特許 7510063 亀裂検出装置及び方法

(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】

(24)【登録日】2024-06-25

(45)【発行日】2024-07-03

(54)【発明の名称】亀裂検出装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/22 20060101AFI20240626BHJP

   G01N 21/956 20060101ALI20240626BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20240626BHJP

【ＦＩ】

G01B11/22 Z

G01N21/956 A

H01L21/78 B

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021013537

(22)【出願日】2021-01-29

(65)【公開番号】P2022117056

(43)【公開日】2022-08-10

【審査請求日】2023-11-30

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100170069

【弁理士】

【氏名又は名称】大原 一樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128635

【弁理士】

【氏名又は名称】松村 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100140992

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲政

(72)【発明者】

【氏名】永井 龍太郎

【審査官】國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－７６６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３３９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５８８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９１２８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００ － １１／３０

Ｇ０１Ｎ ２１／８４ － ２１／９５８

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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であって、
前記被加工物の実質屈折率を取得する屈折率取得手段と、
前記被加工物に検出光を照射したときに前記被加工物にて反射された前記検出光の反射光に基づき、前記亀裂が形成された前記被加工物の上面高さ位置を検出する上面検出手段と、
前記屈折率取得手段が取得した前記実質屈折率と、前記上面検出手段が検出した前記上面高さ位置とに基づいて、前記被加工物の下面高さ位置を検出する下面検出手段と、
前記下面検出手段が検出した前記下面高さ位置を基準位置として、前記被加工物の内部に形成された前記亀裂の亀裂深さを検出する亀裂検出手段と、
を備える亀裂検出装置。

【請求項2】

前記検出光を前記被加工物に向けて集光する集光レンズと、
前記集光レンズにより集光される前記検出光の集光点を前記被加工物の厚さ方向に移動させる集光点移動手段と、
前記被加工物からの前記検出光の反射光を受光する光検出手段と、
を備え、
前記屈折率取得手段は、前記亀裂が形成される前の前記被加工物に向けて前記集光レンズで集光し、かつ前記集光点移動手段により前記検出光の集光点を前記被加工物の厚さ方向に移動させた場合の前記光検出手段の受光結果に基づき、前記実質屈折率を求める、
請求項１に記載の亀裂検出装置。

【請求項3】

前記屈折率取得手段は、前記光検出手段によって検出される前記反射光の２つのピーク位置の差を示す前記集光点の移動量に基づき、前記実質屈折率を求める、
請求項２に記載の亀裂検出装置。

【請求項4】

前記屈折率取得手段は、前記集光点の移動量をｄとし、前記被加工物の厚さをＤとした場合、前記実質屈折率ｎを次式（１）により求める、
請求項３に記載の亀裂検出装置。
ｎ＝Ｄ／ｄ ・・・（１）

【請求項5】

前記下面検出手段は、前記上面検出手段が検出した前記上面高さ位置をＴとした場合、前記下面高さ位置Ｂを次式（２）により求める、
請求項４に記載の亀裂検出装置。
Ｂ＝Ｔ＋Ｄ／ｎ ・・・（２）

【請求項6】

前記上面検出手段は、前記亀裂検出手段の検出が行われる場合における前記集光レンズと前記被加工物との位置関係と同一の位置関係で前記上面高さ位置の検出を行う、
請求項２から５のいずれか１項に記載の亀裂検出装置。

【請求項7】

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方法であって、
前記被加工物の実質屈折率を取得する屈折率取得ステップと、
前記被加工物に検出光を照射したときに前記被加工物にて反射された前記検出光の反射光に基づき、前記亀裂が形成された前記被加工物の上面高さ位置を検出する上面検出ステップと、
前記屈折率取得ステップで取得した前記実質屈折率と、前記上面検出ステップで検出した前記上面高さ位置とに基づいて、前記被加工物の下面高さ位置を検出する下面検出ステップと、
前記下面検出ステップで検出した前記下面高さ位置を基準位置として、前記被加工物の
内部に形成された前記亀裂の亀裂深さを検出する亀裂検出ステップと、
を備える亀裂検出方法。

【請求項8】

前記屈折率取得ステップにおいて、前記亀裂が形成される前の前記被加工物に向けて前記検出光を集光し、かつ前記検出光の集光点を前記被加工物の厚さ方向に移動させた場合に、前記被加工物からの前記検出光の反射光を検出した結果に基づき、前記実質屈折率を求める、
請求項７に記載の亀裂検出方法。

【請求項9】

前記屈折率取得ステップにおいて、前記反射光の２つのピーク位置の差を示す前記集光点の移動量に基づき、前記実質屈折率を求める、
請求項８に記載の亀裂検出方法。

【請求項10】

前記屈折率取得ステップにおいて、前記集光点の移動量をｄとし、前記被加工物の厚さをＤとした場合、前記実質屈折率ｎを次式（１）により求める、
請求項９に記載の亀裂検出方法。
ｎ＝Ｄ／ｄ ・・・（１）

【請求項11】

前記下面検出ステップにおいて、前記上面検出ステップにおいて検出した前記上面高さ位置をＴとした場合、前記下面高さ位置Ｂを次式（２）により求める、
請求項１０に記載の亀裂検出方法。
Ｂ＝Ｔ＋Ｄ／ｎ ・・・（２）

【請求項12】

前記上面検出ステップにおいて、前記亀裂検出ステップが行われる場合における前記集光レンズと前記被加工物との位置関係と同一の位置関係で前記上面高さ位置の検出を行う、
請求項７から１１のいずれか１項に記載の亀裂検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は亀裂検出装置及び方法に係り、被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを非破壊で検出する亀裂検出装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウェーハ等の被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を分割予定ラインに沿って照射し、分割予定ラインに沿って被加工物内部に切断の起点となるレーザ加工領域を形成するレーザ加工装置（レーザダイシング装置ともいう。）が知られている。レーザ加工領域が形成された被加工物は、その後、エキスパンド又はブレーキングといった割断プロセスによって分割予定ラインで割断されて個々のチップに分断される（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

ところで、レーザ加工装置により被加工物にレーザ加工領域を形成すると、レーザ加工領域から被加工物の厚さ方向に亀裂（クラック）が伸展する。被加工物の内部に形成された亀裂は、被加工物を分断する際の起点となるため、その亀裂の伸展度合いが被加工物の分断後のチップの品質に影響を与える。

【0004】

このため、レーザ加工装置によりレーザ加工領域を形成した後、割断プロセスの前において、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ことにより、割断プロセスにおけるチップへの分断の良否を予測することが可能となる。

【0005】

特許文献１には、被加工物に対して検出光を偏射照明して、被加工物からの反射光を受光することにより、被加工物の内部に形成された亀裂の深さを検出する亀裂検出装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１７－１３３９９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

