專利名稱：鏡面底板的異物檢查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對物體表面進行光照射、檢測其反射光來檢査物體表面上的凸起或異物的 異物檢査方法，具體來說，涉及硬盤底板或半導(dǎo)體用硅片等鏡面底板的異物檢查方法。
背景技術(shù)：
近年來，作為代表性的磁盤裝置的硬盤驅(qū)動器，由于其小型而且實現(xiàn)大容量，所以高 記錄密度的趨勢日益明顯，記錄道寬度為liim或以下。磁頭為了對如此狹窄的記錄道進 行正確的掃描，磁頭的循跡伺服技術(shù)起到重要的作用。利用這種循跡伺服技術(shù)的現(xiàn)有硬盤 驅(qū)動器，按照一固定的角度間隔在盤片轉(zhuǎn)動一圈的期間記錄循跡用的伺服信號、地址信息 信號、再生時鐘信號等。驅(qū)動器裝置可根據(jù)磁頭以一固定的時間間隔所再生的上述信號檢 測磁頭的位置來進行修正，使得磁頭在記錄道上正確掃描。伺服信號、地址信息、或再生時鐘信號等為用以使得磁頭在記錄道上正確掃描的基準(zhǔn) 信號，所以其寫入(下面稱為格式化)需要較高的定位精度?，F(xiàn)有的硬盤驅(qū)動器采用其中 組裝有利用光干涉的高精度位置檢測裝置的專用伺服裝置(下面稱為伺服記錄器)使記錄 頭定位來進行格式化。但利用上述伺服記錄器的格式化存在以下問題。第1，邊使磁頭高精度定位邊在多條 記錄道范圍寫入信號需要較長時間。因此，為了提高生產(chǎn)效率，必須使較多的伺服記錄器 同時動作。第2，要引入、維護管理較多的伺服記錄器需花費大量成本。記錄道密度越高、 記錄道數(shù)量越多，上述問題越嚴(yán)重。因此，曾提出一種并非用伺服記錄器進行格式化，而是通過使預(yù)先寫入了全部伺服信 息的所謂母盤的盤片和要格式化的磁盤重合，并從外部提供復(fù)制用的能量，來將母盤的信 息一并復(fù)制于磁盤上的方式和磁復(fù)制裝置(例如日本專利公開特開平10-40544號公報)。該方案是在底板的表面上按針對信息信號的圖案形狀形成由鐵磁性材料所構(gòu)成的磁 性部作為磁復(fù)制用母盤。而且，使該磁復(fù)制用母盤的表面與形成有鐵磁性薄膜或鐵磁性粉 涂層的片狀或盤片狀磁記錄媒體的表面相接觸，并施加規(guī)定的磁場。由此，這是一種將與 磁復(fù)制用母盤上所形成的信息信號對應(yīng)的圖案形狀的磁化圖案記錄于磁記錄媒體的方法。采用上述磁復(fù)制方法所進行的格式化中所用的磁復(fù)制裝置，能夠瞬間格式化。但為了 獲得良好的磁復(fù)制信號品質(zhì)，需要在整個面上使磁復(fù)制用母盤和磁盤兩者間無間隙地密 接。因此，對磁復(fù)制用母盤表面或磁盤表面所存在的異物或凸起進行的管理極為重要。尤 其是進行磁復(fù)制的磁盤，在即將磁復(fù)制之前對磁盤的整個平面部毫無遺漏地進行異物檢查 是很重要的。作為磁盤平面部上的異物檢查所用的異物檢查裝置，已知的有通過使激光點掃描磁盤 表面并檢測其反射光，來檢査磁盤上的異物或凸起的異物檢查裝置(例如日本專利公開特 開2003-4428號公報)。圖14示出現(xiàn)有的異物檢查裝置。第1步驟中，使檢查刻度夕101旋轉(zhuǎn) 120度將為檢查對象的磁盤102輸送至檢査位置，并由檢査臺103吸附保持處于檢查位置 的磁盤102。第2步驟中，通知計算機109內(nèi)的AD變換板開始采樣。第3步驟中，利用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置104通過檢查臺103使磁盤102旋轉(zhuǎn)。第4步驟中，對激光光源105加上規(guī)定電壓對檢查臺103上的磁盤102照射激光L1。 由受光拍攝裝置106接受其反射光、漫射光，并將受光拍攝裝置106所輸出的圖像讀取到 計算機109內(nèi)的AD變換板。利用圖像識別處理從所讀取的圖像當(dāng)中檢測異物。使激光照 射位置在盤片半徑方向上位移進行這一動作數(shù)次。第5步驟中，由尺寸測定器照射部107照射激光L2，并使其通過磁盤102邊緣部的側(cè) 部?；蛘哂沙叽鐪y定器感光部108接受邊緣部漫射的激光L2，并使得根據(jù)其與邊緣部的位 置相對應(yīng)的感光量的電壓值輸入計算機109內(nèi)的AD變換板。第6步驟中，磁盤102旋轉(zhuǎn)360度期間電壓值的采樣(即邊緣部的位置測定)結(jié)束之 后，取出輸入AD變換板的電壓值的采樣結(jié)果，算出離開磁盤102旋轉(zhuǎn)中心的設(shè)定值(0， 0)的偏心量(X, Y)。第6道順序步驟中，在磁盤102的最外側(cè)或最內(nèi)側(cè)的整個區(qū)域范圍 結(jié)束異物檢測之后，對所得的異物檢測數(shù)據(jù)分別加上第5道順序步驟所得的偏心量(X， Y)。接著，檢查加上偏心量之后各異物的座標(biāo)是位于檢査區(qū)域的內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，將位于外 側(cè)的異物的檢測數(shù)據(jù)作為與磁盤102邊緣部相應(yīng)的數(shù)據(jù)從異物檢測數(shù)據(jù)中剔除。通過這樣 來邊正確測定邊檢査磁盤102外周邊緣部的位置，因而能夠排除外周邊緣的漫反射所造成 的誤識別，能夠使激光Ll 一直掃描到外周邊緣，毫無間隙地進行異物檢查直至外周邊緣。