(57)【要約】試験プローブ整列装置は、ワーク位置決めステージから切り離された、回転可能なθステージを含んでおり、ワーク位置決めステージが、θステージを移動することなく、Ｘ−Ｙ平面内でワークを移動することが可能である。これにより、ワーク位置決めステージの振動及び慣性は抑制され、ワーク移動の速度及び精度は向上する。θステージを駆動し、Ｘ−Ｙ平面に実質的に垂直な軸の周りを回転させる。回転可能ステージは、プローブカードを保持するよう適合された台を支持する。台はθステージに呼応して回転し、ワークに対してプローブを整列させる。Ｚステージは台に動作可能に嵌合し、ワークに対して回転軸に沿って台を移動させる。コンピュータープロセッサーは、予めプログラムされた移動ベクトルに座標変換を行い、位置センサーにより検出されたワークの角度ずれを調節する。
2005521066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験プローブの組を基板上の接触領域に整列させるための試験プローブ整列装置であって、該基板が、試験プローブ整列装置に隣接しかつ平面内を移動するよう駆動されるチャック上に支持されている試験プローブ整列装置において、
試験プローブ整列装置が、
チャックの移動平面に実質的に垂直な回転軸を有する回転可能ステージで、回転可能ステージを一緒に動かすことなく該平面内をチャックが移動できるようにチャックから切り離された回転可能ステージと、
回転可能ステージと共に回転するよう回転可能ステージ上に支持された台で、試験プローブの組を支持するよう適合された台と、
該台と動作可能に嵌合し、かつ回転可能ステージの回転軸に沿って回転可能ステージに対して該台を直線的に並進運動することによって試験プローブを接触領域に嵌合させるよう駆動される並進運動ステージとを具え、
回転可能ステージの回転によって、試験プローブの組を回転軸の周りに回転させて、試験プローブが接触領域と嵌合する前に、試験プローブを接触領域と整列させることを特徴とする試験プローブ整列装置。
【請求項２】
チャックが前記平面内の２つの直交する軸に沿って移動可能であり、基板が所定の配列パターンに配置された回路の配列を含んでおり、各回路が接触領域の組を含んでおり、配列パターンが前記直交軸に対して角度ずれを有しており、
試験プローブ整列装置が、
配列パターンに対応するインデックス計画を格納するよう適合されたコンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体で、インデックス計画が、１対以上の配列回路の接触領域の組の間の空間的オフセットを表す移動ベクトルの組を含むデータ記憶媒体と、
配列パターンの角度ずれを測定する位置センサーと、
データ記憶媒体及びセンサーと通信する動作コントローラーで、位置センサーにより測定された配列パターンの角度ずれに基づいて移動ベクトルの座標変換を行うコンピュータプロセッサーを含む動作コントローラーとをさらに具える、請求項１に記載の試験プローブ整列装置。
【請求項３】
位置センサーがカメラを含む、請求項２に記載の試験プローブ整列装置。
【請求項４】
コンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体がメモリーを含む、請求項２に記載の試験プローブ整列装置。
【請求項５】
チャックを支持し、前記平面内で移動するよう駆動されるワーク位置決めステージをさらに具える、請求項１に記載の試験プローブ整列装置。
【請求項６】
回転可能ステージがリングベアリングを含む、請求項１に記載の試験プローブ整列装置。
【請求項７】
回転可能ステージと動作可能に嵌合して、回転可能ステージを回転可能に駆動するトートバンド機構をさらに具える、請求項１に記載の試験プローブ整列装置。
【請求項８】
並進運動ステージが回転可能ステージ上に支持されており、これと一緒に移動する、請求項１に記載の試験プローブ整列装置。
【請求項９】
台及び回転可能ステージに動作可能に相互接続されて、回転可能ステージに対して台を付勢する抗反動バネをさらに具える、請求項１に記載の試験プローブ整列装置。
【請求項１０】
プローブの組を基板上の接触領域に整列させるプローブ整列装置であって、該基板が、プローブ整列装置と分離した独立移動可能なＸ−Ｙステージ上に支持されており、かつ平面内を移動するよう駆動されるプローブ整列装置において、
