[0001] 本发明涉及测定试验片的强度的试验装置。

[0002] 通过对形成有IC(Integrated Circuit：集成电路)、LSI(Large Scale Integration：大规模集成)等器件的半导体晶片进行分割，制造出分别具有器件的多个器件芯片。该器件芯片内置在以移动电话和个人计算机为代表的各种电子设备中。

[0003] 在半导体晶片的分割中，例如使用具有卡盘工作台和切削单元的切削装置，该卡盘工作台对半导体晶片进行保持，该切削单元安装有切削半导体晶片的环状的切削刀具。通过使切削刀具旋转而切入半导体晶片，半导体晶片被切削而分割成多个器件芯片。

[0004] 另外，近年来，随着电子设备的小型化、薄型化，对器件芯片也要求薄型化。因此，使用对分割前的半导体晶片进行磨削而使其变薄的方法。在半导体晶片的磨削中，例如使用具有卡盘工作台和磨削单元的磨削装置，该卡盘工作台对半导体晶片进行保持，该磨削单元安装有磨削磨轮，该磨削磨轮具有对半导体晶片进行磨削的磨削磨具。

[0005] 当使用上述切削装置或磨削装置加工半导体晶片时，有时会在半导体晶片上形成加工变形(切削变形、磨削变形等)。如果该加工变形残留在通过半导体晶片的分割而得到的器件芯片中，则器件芯片的强度降低，器件芯片容易破损。因此，半导体晶片的加工条件被设定为使器件芯片的强度维持在一定以上。

[0006] 器件芯片的强度例如通过使用器件芯片作为试验片的3点弯曲试验来测定。3点弯曲试验采用如下的方法：在对试验片的两端进行支承的状态下，利用压头按压试验片的中央部，此时通过监视施加在压头上的载荷来测定试验片的强度。例如在专利文献1中公开了用于通过3点弯曲试验来测定试验片的强度(弯曲强度)的试验装置(测定装置)。

[0007] 专利文献1：日本特开平9-229838号公报

[0008] 使用了试验装置的试验片的强度的测定例如是通过如下方式进行的：用压头按压试验片直至试验片被破坏为止，从而检测施加在压头上的载荷的最大值。这里，当试验片被破坏时，试验片的碎片飞散，因此操作试验装置的操作员要在佩戴护目镜等保护器具的状态下进行试验。但是，当佩戴保护器具时，视野变窄，试验装置的构成要素(压头等)和试验片的视认性降低，因此难以实施试验片的强度的试验。

[0022] 以下，参照附图对本发明的一个方式的实施方式进行说明。首先，对本实施方式的试验装置的结构例进行说明。图1是示出进行试验片的强度的试验的试验装置2的立体图。

[0023] 通过试验装置2来测定器件芯片等试验片的弯曲强度(抗弯强度)。器件芯片例如是通过在以相互交叉的方式排列的多条分割预定线(间隔道)所划分的各区域中分别形成有IC(Integrated Circuit：集成电路)、LSI(Large Scale Integration：大规模集成)等器件的硅晶片沿着分割预定线分割而制造出的。

[0024] 但是，由试验装置2测定强度的试验片的种类、材质、形状、构造、大小等没有限制。例如试验片也可以是通过对在正面侧没有形成器件而背面侧以规定的条件被磨削或研磨的状态的晶片进行分割而得到的试验用的芯片。通过试验装置2对这样的芯片的强度进行测定而得的结果能够用于半导体晶片的加工条件的选定等。

[0025] 另外，试验片也可以是对由硅以外的半导体(SiC、GaAs、InP、GaN等)、蓝宝石、玻璃、陶瓷、树脂、金属等材料构成的基板进行分割而得到的芯片等。

[0026] 试验装置2具有形成为长方体状的箱型的下部容器(收纳部)4。在下部容器4形成有在下部容器4的上表面4a侧朝向上方开口的长方体状的开口部4b。在该开口部4b的内部设置有对供试验装置2测定强度的试验片进行支承的支承单元(支承构件)6。

[0027] 图2是示出支承单元6的立体图。支承单元6具有对试验片进行支承的一对支承台8。一对支承台8分别形成为长方体状，以在一对支承台8之间设置间隙10的方式相互分离的状态配置。另外，一对支承台8以其上表面8a的长度方向沿着第1水平方向(X轴方向、前后方向)的方式配置。在该一对支承台8上配置测定强度的试验片。

