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JP7625426B2 - Observation device and observation method - Google Patents
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Description

本発明の一態様は、観察装置及び観察方法に関する。 One aspect of the present invention relates to an observation device and an observation method.

半導体基板と、半導体基板に形成された機能素子層と、を備えるウエハを複数のラインのそれぞれに沿って切断するために、半導体基板の一方の面側からウエハにレーザ光を照射することにより、複数のラインのそれぞれに沿って半導体基板の内部に複数列の改質領域を形成するレーザ加工装置が知られている。特許文献1に記載のレーザ加工装置は、撮像部(例えば赤外線カメラ)を備えており、半導体基板の内部に形成された改質領域、機能素子層に形成された加工ダメージ等を半導体基板の一方の面側から観察することが可能となっている。 A laser processing device is known that cuts a wafer having a semiconductor substrate and a functional element layer formed on the semiconductor substrate along each of a plurality of lines by irradiating the wafer with laser light from one side of the semiconductor substrate to form a plurality of rows of modified regions inside the semiconductor substrate along each of the plurality of lines. The laser processing device described in Patent Document 1 is equipped with an imaging unit (e.g., an infrared camera), and makes it possible to observe the modified regions formed inside the semiconductor substrate and the processing damage formed in the functional element layer from one side of the semiconductor substrate.

特開2017-64746号公報JP 2017-64746 A

上述したようなレーザ加工装置において改質領域に係る情報(例えば改質領域から延びる亀裂)を観察する場合において、例えば、改質領域から他方の面(レーザ光が照射される一方の面の反対側の面)に向かって延びる亀裂の先端については、当該先端を集光点にすることによっては当該先端を検出することができず、他方の面に対して当該先端と対称な点を集光点にすることによって当該先端を検出することができる。このように、他方の面に対して対称な点までも集光点にする必要がある場合等においては、撮像領域が広くなる。通常、撮像部については撮像部全体を移動させる制御ユニットによって上下方向(Z方向)に移動させられるが、撮像領域が広い場合には集光位置移動を十分に高速に行うことができない。集光位置移動に要する時間が撮像レートよりも長くなってしまうことにより、タクト低下が問題となる。また、仮に集光位置移動を高速に行うことができた場合においては、撮像部全体を高速に動かすことによって移動後に振動が収まりづらくなり、振動が収まるまでは撮像ができないため、結果的にタクトが低下してしまう。 When observing information related to the modified region (for example, a crack extending from the modified region) in the laser processing device described above, for example, the tip of a crack extending from the modified region toward the other surface (the surface opposite to the surface irradiated with the laser light) cannot be detected by making the tip the focal point, but can be detected by making a point symmetrical to the tip on the other surface the focal point. In this way, when it is necessary to make a point symmetrical to the other surface the focal point, the imaging area becomes wide. Normally, the imaging unit is moved in the vertical direction (Z direction) by a control unit that moves the entire imaging unit, but if the imaging area is wide, the focal position cannot be moved at a sufficiently high speed. The time required to move the focal position becomes longer than the imaging rate, which causes a decrease in tact. In addition, even if the focal position can be moved at high speed, the vibrations are difficult to settle after the movement by moving the entire imaging unit at high speed, and imaging cannot be performed until the vibrations settle, which results in a decrease in tact.

本発明の一態様は上記実情に鑑みてなされたものであり、タクト向上を実現することができる観察装置及び観察方法に関する。 One aspect of the present invention was made in consideration of the above situation, and relates to an observation device and an observation method that can improve takt time.

本発明の一態様に係る観察装置は、第一表面及び第二表面を有し第一表面側からレーザ光が照射されることにより内部に改質領域が形成されたウエハを観察する観察装置であって、ウエハに対して透過性を有する光を出力する光源と、光源から出力された光をウエハの集光位置に集光する集光レンズと、ウエハを伝搬した光を検出する光検出部と、を有する撮像部と、撮像部を支持すると共に撮像部を上下方向であるZ方向に移動させる駆動ユニットと、集光レンズに設けられ、集光レンズをZ方向に移動させるアクチュエータと、制御部と、を備え、制御部は、第二表面が集光位置になる位置に撮像部が移動するように駆動ユニットを制御する第一制御と、第一制御後において、第二表面及び第一表面間の領域である第一領域の少なくとも一部が集光位置になる位置に集光レンズが移動するようにアクチュエータを制御すると共に、第二表面に対して第一表面とは反対側の領域である第二領域の少なくとも一部が集光位置になる位置に集光レンズが移動するようにアクチュエータを制御する第二制御と、を実行するように構成されている。 The observation device according to one aspect of the present invention is an observation device for observing a wafer having a first surface and a second surface, in which a modified region is formed by irradiating a laser beam from the first surface side, and is equipped with an imaging unit having a light source that outputs light that is transparent to the wafer, a focusing lens that focuses the light output from the light source at a focusing position on the wafer, and a light detection unit that detects the light propagated through the wafer, a drive unit that supports the imaging unit and moves the imaging unit in the Z direction, which is the vertical direction, an actuator provided on the focusing lens that moves the focusing lens in the Z direction, and a control unit, and the control unit is configured to execute a first control that controls the drive unit so that the imaging unit moves to a position where the second surface becomes the focusing position, and a second control that controls the actuator so that after the first control, the focusing lens moves to a position where at least a part of the first region, which is the region between the second surface and the first surface, becomes the focusing position, and so that the focusing lens moves to a position where at least a part of the second region, which is the region on the opposite side of the first surface with respect to the second surface, becomes the focusing position.

本発明の一態様に係る観察装置では、改質領域が形成されたウエハの観察において、ウエハの第二表面(裏面)が集光位置になる位置に撮像部が移動するように撮像部をZ方向に移動させる駆動ユニットが制御され、つづいて、第二表面及び第一表面間の領域である第一領域が集光位置になる位置に集光レンズが移動すると共に、第二表面に対して第一表面とは反対側の領域である第二領域が集光位置になる位置に集光レンズが移動するように、集光レンズをZ方向に移動させるアクチュエータが制御される。このように、第一領域及び第二領域がいずれも集光位置となるように集光レンズが移動することにより、第一領域を集光位置とする場合における改質領域からの亀裂等の直接観察、及び、第二領域を集光位置とする場合における亀裂等の裏面(第二表面)反射を利用した観察の双方を適切に実施することができる。そして、第一領域及び第二領域を集光位置とする集光レンズの移動が、撮像部の集光レンズのみを移動させるアクチュエータによって実施されることにより、例えば撮像部全体を移動させる場合と比較して、集光位置移動を高速に行うことができ、また、移動後の振動も抑制することができる。ここで、本発明の一態様に係る観察装置は、撮像部全体をZ方向に移動させる駆動ユニットと、撮像部の集光レンズをZ方向に移動させるアクチュエータとを有している。このように駆動ユニットとアクチュエータとが両方設けられることにより、例えば駆動ユニットにて大まかな位置合わせを行い、アクチュエータにて詳細な位置合わせを行う等が可能になり、装置コストを抑えながら、精度が求められる位置合わせ(撮像範囲における集光位置合わせ等)を高精度に行うことが可能になる。本発明の一態様に係る観察装置では、最初に、第一領域及び第二領域の境界面である第二表面が集光位置となるように駆動ユニットによって撮像部が制御され、その後に、第一領域及び第二領域がそれぞれ集光位置となるようにアクチュエータによって集光レンズが制御される。アクチュエータによる制御が開始される前に、集光位置が第二表面(第一領域及び第二領域の境界面)に合わされることにより、アクチュエータの可動範囲を最大限に活かして、第一領域及び第二領域を集光位置とする集光レンズの高速移動を適切に実施することができる。以上のように、本発明の一態様に係る観察装置によれば、集光位置移動を高速に行い、タクト向上を実現することができる。 In the observation device according to one aspect of the present invention, in observing a wafer on which a modified region is formed, a drive unit that moves the imaging unit in the Z direction is controlled so that the imaging unit moves to a position where the second surface (rear surface) of the wafer becomes the focusing position, and then the focusing lens moves to a position where the first region, which is the region between the second surface and the first surface, becomes the focusing position, and an actuator that moves the focusing lens in the Z direction is controlled so that the focusing lens moves to a position where the second region, which is the region on the opposite side of the first surface with respect to the second surface, becomes the focusing position. In this way, by moving the focusing lens so that both the first region and the second region become focusing positions, it is possible to appropriately perform both direct observation of cracks, etc. from the modified region when the first region is the focusing position, and observation using the back surface (second surface) reflection of cracks, etc. when the second region is the focusing position. And, since the movement of the focusing lens to focus the first region and the second region is performed by an actuator that moves only the focusing lens of the imaging unit, the focusing position can be moved at a high speed compared to, for example, moving the entire imaging unit, and vibration after the movement can also be suppressed. Here, the observation device according to one aspect of the present invention has a drive unit that moves the entire imaging section in the Z direction, and an actuator that moves the condenser lens of the imaging section in the Z direction. By providing both the drive unit and the actuator in this way, for example, it is possible to perform rough alignment with the drive unit and detailed alignment with the actuator, and it is possible to perform alignment (such as condenser alignment in the imaging range) that requires precision with high accuracy while suppressing the device cost. In the observation device according to one aspect of the present invention, first, the imaging section is controlled by the drive unit so that the second surface, which is the boundary surface between the first area and the second area, becomes the condenser position, and then the condenser lens is controlled by the actuator so that the first area and the second area become the condenser positions. By aligning the condenser position with the second surface (the boundary surface between the first area and the second area) before the control by the actuator is started, it is possible to appropriately perform high-speed movement of the condenser lens with the first area and the second area as the condenser position by making the most of the movable range of the actuator. As described above, according to the observation device according to one aspect of the present invention, the condenser position can be moved at high speed to improve the tact time.

制御部は、第一制御前において、アクチュエータのZ方向における可動範囲の中心位置にアクチュエータが固定されるようにアクチュエータを制御する事前制御を更に実行してもよい。これにより、アクチュエータがZ方向における両方向(上下)に十分に可動できる状態で、第二制御が実施されることとなり、アクチュエータの可動範囲を最大限に活かして、第一領域及び第二領域を集光位置とする集光レンズの高速移動を適切に実施することができる。 The control unit may further execute a pre-control before the first control, which controls the actuator so that the actuator is fixed at the center position of the actuator's movable range in the Z direction. This allows the second control to be executed in a state where the actuator can be fully movable in both directions (up and down) in the Z direction, and makes the most of the actuator's movable range to appropriately perform high-speed movement of the focusing lens with the first and second regions as focusing positions.

制御部は、第二制御において、第二表面近傍の領域が集光位置となる状態で集光レンズの位置がZ方向に移動するようにアクチュエータを制御し、この状態における光検出部による光の検出結果に基づいて第二表面の詳細な位置を特定し、特定した第二表面の詳細な位置が集光位置になる位置である基準位置に集光レンズが移動するようにアクチュエータを制御する第三制御と、基準位置から、第一領域の少なくとも一部が集光位置になる位置に集光レンズが移動するようにアクチュエータを制御すると共に、基準位置から、第二領域の少なくとも一部が集光位置になる位置に集光レンズが移動するようにアクチュエータを制御する第四制御と、を実行するように構成されていてもよい。第一制御によっても、例えば実際のウエハ厚が想定と異なっていたような場合には、集光位置が第二表面からずれてしまうことが考えられる。この場合には、上述したアクチュエータの可動範囲を最大限に活かした第一領域及び第二領域の撮像が実現できないおそれがある。この点、第二制御において、光の検出結果に基づき第二表面の詳細な位置が特定され基準位置とされて(第三制御)、当該基準位置から第一領域及び第二領域の撮像範囲にアクチュエータによって集光レンズが移動させられる(第四制御)ことにより、第一制御において集光位置が第二表面からずれてしまっている場合においても、基準位置を適切に設定して、アクチュエータの可動範囲を最大限に活かした第一領域及び第二領域の撮像を実現することができる。 The control unit may be configured to execute a third control in which, in the second control, the actuator is controlled so that the position of the condenser lens moves in the Z direction in a state where the region near the second surface is the condensing position, the detailed position of the second surface is identified based on the light detection result by the light detection unit in this state, and the actuator is controlled so that the condenser lens moves to a reference position where the identified detailed position of the second surface is the condensing position, and a fourth control in which the actuator is controlled so that the condenser lens moves from the reference position to a position where at least a part of the first region is the condensing position, and the actuator is controlled so that the condenser lens moves from the reference position to a position where at least a part of the second region is the condensing position. Even with the first control, it is possible that the condensing position may deviate from the second surface, for example, if the actual wafer thickness is different from the expected one. In this case, there is a risk that imaging of the first and second regions cannot be achieved by making the most of the movable range of the actuator described above. In this regard, in the second control, the exact position of the second surface is identified based on the light detection results and is set as the reference position (third control), and the focusing lens is moved from the reference position to the imaging range of the first and second regions by the actuator (fourth control). Even if the focusing position deviates from the second surface in the first control, the reference position can be appropriately set to realize imaging of the first and second regions making maximum use of the actuator's movable range.

