JP2008082999A - 基板表面の欠陥検査方法及び欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハードディスク装置に用いられる磁気ディスク、及び半導体製造に用いられるシリコン基板において、従来では検出できなかった微小な欠陥をも高い感度で欠陥を検出する方法を提供すること。
【解決手段】現行光学系以上に微細な結果を検出可能とするために、以下の手段を備えたシステムとして構成されるようにしたものである。
(1)レーザ及び照明光学系。
(2)プラズモン増強用ヘッド及びヘッドを基板面から浮上させるための位置制御機構。
(3)散乱光の検出光学系及び光検出器。
(4)検出光学系を微調するためのZ微動機構。
(5)基板ホルダと走査用ステージ。
(6)上記検査に先立って大異物を検出しておく前検査系。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気ディスク基板用の基板（サブストレート）やシリコン基板等、構造の無い基板の表面上の欠陥を検査する表面検査装置に係り、特に散乱光検出により欠陥を検査する表面検査装置及びその方法に関するものである。

ハードディスク装置に用いる磁気記録用媒体には、磁性体を蒸着したディスク基板が使用される。このディスク基板に磁気ヘッドで磁化して磁気的にデータを記録、再生をする。近年、ハードディスク装置における記録密度の向上に伴い、記録・書き込み用ヘッド(以下ヘッド呼ぶ)とディスク基板とのスペーシング(以下浮上量と呼ぶ)は数十nmから数nmと非常に狭くなってきている。そのため、このディスク基板に微小な凹凸欠陥が存在すると、ディスク基板とヘッドが接触し、ハードディスク装置が故障する原因となる。そのため、磁性体を蒸着する前のサブストレートの状態において、上述した欠陥の有無を検査し、不良品を後工程に流さないようにすることが重要である。この微小な凹凸欠陥は、ディスク基板素材内部に埋もれている結晶欠陥、ディスク基板の平坦性を向上させるために行う研磨時に発生する砥粒残りや、細かい傷（スクラッチなど）、洗浄時や、乾燥時などに付着する異物、などである。表面に付着した異物は、最洗浄、周辺雰囲気の清浄化などで排除、防止が可能である。ところが、結晶欠陥や、スクラッチなどは、修正がきかないため、不良品として取り扱うことになる。そのため、ハードディスク装置の高歩留り、高信頼性を確保するには、このような欠陥があるディスク基板の早期排除が重要となる。また、磁性体を蒸着後にも、何らかの原因で上記欠陥が発生することも考えられるため、同様に欠陥の有無を検査し、不良品の排除することでハードディスク装置の信頼性を向上させることができる。

一方、半導体製造に用いられるシリコン基板においても、製造されるパターン密度の向上に伴い、配線やホール、STI部等に微小な凹凸欠陥が原因で、断線やショート等が発生する確率が増えてきている。上記欠陥が存在する場合、半導体製品として不良品となり、歩留まりを押し下げることになる。そのためシリコン基板についても、上述の微細な欠陥の有無を検査し、不良品を後工程に流さないようにすることが重要である。

従来は、微小な凹凸欠陥の計測方法として、AFM（Atomic Force Microscope）を用いた表面粗さの測定が一般に使用されている。AFMによる測定では、スループットが著しく遅く、ディスク基板の全面検査を容易に行うことが出来ない。また、測定プローブが消耗品であること、プローブの消耗による測定再現性が変動するなどの問題がある。

そのため、光の干渉を応用した方式がある。特許文献１（特開2000-121318号公報）に示されるように、一本のレーザ光を分岐し、分岐した光をそれぞれ異なる周波数で変調し、基準面と測定面に照射し、それぞれの反射光を受光素子上で干渉させ、位相の変化量から欠陥の高さを計測する方法がある。この方式によると、照明波長が532nmのレーザを使用しており、周波数10MHzの干渉信号が出力され、測定面の光路長変化を位相に変換し、その位相差から欠陥部の高さを測定可能としている。ところが、上述したように検出すべき欠陥のサイズが小さくなってきているため、散乱光及び反射光が減少し、検出感度の低下が避けられない。この際、検出感度向上方法として、レーザ光源の短波長化が手段として考えられるが、短波長化するに従ってレーザ光源の構造が複雑となるとともに非常に高価になり、検査装置の価格が高くなる問題がある。また、短波長化によって波長に比例して検出感度が上がるのに対し、欠陥からの散乱光はサイズの6乗に比例して散乱光量が減少するため、短波長化だけでは必要な検出感度を確保できない可能性がある。

