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JP7648902B2 - Crack detection apparatus and method - Google Patents
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JP7648902B2 - Crack detection apparatus 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、切断予定ラインに沿って被加工物の内部に切断の起点となるレーザー加工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。レーザー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, there is known a laser processing device (also called a laser dicing device) that focuses a laser beam inside a substrate such as a silicon wafer or a glass wafer (hereinafter referred to as the "workpiece") along a planned cutting line, and forms a laser processing area that serves as the starting point for cutting inside the workpiece along the planned cutting line. The workpiece with the laser processing area formed is then cut along the planned cutting line by a cutting process such as expanding or breaking, and separated into individual chips.

ところで、レーザー加工装置により被加工物にレーザー加工領域を形成すると、そのレーザー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。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レーザー加工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。 When a laser processing area is formed on a workpiece using a laser processing device, a crack propagates from the laser processing area in the thickness direction of the workpiece. If the crack reaches the surface (laser light incident surface) of the workpiece or the back surface on the opposite side, the workpiece can be properly divided into chips in the cutting process. The reason for this is that a crack formed inside the workpiece becomes the starting point when dividing the workpiece, and the degree of propagation of the crack determines the division rate of the workpiece. In addition, in the case of a thick workpiece, the crack may not reach the surface or back surface of the workpiece, so whether or not the laser processing area has been properly formed may not necessarily be determined based on whether or not the crack has reached the surface or back surface of the workpiece.

したがって、レーザー加工装置によりレーザー加工領域を形成した後、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レーザー加工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、被加工物の内部にレーザー加工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、又は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レーザー加工領域の不良箇所の発生を低減させることができる。不良箇所のレーザー加工領域を再加工する場合には、不良箇所の発生を低減させることによって、再加工に要する時間の損失も低減させることができる。 Therefore, after forming the laser processing area by the laser processing device, before the cutting process, it is possible to accurately predict whether the laser processing area that is the starting point for cutting the workpiece has been properly formed, that is, by detecting the crack depth of the crack formed inside the workpiece. If there is a part inside the workpiece where the laser processing area is not properly formed, it is possible to reprocess only that part again by the laser processing device, or to change the cutting method in the cutting process. This makes it possible to eliminate the loss of chips in the subsequent cutting process. In addition, it is possible to correct the processing conditions in the laser processing device by referring to the occurrence of defective parts, etc., and to reduce the occurrence of defective parts in the laser processing area in the workpiece to be processed thereafter. When the laser processing area of the defective part is reprocessed, the loss of time required for reprocessing can also be reduced by reducing the occurrence of defective parts.

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。 Meanwhile, evaluation of cracks that occur inside workpieces has traditionally been performed by cutting and polishing the sample, or by observation under limited conditions. This has made it difficult to apply this method to processing processes that use laser processing equipment.

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 technology has been proposed for non-destructively inspecting cracks formed inside a workpiece (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に開示された技術では、被加工物の内部の亀裂を偏射照明して、亀裂が形成された領域において、亀裂に当たらずに被加工物の裏面で反射した光を検出し、亀裂により入射光が散乱されることに起因する検出光量の低下を利用して亀裂の検査を行っている。 The technology disclosed in Patent Document 1 uses oblique illumination of cracks inside a workpiece, and in the area where the cracks are formed, detects light that does not hit the crack but is reflected from the back surface of the workpiece, and inspects the cracks by utilizing the reduction in the amount of detected light caused by the crack scattering the incident light.

特開2017-133997号公報JP 2017-133997 A

特許文献1に示すように、被加工物の内部に入射した光のうち、亀裂に当たらずに被加工物の裏面で反射した光を検出する場合、被加工物の表面で反射された反射光が外乱光(ノイズ)になるという問題がある。 As shown in Patent Document 1, when detecting light that is incident on the inside of a workpiece and is reflected from the back surface of the workpiece without hitting a crack, there is a problem in that the light reflected from the surface of the workpiece becomes disturbance light (noise).

図10は、被加工物の内部の亀裂を偏射照明した場合における被加工物からの反射光を示す断面図である。図10に示すように、集光レンズにより被加工物Wの内部の亀裂Kに対して光を集光させた場合、亀裂Kに当たらずに被加工物Wの裏面で反射した光(以下、裏面反射光Mt(1)及びMt(2)という。)は、被加工物Wの裏面側で反射されて被加工物Wの表面側に戻り、検出光学系へ導かれる。そして、被加工物Wの内部に入射した光の一部が亀裂Kに当たると、裏面反射光Mt(1)及びMt(2)の検出光量が低下する。したがって、裏面反射光Mt(1)及びMt(2)の検出光量の変化に基づいて、亀裂Kの深さ位置を検出することができる。 Figure 10 is a cross-sectional view showing the reflected light from the workpiece when the crack inside the workpiece is illuminated with an oblique light. As shown in Figure 10, when light is focused on a crack K inside the workpiece W by a focusing lens, the light reflected on the back surface of the workpiece W without hitting the crack K (hereinafter referred to as back surface reflected light Mt (1) and Mt (2)) is reflected on the back surface side of the workpiece W and returns to the front surface side of the workpiece W and is guided to the detection optical system. Then, when a part of the light that entered the inside of the workpiece W hits the crack K, the detected light amount of the back surface reflected light Mt (1) and Mt (2) decreases. Therefore, the depth position of the crack K can be detected based on the change in the detected light amount of the back surface reflected light Mt (1) and Mt (2).

ここで、被加工物Wに照射された光の一部は被加工物Wの表面で反射される。以下、被加工物Wの表面で反射される光を表面反射光N(1)及びN(2)という。この表面反射光N(1)及びN(2)を裏面反射光Mt(1)及びMt(2)からそれぞれ分離することができない場合、表面反射光N(1)及びN(2)が外乱光(ノイズ)となって、裏面反射光Mt(1)及びMt(2)の検出光量の変化を正確に測定することができない。 Here, a portion of the light irradiated to the workpiece W is reflected by the surface of the workpiece W. Hereinafter, the light reflected by the surface of the workpiece W is referred to as surface reflected light N(1) and N(2). If it is not possible to separate the surface reflected light N(1) and N(2) from the back surface reflected light Mt(1) and Mt(2), respectively, the surface reflected light N(1) and N(2) will become disturbance light (noise), and the change in the detected light amount of the back surface reflected light Mt(1) and Mt(2) cannot be accurately measured.

そこで、特許文献1では、集光レンズの集光点と共役な位置に視野絞り(開口絞り)を配置することにより、表面反射光N(1)及びN(2)の光検出器への入射を制限している。 Therefore, in Patent Document 1, a field stop (aperture stop) is placed at a position conjugate with the focal point of the focusing lens to limit the incidence of the surface reflected light N(1) and N(2) on the photodetector.

図10の(a)は、検出光の集光位置が被加工物Wの裏面寄り(-Z側)にある場合を示しており、(b)は、検出光の集光位置が被加工物Wの表面寄り(+Z側)にある場合を示している。なお、図10に示す一点鎖線Lは、被加工物Wの深さ方向(Z方向)の中央位置を示す平面である。また、符号FS10及びFS12は、集光レンズの集光位置を示す焦点面を示している。 10A shows a case where the condensing position of the detection light is closer to the back surface (-Z side) of the workpiece W, and FIG. 10B shows a case where the condensing position of the detection light is closer to the front surface (+Z side) of the workpiece W. The dashed dotted line L D shown in FIG. 10 is a plane indicating the center position in the depth direction (Z direction) of the workpiece W. Also, symbols FS10 and FS12 indicate focal planes indicating the condensing positions of the condenser lenses.

図10(a)に示すように、検出光の集光位置の深さ位置が平面Lよりも裏面側(-Z側)の場合、焦点面FS10において、裏面反射光Mt(1)の光線高hMt(1)が表面反射光N(1)の光線高hN(1)より低い。このため、集光レンズの集光点と共役な位置に配置された視野絞りの開口の大きさを適切に調整することにより両者を分離することが可能である。 10A, when the depth position of the condensing position of the detection light is on the back side (-Z side) of the plane LD , the ray height hMt(1) of the back-surface reflected light Mt(1) is lower than the ray height hN(1) of the front-surface reflected light N (1 ) at the focal plane FS10 . For this reason, it is possible to separate the two by appropriately adjusting the size of the opening of the field stop, which is placed at a position conjugate with the condensing point of the condenser lens.

一方、図10(b)に示すように、検出光の集光位置の深さ位置が平面Lよりも表面側(+Z側)の場合、焦点面FS12において、裏面反射光Mt(2)の光線高hMt(2)が表面反射光N(2)の光線高hN(2)がより高い。このため、視野絞りを絞っていったとしても、表面反射光N(2)が除去されるより先に裏面反射光Mt(2)の方が除去されてしまうので、視野絞りでは、両者を分離することが困難である。 10B, when the depth position of the condensing position of the detection light is closer to the front surface (+Z side) than the plane LD , the ray height hMt( 2 ) of the back surface reflected light Mt(2) is higher than the ray height hN(2) of the front surface reflected light N (2) at the focal plane FS12. For this reason, even if the field stop is narrowed, the back surface reflected light Mt(2) is removed before the front surface reflected light N(2) is removed, making it difficult to separate the two with the field stop.

このため、検出光の集光位置の深さ位置が表面寄り(+Z側)にある場合には、表面反射光N(2)を裏面反射光Mt(2)から分離することができず、亀裂Kの深さ位置の測定精度が低下あるいは測定不能になるという問題がある。 For this reason, if the depth position of the focused position of the detection light is closer to the surface (+Z side), the surface reflected light N(2) cannot be separated from the back surface reflected light Mt(2), resulting in a problem that the measurement accuracy of the depth position of the crack K decreases or becomes impossible to measure.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、亀裂の深さ位置に関わらず、亀裂の深さ位置を精度よく測定することが可能な亀裂検出装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a crack detection device and method that can accurately measure the depth position of a crack regardless of the crack depth position.

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、偏光方向が互いに直交する第1検出光及び第2検出光を出射する光源部であって、主光軸に対して平行かつ主光軸に対して一方向に偏心した第1光源光軸に沿って第1検出光を出射し、主光軸に対して平行かつ主光軸に対して一方向とは反対側の他方向に偏心した第2光源光軸に沿って第2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第1検出光及び第2検出光を被加工物の内部に集光させる集光レンズと、集光レンズの集光点と共役な位置に配置された分岐ミラーと、分岐ミラーに対して主光軸に沿う下流側に配置され、第1検出光のうち、被加工物の内部に形成された亀裂に当たらずに被加工物の裏面で反射された第1裏面反射光を検出する第1検出器と、分岐ミラーにより分岐された光路の下流側に配置され、第2検出光のうち、亀裂に当たらずに被加工物の裏面で反射された第2裏面反射光を検出する第2検出器と、第1検出器及び第2検出器からの検出信号に基づき、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 solve the above problem, the crack detection device according to the first aspect of the present invention comprises a light source unit that emits a first detection light and a second detection light whose polarization directions are orthogonal to each other, the light source unit emitting the first detection light along a first light source optical axis that is parallel to the main optical axis and eccentric in one direction relative to the main optical axis, and emitting the second detection light along a second light source optical axis that is parallel to the main optical axis and eccentric in the other direction opposite to the one direction relative to the main optical axis, a focusing lens that has a lens optical axis coaxial with the main optical axis and focuses the first detection light and the second detection light emitted from the light source unit inside the workpiece, and a focusing lens that focuses the first detection light and the second detection light emitted from the light source unit inside the workpiece. The system includes a branching mirror arranged at a position conjugate with the focal point of the optical lens, a first detector arranged downstream along the main optical axis from the branching mirror and detecting a first back-reflected light of the first detection light that is reflected by the back surface of the workpiece without hitting a crack formed inside the workpiece, a second detector arranged downstream of the optical path branched by the branching mirror and detecting a second back-reflected light of the second detection light that is reflected by the back surface of the workpiece without hitting a crack, and a crack detection means that detects the crack depth of the crack based on the detection signals from the first detector and the second detector.

