(57)【要約】【課題】将来のハードディスク媒体として開発されている溝構造を持つ磁気ディスク或はその原盤において、異物や欠陥を検査する方式を提供する。【解決手段】光学的スキャトロメトリ−により、溝構造を持つ磁気ディスク或はその原盤を高分解能かつ短時間で検査できる方法を提供できる。スキャトロメトリ法ではプローブ光の入射角を変化させるなど、これまでの磁気ディスク検査装置にはない煩雑な測定が必要であるが、上述したように複数個の光源や光ディテクタを用いる等、測定時間短縮の手段も提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク表面に溝構造を有する磁気記録ディスクまたは当該磁気記録ディスクを製造するための原盤を検査する検査装置において、前記ディスクを回転させるステージを有し、当該ディスク表面の溝構造に対し異なる入射角から複数の光を照射させるか、或いは一つの光の入射角を変化させ、その反射光を測定し、当該測定結果に基づいて前記ディスク表面を計測または／及び評価する手段を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
ディスク表面に溝構造を有する磁気記録ディスクまたは当該磁気記録ディスクを製造するための原盤を検査する検査装置において、前記ディスクを回転させるステージを有し、当該ディスク上の溝構造に対し、異なる直線偏光面をもつ複数の光を照射する手段と、当該光を照射して反射した光を測定する手段とを備え、当該測定結果に基づき前記ディスクを計測または／及び評価する手段を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
ディスク表面に溝構造を有する磁気記録ディスクまたは当該磁気記録ディスクを製造するための原盤を検査する検査装置において、前記ディスクを回転させるステージを有し、当該ディスク上の溝構造に対し、前記ディスク面垂直方向から光を照射する手段と、当該ディスク面からの複数の次数の回折光を測定する手段とを備え、当該測定結果を基に前記ディスク表面を計測または／及び評価する手段を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の磁気記録ディスクの検査装置において、得られたデータを円周座標にマッピングして解析することを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の検査装置において、前記ディスクに記録されているサーボ信号あるいは取得中の反射光強度のデータに従い、光を照射する領域をずらすことにより検査する領域を調整する機能を持つことを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載の検査装置において、
前記ディスク表面を計測または／及び評価する手段は、予め溝構造が記憶された記憶部と当該記憶された溝構造と前記測定結果とを比較する演算部とを少なくとも有する制御装置であることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その表面に隣接トラック或は隣接ビットを分離するための溝を有する磁気ディスクの検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録装置はパーソナルコンピュータやビデオデッキ等に組み込まれ、その媒体である磁気ディスクや光ディスクの生産量も増加の傾向にある。これらディスクの生産において、基盤の平坦性のチェックあるいは生産過程で生じた欠陥や異物の付着を如何に発見するかは重要な問題である。特に、記録密度が増加、つまり記録単位が微小化していく傾向が年々進んでいるため、微小な信号の記録再生をする技術が必要であり、そのため今までになく微小な異物でも記録再生に支障をきたす場合が考えられる。つまり検出すべき異物のサイズも微小化している。しかし大量に生産されるディスクの検査はスループットも肝心である。これまでは例えば[特許文献１]に記載のように、ディスクを高速に回転させながらレーザー光の散乱を見て検査をしていた。