Ｘ−Ｙステージの移動平面に実質的に垂直な回転軸を有するθステージで、Ｘ−Ｙステージの移動によってθステージの移動が生じず、かつθステージの移動によってＸ−Ｙステージの移動が生じないように、Ｘ−Ｙステージから分離されたθステージと、
θステージと共に回転するようθステージに連結された台で、プローブの組を支持するよう適合された台と、
該台と動作可能に嵌合され、θステージの回転軸に沿ってθステージに対して直線的に台を駆動し、これによってプローブを移動して接触領域と嵌合させるＺステージとを具え、
θステージの回転によって、プローブの組を回転軸の周りに回転させて、プローブを移動して接触領域と嵌合させる前にプローブを接触領域と整列させることを特徴とするプローブ整列装置。
【請求項１１】
Ｘ−Ｙステージが前記平面内の２つの直交する軸に沿って移動可能であり、かつ回転移動を防止するよう拘束されており、基板が所定の配列パターンに配置された回路の配列を含んでおり、各回路が接触領域の組を含んでおり、配列パターンが前記直交軸に対して角度ずれを有しており、
プローブ整列装置が、
配列パターンに対応するインデックス計画を格納するよう適合されたコンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体で、インデックス計画が、１対以上の配列回路の接触領域の組の間の空間的オフセットを表す移動ベクトルの組を含むデータ記憶媒体と、
配列パターンの角度ずれを測定する位置センサーと、
データ記憶媒体及びセンサーと通信するコンピュータプロセッサーで、位置センサーにより測定された配列パターンの角度ずれに基づいて移動ベクトルの座標変換を行うコンピュータプロセッサーと、
コンピュータプロセッサーと通信して変換された移動ベクトルに基づいてＸ−Ｙステージの移動を制御する動作コントローラーをさらに具える、請求項１０に記載のプローブ整列装置。
【請求項１２】
位置センサーがカメラを含む、請求項１１に記載のプローブ整列装置。
【請求項１３】
チャックを支持し、θステージの回転移動とは独立に前記平面内で移動するよう駆動されるワーク位置決めステージをさらに具える、請求項１０に記載のプローブ整列装置。
【請求項１４】
回転可能ステージがリングベアリングを含む、請求項１０に記載のプローブ整列装置。
【請求項１５】
θステージと動作可能に嵌合してθステージを回転させるトートバンド機構をさらに具える、請求項１０に記載のプローブ整列装置。
【請求項１６】
並進運動ステージがθステージ上に支持されており、これと一緒に移動する、請求項１０に記載のプローブ整列装置。
【請求項１７】
θステージに対して台を付勢し、Ｚステージでの反動効果を低減する手段をさらに具える、請求項１０に記載のプローブ整列装置。
【請求項１８】
基板をその上に支持するチャックを含むワーク位置決めステージで、平面内で移動するよう調節可能であり、チャックの回転移動を防止するよう拘束されたワーク位置決めステージと、
ワーク位置決めステージから分離し、かつワーク位置決めステージの移動面に実質的に垂直な回転軸を有する回転可能ステージで、回転可能ステージ及びワーク位置決めステージのそれぞれが他方の移動を生じることなく独立して調節可能である回転可能ステージと、
回転ステージ上に支持され、これと共に回転するツールと、
該ツールと動作可能に嵌合されており、回転可能ステージの回転軸に沿って回転可能ステージに対してツールが直線的に並進運動するよう駆動される並進運動ステージとを具え、
回転可能ステージの回転によって、回転軸の周りにツールを回転させてツールを基板に整列させることを特徴とする整列装置。
【請求項１９】
チャックが平面内の２つの直交する軸に沿って移動可能であり、基板が所定の配列パターンに配置された回路の配列を含んでおり、該配列パターンが、直交する軸に対して角度ずれを有しており、
整列装置が、
配列パターンに対応するインデックス計画を格納するよう適合されたコンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体で、インデックス計画が、１対以上の配列回路の接触領域の組の間の空間的オフセットを表す移動ベクトルの組を含むデータ記憶媒体と、