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、分岐ミラーに対して主光軸に沿う下流側に配置され、第1検出光と偏光方向が同じ第1偏光子と、分岐ミラーにより分岐された光路の下流側に配置され、第2検出光と偏光方向が同じ第2偏光子とを備え、第1検出器及び第2検出器は、それぞれ第1偏光子及び第2偏光子の下流側に配置される。 The crack detection device according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, includes a first polarizer that is arranged downstream along the main optical axis relative to the branching mirror and has the same polarization direction as the first detection light, and a second polarizer that is arranged downstream of the optical path branched by the branching mirror and has the same polarization direction as the second detection light, and the first detector and the second detector are arranged downstream of the first polarizer and the second polarizer, respectively.

本発明の第3の態様に係る亀裂検出装置は、第1の態様において、分岐ミラーにより分岐された光路の下流側に配置され、第1検出光のうち、亀裂に当たった後に被加工物の裏面で反射された第1亀裂反射光を検出する第3検出器と、分岐ミラーに対して主光軸に沿う下流側に配置され、第2検出光のうち、亀裂に当たった後に被加工物の裏面で反射された第2亀裂反射光を検出する第4検出器と、第1検出器及び第3検出器の上流側に配置され、第1裏面反射光を第1検出器に導光し、第2亀裂反射光を第3検出器に導光する第1偏光ビームスプリッタと、第2検出器及び第4検出器の上流側に配置され、第2裏面反射光を第2検出器に導光し、第1亀裂反射光を第4検出器に導光する第2偏光ビームスプリッタとを備え、亀裂検出手段は、第1検出器、第2検出器、第3検出器及び第4検出器からの検出信号に基づき、亀裂の亀裂深さを検出する。 In the third aspect of the present invention, the crack detection device according to the first aspect includes a third detector arranged downstream of the optical path branched by the branching mirror and detecting the first crack reflected light reflected by the back surface of the workpiece after hitting the crack, a fourth detector arranged downstream along the main optical axis relative to the branching mirror and detecting the second crack reflected light reflected by the back surface of the workpiece after hitting the crack, a first polarizing beam splitter arranged upstream of the first detector and the third detector and guiding the first back surface reflected light to the first detector and the second crack reflected light to the third detector, and a second polarizing beam splitter arranged upstream of the second detector and the fourth detector and guiding the second back surface reflected light to the second detector and the first crack reflected light to the fourth detector, and the crack detection means detects the crack depth of the crack based on the detection signals from the first detector, the second detector, the third detector, and the fourth detector.

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、集光レンズの集光点が被加工物の表面又は裏面に一致した場合にのみ、第1裏面反射光及び第2裏面反射光を検出可能なコンフォーカル検出器と、コンフォーカル検出器からの検出信号に基づいて、被加工物の表面又は裏面の位置を検出する界面検出手段とを備える。 The crack detection device according to the fourth aspect of the present invention is any of the first to third aspects, and includes a confocal detector capable of detecting the first back surface reflected light and the second back surface reflected light only when the focusing point of the focusing lens coincides with the front surface or back surface of the workpiece, and an interface detection means for detecting the position of the front surface or back surface of the workpiece based on the detection signal from the confocal detector.

本発明の第5の態様に係る亀裂検出方法は、偏光方向が互いに直交する第1検出光及び第2検出光であって、主光軸に対して平行かつ主光軸に対して一方向に偏心した第1光源光軸に沿って第1検出光を出射し、主光軸に対して平行かつ主光軸に対して一方向とは反対側の他方向に偏心した第2光源光軸に沿って第2検出光を出射する検出光出射工程と、主光軸と同軸のレンズ光軸を有する集光レンズにより、第1検出光及び第2検出光を被加工物の内部に集光させる集光工程と、集光レンズの集光点と共役な位置に配置された分岐ミラーに対して主光軸に沿う下流側に配置された第1検出器により、第1検出光のうち、被加工物の内部に形成された亀裂に当たらずに被加工物の裏面で反射された第1裏面反射光を検出する第1の光検出工程と、分岐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検出器により、第2検出光のうち、亀裂に当たらずに被加工物の裏面で反射された第2裏面反射光を検出する第2の光検出工程と、第1検出器及び第2検出器からの検出信号に基づき、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 fifth aspect of the present invention includes a detection light emission process for emitting a first detection light and a second detection light having mutually orthogonal polarization directions along a first light source optical axis that is parallel to the main optical axis and eccentric in one direction relative to the main optical axis, and emitting a second detection light along a second light source optical axis that is parallel to the main optical axis and eccentric in the other direction opposite to the main optical axis, a focusing process for focusing the first detection light and the second detection light inside the workpiece by a focusing lens having a lens optical axis coaxial with the main optical axis, and a focusing point of the focusing lens arranged at a position conjugate with the focusing point of the focusing lens. The system includes a first optical detection process in which a first detector arranged downstream along the main optical axis from the splitting mirror detects a first back-side reflected light of the first detection light that is reflected by the back side of the workpiece without hitting a crack formed inside the workpiece, a second optical detection process in which a second detector arranged downstream of the optical path split by the splitting mirror detects a second back-side reflected light of the second detection light that is reflected by the back side of the workpiece without hitting a crack, and a crack detection process in which the crack depth is detected based on the detection signals from the first and second detectors.

本発明によれば、分岐ミラーにより、外乱光となる表面反射光を確実に除去することができるので、亀裂が表面寄りにある場合であっても、亀裂の深さを正確に検出することが可能になる。 According to the present invention, the branching mirror can reliably remove surface reflected light that becomes disturbance light, making it possible to accurately detect the depth of a crack even if the crack is close to the surface.

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。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a crack detection device according to a first embodiment. 図2は、本発明の第1の実施形態に係る亀裂検出装置における光学系(照明光学系及び検出光学系)を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the optical system (illumination optical system and detection optical system) in the crack detection device according to the first embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第1の実施形態に係る亀裂検出装置における光学系(照明光学系及び検出光学系)を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the optical system (illumination optical system and detection optical system) in the crack detection device according to the first embodiment of the present invention. 図4は、フォトディテクタ(第1検出器及び第2検出器)並びにコンフォーカル検出器からの出力のシミュレーション結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the simulation results of the outputs from the photodetectors (the first detector and the second detector) and the confocal detector. 図5は、第1検出光および第2検出光から得られる第1裏面反射光の幾何光学的な光線追跡によるシミュレーション結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a simulation result by geometrical optics ray tracing of the first rear-surface reflected light obtained from the first detected light and the second detected light. 図6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. 6 is a flowchart showing a crack detection method according to the first embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第2の実施形態に係る亀裂検出装置の検出光学系のうち、フォトディテクタ(第1検出器)の近傍の構成をそれぞれ拡大して示した図である。FIG. 7 is an enlarged view showing the configuration near a photodetector (first detector) in the detection optical system of a crack detection device according to a second embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第2の実施形態に係る亀裂検出装置の検出光学系のうち、フォトディテクタ(第2検出器)の近傍の構成をそれぞれ拡大して示した図である。FIG. 8 is an enlarged view showing the configuration near the photodetector (second detector) in the detection optical system of the crack detection device according to the second embodiment of the present invention. 図9は、フォトディテクタ(第1検出器及び第3検出器)からの出力のシミュレーション結果を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a simulation result of the output from the photodetectors (the first detector and the third detector). 図10は、被加工物の内部の亀裂を偏射照明した場合における被加工物からの反射光を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing light reflected from a workpiece when a crack inside the workpiece is obliquely illuminated.

以下、添付図面に従って本発明に係る亀裂検出装置の実施の形態について説明する。 Below, an embodiment of the crack detection device according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.

[第1の実施形態]
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の亀裂深さの検出と、被加工物Wの界面(表面及び裏面の位置)の検出を行う装置である。
[First embodiment]
Fig. 1 is a schematic diagram showing a crack detection device according to the first embodiment. As shown in Fig. 1, the crack detection device 10 according to the first embodiment is a device that detects the crack depth of a crack K formed inside the workpiece W and detects the interface (the position of the front and back surfaces) of the workpiece W by irradiating a detection light L1 onto a workpiece W and detecting a reflected light L2 from the workpiece W.

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。 The crack detection device 10 is combined with a laser dicing device (not shown) that forms a modified region inside the workpiece W, but in order to avoid complicating the drawing, Figure 1 shows only the components related to the crack detection device that are necessary to explain the present invention.

図1に示すように、亀裂検出装置10は、光源部14と、照明光学系16と、ダイクロイックミラー18と、集光レンズ20と、ハーフミラー22と、検出光学系24と、光検出器26と、フォーカス調整機構28と、アライメント機構29と、制御部30と、を備えている。なお、被加工物Wは、図示しないステージに載置される。 As shown in FIG. 1, the crack detection device 10 includes a light source unit 14, an illumination optical system 16, a dichroic mirror 18, a condenser lens 20, a half mirror 22, a detection optical system 24, a photodetector 26, a focus adjustment mechanism 28, an alignment mechanism 29, and a control unit 30. The workpiece W is placed on a stage (not shown).

光源部14は、被加工物Wの内部に形成された亀裂Kの亀裂深さを検出するための検出光L1を出射するものである。ここで、被加工物Wがシリコンウェーハの場合、検出光L1には、波長1000nm以長の赤外光を用いるのが望ましい。光源部14は、集光レンズ20のレンズ光軸と同軸である主光軸Pに対して平行であって主光軸Pに対して偏心した2本の第1光源光軸Q及び第2光源光軸Qに沿って検出光L1(第1検出光L1A及び第2検出光L1B)を出射する。光源部14は、制御部30と接続されており、制御部30により光源部14の出射制御が行われる。なお、光源部14の構成については後述する(図2及び図3参照)。 The light source unit 14 emits detection light L1 for detecting the depth of a crack K formed inside the workpiece W. In the case where the workpiece W is a silicon wafer, it is preferable to use infrared light having a wavelength of 1000 nm or longer for the detection light L1. The light source unit 14 emits detection light L1 (first detection light L1A and second detection light L1B) along two first light source optical axes QA and QB that are parallel to the main optical axis P, which is coaxial with the lens optical axis of the condenser lens 20, and are eccentric with respect to the main optical axis P. The light source unit 14 is connected to a control unit 30, and the control unit 30 controls the emission of the light source unit 14. The configuration of the light source unit 14 will be described later (see FIGS. 2 and 3).

照明光学系16は、一対のリレーレンズ40、42と、光源部14から被加工物Wに向けて照射される検出光L1の範囲を制限する視野絞り44とから構成されている。一対のリレーレンズ40、42はテレセントリックなアフォーカル光学系を構成するものであり、第1検出光L1A及び第2検出光L1Bを集光レンズ20のレンズ瞳位置20Aに投影する。視野絞り44は集光レンズ20の集光点と共役な位置となるように配置されている。これにより、検出光L1が被加工物Wの内部における集光レンズ20の像面(集光面)の1点に向かって集光して光スポットを形成するので、不要な反射光や散乱光を低減することができ、被加工物Wの内部に形成された亀裂Kの亀裂深さの検出精度を向上させることが可能となる。なお、光源部14から出射された検出光L1がコリメート光(平行光)である場合には視野絞り44を省略してもよい。 The illumination optical system 16 is composed of a pair of relay lenses 40, 42 and a field stop 44 that limits the range of the detection light L1 irradiated from the light source unit 14 toward the workpiece W. The pair of relay lenses 40, 42 constitute a telecentric afocal optical system, and project the first detection light L1A and the second detection light L1B onto the lens pupil position 20A of the condenser lens 20. The field stop 44 is arranged so as to be in a position conjugate with the condenser lens 20. As a result, the detection light L1 is condensed toward one point on the image plane (condenser surface) of the condenser lens 20 inside the workpiece W to form a light spot, so that unnecessary reflected light and scattered light can be reduced, and it is possible to improve the detection accuracy of the crack depth of the crack K formed inside the workpiece W. Note that if the detection light L1 emitted from the light source unit 14 is collimated light (parallel light), the field stop 44 may be omitted.

