特許 7709904 観察装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-07-09

(45)【発行日】2025-07-17

(54)【発明の名称】観察装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20250710BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20250710BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20250710BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 B

B23K26/00 P

B23K26/53

B23K26/00 M

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021199849

(22)【出願日】2021-12-09

(65)【公開番号】P2023085678

(43)【公開日】2023-06-21

【審査請求日】2024-10-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100156395

【弁理士】

【氏名又は名称】荒井 寿王

(72)【発明者】

【氏名】佐野 いく

(72)【発明者】

【氏名】坂本 剛志

(72)【発明者】

【氏名】荒谷 知巳

【審査官】柴垣 俊男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１１８２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／２０５９６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０６４７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５９３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１６６２２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｂ２３Ｋ ２６／５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物に透過性を有する透過光を用いて前記対象物を観察する装置であって、
前記透過光を前記対象物に向けて集光する集光レンズと、
前記対象物で反射した前記透過光を受光し、前記対象物を撮像する撮像部と、
前記集光レンズを前記対象物に対して相対的に移動させる移動部と、
ユーザからの入力を受け付ける入力部と、
前記透過光の収差補正を行う収差補正部と、
少なくとも前記収差補正部を制御する制御部と、を備え、
前記収差補正部は、収差補正の補正量を切替え可能に構成され、
前記制御部は、
前記対象物における透過光入射面側の第１区間を前記撮像部で撮像する場合の前記収差補正部による収差補正である第１区間用収差補正と、前記対象物における内部の第２区間を前記撮像部で撮像する場合の前記収差補正部による収差補正である第２区間用収差補正と、前記対象物における透過光入射面の反対面側の第３区間を前記撮像部で撮像する場合の前記収差補正部による収差補正である第３区間用収差補正と、の少なくとも何れかの補正量を、前記入力部で受け付けた入力に応じて切り替える、観察装置。

【請求項2】

前記収差補正部は、収差補正の補正量を少なくとも第１補正量と第２補正量と第３補正量との間で切替え可能に構成され、
前記制御部は、
前記第１区間用収差補正、前記第２区間用収差補正及び前記第３区間用収差補正の補正量を、前記入力部で受け付けた入力に応じて、前記第１補正量、前記第２補正量及び前記第３補正量の中で切り替える、請求項１に記載の観察装置。

【請求項3】

前記集光レンズは、第１集光レンズ、第２集光レンズ及び第３集光レンズを有し、
前記収差補正部は、
前記第１集光レンズに設けられ、前記第１補正量の収差補正を実現する第１収差補正部と、
前記第２集光レンズに設けられ、前記第２補正量の収差補正を実現する第２収差補正部と、
前記第３集光レンズに設けられ、前記第３補正量の収差補正を実現する第３収差補正部と、
前記第１集光レンズ、前記第２集光レンズ及び前記第３集光レンズが取り付けられ、前記第１集光レンズ、前記第２集光レンズ及び前記第３集光レンズの何れかを前記透過光の光軸上に配置すると共に、前記透過光の光軸上に配置する前記第１集光レンズ、前記第２集光レンズ及び前記第３集光レンズの何れかが切り替わるように可動するレボルバと、を有する、請求項２に記載の観察装置。

【請求項4】

前記第１補正量は、前記第２補正量よりも小さく、
前記第２補正量は、前記第３補正量よりも小さい、請求項２又は３に記載の観察装置。

【請求項5】

前記第１区間用収差補正は、前記対象物における透過光入射面に露出する亀裂の有無を検査するための収差補正であり、
前記第３区間用収差補正は、前記対象物における透過光入射面の反対面に露出する亀裂の有無を検査するための収差補正である、請求項１～３の何れか一項に記載の観察装置。

【請求項6】

前記第２区間用収差補正は、前記対象物の内部に形成された改質領域を検査するための収差補正である、請求項５に記載の観察装置。

【請求項7】

前記制御部は、
前記移動部による前記集光レンズの移動量と補正係数とに基づいて、検出対象の位置に関する情報を取得し、
前記第１区間用収差補正、前記第２区間用収差補正及び前記第３区間用収差補正の補正量の切替えに応じて、前記補正係数を切り替える、請求項１～６の何れか一項に記載の観察装置。

【請求項8】

前記入力部は、前記対象物に対して行う検査の内容に関する入力を受け付け、
前記制御部は、
前記第１区間用収差補正、前記第２区間用収差補正及び前記第３区間用収差補正の補正量を、前記入力部で受け付けた前記検査の内容に関する入力に応じて切り替える、請求項１～７の何れか一項に記載の観察装置。

【請求項9】

前記入力部は、前記対象物に対して行うレーザ加工の加工条件の種類に関する入力を受け付け、
前記制御部は、
前記第１区間用収差補正、前記第２区間用収差補正及び前記第３区間用収差補正の補正量を、前記入力部で受け付けた前記加工条件の種類に関する入力に応じて切り替える、請求項１～８の何れか一項に記載の観察装置。

【請求項10】

前記入力部は、前記対象物の厚さに関する入力を受け付け、
前記制御部は、前記第１区間用収差補正、前記第２区間用収差補正及び前記第３区間用収差補正の補正量を、前記入力部で受け付けた前記対象物の厚さに関する入力に応じて切り替える、請求項１～９の何れか一項に記載の観察装置。

【請求項11】

前記入力部は、
入力モードが簡易入力モード及び詳細入力モードの何れであるかに関する入力を受け付けると共に、
前記入力モードとして前記詳細入力モードに関する入力を受け付けた場合に、前記第１区間用収差補正、前記第２区間用収差補正及び前記第３区間用収差補正の補正量の入力を受け付ける、請求項１～１０の何れか一項に記載の観察装置。

【請求項12】

前記第１区間の前記第２区間側と前記第２区間の前記第１区間側とは、第１重複区間で互いに重複し、
前記第２区間の前記第３区間側と前記第３区間の前記第２区間側とは、第２重複区間で互いに重複し、
前記制御部は、
前記収差補正部により前記第１区間用収差補正を行いながら前記第１重複区間を前記撮像部で撮像する処理と、
前記収差補正部により前記第２区間用収差補正を行いながら前記第１重複区間を前記撮像部で撮像する撮像処理と、
前記収差補正部により前記第２区間用収差補正を行いながら前記第２重複区間を前記撮像部で撮像する処理と、
前記収差補正部により前記第３区間用収差補正を行いながら前記第２重複区間を前記撮像部で撮像する撮像処理と、を実行する、請求項１～１１の何れか一項に記載の観察装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、観察装置に関する。

【背景技術】

【0002】

対象物に透過性を有する透過光を用いて、対象物を観察する観察装置が知られている。この種の技術として、例えば特許文献１には、レーザ加工装置に備え付けられた赤外線カメラにより、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観察することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－６４７４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したような観察装置では、対象物の正確な観察を実現するべく、透過光の球面収差等を補正する収差補正が行われる場合がある。この場合、収差補正の補正量を固定すると、タクト（作業効率）は高いものの収差を十分に補正できないおそれがある。一方、集光レンズに設けられた補正環を観察の都度にユーザが回すことで、収差補正の補正量を最適化することも考えられる。しかしこの場合、例えば対象物において観察する深さ位置が変わると適正な補正量も変わることから、補正量の調整のためにタクトが低下するおそれがある。

【0005】

そこで、本発明は、高いタクトと対象物の正確な観察との両立を実現することが可能な観察装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る観察装置は、対象物に透過性を有する透過光を用いて対象物を観察する装置であって、透過光を対象物に向けて集光する集光レンズと、対象物で反射した透過光を受光し、対象物を撮像する撮像部と、集光レンズを対象物に対して相対的に移動させる移動部と、ユーザからの入力を受け付ける入力部と、透過光の収差補正を行う収差補正部と、少なくとも収差補正部を制御する制御部と、を備え、収差補正部は、収差補正の補正量を切替え可能に構成され、制御部は、対象物における透過光入射面側の第１区間を撮像部で撮像する場合の収差補正部による収差補正である第１区間用収差補正と、対象物における内部の第２区間を撮像部で撮像する場合の収差補正部による収差補正である第２区間用収差補正と、対象物における透過光入射面の反対面側の第３区間を撮像部で撮像する場合の収差補正部による収差補正である第３区間用収差補正と、の少なくとも何れかの補正量を、入力部で受け付けた入力に応じて切り替える。

【0007】

この観察装置では、対象物において観察する区間を第１～第３区間（すなわち、対象物の透過光入射面側、内部、及び、透過光入射面の反対面側）に分け、これら第１～第３区間を観察する場合に、そのそれぞれ毎にユーザの入力に応じて切り替えられた補正量で収差補正を行うことができる。これにより、ユーザの入力に応じて適正化されるように補正量を切り替えることができると共に、当該切替えの頻度を抑えて高いタクトを維持することが可能となる。すなわち、高いタクトと対象物の正確な観察との両立を実現することが可能となる。

【0008】

本発明に係る観察装置では、収差補正部は、収差補正の補正量を少なくとも第１補正量と第２補正量と第３補正量との間で切替え可能に構成され、制御部は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を、入力部で受け付けた入力に応じて、第１補正量、第２補正量及び第３補正量の中で切り替えてもよい。この場合、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の各補正量の切替えを、簡易に実現することが可能となる。

【0009】

本発明に係る観察装置では、集光レンズは、第１集光レンズ、第２集光レンズ及び第３集光レンズを有し、収差補正部は、第１集光レンズに設けられ、第１補正量の収差補正を実現する第１収差補正部と、第２集光レンズに設けられ、第２補正量の収差補正を実現する第２収差補正部と、第３集光レンズに設けられ、第３補正量の収差補正を実現する第３収差補正部と、第１集光レンズ、第２集光レンズ及び第３集光レンズが取り付けられ、第１集光レンズ、第２集光レンズ及び第３集光レンズの何れかを透過光の光軸上に配置すると共に、透過光の光軸上に配置する第１集光レンズ、第２集光レンズ及び第３集光レンズの何れかが切り替わるように可動するレボルバと、を有していてもよい。この場合、レボルバにより透過光の光軸上の集光レンズを第１～第３集光レンズの間で切り替えることで、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の各補正量を第１～第３補正量の間で切り替えることが可能となる。

【0010】

本発明に係る観察装置では、第１補正量は、第２補正量よりも小さく、第２補正量は、第３補正量よりも小さくてもよい。このような大小関係の第１～第３補正量を利用して、補正量を適正化することが可能となる。

【0011】

本発明に係る観察装置では、第１区間用収差補正は、対象物における透過光入射面に露出する亀裂の有無を検査するための収差補正であり、第３区間用収差補正は、対象物における透過光入射面の反対面に露出する亀裂の有無を検査するための収差補正であってもよい。この場合、対象物における透過光入射面に露出する亀裂の有無、及び、対象物における透過光入射面の反対面に露出する亀裂の有無について、精度よく検査することが可能となる。また、本発明に係る観察装置では、第２区間用収差補正は、対象物の内部に形成された改質領域を検査するための収差補正であってもよい。この場合、対象物の内部に形成された改質領域について精度よく検査することが可能となる。

【0012】

本発明に係る観察装置では、制御部は、移動部による集光レンズの移動量と補正係数とに基づいて、検出対象の位置に関する情報を取得し、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量の切替えに応じて、補正係数を切り替えてもよい。この場合、対象物における検出対象（例えば改質領域等）の深さ位置を精度よく取得することが可能となる。

【0013】

本発明に係る観察装置では、入力部は、対象物に対して行う検査の内容に関する入力を受け付け、制御部は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を、入力部で受け付けた検査の内容に関する入力に応じて切り替えてもよい。この場合、ユーザからの検査の内容に関する入力に応じて、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を適正化することが可能となる。

【0014】

本発明に係る観察装置では、入力部は、対象物に対して行うレーザ加工の加工条件の種類に関する入力を受け付け、制御部は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を、入力部で受け付けた加工条件の種類に関する入力に応じて切り替えてもよい。この場合、ユーザからの加工条件の種類に関する入力に応じて、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を適正化することが可能となる。

【0015】

本発明に係る観察装置では、入力部は、対象物の厚さに関する入力を受け付け、制御部は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を、入力部で受け付けた対象物の厚さに関する入力に応じて切り替えてもよい。この場合、ユーザからの対象物の厚さに関する入力に応じて、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を適正化することが可能となる。

