特許 6906897 亀裂検出装置及び亀裂検出方法

(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】6906897

(24)【登録日】2021年7月2日

(45)【発行日】2021年7月21日

(54)【発明の名称】亀裂検出装置及び亀裂検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/22 20060101AFI20210708BHJP

   G01N 21/956 20060101ALI20210708BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20210708BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/22 Z

   G01N21/956 A

   H01L21/78 B

【請求項の数】8

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-15634(P2016-15634)

(22)【出願日】2016年1月29日

(65)【公開番号】特開2017-133997(P2017-133997A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2018年10月25日

【審判番号】不服2020-7560(P2020-7560/J1)

【審判請求日】2020年6月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100083116

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲三

(72)【発明者】

【氏名】百村 和司

【合議体】

【審判長】 岡田 吉美

【審判官】 中塚 直樹

【審判官】 岸 智史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１３２７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２９４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−３１１１０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G01B 11/22

G01N 21/956

H01L 21/301

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主光軸に対して平行であって前記主光軸から偏心した光源光軸に沿って検出光を出射する光源部と、
前記主光軸と同軸のレンズ光軸を有し、前記レンズ光軸からずれた位置に前記検出光が入射し、被加工物に対して前記検出光を斜め方向から偏射照明する集光レンズと、
前記検出光の前記被加工物からの反射光を、前記集光レンズを介して検出し、検出した光に対応する検出信号を発生する光検出手段と、
前記検出信号に基づき、前記被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを検出する亀裂検出手段と、
を備え、
前記光検出手段は、前記検出光が前記亀裂によって反射される場合と反射されない場合の双方において、前記検出光の前記被加工物からの反射光を検出可能である、
亀裂検出装置。

【請求項2】

前記集光レンズの集光点を前記被加工物の厚さ方向に変化させる集光点変更手段を備え、
前記亀裂検出手段は、前記集光点変更手段により前記集光レンズの集光点を前記被加工物の厚さ方向に変化させたときの前記検出信号の変化に基づいて前記亀裂の亀裂深さを検出する、
請求項１に記載の亀裂検出装置。

【請求項3】

前記集光レンズ及び前記被加工物の少なくとも一方を前記レンズ光軸に垂直な方向に移動させて前記集光レンズと前記被加工物との相対的な位置合わせを行うアライメント手段を備える、
請求項１又は２に記載の亀裂検出装置。

【請求項4】

主光軸に対して平行であって前記主光軸から偏心した光源光軸に沿って検出光を出射する光源部と、
前記主光軸と同軸のレンズ光軸を有し、前記光源部から出射した前記検出光を被加工物の内部に集光させる集光レンズと、
前記検出光の前記被加工物からの反射光を検出し、検出した光に対応する検出信号を発生する光検出手段と、
前記検出信号に基づき、前記被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを検出する亀裂検出手段とを備え、
前記光源部は、
前記主光軸に対して平行であって前記主光軸に対して一方向に偏心した位置に配置された第１光源光軸に沿って第１検出光を出射する第１光源と、
前記主光軸に対して平行であって前記主光軸に対して前記一方向とは反対側の他方向に偏心した位置に配置された第２光源光軸に沿って第２検出光を出射する第２光源と、を備え、
前記亀裂検出手段は、前記第１検出光に基づいて検出される前記亀裂の亀裂深さを第１亀裂深さとし、前記第２検出光に基づいて検出される前記亀裂の亀裂深さを第２亀裂深さとしたとき、前記第１亀裂深さと前記第２亀裂深さとの平均値を前記亀裂の亀裂深さとして検出し、
前記光検出手段は、前記検出光が前記亀裂によって反射される場合と反射されない場合の双方において、前記検出光の前記被加工物からの反射光を検出可能である、
亀裂検出装置。

【請求項5】

主光軸に対して平行であって前記主光軸から偏心した光源光軸の方向に沿って検出光を出射する検出光出射工程と、
前記主光軸と同軸のレンズ光軸を有する集光レンズにより、前記レンズ光軸からずれた位置に前記検出光が入射し、被加工物に対して前記検出光を斜め方向から偏射照明する集光工程と、
前記検出光の前記被加工物からの反射光を、前記集光レンズを介して検出し、検出した光に対応する検出信号を発生する光検出工程と、
前記検出信号に基づき、前記被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを検出する亀裂検出工程と、
を備え、
前記光検出工程では、前記検出光が前記亀裂によって反射される場合と反射されない場合の双方において、前記検出光の前記被加工物からの反射光を検出可能である、
亀裂検出方法。

【請求項6】

前記集光レンズの集光点を前記被加工物の厚さ方向に変化させる集光点変更工程を備え、
前記亀裂検出工程は、前記集光点変更工程により前記集光レンズの集光点を前記被加工物の厚さ方向に変化させたときの前記検出信号の変化に基づいて前記亀裂の亀裂深さを検出する、
請求項５に記載の亀裂検出方法。

【請求項7】

前記集光レンズ及び前記被加工物の少なくとも一方を前記レンズ光軸に垂直な方向に移動させて前記集光レンズと前記被加工物との位置合わせを行うアライメント工程を備える、
請求項５又は６に記載の亀裂検出方法。

【請求項8】

主光軸に対して平行であって前記主光軸から偏心した光源光軸の方向に沿って検出光を出射する検出光出射工程と、
前記主光軸と同軸のレンズ光軸を有する集光レンズにより前記検出光を被加工物の内部に集光させる集光工程と、
前記検出光の前記被加工物からの反射光を検出し、検出した光に対応する検出信号を発生する光検出工程と、
前記検出信号に基づき、前記被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを検出する亀裂検出工程とを備え、
前記検出光出射工程は、
前記主光軸に対して平行であって前記主光軸に対して一方向に偏心した位置に配置された第１光源光軸に沿って第１検出光を出射する第１検出光出射工程と、
前記主光軸に対して平行であって前記主光軸に対して前記一方向とは反対側の他方向に偏心した位置に配置された第２光源光軸に沿って第２検出光を出射する第２検出光出射工程と、を備え、
前記亀裂検出工程は、前記第１検出光に基づいて検出される前記亀裂の亀裂深さを第１亀裂深さとし、前記第２検出光に基づいて検出される前記亀裂の亀裂深さを第２亀裂深さとしたとき、前記第１亀裂深さと前記第２亀裂深さとの平均値を前記亀裂の亀裂深さとして検出し、
前記光検出工程では、前記検出光が前記亀裂によって反射される場合と反射されない場合の双方において、前記検出光の前記被加工物からの反射光を検出可能である、
亀裂検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを検出する亀裂検出装置及び亀裂検出方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、シリコン等のウェーハの内部に集光点を合わせてレーザー光を切断予定ラインに沿って照射し、加工ラインに沿ってウェーハ内部に切断の起点となる改質領域を形成するレーザーダイシング装置が知られている。改質領域が形成されたウェーハは、その後、エキスパンドやブレーキングといった割断プロセスによって切断予定ラインで割断されて個々のチップに分断される。このようなレーザーダイシング装置によれば、ウェーハ内部に改質領域が形成され、その改質領域を起点として切断予定ラインに沿ってウェーハが分断されるので、ブレードを用いてウェーハを切削して分断する一般的なダイシング装置と比べ、発塵量が低く、ダイシング傷、チッピングあるいは材料表面でのクラック等が発生する可能性が低くなる等の利点がある。

