(57)【要約】【課題】検査時にチャックトップ１１の外周近傍に偏荷重が作用してもチャックトップ１１を常に水平に保持し、ひいては検査の信頼性を高めることができる被検査体の載置機構を提供する。【解決手段】本発明の被検査体の載置機構１０は、ウエハを載置するチャックトップ１１と、このチャックトップ１１を正逆回転可能に支持する支持台１２と、この支持台１２上でチャックトップ１１を正逆回転させるθ回転駆動機構１３と、支持台１２に対してチャックトップ１１を昇降案内する昇降案内機構１６と、を備え、且つ、支持台１２は、チャックトップ１１を支持台１２上に真空力により吸着固定するための真空排気路１４Ｂを有する真空吸着部１４と、チャックトップ１１を圧縮気体により支持台１２から浮上させ、あるいは圧縮気体を解除してチャックトップ１１を支持台１２上に着地させる気体供給部１５を有する昇降機構と、を備えている。【選択図】図１
2010074183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体を載置する載置台と、この載置台を正逆回転可能に支持する支持台と、
この支持台上で上記載置台を正逆回転させる回転駆動機構と、上記支持台に対して上記載置台を昇降案内する昇降案内機構と、を備え、且つ、
上記支持台は、上記載置台を支持台上に真空力により吸着固定するための真空排気路を有する真空吸着機構と、
上記載置台を圧縮気体により上記支持台から浮上させ、また、上記圧縮気体を解除して上記載置台を上記支持台上に着地させるための昇降機構と、を備えた
ことを特徴とする被検査体の載置機構。
【請求項２】
上記真空吸着機構は、上記支持台上面に設けられ且つ上記載置台下面と接触して上記支持台と上記載置台との間に密閉空間を作る突起壁部と、上記支持台上面で且つ上記突起壁部に囲まれた内側で開口する真空排気路と、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の被検査体の載置機構。
【請求項３】
上記昇降機構は、上記支持台上面に形成された突起部と、この突起部において開口する気体供給部と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の被検査体の載置機構。
【請求項４】
上記真空吸着機構と上記昇降機構は、それぞれ上記支持台の周方向に等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の被検査体の載置機構。
【請求項５】
上記昇降案内機構は、上記載置台及び上記支持台のうちの一つに正逆回転自在に軸支されたスプライン軸と、上記載置台及び上記支持台のうちの他の一つに固定され且つ上記スプライン軸に噛み合った状態で昇降する係合部材と、を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の被検査体の載置機構。
【請求項６】
上記回転駆動機構は、
移動体と、
上記載置台の側方において、モータの駆動力により上記移動体を直進移動させるボールネジを有する直進駆動機構と、
上記移動体を直進方向へ案内するためのガイドレールを有する直進ガイド機構と、
上記移動体と上記載置台とを連結し且つ上記移動体の直進移動を上記載置台の回転動に変換するリンク機構と、を備えた
ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の被検査体の載置機構。
【請求項７】
上記移動体は、その内部に上記ボールネジに螺合する溝が形成された貫通孔を有し、
上記リンク機構は、その両端がそれぞれ上記載置台側と上記移動体側に連結されていることを特徴とする請求項６に記載の被検査体の載置機構。
【請求項８】
上記移動体は、その内部に上記ボールネジに螺合する溝が形成された貫通孔を有し、
上記リンク機構は、上記載置台側に一端が連結されたスプライン軸と、このスプライン軸の他端に一端が連結されたリンクと、このリンクの他端に連結され且つ上記移動体に立設された支持軸と、を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の被検査体の載置機構。
【請求項９】
上記ガイドレールは、上記移動体の下部と係合するＬＭガイドであることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の被検査体の載置機構。
【請求項１０】
上記回転駆動機構は、
移動体と、
上記載置台の側方において、モータの駆動力により上記移動体を直進移動させるボールネジを有する直進駆動機構と、
上記移動体と上記載置台とを連結し且つ上記移動体の直進移動を上記載置台の回転動に変換するリンク機構と、を備え、
上記リンク機構は、
