JP3881530B2 - Surface defect inspection equipment - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表面欠陥検査装置に関し、詳しくは、磁気ディスクあるいはそのガラス基板(ガラスサブストレート)等の面板の表面欠陥検査装置において、面板表面の凹凸欠陥の大きさを精度よく検出することができ、さらには面板表面の凹凸欠陥の大きさと深さあるいは大きさと高さの検出が精度よく検出できるような表面欠陥検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
コンピュータシステムの記録媒体に使用されるハード磁気ディスクは、素材としての基板ディスク(サブストレート)、または磁気膜が塗布された磁気ディスク(便宜上これらを総称して磁気ディスクまたは単にディスクという)の段階で、表面に存在する欠陥とその大きさとがそれぞれ検査される。
近年、ディスクの大きさは、3.3インチか、これ以下のものが主流となり、その記録密度もGMRヘッドの採用により飛躍的に伸びている。この種のディスクでは、アルミサブストレートから、より熱膨張率の小さなガラスディスクが使用され、その厚さも、0.6mm〜0.8mm程度と薄いものである。
【0003】
図5は、従来の磁気ディスクの表面欠陥検査装置10の要部の構成を示している。
図5(a)に示す表面欠陥検査装置10は、回転機構2と検出光学系3および表面欠陥検出処理部4とにより構成される。検査対象となるディスク1は、回転機構2のスピンドル21に装着されてモータ(M)22の駆動により回転する。これに対して検出光学系3は、その投光系31のレーザ光源311よりのレーザビームLを集束レンズ312により集束させて、ディスク1の表面にスポットSを形成してディスク1の表面を照射する。
例えば、ディスク1のX軸方向の移動によりスポットSは、ディスク1の半径方向(Rの方向)に移動し、これによりディスク1の表面がスパイラル状に走査される。この場合、走査時間をできるだけ短くするために、スポットSは、下側に図(b)として示すように短径φと長径φを有する楕円形とされ、長径φを走査方向に対して直角に設定して走査幅を広くする方法が採られる。
【0004】
表面に存在する欠陥Fは、スポットSの光を散乱する。その反射光Sは、受光系32の集光レンズ321により集光されて、光電変換素子、例えば、アバランシェホトダイオード(APD)あるいは光電子増倍管(PMT)よりなる受光器322に受光される。受光器322の出力信号は、表面欠陥検出処理部4の信号処理回路41に入力される。ここで、欠陥Fが検出され、さらに、この出力信号の振幅より、欠陥の大きさが大小分類され、あるいは算出される。欠陥を検出し、大きさを分類あるいは算出のために信号処理回路41は、いわゆるサンプリングにより欠陥を検出する回路であって、受光器322からの出力信号を増幅するアンプと、ロータリエンコーダ23からのパルスを受けて増幅された出力信号のうちノイズを越える欠陥についての出力信号についてピーク値をサンプリングして欠陥のピーク値を検出するサンプリング回路と、さらにサンプリングされたピーク値をデジタル値にするためのA/Dコンバータ、そしてロータリエンコーダ23からのパルスを受けてディスク上の位置データを生成する位置データ生成回路等からなる。
【0005】
各欠陥の大きさのデータとディスク上の位置のデータは、信号処理回路41の内部でA/D変換され、MPU42とメモリ43等とからなるデータ処理装置44に入力される。そしてここで、大きさ別の欠陥の個数がカウントされ、その結果がディスク1における欠陥の位置とともにプリンタ(PR)45によりプリントアウトされる。あるいはまた、その大きさがディスプレイ(CRT)46等にディスク上の位置とともに表示され、カウント値も別途表示される。
なお、ロータリエンコーダ23は、モータ22の回転軸に隣接してあるいはこれに係合して設けられ、ディスクの基準回転位置と回転量とを検出し、それぞれのパルス信号を信号処理回路41に送出する。
【0006】
凹部欠陥と凸部欠陥のサイズを良好に検出するために、上記の表面欠陥検査装置10は、投光系31のレーザビームLの投射角度θや、受光系32の受光角度θ、受光器322(APD)に加圧する電圧V、または信号処理回路41に内蔵されたアンプのゲイン、ノイズ除去用の閾値電圧E、レーザ光源311のレーザ出力など、検出感度に関係する要素についてコントロールパネル47を介してそれぞれ最適に設定する。なお、感度調整は、大きさが既知の皿状欠陥や、ピット欠陥、スクラッチ欠陥などサンプルとしての欠陥を持つ実際のディスクあるいは特定の高さの突起を持つ実際のディスクをサンプルとして使用することで行われている。
この種の発明として出願人による特開平10−325713号「表面欠陥検査方法および検査装置」の出願がある。これは、各模擬欠陥列の凸部あるいは凹部のサイズが段階的に相違する放射状の感度較正用のディスクを使用して欠陥検査をして段階的にサイズが増加あるいは減少している模擬欠陥列を放射線状に検査結果として表示し、その検査結果に応じて検出感度の調整をするものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の従来のような欠陥検出系では、受光器により検出された反射光あるいは散乱光のレベルと基準レベルとを比較することにより凹部欠陥あるいは凸部欠陥(異物を含め)等を検出しているため、検出する凹凸欠陥の大きさの検出が受光レベルで代用され、正確なものとならない。特に、凹部欠陥や凸部欠陥では、高さや深さが受光レベルに影響を与えて平面に展開した面積としての大きさの検出精度が低い。
さて、最近では、凹凸の形状測定や分類精度の向上が要求されている。しかし、前記のような技術では、精度の高い分類ができない問題が生じる。
【0008】
この種の問題を解決するものとして、受光器322をAPD多素子からなる配列センサとして設けて、これの手前に千鳥状の縞パターンを素子対応に設けて隣接受光素子の受光量の差から凹部欠陥と凸部欠陥とを検出する技術を特願平11−358769号「欠陥検出光学系および表面欠陥検査装置」としてこの出願人が出願済みである。
しかし、これは、千鳥の縞パターンが必要であり、隣接素子同士の差を検出する回路が多数必要となる欠点がある。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、面板表面の凹凸欠陥の大きさを精度よく検出することができる表面欠陥検査装置を提供することにある。
この発明の他の目的は、面板表面の凹凸欠陥の大きさと深さあるいは大きさと高さの検出が精度よく検出でき、欠陥の分類が容易な表面欠陥検査装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するためのこの発明の表面欠陥検査装置の特徴は、面板の表面を光ビームにより走査し、光ビームによる表面からの反射光を受光器により受光してこの受光器が欠陥検出のための信号を発生する表面欠陥検査装置において、主走査方向に対して直角な方向に幅のある光ビームを照射して面板を相対的に走査する投光系と、受光器が、配列されたn個(ただしnは2以上の整数)の受光素子を有し面板の走査位置の映像をn個の受光素子に結像しかつ主走査方向に対して直角な方向に沿った結像が配列方向となる受光系とを備えていて、主走査方向の結像の幅が受光素子の幅か、これより小さく、凹部欠陥あるいは凸部欠陥の傾斜部分から得られる反射光をn個のうちのいずれか1つの受光素子が受けたときにその結像が配列方向に対して直角方向となる1つの受光素子の幅方向に振れてその受光量が減少しあるいは受光しなくなることで1つの受光素子がピークの信号を発生するものであって、
凹部欠陥あるいは凸部欠陥が走査されたときのピークの信号をn個の各受光素子対応に受光器からそれぞれ得て各受光素子における前後2つのピークの信号の間の距離に基づいて凹部欠陥あるいは凸部欠陥の前後側面の傾斜部分に対応する2つのピーク信号を検出することにより凹部欠陥あるいは凸部欠陥を検出するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