ハーフミラー22は、照明光学系16とダイクロイックミラー18との間に配置されており、入射光の一部を透過し一部を反射する。すなわち、ハーフミラー22は、光源部14から照明光学系16を経由して入射する検出光L1の一部を透過し、その透過光(検出光L1)をダイクロイックミラー18を経由して集光レンズ20に導くとともに、被加工物Wからの検出光L1の反射光L2の一部を反射し、その反射光(反射光L2)を検出光学系24に導く。 The half mirror 22 is disposed between the illumination optical system 16 and the dichroic mirror 18, and transmits a portion of the incident light and reflects a portion of it. That is, the half mirror 22 transmits a portion of the detection light L1 incident from the light source unit 14 via the illumination optical system 16, and guides the transmitted light (detection light L1) to the condenser lens 20 via the dichroic mirror 18, while reflecting a portion of the reflected light L2 of the detection light L1 from the workpiece W, and guides the reflected light (reflected light L2) to the detection optical system 24.

ダイクロイックミラー18は、レーザーダイシング装置の加工光学系と、界面及び亀裂検出のための検出光学系24が集光レンズ20を共用する場合に、加工光と検出光(第1検出光L1A及び第2検出光L1B)とを分離することを目的として設けられたものである。ダイクロイックミラー18は、主光軸Pを90度折り曲げるものである。すなわち、ダイクロイックミラー18は、光源部14からの検出光L1を直角に反射して集光レンズ20に導くとともに、被加工物Wからの反射光L2を直角に反射してハーフミラー22に導く。なお、加工光を考慮しなくてもよい場合には、ダイクロイックミラー18の代わりに、全反射ミラーを配置してもよい。 The dichroic mirror 18 is provided for the purpose of separating the processing light and the detection light (first detection light L1A and second detection light L1B) when the condenser lens 20 is shared by the processing optical system of the laser dicing device and the detection optical system 24 for detecting interfaces and cracks. The dichroic mirror 18 bends the main optical axis P by 90 degrees. That is, the dichroic mirror 18 reflects the detection light L1 from the light source unit 14 at a right angle and guides it to the condenser lens 20, and also reflects the reflected light L2 from the workpiece W at a right angle and guides it to the half mirror 22. Note that, if the processing light does not need to be taken into consideration, a total reflection mirror may be placed instead of the dichroic mirror 18.

集光レンズ20は、被加工物Wに対向する位置に配置されており、光源部14から照明光学系16、ハーフミラー22及びダイクロイックミラー18を介して入射した検出光L1を被加工物Wの内部に集光する。なお、集光レンズ20のレンズ光軸は主光軸Pと同軸となっている。集光レンズ20により被加工物Wの内部に検出光L1が集光されると、被加工物Wからの反射光L2は、集光レンズ20及びダイクロイックミラー18を経由してハーフミラー22で反射され、検出光学系24に導かれる。 The focusing lens 20 is disposed at a position facing the workpiece W, and focuses the detection light L1 incident from the light source unit 14 via the illumination optical system 16, the half mirror 22, and the dichroic mirror 18 inside the workpiece W. The lens optical axis of the focusing lens 20 is coaxial with the main optical axis P. When the detection light L1 is focused inside the workpiece W by the focusing lens 20, the reflected light L2 from the workpiece W passes through the focusing lens 20 and the dichroic mirror 18, is reflected by the half mirror 22, and is guided to the detection optical system 24.

検出光学系24は、ハーフミラー22で反射した反射光L2を光検出器26に導くためのものであり、1対のリレーレンズ46、48と、被加工物Wからの反射光L2の範囲を制限する分岐ミラー70とを含んでいる。 The detection optical system 24 guides the reflected light L2 reflected by the half mirror 22 to the photodetector 26, and includes a pair of relay lenses 46, 48 and a branching mirror 70 that limits the range of the reflected light L2 from the workpiece W.

一対のリレーレンズ46、48はテレセントリックなアフォーカル光学系を構成するものであり、集光レンズ20の瞳を光検出器26に投影する。 The pair of relay lenses 46, 48 form a telecentric afocal optical system, projecting the pupil of the focusing lens 20 onto the photodetector 26.

分岐ミラー70は、集光レンズ20の集光点と共役な位置となるように配置されている。分岐ミラー70は、被加工物Wの表面(検出光照射面)で反射して光検出器26に入射する光を遮光する遮光手段として機能する(図2参照)。 The branching mirror 70 is positioned so that it is conjugate with the focal point of the focusing lens 20. The branching mirror 70 functions as a light blocking means that blocks the light reflected from the surface (detection light irradiation surface) of the workpiece W and incident on the photodetector 26 (see FIG. 2).

光検出器26は、2つのフォトディテクタ26A及び26Bからなる(図1では省略。図2及び図3参照)。フォトディテクタ26A及び26Bは、第1検出光L1A及び第2検出光L1Bを被加工物Wに照射したときの被加工物Wからの反射光L2(第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2))をそれぞれ受光し、受光した光量に応じた検出信号を制御部30にそれぞれ出力する。フォトディテクタ26A及び26Bは、光検出手段の一例である。なお、フォトディテクタ26A及び26Bの代わりに、赤外線カメラで撮像し、画像処理を行ってもよい。 The light detector 26 is composed of two photodetectors 26A and 26B (omitted in FIG. 1; see FIGS. 2 and 3). The photodetectors 26A and 26B receive the reflected light L2 (first back-surface reflected light Mt(1) and second back-surface reflected light Mt(2)) from the workpiece W when the first detection light L1A and second detection light L1B are irradiated onto the workpiece W, and output a detection signal according to the amount of light received to the control unit 30. The photodetectors 26A and 26B are an example of a light detection means. Note that instead of the photodetectors 26A and 26B, an infrared camera may be used to capture images and perform image processing.

フォーカス調整機構28は、集光点変更手段の一例であり、集光レンズ20の集光点を被加工物Wの厚さ方向(Z方向)に調整するものである。このフォーカス調整機構28は、集光レンズ20を主光軸Pに沿った方向に移動させるレンズ駆動部(例えば、ピエゾアクチュエータ。不図示)を備え、レンズ駆動部により集光レンズ20を主光軸Pに沿った方向に移動させることで集光レンズ20と被加工物Wとの間の距離を変化させることによって集光レンズ20の集光点を被加工物Wの厚さ方向(Z方向)に変化させる。フォーカス調整機構28(レンズ駆動部)は制御部30に接続されており、制御部30により集光レンズ20の集光点の制御が行われる。 The focus adjustment mechanism 28 is an example of a focal point changing means, and adjusts the focal point of the focusing lens 20 in the thickness direction (Z direction) of the workpiece W. This focus adjustment mechanism 28 has a lens drive unit (e.g., a piezoelectric actuator, not shown) that moves the focusing lens 20 in a direction along the main optical axis P, and the lens drive unit moves the focusing lens 20 in the direction along the main optical axis P to change the distance between the focusing lens 20 and the workpiece W, thereby changing the focal point of the focusing lens 20 in the thickness direction (Z direction) of the workpiece W. The focus adjustment mechanism 28 (lens drive unit) is connected to the control unit 30, and the control unit 30 controls the focal point of the focusing lens 20.

なお、集光レンズ20が上記のレーザーダイシング装置の加工ヘッド(不図示)とともにZ方向に移動可能な構成の場合には、フォーカス調整機構28は、加工ヘッドの駆動機構を含んでいてもよい。この場合、加工ヘッドの駆動機構によるの集光点の位置調整(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)とを組み合わせて行うことが可能になる。 When the focusing lens 20 is configured to be movable in the Z direction together with the processing head (not shown) of the laser dicing device, the focus adjustment mechanism 28 may include a drive mechanism for the processing head. In this case, it becomes possible to combine the position adjustment (coarse adjustment) of the focusing point by the drive mechanism for the processing head and the position adjustment (fine adjustment) of the focusing point by the piezoelectric actuator.

なお、本明細書において、集光レンズ20の集光点とは、集光レンズ20により集光された検出光L1の集光点の位置をいう。また、集光レンズ20の集光点の深さ位置(Z方向位置)は、被加工物Wの裏面からの距離で示すものとする。 In this specification, the focal point of the focusing lens 20 refers to the position of the focal point of the detection light L1 focused by the focusing lens 20. The depth position (Z direction position) of the focal point of the focusing lens 20 is indicated by the distance from the back surface of the workpiece W.

アライメント機構29は、アライメント手段の一例であり、集光レンズ20と被加工物Wとの水平方向(XY方向)における相対的な位置合わせ(アライメント)を行うものである。アライメント機構29は、集光レンズ20をレンズ光軸に垂直な水平方向に微小移動させるレンズ駆動部(不図示)を有している。レンズ駆動部は制御部30に接続されており、制御部30によりレンズ駆動部を制御することで、集光レンズ20と被加工物Wとの水平方向における相対的な位置合わせが行われる。なお、アライメント機構29に代えて、被加工物Wを載置するステージ(不図示)を集光レンズ20に対して相対的に移動させるようにしてもよい。 The alignment mechanism 29 is an example of an alignment means, and performs relative positioning (alignment) between the focusing lens 20 and the workpiece W in the horizontal direction (XY direction). The alignment mechanism 29 has a lens drive unit (not shown) that moves the focusing lens 20 slightly in the horizontal direction perpendicular to the lens optical axis. The lens drive unit is connected to the control unit 30, and the lens drive unit is controlled by the control unit 30 to perform relative positioning between the focusing lens 20 and the workpiece W in the horizontal direction. Note that instead of the alignment mechanism 29, a stage (not shown) on which the workpiece W is placed may be moved relative to the focusing lens 20.

制御部30は、CPU(Central Processing Unit)、メモリ、入出力回路部等からなり、亀裂検出装置10の各部の動作を制御する。具体的には、制御部30は、フォーカス調整機構28により集光レンズ20の集光点を被加工物Wの厚さ方向(Z方向)に変化させながら、光検出器26から出力された検出信号を順次取得し、取得した検出信号に基づいて被加工物Wの内部に形成された亀裂Kの亀裂深さ(亀裂上端位置又は亀裂下端位置)を検出する処理(亀裂検出処理)と、被加工物Wの界面(表面及び裏面)を検出する処理(界面検出処理)とを行う。制御部30は、亀裂検出手段及び界面検出手段の一例である。 The control unit 30 is composed of a CPU (Central Processing Unit), memory, an input/output circuit unit, etc., and controls the operation of each unit of the crack detection device 10. Specifically, the control unit 30 sequentially acquires detection signals output from the photodetector 26 while changing the focal point of the focusing lens 20 in the thickness direction (Z direction) of the workpiece W by the focus adjustment mechanism 28, and performs a process (crack detection process) to detect the crack depth (crack upper end position or crack lower end position) of the crack K formed inside the workpiece W based on the acquired detection signals, and a process (interface detection process) to detect the interface (front and back surfaces) of the workpiece W. The control unit 30 is an example of a crack detection means and an interface detection means.

(光学系)
図2及び図3は、本発明の第1の実施形態に係る亀裂検出装置における光学系(照明光学系及び検出光学系)を説明するための図である。図2及び図3には、それぞれ第1光源光軸Q及び第2光源光軸Qに沿って出射された第1検出光L1A及び第2検出光L1Bの光路を示している。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。
(Optical system)
2 and 3 are diagrams for explaining the optical system (illumination optical system and detection optical system) in the crack detection device according to the first embodiment of the present invention. In Fig. 2 and Fig. 3, the optical paths of the first detection light L1A and the second detection light L1B emitted along the first light source optical axis QA and the second light source optical axis QB, respectively, are shown. In Fig. 2 and Fig. 3, in order to simplify the optical paths, some optical members such as the dichroic mirror 18 and the focus adjustment mechanism 28 are omitted.

本実施形態に係る亀裂検出装置10は、第1検出光L1A及び第2検出光L1Bを同時に出射して得られた反射光(それぞれ第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2))を検出することにより、被加工物Wの内部に形成された亀裂検出及び界面検出を行う。ここで、第1検出光L1A及び第2検出光L1Bは、偏光方向が相互に直交する直線偏光である。なお、図2及び図3では、第1検出光L1A及び第2検出光L1B並びに偏光フィルタ60及び62にそれぞれの偏光方向を示す矢印又は鏃を付してある。 The crack detection device 10 according to this embodiment detects cracks and interfaces formed inside the workpiece W by simultaneously emitting the first detection light L1A and the second detection light L1B and detecting the reflected light (the first back-surface reflected light Mt(1) and the second back-surface reflected light Mt(2) respectively). Here, the first detection light L1A and the second detection light L1B are linearly polarized light whose polarization directions are mutually orthogonal. In addition, in FIG. 2 and FIG. 3, the first detection light L1A and the second detection light L1B and the polarizing filters 60 and 62 are marked with arrows or arrowheads indicating their respective polarization directions.

