JPH0315962B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、磁気デイスクの表面欠陥検査方法お
よび装置に係り、特に梨地状微小凹凸を有する磁
気デイスクの表面に存在する欠陥を、自動的に検
査することができる、磁気デイスクの表面欠陥検
査方法および装置に関するものである。

〔発明の背景〕

磁気デイスクは、研磨仕上したアルミ面板上に
磁性材である酸化鉄砥粒を塗布したものである。
この塗布工程は、溶剤と酸化鉄砥粒との混合液
を、高速回転中のアルミ面板に滴して、その後前
記溶剤を蒸発させるものである。しかしこの塗布
工程によつて形成される塗布膜には、クレータ状
欠陥、すじ状欠陥が発生する。

以下、このことを図面を使用して説明する。

第１図は、磁気デイスクを示す平面図、第２図
は、第１図における部近傍を示す拡大斜視断面
図、第３図は、第１図における部近傍を示す拡
大斜視断面図、第４図は、磁気デイスクに発生す
る欠陥の典極例を示す拡大断面図である。

各図において、１はアルミ面板４上に塗布膜５
を形成した磁気デイスク、２，３は、それぞれ塗
布膜５に発生したクレータ状欠陥、すじ状欠陥で
ある。クレータ状欠陥２は、前記混合液とアルミ
面板４との接触部に汚れが存在すると、溶剤蒸発
後に塗布膜５の表面に発生する。また、すじ状欠
陥３は、砥粒の不均一部があると、回転遠心力に
よりアルミ面板４の半径方向外側に発生する。

これらのクレータ状欠陥２、すじ状欠陥３は、
磁気デイスク１の書き込みエラーの原因となるの
で、前記塗装工程終了後に検査を行なう必要があ
る。

ところで、アルミ面板４は厚さ２mmであり、こ
の上の塗布膜５は、厚さ1μm、表面粗さ
0.01μmRaの梨地状微小凹凸を呈している。そし
てクレータ状欠陥２の大きさ、すじ状欠陥３の幅
（以下、大きさ、幅をまとめて大きさｄという）
は、第４図に示すように、0.5〜２mmが典型的で
ある。欠陥の深さｈは0.2μm以上のものが書き込
みエラーの原因となるので、0.2μm以上の欠陥の
深さｈを検出する必要がある。したがつて、検出
すべき欠陥の深さｈは、大きさｄに比べ、ｈ／ｄ
＝１：2500（＝10000）と著しく小さい。

このように小さい欠陥は、表面が滑らかなもの
については、たとえばニユートンリングによる干
渉縞によつて検出できるものの、磁気デイスクの
ように表面が梨地状微小凹凸をなしたものでは前
記ニユートンリングを適用できず、従来、目視に
よつて欠陥を検査しており、したがつて磁気デイ
スクの信頼性が低いという欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した従来技術の欠点を除去し
て、梨地状微小凹凸をなした磁気デイスクの表面
上の、大きさに比べて深さが著しく浅い欠陥を自
動的に検出することができる、磁気デイスクの表
面欠陥検査方法、およびこの実施に直接使用され
る表面欠陥検査装置の提供を、その目的とするも
のである。

〔発明の概要〕

本発明に係る磁気デイスクの表面欠陥検査方法
の構成は、磁気デイスクの梨地状微小凹凸をなし
た表面に、その表面に対して傾斜角度を有する傾
斜平行照明光を照射し、この照明光による前記表
面からの反射光の照度分布を、前記梨地状微小凹
凸から生じる散乱光を遮光する遮光光学系を具備
した光電変換手段により測定することにより、前
記表面に分布する、大きさに比べて深さが著しく
浅い欠陥を検出するようにしたものである。