前記の構成のように、配列されたn個の受光素子を有し主走査方向に対して直角な方向に沿った結像が受光素子の配列方向となる受光系を設け、かつ、走査方向の結像の幅が受光素子の幅か、これより小さく、凹部欠陥あるいは凸部欠陥の反射光が受光素子の幅方向に振れる構成とすることで、凹部欠陥あるいは凸部欠陥の反射光が欠陥の側面傾斜部分で左右いずれかに振れ、この振れたたときに、受光素子の受光量が低減し、あるいは受光素子が受光しなくなって、欠陥のないときより低下する検出信号を得ることができる。
凹部欠陥あるいは凸部欠陥は、主走査方向においては側面傾斜部分が通常左右一対あるので、1つの欠陥について2つの検出信号を得ることができる。そこで、この2つの検出信号の距離関係からその位置での欠陥の大きさを容易に検出することができる。特に、n個の受光素子が半径R方向に配列されているときには、半径方向の欠陥の大きさに応じて配列された複数の受光素子が同時に欠陥を検出することができる。そこで、欠陥の大きさに応じた面積が容易に算出できる。
【0011】
さらに、走査に応じて決定されるn個の受光素子がそれぞれ割り当てられる欠陥検出座標とそれぞれの受光素子の検出信号との関係から欠陥の連続性を容易に判定でき、この判定をすれば、凹部欠陥や凸部欠陥のうち多少変形した状態の欠陥についても面積を算出することができる。さらに、2つの検出信号のレベルの平均値を採ることで、凹部欠陥の深さあるいは凸部欠陥の高さを精度よく検出することができる。
その結果、面板表面の凹凸欠陥の大きさを精度よく検出することができ、さらには、面板表面の凹凸欠陥の大きさと深さあるいは大きさと高さが精度よく検出できあるいは欠陥の分類が容易な表面欠陥検査装置を実現できる。
【0012】
【実施例】
図1において、100は、表面欠陥検査装置であり、50は、その検出光学系である。51は、検出光学系50の投光系であり、投光系51は、レーザ光源511よりのレーザビームLをビームエキスパンダ512で受け、図面において紙面に垂直な一方向(R方向)にレーザビームを拡大することで、焦点位置を手前にずらせる。ここで拡大されたビームは、シリンドリカルレンズ513、フォーカスシングレンズ514を経て、半径R方向のビームウエストにオフセットΔd(図2(a)参照)だけ焦点位置を手前にずらされてディスク1の表面に集束する。これにより楕円形にビームスポットSが拡大する(図2(b)参照)
【0013】
図1において、図面の紙面に平行な方向(ディスク回転方向、すなわちθ方向)では、シリンドリカルレンズ513を経た光ビームは、図示するようにフォーカスシングレンズ514を経てディスク1の表面の検査点Sに点状に集束される(図2(b)の◆点参照)。その投射角は、図2(b)に示すように、θ方向ではディスク1上の法線に対して約30゜である。そして、検査点Sは、紙面に垂直な方向(R方向)では、一定の幅W(例えば、約150μm〜約200μm)の光となり、この幅Wが結像面での受光素子の配列範囲をカバーする長さになっている。この点で、図5のビームスポットSとは相違している。
受光系52は、対物レンズ521を有していて、このレンズによりディスク1の検査点Sからの正反射光を受光して、それを平行光にして結像レンズ522へと導く。結像レンズ522は、APDアレーセンサ523の受光面に検査点Sの映像を結像させる。APDアレーセンサ523は、図3に示すように、受光素子がディスク1の半径R方向(図面1の紙面に垂直な方向)の結像に沿ってn個(例えば、23個)配列されたものである。このAPDアレーセンサ523には、前記した幅W(約150μm〜約200μm)が受光素子の配列長約120μmの範囲をカバーするように検査点Sの映像が結像する。このとき、各素子の配列方向の各受光素子の幅としては、例えば、受光素子上で0.5mmであり、ディスク1の表面上では、5μm程度である。
【0014】
図2(a)は、紙面に平行な方向(θ方向)と紙面に垂直な一方向(R方向)とを説明する投受光系の展開説明図であり、上側が紙面に平行なθ方向であり、下側が紙面に垂直なR方向である。
図2(a)に図示するように、θ方向では、レーザ光源511よりのレーザビームLは、ビームエキスパンダ512,フォーカスシングレンズ514を経てフォーカスシングレンズ514によりディスク1の表面を焦点として検査点Sにスポット(図2(b)の◆点参照)として集束される。検査点Sからの正反射光は、対物レンズ521、結像レンズ522を経てAPDアレーセンサ523の各受光素子により受光される。
一方、図2(a)の下側に図示するように、半径R方向では、レーザ光源511よりのレーザビームLは、ビームエキスパンダ512,フォーカスシングレンズ514を経てフォーカスシングレンズ514によりディスク1の表面からオフセットΔdだけ手前の位置を焦点として検査点Sに楕円形に幅Wをもって集束させる(図2(b)参照)。検査点Sからの正反射光は、対物レンズ521、結像レンズ522を経て結像レンズ522によりAPDアレーセンサ523の各受光素子523a,523b,523c,〜,523nの配列方向に沿って検査点Sの映像が受光される。
【0015】
図1に示すように、R方向にn個配列されたAPDアレーセンサ523の各受光素子523a〜523nのそれぞれから得られる検出信号(出力信号)は、図5の表面欠陥検出処理部4の信号処理回路41に対応する欠陥検出部400に入力される。ここで欠陥Fとその深さあるいは高さのデータが生成される。それらの欠陥データがMPU411とメモリ412等とからなるデータ処理装置410に入力される。そして、データ処理装置410において、欠陥Fの面積が算出され、深さあるいは高さとともに算出された面積に応じて大きさが分類される。そして、それらの結果がディスク1における欠陥の位置とともにプリンタ(PR)45によりプリントアウトされる。また、それらは、ディスプレイ(CRT)413等にディスク上の位置とともに表示され、カウント値も別途表示される。
【0016】
ここで、n個の各受光素子523a〜523nが出力する検出信号の特徴について説明する。それぞれの受光素子523a〜523nには、図3のように、R方向において検査領域Sの結像映像が各素子の受光領域の内側でその中心が中央部になり、受光領域からはみ出さないように結像される。すなわち、検査領域Sの結像映像の幅が各受光素子の幅Dか、これよりも小さい。そこで、欠陥が検出されていないときには、このような受光状態となり、検出信号は、最大レベルにある。欠陥が検出されたときには、検査領域Sの結像映像が図3において右側あるいは左側に振れる。振れたときには、各受光素子の検出信号は、振れの状態に応じてそのレベルが低下する。また、検査領域Sの結像映像が受光領域から外れたときには検出信号のレベルが実質的にゼロになる。
【0017】
次に、欠陥を検出したときに凹部欠陥と凸部欠陥の正反射光の結像が左右に振れることについて図4により説明する。
レーザビームLがディスク1を走査しているときに凹部欠陥に出会うと、レーザビームLが凹部欠陥に入るときの傾斜部分の角度をδとすれば、θ方向では図4(a)に示すように、正反射光が2δだけ時計方向に回転することになる。それによりθ方向において検査点Sからの正反射光が2δだけずれる。これに伴って図3におけるある凹部欠陥に対応した正反射光を受ける受光素子の結像映像は、中央位置から右側に移動する。その後、欠陥の底面部の走査に入り、受光素子の結像映像は中央位置に戻る。そして、逆に、凹部欠陥からレーザビームLが出るときには、傾斜部分の角度δが逆方向になって、中央位置から左側に移動して、その後、また中央位置に戻る。
一方、凸部欠陥では、左右の傾斜部分が前記と逆に現れるので、凹部欠陥とは逆に、受光素子の結像映像は、左側に先に移動して中央に戻り、後に右側に移動して中央部に戻る。
さらに、深い穴あるいは高い突起の場合には、左右いずれかに振れたときには、受光素子の受光領域から外れる量がより多くなり、さらに深さ、高さが大きくなると完全に外れてから元に戻る。
その結果、凹部欠陥あるいは突起欠陥の深さに応じて図4(b)に示すような検出信号が得られ、深い穴や高い突起のときには、そのレベル低下が大きくなる。
【0018】