特開2000−121318号公報 特開平8-22619号公報

現在欠陥検査装置では、従来のガラス基板欠陥検査では、レーザを照射して散乱光を計測してきたが、ガラスの屈折率が1に近いために散乱光量が少ない。必要な欠陥精度を得ようとすると照明強度を大きくする必要があるが、バックグラウンドノイズが大きくなって欠陥の検出が困難となっていた。

これに対し本発明は、現行光学系以上に微細な結果を検出可能とするために、以下の手段を備えたシステムとして構成されるようにしたものである。
(1)レーザ及び照明光学系。
(2)プラズモン増強用ヘッド及びヘッドを基板面から浮上させるための位置制御機構。
(3)散乱光の検出光学系及び光検出器。
(4)検出光学系を微調するためのZ微動機構。
(5)基板ホルダと走査用ステージ。
(6)上記検査に先立って大異物を検出しておく前検査系。

本発明は、上記(2)、(6)を主な特徴とする。

表面プラズモン増強用ヘッドにより、ヘッドのごく近傍に局所的に光電場の強い部分を作ることが可能となり、そこからの散乱光のみを検出することで、より欠陥検出感度の高い、欠陥検査方法を提供する。

以下、本発明の第１の実施例を図１乃至図１１により説明する。

検査装置１のブロック図を図１に示す。

検査装置１は、前検査系１０、詳細検査系２０、基板搬送系３０、信号処理系４０、全体制御系５０で構成されている。信号処理系４０では、前検査系１０及び詳細検査系２０にて検出された散乱光強度に基づく信号を用いて基板表面の欠陥を検出する。全体制御部５０には、入出力手段５１（キーボードやネットワークも含む）、表示手段５２、記憶部５３が設けられている。全体制御部５０は、設定された検査条件により、上記前検査系１０、詳細検査系２０、基板搬送系３０および信号処理系４０の全体制御を行う。

基板搬送系３０は、Ｒステージ３１、θステージ３２、Ｚステージ３３、基板固定支持部３４、ハンドリングロボット３５からなる。

図２〜図４に従って、本実施例に基づく基板検査装置による検査のフローを説明する。

ハンドリングロボット３５により基板カセット１１０内から基板１００を取り出して基板固定支持部３４に吸着させて固定する。基板搬送系３０は、まず基板１００を前検査系４０に移動する。前検査系４０にて基板１００の表面に異物１１１や突起１１２等の欠陥の個数１１５を確認する。予め設定しておいた廃棄欠陥個数しきい値１１８よりも検出欠陥個数１１５が大きい場合には、基板搬送系３０を基準位置３９に移動し、ハンドリングロボット３５を用いて基板１００を検査装置１から取り出して廃棄用基板カセット１１４に基板１００を収納し、廃棄用基板カセット１１４を基板廃棄工程に回して、被検査基板１００を廃棄する。予め設定しておいた洗浄欠陥個数しきい値１１７よりも検出欠陥個数１１５が大きい場合には、基板搬送系３０を基準位置３９に移動し、ハンドリングロボット３５を用いて基板１００を検査装置１から取り出して洗浄用基板カセット１１１に被検査基板１００を収納し、カセット１１１を基板洗浄装置に投入して被検査基板１００を洗浄し、再度本検査装置１にて検査を再度実施する。

本装置にて一度検査後、洗浄して再度検査して、予め設定しておいた洗浄欠陥個数しきい値１１７よりも検出欠陥個数１１５が大きい場合には、基板廃棄工程に回して、被検査基板１００を廃棄する。

洗浄欠陥個数しきい値１１７よりも検出欠陥個数１１５が小さい場合には、基板搬送系３０を詳細検査系５０に移動する。

詳細検査系５０では、基板１００の表面のキズや窪み５１１や、前検査系４０で検出できなかった微小な異物５１２や突起５１３等の欠陥の個数５１５を確認する。ここで予め設定しておいた欠陥個数しきい値５２０よりも欠陥個数５１５が小さい場合には基板１００をクラスＡ基板、そうでない場合にはクラスＢ基板と判定する。ここで予め欠陥個数しきい値５２０を１つもしくは複数個設定しておいて、欠陥個数５１５と比較することによって基板１００を３つ以上のクラスに分類判定しても良い。

