JP7745382B2 - 試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、チップの試験装置に関する。

半導体デバイスの製造工程では、ウェーハ上に複数の半導体デバイスを形成した後、ウェーハを研削装置や研磨装置で薄化し、切削装置やレーザ加工装置等を利用して個片化することで複数の半導体デバイスを製造している。ウェーハを薄化、個片化する際にウェーハや個片化されたチップには加工歪みや微小な欠け等の微小損傷が生成され、この損傷によりチップの抗折強度が低下する。

そこで、ウェーハを薄化、個片化した後、ウェーハからチップをピックアップして抗折強度を測定しており、そのための試験装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－０９４８３３号公報

特許文献１に示された試験装置では、チップを観察する撮像カメラを備え、例えばチップの側面を撮像してチップの外周縁のチッピング（欠け）のサイズを撮像画像から検出することで、チッピングの発生状態と抗折強度とを紐付けて管理できるようにしている。

一般にウェーハは、テープに貼着された状態で個片化され、切削ブレードによる個片化では形成されたチップの外周縁にチッピングと呼ばれる微小な欠けやクラックが生じる。レーザビーム照射により改質層を形成した後、テープをエキスパンド（拡張）することで個片化する場合には、ウェーハの分割で生成された微小なエキスパンド屑が生じている。

そして、チップの抗折強度を測定するためにウェーハからチップをピックアップする際、これらのチッピングに起因する屑やエキスパンド屑がチップとともにピックアップされ、ウェーハ上に落下する場合がある。

また、ピックアップ不良によりピックアップしようとしたチップが破損し屑がウェーハ上に落下するおそれもある。

屑がウェーハ上に落下し新たにピックアップしようとするチップ上に屑が付着しているとチップ上面を吸引保持できず、ピックアップ不良を引き起こしかねない。また、上面に屑が付着したチップがチップ破壊ユニットまで搬送され、屑が付着した状態でチップが破壊された場合には、測定結果が正確なものにはならない。

更に、測定すべきチップがピックアップされたウェーハは、試験装置外に出されて次工程に送られるが、ウェーハ上に屑が付着した状態で試験装置外にウェーハを搬出すると、例えば試験装置がクリーンルーム内に配設されている場合はクリーンルームを汚染させるおそれもあるため、好ましくない。

本発明の目的は、複数の測定対象のチップに分割されたウェーハの上面から屑を除去することができる試験装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の試験装置は、試験装置であって、搬出入ユニットによりカセットから搬出された複数のチップに分割されたウェーハとウェーハが貼着されたテープとテープの外周が貼着されることで開口内にウェーハを収容する環状フレームとからなるウェーハユニットを保持するフレーム固定ユニットと、該ウェーハユニットからチップをピックアップするピックアップ機構と、該ピックアップ機構でピックアップされたチップの強度を測定する測定機構と、該ピックアップ機構でチップがピックアップされたウェーハの上面から屑を吸引し回収する屑回収機構と、を備え、該屑回収機構は、ウェーハの上面に対面した吸引口を含む吸引部と、該吸引部から吸引源に接続する吸引路と、該吸引路中に配置された屑回収部と、を備え、該吸引部をウェーハの上面に近接離反する方向に相対移動させるとともに、該フレーム固定ユニットを、該搬出入ユニットにより該カセットから搬出された該ウェーハユニットを保持する位置から該ピックアップ機構により該チップがピックアップされる位置まで移動させて、該ウェーハの上面に平行な吸引方向に相対移動させる移動機構を備え、該フレーム固定ユニットが、該搬出入ユニットにより該カセットから搬出された該ウェーハユニットを保持する位置から該ピックアップ機構により該チップがピックアップされる位置まで移動する前に、該吸引部をウェーハの上面に近接させて、該フレーム固定ユニットが、該搬出入ユニットにより該カセットから搬出された該ウェーハユニットを保持する位置から該ピックアップ機構により該チップがピックアップされる位置まで移動する際に、該吸引部で該屑を吸引し回収することを特徴とする。

前記試験装置において、該屑回収部は、シート状に形成され、かつ該吸引路の底面に配置されているとともに、該底面から上方に向かうにしたがって徐々に該吸引口から離れる方向に傾斜した屑落下防止部材を備えても良い。

前記試験装置において、該屑回収機構は、該吸引口の少なくとも一部を囲繞するブラシを有し、該吸引方向の後方に該ブラシが位置づけられ、該ブラシで掃き出された屑を該吸引部で吸引しても良い。

前記試験装置において、該吸引口の幅は、ウェーハの直径以上に設定され、該吸引口の幅方向に直交する方向に該吸引方向が設定されても良い。

本発明は、複数の測定対象のチップに分割されたウェーハの上面から屑を除去することができるという効果を奏する。

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チップに分割されたウェーハを備えるウェーハユニットの斜視図である。 図４は、図１中のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。 図５は、図４中のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。 図６は、図１に示された試験装置の屑回収機構がウェーハの表面に付着した屑を回収する状態を模式的に示す断面図である。 図７は、実施形態１の変形例に係る試験装置の屑回収機構の吸引部の断面図である。

