JP7526616B2 - 測定装置、及びその異常判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、被測定物の測定を行う測定ユニットを備えた測定装置に関する。

従来、例えば特許文献１，２に開示されるように、ウェーハの裏面を研削して薄化し、ダイシングにより個片化されたチップについて、チップの抗折強度を測定することが知られている。

抗折強度は、チップを破壊することで測定されるものであるが、破壊する前の試験片の表面粗さや、チップ側面のチッピングが強度に影響するため、チップの破壊前にこれら表面粗さやチッピングの測定が行われている。

特開２０２０－０５７７１０号公報 特開２０００－２８８８８１号公報

表面粗さやチッピングの測定においては、その測定装置によって得られる測定値の信頼性を確保すべく、定期的に校正が行われるものである。

しかしながら、校正が行わる間のタイミングで、測定装置に何らかの異常が生じる恐れがあり、異常が生じた状態で測定を行っても正確な測定値が得られないこととなってしまう。

本発明は、以上の問題に鑑み、表面粗さやチッピングの測定において、測定値の信頼性をより高めることを可能とする技術を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

本発明の一態様によれば、
被測定物を保持する保持部と、
該保持部で保持された該被測定物の測定を行う測定機構と、
少なくとも該測定機構を制御するコントローラと、を有して構成される測定装置であって、
該コントローラは、
該保持部で保持された該被測定物の同一箇所に対して複数回の測定を行うよう該測定機構を制御する制御部と、
複数回の測定で得られた複数の測定値を比較して該測定値のばらつきを示すパラメータを算出するとともに、該パラメータと基準値の差分を算出する算出部と、
該基準値、及び、該差分の許容値を記憶する記憶部と、
該差分が該許容値を超えた場合に該測定機構が異常であると判定する異常判定部と、
を備えた測定装置とするものである。

また、本発明の一態様によれば、
該コントローラは、異常判定部により異常判定がされた場合に、警報を発令する警報発令部を備える、
測定装置とするものである。

また、本発明の一態様によれば、
該被測定物は、板状物を個片化して形成された被測定物であり、
測定される測定値は、該被測定物の表面粗さ、及び／又は、該被測定物側面のチッピングのサイズである、
測定装置とするものである。

また、本発明の一態様によれば、
被測定物を保持する被測定物保持ステップと、
該被測定物の被測定箇所に測定機構を対向させる対向配置ステップと、
該被測定物の該被測定箇所の同一箇所を測定機構で複数回測定する測定ステップと、
複数回の測定で得られた複数の測定値を比較して該測定値のばらつきを示すパラメータを算出し、該パラメータと予め規定された基準値との差分を算出する差分算出ステップと、
該差分と該許容値とを比較して異常の判定を行う異常判定ステップと、
を有する測定装置の異常判定方法とするものである。

また、本発明の一態様によれば、
該異常判定ステップにより異常判定がされた場合に、警報を発令する警報発令ステップを備える、
測定装置の異常判定方法とするものである。

また、本発明の一態様によれば、
該被測定物は、板状物を個片化して形成された被測定物であり、
測定される測定値は、該被測定物の表面粗さ、及び／又は、該被測定物側面のチッピングのサイズである、
測定装置の異常判定方法とするものである。

