特許 7510064 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 11/26 20060101AFI20240626BHJP

   G01B 11/02 20060101ALI20240626BHJP

   G01N 21/956 20060101ALI20240626BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20240626BHJP

【ＦＩ】

G01B11/26 Z

G01B11/02 Z

G01N21/956 A

H01L21/78 B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021013538

(22)【出願日】2021-01-29

(65)【公開番号】P2022117057

(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２０１７－１３３９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－７６６５１（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】

内部に亀裂が形成された被加工物に対して互いに異なる斜め方向から第１検出光及び第２検出光を照射する偏射照明手段と、
前記被加工物からの前記第１検出光の第１反射光に基づき、前記被加工物の厚さ方向における前記亀裂の長さである第１亀裂長さを検出する第１亀裂検出手段と、
前記被加工物からの前記第２検出光の第２反射光に基づき、前記被加工物の厚さ方向における前記亀裂の長さである第２亀裂長さを検出する第２亀裂検出手段と、
前記第１亀裂長さ及び前記第２亀裂長さに基づき、前記被加工物の厚さ方向に対する前記亀裂の傾斜状態を検出する亀裂傾斜状態検出手段と、
を備える亀裂検出装置。

【請求項2】

前記亀裂傾斜状態検出手段は、前記第１亀裂長さと前記第２亀裂長さとを比較し、前記比較した結果に応じて前記亀裂の傾斜方向を判定する、
請求項１に記載の亀裂検出装置。

【請求項3】

前記亀裂傾斜状態検出手段は、前記第１亀裂長さと前記第２亀裂長さとの差が第１閾値よりも大きい場合に前記亀裂が傾斜していると判定する、
請求項２に記載の亀裂検出装置。

【請求項4】

前記亀裂傾斜状態検出手段は、前記第１亀裂長さと前記第２亀裂長さとの差が第２閾値よりも小さい場合に前記亀裂が傾斜していないと判定する、
請求項２又は３に記載の亀裂検出装置。

【請求項5】

前記第１検出光の入射角度をα度とし、前記第２検出光の入射角度をβ度とし、前記第１亀裂長さをＫＬ（Ｂ）とし、前記第２亀裂長さをＫＬ（Ｃ）とした場合、
前記亀裂傾斜状態検出手段は、前記亀裂の傾斜角度θを以下の式（１）により算出する、請求項１から４のいずれか１項に記載の亀裂検出装置。

【数1】

【請求項6】

前記第１検出光の入射角度と前記第２検出光の入射角度とが互いに同じ角度α度である場合、
前記亀裂傾斜状態検出手段は、前記亀裂の傾斜角度θを以下の式（２）により算出する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の亀裂検出装置。

【数2】

【請求項7】

内部に亀裂が形成された被加工物に対して互いに異なる斜め方向から第１検出光及び第２検出光を照射する偏射照明ステップと、
前記被加工物からの前記第１検出光の第１反射光に基づき、前記被加工物の厚さ方向における前記亀裂の長さである第１亀裂長さを検出する第１亀裂検出ステップと、
前記被加工物からの前記第２検出光の第２反射光に基づき、前記被加工物の厚さ方向における前記亀裂の長さである第２亀裂長さを検出する第２亀裂検出ステップと、
前記第１亀裂長さ及び前記第２亀裂長さに基づき、前記被加工物の厚さ方向に対する前記亀裂の傾斜状態を検出する亀裂傾斜状態検出ステップと、
を備える亀裂検出方法。

【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深さ位置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深さ（深さ位置）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】

亀裂を形成する際にレーザ加工装置自身の振動等によって加工ラインが蛇行したために被加工物の厚さ方向に対して亀裂が傾斜することがある。分断の起点となる亀裂が大きく傾斜している場合、被加工物は、亀裂に沿って厚さ方向に対して大きく傾斜して分断されることになる。その結果、得られるチップの厚さに部分的な偏りが生じるため、チップが部分的に欠けたりする問題が生じることがある。したがって、被加工物を良好に分断するためには、分断の起点となる亀裂が被加工物の厚さ方向に沿って直線状に形成されていることが望ましい。

【0008】

しかし、特許文献１に記載の亀裂検出装置は亀裂の深さ（深さ位置）を検出することができるが、被加工物の内部に形成された亀裂が傾斜することについては何ら考慮されていない。そのため、被加工物の内部に形成された亀裂が傾斜していたとしても、その亀裂の亀裂状態を把握することは困難である。そのため、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できないという問題があった。