さて、図1に戻り、n個の受光素子523a,523b,…523nのそれぞれの前記のような検出信号は、それぞれに対応して設けられた反転アンプ401a,401b,…401nで反転増幅されて正極性のピーク信号となり、ピーク検出サンプルホールド回路402a,402b,…402nにそれぞれ入力される。ここで、2つの山の検出信号(図4(b)の信号を反転した信号)のピークがそれぞれ各受光素子(各検出チャネル)対応に検出される。検出されたピーク値は、A/D変換回路(A/D)403a,403b,…403nでそれぞれにA/D変換されてそれぞれの変換値が欠陥メモリ404に記憶される。
なお、ピーク検出・サンプルホールド回路402a〜402nは、クロック発生回路406からクロックCLKを受けてこれに応じてピーク値をサンプル値としてホールドする。
また、各反転アンプ401a〜401nの出力は、欠陥検出回路405に入力される。欠陥検出回路405は、ヒステリシスコンパレータを有していて、反転アンプ401a〜401nの出力をOR条件で所定値Vthと比較していずれかの反転アンプの出力のレベルが所定値以上に立上がったときに欠陥検出信号DETを発生して、そのアンプの出力のレベルが一定値以下に立下がったときに(ピーク値近傍に対応)欠陥検出信号DETが停止する。このDETの停止時の立下がり(後縁)を書込み制御信号WRとして欠陥メモリ404に送出する。また、この書込み制御信号WRは、少し遅延されてリセット信号RSとして各ピーク検出・サンプルホールド回路402a〜402nへと入力されて、それまでの値がリセットされる。
【0019】
その結果、欠陥検出信号DETが発生してこれが終了する時点までの期間におけるピーク値が各A/D403a〜403nから欠陥メモリ404へと送出されて欠陥データとして記憶される。このときのレベルは、凹部欠陥についてはその深さを表し、凸部欠陥については、その高さを表すことになる。また、ピーク間の距離は、欠陥の大きさに対応している。
このような欠陥データは、R,θの位置データともに欠陥メモリ404の更新されたアドレスに記憶される。このアドレスは書込みの都度更新される。R,θの位置座標データは走査位置座標生成回路407により生成される。
なお、書込み制御信号WRは、欠陥検出信号DETの立下がりではなく、ピーク検出のタイミングでピーク検出・サンプルホールド回路402(ピーク検出・サンプルホールド回路402a〜402nの代表として)から発生するようにしてもよい。
【0020】
走査位置座標生成回路407は、ロータリエンコーダ23(図5に示すもの参照)からディスク1の回転基準位置を示すインデックス信号と回転に応じた角度信号θとを受け、さらにデータ処理装置410から現在の半径R方向の座標位置Rとを受けて前記のR,θの位置座標データを生成して欠陥メモリ404に位置データとして送出する。
その結果、欠陥メモリ404は、欠陥の深さあるいは高さに応じた検出信号のレベル値と1つの凹部欠陥あるいは凸部欠陥について2つの検出信号が発生したそれぞれの位置とを欠陥検出の都度それぞれに記憶する。
なお、クロック発生回路406は、A/D403a〜403n、ピーク検出・サンプルホールド回路402a〜402n、データ処理装置410等にクロックCLKを送出する。
【0021】
次に、データ処理装置410の欠陥の面積算出と大きさ分類について説明する。
図1において、データ処理装置410は、MPU411とメモリ412、CRTディスプレイ413、インタフェース414等により構成され、これらがバス415により相互に接続されている。そして、ディスク1の螺旋走査が終了した時点で、MPU411により欠陥メモリ404から得られる欠陥データがインタフェース414、バス415を介してメモり412に読込まれ記憶される。
そして、メモリ412には、検出信号間距離算出プログラム412aと、連続性判定処理プログラム412b、欠陥面積算出プログラム412c、欠陥大きさ分類プログラム412d、そして高さ/深さ分類プログラム412e等が格納されている。また、インタフェース414を介して接続されたHDD(ハードディスク装置)等の外部記憶装置416には分類のための各種のデータファイルが格納されている。
【0022】
検出信号間距離算出プログラム412aは、MPU411により実行されて、これの実行によりMPU411は、欠陥メモリ404の欠陥データをメモリ412に読込み、隣接する2つのピーク値の検出座標から距離Lを算出して、その距離Lが基準値S以内のときには、1つの欠陥についてのデータと判定する。さらに、2つのピーク値について検出された座標値から、さらにその中心座標を算出して、算出した距離L(欠陥の長さに対応)とその中心座標値とを順次記憶する。そして、次の欠陥データについて隣接するピーク値について同様な処理を行い、この処理が終了した時点で、連続性判定処理プログラム412bをコールする。なお、基準値Sを超えているときには、その1つを欠陥データとして長さゼロでその座標値を中心座標として記憶する。
【0023】
連続性判定処理プログラム412bは、MPU411により実行されて、これの実行によりMPU411は、欠陥データすべてについて距離Lが算出された時点で、連続性判定処理として、中心座標と長さ(距離L)と受光素子1つの検出幅(この実施例では5μm程度)とにより上下左右の5μm幅で距離Lが重なるか否かの判定を行い、隣接する欠陥データとの間で欠陥の連続性の判定をする。そして、連続するものをグルーピングして1つの欠陥データとしてディスクの最内周あるいは最外周から順次検出された欠陥順に番号を付して記憶し、欠陥面積算出プログラム412cをコールする。
なお、ここでの欠陥検出は、欠陥の大きさに応じてR方向に配列した受光素子の検出が同じθ方向の座標で1個あるいは複数個発生するので、前記の欠陥の連続性は、θ方向の検出座標が前記の欠陥の距離Lの範囲内に入り、かつ、R方向の座標が隣接する欠陥を連続するものと判定することで可能である。そこで、R方向に沿って、前記Lの幅でθ方向で同じ検出座標のある欠陥を辿ることで連続性の判定をしてもよい。このようにすれば連続性の判定はより簡単になる。
【0024】
ところで、ここでは、n個の受光素子に対応して欠陥を検出するので、欠陥のR方向の検出座標は、欠陥検出メモリ404に記憶されている欠陥検出位置のR方向の座標を、さらにn個の受光素子の位置に対応して細分化して捉えることができる。そこで、R方向の検出座標としてn個の受光素子の検出位置を加えてn倍の位置精度にする。これによりR方向の欠陥検出の分解能を各受光素子対応にまで向上させることができる。なお、R方向においてn個のうち隣接する複数の受光素子が1つの欠陥を検出しているときには、複数の受光素子の中央にある受光素子の位置をその欠陥のR方向の検出座標とする。
【0025】
欠陥面積算出プログラム412cは、MPU411により実行されて、これの実行によりMPU411は、面積算出処理として、グルーピングされた1つの欠陥についてその面積を算出する。なお、2つの検出信号にはならない、1つのピークの欠陥は、面積を5μmとして孤立欠陥とし、R方向に連続性のないものは、長さL×5μmにより面積を算出する。そして、欠陥大きさ分類プログラム412dをコールする。
欠陥大きさ分類プログラム412dは、MPU411により実行されて、これの実行によりMPU411は、前記のようにして算出された面積について大きさ分類の判定処理として、分類基準に従って、特大、大、中、小、極小の5段階に分類して欠陥番号に対応させて分類結果を記憶する。その後に、高さ/深さ分類プログラム412eをコールする。
【0026】
高さ/深さ分類プログラム412eは、MPU411により実行されて、MPU411は、欠陥番号順にメモリ412に記憶された欠陥メモリ404の欠陥データの値(グルーピングされた1つの欠陥における検出信号のピーク値の絶対値からなる値)の平均値を算出して、この平均値を高さあるいは深さとして大、中、小に分類して欠陥番号に対応してメモリ412に記憶する。なお、1つの欠陥に複数の欠陥データがないときには、平均値は採らない。ほとんどの欠陥データは、1つの凹部欠陥、凸部欠陥について2つか、それ以上のピーク値を持つ欠陥データとなるので、各欠陥は、平均値により深さ、高さを算出することができ、これらの検出精度は向上する。
なお、以上の処理は、順次各プログラムが実行されていく単純なものであるので、フローチャートでの説明は割愛する。
【0027】