本発明の一態様によれば、測定値のばらつきが大きいことを検出することが可能となり、測定装置に何らかの異常が発生したことを検出することができる。

また、本発明の一態様によれば、オペレータ等に測定装置の異常の発生を認識させることができ、必要な対策を図ることができる。

また、本発明の一態様によれば、チップの表面粗さやチッピングの測定装置の異常を発生を検出することができ、測定の信頼性を高めることができる。

ピックアップ装置の構成について一部構成を省略した斜視図である。 ピックアップ装置の構成について一部構成を省略した斜視図である。 切削加工された後のウェーハを保持するウェーハユニットの構成について説明する図である。 ウェーハ撮像カメラによるウェーハの撮像について説明する図である。 （Ａ）は突き上げ機構の上方に配置されたウェーハユニットを示す断面図である。（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。 （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る。（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る。（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。 （Ａ）は下面観察機構を示す斜視図である。（Ｂ）はアームの第二支持部を保持する下面観察機構を示す斜視図である。 （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る。（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。 （Ａ）は裏面撮像ユニットの構成例について示す図である。（Ｂ）は干渉対物レンズユニットの模式図を示す図である。 （Ａ）はチップ反転機構を示す斜視図である。（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る。（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。 （Ａ）はチップを強度測定機構にセットした状態について説明する図である。（Ｂ）は圧子でチップを押圧する状態について説明する図である。（Ｃ）はチップが破壊された状態について説明する図である。 コントローラの構成について示す図である。 異常判定方法の流れを説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１、及び、図２は、ピックアップ装置２の構成について示す図である。
ピックアップ装置２は、ピックアップ装置２を構成する各構要素を支持する基台４を備える。基台４の一側角部にはカセット載置台５が設けられており、カセット載置台５にはカセット５ａが載置される。ピックアップ装置２は、各種動作部がコントローラ１（図１）により制御される。

カセット５ａには、図３に示すように、切削加工などによってチップ２３に個片化された状態のウェーハ１３をテープ１９を介して環状フレーム２１で保持したウェーハユニット１１が、複数枚収容される。ウェーハ１３は、シリコンウェーハ、シリコンカーバイドウェハー、サファイアウェーハー等の半導体チップの製造に用いられるものである。

図１に示すカセット載置台５に隣接する位置には、ウェーハユニットを二段で仮置き可能な仮置き機構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、二段の棚を形成すべく構成され、Ｘ軸方向（第一水平方向、左右方向）及びＹ軸方向（第二水平方向、前後方向）と概ね平行な第一支持面１２ａ及び第二支持面１２ｂを備える。

図１に示すように、第一支持面１２ａはそれぞれ、第二支持面１２ｂの上方で第二支持面１２ｂと重なるように配置されている。そして、一対の第一支持面１２ａと一対の第二支持面１２ｂとはそれぞれ、ウェーハユニットの端部（環状フレーム２１）の下面側を支持する。例えば、一対の第一支持面１２ａはカセット載置台５から搬送されたウェーハユニットを支持し、一対の第二支持面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を支持する。

図１に示すように、仮置き機構１０に隣接する位置には、フレーム固定機構１４が設けられる。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る。

図１に示すフレーム支持部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、図１に示すように、仮置き機構１０及びフレーム支持部１６の上方には、カセット載置台５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一把持部２２ａ及び第二把持部２２ｂを備える。なお、第一把持部２２ａは搬送機構２０のカセット載置台５側に設けられており、第二把持部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。

図１に示すように、カセット載置台５からウェーハユニット１１を搬出する際は、カセット載置台５に収容されたウェーハユニット１１の端部を第一把持部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がカセット載置台５から引き出され、仮置き機構１０が備える一対の第一支持面１２ａ上（上段）に配置される。その後、第一把持部２２ａによる把持を解除する。

次に、ウェーハユニット１１のカセット載置台５側の端部を搬送機構２０の第二把持部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、図１及び図２に示すように、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で構成されている。これにより、ウェーハユニット１１がフレーム固定機構１４に搬送される際に、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、図１に示すように、第二把持部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。

図１及び図２に示すように、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３０に支持されている。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。

図１に示すように、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の支持部１４ｆ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。

図１及び図２に示すように、移動ブロック４０は、板状にて構成されており、フレーム固定機構１４の下方の位置において、上下方向に貫通する開口部４１が形成される。この開口部４１を通じて後述する突き上げ機構５０による下方からの突き上げが可能となる。

基台４において一対のガイドレール３６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。

図１、図２、及び図４に示すように、フレーム固定機構１４を突き上げ機構５０の上方までに移動させる経路には、フレーム固定機構１４によって固定された環状フレーム２１に貼着されたウェーハ１３の上面を撮像する撮像手段としてのウェーハ撮像カメラ６０が設けられる。

ウェーハ撮像カメラ６０による撮像は、フレーム固定機構１４に固定された状態で行われることとする他、フレーム固定機構１４に固定される前の搬送機構２０によって搬送されるタイミング、仮置き機構１０に載置されたタイミング、カセット載置台５に載置されたタイミングなど、であってもよい。また、ウェーハ撮像カメラ６０の配置も、各タイミングに対応する適切な位置に応じて設計されることができる。