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チップに分割されたウェーハを備えるウェーハユニットの斜視図である。

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に示すウェーハユニット１７のテープ１５から試験片であるチップ１４をピックアップし、少なくともチップ１４を撮像するとともに、撮像したチップ１４を破壊して、チップ１４の抗折強度を測定する装置である。

（ウェーハユニット）
実施形態１では、ウェーハユニット１７は、図３に示すように、複数のチップ１４に分割されたウェーハ１０と、ウェーハ１０が貼着されたテープ１５と、テープ１５の外周が貼着されることで開口１９内にウェーハ１０を収容する環状フレーム１６とからなる。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、外周に環状フレーム１６が装着された円板状のテープ１５が表面１１－１の裏側の裏面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。

また、ウェーハ１０は、分割予定ライン１２に沿って切削加工等が施されて、個々のチップ１４に個片化されている。即ち、ウェーハ１０は、チップ１４間にウェーハ１０自体を貫通した切削溝１８が形成されている。なお、チップ１４は、基板１１の一部とデバイス１３とで構成され、表面１１－１（実施形態１では上面に相当）と、表面１１－１の裏側の裏面１１－２（実施形態１では下面に相当）と、表面１１－１から裏面１１－２とに至る複数の側面とを有している。

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。

なお、前述した構成のウェーハユニット１７は、チップ１４がピックアップされる際に、ウェーハ１０を個々のチップ１４に分割した際等で生じた屑がチップ１４とともにピックアップされ、ウェーハ１０の表面１１－１上に落下することがある。即ち、ウェーハユニット１７は、ウェーハ１０の表面１１－１に屑が付着していることがある。

（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、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、突き上げユニット４０と、撮像カメラ５０と、ピックアップ機構６０と、保持具移動ユニット７０（図２に示す）と、撮像装置１００と、測定機構である強度測定ユニット２００と、屑回収機構８０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、ウェーハユニット１７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。

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２２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２２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２２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。

（フレーム固定ユニット）
フレーム固定ユニット７は、ウェーハユニット１７のテープ１５のウェーハ１０の周囲に配置された環状フレーム１６即ちピックアップすべきチップ１４の周囲に配置された環状フレーム１６を保持し、固定するものである。フレーム固定ユニット７は、移動テーブル２１上に設置されている。フレーム固定ユニット７は、環状のフレーム支持部材２２と、フレーム支持部材２２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２３と、フレーム支持部材２２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２２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２２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２２を上昇させて、フレーム押さえ部材２３とフレーム支持部材２２との間に環状フレーム１６を挟み込む。フレーム固定ユニット７は、フレーム押さえ部材２３とフレーム支持部材２２との間に環状フレーム１６を挟み込んで、テープ１５のウェーハ１０の周囲に配置された環状フレーム１６を保持、固定し、ウェーハユニット１７を固定する。

（移動機構）
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２１をＸ軸方向に移動するＸ軸移動機構３１と、Ｘ軸移動機構３１によりＸ軸方向に移動される移動テーブル２１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３２とを備える。Ｘ軸移動機構３１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２１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３１，３２は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ３３，３４、ボールねじ３３，３４を軸心回りに回転させる周知のモータ３５，３６及び移動テーブル２１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３７，３８を備える。

（突き上げユニット）
突き上げユニット４０は、Ｘ軸移動機構３１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。突き上げユニット４０は、装置本体２の凹部９内に設けられ、Ｘ軸移動機構３１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で固定されたウェーハユニット１７のテープ１５を介していずれかのチップ１４を突き上げるものである。

突き上げユニット４０は、全体が一体として、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。突き上げユニット４０は、中空の円筒状に形成されたテープ保持部４１と、テープ保持部４１の内部に配置された四角柱状の突き上げ部４２とを有する。テープ保持部４１の上面は、水平方向と平行に平坦に形成され、テープ保持部４１の周方向に沿って同心円状に形成された複数の吸引溝が形成されている。吸引溝はそれぞれ、突き上げユニット４０の内部に形成された吸引路及び開閉弁を介して、エジェクタ等でなる吸引源に接続している。

突き上げ部４２は、上面の平面形状がチップ１４の平面形状よりも小さい四角形に形成されている。突き上げ部４２は、モータ等で構成される昇降ユニットと接続され、Ｚ軸方向に沿って昇降する。

突き上げユニット４０は、フレーム固定ユニット７で保持された環状フレーム１６を含むウェーハユニット１７が上方に位置付けられた状態で、テープ保持部４１の上面の吸引溝が吸引源により吸引されて、テープ保持部４１の上面にピックアップすべきチップ１４の周囲のテープ１５を吸引保持する。突き上げユニット４０は、テープ保持部４１の上面にピックアップすべきチップ１４の周囲のテープ１５を吸引保持して、突き上げ部４２が上昇されることで、チップ１４をテープ１５よりも上方に突き上げて、チップ１４の外周縁をテープ１５から剥離する。なお、突き上げユニット４０の寸法は、チップ１４のサイズに応じて適宜調整される。

