JPWO2012164641A1 - 近接場光欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

本発明の一態様の近接場光欠陥検査装置は、モータ、スライダ、スライダ移動機構、光源及び集光プローブを含む。モータは、被検査体を回転する。スライダは、回転する被検査体上をスライドする。スライダ移動機構は、スライダを支持し、モータにより回転する被検査体上でスライダを移動する。光源は、モータによって回転される被検査体に照射され、当該被検査体内を伝搬する検査用光を発光する。集光プローブは開口を有し、検査用光を受けた被検査体内の欠陥による近接場光をその開口から集光する。この開口は、スライダの被検査体に対向する面に形成されており、その最大径は可視光の波長よりも小さい。

Description

本発明は、近接場光により被検査体の欠陥を検出する装置に関し、特に、被検査体内部の欠陥による近接場光によってその欠陥を検出する近接場光欠陥検査装置に関する。

半導体や太陽電池に用いられるシリコンウェハ（以下、ウェハ）において、配線や表面形状の微細化に伴い、ウェハ内部に存在する数ナノ〜ミクロンサイズの微小欠陥（穴や異物）が半導体や太陽電池の良否や性能に及ぼす影響が大きくなってきている。

そのため、半導体や太陽電池の製造時に、ウェハの微小欠陥の位置を検査したいという要望がある。ウェハの表面ではなく、ウェハ内部に存在している欠陥を検査する手法は、例えば特許文献１に開示されている。この手法は、ウェハに赤外光を入射し、内部の欠陥部分で生じる散乱光をカメラで観察する。

特開平７−２３９３０８号公報

特許文献１に開示されている手法は、シリコンの赤外光透過特性を利用することによって、ウェハ内部に存在している欠陥の検出を可能としている。しかしながら、赤外光を用いるこの方法は、ウェハの面内方向における分解能を、照射する赤外光の波長より十分小さくすることが困難である。そのため、この手法は、ウェハにおける数ナノサイズの微小欠陥を検出するには不向きである。

さらに、上記手法は、ウェハをステージ上に配置し、そのステージを移動することによって、ウェハに対して赤外光を走査する。このため、ステージ駆動時の装置の機械的な振動が発生し、ウェハの被測定箇所とカメラとの距離が、数ミクロンのオーダーで変化する。この点においても、上記手法は、数ナノサイズの微小欠陥の検出には不向きである。さらに、ステージを高速で移動させると振動も大きくなるため、上記手法は、短時間でウェハ全体の欠陥検査を終了することが困難である。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、被検査体、例えばシリコンウェハの内部の微小欠陥の有無を正確に検査すると共に、その検査時間を短縮することを主な目的とする。

本発明の一態様の近接場光欠陥検査装置は、モータ、スライダ、スライダ移動機構、光源及び集光プローブを含む。モータは、被検査体を回転する。スライダは、回転する被検査体上をスライドする。スライダ移動機構は、スライダを支持し、モータにより回転する被検査体上でスライダを移動する。光源は、モータによって回転される被検査体に照射され、当該被検査体内を伝搬する検査用光を発光する。集光プローブは開口を有し、検査用光を受けた被検査体内の欠陥による近接場光をその開口から集光する。この開口は、スライダの被検査体に対向する面に形成されており、その最大径は可視光の波長よりも小さい。

本発明の一態様によれば、被検査体内部の微小欠陥の有無を正確に検査すると共にその検査時間を短縮することができる。

第１の実施形態に係る近接場光欠陥検査装置の構成を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係る近接場光欠陥検査装置の構成を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係る近接場光欠陥検査装置における、スライダの構成を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係る近接場光欠陥検査装置における、スライダの構成を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係るスライダのプローブの構成を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係るスライダのプローブに形成された微小開口の形状を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係るスライダのプローブに形成された微小開口の形状を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係るスライダのプローブに形成された微小開口の形状を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係るスライダのプローブに形成された微小開口の形状を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係るスライダのプローブの構成を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係るスライダのプローブの構成を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係る近接場光欠陥検査装置における、スライダの構成を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係る近接場光欠陥検査装置における、スライダの構成を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係る近接場光欠陥検査装置における、スライダの構成を模式的に示す図である。 第１の実施形態に係る近接場光欠陥検査装置における、スライダの構成を模式的に示す図である。 第２の実施形態に係る近接場光欠陥検査装置における、スライダの構成を模式的に示す図である。 第２の実施形態に係る近接場光欠陥検査装置における、スライダの構成を模式的に示す図である。 第３の実施形態に係る近接場光欠陥検査装置の構成を模式的に示す図である。 第３の実施形態に係る近接場光欠陥検査装置の構成を模式的に示す図である。