図2及び図3に示すように、光源部14は、光源32と、偏光ビームスプリッタ(Polarizing Beam Splitter:PBS)34とを含んでいる。 As shown in Figures 2 and 3, the light source unit 14 includes a light source 32 and a polarizing beam splitter (PBS) 34.

光源32は、主光軸Pに対して図中下側に偏心した第2光源光軸Q上に配置されており、第2光源光軸Qに沿って検出光L0を出射する。 The light source 32 is disposed on a second light source optical axis QB that is offset downward in the drawing with respect to the main optical axis P, and emits detection light L0 along the second light source optical axis QB .

PBS34は、2個の直角プリズムを貼り合わせたキューブタイプの偏光ビームスプリッタ34Bと、全反射プリズム34Aとを貼り合わせたものである。全反射プリズム34A及び偏光ビームスプリッタ34Bは、それぞれ第1光源光軸Q及び第2光源光軸Q上に配置される。なお、全反射プリズム34Aは、偏光ビームスプリッタ34Bと貼り合わされている必要はなく、偏光ビームスプリッタ34Bと分離していてもよい。また、全反射プリズム34Aの代わりに全反射ミラー等を用いることも可能である。 The PBS 34 is a combination of a cube-type polarizing beam splitter 34B, which is formed by bonding two right-angle prisms together, and a total reflection prism 34A. The total reflection prism 34A and the polarizing beam splitter 34B are disposed on the first light source optical axis QA and the second light source optical axis QB , respectively. The total reflection prism 34A does not need to be bonded to the polarizing beam splitter 34B, and may be separated from the polarizing beam splitter 34B. Also, a total reflection mirror or the like may be used instead of the total reflection prism 34A.

光源32から出射された検出光L0のうち、偏光方向が紙面に平行な平行成分(第2検出光L1B)は、偏光ビームスプリッタ34Bの反射面(直角プリズムの貼り合わせ面)を透過して、第2光源光軸Qに沿って進む。 Of the detection light L0 emitted from the light source 32, a parallel component whose polarization direction is parallel to the paper surface (second detection light L1B) passes through the reflecting surface (the bonding surface of the rectangular prism) of the polarizing beam splitter 34B and travels along the second light source optical axis QB .

一方、光源32から出射された検出光L0のうち、偏光方向が紙面に垂直な垂直成分(第1検出光L1A)は、偏光ビームスプリッタ34B及び全反射プリズム34Aの反射面で順次反射された後、第1光源光軸Qに沿って進む。 On the other hand, of the detection light L0 emitted from the light source 32, a vertical component (first detection light L1A) whose polarization direction is perpendicular to the paper surface is reflected successively by the reflecting surfaces of the polarizing beam splitter 34B and the total reflection prism 34A, and then travels along the first light source optical axis QA .

第1検出光L1A及び第2検出光L1Bは、リレーレンズ40及び42、ハーフミラー22並びにダイクロイックミラー18(ダイクロイックミラー18については図1参照。図2及び図3では省略)を経由して集光レンズ20に導かれる。そして、集光レンズ20に導かれた第1検出光L1A及び第2検出光L1Bは、集光レンズ20により被加工物Wの内部に集光する。 The first detection light L1A and the second detection light L1B are guided to the condenser lens 20 via the relay lenses 40 and 42, the half mirror 22, and the dichroic mirror 18 (see FIG. 1 for the dichroic mirror 18; omitted in FIGS. 2 and 3). The first detection light L1A and the second detection light L1B guided to the condenser lens 20 are then focused inside the workpiece W by the condenser lens 20.

上記のように、本実施形態に係る光源部14は、偏光方向が相互に直交する直線偏光である第1検出光L1A及び第2検出光L1Bを、被加工物Wに同時に照射可能となっている。 As described above, the light source unit 14 according to this embodiment is capable of simultaneously irradiating the workpiece W with the first detection light L1A and the second detection light L1B, which are linearly polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other.

なお、光源部14は、上記の例に限定されるものではなく、例えば、光源32及びPBS34の数、構造及び配置が上記と異なっていてもよい。また、光源32を2個設けて、各光源に偏光フィルタを設けてもよい。 The light source unit 14 is not limited to the above example, and for example, the number, structure, and arrangement of the light sources 32 and PBS 34 may be different from those described above. In addition, two light sources 32 may be provided, and a polarizing filter may be provided for each light source.

図2及び図3に示すように、被加工物Wからの反射光は、ハーフミラー22によって反射されて、検出光学系24に導光される。検出光学系24は、リレーレンズ46及び48により構成される4F光学系と、リレーレンズ46及び50により構成される4F光学系とを含んでいる。 As shown in Figures 2 and 3, the reflected light from the workpiece W is reflected by the half mirror 22 and guided to the detection optical system 24. The detection optical system 24 includes a 4F optical system composed of relay lenses 46 and 48, and a 4F optical system composed of relay lenses 46 and 50.

リレーレンズ46の下流側(後ろ側)には、分岐ミラー70が配置されている。分岐ミラー70は、FS(+)領域を通る光束と、FS(-)領域を通る光束とを分離するために、集光レンズ20の前側焦点位置(焦点面)FSと光学的に共役な位置(焦点面)FS又はその近傍に配置されている。ここで、焦点面FSは、4F光学系を構成するリレーレンズ46による集光位置(焦点位置)を含んでいる。 A branching mirror 70 is disposed downstream (rear) of the relay lens 46. The branching mirror 70 is disposed at or near a position (focal plane) FS2 optically conjugate with a front focal position (focal plane) FS1 of the condenser lens 20 in order to separate a light beam passing through the FS(+) region from a light beam passing through the FS (-) region. Here, the focal plane FS2 includes the condensing position (focal position) of the relay lens 46 constituting the 4F optical system.

分岐ミラー70は、例えば、全反射ミラーである。分岐ミラー70は、焦点面FSに対してやや上流側の領域であって、主光軸Pに対して+y側のFS(-)領域に固定されており、FS(-)領域を通る光を折り曲げる。なお、分岐ミラー70の配置は、図2及び図3に示す例に限定されない。ここで、分岐ミラー70の一端は、主光軸Pの近傍に配置される。 The branching mirror 70 is, for example, a total reflection mirror. The branching mirror 70 is fixed to the FS(-) region on the +y side of the main optical axis P, which is a region slightly upstream of the focal plane FS2 , and bends the light passing through the FS(-) region. The arrangement of the branching mirror 70 is not limited to the examples shown in Figures 2 and 3. Here, one end of the branching mirror 70 is arranged near the main optical axis P.

分岐ミラー70の主光軸Pに沿う下流(後ろ側)には、リレーレンズ48及びフォトディテクタ26A(第1検出器)が順に配置されている。分岐ミラー70により分岐された光路の下流側には、リレーレンズ50及びフォトディテクタ26B(第2検出器)が順に配置されている。 A relay lens 48 and a photodetector 26A (first detector) are arranged in this order downstream (rear side) of the branching mirror 70 along the main optical axis P. A relay lens 50 and a photodetector 26B (second detector) are arranged in this order downstream of the optical path branched by the branching mirror 70.

本実施形態では、フォトディテクタ26A及び26Bにより、被加工物Wからの反射光(それぞれ第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2))を検出することにより、亀裂検出を行う。 In this embodiment, cracks are detected by detecting reflected light from the workpiece W (first back surface reflected light Mt(1) and second back surface reflected light Mt(2) respectively) using photodetectors 26A and 26B.

リレーレンズ46の下流側(リレーレンズ46と焦点面FS(分岐ミラー70)との間)には、ハーフミラー80が配置されている。ハーフミラー80は、被加工物Wからの反射光の一部を折り曲げてコンフォーカル検出器82に導光する。コンフォーカル検出器82は、例えば、フォトディテクタ又は赤外線カメラを含んでいる。 A half mirror 80 is disposed downstream of the relay lens 46 (between the relay lens 46 and the focal plane FS2 (the branching mirror 70)). The half mirror 80 folds a portion of the reflected light from the workpiece W and guides the light to a confocal detector 82. The confocal detector 82 includes, for example, a photodetector or an infrared camera.

コンフォーカル検出器82の上流側には、ピンホール板84が配置されている。ピンホール板84は、コンフォーカルピンホールの位置が、主光軸P上であって、リレーレンズ46の後ろ側焦点位置(集光位置)、すなわち、集光レンズ20の焦点位置と共役な位置と一致するように配置されている。 A pinhole plate 84 is disposed upstream of the confocal detector 82. The pinhole plate 84 is disposed so that the position of the confocal pinhole is on the main optical axis P and coincides with the rear focal position (focusing position) of the relay lens 46, i.e., a position conjugate with the focal position of the focusing lens 20.

ハーフミラー80によって折り曲げられた被加工物Wからの反射光(第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2))は、被加工物Wの界面の検出のために用いられる。 The reflected light from the workpiece W (first back surface reflected light Mt(1) and second back surface reflected light Mt(2)) bent by the half mirror 80 is used to detect the interface of the workpiece W.

(第1検出光L1A)
まず、第1検出光L1A(垂直成分)について、図2を参照して説明する。
(First detection light L1A)
First, the first detection light L1A (vertical component) will be described with reference to FIG.

図2に示すように、第1検出光L1Aは、リレーレンズ40及び42を経由して被加工物Wに照射されて、集光レンズ20により被加工物Wの内部の前側焦点位置FSに集光される。前側焦点位置FSに集光された光のうち、亀裂Kに当たらずに被加工物Wの裏面で反射した光の非反射光成分(第1裏面反射光Mt(1))は、被加工物Wの裏面で反射された後FS(+)領域を通り、集光レンズ20を再び透過して、収束光束として検出光学系24に導かれる。第1裏面反射光Mt(1)は、リレーレンズ46を透過した後、リレーレンズ46の焦点位置(焦点面FS)の手前(上流側)で主光軸Pと交差し、焦点面FSにおいてFS(+)領域を通過する。その後、第1裏面反射光Mt(1)は、リレーレンズ48を介してフォトディテクタ26Aに向かって進む。 As shown in FIG. 2, the first detection light L1A is irradiated to the workpiece W via the relay lenses 40 and 42, and is condensed by the condenser lens 20 at the front focal position FS 1 inside the workpiece W. Of the light condensed at the front focal position FS 1 , the non-reflected light component of the light that does not hit the crack K and is reflected by the back surface of the workpiece W (first back surface reflected light Mt(1)) passes through the FS(+) region after being reflected by the back surface of the workpiece W, passes through the condenser lens 20 again, and is guided to the detection optical system 24 as a convergent light beam. After passing through the relay lens 46, the first back surface reflected light Mt(1) intersects with the main optical axis P in front of (upstream of) the focal position (focal plane FS 2 ) of the relay lens 46, and passes through the FS(+) region at the focal plane FS 2. Thereafter, the first back surface reflected light Mt(1) proceeds toward the photodetector 26A via the relay lens 48.

フォトディテクタ26Aの上流側には、偏光方向が紙面に垂直な直線偏光のみを透過する偏光フィルタ60(第1偏光子)が配置されている。第1裏面反射光Mt(1)は、偏光方向が紙面に垂直な直線偏光であるので、偏光フィルタ60を透過してフォトディテクタ26Aに到達する。 A polarizing filter 60 (first polarizer) that transmits only linearly polarized light whose polarization direction is perpendicular to the paper surface is disposed upstream of the photodetector 26A. The first back surface reflected light Mt(1) is linearly polarized light whose polarization direction is perpendicular to the paper surface, so it transmits through the polarizing filter 60 and reaches the photodetector 26A.

