JP7212833B2 - Crack detection device and method - Google Patents

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Description

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を検出する亀裂検出装置及び方法に関する。 The present invention relates to a crack detection device and method, and more particularly to a crack detection device and method for detecting cracks formed inside a workpiece.

従来、シリコンウェーハやガラスウェーハ等の基板(以下、「被加工物」という。)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被加工物の内部に切断の起点となる改質領域を形成するレーザー加工装置(レーザーダイシング装置ともいう。)が知られている。改質領域が形成された被加工物は、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。 Conventionally, a substrate such as a silicon wafer or a glass wafer (hereinafter referred to as "workpiece") is irradiated with a laser beam along a planned cutting line with a focal point aligned inside, and the work piece is cut along the processing line. There is known a laser processing apparatus (also referred to as a laser dicing apparatus) that forms a modified region that serves as a starting point for cutting in the interior of the substrate. The workpiece on which the modified region is formed is then split along the planned cutting line by a splitting process such as expanding or breaking into individual chips.

ところで、レーザー加工装置により被加工物に改質領域を形成すると、その改質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。その亀裂が被加工物の表面(レーザー光入射面)若しく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、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率を左右することによる。また、厚い被加工物の場合には、亀裂が被加工物の表面又は裏面に到達しないことがあるため、被加工物の表面又は裏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。 By the way, when a modified region is formed in a workpiece by a laser processing apparatus, cracks extend from the modified region in the thickness direction of the workpiece. If the crack reaches the front surface (laser light incident surface) or the opposite back surface of the workpiece, it can be properly divided into chips in the cutting process. The reason for this is that the crack formed inside the workpiece serves as a starting point for dividing the workpiece, so the degree of extension of the crack determines the division rate of the workpiece. In addition, in the case of a thick workpiece, cracks may not reach the front or back surface of the workpiece. In some cases, it may not be possible to properly determine whether or not the

したがって、レーザー加工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、被加工物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、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、被加工物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、レーザー加工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加工装置における加工条件を修正することもでき、その後に加工する被加工物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。 Therefore, after the modified region is formed by the laser processing apparatus and before the cutting process, whether or not the modified region that serves as the starting point for dividing the workpiece is properly formed. By detecting the crack depth of the cracks that have formed, it is possible to accurately predict the success or failure of splitting into chips in the breaking process. Then, if there is a portion where the modified region is not properly formed inside the workpiece, there are countermeasures such as reprocessing only that portion again with a laser processing device or changing the cutting method in the cutting process. It becomes possible. This eliminates chip loss in the subsequent breaking process. In addition, it is also possible to modify the processing conditions in the laser processing apparatus with reference to the occurrence of defective portions, etc., and to reduce the occurrence of defective portions in the modified region in the workpiece to be processed thereafter. When the modified region of the defective portion is reprocessed, the loss of time required for reprocessing can be reduced by reducing the number of defective portions.

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、レーザー加工装置を用いた加工プロセスへの適用は困難であった。 On the other hand, evaluation of cracks generated inside the workpiece has conventionally been performed by cutting and polishing the sample or observing it under limited conditions. Therefore, it was difficult to apply it to a processing process using a laser processing device.

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)。 In response to this, a technique for non-destructively inspecting cracks formed inside a workpiece has been proposed (see, for example, Patent Literature 1).

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。 In the technique disclosed in Patent Document 1, light is incident from one side of a crack, light transmitted through a region containing the crack is detected, and crack inspection is performed using a decrease in the amount of detected light due to scattering of the crack. .

特開2008-222517号公報JP 2008-222517 A

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)を検出するためには、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。 However, in the technique disclosed in Patent Literature 1, the signal level of the light receiver does not directly indicate the crack depth, but is treated as a threshold value. Therefore, it was necessary to conduct an experiment in advance and set a threshold value. Moreover, in order to detect the crack length (crack depth), it was necessary to set a plurality of threshold values in advance according to the crack length by experiment. In addition, since the crack head position is confirmed using only the decrease in transmitted light (light that has passed through the region containing the crack), there is a limit to improving the detection accuracy of the crack depth of the crack.

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方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a crack detection apparatus and method capable of non-destructively and accurately detecting the depth of a crack formed inside a workpiece. With the goal.

上記目的を達成するため、本発明の第1の態様に係る亀裂検出装置は、主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に集光させる集光レンズと、主光軸に沿って出射された検出光を被加工物に照射して被加工物からの第1の反射光を検出し、第1の反射光に対応する検出信号に基づき、被加工物の表面又は裏面を示す界面位置を検出する界面検出手段と、主光軸から偏心した検出光により被加工物を偏射照明して被加工物からの第2の反射光を検出し、第2の反射光に対応する検出信号に基づき、界面位置を基準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。 In order to achieve the above object, a crack detection device according to a first aspect of the present invention has a light source unit for emitting detection light along a main optical axis, and a lens optical axis coaxial with the main optical axis. a condensing lens for condensing the detection light emitted from the part onto the workpiece; and the detection light emitted along the main optical axis is irradiated onto the workpiece to detect the first reflected light from the workpiece. and an interface detecting means for detecting the interface position indicating the front surface or the back surface of the workpiece based on the detection signal corresponding to the first reflected light, and polarizing illumination of the workpiece using detection light decentered from the main optical axis. to detect the second reflected light from the workpiece, and based on the detection signal corresponding to the second reflected light, detect the crack depth of the crack formed inside the workpiece with reference to the interface position. and a crack detection means.

第1の態様によれば、被加工物の界面位置を検出して、この界面位置を基準として亀裂深さの検出を行うことにより、被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを非破壊かつ精度よく検出することができる。 According to the first aspect, by detecting the interface position of the workpiece and detecting the crack depth based on this interface position, the crack depth of the crack formed inside the workpiece is determined. It can be detected non-destructively and accurately.

本発明の第2の態様に係る亀裂検出装置は、第1の態様において、界面検出手段が、第1の反射光を受光する受光面を有する光検出器と、受光面側に配置され、受光面に入射する第1の反射光の一部を遮光するピンホールパネルとを備え、ピンホールパネルに形成されたピンホールは、集光レンズの集光点の位置と光学的に共役関係になるように配置されており、界面検出手段は、ピンホールを通過した第1の反射光に基づいて、界面位置を検出するようにしたものである。 In the crack detection device according to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the interface detection means includes a photodetector having a light receiving surface for receiving the first reflected light, and a photodetector disposed on the light receiving surface side to receive the light. and a pinhole panel for shielding part of the first reflected light incident on the surface, and the pinhole formed in the pinhole panel is optically conjugate with the position of the condensing point of the condensing lens. and the interface detection means detects the position of the interface based on the first reflected light that has passed through the pinhole.

第2の態様によれば、集光レンズの集光点の位置と光学的に共役関係になる位置に集光された反射光に基づいて、被加工物の界面位置を検出することが可能になる。 According to the second aspect, it is possible to detect the interface position of the workpiece based on the reflected light that is condensed at a position that is optically conjugate with the position of the condensing point of the condensing lens. Become.