上記移動体の側面に、これと直交する方向に形成された係合溝と、
上記移動体の係合溝に遊嵌し且つ上記載置台から水平方向に延設された係合突起と、
上記係合溝の両側面にそれぞれ設けられ且つ上記係合溝において上記係合突起を弾力的に挟持するローラ及びバネと、を有する
ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の被検査体の載置機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ等の被検査体の載置機構に関し、更に詳しくは、被検査体の検査時に、プローブ針の検査位置からの位置ズレをより確実に防止することができる回転駆動機構及び被検査体の載置機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のプローブ装置は、通常、図７、図８に示すように、ウエハＷを搬送すると共にウエハＷをプリアライメントするローダ室１と、このローダ室１からウエハＷを受け取ってその電気的特性検査を行うプローバ室２とを備えて構成されている。図８に示すようにローダ室１には搬送機構であるピンセット３及びサブチャック４が配設され、ピンセット３でウエハＷを搬送する間にサブチャック４においてオリエンテーションフラットあるいはノッッチを基準にしてウエハＷをプリアライメントする。また、プローバ室２にはメインチャック５及び上下カメラを有するアライメント機構６が配設され、ウエハＷを載置したメインチャック５がＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向で移動しながらアライメント機構６によりウエハＷとプローブカード７のプローブ針７Ａとのアライメントを行う。そして、アライメント後のメインチャック５上のウエハＷとプローブ針７Ａとを電気的に接触させ、テストヘッドＴを介してウエハＷの検査を行う。また、メインチャック５には温度調整機構が内蔵され、この温度調整機構を用いてウエハＷの温度を例えば−５０℃から＋１６０℃の広い範囲で温度設定し、ウエハＷの常温検査は勿論のこと、低温検査及び高温検査を行える。
【０００３】
従って、ウエハＷの電気的特性検査を行う時には、温度調整機構により検査温度に設定したメインチャック５上にウエハＷを載置し、アライメント機構６を用いてウエハＷとプローブ針７Ａとをアライメントした後、メインチャック５をＸ、Ｙ及びＺ方向で移動させてウエハＷの電極パッドとプローブ針７Ａとを電気的に接触させ、テストヘッドＴを介してウエハＷの電気的特性検査を行う。尚、プローブカード７はプローバ室２の天面を形成するヘッドプレート８に対して着脱可能に取り付けられている。
【０００４】
ところで、上記メインチャック５は、例えば図９に示すように、チャックトップ５Ａと、チャックトップ５Ａを支持する支持台５Ｂと、チャックトップ５Ａと支持台５Ｂ間に設けられたクロスローラを有するリング状のベアリング５Ｃとを備え、例えば図１０、図１１に示すθ回転駆動機構によってチャックトップ５Ａが支持台５Ｂ上でベアリング５Ｃを介してθ方向に正逆回転する。図１０、図１１に示すθ回転駆動機構８、９はメインチャック５のチャックトップ５Ａに対して連結され、検査時にθ方向で正逆回転可能になっている。
【０００５】
図１０のθ回転駆動機構８は、モータ８Ａと、モータ８Ａに連結されたボールネジ８Ｂと、ボールネジ８Ｂと螺合するナット８Ｃと、ナット８Ｃとチャックトップ５Ａ間をたすき掛け状態で連結するベルト８Ｄとを有し、ナット８Ｃの移動によりベルト８Ｄを介してチャックトップ５Ａが矢印θ１方向で正逆回転する。
【０００６】
また、図１１のθ回転駆動機構９は、モータ９Ａと、モータ９Ａに連結されたボールネジ９Ｂと、ボールネジ９Ｂと螺合し且つチャックトップ５Ａに連結されたナット９Ｃと、ボールネジ９Ｂを矢印θ２方向で揺動自在に支持する支持体９Ｄとを有し、ナット９Ｃの移動によりチャックトップ５Ａが矢印θ１方向で正逆回転すると共にボールネジ８Ｂが矢印θ２方向に揺動する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ウエハのチップが超微細化して電極パッド間のピッチが狭くなることと相俟ってチップの同測数が増えてプローブ針７Ａの本数が急激に増えるため、ウエハに対する針圧が急激に大きくなり、特にウエハＷの外周近傍にあるチップを検査する時には、例えば図９に矢印で示すように数ｋｇという大きな針圧が偏荷重としてチャックトップ５Ａに作用する。しかも、リング状のベアリング５Ｃの外径はチャックトップ５Ａ及び支持台５Ｂそれぞれの外径よりもかなり小径であることが一般的で、リング状のベアリング５Ｃの外側には隙間が介在するため、チャックトップ５Ａに掛かる偏荷重によりベアリング５Ｃが僅かではあるが塑性変形を生じ、ひいてはチャックトップ５Ａが一点鎖線で誇張して示すように傾斜するため、プローブ針７Ａがアライメント位置から位置ズレし、検査の信頼性が低下するという課題があった。更に、ウエハサイズが大口径化すると、メインチャック５の中心から作用点までの距離が従来にも増して長くなるため、メインチャック５の傾斜が益々顕著になって複数のプローブ針７Ａ間の針圧のバラツキが顕著になり、場合によってはウエハＷと接触しないプローブ針７Ａが生じるなどして検査の信頼性が著しく低下する虞がある。
