KR20230009828A - 시험 장치 및 시험 방법 - Google Patents

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Abstract

[과제] 측정 시간을 단축 가능하게 하며, 압자의 이동 거리 부족에 의해 시험편이 파괴되지 않는 문제를 회피 가능하게 하는, 신규의 시험 장치를 제공한다.
[해결수단] 시험 장치는, 시험편의 하면측을 지지하는 지지 유닛과, 지지 유닛으로 지지된 시험편을 압박하는 압자를 갖는 압박 유닛과, 압박 유닛을 승강시키는 구동 유닛과, 지지 유닛으로 지지된 시험편을 압자가 압박할 때에 생기는 하중을 계측하는 하중 계측기와, 압박 유닛의 승강을 제어하는 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는, 압자이 시험편의 압박을 개시한 후, 하중 계측기의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀌었을 때에 압자의 이동을 정지할 수 있도록 구성되어 있다.

Description

시험 장치 및 시험 방법{TEST APPARATUS AND TEST METHOD}
본 발명은 시험편을 파괴하여 강도를 측정하는 시험 장치나 시험 방법에 관한 것이다.
종래, 예컨대 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 반도체 디바이스 칩의 항절 강도를 측정하기 위한 장치가 알려져 있다. 특허문헌 1에서는, 다이싱 후의 웨이퍼로부터 칩을 픽업하여 항절 강도의 측정을 자동으로 행하는 구성으로 함으로써, 간이하게 또한 고정밀도로 항절 강도를 측정 가능하게 하는 시험 장치를 개시하고 있다.
이 종류의 시험 장치에 있어서는, 일반적으로 SEMI 규격 G86-0303으로 규정되는 3점 굽힘 시험이 실시된다. 구체적으로는, 시험 장치는, 하중 계측기로서의 로드 셀을 구비하고, 시험편을 압자로 압박하여 파괴하였을 때의 하중 계측값을 바탕으로 시험편의 항절 강도가 산출된다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2020-94833호 공보
특허문헌 1에 개시된 구성의 시험 장치는, 압자로 시험편을 압박하여 파괴한다. 따라서, 이 시험 장치는, 지지 유닛으로 지지된 시험편의 상방으로부터 시험편의 하방에 이를 때까지 압자를 이동시키도록 구성된다. 그리고, 시험편을 확실하게 파괴하기 위해, 압자의 이동 거리는, 충분히 여유를 갖게 하여 설정된다.
그러나, 시험편을 파괴할 때의 압자의 하강 속도는, 상기 SEMI 규격으로 규정되는 5 ㎜/min 이하라고 하는 바와 같이 저속이기 때문에, 압자의 이동 거리에 충분히 여유를 갖게 하면, 측정이 완료될 때까지 긴 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다.
한편, 압자의 이동 거리가 부족하면, 시험편이 확실하게 파괴되지 않을 우려도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 측정 시간을 단축 가능하게 하며, 압자의 이동 거리 부족에 의해 시험편이 파괴되지 않는 문제를 회피 가능하게 하는, 신규의 시험 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 시험편의 하면측을 지지하는 지지 유닛과, 상기 지지 유닛으로 지지된 상기 시험편을 압박하는 압자를 갖는 압박 유닛과, 상기 압박 유닛을 승강시키는 구동 기구와, 상기 지지 유닛으로 지지된 상기 시험편을 상기 압자가 압박할 때에 생기는 하중을 계측하는 하중 계측기와, 상기 압박 유닛의 승강을 제어하는 컨트롤러를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 압자가 상기 시험편의 압박을 개시한 후, 상기 하중 계측기의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀌었을 때에 상기 압자의 이동을 정지할 수 있도록 구성되어 있는, 시험 장치가 제공된다.
상기 컨트롤러에는, 상기 압자가 상기 시험편의 압박을 개시한 후, 상기 하중 계측기의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀌었을 때에 상기 압자의 이동을 정지하는 제1 제어와, 상기 압자가 상기 시험편의 압박을 개시한 후, 상기 하중 계측기의 계측값이 제로가 되었을 때에 상기 압자의 이동을 정지하는 제2 제어 중 어느 한쪽을 오퍼레이터의 선택에 기초하여 실행하는 프로그램이 기억되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 별도의 일측면에 따르면, 시험편의 하면측을 지지 유닛으로 지지하는 지지 단계와, 상기 지지 유닛으로 지지된 상기 시험편을 압자로 압박하는 압박 단계와, 상기 압박 단계의 개시와 함께, 하중 계측기로 상기 압자가 압박하는 하중을 계측하는 계측 단계와, 상기 계측 단계에 있어서, 상기 하중 계측기의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀌었을 때에 상기 압자의 이동을 정지하는 제1 정지 단계를 구비하는 시험 방법이 제공된다.
