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JP2020094833A - 試験装置 - Google Patents

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JP2020094833A JP2018231042A JP2018231042A JP2020094833A JP 2020094833 A JP2020094833 A JP 2020094833A JP 2018231042 A JP2018231042 A JP 2018231042A JP 2018231042 A JP2018231042 A JP 2018231042A JP 2020094833 A JP2020094833 A JP 2020094833A
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Abstract

【課題】チップの試験を簡易且つ高精度に実施することが可能な試験装置を提供する。【解決手段】チップの強度を測定する試験装置であって、ウェーハユニットを収容可能なカセットが載置されるカセット載置台と、ウェーハユニットの環状フレームを固定するフレーム固定機構と、カセットとフレーム固定機構との間でウェーハユニットを搬送する搬送機構と、フレーム固定機構で固定された環状フレームによって支持されたウェーハに含まれる所定のチップを突き上げる突き上げ機構と、突き上げ機構によって突き上げられたチップをピックアップするコレットを有するピックアップ機構と、コレットによってピックアップされたチップを支持する支持ユニットを有する強度測定機構と、コレットを突き上げ機構に対向する位置から支持ユニットに対向する位置に移動させるコレット移動機構と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、チップの強度を測定する試験装置に関する。
ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスが形成された半導体ウェーハを分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のチップが製造される。このチップは、携帯電話やパーソナルコンピュータに代表される様々な電子機器に内蔵される。
半導体ウェーハの分割には、例えば、半導体ウェーハを保持するチャックテーブルと、半導体ウェーハを切削する環状の切削ブレードが装着される切削ユニットとを備える切削装置が用いられる。切削ブレードを回転させて半導体ウェーハに切り込ませることにより、半導体ウェーハが切削され、複数のチップに分割される。
また、近年、電子機器の小型化、薄型化に伴い、チップにも薄型化が求められている。そこで、分割前の半導体ウェーハを研削して薄化する手法が用いられている。半導体ウェーハの研削には、例えば、半導体ウェーハを保持するチャックテーブルと、半導体ウェーハを研削する研削砥石を備える研削ホイールが装着される研削ユニットとを備える研削装置が用いられる。
上記の切削装置や研削装置を用いて半導体ウェーハを加工すると、半導体ウェーハには加工歪み（切削歪み、研削歪み等）が形成されることがある。この加工歪みが半導体ウェーハの分割によって得られたチップに残存すると、チップの強度が低下し、チップが破損しやすくなる。そのため、半導体ウェーハの加工条件は、チップの強度が一定以上に維持されるように設定される。
チップの強度は、例えば３点曲げ試験によって測定される。３点曲げ試験は、チップの両端を支持した状態で、チップの中央部を圧子によって押圧し、その際に圧子にかかる荷重をモニターすることにより、チップの強度を測定する手法である。例えば特許文献１には、３点曲げ試験によって試験片の強度（曲げ強度）を測定するための試験装置（測定装置）が開示されている。
特開平９−２２９８３８号公報
試験装置を用いてチップの強度を測定する際は、半導体ウェーハを複数のチップに分割した後、作業者がピンセット等を用いて手作業で所定のチップをピックアップし、試験装置の支持台に配置する。そのため、多数のチップの強度を測定する場合には、チップを一つずつピックアップして試験装置に搬送する作業を多数回繰り返す必要があり、チップの試験に手間がかかる。
また、チップの搬送を手作業で行うと、チップをピックアップする動作やチップが配置される位置等にばらつきが生じ得る。これにより、複数のチップの強度を同一の条件で測定することが困難になり、試験の精度が低下してしまう。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、チップの試験を簡易且つ高精度に実施することが可能な試験装置の提供を目的とする。
本発明の一態様によれば、チップの強度を測定する試験装置であって、複数のチップに分割されたウェーハと、該ウェーハに貼着されたテープと、該テープの外周部に貼着され該ウェーハが内部に配置される開口を備える環状フレームと、を有するウェーハユニットを収容可能なカセットが載置されるカセット載置台と、該ウェーハユニットの該環状フレームを固定するフレーム固定機構と、該カセットと該フレーム固定機構との間で該ウェーハユニットを搬送する搬送機構と、該フレーム固定機構で固定された該環状フレームによって支持された該ウェーハに含まれる所定の該チップを突き上げる突き上げ機構と、該突き上げ機構によって突き上げられた該チップをピックアップするコレットを有するピックアップ機構と、該コレットによってピックアップされた該チップを支持する支持ユニットと、該支持ユニットによって支持された該チップを押圧する圧子と、該圧子を該支持ユニットに対して相対的に接近及び離隔させる移動機構と、該圧子が該チップを押圧する際に該圧子にかかる荷重を計測する荷重計測器と、を有する強度測定機構と、該コレットを該突き上げ機構に対向する位置から該支持ユニットに対向する位置に移動させるコレット移動機構と、を備える試験装置が提供される。
なお、好ましくは、該試験装置は、該コレットによってピックアップされた該チップを撮像する撮像ユニットを有し、該コレットが該突き上げ機構に対向する位置から該支持ユニットに対向する位置に移動する際の該コレットの移動経路と重なる領域に配置されたチップ観察機構を更に備える。
また、好ましくは、該撮像ユニットは、干渉対物レンズを備え、該撮像ユニットへの振動の伝達を抑制する防振部上に配置されている。
また、好ましくは、該ピックアップ機構は、該コレットと該コレット移動機構とを接続するアームを備え、該アームは、該コレット移動機構と接続された第１支持部と、該コレットが固定される第２支持部と、を備え、該第１支持部と該第２支持部とは、互いに結合及び分離可能に構成され、該チップ観察機構は、該第２支持部を保持する保持部を備え、該撮像ユニットは、該第１支持部から分離された該第２支持部が該保持部で保持された状態で、該コレットに保持された該チップを撮像する。
本発明の一態様に係る試験装置は、ウェーハに含まれる所定のチップをコレットでピックアップした後、コレットをコレット移動機構で移動させることにより、チップを強度測定機構の支持ユニット上に配置できる。そのため、チップのピックアップ及びチップの強度測定機構への配置を手作業で行うことなく、チップの強度を測定することが可能となる。これにより、チップの試験を簡易化するとともに、ピックアップ動作やチップの配置のばらつき等に起因する試験の精度の低下を防止することができる。
試験装置を示す斜視図である。 試験装置を、構成要素の一部を省略して示す斜視図である。 ウェーハユニットを示す斜視図である。 図４（Ａ）は突き上げ機構上に配置されたウェーハユニットを示す断面図であり、図４（Ｂ）は突き上げ機構の一部を拡大して示す断面図である。 ピックアップ機構を示す斜視図である。 図６（Ａ）は突き上げ機構によってテープが吸引された状態のウェーハユニットを示す断面図であり、図６（Ｂ）は突き上げ機構によってチップが突き上げられた状態のウェーハユニットを示す断面図であり、図６（Ｃ）はコレットによってチップがピックアップされた状態のウェーハユニットを示す断面図である。 図７（Ａ）は下面観察機構を示す斜視図であり、図７（Ｂ）はアームの第２支持部を保持する下面観察機構を示す斜視図である。 図８（Ａ）はチップの下面を撮像する撮像ユニットを示す正面図であり、図８（Ｂ）はチップの側面を撮像する撮像ユニットを示す正面図である。 図９（Ａ）は下面観察機構の撮像ユニットを示す一部断面正面図であり、図９（Ｂ）は干渉対物レンズの構造を示す模式図である。 図１０（Ａ）はチップ反転機構を示す斜視図であり、図１０（Ｂ）はチップを保持するチップ反転機構を示す斜視図であり、図１０（Ｃ）はチップを反転させたチップ反転機構を示す斜視図である。 強度測定機構を示す斜視図である。 支持ユニットを示す斜視図である。 押圧ユニットを示す斜視図である。 チップが支持ユニットによって支持された状態の強度測定機構を示す断面図である。 チップが支持台の支持部と接触した状態の強度測定機構を示す断面図である。 チップが破壊された状態の強度測定機構を示す断面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る試験装置の構成例について説明する。図１は、チップの強度を測定する試験装置２を示す斜視図である。また、図２は、試験装置２を、構成要素の一部（後述のピックアップ機構７０及びコレット移動機構８０）を省略して示す斜視図である。