以下において、本発明を実施するための形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。

本実施形態は、被検査体の欠陥検査を説明する。本実施形態は、検査用赤外光によって、シリコンウェハ内部の微小欠陥検査の例を説明する。本実施形態の欠陥検査は、シリコンウェハ（以下においてウェハ）に特に好適であるが、他の被検査体の欠陥検査に適用することができる。ウェハの材料によって、検査用光の適切な波長が選択される。

本実施形態の欠陥検査は、近接場光によって、ウェハ内部の微小欠陥を検出する。具体的には、本実施形態の欠陥検査装置は、シリコンを透過する波長の赤外光を検査用光としてウェハに照射する。赤外光は、ウェハ内を、全反射を繰り返して伝搬する。ウェハ内を伝搬する赤外光がウェハ内部の欠陥（異物や穴等）に当たると、その欠陥の周囲に近接場光が発生する。近接場光の一部は、ウェハ表面の近傍において、ウェハの外に存在する。

本実施形態の欠陥検査装置は、近接場光を集めるプローブを有するスライダを、回転するウェハ上で支持する。欠陥検査装置は、ウェハ上をスライドするスライダ（のプローブ）により、ウェハ表面近傍において、微小内部欠陥により発生した近接場光を集め、ウェハ内部の欠陥を検出する。

本実施形態の欠陥検査装置は、ウェハを回転し、その回転するウェハ上でスライダを径方向において移動する。これにより、ウェハ全体の欠陥検査を短時間で行うことができる。ウェハへのダメージを避けるため、好ましくは、スライダはウェハ上を、ナノ間隙（数ナノメートル〜数十ナノメートル）で浮上する。

設計によっては、スライダはウェハと接触した状態で、ウェハ上をスライドしてもよい。これにより、スライダに形成されているプローブと内部欠陥との間の微小距離を実現し、ウェハ内部の微小欠陥による近接場光を適切に検出することができる。以下において、本発明のナノ間隙近接場光欠陥検査装置の複数の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

第１の実施形態
図１Ａは、第１の実施形態における近接場光欠陥検査装置１の構成例を模式的に示している。説明のため、表示されている各構成要素の大きさの大小関係は、実際の大小関係から変えている。図１Ａにおいて、Ｘ、Ｙ及びＺ座標軸（方向）が定義されている。図１Ａにおいて、Ｘ軸は紙面左から右に向かう方向軸であり、Ｙ軸は紙面手前から奥に向かう方向軸であり、Ｚ軸は紙面下から上に向かう方向軸である。これらＸ、Ｙ、Ｚ軸と近接場光欠陥検査装置１との関係は、他の図面において維持される。

図１Ａに示すように、近接場光欠陥検査装置１は、被検査体であるウェハ４を回転するスピンドルモータ２及び回転するウェハ４上をスライドするスライダ６７を含む。以下に説明する好ましい構成において、スライダ６７は、ウェハ４上を、数ナノメートル〜数十ナノメートルの間隙を持って浮上する。

ウェハ４は、スピンドルモータ２のスピンドルの上部に取り付けられ、スピンドが回転するとウェハ４も回転する。典型的には、スピンドルに回転円板が取り付けられ、その円板上にウェハ４が配置される。ウェハ４は、円板に対して、例えば、係止部品又は真空チャックによって固定される。ウェハ４を回転する機構は、ウェハ４の回転に適したいかなる構成を有していてもよい。

スライダ６７は、略直方体のスライダ本体６及びスライダ本体６上に形成された積層素子部７を有する。スライダ６７の構成の詳細は後述する。スライダ６７は、サスペンション５によって支持されている。サスペンション５は、弾性的にスライダ６７を支持する。サスペンション５は、例えば、ステンレス鋼で形成されたロードビームと、そのロードビームに固定されたジンバルとを含む。ジンバルは、かしめ加工やレーザスポット溶接によるロードビームに固定される。

ロードビームのウェハ４に対向する面にジンバルが固定され、ジンバルのウェハ４に対向する面にスライダ６７が固定される。スライダ６７は、例えば、ジンバル上に接着着で接着される。

ロードビームは精密な薄板ばねとして機能し、スライダ６７の浮上力に対抗する荷重を発生させる。ウェハ４の回転によりスライダ６７とウェハ４との間に流入する空気によって、スライダ６７を浮上させる圧力が発生する。ロードビームの押圧力とこの浮力とがバランスして、スライダ６７は、所定の間隙を持って、ウェハ４上をスライドする。

スライダ６７の所望の浮上量及び飛行姿勢を実現するため、スライダ本体６のウェハ４と対向する面は、所的形状に加工されている。この面は、空気軸受面として機能し、精密に設計された凹凸形状を有している。空気軸受面の効果により、スライダ６７は、ウェハ４との距離をほぼ一定に保ったまま、ウェハ４上を移動することができる。設計によっては、スライダ６７は、ウェハ４の任意の位置へ移動させたときに、ウェハ４が摩耗しない程度にわずかに接触した状態でスライドしてもよい。空気軸受面の設計は、例えば、ハードディスクドライブで使用されるスライダ設計を参照することができる。

