JPH063279A - ハードディスク又はウエハーの検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】点光源光及び平行光をハードディスク又はウエ
ハーに当てて反射させ、それぞれの反射光又は散乱光を
別々にＣＣＤセンサーカメラで写し撮り、その光の階調
差を検知することによるハードディスク又はウエハーの
検査方法及び検査装置。 【効果】ハードディスク又はウエハーのスクラッチ、ピ
ンホール、しみ、へこみ、小突起などの非常に浅い凹凸
の欠陥部を効率的に検査することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハードディスク又はウ
エハーのスクラッチ、ピンホール、へこみ、小突起など
の非常に浅い凹凸の欠陥部を効率的に検査することがで
きるハードディスク又はウエハーの検査方法、その方法
を実施することができる装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピューターなどの
発達に伴い、パーソナルコンピューターに用いられるハ
ードディスクの使用量が増大している。ハードディスク
は、磁性材料をアルミニウム合金製の金属円板の表面に
塗布したもので、高速で回転させ磁気ヘッドで書き込
み、読み出しを行うことができるものである。ところ
で、これらのハードディスクには、製造工程の何らかの
原因によるスクラッチ、ピンホール、へこみ、小突起、
しみなどの欠陥部が生じることがある。これらの欠陥部
は、ハードディスクの性能を著しく損なうので、ハード
ディスクの検査は極めて重要である。しかしながら、従
来、このハードディスクの検査は、螢光灯等の像が歪む
のを利用して、表面の凹凸を検査したり、或は点光源を
対象物に当ててその像を目視検査する方法などにより行
われており、時間と労力を要し効率が極めて悪く、さら
に、小さな欠陥部は検査するこができないなどの欠点が
あった。一方、近年の電子技術の発達に伴い、ウエハー
の小型化、高性能化が図られいる。このようなウエハー
は、その表面の小さな欠陥があっても著しく性能を損な
うことになる。従来、ウエハーの検査も、ハードディス
クの検査と同様な方法で検査されており、効率的な検査
方法は提案されていなかった。従って、ハードディスク
又はウエハーの効率的な検査方法が大きな課題であり、
小さな欠陥部も検知することができるハードディスク又
はウエハーの効率的な検査方法が切望されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のハー
ドディスク又はウエハーの検査方法の問題点に鑑み、ハ
ードディスク又はウエハーのスクラッチ、ピンホール、
へこみ、小突起などの欠陥部を迅速に、効率的に、しか
も精度良く検査することができるハードディスク又はウ
エハーの検査方法及びその方法を実施することができる
検査装置を提供することを目的としてなされたものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、点光源による直線光
がハードディスク又はウエハーに当たって反射するとき
に、例えばヘコミ部からの反射光の反射角が正常部から
の反射角と異なるため反射光の一部は光強度が大きくな
り、また他の一部は光強度が小さくなり、そのために反
射光の強度にムラが生じ、反射光に明部と暗部が生じる
ことになるが、その明暗部をＣＣＤセンサーカメラによ
り識別して検知することができることを見い出し、さら
に平行光をスクラッチなどの欠陥部があるハードディス
ク又はウエハーに照射した場合も点光源による直線光と
同様に生じる明暗部をＣＣＤセンサーカメラにより識別
して検知することができることを見い出し、これにより
ハードディスク又はウエハーの欠陥部を効率良く検査で
きることを見い出し本発明を完成するに至った。すなわ
ち、本発明は、点光源光及び平行光をハードディスク又
はウエハーに当てて反射させ、それぞれの反射光又は散
乱光を別々にＣＣＤセンサーカメラで写し撮り、その光
の階調差を検知することを特徴とするハードディスク又
はウエハーの検査方法を提供するものである。また、本
発明は、点光源光を発生する光源及び平行光を発生する
光源から成る検査光源、ハードディスク又はウエハーか
らのそれぞれの反射光又は散乱光を写し撮ることができ
るＣＣＤセンサーカメラ、その光の階調差を検知するこ
とができる検知手段を有することを特徴とするハードデ
ィスク又はウエハーの検査装置を提供するものである。