本発明の第3の態様に係る亀裂検出装置は、第1又は第2の態様において、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ようにしたものである。 A crack detection device according to a third aspect of the present invention is, in the first or second aspect, provided with a condensing point changing means for changing the condensing point of the condensing lens in the thickness direction of the workpiece, The detecting means detects the crack depth of the crack based on the change in the detection signal when the condensing point of the condensing lens is changed in the thickness direction of the workpiece by the condensing point changing means. is.

本発明の第4の態様に係る亀裂検出装置は、第1から第3の態様のいずれかにおいて、光源部は、開口部を有する制限部材であって、検出光の一部を遮光する制限部材を備え、光源部の光源光軸から偏心した位置に開口部を位置させることにより、検出光を主光軸に対して偏心させるようにしたものである。 A crack detection device according to a fourth aspect of the present invention is a crack detection device according to any one of the first to third aspects, wherein the light source unit is a limiting member having an opening, the limiting member blocking part of the detection light. , and by locating the opening at a position eccentric from the light source optical axis of the light source unit, the detection light is eccentric with respect to the main optical axis.

第4の態様によれば、制限部材の開口部の位置を主光軸から離して配置することにより、容易に偏射照明を行うことが可能になる。 According to the fourth aspect, by arranging the position of the opening of the restricting member away from the main optical axis, it is possible to easily perform polarized illumination.

本発明の第5の態様に係る亀裂検出装置は、第1から第4の態様のいずれかにおいて、亀裂検出手段は、検出光の偏射照明の方法を切り替えて亀裂深さを複数回検出し、複数回の亀裂深さの検出結果の平均値を算出するようにしたものである。 In a crack detection device according to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the crack detection means detects the crack depth a plurality of times by switching the polarized illumination method of the detection light. , to calculate the average value of the detection results of the crack depth a plurality of times.

第5の態様によれば、偏射照明の方法を切り替えて亀裂深さを検出し、その結果の平均値を用いることにより、集光レンズと被加工物とのアライメント精度が十分でない場合でも、被加工物の内部に形成された亀裂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。 According to the fifth aspect, by switching the polarized illumination method to detect the crack depth and using the average value of the results, even if the alignment accuracy between the condenser lens and the workpiece is not sufficient, It is possible to accurately and stably detect the crack depth of the crack formed inside the workpiece.

本発明の第6の態様に係る亀裂検出方法は、光源部から主光軸に沿って出射された検出光を被加工物に照射して被加工物からの第1の反射光を検出し、第1の反射光に対応する検出信号に基づき、被加工物の表面又は裏面を示す界面位置を検出する界面検出工程と、光源部から出射され、主光軸から偏心した検出光により被加工物を偏射照明して被加工物からの第2の反射光を検出し、第2の反射光に対応する検出信号に基づき、界面位置を基準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工程とを備える。 A crack detection method according to a sixth aspect of the present invention includes irradiating a workpiece with detection light emitted from a light source along a main optical axis to detect a first reflected light from the workpiece, an interface detection step of detecting the interface position indicating the front surface or the back surface of the workpiece based on the detection signal corresponding to the first reflected light; to detect the second reflected light from the workpiece, and based on the detection signal corresponding to the second reflected light, the crack of the crack formed inside the workpiece with reference to the interface position and a crack detection step for detecting depth.

本発明によれば、被加工物の界面位置を検出して、この界面位置を基準として亀裂深さの検出を行うことにより、被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを非破壊かつ精度よく検出することができる。 According to the present invention, by detecting the interface position of the workpiece and detecting the crack depth based on this interface position, the crack depth of the crack formed inside the workpiece can be measured in a non-destructive manner. Moreover, it can be detected with high accuracy.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る亀裂検出装置を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a crack detection device according to a first embodiment of the invention. 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図である。FIG. 2 is a diagram showing a state when a workpiece is illuminated with polarized detection light. 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図である。FIG. 3 is a diagram showing a state when polarized illumination of the detection light is performed on the workpiece. 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図である。FIG. 4 is a diagram showing a state when polarized illumination of the detection light is performed on the workpiece. 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。FIG. 5 is a diagram showing how reflected light is received by the photodetector. 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。FIG. 6 is a diagram showing how reflected light is received by the photodetector. 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。FIG. 7 is a diagram showing how reflected light is received by the photodetector. 図8は、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である。FIG. 8 is a diagram for explaining a path along which reflected light from a workpiece reaches a condenser lens pupil. 図9は、本発明の第1の実施形態に係る亀裂検出方法を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flow chart showing a crack detection method according to the first embodiment of the invention. 図10は、本発明の第2の実施形態に係る亀裂検出装置を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a crack detection device according to a second embodiment of the invention. 図11は、本発明の第2の実施形態に係る亀裂検出方法を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flow chart showing a crack detection method according to a second embodiment of the invention.

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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a crack detection device and method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

[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。図1は、本発明の第1の実施形態に係る亀裂検出装置を示すブロック図である。
[First embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a crack detection device according to a first embodiment of the invention.

本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の亀裂深さを検出する。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)と組み合わせて使用されるが、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、レーザーダイシング装置の構成については説明を省略する。 The crack detection device 10 according to the present embodiment irradiates the workpiece W with the detection light L1 and detects the reflected light L2 from the workpiece W, so that the crack detection device 10 formed inside the workpiece W The crack depth of crack K is detected. The crack detection device 10 is used in combination with a laser dicing device (not shown) that forms a modified region inside the workpiece W. In the following description, the components of the crack detection device 10 , and the description of the configuration of the laser dicing apparatus is omitted.

以下の説明では、被加工物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方向を被加工物Wの厚さ方向とする3次元直交座標系を用いる。 In the following description, a three-dimensional orthogonal coordinate system in which the stage 510 on which the workpiece W is placed is a plane parallel to the XY plane and the Z direction is the thickness direction of the workpiece W is used.

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、フォーカス調整機構502、集光レンズ504、操作部506及び表示部508を含んでいる。 As shown in FIG. 1, the crack detection device 10 according to the present embodiment includes a light source unit 100, an illumination optical system 200, an interface detection optical system 300, a crack detection optical system 400, a control unit 500, a focus adjustment mechanism 502, It includes a condenser lens 504 , an operation section 506 and a display section 508 .

光源部100は、被加工物Wの界面の検出及び被加工物Wの内部に形成された亀裂Kの検出に用いられる検出光L1を出射する。ここで、被加工物Wがシリコンウェーハの場合、検出光L1としては、波長1060nm以上の赤外光を用いるのが望ましい。 The light source unit 100 emits detection light L1 used for detecting the interface of the workpiece W and detecting the crack K formed inside the workpiece W. As shown in FIG. Here, when the workpiece W is a silicon wafer, it is desirable to use infrared light with a wavelength of 1060 nm or more as the detection light L1.

光源部100は、光源102、コリメートレンズ104及び制限部材106を含んでいる。光源102、コリメートレンズ104及び制限部材106は、集光レンズ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。 The light source section 100 includes a light source 102 , a collimating lens 104 and a limiting member 106 . The light source 102 , collimating lens 104 and limiting member 106 are arranged along the main optical axis AX coaxial with the lens optical axis of the condenser lens 504 .

