JPH10116480A

JPH10116480A - ディスク表面検査装置

Info

Publication number: JPH10116480A
Application number: JP9255410A
Authority: JP
Inventors: Huizong Lu; フイゾン・ルー; Ali Reza Taheri; アリー・レーザ・ターヘリー
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1996-09-23
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1998-05-06
Also published as: EP0831464B1; US5703684A; TW334562B; EP0831464A1; DE69721419D1; KR19980024159A

Abstract

(57)【要約】【課題】ディスク表面の周りを旋回するように取り付
けられた滑空プレート（５）を含み、スピニング磁気デ
ィスク（６）の表面を検査するための滑空高テスタを提
供する。【解決手段】滑空高テスタは磁気ヘッド・シミュレー
タ（２）と、ディスク・ドライブ・アセンブリ（３）
と、干渉計（４）とを含む。滑空プレート（５）に固定
された反射表面は、滑空プレートの第１の角度を示す計
算出力を発生する干渉計装置（４）によって結像され
る。この干渉計装置はウォラストン・プリズム（３４）
を含み、このプリズムは第１の角度に対して直角の滑空
プレートの第２の角度を示す出力を提供するために９０
°回転可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テスト中の磁気デ
ィスクのテスト表面上のシミュレートされた磁気ヘッド
の滑空（グライド）高の変化を測定するための装置に関
し、より具体的には、このような変化を測定するための
非接触方法を提供する光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

関連出願の説明本出願と同日に出願され、本出願人に譲渡された「Opti
cal Differential Profile Measurement and Apparatu
s」という名称の関連米国特許出願、出願人整理番号
（以下、整理番号）ＢＣ９−９６−０５０（シリアル番
号（米国特許出願の番号）７１０８０７）には、テスト
表面上の間隔をあけた２つのテスト・スポット間の高さ
の差を決定するために特に構成された干渉計が記載され
ている。

【０００３】本出願と同日に出願され、本出願人に譲渡
された「Optical Apparatus for Inspecting Laser Tex
ture」という名称の関連米国特許出願、整理番号ＢＣ９
−９６−０５２（シリアル番号７１０８０６）には、隣
接する平らな表面と比較してディスク上のテキスチャ加
工スポットの輪郭を測定するために構成された干渉計の
使い方が記載されている。

【０００４】本出願と同日に出願され、本出願人に譲渡
された「Optical Apparatus for Rapid Defect Analysi
s」という名称の関連米国特許出願、整理番号ＢＣ９−
９６−０５５（シリアル番号７１０８０５）には、欠陥
の有無を調べるために表面を高速走査する第１のタイプ
の干渉計と、その欠陥の表面輪郭を示す第２のタイプの
干渉計とを含む装置が記載されている。

【０００５】典型的なコンピュータ・ハード・ファイル
は、ハード・ファイルの動作中に磁気ディスクのスピニ
ング・スタックの表面に隣接して滑空するいくつかの磁
気読取り／書込みヘッドを含む。この滑空作用は、スピ
ニング・ディスク表面によって引きずられる空気の層と
して引き起こされ、ディスクの表面と磁気ヘッドの隣接
表面との間で圧縮される。この効果により、各磁気ヘッ
ドは、従来通り、隣接する磁気ディスク表面から６〜１
２マイクロインチ（０．１５〜０．３０ミクロン）の距
離だけ浮かぶ。この距離は、スピニング・ディスクと磁
気ヘッドとの接触により本来発生しうる損傷を防止しな
がら、高い記録密度を可能にするのに十分な小ささであ
る。

【０００６】ハード・ファイル製造プロセスでは、磁気
ディスクの十分な条件の尺度は、ディスクと磁気ヘッド
または磁気ヘッドをシミュレートする装置との間で確立
可能な滑空条件を決定することによって得られる。特
に、磁気ディスクの表面で外向きに延びる欠陥の影響に
ついては、滑空高テスト中に検討する。というのは、こ
のような欠陥は、磁気ディスクと磁気ヘッド・シミュレ
ータとのギャップをふさぐのに十分な大きさであると、
磁気ヘッド・シミュレータに衝突するからである。従来
の滑空高テスタでは、磁気ヘッド・シミュレータの動き
を圧電変換器によって感知し、この圧電変換器は外向き
に延びる欠陥の隣接通路を示す電気信号を生成する。

【０００７】しかし、圧電変換器を使用する従来の滑空
高テスタは、テスト域内の音響雑音に対する感受性と、
感度の制限という問題に遭遇し、滑空高を低減できるよ
うに新しい製造技術によってディスクの平面度が改善さ
れるにつれてその使用がますます難しくなる。さらに、
従来の滑空高テスタが上向きに延びる欠陥を検出する
と、様々な方向の変換を引き起こす振動が始まり、圧電
変換器はこのような振動ならびに衝撃の直接の結果であ
る動きを反映する出力を生成する。このような出力によ
り、テスト・プロセスの結果を評価することが困難にな
る。特に、振動パターンが単一の上向きに延びる欠陥に
よるのか、複数のこのような欠陥によるのかを判定する
ことは困難である。

【０００８】先行技術の説明米国特許第５４６９２５９号には、検査中の表面に入射
する１対のシアリング済み光学ビームを発生する、コモ
ン・モード・シアリング・タイプの干渉計が記載されて
いる。このようなシアリング済みビームは、顕微鏡の対
物レンズの後部焦点面に実際の分離点を投影する、複合
ウォラストン・プリズムによって発生される。対物レン
ズは、静的表面獲得に使用する領域アレイＣＣＤセンサ
と、対物レンズを過ぎてテスト表面を移動または走査す
るときの可動表面獲得に使用する線走査ＣＣＤセンサの
両方で、検査中の表面の一部分のインターフェログラム
を形成する。２重目的照射アームは、静的（領域）プロ
セスと可動（走査）プロセスに必要な異なる形式の照射
を提供する。なお、一般に、シアリング干渉計とは、被
検物を通過した光を適当な方法で波面のずれた２つの光
に分けて、互いに干渉させる型の２光線干渉計をいう。
ふつうの干渉計のように被検物体を通った光のほかにこ
れと干渉する参考波面を必要としないので、原理的には
波面の大きさに関係なく使用される。波面のずらし方に
は、光の進行方向に対して横、縦、回転、反転などがあ
り、波面の分割にはマッハ−ツェンダーの干渉計、サヴ
ァール板などが使われる。平面波、収束波のどちらにも
用いられ、対物レンズ（鏡）の収差測定、光学素子の検
査、偏光顕微鏡、液体中の物理化学的現象の研究など広
い応用範囲をもつ。