一方、磁気記録の面記録密度を向上させるため、その表面に溝構造をもつディスクリート媒体やパターン媒体が研究されている。記録単位が微小化するにつれて、記録ビット形状を磁気的に制御することが困難になり、充分なS/Nがとれなくなる。この問題を解決するため、リソグラフィー技術により記録トラック間或はビット間に溝を作りこみ、記録層である強磁性体を分断或は変形させることによって、隣接記録トラックとの境界部或は記録ビット境界部の形状を制御し、S/Nの向上を期待するのがディスクリート媒体やパターン媒体である。現状では磁気記録の将来技術として研究が進められているが、その方式、製造方法などはまだ固定されていない。しかし、大量生産を視野に入れた場合、溝をつけるリソグラフィ−加工を施した原盤を元に、多数のディスクにそのパターンを転写するインプリント方式が有力といわれている。その場合、基盤或はそのパターンを転写して作製した磁性ディスクにおいて、作成した溝パターン、或は溝の内部に加工や転写の過程で付着した異物の検査が必要であり、これまでの磁気ディスク以上に異物や欠陥の検査が重要になってくると思われる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４３８０１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術で紹介した光散乱方法は、現状の磁気ディスクにおいては充分な分解能を持っている。しかし記録密度が向上し、ディスクリート媒体やパターン媒体が製品化されるころにはトラックピッチは200nm以下になることは確実と見られる。また、検出すべき異物や欠陥の大きさも、記録単位の微小化に伴い、小さくなっていくことは必須で、上記技術が製品化される頃には50nmレベルの異物でも記録再生に大きな支障をきたすことは間違いない。そのような微小な異物検出には、現状の光散乱方式では光の波長（数百nm）に起因する限界があるため充分な分解能が得られない。
【０００５】
このように光を用いた検査方式で分解能が不足した場合、電子線を用いた方式が代替案として考えられる。しかし、電子線を用いた顕微鏡の場合、一般にS/Nが光方式よりも悪く、撮影自体に時間がかかる。例えば、現在の光を用いた検査方式では、ディスク1枚あたり1分程度で全面検査が終了できるが、走査電子顕微鏡を用いた場合は光と同じ分解能を得るにしても10時間以上かかる。大量の磁気ディスクの検査をするにあたり、1枚あたりの検査時間を短くすることは必須であり、通常の電子線を用いた検査方式も不適当である。
【０００６】
本発明の目的は、将来的に製品化されるであろうディスクリート媒体やパターン媒体等の、ディスク表面に溝構造を有する磁気ディスクの、高分解能かつ検査時間の短い検査方式を提供することにある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、上述したように、光学的スキャトロメトリ−により、ディスクリート媒体やパターン媒体等、将来製品化されるであろう磁気ディスクを高分解能かつ短時間で検査できる方法を提供できる。スキャトロメトリ法では入射角を変化させるなど、これまでの磁気ディスク検査装置にはない煩雑な測定が必要であるが、上述したように複数個の光源や光ディテクタを用いる等、測定時間短縮の手段も提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の検査装置は、磁気ディスクをセットして回転するステージと、プローブである入射光の光源、並びにその反射光を検出するディテクタ、またそのディテクタからの信号を収集解析する制御装置から構成される。この状態で、光学的スキャトロメトリ−により、溝構造の欠陥或は異物を検査していく。光学的スキャトロメトリ−に関しては、例えばプロシーディングス  オブ  エスピーアイイー  第４３４４巻、第７１６頁から第７２５ページ（２００１年）(Proceedings of SPIE, Vol. 4344, pp.716-725(2001))やアプライド  オプティクス  第３７巻、第５１１２頁から第５１１５頁（１９９８）（Applied Optics Vol. 37, pp.5112-5115(1998)）に詳細が記載されているのでここではごく簡単な説明に留める。１次元的な周期構造をもつ構造物に光を照射し、その反射光の強度分布を、入射角、波長、偏光方向、反射次数への依存性を調べ、それより周期構造物の寸法、空間周期、断面形状や材質などの情報を求める手法である。ある材料の周期構造を何パターンか仮定し、それより反射光の強度分布を計算しておき、実験データがどのパターンに近いかを求めるような方式が多い。この方式の最大の特徴は、光の波長以下の周期構造における微小な差、或は異物、欠陥を検知できることである。その分解能は2nmという報告もある（アプライド  オプティクス  第３７巻、第５１１２頁から第５１１５頁（１９９８）（Applied Optics Vol. 37, pp.5112-5115(1998)））。
【０００９】
