本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態1〕
本発明の実施形態1に係る試験装置を図面に基づいて説明する。図1は、実施形態1に係る試験装置の構成例の一部を示す斜視図である。図2は、図1に示された試験装置の要部の斜視図である。図3は、図1に示された試験装置の測定対象のウェーハの斜視図である。
実施形態1に係る図1及び図2に示す試験装置1は、図3に示すウェーハ10から個々に分割された試験片であるチップ14を破壊して、チップ14の強度である抗折強度を測定するチップ破壊装置である。
(ウェーハ)
実施形態1では、ウェーハ10は、シリコン、サファイア、ガリウムなどを基板11とする円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等である。ウェーハ10は、基板11の表面11-1に格子状に形成された複数の分割予定ライン12によって格子状に区画された領域にデバイス13が形成されている。実施形態1において、ウェーハ10は、外周縁に環状フレーム16が装着された支持部材である粘着テープ15が下面11-2に貼着されて、環状フレーム16に支持されて、ウェーハユニット17を構成している。即ち、実施形態1では、ウェーハ10は、粘着テープ15により支持されている。また、ウェーハ10は、分割予定ライン12に沿って個々のチップ14に個片化されている。なお、チップ14は、基板11の一部とデバイス13とを備える。
なお、実施形態1では、ウェーハ10は、基板11の表面11-1にデバイス13が形成されているが、本発明では、試験装置1がウェーハ10を個々のチップ14に分割する所謂後工程の加工条件の妥当性を評価するために用いられる場合には、表面11-1にデバイス13が形成されていなくても良い。
(試験装置)
試験装置1は、図1に示すように、装置本体2上に設けられウェーハユニット17を複数収容するカセット4が載置されるカセット載置台3と、カセット4にウェーハユニット17を出し入れする搬出入ユニット5と、カセット4から搬出されたウェーハユニット17又はカセット4に搬入される前のウェーハユニット17が仮置きされる一対の仮置きレール6と、フレーム固定ユニット7と、制御ユニット400とを備える。
カセット4は、複数のウェーハユニット17を鉛直方向と平行なZ軸方向に間隔をあけて収容する収容容器であって、ウェーハ10を出し入れする開口8が設けられている。カセット載置台3は、上面にカセット4が載置され、カセット4をZ軸方向に昇降させる。
一対の仮置きレール6は、装置本体2上でかつカセット載置台3に載置されるカセット4の開口8の幅方向の両端に設けられ、水平方向と平行なY軸方向に直線状に延びている。一対の仮置きレール6は、互いに平行に配置され、Y軸方向に直交しかつ水平方向と平行なX軸方向に沿って互いに間隔をあけて配置されている。一対の仮置きレール6は、ウェーハユニット17の環状フレーム16が仮置きされる。
フレーム固定ユニット7は、環状のフレーム支持部材18と、フレーム支持部材18の上方に配置されかつ固定された環状のフレーム押さえ部材19と、フレーム支持部材18を昇降させる図示しない昇降機構とを備える。フレーム支持部材18は、上昇される前では上面が仮置きレール6の上面と同一平面上に位置して、ウェーハユニット17の環状フレーム16が載置される。フレーム固定ユニット7は、フレーム支持部材18の上面にウェーハユニット17の環状フレーム16が載置されると、昇降機構がフレーム支持部材18を上昇させて、フレーム押さえ部材19とフレーム支持部材18との間に環状フレーム16を挟み込んで、ウェーハユニット17を固定する。
搬出入ユニット5は、図示しない移動機構によりY軸方向に移動自在に設けられている。搬出入ユニット5は、カセット4からウェーハユニット17を搬出して、仮置きレール6上に仮置きした後、フレーム固定ユニット7の降下したフレーム支持部材18の上面までウェーハユニット17を搬出して、フレーム支持部材18の上面に載置する。また、搬出入ユニット5は、フレーム固定ユニット7の降下したフレーム支持部材18の上面上のウェーハユニット17を仮置きレール6を介してカセット4内に搬入する。
また、試験装置1は、図2に示すように、フレーム固定ユニット7をY軸方向とX軸方向とに移動する移動機構30と、突き上げ機構50と、撮像カメラ60と、試験片搬送手段であるチップ搬送ユニット20と、チップ観察機構100と、強度測定機構200とを備える。
移動機構30は、装置本体2上に設けられかつ移動テーブル40をX軸方向に移動するX軸移動機構32と、X軸移動機構32によりX軸方向に移動される移動テーブル40上に設けられかつフレーム固定ユニット7をY軸方向に移動するY軸移動機構42とを備える。X軸移動機構32は、一対の仮置きレール6とY軸方向に並ぶ位置と一対の仮置きレール6から離れる位置とに亘って移動テーブル40即ちフレーム固定ユニット7をX軸方向に移動する。各移動機構32,42は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ36,46、ボールねじ36,46を軸心回りに回転させる周知のモータ38,48及び移動テーブル40又はフレーム固定ユニット7をX軸方向又はY軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレール34,44を備える。
(突き上げ機構)
図4は、図1に示された試験装置の突き上げ機構等を示す断面図である。突き上げ機構50は、X軸移動機構32により一対の仮置きレール6から離れる位置に位置付けられたフレーム固定ユニット7の下方に配置される。突き上げ機構50は、装置本体2の凹部9内に設けられ、フレーム固定ユニット7に固定されたウェーハユニット17のいずれかのチップ14を粘着テープ15よりも上方に突き上げるものである。
突き上げ機構50は、図4に示すように、中空の円柱状に形成された外層部51と、外層部51の内部に配置された四角柱状の突き上げ部52とを備える。外層部51の上面53には、外層部51の周方向に沿って同心円状に形成された複数の吸引溝54が形成されている。吸引溝54はそれぞれ、突き上げ機構50の内部に形成された吸引路55及び開閉弁56を介して、エジェクタ等でなる吸引源57に接続している。