【0009】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被加工物の厚さ方向に対する亀裂の傾斜状態を検出することが可能な亀裂検出装置及び方法を提供し、延いては、割断プ
ロセスにおけるチップへの分断の良否の予測をより精度良く行うことを可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る亀裂検出装置は、内部に亀裂が形成された被加工物に対して互いに異なる斜め方向から第１検出光及び第２検出光を照射する偏射照明手段と、被加工物からの第１検出光の第１反射光に基づき、被加工物の厚さ方向における亀裂の長さである第１亀裂長さを検出する第１亀裂検出手段と、被加工物からの第２検出光の第２反射光に基づき、被加工物の厚さ方向における亀裂の長さである第２亀裂長さを検出する第２亀裂検出手段と、第１亀裂長さ及び第２亀裂長さに基づき、被加工物の厚さ方向に対する亀裂の傾斜状態を検出する亀裂傾斜状態検出手段と、を備える。

【0011】

被加工物に対して互いに異なる斜め方向から照射された第１検出光及び第２検出光の第１反射光及び第２反射光を用いて亀裂の長さを検出した結果、それぞれ第１亀裂長さ及び第２亀裂長さを得る。このとき、亀裂が第１検出光及び第２検出光のいずれか一方の照射方向の側に傾斜している場合、検出された第１亀裂長さと第２亀裂長さとの長さに違いが生じる。これを利用して、第１の態様に係る亀裂検出装置は、第１亀裂長さ及び第２亀裂長さに基づき、被加工物の厚さ方向に対する亀裂の傾斜状態を検出することができる。延いては、割断プロセスにおけるチップへの分断の良否の予測をより精度良く行うことが可能になる。

【0012】

好ましくは、亀裂傾斜状態検出手段は、第１亀裂長さと第２亀裂長さとを比較し、比較した結果に応じて亀裂の傾斜方向を判定する。例えば、亀裂が第１検出光及び第２検出光のうち、第１検出光の照射方向の側に傾斜している場合、検出された第１亀裂長さは検出された第２亀裂長さよりも短くなる。これを利用して、亀裂傾斜状態検出手段は、第１亀裂長さと第２亀裂長さとの比較結果に基づき、亀裂の傾斜方向を判定することができる。

【0013】

好ましくは、亀裂傾斜状態検出手段は、第１亀裂長さと第２亀裂長さとの差が第１閾値よりも大きい場合に亀裂が傾斜していると判定する。好ましくは、亀裂傾斜状態検出手段は、第１亀裂長さと第２亀裂長さとの差が第２閾値よりも小さい場合に亀裂が傾斜していないと判定する。

【0014】

好ましくは、第１検出光の入射角度をα度とし、第２検出光の入射角度をβ度とし、第１亀裂長さをＫＬ（Ｂ）とし、第２亀裂長さをＫＬ（Ｃ）とした場合、亀裂傾斜状態検出手段は、亀裂の傾斜角度θを以下の式（１）により算出する。

【0015】

【数1】

【0016】

好ましくは、第１検出光の入射角度と第２検出光の入射角度とが互いに同じ角度α度である場合、傾斜状態検出手段は、亀裂の傾斜角度θを以下の式（２）により算出する。

【0017】

【数2】

【0018】

このように、第１検出光の入射角度と第２検出光の入射角度とが既知である場合、亀裂傾斜状態検出手段は、第１亀裂長さと第２亀裂長さを用いて式（１）又は式（２）から亀裂の傾斜角度θを算出することができる。延いては、割断プロセスにおけるチップへの分断の良否の予測をより精度良く行うことが可能になる。

【0019】

上記課題を解決するために、本発明の第２の態様に係る亀裂検出方法は、内部に亀裂が形成された被加工物に対して互いに異なる斜め方向から第１検出光及び第２検出光を照射する偏射照明ステップと、被加工物からの第１検出光の第１反射光に基づき、被加工物の厚さ方向における亀裂の長さである第１亀裂長さを検出する第１亀裂検出ステップと、被加工物からの第２検出光の第２反射光に基づき、被加工物の厚さ方向における亀裂の長さである第２亀裂長さを検出する第２亀裂検出ステップと、第１亀裂長さ及び第２亀裂長さに基づき、被加工物の厚さ方向に対する亀裂の傾斜状態を検出する亀裂傾斜状態検出ステップと、を備える。第２の態様に係る亀裂検出方法も、第1の態様に係る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】

【0020】

本発明によれば、亀裂の傾斜状態を検出することができるため、割断プロセスにおけるチップへの分断の良否の予測をより精度良く行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【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、制御部の機能ブロック図である。

【図10】図１０は、亀裂の傾斜角度を検出する原理を説明する図である。

【図11】図１１は、亀裂の傾斜角度を検出する原理を説明する図である。

【図12】図１２は、第１領域で検出された亀裂の長さと、第２領域で検出された亀裂の長さと、亀裂の傾斜角との関係を示す図である。

【図13】図１３は、ウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋの傾斜状態の検出方法の流れを示したフローチャートである。

【図14】図１４は、亀裂ＫがウェーハＷの厚さ方向に対して傾斜していない場合と傾斜している場合とにおいて、実際に亀裂検出を行った結果の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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。