図１及び図２に示すように、開口４ｂの上方に位置付けられたフレーム固定機構１４は、図５に示すように、ピックアップするチップ２３の位置を突き上げ機構５０の真上に位置合わせするために、位置付け機構３０（図１，図２）によって位置調整がされる。

図５（Ａ）は、突き上げ機構５０の上方に配置されたウェーハユニット１１を示す断面図であり、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５（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（図５（Ａ））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一突き上げピン５４ａと、中空の四角柱状に形成され第一突き上げピン５４ａを囲繞する第二突き上げピン５４ｂと、中空の四角柱状に形成され第二突き上げピン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。第一突き上げピン５４ａ、第二突き上げピン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の上方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。

図２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、ピックアップ機構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８０に接続されている。

図６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と接続された第一支持部７４ａと、第一支持部７４ａの先端部から下方に向かって突出する第二支持部７４ｂとを備える。

なお、第一支持部７４ａと第二支持部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、第一支持部７４ａ及び第二支持部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。また、第一支持部７４ａはＸ軸方向移動機構７４ｄによりＸ軸方向に移動するように構成されており、これにより、第二支持部７４ｂがＸ軸方向に移動可能に構成される。これにより、後述するチップ収容具５０１内への収容に際し、Ｘ軸方向の収容位置が選択可能となる。

図６に示すように、第二支持部７４ｂの下端側には、チップ２３（図３）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。

図２に示すように、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。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。

図２及び図６に示すように、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。

図６に示すように、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。

以上のように構成されたピックアップ機構７０により、突き上げ機構５０によって突き上げたチップ２３をピックアップする。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。

図５（Ａ）に示すように、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の上方に配置する。次いで、ウェーハ撮像カメラ６０により撮像された撮像画像に基づいて、ピックアップされる所定のチップ２３が突き上げ機構５０の位置と重なるように、フレーム固定機構１４の位置を調整する。なお、このときピックアップ機構７０のコレット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７（Ａ）参照）。

次に、図７（Ａ）に示すように、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、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、吸引溝５２ｂ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７（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、図７（Ｂ）に示すように、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、図５（Ｂ）に示すように、突き上げ部５４を構成する第一突き上げピン５４ａ、第二突き上げピン５４ｂ、第３突き上げピン５４ｃ、第４突き上げピン５４ｄはそれぞれ、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７（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、図７（Ｃ）に示すように、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。

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（図５）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７（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。

次に、以上のようにピックアップされたチップの検査を行うための装置構成について説明する。
まず、図１及び図２に示すチップ観察機構１００による観察について説明する。
図１及び図２に示すチップ観察機構１００は、チップ２３の裏面を観察する裏面測定機構１０２と、チップ２３の側面を観察する側面測定機構１１２とを備える。裏面測定機構１０２と側面測定機構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。

図８（Ａ）は、裏面測定機構１０２を示す斜視図である。裏面測定機構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の裏面を撮像するための裏面撮像ユニット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１１０が設けられており、裏面撮像ユニット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から裏面撮像ユニット１０８への振動の伝達が抑制される。

アーム７４の第一支持部７４ａと第二支持部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、第一支持部７４ａと分離された第二支持部７４ｂの下面７４ｃを保持する保持部１０６ａを構成する。

図８（Ｂ）は、アーム７４の第二支持部７４ｂを保持した状態の裏面測定機構１０２を示す斜視図である。第一支持部７４ａから分離された第二支持部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、第二支持部７４ｂの下面７４ｃを吸引することによって第二支持部７４ｂを保持する。ただし、第二支持部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、磁性材料でなる第二支持部７４ｂの下面７４ｃを磁力によって保持してもよい。

裏面撮像ユニット１０８は、第一支持部７４ａから分離された第二支持部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の裏面を撮像する。ここでは、コレット移動機構８０（図６）の動作等に起因する第一支持部７４ａの振動がチップ２３に伝達することが防止された状態となるため、裏面撮像ユニット１０８によるチップ２３の撮像をすることができ、撮像の精度を向上させることができる。

