JP3863408B2 - 磁気ヘッドスライダの検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置等に用いられる磁気ヘッドスライダの検査装置に関し、特に、サスペンションに取り付けられた状態（ＨＧＡ（ヘッド・ジンバル・アセンブリー））の磁気ヘッドスライダの姿勢と表面形状とを検査する磁気ヘッドスライダの検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置は、磁気ヘッドスライダを磁気ディスク表面に一定浮上量で保持しつつ、磁気ヘッドスライダ上の磁気ヘッドでもって、情報の記録／再生を行うものである。磁気ヘッドスライダはサスペンションの一端に取り付けられ、ＨＧＡを構成する。磁気ヘッドスライダ（浮上面）の姿勢と表面形状は、浮上特性に大きな影響を与えるため、それぞれを最適に設計し、磁気ヘッドスライダをサスペンションに取付けた際には、姿勢や表面形状が設計通りになっているかを検査する必要がある。
【０００３】
サスペンションに取り付けた磁気ヘッドスライダの姿勢を検査する方法としては、磁気ヘッドスライダ表面の一点にレーザ光を照射し、その反射角度を計測する方法が知られている。磁気ヘッドスライダの姿勢の良否を決めるパラメータとして、ロール角、ピッチ角があり、検査装置では、これらが基準値以内であるかを検査する。
【０００４】
磁気ヘッドスライダの表面形状を検査する方法としては、干渉計を用いて表面形状を計測する方法がある。この検査では、磁気ヘッドスライダ表面の特に浮上性能に影響の強い浮上面の表面形状から、クラウン、キャンバ、ツイストの３つの判定パラメータを算出し、これらが基準値以内であるかを検査する。
【０００５】
従来、磁気ヘッドスライダ単体でその表面形状を検査した後、サスペンションに取り付けて、磁気ヘッドスライダの姿勢を検査していた。近年、磁気ヘッドスライダの小型化によって、サスペンションに取り付けた際に生じる磁気ヘッドスライダの変形が無視できず、サスペンションに取り付けた後にも磁気ヘッドスライダの表面形状を検査する必要が生じている。このため、サスペンションに取り付けた磁気ヘッドスライダの姿勢と表面形状を、同一の装置を用いて、効率よく検査できる検査装置が望まれている。
【０００６】
磁気ヘッドスライダの姿勢及び表面形状を検査する装置として、特開２００１−８２９３７公報に記載されたものがある。これは、干渉計を用いて磁気ヘッドスライダの浮上面に生じた干渉縞パターンを観察し、視野内の干渉縞本数を数えながら磁気ヘッドスライダの姿勢を段階的に変化させ、干渉縞が所望の本数になった時点のチルト量から磁気ヘッドスライダの姿勢角を求め、この後、位相シフト干渉法や走査型白色干渉法等の干渉縞解析手法を用いて、磁気ヘッドスライダの表面形状を計測するものである。この場合、チルト角を変えるたびに撮像が必要となるため、磁気ヘッドスライダの姿勢角を計測するのに何度もチルト角の変更と撮像とを繰り返す必要がある。
【０００７】
又、磁気ヘッドスライダの姿勢角と表面形状を同一の装置を用いて計測する構成として、特開平８−８６６３１号公報に記載されたものがある。ここに記載された姿勢角計測方式は、干渉計を用いて、撮像した干渉縞パターン画像の空間周波数から磁気ヘッドスライダの姿勢角の絶対値を求め、さらに姿勢をわずかに変化させた後、再度撮像して、干渉縞の空間周波数の増減を調べることで、姿勢角の符号を得るものである。この方式によっても、磁気ヘッドスライダの姿勢角を求めるには、１度のチルト角の変更と２度の撮像が必要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の検査装置では、上記の通り、磁気ヘッドスライダの姿勢角を計測するために１回以上のチルト角の変更と複数回の撮像が必要である。さらに磁気ヘッドスライダの表面形状を検査するためにも、チルト角の変更や撮像が必要である。このチルト角の変更と撮像の繰り返しは、磁気ヘッドスライダの検査時間の増大につながるため、従来装置には、検査を高速に行えないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その課題は、磁気ヘッドスライダの姿勢と表面形状の検査を高速に行える磁気ヘッドスライダの検査装置を実現することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１に係る発明は、図１に示すように、参照ミラー１１からの反射光と磁気ヘッドスライダ２１の表面からの反射光とを干渉させて干渉縞パターンを生じさせるとともに、磁気ヘッドスライダの異なる姿勢角に対して、同じ干渉縞パターンが現れないように構成された干渉光学系１０と、サスペンション２２に取り付けられた磁気ヘッドスライダ２１と参照ミラー１１との相対角を変更できるようにサスペンション２２を保持するサスペンション保持手段３０と、磁気ヘッドスライダ２１と参照ミラー１１とを相対的に傾かせた状態で、干渉光学系１０による干渉縞パターンを撮像する撮像手段４０と、該撮像手段４０による撮像で得られた干渉縞パターン画像の空間周波数を計測し、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角を計算する姿勢角算出手段５１と、一枚の干渉縞パターン画像から干渉縞の位相を抽出し表面形状を計算する、空間キャリア法を用いた表面形状計測手段５２と、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢及び表面形状の検査を実行する制御手段５５からなる。
【００１１】
制御手段５５は、図２に示すように、検査装置の視野内に磁気ヘッドスライダ２１を把持すると（Ｓ１）、撮像手段４０により第１回目の撮像を行わせ（Ｓ２）、得られた干渉縞パターン画像を基に姿勢角算出手段５１に磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角を算出させる（Ｓ３）。
【００１２】
次に、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適するものであれば（Ｓ４）、表面形状計測手段５２に、第１回目の撮像で得られた干渉縞パターン画像から磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測を行わせる（Ｓ５）。
【００１３】
逆に、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適さないものであれば（Ｓ４）、磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測に適する干渉縞パターンが得られるように磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角を修正した後に（Ｓ６）、撮像手段４０による第２回目の撮像を行い（Ｓ７）、かつこの第２回目の撮像で得られた干渉縞パターン画像に基づいて表面形状計測手段５２に磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測を行わせる（Ｓ５）。
【００１４】
これらの計測結果に基づき、サスペンション２２に取り付けられた状態の磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角及び表面形状の判定（検査）を行う（Ｓ８）。通常、制御手段５５は、検査結果をモニタに表示したり、あるいは印刷したりする（Ｓ９）。
【００１５】
この発明では、磁気ヘッドスライダ２１への入射光の光軸との直交面に対する磁気ヘッドスライダ２１の傾きである磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角の取り得る範囲よりも、参照ミラー１１への入射光の光軸との直交面に対する参照ミラー１１の傾きである参照ミラー角を大きく設定している。このため、第１回目の撮像時に、磁気ヘッドスライダ２１の異なる姿勢角に対して、同じ干渉縞パターンが現れないので、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角と干渉縞パターン画像の空間周波数とが１対１に対応することになり、第１回目の撮像時に得られた干渉縞パターン画像の空間周波数だけに基づき、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角を求めることができる。
【００１６】