【0003】

ところで、レーザーダイシング装置によりウェーハに改質領域を形成すると、その改質領域からウェーハの厚さ方向に亀裂（クラック）が伸展する。その亀裂がウェーハの表面（レーザー光入射面）とは反対側の裏面まで到達していれば、割断プロセスにおいてチップへの分断を適正に行うことができる。その理由としては、ウェーハの裏面側に到達する亀裂は、ウェーハを分断する際の起点となるため、ウェーハの裏面への亀裂の到達がウェーハの分断率を左右することによる。また、厚いウェーハの深い位置（表面よりも裏面に近い位置）に改質領域を形成する場合があり、その場合には、亀裂が裏面にのみ到達して表面に到達しないため、表面に亀裂が到達したか否かでは必ずしも改質領域が適正に形成されたか否かを適切に判断できない場合がある。

【0004】

したがって、レーザーダイシング装置により改質領域を形成した後、割断プロセス前において、ウェーハを分断する際の起点となる改質領域が適正に形成されたか否か、すなわち、ウェーハの内部に形成された亀裂の亀裂深さを検出することによって、割断プロセスにおけるチップへの分断の良否を正確に予測することが可能となる。そして、ウェーハの内部に改質領域が適正に形成されていない箇所があれば、その部分だけ、再度、レーザーダイシング装置により再加工することや、割断プロセスにおける割断方法を変えるなどの対応が可能となる。これによって、その後の割断プロセスにおけるチップの損失を無くすことができる。また、不良箇所の発生状況などを参考にしてレーザーダイシング装置における加工条件を修正することもでき、その後に加工するウェーハでの改質領域の不良箇所の発生を低減させることができる。不良箇所の改質領域を再加工する場合には、不良箇所が低減することによって、再加工に要する時間の損失も低減することができる。

【0005】

一方、被加工物の内部に発生した亀裂の評価は、従来、試料を切断研磨するか、限られた条件下での観察が行われていた。そのため、レーザーダイシング装置を用いた加工プロセスへの適用は困難であった。

【0006】

これに対し、被加工物の内部に形成された亀裂を非破壊で検査する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

【0007】

特許文献１に開示された技術では、亀裂の一方から光を入射させ、亀裂を含む領域を透過した光を検出し、亀裂の散乱による検出光量の低下を利用して亀裂の検査を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００８−２２２５１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、受光器の信号レベルが亀裂の深さを直接示すものではなく、閾値として扱われる。そのため、予め実験を行い、閾値を設定する必要があった。また、亀裂長さ（亀裂深さ）を測定するためには、実験により亀裂長さに応じて予め閾値を複数設定しておく必要があった。また、透過光（亀裂を含む領域を透過した光）の減少のみを利用して亀裂先頭位置を確認するため、亀裂の亀裂深さの検出精度を向上させるには限界がある。

【0010】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを非破壊かつ精度よく検出することができる亀裂検出装置及び亀裂検出方法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】

【0011】

上記目的を達成するために、本発明の第１態様に係る亀裂検出装置は、主光軸に対して平行であって主光軸から偏心した光源光軸に沿って検出光を出射する光源部と、主光軸と同軸のレンズ光軸を有し、光源部から出射した検出光を被加工物の内部に集光させる集光レンズと、検出光の被加工物からの反射光を検出し、検出した光に対応する検出信号を発生する光検出手段と、検出信号に基づき、被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを検出する亀裂検出手段と、を備える。

【0012】

本発明の第２態様に係る亀裂検出装置は、第１態様において、集光レンズの集光点を被加工物の厚さ方向に変化させる集光点変更手段を備え、亀裂検出手段は、集光点変更手段により集光レンズの集光点を被加工物の厚さ方向に変化させたときの検出信号の変化に基づいて亀裂の亀裂深さを検出する。

【0013】

本発明の第３態様に係る亀裂検出装置は、第１態様又は第２態様において、集光レンズ及び被加工物の少なくとも一方をレンズ光軸に垂直な方向に移動させて集光レンズと被加工物との相対的な位置合わせを行うアライメント手段を備える。

【0014】

本発明の第４態様に係る亀裂検出装置は、第１態様〜第３態様のいずれか１つの態様において、光源部は、主光軸に対して平行であって主光軸に対して一方向に偏心した位置に配置された第１光源光軸に沿って第１検出光を出射する第１光源と、主光軸に対して平行であって主光軸に対して一方向とは反対側の他方向に偏心した位置に配置された第２光源光軸に沿って第２検出光を出射する第２光源と、を備え、亀裂検出手段は、第１検出光に基づいて検出される亀裂の亀裂深さを第１亀裂深さとし、第２検出光に基づいて検出される亀裂の亀裂深さを第２亀裂深さとしたとき、第１亀裂深さと第２亀裂深さとの平均値を亀裂の亀裂深さとして検出する。

【0015】

本発明の第５態様に係る亀裂検出方法は、主光軸に対して平行であって主光軸から偏心した光源光軸の方向に沿って検出光を出射する検出光出射工程と、主光軸と同軸のレンズ光軸を有する集光レンズにより検出光を被加工物の内部に集光させる集光工程と、検出光の被加工物からの反射光を検出し、検出した光に対応する検出信号を発生する光検出工程と、検出信号に基づき、被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを検出する亀裂検出工程と、を備える。

【0016】

本発明の第６態様に係る亀裂検出方法は、第５態様において、集光レンズの集光点を被加工物の厚さ方向に変化させる集光点変更工程を備え、亀裂検出工程は、集光点変更工程により集光レンズの集光点を被加工物の厚さ方向に変化させたときの検出信号の変化に基づいて亀裂の亀裂深さを検出する。

【0017】

本発明の第７態様に係る亀裂検出方法は、第５態様又は第６態様において、集光レンズ及び被加工物の少なくとも一方をレンズ光軸に垂直な方向に移動させて集光レンズと被加工物との位置合わせを行うアライメント工程を備える。

【0018】

本発明の第８態様に係る亀裂検出方法は、第５態様〜第７態様のいずれか１つの態様において、検出光出射工程は、主光軸に対して平行であって主光軸に対して一方向に偏心した位置に配置された第１光源光軸に沿って第１検出光を出射する第１検出光出射工程と、主光軸に対して平行であって主光軸に対して一方向とは反対側の他方向に偏心した位置に配置された第２光源光軸に沿って第２検出光を出射する第２検出光出射工程と、を備え、亀裂検出工程は、第１検出光に基づいて検出される亀裂の亀裂深さを第１亀裂深さとし、第２検出光に基づいて検出される亀裂の亀裂深さを第２亀裂深さとしたとき、第１亀裂深さと第２亀裂深さとの平均値を亀裂の亀裂深さとして検出する。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを非破壊かつ精度よく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態に係る亀裂検出装置の概略を示した構成図