試験装置２は、試験装置２を構成する各構要素を支持する基台４を備える。図２に示すように、基台４の前方側（図１、図２における右上方向側）の一端側には矩形状の開口４ａが設けられており、この開口４ａの内部には昇降機構（不図示）によって昇降するカセット載置台６が配置されている。カセット載置台６の上面には、複数のウェーハユニット１１を収容可能なカセット８が載置される。なお、図１及び図２ではカセット８の輪郭を破線で示している。
図３は、ウェーハユニット１１を示す斜視図である。ウェーハユニット１１は、例えばシリコン等の材料を用いて円盤状に形成され、表面１３ａ及び裏面１３ｂを備えるウェーハ１３を備える。ウェーハ１３の表面１３ａ側には、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等でなる複数のデバイス１５が形成されている。
また、ウェーハ１３は互いに交差するように格子状に配列された複数の分割予定ライン（ストリート）１７によって複数の領域に区画されている。複数のデバイス１５はそれぞれ、分割予定ライン１７によって区画された各領域の表面１３ａ側に形成されている。
なお、ウェーハ１３の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えばウェーハ１３は、シリコン以外の半導体（ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ等）、サファイア、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等の材料によって形成された基板であってもよい。また、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。
ウェーハ１３の裏面１３ｂ側には、円形のテープ１９が貼着される。例えばテープ１９は、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂でなる基材上にゴム系やアクリル系の粘着層（糊層）が形成された、柔軟なフィルムによって構成される。なお、テープ１９の径はウェーハ１３の径よりも大きく、ウェーハ１３はテープ１９の中央部に貼着される。
また、テープ１９の外周部には、金属等でなり中央部に円形の開口２１ａを備える環状フレーム２１が貼着される。これにより、ウェーハ１３は、開口２１ａの内部に配置された状態で、テープ１９を介して環状フレーム２１によって支持される。
ウェーハ１３は、分割予定ライン１７に沿って切断され、デバイス１５をそれぞれ備える複数のチップ２３に分割される。ウェーハ１３の分割には、例えば、ウェーハ１３を保持するチャックテーブルと、ウェーハ１３を切削する環状の切削ブレードが装着される切削ユニットとを備える切削装置が用いられる。切削ブレードを回転させ、分割予定ライン１７に沿ってウェーハ１３に切り込ませることにより、ウェーハ１３が切削されて複数のチップ２３に分割される。ただし、ウェーハの分割方法に制限はない。
なお、複数のチップ２３はそれぞれ、後の工程でテープ１９から剥離される。そのため、テープ１９は、所定の処理を施すことにより接着力が低下する性質を備えることが好ましい。テープ１９としては、例えば紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化型のテープを用いることができる。また、テープ１９として、紫外線の照射により膨張するマイクロカプセルや、紫外線の照射により発泡する発泡剤などを粘着層に含有させたテープを用いてもよい。このようなテープ１９に対して紫外線を照射すると、チップ２３に対するテープ１９の接着力が低下する。
上記のように、複数のチップ２３に分割されたウェーハ１３、テープ１９、及び環状フレーム２１によって、ウェーハユニット１１が構成される。そして、複数のチップ２３が貼着されたテープ１９に対し、必要に応じて紫外線の照射等の処理が施された後、図１及び図２に示すカセット８に複数のウェーハユニット１１が収容される。
また、図２に示すように、カセット載置台６の後方側（図１、図２における左下方向側）には、ウェーハユニット１１が仮置きされる仮置き機構（仮置き手段）１０が設けられている。仮置き機構１０は、互いに平行に配置された一対のガイドレール１２を備える。一対のガイドレール１２はそれぞれ、Ｘ軸方向（第１水平方向、左右方向）及びＹ軸方向（第２水平方向、前後方向）と概ね平行な第１支持面１２ａ及び第２支持面１２ｂを備える。
第１支持面１２ａはそれぞれ、第２支持面１２ｂの上方で第２支持面１２ｂと重なるように配置されている。そして、一対の第１支持面１２ａと一対の第２支持面１２ｂとはそれぞれ、ウェーハユニット１１の端部（環状フレーム２１）の下面側を支持する。例えば、一対の第１支持面１２ａはカセット８から搬送されたウェーハユニット１１を支持し、一対の第２支持面１２ｂは後述のフレーム固定機構１４から搬送されたウェーハユニット１１を支持する。
仮置き機構１０の後方には、ウェーハユニット１１の環状フレーム２１を固定するフレーム固定機構（フレーム固定手段）１４が設けられている。フレーム固定機構１４は、環状フレーム２１の下面側を支持するフレーム支持部１６と、フレーム支持部１６の上方に配置され環状フレーム２１の上面側と接触するフレーム押さえ部１８とを備える。フレーム支持部１６とフレーム押さえ部１８とはそれぞれ、環状フレーム２１の形状に対応して環状に形成され、互いに重なるように配置されている。
フレーム支持部１６は、Ｚ軸方向（鉛直方向、上下方向）に沿って移動可能に構成されている。環状フレーム２１がフレーム支持部１６によって支持されるようにウェーハユニット１１を配置した状態で、フレーム支持部１６を上方に移動させると、環状フレーム２１がフレーム支持部１６とフレーム押さえ部１８とによって挟まれて固定される。
なお、環状フレーム２１がフレーム固定機構１４によって適切に固定されているか否かは、例えば、フレーム支持部１６とフレーム押さえ部１８とが環状フレーム２１を介して導通しているか否かを検出することによって確認される。
また、仮置き機構１０及びフレーム支持部１６の上方には、カセット８とフレーム固定機構１４との間でウェーハユニット１１を搬送する搬送機構（搬送手段）２０が設けられている。搬送機構２０は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿って移動可能に構成されており、ウェーハユニット１１の環状フレーム２１を上下から把持する第１把持部２２ａ及び第２把持部２２ｂを備える。なお、第１把持部２２ａは搬送機構２０のカセット８側に設けられており、第２把持部２２ｂは搬送機構２０のフレーム固定機構１４側に設けられている。
カセット８からウェーハユニット１１を搬出する際は、カセット８に収容されたウェーハユニット１１の端部を第１把持部２２ａで把持した状態で、搬送機構２０をＹ軸方向に沿って仮置き機構１０側に移動させる。これにより、ウェーハユニット１１がカセット８から引き出され、仮置き機構１０が備える一対の第１支持面１２ａ上に配置される。その後、第１把持部２２ａによる把持を解除する。
次に、ウェーハユニット１１のカセット８側の端部を搬送機構２０の第２把持部２２ｂで把持した状態で、搬送機構２０をＹ軸方向に沿ってフレーム固定機構１４側に移動させる。これにより、ウェーハユニット１１がフレーム支持部１６とフレーム押さえ部１８との間に搬送され、環状フレーム２１がフレーム支持部１６によって支持される。
なお、フレーム押さえ部１８の仮置き機構１０側には、フレーム押さえ部１８が切り欠かれて形成された切り欠き部１８ａ（図２参照）が設けられている。この切り欠き部１８ａは、搬送機構２０が通過可能な大きさに形成されている。これにより、ウェーハユニット１１がフレーム固定機構１４に搬送される際、搬送機構２０がフレーム押さえ部１８と接触することを防止できる。
その後、第２把持部２２ｂによる把持を解除し、フレーム支持部１６を上方に移動させる。これにより、環状フレーム２１がフレーム支持部１６とフレーム押さえ部１８とによって挟まれて固定される。
フレーム固定機構１４は、フレーム固定機構１４の位置を制御する位置付け機構（位置付け手段）３０に接続されている。位置付け機構３０は、フレーム固定機構１４をＸ軸方向に沿って移動させるＸ軸移動機構３２と、フレーム固定機構１４をＹ軸方向に沿って移動させるＹ軸移動機構４２とを備える。Ｘ軸移動機構３２及びＹ軸移動機構４２により、フレーム固定機構１４の水平方向における位置が制御される。
Ｘ軸移動機構３２は、基台４上にＸ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール３４を備える。一対のガイドレール３４の間には、一対のガイドレール３４と概ね平行に配置されたボールねじ３６が設けられている。また、ボールねじ３６の一端部には、ボールねじ３６を回転させるパルスモータ３８が連結されている。