（撮像カメラ）
撮像カメラ５０は、Ｘ軸移動機構３１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の上方に配置される。撮像カメラ５０は、Ｘ軸移動機構３１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で保持された環状フレーム１６を含むウェーハユニット１７のウェーハ１０の突き上げユニット４０の突き上げ部４２により突き上げられるチップ１４及びこのチップ１４の周囲を撮像して、撮像画像を形成するものである。

撮像カメラ５０は、フレーム固定ユニット７で保持された環状フレーム１６を含むウェーハユニット１７のウェーハ１０の突き上げユニット４０の突き上げ部４２により突き上げられるチップ１４及びこのチップ１４の周囲を撮像する撮像素子（即ち、画素）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５０は、フレーム固定ユニット７で保持された環状フレーム１６を含むウェーハユニット１７のウェーハ１０の突き上げユニット４０の突き上げ部４２により突き上げられるチップ１４及びこのチップ１４の周囲を撮影して、ウェーハ１０の突き上げユニット４０により突き上げられるピックアップすべきチップ１４と突き上げユニット４０との位置合わせを行なうため等の撮像画像を取得し、取得した撮像画像を制御ユニット４００に出力する。

（ピックアップ機構）
ピックアップ機構６０は、ウェーハユニット１７のウェーハ１０から突き上げユニット４０により突き上げられたチップ１４をピックアップするものである。ピックアップ機構６０は、保持具移動ユニット７０によりＹ軸方向とＺ軸方向とに移動される移動基台６１と、移動基台６１から保持具移動ユニット７０から離れる方向にＸ軸方向に延在したアーム６２と、アーム６２の先端に回動部６４を介して接続されかつチップ１４を保持する保持具６３とを備える。

保持具６３は、Ｘ軸移動機構３１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で固定されたウェーハユニット１７を挟んで突き上げユニット４０の突き上げ部４２に対面する下面６５を有している。下面６５の平面形状は、チップ１４の同等の大きさの四角形に形成されている。下面６５には、吸引路６６及び図示しない開閉弁等を介してエジェクタ等からなる吸引源６８に接続した吸引溝が形成されている。吸引路６６には、この吸引路６６内の圧力を測定する圧力センサ６９が接続している。圧力センサ６９は、測定結果を制御ユニット４００に出力する。

保持具６３は、下面６５に突き上げ部４２で突き上げられたチップ１４を接触させた状態で、吸引溝が吸引源６８により吸引されて、チップ１４を下面６５に吸引保持する。保持具６３は、下面６５に突き上げユニット４０の突き上げ部４２で突き上げられたチップ１４を吸引保持し、保持具移動ユニット７０により上昇されることで、下面６５に吸引保持したチップ１４をテープ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、突き上げユニット４０の上面側にテープ１５からピックアップすべき際にチップ１４にかかる荷重を測定する測定手段であるロードセルを備えても良い。ロードセルは、測定結果を制御ユニット４００に出力する。なお、本発明では、測定手段であるロードセルをピックアップ機構６０の保持具６３の下面６５側に設けても良い。

回動部６４は、保持具６３をＺ軸方向と平行な軸心回りに回転するものである。回動部６４は、回動アーム６７と、図示しない回動機構とを備える。回動アーム６７は、下端に保持具６３を取り付けている。回動アーム６７は、アーム６２の先端にＺ軸方向と平行な軸心回りに設けられている。回動機構は、保持具６３を回動アーム６７とともに軸心回りに回転する。なお、回動機構は、アーム６２等に取り付けられたモータなどにより構成されても良い。

（保持具移動ユニット）
保持具移動ユニット７０は、保持具６３をＺ軸方向とＹ軸方向とに沿って移動させるものである。保持具移動ユニット７０は、チップ１４をテープ１５からピックアップするピックアップ位置と、撮像装置１００の側面撮像カメラ１２１で保持具６３に保持したチップ１４の側面が撮像される撮像位置と、強度測定ユニット２００の支持ユニット２１０の図示しない一対の支持部上にチップ１４が載置して、チップ１４が強度測定ユニット２００により抗折強度が測定される測定位置との間で、保持具６３を移動させる。保持具移動ユニット７０は、保持具６３をピックアップ位置と測定位置との間で移動することで、保持具６３でピックアップされたチップ１４を強度測定ユニット２００の支持ユニット２１０に搬送する。

保持具移動ユニット７０は、図２に示すように、装置本体２上に設けられかつ移動テーブル７３をＹ軸方向に移動する第２Ｙ軸移動機構７１と、第２Ｙ軸移動機構７１によりＹ軸方向に移動される移動テーブル７３上に設けられかつ移動基台６１即ちピックアップ機構６０をＺ軸方向に移動するＺ軸移動機構７２とを備える。

第２Ｙ軸移動機構７１は、突き上げユニット４０のテープ保持部４１の上面と保持具６３の下面６５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７３即ちピックアップ機構６０をＹ軸方向に沿って強度測定ユニット２００に向かって移動する。各移動機構７１，７２は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ７４，７５、ボールねじ７４，７５を軸心回りに回転させる周知のモータ７６，７７及び移動テーブル７３又はピックアップ機構６０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７８，７９を備える。