以下にスキャトロメトリ−を用いたこの検査方式の原理を説明する。まずステージにディスクを固定し回転させる。その状態で磁気ディスクの内周端或は外周端に光を照射させる。そして第０次の反射光を検出できる位置にディテクタをセットし、順次反射光強度を測定していく。ディスクの回転と照射光の半径方向への移動により、全面を走査する。その際、得られたディスク各点の反射光強度は円周座標系において保存しておく。その後、入射角や偏光方向、ディテクタの位置などを変化させて同様の実験をする。このような実験を必要回数繰り返すことにより、反射光強度を入射角や偏光方向の関数として調べることができ、スキャトロメトリの原理より、溝構造の周期や欠陥、異物等を調べることができる。或は、入射角の異なる複数の光を入射し（照射点は同じであってもなくてもよい）、必要な数だけのディテクタを装備することにより、測定をより短時間で終わらせることもできる。
【００１０】
以上のように、本発明によって得られた磁気ディスク検査装置を用いることにより、ディスクリート媒体やパターン媒体等、将来製品化されるであろう磁気ディスクの溝構造、或はそれらの溝構造をインプリントで作製する場合にはその原盤を高分解能かつ短時間で検査できる方法を提供できる。
【実施例１】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明による磁気ディスク検査装置の一実施例の模式図である。検査されるべき磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤１は回転ステージ２に取り付けられており、その1点を光源３からの光４が照射する。その点からの第０次の反射光の強度を光ディテクタ５で測定する。ステージにセットされたディスクを回転させると、光源３を固定していても、ディスク上の光照射点は円周方向に変化していく。１周分測定した後、光源を平行移動あるいは回転運動させることにより、光照射点をディスク半径方向にずらす。回転運動の場合は、光の入射角が変わるが、それはデータ収集後に較正する。このように、照射点をディスク１回転毎に半径方向にずらすことによって、ディスク全面のデータを取る。或は、ディスクを回転しながら光源を徐々に回転或は平行移動させていき、ディスク上の照射点が渦巻状になるように移動させながら、ディスク全面のデータを取得する。得られたデータは、例えば円周座標（ｒ、θ）に従って制御装置６内の記憶部１２に格納しておく。ディスク全面のデータを取り終えたら、光源を平行移動或は回転させて同一点を照射する際の入射角を変化させ、同様のデータ収集をする。このように、各（ｒ、θ）点に関して入射角を変化させたデータを取得し記憶部１２に記憶する。そのデータを元にスキャトロメトリ−法により、各照射点での溝の構造、異物の有無を演算部１３で判定する。スキャトロメトリ−法では、あらかじめ何種類かの溝のパターンにおける反射光強度を計算し、制御装置６内の記憶部１２に記憶させておく。得られたデータがどのパターンに近いか、あるいはどれにも似ていないかを制御装置内の演算部１３にて比較し判定する。このようにして（ｒ、θ）で表示される各点における異物の有無或は溝パターンの乱れの有無を判定し、その結果を表示部１１に表示あるいは記憶部１２に格納しておく。また、磁気ディスク１の溝構造に、サーボ情報が既に書き込まれている場合、ディスクを回転していくとある角度でサーボ情報部に光が照射され、そこからの反射光を光ディテクタ５が検出することになる。このような場合、（ｒ、θ）座標でマッピングされたデータを、ある範囲のθで区切って、サーボ情報部とそれ以外の部分は別々に解析する必要がある。
【００１２】
図２は、本発明におけるディスク上の光照射点の拡大模式図で、ディスク面垂直方向から見ている。磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤１には400nm以下のピッチでトラッキングのための溝構造７がつくりこまれている。通常、細かな溝構造を光学的に評価する際には、その波長により分解能は制限を受ける。現在使用されている、可視光線を用いて評価する装置においても、400nm以上の構造は評価できるが、それ以下の構造は充分には評価できない。光４の入射方向ベクトルのディスク面内成分と溝方向が為す角度φ８は、例えば90度などが考えられるが、それ以外の角度でもよい。その角度に応じた反射光強度の計算ができ、それを参照しながらデータを解析できればよい。また、測定中、ディスクの偏心等による照射点のディスク半径方向へのずれが起こる場合がある（図２における左右方向）。この場合は反射光強度を解析するか、あるいはディスクにサーボ信号が書き込まれている場合はそれを読み取ることにより、光４の照射位置を調節するか、取得したデータをｒ方向にずらせて解析する等で対応する。
【００１３】
図３は、同じく本発明におけるディスク上の光照射点の拡大模式図で、ディスク面垂直方向から見ている。磁気ディスクあるいは磁気ディスク製造に用いる原盤１には400nm以下のピッチでトラッキングのための溝構造７、並びにビット境界部形成のための溝構造７がつくりこまれている。この場合においても、光４の入射角度や偏光角等をパラメータにして、大変複雑ではあるが、どちらの溝構造７も検査することができる。
