JPH0718809B2 - 表面性状測定装置及び方法 - Google Patents
表面性状測定装置及び方法Info
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- JPH0718809B2 JPH0718809B2 JP63113416A JP11341688A JPH0718809B2 JP H0718809 B2 JPH0718809 B2 JP H0718809B2 JP 63113416 A JP63113416 A JP 63113416A JP 11341688 A JP11341688 A JP 11341688A JP H0718809 B2 JPH0718809 B2 JP H0718809B2
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光学式表面性状測定装置とその方法とに関
し、詳述すれば、物体の表面における検出されたピット
と検出された欠陥の一致性を確かめ、かかる欠陥はキズ
であり、汚れではないことを確認する装置と方法とに関
する。
し、詳述すれば、物体の表面における検出されたピット
と検出された欠陥の一致性を確かめ、かかる欠陥はキズ
であり、汚れではないことを確認する装置と方法とに関
する。
(従来の技術) 製品の品質管理を行う上で、平滑な表面上に生ずる種々
の表面欠陥を検出し、識別することは有益である。この
ような欠陥の検出及び識別は、例えば薄膜磁気媒体の製
造に用いるニッケル渡近アルミニウム基板について行う
ことが、特に重要である。このような欠陥の一種に、一
般に10〜数百ミクロンの直径の局部的な凹部であるピッ
トと称せされる欠陥がある。ピットには、それ自体が平
滑なピットもあれば、クレーター形のピットもある。こ
のような表面欠陥の検出を行う技術は、本出願と同じ出
願人でかつ同日出願の特許出願(発明の名称:表面性状
測定装置及び方法)の明細書に開示されている。種々あ
る欠陥のうち、第2クラス、第3クラスの大きなピット
や小さなピットは密接に関連づけれらている。硬い磁気
媒体に表面欠陥が形成されるのは、何かが表面に衝突す
るか、または、表面からの材料の落ちこぼれに起因して
いて、それによる表面欠陥には、大きなスクラッチや溝
穴(gouges)、もしくは、裂傷、ポチなどがある。ピッ
トのサイズや散乱領域から判断して、大きなピットは、
所定のデータ処理により容易に識別することができる。
しかし、小さなピット(例えば5μmまたはそれ以下の
もの)は、偶発的な表面汚れ(これらは第4クラスのキ
ズと考えられる)と、散乱領域と物理的なサイズにおい
て、酷似しているので、識別が可能でない。
の表面欠陥を検出し、識別することは有益である。この
ような欠陥の検出及び識別は、例えば薄膜磁気媒体の製
造に用いるニッケル渡近アルミニウム基板について行う
ことが、特に重要である。このような欠陥の一種に、一
般に10〜数百ミクロンの直径の局部的な凹部であるピッ
トと称せされる欠陥がある。ピットには、それ自体が平
滑なピットもあれば、クレーター形のピットもある。こ
のような表面欠陥の検出を行う技術は、本出願と同じ出
願人でかつ同日出願の特許出願(発明の名称:表面性状
測定装置及び方法)の明細書に開示されている。種々あ
る欠陥のうち、第2クラス、第3クラスの大きなピット
や小さなピットは密接に関連づけれらている。硬い磁気
媒体に表面欠陥が形成されるのは、何かが表面に衝突す
るか、または、表面からの材料の落ちこぼれに起因して
いて、それによる表面欠陥には、大きなスクラッチや溝
穴(gouges)、もしくは、裂傷、ポチなどがある。ピッ
トのサイズや散乱領域から判断して、大きなピットは、
所定のデータ処理により容易に識別することができる。
しかし、小さなピット(例えば5μmまたはそれ以下の
もの)は、偶発的な表面汚れ(これらは第4クラスのキ
ズと考えられる)と、散乱領域と物理的なサイズにおい
て、酷似しているので、識別が可能でない。
(発明の目的) 本発明は、物体の表面上の小さなピットや大きなピット
を検出し、表面汚れなどの他の種類の欠陥から識別する
改良された技術を提供するのを目的とするものである。
を検出し、表面汚れなどの他の種類の欠陥から識別する
改良された技術を提供するのを目的とするものである。
(発明の開示) 本発明は、ピットには、正真正銘のキズによる欠陥と、
表面汚れによる欠陥があり、ピットの検出と欠陥の検出
との一致性により単なる表面汚れ等の欠陥を識別するこ
とが可能である。
表面汚れによる欠陥があり、ピットの検出と欠陥の検出
との一致性により単なる表面汚れ等の欠陥を識別するこ
とが可能である。
本発明の一つの特徴は、表面欠陥の検出及び確認を行う
システムにあって、そのシステムは、表面に光ビームを
照射する照射手段と、表面から近界鏡面反射域において
散乱した、ピットに相当する反射光と遠界鏡面反射域に
おいて散乱した、その他の欠陥に相当する反射光とを個
別的に検出し、夫々の検出データを出力する検出手段と
で構成されている。また、検出手段の出力に応じて、遠
界鏡面反射域に係わる信号に対して近界鏡面反射域に係
わる信号を正規化して、正規化した近界鏡面反射域に係
わる信号を出力する正規化手段を有する。又、該正規化
手段に応答し、前記正規化した信号から近界鏡面反射成
分を識別する手段を有する。更に、ピット信号と欠陥信
号との一致性に応答し、欠陥が汚れでなくキズであるこ
とを示す手段を有する。
システムにあって、そのシステムは、表面に光ビームを
照射する照射手段と、表面から近界鏡面反射域において
散乱した、ピットに相当する反射光と遠界鏡面反射域に
おいて散乱した、その他の欠陥に相当する反射光とを個
別的に検出し、夫々の検出データを出力する検出手段と
で構成されている。また、検出手段の出力に応じて、遠
界鏡面反射域に係わる信号に対して近界鏡面反射域に係
わる信号を正規化して、正規化した近界鏡面反射域に係
わる信号を出力する正規化手段を有する。又、該正規化
手段に応答し、前記正規化した信号から近界鏡面反射成