【図2】図１に示した亀裂検出装置の照明光学系及び検出光学系を含む要部構成を示した概略図

【図3A】被加工物に対して検出光の偏射照明が行われたときの様子を示した図

【図3B】被加工物に対して検出光の偏射照明が行われたときの様子を示した図

【図3C】被加工物に対して検出光の偏射照明が行われたときの様子を示した図

【図4A】光検出器に受光される反射光の様子を示した図

【図4B】光検出器に受光される反射光の様子を示した図

【図4C】光検出器に受光される反射光の様子を示した図

【図5】被加工物からの反射光が集光レンズ瞳に到達する経路を説明するための図

【図6】第１の実施形態に係る亀裂検出装置を用いた亀裂検出方法の一例を説明したフローチャート

【図7A】亀裂検出処理の誤差要因を説明するための図

【図7B】亀裂検出処理の誤差要因を説明するための図

【図7C】亀裂検出処理の誤差要因を説明するための図

【図8】第２の実施形態に係る亀裂検出装置の概略を示した構成図

【図9】第２の実施形態における亀裂検出処理の原理を説明するための図

【図10】第２の実施形態に係る亀裂検出装置を用いた亀裂検出方法の一例を説明したフローチャート

【図11】第２の実施形態に係る亀裂検出装置を用いて評価実験を行った結果を示した図

【図12】第２の実施形態に係る亀裂検出装置を用いて評価実験を行った結果を示した図

【図13】第２の実施形態に係る亀裂検出装置を用いて評価実験を行った結果を示した図

【図14】クサビ型プリズムを用いて亀裂を検出する様子を示した図

【図15】クサビ型プリズムの一例を示した図

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について説明する。

【0022】

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

【0023】

図１は、第１の実施形態に係る亀裂検出装置の概略を示した構成図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る亀裂検出装置１０は、被加工物Ｗに対して検出光Ｌ１を照射し、被加工物Ｗからの反射光Ｌ２を検出することで、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さの測定を行う装置である。なお、亀裂検出装置１０は、被加工物Ｗの内部に改質領域を形成するレーザーダイシング装置（不図示）と組み合わされたものであるが、図１では、図面の複雑化を避けるため、本発明の説明を行う上で必要な亀裂検出装置に係る構成要素のみを図示している。また、本実施形態においては、亀裂Ｋの亀裂深さとは、被加工物Ｗの裏面から亀裂Ｋの下端位置もしくは上端位置までの距離を示すものとして説明するが、もちろん、これに限定されるものではなく、被加工物Ｗの表面（検出光照射面）からの距離としてもよい。後述する第２の実施形態においても同様である。

【0024】

図１に示すように、亀裂検出装置１０は、光源部１４と、照明光学系１６と、ダイクロイックミラー１８と、集光レンズ２０と、ハーフミラー２２と、検出光学系２４と、光検出器２６と、フォーカス調整機構２８と、アライメント機構２９と、制御部３０と、を備えている。なお、被加工物Ｗは、図示しないステージに載置される。

【0025】

光源部１４は、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さを検出するための検出光Ｌ１を出射するものである。ここで、被加工物Ｗがシリコンウェーハの場合、検出光Ｌ１には、波長１１００ｎｍ以長の赤外光を用いるのが望ましい。光源部１４は、集光レンズ２０のレンズ光軸と同軸である主光軸Ｐに対して平行であって主光軸Ｐから一方向（図１の下側）に偏心した光源光軸Ｑを有する光源３２を備えている。すなわち、光源３２は、主光軸Ｐから偏心した位置から主光軸Ｐに沿って検出光Ｌ１を出射する。なお、光源３２は、制御部３０と接続されており、制御部３０により光源３２の出射制御が行われる。

【0026】

照明光学系１６は、一対のリレーレンズ４０、４２と、光源３２から被加工物Ｗに向けて照射される検出光Ｌ１の範囲を制限する視野絞り４４とから構成されている。一対のリレーレンズ４０、４２は非テレセントリックなアフォーカル光学系を構成するものであり、視野絞り４４は集光レンズ２０の集光点と共役な位置となるように配置されている。これにより、検出光Ｌ１が被加工物Ｗの内部における集光レンズ２０の像面（集光面）の１点に向かって集光して光スポットを形成するので、不要な反射光や散乱光を低減することができ、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さの検出精度を向上させることが可能となる。なお、光源３２から出射された検出光Ｌ１がコリメート光（平行光）である場合には視野絞り４４を省略してもよい。

【0027】

ハーフミラー２２は、照明光学系１６とフォーカス調整機構２８との間に配置されており、入射光の一部を透過し一部を反射する。すなわち、ハーフミラー２２は、光源３２から照明光学系１６を経由して入射する検出光Ｌ１の一部を透過し、その透過光（検出光Ｌ１）をフォーカス調整機構２８、ダイクロイックミラー１８を経由して集光レンズ２０に導くとともに、被加工物Ｗからの検出光Ｌ１の反射光Ｌ２の一部を反射し、その反射光（反射光Ｌ２）を検出光学系２４に導く。

【0028】

ダイクロイックミラー１８は、主光軸Ｐを９０度折り曲げるものである。すなわち、ダイクロイックミラー１８は、光源３２からの検出光Ｌ１を直角に反射して集光レンズ２０に導くとともに、被加工物Ｗからの反射光Ｌ２を直角に反射してフォーカス調整機構２８を経由してハーフミラー２２に導く。なお、ダイクロイックミラー１８の代わりに、全反射ミラーを配置してもよい。

【0029】

集光レンズ２０は、被加工物Ｗに対向する位置に配置されており、光源３２から照明光学系１６、ハーフミラー２２、フォーカス調整機構２８、ダイクロイックミラー１８を介して入射した検出光Ｌ１を被加工物Ｗの内部に集光する。なお、集光レンズ２０のレンズ光軸は主光軸Ｐと同軸となっている。集光レンズ２０により被加工物Ｗの内部に検出光Ｌ１が集光されると、被加工物Ｗからの反射光Ｌ２は、集光レンズ２０、ダイクロイックミラー１８、フォーカス調整機構２８を経由してハーフミラー２２で反射され、検出光学系２４に導かれる。

【0030】

検出光学系２４は、ハーフミラー２２で反射した反射光Ｌ２を光検出器２６に導くためのものであり、１対のリレーレンズ４６、４８と、被加工物Ｗからの反射光Ｌ２の範囲を制限する視野絞り５２とから構成されている。一対のリレーレンズ４６、４８は非テレセントリックなアフォーカル光学系を構成するものであり、視野絞り５２は集光レンズ２０の集光点と共役な位置となるように配置されている。視野絞り５２は、被加工物Ｗの表面（検出光照射面）で反射して光検出器２６に入射する光を極力抑えることができ、不要な反射光成分を低減して検出精度の向上を図ることができる。

【0031】

光検出器２６は、集光レンズ２０の集光レンズ瞳２０ａ（図２参照）と共役な位置となるように配置されており、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの有無に応じて変化する反射光Ｌ２を検出するために設けられたものである。光検出器２６は、２つに分割された受光面（受光素子）２６ａ、２６ｂを有する２分割フォトディテクタからなり、被加工物Ｗからの反射光Ｌ２を各受光面２６ａ、２６ｂで受光し、各受光面２６ａ、２６ｂで受光した光量に応じた検出信号をそれぞれ制御部３０に出力する。なお、光検出器２６としては、複数に分割された受光面を有する分割型光検出器であればよく、例えば、２分割フォトディテクタに代えて、４分割フォトディテクタを用いてもよい。光検出器２６は、光検出手段の一例である。また、光検出器２６の代わりに、赤外線カメラで撮像し、画像処理を行ってもよい。