【０００８】
また、図１０、図１１に示す従来のθ回転駆動機構にも課題のあることが判った。即ち、図１０に示すθ回転駆動機構８はベルト８Ｄを介してチャックトップ５Ａと連結されているため、チャックトップ５Ａのθ１方向の剛性が弱く、メインチャック５Ａがオーバードライブし、ウエハとプローブ針とのコンタクト時にチャックトップ５Ａに偏荷重が掛かると僅かではあるがチャックトップ５Ａがθ方向へ回転して位置ズレを生じ、検査の信頼性を低下させるという課題があった。また、図１１に示すθ回転駆動機構９はボールネジ９Ｂが支持体９Ｄを中心にθ２方向に揺動する構造になっているため、やはりθ２方向の剛性が弱く、しかもボールネジ９Ｂが揺動するスペースが余分に必要となるという課題があった。特に、チップの超微細化、ウエハの大口径化が急激に進む現在、このような課題は早急に解決すべきものである。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、検査時にチャックトップ（載置台）の外周近傍に偏荷重が作用しても載置台を常に水平に保持し、ひいては検査の信頼性を高めることができる被検査体の載置機構を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の被検査体の載置機構は、被検査体を載置する載置台と、この載置台を正逆回転可能に支持する支持台と、この支持台上で上記載置台を正逆回転させる回転駆動機構と、上記支持台に対して上記載置台を昇降案内する昇降案内機構と、を備え、且つ、上記支持台は、上記載置台を支持台上に真空力により吸着固定するための真空排気路を有する真空吸着機構と、上記載置台を圧縮気体により上記支持台から浮上させ、また、上記圧縮気体を解除して上記載置台を上記支持台上に着地させるための昇降機構と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載の被検査体の載置機構は、請求項１に記載の発明において、上記真空吸着機構は、上記支持台上面に設けられ且つ上記載置台下面と接触して上記支持台と上記載置台との間に密閉空間を作る突起壁部と、上記支持台上面で且つ上記突起壁部に囲まれた内側で開口する真空排気路と、を有することを特徴とするものである。
ことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の被検査体の載置機構は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記昇降機構は、上記支持台上面に形成された突起部と、この突起部において開口する気体供給部と、を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載の被検査体の載置機構は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記真空吸着機構と上記昇降機構は、それぞれ上記支持台の周方向に等間隔に配置されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項５に記載の被検査体の載置機構は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、上記昇降案内機構は、上記載置台及び上記支持台のうちの一つに正逆回転自在に軸支されたスプライン軸と、上記載置台及び上記支持台のうちの他の一つに固定され且つ上記スプライン軸に噛み合った状態で昇降する係合部材と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項６に記載の被検査体の載置機構は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、上記回転駆動機構は、移動体と、上記載置台の側方において、モータの駆動力により上記移動体を直進移動させるボールネジを有する直進駆動機構と、上記移動体を直進方向へ案内するためのガイドレールを有する直進ガイド機構と、上記移動体と上記載置台とを連結し且つ上記移動体の直進移動を上記載置台の回転動に変換するリンク機構と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項７に記載の被検査体の載置機構は、請求項６に記載の発明において、上記移動体は、その内部に上記ボールネジに螺合する溝が形成された貫通孔を有し、上記リンク機構は、その両端がそれぞれ上記載置台側と上記移動体側に連結されていることを特徴とする被検査体の載置機構。