ジンバルはロードビームと比較して容易に変形する可撓性の金属薄板部品であり、ウェハ４上を浮上するスライダ６７に自由な飛行姿勢の変更を実現しつつ、スライダ６７を支持する。本実施形態において、サスペンション５は、浮上スライダ６７を適切に支持することができれば、どのような構造を有していていもよい。サスペンション５の設計は、例えば、ハードディスクドライブで使用されるサスペンションを参照することができる。

図１Ａにおいて、サスペンション５は、移動支持機構３に固定されている。移動支持機構３は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動できる３軸ステージを有し、上部に形成されているアームの先で、サスペンション５を支持する。サスペンション５は、移動支持機構３のアームに固定される。

近接場光欠陥検査装置１は、信号処理回路５１、コントローラ５２及び管理コンピュータ５３を含む制御管理システムを有する。信号処理回路５１は、スライダ６７からの電気信号を処理し、その結果を管理コンピュータ５３に送信する。具体的には、スライダ６７により検出されたウェハ４内の欠陥による近接場光から変換された電気信号が、信号処理回路５１に伝送される。信号処理回路は、その信号を解析処理し、欠陥の有無を管理コンピュータ５３に通知する。

コントローラ５２は、管理コンピュータ５３の指示に従って、スピンドルモータ２及び移動支持機構３を駆動制御する。コントローラ５２は、ウェハ４が固定されたスピンドルモータ２を回転または静止させた状態で、移動支持機構３の３軸ステージにより、サスペンション５及びスライダ６７をウェハ４上で移動する。

コントローラ５２は、移動支持機構３を移動制御することで、スライダ６７をウェハ４の任意の位置へ移動することができる。コントローラ５２は、移動支持機構３の現在位置から、スライダ６７のウェハ４上の現在位置を特定することができる。管理コンピュータ５３は、コントローラ５２からスライダ６７の現在位置を示す情報を取得する。管理コンピュータ５３は、信号処理回路５１の欠陥情報とコントローラ５２からのスライダ位置情報とから、ウェハ４上の欠陥の有無及び欠陥の位置を特定することができる。

移動支持機構３は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸のステージの他、Ｘ軸、Ｙ軸の２軸のステージ、またはＸ軸、Ｙ軸のうち１軸で構成される１軸ステージを有していてもよい。この他、移動支持機構３は、Ｚ軸まわりに回動軸を有する回動ステージであっても良い。この構成において、サスペンション５は、Ｚ軸方向（ウェハ４の回転軸方向）を中心としてウェハ４の径方向に回動し、それにより、スライダ６７がウェハ４の回転軸に垂直な方向における任意の位置に移動することができる。

図１Ｂは、Ｚ軸の正方向から見た本実施形態の近接場光欠陥検査装置１を模式的に示している。図１Ｂに示すように、本例において、ウェハ４は、スライダ６７から見て反時計回りに回転する。つまり、ウェハ４は、サスペンション５の根元（移動支持機構３との固定位置）からその先端に向かう方向に回転している。このため、スライダ６７は、ウェハ４に対して相対的に、サスペンション５の先端から移動支持機構３に向かう方向にスライドする。

図１Ａに示すように、積層素子部７は、スライダ本体６のトレーリング端面に形成されている。スライダ本体６の飛行姿勢において、トレーリング端面が他の側面（ウェハ対向面を含まない）よりも低い位置にある。そのため、積層素子部７はトレーリング端面に形成されていることが好ましいが、他の面に形成されていてもよい。ウェハ４の回転方向は一例であって、反対方向に回転してもよい。コントローラ５２は、スピンドルモータ２を制御して、ウェハ４を一定回転速度で回転する又はその回転速度を変化させる。

図２Ａは、積層素子部７の詳細及び積層素子部７とウェハ４との位置関係を模式的に示しており、積層素子部７をＸ軸の正側から見た図である。図２Ｂは、Ｚ軸の負側から見た積層素子部７及びスライダ本体６の一部を模式的に示している。

スライダ本体６は、シリコンやアルチックなどの材料で形成される。図２Ｂにおいて、スライダ本体６の空気軸受面の凹凸形状は省略されている。図２Ｂに示すように、積層素子部７は、スライダ本体６のトレーリング端面上に積層して形成されている。つまり、図２Ｂにおいて、積層素子部７は、Ｘ軸の負から正への方向に、複数層が積層されて形成される。

積層素子部７の形成方法は本実施形態の特徴ではないので説明を省略する。ハードディスクドライブのヘッドスライダの製造において使用される技術により、本実施形態のスライダ６７を製造することができるが、どのような方法によりスライダ６７を製造してもよい。

