(57)【要約】【課題】  ノイズを低減して高精度な測定を行う。【解決手段】  フレームグラウンド端子２００をもつフレーム２０と、サーボアンプ１００が設けられた、フレーム２０から電気的に絶縁され、サーボアンプ１００のグラウンド端子がその第１のグラウンド端子に接続されている第１のフローティング台１５０と、サーボアンプ１００に接続されたモータ１３０が設けられ、フレーム２０から電気的に絶縁され、モータ１３０のグラウンド端子がその第２のグラウンド端子に接続されている第２のフローティング台１５１と、サーボアンプ１００とモータ１３０とを接続するシールド付きケーブル１６２と、前記第１のグラウンド端子とフレームグラウンド端子２００とを接続し、前記第１のグラウンド端子と第２のフローティング台１５１とを接続する第１配線と、シールド付きケーブル１６２とフレームグラウンド端子２００とを接続する第２配線とを含んでなるプローバ１を提供する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームグラウンド端子をもつフレームと、
サーボアンプが設けられた、前記フレームから電気的に絶縁されている第１のフローティング台であって、該サーボアンプのグラウンド端子が該第１のフローティング台の第１のグラウンド端子に接続されているものである第１のフローティング台と、
該サーボアンプに接続されたモータが設けられた、前記フレームから電気的に絶縁されている第２のフローティング台であって、該モータのグラウンド端子が該第２のフローティング台の第２のグラウンド端子に接続されているものである第２のフローティング台と、
前記サーボアンプと前記モータとを接続するシールド付きケーブルと、
前記第１のグラウンド端子と前記フレームグラウンド端子とを接続し、前記第１のグラウンド端子と前記第２のフローティング台とを接続する第１配線と、
前記シールド付きケーブルと前記フレームグラウンド端子とを接続する第２配線と
を含んでなるプローバ。
【請求項２】
フレームグラウンド端子をもつフレームと、
サーボアンプが設けられた、前記フレームから電気的に絶縁されている第１のフローティング台であって、該サーボアンプのグラウンド端子が該第１のフローティング台の第１のグラウンド端子に接続されているものである第１のフローティング台と、
該サーボアンプに接続され第１の絶縁部材がそのシャフトに備えられたモータが設けられた、前記フレームから電気的に絶縁されている第２のフローティング台であって、該モータのグラウンド端子が該第２のフローティング台の第２のグラウンド端子に接続されているものである第２のフローティング台と、
前記サーボアンプと前記モータとを接続するシールド付きケーブルと、
前記第１のグラウンド端子と前記フレームグラウンド端子とを接続し、前記第２のフローティング台と前記フレームグラウンド端子とを接続する第１配線と、
前記シールド付きケーブルと前記フレームグラウンド端子とを接続する第２配線と
を含んでなるプローバ。
【請求項３】
前記サーボアンプと前記モータとの間に前記サーボアンプ用の出力フィルタが設けられており、該出力フィルタと前記モータとの間のシールド付きケーブルによる接続のためにメタルコネクタが用いられ、該シールド付きケーブルのシールドが該メタルコネクタのシェルに接続されていて電気的導通が確保されることを特徴とする請求項１または２に記載のプローバ。
【請求項４】
前記メタルコネクタは、前記シールド付きケーブルのシールド金属部または編組線がその周方向にわたって３６０°シールドするよう覆うものであることを特徴とする請求項３に記載のプローバ。
【請求項５】
前記サーボアンプと前記サーボアンプの入力フィルタとを接続する第２のシールド付きケーブルと、
該第２のシールド付きケーブルと前記フレームグラウンド端子とを接続する第３配線と
をさらに含んでなる請求項１から４のいずれかに記載のプローバ。
【請求項６】
前記サーボアンプに設けられた力率補正回路用のダイオードに、シリコンカーバイド製ダイオードを使用することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のプローバ。
【請求項７】
前記フレームグラウンド端子と、テストヘッドの筐体のグラウンド端子とを接続する第４配線をさらに含む請求項１から６のいずれかに記載のプローバ。
【請求項８】
前記モータにより駆動され被試験対象を載せるためのチャックステージの表面と、該チャックステージの表面に近接する前記プローバのノイズが還流している部分との間の距離が、５ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のプローバ。
【請求項９】
前記プローバのノイズが還流している部分は、前記シールド付きケーブル、前記サーボモータの筐体、前記第１の絶縁部材までの前記サーボモータのシャフト、前記サーボアンプのいずれか、またはその組み合わせである請求項８に記載のプローバ。
【請求項１０】