配列パターンの角度ずれを測定する位置センサーと、
データ記憶媒体及び位置センサーと通信するコンピュータプロセッサーで、位置センサーにより測定された配列パターンの角度ずれに基づいて移動ベクトルの座標変換を行うコンピュータプロセッサーとをさらに具える、請求項１８に記載の整列装置。
【請求項２０】
回転可能ステージがリングベアリングを含む、請求項１８に記載の整列装置。
【請求項２１】
並進運動ステージが回転可能ステージ上に支持されており、これと一緒に移動する、請求項１６に記載の整列装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
この出願は、２００２年3月２２日に出願された米国仮特許出願第６０／３６６，９１２号の３５ＵＳＣ第１１９条（ｅ）による利益を主張するものであり、この出願を参照によりここに組み入れる。
【０００２】
この出願は、プリント基板及び集積回路基板の試験、穿孔、及び切り取りに用いる整列装置に関し、特に、並進運動するワーク位置決め機構（Ｘ−Ｙステージ）の影響から装置の回転位置決め機構（θステージ）を隔離すること、及び回転位置決め機構の影響からワーク位置決め機構を隔離することに関する。
【背景技術】
【０００３】
プリント基板及び集積回路基板等の電子回路の製造は、典型的には、基板上に形成された回路パターンの配列中の各回路を点検及び試験することを伴う。回路の較正は、回路の電気特性を調整するレーザートリミング操作中に回路部品の電気特性のプロービング及び測定することを含む。正確な試験結果のためには、プローブカードの試験プローブ先端を、回路の接触位置又は電極パッドと正確に整列させる必要がある。プローブ整列システムは、基板、プローブカード又はその両者の位置を調節して回路パターンの配列にわたる正確な整列を維持する機械的位置決め設備を用いる。
【０００４】
図１は、従来技術の試験プローブシステム１０を示しており、基板１２が、モーター駆動されるワーク位置決めステージ２０のチャック１６上に支持されている。位置決めステージ２０は、盤２４上に支持された、直交する方向Ｘ及びＹの水平面内で動くための直線状位置決め部品であるＸ−Ｙステージ２２を含む。また、位置決めステージは、Ｘ−Ｙステージ２２上に支持された、垂直Ｚ軸の周りにチャック１６を回転させるための回転位置決め部品であるシータ（θ）ステージ２６も含む。参考のため、直交座標系基準フレーム３０が方向Ｘ、Ｚ及びθを示している（Ｙ方向は図に垂直であり、図１には示されていない。）。プローブカード台３４はプローブカード３８を位置決めステージ２０の上方に保持し、カメラ４４を含む機械視覚システム４２が基板１２の回転（θ）及び並進運動（Ｘ−Ｙ）整列を制御して、これをプローブカード３８のプローブ４８と整列させる。プローブカード台３４は、モーター駆動されるＺステージ５０の下方に支持される。このＺステージは、プローブカード３８の整列の後に作動され、Ｚ軸に沿って下方にプローブカード３８を移動させて、基板１２上に形成された回路の試験のために、基板１２に対してプローブ４８を押し付ける。固定プローブベース６０上に支持されるＺ駆動機構５６がＺステージ５０に駆動力を提供する。
【０００５】
通常の配列パターンにおいて、典型的には複数の回路の複写が単一の基板上に形成されるので、多くの公知のシステムは、連続したプロービング動作の間に、基板をＸ−Ｙ平面内で繰り返しインデックスする、自動化されたステップアンドリピート式位置決めプログラムを用いて制御される。各プロービング動作において、電気的試験及び／又は回路の切り取りを行う前に、回路の電極パッドに試験プローブの先端を押し付ける。試験及び／又は切り取りの後で、基板を移動（歩進）して次の回路又は同一回路の次の試験位置にプローブを整列する前に、試験プローブを基板から持ち上げて離す。
【０００６】