突き上げ部52は、四角柱状に形成された第1突き上げピン52-1と、中空の四角柱状に形成され第1突き上げピン52-1を囲繞する第2突き上げピン52-2と、中空の四角柱状に形成され第2突き上げピン52-2を囲繞する第3突き上げピン52-3と、中空の四角柱状に形成され第3突き上げピン52-3を囲繞する第4突き上げピン52-4とを備える。第1突き上げピン52-1、第2突き上げピン52-2、第3突き上げピン52-3、及び第4突き上げピン52-4は、それぞれ、モータ等で構成される昇降機構(図示せず)と接続され、Z軸方向に沿って昇降する。
突き上げ機構50は、ウェーハユニット17が上方に位置付けられた状態で、突き上げ部52を上昇させて、突き上げ部52と重なる位置に配置されたチップ14を突き上げる。突き上げ機構50は、外層部51の上面の吸引溝54が吸引源57により吸引されて、外層部51の上面に粘着テープ15を介してチップ14を吸引保持する。突き上げ機構50は、上面に粘着テープ15を介してチップ14を吸引保持し、突き上げ部52が上昇されることで、所定のチップ14を粘着テープ15よりも上方に突き上げる。なお、突き上げ機構50の寸法は、チップ23のサイズに応じて適宜調整される。
撮像カメラ60は、凹部9上のフレーム固定ユニット7により固定されたウェーハユニット17のウェーハ10の全体を撮像可能な位置に配置される。撮像カメラ60は、フレーム固定ユニット7により固定されたウェーハ10の全体を撮像する撮像素子を備えている。撮像素子は、例えば、CCD(Charge-Coupled Device)撮像素子又はCMOS(Complementary MOS)撮像素子である。撮像カメラ60は、フレーム固定ユニット7により固定されたウェーハユニット17のウェーハ10の全体を撮影して、ウェーハ10の所定のチップ14と突き上げ機構50との位置合わせを行なうため等の画像を得、得た画像を制御ユニット400に出力する。
(チップ搬送ユニット)
図5は、図1に示された試験装置のチップ搬送ユニットのピックアップ機構の斜視図である。チップ搬送ユニット20は、ピックアップ機構70と、コレット移動手段であるコレット移動機構80とを有する。
ピックアップ機構70は、複数のチップ14に分割され粘着テープ15で支持されたウェーハ10から突き上げ機構50により突き上げされた所定のチップ14をピックアップするものである。ピックアップ機構70は、図5に示すように、コレット移動機構80によりY軸方向とZ軸方向とに移動される移動基台72と、移動基台72からコレット移動機構80から離れる方向にX軸方向に延在したアーム74と、アーム74の先端に設けられチップ14を保持するコレット76とを備える。
コレット76は、アーム74の先端の下端部に取り付けられている。コレット76は、下面79が吸引路73及び開閉弁75を介してエジェクタ等でなる吸引源77に接続して、吸引源77により吸引されて、チップ14を吸引保持する吸引保持面をなしている。即ち、コレット76は、吸引保持面である下面79を備える。ピックアップ機構70は、コレット76の下面79に突き上げ機構50により突き上げられたチップ14を吸引保持し、コレット移動機構80により上昇されることで、所定のチップ14を粘着テープ15からピックアップする。
また、実施形態1では、試験装置1は、突き上げ機構50の上面側に粘着テープ15からピックアップされる際にチップ14にかかる荷重を計測する計測手段であるロードセルを備えても良い。ロードセルは、計測結果を制御ユニット400に出力する。なお、本発明では、計測手段であるロードセルをピックアップ機構70のコレット76の下面79側に設けても良い。
コレット移動機構80は、チップ14を粘着テープ15からピックアップするピックアップ位置と、強度測定機構200の後述する支持突起213(図8に示す)上にチップ14を載置する載置位置との間でコレット76を移動するものである。コレット移動機構80は、装置本体2上に設けられかつ移動テーブル90をY軸方向に移動する第2Y軸移動機構82と、第2Y軸移動機構82によりY軸方向に移動される移動テーブル90上に設けられかつ移動基台72即ちピックアップ機構70をZ軸方向に移動するZ軸移動機構92とを備える。
第2Y軸移動機構82は、突き上げ機構50の外層部51の上面と下面79がZ軸方向に対面するピックアップ位置から移動テーブル90即ちピックアップ機構70をY軸方向に沿って強度測定機構200に向かって移動する。各移動機構82,92は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ86,96、ボールねじ86,996を軸心回りに回転させる周知のモータ88,98及び移動テーブル90又はピックアップ機構70をY軸方向又はZ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレール84,94を備える。
チップ観察機構100は、チップ14の表面11-1、下面11-2及び側面を撮像して観察するものである。チップ観察機構100は、図1及び図2に示すように、装置本体2上の突き上げ機構50のY軸方向の隣りに配置された下方撮像ユニット102と、側方撮像ユニット112と、チップ14の上下を反転するチップ反転機構150とを備える。
下方撮像ユニット102は、ピックアップ機構70のコレット76に保持されたチップ14を下方から撮像する下方撮像カメラ103を備える。下方撮像カメラ103は、コレット76の移動経路と重なる位置に配置されている。下方撮像ユニット102は、下方撮像カメラ103がチップ14を下方から撮像し、撮像して得た画像を制御ユニット400に出力する。
側方撮像ユニット112は、チップ14を側方から即ちチップ14の側面を撮像するものである。側方撮像ユニット112は、下方撮像ユニット102のY軸方向の隣りに配置され、実施形態1では、下方撮像ユニット102よりも突き上げ機構50から離れた側に配置されている。
側方撮像ユニット112は、チップ14を支持する柱状のチップ支持台114と、チップ14の側面を撮像する側面撮像カメラ113とを備える。
チップ支持台114は、装置本体2から上方に向かって延びており、下方撮像カメラ103とY軸方向に並ぶ位置(即ち、コレット76の移動経路と重なる位置)に配置されている。チップ支持台114は、上面が水平方向と平行に平坦に形成され、上面上にピックアップ機構70のコレット76により搬送されたチップ14を支持する。また、チップ支持台114は、図示しない回転駆動源と接続されており、回転駆動源によりZ軸方向と平行な軸心回りに回転する。