상기 제1 정지 단계 대신에, 상기 계측 단계에 있어서, 상기 하중 계측기의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀐 후에도 상기 압자의 이동을 계속하여, 상기 하중 계측기의 계측값이 제로가 되었을 때에 상기 압자의 이동을 정지하는 제2 정지 단계를 구비하여도 좋다.
본 발명의 각 측면에 따르면, 압자의 이동 중에 하중 계측기의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀌었을 때에, 시험편에 파괴가 생겼다고 하여 압자의 이동을 정지할 수 있게 된다. 이에 의해, 압자의 이동을 최소한으로 하여 측정 시간을 단축할 수 있다. 또한, 하중 계측기의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀔 때까지 압자를 이동시킴으로써, 압자의 이동 부족에 의해 시험편을 파괴할 수 없을 우려를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 각 측면에 있어서, 제1 제어 대신에 제2 제어를 실행함으로써, 시험편이 완전히 분할되어, 하중이 제로가 되기까지의 거동을 기억하는 것이 가능해진다. 또한, 제2 제어가 실행되는 경우라도, 시험편을 확실하게 파괴하기 위해 충분히 여유를 갖게 한 거리까지 압자를 이동시키는 일없이, 도중에 측정을 종료할 수 있기 때문에, 측정 시간의 단축이 도모된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 시험 장치를 구비한 픽업 장치의 구성에 대해서 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 시험 장치를 구비한 픽업 장치의 구성에 대해서 나타내는 도면이다.
도 3은 웨이퍼 유닛의 구성에 대해서 설명하는 도면이다.
도 4는 웨이퍼 촬상 카메라에 의한 칩의 상면의 촬상에 대해서 설명하는 도면이다.
도 5는 밀어올림 기구에 의한 칩의 밀어올림에 대해서 설명하는 도면이다.
도 6은 시험 장치의 구성예에 대해서 설명하는 도면이다.
도 7은 시험 방법의 각 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 지지 단계에 대해서 설명하는 도면이다.
도 9는 압박 단계에 대해서 설명하는 도면이다.
도 10은 시간과 하중 계측기에 측정되는 하중의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 칩이 완전히 분할되어 하중 계측기의 계측값이 제로가 되는 상황에 대해서 나타내는 도면이다.
도 12는 제2 이동 제어가 실시되는 경우에 대해서 나타내는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1 및 도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 시험 장치(200)를 구비한 픽업 장치(2)의 구성에 대해서 나타내는 도면이다. 또한, 시험 장치(200)는, 픽업 장치(2)에 부설하는 것 외에, 시험 장치(200) 단체로 구성되는 것이어도 좋다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 픽업 장치(2)는, 픽업 장치(2)를 구성하는 각 요소를 지지하는 베이스(4)를 구비하고, 각 요소는, 예컨대, 처리 장치와, 기억 장치를 포함하는 컨트롤러(1)에 의해 제어된다. 컨트롤러(1)의 처리 장치는, 대표적으로는, CPU(Central Processing Unit)이며, 전술한 각 요소를 제어하기 위해 필요한 여러 가지 처리를 행한다. 컨트롤러(1)의 기억 장치는, 예컨대, DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등의 주기억 장치와, 하드 디스크 드라이브나 플래시 메모리 등의 보조 기억 장치를 포함한다. 컨트롤러(1)의 기능은, 예컨대, 기억 장치에 기억되어 있는 프로그램에 따라 처리 장치가 동작함으로써 실현된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 베이스(4)의 일측 코너부에는 카세트 배치대(5)가 마련되어 있고, 카세트 배치대(5)에는 카세트(5a)가 배치된다. 카세트(5a)에는, 예컨대, 도 3에 나타내는 웨이퍼 유닛(11)이 복수매 수용된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 유닛(11)은, 웨이퍼(13)의 이면(13b)이 테이프(19)를 통해 환형 프레임(21)에 고정되어 있고, 웨이퍼(13)의 표면(13a)이 노출되어 있다. 웨이퍼(13)는, 절삭 가공 등에 의해, 서로 직교하는 방향으로 신장하는 분할 예정 라인(17)을 따라 절단되어, 복수 칩(23)으로 개편화된 상태로 되어 있다. 각 칩(23)의 표면측에는 디바이스(24)가 형성된다.