【0016】

本発明に係る観察装置では、入力部は、入力モードが簡易入力モード及び詳細入力モードの何れであるかに関する入力を受け付けると共に、入力モードとして詳細入力モードに関する入力を受け付けた場合に、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量の入力を受け付けてもよい。この場合、ユーザは、入力モードとして詳細入力モードを入力することで、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を入力することが可能となる。

【0017】

本発明に係る観察装置では、第１区間の第２区間側と第２区間の第１区間側とは、第１重複区間で互いに重複し、第２区間の第３区間側と第３区間の第２区間側とは、第２重複区間で互いに重複し、制御部は、収差補正部により第１区間用収差補正を行いながら第１重複区間を撮像部で撮像する処理と、収差補正部により第２区間用収差補正を行いながら第１重複区間を撮像部で撮像する撮像処理と、収差補正部により第２区間用収差補正を行いながら第２重複区間を撮像部で撮像する処理と、収差補正部により第３区間用収差補正を行いながら第２重複区間を撮像部で撮像する撮像処理と、を実行してもよい。この場合、対象物の第１及び第２重複区間において、より正確な観察が可能となる。また、対象物の厚さ等の入力内容に応じて第１及び第３区間用収差収差補正のみでも正確に観察可能な場合もある。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、高いタクトと対象物の正確な観察との両立を実現することが可能な観察装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、実行形態に係るレーザ加工装置を示す構成図である。

【図2】図２は、図１の対象物を示す平面図である。

【図3】図３は、図２の対象物の一部分を示す断面図である。

【図4】図４は、図１のレーザ加工ヘッドを示す構成図である。

【図5】図５は、図１の観察ユニットを示す構成図である。

【図6】図６は、図１の観察ユニットの透過光集光レンズ及びレボルバを示す斜視図である。

【図7】図７は、図１のレーザ加工装置における動作例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、直接観察及び裏面反射観察を説明するための対象物の断面図である。

【図9】図９（ａ）は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量に関するデータテーブルの例を示す図である。図９（ｂ）は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量に関するデータテーブルの他の例を示す図である。

【図10】図１０は、対象物の検査のための観察を行う場合におけるＧＵＩの入力画面の例を示す図である。

【図11】図１１は、対象物の検査のための観察を行う場合におけるＧＵＩの入力画面の他の例を示す図である。

【図12】図１２は、加工条件の策定のための対象物の観察を行う場合におけるＧＵＩの入力画面の例を示す図である。

【図13】図１３は、加工条件の策定のための対象物の観察を行う場合におけるＧＵＩの入力画面の他の例を示す図である。

【図14】図１４は、図１の観察装置において対象物の検査のための観察を行う場合の処理を示すフローチャートである。

【図15】図１５は、図１４の処理を説明するための対象物の概略断面図である。

【図16】図１６は、図１の観察装置において加工条件の策定のための観察を行う場合の処理を示すフローチャートである。

【図17】図１７は、図１６の続きを示すフローチャートである。

【図18】図１８は、図１７の続きを示すフローチャートである。

【図19】図１９（ａ）は、図１６の処理を説明するための対象物の概略断面図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）の続きを示す概略断面図である。

【図20】図２０は、図１９（ｂ）の続きを示す概略断面図である。

【図21】図２１は、収差補正の補正量と複数種の検査内容の判定との関係を示す表である。

【図22】図２２は、第１変形例に係る観察ユニットを示す斜視図である。

【図23】図２３は、第２変形例に係る観察ユニットを示す斜視図である。

【図24】図２４は、第３変形例に係る観察ユニットの構成を示す概略図である。

【図25】図２５は、第４変形例に係る観察ユニットの構成を示す概略図である。

【図26】図２６は、変形例に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、実施形態について、図面を参照して詳細を説明する。各図の説明において、同一又は相当する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。各図には、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸によって規定される直交座標系を示す場合がある。一例として、Ｘ方向及びＹ方向は、互いに交差（直交）する第１水平方向及び第２水平方向であり、Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に交差（直交）する鉛直方向である。

【0021】

図１に示されるように、実施形態に係るレーザ加工装置１は、ステージ２と、レーザ加工ヘッド３と、アライメント用カメラ５，６と、観察ユニット４と、第１鉛直移動機構７Ａと、第２鉛直移動機構７Ｂと、第１水平移動機構８Ａと、第２水平移動機構８Ｂと、制御部９と、ＧＵＩ（Graphical User Interface）１０と、を備える。レーザ加工装置１は、対象物２０にレーザ光Ｌを照射することにより、対象物２０に改質領域１２（図４参照）を形成する装置である。

【0022】

図２及び図３に示されるように、対象物２０は、例えばウェハである。対象物２０は、半導体基板２１と、機能素子層２２と、を備えている。半導体基板２１は、表面２１ａ及び裏面２１ｂを有する。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の表面２１ａに形成されている。機能素子層２２は、表面２１ａに沿って２次元に配列された複数の機能素子２２ａを含む。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、対象物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、ベアウェハであってもよい。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。

【0023】

対象物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、対象物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、対象物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。本実施形態では、複数の機能素子２２ａは、表面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。

【0024】

図１に示されるように、ステージ２上には、対象物２０が載置される。ステージ２は、例えば対象物２０を吸着することにより、対象物２０を支持する。ステージ２は、第１水平移動機構８ＡによりＸ方向に沿って移動可能である。ステージ２は、第２水平移動機構８ＢによりＹ方向に沿って移動可能である。ステージ２は、Ｚ方向に沿う回転軸を中心に回転可能に構成されている。ステージ２は、モータ等の公知の回転駆動装置（不図示）を有し、その駆動力により回転軸を中心回転駆動される。ステージ２の回転は、制御部９により制御される。

【0025】

図１及び図４に示されるように、レーザ加工ヘッド３は、ステージ２に支持された対象物２０に対して透過性を有するレーザ光Ｌを照射する照射部である。レーザ加工ヘッド３は、対象物２０の内部にレーザ光Ｌを集光する。ステージ２に支持された対象物２０の内部にレーザ光Ｌが集光されると、レーザ光Ｌの集光位置（集光領域の少なくとも一部）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２０の内部に改質領域１２が形成される。

【0026】

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２０の切断に利用される。

【0027】

レーザ加工ヘッド３は、レーザ光集光レンズ３３及び観察カメラ３５を筐体Ｈ３内に有する。レーザ加工ヘッド３の筐体Ｈ３内には、外部の光源３１からレーザ光Ｌが入射される。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。レーザ光集光レンズ３３は、レーザ光Ｌをステージ２に支持された対象物２０に集光する。レーザ加工ヘッド３では、光源３１から入射されたレーザ光Ｌは、筐体Ｈ３内においてダイクロイックミラー３２を介してレーザ光集光レンズ３３に入射し、レーザ光集光レンズ３３により対象物２０に集光される。レーザ光集光レンズ３３は、複数の対物レンズを含むレンズユニットであってもよい。筐体Ｈ３は、その側面に設けられた取付部３９を含み、この取付部３９を介して後述の第１鉛直移動機構７Ａに接続されて支持されている。

【0028】

観察カメラ３５は、ステージ２に支持された対象物２０を可視光Ｖにより撮像する。観察カメラ３５は、可視光源３６から出射した可視光Ｖによる対象物２０の像を撮像する。具体的には、可視光源３６から出射した可視光Ｖは、ダイクロイックミラー３７で反射され、ダイクロイックミラー３２を透過した後、レーザ光集光レンズ３３を介して対象物２０に照射される。当該可視光Ｖは、対象物２０のレーザ光入射面で反射され、レーザ光集光レンズ３３及びダイクロイックミラー３２，３７を透過し、レンズ３８を介して観察カメラ３５で受光される。可視光Ｖの光路上には、可視光Ｖに目盛り線を付与するレチクル（不図示）が設けられていてもよい。観察カメラ３５は、制御部９に接続されている。観察カメラ３５は、撮像した可視画像を制御部９に出力する。観察カメラ３５としては、特に限定されず、要求される性能を満たしていれば、公知の種々のカメラを用いることができる。

【0029】

アライメント用カメラ５，６は、対象物２０におけるレーザ光Ｌの集光位置の位置合わせ（以下、単に「アライメント」ともいう）に用いられる情報を取得する。アライメント用カメラ５，６は、光を対象物２０に照射し、対象物２０から戻る当該光を検出することで、アライメントに用いられる情報として画像を取得する。アライメント用カメラ５，６は、ステージ２に支持された対象物２０を撮像する。

【0030】

アライメント用カメラ５は、対象物２０に対して透過性を有する光を出力する光源を有する。光源は、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、近赤外領域の光を出力する。アライメント用カメラ５は、対象物２０における表面２１ａで反射された光を検出する光検出部を有する。光検出部は、例えば、Ｓｉカメラ又はＩｎＧａＡｓカメラによって構成されており、近赤外領域の光を検出する。

【0031】

例えばアライメント用カメラ５は、レーザ光入射面である裏面２１ｂ側から光を対象物２０に照射すると共に、表面２１ａ（機能素子層２２）から戻る光を検出することにより、機能素子層２２を撮像する。また例えば、アライメント用カメラ５は、同様に、裏面２１ｂ側から光を対象物２０に照射すると共に、半導体基板２１における改質領域１２の形成位置から戻る光を検出することにより、改質領域１２を含む領域の画像を取得する。これらの画像は、アライメントに用いられる。アライメント用カメラ６は、そのレンズがより低倍率である点を除いて、アライメント用カメラ５と同様の構成を備える。アライメント用カメラ６は、アライメント用カメラ５と同様にアライメントに用いられる。

【0032】

アライメント用カメラ５，６は、レーザ加工ヘッド３に設けられ、レーザ加工ヘッド３と一体で移動する。図示する例では、アライメント用カメラ５，６は、レーザ加工ヘッド３の取付部３９に固定されている。アライメント用カメラ５，６は、制御部９に接続されている。アライメント用カメラ５，６は、撮像した画像を制御部９に出力する。アライメント用カメラ５，６としては、特に限定されず、要求される性能を満たしていれば、公知の種々のカメラを用いることができる。

【0033】

図１及び図５に示されるように、観察ユニット４は、対象物２０に透過性を有する透過光を用いて対象物２０を観察する。観察ユニット４は、対象物２０に透過光を照射し、対象物２０から戻る当該透過光を検出することで、対象物２０の内部を観察する。例えば観察ユニット４は、対象物２０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１４の先端を撮像する。

【0034】

図５に示されるように、観察ユニット４は、光源４１と、ミラー４２と、透過光集光レンズ（集光レンズ）４３と、光検出部４４と、を筐体Ｈ４内に備える。筐体Ｈ４は、その側面に設けられた取付部４９を含み、この取付部４９を介して後述の第２鉛直移動機構７Ｂに接続されて支持されている。観察ユニット４は、制御部９に接続されている。観察ユニット４は、光検出部４４で撮像した画像（内部画像）を制御部９に出力する。

【0035】

光源４１は、透過性を有する透過光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、近赤外領域の透過光Ｉ１を出力する。光源４１から出力された透過光Ｉ１は、ミラー４２によって反射されて透過光集光レンズ４３を通過し、半導体基板２１の裏面２１ｂ側から対象物２０に照射される。

【0036】

透過光集光レンズ４３は、透過光Ｉ１を対象物２０の半導体基板２１に向けて集光するレンズである。透過光集光レンズ４３は、半導体基板２１の表面２１ａで反射された透過光Ｉ１を通過させる。透過光集光レンズ４３は、第１集光レンズ４３Ａ、第２集光レンズ４３Ｂ及び第３集光レンズ４３Ｃを有する（図６参照）。第１集光レンズ４３Ａ、第２集光レンズ４３Ｂ及び第３集光レンズ４３Ｃの各仕様は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。第１集光レンズ４３Ａ、第２集光レンズ４３Ｂ及び第３集光レンズ４３Ｃの外形は、その光軸を軸方向とする円柱状を呈している。

【0037】

光検出部４４は、透過光集光レンズ４３及びミラー４２を透過した透過光Ｉ１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いる。光検出部４４は、対象物２０で反射した近赤外領域の透過光Ｉ１を受光し、対象物２０を撮像する。光検出部４４は、撮像部を構成する。