【0023】

［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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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（不図示）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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

［亀裂検出の手順］
本実施形態では、ウェーハＷの下面Ｗａ（ステージ５１０に接する面であって、例えば、ウェーハＷのおもて面（デバイス面））の界面位置を検出し、その後、ウェーハＷの下面Ｗａの界面位置を基準として亀裂深さを検出する例について説明する。

【0049】

なお、本実施形態では、ウェーハＷの下面Ｗａを基準として亀裂深さの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、ウェーハＷの上面Ｗｂ（ウェーハＷの裏面）を基準として亀裂深さの検出を行ってもよいし、ウェーハＷの下面Ｗａ及び上面Ｗｂの双方の界面位置をそれぞれ基準として検出した亀裂深さの平均値をとるようにすることも可能である。

【0050】

［界面検出用光学系］
まず、コンフォーカルフォーカス機構を用いたウェーハＷの界面検出の概要について説明する。より詳しくは後述する。

【0051】

界面検出用光学系３００は、ウェーハＷの界面（下面Ｗａ又は上面Ｗｂ）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。

【0052】

ウェーハＷの界面として、ウェーハＷの下面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。ここで、制御部５００及び界面検出用光学系３００は、それぞれ界面検出手段の一部として機能する。

【0053】

光源１０２Ａからの検出光Ｌ１（Ａ）（第１検出光）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。

【0054】

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）（第１の反射光）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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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の下面Ｗａと一致した場合、検出光Ｌ１（Ａ）の光束はウェーハＷの下面Ｗａ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の下面Ｗａ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。

【0059】

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の下面Ｗａの界面位置Ｚ（０）を検出する。

【0060】

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。

【0061】

［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。ここでは、分かりやすくするために、ウェーハＷの厚さ方向に対する亀裂Ｋの傾斜を考慮しないで説明する。

【0062】

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。

【0063】

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。なお、光源部１００、照明光学系２００、及び対物レンズ５０４は、偏射照明手段の一例である。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

Ｓ＝（Ｄ１－Ｄ２）／（Ｄ１＋Ｄ２） …（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。

【0081】

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。

【0082】

なお、亀裂深さの検出は、ウェーハＷのいずれの面を基準にしてもよい。例えば、ウェーハＷの上面Ｗｂを基準として亀裂深さの検出を行ってもよいし、ウェーハＷの下面Ｗａを基準として亀裂深さの検出を行ってもよい。また、ウェーハＷの上面Ｗｂ及び下面Ｗａの双方の界面位置をそれぞれ基準として検出した亀裂深さの平均値をとるようにすることも可能である。

【0083】

［制御部の機能構成］
図９は、制御部５００の機能ブロック図である。図９に示すように、制御部５００は、界面検出部５２０、第1亀裂検出部５３０、第２亀裂検出部５４０及び亀裂傾斜状態検出部５５０を備える。

【0084】

界面検出部５２０は、検出光Ｌ１（Ａ）の集光点がＺ方向に走査されたときに光検出器３１０から出力された検出信号（フォーカス信号；ウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）の光強度信号）から検出信号レベルのピークを検出し、ピーク値に対応する対物レンズ５０４の位置をウェーハＷの界面の位置として検出する。

【0085】

第１亀裂検出部５３０は、光検出器４０４から出力された検出信号のレベルの変化に基づいて亀裂Ｋの上下端（両端）Ｋｔ及びＫｂの位置を検出する。この検出結果は第１領域Ｇ１側において検出される亀裂Ｋの上下端Ｋｔ及びＫｂの位置に相当する。更に、第１亀裂検出部５３０は、第１領域Ｇ１側において検出された亀裂Ｋの上下端Ｋｔ及びＫｂの位置に基づいてウェーハＷの厚さ方向における亀裂Ｋの長さ（第１亀裂長さ）を検出する。

【0086】

第２亀裂検出部５４０は、光検出器４０６から出力された検出信号のレベルの変化に基づいて亀裂Ｋの上下端Ｋｔ及びＫｂの位置を検出する。この検出結果は第２領域Ｇ２側において検出される亀裂Ｋの上下端Ｋｔ及びＫｂの位置に相当する。更に、第２亀裂検出部５４０は、第２領域Ｇ２側において検出された亀裂Ｋの上下端Ｋｔ及びＫｂの位置に基づいてウェーハＷの厚さ方向における亀裂Ｋの長さ（第２亀裂長さ）を検出する。

【0087】

亀裂傾斜状態検出部５５０は、第１亀裂検出部５３０によって検出された第１亀裂長さ及び第２亀裂検出部５４０によって検出された第２亀裂長さに基づいてウェーハＷの厚さ方向に対する亀裂Ｋの傾斜状態を検出する。