以上説明してきたが、実施例では、ディスクの検査面に照射する照射光としてレーザビームの例を挙げているが、レーザビームを用いる場合には、特に、S偏光レーザビームを用いるとよい。しかし、この発明は、このレーザビームに限定されるものではなく、照射光としては白色光であってもよいことはもちろんである。
また、実施例では、ディスクの表面欠陥検査装置を中心に説明しているが、この発明は、ディスクに限定されるものではなく、LCD基板等の検査にも適用できることはもちろんである。さらに、実施例では、Rθ方向の走査で説明しているが、走査は、XYの二次元走査であってもよいことはもちろんである。
実施例では、凹部欠陥と凸部欠陥とを区別なく、検出しているが、これらを別個に検出するようにしてもよい。この場合には、凹部欠陥と凸部欠陥とは受光素子に対して左右の振れの順序が逆になるので、例えば、実施例の受光素子を幅方向の中心で2分割して2列分、R方向に配列して、分割したいずれかの受光素子が先に受光信号を発生したかにより、凹部欠陥と凸部欠陥とを判定することで可能である。
【0028】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、この発明にあっては、配列されたn個の受光素子を有し主走査方向に対して直角な方向に沿った結像が受光素子の配列方向となる受光系を設け、かつ、走査方向の結像の幅が受光素子の幅か、これより小さく、凹部欠陥あるいは凸部欠陥の反射光が受光素子の幅方向に振れて受光領域が減少するようにすることで、凹部欠陥あるいは凸部欠陥の反射光が欠陥の側面傾斜部分で左右いずれかに振れたときに、受光量が低減して、欠陥のないときより低下する検出信号を得ることができる。
そこで、この2つの検出信号の距離関係からその位置での欠陥の大きさを容易に検出することができる。また、2つの検出信号のレベルから欠陥の深さあるいは高さも容易に検出することができる。
その結果、面板表面の凹凸欠陥の大きさを精度よく検出することができ、さらに、面板表面の凹凸欠陥の大きさと深さあるいは大きさと高さの検出が精度よく検出できあるいは欠陥の分類が容易な表面欠陥検査装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明を適用した表面欠陥検査装置の一実施例のブロック図である。
【図2】図2は、検出光学系における図面において紙面に平行な方向(θ方向)と図面において紙面に垂直な一方向(R方向)との投受光系の展開説明図である。
【図3】図3は、検査領域の受光面での結像映像とAPDアレーセンサの関係との説明図である。
【図4】図4は、凹部欠陥の正反射光の発生とその検出波形の説明図である。
【図5】図5は、従来の磁気ディスク表面欠陥検査装置の要部の構成の説明図である。
【符号の説明】
1…ディスク、
2…回転機構、10…表面欠陥検査装置、
21…スピンドル、22…モータ、
3,50…検出光学系、
31,51…投光系、311,511…レーザ光源、
512…ビームエキスパンダ、
513…シリンドリカルレンズ、
514…フォーカスシングレンズ、
521…対物レンズ、522…結像レンズ、
523…APDアレーセンサ、
32,52…受光系、400…欠陥検出部、
401a,401b,401n…反転アンプ、
402a,402b,402n…ピーク検出サンプルホールド回路、
403a,403b,403n…A/D変換回路(A/D)、
404…欠陥メモリ、405…欠陥検出回路、
406…クロック発生回路、407…走査位置座標生成回路、
410…データ処理装置、42,411…MPU、45…プリンタ(PR)、
43,412…メモリ、
412a…検出信号間距離算出プログラム、
412b…連続性判定処理プログラム、
412c…欠陥面積算出プログラム、
412d…欠陥大きさ分類プログラム、
412e…高さ/深さ分類プログラム、
413…CRTディスプレイ、
414…インタフェース、415…バス、
416…外部記憶装置、100…表面欠陥検査装置、
…レーザビーム、S…ビームスポット、φ…スポットの短径、
φ…スポットの長径、F…欠陥。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  This inventionThe tableMore specifically, in the surface defect inspection apparatus for a surface plate such as a magnetic disk or a glass substrate (glass substrate) thereof, it is possible to accurately detect the size of the irregularities on the surface of the surface plate. The detection of the size and depth or the size and height of surface irregularities can be accurately detected.SurfaceThe present invention relates to a defect inspection apparatus.
[0002]
[Prior art]
Hard magnetic disks used for computer system recording media are at the stage of a substrate disk (substrate) as a material or a magnetic disk coated with a magnetic film (for convenience, these are collectively referred to as a magnetic disk or simply a disk). Each defect on the surface and its size are inspected.
In recent years, the size of a disk is 3.3 inches or less, and its recording density has been dramatically increased by the adoption of a GMR head. In this type of disk, a glass disk having a smaller thermal expansion coefficient is used from an aluminum substrate, and its thickness is also as thin as about 0.6 mm to 0.8 mm.
[0003]
FIG. 5 shows a configuration of a main part of a surface defect inspection apparatus 10 for a conventional magnetic disk.
A surface defect inspection apparatus 10 shown in FIG. 5A includes a rotation mechanism 2, a detection optical system 3, and a surface defect detection processing unit 4. The disk 1 to be inspected is mounted on the spindle 21 of the rotation mechanism 2 and is rotated by driving a motor (M) 22. On the other hand, the detection optical system 3 has a laser beam L from the laser light source 311 of the projection system 31.TIs focused by a focusing lens 312 and a spot S is formed on the surface of the disk 1.PAnd the surface of the disk 1 is irradiated.