【0038】

観察ユニット４は、透過光Ｉ１の収差補正（以下、単に「収差補正」ともいう）を行う収差補正部４６を備える。収差補正部４６は、収差補正の補正量を切替え可能に構成されている。収差補正部４６は、透過光Ｉ１に生じる球面収差を補正する。球面収差は、球面を含む光学系において、点光源からの光線が焦点に収束せずばらつく収差をいう。例えばレンズに光が入射されると、レンズの光軸に近いところを通る光と光軸から離れたところを通る光とは１点に集まらず広がってしまう場合があり、これが球面収差である。収差補正部４６は、第１収差補正部４７Ａ、第２収差補正部４７Ｂ、第３収差補正部４７Ｃ及びレボルバ４８を含む。

【0039】

第１収差補正部４７Ａは、第１集光レンズ４３Ａに設けられ、第１補正量の収差補正を実現する。第１収差補正部４７Ａは、補正環４７ｘを有する。つまり、第１集光レンズ４３Ａは、いわゆる補正環レンズを構成する。第１収差補正部４７Ａでは、補正環４７ｘを回転させることで第１集光レンズ４３Ａを構成するレンズ群の一部を光軸方向に移動させ、これにより、第１補正量を調整する。第２収差補正部４７Ｂは、第２集光レンズ４３Ｂに設けられ、第２補正量の収差補正を実現する。第２収差補正部４７Ｂは、補正環４７ｙを有する。つまり、第２集光レンズ４３Ｂは、いわゆる補正環レンズを構成する。第２収差補正部４７Ｂでは、補正環４７ｙを回転させることで第２集光レンズ４３Ｂを構成するレンズ群の一部を光軸方向に移動させ、これにより、第２補正量を調整する。

【0040】

第３収差補正部４７Ｃは、第３集光レンズ４３Ｃに設けられ、第３補正量の収差補正を実現する。第３収差補正部４７Ｃは、補正環４７ｚを有する。つまり、第３集光レンズ４３Ｃは、いわゆる補正環レンズを構成する。第３収差補正部２７Ｃは、補正環４７ｚを回転させることで第３集光レンズ４３Ｃを構成するレンズ群の一部を光軸方向に移動させ、これにより、第３補正量を調整する。補正環４７ｘ，４７ｙ，４７ｚの回転は、ユーザによる手動で実現されてもよいし、制御部９の制御下において不図示の駆動部により実現されてもよい。第１収差補正部４７Ａ、第２収差補正部４７Ｂ及び第３収差補正部４７Ｃとしては、特に限定されず、例えば非球面レンズを用いてもよい。

【0041】

レボルバ４８は、固定部４８ａ及び回転部４８ｂを含む。固定部４８ａは、筐体Ｈ４に固定されている。回転部４８ｂは、Ｚ方向を厚さ方向とする円板状を呈し、その中心を通る回転軸を基軸に固定部４８ａに対して回転可能に設けられている。回転部４８ｂにおいて周方向に等間隔の３つの位置には、第１集光レンズ４３Ａ、第２集光レンズ４３Ｂ及び第３集光レンズ４３Ｃが取り付けられている。第１集光レンズ４３Ａ、第２集光レンズ４３Ｂ及び第３集光レンズ４３Ｃは、その光軸をＺ方向に沿う向きにして配置されている。

【0042】

レボルバ４８は、第１集光レンズ４３Ａ、第２集光レンズ４３Ｂ及び第３集光レンズ４３Ｃの何れかを透過光Ｉ１の光軸上に配置すると共に、透過光Ｉ１の光軸上に配置する第１集光レンズ４３Ａ、第２集光レンズ４３Ｂ及び第３集光レンズ４３Ｃの何れかが切り替わるように可動（回転軸を基軸に固定部４８ａに対して回転）する。以上の構成により、収差補正部４６は、レボルバ４８の回転部４８ｂを回転させることで、収差補正の補正量を少なくとも第１補正量と第２補正量と第３補正量との間で切替え可能に構成される。

【0043】

図１に示されるように、第１鉛直移動機構７Ａは、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド３をアライメント用カメラ５，６と共に移動させる移動機構である。第１鉛直移動機構７Ａは、柱状の第１ベース部７５に設けられた第１鉛直軸７１を有する。第１ベース部７５は、例えば設置面等に固定されている。第１鉛直軸７１は、Ｚ方向に沿って延在する。第１鉛直軸７１には、レーザ加工ヘッド３の取付部３９がＺ方向に沿って移動可能に取り付けられている。このような第１鉛直移動機構７Ａは、不図示の駆動源の駆動力により、レーザ加工ヘッド３を第１鉛直軸７１に沿ってＺ方向に移動させる。第１鉛直移動機構７Ａとしては、特に限定されず、レーザ加工ヘッド３をＺ方向に移動できれば種々の機構を用いることができる。

【0044】

第２鉛直移動機構７Ｂは、Ｚ方向に沿って観察ユニット４を移動させる移動機構である。第２鉛直移動機構７Ｂは、例えば設置面等に固定された柱状の第２ベース部７６に設けられた第２鉛直軸７２を有する。第２ベース部７６は、第１ベース部７５に対してＸ方向に離間する。例えば第１ベース部７５に対する第２ベース部７６の離間距離は、レーザ加工ヘッド３のＸ方向の幅以上である。

【0045】

第２鉛直軸７２は、Ｚ方向に沿って延在する。第２鉛直軸７２には、観察ユニット４の取付部４９がＺ方向に沿って移動可能に取り付けられている。このような第２鉛直移動機構７Ｂは、不図示の駆動源の駆動力により、観察ユニット４を第２鉛直軸７２に沿ってＺ方向に移動させる。第２鉛直移動機構７Ｂとしては、特に限定されず、観察ユニット４をＺ方向に移動できれば種々の機構を用いることができる。第２鉛直移動機構７Ｂは、透過光集光レンズ４３を対象物２０に対して相対的に移動させる移動部を構成する。

【0046】

第１水平移動機構８Ａは、Ｘ方向に沿ってステージ２を移動させる移動機構である。第１水平移動機構８Ａは、例えば設置面等に固定された第１水平軸８１を有する。第１水平軸８１は、Ｘ方向に沿って延在する。第１水平軸８１には、第２水平移動機構８Ｂを介してステージ２がＸ方向に沿って移動可能に取り付けられている。このような第１水平移動機構８Ａは、不図示の駆動源の駆動力により、ステージ２及び第２水平移動機構８Ｂを第１水平軸８１に沿ってＸ方向に移動させる。第１水平移動機構８Ａとしては、特に限定されず、ステージ２をＸ方向に移動できれば種々の機構を用いることができる。

【0047】

第２水平移動機構８Ｂは、Ｙ方向に沿ってステージ２を移動させる移動機構である。第２水平移動機構８Ｂは、例えば第１水平移動機構８Ａ上に設けられた第２水平軸８２を有する。第２水平軸８２は、Ｙ方向に沿って延在する。第２水平軸８２には、ステージ２がＹ方向に沿って移動可能に取り付けられている。第２水平軸８２は、ステージ２と共に第１水平軸８１に沿って移動可能である。このような第２水平移動機構８Ｂは、不図示の駆動源の駆動力により、ステージ２を第２水平軸８２に沿ってＹ方向に移動させる。第２水平移動機構８Ｂとしては、特に限定されず、ステージ２をＹ方向に移動できれば種々の機構を用いることができる。

【0048】

制御部９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９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。制御部９は、レーザ加工装置１の各種の動作を制御する。制御部９は、ステージ２の回転駆動装置、レーザ加工ヘッド３、アライメント用カメラ５，６、観察ユニット４、第１鉛直移動機構７Ａ、第２鉛直移動機構７Ｂ、第１水平移動機構８Ａ、第２水平移動機構８Ｂ及びＧＵＩ１０の動作を制御する。

【0049】

ＧＵＩ１０は、各種の情報を表示する。ＧＵＩ１０は、観察ユニット４の撮像結果、及び、アライメント用カメラ５，６の撮像結果を表示する。ＧＵＩ１０は、例えばタッチパネルディスプレイを含む。ＧＵＩ１０には、ユーザのタッチ等の操作により、加工条件等に関する各種の設定が入力される。ＧＵＩ１０は、ユーザからの入力を受け付ける入力部を構成する。

【0050】

レーザ加工装置１では、一例として、半導体基板２１の裏面２１ｂ側から対象物２０にレーザ光Ｌを照射すると共に、ステージ２をライン１５に沿って移動させ、対象物２０に対してレーザ光Ｌの集光位置（集光点）をライン１５に沿って相対的に移動させることにより、複数の改質スポットがライン１５に沿って並ぶように形成される。１つの改質スポットは、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の集合である。隣り合う改質スポットは、対象物２０に対する集光位置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。本実行形態では、図４に示されるように、ライン１５に沿って半導体基板２１の内部に２列の改質領域１２を形成する。２列の改質領域１２は、対象物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１２は、半導体基板２１に対して２つの集光位置Ｃ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。

【0051】

レーザ加工装置１では、上述したように、レーザ加工ヘッド３の筐体Ｈ３が第１鉛直移動機構７ＡでＺ方向に移動可能に支持されており、これにより、レーザ加工ヘッド３及びレーザ加工ヘッド３に設けられたアライメント用カメラ５，６は、Ｚ方向に移動可能で、且つ、Ｘ方向及びＹ方向には移動不能に構成される。レーザ加工装置１では、上述したように、観察ユニット４の筐体Ｈ４が第２鉛直移動機構７ＢでＺ方向に移動可能に支持されており、これにより、観察ユニット４は、Ｚ方向に移動可能で、且つ、Ｘ方向及びＹ方向には移動不能に構成される。上記において、ステージ２、観察ユニット４、第２鉛直移動機構７Ｂ、制御部９、ＧＵＩ１０、第１水平移動機構８Ａ及び第２水平移動機構８Ｂは、観察装置１００を構成する。

【0052】

次に、レーザ加工装置１の動作の概要について、図７のフローチャートを参照して例示する。まず、起動後、各装置のウォームアップ及びキャリブレーションを行った後、不図示のロボットアームによりステージ２上に対象物２０を載置し、対象物２０をステージ２上に吸着させる（ステップＳ１０１）。続いて、アライメントを行う（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２では、制御部９により、アライメント用カメラ５又はアライメント用カメラ６で取得された画像（例えば、対象物２０が有する機能素子層２２の像）に基づいて第１水平移動機構８Ａ及び第２水平移動機構８Ｂの動作を制御し、レーザ光Ｌの集光位置がアライメント位置に合うようにＸ方向及びＹ方向に沿ってステージ２を移動させる。例えばアライメント位置は、Ｚ方向から見てライン１５上の加工開始位置（所定位置）である。また、ステップＳ１０２では、アライメント時のステージ２の位置情報を、アライメント情報として取得する。

【0053】

続いて、ハイトセットを行う（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３では、制御部９により、観察カメラ３５によって取得された可視画像（例えば、対象物２０のレーザ光入射面の像）に基づいて第１鉛直移動機構７Ａの動作を制御し、レーザ光Ｌの集光位置がレーザ光入射面上に位置するように、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド３（すなわち、レーザ光集光レンズ３３）を移動させる。続いて、制御部９により第１鉛直移動機構７Ａの動作を制御し、ハイトセット時の位置を基準としてレーザ光Ｌの集光位置がレーザ光入射面から所定深さに位置するように、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド３を移動させる。続いて、制御部９により、レーザ加工ヘッド３からのレーザ光ＬのＯＮ／ＯＦＦ、並びに、第１水平移動機構８Ａ、第２水平移動機構８Ｂ及びステージ２の回転駆動装置の動作を適宜制御し、レーザ光Ｌの集光位置が複数のライン１５に沿って相対的に移動するようにステージ２を移動させる。これにより、複数のライン１５に沿って対象物２０の内部に改質領域１２を形成する（ステップＳ１０４）。

【0054】

続いて、対象物２０の内部観察を行う。対象物２０の内部観察では、制御部９によりステージ２の回転駆動装置、第１水平移動機構８Ａ及び第２水平移動機構８Ｂの動作を制御し、観察ユニット４による内部観察の開始位置に対象物２０が位置するようにステージ２を移動させる（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５では、上記ステップＳ１０２で取得したアライメント情報に基づいて、対象物２０のアライメント位置（ここでは、ライン１５上の加工開始位置）に透過光集光レンズ４３の光軸が合うように、Ｘ方向、Ｙ方向及びθ方向における対象物２０の位置を制御する。

