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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung zum Prüfen eines
Gegenstands, beispielsweise eines Halbleiterwafers oder eines LCD-Substrats,
auf welchen Halbleiterbauelemente vorgesehen sind.
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Bei
dem Halbleiterherstellungsverfahren wird eine große Anzahl
an Halbleiterchips (Halbleiterbauelementen), die jeweils ein vorbestimmtes
Schaltungsmuster aufweisen, auf einem Halbleiterwafer entsprechend
einer Mikromusterbildung oder dergleichen erzeugt. Mit dem Halbleiterchip
auf dem Wafer werden Prüfungen
der elektrischen Eigenschaften durchgeführt, während sie sich auf dem Wafer
befinden, unter Verwendung einer Prüfeinrichtung, beispielsweise
einer Sondeneinrichtung. Nur Chips, bei denen festgestellt wird,
dass sie aufgrund des Ergebnisses der Prüfungen fehlerfrei sind, werden
den nachfolgenden Kontaktierungs- und Gehäuseherstellungsschritten zugeführt, um
hierdurch die Ausbeute an Enderzeugnissen zu verbessern.
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Eine
Sondeneinrichtung dieser Art weist beispielsweise einen Arbeitstisch
zum Auflegen eines Wafers auf diesen auf, der in den Richtungen
X, Y, Z und θ beweglich
ist, eine Sondenkarte, die mehrere Sondennadeln aufweist, die in
elektrischen Kontakt mit dem Wafer durch die Bewegung des Arbeitstisches
gebracht werden, und einen Prüfkopf,
der elektrisch mit der Sondenkarte verbunden ist. Der Arbeitstisch
wird bewegt, um mehrere Elektrodenkontaktflächen auf dem Wafer und mehrere entsprechende
Sondennadeln in elektrischen Kontakt miteinander zu versetzen, und
die elektrische Prüfung auf
dem Wafer wird mit einer externen Prüfvorrichtung durchgeführt, die über den
Prüfkopf
angeschlossen ist. Hierbei müssen,
wenn eine genaue Waferprüfung
durchgeführt
wird, die Nadelpunkte der jeweiligen Sondennadeln exakt in Kontakt
mit den Elektrodenkontaktflächen
gelangen, mit im wesentlichen gleichem Nadeldruck.
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Zu
diesem Zweck ist herkömmlich
ein Haltemechanismus zum Haltern des Prüfkopfes an einer Seite des
Einrichtungskörpers
einer Sondeneinrichtung vorgesehen, wobei der Prüfkopf durch den Haltemechanismus
gehaltert wird. Der Prüfkopf
wird von dem Wartungsbereich zu einer Position oberhalb des Einrichtungskörpers durch
den Drehmechanismus des Prüfkopfes
verschwenkt. Der Prüfkopf
ist auf einer Kopfplatte angeordnet, die sich auf der oberen Oberfläche des
Einrichtungungskörpers
befindet, und die Sondenkarte, die in der Kopfplatte angeordnet
ist, ist elektrisch an den Prüfkopf
angeschlossen.
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Wenn
der Integrationsgrad der IC-Chips, die auf dem Wafer vorgesehen
sind, auf 16 M, 64 M, oder später
auf 256 M erhöht
wird, wird ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb erforderlich. Um dies
zu erreichen, sind für
die Prüfvorrichtung
auch gute Hochfrequenzeigenschaften erforderlich, so dass die Entfernung
zwischen dem Prüfkopf
und dem Wafer verkleinert werden sollte, um die Länge der
Verdrahtung von dem Prüfkopf
zum Wafer zu verkürzen,
damit eine sehr exakte Prüfung
mit einem Hochfrequenz-Prüfsignal
durchgeführt
werden kann. Um dieser Anforderung zu genügen, wurden verschiedene Untersuchungen
unternommen, und wurde eine Vorgehensweise vorgeschlagen, die in
der japanischen Patentanmeldung mit der KOKAI-Veröffentlichung Nr.
5-335385 beschrieben ist. Bei dieser Vorgehensweise ist die Sondenkarte
direkt an den Prüfkopf
angeschlossen, wird jede Schrägstellung
der Sondenkarte in Bezug auf den Arbeitstisch erfasst, der einen Wafer
W haltert, und wird die Schrägstellung
des Arbeitstisches auf Grundlage der Messinformation korrigiert.