【０００９】走査プロセスを実行する場合、線走査ＣＣ
Ｄセンサ上に暗視野インターフェログラムを生成し、走
査中の表面の平らな領域が暗いままになり、盛り上がっ
ているかへこんでいるかにかかわらず、異常が明るい領
域として現れるように干渉計を調整する。したがって、
走査プロセスは異常の位置、程度、その領域を決定する
には有用であるが、それが盛り上がっているかへこんで
いるかと、その高さまたは深さなど、個々の異常の多く
の重要な特徴は決定することができない。

【００１０】これに対して、米国特許第５４６９２５９
号の干渉計を静的モードで使用し、領域アレイＣＣＤセ
ンサ上に投影された固定干渉計像を分析すると、異常の
高さまたは深さとその形状の様々な詳細を容易に決定す
ることができる。このモードの欠点は、各異常を検査す
るたびにテスト中の表面を固定して保持しなければなら
ないことである。したがって、異常間を移動するための
時間を測定および計算に必要な時間に加え、個々の異常
の測定が０．８秒程度で行われるようにしなければなら
ない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】したがって、旋回しシ
ミュレートした磁気ヘッドの角偏向などの特定の動きに
対する感度を増加し、音響雑音や並進振動などの他のタ
イプの動きに対する感度を低下させた滑空高テスタが必
要である。

【００１２】滑空高テスト・プロセス内で干渉計を応用
するには、その大きさを示す、このような動きに関する
リアルタイムの量的出力を提供する干渉計とともに、滑
空高の変化に応答して反射表面の動きを確立するための
方法が必要である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様により、
ディスクの表面を検査するための装置が提供される。こ
の装置は、その中心の周りでディスクを回転するための
手段と、ディスクの表面に隣接して延びるように可動式
に取り付けられた滑空プレートと、滑空プレートともに
移動するように取り付けられた反射表面と、第１の旋回
方向の反射表面の回転を測定するための光学メカニズム
とを含む。ディスクの回転によって引きずられる空気に
よって、滑空プレートの動きが発生する。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明により構築された
滑空高テスタの概略正面図である。この装置は、全体を
２として示す磁気ヘッド・シミュレータと、全体を３と
して示すディスク・ドライブ・アセンブリと、全体を４
として示す干渉計とを含む。磁気ヘッド・シミュレータ
２では、テスト・プロセスを受けているスピニング・デ
ィスク６の上に保持しながら２本の軸の周りを旋回する
ように滑空プレート５が取り付けられている。ディスク
・ドライブ・アセンブリ３は、ディスク６の回転と並進
の両方に対応するものである。干渉計４は滑空プレート
５に取り付けられた反射表面１２を結像する。

【００１５】この装置内で反射表面１２は、レーザ・ユ
ニット１６から投影されたビーム１４から照射される。
本出願では、波長が５３２ナノメートルの出力ビームを
有するレーザ・ユニットで十分であることが分かってい
る。矢印１８が示すように、このビームは垂直に偏光さ
れてレーザ・ユニットを出ていく。二分の一波長板２０
はレーザ・ビーム１４の軸２２の周りを回転し、それを
通って投影されたレーザ・ビーム１４の垂直偏光の細密
調整を行う。二分の一波長板２０の通過後、レーザ・ビ
ーム２２の一部分は非偏光ビームスプリッタ２５内で干
渉計１０の光軸２４に沿って下向きに偏向される。レー
ザ・ビーム１４の一部分は浪費され、そこで反射される
のではなく、ビームスプリッタ２５を通って透過され
る。下向きに方向付けられた反射レーザ・ビーム２６
は、矢印２８が示すように水平に偏光され、第２の二分
の一波長板３０によって投影される。

【００１６】図２は、それを通って投影されたレーザ・
ビームの偏光の向きを示すために、図１の切断線II−II
が示すように取り出した第２の二分の一波長板３０の概
略平面図である。二分の一波長板を通って線形偏光を透
過すると、偏光の方向と二分の一波長板を構成する材料
の結晶軸との間の角度の２倍である角度により偏光角が
回転する。二分の一波長板３０の例の結晶軸は、（図１
に示す）下向き反射ビーム２６の矢印２８が示す偏光方
向から、角度Ａとして示す２２．５度の角度になってい
る。したがって、二分の一波長板３０を通過する際に、
このレーザ・ビームの偏光方向は、矢印３２が示す向き
になるように、角度Ｂとして示す４５度の角度を回転す
る。

【００１７】図３は、プリズム３４の上部部分を通って
移動するレーザ・ビームの偏光を示すために、図１の切
断線III−IIIが示すように取り出した第２の二分の一波
長板３０のすぐ下のウォラストン・プリズム３４の概略
平面図である。

【００１８】図１および図３を参照すると、ウォラスト
ン・プリズム３４は、互いにかつ干渉計４の光軸２４に
対して直角の結晶軸４０、４２を有する結晶材料の１対
のくさび形セグメント３６、３８から構成される。した
がって、下向きに偏向されたレーザ・ビーム２６はウォ
ラストン・プリズム３４に入り、上部くさび形セグメン
ト３６の光軸から４５度の角度の方向に偏光されるの
で、矢印２８、４４が示す互いに垂直の方向に偏光さ
れ、強度が等しい１対のサブビームに分解される。ウォ
ラストン・プリズム３４の各セグメント３６、３８を形
成する結晶材料は複屈折であり、異なる角度に偏光した
複数のビームを異なる方向に屈折させるので、それを通
って下向きに移動する２本のサブビームは、矢印２８、
４４が示すように互いに垂直に偏光され、セグメント３
６と３８との間の境界面４６で別々に屈折する。一般
に、ウォラストン・プリズムはその下部表面から出る２
本のサブビームを偏差角分だけ分離するが、この偏差角
は、レーザ・ビームの波長と、くさび形部分３６、３８
の材料の屈折率と、境界面４６が傾斜している角度との
関数である。