また、本発明に係る磁気デイスクの表面欠陥検
査装置の構成は、磁気デイスクの梨地状微小凹凸
をなした表面に、この表面に対して傾斜角度を有
する傾斜平行照明光を照射する傾斜平行照明手段
と、この傾斜平行照明手段によつて照明された前
記表面の梨地状微小凹凸から生じる散乱光を遮光
する遮光光学系を具備し、前記表面からの反射光
の照度分布を電気信号として測定して、前記表面
に分布する、大きさに比べて深さが著しく浅い欠
陥を検出する光電変換手段と、前記磁気デイスク
の全面にわたつて前記傾斜平行照明光を走査くる
走査手段とを備えたものである。

〔発明の実施例〕

実施例の説明に入るまえに、本発明に係る基本
的事項を説明する。

磁気デイスクの表面に傾斜平行照明光を照射
し、その表面からの反射光の照度分布を測定する
ことにより、表面にある欠陥を検出するようにし
たものである。

本発明者は、表面に欠陥があると、(a)欠陥によ
る凹面鏡効果、および(b)アルミ面板の表面からの
反射光の減衰効果が生じ、これら(a)(b)の相乗効果
に起因して照度分布に変動が生ずるという現象を
発見し、この現象を本発明に利用するものであ
る。この場合、反射光の照度分布を測定するにあ
たつては、遮光光学系によつて磁気デイスク表面
からの散乱光を遮光することにより、前記照度変
動のコントラストを大きくし、安定な検出ができ
るようにした。

さらに、すじ状欠陥の検出に際しては、シリン
ドリカルレンズを使用し、その欠陥の像を、当該
すじ状欠陥の長手方向に圧縮して照度変動のコン
トラストを大きくするようにした。

以下、図面を使用して説明する。

第５図〜第９図は、本発明に係る基本的事項を
説明するためのものであり、第５図は、欠陥によ
る各種効果による磁気デイスク表面からの反射光
の照度分布図、第６図は、傾斜平行照明光の傾斜
角度の、反射光照度分布のコントラストへの影響
を示す、磁気デイスク表面近傍の詳細断面および
反射光照度分布図、第７図は、散乱光の影響を除
く手段を説明するための、遮光光学系を具備した
光電変換装置およびこの光電変換装置によつて測
定した、クレータ状欠陥に対応する反射光照度分
布図、第８図は、すじ状欠陥を検出する手段を説
明するための、シリンドリカルレンズを配設した
光電変換装置、配設しない光電変換装置およびこ
れらの光電変換装置によつて測定した、すじ状欠
陥に対応する反射光照度分布図、第９図は、第８
図ａに係るシリンドリカルレンズを配設した光電
変換装置とこれによつてすじ状欠陥を検出してい
る状態を示す平面図である。

各図において、２はクレータ状欠陥、３はすじ
状欠陥、４はアルミ面板、５は塗布膜であり、ま
た同一番号を付したものは同一部分である。

第５図ａは、欠陥による凹面鏡効果を説明する
ものであり、塗布膜５に対して傾斜平行照明光６
を照射すると、塗布膜表面からの反射光７ａの照
度分布は、欠陥２，３の凹面鏡効果により、図示
のように局部的に変動する。これが、(a)欠陥によ
る凹面鏡効果である。一方、第５図ｂは、アルミ
面板の表面減衰効果を説明するものであり、厚さ
1μmの塗布膜５は半透明であるので、傾斜平行照
明光６はアルミ面板４の表面で反射して、アルミ
表面からの反射光７ｂとなる。この際、欠陥２，
３部の表面を透過しアルミ面板表面で反射して塗
布膜表面に戻るまでの距離と、正常部の表面を透
過しアルミ面板表面で反射して塗布膜表面に戻る
までの距離との間に差があり、この差によつて減
衰率が相違することに着目し、欠陥２，３におい
ては、欠陥のない正常部に比べ、塗布膜５内での
減衰が少ないため、アルミ表面からの反射光７ｂ
の照度分布に局部的変動を生じる。これが、(b)ア
ルミ面板の表面からの反射光の減衰効果である。

本発明は、上記の欠陥に起因して発生する(a)，
(b)の相重作用によつて照度分布に大きな変動を発
生させた欠陥を容易に検出することができるよう
にしたものである。