（撮像装置）
撮像装置１００は、チップ１４の表面１１－１、裏面１１－２及び側面を撮像して観察するものである。撮像装置１００は、図１及び図２に示すように、装置本体２上の突き上げユニット４０のＹ軸方向の隣に配置された下方撮像ユニット１０１と、チップ１４の上下を反転するチップ反転機構１１０と、側方撮像ユニット１２０とを備える。

下方撮像ユニット１０１は、ピックアップ機構６０の保持具６３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１０２を備える。下方撮像カメラ１０２は、保持具６３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１０１は、下方撮像カメラ１０２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。

チップ反転機構１１０は、チップ１４の表面１１－１及び裏面１１－２の上下を反転するもの、即ち、チップ１４を裏返すものである。チップ反転機構１１０は、下方撮像ユニット１０１とＹ軸方向に並びかつ下方撮像ユニット１０１よりも突き上げユニット４０から離れた位置に配置されている。チップ反転機構１１０は、チップ１４を支持する柱状のチップ支持台１１１と、反転機構１１２とを備える。

チップ支持台１１１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１０２とＹ軸方向に並ぶ位置（即ち、保持具６３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１１１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６０の保持具６３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１１１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。

反転機構１１２は、チップ支持台１１１の上方に配置されている。反転機構１１２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１１３を１８０°回転可能に構成されている。

チップ反転機構１１０は、チップ１４の上下に反転する際、ピックアップ機構６０の保持具６３により搬送されたチップ１４をチップ支持台１１１の上面に支持し、チップ１４を支持したチップ支持台１１１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１１０は、先端部にチップ１４を吸引保持し、基底部１１３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１１０により反転されたチップ１４は、ピックアップ機構６０の保持具６３により吸引保持されて、チップ反転機構１１０の先端部の吸引保持が停止される。このように、チップ反転機構１１０は、チップ１４の上下を反転する。

なお、試験装置１は、保持具６３の移動経路と重なる位置にチップ支持台１１１を設けているため、保持具６３によってチップ１４をチップ支持台１１１の上面に配置できる。

側方撮像ユニット１２０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１２０は、下方撮像ユニット１０１のＹ軸方向の隣に配置され、実施形態１では、下方撮像ユニット１０１とチップ反転機構１１０との間に配置されている。

側方撮像ユニット１２０は、チップ１４の側面１１－３を撮像するカメラである側面撮像カメラ１２１を有する。側面撮像カメラ１２１は、ピックアップ機構６０の保持具６３に吸引保持されたチップ１４の側面を撮影可能な位置に配置され、実施形態１では、ピックアップ機構６０の保持具６３に吸引保持されたチップ１４の側面とＸ軸方向に対面する位置に配置されている。側面撮像カメラ１２１は、チップ１４の側面を撮像する撮像素子を有する。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１２１は、カメラ移動機構１２２によりＸ軸方向の位置が調整されて、ピックアップ機構６０の保持具６３に吸引保持されたチップ１４の側面に焦点を合わせて、側面を撮像し、撮像して得た撮像画像を制御ユニット４００に出力する。

側方撮像ユニット１２０は、ピックアップ機構６０の保持具６３に吸引保持されたチップ１４の一つの側面を側面撮像カメラ１２１によって撮像する。その後、回動部６４により保持具６３を軸心回りに回転させた後、側面撮像カメラ１２１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１２０は、側面撮像カメラ１２１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）を撮像し、チップ１４の厚さや、チップ１４に形成された欠けの大きさ等を含んだ撮像画像を得て、得た撮像画像を制御ユニット４００に出力する。

実施形態１において、側方撮像ユニット１２０は、ピックアップ機構６０の保持具６３に吸引保持されたチップ１４の側面を側面撮像カメラ１２１によって撮像するので、チップ１４をチップ支持台１１１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１１１上に配置することによってチップ１４の裏面１１－２等が傷つくことを防止できる。

上記の下方撮像ユニット１０１及び側方撮像ユニット１２０により、撮像装置１００は、保持具６３にピックアップされたチップ１４の表面１１－１、裏面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１２１は、チップ支持台１１１の上面に支持されたチップ１４の側面を撮像可能な位置に設けられて、チップ支持台１１１の上面に支持されたチップ１４の側面を撮像しても良い。

（強度測定ユニット）
強度測定ユニット２００は、ピックアップ機構６０でピックアップされたチップ１４の抗折強度を測定する測定機構である。強度測定ユニット２００は、撮像装置１００とＹ軸方向の隣に配置され、実施形態１では、チップ反転機構１１０よりも突き上げユニット４０から離れた側に配置されている。また、実施形態１では、強度測定ユニット２００は、保持具６３の移動経路と重なる位置に配置されている。

