JPS62267650A

JPS62267650A - 面板欠陥検出方法およびその検出器

Info

Publication number: JPS62267650A
Application number: JP11129986A
Authority: JP
Inventors: Kei Nara; 圭奈良; Izuo Hourai; 泉雄蓬莱
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1986-05-15
Filing date: 1986-05-15
Publication date: 1987-11-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、磁気ディスク用のサブストレート面板に存
在する、ピット欠陥と突起など他の欠陥とを識別して検
出する、面板欠陥の検出方法および検出器に関するもの
である。

［従来の技術］硬質の磁気ディスクは、素材のアルミニューム円板にニ
ッケル・燐合金（Ｎｉ−Ｐ）のメッキを施してサブスト
レート面板とし、これを表面研磨した上、磁性体を塗布
するかまたはメッキして磁性膜を形成するものである。

Ｎ１−Ｐのメッキの表面には凹凸があり、表面研磨によ
り、これを平坦に仕上げるものである。

この場合、突起、異物などの凸部は削りとられるが、凹
部はその深さに相当する分だけ、ディスクの全面を研磨
しなければならない。しかし研磨によっても、深さは浅
いが直径が３０〜５０μｍ程度の比較的大きい、ピット
とよばれる皿状の凹部が残り易（、このようなピットを
残したまま磁性膜を形成することは許されない。このた
め、研磨中又は研磨後にこのような皿状のピット欠陥（
以ト甲にピット、またはピット欠陥という）を検査する
ことが重要となる。

従来一般に、面板欠陥を検出する方法として、表面にレ
ーザービームを投光照射し、欠陥部分による反射散乱光
を、暗視野（正反射方向以外の方向で受光し、従って散
乱光がないときは、受光がない）で受光するものが行わ
れている。しかしこの方式は、微小な、たとえば数μｍ
以下の欠陥や、研磨により深さが極めて浅くなったピッ
トの場合は、反射散乱光が弱くて検出が困難である。

このような微小な欠陥やピット欠陥に対して有効な、明
視野による検出方法がこの発明の発明者により既に出願
されている。

第５図（ａ）、（ｂ）は上記の既出願された、磁気ディ
スクのサブストレート面板の欠陥検査に用いられている
、明視野方式の検出方法を説明するものである。

図（ａ）において、面板１に対して、成人射角θで投光
器２によりレーザービーム３を投光し、反射角０の方向
で、正反射光４を受光器５で・受光する。面板１または
投光器２および受光器５は、別途の機構により移動して
走査が行われるが、面板ｌになんら欠陥がない場合は、
正反射光４がそのまま、受光器５に入力する。すなわち
明視野で、受光器５には相当する出力がある。いま、面
板１のｐ点に欠陥が存在すると、入射したレーザービー
ム３が散乱して、その分だけ受光器５の入力光量が減少
する。これを走査に従った波形で、第５図（ｂ）に示す
。図において、イで示す波形は、面板１の反射率が部分
的に変化するため、走査につれて正反射光４が緩慢に変
動する低周波成分である。これに対して、口、ハ、二、
ホは欠陥によりレベルが低下したために生じたパルスで
ある。このような波形の低周波分イをフィルタでカット
し、回路で極性を反転したものが図（ｃ）である。ここ
で、スレシホールドレベルＳを適当に選んテ、成程度波
高値の大きい、口、二を欠陥とするものである。しかし
ながら、このような方法で検出される欠陥は、突起、異
物などの凸部もスクラッチ傷やピットなどの凹部も、散
乱光がある限り区別無く検出する。すなわち、パルスの
波高値のみにより検出しているため、凹凸についての情
報が捕らえられていないのである。

ピット欠陥のごとき凹部による受光波形を検討して、そ
の波形の特徴を捕らえて識別し、突起など他の欠陥と区
別できる有効な検出方法を確立することが望まれている
次第である。

［発明の目的］この発明は、磁気ディスクのサブストレート面板におけ
るピット欠陥を、突起などの他の欠陥と区別して検出す
る方法と、その検出器を提供することを「１的とするも
のである。

