JP2023142412A - light irradiation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィラメントを有する電球を用いた光照射装置に関し、特に、半導体ウェハを観察するための観察装置に好適に備えられる光照射装置に関する。 The present invention relates to a light irradiation device using a light bulb having a filament, and particularly to a light irradiation device suitably included in an observation device for observing semiconductor wafers.
通常、顕微鏡や加工装置において光源として光照射装置が採用されている。広帯域の光が必要な場合や、LED(Light Emitting Diode)ランプでは得られない帯域の光が必要な場合において、フィラメントを有する電球(フィラメントランプ)を用いた光照射装置が用いられている。 Usually, a light irradiation device is employed as a light source in a microscope or a processing device. A light irradiation device using a light bulb with a filament (filament lamp) is used when a wide band of light is required or when a band of light that cannot be obtained with an LED (Light Emitting Diode) lamp is required.
この種の光照射装置では、適切な明るさの画像が得られるように、電球に印加される電圧を制御することにより光の光量の制御が行われている。その際、電球の照度は電圧に対して非線形的に変化するため、所望の光量に設定するように電圧の調整が行われている。 In this type of light irradiation device, the amount of light is controlled by controlling the voltage applied to the light bulb so that an image with appropriate brightness can be obtained. At this time, since the illuminance of the bulb changes non-linearly with respect to the voltage, the voltage is adjusted to set the desired amount of light.
例えば、特許文献1に記載のフィラメントランプの光量制御装置は、ランプの光量変化が消費電力の2乗にほぼ比例する特性を有するフィラメントランプに直列に接続される電流検出センサーと、フィラメントランプの端子電圧と電流検出センサーの出力電圧の積に比例する電圧を生成する掛算回路と、制御電圧の平方根に比例する電圧を生成する平方根回路と、掛算回路の出力電圧と平方根回路の出力電圧とを比較して、誤差を最小に抑える誤差アンプ回路と、誤差アンプ回路の出力端子に接続されて、フィラメントランプに電力を供給する定電圧電源装置とを備える。 For example, the light amount control device for a filament lamp described in Patent Document 1 includes a current detection sensor connected in series to a filament lamp having a characteristic that a change in light amount of the lamp is approximately proportional to the square of power consumption, and a terminal of the filament lamp. A multiplication circuit that generates a voltage proportional to the product of the output voltage of the voltage and current detection sensor, a square root circuit that generates a voltage proportional to the square root of the control voltage, and a comparison between the output voltage of the multiplication circuit and the output voltage of the square root circuit. The apparatus includes an error amplifier circuit that minimizes errors, and a constant voltage power supply that is connected to the output terminal of the error amplifier circuit and supplies power to the filament lamp.
これにより、特許文献1に記載の光量制御装置は、定電圧電源装置によって印加される電圧に対してほぼ線形的にフィラメントランプの光量を変化させることができる。 Thereby, the light amount control device described in Patent Document 1 can change the light amount of the filament lamp almost linearly with respect to the voltage applied by the constant voltage power supply device.
光量を制御するためにフィラメントランプに印可する電圧を変化させる光量制御装置は、電圧の変化に応じてフィラメントランプの光のスペクトル分布が変化するため、所望の波長を有する光を所望の光量で得られるように安定的に制御することは困難になる可能性がある。 A light amount control device that changes the voltage applied to a filament lamp in order to control the amount of light changes the spectral distribution of the light from the filament lamp in response to changes in voltage, making it possible to obtain light with a desired wavelength at a desired amount of light. It may be difficult to stably control the
このような事情に鑑み、本発明は、所望の波長を有する照明光を所望の光量で安定的に照射することが可能な光照射装置を提供することを目的とする。 In view of these circumstances, an object of the present invention is to provide a light irradiation device that can stably irradiate illumination light having a desired wavelength with a desired amount of light.
本発明の目的を達成するために、本発明の第1態様に係る光照射装置は、半導体ウェハを観察するための観察装置に設けられる光照射装置であって、フィラメントを有する電球と、電球に電力を供給する電源と、電球を収容する筐体と、筐体に設けられ、電球から照射される光を透過させる出射口と、電球と出射口との相対距離を変更する相対距離調整手段と、出射口から出射される光の光量を制御する光量制御手段と、を備え、光の光量を変更する場合、光量制御手段は、電源から供給される電力の電圧を一定に保った状態で、相対距離調整手段により相対距離を変更する。 In order to achieve the object of the present invention, a light irradiation device according to a first aspect of the present invention is a light irradiation device provided in an observation device for observing a semiconductor wafer, which includes a light bulb having a filament, and a light bulb having a filament. A power source for supplying electric power, a housing for accommodating the light bulb, an exit port provided in the housing for transmitting light emitted from the light bulb, and a relative distance adjustment means for changing the relative distance between the light bulb and the exit port. , a light amount control means for controlling the amount of light emitted from the light exit; when changing the amount of light, the light amount control means maintains the voltage of the power supplied from the power source constant; The relative distance is changed by the relative distance adjustment means.