但上述現(xiàn)有的異物檢查方法和異物檢査裝置中其問題在于，為了正確地測定盤片外周 邊緣的位置，必須使用激光尺寸測定器這類高成本的測定儀器，因而裝置的費用高。再者， 盤片的邊緣通常倒角，要檢查的平面部存在于內(nèi)側(cè)，與外周邊緣僅相距倒角尺寸大小。通 常，倒角加工精度較低，倒角尺寸的公差較大。因而，即便是在某種程度上對盤片外周端 位置進行了正確的測定，但仍然不容易正確掌握要檢查的平面部的輪廓。因此其問題在于， 很有可能將經(jīng)過盤片倒角部漫反射的光誤認(rèn)為異物的反射光。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的鏡面底板的異物檢查方法，是一種克服上述問題、在不用高成本的測定儀器 的情況下明確地檢測出被檢査鏡面底板的要檢査的平面部的輪廓的異物檢查方法。所提供 的是一種能夠可靠檢測出被檢查底板的平面部上的異物或凸起，尤其是非常接近要檢查的 平面部輪廓或者與其接觸的異物或凸起的鏡面底板的異物檢査方法。本發(fā)明具體的鏡面底板的異物檢査方法，制作從照射了照明光的被檢査底板發(fā)生漫反 射的漫反射光的圖像數(shù)據(jù)。從拍攝有被檢查底板的檢査區(qū)域輪廓的圖像數(shù)據(jù)當(dāng)中檢測出表 示檢查區(qū)域輪廓的多個部位的輪廓標(biāo)本點的座標(biāo)。根據(jù)多個輪廓標(biāo)本點的座標(biāo)推定檢查區(qū) 域，在圖像數(shù)據(jù)中將檢查區(qū)域以外部分掩模來制作掩模圖像數(shù)據(jù)之后，利用掩模圖像數(shù)據(jù)， 進行圖像數(shù)據(jù)的異物檢測處理。利用該方法，能夠在不使用激光尺寸測定器這類高成本的測定儀器的情況下明確地檢 測出被檢查底板即鏡面底板的檢查區(qū)域。而且，能夠在整個檢查區(qū)域范圍毫無間隙地可靠 提取為檢査區(qū)域的鏡面上存在的異物或凸起。具體來說，可明確截取與被檢查底板的檢査 區(qū)域輪廓接近或者接觸的異物或凸起的圖像，可以相對簡便的處理檢測出鏡面底板上的異 物或凸起。另外，上述方法中，也可以設(shè)法使圖像數(shù)據(jù)為經(jīng)過二值化處理的二值化圖像。利用該 方法，可對于照射了照明光的被檢查底板消除因雜散光等所產(chǎn)生的光暈，另外可明確檢測 出為鏡面的被檢查底板中的檢査區(qū)域輪廓的邊界或檢查區(qū)域上的異物或凸起。另外，上述方法中，也可以推定輪廓線使得多個輪廓標(biāo)本點的座標(biāo)與被檢查底板中檢 査區(qū)域的輪廓線間距離的平方和為最小。利用該方法，可設(shè)定作為鏡面的被檢査底板的檢 査區(qū)域的輪廓線，可用該輪廓線生成2值的掩模圖像來明確檢査區(qū)域。另外，上述方法中，也可以設(shè)法將漫反射光的反射部件或自行發(fā)光的發(fā)光部件設(shè)置于 被檢査底板附近，在拍攝有比被檢查底板的檢査區(qū)域?qū)挼姆秶膱D像數(shù)據(jù)中制作使得被檢 查底板的背景上顯現(xiàn)反射部件或發(fā)光部件的像這種圖像數(shù)據(jù)。
利用該方法，即便是被檢查底板的邊緣無倒角面的情形、或是倒角面非常小的情形， 也可明確顯現(xiàn)被檢査底板的檢查區(qū)域即鏡面的輪廓，能夠只截取檢查面即鏡面的圖像數(shù)據(jù) 進行檢查，能夠用簡便的處理檢測出鏡面底板上的異物或凸起。另外，本發(fā)明的鏡面底板的檢査方法，具有對被檢査底板照射照明光、并將從被檢查 底板漫反射的漫反射光的圖像數(shù)據(jù)變換為由暗部數(shù)據(jù)值和亮部數(shù)據(jù)值這2值所組成的二值 化圖像的步驟。另外，提取從二值化圖像中所設(shè)定的中心呈放射狀延伸的不同斜率的多個 位置的直線上的圖像數(shù)據(jù)列，對各條直線上的圖像數(shù)據(jù)列在從被檢查底板的內(nèi)周部至外周 部、或者從外周部至內(nèi)周部的任一方向上依次檢查數(shù)據(jù)。另外，具有將數(shù)據(jù)值變化的數(shù) 據(jù)座標(biāo)作為多條直線上的外周輪廓標(biāo)本點座標(biāo)分別求出的步驟；以及根據(jù)多個部位的外周 輪廓標(biāo)本點座標(biāo)求出表示被檢查底板的檢查區(qū)域的外周側(cè)輪廓的外周輪廓圓的中心和半 徑的步驟。另外，提取從二值化圖像中所設(shè)定的中心呈放射狀延伸的而且不同斜率的多個 位置的直線上的圖像數(shù)據(jù)列，對各條直線上的圖像數(shù)據(jù)列在從被檢查底板的外周部至內(nèi)周 部、或者從內(nèi)周部至外周部的任一方向上依次檢查數(shù)據(jù)。另外，具有將數(shù)據(jù)值變化的數(shù)據(jù) 座標(biāo)作為多條直線上的內(nèi)周輪廓標(biāo)本點座標(biāo)分別求出的步驟。另外，具有根據(jù)多個部位的 內(nèi)周輪廓標(biāo)本點座標(biāo)求出表示被檢查底板的檢查區(qū)域內(nèi)周側(cè)輪廓的內(nèi)周輪廓圓的中心和 半徑的步驟。另外，具有對于二值化圖像生成將外周輪廓圓的外側(cè)和內(nèi)周輪廓圓的內(nèi)側(cè) 的圖像數(shù)據(jù)值變更為暗部數(shù)據(jù)值的掩模圖像的步驟；以及從二值化圖像和掩模圖像檢測出 具有亮部數(shù)據(jù)值的圖像數(shù)據(jù)的步驟。