【0088】

より詳しくは、亀裂傾斜状態検出部５５０は、第１亀裂検出部５３０によって検出された第１亀裂長さと、第２亀裂検出部５４０によって検出された第２亀裂長さとを比較し、比較した結果に基づいて、ウェーハＷの厚さ方向に対する亀裂Ｋの傾斜方向を判定する傾斜方向判定部５５２を備えている。

【0089】

更に、亀裂傾斜状態検出部５５０は、主光軸ＡＸに対する検出光Ｌ１（Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ））の入射角度、第１領域Ｇ１側で検出される亀裂Ｋの長さ、及び、第２領域Ｇ２側で検出される亀裂Ｋの長さに基づいて、ウェーハＷの厚さ方向に対する亀裂Ｋの傾斜角度を算出する傾斜角度算出部５５４を備えている。

【0090】

亀裂傾斜状態検出部５４０（傾斜方向判定部５５２及び傾斜角度算出部５５４）で検出された亀裂Ｋの傾斜状態（傾斜方向及び傾斜角度）は表示部５０８に出力される。

【0091】

［亀裂の傾斜角度の検出原理］
続いて、亀裂傾斜状態検出部５４０において行われる亀裂Ｋの傾斜角度及び傾斜方向の検出原理と、傾斜角度の算出方法とについて、詳述する。まず、図１０及び図１１を用いて亀裂の傾斜角度を検出する原理について概説する。図１０はウェーハＷの厚さ方向（Ｚ方向であり、主光軸ＡＸと平行である）に対して亀裂Ｋが傾斜していない場合における、亀裂Ｋと、検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｂ）との幾何学的位置関係を示す図である。

【0092】

図１０において、符号１０Ａは対物レンズ５０４に対する、亀裂Ｋ、検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｂ）の全体の位置関係を示し、符号１０Ｂは対物レンズ５０４に対する、亀裂Ｋと検出光Ｌ１（Ｂ）との位置関係（対物レンズ瞳５０４ａの第１領域Ｇ１側に関する位置関係）をより詳しく示し、符号１０Ｃは対物レンズ５０４に対する亀裂Ｋと検出光Ｌ１（Ｃ）との位置関係（対物レンズ瞳５０４ａの第２領域Ｇ２側に関する位置関係）をより詳しく示す。検出光Ｌ１（Ｂ）は主光軸ＡＸ（対物レンズ５０４の光軸と重なっている）に対して既知の入射角度α（度）で照射され、検出光Ｌ１（Ｃ）は主光軸ＡＸに対して既知の入射角度β（度）で照射されると仮定する。

【0093】

図２から図４を用いて説明したように、亀裂検出では、主光軸ＡＸ上に亀裂Ｋがくるように対物レンズ５０４とウェーハＷとが位置合わせされた状態で、主光軸ＡＸに対して偏心した検出光Ｌ１（Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ））がウェーハＷに照射される。そして、制御部５００は対物レンズ５０４をウェーハＷの厚さ方向（Ｚ方向）に移動させ、それぞれの対物レンズ５０４の集光点の位置において反射光Ｌ２（Ｌ２（Ｂ）及びＬ２（Ｃ））を検出している。

【0094】

図１０の符号１０Ｂ及び符号１０Ｃに示すように、ウェーハＷの厚さ方向に対して亀裂Ｋが傾斜していない場合、ウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋの上下端Ｋｔ及びＫｂは主光軸ＡＸ上に存在し、亀裂Ｋ全体は主光軸ＡＸとほぼ完全に重なり合う。そのため、符号１０Ｂ及び符号１０Ｃに示すように、第１領域Ｇ１側で検出される亀裂Ｋの上下端の位置Ｐｔ（Ｂ）及びＰｂ（Ｂ）は、第２領域Ｇ２側で検出される亀裂Ｋの上下端の位置Ｐｔ（Ｃ）及びＰｂ（Ｃ）と一致する。

【0095】

従って、第１領域Ｇ１側で検出される亀裂Ｋの上下端の位置Ｐｔ（Ｂ）とＰｂ（Ｂ）との間の距離（第１領域Ｇ１側で検出された亀裂Ｋの長さであり、第１亀裂長さに相当）ＫＬ（Ｂ）は、第２領域Ｇ２側で検出される亀裂Ｋの上下端の位置Ｐｔ（Ｃ）とＰｂ（Ｃ）との間の距離ＫＬ（Ｃ）（第２領域Ｇ２側で検出された亀裂Ｋの長さであり、第２亀裂長さに相当）と一致する。

【0096】

図１１はウェーハＷの厚さ方向に対して亀裂Ｋが第１領域Ｇ１側に傾斜角度θ（度）で傾斜している場合における、対物レンズ５０４に対する、亀裂Ｋ、検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｂ）の幾何学的位置関係を示す。図１０と同様に、図１１において、符号１１Ａは対物レンズ５０４に対する、亀裂Ｋ、検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｂ）の全体の位置関係を示し、符号１１Ｂは対物レンズ瞳５０４ａの第１領域Ｇ１側に関する位置関係を示し、符号１１Ｃは対物レンズ瞳５０４ａの第２領域Ｇ２側に関する位置関係を示す。