【００１７】
また、本発明の請求項８に記載の被検査体の載置機構は、請求項６に記載の発明において、上記移動体は、その内部に上記ボールネジに螺合する溝が形成された貫通孔を有し、上記リンク機構は、上記載置台側に一端が連結されたスプライン軸と、このスプライン軸の他端に一端が連結されたリンクと、このリンクの他端に連結され且つ上記移動体に立設された支持軸と、を有することを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の請求項９に記載の被検査体の載置機構は、請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の発明において、上記ガイドレールは、上記移動体の下部と係合するＬＭガイドであることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項１０に記載の被検査体の載置機構は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、上記回転駆動機構は、移動体と、上記載置台の側方において、モータの駆動力により上記移動体を直進移動させるボールネジを有する直進駆動機構と、上記移動体と上記載置台とを連結し且つ上記移動体の直進移動を上記載置台の回転動に変換するリンク機構と、を備え、上記リンク機構は、上記移動体の側面に、これと直交する方向に形成された係合溝と、上記移動体の係合溝に遊嵌し且つ上記載置台から水平方向に延設された係合突起と、上記係合溝の両側面にそれぞれ設けられ且つ上記係合溝において上記係合突起を弾力的に挟持するローラ及びバネと、を有するものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、検査時に載置台の外周近傍に偏荷重が作用しても載置台を常に水平に保持し、ひいては検査の信頼性を高めることができる被検査体の載置機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の被検査体の載置機構の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１に示す被検査体の載置機構の断面図である。
【図３】本発明の被検査体の載置機構の他の実施形態の要部を示す断面図である。
【図４】本発明の被検査体の載置機構に用いられる回転駆動機構を示す平面図である。
【図５】図４示す回転駆動機構の側面図である。
【図６】図４に示す回転駆動機構を適用した本発明の被検査体の載置機構の一実施形態の要部を示す断面図である。
【図７】従来のプローブ装置を示す図で、プローバ室の正面を破断して示す正面図である。
【図８】図７に示すプローブ装置の平面図である。
【図９】図７に示すプローブ装置の載置機構の一部を示す断面図である。
【図１０】従来の回転駆動機構の一例を示す平面図である。
【図１１】従来の回転駆動機構の他の例を拡大して示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図１〜図６に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態の被検査体の載置機構（以下、単に「載置機構」と称す。）１０は例えば図１、図２に示すように構成され、前述したプローブ装置の他、ウエハの電気的特性検査を行う各種の検査装置に適用することができる。そこで、以下では本実施形態の載置機構についてのみ説明し、検査装置全体の説明は省略する。
【００２３】
本実施形態の載置機構１０は、図１、図２に示すように、ウエハを載置する載置台（以下、「チャックトップ」と称す。）１１と、このチャックトップ１１を正逆回転可能に支持する支持台１２と、この支持台１２上でチャックトップ１１をθ方向に正逆回転させるθ回転駆動機構１３とを備え、検査装置のプローバ室内においてＸ−Ｙガイドレール（図示せず）に従って往復移動すると共に上下方向に昇降するようになっている。チャックトップ１１は、例えば、同一外径に形成された上下二枚のアルミニウム製のプレート１１１、１１２と、これら両者間に介装されたセラミックス製のリングプレート１１３とからなり、これら三者が一体化した構造になっている。リングプレート１１３は、上下二枚のプレート１１１、１１２間の熱伝導を遮断し、チャックトップ１１から支持台１２への熱移動を極力防止する断熱材として構成されている。このリングプレート１１３は、外径がプレート１１１、１１２と同一大きさに形成され、内径が後述する昇降案内機構の一部を収納する空間を作る大きさに形成されている。支持台１２は支持プレート１２１と、この支持プレート１２１と軸芯を共有する筒体１２２とからなっている。
