JP7373105B2 - 亀裂検出装置及び方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態に係る亀裂検出装置の概略を示した構成図である。図1に示すように、第1の実施形態に係る亀裂検出装置10は、被加工物Wに対して検出光L1を照射し、被加工物Wからの反射光L2を検出することで、被加工物Wの内部に形成された亀裂Kの亀裂深さの測定を行う装置である。なお、亀裂検出装置10は、被加工物Wの内部に改質領域を形成するレーザーダイシング装置(不図示)と組み合わされたものであるが、図1では、図面の複雑化を避けるため、本発明の説明を行う上で必要な亀裂検出装置に係る構成要素のみを図示している。また、本実施形態においては、亀裂Kの亀裂深さとは、被加工物Wの裏面から亀裂Kの下端位置もしくは上端位置までの距離を示すものとして説明するが、もちろん、これに限定されるものではなく、被加工物Wの表面(検出光照射面)からの距離としてもよい。
図2及び図3は、本発明の第1の実施形態に係る遮光手段(遮光板)を説明するための図である。以下の説明では、光の進行方向をz方向とするxyz直交座標系を用いて説明する。なお、図2及び図3では、光路を簡略化するために、ダイクロイックミラー18及びフォーカス調整機構28等の一部の光学部材を省略している。
式(1)において、S=0の条件を満たすとき、すなわち、フォトディテクタ26A及び26Bにより受光される光量が一致するとき、集光レンズ20の集光点と亀裂下端位置(又は亀裂上端位置)とが一致した状態を示す。
次に、第1の実施形態に係る亀裂検出方法について、図4及び図5を参照して説明する。図4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。なお、本実施形態では、集光レンズ20の集光点は被加工物Wの厚さ方向(Z方向)に予め設定された走査間隔Δzで走査が行われ、その走査範囲における各走査位置をZi(i=1,2,…,n)とする(但し、nは自然数とする)。また、集光レンズ20の集光点の走査範囲は検出対象となる亀裂Kの亀裂深さに応じて設定され、例えば、被加工物Wの厚さ方向の全範囲に設定されていてもよいし、その一部範囲に設定されていてもよい。例えば、亀裂Kの亀裂深さとして亀裂下端位置のみを検出する場合には、被加工物Wの深い位置(裏面に近い側)の一部範囲に走査範囲を限定することで検出効率を向上させることができる。
まず、操作部により亀裂検出処理の開始が指示されると、制御部30は、アライメント機構29を制御にして、集光レンズ20を水平方向に移動させることにより被加工物Wと集光レンズ20との相対的な位置合わせ(アライメント)を行う(アライメント工程)。
次に、制御部30は、変数kを1に設定し(k=1)、変数iを1に設定する(i=1)。
次に、制御部30は、フォーカス調整機構28のレンズ駆動部を制御して、集光レンズ20の集光点をZiに設定する。例えば、1回目の走査が行われる場合(i=1の場合)には、集光レンズ20の集光点を走査開始位置Z1に設定する。2回目以降の走査が行われる場合(i≧2の場合)には、集光レンズ20の集光点の深さ位置(Z方向位置)をZi=Zi-1+Δzに設定する(集光点変更工程)。
次に、第1裏面反射光及び第2裏面反射光の検出を行う(光検出工程)。図5は、本発明の第1の実施形態に係る光検出工程を示すフローチャートである。
次に、制御部30は、ステップS18で取得した検出信号D1、D2に基づき、現在の走査位置(集光レンズ20の集光点)Ziに対応する評価値Siを算出する。なお、評価値Siは、式(2)によって算出される。なお、制御部30は、算出した評価値Siを図示しない記憶部に記憶する。
(ステップS22)
次に、制御部30は、変数i=nであるか否かを判断する。i=nでない場合(すなわち、変数iがn未満である場合)にはステップS24に進み、i=nである場合にはステップS26に進む。
ステップS22においてi=nでない場合には、制御部30は、iを1つインクリメントして(i=i+1)、ステップS14に戻り、ステップS14からステップS22までの処理を繰り返し行う。
