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Technischer
Bereich
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Plattform-Antriebs-Einrichtung
für eine
Plattform und ein Testverfahren, und spezieller eine Plattform-Antriebs-Einrichtung für eine Plattform
und ein Testverfahren, welches ein zu testendes Objekt bei hoher Geschwindigkeit
testen kann.
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Hintergrund-Technologie
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JP-A-09330960
offenbart eine Inspektions-Vorrichtung, welche einen Testkopf mit
mechanisch mit einem ersten Hebe/Absenk-Mechanismus verbundenen
Eingriff-Stäben
zum Bereitstellen der Bewegung in der Vertikalrichtung, und einem
zweiten Hebe/Absenk-Mechanismus zum Einstellen der Neigung des Testkopfes
aufweist.
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In
einem Prozess zum Herstellen eines Halbleiter-Bauteils werden die
elektrischen Merkmale eines auf einem Wafer ausgebildeten Bauteils
getestet. Beispielsweise wird eine Messvorrichtung, welche eine
Plattform-Antriebs-Einrichtung
für eine
Plattform aufweist, wie sie in 7 gezeigt
ist, für
dieses Testen verwendet. Eine Plattform 1, auf welcher
ein Wafer W angeordnet ist, und welche einen Hebe-Mechanismus aufweist,
eine X-Plattform 2, welche die Plattform 1 trägt und sich
in einer X-Richtung bewegen kann, und eine Y-Plattform 3, welche die X-Plattform 2 trägt, und
sich in einer Y-Richtung bewegen kann, sind in der Messvorrichtungs-Kammer
der Messvorrichtung angeordnet. Wenn die elektrischen Merkmale des
Wafers W zu testen sind, wird die X-Plattform 2 und die
Y-Plattform 3 in der X-Richtung beziehungsweise der Y-Richtung
bewegt. Daher wird die Rotations-Plattform 1 in der X-
und der Y-Richtung bewegt, und die Plattform wird mittels eines Dreh-Mechanismus 1a in
einer θ-Richtung
gedreht, um den Wafer und eine Messkarte zueinander auszurichten.
Anschließend
wird die Plattform 1 durch den Hebe-Mechanismus in einer
Z-Richtung vertikal bewegt, um die elektrischen Merkmale des Wafers
W mit den Messfühlern
einer im Kontakt mit dem Wafer W befindlichen Messkarte (nicht gezeigt)
zu testen.
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Wenn
eine Kugelgewindespindel 2a sich im Uhrzeigersinn und im
Gegen-Uhrzeigersinn
dreht, bewegt sich die X-Plattform 2 in der X-Richtung
entlang eines Paars von Führungsschienen 2b hin
und her, welche an der Y-Plattform 3 angeordnet sind. Wenn
eine Kugelgewindespindel 3a sich im Uhrzeigersinn und im
Gegen-Uhrzeigersinn dreht, bewegt sich die Y-Plattform 3 in
der Y-Richtung entlang eines Paars von Führungsschienen 3b hin
und her, welche auf einer Basis 4 angeordnet sind. Bezugszeichen 3c bezeichnet
einen Motor; 3d einen Drehungs-Ausmaß-Detektor. Der Hebe-Mechanismus
der Plattform 1 kann beispielsweise eine Kugelgewindespindel,
einen Motor, und eine Hebe-Führung
aufweisen. Wenn die Kugelgewindespindel vom Motor im Uhrzeigersinn
und im Gegen-Uhrzeigersinn gedreht wird, bewegt sich die Plattform 1 vertikal
entlang der Hebe-Führung.
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Die
Messvorrichtung weist einen Ausrichtungs-Mechanismus 5 auf,
um die Messfühler
der Messkarte und die Elektroden-Kontaktpunkte des Wafers W zueinander
auszurichten. Der Ausrichtungs-Mechanismus 5 beinhaltet
eine obere Kamera 5b (zum abbildenden Abtasten des Wafers
W), welche an einem Ausrichtungs-Bewege-Mechanismus 5c angefügt ist,
und eine untere Kamera 5a (zum abbildenden Abtasten der
Messfühler),
mit welcher die Plattform 1 ausgestattet ist. Der Ausrichtungs-Bewege-Mechanismus 5c bewegt
sich vom tiefsten Bereich in der Messvorrichtungs-Kammer zum Zentrum (in
der Richtung eines Pfeils Y) entlang eines Paars von Führungsschienen
(nicht gezeigt). Der Ausrichtungs-Bewege-Mechanismus 5c richtet
die Elektroden-Kontaktpunkte des Wafers W und die Messfühler zueinander
aus.
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Der
Integrationsgrad von Bauteilen erhöht sich Jahr um Jahr. Die Anzahl
gleichzeitig zu testender Bauteile (Anzahl simultaner Messungen)
erhöht sich.
Die von den Messfühlern
auf den Wafer W applizierte Kontakt-Last erhöht sich stark. Dementsprechend
muss die Steifigkeit der Plattform 1 erhöht werden,
so dass das Gewicht der Plattform 1 sich erhöht. Um den
Test-Durchsatz zu verbessern, müssen
die X-Plattform und die Y-Plattform 2 und 3 und
der Hebe-Mechanismus
bei höheren
Geschwindigkeiten arbeiten. Wenn der Durchmesser oder dergleichen
des Wafers W sich erhöht,
wächst
die Vorrichtung an Größe und Gewicht.
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In
einer herkömmlichen
Messvorrichtung ist die Plattform 1 auf der X-Plattform und der
Y-Plattform 2 und 3 angeordnet. Daher erhöht sich
die Kontakt-Last, und die Steifigkeit und das Gewicht der Plattform 1 erhöht sich.
Es wurde schwierig, den Hebe-Mechanismus der Plattform 1 und
die X-Plattform und
die Y-Plattform 2 und 3, auf welchen die schwere Plattform 1 angeordnet
ist, bei höheren
Geschwindigkeiten zu betreiben. Dementsprechend wurde es schwierig,
die Test-Geschwindigkeit zu erhöhen.