本態様によれば、電球に印加される電圧を一定に保った状態で、電球と出射口との間の相対距離を変化させることにより光の光量を調整するため、光量を調整するために電球に供給する電力の電圧を調整する複雑な回路が不要となる。また、電球に供給する電力の電圧を一定に保った状態で光の光量を調整することができるため、電圧の変化に起因する電球の光のスペクトル分布の変化が抑制される。延いては、所望の波長を有する照明光を所望の光量で照射することが可能となる。 According to this aspect, the light intensity is adjusted by changing the relative distance between the light bulb and the exit port while the voltage applied to the light bulb is kept constant. This eliminates the need for a complicated circuit to adjust the voltage of the power supplied to the device. Furthermore, since the amount of light can be adjusted while keeping the voltage of the electric power supplied to the light bulb constant, changes in the spectral distribution of the light from the light bulb due to changes in voltage are suppressed. In turn, it becomes possible to irradiate illumination light having a desired wavelength with a desired amount of light.
本発明の第2態様によれば、第1態様に係る光照射装置は、光を遮蔽するシャッタと、シャッタを駆動するシャッタ駆動手段と、を更に備え、光の光量をゼロにする場合、光量制御手段は、電球を点灯させた状態で、シャッタ駆動手段によりシャッタを電球から出射口までの間の光路上に移動させる。 According to a second aspect of the present invention, the light irradiation device according to the first aspect further includes a shutter that blocks light and a shutter drive means that drives the shutter, and when the amount of light is set to zero, the amount of light is The control means causes the shutter drive means to move the shutter onto the optical path between the light bulb and the light exit with the light bulb turned on.
本態様によれば、例えば観察装置による観察中に、電球を点灯・消灯する頻度を低減することができる。延いては、電灯を点灯する際に生じる突入電流を抑制するためのソフトスタートにかかる時間を削減することが可能となる。また、電球を点灯・消灯する頻度を低減することにより、電球の短寿命化を抑制することもできる。 According to this aspect, it is possible to reduce the frequency of turning on and off the light bulb during observation using the observation device, for example. Furthermore, it is possible to reduce the time required for soft start to suppress the rush current that occurs when lighting the electric lamp. Further, by reducing the frequency of turning on and off the light bulb, shortening of the life of the light bulb can also be suppressed.
本発明の第3態様によれば、第1又は第2態様に係る光照射装置は、電球と出射口との間に、光の波長帯域を制限するバンドパスフィルタを更に備える。 According to the third aspect of the present invention, the light irradiation device according to the first or second aspect further includes a bandpass filter that limits the wavelength band of the light between the light bulb and the exit port.
本態様によれば、バンドパスフィルタによって、電球から出射される広帯域の光のうち、観察に適した波長帯域の光を選択的に透過させ、他の帯域の光を遮断することが可能となる。 According to this aspect, the bandpass filter makes it possible to selectively transmit light in a wavelength band suitable for observation among the broadband light emitted from the light bulb, and block light in other bands. .
本発明の第4態様によれば、第3態様に係る光照射装置において、相対距離調整手段は、電球とバンドパスフィルタとの位置関係を一定に保った状態で、相対距離を変更する。 According to the fourth aspect of the present invention, in the light irradiation device according to the third aspect, the relative distance adjusting means changes the relative distance while keeping the positional relationship between the light bulb and the bandpass filter constant.
本態様によれば、電球とバンドパスフィルタとの位置関係を一定に保つことにより、バンドパスフィルタの温度変動によるバンドパスフィルタの透過特性の変化を抑制することができる。延いては、光照射装置から照射される光の波長を安定させることができるため、観察画像の明るさを安定的に調整することが可能になる。 According to this aspect, by keeping the positional relationship between the light bulb and the bandpass filter constant, it is possible to suppress changes in the transmission characteristics of the bandpass filter due to temperature fluctuations of the bandpass filter. Furthermore, since the wavelength of the light emitted from the light irradiation device can be stabilized, it becomes possible to stably adjust the brightness of the observed image.
本発明によれば、電球に印可される電圧を一定に保った状態で、照明光の光量を変更することができるため、所望の波長を有する照明光を所望の光量で安定的に照射することが可能となる。 According to the present invention, the amount of illumination light can be changed while the voltage applied to the bulb is kept constant, so that illumination light having a desired wavelength can be stably irradiated with a desired amount of light. becomes possible.