又、第１回目の撮像時での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適するものであれば、第１回目の撮像だけで磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測まで行えるので、第２回目の撮像は不要になり、仮に、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適さないものであっても、１回の姿勢変更と第２回目の撮像とを行うだけで、磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測を行える。
【００１７】
しかも、表面形状計測手段５２での計測は、空間キャリア法を用い、一枚の干渉縞パターン画像から干渉縞の位相を抽出し表面形状を計算するものであり、表面形状計測のための撮像も最低限で済む。
【００１８】
よって、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角の変更回数と撮像回数とを低減でき、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢と表面形状の検査を高速に行える。
【００１９】
請求項２に係る発明では、サスペンション保持手段３０として、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角を変更可能なサスペンション保持手段を用い、第２回目の撮像に際して行う磁気ヘッドスライダ２１の姿勢の修正を該サスペンション保持手段３０でもって行うことを特徴とするものである。このようにすれば、構成が簡単になる。
【００２０】
請求項３に係る発明では、理想的な姿勢角を有した磁気ヘッドスライダ２１を検査装置の視野内に把持した状態で撮像を行ったと想定した際に、磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測に最適な干渉縞パターンが得られるような位置関係に、サスペンション保持手段３０と参照ミラー１１とが設けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
このように構成すれば、第１回目の撮像によって磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測に最適な干渉縞パターンが得られる頻度が高くなり、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢変更と第２回目の撮像とを省略できる頻度が増加するため、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢と表面形状の検査をより一層高速に行える。
【００２２】
請求項４に係る発明では、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適するか否かは、干渉縞パターン画像の空間周波数から判断し、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適さないものであれば、磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測に最適な空間周波数が得られるように磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角を修正することを特徴とするものである。
【００２３】
この発明では、第２回目の撮像が最適な状態で行われることになるため、第２回目の撮像に基づく表面形状の計測精度が向上する。
【００２４】
【実施の形態】
図３は本発明の実施の形態例を示す図である。この図において、干渉光学系６０は、以下のような光路を形成するように構成されている。まず、光源（メタルハライドランプ等）６１から出た光は、コリメートレンズ６２により平行光に変換され、ハーフミラー６４に入射する。その後、ハーフミラー６４により図３の下方に折り曲げられ、対物レンズ６５を通過し集束しながら、ビームスプリッタ６６に入射し、ここを透過し直進した光が、磁気ヘッドスライダ７１の表面に到達する。一方ビームスプリッタ６６に入射し、ここで直角に透過した光は、反射平面を持つ参照ミラー６８に到達する。
【００２５】
磁気ヘッドスライダ７１での反射光と参照ミラー６８での反射光は、ビームスプリッタ６６で合成され、逆の光路をたどり、今度はハーフミラー６４を透過して結像レンズ６９を通り、矩形の計測視野を持つパーシャルスキャンあるいはハイフレームレートＣＣＤ等でなる撮像手段としてのＣＣＤカメラ（エリアセンサ）８０上に、干渉縞パターン画像を結像する。干渉光学系６０内の参照ミラー６８は、傾斜可能に設けられており、参照ミラー駆動部８６を介して制御手段８５が所望の角度（θｘ''やθｙ''方向）に傾斜させることができるように構成されている。
【００２６】
この干渉光学系６０の特徴としては、磁気ヘッドスライダ７１の基準姿勢を光学系に対して傾けるか、参照ミラー６８を傾けるかして、磁気ヘッドスライダ７１と、参照ミラー６８の相対角を意図的に傾けた点である。
【００２７】
磁気ヘッドスライダ７１は、サスペンション７２に取り付けられ、ＨＧＡを構成している。サスペンション７２の他端は、図４に詳細に示すようなサスペンション保持手段９０に保持されている。このサスペンション保持手段９０は、磁気ヘッドスライダ７１の検査面を中心にθｘ'やθｙ'方向に磁気ヘッドスライダ７１を傾斜できる（あおれる）２軸ゴニオステージ９１と、この２軸ゴニオステージ９１をｘ'，ｙ'，ｚ'方向に移動できる可動ステージ９２と、２軸ゴニオステージ９１上にサスペンション７２を保持するための把持具９３と、図４の上下方向に移動可能に設けられ、サスペンション７２の図４における上面を上方から押さえる押さえ９４とから構成されている。
【００２８】
制御手段８５は、２軸ゴニオステージ９１や可動ステージ９２を図示しないドライバを介して駆動し、ＣＣＤカメラ８０に干渉縞パターンの撮像を行わせる。メモリ８１はＣＣＤカメラ８０で取得した干渉縞パターン画像を連続的に蓄積するもので、ここに蓄積されたデータは、姿勢角算出手段８２や表面形状計測手段８３等で読み出せるようになっている。又、制御手段８５は、縞間隔等の調整時にメモリ８１から直接データを読み出し、干渉縞パターン画像を図示しないモニタに表示させたり、必要であれば、干渉縞パターン画像に基づき、参照ミラー６８の傾斜角調整を行えるようになっている。参照ミラー６８の傾斜角調整は、自動でも手動でも行えるようになっている。
【００２９】
姿勢角算出手段８２は、ＣＣＤカメラ８０による撮像で得られた干渉縞パターン画像の空間周波数を計測し、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角を計算するものである。ここで、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角算出について、その原理を説明する。
【００３０】
ＣＣＤカメラ８０によって取り込んだ干渉縞パターン画像は次の式（１）ように観察される。
Ｉ(x,y)＝Ａ(x,y)＋Ｂ(x,y)cos(２πfx＋２πfy＋φ(x,y)) （１）
式（１）において、(x,y)は画像上の座標、Ｉ(x,y)は画像各点における明るさ、fx，fyは干渉縞のx，y軸方向の空間周波数、φ(x,y)は画像中各点の物体表面の高さによって決まる干渉縞の位相、Ａ(x,y)，Ｂ(x,y)は、照明の分布や対象表面の状態によって各点で定まる定数である。
【００３１】
式（１）の空間周波数fx，fyは、図３や図４に示したように磁気ヘッドスライダ７１周りの座標を定めると、磁気ヘッドスライダ７１と参照ミラー６８の相対角θｘ，θｙに対して、次式（２），（３）で表すことができる。
【００３２】
fx＝２θｙ／λ （２）
fy＝２θｘ／λ （３）
式（２），（３）において、λは光源６１から出る光の波長である。
【００３３】
したがって、観察された干渉縞パターン画像の空間周波数fx，fyを計測することで、磁気ヘッドスライダ７１表面と参照ミラー６８の相対角θｘ，θｙの絶対値を求めることができる。
【００３４】
磁気ヘッドスライダ７１に照射される光線（光軸）との直交面に対して磁気ヘッドスライダ７１のなす角（磁気ヘッドスライダの姿勢角）をθｘ'，θｙ'とし、参照ミラー６８に照射される光線（光軸）との直交面に対して参照ミラー６８のなす角（参照ミラー角）をθｘ''，θｙ''とすると、相対角θｘ，θｙと、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角θｘ'，θｙ'、参照ミラー角θｘ''，θｙ''とは、次式（４），（５）の関係になる。
【００３５】
θｘ＝θｘ'−θｘ'' （４）
θｙ＝θｙ'−θｙ'' （５）