Aufgrund der Steifigkeit der Kugelgewindespindeln des Hebe-Mechanismus
der Plattform 1, der Grenze des Motor-Drehmoments, und
dergleichen, ist ein Erhöhen
der Geschwindigkeit zum vertikalen Bewegen der Plattform 1 ebenfalls
begrenzt.
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Offenbarung
der Erfindung
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Plattform-Antriebs-Einrichtung
bereitgestellt, welche zum Bewegen einer Plattform, welche ein zu
testendes Substrat auf einer Plattformfläche davon aufweist, in Horizontal-
und Vertikal-Richtungen ausgebildet ist. Die Plattform-Antriebs-Einrichtung
umfasst: einen zweiten Hebe-Mechanismus, welcher zum Tragen der
Plattform und zum Bewegen der Plattform in der Vertikalrichtung
konfiguriert ist; einen ersten horizontalen Antriebsmechanismus,
welcher zum Tragen des zweiten Hebe-Mechanismus und Bewegen des
zweiten Hebe-Mechanismus
in X- und Y-Richtungen auf einer horizontalen Ebene konfiguriert
ist; und einen ersten Hebe-Mechanismus, welcher zum Tragen des ersten
horizontalen Antriebsmechanismus und Bewegen des ersten horizontalen
Antriebsmechanismus in der Vertikalrichtung konfiguriert ist.
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Die
Plattform-Antriebs-Einrichtung umfasst bevorzugter Weise eines der
Folgenden (a) bis (h), und ferner einige der Folgenden (a) bis (h)
in Kombination.
- (a) Der zweite Hebe-Mechanismus
weist eine Vielzahl von Linearrichtungs-Antriebs-Elementen auf,
wobei die Vielzahl von Linearrichtungs-Antriebs-Elementen zum Tragen
der Plattform an einer Vielzahl von Bereichen und zum Bewegen der Plattform
in der Vertikalrichtung konfiguriert ist.
- (b) Die Linearrichtungs-Antriebs-Elemente weisen eines von einem
Piezoelektrikeffekt-Element und einer Kugelumlaufspindel auf.
- (c) Der zweite Hebe-Mechanismus weist zumindest einen zweiten
horizontalen Antriebsmechanismus, welcher eine Antriebskraft in
der Horizontalrichtung erzeugt, und zumindest eine Richtungs-Umschalt-Einheit
auf, welche die Horizontalrichtungs-Antriebskraft des zweiten horizontalen
Antriebsmechanismus in eine Antriebskraft in der Vertikalrichtung
konvertiert.
- (d) Die Richtungs-Umschalt-Einheit weist auf:
ein erstes
Keil-Element, welches auf dem ersten horizontalen Antriebs-Element angeordnet
ist, um bewegbar zu sein, (das erste Keil-Element wird in der Horizontalrichtung
durch die Horizontalrichtungs-Antriebskraft des zweiten horizontalen
Antriebsmechanismus vorwärts/rückwärts bewegt), und
ein
an einem unteren Bereich der Plattform fixiertes zweites Keil-Element
wobei
das erste Keil-Element dem zweiten Keil-Element gegenüberliegend
angeordnet ist, und in der Horizontalrichtung durch die Horizontalrichtungs-Antriebskraft des
zweiten horizontalen Antriebsmechanismus vorwärts/rückwärts bewegt wird, um das zweite
Keil-Element zu bewegen, und damit die Plattform in der Vertikalrichtung
zu bewegen.
- (e) Die Richtungs-Umschalt-Einheit weist auf:
ein Drehelement
(das Drehelement wird durch die Horizontalrichtungs-Antriebskraft des
zweiten horizontalen Antriebsmechanismus gedreht, wobei ein distales
Ende des Drehelements mit einem unteren Bereich der Plattform in
Kontakt kommt, und wobei das Drehelement sich zum Bewegen der Plattform
in der Vertikalrichtung dreht); und
ein Trageelement, welches
das Drehelement drehbar trägt.
- (f) Der erste Hebe-Mechanismus weist auf: zumindest eine erste
Hebe-Vorrichtung,
welche einen Träger
aufweist, welcher den ersten horizontalen Antriebsmechanismus trägt, und
sich in der Vertikalrichtung bewegen kann, ein Führungselement, welches die
Bewegung des Trägers
in der Vertikalrichtung führt,
und eine Kugelumlaufspindel und einen Motor, welche dazu konfiguriert sind,
den Träger
entlang des Führungselements vertikal
zu bewegen.
- (g) Der erste Hebe-Mechanismus dient über Bewegen des ersten horizontalen
Antriebsmechanismus in der Vertikalrichtung hinaus dazu, einen Neigungswinkel
der Plattform derart einzustellen, dass die Plattformfläche der
Plattform zu einer oberhalb der Plattform angeordneten Mess-Platte parallel
wird.
- (h) Der erste Hebe-Mechanismus weist eine Vielzahl erster Hebe-Elemente auf, wobei
jedes der ersten Hebe-Elemente zum Tragen des ersten horizontalen
Antriebsmechanismus durch einen drehbaren Trage-Mechanismus konfiguriert
ist, und den ersten horizontalen Antriebsmechanismus in der Vertikalrichtung
bewegt.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Testverfahren
zum Testen elektrischer Merkmale eines zu testenden Objektes auf
einem zu testenden Substrat in einer Messvorrichtung, welche einen
Tester und eine Plattform umfasst, bereitgestellt. Das Testverfahren
umfasst:
- (a1) Anordnen des zu testenden Substrats
auf einer Plattformfläche
der Plattform;
- (a2) Detektieren einer Position des auf dem zu testenden Substrat
ausgebildeten zu testenden Objektes und einer Position eines vorbestimmten Messfühlers von
einer Vielzahl von Messfühlern einer
oberhalb der Plattform angeordneten Mess-Platte;
- (a3) Bewegen der Plattform in X-, Y- und Z-Richtung zum Ausrichten
des zu testenden Objektes auf dem zu testenden Substrat auf der
Plattform, und der Messfühler
der auf der Plattform angeordneten Mess-Platte;
- (a4) Aufwärts-Bewegen
der Plattform mittels eines ersten Hebe-Mechanismus auf die Mess-Platte zu,
(das Aufwärts-Bewegen
bringt das zu testende Objekt auf der Plattform nicht mit der Vielzahl
von Messfühlern
der Mess-Platte in Kontakt);
- (a5) weiteres Antreiben der Plattform auf die Messfühler zu,
mittels eines zweiten Hebe-Mechanismus;
- (a6) Testen der elektrischen Merkmale des zu testenden Objektes
mit einem Tester;
- (a7) nach dem Testen Abwärts-Bewegen
der Plattform mittels des zweiten Hebe-Mechanismus zum Trennen des
zu testenden Objektes von den Messfühlern;
- (a8) Schrittvorschub der Plattform mittels eines horizontalen
Antriebsmechanismus, wobei dieser Schrittvorschub dazu dient, das
nächste
zu testende Objekt in eine Position unmittelbar unterhalb der Messfühler der
Mess-Platte zu bewegen; und
- (a9) Wiederholen von (a5) bis (a8) zum Testen der elektrischen
Merkmale eines vorbestimmten zu testenden Objektes auf dem zu testenden
Substrat.