[0028] 在一对支承台8的上表面8a侧分别形成有从上表面8a向上方突出的柱状(棒状)的支承部8b。支承部8b例如是不锈钢材料等金属，以其长度方向沿着X轴方向的方式与间隙10相邻地配置。一对支承部8b以隔着间隙10相互分离的状态配置，对试验片的下表面侧进行支承。另外，在图2中，示出了上表面形成为曲面状的支承部8b。

[0029] 另外，在一对支承台8的上表面8a侧分别设置有由比支承部8b柔软的材质(橡胶海绵等)构成的板状的接触部件12。一对接触部件12在俯视时形成为矩形状，设置在一对支承部8b的两侧。即，接触部件12分别配置在支承部8b的与间隙10相反的一侧，一对支承部8b配置在一对接触部件12之间。

[0030] 接触部件12的上表面构成与试验片接触而支承试验片的接触面12a。另外，接触部件12以其接触面12a配置在比支承部8b的上端靠上方(例如，从支承部8b的上端向上方1mm左右)的位置的方式设置。因此，当将试验片配置在一对支承台8上时，试验片的下表面侧不与支承部8b接触，而与接触部件12的接触面12a接触。另外，关于支承部8b和接触部件12与试验片的接触的详细内容在后面进行说明(参照图4、图5、图6)。

[0031] 在一对支承台8的后方侧设置有支承台移动机构(支承台移动构件)14，该支承台移动机构使一对支承台8分别沿与第1水平方向垂直的第2水平方向(Y轴方向、左右方向)移动。支承台移动机构14具有长方体状的支承构造16，在支承构造16的前表面侧(正面侧)沿着Y轴方向以规定的间隔固定有一对导轨18。

[0032] 在一对导轨18之间设置有与一对导轨18大致平行地配置的一对滚珠丝杠20。在一对滚珠丝杠20的一端部分别连结有使滚珠丝杠20旋转的脉冲电动机22。

[0033] 并且，支承台移动机构14具有分别固定在一对支承台8的后表面侧的一对移动板24。移动板24分别可滑动地安装在设置于支承构造16的前表面侧的一对导轨18上。

[0034] 另外，在一对移动板24的后表面侧(背面侧)分别设置有螺母部(未图示)。设置于一对移动板24中的一方的螺母部与一对滚珠丝杠20中的一方螺合，设置在一对移动板24中的另一方的螺母部与一对滚珠丝杠20中的另一方螺合。

[0035] 当通过脉冲电动机22使滚珠丝杠20旋转时，与滚珠丝杠20螺合的移动板24沿着导轨18在Y轴方向上移动。由此，控制一对支承台8各自在Y轴方向上的位置和间隙10的宽度。

[0036] 另外，图1所示的下部容器4和开口部4b的形状、大小等没有限制，可以根据支承单元6和支承台移动机构14的形状、大小等而适当变更。

[0037] 在下部容器4的上方设置有按压单元26。按压单元26按压由支承单元6支承的试验片，并且测定按压试验片时施加在按压单元26上的载荷。

[0038] 图3是示出按压单元26的立体图。按压单元26具有与移动机构(移动构件)40连接的移动基台28。在移动基台28的下表面侧连接有从移动基台28的下表面朝向下方配置的圆筒状的第1支承部件30，在第1支承部件30的下端侧固定有由称重传感器等构成的载荷计测器(载荷计测构件)32。

[0039] 在载荷计测器32的下侧借助圆筒状的第2支承部件34而连接有夹持部件36。夹持部件36在从正面观察时形成为大致门形形状，具有相互对置的一对夹持面36a。在该一对夹持面36a之间固定有按压由支承单元6支承的试验片的压头38。

[0040] 压头38的前端部(下端部)形成为宽度朝向下方变窄的尖细的形状。即，压头38的前端部的两侧面相对于铅垂方向倾斜。另外，压头38的前端(下端)形成为带圆角的形状(R形状)(参照图4)。但是，压头38的形状并不限于上述。

[0041] 另外，压头38以其下端沿着X轴方向的方式被夹持部件36支承。即，压头38的下端与支承单元6所具有的一对支承部8b(参照图2)相互大致平行地配置。

[0042] 另外，在按压单元26的后方侧(背面侧)设置有使按压单元26沿铅垂方向(Z轴方向、上下方向)移动的移动机构40。移动机构40具有长方体状的支承构造42，在支承构造42的前表面侧(正面侧)沿着Z轴方向以规定的间隔固定有一对导轨44。

[0043] 在一对导轨44之间设置有与一对导轨44大致平行地配置的滚珠丝杠46。在滚珠丝杠46的一端部连结有使滚珠丝杠46旋转的脉冲电动机48。

[0044] 按压单元26的移动基台28的后表面侧(背面侧)可滑动地安装在一对导轨44上。另外，在移动基台28的后表面侧设置有螺母部(未图示)，该螺母部与滚珠丝杠46螺合。