利用這種鏡面底板的異物檢查方法，能夠明確檢測出被檢査底板即鏡面底板的檢查區(qū) 域，同時在整個檢查區(qū)域范圍毫無間隙地、可靠提取成為該檢查區(qū)域的鏡面上存在的異物 或凸起。具體來說，存在與被檢査底板的檢查區(qū)域的輪廓接近、或接觸的異物的情況下， 能夠明確截取凸起的圖像。通過這樣，可在不用激光尺寸測定器這類高成本的測定儀器的 情況下檢測出鏡面底板上的異物或凸起。另外，利用本發(fā)明的異物檢查方法，由于用拍攝有被檢查底板的檢查區(qū)域的輪廓的圖 像數(shù)據(jù)推定檢査區(qū)域，并將圖像數(shù)據(jù)的檢査區(qū)域以外部分掩模之后，進行異物檢測處理， 所以可在整個檢査區(qū)域范圍毫無間隙地進行檢査。此外，與檢查區(qū)域的輪廓接近、或接觸 的異物的圖像也可與檢查區(qū)域輪廓的圖像分開。因而其顯著效果在于，能夠可靠檢測出輪 廓附近的異物，可以在不使用激光尺寸測定器這類高成本的測定儀器的情況下對磁盤表面 上存在的異物或凸起進行檢査。


圖1為本發(fā)明實施方式1的鏡面底板的異物檢查方法的流程圖。圖2為本發(fā)明實施方式1的鏡面底板的異物檢查方法中取得圖像數(shù)據(jù)用的檢查裝置的 概要示意圖。圖3為說明本發(fā)明實施方式1的鏡面底板的異物檢查方法中圖2所示的檢査裝置中生 成圖像數(shù)據(jù)用的剖面立體圖。圖4圖示的為本發(fā)明實施方式1的鏡面底板的異物檢查方法中使用圖2說明的檢查裝 置所取得的磁盤的圖像數(shù)據(jù)。圖5圖示的為本發(fā)明實施方式1的鏡面底板的異物檢查方法中對圖4所示的圖像數(shù)據(jù) 實施了邊緣增強處理的圖像數(shù)據(jù)。圖6圖示的為本發(fā)明實施方式1的鏡面底板的異物檢査方法中對圖5所示的經(jīng)過邊緣 增強處理的圖像數(shù)據(jù)進行二值化處理，并變換為亮部數(shù)據(jù)(白色部分)和暗部數(shù)據(jù)(黑色 部分)這種2值數(shù)據(jù)的情形。圖7為本發(fā)明實施方式1的鏡面底板的異物檢查方法中根據(jù)圖6所示的二值化圖像推 定要檢査區(qū)域的外周輪廓這種處理的說明圖。圖8為本發(fā)明實施方式1的鏡面底板的異物檢査方法中與推定外周輪廓圓的處理同樣 根據(jù)通過二值化處理得到的二值化圖像推定要檢查區(qū)域的內(nèi)周輪廓圓這種處理的說明圖。圖9圖示的為本發(fā)明實施方式1的鏡面底板的異物檢查方法中用外周輪廓推定處理和 內(nèi)周輪廓推定處理中所推定的外周輪廓圓和內(nèi)周輪廓圓生成的2值的掩模圖像。圖10圖示的為本發(fā)明實施方式1的鏡面底板的異物檢查方法中利用掩模處理所得的 圖9所示的掩模圖像數(shù)據(jù)和利用二值化處理所得的圖6所示的經(jīng)過二值化處理的圖像數(shù)據(jù) 兩者相乘的圖像數(shù)據(jù)。圖11圖示的為本發(fā)明實施方式1的鏡面底板的異物檢查方法中將異物檢測處理中所 提取的異物的座標(biāo)標(biāo)于位置圖(7 '7 7°図)上的情形。圖12為本發(fā)明實施方式2的鏡面底板的異物檢査方法所用的檢査裝置的概要示意圖。圖13圖示的為本發(fā)明實施方式2的鏡面底板的異物檢查方法所用的檢查裝置所取得 的圖像數(shù)據(jù)。圖14為現(xiàn)有異物檢査裝置的鏡面底板的異物檢査方法所用的檢查裝置的概要示意圖。 標(biāo)號說明9攝像元件、IO透鏡、IILED照明裝置、12鏡筒、13鏡面、14倒角部、15異物、16
漫反射板、101檢查刻度、102磁盤、103檢查臺、104旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置、105激光光源、106 受光拍攝裝置、107尺寸測定器照射部、108尺寸測定器受光部、109計算機、Cl外周輪 廓圓、C2內(nèi)周輪廓圓、DL1 DL8外周標(biāo)本檢查方向、DL9 DL16內(nèi)周標(biāo)本檢査方向、El 外周輪廓、E2內(nèi)周輪廓、Ll、 L2激光、L3照明光、L4正反射光、L5漫反射光、01中心、 PA1 PA8外周輪廓標(biāo)本點、PA9 PA16內(nèi)周輪廓標(biāo)本點、Zl、 Z2、 Z3異物圖像、Z4、 Z5 倒角部反射圖像、Z6、 Z7漫反射板圖像具體實施方式
下面參照

本發(fā)明的實施方式。另外，下面說明的實施方式中，作為要檢查的 被檢査底板以磁盤為例進行說明。此外，以下附圖中對于相同的要素標(biāo)注相同的標(biāo)號。 (實施方式l)圖1至圖11為本發(fā)明實施方式1的鏡面底板的異物檢查方法的說明圖。圖1為實施 方式1的鏡面底板的異物檢査方法的流程圖。圖2為步驟ST1所用的檢査裝置的概要示意 圖。圖3為表示照明光和反射光兩者間關(guān)系用的磁盤的剖面立體圖。圖4圖示的為圖像數(shù) 據(jù)。圖5圖示的為經(jīng)過邊緣增強處理的圖像數(shù)據(jù)。圖6圖示的為經(jīng)過二值化處理的圖像數(shù) 據(jù)。圖7為表示外周輪廓標(biāo)本點的檢測方法的俯視圖。圖8為表示內(nèi)周輪廓標(biāo)本點的檢測 方法的俯視圖。圖9圖示的為掩模圖像數(shù)據(jù)。圖10圖示的為經(jīng)過掩模處理的圖像數(shù)據(jù)。 圖11為表示異物座標(biāo)的位置圖(^ '7 7'図)?，F(xiàn)參照圖1說明異物檢查方法的步驟。