制御部は、第二制御において、第二表面近傍の領域が集光位置となる状態で集光レンズの位置がZ方向に移動するようにアクチュエータを制御し、この状態における光検出部による光の検出結果に基づいて第二表面の詳細な位置を特定し、特定した第二表面の詳細な位置が集光位置になる集光レンズの位置である基準位置に集光レンズが移動するようにアクチュエータを制御する第三制御を実行するように構成されており、第一領域又は第二領域内の領域であって、第三制御において第二表面の詳細な位置を特定する際に集光位置とされなかった領域である未撮像領域の少なくとも一部が集光位置になる位置に撮像部が移動するように駆動ユニットを制御する第五制御と、第五制御後の撮像部の集光レンズの位置を新たな基準位置として、未撮像領域に含まれる領域が集光位置になる位置に集光レンズが移動するようにアクチュエータを制御する第六制御と、を更に実行するように構成されていてもよい。第三制御によれば、第二表面の詳細な位置を特定する過程において、第二表面の近傍の撮像を行うことができる。そのため、本観察装置では、第三制御において撮像されていない未撮像領域が集光位置になる位置に撮像部が移動するように駆動ユニットが制御され(第五制御)、第五制御後の集光レンズの位置が新たな基準位置とされて、未撮像領域が集光位置になる位置に集光レンズが移動するようにアクチュエータが制御される(第六制御)。このような構成によれば、第三制御において撮像されていない領域が集光位置とされるように制御されるので、無駄な撮像を行うことなく、より効率的に撮像を実施することができる。また、このような構成によれば、当初の基準位置ではアクチュエータの可動範囲に撮像したい領域が収まらない場合においても、基準位置を変更することによって、撮像したい領域を確実に撮像することができる。 The control unit is configured to execute a third control in which, in the second control, the actuator is controlled so that the position of the condenser lens moves in the Z direction in a state where the area near the second surface becomes the condensing position, the detailed position of the second surface is identified based on the light detection result by the light detection unit in this state, and the actuator is controlled so that the condenser lens moves to a reference position where the condenser lens position where the identified detailed position of the second surface becomes the condensing position, and the control unit may further execute a fifth control in which the drive unit is controlled so that the imaging unit moves to a position where at least a part of an unimaged area, which is an area in the first area or the second area and is not set as the condensing position when the detailed position of the second surface is identified in the third control, becomes the condensing position, and a sixth control in which the actuator is controlled so that the condenser lens moves to a position where an area included in the unimaged area becomes the condensing position, with the position of the condenser lens of the imaging unit after the fifth control being set as a new reference position. According to the third control, imaging near the second surface can be performed in the process of identifying the detailed position of the second surface. Therefore, in this observation device, the drive unit is controlled so that the imaging section moves to a position where the unimaged region becomes the focusing position in the third control (fifth control), and the position of the focusing lens after the fifth control is set as a new reference position, and the actuator is controlled so that the focusing lens moves to a position where the unimaged region becomes the focusing position (sixth control). With this configuration, the unimaged region is controlled to become the focusing position in the third control, so that imaging can be performed more efficiently without performing unnecessary imaging. Also, with this configuration, even if the region to be imaged does not fit within the movable range of the actuator at the initial reference position, the region to be imaged can be reliably imaged by changing the reference position.

本発明の一態様に係る観察方法は、第一表面及び第二表面を有し第一表面側からレーザ光が照射されることにより内部に改質領域が形成されたウエハを観察する観察方法であって、撮像部を上下方向であるZ方向に移動させる駆動ユニットによって、第二表面が集光位置になる位置に撮像部を移動させる第一工程と、撮像部に含まれる集光レンズをZ方向に移動させるアクチュエータによって、第二表面及び第一表面間の領域である第一領域の少なくとも一部が集光位置になる位置に集光レンズを移動させると共に、第二表面に対して第一表面とは反対側の領域である第二領域の少なくとも一部が集光位置になる位置に集光レンズを移動させる第二工程と、を含む。本発明の一態様に係る観察方法によれば、集光位置移動を高速に行い、タクト向上を実現することができる。 An observation method according to one aspect of the present invention is a method for observing a wafer having a first surface and a second surface, in which a modified region is formed by irradiating laser light from the first surface side, and includes a first step of moving the imaging unit to a position where the second surface is a focusing position by a drive unit that moves the imaging unit in the Z direction, which is the vertical direction, and a second step of moving the focusing lens included in the imaging unit to a position where at least a part of the first region, which is the region between the second surface and the first surface, is a focusing position by an actuator that moves the focusing lens in the Z direction, and moving the focusing lens to a position where at least a part of the second region, which is the region on the opposite side of the first surface with respect to the second surface, is a focusing position. According to the observation method according to one aspect of the present invention, the focusing position can be moved at high speed, thereby improving the takt time.

上記観察方法は、第一工程前において、アクチュエータのZ方向における可動範囲の中心位置にアクチュエータが固定されるようにアクチュエータを制御する事前工程を更に含んでいてもよい。このような構成によれば、アクチュエータの可動範囲を最大限に活かして、第一領域及び第二領域を集光位置とする集光レンズの高速移動を適切に実施することができる。 The observation method may further include a preliminary step of controlling the actuator before the first step so that the actuator is fixed at the center position of the actuator's movable range in the Z direction. With this configuration, the movable range of the actuator can be fully utilized to appropriately perform high-speed movement of the focusing lens with the first and second regions as focusing positions.

本発明の一態様によれば、撮像領域が広い場合においても集光位置移動を高速に行い、タクト向上を実現することができる。 According to one aspect of the present invention, even when the imaging area is large, the focusing position can be moved quickly, improving the tact time.

一実行形態のレーザ加工装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a laser processing apparatus according to one embodiment. 一実行形態のウエハの平面図である。FIG. 2 is a plan view of a wafer of one embodiment. 図2に示されるウエハの一部分の断面図である。3 is a cross-sectional view of a portion of the wafer shown in FIG. 2. 図1に示されるレーザ照射ユニットの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a laser irradiation unit shown in FIG. 1 . 図1に示される検査用撮像ユニットの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an inspection imaging unit shown in FIG. 1 . 図1に示されるアライメント補正用撮像ユニットの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an alignment correction imaging unit shown in FIG. 1 . 図5に示される検査用撮像ユニットによる撮像原理を説明するためのウエハの断面図、及び当該検査用撮像ユニットによる各箇所での画像である。6A to 6C are cross-sectional views of a wafer for explaining the imaging principle by the inspection imaging unit shown in FIG. 5, and images at various locations by the inspection imaging unit. 図5に示される検査用撮像ユニットによる撮像原理を説明するためのウエハの断面図、及び当該検査用撮像ユニットによる各箇所での画像である。6A to 6C are cross-sectional views of a wafer for explaining the imaging principle by the inspection imaging unit shown in FIG. 5, and images at various locations by the inspection imaging unit. 半導体基板の内部に形成された改質領域及び亀裂のSEM画像である。1 is a SEM image of modified regions and cracks formed within a semiconductor substrate. 半導体基板の内部に形成された改質領域及び亀裂のSEM画像である。1 is a SEM image of modified regions and cracks formed within a semiconductor substrate. 図5に示される検査用撮像ユニットによる撮像原理を説明するための光路図、及び当該検査用撮像ユニットによる焦点での画像を示す模式図である。6 is a light path diagram for explaining the imaging principle of the inspection imaging unit shown in FIG. 5, and a schematic diagram showing an image at a focal point of the inspection imaging unit. FIG. 図5に示される検査用撮像ユニットによる撮像原理を説明するための光路図、及び当該検査用撮像ユニットによる焦点での画像を示す模式図である。6 is a light path diagram for explaining the imaging principle of the inspection imaging unit shown in FIG. 5, and a schematic diagram showing an image at a focal point of the inspection imaging unit. FIG. アクチュエータが搭載された対物レンズの構成図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of an objective lens equipped with an actuator. アクチュエータが搭載された対物レンズの構成図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of an objective lens equipped with an actuator. 駆動ユニット及びアクチュエータを利用した集光位置移動の概要を説明する図である。1A and 1B are diagrams for explaining an overview of movement of a focusing position using a drive unit and an actuator. 駆動ユニット及びアクチュエータを利用した集光位置移動の詳細を説明する図である。11A and 11B are diagrams for explaining details of movement of the focusing position using a drive unit and an actuator. 観察方法の一例に係るフローチャートである。11 is a flowchart illustrating an example of an observation method. 駆動ユニット及びアクチュエータを利用した集光位置移動の詳細を説明する図である。11A and 11B are diagrams for explaining details of movement of the focusing position using a drive unit and an actuator.

以下、本発明の実行形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
[レーザ加工装置の構成]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and duplicated explanations will be omitted.
[Configuration of laser processing device]

図1に示されるように、レーザ加工装置1は、ステージ2と、レーザ照射ユニット3と、複数の撮像ユニット4,5,6と、駆動ユニット7と、制御部8と、ディスプレイ150とを備えている。レーザ加工装置1は、対象物11にレーザ光Lを照射することにより、対象物11に改質領域12を形成する装置である。また、レーザ加工装置1は、改質領域12が形成された対象物11(後述するウエハ20)を観察する観察装置である。 As shown in FIG. 1, the laser processing device 1 includes a stage 2, a laser irradiation unit 3, multiple imaging units 4, 5, and 6, a drive unit 7, a control unit 8, and a display 150. The laser processing device 1 is a device that forms a modified region 12 in an object 11 by irradiating the object 11 with laser light L. The laser processing device 1 is also an observation device that observes the object 11 (a wafer 20 described later) in which the modified region 12 has been formed.

ステージ2は、例えば対象物11に貼り付けられたフィルムを吸着することにより、対象物11を支持する。ステージ2は、X方向及びY方向のそれぞれに沿って移動可能であり、Z方向に平行な軸線を中心線として回転可能である。なお、X方向及びY方向は、互いに垂直な第1水平方向及び第2水平方向であり、Z方向は、鉛直方向である。 The stage 2 supports the object 11, for example, by adsorbing a film attached to the object 11. The stage 2 is movable along both the X direction and the Y direction, and is rotatable about an axis parallel to the Z direction. The X direction and the Y direction are a first horizontal direction and a second horizontal direction that are perpendicular to each other, and the Z direction is a vertical direction.

レーザ照射ユニット3は、対象物11に対して透過性を有するレーザ光Lを集光して対象物11に照射する。ステージ2に支持された対象物11の内部にレーザ光Lが集光されると、レーザ光Lの集光点Cに対応する部分においてレーザ光Lが特に吸収され、対象物11の内部に改質領域12が形成される。 The laser irradiation unit 3 focuses laser light L, which is transparent to the object 11, and irradiates the object 11. When the laser light L is focused inside the object 11 supported by the stage 2, the laser light L is particularly absorbed in a portion corresponding to the focusing point C of the laser light L, and a modified region 12 is formed inside the object 11.

改質領域12は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲の非改質領域とは異なる領域である。改質領域12としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等がある。改質領域12は、改質領域12からレーザ光Lの入射側及びその反対側に亀裂が延び易いという特性を有している。このような改質領域12の特性は、対象物11の切断に利用される。 The modified region 12 is a region whose density, refractive index, mechanical strength, and other physical properties differ from those of the surrounding unmodified region. Examples of the modified region 12 include a melting treatment region, a crack region, an insulation breakdown region, and a refractive index change region. The modified region 12 has the property that cracks tend to extend from the modified region 12 to the incident side of the laser light L and to the opposite side. These properties of the modified region 12 are utilized to cut the object 11.

一例として、ステージ2をX方向に沿って移動させ、対象物11に対して集光点CをX方向に沿って相対的に移動させると、複数の改質スポット12sがX方向に沿って1列に並ぶように形成される。1つの改質スポット12sは、1パルスのレーザ光Lの照射によって形成される。1列の改質領域12は、1列に並んだ複数の改質スポット12sの集合である。隣り合う改質スポット12sは、対象物11に対する集光点Cの相対的な移動速度及びレーザ光Lの繰り返し周波数によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。 As an example, when the stage 2 is moved along the X direction and the focal point C is moved along the X direction relative to the object 11, multiple modified spots 12s are formed in a row along the X direction. One modified spot 12s is formed by irradiating one pulse of laser light L. A row of modified regions 12 is a collection of multiple modified spots 12s lined up in a row. Adjacent modified spots 12s may be connected to each other or separated from each other depending on the relative moving speed of the focal point C with respect to the object 11 and the repetition frequency of the laser light L.

撮像ユニット4は、対象物11に形成された改質領域12、及び改質領域12から延びた亀裂の先端を撮像する撮像部である。 The imaging unit 4 is an imaging section that captures images of the modified area 12 formed in the object 11 and the tip of the crack extending from the modified area 12.

撮像ユニット5及び撮像ユニット6は、制御部8の制御のもとで、ステージ2に支持された対象物11を、対象物11を透過する光により撮像する。撮像ユニット5,6が撮像することにより得られた画像は、一例として、レーザ光Lの照射位置のアライメントに供される。 Under the control of the control unit 8, the imaging units 5 and 6 capture an image of the object 11 supported on the stage 2 using light that passes through the object 11. The images captured by the imaging units 5 and 6 are used, for example, to align the irradiation position of the laser light L.

駆動ユニット7は、レーザ照射ユニット3及び複数の撮像ユニット4,5,6を支持している。駆動ユニット7は、レーザ照射ユニット3及び複数の撮像ユニット4,5,6をZ方向に沿って移動させるZ軸である。 The drive unit 7 supports the laser irradiation unit 3 and the multiple imaging units 4, 5, and 6. The drive unit 7 is a Z axis that moves the laser irradiation unit 3 and the multiple imaging units 4, 5, and 6 along the Z direction.