分を識別する手段を有する。更に、ピット信号と欠陥信
号との一致性に応答し、欠陥が汚れでなくキズであるこ
とを示す手段を有する。
この好ましい実施例においては、検出手段は、レンズ手
段と照射光源とで構成されており、照射光源としては、
コヒーレントビーム等の平行光線を生ずるものであって
もよく、その一例としてはレーザ光源が挙げられる。ビ
ームと表面との間で相対運動を釀出する手段を設けても
良く、その場合での相対運動は、一方は回転、他方は回
転とは別の方向への運動、と言うように二方向にわたっ
て行われるようにするのが望ましい。更に、個別に検出
する検出手段としては、近界鏡面反射域での散乱反射光
を検出する第1センサーと、遠界鏡面反射域での散乱反
射光を検出する第2センサーとで構成するのが望まし
い。正規化手段は、比較器で構成してもよい。この場
合、比較器には、近界鏡面反射域に係わる信号を第1極
性信号として、また、遠界鏡面反射域に係わる信号を、
前記第1極性信号とは反対極性の第2極性信号として入
力されるようになっているとともに、両信号を加算す
る。あるいは、この比較器を以て、第1極性信号を第2
極性信号から減算するようにしても良い。識別手段とし
ては、正規化した信号の第1極性成分を検出する第1検
出回路と、正規化した信号の第2極性成分を検出する第
2検出回路とで構成しても良い。表示手段といては第1
および第2検出回路に応答するアンドゲートのいづれか
で構成しても良い。
段と照射光源とで構成されており、照射光源としては、
コヒーレントビーム等の平行光線を生ずるものであって
もよく、その一例としてはレーザ光源が挙げられる。ビ
ームと表面との間で相対運動を釀出する手段を設けても
良く、その場合での相対運動は、一方は回転、他方は回
転とは別の方向への運動、と言うように二方向にわたっ
て行われるようにするのが望ましい。更に、個別に検出
する検出手段としては、近界鏡面反射域での散乱反射光
を検出する第1センサーと、遠界鏡面反射域での散乱反
射光を検出する第2センサーとで構成するのが望まし
い。正規化手段は、比較器で構成してもよい。この場
合、比較器には、近界鏡面反射域に係わる信号を第1極
性信号として、また、遠界鏡面反射域に係わる信号を、
前記第1極性信号とは反対極性の第2極性信号として入
力されるようになっているとともに、両信号を加算す
る。あるいは、この比較器を以て、第1極性信号を第2
極性信号から減算するようにしても良い。識別手段とし
ては、正規化した信号の第1極性成分を検出する第1検
出回路と、正規化した信号の第2極性成分を検出する第
2検出回路とで構成しても良い。表示手段といては第1
および第2検出回路に応答するアンドゲートのいづれか
で構成しても良い。
本発明の更に別の特徴は、独特な技法で表面上のピット
を検出する方法にあって、その方法は、表面上の被検出
部位を照射し、それに伴って生ずる、ピットをあらわす
近界鏡面反射域での散乱反射光と、他の欠陥を遠界鏡面
反射域での散乱光とを個別的に検出することよりなるも
のである。近界鏡面反射域に係わる信号は、遠界鏡面反
射域に係わる信号に対して正規化されるようになってお
り、而して、正規化した信号の近界鏡面反射成分を識別
することにより、ピット信号と欠陥信号とが一致したと
きに、表面欠陥は表面汚染ではなくて、表面キズである
ことが表示されるようになる。
を検出する方法にあって、その方法は、表面上の被検出
部位を照射し、それに伴って生ずる、ピットをあらわす
近界鏡面反射域での散乱反射光と、他の欠陥を遠界鏡面
反射域での散乱光とを個別的に検出することよりなるも
のである。近界鏡面反射域に係わる信号は、遠界鏡面反
射域に係わる信号に対して正規化されるようになってお
り、而して、正規化した信号の近界鏡面反射成分を識別
することにより、ピット信号と欠陥信号とが一致したと
きに、表面欠陥は表面汚染ではなくて、表面キズである
ことが表示されるようになる。
以後、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施
例を詳述する。
例を詳述する。
(実施例) 表面欠陥は、表面上での規格に合致しないことから生ず
るものであるから、その欠陥部位近傍にソリが生じてい
る。本願発明者は、前述した同日出願の日本国特許出願
(発明の名称:「表面性状測定装置及び方法」)にて示
されているように、表面欠陥をもたらしているものの如
きの微小表面陥落が容易に検出しうる程度、ピット検出
を最適化した。一般に、微小な表面凹部(または凸部)
が検出しうる程の高感度は、表面上に起こることが多
く、しかも、それが欠陥部位とはみなせないようなとこ
ろまで検出されることから感度の良さだけでは高成績を
もたらさない。
るものであるから、その欠陥部位近傍にソリが生じてい
る。本願発明者は、前述した同日出願の日本国特許出願
(発明の名称:「表面性状測定装置及び方法」)にて示
されているように、表面欠陥をもたらしているものの如
きの微小表面陥落が容易に検出しうる程度、ピット検出
を最適化した。一般に、微小な表面凹部(または凸部)
が検出しうる程の高感度は、表面上に起こることが多
く、しかも、それが欠陥部位とはみなせないようなとこ
ろまで検出されることから感度の良さだけでは高成績を
もたらさない。
従って、検査で表面上の微小局部ソリないしピットを検
出すること自体は大して意味をなさない。しかし、局部
的な微小ピットが存在で物理的欠陥がそばにあると認識
することは、有意義なことである。なぜなら、この情報
を物理的欠陥を表面汚れとを区別する指標として利用で
きるからである。即ち、微小ピット信号が、物理的欠陥
検出器からの信号と同時に存在すれば、正真正銘の物理
的欠陥のごとき表面上のキズが識別できるのである。
出すること自体は大して意味をなさない。しかし、局部
的な微小ピットが存在で物理的欠陥がそばにあると認識
することは、有意義なことである。なぜなら、この情報
を物理的欠陥を表面汚れとを区別する指標として利用で
きるからである。即ち、微小ピット信号が、物理的欠陥
検出器からの信号と同時に存在すれば、正真正銘の物理