本形態例では、参照ミラー角θｘ''，θｙ''を予め調整している。具体的には、θｘ''については、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角θｘ'の取り得る範囲よりも大きく設定し（たとえば、θｘ''＝θｃ）、式（４）でθｘの符号が常に−になるようにし、θｙ''は０になるように設定している。すなわち、次式（６），（７）の関係を用いている。
【００３６】
θｘ＝θｘ'−θｃ （６）
θｙ＝θｙ' （７）
又、理想的な姿勢でサスペンション７２に取り付けられた磁気ヘッドスライダ７１が検査装置の視野内に把持された時、その姿勢角が、θｘ'＝θｙ'＝０となるように構成している。
【００３７】
これによって、θｘの符号は一意に決定することができるし、干渉縞の画像中での傾きにより、θｙを決定することができる。
図５は上記設定により得られる干渉縞パターン画像を示す図である。この図は、参照ミラー角θｙ''だけを０に設定した場合の磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角と干渉縞パターン画像の関係を示した図である。磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角θｘ'，θｙ'がともに０のとき、干渉縞として、Ａのような横縞が現れる。この状態からｘ'軸周りの姿勢角θｘ'を増大すると縞間隔が減小し、干渉縞パターン画像はＣの状態になる。逆に姿勢角θｘ'が減小すると縞間隔が増大し、干渉縞パターン画像はＨの状態になる。又、Ａの状態から、ｙ'軸周りの姿勢角θｙ'を増大すると干渉縞が右上がりに傾斜し、干渉縞パターン画像はＦの状態になる。逆に姿勢角θｙ'が減小すると右下がりに傾斜し、干渉縞パターン画像はＥの状態になる。
【００３８】
このように、ｘ'軸周りの磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角θｘ'の変化によって、干渉縞パターン画像の空間周波数は変化するが、同一の縞空間周波数を示す干渉縞パターン画像は現われない。しかも、例えばＥ，Ｆのように、ｙ'軸周りの磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角θｙ'の符号も、画像中の縞の傾斜方向から区別できる。
【００３９】
このようにして、本形態例では、第１回目の撮像だけで、相対角θｘ，θｙが求められ、式（６），（７）を変形した次式（８），（９）を用いて、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角θｘ'，θｙ'を計算することができる。
【００４０】
θｘ'＝θｘ＋θｃ （８）
θｙ'＝θｙ （９）
本形態例のように構成せず、参照ミラー角θｘ''，θｙ''をともに０に設定した場合における、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角と干渉縞パターン画像の関係を示したのが図６である。
【００４１】
この図６では、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角θｘ'，θｙ'がとも０のとき干渉縞は見られず、Ａに示すように１面同じ明るさになる。この状態でｘ'軸周りの姿勢角θｘ'が増減すると、干渉縞パターン画像はＣあるいはＨの状態になる。一方、Ａの状態からｙ'軸周りの姿勢角θｙ'が増減すると、干渉縞パターン画像はＥあるいはＦのように観測される。この場合、この図６から分かるように、磁気ヘッドスライダ７１の２通りの姿勢角に対して、ＣとＨ、ＥとＦのように同様な縞が観測される場合がある。よって、本形態例においてθｘ''，θｙ''を０に設定しただけの構成では、一つの干渉縞パターンの撮像のみでは、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角を求めることができない。
【００４２】
なお、磁気ヘッドスライダ姿勢角と干渉縞空間周波数を１対１に対応させることは、上記比較例のように、参照ミラー角をθｘ''＝θｙ''＝０となるように調整した場合であっても可能ではある。たとえば、理想的な姿勢でサスペンション７２に取り付けた磁気ヘッドスライダ７１を検査装置の視野内に把持したときの、θｙ'の絶対値をθｙ'の変化範囲よりも大きく設定し、θｘ'＝０と設定すれば、図５の場合と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
表面形状計測手段８３は、ＣＣＤカメラ８０で得られた各干渉縞パターン画像から位相を抽出し、磁気ヘッドスライダ７１（浮上面）の表面の高さ（凹凸）を算出するものである。表面形状計測手段８３では、検査を高速に行うために、高精度干渉法でも位相シフト法のような同じ個所で複数枚の干渉画像が必要な方法は用いず、一枚の干渉縞パターン画像（キャリア縞画像）から干渉縞の位相を抽出し表面形状を計算できる空間キャリア法を用いている。
【００４４】
実際に位相変調されたキャリア縞画像を得るには、磁気ヘッドスライダ７１と参照ミラー６８とを相対的に傾ければよい。上記形態例も当然この条件を満たしている。空間的にキャリアを導入した干渉稿パターン画像から干渉縞の位相を求める方法には、フーリエ変換法，ＱＭＭ(Quadrature multiplicative moire)アルゴリズム，位相シフト電子モアレ法などがある。本形態例の場合のような微小うねり（凹凸）計測においては、計測すべき位相の周波数帯域が広いため、周波数成分の分別が比較的容易なフーリエ変換法を用いると便利である。ただし、ＱＭＭアルゴリズムや他の位相検出方法を使用することも可能である。表面形状計測手段８３にて磁気ヘッドスライダ７１の表面の高さ（凹凸）が計測されると、その結果が制御手段８５に出力される。
【００４５】
なお、ＣＣＤカメラ８０等の撮像手段の水平走査方向と空間キャリア縞変化方向が概ね直交するように空間キャリア縞を導入すれば、撮像手段は空間キャリア縞の方向に水平走査を行うことになり、撮像手段の水平同期タイミングの誤差が空間キャリア縞の位相情報を抽出するための計算誤差に影響することを避けることができる。
【００４６】
本形態例における検査一連動作は、上記制御手段８５によって、以下のようになされる。まず、図示しないＨＧＡのハンドラでもって、２軸ゴニオステージ９１上にＨＧＡが設置され、サスペンション７２の一端が把持具９３により保持される。又、押さえ９４でもって、サスペンション７２はその一部を一定の力で押さえられ、磁気ディスク稼動時と同様な姿勢をとらされる。この設置完了の信号を受け、制御手段８５は磁気ヘッドスライダ７１を調整用の所定位置まで動かし、撮像の準備に入る。
【００４７】
ここでは、たとえば、参照ミラー６８を予め先に示した条件を満足する角度に設定する。参照ミラー角の一例をあげると、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角の取り得る範囲が±０.５°であれば、２倍の余裕をもって、|θｙ'|＞１°，θｘ'＝０°としておく。本形態例では、この後に行う磁気ヘッドスライダ７１の表面形状計測時の都合により、θｙ'＝−１．３２°、θｘ'＝０°とする。
【００４８】
この調整が終了すると、制御手段８５は磁気ヘッドスライダ７１を計測用の所定位置まで移動させる。これにより検査装置の視野内に磁気ヘッドスライダ２１が把持され、第１回目の撮像動作に移り、干渉縞パターンの撮像を開始し、取得データをメモリ８１に蓄積する。
【００４９】
これを受けて、姿勢角算出手段８２は、メモリ８１から干渉縞パターンの画像データを読み出し、干渉縞の空間周波数から磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角を算出する。
【００５０】
制御手段８５は、干渉縞の空間周波数から、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適するものであるかどうかを判断する。空間キャリア法により表面形状計測を行うには、磁気ヘッドスライダ７１の表面に縞画素数の数倍程度の周期で干渉縞が起こっているのが最適である。一例をあげると、光学系の総合倍率が２.５倍、ＣＣＤカメラ８０の画素サイズが７．４μｍ×７．４μｍであるときに、干渉縞の周期を画素サイズの４倍と定めると、望む干渉縞画像の空間周波数は、約８４本／ｍｍとなる。式（３）を用いて、磁気ヘッドスライダ７１と参照ミラー６８の相対角を求めると、１.３２°となる。したがって、この場合、θｙ＝１.３２°，θｘ＝０°が最適な空間周波数が得られる磁気ヘッドスライダ７１と参照ミラー６８との相対角である。空間周波数の許容誤差は±５％程度であるので、第１回目の撮像で得られた干渉縞の空間周波数がこれを満たす範囲であれば、制御手段８５は、表面形状計測手段８３に、この干渉縞パターン画像をそのまま用いて磁気ヘッドスライダ７１の表面形状計測を行わせる。
【００５１】
