KR20220109315A - 관찰 장치 및 관찰 방법 - Google Patents

Abstract

레이저 가공 장치는, 광원과, 대물 렌즈와, 광검출부를 가지는 촬상 유닛과, 촬상 유닛을 상하 방향인 Z방향으로 이동시키는 구동 유닛과, 대물 렌즈를 Z방향으로 이동시키는 액츄에이터와, 제어부를 구비하고, 제어부는, 이면이 집광 위치가 되는 위치로 촬상 유닛이 이동하도록 구동 유닛을 제어하는 제1 제어와, 제1 제어 후에 있어서, 이면 및 표면 사이의 영역인 제1 영역이 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈가 이동하도록 액츄에이터를 제어함과 아울러, 이면에 대해서 표면과는 반대측의 영역인 제2 영역이 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈가 이동하도록 액츄에이터를 제어하는 제2 제어를 실행하도록 구성되어 있다.

Description

관찰 장치 및 관찰 방법{Observation Device and Observation Method}

본 발명의 일 태양은, 관찰 장치 및 관찰 방법에 관한 것이다.

반도체 기판과, 반도체 기판에 형성된 기능 소자층을 구비하는 웨이퍼를 복수의 라인 각각을 따라서 절단하기 위해서, 반도체 기판의 일방의 면측으로부터 웨이퍼에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 복수의 라인 각각을 따라서 반도체 기판의 내부에 복수열의 개질 영역을 형성하는 레이저 가공 장치가 알려져 있다. 특허문헌 1에 기재된 레이저 가공 장치는, 촬상부(예를 들면 적외선 카메라)를 구비하고 있고, 반도체 기판의 내부에 형성된 개질 영역, 기능 소자층에 형성된 가공 데미지 등을 반도체 기판의 일방의 면측으로부터 관찰하는 것이 가능하게 되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허 제2017-64746호 공보

앞서 설명한 것과 같은 레이저 가공 장치에서 개질 영역에 관한 정보(예를 들면 개질 영역으로부터 연장되는 균열)를 관찰하는 경우에 있어서, 예를 들면, 개질 영역으로부터 타방의 면(레이저광이 조사되는 일방의 면의 반대측의 면)을 향하여 연장되는 균열의 선단에 대해서는, 해당 선단을 집광점으로 하는 것에 의해서는 해당 선단을 검출할 수 없고, 타방의 면에 대해서 해당 선단과 대칭인 점을 집광점으로 하는 것에 의해서 해당 선단을 검출할 수 있다. 이와 같이, 타방의 면에 대해서 대칭인 점까지도 집광점으로 할 필요가 있는 경우 등에 있어서는, 촬상 영역이 넓어진다. 통상, 촬상부에 대해서는 촬상부 전체를 이동시키는 제어 유닛에 의해서 상하 방향(Z방향)으로 이동시켜지는데, 촬상 영역이 넓은 경우에는 집광 위치 이동을 충분히 고속으로 행할 수 없다. 집광 위치 이동에 필요로 하는 시간이 촬상 레이트보다도 길게 되어 버리는 것에 의해, 택트 저하가 문제가 된다. 또, 만일 집광 위치 이동을 고속으로 행할 수 있었던 경우에 있어서는, 촬상부 전체를 고속으로 움직이는 것에 의해서 이동 후에 진동이 잡히기 힘들어져, 진동이 잡힐 때까지는 촬상을 할 수 없기 때문에, 결과적으로 택트가 저하하여 버린다.

본 발명의 일 태양은 상기 실정에 감안하여 이루어진 것으로, 택트 향상을 실현할 수 있는 관찰 장치 및 관찰 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 태양에 관한 관찰 장치는, 제1 표면 및 제2 표면을 가지고 제1 표면측으로부터 레이저광이 조사되는 것에 의해 내부에 개질 영역이 형성된 웨이퍼를 관찰하는 관찰 장치로서, 웨이퍼에 대해서 투과성을 가지는 광을 출력하는 광원과, 광원으로부터 출력된 광을 웨이퍼의 집광 위치에 집광하는 집광 렌즈와, 웨이퍼를 전반(傳搬)한 광을 검출하는 광검출부를 가지는 촬상부와, 촬상부를 지지함과 아울러 촬상부를 상하 방향인 Z방향으로 이동시키는 구동 유닛과, 집광 렌즈에 마련되고, 집광 렌즈를 Z방향으로 이동시키는 액츄에이터와, 제어부를 구비하고, 제어부는, 제2 표면이 집광 위치가 되는 위치로 촬상부가 이동하도록 구동 유닛을 제어하는 제1 제어와, 제1 제어 후에 있어서, 제2 표면 및 제1 표면 사이의 영역인 제1 영역의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 집광 렌즈가 이동하도록 액츄에이터를 제어함과 아울러, 제2 표면에 대해서 제1 표면과는 반대측의 영역인 제2 영역의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 집광 렌즈가 이동하도록 액츄에이터를 제어하는 제2 제어를 실행하도록 구성되어 있다.

본 발명의 일 태양에 관한 관찰 장치에서는, 개질 영역이 형성된 웨이퍼의 관찰에 있어서, 웨이퍼의 제2 표면(이면)이 집광 위치가 되는 위치로 촬상부가 이동하도록 촬상부를 Z방향으로 이동시키는 구동 유닛이 제어되고, 이어서, 제2 표면 및 제1 표면 사이의 영역인 제1 영역이 집광 위치가 되는 위치로 집광 렌즈가 이동 함과 아울러, 제2 표면에 대해서 제1 표면과는 반대측의 영역인 제2 영역이 집광 위치가 되는 위치로 집광 렌즈가 이동하도록, 집광 렌즈를 Z방향으로 이동시키는 액츄에이터가 제어된다. 이와 같이, 제1 영역 및 제2 영역이 모두 집광 위치가 되도록 집광 렌즈가 이동하는 것에 의해, 제1 영역을 집광 위치로 하는 경우에 있어서의 개질 영역으로부터의 균열 등의 직접 관찰 및 제2 영역을 집광 위치로 하는 경우에 있어서의 균열 등의 이면(제2 표면) 반사를 이용한 관찰 모두를 적절히 실시할 수 있다. 그리고, 제1 영역 및 제2 영역을 집광 위치로 하는 집광 렌즈의 이동이, 촬상부의 집광 렌즈만을 이동시키는 액츄에이터에 의해서 실시되는 것에 의해, 예를 들면 촬상부 전체를 이동시키는 경우와 비교하여, 집광 위치 이동을 고속으로 행할 수 있고, 또, 이동 후의 진동도 억제할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 태양에 관한 관찰 장치는, 촬상부 전체를 Z방향으로 이동시키는 구동 유닛과, 촬상부의 집광 렌즈를 Z방향으로 이동시키는 액츄에이터를 가지고 있다. 이와 같이 구동 유닛과 액츄에이터가 모두 마련되는 것에 의해, 예를 들면 구동 유닛에 의해 대략적인 위치 맞춤을 행하고, 액츄에이터에 의해 상세한 위치 맞춤을 행하는 등이 가능하게 되어, 장치 코스트를 억제하면서, 정밀도가 요구되는 위치 맞춤(촬상 범위에서의 집광 위치 맞춤 등)을 고정밀도로 행하는 것이 가능하게 된다. 본 발명의 일 태양에 관한 관찰 장치에서는, 먼저, 제1 영역 및 제2 영역의 경계면인 제2 표면이 집광 위치가 되도록 구동 유닛에 의해서 촬상부가 제어되고, 그 후에, 제1 영역 및 제2 영역이 각각 집광 위치가 되도록 액츄에이터에 의해서 집광 렌즈가 제어된다. 액츄에이터에 의한 제어가 개시되기 전에, 집광 위치가 제2 표면(제1 영역 및 제2 영역의 경계면)에 맞춰지는 것에 의해, 액츄에이터의 가동 범위를 최대한으로 활용하여, 제1 영역 및 제2 영역을 집광 위치로 하는 집광 렌즈의 고속 이동을 적절히 실시할 수 있다. 이상과 같이, 본 발명의 일 태양에 관한 관찰 장치에 의하면, 집광 위치 이동을 고속으로 행하여, 택트 향상을 실현할 수 있다.

제어부는, 제1 제어 전에 있어서, 액츄에이터의 Z방향에서의 가동 범위의 중심 위치에 액츄에이터가 고정되도록 액츄에이터를 제어하는 사전 제어를 추가로 실행해도 괜찮다. 이것에 의해, 액츄에이터가 Z방향에서의 양방향(상하)으로 충분히 가동할 수 있는 상태에서, 제2 제어가 실시되게 되어, 액츄에이터의 가동 범위를 최대한으로 활용하여, 제1 영역 및 제2 영역을 집광 위치로 하는 집광 렌즈의 고속 이동을 적절히 실시할 수 있다.

제어부는, 제2 제어에서, 제2 표면 근방의 영역이 집광 위치가 되는 상태에서 집광 렌즈의 위치가 Z방향으로 이동하도록 액츄에이터를 제어하고, 이 상태에서의 광검출부에 의한 광의 검출 결과에 근거하여 제2 표면의 상세한 위치를 특정하고, 특정한 제2 표면의 상세한 위치가 집광 위치가 되는 위치인 기준 위치로 집광 렌즈가 이동하도록 액츄에이터를 제어하는 제3 제어와, 기준 위치로부터, 제1 영역의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 집광 렌즈가 이동하도록 액츄에이터를 제어함과 아울러, 기준 위치로부터, 제2 영역의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 집광 렌즈가 이동하도록 액츄에이터를 제어하는 제4 제어를 실행하도록 구성되어 있어도 괜찮다. 제1 제어에 의해서도, 예를 들면 실제의 웨이퍼 두께가 상정한 것과 다른 경우에는, 집광 위치가 제2 표면으로부터 어긋나 버리는 것이 생각된다. 이 경우에는, 앞서 설명한 액츄에이터의 가동 범위를 최대한으로 활용한 제1 영역 및 제2 영역의 촬상을 실현될 수 없을 우려가 있다. 이 점, 제2 제어에서, 광의 검출 결과에 근거하여 제2 표면의 상세한 위치가 특정되고 기준 위치가 되어(제3 제어), 해당 기준 위치로부터 제1 영역 및 제2 영역의 촬상 범위에 액츄에이터에 의해서 집광 렌즈가 이동시켜지는(제4 제어) 것에 의해, 제1 제어에서 집광 위치가 제2 표면으로부터 어긋나 버려 있는 경우에 있어서도, 기준 위치를 적절히 설정하여, 액츄에이터의 가동 범위를 최대한으로 활용한 제1 영역 및 제2 영역의 촬상을 실현할 수 있다.