【００１９】一般に、ウォラストン・プリズムは、単一
セグメントから３つまたはそれ以上のセグメントまで、
いくつかのくさび形セグメントで構成することができ
る。１つまたは２つのセグメントを有するウォラストン
・プリズムでは、サブビームは分離点と呼ばれる境界面
４６などの表面からそれる。３つまたはそれ以上のセグ
メントを有するウォラストン・プリズムでは、通常、サ
ブビームはまとめて戻され、ウォラストン・プリズムと
対物レンズとの間のクロスオーバ点で互いに交差する。
クロスオーバ点がない場合、分離点は対物レンズの後部
焦点面に含まれる。クロスオーバ点がある場合、最終ク
ロスオーバ点は対物レンズの後部焦点面に含まれる。

【００２０】このようにして、第１の偏光方向を有する
右サブビーム４８と、右サブビーム４８の偏光方向に対
して直角の偏光方向を有する左サブビーム５０が形成さ
れる。このようなサブビーム４８、５０はどちらも対物
レンズ５２を通過し、それぞれ、反射点５４、５６上で
集束する。反射点５４、５６から反射した後、サブビー
ム４８、５０は対物レンズ５２およびウォラストン・プ
リズム３４を通って上向きに戻り、プリズム３４の上部
くさび形セグメント３６で再結合される。反射点５４、
５６からの反射のプロセス中、偏光方向は矢印２８、４
４が示すように維持される。

【００２１】図１の例では、テスト表面スポット５４
は、反射点５６のレベルより上がっている。サブビーム
４８、５０が移動する距離は互いに異なるので、反射点
５４、５６からの投影および反射に必要な時間がそれぞ
れ異なり、反射してウォラストン・プリズム３４に戻っ
たときに２つのサブビーム４８、５０間に位相のずれが
発生する。このような反射したサブビームはウォラスト
ン・プリズム３４内で再結合されると、この位相のずれ
のために、ウォラストン・プリズム３４を構成する材料
の結晶軸４０、４２に対して４５度の角度で延びる長軸
と短軸とを有する楕円偏光ビームを形成する。図３で
は、この再結合ビームの偏光が楕円５８によって示され
ている。

【００２２】図２および図３を参照すると、再結合ビー
ムが二分の一波長板３０を通って上向きに透過したとき
に、その楕円偏光は、楕円６０が示すように長軸と短軸
が矢印２８の方向とそれに対して直角の方向とに延びる
ように回転する。楕円６０の長軸と短軸に沿った相対強
度は、反射点５４、５６からの反射後に戻るサブビーム
４８、５０間の位相のずれによって決まる。

【００２３】もう一度図１を参照すると、再結合ビーム
は二分の一波長板３０から非偏光ビームスプリッタ２５
内に上向きに透過し、この再結合ビームの透過部分６２
は以降の測定に使用し、ビームスプリッタ２５内で反射
したこのビームの一部分は廃棄される。図２の楕円６０
が示す楕円偏光は保持される。このビームの透過部分６
２は次に偏光ビームスプリッタ６４内で分離され、矢印
２８が示す方向に偏光されたビーム６２の一部分は第１
の光電検出器６６内に透過し、（図３に示す）矢印４４
の方向に偏光されたビーム６２の一部分は第２の光検出
器６８内に反射する。

【００２４】各光電検出器６６、６８の出力は対応する
アナログ／ディジタル変換器７０への入力として供給さ
れ、次にこの変換器はコンピュータ・プロセッサ７２へ
入力を供給する。このプロセッサ７２は、システム・メ
モリ７４、ハードファイル７６、ディスプレイ・ユニッ
ト７８などの従来の装置に接続された従来のデバイスで
ある。プロセッサ７２内で実行するためのプログラムは
ディスケット８０からメモリ７４にロードされる。

【００２５】図１〜図３を参照すると、光電検出器６
６、６８で測定した相対照度は、楕円６０が示す楕円偏
光の長軸および短軸に沿った偏光の相対強度を示し、し
たがって、戻ってくるサブビーム４８、５０間の位相の
ずれを示す。この位相のずれは、反射点５４、５６の相
対高さと、干渉計４内のパラメータとの関数である。二
分の一波長板３０を出る楕円偏光戻りビームは、矢印２
８が示す方向に偏光した光を示すＸベクトルＶ_xと、矢
印４４が示す方向に偏光した光を示すＹベクトルＶ_yと
に数学的に分解することができる。これらのベクトルの
値は、以下の式により時間変数ｔの関数として示され
る。Ｖ_x＝Ａ₀sin（ωｔ＋ｋＬ＋２ｋｄ＋Φ₀）（１）Ｖ_y＝Ａ₀sin（ωｔ＋ｋＬ）（２）したがって、ＸベクトルとＹベクトルは同じ振幅Ａ₀を
有し、位相角のみが異なる。上記の式では、ωは１秒あ
たりのラジアン単位で示すレーザ・ビームの角周波数で
あり、Ｌは両方の式（１）および（２）に対して同じ効
果を有するので重大ではない光路の元の長さであり、ｄ
はこのプロセスによって測定する高さの差であり、Φ₀
は反射点５４、５６が同じ高さであるときに本装置によ
って供給される位相角である元の位相角であり、ｋは以
下のように定義される波数である。