逆に、第１回目の撮像での干渉縞パターンが上記範囲内に入らない場合は、磁気ヘッドスライダ７１の表面形状計測に適する干渉縞パターンが得られるように磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角をサスペンション保持手段９０を用いて修正した後に、ＣＣＤカメラ８０による第２回目の撮像を行い、かつこの第２回目の撮像で得られた干渉縞パターン画像に基づいて表面形状計測手段８３に磁気ヘッドスライダ７１の表面形状計測を行わせる。
【００５２】
磁気ヘッドスライダ７１の修正量は、参照ミラー角θｘ''，θｙ''と磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角の測定値θｘ'，θｙ'とより、式（４），（５）から求まる、現在の相対角と目的の干渉縞が得られる相対角θｘ＝０°，θｙ＝１.３２°の差分だけ磁気ヘッドスライダ７１を回転すれば良い。
【００５３】
磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角がほぼ理想的な場合は、先に示した参照ミラー角の設定により、上記姿勢の修正及び第番目の撮像は省略できる。
これらの計測結果に基づき、サスペンション７２に取り付けられた状態の磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角及び表面形状の判定（合否の検査）を行う。磁気ヘッドスライダの姿勢は、ロール角、ピッチ角により判定する。ロール角、ピッチ角は、先に求めた、θｘ'，θｙ'にそれぞれ対応する。理想的なロール，ピッチ角と計測したロール，ピッチ角の差分を求め、この値が基準値以内であれば合格、そうでなければ不合格とする。
【００５４】
磁気ヘッドスライダ７１の表面形状は、磁気ヘッドスライダ７１の浮上性能に影響の強い浮上面を抽出し、この面のそりパラメータ（クラウン、キャンバ、ツイスト）を調べて基準値範囲であれば合格、そうでなければ不合格とする。
【００５５】
制御手段８５は、最後に、検査結果を表示、あるいは記録して、１つの磁気ヘッドスライダ７１の検査を終了する。
上記形態例によれば、磁気ヘッドスライダ７１の異なる姿勢角に対して、同じ干渉縞パターンが現れないので、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角と干渉縞パターン画像の空間周波数とが１対１に対応することになり、第１回目の撮像時に得られた干渉縞パターン画像の空間周波数だけに基づき、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角を求めることができる。
【００５６】
又、第１回目の撮像時での干渉縞パターンが表面形状計測手段８３の計測に適するものであれば、第１回目の撮像だけで磁気ヘッドスライダ７１の表面形状計測まで行えるので、第２回目の撮像は不要になり、仮に、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段８３の計測に適さないものであっても、１回の姿勢変更と第２回目の撮像とを行うだけで、磁気ヘッドスライダ７１の表面形状計測を行える。
【００５７】
しかも、表面形状計測手段８３での計測は、空間キャリア法を用い、一枚の干渉縞パターン画像から干渉縞の位相を抽出し表面形状を計算するものであり、表面形状計測のための撮像も最低限で済む。
【００５８】
よって、本形態例によれば、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角の変更回数と撮像回数とを低減でき、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢と表面形状の検査を高速に行える。
【００５９】
なお、本発明は上記形態例に限るものではない。たとえば、上記形態例での干渉光学系はハーフミラーとビームスプリッタを用いて構成したものであるが、ハーフミラーだけを用いたり、ビームスプリッタだけを用いて構成してもよい。又、姿勢角算出手段、表面形状計測手段、制御手段等は、通常、パーソナルコンピュータのプログラムによって、構成される。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、第１回目の撮像時に得られた干渉縞パターン画像の空間周波数だけに基づき、磁気ヘッドスライダの姿勢角を求めることができる。又、第１回目の撮像時での干渉縞パターンが表面形状計測手段の計測に適するものであれば、第１回目の撮像だけで磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測まで行えるので、第２回目の撮像は不要になり、仮に、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適さないものであっても、１回の姿勢変更と第２回目の撮像とを行うだけで、磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測を行える。しかも、表面形状計測手段での計測は、空間キャリア法を用い、一枚の干渉縞パターン画像から干渉縞の位相を抽出し表面形状を計算するものであり、表面形状計測のための撮像も最低限で済む。このため、磁気ヘッドスライダの姿勢角の変更回数と撮像回数とを低減でき、磁気ヘッドスライダの姿勢と表面形状の検査を高速に行える。
【００６１】
請求項２に係る発明によれば、サスペンション保持手段として、磁気ヘッドスライダの姿勢角を変更可能なサスペンション保持手段を用い、第２回目の撮像に際して行う磁気ヘッドスライダの姿勢の修正を該サスペンション保持手段でもって行うので、構成が簡単になる。
【００６２】
請求項３に係る発明によれば、第１回目の撮像によって磁気ヘッドスライダの表面形状計測に最適な干渉縞パターンが得られる頻度が高くなり、磁気ヘッドスライダの姿勢変更と第２回目の撮像とを省略できる頻度が増加するため、磁気ヘッドスライダの姿勢と表面形状の検査をより一層高速に行える。
【００６３】
請求項４に係る発明によれば、第２回目の撮像が最適な状態で行われることになるため、第２回目の撮像に基づく表面形状の計測精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】図１に示した構成での検査の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態例を示す図である。
【図４】保持手段の構成例を示す図である。
【図５】本形態例での干渉縞パターン画像を示す図である。
【図６】比較例での干渉縞パターン画像を示す図である。
【符号の説明】
１０，６０ 干渉光学系
１１，６８ 参照ミラー
２１，７１ 磁気ヘッドスライダ
２２，７２ サスペンション
４０ 撮像手段
５１，８２ 姿勢角算出手段
５２，８３ 表面形状計測手段
５５，８５ 制御手段
６０ 干渉光学系
６１ 光源
６４ ハーフミラー
６５ 対物レンズ
６６ ビームスプリッタ
６９ 結像レンズ
８０ ＣＣＤカメラ
８１ メモリ
８６ 参照ミラー駆動部
９０ サスペンション保持手段
９１ ２軸ゴニオステージ
９２ 可動ステージ
９３ 把持具
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置等に用いられる磁気ヘッドスライダの検査装置に関し、特に、サスペンションに取り付けられた状態（ＨＧＡ（ヘッド・ジンバル・アセンブリー））の磁気ヘッドスライダの姿勢と表面形状とを検査する磁気ヘッドスライダの検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置は、磁気ヘッドスライダを磁気ディスク表面に一定浮上量で保持しつつ、磁気ヘッドスライダ上の磁気ヘッドでもって、情報の記録／再生を行うものである。磁気ヘッドスライダはサスペンションの一端に取り付けられ、ＨＧＡを構成する。磁気ヘッドスライダ（浮上面）の姿勢と表面形状は、浮上特性に大きな影響を与えるため、それぞれを最適に設計し、磁気ヘッドスライダをサスペンションに取付けた際には、姿勢や表面形状が設計通りになっているかを検査する必要がある。
【０００３】
サスペンションに取り付けた磁気ヘッドスライダの姿勢を検査する方法としては、磁気ヘッドスライダ表面の一点にレーザ光を照射し、その反射角度を計測する方法が知られている。磁気ヘッドスライダの姿勢の良否を決めるパラメータとして、ロール角、ピッチ角があり、検査装置では、これらが基準値以内であるかを検査する。
【０００４】
磁気ヘッドスライダの表面形状を検査する方法としては、干渉計を用いて表面形状を計測する方法がある。この検査では、磁気ヘッドスライダ表面の特に浮上性能に影響の強い浮上面の表面形状から、クラウン、キャンバ、ツイストの３つの判定パラメータを算出し、これらが基準値以内であるかを検査する。