的欠陥のごとき表面上のキズが識別できるのである。
別の表現で言えば、高感度モードで操作すれば、ピット
検出光学系が、ノイズの多い光学表面上、または汚れの
あるところでのピットないし、微小ソリ(凹形または凸
形)を検出してくれるのである。物理的欠陥(スクラッ
チ、くぼみ(gouges)、プリックなど)は、その周囲に
ソリを伴っているものである。他方、ほこりやちりなど
による表面上の汚れは、物理的な表面損傷とは異なっ
て、ソリが伴われることはない。従って、ピット検出
で、非常に汚れている表面であっても、物理的欠陥の有
無を識別する手段が得られるのである。即ち、ピット信
号と標準的な物理的欠陥信号とのアンド論理をとること
で、物理的欠陥のみを弁別し、汚れを無視する合成信号
が得られるのである。
検出光学系が、ノイズの多い光学表面上、または汚れの
あるところでのピットないし、微小ソリ(凹形または凸
形)を検出してくれるのである。物理的欠陥(スクラッ
チ、くぼみ(gouges)、プリックなど)は、その周囲に
ソリを伴っているものである。他方、ほこりやちりなど
による表面上の汚れは、物理的な表面損傷とは異なっ
て、ソリが伴われることはない。従って、ピット検出
で、非常に汚れている表面であっても、物理的欠陥の有
無を識別する手段が得られるのである。即ち、ピット信
号と標準的な物理的欠陥信号とのアンド論理をとること
で、物理的欠陥のみを弁別し、汚れを無視する合成信号
が得られるのである。
本発明による光学式検出装置10を第1図に示す。この検
出装置10は、磁気記憶ディスク16の被検査表面14と照射
光を発する照射光源12を備えている。ディスク16は、表
面14の平面において互いに直交する二方向で移動するよ
うに支持されている。このようにディスク16を支持する
ことにより、照射光20が形成するスポット光22を、表面
14に対して相対移動させることができる。表面14は平
滑、即ち、鏡面仕上げされているので、表面欠陥さえな
ければ、照射光20をもと通り反射する。しかし、凹凸な
いしピットがあれば、その個所で照射光が散乱反射する
が、その場合、遠界鏡面反射域においてではなくて、近
界鏡面反射域において散乱反射する。第1図において
は、近界鏡面反射域での散乱反射光をほぼ円錐形光束26
として示してあるが、この円錐形光束26は、センサー28
に近づくにつれて断面形状が環状形を呈している。例え
ばピット以外のスクラッチ、くぼみ(gouges)などの表
面欠陥やチリ、ほこり、指紋、油などの汚れなどが表面
14上にあれば、散乱反射光は、円錐形光束30で示したよ
うに遠界鏡面反射域から生ずることになる。即ち、凹所
やピットがあれば、散乱反射は主として近界鏡面反射域
にて起こることから、28を以って示したようなセンサー
を用いて、表面14上でのピットの有無を検出することが
できるのである。また、ピットは欠陥であって、表面汚
れとは別のものであることから、両者を検出して区別す
ることもできるのである。ところで、本明細書において
「近界鏡面反射域((near−specular region)」と
「遠界鏡面反射域(far−specular region)」なる用語
を用いているが、これらは、夫々、約40〜100ミリラジ
アンと、100ミリラジアン以上の角度をなす部域を意味
する。第1図では、照射光20は表面14に対して法線方向
に沿っているものとして示してあるが、本発明は必ずし
もそのようにする必要はなく、反射面(geazing)と法
線との間ならどんな角度でもよいものである。反射鏡22
は、光源12からの照射ビーム20を表面14へと偏向させる
とともに、表面14からの反射光については、円錐形光束
26として散乱反射する近界鏡面反射域における反射光の
中心部のみを事実上ブロックするように、その形状と位
置とが定められている。
出装置10は、磁気記憶ディスク16の被検査表面14と照射
光を発する照射光源12を備えている。ディスク16は、表
面14の平面において互いに直交する二方向で移動するよ
うに支持されている。このようにディスク16を支持する
ことにより、照射光20が形成するスポット光22を、表面
14に対して相対移動させることができる。表面14は平
滑、即ち、鏡面仕上げされているので、表面欠陥さえな
ければ、照射光20をもと通り反射する。しかし、凹凸な
いしピットがあれば、その個所で照射光が散乱反射する
が、その場合、遠界鏡面反射域においてではなくて、近
界鏡面反射域において散乱反射する。第1図において
は、近界鏡面反射域での散乱反射光をほぼ円錐形光束26
として示してあるが、この円錐形光束26は、センサー28
に近づくにつれて断面形状が環状形を呈している。例え
ばピット以外のスクラッチ、くぼみ(gouges)などの表
面欠陥やチリ、ほこり、指紋、油などの汚れなどが表面
14上にあれば、散乱反射光は、円錐形光束30で示したよ
うに遠界鏡面反射域から生ずることになる。即ち、凹所
やピットがあれば、散乱反射は主として近界鏡面反射域
にて起こることから、28を以って示したようなセンサー
を用いて、表面14上でのピットの有無を検出することが
できるのである。また、ピットは欠陥であって、表面汚
れとは別のものであることから、両者を検出して区別す
ることもできるのである。ところで、本明細書において
「近界鏡面反射域((near−specular region)」と
「遠界鏡面反射域(far−specular region)」なる用語
を用いているが、これらは、夫々、約40〜100ミリラジ
アンと、100ミリラジアン以上の角度をなす部域を意味
する。第1図では、照射光20は表面14に対して法線方向
に沿っているものとして示してあるが、本発明は必ずし
もそのようにする必要はなく、反射面(geazing)と法
線との間ならどんな角度でもよいものである。反射鏡22
は、光源12からの照射ビーム20を表面14へと偏向させる
とともに、表面14からの反射光については、円錐形光束
26として散乱反射する近界鏡面反射域における反射光の
中心部のみを事実上ブロックするように、その形状と位
置とが定められている。
