された場合について示す図であ
る。円周方向線傷はテクスチャよりも一般に幅、深さが
大であるためテクスチャと同じ方向にしかしテクスチャ
の場合よりも明るい回折光が現れる。図１０(b) はミラ
ーの透明ガラス部Ｔとミラー蒸着部Ｍと反射光パターン
との関係を示す図である。

【００２３】図１１(a) および(b) は半径方向線傷によ
る回折光Ｌr を示す説明図である。このようにして各欠
陥を種類毎に分けることができる。この特徴を第２表に
示す。

【００２４】 ここでスパッタ抜け欠陥の場合は表面のカーボン層が抜
けたことによりその部分では表面にカーボンとは異なる
層が現れるため、正常部分とは反射光の偏光特性が異な
る。カーボンが抜けた部分の表面状態は正常部分と同じ
くほぼ平坦であるためほとんど散乱は起きない。またカ
ーボンの下層は反射率が大きいため正反射光量が増加す
る。

【００２５】第１の検出系でのスパッタ抜け欠陥検出方
法について説明する。本発明では次に示す２つのうちい
ずれかの方法をとる。

【００２６】その１つは直線偏光状態のレーザ光を１／
４波長板を通して円偏光状態に変換した後、磁気ハード
ディスク表面に照射し、この磁気ハードディスク表面か
らの反射光を、無欠陥部分から反射する直線偏光状態の
レーザ光の通過を阻止するようにあらかじめ配置された
検光子を通して受光手段で受け、その受光量により磁気
ハードディスク表面のスパッタ抜け欠陥を検出する方法
である。

【００２７】他の１つは、直線偏光状態のレーザ光を１
／４波長板を通して楕円偏光状態に変換した後、磁気ハ
ードディスク表面に照射し、この磁気ハードディスク表
面からの反射光を、無欠陥部分から反射する直線偏光状
態のレーザ光の通過を阻止するようにあらかじめ配置さ
れた検光子を通して受光手段で受け、その受光量により
磁気ハードディスク表面のスパッタ抜け欠陥を検出する
方法である。

【００２８】前者の方法によれば、円偏光状態にあるレ
ーザ光を磁気ハードディスク表面に照射した場合、無欠
陥部分での反射光がほぼ直線偏光状態になるのに対し、
スパッタ抜け欠陥部分での反射光は楕円偏光状態となる
ことを利用して無欠陥部分からの反射光のほとんどをカ
ットするように検光子を配置することにより、無欠陥部
分からの反射光量を、スパッタ抜け欠陥部分からの反射
光量に比べて微弱量とし、この微弱量より大きい光量が
検出された場合には、スパッタ抜け欠陥があると判断す
ることができる。

【００２９】また後者の方法によれば、レーザ光を円偏
光とせず楕円偏光とし、これを磁気ハードディスク表面
に照射し、無欠陥部分での反射光がほぼ直線偏光状態に
なるのに対し、スパッタ抜け欠陥部分での反射光はさら
にいろいろな方向成分を含んだ楕円偏光状態となること
を利用して、無欠陥部分からの反射光がほぼ零となるよ
うに検光子を配置し、同様にスパッタ抜け欠陥の検出を
行うことができる。

【００３０】図１２はこのスパッタ抜け検出方法で用い
られる検出光学系の基本構成を示す図、図１３(a) およ
び(b) は、このスパッタ抜け欠陥の検出原理を示す説明
図である。

【００３１】図１２において１／４波長板２は直線偏光
を円偏光とするように配置されており、磁気ハードディ
スク４への入射角をｉ0 となるようにし、検光子８は、
この入射角ｉ0 に対して無欠陥部分から反射されたほぼ
直線偏光状態の光のほとんどをカットするような検光角
θ0 で配置されている。

【００３２】ここで、欠陥領域Ｋ以外の無欠陥部分すな
わちカーボン１０６からの反射光はほぼ直線偏光状態と
なり、検光子８に入射する。

【００３３】そして、検光角θ0 で配置された検光子に
入射した光はここでほとんどカットされ、出力成分はほ
とんどない。この状態を、図１３(a) と図１４の曲線ａ
で示す。

【００３４】一方、欠陥部分Ｋでは、カーボンが欠落し
てＣｒ１０５が露出しており、この欠陥部分Ｋ（Ｃｒ
面）からの反射光は、楕円偏光状態で検光子８に入射す
る。

【００３５】したがって、欠陥部分Ｋ（Ｃｒ面）からの
反射光の一部は、検光角θ0 で配置された検光子を通過
し、無欠陥部分に比べて大きい出力成分となって残る。
この状態を図１３(b) と図１４の曲線ｂで示す。

【００３６】この差を検出することによりスパッタ抜け
欠陥の有無を容易に検出することができる。

【００３７】このようにしてその位置での検出が終わる
と、ポリゴンミラーを走査して、次このようにして本発
明の方法によれば、偏光を利用して無欠陥部分からの反
射光量を微弱量とした状態で反射光量を測定するように
しているため、Ｓ／Ｎ比の良好な検出結果を得ることが
できる。