For example, the spot S is generated by moving the disk 1 in the X-axis direction.PMoves in the radial direction (R direction) of the disk 1, whereby the surface of the disk 1 is scanned in a spiral shape. In this case, in order to make the scanning time as short as possible, the spot SPIs the short diameter φ as shown in FIG.1And major axis φ2It has an elliptical shape with a major axis φ2Is set at a right angle to the scanning direction to increase the scanning width.
[0004]
The defect F existing on the surface is the spot SPScatter the light. The reflected light SRIs condensed by the condenser lens 321 of the light receiving system 32 and received by a light receiver 322 made of a photoelectric conversion element, for example, an avalanche photodiode (APD) or a photomultiplier tube (PMT). The output signal of the light receiver 322 is input to the signal processing circuit 41 of the surface defect detection processing unit 4. Here, the defect F is detected, and the size of the defect is classified or calculated from the amplitude of the output signal. In order to detect defects and classify or calculate the size, the signal processing circuit 41 is a circuit that detects defects by so-called sampling, and an amplifier that amplifies an output signal from the light receiver 322 and a rotary encoder 23. A sampling circuit that samples the peak value of the output signal for the defect that exceeds the noise among the output signals amplified by receiving the pulse to detect the peak value of the defect, and further converts the sampled peak value to a digital value It comprises an A / D converter, a position data generating circuit that receives pulses from the rotary encoder 23 and generates position data on the disk.
[0005]
The data of the size of each defect and the data on the position on the disk are A / D converted inside the signal processing circuit 41 and input to the data processing device 44 including the MPU 42 and the memory 43. Here, the number of defects by size is counted, and the result is printed out by the printer (PR) 45 together with the position of the defect on the disk 1. Alternatively, the size is displayed on the display (CRT) 46 together with the position on the disc, and the count value is also displayed separately.
The rotary encoder 23 is provided adjacent to or engaged with the rotation shaft of the motor 22, detects the reference rotation position and the rotation amount of the disk, and sends each pulse signal to the signal processing circuit 41. To do.
[0006]
In order to satisfactorily detect the size of the concave defect and the convex defect, the surface defect inspection apparatus 10 described above is configured so that the laser beam L of the light projecting system 31TProjection angle θTOr the light receiving angle θ of the light receiving system 32RControl of factors related to detection sensitivity, such as the voltage V applied to the light receiver 322 (APD), the gain of the amplifier built in the signal processing circuit 41, the threshold voltage E for noise removal, and the laser output of the laser light source 311 Each is set optimally via the panel 47. Note that sensitivity adjustment can be performed by using an actual disk with a sample defect such as a dish-shaped defect, a pit defect, or a scratch defect with a known size, or an actual disk with a protrusion of a specific height as a sample. Has been done.
As an invention of this type, there is an application of Japanese Patent Laid-Open No. 10-325713 “Surface defect inspection method and inspection apparatus” by the applicant. This is because a simulated defect array whose size is gradually increased or decreased by performing a defect inspection using a radial sensitivity calibration disk in which the sizes of the projections or recesses of each simulated defect array differ in stages. Is displayed as a test result in a radial pattern, and the detection sensitivity is adjusted according to the test result.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional defect detection system described above, a concave defect or a convex defect (including foreign matter) is detected by comparing the level of reflected light or scattered light detected by the light receiver with the reference level. Therefore, the detection of the size of the concavo-convex defect to be detected is substituted with the light receiving level, and it is not accurate. In particular, in a concave defect or a convex defect, the height and depth affect the light reception level, and the detection accuracy of the size as an area developed on a plane is low.
Recently, there has been a demand for measurement of uneven shapes and improvement of classification accuracy. However, the above-described technique has a problem that classification cannot be performed with high accuracy.
[0008]
  In order to solve this type of problem, the light receiver 322 is provided as an array sensor composed of APD multi-elements, and a staggered fringe pattern is provided in front of the light-receiving element 322 so as to reduce the concave portion from the difference in the amount of light received by adjacent light-receiving elements. This applicant has applied for a technique for detecting defects and convex defects as Japanese Patent Application No. 11-358769 “Defect Detection Optical System and Surface Defect Inspection Device”.
  However, this has a drawback that a staggered stripe pattern is required and a number of circuits for detecting the difference between adjacent elements are required.
  The object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and can detect the size of the irregularities on the surface of the face plate with high accuracy.SurfaceIt is to provide a defect inspection apparatus.
  Another object of the present invention is to provide a surface defect inspection apparatus that can accurately detect the size and depth of a concavo-convex defect on the surface of a face plate or the size and height thereof and can easily classify defects.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  This invention for achieving such an objectTableThe feature of the surface defect inspection apparatus is that the surface of the face plate is scanned with a light beam, the light reflected from the surface by the light beam is received by a light receiver, and this light receiver generates a signal for detecting a defect.Surface defect inspection equipment, A light projection system that irradiates a light beam having a width in a direction perpendicular to the main scanning direction to relatively scan the face plate and n light receivers (where n is an integer of 2 or more). ) And a light receiving system in which an image at the scanning position of the face plate is formed on n light receiving elements and the image forming along the direction perpendicular to the main scanning direction is the arrangement direction. , The width of image formation in the main scanning direction is the width of the light receiving element or smaller than this,Obtained from the sloped part ofReflected lightany one of nWhen the light receiving element receives the image, the image is perpendicular to the arrangement direction.OneShake in the width direction of the light receiving element, and the amount of light received decreases or no light is received.OneThe light receiving elementWhich generates a peak signal,
  A peak signal when a concave defect or a convex defect is scanned is obtained from the light receiver corresponding to each of the n light receiving elements, and the concave defect or the defect signal is determined based on the distance between the two front and rear peak signals in each light receiving element. A concave defect or a convex defect is detected by detecting two peak signals corresponding to the inclined portions of the front and rear side surfaces of the convex defect.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As in the above configuration, there is provided a light receiving system having n light receiving elements arranged so that the image formation along the direction perpendicular to the main scanning direction is the light receiving element arrangement direction, and The width of image formation is the width of the light receiving element or smaller than this, and the reflected light of the concave or convex defect is swung in the width direction of the light receiving element, so that the reflected light of the concave or convex defect is When the wave is swung to the left or right at the side inclined portion, the amount of light received by the light receiving element is reduced, or the light receiving element stops receiving light, and a detection signal lower than when there is no defect can be obtained.
The concave defect or the convex defect has two pair of right and left side inclined portions in the main scanning direction, and therefore two detection signals can be obtained for one defect. Therefore, the size of the defect at the position can be easily detected from the distance relationship between the two detection signals. In particular, when n light receiving elements are arranged in the radius R direction, a plurality of light receiving elements arranged according to the size of the defect in the radial direction can simultaneously detect the defect. Therefore, the area corresponding to the size of the defect can be easily calculated.
[0011]
  Further, it is possible to easily determine the continuity of the defect from the relationship between the defect detection coordinates to which each of the n light receiving elements determined in accordance with the scanning is assigned and the detection signal of each light receiving element. The area can also be calculated for a defect in a slightly deformed state among the defect and the convex defect. Further, by taking the average value of the levels of the two detection signals, the depth of the concave defect or the height of the convex defect can be detected with high accuracy.