第2図に示した本発明による検出装置40は、ピットの存
在に伴う近界鏡面反射域からの散乱反射光をあらわすセ
ンサー28からの出力信号と、円錐形光束30で示した遠界
鏡面反射域からの散乱反射光をあらわす類似のセンサー
48からの出力信号とが夫々、ライン44とライン46とを介
して入力される正規化回路42を備えている。一般に正規
化回路42は、S/N比を約2:1から30〜40:1の範囲へと改善
する。この正規化回路42からの出力は弁別回路50に供給
される。弁別回路50は、近界鏡面反射と遠界鏡面反射に
係わる信号をあらわす正規化した信号の成分を検出す
る。弁別回路50からの出力は、欠陥検出器51に供給され
て、ピットとその他の欠陥の表示の一致に伴って欠陥が
表示される。
在に伴う近界鏡面反射域からの散乱反射光をあらわすセ
ンサー28からの出力信号と、円錐形光束30で示した遠界
鏡面反射域からの散乱反射光をあらわす類似のセンサー
48からの出力信号とが夫々、ライン44とライン46とを介
して入力される正規化回路42を備えている。一般に正規
化回路42は、S/N比を約2:1から30〜40:1の範囲へと改善
する。この正規化回路42からの出力は弁別回路50に供給
される。弁別回路50は、近界鏡面反射と遠界鏡面反射に
係わる信号をあらわす正規化した信号の成分を検出す
る。弁別回路50からの出力は、欠陥検出器51に供給され
て、ピットとその他の欠陥の表示の一致に伴って欠陥が
表示される。
第1図に示したセンサー28,48を上方より見下したとこ
ろを第3図に示す。図示の如く、両センサー28,48は環
状形を呈している。
ろを第3図に示す。図示の如く、両センサー28,48は環
状形を呈している。
第1図から第3図において、本発明の基本的な構成を示
したが、より好ましい構成を第4図に示す。
したが、より好ましい構成を第4図に示す。
第4図において、光学式検出装置10aは光源を含んでい
るが、この光源としてはレザー60の如く、平行コヒーレ
ント光を発するものが好ましいものの、それに限られな
い。レザー60からの出力ビームは、ビームエキスパンダ
ー62と焦点合せ用レンズ64とに順次入射して、ビーム20
aとなり、やがて偏向ミラー70(corner mirror)に入射
する。偏向ミラー70に入射したビームは、偏向ミラー70
によりディスク16aの表面14aへと偏向され、やがて表面
14a上にスポット光22aを形成する。ディスク16aは、矢
印74の方向へディスク16aを回転させるエアースピンド
ル72に装架されている。エアースピンドル72の回転はエ
ンコーダー76によりモニターされるとともに、制御され
る。矢印80で示した方向へのエアースピンドル72の往復
動は、サーボ駆動装置78で行っている。このようにディ
スク16aの表面14aにスポット光22aが照射されている時
に、表面14a上に表面陥落部、即ち、ピットが照射され
ると、近界鏡面反射域において照射光が反射される。近
界鏡面反射域で反射された照射光は、偏向ミラー70で偏
向された後、ビームスプリッター68で再び偏向され、や
がてピット検出器28aに入射する。ビーム検出器28aとビ
ームスプリッター68との間に介装してあるものは空間フ
ィルター66であって、この空間フィルター66で、近界鏡
面反射域で反射した照射光に含まれている鏡面反射成分
を遮光するようになっている。従って、近界鏡面反射域
での散乱反射光26aのみが空間フィルター66を透過し
て、ピット検出器28aに受光されるものである。而し
て、ピット検出器28aからは近界鏡面反射域における散
乱反射光26aに相当する出力が出される。
るが、この光源としてはレザー60の如く、平行コヒーレ
ント光を発するものが好ましいものの、それに限られな
い。レザー60からの出力ビームは、ビームエキスパンダ
ー62と焦点合せ用レンズ64とに順次入射して、ビーム20
aとなり、やがて偏向ミラー70(corner mirror)に入射
する。偏向ミラー70に入射したビームは、偏向ミラー70
によりディスク16aの表面14aへと偏向され、やがて表面
14a上にスポット光22aを形成する。ディスク16aは、矢
印74の方向へディスク16aを回転させるエアースピンド
ル72に装架されている。エアースピンドル72の回転はエ
ンコーダー76によりモニターされるとともに、制御され
る。矢印80で示した方向へのエアースピンドル72の往復
動は、サーボ駆動装置78で行っている。このようにディ
スク16aの表面14aにスポット光22aが照射されている時
に、表面14a上に表面陥落部、即ち、ピットが照射され
ると、近界鏡面反射域において照射光が反射される。近
界鏡面反射域で反射された照射光は、偏向ミラー70で偏
向された後、ビームスプリッター68で再び偏向され、や
がてピット検出器28aに入射する。ビーム検出器28aとビ
ームスプリッター68との間に介装してあるものは空間フ
ィルター66であって、この空間フィルター66で、近界鏡
面反射域で反射した照射光に含まれている鏡面反射成分
を遮光するようになっている。従って、近界鏡面反射域
での散乱反射光26aのみが空間フィルター66を透過し
て、ピット検出器28aに受光されるものである。而し
て、ピット検出器28aからは近界鏡面反射域における散
乱反射光26aに相当する出力が出される。
スポット光22aの照射域に他の表面欠陥、例えば、欠陥
や汚れが存在することがあるが、その場合、反射光は遠
界鏡面反射域において行われ、30aで示したように、偏
向ミラー70を囲繞しつつ、偏向ミラー70により偏向され
ることなく、焦点合せ用レンズ82により収歛された後
に、欠陥検出器48aに入射する。この欠陥検出器48aから
は、遠界鏡面反射域での散乱反射光30aに相当する出力
が出される。
や汚れが存在することがあるが、その場合、反射光は遠
界鏡面反射域において行われ、30aで示したように、偏
向ミラー70を囲繞しつつ、偏向ミラー70により偏向され
ることなく、焦点合せ用レンズ82により収歛された後
に、欠陥検出器48aに入射する。この欠陥検出器48aから
は、遠界鏡面反射域での散乱反射光30aに相当する出力