前記モータのうち、いずれかのモータのシャフトに第２の絶縁部材が設けられており、該絶縁部材を介して別の延長シャフトが装着されており、該シャフトにつながる金属部分と支持台と支持部材とが前記フレームグランド端子にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のプローバ。
【請求項１１】
前記モータは、最も大きな負荷がかかるモータであることを特徴とする請求項１０に記載のプローバ。
【請求項１２】
前記サーボアンプ内のスイッチング素子のフライホイールダイオードにＳｉＣダイオードを並列に接続して構成したことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のプローバ。
【請求項１３】
前記サーボアンプ内のスイッチング素子のフライホイールダイオードをＳｉＣダイオードに置換して構成したことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のプローバ。
【請求項１４】
前記請求項１から１３のいずれかのプローバを含む試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被試験対象の試験に用いられるプローバおよびこれを用いた試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の生産ラインにおいて、半導体素子や表示パネルなどの被試験対象の電気的な性能評価では、被試験対象物を搬送して測定位置へと移動させるプローバとよばれる装置がテスタと共に使用されている。このようなプローバは、被試験対象物の搬送や測定位置への移動を適切に行うために、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸と、回転軸であるθ軸との４軸の駆動が可能な機構を備えている。
【０００３】
現在までに商品化されているプローバの多くは、μｍ程度の位置精度のものであるが、近年の半導体の微細化に伴い、サブμｍ程度の位置精度のプローバが要求されている。そのため、サーボモータやサーボアンプとよばれるフィードバックコントロールを用いた部品が採用されるようになってきている。
一般に、サーボモータにはＡＣ方式とＤＣ方式との２種類があるが、半導体工場に設置される装置に使用されるサーボモータとしては、動作が高速で整流子とブラシによる塵の発生とそれに対するメインテナンスの必要性がないＡＣ方式のサーボモータが主流である。交流低圧電源をいったん直流に変換した後に、サイリスタ・ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いて数１００Ｈｚから数１０ｋＨｚでスイッチングされた三相高周波ＰＷＭインバータからの出力によって、そのようなサーボモータの駆動が行われている。
【０００４】
つまり、ＡＣサーボモータの駆動には、三相交流電源（ＡＣ）をＡＣ→ＤＣ→ＡＣへと変換したものが使用されている。ここで、後段のＤＣ→ＡＣへの変換はインバータを用いて行われるので、比較的大きなノイズが発生することがある。そして、このようなノイズが、チャックステージ上の被試験対象の高精度(電圧/電流/抵抗/電荷)測定に影響を与えることがある。
【０００５】
そのため、被試験対象の電気的性能評価のためにプローブ針を被試験対象に接触させるプローバでは、プローバ内で高電圧がモータ駆動のために比較的大きな電流で取り扱われるが故にスイッチ素子から発生するノイズの影響が無視できなくなってきており、その結果、測定器の性能を十分に活かしきれていないことが問題となっている。
また、半導体素子の測定においては、近年の半導体素子の微細化に伴い、測定に使用される電流がｆＡレベルであり電圧がμＶレベルのものが必要とされるようになってきている。さらに、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の測定では、通常１ｐＦ以下の保持容量に充電・保持される電荷を測定するための微小電荷測定が、１０万画素を越える膨大な画素数のための高速性と共に必要とされている。
【０００６】
ここで、従来の液晶（ＬＣＤ）パネルまたは有機ＥＬパネルなどの表示パネルの試験に用いられる表示パネル用プローバでは、表示パネルが絶縁体のガラスの上にシリコンを成長させて作られることから、原理的にＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造をとっている。そのため、絶縁体のガラスに電位を与える必要性はなく、チャックの電位は基本的には接地電位で十分とされている。そのため、測定においてもノイズの影響はそれほど考慮されておらず、特許文献１の図８にみられるように、チャックとその遮蔽構造に特別な工夫はされていない。
【０００７】
しかしながら、最近は、表示パネルについてもコストの低減のために大型ガラス板の使用が主流になってきており、ガラス板の大きさの影響を考慮する必要が出てきている。例えば、アモルファスシリコンプロセスでは、第５世代で１メートル四方強の大きさのガラス板を使用するため、チャックステージの稼動範囲は３メートル四方程度必要となっており、これだけの領域をシールドのために完全に囲うと、製造コストが高いものとなる。