次に、第６図を使用して、傾斜平行照明光６の
傾斜角度θの影響について説明する。

第６図ａは、欠陥近傍イ○〜ロ○領域を示し、第６
図ｂは、この第６図ａにおける部に傾斜角度θ
＝40゜の傾斜平行照明光６を照射している状態を
示す拡大断面図で、また第６図ｃは、傾斜角度θ
＝40゜のときの欠陥近傍イ○〜ロ○領域の、反射光照
度分布を示している。そして、第６図ｄは、第６
図ａにおける部に傾斜角度θ＝20゜の傾斜平行
照明光６を照射している状態を示す拡大断面図
で、また第６図ｅは、傾斜角度θ＝20゜のときの
欠陥近傍イ○〜ロ○領域の、反射光照度分布を示して
いる。

塗布膜５の表面は梨地状微小凹凸を呈している
ので、傾斜平行照明光６により反射光７ａと散乱
光８が発生する。反射光７ａは、梨地状微小凹凸
の平坦部から、また散乱光８は梨地状微小凹凸の
エツジ部から各々発生する。そこで、傾斜角度θ
を小さくすると平坦部の見かけの割合が多くなる
ので、反射光７ａの照度が高くなる。本発明者の
実験では、θ＝20゜，40゜の場合について、反射光
照度分布をピンホール１５、光電変換素子１６を
用い、試料に係る磁気デイスクをｘ方向に移動さ
せてイ○ロ○間に反射光照度分布を測定した。その結
果、第６図ｃ，ｅに示すように、傾斜角度θ＝
20゜の場合の方がθ＝40゜の場合に比べ、反射光照
度が約５倍高くなり、欠陥２に対応した照度変動
（コントラスト）も大きくなることがわかつた。
したがつて、傾斜平行照明光６の傾斜角度θは小
さい方が望ましい。

次に、第７図を使用して、散乱光の影響を除く
方法を説明する。

第７図ａは、傾斜平行照明装置２０と、散乱光
８を除くための遮光光学系１８を具備した光電変
換装置２１とを略示的に示したものであり、第７
図ｂは、第７図ａにおける光電変換装置２１を使
用して測定した、クレータ状欠陥に対応する反射
光照度分布を、第７図ｃは、この光電変換装置を
使用しないで測定したときの、クレータ状欠陥に
対応する反射光照度分布を、それぞれ示してい
る。

前記した傾斜平行照明装置２０は、光源９、ピ
ンホール１０、凸レンズ１１の組合せからなるも
のである。また、光電変換装置２１は、２枚の凸
レンズ１２，１４と、これらの間に介挿したピン
ホール１３との組合せからなる遮光光学系１８の
後に、受光領域を制限する部材に係るピンホール
１５と光電変換素子１６との組合せを配設してな
るものである。そして、ピンホール１３の開口位
置は、凸レンズ１２の焦点と一致している。した
がつて、反射光７ａは、前記開口を通過するが、
散乱光８は遮光される。そして反射光７ａは、前
記開口を通過後、凸レンズ１４により再び平行光
となり、ピンホール１５、光電変換素子１６に入
り、この光電変換素子１６により反射光照度分布
が測定される。

遮光光学系１８を具備した光電変換装置２１で
測定した反射光照度分布のコントラストは第７図
ｂのようになり、遮光光学系を具備しない光電変
換装置（光電変換装置２１から遮光光学系１８を
除いたもの）で測定したものは第７図ｃのように
なり、遮光光学系がない場合には照度変動が少な
く安定な検出ができないが、遮光光学系１８を具
備せしめたものでは、クレータ状欠陥２に対応し
た照度変動（コントラスト）が著しく大きくなる
ことがわかる。

最後に、第８，９図を使用して、すじ状欠陥３
を検出する方法を説明する。

すじ状欠陥３の検出についても第８図ｃ、（第
７図ａ）に示す光電変換装置２１で検出すること
ができる。ところで、すじ状欠陥をされに高感度
に検出するためには、第８図ａに示す構成の光電
変換装置２１Ａを用いるのが好ましい。