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は、本実施形態に係る光照射装置を適用した観察装置を有するレーザ加工装置の外観の概要図である。図1には、X方向、Y方向、及びZ方向を示している。X方向及びY方向は、互いに交差している。例えば、X方向及びY方向は、互いに直交している。Z方向は、X方向及びY方向に交差している。例えば、Z方向は、X方向及びY方向に直交している。以下で、X方向及びY方向の長さを厚さ、若しくは幅と称する場合もある。Z方向の長さを厚さ、深さ、及び高さと称する場合もある。また、Z方向において、Z方向の矢印の先端側に向かう方向を上方向、上側、若しくは上と称し、上方向と反対方向を下方向、下側、若しくは下と称する場合もある。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of the appearance of a laser processing apparatus having an observation device to which a light irradiation device according to the present embodiment is applied. FIG. 1 shows an X direction, a Y direction, and a Z direction. The X direction and the Y direction intersect with each other. For example, the X direction and the Y direction are orthogonal to each other. The Z direction intersects the X direction and the Y direction. For example, the Z direction is perpendicular to the X and Y directions. Below, the length in the X direction and the Y direction may be referred to as thickness or width. The length in the Z direction may also be referred to as thickness, depth, and height. Further, in the Z direction, the direction toward the tip of the arrow in the Z direction is sometimes referred to as an upward direction, the upper side, or the top, and the direction opposite to the upward direction is sometimes referred to as the downward direction, the lower side, or the bottom.
図1に示すように、レーザ加工装置10は、ベース12と、XYZθステージ14と、吸着ステージ16と、加工ユニット18と、モニタ20と、制御装置22と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
ベース12は水平面を有し、ベース12上には、XYZθステージ14が設けられている。XYZθステージ14は、ベース12上においてXYZ方向に移動自在で且つθ方向に回転自在に設けられている。このXYZθステージ14は、アクチュエータ及びモータ等を備える移動機構(図示せず)によりXYZ方向に移動されると共にθ方向に回転される。
The
吸着ステージ16は、XYZθステージ14上に設けられ、平板状のウェハWを吸着保持する。図2はウェハWの平面図である。図2に示すように、ウェハWは、格子状に配列された複数のストリートCH(分割予定ラインともいう)によって複数の領域に区画され、この区画された各領域に半導体チップを構成する各種デバイス4が形成されている。なお、本実施形態においては、ワークとしてウェハWを適用した場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ガラス基板、圧電セラミック基板、ガラス基板なども適用することができる。
The
ウェハWは、デバイスが形成された表面(デバイス面)に粘着材を有するバックグラインドテープ(以下、BGテープ)が貼付され、裏面が上向きとなるように吸着ステージ16に載置される。ウェハWの厚さは、特に制限はないが、例えば、700μm以上又は700μm~800μmである。
The wafer W is placed on the
なお、ウェハWは、一方の面に粘着材を有するダイシングテープが貼付され、このダイシングテープを介してフレームと一体化された状態で吸着ステージ16に載置されるようにしてもよい。
Note that the wafer W may be placed on the
移動機構(図示せず)によりXYZθステージ14をXYZθ方向に移動させることで、吸着ステージ16上のウェハWに対して加工ユニット18がXYZθ方向に相対移動される。これにより、レーザ加工装置10は、ストリートCHに沿ってウェハWの内部にレーザ加工領域を形成する。
By moving the
加工ユニット18は、レーザ光学系25及び観察光学系30を備える。この加工ユニット18は、吸着ステージ16に対してZ方向上方側の位置(ウェハWに対向する位置)に配置されており、制御装置22により制御される。
The
レーザ光学系25は、ウェハW上のストリートCHに向けてレーザ光Lを照射する。このレーザ光学系25は、レーザ光源26(レーザ発振器)、コリメートレンズ27、ハーフミラー28、及び集光レンズ29(コンデンスレンズ)を含む。
The laser
レーザ光源26は、制御装置22の制御に従って、ウェハWの内部にレーザ加工領域を形成するための加工用のレーザ光L(例えばパルスレーザ光)をコリメートレンズ27に向けて出射する。レーザ光Lの条件は、例えば、光源が半導体レーザ励起Nd:YAG(Neodym: Yttrium Aluminum Garnet)レーザ、波長が波長:1.1μm、レーザ光スポット断面積が3.14×10-8cm2、発振形態がQスイッチパルス、繰り返し周波数が80kHz~200kHz、パルス幅が180ns~370ns、出力が8Wである。
The
コリメートレンズ27は、レーザ光源26から入射したレーザ光Lを平行光束に変換した後、このレーザ光Lをハーフミラー28に向けて出射する。
The
ハーフミラー28は、集光レンズ29の光軸上に配置されており、コリメートレンズ27から入射したレーザ光Lの一部を集光レンズ29に向けて反射する。また、ハーフミラー28は、後述のハーフミラー33から入射した後述の照明光ILの一部を透過して集光レンズ29に向けて出射し、集光レンズ29から入射した照明光ILの反射光の一部を透過してハーフミラー33に向けて出射する。