  As a result, the size of the irregularities on the surface of the face plate can be detected with high accuracy, and the size and depth or the size and height of the irregularities on the surface of the face plate can be accurately detected.OrA surface defect inspection apparatus with easy defect classification can be realized.
[0012]
【Example】
In FIG. 1, 100 is a surface defect inspection apparatus, and 50 is the detection optical system. Reference numeral 51 denotes a light projection system of the detection optical system 50, and the light projection system 51 is a laser beam L from the laser light source 511.TIs received by the beam expander 512, and the laser beam is expanded in one direction (R direction) perpendicular to the paper surface in the drawing to shift the focal position toward the front. The expanded beam passes through the cylindrical lens 513 and the focussing lens 514, and is shifted toward the beam waist in the radius R direction by an offset Δd (see FIG. 2A) so that the focal position is shifted to the front, and the surface of the disk 1 is moved. Focus. As a result, the beam spot S becomes elliptical.p(See Fig. 2 (b))
[0013]
  In FIG. 1, in a direction parallel to the paper surface of the drawing (disk rotation direction, that is, the θ direction), the light beam that has passed through the cylindrical lens 513 passes through the focussing lens 514 as shown, and the surface of the disk 1.PlaneIt is focused on the inspection point S in the form of dots (see the ♦ points in FIG. 2B). The projection angle is about 30 ° with respect to the normal on the disk 1 in the θ direction, as shown in FIG. The inspection point S becomes light having a constant width W (for example, about 150 μm to about 200 μm) in the direction perpendicular to the paper surface (R direction), and this width W indicates the arrangement range of the light receiving elements on the imaging surface. It is the length to cover. At this point, the beam spot S in FIG.pIs different.
  The light receiving system 52 has an objective lens 521, which receives regular reflection light from the inspection point S of the disk 1 and converts it into parallel light and guides it to the imaging lens 522. The imaging lens 522 forms an image of the inspection point S on the light receiving surface of the APD array sensor 523. In the APD array sensor 523, as shown in FIG. 3, n (for example, 23) light receiving elements are arranged along the image of the disk 1 in the radius R direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1). It is. On the APD array sensor 523, an image of the inspection point S is formed so that the above-described width W (about 150 μm to about 200 μm) covers the range of the light receiving element array length of about 120 μm. At this time, the width of each light receiving element in the arrangement direction of each element is, for example, 0.5 mm on the light receiving element and about 5 μm on the surface of the disk 1.
[0014]
FIG. 2A is a development explanatory view of a light projecting / receiving system for explaining a direction parallel to the paper surface (θ direction) and one direction perpendicular to the paper surface (R direction), and the upper side is the θ direction parallel to the paper surface. Yes, the lower side is the R direction perpendicular to the paper surface.
As shown in FIG. 2A, in the θ direction, the laser beam L from the laser light source 511 is obtained.TPasses through the beam expander 512 and the focussing lens 514, and is focused as a spot (see the point ♦ in FIG. 2B) at the inspection point S with the focussing lens 514 focusing on the surface of the disk 1. The specularly reflected light from the inspection point S is received by each light receiving element of the APD array sensor 523 through the objective lens 521 and the imaging lens 522.
On the other hand, as shown in the lower side of FIG. 2A, in the radius R direction, the laser beam L from the laser light source 511 is obtained.TPasses through the beam expander 512, the focussing lens 514, and is focused by the focussing lens 514 to the inspection point S with the width W in an elliptical shape with the position just before the offset Δd from the surface of the disk 1 as a focal point (FIG. 2B). reference). The specularly reflected light from the inspection point S passes through the objective lens 521 and the imaging lens 522, and is then inspected along the arrangement direction of the light receiving elements 523a, 523b, 523c, ..., 523n of the APD array sensor 523 by the imaging lens 522. The image of S is received.
[0015]
As shown in FIG. 1, detection signals (output signals) obtained from the respective light receiving elements 523a to 523n of n APD array sensors 523 arranged in the R direction are signals of the surface defect detection processing unit 4 in FIG. The data is input to the defect detection unit 400 corresponding to the processing circuit 41. Here, data of the defect F and its depth or height are generated. Those defect data are input to a data processing device 410 including an MPU 411 and a memory 412. Then, in the data processing device 410, the area of the defect F is calculated, and the size is classified according to the calculated area together with the depth or height. These results are printed out by the printer (PR) 45 together with the position of the defect in the disk 1. They are displayed on the display (CRT) 413 together with the position on the disc, and the count value is also displayed separately.
[0016]
Here, characteristics of detection signals output from the n light receiving elements 523a to 523n will be described. Each of the light receiving elements 523a to 523n has an image formed in the inspection area S in the R direction inside the light receiving area of each element in the central direction so that it does not protrude from the light receiving area as shown in FIG. Is imaged. That is, the width of the image formed in the inspection area S is the width D of each light receiving element or smaller. Therefore, when no defect is detected, such a light receiving state is established, and the detection signal is at the maximum level. When a defect is detected, the image formed in the inspection area S swings to the right or left in FIG. When shaken, the level of the detection signal of each light receiving element decreases according to the shake state. Further, when the image formed in the inspection area S deviates from the light receiving area, the level of the detection signal becomes substantially zero.
[0017]
Next, it will be described with reference to FIG. 4 that the image of the specularly reflected light of the concave defect and the convex defect fluctuates left and right when the defect is detected.
Laser beam LTIf a recess defect is encountered while scanning the disk 1, the laser beam LTIf the angle of the inclined portion when entering the recess defect is δ, as shown in FIG. 4A, the regularly reflected light rotates clockwise by 2δ in the θ direction. As a result, the specularly reflected light from the inspection point S is shifted by 2δ in the θ direction. Accordingly, the image formed by the light receiving element that receives specularly reflected light corresponding to a certain recess defect in FIG. 3 moves from the center position to the right side. Thereafter, the bottom surface of the defect is scanned, and the image formed by the light receiving element returns to the center position. And conversely, the laser beam L from the recess defectTWhen 出 る comes out, the angle δ of the inclined portion is reversed, moves from the central position to the left side, and then returns to the central position.
On the other hand, in the convex defect, the left and right inclined parts appear opposite to the above, and in contrast to the concave defect, the imaged image of the light receiving element first moves to the left, returns to the center, and then moves to the right. Return to the center.
Furthermore, in the case of a deep hole or a high protrusion, the amount that deviates from the light receiving area of the light receiving element increases when it swings to the left or right, and when the depth or height increases, it returns completely after being completely removed. .
As a result, a detection signal as shown in FIG. 4B is obtained according to the depth of the recess defect or the protrusion defect, and when the hole is a deep hole or a high protrusion, the level is greatly reduced.
[0018]
Now, referring back to FIG. 1, the detection signals of the n light receiving elements 523a, 523b,... 523n are inverted and amplified by the inverting amplifiers 401a, 401b,. A positive peak signal is input to the peak detection sample hold circuits 402a, 402b,. Here, the peaks of the detection signals of the two peaks (a signal obtained by inverting the signal of FIG. 4B) are detected for each light receiving element (each detection channel). The detected peak values are A / D converted by the A / D conversion circuits (A / D) 403a, 403b,... 403n, and the respective converted values are stored in the defect memory 404.