制御部8は、ステージ2、レーザ照射ユニット3、複数の撮像ユニット4,5,6、及び駆動ユニット7の動作を制御する。制御部8は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部8では、プロセッサが、メモリ等に読み込まれたソフトウェア(プログラム)を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信を制御する。 The control unit 8 controls the operation of the stage 2, the laser irradiation unit 3, the multiple imaging units 4, 5, 6, and the drive unit 7. The control unit 8 is configured as a computer device including a processor, memory, storage, and a communication device. In the control unit 8, the processor executes software (programs) loaded into the memory, etc., and controls the reading and writing of data in the memory and storage, as well as communication by the communication device.

ディスプレイ150は、ユーザから情報の入力を受付ける入力部としての機能と、ユーザに対して情報を表示する表示部としての機能とを有している。 The display 150 functions as an input unit that accepts information input from the user, and as a display unit that displays information to the user.

[対象物の構成]
本実行形態の対象物11は、図2及び図3に示されるように、ウエハ20である。ウエハ20は、半導体基板21と、機能素子層22と、を備えている。なお、本実行形態では、ウエハ20は機能素子層22を有するとして説明するが、ウエハ20は機能素子層22を有していても有していなくてもよく、ベアウエハであってもよい。半導体基板21は、裏面21a(第二表面)及び表面21b(第一表面)を有している。半導体基板21は、例えば、シリコン基板である。機能素子層22は、半導体基板21の裏面21aに形成されている。機能素子層22は、裏面21aに沿って2次元に配列された複数の機能素子22aを含んでいる。機能素子22aは、例えば、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、メモリ等の回路素子等である。機能素子22aは、複数の層がスタックされて3次元的に構成される場合もある。なお、半導体基板21には、結晶方位を示すノッチ21cが設けられているが、ノッチ21cの替わりにオリエンテーションフラットが設けられていてもよい。
[Configuration of the object]
The object 11 in this embodiment is a wafer 20, as shown in Figs. 2 and 3. The wafer 20 includes a semiconductor substrate 21 and a functional device layer 22. In this embodiment, the wafer 20 is described as having the functional device layer 22, but the wafer 20 may or may not have the functional device layer 22, and may be a bare wafer. The semiconductor substrate 21 has a back surface 21a (second surface) and a front surface 21b (first surface). The semiconductor substrate 21 is, for example, a silicon substrate. The functional device layer 22 is formed on the back surface 21a of the semiconductor substrate 21. The functional device layer 22 includes a plurality of functional devices 22a arranged two-dimensionally along the back surface 21a. The functional device 22a is, for example, a light receiving device such as a photodiode, a light emitting device such as a laser diode, a circuit device such as a memory, or the like. The functional device 22a may be configured three-dimensionally by stacking a plurality of layers. Although the semiconductor substrate 21 has a notch 21c indicating the crystal orientation, an orientation flat may be provided instead of the notch 21c.

ウエハ20は、複数のライン15のそれぞれに沿って機能素子22aごとに切断される。複数のライン15は、ウエハ20の厚さ方向から見た場合に複数の機能素子22aのそれぞれの間を通っている。より具体的には、ライン15は、ウエハ20の厚さ方向から見た場合にストリート領域23の中心(幅方向における中心)を通っている。ストリート領域23は、機能素子層22において、隣り合う機能素子22aの間を通るように延在している。本実行形態では、複数の機能素子22aは、裏面21aに沿ってマトリックス状に配列されており、複数のライン15は、格子状に設定されている。なお、ライン15は、仮想的なラインであるが、実際に引かれたラインであってもよい。 The wafer 20 is cut into functional elements 22a along each of the lines 15. When viewed from the thickness direction of the wafer 20, the lines 15 pass between each of the functional elements 22a. More specifically, the lines 15 pass through the center of the street region 23 (the center in the width direction) when viewed from the thickness direction of the wafer 20. The street region 23 extends in the functional element layer 22 so as to pass between adjacent functional elements 22a. In this embodiment, the functional elements 22a are arranged in a matrix along the back surface 21a, and the lines 15 are set in a lattice pattern. Note that the lines 15 are virtual lines, but may be lines that are actually drawn.

[レーザ照射ユニットの構成]
図4に示されるように、レーザ照射ユニット3は、光源31と、空間光変調器32と、集光レンズ33と、を有している。光源31は、例えばパルス発振方式によって、レーザ光Lを出力する。空間光変調器32は、光源31から出力されたレーザ光Lを変調する。空間光変調器32は、例えば反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)の空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)である。集光レンズ33は、空間光変調器32によって変調されたレーザ光Lを集光する。なお、集光レンズ33は、補正環レンズであってもよい。
[Configuration of laser irradiation unit]
As shown in Fig. 4, the laser irradiation unit 3 includes a light source 31, a spatial light modulator 32, and a condenser lens 33. The light source 31 outputs the laser light L, for example, by a pulse oscillation method. The spatial light modulator 32 modulates the laser light L output from the light source 31. The spatial light modulator 32 is, for example, a reflective liquid crystal (LCOS: Liquid Crystal on Silicon) spatial light modulator (SLM: Spatial Light Modulator). The condenser lens 33 condenses the laser light L modulated by the spatial light modulator 32. The condenser lens 33 may be a correction ring lens.

本実行形態では、レーザ照射ユニット3は、複数のライン15のそれぞれに沿って半導体基板21の表面21b側からウエハ20にレーザ光Lを照射することにより、複数のライン15のそれぞれに沿って半導体基板21の内部に2列の改質領域12a,12bを形成する。改質領域12aは、2列の改質領域12a,12bのうち裏面21aに最も近い改質領域である。改質領域12bは、2列の改質領域12a,12bのうち、改質領域12aに最も近い改質領域であって、表面21bに最も近い改質領域である。 In this embodiment, the laser irradiation unit 3 irradiates the wafer 20 with laser light L from the front surface 21b side of the semiconductor substrate 21 along each of the multiple lines 15, thereby forming two rows of modified regions 12a, 12b inside the semiconductor substrate 21 along each of the multiple lines 15. Of the two rows of modified regions 12a, 12b, the modified region 12a is the closest to the back surface 21a. Of the two rows of modified regions 12a, 12b, the modified region 12b is the closest to the modified region 12a and is the closest to the front surface 21b.

2列の改質領域12a,12bは、ウエハ20の厚さ方向(Z方向)において隣り合っている。2列の改質領域12a,12bは、半導体基板21に対して2つの集光点C1,C2がライン15に沿って相対的に移動させられることにより形成される。レーザ光Lは、例えば集光点C1に対して集光点C2が進行方向の後側且つレーザ光Lの入射側に位置するように、空間光変調器32によって変調される。なお、改質領域の形成に関しては、単焦点であっても多焦点であってもよいし、1パスであっても複数パスであってもよい。 The two rows of modified regions 12a, 12b are adjacent to each other in the thickness direction (Z direction) of the wafer 20. The two rows of modified regions 12a, 12b are formed by moving the two focal points C1, C2 along the line 15 relative to the semiconductor substrate 21. The laser light L is modulated by the spatial light modulator 32, for example, so that the focal point C2 is located behind the focal point C1 in the traveling direction and on the incident side of the laser light L. The modified regions may be formed in a single focus or multiple focuses, and in one pass or multiple passes.

レーザ照射ユニット3は、複数のライン15のそれぞれに沿って半導体基板21の表面21b側からウエハ20にレーザ光Lを照射する。一例として、厚さ400μmの単結晶シリコン<100>基板である半導体基板21に対し、裏面21aから54μmの位置及び128μmの位置に2つの集光点C1,C2をそれぞれ合わせて、複数のライン15のそれぞれに沿って半導体基板21の表面21b側からウエハ20にレーザ光Lを照射する。このとき、例えば2列の改質領域12a,12bに渡る亀裂14が半導体基板21の裏面21aに至る条件とする場合、レーザ光Lの波長は1099nm、パルス幅は700nsec、繰り返し周波数は120kHzとされる。また、集光点C1におけるレーザ光Lの出力は2.7W、集光点C2におけるレーザ光Lの出力は2.7Wとされ、半導体基板21に対する2つの集光点C1,C2の相対的な移動速度は800mm/秒とされる。なお、例えば加工パス数が5とされる場合、上述したウエハ20に対して、例えば、ZH80(裏面21aから328μmの位置)、ZH69(裏面21aから283μmの位置)、ZH57(裏面21aから234μmの位置)、ZH26(裏面21aから107μmの位置)、ZH12(裏面21aから49.2μmの位置)が加工位置とされてもよい。この場合、例えば、レーザ光Lの波長は1080nmであり、パルス幅は400nsecであり、繰り返し周波数は100kHzであり、移動速度は490mm/秒であってもよい。 The laser irradiation unit 3 irradiates the wafer 20 with laser light L from the surface 21b side of the semiconductor substrate 21 along each of the multiple lines 15. As an example, for the semiconductor substrate 21, which is a single crystal silicon <100> substrate having a thickness of 400 μm, two focusing points C1 and C2 are aligned at positions 54 μm and 128 μm from the back surface 21a, respectively, and the laser light L is irradiated from the surface 21b side of the semiconductor substrate 21 along each of the multiple lines 15 to the wafer 20. At this time, for example, when the condition is that the crack 14 across the two rows of modified regions 12a and 12b reaches the back surface 21a of the semiconductor substrate 21, the wavelength of the laser light L is 1099 nm, the pulse width is 700 nsec, and the repetition frequency is 120 kHz. The output of the laser light L at the focal point C1 is 2.7 W, the output of the laser light L at the focal point C2 is 2.7 W, and the relative movement speed of the two focal points C1 and C2 with respect to the semiconductor substrate 21 is 800 mm/sec. For example, when the number of processing passes is 5, the processing positions for the above-mentioned wafer 20 may be, for example, ZH80 (position 328 μm from the back surface 21a), ZH69 (position 283 μm from the back surface 21a), ZH57 (position 234 μm from the back surface 21a), ZH26 (position 107 μm from the back surface 21a), and ZH12 (position 49.2 μm from the back surface 21a). In this case, for example, the wavelength of the laser light L may be 1080 nm, the pulse width may be 400 nsec, the repetition frequency may be 100 kHz, and the movement speed may be 490 mm/sec.

このような2列の改質領域12a,12b及び亀裂14の形成は、次のような場合に実行される。すなわち、後の工程において、例えば、半導体基板21の表面21bを研削することにより半導体基板21を薄化すると共に亀裂14を表面21bに露出させ、複数のライン15のそれぞれに沿ってウエハ20を複数の半導体デバイスに切断する場合である。 The formation of the two rows of modified regions 12a, 12b and the cracks 14 is performed in the following case: In a later process, for example, the surface 21b of the semiconductor substrate 21 is ground to thin the semiconductor substrate 21 and expose the cracks 14 on the surface 21b, and the wafer 20 is cut into a plurality of semiconductor devices along each of the plurality of lines 15.

[検査用撮像ユニットの構成]
図5に示されるように、撮像ユニット4(撮像部)は、光源41と、ミラー42と、対物レンズ43(集光レンズ)と、光検出部44と、を有している。撮像ユニット4はウエハ20を撮像する。なお、ここでは撮像ユニット4の概要のみを説明し、撮像ユニット4のより詳細な構成(具体的には、アクチュエータ70(図13参照)が搭載された対物レンズ43の構成)については、後述する。光源41は、ウエハ20の半導体基板21に対して透過性を有する光I1を出力する。光源41は、例えば、ハロゲンランプ及びフィルタによって構成されており、近赤外領域の光I1を出力する。光源41から出力された光I1は、ミラー42によって反射されて対物レンズ43を通過し、半導体基板21の表面21b側からウエハ20に照射される。対物レンズ43は、光源41から出力された光I1をウエハ20の集光位置に集光する集光レンズとして機能する。このとき、ステージ2は、上述したように2列の改質領域12a,12bが形成されたウエハ20を支持している。
[Configuration of inspection imaging unit]
As shown in FIG. 5, the imaging unit 4 (imaging section) has a light source 41, a mirror 42, an objective lens 43 (a condensing lens), and a light detection section 44. The imaging unit 4 captures an image of the wafer 20. Here, only an overview of the imaging unit 4 is described, and a more detailed configuration of the imaging unit 4 (specifically, the configuration of the objective lens 43 on which the actuator 70 (see FIG. 13) is mounted) will be described later. The light source 41 outputs light I1 that is transparent to the semiconductor substrate 21 of the wafer 20. The light source 41 is composed of, for example, a halogen lamp and a filter, and outputs light I1 in the near-infrared region. The light I1 output from the light source 41 is reflected by the mirror 42 and passes through the objective lens 43, and is irradiated onto the wafer 20 from the surface 21b side of the semiconductor substrate 21. The objective lens 43 functions as a condensing lens that condenses the light I1 output from the light source 41 at a condensing position on the wafer 20. At this time, the stage 2 supports the wafer 20 on which the two rows of modified regions 12a, 12b have been formed as described above.