詳細検査系５０による検査が完了した際には、基板搬送系３０を基準位置３９に移動し、ハンドリングロボット３５を用いて基板１００を表裏反転させた後、再度前検査系４０及び詳細検査系５０にて検査を実施する。

被検査基板１００の裏面の検査においても、詳細検査系５０にて基板１００をクラスＡ基板、そうでない場合にはクラスＢ基板と判定する。

ここでも、表の面検査の場合と同様に、予め欠陥個数しきい値５２０を１つもしくは複数個設定しておいて、欠陥個数５１５と比較することによって基板１００を３つ以上のクラスに分類判定しても良い。

詳細検査系５０による基板裏面検査が完了した際には、基板搬送系３０を基準位置３９に移動し、ハンドリングロボット３５を用いて基板１００を検査装置１から取り出す。上記２回のクラス分けの結果、一度でもクラスＢと判断されたものはクラスＢカセット１２２に、そうでないものはクラスＡカセット１２１に、被検査基板１００を収納する。

クラス別に分けられた基板が入ったカセットは、予め設定された製品ごとに磁気ディスク製造工程にかけられる。

検査装置１前検査系４０のブロック図を図６に示す。

前検査系４０は照明光学系４１０、検出光学系４２０、搬送系３０、信号処理系４４０、制御系４５０で構成される。照明光学系４１０から射出した照明光４０９を基板１００に照射することにより、基板表面からの散乱光４１９を生じさせて検出光学系４２０にてこれを検出し、検出信号４２９を信号処理系４４０にて処理することで、基板１００上の欠陥の有無を判定する。制御系４５０は搬送系３０をはじめとする装置内各部位と同期を取りつつ測定をするために必要な機能を有している。

次に、本実施例に基づく前検査系４０の構成を、図６に従って各光学系を含めて詳細に説明する。

レーザ光源４０１から射出された光は、コリメートレンズ４０２にて並行光束とされた後、ミラー４０３に反射されて集光レンズ４０４にて集光された後、基板１００に照射される。

基板１００は、搬送系３０により光軸に対して回転及びあおり方向に移動が可能である（方法は図示せず）。基板１００表面により散乱光４１９が生じる。散乱光４１９は、対物レンズ４２１にて集光され、光電変換センサ４２５にて散乱光量４１９に関連した強度をもつ信号４２９を出力する。検出信号４２９を信号処理系４４０にて処理することで、基板１００上の欠陥の有無を判定する。

図８に従って、本実施例に基づく前検査系４０における検査フローを説明する。

基板搬送系３０は、基板１００を前検査系４０の中にロードする。θステージ３３の回転を開始し、照明光学系４１０から射出した照明光４０９が基板１００上を照明する位置までＲステージ３２を移動する。次にレーザ光源４０１の前もしくは内部に設置されているシャッタ４０６を開いて、照明光４０９を基板１００表面の点４０８に照射させる。なお、前検査系４０にて基板１００の散乱光測定による検査が実施されている間は、図示しない方法で、基板１００表面の点４０８と検出光学系４２０の合焦位置との距離が検出光学系４２０の焦点深さ以下になるように、搬送系３０をＺ方向に動作して調整する工程（以下ＡＦ動作）が実施されている。

基板１００表面の点４０８にて生じた散乱光４１９は、検出光学系４２０にて検出されて検出信号４２９が出力される。信号処理系４４０では、全体制御系５０及び制御系４５０を介して予め欠陥信号判定しきい値４４１が設定されている。検出信号４２９が欠陥信号判定しきい値４４１よりも大きい場合には、基板１００表面の点４０８に欠陥が存在すると判定する。Ｒステージ及びθステージを連続的に走査しながら、基板１００の表面を検査する。検査する領域４３５は、予め全体制御系６０及び制御系４６０を介して予め設定する。領域４３５を検査している間に、欠陥が存在すると判定された回数４４９を数えておく。領域４３５全体の検査が完了したら、θステージの回転を低下・停止させるとともに、欠陥判定回数を検出欠陥個数１１５として制御系５０へ出力する。

検査装置１の詳細検査系５０のブロック図を図９に示す。

詳細検査系５０は照明光学系５１０、検出光学系５２０、搬送系３０、信号処理系５４０、制御系５５０で構成される。照明光学系５１０から射出した照明光５０９を基板１００に照射することにより、基板表面からの散乱光５１９を生じさせて検出光学系５２０にてこれを検出し、検出信号５２９を信号処理系５４０にて処理することで、基板１００上の欠陥の有無を判定する。制御系５５０は搬送系３０をはじめとする装置内各部位と同期を取りつつ測定をするために必要な機能を有している。