The peak detection / sample hold circuits 402a to 402n receive the clock CLK from the clock generation circuit 406, and hold the peak value as a sample value accordingly.
The outputs of the inverting amplifiers 401 a to 401 n are input to the defect detection circuit 405. The defect detection circuit 405 has a hysteresis comparator, and compares the output of the inverting amplifiers 401a to 401n with the predetermined value Vth under the OR condition, and when the output level of any of the inverting amplifiers rises above the predetermined value. When the defect detection signal DET is generated and the output level of the amplifier falls below a certain value (corresponding to the vicinity of the peak value), the defect detection signal DET stops. The trailing edge (rear edge) when DET stops is sent to the defective memory 404 as a write control signal WR. Further, the write control signal WR is delayed a little and input as a reset signal RS to each of the peak detection / sample hold circuits 402a to 402n, and the values up to that time are reset.
[0019]
As a result, a peak value in a period from when the defect detection signal DET is generated until the defect detection signal DET ends is transmitted from each A / D 403a to 403n to the defect memory 404 and stored as defect data. The level at this time represents the depth of the concave defect, and represents the height of the convex defect. Further, the distance between the peaks corresponds to the size of the defect.
Such defect data is stored in the updated address of the defect memory 404 together with the position data of R and θ. This address is updated each time data is written. The position coordinate data of R and θ is generated by the scanning position coordinate generation circuit 407.
The write control signal WR is generated from the peak detection / sample hold circuit 402 (as a representative of the peak detection / sample hold circuits 402a to 402n) at the timing of peak detection, not the fall of the defect detection signal DET. Also good.
[0020]
The scanning position coordinate generation circuit 407 receives an index signal indicating the rotation reference position of the disk 1 and an angle signal θ corresponding to the rotation from the rotary encoder 23 (see the one shown in FIG. 5), and further receives a current signal from the data processing device 410. In response to the coordinate position R in the radius R direction, the position coordinate data of R and θ are generated and sent to the defect memory 404 as position data.
As a result, the defect memory 404 indicates the level value of the detection signal corresponding to the depth or height of the defect and the position where the two detection signals are generated for one concave defect or convex defect each time the defect is detected. To remember.
The clock generation circuit 406 sends a clock CLK to the A / Ds 403a to 403n, the peak detection / sample hold circuits 402a to 402n, the data processing device 410, and the like.
[0021]
Next, defect area calculation and size classification of the data processing apparatus 410 will be described.
In FIG. 1, the data processing apparatus 410 includes an MPU 411, a memory 412, a CRT display 413, an interface 414, and the like, which are connected to each other via a bus 415. When the spiral scanning of the disk 1 is completed, the defect data obtained from the defect memory 404 by the MPU 411 is read and stored in the memory 412 via the interface 414 and the bus 415.
The memory 412 stores a detection signal distance calculation program 412a, a continuity determination processing program 412b, a defect area calculation program 412c, a defect size classification program 412d, a height / depth classification program 412e, and the like. Yes. In addition, various data files for classification are stored in an external storage device 416 such as an HDD (hard disk device) connected via the interface 414.
[0022]
The detection signal distance calculation program 412a is executed by the MPU 411, and by executing this, the MPU 411 reads the defect data in the defect memory 404 into the memory 412, and calculates the distance L from the detection coordinates of two adjacent peak values. When the distance L is within the reference value S, it is determined that the data is for one defect. Further, the center coordinate is further calculated from the coordinate values detected for the two peak values, and the calculated distance L (corresponding to the length of the defect) and the center coordinate value are sequentially stored. Then, similar processing is performed on adjacent peak values for the next defect data, and when this processing is completed, the continuity determination processing program 412b is called. When the reference value S is exceeded, one of them is stored as defect data with zero length and the coordinate value as the center coordinate.
[0023]
The continuity determination processing program 412b is executed by the MPU 411. By executing this, the MPU 411 calculates the center coordinates and the length (distance L) as continuity determination processing when the distance L is calculated for all defect data. It is determined whether or not the distance L overlaps with the width of 5 μm in the vertical and horizontal directions based on the detection width of one light receiving element (in this embodiment, about 5 μm), and the continuity of defects is determined between adjacent defect data. . Then, consecutive data are grouped and stored as a single defect data in the order of defects sequentially detected from the innermost or outermost periphery of the disk, and the defect area calculation program 412c is called.
Here, in the defect detection, one or a plurality of detections of the light receiving elements arranged in the R direction according to the size of the defect occur at the same θ direction coordinates. This is possible by determining that the detected coordinates in the direction are within the range of the distance L of the defect and the adjacent coordinates in the R direction are continuous. Therefore, the continuity may be determined by tracing a defect having the same detection coordinate in the θ direction with the width of L along the R direction. In this way, determination of continuity becomes easier.
[0024]
By the way, since the defect is detected corresponding to n light receiving elements here, the detection coordinate in the R direction of the defect is the coordinate in the R direction of the defect detection position stored in the defect detection memory 404, and n It can be grasped in a subdivided manner corresponding to the position of each light receiving element. Therefore, the detection accuracy of the n light receiving elements is added as detection coordinates in the R direction to obtain n times the positional accuracy. Thereby, the resolution of defect detection in the R direction can be improved to correspond to each light receiving element. When a plurality of adjacent light receiving elements among n in the R direction detect one defect, the position of the light receiving element at the center of the plurality of light receiving elements is set as a detection coordinate in the R direction of the defect.
[0025]
The defect area calculation program 412c is executed by the MPU 411, and by executing this, the MPU 411 calculates the area of one grouped defect as an area calculation process. Note that the defect of one peak that does not become two detection signals is an isolated defect with an area of 5 μm, and the area that is not continuous in the R direction is calculated by the length L × 5 μm. Then, the defect size classification program 412d is called.
The defect size classification program 412d is executed by the MPU 411, and the MPU 411 executes the defect size classification program 412d according to the classification criteria as the size classification determination process for the area calculated as described above. Then, the classification result is stored in correspondence with the defect number by classifying into five minimum levels. Thereafter, the height / depth classification program 412e is called.
[0026]
The height / depth classification program 412e is executed by the MPU 411, and the MPU 411 executes the defect data value of the defect memory 404 stored in the memory 412 in the order of the defect number (the peak value of the detection signal in one grouped defect). (Average value) is calculated, and the average value is classified into large, medium, and small as height or depth, and stored in the memory 412 corresponding to the defect number. When there is no defect data for one defect, no average value is taken. Most of the defect data is defect data having a peak value of two or more for one concave defect and convex defect. Therefore, the depth and height of each defect can be calculated by average values. Their detection accuracy is improved.
Note that the above processing is a simple one in which each program is executed sequentially, and therefore description thereof in the flowchart is omitted.
[0027]
As described above, in the embodiment, an example of the laser beam is given as the irradiation light to be applied to the inspection surface of the disk. However, when the laser beam is used, it is particularly preferable to use the S-polarized laser beam. However, the present invention is not limited to this laser beam, and it is needless to say that the irradiation light may be white light.
Further, in the embodiment, the description has been made mainly on the disk surface defect inspection apparatus, but the present invention is not limited to the disk, but of course can be applied to the inspection of the LCD substrate and the like. Furthermore, in the embodiment, the scanning in the Rθ direction has been described, but the scanning may be XY two-dimensional scanning.