【0055】

続いて、観察ユニット４により対象物２０の内部観察を行い、複数の内部画像を取得する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６では、例えば各ライン１５の少なくとも一箇所において、制御部９の制御のもと、観察ユニット４により次の内部観察処理を実行する。すなわち、第２鉛直移動機構７ＢによりＺ方向に沿って観察ユニット４を移動させ、対象物２０の内部の複数の位置に透過光Ｉ１の集光位置を合わせて対象物２０を撮像し、複数の内部画像を取得する。複数の内部画像のそれぞれに対して観察ユニット４の移動量に関する情報を関連付け、これを撮像データとして取得する。このような撮像データの取得を、同じライン１５上又は別のライン１５上の他の箇所に透過光集光レンズ４３の光軸を合わせて繰り返す。

【0056】

続いて、制御部９により、取得した撮像データに基づいて加工状態を判定する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７では、一例として、画像認識によって複数の撮像データにおける内部画像のうち亀裂１４の像が相対的に鮮明な何れかを自動的に判定する（ＡＩ判定を行う）。制御部９は、判定した当該内部画像を撮像したときの移動量に基づいて亀裂位置を算出する。亀裂位置は、例えば、所定の補正係数を移動量に乗じることにより算出できる。補正係数については、後述する。また、制御部９は、取得された亀裂位置等に基づいて、改質領域１２の位置等を推定する。続いて、制御部９は、上記ステップＳ１０７で判定した判定結果を任意の記憶装置に保存する。制御部９により、上記ステップＳ１０７で判定した判定結果をＧＵＩ１０に表示させる（ステップＳ８）。以上により、処理を終了する。

【0057】

本実施形態の観察ユニット４による観察では、例えば「直接観察」及び「裏面反射観察」により、亀裂１４及び改質領域１２を検出し、それらの位置に関する情報を取得することができる。図８に示されるように、直接観察は、透過光Ｉ１を裏面２１ｂから入射させつつ、表面２１ａでの反射を経ることなく直接的に透過光Ｉ１の集光点を亀裂１４に合わせた場合（裏面２１ｂ側から亀裂１４に焦点Ｆを合わせた場合）の観察である。裏面反射観察は、透過光Ｉ１を裏面２１ｂから入射させつつ、表面２１ａで反射された透過光Ｉ１の集光点を亀裂１４に合わせた場合（表面２１ａに対して裏面２１ｂとは反対側の領域に裏面２１ｂ側から焦点を合わせて、表面２１ａに関して焦点と対称な仮想焦点を亀裂１４に合わせた場合）の観察である。

【0058】

本実施形態における加工状態の判定（ＡＩ判定）では、例えば、対象物２０の内部画像について、まず、直線群を検出する。直線群の検出には、Ｈｏｕｇｈ変換又はＬＳＤ（Line Segment Detector）等のアルゴリズムが用いられる。Ｈｏｕｇｈ変換とは、画像上の点に対してその点を通る全ての直線を検出し特徴点をより多く通る直線に重み付けしながら直線を検出する手法である。ＬＳＤとは、画像内の輝度値の勾配と角度を計算することにより線分となる領域を推定し、該領域を矩形に近似することにより直線を検出する手法である。直線群について亀裂線との類似度を算出することにより、直線群から亀裂１４を検出する。

【0059】

また、本実施形態における加工状態の判定（ＡＩ判定）では、例えば、対象物２０の内部画像について、画像内のコーナー（エッジの集中）をキーポイントとして検出し、その位置、大きさ、方向を検出して特徴点を検出する。このようにして特徴点を検出する手法としては、Ｅｉｇｅｎ、Ｈａｒｒｉｓ、Ｆａｓｔ、ＳＩＦＴ、ＳＵＲＦ、ＳＴＡＲ、ＭＳＥＲ、ＯＲＢ、ＡＫＡＺＥ等が知られている。改質領域（だ痕）１２は、円形や矩形等の形が一定間隔で並ぶため、コーナーとしての特徴が強い。このため、画像内の特徴点の特徴量を集計することにより、改質領域１２を高精度に検出することが可能になる。深さ方向にシフトして撮像した画像毎の特徴量合計を比較すると、亀裂１４の列量を示すような山の変化が確認できる。当該変化のピークを改質領域１２の位置として推定する。

【0060】

次に、本実施形態の制御部９における処理及びＧＵＩ１０の入力に関して、具体的に説明する。

【0061】

制御部９は、収差補正部４６を制御する。制御部９は、対象物２０における透過光入射面側の第１区間を光検出部４４で撮像する場合の収差補正部４６による収差補正である第１区間用収差補正と、対象物２０における内部の第２区間を光検出部４４で撮像する場合の収差補正部４６による収差補正である第２区間用収差補正と、対象物２０における透過光入射面の反対面側の第３区間を光検出部４４で撮像する場合の収差補正部４６による収差補正である第３区間用収差補正と、の少なくとも何れかの補正量を、ＧＵＩ１０で受け付けた入力に応じて切り替える。

【0062】

第１区間用収差補正は、対象物２０における透過光Ｉ１が入射する透過光入射面である裏面２１ｂに露出する亀裂１４の有無を検査するための収差補正であってもよい。第１区間用収差補正は、対象物２０における裏面２１ｂ側の改質領域１２（打痕）を検査するための収差補正であってもよい。第２区間用収差補正は、対象物２０における内部（表面２１ａ側以外で且つ裏面２１ｂ側以外の部分）に形成された改質領域１２を検査するための収差補正であってもよい。第２区間用収差補正は、対象物２０の内部において、切断後の切断面に凹凸（いわゆる端面凹凸）として出現し得る箇所、及び、黒い筋状の箇所（いわゆる黒筋）の有無を検査するための収差補正であってもよい。第３区間用収差補正は、対象物２０における透過光入射面の反対面である表面２１ａに露出する亀裂１４の有無を検査するための収差補正であってもよい。第３区間用収差補正は、対象物２０における表面２１ａ側の改質領域１２を検査するための収差補正であってもよい。

【0063】

第１～第３区間の範囲については、対象物２０に厚さ毎に設定されて制御部９に記憶されていてもよいし、後述するようにＧＵＩ１０を介して入力又は選択可能であってもよい。例えば、制御部９は、ＧＵＩ１０の入力内容別で第１～第３区画用収差補正の各補正量が分けられてなるデータテーブルを予め記憶し、当該データテーブルとＧＵＩ１０にて実際に受け付けた入力とに基づくことで、第１～第３区画用収差補正の補正量を切り替えてもよい。

【0064】

制御部９は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を、ＧＵＩ１０で受け付けた入力に応じて、第１補正量、第２補正量及び第３補正量の中で切り替える。具体的には、制御部９は、収差補正の補正量を第１補正量へ切り替える場合には、第１収差補正部４７Ａが設けられた第１集光レンズ４３Ａが透過光Ｉ１の光軸上に配置されるように、レボルバ４８を回転させる。制御部９は、収差補正の補正量を第２補正量へ切り替える場合には、第２収差補正部４７Ｂが設けられた第２集光レンズ４３Ｂが透過光Ｉ１の光軸上に配置されるように、レボルバ４８を回転させる。制御部９は、収差補正の補正量を第３補正量へ切り替える場合には、第３収差補正部４７Ｃが設けられた第３集光レンズ４３Ｃが透過光Ｉ１の光軸上に配置されるように、レボルバ４８を回転させる。

【0065】

制御部９は、第２鉛直移動機構７Ｂによる観察ユニット４（透過光集光レンズ４３）のＺ方向に沿った移動量と補正係数とに基づいて、検出対象（例えば改質領域１２又は亀裂１４）の深さ位置（Ｚ方向の位置）に関する情報を取得する。制御部９は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量の切替えに応じて補正係数を切り替える。補正係数について、以下に具体的に説明する。

【0066】

補正係数は、透過光集光レンズ４３のＺ方向における移動量に対して乗じる所定の係数である。半導体基板２１の内部において透過光Ｉ１の集光点の位置を調整すべく、観察ユニット４をＺ方向に沿って移動量Ｆｚだけ移動させたとする。このとき、半導体基板２１がなければ、透過光Ｉ１の集光点の移動量も移動量Ｆｚとなる。しかし、透過光Ｉ１の集光点が半導体基板２１の内部に形成されている場合、透過光Ｉ１の集光点の移動量は、移動量Ｆｚと異なる実移動量Ｈｚとなる。実移動量Ｈｚは、半導体基板２１内における実際の撮像位置、すなわち、検出対象の位置を規定する。一方で、制御部９が直接的に取得可能な情報は、観察ユニット４の移動量Ｆｚ（すなわち、半導体基板２１がない場合の集光点の移動量Ｆｚ）である。したがって、制御部９が、半導体基板２１内の実際の検出対象の位置を取得するためには、移動量Ｆｚに対して何らかの係数を乗じる必要がある。このときに適用される係数が補正係数である。

【0067】

ＧＵＩ１０は、対象物２０に対して行う検査の内容に関する入力を受け付ける。制御部９は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を、ＧＵＩ１０で受け付けた検査の内容に関する入力に応じて切り替える。検査の内容としては、例えば、対象物２０における表面２１ａから裏面２１ｂに亘って亀裂１４及び改質領域１２が形成されていることを検査するＦＣ検査、対象物２０における透過光入射面の反対面である表面２１ａに亀裂１４が露出していることを検査するＢＨＣ検査、対象物２０における表面２１ａ及び裏面２１ｂには亀裂１４が露出していないことを検査するＳＴ検査、が挙げられる。

【0068】

ＧＵＩ１０は、対象物２０に対して行うレーザ加工の加工条件の種類に関する入力を受け付ける。制御部９は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を、ＧＵＩ１０で受け付けた加工条件の種類に関する入力に応じて切り替える。加工条件の種類としては、例えば、改質領域１２を対象物２０の内部に形成すると共に対象物２０を研磨して薄化させるＳＤＢＧ条件、対象物２０における表面２１ａから裏面２１ｂに亘って亀裂１４及び改質領域１２を形成するＦＣ条件、が挙げられる。また、加工条件の種類としては、パーティクル抑制のために端面凹凸が少なくなるようにＦＣ条件で加工するするＭＥＭＳ条件、下亀裂の直進性及びダメージ抑制等のデバイス品質を担保してＳＤＢＧ条件で加工するメモリ条件、デバイスの種類やユーザの要求する品質に応じて設定されるデバイス条件が挙げられる。

【0069】

ＧＵＩ１０は、対象物２０の厚さに関する入力を受け付ける。制御部９は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を、ＧＵＩ１０で受け付けた対象物２０の厚さに関する入力に応じて切り替える。

【0070】

ＧＵＩ１０は、入力モードが簡易入力モード及び詳細入力モードの何れであるかに関する入力を受け付ける。ＧＵＩ１０は、入力モードとして詳細入力モードに関する入力を受け付けた場合に、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量の入力を受け付ける。制御部９は、ＧＵＩ１０で受け付けた第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量の入力に応じて、これらの補正量を切り替える。ＧＵＩ１０は、入力モードとして詳細入力モードに関する入力を受け付けた場合に、第１区間、第２区間及び第３区間の範囲に関する入力を受け付ける。制御部９は、ＧＵＩ１０で受け付けた第１区間、第２区間及び第３区間の範囲に関する入力に応じて、第１区間、第２区間及び第３区間を切り替える。

【0071】

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量に関するデータテーブルの例を示す図である。図９（ａ）は、検査内容がＦＣ検査時の場合に利用されるデータテーブルである。図９（ｂ）は、加工条件がＳＤＢＧ条件の場合に利用されるデータテーブルである。「－」は、観察をしない、もしくは、収差補正の補正量は特に限定されないこと（任意の補正量）を意味する。図中の「０ｍｍ補正」、「０．１ｍｍ補正」、「０．２ｍｍ補正」、「０．４ｍｍ補正」及び「０．８ｍｍ補正」は、収差補正の補正量を表し、この順に補正量が大きい。「０ｍｍ補正」、「０．１ｍｍ補正」、「０．２ｍｍ補正」、「０．４ｍｍ補正」及び「０．８ｍｍ補正」は、第１収差補正部４７Ａ、第２収差補正部４７Ｂ及び第３収差補正部４７Ｃにおいて補正環４７ｘ，４７ｙ，４７ｚを適宜に回転させることにより、実現することができる。例えば「０．８ｍｍ補正」とは、対象物２０の内部の０．８ｍｍの深さ位置で最も球面収差が少ないように設定された補正量を意味する。図中の括弧は、括弧内の補正量で補正してもよいこと意味する。これらの説明は以下において同様である。