光源102は、主光軸AXに沿って検出光L1を出射する。光源102としては、例えば、LD(Laser Diode)光源を用いることができる。光源102は、制御部500と接続されており、制御部500により光源102の出射制御が行われる。 The light source 102 emits detection light L1 along the main optical axis AX. As the light source 102, for example, an LD (Laser Diode) light source can be used. The light source 102 is connected to the control unit 500 , and the control unit 500 controls emission of the light source 102 .

コリメートレンズ104は、光源102から出射された検出光L1が平行光になるように調整する。 The collimator lens 104 adjusts the detection light L1 emitted from the light source 102 so that it becomes parallel light.

制限部材106には、開口部106Aが形成されている。制限部材106は、コリメートレンズ104からの検出光L1の一部を遮光する遮光部材である。制限部材106は、不図示の駆動機構により、検出光L1の光路上に対して出没させることが可能となっている。制御部500は、不図示のアクチュエータを制御して、制限部材106の出没の制御を行う。制限部材106は、亀裂検出用光学系400により亀裂Kを検出するときに、検出光L1の一部を遮光して、検出光L1を主光軸AXに対して偏心させる。制限部材106については後述する。 The restricting member 106 is formed with an opening 106A. The limiting member 106 is a light blocking member that blocks part of the detection light L1 from the collimator lens 104 . The restricting member 106 can appear and disappear with respect to the optical path of the detection light L1 by a driving mechanism (not shown). The control unit 500 controls the appearance and retraction of the restricting member 106 by controlling an actuator (not shown). When the crack detection optical system 400 detects the crack K, the limiting member 106 shields part of the detection light L1 and decenters the detection light L1 with respect to the main optical axis AX. The restricting member 106 will be described later.

照明光学系200は、光源部100から出射された検出光L1を集光レンズ504に導光する。照明光学系200は、リレーレンズ202及び206並びにミラー204を含んでいる。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。ここで、ミラー204としては、例えば、波長1060nm以上の赤外光を選択的に反射し、それ以外の波長帯の光を透過させるダイクロイックミラーを用いることができる。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を透過して集光レンズ504に向けて出射される。 The illumination optical system 200 guides the detection light L1 emitted from the light source section 100 to the condenser lens 504 . Illumination optics 200 includes relay lenses 202 and 206 and mirror 204 . The detection light L1 emitted from the light source unit 100 is transmitted through the relay lens 202, reflected by the mirror 204, and the optical path is bent. Here, as the mirror 204, for example, a dichroic mirror that selectively reflects infrared light with a wavelength of 1060 nm or more and transmits light in other wavelength bands can be used. The detection light L1 reflected by the mirror 204 is transmitted through the relay lens 206 and emitted toward the condenser lens 504 .

集光レンズ504は、照明光学系200から出射された検出光L1を被加工物Wに集光(合焦)させる。集光レンズ504は、被加工物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。 The condensing lens 504 converges (focuses) the detection light L1 emitted from the illumination optical system 200 onto the workpiece W. As shown in FIG. The condenser lens 504 is arranged at a position facing the workpiece W and coaxial with the main optical axis AX.

フォーカス調整機構502は、被加工物Wにおける検出光L1の集光位置を調整する。フォーカス調整機構502は、集光レンズ504、及び被加工物Wが載置されるステージ510のうちの少なくとも一方を移動させる駆動部を含んでいる。フォーカス調整機構502は、集光レンズ504とステージ510との間のXYZ方向の相対位置を調整することにより、検出光L1の集光位置をXYZ方向に移動させることが可能となっている。 The focus adjustment mechanism 502 adjusts the condensing position of the detection light L1 on the workpiece W. As shown in FIG. The focus adjustment mechanism 502 includes a driving section that moves at least one of a condenser lens 504 and a stage 510 on which the workpiece W is placed. The focus adjustment mechanism 502 adjusts the relative position in the XYZ directions between the condenser lens 504 and the stage 510, thereby moving the condensing position of the detection light L1 in the XYZ directions.

集光レンズ504によって集光され、被加工物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、被加工物Wの界面検出及び亀裂の検出に用いられる。 The reflected light L2 that is collected by the condenser lens 504 and reflected by the workpiece W is guided to the interface detection optical system 300 and the crack detection optical system 400 to detect the interface of the workpiece W and the crack detection optical system 400, respectively. Used for crack detection.

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)、制御プログラムを格納するROM(Read Only Memory)、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(例えば、キーボード、並びにマウス及びタッチパネル等のポインティングデバイス)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。 The control unit 500 includes a CPU (Central Processing Unit) that controls the operation of each part of the crack detection device 10, a ROM (Read Only Memory) that stores a control program, and an SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) that can be used as a work area for the CPU. Memory). The control unit 500 receives an operation input by an operator via an operation unit 506 (for example, a keyboard and a pointing device such as a mouse and a touch panel), and transmits a control signal corresponding to the operation input to each unit of the crack detection device 10. to control the operation of each part.

表示部508は、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。 The display unit 508 is a device that displays an operation GUI (Graphical User Interface) and images (for example, crack detection results, etc.). As the display unit 508, for example, a liquid crystal display can be used.

(界面検出用光学系)
次に、被加工物Wの界面検出について説明する。以下の説明では、被加工物Wの裏面(ステージ510に接する面)の界面の検出を行って、被加工物Wの裏面の界面位置を基準として亀裂深さを検出する場合について説明する。なお、亀裂深さの検出では、被加工物Wの表面を基準としてもよいし、被加工物Wの表裏両方の面を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。
(Interface detection optical system)
Next, interface detection of the workpiece W will be described. In the following description, the case where the interface of the back surface of the workpiece W (the surface in contact with the stage 510) is detected and the crack depth is detected with the interface position of the back surface of the workpiece W as a reference will be described. In detecting the crack depth, the surface of the workpiece W may be used as a reference, or both the front and back surfaces of the workpiece W may be used as a reference to obtain the average value of the crack depths detected. is.

界面検出用光学系300は、被加工物Wの界面(表面又は裏面)の検出を行うための光学系であり、ハーフミラー302、リレーレンズ304、ハーフミラー306及び光検出器308を含んでいる。 The interface detection optical system 300 is an optical system for detecting the interface (front surface or back surface) of the workpiece W, and includes a half mirror 302, a relay lens 304, a half mirror 306, and a photodetector 308. .

被加工物Wの界面を検出するときには、制御部500は、制限部材106を検出光L1の光路から退避させた状態で、検出光L1を被加工物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。 When detecting the interface of the workpiece W, the controller 500 irradiates the workpiece W with the detection light L1 while the limiting member 106 is retracted from the optical path of the detection light L1. Here, the controller 500 and the interface detection optical system 300 each function as a part of interface detection means.