In the embodiment, the concave defect and the convex defect are detected without distinction, but these may be detected separately. In this case, since the concave and convex defects are reversed in the left and right shake order with respect to the light receiving element, for example, the light receiving element of the embodiment is divided into two at the center in the width direction, and two columns, This is possible by determining whether the defect is a concave defect or a convex defect depending on whether any of the divided light receiving elements that have been arranged in the R direction has previously generated a light reception signal.
[0028]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, a light receiving system having n light receiving elements arranged and having an image formed along a direction perpendicular to the main scanning direction as the light receiving element arrangement direction is provided. And, the width of the image formation in the scanning direction is the width of the light receiving element or smaller than this, and the reflected light of the concave or convex defect is shaken in the width direction of the light receiving element to reduce the light receiving region, When the reflected light of the concave defect or convex defect fluctuates to the left or right at the side inclined portion of the defect, the amount of received light is reduced, and a detection signal that is lower than when there is no defect can be obtained.
  Therefore, the size of the defect at the position can be easily detected from the distance relationship between the two detection signals. Further, the depth or height of the defect can be easily detected from the levels of the two detection signals.
  As a result, the size of the irregularities on the surface of the face plate can be detected with high accuracy, and the size and depth or the size and height of the irregularities on the surface of the face plate can be accurately detected.OrA surface defect inspection apparatus with easy defect classification can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a surface defect inspection apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a development explanatory view of a light projecting / receiving system in a direction in a detection optical system in a direction parallel to the paper surface (θ direction) in the drawing and one direction (R direction) in the drawing perpendicular to the paper surface.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a relationship between an image formed on a light receiving surface in an inspection region and an APD array sensor.
FIG. 4 is an explanatory diagram of generation of specularly reflected light of a recess defect and a detected waveform thereof;
FIG. 5 is an explanatory diagram of a configuration of a main part of a conventional magnetic disk surface defect inspection apparatus.
[Explanation of symbols]
1 ... disc,
2 ... rotating mechanism, 10 ... surface defect inspection device,
21 ... Spindle, 22 ... Motor,
3, 50 ... detection optical system,
31, 51 ... Projection system, 311, 511 ... Laser light source,
512 ... Beam expander,
513 ... Cylindrical lens,
514: Focusing lens,
521 ... Objective lens, 522 ... Imaging lens,
523 ... APD array sensor,
32, 52 ... light receiving system, 400 ... defect detection unit,
401a, 401b, 401n... Inverting amplifier,
402a, 402b, 402n ... peak detection sample hold circuit,
403a, 403b, 403n ... A / D conversion circuit (A / D),
404 ... defect memory, 405 ... defect detection circuit,
406 ... Clock generation circuit, 407 ... Scanning position coordinate generation circuit,
410: Data processing device, 42, 411: MPU, 45: Printer (PR),
43, 412 ... memory,
412a ... Detection signal distance calculation program,
412b ... continuity determination processing program,
412c ... Defect area calculation program,
412d ... defect size classification program,
412e ... height / depth classification program,
413 ... CRT display,
414 ... interface, 415 ... bus,
416 ... External storage device, 100 ... Surface defect inspection device,
LT... Laser beam, SP... Beam spot, φ1... the minor axis of the spot,
φ2... spot major axis, F ... defect.

Claims (4)

面板の表面を光ビームにより走査し、前記光ビームによる前記表面からの反射光を受光器により受光してこの受光器が欠陥検出のための信号を発生する表面欠陥検査装置において、
主走査方向に対して直角な方向に幅のある前記光ビームを照射して前記面板を相対的に走査する投光系と、前記受光器が配列されたn個(ただしnは2以上の整数)の受光素子を有し前記面板の走査位置の映像を前記n個の受光素子に結像しかつ前記直角な方向に沿った結像が前記配列方向となる受光系とを備え、前記走査方向の前記結像の幅が前記受光素子の幅か、これより小さく、凹部欠陥あるいは凸部欠陥の傾斜部分から得られる反射光を前記n個のうちのいずれか1つの受光素子が受けたときにその前記結像が前記配列方向に対して直角方向となる前記1つの受光素子の幅方向に振れてその受光量が減少しあるいは受光しなくなることで前記1つの受光素子がピークの信号を発生するものであって、
前記凹部欠陥あるいは凸部欠陥が走査されたときの前記ピークの信号をn個の各前記受光素子対応に前記受光器からそれぞれ得て各前記受光素子における前後2つの前記ピークの信号の間の距離に基づいて前記凹部欠陥あるいは凸部欠陥の前後側面の前記傾斜部分に対応する2つの前記ピーク信号を検出することにより前記凹部欠陥あるいは凸部欠陥を検出することを特徴とする表面欠陥検査装置。
In the surface defect inspection apparatus in which the surface of the face plate is scanned with a light beam, the light reflected from the surface by the light beam is received by a light receiver, and the light receiver generates a signal for defect detection.
A light projecting system that irradiates the light beam having a width in a direction perpendicular to the main scanning direction to relatively scan the face plate, and n light receivers arranged (where n is an integer of 2 or more) And a light receiving system in which an image at the scanning position of the face plate is formed on the n light receiving elements and the image formation along the perpendicular direction is the array direction. When the reflected light obtained from the inclined portion of the concave defect or the convex defect is received by any one of the n light receiving elements, the width of the imaging is less than the width of the light receiving element. The imaging is shaken in the width direction of the one light receiving element which is perpendicular to the arrangement direction, and the light receiving amount is reduced or no light is received, so that the one light receiving element generates a peak signal. And
The peak signal when the concave or convex defect is scanned is obtained from the light receiver corresponding to each of the n light receiving elements, and the distance between the two front and rear peak signals in each light receiving element. A surface defect inspection apparatus for detecting the concave defect or the convex defect by detecting two peak signals corresponding to the inclined portions of the front and rear side surfaces of the concave defect or the convex defect based on the above .
前記面板はディスクである請求項1記載の表面欠陥検査装置。The surface defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the face plate is a disk. さらに、前記ピークの信号を増幅して検出信号を発生する検出回路を有し、前記ディスクはサブストレートであり、前記走査は螺旋走査であり、前記結像は長楕円形であって、その長径が前記受光素子の配列方向に対応している請求項2記載の表面欠陥検査装置。Further comprising a detection circuit for generating a detection signal by amplifying the signal of the peak, the disc is a substrate, wherein the scanning is helical scan, the imaging is an oblong The surface defect inspection apparatus according to claim 2, wherein the major axis corresponds to the arrangement direction of the light receiving elements. さらに、前記ディスクの走査位置の情報を発生する位置座標発生回路と、前記検出信号のピーク値をデジタル値に変換するA/D変換回路と、このA/D変換回路から前記ピーク値のデジタル値を受けそして前記位置座標発生回路から前記走査位置の情報を受けて前記走査位置の情報から前後2つの前記検出信号の間の距離を得てこの距離が所定値以下にあるときに1個の欠陥として検出する請求項3記載の表面欠陥検査装置。Further, the position coordinates generation circuit for generating information on the scanning position of said disk, and A / D conversion circuit for converting the peak value of the detection signal into a digital value, the digital of the peak value from the A / D converter circuit receiving the value and the distance to obtain the distance between two of the detection signal before and after the information of the scan position from the position coordinate generating circuit receives the information of the scanning position of one when in less than a predetermined value The surface defect inspection apparatus according to claim 3, which is detected as a defect.
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