図９（Ａ）は、チップ２３の裏面を撮像する裏面撮像ユニット１０８を示す正面図である。図９（Ａ）に示すように、チップ２３は裏面撮像ユニット１０８と重なるように位置付けられ、その裏面側（下面側）が裏面撮像ユニット１０８によって観察される。

裏面撮像ユニット１０８は、例えば、図１０（Ａ）に示す干渉対物レンズを備える構成を採用することができる。この裏面撮像ユニット１０８では、チップ２３の裏面に形成された加工痕（ソーマーク等）の微細な凹凸、即ち、裏面粗さを測定することができる。

図１０（Ａ）に示すように、裏面撮像ユニット１０８のハウジング１０８ａには、干渉対物レンズユニット１０８ｂ、撮像素子部（カメラ）１０８ｃ及び白色ＬＥＤからなる光照射部１０８ｄが配設されている。更に、ハウジング１０８ａ内にはハーフミラー１０８ｅが配設されている。

１０８ｆは圧電素子であり、電源１０８ｇから供給される可変電圧に応じてその長さが変位（伸長）する。従って、圧電素子１０８ｆの変位量に応じて、干渉対物レンズユニット１０８ｂの高さ位置（Ｚ座標）が変化する。

図１０（Ｂ）は、干渉対物レンズユニット１０８ｂの模式図を示す。干渉対物レンズユニット１０８ｂは、対物レンズ１０９ａと、ガラス板１０９ｂに配設された参照ミラー１０９ｃと、ハーフミラー１０９ｄとを有している。

ハーフミラー１０９ｄに対して、対物レンズ１０９ａの焦点位置と対称位置に参照ミラー１０９ｃを配設する。このように構成された干渉対物レンズユニット１０８ｂにはミラウ（ミロー）型、マイケルソン型、リニク型等がある。

図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、白色光源１０８ｈから出射された白色光は、ハーフミラー１０８ｅで反射されて干渉対物レンズユニット１０８ｂを介して被撮像面（チップ２３の裏面２３ｂ）に照射される。被撮像面からの反射光と参照ミラー１０９ｃから反射した光が干渉すると、対物レンズ１０９ａの焦点が合っている位置では両方が重なり合って干渉光（干渉信号）が発生し、鮮明な干渉縞が生じる。

以上の構成において、裏面撮像ユニット１０８を被撮像面に対向配置させ、圧電素子１０８ｆに印加する電圧を変化させつつ、干渉対物レンズユニット１０８ｂを通して被撮像面を撮像素子部１０８ｃで撮像することにより、測定対象物の焦点が合った位置で光が強く干渉し、干渉縞を含む撮像画像が得られる。そして、この干渉縞に基づいて、被撮像面であるチップ２３の裏面２３ｂの裏面粗さを測定することができる。

図１及び図２に示すように、裏面測定機構１０２の隣には側面測定機構１１２が設けられている。図１１（Ａ）に示すように、側面測定機構１１２は、チップ２３を保持する柱状のチップ保持台１１４と、チップ２３の側面を撮像する側面撮像ユニット１１６とを備える。

図９（Ｂ）に示すように、チップ保持台１１４の上面は概ね水平に形成されており、チップ２３を支持する保持面１１４ａを構成する。また、チップ保持台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、保持面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９（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、チップ保持台１１４の保持面１１４ａ上に配置される。なお、ピックアップ装置２では、コレット７６の移動経路と重なる領域にチップ保持台１１４が設けられているため、コレット７６によってチップ２３をチップ保持台１１４上に配置できる。

そして、チップ保持台１１４によって支持されたチップ２３の一つの側面２３ｃを側面撮像ユニット１１６によって撮像する。一つの側面について撮像した後に、チップ保持台１１４を所定の角度回転させることで、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とができる。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の側面２３ｃに形成されたチッピング（欠損）のサイズ等が測定される。チッピングのサイズ（例えば、画像上に現れる特徴領域の面積）は、撮像される画像を周知の解析方法により解析することで算出することができ、特に限定されるものではない。なお、側面撮像ユニット１１６において、干渉対物レンズを備える干渉計等を備えてもよく、その場合はチップ２３の側面２３ｃの微細な凹凸、即ち、側面粗さを測定することができる。