［問題点を解決するための手段］この発明による欠陥検出方法においては、被検体の面板
の表向に、斜め方向にレーザービームを投光し、その正
反射光を受光する明視野方式によるもので、その正反射
光を受光レンズにより平行光とし、それよりレーザビー
ムの第０次光をミラーによりとりだす。面板に存在する
ピット欠陥により第０次光の光軸を中心として生ずる、
ドウナツ状の光強度の変化を、レーザビームの走査にと
もなって、ピンホールを用いて受光器の受光強度の変化
として捕らえ、ピット欠陥を他の欠陥と区別して検出す
る。さらに、上記の第０次光以外の高次光を集光して、
高次光に生ずる光強度の減衰信号より、ピット欠陥の信
号を排除して、突起欠陥などを検出する方法である。

次に、この発明による面板欠陥検出器は、上記の検出方
法を具体化したもので、被検体の面板にレーザビームを
投光する投光器と、面板による正反射光を一旦平行光に
する受光レンズと、その平行光のうちのレーザビームの
第０次光のみを反射によりとりだすミラーおよびピンホ
ールを有する受光器とにより構成され、上記したピット
欠陥による信号の特徴を識別して検出する。さらに、上
記ミラーの後方にレーザビームの高次光を集光する集光
レンズと受光器を設け、突起欠陥などピット以外の欠陥
を検出するものである。

［作用］以１−に説明したこの発明による白板欠陥検出方法およ
び検出器においては、白板に存在するピット欠陥が、あ
たかも凹面鏡のごとき作用をなして投光されたレーザビ
ームを集束し、その第０次光に、光軸を中心とする、ド
ウナツ状の光強度の変化を生ずることに着目し、これを
捕らえることにより、ピット欠陥を識別して検出するも
のである。

このために、正反射光を受光レンズで平行として、ミラ
ーにより第０次光のみをとりだし、ピンホールを通して
受光器に入力し、上記の光強度の変化よりピット欠陥が
検出される。さらに、第０次光以外の高次光は、ピット
欠陥以外の突起などの欠陥により、レーザビームが散乱
してピット欠陥より大きく正反射光が減衰するので、高
次光を集光して、別の受光器により、突起などの欠陥を
検出するものである。

［実施例コ以下図により、この発明による白板欠陥検出方法と、そ
の検出器について説明する。

第１図（ａ）において、投光されたレーザービーム３は
面板１により正反射する。いま、白板１に突起または異
物などの凸部６が存在するときは、図（ｂ）に示すよう
に、レーザービーム３の一部がこれに当たって散乱光７
となり、一般に正反射光と異なる方向に進む。このため
、この分だけ正反射光が減少し、明視野受光ではこれが
信号となる。

これに対して、図（Ｃ）は白板１にピット８がある場合
、ピットが皿状にくぼんでいるため、レーザービーム３
に対して、あたかも凹面鏡に似た働きをする。

図はピット８をモデル化して、凹面鏡としたものである
が、ピット８による正反射光４゛は集束して−・旦点Ｆ
に焦点を結び、以後拡散する。この拡散光を適当な位置
Ｇでみると、正反射光４９のみの部分Ｉと、その両側に
ピット８以外の正反射光４と市なる部分Ｈができる。す
なわち、光軸中心付近の光度は減衰し、その両側は光度
が増加する。

以１・、は、二次元の幾何光学的解析であるが、レーザ
ービームを細く絞ったときは、波動光学により、レーザ
ビームの回折が起こり、ビームは第０次光を中心として
、高次光の成分に分かれる。

第２図（ａ）は二次元のＲ，０座標で表した、レーザー
ビームの強度分布を示すもので、光軸中心の第Ｏ次光ｆ
を中心として、光軸から一定の角度離れて、強度が漸次
小さくなる第１次光ｇ１第２次光ｈ・・・・・・が続く
ものである。第２図（ｂ）は第０次光４“を三次元でみ
たもので、断面が円形であることを示している。この場
合においても、前記と同様に、ピット８により図（Ｃ）
に示すように、第０次光４″の光軸１０の付近に・で示
す、光度の減衰部分１１が生じ、その周囲は反対に増加
する、いわば、ドウナツ状の変化をする。