一対のガイドレール３４上には、移動ブロック４０がスライド可能に配置されている。移動ブロック４０の下面側（裏面側）にはナット部（不図示）が設けられており、このナット部はボールねじ３６に螺合されている。パルスモータ３８によってボールねじ３６を回転させると、移動ブロック４０が一対のガイドレール３４に沿ってＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸移動機構４２は、移動ブロック４０上にＹ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール４４を備える。一対のガイドレール４４の間には、一対のガイドレール４４と概ね平行に配置されたボールネジ４６が設けられている。また、ボールネジ４６の一端部には、ボールネジ４６を回転させるパルスモータ４８が連結されている。
一対のガイドレール４４上には、フレーム固定機構１４がスライド可能に配置されている。フレーム固定機構１４の下面側にはナット部（不図示）が設けられており、このナット部はボールネジ４６に螺合されている。パルスモータ４８によってボールネジ４６を回転させると、フレーム固定機構１４が一対のガイドレール４４に沿ってＹ軸方向に移動する。
また、基台４の、一対のガイドレール３４によって挟まれた領域には、矩形状の開口４ｂが設けられている。この開口４ｂの内部には、ウェーハユニット１１のウェーハ１３に含まれるチップ２３（図３参照）を下面側から上方に向かって突き上げる円筒状の突き上げ機構（突き上げ手段）５０が設けられている。突き上げ機構５０は、エアシリンダ等で構成される昇降機構（不図示）と接続されており、Ｚ軸方向に沿って昇降する。
ウェーハユニット１１の環状フレーム２１をフレーム固定機構１４によって固定した状態で、位置付け機構３０によってフレーム固定機構１４をＸ軸方向に沿って移動させると、ウェーハユニット１１が開口４ｂ上に位置付けられる。そして、ウェーハ１３に含まれる所定のチップ２３（図３参照）が、突き上げ機構５０によって上方に突き上げられる。
図４（Ａ）は、突き上げ機構５０上に配置されたウェーハユニット１１を示す断面図である。突き上げ機構５０は、中空の円柱状に形成された外層部５２と、外層部５２の内部に配置された四角柱状の突き上げ部５４とを備える。
図４（Ｂ）は、突き上げ機構５０の一部を拡大して示す断面図である。外層部５２の上面５２ａ側には、外層部５２の周方向に沿って同心円状に形成された複数の吸引溝５２ｂが形成されている。吸引溝５２ｂはそれぞれ、突き上げ機構５０の内部に形成された吸引路（不図示）及びバルブ５６を介して、エジェクタ等でなる吸引源５８に接続されている。
また、突き上げ部５４は、四角柱状に形成された第１突き上げピン５４ａと、中空の四角柱状に形成され第１突き上げピン５４ａを囲繞する第２突き上げピン５４ｂと、中空の四角柱状に形成され第２突き上げピン５４ｂを囲繞する第３突き上げピン５４ｃと、中空の四角柱状に形成され第３突き上げピン５４ｃを囲繞する第４突き上げピン５４ｄとを備える。第１突き上げピン５４ａ、第２突き上げピン５４ｂ、第３突き上げピン５４ｃ、第４突き上げピン５４ｄはそれぞれ、モータ等で構成される昇降機構（不図示）と接続されており、Ｚ軸方向に沿って昇降する。
ウェーハユニット１１が突き上げ機構５０上に位置付けられた状態で、突き上げ機構５０を上昇させると、突き上げ機構５０と重なる位置に配置されたチップ２３が突き上げられる。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。
チップ２３と突き上げ機構５０との位置合わせは、フレーム固定機構１４の位置を位置付け機構３０（図１、図２参照）で調整することによって行われる。この位置合わせには、突き上げ機構５０の上方に配置されたウェーハ撮像カメラ６０（図１、図２参照）が用いられる。
ウェーハ撮像カメラ６０は、開口４ｂ上に配置されたウェーハ１３（図３参照）の全体を撮像可能な位置に配置されている。ウェーハ撮像カメラ６０によって取得されたウェーハ１３の画像に基づき、所定のチップ２３が突き上げ機構５０と重なるようにフレーム固定機構１４の位置が調整される。
なお、突き上げ機構５０の近傍には、ウェーハ１３に向かって光を照射するライトを設けることが好ましい。ウェーハ撮像カメラ６０でウェーハ１３を撮影する際、ウェーハ１３に光を照射することにより、鮮明な画像を取得することができる。なお、ライトが設けられる位置に制限はない。例えば、ライトは開口４ｂの底部に突き上げ機構５０と隣接するように設けられる。また、突き上げ機構５０を透明な部材によって形成するとともに、ライトを突き上げ機構５０の内部に設けてもよい。
突き上げ機構５０によって突き上げられたチップ２３は、図１に示すピックアップ機構（ピックアップ手段）７０によってピックアップされる。ピックアップ機構７０は、突き上げ機構５０によって突き上げられたチップ２３をピックアップするコレット７６を備えるとともに、コレット７６の位置を制御するコレット移動機構（コレット移動手段）８０に接続されている。
図５は、ピックアップ機構７０を示す斜視図である。ピックアップ機構７０は、コレット移動機構８０に接続される移動基台７２と、移動基台７２からコレット移動機構８０とは反対側に向かってＸ軸方向に沿うように配置され、コレット７６とコレット移動機構８０とを接続する柱状のアーム７４とを備える。アーム７４は、移動基台７２を介してコレット移動機構８０と接続された柱状の第１支持部７４ａと、第１支持部７４ａの先端部から下方に向かって突出する第２支持部７４ｂとを備える。
なお、第１支持部７４ａと第２支持部７４ｂとは、互いに結合及び分離可能に構成されている。例えば、第１支持部７４ａ及び第２支持部７４ｂは、ツールチェンジャー等によって互いに着脱自在に構成される。
第２支持部７４ｂの下端側には、チップ２３を保持するコレット７６が固定されている。コレット７６の下面は、チップ２３を吸引保持する吸引面７６ａを構成する。吸引面７６ａは、コレット７６の内部に形成された吸引路（不図示）を介して吸引源（不図示）と接続されている。コレット７６の吸引面７６ａにチップ２３を接触させた状態で、吸引面７６ａに吸引源の負圧を作用させることにより、チップ２３がコレット７６によって吸引保持される。
ピックアップ機構７０は、コレット移動機構８０に接続されている。図１に示すように、コレット移動機構８０は、ピックアップ機構７０をＹ軸方向に沿って移動させるＹ軸移動機構８２と、ピックアップ機構７０をＺ軸方向に沿って移動させるＺ軸移動機構９２とを備える。Ｙ軸移動機構８２及びＺ軸移動機構９２により、コレット７６のＹ軸方向及びＺ軸方向における位置が制御される。
Ｙ軸移動機構８２は、Ｙ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール８４を備える。一対のガイドレール８４の間には、一対のガイドレール８４と概ね平行に配置されたボールねじ８６が設けられている。また、ボールねじ８６の一端部には、ボールねじ８６を回転させるパルスモータ８８が連結されている。
一対のガイドレール８４には、移動ブロック９０がスライド可能に装着されている。また、移動ブロック９０にはナット部（不図示）が設けられており、このナット部はボールねじ８６に螺合されている。パルスモータ８８によってボールねじ８６を回転させると、移動ブロック９０が一対のガイドレール８４に沿ってＹ軸方向に移動する。
Ｚ軸移動機構９２は、移動ブロック９０の側面にＺ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール９４を備える。一対のガイドレール９４の間には、一対のガイドレール９４と概ね平行に配置されたボールねじ９６が設けられている。また、ボールねじ９６の一端部には、ボールねじ９６を回転させるパルスモータ９８が連結されている。
一対のガイドレール９４には、ピックアップ機構７０の移動基台７２がスライド可能に装着されている。また、移動基台７２にはナット部（不図示）が設けられており、このナット部はボールねじ９６に螺合されている。パルスモータ９８によってボールねじ９６を回転させると、移動基台７２が一対のガイドレール９４に沿ってＺ軸方向に移動する。
突き上げ機構５０によって突き上げられたチップ２３は、ピックアップ機構７０のコレット７６によってピックアップされる。以下、ウェーハ１３から所定のチップ２３をピックアップする際の突き上げ機構５０及びコレット７６の動作例について説明する。
まず、フレーム固定機構１４によって固定されたウェーハユニット１１を位置付け機構３０によって移動させ、突き上げ機構５０上に配置する（図４（Ａ）参照）。また、ウェーハ撮像カメラ６０によって取得された画像に基づいて、ピックアップされる所定のチップ２３と突き上げ機構５０とが重なるように、フレーム固定機構１４の位置を調整する。なお、このときコレット７６は、突き上げ機構５０の上面５０ａと対向する位置（重なる位置）に配置される（図６（Ａ）参照）。