また、図１、図２に示す側面測定機構１１２のチップ保持台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１１（Ａ）には、チップ反転機構１５０が示される。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保持台１１４及び側面撮像ユニット１１６側に向かって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１１（Ｂ）参照）に、チップ保持台１１４の保持面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を第一方向（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がチップ保持台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１１（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を第二方向（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の裏面側（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１１（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の裏面側を、コレット７６によって保持する。これにより、チップ２３の裏面側を上向きにした状態で、チップ２３を強度測定機構２００（図１）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。

図２に示すように、コレット７６によって抗折強度（曲げ強度）の測定対象となるチップが強度測定機構２００に搬送される。強度測定機構２００は、図１２（Ａ）に示すように、間隔を開けて配置される支持部２０８によって指示されるチップ２３に対し、図１２（Ｂ）（Ｃ）に示すように、圧子２３８の先端部を押し付けることで、チップ２３の３点曲げ試験を実施するものである。

図１２（Ａ）に示すように、支持部２０８の上面には、チップ２３の裏面側（下面側）と接触するための柔軟な素材にて構成される接触部材２１１が設けられ、この接触部材２１１にてチップ２３の裏面を保持することで、支持部２０８ｂとの間に隙間が形成され、支持部２０８ｂによるチップ２３の損傷が防がれる。

図１２（Ｂ）（Ｃ）に示すように、圧子２３８を徐々に押し下げると、チップ２３の裏面側（下面側）が両側の支持部２０８ｂに当接して下側から支持されつつ、チップ２３の上面側が圧子２３８により押圧されることで、３点曲げ試験を実施することができる。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）は、図示せぬ荷重計測器によって測定され、この測定値に基づいて、チップ２３の抗折強度（曲げ強度）の算出が行われる。

図１２（Ｃ）に示すように、チップ２３が破壊された際には、チップ２３の破片２３ａが飛散し、圧子２３８の表面に付着することになる。この破片２３ａが圧子２３８に付着したままであると、試験精度に悪影響が出るため、圧子２３８の近傍に、圧子２３８の側面に対しエアーを吹き付けて、破片２３ａを吹き飛ばすためのエアーノズル２３９が設けられる。試験開始前には、都度、エアーノズル２３９から圧子２３８に対しエアーを吹き付けてエアーブローすることが好ましい。

次に、以上の装置構成において、裏面測定機構１０２（裏面撮像ユニット１０８）により測定される表面粗さの測定値の信頼性、及び、側面測定機構１１２（側面撮像ユニット１１６）により測定されるチッピングの測定値の信頼性を高めるための方法について説明する。

まず、裏面測定機構１０２（裏面撮像ユニット１０８）での測定に関して説明する。
図９（Ａ）に示すように、裏面測定機構１０２の裏面撮像ユニット１０８がチップ２３の裏面２３ｂに対向して配置され、コントローラ３００の制御により裏面２３ｂが撮像される。なお、このコントローラ３００は、単体で構成されるものとする他、図１に示すピックアップ装置２の全体を制御するコントローラ１に組み込まれることができる。

図１３に示すように、コントローラ３００は、制御部３０１により裏面撮像ユニット１０８を制御し、予め規定された所定回数の撮像を連続的に行い、順次撮像される画像Ｇａ１，Ｇａ２・・・を記憶部３０２に記憶する。

なお、予め規定された所定回数とは、２回を最低値とするものであり、好ましくは、３回～５回とすることが考えられる。この回数の設定は、オペレータにより任意に設定可能とすることが好ましい。

図１３に示すように、コントローラ３００の算出部３０３は、各画像Ｇａ１，Ｇａ２・・・について表面粗さＨａ１，Ｈａ２・・・を算出するとともに、各表面粗さＨａ１，Ｈａ２・・・のばらつきを示す第１パラメータＰａを求める。求めた第１パラメータＰａは、記憶部３０２に記憶される。撮像された画像や、算出された各種数値は、適宜表示ユニット（モニター）２２０（図１）に表示される。