従来の整列装置は、図１に示すように、θステージをＸ−Ｙステージと基板の間に置くことによって、基板を正確にＸ及びＹ軸に整列させる。このθ及びＸ−Ｙステージの構成は、Ｓｐａｎｏらの特許文献１の発明の背景技術の項に記載されているように、後に続く基板のインデックスを単純にし、各ステップに対して単純なＸ又はＹ並進運動のみを必要とする。Ｓａｔｏらの特許文献２及びＹａｍａｔｓｕらの特許文献３に記載されている２つの他の設備設計において、第２の回転位置決めステージを設けて、プローブカードをＸ−ＹステージのＸ及びＹ軸と整列させ、これによって基板の回路パターンの全配列にわたってプローブ／基板整列をより正確に維持することを可能とする。しかしながら、これら従来技術の機構は全てＸ−Ｙステージに結合されたθステージを含むので、Ｓａｐｎｏらの特許文献１の第４欄第１６〜２４行で説明されているように、θステージの調整毎にＸ−Ｙステージの事後整列補償を必要とする。
【０００７】
さらに、Ｘ−Ｙステージ上に支持されたθステージを有するシステムにおいて、θステージの質量が全ワーク位置決めステージの慣性に加わる。加えられた慣性はＸ及びＹ方向における移動を遅くし、したがって位置決め速度及び精度に影響を及ぼす。
【０００８】
また、θステージは、Ｘ−Ｙステージが駆動される度にθステージ機構に誘発される振動及び反動によって生じる位置決めエラーの発生源ともなり得る。全体としては、従来の試験プローブ整列システムのθステージとワーク位置決めステージとの連結は、システム処理能力を低下する傾向となる。θステージの質量を最小限にし、かつチャックの高さ及び／又は質量を低減することによってＸ−Ｙステージ速度を増加する試みは、反動を増加し、剛性を低下し、振動耐性を犠牲とし、かつワーク位置決めステージの安定時間を増加する傾向となる。また、θステージの最小変位及び精度を向上する試みは、ワーク位置決めステージの質量及び高さを増加する傾向となる。それ故、従来技術のシステムの設計者は、システム処理能力について妥協し位置決め精度を向上させるか、その逆かを強いられていた。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４，２６６，１９１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，６７７，４７４号明細書
【特許文献３】米国特許第４，７８６，８６７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、試験処理能力を増加させ、かつプローブ整列精度を向上させる改良された試験プローブ整列装置に対する必要性を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
整列装置は、試験プローブ又はツールの組を、プリント基板パネルや仕上げシリコンウエハー等の基板上の接触領域の組に整列させるよう適合されている。基板は、Ｘ−Ｙ平面内で直線的に移動するようワーク位置決めステージのチャック上に支持される。また、整列装置は、試験プローブをＺ方向に駆動することによって、整列の後の試験プローブの基板上の接触領域への嵌合を容易にする。整列装置は、回転ステージを動かすことなくＸ−Ｙ平面内でチャックを移動することができるように、ワーク位置決めステージから分離した回転ステージを含んでおり、ワーク位置決めステージの振動及び慣性を抑制し、チャック移動の速度及び精度を向上する。
【００１２】
回転可能ステージは、チャックの移動面に実質的に垂直な回転軸の周りを回転するように駆動される。回転可能ステージは、プローブの組を載置するよう適合された台を支持することが好ましい。回転可能ステージが回転する際に、台が回転可能ステージに合わせて回転し、これによってプローブの組を基板上の接触領域に整列させる。プローブの整列後、プロービングステージを駆動して、回転可能ステージの回転軸に沿って回転可能ステージに対して台を直線的に並進運動し、これによってプローブを基板上の接触領域と嵌合させる。
【００１３】
回転ステージはワーク位置決めステージから分離されているので、従来技術のシステムに比べて、空間及び質量の限定に拘束されることが少ない。したがって、従来技術の試験システムのワーク位置決めステージと共に用いられるθステージよりも正確な、より大きくより重い機構を含むことができる。
【００１４】