が出される。
尚、光学式検出装置10aとしては、第4図に示したもの
に限らず、その他の構成を採ることもできる。その一例
としては、ビームスプリッター68の代りに、光源からの
照射ビーム20aの透過を許容する中心孔を備えたミラー
を用いても良く、こうすれば、照射光の光束をせばめる
ことができるのみならず、S/N比を向上させることがで
きる。
に限らず、その他の構成を採ることもできる。その一例
としては、ビームスプリッター68の代りに、光源からの
照射ビーム20aの透過を許容する中心孔を備えたミラー
を用いても良く、こうすれば、照射光の光束をせばめる
ことができるのみならず、S/N比を向上させることがで
きる。
ピット検出器28aからの出力であって、近界鏡面反射域
での散乱反射光、即ち、ピットをあらわすピット信号
は、ライン44aを経て増幅器92の負入力端に供給され
る。他方、遠界鏡面反射域での散乱反射光をあらわす欠
陥検出器48aからの出力信号、即ち、欠陥信号は前記増
幅器92の正入力端にライン46aを介して供給される。増
幅器92においては、両入力信号が代数式に応じて加算さ
れる。即ち、ピット信号が欠陥信号から減算される。両
入力信号の差をあらわす増幅器92からの出力は、正パル
ス検出器50aと負パルス検出器50aaに供給される。所定
半径におけるディスク16aの1回転毎の増幅器92からの
正規化された出力信号を第5図に示す。この出力信号
は、第4図の回路における接続点96に現れるものであ
る。単一負パルス98は、ピットが表面14a上にあること
を示している。他方、正のバックグランドパルスの大き
さは、表面汚れを含むその他の表面欠陥や、ノイズがあ
ることを示している。
での散乱反射光、即ち、ピットをあらわすピット信号
は、ライン44aを経て増幅器92の負入力端に供給され
る。他方、遠界鏡面反射域での散乱反射光をあらわす欠
陥検出器48aからの出力信号、即ち、欠陥信号は前記増
幅器92の正入力端にライン46aを介して供給される。増
幅器92においては、両入力信号が代数式に応じて加算さ
れる。即ち、ピット信号が欠陥信号から減算される。両
入力信号の差をあらわす増幅器92からの出力は、正パル
ス検出器50aと負パルス検出器50aaに供給される。所定
半径におけるディスク16aの1回転毎の増幅器92からの
正規化された出力信号を第5図に示す。この出力信号
は、第4図の回路における接続点96に現れるものであ
る。単一負パルス98は、ピットが表面14a上にあること
を示している。他方、正のバックグランドパルスの大き
さは、表面汚れを含むその他の表面欠陥や、ノイズがあ
ることを示している。
第6図は第5図の波形における一部分を拡大したもので
あって、負パルス98とそのバックグランドパルスである
正パルスの一部が明確に示されている。第6図に示した
正規化信号の部分は、第7図に示した2つの信号で構成
されている。第7図において下方に示した波形は、欠陥
検出器48aからの欠陥信号であり、上方に示した波形は
ピット検出器28aからのピット信号である。これらの信
号を加算すれば第6図に示したものとなる。ところで、
第7図の上方に示したピット信号のピーク98は、近界鏡
面反射域での散乱反射光だけに大きくなっており、同じ
ピットがあったとしても第7図の下方に示した波形での
ピーク98′はそれより低いものとなっている。と言うこ
とは、ピットの存在に伴って遠界鏡面反射域ではなく、
むしろ近界鏡面反射域での散乱反射がはげしいことを物
語っているのである。
あって、負パルス98とそのバックグランドパルスである
正パルスの一部が明確に示されている。第6図に示した
正規化信号の部分は、第7図に示した2つの信号で構成
されている。第7図において下方に示した波形は、欠陥
検出器48aからの欠陥信号であり、上方に示した波形は
ピット検出器28aからのピット信号である。これらの信
号を加算すれば第6図に示したものとなる。ところで、
第7図の上方に示したピット信号のピーク98は、近界鏡
面反射域での散乱反射光だけに大きくなっており、同じ
ピットがあったとしても第7図の下方に示した波形での
ピーク98′はそれより低いものとなっている。と言うこ
とは、ピットの存在に伴って遠界鏡面反射域ではなく、
むしろ近界鏡面反射域での散乱反射がはげしいことを物
語っているのである。
さて、第5図に示した波形の信号が接続点96に出力され
ているとして、整流器またはダイオードからなる負パル
ス検出器50aaは、ピット98を検出するとともに、その出
力信号をピットサイズ比較器110へ供給する。このピッ
トサイズ比較器110は、ピット信号を大きさごとに4つ
の級に分類して、コンピューター112にピットの大きさ
を知らせるようになっている。正パルス検出器50aも同
様なもので、他の表面欠陥をあらわす正のパルスにおけ
るピーク信号を欠陥サイズ比較器114へ供給し、この比
較器114が前述と同様にサイズ分類を行った後、コンピ
ューター112にその他の表面欠陥の大きさを知らせるよ
うになっている。ピットサイズ検出器110に供給される
ピット信号の振幅は、一部はピットの曲率(凹/凸)に
より定まる。図示の実施例によるシステムでは、5μ程
度のピットと、0.5μ程度のその他の表面欠陥とが検出
できる。因みに、検査員が肉眼見分けられるピットやそ
の他の表面欠陥は夫々、約10〜20μ、約3〜5μ程度で
ある。
ているとして、整流器またはダイオードからなる負パル
ス検出器50aaは、ピット98を検出するとともに、その出
力信号をピットサイズ比較器110へ供給する。このピッ
トサイズ比較器110は、ピット信号を大きさごとに4つ
の級に分類して、コンピューター112にピットの大きさ
を知らせるようになっている。正パルス検出器50aも同
様なもので、他の表面欠陥をあらわす正のパルスにおけ
るピーク信号を欠陥サイズ比較器114へ供給し、この比
較器114が前述と同様にサイズ分類を行った後、コンピ
ューター112にその他の表面欠陥の大きさを知らせるよ
うになっている。ピットサイズ検出器110に供給される