제어부는, 제2 제어에서, 제2 표면 근방의 영역이 집광 위치가 되는 상태에서 집광 렌즈의 위치가 Z방향으로 이동하도록 액츄에이터를 제어하고, 이 상태에서의 광검출부에 의한 광의 검출 결과에 근거하여 제2 표면의 상세한 위치를 특정하고, 특정한 제2 표면의 상세한 위치가 집광 위치가 되는 집광 렌즈의 위치인 기준 위치로 집광 렌즈가 이동하도록 액츄에이터를 제어하는 제3 제어를 실행하도록 구성되어 있고, 제1 영역 또는 제2 영역 내의 영역으로서, 제3 제어에서 제2 표면의 상세한 위치를 특정할 때에 집광 위치로 되지 않았던 영역인 미촬상 영역의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 촬상부가 이동하도록 구동 유닛을 제어하는 제5 제어와, 제5 제어 후의 촬상부의 집광 렌즈의 위치를 새로운 기준 위치로서 미촬상 영역에 포함되는 영역이 집광 위치가 되는 위치로 집광 렌즈가 이동하도록 액츄에이터를 제어하는 제6 제어를 추가로 실행하도록 구성되어 있어도 괜찮다. 제3 제어에 의하면, 제2 표면의 상세한 위치를 특정하는 과정에서, 제2 표면의 근방의 촬상을 행할 수 있다. 그 때문에, 본 관찰 장치에서는, 제3 제어에서 촬상되어 있지 않은 미촬상 영역이 집광 위치가 되는 위치로 촬상부가 이동하도록 구동 유닛이 제어되고(제5 제어), 제5 제어 후의 집광 렌즈의 위치가 새로운 기준 위치로 되어, 미촬상 영역이 집광 위치가 되는 위치로 집광 렌즈가 이동하도록 액츄에이터가 제어된다(제6 제어). 이러한 구성에 의하면, 제3 제어에서 촬상되어 있지 않은 영역이 집광 위치로 되도록 제어되므로, 쓸데 없는 촬상을 행하지 않고, 보다 효율적으로 촬상을 실시할 수 있다. 또, 이러한 구성에 의하면, 당초의 기준 위치에서는 액츄에이터의 가동 범위에 촬상하고 싶은 영역이 들어가지 않는 경우에 있어서도, 기준 위치를 변경하는 것에 의해서, 촬상하고 싶은 영역을 확실히 촬상할 수 있다.

본 발명의 일 태양에 관한 관찰 방법은, 제1 표면 및 제2 표면을 가지고 제1 표면측으로부터 레이저광이 조사되는 것에 의해 내부에 개질 영역이 형성된 웨이퍼를 관찰하는 관찰 방법으로서, 촬상부를 상하 방향인 Z방향으로 이동시키는 구동 유닛에 의해서, 제2 표면이 집광 위치가 되는 위치로 촬상부를 이동시키는 제1 공정과, 촬상부에 포함되는 집광 렌즈를 Z방향으로 이동시키는 액츄에이터에 의해서, 제2 표면 및 제1 표면 사이의 영역인 제1 영역의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 집광 렌즈를 이동시킴과 아울러, 제2 표면에 대해서 제1 표면과는 반대측의 영역인 제2 영역의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 집광 렌즈를 이동시키는 제2 공정을 포함한다. 본 발명의 일 태양에 관한 관찰 방법에 의하면, 집광 위치 이동을 고속으로 행하여, 택트 향상을 실현할 수 있다.

상기 관찰 방법은, 제1 공정 전에 있어서, 액츄에이터의 Z방향에서의 가동 범위의 중심 위치에 액츄에이터가 고정되도록 액츄에이터를 제어하는 사전 공정을 추가로 포함하고 있어도 괜찮다. 이러한 구성에 의하면, 액츄에이터의 가동 범위를 최대한으로 활용하여, 제1 영역 및 제2 영역을 집광 위치로 하는 집광 렌즈의 고속 이동을 적절히 실시할 수 있다.

본 발명의 일 태양에 의하면, 촬상 영역이 넓은 경우에 있어서도 집광 위치 이동을 고속으로 행하여, 택트 향상을 실현할 수 있다.

도 1은 일 실시 형태의 레이저 가공 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시 형태의 웨이퍼의 평면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 웨이퍼의 일부분의 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 레이저 조사 유닛의 구성도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 검사용 촬상 유닛의 구성도이다.
도 6은 도 1에 나타내는 얼라이먼트 보정용 촬상 유닛의 구성도이다.
도 7은 도 5에 나타내는 검사용 촬상 유닛에 의한 촬상 원리를 설명하기 위한 웨이퍼의 단면도, 및 해당 검사용 촬상 유닛에 의한 각 개소에서의 화상이다.
도 8은 도 5에 나타내는 검사용 촬상 유닛에 의한 촬상 원리를 설명하기 위한 웨이퍼의 단면도, 및 해당 검사용 촬상 유닛에 의한 각 개소에서의 화상이다.
도 9는 반도체 기판의 내부에 형성된 개질 영역 및 균열의 SEM 화상이다.
도 10은 반도체 기판의 내부에 형성된 개질 영역 및 균열의 SEM 화상이다.
도 11은 도 5에 나타내는 검사용 촬상 유닛에 의한 촬상 원리를 설명하기 위한 광로(光路)도, 및 해당 검사용 촬상 유닛에 의한 초점에서의 화상을 나타내는 모식도이다.
도 12는 도 5에 나타내는 검사용 촬상 유닛에 의한 촬상 원리를 설명하기 위한 광로도, 및 해당 검사용 촬상 유닛에 의한 초점에서의 화상을 나타내는 모식도이다.
도 13은 액츄에이터가 탑재된 대물 렌즈의 구성도이다.
도 14는 액츄에이터가 탑재된 대물 렌즈의 구성도이다.
도 15는 구동 유닛 및 액츄에이터를 이용한 집광 위치 이동의 개요를 설명하는 도면이다.
도 16은 구동 유닛 및 액츄에이터를 이용한 집광 위치 이동의 상세를 설명하는 도면이다.
도 17은 관찰 방법의 일례에 관한 플로우차트이다.
도 18은 구동 유닛 및 액츄에이터를 이용한 집광 위치 이동의 상세를 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.

[레이저 가공 장치의 구성]

도 1에 나타내는 것과 같이, 레이저 가공 장치(1)는, 스테이지(2)와, 레이저 조사 유닛(3)과, 복수의 촬상 유닛(4, 5, 6)과, 구동 유닛(7)과, 제어부(8)와, 디스플레이(150)를 구비하고 있다. 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(11)에 레이저광(L)을 조사하는 것에 의해, 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성하는 장치이다. 또, 레이저 가공 장치(1)는, 개질 영역(12)이 형성된 대상물(11)(후술하는 웨이퍼(20))을 관찰하는 관찰 장치이다.

스테이지(2)는, 예를 들면 대상물(11)에 붙여진 필름을 흡착하는 것에 의해, 대상물(11)을 지지한다. 스테이지(2)는, X방향 및 Y방향 각각을 따라서 이동 가능하고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전 가능하다. 또한 X방향 및 Y방향은, 서로 수직인 제1 수평 방향 및 제2 수평 방향이고, Z방향은, 연직 방향이다.

레이저 조사 유닛(3)은, 대상물(11)에 대해서 투과성을 가지는 레이저광(L)을 집광하여 대상물(11)에 조사한다. 스테이지(2)에 지지된 대상물(11)의 내부에 레이저광(L)이 집광되면, 레이저광(L)의 집광점(C)에 대응하는 부분에서 레이저광(L)이 특히 흡수되고, 대상물(11)의 내부에 개질 영역(12)이 형성된다.

개질 영역(12)은, 밀도, 굴절률, 기계적 강도, 그 외의 물리적 특성이 주위의 비개질 영역과는 다른 영역이다. 개질 영역(12)으로서는, 예를 들면, 용융 처리 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이 있다. 개질 영역(12)은, 개질 영역(12)으로부터 레이저광(L)의 입사측 및 그 반대측으로 균열이 연장되기 쉽다고 하는 특성을 가지고 있다. 이러한 개질 영역(12)의 특성은, 대상물(11)의 절단에 이용된다.

일례로서 스테이지(2)를 X방향을 따라서 이동시키고, 대상물(11)에 대해서 집광점(C)을 X방향을 따라서 상대적으로 이동시키면, 복수의 개질 스폿(spot)(12s)이 X방향을 따라서 1열로 늘어서도록 형성된다. 1개의 개질 스폿(12s)은, 1펄스의 레이저광(L)의 조사에 의해서 형성된다. 1열의 개질 영역(12)은, 1열로 늘어선 복수의 개질 스폿(12s)의 집합이다. 서로 이웃하는 개질 스폿(12s)은, 대상물(11)에 대한 집광점(C)의 상대적인 이동 속도 및 레이저광(L)의 반복 주파수에 의해서, 서로 연결되는 경우도, 서로 떨어지는 경우도 있다.