前側焦点位置FSに集光された第1検出光L1Aのうち、亀裂Kに当たった光は、亀裂Kにより全反射される。亀裂Kにより全反射された光の反射光成分(第1亀裂反射光Mr(1))は、被加工物Wの裏面で反射された後FS(-)領域を通り、集光レンズ20を再び透過して、収束光束として検出光学系24に導かれる。第1亀裂反射光Mr(1)は、リレーレンズ46を透過した後、リレーレンズ46の焦点位置(焦点面FS)の手前(上流側)で主光軸Pと交差し、焦点面FSのFS(-)領域に向かう。そして、第1亀裂反射光Mr(1)は、分岐ミラー70によって反射され、リレーレンズ50を介してフォトディテクタ26Bに向かって進む。 Of the first detection light L1A focused at the front focal position FS 1 , the light that hits the crack K is totally reflected by the crack K. The reflected light component of the light totally reflected by the crack K (first crack reflected light Mr(1)) passes through the FS(-) region after being reflected by the back surface of the workpiece W, passes through the condenser lens 20 again, and is guided to the detection optical system 24 as a convergent light beam. After passing through the relay lens 46, the first crack reflected light Mr(1) intersects with the main optical axis P in front of (upstream of) the focal position (focal plane FS 2 ) of the relay lens 46, and proceeds toward the FS(-) region of the focal plane FS 2. The first crack reflected light Mr(1) is then reflected by the branching mirror 70 and proceeds toward the photodetector 26B via the relay lens 50.

フォトディテクタ26Bの上流側には、偏光方向が紙面に平行な直線偏光のみを透過する偏光フィルタ62(第2偏光子)が配置されている。第1亀裂反射光Mr(1)は、偏光方向が紙面に垂直な直線偏光であるので、偏光フィルタ62によりブロックされる。 A polarizing filter 62 (second polarizer) that transmits only linearly polarized light whose polarization direction is parallel to the paper surface is located upstream of the photodetector 26B. The first crack reflected light Mr(1) is linearly polarized light whose polarization direction is perpendicular to the paper surface, so it is blocked by the polarizing filter 62.

被加工物Wに照射された第1検出光L1Aのうち、被加工物Wの表面で反射された表面反射光N(1)の焦点面FSに向かう仮想的な延長線は、FS(-)領域で焦点面FSと交わるので、表面反射光N(1)は、FS(-)領域から発せられた光束としてふるまう。よって、表面反射光N(1)は、主光軸Pと交差した後、集光レンズ20を再び透過して、発散光束として検出光学系24に導かれる。表面反射光N(1)は、リレーレンズ46を透過した後、焦点面FSにおいてFS(-)領域に向かい、主光軸Pの+y側を通ってリレーレンズ46の焦点位置(焦点面FS)よりも遠方(下流側)で主光軸Pと交差する光束となる。 Of the first detection light L1A irradiated to the workpiece W, a virtual extension line of the surface reflected light N(1) reflected on the surface of the workpiece W toward the focal plane FS2 intersects with the focal plane FS2 in the FS(-) region, so the surface reflected light N(1) behaves as a light beam emitted from the FS(-) region. Therefore, after intersecting with the main optical axis P, the surface reflected light N(1) passes through the condenser lens 20 again and is guided to the detection optical system 24 as a diverging light beam. After passing through the relay lens 46, the surface reflected light N(1) passes toward the FS(-) region at the focal plane FS2 , passes through the +y side of the main optical axis P, and becomes a light beam that intersects with the main optical axis P farther (downstream) than the focal position (focal plane FS2 ) of the relay lens 46.

図2に示す例では、第1裏面反射光Mt(1)と表面反射光N(1)とは、集光レンズ20のレンズ瞳位置20Aにおいて同じ側を通るため、レンズ瞳位置20Aで両者を区別することはできない。しかしながら、焦点面FSでは、第1裏面反射光Mt(1)と表面反射光N(1)とは、主光軸Pを挟んで互いに反対側の領域を通る。焦点面FSにおいて表面反射光N(1)が到達する側に分岐ミラー70が配置されており、表面反射光N(1)のフォトディテクタ26Aへの経路が遮断されている。このため、表面反射光N(1)は、分岐ミラー70によって反射されて、リレーレンズ50により、主光軸Pに対してフォトディテクタ26Bの反対側の領域に導光される。 In the example shown in FIG. 2, the first back surface reflected light Mt(1) and the front surface reflected light N(1) pass through the same side at the lens pupil position 20A of the condenser lens 20, and therefore cannot be distinguished from each other at the lens pupil position 20A. However, at the focal plane FS2 , the first back surface reflected light Mt(1) and the front surface reflected light N(1) pass through regions on opposite sides of the main optical axis P. At the focal plane FS2 , a branching mirror 70 is disposed on the side where the front surface reflected light N(1) arrives, and the path of the front surface reflected light N(1) to the photodetector 26A is blocked. For this reason, the front surface reflected light N(1) is reflected by the branching mirror 70 and guided by the relay lens 50 to a region on the opposite side of the photodetector 26B with respect to the main optical axis P.

表面反射光N(1)は、偏光方向が紙面に垂直な直線偏光であるので、第1亀裂反射光Mr(1)と同様に、偏光フィルタ62によりブロックされる。 The surface reflected light N(1) is linearly polarized light whose polarization direction is perpendicular to the paper surface, so it is blocked by the polarizing filter 62, just like the first crack reflected light Mr(1).

(第2検出光L1B)
次に、第2検出光L1B(平行成分)について、図3を参照して説明する。
(Second detection light L1B)
Next, the second detection light L1B (parallel component) will be described with reference to FIG.

図3に示すように、第2検出光L1Bは、被加工物Wに照射されて、集光レンズ20により被加工物Wの内部の前側焦点位置FSに集光される。前側焦点位置FSに集光された光のうち、亀裂Kに当たらずに被加工物Wの裏面で反射した光の非反射光成分(第2裏面反射光Mt(2))は、被加工物Wの裏面で反射された後FS(-)領域を通り、集光レンズ20を再び透過して、収束光束として検出光学系24に導かれる。第2裏面反射光Mt(2)は、リレーレンズ46を透過した後、リレーレンズ46の焦点位置(焦点面FS)の手前(上流側)で主光軸Pと交差し、焦点面FSにおいてFS(-)領域に向かう。そして、第2裏面反射光Mt(2)は、分岐ミラー70によって反射され、リレーレンズ50を介してフォトディテクタ26Bに向かって進む。 As shown in FIG. 3, the second detection light L1B is irradiated onto the workpiece W and is focused by the focusing lens 20 at the front focal position FS 1 inside the workpiece W. The non-reflected light component (second back-reflected light Mt(2)) of the light focused at the front focal position FS 1 that is reflected by the back surface of the workpiece W without hitting the crack K passes through the FS(-) region after being reflected by the back surface of the workpiece W, passes through the focusing lens 20 again, and is guided to the detection optical system 24 as a convergent light beam. After passing through the relay lens 46, the second back-reflected light Mt(2) intersects with the main optical axis P just before (upstream of) the focal position (focal plane FS 2 ) of the relay lens 46, and heads toward the FS(-) region at the focal plane FS 2. The second back-reflected light Mt(2) is reflected by the branching mirror 70 and travels toward the photodetector 26B via the relay lens 50.

第2裏面反射光Mt(2)は、偏光方向が紙面に平行な直線偏光であるので、偏光フィルタ62を透過して、フォトディテクタ26Bに到達する。 The second back surface reflected light Mt(2) is linearly polarized light whose polarization direction is parallel to the paper surface, so it passes through the polarizing filter 62 and reaches the photodetector 26B.

前側焦点位置FSに集光された第2検出光L1Bのうち、亀裂Kに当たった光は、亀裂Kにより全反射される。亀裂Kにより全反射された光の反射光成分(第2亀裂反射光Mr(2))は、被加工物Wの裏面で反射された後FS(+)領域を通り、集光レンズ20を再び透過して、収束光束として検出光学系24に導かれる。第2亀裂反射光Mr(2)は、リレーレンズ46を透過した後、リレーレンズ46の焦点位置(焦点面FS)の手前(上流側)で主光軸Pと交差し、焦点面FSにおいてFS(+)領域を通過する。その後、第2亀裂反射光Mr(2)は、リレーレンズ48を介してフォトディテクタ26Aに向かって進む。 Of the second detection light L1B focused at the front focal position FS1 , the light that hits the crack K is totally reflected by the crack K. The reflected light component of the light totally reflected by the crack K (second crack reflected light Mr(2)) passes through the FS(+) region after being reflected by the back surface of the workpiece W, passes through the condenser lens 20 again, and is guided to the detection optical system 24 as a convergent light beam. After passing through the relay lens 46, the second crack reflected light Mr(2) intersects with the main optical axis P in front of (upstream of) the focal position (focal plane FS2 ) of the relay lens 46, and passes through the FS(+) region at the focal plane FS2 . The second crack reflected light Mr(2) then travels toward the photodetector 26A via the relay lens 48.

第2亀裂反射光Mr(2)は、偏光方向が紙面に平行な直線偏光であるので、偏光フィルタ60によりブロックされる。 The second crack reflected light Mr(2) is linearly polarized light whose polarization direction is parallel to the paper surface, so it is blocked by the polarizing filter 60.

被加工物Wに照射された検出光L1のうち、被加工物Wの表面で反射された表面反射光N(2)の焦点面FSに向かう仮想的な延長線は、FS(+)領域で焦点面FSと交わるので、表面反射光N(2)は、FS(+)領域から発せられた光束としてふるまう。よって、表面反射光N(2)は、主光軸Pと交差した後、集光レンズ20を再び透過して、発散光束として検出光学系24に導かれる。表面反射光N(2)は、リレーレンズ46を透過した後、焦点面FSにおいてFS(+)領域に向かい、主光軸Pの-y側を通ってリレーレンズ46の焦点位置(焦点面FS)よりも遠方(下流側)で主光軸Pと交差する光束となる。 Of the detection light L1 irradiated on the workpiece W, a virtual extension line of the surface reflected light N(2) reflected on the surface of the workpiece W toward the focal plane FS2 intersects with the focal plane FS2 in the FS(+) region, so the surface reflected light N(2) behaves as a light beam emitted from the FS(+) region. Therefore, after intersecting with the main optical axis P, the surface reflected light N(2) passes through the condenser lens 20 again and is guided to the detection optical system 24 as a diverging light beam. After passing through the relay lens 46, the surface reflected light N(2) passes toward the FS(+) region at the focal plane FS2 , passes through the -y side of the main optical axis P, and becomes a light beam that intersects with the main optical axis P farther (downstream) than the focal position (focal plane FS2 ) of the relay lens 46.

第2亀裂反射光Mr(2)と表面反射光N(2)とは、集光レンズ20のレンズ瞳位置20Aにおいて主光軸Pに対して互いに反対側を通るため、レンズ瞳位置20Aで両者を区別することができる。そして、焦点面FSにおいて、第2亀裂反射光Mr(2)と表面反射光N(2)とは、主光軸Pに対して同じ側の領域を通る。その後、表面反射光N(2)は、主光軸Pに対してフォトディテクタ26Aの反対側の領域に導光される。 The second crack reflected light Mr(2) and the surface reflected light N(2) pass through opposite sides of the main optical axis P at the lens pupil position 20A of the focusing lens 20, and therefore can be distinguished from each other at the lens pupil position 20A. Then, on the focal plane FS2 , the second crack reflected light Mr(2) and the surface reflected light N(2) pass through an area on the same side of the main optical axis P. The surface reflected light N(2) is then guided to an area on the opposite side of the photodetector 26A with respect to the main optical axis P.

表面反射光N(2)は、偏光方向が紙面に平行な直線偏光であるので、第2亀裂反射光Mr(2)と同様に、偏光フィルタ60によりブロックされる。 The surface reflected light N(2) is linearly polarized light whose polarization direction is parallel to the paper surface, so it is blocked by the polarizing filter 60, just like the second crack reflected light Mr(2).