次に、突き上げ機構５０を上方に移動させ、突き上げ機構５０の上面５０ａをチップ２３の裏面側に貼着されたテープ１９に接触させる。この状態で、バルブ５６を開き、吸引溝５２ｂ（図４（Ｂ）参照）を介して外層部５２の上面５２ａに吸引源５８の負圧を作用させる。これにより、テープ１９の突き上げ機構５０と接触する領域が吸引される。図６（Ａ）は、突き上げ機構５０によってテープ１９が吸引された状態のウェーハユニット１１を示す断面図である。
次に、突き上げ機構５０の突き上げ部５４を上方に移動させ、テープ１９を介してチップ２３の下面側を上方に向かって突き上げる。このとき、突き上げ部５４を構成する第１突き上げピン５４ａ、第２突き上げピン５４ｂ、第３突き上げピン５４ｃ、第４突き上げピン５４ｄ（図４（Ｂ）参照）はそれぞれ、上端が突き上げ機構５０の中心に近いほど上方に配置されるように移動する。
図６（Ｂ）は、突き上げ機構５０によってチップ２３が突き上げられた状態のウェーハユニット１１を示す断面図である。図６（Ｂ）に示すように、突き上げ機構５０によって突き上げられたチップ２３は、他のチップ２３よりも上方に配置された状態となる。
次に、ピックアップ機構７０を下方に移動させ、突き上げられたチップ２３と重なるように配置されたコレット７６の吸引面７６ａを、突き上げ機構５０によって突き上げられたチップ２３の上面側に接触させる。そして、コレット７６の吸引面７６ａとチップ２３とが接触した状態で、吸引面７６ａに負圧を作用させる。これにより、チップ２３がコレット７６によって吸引保持される。この状態でピックアップ機構７０を上方に移動させると、チップ２３がテープ１９から剥離され、コレット７６によってピックアップされる。
図６（Ｃ）は、コレット７６によってチップ２３がピックアップされた状態のウェーハユニット１１を示す断面図である。図６（Ｃ）に示すように、コレット７６によってウェーハ１３から所定のチップ２３がピックアップされる。
なお、テープ１９が紫外線の照射によって接着力が低下する性質を有する場合、突き上げ機構５０の上面５０ａ側には紫外線を照射する光源が備えられていてもよい。この場合、突き上げ機構５０をテープ１９と接触させる際に（図６（Ａ）参照）、テープ１９のうちピックアップされるチップ２３の下側に位置する領域のみに紫外線を照射し、テープ１９の接着力を部分的に弱めることができる。これにより、所定のチップ２３のピックアップが容易になるとともに、テープ１９の紫外線が照射されていない領域の接着力によって他のチップ２３の配置が維持される。
また、突き上げ機構５０の上面５０ａ側、又はコレット７６の吸引面７６ａ側には、チップ２３にかかる荷重を測定するためのロードセルが設けられていてもよい。この場合、チップ２３をピックアップする際にチップ２３にかかる荷重をロードセルによって測定できる。そして、ロードセルによって測定された荷重に基づき、例えば、チップ２３がピックアップ時に破損したか否かを確認したり、ピックアップの条件（チップ２３をピックアップする際のコレット７６の高さ等）を適切に変更したりすることが可能となる。
なお、チップ２３がピックアップされた後のウェーハユニット１１は、再度カセット８に収容されてもよい。この場合は、まず、フレーム固定機構１４を仮置き機構１０の後方に移動させ、フレーム固定機構１４による環状フレーム２１の固定を解除する。
その後、搬送機構２０の第２把持部２２ｂ（図２参照）でウェーハユニット１１の端部を把持し、ウェーハユニット１１を仮置き機構１０が備える一対の第２支持面１２ｂ上に搬送する。そして、搬送機構２０の第１把持部２２ａでウェーハユニット１１の端部を把持し、ウェーハユニット１１をカセット８に収容する。
コレット７６によってピックアップされたチップ２３は、コレット移動機構８０によって前方に搬送される。そして、図１に示すように、突き上げ機構５０の前方には、コレット７６によってピックアップされたチップ２３を観察するチップ観察機構（チップ観察手段）１００が設けられている。
チップ観察機構１００は、チップ２３の下面を観察する下面観察機構１０２と、チップ２３の側面を観察する側面観察機構１１２とを備える。下面観察機構１０２と側面観察機構１１２とはそれぞれ、チップ２３を撮像するための撮像ユニット（カメラ）を備える（後述の下面撮像ユニット１０８、側面撮像ユニット１１６）。
図７（Ａ）は、下面観察機構１０２を示す斜視図である。下面観察機構１０２は、直方体状の支持基台１０４と、支持基台１０４の一端側の上面から上方に向かって配置された柱状の支持構造１０６とを備える。また、支持基台１０４の他端側の上面には、チップ２３の下面を撮像するための下面撮像ユニット（下面観察用カメラ）１０８が設けられている。
また、基台４と支持基台１０４との間には、例えば防振ゴム等の防振材で構成される防振部（防振手段）１１０が設けられており、下面撮像ユニット１０８はこの防振部１１０上に配置されている。防振部１１０によって、基台４から下面撮像ユニット１０８への振動の伝達が抑制される。
なお、前述のように、アーム７４の第１支持部７４ａと第２支持部７４ｂとは、互いに結合及び分離可能に構成されている。そして、支持構造１０６の上面は、第１支持部７４ａと分離された第２支持部７４ｂを保持する保持部１０６ａを構成する。
図７（Ｂ）は、アーム７４の第２支持部７４ｂを保持する下面観察機構１０２を示す斜視図である。図７（Ｂ）に示すように、第１支持部７４ａから分離された第２支持部７４ｂの下面７４ｃが、保持部１０６ａによって支持される。
保持部１０６ａは、例えば吸引源（不図示）と接続され、第２支持部７４ｂの下面７４ｃを吸引することによって第２支持部７４ｂを保持する。ただし、第２支持部７４ｂを保持する方法に制限はない。例えば、保持部１０６ａを磁石によって構成し、磁性材料でなる第２支持部７４ｂの下面７４ｃを磁力によって保持してもよい。
下面撮像ユニット１０８は、第１支持部７４ａから分離された第２支持部７４ｂが保持部１０６ａで保持された状態で、コレット７６に保持されたチップ２３の下面を撮像する。これにより、コレット移動機構８０の動作等に起因する第１支持部７４ａの振動がチップ２３に伝達することを防止し、下面撮像ユニット１０８によるチップ２３の撮像の精度を向上させることができる。
図８（Ａ）は、チップ２３の下面を撮像する下面撮像ユニット１０８を示す正面図である。図８（Ａ）に示すように、チップ２３は下面撮像ユニット１０８と重なるように位置付けられ、その下面側が下面撮像ユニット１０８によって撮影される。
チップ２３の下面には、分割前のウェーハ１３（図３参照）の裏面１３ｂ側に施された研削加工の加工痕（ソーマーク）等の微細な凹凸が形成されていることがあり、このような凹凸はチップ２３の強度に影響する。そのため、チップ２３の強度を測定する際には、予めチップ２３の下面の状態を確認しておくことが好ましい。試験装置２では、コレット７６の移動経路と重なる領域に下面撮像ユニット１０８が設けられているため、チップ２３をコレット７６によって保持した状態のまま下面撮像ユニット１０８上に配置できる。
また、図１、図２に示すように、下面観察機構１０２の前方には側面観察機構１１２が設けられている。側面観察機構１１２は、チップ２３を支持する柱状のチップ支持台１１４と、チップ２３の側面を撮像する側面撮像ユニット（側面観察用カメラ）１１６とを備える。
チップ支持台１１４の上面は概ね水平に形成されており、チップ２３を支持する支持面１１４ａを構成する。また、チップ支持台１１４は回転駆動源（不図示）と接続されており、Ｚ軸と概ね平行な回転軸の周りに回転する。そして、側面撮像ユニット１１６は、支持面１１４ａ上に配置されたチップ２３の側面を撮影可能な位置に配置されている。
図８（Ｂ）は、チップ２３の側面を撮像する側面撮像ユニット１１６を示す正面図である。図８（Ｂ）に示すように、コレット７６によってピックアップされたチップ２３は、チップ支持台１１４の支持面１１４ａ上に配置される。なお、試験装置２では、コレット７６の移動経路と重なる領域にチップ支持台１１４が設けられているため、コレット７６によってチップ２３をチップ支持台１１４上に配置できる。
そして、チップ支持台１１４によって支持されたチップ２３の一側面を側面撮像ユニット１１６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、側面撮像ユニット１１６によってチップ２３の他の側面を撮像する。このようにして、チップ２３の側面（例えば、チップ２３の４辺の側面）が観察され、チップ２３の厚さや、チップ２３に形成された欠け（チッピング）のサイズ等が測定される。また、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２３が後述の強度測定機構２００（図１、図２参照）に配置される際における、チップ２３の水平方向の向き（角度）を調整できる。
上記の下面観察機構１０２及び側面観察機構１１２により、コレット７６にピックアップされたチップ２３の下面及び側面が観察される。なお、チップ２３の側面を撮像する側面撮像ユニット１１６は、コレット７６によって保持された状態のチップ２３（図８（Ａ）参照）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２３をチップ支持台１１４（図８（Ｂ）参照）で支持することなくチップ２３の側面を観察できるため、チップ２３をチップ支持台１１４上に配置することによってチップ２３の下面側が傷つくことを防止できる。