すなわち、第８図ａは、すじ状欠陥３を検出す
るための、シリンドリカルレンズ１９を配設した
光電変換装置２１Ａを略示的に示し、第８図ｂ
は、この光電変換装置２１Ａによつて測定した、
すじ状欠陥３に対応する反射光照度分布を示して
いる。一方、第８図ｃは、前記第７図ａにおける
光電変換装置２１（すなわち、シリンドリカルレ
ンズ１９のないもの）を略示的に示し、第８図ｄ
は、この光電変換装置２１によつて測定したすじ
状欠陥３に対応する反射光照度分布を示してい
る。

前記シリンドリカルレンズ１９は一次元的に集
光する集光光学系として機能し、すじ状欠陥３の
長手方向にのみ光学的に圧縮する効果を有してお
り、このシリンドリカルレンズ１９の後に、前記
圧縮方向と直角方向に細い幅を有し、受光領域を
一次元的に制限する部材に係るスリツト１７が配
設されている。このシリンドリカルレンズ１９と
スリツト１７とを用いた光電変換装置２１Ａによ
る走査の方が（第８図ｂが、この場合の反射照度
分布）、ピンホール１５を用いた光電変換装置２
１によるよりも、欠陥３に対応した照度変動が大
きくなる。すじ状欠陥３の長手方向は磁気デイス
ク１の半径方向と一致するので、第９図に示すよ
うに、磁気デイスク１を方向へ回転することに
より、すじ状欠陥３ａ，３ｃ，３ｄが光電変換装
置２１Ａにより検出される。また、磁気デイスク
１の内径側のすじ状欠陥３ｂ，３ｅに対しては、
磁気デイスク１をｙ方向に適当な距離だけ並進さ
せた後、その磁気デイスク１を回転させれば、傾
斜平行照明部６ａがデイスク内側に移り、すじ状
欠陥３ｂ，３ｄが同様に検出されるものである。

本発明は、上記した解明に基づいてなされても
のである。以下、この発明を実施例によつて説明
する。

第１０図は、本発明の一実施例に係る磁気デイ
スクの表面欠陥検査方法の実施に供せられる表面
欠陥検査装置の一例を示す平面図、第１１図は、
第１０図におけるXI−XI断面図、第１２図は、ク
レータ状欠陥を検査する場合の走査方法を説明す
るための平面図、第１３図は、すじ状欠陥を検査
する場合の走査方法を説明するための平面図、第
１４図は、第１０図に係る磁気デイスクの表面欠
陥検査装置の動作を説明するための検査ブロツク
図である。

第１０，１１図において、試料に係る磁気デイ
スク１は、ホルダ２７に載置されるようになつて
おり、このホルダ２７の回転軸７ａは、ベアリン
グ２８で支持されている。回転軸７ａの端部は、
カツプリング２３によりDCモータ２４に連結さ
れており、このDCモータ２４の他の軸はエンコ
ーダ２５に接続される。以上の部品は、ハウジン
グ２２，２６に装着されており、試料搬送部２９
を構成している。そして、この試料搬送部２９
は、ベアリング３５を介してベース３４上にＰ方
向へ移動可能に支持されている。また、ベース３
４上のパルスモータ３０は、カツプリング３１、
おねじ３２、ハウジング２６に取付けられためね
じ３３を介して、ベアリング３５上の試料搬送部
２９を並進移動（Ｐ方向）させることができる。

２０は、磁気デイスク１の表面にその表面に対
して傾斜角度を有する傾斜平行照明光６を照射す
る、光源９、ピンホール１０、凸レンズ１１の組
合せからなる（第７図ａ参照）傾斜平行照明装置
であり、この傾斜平行照明装置２０は、ベース３
４に立てられた支柱３６上に装着されている。２
１は、２枚の凸レンズ１２，１４と、これらの間
に介挿したピンホール１３との組合せからなる遮
光光学系１８を具備し、この遮光光学系１８の後
に、ピンホール１５と光電変換素子１６との組合
せを配設してなる（第７図ａ参照）光電変換装置
であり、この光電変換装置２１は、前記傾斜平行
照明光６による前記表面からの反射光７（７ａと
７ｂとを含む）の照度を測定することができるよ
うに、ベース３４に立てられた支柱３７上に装着
されている。