次に、本実施例に基づく前検査系４０の構成を、図１０に従って各光学系を含めて詳細に説明する。

レーザ光源５０１から射出された光は、コリメートレンズ５０２にて並行光束とされた後、ミラー５０３に反射されて集光レンズ５０４にて集光された後、プラズモン増強ヘッド５９０の金属部位５９１に照射される。プラズモン増強ヘッド５９０は、金属部位５９１を除いて照明光に対して透明であり、レーザ光が金属部位５９１に照射されることにより、増強された近接電磁場５００１が生成される。近接電磁場５００１は金属部位５９１に局在するため、金属部位５９１近傍に欠陥５０１１やスクラッチ５０１２などの曲率大きい構造５０１０が存在すると、近接電磁場５００１が構造５０１０によって撹乱され、散乱光５１９が生じる。

散乱光５１９は金属部位５９１近傍でのみ生じるため、ヘッド位置の測定精度が向上すれば、欠陥が存在する位置の検出精度が高くなる。また、増強された近接場５００１によって散乱光５１９が生じるため、通常の光散乱測定よりも散乱光強度が大きく、より小さいサイズの欠陥が検出可能となる。

プラズモン増強ヘッド５９０はスライダ形状になっており、スライダック５９２を介してアクチュエータ５９３に固定されている。θステージ３４が回転することによってプラズモン増強ヘッド５９０と被検査基板１００との間に空気が流入し、プラズモン増強ヘッドが数10nm以下の距離だけ浮上するようになっている。

散乱光５１９は、被検査基板１００を透過して対物レンズ４２１にて集光され、光電変換センサ５２５にて散乱光量５１９に関連した強度をもつ信号５２９を出力する。ここで、プラズモン増強ヘッド５９０上の金属部位５９１に照射されるレーザ光の一部５９８は、プラズモン増強ヘッド５９０と被検査基板１００を透過するため、この透過光成分５９８が直接対物レンズに入らないように、傾けた方向への散乱光量を検出するようにセットアップされている。

検出信号５２９を信号処理系５４０にて処理することで、基板１００上の欠陥の有無を判定する。

図１１に従って、本実施例に基づく前検査系５０における検査フローを説明する。

基板搬送系３０は、基板１００を前検査系５０の中に移動する。θステージ３３の回転を開始し、照明光学系５１０のから射出した照明光５０９が基板１００上を照明する位置４０８までＲステージ３２を移動する。θステージ３３の回転が一定数を超えたら、欠陥測定点５０８の近傍に金属部位５９１が来る状態で、プラズモン増強ヘッド５９０が基板にて浮上するように、アクチュエータ５９３を動作させる。

次にレーザ光源５０１の前もしくは内部に設置されているシャッタ５０６を開いて、点５０８に照射することで増強された近接場５００１を生じさせる。ここで、詳細検査系５０にて基板１００の散乱光測定による検査が実施されている間は、図示しない方法で、基板１００表面の点５０８と検出光学系５２０の合焦位置との距離が検出光学系５２０の焦点深さ以下になるように、搬送系３０をＺ方向に動作（以下ＡＦ動作）が実施されている。

基板１００表面の点５０８にて生じた散乱光５１９は、検出光学系５２０にて検出されて検出信号５２９が出力される。信号処理系５４０では、全体制御系６０及び制御系５６０を介して予め欠陥信号判定しきい値５４１が設定されている。検出信号５２９が欠陥信号判定しきい値５４１よりも大きい場合には、基板１００表面の点５０８に欠陥が存在すると判定する。Ｒステージ及びθステージを連続的に走査しながら、基板１００の表面を検査する。検査する領域５３５は、予め全体制御系６０及び制御系５６０を介して予め設定する。領域５３５を検査している間に、欠陥が存在すると判定された回数５４９を数えておく。