[0045] 当通过脉冲电动机48使滚珠丝杠46旋转时，移动基座28沿着导轨44在Z轴方向上移动。由此，按压单元26在Z轴方向上的位置被控制。而且，通过移动机构40使按压单元26沿Z轴方向移动，从而使压头38相对于支承单元6相对地接近和远离。

[0046] 另外，如图1所示，在移动基台28的两侧面固定有形成为板状的一对连接部件50。连接部件50从移动基台28的侧面朝向下方设置，连接部件50的下端配置在比夹持部件36的下端靠下方的位置。

[0047] 在一对连接部件50的下端部形成有朝向压头38侧突出的一对上部容器支承部50a。在该一对上部容器支承部50a之间固定有覆盖压头38的前端部的长方体状的上部容器(罩)52。上部容器52配置在下部容器4的上方，两侧面由一对上部容器支承部50a支承。

[0048] 上部容器52例如由透明的材质(玻璃、塑料等)构成，形成为箱型。在上部容器52形成有在上部容器52的下表面52a侧朝向下方开口的长方体状的开口部52b(参照图4)。另外，在上部容器52的上表面52c侧形成有压头插入孔52d，在该压头插入孔52d中插入有压头38的前端部。因此，压头38的前端部被上部容器52覆盖。另外，在图1中，用虚线表示被上部容器52覆盖的压头38的一部分。

[0049] 上部容器52形成为能够插入到下部容器4的开口部4b中的大小，在俯视时配置在下部容器4的开口部4b的内侧。另外，上部容器52的开口部52b(参照图4)形成为能够收纳支承单元6的大小。因此，当通过移动机构40使按压单元26向下方移动时，上部容器52插入到下部容器4的开口部4b中，支承单元6的上侧被上部容器52覆盖。

[0050] 另外，在上部容器52的侧壁52e设置有喷嘴插入孔52f。在该喷嘴插入孔52f连接有向压头38的前端部吹送空气的空气提供单元54。

[0051] 空气提供单元54具有朝向压头38喷射空气的喷嘴56。喷嘴56的一端侧经由喷嘴插入孔52f而插入到上部容器52的内部，喷嘴56的另一端侧经由阀58而与空气提供源60连接。另外，喷嘴56的一端侧的前端56a朝向压头38的前端部的侧面开口(参照图4)。

[0052] 当从空气提供源60经由阀58和喷嘴56向压头38的前端部的侧面吹送空气时，附着在压头38的前端部、一对支承部8b、接触面12a(参照图2)等上的异物被去除。另外，关于空气提供单元54的动作的详细内容在后面说明。

[0053] 另外，在下部容器4的底部形成有从下部容器4的开口部4b的底部贯穿至下部容器4的下表面(底面)4c的碎片排出口4d。在该碎片排出口4d连接有将存在于下部容器4的内部的试验片的碎片排出的碎片排出单元62。

[0054] 碎片排出单元62具有构成用于排出试验片的碎片的路径的碎片排出路64。碎片排出路64的一端侧与碎片排出口4d连接，碎片排出路64的另一端侧经由阀66而与吸引源68连接。

[0055] 另外，在碎片排出路64中设置有回收试验片的碎片的碎片回收部70。碎片回收部70由过滤器等构成，捕获通过了碎片排出路64的试验片的碎片。当打开阀66时，在下部容器
4的开口部4b的内部飞散的试验片的碎片被从碎片排出口4d吸引，从而回收到碎片回收部
70中。另外，关于碎片排出单元62的动作的详细内容在后面进行说明。

[0056] 另外，在下部容器4的后方侧设置有摄像单元(照相机)72，在下部容器4的前方侧设置有朝向摄像单元72照射光的光源74。摄像单元72和光源74的位置被调整为能够利用摄像单元72对由支承单元6支承的试验片、压头38的前端部等进行拍摄。

[0057] 通过一边从光源74照射光一边利用摄像单元72对压头38的前端部进行拍摄，能够观察到试验片被压头38按压的情形、压头38的前端部的状态(有无异物的附着、有无缺损等)。但是，在由摄像单元72进行的摄像在足够明亮的环境下进行的情况下，也可以省略光源74。

[0058] 另外，构成试验装置2的各构成要素与控制试验装置2的动作的控制部(未图示)连接。例如，支承台移动机构14、载荷计测器32、移动机构40、空气提供单元54、碎片排出单元62、摄像单元72、光源74等的动作由控制部进行控制。