強度測定ユニット２００は、支持ユニット２１０と、押圧ユニット２２０とを備える。支持ユニット２１０は、ピックアップ機構６０の保持具６３によりピックアップされかつ撮像装置１００により表面１１－１、裏面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、保持具６３の移動経路と重なる位置に配置されている。このために、保持具移動ユニット７０は、保持具６３を突き上げユニット４０にＺ軸方向に対向する位置から支持ユニット２１０とＺ軸方向に対向する位置に移動する。

支持ユニット２１０は、所定間隔を有して配設され、チップ１４の裏面１１－２を支持する図示しない一対の支持部を備える。一対の支持部は、Ｘ軸方向に互いに所定間隔をあけて配設されている。

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２２１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、支持ユニット２１０の上方に設けられている。

押圧ユニット２２０は、図１及び図２に示すように、圧子２２１と、圧子移動ユニット２２２と、荷重測定器２２３とを備える。

圧子２２１は、支持ユニット２１０よりも上方で、且つ、チップ１４の裏面１１－２を支持する一対の支持部の間の上方に配置されている。圧子移動ユニット２２２は、一対の支持部で支持されたチップ１４に対して圧子２２１をＺ軸方向に沿って相対的に近接移動させるものである。圧子移動ユニット２２２は、圧子２２１を下端に支持して、圧子２２１を支持ユニット２１０の一対の支持部２１１の間とＺ軸方向に沿って対向させて、圧子２２１をＺ軸方向に沿って昇降移動させる。

荷重測定器２２３は、圧子２２１が支持部２１１で支持されたチップ１４を押圧する荷重を測定するものである。実施形態１では、荷重測定器２２３は、圧子移動ユニット２２２によって圧子２２１とともにＺ軸方向に沿って昇降移動される。荷重測定器２２３は、周知のロードセル等により構成され、圧子２２１が一対の支持部２１１で支持されたチップ１４を押圧する荷重を測定し、測定結果を制御ユニット４００に出力する。

強度測定ユニット２００は、チップ１４の抗折強度を測定する際は、一対の支持部上に保持具６３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部によって支持され、中央が一対の支持部間と重なる。

強度測定ユニット２００は、圧子２２１を圧子移動ユニット２２２により降下させて、圧子２２１でチップ１４を押圧し、チップ１４を押圧する圧子２２１にかかる荷重（Ｚ軸方向の力）を荷重測定器２２３によって測定し、測定結果を適宜制御ユニット４００に出力しながら圧子２２１でチップ１４を破壊する。強度測定ユニット２００は、チップ１４の一対の支持部及び圧子２２１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）を測定し、測定結果を制御ユニット４００に出力する。

（屑回収機構）
図４は、図１中のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。図５は、図４中のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。屑回収機構８０は、ウェーハ１０の表面１１－１に付着した屑を回収して、ウェーハ１０の表面１１－１から屑を除去するものである。

屑回収機構は、図４に示すように、吸引部８１と、吸引路８２と、屑回収部８３と、移動機構８４（図１及び図２に示す）とを備える。吸引部８１は、環状フレーム１６がフレーム固定ユニット７により固定され、移動機構３０によりＸ軸方向に移動されるウェーハユニット１７のウェーハ１０の上方に配置されている。吸引部８１は、実施形態１では、搬出入ユニット５により仮置きレール６を介してカセット４に搬入出されるウェーハユニット１７の環状フレーム１６がフレーム支持部材２２の上面に載置される位置のフレーム固定ユニット７と凹部９との間に配置されている。また、吸引部８１は、内側の空間を設けた柱状に形成され、長手方向がＹ軸方向と平行であるとともに、Ｙ軸方向の全長がウェーハ１０の直径１０－１（図１及び図３に示す）以上に設定されている。

吸引部８１は、環状フレーム１６がフレーム固定ユニット７により固定され、移動機構３０によりＸ軸方向に移動されるウェーハユニット１７のウェーハ１０が下方を通過する。吸引部８１は、下方を通過するウェーハユニット１７の対面する吸引口８５を含んでいる。吸引口８５は、吸引部８１の下方を通過するウェーハユニット１７の対面する底壁８１１と最も凹部９寄りの一つの側壁８１２とを貫通しており、吸引部８１の長手方向に沿って延在し、吸引部８１の全長に亘って設けられている。また、吸引口８５のＹ軸方向の全長８５１（図５に示し、幅に相当する）がウェーハ１０の直径１０－１以上に設定されている。

吸引路８２は、吸引部８１のＸ軸方向の凹部９から離れた側の端部に連なった回収部外殻８６内の空間と、回収部外殻８６に接続した吸引配管８７とにより構成されている。回収部外殻８６は、吸引部８１の長手方向に沿って延在し、吸引部８１の全長に亘って吸引部８１の凹部９から離れた側の端部に連なり、内側に空間を設けている。回収部外殻８６は、Ｘ軸方向に沿って吸引口８５から離れた端部に吸引配管８７が接続した開口８６１が設けられている。吸引配管８７は、開閉弁８２１を設け、吸引源８２２に接続している。