本発明のさらなる態様及び利点は、添付の図面を参照しつつ行う、好適な実施態様に関する以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。図中、類似の参照数字は、同一又は類似の部品又は特徴を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本明細書を通じて、「一実施態様」、「実施態様」、「いくつかの実施態様」と言った場合には、具体的に説明した特性、構造又は特徴が少なくとも一つの実施態様に含まれることを意味するものである。したがって、本明細書を通じて種々の箇所における「一実施態様において」、又は「実施態様において」、又は「いくつかの実施態様において」という語句が登場した場合には、全て同一の実施態様を指す必要はない。
【００１６】
さらにまた、一つ以上の実施態様において、記載した特性、構造又は特徴を任意の適当な方法で組み合わせることができる。当業者は、具体的詳細のうちの一つ以上がなくても、または他の方法、部品、材料等と共に、本発明を実施できることに気づくであろう。他の例において、実施態様の特徴を不明瞭にすることを避けるために、周知の構造、材料又は操作を詳細には図示又は説明していない。
【００１７】
図２は、単純化した第１実施態様に従う試験プローブ整列装置１０８を含む試験プロービングシステム１００の概略正面図である。図２を参照して、試験プロービングシステム１００は、上面１１８を有するチャック１１６を支持するＸ−Ｙステージ１１４から実質的になるワーク位置決めステージ１１０を含む。Ｘ−Ｙステージ１１４は、固定水平盤１２４上を、Ｘ−Ｙステージ１１４のＸ−Ｙ押し込み機構の駆動に対応して、実質的に水平な面内の直交するＸ及びＹ方向（Ｘ方向は、矢印１２６及び直交座標系基準フレーム１２８で示されており、Ｙ方向は、図に垂直に延びており、したがって基準フレーム１２８上には示されていない。）に移動する。Ｘ−Ｙステージ１１４は積重ね構造になっており、Ｙステージ上にＸステージが支持されているか、その逆かである。しかし、Ｘ−Ｙステージは、空気ベアリングを有するＸ−Ｙ二軸単一面（dual axis single plane）ステッピングモーターを含むことが好ましい。代替実施態様（図示せず）において、チャック１１６を回転させない限りは、Ｘ−Ｙテーブル１１４が直交しない押し込み機を含んでもよい。例えば、盤１２４を試験プロービングシステム１００のフレーム１３２にしっかりと取り付けてもよい。
【００１８】
チャック１１６の上面１１８は、一つ以上の回路が形成された基板１３４に適合する寸法とされている。好適な実施態様は、プリント基板（ＰＣＢ）、プリント基板の配列を搬送するＰＣＢパネル（図示せず）等の基板上の回路の試験及び／又は切り取りとの関連において用いられる。ＰＣＢ及びＰＣＢパネルに対して、チャック１１６を、最大寸法で、例えば幅２６インチ（６６ｃｍ）及び長さ３０インチ（７６ｃｍ）とし、最大質量で１７ポンド（７．７ｋｇ）とすることができる。また、小型集積回路及び集積回路の立方体の配列を形成したウエハー等のより小さな基板の試験に用いるために、実施態様を縮小することが考えられ、この場合には、ＰＣＢ試験のためのものと比べて、チャック１１６及びＸ−Ｙステージ１１４を大幅に小さくすることとなる。
【００１９】
プローブステージ１４０は固定ベースプレート１４４を含んでおり、これを試験プロービングシステム１００のフレーム１３２又は他の剛体固定支持体にしっかりと取り付けることができる。θステージ１４８は、ベースプレート１４４上に取り付けられており、かつチャック１１６が移動するＸ−Ｙ平面に垂直な回転軸１５６の周りに回転するように、θステージ１４８のθ駆動機構１５４により駆動される台座１５０を含む。並進運動Ｚステージ１６０は、台座１５０により支持されており、かつθ駆動機構１５４の作動に対応して台座１５０と共に移動する。台１６４は、台座１５０の下方でＺステージ１６０から垂下されており、かつ試験プローブ１６７の組を有するプローブカードを取り付けるよう適合されている。プローブカード１６６は、プローブ１６７がチャック１１６に対向するように取り付けられている。θステージ１４８を回転する際に、Ｚステージ１６０に合わせて台１６４が回転し、これによってプローブ１６７の組を基板１３４上の接触領域（図示せず）に整列させる。θステージ１４８に対してＺ軸に沿って直線的に並進運動するために、Ｚステージ１６０が、Ｚステージ１６０及び台１６４を駆動するＺ駆動機構に連結されている場合には、Ｚステージ１６０は台座１５０の上面１６８を越えて延びることが好ましい。Ｚ軸に沿ったＺステージ１６０及び台１６４の駆動により、電気的試験、レーザー切除、又はプロービングを伴う他の処理のために、試験プローブの先端が基板の接触領域を押すこととなる。
