表面特征表征的制作方法
【专利说明】表面特征表征 交叉引用
[0001] 本申请要求2012年8月11日提交的美国临时专利申请No.61/682, 200的权益。
【背景技术】
[0002] 在生产线上制造的物品可被检查某些特征，包括可能使该物品或包括该物品的系 统的性能变差的缺陷。例如，硬盘驱动器的硬盘可在生产线上被制造并且可被检查某些表 面特征，包括可能使硬盘或硬盘驱动器的性能变差的表面和次表面缺陷。因此，可操作以检 查物品的特征（诸如缺陷）的装置和方法是应得的。
【发明内容】
[0003] 本文中所提供的是一种装置，包括：光子检测器阵列，配置成接收从物品的表面中 的特征散射的光子；以及表征装置，用于表征物品的表面中的特征，其中此表征装置对比了 与从物品的表面中的特征散射的两组光子相对应的来自光子检测器阵列的信号，并且此两 组光子分别地源自不同位置处的光子发射器。
[0004] 参考以下附图、描述以及所附权利要求书将更佳地理解本发明的这些和其它特征 和方面。
【附图说明】
[0005] 图IA提供了根据实施例的示出了利用高角度处的光子发射器的物品的表面特征 的检测的不意图。
[0006] 图IB提供了根据实施例的示出了利用低角度处的光子发射器的物品的表面特征 的检测的不意图。
[0007] 图2提供了根据实施例的示出了从物品的表面特征散射的光子的示意图。
[0008] 图3提供了根据实施例的示出了从物品的表面特征散射的光子通过光学部件并 到光子检测器阵列上的示意图。
[0009] 图4提供了根据实施例的物品的表面特征映射的图像。
[0010] 图5提供了图4所提供的表面特征映射的特写图像。
[0011] 图6A(顶部）提供了来自图5所提供的映射的表面特征的特写图像，并且图6A(底 部）提供了表面特征的光子散射强度分布。
[0012] 图6B(顶部）提供了来自图6A的表面特征的像素插值图像，并且图6B(底部）提 供了表面特征的像素插值的光子散射强度分布。
[0013] 图7提供了根据实施例的示出了物品的不同表面特征的示意图。
[0014] 图8A提供了根据实施例的物品的表面特征映射的特写图像，其中光子发射器相 对于物品的表面以相对高的角度进行定位。
[0015] 图8B提供了根据实施例的物品的表面特征映射的特写图像，其中光子发射器相 对于物品的表面以相对低的角度进行定位。 描述
[0016] 在更详细地描述本发明的实施例之前，由具有本发明所属领域的普通技术的人员 应当理解，本发明不限于本文中所描述和/或示出的特定实施例，因为这些实施例中的元 素可变化。同样地应当理解，本文中所描述和/或示出的特定实施例具有可容易地与特定 实施例分开并可选地与若干其它实施例中的任何一个进行结合或代替本文中所描述的若 干其它实施例中的任何一个中的元素的元素。
[0017] 由具有本发明所属领域的普通技术的人员也应当理解，这里所用的术语是出于描 述本发明的特定实施例的目的，并且该术语不旨在是限制性的。除非另外说明，序数（例 如，第一、第二、第三等）被用于区分或识别一组元件或步骤中的不同元件或步骤，并且不 在所声称的发明的元件或步骤或本发明的特定实施例上提供序列或数值限制。例如"第 一"、"第二"和"第三"元件或步骤不需要必须以该顺序出现，并且所声称的发明或本发明的 特定实施例不需要必须被限制于三个元件或步骤。还应当理解，除非另外说明，任何标记， 诸如"左"、"右"、"前"、"后"、"顶"、"底"、"正向"、"反向"、"顺时针"、"逆时针"、"上"、"下"或 其它类似的术语，诸如"上部"、"下部"、"尾部"、"头部"、"垂直的"、"水平的"、"近端的"、"远 端的"等等是为了方便而使用并且不旨在意味着，例如，任何特定的固定位置、取向或方向。 相反，这些标记被用于反映，例如，相对位置、取向或方向。还应当理解，"一"、"一种"以及 "该"的单数形式包括复数引用，除非上下文明确地指出相反情况。
[0018] 除非另外定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的 普通技术人员所共知的一样的意思。
[0019] 在生产线上制造的物品可被检查某些特征，包括可能使该物品或包括该物品的系 统的性能变差的缺陷。例如，硬盘驱动器的硬盘可在生产线上被制造并且可被检查某些表 面特征，包括可能使硬盘或硬盘驱动器的性能变差的表面和次表面缺陷。本文中所提供的 是用于检查物品以检测、映射和/或表征某些表面特征（诸如表面和/或次表面缺陷）的 装置和方法。现在将更详细地描述本发明的实施例。