【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
ハードディスク又はウエハーの検査方法は、点光源光及
び平行光をにハードディスク又はウエハーに当てて反射
させることが必要である。点光源による直線光は、ハー
ドディスク又はウエハーのヘコミ、小突起などの欠陥部
を精度良く検査することができる。また、平行光による
反射光及び散乱光は、ハードディスク又はウエハーのス
クラッチ、ピンホール、しみなどの欠陥部を検査するこ
とができる。点光源光及び平行光は、ハードディスク又
はウエハーに同時に照射しても良く、順次別々に照射し
て良い。点光源光及び平行光をハードディスク又はウエ
ハーに順次照射する場合、その当てる順序は、特に限定
されるものではなく、適宜選定すれば良い。つまり、ハ
ードディスク又はウエハーの検査したい範囲に点光源光
又は平行光のいずれかの光を当てて、反射させてその反
射光又は散乱光を検知してハードディスク又はウエハー
を検査し、次いで先に当てた光の照射を止めてもう一方
の光を当てて反射させ、その反射光又は散乱光を検知す
ることによりハードディスク又はウエハーを検査すれば
良い。点光源光は、例えば点光源をそのまま使っても良
く、又ピンホールに当てることによりより小径の点光源
光を得ることができる。一方、平行光は、例えば光源か
らの光を光ファイバーにより誘導することにより得るこ
とができる。

【０００６】点光源光及び平行光を発生する光源は、特
に限定されるものではなく種々の光源を使用することが
できるが、キセノン光源、水銀灯、ハロゲン灯、メタル
ハライド灯などが好ましい。点光源光は、これらの光源
の前にピンホールを置き、そのピンホールに光源から出
た光を通すことにより得ることが出来る。一方、平行光
は、種々の手段により得ることができ、例えば、これら
の光源の前にスリットを置くことにより、またガラスフ
ァイバーにより得ることができる。点光源光及び平行光
の強度は、特に限定されるものではなく、使用するＣＣ
Ｄセンサーの感度に合わせた強度にすれば良い。点光源
光及び平行光の強度が大きすぎると、信号が飽和してし
まうという欠点が生じ易く、強度が小さすぎると、感度
が低下するという欠点が生じ易くなる。点光源光及び平
行光は、光源からのこれらの光を直接ハードディスク又
はウエハーに照射しても良いし、反射ミラーなどにより
光源からの光を反射させて、その反射光を照射しても良
い。後者の場合、装置を小型化することができるので、
好ましい。また、点光源光及び平行光の入射角は、特に
限定されるものではなく、通常０〜９０°の範囲で適宜
選定すれば良いが、１０〜８０°の範囲が好ましい。点
光源光及び平行光を照射する範囲は、特に限定されるも
のではなく、ハードディスク又はウエハーの検査したい
範囲の一部分又は全部に当てれば良い。

【０００７】本発明においては、ハードディスク又はウ
エハー面で光源からの点光源光又は平行光を反射させ、
それぞれの反射光又は散乱光を別々にＣＣＤ（電荷結合
素子）センサーを内蔵したＣＣＤセンサーカメラで写し
撮ることが必要である。ＣＣＤセンサーには、ＣＣＤラ
インセンサーとＣＣＤエリアセンサーがあり、両者とも
本発明に適用することができるが、本発明においてはＣ
ＣＤラインセンサーが好ましい。ＣＣＤラインセンサー
は、高分解能で検知することができ、また高速処理がや
り易いという利点がある。ＣＣＤラインセンサーは、画
像素子が多数配列されたものであり、その画像素子の数
は通常直線状に１００〜１００００の範囲であり、好ま
しくは５１２〜１００００の範囲である。このＣＣＤラ
インセンサーによって検知すると、欠陥部の大きさも検
知することができる。また、一度に写し撮る幅は、特に
限定されるものではなく、ハードディスク又はウエハー
の検査範囲の大きさ、写し撮る部分の拡大倍率、画像素
子の数などにより適宜選定して決定すれば良い。