【００２０】
代替実施態様（図示せず）において、Ｚステージ１６０、Ｚ駆動機構１７２又は両者がθステージ１４８及び台１６４と共に回転しないように、Ｚステージ１６０及び／又はＺ駆動機構１７２を配置することができる。Ｚステージ１６０又はＺ駆動機構をθステージ１４８から切り離すには、台１６４をＺステージと独立に回転させつつ、ＺステージがＺ軸に沿って台１６４を正確に移動することを可能とするために、特別な回転又は滑り軸受け型継手を必要とする。
【００２１】
プローブ１６７の組の、基板１３４の接触パッドとの整列は、好適な実施態様においては、機械視覚システム（図示せず）及び動作コントローラー１８６に接続された、デジタルビデオカメラ１８２等の位置センサー１８０を用いて達成される。動作コントローラー１８６は、動作コントローラー１８６のコンピュータメモリ（図示せず）又は動作コントローラー１８６によりアクセス可能な遠隔データ記憶装置等の、コンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体に格納された制御ソフトウェアを含む。また、動作コントローラー１８６によりアクセス可能なコンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体は、Ｘ−Ｙステージ１１４、θステージ１４８、及び／又はＺステージ１６０の事前にプログラムされた動きを表す移動ベクトルデータを格納するよう適合されている。ステップアンドリピート式インデックス計画を、基板１３４を位置決めするためのデータ記憶媒体に格納し、基板１３４上の回路又は立方体の複数組を試験する。好適な実施態様に関して、動作コントローラー１８６は、センサー１８０により検知された位置情報を用いて、事前にプログラムされた移動を行う前又は行う間に、θステージ１４８及びＸ−Ｙステージ１１４の整列を調整する。
【００２２】
ここで図３及び４を参照する。それぞれ、第２の好適な実施態様に従う試験プローブ整列装置２００を示す上面斜視図及び底面斜視図である。図３は、当業において周知の部品である、Ｘ−Ｙステージ並びにプローブカード及びプローブの細部を省略した。Ｘ−Ｙステージ及びプローブカードを試験プローブ整列装置２００と共に用いる方法は、当業者によって用意に認識されかつ理解されるであろう。整列装置２００は、Ｘ−Ｙステージ（図示せず）の上方のフレーム（図示せず）に取り付けられた固定ベースプレート２０４を含む。θステージ２１０は、ベースプレート２０４にしっかりと取り付けられた第１（固定）ベアリング溝を含む、一対の対向するベアリング溝（図示せず）を有するリングベアリング２１４を含む。台座２１８は、ベアリング溝のうち第２（可動）のものに取り付けられて、Ｚ軸（座標参照フレーム２２２を参照）の周りをベースプレート２０４に対して回転する。
【００２３】
θ駆動機構２３０は、トートバンド機構２３６のリニアスライド２３４を駆動するθ駆動サーボ２３２を含み、これが台座２１８に連結されている。トートバンド機構２３６は、反動を排除しつつ、θステージ２１０の回転に対して高度に信頼性があり正確な制御を提供する。リニアスライド２３４の駆動により、θステージ２１０が、例えば最大７°の総行程を０．０００２°の変位で回転する。図１１を参照して以下で説明するトートバンド機構２３６は、θステージがＸ−Ｙステージに連結された従来技術の試験プローブシステムに適合可能なものよりも大きな機構である。しかし、θステージ２１０が固定ベース２０４に取り付けられており、かつ上部空間を遮るものがないので、整列装置２００はトートバンド機構２３６等のより大きな駆動機構を収容することができる。当業者は、他の形式の回転駆動機構（図示せず）をトートバンド機構２３６の代わりに用いることができることを理解するであろう。
【００２４】