각 칩(23)에는, 각 칩(23)을 특정하기 위한 식별번호가 설정되어, 컨트롤러(1)(도 1)에 기억된다. 이 식별번호는, 예컨대, 장치에 입력되는 웨이퍼 사이즈, 칩 사이즈, 웨이퍼 촬상 카메라(60)(도 1)에 의한 촬상 화상 등으로부터 칩수를 산출하고, 예컨대, 웨이퍼에 형성되는 노치를 기준으로 하여 할당된다. 이 식별번호에 연관지어, 후술하는 항절 강도 등이 컨트롤러(1)(도 1)에 기억된다. 또한, 후술하는 항절 강도를 측정하는 시험은, 모든 칩에 대해서 행하여도 좋고, 일부의 칩에 대해서 행하는 것으로 하여도 좋다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 유닛(11)은, 반송 기구(20)의 일측의 클램프(22a)에 의해 협지되면서 인출되어, 가배치 기구(10)에 가배치된 후, 반송 기구(20)의 타측의 클램프(22b)에 의해 프레임 유지 기구(14)에 반송된다. 프레임 유지 기구(14)는, 하측에 배치되어 상하 이동하는 프레임 지지부(16)와, 상측의 프레임 누름부(18)를 구비하며, 양자 사이에 웨이퍼 유닛(11)의 환형 프레임(21)이 끼워져 고정된다. 프레임 누름부(18)에는, 반송 기구(20)를 통과시키기 위한 절결부(18a)가 마련된다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 프레임 유지 기구(14)는, 프레임 유지 기구(14)의 위치를 제어하는 위치 부여 기구(30)에 지지되어 있다. 위치 부여 기구(30)는, 프레임 유지 기구(14)를 X축 방향을 따라 이동시키는 X축 이동 기구(32)와, 프레임 유지 기구(14)를 Y축 방향을 따라 이동시키는 Y축 이동 기구(42)를 구비한다. 이들 X축 이동 기구(32) 및 Y축 이동 기구(42)에 의해, 프레임 유지 기구(14)의 수평 방향에 있어서의 위치가 제어된다.
X축 이동 기구(32)는, 베이스(4) 상에 X축 방향을 따라 배치된 한쌍의 가이드 레일(34)과, 한쌍의 가이드 레일(34) 사이에 평행하게 배치된 볼나사(36)와, 볼나사(36)의 일단부에 마련되는 펄스 모터(38)를 갖는다.
한쌍의 가이드 레일(34) 상에는, 이동 블록(40)이 슬라이드 가능하게 배치되어 있다. 이동 블록(40)의 하면측(이면측)에는 너트부(도시하지 않음)가 마련되고, 이 너트부가 볼나사(36)와 나사 결합되며, 펄스 모터(38)에 의한 볼나사(36)의 회전에 의해 이동 블록(40)이 X축 방향으로 이동한다.
Y축 이동 기구(42)는, 이동 블록(40) 상에 Y축 방향을 따라 배치된 한쌍의 가이드 레일(44)과, 한쌍의 가이드 레일(44) 사이에 평행하게 배치된 볼나사(46)와, 볼나사(46)의 일단부에 마련되는 펄스 모터(48)를 갖는다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 한쌍의 가이드 레일(44) 상에는, 프레임 유지 기구(14)가 슬라이드 가능하게 배치되어 있다. 프레임 유지 기구(14)의 지지부(14f)에는 너트부(도시하지 않음)가 마련되고, 이 너트부가 볼나사(46)와 나사 결합되며, 펄스 모터(48)에 의한 볼나사(46)의 회전에 의해, 프레임 유지 기구(14)가 Y축 방향으로 이동한다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 이동 블록(40)은, 판형으로 구성되어 있고, 프레임 유지 기구(14)의 하방의 위치에 있어서, 상하 방향으로 관통하는 개구부(41)가 형성된다. 이 개구부(41)를 통하여 후술하는 밀어올림 기구(50)에 의한 하방으로부터의 밀어올림이 가능해진다.
베이스(4)에 있어서 한쌍의 가이드 레일(34) 사이의 영역에는, 직사각 형상의 개구(4b)가 마련되어 있다. 이 개구(4b)의 내부에는, 웨이퍼 유닛(11)의 웨이퍼(13)에 포함되는 칩(23)(도 3)을 하면측으로부터 상방을 향하여 밀어올리는 원통형의 밀어올림 기구(50)가 마련되어 있다. 밀어올림 기구(50)는, 모터 등으로 구성되는 승강 기구(도시하지 않음)와 접속되어 있고, Z축 방향을 따라 승강한다.