いま、光軸１０に一致するピンホール１２を穿孔したピ
ンホール板１３を受光器５の手前におき、仮にピンホー
ル板１３を光軸１０に直用方向に移動するときは、上記
した第０次光４＃の光度の強弱の変化を検出できること
は明らかである。このように、ピンホール板１３を移動
する代わりに、面板１を移動するか、光学系全体を移動
して走査する場合においても、走査するレーザビームの
スポット径が欠陥に比して大きいときは、はぼ同様に光
度の強弱を検出できる筈である。

第３図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、ピンホールを受
光器の手前において、面板を走査した場合の、受光レベ
ルを測定した実験結果を示すものである。

図（ａ）は上記した通り、光軸付近が減衰し両側で増加
している。しかし、図（ｂ）、（ｃ）は、左または右側
には明確な増加がみられない。この理由は、ピットを正
しい凹面鏡と仮定したこと、またはレーザービームに対
するピットの面の方向などの要因によるものと考えられ
る。しかし、実験により、皿状のピットが、第３図（ａ
）、（ｂ）　、（ｃ）のいずれかの波形を示すことが確
認されている。

以」―に述べたところにより、レーザビームの走査によ
りピンホールを有する受光器を用いて、第３図（ａ）、
（ｂ）および（Ｃ）のいずれかの信号波形かえられた場
合、これをビット欠陥と識別するものである。

さて、欠陥検出器においては、当然のことであるが、ピ
ット欠陥以外の突起、異物またはスクラッチ傷（凹状）
などの欠陥を検出することが必要である。ただ、前記の
皿状のピット欠陥のみはその性質−１−１他と区別する
ことが必要だったわけである。これらの欠陥は、第５図
で説明した明視野方式により検出できるが、しかし同図
（ｂ）で示した波形には、ビット欠陥のものも混在して
いる。

そこでこれより、ビット欠陥の分を取り除くことが必要
である。以下この方法を説明する。

当初に述べたように、サブストレート面板の欠陥のうち
、皿状のビット欠陥は、深さは浅いが、直径は比較的大
きく、３０〜５０μｍ程度、ある。

このため、前記したドウナツ状の強度変化の信号は、時
間的には長いが、振幅は小さいことが特徴である。これ
に対して、突起、異物またはスクラッチ傷などは、大き
さが小さい場合でも、これらはレーザビームを散乱して
、正反射の方向から外れるので、その部分の受光量は比
較的大きく減衰する、すなわち振幅が大きいことが特徴
である。

さらに、この発明においては、ピット欠陥検出のために
、第０次光をミラーでとりだし、その残りの高次光をビ
ット欠陥以外の欠陥検出に利用する方法をとるものであ
るが、ビット欠陥はとくに第０次光に大きい変化を生じ
、高次光の変化は小さく、これに対して他の欠陥は、第
０次光のみでなく、高次光にも同様に変化を与えること
が認められているので、上記の振幅の差がより大きいこ
とが期待できるものである。

そこで、前記の明視野方式による検出器において、第５
図（Ｃ）で説明した、スレシホールドレベルＳを適当に
設定して、振幅の大きい信号のみを選択して、ビット欠
陥を取り除くことができる。

またこのような、選択方法が不十分のときは、別途、デ
ータ処理の段階で、同一の位置に両者の欠陥が存在する
ときは、これをビット欠陥とみなす方法をとり、区別す
るものである。

第４図はこの発明による、面板欠陥検出方法および検出
器の実施例における構成図を示すものである。

図において、投光器２よりのレーザビーム３はミラー９
を経て、投光レンズ１４により所要の太さのビーム径に
絞られ、入射角０で面板１に投光される。受光側では、
同じ角度Ｏの＋Ｅ反射方向に受光レンズ１５をおき、正
反射光４′を平行とし、この平行光のうちの第０次光４
＃のみをミラー１６で反射してとりだす。これをピンホ
ール板１３のピンホール１２を通して、受光器５で受光
する。

この場合、ミラー１６は円形で丁度、第０次光のみを反
射する大きさのものとする。

一方、正反射光４゛のうちの第０次光４＃を除いた高次
光はミラー１６の後方におかれた、集光レンズ１７によ
り集光され、その焦点の位置にあるピンホール１８を通
って、受光器１９に入力する。ピンホール１Ｂは高次光
以外の迷光を除去するものである。