【００２４】
而して、上記支持台１２には、チャックトップ１１を支持台１２上面に吸着固定する真空吸着部１４が設けられていると共にこの真空吸着部１４による真空吸着を解除した時に空気を供給してチャックチップ１１を支持台１２から浮上させる気体供給部１５が設けられている。真空吸着部１４と気体供給部１５は、図１に示すように、例えば支持台１２上面の外周近傍に周方向全周に渡って交互に３箇所ずつ配置されている。
【００２５】
上記真空吸着部１４は、図１、図２に示すように、支持台１２上面に略扇形を作るように形成された無端状の突起壁部１４Ａと、この突起壁部１４Ａの内側中央部で開口する真空排気路１４Ｂとを有し、真空排気路１４Ｂには図示しない真空配管を介して図示しない真空排気装置に接続されている。突起壁部１４Ａは上端がチャックトップ１１と接触して密閉空間を作り、真空排気路１４Ｂから真空引きをした時に密閉空間が減圧空間になるように形成されている。また、気体供給部１５は、支持台１２上面に突起壁部１４と同一高さで突起壁部１４Ａと同一外形に形成された突起平面部１５Ａと、この突起平面部１５Ａにおいて開口する圧縮空気供給用の給気路１５Ｂとを有し、給気路１５Ｂには図示しない空気配管を介して図示しない圧縮空気の供給源に接続されている。この突起平面部１５Ａには略十字状の極めて浅い溝１５Ｃが形成され、溝１５Ｃの交差部で給気路１５Ｂが開口し、給気路１５Ｂから吐出する圧縮空気が十字状の溝１５Ｃを流れ、この部分の空気圧でトップチャック１１を浮上させるようにしてある。
【００２６】
従って、ウエハのアライメントを行う場合には真空吸着部１４の真空吸着を解除した後、気体供給部１５から空気を吐出すると、この時の空気圧でチャックトップ１１が支持台１２から浮上する。この間に、θ回転駆動機構１３が駆動してトップチャック１１がθ方向に正逆回転してθ方向のアライメントが行われる。その後、気体供給部１５からの空気の供給を止めると同時に真空吸着部１４の真空排気路１４Ｂから真空引きすると、チャックトップ１１が突起壁部１４Ａ及び突起平面部１５Ａに着地し支持台１２上で吸着固定される。このようにチャックトップ１１が浮上回転方式になっているため、チャックトップ１１には摺動部分がなくパーティクルを発生することがない。
【００２７】
また、図２に示すように上記チャックトップ１１と支持台１２間には昇降案内機構１６が設けられ、真空吸着部１４と気体供給部１５が交互に働くとチャックトップ１１が昇降案内機構１６に従って昇降するようにしてある。この昇降案内機構１６は、同図に示すように、支持台１２の下面に取り付けられたアンギュラベアリング１６Ａと、このアンギュラベアリング１６Ａで下端部が回転自在に軸支されたスプライン軸１６Ｂと、このスプライン軸１６Ｂと係合するようにチャックトップ１１のプレート１１２の中心に固定された係合部材１６Ｃとを備えている。係合部材１６Ｃは内面にスプライン軸１６Ｂと係合するスプライン直動ガイドを有し、上端がチャックトップ１１のプレート１１２の中心に配置されたフランジ１６Ｄを介して固定されている。従って、チャックトップ１１が昇降する時には、チャックトップ１１が係合部材１６Ｃを介してスプライン軸１６Ｂに従って垂直方向に昇降する。
【００２８】
上記θ回転駆動機構１３は、例えば図１、図２に示すように、プローバ室内に固定されたモータ１３Ａで正逆回転するボールネジ１３Ｂと、このボールネジ１３Ｂが螺合するナット１３Ｃと、このナット１３Ｃにボールネジ１３Ｂと直交するように切り欠かれた係合溝１３Ｄに対して遊嵌し且つチャックトップ１１の外周面から水平方向に延設された係合突起１３Ｅとを備えている。また、係合溝１３Ｄの一側面にはローラ１３Ｆが回転自在に軸支され、その他側面にはバネ１３Ｇが装着され、ローラ１３Ｆとバネ１３Ｇとで係合突起１３Ｅを弾力的に挟持している。従って、モータ１３Ａが駆動してボールネジ１３Ｂが正逆回転すると、ナット１３Ｃがボールネジ１３Ｂに従って往復移動し、ひいてはチャックトップ１１が係合突起１３Ｅを介してθ方向で所定の角度範囲（例えば±７〜８°）で正逆回転し、ウエハのアライメントを行う。
【００２９】
次に、動作について説明する。プローバ室（図示せず）内の載置機構１０でプリアライメントされたウエハをチャックトップ１１上で受け取ると、載置機構１０がＸ、Ｙ方向に移動する間にアライメント機構（図示せず）を介してウエハのＸ、Ｙ方向のアライメントを行うと共に、チャックトップ１１がθ回転駆動機構１３を介してθ方向に正逆回転してウエハのθ方向のアライメントを行う。