領域５３５全体の検査が完了したら、θステージの回転を低下・停止させるとともに、欠陥判定回数を検出欠陥個数１１５として制御系５０へ出力する。

プラズモン増強ヘッド部は、複数の金属部位５８１を持つヘッドであってもよい。これを用いた場合の実施例について、図１５〜図１７を用いて詳細に説明する。

レーザ光源５０１から射出された光は、コリメートレンズ５０２にて並行光束とされた後、ミラー５０３に反射されて集光レンズ５０４にて集光された後、プラズモン増強ヘッド３５９０の金属部位３５８１に一括照射される。この図ではプラズモン増強ヘッド３５９０に金属部位が４つついた場合を説明しているが、一括検出に際して、隣接する金属部位を分離して検出することが可能であれば、金属部位はいくつであってもよい。

プラズモン増強ヘッド３５９０は、金属部位３５８１を除いて照明光に対して透明であり、レーザ光が金属部位３５９１に照射されることにより、増強された近接電磁場５００１が、それぞれ生成される。近接電磁場５００１は金属部位３５８１に局在するため、金属部位３５８１近傍に欠陥５０１１やスクラッチ５０１２などの曲率大きい構造５０１０が存在すると、近接電磁場５００１が構造５０１０によって撹乱され、散乱光３５１６が生じる。散乱光５１９は金属部位５９１近傍でのみ生じるため、ヘッド位置の測定精度が向上すれば、欠陥が存在する位置の検出精度が高くなる。また、増強された近接場５００１によって散乱光５１９が生じるため、通常の光散乱測定よりも散乱光強度が大きく、より小さいサイズの欠陥が検出可能となる。

プラズモン増強ヘッド３５９０はスライダ形状になっており、スライダック３５９２を介してアクチュエータ３５９３に固定されている。θステージ３４が回転することによってプラズモン増強ヘッド３５９０と被検査基板１００との間に空気が流入し、プラズモン増強ヘッドが数10nm以下の距離だけ浮上するようになっている。

散乱光３５１６は、被検査基板１００を透過して対物レンズ３４２１にて集光され、光電変換アレイセンサ３５２５上に結像され、一括検出される。光電変換アレイセンサ３５２５は、散乱光量３５１６に関連した強度をもつ信号３５２６を出力する。ここで、プラズモン増強ヘッド３５９０上の金属部位３５９１に照射されるレーザ光の一部５９８は、プラズモン増強ヘッド３５９０と被検査基板１００を透過するため、この透過光成分３５９８が直接対物レンズに入らないように、傾けた方向への散乱光量を検出するようにセットアップされている。

検出信号３５２６を信号処理系５４０にて処理することで、基板１００上の欠陥の有無を判定する。金属部位を複数個持つプラズモン増強ヘッド３５９０と、それを照明するレーザ光ビームの照明領域の関係は、図１７(a)のように複数のヘッドを一括して照明してもよいし、図１７(b)のようにそれぞれにビームを照明しても良い。

また、マルチヘッドシステムにおいては、金属部位を1個持つプラズモン増強ヘッド５９０を複数個並べて、図１７(c)のように複数のヘッドを一括して照明してもよいし、図１７(d)のようにそれぞれにビームを照明しても良い。なお、レーザ光源自体を持つプラズモン増強ヘッド９５９８では、上記課題は発生しない。

プラズモン増強ヘッド５９０の位置と駆動系３０との関係について、図１８を用いて説明する。Ｒステージ３３を走査しながら検査する場合は(b)の方式となる。この場合には、Ｒステージ３３の移動分解能が粗いものを使用し、Ｒ微動ステージ３８をＲステージ３３と基板固定機構の間に設置するとよい。この場合は、ヘッドの金属部位間隔分だけＲ微動ステージ３８で走査し、それが完了したらヘッド全体の大きさ分だけＲステージ３３にて走査すると同時にヘッドの金属部位間隔分だけＲ微動ステージ３８を元に戻すことを繰り返すことにより、任意の指定領域４３５の検査が可能となる。

金属部位３５９１が複数個あるプラズモン増強ヘッド３５９０を使用する場合、少なくとも対物レンズを用いた結像光学系により、光電変換センサ５２５とプラズモン増強ヘッド３５９０の金属部位３５９１とが結像関係になるように検出光学系５２０をセットアップする。光電変換センサ５２５には、ラインセンサもしくはセンサアレイ等、一括検出が可能なセンサを用いることによって、金属部位３５９１近傍からの散乱光量を一括検出できるようになっている。