【０００８】
また、従来のプローバは、電源とサーボアンプとサーボモータとの間の電位の基準面として、そしてグラウンドおよびリターン電流の還流路として、プローバのフレームを利用している。さらに、コストの観点から通常のプローバにおいて、シールド付きケーブルは、サーボアンプからモータへの動力線に採用されていない。サーボモータ筐体のケーブル引出し部分に、電磁界の漏れをなくすようシールドケーブルの編組部分を３６０°シールディングしたもの（例えば、ケーブルの長さ方向にわたってその周囲を金属で覆ってアースをとるもの）もない。このように十分なシールドが難しいため、従来のプローバでは、主なノイズ成分である高周波ＡＣ信号やＤＣ信号が、プローバのフレームを通ってサーボアンプへと帰還していると考えられる。
【０００９】
また、ガラス板の大型化に伴い、チャック自体の大型化による影響も考慮する必要が出てきている。チャックの面積Ｓに対する浮遊容量（対地容量）Ｃは、チャックと対地の間隔ｄ、チャックと対地の間に絶縁体が介在する場合には、その材質の誘電率をεｒとして、
Ｃ＝εｒ・（Ｓ／ｄ）
で表される。ここで、第７世代のガラス基板ではその大きさが約２メートル四方となる。すなわち、１辺の長さで第５世代の２倍となり、浮遊容量で第５世代の４倍となる。そのため、ノイズがチャックに流入する経路を形成しやすくなっている。このことは、別の経路要素からの影響を試験用測定器が受けやすくなることを意味している。
【００１０】
さらに、表示パネル用のプローバでは、被試験対象である表示パネルの重量が半導体ウェハよりも重いため、チャックステージ駆動用のモータとして半導体素子用のプローバよりも大きな駆動電流のものが使用される。そのため、半導体素子用のプローバよりも表示パネル用のプローバの方が、発生するノイズが大きくなる。
【００１１】
従って、今後、 微小電流・微小電荷測定を高速に行うために、上記のノイズによる測定への影響がより少ないプローバが求められている。
【特許文献１】特開２００１−２９６５４７号公報、図８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記のノイズが被試験対象の測定に与える影響を低減するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のプローバは、プローバのフレームと各電装品とを互いに絶縁して、各電装品のＤＣ成分のグラウンド電位をフレームグラウンド端子に１点アースとして設けることにより、安定したグラウンド構成を含むプローバを提供するものである。
具体的には、フレームグラウンド端子をもつフレームと、サーボアンプが設けられた、前記フレームから電気的に絶縁されている第１のフローティング台であって、該サーボアンプのグラウンド端子が該第１のフローティング台の第１のグラウンド端子に接続されているものである第１のフローティング台と、該サーボアンプに接続されたモータが設けられた、前記フレームから電気的に絶縁されている第２のフローティング台であって、該モータのグラウンド端子が該第２のフローティング台の第２のグラウンド端子に接続されているものである第２のフローティング台と、前記サーボアンプと前記モータとを接続するシールド付きケーブルと、前記第１のグラウンド端子と前記フレームグラウンド端子とを接続し、前記第１のグラウンド端子と前記第２のフローティング台とを接続する第１配線と、前記シールド付きケーブルと前記フレームグラウンド端子とを接続する第２配線とを含んでなるプローバを提供する。
また、フレームグラウンド端子をもつフレームと、サーボアンプが設けられた、前記フレームから電気的に絶縁されている第１のフローティング台であって、該サーボアンプのグラウンド端子が該第１のフローティング台の第１のグラウンド端子に接続されているものである第１のフローティング台と、該サーボアンプに接続され第１の絶縁部材がそのシャフトに備えられたモータが設けられた、前記フレームから電気的に絶縁されている第２のフローティング台であって、該モータのグラウンド端子が該第２のフローティング台の第２のグラウンド端子に接続されているものである第２のフローティング台と、前記サーボアンプと前記モータとを接続するシールド付きケーブルと、前記第１のグラウンド端子と前記フレームグラウンド端子とを接続し、前記第２のフローティング台と前記フレームグラウンド端子とを接続する第１配線と、前記シールド付きケーブルと前記フレームグラウンド端子とを接続する第２配線とを含んでなるプローバを提供する。
【００１４】