The
集光レンズ29は、ハーフミラー28から入射したレーザ光L及び/又は照明光ILをウェハW上に集光させる。
The condensing
観察光学系30は、レーザ光学系25と同軸に設けられる。観察光学系30は、レーザ加工前にはウェハWのアライメントを行ったり、レーザ加工後にはウェハW内に形成された加工点(改質領域)を観察したりする。
The observation
観察光学系30は、コリメートレンズ32、ハーフミラー33、集光レンズ34、観察装置35、及び光照射装置70等を備える。また、観察光学系30は、ハーフミラー28及び集光レンズ29をレーザ光学系25と共用する。
The observation
光照射装置70は、照明光ILをコリメートレンズ32に向けて照射する。光照射装置70の構成については後述する。コリメートレンズ32は、光照射装置70から入射した照明光ILを平行光束に変換した後、この照明光ILをハーフミラー33に向けて出射する。
The
ハーフミラー33は、集光レンズ29の光軸上に配置されており、コリメートレンズ32から入射した照明光ILの一部をハーフミラー28に向けて反射する。これにより、照明光ILが、ハーフミラー28及び集光レンズ29を介して、ウェハWの表面上に集光される。また、ハーフミラー33は、ウェハWから集光レンズ29及びハーフミラー28を介して入射した照明光ILの反射光の一部を透過して集光レンズ34に向けて出射する。
The
集光レンズ34は、ハーフミラー33から入射した照明光ILの反射光を観察装置35に集光させる。
The
観察装置35は、いわゆるデジタルカメラである。観察装置35が有する撮像素子として、例えば、CCD(Charged Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、InGaAs(インジウム・ガリウム・ヒ素)センサ等を挙げられる。なお、撮像素子はこの例に限られず、照明光ILの種類、観察対象であるウェハWの種類、観察部位等に応じて任意の種類の撮像素子を適宜選択して使用することが可能である。
The
観察装置35は、集光レンズ34により集光された照明光ILの反射光を撮像してウェハWの各部の観察画像(撮影画像データ)を制御装置22へ出力する。制御装置22は、観察画像及びレーザ加工に関する入出力画面をモニタ20上に表示させる。
The
制御装置22は、移動機構(図示せず)、レーザ光学系25、及び観察光学系30等のレーザ加工装置10の各部の動作を統括的に制御して、加工ユニット18のアライメント、レーザ加工、ウェハWの観察画像の取得等を行う。
The
制御装置22は、例えばパーソナルコンピュータのような演算装置により構成され、各種のプロセッサ(Processor)及びメモリ等から構成された演算回路を備える。各種のプロセッサとして、例えば、CPU(Central Processing Unit、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、及びプログラマブル論理デバイスが挙げられる。また、プログラマブル論理デバイスとして、例えばSPLD(Simple Programmable Logic Devices)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、及びFPGA(Field Programmable Gate Arrays)等が挙げられる。なお、制御装置22の各種機能は、1つのプロセッサにより実現されてもよいし、同種または異種の複数のプロセッサで実現されてもよい。
The
次に、図3を用いて光照射装置70の構成について説明する。図3は、光照射装置70の機能ブロック図である。なお、図3において、一例として、コネクタ720及び光ファイバ730を介して光を照射する光照射装置70を示す。しかし、この例は観察装置35と光照射装置70との間の接続態様を限定する趣旨ではない。
Next, the configuration of the
図3に示すように、光照射装置70は、電球701、バンドパスフィルタ702、相対距離調整部(相対距離調整手段)703、電源704、シャッタ705、シャッタ駆動部(シャッタ駆動手段)706、光量制御部(光量制御手段)707、筐体710、及び、出射口711を備える。電球701、バンドパスフィルタ702及びシャッタ705は、筐体710の内部に設けられる。出射口711は、筐体710に形成された貫通孔であり、電球701の光は、出射口711から筐体710の外部に照明光ILとして出射される。
As shown in FIG. 3, the
電球701は、電源704から供給された電力により発光する。電球701は、フィラメントを有するいわゆるフィラメントランプである。より具体的には、例えば、電球701は、キセノンアークランプ、タングステンランプ、ハロゲンランプである。観察装置35をレーザ加工装置10に適用する場合、特に好ましくは、電球701はハロゲンランプである。
The
例えば、レーザ加工の際に、ウェハWの裏面(デバイス面とは反対側の面)を上側に向けて加工ユニット18と対向するようにウェハWをXYZθステージ14に保持することがある。この場合、レーザ加工前にウェハWのアライメントを行ったり、レーザ加工後にウェハW内に形成された加工点(改質領域)を観察したりする際に、照明光ILによって基板を透過してウェハW内部を観察する必要がある。
For example, during laser processing, the wafer W may be held on the
以下、図4を用いて、ウェハWの基板がシリコン製である場合に、基板を透過してウェハWを良好に観察することが可能な電球701について説明する。図4は電球701からの光の波長近傍におけるスペクトル分布の例を示すグラフである。図4において、横軸が光の波長を示し、単位はμmである。縦軸は光の相対強度を示す。また、実線は一般的なハロゲンランプのスペクトル分布の一例を示し、破線は中心波長が一般的なハロゲンランプよりも赤外域にシフトするように改良されたハロゲンランプ(河北ライティングソリューションズ株式会社製 ハイシル1500)のスペクトル分布の一例を示す。
Hereinafter, using FIG. 4, a
シリコン製の基板を透過してウェハWを観察する場合、図4に示すように赤外波長帯域において比較的強度が大きな光を発生させることが可能な電球701が良好に用いられる。なお、この例示は電球701を限定する趣旨ではない。当然ながら、電球701はウェハWの材質及び観察部位に応じて適切に選択可能である。
When observing the wafer W through a silicon substrate, a