[0020] 关于可利用本文中的装置和方法进行检查的物品，这些物品包括具有一个或多个 光学平滑表面的任何制品或其在制造的任何阶段中的工件，其示例包括但不限于半导体晶 片、磁记录介质（例如，硬盘驱动器的硬盘）以及其在制造的任何阶段中的工件。这些物品 可被检查某些特征，包括可能使物品的性能变差的表面和/或次表面缺陷，其中表面和/或 次表面缺陷包括颗粒和污点污染，以及包括划痕和空隙的缺陷。关于颗粒污染，例如，捕获 在硬盘驱动器的中间硬盘（即，工件）的表面上的颗粒可损坏随后溅射的膜。颗粒污染还 可污染硬盘驱动器中的硬盘的已完成表面，导致划痕形成和碎片生成。硬盘的已完成表面 的颗粒污染还可破坏硬盘和硬盘驱动器的读写头之间的间距，这同样是一个担忧。通过表 征这些特征来区分颗粒污染和例如空隙会在维持高的产率的同时最小化了对硬盘和读写 头之间的间隙的担忧。如此，利用本文的装置和方法检查物品以纠正导致表面和/或次表 面缺陷的制造趋势并且增加产品质量是重要的。
[0021] 图IA和IB组合地提供了根据实施例的用于检查、映射和/或表征物品的表面特 征的示意图，该示意图示出了装置100,该装置100包括一对光子发射器IlOA和110B、光学 设置120、光子检测器阵列130和计算机或等效设备140以及物品150和物品150的表面的 一对有差别的表面特征映射160A和160B。在这样的实施例中，光子发射器IlOA可以相对 高的角度进行定位以用于表面特征映射160A并且光子发射器IlOB可以相对低的角度进行 定位以用于表面特征映射160B。有差别的表面特征映射160A和160B或用于产生表面特征 映射160A和160B的信息可被用于表征物品的表面特征并且区分这样的表面特征。本发明 的物品和装置以及本发明的方法不限于图IA和IB中的实施例，如本发明的附加实施例可 通过本文中更详细地描述的特征来实现。
[0022] 用于检测、映射和/或表征物品的表面特征的装置可包括两个光子发射器（例如， 参见图IA和IB的光子发射器IlOA和110B)或超过两个光子发射器，其可被用于将光子发 射到物品的表面（诸如物品的整个表面或物品的表面的某个预定部分（例如，如果需要，用 于物品的分级旋转以用于分段检查））上。在某些实施例中，例如，此装置可包括多个光子 发射器，诸如至少2、3、4、5、6、7、8、9或10个光子发射器。在某些实施例中，例如，此装置可 包括多个光子发射器，诸如不超过1〇、9、8、7、6、5、4、3或2个光子发射器。前述内容的组合 也可被用于描述前述多个光子发射器。在某些实施例中，例如，此多个光子发射器可包括至 少2个光子发射器并且不超过10个光子发射器（例如，在2和10个光子发射器之间），诸 如至少2个光子发射器并且不超过6个光子发射器（例如，在2和6个光子发射器之间）， 诸如至少2个光子发射器并且不超过4个光子发射器（例如，在2个和4个光子发射器之 间）。进一步关于此多个光子发射器，此多个光子发射器中的每一个光子发射器可以是相同 的或不同的或它们的某种组合（例如，至少2个相同的光子发射器，而其余的光子发射器是 不同的；至少4个相同的光子发射器，而其余的光子发射器是不同的；等）。更进一步关于 此多个光子发射器，可以如本文中所描述的一对或多对光子发射器来配置此多个光子发射 器。
[0023] 无论此装置包括两个光子发射器或超过两个光子发射器，每一光子发射器可以针 对一种或多种类型的特征进行优化的距离和/或角度将光子发射到物品的表面上，这些类 型的特征在本文中更详细地进行描述。可使两个光子发射器配对从而使得每一光子发射器 可在不同的时间（例如，顺序地以用于顺序成像）以不同的距离和/或不同的角度将光子 发射到物品的表面上以用于一种或多种类型的特征的表征，该表征可通过利用在两个光子 发射器和/或用于产生这样的表面特征映射的信息之下所产生的两个不同的表面特征映 射来完成。针对一种或多种类型的特征进行优化的角度可等于掠射角，该掠射角是入射角 的余角，并且该入射角是包含入射在物品的表面上的发射光子的光线和此光线所入射在的 点处的法线（即，垂直于物品的表面的线）之间的角度。此掠射角还可被描述为在包含入 射在物品的表面上的发射的光子的光线和此光线入射到的点处的表面之间的角度。
[0024] 图2提供了包含入射在物品150的表面152上的发射光子的若干光线，该光线与 表面152形成掠射角。图2进一步提供了与相对于表面的法线形成反射角的包含反射光子 的若干光线，该反射角等于入射角，并且图2还提供了包含来自物品150的表面152上的特 征154的散射光子的若干光线，该若干光线包含形成各种散射角的散射光子。光子发射器 可以从0°到90°的范围的掠射角发射光子，其中0°的掠射角表示光子发射器从物品的 一侧将光子发射到物品的表面上，并且其中90°的掠射角表示光子发射器从物品的正上方 将光子发射到物品的表面上。在某些实施例中，例如，光子发射器可将光子发射到物品的表 面上从而使得掠射角至少是 0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、 5