ここで、前記サーボアンプと前記モータとの間に前記サーボアンプ用の出力フィルタが設けられており、該出力フィルタと前記モータとの間のシールド付きケーブルによる接続のためにメタルコネクタが用いられ、該シールド付きケーブルのシールドが該メタルコネクタのシェルに接続されていて電気的導通が確保される態様や、前記メタルコネクタは、前記シールド付きケーブルのシールド金属部または編組線がその周方向にわたって３６０°シールドするよう覆うものである態様や、前記サーボアンプと前記サーボアンプの入力フィルタとを接続する第２のシールド付きケーブルと、該第２のシールド付きケーブルと前記フレームグラウンド端子とを接続する第３配線とをさらに含んでなる態様や、前記サーボアンプに設けられた力率補正回路用のダイオードに、シリコンカーバイド製ダイオードを使用する態様や、前記フレームグラウンド端子と、テストヘッドの筐体のグラウンド端子とを接続する第４配線をさらに含む態様や、前記モータにより駆動され被試験対象を載せるためのチャックステージの表面と、該チャックステージの表面に近接する前記プローバのノイズが還流している部分との間の距離が、５ｃｍ以上である態様であることが好ましい。ここで、前記プローバのノイズが還流している部分は、前記シールド付きケーブル、前記サーボモータの筐体、前記第１の絶縁部材までの前記サーボモータのシャフト、前記サーボアンプのいずれか、またはその組み合わせでありうる。また、前記モータのうち、いずれかのモータのシャフトに第２の絶縁部材が設けられており、該絶縁部材を介して別の延長シャフトが装着されており、該シャフトにつながる金属部分と支持台と支持部材とが前記フレームグランド端子にそれぞれ接続されている態様であることがより好ましい。ここで、前記モータは、最も大きな負荷がかかるモータであることが好ましい。さらに、前記サーボアンプ内のスイッチング素子のフライホイールダイオードにＳｉＣダイオードを並列に接続して構成した態様や、前記サーボアンプ内のスイッチング素子のフライホイールダイオードをＳｉＣダイオードに置換して構成した態様であることが好ましい。
また、前記のいずれかのプローバを含む試験装置を提供する。
【００１５】
なお、本明細書において、被試験対象が表示パネルである場合を主として説明するが、本発明は、このような場合に限らず、例えば、半導体デバイスなどの素子の特性を評価する場合にも利用できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のプローバおよび試験装置によれば、被試験対象を載せるチャックステージへのノイズの影響を低減するように配線が施されているので、ノイズによる影響の少ない高精度で高速な測定を行うことができる。また、サーボモータやサーボアンプから発生するノイズ自体を低減することにより、さらに高精度で高速な測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、図１〜図３を参照して、本発明の表示パネル用のプローバを以下に説明する。ここで、以下に例示して説明される本発明のプローバは、表示パネル用のものを想定している。しかしながら、これに限らず、例えば、半導体素子用のプローバなどの他の装置についても同様に適用できることに留意されたい。
【００１８】
図１を参照して、本発明のプローバの概略構成を説明する。ここで、図１は、本発明の表示パネル用プローバ１の斜視図である。この表示パネル用プローバ１は、測定のために被試験対象を移動させる駆動部と、この駆動部に電力を供給する電装部とを含む。
【００１９】
プローバ１の駆動部は、被試験対象を載せるチャックステージ６と、絶縁部材７を介してチャックステージ６を支持する支持部材８と、支持部材８を支持する支持台９と、支持台９を移動させるためのサーボモータ１３０と、プローバ１のフレームから絶縁され、サーボモータ１３０を載せたフローティング台１５１とを含む。
また、プローバ１の電装部は、入力ＡＣ電源を受けるブレーカ１４０と、ブレーカ１４０に接続された入力フィルタ１１０と、入力フィルタ１１０に接続されたサーボアンプ１００と、サーボアンプ１００に接続された出力フィルタ１２０と、サーボアンプ１００を囲むシールドボックス１０１と、プローバ１のフレームから絶縁され、サーボアンプ１００とシールドボックス１０１と出力フィルタ１２０とを載せたフローティング台１５０とを含む。
なお、各電装品の間の配線については、図２および図３を参照して後で説明する。
【００２０】
図１では、支持台９を上下方向に移動させるｚ軸用のサーボモータの下に、チャックステージ６を水平方向に移動させるｘ軸用のサーボモータにつながるレールが設けられている。そして、ｘ軸用のサーボモータにつながるレールの下に、ｘ軸とは別の水平方向に支持台９を移動させるｙ軸用のサーボモータにつながるレールが設けられている。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸のサーボモータは、絶縁部材１３２を介してシャフトに接続されているので、このシャフトを回転させることにより支持台が所定の方向に移動できるように構成されている。なお、チャックステージ６を回転させるためのθ軸のサーボモータ（図示せず）は、チャックステージ６に直接接続されている。
【００２１】
ここで、上記のプローバ１におけるノイズ発生要因の解析結果を簡単に説明する。本発明者は、サーボモータ１３０の巻線間・巻線筐体間の測定結果から、巻線からサーボモータ１３０の筐体に数１０００ｐＦ程度の容量性結合が存在することを見出している。この結果は、配線によるノイズの他に、モータの筐体から漏れ出てプローバ１の筐体を経由して還流する電流の存在を想定させる。このプローバ１の筐体を経由する還流電流によってプローバ１の電位が揺らぎ、その揺らぎが被試験対象を載せるチャックステージ表面へと伝わることによって、測定の乱れ、つまりノイズが発生していると考えられる。