步驟ST1中，準(zhǔn)備拍攝有被檢査底板即磁盤102 輪廓的灰度的二維圖像數(shù)據(jù)。步驟ST2中，對二維圖像數(shù)據(jù)進行邊緣增強處理。也就是說，實施對圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù) 值急劇變化的部分進行增強的邊緣增強處理。接著，在步驟ST3中，利用設(shè)定了規(guī)定閾值的二值化處理，將超過閾值的圖像數(shù)據(jù)值 變換為亮部數(shù)據(jù)值(例如l)，而將閾值或以下的圖像數(shù)據(jù)值變換為暗部數(shù)據(jù)值(例如O)。步驟ST4中，外周輪廓推定處理根據(jù)經(jīng)過二值化處理的圖像數(shù)據(jù)對檢査異物的區(qū)域的 外周輪廓進行推定處理。接下來，在步驟ST5中，內(nèi)周輪廓推定處理根據(jù)經(jīng)過二值化處理的圖像數(shù)據(jù)對檢查異 物的區(qū)域的內(nèi)周輪廓進行推定處理。步驟ST6中，在掩模處理中，按外周輪廓推定處理和內(nèi)周輪廓推定處理分別推定的輪 廓生成掩模圖像，對經(jīng)過二值化處理的圖像數(shù)據(jù)如上屏蔽掩模，截取異物檢査區(qū)域。
接著，在步驟ST7中，異物檢測處理根據(jù)經(jīng)過掩模處理的圖像數(shù)據(jù)檢測與異物相對應(yīng) 的數(shù)據(jù)。接下來，在步驟ST8中，位置圖顯示處理對檢測出的異物的部位進行位置標(biāo)示。 下面說明各步驟中的處理順序。圖2為在圖1所示的步驟ST1取得圖像數(shù)據(jù)用的檢查裝置的立體圖。攝像元件9具有 取得磁盤102的圖像數(shù)據(jù)用的二維構(gòu)成。攝像元件9配置有透鏡10。攝像元件9可以對比 被檢查底板即磁盤102的檢查區(qū)域?qū)挼姆秶M行攝像。LED照明裝置11與攝像元件9和透 鏡10—起裝配于鏡筒'12上，對磁盤102進行照明。在LED照明裝置11上，可按環(huán)狀排 列有多個LED，圍著磁盤102進行照明。另外，透鏡10被調(diào)整為將檢查臺103上所設(shè)置的 磁盤102的像成像于攝像元件9上。經(jīng)過攝像元件9變換為電信號的圖像信號被讀取到計 算機109中，作為圖像數(shù)據(jù)存儲于計算機109的存儲器內(nèi)。圖3為說明圖2所示的檢查裝置中生成圖像數(shù)據(jù)情形用的剖面立體圖。磁盤102包括 為了記錄數(shù)據(jù)而經(jīng)過非常平滑研磨的鏡面13、和為了使邊緣不容易缺損而設(shè)置的倒角部 14。倒角部14設(shè)置于磁盤102的外周邊緣和內(nèi)周邊緣這兩側(cè)邊緣。圖3中，照明光L3為自圖2所示的LED照明裝置11照射到磁盤102的光。正反射光 L4為由鏡面13反射的反射光。另外，漫反射光L5產(chǎn)生于照明光L3因磁盤102的鏡面13 上的異物15而漫反射的情形或由倒角部14漫反射的情形。在圖2所示的檢査裝置中，將攝像元件9或LED照明裝置11的位置調(diào)整為避免將正 反射光L4導(dǎo)向攝像元件9，而將漫反射光L5導(dǎo)向攝像元件9。若是磁盤102的鏡面13上 完全無異物存在的情況下，攝像元件9得到的圖像中顯現(xiàn)磁盤102的倒角部14的像。若是磁盤102的鏡面13上有異物15的情況下，由此出射的漫反射光L5被導(dǎo)向攝像 元件9在攝像元件9上顯現(xiàn)異物15的像。這樣便可檢測出磁盤102鏡面13上的異物15。圖4圖示的為使用圖2說明的檢查裝置所取得的磁盤102的圖像數(shù)據(jù)(步驟ST1)。圖4所示的圖像數(shù)據(jù)中顯現(xiàn)有多個異物圖像，但它們可分為3種類型。示出的是作為 每一分類的典型圖像的異物圖像Z1至Z3。另外，倒角部反射圖像Z4為經(jīng)圖3所示的磁盤 102外周一側(cè)的倒角部14漫反射的光被拍攝得到的倒角部的反射圖像。另外，倒角部反射 圖像Z5同樣為經(jīng)圖3所示的磁盤102內(nèi)周一側(cè)的倒角部14漫反射的光被拍攝得到的反射 圖像。以異物圖像Zl為代表的圖像可作為獨立的亮點觀察。以異物圖像Z2為代表的圖像與 外周的倒角部反射圖像Z4相關(guān)聯(lián)顯現(xiàn)。另外，以異物圖像Z3為代表的圖像與內(nèi)周的倒角 部反射圖像Z5相關(guān)聯(lián)顯現(xiàn)。之所以以異物圖像Z2、 Z3為代表的異物圖像與倒角部圖像相
關(guān)聯(lián)顯現(xiàn)，是由于異物與磁盤102的邊緣非常接近或與其接觸，或者異物的漫反射光和倒 角部的漫反射光會重疊的緣故(圖l、步驟ST1)。圖5圖示的為對圖4所示的圖像數(shù)據(jù)實施了步驟ST2所示的邊緣增強處理的圖像數(shù)據(jù)。 與圖4所示的圖像相比，雜散光等所造成的光暈消失，磁盤102的倒角部14 (圖像Z4、 Z5)的邊界或異物15 (圖像Zl、 Z2、 Z3)變得清晰。現(xiàn)將步驟ST2中的邊緣增強處理的 典型運算式示于(式l)、(式2)以及(式3)。 (式1)<formula>formula see original document page 11</formula>(式2)<formula>formula see original document page 11</formula>(式3)<formula>formula see original document page 11</formula>的話，則 P(i,j)-M(I,j)>S(i,j)<formula>formula see original document page 11</formula>的話，則P(i,j)-M(I,j)<=S(i,j)式中，<formula>formula see original document page 11</formula>(式l)、(式2)、以及(式3)中，標(biāo)號i表示二維圖像數(shù)據(jù)的像素在X方向上的排 列序號，標(biāo)號j同樣表示二維圖像數(shù)據(jù)的像素在Y方向上的排列序號。另外，標(biāo)號P表示 亮度值。因而，亮度值P (i、 j)表示二維圖像數(shù)據(jù)在X方向上第i、在Y方向上第j個
像素的亮度值。另外，(式l)、(式2)、以及(式3)的運算式表示，通過右邊所示的運算式用由相同 標(biāo)號i和標(biāo)號j相關(guān)聯(lián)的原本的(圖像處理之前的)二維圖像數(shù)據(jù)的多個像素的亮度值P (i， j)或P (i + l， j)等運算求出左邊所示的經(jīng)過圖像處理的二維圖像數(shù)據(jù)的任意l像 素的亮度值P (i、 j)。下面簡單說明各運算式的運算。(式l)和(式2)右邊的運算表示所用的是中括號當(dāng)中的逗號所劃分的兩個運算式的數(shù)值(絕對值)即上段和下段的運算式當(dāng)中較大的數(shù)值。(式3)中，M (i、 j)表示由排列序號(i、 j)所示的圖像處理前的二維圖像數(shù)據(jù)的 任意像素和其周圍像素的平均值。另外，S (i、 j)為排列序號(i、 j)所示的圖像處理 前的二維圖像數(shù)據(jù)的任意像素和其周圍像素的偏差值。(式3)中表示，圖像處理前的二維圖像數(shù)據(jù)的任意像素的亮度值P (i、 j)和其周 圍亮度值的平均值M (i、 j)兩者之差的絕對值比偏差值S (i、 j)大的情況下，經(jīng)過圖 像處理的亮度值P (i、 j)與圖像處理前的亮度值P (i、 j)相等。而圖像處理前的二維 圖像數(shù)據(jù)的任意像素的亮度值P (i、 j)和其周圍亮度值的平均值M (i、 j)兩者之差的 絕對值與偏差值S (i、 j)相等或比其小的情況下，經(jīng)過圖像處理的亮度值P (i、 j)為 圖像處理前其周圍亮度值的平均值M (i、 j)。上述運算不論何種均作為將圖像亮度變化中的低通成分去掉的高通濾波器起作用。能 夠除去光暈等比較緩和的亮度變化成分，來增強異物15或倒角部14處急劇的亮度變化(圖 1、步驟ST2)。圖6圖示的為對圖5所示的經(jīng)過邊緣增強處理的圖像數(shù)據(jù)進行二值化處理，并變換為 亮部數(shù)據(jù)(白色部分)和暗部數(shù)據(jù)(黑色部分)這種2值數(shù)據(jù)的情形(圖l、步驟ST3)。圖6中，磁盤102的鏡面13的外周輪廓El和內(nèi)周輪廓E2所包圍的區(qū)域為要檢查的 區(qū)域，即檢査區(qū)域。在該檢查區(qū)域中對異物圖像進行檢測(圖l、步驟ST3)。圖7為根據(jù)圖6所示的二值化圖像推定要檢査的區(qū)域的外周輪廓的處理的說明圖(圖 1、參照步驟ST4)。如圖7中方向線DL1所示，以從磁盤102的外周部至內(nèi)周部橫切外周 邊緣的形式?jīng)Q定依次檢査數(shù)據(jù)的外周標(biāo)本檢查方向，檢查圖像數(shù)據(jù)。檢査該圖像數(shù)據(jù)時， 雖出現(xiàn)2處數(shù)據(jù)值從暗部數(shù)據(jù)值變化至亮部數(shù)據(jù)值的點，但第2點是鏡面13和外周邊緣 側(cè)的倒角部14的邊界，所以將該點登記為外周輪廓標(biāo)本點PA1。同樣，將外周標(biāo)本檢查方 向設(shè)定為從方向線DL2至方向線DL8檢測外周輪廓標(biāo)本點PA2至PA8并進行登記。由于被 檢查底板是磁盤102，所以外周輪廓呈圓形，可根據(jù)所登記的外周輪廓標(biāo)本點PA1至PA8 推定該外周輪廓圓Cl。為了根據(jù)所登記的外周輪廓標(biāo)本點PA1至PA8推定外周輪廓圓Cl ， 采用最小平方誤差法。所謂最小平方誤差法，為在令各外周輪廓標(biāo)本點的座標(biāo)為(Xn, Yn)、 所推定的圓的中心為(Xc、 Yc)、其半徑為R時，推定Xc、 Yc、 R使得(式4)所示的平方 誤差A(yù)為最小的方法(圖1中的步驟ST4)。 (式4)這時，根據(jù)被檢査底板的形狀，將其形狀中例如重心附近的點設(shè)定為假想的中心Ol， 設(shè)定以該中心01作為座標(biāo)原點的X—Y座標(biāo)，將各外周輪廓標(biāo)本點作為從該中心01呈放 射狀延伸的直線上的點，來檢測各點的座標(biāo)(Xn、 Yn)(本實施方式中n二1 8)。實施方式1中，由于被檢查底板為具有中心孔的磁盤102，所以己知其形狀為環(huán)形， 外周輪廓呈圓形。因而，外周輪廓標(biāo)本點PA1至外周輪廓標(biāo)本點PA8的各座標(biāo)(Xn、 Yn)， 可作為將磁盤102的假想中心01點設(shè)定為原點的X—Y座標(biāo)上的座標(biāo)進行檢測?？