図3に戻って、バンドパスフィルタ702は、電球701と出射口711との間の光路上において、電球701の近傍に設けられる。例えば、図4に示すような広帯域のスペクトル分布を持つ電球701の光を観察に用いると、観察画像があまりよくない傾向がある。そこで、より鮮明な観察画像を得るために、バンドパスフィルタ702は、電球701から出射される広帯域の光のうち、観察に適した波長帯域の光を選択的に透過させ、他の帯域の光を遮断する。
Returning to FIG. 3, the
例えば、図1に示すレーザ加工装置10において、ウェハWの表面(デバイス面)を下向きにして吸着ステージ16上にウェハWを保持させた状態で加工前にアライメントを行う場合、及び、加工後にウェハW内部に形成されたレーザ加工領域を観察する場合において、好ましくは、バンドパスフィルタ702はウェハWの基板を透過することが可能な特定の波長帯域の光を選択的に透過させる。
For example, in the
図5を用いて、例として、ウェハWの基板がシリコン製である場合に、ウェハWの基板を透過してウェハWを良好に観察することが可能な波長の光を選択的に透過するバンドパスフィルタ702の透過特性について説明する。図5は、バンドパスフィルタ702(エドモンドオプティクス株式会社製 TS OD 4.0 25nm バンドパスフィルタ、1300nm 50nm、商品コード#87-841)の透過特性を示すグラフの一例である。図5において、横軸が光の波長を示し、単位はμmである。縦軸は透過率を示し、単位は%である。図5に示すバンドパスフィルタ702は、中心波長が1.3μmであり、半値幅が25nmである赤外波長の光を透過し、その他の光を遮断する。これにより、光照射装置70から観察に適した特性を有する光を、照明光ILとして照射することができる。当然ながら、バンドパスフィルタ702は、電球701のスペクトル特性、ウェハWの材質及び観察部位に応じて適切に選択可能である。
Using FIG. 5, as an example, when the substrate of the wafer W is made of silicon, a band that selectively transmits light having a wavelength that can pass through the substrate of the wafer W and allow good observation of the wafer W is shown. The transmission characteristics of the
図3に戻って、相対距離調整部703は、モータ及び伝達機構を含む駆動部(図示せず)を備える。相対距離調整部703は、光量制御部707による制御に基づいて、電球701と出射口711との少なくともいずれか一方を移動させることにより電球701と出射口711との間の相対距離を調整する。ここで、電球701と出射口711との間の相対距離を調整する場合に、相対距離調整部703は、電球701とバンドパスフィルタ702との間の位置関係を変化させないことが好ましい(後述)。
Returning to FIG. 3, the relative distance adjustment section 703 includes a drive section (not shown) including a motor and a transmission mechanism. The relative distance adjustment section 703 adjusts the relative distance between the
シャッタ705は、バンドパスフィルタ702を透過した光を遮蔽する。シャッタ駆動部706は、モータ及び伝達機構を含む駆動部(図示せず)を備える。シャッタ駆動部706は、光量制御部707による制御に基づいて、シャッタ705を電球701と出射口711との間の光路上に挿入した挿入位置と、その光路上から退避した退避位置との間で、シャッタ705を選択的に進退移動させる。シャッタ705の挿入位置は、好ましくは、電球701と出射口711との間の光路上であって、出射口711の近傍である。
A
出射口711から出射された照明光ILは、コネクタ720及び光ファイバ730を介して、コリメートレンズ32(図1参照)に向けて照射される。ユーザは、観察装置35を用いて、照明光ILによって照射されたウェハWを観察する。例えば、ユーザは、観察画像の明るさを調整する際には、図示しない入出力部を介して照明光ILの光量を調整する指示を光量制御部707に入力する。
The illumination light IL emitted from the
光量制御部707は、入出力部から出力された指示に基づいて照明光ILの光量を調整する制御を行う。具体的には、光量制御部707は、相対距離調整部703によって電球701と出射口711との間の相対距離を変化させることにより、照明光ILの光量を調整する制御を行う。更に、光量制御部707は、シャッタ駆動部706によってシャッタ705を挿入位置に移動させることにより、照明光ILの光量を0(ゼロ)にする制御を行う。光照射装置70により光量調整の原理について詳しくは後述する。
The light
光量制御部707は、制御装置22と同様に、例えばパーソナルコンピュータのような演算装置により構成され、各種のプロセッサ(Processor)及びメモリ等から構成された演算回路を備える。プロセッサの例示については上述の通りであるため、説明を省略する。また、光量制御部707は、制御装置22内に設けられてもよいし、制御装置22とは別体に設けられてもよい。
Like the
光照射装置70は、更に、出射口711の近傍に設けられた図示しないハーフミラーと照度センサ712とを備えてもよい。ハーフミラーは、出射口711から出射される照明光ILの一部を照度センサ712に導く。照度センサ712は、ハーフミラーから入射した照明光ILの光量を測定し、光量の測定結果を光量制御部707に出力(フィードバック)する。光量制御部707は、光量の測定結果に基づいて、入出力部から出力された指示通りに光量が調整されているか否かモニタすることができる。
The
光照射装置70から出射される照明光ILの光量は電球701と出射口711との間の相対距離の二乗に反比例するため、直線的に光量を制御することが困難な傾向がある。しかし、照明光ILの光量の測定結果を光量制御部707にフィードバックすることにより、光量制御部707はより確実に光量を制御することが可能となる。
Since the amount of illumination light IL emitted from the
以下、図6を用いて、光照射装置70による光量調整の原理について説明する。図6の符号6Aから符号6Cは、それぞれ、光照射装置70の筐体710内の電球701、バンドパスフィルタ702及びシャッタ705の位置関係を示す。図6の符号6Aは照明光ILの光量が大きい場合における位置関係を示し、符号6Bは照明光ILの光量が小さい場合における位置関係を示し、符号6Cは、照明光ILの光量が0(ゼロ)である場合における位置関係を示す。