そのため、上記の知見によれば、上記の還流電流の経路を制限して電磁的な放射エネルギーを最小限にするように還流経路つまりグラウンド配線を構築することによって、測定に与えるノイズの影響を効果的に低減できると考えられる。
【００２２】
ここで、上記のノイズには、主に以下の３つが考えられる。第１には、他の機器から交流ライン経由で混入するノイズである。第２には、プローバ１内で発する自らの高周波のノイズが筐体を還流するために筐体自体が揺らされて混入するノイズである。第３には、チャックステージとプローバ１のノイズが還流している部分との間の位置関係に由来する容量カップリングによるノイズである。
そのようなノイズの影響を低減する具体的な手法として、本発明では、以下の５つの手法を提案している。第１の手法では、サーボアンプやサーボモータからの電流の帰路経路を制限することにより、プローバ筐体を経由して帰還する電流を抑制している。第２の手法では、各電装品とプローバ１の筐体から絶縁されたフローティング台とをプローバのフレームグラウンドに１点でアースされるように接続して、低インピーダンス化を図っている。第３の手法では、チャックステージとプローバ１のノイズが還流している部分との間に適切な距離をとることにより、チャックステージ表面とプローバ１のノイズが還流している部分との間の浮遊容量を小さくしている。第４の手法では、サーボモータとこれにつながるシャフトやチャックステージとの間に絶縁部材あるいは絶縁カップリングを配置して、絶縁カップリング以降の金属部分を接地しアンテナになることを防ぐことでサーボモータからのノイズがチャックステージの電位に与える影響を抑制している。第５の手法では、シリコンカーバイド製ダイオード（以下、「ＳｉＣダイオード」とよぶ）を用いてサーボアンプから発生するノイズ自体を少なくしている。
【００２３】
次に、図２を参照して、本発明の表示パネル用プローバ１を構成する各電装品の位置関係と、各電装品間のグラウンド配線とを説明する。ここで、図２では、駆動部と電装部との間の接続関係を分かりやすくするために、図１のプローブ１の電装部の向きを変えて表示している。また、図２では、説明を容易にするために、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θの４軸のうちのある１つの軸についてのサーボアンプ１００やサーボモータ１３０を代表して記載しているが、実際には、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θの４軸を駆動する場合には各４つのサーボアンプ１００やサーボモータ１３０が必要となる点に留意されたい。
【００２４】
まず、図２を参照して、フレームグラウンド端子２００の周辺の接続関係を説明する。図２では、フレームグラウンド端子２００は、テスタまたはテストヘッド２の筐体のグラウンド端子に接続されている。この接続は、例えば、共通の配電盤から電源を取得することにより容易に達成できる。これにより、プローバ１とテスタ２との間のＤＣポテンシャルが共通になるので迷走電流が流れなくなる。
また、フレームグラウンド端子２００は、フローティング台１５０に設けられた端子とに接続されている。ここで、フローティング台１５０および１５１は、プローバ１のフレーム２０からそれぞれ絶縁されている。このようなフローティング台を設けた理由は、プローバの各電装品（ケーブル類も含む）が、不用意にプローバ１の筐体に接することを防ぐためである。また、フローティング台１５０および１５１の間は、低インダクタンスで接続することが望ましい。 その点では 、フックアップワイヤーよりも平編銅線の方が適している。
さらに、プローバ１内のフレームグランド２００は、配電盤に設けられたアース端子（図示せず）につながるアース線Ｅに接続されている。
【００２５】
次に、フローティング台１５０および１５１に設けられた端子と、そこに配置される各電装品のグラウンド端子との接続を説明する。
ここで、フローティング台１５０に設けられた端子は、サーボアンプ１００のグラウンド端子に接続されている。そして、サーボアンプ１００のグラウンド端子は、サーボアンプ１００および入力フィルタ１１０をつなぐシールド付きケーブル１６０と、サーボアンプ１００および出力フィルタ１２０をつなぐシールド付きケーブル１６１と、シールドボックス１０１とに接続されている。さらに、サーボアンプ１００のグラウンド端子は、入力フィルタ１１０および出力フィルタ１２０の筐体に接続されている。
また、フローティング台１５１に設けられた端子は、フローティング台１５１を介して、サーボモータ１３０の筐体に接続されている。そして、そのサーボモータ１３０の筐体は、シールド付きケーブル１６２を介してメタルコネクタ１３１に電気的に接続されている。ここで、メタルコネクタ１３１は、出力フィルタ１２０とサーボモータ１３０とをつなぐシールド付きケーブル１６２に接続されている。