吸引路８２は、開閉弁８２１を介して吸引源８２２に接続している。即ち、吸引路８２は、吸引部８１から吸引源８２２に接続している。吸引路８２は、開閉弁８２１が開いて、吸引源８２２により吸引されると、吸引口８５を通して、吸引部８１の下方を通過するウェーハ１０の表面１１－１上を吸引する。このときの吸引路８２内の気体の吸引方向８２３は、吸引路８２が吸引部８１のＸ軸方向の凹部９から離れた側の端部に連なった回収部外殻８６内の空間と回収部外殻８６のＸ軸方向に沿って吸引口８５から離れた端部に設けられた開口８６１に接続した吸引配管８７とに構成されるので、Ｘ軸方向と平行になる。即ち、吸引口８５の幅方向であるＹ軸方向に直交するＸ軸方向に吸引方向８２３が設定される。

屑回収部８３は、吸引部８１の前述した凹部９から離れた側の端部に連なりかつ内側の空間を設けた回収部外殻８６の内側に配置されている。即ち、屑回収部８３は、吸引路８２中に配置されている。

屑回収部８３は、屑落下防止部材８３１と、フィルタ８３２とを備える。屑落下防止部材８３１は、回収部外殻８６の底面即ち吸引路８２の底面に配置されている。屑落下防止部材８３１は、可撓性を有する材料からなりシート状に形成されている。屑落下防止部材８３１は、幅方向の一端が回収部外殻８６の底面に連なって、吸引路８２内にＹ軸方向の全長に亘って設けられている。屑落下防止部材８３１は、回収部外殻８６の底面から上方に向かうにしたがって徐々に吸引口８５から離れる方向に水平方向と鉛直方向との双方に対して傾斜している。

フィルタ８３２は、開口８６１内に取り付けられて、開口８６１を塞いでいる。フィルタ８３２は、気体の通過を許容するとともに、前述した屑の通過を規制する。

移動機構８４は、吸引部８１をこの吸引部８１の下方を通過するウェーハ１０の表面１１－１に近接離反する方向であるＺ軸方向に相対移動させるとともに、吸引部８１の下方を通過するウェーハ１０の表面１１－１に平行な吸引方向８２３即ちＸ軸方向に吸引部８１を相対移動させるものである。

実施形態１において、移動機構８４は、吸引部移動ユニット８４１と、前述したＸ軸移動機構３１とで構成されている。吸引部移動ユニット８４１は、吸引部８１をＺ軸方向に沿って昇降させることで、吸引部８１とウェーハ１０の表面１１－１とをＺ軸方向に相対移動させる。Ｘ軸移動機構３１は、ウェーハユニット１７の環状フレーム１６を固定したフレーム固定ユニット７をＸ軸方向に移動させることで、吸引部８１とウェーハユニット１７のウェーハ１０の表面１１－１とを吸引方向８２３と平行なＸ軸方向に相対移動させる。

実施形態１において、屑回収機構８０は、図４及び図５に示すように、ブラシ８８を有している。ブラシ８８は、吸引部８１の吸引口８５が貫通した側壁８１２の下端に取り付けられ、側壁８１２から下方に向かって延在しているとともに、全長に亘って側壁８１２に取り付けられている。ブラシ８８は、側壁８１２に取り付けられることで、吸引口８５の少なくとも一部を囲繞するとともに、吸引口８５の吸引方向８２３の後方に位置付けられる。

ブラシ８８は、複数の繊維８８１で構成される。繊維８８１は、直線状に伸びかつ互いに平行に配置されているとともに、側壁８１２の下端から下方に延在している。実施形態１において、繊維８８１は、可撓性を有する樹脂により構成されている。ブラシ８８の各繊維８８１の下端は、吸引部８１の下面よりも下方に突出して、下端部が吸引部８１の下方を通過するウェーハ１０の表面１１－１に当接する。

（制御ユニット）
制御ユニット４００は、撮像装置１００の上述した各構成要素をそれぞれ制御して、チップ１４の表面１１－１、裏面１１－２及び側面を撮像する撮像動作を試験装置１に実施させるものである。また、制御ユニット４００は、試験装置１の上述した各構成要素をそれぞれ制御して、チップ１４の抗折強度を測定するなどの各チップ１４に対する測定動作を試験装置１に実施させるものでもある。

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、測定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（図１に示す）と、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（図１に示す）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。

（測定動作）
次に、前述した試験装置１のチップ１４をピックアップし、ピックアップしたチップ１４の抗折強度を測定する測定動作を説明する。図６は、図１に示された試験装置の屑回収機構がウェーハの表面に付着した屑を回収する状態を模式的に示す断面図である。

試験装置１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、タッチパネル３０２を操作して、測定内容情報を制御ユニット４００に入力し、制御ユニット４００がオペレータの測定動作の開始指示を受け付けると、測定動作を開始する試験装置１により実施される。なお、測定内容情報は、各ウェーハユニット１７の測定対象の各チップ１４の位置を含む。

実施形態１では、試験装置１は、各ウェーハユニット１７から測定対象のチップ１４を一つずつ順にピックアップする。なお、本明細書では、測定動作の実施中に、チップ１４をピックアップする度に、オペレータがタッチパネル等を操作して、テープ１５からピックアップするチップ１４を選定しても良い。