【００１４】
図４は本発明におけるディスク上の光照射点の拡大模式図で、ディスク断面トラック方向から見ている。磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤１には400nm以下のピッチでトラッキングのための溝構造７がつくりこまれている。光４の入射方向とディスク面が為す角度θ９を変化させ、複数個θと反射光強度の関係を測定する。測定データとあらかじめ行っていたシミュレーション結果を比較し、溝構造上の異物や欠陥を検査する。
【００１５】
図５は、本発明による磁気ディスク検査装置の一実施例の模式図である。ここで制御装置は省略してある。光源３から出た光４を、偏光器１０に入れた後、磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤１に照射する。光４に任意の角度の直線偏光或は円偏光特性を持たせることにより、スキャトロメトリ特性を調節し、簡易で精度のよい測定系を実現できる。直線偏光の場合、偏光角を変化させて複数組のデータを取り、反射光強度の偏光角度依存性より溝構造や異物を推定する方法もある。
【００１６】
図６は、本発明による磁気ディスク検査装置の一実施例の模式図である。ここで制御装置は省略してある。光源３から出た光４を磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤１に照射した後、その反射光を分光器１１に入れ、その強度分布をエネルギー分析する。このように、反射光をエネルギー分析して強度分布を測ることにより、より細かく反射光強度の実験値とシミュレーション結果を比較することができ、溝構造や異物の存在を精度よく推定できる。
【００１７】
図７は、本発明による磁気ディスク検査装置の一実施例の模式図である。光源３と光ディテクタ５のペアを複数個搭載し、磁気ディスク原盤１への入射角θ並びに照射点の異なる条件で同時に計測している。それぞれのペアが測定する領域をディスク半径rによって分けておけば、それぞれのペアの入射角θは同じでもよい。本発明による検査装置は、反射光強度を光４の入射角等の関数として測定するため、例えば平滑なディスクを光で検査する従来の方法と比べると時間がかかる。そのため、複数個の光源３と光ディテクタ５のペアを搭載し、同時に測定していけば、時間は短縮できる。また光源３と光ディテクタ５が一組だけの場合と同じ測定時間をかけた場合は、S/Nのよいデータが取得でき、精度のよい検査ができる。また複数個の光源３と光ディテクタ５のペアを異なる入射角で測定するようにした場合、個々の光源３と光ディテクタ５の可動範囲を小さくできる利点もある。
【００１８】
図８は、本発明による磁気ディスク検査装置の一実施例の模式図である。光源３と光ディテクタ５のペアを複数搭載し、磁気ディスク原盤１への入射角θが異なり照射点が同じ条件で同時に計測している。図７の実施例で説明したように本発明による検査装置は、従来の検査方式と比べると時間がかかる。そのため、複数個の光源３と光ディテクタ５のペアを搭載し、同時に測定していけば、時間は短縮できるし、個々の光源３と光ディテクタ５の可動範囲も小さくてすむ。また、照射点が同じために、複数の光源3や複数の光ディテクタ５をまとめて配置でき、装置構成上コンパクトにできる利点がある。
【００１９】
図９は、本発明による磁気ディスク検査装置の一実施例の模式図である。光源３と光ディテクタ５のペアを複数搭載し、磁気ディスク原盤１への入射角θが同じで照射点が異なる条件で同時に計測している。照射点が異なっていても、本実施例のように複数の光源3や複数の光ディテクタ５をまとめて配置すれば、図7の場合と比べると装置構成上コンパクトにできる利点がある。
【００２０】
図１０は、本発明による磁気ディスク検査装置の一実施例の模式図である。一つの光源３に対し、複数個の光ディテクタ５を配置し、反射光だけでなく数次の回折光も検出し、スキャトロメトリ法を適用するものである。
【００２１】
図１１は、本発明による磁気ディスク検査装置の一実施例の模式図である。一つの光源３に対し、複数個の光ディテクタ５を配置し、その組を複数個配置する。図10で示した実施例同様、反射光だけでなく回折光も検出するものであるが、測定するデータ量を増やせるため図10のものよりも測定時間が短くてすむ或は測定精度を高められるといった利点がある。
【００２２】