そして、上記のシールド付きケーブル１６０、１６１、１６２のそれぞれは、入力ＡＣの３相交流電源Ｒ、Ｓ、Ｔと、フレームグラウンド端子２００につながるアース線Ｅとの合計４本の配線をその内部に含む。
【００２６】
そして、サーボモータ１３０から延びる動力ケーブルをサーボモータ１３０の筐体電位でシールドし、このシールドを電流の帰還経路にしている。これにより、サーボモータ１３０の筐体に低インダクタンスで安定した電位をフレームグラウンド端子２００から配送することができる。
【００２７】
なお、サーボアンプ１００とサーボモータ１３０との間をつなぐ動力ケーブルとして、シールド付きケーブルまたはコンジットパイプによるシールドを備えたシールド付きケーブルを用いることができる。また、サーボアンプ１００とサーボモータ１３０との間の動力ケーブルやエンコーダ線にも３６０°シールドを用いることができる。
さらに、ケーブルを接続するコネクタなど中継部分の、シールド接続の電気的な断絶を防止するため、メタルコネクタなどを用いてコネクタシェルについても３６０°のシールドを施すことが必要である。ここで、３６０°シールドを適用する場合には、コネクタシェルまたはシールドがプローバ１の筐体に不用意に接触するのを防ぐために外側に絶縁部材を用いて構成することが好ましい。また、各電装品のコントロール線に上記のシールド付きケーブルを用いることが好ましい。
【００２８】
次に、サーボアンプ１００やサーボモータ１３０をシールドボックス１０１に収納してシールドすることについて説明する。図２を参照すると、本発明のプローバ１では、サーボモータ１３０を駆動するサーボアンプ１００が、プローバ１の筐体から絶縁された金属性のシールドボックス１０１に収納されている。また、サーボモータ１３０についても、サーボアンプ１００と同様に、シールドボックスを用いてシールドすることができる。この場合には、上記のシールドボックス１０１と各サーボアンプ１００とのアースを接続して、フレームグラウンド端子２００に接続することができる。
なお、サーボアンプ１００については、そこへの入出力配線を接続する関係上、その配線を引き出す面に開口を設けたシールドボックス（５面シールドボックスとよぶ）を用いることもできる。
【００２９】
また、サーボアンプ１００につながる入力フィルタ１１０のグラウンド端子が、サーボアンプ１００のグラウンド端子を経由して、フローティング台１５０の端子に接続されている。入力フィルタ１１０は、上記のフローティング台と同様に、フレーム２０から絶縁されている。そして、入力フィルタ１１０の筐体は、フレームグラウンド２００端子に接続されている。
ここで、サーボアンプ１００の入力フィルタ１１０および出力フィルタ１２０は、最大効果が１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数帯域において効果のあるもの、望ましくは３〜５MHｚ程度までの阻止効果があることが好ましい。また、コモンモードフィルタ素子をサーボアンプ１００の近傍に設けて、サーボアンプ１００の制御時に発生する電圧変動を低減することが好ましい。さらに、入力フィルタ１１０および出力フィルタ１２０は、サーボアンプ１００の高調波の影響を少なくするために、サーボアンプ１００から波長に対して十分小さくかつ実現可能な距離として３０ｃｍ以内で設置することが好ましい。
【００３０】
次に、図３を参照して、図２の本発明のプローバ１を構成する各電装品の接続関係を説明する。ここで、図３は、プローバ１を構成する各電装品と、プローバ１のフレームグラウンド２００との接続を簡略化したものである。図３に示すように、本発明のプローバ１のフレームグラウンド端子２００とプローバ１を構成する各電装品のグラウンド端子との関係は 、ノイズの還流経路がフレームグランドを通らずに，閉回路を作るように設計した上で放射状に接続されていることがわかる。このように、本発明のプローバ１によれば、プローバ１を構成する各電装品がフレーム２０から絶縁されており、フレームグラウンド端子２００から各電装品への接続が実現されている。
【００３１】
ここで、サーボモータ１３０からサーボアンプ１００へと帰還するＡＣノイズ成分は、相互インダクタンスの影響により、シールド付きケーブル１６１、１６２の編組シールドを通ることになる。その理由は、シールド付きケーブルの編組シールドを通る経路の方がプローバ１の筐体を経由するよりもインピーダンスが低いためである。このようにシールド付きケーブルを用いると、行きと帰りの経路が互いに反対方向であるためにＡＣノイズ成分が互いに打ち消されて、シールド付きケーブルの外部へと放射される磁界が比較的小さなものとなるという利点がある。このことは、サーボアンプ１００および入力フィルタ１１０をつなぐシールド付きケーブル１６０にもあてはまる。
【００３２】
一方、ＤＣノイズ成分および比較的に周波数の低い成分は、シールド付きケーブルではなく、プローバ１のフレーム２０を通って帰還することになる。その理由は、サーボアンプ１００とサーボモータ１３０とをつなぐケーブル長が長く抵抗が大きいことによる。