第１の実施例の変形例を、図１２を用いて説明する。

レーザ光源５０１から射出された光は、コリメートレンズ５０２にて並行光束とされた後、ミラー５０３に反射されて集光レンズ５０４にて集光された後、プラズモン増強ヘッド５９０の金属部位５９１に照射される。プラズモン増強ヘッド５９０は、金属部位５９１を除いて照明光に対して透明であり、レーザ光が金属部位５９１に照射されることにより、増強された近接電磁場５００１が生成される。近接電磁場５００１は金属部位５９１に局在するため、金属部位５９１近傍に欠陥５０１１やスクラッチ５０１２などの曲率大きい構造５０１０が存在すると、近接電磁場５００１が構造５０１０によって撹乱され、散乱光５１９が生じる。散乱光５１９は金属部位５９１近傍でのみ生じるため、ヘッド位置の測定精度が向上すれば、欠陥が存在する位置の検出精度が高くなる。また、増強された近接場５００１によって散乱光５１９が生じるため、通常の光散乱測定よりも散乱光強度が大きく、より小さいサイズの欠陥が検出可能となる。

プラズモン増強ヘッド５９０はスライダ形状になっており、スライダック５９２を介してアクチュエータ５９３に固定されている。θステージ３４が回転することによってプラズモン増強ヘッド５９０と被検査基板１００との間に空気が流入し、プラズモン増強ヘッドが数10nm以下の距離だけ浮上するようになっている。散乱光５１９が直接、対物レンズ４２１にて集光され、光電変換センサ５２５にて散乱光量５１９に関連した強度をもつ信号５２９を出力される。検出信号５２９を信号処理系５４０にて処理することで、基板１００上の欠陥の有無を判定する。

すなわち本変形例は、第１の実施例中の検出光学系５２０を、被検査基板１００に対して照明光学系５１０と同じ側にセットアップしたものである。この方法によれば、被検査基板１００が透明な基板でなくても欠陥の検出が可能である。

第１の実施例の変形例を、図１３を用いて説明する。

近赤外レーザ光源５０１(波長λ：１．４μｍ≦λ≦１．６μｍ)から射出された光は、コリメートレンズ５０２にて並行光束とされた後、ミラー５０３に反射されて集光レンズ５０４にて集光された後、プラズモン増強ヘッド５９０の金属部位５９１に照射される。

プラズモン増強ヘッド５９０は、金属部位５９１を除いて照明光に対して透明であり、レーザ光が金属部位５９１に照射されることにより、増強された近接電磁場５００１が生成される。近接電磁場５００１は金属部位５９１に局在するため、金属部位５９１近傍に欠陥５０１１やスクラッチ５０１２などの曲率大きい構造５０１０が存在すると、近接電磁場５００１が構造５０１０によって撹乱され、散乱光５１９が生じる。

散乱光５１９は金属部位５９１近傍でのみ生じるため、ヘッド位置の測定精度が向上すれば、欠陥が存在する位置の検出精度が高くなる。

また、増強された近接場５００１によって散乱光５１９が生じるため、通常の光散乱測定よりも散乱光強度が大きく、より小さいサイズの欠陥が検出可能となる。

プラズモン増強ヘッド５９０はスライダ形状になっており、スライダック５９２を介してアクチュエータ５９３に固定されている。θステージ３４が回転することによってプラズモン増強ヘッド５９０と被検査基板１００との間に空気が流入し、プラズモン増強ヘッドが100nm以下の距離だけ浮上するようになっている。

散乱光５１９が直接、対物レンズ４２１にて集光され、光電変換センサ５２５にて散乱光量５１９に関連した強度をもつ信号５２９を出力される。

検出信号５２９を信号処理系５４０にて処理することで、基板１００上の欠陥の有無を判定する。

すなわち本変形例は、第１の実施例中の照明光学系５１０及び検出光学系５２０を、近赤外レーザ光源５０１(波長λ：１．４μｍ≦λ≦１．６μｍ)を使用可能なようにセットアップしたものである。この方法によれば、被検査基板１００が光源の波長(λ：１．４μｍ≦λ≦１．６μｍ)で透明な基板（例えばシリコン基板等）において、欠陥検査が可能である。

本実施例に基づく詳細検査系２０５０の構成を、図２０〜２１に従って説明する。

詳細検査系５０は照明光学系２５１０、分光検出光学系２５２０、搬送系３０、信号処理系２５４０、制御系２５５０で構成される。照明光学系２５１０から射出した照明光２５０９を基板１００に照射することにより、基板表面からの散乱光２５１９を生じさせて分光検出光学系２５２０にてこれを検出し、分光検出信号２５２９を信号処理系２５４０にて処理することで、基板１００上の欠陥の有無を判定すると同時に、散乱光の分光特性から欠陥の特性を判定する。制御系２５５０は搬送系３０をはじめとする装置内各部位と同期を取りつつ測定をするために必要な機能を有している。