【００３０】
θ方向のアライメントを行う場合には、まず、３箇所の気体供給部１５から圧縮空気を吐出すると、圧縮空気によってチャックトップ１１が持ち上げられるが、この際、チャックトップ１１は昇降案内機構１６のスプライン軸１６Ｂ及び係合部材１６Ｃを介して垂直方向に所定距離だけ上昇し支持台１２から浮上する。この状態でθ回転駆動機構１６が駆動すると、チャックトップ１１がθ方向に正逆回転し、θ方向にアライメントが行われる。θ方向のアライメントが終了すると、空気の供給が止まってチャックトップ１１が昇降案内機構１６を介して垂直方向に下降し、チャックトップ１１の下面が真空吸着部１４の突起壁部１４Ａ及び空気吐出部１５の突起平面部１５Ａと接触する。突起壁部１４Ａと突起平面部１５Ａは精密に同一高さに形成されているため、チャックトップ１１は水平状態で突起壁部１４Ａと突起平面部１５Ａ上に着地し、真空吸着部１４の突起壁部１４Ａの内側に密閉空間を形成する。引き続き、真空吸着部１４の真空排気路１４Ｂから空気が排気されると、密閉空間が減圧されてチャックトップ１１を支持台１２の真空吸着部１４の突起壁部１４Ａに対して固定し、チャックトップ１１のθ方向のアライメントが終了する。
【００３１】
θ方向のアライメント終了後、載置機構１０が垂直上方にオーバードライブしプローブ針がウエハの外周近傍に接触し、大きな針圧が作用しても真空吸着部１４の突起壁部１４Ａはいずれも支持台１２の外周近傍に位置するため、トップチャック１１が常に水平を保持し、従来のようにプローブ針がアライメント位置からずれることがなく、アライメント位置で信頼性のある安定した検査を行うことができる。
【００３２】
以上説明したように本実施形態によれば、支持台１２に真空吸着部１４及び気体供給部１５を支持台１２上面の外周近傍に周方向等間隔を空けて交互に設けると共に、チャックトップ１１と支持台１２間にチャックトップ１１を昇降案内する昇降案内機構１６を設け、真空吸着時にチャックトップ１１が真空吸着部１４と気体供給部１５に同時に着地するようにしたため、ウエハの外周縁部に針圧が偏荷重として作用しても、真空吸着部１４及び気体供給部１５によってチャックトップ１１を常に水平に保持することができ、プローブ針のアライメント位置から位置ズレを防止し、ひいては検査の信頼性を高めることができる。また、回転チャックトップ１１がθ方向に正逆回転する際にチャックトップ１１が支持台１２から浮上した状態で回転し、しかも摺動部分であるアンギュラベアリング１６Ａが筒体１２２内にあるため、従来のような発塵がなく、パーティクルが軽減された環境下で検査を行うことができ、パーティクルによるウエハの汚染を抑制することができる。
【００３３】
また、図３は本発明の他の実施形態の要部を示す断面図である。本実施形態の載置機構２０は、昇降案内機構２６の構造を異にする以外は上記実施形態の載置機構１０と同様に構成されている。そこで、昇降案内機構２６について説明する。この昇降案内機構２０は、図３に示すように、チャックトップ２１のプレート２１２上面に取り付けられたアンギュラベアリング２６Ａと、このアンギュラベアリング２６Ａで上端部が回転自在に軸支されたスプライン軸２６Ｂと、このスプライン軸２６Ｂの複数のキーと噛み合うように支持台２２の中心に固定された係合部材２６Ｃとを備えている。係合部材２６Ｃとスプライン軸２６Ｂは上記実施形態と同様に構成されている。また、スプライン軸２６Ｂの下端には球体部２６Ｄが形成され、この球体部２６Ｄが支持台２２の下面に取り付けられた位置決め部材２６Ｅの逆円錐状の凹部２６Ｆに接触するようにしてある。
【００３４】
従って、チャックトップ２１が上昇する時にはチャックトップ２１がスプライン軸２６Ｂを介して係合部材２６Ｃに従って垂直方向に上昇し、チャックトップ２１が下降する時にはチャックトップ２１がスプライン軸２６Ｂを介して係合部材２６Ｃに従って垂直方向に上昇するようにしてある。更に、チャックトップ２１が下降する時にはスプライン軸２６Ｂの下端の球体部２６Ｄが位置決め部材２６Ｅの凹部２６Ｆに案内されてチャックトップ２１が確実に軸芯に位置決めされる。
【００３５】