なお、上記のフレーム２０へのＤＣノイズの成分は、チャックステージ６上の被試験対象の測定に影響を与えるほどの大きな容量結合を形成しないので、被試験対象の測定に与える影響は非常に小さいと考えられる。
【００３３】
このように、本発明のプローバ１によれば、サーボモータやサーボアンプなどの各電装品をフローティング台を用いてフレーム２０から絶縁し、シールド付きケーブルを用いて各電装品間の配線を施すことにより、ＡＣノイズ成分とＤＣノイズ成分との帰還経路をそれぞれ分離している。そのため、各ノイズ成分による測定への影響を個別に検討して対策することができるので、ノイズ発生要因の分析が容易となる。
【００３４】
なお、上記の本発明のプローバ１では、フローティング台１５０とフローティング台１５１とを接続する態様を説明している。しかしながらこれに限らず、後述するように、サーボモータ１３０につながるシャフトに絶縁部材（または絶縁カップリング）１３２を設けて、フローティング台１５０にフローティング台１５１を接続するかわりに、フレームグラウンド端子２００にフローティング台１５１を接続することもできることに留意されたい。このような絶縁部材（または絶縁カップリング）１３２をシャフトに設けることにより、シャフトを介してチャックステージ６へとノイズ電流が還流するのを防止できる。
【００３５】
また、本発明の上記の実施態様に加えて、チャックステージ６とフレームグラウンド端子２００との間に低誘電体物質(例えば、ε＜３程度のもの)を適用して距離を確保したり、チャックステージ６とそれを支持する支持台９との間に挿入された絶縁板７にシールドを挿入し、このシールドをプローバ１のフレームグラウンド端子２００に接続したりすることにより、ノイズが測定に与える影響をより低減することができる。
さらに、チャックステージ６とこれに近接するプローバ１の筐体との間の距離を５ｃｍ以上とすることが好ましい。その理由は、上記の浮遊容量の式Ｃ＝εｒ・（Ｓ／ｄ）と表示パネルの大きさとを考慮すると、このときの浮遊容量は、被試験対象の測定に与える影響をほぼ無視できる程度のものになるからである。
【００３６】
次に、サーボモータ１３０のノイズ対策を説明する。ここで、本発明のプローバ１のＸ軸およびＹ軸のサーボモータ１３０につながるシャフトは、被試験対象を搬送または移動させる必要があるため、長く延びることがある。そのように延びた場合には、シャフトがサーボモータ１３０からのノイズを放射するアンテナとなることがある。そのように放射されるノイズを低減するために、例えば、サーボモータ１３０とシャフトとの接合部分に絶縁部材（絶縁カップリング）１３２を適用することができる。このような絶縁カップリング１３２は、例えば、http://www.mighty-corp.co.jp/seihin/mj/mjc.htmlに掲載されている。このように、絶縁カップリング１３２以降の新たなシャフトの金属部分や支持台や支持部材を、電気的に接地してアンテナになることを防止する必要がある。これにより、サーボモータ１３０からのノイズがシャフトを通じて放射されることを防止することができる。ここで、機械的な位置精度を保つために、バックラッシュ対応されたものを入手することができる。
なお、θ軸用のサーボモータについては、スピンドル方式ではないので、上記の絶縁カップリングではなく、板状などの面的な絶縁部材を用いることができる。
【００３７】
一方、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θの各軸を駆動するサーボモータの全てに上記のような絶縁部材を装着することができない場合もありうる。その場合には、それらのモータのうち比較的に負荷の大きいモータに絶縁部材を装着することが好ましい。その理由は、例えば、Ｙ軸用のモータがプローバ内で最も下にある場合には、Ｙ軸用のモータは、チャックステージや支持台の重量に加え、Ｘ軸とＺ軸とθ軸との３個のモータの重量をも考慮した駆動能力が要求されるので駆動能力の大きなものが適用されることになるためである。また、一般に、発生するノイズは、駆動能力の大きいモータの方がより大きいからである。
【００３８】
ここまでは、ノイズが測定に与える影響を低減するための構成について説明してきたが、次に、上記のノイズ自体の発生を抑制することについて説明する。現状では、サーボアンプ１３０内にあるスイッチング素子としてはＩＧＢＴが主流である。しかし、そのターンオフ時には、フライホイールダイオード（ＦＷＤ）の逆回復電流であるdi/dtが配線上の残留インダクタンス分Ｌに流れ、これによりサージ振動電圧であるＬ・di/dtが発生する。このサージ振動電圧がノイズの原因となっている。
【００３９】
次に、ＦＷＤを含むサーボアンプの標準的な回路図を図４Ａに示す。図４Ａに示すように、標準的なサーボアンプは、コンバータ部４１と回生電力吸収部４２とインバータ部４３とを含む。ここで、インバータ部４３にある６つのトランジスタ（またはＩＧＢＴ素子）のそれぞれに並列に接続されているダイオードが、上記のフライホイールダイオード（ＦＷＤ）に対応する。