촬상 유닛(4)은, 대상물(11)에 형성된 개질 영역(12), 및 개질 영역(12)으로부터 연장된 균열의 선단을 촬상하는 촬상부이다.

촬상 유닛(5) 및 촬상 유닛(6)은, 제어부(8)의 제어하에서, 스테이지(2)에 지지된 대상물(11)을, 대상물(11)을 투과하는 광에 의해 촬상한다. 촬상 유닛(5, 6)이 촬상하는 것에 의해 얻어진 화상은, 일례로서 레이저광(L)의 조사 위치의 얼라이먼트에 제공된다.

구동 유닛(7)은, 레이저 조사 유닛(3) 및 복수의 촬상 유닛(4, 5, 6)을 지지하고 있다. 구동 유닛(7)은, 레이저 조사 유닛(3) 및 복수의 촬상 유닛(4, 5, 6)을 Z방향을 따라서 이동시킨다.

제어부(8)는, 스테이지(2), 레이저 조사 유닛(3), 복수의 촬상 유닛(4, 5, 6), 및 구동 유닛(7)의 동작을 제어한다. 제어부(8)는, 프로세서, 메모리, 스토리지 및 통신 디바이스 등을 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성되어 있다. 제어부(8)에서는, 프로세서가, 메모리 등에 읽혀 넣어진 소프트 웨어(프로그램)를 실행하고, 메모리 및 스토리지에서의 데이터의 읽어 내기 및 써 넣기, 그리고 통신 디바이스에 의한 통신을 제어한다.

디스플레이(150)는, 유저로부터 정보의 입력을 접수하는 입력부로서의 기능과, 유저에 대해서 정보를 표시하는 표시부로서의 기능을 가지고 있다.

[대상물의 구성]

본 실시 형태의 대상물(11)은, 도 2 및 도 3에 나타내는 것과 같이, 웨이퍼(20)이다. 웨이퍼(20)는, 반도체 기판(21)과, 기능 소자층(22)을 구비하고 있다. 또한 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(20)는 기능 소자층(22)을 가지는 것으로 설명하지만, 웨이퍼(20)는 기능 소자층(22)을 가지고 있어도 되고, 가지고 있지 않아도 되며, 베어(Bare) 웨이퍼라도 괜찮다. 반도체 기판(21)은, 이면(21a)(제2 표면) 및 표면(21b)(제1 표면)을 가지고 있다. 반도체 기판(21)은, 예를 들면, 실리콘 기판이다. 기능 소자층(22)은, 반도체 기판(21)의 이면(21a)에 형성되어 있다. 기능 소자층(22)은, 이면(21a)을 따라서 2차원으로 배열된 복수의 기능 소자(22a)를 포함하고 있다. 기능 소자(22a)는, 예를 들면, 포토 다이오드 등의 수광 소자, 레이저 다이오드 등의 발광소자, 메모리 등의 회로 소자 등이다. 기능 소자(22a)는, 복수의 층이 스택되어 3차원적으로 구성되는 경우도 있다. 또한 반도체 기판(21)에는, 결정 방위를 나타내는 노치(21c)가 마련되어 있는데, 노치(21c) 대신에 오리엔테이션 플랫이 마련되어 있어도 괜찮다.

웨이퍼(20)는, 복수의 라인(15) 각각을 따라서 기능 소자(22a)마다로 절단된다. 복수의 라인(15)은, 웨이퍼(20)의 두께 방향에서 보았을 경우에 복수의 기능 소자(22a) 각각의 사이를 지나고 있다. 보다 구체적으로는, 라인(15)은, 웨이퍼(20)의 두께 방향에서 보았을 경우에 스트리트 영역(23)의 중심(폭방향에서의 중심)을 지나고 있다. 스트리트 영역(23)은, 기능 소자층(22)에서, 서로 이웃하는 기능 소자(22a)의 사이를 지나도록 연재(延在)하고 있다. 본 실시 형태에서는, 복수의 기능 소자(22a)는, 이면(21a)을 따라서 매트릭스 모양으로 배열되어 있고, 복수의 라인(15)은, 격자 모양으로 설정되어 있다. 또한 라인(15)은, 가상적인 라인이지만, 실제로 그어진 라인이라도 괜찮다.

[레이저 조사 유닛의 구성]

도 4에 나타내는 것과 같이, 레이저 조사 유닛(3)은, 광원(31)과, 공간 광변조기(32)와, 집광 렌즈(33)를 가지고 있다. 광원(31)은, 예를 들면 펄스 발진 방식에 의해서, 레이저광(L)을 출력한다. 공간 광변조기(32)는, 광원(31)으로부터 출력된 레이저광(L)을 변조한다. 공간 광변조기(32)는, 예를 들면 반사형 액정(LCOS：Liquid　Crystal　on　Silicon)의 공간 광변조기(SLM：Spatial　Light　Modulator)이다. 집광 렌즈(33)는, 공간 광변조기(32)에 의해서 변조된 레이저광(L)을 집광 한다. 또한 집광 렌즈(33)는, 보정환(補正環) 렌즈라도 괜찮다.

본 실시 형태에서는, 레이저 조사 유닛(3)은, 복수의 라인(15) 각각을 따라서 반도체 기판(21)의 표면(21b)측으로부터 웨이퍼(20)에 레이저광(L)을 조사하는 것에 의해, 복수의 라인(15) 각각을 따라서 반도체 기판(21)의 내부에 2열의 개질 영역(12a, 12b)을 형성한다. 개질 영역(12a)은, 2열의 개질 영역(12a, 12b) 중 이면(21a)에 가장 가까운 개질 영역이다. 개질 영역(12b)는, 2열의 개질 영역(12a, 12b) 중, 개질 영역(12a)에 가장 가까운 개질 영역으로서, 표면(21b)에 가장 가까운 개질 영역이다.

2열의 개질 영역(12a, 12b)은, 웨이퍼(20)의 두께 방향(Z방향)에서 서로 이웃하고 있다. 2열의 개질 영역(12a, 12b)은, 반도체 기판(21)에 대해서 2개의 집광점(C1, C2)이 라인(15)을 따라서 상대적으로 이동시켜지는 것에 의해 형성된다. 레이저광(L)은, 예를 들면 집광점(C1)에 대해서 집광점(C2)이 진행 방향의 후측이고 또한 레이저광(L)의 입사측에 위치하도록, 공간 광변조기(32)에 의해서 변조된다. 또한 개질 영역의 형성에 관해서는, 단초점이라도 다초점이라도 괜찮고, 1 패스(pass)라도 복수 패스라도 괜찮다.

레이저 조사 유닛(3)은, 복수의 라인(15) 각각을 따라서 반도체 기판(21)의 표면(21b)측으로부터 웨이퍼(20)에 레이저광(L)을 조사한다. 일례로서 두께 400㎛의 단결정 실리콘 <100> 기판인 반도체 기판(21)에 대해, 이면(21a)으로부터 54㎛의 위치 및 128㎛의 위치에 2개의 집광점(C1, C2)을 각각 맞추고, 복수의 라인(15) 각각을 따라서 반도체 기판(21)의 표면(21b)측으로부터 웨이퍼(20)에 레이저광(L)을 조사한다. 이 때, 예를 들면 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 이면(21a)에 이르는 조건으로 하는 경우, 레이저광(L)의 파장은 1099nm, 펄스 폭은 700n초, 반복 주파수는 120kHz로 된다. 또, 집광점(C1)에서의 레이저광(L)의 출력은 2.7W, 집광점(C2)에서의 레이저광(L)의 출력은 2.7W로 되고, 반도체 기판(21)에 대한 2개의 집광점(C1, C2)의 상대적인 이동 속도는 800 mm/초로 된다. 또한 예를 들면 가공 패스수가 5로 되는 경우, 앞서 설명한 웨이퍼(20)에 대해서, 예를 들면, ZH80(이면(21a)으로부터 328㎛의 위치), ZH69(이면(21a)으로부터 283㎛의 위치), ZH57(이면(21a)으로부터 234㎛의 위치), ZH26(이면(21a)으로부터 107㎛의 위치), ZH12(이면(21a)으로부터 49.2㎛의 위치)가 가공 위치로 되어도 괜찮다. 이 경우, 예를 들면, 레이저광(L)의 파장은 1080nm이고, 펄스 폭은 400nsec이며, 반복 주파수는 100kHz이고, 이동 속도는 490 mm/초라도 괜찮다.

이와 같은 2열의 개질 영역(12a, 12b) 및 균열(14)의 형성은, 다음과 같은 경우에 실행된다. 즉, 이후의 공정에서, 예를 들면, 반도체 기판(21)의 표면(21b)을 연삭하는 것에 의해 반도체 기판(21)을 박화(薄化)함과 아울러 균열(14)을 표면(21b)에 노출시켜, 복수의 라인(15) 각각을 따라서 웨이퍼(20)를 복수의 반도체 디바이스로 절단하는 경우이다.

[검사용 촬상 유닛의 구성]

도 5에 나타내는 것과 같이, 촬상 유닛(4)(촬상부)는, 광원(41)과, 미러(42)와, 대물 렌즈(43)(집광 렌즈)와, 광검출부(44)를 가지고 있다. 촬상 유닛(4)은 웨이퍼(20)를 촬상한다. 또한 여기에서는 촬상 유닛(4)의 개요만을 설명하고, 촬상 유닛(4)의 보다 상세한 구성(구체적으로는, 액츄에이터(70)(도 13 참조)이 탑재된 대물 렌즈(43)의 구성)에 대해서는, 후술한다. 광원(41)은, 웨이퍼(20)의 반도체 기판(21)에 대해서 투과성을 가지는 광(I1)을 출력한다. 광원(41)은, 예를 들면, 할로겐 램프 및 필터에 의해서 구성되어 있고, 근적외 영역의 광(I1)을 출력한다. 광원(41)으로부터 출력된 광(I1)은, 미러(42)에 의해서 반사되어 대물 렌즈(43)를 통과하고, 반도체 기판(21)의 표면(21b)측으로부터 웨이퍼(20)에 조사된다. 대물 렌즈(43)는, 광원(41)으로부터 출력된 광(I1)을 웨이퍼(20)의 집광 위치에 집광하는 집광 렌즈로서 기능한다. 이 때, 스테이지(2)는, 앞서 설명한 것과 같이 2열의 개질 영역(12a, 12b)이 형성된 웨이퍼(20)를 지지하고 있다.