【００３８】前記実施例では円偏光成分を検出にもちい
たが、本発明の他の実施例として、楕円偏光成分を検出
に用いるようにしてもよい。

【００３９】この場合１／４波長板の角度を変えること
により直線偏光を楕円偏光とすることができ、この楕円
偏光を、前記実施例と同様に磁気ハードディスクの表面
に照射する。この場合もある入射角ｉ0 では無欠陥部分
からの反射光はほぼ直線偏光となり、一方欠陥部分から
の反射光は楕円偏光となるため、あらかじめ検光子の検
光角を調整しておけば、前記実施例と同様、欠陥を容易
に検出することができる。

【００４０】また異物付着による欠陥は、スパッタ抜け
とは逆で表面に異物が付着することにより最表面に現れ
る層がカーボンとは異なるため、正常部分とは反射光の
偏光特性が異なる。しかしその変化はスパッタ抜けより
は小さくまた異物による凹凸のため散乱が起きる。

【００４１】メッキピットによる欠陥の場合はアルミニ
ウム基板上にメッキされたＮｉＰ層の一部がピット状に
抜け、それより上の層は正常部と同じように成膜された
ものであり、表面の層状態は正常部と異ならないため、
偏光の変化はほとんどなく、傷状の欠陥であるため散乱
が大きい。

【００４２】打痕による欠陥の場合は、あて傷であり層
全体あるいは一部がアルミニウム基板の方へへこんだ欠
陥でありメッキピットと同様である。従って識別上メッ
キピットと打痕は識別不能である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の方法
によれば、スパッタ抜け、異物付着、点傷（メッキピッ
ト、打痕等）などの欠陥を容易に識別することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のハードディスクの欠陥検出原理
を示す図

【図２】本発明実施例のハードディスクの欠陥検出原理
を示す図

【図３】本発明実施例のハードディスクの欠陥検出工程
を示すフローチャート図

【図４】本発明実施例のハードディスクの欠陥検出装置
を示す説明図

【図５】図５(a) は第１，２，４の検出系による欠陥信
号を示す図、図５(b) は第３の検出系による欠陥信号を
示す図

【図６】点状欠陥の場合を示す図

【図７】本発明実施例の欠陥識別方法を示す図

【図８】本発明実施例の円周方向線傷とそれ以外の欠陥
との出力を示す図

【図９】図８の結果にフィルタリング処理をしたときの
出力を示す図

【図１０】円周方向線傷のスクリーン上の出力を示す図

【図１１】半径方向線傷のスクリーン上の出力を示す図

【図１２】本発明実施例の磁気ハードディスクのスパッ
タ抜け欠陥検出装置を示す図

【図１３】同欠陥検出過程を示す説明図

【図１４】同検出過程での欠陥部分および無欠陥部分か
らの反射光の偏光状態を示す図

【図１５】通常のハードディスクを示す断面図

【図１６】ハードディスクに欠陥が形成された場合を示
す断面図

【図１７】同平面図

【符号の説明】

１０１ Ａｌ基板、 １０２ ＮｉＰ層 １０３ Ｃｒ層 １０４ Ｃｏ−ＣｒＮｉ層、 １０５ Ｃｒ層、 １０６ Ｃ層、 １ レーザ光 ２ １／４波長板 ３ レンズ ４ ハードデイスク ５ レンズ ６ ハーフミラー ７ レンズ ８ 検光子 ９ 第１の検出器 １０ ミラー １１ 第３の検出器 １２ 第４の検出器 １３ レンズ １４ 第２の検出器

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−10139（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−155247（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−269842（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−155223（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−269036（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−57154（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−302384（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/88 G01N 21/95 G01B 11/30 G11B 5/84

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ハードディスク表面に円または楕円
   偏光状態の光を照射し、 前記磁気ハードディスクからの反射光の一部を分離して
   直線偏光状態の光の通過を阻止する検光子を通過させ、
   楕円偏光状態の反射光の光量を検出する第１の検出系
   と、 前記磁気ハードディスク表面からの散乱および回折光を
   分離してその光量を検出する第２の検出系と、 前記磁気ハードディスク表面からの正反射光を分離して
   その光量を検出する第３の検出系とを具備し、 前記第１の検出系が検出した光量である偏光出力を前記
   第２の検出系が検出した光量である散乱回析光出力で除
   した値が所定値以上であり、かつ前記第３の検出系が検
   出した光量である正反射光出力が所定値より大であると
   スパッタ抜け欠陥であると判断し、 前記偏光出力を前記散乱回析光出力で除した値が所定値
   以上であり、かつ前記正反射光出力が所定値より小であ
   ると異物付着欠陥であると判断し、 前記偏光出力を前記散乱回析光出力で除した値が所定値
   未満であり、かつ前記正反射光出力が所定値より小であ
   ると点状欠陥であると判断することを特徴とする磁気ハ
   ードディスクの欠陥検出方法。
2. 【請求項２】 特定方向の回析光を分離してその光量を
   検出する第４の検出系をさらに具備し、 前記第４の検出系で検出した光量が所定の閾値を一定時
   間超えると前記磁気ハードディスクの円周方向の線傷欠
   陥であると判断することを特徴とする請求項１記載の磁
   気ハードディスクの欠陥検出方法。