被加工物の厚さ方向における亀裂の位置（深さ位置）を取得するためには、被加工物の厚さ方向の界面、つまり、上面及び下面の位置を得る必要がある。特許文献１は、コンフォーカルフォーカス機構を用いて被加工物の上面及び下面の位置を検出する技術を開示する。すなわち、被加工物の厚さ方向において対物レンズに対する被加工物の相対位置を変化させつつ被加工物の下面から上面までを検出光で照射し、被加工物により反射された反射光を検出すると、対物レンズの集光点の位置が反射面となる被加工物の上面及び下面の位置と一致した位置で反射光の検出信号のレベルは鋭いピークを示す。これらのピークに対応する位置を被加工物の上面及び下面の位置として検出する。

【0008】

しかし、レーザ加工により被加工物の内部に亀裂がある位置で被加工物の下面を検出する場合、亀裂によって検出光が反射されるために下面に対応するピークが乱れることがある。つまり、亀裂がある位置では、正しく下面の位置を検出できない恐れがある。

【0009】

そのため、亀裂がない位置で被加工物の上面及び下面の位置を検出した後、亀裂がある位置で亀裂検出を行うために、被加工物と対物レンズとの相対位置を変更させる動作が必要となるという問題があった。この問題は亀裂検出の効率を低下させる一因であった。

【0010】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、亀裂がある位置であっても、被加工物の下面の位置を正確に検出することができ、延いては効率的に亀裂の深さ位置を検出することができる亀裂検出装置及び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】

上記課題を解決するために、一態様に係る、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は、被加工物の実質屈折率を取得する屈折率取得手段と、被加工物に検出光を照射したときに被加工物にて反射された検出光の反射光に基づき、亀裂が形成され被加工物の上面高さ位置を検出する上面検出手段と、屈折率取得手段が取得した実質屈折率と、上面検出手段が検出した上面高さ位置とに基づいて、被加工物の下面高さ位置を検出する下面検出手段と、下面検出手段が検出した下面高さ位置を基準位置として、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】

界面検出において、被加工物の上面は亀裂の影響を受けないため、亀裂がある位置であっても下面と比べてより正確に上面の位置を検出することができる。第１の態様に係る亀裂検出装置によれば、亀裂が形成された被加工物の２つの界面のうち、検出が容易な上面高さ位置を検出し、検出が難しい下面高さ位置については実質屈折率を用いて算出するため、亀裂がある位置で界面検出を行うことができる。

【0013】

これにより、亀裂がない位置で界面検出を行った後、亀裂がある位置で亀裂検出を行うために被加工物と対物レンズとの相対位置を変更させる動作が不要になる。ひいては、亀裂検出装置の効率を向上させることができる。

【0014】

また、一般的に検出光の強度分布は一様ではなく、典型的には光軸を中心とするガウス分布であるため、対物レンズの実質開口数が変化する。そのため、被加工物の実際の屈折率（実質屈折率）は被加工物の基板材の屈折率（例えば被加工物がシリコンウェーハである場合、シリコンの屈折率）とは一致しないことが多い。上記の亀裂検出装置では、屈折率取得手段により被加工物の実質屈折率を取得するため、その実質屈折率を用いて正確に界面の位置を算出することが可能となる。

【0015】

好ましくは、上記態様に係る亀裂検出装置は、検出光を被加工物に向けて集光する集光レンズと、集光レンズにより集光される検出光の集光点を被加工物の厚さ方向に移動させる集光点移動手段と、被加工物からの検出光の反射光を受光する光検出手段と、を備え、屈折率取得手段は、亀裂が形成される前の被加工物に向けて集光レンズで集光し、かつ集光点移動手段により検出光の集光点を被加工物の厚さ方向に移動させた場合の光検出手段の受光結果に基づき、実質屈折率を求める。

【0016】

ここで、屈折率取得手段は、界面検出に用いられる集光レンズ、集光点移動手段及び光検出手段とを、実質屈折率を取得するためにも用いてもよい。これにより、亀裂検出装置のコストの増加を抑えることが可能となる。

【0017】

好ましくは、屈折率取得手段は、光検出手段によって検出される反射光の２つのピーク位置の差を示す集光点の移動量に基づき、実質屈折率を求める。

【0018】

好ましくは、屈折率取得手段は、集光点の移動量をｄとし、被加工物の厚さをＤとした場合、実質屈折率ｎを次式（１）により求める。

【0019】

ｎ＝Ｄ／ｄ ・・・（１）
好ましくは、下面検出手段は、上面検出手段が検出した上面高さ位置をＴとした場合、
下面高さ位置Ｂを次式（２）により求める。

【0020】

Ｂ＝Ｔ＋Ｄ／ｎ ・・・（２）
好ましくは、上面検出手段は、亀裂検出手段の検出が行われる場合における前記集光レンズと前記被加工物との位置関係と同一の位置関係で上面高さ位置の検出を行う。同一の位置関係で界面検出と亀裂検出とを行うことができるため、亀裂の深さ位置をより良い精度で検出することができる。

【0021】

上記課題を解決するために、本発明の別の一態様に係る、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方法は、被加工物の実質屈折率を取得する屈折率取得ステップと、被加工物に検出光を照射したときに被加工物にて反射された検出光の反射光に基づき、亀裂が形成された被加工物の上面高さ位置を検出する上面検出ステップと、屈折率取得ステップで取得した実質屈折率と、上面検出ステップで検出した上面高さ位置とに基づいて、被加工物の下面高さ位置を検出する下面検出ステップと、下面検出ステップで検出した下面高さ位置を基準位置として、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ステップと、を備える。この亀裂検出方法は、上記亀裂検出装置と同様の効果を実現することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、亀裂がある位置でも、被加工物の界面の位置を正確に検出することができる。延いては亀裂の深さ位置の検出を効率的に行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る亀裂検出装置を示すブロック図である。

【図2】図２は、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説明図である。

【図3】図３は、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説明図である。

【図4】図４は、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説明図である。

【図5】図５は、光検出器に受光される反射光の様子を示した図である（図２に対応）。

【図6】図６は、光検出器に受光される反射光の様子を示した図である（図３に対応）。

【図7】図７は、光検出器に受光される反射光の様子を示した図である（図４に対応）。

【図8】図８は、被加工物からの反射光が対物レンズ瞳に到達する経路を説明するための図である。

【図9】図９は、本実施形態に係る界面検出及び亀裂検出の特徴部分に関する制御部の機能構成を示したブロック図である。

【図10】図１０は、本実施形態に係る界面測定方法の手順の一例を示すフローチャートである。

【図11】図１１は、対物レンズの移動量と検出信号のレベルとの関係を示すグラフの一例である。

【図12】図１２は、屈折率が集光点の位置に与える影響を説明する図である。

【図13】図１３は、本実施形態における下面の位置検出を説明する図である。

【図14】図１４は、本実施形態に係る界面測定方法を適用して行う亀裂検出について説明する図である。

【図15】図１５は、本実施形態の変形例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、添付図面に従って本発明に係る亀裂検出装置及び方法の実施の形態について説明する。まず、亀裂検出装置の概要について説明する。