ハーフミラー302は、照明光学系200からの検出光L1を集光レンズ504側に透過させ、被加工物Wからの反射光L2(第1の反射光)を反射する。被加工物Wからの反射光L2は、ハーフミラー302によって反射されて光路が折り曲げられ、リレーレンズ304に導光される。リレーレンズ304を透過した反射光L2は、ハーフミラー306によって反射されて光検出器308に導光される。 The half mirror 302 transmits the detection light L1 from the illumination optical system 200 to the condenser lens 504 side, and reflects the reflected light L2 from the workpiece W (first reflected light). The reflected light L2 from the workpiece W is reflected by the half mirror 302 to bend the optical path and is guided to the relay lens 304 . Reflected light L2 transmitted through relay lens 304 is reflected by half mirror 306 and guided to photodetector 308 .

光検出器308は、被加工物Wからの反射光L2を受光して、被加工物Wの界面の検出を行うための装置であり、検出器本体308A及びピンホールパネル308Bを含んでいる。 The photodetector 308 is a device for receiving the reflected light L2 from the workpiece W to detect the interface of the workpiece W, and includes a detector body 308A and a pinhole panel 308B.

検出器本体308A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)を用いることができる。 As the detector main body 308A, a photodetector (for example, a photodiode) that converts received light into an electric signal and outputs the electric signal to the control unit 500 can be used.

ピンホールパネル308Bには、入射光の一部を通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308Bは、検出器本体308Aの受光面側に、ピンホールが反射光L2の光軸上になるように配置されている。 A pinhole is formed in the pinhole panel 308B to allow part of the incident light to pass therethrough. The pinhole panel 308B is arranged on the light receiving surface side of the detector main body 308A so that the pinhole is on the optical axis of the reflected light L2.

界面検出用光学系300は、ピンホールパネル308Bのピンホールの位置が、集光レンズ504の集光点の位置と光学的に共役関係にある光学系となっている。 The interface detection optical system 300 is an optical system in which the position of the pinhole of the pinhole panel 308B and the position of the condensing point of the condensing lens 504 are in an optically conjugate relationship.

制御部500は、制限部材106を検出光L1の光路から退避させて検出光L1を被加工物Wに照射しながら、集光レンズ504とステージ510とをZ方向に相対的に移動させる。制御部500は、被加工物Wの界面(表面又は裏面)において検出光L1が合焦したときの反射光L2を検出し、そのときの集光点の位置から被加工物Wの界面のZ方向の位置を算出する。 The control unit 500 moves the condensing lens 504 and the stage 510 relatively in the Z direction while irradiating the workpiece W with the detection light L1 by retracting the limiting member 106 from the optical path of the detection light L1. The control unit 500 detects the reflected light L2 when the detection light L1 is focused on the interface (front surface or back surface) of the workpiece W, and detects the Z Calculate the position of the direction.

(亀裂検出用光学系)
次に、被加工物Wの内部に形成された亀裂Kの検出について説明する。
(optical system for crack detection)
Next, the detection of the crack K formed inside the workpiece W will be described.

亀裂検出用光学系400は、リレーレンズ402、ハーフミラー404、光検出器406及び408を含んでいる。 Crack detection optical system 400 includes relay lens 402 , half mirror 404 , and photodetectors 406 and 408 .

被加工物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、制限部材106を検出光L1の光路上に挿入する。ここで、制御部500、制限部材106及び亀裂検出用光学系400は、それぞれ亀裂検出手段の一部として機能する。制限部材106には、主光軸AXからずれた位置に開口部106Aが設けられており、検出光L1のうち開口部106Aを透過した光が被加工物Wに照射される。これにより、主光軸AXに対して偏心した検出光L1が被加工物Wに照射される。 When detecting a crack K formed inside the workpiece W, the control unit 500 inserts the limiting member 106 into the optical path of the detection light L1. Here, the control unit 500, the limiting member 106, and the crack detection optical system 400 each function as a part of crack detection means. The restricting member 106 is provided with an opening 106A at a position shifted from the main optical axis AX, and the workpiece W is irradiated with the light transmitted through the opening 106A out of the detection light L1. As a result, the workpiece W is irradiated with the detection light L1 decentered with respect to the main optical axis AX.

被加工物Wからの反射光L2(第2の反射光)は、ハーフミラー302によって反射された後、リレーレンズ304及びハーフミラー306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は、ハーフミラー404を介して光検出器406及び408により受光される。ここで、ハーフミラー404に入射する光の透過率及び反射率はそれぞれ約50%とする。 Reflected light L<b>2 (second reflected light) from the workpiece W is reflected by the half mirror 302 , sequentially passes through the relay lens 304 and the half mirror 306 , and enters the relay lens 402 . Reflected light L2 transmitted through relay lens 402 is received by photodetectors 406 and 408 via half mirror 404 . Here, the transmittance and reflectance of the light incident on the half mirror 404 are assumed to be approximately 50%, respectively.

光検出器406及び408は、被加工物Wからの反射光L2を受光して、被加工物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406は、検出器本体406A及びピンホールパネル406Bを含んでおり、光検出器408は、検出器本体408A及びピンホールパネル408Bを含んでいる。 The photodetectors 406 and 408 are devices for detecting the crack K inside the workpiece W by receiving the reflected light L2 from the workpiece W. FIG. Photodetector 406 includes detector body 406A and pinhole panel 406B, and photodetector 408 includes detector body 408A and pinhole panel 408B.

検出器本体406A及び408A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)を用いることができる。 As the detector main bodies 406A and 408A, photodetectors (for example, photodiodes) that convert received light into electrical signals and output the electrical signals to the control unit 500 can be used.

ピンホールパネル406B及び408Bには、入射光の一部を通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406B及び408Bは、それぞれ検出器本体406A及び408Aの受光面側に配置されている。ピンホールパネル406B及び408Bは、それぞれピンホールが反射光L2の光軸からずれた位置になるように配置されている。 Pinhole panels 406B and 408B are formed with pinholes for passing a portion of the incident light. Pinhole panels 406B and 408B are arranged on the light receiving surface side of detector bodies 406A and 408A, respectively. The pinhole panels 406B and 408B are arranged such that the pinholes are positioned off the optical axis of the reflected light L2.

図2から図4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2は集光レンズ504の集光点に亀裂Kが存在する場合、図3は集光レンズ504の集光点に亀裂Kが存在しない場合、図4は集光レンズ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。図5から図7は、光検出器406及び408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。図8は、被加工物Wからの反射光L2が集光レンズ瞳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、集光レンズ瞳504aの一方側(図8の右側)の第1領域G1を通過して、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。 FIGS. 2 to 4 are explanatory diagrams showing the state when the workpiece W is subjected to polarized illumination of the detection light L1. 2 shows the case where the crack K exists at the condensing point of the condensing lens 504, FIG. 3 shows the case where the crack K does not exist at the condensing point of the condensing lens 504, and FIG. Each of these shows a case where the crack depth (crack bottom position) of the crack K matches. 5 to 7 are diagrams showing states of the reflected light L2 received by the photodetectors 406 and 408, corresponding to the cases shown in FIGS. 2 to 4, respectively. FIG. 8 is a diagram for explaining the path along which the reflected light L2 from the workpiece W reaches the condenser lens pupil 504a. Here, a case will be described in which the detection light L1 passes through the first region G1 on one side (the right side in FIG. 8) of the condenser lens pupil 504a, and the workpiece W is subjected to polarized illumination. do.