このように構成した磁気デイスクの表面欠陥検
査装置によつて、クレータ状欠陥を検出する動作
を説明する。

試料に係る磁気デイスク１をホルダ２７上に載
置固定する。ここで表面欠陥検査装置をONにす
ると、傾斜平行照明装置２０から磁気デイスク１
の表面上に傾斜平行照明光６が照射される。パル
スモータ３０、DCモータ２４が駆動され、ピン
ホール１５の開口の磁気デイスク１上に対応する
部分１５ａの大きさと同じ距離でピツチｐの並進
移動Ｐと、回転運動とを組合せて、磁気デイス
ク１上のクレータ状欠陥が光電変換装置２１によ
つて検出される。そして、その欠陥の位置が表示
回路４４に表示される。

これを検査ブロツク線図（第１４図）を使用し
て説明すると、光電変換装置２１からの検出信号
は増幅器３８を経て、二値化回路３９で比較電圧
ｖにより二値化信号となり制御回路４０に至る。
制御回路４０は、DCモータ駆動回路４２、パル
スモータ駆動回路４３を作動させて、DCモータ
２４、パルスモータ３０を駆動させる。エンコー
ダ２５で得られる磁気デイスク１の回転方向位置
は増幅器４１を経て、制御回路４０に至る。そし
て、前記したように、表示回路４４には磁気デイ
スクの欠陥位置が表示される。このようにして、
磁気デイスク１の全面にピンホール走査が終了し
たとき、磁気デイスクの表面欠陥検査装置が
OFFになる。

次に、すじ状欠陥を検出する動作を説明する。

この場合には、光電変換装置２１の代りに、シ
リンドリカルレンズ１９を配設した光電変換装置
２１Ａ（第８図ａ）を、支柱３７に装着する。走
査方法は、第１３図に示すように、傾斜平行照明
光６ａを幅とする環状部３８ａ，３８ｂ，３８ｃ
を順次走査すればよい。

以上説明した実施例によれば、磁気デイスク１
の塗布膜５上のクレータ状欠陥２、すじ状欠陥３
を自動的に且つ正確に検査することが可能とな
り、磁気デイスク１の信頼性を著しく向上させる
ことができるという効果がある。

なお、上記実施例においては、クレータ状欠陥
を検査する場合と、すじ状欠陥を検査する場合と
では、異なる光電変換装置２１，２１Ａを使用す
る必要があるが、遮光光学系１８の後に半透過鏡
を配設して反射光の光路を分岐し、一方の光路に
ピンホール１５と光電変換素子１６を、他方の光
路にシリンドリカルレンズ１９、スリツト１７お
よび光電変換素子１６を、それぞれ配設した光電
変換装置を使用するようにすれば、クレータ状欠
陥と、すじ状欠陥とを同時に検査することができ
るという利点がある。