대물 렌즈(43)는, 반도체 기판(21)의 이면(21a)에서 반사된 광(I1)을 통과시킨다. 즉, 대물 렌즈(43)는, 반도체 기판(21)을 전반한 광(I1)을 통과시킨다. 대물 렌즈(43)의 개구수(NA)는, 예를 들면 0.45 이상이다. 대물 렌즈(43)는, 보정환(43a)을 가지고 있다. 보정환(43a)은, 예를 들면 대물 렌즈(43)를 구성하는 복수의 렌즈에서의 상호간의 거리를 조정하는 것에 의해, 반도체 기판(21) 내에서 광(I1)에 생기는 수차를 보정한다. 또한 수차를 보정하는 수단은, 보정환(43a)에 한정되지 않고, 공간 광변조기 등의 그 외의 보정 수단이라도 괜찮다. 광검출부(44)는, 대물 렌즈(43) 및 미러(42)를 투과한 광(I1)(즉, 웨이퍼(20)를 전반한 광)을 검출한다. 광검출부(44)는, 예를 들면, InGaAs 카메라에 의해서 구성되어 있고, 근적외 영역의 광(I1)을 검출한다. 또한 근적외 영역의 광(I1)을 검출(촬상)하는 수단은 InGaAs 카메라에 한정되지 않고, 투과형 콘포칼(confocal) 현미경 등, 투과형의 촬상을 행하는 것이면 그 외의 촬상 수단이라도 괜찮다.

촬상 유닛(4)은, 2열의 개질 영역(12a, 12b) 각각 및 복수의 균열(14a, 14b, 14c, 14d) 각각의 선단을 촬상할 수 있다(상세한 것에 대해서는, 후술한다). 균열(14a)은, 개질 영역(12a)으로부터 이면(21a)측으로 연장되는 균열이다. 균열(14b)은, 개질 영역(12a)으로부터 표면(21b)측으로 연장되는 균열이다. 균열(14c)은, 개질 영역(12b)으로부터 이면(21a)측으로 연장되는 균열이다. 균열(14d)은, 개질 영역(12b)으로부터 표면(21b)측으로 연장되는 균열이다.

[얼라이먼트 보정용 촬상 유닛의 구성]

도 6에 나타내는 것과 같이, 촬상 유닛(5)는, 광원(51)과, 미러(52)와, 렌즈(53)와, 광검출부(54)를 가지고 있다. 광원(51)은, 웨이퍼(20)의 반도체 기판(21)에 대해서 투과성을 가지는 광(I2)을 출력한다. 광원(51)은, 예를 들면, 할로겐 램프 및 필터에 의해서 구성되어 있고, 근적외 영역의 광(I2)을 출력한다. 광원(51)은, 촬상 유닛(4)의 광원(41)과 공통화되어 있어도 괜찮다. 광원(51)으로부터 출력된 광(I2)은, 미러(52)에 의해서 반사되어 렌즈(53)을 통과하고, 반도체 기판(21)의 표면(21b)측으로부터 웨이퍼(20)에 조사된다.

렌즈(53)는, 반도체 기판(21)의 이면(21a)에서 반사된 광(I2)을 통과시킨다. 즉, 렌즈(53)는, 반도체 기판(21)을 전반한 광(I2)을 통과시킨다. 렌즈(53)의 개구수는, 0.3 이하이다. 즉, 촬상 유닛(4)의 대물 렌즈(43)의 개구수는, 렌즈(53)의 개구수보다도 크다. 광검출부(54)는, 렌즈(53) 및 미러(52)를 통과한 광(I2)을 검출한다. 광검출부(54)는, 예를 들면, InGaAs 카메라에 의해서 구성되어 있고, 근적외 영역의 광(I2)을 검출한다.

촬상 유닛(5)은, 제어부(8)의 제어하에서, 표면(21b)측으로부터 광(I2)을 웨이퍼(20)에 조사함과 아울러, 이면(21a)(기능 소자층(22))으로부터 되돌아오는 광(I2)을 검출하는 것에 의해, 기능 소자층(22)을 촬상한다. 또, 촬상 유닛(5)은, 마찬가지로 제어부(8)의 제어하에서, 표면(21b)측으로부터 광(I2)을 웨이퍼(20)에 조사함과 아울러, 반도체 기판(21)에서의 개질 영역(12a, 12b)의 형성 위치로부터 되돌아오는 광(I2)을 검출하는 것에 의해, 개질 영역(12a, 12b)을 포함하는 영역의 화상을 취득한다. 이들의 화상은, 레이저광(L)의 조사 위치의 얼라이먼트에 이용된다. 촬상 유닛(6)은, 렌즈(53)가 보다 저배율(예를 들면, 촬상 유닛(5)에서는 6배이고, 촬상 유닛(6)에서는 1.5배)인 점을 제외하고, 촬상 유닛(5)과 마찬가지의 구성을 구비하고, 촬상 유닛(5)과 마찬가지로 얼라이먼트에 이용된다.

[검사용 촬상 유닛에 의한 촬상 원리]

도 5에 나타내는 촬상 유닛(4)을 이용하고, 도 7에 나타내는 것과 같이, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 이면(21a)에 이르고 있는 반도체 기판(21)에 대해서, 표면(21b)측으로부터 이면(21a)측을 향하여 초점(F)(대물 렌즈(43)의 초점)을 이동시킨다. 이 경우, 개질 영역(12b)으로부터 표면(21b)측으로 연장되는 균열(14)의 선단(14e)에 표면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추면, 해당 선단(14e)을 확인할 수 있다(도 7에서의 우측의 화상). 이하에서는, 이와 같이 균열(14)의 선단(14e)에 초점(F)를 맞추어 선단(14e)를 관찰하는 방법을, 직접 관찰이라고 하는 경우가 있다. 그러나, 균열(14) 그 자체, 및 이면(21a)에 이르고 있는 균열(14)의 선단(14e)에 표면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추어도, 그들을 확인할 수 없다(도 7에서의 좌측의 화상). 또한 반도체 기판(21)의 이면(21a)에 표면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추면, 기능 소자층(22)을 확인할 수 있다.

또, 도 5에 나타내는 촬상 유닛(4)을 이용하고, 도 8에 나타내는 것과 같이, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 이면(21a)에 이르지 않는 반도체 기판(21)에 대해서, 표면(21b)측으로부터 이면(21a)측을 향하여 초점(F)을 이동시킨다. 이 경우, 개질 영역(12a)으로부터 이면(21a)측으로 연장되는 균열(14)의 선단(14e)에 표면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추어도, 해당 선단(14e)을 확인할 수 없다(도 8에서의 좌측의 화상). 그러나, 이면(21a)에 대해서 표면(21b)과는 반대측의 영역(즉, 이면(21a)에 대해서 기능 소자층(22)측의 영역)에 표면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추고, 이면(21a)에 관해서 초점(F)과 대칭인 가상 초점(Fv)을 해당 선단(14e)에 위치시키면, 이면(21a)에서의 반사광에 의해, 해당 선단(14e)을 확인할 수 있다(도 8에서의 우측의 화상). 또한 가상 초점(Fv)은, 반도체 기판(21)의 굴절률을 고려한 초점(F)과 이면(21a)에 관해서 대칭인 점이다. 이하에서는 이와 같이 이면(21a)에 대해서 표면(21b)과는 반대측의 영역에 초점(F)를 맞추고, 이면 반사를 이용하여 선단(14e)를 관찰하는 방법을 이면 반사 관찰이라고 하는 경우가 있다.

이상과 같이 균열(14) 그 자체를 확인할 수 없는 것은, 조명광인 광(I1)의 파장보다도 균열(14)의 폭이 작기 때문이라고 생각된다. 도 9 및 도 10은, 실리콘 기판인 반도체 기판(21)의 내부에 형성된 개질 영역(12) 및 균열(14)의 SEM(Scanning　Electron　Microscope) 화상이다. 도 9의 (b)는, 도 9의 (a)에 나타내는 영역(A1)의 확대상, 도 10의 (a)은, 도 9의 (b)에 나타내는 영역(A2)의 확대상, 도 10의 (b)은, 도 10의 (a)에 나타내는 영역(A3)의 확대상이다. 이와 같이, 균열(14)의 폭은, 120nm 정도이며, 근적외 영역의 광(I1)의 파장(예를 들면, 1.1~1.2㎛)보다도 작다.

이상을 근거로 하여 상정되는 촬상 원리는, 다음과 같다. 도 11의 (a)에 나타내는 것과 같이, 공기 중에 초점(F)을 위치시키면, 광(I1)이 되돌아오지 않기 때문에, 거뭇한 화상이 얻어진다(도 11의 (a)에서의 우측의 화상). 도 11의 (b)에 나타내는 것과 같이, 반도체 기판(21)의 내부에 초점(F)을 위치시키면, 이면(21a)에서 반사된 광(I1)이 되돌아오기 때문에, 흰 화상이 얻어진다(도 11의 (b)에서의 우측의 화상). 도 11의 (c)에 나타내는 것과 같이, 개질 영역(12)에 표면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추면, 개질 영역(12)에 의해서, 이면(21a)에서 반사되어 되돌아온 광(I1)의 일부에 대해서 흡수, 산란 등이 생기기 때문에, 흰 배경 중에 개질 영역(12)이 거뭇하게 비친 화상이 얻어진다(도 11의 (c)에서의 우측의 화상).