図２Ａに示すように、積層素子部７は、ウェハ４に対する検査用光、本例において赤外光を発光する発光部８を有する。発光部８は、例えば、レーザーダイオードである。赤外光の周波数はウェハ４の材料に依存し、シリコンの検査用赤外光の周波数は、例えば、１０００ｎｍ〜１０μｍに含まれる。

図２Ａの例において、積層素子部７は光源である発光部８を含むが、発光部８は発光素子と光ファイバ等の光導波路からなる構成でもよい。また、発光素子はスライダ本体６の他の面又はスライダ６７とは異なる部品、例えばサスペンション５の上に配置されていてもよい。この場合、積層素子部７は、光導波路を有し、発光素子からの光がその導波路内を伝搬する。

図２Ａに示すように、積層素子部７は、ウェハ４内部の欠陥１８による近接場光１９を集める集光プローブ９０を有する。本例において、集光プローブ９０は、受光部１０及び遮光膜９１を有する。受光部１０は、例えば、光ファイバと光電気変換素子とを含む。受光素子は、典型的にはフォトダイオードである。受光部１０は、光を電気信号に変換するアクティブ素子を含むことなく、光を受光して伝送する光ファイバからなる赤外光導波路でもよい。その構成において、変換素子は、スライダ本体６の他の面又は他の部品、例えばサスペンション５上に配置される。

受光部１０の先端に、遮光膜９１が付着している。遮光膜９１は、検査用赤外光を遮蔽し、通常、可視光を遮蔽する。遮光膜９１の材料は、例えば、金、二酸化ケイ素、鉄、コバルト等を含む合金である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、遮光膜９１には、開口９２が形成されている。欠陥１８による近接場光１９は、開口９２から受光部１０に入る。

積層素子部７は、発光部８及び集光プローブ９０の周囲に形成され、それらを内に包含する素子本体部７１を有する。素子本体部７１は、例えば、アルミナを主材料とし、不純物金属元素を含む合金である。好ましい本構成において、素子本体部７１の材料は、検査用赤外光を透過せず、それを遮蔽する材料である。また、一般に、素子本体部７１の材料は、可視光を遮蔽する。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、受光部１０の先端部周囲には、突出部１２が形成されている。受光部１０の先端面は開口９２を除き遮光膜９１で覆われているが、先端部の側面は突出部１２により覆われている。突出部１２は、素子本体部７１と同一又は異なる材料で形成される。突出部１２は、遮光膜９１と同様に、検査用赤外光を遮蔽し、通常、可視光を遮蔽する。

近接場光欠陥検査装置１でウェハ４の内部欠陥を検出する方法について、以下に述べる。コントローラ５２は発光部８を制御し、発光部８から出た赤外光１６は、ウェハ４に入り、ウェハ４内部で全反射を行う全反射光１７となる。ウェハ４の内部に穴や異物による微小欠陥１８が存在すると、全反射光１７の角度が変化し、ウェハ４の表面に微小欠陥１８による近接場光１９が発生する。近接場光１９は、集光プローブ９０の微小開口９２に入り、受光部１０で検出される。

受光部１０で検出された近接場光１９は、受光部１０において電気信号に変換され、配線を介して信号処理回路５１に取り込まれる。信号処理回路５１は、近接場光１９の光の強さを求める処理を行う。近接場光は微小粒子（本例で微小欠陥１８）の表面にしか発生しない光であるため、通常のフォトダイオードでは検出することができない。しかし、本実形態で説明するように、微小開口９２をウェハ４の表面に近接させることで、微小欠陥１８による近接場光を検出することが可能になる。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、素子本体部７１には、穴１１が形成されている。図２Ｂに示すように、穴１１の底面７２において、発光部８の光照射口８１が露出している。検査用赤外光１６は、光照射口８１からウェハ４に向かって照射される。穴１１は、周囲を壁によって囲まれており、本例においては穴１１の空間は直方体である。穴１１は、これと異なる形状を有していてもよく、設計により適切な形状で形成される。例えば、壁面及び底面７２の少なくとも一方は、フラットではなく曲面であってもよい。

好ましい構成において、欠陥検査ための赤外光の照射時において、発光部８の光照射口８１からウェハ４表面までの、光照射方向における距離１３Ｂは、検査用赤外光の波長よりも長い。これにより、検査用赤外光を適切にウェハ４内部で伝搬させることができる。検査用赤外光の照射角度、つまりウェハ４表面への入射角として、ウェハ４内部で検査用赤外光が全反射するように、適切な値が選択される。