図2に示すように、集光レンズ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、集光レンズ瞳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102からの検出光L1が集光レンズ504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AXに対して同じ側(図8の右側)の経路R2をたどって集光レンズ瞳504aの第1領域G1を通過する。 As shown in FIG. 2, when there is a crack K at the condensing point of the condenser lens 504, the detection light L1 is totally reflected by the crack K, and the reflected light L2 is detected with respect to the main optical axis AX. It is a component that follows the path on the same side as the optical path of the light L1 and reaches the area on the same side as the detection light L1 of the condenser lens pupil 504a. That is, as shown in FIG. 8, when the detection light L1 from the light source 102 irradiates the workpiece W through the condenser lens 504, the path of the detection light L1 is R1. The reflected light L2 totally reflected by the internal crack K follows the path R2 on the same side (the right side in FIG. 8) with respect to the main optical axis AX as the path R1 of the detection light L1, and travels to the first light of the condenser lens pupil 504a. It passes through area G1.

図3に示すように、集光レンズ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、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AXに対して反対側(図8の左側)の経路R3をたどって集光レンズ瞳504aの第2領域G2を通過する。 As shown in FIG. 3, when there is no crack K at the condensing point of the condensing lens 504, the detection light L1 is reflected by the back surface of the workpiece W, and the reflected light L2 is reflected by the condensing lens pupil 504a. It becomes a component that reaches the area on the opposite side of the detection light L1. That is, as shown in FIG. 8, the reflected light L2 reflected by the back surface of the workpiece W travels along a path R3 on the opposite side (the left side in FIG. 8) of the main optical axis AX from the path R1 of the detection light L1. It passes through the second region G2 of the condenser lens pupil 504a.

図4に示すように、集光レンズ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、亀裂Kで全反射して集光レンズ瞳504a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504a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8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AXに対して同じ側(図8の右側)の経路R2をたどって集光レンズ瞳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AXに対して反対側(図8の左側)の経路R3をたどって集光レンズ瞳504aの第2領域G2を通過する。 As shown in FIG. 4, when the condensing point of the condensing lens 504 and the lower end position of the crack K coincide, the detection light L1 is totally reflected by the crack K, and the detection light L1 of the condensing lens pupil 504a and a reflected light component L2a that reaches the area on the same side as the non-reflected light component L2a that is not totally reflected by the crack K and is reflected on the back surface of the workpiece W and reaches the area on the opposite side of the detection light L1 of the condenser lens pupil 504a. and the reflected light component L2b. That is, as shown in FIG. 8, of the reflected light L2, the reflected light component L2a totally reflected by the crack K inside the workpiece W is the same as the path R1 of the detection light L1 with respect to the main optical axis AX. The non-reflected light component L2b reflected on the back surface of the workpiece W without being totally reflected by the crack K while following the path R2 on the side (right side in FIG. 8) and passing through the first region G1 of the condenser lens pupil 504a. passes through the second region G2 of the condenser lens pupil 504a following the path R3 on the opposite side (left side in FIG. 8) with respect to the main optical axis AX from the path R1 of the detection light L1.

ピンホールパネル406B及び408Bは、それぞれピンホールが集光レンズ瞳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、検出器本体406A及び検出器本体408Aは、それぞれ集光レンズ瞳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。 The pinhole panels 406B and 408B are arranged such that the pinholes are optically conjugate with the first region G1 and the second region G2 of the condenser lens pupil 504a, respectively. As a result, the detector main body 406A and the detector main body 408A can selectively receive light that has passed through the first region G1 and the second region G2 of the condenser lens pupil 504a, respectively.

図2に示す例(集光レンズ504の集光点に亀裂Kが存在する場合)では、図5に示すように、検出器本体406A及び検出器本体408Aのうち、検出器本体406Aの受光面406Cに反射光L2が受光し、受光面406Cから出力される検出信号のレベルが検出器本体408Aの受光面408Cから出力される検出信号のレベルよりも高くなる。 In the example shown in FIG. 2 (when a crack K exists at the condensing point of the condensing lens 504), as shown in FIG. Reflected light L2 is received by 406C, and the level of the detection signal output from light receiving surface 406C becomes higher than the level of the detection signal output from light receiving surface 408C of detector body 408A.

一方、図3に示す例(集光レンズ504の集光点に亀裂Kが存在しない場合)では、図6に示すように、検出器本体406A及び検出器本体408Aのうち、検出器本体408Aの受光面408Cに反射光が受光し、受光面408Cから出力される検出信号のレベルが受光面406Cから出力される検出信号のレベルよりも高くなる。 On the other hand, in the example shown in FIG. 3 (when there is no crack K at the condensing point of the condensing lens 504), as shown in FIG. Reflected light is received by the light receiving surface 408C, and the level of the detection signal output from the light receiving surface 408C becomes higher than the level of the detection signal output from the light receiving surface 406C.

また、図4に示す例(集光レンズ504の集光点と亀裂Kの下端位置とが一致する場合)では、図8に示すように、受光面406C及び408Cに反射光L2の各成分L2a、L2bがそれぞれ受光し、受光面406C及び408Cから出力される検出信号のレベルが略等しくなる。 Further, in the example shown in FIG. 4 (when the condensing point of the condensing lens 504 coincides with the lower end position of the crack K), as shown in FIG. , and L2b respectively, and the levels of the detection signals output from the light receiving surfaces 406C and 408C become substantially equal.

このように、受光面406C及び408Cで受光される光量は、集光レンズ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、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。 Thus, the amount of light received by the light receiving surfaces 406C and 408C changes depending on whether or not there is a crack K at the condensing point of the condensing lens 504. FIG. In the present embodiment, using such properties, the crack depth (crack bottom position or crack top position) of the crack K formed inside the workpiece W can be detected.

具体的には、受光面406C及び408C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、集光レンズ504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。 Specifically, when the outputs of the detection signals output from the light receiving surfaces 406C and 408C are D1 and D2, respectively, the evaluation value S that indicates the relationship between the condensing point of the condensing lens 504 and the crack depth of the crack K is , can be expressed by the following equation.

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、受光面406C及び408Cによって受光される光量が一致するとき、集光レンズ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。
S=(D1-D2)/(D1+D2) (1)
In equation (1), when the condition of S=0 is satisfied, that is, when the amounts of light received by the light receiving surfaces 406C and 408C are the same, the condensing point of the condenser lens 504 and the crack bottom end position (or crack top end position) indicates a match.

制御部500は、フォーカス調整機構502(集光点変更手段)を制御して、集光レンズ504の集光点を、裏面の界面位置Z(0)から被加工物Wの厚さ方向(Z方向)に順次変化させながら、受光面406C及び408C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。 The control unit 500 controls the focus adjustment mechanism 502 (condensing point changing means) to change the condensing point of the condensing lens 504 from the interface position Z(0) on the back surface to the thickness direction of the workpiece W (Z direction), the detection signals output from the light-receiving surfaces 406C and 408C are sequentially acquired, and based on these detection signals, an evaluation value S represented by Equation (1) is calculated, and this evaluation value S is evaluated. By doing so, the crack depth of the crack K (crack bottom end position or crack top end position) can be detected.