また、試験装置２は、ピックアップ後のチップ２３の観察の必要性に応じて、下面観察機構１０２と側面観察機構１１２の一方のみを備えていてもよいし、下面観察機構１０２と側面観察機構１１２とを共に備えていなくてもよい。
なお、チップ２３の下面に形成された加工痕（前述のソーマーク等）を下面観察機構１０２で観察する場合には、下面観察機構１０２が備える下面撮像ユニット１０８がチップ２３の下面の微細な凹凸を検出可能であることが好ましい。そのため、下面撮像ユニット１０８は、例えば干渉対物レンズを備える干渉計等によって構成される。
図９（Ａ）は、下面観察機構１０２の下面撮像ユニット１０８を示す一部断面正面図である。下面撮像ユニット１０８は、箱型のハウジング１２０の上部に設けられた撮像素子１２２と、ハウジング１２０の下部に設けられた干渉対物レンズ１２４とを備える。また、ハウジング１２０の内部には、白色ＬＥＤ等でなる光照射部１２６と、撮像素子１２２と干渉対物レンズ１２４との間に配置されたハーフミラー１２８とが設けられている。光照射部１２６は、ハーフミラー１２８に向かって光を照射可能となるように配置されている。
また、ハウジング１２０と干渉対物レンズ１２４との間には、電源１３２から供給される電圧に応じて長さが変化する圧電素子１３０が設けられている。電源１３２から圧電素子１３０に供給される電圧を制御することにより、干渉対物レンズ１２４のＺ軸方向における位置（高さ）が調整される。
図９（Ｂ）は、干渉対物レンズ１２４の構造を示す模式図である。干渉対物レンズ１２４は、対物レンズ１３４と、ガラス板１３６に設けられた参照ミラー１３８と、ハーフミラー１４０とを備える。参照ミラー１３８は、ハーフミラー１４０に対して対物レンズ１３４の焦点位置と対称な位置に配置される。
光照射部１２６から出射された白色光は、ハーフミラー１２８で反射され、干渉対物レンズ１２４に入射する。そして、ハーフミラー１４０を透過してチップ２３の下面で反射した光と、ハーフミラー１４０及び参照ミラー１３８で反射した光とが干渉する。この干渉によって得られた光が、撮像素子１２２によって検出される。
干渉によって得られた光には、干渉対物レンズ１２４とチップ２３の下面との間の距離に応じた干渉縞が生じる。この干渉縞の強度に基づいて、チップ２３の下面の微細な凹凸が検出される。
なお、図９（Ｂ）にはミラウ型の干渉対物レンズ１２４を示すが、干渉対物レンズ１２４の構造に制限はない。例えば、下面撮像ユニット１０８は、マイケルソン型又はリニク型の干渉対物レンズを備えていてもよい。
干渉対物レンズ１２４を備える下面撮像ユニット１０８の撮像の精度は、試験装置２の振動による影響を受けやすい。そのため、図７（Ｂ）に示すように、防振部１１０を設けて基台４から下面撮像ユニット１０８への振動の伝達を抑制するとともに、アーム７４の第１支持部７４ａと第２支持部７４ｂとを分離して第１支持部７４ａの振動がコレット７６に伝わることを防止することが好ましい。
一方、側面観察機構１１２は、チップ２３に形成されたチッピングのサイズやチップ２３の厚さ等の測定に用いられ、下面観察機構１０２ほど高い測定精度は要求されない。そのため、側面観察機構１１２が備える側面撮像ユニット１１６には、例えば光学顕微鏡が搭載される。
また、図１、図２に示す側面観察機構１１２のチップ支持台１１４の上方には、チップ２３の向きを上下に反転させるチップ反転機構１５０が設けられている。チップ反転機構１５０は、先端部でチップ２３を保持した状態で、Ｘ軸方向と概ね平行な回転軸の回りを１８０°回転可能に構成されている。
図１０（Ａ）は、チップ反転機構１５０を示す斜視図である。チップ反転機構１５０は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向と概ね平行に配置された板状の基底部１５０ａと、基底部１５０ａの側面からＸ軸方向に沿うようにチップ支持台１１４及び側面撮像ユニット１１６側に向かってに配置された板状の接続部１５０ｂとを備える。
接続部１５０ｂの先端部には、接続部１５０ｂの上面から上方に突出する矩形状のチップ保持部１５０ｃが設けられている。チップ保持部１５０ｃは、チップ２３の形状に対応して矩形状に形成されており、その上面はチップ２３を吸引保持する保持面１５０ｄを構成する。
基底部１５０ａは、Ｘ軸方向に概ね平行な回転軸の周りに１８０°回転可能に構成されている。また、チップ保持部１５０ｃは、基底部１５０ａが回転してチップ保持部１５０ｃが接続部１５０ｂの下方に配置される際（図１０（Ｂ）参照）に、チップ支持台１１４の支持面１１４ａと対向する（重なる）位置に形成される。
チップ２３の向きを上下に反転させる際は、まず、基底部１５０ａを第１方向（側面撮像ユニット１１６側から見て反時計回り）に１８０°回転させ、チップ反転機構１５０の上下を反転させる。これにより、チップ保持部１５０ｃがチップ支持台１１４で支持されたチップ２３と対向し、チップ２３の上面と接触する。そして、チップ保持部１５０ｃの保持面１５０ｄに負圧を作用させ、チップ２３をチップ保持部１５０ｃによって吸引保持する。図１０（Ｂ）は、チップ２３を保持するチップ反転機構１５０を示す斜視図である。
次に、チップ２３をチップ保持部１５０ｃで保持した状態で、基底部１５０ａを第２方向（側面撮像ユニット１１６側から見て時計回り）に１８０°回転させ、チップ反転機構１５０の上下を反転させる。これにより、チップ２３の下面側（ウェーハ１３の裏面１３ｂ側に相当）が上方に露出した状態となり、チップ２３が上下反転する。図１０（Ｃ）は、チップ２３を反転させたチップ反転機構１５０を示す斜視図である。
そして、上方に露出したチップ２３の下面側を、コレット７６によって保持する。これにより、チップ２３の下面側を上向きにした状態で、チップ２３を後述の強度測定機構２００に搬送できる。このように、チップ反転機構１５０によって、強度測定機構２００に搬送されるチップ２３の上下方向の向きが変更される。
また、図１、図２に示すように、チップ観察機構１００及びチップ反転機構１５０の前方には、チップの強度を測定する強度測定機構（強度測定手段）２００が設けられている。強度測定機構２００は、後述の支持ユニット２０６によって支持されたチップ２３を押圧することにより、チップ２３の曲げ強度（抗折強度）を測定する。
突き上げ機構５０によって突き上げられたチップ２３を保持したコレット７６は、コレット移動機構８０によって、突き上げ機構５０に対向する位置から強度測定機構２００の支持ユニット２０６に対向する位置へと移動し、チップ２３を支持ユニット２０６上に配置する。
なお、チップ観察機構１００の下面観察機構１０２及び側面観察機構１１２は、コレット７６が突き上げ機構５０に対向する位置から強度測定機構２００の支持ユニット２０６に対向する位置に移動する際の、コレット７６の移動経路と重なる領域に配置されている。そのため、チップ２３が突き上げ機構５０上から強度測定機構２００に搬送される途中で、チップ観察機構１００によるチップ２３の観察を行うことができる。
図１１は、強度測定機構２００を示す斜視図である。強度測定機構２００は、直方体状に形成された箱型の下部容器（収容部）２０４を備える。下部容器２０４には、下部容器２０４の上面２０４ａ側で上方に向かって開口する直方体状の開口部２０４ｂが形成されている。この開口部２０４ｂの内部には、強度測定機構２００によって強度が測定されるチップ２３を支持する支持ユニット（支持手段）２０６が設けられている。コレット７６（図１、図２参照）によってピックアップされたチップ２３は、この支持ユニット２０６上に配置される。
図１２は、支持ユニット２０６を示す斜視図である。支持ユニット２０６は、チップ２３を支持する一対の支持台２０８を備える。一対の支持台２０８はそれぞれ直方体状に形成され、一対の支持台２０８の間に隙間２１０が設けられるように互いに離隔された状態で配置されている。また、一対の支持台２０８は、その上面２０８ａの長手方向がＹ軸方向に沿うように配置されている。この一対の支持台２０８上に、強度が測定されるチップ２３が配置される。
一対の支持台２０８の上面２０８ａ側にはそれぞれ、上面２０８ａから上方に突出する柱状（棒状）の支持部２０８ｂが形成されている。支持部２０８ｂは、例えばステンレス鋼材等の金属でなり、その長さ方向がＹ軸方向に沿うように隙間２１０に隣接して配置されている。一対の支持部２０８ｂは、隙間２１０を挟んで互いに離隔した状態で配置されており、チップ２３の下面側を支持する。なお、図１２では、上面が曲面状に形成された支持部２０８ｂを示している。
また、一対の支持台２０８の上面２０８ａ側にはそれぞれ、支持部２０８ｂよりも柔軟な材質（ゴムスポンジ等）でなる板状の接触部材２１２が設けられている。一対の接触部材２１２は、平面視で矩形状に形成され、一対の支持部２０８ｂの両側に設けられている。すなわち、接触部材２１２はそれぞれ支持部２０８ｂの隙間２１０とは反対側に配置されており、一対の支持部２０８ｂは一対の接触部材２１２の間に配置されている。