【0097】

図１１において、対物レンズ５０４、検出光Ｌ１（Ｂ）及び検出光Ｌ１（Ｃ）の幾何学的位置関係は図１０と同様であるため、説明は省略する。図１１では、主光軸ＡＸ上に亀裂Ｋの下端Ｋｂがくるように対物レンズ５０４とウェーハＷとが位置合わせされていると仮定する。

【0098】

まず、符号１１Ｂを用いて第１領域Ｇ１側について説明する。亀裂ＫがウェーハＷの厚さ方向に対して傾斜している場合、図１１の符号１１Ｂに示すように、亀裂Ｋの上端Ｋｔを通過する検出光Ｌ１（Ｂ）と、主光軸ＡＸ（対物レンズ５０４の光軸）とが交差する交点の位置をＰｔ（Ｂ）とした場合、本実施形態における亀裂検出が行われると、主光軸ＡＸ上の位置Ｐｔ（Ｂ）が、第１領域Ｇ１側の検出光Ｌ１（Ｂ）を用いて検出された亀裂Ｋの上端Ｋｔの位置として検出される。このとき検出された位置Ｐｔ（Ｂ）は、実際の亀裂Ｋの上端Ｋｔの位置よりも低い位置となる。

【0099】

符号１１Ｃに示すように、第１領域Ｇ１側と同様に、第２領域Ｇ２側においても、亀裂ＫはウェーハＷの厚さ方向に対して傾斜している場合、亀裂Ｋの上端Ｋｔを通過する検出光Ｌ１（Ｃ）と、主光軸ＡＸとが交差する交点の位置をＰｔ（Ｃ）とした場合、本実施形態における亀裂検出が行われると、主光軸ＡＸ上の位置Ｐｔ（Ｃ）が、第２領域Ｇ２側の検出光Ｌ１（Ｃ）を用いて検出された亀裂Ｋの上端Ｋｔの位置として検出される。このとき検出された位置Ｐｔ（Ｃ）は、実際の亀裂Ｋの上端Ｋｔの位置よりも高い位置となる。

【0100】

なお、亀裂Ｋの下端Ｋｂは主光軸ＡＸ上に位置合わせされているため、第１領域Ｇ１側で検出される亀裂Ｋの下端ＫｂのＺ方向の位置Ｐｂ（Ｂ）は第２領域Ｇ２側で検出される亀裂Ｋの下端Ｋｂの位置Ｐｂ（Ｃ）とほぼ一致する。

【0101】

従って、ウェーハＷの厚さ方向に対して亀裂Ｋが第１領域Ｇ１側に傾斜している場合、第１領域Ｇ１側で検出される亀裂Ｋの上下端の位置Ｐｔ（Ｂ）とＰｂ（Ｂ）との間の距離ＫＬ（Ｂ）は、第２領域Ｇ２側で検出される亀裂Ｋの上下端の位置Ｐｔ（Ｃ）とＰｂ（Ｃ）との間の距離ＫＬ（Ｃ）よりも短くなる。

【0102】

なお、ウェーハＷの厚さ方向に対して亀裂Ｋが第２領域Ｇ２側に傾斜している場合、逆に、ＫＬ（Ｂ）はＫＬ（Ｃ）よりも長くなる。このことは自明であるため、この場合についての説明は省略する。

【0103】

このように、ウェーハＷの厚さ方向に対して亀裂Ｋが傾斜している場合、第１領域Ｇ１側で検出される亀裂の長さＫＬ（Ｂ）と第２領域Ｇ２側で検出される亀裂の長さＫＬ（Ｃ）とに差異が生じる。制御部５００は、この差異を利用して亀裂Ｋの傾斜状態（傾斜方向及び傾斜角度）を検出することができる。

【0104】

［亀裂の傾斜角度の算出方法］
次に、図１２を用いて亀裂Ｋの傾斜角度を算出する方法について具体的に説明する。対物レンズ５０４に対して、亀裂Ｋ、検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｂ）が図１１に示す幾何学的位置関係を有する場合、検出された亀裂の長さＫＬ（Ｂ）及びＫＬ（Ｃ）と、角度α、β及びθとから、図１２に示すような三角形を作成することが可能である。

【0105】

図１２に示す三角形に基づいて、正弦定理を用いて亀裂Ｋの傾斜角度θを以下の式（２）で示すことができる。

【0106】

【数3】

【0107】

従って、亀裂傾斜状態検出部５５０の傾斜角度算出部５５４（図９参照）は、既知の入射角度αとβ、及び、検出された亀裂の長さＫＬ（Ｃ）とＫＬ（Ｂ）を式（２）に代入することにより、傾斜角度θを算出することができる。また、上記のように、亀裂傾斜状態検出部５５０の傾斜方向判定部５５２（図９参照）は、亀裂の長さＫＬ（Ｂ）とＫＬ（Ｃ）とのいずれの方が長いか判定することにより、第１領域Ｇ１側と第２領域Ｇ２側のいずれの側に亀裂Ｋが傾斜しているのか検出することができる。

