表面特征表征的制作方法
【專利說明】表面特征表征 交叉引用
[0001] 本申請要求2012年8月11日提交的美國臨時(shí)專利申請No.61/682, 200的權(quán)益。
【背景技術(shù)】
[0002] 在生產(chǎn)線上制造的物品可被檢查某些特征，包括可能使該物品或包括該物品的系 統(tǒng)的性能變差的缺陷。例如，硬盤驅(qū)動(dòng)器的硬盤可在生產(chǎn)線上被制造并且可被檢查某些表 面特征，包括可能使硬盤或硬盤驅(qū)動(dòng)器的性能變差的表面和次表面缺陷。因此，可操作以檢 查物品的特征（諸如缺陷）的裝置和方法是應(yīng)得的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本文中所提供的是一種裝置，包括：光子檢測器陣列，配置成接收從物品的表面中 的特征散射的光子；以及表征裝置，用于表征物品的表面中的特征，其中此表征裝置對比了 與從物品的表面中的特征散射的兩組光子相對應(yīng)的來自光子檢測器陣列的信號(hào)，并且此兩 組光子分別地源自不同位置處的光子發(fā)射器。
[0004] 參考以下附圖、描述以及所附權(quán)利要求書將更佳地理解本發(fā)明的這些和其它特征 和方面。
【附圖說明】
[0005] 圖IA提供了根據(jù)實(shí)施例的示出了利用高角度處的光子發(fā)射器的物品的表面特征 的檢測的不意圖。
[0006] 圖IB提供了根據(jù)實(shí)施例的示出了利用低角度處的光子發(fā)射器的物品的表面特征 的檢測的不意圖。
[0007] 圖2提供了根據(jù)實(shí)施例的示出了從物品的表面特征散射的光子的示意圖。
[0008] 圖3提供了根據(jù)實(shí)施例的示出了從物品的表面特征散射的光子通過光學(xué)部件并 到光子檢測器陣列上的示意圖。
[0009] 圖4提供了根據(jù)實(shí)施例的物品的表面特征映射的圖像。
[0010] 圖5提供了圖4所提供的表面特征映射的特寫圖像。
[0011] 圖6A(頂部）提供了來自圖5所提供的映射的表面特征的特寫圖像，并且圖6A(底 部）提供了表面特征的光子散射強(qiáng)度分布。
[0012] 圖6B(頂部）提供了來自圖6A的表面特征的像素插值圖像，并且圖6B(底部）提 供了表面特征的像素插值的光子散射強(qiáng)度分布。
[0013] 圖7提供了根據(jù)實(shí)施例的示出了物品的不同表面特征的示意圖。
[0014] 圖8A提供了根據(jù)實(shí)施例的物品的表面特征映射的特寫圖像，其中光子發(fā)射器相 對于物品的表面以相對高的角度進(jìn)行定位。
[0015] 圖8B提供了根據(jù)實(shí)施例的物品的表面特征映射的特寫圖像，其中光子發(fā)射器相 對于物品的表面以相對低的角度進(jìn)行定位。 描述
[0016] 在更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例之前，由具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)的人員 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于本文中所描述和/或示出的特定實(shí)施例，因?yàn)檫@些實(shí)施例中的元 素可變化。同樣地應(yīng)當(dāng)理解，本文中所描述和/或示出的特定實(shí)施例具有可容易地與特定 實(shí)施例分開并可選地與若干其它實(shí)施例中的任何一個(gè)進(jìn)行結(jié)合或代替本文中所描述的若 干其它實(shí)施例中的任何一個(gè)中的元素的元素。