【０００５】
従来、磁気ヘッドスライダ単体でその表面形状を検査した後、サスペンションに取り付けて、磁気ヘッドスライダの姿勢を検査していた。近年、磁気ヘッドスライダの小型化によって、サスペンションに取り付けた際に生じる磁気ヘッドスライダの変形が無視できず、サスペンションに取り付けた後にも磁気ヘッドスライダの表面形状を検査する必要が生じている。このため、サスペンションに取り付けた磁気ヘッドスライダの姿勢と表面形状を、同一の装置を用いて、効率よく検査できる検査装置が望まれている。
【０００６】
磁気ヘッドスライダの姿勢及び表面形状を検査する装置として、特開２００１−８２９３７公報に記載されたものがある。これは、干渉計を用いて磁気ヘッドスライダの浮上面に生じた干渉縞パターンを観察し、視野内の干渉縞本数を数えながら磁気ヘッドスライダの姿勢を段階的に変化させ、干渉縞が所望の本数になった時点のチルト量から磁気ヘッドスライダの姿勢角を求め、この後、位相シフト干渉法や走査型白色干渉法等の干渉縞解析手法を用いて、磁気ヘッドスライダの表面形状を計測するものである。この場合、チルト角を変えるたびに撮像が必要となるため、磁気ヘッドスライダの姿勢角を計測するのに何度もチルト角の変更と撮像とを繰り返す必要がある。
【０００７】
又、磁気ヘッドスライダの姿勢角と表面形状を同一の装置を用いて計測する構成として、特開平８−８６６３１号公報に記載されたものがある。ここに記載された姿勢角計測方式は、干渉計を用いて、撮像した干渉縞パターン画像の空間周波数から磁気ヘッドスライダの姿勢角の絶対値を求め、さらに姿勢をわずかに変化させた後、再度撮像して、干渉縞の空間周波数の増減を調べることで、姿勢角の符号を得るものである。この方式によっても、磁気ヘッドスライダの姿勢角を求めるには、１度のチルト角の変更と２度の撮像が必要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の検査装置では、上記の通り、磁気ヘッドスライダの姿勢角を計測するために１回以上のチルト角の変更と複数回の撮像が必要である。さらに磁気ヘッドスライダの表面形状を検査するためにも、チルト角の変更や撮像が必要である。このチルト角の変更と撮像の繰り返しは、磁気ヘッドスライダの検査時間の増大につながるため、従来装置には、検査を高速に行えないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その課題は、磁気ヘッドスライダの姿勢と表面形状の検査を高速に行える磁気ヘッドスライダの検査装置を実現することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１に係る発明は、図１に示すように、参照ミラー１１からの反射光と磁気ヘッドスライダ２１の表面からの反射光とを干渉させて干渉縞パターンを生じさせるとともに、磁気ヘッドスライダの異なる姿勢角に対して、同じ干渉縞パターンが現れないように構成された干渉光学系１０と、サスペンション２２に取り付けられた磁気ヘッドスライダ２１と参照ミラー１１との相対角を変更できるようにサスペンション２２を保持するサスペンション保持手段３０と、磁気ヘッドスライダ２１と参照ミラー１１とを相対的に傾かせた状態で、干渉光学系１０による干渉縞パターンを撮像する撮像手段４０と、該撮像手段４０による撮像で得られた干渉縞パターン画像の空間周波数を計測し、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角を計算する姿勢角算出手段５１と、一枚の干渉縞パターン画像から干渉縞の位相を抽出し表面形状を計算する、空間キャリア法を用いた表面形状計測手段５２と、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢及び表面形状の検査を実行する制御手段５５からなる。
【００１１】
制御手段５５は、図２に示すように、検査装置の視野内に磁気ヘッドスライダ２１を把持すると（Ｓ１）、撮像手段４０により第１回目の撮像を行わせ（Ｓ２）、得られた干渉縞パターン画像を基に姿勢角算出手段５１に磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角を算出させる（Ｓ３）。
【００１２】
次に、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適するものであれば（Ｓ４）、表面形状計測手段５２に、第１回目の撮像で得られた干渉縞パターン画像から磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測を行わせる（Ｓ５）。
【００１３】
逆に、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適さないものであれば（Ｓ４）、磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測に適する干渉縞パターンが得られるように磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角を修正した後に（Ｓ６）、撮像手段４０による第２回目の撮像を行い（Ｓ７）、かつこの第２回目の撮像で得られた干渉縞パターン画像に基づいて表面形状計測手段５２に磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測を行わせる（Ｓ５）。
【００１４】
これらの計測結果に基づき、サスペンション２２に取り付けられた状態の磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角及び表面形状の判定（検査）を行う（Ｓ８）。通常、制御手段５５は、検査結果をモニタに表示したり、あるいは印刷したりする（Ｓ９）。
【００１５】
この発明では、磁気ヘッドスライダ２１への入射光の光軸との直交面に対する磁気ヘッドスライダ２１の傾きである磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角の取り得る範囲よりも、参照ミラー１１への入射光の光軸との直交面に対する参照ミラー１１の傾きである参照ミラー角を大きく設定している。このため、第１回目の撮像時に、磁気ヘッドスライダ２１の異なる姿勢角に対して、同じ干渉縞パターンが現れないので、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角と干渉縞パターン画像の空間周波数とが１対１に対応することになり、第１回目の撮像時に得られた干渉縞パターン画像の空間周波数だけに基づき、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角を求めることができる。
【００１６】
又、第１回目の撮像時での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適するものであれば、第１回目の撮像だけで磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測まで行えるので、第２回目の撮像は不要になり、仮に、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適さないものであっても、１回の姿勢変更と第２回目の撮像とを行うだけで、磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測を行える。
【００１７】
しかも、表面形状計測手段５２での計測は、空間キャリア法を用い、一枚の干渉縞パターン画像から干渉縞の位相を抽出し表面形状を計算するものであり、表面形状計測のための撮像も最低限で済む。
【００１８】
よって、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角の変更回数と撮像回数とを低減でき、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢と表面形状の検査を高速に行える。
【００１９】
請求項２に係る発明では、サスペンション保持手段３０として、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角を変更可能なサスペンション保持手段を用い、第２回目の撮像に際して行う磁気ヘッドスライダ２１の姿勢の修正を該サスペンション保持手段３０でもって行うことを特徴とするものである。このようにすれば、構成が簡単になる。
【００２０】
請求項３に係る発明では、理想的な姿勢角を有した磁気ヘッドスライダ２１を検査装置の視野内に把持した状態で撮像を行ったと想定した際に、磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測に最適な干渉縞パターンが得られるような位置関係に、サスペンション保持手段３０と参照ミラー１１とが設けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