なお、焦点面FSが被加工物Wの裏面に近いほど、第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)が主光軸Pと交差する点が焦点面FSに近づく。このため、被加工物Wに照射される光を集光させる焦点面FSが被加工物Wの裏面に近い場合には、第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)の収束光束の一部が遮光される場合がある。したがって、第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)の収束光束を遮光しないように、分岐ミラー70を+y側にオフセットして配置してもよい。 In addition, the closer the focal plane FS1 is to the back surface of the workpiece W, the closer the point where the first back-surface reflected light Mt(1) and the second back-surface reflected light Mt(2) intersect with the main optical axis P is to the focal plane FS2 . Therefore, when the focal plane FS1 that collects the light irradiated to the workpiece W is close to the back surface of the workpiece W, a part of the convergent light beams of the first back-surface reflected light Mt(1) and the second back-surface reflected light Mt(2) may be blocked. Therefore, the branching mirror 70 may be offset to the +y side so as not to block the convergent light beams of the first back-surface reflected light Mt(1) and the second back-surface reflected light Mt(2).

(亀裂検出処理)
以下、第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)を用いて、被加工物Wの内部に形成された亀裂Kの亀裂深さを検出する手順について説明する。
(Crack detection process)
Below, a procedure for detecting the crack depth of a crack K formed inside the workpiece W using the first back-surface reflected light Mt(1) and the second back-surface reflected light Mt(2) will be described.

集光レンズ20の集光点に亀裂Kが存在しない場合には、図2に示すように、第1検出光L1Aは、亀裂に当たらずに被加工物Wの裏面で反射された後、第1裏面反射光Mt(1)としてフォトディテクタ26Aにより検出される。この場合、フォトディテクタ26Aにより検出される検出信号の信号レベルは最大になる。 When no crack K is present at the focal point of the focusing lens 20, as shown in FIG. 2, the first detection light L1A is reflected by the back surface of the workpiece W without hitting a crack, and is then detected by the photodetector 26A as the first back surface reflected light Mt(1). In this case, the signal level of the detection signal detected by the photodetector 26A is maximized.

一方、集光レンズ20の集光点に亀裂Kが存在する場合には、図2に示すように、第1検出光L1Aは、亀裂で全反射されるので、フォトディテクタ26Aにより検出される検出信号の信号レベルはゼロになる。 On the other hand, if a crack K is present at the focal point of the focusing lens 20, as shown in FIG. 2, the first detection light L1A is totally reflected by the crack, and the signal level of the detection signal detected by the photodetector 26A becomes zero.

また、集光レンズ20の集光点と亀裂Kの亀裂下端位置又は亀裂上端位置とが一致する場合には、第1検出光L1Aは、亀裂に当たらずに被加工物Wの裏面で反射される非反射光成分と、亀裂で全反射された後、被加工物Wの裏面で反射される反射光成分とに分割される。そして、第1検出光L1Aの非反射光成分は、図2に示す経路に沿ってフォトディテクタ26Aに入射する。このとき、フォトディテクタ26Aにより検出される検出信号の信号レベルは、集光レンズ20の集光点に亀裂Kが存在しない場合に比べて低下する。 In addition, when the focal point of the focusing lens 20 coincides with the crack bottom or top end position of the crack K, the first detection light L1A is split into a non-reflected light component that does not hit the crack and is reflected by the back surface of the workpiece W, and a reflected light component that is totally reflected by the crack and then reflected by the back surface of the workpiece W. The non-reflected light component of the first detection light L1A then enters the photodetector 26A along the path shown in FIG. 2. At this time, the signal level of the detection signal detected by the photodetector 26A is lower than when the crack K is not present at the focal point of the focusing lens 20.

第2検出光L1Bの場合も同様に、フォトディテクタ26Bにより検出される第2裏面反射光Mt(2)の検出信号の信号レベルは、集光レンズ20の集光点に亀裂Kが存在しない場合に最大となり、集光レンズ20の集光点と亀裂Kの亀裂下端位置又は亀裂上端位置とが一致する場合に低下し、集光レンズ20の集光点に亀裂Kが存在する場合にゼロとなる。 Similarly, in the case of the second detection light L1B, the signal level of the detection signal of the second back surface reflected light Mt(2) detected by the photodetector 26B is maximum when no crack K is present at the focal point of the focusing lens 20, decreases when the focal point of the focusing lens 20 coincides with the lower end position or upper end position of the crack K, and becomes zero when a crack K is present at the focal point of the focusing lens 20.

制御部30は、フォーカス調整機構28を制御して集光レンズ20の集光点を被加工物Wの厚さ方向(Z方向)に変化させながら、フォトディテクタ26A及び26Bから出力される検出信号を順次取得する。これにより、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 30 sequentially acquires detection signals output from the photodetectors 26A and 26B while controlling the focus adjustment mechanism 28 to change the focal point of the focusing lens 20 in the thickness direction (Z direction) of the workpiece W. This makes it possible to detect the crack depth (bottom end position or top end position) of the crack K.

図4は、フォトディテクタ26A及び26B並びにコンフォーカル検出器82からの出力のシミュレーション結果を示すグラフである。 Figure 4 is a graph showing the simulation results of the output from photodetectors 26A and 26B and confocal detector 82.

図4は、被加工物Wの裏面位置をゼロ、厚さを400μmとして、第1検出光L1A及び第2検出光L1Bを同時に照射した場合の、フォトディテクタ26A及び26B並びにコンフォーカル検出器82からの出力を示している。 Figure 4 shows the output from the photodetectors 26A and 26B and the confocal detector 82 when the back surface position of the workpiece W is set to zero and the thickness is set to 400 μm, and the first detection light L1A and the second detection light L1B are irradiated simultaneously.

図4において、Aチャンネル(Ch-A)及びBチャンネル(Ch-B)は、それぞれフォトディテクタ26A及び26Bの出力を示しており、Focus(破線)は、コンフォーカル検出器82による出力を示している。Focus(破線)については後述する。 In FIG. 4, channel A (Ch-A) and channel B (Ch-B) indicate the outputs of photodetectors 26A and 26B, respectively, and Focus (dashed line) indicates the output of the confocal detector 82. Focus (dashed line) will be described later.

図4に示すように、フォトディテクタ26A及び26Bによりそれぞれ検出される第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)は、集光点が亀裂範囲に含まれる場合には、亀裂Kにより遮られるため、ゼロになる。これにより、亀裂Kの深さ位置を検出することができる。 As shown in FIG. 4, the first back surface reflected light Mt(1) and the second back surface reflected light Mt(2) detected by the photodetectors 26A and 26B, respectively, are blocked by the crack K and become zero when the focal point is included in the crack range. This makes it possible to detect the depth position of the crack K.

(界面検出処理)
次に、第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)を用いて、被加工物Wの界面(表面及び裏面)を検出する手順について説明する。
(Interface detection process)
Next, a procedure for detecting the interface (front and back surfaces) of the workpiece W using the first back-surface reflected light Mt(1) and the second back-surface reflected light Mt(2) will be described.

図5は、第1検出光L1Aおよび第2検出光L1Bからそれぞれ得られる第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)の幾何光学的な光線追跡によるシミュレーション結果を示す図である。図5は、ピンホール板84のコンフォーカルピンホールの位置に仮想的な面形状のフォトディテクタを配置した場合の第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)の光束の検出結果を示している。 Figure 5 shows the results of a simulation performed by geometrical optical ray tracing of the first back-reflected light Mt(1) and the second back-reflected light Mt(2) obtained from the first detection light L1A and the second detection light L1B, respectively. Figure 5 shows the detection results of the light beams of the first back-reflected light Mt(1) and the second back-reflected light Mt(2) when a photodetector with a virtual surface shape is placed at the position of the confocal pinhole of the pinhole plate 84.

集光レンズ20の集光点が被加工物Wの表面又は裏面と一致しない場合、第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)の光束は、図5の(a)の符号SP1に示すように2つに分離して検出される。この場合、第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)の光束は、ピンホール板84によりブロックされる。 When the focusing point of the focusing lens 20 does not coincide with the front or back surface of the workpiece W, the first back surface reflected light Mt(1) and the second back surface reflected light Mt(2) are detected as two separate beams, as shown by symbol SP1 in FIG. 5(a). In this case, the first back surface reflected light Mt(1) and the second back surface reflected light Mt(2) are blocked by the pinhole plate 84.

一方、集光レンズ20の集光点が被加工物Wの表面又は裏面と一致する場合、第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)の光束は、図5の(b)の符号SP2に示すように主光軸P上に集まる。この場合、第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)の光束は、ピンホール板84のコンフォーカルピンホールを通過して、コンフォーカル検出器82により検出される。これにより、図4のFocus(破線)に示すように、被加工物Wの裏面及び表面の位置にピークが得られる。 On the other hand, when the focusing point of the focusing lens 20 coincides with the front or back surface of the workpiece W, the light beams of the first back surface reflected light Mt(1) and the second back surface reflected light Mt(2) converge on the main optical axis P, as indicated by reference symbol SP2 in FIG. 5(b). In this case, the light beams of the first back surface reflected light Mt(1) and the second back surface reflected light Mt(2) pass through the confocal pinhole of the pinhole plate 84 and are detected by the confocal detector 82. As a result, peaks are obtained at the positions of the back surface and front surface of the workpiece W, as indicated by the Focus (dashed line) in FIG. 4.

制御部30は、フォーカス調整機構28を制御して集光レンズ20の集光点を被加工物Wの厚さ方向(Z方向)に変化させながら、コンフォーカル検出器82から出力される検出信号を順次取得する。これにより、被加工物Wの表面及び裏面の位置を検出することができ、被加工物Wの表面と亀裂上端位置及び裏面と亀裂下端位置との間の距離を算出することができる。 The control unit 30 controls the focus adjustment mechanism 28 to change the focal point of the focusing lens 20 in the thickness direction (Z direction) of the workpiece W, while sequentially acquiring detection signals output from the confocal detector 82. This makes it possible to detect the positions of the front and back surfaces of the workpiece W, and to calculate the distance between the front surface of the workpiece W and the top end position of the crack, and between the back surface of the workpiece W and the bottom end position of the crack.

(亀裂検出方法)
次に、第1の実施形態に係る亀裂検出方法について、図6を参照して説明する。図6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, the crack detection method according to the first embodiment will be described with reference to Fig. 6. Fig. 6 is a flowchart showing the crack detection method according to the first embodiment of the present invention.

本実施形態では、集光レンズ20の集光点は被加工物Wの厚さ方向(Z方向)に予め設定された走査間隔Δzで走査が行われ、その走査範囲における各走査位置をZ(i=1,2,…,n)とする(但し、nは自然数とする)。 In this embodiment, the focusing point of the focusing lens 20 is scanned in the thickness direction (Z direction) of the workpiece W at a preset scanning interval Δz, and each scanning position in the scanning range is designated as Z i (i=1, 2, ..., n) (where n is a natural number).

なお、集光レンズ20の集光点の走査範囲は、亀裂検出の目的に応じて調整可能となっている。例えば、被加工物Wの表面及び裏面の両方の検出を行う場合には、集光レンズ20の集光点の走査範囲を、被加工物Wの表面及び裏面を包含する広い範囲に設定すればよい。また、亀裂Kの被加工物Wの表面又は裏面からの距離の検出を行う場合には、集光レンズ20の集光点の走査範囲を、表面又は裏面側のより狭い範囲に設定すればよい。 The scanning range of the focusing point of the focusing lens 20 can be adjusted depending on the purpose of crack detection. For example, when detecting both the front and back surfaces of the workpiece W, the scanning range of the focusing point of the focusing lens 20 can be set to a wide range that includes the front and back surfaces of the workpiece W. When detecting the distance of the crack K from the front or back surface of the workpiece W, the scanning range of the focusing point of the focusing lens 20 can be set to a narrower range on the front or back surface side.

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(ステップS10:アライメント工程)。 First, when the operation unit issues an instruction to start the crack detection process, the control unit 30 controls the alignment mechanism 29 to move the focusing lens 20 horizontally to perform relative positioning (alignment) between the workpiece W and the focusing lens 20 (step S10: alignment process).