ピット信号の振幅は、一部はピットの曲率(凹/凸)に
より定まる。図示の実施例によるシステムでは、5μ程
度のピットと、0.5μ程度のその他の表面欠陥とが検出
できる。因みに、検査員が肉眼見分けられるピットやそ
の他の表面欠陥は夫々、約10〜20μ、約3〜5μ程度で
ある。
コンピューター112はサーボ駆動装置78を制御するとと
もに、ライン115を介して位置信号が入力されるように
なっているとともに、エンコーダー76を駆動させ、それ
に伴ってライン116を介して位置情報が入力されるよう
になっているから、コンピューター112からの出力をプ
リンターもしくは表示装置118に供給することにより、
下記のように1〜4のいずれかに分類されたピットまた
はその他の表面欠陥が見つかったディスク16aの表面14a
上の半径とその角度を知ることができる。サイズ比較器
110によるピットの大きさの分類は1〜4の級に分かれ
ていて、その一例のプリントアウトの結果を以下に示
す。
もに、ライン115を介して位置信号が入力されるように
なっているとともに、エンコーダー76を駆動させ、それ
に伴ってライン116を介して位置情報が入力されるよう
になっているから、コンピューター112からの出力をプ
リンターもしくは表示装置118に供給することにより、
下記のように1〜4のいずれかに分類されたピットまた
はその他の表面欠陥が見つかったディスク16aの表面14a
上の半径とその角度を知ることができる。サイズ比較器
110によるピットの大きさの分類は1〜4の級に分かれ
ていて、その一例のプリントアウトの結果を以下に示
す。
前表からわかるように、走査番号1〜9は、ディスク16
aを289°回転させたところであって、半径が802〜804.5
ミルの位置において1つのピットが表面14a上にあるこ
とを示している。このピットをピットAとする。また、
走査番号11〜12や走査番号13〜14においても、夫々、ピ
ットC、ピットDが検出されている。走査番号10や走査
番号15においても夫々1つのピット、即ち、ピットBと
ピットEが検出されている。ピット検出の結果は、第8
図に示したようにディスクを模写したマップ上に表示さ
せても良く、この場合、小円は検出されたピットの存在
を示すとともに、第8図の右下隅に示した、小円におけ
るハッチングの定義表に示したように、ハッチングによ
りピットの大きさが表わされている。前掲の表のみなら
ず、第8図のマップは、コンピューター112に第9図に
示したルーチンを実行するようにプログラミングしてお
けば簡単に達成しうる。第9図について説明すれば、ス
テップ120でコンピューター112はピットサイズ比較器11
0の出力をモニターする。次に、ステップ122でピットサ
イズがレベル1に達していないと判定されれば、フロー
124を経てステップ120へ戻る。ピットサイズがレベル1
かまたはそれ以上と判定されれば、ステップ126へ進ん
で、ピットサイズを記憶するとともに、その時の半径方
向の位置と回転位置(角度)とを夫々、ステップ128と
ステップ130において記憶する。このようにして記憶さ
せた情報は、前掲の表ないし第8図のマップとしてプリ
ントアウトすることができ、プリントアウトしたものを
該当する製品に貼付して、残りの生産ラインに送り込め
ば良い。
aを289°回転させたところであって、半径が802〜804.5
ミルの位置において1つのピットが表面14a上にあるこ
とを示している。このピットをピットAとする。また、
走査番号11〜12や走査番号13〜14においても、夫々、ピ
ットC、ピットDが検出されている。走査番号10や走査
番号15においても夫々1つのピット、即ち、ピットBと
ピットEが検出されている。ピット検出の結果は、第8
図に示したようにディスクを模写したマップ上に表示さ
せても良く、この場合、小円は検出されたピットの存在
を示すとともに、第8図の右下隅に示した、小円におけ
るハッチングの定義表に示したように、ハッチングによ
りピットの大きさが表わされている。前掲の表のみなら
ず、第8図のマップは、コンピューター112に第9図に
示したルーチンを実行するようにプログラミングしてお
けば簡単に達成しうる。第9図について説明すれば、ス
テップ120でコンピューター112はピットサイズ比較器11
0の出力をモニターする。次に、ステップ122でピットサ
イズがレベル1に達していないと判定されれば、フロー
124を経てステップ120へ戻る。ピットサイズがレベル1
かまたはそれ以上と判定されれば、ステップ126へ進ん
で、ピットサイズを記憶するとともに、その時の半径方
向の位置と回転位置(角度)とを夫々、ステップ128と
ステップ130において記憶する。このようにして記憶さ
せた情報は、前掲の表ないし第8図のマップとしてプリ
ントアウトすることができ、プリントアウトしたものを
該当する製品に貼付して、残りの生産ラインに送り込め
ば良い。
本発明によれば、アンドゲート150またはその他の一致
検出装置とは、ある種の欠陥がある旨を示している検出
器50aからの出力と、ピットまたはプリック(pricks)
がある旨を示している検出器50aaからの出力とが入力さ
れている。そこで、欠陥が検出されると、欠陥は損傷で
あって、汚れでないことを確認した信号がアンドゲート
150から出力される。一致がなければ、欠陥は損傷では
なく、よごれとかその他の欠陥を意味することになり、
欠陥を損傷として確認する余地はない。所望によって
は、アンドゲート150からの出力を独立して用いること
もできる。
検出装置とは、ある種の欠陥がある旨を示している検出
器50aからの出力と、ピットまたはプリック(pricks)
がある旨を示している検出器50aaからの出力とが入力さ
れている。そこで、欠陥が検出されると、欠陥は損傷で
あって、汚れでないことを確認した信号がアンドゲート
150から出力される。一致がなければ、欠陥は損傷では
なく、よごれとかその他の欠陥を意味することになり、
欠陥を損傷として確認する余地はない。所望によって
は、アンドゲート150からの出力を独立して用いること
もできる。