側面撮像カメラ113は、チップ支持台114の上面上に配置されたチップ14の側面を撮影可能な位置に配置されている。側面撮像カメラ113は、チップ14の側面を撮像する撮像素子を備えている。撮像素子は、例えば、CCD(Charge-Coupled Device)撮像素子又はCMOS(Complementary MOS)撮像素子である。側面撮像カメラ113は、チップ支持台114の上面に配置されたチップ14の側面を撮像し、撮像して得た画像を制御ユニット400に出力する。
なお、試験装置1は、コレット76の移動経路と重なる位置にチップ支持台114を設けているため、コレット76によってチップ14をチップ支持台114の上面に配置できる。
側方撮像ユニット112は、チップ支持台114によって支持されたチップ14の一側面を側面撮像カメラ113によって撮像する。その後、チップ支持台114を所定の角度回転させた後、側面撮像カメラ113によってチップ14の他の側面を撮像する。このようにして、側方撮像ユニット112は、側面撮像カメラ113によってチップ14の全ての側面(例えば、チップ14の4辺の側面)が撮像し、チップ14の厚さや、チップ14に形成された欠け(チッピング)の大きさ等を含んだ画像を得て、得た画像を制御ユニット400に出力する。また、側方撮像ユニット112は、チップ支持台114の回転角度を制御することにより、チップ14が強度測定機構200に配置される際における、チップ14の水平方向の向き(角度)を調整できる。
上記の下方撮像ユニット102及び側方撮像ユニット112により、チップ観察機構100は、コレット76にピックアップされたチップ14の表面11-1、下面11-2及び側面を撮像する。なお、本発明では、チップ14の側面を撮像する側面撮像カメラ113は、コレット76によって保持された状態のチップ14の側面を撮像可能な位置に設けられていてもよい。この場合、チップ14をチップ支持台114で支持することなくチップ14の側面を観察できるため、チップ14をチップ支持台114上に配置することによってチップ14の下面11-2等が傷つくことを防止できる。
チップ反転機構150は、側方撮像ユニット112のチップ支持台114の上方に配置されている。チップ反転機構150は、先端部でチップ14を保持した状態で、X軸方向と平行な軸心回りに基底部151を180°回転可能に構成されている。
チップ反転機構150は、チップ14の上下に反転する際、チップ14を支持したチップ支持台114の上面に対して、図1及び図2中に実線で示す位置から基底部151を180°回転させて、図1及び図2中に点線で示す位置に位置付ける。チップ反転機構150は、先端部にチップ14を吸引保持し、基底部151を180°回転して、チップ14の上下を反転する。
チップ反転機構150により反転されたチップ14は、ピックアップ機構70のコレット76により吸引保持されて、チップ反転機構150の先端部の吸引保持が停止した後、コレット移動機構80に移動されるコレット76により下方撮像ユニット102上又は強度測定機構200に搬送される。このように、チップ反転機構150は、チップ14の上下を反転する。
(強度測定機構)
図6は、図1に示された試験装置の強度測定機構を示す斜視図である。図7は、図6に示しされた強度測定機構の押圧ユニットを示す斜視図である。図8は、図6に示された強度測定機構の支持ユニットの斜視図である。
強度測定機構200は、ピックアップ機構70でピックアップされたチップ14の抗折強度を計測する計測手段である。強度測定機構200は、チップ観察機構100とY軸方向の隣りに配置され、実施形態1では、チップ観察機構100よりも突き上げ機構50から離れた側に配置されている。また、実施形態1では、強度測定機構200は、コレット76の移動経路と重なる位置に配置されている。
強度測定機構200は、図6に示すように、下部容器201と、支持ユニット210と、押圧ユニット220(図7に示す)と、破片排出ユニット260とを備える。下部容器201は、装置本体2上に配置され、上側に開口部202が形成された箱状に形成されている。
支持ユニット210は、ピックアップ機構70のコレット76によりピックアップされかつチップ観察機構100により表面11-1、下面11-2及び側面が撮像されたチップ14を支持するものである。支持ユニット210は、下部容器201内に収容され、コレット76の移動経路と重なる位置に配置されている。このために、コレット移動機構80は、コレット76を突き上げ機構50にZ軸方向に対向する位置から支持ユニット210にZ軸方向に対向する位置に移動する。
支持ユニット210は、図8に示すように、チップ14を支持する一対の長尺支持部205と、長尺支持部205それぞれのX軸方向における位置と一対の長尺支持部205間の間隔212の幅とを変更する支持台移動機構219とを備える。一対の長尺支持部205は、互いにX軸方向に所定の間隔212を有して配設されている。長尺支持部205は、それぞれ、支持台211と、接触部材214とを備える。
支持台211は、直方体状に形成されている。一対の長尺支持部205の支持台211は、互いにX軸方向に間隔をあけて配置され、互いの間に間隔212が設けられている。また、一対の支持台211は、上面の長手方向がY軸方向に沿って配置されている。一対の支持台211は、上面側に抗折強度が測定されるチップ14がコレット76等により配置される。なお、実施形態1では、支持台211は、チップ14の下面11-2側が載置される。
支持台211は、それぞれ上面の互いに隣接する縁部に上方に突出する柱状(棒状)の支持突起213が形成され、上面の前述した縁部以外が接触部材214で被覆されている。支持突起213は、例えばステンレス鋼材等の金属でなり、Y軸方向と平行に配置され、チップ14の下面11-2側を支持する。なお、実施形態1では、支持突起213の上面の断面形状は、上方に凸の曲面に形成されている。
接触部材214は、支持突起213よりも柔軟な材質(例えば、スポンジゴム等)により構成され、厚みが一定の板状に形成されている。接触部材214は、平面形状が矩形状に形成され、変形していない状態の厚みが支持突起213の上面からの突出量よりも厚い。
接触部材214は、上面にチップ14の下面11-2が重ねられて、チップ14を支持する。このために、接触部材214の上面は、チップ14の下面11-2を支持する。なお、実施形態1では、変形していない状態の接触部材214の上面は、支持突起213の上端よりも1mm程度上方に配置される。このために、支持台211上に配置されたチップ14は、下面11-2が支持突起213から間隔をあけて、接触部材214の上面に接触する。また、支持突起213の上端213-1には、圧子227がチップ14を押圧すると、接触部材214が変形してチップ14の下面11-2に接触して、下面11-2を支持する。このために、支持突起213の上端213-1は、チップ14の下面11-2を支持する支持面である。即ち、長尺支持部205は、チップ14の下面11-2を支持する支持面である支持突起213の上端213-1を含む。