ここで、ばらつきを示す第１パラメータＰａとは、例えば、分散（平均からの差の二乗の平均（Ｖａｒｉａｎｃｅ））の数値を用いることができる。また、所定の回数が２回であって、表面粗さが２つだけ算出される場合には、２つの表面粗さの差を第１パラメータＰａとすることができる。

図１３に示すように、コントローラ３００の記憶部３０２には、第１パラメータＰａと比較される基準値Ｋａと、第１パラメータＰａと基準値Ｋａの差分Ｓａの許容値Ａ１と、が記憶されている。

コントローラ３００の算出部３０３は、第１パラメータＰａと基準値Ｋａの差分Ｓａを算出する。

コントローラ３００の異常判定部３０４は、差分Ｓａが許容値Ａ１の値を超える場合には、裏面測定機構１０２に異常が生じたものと判定する。つまり、第１パラメータＰａの値が大きく、測定値のばらつきが大きいことを意味するものであり、同一箇所の短時間での連続測定にもかかわらず、ばらつきが大きいということは、何らかの異常が生じたものと認定するものである。

異常の内容としては特に限定されるものではないが、例えば、裏面撮像ユニット１０８の故障、ケーブル類の接続不良、チップの保持不良、などが考えられる。

コントローラ３００の警報発令部３０５は、異常判定部３０４により異常判定がされた場合に、警報を発令する。この警報は、例えば、図１に示す表示ユニット（モニター）２２０への表示や、図示せぬ音声装置（スピーカー）からの警告音などにより実現される。

次に、側面測定機構１１２（側面撮像ユニット１１６）での測定に関して説明する。
図９（Ｂ）に示すように、側面測定機構１１２の側面撮像ユニット１１６がチップ２３の側面２３ｃに対向して配置され、コントローラ３００の制御により側面２３ｃが撮像される。なお、このコントローラ３００は、単体で構成されるものとする他、図１に示すピックアップ装置２の全体を制御するコントローラ１に組み込まれることができる。

図１３に示すように、コントローラ３００は、制御部３０１により側面撮像ユニット１１６を制御し、予め規定された所定回数の撮像を連続的に行い、順次撮像される画像Ｇｂ１，Ｇｂ２・・・を記憶部３０２に記憶する。

なお、予め規定された所定回数とは、２回を最低値とするものであり、好ましくは、３回～５回とすることが考えられる。この回数の設定は、オペレータにより任意に設定可能とすることが好ましい。

図１３に示すように、コントローラ３００の算出部３０３は、各画像Ｇｂ１，Ｇｂ２・・・についてチッピングサイズ（例えば、チッピング箇所の面積）Ｈｂ１，Ｈｂ２・・・を算出するとともに、各チッピングサイズＨｂ１，Ｈｂ２・・・のばらつきを示す第２パラメータＰｂを求める。求めた第２パラメータＰｂは、記憶部３０２に記憶される。算出された各種数値は、適宜表示ユニット（モニター）２２０（図１）に表示される。

ここで、ばらつきを示す第２パラメータＰｂとは、例えば、分散（平均からの差の二乗の平均（Ｖａｒｉａｎｃｅ））の数値を用いることができる。また、所定の回数が２回であって、チッピングサイズが２つだけ算出される場合には、２つのチッピングサイズの差を第２パラメータＰｂとすることができる。

図１３に示すように、コントローラ３００の記憶部３０２には、第２パラメータＰｂと比較される基準値Ｋｂと、第２パラメータＰｂと基準値Ｋｂの差分Ｓｂの許容値Ａ２と、が記憶されている。

コントローラ３００の算出部３０３は、第２パラメータＰｂと基準値Ｋｂの差分Ｓｂを算出する。

コントローラ３００の異常判定部３０４は、差分Ｓｂが許容値Ａ２の値を超える場合には、裏面測定機構１０２に異常が生じたものと判定する。つまり、第２パラメータＰｂの値が大きく、測定値のばらつきが大きいことを意味するものであり、同一箇所の短時間での連続測定にもかかわらず、ばらつきが大きいということは、何らかの異常が生じたものと認定するものである。