【0025】

［亀裂検出装置］
図１は、本発明の一実施形態に係る亀裂検出装置を示すブロック図である。

【0026】

亀裂検出装置１０は、被加工物であるウェーハＷの内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工装置（不図示）と組み合わせて使用される装置であり、例えば、レーザ加工装置の加工ヘッドと一体的に移動可能に設けられる。以下の説明では、亀裂検出装置１０に係る構成要素について説明し、レーザ加工装置の構成については説明を省略する。

【0027】

本実施形態に係る亀裂検出装置１０は、シリコンウェーハ等のウェーハＷに対して検出光Ｌ１を照射し、ウェーハＷからの反射光Ｌ２を検出することで、ウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さを検出する。なお、以下の説明では、ウェーハＷが載置されるステージ５１０をＸＹ平面と平行な平面とし、Ｚ方向をウェーハＷの厚さ方向とする３次元直交座標系を用いる。また、図１において、ウェーハＷの下面Ｗａ（ステージ５１０に接する面）がウェーハＷの表面（デバイス面）となり、ウェーハＷの上面ＷｂがウェーハＷの裏面（デバイス面とは反対側の面）となるように、ウェーハＷはステージ５１０上に載置される。

【0028】

図１に示すように、本実施形態に係る亀裂検出装置１０は、光源部１００、照明光学系２００、界面検出用光学系３００、亀裂検出用光学系４００、制御部５００、集光点位置移動機構５０２、対物レンズ５０４、操作部５０６及び表示部５０８を含んでいる。

【0029】

光源部１００は、検出光Ｌ１を出射する。検出光Ｌ１は、ウェーハＷの界面位置の検出、及びウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋの検出に用いられる。ここで、ウェーハＷがシリコンウェーハの場合、検出光Ｌ１としては、ウェーハＷに対して透過性を有する光、例えば、波長１，０００ｎｍ以上の赤外光を用いる。

【0030】

光源部１００は、光源１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０２Ｃ並びにハーフミラー１０４を含んでいる。光源１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０２Ｃ並びにハーフミラー１０４は、対物レンズ５０４のレンズ光軸と同軸の主光軸ＡＸに沿って配置されている。

【0031】

光源１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０２Ｃは、主光軸ＡＸに沿って検出光Ｌ１を出射する。光源１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０２Ｃとしては、例えば、レーザ光源（赤外線レーザ光源、レーザーダイオード）、又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源を用いることができる。

【0032】

光源１０２Ａは、対物レンズ５０４の対物レンズ瞳５０４ａの略全面を照明することが可能なレーザ開口を有している。光源１０２Ａは、後述の界面検出に用いられる。

【0033】

光源１０２Ｂ及び１０２Ｃは、対物レンズ５０４の対物レンズ瞳５０４ａのうち、主光軸ＡＸ（レンズ光軸）から偏心した一部のみを照明することが可能なレーザ開口をそれぞれ有している。光源１０２Ｂ及び１０２Ｃは、後述の亀裂検出に用いられる。

【0034】

なお、本実施形態では、界面検出用の開口（光源１０２Ａ）と亀裂検出用の開口（光源１０２Ｂ及び１０２Ｃ）を別々に設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、１つの開口を兼用して、遮光手段を用いて界面検出用の開口と亀裂検出用の開口とを切り替えてもよい。

【0035】

ハーフミラー１０４は、界面検出用の光源１０２Ａから出射される検出光Ｌ１を反射し、亀裂検出用の光源１０２Ｂ及び１０２Ｃから出射される検出光Ｌ１を透過させる。以下
、図示は省略するが、光源１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０２Ｃから出射される検出光Ｌ１をそれぞれＬ１（Ａ）、Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ）とする。

【0036】

なお、本実施形態では、ハーフミラー１０４に代えて、全反射ミラー又はダイクロイックミラーを用いることも可能である。この場合、界面検出時に光路上のハーフミラー１０４の位置にミラーを挿入し、亀裂検出時に光路からミラーを退避させればよい。

【0037】

光源１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０２Ｃは、それぞれ制御部５００と接続されており、制御部５００により光源１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０２Ｃの出射制御が行われる。

【0038】

制御部５００は、例えば、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等により実現される。制御部５００は、亀裂検出装置１０の各部の動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、制御プログラムを格納するストレージデバイス（例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）等）及びＣＰＵの作業領域として使用可能なＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）を含んでいる。制御部５００は、操作部５０６を介して操作者による操作入力を受け付け、操作入力に応じた制御信号を亀裂検出装置１０の各部に送信して各部の動作を制御する。

【0039】

操作部５０６は、操作者による操作入力を受け付ける手段であり、例えば、キーボード、マウス又はタッチパネル等を含んでいる。

【0040】

表示部５０８は、亀裂検出装置１０の操作のための操作ＧＵＩ（Graphical User Interface）及び画像（例えば、亀裂の検出結果等）を表示する装置である。表示部５０８としては、例えば、液晶ディスプレイを用いることができる。

【0041】

照明光学系２００は、光源部１００から出射された検出光Ｌ１を対物レンズ５０４に導光する。照明光学系２００は、リレーレンズ２０２及び２０６と、ミラー２０４（例えば、全反射ミラー）とを含んでいる。

【0042】

光源部１００から出射された検出光Ｌ１は、リレーレンズ２０２を透過して、ミラー２０４により反射されて光路が折り曲げられる。ミラー２０４によって反射された検出光Ｌ１は、リレーレンズ２０６を透過した後、ハーフミラー３０４及びハーフミラー３０２によって順次反射されて対物レンズ５０４に向けて出射される。

【0043】

ウェーハＷによって反射されてハーフミラー３０２を透過して戻ってきた戻り光（観察光）は、観察光学系６００（例えば、フォトディテクタ等）を用いて観察可能となっている。なお、観察光学系６００を用いない場合には、ハーフミラー３０２に代えてダイクロイックミラー又は全反射ミラーを用いることができる。

【0044】

対物レンズ５０４は、照明光学系２００から出射された検出光Ｌ１をウェーハＷに集光（合焦）させる。対物レンズ５０４は、ウェーハＷに対向する位置に配置され、主光軸ＡＸと同軸に配置される。

【0045】

集光点位置移動機構５０２は、検出光Ｌ１の集光点の位置をＺ方向（対物レンズ５０４の光軸方向）に変化させる。集光点位置移動機構５０２は、対物レンズ５０４をＺ方向に移動させるアクチュエータを含む。ここで、例としてピエゾアクチュエータを用いる場合について説明するが、任意のアクチュエータを用いることができる。集光点位置移動機構５０２は、制御部５００の制御に従ってピエゾアクチュエータを駆動することにより、対物レンズ５０４をＺ方向に移動させる。これにより、対物レンズ５０４とウェーハＷとの
Ｚ方向の相対距離を変化させて、検出光Ｌ１の集光点のＺ方向における位置を調整（微調整）することができる。