【数１】この式では、λはレーザ・ビームの波長である。以降の
数学的誘導を単純化するため、以下のように複素数表記
を使用して上記の式を書き直す。

【数２】Ｖ_y＝Ａ₀ｅ⁽ω^t+kL)（５）ビームスプリッタ２５を通過後、楕円偏光戻りビーム６
２は偏光ビームスプリッタ６４内でサブビームに分解さ
れる。ビームスプリッタ２５は非偏光タイプであり、異
なる極性を同じように処理するので、このビームスプリ
ッタ２５による透過損失は考慮しない。というのは、光
電検出器６８の光のレベルが以下の式によって示される
と判断されるからである。Ｖ_s＝Ｖ_xcos４５°＋Ｖ_ycos４５° （６）

【数３】同様に、光電検出器６６の光のレベルは以下の式によっ
て示される。

【数４】

【００２６】光電検出器６８で測定した光の強度はＶ_s
にその共役値を掛けることによって得られ、その結果、
以下の式になる。

【数５】次に、Ｉ₀はＡ₀の２乗に等しいと定義し、上記の式の虚
数部分は除去し、式の実数部分は以下のように書き直
す。

【数６】

【数７】同様に、センサ６６におけるビームの強度は以下の式に
よって示される。

【数８】

【００２７】これまでの説明では、二分の一波長板３０
で下向きに方向付けられる入射レーザ・ビーム１４は、
二分の一波長板３０に入るときに矢印２８の方向に完全
に偏光されると想定する。すなわち、これまでの説明で
は、以下の式が真になると想定している。Ｉ_x＝Ｉ₀ （１３）Ｉ_y＝０（１４）

【００２８】より現実的な数学モデルは以下の式によっ
て示されるが、式中のΓは装置の様々な態様に応じて０
〜１の間の値を有する。二分の一波長板３０に入るレー
ザからの入力ビームが矢印２８が示すｘ方向に完全に偏
光される場合、Γは１になる。このビームが矢印４４
（図３に示す）が示すｙ方向に完全に偏光される場合、
Γは０になる。Ｉ_x＝ΓＩ₀ （１５）Ｉ_y＝（１−Γ）Ｉ₀ （１６）このような条件下では、光電検出器６８に突き当たるビ
ームの照度Ｉ₁と光電検出器６６に突き当たるビームの
照度Ｉ₂は以下の式によって示される。

【数９】

【数１０】上記の強度に関連する数学的計算は、式（１７）および
（１８）の和および差を考慮することによって単純化さ
れ、以下の結果が得られる。Ｉ₁−Ｉ₂＝（２Γ−１）Ｉ₀ｃｏｓ（２ｋｄ＋Φ₀）（１９）Ｉ₁＋Ｉ₂＝Ｉ₀（２０）

【００２９】微分強度パラメータは、照度信号間の差を
それらの和で割ることによって形成される。したがっ
て、この微分強度パラメータＳは以下の式によって示さ
れる。

【数１１】干渉計４は、特に矢印２８が示す方向にウォラストン・
プリズム３４を移動することによって調整することがで
きるので、Φ₀は０、π／２、または他の都合のよい値
になる。このような調整は、たとえば、反射表面１２が
光軸２４に対して直角であるときに２つの光電検出器６
６、６８の出力値が等しくなるように行うことができ
る。

【００３０】次に、Φ₀は−π／２に設定されるので、
Ｓは以下のように表される。

【数１２】この代入により、Ｓはｄと同じ符号を有する。式（２
２）は距離ｄについて解くことができる形式になってお
り、以下の式が得られる。

【数１３】この式は、以下の関係が満足される限り、真になる。０＜Γ＜１（２４）

【数１４】

【００３１】したがって、測定プロセス中には、光電検
出器６６、６８が測定した上記の式でＩ₁およびＩ₂とし
て示す照度値を式（２２）および（２３）に代入するこ
とにより、上記の式にｄとして示す２つの反射点５４、
５６の高さの差を決定するためのプログラムがプロセッ
サ７２内で実行される。

【００３２】引き続き図１を参照すると、上記の測定お
よび計算は、テスト中のディスク６がディスク・ドライ
ブ・アセンブリ３によって駆動され、上部ディスク表面
８２を検査するときに行われる。ディスク６はターンテ
ーブル８４の上に取り付けられ、このターンテーブルは
キャリッジ８６上でシャフト８８の周りを回転するよう
に取り付けられている。次にキャリッジ８６は、キャリ
ッジ８６の内部ねじ付きブロック部９４と噛み合う親ね
じ９２によって駆動される１対の平行ガイド・シャフト
９０上でスライドするように取り付けられている。親ね
じ９２はモータ９６によって駆動される。矢印９７の方
向のターンテーブル８４の回転運動は、ターンテーブル
８４の外部表面と噛み合うホイール１００を駆動する第
２のモータ９８を使用して行われる。モータ９６、９８
は、プロセッサ７２内で実行中のプログラム・ルーチン
に応答してドライバ回路１０２により所定の経路に応じ
て磁気ヘッド・シミュレータ２を通過して表面８２を走
査するように駆動される。走査中、光電検出器６６、６
８の出力レベルは連続的に変化する可能性があるので、
このような出力は定期的にサンプリングすることにより
検査することが好ましい。このサンプリング・プロセス
は、サンプル間の時間など、短時間で発生する平均強度
レベルまたは瞬時レベルの強度測定を得ることができ
る。

【００３３】磁気ヘッド・シミュレータ２の滑空プレー
ト５は、ピボット・ブラケット１０６内のピッチ・ピン
１０４にピボット式に取り付けられ、このピボット・ブ
ラケットは片揺れ（ヨー）ピン１１０によりサポート・
ブラケット１０８上にピボット式に取り付けられてい
る。（これらのピン１０４、１１０はどのような運動が
発生するかを図形で示すが、実際の旋回は宝石軸受け
（ジュエル・ベアリング）、ナイフのエッジなどで加え
ることができるか、あるいは柔軟な部品を使用して旋回
をシミュレートできることを理解されたい。）サポート
・ブラケット１０８は、スプリング力によって下向きま
たは上向きに保持することができるか、あるいは単に固
定して保持することができる。理想的に平らなディスク
表面８２の場合、プレート５を上向きに保持する表面８
２の運動によって滑空プレート５の下で引きずられる空
気は、ディスク表面８２から矢印１１２の方向に回転す
る。ディスク表面８２の様々な変化により、ピッチ・ピ
ン１０４の周りで滑空プレート５の角運動が発生する。
特に、表面欠陥が表面８２と滑空プレート５との間に確
立されたギャップによって上向きに伸びて滑空プレート
に接触する場合、衝撃荷重により矢印１１２の方向の高
速旋回運動が発生する。