接触部材２１２の上面は、チップ２３と接触してチップ２３を支持する接触面２１２ａを構成する。なお、接触部材２１２は、その接触面２１２ａが支持部２０８ｂの上端よりも上方（例えば、支持部２０８ｂの上端から１ｍｍ程度上方）に配置されるように設けられている。そのため、チップ２３を一対の支持台２０８上に配置すると、チップ２３の下面側は支持部２０８ｂとは接触せず、接触部材２１２の接触面２１２ａと接触する。なお、支持部２０８ｂ及び接触部材２１２とチップ２３との接触の詳細については後述する（図１４、図１５、図１６参照）。
一対の支持台２０８の裏面側（試験装置２の前面側）には、一対の支持台２０８をそれぞれＸ軸方向に沿って移動させる支持台移動機構（支持台移動手段）２１４が設けられている。支持台移動機構２１４は、直方体状の支持構造２１６を備え、支持構造２１６の表面側（試験装置２の後面側）には一対のガイドレール２１８がＸ軸方向に沿って所定の間隔で固定されている。
一対のガイドレール２１８の間には、一対のガイドレール２１８と概ね平行に配置された一対のボールネジ２２０が設けられている。一対のボールネジ２２０の一端部にはそれぞれ、ボールネジ２２０を回転させるパルスモータ２２２が連結されている。
さらに、支持台移動機構２１４は、一対の支持台２０８の裏面側にそれぞれ固定される一対の移動プレート２２４を備える。移動プレート２２４はそれぞれ、支持構造２１６の表面側に設けられた一対のガイドレール２１８にスライド可能に装着されている。
また、一対の移動プレート２２４の裏面側にはそれぞれ、ナット部（不図示）が設けられている。一対の移動プレート２２４の一方に設けられたナット部は一対のボールネジ２２０の一方に螺合され、一対の移動プレート２２４の他方に設けられたナット部は一対のボールネジ２２０の他方に螺合されている。
パルスモータ２２２によってボールネジ２２０を回転させると、ボールネジ２２０に螺合された移動プレート２２４がガイドレール２１８に沿ってＸ軸方向に移動する。これにより、一対の支持台２０８それぞれのＸ軸方向における位置と、隙間２１０の幅とが制御される。
なお、図１１に示す下部容器２０４及び開口部２０４ｂの形状、大きさ等に制限はなく、支持ユニット２０６及び支持台移動機構２１４の形状、大きさ等に応じて適宜変更される。
下部容器２０４の上方には、押圧ユニット２２６が設けられている。押圧ユニット２２６は、支持ユニット２０６によって支持されたチップ２３を押圧するとともに、チップ２３の押圧時に押圧ユニット２２６にかかる荷重を測定する。
図１３は、押圧ユニット２２６を示す斜視図である。押圧ユニット２２６は、移動機構（移動手段）２４０に接続された移動基台２２８を備える。移動基台２２８の下面側には、移動基台２２８の下面から下方に向かって配置された円筒状の第１支持部材２３０が接続されており、第１支持部材２３０の下端側には、ロードセル等でなる荷重計測器（荷重計測手段）２３２が固定されている。
荷重計測器２３２の下側には、円筒状の第２支持部材２３４を介して挟持部材２３６が接続されている。挟持部材２３６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２３６ａを備える。この一対の挟持面２３６ａの間には、支持ユニット２０６によって支持されたチップ２３を押圧する圧子２３８が固定されている。
圧子２３８の先端部（下端部）は、下方に向かって幅が狭くなる先細りの形状に形成されている。すなわち、圧子２３８の先端部の両側面は鉛直方向に対して傾斜している。また、圧子２３８の先端（下端）は丸みを帯びた形状（Ｒ形状）に形成されている（図１４参照）。ただし、圧子２３８の形状は上記に限定されない。
また、圧子２３８は、その下端がＹ軸方向に沿うように挟持部材２３６によって支持されている。すなわち、圧子２３８の下端と、支持ユニット２０６が備える一対の支持部２０８ｂ（図１２参照）とは、互いに概ね平行に配置されている。
また、押圧ユニット２２６の裏面側（試験装置２の前面側）には、押圧ユニット２２６をＺ軸方向に沿って移動させる移動機構２４０が設けられている。移動機構２４０は、直方体状の支持構造２４２を備え、支持構造２４２の表面側（試験装置２の後面側）には一対のガイドレール２４４がＺ軸方向に沿って所定の間隔で固定されている。
一対のガイドレール２４４の間には、一対のガイドレール２４４と概ね平行に配置されたボールネジ２４６が設けられている。ボールネジ２４６の一端部には、ボールネジ２４６を回転させるパルスモータ２４８が連結されている。
押圧ユニット２２６の移動基台２２８の裏面側は、一対のガイドレール２４４にスライド可能に装着される。また、移動基台２２８の裏面側にはナット部（不図示）が設けられており、このナット部はボールネジ２４６に螺合される。
パルスモータ２４８によってボールネジ２４６を回転させると、移動基台２２８がガイドレール２４４に沿ってＺ軸方向に移動する。これにより、押圧ユニット２２６のＺ軸方向における位置が制御される。そして、移動機構２４０によって押圧ユニット２２６をＺ軸方向に沿って移動させることにより、圧子２３８が支持ユニット２０６に対して相対的に接近及び離隔する。
また、図１１に示すように、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２５０が固定されている。接続部材２５０は、移動基台２２８の側面から下方に向かって設けられ、接続部材２５０の下端は挟持部材２３６の下端よりも下方に配置されている。
一対の接続部材２５０の下端部には、圧子２３８側に向かって突出する一対の上部容器支持部２５０ａが形成されている。この一対の上部容器支持部２５０ａの間には、圧子２３８の先端部を覆う直方体状の上部容器（カバー）２５２が固定されている。上部容器２５２は、下部容器２０４の上方に配置されており、両側面が一対の上部容器支持部２５０ａによって支持されている。
上部容器２５２は、例えば透明な材質（ガラス、プラスチック等）でなり、箱型に形成されている。上部容器２５２には、上部容器２５２の下面２５２ａ側で下方に向かって開口する直方体状の開口部２５２ｂ（図１４参照）が形成されている。また、上部容器２５２の上面２５２ｃ側には圧子挿入穴２５２ｄが形成されており、この圧子挿入穴２５２ｄには圧子２３８の先端部が挿入されている。そのため、圧子２３８の先端部は上部容器２５２によって覆われている。なお、図１１では、上部容器２５２によって覆われた圧子２３８の一部を破線で表している。
上部容器２５２は、下部容器２０４の開口部２０４ｂに挿入可能な大きさに形成されており、平面視で下部容器２０４の開口部２０４ｂの内側に配置されている。また、上部容器２５２の開口部２５２ｂ（図１４参照）は、支持ユニット２０６を収容可能な大きさに形成されている。そのため、移動機構２４０によって押圧ユニット２２６を下方に移動させると、上部容器２５２が下部容器２０４の開口部２０４ｂに挿入され、支持ユニット２０６の上側が上部容器２５２によって覆われる。
また、上部容器２５２の側壁２５２ｅには、ノズル挿入穴２５２ｆが設けられている。このノズル挿入穴２５２ｆには、圧子２３８の先端部にエアーを吹き付けるエアー供給ユニット２５４が接続される。
エアー供給ユニット２５４は、圧子２３８に向かってエアーを噴射するノズル２５６を備える。ノズル２５６の一端側はノズル挿入穴２５２ｆを介して上部容器２５２の内部に挿入され、ノズル２５６の他端側はバルブ２５８を介してエアー供給源２６０に接続されている。また、ノズル２５６の一端側の先端２５６ａは、圧子２３８の先端部の側面に向かって開口している（図１４参照）。
エアー供給源２６０からバルブ２５８及びノズル２５６を介して圧子２３８の先端部の側面にエアーを吹き付けると、圧子２３８の先端部や、一対の支持部２０８ｂ、接触面２１２ａ（図１２参照）等に付着した異物が除去される。なお、エアー供給ユニット２５４の動作の詳細については後述する。
また、下部容器２０４の底部には、下部容器２０４の開口部２０４ｂの底から下部容器２０４の下面（底面）２０４ｃに貫通する破片排出口２０４ｄが形成されている。この破片排出口２０４ｄには、下部容器２０４の内部に存在するチップ２３の破片を排出する破片排出ユニット２６２が接続されている。
破片排出ユニット２６２は、チップ２３の破片を排出するための経路を構成する破片排出路２６４を備える。破片排出路２６４の一端側は破片排出口２０４ｄに接続され、破片排出路２６４の他端側はバルブ２６６を介して吸引源２６８に接続されている。
また、破片排出路２６４中には、チップ２３の破片を回収する破片回収部２７０が設けられている。破片回収部２７０は、フィルター等によって構成されており、破片排出路２６４を通過するチップ２３の破片を捕獲する。バルブ２６６を開くと、下部容器２０４の開口部２０４ｂの内部に散乱するチップ２３の破片が破片排出口２０４ｄから吸引され、破片回収部２７０で回収される。なお、破片排出ユニット２６２の動作の詳細については後述する。