[0017] 由具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)的人員也應(yīng)當(dāng)理解，這里所用的術(shù)語是出于描 述本發(fā)明的特定實(shí)施例的目的，并且該術(shù)語不旨在是限制性的。除非另外說明，序數(shù)（例 如，第一、第二、第三等）被用于區(qū)分或識(shí)別一組元件或步驟中的不同元件或步驟，并且不 在所聲稱的發(fā)明的元件或步驟或本發(fā)明的特定實(shí)施例上提供序列或數(shù)值限制。例如"第 一"、"第二"和"第三"元件或步驟不需要必須以該順序出現(xiàn)，并且所聲稱的發(fā)明或本發(fā)明的 特定實(shí)施例不需要必須被限制于三個(gè)元件或步驟。還應(yīng)當(dāng)理解，除非另外說明，任何標(biāo)記， 諸如"左"、"右"、"前"、"后"、"頂"、"底"、"正向"、"反向"、"順時(shí)針"、"逆時(shí)針"、"上"、"下"或 其它類似的術(shù)語，諸如"上部"、"下部"、"尾部"、"頭部"、"垂直的"、"水平的"、"近端的"、"遠(yuǎn) 端的"等等是為了方便而使用并且不旨在意味著，例如，任何特定的固定位置、取向或方向。 相反，這些標(biāo)記被用于反映，例如，相對位置、取向或方向。還應(yīng)當(dāng)理解，"一"、"一種"以及 "該"的單數(shù)形式包括復(fù)數(shù)引用，除非上下文明確地指出相反情況。
[0018] 除非另外定義，否則本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員所共知的一樣的意思。
[0019] 在生產(chǎn)線上制造的物品可被檢查某些特征，包括可能使該物品或包括該物品的系 統(tǒng)的性能變差的缺陷。例如，硬盤驅(qū)動(dòng)器的硬盤可在生產(chǎn)線上被制造并且可被檢查某些表 面特征，包括可能使硬盤或硬盤驅(qū)動(dòng)器的性能變差的表面和次表面缺陷。本文中所提供的 是用于檢查物品以檢測、映射和/或表征某些表面特征（諸如表面和/或次表面缺陷）的 裝置和方法。現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0020] 關(guān)于可利用本文中的裝置和方法進(jìn)行檢查的物品，這些物品包括具有一個(gè)或多個(gè) 光學(xué)平滑表面的任何制品或其在制造的任何階段中的工件，其示例包括但不限于半導(dǎo)體晶 片、磁記錄介質(zhì)（例如，硬盤驅(qū)動(dòng)器的硬盤）以及其在制造的任何階段中的工件。這些物品 可被檢查某些特征，包括可能使物品的性能變差的表面和/或次表面缺陷，其中表面和/或 次表面缺陷包括顆粒和污點(diǎn)污染，以及包括劃痕和空隙的缺陷。關(guān)于顆粒污染，例如，捕獲 在硬盤驅(qū)動(dòng)器的中間硬盤（即，工件）的表面上的顆?？蓳p壞隨后濺射的膜。顆粒污染還 可污染硬盤驅(qū)動(dòng)器中的硬盤的已完成表面，導(dǎo)致劃痕形成和碎片生成。硬盤的已完成表面 的顆粒污染還可破壞硬盤和硬盤驅(qū)動(dòng)器的讀寫頭之間的間距，這同樣是一個(gè)擔(dān)憂。通過表 征這些特征來區(qū)分顆粒污染和例如空隙會(huì)在維持高的產(chǎn)率的同時(shí)最小化了對硬盤和讀寫 頭之間的間隙的擔(dān)憂。如此，利用本文的裝置和方法檢查物品以糾正導(dǎo)致表面和/或次表 面缺陷的制造趨勢并且增加產(chǎn)品質(zhì)量是重要的。
[0021] 圖IA和IB組合地提供了根據(jù)實(shí)施例的用于檢查、映射和/或表征物品的表面特 征的示意圖，該示意圖示出了裝置100,該裝置100包括一對光子發(fā)射器IlOA和110B、光學(xué) 設(shè)置120、光子檢測器陣列130和計(jì)算機(jī)或等效設(shè)備140以及物品150和物品150的表面的 一對有差別的表面特征映射160A和160B。在這樣的實(shí)施例中，光子發(fā)射器IlOA可以相對 高的角度進(jìn)行定位以用于表面特征映射160A并且光子發(fā)射器IlOB可以相對低的角度進(jìn)行 定位以用于表面特征映射160B。有差別的表面特征映射160A和160B或用于產(chǎn)生表面特征 映射160A和160B的信息可被用于表征物品的表面特征并且區(qū)分這樣的表面特征。本發(fā)明 的物品和裝置以及本發(fā)明的方法不限于圖IA和IB中的實(shí)施例，如本發(fā)明的附加實(shí)施例可 通過本文中更詳細(xì)地描述的特征來實(shí)現(xiàn)。