次に、各光学系を含めて詳細に説明する。

水銀ランプ光源２４０１から射出された光は、コリメートレンズ２４０２にて並行光束とされた後、ミラー２４０３に反射されて集光レンズ２４０４にて集光された後、基板１００に照射される。基板１００は、搬送系３０により光軸に対して回転及びあおり方向に移動が可能である（方法は図示せず）。基板１００表面により散乱光２４１９が生じる。散乱光２４１９は、分光検出光学系２４２０にて分光検出される。分光検出信号２４２９は各散乱波長ごとに出力される。出力された検出信号２４２９を信号処理系２４４０にて処理することで、基板１００上の欠陥の有無を判定すると同時に、欠陥の光学特性を測定することにより欠陥の種類を特定する。判定した結果は、装置全体の処理系４０に伝送される。

基板表面走査の方法を、図２２を用いて説明する。θステージ３４を回転させることで基板１００を回転させながら、Ｒステージ３３を走査することにより、被検査基板１００上の欠陥検査位置４０８をらせん状に移動させながら欠陥検査を実施するものである。
プラズモン増強ヘッドによって生成された近接電磁場５００１は、金属部位５９１近傍に局在(≦波長の領域のみに存在)するため、本発明における詳細検査系５０でにて一回の散乱検出にて欠陥検査できる領域は、金属部位５９１近傍の局在領域５９４となる。このため、プラズモン増強ヘッドを1つのみ実装した装置にて検査を実施する場合は、局在領域５９４の大きさ５９６の間隔で、走査する必要がある。

プラズモン増強ヘッドを複数実装した装置にて検査を実施する場合は、まず局在領域５９４の大きさ５９６の間隔で走査し、ヘッドの間隔５９７まで走査したらヘッド間隔５９７とヘッド数５９８の積である距離５９９だけ、Ｒステージを移動することの繰返しとなる。

本発明にかかわる磁気ディスクの製造工程の実施例を、図２３を用いて説明する。

ブランク基板の形状を整えた後(工程S1003)、洗浄して(工程S1004)表面を磨いた(工程S1004)後、再度洗浄(工程S1007)してから本発明にかかわる基板表面検査装置１にて検査(工程S1008)を実施する。

ここで基板のクラス分けを実施した後、磁気ディスクの製造工程(工程S1009)へ投入される。この際、判定されたクラスを鑑み、要求される基板表面状態に応じて基板１００を投入する製造ラインを変えたり、もしくは基板１００を廃棄処理する。

これにより、基板表面欠陥に起因する磁気ディスク製造工程を経て製品になった際の不具合を回避する。プラズモン増強ヘッド５９０は、表面プラズモン共鳴現象という物理現象を利用した、増強された近接場を局所的に生成するヘッドである。