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Das
Testverfahren umfasst bevorzugt, nach Positions-Detektion gemäß (a2) Ausführen des
folgenden Schrittes (a2'):
- (a2')
Einstellen eines Neigungswinkels der Plattform mittels des ersten
Hebe-Mechanismus, so dass die Plattformfläche der Plattform zu einer Position
eines distalen Endes eines vorbestimmten Messfühlers der Messfühler der
oberhalb der Plattform angeordneten Mess-Platte parallel wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnitt-Ansicht, welche schematisch die Messvorrichtungs-Kammer-Seite
einer Messvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine vergrößerte Querschnitt-Ansicht
des zweiten Hebe-Mechanismus
einer Plattform-Antriebs-Einrichtung für die in 1 gezeigte Plattform;
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3 ist
eine Querschnitt-Ansicht, welche eine Plattform-Antriebs-Einrichtung gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4A ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen Zeit und der Hebe-Geschwindigkeit
des in 1 gezeigten zweiten Hebe-Mechanismus und die Beziehung
zwischen Zeit und dem Kontakt-Zustand eines Wafers und Messfühlern zeigt,
und 4B ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen
Zeit und der Hebe-Geschwindigkeit eines herkömmlichen Hebe-Mechanismus und
die Beziehung zwischen Zeit und dem Kontakt-Zustand eines Wafers
und Messfühlern
zeigt;
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5 ist
eine Querschnitt-Ansicht, welche schematisch eine Plattform-Antriebs-Einrichtung
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist
eine Querschnitt-Ansicht, welche schematisch eine Plattform-Antriebs-Einrichtung
gemäß noch einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel einer Plattform-Antriebs-Einrichtung für eine Plattform
zeigt, welche auf eine herkömmliche
Messvorrichtung angewendet wird;
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8 ist
eine Querschnitt-Ansicht eines ersten Hebe-Mechanismus, welcher
so konfiguriert ist, dass ein erstes Hebe-Element durch einen drehbaren
Trage-Mechanismus einen ersten horizontalen Antriebsmechanismus
trägt;
und
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9 ist
eine Querschnitt-Ansicht, welche ein Beispiel eines Kugel-Verbindungs-Mechanismus zeigt.
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Bester Modus
zum Ausführen
der Erfindung
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, zumindest eines der oben
genannten Probleme zu lösen.
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Weitere
Ziele und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung
dargelegt werden, und werden teilweise aus der Beschreibung offensichtlich
werden, oder können
durch Ausführen der
Erfindung gelernt werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können mittels
der insbesondere im Folgenden aufgeführten Mittel und Kombinationen realisiert
und erreicht werden.
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Ausführungsform
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung kann in geeigneter Weise auf eine Messvorrichtung
angewendet werden, welche die elektrischen Merkmale eines zu testenden
Objekts (integrierte Schaltung) testet, welches auf einem zu testenden
Wafer-förmigen
Substrat ausgebildet ist. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf
eine Plattform in dieser Messvorrichtung begrenzt, sondern kann
eine Plattform-Antriebs-Einrichtung zum Bewegen einer Plattform,
auf welcher ein allgemeines Objekt, insbesondere ein zu testendes
Objekt, angeordnet ist, in der Horizontal- und der Vertikal-Richtung
sein. In der folgenden Beschreibung wird zur bequemeren Beschreibung
die vorliegende Erfindung durch eine Plattform-Antriebs-Einrichtung
veranschaulicht, welche dazu angewendet wird, eine Plattform für eine Messvorrichtung
in der Horizontal- und der Vertikal-Richtung zu bewegen, welche
die elektrischen Merkmale des auf dem zu testenden Substrat (Wafer)
ausgebildeten zu testenden Objekts (integrierte Schaltung) testet.
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Die
vorliegende Erfindung wird basierend auf einer in den 1 bis 6 gezeigten
Ausführungsform
beschrieben werden. Eine Messvorrichtung 10 gemäß dieser
Ausführungsform
kann mit Ausnahme der unten beschriebenen Punkte in der gleichen
Weise ausgebildet werden wie die herkömmliche Messvorrichtung.
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Wie
in 1 gezeigt, kann die Messvorrichtung 10 gemäß dieser
Ausführungsform
aufweisen: eine Plattform 1, auf welcher ein Wafer W angeordnet ist,
einen ersten horizontalen Antriebsmechanismus 17, welcher
die Plattform 1 trägt,
und die Plattform 1 in the Horizontal-Richtung bewegt,
einen Hebe-Mechanismus 14 zum Bewegen der Plattform 1 in
der Vertikal-Richtung, und Ausrichtungs-Mechanismen 5a und 5b.
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Die
Messvorrichtung 10 kann ferner einen Dreh-Mechanismus 1a zum
Drehen der Plattform 1 aufweisen. Der Hebe-Mechanismus 14 kann
einen ersten Hebe-Mechanismus 18 und einen zweiten Hebe-Mechanismus 19 aufweisen.
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Der
erste horizontale Antriebsmechanismus 17 kann einen Y-Tisch 13,
welcher sich in der Y-Richtung bewegt, und einen X-Tisch 12,
welcher auf dem Y-Tisch angeordnet ist, und sich in der X-Richtung bewegt,
aufweisen.