なお、本実施形態では、検出器本体308A、406A及び408Aとしてフォトディテクタを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、フォトディテクタに代えて、赤外線カメラ等を用いてもよい。 In this embodiment, photodetectors are used as the detector main bodies 308A, 406A and 408A, but the present invention is not limited to this. For example, an infrared camera or the like may be used instead of the photodetector.

また、亀裂Kの検出を行う場合には、反射光L2の光路上からハーフミラー306を退避させるようにしてもよい。この場合、界面検出用光学系300のハーフミラー306は、全反射ミラー又はダイクロイックミラー等に置換してもよい。 Further, when detecting the crack K, the half mirror 306 may be retracted from the optical path of the reflected light L2. In this case, the half mirror 306 of the interface detection optical system 300 may be replaced with a total reflection mirror, a dichroic mirror, or the like.

また、本実施形態では、ハーフミラー404に入射する光の透過率及び反射率をそれぞれ約50%としたが、本発明はこれに限定されない。ハーフミラー404の透過率と反射率が異なる場合には、評価値Sの算出に当たって、光検出器406及び408からの検出信号の出力D1及びD2に、ハーフミラー404の透過率と反射率に応じた重み係数を掛けてもよい。 Further, in the present embodiment, the transmittance and reflectance of the light incident on the half mirror 404 are set to approximately 50%, respectively, but the present invention is not limited to this. When the transmittance and reflectance of the half mirror 404 are different, in calculating the evaluation value S, the outputs D1 and D2 of the detection signals from the photodetectors 406 and 408 are used according to the transmittance and reflectance of the half mirror 404. may be multiplied by a weighting factor.

(亀裂検出方法)
次に、本実施形態に係る亀裂検出方法について、図9を参照して説明する。図9は、本発明の第1の実施形態に係る亀裂検出方法を示すフローチャートである。
(Crack detection method)
Next, a crack detection method according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flow chart showing a crack detection method according to the first embodiment of the invention.

まず、制御部500は、制限部材106を検出光L1の光路から退避させた状態で、被加工物Wに検出光L1を照射する。そして、制御部500は、被加工物Wからの反射光L2を光検出器308により検出し、この光検出器308からの検出信号に基づいて、被加工物Wの裏面の界面位置Z(0)を検出する(ステップS10:界面検出工程)。 First, the control unit 500 irradiates the workpiece W with the detection light L1 while the restricting member 106 is retracted from the optical path of the detection light L1. Then, the control unit 500 detects the reflected light L2 from the workpiece W by the photodetector 308, and based on the detection signal from the photodetector 308, the interface position Z (0 ) is detected (step S10: interface detection step).

次に、ステップS12からS26(亀裂検出工程)により、被加工物Wの内部の亀裂の深さが検出される。制御部500は、i=1として(ステップS12)、集光レンズの集光位置を被加工物Wの内部側(図1の+Z側)にdZ移動させる(ステップS14)。このとき、Z(i)=Z(i-1)+dZとなる。 Next, the depth of the crack inside the workpiece W is detected by steps S12 to S26 (crack detection step). The controller 500 sets i=1 (step S12), and moves the condensing position of the condensing lens by dZ toward the inside of the workpiece W (+Z side in FIG. 1) (step S14). At this time, Z(i)=Z(i-1)+dZ.

次に、制御部500は、制限部材106を検出光L1の光路上に挿入して、主光軸AXに対して偏心した検出光L1により被加工物Wを偏射照明する(ステップS16)。そして、光検出器406及び408から検出信号D1及びD2を取得し(ステップS18)、式(1)により評価値Sを算出する(ステップS20)。 Next, the control unit 500 inserts the limiting member 106 into the optical path of the detection light L1, and illuminates the workpiece W with the detection light L1 decentered with respect to the main optical axis AX (step S16). Then, the detection signals D1 and D2 are acquired from the photodetectors 406 and 408 (step S18), and the evaluation value S is calculated by Equation (1) (step S20).

次に、制御部500は、i=i+1(ステップS24)として、i=n(ステップS22のYes)になるまで、ステップS14からS24を繰り返す。ここで、nは、被加工物Wの厚さTと、dZに基づいて定められるパラメータであり、例えば、n≧T/dZ-1の条件を満たす整数である。これにより、集光位置Z(i)ごとの評価値S(i)が算出される。 Next, the controller 500 sets i=i+1 (step S24) and repeats steps S14 to S24 until i=n (Yes in step S22). Here, n is a parameter determined based on the thickness T of the workpiece W and dZ, and is an integer that satisfies the condition n≧T/dZ−1, for example. Thus, an evaluation value S(i) for each condensing position Z(i) is calculated.

次に、i=n(ステップS22のYes)になると、制御部500は、集光位置Z(i)ごとの評価値S(i)に基づいて、亀裂Kの深さ位置、すなわち、亀裂Kの下端位置及び上端位置の被加工物Wの裏面からの距離を算出する(ステップS26)。制御部500は、例えば、集光レンズ504の集光位置を、被加工物Wの裏面の界面位置Z(0)から順次移動させたときに、最初にS(i)=0となる位置Z(i)を亀裂Kの下端位置、次にS(i)=0となる位置Z(i)を亀裂Kの上端位置として検出する。また、制御部500は、S(i)=0となる位置がない場合には、S(i)の符号が反転する位置Z(i-1)及びZ(i)と、その位置における評価値S(i-1)及びS(i)から、内挿により、S=0となる位置のZ座標を求めるようにしてもよい。ステップS26で算出した亀裂Kの深さ位置は、表示部508に表示され、制御部500に設けられたストレージデバイスに記憶される。 Next, when i=n (Yes in step S22), the control unit 500 determines the depth position of the crack K, that is, the crack K is calculated from the back surface of the workpiece W at the lower end position and the upper end position of (step S26). For example, when the condensing position of the condensing lens 504 is sequentially moved from the interface position Z(0) on the back surface of the workpiece W, the control unit 500 controls the position Z where S(i)=0 first. (i) is detected as the lower end position of the crack K, and then the position Z(i) where S(i)=0 is detected as the upper end position of the crack K. FIG. Further, if there is no position where S(i)=0, the control unit 500 controls positions Z(i−1) and Z(i) where the sign of S(i) is inverted, and an evaluation value at that position. From S(i−1) and S(i), the Z coordinate of the position where S=0 may be obtained by interpolation. The depth position of the crack K calculated in step S26 is displayed on the display unit 508 and stored in the storage device provided in the control unit 500. FIG.