【0072】

制御部９は、例えばＧＵＩ１０にて検査内容をＦＣ検査とする入力を受け付けた場合、図９（ａ）に示されるデータテーブルを用いて、ＧＵＩ１０にて受け付けた対象物２０の厚さに関する入力に基づき、第１～第３区画用収差補正の補正量を切り替えてもよい。同様に、制御部９は、例えばＧＵＩ１０にて加工条件をＳＤＢＧ条件とする入力を受け付けた場合、図９（ｂ）に示されるデータテーブルを用いて、ＧＵＩ１０にて受け付けた対象物２０の厚さに関する入力に基づき、第１～第３区画用収差補正の補正量を切り替えてもよい。

【0073】

図１０は、対象物２０の検査のための観察を行う場合におけるＧＵＩ１０の入力画面１０ａの例を示す図である。図１０に示される例では、ユーザによりＧＵＩ１０の入力画面１０ａにおいて、加工が「未」と選択され、レーザ加工前であることが入力されている。また、ユーザによりＧＵＩ１０の入力画面１０ａにおいて、検査内容が「ＦＣ検査」、入力モードが「簡易入力モード」、対象物２０の厚さが「４００μｍ」と選択されて入力されている。

【0074】

ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいてレーザ加工条件を決定し、決定したレーザ加工条件を入力画面１０ａに「レーザ加工条件（案）」として表示させる。例えば、制御部９は、レーザ加工条件のレシピを決定する。レシピには、パス数（形成する改質領域１２の厚さ方向における列数）、加工Ｚ位置（改質領域１２の各列のＺ方向における位置）、及び、加工エネルギ（レーザ光Ｌのエネルギ）等が含まれる。

【0075】

また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を切り替える。例えば、制御部９は、第１区間用収差補正の補正量として「０ｍｍ補正」、第２区間用収差補正の補正量として「０．２ｍｍ補正」、及び、第３区間用収差補正の補正量として「０．４ｍｍ補正」へ切り替える。また、制御部９は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量の切替えに応じて、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正のそれぞれを実行時の各補正係数を切り替える。例えば、制御部９は、第１区間用収差補正を実行時の補正係数として「０ｍｍ補正係数」、第２区間用収差補正を実行時の補正係数として「０．２ｍｍ補正係数」、及び、第３区間用収差補正を実行時の補正係数として「０．４ｍｍ補正係数」へ切り替える。そして、制御部９は、切り替えた各補正量及び各補正係数を入力画面１０ａに表示させる。

【0076】

また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて、第１区間、第２区間及び第３区間の範囲を切り替え、切り替えた第１区間、第２区間及び第３区間を入力画面１０ａに表示させる。また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて第１区間、第２区間及び第３区間を観察する際の観察順序を切り替え、切り替えた観察順序を入力画面１０ａに表示させる。

【0077】

また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の検査項目（判定項目）を切り替え、切り替えた検査項目を入力画面１０ａに表示させる。図中において、「ＨＣ／ＳＴ」は、対象物２０の透過光入射面に露出する亀裂１４の有無を意味し、「ＢＨＣ／ＳＴ」は、対象物２０における透過光入射面の反対面に露出する亀裂１４の有無を意味する。なお、図１０に示される例では、簡易入力モードであることから、レーザ加工条件、第１～第３区間用収差補正の補正量、第１～第３区間の範囲、観察順序、及び、検査項目について、入力画面１０ａに表示されるがユーザは変更又は入力はできない。

【0078】

図１１は、対象物２０の検査のための観察を行う場合におけるＧＵＩ１０の入力画面１０ａの他の例を示す図である。図１１に示される例では、ユーザによりＧＵＩ１０の入力画面１０ａにおいて、加工が「済」と選択され、レーザ加工後であることが入力されている。また、ユーザによりＧＵＩ１０の入力画面１０ａにおいて、検査内容が「ＢＨＣ検査」、入力モードが「詳細入力モード」、対象物２０の厚さが「７７５μｍ」と選択されて入力されている。

【0079】

ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいてレーザ加工条件を決定し、決定したレーザ加工条件を入力画面１０ａに「レーザ加工条件（済）」として表示させる。また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を切り替える。例えば、制御部９は、第１区間用収差補正の補正量として「任意の補正量」、第２区間用収差補正の補正量として「任意の補正量」、及び、第３区間用収差補正の補正量として「０．８ｍｍ補正」へ切り替える。また、制御部９は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量の切替えに応じて、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正のそれぞれを実行時の各補正係数を切り替える。例えば、制御部９は、第３区間用収差補正を実行時の補正係数として「０．８ｍｍ補正係数」へ切り替える。そして、制御部９は、切り替えた各補正量及び各補正係数を入力画面１０ａに表示させる。

【0080】

また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて第１区間、第２区間及び第３区間の範囲を切り替え、切り替えた第１区間、第２区間及び第３区間を入力画面１０ａに表示させる。また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて第１区間、第２区間及び第３区間を観察する際の観察順序を切り替え、切り替えた観察順序を入力画面１０ａに表示させる。

【0081】

また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の検査項目を切り替え、切り替えた検査項目を入力画面１０ａに表示させる。なお、図１１に示される例では、詳細入力モードであることから、レーザ加工条件、第１～第３区間用収差補正の補正量、第１～第３区間の範囲、観察順序、及び、検査項目について、入力画面１０ａにてユーザは変更又は入力可能である。

【0082】

図１２は、加工条件の策定（いわゆる条件出し）のための対象物２０の観察を行う場合におけるＧＵＩ１０の入力画面１０ａの例を示す図である。図１２に示される例では、ユーザによりＧＵＩ１０の入力画面１０ａにおいて、加工が「未」と選択され、レーザ加工前であることが入力されている。また、ユーザによりＧＵＩ１０の入力画面１０ａにおいて、加工条件が「ＳＤＢＧ条件」、入力モードが「簡易入力モード」、対象物２０の厚さが「７７５μｍ」と選択されて入力されている。

【0083】

ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいてレーザ加工条件を決定し、決定したレーザ加工条件を入力画面１０ａに「レーザ加工条件（案）」として表示させる。また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて要求品質を切り替え、切り替えた要求品質を入力画面１０ａに表示させる。要求品質としては、例えば端面凹凸の大きさが１０μｍ以内であること、ＢＨＣ直進性が６μｍ以内であること、パーティクル抑制のレベルが所定レベルであること（又は不問であること）等が挙げられる。ＢＨＣ直進性は、対象物２０における透過光入射面の反対面に露出する亀裂１４が蛇行する場合の蛇行幅に相当する。

【0084】

また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を切り替える。例えば、制御部９は、第１区間用収差補正の補正量として「任意の補正量」、第２区間用収差補正の補正量として「任意の補正量」、及び、第３区間用収差補正の補正量として「０．８ｍｍ補正」へ切り替える。また、制御部９は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量の切替えに応じて、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正のそれぞれを実行時の各補正係数を切り替える。例えば、制御部９は、第３区間用収差補正を実行時の補正係数として「０．８ｍｍ補正係数」へ切り替える。そして、制御部９は、切り替えた各補正量及び各補正係数を入力画面１０ａに表示させる。

【0085】

また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて第１区間、第２区間及び第３区間の範囲を切り替え、切り替えた第１区間、第２区間及び第３区間を入力画面１０ａに表示させる。また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて第１区間、第２区間及び第３区間を観察する際の観察順序を切り替え、切り替えた観察順序を入力画面１０ａに表示させる。

【0086】

また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の検査項目を切り替え、切り替えた検査項目を入力画面１０ａに表示させる。なお、図１２に示される例では、簡易入力モードであることから、レーザ加工条件、要求品質、第１～第３区間用収差補正の補正量、第１～第３区間の範囲、観察順序、及び、検査項目について、入力画面１０ａに表示されるがユーザは変更又は入力はできない。

【0087】

図１３は、加工条件の策定のための対象物２０の観察を行う場合におけるＧＵＩ１０の入力画面１０ａの他の例を示す図である。図１３に示される例では、ユーザによりＧＵＩ１０の入力画面１０ａにおいて、加工が「済」と選択され、レーザ加工後であることが入力されている。また、ユーザによりＧＵＩ１０の入力画面１０ａにおいて、加工条件が「ＭＥＭＳ条件」、入力モードが「詳細入力モード」、対象物２０の厚さが「４００μｍ」と選択されて入力されている。

【0088】

ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいてレーザ加工条件を決定し、決定したレーザ加工条件を入力画面１０ａに「レーザ加工条件（済）」として表示させる。また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて要求品質を切り替え、切り替えた要求品質を入力画面１０ａに表示させる。

【0089】

また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を切り替える。例えば、制御部９は、第１区間用収差補正の補正量として「０ｍｍ補正」、第２区間用収差補正の補正量として「０．２ｍｍ補正」、及び、第３区間用収差補正の補正量として「０．４ｍｍ補正」へ切り替える。また、制御部９は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量の切替えに応じて、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正のそれぞれを実行時の各補正係数を切り替える。例えば、制御部９は、第１区間用収差補正を実行時の補正係数として「０ｍｍ補正係数」、第２区間用収差補正を実行時の補正係数として「０．２ｍｍ補正係数」、及び、第３区間用収差補正を実行時の補正係数として「０．４ｍｍ補正係数」へ切り替える。そして、制御部９は、切り替えた各補正量及び各補正係数を入力画面１０ａに表示させる。

【0090】

また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて第１区間、第２区間及び第３区間の範囲を切り替え、切り替えた第１区間、第２区間及び第３区間を入力画面１０ａに表示させる。また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて第１区間、第２区間及び第３区間を観察する際の観察順序を切り替え、切り替えた観察順序を入力画面１０ａに表示させる。

【0091】

また、ＧＵＩ１０による当該入力の結果、制御部９は、例えば予め設定されたデータテーブルを用い、当該入力に基づいて第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の検査項目を切り替え、切り替えた検査項目を入力画面１０ａに表示させる。なお、図１３に示される例では、詳細入力モードであることから、レーザ加工条件、要求品質、第１～第３区間用収差補正の補正量、第１～第３区間の範囲、観察順序、及び、検査項目について、入力画面１０ａにてユーザは変更又は入力可能である。例えばユーザが要求品質を変更した場合には、それに応じて検査項目が変わり、それに伴い、第１～第３区間用収差補正の補正量も変わる。

【0092】

次に、対象物２０の検査のための観察を行う場合の処理を、図１４のフローチャート及び図１５の概略断面図を参照して説明する。なお、図１５では、説明の便宜上、裏面反射観察の場合の対象物２０の断面を仮想断面として示し、第３区画に当該仮想断面の範囲を含めて示している（図１９及び図２０において同じ）。

【0093】

ユーザにより、ＧＵＩ１０の入力画面１０ａにおいて、例えば図１０に示される入力がなされているとする。第１収差補正部４７Ａの補正環４７ｘを適宜に回転させられて、第１補正量が「０ｍｍ補正」とされている。第２収差補正部４７Ｂの補正環４７ｙが適宜に回転させられて、第２収差補正部４７Ｂの第２補正量が「０．２ｍｍ補正」とされている。第３収差補正部４７Ｃの補正環４７ｚが適宜に回転させられて、第３収差補正部４７Ｃの第３補正量が「０．４ｍｍ補正」とされている。この場合において、制御部９により、次の処理を実行する。

【0094】

まず、第１集光レンズ４３Ａが透過光Ｉ１の光軸上に配置されるようにレボルバ４８を回転させ、収差補正部４６による収差補正の補正量を、第１収差補正部４７Ａによる第１補正量へ切り替える（ステップＳ１）。補正量を第１補正量へ切り替えたことに応じて、補正係数を第１補正量に対応する補正係数へ切り替える（ステップＳ２）。続いて、ハイトセットを行う（ステップＳ３）。ステップＳ３では、例えば、制御部９により第２鉛直移動機構７Ｂの動作を制御し、透過光Ｉ１の集光位置が透過光入射面である裏面２１ｂ上に位置するように、Ｚ方向に沿って観察ユニット４を移動させ、そのときの位置を基準位置とする。