支持台移動機構219は、各支持台211をX軸方向に移動させるものであって、装置本体2に固定された固定板215に回転自在に設けられたボールねじ216と、ボールねじ216を回転するモータ217と、各支持台211をX軸方向に移動自在に支持するガイドレール218とを備える。
押圧ユニット220は、支持ユニット210に支持されたチップ14を圧子227で押圧し、チップ14の押圧時に押圧ユニット220にかかる荷重を測定するとともに、支持ユニット210に支持されたチップ14を押圧して破壊するものである。押圧ユニット220は、下部容器201の上方に設けられている。
押圧ユニット220は、図6及び図7に示すように、移動手段である移動機構230と、移動基台221と、圧子227とを備える。
移動機構230は、圧子227を一対の長尺支持部205で支持されたチップ14に対して相対的にZ軸方向に近接移動させるものである。移動機構230は、装置本体2から上方に延びて装置本体2に固定された支持板231と、支持板231に軸心回りに回転自在に支持されたボールねじ232と、ボールねじ232を軸心回りに回転するモータ233と、移動基台221をZ軸方向に移動自在に支持するガイドレール234とを備える。
支持板231、ボールねじ232及びガイドレール234の長手方向は、Z軸方向と平行である。ボールねじ232は、移動基台221に設けられたねじ孔に螺合している。ガイドレール234は、支持板231に取り付けられている。移動機構230は、モータ233がボールねじ232を軸心回りに回転することで、移動基台221を介して圧子227をZ軸方向に移動する。
移動基台221は、直方体状に形成され、下面側に下方に延びた円筒状の第1支持部材222が接続されており、第1支持部材222の下端側にロードセル等でなる荷重計測手段である荷重計測器223が固定されている。荷重計測器223は、圧子227が一対の長尺支持部205で支持されたチップ14を押圧する荷重を計測し、計測結果を制御ユニット400に出力する。即ち、試験装置1は、圧子227が一対の長尺支持部205で支持されたチップ14を押圧する荷重を計測する荷重計測器223を備える。
荷重計測器223の下側には、円筒状の第2支持部材224を介して挟持部材225が取り付けられている。挟持部材225は、正面視で略門型形状に形成されており、互いに対向する一対の挟持面226間に一対の長尺支持部205によって支持されたチップ14を押圧する圧子227が固定されている。
圧子227は、長尺支持部205の上方で且つ一対の長尺支持部205の間の間隔212の上方に配置され、長尺支持部205の支持突起213と平行に伸張している。圧子227は、下方に向かうにしたがって幅が狭くなる先細りの板状に形成され、下端が下側に凸の曲面に形成されている。なお、本発明では、圧子227の形状は、これに限定されない。圧子227は、下端がY軸方向と平行に挟持部材225により支持され、下端が一対の長尺支持部205間の間隔212の上方に配置される。
また、移動基台228の両側面には、板状に形成された一対の接続部材229が取り付けられている。接続部材229は、移動基台228の側面から下方に向かって延び、下端が挟持部材225の下端よりも下方に配置されている。
また、押圧ユニット220は、図6に示すように、上部容器240と、エアー供給ユニット250とを備える。上部容器240は、接続部材229の下端に取り付けられ、下方に開口部を有して、支持ユニット210の一対の支持台211を収容可能な箱状に形成されている。また、上部容器240は、挟持部材225の下方に配置され、圧子227を通すことが可能な圧子挿入孔241が設けられている。
上部容器240は、例えば透明な材質(ガラス、プラスチック等)により構成されている。また、上部容器240は、開口部202を通して下部容器201内に侵入可能な大きさに形成されている。このために、移動機構230によって押圧ユニット220が下方に移動されると、上部容器240は、下部容器201に挿入され、支持ユニット210の上側を覆う。
エアー供給ユニット250は、圧子227の先端部にエアーを吹き付けるものである。エアー供給ユニット250は、圧子227に向かってエアーを噴射するノズル251と、ノズル251に開閉弁252を介してエアーを供給するエアー供給源253とを備える。
ノズル251は、パイプ状に形成され、上部容器240のノズル挿入穴内に通されて、先端が上部容器240内の圧子227の先端部に対向する。エアー供給ユニット250は、ノズル251からエアーを圧子227の先端部に吹き付けて、圧子227の先端部、接触部材214の上面等に付着した異物を除去する。
破片排出ユニット260は、下部容器201の内部に存在するチップ14の破片141(図18に示す)を排出するものである。破片排出ユニット260は、チップ14の破片141を排出するための経路を構成する破片排出路261と、破片排出路261に開閉弁262を介して接続した吸引源263とを備える。
破片排出路261は、一端が下部容器201の底部を貫通した破片排出口に接続し、他端が開閉弁262を介して吸引源263に接続されている。
破片排出ユニット260は、開閉弁262が開いて、吸引源263が破片排出路261を吸引することで、破片141を下部容器201外に排出する。
また、強度測定機構200は、下部容器201内を撮像する撮像カメラ270を備えている。撮像カメラ270は、支持ユニット210によって支持されたチップ14、圧子227の先端部等を撮像するものである。
強度測定機構200は、チップ14の抗折強度を測定する際は、移動基台221と圧子227と上部容器240等を移動機構230により上方に位置付けた状態で、支持台移動機構219により一対の支持台211のX軸方向における位置を調整するとともに、チップ14の寸法等に応じた幅の間隔212を一対の支持台211間に形成する。強度測定機構200は、一対の支持台211上にコレット76等によりチップ14が載置される。このときチップ14は、両端部が一対の支持台211によって支持され、中央部が間隔212と重なる。
なお、チップ14を一対の支持台211上に配置する際にチップ14の下面11-2側が支持突起213と接触すると、配置の際の衝撃によってチップ14の下面11-2側が傷つくことがある。この場合、チップ14の抗折強度が変化してしまい、複数のチップ14の抗折強度を同一の条件で測定することが困難になることがある。