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Unter
der Steuerung einer Steuervorrichtung 11 kann der erste
horizontale Antriebsmechanismus 17 die Plattform 1 in
einer Messvorrichtungs-Kammer 15 in der X- und der Y-Richtung
bewegen.
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Der
erste Hebe-Antriebs-Mechanismus 18 bewegt die Plattform 1 aufwärts in der
Z-Richtung, um den Wafer W auf der Plattform 1 in elektrischen Kontakt
mit Messfühlern 16a einer
oberhalb des Wafers W angeordneten Messkarte 16 zu bringen.
In diesem Zustand testet ein Tester 7 die elektrischen Merkmale
der integrierten Schaltungen auf dem Wafer W.
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Wie
in 1 gezeigt, kann der X-Tisch 12 sich entlang
eines Paares von X-Richtungs-Führungsschienen 12a hin
und her bewegen, welche auf dem Y-Tisch 13 angeordnet sind. Der
Y-Tisch 13 kann sich entlang eines Paares von Y-Richtungs-Führungsschienen 13a hin
und her bewegen welche auf einer Trägerplatte 18a angeordnet
sind. Der X- und der Y-Tisch 12 und 13 sind mit
Motoren (AC Servo-Motoren oder dergleichen) 2d und 3d (siehe 7)
durch Kugelgewindespindeln 2a und 3a (siehe 7)
in der gleichen Weise wie im Stand der Technik verbunden. Wenn die
Motoren die Kugelgewindespindeln drehen, bewegen sich der X- und
der Y-Tisch in der X- und der Y-Richtung. Dementsprechend bewegen
der X- und der Y-Tisch 12 und 13 die Plattform 1 in der
X- und der Y-Richtung innerhalb einer Horizontal-Ebene. In der folgenden
Beschreibung werden, soweit notwendig, die zwei Tische 12 und 13 als
Ganzes als den ersten horizontalen Antriebsmechanismus 17 bezeichnet.
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Der
erste horizontale Antriebsmechanismus 17 kann irgendein
Mechanismus sein, solange er ein Mechanismus ist, welcher die Plattform 1 in
der Horizontal-Richtung bewegt. Beispielsweise kann der erste horizontale
Antriebsmechanismus 17 ein auf einem Linear-Antriebs-Prinzip
basierter Mechanismus sein.
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In
dieser Ausführungsform
ist der Hebe-Mechanismus 14 in den ersten Hebe-Mechanismus 18 und
den zweiten Hebe-Mechanismus 19 unterteilt, wie in 1 gezeigt.
Als ein Ergebnis ist der zweite Hebe-Mechanismus 19 leichtgewichtig
ausgeführt, und
die Geschwindigkeit des ersten horizontalen Antriebsmechanismus 17 kann
erhöht
werden. Der erste Hebe-Mechanismus 18 trägt den ersten
horizontalen Antriebsmechanismus 17 und Plattform 1 mittels seiner
Trägerplatte 18a,
und bewegt sie als ganzes vertikal. Der zweite Hebe-Mechanismus 19 kann
auf dem ersten horizontalen Antriebsmechanismus 17 angeordnet
sein. Der zweite Hebe-Mechanismus 19 bewegt die Plattform 1 vertikal.
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Der
erste Hebe-Mechanismus 18 kann die Plattform 1 über einen
langen Weg (beispielsweise 20 bis 50 mm) vertikal bewegen, wenn
eine Ausrichtung ausgeführt
wird, oder die Plattform 1 nahe zur Messkarte 16 bewegt
wird. Der zweite Hebe-Mechanismus 19 kann die Plattform 1 über einen
kurzen Weg (beispielsweise mehrere hundert μm) vertikal bewegen, wenn beispielsweise
die Messfühler 16a der
Messkarte 16 mit den Elektroden-Kontaktpunkten eines zu
testenden Objekts P nach dem Ausrichten in Kontakt gebracht werden
oder von ihnen getrennt werden.
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Ferner
kann der erste Hebe-Mechanismus 18 auch die Neigung der
Plattform 1 derart steuern, dass eine Plattformfläche 1b der
Plattform 1 zur Messkarte 16 parallel wird.
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Was
den ersten Hebe-Mechanismus 18 betrifft, wie in 1 gezeigt,
wird die Plattform 1 vom ersten horizontalen Antriebsmechanismus 17 getragen,
und ist der erste horizontale Antriebsmechanismus 17 auf
der Trägerplatte 18a des
ersten Hebe-Mechanismus 18 angeordnet. Die Trägerplatte 18a kann
an ihren vier Ecken angefügte
Mutter-Elemente 18b, Kugelgewindespindeln 18c,
welche schraubbar in die zugehörigen
Mutter-Elemente 18b eingreifen, mit den zugehörigen Kugelgewindespindeln 18c verbundene
Motoren (beispielsweise AC Servo-Motoren) 18d und Führungsschienen 18e, welche
die Trägerplatte 18a in
der Z-Richtung führen, aufweisen.
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Die
Kugelgewindespindeln 18c können die Trägerplatte 18a an vier
Punkten tragen und die Trägerplatte 18a vertikal
bewegen. Selbst wenn eine große
Kontakt-Last von den Messfühlern 16a auf
die Plattform 1 appliziert wird, ist es nicht wahrscheinlich, dass
die Trägerplatte 18a geneigt
wird. Es ist ebenfalls nicht wahrscheinlich, dass die Plattform 1 geneigt
wird.
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Wenn
der erste Hebe-Mechanismus 18 die Neigung der Plattform 1 so
steuert, dass die Plattformfläche 1b der
Plattform 1 zur Messkarte 16 parallel wird, wird
ein geeigneter Trage-Mechanismus mit Bezug auf die 8 und 9 beschrieben
werden. Auf 8 Bezug nehmend, kann das erste
Hebe-Element 14' die Trägerplatte 18a durch
einen drehbaren Träger-Mechanismus
(beispielsweise eine Kugel-Verbindung) 18j tragen. Mit
dem drehbaren Träger-Mechanismus 18j wird
die in 8 durch eine unterbrochene Linie bezeichnete Trägerplatte 18a geneigt.