このように構成すれば、第１回目の撮像によって磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測に最適な干渉縞パターンが得られる頻度が高くなり、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢変更と第２回目の撮像とを省略できる頻度が増加するため、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢と表面形状の検査をより一層高速に行える。
【００２２】
請求項４に係る発明では、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適するか否かは、干渉縞パターン画像の空間周波数から判断し、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適さないものであれば、磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測に最適な空間周波数が得られるように磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角を修正することを特徴とするものである。
【００２３】
この発明では、第２回目の撮像が最適な状態で行われることになるため、第２回目の撮像に基づく表面形状の計測精度が向上する。
【００２４】
【実施の形態】
図３は本発明の実施の形態例を示す図である。この図において、干渉光学系６０は、以下のような光路を形成するように構成されている。まず、光源（メタルハライドランプ等）６１から出た光は、コリメートレンズ６２により平行光に変換され、ハーフミラー６４に入射する。その後、ハーフミラー６４により図３の下方に折り曲げられ、対物レンズ６５を通過し集束しながら、ビームスプリッタ６６に入射し、ここを透過し直進した光が、磁気ヘッドスライダ７１の表面に到達する。一方ビームスプリッタ６６に入射し、ここで直角に透過した光は、反射平面を持つ参照ミラー６８に到達する。
【００２５】
磁気ヘッドスライダ７１での反射光と参照ミラー６８での反射光は、ビームスプリッタ６６で合成され、逆の光路をたどり、今度はハーフミラー６４を透過して結像レンズ６９を通り、矩形の計測視野を持つパーシャルスキャンあるいはハイフレームレートＣＣＤ等でなる撮像手段としてのＣＣＤカメラ（エリアセンサ）８０上に、干渉縞パターン画像を結像する。干渉光学系６０内の参照ミラー６８は、傾斜可能に設けられており、参照ミラー駆動部８６を介して制御手段８５が所望の角度（θｘ''やθｙ''方向）に傾斜させることができるように構成されている。
【００２６】
この干渉光学系６０の特徴としては、磁気ヘッドスライダ７１の基準姿勢を光学系に対して傾けるか、参照ミラー６８を傾けるかして、磁気ヘッドスライダ７１と、参照ミラー６８の相対角を意図的に傾けた点である。
【００２７】
磁気ヘッドスライダ７１は、サスペンション７２に取り付けられ、ＨＧＡを構成している。サスペンション７２の他端は、図４に詳細に示すようなサスペンション保持手段９０に保持されている。このサスペンション保持手段９０は、磁気ヘッドスライダ７１の検査面を中心にθｘ'やθｙ'方向に磁気ヘッドスライダ７１を傾斜できる（あおれる）２軸ゴニオステージ９１と、この２軸ゴニオステージ９１をｘ'，ｙ'，ｚ'方向に移動できる可動ステージ９２と、２軸ゴニオステージ９１上にサスペンション７２を保持するための把持具９３と、図４の上下方向に移動可能に設けられ、サスペンション７２の図４における上面を上方から押さえる押さえ９４とから構成されている。
【００２８】
制御手段８５は、２軸ゴニオステージ９１や可動ステージ９２を図示しないドライバを介して駆動し、ＣＣＤカメラ８０に干渉縞パターンの撮像を行わせる。メモリ８１はＣＣＤカメラ８０で取得した干渉縞パターン画像を連続的に蓄積するもので、ここに蓄積されたデータは、姿勢角算出手段８２や表面形状計測手段８３等で読み出せるようになっている。又、制御手段８５は、縞間隔等の調整時にメモリ８１から直接データを読み出し、干渉縞パターン画像を図示しないモニタに表示させたり、必要であれば、干渉縞パターン画像に基づき、参照ミラー６８の傾斜角調整を行えるようになっている。参照ミラー６８の傾斜角調整は、自動でも手動でも行えるようになっている。
【００２９】
姿勢角算出手段８２は、ＣＣＤカメラ８０による撮像で得られた干渉縞パターン画像の空間周波数を計測し、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角を計算するものである。ここで、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角算出について、その原理を説明する。
【００３０】
ＣＣＤカメラ８０によって取り込んだ干渉縞パターン画像は次の式（１）ように観察される。
Ｉ(x,y)＝Ａ(x,y)＋Ｂ(x,y)cos(２πfx＋２πfy＋φ(x,y)) （１）
式（１）において、(x,y)は画像上の座標、Ｉ(x,y)は画像各点における明るさ、fx，fyは干渉縞のx，y軸方向の空間周波数、φ(x,y)は画像中各点の物体表面の高さによって決まる干渉縞の位相、Ａ(x,y)，Ｂ(x,y)は、照明の分布や対象表面の状態によって各点で定まる定数である。
【００３１】
式（１）の空間周波数fx，fyは、図３や図４に示したように磁気ヘッドスライダ７１周りの座標を定めると、磁気ヘッドスライダ７１と参照ミラー６８の相対角θｘ，θｙに対して、次式（２），（３）で表すことができる。
【００３２】
fx＝２θｙ／λ （２）
fy＝２θｘ／λ （３）
式（２），（３）において、λは光源６１から出る光の波長である。
【００３３】
したがって、観察された干渉縞パターン画像の空間周波数fx，fyを計測することで、磁気ヘッドスライダ７１表面と参照ミラー６８の相対角θｘ，θｙの絶対値を求めることができる。
【００３４】
磁気ヘッドスライダ７１に照射される光線（光軸）との直交面に対して磁気ヘッドスライダ７１のなす角（磁気ヘッドスライダの姿勢角）をθｘ'，θｙ'とし、参照ミラー６８に照射される光線（光軸）との直交面に対して参照ミラー６８のなす角（参照ミラー角）をθｘ''，θｙ''とすると、相対角θｘ，θｙと、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角θｘ'，θｙ'、参照ミラー角θｘ''，θｙ''とは、次式（４），（５）の関係になる。
【００３５】
θｘ＝θｘ'−θｘ'' （４）
θｙ＝θｙ'−θｙ'' （５）
本形態例では、参照ミラー角θｘ''，θｙ''を予め調整している。具体的には、θｘ''については、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角θｘ'の取り得る範囲よりも大きく設定し（たとえば、θｘ''＝θｃ）、式（４）でθｘの符号が常に−になるようにし、θｙ''は０になるように設定している。すなわち、次式（６），（７）の関係を用いている。
【００３６】
θｘ＝θｘ'−θｃ （６）
θｙ＝θｙ' （７）
又、理想的な姿勢でサスペンション７２に取り付けられた磁気ヘッドスライダ７１が検査装置の視野内に把持された時、その姿勢角が、θｘ'＝θｙ'＝０となるように構成している。
【００３７】
これによって、θｘの符号は一意に決定することができるし、干渉縞の画像中での傾きにより、θｙを決定することができる。
図５は上記設定により得られる干渉縞パターン画像を示す図である。この図は、参照ミラー角θｙ''だけを０に設定した場合の磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角と干渉縞パターン画像の関係を示した図である。磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角θｘ'，θｙ'がともに０のとき、干渉縞として、Ａのような横縞が現れる。この状態からｘ'軸周りの姿勢角θｘ'を増大すると縞間隔が減小し、干渉縞パターン画像はＣの状態になる。逆に姿勢角θｘ'が減小すると縞間隔が増大し、干渉縞パターン画像はＨの状態になる。又、Ａの状態から、ｙ'軸周りの姿勢角θｙ'を増大すると干渉縞が右上がりに傾斜し、干渉縞パターン画像はＦの状態になる。逆に姿勢角θｙ'が減小すると右下がりに傾斜し、干渉縞パターン画像はＥの状態になる。
【００３８】