次に、制御部30は、フォーカス調整機構28のレンズ駆動部を制御して、集光レンズ20の集光点をZに設定する。例えば、1回目の走査が行われる場合(ステップS12:i=1の場合)には、集光レンズ20の集光点を走査開始位置Zに設定する。2回目以降の走査が行われる場合(i≧2の場合)には、集光レンズ20の集光点の深さ位置(Z方向位置)をZ=Zi-1+Δzに設定する(ステップS14:集光点変更工程)。 Next, the control unit 30 controls the lens driving unit of the focus adjustment mechanism 28 to set the focal point of the condenser lens 20 to Zi . For example, when the first scan is performed (step S12: when i=1), the focal point of the condenser lens 20 is set to the scan start position Z1 . When the second or subsequent scan is performed (when i≧2), the depth position (position in the Z direction) of the focal point of the condenser lens 20 is set to Zi =Zi -1 +Δz (step S14: focal point changing step).

次に、被加工物Wに対して、第1検出光L1A及び第2検出光L1Bを出射して、集光レンズ20により被加工物Wの内部に集光させる(ステップS16:検出光出射工程及び集光工程)。そして、フォトディテクタ26A及び26B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Mt(2)の検出を行い、フォトディテクタ26A及び26Bの出力を取得する。また、コンフォーカル検出器82の出力を取得する(ステップS18:第1及び第2の光検出工程)。 Next, the first detection light L1A and the second detection light L1B are emitted to the workpiece W and are focused inside the workpiece W by the focusing lens 20 (step S16: detection light emission process and focusing process). Then, the first back surface reflected light Mt(1) and the second back surface reflected light Mt(2) are detected by the photodetectors 26A and 26B, respectively, and the outputs of the photodetectors 26A and 26B are obtained. Also, the output of the confocal detector 82 is obtained (step S18: first and second light detection processes).

次に、制御部30は、変数i=nであるか否かを判断する(ステップS20)。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S22に進み、ステップS14からステップS20までの処理を繰り返し行う。一方、i=nである場合には、集光レンズ20の集光点の走査を終了してステップS24に進む。 Next, the control unit 30 determines whether the variable i=n (step S20). If i=n is not true (i.e., the variable i is less than n), the process proceeds to step S22, and the processes from step S14 to step S20 are repeated. On the other hand, if i=n, the process ends scanning of the focal point of the focusing lens 20, and proceeds to step S24.

次に、制御部30は、ステップS18で取得したコンフォーカル検出器82の出力から、ピーク位置(図4参照)を検出して、被加工物Wの表面及び裏面の位置を検出する(ステップS24:界面検出工程)。 Next, the control unit 30 detects the peak position (see FIG. 4) from the output of the confocal detector 82 acquired in step S18, and detects the positions of the front and back surfaces of the workpiece W (step S24: interface detection process).

また、制御部30は、ステップS18で取得したフォトディテクタ26A及び26Bの出力に基づいて、亀裂Kの亀裂深さを検出する(ステップS26:亀裂検出工程)。ステップS26では、フォトディテクタ26A及び26Bの出力に基づいて検出した亀裂Kの亀裂深さ(それぞれ第1亀裂深さd及び第2亀裂深さdとする。)との平均値d(=(d+d)/2)を亀裂深さ(亀裂上端位置及び亀裂下端位置)として算出する。これにより、例えば、亀裂Kの形成位置が主光軸Pからずれている場合でも、高精度で亀裂深さを検出することができる。 The control unit 30 also detects the crack depth of the crack K based on the outputs of the photodetectors 26A and 26B acquired in step S18 (step S26: crack detection step). In step S26, the control unit 30 calculates the average value dM (=( dA + dB )/2) of the crack depths of the crack K detected based on the outputs of the photodetectors 26A and 26B (referred to as the first crack depth dA and the second crack depth dB , respectively) as the crack depth (crack upper end position and crack lower end position). This makes it possible to detect the crack depth with high accuracy, for example, even if the formation position of the crack K is shifted from the main optical axis P.

なお、フォトディテクタ26A及び26Bの出力に基づいて検出した亀裂Kの亀裂深さd又はdのいずれか一方のみを亀裂深さ(亀裂上端位置及び亀裂下端位置)として求めるようにしてもよい。 In addition, only one of the crack depths dA and dB of the crack K detected based on the outputs of the photodetectors 26A and 26B may be obtained as the crack depth (crack upper end position and crack lower end position).

また、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、上述のようにして検出した被加工物Wの表面及び裏面の位置並びに亀裂上端位置及び亀裂下端位置を図示しない表示装置(モニタ)等に出力する。 The control unit 30 also outputs the positions of the front and back surfaces of the workpiece W, as well as the upper and lower end positions of the crack detected as described above, to a display device (monitor) or the like (not shown) as the detection result of the crack depth of the crack K formed inside the workpiece W.

本実施形態では、表面反射光N(1)及びN(2)を遮光するための遮光手段として、固定式の分岐ミラー70を用いる。したがって、遮光のための可動部を設けることなく、外乱光となる表面反射光N(1)及びN(2)を確実に除去することができる。これにより、亀裂Kが表面寄りにある場合であっても、亀裂Kの深さを正確に検出することが可能になる。 In this embodiment, a fixed branching mirror 70 is used as a light blocking means for blocking the surface reflected lights N(1) and N(2). Therefore, the surface reflected lights N(1) and N(2), which become disturbance light, can be reliably removed without providing a movable part for blocking. This makes it possible to accurately detect the depth of the crack K even if the crack K is located near the surface.

さらに、本実施形態によれば、偏光作用を利用することにより、光源部14の切り替えを行うことなく、第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)並びにコンフォーカル検出器82による界面検出用の検出信号を同時に取得することが可能になる。これにより、界面及び亀裂検出の高速化を実現することができる。 Furthermore, according to this embodiment, by utilizing the polarization effect, it is possible to simultaneously acquire the first back surface reflected light Mt(1) and the second back surface reflected light Mt(2) as well as the detection signal for interface detection by the confocal detector 82 without switching the light source unit 14. This makes it possible to realize high-speed interface and crack detection.

[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。以下の説明において、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。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図7及び図8は、本発明の第2の実施形態に係る亀裂検出装置の検出光学系24のうち、フォトディテクタ26A及び26Bの近傍の構成をそれぞれ拡大して示した図である。 Figures 7 and 8 are enlarged views showing the configuration near the photodetectors 26A and 26B, respectively, of the detection optical system 24 of the crack detection device according to the second embodiment of the present invention.

本実施形態では、フォトディテクタ26A及び26Bの上流側に、偏光フィルタ60及び62に代えて、偏光ビームスプリッタ90及び92がそれぞれ配置されている。そして、偏光ビームスプリッタ90の下流側には、フォトディテクタ26A及び26Dが配置されており、偏光ビームスプリッタ92の下流側には、フォトディテクタ26B及び26Cが配置されている。 In this embodiment, instead of the polarizing filters 60 and 62, polarizing beam splitters 90 and 92 are disposed upstream of the photodetectors 26A and 26B, respectively. Then, photodetectors 26A and 26D are disposed downstream of the polarizing beam splitter 90, and photodetectors 26B and 26C are disposed downstream of the polarizing beam splitter 92.

フォトディテクタ26A-26D(光検出器26)は、第1検出光L1A及び第2検出光L1Bが、被加工物Wの内部に形成された亀裂Kによって反射される場合と反射されない場合の双方において、第1検出光L1A及び第2検出光L1Bの被加工物Wからの反射光(第1裏面反射光Mt(1)、第2裏面反射光Mt(2)、第1亀裂反射光Mr(1)及び第2亀裂反射光Mr(2))を検出可能となっている。 The photodetectors 26A-26D (photodetectors 26) are capable of detecting the reflected light of the first detection light L1A and the second detection light L1B from the workpiece W (first back surface reflected light Mt(1), second back surface reflected light Mt(2), first crack reflected light Mr(1), and second crack reflected light Mr(2)) in both cases where the first detection light L1A and the second detection light L1B are reflected or not reflected by a crack K formed inside the workpiece W.

図7に示すように、本実施形態では、偏光フィルタ60がないので、第2亀裂反射光Mr(2)がブロックされない。したがって、第1裏面反射光Mt(1)(図2参照)に加えて、第2亀裂反射光Mr(2)(図3参照)も下流側に進む。同様に、図8に示すように、第2裏面反射光Mt(2)(図3参照)に加えて、第1亀裂反射光Mr(1)(図2参照)も下流側に進む。 As shown in FIG. 7, in this embodiment, since there is no polarizing filter 60, the second crack reflected light Mr(2) is not blocked. Therefore, in addition to the first back surface reflected light Mt(1) (see FIG. 2), the second crack reflected light Mr(2) (see FIG. 3) also travels downstream. Similarly, as shown in FIG. 8, in addition to the second back surface reflected light Mt(2) (see FIG. 3), the first crack reflected light Mr(1) (see FIG. 2) also travels downstream.

偏光ビームスプリッタ90(第1偏光ビームスプリッタ)は、下流側に進む光のうち、平行成分である第2亀裂反射光Mr(2)をフォトディテクタ26D側に透過させ、垂直成分である第1裏面反射光Mt(1)を直角に折り曲げて、フォトディテクタ26Aに導光する。 The polarizing beam splitter 90 (first polarizing beam splitter) transmits the parallel component of the light traveling downstream, the second crack reflected light Mr(2), to the photodetector 26D side, and bends the vertical component, the first back surface reflected light Mt(1), at a right angle and guides it to the photodetector 26A.

偏光ビームスプリッタ92(第2偏光ビームスプリッタ)は、下流側に進む光のうち、平行成分である第2裏面反射光Mt(2)をフォトディテクタ26B側に透過させ、垂直成分である第1亀裂反射光Mr(1)を直角に折り曲げて、フォトディテクタ26Cに導光する。 The polarizing beam splitter 92 (second polarizing beam splitter) transmits the parallel component of the light traveling downstream, the second back surface reflected light Mt(2), to the photodetector 26B side, and bends the vertical component of the first crack reflected light Mr(1) at a right angle and guides it to the photodetector 26C.

これにより、第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)に加えて、第1亀裂反射光Mr(1)及び第2亀裂反射光Mr(2)の出力を取得することができる。 This makes it possible to obtain the output of the first crack reflected light Mr(1) and the second crack reflected light Mr(2) in addition to the first back surface reflected light Mt(1) and the second back surface reflected light Mt(2).

なお、本実施形態に係るフォトディテクタ26A及び26Bは、それぞれ第1検出器及び第2検出器に対応し、フォトディテクタ26C及び26Dは、それぞれ第3検出器及び第4検出器に対応する。 In this embodiment, photodetectors 26A and 26B correspond to the first and second detectors, respectively, and photodetectors 26C and 26D correspond to the third and fourth detectors, respectively.

本実施形態では、例えば、第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)並びに第1亀裂反射光Mr(1)及び第2亀裂反射光Mr(2)を用いて亀裂検出を行う。 In this embodiment, for example, crack detection is performed using the first back surface reflected light Mt(1) and the second back surface reflected light Mt(2), as well as the first crack reflected light Mr(1) and the second crack reflected light Mr(2).

第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)は、亀裂Kに当たらずに被加工物Wの裏面で反射された光であるのに対して、第1亀裂反射光Mr(1)及び第2亀裂反射光Mr(2)は、亀裂Kに反射された後に被加工物Wの裏面で反射された光である。したがって、図9に示すように、第1亀裂反射光Mr(1)は、第1裏面反射光Mt(1)のグラフの上下を反転させた略線対称のグラフになる。また、同様に、第2亀裂反射光Mr(2)は、第2裏面反射光Mt(2)のグラフの上下を反転させた略線対称のグラフになる。なお、図9には、簡単のため、第1裏面反射光Mt(1)及び第1亀裂反射光Mr(1)のグラフのみを示している。 The first back surface reflected light Mt(1) and the second back surface reflected light Mt(2) are light reflected by the back surface of the workpiece W without hitting the crack K, whereas the first crack reflected light Mr(1) and the second crack reflected light Mr(2) are light reflected by the crack K and then reflected by the back surface of the workpiece W. Therefore, as shown in FIG. 9, the first crack reflected light Mr(1) is a graph that is approximately line-symmetrical with the graph of the first back surface reflected light Mt(1) inverted upside down. Similarly, the second crack reflected light Mr(2) is a graph that is approximately line-symmetrical with the graph of the second back surface reflected light Mt(2) inverted upside down. For simplicity, FIG. 9 only shows the graphs of the first back surface reflected light Mt(1) and the first crack reflected light Mr(1).