Auch im geneigten Zustand kann die Trägerplatte 18a ebenfalls
von der ersten Hebevorrichtung 14, welche in der Vertikal-Richtung
bewegt, durch den drehbaren Träger-Mechanismus 18j weich getragen
werden.
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9 zeigt
eine Kugel-Verbindung 18j als ein Beispiel des drehbaren
Träger-Mechanismus 18j. Die
Kugel-Verbindung 18j kann einen stationären Bereich 18k, ein
kreisförmiges
Loch 18p im stationären Bereich 18k,
Kugellager 18m, eine Trage-Säule 18n, und eine
Kugel 18l, mit welcher der Kopf der Trage-Säule 18n versehen
ist, aufweisen.
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Die
Kugel-Verbindung 18j kann am unteren Bereich der Trägerplatte 18a durch
den stationären Bereich 18k befestigt
sein. Selbst wenn in 8 die Trägerplatte 18a geneigt
ist, wie durch die unterbrochene Linie angezeigt ist, kann die Kugel 18l sich
im sphärischen
Loch 18p durch die Kugellager frei drehen. Die geneigte
Trägerplatte 18a kann
durch die Trage-Säule 18n der
ersten Hebevorrichtung 14 durch Rotation der Kugel 18l weich
getragen werden.
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Wenn
in 8 die Trage-Höhen
der Vielzahl der ersten Hebe-Mechanismen 18 eingestellt
sind, kann die durch die unterbrochene Linie angezeigte geneigte
Trägerplatte 18a zur
horizontalen Position korrigiert werden.
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Anstelle
der Trägerplatte 18a,
kann eine Trägerplatte 18f verwendet
werden, welche eine Öffnung
in ihrem Zentrum aufweist, wie in 3 gezeigt ist.
Wie in 3 gezeigt ist, können eine über einer Führungsschiene 18e angeordnete
Skala 18g und ein Detektor 18h zum Detektieren
der Unterteilungen der Skala 18g ebenfalls das Hebe-Ausmaß der Plattform 1 messen.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt ist, kann der zweite
Hebe-Mechanismus 19 eine
Vielzahl von (beispielsweise 3 oder 4) Linearrichtungs-Antriebselementen
(beispielsweise Piezoelektrikeffekt-Elementen oder Piezo-Elementen) 19b aufweisen,
welche äquidistant
angeordnet sind und einen piezoelektrischen Effekt aufweisen. Die
Linearrichtungs-Antriebselemente 19b tragen die Plattform 1 mittels
eines Trägers 19a.
Wenn die an die piezoelektrischen Elemente 19b anzulegenden
Spannungen zum Einstellen der Ausdehnungs/Kontraktions-Ausmaße der piezoelektrischen
Elemente 19b angesteuert werden, kann die Plattform 1 über einen
kurzen Weg (beispielsweise 200 bis 500 μm) in Richtungen vertikal bewegt
werden, welche in 2 durch Pfeile angegeben sind.
Der X-Tisch 12 kann mit Höhen-Detektoren 19c versehen sein,
welche den Höhen-Abstand
von der Plattform 1 detektieren. Als ein Höhen-Detektor 19c kann
ein Laser-Verschiebungs-Sensor, ein elektrostatischer Kapazitäts-Sensor
oder dergleichen verwendet werden. Der Höhen-Abstand von der Plattform 1 kann
auf der Basis der Detektionswerte der Höhen-Detektoren 19c gesteuert
werden.
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Als
das Linearrichtungs-Antriebselement 19b kann auch ein Mechanismus
eingesetzt werden, welcher einen Motor und eine Kugelgewindespindel verwendet.
Das Linearrichtungs-Antriebselement 19b, welches ein piezoelektrisches
Element 19b verwendet, kann eine größere Antriebskraft erzeugen, als
die von dem Mechanismus, welcher den Motor und die Kugelgewindespindel
erzeugte. Wenn die an die piezoelektrischen Elemente 19b zu
applizierenden Spannungen gesteuert werden, können die kleinen Ausdehnungs/Kontraktions-Ausmaße der piezoelektrischen
Elemente mit hoher Geschwindigkeit und mit hoher Genauigkeit gesteuert
werden. Die einzelnen piezoelektrischen Elemente 19b können gesteuert
werden. Wenn eine Kontakt-Last
uneinheitlich auf den Umfangs-Bereich der Plattform 1 einwirkt,
kann die Plattform 1 daher durch Ansteuern der einzelnen
piezoelektrischen Elemente 19b horizontal gehalten werden.
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Aufgrund
der Merkmale des piezoelektrischen Elements 19b, dass die
Ausgabe pro Einheits-Volumen groß ist, kann eine hohe Steifigkeit realisiert
werden. Die Plattform 1 kann leichtgewichtig ausgeführt sein.
Die Plattform 1 kann durch den ersten horizontalen Antriebsmechanismus 17 horizontal
mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden.
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Der
Betrieb der Messvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform
wird mit Bezug zu den 1 bis 4B beschrieben
werden.
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- (a) Der Wafer W wird von eine Lade-Kammer 6 auf
der Plattform 1 in der Messvorrichtungs-Kammer 15 angeordnet.
- (b) Das distale Ende eines vorbestimmten Messfühlers aus
der Vielzahl von Messfühlern 16a der Messkarte 16 wird
unter Verwendung der unteren Kamera 5a und oberen Kamera 5b des
Ausrichtungs-Mechanismus (5a, 5b, 11,
und 17) abgebildet, um die Position des distalen Endes
zu messen.
In ähnlicher
Weise wird das zu prüfende
Objekt P auf der Plattform 1 unter Verwendung der oberen Kamera 5b abgebildet,
um die Position des zu testenden Objekts zu messen.
- (c) Die Plattform 1 wird in der X-, Y-, und θ-Richtung
durch den ersten horizontalen Antriebsmechanismus 17 auf
der Basis der Position des oben in
- (b) gemessenen distalen Messfühler-Endes 16a, und
der Position des zu testenden Objekts P auf der Plattform 1 bewegt,
um das auf dem Wafer W ausgebildete zu testende Objekt P und das
distale Ende des Messfühlers 16a der
Messkarte 16 gegenseitig auszurichten.