また、試験プローブ整列装置は、タイミングベルト（明確化のために省略した。）の組を介して４つのＺネジ２６０ａ、２６０ｂ、２６０ｃ及び２６０ｄのそれぞれのＺプーリー２５８と連結されたＺステップモーター２５４を具えるＺステージ２５０も含む。Ｚネジ２６０ａ〜ｄの回転しない主ネジ２６４は、台座２１８を通ってＺプーリー２５８にねじ込まれ、そこから下方に延びており、Ｚステップモーター２５４の駆動に対応してＺ方向に伸縮する。台２７０は、主ネジ２６４の端部にしっかりと取り付けられており、これと一緒に動く。プローブカードホルダー２７４は、台２７０に取り付けられており、かつプローブカード（図示せず）を受容してしっかりと保持するよう適合された一対の対向するカードスロットレール２７８ａ及び２７８ｂを含む。当業者は、他の型式の駆動機構（図示せず）をＺステップモーター２５４、Ｚプーリー２５８、及びＺネジ２６０ａ〜ｄの代わりに用いて、台２７０をＺ方向に並進運動ことができることを理解するであろう。
【００２５】
また、θステージ２１０及びＺステージ２５０の他の構成が、本発明の範囲内で検討される。例えば、代替的実施態様（図示せず）において、Ｚステージを台２１８に直接接続し、軽量θステージをＺステージの作業端に取り付けることができる。
【００２６】
図５及び６はそれぞれ、第３実施態様試験プローブ整列装置３００の上／右正面斜視図及び上方左側斜視図であり、明確化のためにプローブ整列装置のプローブカードホルダーを省略している。図７は試験プローブ整列装置３００の上面図である。図８及び９はそれぞれ、試験プローブ整列装置３００の右側面図及び正面図である。図１０は、試験プローブ整列装置３００の分解図であり、整列装置のθステージ台座３１８の詳細を示すために、整列装置の左前方ネジを省略して示す。この第３実施態様の試験プローブ整列装置３００の部品の多くは、第２実施態様の試験プローブ整列装置２００の対応する部品と、機能上同一であり、外見上類似である。したがって、図５〜１０において、多くの要素が、対応する部品に対して下２桁が同一の参照数字及び図３及び４に示す参照数字で示されている。参考のために、これらの要素の名称を以下に列挙する。
【００２７】
【表１】
2005521066.tif 000003
【００２８】
以下は、第３実施態様の試験プローブ整列装置３００の部品で、第２実施態様の装置２００とは異なるか、または図３及び４に現れていないものの説明である。図５〜１０を参照して、４つのＺ駆動ベルト３８０の組がＺプーリー３５８及びＺステッピングモーター２５４と嵌合し、Ｚステッピングモーター２５４の動作に対応してＺネジ３６０ａ〜ｄを駆動する。Ｚ駆動ベルト３８０は、エンドレスタイミングベルトであることが好ましいが、他の型式の連結デバイスで実施することができる。複数のテンション遊動輪３８４を設けて、Ｚ駆動ベルト３８０のテンションを維持する。Ｚ方向の移動の精度を向上させるために、Ｚネジ３６０ａ〜ｄはボールネジであることが好ましい。ダストカバー３８６の組を設けて、Ｚネジ３６０ａ〜ｄのネジ部（図示せず）を保護する。さらに、一対の調整可能な抗反動バネ３８８を設けて、Ｚ軸に沿って台３７０を付勢してボールネジ内の軸遊びを無くす。バネ３８８は、一端を台３７０に、他端を台座３１８上に取り付けられた一対のバネポスト３９０に接続している。好ましくは、バネ３８８が伸張しており、台３７０を台座３１８に向かって押し付ける。バネポスト３９０は、バネ３８８の据え付け及び予負荷の調整を容易にする。
【００２９】
図１１は、試験プローブ整列装置３００の拡大部分上面図であり、θ駆動機構３３０の詳細を示す。図１１を参照して、トートバンド機構３３６は交差した一対の可撓性バンド４１０及び４１２を含んでおり、このバンドはそれらの長さ方向には非常に非弾力性である。バンド４１０及び４１２のそれぞれが、リニアスライド３３４と調整クランプ４１８及び４２０の間に延在し、一方の端部をリニアスライド３３４に、他方の端部を調整クランプ４１８に取り付けている（図９も参照のこと）。θドライブ機構３３０の移動範囲にわたって、バンド４１０と４１２は、トートブロック４３０の湾曲面との接触を維持しており、トートブロックには調整クランプ４１８及び４２０が取り付けられている。ホームスイッチ４４０を設けて、トートバンド機構３３６を原点復帰させる。
【００３０】