図示し、かつ、説明した本発明による装置は一例にすぎ
ないものである。要するに、照射光を被検体の表面に照
射し、それによる散乱反射光を近界鏡面反射域にあるも
のか、遠界鏡面反射域にあるものか、両者を弁別すると
ともに、遠界鏡面反射域での散乱反射光をあらわす信号
に対して近界鏡面反射域での散乱反射光をあらわす信号
を正規化し、その正規化した信号の近界鏡面反射成分を
取り出すことによりピットの存在を検出する、このよう
な検出方法も本発明の一つである。
ないものである。要するに、照射光を被検体の表面に照
射し、それによる散乱反射光を近界鏡面反射域にあるも
のか、遠界鏡面反射域にあるものか、両者を弁別すると
ともに、遠界鏡面反射域での散乱反射光をあらわす信号
に対して近界鏡面反射域での散乱反射光をあらわす信号
を正規化し、その正規化した信号の近界鏡面反射成分を
取り出すことによりピットの存在を検出する、このよう
な検出方法も本発明の一つである。
(実施の態様) 以下に、本発明の表面性状測定装置及び方法に係る実施
の態様を述べる。
の態様を述べる。
(1)被検体の表面に照射光を投光する手段と、近界鏡
面反射域における散乱反射光と遠界鏡面反射域における
散乱反射光とを個別的に検出して、それぞれをあらわす
信号を出力する検出手段と、該検出手段の出力に応じ
て、遠界鏡面反射域に係わる信号に対して近界鏡面反射
域に係わる信号を正規化して、正規化した近界鏡面反射
域と係わる信号を出力する正規化手段と、前記正規化し
た近界鏡面反射域に係わる信号から近界鏡面反射成分を
識別することで表面ピットを検出する識別手段と、前記
識別手段に応答して、前記ピット信号と欠陥信号とが一
致すると、表面欠陥は、表面汚染ではなく、表面キズで
あることを示す表示手段とで構成したことを特徴とする
表面上のピットの検出システム。
面反射域における散乱反射光と遠界鏡面反射域における
散乱反射光とを個別的に検出して、それぞれをあらわす
信号を出力する検出手段と、該検出手段の出力に応じ
て、遠界鏡面反射域に係わる信号に対して近界鏡面反射
域に係わる信号を正規化して、正規化した近界鏡面反射
域と係わる信号を出力する正規化手段と、前記正規化し
た近界鏡面反射域に係わる信号から近界鏡面反射成分を
識別することで表面ピットを検出する識別手段と、前記
識別手段に応答して、前記ピット信号と欠陥信号とが一
致すると、表面欠陥は、表面汚染ではなく、表面キズで
あることを示す表示手段とで構成したことを特徴とする
表面上のピットの検出システム。
(2)第(1)項に記載のものであって、前記検出手段
が、レンズ手段と照射光源とを備えていること。
が、レンズ手段と照射光源とを備えていること。
(3)第(2)項に記載のものであって、前記照射光源
は、平行ビームを照射するものであること。
は、平行ビームを照射するものであること。
(4)第(2)項に記載のものであって、前記照射光源
は、コヒーレントビームを照射するものであること。
は、コヒーレントビームを照射するものであること。
(5)第(2)項に記載のものであって、前記照射光源
がレザーからなること。
がレザーからなること。
(6)第(1)項に記載のものであって、前記表面は前
記照射光に対して移動手段により相対移動させられるよ
うになっていること。
記照射光に対して移動手段により相対移動させられるよ
うになっていること。
(7)第(6)項に記載のものであって、前記移動手段
は、前記照射光と表面とを互いに対して二方向に移動さ
せるようになっていること。
は、前記照射光と表面とを互いに対して二方向に移動さ
せるようになっていること。
(8)第(7)項に記載のものであって、前記移動手段
が、前記照射光に対して前記表面を回転させるととも
に、回転方向とは別方向に移動させる手段からなるこ
と。
が、前記照射光に対して前記表面を回転させるととも
に、回転方向とは別方向に移動させる手段からなるこ
と。
(9)第(1)項に記載のものであって、前記検出手段
が、遠界鏡面反射域において散乱した反射光を検出する
手段と、近界鏡面反射域における散乱反射光を検出する
手段とからなること。
が、遠界鏡面反射域において散乱した反射光を検出する
手段と、近界鏡面反射域における散乱反射光を検出する
手段とからなること。
(10)第(1)項に記載のものであって、前記正規化手
段が比較器を備えていること。
段が比較器を備えていること。
(11)第(10)項に記載のものであって、前記比較器
は、近界鏡面反射域に係わる信号を第1極性として、ま
た、遠界鏡面反射域に係わる信号を第1極性とは反対の
第2極性信号として入力されるようになっているととも
に、両者を加算するようになっていること。
は、近界鏡面反射域に係わる信号を第1極性として、ま
た、遠界鏡面反射域に係わる信号を第1極性とは反対の
第2極性信号として入力されるようになっているととも
に、両者を加算するようになっていること。
(12)第(10)項に記載のものであって、前記比較器
は、前記近界鏡面反射域と遠界鏡面反射域とに夫々係わ
る信号の差を求めるようになっていること。
は、前記近界鏡面反射域と遠界鏡面反射域とに夫々係わ
る信号の差を求めるようになっていること。
(13)第(11)項に記載のものであって、前記弁別手段
が、前記正規化した信号の第1極性の成分を検出する第
1検出回路を備えていること。
が、前記正規化した信号の第1極性の成分を検出する第
1検出回路を備えていること。
(14)第(13)項に記載のものであって、前記弁別手段
が、前記正規化した信号の第2極性の成分を検出する第
2検出器を備えていること。
が、前記正規化した信号の第2極性の成分を検出する第
2検出器を備えていること。
(15)第(1)項に記載のものであって、前記表示手段
がアンドゲートを備えていること。
がアンドゲートを備えていること。
(16)第(14)項に記載するものであって、前記表示手
段が、前記第1および第2検出回路に応答するアンドゲ
ートを備えていること。
段が、前記第1および第2検出回路に応答するアンドゲ
ートを備えていること。
(17)表面上の被検出部位を照射し、それに伴って生ず