웨이퍼 유닛(11)의 환형 프레임(21)을 프레임 유지 기구(14)에 의해 고정한 상태로, 위치 부여 기구(30)에 의해 프레임 유지 기구(14)를 X축 방향을 따라 이동시키면, 웨이퍼 유닛(11)이 개구(4b)의 상방에 위치된다.
도 1, 도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 프레임 유지 기구(14)를 밀어올림 기구(50)의 상방까지 이동시키는 경로에는, 프레임 유지 기구(14)에 의해 고정된 환형 프레임(21)에 접착된 웨이퍼(13)(도 4)의 상면을 촬상하는 촬상 수단으로서의 웨이퍼 촬상 카메라(60)가 마련된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 촬상 카메라(60)에 의해 웨이퍼(13)의 상면이 촬상되고, 촬상 화상에 기초하여 각 칩(23)의 위치가 취득된다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 개구(4b)의 상방에 위치된 프레임 유지 기구(14)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 픽업하는 칩(23)의 위치를 밀어올림 기구(50)의 바로 위에 위치 맞춤하기 위해, 위치 부여 기구(30)(도 1, 도 2)에 의해 위치 조정이 된다.
도 5는 밀어올림 기구(50)의 상방에 배치된 웨이퍼 유닛(11)에 대해서 나타내는 도면이며, 밀어올림 기구(50)에 의해, 소정의 칩(23)이 밀어올려진다. 밀어올림 기구(50)는, Z축 방향으로 승강하도록 구성되며, 중공의 원기둥형으로 형성되어 외층부를 구성하는 흡인부와, 흡인부의 내측에 배치된 사각 기둥형의 밀어올림부를 갖고, 흡인부로 테이프(19)의 하면을 흡인하면서, 그 내측을 밀어올림 부로 밀어올림으로써, 칩(23)을 테이프(19)의 상면으로부터 박리시킨다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 밀어올림 기구(50)의 상방에 픽업 기구(70)가 위치되어, 밀어올려진 칩(23)이 픽업된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 픽업 기구(70)는, Z축 방향으로 승강 가능하며 밀어올려진 칩을 흡착 유지할 수 있는 칩 유지구(76)(콜릿)를 구비하고, Y축 방향으로 이동하는 칩 유지구 이동 기구(80)에 접속된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 칩 유지구(76)는, 수평 방향으로 신장하는 아암(74)의 선단에 있어서, X축 방향, 및, Z축 방향으로 이동 가능하게 마련된다. 아암(74)의 후단은, 이동 베이스(72)를 통해 칩 유지구 이동 기구(80)에 접속된다.
픽업 기구(70)는, 칩 유지구 이동 기구(80)에 접속되어 있다. 칩 유지구 이동 기구(80)는, 픽업 기구(70)를 Y축 방향을 따라 이동시키는 Y축 이동 기구(82)와, 픽업 기구(70)를 Z축 방향을 따라 이동시키는 Z축 이동 기구(92)를 구비한다. Y축 이동 기구(82) 및 Z축 이동 기구(92)에 의해, 칩 유지구(76)의 Y축 방향 및 Z축 방향에 있어서의 위치가 제어된다.
Y축 이동 기구(82)는, Y축 방향을 따라 배치된 한쌍의 가이드 레일(84)을 구비한다. 한쌍의 가이드 레일(84) 사이에는, 볼나사(86)가 평행하게 배치되고, 볼나사(86)의 일단부에는, 펄스 모터(88)가 연결되어 있다.
한쌍의 가이드 레일(84)에는, 이동 블록(90)이 슬라이드 가능하게 장착되고, 이동 블록(90)의 너트부(도시하지 않음)가 볼나사(86)에 나사 결합되며, 펄스 모터(88)에 의한 볼나사(86)의 회전에 의해, 이동 블록(90)이 Y축 방향으로 이동한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, Z축 이동 기구(92)는, 이동 블록(90)의 측면에 Z축 방향을 따라 배치된 한쌍의 가이드 레일(94)과, 한쌍의 가이드 레일(94) 사이에 평행하게 배치되는 볼나사(96)와, 볼나사(96)의 일단부에 마련되는 펄스 모터(98)를 갖는다.
한쌍의 가이드 레일(94)에는, 픽업 기구(70)의 이동 베이스(72)가 슬라이드 가능하게 장착되고, 이동 베이스(72)의 너트부(도시하지 않음)가 볼나사(96)에 나사 결합되며, 펄스 모터(98)에 의한 볼나사(96)의 회전에 의해, 이동 베이스(72)가 Z축 방향으로 이동한다.