対物レンズ43は、半導体基板21の裏面21aで反射された光I1を通過させる。つまり、対物レンズ43は、半導体基板21を伝搬した光I1を通過させる。対物レンズ43の開口数(NA)は、例えば0.45以上である。対物レンズ43は、補正環43aを有している。補正環43aは、例えば対物レンズ43を構成する複数のレンズにおける相互間の距離を調整することにより、半導体基板21内において光I1に生じる収差を補正する。なお、収差を補正する手段は、補正環43aに限られず、空間光変調器等のその他の補正手段であってもよい。光検出部44は、対物レンズ43及びミラー42を透過した光I1(すなわち、ウエハ20を伝搬した光)を検出する。光検出部44は、例えば、InGaAsカメラによって構成されており、近赤外領域の光I1を検出する。なお、近赤外領域の光I1を検出(撮像)する手段はInGaAsカメラに限られず、透過型コンフォーカル顕微鏡等、透過型の撮像を行うものであればその他の撮像手段であってもよい。 The objective lens 43 passes the light I1 reflected by the back surface 21a of the semiconductor substrate 21. That is, the objective lens 43 passes the light I1 propagated through the semiconductor substrate 21. The numerical aperture (NA) of the objective lens 43 is, for example, 0.45 or more. The objective lens 43 has a correction ring 43a. The correction ring 43a corrects the aberration occurring in the light I1 in the semiconductor substrate 21 by, for example, adjusting the distance between the multiple lenses constituting the objective lens 43. Note that the means for correcting the aberration is not limited to the correction ring 43a, and may be other correction means such as a spatial light modulator. The light detection unit 44 detects the light I1 that has passed through the objective lens 43 and the mirror 42 (i.e., the light that has propagated through the wafer 20). The light detection unit 44 is, for example, composed of an InGaAs camera, and detects the light I1 in the near-infrared region. Note that the means for detecting (imaging) light I1 in the near-infrared region is not limited to an InGaAs camera, but may be any other imaging means that performs transmission imaging, such as a transmission confocal microscope.

撮像ユニット4は、2列の改質領域12a,12bのそれぞれ、及び、複数の亀裂14a,14b,14c,14dのそれぞれの先端を撮像することができる(詳細については、後述する)。亀裂14aは、改質領域12aから裏面21a側に延びる亀裂である。亀裂14bは、改質領域12aから表面21b側に延びる亀裂である。亀裂14cは、改質領域12bから裏面21a側に延びる亀裂である。亀裂14dは、改質領域12bから表面21b側に延びる亀裂である。 The imaging unit 4 can capture images of each of the two rows of modified regions 12a, 12b and the tips of each of the multiple cracks 14a, 14b, 14c, and 14d (details will be described later). Crack 14a is a crack that extends from modified region 12a to the back surface 21a. Crack 14b is a crack that extends from modified region 12a to the front surface 21b. Crack 14c is a crack that extends from modified region 12b to the back surface 21a. Crack 14d is a crack that extends from modified region 12b to the front surface 21b.

[アライメント補正用撮像ユニットの構成]
図6に示されるように、撮像ユニット5は、光源51と、ミラー52と、レンズ53と、光検出部54と、を有している。光源51は、ウエハ20の半導体基板21に対して透過性を有する光I2を出力する。光源51は、例えば、ハロゲンランプ及びフィルタによって構成されており、近赤外領域の光I2を出力する。光源51は、撮像ユニット4の光源41と共通化されていてもよい。光源51から出力された光I2は、ミラー52によって反射されてレンズ53を通過し、半導体基板21の表面21b側からウエハ20に照射される。
[Configuration of the imaging unit for alignment correction]
6, the imaging unit 5 has a light source 51, a mirror 52, a lens 53, and a light detection unit 54. The light source 51 outputs light I2 that is transparent to the semiconductor substrate 21 of the wafer 20. The light source 51 is composed of, for example, a halogen lamp and a filter, and outputs light I2 in the near-infrared region. The light source 51 may be shared with the light source 41 of the imaging unit 4. The light I2 output from the light source 51 is reflected by the mirror 52 and passes through the lens 53, and is irradiated onto the wafer 20 from the front surface 21b side of the semiconductor substrate 21.

レンズ53は、半導体基板21の裏面21aで反射された光I2を通過させる。つまり、レンズ53は、半導体基板21を伝搬した光I2を通過させる。レンズ53の開口数は、0.3以下である。すなわち、撮像ユニット4の対物レンズ43の開口数は、レンズ53の開口数よりも大きい。光検出部54は、レンズ53及びミラー52を通過した光I2を検出する。光検出部54は、例えば、InGaAsカメラによって構成されており、近赤外領域の光I2を検出する。 The lens 53 passes the light I2 reflected by the rear surface 21a of the semiconductor substrate 21. In other words, the lens 53 passes the light I2 that has propagated through the semiconductor substrate 21. The numerical aperture of the lens 53 is 0.3 or less. In other words, the numerical aperture of the objective lens 43 of the imaging unit 4 is greater than the numerical aperture of the lens 53. The light detection unit 54 detects the light I2 that has passed through the lens 53 and the mirror 52. The light detection unit 54 is, for example, composed of an InGaAs camera, and detects the light I2 in the near-infrared region.

撮像ユニット5は、制御部8の制御のもとで、表面21b側から光I2をウエハ20に照射すると共に、裏面21a(機能素子層22)から戻る光I2を検出することにより、機能素子層22を撮像する。また、撮像ユニット5は、同様に、制御部8の制御のもとで、表面21b側から光I2をウエハ20に照射すると共に、半導体基板21における改質領域12a,12bの形成位置から戻る光I2を検出することにより、改質領域12a,12bを含む領域の画像を取得する。これらの画像は、レーザ光Lの照射位置のアライメントに用いられる。撮像ユニット6は、レンズ53がより低倍率(例えば、撮像ユニット5においては6倍であり、撮像ユニット6においては1.5倍)である点を除いて、撮像ユニット5と同様の構成を備え、撮像ユニット5と同様にアライメントに用いられる。 Under the control of the control unit 8, the imaging unit 5 irradiates the wafer 20 with light I2 from the front surface 21b side and detects the light I2 returning from the rear surface 21a (functional element layer 22), thereby imaging the functional element layer 22. Similarly, under the control of the control unit 8, the imaging unit 5 irradiates the wafer 20 with light I2 from the front surface 21b side and detects the light I2 returning from the formation positions of the modified regions 12a and 12b in the semiconductor substrate 21, thereby acquiring an image of the region including the modified regions 12a and 12b. These images are used for alignment of the irradiation position of the laser light L. The imaging unit 6 has a similar configuration to the imaging unit 5, except that the lens 53 has a lower magnification (for example, 6x in the imaging unit 5 and 1.5x in the imaging unit 6), and is used for alignment in the same way as the imaging unit 5.

[検査用撮像ユニットによる撮像原理]
図5に示される撮像ユニット4を用い、図7に示されるように、2列の改質領域12a,12bに渡る亀裂14が裏面21aに至っている半導体基板21に対して、表面21b側から裏面21a側に向かって焦点F(対物レンズ43の焦点)を移動させる。この場合、改質領域12bから表面21b側に延びる亀裂14の先端14eに表面21b側から焦点Fを合わせると、当該先端14eを確認することができる(図7における右側の画像)。以下では、このように亀裂14の先端14eに焦点Fを合わせて先端14eを観察する方法を、直接観察という場合がある。しかし、亀裂14そのもの、及び裏面21aに至っている亀裂14の先端14eに表面21b側から焦点Fを合わせても、それらを確認することができない(図7における左側の画像)。なお、半導体基板21の裏面21aに表面21b側から焦点Fを合わせると、機能素子層22を確認することができる。
[Principle of imaging by inspection imaging unit]
Using the imaging unit 4 shown in Fig. 5, the focal point F (the focal point of the objective lens 43) is moved from the front surface 21b side to the back surface 21a side with respect to the semiconductor substrate 21 in which the cracks 14 extending across the two rows of modified regions 12a, 12b reach the back surface 21a as shown in Fig. 7. In this case, when the focal point F is adjusted from the front surface 21b side to the tip 14e of the crack 14 extending from the modified region 12b to the front surface 21b side, the tip 14e can be confirmed (the image on the right side in Fig. 7). Hereinafter, the method of observing the tip 14e of the crack 14 by adjusting the focal point F to the tip 14e of the crack 14 in this manner may be referred to as direct observation. However, even if the focal point F is adjusted from the front surface 21b side to the tip 14e of the crack 14 itself and the tip 14e of the crack 14 reaching the back surface 21a, they cannot be confirmed (the image on the left side in Fig. 7). In addition, when the focal point F is adjusted from the front surface 21b side to the back surface 21a of the semiconductor substrate 21, the functional element layer 22 can be confirmed.

また、図5に示される撮像ユニット4を用い、図8に示されるように、2列の改質領域12a,12bに渡る亀裂14が裏面21aに至っていない半導体基板21に対して、表面21b側から裏面21a側に向かって焦点Fを移動させる。この場合、改質領域12aから裏面21a側に延びる亀裂14の先端14eに表面21b側から焦点Fを合わせても、当該先端14eを確認することができない(図8における左側の画像)。しかし、裏面21aに対して表面21bとは反対側の領域(すなわち、裏面21aに対して機能素子層22側の領域)に表面21b側から焦点Fを合わせて、裏面21aに関して焦点Fと対称な仮想焦点Fvを当該先端14eに位置させると、裏面21aにおける反射光により、当該先端14eを確認することができる(図8における右側の画像)。なお、仮想焦点Fvは、半導体基板21の屈折率を考慮した焦点Fと裏面21aに関して対称な点である。以下では、このように裏面21aに対して表面21bとは反対側の領域に焦点Fを合わせて、裏面反射を利用して先端14eを観察する方法を、裏面反射観察という場合がある。 Using the imaging unit 4 shown in FIG. 5, the focal point F is moved from the front surface 21b side to the back surface 21a side for a semiconductor substrate 21 in which the cracks 14 that extend across the two rows of modified regions 12a and 12b have not yet reached the back surface 21a, as shown in FIG. 8. In this case, even if the focal point F is aligned from the front surface 21b side to the tip 14e of the crack 14 extending from the modified region 12a to the back surface 21a side, the tip 14e cannot be confirmed (the image on the left side in FIG. 8). However, if the focal point F is aligned from the front surface 21b side to the region on the opposite side of the back surface 21a from the front surface 21b (i.e., the region on the functional element layer 22 side of the back surface 21a) and a virtual focal point Fv that is symmetrical to the focal point F with respect to the back surface 21a is positioned at the tip 14e, the tip 14e can be confirmed by the reflected light from the back surface 21a (the image on the right side in FIG. 8). The virtual focal point Fv is a point that is symmetrical with the focal point F with respect to the back surface 21a, taking into account the refractive index of the semiconductor substrate 21. Hereinafter, this method of focusing F on the area on the opposite side of the back surface 21a from the front surface 21b and observing the tip 14e using back surface reflection may be referred to as back surface reflection observation.

以上のように亀裂14そのものを確認することができないのは、照明光である光I1の波長よりも亀裂14の幅が小さいためと想定される。図9及び図10は、シリコン基板である半導体基板21の内部に形成された改質領域12及び亀裂14のSEM(Scanning Electron Microscope)画像である。図9の(b)は、図9の(a)に示される領域A1の拡大像、図10の(a)は、図9の(b)に示される領域A2の拡大像、図10の(b)は、図10の(a)に示される領域A3の拡大像である。このように、亀裂14の幅は、120nm程度であり、近赤外領域の光I1の波長(例えば、1.1~1.2μm)よりも小さい。 As described above, the reason why the crack 14 itself cannot be confirmed is presumably because the width of the crack 14 is smaller than the wavelength of the light I1, which is the illumination light. Figures 9 and 10 are SEM (Scanning Electron Microscope) images of the modified region 12 and the crack 14 formed inside the semiconductor substrate 21, which is a silicon substrate. Figure 9(b) is an enlarged image of the region A1 shown in Figure 9(a), Figure 10(a) is an enlarged image of the region A2 shown in Figure 9(b), and Figure 10(b) is an enlarged image of the region A3 shown in Figure 10(a). Thus, the width of the crack 14 is about 120 nm, which is smaller than the wavelength of the light I1 in the near-infrared region (e.g., 1.1 to 1.2 μm).

以上を踏まえて想定される撮像原理は、次のとおりである。図11の(a)に示されるように、空気中に焦点Fを位置させると、光I1が戻ってこないため、黒っぽい画像が得られる(図11の(a)における右側の画像)。図11の(b)に示されるように、半導体基板21の内部に焦点Fを位置させると、裏面21aで反射された光I1が戻ってくるため、白っぽい画像が得られる(図11の(b)における右側の画像)。図11の(c)に示されるように、改質領域12に表面21b側から焦点Fを合わせると、改質領域12によって、裏面21aで反射されて戻ってきた光I1の一部について吸収、散乱等が生じるため、白っぽい背景の中に改質領域12が黒っぽく映った画像が得られる(図11の(c)における右側の画像)。 The imaging principle assumed based on the above is as follows. As shown in FIG. 11(a), when the focus F is located in air, the light I1 does not return, and a dark image is obtained (the image on the right side of FIG. 11(a)). As shown in FIG. 11(b), when the focus F is located inside the semiconductor substrate 21, the light I1 reflected by the back surface 21a returns, and a whitish image is obtained (the image on the right side of FIG. 11(b)). As shown in FIG. 11(c), when the focus F is aligned with the modified region 12 from the front surface 21b side, the modified region 12 absorbs, scatters, etc., a portion of the light I1 reflected by the back surface 21a and returned, and an image is obtained in which the modified region 12 appears dark against a whitish background (the image on the right side of FIG. 11(c)).