【００３４】反射表面１２は滑空プレート５に取り付け
られているので、滑空プレート５と同じ角度を旋回す
る。干渉計装置は式（２３）が示す出力を提供し、その
出力は反射点５４および５６までのサブビームの長さ同
士の差の変化のみに敏感なので、ピッチ・ピン１０４の
周りの滑空プレート５の回転によって変化する角度であ
るピッチ角は以下の式によって計算される。

【数１５】この式中、αはピッチ角であり、ｄは式（２３）により
計算された距離であり、ｓは反射点５４と５６との距離
である。この式（２６）の単純化は、この装置によって
検出される可能性のあるものなどの小さい角度の場合、
ある角度の正接がラジアン単位のその角度の値の近似値
になるという事実を利用した結果である。たとえば、反
射点５４と５６との分離が１００ミクロンである場合、
ピッチ角が０．１ミリラジアン変動すると、高さｄが１
０ナノメートル変動するが、これはこの装置の感度の範
囲内である。（反射点５４と５６との分離と、磁気ヘッ
ド・シミュレータ２内の諸要素のサイズは、明確にする
ために図１ではかなり誇張されている。）

【００３５】さらに、サブビーム４８と５０の両方に同
じ変化が同時に発生しても干渉計から出力信号が得られ
ないので、この装置は、周囲音響雑音によって発生する
線形振動に対して敏感ではない。雑音源に対するこのよ
うな鈍感さにより、本発明の装置には、背景技術の装置
を大幅に上回る利点が与えられる。

【００３６】干渉計４内のウォラストン・プリズム３８
は、光軸２４の周りの９０°の角度を回転しやすいよう
に取り付けられることが好ましい。たとえば、ウォラス
トン・プリズム３８は、干渉計４の一部として下向きに
延びるチューブ１１６内にピボット式に取り付けられた
ハウジング１１４内に取り付けられている。対物レンズ
５２は、便宜上、ウォラストン・プリズムとともに回る
ように取り付けられている。ウォラストン・プリズムが
光軸２４の周りを９０°回転する場合、その結果、サブ
ビーム４８、５０も同様に回転し、それにより反射点５
４、５６は、片揺れピボット・ピン１１０の周りの滑空
プレート５の旋回運動によって発生する片揺れ角を測定
するために必要な向きになる。このタイプの測定によ
り、どのように実際の磁気ヘッドが特定のディスク６と
ともに機能すると予想されるかに関する追加情報が得ら
れる。また、チューブ１１６は、二分の一波長板３０の
回転調整を促進するためにタブ１１８が通過して延びる
スロットも含む。

【００３７】図４は、本発明の代替実施例の正面図であ
る。この実施例では、１対の干渉計１２０、１２１が検
査中のディスク１２４の両側の磁気ヘッド・シミュレー
タ１２２に向けられている。ディスク１２４はスピンド
ル１２６の上に取り付けられ、このスピンドルはその中
心穴（図示せず）によってディスクと噛み合っている。
スピンドル１２６は、キャリッジ１２８内に回転式に取
り付けられているが、ベルト駆動１３２によりスピンド
ル・モータ１３０によって回転する。ディスク１２４が
回転する間、ピボット式に取り付けられた磁気ヘッド・
シミュレータ１２２を保持する取付けブラケット１３４
と、干渉計１２０は固定して保持され、キャリッジ１２
８は親ねじ１３８によりレール１３６に沿って移動す
る。この実施例では、ディスクをスピンドルから取り外
して裏返す必要なしに、ディスク１２４の両側を同時に
検査することができる。

【００３８】磁気ヘッド・シミュレータ１２２をスピン
ドル１２６に非常に接近して移動することが必要なの
で、各干渉計１２０、１２１はディスク１２４の平らな
表面に対して斜角に向けられている。この構成では、下
部干渉計１２１とスピンドル１２６およびキャリッジ１
２８の様々な部分との間に隙間が設けられる。各磁気ヘ
ッド・シミュレータ１２２の反射表面１４０は、特定の
反射表面１４０でサブビームを方向付ける対応干渉計１
２０の光軸１４２に対して直角になるように構成されて
いる。図４に示す実施例のその他の態様については、図
１の実施例に関して説明した通りである。