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Bei
einer herkömmlichen
Sondeneinrichtung wird jedoch nur, wie in 10 gezeigt,
ein Prüfkopf 72 in
Horizontalrichtung auf einem Einrichtungungskörper 70 durch einen
Haltemechanismus 71 gehaltert, und ist der Prüfkopf 72 auf
dem Einrichtungungskörper 70 nicht
in Bezug auf eine Bewegung in den Richtungen X und Y festgelegt.
Daher verursachen die Nadelpunkte (die jeweils einen Durchmesser
von beispielsweise 30 μm
aufweisen) der Sondennadeln 75 einer Sondenkarte 74 leicht
eine Positionsverschiebung in Bezug auf die Elektrodenkontaktflächen (beispielsweise
Quadrate mit einer Seitenlänge
von 80 μm)
eines Wafers W auf einem Arbeitstisch 73, was die Positionierung
sehr schwierig macht. Darüber
hinaus können
die Sondennadeln 75 durch die Schwingungen des Einrichtungskörpers 70 beim
Vorschub des Arbeitstisches 73 zwischen Prüfungen beeinflusst
werden, so dass der Kontaktzustand der Sondennadeln 75 nicht
stabil ist, was zu der Schwierigkeit führt, eine instabile Prüfung zu
erzielen. Weiterhin kann bei der herkömmlichen Sondeneinrichtung
das Ausmaß der
Parallelität
zwischen der Sondenkarte 74 und dem Wafer W auf dem Arbeitstisch 73 nicht
genau eingestellt werden, und treten Unterschiede der Nadeldrucke
der Sondennadeln 75 auf, was es schwierig macht, eine exakte
Prüfung
durchzuführen.
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In "Patent Abstracts
of Japan, Vol. 018, Nr. 414 (E-1587)" ist eine Halbleiterprüfvorrichtung
beschrieben, die eine Vorrichtung zum einfachen Einstellen der Parallelität eines
Messsystems aufweist, durch Vorsehen eines Basisständers zur Messung, der
eine Sonde aufweist, die ein Halbleiterbauelement kontaktiert, das
geprüft
werden soll, und einen Basisständerpositionseinstellmechanismus,
der den Basisständer
nach oben und unten bewegt, und die Vertikalposition des Basisständers in
Bezug auf einen Prüfständer einstellt.
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Das
zu prüfende
Halbleiterbauelement ist in einem Wafer vorgesehen, der in Kontakt
mit Sondenstiften einer festen Sonde bei einem festgelegten Kontaktdruck
versetzt wird. Ist der Wafer nicht parallel zur festen Sonde, werden
die Schrägstellung
der festen Sonde und die Höhe
gegenüber
dem Wafer dadurch eingestellt, dass ein schraubenartiger Motortreiber
jeweils um zwei Punkte bewegt wird. Die Halbleiterprüfvorrichtung
versetzt daher die Sonde in Kontakt mit dem Wafer im parallelen
Zustand, so dass ein optimaler Kontaktdruck erreicht wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der voranstehenden Probleme
entwickelt, und ihr Ziel besteht in der Bereitstellung einer Prüfeinrichtung, bei
welcher sämtliche
Kontaktelemente, die an dem Prüfkopf
befestigt sind, exakt in Kontakt mit den Elektroden des zu prüfenden Gegenstands
versetzt werden, um so eine äußerst verlässliche
Prüfung
zu ermöglichen.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Prüfeinrichtung
zur Verfügung
zu stellen, bei welcher der negative Einfluss von Schwingungen des
Prüfkopfes
während
einer schrittweisen Zustellung des zu prüfenden Gegenstands verhindert
wird, und sämtliche
Kontaktelemente, die an dem Prüfkopf
befestigt sind, exakt in Kontakt mit den Elektroden des zu prüfenden Gegenstands
versetzt werden, ohne eine Positionsverschiebung hervorzurufen,
um so eine äußerst verlässliche
Prüfung zu
ermöglichen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Prüfeinrichtung
zur Verfügung