【００４０】
そこで、サーボアンプ１３０から発生するスイッチングノイズを低減するために、ＩＧＢＴのフライホイールダイオードに並列にＳｉＣダイオードを装着することを説明する。まず、その具体的な実施態様を図４Ｂに示す。図４Ｂは、図４Ａの標準的なサーボアンプのトランジスタ部４３にあるトランジスタ（またはＩＧＢＴ素子）に並列に接続されているフライホイールダイオード（ＦＷＤ）４３１に、ＳｉＣダイオードをさらに並列に接続した回路構成を示している。
ここではフライホイールダイオード（ＦＷＤ）にＳｉＣダイオードを並列に接続する仕方を説明したが、これに限らず、フライホイールダイオードをＳｉＣダイオードに置換することもできる。また力率向上のため図５のようにサーボアンプ回路のコンバータ部に力率補正回路を設ける場合には、サーボアンプ内に使われているダイオード４１１としてＳｉＣ ダイオードを適用してスイッチング時の逆回復時間（Ｔｒｒ）を短縮して発生するノイズを低減することができる。すなわち、通常のシリコン製のダイオードと比較して、その逆回復時間はおよそ数１０ｎｓから数１００ｎｓ以下であるため、リカバリータイムを小さくすることができ、その結果、振動ノイズ成分の発生を低減することができる。
【００４１】
なお、ＩＧＢＴモジュール化されたものにはシリコンダイオードがビルトインされているが、それに短い配線を用いてＳｉＣダイオードを並列にアドオン（Add On）することにより、置換しなくても同様の効果を発揮するよう構成することができる。この場合には、最初の２０ｎｓ〜１００ｎｓまでのノイズ成分はＳｉＣダイオードにより回生され、１００ｎｓ以降の大電流成分はビルトインされたシリコンダイオードが受けもつように機能することになる。
このようなＳｉＣダイオードを適用することにより、スイッチング時に発生するノイズを低減することができるので、ノイズの発生の少ない表示パネル用プローバを提供することができる。
【００４２】
最後に、上記に説明してきた本発明の手法を簡単にまとめると、以下のようになる。すなわち、第１の手法では、サーボアンプやサーボモータからの電流の帰路経路を制限することにより、プローバ筐体を経由する電流帰路を抑制している。第２の手法では、各電装品とプローバ筐体から絶縁されたフローティング台とをプローバのフレームグラウンドに一点アース化でスター型に接続して、低インピーダンス化を図っている。第３の手法では、チャックステージとプローバノイズが還流している部分との間に適切な距離をとることにより、チャックステージ表面とプローバノイズが還流している部分との間の浮遊容量を小さくしている。第４の手法では、ＳｉＣダイオードを用いてサーボアンプから発生するノイズ自体を少なくしている。第５の手法では、サーボモータとこれにつながるシャフトやチャックステージとの間に絶縁部材を適用して、サーボモータからのノイズがチャックステージの電位に与える影響を抑制している。
【００４３】
上記に説明してきた本発明のプローバによれば、ノイズとなりうるサージ振動電圧Ｌ・di/dtの発生を、残留Ｌやdi/dtの変動量を小さくすることにより、電気測定に悪影響を与えるノイズの影響やノイズ自体を低減できるので、高精度、高速化、高再現性を備えたプローバや試験装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施態様のプローバを示す斜視図である。
【図２】図１のプローバの構成部材とその配線とを示す概略図である。
【図３】図２のプローバのグラウンド配線を示す系統図である。
【図４】Ａは、フライホイールダイオード（ＦＷＤ）を含む従来の標準的なＡＣサーボアンプの回路構成図である。Ｂは、Ａのトランジスタ部にあるトランジスタ（またはＩＧＢＴ素子）に並列に接続されているフライホイールダイオード（ＦＷＤ）に、ＳｉＣダイオードをさらに並列に接続した回路構成図である。
【図５】力率改善回路を含むＡＣサーボアンプ内のダイオード４１１としてＳｉＣ ダイオードを適用した形態の回路構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  プローバ
２  テストヘッド
３  プローブ針
４  プローブカード
５  被試験対象
６  チャックステージ
７  絶縁板
８  支持部材
９  支持台
２０  プローバフレーム
２００  フレームグラウンド端子
１００  サーボアンプ（または、サーボドライバ）
１０１  シールドボックス
１１０  入力フィルタ
１２０  出力フィルタ
１３０  サーボモータ
１３１  メタルコネクタ
１３２  絶縁部材
１５０、１５１  フローティング台
１６０、１６１、１６２  シールド付きケーブル
４１  コンバータ部
４２  回生電力吸収部
４３  インバータ部
４３１  フライホイールダイオード（ＦＷＤ）
４３２  ＳｉＣダイオード
【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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