面板ｌまたは光学系を移動して走査し、受光器５よりピ
ット欠陥信号が、また受光器１９より突起などの欠陥信
号がそれぞれ出力されることは、既に述べた通りである
。なお、欠陥信号の波形を処理して、ピット欠陥を識別
する回路については、同一発明者による同時出願の「ピ
ット欠陥抽出回路」によるものである。

［発明の効果コ以−ヒの説明により明らかなように、この発明による面
板欠陥検出方法および検出器によれば、磁気ディスク用
のサブストレート面板に存在する各種の欠陥について、
合理的な根拠にもとずいて、ピット欠陥とその他を区別
して検出するもので、サブストレート面板の研磨工程中
にこの方法の検出器を適用することにより、作業の効率
、製品の品質を向上できる効果には大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）および（Ｃ）は、この発明による
面板欠陥検出方法および検出器の原理を説明するための
、欠陥に対する反射光の二次元幾何光学による解析図、
第２図（ａ）、（ｂ）および（ｅ）は第１図に対する、
レーザビームの場合の波動光学による内容と第０次光の
ピンホールによるピット欠陥の検出原理とを説明する図
、第３図（ａ）、（ｂ）および（Ｃ）は第２図（ｃ）に
示した、ピンホール検出方法によりえられるピット欠陥
検出信号の波形図、第４図はこの発明による面板欠陥検
出方法および検出器の構成の実施例の説明図、第５図（
ａ）、（ｂ）および（Ｃ）は既出願の明視野方式による
面板欠陥検出器の構成と、検出信号波形およびその処理
方法の説明図である。１・・・面板、２・・・投光器、３・・・レーザビーム
、４．４゛・・・正反射光、　４＃・・・第０次光、５
．１３・・・受光器、　θ・・・凸部、　７・・・散乱
光、８・・・ピット欠陥、９．Ｉｆｉ・・・ミラー、１
Ｇ・・・光軸、■・・・減衰部、　１２．１８・・・ピ
ンホール、１３・・・ピンホール板、１４・・・投光レ
ンズ、１５・・・受光レンズ、１７・・・集光レンズ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）磁気ディスク用サブストレート面板を被検体とし
、該被検体の表面に対して斜め方向にレーザービームを
投光し、該投光方向に対する正反射の方向で、上記表面
による該レーザービームの正反射光を明視野方式により
受光する方法であって、該反射光を、反射光路に設けら
れた受光レンズにより平行とし、該平行光のうちの、第
０次光成分のみを反射するミラーによりとりだし、上記
面板に存在する皿状にくぼんだピット欠陥により、上記
の第０次光成分に生じた、光軸を中心としてドウナツ状
をなす減衰部分および増加部分よりなる光強度の変化を
、上記レーザビームの走査に伴って、受光器に設けられ
たピンホールにより識別して、上記ピット欠陥を検出し
、かつ上記第０次光成分を除いた第１次光以上の高次光
成分を、上記ミラーの後方においた集光レンズにより集
光して、上記ピット欠陥以外の突起欠陥を検出すること
を特徴とする面板欠陥検出方法。
（２）磁気ディスク用サブストレート面板を被検体とし
、該被検体の表面に対して斜め方向にレーザービームを
投光する投光器と、該表面による該レーザービームの反
射光を、上記投光方向に対する正反射の方向で、明視野
方式で受光する受光器とよりなり、反射光路に該反射光
を平行光とする受光レンズと、該平行光のうちの第０次
光成分のみを反射するミラーと、上記面板に存在する皿
状にくぼんだピット欠陥により、上記第０次光成分に生
じた、光軸を中心としてドウナツ状をなす減衰部分およ
び増加部分よりなる光強度の変化を、上記レーザビーム
の走査に伴って、識別して検出するピンホールおよび受
光器とを有し、かつ、上記第０次光成分を除いた第１次
光以上の高次光成分を、上記ミラーの後方において集光
する集光レンズと、上記面板に存在する欠陥により、該
高次光成分に生じた光強度の減衰を検出する受光器とに
より構成されたことを特徴とする、面板欠陥検出器。