図12の(a)及び(b)に示されるように、亀裂14の先端14eに表面21b側から焦点Fを合わせると、例えば、先端14e近傍に生じた光学的特異性(応力集中、歪、原子密度の不連続性等)、先端14e近傍で生じる光の閉じ込め等によって、裏面21aで反射されて戻ってきた光I1の一部について散乱、反射、干渉、吸収等が生じるため、白っぽい背景の中に先端14eが黒っぽく映った画像が得られる(図12の(a)及び(b)における右側の画像)。図12の(c)に示されるように、亀裂14の先端14e近傍以外の部分に表面21b側から焦点Fを合わせると、裏面21aで反射された光I1の少なくとも一部が戻ってくるため、白っぽい画像が得られる(図12の(c)における右側の画像)。 As shown in (a) and (b) of FIG. 12, when the focal point F is focused on the tip 14e of the crack 14 from the surface 21b side, for example, due to optical singularities (stress concentration, distortion, discontinuity in atomic density, etc.) occurring near the tip 14e, and light confinement occurring near the tip 14e, a part of the light I1 reflected by the back surface 21a and returned is scattered, reflected, interfered, absorbed, etc., and an image is obtained in which the tip 14e appears dark on a whitish background (the right image in (a) and (b) of FIG. 12). As shown in (c) of FIG. 12, when the focal point F is focused on a part of the crack 14 other than the vicinity of the tip 14e from the surface 21b side, at least a part of the light I1 reflected by the back surface 21a is returned, and a whitish image is obtained (the right image in (c) of FIG. 12).

[アクチュエータ搭載の対物レンズの構成]
以下では、図13及び図14を参照して、撮像ユニット4に含まれる、アクチュエータ搭載の対物レンズ43について説明する。図13は、アクチュエータ70が搭載された対物レンズ43の構成図である。
[Configuration of actuator-equipped objective lens]
The objective lens 43 equipped with an actuator, which is included in the imaging unit 4, will be described below with reference to Fig. 13 and Fig. 14. Fig. 13 is a configuration diagram of the objective lens 43 equipped with an actuator 70.

図13に示されるように、撮像ユニット4は、図5に示される各構成に加えて、アクチュエータ70を更に備えている。アクチュエータ70は、対物レンズ43に設けられ(取り付けられており)、対物レンズ43を上下方向であるZ方向に移動させるアクチュエータである。アクチュエータ70は、Z方向に移動可能に構成されており、Z方向に移動することにより、対物レンズ43をZ方向に移動させる。アクチュエータ70に要求される可動範囲は、例えば撮像領域の広さに応じて決まる。アクチュエータ70の可動範囲は、例えば、駆動ユニット7によって撮像ユニット4が所定の位置に固定された状態(詳細は後述)において、改質領域12から延びる亀裂14の先端が撮像されるように設定される。 As shown in FIG. 13, the imaging unit 4 further includes an actuator 70 in addition to the components shown in FIG. 5. The actuator 70 is provided (attached) to the objective lens 43 and moves the objective lens 43 in the Z direction, which is the up-down direction. The actuator 70 is configured to be movable in the Z direction, and moves the objective lens 43 in the Z direction by moving in the Z direction. The movable range required for the actuator 70 is determined, for example, according to the size of the imaging area. The movable range of the actuator 70 is set, for example, so that the tip of the crack 14 extending from the modified area 12 is imaged when the imaging unit 4 is fixed in a predetermined position by the drive unit 7 (details will be described later).

いま、図13に示されるように、ウエハ20の内部に2つの改質領域12a,12bが形成されており、2つの改質領域12a,12bからウエハ20の表面21b側及び裏面21a側に亀裂14が伸展しているとする。図13に示される例では、亀裂14がウエハ20の表面21b及び裏面21aに到達していない。このような場合、改質領域12から延びる亀裂14の先端を適切に撮像するためには、表面21b側の改質領域12bから延びる亀裂14の表面21b側の先端を直接観察でき(亀裂14の表面21b側の先端を集光位置とでき)、且つ、裏面21aに対して上記亀裂14の表面21b側の先端とは反対側になる点に焦点を合わせて裏面反射観察できる(当該反対側になる点を集光位置とできる)ことが要求される。この場合にアクチュエータ70に要求される可動範囲は、図13に示された「ACT可動範囲」となる。 Now, as shown in FIG. 13, two modified regions 12a, 12b are formed inside the wafer 20, and a crack 14 extends from the two modified regions 12a, 12b to the front surface 21b side and the back surface 21a side of the wafer 20. In the example shown in FIG. 13, the crack 14 does not reach the front surface 21b and the back surface 21a of the wafer 20. In such a case, in order to properly image the tip of the crack 14 extending from the modified region 12, it is required that the tip of the crack 14 on the front surface 21b side extending from the modified region 12b on the front surface 21b side can be directly observed (the tip of the crack 14 on the front surface 21b side can be the focusing position), and that the back surface reflection can be observed by focusing on a point on the opposite side of the tip of the crack 14 on the front surface 21b side with respect to the back surface 21a (the point on the opposite side can be the focusing position). In this case, the movable range required for the actuator 70 is the "ACT movable range" shown in FIG. 13.

なお、ウエハ20における亀裂14が表面21b及び裏面21aにまで到達した状態であるフルカット状態となるように改質領域12が形成される等、少なくとも表面21bに亀裂14が到達するように改質領域12が形成される場合においては、図14に示されるように、改質領域12から延びる亀裂14の先端を適切に撮像するためには、改質領域12a,12b,12c,12dのうち、最も表面21b側の改質領域12dから延びる亀裂14の表面21b側の先端を直接観察でき(表面21bを集光位置とでき)、且つ、裏面21aに対して表面21bとは反対側になる点に焦点を合わせて裏面反射観察できる(当該反対側になる点を集光位置とできる)ことが要求される。この場合にアクチュエータ70に要求される可動範囲は、図14に示された「ACT可動範囲」となる。例えば、シリコン基板から構成されるウエハ20の厚みが400μmであって、該ウエハ20がフルカット状態とされている場合、シリコン中における撮像範囲が400μm+400μm=800μm(裏面21aに対して表面21bとは反対側になる領域を含む)となる。この場合、屈折率の違いを考慮して、空気中におけるアクチュエータ70の可動範囲は、100μm+100μm=200μm程度とされることが好ましい。 In addition, in the case where the modified region 12 is formed so that the crack 14 reaches at least the front surface 21b, such as when the modified region 12 is formed so that the crack 14 in the wafer 20 is in a full cut state in which the crack 14 reaches the front surface 21b and the back surface 21a, as shown in FIG. 14, in order to properly image the tip of the crack 14 extending from the modified region 12, it is required that the tip of the crack 14 on the front surface 21b side extending from the modified region 12d closest to the front surface 21b among the modified regions 12a, 12b, 12c, and 12d can be directly observed (the front surface 21b can be used as the focusing position), and that the back surface reflection can be observed by focusing on a point on the opposite side of the front surface 21b with respect to the back surface 21a (the point on the opposite side can be used as the focusing position). In this case, the movable range required for the actuator 70 is the "ACT movable range" shown in FIG. 14. For example, if the thickness of the wafer 20 made of a silicon substrate is 400 μm and the wafer 20 is in a fully cut state, the imaging range in the silicon is 400 μm + 400 μm = 800 μm (including the area on the opposite side of the back surface 21a from the front surface 21b). In this case, taking into account the difference in refractive index, it is preferable that the movable range of the actuator 70 in air is about 100 μm + 100 μm = 200 μm.

[駆動ユニット及びアクチュエータを利用した撮像制御]
以下では、図15~図18を参照して、駆動ユニット7(図1参照)及びアクチュエータ70を利用した撮像ユニット4による撮像制御について説明する。レーザ加工装置1では、制御部8(図1参照)が駆動ユニット7及びアクチュエータ70を制御することにより、撮像ユニット4における集光位置を移動させながら、撮像ユニット4によってウエハ20の内部を撮像する。このような撮像制御においては、駆動ユニット7が、撮像に係る大まかな集光位置の位置合わせを行い、アクチュエータ70が、撮像に係る詳細な集光位置の位置合わせを行う。駆動ユニット7は、撮像ユニット4全体を支持すると共に、撮像ユニット4全体をZ方向に移動させる構成である。アクチュエータ70は、撮像ユニット4のうち対物レンズ43に取り付けられ、対物レンズ43をZ方向に移動させる構成である。
[Image capture control using drive units and actuators]
In the following, with reference to Figs. 15 to 18, imaging control by the imaging unit 4 using the drive unit 7 (see Fig. 1) and the actuator 70 will be described. In the laser processing device 1, the control unit 8 (see Fig. 1) controls the drive unit 7 and the actuator 70 to move the focusing position in the imaging unit 4, thereby imaging the inside of the wafer 20 with the imaging unit 4. In such imaging control, the drive unit 7 performs rough alignment of the focusing position related to imaging, and the actuator 70 performs detailed alignment of the focusing position related to imaging. The drive unit 7 is configured to support the entire imaging unit 4 and to move the entire imaging unit 4 in the Z direction. The actuator 70 is attached to the objective lens 43 of the imaging unit 4 and is configured to move the objective lens 43 in the Z direction.

図15は、駆動ユニット7及びアクチュエータ70を利用した集光位置移動の概要を説明する図である。制御部8は、裏面21aが集光位置になる位置に撮像ユニット4が移動するように駆動ユニット7を制御する第一制御(図15(a)参照)と、第一制御後において、表面21b及び裏面21aの間の領域である第一領域28の少なくとも一部が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70を制御する(図15(b)参照)と共に、裏面21aに対して表面21bとは反対側の領域である第二領域29の少なくとも一部が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70を制御する(図5(1c)参照)第二制御と、を実行するように構成されている。なお、裏面21aが集光位置になるとは、裏面21aの近傍(例えば裏面21aから±10μmの範囲内の領域)が集光位置になることを含んでいてもよい。 Figure 15 is a diagram for explaining an overview of the movement of the focusing position using the drive unit 7 and the actuator 70. The control unit 8 is configured to execute a first control (see FIG. 15(a)) in which the drive unit 7 is controlled so that the imaging unit 4 moves to a position where the back surface 21a becomes the focusing position, and a second control (see FIG. 15(b)) in which the objective lens 43 moves to a position where at least a part of the first region 28, which is the region between the front surface 21b and the back surface 21a, becomes the focusing position after the first control, and controls the actuator 70 to move to a position where at least a part of the second region 29, which is the region on the opposite side of the back surface 21a from the front surface 21b, becomes the focusing position (see FIG. 5(1c)). Note that the back surface 21a becoming the focusing position may include the vicinity of the back surface 21a (for example, a region within a range of ±10 μm from the back surface 21a) becoming the focusing position.

さらに、制御部8は、第一制御を実行する前において、アクチュエータ70のZ方向における可動範囲の中心位置にアクチュエータ70が固定される(中心固定される)ようにアクチュエータ70を制御する事前制御を実行する。稼働範囲の中心位置とは、可動範囲の中心位置付近であればよく、例えば、アクチュエータ70の可動範囲が80μmである場合においては、40μm±10μmの位置であればよい。 Furthermore, before executing the first control, the control unit 8 executes a pre-control to control the actuator 70 so that the actuator 70 is fixed (center-fixed) at the center position of the movable range of the actuator 70 in the Z direction. The center position of the operating range may be near the center position of the movable range, and for example, when the movable range of the actuator 70 is 80 μm, it may be a position of 40 μm±10 μm.

第一制御では、図15(a)に示されるように、制御部8による制御に応じて、駆動ユニット7が、集光位置が裏面21aになるように撮像ユニット4全体を移動させる。すなわち、裏面21a近傍にZ軸が落とし込まれる。上述したように、アクチュエータ70はZ方向に関して中心固定されている。撮像領域である第一領域28及び第二領域29が裏面21aに対して互いに対称に位置している(すなわち、裏面21aがZ方向における撮像領域の中心である)ことから、アクチュエータ70が中心固定された状態で集光位置が裏面21aとされた状態は、アクチュエータ70の動作によって撮像が可能となる領域を最大限大きくしている状態であると言える。 In the first control, as shown in FIG. 15(a), in response to the control by the control unit 8, the drive unit 7 moves the entire imaging unit 4 so that the light collection position is on the back surface 21a. That is, the Z axis is dropped near the back surface 21a. As described above, the actuator 70 is fixed at the center in the Z direction. Since the first area 28 and the second area 29, which are the imaging areas, are located symmetrically with respect to the back surface 21a (that is, the back surface 21a is the center of the imaging area in the Z direction), the state in which the actuator 70 is fixed at the center and the light collection position is on the back surface 21a can be said to be a state in which the area in which imaging can be performed by the operation of the actuator 70 is maximized.

第二制御では、図15(b)に示されるように、制御部8による制御に応じて、アクチュエータ70が、まず、集光位置が第一領域28になるように対物レンズ43のみを移動させる。つづいて、図15(c)に示されるように、制御部8による制御に応じて、アクチュエータ70が、集光位置が第二領域29になるように対物レンズ43のみを移動させる。制御部8は、Z方向における第一領域28の全領域、及び、第二領域29の全領域が順次集光位置となるようにアクチュエータ70によって対物レンズ43を移動させてもよいし、第一領域28の一部の領域、及び、第二領域29の一部の領域のみが順次集光位置となるようにアクチュエータ70によって対物レンズ43を移動させてもよい。また、制御部8は、先に第二領域29が集光位置とされてその後に第一領域28が集光位置とされるように、アクチュエータ70によって対物レンズ43を移動させてもよい。第二制御が実行されることにより、第一領域28及び第二領域29におけるウエハ20の内部の撮像が実施される。 In the second control, as shown in FIG. 15(b), the actuator 70 first moves only the objective lens 43 in response to the control by the control unit 8 so that the focusing position is the first region 28. Next, as shown in FIG. 15(c), the actuator 70 moves only the objective lens 43 in response to the control by the control unit 8 so that the focusing position is the second region 29. The control unit 8 may move the objective lens 43 by the actuator 70 so that the entire region of the first region 28 and the entire region of the second region 29 in the Z direction are sequentially focused positions, or may move the objective lens 43 by the actuator 70 so that only a portion of the first region 28 and a portion of the second region 29 are sequentially focused positions. The control unit 8 may also move the objective lens 43 by the actuator 70 so that the second region 29 is first focused and then the first region 28 is focused. By executing the second control, imaging of the inside of the wafer 20 in the first region 28 and the second region 29 is performed.