이상과 같이 구성된 픽업 기구(70)에 의해, 밀어올림 기구(50)에 의해 밀어올려진 칩(23)이 픽업된다. 이 픽업되는 칩(23)에는, 식별번호가 설정되어 있고, 이 식별번호에 연관지어 후술하는 항절 강도 등이 컨트롤러(1)(도 1)에 기억된다.
픽업된 칩은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 칩 관찰 기구(100)에 의해 이면이나 측면이 관찰된다. 칩 관찰 기구(100)는, 칩의 이면을 관찰하는 이면 관찰 기구(102)와, 칩의 측면을 관찰하는 측면 관찰 기구(112)를 구비하고, 각 관찰 기구에 의해 칩의 이면이나 측면이 촬상된다.
칩 관찰 기구(100)에 의해 관찰된 칩은, 칩 수용 트레이(501)에 수용되거나, 또는, 적절하게 시험 장치(200)에 반송된다. 시험 장치(200)에서는, 칩의 항절 강도(굽힘 강도)의 측정이 행해진다.
다음에, 도 6에 나타내는 시험 장치(200)의 구성에 대해서 설명한다. 시험 장치(200)는, 주로, 시험편이 되는 칩(23)을 지지하는 지지 유닛(210)과, 지지 유닛(210)으로 지지된 칩(23)을 압박하는 압자(204)를 구비하는 압박 유닛(226)과, 압박 유닛(226)을 승강시키는 구동 유닛(240)과, 압자(204)에 작용하는 하중을 계측하는 하중 계측기(225)를 갖는다.
이하, 보다 상세하게 설명한다. 지지 유닛(210)은, 칩(23)을 지지하는 한쌍의 지지대(213)를 구비한다. 한쌍의 지지대(213)는, 각각 직방체 형상으로 구성되며, 사이에 간극(217)이 확보된다.
한쌍의 지지대(213)의 상부의 서로 대향하는 개소에는, 각각, 상방으로 돌출하는 볼록형의 지지부(215)가 형성된다. 각 지지부(215)는, Y축 방향으로 신장하도록 직선형으로 형성되며, 각 지지부(215)에 있어서 칩(23)을 하측으로부터 지지한다.
지지부(215)의 상단부는 곡면형으로 형성되며, 칩(23)을 지지하는 지점을 구성한다. 각 지지대(213)는, 도시하지 않는 구동 기구에 의해 X축 방향으로 이동하도록 구성되어, 각 지지부(215)의 지점 사이의 거리가 조정된다.
지지 유닛(210)의 상방에는, 압박 유닛(226)이 배치된다. 압박 유닛(226)은, 지지 유닛(210)에 의해 지지된 시험편이 되는 칩(23)을 압박하며, 칩(23)의 압박 시에 압박 유닛(226)의 압자(204)에 가해지는 하중을 측정한다.
압박 유닛(226)은, 구동 유닛(240)에 의해 상하 방향으로 승강되는 이동 유닛(228)을 구비한다. 이동 유닛(228)의 하부에는 원통형의 제1 지지 부재(227)가 접속되고, 제1 지지 부재(227)의 하부에는 로드 셀 등을 포함하는 하중 계측기(225)가 고정된다. 하중 계측기(225)로 측정되는 하중은, 컨트롤러(1)에 의해 기억된다.
하중 계측기(225)의 하부에는, 원통형의 제2 지지 부재(229)를 통해 협지 부재(239)가 접속된다. 협지 부재(239)는, 정면에서 보아 대략 문형 형상으로 형성되어 있고, 서로 대향하는 한쌍의 협지면 사이에, 칩(23)을 압박하기 위한 압자(204)가 고정된다.
압자(204)는, 지지 유닛(210)의 지지부(215)가 신장하는 Y축 방향과 동일한 방향에 소정의 폭을 갖는 판형의 부재로 구성된다. 압자(204)의 선단(하단부)은, 하방을 향하여 X축 방향의 폭이 좁아지는 테이퍼의 대략 V자 형상으로 형성되어 있다. 압자(204)의 선단은, 둥그스름한 형상(라운딩 형상)으로 형성된다. 또한, 압자(204)의 형상은 특별히 한정되는 것이 아니다.
압박 유닛(226)의 후방측(이면측)에는, 압박 유닛(226)을 연직 방향(Z축 방향, 상하 방향)을 따라 이동시키는 구동 유닛(240)이 마련된다. 구동 유닛(240)은, 수직면을 구성하는 지지 구조(242)를 구비하고, 지지 구조(242)의 전면측(표면측)에는 한쌍의 가이드 레일(244)이 Z축 방향을 따라 소정의 간격으로 고정된다.