Hereinafter, the principle of light amount adjustment by the
符号6Aに示すように、照明光ILの光量を大きくする場合、光照射装置70は、電源704から供給される電力の電圧を一定に保った状態で、相対距離調整部703により電球701を移動させることにより、電球701と出射口711との相対距離を小さくする。出射口711を透過する照明光ILの光量は、電球701と出射口711との距離の二乗に反比例するため、電球701と出射口711との相対距離を小さくすることにより、照明光ILの光量を増加させることができる。
As shown by
逆に、符号6Bに示すように、照明光ILの光量を小さくする場合、光照射装置70は、電源704から供給される電力の電圧を一定に保った状態で、相対距離調整部703により電球701を移動させることにより、電球701と出射口711との相対距離を大きくする。これにより、照明光ILの光量を減少させる。このように、光量制御部707は、電源704から供給される電力の電圧を一定に保った状態で、電球701と出射口711との間の相対距離を変化させることにより、光量を調整する。
On the other hand, as shown by
従来の光照射装置では、光量を調整するために電球701に供給する電力の電圧を変化させている。その際、電圧に対して光量は非線形的に変化するため、所望の光量に設定するように電圧を調整する複雑な回路が必要である。一方、本実施形態の光照射装置70では、電球701に印加される電圧を一定に保った状態で、電球701と出射口711との間の相対距離を変化させることにより光量を調整するため、このような複雑な回路が不要となる。
In the conventional light irradiation device, the voltage of the power supplied to the
更に、従来の光照射装置では、電球701に供給する電力の電圧を変化させているので、電圧の変化に応じて電球701の光のスペクトル分布が変化するため、所望の波長を有する照明光を、所望の光量で得られるように安定的に制御することは困難である。一方、本実施形態の光照射装置70では、電球701に供給する電力の電圧を一定に保った状態で、照明光ILの光量を調整することができるため、電圧の変化に起因する電球701の光のスペクトル分布の変化が抑制される。よって、光照射装置70では、所望の波長を有する照明光を所望の光量で得られるように、従来よりも安定的に制御することが可能となる。
Furthermore, in the conventional light irradiation device, since the voltage of the electric power supplied to the
ところで、ハロゲンランプでは、ランプの点灯により高温となったフィラメントから蒸発した金属粒子が再度フィラメントに戻るハロゲンサイクルにより電球の寿命が長くなっている。しかし、電球としてハロゲンランプを用いている場合、従来の光照射装置では光量を低下させる際には電圧を低下させているため、低光量時にはこのハロゲンサイクルが生じにくくなる傾向がある。つまり、低光量時にはフィラメントから蒸発した金属粒子がフィラメントに戻らずに電球701のガラス面に析出するため、フィラメントが次第に細くなってしまい、電球701の寿命が短くなるという問題が生じる。
By the way, in halogen lamps, the life of the light bulb is extended due to the halogen cycle in which metal particles evaporated from the filament, which becomes hot when the lamp is lit, return to the filament. However, when a halogen lamp is used as a light bulb, conventional light irradiation devices reduce the voltage when reducing the amount of light, so this halogen cycle tends to be less likely to occur when the amount of light is low. In other words, when the amount of light is low, the metal particles evaporated from the filament do not return to the filament and are deposited on the glass surface of the
一方、本実施形態の光照射装置70では、電球701に印可する電圧を一定に保った状態で光量を調整することができるため、ハロゲンサイクルを良好に保つことができ、延いては電球701の短寿命化を抑制することが可能となる。なお、電球701に供給する電圧は、電球701の寿命の観点から、例えば、電球701のハロゲンサイクルが安定して発現する電圧であることが望ましい。
On the other hand, in the
ここで、本実施形態の光照射装置70において、符号6A及び符号6Bに示すように、光量を調整するために電球701と出射口711との相対距離を変化させる場合に、電球701とバンドパスフィルタ702との位置関係を一定に保つことが望ましい。より具体的には、例えば、電球701と出射口711との相対距離を変化させるために電球701を移動させるよう相対距離調整部703を構成する場合、相対距離調整部703は、電球701と一緒にバンドパスフィルタ702を移動させる。電球701とバンドパスフィルタ702との位置関係を一定に保つことにより、バンドパスフィルタ702の透過特性の変動を抑制し、延いては、光照射装置70から照射される照明光ILの波長を安定させることができる。これにより、観察装置35の観察画像の明るさを安定的に調整することができる。
Here, in the
以下、図7を用いて、バンドパスフィルタ702の温度変動の影響についてより詳しく説明する。以下の説明では、赤外波長の照明光ILを用いてウェハWの内部を観察すると仮定する。例えば、中心波長が1.3μmであり、且つ、半値幅が25nmである照明光IL(図5参照)を用いてウェハW内部を観察する場合、観察装置35の撮像素子として近赤外波長帯域に高い感度を有するInGaAsセンサを好適に用いることができる。図7は、InGaAsセンサの近赤外波長帯域における感度変化を示すグラフである。図7において、横軸は照明光ILの波長を示し、単位はμmである。縦軸はInGaAsセンサの受光感度を示し、単位はA/Wである。