도 12의 (a) 및 (b)에 나타내는 것과 같이, 균열(14)의 선단(14e)에 표면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추면, 예를 들면, 선단(14e) 근방에 생긴 광학적 특이성(응력 집중, 변형, 원자 밀도의 불연속성 등), 선단(14e) 근방에서 생기는 광의 가둠 등에 의해서, 이면(21a)에서 반사되어 되돌아온 광(I1)의 일부에 대해서 산란, 반사, 간섭, 흡수 등이 생기기 때문에, 흰 배경 중에 선단(14e)이 거뭇하게 비친 화상이 얻어진다(도 12의 (a) 및 (b)에서의 우측의 화상). 도 12의 (c)에 나타내는 것과 같이, 균열(14)의 선단(14e) 근방 이외의 부분에 표면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추면, 이면(21a)에서 반사된 광(I1)의 적어도 일부가 되돌아오기 때문에, 흰 화상이 얻어진다(도 12의 (c)에서의 우측의 화상).

[액츄에이터 탑재의 대물 렌즈의 구성]

이하에서는, 도 13 및 도 14를 참조하여, 촬상 유닛(4)에 포함되는, 액츄에이터 탑재의 대물 렌즈(43)에 대해서 설명한다. 도 13은, 액츄에이터(70)가 탑재된 대물 렌즈(43)의 구성도이다.

도 13에 나타내는 것과 같이, 촬상 유닛(4)은, 도 5에 나타내는 각 구성에 더하여, 액츄에이터(70)를 추가로 구비하고 있다. 액츄에이터(70)는, 대물 렌즈(43)에 마련되고(장착되어 있고), 대물 렌즈(43)를 상하 방향인 Z방향으로 이동시키는 액츄에이터이다. 액츄에이터(70)는, Z방향으로 이동 가능하게 구성되어 있고, Z방향으로 이동하는 것에 의해, 대물 렌즈(43)를 Z방향으로 이동시킨다. 액츄에이터(70)에 요구되는 가동 범위는, 예를 들면 촬상 영역의 넓이에 따라 정해진다. 액츄에이터(70)의 가동 범위는, 예를 들면, 구동 유닛(7)에 의해서 촬상 유닛(4)이 소정의 위치에 고정된 상태(자세한 것은 후술함)에서, 개질 영역(12)으로부터 연장되는 균열(14)의 선단이 촬상되도록 설정된다.

지금, 도 13에 나타내는 것과 같이, 웨이퍼(20)의 내부에 2개의 개질 영역(12a, 12b)이 형성되어 있고, 2개의 개질 영역(12a, 12b)으로부터 웨이퍼(20)의 표면(21b)측 및 이면(21a)측으로 균열(14)이 신전(伸展)하고 있는 것으로 한다. 도 13에 나타내는 예에서는, 균열(14)이 웨이퍼(20)의 표면(21b) 및 이면(21a)에 도달하고 있지 않다. 이러한 경우, 개질 영역(12)으로부터 연장되는 균열(14)의 선단을 적절히 촬상하기 위해서는, 표면(21b)측의 개질 영역(12b)으로부터 연장되는 균열(14)의 표면(21b)측의 선단을 직접 관찰할 수 있고(균열(14)의 표면(21b)측의 선단을 집광 위치로 할 수 있고), 또한, 이면(21a)에 대해서 상기 균열(14)의 표면(21b)측의 선단과는 반대측으로 되는 점에 초점을 맞추어 이면 반사 관찰할 수 있는(위 반대측으로 되는 점을 집광 위치로 할 수 있는) 것이 요구된다. 이 경우에 액츄에이터(70)에 요구되는 가동 범위는, 도 13에 나타난 「ACT 가동 범위」가 된다.

또한 웨이퍼(20)에서의 균열(14)이 표면(21b) 및 이면(21a)으로까지 도달한 상태인 풀 컷 상태가 되도록 개질 영역(12)이 형성되는 등, 적어도 표면(21b)에 균열(14)이 도달하도록 개질 영역(12)이 형성되는 경우에 있어서는, 도 14에 나타내는 것과 같이, 개질 영역(12)으로부터 연장되는 균열(14)의 선단을 적절히 촬상하기 위해서는, 개질 영역(12a, 12b, 12c, 12d) 가운데, 가장 표면(21b)측의 개질 영역(12d)으로부터 연장되는 균열(14)의 표면(21b)측의 선단을 직접 관찰할 수 있고(표면(21b)을 집광 위치로 할 수 있고), 또한, 이면(21a)에 대해서 표면(21b)과는 반대측으로 되는 점에 초점을 맞추어 이면 반사 관찰할 수 있는(위 반대측으로 되는 점을 집광 위치로 할 수 있는) 것이 요구된다. 이 경우에 액츄에이터(70)에 요구되는 가동 범위는, 도 14에 나타난 「ACT 가동 범위」가 된다. 예를 들면, 실리콘 기판으로 구성되는 웨이퍼(20)의 두께가 400㎛이고, 이 웨이퍼(20)가 풀 컷 상태로 되어 있는 경우, 실리콘 내에서의 촬상 범위가 400㎛＋400㎛=800㎛(이면(21a)에 대해서 표면(21b)과는 반대측으로 되는 영역을 포함함)가 된다. 이 경우, 굴절률의 차이를 고려하여, 공기 중에서의 액츄에이터(70)의 가동 범위는, 100㎛＋100㎛=200㎛ 정도로 되는 것이 바람직하다.

[구동 유닛 및 액츄에이터를 이용한 촬상 제어]

이하에서는, 도 15~도 18을 참조하여, 구동 유닛(7)(도 1 참조) 및 액츄에이터(70)를 이용한 촬상 유닛(4)에 의한 촬상 제어에 대해서 설명한다. 레이저 가공 장치(1)에서는, 제어부(8)(도 1 참조)가 구동 유닛(7) 및 액츄에이터(70)를 제어하는 것에 의해, 촬상 유닛(4)에서의 집광 위치를 이동시키면서, 촬상 유닛(4)에 의해서 웨이퍼(20)의 내부를 촬상한다. 이러한 촬상 제어에서는, 구동 유닛(7)이, 촬상에 관한 대략의 집광 위치의 위치 맞춤을 행하고, 액츄에이터(70)가, 촬상에 관한 상세한 집광 위치의 위치 맞춤을 행한다. 구동 유닛(7)은, 촬상 유닛(4) 전체를 지지함과 아울러, 촬상 유닛(4) 전체를 Z방향으로 이동시키는 구성이다. 액츄에이터(70)는, 촬상 유닛(4) 중 대물 렌즈(43)에 장착되고, 대물 렌즈(43)를 Z방향으로 이동시키는 구성이다.

도 15는, 구동 유닛(7) 및 액츄에이터(70)를 이용한 집광 위치 이동의 개요를 설명하는 도면이다. 제어부(8)는, 이면(21a)이 집광 위치가 되는 위치로 촬상 유닛(4)이 이동하도록 구동 유닛(7)을 제어하는 제1 제어(도 15의 (a) 참조)와, 제1 제어 후에 있어서, 표면(21b) 및 이면(21a)의 사이의 영역인 제1 영역(28)의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어함(도 15의 (b) 참조)과 아울러, 이면(21a)에 대해서 표면(21b)과는 반대측의 영역인 제2 영역(29)의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어하는(도 5의 (1c) 참조) 제2 제어를 실행하도록 구성되어 있다. 또한 이면(21a)이 집광 위치가 된다는 것은, 이면(21a)의 근방(예를 들면 이면(21a)에서 ±10㎛의 범위 내의 영역)이 집광 위치가 되는 것을 포함하고 있어도 괜찮다.

또한, 제어부(8)는, 제1 제어를 실행하기 전에 있어서, 액츄에이터(70)의 Z방향에서의 가동 범위의 중심 위치에 액츄에이터(70)가 고정되도록(중심 고정되도록) 액츄에이터(70)를 제어하는 사전 제어를 실행한다. 가동 범위의 중심 위치란, 가동 범위의 중심 위치 부근이면 되고, 예를 들면, 액츄에이터(70)의 가동 범위가 80㎛인 경우에 있어서는, 40㎛±10㎛의 위치이면 괜찮다.

제1 제어에서는, 도 15의 (a)에 나타내는 것과 같이, 제어부(8)에 의한 제어에 따라서, 구동 유닛(7)이, 집광 위치가 이면(21a)이 되도록 촬상 유닛(4) 전체를 이동시킨다. 즉, 이면(21a) 근방에 Z축이 떨어뜨려진다. 앞서 설명한 것과 같이, 액츄에이터(70)는 Z방향에 관해서 중심 고정되어 있다. 촬상 영역인 제1 영역(28) 및 제2 영역(29)이 이면(21a)에 대해서 서로 대칭으로 위치하고 있기(즉, 이면(21a)이 Z방향에서의 촬상 영역의 중심이기) 때문에, 액츄에이터(70)가 중심 고정된 상태에서 집광 위치가 이면(21a)으로 된 상태는, 액츄에이터(70)의 동작에 의해서 촬상이 가능하게 되는 영역을 최대한 크게 하고 있는 상태이다라고 말할 수 있다.