図16は、駆動ユニット7及びアクチュエータ70を利用した集光位置移動の詳細を説明する図である。図16(a)に示されるように、ウエハ20の厚さが想定していた厚さと異なっていた場合等において、上述した第一制御後における集光位置が裏面21aからずれてしまうことが考えられる。このため、制御部8は、第一制御後の第二制御において、最初に、裏面21a近傍の領域が集光位置となる状態で対物レンズ43の位置がZ方向に移動するようにアクチュエータ70を制御し、この状態における光検出部44による光の検出結果に基づいて裏面21aの詳細な位置を特定し、特定した裏面21aの詳細な位置が集光位置になる位置である基準位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70を制御する第三制御を実行する(図16(b)参照)。ここでの裏面21a近傍の領域とは、第一制御後において裏面21aからずれうる集光位置の範囲を全て含む領域であってもよい。 16 is a diagram for explaining the details of the movement of the focusing position using the drive unit 7 and the actuator 70. As shown in FIG. 16(a), when the thickness of the wafer 20 is different from the expected thickness, it is considered that the focusing position after the first control described above may deviate from the back surface 21a. For this reason, in the second control after the first control, the control unit 8 first controls the actuator 70 so that the position of the objective lens 43 moves in the Z direction with the area near the back surface 21a being the focusing position, and executes a third control to control the actuator 70 so that the objective lens 43 moves to a reference position where the specified detailed position of the back surface 21a is the focusing position based on the light detection result by the light detection unit 44 in this state (see FIG. 16(b)). The area near the back surface 21a here may be an area including the entire range of the focusing position that may deviate from the back surface 21a after the first control.

第三制御では、制御部8による制御に応じて、アクチュエータ70が、第一制御後の集光位置がZ方向に移動するように対物レンズ43のみを移動させる。このようにして集光位置がZ方向に連続的に変化させられることにより、裏面21a近傍の撮像が実施される。制御部8は、撮像結果である光検出部44からの信号に基づいて、裏面21aにおけるデバイスパターンを検出し、該デバイスパターンに基づいて裏面21aの詳細な位置を特定してもよい。或いは、制御部8は、光検出部44からの信号に基づいて、裏面21a近傍における改質領域12からの亀裂14の直接観察及び裏面反射観察の結果を特定し、特定した情報から裏面21aの詳細な位置を特定してもよい。そして、制御部8による制御に応じて、アクチュエータ70が、裏面21aの詳細な位置が集光位置になる位置である基準位置に対物レンズ43を移動させる。このように基準位置に対物レンズ43が移動することにより、集光位置が適切に裏面21aとされた基準位置を起点として、後述する第四制御を実行することができる。 In the third control, the actuator 70 moves only the objective lens 43 in response to the control by the control unit 8 so that the focusing position after the first control moves in the Z direction. In this way, the focusing position is continuously changed in the Z direction, thereby imaging the vicinity of the back surface 21a. The control unit 8 may detect a device pattern on the back surface 21a based on a signal from the light detection unit 44, which is the imaging result, and identify the detailed position of the back surface 21a based on the device pattern. Alternatively, the control unit 8 may identify the results of direct observation and back surface reflection observation of the cracks 14 from the modified region 12 in the vicinity of the back surface 21a based on the signal from the light detection unit 44, and identify the detailed position of the back surface 21a from the identified information. Then, in response to the control by the control unit 8, the actuator 70 moves the objective lens 43 to a reference position where the detailed position of the back surface 21a becomes the focusing position. By moving the objective lens 43 to the reference position in this way, the fourth control described later can be executed starting from the reference position where the focusing position is appropriately set to the back surface 21a.

制御部8は、第二制御において、上述した基準位置から、第一領域28の少なくとも一部が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70を制御する(図16(d)参照)と共に、基準位置から、第二領域29の少なくとも一部が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70を制御する(図16(c)参照)第四制御と、を実行するように構成されている。制御部8は、Z方向における第一領域28の全領域、及び、第二領域29の全領域が順次集光位置となるようにアクチュエータ70によって対物レンズ43を移動させてもよいし、第一領域28の一部の領域、及び、第二領域29の一部の領域のみが順次集光位置となるようにアクチュエータ70によって対物レンズ43を移動させてもよい。 The control unit 8 is configured to execute a second control in which the actuator 70 is controlled so that the objective lens 43 moves from the reference position described above to a position where at least a part of the first region 28 is at the focusing position (see FIG. 16(d)), and a fourth control in which the actuator 70 is controlled so that the objective lens 43 moves from the reference position to a position where at least a part of the second region 29 is at the focusing position (see FIG. 16(c)). The control unit 8 may move the objective lens 43 by the actuator 70 so that the entire first region 28 and the entire second region 29 in the Z direction are sequentially at the focusing position, or may move the objective lens 43 by the actuator 70 so that only a part of the first region 28 and a part of the second region 29 are sequentially at the focusing position.

このように、図16に示される態様では、第一制御及び第三制御によって撮像の開始位置である基準位置への対物レンズ43の移動が実施され、その後の第四制御によってウエハ20の内部を撮像する撮像処理が実施されて、改質領域12に係る情報の導出(例えば亀裂14の先端位置の検出)が行われる。 In this manner, in the aspect shown in FIG. 16, the objective lens 43 is moved to the reference position, which is the starting position for imaging, by the first control and the third control, and then an imaging process is performed by the fourth control to image the inside of the wafer 20, and information related to the modified region 12 is derived (e.g., detection of the tip position of the crack 14).

図17は、レーザ加工装置1が実施する観察方法の一例に係るフローチャートである。以下、図17及び図16を参照して、観察方法の一例を説明する。 Figure 17 is a flowchart of an example of an observation method performed by the laser processing device 1. Below, an example of the observation method is described with reference to Figures 17 and 16.

図17に示されるように、最初に、制御部8によって、アクチュエータ70のZ方向における可動範囲の中心位置にアクチュエータ70が固定されるようにアクチュエータ70が制御される(ステップS1:事前工程)。なお、このようなアクチュエータ70の中心固定は手動で実施されてもよい。 As shown in FIG. 17, first, the control unit 8 controls the actuator 70 so that the actuator 70 is fixed at the center position of the movable range of the actuator 70 in the Z direction (step S1: preliminary step). Note that such center fixing of the actuator 70 may be performed manually.

つづいて、制御部8によって、図16(a)に示されるように、裏面21aが集光位置になる位置に撮像ユニット4が移動するように駆動ユニット7が制御される(ステップS2:第一工程)。 Next, the control unit 8 controls the drive unit 7 so that the imaging unit 4 moves to a position where the back surface 21a becomes the light collecting position, as shown in FIG. 16(a) (step S2: first step).

つづいて、制御部8によって、裏面21a近傍の領域が集光位置となる状態で対物レンズ43の位置がZ方向に移動するようにアクチュエータ70が制御され、この状態における光検出部44の検出結果に基づいて裏面21aの詳細な位置が特定され、図16(b)に示されるように、特定した裏面21aの詳細な位置が集光位置になる位置である基準位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70が制御される。すなわち、検出結果に基づいて集光位置が修正される(ステップS3:第二工程)。 Then, the control unit 8 controls the actuator 70 so that the position of the objective lens 43 moves in the Z direction with the area near the back surface 21a being the focusing position, and the detailed position of the back surface 21a is identified based on the detection result of the light detection unit 44 in this state, and the actuator 70 is controlled so that the objective lens 43 moves to a reference position where the identified detailed position of the back surface 21a is the focusing position, as shown in FIG. 16(b). That is, the focusing position is corrected based on the detection result (step S3: second process).

つづいて、制御部8によって、図16(c)に示されるように、裏面観察側の領域である第二領域29が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70が制御される(ステップS4:第二工程)。そして、制御部8によって、図16(d)に示されるように、表面観察側の領域である第一領域28が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70が制御される(ステップS5:第二工程)。以上が、観察方法の一例である。 Next, the control unit 8 controls the actuator 70 so that the objective lens 43 moves to a position where the second region 29, which is the region on the back surface observation side, becomes the focusing position, as shown in FIG. 16(c) (step S4: second process). Then, the control unit 8 controls the actuator 70 so that the objective lens 43 moves to a position where the first region 28, which is the region on the front surface observation side, becomes the focusing position, as shown in FIG. 16(d) (step S5: second process). This is one example of the observation method.

なお、レーザ加工装置1が実施する観察方法は、図16及び図17に示される態様に限定されない。図18は、駆動ユニット7及びアクチュエータ70を利用した集光位置移動の他の例の詳細を説明する図である。図18に示される態様においても、上述した第一制御を実行すること(図18(a)参照)、及び、第一制御後の第二制御において上述した第三制御を実行すること(図18(b)参照)については、図16に示される態様と同様である。すなわち、図18(a)に示される制御は図16(a)に示される制御に対応しており、また、図18(b)に示される制御は図16(b)に示される制御に対応している。ここで、図16に示される態様では、基準位置を確定する第三制御(図16(b)参照)において、裏面21a近傍の撮像結果が得られているものの、当該撮像結果が基準位置を確定するためにのみ用いられており、ウエハ20の改質領域12に係る情報の導出に係る情報としては用いられていない。この点、図18に示される態様では、第三制御(図18(b)参照)にて得られた裏面21a近傍の撮像結果を、基準位置の導出に係る情報としてだけではなく、ウエハ20の改質領域12に係る情報の導出に係る情報としても用いる。このように、第三制御における撮像結果を有効活用することによって、同じ領域について重複する撮像処理が実施されることを回避でき、より効率的に撮像を実施することができる。 The observation method performed by the laser processing apparatus 1 is not limited to the aspects shown in FIG. 16 and FIG. 17. FIG. 18 is a diagram for explaining the details of another example of the movement of the focusing position using the drive unit 7 and the actuator 70. In the aspect shown in FIG. 18, the above-mentioned first control is executed (see FIG. 18(a)), and the above-mentioned third control is executed in the second control after the first control (see FIG. 18(b)). In other words, the control shown in FIG. 18(a) corresponds to the control shown in FIG. 16(a), and the control shown in FIG. 18(b) corresponds to the control shown in FIG. 16(b). Here, in the aspect shown in FIG. 16, in the third control (see FIG. 16(b)) that determines the reference position, the imaging result near the back surface 21a is obtained, but the imaging result is used only to determine the reference position, and is not used as information related to the derivation of information related to the modified region 12 of the wafer 20. In this regard, in the embodiment shown in FIG. 18, the imaging results obtained in the vicinity of the back surface 21a in the third control (see FIG. 18(b)) are used not only as information related to deriving the reference position, but also as information related to deriving information related to the modified region 12 of the wafer 20. In this way, by effectively utilizing the imaging results in the third control, it is possible to avoid performing duplicate imaging processes on the same region, and imaging can be performed more efficiently.

いま、基準位置を確定するための第三制御(図18(b)参照)において、裏面21a近傍の領域A1(図18(c)参照)の撮像結果が得られていたとする。この場合、制御部8は、第一領域28又は第二領域29内の領域であって、第三制御において裏面21aの詳細な位置を特定する際に集光位置とされなかった領域、すなわち上述した領域A1以外の領域である未撮像領域の少なくとも一部が集光位置になる位置に撮像ユニット4全体が移動するように駆動ユニット7を制御する第五制御を実行する。図18に示される例において、第二領域29の未撮像領域は撮像不要の領域であるとする。この場合、制御部8は、第一領域28の未撮像領域である領域A2が集光位置になる位置に撮像ユニット4全体が移動する(上方に押し上げられる)ように駆動ユニット7を制御する。より詳細には、制御部8は、アクチュエータ70の可動範囲を考慮して、アクチュエータ70によって対物レンズ43を移動させる後述する第六制御によって領域A2が集光位置になる位置に、撮像ユニット4全体が移動するように駆動ユニット7を制御する。 Now, suppose that an imaging result of the area A1 (see FIG. 18(c)) near the back surface 21a has been obtained in the third control (see FIG. 18(b)) for determining the reference position. In this case, the control unit 8 executes the fifth control to control the drive unit 7 so that the entire imaging unit 4 moves to a position where at least a part of the unimaged area, which is an area in the first area 28 or the second area 29 that was not set as the light-collecting position when the detailed position of the back surface 21a was specified in the third control, i.e., an area other than the above-mentioned area A1, becomes the light-collecting position. In the example shown in FIG. 18, the unimaged area of the second area 29 is assumed to be an area that does not require imaging. In this case, the control unit 8 controls the drive unit 7 so that the entire imaging unit 4 moves (is pushed up) to a position where the area A2, which is the unimaged area of the first area 28, becomes the light-collecting position. More specifically, the control unit 8 controls the drive unit 7 so that the entire imaging unit 4 moves to a position where the area A2 becomes the light-collecting position by the sixth control described later, which moves the objective lens 43 by the actuator 70, taking into account the movable range of the actuator 70.