Hereinafter, the influence of temperature fluctuations on the
図7に示すように、近赤外波長帯域においてInGaAsセンサの受光感度は一定ではなく、波長1.3μm近傍では、波長が上がるにつれて受光感度も上がる傾向がある。仮に、電球701とバンドパスフィルタ702との間の距離が変化すると、バンドパスフィルタ702の温度も変動する。フィルタの熱膨張または熱収縮に起因してバンドパスフィルタ702の透過特性は温度に依存して変化する傾向があるため、バンドパスフィルタ702の温度が変動するとバンドパスフィルタ702を透過する照明光ILの波長も変動する傾向がある。
As shown in FIG. 7, the light-receiving sensitivity of the InGaAs sensor is not constant in the near-infrared wavelength band, and around the wavelength of 1.3 μm, the light-receiving sensitivity tends to increase as the wavelength increases. If the distance between the
例えば、図5に示す特性を有するバンドパスフィルタ702の場合、バンドパスフィルタ702の温度が上昇すると、バンドパスフィルタ702を透過する光の波長が長波長側にドリフトする。具体的には、図5に示す特性を有するバンドパスフィルタ702の温度が、通常使用時の温度から200℃高くなった場合、バンドパスフィルタ702を透過する照明光ILの中心波長が1.3μmから約0.01μm長くなり、約1.31μmになる(波長ドリフト)。
For example, in the case of the
この中心波長の変化に伴い、図7に示すように、InGaAsセンサの受光感度は、波長が1.3μmの時の受光感度である約0.67A/Wから、波長が約1.31μmのときの受光感度である約0.69A/Wに変化する(感度変化)。このように、バンドパスフィルタ702を透過する照明光ILの波長が変化すると、波長の変化に伴うInGaAsセンサの受光感度の変化に起因して観察装置35の観察画像の明るさが変化するため、光量を調整しても所望の明るさの観察画像を得ることが困難になるという問題が生じうる。
As shown in Figure 7, as the center wavelength changes, the light receiving sensitivity of the InGaAs sensor changes from about 0.67 A/W when the wavelength is 1.3 μm to about 0.67 A/W when the wavelength is about 1.31 μm. The light receiving sensitivity changes to approximately 0.69 A/W (sensitivity change). In this way, when the wavelength of the illumination light IL passing through the
このような問題を抑制するために、光量を調整するために電球701と出射口711との相対距離を変更する際に、電球701とバンドパスフィルタ702との位置関係を一定に保つことにより、バンドパスフィルタ702の温度の変動を抑制し、延いてはバンドパスフィルタ702の透過特性の変化を抑制する。これにより、観察装置35の観察画像の明るさを安定的に調整することが可能となる。
In order to suppress such a problem, when changing the relative distance between the
図6に戻って、符号6Cに示すように、照明光ILの光量を0(ゼロ)にする場合、光量制御部707は、シャッタ駆動部706によりシャッタ705を電球701と出射口711との間の光路上に挿入する。光量を0(ゼロ)にするために電球701を消灯する必要がないため、観察装置35による観察中に電球701を点灯・消灯する頻度を低減することができる。延いては、観察装置35による観察中に、照明光ILを点灯する際に生じる突入電流を抑制するためのいわゆるソフトスタートにかかる時間を削減することが可能となる。また、電球701を点灯・消灯する頻度を低減することにより、電球701の短寿命化を抑制することもできる。
Returning to FIG. 6, when the light intensity of the illumination light IL is set to 0 (zero), the light
<その他>
上記実施形態では、光照射装置70と観察装置35とを光ファイバ730を介して接続しているが、光ファイバ730に代えて、絞りを出射口711の近傍に設けてもよい。
<Others>
In the embodiment described above, the
上記実施形態では、加工装置の一例としてレーザ加工装置10について説明した。当然ながら、ブレードダイシング装置、その他の加工装置に光照射装置70を適用することも可能である。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、赤外線を用いてウェハWの内部を観察する場合を例として説明した。当然ながら、ウェハWの表面を観察する場合に光照射装置70を適用することも可能である。この場合、観察に適した特性を有する電球701及びバンドパスフィルタ702を適宜選択することが可能である。
In the above embodiment, the case where the inside of the wafer W is observed using infrared rays has been described as an example. Naturally, it is also possible to apply the
上記実施形態では、光照射装置70をウェハWを観察する観察装置35に適用する場合について説明したが、当然ながら観察対象はウェハWに限定されない。
In the above embodiment, a case has been described in which the
<発明の効果>
以上説明したように、本実施形態の光照射装置70では、電球701に印加される電圧を一定に保った状態で、電球701と出射口711との間の相対距離を変化させることにより照明光ILの光量を調整するため、光量を調整するために電球701に供給する電力の電圧を調整する複雑な回路が不要となる。また、電球701に供給する電力の電圧を一定に保った状態で、照明光ILの光量を調整することができるため、電圧の変化に起因する電球701の光のスペクトル分布の変化が抑制される。延いては、所望の波長を有する照明光を所望の光量で得られるように、従来よりも安定的に制御することが可能となる。