このため、実施形態1では、強度測定機構200は、支持台211の上面側に柔軟な材料でなる接触部材214を設けて、接触部材214の上面が支持突起213の上端よりも上方に位置する。実施形態1では、強度測定機構200は、チップ14を一対の支持台211上に配置すると、チップ14が支持突起213に接触することなく接触部材214の上面と接触し、上面で支持される。これにより、強度測定機構200は、チップ14を配置する際にチップ14の下面11-2側が支持突起213と接触して傷つくことを防止でき、チップ14の抗折強度の変化を抑制できる。
強度測定機構200は、移動基台221と圧子227と上部容器240等を移動機構30により降下させて、上部容器240を下部容器201内に挿入し、上部容器240で一対の長尺支持部205の上側を覆い、圧子227等を移動機構30によりさらに降下させて、チップ14の押圧によって圧子227にかかる荷重(Z軸方向の力)を荷重計測器223によって計測し、計測結果を適宜制御ユニット400に出力しながら圧子227でチップ14を破壊する。強度測定機構200は、チップ14の一対の支持突起213及び圧子227を用いた3点曲げ試験を行い、この3点曲げ試験により、チップ14の曲げ強度(抗折強度)を計測し、計測結果を制御ユニット400に出力する。
(清掃具収容部、清掃具)
また、試験装置1は、清掃具収容部である清掃具支持部130を備える。図9は、図1に示された試験装置の清掃具支持部を示す斜視図である。図10は、図9に示された清掃具支持部に支持される清掃具を示す斜視図である。図11は、図10中のXI-XI線に沿う断面図である。
清掃具支持部130は、一対の長尺支持部205の支持突起213の上端213-1を清掃する清掃具160を収容(支持)するものである。実施形態1では、清掃具支持部130は、下方撮像ユニット102のY軸方向の隣り(即ち、コレット76の移動経路と重なる位置)に配置されている。実施形態1では、清掃具支持部130は、下方撮像ユニット102の下方撮像カメラ103と、チップ支持台114との間に配置されている。清掃具支持部130は、装置本体2から立設した柱状に形成され、吸引源から吸引されることで上面131に清掃具160を吸引保持する。
清掃具160は、実施形態1では、平面形状が10mm四方の正方形でかつ厚みが1mm程度の板状に形成されている。また、実施形態1では、清掃具160は、不織布により構成されている。
(制御ユニット)
制御ユニット400は、試験装置1の上述した各ユニットをそれぞれ制御して、各チップ14に対する試験動作を試験装置1に実施させるものである。制御ユニット400は、CPU(central processing unit)のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ROM(read only memory)又はRAM(random access memory)のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有するコンピュータである。制御ユニット400の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、試験装置1を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介して試験装置1の上述した各ユニットに出力する。
また、制御ユニット400は、試験動作の状態や画像などを表示する表示画面301を有する表示手段である表示ユニット300と、制御ユニット400に接続されかつオペレータが試験装置1の制御ユニット400に情報などを入力する際に用いる入力手段であるタッチパネル302とが接続されている。表示ユニット300は、液晶表示装置などにより構成される。タッチパネル302は、表示ユニット300の表示画面301に重ねられる。
(測定方法)
次に、本明細書は、実施形態1に係る測定方法を図面に基づいて説明する。図12は、実施形態1に係る測定方法の流れを示すフローチャートである。測定方法は、チップ14の抗折強度を測定する方法であって、図12に示すように、装置準備ステップST1と、荷重検出ステップST2と、清掃ステップST5とを備える。
(装置準備ステップ)
装置準備ステップST1は、前述したチップ破壊装置である試験装置1を準備するステップである。実施形態1では、装置準備ステップST1は、オペレータが複数のウェーハユニット17を収容したカセット4をカセット載置台3に設置し、清掃具支持部130の上面131に清掃具160を載置し、タッチパネル302を操作して、試験内容情報を制御ユニット400に入力する。装置準備ステップST1では、試験装置1は、制御ユニット400がオペレータの試験開始指示を受け付けると、清掃具支持部130の上面131に清掃具160を吸引保持して、荷重検出ステップST2に進む。
(荷重検出ステップ)
図13は、図12に示された測定方法の荷重検出ステップにおいてウェーハの所定のチップと突き上げ機構とを位置合わせした状態を示す断面図である。図14は、図13に示されたウェーハの所定のチップを突き上げ機構が突き上げた状態を示す断面図である。図15は、図14に示された所定のチップをコレットが吸引保持した状態を示す断面図である。図16は、図12に示された測定方法の荷重検出ステップにおいて支持ユニットの一対の長尺支持部がチップを支持した状態を示す断面図である。図17は、図16に示されたチップが圧子に押圧されて長尺支持部の支持突起の上端に接触した状態を示す断面図である。図18は、図17に示されたチップが破壊された状態を示す断面図である。
荷重検出ステップST2は、コレット76で支持したチップ14を一対の長尺支持部205上に載置し、次いで一対の長尺支持部205で支持されたチップ14を圧子227で押圧して破壊し、チップ14が破壊した際の荷重を荷重計測器223で検出するステップである。実施形態1において、荷重検出ステップST2では、制御ユニット400は、搬出入ユニット5を制御して試験前のウェーハ10を含むウェーハユニット17をカセット4から搬出させて一対の仮置きレール6上に仮置きさせ、搬出入ユニット5を制御して、仮置きレール6上に仮置きされたウェーハユニット17の環状フレーム16をフレーム固定ユニット7の降下したフレーム支持部材18上に載置させる。制御ユニット400は、フレーム固定ユニット7を制御して、フレーム支持部材18を上昇させて、ウェーハユニット17をフレーム固定ユニット7で固定した後、移動機構30を制御して、フレーム固定ユニット7により固定されたウェーハユニット17を突き上げ機構50上に位置付ける。