【0108】

ここで、検出光Ｌ１（Ｂ）の入射角度αがＬ１（Ｃ）の入射角度βと同じ（α＝β）である場合、式（２）は以下の式（３）に簡略化することができる。

【0109】

【数4】

【0110】

この式（３）からも、第１領域Ｇ１側で検出された亀裂Ｋの長さと第２領域Ｇ２側で検出された亀裂Ｋの長さとが一致する場合、θ＝０（ゼロ）となるため、亀裂Ｋが厚さ方向に傾斜していないことを確認することができる。

【0111】

［亀裂の傾斜状態の検出方法］
次に、本実施形態の亀裂検出装置１０を用いて、ウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋの傾斜状態の検出方法（亀裂検出方法の一例）について説明する。図１３は、ウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋの傾斜状態の検出方法の流れを示したフローチャートである。

【0112】

まず、図２から図８を用いて説明したように、界面検出部５２０は、検出光Ｌ１（Ａ）の集光点がＺ方向に走査されたときに光検出器３１０から出力された検出信号に基づいて、高さ位置の基準となる界面の位置、例えばウェーハＷの下面Ｗａの位置を検出する（ステップS１０）。

【0113】

続いて、光源１０２Ｂ及び１０２Ｃから、それぞれ主光軸ＡＸに対して偏心した検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ）をウェーハＷに照射する（ステップＳ１２）。

【0114】

次に、第１亀裂検出部５２０は、下面Ｗａの位置を基準として検出光Ｌ１（Ｂ）の集光点をウェーハＷの厚さ方向に相対的に順次移動させながら、ウェーハＷによって反射された検出光Ｌ１（Ｂ）の反射光Ｌ２（Ｂ）を亀裂検出用光学系４００の各光検出器４０４で検出する。このとき、第１亀裂検出部５２０は、検出信号のレベルの変化に基づき、亀裂Ｋの上下端の位置Ｐｔ（Ｂ）及びＰｂ（Ｂ）を、基準であるウェーハ下面からの移動量（ピエゾ移動量、対物レンズ移動量）として検出する。更に、第１亀裂検出部５２０は、位置Ｐｔ（Ｂ）及びＰｂ（Ｂ）からウェーハＷの厚さ方向における亀裂Ｋの長さである亀裂長さＫＬ（Ｂ）を検出する（ステップＳ１４）。

【0115】

同様に、第２亀裂検出部５３０は、下面Ｗａの位置を基準として検出光Ｌ１（Ｃ）の集光点をウェーハＷの厚さ方向に相対的に順次移動させながら、ウェーハＷによって反射さ
れた検出光Ｌ１（Ｃ）の反射光Ｌ２（Ｃ）を亀裂検出用光学系４００の各光検出器４０６で検出する。そして、第２亀裂検出部５３０は、検出信号のレベルに基づき亀裂Ｋの上下端の位置Ｐｔ（Ｃ）及びＰｔ（Ｃ）を検出し、さらに、位置Ｐｔ（Ｃ）及びＰｂ（Ｃ）からウェーハＷの厚さ方向における亀裂Ｋの長さである亀裂長さＫＬ（Ｃ）を検出する（ステップＳ１６）。

【0116】

更に、亀裂傾斜状態検出部５５０は、第１亀裂検出部５２０によって検出された亀裂長さＫＬ（Ｂ）及び第２亀裂検出部５３０によって検出された亀裂長さＫＬ（Ｃ）に基づき、ウェーハＷの厚さ方向に対する亀裂Ｋの傾斜状態を検出する（ステップＳ１８）。

【0117】

より具体的には、亀裂傾斜状態検出部５５０は、亀裂長さＫＬ（Ｂ）と亀裂長さＫＬ（Ｃ）との差が所定の閾値（第１閾値）よりも大きい場合に、亀裂Ｋが厚さ方向に対して傾斜していると判定する。

【0118】

あるいは、亀裂傾斜状態検出部５５０は、亀裂長さＫＬ（Ｂ）と亀裂長さＫＬ（Ｃ）との差が所定の閾値（第２閾値）よりも小さい場合に、亀裂Ｋが厚さ方向に対して傾斜していないと判定してもよい。

【0119】

なお、上記のように第１閾値や第２閾値を用いて亀裂Ｋの傾斜状態を判定する態様によれば、亀裂長さＫＬ（Ｂ）と亀裂長さＫＬ（Ｃ）との間に差があるか否かを単純比較する態様に比べて、亀裂Ｋの傾斜が微小で実質的に傾斜が生じていないとみなしうる状態（すなわち、分断後のチップの品質に影響を与えないレベル）に対しても精度良く判定を行うことが可能となる。また、第１閾値と第２閾値とは、互いに同じ値でもよいし異なる値でもよい。