제2 제어에서는, 도 15의 (b)에 나타내는 것과 같이, 제어부(8)에 의한 제어에 따라서, 액츄에이터(70)가, 먼저, 집광 위치가 제1 영역(28)이 되도록 대물 렌즈(43)만을 이동시킨다. 이어서, 도 15의 (c)에 나타내는 것과 같이, 제어부(8)에 의한 제어에 따라서, 액츄에이터(70)가, 집광 위치가 제2 영역(29)이 되도록 대물 렌즈(43)만을 이동시킨다. 제어부(8)는, Z방향에서의 제1 영역(28)의 전(全)영역 및 제2 영역(29)의 전영역이 차례로 집광 위치가 되도록 액츄에이터(70)에 의해서 대물 렌즈(43)를 이동시켜도 괜찮고, 제1 영역(28)의 일부의 영역 및 제2 영역(29)의 일부의 영역만이 차례로 집광 위치가 되도록 액츄에이터(70)에 의해서 대물 렌즈(43)를 이동시켜도 괜찮다. 또, 제어부(8)는, 먼저 제2 영역(29)이 집광 위치가 되고 그 후에 제1 영역(28)이 집광 위치가 되도록, 액츄에이터(70)에 의해서 대물 렌즈(43)를 이동시켜도 괜찮다. 제2 제어가 실행되는 것에 의해, 제1 영역(28) 및 제2 영역(29)에서의 웨이퍼(20)의 내부의 촬상이 실시된다.

도 16은, 구동 유닛(7) 및 액츄에이터(70)를 이용한 집광 위치 이동의 상세를 설명하는 도면이다. 도 16의 (a)에 나타내는 것과 같이, 웨이퍼(20)의 두께가 상정되어 있던 두께와 다른 경우 등에 있어서, 앞서 설명한 제1 제어 후에 있어서의 집광 위치가 이면(21a)으로부터 어긋나 버리는 것이 생각되어진다. 이 때문에, 제어부(8)는, 제1 제어 후의 제2 제어에서, 먼저, 이면(21a) 근방의 영역이 집광 위치가 되는 상태에서 대물 렌즈(43)의 위치가 Z방향으로 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어하고, 이 상태에서의 광검출부(44)에 의한 광의 검출 결과에 근거하여 이면(21a)의 상세한 위치를 특정하고, 특정한 이면(21a)의 상세한 위치가 집광 위치가 되는 위치인 기준 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어하는 제3 제어를 실행한다(도 16의 (b) 참조). 여기서의 이면(21a) 근방의 영역이란, 제1 제어 후에 있어서 이면(21a)으로부터 어긋날 수 있는 집광 위치의 범위를 모두 포함하는 영역이라도 괜찮다.

제3 제어에서는, 제어부(8)에 의한 제어에 따라서, 액츄에이터(70)가, 제1 제어 후의 집광 위치가 Z방향으로 이동하도록 대물 렌즈(43)만을 이동시킨다. 이와 같이 하여 집광 위치가 Z방향으로 연속적으로 변화시켜지는 것에 의해, 이면(21a) 근방의 촬상이 실시된다. 제어부(8)는, 촬상 결과인 광검출부(44)로부터의 신호에 근거하여, 이면(21a)에서의 디바이스 패턴을 검출하고, 그 디바이스 패턴에 근거하여 이면(21a)의 상세한 위치를 특정해도 괜찮다. 혹은, 제어부(8)는, 광검출부(44)로부터의 신호에 근거하여, 이면(21a) 근방에서의 개질 영역(12)으로부터의 균열(14)의 직접 관찰 및 이면 반사 관찰의 결과를 특정하고, 특정한 정보로부터 이면(21a)의 상세한 위치를 특정해도 괜찮다. 그리고, 제어부(8)에 의한 제어에 따라서, 액츄에이터(70)가, 이면(21a)의 상세한 위치가 집광 위치가 되는 위치인 기준 위치로 대물 렌즈(43)를 이동시킨다. 이와 같이 기준 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하는 것에 의해, 집광 위치가 적절히 이면(21a)이 된 기준 위치를 기점으로 하여 후술하는 제4 제어를 실행할 수 있다.

제어부(8)는, 제2 제어에서, 앞서 설명한 기준 위치로부터, 제1 영역(28)의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어함(도 16의 (d) 참조)과 아울러, 기준 위치로부터, 제2 영역(29)의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어하는(도 16의 (c) 참조) 제4 제어를 실행하도록 구성되어 있다. 제어부(8)는, Z방향에서의 제1 영역(28)의 전영역 및 제2 영역(29)의 전영역이 차례로 집광 위치가 되도록 액츄에이터(70)에 의해서 대물 렌즈(43)를 이동시켜도 괜찮고, 제1 영역(28)의 일부의 영역 및 제2 영역(29)의 일부의 영역만이 차례로 집광 위치가 되도록 액츄에이터(70)에 의해서 대물 렌즈(43)를 이동시켜도 괜찮다.

이와 같이, 도 16에 나타내는 태양에서는, 제1 제어 및 제3 제어에 의해서 촬상의 개시 위치인 기준 위치로의 대물 렌즈(43)의 이동이 실시되고, 그 후의 제4 제어에 의해서 웨이퍼(20)의 내부를 촬상하는 촬상 처리가 실시되어, 개질 영역(12)에 관한 정보의 도출(예를 들면 균열(14)의 선단 위치의 검출)이 행하여진다.

도 17은, 레이저 가공 장치(1)가 실시하는 관찰 방법의 일례에 관한 플로우차트이다. 이하, 도 17 및 도 16을 참조하여, 관찰 방법의 일례를 설명한다.

도 17에 나타내는 것과 같이, 먼저, 제어부(8)에 의해서, 액츄에이터(70)의 Z방향에서의 가동 범위의 중심 위치에 액츄에이터(70)가 고정되도록 액츄에이터(70)가 제어된다(스텝 S1：사전 공정). 또한 이러한 액츄에이터(70)의 중심 고정은 수동으로 실시되어도 괜찮다.

이어서, 제어부(8)에 의해서, 도 16의 (a)에 나타내는 것과 같이, 이면(21a)이 집광 위치가 되는 위치로 촬상 유닛(4)이 이동하도록 구동 유닛(7)이 제어된다(스텝 S2：제1 공정).

이어서, 제어부(8)에 의해서, 이면(21a) 근방의 영역이 집광 위치가 되는 상태에서 대물 렌즈(43)의 위치가 Z방향으로 이동하도록 액츄에이터(70)가 제어되고, 이 상태에서의 광검출부(44)의 검출 결과에 근거하여 이면(21a)의 상세한 위치가 특정되며, 도 16의 (b)에 나타내는 것과 같이, 특정한 이면(21a)의 상세한 위치가 집광 위치가 되는 위치인 기준 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)가 제어된다. 즉, 검출 결과에 근거하여 집광 위치가 수정된다(스텝 S3：제2 공정).

이어서, 제어부(8)에 의해서, 도 16의 (c)에 나타내는 것과 같이, 이면 관찰측의 영역인 제2 영역(29)이 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)가 제어된다(스텝 S4：제2 공정). 그리고, 제어부(8)에 의해서, 도 16의 (d)에 나타내는 것과 같이, 표면 관찰측의 영역인 제1 영역(28)이 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)가 제어된다(스텝 S5：제2 공정). 이상이, 관찰 방법의 일례이다.

또한 레이저 가공 장치(1)가 실시하는 관찰 방법은, 도 16 및 도 17에 나타내는 태양으로 한정되지 않는다. 도 18은, 구동 유닛(7) 및 액츄에이터(70)를 이용한 집광 위치 이동의 다른 예의 상세를 설명하는 도면이다. 도 18에 나타내는 태양에 있어서도, 앞서 설명한 제1 제어를 실행하는 것(도 18의 (a) 참조) 및 제1 제어 후의 제2 제어에서 앞서 설명한 제3 제어를 실행하는 것(도 18의 (b) 참조)에 대해서는, 도 16에 나타내는 태양과 마찬가지이다. 즉, 도 18의 (a)에 나타내는 제어는 도 16의 (a)에 나타내는 제어에 대응하고 있고, 또, 도 18의 (b)에 나타내는 제어는 도 16의 (b)에 나타내는 제어에 대응하고 있다. 여기서, 도 16에 나타내는 태양에서는, 기준 위치를 확정하는 제3 제어(도 16의 (b) 참조)에서, 이면(21a) 근방의 촬상 결과가 얻어지고 있지만, 해당 촬상 결과가 기준 위치를 확정하기 위해서만 이용되고 있고, 웨이퍼(20)의 개질 영역(12)에 관한 정보의 도출에 관한 정보로서는 이용되고 있지 않다. 이 점, 도 18에 나타내는 태양에서는, 제3 제어(도 18의 (b) 참조)에 의해 얻어진 이면(21a) 근방의 촬상 결과를, 기준 위치의 도출에 관한 정보로서만이 아니라, 웨이퍼(20)의 개질 영역(12)에 관한 정보의 도출에 관한 정보로서도 이용한다. 이와 같이, 제3 제어에서의 촬상 결과를 유효 활용하는 것에 의해서, 동일한 영역에 대해서 중복하는 촬상 처리가 실시되는 것을 회피할 수 있어, 보다 효율적으로 촬상을 실시할 수 있다.

지금, 기준 위치를 확정하기 위한 제3 제어(도 18의 (b) 참조)에서, 이면(21a) 근방의 영역(A1)(도 18의 (c) 참조)의 촬상 결과가 얻어져 있다고 한다. 이 경우, 제어부(8)는, 제1 영역(28) 또는 제2 영역(29) 내의 영역으로서, 제3 제어에서 이면(21a)의 상세한 위치를 특정할 때에 집광 위치로 되지 않았던 영역, 즉 앞서 설명한 영역(A1) 이외의 영역인 미촬상 영역의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 촬상 유닛(4) 전체가 이동하도록 구동 유닛(7)을 제어하는 제5 제어를 실행한다. 도 18에 나타내는 예에서, 제2 영역(29)의 미촬상 영역은 촬상 불요(不要)의 영역인 것으로 한다. 이 경우, 제어부(8)는, 제1 영역(28)의 미촬상 영역인 영역(A2)가 집광 위치가 되는 위치로 촬상 유닛(4) 전체가 이동하도록(상방으로 밀어 올려지도록) 구동 유닛(7)을 제어한다. 보다 상세하게는, 제어부(8)는, 액츄에이터(70)의 가동 범위를 고려하여, 액츄에이터(70)에 의해서 대물 렌즈(43)를 이동시키는 후술하는 제6 제어에 의해서 영역(A2)가 집광 위치가 되는 위치로, 촬상 유닛(4) 전체가 이동하도록 구동 유닛(7)을 제어한다.