ステップS22においてi=nである場合には、制御部30は、ステップS20において走査位置Zi毎に算出した評価値Siに基づき、被加工物Wの内部に形成された亀裂Kの亀裂深さを検出する(亀裂検出工程)。
次に、制御部30は、k=2であるか否かを判断する。k=2でない場合にはステップS30に進み、k=2である場合にはステップS32に進む。
ステップS28においてk=2でない場合には、kを1つインクリメントして(k=k+1)、ステップS14に戻り、第2光源32Bを用いて、ステップS14からステップS26までの処理を繰り返し行う。
次に、制御部30は、第1光源32Aを用いて検出した亀裂Kの亀裂深さ(第1亀裂深さ)dAと、第2光源32Bを用いて検出した亀裂Kの亀裂深さ(第2亀裂深さ)dBとの平均値dM(=(dA+dB)/2)を真の亀裂深さ(亀裂下端位置)として算出する。なお、制御部30は、被加工物Wの内部に形成された亀裂Kの亀裂深さの検出結果として、上述のようにして算出した真の亀裂深さdMを図示しない表示装置(モニタ)に表示する。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。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。
そして、図6に示すように、フォトディテクタ26A及び26Cにより、それぞれ第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mr(1)を検出する(ステップS62:検出工程)。一方、k=2の場合には、図7に示すように、フォトディテクタ26C及び26Aにより、それぞれ第1裏面反射光Mt(2)及び第2裏面反射光Mr(2)を検出する。
第1及び第2の実施形態では、亀裂Kに当たらずに被加工物Wの裏面で反射した非反射光成分(第1裏面反射光Mt(1)及びMt(2))と、亀裂Kで全反射された反射光成分(第2裏面反射光Mr(1)及びMr(2))を用いて評価値S(式(1)及び(2)参照)を算出したが、本発明はこれに限定されない。例えば、亀裂Kの面が荒れている場合には反射光成分の測定精度が低下する場合がある。このため、非反射光成分のみを用いて亀裂検出を行うことが考えられる。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。以下の説明において、第1及び第2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。
まず、操作部により亀裂検出処理の開始が指示されると、制御部30は、アライメント機構29を制御にして、集光レンズ20を水平方向に移動させることにより被加工物Wと集光レンズ20との相対的な位置合わせ(アライメント)を行う(アライメント工程)。
次に、制御部30は、変数iを1に設定する(i=1)。
次に、制御部30は、フォーカス調整機構28のレンズ駆動部を制御して、集光レンズ20の集光点をZiに設定する。例えば、1回目の走査が行われる場合(i=1の場合)には、集光レンズ20の集光点を走査開始位置Z1に設定する。2回目以降の走査が行われる場合(i≧2の場合)には、集光レンズ20の集光点の深さ位置(Z方向位置)をZi=Zi-1+Δzに設定する(集光点変更工程)。
次に、第1裏面反射光及び第2裏面反射光の検出を行う(光検出工程)。図12は、本発明の第3の実施形態に係る光検出工程を示すフローチャートである。
次に、制御部30は、変数i=nであるか否かを判断する。i=nでない場合(すなわち、変数iがn未満である場合)にはステップS80に進み、i=nである場合にはステップS82に進む。
ステップS78においてi=nでない場合には、制御部30は、iを1つインクリメントして(i=i+1)、ステップS74に戻り、ステップS74からステップS80までの処理を繰り返し行う。
ステップS78においてi=nである場合には、制御部30は、ステップS76において走査位置Zi毎に算出した検出信号Di(1)及びDi(2)に基づき、被加工物Wの内部に形成された亀裂Kの亀裂深さを検出する(亀裂検出工程)。検出信号Di(1)及びDi(2)が、それぞれ検出信号の出力の最大値Dmaxの2分の1となる深さdA及びdBを亀裂下端位置又は亀裂上端位置として検出する。