図４〜図６は本発明の回転駆動機構を適用した載置機構を示す図である。本実施形態の載置機構１０は、図４〜図６に示すように、チャックトップ１１、支持台１２、昇降案内機構１６及びθ回転駆動機構１８とを備え、θ回転駆動機構１８を除き、図１、図２に示す載置機構に準じて構成されている。上記支持台１２は図６に示すようにθテーブル１２Ａ及びベースプレート１２Ｂからなっている。尚、図示してないが支持台１２には前述した真空吸着部及び気体供給部が設けられている。また、図６に示すように上記支持台１２の中央には孔１２Ｃが形成され、この孔１２Ｃのやや下方にプレートセンタ１９が水平に設けられている、このプレートセンタ１９上にはアライメント時にチャックトップ１１が支持台１２上で垂直方向に案内する昇降案内機構１６が設けられ、この昇降案内機構１６を介してチャックトップ１１が支持台１２上において僅かな距離を垂直に昇降する。この昇降案内機構１６は、例えば図６に示すように、プレートセンタ１９上の中央に設けられたアンギュラベアリング１６Ａ、スプライン軸１６Ｂ及び係合部材１６Ｃを有し、θ方向のアライメント時にチャックトップ１１が昇降する際に、スプライン軸１６Ｂが係合部材１６Ｃのスプライン直動ガイドに従って垂直方向に昇降案内することでチャックトップ１１を支持台１２上で昇降する。
【００３６】
而して、上記θ回転駆動機構１８は、例えば図４〜図６に示すように、チャックトップ１１の側方に併設された直進駆動機構１８１と、この直進駆動機構 １８１を介して直進移動する移動体１８２と、この移動体１８２を直進方向へ案内する直進ガイド機構１８３と、この直進ガイド機構１８３に従って移動する移動体１８２とチャックトップ１１を連結するリンク機構１８４とを備え、移動体１８２の移動距離、即ちチャックトップ１１の回転角度を直進駆動機構１８１のモータ１８１Ａに付設されたエンコーダ１８５及び図示しない制御装置を介して高精度に制御する。
【００３７】
上記直進駆動機構１８１は、チャックトップ１１側に固定されたモータ１８１Ａと、このモータ１８１Ａに連結されたボールネジ１８１Ｂとを備え、常に一定の姿勢を維持している。このボールネジ１８１Ｂには移動体１８２（即ちナット１８２）が螺合し、モータ１８１Ａの正逆回転でナット１８２がボールネジ１８１Ｂを介して図４、図５に矢印で示すように左右に直進する。しかも、エンコーダ１８５によってモータ１８１Ａの回転数、換言すればボールネジ１８１Ｂの回転数を高精度に検出することにより、ナット１８２の移動距離、ひいてはチャックトップ１１の回転角度を高精度に制御することができる。
【００３８】
上記直進ガイド機構１８３は、図４〜図６に示すように、ボールネジ１８１Ｂの真下でこれに平行に配置されたＬＭガイドからなるガイドレール１８３Ａと、このガイドレール１８３Ａを支持するようにモータ１８１Ａに固定された略Ｌ字状の支持体１８３Ｂとを備えている。ガイドレール１８３Ａにはナット１８２が下面で係合し、ガイドレール１８３Ａを介してボールネジ１８１Ｂに従って直進するナット１８２の剛性が向上し、ひいてはリンク機構１８４の動作精度が向上している。
【００３９】
上記リンク機構１８４は、図４、図５に示すように、チャックトップ１１の周面に固定された係合部１８４Ａに対して下端でスプライン結合したスプライン軸１８４Ｂと、このスプライン軸１８４Ｂの上端に対して一端で連結されたリンク１８４Ｃと、このリンク１８４Ｃの他端に対して上端で連結され且つナット１８２の上面に立設された支持軸１８４Ｄとを備えている。リンク１８４Ｃの連結部には例えば軸受（図示せず）が内蔵されている。リンク１８４Ｃの一端の軸受ではスプライン軸１８４Ｂの上端が回転自在に軸支され、その他端の軸受では支持軸１８４Ｄが回転自在に軸支されている。チャックトップ１１は、係合部１８４Ａのスプライン軸１８４Ｂとのスプライン結合部を介して支持台１２上で昇降する。
【００４０】
従って、ウエハのアライメント時にチャックトップ１１が浮上すると共に直進駆動機構１８１が駆動すると、直進駆動機構１８１は揺動することなくナット１８２がボールネジ１８１Ｂ及びガイドレール１８３Ａを介して左右に往復運動を行い、これに伴って図４、図５の矢印で示すようにチャックトップ１１がリンク機構１８４を介してθ方向で所定の角度範囲（例えば±７〜８°）だけ正逆回転してウエハのアライメントを行うことができる。
【００４１】
次に、動作について説明する。プローバ室（図示せず）内で載置機構１０がプリアライメントされたウエハをチャックトップ１１上で受け取ると、載置機構１０がＸ、Ｙ方向に移動する間にアライメント機構（図示せず）を介してウエハのＸ、Ｙ方向のアライメントを行うと共にチャックトップ１１がθ回転駆動機構１８を介してθ方向に正逆回転してウエハのθ方向のアライメントを行う。
【００４２】
θ方向のアライメントを行う際には、チャックトップ１１の昇降機構が駆動すると、チャックトップ１１は昇降案内機構１６のスプライン軸１６Ｂ及び係合部材１６Ｃを介して図５の実線位置から一点鎖線位置位置まで上昇して支持台１２から浮上すると共に係合部１８４Ａがリンク機構１８４とのスプライン結合において上昇する。この状態でθ回転駆動機構１８が駆動する。
【００４３】