制御ユニット400は、撮像カメラ60にフレーム固定ユニット7に固定されたウェーハユニット17のウェーハ10を撮像させる。制御ユニット400は、図13に示すように、ウェーハ10の所定のチップ14と突き上げ機構50との位置合わせを遂行する。制御ユニット400は、突き上げ機構50を制御して、図14に示すように、突き上げ部52の突き上げ部52を上昇させて所定のチップ14を突き上げる。制御ユニット400は、図15に示すように、ピックアップ機構70等を制御して所定のチップ14をコレット76に吸引保持する。制御ユニット400は、チップ観察機構100を制御して、試験内容情報で定められた表面11-1、下面11-2及び側面を撮像してこれらの画像を取得し、記憶装置に記憶した後、強度測定機構200の一対の長尺支持部205上にチップ14の下面11-2を載置する。
実施形態1において、荷重検出ステップST2では、制御ユニット400は、強度測定機構200を制御して上部容器240等を移動機構230により降下させて、上部容器240を下部容器201内に挿入し、上部容器240で一対の長尺支持部205の上側を覆う。荷重検出ステップST2では、制御ユニット400は、強度測定機構200を制御して、圧子227等を移動機構30によりさらに降下させて、図16に示すように、圧子227の先端をチップ14の表面11-1側に接触させ、チップ14を圧子227により押圧する。また、チップ14の押圧によって圧子227にかかる荷重(Z軸方向の力)が、荷重計測器223によって計測され、計測結果が適宜制御ユニット400に出力される。
荷重検出ステップST2では、制御ユニット400は、強度測定機構200を制御して、圧子227等を更に降下させて、チップ14を圧子227により更に押圧し、チップ14を支持する接触部材214を変形させるとともにチップ14を撓ませる。その結果、図17に示すように、チップ14の下面11-2側が支持台211の支持突起213と接触して、チップ14が一対の支持突起213によって支持され、チップ14を押圧する圧子227にかかる荷重が増大する。なお、このとき、接触部材214の柔軟性によっては、接触部材214の変形のみが生じチップ14の撓みが生じない場合もある。
荷重検出ステップST2では、制御ユニット400は、強度測定機構200を制御して、圧子227を更に降下させ、圧子227からチップ14に付与される押圧力を所定の値を超えさせて、図18に示すように、チップ14を破壊する。チップ14が破壊されると、荷重計測器223によって測定される荷重が最大値からゼロになる。そのため、強度測定機構200は、荷重計測器223によって測定された荷重の値の変化からチップ14が破壊されたタイミングを検出できる。また、荷重計測器223によって測定された荷重の最大値が、チップ14の抗折強度に対応する。
チップ14が破壊されると、チップ14の破片141が飛散する。ここで、チップ14が圧子227によって押圧される際には、上部容器240がチップ14及び支持ユニット210の一対の支持台211の上側を覆っている。その結果、チップ14の破片141が強度測定機構200の外部に飛散することが防止される。
上記のように、上部容器240によって破片141の飛散が防止されるため、チップ14の抗折強度の試験を行う際、強度測定機構200のオペレータはゴーグル等の保護具の着用を省略できる。これにより、保護具の着用による強度測定機構200の構成要素(圧子227等)やチップ14の視認性の低下が防止される。
なお、圧子227によってチップ14を押圧すると、圧子227に異物(チップ14の破片141等)が付着することがある。この異物は試験の精度に影響を与えることがあるため、除去されることが好ましい。実施形態1では、強度測定機構200は、チップ14の抗折強度の計測を行った後には、エアー供給ユニット250によって圧子227にエアーを吹き付け、圧子227に付着した異物を除去する。なお、本発明では、エアー供給ユニット250を用いて圧子227等から異物を除去するタイミングに制限はない。例えば、異物の除去は、一のチップ14の試験が完了した後、次のチップ14の試験が行われるまでの間に、必要に応じて実施される。
また、圧子227の先端部に向かって噴射されたエアーは、上部容器240の内部を流動し、一対の長尺支持部205上にも吹き付けられる。その結果、支持突起213や接触部材214の上面に付着した異物(チップ14の破片141等)がエアーによって吹き飛ばされて除去される。これにより、次の試験を行う際、チップ14の下面11-2側に異物が接触してチップ14が傷つくことを防止できる。
なお、ノズル256の先端が支持台211の上面に向かって配置されていると、ノズル256から噴射されたエアーが支持台211の上面側に強く吹き付けられる。この場合、支持突起213や接触部材214に付着した異物が、エアーによって吹き飛ばされて上部容器240の内部で舞い上がった後、再度支持突起213や接触部材214に付着することがある。この場合、異物が接触部材214の上面から適切に除去されにくい。
一方、実施形態1に係る強度測定機構200は、ノズル256の先端が圧子227の先端部に向かってエアーを吹き付けるため、支持台211の上面に吹き付けられるエアーの勢いが適度に弱められる。これにより、強度測定機構200は、異物を接触部材214の上面側から適切に除去できる。
チップ14の試験やエアー供給ユニット250による異物の除去を繰り返すと、下部容器201の内部にはチップ14の破片141が蓄積される。そこで、実施形態1では、強度測定機構200は、破片排出ユニット260を用いて下部容器201の内部に蓄積された破片141を回収する。強度測定機構200は、破片排出ユニット260を用いると、下部容器201の開口部202の内部を手作業で清掃することなく、破片141を素早く除去できる。
なお、強度測定機構200では、上部容器240が下部容器201の開口部202よりも小さく形成されており、また、上部容器240には圧子227が挿入される圧子挿入孔241等が形成されている。このため、強度測定機構200は、上部容器240を下部容器201に向かって降下させても、下部容器201の開口部202は上部容器240によって密閉されないので、破片排出口からチップ14の破片141を吸引する際、開口部202に外気が容易に取り込まれ、チップ14の破片141の吸引を円滑に行うことができる。