筛鶕?jù)如 此檢測出的各個座標(biāo)(Xn、 Yn)用(式4)求出外周輪廓圓Cl的中心(Xc， Yc)以及半徑 R。圖8為與上述外周輪廓圓的推定處理同樣根據(jù)步驟ST3的二值化處理所得的二值化圖 像推定要檢查區(qū)域的內(nèi)周輪廓圓這種處理的說明圖(步驟ST5)。圖8中，如方向線DL9所 示，以從磁盤102的內(nèi)周部至外周部橫切內(nèi)周邊緣的形式?jīng)Q定依次檢査數(shù)據(jù)的內(nèi)周標(biāo)本檢 查方向，檢査圖像數(shù)據(jù)。雖出現(xiàn)2處數(shù)據(jù)值從暗部數(shù)據(jù)值變化至亮部數(shù)據(jù)值的點，但第2點是鏡面13和內(nèi)周 邊緣側(cè)的倒角部14的邊界，所以將該點登記為內(nèi)周輪廓標(biāo)本點PA9。同樣，將內(nèi)周標(biāo)本檢 查方向設(shè)定為從方向線DL10至方向線DL16檢測內(nèi)周輪廓標(biāo)本點PA10至PA16并進行登記。 根據(jù)所登記的內(nèi)周輪廓標(biāo)本點PA9至PA16的座標(biāo)，與上述外周輪廓圓Cl推定情形同樣用 最小平方誤差法推定內(nèi)周輪廓圓C2 (圖l、步驟ST5)。關(guān)于內(nèi)周輪廓圓C2的推定，與上 述外周輪廓圓C1的推定情形相同，因而說明從略。圖9圖示的為用上述外周輪廓推定處理和內(nèi)周輪廓推定處理中所推定的外周輪廓圓Cl 和內(nèi)周輪廓圓C2生成的2值的掩模圖像。將外周輪廓圓Cl的內(nèi)側(cè)以及內(nèi)周輪廓圓C2的 外側(cè)作為亮部數(shù)據(jù)值(白色部分)，而將除此以外的部分作為暗部數(shù)據(jù)值(黑色部分)，其 中由亮部數(shù)據(jù)值表示的部分為檢査區(qū)域(圖l、步驟ST6)。圖10圖示的為利用掩模處理6所得的圖9所示的掩模圖像數(shù)據(jù)和利用二值化處理步
驟ST3所得的圖6所示的經(jīng)過二值化處理的圖像數(shù)據(jù)兩者相乘的圖像數(shù)據(jù)。具體來說，只 是掩模圖像數(shù)據(jù)中的亮部數(shù)據(jù)和二值化圖像數(shù)據(jù)中的亮部數(shù)據(jù)兩者重疊的部分為亮部數(shù) 據(jù)。圖10的圖像數(shù)據(jù)中，圖6中的外周輪廓圓E1或內(nèi)周輪廓圓E2等磁盤102的鏡面13 以外區(qū)域的圖像消除的同時，存在于磁盤102的鏡面13上的檢查區(qū)域的異物或凸起的部 分作為成為亮部數(shù)據(jù)值(白色部分)的圖像部分而留存。另外，如異物圖像Z2、 Z3那樣 與外周輪廓圓E1或內(nèi)周輪廓圓E2接觸的異物圖像便成為異物的圖像部分獨立的圖像(圖 1、步驟ST7)。異物檢測處理步驟ST7如圖10所示，是從所處理的圖像當(dāng)中提取具有亮部數(shù)據(jù)值的 圖像塊(例如Z1 Z3)的處理。圖11圖示的為將異物檢測處理7所提取的異物座標(biāo)標(biāo)注于位置圖上的情形(圖1、步 驟ST8)。具體來說，與圖4所示的異物圖像Z1、 Z2、以及Z3相對應(yīng)的異物的座標(biāo)分別表 示為點CZ1、 CZ2、以及CZ3。另外，未標(biāo)注標(biāo)號的其它異物圖像的座標(biāo)也可表示為點。如上戶》述，實施方式1是一種通過根據(jù)拍攝有整個磁盤102的二值化圖像數(shù)據(jù)，將要 檢查的鏡面13的區(qū)域推定為外周輪廓圓Cl和內(nèi)周輪廓圓C2，并對外周輪廓圓Cl的外側(cè) 和內(nèi)周輪廓圓C2的內(nèi)側(cè)進行掩模，從而只截取鏡面13上的異物進行異物檢測的方法。因 而，可以不必如前述現(xiàn)有例那樣為了正確測定盤片外周邊緣的位置而使用激光尺寸測定器 這種高成本的測定儀器。另外，通過用實施方式1的方法，非常接近磁盤102的倒角部14 或與其接觸的異物圖像也能從倒角部14的圖像當(dāng)中明確截取，能夠以簡單的處理作為異 物進行檢測。另外，實施方式1中在從圖像的周邊部至中心部的方向上依次檢査圖像數(shù)據(jù)，并檢測 出外周輪廓標(biāo)本點PA1 PA8，但也可以相反在從圖像的中心部至周邊部的方向上依次檢查 圖像數(shù)據(jù)。這時，暗部數(shù)據(jù)值變化至亮部數(shù)據(jù)值的點當(dāng)中，第1點成為鏡面13和外周邊 緣一側(cè)的倒角部14的邊界。另外，同樣在從圖像的中心部至周邊部的方向上依次檢査圖像數(shù)據(jù)，并檢測出內(nèi)周輪 廓標(biāo)本點PA9 PA16，但也可以相反在從圖像的周邊部至中心部的方向上依次檢查圖像數(shù) 據(jù)。這時，與檢測上述外周輪廓標(biāo)本點PA1 PA8時同樣，暗部數(shù)據(jù)值變化至亮部數(shù)據(jù)值 的點當(dāng)中，第1點成為鏡面13和內(nèi)周邊緣一側(cè)的倒角部14的邊界。另外，實施方式1中，外周輪廓標(biāo)本點和內(nèi)周輪廓標(biāo)本點都為8點，但為圓形的情況 下標(biāo)本點數(shù)目可最少為3點，也可以為20點左右。標(biāo)本點數(shù)目過少的話，形狀推定誤差 會變大。而標(biāo)本點數(shù)目過多的話，運算時間較長但推定精度未見提高。因而，重要的是隨
所推定的形狀選擇合適的標(biāo)本點數(shù)目。如實施方式l所示，在所推定的形狀為圓的情況下 較好為6點至20點左右。