【0046】

また、集光点位置移動機構５０２は、ステージ５１０に対して亀裂検出装置１０をＺ方向に移動させるＺ駆動機構を含んでいてもよい。Ｚ駆動機構は、亀裂検出装置１０をＺ方向に移動させることにより、ピエゾアクチュエータよりも大きな調整幅で、対物レンズ５０４とウェーハＷとのＺ方向の位置合わせ（粗調整）を行う。

【0047】

上記のように、Ｚ駆動機構による集光点の位置調整（粗調整）と、ピエゾアクチュエータによる集光点の位置調整（微調整）とを組み合わせる場合、ピエゾアクチュエータのみの場合に比べて、検出光Ｌ１の集光点のＺ方向の位置の調整の自由度（調整幅）が広がる。これにより、様々な厚さのウェーハＷに対して亀裂検出等が可能となる。

【0048】

なお、Ｚ駆動機構は、ステージ５１０をＺ方向に駆動させる機構であってもよいし、亀裂検出装置１０とステージ５１０の両方をＺ方向に駆動させる機構であってもよい。また、Ｚ駆動機構は、レーザ加工装置の加工ヘッドを移動させる駆動機構を兼ねていてもよい。

【0049】

対物レンズ５０４によって集光され、ウェーハＷによって反射された反射光Ｌ２は、界面検出用光学系３００及び亀裂検出用光学系４００に導光され、それぞれ、ウェーハＷの界面検出及び亀裂の検出に用いられる。

【0050】

［亀裂検出の手順］
本実施形態では、レーザ加工に先立って、界面検出用光学系３００を用いて亀裂Ｋが形成されていないウェーハＷ（以下、未加工のウェーハＷと称する）の上面Ｗｂ（ウェーハＷの裏面）と下面Ｗａ（ウェーハＷの表面（デバイス面））との界面を検出し、その検出結果を利用して実質屈折率ｎを取得する（事前測定）。そして、レーザ加工によりウェーハＷの内部に亀裂Ｋが形成された後、亀裂Ｋが形成されたウェーハＷについて界面検出用光学系３００を用いてウェーハＷの上面Ｗｂの界面位置を検出する（本測定）。ウェーハＷの上面Ｗｂは亀裂Ｋの影響を受けないため、亀裂Ｋがある位置であっても界面検出によってこの位置Ｔは正確に検出することができる。

【0051】

更に、事前測定において取得した実質屈折率ｎ及び本測定において検出した上面Ｗｂ（ウェーハＷの裏面）の界面位置に基づいて下面Ｗａ（ウェーハＷの表面；ステージ５１０に接する面）の界面位置を算出する。これにより、亀裂Ｋがある位置では界面検出用光学系３００を用いて検出することが困難な下面Ｗａの界面位置を、正確に検出することができる。そして、算出されたウェーハＷの下面Ｗａの界面位置を基準として、亀裂検出用光学系４００を用いて亀裂深さを検出する。

【0052】

以下では、亀裂検出装置１０におけるウェーハＷの界面検出及び亀裂検出の基本的な部分を説明した後、本実施形態に係る界面検出及び亀裂検出の特徴部分を詳しく説明する。

【0053】

［界面検出用光学系］
まず、ウェーハＷの界面検出について説明する。

【0054】

界面検出用光学系３００は、ウェーハＷの界面（上面Ｗｂ又は下面Ｗａ）の検出を行うための光学系であり、ハーフミラー３０２、ハーフミラー３０４、リレーレンズ３０６、ハーフミラー３０８及び光検出器３１０を含んでいる。

【0055】

ウェーハＷの界面として、ウェーハＷの界面（上面Ｗｂ又は下面Ｗａ）を検出するとき
には、制御部５００は、光源１０２Ａを発光させて、検出光Ｌ１（Ａ）をウェーハＷに照射する。

【0056】

光源１０２Ａからの検出光Ｌ１（Ａ）は、対物レンズ５０４の対物レンズ瞳５０４ａと略同じ大きさの開口を有するレーザ光であり、ハーフミラー３０４及びハーフミラー３０２によって順次反射されて対物レンズ５０４に導光される。検出光Ｌ１（Ａ）は、対物レンズ５０４の対物レンズ瞳５０４ａの略全面に照射される。

【0057】

ここで、検出光Ｌ１（Ａ）がウェーハＷにより反射された反射光をＬ２（Ａ）とする。反射光Ｌ２（Ａ）は、ハーフミラー３０２によって反射され、ハーフミラー３０４を透過した後リレーレンズ３０６に導光される。リレーレンズ３０６を透過した反射光Ｌ２（Ａ）は、ハーフミラー３０８によって反射されて光検出器３１０に導光される。

【0058】

光検出器３１０は、ウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）を受光して、ウェーハＷの界面の検出を行うための装置であり、検出器本体３１０Ａ及びピンホールパネル３１０Ｂを含んでいる。

【0059】

検出器本体３１０Ａとしては、受光した光を電気信号に変換して制御部５００に出力するフォトディテクタ（例えば、フォトダイオード）又は赤外線カメラ等を用いることができる。

【0060】

ピンホールパネル３１０Ｂには、入射光の一部を透過させるためのピンホールが形成されている。ピンホールパネル３１０Ｂは、検出器本体３１０Ａの受光面に対して上流側に配置されており、ピンホールパネル３１０Ｂのピンホールが反射光Ｌ２（Ａ）の光軸上に位置するように配置されている。ピンホールパネル３１０Ｂのピンホールの位置は、対物レンズ５０４の集光点（前側焦点位置）と光学的に共役関係にある（コンフォーカルピンホール）。また、ピンホールパネル３１０Ｂのピンホールの大きさは、対物レンズ５０４の回折限界程度に調整されている。

【0061】

ウェーハＷにより反射された反射光Ｌ２（Ａ）は、対物レンズ５０４の集光点と光学的に共役な位置にあるピンホールパネル３１０Ｂのピンホールの位置に集光する。そして、対物レンズ５０４の集光点が反射面となるウェーハＷの上面Ｗｂと一致した場合、検出光Ｌ１（Ａ）の光束はウェーハＷの上面Ｗｂで反射されて、平行光束となって対物レンズ５０４を透過して戻ってくる。したがって、検出器本体３１０Ａから出力される信号Ｓは、対物レンズ５０４の集光点が反射面となるウェーハＷの上面Ｗｂの位置と一致したときに鋭いピークを有することになる。

【0062】

制御部５００は、光源１０２Ａからの検出光Ｌ１（Ａ）をウェーハＷに照射しながら、集光点位置移動機構５０２により対物レンズ５０４とウェーハＷとの間の相対距離を変化させて、検出光Ｌ１（Ａ）の集光点の位置（すなわち、対物レンズ５０４の前側焦点位置）をＺ方向に移動させる。これにより、検出光Ｌ１（Ａ）の集光点がＺ方向に走査される。制御部５００は、検出光Ｌ１（Ａ）の集光点がＺ方向に走査されたときのウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）を光検出器３１０により検出し、この光検出器３１０からの信号のピークを検出することにより、ウェーハＷの上面Ｗｂの界面位置Ｚ（０）を検出する。