図１２は、図１における記憶部１２におけるデータ保存フォーマットの一実施例である。極座標（r、θ）を用いて各データをマッピングしている。ディスクの検査領域が内周ri、外周roとし、r方向の刻み幅をΔr、θ方向の刻み幅をΔθとしてある。回転ステージを用いてデータを取得するので、まずあるrの値に関してディスクを回転させながら順じθのデータをΔθ刻みでとっていく。1回転（Δθから２πまで）とり終えたら、回転ステージ或は入射光をΔrだけずらして再びθのデータをΔθ刻みでとっていく。或は、ディスクを回転しながら光源を徐々に回転或は平行移動させていき、ディスクが1周する間に照射点の半径方向の位置をΔrずらす方法もある。この場合はディスク上の照射点が渦巻状になるように移動させながら、ディスク全面のデータを取得することになる。刻み幅であるΔrやΔθは、入射光のビーム径と同程度あるいはそれ以下が望ましい。このように、図１２においてまず横方向にデータを取得していき、ディスクが1回転し終えたら縦方向に一つ動いて次の欄を埋めていくようにデータを取得する。これによりデータの収集が簡便になり、差分をとったり平均量を見たりする解析もやりやすくなる。また、サーボ情報部などのためにあるθの範囲において溝構造を変化させて作製している場合においても、このような極座標表示であると分別しやすい。また、内周と外周でΔθが同じであると、ディスクの円周方向の距離でみた刻み幅が外周側の方が粗くなる。それは検査の分解能が内周と外周で異なる可能性を作るので、内周と外周でΔθを変える方式もある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例の光学的スキャトロメトリ法による磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤検査方式の概略図である。
【図２】本発明で検査する、円周状・或は円弧状の溝構造が作りこまれている磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤と入射光との関係を、ディスク面垂直方向から見た図である。
【図３】本発明で検査する、円周状・或は円弧状の溝と半径方向の溝が作りこまれている磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤と入射光との関係を、ディスク面垂直方向から見た図である。
【図４】本発明で検査する、円周状・或は円弧状の溝構造が作りこまれている磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤と入射光との関係を、ディスク断面方向から見た図である。
【図５】本発明の他の実施例の光学的スキャトロメトリ法による磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤検査方式の概略図である。
【図６】本発明の他の実施例の光学的スキャトロメトリ法による磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤検査方式の概略図である。
【図７】本発明の他の実施例の光学的スキャトロメトリ法による磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤検査方式の概略図である。
【図８】本発明の他の実施例の光学的スキャトロメトリ法による磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤検査方式の概略図である。
【図９】本発明の他の実施例の光学的スキャトロメトリ法による磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤検査方式の概略図である。
【図１０】本発明の他の実施例の光学的スキャトロメトリ法による磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤検査方式の概略図である。
【図１１】本発明の他の実施例の光学的スキャトロメトリ法による磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤検査方式の概略図である。
【図１２】本発明の光学的スキャトロメトリ法による磁気ディスクあるいは磁気ディスク原盤検査方式における、データ取得フォーマットの一実施例である。
【符号の説明】
【００２４】
１…磁気ディスク或は磁気ディスク原盤、２…回転ステージ、３…光源、４…光、５…光ディテクタ、６…制御装置、７…溝構造、８…光４の入射方向ベクトルのディスク面内成分と溝方向が為す角度、９…光４の入射方向ベクトルのディスク面内成分とディスク面が為す角度、１０…偏光器、１１…表示部、１２…記憶部、
１３…演算部、１４…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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