る、ピットをあらわす近界鏡面反射域での散乱反射光
と、他の欠陥をあらわす遠界鏡面反射域での散乱反射光
とを個別的に検出して、夫々をあらわす信号を得、然る
後、遠界鏡面反射域に係わる信号に対して近界鏡面反射
域に係わる信号を正規化し、正規化した信号の近界鏡面
反射成分であって、ピットの存在を示す前記成分を弁別
し、ピット信号と欠陥信号とが合致すれば、表面欠陥は
表面汚染ではなく、表面キズであることを示すことから
なる表面上のピットの検出方法。
る、ピットをあらわす近界鏡面反射域での散乱反射光
と、他の欠陥をあらわす遠界鏡面反射域での散乱反射光
とを個別的に検出して、夫々をあらわす信号を得、然る
後、遠界鏡面反射域に係わる信号に対して近界鏡面反射
域に係わる信号を正規化し、正規化した信号の近界鏡面
反射成分であって、ピットの存在を示す前記成分を弁別
し、ピット信号と欠陥信号とが合致すれば、表面欠陥は
表面汚染ではなく、表面キズであることを示すことから
なる表面上のピットの検出方法。
第1図は、本発明による光学式検出装置の概略図、第2
図は、本発明による検出装置のブロック図、第3図は、
第1図の検出装置の上面図、第4図は、本発明による、
光学式検出装置と検出装置とを具備したシステムの詳細
ブロック回路図、第5図は、被検体の表面の特定位置と
特定角度とにおける、各回転ごとに得られる正規化した
信号の波形図、第6図は、第5図の一部分の拡大図、第
7図は、第6図に示した正規化した信号を得るべく正規
化されたピット信号と欠陥信号を示す拡大図、第8図
は、本発明のシステムで得たディスク上のピットを示す
マップの平面図、第9図は第8図のマップを得るのに使
われるプログラムルーチンを示すフローチャートであ
る。 14,14a…表面、22…スポット光、32,70…偏向ミラー、2
8,48…センサー、28a…ピット検出器、48a…欠陥検出
器、42…正規化回路、50…弁別回路。
図は、本発明による検出装置のブロック図、第3図は、
第1図の検出装置の上面図、第4図は、本発明による、
光学式検出装置と検出装置とを具備したシステムの詳細
ブロック回路図、第5図は、被検体の表面の特定位置と
特定角度とにおける、各回転ごとに得られる正規化した
信号の波形図、第6図は、第5図の一部分の拡大図、第
7図は、第6図に示した正規化した信号を得るべく正規
化されたピット信号と欠陥信号を示す拡大図、第8図
は、本発明のシステムで得たディスク上のピットを示す
マップの平面図、第9図は第8図のマップを得るのに使
われるプログラムルーチンを示すフローチャートであ
る。 14,14a…表面、22…スポット光、32,70…偏向ミラー、2
8,48…センサー、28a…ピット検出器、48a…欠陥検出
器、42…正規化回路、50…弁別回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック・ティ・チェイス アメリカ合衆国 01810 マサチューセッ ツ,アンドバー,エルム・コート 3番 (72)発明者 サージィ・ヴィ・ブルーデ アメリカ合衆国 01720 マサチューセッ ツ,アクトン,グレート・ロード 399番 エイピイテイ、3 (56)参考文献 特開 昭63−143831(JP,A) 特開 昭58−155731(JP,A) 特開 昭62−163952(JP,A) 特開 昭63−122935(JP,A) 特開 昭58−155731(JP,A)
Claims (7)
- 【請求項1】被検体の表面に照射光を投光する手段と、
近界鏡面反射域における散乱反射光と遠界鏡面反射域に
おける散乱反射光とを個別的に検出して、それぞれをあ
らわす信号を出力する検出手段と、該検出手段の出力に
応じて、遠界鏡面反射域に係わる信号に対して近界鏡面
反射域に係わる信号を正規化して、正規化した信号を出
力する正規化手段と、前記正規化した信号から近界鏡面
反射成分を識別することで表面ピットを検出する第1識
別手段と、前記正規化した信号から遠鏡面反射成分を識
別することで他の表面欠陥を検出する第2識別手段と、
該第1識別手段による表面ピットの検出と、該第2識別
手段による表面欠陥の識別検出が同時に成立すると、表
面欠陥は表面汚染ではなく、ピットや表面キズを含む表
面欠陥であることを示す出力手段とで構成したことを特
徴とする表面上のピットや他の表面欠陥の検出システ
ム。 - 【請求項2】請求項1に記載のシステムであって、前記
正規化手段は比較器を備えていることを特徴とするも
の。 - 【請求項3】請求項2に記載のシステムであって、前記
比較器は、前記近鏡面反射信号を第1極性とし、前記遠
鏡面反射信号を第1極性とは反対の第2極性として入力
され、両信号を合算することを特徴とするもの。 - 【請求項4】請求項2に記載のシステムであって、前記
比較器は、前記近鏡面反射信号から前記遠鏡面反射信号
を減算することを特徴とするもの。 - 【請求項5】請求項3に記載のシステムであって、前記
第2識別手段は、前記正規化信号の第1極性成分を検出
する第1検出器を備えていることを特徴とするもの。 - 【請求項6】請求項5に記載のシステムであって、前記
第2識別手段は、前記正規化信号の第2極性成分を検出
する第2検出器を備えていることを特徴とするもの。 - 【請求項7】被検体の表面に照射光を投光し、近界鏡面
反射域における散乱反射光と遠界鏡面反射域における散
乱反射光とを個別的に検出して、それぞれをあらわす信
号を検出出力し、該検出出力に応じて、遠界鏡面反射域
に係わる信号に対して近界鏡面反射域に係わる信号を正
規化して、正規化した信号を出力し、前記正規化した信
号から近界鏡面反射成分を識別することで表面ピットを
識別検出し、前記正規化した信号から遠鏡面反射成分を
識別することで他の表面欠陥を識別検出し、該表面ピッ
トの識別検出と、該表面欠陥の識別検出が同時に成立す
ると、表面欠陥は表面汚染ではなく、ピットや表面キズ
を含む表面欠陥であることを示すようにしたことを特徴
とする表面上のピットや他の表面欠陥の検出方法。
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