欠陥による近接場光をプローブ９０が検出することができるように、赤外光は、光照射口からウェハ表面４に向けて進むにつれて、プローブ９０に近づく（照射方向ベクトルは開口９２に向かう成分を含む）。図２Ａの例において、発光部８と受光部１０はＹ軸方向に並んで配置され、受光部１０がウェハ４表面の外周側にあり、発光部８は内周側にある。

受光部１０と発光部８の位置関係はこれと異なっていてもよい。例えば、発光部８が外周側にあり受光部１０が内周側にあってもよい。これらは、Ｘ方向に並べて配置してもとく、例えば、発光部８リーディング側にあり受光部１０がトレーリング側にあってもよい。これらは、Ｙ−Ｘ平面内で斜めに並べて配置しても良い。

本例において、発光部８の光照射口８１は、穴１１内に形成されている。これにより、素子本体部７１の基準面７３とウェハ４表面との距離を小さくしつつ、光照射口８１とウェハ４との距離を大きくすることができる。好ましい構成において、穴１１の外側における積層素子部７とウェハ４表面との最大距離１３Ａ、つまり、図２Ａの例において、基準面７３とウェハ４表面との最大拒距離１３Ａは、可視光の波長よりも小さい。具体的には、３６０ｎｍよりも小さい。これにより、受光部１０に達する、ノイズとなる迷光を低減することができる。

ウェハ表面４と積層素子部７（のウェハ対向面）との距離は、その形状の他に位置によって異なる。典型的には、スライダ６７がウェハ４上をスライダしている間、スライダ６７は傾き、トレーリング端がリーディング端よりも低い。また、積層素子部７のウェハ対向面は、図２Ａ、図２Ｂに示す形状と異なる形状を有していてもよく、例えば、より多くの異なる深さ（高さ）の面を有していてもよい。穴１１の外側における積層素子部７とウェハ４表面との上記最大距離は、赤外線照射をしながら欠陥検査を行っている間において、穴１１の外側での積層素子部７とウェハ４表面との距離のうちの最大値である。

図３Ａは、集光プローブ９０先端（におけるウェハ対向面）の開口９２及びその周囲の構成を模式的に示している。近接場光欠陥装置（近接場光顕微鏡）の分解能は、検査用赤外光の波長ではなく、開口９２の大きさにより決まる。検出を目的とする微小欠陥の近接場光を集めるため、開口９２は適切な大きさに設計される。開口９２の径（最大径）３１は、可視光の波長よりも小さい長さである。具体的には、３６０ｎｍより小さく、好ましくは、１００ｎｍよりも小さい。これにより、微小欠陥の近接場光を適切に検出することができる。

図２Ｂに示す開口９２の形状は、円である。図３Ｂに示すように、円の開口９２の径は、その直径である。開口９２は、他の形状を有していてもよい。例えば、図３Ｃに示すように、その形状は楕円であってもよく、図３Ｄに示すように、その形状は四角形であってもよく、図３Ｅに示すように、その形状は三角形であってもよい。開口９２の形状が楕円である場合、その径３１は長径である。開口９２の形状が四角形である場合、その径３１は対向角を結ぶ直線のうち、より長い直線である。開口９２の形状が三角形である場合、その径３１は各辺の直線のうち、より長い直線である。

図３Ａに戻って、開口９２が欠陥による近接場光を適切に集めるため、開口９２とウェハ４との距離１３Ｄは十分に小さいことが重要である。そのため、好ましい構成において、開口９２とウェハ４との距離１３Ｄは、開口９２の最大径３１よりも短い。

本例において、集光プローブ９０先端の光ファイバは、素子本体部７１からウェハ４に向かって突出している。遮光膜９１は、集光プローブ９０先端のウェハ対向面を、開口９２以外の領域で覆うが、その側面には付着していない。図２Ｂ及び図３Ａに示すように、その側面は、素子本体部７１からウェハ４に向かって突き出る突出部１２により覆われている。上述のように、突出部１２は検査用赤外光及び可視光を遮光する。

図３Ａに示すように、好ましい構成において、突出部１２の先端は、集光プローブ９０の開口９２よりも突出しており、ウェハ４の近い位置にある。これにより、集光プローブ９０の開口９２をウェハ４に近づけるとともに、集光プローブ９０とウェハ４との衝突を防ぐことができる。さらに、突出部１２は、周囲から開口９２への迷光を低減することができる。この点において、突出部１２とウェハ４との距離（最大距離）１３Ｃは、可視光の波長よりも短いことが好ましく、さらに、開口９２の径３１よりも短いことが好ましい。距離１３Ｃが突出部１２のウェハ対向面における位置によって異なる場合、その最大値が距離１３Ｃである。

図２Ｂに示すように、突出部１２は、集光プローブ９０先端の周囲（ウェハ４に対向する面であるＸＹ面内における周囲）を囲み、そのウェハ対向面は四角形である。突出部１２は、これに限定されない。突出部１２は、Ｚ軸方向において見て、多角形又は円などどのような形状を有していいてもよく、ウェハ対向面は曲面でもよい。