異常の内容としては特に限定されるものではないが、例えば、側面撮像ユニット１１６の故障、ケーブル類の接続不良、チップの保持不良、などが考えられる。

コントローラ３００の警報発令部３０５は、異常判定部３０４により異常判定がされた場合に、警報を発令する。この警報は、例えば、図１に示す表示ユニット（モニター）２２０への表示や、図示せぬ音声装置（スピーカー）からの警告音などにより実現される。

以上のようにして本発明を実施することができる。
即ち、図９（Ａ）、及び、図１３に示すように、
チップ２３（被測定物）を保持するコレット７６（保持部）と、
コレット７６で保持されたチップ２３の測定を行う裏面測定機構１０２（測定機構）と、
少なくとも裏面測定機構１０２を制御するコントローラ３００と、を有して構成される測定装置であって、
コントローラ３００は、
コレット７６で保持された被測定物の同一箇所に対して複数回の測定を行うよう裏面測定機構１０２を制御する制御部３０１と、
複数回の測定で得られた複数の測定値（表面粗さＨａ１，Ｈａ２）を比較して測定値のばらつきを示す第１パラメータＰａ（パラメータ）を算出するとともに、第１パラメータＰａと基準値Ｋａの差分Ｓａを算出する算出部３０３と、
基準値Ｋａ、及び、差分Ｓａの許容値Ａ１を記憶する記憶部３０２と、を有し、
差分Ｓａが許容値Ａ１を超えた場合に測定機構が異常であると判定する異常判定部３０４と、を備えた測定装置とするものである。

また、同様に、図９（Ｂ）、及び、図１３に示すように、
チップ２３（被測定物）を保持するチップ保持台１１４（保持部）と、
チップ保持台１１４で保持されたチップ２３の測定を行う側面測定機構１１２（測定機構）と、
少なくとも側面測定機構１１２を制御するコントローラ３００と、を有して構成される測定装置であって、
コントローラ３００は、
チップ保持台１１４で保持された被測定物の同一箇所に対して複数回の測定を行うよう側面測定機構１１２を制御する制御部３０１と、
複数回の測定で得られた複数の測定値（Ｈｂ１，Ｈｂ２）を比較して第２パラメータＰｂ（パラメータ）を算出するとともに、第２パラメータＰｂと基準値Ｋｂの差分Ｓｂを算出する算出部３０３と、
基準値Ｋｂ、及び、差分Ｓｂの許容値Ａ２を記憶する記憶部３０２と、を有し、
差分Ｓｂが許容値Ａ２を超えた場合に測定機構が異常であると判定する異常判定部３０４と、を備えた測定装置とするものである。

また、以上の装置構成において、図１４に示すように、
チップ（被測定物）を保持するチップ保持ステップＳ１と、
チップの被測定箇所に測定機構（裏面測定機構１０２（図９（Ａ））、側面測定機構１１２（図９（Ｂ）））を対向させる対向配置ステップＳ２と、
チップの被測定箇所の同一箇所を測定機構で複数回測定する測定ステップＳ３と、
複数回の測定で得られた複数の測定値を比較して該測定値のばらつきを示すパラメータを算出し、パラメータと予め規定された基準値との差分を算出する差分算出ステップＳ４と、
差分と予め規定された許容値とを比較して異常の判定を行う異常判定ステップＳ５と、
を有する測定装置の異常判定方法とするものである。

以上の構成により、測定値のばらつきが大きいことを検出することが可能となり、測定装置に何らかの異常が発生したことを検出することができる。なお、この異常判定方法は、全てのチップに対して行うこととする他、任意のタイミングで特定のチップに対して行うこととしてもよい。また、抗折強度の測定対象となるウェーハのチップの抗折強度を測定する前や、定期検査として一定期間ごとに専用のワーク（例えば、デバイスが形成されていないダミーワーク（ミラーウェーハを個片化したチップ））を用いて、実施することとしてもよい。

また、図１０に示すように、コントローラは、異常判定部３０４により異常判定がされた場合に、警報を発令する警報発令部３０５を備えることとする（警報発令ステップＳ６（図１４））。

これにより、オペレータ等に測定装置の異常の発生を認識させることができ、必要な対策を図ることができる。

また、図９（Ａ）（Ｂ）に示すごとく、被測定物は、板状物を個片化して形成されたチップであり、測定される測定値は、チップの表面粗さ、及び／又は、チップ側面のチッピングのサイズである。