【００３９】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００４０】（１）ディスクの表面を検査するための検
査装置において、その中心の周りで前記ディスクを回転
するための手段と、前記ディスクの前記表面に隣接して
延びるように可動式に取り付けられた滑空プレートであ
って、前記ディスクの回転によって引きずられる空気に
よって前記滑空プレートの動きが発生する滑空プレート
と、前記滑空プレートとともに移動するように取り付け
られた反射表面と、第１の旋回方向の前記反射表面の回
転を測定するための光学手段とを含む検査装置。（２）前記光学手段が、コヒーレントの線形偏光ビーム
を発生するレーザと、光学装置であって、前記コヒーレ
ントの線形偏光ビームが第１および第２の投影サブビー
ムに分解され、前記第１の投影サブビームが第１の方向
に線形偏光され、前記第２の投影サブビームが前記第１
の方向に対して直角の第２の方向に線形偏光され、前記
第１の投影サブビームが前記テスト中の表面上の第１の
テスト・スポットに投影され、前記第２の投影サブビー
ムが前記テスト中の表面上の第２のテスト・スポットに
投影され、前記第１および第２のテスト・スポットが間
隔をあけた関係になるように前記テスト中の表面に沿っ
て伸び、前記第１および第２の投影サブビームが、前記
第１および第２のテスト・スポットからの反射後に単一
楕円偏光戻りビームに再結合される光学装置と、前記楕
円偏光戻りビームが第３の方向に偏光された第１の戻り
サブビームと、前記第３の方向に対して直角の第４の方
向に偏光された第２の戻りサブビームとに分離される、
偏光ビームスプリッタと、前記第１の戻りサブビームの
強度を測定する第１の光電検出器と、前記第２の戻りサ
ブビームの強度を測定する第２の光電検出器とを含むこ
とを特徴とする、上記（１）に記載の検査装置。（３）前記光学装置が、ウォラストン・プリズムであっ
て、前記コヒーレントの線形偏光ビームが前記第１およ
び第２の投影サブビームに分解され、前記第１および第
２の投影サブビームが、前記第１および第２のテスト・
スポットからの反射後に前記単一楕円偏光戻りビームに
再結合されるウォラストン・プリズムと、前記ウォラス
トン・プリズムと前記テスト表面との間に配置された対
物レンズであって、前記対物レンズが前記第１のテスト
・スポット上に前記第１の投影サブビームを集束し、前
記第２のテスト・スポット上に前記第２の投影サブビー
ムを集束する対物レンズとを含むことを特徴とする、上
記（２）に記載の検査装置。（４）前記ウォラストン・プリズムが、前記第３の方向
に延びる結晶軸を有する第１のセグメントと、前記第４
の方向に延びる結晶軸を有する第２のセグメントとを含
み、前記コヒーレントの線形偏光ビームが、前記第３の
方向に偏光された前記光学装置内に向き、前記光学装置
が、二分の一波長板をさらに含み、前記二分の一波長板
によって前記コヒーレントの線形偏光ビームが前記ウォ
ラストン・プリズム内に向けられ、前記二分の一波長板
が前記コヒーレントの線形偏光ビームの偏光を前記第３
の方向と前記第４の方向との中間の方向に回転すること
を特徴とする、上記（３）に記載の検査装置。（５）前記第１および第２のテスト・スポットを同じく
前記９０°の角度を回転させるために前記ウォラストン
・プリズムが前記第３および第４の方向に対して直角の
光軸の周りの９０°の角度を回転可能であるので、前記
第１の旋回方向に対して直角の第２の旋回方向の前記反
射テスト表面の回転が前記光学手段によって測定される
ことを特徴とする、上記（４）に記載の検査装置。（６）前記滑空プレートが、前記第１および第２の旋回
方向に旋回するように取り付けられていることを特徴と
する、上記（５）に記載の検査装置。（７）前記滑空プレートが、前記第１の旋回方向に旋回
するように取り付けられていることを特徴とする、上記
（１）に記載の装置。（８）前記第１の旋回方向に対して直角の第２の旋回方
向の前記反射表面の回転を測定するために、前記光学手
段の一部分が前記反射表面に対して直角に延びる光軸の
周りで回転可能であることを特徴とする、上記（１）に
記載の装置。（９）ディスクの両方の平らな表面を同時に検査するた
めの検査装置において、前記装置が、その中心の周りで
前記ディスクを回転するスピンドルと、前記ディスクの
前記表面のそれぞれに隣接して延びるように可動式に取
り付けられた、前記ディスクの回転によって引きずられ
る空気によって前記滑空プレートの動きが発生する滑空
プレートと、前記滑空プレートのそれぞれとともに移動
するように取り付けられた反射表面と、第１の旋回方向
の前記反射表面のそれぞれの回転を測定するための光学
手段とを含むことを特徴とする検査装置。（１０）前記光学手段のそれぞれが、コヒーレントの線
形偏光ビームを発生するレーザと、前記コヒーレントの
線形偏光ビームが第１および第２の投影サブビームに分
解され、前記第１の投影サブビームが第１の方向に線形
偏光され、前記第２の投影サブビームが前記第１の方向
に対して直角の第２の方向に線形偏光され、前記第１の
投影サブビームが前記テスト中の表面上の第１のテスト
・スポットに投影され、前記第２の投影サブビームが前
記テスト中の表面上の第２のテスト・スポットに投影さ
れ、前記第１および第２のテスト・スポットが間隔をあ
けた関係になるように前記テスト中の表面に沿って伸
び、前記第１および第２の投影サブビームが、前記第１
および第２のテスト・スポットからの反射後に単一楕円
偏光戻りビームに再結合される光学装置と、前記楕円偏
光戻りビームが第３の方向に偏光された第１の戻りサブ
ビームと、前記第３の方向に対して直角の第４の方向に
偏光された第２の戻りサブビームとに分離される、偏光
ビームスプリッタと、前記第１の戻りサブビームの強度
を測定する第１の光電検出器と、前記第２の戻りサブビ
ームの強度を測定する第２の光電検出器とを含むことを
特徴とする、上記（９）に記載の検査装置。（１１）前記光学装置のそれぞれが、前記コヒーレント
の線形偏光ビームが前記第１および第２の投影サブビー
ムに分解され、前記第１および第２の投影サブビーム
が、前記第１および第２のテスト・スポットからの反射
後に前記単一楕円偏光戻りビームに再結合されるウォラ
ストン・プリズムと、前記ウォラストン・プリズムと前
記テスト表面との間に配置され、前記第１のテスト・ス
ポット上に前記第１の投影サブビームを集束し、前記第
２のテスト・スポット上に前記第２の投影サブビームを
集束する対物レンズとを含むことを特徴とする、上記
（１０）に記載の検査装置。（１２）前記ウォラストン・プリズムのそれぞれが、前
記第３の方向に延びる結晶軸を有する第１のセグメント
と、前記第４の方向に延びる結晶軸を有する第２のセグ
メントとを含み、前記光学装置のそれぞれの内部で、前
記コヒーレントの線形偏光ビームが、前記第３の方向に
偏光された前記光学装置内に向き、前記光学装置のそれ
ぞれが、二分の一波長板をさらに含み、前記二分の一波
長板によって前記コヒーレントの線形偏光ビームが前記
ウォラストン・プリズム内に向けられ、前記二分の一波
長板が前記コヒーレントの線形偏光ビームの偏光を前記
第３の方向と前記第４の方向との中間の方向に回転する
ことを特徴とする、上記（１１）に記載の検査装置。（１３）前記第１および第２のテスト・スポットを同じ
く前記９０°の角度を回転させるために前記ウォラスト
ン・プリズムのそれぞれが前記第３および第４の方向に
対して直角の光軸の周りの９０°の角度を回転可能であ
るので、前記第１の旋回方向に対して直角の第２の旋回
方向の前記反射テスト表面のそれぞれの回転が前記光学
手段のそれぞれによって測定されることを特徴とする、
上記（１２）に記載の検査装置。（１４）前記滑空プレートのそれぞれが、前記第１およ
び第２の旋回方向に旋回するように取り付けられている
ことを特徴とする、上記（１３）に記載の検査装置。（１５）前記滑空プレートのそれぞれが、前記第１の旋
回方向に旋回するように取り付けられていることを特徴
とする、上記（９）に記載の装置。（１６）前記第１の旋回方向に対して直角の第２の旋回
方向の前記反射表面の回転を測定するために、前記光学
手段のそれぞれの一部分がそれにより結像した前記反射
表面に対して直角に延びる光軸の周りで回転可能である
ことを特徴とする、上記（９）に記載の装置。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により構築された滑空高テスタの概略正
面図である。