θ回転駆動機構１８が駆動すると、直進駆動機構１８１がエンコーダ１８５及び制御装置を介してナット１８２は移動距離が高精度に制御された状態でボールネジ１８１Ｂ及びガイドレール１８３Ａを介して常に一定の姿勢を維持しながら直進する。この際、リンク機構１８４がナット１８２の直進運動をチャックトップ１１の回転運動に変換し、チャックトップ１１が所定の角度だけθ方向に回転し、ウエハのθ方向のアライメントを行う。アライメントが終了すると、チャックトップ１１は昇降機構を介して下降し、真空吸着により支持台１２上に固定される。引き続き、チャックトップ１１のオーバードライブによりプローブ針とチャックトップ１１がコンタクトし、場合によってはプローブ針からチャックトップ１１に対して偏荷重が作用し、チャックトップ１１へθ方向への回転力が作用する。しかしながら、チャックトップ１１のθ方向の剛性はガイドレール１８３Ａ及びリンク機構１８４によって格段に向上しているため、チャックトップ１１のθ方向への回転は防止され、プローブ針と所定の電極パッドは精度良くコンタクタし、所定の電気的検査を確実に行うことができる。また、θ回転駆動機構１８は、リンク機構１８４を介して直進運動を回転運動に変換するようにしてあるため、従来と比較して占有スペースを削減することができる。
【００４４】
以上説明したように本実施形態によれば、θ回転駆動機構１８は、チャックトップ１１の側方に併設された直進駆動機構１８１と、この直進駆動機構１８１を介して直進移動するナット１８２と、このナット１８２を直進方向へ案内する直進ガイド機構１８３と、この直進ガイド機構１８３に従って移動するナット１８２とチャックトップ１１を連結するリンク機構１８４とを備えているため、チャックトップ１１のθ方向の剛性が格段に向上し、ウエハの検査時にチャックトップ１１に対してθ方向の回転力が働いてもチャックトップ１１のθ方向の回転を確実に防止することができ、そのθ方向の位置ズレを確実に防止することができる。また、θ回転駆動機構１８は、リンク機構１８４を介して直進運動を回転運動に変換するようにしてあるため、従来と比較して占有スペースを削減することができ、ひいては載置機構１０の省スペース化を達成することができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、プローブ装置の載置機構１０に上記θ回転駆動機構１８を設けたため、チャックトップ１１のθ方向の剛性が格段に向上し、ウエハの検査時にチャックトップ１１に対してθ方向の回転力が働いてもチャックトップ１１のθ方向の回転を確実に防止することができ、そのθ方向の位置ズレを確実に防止することができ、検査の信頼性を高めることができる。
【００４６】
尚、上記各実施形態ではチャックトップ１１、２１が支持台１２、２２の外周近傍に配置された真空吸着部１４、２４及び気体供給部１５、２５上に着地する場合について説明したが、真空吸着部１４、２４及び気体供給部１５、２５とは別に突起部を支持台の外周近傍に周方向全周に渡って設けても良い。要は、真空吸着部及び気体供給部が機能することで載置台が昇降案内機構の案内に従って支持台上で昇降するように構成された載置機構であれば全て本発明に包含される。
【００４７】
また、上記各実施形態ではθ回転駆動機構を載置機構以外の場所に設けた場合について説明したが、載置機構に直接設けることによって更なる省スペース化を達成することができる。要は回転駆動機構の構成要素として移動体の直進ガイド機構及びリンク機構を採用し、載置台と回転駆動機構間の剛性を高めた方式であれば全て本発明に包含される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、ウエハの検査をする検査装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０、２０ 載置機構
１１、２１ チャックトップ（載置台）
１２、２２ 支持台
１３ θ回転駆動機構
１４ 真空吸着部
１４Ａ 突起壁部
１４Ｂ 真空排気路
１５ 気体供給部
１５Ａ 突起平面部
１５Ｂ 給気路
１６ 昇降案内機構
１６Ａ、２６Ａ アンギュラベアリング（回転軸受）
１６Ｂ、２６Ｂ スプライン軸
１６Ｃ、２６Ｃ 係合部材
１８ θ回転駆動機構（回転駆動機構）
１８１ 直進駆動機構
１８１Ａ モータ
１８１Ｂ ボールネジ
１８２ ナット（移動体）
１８３Ａ ガイドレール（直進ガイド機構）
１８４ リンク機構
１８４Ｂ スプライン軸
１８４Ｃ リンク
１８４Ｄ 支持軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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