図３Ａに示すように、突出部１２は、集光プローブ９０先端よりもウェハ４に近い位置まで突出していることが好ましい。設計によっては、図４Ａに示すように、突出部１２の先端と集光プローブ９０の先端とがフラットであってもよく、若しくは、突出部１２とウェハ４との距離１３Ｃが、集光プローブ９０の開口９２とウェハ４との距離１３Ｄ以上であってもよい。

この他、図４Ｂに示すように、突出部１２を形成することなく、素子本体部７１から突出する集光プローブ９０先端全体を、開口９２を有する遮光膜９１により覆ってもよい。突出部１２は、ＸＹ面内において集光プローブ９０の先端の周囲全体を囲むように形成されていることが好ましいが、その一部を囲むように形成されていてもよい。集光プローブ９０先端において突出部１２に覆われていない部分は、遮光膜９１により覆われる。

近接場光欠陥検査装置１は、振動していない赤外光１６を使用してもよいが、欠陥検出精度をあげるため、特定の周波数で振動する赤外光を使用してもよい。具体的には、コントローラ５２は、発光部８からの赤外光１６の出力を特定の周波数において加振する。信号処理回路５１は、ロックインアンプを用い、加振した周波数成分だけを取り出す。これにより、外乱光の影響をされに抑制することができる。

上述した受光部１０は光ファイバとフォトダイオードの組み合わせを含むが、光を検出できる受光素子であれば、他の素子を使用してもよい。上述のように、管理コンピュータ５３の他に信号処理回路５１を使用することで高速処理が可能となるが、信号処理回路５１が行う処理と同等の処理を、管理コンピュータ５３が実行してもよい。

上述のように、発光部８の光照射口８１は、周囲を壁に囲まれ穴１１の底で露出していることが好ましい。これと異なり、例えば図５Ａ及び図５Ｂに示すように、発光部８の照射口８１は、積層素子部７の端まで続く凹部１１１内に位置していてもよい。この形状は、上記例と比較して、ノイズ源となり周囲からの光を防ぐ効果において劣るが、積層素子部７の加工がしやすい。

図６Ａ及び図６Ｂは、積層素子部７の他の構成例を示している。本構成例において、突出部１２が、積層素子部７のウェハ対向面のトレーリング端（Ｘ軸正の方向における端）及びＹ軸方向における両端に達している。ＸＹ面内において、突出部１２は、集光プローブ９０の周囲全体を囲むと共に、穴１１の周囲全体を囲む。突出部１２の１つの開口内に集光プローブ９０の開口９２があり、他の開口内に発光部８の照射口８１がある。積層素子部７とウェハ４との接触の可能性を小さくするためには、図２Ａ及び図２Ｂに示す構成が好ましいが、この形状は、積層素子部７の加工がしやすい。

第２の実施形態
図７は、近接場光欠陥検査装置１の積層素子部７の他の構成例を示している。第２の実施形態において、積層素子部７は、ヒータ素子２０を有している。ヒータ素子２０は、例えば、パーマロイで形成された薄膜抵抗素子である。その他の構成は、第１の実施形態で説明した構成と同様である。ヒータ素子２０は、積層素子部７のトレーリング端の接続パッドを介して、コントローラ５２によって駆動、制御される。

コントローラ５２が接続パッドからヒータ素子２０に電力を加えると、ヒータ素子２０が発熱する。ヒータ素子２０を中心に積層素子部７の温度が上昇し、積層素子部７が膨張する。微小開口９２を設けた部分はウェハ４に向かって膨張し、ウェハ４と微小開口９２との間隙１３Ｄが小さくなる。

この原理を利用して、コントローラ５２は、ヒータ素子２０に印加する電力を変化させることで、間隙１３Ｄを制御、微調整することができる。好適なヒータ素子２０の位置は、微小開口９から見てＺ軸の正方向の位置である。これにより、微小開口９２を設けた部分を局所的に膨張させ、ウェハ４に近づけることができる。

コントローラ５２は、ヒータ素子２０を制御することで、赤外光を照射しつつ欠陥検査をしている間、スライダ６７とウェハ４との間の空隙を所望の小さい値に維持し、検査終了後は、空隙を大きくする。これにより、スライダ６７とウェハ４と距離を正確に制御するとともに、スライダ６７とウェハ４と接触の蓋然性を小さくすることできる。従って、第１の実施形態で説明した、スライダ６７とウェハ４との間の距離１３Ａ〜１３Ｄの要件は、赤外光を照射しつつ欠陥検査をしている間満たされていればよく、それ以外の時間は満たされていなくてよい。