試験装置1の制御ユニット400は、強度測定機構200がチップ14を破壊すると、測定方法を終了するか否かを判定する(ステップST3)。実施形態1では、制御ユニット400は、カセット4内の全てのウェーハユニット17の全てのチップ14を破壊すると測定方法を終了する(ステップST3:Yes)と判定する。実施形態1では、制御ユニット400は、カセット4内の全てのウェーハユニット17の全てのチップ14を破壊していないと測定方法を終了しない(ステップST3:No)と判定して、清掃タイミングであるか否かを判定する(ステップST4)。
清掃タイミングは、支持突起213の上端213-1を清掃具160で清掃するタイミングであって、例えば、一つのチップ14を破壊する毎、又は所定数のチップ14を破壊する毎であり、試験内容情報の一部として制御ユニット400の記憶装置に記憶される。
試験装置1の制御ユニット400は、清掃タイミングではないと判定する(ステップST4:No)と、荷重検出ステップST2に戻る。試験装置1の制御ユニット400は、清掃タイミングであると判定する(ステップST4:Yes)と、清掃ステップST5に進む。
(清掃ステップ)
図19は、図12に示された測定方法の清掃ステップにおいてコレットの下面に清掃具を吸引保持した状態を示す斜視図である。図20は、図19に示された清掃具が一対の長尺支持部の支持突起の上端を清掃している状態を示す断面図である。
実施形態1において、清掃ステップST5は、荷重検出ステップST2を実施した後に、清掃具160をコレット76で保持し、コレット移動機構80で載置位置へと移動させて支持突起213の上端213-1を清掃具160で清掃するステップである。
実施形態1において、清掃ステップST5では、制御ユニット400は、強度測定機構200を制御して上部容器240等を移動機構230により上昇させて、一対の長尺支持部205を露出させる。清掃ステップST5では、制御ユニット400は、コレット移動機構80を制御してコレット76を清掃具支持部130に支持された清掃具160に対面させた後、コレット76を下降し、下面79に清掃具160を接触させた後、清掃具支持部130の吸引保持を停止し、コレット76の下面79に清掃具160を吸引保持する。清掃ステップST5では、制御ユニット400は、コレット移動機構80を制御して、図20に示すように、コレット76の下面79に吸引保持した清掃具160を支持突起213の上端213-1に接触させる。
実施形態1において、清掃ステップST5では、制御ユニット400は、コレット移動機構80と支持台移動機構219とを制御して、所定時間、一対の長尺支持部205をX軸方向に所定範囲往復移動するとともに、コレット76をY軸方向に所定範囲往復移動させて、支持突起213の上端213-1に清掃具160を摺動させて、破片141等の異物を支持突起213の上端213-1から除去する。実施形態1において、清掃ステップST5では、制御ユニット400は、所定時間経過後、コレット76及び一対の長尺支持部205の往復移動を停止し、コレット移動機構80を制御して、コレット76で清掃具160を清掃具支持部130に搬送し、清掃具160を清掃具支持部130の上面131に吸引保持して、支持突起213の上端213-1の清掃を終了して、荷重検出ステップST2に戻る。このために、試験装置1は、複数のチップ14の抗折強度を連続して測定する。
こうして、実施形態1では、清掃ステップST5では、コレット76で吸引保持した清掃具160を支持突起213の上端213-1上で摺動させて、支持突起213の上端213-1の破片141等の異物を支持突起213の上端213-1から除去する。また、実施形態1では、コレット76が清掃具支持部130に支持された清掃具160で一対の長尺支持部205の支持突起213の上端213-1を清掃することで、チップ搬送ユニット20が、清掃具支持部130に収容(支持)された清掃具160で一対の長尺支持部205の支持突起213の上端213-1を清掃する清掃手段を兼用する。
以上説明したように、実施形態1に係る測定方法及び試験装置1は、荷重検出ステップST2を実施した後に、清掃具160をコレット76で保持しコレット移動機構80で載置位置へと移動させて一対の長尺支持部205の支持突起213の上端213-1を清掃具160で清掃する清掃ステップST5を実施するため、荷重検出ステップST2でチップ14を支持する支持突起213の上端213-1から破片141等の異物を除去できる、その結果、複数のチップ14の抗折強度を測定する際でも、正確にチップ14の抗折強度を測定することを可能とするという効果を奏する。
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2に係る測定方法及び試験装置を図面に基いて説明する。図21は、実施形態2に係る測定方法で用いられる清掃具の断面図である。図22は、実施形態2に係る測定方法の清掃ステップにおいて清掃具が一対の長尺支持部の支持突起の上端を清掃している状態を示す断面図である。なお、図21及び図22は、実施形態1と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
実施形態2に係る測定方法及び試験装置1は、支持突起213の上端213-1を清掃する清掃具160-2の構成が実施形態1と異なること以外、実施形態1と同じである。実施形態2に係る測定方法及び試験装置1が用いる清掃具160-2は、平面形状が実施形態1に係る清掃具160と同形状に形成され、図21に示すように、発泡ウレタン、又は不織布等の微細な孔を有する多孔性材からなる本体部161と、非通気性の材料で構成されかつ本体部161の外周面を全周に亘って被覆したシール部162とを有する。
本体部161は、平板状に形成され、コレット76の下面79に吸引保持される被保持面163と、被保持面163の背面で支持突起213の上端213-1を清掃するとともに清掃具支持部130の上面131に吸引保持される清掃面164とを含んでいる。被保持面163は、本体部161の上面であり、清掃面164は、本体部161の下面であり、シール部162に被覆されることなく露出している。