[0059] 通过使用上述试验装置2，能够进行试验片的3点弯曲试验。通过该3点弯曲试验来测定试验片的弯曲强度(抗弯强度)。以下，对测定试验片的强度时的试验装置2的动作例进行说明。

[0060] 图4是示出试验片11被支承单元6支承的状态下的试验装置2的剖视图。如图4所示，压头38在一对支承部8b的上方以与一对支承部8b之间的区域(间隙10)重叠的方式配置。另外，压头38以其前端(下端)沿着支承部8b的长度方向(X轴方向)的方式配置。

[0061] 在测定试验片11的强度时，首先，通过支承台移动机构14(参照图2)调整一对支承台8在Y轴方向上的位置。一对支承台8的位置根据试验片11的尺寸等进行调整，以形成适当宽度的间隙10。然后，在一对支承台8上配置试验片11。此时，试验片11以两端部由一对支承台8支承，中央部与间隙10重叠的方式配置。

[0062] 另外，在将试验片11配置在一对支承台8上时，若试验片11的下表面侧与支承部8b接触，则有时因配置时的冲击而损伤试验片11的下表面侧。在该情况下，试验片11的强度发生变化，有时难以在同一条件下测定多个试验片11的强度。

[0063] 这里，在本实施方式中，在支承台8的上表面8a侧设置有由柔软的材料构成的接触部件12，接触部件12的接触面12a位于比支承部8b的上端靠上方的位置。因此，当将试验片11配置在一对支承台8上时，试验片11不会与支承部8b接触而与接触部件12的接触面12a接触，从而由接触面12a支承。由此，能够防止在配置试验片时试验片11的下表面侧与支承部
8b接触而损伤，从而抑制试验片11的强度的变化。

[0064] 接下来，通过移动机构40(参照图3)使按压单元26下降。当使按压单元26下降时，压头38的前端与试验片11的上表面侧接触，试验片11被压头38按压。另外，通过载荷计测器32(参照图3)测定因按压试验片11而施加在压头38上的载荷(Z轴方向的力)。

[0065] 当使按压单元26进一步下降时，试验片11被压头38进一步按压，支承试验片11的接触部件12变形，并且试验片11挠曲。其结果是，试验片11的下表面侧与支承台8的支承部8b接触。另外，此时，根据接触部件12的柔软性，有时仅产生接触部件12的变形而不产生试验片11的挠曲。

[0066] 图5是示出试验片11与支承台8的支承部8b接触的状态下的试验装置2的剖视图。当试验片11与一对支承部8b接触时，试验片11被一对支承部8b支承，施加在按压试验片11的压头38上的载荷增大。

[0067] 当使按压单元26进一步下降时，试验片11在被一对支承部8b支承的状态下被压头38进一步按压，从而使试验片11产生挠曲。而且，当从压头38施加给试验片11的按压力超过规定的值时，试验片11被破坏。

[0068] 图6是示出试验片11被破坏的状态下的试验装置2的剖视图。当试验片11被破坏时，由载荷计测器32测定出的载荷从最大值减小至零。因此，能够根据由载荷计测器32测定出的载荷的值的变化，检测出试验片11被破坏的时机。另外，由载荷计测器32测定出的载荷的最大值与试验片11的强度对应。

[0069] 具体而言，根据施加在压头38上的载荷的最大值、一对支承部8b的上端间的距离、试验片11的尺寸，计算出试验片11的弯曲应力值。若将对按压试验片11的压头38施加的载荷的最大值设为W【N】，将一对支承部8b的上端间的距离设为L【mm】，将试验片11的宽度(试验片11在与连结一对支承部8b的直线垂直的方向(X轴方向)上的长度)设为b【mm】，将试验片11的厚度设为h【mm】时，试验片11的弯曲应力值σ用σ＝3WL/2bh2表示。

[0070] 当试验片11被破坏时，试验片11的碎片11a飞散。这里，当试验片11被压头38按压时，如图6所示，上部容器52以覆盖试验片11和支承单元6的上侧的方式被定位。其结果是，能够防止试验片11的碎片11a向试验装置2的外部飞散。

[0071] 如上所述，由于利用上部容器52来防止碎片11a飞散，因此在进行试验片11的强度的试验时，试验装置2的操作员能够省去护目镜等保护器具的佩戴。由此，能够防止由保护器具的佩戴引起的试验装置2的构成要素(压头38等)、试验片11的视认性的降低。