このように、ｘ'軸周りの磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角θｘ'の変化によって、干渉縞パターン画像の空間周波数は変化するが、同一の縞空間周波数を示す干渉縞パターン画像は現われない。しかも、例えばＥ，Ｆのように、ｙ'軸周りの磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角θｙ'の符号も、画像中の縞の傾斜方向から区別できる。
【００３９】
このようにして、本形態例では、第１回目の撮像だけで、相対角θｘ，θｙが求められ、式（６），（７）を変形した次式（８），（９）を用いて、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角θｘ'，θｙ'を計算することができる。
【００４０】
θｘ'＝θｘ＋θｃ （８）
θｙ'＝θｙ （９）
本形態例のように構成せず、参照ミラー角θｘ''，θｙ''をともに０に設定した場合における、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角と干渉縞パターン画像の関係を示したのが図６である。
【００４１】
この図６では、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角θｘ'，θｙ'がとも０のとき干渉縞は見られず、Ａに示すように１面同じ明るさになる。この状態でｘ'軸周りの姿勢角θｘ'が増減すると、干渉縞パターン画像はＣあるいはＨの状態になる。一方、Ａの状態からｙ'軸周りの姿勢角θｙ'が増減すると、干渉縞パターン画像はＥあるいはＦのように観測される。この場合、この図６から分かるように、磁気ヘッドスライダ７１の２通りの姿勢角に対して、ＣとＨ、ＥとＦのように同様な縞が観測される場合がある。よって、本形態例においてθｘ''，θｙ''を０に設定しただけの構成では、一つの干渉縞パターンの撮像のみでは、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角を求めることができない。
【００４２】
なお、磁気ヘッドスライダ姿勢角と干渉縞空間周波数を１対１に対応させることは、上記比較例のように、参照ミラー角をθｘ''＝θｙ''＝０となるように調整した場合であっても可能ではある。たとえば、理想的な姿勢でサスペンション７２に取り付けた磁気ヘッドスライダ７１を検査装置の視野内に把持したときの、θｙ'の絶対値をθｙ'の変化範囲よりも大きく設定し、θｘ'＝０と設定すれば、図５の場合と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
表面形状計測手段８３は、ＣＣＤカメラ８０で得られた各干渉縞パターン画像から位相を抽出し、磁気ヘッドスライダ７１（浮上面）の表面の高さ（凹凸）を算出するものである。表面形状計測手段８３では、検査を高速に行うために、高精度干渉法でも位相シフト法のような同じ個所で複数枚の干渉画像が必要な方法は用いず、一枚の干渉縞パターン画像（キャリア縞画像）から干渉縞の位相を抽出し表面形状を計算できる空間キャリア法を用いている。
【００４４】
実際に位相変調されたキャリア縞画像を得るには、磁気ヘッドスライダ７１と参照ミラー６８とを相対的に傾ければよい。上記形態例も当然この条件を満たしている。空間的にキャリアを導入した干渉稿パターン画像から干渉縞の位相を求める方法には、フーリエ変換法，ＱＭＭ(Quadrature multiplicative moire)アルゴリズム，位相シフト電子モアレ法などがある。本形態例の場合のような微小うねり（凹凸）計測においては、計測すべき位相の周波数帯域が広いため、周波数成分の分別が比較的容易なフーリエ変換法を用いると便利である。ただし、ＱＭＭアルゴリズムや他の位相検出方法を使用することも可能である。表面形状計測手段８３にて磁気ヘッドスライダ７１の表面の高さ（凹凸）が計測されると、その結果が制御手段８５に出力される。
【００４５】
なお、ＣＣＤカメラ８０等の撮像手段の水平走査方向と空間キャリア縞変化方向が概ね直交するように空間キャリア縞を導入すれば、撮像手段は空間キャリア縞の方向に水平走査を行うことになり、撮像手段の水平同期タイミングの誤差が空間キャリア縞の位相情報を抽出するための計算誤差に影響することを避けることができる。
【００４６】
本形態例における検査一連動作は、上記制御手段８５によって、以下のようになされる。まず、図示しないＨＧＡのハンドラでもって、２軸ゴニオステージ９１上にＨＧＡが設置され、サスペンション７２の一端が把持具９３により保持される。又、押さえ９４でもって、サスペンション７２はその一部を一定の力で押さえられ、磁気ディスク稼動時と同様な姿勢をとらされる。この設置完了の信号を受け、制御手段８５は磁気ヘッドスライダ７１を調整用の所定位置まで動かし、撮像の準備に入る。
【００４７】
ここでは、たとえば、参照ミラー６８を予め先に示した条件を満足する角度に設定する。参照ミラー角の一例をあげると、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角の取り得る範囲が±０.５°であれば、２倍の余裕をもって、|θｙ'|＞１°，θｘ'＝０°としておく。本形態例では、この後に行う磁気ヘッドスライダ７１の表面形状計測時の都合により、θｙ'＝−１．３２°、θｘ'＝０°とする。
【００４８】
この調整が終了すると、制御手段８５は磁気ヘッドスライダ７１を計測用の所定位置まで移動させる。これにより検査装置の視野内に磁気ヘッドスライダ２１が把持され、第１回目の撮像動作に移り、干渉縞パターンの撮像を開始し、取得データをメモリ８１に蓄積する。
【００４９】
これを受けて、姿勢角算出手段８２は、メモリ８１から干渉縞パターンの画像データを読み出し、干渉縞の空間周波数から磁気ヘッドスライダ２１の姿勢角を算出する。
【００５０】
制御手段８５は、干渉縞の空間周波数から、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適するものであるかどうかを判断する。空間キャリア法により表面形状計測を行うには、磁気ヘッドスライダ７１の表面に縞画素数の数倍程度の周期で干渉縞が起こっているのが最適である。一例をあげると、光学系の総合倍率が２.５倍、ＣＣＤカメラ８０の画素サイズが７．４μｍ×７．４μｍであるときに、干渉縞の周期を画素サイズの４倍と定めると、望む干渉縞画像の空間周波数は、約８４本／ｍｍとなる。式（３）を用いて、磁気ヘッドスライダ７１と参照ミラー６８の相対角を求めると、１.３２°となる。したがって、この場合、θｙ＝１.３２°，θｘ＝０°が最適な空間周波数が得られる磁気ヘッドスライダ７１と参照ミラー６８との相対角である。空間周波数の許容誤差は±５％程度であるので、第１回目の撮像で得られた干渉縞の空間周波数がこれを満たす範囲であれば、制御手段８５は、表面形状計測手段８３に、この干渉縞パターン画像をそのまま用いて磁気ヘッドスライダ７１の表面形状計測を行わせる。
【００５１】
逆に、第１回目の撮像での干渉縞パターンが上記範囲内に入らない場合は、磁気ヘッドスライダ７１の表面形状計測に適する干渉縞パターンが得られるように磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角をサスペンション保持手段９０を用いて修正した後に、ＣＣＤカメラ８０による第２回目の撮像を行い、かつこの第２回目の撮像で得られた干渉縞パターン画像に基づいて表面形状計測手段８３に磁気ヘッドスライダ７１の表面形状計測を行わせる。
【００５２】
磁気ヘッドスライダ７１の修正量は、参照ミラー角θｘ''，θｙ''と磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角の測定値θｘ'，θｙ'とより、式（４），（５）から求まる、現在の相対角と目的の干渉縞が得られる相対角θｘ＝０°，θｙ＝１.３２°の差分だけ磁気ヘッドスライダ７１を回転すれば良い。
【００５３】
磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角がほぼ理想的な場合は、先に示した参照ミラー角の設定により、上記姿勢の修正及び第番目の撮像は省略できる。
これらの計測結果に基づき、サスペンション７２に取り付けられた状態の磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角及び表面形状の判定（合否の検査）を行う。磁気ヘッドスライダの姿勢は、ロール角、ピッチ角により判定する。ロール角、ピッチ角は、先に求めた、θｘ'，θｙ'にそれぞれ対応する。理想的なロール，ピッチ角と計測したロール，ピッチ角の差分を求め、この値が基準値以内であれば合格、そうでなければ不合格とする。
【００５４】