例えば、長方形又は直線配列パターン等の、基板上の所定の配列パターンに配置された回路の配列の試験を能率的にするため、試験プローブ整列装置は、回路配列パターンに対応するインデックス計画を記憶するよう適合されたメモリーを含んでもよい。インデックス計画は、配列パターン中の回路の組同士の間の空間的オフセットを画定する移動ベクトルの組を含み、既知の配列パターンに対してはメモリー中に記憶し、「教育」し、あるいは必要な場合にシステムに入力してもよい。機械視覚システム及びカメラ１８２（図２）等の位置センサーを設けて、チャックの移動面内のチャックの直交する軸に対して、配列パターンの角度ずれを測定する。典型的には配列パターンと同一のリソグラフ工程において形成される、基板上の基準マークが、位置センサーによる正確な光学的測定を容易にする。また、位置センサーは、直交する軸に対する配列パターンの並進ずれも測定する。角度ずれを補償するために、メモリー及びセンサーと通信する動作コントローラー１８６が、システムにより測定された角度ずれに基づいて移動ベクトル上で座標変換を行う。
【００３１】
背景技術の項で説明したように、Ｘ−Ｙステージに結合されたθステージを有する従来技術のシステムにおいては、θステージの調整をする度にＸ−Ｙステージの事後的整列補償が必要である。ここで説明した種々の実施態様に従うプローブ整列装置は、ずれの測定ステップ及び基板の位置の調整ステップを２回実施する必要を無くす（１回は角度位置調整のためであり、１回は並進位置における調整のため）。したがって、本発明は、センサーにより測定された基板の角度及び／又は位置的オフセットを用いることにより従来技術の２段階整列工程を避けて、配列パターンとチャックの移動軸の間のずれをソフトウェア的に（座標変換を用いて）補償する。さらに、好適な実施態様に従うワーク位置決めステージからθステージを除去することにより、ワーク位置決めステージの質量を軽減し、振動を低減し、かつ重心を低くし、これによって速度の増加、加速度の増加、安定時間の低減、及び位置決め精度の向上を可能にして、処理能力及び収率の向上を達成する。
【００３２】
本発明の根底にある原理から離れることなく上記の実施態様の細部に多くの変更を加え得ることは、当業者には自明であろう。例えば、ある回路製造工程において、整列装置を機械的及びレーザービア穿孔操作と共に用いてもよい。これら整列装置は、試験プローブ整列装置と同様に動作し、同様の問題を具える。したがって、本発明は、ビア穿孔設備等の工具と共に使用するのにも同様に有用である。さらにまた、方向Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθは好適な構成で示されており、本発明は、例えばチャックが垂直面内で移動したり、プローブがチャックに向かって水平軸に沿って移動したりする等の、多くの他の構成で実施可能であることを、当業者は理解すべきである。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ決められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来技術の試験プロービングシステムの概略正面図である。
【図２】単純化した第１実施態様に従う試験プローブ整列装置を含む試験プロービングシステムの概略正面図である。
【図３】第２実施態様に従う試験プローブ整列装置を示す上面斜視図であり、明確化のために整列装置のＺ駆動ベルトを取り外して示す。
【図４】図３の試験プローブ整列装置の底面斜視図である。
【図５】第３実施態様の試験プローブ整列装置の上方右側正面斜視図であり、プローブ整列装置のプローブカードホルダーを取り外して示す。
【図６】図５の試験プローブ整列装置の上方左側斜視図である。
【図７】図５の試験プローブ整列装置の上面図である。
【図８】図５の試験プローブ整列装置の右側面図である。
【図９】図５の試験プローブ整列装置の正面図である。
【図１０】図５の試験プローブ整列装置の分解図であり、整列装置のθステージ台座の詳細を示すために、整列装置の左前方Ｚネジを省略して示す。
【図１１】図５の試験プローブ整列装置の拡大部分上面図であり、θステージ駆動機構の詳細を示す。
【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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【国際調査報告】
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