【０００８】本発明においてＣＣＤラインセンサーカメ
ラによりハードディスク又はウエハーを検知する場合
は、ハードディスク又はウエハー上を移動させて全体を
検知する。この場合、ハードディスク又はウエハーを移
動させてハードディスク又はウエハーの全体を検査して
も良く、ハードディスク又はウエハーは固定しておきＣ
ＣＤラインセンサーカメラを移動させてハードディスク
又はウエハーの全体を検査しても良く、またハードディ
スク又はウエハーとＣＣＤラインセンサーカメラの両方
を移動させても良い。このハードディスクやウエハー又
はＣＣＤラインセンサーカメラの移動形態は、特に限定
されるものではなく、適宜選定して決めれば良く、例え
ば直線状の移動、曲線状の移動、中心点回りの回動など
種々の移動形態を採ることができるが、ハードディスク
を検査する場合、ＣＣＤセンサーカメラを固定してハー
ドディスクを回転させながら検査する方法が好ましい。
なお、ウエハーを回転させながらＣＣＤラインセンサー
カメラで検知すると、回転軸付近の検査が難しいので好
ましくない。

【０００９】また、ハードディスク又はウエハーを回転
させる際に、スピンドルの回転精度や、面振れ、偏心な
どを厳密にコントロールすることが好ましい。このハー
ドディスク又はウエハーの回転制御をする方法として
は、エンコーダーを使用する方法が好ましい。これらの
移動は、自動的に行うことができる手段により行うこと
が好ましい。本発明においては、点光源光及び平行光の
それぞれの反射光又は散乱光を別々にＣＣＤ（電荷結合
素子）センサーを内蔵したＣＣＤセンサーカメラで写し
撮る。点光源光と平行光を同時に照射する場合は、ＣＣ
Ｄセンサーカメラを２台以上設けておき、それぞれのＣ
ＣＤセンサーカメラで写し撮ることができる。また、点
光源光と平行光を順次照射する場合は、１台のＣＣＤセ
ンサーカメラで順次写し撮っても良いし、別のＣＣＤセ
ンサーカメラでそれぞれ写し撮っても良い。ハードディ
スク又はウエハーを移動させながら、ＣＣＤラインセン
サーカメラで検査する場合、ハードディスク又はウエハ
ーの一部分に点光源光を当てて、その反射光を検知する
と同時に他の部分に平行光を当ててその反射光又は散乱
光を検知すると点光源光と平行光の検査が同時にできる
ので好ましい。

【００１０】ＣＣＤセンサーカメラで写し撮る反射光又
は散乱光は、ハードディスク又はウエハーからの直接セ
ンサーに光を当てて処理しても良いし、フィールドレン
ズにより集光させ、対物レンズを介して得られる反射光
又は散乱光でも良い。なお、凹凸の欠陥部が大きい場合
には、それ程解像度を必要としないため、後者の方法で
はセンサーの一画素が見える範囲を大きくすることがで
きるので、好ましい。本発明は、ＣＣＤセンサーカメラ
で写し撮った反射光又は散乱光を明部と暗部に区別し
て、その光の階調差を検知することが必要である。ＣＣ
Ｄセンサーカメラで写し撮った反射光又は散乱光には、
明部と暗部がある。すなわち、点光源光又は平行光がハ
ードディスク又はウエハーに当たって反射するときに、
例えばヘコミ部からの反射光の反射角が正常部からの反
射角と異なるため反射光の一部は光強度が大きくなり、
また他の一部は光強度が小さくなり、そのために反射光
の強度にムラが生じ、反射光に明部と暗部が生じること
になる。本発明においては、この反射光又は散乱光の明
部と暗部をＣＣＤラインセンサーの画素により検出を行
うことが好ましい。