本実施形態によれば、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。また、本実施形態によれば、被加工物Wであるウェーハの界面の絶対位置を検出して、界面を基準とした亀裂深さを検出することが可能になる。これにより、例えば、制御部500によるステージ510等の位置制御に機械誤差が生じた場合、又はバックグラインドテープ等の付着物がある場合等、ウェーハの界面の位置がステージ510等の位置から正確に求めることが困難な場合であっても、正確に亀裂深さを検出することが可能になる。 According to this embodiment, the crack depth of the crack K formed inside the workpiece W can be detected non-destructively and accurately. Further, according to this embodiment, it is possible to detect the absolute position of the interface of the wafer, which is the workpiece W, and detect the crack depth with reference to the interface. As a result, for example, when a mechanical error occurs in the position control of the stage 510 or the like by the control unit 500, or when there is an adherent such as a back grind tape, the position of the interface of the wafer can be accurately shifted from the position of the stage 510 or the like. Even if it is difficult to obtain, it is possible to accurately detect the crack depth.

[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について、図10及び図11を参照して説明する。本実施形態では、亀裂検出を行うときに、偏射照明の方法(以下、照明方法ともいう。)を切り替えて、亀裂深さの検出を複数回行い、その複数回の検出結果の平均値を亀裂深さとして算出する。ここで、照明方法の切り替えとは、検出光L1の偏心の態様(例えば、検出光L1が出射する開口部と主光軸との距離及び位置)を切り替えることをいう。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. In the present embodiment, when performing crack detection, the method of oblique illumination (hereinafter also referred to as illumination method) is switched, the crack depth is detected a plurality of times, and the average value of the detection results of the plurality of times is calculated. Calculated as crack depth. Here, switching the illumination method means switching the eccentricity of the detection light L1 (for example, the distance and position between the opening through which the detection light L1 is emitted and the main optical axis).

図10は、本発明の第2の実施形態に係る亀裂検出装置を示すブロック図である。なお、以下の説明において、第1の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。 FIG. 10 is a block diagram showing a crack detection device according to a second embodiment of the invention. In addition, in the following description, the same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

図10に示すように、本実施形態に係る亀裂検出装置10Aは、制限部材106に代えて、制限部材108を備えている。 As shown in FIG. 10, the crack detection device 10A according to this embodiment includes a limiting member 108 instead of the limiting member 106. As shown in FIG.

制限部材108には、それぞれ開閉可能な開口部108A及び108Bが形成されている。本実施形態では、被加工物Wに対して偏射照明を行う場合に、制限部材108の開口部108A及び108Bのいずれか一方を開放することにより、検出光L1の偏心の態様を変更する。 Openings 108A and 108B that can be opened and closed are formed in the restricting member 108, respectively. In the present embodiment, when the workpiece W is subjected to polarized illumination, one of the openings 108A and 108B of the limiting member 108 is opened to change the eccentricity of the detection light L1.

次に、本実施形態に係る亀裂検出方法について、図11を参照して説明する。図11は、本発明の第2の実施形態に係る亀裂検出方法を示すフローチャートである。 Next, a crack detection method according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flow chart showing a crack detection method according to a second embodiment of the invention.

まず、制御部500は、制限部材106を検出光L1の光路から退避させた状態で、被加工物Wに検出光L1を照射する。そして、制御部500は、被加工物Wからの反射光L2を光検出器308により検出し、この光検出器308からの検出信号に基づいて、被加工物Wの裏面の界面位置Z(0)を検出する(ステップS30:界面検出工程)。 First, the control unit 500 irradiates the workpiece W with the detection light L1 while the restricting member 106 is retracted from the optical path of the detection light L1. Then, the control unit 500 detects the reflected light L2 from the workpiece W by the photodetector 308, and based on the detection signal from the photodetector 308, the interface position Z (0 ) is detected (step S30: interface detection step).

次に、制御部500は、k=1として(ステップS32)、照明方法k(k=1)を設定する(ステップS34)。ここで、照明方法1は、制限部材108の開口部108Aを開放して偏射照明を行う方法とし、照明方法2は、制限部材108の開口部108Bを開放して偏射照明を行う方法とする。 Next, the controller 500 sets k=1 (step S32) and sets the lighting method k (k=1) (step S34). Here, the illumination method 1 is a method of performing polarized illumination by opening the opening 108A of the limiting member 108, and the illumination method 2 is a method of performing polarized illumination by opening the opening 108B of the limiting member 108. do.

次に、制御部500は、照明方法1の下、第1の実施形態と同様に、亀裂深さを検出する(ステップS36からステップS50:亀裂検出工程)。ステップS36からステップS50については、図9のステップS12からS26と同様であるため、説明を省略する。 Next, the control unit 500 detects the crack depth under illumination method 1, as in the first embodiment (steps S36 to S50: crack detection step). Steps S36 to S50 are the same as steps S12 to S26 in FIG. 9, so description thereof will be omitted.

次に、制御部500は、照明方法を照明方法2に切り替える(ステップS52のNo、ステップS54及びS34)。そして、制御部500は、集光レンズ504の集光点の位置を、被加工物Wの裏面の界面位置Z(0)に移動させ、照明方法2の下、亀裂深さを検出する(ステップS36からステップS50)。 Next, the control unit 500 switches the illumination method to illumination method 2 (No in step S52, steps S54 and S34). Then, the control unit 500 moves the position of the condensing point of the condensing lens 504 to the interface position Z(0) on the back surface of the workpiece W, and detects the crack depth under the illumination method 2 (step S36 to step S50).

次に、制御部500は、各照明方法の下で算出された亀裂深さの平均値を算出する(ステップS56)。ステップS56で算出した亀裂Kの深さ位置は、表示部508に表示され、制御部500に設けられたストレージデバイスに記憶される。 Next, the control unit 500 calculates the average value of crack depths calculated under each illumination method (step S56). The depth position of the crack K calculated in step S56 is displayed on the display unit 508 and stored in the storage device provided in the control unit 500. FIG.

本実施形態によれば、偏射照明の方法を切り替えて亀裂深さを検出し、その結果の平均値を用いることにより、集光レンズ504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。 According to this embodiment, by switching the polarized illumination method to detect the crack depth and using the average value of the results, even if the alignment accuracy between the condenser lens 504 and the workpiece W is not sufficient, , the crack depth of the crack K formed inside the workpiece W can be accurately and stably detected.

なお、本実施形態では、開閉可能な2つの開口部108A及び108Bを設けたが、偏射照明のための構成は上記に限定されるものではない。例えば、制限部材108に開口部を3つ以上形成して、偏射照明の方法を3以上としてもよい。また、例えば、制限部材に設ける開口部を1つのみとして、この制限部材を主光軸AX周りに回転させることにより、偏射照明の方法を変更可能としてもよい。 Although two openings 108A and 108B that can be opened and closed are provided in this embodiment, the configuration for polarized illumination is not limited to the above. For example, three or more openings may be formed in the restricting member 108 to provide three or more oblique illumination methods. Also, for example, the limiting member may have only one opening, and the polarized illumination method may be changed by rotating the limiting member around the main optical axis AX.

また、上記の各実施形態では、制限部材106を用いて検出光L1の一部を遮光することにより偏射照明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、光源部100の光源102を主光軸AXからずらして配置することにより、偏射照明を行ってもよい。この場合、光源102の光軸は主光軸AXと平行であることが好ましい。また、第2の実施形態では、主光軸AXからずれた複数の位置にそれぞれ光源102を設けるようにしてもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the limiting member 106 is used to block part of the detection light L1 for polarized illumination, but the present invention is not limited to this. For example, polarized illumination may be performed by displacing the light source 102 of the light source unit 100 from the main optical axis AX. In this case, the optical axis of the light source 102 is preferably parallel to the main optical axis AX. Also, in the second embodiment, the light sources 102 may be provided at a plurality of positions shifted from the main optical axis AX.