【0032】

フォーカス調整機構２８は、集光点変更手段の一例であり、集光レンズ２０の集光点を被加工物Ｗの厚さ方向（Ｚ方向）に調整するものである。フォーカス調整機構２８は、ダイクロイックミラー１８とハーフミラー２２との間、すなわち、光源部１４からの検出光Ｌ１と被加工物Ｗからの反射光Ｌ２との共通光路上に配置される。このフォーカス調整機構２８は、所定の範囲内で移動する移動レンズを含む複数のレンズからなるフォーカスレンズ群と、フォーカスレンズ群に含まれる移動レンズを主光軸Ｐに沿った方向に移動させるレンズ駆動部（不図示）とを備え、レンズ駆動部により移動レンズを主光軸Ｐに沿った方向に移動させることで他のレンズとの間隔を変化させることによって集光レンズ２０の集光点を被加工物Ｗの厚さ方向（Ｚ方向）に変化させる。なお、フォーカス調整機構２８（レンズ駆動部）は制御部３０に接続されており、制御部３０により集光レンズ２０の集光点の制御が行われる。

【0033】

なお、本明細書において、集光レンズ２０の集光点とは、集光レンズ２０により集光された検出光Ｌ１の集光点の位置をいう。また、集光レンズ２０の集光点の深さ位置（Ｚ方向位置）は、被加工物Ｗの裏面からの距離で示すものとする。

【0034】

アライメント機構２９は、アライメント手段の一例であり、集光レンズ２０と被加工物Ｗとの水平方向（ＸＹ方向）における相対的な位置合わせ（アライメント）を行うものである。アライメント機構２９は、集光レンズ２０をレンズ光軸に垂直な水平方向に微小移動させるレンズ駆動部（不図示）を有している。レンズ駆動部は制御部３０に接続されており、制御部３０によりレンズ駆動部を制御することで、集光レンズ２０と被加工物Ｗとの水平方向における相対的な位置合わせが行われる。なお、アライメント機構２９に代えて、被加工物Ｗを載置するステージ（不図示）を集光レンズ２０に対して相対的に移動させるようにしてもよい。

【0035】

制御部３０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路部等からなり、亀裂検出装置１０の各部の動作を制御する。具体的には、制御部３０は、フォーカス調整機構２８により集光レンズ２０の集光点を被加工物Ｗの厚さ方向（Ｚ方向）に変化させながら、光検出器２６の各受光面２６ａ、２６ｂから出力された検出信号を順次取得し、取得した検出信号に基づいて被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂上端位置又は亀裂下端位置）を検出する処理（亀裂検出処理）を行う。制御部３０は、亀裂検出手段の一例である。

【0036】

ここで、本実施形態における亀裂検出処理の原理について説明する。なお、ここでは、亀裂Ｋの亀裂深さとして亀裂下端位置を検出する場合を一例に説明する。

【0037】

図２は、図１に示した亀裂検出装置１０の照明光学系１６及び検出光学系２４を含む要部構成の光学的な配置を示した図である。なお、図２では、図面を簡略化するため、フォーカス調整機構２８とハーフミラー２２との図示を省略している。

【0038】

本実施形態では、図２に示すように、光源３２からの検出光Ｌ１は、主光軸Ｐに対して偏心した位置から主光軸Ｐに沿って出射される。そのため、検出光Ｌ１は、集光レンズ２０の集光レンズ瞳２０ａの一方側の領域（すなわち、主光軸Ｐと同軸であるレンズ光軸からずれた位置）に入射する。したがって、集光レンズ２０を通過した検出光Ｌ１の照射方向は集光レンズ２０の像面（集光面）に対して斜め方向となる。すなわち、被加工物Ｗに対して検出光Ｌ１が斜め方向に照射される偏射照明が行われる。なお、集光レンズ２０の像面は被加工物Ｗの表面（検出光照射面）に対して平行となるように配置される。

【0039】

図３Ａ〜図３Ｃは、被加工物Ｗに対して検出光Ｌ１の偏射照明が行われたときの様子を示した説明図である。図３Ａは集光レンズ２０の集光点に亀裂Ｋが存在する場合、図３Ｂは集光レンズ２０の集光点に亀裂Ｋが存在しない場合、図３Ｃは集光レンズ２０の集光点と亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）とが一致する場合をそれぞれ示している。図４Ａ〜４Ｃは、光検出器２６に受光される反射光Ｌ２の様子を示した図であり、それぞれ図３Ａ〜図３Ｃに示した場合に対応するものである。図５は、被加工物Ｗからの反射光Ｌ２が集光レンズ瞳２０ａに到達する経路を説明するための図である。なお、ここでは、検出光Ｌ１は、集光レンズ瞳２０ａの一方側（図４の右側）の第１領域Ｇ１を通過して、被加工物Ｗに対して偏射照明が行われる場合について説明する。

【0040】

図３Ａに示すように、集光レンズ２０の集光点に亀裂Ｋが存在する場合には、検出光Ｌ１は亀裂Ｋで全反射して、その反射光Ｌ２は主光軸Ｐに対して検出光Ｌ１の光路と同じ側の経路をたどって、集光レンズ瞳２０ａの検出光Ｌ１と同じ側の領域に到達する成分となる。すなわち、図５に示すように、光源３２からの検出光Ｌ１が集光レンズ２０を介して被加工物Ｗに照射されるときの検出光Ｌ１の経路をＲ１としたとき、被加工物Ｗの内部の亀裂Ｋで全反射した反射光Ｌ２は、検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸Ｐに対して同じ側（図５の右側）の経路Ｒ２をたどって集光レンズ瞳２０ａの第１領域Ｇ１を通過する。この場合、図４Ａに示すように、光検出器２６の受光面２６ａ、２６ｂのうち一方の受光面２６ａ側に反射光Ｌ２が受光し、受光面２６ａから出力される検出信号のレベルが高くなる。

【0041】

図３Ｂに示すように、集光レンズ２０の集光点に亀裂Ｋが存在しない場合には、検出光Ｌ１は被加工物Ｗの裏面で反射し、その反射光Ｌ２は集光レンズ瞳２０ａの検出光Ｌ１と反対側の領域に到達する成分となる。すなわち、図５に示すように、被加工物Ｗの裏面で反射した反射光Ｌ２は、検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸Ｐに対して反対側（図５の左側）の経路Ｒ３をたどって集光レンズ瞳２０ａの第２領域Ｇ２を通過する。この場合、図４Ｂに示すように、光検出器２６の受光面２６ａ、２６ｂのうち他方の受光面２６ｂ側に反射光が受光し、受光面２６ｂから出力される検出信号のレベルが高くなる。

【0042】

図３Ｃに示すように、集光レンズ２０の集光点と亀裂Ｋの下端位置とが一致する場合には、検出光Ｌ１は、亀裂Ｋで全反射して集光レンズ瞳２０ａの検出光Ｌ１と同じ側の領域に到達する反射光成分Ｌ２ａと、亀裂Ｋで全反射されずに被加工物Ｗの裏面で反射して集光レンズ瞳２０ａの検出光Ｌ１と反対側の領域に到達する非反射光成分Ｌ２ｂとに分割される。すなわち、図５に示すように、反射光Ｌ２のうち、被加工物Ｗの内部の亀裂Ｋで全反射した反射光成分Ｌ２ａは、検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸Ｐに対して同じ側（図５の右側）の経路Ｒ２をたどって集光レンズ瞳２０ａの第１領域Ｇ１を通過するとともに、亀裂Ｋで全反射されずに被加工物Ｗの裏面で反射した非反射光成分Ｌ２ｂは、検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸Ｐに対して反対側（図５の左側）の経路Ｒ３をたどって集光レンズ瞳２０ａの第２領域Ｇ２を通過する。この場合、図４Ｃに示すように、光検出器２６の受光面２６ａ、２６ｂに反射光Ｌ２の各成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂがそれぞれ受光し、受光面２６ａ、２６ｂから出力される検出信号のレベルが略等しくなる。