図８は、近接場光欠陥検査装置１の積層素子部７の他の構成例を示している。積層素子部７は、ヒータ素子２０に加え、温度検出素子２１を有している。温度検出素子２１は、例えば、パーマロイで形成された薄膜抵抗素子である。その他の構成は、第１の実施形態で説明した構成と同様である。

例えば、コントローラ５２は、トレーリング端の接続パッドを介して、温度検出素子２１の抵抗値をモニタする。スライダ６７（積層素子部７を含む）とウェハ４との接触が起こると、接触時の発熱により接触部分と周囲の温度が上昇する。温度検出素子２１の抵抗値は、その温度に従って変化する。コントローラ５２は、温度検出素子２１の抵抗値により、スライダ６７（積層素子部７を含む）とウェハ４との接触を検知することができる。

接触のよる温度変化を早期に検出するため、温度検出素子２１は、積層素子部７のウェハ対向面の近傍に形成されていることが好ましい。特に、積層素子部７がヒータ素子２０を有する場合、ヒータ素子２０よりもウェハ４（ウェハ対向面）に近い位置に形成されていることが好ましい。

コントローラ５２は、温度検出素子２１により接触を検出すると、他の構成要素を制御して、接触を止める。具体的には、コントローラ５２は、ヒータ素子２０への供給電力を小さくしてスライダ６７の浮上量を大きくする、スピンドルモータ２の回転速度を上げることでスライダ６７の浮上量を大きくする、若しくは、移動支持機構３を制御してスライダ６７をウェハ４の上から外れ位置に移動する。

コントローラ５２は、温度検出素子２１により発熱の有無を検知することにより、スライダ６７とウェハ４の接触を、早期に検出することができる。温度検出素子２１による接触検知に応じて、スライダ６７（積層素子部７を含む）とウェハ４の接触を止めることで、これらの接触によるスライダ６７（積層素子部７を含む）及びウェハ４の損傷を防ぐことができる。

図８の積層素子部７は、温度検出素子２１とヒータ素子２０とを有するが、ヒータ素子２０を有していなくともよい。接触を止めるための浮上量調整のためにはヒータ素子２０が好適であるが、上述のように、コントローラ５２は、他の方法により、スライダ６７とウェハ４との接触を止めることができる。

第３の実施形態
図９は、近接場光欠陥検査装置１の他の構成を模式的に示している。本構成は、ウェハ４の両面を検査するための２つのスライダ６７、６０７を有している。具体的には、近接場光欠陥検査装置１は、ウェハ４のＺ軸の正側に、サスペンション５を備え、Ｚ軸の負側に、サスペンション１０５を備える。

サスペンション５はスライダ６７を支持し、サスペンション１０５は、スライダ６０７を支持する。スライダ６７は、第１又は第２の実施形態において説明した構成を有する。スライダ６０７は、スライダ本体１０６と積層素子部１０７を有する。スライダ６７とスライダ６０７は、ウェハ４を挟む配置である。サスペンション１０５は、サスペンション５と同様の構成を有し、スライダ６０７はスライダ６７と同様の構成を有していればよい。これらは、異なる構成を有していてもよい。

サスペンション５、１０５は、移動支持機構３に固定されている。コントローラ５２は、移動支持機構３を駆動制御することで、サスペンション５、１０５、つまり、スライダ６７、６０７を同時に、ウェハ４上で移動、位置決めすることができる。信号処理回路５１は、２つのスライダ６７、６０７からの信号を処理する。ウェハ４両面のそれぞれに欠陥検査用スライダ６７、６０７を用意することで、ウェハ両面を同時に検査することができ、検査時間を短縮することができる。

図９の構成例において、サスペンション５、１０５は同時に移動し、ＸＹ面内において互いの相対位置は固定されている。また、それらは、典型的には、ＸＹ面内において常に同一位置にある。これと異なり、移動支持機構３は、サスペンション５、１０５を独立に移動する構成を有していてもよい。欠陥検査中、サスペンション５、１０５は、ＸＹ面内において同一位置にあっても、異なる位置にあってもよい。

図９の構成例は、ウェハ４の異なる面の欠陥検査のために複数のスライダを有するが、これと異なり又はこれに加えて、近接場光欠陥検査装置１は、ウェハ４の同一面を同時に検査するための、複数のスライダを有していてもよい。ウェハ４同一面を検査するスライダは、ＸＹ面内において異なり位置に位置決めされる。同一面内のスライダがウェハ表面の異なる領域を検査することで、検査時間を短縮することができる。また、同一領域を異なるスライダが検査することで、検査精度を上げることができる。

図１０は、近接場光欠陥検査装置１の他の構成を模式的に示している。本構成例は、図９の構成例に対して、スライダ６７、スライダ６０７のそれぞれの積層素子部７、１０７の構成が異なる。図１０に示すように、第１及び第２の実施形態において説明した積層素子部に対して、積層素子部７において集光プローブ９０が省略されており、積層素子部１０７においては発光部８が省略されている。