【００１１】明部と暗部とを区別して検知する方法は、
種々の方法が採用でき、例えば、ハードディスク又はウ
エハーの正常部からの反射光又は散乱光の強度を基準強
度として設定しておき、その基準強度から所定量のずれ
のある光強度を検知した画像素子を区別する方法、ＣＣ
Ｄラインセンサーの隣接する画像素子の光強度が異なる
毎に明部と暗部を区別する方法などが挙げられる。な
お、所定量のずれの大きさは、任意に設定することがで
きる。また、ハードディスク又はウエハーの正常部から
の反射光又は散乱光を基準強度とする場合、欠陥部の少
ないハードディスク又はウエハーの全体を検査して得ら
れる反射光又は散乱光の強度の平均値は、ハードディス
ク又はウエハーの正常部からの反射光又は散乱光の強度
と殆ど差がないので、その平均値を基準強度としても良
い。

【００１２】基準強度を設定した場合、基準強度よりも
光強度が大きい高強度区域と低強度区域の両方を区別し
て認識することができる。なお、高強度区域及び低強度
区域は、さらに適当な範囲に分割して区別することもで
きる。また、本発明においては、高強度区域の反射光と
低強度区域の光を同時に検知しても良い。検知データは
画像処理することができる。この画像処理としては、例
えばモニター画面上にハードディスク又はウエハーの表
面を写し出させるものやハードディスク又はウエハーの
欠陥部を数値化してその数値を表示するものなどが挙げ
られる。モニター画面上にハードディスク又はウエハー
の表面を写し出させることにより、ハードディスク又は
ウエハーの欠陥部の大きさや位置を容易に知ることがで
きる。

【００１３】なお、本発明においては、画像処理する際
に照度補正、輝度補正などの補正や、ラベリング機能な
どの機能を付けることにより、欠陥部をより正確に検知
することができるので好ましい。ここで、照度補正と
は、一定面積を均一に照明することや、レンズ収差、Ｃ
ＣＤラインセンサーの奇数、偶数間のバラツキなどによ
る照度ムラを計算によって除去することである。輝度補
正とは、例えばハードディスク又はウエハーの回転時の
面振れ、偏心などにより光の反射角が変化する場合に、
総光量が変化するのを補正することである。また、ラベ
リング機能とは、欠陥部が一塊であるのか散在している
のかを判断し、面積計算をも正確に行う機能である。ま
た、本発明はコンピュータにより制御して欠陥部を検知
することができる。コンピュータによる制御は、種々の
プログラムにより行うことができるが、そのプログラム
の例としては、図５に示すフローチャートに示されるプ
ログラムなどが挙げられる。

【００１４】次に、本発明のハードディスク又はウエハ
ーの検査装置について説明するが、上述したハードディ
スク又はウエハーの検査方法と同様な構成であるので、
異なる構成の部分について説明する。本発明のハードデ
ィスク又はウエハーの検査装置は、点光源光を発生する
光源及び平行光を発生する光源から成る検査光源を有す
ることが必要である。ハードディスク又はウエハーの検
査装置には、点光源と平行光光源の両光源を順次別々に
点灯する場合、自動切り替え器を備えていることが好ま
しい。この自動切り替え器に、予め切り替え時期を設定
することにより、より効率的にハードディスク又はウエ
ハーを検査することができる。本発明のハードディスク
又はウエハーの検査装置には、ハードディスク又はウエ
ハーからの反射光を写し撮ることができるＣＣＤセンサ
ーカメラが備えられている。ＣＣＤセンサーカメラの配
置は、所望の分解能に合わせ適宜決定すれば良い。