另外，實施方式1中，將檢查對象底板形成為具有中心孔的磁盤，但也可以是如半導(dǎo) 體制造所使用的硅底板那樣的無中心孔的鏡面底板。為無中心孔的鏡面底板的情況下，當(dāng) 然可以只檢測外周輪廓標(biāo)本點的座標(biāo)，不存在內(nèi)周輪廓標(biāo)本點。
另外，本發(fā)明的外形不限于圓形的底板，也可以是三角形、四邊形等，只要輪廓線的 形狀是可按縮小比例尺定義的幾何形狀，無論是何種形狀都能夠適用。被檢查底板的形狀 為例如多邊形的情況下，將其形狀中重心附近的點設(shè)定為假想中心，以該中心為座標(biāo)的原 點設(shè)定X—Y座標(biāo)。而且，將各外周輪廓標(biāo)本點作為從其中心(座標(biāo)的原點)呈放射狀延 伸的直線上的點，檢測各外周輪廓標(biāo)本點的座標(biāo)。
可以通過觀察被檢査底板來認(rèn)識被檢查底板的形狀是三角形、四邊形、還是其它多邊 形。因此，能夠認(rèn)識所檢測出的各外周輪廓標(biāo)本點存在于構(gòu)成作為外周輪廓的多邊形的各 條邊當(dāng)中哪條邊上。因而，能夠根據(jù)作為被檢査底板的外周輪廓線的一條邊上的多個外周 輪廓標(biāo)本點，對構(gòu)成該條邊的直線推定上述X—Y座標(biāo)的方程式。在針對表示構(gòu)成該輪廓 線的一條邊的直線的方程式推定中，可采用最小平方誤差法使得該直線與各外周輪廓標(biāo)本 點間距離的平方和為最小。通過這樣對于構(gòu)成被檢查底板的外周輪廓圓的各條邊分別用最 小平方誤差法，求出與各條邊的直線相對應(yīng)的方程式，可以將這些直線所圍成的區(qū)域作為 檢查區(qū)域。因而，可通過檢測各外周輪廓標(biāo)本點的座標(biāo)，來推定被檢査底板的檢査區(qū)域。 而且，可以利用圖1所示的各種處理，將檢査區(qū)域中的異物或凸起的座標(biāo)標(biāo)注于位置圖上。
如上所述，根據(jù)實施方式1，通過用拍攝有被檢査底板的檢查區(qū)域輪廓的圖像數(shù)據(jù)推 定檢査區(qū)域，并將圖像數(shù)據(jù)的檢查區(qū)域以外部分掩模之后，使經(jīng)過二值化處理的圖像數(shù)據(jù) 和經(jīng)過掩模處理的掩模圖像數(shù)據(jù)兩者相乘，來進行異物檢測處理。因此，能夠無間隙地在 整個檢査區(qū)域范圍進行檢査，同時與檢査區(qū)域輪廓接近或者接觸的異物或凸起的圖像也能 夠與檢査區(qū)域輪廓的圖像明確分離，所以能夠確實無誤地檢測出輪廓附近的異物或凸起。 (實施方式2)
圖12為說明本發(fā)明實施方式2的鏡面底板的異物檢查方法用的檢查裝置的概要示意 圖。圖13圖示的為該檢查裝置所取得的圖像數(shù)據(jù)。
圖12中，漫反射板16使來自LED照明裝置11的照明光漫反射。實施方式2的檢查 裝置與實施方式1不同之處在于，磁盤102載置于漫反射板16上。至于其它方面，由于 均與實施方式1的檢查裝置相同，所以其說明從略。圖13圖示的為圖12所示的檢査裝置所取得的圖像數(shù)據(jù)。漫反射板圖像Z6、 Z7是通 過將漫反射板16的反射光導(dǎo)向攝像元件9而拍攝的。這樣，通過設(shè)置漫反射板16，即便 是磁盤102的倒角部14不存在的情況下，或者其非常小的情況下，也能明確顯現(xiàn)磁盤102 的鏡面13的輪廓，能夠只截取作為檢査面的鏡面13的圖像數(shù)據(jù)進行檢查。
可通過將用這種檢查裝置所取得的圖像數(shù)據(jù)作為實施方式1的圖1所示流程圖中的圖 像數(shù)據(jù)，實施各種處理，從而能無間隙地在被檢查底板的整個檢查區(qū)域范圍進行檢查，能 夠可靠地檢測出檢查區(qū)域中的異物或凸起。關(guān)于各個步驟的處理，由于與實施方式1相同， 因而其說明從略。另外，推定檢査區(qū)域的外周輪廓和內(nèi)周輪廓的各步驟的處理中，各數(shù)據(jù) 值從暗部數(shù)據(jù)值變化至亮部數(shù)據(jù)值的點分別只出現(xiàn)l處。因而，實施方式2中，由外周輪 廓推定處理和內(nèi)周輪廓推定處理的各個處理所得到的1處的從暗部數(shù)據(jù)值變化至亮部數(shù)據(jù) 值的各個點成為鏡面13和外周邊緣一側(cè)倒角部14及內(nèi)周邊緣一側(cè)倒角部14的邊界。
另外，設(shè)置通過埋入燈或LED來自行發(fā)光的發(fā)光板替代漫反射板16，也可獲得同樣的 效果。
如上所述利用實施方式2，可獲得與實施方式1相同的效果，即便是被檢査底板的外 周邊緣和內(nèi)周邊緣不存在倒角部的情況下或其非常小的情況下，也能明確顯現(xiàn)作為被檢查 底板的檢查區(qū)域的鏡面的輪廓，只截取作為檢査面的鏡面的圖像數(shù)據(jù)進行檢查，能夠進行 精度非常高的異物檢查。 (工業(yè)實用性)
本發(fā)明的鏡面底板的異物檢查方法作為粘附于硬盤驅(qū)動器所用的磁盤的灰塵或凸起 的檢查方法是非常有用的。具體來說，能夠無間隙地在磁盤整個鏡面部分范圍進行檢查， 所以對于使母盤與磁盤相接觸并利用磁復(fù)制進行復(fù)制的情況下對磁復(fù)制前的磁盤的異物 檢査來說十分有效。另外，作為一種檢査半導(dǎo)體制造所用的硅片或光掩模襯底等其表面為 鏡面的底板有無附著灰塵或缺陷的異物檢查方法，也相當(dāng)有用，所以在該產(chǎn)業(yè)上利用的可 能性很高。