【0043】

このように光検出器２６の受光面２６ａ、２６ｂで受光される光量は、集光レンズ２０の集光点に亀裂Ｋが存在するか否かによって変化する。本実施形態では、このような性質を利用して、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置又は亀裂上端位置）を検出することができる。

【0044】

具体的には、光検出器２６の受光面２６ａ、２６ｂから出力される検出信号の出力をそれぞれＤ１、Ｄ２としたとき、集光レンズ２０の集光点と亀裂Ｋの亀裂深さとの関係を示す評価値Ｓは、次式で表すことができる。
Ｓ＝（Ｄ１−Ｄ２）／（Ｄ１＋Ｄ２） ・・・（１）

【0045】

式（１）において、Ｓ＝０の条件を満たすとき、すなわち、光検出器２６の受光面２６ａ、２６ｂで受光される光量が一致するとき、集光レンズ２０の集光点と亀裂下端位置（又は亀裂上端位置）とが一致した状態を示す。

【0046】

したがって、制御部３０は、フォーカス調整機構２８を制御して集光レンズ２０の集光点を被加工物Ｗの厚さ方向（Ｚ方向）に変化させながら、光検出器２６の各受光面２６ａ、２６ｂから出力される検出信号を順次取得し、取得した検出信号に基づいて式（１）で示される評価値Ｓを算出し、この評価値Ｓを評価することによって亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置又は亀裂上端位置）を検出することができる。

【0047】

次に、第１の実施形態に係る亀裂検出装置１０を用いた亀裂検出方法について図６を参照して説明する。図６は、第１の実施形態に係る亀裂検出装置１０を用いた亀裂検出方法の一例を説明したフローチャートである。なお、本実施形態では、集光レンズ２０の集光点は被加工物Ｗの厚さ方向（Ｚ方向）に予め設定された走査間隔Δｚで走査が行われ、その走査範囲における各走査位置をＺ_i（ｉ＝１、２、・・・ｎ）とする（但し、ｎは自然数とする）。また、集光レンズ２０の集光点の走査範囲は検出対象となる亀裂Ｋの亀裂深さに応じて設定され、例えば、被加工物Ｗの厚さ方向の全範囲に設定されていてもよいし、その一部範囲に設定されていてもよい。例えば、亀裂Ｋの亀裂深さとして亀裂下端位置のみを検出する場合には、被加工物Ｗの深い位置（裏面に近い側）の一部範囲に走査範囲を限定することで検出効率を向上させることができる。

【0048】

（ステップＳ１０）
まず、図示しない操作部により亀裂検出処理の開始が指示されると、制御部３０は、アライメント機構２９を制御にして、集光レンズ２０を水平方向に移動させることにより被加工物Ｗと集光レンズ２０との相対的な位置合わせ（アライメント）を行う（アライメント工程）。

【0049】

（ステップＳ１２）
次に、制御部３０は、変数ｉを１に設定する（ｉ＝１）。

【0050】

（ステップＳ１４）
次に、制御部３０は、フォーカス調整機構２８のレンズ駆動部を制御して、集光レンズ２０の集光点をＺ_iに設定する。例えば、１回目の走査が行われる場合（ｉ＝１の場合）には、集光レンズ２０の集光点を走査開始位置Ｚ₁に設定する。２回目以降の走査が行われる場合（ｉ≧２の場合）には、集光レンズ２０の集光点の深さ位置（Ｚ方向位置）をＺ_i＝Ｚ_i-1＋Δｚに設定する（集光点変更工程）。

【0051】

（ステップＳ１６）
次に、制御部３０は、光源部１４の光源３２を制御して、光源３２から検出光Ｌ１を出射する（検出光出射工程）。光源３２からの検出光Ｌ１は、照明光学系１６、ハーフミラー２２、フォーカス調整機構２８、ダイクロイックミラー１８を経由して集光レンズ２０に導かれる。そして、集光レンズ２０に導かれた検出光Ｌ１は、集光レンズ２０により被加工物Ｗの内部に集光する（集光工程）。

【0052】

被加工物Ｗからの反射光Ｌ２は、集光レンズ２０、ダイクロイックミラー１８、フォーカス調整機構２８、ハーフミラー２２、検出光学系２４を経由して光検出器２６に導かれる。そして、光検出器２６に導かれた反射光Ｌ２は、光検出器２６の受光面２６ａ、２６ｂで受光され、各受光面２６ａ、２６ｂで受光した光量に応じた検出信号がそれぞれ出力される（光検出工程）。

【0053】

ここで、本実施形態では、光源３２は主光軸Ｐから偏心した位置から主光軸Ｐに平行な光源光軸Ｑに沿って検出光Ｌ１を出射するので、集光レンズ２０により集光された検出光Ｌ１は、被加工物Ｗには集光レンズ２０の像面に対して斜め方向に偏射照明が行われる。そのため、光検出器２６の受光面２６ａ、２６ｂで受光される光量は、集光レンズ２０の集光点に被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋが存在するか否かによって変化する。

【0054】

（ステップＳ１８）
次に、制御部３０は、光検出器２６の受光面２６ａ、２６ｂから出力された検出信号Ｄ１、Ｄ２をそれぞれ取得する。

【0055】

（ステップＳ２０）
次に、制御部３０は、ステップＳ１８で取得した検出信号Ｄ１、Ｄ２に基づき、現在の走査位置（集光レンズ２０の集光点）Ｚ_iに対応する評価値Ｓ_iを算出する。なお、評価値Ｓ_iは、次式（２）によって算出される。なお、制御部３０は、算出した評価値Ｓ_iを図示しない記憶部に記憶する。
Ｓ_i＝（Ｄ１−Ｄ２）／（Ｄ１＋Ｄ２） ・・・（２）

【0056】

（ステップＳ２２）
次に、制御部３０は、変数ｉ＝ｎであるか否かを判断する。ｉ＝ｎでない場合（すなわち、変数ｉがｎ未満である場合）にはステップＳ２４に進み、ｉ＝ｎである場合にはステップＳ２６に進む。

【0057】

（ステップＳ２４）
ステップＳ２２においてｉ＝ｎでない場合には、制御部３０は、ｉを１つインクリメントして（ｉ＝ｉ＋１）、ステップＳ１４に戻り、ステップＳ１４からステップＳ２２までの処理を繰り返し行う。

【0058】

（ステップＳ２６）
ステップＳ２２においてｉ＝ｎである場合には、制御部３０は、ステップＳ２０において走査位置Ｚ_i毎に算出した評価値Ｓ_iに基づき、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さを検出する（亀裂検出工程）。

【0059】

具体的には、制御部３０は、各走査位置Ｚ_iに対応する評価値Ｓ_iの中から、評価値が０（ゼロ）となるときの走査位置（すなわち、集光レンズ２０の集光点の深さ位置）を亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置又は亀裂上端位置）として検出する。なお、各走査位置Ｚ_iに対応する評価値Ｓ_iの中に０となる評価値が含まれていない場合には、最も０に近い評価値に対応する走査位置を亀裂Ｋの亀裂深さとして検出するようにしてもよい。

【0060】

なお、各走査位置Ｚ_iに対応する評価値Ｓ_iの中に０となる評価値が含まれていない場合には、各走査位置Ｚ_iに対応する評価値Ｓ_iを補間処理することによって評価値が０となるときの走査位置を算出し、その走査位置を亀裂Ｋの亀裂深さとして検出するようにしてもよい。