また、下部容器２０４の前後方には、撮像ユニット（カメラ）２７２と、撮像ユニット２７２に向かって光を照射する光源２７４とが、支持ユニット２０６の上部を挟んで互いに対向するように設けられている。撮像ユニット２７２及び光源２７４の位置は、支持ユニット２０６によって支持されたチップ２３や圧子２３８の先端部等を撮像ユニット２７２によって撮像可能となるように調整される。
光源２７４から光を照射しつつ撮像ユニット２７２で圧子２３８の先端部を撮影することにより、チップ２３が圧子２３８で押圧されている様子や、圧子２３８の先端部の状態（異物の付着の有無、欠けの有無等）を観察できる。ただし、撮像ユニット２７２による撮像が十分に明るい環境下で行われる場合には、光源２７４を省略してもよい。
また、強度測定機構２００を構成する各構成要素は、強度測定機構２００の動作を制御する制御部（不図示）と接続されている。例えば、支持台移動機構２１４、荷重計測器２３２、移動機構２４０、エアー供給ユニット２５４、破片排出ユニット２６２、撮像ユニット２７２、光源２７４等の動作は、制御部によって制御される。
上記の強度測定機構２００を用いることにより、チップ２３の３点曲げ試験を行うことができる。この３点曲げ試験により、チップ２３の曲げ強度（抗折強度）が測定される。以下、チップ２３の強度を測定する際の強度測定機構２００の動作例について説明する。
図１４は、チップ２３が支持ユニット２０６によって支持された状態の強度測定機構２００を示す断面図である。図１４に示すように、圧子２３８は、一対の支持部２０８ｂの上方で一対の支持部２０８ｂの間の領域（隙間２１０）と重なるように配置されている。また、圧子２３８はその先端（下端）が支持部２０８ｂの長さ方向（Ｙ軸方向）に沿うように配置されている。
チップ２３の強度を測定する際は、まず、支持台移動機構２１４（図１２参照）によって一対の支持台２０８のＸ軸方向における位置を調整する。一対の支持台２０８の位置は、チップ２３の寸法等に応じて、適切な幅の隙間２１０が形成されるように調整される。その後、一対の支持台２０８上にチップ２３を配置する。具体的には、コレット７６（図１、図２参照）によって保持されたチップ２３を一対の支持台２０８上に位置付けた状態で、コレット７６によるチップ２３の吸引を解除する。このときチップ２３は、両端部が一対の支持台２０８によって支持され、中央部が隙間２１０と重畳するように配置される。
なお、チップ２３を一対の支持台２０８上に配置する際にチップ２３の下面側が支持部２０８ｂと接触すると、配置の際の衝撃によってチップ２３の下面側が傷つくことがある。この場合、チップ２３の強度が変化してしまい、複数のチップ２３の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。
ここで、本実施形態では、支持台２０８の上面２０８ａ側に柔軟な材料でなる接触部材２１２が設けられており、接触部材２１２の接触面２１２ａは支持部２０８ｂの上端よりも上方に位置する。そのため、チップ２３を一対の支持台２０８上に配置すると、チップ２３は支持部２０８ｂに接触することなく接触部材２１２の接触面２１２ａと接触し、接触面２１２ａで支持される。これにより、チップ２３を配置する際にチップ２３の下面側が支持部２０８ｂと接触して傷つくことを防止でき、チップ２３の強度の変化が抑制される。
次に、移動機構２４０（図１３参照）によって押圧ユニット２２６を下降させる。押圧ユニット２２６を下降させていくと、圧子２３８の先端がチップ２３の上面側に接触し、チップ２３が圧子２３８によって押圧される。また、チップ２３の押圧によって圧子２３８にかかる荷重（Ｚ軸方向の力）が、荷重計測器２３２（図１３参照）によって測定される。
押圧ユニット２２６を更に下降させると、チップ２３が圧子２３８によって更に押圧され、チップ２３を支持する接触部材２１２が変形するとともにチップ２３が撓む。その結果、チップ２３の下面側が支持台２０８の支持部２０８ｂと接触する。なお、このとき、接触部材２１２の柔軟性によっては、接触部材２１２の変形のみが生じチップ２３の撓みが生じない場合もある。
図１５は、チップ２３が支持台２０８の支持部２０８ｂと接触した状態の強度測定機構２００を示す断面図である。チップ２３が一対の支持部２０８ｂと接触すると、チップ２３が一対の支持部２０８ｂによって支持され、チップ２３を押圧する圧子２３８にかかる荷重が増大する。
押圧ユニット２２６を更に下降させると、チップ２３は一対の支持部２０８ｂで支持された状態で圧子２３８によって更に押圧され、チップ２３に撓みが生じる。そして、圧子２３８からチップ２３に付与される押圧力が所定の値を超えると、チップ２３が破壊される。
図１６は、チップ２３が破壊された状態の強度測定機構２００を示す断面図である。チップ２３が破壊されると、荷重計測器２３２によって測定される荷重が最大値からゼロに減少する。そのため、荷重計測器２３２によって測定された荷重の値の変化から、チップ２３が破壊されたタイミングを検出できる。また、荷重計測器２３２によって測定された荷重の最大値が、チップ２３の強度に対応する。
具体的には、圧子２３８にかかる荷重の最大値、一対の支持部２０８ｂの上端間の距離、チップ２３の寸法に基づき、チップ２３の曲げ応力値が算出される。チップ２３を押圧する圧子２３８にかかる荷重の最大値をＷ［Ｎ］、一対の支持部２０８ｂの上端間の距離をＬ［ｍｍ］、チップ２３の幅（一対の支持部２０８ｂを結ぶ直線と垂直な方向（Ｙ軸方向）におけるチップ２３の長さ）をｂ［ｍｍ］、チップ２３の厚さをｈ［ｍｍ］とすると、チップ２３の曲げ応力値σは、σ＝３ＷＬ／２ｂｈ２で表される。
チップ２３が破壊されると、チップ２３の破片２３ａが飛散する。ここで、チップ２３が圧子２３８によって押圧される際には、図１６に示すように、上部容器２５２がチップ２３及び支持ユニット２０６の上側を覆うように位置付けられる。その結果、チップ２３の破片２３ａ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２５２によって破片２３ａの飛散が防止されるため、チップ２３の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２３８等）やチップ２３の視認性の低下が防止される。
なお、圧子２３８によってチップ２３を押圧すると、圧子２３８に異物（チップ２３の破片２３ａ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。そこで、チップ２３の試験を行った後には、エアー供給ユニット２５４によって圧子２３８にエアーを吹き付け、圧子２３８に付着した異物を除去することが好ましい。
具体的には、エアー供給ユニット２５４のバルブ２５８を開き、エアー供給源２６０から供給されたエアーをノズル２５６の先端２５６ａから圧子２３８の先端部の側面に向かって噴射する。これにより、圧子２３８の先端部に付着した異物が吹き飛ばされ、除去される。なお、エアー供給ユニット２５４を用いて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２３の試験が完了した後、次のチップ２３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２３８の先端部に向かって噴射されたエアーは、上部容器２５２の内部を流動し、一対の支持台２０８上にも吹き付けられる。その結果、支持部２０８ｂや接触部材２１２の接触面２１２ａに付着した異物（チップ２３の破片２３ａ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２３の下面側に異物が接触してチップ２３が傷つくことを防止できる。
なお、ノズル２５６の先端２５６ａが支持台２０８の上面２０８ａ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２０８の上面２０８ａ側に強く吹き付けられる。この場合、支持部２０８ｂや接触部材２１２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２５２の内部で舞い上がった後、再度支持部２０８ｂや接触部材２１２に付着することがある。よって、異物が支持台２０８の上面２０８ａ側から適切に除去されにくい。
一方、本実施形態に係る強度測定機構２００では、ノズル２５６の先端２５６ａが圧子２３８の先端部の側面に向かって開口しているため、支持台２０８の上面２０８ａ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、異物が支持台２０８の上面２０８ａ側から適切に除去される。
チップ２３の試験やエアー供給ユニット２５４による異物の除去を繰り返すと、下部容器２０４の内部にはチップ２３の破片２３ａが蓄積される。そこで、本実施形態では、破片排出ユニット２６２（図１１参照）を用いて下部容器２０４の内部に蓄積された破片２３ａを回収する。
具体的には、破片排出ユニット２６２のバルブ２６６を開き、下部容器２０４の開口部２０４ｂの底に設けられた破片排出口２０４ｄから開口部２０４ｂの内部に蓄積された破片２３ａを吸引する。吸引された破片２３ａは、破片排出路２６４を通過し、破片回収部２７０で回収される。このように、破片排出ユニット２６２を用いると、下部容器２０４の開口部２０４ｂの内部を手作業で清掃することなく、破片２３ａを素早く除去できる。