【0063】

なお、本実施形態では、コンフォーカル法を用いてウェーハＷの界面検出を行うようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、非点収差法、白色干渉法等のその他の焦点検出方法を用いてもよい。

【0064】

［亀裂検出用光学系］
次に、ウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋの検出について説明する。

【0065】

亀裂検出用光学系４００は、リレーレンズ４０２、光検出器４０４及び４０６を含んでいる。

【0066】

ウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋを検出するときには、制御部５００は、光源１０２Ｂ及び１０２Ｃを発光させて、検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ）（第２の検出光）をウェーハＷに照射する。ここで、制御部５００、亀裂検出用光学系４００は、それぞれ亀裂検出手段の一部として機能する。光源１０２Ｂ及び１０２Ｃは、それぞれ主光軸ＡＸからずれた位置にレーザ開口を有している。これにより、主光軸ＡＸに対して偏心した検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ）がウェーハＷに照射される。

【0067】

検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ）がウェーハＷによりそれぞれ反射された反射光Ｌ２（Ｂ）及びＬ２（Ｃ）（第２の反射光）は、ハーフミラー３０２によって反射された後、ハーフミラー３０４、リレーレンズ３０６及びハーフミラー３０８を順次透過してリレーレンズ４０２に入射する。リレーレンズ４０２を透過した反射光Ｌ２（Ｂ）及びＬ２（Ｃ）は、光検出器４０４及び４０６により受光される。

【0068】

なお、界面検出用光学系３００では、ハーフミラー３０８に代えて全反射ミラー又はダイクロイックミラー等を用いることも可能である。この場合、界面検出時に光路上のハーフミラー３０８の位置にミラーを挿入し、亀裂検出時に光路上からミラーを退避させればよい。

【0069】

光検出器４０４及び４０６は、ウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ｂ）及びＬ２（Ｃ）を受光して、ウェーハＷの内部の亀裂Ｋの検出を行うための装置である。光検出器４０４及び４０６としては、受光した光を電気信号に変換して制御部５００に出力するフォトディテクタ（例えば、フォトダイオード）又は赤外線カメラ等を用いることができる。

【0070】

光検出器４０４及び４０６は対物レンズ瞳５０４ａと共役位置に配置され、さらに、検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ）を受光するよう対物レンズ５０４の光軸からずれた位置に配置されている。

【0071】

図２から図４は、ウェーハ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２は対物レンズ５０４の集光点に亀裂Ｋが存在する場合、図３は対物レンズ５０４の集光点に亀裂Ｋが存在しない場合、図４は対物レンズ５０４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。

【0072】

また、図５から図７は、光検出器４０４及び４０６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２から図４に示した場合に対応するものである。

【0073】

また、図８は、ウェーハＷからの反射光Ｌ２が対物レンズ瞳５０４ａ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、対物レンズ瞳５０４ａの一方側（図８の右側）の第１領域Ｇ１を通過して、ウェーハＷに対して偏射照明が行われる場合について説明する。

【0074】

図２に示すように、対物レンズ５０４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ＡＸに対して検出光Ｌ１の光路と同じ側の経路をたどって、対物レンズ瞳５０４ａ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８に示すように、光源部１００からの検出光Ｌ１が対物レンズ５０４を介してウェーハＷに照射されるときの検出光Ｌ１の経路をＲ１としたとき、ウェーハ
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ＡＸに対して同じ側（図８の右側）の経路Ｒ２をたどって対物レンズ瞳５０４ａの第１領域Ｇ１を通過する。

【0075】

図３に示すように、対物レンズ５０４の集光点に亀裂Ｋが存在しない場合には、検出光Ｌ１はウェーハＷの下面Ｗａで反射し、その反射光Ｌ２は対物レンズ瞳５０４ａ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８に示すように、ウェーハＷの下面Ｗａで反射した反射光Ｌ２は、検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸ＡＸに対して反対側（図８の左側）の経路Ｒ３をたどって対物レンズ瞳５０４ａの第２領域Ｇ２を通過する。

【0076】

図４に示すように、対物レンズ５０４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、反射光成分Ｌ２ａと非反射光成分Ｌ２ｂとに分割される。反射光成分Ｌ２ａは、亀裂Ｋで全反射した後、下面Ｗａで反射して、対物レンズ瞳５０４ａの検出光Ｌ１と同じ側の領域に到達し、非反射光成分Ｌ２ｂは、亀裂Ｋで全反射されずにウェーハＷの下面Ｗａで反射して対物レンズ瞳５０４ａの検出光Ｌ１と反対側の領域に到達する。すなわち、図８に示すように、反射光Ｌ２のうち、ウェーハ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ＡＸに対して同じ側（図８の右側）の経路Ｒ２をたどって対物レンズ瞳５０４ａの第１領域Ｇ１を通過するとともに、亀裂Ｋで全反射されずにウェーハＷの下面Ｗａ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ＡＸに対して反対側（図８の左側）の経路Ｒ３をたどって対物レンズ瞳５０４ａの第２領域Ｇ２を通過する。

【0077】

光検出器４０４及び４０６は、それぞれが対物レンズ瞳５０４ａの第１領域Ｇ１及び第２領域Ｇ２と光学的に共役な位置となるように配置されている。これにより、光検出器４０４及び４０６は、それぞれ対物レンズ瞳５０４ａの第１領域Ｇ１及び第２領域Ｇ２を通過した光を選択的に受光可能となっている。

【0078】

ここで、図２に示す例（対物レンズ５０４の集光点に亀裂Ｋが存在する場合）では、光検出器４０４及び４０６のうち、光検出器４０４の受光面４０４Ｃに反射光Ｌ２が入射する。このため、図５に示すように、光検出器４０４の受光面４０４Ｃから出力される検出信号のレベルが光検出器４０６の受光面４０６Ｃから出力される検出信号のレベルよりも高くなる。

【0079】

一方、図３に示す例（対物レンズ５０４の集光点に亀裂Ｋが存在しない場合）では、光検出器４０４及び４０６のうち、光検出器４０６の受光面４０６Ｃに反射光が入射する。このため、図６に示すように、光検出器４０６の受光面４０６Ｃから出力される検出信号のレベルが光検出器４０４の受光面４０４Ｃから出力される検出信号のレベルよりも高くなる。

【0080】

また、図４に示す例（対物レンズ５０４の集光点と亀裂Ｋの下端位置とが一致する場合）では、光検出器４０４及び４０６の受光面４０４Ｃ及び４０６Ｃに反射光Ｌ２の各成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂがそれぞれ入射する。このため、図７に示すように、光検出器４０４及び４０６の受光面４０４Ｃ及び４０６Ｃから出力される検出信号のレベルが略等しくなる。

【0081】

このように、光検出器４０４及び４０６の受光面４０４Ｃ及び４０６Ｃで受光される光量は、対物レンズ５０４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、ウェーハ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。