한쌍의 가이드 레일(244) 사이에는, 한쌍의 가이드 레일(244)과 평행하게 볼나사(246)가 배치되고, 볼나사(246)의 일단부에 펄스 모터(248)가 연결된다.
이동 유닛(228)의 후면측은, 한쌍의 가이드 레일(244)에 슬라이드 가능하게 장착되고, 이동 유닛(228)의 후면측은, 도시하지 않는 연결부를 통해 볼나사(246)에 나사 결합된다.
펄스 모터(248)에 의해 볼나사(246)를 회전시키면, 이동 유닛(228)이 가이드 레일(244)을 따라 Z축 방향으로 이동하여, 압자(204)가 지지 유닛(210)에 대하여 상대적으로 접근 및 이격한다.
이동 유닛(228)에는, 스케일(222)의 눈금을 읽어 이동 유닛(228)의 Z축 방향에 있어서의 높이 위치를 검출하기 위한 스케일 판독부(221)가 마련된다. 컨트롤러(1)는, 스케일 판독부(221)의 위치에 기초하여, 압자(204)의 선단의 위치를 특정할 수 있다.
다음에, 상기 장치 구성을 이용한 시험 방법에 대해서 설명한다. 도 7은 시험 방법의 일례에 대해서 나타내는 흐름도이며, 이하, 이 흐름도에 나타내는 각 단계의 순서로 시험 방법을 설명한다.
<준비 단계>
준비 단계로서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 사전에 시험편인 칩(23)의 두께가 컨트롤러(1)에 기억된다. 또한, 압자(204)의 선단과 지지부(215)의 정점(상단)의 높이 방향의 상대 위치 관계를 규정하는 위치 맞춤(세트 업)이 행해진다.
또한, 컨트롤러(1)는, 도 10이나 도 12에 나타내는 그래프를 취득하기 위한 타이머를 구비하고 있다. 또한, 컨트롤러(1)에는, 후술하는 제1 정지 단계를 포함하는 제1 제어와, 제2 정지 단계를 포함하는 제2 제어 중 어느 한쪽을 오퍼레이터의 설정(선택)에 기초하여 실행하는 프로그램이 기억되어 있다.
<지지 단계>
도 8에 나타내는 바와 같이, 지지 단계는, 칩(23)의 하면측을 지지 유닛(210)으로 지지하는 단계이다. 이 상태로 칩(23)의 하면측이 한쌍의 지지부(215)로 지지된다.
<압박 단계>
도 9에 나타내는 바와 같이, 압박 단계는, 지지 유닛(210)으로 지지된 칩(23)을 압자(204)로 압박하는 단계이다.
구체적으로는, 도 6의 구성에 있어서, 컨트롤러(1)는, 펄스 모터(248)를 구동하여 압박 유닛(226) 전체를 하강시킨다. 이때, 예컨대, 도 8에 나타내는 바와 같이, 압자(204)의 선단이 거리(H3)를 이동하는 동안은, 예컨대, 하강 속도 0.1 ㎜/s로 압박 유닛(226)이 이동한다. 또한, 거리(H3)는, 압자(204)의 원점 위치(H0)로부터 지지 유닛(210)의 지지부(215)의 상단까지의 거리(H1)에서, 칩의 두께(d)와 여유 거리(H2)를 빼서 얻어지는 거리이다.
압자(204)가 원점 위치(H0)로부터 거리(H3)의 위치에 있는 높이 위치에 도달하고 나서는, 컨트롤러(1)는, 예컨대, 보다 느린 하강 속도 10 ㎛/s로 압박 유닛(226)을 하강시켜, 압자(204)의 선단을 칩(23)에 도달시킨다. 여기서, 원점 위치(H0)로부터 거리(H3)의 높이 위치에 있어서 속도를 바꿀 때까지, 즉, 거리(H3)를 이동할 때까지, 컨트롤러(1)가 압박 유닛(226)을 비교적 빠른 하강 속도로 하강시킴으로써, 시험의 스루풋이 향상할 수 있다. 단, 컨트롤러(1)는, 원점 위치(H0)로부터, 비교적 느린 하강 속도 10 ㎛/s로 압박 유닛(226)을 하강시켜도 좋다.