【0095】

続いて、観察ユニット４により対象物２０の第１区間の内部観察を行い、複数の内部画像を取得する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、例えば第２鉛直移動機構７Ｂにより、ステップＳ３のハイトセット時の基準位置を基準としてＺ方向に沿って観察ユニット４を移動させ、対象物２０の第１区間の複数の位置に透過光Ｉ１の集光位置を合わせて対象物２０を撮像し、複数の内部画像を取得する。複数の内部画像のそれぞれに対して、観察ユニット４のＺ方向の移動量に補正係数を乗じてなる深さ位置情報を関連付け、これを撮像データとして取得する。ここでの第１区間の内部観察は直接観察である。

【0096】

続いて、第２集光レンズ４３Ｂが透過光Ｉ１の光軸上に配置されるようにレボルバ４８を回転させ、収差補正部４６による収差補正の補正量を、第２収差補正部４７Ｂによる第２補正量へ切り替える（ステップＳ５）。補正量を第２補正量へ切り替えたことに応じて、補正係数を第２補正量に対応する補正係数へ切り替える（ステップＳ６）。続いて、ステップＳ３と同様にハイトセットを行う（ステップＳ７）。

【0097】

続いて、観察ユニット４により対象物２０の第２区間の内部観察を行い、複数の内部画像を取得する（ステップＳ８）。ステップＳ４では、例えば第２鉛直移動機構７Ｂにより、ステップＳ８のハイトセット時の基準位置を基準としてＺ方向に沿って観察ユニット４を移動させ、対象物２０の第２区間の複数の位置に透過光Ｉ１の集光位置を合わせて対象物２０を撮像し、複数の内部画像を取得する。複数の内部画像のそれぞれに対して、観察ユニット４のＺ方向の移動量に補正係数を乗じてなる深さ位置情報を関連付け、これを撮像データとして取得する。ここでの第２区間の内部観察は直接観察である。

【0098】

続いて、第３集光レンズ４３Ｃが透過光Ｉ１の光軸上に配置されるようにレボルバ４８を回転させ、収差補正部４６による収差補正の補正量を、第３収差補正部４７Ｃによる第３補正量へ切り替える（ステップＳ９）。補正量を第３補正量へ切り替えたことに応じて、補正係数を第３補正量に対応する補正係数へ切り替える（ステップＳ１０）。続いて、ハイトセットを行う（ステップＳ１１）。ステップＳ１１では、例えば、制御部９により第２鉛直移動機構７Ｂの動作を制御し、透過光Ｉ１の集光位置が裏面２１ｂ上に位置するようにＺ方向に沿って観察ユニット４を移動させ、そのときの位置を基準位置とする。またステップＳ１１では、制御部９により第２鉛直移動機構７Ｂの動作を制御し、透過光Ｉ１の集光位置が表面２１ａ上に位置するようにＺ方向に沿って観察ユニット４を移動させ、そのときの位置を他の基準位置とする。

【0099】

続いて、観察ユニット４により対象物２０の第３区間の内部観察を行い、複数の内部画像を取得する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、例えば第２鉛直移動機構７Ｂにより、ステップＳ１１のハイトセット時の基準位置を基準としてＺ方向に沿って観察ユニット４を移動させ、対象物２０の第３区間の複数の位置に透過光Ｉ１の集光位置を合わせて対象物２０を撮像し、複数の内部画像を取得する。複数の内部画像のそれぞれに対して、観察ユニット４のＺ方向の移動量に補正係数を乗じてなる深さ位置情報を関連付け、これを撮像データとして取得する。ここでの第２区間の内部観察は、直接観察及び裏面反射観察である。

【0100】

以上の観察の結果、ステップＳ４で取得した撮像データに基づいて、上述したＡＩ判定により第１区間の内部状態を判定し、その判定結果からＨＣの有無及び打痕の状態を検査する。ステップＳ８で取得した撮像データに基づいて、上述したＡＩ判定により第２区間の内部状態を判定し、その判定結果から打痕の状態を検査する。ステップＳ１２で取得した撮像データに基づいて、上述したＡＩ判定により第３区間の内部状態を判定し、その判定結果からＢＨＣの有無及び打痕の状態を検査する。

【0101】

次に、加工条件の策定のための観察を行う場合の処理を、図１６、図１７及び図１８のフローチャートと図１９及び図２０の概略断面図とを参照して説明する。

【0102】

ユーザにより、ＧＵＩ１０の入力画面１０ａにおいて、例えば図１０に示される入力と同様な入力がなされているとする。ここでは、観察順序については、入力画面１０ａに「第３区間」、「第１区間」及び「全区間（第１～第３区間）」がこの順に入力されているとする。第１収差補正部４７Ａの補正環４７ｘを適宜に回転させられて、第１補正量が「０ｍｍ補正」とされている。第２収差補正部４７Ｂの補正環４７ｙが適宜に回転させられて、第２収差補正部４７Ｂの第２補正量が「０．２ｍｍ補正」とされている。第３収差補正部４７Ｃの補正環４７ｚが適宜に回転させられて、第３収差補正部４７Ｃの第３補正量が「０．４ｍｍ補正」とされている。この場合において、制御部９により、次の処理を実行する。

【0103】

まず、図１９（ａ）に示されるように、ステージ２上の対象物２０の第３区画において、設定された加工条件に基づいて、レーザ加工ヘッド３により上述したレーザ加工を行い、改質領域１２及び亀裂１４を形成する（ステップＳ２１）。制御部９によりステージ２、第１水平移動機構８Ａ及び第２水平移動機構８Ｂを制御し、観察ユニット４による対象物２０の内部観察が可能な位置（以下、「観察系」ともいう）へステージ２を移動させる（ステップＳ２２）。

【0104】

続いて、第３集光レンズ４３Ｃが透過光Ｉ１の光軸上に配置されるようにレボルバ４８を回転させ、収差補正部４６による収差補正の補正量を、第３収差補正部４７Ｃによる第３補正量へ切り替える（ステップＳ２３）。補正量を第３補正量へ切り替えたことに応じて、補正係数を第３補正量に対応する補正係数へ切り替える（ステップＳ２４）。

【0105】

続いて、ハイトセットを行う（ステップＳ２５）。ステップＳ２５では、例えば、制御部９により第２鉛直移動機構７Ｂの動作を制御し、透過光Ｉ１の集光位置が裏面２１ｂ上に位置するようにＺ方向に沿って観察ユニット４を移動させ、そのときの位置を基準位置とする。またステップＳ２５では、制御部９により第２鉛直移動機構７Ｂの動作を制御し、透過光Ｉ１の集光位置が表面２１ａ上に位置するようにＺ方向に沿って観察ユニット４を移動させ、そのときの位置を他の基準位置とする。

【0106】

続いて、観察ユニット４により対象物２０の第３区間の内部観察を行い、複数の内部画像を取得する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６では、例えば第２鉛直移動機構７Ｂにより、ステップＳ２５のハイトセット時の基準位置を基準としてＺ方向に沿って観察ユニット４を移動させ、対象物２０の第３区間の複数の位置に透過光Ｉ１の集光位置を合わせて対象物２０を撮像し、複数の内部画像を取得する。複数の内部画像のそれぞれに対して、観察ユニット４のＺ方向の移動量に補正係数を乗じてなる深さ位置情報を関連付け、これを撮像データとして取得する。ここでの第３区間の内部観察は直接観察及び裏面反射観察である。

【0107】

続いて、制御部９により、ステップＳ２６で取得した撮像データに基づいて、第３区間の内部状態を判定する（ステップＳ２７）。例えばステップＳ２７では、上述したＡＩ判定により、第３区間の検査対象（改質領域１２及び亀裂１４）の像が相対的に鮮明な内部画像を判定し、そのときの観察ユニット４の移動量に補正係数を乗じることにより検査対象の深さ位置を算出する。第３区間の検査対象の当該内部画像及び深さ位置に基づいて、ＧＵＩ１０によるユーザからの入力に応じた要求品質（図１０参照）を満たすか否かを判定する。要求品質を満たさない場合、第３区間の内部状態は正常ではないと判定し（ステップＳ２８でＮＯ）、設定された加工条件を変更し、上記ステップＳ２１に戻る。一方、要求品質を満たす場合、第３区間の内部状態は正常であると判定し（ステップＳ２８でＹＥＳ）、制御部９によりステージ２、第１水平移動機構８Ａ及び第２水平移動機構８Ｂを制御し、レーザ加工ヘッド３による対象物２０のレーザ加工が可能な位置（以下、「レーザ加工系」ともいう）へステージ２を移動させる（ステップＳ２９）。

【0108】

続いて、図１９（ｂ）に示されるように、ステージ２上の対象物２０の第１区画において、設定された加工条件に基づいて、レーザ加工ヘッド３により上述したレーザ加工を行い、改質領域１２及び亀裂１４を形成する（ステップＳ３０）。制御部９によりステージ２、第１水平移動機構８Ａ及び第２水平移動機構８Ｂを制御し、観察系へステージ２を移動させる（ステップＳ３１）。第１集光レンズ４３Ａが透過光Ｉ１の光軸上に配置されるようにレボルバ４８を回転させ、収差補正部４６による収差補正の補正量を、第１収差補正部４７Ａによる第１補正量へ切り替える（ステップＳ３２）。補正量を第１補正量へ切り替えたことに応じて、補正係数を第１補正量に対応する補正係数へ切り替える（ステップＳ３３）。

【0109】

続いて、ハイトセットを行う（ステップＳ３４）。例えばステップＳ３４では、制御部９により第２鉛直移動機構７Ｂの動作を制御し、透過光Ｉ１の集光位置が裏面２１ｂ上に位置するようにＺ方向に沿って観察ユニット４を移動させ、そのときの位置を基準位置とする。続いて、観察ユニット４により対象物２０の第１区間の内部観察を行い、複数の内部画像を取得する（ステップＳ３５）。例えばステップＳ３５では、第２鉛直移動機構７Ｂにより、ステップＳ３４のハイトセット時の基準位置を基準としてＺ方向に沿って観察ユニット４を移動させ、対象物２０の第１区間の複数の位置に透過光Ｉ１の集光位置を合わせて対象物２０を撮像し、複数の内部画像を取得する。複数の内部画像のそれぞれに対して、観察ユニット４のＺ方向の移動量に補正係数を乗じてなる深さ位置情報を関連付け、これを撮像データとして取得する。ここでの第１区間の内部観察は直接観察である。

【0110】

続いて、制御部９により、ステップＳ３５で取得した撮像データに基づいて、第１区間の内部状態を判定する（ステップＳ３６）。例えばステップＳ３６では、上述したＡＩ判定により、第１区間の検査対象の像が相対的に鮮明な内部画像を判定し、そのときの観察ユニット４の移動量に補正係数を乗じることにより検査対象の深さ位置を算出する。第１区間の検査対象の当該内部画像及び深さ位置に基づいて、ＧＵＩ１０によるユーザからの入力に応じた要求品質（図１０参照）を満たすか否かを判定する。要求品質を満たさない場合、第１区間のの内部状態は正常ではないと判定し（ステップＳ３７でＮＯ）、設定された加工条件を変更し、ステップＳ２９に戻る。一方、要求品質を満たす場合、第１区間の内部状態は正常であると判定し（ステップＳ３７でＹＥＳ）、制御部９によりステージ２、第１水平移動機構８Ａ及び第２水平移動機構８Ｂを制御し、レーザ加工系へステージ２を移動させる（ステップＳ３８）。

【0111】

続いて、図２０に示されるように、ステージ２上の対象物２０の全区画（第１～第３区画）において、設定された加工条件に基づいて、レーザ加工ヘッド３により上述したレーザ加工を行い、改質領域１２及び亀裂１４を形成する（ステップＳ３９）。制御部９によりステージ２、第１水平移動機構８Ａ及び第２水平移動機構８Ｂを制御し、観察系へステージ２を移動させる（ステップＳ４０）。第１集光レンズ４３Ａが透過光Ｉ１の光軸上に配置されるようにレボルバ４８を回転させ、収差補正部４６による収差補正の補正量を、第１収差補正部４７Ａによる第１補正量へ切り替える（ステップＳ４１）。補正量を第１補正量へ切り替えたことに応じて、補正係数を第１補正量に対応する補正係数へ切り替える（ステップＳ４２）。ステップＳ３４と同様にハイトセットを行う（ステップＳ４３）。ステップＳ３５と同様に観察ユニット４により対象物２０の第１区間の内部観察を行い、複数の内部画像を取得する（ステップＳ４４）。