光記録や露光への応用に関する検討が進められており、特開２００３−２８７７４、特開２００３−１１４１８４等が知られている。

本発明の実施の一形態である基板検査装置のブロック図を説明した図である。 本発明による基板検査方法による基板検査工程のフローを示した図である。 本発明の基板検査方法に付随した基板廃棄工程のフローを示した図である。 本発明の基板検査方法に付随した検査後基板洗浄工程のフローを示した図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置の搬送系に関して説明した図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置のブロック図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置の前検査系のシステム構成を説明した図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置の前検査系の動作フローについて説明した図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置の詳細検査系のシステム構成を説明した図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置の詳細検査系の装置構成の実施例を説明した図である。 本発明の基板検査方法の一部である詳細検査方法のフローを説明した図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置の詳細検査系の装置構成の第２の実施例を説明した図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置の詳細検査系の装置構成の第３の実施例を説明した図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置の詳細検査系の装置構成の第３の実施例の変形例を説明した図である。 本発明の基板検査方法の一部である詳細検査系のプラズモン増幅ヘッドに関して、複数個金属部位を持つプラズモン増幅ヘッドを利用した場合の、ヘッドと照明光学系の実施例を説明した図である。 本発明の基板検査方法の一部である詳細検査系のプラズモン増幅ヘッドに関して、複数個金属部位を持つプラズモン増幅ヘッドを利用した場合の、ヘッドと検出光学系の実施例を説明した図である。 本発明の基板検査方法の一部である詳細検査系のプラズモン増幅ヘッドに関して、複数個金属部位を持つプラズモン増幅ヘッドを利用した場合の、照明光学系の出力である照明領域とヘッドとの関係を説明した図である。 本発明の基板検査方法の一部である詳細検査系に関して、ヘッド及び駆動系の動作の様子を検査フローの順に説明した図である。 本発明の基板検査方法の一部である詳細検査系のプラズモン増幅ヘッドに関して、走査時にも効率よくプラズモンを生じさせるために、光源もしくはレンズを混載させた場合の実施例を説明した図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置の、第３の実施例のブロック図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置の、第３の実施例を説明した図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置の前検査系の、基板走査方法について説明した図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置を用いたディスク製造工程のフローを説明した図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置の詳細検査系の、ヘッド中の金属部位のサイズや間隔と基板走査方法の関係について説明した図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置を用いたディスク製造工程のフローを説明した図である。 本発明の実施の一形態である基板検査装置の詳細検査系の照明光学系の構成を説明した図である。 本発明の基板検査方法の一部である詳細検査系のプラズモン増幅ヘッドに関して、プラズモン増強ヘッドによって生じた近接場が欠陥により乱されることによって、散乱光を生じることを説明した図である。 従来の基板上欠陥検査の実施の一形態の概略を説明した図である。 従来の基板上欠陥検査の実施の一形態の光学系について説明した図である。

符号の説明

１…装置本体、１００…被検査基板、１０…前検査系、２０…詳細検査系、３０…基板搬送系、４０…信号処理系、５０…全体制御系、５１…入出力手段（キーボードやネットワークも含む）、５２…表示手段、５３…記憶部、３１…Ｒステージ、３２…θステージ、３３…Ｚステージ、３４…基板固定支持部、３５…ハンドリングロボット、３９…基板搬送系の基準位置、１１０…基板カセット内、１１１…異物、１１２…突起、１１３…洗浄用基板カセット、１１４…廃棄用基板カセット、１１５…個数、１１８…廃棄欠陥個数しきい値、１１７…洗浄欠陥個数しきい値、５１５…詳細検査系にて検出された欠陥の個数、５２０…欠陥個数しきい値。

Claims (5)

1. 照明光源を出射した光を基板表面に照射し、該基板表面から発生した散乱光の強度分布を検出することによって基板上の欠陥や異物等を検出する欠陥検査方法において、
   表面プラズモンを生じさせるための金属部位を持つ素子（以下、プラズモン増強ヘッド）を基板の極近傍に浮上させる手段と、
   該照明光源を出射した光を該プラズモン増強ヘッドの金属部位に導く手段と、
   該プラズモン増強ヘッドが作り出した近接場との相互作用によって基板表面の凹凸構造から散乱された光を光電変換素子に導く手段と、
   該光電変換素子の出力から欠陥の有無を判定する手段とを備えた、
   基板表面の欠陥検査方法、及びその装置。
2. 請求項１に記載された基板表面の欠陥検査方法を実施するに際して、
   予め照明光源を出射した光を基板表面に照射し、該基板表面から発生した散乱光の強度分布を検出することによって基板上の欠陥や異物等を検出する欠陥検査方法による欠陥検査を実施し、
   別途指定したしきい値を超える欠陥信号が生じなかった場合に、請求請求項１に記載された基板表面の欠陥検査方法を実施することを特徴とする
   基板表面の欠陥検査方法、及びその装置。
3. 請求項１に記載された基板表面の欠陥検査方法及びその装置において、
   使用されるプラズモン増強ヘッドを
   複数個の金属部位を持つプラズモン増強ヘッドを使用し、
   照明光源を出射した光を該プラズモン増強ヘッドの複数の金属部位に導く手段と、
   該プラズモン増強ヘッド上各金属部位が作り出した近接場との相互作用によって基板表面の凹凸構造から散乱された光を別々に光電変換素子に導く手段と、
   該光電変換素子の出力から欠陥の有無を判定する手段とを備えた、
   各金属部位からの散乱光を並列一括計測することを特徴とする
   基板表面の欠陥検査方法、及びその装置。
4. 請求項１に記載された基板表面の欠陥検査方法及びその装置を利用した、磁気ディスクの製造方法。
5. 請求項１に記載された基板表面の欠陥検査方法及びその装置を利用した、半導体製品の製造方法。
   

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