<계측 단계>
도 9에 나타내는 바와 같이, 계측 단계는, 압박 단계의 개시와 함께, 하중 계측기(225)로 압자(204)가 압박하는 하중을 계측하는 단계이다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 압자(204)의 선단이 칩(23)에 도달하면, 칩(23)에 생기는 반력(F)을 받아, 압자(204)에 하중이 작용하고, 이 하중이 하중 계측기(225)(도 6)로 측정되어, 도 10에 나타내는 변화선(G1)과 같은 데이터가 취득된다. 도 10의 그래프는, 횡축이 시간이며, 종축이 하중 계측기(225)에 의해 측정되는 하중이다. 컨트롤러(1)는, 예컨대, 5 ㎳마다 하중을 취득하여, 기억한다.
<제1 정지 단계>
제1 정지 단계는, 계측 단계에 있어서, 하중 계측기(225)의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀌었을 때에 압자(204)의 이동을 정지하는 단계이다(제1 제어).
도 10의 그래프는, 시간(T1)에 있어서, 하중 계측기(225)의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀌는 변화점(P1)이 나타난 경우를 나타내고 있다. 컨트롤러(1)(도 6)는, 이러한 계측값의 변화를 검출하였을 때에, 압자(204)의 이동을 정지한다.
이와 같이, 하중 계측기(225)의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀌었을 때(변화점(P1))에는, 컨트롤러(1)는, 칩(23)의 파괴가 생겼다고 하여, 압자(204)의 이동을 정지한다(제1 정지 단계). 이 파괴는, 칩(23)을 구성하는 적층 구조에 있어서, 하나의 층, 혹은, 복수의 층이 파괴된 경우 외에, 도 11에 나타내는 바와 같이, 칩(23)이 완전히 복수의 파편(23a)으로 깨지는 경우를 포함한다.
그리고, 이 경우, 압자(204)에 가해지는 하중이 저하하였을 때에, 즉시 압자(204)의 이동을 정지할 수 있기 때문에, 측정 시간이 단축될 수 있다.
또한, 이 하중 계측기(225)의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀌었을 때에, 소위 초기 파괴가 생긴 것으로 하여, 이 초기 파괴가 생겼을 때의 계측값에 기초하여, 항절 강도(SEMI 규격 G86-0303의 삼점 굽힘에 의한 항절 강도)를 산출할 수 있다. 이 항절 강도는, 예컨대, 웨이퍼의 이면 연삭의 가공 조건을 설정할 때에 이용된다.
항절 강도는, 굽힘 응력값(σ)을 산출함으로써 구해진다. 구체적으로는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 압자(204)에 가해지는 하중의 최대값을 W[N], 한쌍의 지지부(215)의 상단 사이의 거리를 L[㎜], 칩(23)의 폭(한쌍의 지지부(215)를 연결하는 직선과 수직인 방향(Y축 방향)에 있어서의 칩(23)의 길이)을 b[㎜], 칩(23)의 두께를 h[㎜]로 한 경우에, 굽힘 응력값(σ)은, 3 WL/2 bh2이 된다.
또한, 컨트롤러(1)는, 예컨대, 5 ㎳마다 하중을 취득하고, 어떤 계측 시(T1)에 있어서의 하중(K1)을 기준으로 하여 그 후의 계측 시에 있어서의 하중(Kx)의 하중(K1)으로부터의 저하량이 소정값(Ka)보다 클 때에, 칩(23)의 파괴가 생겼다고 하여 압자(204)의 이동을 정지하여도 좋다. 이에 의해, 하중이 약간 저하한 경우에서는 압자의 하강을 정지하지 않고 측정이 계속되고, 예컨대, 유의한 파괴가 생길 때까지 측정을 계속할 수 있다. 또한, 소정값(Ka)은, 예컨대, 하중(K1)의 5%∼10% 등, 오퍼레이터에 의해 임의로 설정될 수 있다.
<제2 정지 단계>
이 제2 정지 단계(제2 제어)는, 오퍼레이터의 선택에 의해 제1 정지 단계(제1 제어) 대신에 실행되는 단계이며, 칩이 완전히 분할되어, 하중이 제로가 되기까지의 거동을 기억하는 것을 가능하게 한다.
구체적으로는, 컨트롤러(1)는, 계측 단계에 있어서, 하중 계측기(225)의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀐 후에도 압자(204)의 이동을 계속하여, 도 11에 나타내는 바와 같이 칩(23)이 완전히 분할되어, 하중 계측기(225)의 계측값이 제로가 되었을 때에, 압자(204)의 이동을 정지한다.