実施形態2に係る測定方法において、清掃ステップST5では、制御ユニット400は、図22に示すように、支持突起213の上端213-1に清掃具160-2の清掃面164を接触させた状態で、コレット移動機構80と支持台移動機構219とを制御して、所定時間、一対の長尺支持部205をX軸方向に所定範囲往復移動し、コレット76をY軸方向に所定範囲往復移動させる。このとき、試験装置1は、コレット76の下面79の吸引保持力により、コレット76で清掃具160-2の本体部161を介して支持突起213の上端213-1上の破片141等の異物を吸引し、清掃具160-2の清掃面164に破片141等の異物を吸着させる。
実施形態2において、清掃ステップST5では、制御ユニット400は、実施形態1と同様に、所定時間経過後、コレット76及び一対の長尺支持部205の往復移動を停止し、コレット移動機構80を制御して、コレット76で清掃具160を清掃具支持部130に搬送し、清掃具160-2を清掃具支持部130の上面131に吸引保持して、支持突起213の上端213-1の清掃を終了して、荷重検出ステップST2に戻る。
実施形態2に係る測定方法及び試験装置1は、荷重検出ステップST2を実施した後に、清掃ステップST5を実施するため、荷重検出ステップST2でチップ14を支持する支持突起213の上端213-1から破片141等の異物を除去できる、その結果、複数のチップ14の抗折強度を測定する際でも、正確にチップ14の抗折強度を測定することを可能とするという効果を奏する。
また、実施形態2に係る測定方法及び試験装置1は、清掃ステップST5において、清掃具160-2に破片141等の異物を吸着するので、支持突起213の上端から破片141等の異物を除去できる。
〔実施形態3〕
本発明の実施形態3に係る測定方法及び試験装置を図面に基いて説明する。図23は、実施形態3に係る測定方法の清掃ステップにおいて清掃具が一対の長尺支持部の支持突起の上端を清掃している状態を示す断面図である。なお、図23は、実施形態1と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
実施形態3に係る測定方法及び試験装置1は、支持突起213の上端213-1を清掃する清掃具160-3の構成が実施形態1と異なること以外、実施形態1と同じである。実施形態3に係る測定方法及び試験装置1が用いる清掃具160-3は、非通気性を有する材料から構成され、かつ平面形状が実施形態1に係る清掃具160と同形状に形成されているとともに、図23に示すように、コレット76の下面79に吸引保持される被保持部165と、被保持部165の外縁に連なりかつ支持突起213の上端213-1に対向する吸引開口166を設けた枠状部167とを備える。
被保持部165は、平面形状が実施形態1に係る清掃具160と同形状の平板状に形成されている。枠状部167の吸引開口166の内縁は、清掃具160-3が一対の長尺支持部205の支持突起213の上端213-1を清掃する際に、支持突起213よりも外側に位置付けられる。枠状部167の下面は、吸引開口166が開口しており、支持突起213の上端213-1を清掃するとともに清掃具支持部130の上面131に吸引保持される清掃面168をなしている。
清掃具160-3は、枠状部167内に空間が曲自在なホース171を介して吸引源172に接続されている。ホース171は、清掃具支持部130から長尺支持部205まで清掃具160-3が移動できるような十分な長さを有している。実施形態3では、ホース171は、開閉弁173を設けている。
実施形態3に係る測定方法において、清掃ステップST5では、制御ユニット400は、図23に示すように、吸引開口166内に支持突起213の上端213-1を位置付け、かつ支持突起213の上端213-1と清掃具160-3の清掃面168とを同一平面上に位置付けた状態で、開閉弁173を開いて、吸引源172により枠状部167内を吸引して、吸引開口166を介して、支持突起213の上端213-1上の破片141等の異物を吸引して除去する。
実施形態3において、清掃ステップST5では、制御ユニット400は、所定時間経過後、開閉弁173を閉じて、コレット移動機構80を制御して、コレット76で清掃具160を清掃具支持部130に搬送し、清掃具160-3を清掃具支持部130の上面131に吸引保持して、支持突起213の上端213-1の清掃を終了して、荷重検出ステップST2に戻る。
実施形態3に係る測定方法及び試験装置1は、荷重検出ステップST2を実施した後に、清掃ステップST5を実施するため、荷重検出ステップST2でチップ14を支持する支持突起213の上端213-1から破片141等の異物を除去できる、その結果、複数のチップ14の抗折強度を測定する際でも、正確にチップ14の抗折強度を測定することを可能とするという効果を奏する。
また、実施形態3に係る測定方法及び試験装置1は、清掃ステップST5において、清掃具160-3の吸引開口166を介して破片141等の異物を吸引して除去するので、支持突起213の上端から破片141等の異物を除去できる。
〔変形例〕
本発明の実施形態1、実施形態2及び実施形態3の変形例に係る測定方法を図面に基いて説明する。図24は、実施形態1、実施形態2及び実施形態3の変形例に係る測定方法の流れを示すフローチャートである。なお、図24は、実施形態1と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
実施形態1、実施形態2及び実施形態3の変形例に係る試験装置1は、図24に示すように、清掃ステップST5を荷重検出ステップST2の前に実施すること以外、実施形態1と同じである。
変形例に係る測定方法及び試験装置1は、清掃ステップST5を実施するため、荷重検出ステップST2でチップ14を支持する支持突起213の上端213-1から破片141等の異物を除去でき、複数のチップ14の抗折強度を測定する際でも、正確にチップ14の抗折強度を測定することを可能とするという効果を奏する。
また、変形例に係る測定方法及び試験装置1は、荷重検出ステップST2を実施する前に、清掃ステップST5を実施するため、荷重検出ステップST2前に支持突起213の上端213-1に破片141などの異物が付着していることを抑制できる。
なお、本発明は、上記実施形態等に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。前述した実施形態1及び実施形態2等では、清掃ステップST5において、コレット76と一対の長尺支持部205との双方を往復移動させたが、本発明では、これに限定されることなく、コレット76と一対の長尺支持部205との少なくとも一方を往復移動させれば良い。また、実施形態では、測定方法及び試験装置1は、チップ14の抗折強度を測定したが、本発明では、チップ14に限らず、種々の試験片の強度を測定しても良い。