Während des
Ausrichtens bewegen sich der X- und der Y-Tisch 12 und 13 des
ersten horizontalen Antriebsmechanismus 17 mit hoher Geschwindigkeit
oberhalb der Trägerplatte 18a in
der X- und der Y-Richtung. Die Motoren 18d des ersten Hebe-Antriebs-Mechanismus 18 fahren
mit hoher Geschwindigkeit, um den Wafer W und die Messfühler 16a der
Messkarte 16 schnell zueinander auszurichten.
- (d) Die Plattform wird mit dem ersten Hebe-Mechanismus 18 aufwärts auf
die Messkarte 16 zu bewegt. Bei der Aufwärtsbewegung
kommt das zu testende Objekt P auf der Plattform 1 nicht
in Kontakt mit der Vielzahl von Messfühlern 16a der Messkarte 16.
- (e) Die Plattform 1 wird durch den zweiten Hebe-Mechanismus 19 auf
die Messfühler 16a zu weiter
angetrieben.
- (f) Die elektrischen Merkmale des zu testenden Objekts P werden
vom Tester 7 getestet.
- (g) Nach dem Test wird die Plattform 1 durch den zweiten
Hebe-Mechanismus 19 abwärts bewegt, und
das zu testende Objekt P wird von den Messfühlern 16a getrennt.
- (h) Die Plattform 1 wird mittels des ersten horizontalen
Antriebsmechanismus 17 schrittweise vorgeschoben. Beim
schrittweisen Vorschieben wird das nächste zu testende Objekt P
zu einer Position unmittelbar unter den Messfühlern 16a der Messkarte 16 bewegt.
Während
des schrittweisen Vorschiebens wird der Wafer W auf der Plattform 1 durch
Ausdehnung und Kontraktion der piezoelektrischen Elemente 19b des
zweiten Hebe-Mechanismus 19 um einen kurzen Weg abwärts bewegt.
Folglich kann schrittweises Vorschieben derart ausgeführt werden,
dass der Wafer W und die Messfühler 16a um
einen kleinen Abstand voneinander getrennt sind.
- (i) Die oben genannten Schritte (e) bis (h) werden wiederholt,
um die elektrischen Merkmale eines vorbestimmten zu testenden Objekts
P auf dem zu testenden Substrat zu testen. Spezieller bewegt der
zweite Hebe-Mechanismus 19 die Plattform 1 vertikal,
um den Wafer W in elektrischen Kontakt mit den Messfühlern 16a zu
bringen, so dass die elektrischen Merkmale des Wafers W getestet
werden.
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In
einem Verfahren zum Ausführen
der obigen Schritte (a) bis (i), wird bevorzugter Weise der folgende
Schritt (b') nach
dem obigen Schritt (b) ausgeführt.
- (b')
Auf der Basis der zwei Messergebnisse wird festgestellt, ob die
Plattformfläche 1b der
Plattform 1 und die Messkarte 16 parallel sind
oder nicht. Wenn sie nicht parallel sind, wird das Ausmaß an Nicht-Parallelität erfasst.
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Der
Neigungswinkel der Plattform 1 wird durch den ersten Hebe-Mechanismus 18 so
eingestellt, dass die Plattformfläche 1b der Plattform 1 zur distalen
End-Position der vorbestimmten Messfühler innerhalb der Vielzahl
von Messfühlern 16a der über der
Plattform angeordneten Messkarte 16 parallel wird.
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4A und 4B sind
Graphen zum Vergleichen der Hebe-Geschwindigkeit
des Wafers W auf der Plattform 1, wenn die piezoelektrischen
Elemente 19b des zweiten Hebe-Mechanismus 19 verwendet
werden, und der Hebe-Geschwindigkeit der Plattform 1, wenn
herkömmliche
Kugelgewindespindeln verwendet werden. Bezugnehmend auf 4A und 4B,
bezeichnet (1) die Hebe-Geschwindigkeit der Plattform 1;
und (2) den Weg der Plattform 1 (des Wafers) bei Aufwärts-Bewegung.
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Wenn
piezoelektrische Elemente 19b verwendet werden, wie in 4A gezeigt,
ist die Antwort schnell und die Verlangsamungs-Zeit kann kurz gemacht
werden. Selbst nach einem Zeitpunkt (Punkt A in 4A)
in welchem die Elektroden-Kontaktpunkte des Wafers W und die Messfühler 16a zum
ersten Mal miteinander in Kontakt kommen, wenn die Plattform 1 aufwärts bewegt
und weiter angetrieben wird, können
daher die Messfühler 16a mit den
Elektroden-Kontaktpunkten mit hoher Geschwindigkeit durch Oxidschichten
auf den Oberflächen
der Elektroden-Kontaktpunkte in Kontakt gebracht werden. Anschließend (Punkt
A' in 4A)
werden die piezoelektrischen Elemente 19b schnell verlangsamt,
um einen Messfühler-Test
hoher Geschwindigkeit zu realisieren.
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Im
Gegensatz hierzu wird im herkömmlichen Fall
Zeit benötigt,
um die Motoren zu verlangsamen, und die Antwort ist langsam, wie
in 4B gezeigt. Daher muss die Spitze der Hebe-Geschwindigkeit
so gesetzt werden, dass sie vor dem Zeitpunkt (Punkt B in 4B)
kommt, in welchem die Messfühler 16a mit
den Elektroden-Kontaktpunkten des Wafers W in Kontakt kommen, und
die Elektroden-Kontaktpunkte und die Messfühler 16a müssen während des
Verlangsamens der Motoren miteinander in Kontakt gebracht werden.
Daher ist es schwierig, die Messfühler-Test-Geschwindigkeit zu
erhöhen.
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Wie
oben beschrieben, weist gemäß dieser Ausführungsform
die Plattform-Antriebs-Einrichtung 9 der Messvorrichtung 10 die
Plattform 1 zum Platzieren des Wafers W darauf, den ersten
horizontalen Antriebsmechanismus 17 zum Bewegen der Plattform 1 in
der Horizontal-Richtung, und den Hebe-Antriebs-Mechanismus 14 zum
Bewegen der Plattform 1 in der Vertikal-Richtung auf. Der Hebe-Mechanismus 14 kann
den ersten Hebe-Mechanismus 18 und den zweiten Hebe-Mechanismus 19 aufweisen.