이 경우, 도 12의 그래프에 나타내는 바와 같이, 시간(T2)에 있어서 변화점(P4)이 나타나, 칩이 완전히 파단하여 압자(204)에 가해지는 하중이 제로가 된다. 그리고, 변화점(P4)이 생기는 시간(T2)까지 압자(204)가 하강됨으로써, 변화점(P4)에 이르기까지의 각 변화점(P2, P3)을 기록할 수 있어, 칩이 완전히 파단하기까지의 거동을 해석하는 것이 가능해진다.
또한, 변화점(P2, P3)은, 칩에 디바이스가 형성되어 있는 경우에 현저하게 나타난다. 이 때문에, 제2 제어는, 칩에 디바이스가 형성되는 경우에 있어서 항절 강도를 측정하는 경우에 특히 적합하게 채용될 수 있다.
또한, 제2 정지 단계가 실행됨으로써, 압자(204)에 가해지는 하중이 제로가 되었을 때에, 즉시 압자(204)의 이동을 정지하여 시험을 끝낼 수 있어, 측정 시간의 단축이 도모된다.
이상에 설명한 바와 같이, 도 10에 나타내는 제1 제어에 의해, 압자의 이동 중에 하중 계측기의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀌었을 때에, 시험편에 파괴가 생겼다고 하여 압자의 이동을 정지한다. 이에 의해, 압자의 이동을 최소한으로 하여 측정 시간을 단축할 수 있다. 또한, 하중 계측기의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀔 때까지 압자를 이동시킴으로써, 압자의 이동 부족에 의해 시험편이 파괴되지 않을 우려를 방지할 수 있다.
또한, 제1 제어 대신에, 도 12에 나타내는 제2 제어를 실행함으로써, 시험편이 완전히 분할되어, 하중이 제로가 되기까지의 거동을 기억하는 것이 가능해진다. 또한, 제2 제어의 경우라도, 시험편을 확실하게 파괴하기 위해 충분히 여유를 갖게 한 거리까지 압자를 이동시키는 일없이, 도중에 측정을 종료할 수 있기 때문에, 측정 시간의 단축을 도모할 수 있다.
23 칩 200 시험 장치
204 압자 210 지지 유닛
213 지지대 215 지지부
217 간극 221 스케일 판독부
222 스케일 225 하중 계측기
226 압박 유닛 228 이동 유닛
239 협지 부재 240 구동 유닛
242 지지 구조 244 가이드 레일
246 볼나사 248 펄스 모터
P1 변화점 G1 변화선
K1 하중 Ka 소정값

Claims (4)

  1. 시험편의 하면측을 지지하는 지지 유닛과,
    상기 지지 유닛으로 지지된 상기 시험편을 압박하는 압자(壓子)를 갖는 압박 유닛과,
    상기 압박 유닛을 승강시키는 구동 기구와,
    상기 지지 유닛으로 지지된 상기 시험편을 상기 압자가 압박할 때에 생기는 하중을 계측하는 하중 계측기와,
    상기 압박 유닛의 승강을 제어하는 컨트롤러를 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 압자가 상기 시험편의 압박을 개시한 후, 상기 하중 계측기의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀌었을 때에 상기 압자의 이동을 정지할 수 있도록 구성되어 있는 것인, 시험 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러에는,
    상기 압자가 상기 시험편의 압박을 개시한 후, 상기 하중 계측기의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀌었을 때에 상기 압자의 이동을 정지하는 제1 제어와,
    상기 압자가 상기 시험편의 압박을 개시한 후, 상기 하중 계측기의 계측값이 제로가 되었을 때에 상기 압자의 이동을 정지하는 제2 제어
    중 어느 한쪽을 오퍼레이터의 선택에 기초하여 실행하는 프로그램이 기억되어 있는 것인, 시험 장치.
  3. 시험편의 하면측을 지지 유닛으로 지지하는 지지 단계와,
    상기 지지 유닛으로 지지된 상기 시험편을 압자로 압박하는 압박 단계와,
    상기 압박 단계의 개시와 함께, 하중 계측기로 상기 압자가 압박하는 하중을 계측하는 계측 단계와,
    상기 계측 단계에 있어서, 상기 하중 계측기의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀌었을 때에 상기 압자의 이동을 정지하는 제1 정지 단계를 포함하는 시험 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 정지 단계 대신에,
    상기 계측 단계에 있어서, 상기 하중 계측기의 계측값이 상승에서 하강으로 바뀐 후에도 상기 압자의 이동을 계속하여, 상기 하중 계측기의 계측값이 제로가 되었을 때에 상기 압자의 이동을 정지하는 제2 정지 단계를 포함하는, 시험 방법.
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