【0112】

続いて、第２集光レンズ４３Ｂが透過光Ｉ１の光軸上に配置されるようにレボルバ４８を回転させ、収差補正部４６による収差補正の補正量を、第２収差補正部４７Ｂによる第２補正量へ切り替える（ステップＳ４５）。補正量を第２補正量へ切り替えたことに応じて、補正係数を第１補正量に対応する補正係数へ切り替える（ステップＳ４６）。ステップＳ３４と同様にハイトセットを行う（ステップＳ４７）。観察ユニット４により対象物２０の第２区間の内部観察を行い、複数の内部画像を取得する（ステップＳ４８）。例えばステップＳ４８では、第２鉛直移動機構７Ｂにより、ステップＳ４７のハイトセット時の基準位置を基準としてＺ方向に沿って観察ユニット４を移動させ、対象物２０の第２区間の複数の位置に透過光Ｉ１の集光位置を合わせて対象物２０を撮像し、複数の内部画像を取得する。複数の内部画像のそれぞれに対して、観察ユニット４のＺ方向の移動量に補正係数を乗じてなる深さ位置情報を関連付け、これを撮像データとして取得する。ここでの第２区間の内部観察は直接観察である。

【0113】

続いて、第３集光レンズ４３Ｃが透過光Ｉ１の光軸上に配置されるようにレボルバ４８を回転させ、収差補正部４６による収差補正の補正量を、第３収差補正部４７Ｃによる第３補正量へ切り替える（ステップＳ４９）。補正量を第３補正量へ切り替えたことに応じて、補正係数を第３補正量に対応する補正係数へ切り替える（ステップＳ５０）。ステップＳ２５と同様にハイトセットを行う（ステップＳ５１）。ステップＳ２６と同様に観察ユニット４により対象物２０の第３区間の内部観察を行い、複数の内部画像を取得する（ステップＳ５２）。

【0114】

そして、制御部９により、ステップＳ４４、ステップＳ４８及びステップＳ５２で取得した撮像データに基づいて、全区間の内部状態を判定する（ステップＳ５３）。例えばステップＳ５３では、上述したＡＩ判定により、全区間の検査対象（改質領域１２及び亀裂１４）の像が相対的に鮮明な内部画像を判定し、そのときの観察ユニット４の移動量に補正係数を乗じることにより検査対象の深さ位置を算出する。全区間の検査対象の内部画像及び深さ位置に基づいて、ＧＵＩ１０によるユーザからの入力に応じた要求品質（図１０参照）を満たすか否かを判定する。要求品質を満たさない場合、全区間の内部状態は正常ではないと判定し（ステップＳ５４でＮＯ）、設定された加工条件を変更し、上記ステップＳ３９に戻る。一方、要求品質を満たす場合、全区間の内部状態は正常であると判定し（ステップＳ５４でＹＥＳ）、処理を終了する。

【0115】

以上、観察装置１００では、対象物２０において観察する区間を、重要度の高い３つの第１～第３区間（すなわち、対象物２０の透過光入射面側、内部、及び、透過光入射面の反対面側）に分け、これら第１～第３区間を観察する場合に、そのそれぞれ毎にユーザの入力に応じて切り替えられた補正量で収差補正を行うことができる。これにより、にユーザの入力に応じて適正化されるように補正量を切り替えることができと共に、観察の都度に補正量を最適化する場合に比べて、当該切替えの頻度を抑えて高いタクトを維持することが可能となる。すなわち、高いタクトと対象物２０の正確な観察との両立を実現することが可能となる。

【0116】

観察装置１００では、収差補正部４６は、収差補正の補正量を少なくとも第１補正量と第２補正量と第３補正量との間で切替え可能に構成されている。制御部９は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を、ＧＵＩ１０で受け付けた入力に応じて、第１補正量、第２補正量及び第３補正量の中で切り替える。この場合、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の各補正量の切替えを、簡易に実現することが可能となる。

【0117】

観察装置１００では、透過光集光レンズ４３は、第１集光レンズ４３Ａ、第２集光レンズ４３Ｂ及び第３集光レンズ４３Ｃを有する。収差補正部４６は、第１集光レンズ４３Ａに設けられた第１収差補正部４７Ａと、第２集光レンズ４３Ｂに設けられた第２収差補正部４７Ｂと、第３集光レンズ４３Ｃに設けられた第３収差補正部４７Ｃと、レボルバ４８と、を備える。この場合、レボルバ４８により透過光Ｉ１の光軸上の透過光集光レンズ４３を第１～第３集光レンズ４３Ａ～４３Ｃの間で切り替えることで、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の各補正量を第１～第３補正量の間で切り替えることが可能となる。

【0118】

観察装置１００では、第１補正量は、第２補正量よりも小さく、第２補正量は、第３補正量よりも小さい。このような大小関係の第１～第３補正量を利用して、補正量を適正化することが可能となる。

【0119】

観察装置１００では、第１区間用収差補正は、対象物２０の透過光入射面に露出する亀裂１４の有無を検査するための収差補正であってもよい。第２区間用収差補正は、対象物２０の内部に形成された改質領域１２を検査するための収差補正であってもよい。第３区間用収差補正は、対象物２０における透過光入射面の反対面である表面２１ａに露出する亀裂１４の有無を検査するための収差補正であってもよい。この場合、対象物２０のＨＣの有無、対象物２０の内部に形成された改質領域１２、及び、対象物２０のＢＨＣの有無について、精度よく検査することが可能となる。

【0120】

ところで、対象物２０の内部において透過光Ｉ１の集光点の位置を調整すべく、観察ユニット４をＺ方向に沿って移動量Ｆｚだけ移動させた場合、この移動量Ｆｚにばらつきが生じる場合があり、その原因として、透過光集光レンズ４３の集光ボケによる観察位置ずれが考えれる。また、移動量Ｆｚにばらつきが生じる原因としては、いわゆる補正環レンズの操作前後のずれが考えられる。すなわち、透過光集光レンズ４３が補正環４７ｘ，４７ｙ，４７ｚを有する場合、収差補正の補正量の変化量に対する補正環４７ｘ，４７ｙ，４７ｚの操作量が一定でない場合があり、この結果、補正環４７ｘ，４７ｙ，４７ｚの操作前後で観察位置がずれる場合がある。さらに、観察ユニット４の透過光集光レンズ４３の機差又はその脱着等も、移動量Ｆｚのばらつきの一因となる。このようにばらついた移動量Ｆｚに対して一定の補正係数を乗じて検出対象の深さ位置を算出すると、算出結果もばらつくこととなる。そこで、観察装置１００では、検出対象の正確な深さ位置を取得するために、適切な補正係数を使用するべく、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量の切替えに応じて、補正係数を切り替える。これにより、対象物２０における検出対象の深さ位置を精度よく取得することが可能となる。

【0121】

観察装置１００では、ＧＵＩ１０は、対象物２０に対して行う検査内容に関する入力を受け付ける。制御部９は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を、ＧＵＩ１０で受け付けた検査内容に関する入力に応じて切り替える。この場合、ユーザからの検査内容に関する入力に応じて、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を適正化することが可能となる。

【0122】

観察装置１００では、ＧＵＩ１０は、対象物２０に対して行うレーザ加工の加工条件の種類に関する入力を受け付ける。制御部９は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を、ＧＵＩ１０で受け付けた加工条件の種類に関する入力に応じて切り替える。この場合、ユーザからの加工条件の種類に関する入力に応じて、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を適正化することが可能となる。

【0123】

観察装置１００では、ＧＵＩ１０は、対象物２０の厚さに関する入力を受け付ける。制御部９は、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を、ＧＵＩ１０で受け付けた対象物２０の厚さに関する入力に応じて切り替える。この場合、ユーザからの対象物２０の厚さに関する入力に応じて、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を適正化することが可能となる。

【0124】

観察装置１００では、ＧＵＩ１０は、入力モードが簡易入力モード及び詳細入力モードの何れであるかに関する入力を受け付けると共に、入力モードとして詳細入力モードに関する入力を受け付けた場合に、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量の入力を受け付ける。この場合、ユーザは、入力モードとして詳細入力モードを入力することで、第１区間用収差補正、第２区間用収差補正及び第３区間用収差補正の補正量を入力することが可能となる。

【0125】

図２１は、収差補正の補正量と複数種の検査内容の判定との関係を示す表である。図中において、「〇」は正確に判定可能であることを示し、「△」は判定可能であることを示し、「×」は判定不能であることを示す。ＨＣ検出は、対象物２０の透過光入射面に露出する亀裂１４の検出を意味する。ＨＣ蛇行は、対象物２０の透過光入射面に露出する亀裂１４の蛇行を意味する。上亀裂検出は、対象物２０の内部において亀裂１４の最も透過光入射面側の端の検出を意味する。打痕（直接観察）は、直接観察による打痕（改質領域１２）の検出を意味する。下亀裂検出は、対象物２０の内部において亀裂１４の最も透過光入射面の反対面側の端の検出を意味する。打痕（裏面反射観察）は、裏面反射観察による打痕の検出を意味する。

【0126】

図中の例では、対象物２０の厚さは４００μｍとしている。ここでは、厚さ方向において透過光入射面から０．２ｍｍまでの範囲を第１区間とし、厚さ方向において透過光入射面の反対面から０．２ｍｍまでの範囲を第３区画とし、対象物２０の内部の第１及び第２区間以外の範囲を第２区間としている。ＨＣ検出、ＨＣ蛇行及び上亀裂検出は、第１区間の観察で判定可能な検査内容である。打痕（直接観察）、黒筋及び端面凹凸は、第２区間の観察で判定可能な検査内容である。下亀裂検出及び弾痕（裏面反射観察）は、第３区間の観察で判定可能な検査内容である。図２１に示されるように、収差補正の補正量を固定するのではなく、第１～第３区間で分けることで、多くの検査内容にて正確に判定可能になることがわかる。

【0127】

なお、本実施形態では、第１区間の第２区間側と第２区間の第１区間側とは、第１重複区間で互いに重複し、第２区間の第３区間側と第３区間の第２区間側とは、第２重複区間で互いに重複してもよい。この場合、第１重複区間では、収差補正の補正量を変えた２回の観察（第１区間用収差補正を行う観察及び第２区間用収差補正を行う観察）を行い、第２重複区間においても、収差補正の補正量を変えた２回の観察（第２区間用収差補正を行う観察及び第３区間用収差補正を行う観察）を行ってもよい。すなわち、この場合、制御部９は、収差補正部４６により第１区間用収差補正を行いながら第１重複区間を光検出部４４で撮像する処理と、収差補正部４６により第２区間用収差補正を行いながら第１重複区間を光検出部４４で撮像する撮像処理と、収差補正部４６により第２区間用収差補正を行いながら第２重複区間を光検出部４４で撮像する処理と、収差補正部４６により第３区間用収差補正を行いながら第２重複区間を光検出部４４で撮像する撮像処理と、を実行してもよい。これにより、対象物２０の第１及び第２重複区間において、より正確な観察が可能となる。また、対象物２０の厚さ等の入力内容に応じて第１及び第３区間用収差収差補正のみでも正確に観察可能（判定可能）な場合もある。

【0128】

本発明の一態様は、上記実施形態に限定されることなく、任意に変形される。

【0129】

図２２は、第１変形例に係る観察ユニット１０４を示す斜視図である。図２２に示される観察ユニット１０４は、その光検出部４４がアライメント用カメラ５の光検出部として併用される点で上記観察ユニット４（図５参照）と異なる。観察ユニット１０４は、レボルバ１４８を有し、レボルバ１４８の回転部１４８ｂにおいて周方向に等間隔の４つの位置には、第１集光レンズ４３Ａ、第２集光レンズ４３Ｂ、第３集光レンズ４３Ｃ及び、アライメント用レンズ５Ｄが取り付けられている。レボルバ１４８は、第１集光レンズ４３Ａ、第２集光レンズ４３Ｂ、第３集光レンズ４３Ｃ及びアライメント用レンズ５Ｄの何れかを透過光Ｉ１の光軸上に配置すると共に、透過光Ｉ１の光軸上に配置するこれらの何れかが切り替わるように可動（回転軸を基軸に固定部１４８ａに対して回転）する。