<Effects of the invention>
As explained above, in the
本実施形態の光照射装置70では、電球701がハロゲンランプである場合、電球701のハロゲンサイクルが安定して発現可能な電圧を一定に保った状態で照明光ILの光量を調整する。これにより、電球701の短寿命化を抑制することができる。
In the
本実施形態の光照射装置70では、照明光ILの光量を調整するために電球701と出射口711との間の相対距離を変化させる際に、電球701とバンドパスフィルタ702との位置関係を一定に保つ。これにより、バンドパスフィルタ702の温度変動によるバンドパスフィルタ702の透過特性の変化を抑制することができる。延いては、光照射装置70から照射される照明光ILの波長を安定させることができるため、観察装置35の観察画像の明るさを安定的に調整することができる。
In the
本実施形態の光照射装置70では、照明光ILの光量を0(ゼロ)にする場合には、シャッタ705を電球701と出射口711との間の光路上に挿入する。これにより、観察装置35による観察中に電球701を点灯・消灯する頻度を低減することができる。延いては、観察装置35による観察中に、電球701を点灯する際に生じる突入電流を抑制するためのソフトスタートにかかる時間を削減することが可能となる。また、電球701を点灯・消灯する頻度を低減することにより、電球701の短寿命化を抑制することもできる。
In the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above examples, and it goes without saying that various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. .
10…レーザ加工装置、12…ベース、14…XYZθステージ、16…吸着ステージ、18…加工ユニット、20…モニタ、22…制御装置、25…レーザ光学系、26…レーザ光源、27…コリメートレンズ、28…ハーフミラー、29…集光レンズ、30…観察光学系、32…コリメートレンズ、33…ハーフミラー、34…集光レンズ、35…観察装置、70…光照射装置、701…電球、702…バンドパスフィルタ、703…相対距離調整部、704…電源、705…シャッタ、706…シャッタ駆動部、707…光量制御部、710…筐体、711…出射口、712…照度センサ、720…コネクタ、730…光ファイバ、CH…ストリート、X,Y,Z…軸方向、θ…Z軸周り方向、W…ウェハ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
フィラメントを有する電球と、
前記電球に電力を供給する電源と、
前記電球を収容する筐体と、
前記筐体に設けられ、前記電球から照射される光を透過させる出射口と、
前記電球と前記出射口との相対距離を変更する相対距離調整手段と、
前記出射口から出射される前記光の光量を制御する光量制御手段と、
を備え、
前記光の光量を変更する場合、前記光量制御手段は、前記電源から供給される電力の電圧を一定に保った状態で、前記相対距離調整手段により前記相対距離を変更する、
光照射装置。 A light irradiation device provided in an observation device for observing a semiconductor wafer,
a light bulb having a filament;
a power source that supplies power to the light bulb;
a casing that houses the light bulb;
an output port provided in the housing and transmitting light emitted from the light bulb;
Relative distance adjustment means for changing the relative distance between the light bulb and the exit port;
light amount control means for controlling the amount of the light emitted from the exit port;
Equipped with
When changing the amount of light, the light amount control means changes the relative distance by the relative distance adjustment means while keeping the voltage of the electric power supplied from the power source constant.
Light irradiation device.
前記シャッタを駆動するシャッタ駆動手段と、
を更に備え、
前記光の光量をゼロにする場合、前記光量制御手段は、前記電球を点灯させた状態で、前記シャッタ駆動手段により前記シャッタを前記電球から前記出射口までの間の光路上に移動させる、
請求項1に記載の光照射装置。 a shutter that blocks the light;
shutter driving means for driving the shutter;
further comprising;
When setting the amount of light to zero, the light amount control means causes the shutter driving means to move the shutter onto an optical path between the light bulb and the exit port with the light bulb turned on.
The light irradiation device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の光照射装置。 Further comprising a bandpass filter that limits the wavelength band of the light between the light bulb and the exit port.
The light irradiation device according to claim 1 or 2.
Priority Applications (1)
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