なお、強度測定機構２００では、上部容器２５２が下部容器２０４の開口部２０４ｂよりも小さく形成されており、また、上部容器２５２には圧子２３８が挿入される圧子挿入穴２５２ｄ等が形成されている。そのため、上部容器２５２を下部容器２０４に向かって下降させても、下部容器２０４の開口部２０４ｂは上部容器２５２によって密閉されない。これにより、破片排出口２０４ｄからチップ２３の破片２３ａを吸引する際、開口部２０４ｂに外気が容易に取り込まれ、チップ２３の破片２３ａの吸引を円滑に行うことができる。
そして、図１、図２に示すように、強度測定機構２００の前方側には、ユーザーインターフェースとなるタッチパネル式のモニター３００（参照）が設けられている。モニター３００は、試験装置２の動作状況や試験結果等の情報を表示する表示部（表示手段）として機能するとともに、オペレータが試験装置２に試験条件等を入力するための入力部（入力手段）としても機能する。
以上の通り、本実施形態に係る試験装置２は、ウェーハ１３に含まれる所定のチップ２３をコレット７６でピックアップした後、コレット７６をコレット移動機構８０で移動させることにより、チップ２３を強度測定機構２００の支持ユニット２０６上に配置できる。そのため、チップ２３のピックアップ及びチップ２３の強度測定機構２００への配置を手作業で行うことなく、チップ２３の強度を測定することが可能となる。これにより、チップ２３の試験を簡易化するとともに、ピックアップ動作やチップ２３の配置のばらつき等に起因する試験の精度の低下を防止することができる。
なお、上記では強度測定機構２００が３点曲げ試験によってチップ２３の強度を測定する例について説明したが、強度測定機構２００によって行われる試験の内容は適宜変更できる。例えば強度測定機構２００は、球抗折試験や４点曲げ試験によってチップ２３の強度の試験を行ってもよい。
強度測定機構２００によって球抗折試験を行う場合、強度測定機構２００は、チップ２３を押圧する球状の圧子を備える。この圧子をチップ２３の所定の点に接触させることにより、チップ２３が押圧される。また、強度測定機構２００によって４点曲げ試験を行う場合、強度測定機構２００は、一対の支持部２０８ｂ（図１２参照）に沿うように配置された一対の圧子を備える。この一対の圧子をチップ２３の所定の領域に接触させることにより、チップ２３が押圧される。
上記の球抗折試験や４点曲げ試験を行う場合にも、強度測定機構２００の上部容器２５２は、圧子がチップ２３を押圧する際にチップ２３を覆うように位置付けられる。そのため、チップ２３が破壊される際に生じる破片２３ａの飛散が防止される。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
１１ ウェーハユニット
１３ ウェーハ
１３ａ 表面
１３ｂ 裏面
１５ デバイス
１７ 分割予定ライン（ストリート）
１９ テープ
２１ 環状フレーム
２１ａ 開口
２３ チップ
２３ａ 破片
２ 試験装置
４ 基台
４ａ 開口
４ｂ 開口
６ カセット載置台
８ カセット
１０ 仮置き機構（仮置き手段）
１２ ガイドレール
１２ａ 第１支持面
１２ｂ 第２支持面
１４ フレーム固定機構（フレーム固定手段）
１６ フレーム支持部
１８ フレーム押さえ部
１８ａ 切り欠き部
２０ 搬送機構（搬送手段）
２２ａ 第１把持部
２２ｂ 第２把持部
３０ 位置付け機構（位置付け手段）
３２ Ｘ軸移動機構
３４ ガイドレール
３６ ボールねじ
３８ パルスモータ
４０ 移動ブロック
４２ Ｙ軸移動機構
４４ ガイドレール
４６ ボールねじ
４８ パルスモータ
５０ 突き上げ機構（突き上げ手段）
５０ａ 上面
５２ 外層部
５２ａ 上面
５２ｂ 吸引溝
５４ 突き上げ部
５４ａ 第１突き上げピン
５４ｂ 第２突き上げピン
５４ｃ 第３突き上げピン
５４ｄ 第４突き上げピン
５６ バルブ
５８ 吸引源
６０ ウェーハ撮像カメラ
７０ ピックアップ機構（ピックアップ手段）
７２ 移動基台
７４ アーム
７４ａ 第１支持部
７４ｂ 第２支持部
７６ コレット
７６ａ 吸引面
８０ コレット移動機構（コレット移動手段）
８２ Ｙ軸移動機構
８４ ガイドレール
８６ ボールねじ
８８ パルスモータ
９０ 移動ブロック
９２ Ｚ軸移動機構
９４ ガイドレール
９６ ボールねじ
９８ パルスモータ
１００ チップ観察機構（チップ観察手段）
１０２ 下面観察機構
１０４ 支持基台
１０６ 支持構造
１０６ａ 保持部
１０８ 下面撮像ユニット（下面観察用カメラ）
１１０ 防振部（防振手段）
１１２ 側面観察機構
１１４ チップ支持台
１１４ａ 支持面
１１６ 側面撮像ユニット（側面観察用カメラ）
１２０ ハウジング
１２２ 撮像素子
１２４ 干渉対物レンズ
１２６ 光照射部
１２８ ハーフミラー
１３０ 圧電素子
１３２ 電源
１３４ 対物レンズ
１３６ ガラス板
１３８ 参照ミラー
１４０ ハーフミラー
１５０ チップ反転機構
１５０ａ 基底部
１５０ｂ 接続部
１５０ｃ チップ保持部
１５０ｄ 保持面
２００ 強度測定機構（強度測定手段）
２０４ 下部容器（収容部）
２０４ａ 上面
２０４ｂ 開口部
２０４ｃ 下面（底面）
２０４ｄ 破片排出口
２０６ 支持ユニット（支持手段）
２０８ 支持台
２０８ａ 上面
２０８ｂ 支持部
２１０ 隙間
２１２ 接触部材
２１２ａ 接触面
２１４ 支持台移動機構（支持台移動手段）
２１６ 支持構造
２１８ ガイドレール
２２０ ボールネジ
２２２ パルスモータ
２２４ 移動プレート
２２６ 押圧ユニット
２２８ 移動基台
２３０ 第１支持部材
２３２ 荷重計測器（荷重計測手段）
２３４ 第２支持部材
２３６ 挟持部材
２３６ａ 挟持面
２３８ 圧子
２４０ 移動機構（移動手段）
２４２ 支持構造
２４４ ガイドレール
２４６ ボールネジ
２４８ パルスモータ
２５０ 接続部材
２５０ａ 上部容器支持部
２５２ 上部容器（カバー）
２５２ａ 下面
２５２ｂ 開口部
２５２ｃ 上面
２５２ｄ 圧子挿入穴
２５２ｅ 側壁
２５２ｆ ノズル挿入穴
２５４ エアー供給ユニット
２５６ ノズル
２５６ａ 先端
２５８ バルブ
２６０ エアー供給源
２６２ 破片排出ユニット
２６４ 破片排出路
２６６ バルブ
２６８ 吸引源
２７０ 破片回収部
２７２ 撮像ユニット（カメラ）
２７４ 光源
３００ モニター

Claims (4)

  1. チップの強度を測定する試験装置であって、
    複数のチップに分割されたウェーハと、該ウェーハに貼着されたテープと、該テープの外周部に貼着され該ウェーハが内部に配置される開口を備える環状フレームと、を有するウェーハユニットを収容可能なカセットが載置されるカセット載置台と、
    該ウェーハユニットの該環状フレームを固定するフレーム固定機構と、
    該カセットと該フレーム固定機構との間で該ウェーハユニットを搬送する搬送機構と、
    該フレーム固定機構で固定された該環状フレームによって支持された該ウェーハに含まれる所定の該チップを突き上げる突き上げ機構と、
    該突き上げ機構によって突き上げられた該チップをピックアップするコレットを有するピックアップ機構と、
    該コレットによってピックアップされた該チップを支持する支持ユニットと、該支持ユニットによって支持された該チップを押圧する圧子と、該圧子を該支持ユニットに対して相対的に接近及び離隔させる移動機構と、該圧子が該チップを押圧する際に該圧子にかかる荷重を計測する荷重計測器と、を有する強度測定機構と、
    該コレットを該突き上げ機構に対向する位置から該支持ユニットに対向する位置に移動させるコレット移動機構と、を備えることを特徴とする試験装置。
  2. 該コレットによってピックアップされた該チップを撮像する撮像ユニットを有し、該コレットが該突き上げ機構に対向する位置から該支持ユニットに対向する位置に移動する際の該コレットの移動経路と重なる領域に配置されたチップ観察機構を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
  3. 該撮像ユニットは、干渉対物レンズを備え、該撮像ユニットへの振動の伝達を抑制する防振部上に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の試験装置。
  4. 該ピックアップ機構は、該コレットと該コレット移動機構とを接続するアームを備え、
    該アームは、該コレット移動機構と接続された第１支持部と、該コレットが固定される第２支持部と、を備え、
    該第１支持部と該第２支持部とは、互いに結合及び分離可能に構成され、
    該チップ観察機構は、該第２支持部を保持する保持部を備え、
    該撮像ユニットは、該第１支持部から分離された該第２支持部が該保持部で保持された状態で、該コレットに保持された該チップを撮像することを特徴とする請求項３に記載の試験装置。
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