以上述べた表面欠陥検査方法および装置は、磁
気デイスク１の表面欠陥を検出するために適用す
ることができるのみならず、その他の梨地状微小
凹凸を有する平板表面の欠陥を検出するためにも
適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、梨
地状微小凹凸をなした磁気デイスクの表面上の、
大きさに比べて深さが著しく浅い欠陥を自動的に
検出することができる、磁気デイスクの表面欠陥
検査方法、およびこの実施に直接使用される表面
欠陥検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、磁気デイスクを示す平面図、第２図
は、第１図における部近傍を示す拡大斜視断面
図、第３図は、第１図における部近傍を示す拡
大斜視断面図、第４図は、磁気デイスクに発生す
る欠陥の典型例を示す拡大断面図、第５図〜第９
図は、本発明に係る基本的事項を説明するための
ものであり、第５図は、欠陥による各種効果によ
る磁気デイスク表面からの反射光照度分布図、第
６図は、傾斜平行照明光の傾斜角度の、反射光照
度分布のコントラストへの影響を示す、磁気デイ
スク表面近傍の詳細断面および反射光照度分布
図、第７図は、散乱光の影響を除く手段を説明す
るための、遮光光学系を具備した光電変換装置お
よびこの光電変換装置によつて測定した、クレー
タ状欠陥に対応する反射光照度分布図、第８図
は、すじ状欠陥を検出する手段を説明するため
の、シリンドリカルレンズを配設した光電変換装
置、配設しない光電変換装置およびこれらの光電
変換装置によつて測定した、すじ状欠陥に対応す
る反射光照度分布図、第９図は、第８図ａに係る
シリンドリカルレンズを配設した光電変換装置と
これによつてすじ状欠陥を検出している状態を示
す平面図、第１０図は、本発明の一実施例に係る
磁気デイスクの表面欠陥検査方法の実施例に供せ
られる表面欠陥検査装置の一例を示す平面図、第
１１図は、第１０図におけるXI−XI断面図、第１
２図は、クレータ状欠陥を検査する場合の走査方
向を説明するための平面図、第１３図は、すじ状
欠陥を検査する場合の走査方法を説明するための
平面図、第１４図は、第１０図に係る磁気デイス
クの表面欠陥検査装置の動作を説明するための検
査ブロツク線図である。 １……磁気デイスク、２……クレータ状欠陥、
３……すじ状欠陥、５……塗布膜、６……傾斜平
行照明光、７，７ａ，７ｂ……反射光、８……散
乱光、１２……凸レンズ、１３……ピンホール、
１４……凸レンズ、１５……ピンホール、１６…
…光電変換素子、１７……スリツト、１８……遮
光光学系、１９……シリンドリカルレンズ、２０
……傾斜平行照明装置、２１，２１Ａ……光電変
換装置、２９……試料搬送部、４４……表示回
路、θ……傾斜角度。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁気デイスクの梨地状微小凹凸をなした表面
   に、その表面に対して傾斜角度を有する傾斜平行
   照明光を照射し、この照明光による前記表面から
   の反射光の照度分布を、前記梨地状微小凹凸から
   生じる散乱光を遮光する遮光光学系を具備した光
   電変換手段により測定することにより、前記表面
   に分布する、大きさに比べて深さが著しく浅い欠
   陥を検出することを特徴とする磁気デイスクの表
   面欠陥検査方法。 ２ 遮光光学系を透過する光を局部的に受光して
   欠陥を感度よく検出することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の磁気デイスクの表面欠陥検
   査方法。 ３ 磁気デイスクの梨地状微小凹凸をなした表面
   に、この表面に対して傾斜角度を有する傾斜平行
   照明光を照射する傾斜平行照明手段と、 この傾斜平行照明手段によつて照明された前記
   表面の梨地状微小凹凸から生じる散乱光を遮光す
   る遮光光学系を具備し、前記表面からの反射光の
   照度分布を電気信号として測定して、前記表面に
   分布する、大きさに比べて深さが著しく浅い欠陥
   を検出する光電変換手段と、 前記磁気デイスクの全面にわたつて前記傾斜平
   行照明光を走査する走査手段とを備えた ことを特徴とする磁気デイスクの表面欠陥検査装
   置。 ４ 遮光光学系として、２枚の凸レンズとこれら
   の間に介挿したピンホールとを備えたことを特徴
   とする特許請求の範囲第３項記載の磁気デイスク
   の表面欠陥検査装置。 ５ 光電変換手段として、遮光光学系の後に、受
   光領域を制限する部材と光電変換素子とを組合せ
   て配設したことを特徴とする特許請求の範囲第３
   項記載の磁気デイスクの表面欠陥検査装置。 ６ 光電変換手段として、遮光光学系の後に、一
   次元的に集光する集光光学系と該集光光学系で集
   光された光を受光すべく受光領域を一次元的に制
   限する部材と光電変換素子とを組合せて配設した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の磁
   気デイスクの表面欠陥検査装置。