權(quán)利要求
1.一種鏡面底板的異物檢查方法，其特征在于，對被檢查底板照射照射光，根據(jù)由所述被檢查底板漫反射的漫反射光制作圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)拍攝有所述被檢查底板的檢查區(qū)域輪廓的所述圖像數(shù)據(jù)，檢測表示所述檢查區(qū)域輪廓的多個部位的輪廓標(biāo)本點的座標(biāo)，根據(jù)所述多個輪廓標(biāo)本點的座標(biāo)推定所述檢查區(qū)域，在所述圖像數(shù)據(jù)中將所述檢查區(qū)域以外部分掩模來制作掩模圖像數(shù)據(jù)之后，用所述掩模圖像數(shù)據(jù)，進行所述圖像數(shù)據(jù)的異物檢測處理。
2. 如權(quán)利要求1所述的鏡面底板的異物檢查方法，其特征在于， 拍攝有所述被檢査底板的檢査區(qū)域輪廓的所述圖像數(shù)據(jù)為經(jīng)過二值化處理的二值化圖像。
3. 如權(quán)利要求1或2中任一項所述的鏡面底板的異物檢查方法，其特征在于， 推定所述輪廓線使得所述多個輪廓標(biāo)本點的座標(biāo)與所述被檢查底板中所述檢查區(qū)域的輪廓線之間的距離的平方和為最小。
4. 如權(quán)利要求1或2中任一項所述的鏡面底板的異物檢查方法，其特征在于， 將漫反射光的反射部件或自行發(fā)光的發(fā)光部件設(shè)置于所述被檢査底板附近，針對拍攝有比所述被檢查底板的所述檢查區(qū)域?qū)挼姆秶乃鰣D像數(shù)據(jù)制作使得所述被檢查底板 的背景上顯現(xiàn)所述反射部件或所述發(fā)光部件的像的所述圖像數(shù)據(jù)。
5. —種鏡面底板的異物檢查方法，其特征在于，包括將來自所述被檢査底板的漫反射光所形成的圖像數(shù)據(jù)變換為由暗部數(shù)據(jù)值和亮部數(shù) 據(jù)值這2值所組成的二值化圖像的步驟；提取從所述二值化圖像中所設(shè)定的中心呈放射狀延伸的不同斜率的多個位置的直線 上的圖像數(shù)據(jù)列，對各條所述直線上的所述圖像數(shù)據(jù)列在從所述被檢査底板的內(nèi)周部至外 周部、或者從外周部至內(nèi)周部的任一方向上依次檢査數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)值變化的所述數(shù)據(jù)的座 標(biāo)作為多條所述直線上的外周輪廓標(biāo)本點座標(biāo)分別求出的步驟；根據(jù)多個部位的所述外周輪廓標(biāo)本點座標(biāo)求出表示所述被檢查底板的檢查區(qū)域的外周側(cè)輪廓的外周輪廓圓的中心和半徑的步驟；提取從所述二值化圖像中所設(shè)定的中心呈放射狀延伸的而且不同斜率的多個位置的 直線上的圖像數(shù)據(jù)列，對各條所述直線上的所述圖像數(shù)據(jù)列在從所述被檢查底板的外周部 至內(nèi)周部、或者從內(nèi)周部至外周部的任一方向上依次檢查數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)值變化的所述數(shù)據(jù) 座標(biāo)作為多條所述直線上的內(nèi)周輪廓標(biāo)本點座標(biāo)分別求出的步驟；根據(jù)多個部位的所述內(nèi)周輪廓標(biāo)本點座標(biāo)求出表示所述被檢査底板的所述檢査區(qū)域 的內(nèi)周側(cè)輪廓的內(nèi)周輪廓圓的中心和半徑的步驟；對所述二值化圖像生成將所述外周輪廓圓的外側(cè)和所述內(nèi)周輪廓圓的內(nèi)側(cè)的圖像數(shù) 據(jù)值變更為暗部數(shù)據(jù)值的掩模圖像的步驟；以及從所述二值化圖像和所述掩模圖像檢測出具有亮部數(shù)據(jù)值的圖像數(shù)據(jù)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不會誤識別、也無漏檢、能夠可靠檢測鏡面底板的邊緣附近的異物的異物檢查方法。包括被檢查底板的圖像數(shù)據(jù)步驟(ST1)、邊緣增強處理步驟(ST2)、二值化處理步驟(ST3)、外周輪廓圓推定處理步驟(ST4)、內(nèi)周輪廓圓推定處理步驟(ST5)、掩模處理步驟(ST6)、異物檢測處理步驟(ST7)、以及位置圖顯示處理步驟(ST8)。針對拍攝有被檢查底板的檢查區(qū)域輪廓的圖像數(shù)據(jù)步驟(ST1)進行邊緣增強處理、二值化處理，接著檢測表示檢查區(qū)域輪廓的多個部位的標(biāo)本點。接下來通過根據(jù)多個標(biāo)本點的坐標(biāo)確定可縮小比例尺定義的輪廓線的尺寸、位置、轉(zhuǎn)角來求出推定檢查區(qū)域，對經(jīng)過二值化處理的圖像數(shù)據(jù)將推定檢查區(qū)域以外部分掩模之后，進行異物檢測處理步驟(ST7)。
文檔編號G01N21/95GK101163960SQ20068001306
公開日2008年4月16日 申請日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月19日
發(fā)明者末永辰敏, 濱田泰三 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社