そして、制御部8は、第五制御後の撮像ユニット4の対物レンズ43の位置を新たな基準位置として、未撮像領域に含まれる領域である領域A2が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70を制御する第六制御を実行する。制御部8は、Z方向における領域A2の全領域が順次集光位置となるようにアクチュエータ70によって対物レンズ43を移動させてもよいし、領域A2の一部の領域のみが順次集光位置となるようにアクチュエータ70によって対物レンズ43を移動させてもよい。 Then, the control unit 8 executes a sixth control in which the actuator 70 is controlled to move the objective lens 43 to a position where the area A2, which is included in the unimaged area, becomes the focusing position, with the position of the objective lens 43 of the imaging unit 4 after the fifth control being set as a new reference position. The control unit 8 may move the objective lens 43 by the actuator 70 so that the entire area of the area A2 in the Z direction becomes the focusing position sequentially, or may move the objective lens 43 by the actuator 70 so that only a portion of the area A2 becomes the focusing position sequentially.

このように、図18に示される態様では、第三制御中に取得した撮像結果を基準位置の導出に係る情報としてだけでなくウエハ20の改質領域12に係る情報の導出に係る情報としても用い、第三制御で撮像結果を取得できていない領域のみを撮像するように、第五制御及び第六制御を実施することにより、効率的に撮像を実施することができる。また、例えばアクチュエータ70の可動範囲に、所望の撮像領域全てが収まらない場合であっても、第五制御及び第六制御が実施(必要に応じて複数回実施)されることにより、撮像領域を順次拡大しながら、所望の撮像領域を全て撮像することができる。 In this manner, in the aspect shown in FIG. 18, the imaging results acquired during the third control are used not only as information related to deriving the reference position but also as information related to deriving information related to the modified region 12 of the wafer 20, and imaging can be efficiently performed by performing the fifth control and the sixth control so as to image only the regions for which imaging results could not be acquired in the third control. Furthermore, even if the entire desired imaging region does not fit within the movable range of the actuator 70, for example, the fifth control and the sixth control can be performed (performed multiple times as necessary) to sequentially expand the imaging region and image the entire desired imaging region.

[作用効果]
次に、本実施形態に係るレーザ加工装置1(観察装置)及び観察方法の作用効果について説明する。
[Action and Effect]
Next, the effects of the laser processing apparatus 1 (observation apparatus) and the observation method according to this embodiment will be described.

本実施形態に係るレーザ加工装置1は、表面21b及び裏面21aを有し表面21b側からレーザ光が照射されることにより内部に改質領域12が形成されたウエハ20を観察する観察装置であって、ウエハ20に対して透過性を有する光を出力する光源41と、光源41から出力された光をウエハ20の集光位置に集光する対物レンズ43と、ウエハ20を伝搬した光を検出する光検出部44と、を有する撮像ユニット4と、撮像ユニット4を支持すると共に撮像ユニット4を上下方向であるZ方向に移動させる駆動ユニット7と、対物レンズ43に設けられ、対物レンズ43をZ方向に移動させるアクチュエータ70と、制御部8と、を備え、制御部8は、裏面21aが集光位置になる位置に撮像ユニット4が移動するように駆動ユニット7を制御する第一制御と、第一制御後において、裏面21a及び表面21b間の領域である第一領域28の少なくとも一部が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70を制御すると共に、裏面21aに対して表面21bとは反対側の領域である第二領域29の少なくとも一部が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70を制御する第二制御と、を実行するように構成されている。 The laser processing device 1 according to this embodiment is an observation device for observing a wafer 20 having a front surface 21b and a back surface 21a, in which a modified region 12 is formed by irradiating laser light from the front surface 21b side, and includes an imaging unit 4 having a light source 41 that outputs light that is transparent to the wafer 20, an objective lens 43 that focuses the light output from the light source 41 at a focusing position on the wafer 20, and a light detection unit 44 that detects the light that has propagated through the wafer 20, a drive unit 7 that supports the imaging unit 4 and moves the imaging unit 4 in the Z direction, which is the up-down direction, and a drive unit 8 that is provided on the objective lens 43 and moves the objective lens 43 in the Z direction. The control unit 8 is configured to execute a first control for controlling the drive unit 7 so that the imaging unit 4 moves to a position where the back surface 21a becomes the focusing position, and a second control for controlling the actuator 70 so that after the first control, the objective lens 43 moves to a position where at least a part of the first region 28, which is the region between the back surface 21a and the front surface 21b, becomes the focusing position, and to control the actuator 70 so that the objective lens 43 moves to a position where at least a part of the second region 29, which is the region on the opposite side of the back surface 21a from the front surface 21b, becomes the focusing position.

このようなレーザ加工装置1では、改質領域12が形成されたウエハ20の観察において、ウエハ20の裏面21aが集光位置になる位置に撮像ユニット4が移動するように撮像ユニット4をZ方向に移動させる駆動ユニット7が制御され、つづいて、裏面21a及び表面21b間の領域である第一領域28が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動すると共に、裏面21aに対して表面21bとは反対側の領域である第二領域29が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動するように、対物レンズ43をZ方向に移動させるアクチュエータ70が制御される。このように、第一領域28及び第二領域29がいずれも集光位置となるように対物レンズ43が移動することにより、第一領域28を集光位置とする場合における改質領域12からの亀裂14等の直接観察、及び、第二領域29を集光位置とする場合における亀裂14等の裏面反射を利用した観察の双方を適切に実施することができる。そして、第一領域28及び第二領域29を集光位置とする対物レンズ43の移動が、撮像ユニット4の対物レンズ43のみを移動させるアクチュエータ70によって実施されることにより、例えば撮像ユニット4全体を移動させる場合と比較して、集光位置移動を高速に行うことができ、また、移動後の振動も抑制することができる。ここで、本実施形態に係るレーザ加工装置1は、撮像ユニット4全体をZ方向に移動させる駆動ユニット7と、撮像ユニット4の対物レンズ43をZ方向に移動させるアクチュエータ70とを有している。このように駆動ユニット7とアクチュエータ70とが両方設けられることにより、例えば駆動ユニット7にて大まかな位置合わせを行い、アクチュエータ70にて詳細な位置合わせを行う等が可能になり、詳細な位置合わせが可能なアクチュエータによってZ方向の移動全てを行う場合と比較して装置コストを抑えながら、精度が求められる位置合わせ(撮像範囲における集光位置合わせ等)を高精度に行うことが可能になる。本実施形態に係るレーザ加工装置1では、最初に、第一領域28及び第二領域29の境界面である裏面21aが集光位置となるように駆動ユニット7によって撮像ユニット4が制御され、その後に、第一領域28及び第二領域29がそれぞれ集光位置となるようにアクチュエータ70によって対物レンズ43が制御される。アクチュエータ70による制御が開始される前に、集光位置が裏面21a(第一領域28及び第二領域29の境界面)に合わされることにより、アクチュエータ70の可動範囲を最大限に活かして、第一領域28及び第二領域29を集光位置とする対物レンズ43の高速移動を適切に実施することができる。以上のように、本実施形態に係るレーザ加工装置1によれば、集光位置移動を高速に行い、タクト向上を実現することができる。 In such a laser processing device 1, in observing the wafer 20 on which the modified region 12 is formed, the drive unit 7 that moves the imaging unit 4 in the Z direction is controlled so that the imaging unit 4 moves to a position where the back surface 21a of the wafer 20 becomes the focusing position, and then the objective lens 43 moves to a position where the first region 28, which is the region between the back surface 21a and the front surface 21b, becomes the focusing position, and the actuator 70 that moves the objective lens 43 in the Z direction is controlled so that the objective lens 43 moves to a position where the second region 29, which is the region on the opposite side of the back surface 21a from the front surface 21b, becomes the focusing position. In this way, by moving the objective lens 43 so that both the first region 28 and the second region 29 become focusing positions, both direct observation of the cracks 14, etc. from the modified region 12 when the first region 28 is the focusing position, and observation using the back reflection of the cracks 14, etc. when the second region 29 is the focusing position can be appropriately performed. The movement of the objective lens 43, which focuses the first region 28 and the second region 29, is performed by the actuator 70 that moves only the objective lens 43 of the imaging unit 4, so that the focus position can be moved at high speed and vibration after the movement can be suppressed, compared to the case where the entire imaging unit 4 is moved. Here, the laser processing device 1 according to the present embodiment has a drive unit 7 that moves the entire imaging unit 4 in the Z direction and an actuator 70 that moves the objective lens 43 of the imaging unit 4 in the Z direction. By providing both the drive unit 7 and the actuator 70 in this way, it is possible to perform rough alignment by the drive unit 7 and detailed alignment by the actuator 70, for example, and it is possible to perform alignment (focus alignment in the imaging range, etc.) that requires precision with high accuracy while suppressing the device cost compared to the case where all the movement in the Z direction is performed by an actuator capable of detailed alignment. In the laser processing device 1 according to this embodiment, first, the imaging unit 4 is controlled by the drive unit 7 so that the rear surface 21a, which is the boundary surface between the first region 28 and the second region 29, becomes the focusing position, and then the objective lens 43 is controlled by the actuator 70 so that the first region 28 and the second region 29 become the focusing positions. By aligning the focusing position with the rear surface 21a (the boundary surface between the first region 28 and the second region 29) before the control by the actuator 70 is started, the movable range of the actuator 70 can be fully utilized to appropriately perform high-speed movement of the objective lens 43 with the first region 28 and the second region 29 as the focusing positions. As described above, according to the laser processing device 1 according to this embodiment, the focusing position can be moved at high speed, and the tact time can be improved.

制御部8は、第一制御前において、アクチュエータ70のZ方向における可動範囲の中心位置にアクチュエータ70が固定されるようにアクチュエータ70を制御する事前制御を更に実行してもよい。これにより、アクチュエータ70がZ方向における両方向(上下)に十分に可動できる状態で、第二制御が実施されることとなり、アクチュエータ70の可動範囲を最大限に活かして、第一領域28及び第二領域29を集光位置とする対物レンズ43の高速移動を適切に実施することができる。 Before the first control, the control unit 8 may further execute a pre-control to control the actuator 70 so that the actuator 70 is fixed at the center position of the movable range of the actuator 70 in the Z direction. This allows the second control to be executed in a state where the actuator 70 can be fully movable in both directions (up and down) in the Z direction, and the movable range of the actuator 70 can be fully utilized to appropriately perform high-speed movement of the objective lens 43 with the first region 28 and the second region 29 as focusing positions.

制御部8は、第二制御において、裏面21a近傍の領域が集光位置となる状態で対物レンズ43の位置がZ方向に移動するようにアクチュエータ70を制御し、この状態における光検出部44による光の検出結果に基づいて裏面21aの詳細な位置を特定し、特定した裏面21aの詳細な位置が集光位置になる位置である基準位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70を制御する第三制御と、基準位置から、第一領域28の少なくとも一部が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70を制御すると共に、基準位置から、第二領域29の少なくとも一部が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70を制御する第四制御と、を実行するように構成されていてもよい。第一制御によっても、例えば実際のウエハ20の厚さが想定と異なっていたような場合には、集光位置が裏面21aからずれてしまうことが考えられる。この場合には、上述したアクチュエータ70の可動範囲を最大限に活かした第一領域28及び第二領域29の撮像が実現できないおそれがある。この点、第二制御において、光の検出結果に基づき裏面21aの詳細な位置が特定され基準位置とされて(第三制御)、当該基準位置から第一領域28及び第二領域29の撮像範囲にアクチュエータ70によって対物レンズ43が移動させられる(第四制御)ことにより、第一制御において集光位置が裏面21aからずれてしまっている場合においても、基準位置を適切に設定して、アクチュエータ70の可動範囲を最大限に活かした第一領域28及び第二領域29の撮像を実現することができる。 The control unit 8 may be configured to execute a third control in which the actuator 70 is controlled so that the position of the objective lens 43 moves in the Z direction in a state where the area near the back surface 21a is the light-focusing position, the detailed position of the back surface 21a is identified based on the light detection result by the light detection unit 44 in this state, and the actuator 70 is controlled so that the objective lens 43 moves to a reference position where the identified detailed position of the back surface 21a is the light-focusing position, and a fourth control in which the actuator 70 is controlled so that the objective lens 43 moves from the reference position to a position where at least a part of the first area 28 is the light-focusing position, and the actuator 70 is controlled so that the objective lens 43 moves from the reference position to a position where at least a part of the second area 29 is the light-focusing position. Even with the first control, for example, if the thickness of the actual wafer 20 is different from the expected one, it is possible that the light-focusing position will deviate from the back surface 21a. In this case, there is a risk that imaging of the first area 28 and the second area 29 cannot be realized by making the most of the movable range of the actuator 70 described above. In this regard, in the second control, the exact position of the back surface 21a is identified based on the light detection results and is set as the reference position (third control), and the objective lens 43 is moved from the reference position to the imaging range of the first area 28 and the second area 29 by the actuator 70 (fourth control). Even if the light collection position is shifted from the back surface 21a in the first control, the reference position can be appropriately set to realize imaging of the first area 28 and the second area 29 by making the most of the movable range of the actuator 70.