測定動作では、試験装置１は、制御ユニット４００が搬出入ユニット５を制御して測定対象のチップ１４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２２上に載置させる。試験装置１は、制御ユニット４００が、フレーム固定ユニット７を制御して、フレーム支持部材２２を上昇させて、フレーム押さえ部材２３とフレーム支持部材２２との間に環状フレーム１６即ちテープ１５のピックアップすべきチップ１４の周囲を挟み込んで、ウェーハユニット１７をフレーム固定ユニット７で固定する。

測定動作では、試験装置１は、制御ユニット４００が、測定内容情報に基づいて移動機構３０を制御してフレーム固定ユニット７を移動し、フレーム固定ユニット７で保持されたウェーハユニット１７の次にピックアップすべきチップ１４を突き上げユニット４０の上方でかつ撮像カメラ５０の下方に位置付ける。

なお、実施形態１では、試験装置１は、フレーム固定ユニット７を移動する前に、吸引部移動ユニット８４１を制御して吸引部８１を下降させるとともに、開閉弁８２１を開いて、吸引源８２２により吸引口８５を通して気体を吸引路８２内に吸引する。このために、試験装置１は、フレーム固定ユニット７を撮像カメラ５０の下方即ち凹部９の上方に向かって移動する際に、図６に示すように、ブラシ８８がウェーハ１０の表面１１－１に当接して、ウェーハ１０の移動とともに屑をウェーハ１０の表面１１－１から掃き出すとともに、ブラシ８８で掃き出された屑を吸引口８５を通して吸引部８１で吸引路８２内に吸引する。吸引路８２内に吸引された屑は、フィルタ８３２の通過が規制され、前述した屑落下防止部材８３１と回収部外殻８６の底面との間などに堆積する。

試験装置１は、制御ユニット４００が、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の測定対象のチップ１４を突き上げユニット４０で突き上げさせて、ピックアップ機構６０でテープ１５から剥離、即ちピックアップする。

試験装置１は、制御ユニット４００が、測定内容情報に基づいて、撮像装置１００にピックアップしたチップ１４の表面１１－１、裏面１１－２及び複数の側面のうちの少なくともいずれかを撮像させる。試験装置１は、制御ユニット４００が、保持具移動ユニット７０を制御して保持具６３を測定位置まで移動させて、強度測定ユニット２００の支持ユニット２１０の一対の支持部上にチップ１４の裏面１１－２を載置させる。

試験装置１は、制御ユニット４００が、強度測定ユニット２００を制御して圧子移動ユニット２２２により圧子２２１を降下させて、圧子２２１の先端をチップ１４の中心１９－３の表面１１－１側に接触させ、チップ１４を圧子２２１により押圧する。すると、チップ１４の押圧によって圧子２２１にかかる荷重（Ｚ軸方向の力）が、荷重測定器２２３によって測定され、測定結果が適宜制御ユニット４００に出力される。

試験装置１は、制御ユニット４００が、強度測定ユニット２００を制御して、圧子２２１を更に降下させ、チップ１４を破壊して、荷重測定器２２３によって測定された荷重の最大値等に基づいて、チップ１４の抗折強度の値を算出する。試験装置１は、制御ユニット４００が、撮像装置１００が撮像して得た撮像画像等と強度測定ユニット２００が測定した抗折強度と測定対象のチップ１４のウェーハ１０における位置とを対応付けて記憶する。

試験装置１は、ウェーハユニット１７から測定内容情報に定められたチップ１４を全てピックアップし、撮像装置１００で撮像し、抗折強度を測定すると、フレーム固定ユニット７で固定したウェーハユニット１７をカセット４内に搬入して、測定動作を終了する。

以上説明したように、実施形態１に係る試験装置１は、ウェーハ１０の表面１１－１から屑を掃き出して吸引し回収する屑回収機構８０を備えるため、複数の測定対象のチップ１４に分割されたウェーハ１０の表面１１－１から屑を除去することができるという効果を奏する。

実施形態１に係る試験装置１は、ウェーハ１０の表面１１－１から屑を除去することができるために、勿論測定対象のチップ１４の表面１１－１からも屑を除去でき、ピックアップしようとするチップ１４の表面を吸引保持でき、測定対象のチップ１４をピックアップすることができる。

また、実施形態１に係る試験装置１は、測定対象のチップ１４の表面１１－１からも屑を除去できるので、屑が付着した状態でチップ１４が破壊されることを抑制でき、抗折強度の測定結果が正確なものにはならないことを抑制することができる。

また、実施形態１に係る試験装置１は、ウェーハ１０の表面１１－１から屑を除去することができるために、測定対象のチップ１４がピックアップされた後のウェーハ１０とともに屑が試験装置１外に搬出されることを抑制でき、試験装置１がクリーンルーム内に配設されている場合にクリーンルームが汚染されることを抑制することができる。