磁気ヘッドスライダ７１の表面形状は、磁気ヘッドスライダ７１の浮上性能に影響の強い浮上面を抽出し、この面のそりパラメータ（クラウン、キャンバ、ツイスト）を調べて基準値範囲であれば合格、そうでなければ不合格とする。
【００５５】
制御手段８５は、最後に、検査結果を表示、あるいは記録して、１つの磁気ヘッドスライダ７１の検査を終了する。
上記形態例によれば、磁気ヘッドスライダ７１の異なる姿勢角に対して、同じ干渉縞パターンが現れないので、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角と干渉縞パターン画像の空間周波数とが１対１に対応することになり、第１回目の撮像時に得られた干渉縞パターン画像の空間周波数だけに基づき、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角を求めることができる。
【００５６】
又、第１回目の撮像時での干渉縞パターンが表面形状計測手段８３の計測に適するものであれば、第１回目の撮像だけで磁気ヘッドスライダ７１の表面形状計測まで行えるので、第２回目の撮像は不要になり、仮に、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段８３の計測に適さないものであっても、１回の姿勢変更と第２回目の撮像とを行うだけで、磁気ヘッドスライダ７１の表面形状計測を行える。
【００５７】
しかも、表面形状計測手段８３での計測は、空間キャリア法を用い、一枚の干渉縞パターン画像から干渉縞の位相を抽出し表面形状を計算するものであり、表面形状計測のための撮像も最低限で済む。
【００５８】
よって、本形態例によれば、磁気ヘッドスライダ７１の姿勢角の変更回数と撮像回数とを低減でき、磁気ヘッドスライダ２１の姿勢と表面形状の検査を高速に行える。
【００５９】
なお、本発明は上記形態例に限るものではない。たとえば、上記形態例での干渉光学系はハーフミラーとビームスプリッタを用いて構成したものであるが、ハーフミラーだけを用いたり、ビームスプリッタだけを用いて構成してもよい。又、姿勢角算出手段、表面形状計測手段、制御手段等は、通常、パーソナルコンピュータのプログラムによって、構成される。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、第１回目の撮像時に得られた干渉縞パターン画像の空間周波数だけに基づき、磁気ヘッドスライダの姿勢角を求めることができる。又、第１回目の撮像時での干渉縞パターンが表面形状計測手段の計測に適するものであれば、第１回目の撮像だけで磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測まで行えるので、第２回目の撮像は不要になり、仮に、第１回目の撮像での干渉縞パターンが表面形状計測手段５２の計測に適さないものであっても、１回の姿勢変更と第２回目の撮像とを行うだけで、磁気ヘッドスライダ２１の表面形状計測を行える。しかも、表面形状計測手段での計測は、空間キャリア法を用い、一枚の干渉縞パターン画像から干渉縞の位相を抽出し表面形状を計算するものであり、表面形状計測のための撮像も最低限で済む。このため、磁気ヘッドスライダの姿勢角の変更回数と撮像回数とを低減でき、磁気ヘッドスライダの姿勢と表面形状の検査を高速に行える。
【００６１】
請求項２に係る発明によれば、サスペンション保持手段として、磁気ヘッドスライダの姿勢角を変更可能なサスペンション保持手段を用い、第２回目の撮像に際して行う磁気ヘッドスライダの姿勢の修正を該サスペンション保持手段でもって行うので、構成が簡単になる。
【００６２】
請求項３に係る発明によれば、第１回目の撮像によって磁気ヘッドスライダの表面形状計測に最適な干渉縞パターンが得られる頻度が高くなり、磁気ヘッドスライダの姿勢変更と第２回目の撮像とを省略できる頻度が増加するため、磁気ヘッドスライダの姿勢と表面形状の検査をより一層高速に行える。
【００６３】
請求項４に係る発明によれば、第２回目の撮像が最適な状態で行われることになるため、第２回目の撮像に基づく表面形状の計測精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】図１に示した構成での検査の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態例を示す図である。
【図４】保持手段の構成例を示す図である。
【図５】本形態例での干渉縞パターン画像を示す図である。
【図６】比較例での干渉縞パターン画像を示す図である。
【符号の説明】
１０，６０ 干渉光学系
１１，６８ 参照ミラー
２１，７１ 磁気ヘッドスライダ
２２，７２ サスペンション
４０ 撮像手段
５１，８２ 姿勢角算出手段
５２，８３ 表面形状計測手段
５５，８５ 制御手段
６０ 干渉光学系
６１ 光源
６４ ハーフミラー
６５ 対物レンズ
６６ ビームスプリッタ
６９ 結像レンズ
８０ ＣＣＤカメラ
８１ メモリ
８６ 参照ミラー駆動部
９０ サスペンション保持手段
９１ ２軸ゴニオステージ
９２ 可動ステージ
９３ 把持具
Claims (4)
- 参照ミラーからの反射光と磁気ヘッドスライダの表面からの反射光とを干渉させて干渉縞パターンを生じさせる干渉光学系であって、磁気ヘッドスライダへの入射光の光軸との直交面に対する磁気ヘッドスライダの傾きである磁気ヘッドスライダの姿勢角の取り得る範囲よりも、前記参照ミラーへの入射光の光軸との直交面に対する前記参照ミラーの傾きである参照ミラー角を大きく設定して、前記磁気ヘッドスライダの姿勢角の取り得る範囲内では、磁気ヘッドスライダの異なる姿勢角に対して、同じ干渉縞パターンが現れないように構成された干渉光学系と、
磁気ヘッドスライダの姿勢角と前記参照ミラー角との差分である、磁気ヘッドスライダと前記参照ミラーとの相対角を変更できるように、磁気ヘッドスライダのサスペンションを保持するサスペンション保持手段と、
磁気ヘッドスライダの姿勢角と前記参照ミラー角とを異ならせることで、磁気ヘッドスライダと前記参照ミラーとを相対的に傾かせた状態で、前記干渉光学系による干渉縞パターンを撮像する撮像手段と、
該撮像手段による撮像で得られた干渉縞パターン画像の空間周波数を計測し、磁気ヘッドスライダの姿勢角を計算する姿勢角算出手段と、
一枚の干渉縞パターン画像から干渉縞の位相を抽出し表面形状を計算する、空間キャリア法を用いた表面形状計測手段と、
検査装置の視野内に磁気ヘッドスライダを把持すると、前記撮像手段により第１回目の撮像を行わせ、得られた干渉縞パターン画像を基に前記姿勢角算出手段に磁気ヘッドスライダの姿勢角を算出させるとともに、第１回目の撮像での干渉縞パターンが前記表面形状計測手段の計測に適するものであれば、前記表面形状計測手段に、第１回目の撮像で得られた干渉縞パターン画像から磁気ヘッドスライダの表面形状計測を行わせ、逆に、第１回目の撮像での干渉縞パターンが前記表面形状計測手段の計測に適さないものであれば、磁気ヘッドスライダの表面形状計測に適する干渉縞パターンが得られるように磁気ヘッドスライダの姿勢角を修正した後に、前記撮像手段による第２回目の撮像を行い、かつこの第２回目の撮像で得られた干渉縞パターン画像に基づいて前記表面形状計測手段に磁気ヘッドスライダの表面形状計測を行わせて、磁気ヘッドスライダの姿勢及び表面形状の検査を実行する制御手段と、
を備えた、サスペンションに取り付けられた状態の磁気ヘッドスライダの検査装置。 - 前記サスペンション保持手段として、磁気ヘッドスライダの姿勢角を変更可能なサスペンション保持手段を用い、第２回目の撮像に際して行う磁気ヘッドスライダの姿勢の修正を該サスペンション保持手段でもって行うことを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドスライダの検査装置。
- 理想的な姿勢角を有した磁気ヘッドスライダを検査装置の視野内に把持した状態で撮像を行った際に、磁気ヘッドスライダの表面形状計測に最適な干渉縞パターンが得られるような位置関係に、前記サスペンション保持手段と前記参照ミラーとが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気ヘッドスライダの検査装置。
- 第１回目の撮像での干渉縞パターンが前記表面形状計測手段の計測に適するか否かは、干渉縞パターン画像の空間周波数から判断し、第１回目の撮像での干渉縞パターンが前記表面形状計測手段の計測に適さないものであれば、磁気ヘッドスライダの表面形状計測に最適な空間周波数が得られるように磁気ヘッドスライダの姿勢角を修正することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の磁気ヘッドスライダの検査装置。
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