【図２】図１の滑空高テスタの干渉計内の二分の一波長
板の概略平面図であり、それを通って移動するコヒーレ
ント・ビームの偏光の向きを示すために図１の切断線II
−IIが示すように切り出した図である。

【図３】図１の滑空高テスタの干渉計内のウォラストン
・プリズムの概略平面図であり、それを通って移動する
レーザ・ビームの偏光の向きを示すために図１の切断線
III−IIIが示すように切り出した図である。

【図４】本発明の代替実施例により構築された滑空高テ
スタの概略平面図である。

【符号の説明】

２磁気ヘッド・シミュレータ３ディスク・ドライブ・アセンブリ４干渉計５滑空プレート６テスト中のディスク１２反射表面１４入射レーザ・ビーム２０二分の一波長板２２レーザ・ビーム２４光軸２５ビームスプリッタ２６反射レーザ・ビーム３０二分の一波長板３４ウォラストン・プリズム３６上部くさび形セグメント３８くさび形セグメント４６境界面４８サブビーム５０サブビーム５２対物レンズ５４反射点５６反射点６２楕円偏光戻りビーム６４偏光ビームスプリッタ６６光電検出器６８光電検出器７０アナログ／ディジタル変換器７２プロセッサ７４ＲＡＭ７６ハードファイル７８ディスプレイ・ユニット８０ディスケット８２上部ディスク表面８４ターンテーブル８６キャリッジ８８シャフト９０平行ガイド・シャフト９２親ねじ９４内部ねじ付きブロック部９６モータ９８第２のモータ１００ホイール１０２ドライバ回路１０４ピッチ・ピン１０６ピボット・ブラケット１０８サポート・ブラケット１１０片揺れピン１１４ハウジング１１６チューブ１１８タブ

フロントページの続き (72)発明者アリー・レーザ・ターヘリーアメリカ合衆国33496 フロリダ州ボカ・ラトンノース・ミリタリー・トレイルナンバー1014 4419