制御部8は、第二制御において、裏面21a近傍の領域が集光位置となる状態で対物レンズ43の位置がZ方向に移動するようにアクチュエータ70を制御し、この状態における光検出部44による光の検出結果に基づいて裏面21aの詳細な位置を特定し、特定した裏面21aの詳細な位置が集光位置になる位置である基準位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70を制御する第三制御を実行するように構成されており、第一領域28又は第二領域29内の領域であって、第三制御において裏面21aの詳細な位置を特定する際に集光位置とされなかった領域である未撮像領域の少なくとも一部が集光位置になる位置に撮像ユニット4が移動するように駆動ユニット7を制御する第五制御と、第五制御後の撮像ユニット4の対物レンズ43の位置を新たな基準位置として、未撮像領域に含まれる領域が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70を制御する第六制御と、を更に実行するように構成されていてもよい。第三制御によれば、裏面21aの詳細な位置を特定する過程において、裏面21aの近傍の撮像を行うことができる。そのため、本観察装置では、第三制御において撮像されていない未撮像領域が集光位置になる位置に撮像ユニット4が移動するように駆動ユニット7が制御され(第五制御)、第五制御後の対物レンズ43の位置が新たな基準位置とされて、未撮像領域が集光位置になる位置に対物レンズ43が移動するようにアクチュエータ70が制御される(第六制御)。このような構成によれば、第三制御において撮像されていない領域が集光位置とされるように制御されるので、無駄な撮像を行うことなく、より効率的に撮像を実施することができる。また、このような構成によれば、当初の基準位置ではアクチュエータ70の可動範囲に撮像したい領域が収まらない場合においても、基準位置を変更することによって、撮像したい領域を確実に撮像することができる。 The control unit 8 is configured to execute a third control in which the actuator 70 is controlled so that the position of the objective lens 43 moves in the Z direction in a state where the area near the back surface 21a becomes the light-focusing position, and the actuator 70 is controlled to specify the detailed position of the back surface 21a based on the light detection result by the light detection unit 44 in this state, and the actuator 70 is controlled so that the objective lens 43 moves to a reference position where the specified detailed position of the back surface 21a becomes the light-focusing position. The control unit 8 may further execute a fifth control in which the drive unit 7 is controlled so that the imaging unit 4 moves to a position where at least a part of the unimaged area, which is an area in the first area 28 or the second area 29 and is not set as the light-focusing position when specifying the detailed position of the back surface 21a in the third control, becomes the light-focusing position, and a sixth control in which the actuator 70 is controlled so that the objective lens 43 moves to a position where the area included in the unimaged area becomes the light-focusing position, with the position of the objective lens 43 of the imaging unit 4 after the fifth control being set as a new reference position. According to the third control, imaging of the area near the back surface 21a can be performed in the process of specifying the detailed position of the back surface 21a. Therefore, in this observation device, the drive unit 7 is controlled so that the imaging unit 4 moves to a position where the unimaged region becomes the focusing position in the third control (fifth control), and the position of the objective lens 43 after the fifth control is set as a new reference position, and the actuator 70 is controlled so that the objective lens 43 moves to a position where the unimaged region becomes the focusing position (sixth control). With this configuration, the region that has not been imaged in the third control is controlled to become the focusing position, so that imaging can be performed more efficiently without performing unnecessary imaging. Also, with this configuration, even if the region to be imaged does not fit within the movable range of the actuator 70 at the initial reference position, the region to be imaged can be reliably imaged by changing the reference position.

本実施形態に係る観察方法は、表面21b及び裏面21aを有し表面21b側からレーザ光が照射されることにより内部に改質領域12が形成されたウエハ20を観察する観察方法であって、撮像ユニット4を上下方向であるZ方向に移動させる駆動ユニット7によって、裏面21aが集光位置になる位置に撮像ユニット4を移動させる第一工程と、撮像ユニット4に含まれる対物レンズ43をZ方向に移動させるアクチュエータ70によって、裏面21a及び表面21b間の領域である第一領域28の少なくとも一部が集光位置になる位置に対物レンズ43を移動させると共に、裏面21aに対して表面21bとは反対側の領域である第二領域29の少なくとも一部が集光位置になる位置に対物レンズ43を移動させる第二工程と、を含む。本実施形態に係る観察方法によれば、集光位置移動を高速に行い、タクト向上を実現することができる。 The observation method according to this embodiment is an observation method for observing a wafer 20 having a front surface 21b and a back surface 21a, in which a modified region 12 is formed inside by irradiating laser light from the front surface 21b side, and includes a first step of moving the imaging unit 4 to a position where the back surface 21a is a focusing position by a drive unit 7 that moves the imaging unit 4 in the Z direction, which is the vertical direction, and a second step of moving the objective lens 43 included in the imaging unit 4 in the Z direction to a position where at least a part of the first region 28, which is the region between the back surface 21a and the front surface 21b, is a focusing position by an actuator 70 that moves the objective lens 43 included in the imaging unit 4 in the Z direction, and moving the objective lens 43 to a position where at least a part of the second region 29, which is the region on the opposite side of the back surface 21a from the front surface 21b, is a focusing position. According to the observation method according to this embodiment, the focusing position can be moved at high speed, thereby improving the tact time.

上記観察方法は、第一工程前において、アクチュエータ70のZ方向における可動範囲の中心位置にアクチュエータ70が固定されるようにアクチュエータ70を制御する事前工程を更に含んでいてもよい。このような構成によれば、アクチュエータ70の可動範囲を最大限に活かして、第一領域28及び第二領域29を集光位置とする対物レンズ43の高速移動を適切に実施することができる。 The observation method may further include a preliminary step of controlling the actuator 70 before the first step so that the actuator 70 is fixed at the center position of the movable range of the actuator 70 in the Z direction. With this configuration, the movable range of the actuator 70 can be fully utilized to appropriately perform high-speed movement of the objective lens 43 with the first region 28 and the second region 29 as focusing positions.

1…レーザ加工装置(観察装置)、4…撮像ユニット(撮像部)、7…駆動ユニット、8…制御部、12…改質領域、20…ウエハ、21a…裏面(第二表面)、21b…表面(第一表面)、28…第一領域、29…第二領域、41…光源、43…対物レンズ(集光レンズ)、44…光検出部、70…アクチュエータ。 1...laser processing device (observation device), 4...imaging unit (imaging section), 7...driving unit, 8...control section, 12...modified region, 20...wafer, 21a...rear surface (second surface), 21b...front surface (first surface), 28...first region, 29...second region, 41...light source, 43...objective lens (collecting lens), 44...light detection section, 70...actuator.

Claims (6)

第一表面及び第二表面を有し前記第一表面側からレーザ光が照射されることにより内部に改質領域が形成されたウエハを観察する観察装置であって、
前記ウエハに対して透過性を有する光を出力する光源と、前記光源から出力された光を前記ウエハの集光位置に集光する集光レンズと、前記ウエハを伝搬した光を検出する光検出部と、を有する撮像部と、
前記撮像部を支持すると共に前記撮像部を上下方向であるZ方向に移動させる駆動ユニットと、
前記集光レンズに設けられ、前記集光レンズを前記Z方向に移動させるアクチュエータと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第二表面が前記集光位置になる位置に前記撮像部が移動するように前記駆動ユニットを制御する第一制御と、
前記第一制御後において、前記第二表面及び前記第一表面間の領域である第一領域の少なくとも一部が前記集光位置になる位置に前記集光レンズが移動するように前記アクチュエータを制御すると共に、前記第二表面に対して前記第一表面とは反対側の領域である第二領域の少なくとも一部が前記集光位置になる位置に前記集光レンズが移動するように前記アクチュエータを制御する第二制御と、を実行するように構成されている、観察装置。
1. An observation apparatus for observing a wafer having a first surface and a second surface, the wafer having a modified region formed therein by irradiating the wafer with laser light from the first surface side, the observation apparatus comprising:
an imaging unit including a light source that outputs light that is transparent to the wafer, a condenser lens that condenses the light output from the light source at a condensing position on the wafer, and a light detection unit that detects the light that has propagated through the wafer;
a drive unit that supports the imaging unit and moves the imaging unit in a Z direction that is a vertical direction;
an actuator provided on the condenser lens and configured to move the condenser lens in the Z direction;
A control unit,
The control unit is
a first control for controlling the drive unit so that the imaging unit moves to a position where the second surface is at the light collecting position;
the observation device is configured to execute a second control, which controls the actuator so that, after the first control, the focusing lens moves to a position where at least a portion of a first region, which is a region between the second surface and the first surface, becomes the focusing position, and which controls the actuator so that the focusing lens moves to a position where at least a portion of a second region, which is a region on the opposite side of the second surface from the first surface, becomes the focusing position.
前記制御部は、前記第一制御前において、前記アクチュエータの前記Z方向における可動範囲の中心位置に前記アクチュエータが固定されるように前記アクチュエータを制御する事前制御を更に実行する、請求項1記載の観察装置。 The observation device according to claim 1, wherein the control unit further performs a pre-control to control the actuator so that the actuator is fixed at a center position of the movable range of the actuator in the Z direction before the first control. 前記制御部は、
前記第二制御において、
前記第二表面近傍の領域が前記集光位置となる状態で前記集光レンズの位置が前記Z方向に移動するように前記アクチュエータを制御し、この状態における前記光検出部による光の検出結果に基づいて前記第二表面の詳細な位置を特定し、特定した前記第二表面の詳細な位置が前記集光位置になる位置である基準位置に前記集光レンズが移動するように前記アクチュエータを制御する第三制御と、
前記基準位置から、前記第一領域の少なくとも一部が前記集光位置になる位置に前記集光レンズが移動するように前記アクチュエータを制御すると共に、前記基準位置から、前記第二領域の少なくとも一部が前記集光位置になる位置に前記集光レンズが移動するように前記アクチュエータを制御する第四制御と、を実行するように構成されている、請求項1又は2記載の観察装置。
The control unit is
In the second control,
a third control for controlling the actuator so that a position of the condensing lens is moved in the Z direction with a region near the second surface being the condensing position, identifying a detailed position of the second surface based on a detection result of the light by the light detection unit in this state, and controlling the actuator so that the condensing lens is moved to a reference position where the identified detailed position of the second surface is the condensing position;
3. The observation device according to claim 1, wherein the actuator is controlled so that the condensing lens moves from the reference position to a position where at least a portion of the first region becomes the condensing position, and a fourth control is controlled so that the actuator is controlled so that the condensing lens moves from the reference position to a position where at least a portion of the second region becomes the condensing position.
前記制御部は、
前記第二制御において、
前記第二表面近傍の領域が前記集光位置となる状態で前記集光レンズの位置が前記Z方向に移動するように前記アクチュエータを制御し、この状態における前記光検出部による光の検出結果に基づいて前記第二表面の詳細な位置を特定し、特定した前記第二表面の詳細な位置が前記集光位置になる前記集光レンズの位置である基準位置に前記集光レンズが移動するように前記アクチュエータを制御する第三制御を実行するように構成されており、
前記第一領域又は前記第二領域内の領域であって、前記第三制御において前記第二表面の詳細な位置を特定する際に前記集光位置とされなかった領域である未撮像領域の少なくとも一部が前記集光位置になる位置に前記撮像部が移動するように前記駆動ユニットを制御する第五制御と、
前記第五制御後の前記撮像部の前記集光レンズの位置を新たな前記基準位置として、前記未撮像領域に含まれる領域が前記集光位置になる位置に前記集光レンズが移動するように前記アクチュエータを制御する第六制御と、を更に実行するように構成されている、請求項1又は2記載の観察装置。
The control unit is
In the second control,
a third control is configured to execute a third control of controlling the actuator so that a position of the condensing lens moves in the Z direction in a state where an area near the second surface becomes the condensing position, identifying a detailed position of the second surface based on a light detection result by the light detection unit in this state, and controlling the actuator so that the condensing lens moves to a reference position which is a position of the condensing lens where the identified detailed position of the second surface becomes the condensing position,
a fifth control for controlling the drive unit so that the imaging unit moves to a position where at least a part of an unimaged region, which is a region within the first region or the second region and which was not set as the light-collecting position when a detailed position of the second surface was specified in the third control, becomes the light-collecting position;
and a sixth control for controlling the actuator so that the condenser lens moves to a position where an area included in the unimaged area becomes the condensing position, using a position of the condenser lens of the imaging unit after the fifth control as a new reference position.
第一表面及び第二表面を有し前記第一表面側からレーザ光が照射されることにより内部に改質領域が形成されたウエハを観察する観察方法であって、
撮像部を上下方向であるZ方向に移動させる駆動ユニットによって、前記第二表面が集光位置になる位置に前記撮像部を移動させる第一工程と、
前記撮像部に含まれる集光レンズを前記Z方向に移動させるアクチュエータによって、前記第二表面及び前記第一表面間の領域である第一領域の少なくとも一部が前記集光位置になる位置に前記集光レンズを移動させると共に、前記第二表面に対して前記第一表面とは反対側の領域である第二領域の少なくとも一部が前記集光位置になる位置に前記集光レンズを移動させる第二工程と、を含む観察方法。
1. A method for observing a wafer having a first surface and a second surface, the method comprising:
a first step of moving the imaging unit to a position where the second surface is a light collecting position by a drive unit that moves the imaging unit in a Z direction that is a vertical direction;
a second step of moving the focusing lens by an actuator that moves a focusing lens included in the imaging unit in the Z direction to a position where at least a portion of a first region, which is a region between the second surface and the first surface, is at the focusing position, and moving the focusing lens to a position where at least a portion of a second region, which is a region on the opposite side of the second surface from the first surface, is at the focusing position.
前記第一工程前において、前記アクチュエータの前記Z方向における可動範囲の中心位置に前記アクチュエータが固定されるように前記アクチュエータを制御する事前工程を更に含む、請求項5記載の観察方法。 The observation method according to claim 5, further comprising a preliminary step of controlling the actuator so that the actuator is fixed at a center position of the movable range of the actuator in the Z direction before the first step.
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