【0120】

また、亀裂傾斜状態検出部５５０の傾斜方向判定部５５２は、亀裂長さＫＬ（Ｂ）と亀裂長さＫＬ（Ｃ）とを比較し、比較した結果に基づいて亀裂Ｋの傾斜方向、つまり、亀裂Ｋが第１領域Ｇ１側及び第２領域Ｇ２側のいずれの側に亀裂Ｋが傾斜しているのか判定する。

【0121】

さらに、亀裂Ｋが傾斜している場合、亀裂傾斜状態検出部５５０の傾斜角度算出部５５４は、式（２）又は式（３）に、検出された亀裂Ｋの長さＫＬ（Ｂ）及びＫＬ（Ｃ）を代入することにより、亀裂Ｋの傾斜角度θを算出することができる。

【0122】

なお、亀裂Ｋが傾斜している場合、第１領域Ｇ１側で検出された亀裂Ｋの上端Ｋｔの位置Ｐｔ（Ｂ）は第２領域Ｇ２側で検出された亀裂Ｋの上端Ｋｔの位置Ｐｔ（Ｃ）とは一致しないが、亀裂傾斜状態検出部５５０は、検出された亀裂Ｋの長さＫＬ（Ｂ）又はＫＬ（Ｃ）と、傾斜角度θとから三角関数で容易に亀裂Ｋの上端Ｋｔの実際の位置を算出することができる（図１２に示す三角形参照）。そのため、亀裂Ｋが傾斜している場合でも、実際の亀裂Ｋの深さ位置及び長さを正確に算出することができる。

【0123】

［具体例］
続いて、図１４を用いて、亀裂ＫがウェーハＷの厚さ方向に対して傾斜していない場合と傾斜している場合とにおける亀裂検出の具体例について説明する。図１４の符号１４Ａ及び符号１４Ｂに示すグラフにおいて、横軸は、検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ）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、縦軸は各光検出器４０４及び４０６の検出信号のレベル（強度）である。

【0124】

なお、実線は光検出器４０４による検出信号を示し、第１領域Ｇ１側で得た検出結果に
相当する。点線は光検出器４０６による検出信号を示し、第２領域Ｇ２側で得た検出結果に相当する。

【0125】

亀裂検出において、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（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）時における対物レンズ５０４の位置が亀裂の上下端Ｋｔ及びＫｂの位置に対応する。

【0126】

図１４の符号１４Ａは、図１０に示すように亀裂ＫがウェーハＷの厚さ方向に対して傾斜していない場合に亀裂検出を行った結果を示すグラフである。符号１４Ａに示すように、亀裂ＫがウェーハＷの厚さ方向に対して傾斜していない場合、第１領域Ｇ１側で検出される亀裂Ｋの上下端の位置Ｐｔ（Ｂ）及びＰｂ（Ｂ）は、第２領域Ｇ２側で検出される亀裂Ｋの上下端の位置Ｐｔ（Ｃ）及びＰｂ（Ｃ）とほぼ一致する。

【0127】

従って、第１領域Ｇ１側で検出される亀裂Ｋの長さＫＬ（Ｂ）は第２領域Ｇ２側で検出される亀裂Ｋの長さＫＬ（Ｃ）とほぼ一致する。その結果、亀裂傾斜状態検出部５５０は、亀裂ＫがウェーハＷの厚さ方向に対して傾斜していないことを検出することができる（傾斜角度θは約０度）。

【0128】

図１４の符号１４Ｂは、図１１に示すように亀裂ＫがウェーハＷの厚さ方向に対して傾斜角度θで第１領域Ｇ１側に傾斜している場合に亀裂検出を行った結果を示すグラフである。亀裂ＫがウェーハＷの厚さ方向に対して傾斜している場合であっても、亀裂Ｋの下端Ｋｂは主光軸ＡＸ（対物レンズ５０４の光軸）上に位置合わせされているため、符号１４Ｂに示すように第１領域Ｇ１側で検出される亀裂Ｋの下端ＫｂのＺ方向の位置Ｐｂ（Ｂ）は第２領域Ｇ２側で検出される亀裂Ｋの下端Ｋｂの位置Ｐｂ（Ｃ）とほぼ一致する。

【0129】

しかし、第１領域Ｇ１側で検出される亀裂Ｋの上端Ｋｔの位置Ｐｔ（Ｂ）は、第２領域Ｇ２側で検出される亀裂Ｋの上端Ｋｔの位置Ｐｔ（Ｃ）と一致しない。ゆえに、第１領域Ｇ１側で検出される亀裂Ｋの長さＫＬ（Ｂ）は、第２領域Ｇ２側で検出される亀裂Ｋの長さＫＬ（Ｃ）と一致しない。これにより、亀裂傾斜状態検出部５５０は、例えば、長さＫＬ（Ｂ）ＫＬ（Ｃ）の差が所定の値（第１閾値）よりも大きいため、亀裂ＫがウェーハＷの厚さ方向に対して傾斜していると判定することができる。