[0022] 用于檢測、映射和/或表征物品的表面特征的裝置可包括兩個(gè)光子發(fā)射器（例如， 參見圖IA和IB的光子發(fā)射器IlOA和110B)或超過兩個(gè)光子發(fā)射器，其可被用于將光子發(fā) 射到物品的表面（諸如物品的整個(gè)表面或物品的表面的某個(gè)預(yù)定部分（例如，如果需要，用 于物品的分級(jí)旋轉(zhuǎn)以用于分段檢查））上。在某些實(shí)施例中，例如，此裝置可包括多個(gè)光子 發(fā)射器，諸如至少2、3、4、5、6、7、8、9或10個(gè)光子發(fā)射器。在某些實(shí)施例中，例如，此裝置可 包括多個(gè)光子發(fā)射器，諸如不超過1〇、9、8、7、6、5、4、3或2個(gè)光子發(fā)射器。前述內(nèi)容的組合 也可被用于描述前述多個(gè)光子發(fā)射器。在某些實(shí)施例中，例如，此多個(gè)光子發(fā)射器可包括至 少2個(gè)光子發(fā)射器并且不超過10個(gè)光子發(fā)射器（例如，在2和10個(gè)光子發(fā)射器之間），諸 如至少2個(gè)光子發(fā)射器并且不超過6個(gè)光子發(fā)射器（例如，在2和6個(gè)光子發(fā)射器之間）， 諸如至少2個(gè)光子發(fā)射器并且不超過4個(gè)光子發(fā)射器（例如，在2個(gè)和4個(gè)光子發(fā)射器之 間）。進(jìn)一步關(guān)于此多個(gè)光子發(fā)射器，此多個(gè)光子發(fā)射器中的每一個(gè)光子發(fā)射器可以是相同 的或不同的或它們的某種組合（例如，至少2個(gè)相同的光子發(fā)射器，而其余的光子發(fā)射器是 不同的；至少4個(gè)相同的光子發(fā)射器，而其余的光子發(fā)射器是不同的；等）。更進(jìn)一步關(guān)于 此多個(gè)光子發(fā)射器，可以如本文中所描述的一對或多對光子發(fā)射器來配置此多個(gè)光子發(fā)射 器。
[0023] 無論此裝置包括兩個(gè)光子發(fā)射器或超過兩個(gè)光子發(fā)射器，每一光子發(fā)射器可以針 對一種或多種類型的特征進(jìn)行優(yōu)化的距離和/或角度將光子發(fā)射到物品的表面上，這些類 型的特征在本文中更詳細(xì)地進(jìn)行描述?？墒箖蓚€(gè)光子發(fā)射器配對從而使得每一光子發(fā)射器 可在不同的時(shí)間（例如，順序地以用于順序成像）以不同的距離和/或不同的角度將光子 發(fā)射到物品的表面上以用于一種或多種類型的特征的表征，該表征可通過利用在兩個(gè)光子 發(fā)射器和/或用于產(chǎn)生這樣的表面特征映射的信息之下所產(chǎn)生的兩個(gè)不同的表面特征映 射來完成。針對一種或多種類型的特征進(jìn)行優(yōu)化的角度可等于掠射角，該掠射角是入射角 的余角，并且該入射角是包含入射在物品的表面上的發(fā)射光子的光線和此光線所入射在的 點(diǎn)處的法線（即，垂直于物品的表面的線）之間的角度。此掠射角還可被描述為在包含入 射在物品的表面上的發(fā)射的光子的光線和此光線入射到的點(diǎn)處的表面之間的角度。
[0024] 圖2提供了包含入射在物品150的表面152上的發(fā)射光子的若干光線，該光線與 表面152形成掠射角。圖2進(jìn)一步提供了與相對于表面的法線形成反射角的包含反射光子 的若干光線，該反射角等于入射角，并且圖2還提供了包含來自物品150的表面152上的特 征154的散射光子的若干光線，該若干光線包含形成各種散射角的散射光子。光子發(fā)射器 可以從0°到90°的范圍的掠射角發(fā)射光子，其中0°的掠射角表示光子發(fā)射器從物品的 一側(cè)將光子發(fā)射到物品的表面上，并且其中90°的掠射角表示光子發(fā)射器從物品的正上方 將光子發(fā)射到物品的表面上。在某些實(shí)施例中，例如，光子發(fā)射器可將光子發(fā)射到物品的表 面上從而使得掠射角至少是 0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、 5