【0061】

また、各走査位置Ｚ_iに対応する評価値Ｓ_iがいずれも同じ極性（プラスまたはマイナス）である場合には集光レンズ２０の集光点の走査範囲には亀裂Ｋは存在しない、あるいは、全ての範囲にわたって亀裂Ｋが存在すると判定することが可能である。

【0062】

以上のようにして、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さが検出されると、その検出結果は図示しない表示装置（モニタ）に表示され、亀裂検出処理が終了となる。

【0063】

このように本実施形態によれば、集光レンズ２０の集光点を被加工物Ｗの厚さ方向に変化させながら、被加工物Ｗに対して検出光Ｌ１を斜め方向に照射する偏射照明を行い、そのときに光検出器２６の受光面２６ａ、２６ｂから出力される検出信号を順次取得し、取得した検出信号に基づいて算出される評価値Ｓを評価することによって被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置又は亀裂上端位置）を検出することが可能となる。したがって、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さを非破壊かつ精度よく検出することができる。

【0064】

また、本実施形態において、集光レンズ２０の集光点を被加工物Ｗの裏面近傍に固定した状態で（すなわち、集光レンズ２０の集光点を被加工物Ｗの厚さ方向に変化させることなく）検出するようにしてもよい。この場合、被加工物Ｗの裏面まで亀裂Ｋが到達しているか否かを簡易に判定することが可能となる。

【0065】

なお、本実施形態では、亀裂Ｋの亀裂深さとして亀裂下端位置を検出する場合について説明したが、これに限らず、亀裂上端位置も同様にして検出することが可能である。すなわち、例えば、亀裂Ｋが被加工物Ｗの裏面まで伸展している場合において、集光レンズ２０の集光点の深さ位置を被加工物Ｗの裏面から徐々に遠ざけていくとすると、被加工物Ｗの裏面近傍では検出光Ｌ１は亀裂Ｋで全反射して、その反射光Ｌ２は主光軸Ｐに対して検出光Ｌ１の光路と同じ側の経路をたどって、集光レンズ瞳２０ａの検出光Ｌ１と同じ側の領域に到達する成分となる。一方、亀裂上端位置よりも上方（被加工物Ｗの表面に近い側）では検出光Ｌ１は被加工物Ｗの裏面で反射し、その反射光Ｌ２は集光レンズ瞳２０ａの検出光Ｌ１と反対側の領域に到達する成分となる。

【0066】

換言すれば、亀裂下端位置を検出する場合と同じ手順で亀裂上端位置も検出可能である。また、被加工物Ｗからの反射光Ｌ２が集光レンズ瞳２０ａのどちら側の領域に戻るかの情報を用いることにより、亀裂上端位置と亀裂下端位置との識別を行うことが可能である。

【0067】

また、本実施形態における亀裂検出装置１０は、上述したように、図示しないレーザーダイシング装置と組み合わされたものであり、集光レンズ２０及びダイクロイックミラー１８はレーザーダイシング装置のレーザー加工部と共用されるが、これに限らず、レーザーダイシング装置とは組み合わされずに、単独の亀裂検出装置として構成されていてもよい。

【0068】

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。

【0069】

まず、第２の実施形態における課題について説明する。

【0070】

上述した第１の実施形態では、アライメント機構２９によって集光レンズ２０と被加工物Ｗとの水平方向の相対的な位置合わせ（アライメント）が行われるが、集光レンズ２０と被加工物Ｗとのアライメント精度が十分でない場合には、集光レンズ２０の集光点と亀裂Ｋとの間に水平方向の位置ずれが生じ、亀裂検出処理の検出結果に誤差が発生する要因となる。

【0071】

図７Ａ〜７Ｃは、亀裂検出処理の誤差要因を説明するための図である。図７Ａは、主光軸Ｐ（集光レンズ２０の光軸）と亀裂軸（亀裂Ｋの長手軸）Ｍとが一致している場合、図７Ｂは、主光軸Ｐが亀裂軸Ｍに対して一方側にずれた場合、図７Ｃは、主光軸Ｐが亀裂軸Ｍに対して他方側にずれた場合を示している。

【0072】

図７Ａに示すように、主光軸Ｐと亀裂軸Ｍとが一致している場合には、集光レンズ２０の集光点は亀裂軸Ｍ又はその延長線に配置されるため、集光レンズ２０の集光点に基づいて亀裂Ｋの亀裂深さを精度良く検出することができる。すなわち、この場合には、実際の亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）ｄと集光レンズ２０の集光点の深さ位置とが等しくなっており、集光レンズ２０の集光点の深さ位置から亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）を正確に検出することが可能である。一方、図７Ｂや図７Ｃに示すように、主光軸Ｐが亀裂軸Ｍに対して水平方向にずれた場合には、集光レンズ２０の集光点は亀裂軸Ｍ又はその延長線から水平方向に位置ずれした状態となる。このような状態において、集光レンズ２０の集光点に基づいて亀裂Ｋの亀裂深さを検出しようとすると、検出された亀裂Ｋの深さに検出誤差Δｄが発生する。しかも、その検出誤差Δｄは集光レンズ２０の集光点と亀裂軸Ｍとの水平方向の位置ずれ量に応じて比例する。例えば、図７Ｂに示すように、主光軸Ｐが亀裂軸Ｍに対して一方側（図７Ｂの右側）にずれた場合には、実際の亀裂Ｋの下端位置ｄよりも高い位置である集光レンズ２０の集光点の深さ位置ｄ１が亀裂Ｋの亀裂深さとして検出される。また、図７Ｃに示すように、主光軸Ｐが亀裂軸Ｍに対して他方側（図７Ｂの左側）にずれた場合には、実際の亀裂Ｋの下端位置ｄよりも低い位置である集光レンズ２０の集光点の深さ位置ｄ２が亀裂Ｋの亀裂深さとして検出される。

【0073】

このように第１の実施形態における亀裂検出処理では、集光レンズ２０と被加工物Ｗとのアライメント精度が十分でないと、亀裂軸Ｍに対する主光軸Ｐ（集光レンズ２０のレンズ光軸）の位置ずれ量に応じた検出誤差Δｄが生じる要因となる。

【0074】

第２の実施形態では、集光レンズ２０と被加工物Ｗとのアライメント精度が十分でない場合でも、上述したような検出誤差Δｄによる影響をなくして、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さを精度良く検出できるようにしたものである。

【0075】

図８は、第２の実施形態に係る亀裂検出装置の概略を示した構成図である。図８中、図１と共通又は類似する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0076】

図８に示すように、第２の実施形態に係る亀裂検出装置１０Ａは、光源部１４の構成が第１の実施形態とは異なっている。

【0077】

すなわち、第２の実施形態における光源部１４は、主光軸Ｐに対して平行であって主光軸Ｐから一方向（図８の下側）に偏心した光源光軸Ｑ１を有する第１光源３２と、主光軸Ｐに対して平行であって主光軸Ｐから一方向とは反対側の他方向（図８の上側）に偏心した光源光軸Ｑ２を有する第２光源３４とを備えている。第１光源３２は、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置又は亀裂上端位置）を検出するための検出光（第１検出光）Ｌ１_Aを出射する。第２光源３４は、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置又は亀裂上端位置）を検出するための検出光（第２検出光）Ｌ１_Bを出射する。なお、第１光源３２及び第２光源３４は制御部３０と接続されており、制御部３０により各光源３２、３４の出射制御が行われる。