【0130】

第１集光レンズ４３Ａ、第２集光レンズ４３Ｂ及び第３集光レンズ４３Ｃは、例えば倍率が５０倍のいわゆる補正環レンズであり、光検出部４４を内部観察に用いる場合に、レボルバ１４８の駆動により透過光Ｉ１の光軸上に配置される。アライメント用レンズ５Ｄは、例えば倍率が１０倍（又は２０倍）のレンズであり、光検出部４４を高倍率のアライメントに用いる場合に、レボルバ１４８の駆動により透過光Ｉ１の光軸上に配置される。このような変形例では、内部観察と高倍率のアライメントとで光検出部４４を共通化して、コストを抑制できる効果がある。

【0131】

図２３は、第２変形例に係る観察ユニット２０４を示す斜視図である。図２３に示される観察ユニット２０４は、上記観察ユニット１０４（図２２参照）と同様に、その光検出部４４がアライメント用カメラ５の光検出部として併用される。観察ユニット２０４は、直動ステージ２４８を有する。直動ステージ２４８においてＸ方向又はＹ方向に等間隔の４つの位置には、第１集光レンズ４３Ａ、第２集光レンズ４３Ｂ、第３集光レンズ４３Ｃ及び、アライメント用レンズ５Ｄが取り付けられている。直動ステージ２４８は、第１集光レンズ４３Ａ、第２集光レンズ４３Ｂ、第３集光レンズ４３Ｃ及びアライメント用レンズ５Ｄの何れかを透過光Ｉ１の光軸上に配置すると共に、透過光Ｉ１の光軸上に配置するこれらの何れかが切り替わるように可動（Ｘ方向又はＹ方向に直線的に移動）する。

【0132】

第１集光レンズ４３Ａ、第２集光レンズ４３Ｂ及び第３集光レンズ４３Ｃは、光検出部４４を内部観察に用いる場合に、直動ステージ２４８の駆動により透過光Ｉ１の光軸上に配置される。アライメント用レンズ５Ｄは、光検出部４４を高倍率のアライメントに用いる場合に、直動ステージ２４８の駆動により透過光Ｉ１の光軸上に配置される。このような変形例においても、内部観察と高倍率のアライメントとで光検出部４４を共通化して、コストを抑制できる効果がある。

【0133】

図２４は、第３変形例に係る観察ユニット３０４の構成を示す概略図である。図２４に示される観察ユニット３０４は、上記観察ユニット１０４（図２２参照）と同様に、その光検出部４４がアライメント用カメラ５の光検出部として併用される。また、観察ユニット３０４は、その光路がシャッタ３０１Ａ，３０１Ｂで切り替えられる。シャッタ３０１Ａ，３０１Ｂは、例えば電動のメカニカルシャッタであり、制御部９（図１参照）に接続されて、その開閉が制御される。

【0134】

観察ユニット３０４では、内部観察を行う場合、制御部９によりシャッタ３０１Ａが閉状態とされると共にシャッタ３０１Ｂが開状態とされる。この場合、透過光Ｉ１は、レチクルＲＴを通過し、ハーフミラー３０２によって反射され、透過光集光レンズ４３を通過し、対象物２０（図５参照）に照射される。対象物２０で反射した透過光Ｉ１は、透過光集光レンズ４３及びハーフミラー３０２を通過し、シャッタ３０１Ｂを通過し、全反射ミラー３０３で反射し、ハーフミラー３１４で反射した後、光検出部４４で受光される。一方、観察ユニット３０４では、アライメントを行う場合、制御部９によりシャッタ３０１Ｂが閉状態とされると共にシャッタ３０１Ａが開状態とされる。この場合、透過光Ｉ１は、ハーフミラー３０５によって反射され、アライメント用レンズ５Ｄを通過し、対象物２０に照射される。対象物２０で反射した透過光Ｉ１は、アライメント用レンズ５Ｄ及びシャッタ３０１Ａを通過し、ハーフミラー３１４を通過した後、光検出部４４で受光される。

【0135】

透過光集光レンズ４３は、例えば倍率が５０倍のいわゆる補正環レンズである。透過光集光レンズ４３の収差補正の補正量は、その補正環が駆動部３１０により回転させられることで切り替えられる。なお、透過光集光レンズ４３は、図２２又は図２３に示されるように、第１～第３集光レンズ４３Ａ～４３Ｃを有し、その何れかがレボルバ１４８又は直動ステージ２４８の駆動により透過光Ｉ１の光軸上に配置されてもよい。図示する例では、内部観察用のレチクルＲＴがアライメント用画像に映らないように、透過光Ｉ１の光源を分けている。

【0136】

このような変形例においても、内部観察と高倍率のアライメントとで光検出部４４を共通化して、コストを抑制できる効果がある。また、観察ユニットをアライメント用途に用いるためには、内部観察と比較して、Ｘ方向、Ｙ方向及びθ方向の精度が重要であるため、アライメント用の光路はＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の精度を担保した構成が必要になる。観察ユニット３０４では、Ｘ方向、Ｙ方向及びθ方向の精度を担保した構成を実現できる。

【0137】

図２５は、第４変形例に係る観察ユニット４０４の構成を示す概略図である。図２５に示される観察ユニット４０４は、上記観察ユニット３０４（図２４参照）と同様に、その光検出部４４がアライメント用カメラ５の光検出部として併用される。また、観察ユニット４０４は、その光路が全反射ミラー４０１の移動により切り替えられる。全反射ミラー４０１は、制御部９（図１参照）に接続されて、その移動が制御される。

【0138】

観察ユニット４０４では、内部観察を行う場合、制御部９により全反射ミラー４０１が移動されて透過光Ｉ１の光路上に配置される。この場合、透過光Ｉ１は、レチクルＲＴを通過し、ハーフミラー４０２によって反射され、透過光集光レンズ４３を通過し、対象物２０（図５参照）に照射される。対象物２０で反射した透過光Ｉ１は、透過光集光レンズ４３及びハーフミラー４０２を通過し、全反射ミラー４０３で反射し、全反射ミラー４０１で反射した後、光検出部４４で受光される。一方、観察ユニット４０４では、アライメントを行う場合、制御部９により全反射ミラー４０１が移動されて透過光Ｉ１の光路から離れる位置に移動される。この場合、透過光Ｉ１は、ハーフミラー４０５によって反射され、アライメント用レンズ５Ｄを通過し、対象物２０に照射される。対象物２０で反射した透過光Ｉ１は、アライメント用レンズ５Ｄ及びハーフミラー４０５を通過した後、光検出部４４で受光される。

【0139】

このような変形例においても、内部観察と高倍率のアライメントとで光検出部４４を共通化して、コストを抑制できる効果がある。また、観察ユニット４０４では、Ｘ方向、Ｙ方向及びθ方向の精度を担保した構成を実現できる。

【0140】

上記実施形態において、レーザ加工装置１の構成は限定されず、例えば図２６に示されるレーザ加工装置１０１としてもよい。レーザ加工装置１０１が上記実施形態に係るレーザ加工装置１（図１参照）と異なる点は、第１鉛直移動機構７Ａ（図１参照）に代えて第１鉛直移動機構１０７Ａを備え、第２鉛直移動機構７Ｂ（図１参照）に代えて第２鉛直移動機構１０７Ｂを備える点である。

【0141】

第１鉛直移動機構１０７Ａは、Ｚ方向に沿ってレーザ加工ヘッド３をアライメント用カメラ５，６と共に移動させる機構である。第１鉛直移動機構１０７Ａは、柱状の第１ベース部１７５におけるＸ方向の一方側に設けられた第１鉛直軸１７１を有する。第１ベース部１７５は、例えば設置面等に固定されている。第１鉛直軸１７１は、Ｚ方向に沿って延在する。第１鉛直軸１７１には、レーザ加工ヘッド３の取付部３９がＺ方向に沿って移動可能に取り付けられている。このような第１鉛直移動機構１０７Ａは、不図示の駆動源の駆動力により、レーザ加工ヘッド３を第１鉛直軸１７１に沿ってＺ方向に移動させる。第１鉛直移動機構１０７Ａとしては、特に限定されず、レーザ加工ヘッド３をＺ方向に移動できれば種々の機構を用いることができる。

【0142】

第２鉛直移動機構１０７Ｂは、Ｚ方向に沿って観察ユニット４を移動させる機構（移動部）である。第２鉛直移動機構１０７Ｂは、第１ベース部１７５におけるＸ方向の他方側に設けられた第２鉛直軸１７２を有する。つまり、第１鉛直軸１７１と第２鉛直軸１７２とは、第１ベース部１７５にともに設けられており、且つ、第１ベース部１７５を介して対向するように配置されている。第２鉛直軸１７２は、Ｚ方向に沿って延在する。第２鉛直軸１７２には、観察ユニット４の取付部４９がＺ方向に沿って移動可能に取り付けられている。このような第２鉛直移動機構１０７Ｂは、不図示の駆動源の駆動力により、観察ユニット４を第２鉛直軸１７２に沿ってＺ方向に移動させる。第２鉛直移動機構１０７Ｂとしては、特に限定されず、観察ユニット４をＺ方向に移動できれば種々の機構を用いることができる。レーザ加工装置１０１では、第１鉛直軸１７１及び第２鉛直軸１７２を設けるベース部を第１ベース部１７５として共用した装置構成を実現することができる。

【0143】

上記実施形態では、アライメント用カメラ５，６は、レーザ加工ヘッド３及び観察ユニット４とは別軸でＺ方向に沿って移動可能であってもよい。上記実施形態では、観察ユニット４の全体をＺ方向に移動させる第２鉛直移動機構７Ｂ，１０７Ｂを移動部として用いたが、これに代えて、透過光集光レンズ４３をＺ方向に移動させるアクチュエータ等を移動部として用いてもよい。

【0144】

上記実施形態において、ＧＵＩ１０によるユーザからの入力は、上述した各入力の少なくとも何れかを含んでいればよい。また、ＧＵＩ１０によるユーザからの入力は、上述した各入力に限定されず、その他の対象物２０の情報に関する入力、及び、その他の検査内容に関する入力を含んでいてもよい。例えばユーザから入力される対象物２０の情報として、対象物２０の材料に関する情報を含んでいてもよい。また例えばユーザから入力される検査内容として、レーザ加工装置１，１０１の状態検査、良品検査（歩留まり検査）に関する情報、及び要求品質検査に関する情報を含んでいてもよい。上記実施形態では、第１～第３集光レンズ４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃの補正環４７ｘ，４７ｙ，４７ｚを設定時から回さずに（つまり、一定で保持して）観察を行ってもよい。この場合、補正環４７ｘ，４７ｙ，４７ｚを回すことで補正係数がずれることがなくなり、再度に補正係数を導出しなおす必要がなくなるため、タクトを高めることが可能となる。

【0145】

上記実施形態では、収差補正部４６として、透過光Ｉ１の光路上に配置した空間光変調器を用いてもよい。上記実施形態では、観察装置１００をレーザ加工装置１に適用したが、その他の加工装置に適用してもよい。上記実施形態及び変形例における各構成には、上述した材料及び形状に限定されず、様々な材料及び形状を適用することができる。また、上述した実施形態及び変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。

【符号の説明】

【0146】

１，１０１…レーザ加工装置、２…ステージ、４，１０４，２０４，３０４，４０４…観察ユニット、５，６…アライメント用カメラ、７Ｂ，１０７Ｂ…第２鉛直移動機構（移動部）、８Ａ…第１水平移動機構、８Ｂ…第２水平移動機構、９…制御部、１０…ＧＵＩ（入力部）、１２…改質領域、１４…亀裂、２０…対象物、２１ａ…表面（反対面）、２１ｂ…裏面（透過光入射面）、４３…透過光集光レンズ（集光レンズ）、４３Ａ…第１集光レンズ、４３Ｂ…第２集光レンズ、４３Ｃ…第３集光レンズ、４４…光検出部（撮像部）、４６…収差補正部、４７Ａ…第１収差補正部、４７Ｂ…第２収差補正部、４７Ｃ…第３収差補正部、４８…レボルバ、１００…観察装置、Ｉ１…透過光。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】