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスクの表面を検査するための検査装置
において、その中心の周りで前記ディスクを回転するための手段
と、前記ディスクの前記表面に隣接して延びるように可動式
に取り付けられた滑空プレートであって、前記ディスク
の回転によって引きずられる空気によって前記滑空プレ
ートの動きが発生する滑空プレートと、前記滑空プレートとともに移動するように取り付けられ
た反射表面と、第１の旋回方向の前記反射表面の回転を測定するための
光学手段とを含む検査装置。
【請求項２】前記光学手段が、コヒーレントの線形偏光ビームを発生するレーザと、光学装置であって、前記コヒーレントの線形偏光ビーム
が第１および第２の投影サブビームに分解され、前記第
１の投影サブビームが第１の方向に線形偏光され、前記
第２の投影サブビームが前記第１の方向に対して直角の
第２の方向に線形偏光され、前記第１の投影サブビーム
が前記テスト中の表面上の第１のテスト・スポットに投
影され、前記第２の投影サブビームが前記テスト中の表
面上の第２のテスト・スポットに投影され、前記第１お
よび第２のテスト・スポットが間隔をあけた関係になる
ように前記テスト中の表面に沿って伸び、前記第１およ
び第２の投影サブビームが、前記第１および第２のテス
ト・スポットからの反射後に単一楕円偏光戻りビームに
再結合される光学装置と、前記楕円偏光戻りビームが第３の方向に偏光された第１
の戻りサブビームと、前記第３の方向に対して直角の第
４の方向に偏光された第２の戻りサブビームとに分離さ
れる、偏光ビームスプリッタと、前記第１の戻りサブビームの強度を測定する第１の光電
検出器と、前記第２の戻りサブビームの強度を測定する第２の光電
検出器とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の検
査装置。
【請求項３】前記光学装置が、ウォラストン・プリズムであって、前記コヒーレントの
線形偏光ビームが前記第１および第２の投影サブビーム
に分解され、前記第１および第２の投影サブビームが、
前記第１および第２のテスト・スポットからの反射後に
前記単一楕円偏光戻りビームに再結合されるウォラスト
ン・プリズムと、前記ウォラストン・プリズムと前記テスト表面との間に
配置された対物レンズであって、前記対物レンズが前記
第１のテスト・スポット上に前記第１の投影サブビーム
を集束し、前記第２のテスト・スポット上に前記第２の
投影サブビームを集束する対物レンズとを含むことを特
徴とする、請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】前記ウォラストン・プリズムが、前記第３
の方向に延びる結晶軸を有する第１のセグメントと、前
記第４の方向に延びる結晶軸を有する第２のセグメント
とを含み、前記コヒーレントの線形偏光ビームが、前記第３の方向
に偏光された前記光学装置内に向き、前記光学装置が、二分の一波長板をさらに含み、前記二
分の一波長板によって前記コヒーレントの線形偏光ビー
ムが前記ウォラストン・プリズム内に向けられ、前記二
分の一波長板が前記コヒーレントの線形偏光ビームの偏
光を前記第３の方向と前記第４の方向との中間の方向に
回転することを特徴とする、請求項３に記載の検査装
置。
【請求項５】前記第１および第２のテスト・スポットを
同じく前記９０°の角度を回転させるために前記ウォラ
ストン・プリズムが前記第３および第４の方向に対して
直角の光軸の周りの９０°の角度を回転可能であるの
で、前記第１の旋回方向に対して直角の第２の旋回方向
の前記反射テスト表面の回転が前記光学手段によって測
定されることを特徴とする、請求項４に記載の検査装
置。
【請求項６】前記滑空プレートが、前記第１および第２
の旋回方向に旋回するように取り付けられていることを
特徴とする、請求項５に記載の検査装置。
【請求項７】前記滑空プレートが、前記第１の旋回方向
に旋回するように取り付けられていることを特徴とす
る、請求項１に記載の装置。
【請求項８】前記第１の旋回方向に対して直角の第２の
旋回方向の前記反射表面の回転を測定するために、前記
光学手段の一部分が前記反射表面に対して直角に延びる
光軸の周りで回転可能であることを特徴とする、請求項
１に記載の装置。
【請求項９】ディスクの両方の平らな表面を同時に検査
するための検査装置において、前記装置が、その中心の周りで前記ディスクを回転するスピンドル
と、前記ディスクの前記表面のそれぞれに隣接して延びるよ
うに可動式に取り付けられた、前記ディスクの回転によ
って引きずられる空気によって前記滑空プレートの動き
が発生する滑空プレートと、前記滑空プレートのそれぞれとともに移動するように取
り付けられた反射表面と、第１の旋回方向の前記反射表面のそれぞれの回転を測定
するための光学手段とを含むことを特徴とする検査装
置。
【請求項１０】前記光学手段のそれぞれが、コヒーレントの線形偏光ビームを発生するレーザと、前記コヒーレントの線形偏光ビームが第１および第２の
投影サブビームに分解され、前記第１の投影サブビーム
が第１の方向に線形偏光され、前記第２の投影サブビー
ムが前記第１の方向に対して直角の第２の方向に線形偏
光され、前記第１の投影サブビームが前記テスト中の表
面上の第１のテスト・スポットに投影され、前記第２の
投影サブビームが前記テスト中の表面上の第２のテスト
・スポットに投影され、前記第１および第２のテスト・
スポットが間隔をあけた関係になるように前記テスト中
の表面に沿って伸び、前記第１および第２の投影サブビ
ームが、前記第１および第２のテスト・スポットからの
反射後に単一楕円偏光戻りビームに再結合される光学装
置と、前記楕円偏光戻りビームが第３の方向に偏光された第１
の戻りサブビームと、前記第３の方向に対して直角の第
４の方向に偏光された第２の戻りサブビームとに分離さ
れる、偏光ビームスプリッタと、前記第１の戻りサブビームの強度を測定する第１の光電
検出器と、前記第２の戻りサブビームの強度を測定する第２の光電
検出器とを含むことを特徴とする、請求項９に記載の検
査装置。
【請求項１１】前記光学装置のそれぞれが、前記コヒーレントの線形偏光ビームが前記第１および第
２の投影サブビームに分解され、前記第１および第２の
投影サブビームが、前記第１および第２のテスト・スポ
ットからの反射後に前記単一楕円偏光戻りビームに再結
合されるウォラストン・プリズムと、前記ウォラストン・プリズムと前記テスト表面との間に
配置され、前記第１のテスト・スポット上に前記第１の
投影サブビームを集束し、前記第２のテスト・スポット
上に前記第２の投影サブビームを集束する対物レンズと
を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の検査装
置。
【請求項１２】前記ウォラストン・プリズムのそれぞれ
が、前記第３の方向に延びる結晶軸を有する第１のセグ
メントと、前記第４の方向に延びる結晶軸を有する第２
のセグメントとを含み、前記光学装置のそれぞれの内部で、前記コヒーレントの
線形偏光ビームが、前記第３の方向に偏光された前記光
学装置内に向き、前記光学装置のそれぞれが、二分の一波長板をさらに含
み、前記二分の一波長板によって前記コヒーレントの線
形偏光ビームが前記ウォラストン・プリズム内に向けら
れ、前記二分の一波長板が前記コヒーレントの線形偏光
ビームの偏光を前記第３の方向と前記第４の方向との中
間の方向に回転することを特徴とする、請求項１１に記
載の検査装置。
【請求項１３】前記第１および第２のテスト・スポット
を同じく前記９０°の角度を回転させるために前記ウォ
ラストン・プリズムのそれぞれが前記第３および第４の
方向に対して直角の光軸の周りの９０°の角度を回転可
能であるので、前記第１の旋回方向に対して直角の第２
の旋回方向の前記反射テスト表面のそれぞれの回転が前
記光学手段のそれぞれによって測定されることを特徴と
する、請求項１２に記載の検査装置。
【請求項１４】前記滑空プレートのそれぞれが、前記第
１および第２の旋回方向に旋回するように取り付けられ
ていることを特徴とする、請求項１３に記載の検査装
置。
【請求項１５】前記滑空プレートのそれぞれが、前記第
１の旋回方向に旋回するように取り付けられていること
を特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１６】前記第１の旋回方向に対して直角の第２
の旋回方向の前記反射表面の回転を測定するために、前
記光学手段のそれぞれの一部分がそれにより結像した前
記反射表面に対して直角に延びる光軸の周りで回転可能
であることを特徴とする、請求項９に記載の装置。