【0078】

次に、第２の実施形態における亀裂検出処理の原理について図９を参照して説明する。
図９は、第２の実施形態における亀裂検出処理の原理を説明するための図であり、亀裂軸Ｍに対して主光軸Ｐが水平方向に位置ずれしている場合を示している。

【0079】

図９に示すように、第２の実施形態においては、制御部３０の制御に従って、第１光源３２及び第２光源３４を選択的に切り替えつつ、各光源３２、３４からそれぞれ出射された検出光Ｌ１_A、Ｌ１_Bが被加工物Ｗに対して互いに異なる斜め方向から照射される偏射照明が行われる。

【0080】

ここで、第１光源３２からの検出光Ｌ１_A（図９の右側から照射される光束）によって検出される亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）は、実際の亀裂Ｋの下端位置ｄよりも低い位置である集光レンズ２０の集光点の深さ位置ｄ_Aとなる。また、第２光源３４からの検出光Ｌ１_B（図９の左側から照射される光束）によって検出される亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）は、実際の亀裂Ｋの下端位置ｄよりも高い位置である集光レンズ２０の集光点の深さ位置ｄ_Bとなる。この場合、各検出光Ｌ１_A、Ｌ１_Bによりそれぞれ検出される亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）ｄ_A、ｄ_Bよりもこれらの位置の平均値（中間値）を亀裂Ｋの下端位置とする方が実際の亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）の真値により近い値となる。第２の実施形態では、このような原理を利用して亀裂Ｋの亀裂深さを検出している。これにより、集光レンズ２０と被加工物Ｗとのアライメント精度が十分でない場合でも、亀裂軸Ｍに対する主光軸Ｐの位置ずれに伴う誤差を取り除くことができ、上述した第１の実施形態に比べて、亀裂検出処理を精度よくかつ安定して行うことができる。

【0081】

次に、第２の実施形態に係る亀裂検出装置１０Ａを用いた亀裂検出方法について図１０を参照して説明する。図１０は、第２の実施形態に係る亀裂検出装置１０Ａを用いた亀裂検出方法の一例を説明したフローチャートである。なお、図１０は、図６に示した処理内容にステップＳ１１、ステップＳ２７、ステップＳ２８、ステップＳ３０を追加したものであり、共通する処理は説明を簡略化または省略する。ここでは、亀裂Ｋの亀裂深さとして、亀裂Ｋの下端位置を検出する場合を一例に説明する。

【0082】

（ステップＳ１０）
まず、制御部３０は、アライメント機構２９により被加工物Ｗと集光レンズ２０との相対的な位置合わせ（アライメント）を行う。

【0083】

（ステップＳ１１）
次に、制御部３０は、変数ｋを１に設定する（ｉ＝１）。

【0084】

（ステップＳ１２〜ステップＳ２４）
次に、制御部３０は、変数ｉを１に設定した後（ステップＳ１２）、集光レンズ２０の集光点の深さ位置（Ｚ方向位置）をＺ_iに設定し（ステップＳ１４）、被加工物Ｗに対して偏射照明を実行する（ステップＳ１６）。例えば、ｋ＝１である場合には、制御部３０は、第１光源３２及び第２光源３４のうち第１光源３２のみをＯＮにして、第１光源３２から被加工物Ｗに対して検出光Ｌ１_Aの偏射照明を行う（第１検出光出射工程）。また、ｋ＝２である場合には、制御部３０は、第１光源３２及び第２光源３４のうち第２光源３４のみをＯＮにして、第２光源３４から被加工物Ｗに対して検出光Ｌ１_Bの偏射照明を行う（第２検出光出射工程）。

【0085】

次に、制御部３０は、光検出器２６の受光面２６ａ、２６ｂから出力された検出信号Ｄ１、Ｄ２をそれぞれ取得し（ステップＳ１８）、取得した検出信号Ｄ１、Ｄ２に基づいて評価値Ｓ_iを算出する（ステップＳ２０）。なお、制御部３０は、算出した評価値Ｓ_iを図示しない記憶部に記憶する。

【0086】

次に、制御部３０は、ｉ＝ｎであるか否かを判断し（ステップＳ２２）、ｉ＝ｎでない場合にはｉを１つインクリメントして、ステップＳ１４に戻り、ステップＳ１４からステップＳ２２までの処理を繰り返し行う。

【0087】

ステップＳ２２においてｉ＝ｎである場合には、ステップＳ２０において走査位置Ｚ_i毎に算出した評価値Ｓ_iに基づき、被加工物Ｗの厚さ方向における亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）を検出する（ステップＳ２６）。

【0088】

（ステップＳ２７）
次に、制御部３０は、ｋ＝２であるか否かを判断する。ｋ＝２でない場合にはステップＳ２８に進み、ｋ＝２である場合にはステップＳ３０に進む。

【0089】

（ステップＳ２８）
ステップＳ２７においてｋ＝２でない場合には、ｋを１つインクリメントして（ｋ＝ｋ＋１）、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２からステップＳ２６までの処理を繰り返し行う。

【0090】

すなわち、第２の実施形態における亀裂検出方法では、光源部１４に配置された第１光源３２及び第２光源３４のうち、１回目の測定（ｋ＝１の場合）では第１光源３２から被加工物Ｗに対して検出光Ｌ１_Aの偏射照明を行ったときの亀裂Ｋの亀裂深さｄ_Aが検出され、２回目の測定（ｋ＝２の場合）では第２光源３４から被加工物Ｗに対して検出光Ｌ１_Bの偏射照明を行ったときの亀裂Ｋの亀裂深さｄ_Bが検出される。

【0091】

（ステップＳ３０）
次に、制御部３０は、第１光源３２からの検出光Ｌ１_Aを用いて検出された亀裂Ｋの亀裂深さ（第１亀裂深さ）ｄ_Aと、第２光源３４からの検出光Ｌ１_Bを用いて検出された亀裂Ｋの亀裂深さ（第２亀裂深さ）ｄ_Bとの平均値ｄ_M（＝（ｄ_A＋ｄ_B）／２）を真の亀裂深さ（亀裂下端位置）として算出する。なお、制御部３０は、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さの検出結果として、上述のようにして算出した真の亀裂深さｄ_Mを図示しない表示装置（モニタ）に表示する。

【0092】

以上のようにして、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さが検出されると、その検出結果は図示しない表示装置（モニタ）に表示され、亀裂検出処理が終了となる。

【0093】

次に、第２の実施形態における効果を検証するために、図７に示した亀裂検出装置１０Ａを用いて評価実験を行った結果について図１１〜図１３を参照して説明する。

【0094】

図１１は、第１光源３２からの検出光Ｌ１_Aが被加工物Ｗに対して偏射照明が行われたときに検出器５０の受光面２６ａ、２６ｂから出力される検出信号の出力を示したグラフである。図１１において、横軸は集光レンズ２０の集光点の深さ位置を示し、縦軸は光検出器２６の受光面２６ａ、２６ｂから出力される検出信号の出力を示している。また、出力Ａは光検出器２６の受光面２６ａから出力される検出信号の出力を示し、出力Ｂは光検出器２６の受光面２６ｂから出力される検出信号の出力を示している。