[0072] 另外，当利用压头38按压试验片11时，异物(试验片11的碎片11a等)有时会附着在压头38上。由于该异物有时会对试验的精度产生影响，因此优选将其去除。因此，优选在进行试验片11的试验后，通过空气提供单元54向压头38吹送空气，去除附着在压头38上的异物。

[0073] 具体而言，打开空气提供单元54的阀58，将从空气提供源60提供的空气从喷嘴56的前端56a朝向压头38的前端部的侧面喷射。由此，附着在压头38的前端部的异物被吹走而被去除。另外，使用空气提供单元54除去异物的时机没有限制。例如，在一个试验片11的试验结束后到进行下一个试验片11的试验为止的期间，根据需要来实施异物的去除。

[0074] 另外，朝向压头38的前端部喷射的空气在上部容器52的内部流动，还会被吹到一对支承台8上。其结果是，附着在支承部8b或接触部件12的接触面12a上的异物(试验片11的碎片11a等)被空气吹走而被去除。由此，在进行下一个试验时，能够防止异物与试验片11的下表面侧接触而损伤试验片11。

[0075] 另外，当喷嘴56的前端56a朝向支承台8的上表面8a配置时，从喷嘴56喷射的空气被剧烈地吹向支承台8的上表面8a侧。在该情况下，附着在支承部8b或接触部件12上的异物被空气吹走而在上部容器52的内部扬起之后，有时会再次附着于支承部8b或接触部件12。因此，异物难以从支承台8的上表面8a侧被适当地去除。

[0076] 另一方面，在本实施方式的试验装置2中，由于喷嘴56的前端56a朝向压头38的前端部的侧面开口，因此吹向支承台8的上表面8a的空气的势头被适度地减弱。由此，从支承台8的上表面8a侧适当地去除异物。

[0077] 若重复进行试验片11的试验或空气提供单元54对异物的去除，则试验片11的碎片11a累积在下部容器4的内部。因此，在本实施方式中，使用碎片排出单元62(参照图1)回收累积在下部容器4的内部的碎片11a。

[0078] 具体而言，打开碎片排出单元62的阀66，从设置在下部容器4的开口部4b的底部的碎片排出口4d吸引累积在开口部4b的内部的碎片11a。被吸引的碎片11a通过碎片排出路64而被回收到碎片回收部70中。这样，若使用碎片排出单元62，则无需通过手动作业来清扫下部容器4的开口部4b的内部，能够快速地去除碎片11a。

[0079] 另外，在试验装置2中，上部容器52形成得比下部容器4的开口部4b小，另外，在上部容器52形成有供压头38插入的压头插入孔52d等。因此，即使使上部容器52朝向下部容器4下降，下部容器4的开口部4b也不会被上部容器52密闭。由此，在从碎片排出口4d吸引试验片11的碎片11a时，外部气体容易被取入到开口部4b中，能够顺利地进行试验片11的碎片
11a的吸引。

[0080] 如上所述，在本实施方式的试验装置2中，在利用压头38按压由一对支承部8b支承的试验片11时，上部容器52被定位成覆盖试验片11。由此，防止了在试验片11被压头38按压而被破坏时，试验片11的碎片11a向试验装置2的外部飞散的情况。

[0081] 如上所述，由于利用上部容器52来防止碎片11a飞散，因此在进行试验片11的强度的试验时，试验装置2的操作员能够省去护目镜等保护器具的佩戴。其结果是，能够防止由保护器具的佩戴引起的试验装置2的构成要素(压头38等)、试验片11的视认性的降低，从而简单地进行试验片11的强度的试验。

[0082] 另外，在上述中，对试验装置2通过3点弯曲试验测定试验片11的强度的例子进行了说明，但可以适当变更由试验装置2进行的试验的内容。例如，试验装置2也可以通过球抗弯试验或4点弯曲试验来进行试验片11的强度的试验。

[0083] 在通过试验装置2进行球抗弯试验的情况下，试验装置2具有按压试验片11的球状的压头。通过使该压头与试验片11的规定的点接触而对试验片11进行按压。另外，在通过试验装置2进行4点弯曲试验的情况下，试验装置2具有以沿着一对支承部8b(参照图2)的方式配置的一对压头。通过使该一对压头与试验片的规定的区域接触而对试验片11进行按压。

[0084] 即使在进行上述球抗弯试验或4点弯曲试验的情况下，试验装置2的上部容器52也被定位成在压头按压试验片11时覆盖试验片11。因此，防止了在试验片11被破坏时产生的碎片11a的飞散。

[0085] 此外，只要不脱离本发明的目的的范围，上述实施方式的构造、方法等可以适当变更来实施。