【0082】

具体的には、光検出器４０４及び４０６の受光面４０４Ｃ及び４０６Ｃから出力される
検出信号の出力をそれぞれＤ１及びＤ２としたとき、対物レンズ５０４の集光点における亀裂Ｋの存在を判断するための評価値Ｓは、次式で表すことができる。

【0083】

Ｓ＝（Ｄ１－Ｄ２）／（Ｄ１＋Ｄ２） …式（１）
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４０４及び４０６の受光面４０４Ｃ及び４０６Ｃによって受光される光量が一致するとき、対物レンズ５０４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。

【0084】

制御部５００（図１参照）は、集光点位置移動機構５０２（集光点変更手段）を制御して検出光Ｌ１の集光点をＺ方向に移動させ、ウェーハＷの下面Ｗａの界面位置からウェーハＷの厚さ方向（Ｚ方向）に順次変化させながら、光検出器４０４及び４０６の受光面４０４Ｃ及び４０６Ｃから出力される検出信号を順次取得し、この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及び集光点位置情報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。

【0085】

［制御部の機能構成］
次に、本実施形態に係る界面検出及び亀裂検出の特徴部分に関する制御部５００の機能構成について図９を参照して説明する。

【0086】

図９に示すように、制御部５００は、界面検出部５２０及び亀裂検出部５２４を備える。界面検出部５２０は、屈折率取得部５２１、上面検出部５２２、及び下面検出部５２３を備える。

【0087】

屈折率取得部（屈折率取得手段に相当）５２１は、事前測定において界面検出用光学系３００を用いて未加工のウェーハＷの上面Ｗｂ及び下面Ｗａの界面位置を検出する。更に、屈折率取得部５２１は、事前測定において検出された上面Ｗｂ及び下面Ｗａの界面位置を用いてウェーハＷの実質屈折率ｎを算出する。

【0088】

上面検出部（上面検出手段に相当）５２２は、本測定において界面検出用光学系３００を用いて加工後のウェーハＷの上面Ｗｂの界面位置を検出する。

【0089】

下面検出部（下面検出手段に相当）５２３は、屈折率取得部５２１により取得された実質屈折率ｎ及び上面検出部５２２により検出された上面Ｗｂの界面位置を用いて下面Ｗａの界面位置を検出する。

【0090】

亀裂検出部５２４（亀裂検出手段に相当）は、下面検出部５２３により検出されたウェーハＷの下面Ｗａの界面位置を基準として、亀裂検出用光学系４００の各光検出器４０４、４０６から出力される検出信号に基づきウェーハＷの内部の亀裂Ｋの亀裂深さを検出する。亀裂検出部５２４が検出した亀裂Ｋの亀裂深さは、表示部５０８へ出力される。

【0091】

［界面検出の手順の詳細］
続いて、界面検出についてより詳しく説明する。上述のように、本実施形態では、レーザ加工に先立ってウェーハＷの上面Ｗｂ及び下面Ｗａの位置を検出することにより、ウェーハＷの実質屈折率ｎを算出する。そして、その実質屈折率ｎを用いることによりレーザ加工後に亀裂Ｋがある位置で精度よく下面を検出することを可能にする。具体的な手順は以下のとおりである。

【0092】

図１０は、本実施形態に係る界面測定方法の手順の一例を示すフローチャートである。まず、未加工のウェーハＷをステージ５１０に載置した後、屈折率取得部５２１は集光点位置移動機構５０２によりウェーハＷと対物レンズ５０４との相対位置を調整する（アラ
イメントを行う）（ステップＳ１０）。

【0093】

続いて、その相対位置において、屈折率取得部５２１は検出光Ｌ１（Ａ）をウェーハＷに照射しながら、集光点位置移動機構５０２によってウェーハＷと対物レンズ５０４とのＺ方向の相対位置（相対距離）を変化させて、光検出器３１０によってウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）を検出する（事前測定）（ステップＳ１２）。

【0094】

続いて、屈折率取得部５２１は光検出器３１０の検出信号のレベルが２つのピークを表すか否か判定する（ステップＳ１４）。光検出器３１０の検出信号のレベルが２つのピークを表さない場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、ステップＳ１０に戻り、屈折率取得部５２１は、相対位置調整及び事前測定を再度行う。

【0095】

図１１は、事前測定が行われたときの測定結果を示したグラフである。図１１は、ウェーハＷと対物レンズ５０４との相対位置を変化させた場合に得られる光検出器３１０の検出信号を示している。図１１におけるグラフの横軸は、検出光Ｌ１（Ａ）の集光点（対物レンズ５０４の集光点）の位置を示す対物レンズ５０４の移動量（集光点位置移動機構５０２のピエゾ移動量）であり、縦軸は光検出器３１０の検出信号のレベル（強度）である。上述のように、界面に対応する位置で光検出器３１０の検出信号のレベルはピークを示す。図１１に示す例では、光検出器３１０の検出信号のレベルのピークＰｂ及びＰｔはそれぞれ下面Ｗａ及び上面Ｗｂに対応する。以下、ピークＰｂ及びＰｔをそれぞれ下面ピーク及び上面ピークと称する。

【0096】

事前測定では、未加工のウェーハＷにはまだ亀裂が形成されていないため、界面検出光学系３００を用いて下面Ｗａの位置を良好に検出することができる。なお、事前測定は、１つのウェーハＷにつき１回行うだけでよい。いいかえると、１つのウェーハＷの複数の位置で後述の本測定（ステップＳ２０）を行う場合でも、事前測定を１回行うだけでよい。

【0097】

図１１に示すような下面ピークＰｂ及び上面ピークＰｔを有する検出信号が光検出器３１０により得られると（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、屈折率取得部５２１は、下面ピークＰｂ及び上面ピークＰｔに対応する対物レンズ５０４の位置（対物レンズ５０４の移動量）Ｂ_０及びＴ_０を取得する。

【0098】

各ピーク間での対物レンズ５０４の移動量ｄは、Ｂ_０とＴ_０とを用いて以下の式（２）で示される。

【0099】

【数1】

【0100】

この移動量ｄは、ウェーハＷの厚さＤに対応し、レーザ加工の前後で変化しない（事前測定及び後述の本測定において不変である）。屈折率取得部５２１は、移動量ｄと、ウェーハＷの実際の厚さをＤ（既知）とを用いて、ウェーハＷの実質屈折率ｎを以下の式（３）で算出する（ステップＳ１６）。

【0101】

【数2】

【0102】

以下、図１２を用いて実質屈折率を算出する理由について説明する。ウェーハＷがない状態では検出光Ｌ１（Ａ）は一点に集光し、対物レンズ５０４の瞳５０４ａに対応する位置が検出光Ｌ１（Ａ）の集光点の位置になる。しかし、検出光Ｌ１（Ａ）でウェーハＷを照射する場合、理論的には、検出光Ｌ１（Ａ）はウェーハＷの固有の屈折率で屈折されるため、瞳５０４ａに対応する位置とは異なる位置で集光する。また、屈折により生じる収差の影響により集光点は一点にならず、光軸方向に沿って直線状に分散する。