【００１５】

【作用】本発明のハードディスク又はウエハーの検査装
置は、まず点光源光光源又は平行光光源の少なくともい
ずれか一方の光源を点灯して、その光をハードディスク
又はウエハーに当てる。次いで、その光がハードディス
ク又はウエハーの表面により反射され、その反射光又は
散乱光をＣＣＤセンサーカメラで写し撮る。そして、写
し撮られた反射光又は散乱光は、検知部により明部と暗
部に区別して検知される。そして、いずれか一方の光に
よる検査をした後、次いで他の一方の光を同様に照射し
て同様に検査する。これらの手順により、本発明のハー
ドディスク又はウエハーの検査装置によりハードディス
ク又はウエハーを効率良く検査することができる。本発
明においては、カメラの中に内蔵されているＣＣＤセン
サーなどにより検知され、その受光強度信号をコンピュ
ーターに送りデータ処理されることにより、ハードディ
スク又はウエハーの欠陥部の検査を行うことができる。
これにより、本発明のハードディスク又はウエハーの検
査方法を自動化することができる。さらに、ハードディ
スク又はウエハーの検知装置へのハードディスク又はウ
エハーの送り込み、検知場所でのハードディスク又はウ
エハーなどのスキャニング、所定の設定値以上の欠陥が
あった場合の自動選別、検査終了後のハードディスク又
はウエハーの検知場所からの送り出しを自動的に行う手
段により完全に自動化することができる。

【００１６】

【実施例】次に本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。ただし、本発明はこれらの例によって何ら
限定されるものではない。図１は、本発明のハードディ
スクの検査方法の一例を示した概略図である。キセノン
光源１から発生した光はレンズ２で集光され、ピンホー
ル３を通過することにより点光源光４になる。この直線
光４は、反射ミラー５により反射され、次いで中心部が
３０°の入射角でハードディスク６全体に当てられる。
ハードディスク６は、図示されていない高分解能エンコ
ーダーを有する回転駆動装置により回転されている。高
分解能エンコーダーが備えられているので、ハードディ
スク６を一定速度で回転させることができるので、精度
良く検査することができる。

【００１７】ハードディスク６に当てられた光は、反射
されて反射光７になり、ハードディスクからの反射光の
半径線上の反射光のみがＣＣＤラインセンサーカメラに
写し撮られてＣＣＤラインセンサーカメラに内蔵されて
いるＣＣＤラインセンサー８に検知される。このＣＣＤ
ラインセンサー８には、画像素子が直列に２０４８又は
５０００個配列されている。ハードディスク６を順次回
転させることによりハードディスク６の全体を検査する
こができる。検知された反射光７は図示されていない光
強度検知部で明暗部を区別して検知される。このとき、
明部と暗部の区別は、予めハードディスクの全体を検査
してその反射光の強度の全体の平均値を基準値として設
定し、その基準値から５〜１０％ずれている光強度の反
射光をＣＣＤラインセンサーの画像素子毎に検知した。
さらに、測定された受光強度は、図示していないデータ
処理部により処理されて画像処理することができる。こ
の方法により、ハードディスク６のヘコミ、小突起など
の欠陥部を検査することができた。

【００１８】次に、点光源光４の照射を止めて、点光源
光の照射と同様に図示していない平行光をハードディス
クに当てて、反射させ、その反射光をＣＣＤラインセン
サーカメラにより検知し、ハードディスクの全体をスキ
ャニングして検査を行った。このとき、明部と暗部の区
別は、予めハードディスクの全体を検査してその反射光
の強度の全体の平均値を基準値として設定し、その基準
値から ％ずれている光強度の反射光をＣＣＤライ
ンセンサーの画像素子毎に検知した。これにより、ハー
ドディスクのスクラッチ、ピンホールなどの欠陥部を検
査することができた。その結果、自動的にハードディス
クの欠陥部を検知できた。図２は、図１の検査方法にお
いて、反射光７をフィルドレンズ９で集光し、さらに対
物レンズ１０で６５％に縮小して、その光をＣＣＤライ
ンセンサー８で検知する方法の概略図である。これによ
り、解像度を落とすことができる。