これにより、チップの表面粗さやチッピングの測定装置の異常を発生を検出することができ、測定の信頼性を高めることができる。さらに、後にチップの抗折強度が測定される場合において、チップの表面粗さやチッピングと、抗折強度の相関性が検討される際の信頼性を高めることができる。

１３ ウェーハ
７０ ピックアップ機構
７６ コレット
７６ａ 吸引面
１００ チップ観察機構
１０２ 裏面測定機構
１０８ 裏面撮像ユニット
１１２ 側面測定機構
１１４ チップ保持台
１１６ 側面撮像ユニット
２００ 強度測定機構
２０８ 支持部
２０８ｂ 支持部
３００ コントローラ
３０１ 制御部
３０２ 記憶部
３０３ 算出部
３０４ 異常判定部
３０５ 警報発令部
５０１ チップ収容具
Ａ１ 許容値
Ａ２ 許容値
Ｇａ１ 画像
Ｇｂ１ 画像
Ｈａ１ 表面粗さ
Ｈｂ１ チッピングサイズ
Ｋａ 基準値
Ｋｂ 基準値
Ｐａ 第１パラメータ
Ｐｂ 第２パラメータ
Ｓａ 差分
Ｓｂ 差分

Claims (4)

1. 被測定物を保持する保持部と、
   該保持部で保持された該被測定物の測定を行う測定機構と、
   少なくとも該測定機構を制御するコントローラと、を有して構成される測定装置であって、
   該コントローラは、
   該保持部で保持された該被測定物の同一箇所に対して複数回の測定を行うよう該測定機構を制御する制御部と、
   複数回の測定で得られた複数の測定値を比較して該測定値のばらつきを示すパラメータを算出するとともに、該パラメータと基準値の差分を算出する算出部と、
   該基準値、及び、該差分の許容値を記憶する記憶部と、
   該差分が該許容値を超えた場合に該測定機構が異常であると判定する異常判定部と、
   を備えた測定装置であって、
   該被測定物は、半導体チップであり、
   以下の（Ａ）（Ｂ）の少なくとも一つを実施する、測定装置。
   （Ａ）該測定機構は、該半導体チップの表面を撮像するための撮像ユニットを有して構成され、測定される該測定値は、該半導体チップの表面粗さであり、該表面粗さは表面の加工痕の凹凸に基づいて測定される。
   （Ｂ）
   該測定機構は、該半導体チップの側面を撮像するための撮像ユニットを有して構成され、測定される該測定値は、該半導体チップの側面のチッピングのサイズであり、該チッピングのサイズは画像上に現れる特徴領域の面積に基づいて測定される。
2. 該コントローラは、異常判定部により異常判定がされた場合に、警報を発令する警報発令部を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 被測定物を保持する被測定物保持ステップと、
   該被測定物の被測定箇所に測定機構を対向させる対向配置ステップと、
   該被測定物の該被測定箇所の同一箇所を測定機構で複数回測定する測定ステップと、
   複数回の測定で得られた複数の測定値を比較して該測定値のばらつきを示すパラメータを算出し、該パラメータと予め規定された基準値との差分を算出する差分算出ステップと、
   該差分と許容値とを比較して異常の判定を行う異常判定ステップと、
   を有する測定装置の異常判定方法であって、
   該被測定物は、半導体チップであり、
   以下の（Ａ）（Ｂ）の少なくとも一つを実施する、測定装置の異常判定方法。
   （Ａ）該測定機構は、該半導体チップの表面を撮像するための撮像ユニットを有して構成され、測定される該測定値は、該半導体チップの表面粗さであり、該表面粗さは表面の加工痕の凹凸に基づいて測定される。
   （Ｂ）
   該測定機構は、該半導体チップの側面を撮像するための撮像ユニットを有して構成され、測定される該測定値は、該半導体チップの側面のチッピングのサイズであり、該チッピングのサイズは画像上に現れる特徴領域の面積に基づいて測定される。
4. 該異常判定ステップにより異常判定がされた場合に、警報を発令する警報発令ステップを備える、
   ことを特徴とする請求項３に記載の測定装置の異常判定方法。