【0103】

また、通常、検出光Ｌ１（Ａ）の強度分布は一様ではなく、典型的には光軸を中心とするガウス分布であるため、対物レンズ５０４の実質開口数（実質ＮＡ：Numerical Aperture）が変化する。そのため、ウェーハＷの実際の屈折率（実質屈折率）は、ウェーハＷの基板材の屈折率（例えばシリコンウェーハの場合、シリコンの屈折率）とは異なる。さらには、ウェーハＷの実際の屈折率（実質屈折率）は、ウェーハＷに形成されたデバイスの層等の影響を受けることもある。これらを考慮するために、本実施形態では、事前測定によりウェーハＷの実質屈折率を取得する。

【0104】

続いて、レーザ加工装置(不図示）によりウェーハＷにレーザ加工を行い、ウェーハＷの内部に亀裂Ｋを形成する（ステップＳ１８）。その後、上面検出部５２２は、亀裂Ｋがある位置で、ステップＳ１０及びステップＳ１２の事前測定と同様にして、集光点位置移動機構５０２により対物レンズ５０４とレーザ加工後のウェーハＷとのＺ方向の相対位置を変化させながら、ウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）を光検出器３１０により検出する（本測定）（ステップＳ２０）。

【0105】

続いて、上面検出部５２２は、光検出器３１０の検出信号のレベルの上面ピークＰｔに対応する対物レンズ５０４の位置（対物レンズ５０４の移動量）Ｔを取得する。ウェーハＷの上面Ｗｂは亀裂Ｋの影響を受けないため、亀裂Ｋがある位置であっても界面検出によってこの位置Ｔを正確に検出することができる。

【0106】

上記のように移動量ｄは不変であるため、レーザ加工後のウェーハＷの下面Ｗａに対応する、対物レンズ５０４の位置Ｂは、以下の式（４）で示すことができる。

【0107】

【数3】

【0108】

式（３）を式（４）に代入すると、位置Ｂを以下の式（５）で示すことができる。

【0109】

【数4】

【0110】

下面検出部５２３は、事前測定で算出した実質屈折率ｎを用いて式（５）に基づいて下面ピークＰｂに対応する対物レンズ５０４の位置Ｂを算出する（ステップＳ２２）。

【0111】

以下、図１３を用いて本実施形態における下面の位置検出について説明する。図１３は、例として、本実施形態に係る界面検出方法を用いてシリコンウェーハＷの界面を検出した結果を模式的に示す。図１３の上段は事前測定で得られた対物レンズ５０４の移動量と光検出器３１０の検出信号のレベルとの関係を示すグラフであり、図１３の下段は本測定で得られた対物レンズ５０４の移動量と光検出器３１０の検出信号のレベルとの関係を示すグラフである。

【0112】

図１３の上段のグラフに示すように、事前測定ではウェーハＷに亀裂Ｋが形成されていないため、上面ピークＰｔ及び下面ピークＰｂが明瞭に現れている。屈折率取得部５２１は、このグラフから、上面ピークＰｔ及び下面ピークＰｂに対応する対物レンズ５０４の位置Ｔ_０及びＢ_０を取得して、実質屈折率ｎを算出する。

【0113】

図１３の下段のグラフに示すように、本測定では上面ピークＰｔは明瞭に現れているが、ウェーハＷの内部の亀裂Ｋによって検出光Ｌ１（Ａ）が遮られるために下面ピークＰｂが不明瞭となる場合がある。このような場合において、例えば、下面Ｗａの位置を取得するために、本測定で取得した上面ピークＰｔに対応する対物レンズ５０４の位置ＴとウェーハＷの基板材であるシリコンの屈折率ｎ_Ｓｉとを用いて下面ピークＰｂに対応する対物レンズ５０４の位置Ｂ_Ｓｉを算出した場合、先に図１２を用いて説明した理由により、位置Ｂ_Ｓｉは事前測定で得た正しい位置Ｂ_０とずれてしまう。

【0114】

そこで、本実施形態では、下面検出部５２３は、事前測定で算出した実質屈折率ｎを用いて下面ピークＰｂに対応する対物レンズ５０４の位置Ｂを算出する。図１３に示すように、算出された位置Ｂは事前測定で得た位置Ｂ_０と良好に一致する。このように、本実施形態によれば、亀裂Ｋがある位置でも、事前測定により得られた実質屈折率ｎを用いてウェーハＷの下面Ｗａの位置を正確に検出することができる。

【0115】

以下、図１４を用いて、実際に本実施形態に係る界面測定手順を適用して亀裂検出を行った結果について説明する。図１４の符号１４Ａは、ウェーハＷの縦断面の顕微鏡画像である。符号１４ＡではウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋが観察できる。符号１４Ａにおいて、ウェーハＷの上面Ｗｂ及び下面Ｗａをそれぞれ点線の円で示し、亀裂Ｋの上端及び下端をそれぞれ実線の円で示す。

【0116】

図１４の符号１４Ｂは、符号１４Ａに示すような亀裂Ｋに対して、本実施形態に係る界面検出及び亀裂検出を行った結果を示すグラフである。符号１４Ｂにおいて、横軸は対物レンズ５０４の移動量を示し、縦軸は光検出器の検出信号のレベルを示す。また、実線は界面検出用光学系３００の光検出器３１０による検出信号を示し、界面検出結果に相当する。点線は亀裂検出用光学系４００の光検出器４０４による検出信号を示し、亀裂検出において第１領域Ｇ１側で得た検出結果に相当する。一点鎖線は亀裂検出用光学系４００の光検出器４０６による検出信号を示し、亀裂検出において第２領域Ｇ２側で得た検出結果に相当する。

【0117】

界面検出結果において、上面ピークＰｔは明瞭であるため、上面Ｗｂの位置Ｔは良好に取得できる。一方、亀裂Ｋによって検出光Ｌ１（Ａ）が遮られるため、下面ピークＰｂは不明瞭であるが、下面検出部５２３は、下面Ｗａの位置Ｂを上述のように式（５）を用いて算出することができる。

【0118】

亀裂検出結果において、亀裂Ｋの上下端Ｋｔ及びＫｂにより検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ）が半分遮られるため、光検出器４０４及び４０６の検出信号のレベルが半分になる位置（つまり、信号レベルの最大値と信号レベルの最小値の差が半分になる位置）が亀裂
端Ｋｔ及びＫｂの位置に相当する。亀裂検出部５２４は、界面検出によって取得したウェーハＷの上面Ｗｂ及び下面Ｗａの位置を用いて、ウェーハＷの上面Ｗｂ及び下面Ｗａからの亀裂端Ｋｔ及びＫｂの深さ位置を算出することができる。