次に、制御部30は、第1光源32Aを用いて検出した亀裂Kの亀裂深さ(第1亀裂深さ)dAと、第2光源32Bを用いて検出した亀裂Kの亀裂深さ(第2亀裂深さ)dBとの平均値dM(=(dA+dB)/2)を真の亀裂深さ(亀裂下端位置)として算出する。なお、制御部30は、被加工物Wの内部に形成された亀裂Kの亀裂深さの検出結果として、上述のようにして算出した真の亀裂深さdMを図示しない表示装置(モニタ)に表示する。
Claims (6)
- 主光軸に対して平行であって前記主光軸から偏心した光源光軸に沿って検出光を出射する光源部と、
前記主光軸と同軸のレンズ光軸を有し、前記光源部から出射した前記検出光を被加工物の内部に集光させる集光レンズと、
前記集光レンズの集光点と共役な位置に配置されており、前記主光軸に対して、前記検出光のうち前記被加工物の表面で反射された表面反射光が到達する側の領域を遮蔽して前記表面反射光を遮光する遮光手段と、
前記検出光のうち前記被加工物の裏面で反射された裏面反射光を検出し、検出した光に対応する検出信号を発生する光検出手段と、
前記検出信号に基づき、前記被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを検出する亀裂検出手段と、
を備える亀裂検出装置。 - 前記遮光手段は、前記集光レンズの集光点位置において、前記主光軸に対して、前記検出光が入射する側の領域と共役な領域を遮蔽する、
請求項1記載の亀裂検出装置。 - 前記光源部は、
前記主光軸に対して平行であって前記主光軸に対して一方向に偏心した位置に配置された第1光源光軸に沿って第1検出光を出射する第1光源と、
前記主光軸に対して平行であって前記主光軸に対して前記一方向とは反対側の他方向に偏心した位置に配置された第2光源光軸に沿って第2検出光を出射する第2光源とを備え、
前記遮光手段はミラーであり、
前記光検出手段は、前記ミラーに対して前記主光軸に沿う後方側に配置された第1検出器と、前記ミラーにより分岐された光路の下流側に配置された第2検出器とを備え、
前記第1検出器は、前記第1検出光のうち、前記亀裂に当たらずに前記被加工物の裏面で反射された裏面反射光を検出し、
前記第2検出器は、前記第2検出光のうち、前記亀裂に当たらずに前記被加工物の裏面で反射された裏面反射光を検出する、
請求項1又は2記載の亀裂検出装置。 - 前記第1光源及び第2光源からそれぞれ出射される第1検出光及び第2検出光は、互いに直交する直線偏光であり、
前記第1検出器の上流側に配置され、前記第1検出光と偏光方向が同じ第1偏光子と、
前記第2検出器の上流側に配置され、前記第2検出光と偏光方向が同じ第2偏光子と、
をさらに備える、請求項3記載の亀裂検出装置。 - 前記第1光源及び前記第2光源は、前記第1検出光及び前記第2検出光を同時に出射し、
前記第1検出器及び前記第2検出器は、同時に出射された前記第1検出光及び前記第2検出光のうち、前記亀裂に当たらずに前記被加工物の裏面で反射された裏面反射光を検出する、
請求項4記載の亀裂検出装置。 - 主光軸に対して平行であって前記主光軸から偏心した光源光軸の方向に沿って検出光を出射する検出光出射工程と、
前記主光軸と同軸のレンズ光軸を有する集光レンズにより前記検出光を被加工物の内部に集光させる集光工程と、
前記集光レンズの集光点と共役な位置に配置されており、前記主光軸に対して、前記検出光のうち前記被加工物の表面で反射された表面反射光が到達する側の領域を遮蔽して前記表面反射光を遮光し、前記検出光のうち前記被加工物の裏面で反射された裏面反射光を検出し、検出した光に対応する検出信号を発生する光検出工程と、
前記検出信号に基づき、前記被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを検出する亀裂検出工程と、
を備える亀裂検出方法。
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