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Der
erste Hebe-Mechanismus 18 trägt den ersten horizontalen
Antriebsmechanismus 17, und bewegt ihn vertikal. Der zweite
Hebe-Mechanismus 19 ist
auf dem ersten horizontalen Antriebsmechanismus 17 angeordnet,
und trägt
die Plattform 1 und bewegt sie vertikal über einen
kurzen Weg. Folglich braucht selbst dann, wenn die Messkarte 16 variiert und
sich die Kontakt-Last erhöht,
das Gewicht des zweiten Hebe-Mechanismus 19 zum Testen
nicht erhöht
zu werden. Der erste horizontale Antriebsmechanismus 17 kann
mit hoher Geschwindigkeit angetrieben werden. Hoch-Geschwindigkeits-Testen kann durch
Antriebs-Steuerung der Plattform 1 bei hoher Geschwindigkeit
realisiert werden.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
kann die Trägerplatte 18a des
ersten Hebe-Mechanismus 18 an ihren vier Ecken so getragen
werden, dass sie sich vertikal bewegen kann. Selbst wenn eine nichteinheitliche
Last von den Messfühlern 16a auf
den Wafer W auf der Plattform 1 einwirkt, wird die Trägerplatte 18a nicht
geneigt werden.
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Was
die Plattform 1 selber betrifft, kann, wenn piezoelektrische
Elemente 19b verwendet werden, welche eine hohe Steifigkeit
aufweisen, die Plattform 1 an einer Vielzahl von (beispielsweise
3 oder 4) Bereichen getragen werden. Es ist nicht wahrscheinlich,
dass die Plattform 1 durch die nichteinheitliche Last der
Messfühler 16a geneigt
wird. Selbst wenn die Plattform 1 geneigt werden kann, kann
ihre Neigung durch individuelles Ansteuern der Höhen-Ausmaße der piezoelektrischen Elemente 19b verhindert
werden.
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Der
zweite Hebe-Mechanismus 19 kann die Plattform 1 durch
die Vielzahl (beispielsweise 3 oder 4) äquidistant angeordneter piezoelektrischer
Elemente 19b tragen. Wenn die Ausdehnungs/Kontraktions-Ausmaße der piezoelektrischen
Elemente 19b gesteuert werden, kann die Plattform 1 mit
hoher Geschwindigkeit über
einen kurzen Weg angetrieben werden. Folglich kann die Test-Geschwindigkeit
weiter erhöht
werden, und die Steifigkeit der Plattform 1 selber kann
erhöht
werden.
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5 zeigt
schematisch einen zweiten Hebe-Mechanismus 19 gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Eine Plattform-Antriebs-Einrichtung 9 dieser
Ausführungsform kann
mit Ausnahme des zweiten Hebe-Mechanismus 19 in der gleichen
Weise wie in der obigen Ausführungsform
konfiguriert sein. Beispielsweise weist der zweite Hebe-Mechanismus 19 gemäß dieser
Ausführungsform
unterhalb des äußeren Umfangs
einer Plattform 1 zweite horizontale Antriebsmechanismen 30 auf
(beispielsweise Mechanismen, welche piezoelektrische Elemente 31 aufweisen,
welche einen piezoelektrischen Effekt zeigen) welche an drei in
der Umfangs-Richtung äquidistanten
Positionen horizontal angeordnet sind, und Richtungs-Umschalt-Mittel 32 zum
Konvertieren der Ausdehnung/Kontraktion der piezoelektrischen Elemente 31 in
Bewegung in der Vertikal-Richtung. Die Plattform 1 kann
durch Ansteuern der Ausdehnungs/Kontraktions-Ausmaße der betreffenden
piezoelektrischen Elemente 31 um einen vorbestimmten Weg
angehoben werden.
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Das
Richtungs-Umschalt-Mittel 32 gemäß dieser Ausführungsform
weist ein erstes Keil-Element 31a unter der unteren Fläche der
Plattform 1 auf, welches sich vorwärts und rückwärts bewegen kann, und eine
erste geneigte Fläche 31b aufweist, welche
in der Radialrichtung von der Außenseite aus zur Innenseite
nach unten geneigt ist, und ein zweites Keil-Element 32a,
welches durch ein Kugellager 32c der ersten geneigten Fläche 31b gegenüberliegend angeordnet
ist. Das zweite Keil-Element 32a weist eine zweite geneigte
Fläche 32b auf.
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Jedes
erste Keil-Element 31a ist mit einem Ende des zugehörigen piezoelektrischen
Elements 31 verbunden. Das andere Ende des piezoelektrischen
Elements 31 kann an einem zugehörigen stationären Bereich 33 befestigt
sein, welcher auf einem X-Tisch 12 angeordnet ist. Der
stationäre
Bereich 33 kann mit Höhen-Detektoren 34 versehen
sein (beispielsweise Laser-Verschiebungs-Sensoren
oder elektrostatischen Kapazitäts-Sensoren)
welche den Höhen-Abstand
von der Plattform 1 detektieren. Der Höhen-Abstand der Plattform 1 kann
auf der Basis der Detektions-Werte der Höhen-Detektoren 34 gesteuert
werden.
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Wenn
die Plattform 1 um einen kurzen Abstand vertikal bewegt
werden soll, werden die piezoelektrischen Elemente 31 auf
der Basis der Detektions-Werte
der Höhen-Detektoren 34 unter
der Steuerung einer Steuervorrichtung 11 in durch Pfeile
X in 5 angegebenen Richtungen an drei Positionen ausgedehnt
oder kontrahiert, um die ersten Keil-Elemente 31a in der
Radial-Richtung
vorwärts/rückwärts zu bewegen.
Die Plattform 1 kann durch die ersten geneigten Flächen 31b der
ersten Keil-Elemente 31a, die zweiten geneigten Flächen 32b,
und die Kugellager 32c vertikal bewegt werden, wie in 5 durch
Pfeile Z gezeigt ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann eine Funktion
und eine Wirkung ähnlich
derjenigen der obigen Ausführungsform
erwartet werden.