スライダ６７の発光部８からの赤外光１６は、ウェハ４のＺ軸正側の面に照射され、ウェハ４内を、全反射を繰り返して伝搬する。ウェハ４内を伝搬する光（全反射光）１１７は、欠陥１１８に入射し、近接場光１１９が発生する。スライダ６０７の受光部１０は近接場光１１９を集め、電気信号に変換してコントローラ５２に送信する。

このように、ウェハ４の一方の面のスライダから検査用赤外光を照射し、その反対面上のスライダに形成された受光部でウェハ内部欠陥による近接場光を検出することで、各スライダ（積層素子部）の構成をより単純なものとすることができ、製造しやすくなる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。

上記複数の実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、１つの実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

上記図を参照して説明した被検査体例のウェハ円形（円板）であるが、本発明は他の形状を有する被検査体の内部欠陥検査に適用することができる。上述のように、検査用光を照射する照射口はスライダに形成されていることが好ましいが、他の位置に配置してもよい。

Claims (11)

1. 被検査体を回転するモータと、
   回転する前記被検査体上をスライドするスライダと、
   前記スライダを支持し、前記モータにより回転する前記被検査体上で、前記スライダを移動する、スライダ移動機構と、
   前記モータによって回転される前記被検査体に照射され、当該被検査体内を伝搬する検査用光、を発光する光源と、
   前記スライダの前記被検査体に対向する面に形成されており可視光の波長よりも小さい径の開口、を有し、前記検査用光を受けた前記被検査体内の欠陥による近接場光を前記開口から集光する集光プローブと、
   を含む近接場光欠陥検査装置。
2. 前記集光プローブの前記開口と前記被検査体表面との距離は、当該開口の前記径よりも小さい、請求項１に記載の近接場光欠陥検査装置。
3. 前記スライダは、前記開口を含む前記集光プローブの先端を囲み、前記被検査体表面との距離が前記開口の前記径より短く、前記検査用光を遮る材料で形成された、突出部をさらに含む、請求項２に記載の近接場光欠陥検査装置。
4. 前記突出部と前記被検査体表面との距離は、前記開口と前記被検査体表面との距離よりも小さい、請求項３に記載の近接場光欠陥検査装置。
5. 前記スライダは、前記被検査体に対向する面に、前記検査用光を前記被検査体に照射する照射口を有し、
   前記検査用光の照射方向における前記照射口と前記被検査体表面との間の距離は、前記検査用光の波長よりも長い、請求項４に記載の近接場光欠陥検査装置。
6. 前記スライダは、スライダ本体と、当該スライダ本体の側面に形成された素子部と、を含み、前記素子部の前記被検査体に対向する面に穴が形成されており、当該穴の底面に前記照射口が露出している、請求項５に記載の近接場光欠陥検査装置。
7. 前記素子部は、前記集光プローブと前記照射口とを含み、
   前記素子部の前記穴の外側において、前記素子部と前記被検査体表面との最大距離は、可視光の波長よりも小さい、請求項６に記載の近接場光欠陥検査装置。
8. 前記素子部は、発熱によって周囲の材料を熱膨張させて、前記集光プローブの前記開口を前記被検査体表面に近づけるヒータをさらに有する、請求項７に記載の近接場光欠陥検査装置。
9. 前記素子部は、前記ヒータよりも前記被検査体表面に近い位置に、温度検出素子さらに有する、請求項８に記載の近接場光欠陥検査装置。
10. 前記近接場光欠陥検査装置は、第２のスライダをさらに含み、
    前記スライダ移動機構は、回転する前記被検査体が前記第２のスライダと前記スライダとの間に位置するように、前記第２のスライダを支持及び移動し、
    前記スライダは、前記被検査体に対向する面に、前記検査用光を前記被検査体に照射する照射口を有し、
    前記第２のスライダは、
    前記被検査体に対向する面に形成された、検査用光を前記被検査体に照射する第２の照射口と、
    前記被検査体に対向する面に形成されており前記第２の照射口からの検査用光の波長よりも小さい最大径の開口を有し、前記第２の照射口からの検査用光を受けた前記被検査体内の欠陥による近接場光を前記開口から集光する第２の集光プローブを含む、請求項１に記載の近接場光欠陥検査装置。
11. 前記近接場光欠陥検査装置は、第２のスライダをさらに含み、
    前記移動機構は、回転する前記被検査体が前記第２のスライダと前記スライダとの間に位置するように、前記第２のスライダを支持及び移動し、
    前記第２のスライダは、前記被検査体に対向する面に前記検査用光を前記被検査体に照射する照射口を有する、請求項１に記載の近接場光欠陥検査装置。

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