【0095】

図１０に示したフローチャートに従って亀裂検出処理が行われる場合、１回目の測定（ｋ＝１）では、集光レンズ２０の集光点の深さ位置を順次変化させながら（Ｚ_i＝Ｚ₁、Ｚ₂、・・・、Ｚ_n）、検出器５０の受光面２６ａ、２６ｂから出力される検出信号が順次取得される。このとき、検出器５０の受光面２６ａ、２６ｂから出力される検出信号は、例えば、図１１に示すように、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの有無に応じて出力が変化する。なお、図示は省略したが、２回目の測定（ｋ＝２）においても、第２光源３４からの検出光Ｌ１_Bが被加工物Ｗに対して偏射照明が行われたときに検出器５０の受光面２６ａ、２６ｂから出力される検出信号が図１１に示したグラフと同様にして取得される。

【0096】

図１２は、１回目の測定（ｋ＝１）で第１光源３２からの検出光Ｌ１に基づいて算出された評価値Ｓ_Aと、２回目の測定（ｋ＝２）で第２光源３４からの反射光Ｌ２に基づいて算出された評価値Ｓ_Bを示したグラフである。図１２において、横軸は集光レンズ２０の集光点の深さ位置を示し、縦軸は各集光点に対応する評価値Ｓ_A、Ｓ_Bを示している。

【0097】

図１２に示すように、１回目の測定と２回目の測定とでは、評価値Ｓ_A、Ｓ_Bが０となるときの集光レンズ２０の集光点の深さ位置が互いに異なっている（図１２の点Ｔ１、Ｔ２を参照）。これは、上述したように、亀裂軸Ｍに対して主光軸Ｐが水平方向に位置ずれしているために生じる誤差要因となっている。そのため、１回目の測定と２回目の測定のいずれか一方の測定により算出された評価値に基づいて亀裂Ｋの亀裂深さを検出しようとすると、アライメント精度が十分でない場合には、検出精度の低下を招く要因となる。

【0098】

これに対し、第２の実施形態では、このような検出誤差をなくすため、上述したように、１回目の測定で算出された評価値Ｓ_Aに基づいて検出される亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）ｄ_Aと、２回目の測定で算出された評価値Ｓ_Bに基づいて検出される亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）ｄ_Bとの平均値ｄ_Mを真の亀裂深さ（亀裂下端位置）として算出している。

【0099】

図１３は、主光軸Ｐと亀裂軸Ｍとの水平方向の位置関係を変えながら亀裂Ｋの亀裂深さを測定した結果を示したグラフである。図１３において、横軸は主光軸Ｐと亀裂軸Ｍとの水平方向の位置ずれ量を示し、縦軸は亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）を示している。

【0100】

図１３に示すように、１回目の測定（ｋ＝１）で検出された亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）と２回目の測定（ｋ＝２）で検出された亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）は、主光軸Ｐと亀裂軸Ｍとの水平方向の位置ずれがない場合には一致し、その位置ずれ量が大きくなるにつれて徐々に誤差が大きくなる。したがって、１回目の測定と２回目の測定のいずれか一方の測定結果を用いて亀裂Ｋの亀裂深さを検出しようとする場合には、集光レンズ２０と被加工物Ｗとのアライメント精度が高く要求されることになり、アライメント精度が十分でない場合には、検出誤差が大きくなることが図１３に示した結果から分かる。

【0101】

これに対し、第２の実施形態では、１回目の測定（ｋ＝１）で検出された亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）と２回目の測定（ｋ＝２）で検出された亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）との平均値を真の亀裂深さとしているので、図１３の破線で示したように、主光軸Ｐと亀裂軸Ｍとの間に位置ずれが生じている場合でも、主光軸Ｐと亀裂軸Ｍとが一致している場合の測定結果と略同様の結果が得られる。

【0102】

このように第２の実施形態によれば、光源部１４は主光軸Ｐから互いに異なる方向に偏心した位置に配置された第１光源３２及び第２光源３４を備え、各光源３２、３４を選択的に切り替えつつ、第１光源３２からの検出光Ｌ１_Aに基づいて検出される亀裂Ｋの亀裂深さと、第２光源３４からの検出光Ｌ１_Bに基づいて検出される亀裂Ｋの亀裂深さとの平均値を亀裂Ｋの亀裂深さとして求める。これにより、集光レンズ２０と被加工物Ｗとのアライメント精度が十分でない場合でも、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さを精度よくかつ安定して検出することが可能となる。

【0103】

なお、第２の実施形態において、集光レンズ２０の集光点の深さ位置を被加工物の厚さ方向に走査するだけでなく、さらに、被加工物Ｗの厚さ方向に直交する水平方向（ＸＹ方向）に走査するようにしてもよい。この場合、図１３に示したように、主光軸Ｐと亀裂軸Ｍとが一致したときの測定結果を真の亀裂深さとすることが可能である。

【0104】

（その他の発明の開示）
上述した各実施形態では、被加工物Ｗの内部に照射される検出光Ｌ１は集光レンズ２０により集光された集光光束となっているが、例えば、被加工物Ｗの内部に照射する光束を集光光束とせず、平行光束（細い平行ビーム）とし、その平行光束を瞳位置で検出し、光量比のみで亀裂深さ（亀裂下端位置や亀裂上端位置）を検出するようにしてもよい。

【0105】

図１４は、クサビ型プリズムを用いて被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さを検出する方法を説明するための図である。図１５は、クサビ型プリズムの外観を示した概略図である。

【0106】

図１４に示すように、クサビ型プリズム７０（図１５参照）は被加工物Ｗに対向するように配置される。クサビ型プリズム７０にはその光軸７０ａに対して一方側（図１４右側）の領域から細い平行ビームＬ３を入射させる。

【0107】

このとき、被加工物Ｗの内部に入射した平行ビームＬ３のうち、一部の光束は、亀裂Ｋで全反射されずに被加工物Ｗの裏面で反射し、その反射光は図１４の符号Ｌ４ａで示すような光束となり、クサビ型プリズム７０の光軸７０ａに対して他方側の領域（入射光束とは反対側の領域）を通る戻り光となる。一方、他の光束は亀裂Ｋで全反射し、その反射光は図１４の符号Ｌ４ｂで示すような光束となり、クサビ型プリズム７０の光軸７０ａに対して一方側の領域（入射光束と同じ側の領域）を通る戻り光となる。

【0108】

平行ビームＬ３の入射光束の幅、被加工物Ｗに対する平行ビームＬ３の入射角度は既知であるとして、被加工物Ｗからの反射光（戻り光）Ｌ４ａ、Ｌ４ｂの光量比（強度比）を図示しない光検出器で測定することにより、被加工物Ｗの裏面から亀裂Ｋの下端位置までの距離（すなわち、亀裂深さ）の概略値を知ることができる。また、亀裂Ｋの上端位置についても同様にして概略値を知ることができる。

【0109】

なお、図１４の破線矢印で示すように、被加工物Ｗの表面での反射光は外乱光となりうるが、クサビ型プリズム７０を被加工物Ｗの表面に十分に近づけておくことで、符号Ｌ４ａで示す光束からなる反射光（戻り光）との分離が可能となる。

【0110】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

【符号の説明】

【0111】

１０…亀裂検出装置、１０Ａ…亀裂検出装置、１４…光源部、１６…照明光学系、１８…ダイクロイックミラー、２０…集光レンズ、２０ａ…集光レンズ瞳、２２…ハーフミラー、２４…検出光学系、２６…光検出器、２８…フォーカス調整機構、２９…アライメント機構、３０…制御部、３２…第１光源、３４…第２光源、２６ａ…受光面、２６ｂ…受光面、Ｋ…亀裂、Ｌ１…検出光、Ｌ２…反射光、Ｍ…亀裂軸、Ｐ…主光軸、Ｗ…被加工物

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】