また、上記の各実施形態では、亀裂検出用光学系400に光検出器を2つ設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ハーフミラー404、光検出器406及び408に代えて、受光面が2つに分割された2分割フォトディテクタを1つ設け、各受光面の出力から評価値Sを算出してもよい。また、受光面が照明方法の種類に応じた数に分割されたフォトディテクタを用いてもよい。 In each of the above-described embodiments, two photodetectors are provided in the crack detection optical system 400, but the present invention is not limited to this. For example, instead of the half mirror 404 and the photodetectors 406 and 408, one split photodetector whose light receiving surface is divided into two may be provided, and the evaluation value S may be calculated from the output of each light receiving surface. Also, a photodetector having a light receiving surface divided into a number corresponding to the type of illumination method may be used.

また、検出光L1及び反射光L2の導光のための構成はあくまで一例であって、上記の各実施形態に限定されるものではない。例えば、ミラー204を設けずに、光源102、集光レンズ504及び被加工物Wが載置されるステージ510を一直線上に配置することも可能である。 Also, the configuration for guiding the detection light L1 and the reflected light L2 is merely an example, and is not limited to the above embodiments. For example, without providing the mirror 204, the light source 102, the condenser lens 504, and the stage 510 on which the workpiece W is placed can be arranged in a straight line.

10、10A…亀裂検出装置、100…光源部、102…光源、104…コリメートレンズ、106、108…制限部材、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…リレーレンズ、306…ハーフミラー、308…光検出器、400…亀裂検出用光学系、402…リレーレンズ、404…ハーフミラー、406、408…光検出器、500…制御部、502…フォーカス調整機構、504…集光レンズ、506…操作部、508…表示部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10A... Crack detection apparatus 100... Light source part 102... Light source 104... Collimating lens 106, 108... Limiting member 200... Illumination optical system 202... Relay lens 204... Mirror 206... Relay lens 300 Interface detection optical system 302 Half mirror 304 Relay lens 306 Half mirror 308 Photodetector 400 Crack detection optical system 402 Relay lens 404 Half mirror 406, 408 Photodetector 500 Control unit 502 Focus adjustment mechanism 504 Collecting lens 506 Operation unit 508 Display unit

Claims (6)

主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に集光させる集光レンズと、
前記主光軸に沿って出射された検出光を前記被加工物に照射して前記被加工物からの第1の反射光を検出し、前記第1の反射光に対応する検出信号に基づき、前記被加工物の表面又は裏面を示す界面位置を検出する界面検出手段と、
前記主光軸から偏心した検出光により前記被加工物を偏射照明して前記被加工物からの第2の反射光を検出し、前記第2の反射光に対応する検出信号に基づき、前記界面位置を基準として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、
を備える亀裂検出装置。
a light source unit that emits detection light along a main optical axis;
a condensing lens having a lens optical axis coaxial with the main optical axis and condensing the detection light emitted from the light source unit onto a workpiece;
irradiating the workpiece with detection light emitted along the main optical axis to detect a first reflected light from the workpiece; based on a detection signal corresponding to the first reflected light, interface detection means for detecting an interface position indicating the front surface or the back surface of the workpiece;
detecting second reflected light from the workpiece by illuminating the workpiece with detection light decentered from the main optical axis; crack detection means for detecting a crack depth of a crack formed inside the workpiece with reference to the interface position;
A crack detection device comprising:
前記界面検出手段は、
前記第1の反射光を受光する受光面を有する光検出器と、
前記受光面側に配置され、前記受光面に入射する前記第1の反射光の一部を遮光するピンホールパネルとを備え、
前記ピンホールパネルに形成されたピンホールは、前記集光レンズの集光点の位置と光学的に共役関係になるように配置されており、
前記界面検出手段は、前記ピンホールを通過した前記第1の反射光に基づいて、前記界面位置を検出する、
請求項1記載の亀裂検出装置。
The interface detection means is
a photodetector having a light receiving surface that receives the first reflected light;
a pinhole panel arranged on the light receiving surface side and shielding part of the first reflected light incident on the light receiving surface;
The pinholes formed in the pinhole panel are arranged so as to be in an optically conjugate relationship with the position of the condensing point of the condensing lens,
The interface detection means detects the interface position based on the first reflected light that has passed through the pinhole.
A crack detection device according to claim 1.
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又は2記載の亀裂検出装置。
Condensing point changing means for changing the condensing point of the condensing lens in the thickness direction of the workpiece,
The crack detection means detects the crack depth of the crack based on the change in the detection signal when the condensing point of the condensing lens is changed in the thickness direction of the workpiece by the condensing point changing means. to detect the
The crack detection device according to claim 1 or 2.
前記光源部は、開口部を有し、前記検出光の一部を遮光する制限部材を備え、
前記光源部の光源光軸から偏心した位置に前記開口部を位置させることにより、前記検出光を前記主光軸に対して偏心させる、
請求項1から3のいずれか1項記載の亀裂検出装置。
The light source unit has an opening and includes a limiting member that blocks part of the detection light,
The detection light is decentered with respect to the main optical axis by positioning the opening at a position decentered from the light source optical axis of the light source unit;
A crack detection device according to any one of claims 1 to 3.
前記亀裂検出手段は、前記検出光の偏射照明の方法を切り替えて前記亀裂深さを複数回検出し、前記複数回の亀裂深さの検出結果の平均値を算出する、
請求項1から4のいずれか1項記載の亀裂検出装置。
The crack detection means detects the crack depth multiple times by switching the method of polarized illumination of the detection light, and calculates the average value of the detection results of the multiple crack depths.
A crack detection device according to any one of claims 1 to 4.
光源部から主光軸に沿って出射された検出光を被加工物に照射して前記被加工物からの第1の反射光を検出し、前記第1の反射光に対応する検出信号に基づき、前記被加工物の表面又は裏面を示す界面位置を検出する界面検出工程と、
前記光源部から出射され、前記主光軸から偏心した検出光により前記被加工物を偏射照明して前記被加工物からの第2の反射光を検出し、前記第2の反射光に対応する検出信号に基づき、前記界面位置を基準として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、
を備える亀裂検出方法。
detecting the first reflected light from the workpiece by irradiating the workpiece with the detection light emitted along the main optical axis from the light source, and detecting the first reflected light from the workpiece, based on the detection signal corresponding to the first reflected light; , an interface detection step of detecting an interface position indicating the front surface or the back surface of the workpiece;
A second reflected light from the workpiece is detected by detecting the second reflected light from the workpiece by polarizing illumination of the workpiece with detection light that is emitted from the light source unit and decentered from the main optical axis, and corresponds to the second reflected light. a crack detection step of detecting a crack depth of a crack formed inside the workpiece with reference to the interface position based on the detection signal;
A crack detection method comprising:
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