JP7648902B2 - 亀裂検出装置及び方法 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

特開２０１７－１３３９９７号公報

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。

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。

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。

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。

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_Ｄ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ＦＳ_１０及びＦＳ_１２は、集光レンズの集光位置を示す焦点面を示している。

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_Ｄよりも裏面側（－Ｚ側）の場合、焦点面ＦＳ_１０において、裏面反射光Ｍｔ（１）の光線高ｈ_{Ｍｔ（１）}が表面反射光Ｎ（１）の光線高ｈ_Ｎ（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。

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_Ｄよりも表面側（＋Ｚ側）の場合、焦点面ＦＳ_１２において、裏面反射光Ｍｔ（２）の光線高ｈ_{Ｍｔ（２）}が表面反射光Ｎ（２）の光線高ｈ_Ｎ（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

［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。

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。

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。

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_Ａ及び第２光源光軸Ｑ_Ｂ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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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_Ａ及び第２光源光軸Ｑ_Ｂ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。

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。

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。

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_Ｂ上に配置されており、第２光源光軸Ｑ_Ｂに沿って検出光Ｌ０を出射する。

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_Ａ及び第２光源光軸Ｑ_Ｂ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。

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_Ｂに沿って進む。

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_Ａに沿って進む。

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。

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。

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。

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。

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_１と光学的に共役な位置（焦点面）ＦＳ_２又はその近傍に配置されている。ここで、焦点面ＦＳ_２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。

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_２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。

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。

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。

リレーレンズ４６の下流側（リレーレンズ４６と焦点面ＦＳ_２（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。

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。

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。

（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。

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_１に集光される。前側焦点位置ＦＳ_１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_２）の手前（上流側）で主光軸Ｐと交差し、焦点面ＦＳ_２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。

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。

前側焦点位置ＦＳ_１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_２）の手前（上流側）で主光軸Ｐと交差し、焦点面ＦＳ_２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。

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。

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_２に向かう仮想的な延長線は、ＦＳ（－）領域で焦点面ＦＳ_２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_２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_２）よりも遠方（下流側）で主光軸Ｐと交差する光束となる。

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_２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_２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。

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。

（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。

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_１に集光される。前側焦点位置ＦＳ_１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_２）の手前（上流側）で主光軸Ｐと交差し、焦点面ＦＳ_２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。

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。

前側焦点位置ＦＳ_１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_２）の手前（上流側）で主光軸Ｐと交差し、焦点面ＦＳ_２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。

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。

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_２に向かう仮想的な延長線は、ＦＳ（＋）領域で焦点面ＦＳ_２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_２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_２）よりも遠方（下流側）で主光軸Ｐと交差する光束となる。

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_２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。

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。

なお、焦点面ＦＳ_１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_２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_１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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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（ｉ＝１，２，…，ｎ）とする（但し、ｎは自然数とする）。

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。

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）。

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_ｉ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_１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_ｉ＝Ｚ_ｉ－１＋Δｚに設定する（ステップＳ１４：集光点変更工程）。

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）。

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。

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）。

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_Ａ及び第２亀裂深さｄ_Ｂとする。）との平均値ｄ_Ｍ（＝（ｄ_Ａ＋ｄ_Ｂ）／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。

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_Ａ又はｄ_Ｂ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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (5)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
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。

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