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6 ist
eine Ansicht, welche schematisch einen zweiten Hebe-Mechanismus 40 gemäß noch einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Messvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform
kann mit Ausnahme des zweiten Hebe-Mechanismus 40 in der
gleichen Weise konfiguriert sein, wie bei den jeweiligen oben beschriebenen
Ausführungsformen.
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Ein
zweiter Hebe-Mechanismus 40 gemäß dieser Ausführungsform
kann aufweisen: piezoelektrische Elemente 41 (beispielsweise
an drei Positionen), welche von einem zentralen Bereich unter einer Plattform 1 aus
radial horizontal angeordnet sind, und einen piezoelektrischen Effekt
aufweisen, und Richtungs-Umschalt-Mittel 42 (beispielsweise
an drei Positionen) welche die Ausdehnungs/Kontraktions-Kräfte der
piezoelektrischen Elemente 41 in eine Bewegung in der Vertikal-Richtung
konvertieren. Wenn die Ausdehnungs/Kontraktions-Ausmaße der betreffenden
piezoelektrischen Elemente 41 gesteuert werden, kann die
Plattform 1 vertikal über
einen vorbestimmten Abstand bewegt werden. Eine Blattfeder 11b kann
im Zentral-Bereich
der unteren Fläche der
Plattform 1 durch Abstandshalter 11a angeordnet sein.
Eine vom Zentrum eines X-Tisches 12 vertikal abstehende
Trage-Säule 12a ist
mit der Blattfeder 11b in Kontakt.
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Das
Richtungs-Umschalt-Mittel 42 gemäß dieser Ausführungsform
kann aufweisen: ein L-förmiges
Drehelement 42b, von welchem ein distales Ende 42e mit
dem Umfangs-Bereich der unteren Fläche der Plattform 1 durch
ein Kugellager 42a in Kontakt kommt, und ein Trageelement 42c,
welches das Drehelement 42b axial trägt, so dass das Drehelement 42b wenden
kann. Das andere Ende des L-förmigen
Drehelements 42b ist mit einem Eingriff-Bereich 41a an
einem Ende des zugehörigen
piezoelektrischen Elements 41 durch ein Kugellager 42d im Eingriff.
Das Drehelement 42b kann dazu dienen, Ausdehnung und Kontraktion
in der Horizontal-Richtung des piezoelektrischen Elements 41 in
eine Bewegung in der Vertikal-Richtung zu konvertieren und das Ausdehnungs/Kontraktions-Ausmaß des piezoelektrischen
Elements 41 zu verstärken.
Folglich kann die Plattform 1 um ein Höhen-Ausmaß angehoben werden, welches
größer ist
als das Ausdehnungs/Kontraktions-Ausmaß des piezoelektrischen Elements 41.
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Elevation
Detektoren 43 (beispielsweise Laser-Verschiebungs-Sensoren
oder elektrostatische Kapazitäts-Sensoren)
welche den Höhen-Abstand der
Plattform 1 detektieren, können außerhalb des Drehelements 42b angeordnet
sein. Der Höhen-Abstand
der Plattform 1 kann auf der Basis des Höhen- Abstands der von
den Höhen-Detektoren 43 detektierten
jeweiligen Bereiche gesteuert werden. Die Ausdehnungs/Kontraktions-Ausmaße der piezoelektrischen
Elemente 41 können
auf der Basis der Detektions-Werte gesteuert werden, um die Plattform 1 horizontal
zu steuern.
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Federn 44,
welche die Plattform 1 und den X-Tisch 12 so verbinden,
dass die Federn 44 sich ausdehnen und kontrahieren können, können weiter außerhalb
der Höhen-Detektoren 43 angeordnet sein.
Die Federn 44 können
die Plattform 1, welche sich aufwärts bewegt hat, schnell zum
Ausgangszustand zurückbringen.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
können
die gleiche Funktion und Wirkung wie diejenigen der oben beschriebenen
Ausführungsformen
erwartet werden. Die Plattform 1 kann vertikal um ein größeres Ausmaß als das
Ausdehnungs/Kontraktions-Ausmaß der
piezoelektrischen Elemente 41 bewegt werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist überhaupt
nicht auf die oben genannten Ausführungsformen begrenzt. Beispielsweise
kann das Richtungs-Umschalt-Mittel
so angeordnet sein, dass es dem zweiten horizontalen Antriebsmechanismus
entspricht. Dementsprechend muss das Richtungs-Umschalt-Mittel nicht immer äquidistant
in der Umfangs-Richtung der Plattform 1 angeordnet sein,
und die Anzahl von Richtungs-Umschalt-Mitteln ist nicht auf drei
beschränkt.
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Wenn
piezoelektrische Elemente, welche über Dehnungsmesser verfügen, verwendet
werden, kann in jeder Ausführungsform
auf die Höhen-Detektoren
verzichtet werden. Die zweiten geneigten Flächen 32b an drei Stellen
können
in einem integralen Element als Durchgänge für die Keil-Elemente ausgebildet
werden. Das zu testende Objekt P ist nicht auf einen Wafer begrenzt,
sondern kann ein LCD-Substrat oder IC-Chip sein.
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Gemäß der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird eine Plattform-Antriebs-Einrichtung 9 und
ein Testverfahren bereitgestellt, welche selbst dann, wenn die Kontakt-Last
zunimmt, wenn die Messkarte 16 variiert, die Plattform 1 bei hoher
Geschwindigkeit im Antrieb steuern kann, um Hoch-Geschwindigkeits-Testen zu realisieren.
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Zusätzliche
Vorteile und Modifikationen werden Fachleuten leicht offensichtlich
werden. Daher ist die Erfindung in ihren breiteren Aspekten nicht
auf die hierin gezeigten und beschriebenen speziellen Details und
repräsentativen
Ausführungsformen
begrenzt.
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Dementsprechend
können
verschiedene Modifikationen durchgeführt werden, ohne vom Geist und
Umfang des allgemeinen erfinderischen Konzepts abzuweichen, wie
es in den beigefügten
Ansprüchen
und ihren Äquivalenten
definiert ist.