【００１９】図３は、図１の検査方法において、点光源
光と平行光を同時にハードディスクに照射した例を示す
概略図である。点光源光の反射光は、図１と同様にＣＣ
Ｄラインセンサー８により検知され、一方、平行光の光
源１１から出た平行光１２は、ハードディスク６に照射
されて、ハードディスク６面で反射され、その反射光１
３は対物レンズ１４を通ってＣＣＤラインセンサー１５
により検知される。また、場合によっては平行光の入射
角と同角度の反射角ではなく若干ずらして、散乱光をＣ
ＣＤラインセンサー１５により検知する場合もある。こ
の方法は、点光源光と平行光を同時に照射することによ
り、効率良くハードディスクを検査することができるの
で、好ましい。図４は、本発明のハードディスクの検査
装置の一例を示す概略図である。

【００２０】図中、キセノン光源１を含む点光源光光源
１６が備えられている。また、ハードディスク６への入
射角は、図示していない角度調整具によって反射ミラー
の角度を調整することにより変えることができる。さら
に、光源１６及び反射ミラーの高さは、高さ調整具２２
により適宜高さを選定することができる。ハードディス
ク６は、自動回転式ハードディスク載せ台１８の上に載
せられており、図示されていないエンコーダーにより定
速で精度よく回転されており、ダイレクトドライブ方式
により面振れ、偏心を極めて少なくなるようにしてあ
る。自動回転式ハードディスク載せ台１８は、自動駆動
モーターにより回転駆動されている。一方、ハードディ
スク６からの反射光又は散乱光を写し撮ることができる
ＣＣＤラインセンサーカメラ１７により写し撮る。ＣＣ
Ｄラインセンサーカメラ１７の角度は、図示していない
角度調整具により適宜調整することができる。なお、Ｃ
ＣＤラインセンサーにより検知された反射光は、図示し
ていない接眼レンズにより直接目視することができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明のハードディスク又はウエハーの
検査方法によると、人手により検査する必要がなく、効
率的にハードディスク又はウエハーの欠陥部を検査する
ことができる。従って、本発明のハードディスク又はウ
エハーの検査方法及びその装置は実用上、極めて有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のハードディスクの検査方法の
一例を示した概略図である。

【図２】図２は、本発明のハードディスクの検査方法の
一例を示した概略図である。

【図３】図３は、本発明のハードディスクの検査方法の
一例を示した概略図である。

【図４】図４は、本発明のハードディスクの検査装置の
一例を示した概略図である。

【図５】図５は、本発明のハードディスクの検査装置を
コンピューターによって制御するためのプログラムのフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１ キセノン光源 ２ レンズ ３ ピンホール ４ 点光源光 ５ 反射ミラー ６ ハードディスク ７ 反射光 ８ ＣＣＤラインセンサー ９ フィールドレンズ １０ 対物レンズ １１ 平行光光源 １２ 平行光 １３ 反射光 １４ 対物レンズ １５ ＣＣＤラインセンサー １６ 点光源光光源 １７ ＣＣＤラインセンサーカメラ １８ ハードディスク載せ台

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】点光源光及び平行光をハードディスク又は
   ウエハーに当てて反射させ、それぞれの反射光又は散乱
   光を別々にＣＣＤセンサーカメラで写し撮り、その光の
   階調差を検知することを特徴とするハードディスク又は
   ウエハーの検査方法。
2. 【請求項２】検知したデータを画像処理する請求項１記
   載のハードディスク又はウエハーの検査方法。
3. 【請求項３】ハードディスクを回転させながら点光源及
   び平行光を順次又は同時に別々にハードディスクに当て
   る請求項１記載のハードディスクの検査方法。
4. 【請求項４】点光源光を発生する光源及び平行光を発生
   する光源から成る検査光源、ハードディスク又はウエハ
   ーからのそれぞれの反射光又は散乱光を写し撮ることが
   できるＣＣＤセンサーカメラ、その光の階調差を検知す
   ることができる検知手段を有することを特徴とするハー
   ドディスク又はウエハーの検査装置。
5. 【請求項５】検知手段により検知した検知データを画像
   処理することができる画像処理手段を有する請求項４記
   載のハードディスク又はウエハーの検査装置。
6. 【請求項６】ハードディスク又はウエハーの回転制御を
   することができるエンコーダーを有する請求項４記載の
   ハードディスク又はウエハーの検査装置。