【0119】

このように、本実施形態によれば、実質屈折率ｎを事前測定により取得し、その実質屈折率ｎを用いてウェーハＷの下面Ｗａの位置を算出するため、亀裂Ｋがある位置でも亀裂深さの基準位置となる界面位置、すなわちウェーハＷの下面Ｗａの位置（デバイス面の位置）を精度よく検出することができる。これにより、本測定において、亀裂Ｋがない位置で界面検出を行い、亀裂Ｋがある位置で亀裂検出を行うという無駄な動作が不要となる。加えて、亀裂検出を行う場合におけるウェーハＷと対物レンズ５０４との位置関係と同一の位置関係で界面検出を行うことができるため、亀裂Ｋの深さ位置を精度よく検出することができる。

【0120】

＜変形例＞
次に、本実施形態の変形例について説明する。上記の実施形態では、レーザ加工後のウェーハＷの界面検出及び亀裂検出において、界面検出部５２０及び亀裂検出部５２４は、ウェーハＷの上面Ｗｂから下面Ｗａまで(下面Ｗａから上面Ｗｂでもよい）、ウェーハＷの厚さ方向全体を検出光Ｌ１で走査し、検出信号のレベルの上面ピークＰｔ及び下面ピークＰｂを得る。そして、検出信号のレベルに上面ピークＰｔ及び下面ピークＰｂが現れない場合は、対物レンズ５０４とウェーハＷとのアライメントずれがあるために、対物レンズ５０４とウェーハＷとの相対位置を調整し直している（例えば、図１０のステップＳ１４）。

【0121】

以下、変形例として、アライメントずれ等のために検出光Ｌ１の走査範囲内に下面ピークＰｂが現れない場合に、ウェーハＷの下面Ｗａ及び亀裂の上下端の深さ位置を算出する方法について説明する。

【0122】

上記のように、式（５）を用いてウェーハＷの下面に対応する対物レンズ５０４の位置Ｂを算出するためには、ウェーハＷの厚さＤ（既知）と、実質屈折率ｎと、上面ピークＰｔの位置Ｔ（対物レンズ５０４の位置）が必要である。

【0123】

変形例の場合、事前測定（図１０のステップＳ１０）において上面ピークＰｔの位置Ｔを取得することができるが、走査範囲内に下面ピークＰｂが現れないため、そのウェーハＷについて実質屈折率ｎを取得することができない。しかし、予め、同じ厚さを有する別のウェーハＷのその実質屈折率ｎを取得しておけば、その実質屈折率ｎを使用することができるので、下面検出部５２３は、式（５）を用いてウェーハＷの下面の位置Ｂ（対物レンズ５０４の位置Ｂ）を算出することができる。

【0124】

図１５に、検出光Ｌ１の走査範囲内にウェーハＷの下面ピークＰｂが現れない場合の光検出器３１０、４０４及び４０６の検出信号のグラフの一例を示す。図１４の符号１４Ｂと同様に、図１５において、横軸は対物レンズ５０４の移動量を示し、縦軸は光検出器の検出信号のレベルを示す。また、実線は界面検出用光学系３００の光検出器３１０による検出信号を示し、界面検出結果に相当する。点線は亀裂検出用光学系４００の光検出器４０４による検出信号を示し、一点鎖線は亀裂検出用光学系４００の光検出器４０６による検出信号を示し、これらは亀裂検出結果に相当する。

【0125】

図１５のグラフでは、界面検出結果に上面ピークＰｔが現れているため、上面Ｗｂに対応する対物レンズ５０４の位置Ｔが分かるが、界面検出結果には下面ピークＰｂが現れていない。しかし、実質屈折率ｎ及び位置Ｔが得られるため、下面検出部５２３は式（５）から下面Ｗａに対応する対物レンズ５０４の位置Ｂを算出することができる。

【0126】

更に、図１５のグラフでは、亀裂検出結果に検出信号の信号レベルの最大値と信号レベルの最小値の差が半分になる位置が明瞭に読み取れるため、亀裂Ｋの上下端Ｋｔ及びＫｂの位置が分かる。上記のように、ウェーハＷの上面Ｗｂ及び下面Ｗａに対応する対物レンズ５０４の位置Ｔ及びＢが得られるので、亀裂検出部５２４は、亀裂Ｋの上下端Ｋｔ及びＫｂの深さ位置を算出することができる。

【0127】

このように、ウェーハＷを交換した後にアライメントずれ等により界面検出結果に下面ピークＰｂが現れない場合であっても、同じ厚さを有する別のウェーハＷの実質屈折率ｎを使用することにより、良好に亀裂Ｋの上下端Ｋｔ及びＫｂの深さ位置を算出することができる。

【0128】

＜発明の効果＞
以上説明したように、本実施形態によれば、実質屈折率を事前測定に取得し、その実質屈折率を用いてウェーハＷの下面Ｗａの位置を算出するため、亀裂Ｋがある位置でも亀裂深さの基準位置となる界面の位置、すなわちウェーハＷの下面Ｗａの位置（デバイス面の位置）を精度よく検出することができる。

【0129】

亀裂Ｋがある位置でも界面検出を行うことができるため、亀裂Ｋがない位置で界面検出を行った後、亀裂Ｋがある位置で亀裂検出を行うためにウェーハＷと対物レンズ５０４との相対位置を変更させる動作が不要になる。延いては、亀裂の深さ位置の検出の効率を向上させることができる。

【0130】

加えて、ウェーハＷと対物レンズ５０４との位置関係が同一の条件下で界面検出及び亀裂検出を行うことができるため、亀裂の深さ位置をより良い精度で検出することができる。

【0131】

実施形態の変形例によれば、アライメントずれ等のために検出光Ｌ１の走査範囲内に下面ピークＰｂが現れない場合であっても、同じ厚さを有するウェーハＷについて予め取得した実質屈折率ｎを用いてウェーハＷの下面Ｗａに対応する対物レンズ５０４の位置Ｂを算出することができるので、ウェーハＷの下面Ｗａの位置を基準として、亀裂亀裂Ｋの上下端Ｋｔ及びＫｂの深さ位置を精度よく算出することができる。

【0132】

以上、本発明の例に関して説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0133】

１０…亀裂検出装置、１００…光源部、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ…光源、１０４…ハーフミラー、２００…照明光学系、２０２…リレーレンズ、２０４…ミラー、２０６…リレーレンズ、３００…界面検出用光学系、３０２…ハーフミラー、３０４…ハーフミラー、３０６…リレーレンズ、３０８…ハーフミラー、３１０…光検出器、４００…亀裂検出用光学系、４０２…リレーレンズ、４０４、４０６…光検出器、５００…制御部、５０２…集光点位置移動機構、５０４…対物レンズ、５０６…操作部、５０８…表示部、５１０…ステージ、５２０…界面検出部、５２１…屈折率取得部、５２２…上面検出部、５２３…下面検出部、５２４…亀裂検出機能、Ｋ…亀裂、Ｐｔ…上面ピーク、Ｐｂ…下面ピーク、Ｗｂ…上面、Ｗａ…下面

【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】