그리고, 제어부(8)는, 제5 제어 후의 촬상 유닛(4)의 대물 렌즈(43)의 위치를 새로운 기준 위치로 하여, 미촬상 영역에 포함되는 영역인 영역(A2)가 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어하는 제6 제어를 실행한다. 제어부(8)는, Z방향에서의 영역(A2)의 전영역이 차례로 집광 위치가 되도록 액츄에이터(70)에 의해서 대물 렌즈(43)를 이동시켜도 괜찮고, 영역(A2)의 일부의 영역만이 차례로 집광 위치가 되도록 액츄에이터(70)에 의해서 대물 렌즈(43)를 이동시켜도 괜찮다.

이와 같이, 도 18에 나타내는 태양에서는, 제3 제어 중에 취득한 촬상 결과를 기준 위치의 도출에 관한 정보로서 뿐만이 아니라 웨이퍼(20)의 개질 영역(12)에 관한 정보의 도출에 관한 정보로서도 이용하고, 제3 제어에서 촬상 결과가 취득 되어 있지 않은 영역만을 촬상하도록, 제5 제어 및 제6 제어를 실시하는 것에 의해, 효율적으로 촬상을 실시할 수 있다. 또, 예를 들면 액츄에이터(70)의 가동 범위에, 원하는 촬상 영역 모두가 들어가지 않는 경우라도, 제5 제어 및 제6 제어가 실시(필요에 따라서 복수회 실시)되는 것에 의해, 촬상 영역을 차례로 확대하면서, 원하는 촬상 영역을 모두 촬상할 수 있다.

[작용 효과]

다음으로, 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1)(관찰 장치) 및 관찰 방법의 작용 효과에 대해서 설명한다.

본 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1)는, 표면(21b) 및 이면(21a)을 가지고 표면(21b)측으로부터 레이저광이 조사되는 것에 의해 내부에 개질 영역(12)이 형성된 웨이퍼(20)를 관찰하는 관찰 장치로서, 웨이퍼(20)에 대해서 투과성을 가지는 광을 출력하는 광원(41)과, 광원(41)으로부터 출력된 광을 웨이퍼(20)의 집광 위치에 집광하는 대물 렌즈(43)와, 웨이퍼(20)를 전반한 광을 검출하는 광검출부(44)를 가지는 촬상 유닛(4)과, 촬상 유닛(4)을 지지함과 아울러 촬상 유닛(4)을 상하 방향인 Z방향으로 이동시키는 구동 유닛(7)과, 대물 렌즈(43)에 마련되고, 대물 렌즈(43)를 Z방향으로 이동시키는 액츄에이터(70)과, 제어부(8)를 구비하고, 제어부(8)는, 이면(21a)이 집광 위치가 되는 위치로 촬상 유닛(4)이 이동하도록 구동 유닛(7)을 제어하는 제1 제어와, 제1 제어 후에 있어서, 이면(21a) 및 표면(21b) 사이의 영역인 제1 영역(28)의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어함과 아울러, 이면(21a)에 대해서 표면(21b)과는 반대측의 영역인 제2 영역(29)의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어하는 제2 제어를 실행하도록 구성되어 있다.

이러한 레이저 가공 장치(1)에서는, 개질 영역(12)이 형성된 웨이퍼(20)의 관찰에 있어서, 웨이퍼(20)의 이면(21a)이 집광 위치가 되는 위치로 촬상 유닛(4)이 이동하도록 촬상 유닛(4)을 Z방향으로 이동시키는 구동 유닛(7)이 제어되고, 이어서, 이면(21a) 및 표면(21b) 사이의 영역인 제1 영역(28)이 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동함과 아울러, 이면(21a)에 대해서 표면(21b)과는 반대측의 영역인 제2 영역(29)이 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록, 대물 렌즈(43)를 Z방향으로 이동시키는 액츄에이터(70)가 제어된다. 이와 같이, 제1 영역(28) 및 제2 영역(29)이 모두 집광 위치가 되도록 대물 렌즈(43)가 이동하는 것에 의해, 제1 영역(28)을 집광 위치로 하는 경우에 있어서의 개질 영역(12)으로부터의 균열(14) 등의 직접 관찰 및 제2 영역(29)을 집광 위치로 하는 경우에 있어서의 균열(14) 등의 이면 반사를 이용한 관찰 모두를 적절히 실시할 수 있다. 그리고, 제1 영역(28) 및 제2 영역(29)을 집광 위치로 하는 대물 렌즈(43)의 이동이, 촬상 유닛(4)의 대물 렌즈(43)만을 이동시키는 액츄에이터(70)에 의해서 실시되는 것에 의해, 예를 들면 촬상 유닛(4) 전체를 이동시키는 경우와 비교하여, 집광 위치 이동을 고속으로 행할 수 있고, 또, 이동 후의 진동도 억제할 수 있다. 여기서, 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1)는, 촬상 유닛(4) 전체를 Z방향으로 이동시키는 구동 유닛(7)과, 촬상 유닛(4)의 대물 렌즈(43)를 Z방향으로 이동시키는 액츄에이터(70)를 가지고 있다. 이와 같이 구동 유닛(7)과 액츄에이터(70)가 모두 마련되어 되는 것에 의해, 예를 들면 구동 유닛(7)에 의해 대략의 위치 맞춤을 행하고, 액츄에이터(70)에 의해 상세한 위치 맞춤을 행하는 등이 가능하게 되고, 상세한 위치 맞춤이 가능한 액츄에이터에 의해서 Z방향의 이동 모두를 행하는 경우와 비교하여 장치 코스트를 억제하면서, 정밀도가 요구되는 위치 맞춤(촬상 범위에서의 집광 위치 맞춤 등)을 고정밀도에 행하는 것이 가능하게 된다. 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1)에서는, 먼저, 제1 영역(28) 및 제2 영역(29)의 경계면인 이면(21a)이 집광 위치가 되도록 구동 유닛(7)에 의해서 촬상 유닛(4)이 제어되고, 그 후에, 제1 영역(28) 및 제2 영역(29)이 각각 집광 위치가 되도록 액츄에이터(70)에 의해서 대물 렌즈(43)가 제어된다. 액츄에이터(70)에 의한 제어가 개시되기 전에, 집광 위치가 이면(21a)(제1 영역(28) 및 제2 영역(29)의 경계면)에 맞춰지는 것에 의해, 액츄에이터(70)의 가동 범위를 최대한으로 활용하여, 제1 영역(28) 및 제2 영역(29)을 집광 위치로 하는 대물 렌즈(43)의 고속 이동을 적절히 실시할 수 있다. 이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(1)에 의하면, 집광 위치 이동을 고속으로 행하여, 택트 향상을 실현할 수 있다.

제어부(8)는, 제1 제어 전에 있어서, 액츄에이터(70)의 Z방향에서의 가동 범위의 중심 위치에 액츄에이터(70)가 고정되도록 액츄에이터(70)를 제어하는 사전 제어를 추가로 실행해도 괜찮다. 이것에 의해, 액츄에이터(70)가 Z방향에서의 양방향(상하)으로 충분히 가동할 수 있는 상태에서, 제2 제어가 실시되게 되고, 액츄에이터(70)의 가동 범위를 최대한으로 활용하여, 제1 영역(28) 및 제2 영역(29)을 집광 위치로 하는 대물 렌즈(43)의 고속 이동을 적절히 실시할 수 있다.

제어부(8)는, 제2 제어에서, 이면(21a) 근방의 영역이 집광 위치가 되는 상태에서 대물 렌즈(43)의 위치가 Z방향으로 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어하고, 이 상태에서의 광검출부(44)에 의한 광의 검출 결과에 근거하여 이면(21a)의 상세한 위치를 특정하고, 특정한 이면(21a)의 상세한 위치가 집광 위치가 되는 위치인 기준 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어하는 제3 제어와, 기준 위치로부터, 제1 영역(28)의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어함과 아울러, 기준 위치로부터, 제2 영역(29)의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어하는 제4 제어를 실행하도록 구성되어 있어도 괜찮다. 제1 제어에 의해서도, 예를 들면 실제의 웨이퍼(20)의 두께가 상정한 것과 다르게 된 경우에는, 집광 위치가 이면(21a)으로부터 어긋나 버리는 것이 고려된다. 이 경우에는, 앞서 설명한 액츄에이터(70)의 가동 범위를 최대한으로 활용한 제1 영역(28) 및 제2 영역(29)의 촬상을 실현할 수 없을 우려가 있다. 이 점, 제2 제어에서, 광의 검출 결과에 근거하여 이면(21a)의 상세한 위치가 특정되어 기준 위치가 되고(제3 제어), 해당 기준 위치로부터 제1 영역(28) 및 제2 영역(29)의 촬상 범위로 액츄에이터(70)에 의해서 대물 렌즈(43)가 이동시켜지는(제4 제어) 것에 의해, 제1 제어에서 집광 위치가 이면(21a)으로부터 어긋나 버려 있는 경우라도, 기준 위치를 적절히 설정하여, 액츄에이터(70)의 가동 범위를 최대한으로 활용한 제1 영역(28) 및 제2 영역(29)의 촬상을 실현할 수 있다.