【0130】

また、第１領域Ｇ１側で検出される亀裂Ｋの長さＫＬ（Ｂ）は第２領域Ｇ２側で検出される亀裂Ｋの長さＫＬ（Ｃ）よりも短くなっている。従って、亀裂傾斜状態検出部５５０の傾斜方向判定部５５２は、亀裂Ｋが第１領域Ｇ１側に傾斜していることを検出することができる。

【0131】

更に、亀裂傾斜状態検出部５５０の傾斜角度算出部５５４は、式（２）又は式（３）に、検出された亀裂Ｋの長さＫＬ（Ｂ）及びＫＬ（Ｃ）を代入することにより、亀裂Ｋの傾斜角度θを算出することができる。

【0132】

なお、亀裂Ｋが傾斜している場合、第１領域Ｇ１側で検出された亀裂Ｋの上端Ｋｔの位置Ｐｔ（Ｂ）は第２領域Ｇ２側で検出された亀裂Ｋの上端Ｋｔの位置Ｐｔ（Ｃ）とは一致しないが、亀裂傾斜状態検出部５５０は、検出された亀裂Ｋの長さＫＬ（Ｂ）又はＫＬ（Ｃ）と、傾斜角度θとから三角関数で容易に亀裂Ｋの上端Ｋｔの実際の位置を算出することができる。

【0133】

制御部５００は、検出された亀裂Ｋの深さ位置、傾斜方向及び傾斜角度を、表示部５０８へ出力する。ユーザは、表示部５０８に出力された情報に基づいて亀裂Ｋが良好に形成
されたか否かを判断することができる。例えば、ユーザは、亀裂Ｋの深さ位置に加え、傾斜角度θを考慮して、割断プロセスにおいてチップが良好に分断されるか否かを精度よく予測することが可能となる。

【0134】

例えば、ユーザは、亀裂Ｋの深さ位置、傾斜方向及び傾斜角度θから、ウェーハＷの分断した際の分断面の位置及び形状を予測することができる。また、例えば、ユーザは、亀裂Ｋの深さ位置が適切であっても、傾斜角度θが大きすぎるためにウェーハＷを良好に分断できないことを予想することができる。

【0135】

［変形例］
亀裂Ｋが厚さ方向に対して傾斜している場合に亀裂Ｋの下端Ｗｂを主光軸ＡＸに位置合わせした状態で亀裂検出を行うと仮定して説明したが、亀裂Ｋの上端Ｗｔを主光軸ＡＸに位置合わせした状態で亀裂検出を行ってもよい。

【0136】

［発明の効果］
このように、本実施形態によれば、亀裂検出時に、亀裂Ｋの深さ位置だけでなく、ウェーハＷの厚さ方向に対する亀裂Ｋの傾斜状態を検出することができる。特に本実施形態では、亀裂Ｋの傾斜状態として、亀裂Ｋの傾斜方向や傾斜角度を検出することが可能である。これにより、割断プロセスにおいてチップが良好に分断されるか否かを精度よく予測することが可能となる。

【0137】

本実施形態によれば、新規な検出器を追加することなく、亀裂検出用光学系４００を用いて亀裂Ｋの傾斜状態を検出することが可能であるため、低コストで本実施形態に係る亀裂検出装置及び方法を実現することが可能である。

【0138】

本実施形態によれば、亀裂検出用光学系４００を用いて非破壊且つ非接触で亀裂Ｋの傾斜方向及び傾斜角度θを検出することができるため、効率的に加工品質を評価することが可能である。

【0139】

検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ）の入射角度が同じ角度に設定されている場合、式（３）により亀裂Ｋの傾斜角度θを算出することが可能である。検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ）の入射角度が互いに異なる角度に設定されている場合であっても、式（２）により亀裂Ｋの傾斜角度θを算出することが可能である。

【0140】

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】

【0141】

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、５３０…第１亀裂検出部、５４０…第２亀裂検出部、５５０…亀裂傾斜状態検出部、５５２…傾斜方向検出部、５５４…傾斜角度算出部、Ｋ…亀裂、Ｋｔ…亀裂の上端、Ｋｂ…亀裂の下端、ＫＬ（Ｂ），ＫＬ（Ｃ）…検出された亀裂の長さ、Ｐｔ（Ｂ），Ｐｔ（Ｃ）…検出された上端の位置、Ｐｂ（Ｂ），Ｐｂ（Ｃ）…検出された下端の位置、Ｗｂ…上面、Ｗａ…下面、α，β，θ…角度

【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】