本実施形態では、第1検出光L1Aから得られる第1裏面反射光Mt(1)及び第1亀裂反射光Mr(1)のグラフの交点P1及びP2をそれぞれ亀裂下端位置及び亀裂上端位置として検出する。 In this embodiment, the intersection points P1 and P2 of the graphs of the first back surface reflected light Mt(1) and the first crack reflected light Mr(1) obtained from the first detection light L1A are detected as the crack bottom end position and the crack top end position, respectively.

同様に、第2検出光L1Bから得られる第2裏面反射光Mt(2)及び第2裏面反射光第2亀裂反射光Mr(2)のグラフの交点をそれぞれ亀裂下端位置及び亀裂上端位置として検出する。 Similarly, the intersections of the graphs of the second back surface reflected light Mt(2) and the second back surface reflected light/second crack reflected light Mr(2) obtained from the second detection light L1B are detected as the crack bottom end position and the crack top end position, respectively.

そして、第1裏面反射光Mt(1)及び第1亀裂反射光Mr(1)のグラフから求めた亀裂下端位置及び亀裂上端位置と、第2裏面反射光Mt(2)及び第2亀裂反射光Mr(2)のグラフから求めた亀裂下端位置及び亀裂上端位置の平均値を、それぞれ亀裂下端位置及び亀裂上端位置として検出する。 Then, the average values of the crack bottom end position and crack top end position obtained from the graph of the first back surface reflected light Mt(1) and the first crack reflected light Mr(1) and the crack bottom end position and crack top end position obtained from the graph of the second back surface reflected light Mt(2) and the second crack reflected light Mr(2) are detected as the crack bottom end position and crack top end position, respectively.

本実施形態によれば、第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)に加えて、第1亀裂反射光Mr(1)及び第2亀裂反射光Mr(2)を検出して、それぞれのグラフの交点を求めることにより、より簡易に亀裂検出を行うことができる。 According to this embodiment, in addition to the first back surface reflected light Mt(1) and the second back surface reflected light Mt(2), the first crack reflected light Mr(1) and the second crack reflected light Mr(2) are detected, and the intersection points of the respective graphs are found, making it easier to detect cracks.

さらに、本実施形態によれば、偏光作用を利用することにより、光源部14の切り替えを行うことなく、第1裏面反射光Mt(1)及び第2裏面反射光Mt(2)並びにコンフォーカル検出器82による界面検出用の検出信号に加えて、第1亀裂反射光Mr(1)及び第2亀裂反射光Mr(2)についても同時に取得することが可能になる。これにより、界面及び亀裂検出の高速化を実現することができる。 Furthermore, according to this embodiment, by utilizing the polarization effect, it is possible to simultaneously acquire the first crack reflected light Mr(1) and the second crack reflected light Mr(2) in addition to the first back surface reflected light Mt(1) and the second back surface reflected light Mt(2) and the detection signal for interface detection by the confocal detector 82 without switching the light source unit 14. This makes it possible to realize high-speed interface and crack detection.

なお、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ90及び92としてキューブタイプのものを用いたが、プレートタイプのものを用いることも可能である。 In this embodiment, cube-type polarizing beam splitters 90 and 92 are used, but plate-type polarizing beam splitters can also be used.

また、第1裏面反射光Mt(1)及び第1亀裂反射光Mr(1)のグラフ又は第2裏面反射光Mt(2)及び第2亀裂反射光Mr(2)のグラフのいずれか一方から亀裂下端位置及び亀裂上端位置を検出するようにしてもよい。 The crack bottom end position and crack top end position may also be detected from either the graph of the first back surface reflected light Mt(1) and the first crack reflected light Mr(1) or the graph of the second back surface reflected light Mt(2) and the second crack reflected light Mr(2).

10…亀裂検出装置、14…光源部、16…照明光学系、18…ダイクロイックミラー、20…集光レンズ、22…ハーフミラー、24…検出光学系、26…光検出器、26A~26D…フォトディテクタ、28…フォーカス調整機構、29…アライメント機構、30…制御部、32…光源、34…偏光ビームスプリッタ、60、62…偏光フィルタ、70…分岐ミラー、80…ハーフミラー、82…コンフォーカル検出器、84…ピンホール板、90、92…偏光ビームスプリッタ 10...crack detection device, 14...light source unit, 16...illumination optical system, 18...dichroic mirror, 20...condenser lens, 22...half mirror, 24...detection optical system, 26...photodetector, 26A-26D...photodetector, 28...focus adjustment mechanism, 29...alignment mechanism, 30...control unit, 32...light source, 34...polarizing beam splitter, 60, 62...polarizing filter, 70...branching mirror, 80...half mirror, 82...confocal detector, 84...pinhole plate, 90, 92...polarizing beam splitter

Claims (5)

偏光方向が互いに直交する第1検出光及び第2検出光を出射する光源部であって、主光軸に対して平行かつ前記主光軸に対して一方向に偏心した第1光源光軸に沿って前記第1検出光を出射し、前記主光軸に対して平行かつ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第2光源光軸に沿って前記第2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第1検出光及び前記第2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た分岐ミラーと、
前記分岐ミラーに対して前記主光軸に沿う下流側に配置され、前記第1検出光のうち、前記被加工物の内部に形成された亀裂に当たらずに前記被加工物の裏面で反射された第1裏面反射光を検出する第1検出器と、
前記分岐ミラーにより分岐された光路の下流側に配置され、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第2裏面反射光を検出する第2検出器と、
前記第1検出器及び前記第2検出器からの検出信号に基づき、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。
a light source unit that emits first detection light and second detection light whose polarization directions are orthogonal to each other, the light source unit that emits the first detection light along a first light source optical axis that is parallel to a main optical axis and eccentric in one direction with respect to the main optical axis, and emits the second detection light along a second light source optical axis that is parallel to the main optical axis and eccentric in another direction opposite to the one direction with respect to the main optical axis;
a condenser lens having a lens optical axis coaxial with the main optical axis and configured to condense the first detection light and the second detection light emitted from the light source unit inside a workpiece;
A branching mirror disposed at a position conjugate with a focusing point of the focusing lens;
a first detector that is disposed downstream along the main optical axis with respect to the splitting mirror and detects a first back-surface reflected light of the first detection light that is not hit by a crack formed inside the workpiece and is reflected by a back surface of the workpiece;
a second detector that is disposed downstream of the optical path branched by the branching mirror and detects a second back-surface reflected light of the second detection light that is not hit by the crack and is reflected by the back surface of the workpiece;
A crack detection means for detecting a crack depth of the crack based on detection signals from the first detector and the second detector;
A crack detection device comprising:
前記分岐ミラーに対して前記主光軸に沿う下流側に配置され、前記第1検出光と偏光方向が同じ第1偏光子と、
前記分岐ミラーにより分岐された光路の下流側に配置され、前記第2検出光と偏光方向が同じ第2偏光子とを備え、
前記第1検出器及び前記第2検出器は、それぞれ前記第1偏光子及び前記第2偏光子の下流側に配置される、
請求項1に記載の亀裂検出装置。
a first polarizer disposed downstream of the splitting mirror along the main optical axis, the first polarizer having the same polarization direction as the first detection light;
a second polarizer disposed downstream of the optical path branched by the branching mirror and having the same polarization direction as the second detection light,
The first detector and the second detector are disposed downstream of the first polarizer and the second polarizer, respectively.
The crack detection device of claim 1 .
前記分岐ミラーにより分岐された光路の下流側に配置され、前記第1検出光のうち、前記亀裂に当たった後に前記被加工物の裏面で反射された第1亀裂反射光を検出する第3検出器と、
前記分岐ミラーに対して前記主光軸に沿う下流側に配置され、前記第2検出光のうち、前記亀裂に当たった後に前記被加工物の裏面で反射された第2亀裂反射光を検出する第4検出器と、
前記第1検出器及び前記第3検出器の上流側に配置され、前記第1裏面反射光を前記第1検出器に導光し、前記第2亀裂反射光を前記第3検出器に導光する第1偏光ビームスプリッタと、
前記第2検出器及び前記第4検出器の上流側に配置され、前記第2裏面反射光を前記第2検出器に導光し、前記第1亀裂反射光を前記第4検出器に導光する第2偏光ビームスプリッタとを備え、
前記亀裂検出手段は、前記第1検出器、前記第2検出器、前記第3検出器及び前記第4検出器からの検出信号に基づき、前記亀裂の亀裂深さを検出する、
請求項1に記載の亀裂検出装置。
a third detector that is disposed downstream of the optical path branched by the branching mirror and detects a first crack reflected light of the first detection light that is reflected by the back surface of the workpiece after hitting the crack;
a fourth detector that is disposed downstream along the main optical axis with respect to the splitting mirror and detects a second crack reflected light of the second detection light that is reflected by the back surface of the workpiece after hitting the crack;
a first polarizing beam splitter arranged upstream of the first detector and the third detector, guiding the first back surface reflected light to the first detector and guiding the second crack reflected light to the third detector;
a second polarizing beam splitter arranged upstream of the second detector and the fourth detector, guiding the second back surface reflected light to the second detector and guiding the first crack reflected light to the fourth detector;
The crack detection means detects a crack depth of the crack based on detection signals from the first detector, the second detector, the third detector, and the fourth detector.
The crack detection device of claim 1 .
前記集光レンズの集光点が前記被加工物の表面又は裏面に一致した場合にのみ、前記第1裏面反射光及び前記第2裏面反射光を検出可能なコンフォーカル検出器と、
前記コンフォーカル検出器からの検出信号に基づいて、前記被加工物の表面又は裏面の位置を検出する界面検出手段と、
を備える、請求項1から3のいずれか1項に記載の亀裂検出装置。
a confocal detector capable of detecting the first back-surface reflected light and the second back-surface reflected light only when a focusing point of the focusing lens coincides with the front or back surface of the workpiece;
an interface detection means for detecting the position of a front surface or a back surface of the workpiece based on a detection signal from the confocal detector;
The crack detection device according to claim 1 , further comprising:
偏光方向が互いに直交する第1検出光及び第2検出光であって、主光軸に対して平行かつ前記主光軸に対して一方向に偏心した第1光源光軸に沿って前記第1検出光を出射し、前記主光軸に対して平行かつ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第2光源光軸に沿って前記第2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、前記第1検出光及び前記第2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た分岐ミラーに対して前記主光軸に沿う下流側に配置された第1検出器により、前記第1検出光のうち、前記被加工物の内部に形成された亀裂に当たらずに前記被加工物の裏面で反射された第1裏面反射光を検出する第1の光検出工程と、
前記分岐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検出器により、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第2裏面反射光を検出する第2の光検出工程と、
前記第1検出器及び前記第2検出器からの検出信号に基づき、前記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。
a detection light emitting step of emitting first detection light and second detection light having mutually orthogonal polarization directions along a first light source optical axis that is parallel to a main optical axis and eccentric in one direction with respect to the main optical axis, and emitting the second detection light along a second light source optical axis that is parallel to the main optical axis and eccentric in another direction opposite to the one direction with respect to the main optical axis;
a focusing step of focusing the first detection light and the second detection light inside a workpiece by a focusing lens having a lens optical axis coaxial with the main optical axis;
a first light detection step of detecting a first back surface reflected light of the first detection light, the first back surface reflected light being reflected by the back surface of the workpiece without hitting a crack formed inside the workpiece, by a first detector arranged downstream along the main optical axis with respect to a branching mirror arranged at a position conjugate with a focusing point of the focusing lens;
a second light detection step of detecting, by a second detector disposed downstream of the optical path branched by the branching mirror, a second back surface reflected light of the second detection light that is not hit by the crack and is reflected by the back surface of the workpiece;
a crack detection step of detecting a crack depth of the crack based on detection signals from the first detector and the second detector;
A crack detection method comprising:
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