제어부(8)는, 제2 제어에서, 이면(21a) 근방의 영역이 집광 위치가 되는 상태에서 대물 렌즈(43)의 위치가 Z방향으로 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어하고, 이 상태에서의 광검출부(44)에 의한 광의 검출 결과에 근거하여 이면(21a)의 상세한 위치를 특정하고, 특정한 이면(21a)의 상세한 위치가 집광 위치가 되는 위치인 기준 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어하는 제3 제어를 실행하도록 구성되어 있고, 제1 영역(28) 또는 제2 영역(29) 내의 영역으로서, 제3 제어에서 이면(21a)의 상세한 위치를 특정할 때에 집광 위치로 되지 않았던 영역인 미촬상 영역의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 촬상 유닛(4)이 이동하도록 구동 유닛(7)을 제어하는 제5 제어와, 제5 제어 후의 촬상 유닛(4)의 대물 렌즈(43)의 위치를 새로운 기준 위치로 하여 미촬상 영역에 포함되는 영역이 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)를 제어하는 제6 제어를 추가로 실행하도록 구성되어 있어도 괜찮다. 제3 제어에 의하면, 이면(21a)의 상세한 위치를 특정하는 과정에 있어서, 이면(21a)의 근방의 촬상을 행할 수 있다. 그 때문에, 본 관찰 장치에서는, 제3 제어에서 촬상되어 있지 않은 미촬상 영역이 집광 위치가 되는 위치로 촬상 유닛(4)이 이동하도록 구동 유닛(7)이 제어되고(제5 제어), 제5 제어 후의 대물 렌즈(43)의 위치가 새로운 기준 위치가 되어, 미촬상 영역이 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)가 이동하도록 액츄에이터(70)가 제어된다(제6 제어). 이러한 구성에 의하면, 제3 제어에서 촬상되어 있지 않은 영역이 집광 위치가 되도록 제어되므로, 쓸데 없는 촬상을 행하지 않고, 보다 효율적으로 촬상을 실시할 수 있다. 또, 이러한 구성에 의하면, 당초의 기준 위치에서는 액츄에이터(70)의 가동 범위에 촬상하고 싶은 영역이 들어가지 않는 경우에 있어서도, 기준 위치를 변경하는 것에 의해서, 촬상하고 싶은 영역을 확실히 촬상할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 관찰 방법은, 표면(21b) 및 이면(21a)을 가지고 표면(21b)측으로부터 레이저광이 조사되는 것에 의해 내부에 개질 영역(12)이 형성된 웨이퍼(20)를 관찰하는 관찰 방법으로서, 촬상 유닛(4)을 상하 방향인 Z방향으로 이동시키는 구동 유닛(7)에 의해서, 이면(21a)이 집광 위치가 되는 위치로 촬상 유닛(4)을 이동시키는 제1 공정과, 촬상 유닛(4)에 포함되는 대물 렌즈(43)를 Z방향으로 이동시키는 액츄에이터(70)에 의해서, 이면(21a) 및 표면(21b) 사이의 영역인 제1 영역(28)의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)를 이동시킴과 아울러, 이면(21a)에 대해서 표면(21b)과는 반대측의 영역인 제2 영역(29)의 적어도 일부가 집광 위치가 되는 위치로 대물 렌즈(43)를 이동시키는 제2 공정을 포함한다. 본 실시 형태에 관한 관찰 방법에 의하면, 집광 위치 이동을 고속으로 행하여, 택트 향상을 실현할 수 있다.

상기 관찰 방법은, 제1 공정 전에 있어서, 액츄에이터(70)의 Z방향에서의 가동 범위의 중심 위치에 액츄에이터(70)가 고정되도록 액츄에이터(70)를 제어하는 사전 공정을 추가로 포함하고 있어도 괜찮다. 이러한 구성에 의하면, 액츄에이터(70)의 가동 범위를 최대한으로 활용하여, 제1 영역(28) 및 제2 영역(29)을 집광 위치로 하는 대물 렌즈(43)의 고속 이동을 적절히 실시할 수 있다.

Claims (6)

1. 제1 표면 및 제2 표면을 가지고 상기 제1 표면측으로부터 레이저광이 조사되는 것에 의해 내부에 개질 영역이 형성된 웨이퍼를 관찰하는 관찰 장치로서,
   상기 웨이퍼에 대해서 투과성을 가지는 광을 출력하는 광원과, 상기 광원으로부터 출력된 광을 상기 웨이퍼의 집광 위치에 집광하는 집광 렌즈와, 상기 웨이퍼를 전반(傳搬)한 광을 검출하는 광검출부를 가지는 촬상부와,
   상기 촬상부를 지지함과 아울러 상기 촬상부를 상하 방향인 Z방향으로 이동시키는 구동 유닛과,
   상기 집광 렌즈에 마련되고, 상기 집광 렌즈를 상기 Z방향으로 이동시키는 액츄에이터와,
   제어부를 구비하고,
   상기 제어부는,
   상기 제2 표면이 상기 집광 위치가 되는 위치로 상기 촬상부가 이동하도록 상기 구동 유닛을 제어하는 제1 제어와,
   상기 제1 제어 후에 있어서, 상기 제2 표면 및 상기 제1 표면 사이의 영역인 제1 영역의 적어도 일부가 상기 집광 위치가 되는 위치로 상기 집광 렌즈가 이동하도록 상기 액츄에이터를 제어함과 아울러, 상기 제2 표면에 대해서 상기 제1 표면과는 반대측의 영역인 제2 영역의 적어도 일부가 상기 집광 위치가 되는 위치로 상기 집광 렌즈가 이동하도록 상기 액츄에이터를 제어하는 제2 제어를 실행하도록 구성되어 있는 관찰 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 제1 제어 전에 있어서, 상기 액츄에이터의 상기 Z방향에서의 가동 범위의 중심 위치에 상기 액츄에이터가 고정되도록 상기 액츄에이터를 제어하는 사전 제어를 추가로 실행하는 관찰 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제2 제어에서,
   상기 제2 표면 근방의 영역이 상기 집광 위치가 되는 상태에서 상기 집광 렌즈의 위치가 상기 Z방향으로 이동하도록 상기 액츄에이터를 제어하고, 이 상태에서의 상기 광검출부에 의한 광의 검출 결과에 근거하여 상기 제2 표면의 상세한 위치를 특정하고, 특정한 상기 제2 표면의 상세한 위치가 상기 집광 위치가 되는 위치인 기준 위치로 상기 집광 렌즈가 이동하도록 상기 액츄에이터를 제어하는 제3 제어와,
   상기 기준 위치로부터, 상기 제1 영역의 적어도 일부가 상기 집광 위치가 되는 위치로 상기 집광 렌즈가 이동하도록 상기 액츄에이터를 제어함과 아울러, 상기 기준 위치로부터, 상기 제2 영역의 적어도 일부가 상기 집광 위치가 되는 위치로 상기 집광 렌즈가 이동하도록 상기 액츄에이터를 제어하는 제4 제어를 실행하도록 구성되어 있는 관찰 장치.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제2 제어에서,
   상기 제2 표면 근방의 영역이 상기 집광 위치가 되는 상태에서 상기 집광 렌즈의 위치가 상기 Z방향으로 이동하도록 상기 액츄에이터를 제어하고, 이 상태에서의 상기 광검출부에 의한 광의 검출 결과에 근거하여 상기 제2 표면의 상세한 위치를 특정하고, 특정한 상기 제2 표면의 상세한 위치가 상기 집광 위치가 되는 상기 집광 렌즈의 위치인 기준 위치로 상기 집광 렌즈가 이동하도록 상기 액츄에이터를 제어하는 제3 제어를 실행하도록 구성되어 있고,
   상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역 내의 영역으로서, 상기 제3 제어에서 상기 제2 표면의 상세한 위치를 특정할 때에 상기 집광 위치로 되지 않았던 영역인 미촬상 영역의 적어도 일부가 상기 집광 위치가 되는 위치로 상기 촬상부가 이동하도록 상기 구동 유닛을 제어하는 제5 제어와,
   상기 제5 제어 후의 상기 촬상부의 상기 집광 렌즈의 위치를 새로운 상기 기준 위치로 하여 상기 미촬상 영역에 포함되는 영역이 상기 집광 위치가 되는 위치로 상기 집광 렌즈가 이동하도록 상기 액츄에이터를 제어하는 제6 제어를 추가로 실행하도록 구성되어 있는 관찰 장치.
5. 제1 표면 및 제2 표면을 가지고 상기 제1 표면측으로부터 레이저광이 조사되는 것에 의해 내부에 개질 영역이 형성된 웨이퍼를 관찰하는 관찰 방법으로서,
   촬상부를 상하 방향인 Z방향으로 이동시키는 구동 유닛에 의해서, 상기 제2 표면이 집광 위치가 되는 위치로 상기 촬상부를 이동시키는 제1 공정과,
   상기 촬상부에 포함되는 집광 렌즈를 상기 Z방향으로 이동시키는 액츄에이터에 의해서, 상기 제2 표면 및 상기 제1 표면 사이의 영역인 제1 영역의 적어도 일부가 상기 집광 위치가 되는 위치로 상기 집광 렌즈를 이동시킴과 아울러, 상기 제2 표면에 대해서 상기 제1 표면과는 반대측의 영역인 제2 영역의 적어도 일부가 상기 집광 위치가 되는 위치로 상기 집광 렌즈를 이동시키는 제2 공정을 포함하는 관찰 방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1 공정 전에 있어서, 상기 액츄에이터의 상기 Z방향에서의 가동 범위의 중심 위치에 상기 액츄에이터가 고정되도록 상기 액츄에이터를 제어하는 사전 공정을 추가로 포함하는 관찰 방법.

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