〔変形例〕
本発明の実施形態１の変形例に係る試験装置を図面に基づいて説明する。図７は、実施形態１の変形例に係る試験装置の屑回収機構の吸引部の断面図である。図７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。

変形例に係る試験装置１は、屑回収機構８０－１が屑回収部８３及びブラシ８８を有することなく、吸引部８１の上面に回収部外殻８６が連なって、吸引方向８２３－１がＺ軸方向と平行である事以外、実施形態１と同じである。

実施形態１の変形例に係る試験装置１は、ウェーハ１０の表面１１－１から屑を掃き出して吸引し回収する屑回収機構８０－１を備えるため、実施形態１と同様に、複数の測定対象のチップ１４に分割されたウェーハ１０の表面１１－１から屑を除去することができるという効果を奏する。

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。本発明では、屑回収機構８０，８０－１が、ウェーハ１０が凹部９の上方に向かって移動させる際に限らず、ウェーハ１０の表面１１－１から屑を除去しても良い。

本発明では、試験装置１は、ピックアップ機構６０の保持具６３にチップ１４を吸引保持した際に、圧力センサ６９が測定した吸引路６６内の圧力が所定の圧力を超えている場合、吸引保持の際又はもともとチップ１４が割れていた可能性、又は、チップ１４の表面１１－１に屑が付着していると制御ユニット４００が判定しても良い。試験装置１は、吸引保持の際又はもともとチップ１４が割れていた可能性、又は、チップ１４の表面１１－１に屑が付着していると制御ユニット４００が判定した場合、保持具６３の吸引保持を停止して、吸引部８１を下降させて、吸引部８１の下方にウェーハ１０を通過させて、屑回収機構８０，８０－１で屑を吸引、回収しても良い。なお、所定の圧力は、保持具６３がチップ１４をテープ１５からピックアップ可能に吸引保持した時の吸引路６６内の圧力よりも高い。

また、本発明では、試験装置１は、測定内容情報に定められたチップ１４を全てピックアップしたウェーハユニット１７をカセット４内に搬入する際に、吸引部８１を下降させて、吸引部８１の下方にウェーハ１０を通過させて、屑回収機構８０で屑を吸引、回収しても良い。

また、実施形態１では、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。

１ 試験装置
１０ ウェーハ
１０－１ 直径
１１－１ 表面（上面）
１４ チップ
１５ テープ
１６ 環状フレーム
１９ 開口
６０ ピックアップ機構
８０ 屑回収機構
８１ 吸引部
８２ 吸引路
８３ 屑回収部
８４ 移動機構
８５ 吸引口
８８ ブラシ
２００ 強度測定ユニット（測定機構）
８２２ 吸引源
８２３，８２３－１ 吸引方向
８５１ 全長（幅）

Claims (4)

1. 試験装置であって、
   搬出入ユニットによりカセットから搬出された複数のチップに分割されたウェーハとウェーハが貼着されたテープとテープの外周が貼着されることで開口内にウェーハを収容する環状フレームとからなるウェーハユニットを保持するフレーム固定ユニットと、
   該ウェーハユニットからチップをピックアップするピックアップ機構と、
   該ピックアップ機構でピックアップされたチップの強度を測定する測定機構と、
   該ピックアップ機構でチップがピックアップされたウェーハの上面から屑を吸引し回収する屑回収機構と、を備え、
   該屑回収機構は、ウェーハの上面に対面した吸引口を含む吸引部と、
   該吸引部から吸引源に接続する吸引路と、
   該吸引路中に配置された屑回収部と、を備え、
   該吸引部をウェーハの上面に近接離反する方向に相対移動させるとともに、該フレーム固定ユニットを、該搬出入ユニットにより該カセットから搬出された該ウェーハユニットを保持する位置から該ピックアップ機構により該チップがピックアップされる位置まで移動させて、該ウェーハの上面に平行な吸引方向に相対移動させる移動機構を備え、
   該フレーム固定ユニットが、該搬出入ユニットにより該カセットから搬出された該ウェーハユニットを保持する位置から該ピックアップ機構により該チップがピックアップされる位置まで移動する前に、該吸引部をウェーハの上面に近接させて、該フレーム固定ユニットが、該搬出入ユニットにより該カセットから搬出された該ウェーハユニットを保持する位置から該ピックアップ機構により該チップがピックアップされる位置まで移動する際に、該吸引部で該屑を吸引し回収する試験装置。
2. 該屑回収部は、シート状に形成され、かつ該吸引路の底面に配置されているとともに、該底面から上方に向かうにしたがって徐々に該吸引口から離れる方向に傾斜した屑落下防止部材を備える請求項１に記載の試験装置。
3. 該屑回収機構は、該吸引口の少なくとも一部を囲繞するブラシを有し、
   該吸引方向の後方に該ブラシが位置づけられ、該ブラシで掃き出された屑を該吸引部で吸引する、請求項２に記載の試験装置。
4. 該吸引口の幅は、ウェーハの直径以上に設定され、
   該吸引口の幅方向に直交する方向に該吸引方向が設定される、請求項２または請求項３に記載の試験装置。