gestellt, die einen Einrichtungskörper und einen bewegbaren Kopf
aufweist, der von dem Einrichtungskörper abnehmbar ist, und zum
Prüfen
eines zu prüfenden
Substrats verwendet wird, wobei vorgesehen sind:
ein Prüfteil, das
von dem bewegbaren Kopf gehaltert wird;
ein erster, zweiter,
und dritter Eingriffsabschnitt, die auf dem bewegbaren Kopf um das
Prüfteil
herum angeordnet sind, um verteilt eine Belastung des bewegbaren
Kopfes aufzunehmen;
ein Arbeitstisch, der in Vertikalrichtung
bewegbar ist, und so auf dem Einrichtungskörper angeordnet ist, dass darauf
das Substrat aufgelegt werden kann;
ein erster, zweiter und
ein dritter Träger,
die auf dem Einrichtungskörper
um den Arbeitstisch herum angeordnet sind, um den bewegbaren Kopf
so zu haltern, dass das Prüfteil
dem Arbeitstisch gegenüberliegt, durch
jeweiligen, lösbaren
Eingriff mit dem ersten, zweiten, und dritten Eingriffsabschnitt,
und den bewegbaren Kopf über
den ersten, zweiten, und dritten Eingriffsabschnitt haltern, wobei
der erste und der zweite Träger
einen ersten und einen zweiten Vertikalantrieb aufweisen, um den
bewegbaren Kopf in Vertikalrichtung über dem ersten bzw. zweiten
Eingriffsabschnitt zu bewegen, wobei eine Schrägstellung des Prüfteils in
Bezug auf das auf dem Arbeitstisch angeordnete Substrat eingestellt
wird, während der
bewegbare Kopf durch den ersten und zweiten Vertikalantrieb bewegt
wird; und
ein erstes und ein zweites Eingriffsteil, die jeweils zwischen
dem ersten Eingriffsabschnitt und dem ersten Vertikalantrieb bzw.
zwischen dem zweiten Eingriffsabschnitt und dem zweiten Vertikalantrieb
angeordnet sind, wobei das erste und das zweite Eingriffsteil durch
den ersten und zweiten Vertikalantrieb so gehaltert wird, dass sie
sich frei innerhalb einer Horizontalebene drehen können, wobei
V-förmige Nuten
in den oberen Oberflächen
des ersten und zweiten Eingriffsteils vorgesehen sind;
ein
kugelförmiger
Abschnitt an dem unteren Ende jedes Eingriffsabschnitts vorgesehen
ist, und im Eingriff mit der entsprechenden, V-förmigen Nut über eine Punktberührung steht;
und
das erste und das zweite Eingriffsteil über jeweilige Wellenabschnitte
durch den ersten und den zweiten Vertikalantrieb drehbar sind, und
die Achsen der Eingriffsabschnitte geringfügig in Bezug auf ein Zentrum der
Drehung des ersten und zweiten Eingriffsteils exzentrisch sind,
so dass dann, wenn die Eingriffsabschnitte in Eingriff mit den V-förmigen Nuten
gelangen, Momente entsprechend der Exzentrizitätsentfernung auf das erste
und das zweite Eingriffsteil einwirken, um die V-förmigen Nuten
in eine vorbestimmte Richtung zu leiten.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Prüfeinrichtung
zur Verfügung
gestellt, die einen Einrichtungskörper und einen bewegbaren Kopf
aufweist, der von dem Einrichtungskörper abnehmbar ist, und zum
Prüfen
eines zu prüfenden
Substrats verwendet wird, wobei vorgesehen sind:
ein Prüfteil, das
von dem bewegbaren Kopf gehaltert wird;
ein erster, zweiter,
und ein dritter Eingriffsabschnitt, die auf dem bewegbaren Kopf
um das Prüfteil
herum so angeordnet sind, dass sie verteilt eine Last des Prüfkopfes
aufnehmen;
ein Arbeitstisch, der vertikal beweglich ist, und
so auf dem Einrichtungskörper
angeordnet ist, dass das Substrat auf ihn aufgelegt werden kann;
ein
erster, zweiter, und ein dritter Träger, die auf dem Einrichtungskörper um
den Arbeitstisch herum so angeordnet sind, dass sie den bewegbaren
Kopf so haltern, dass das Prüfteil
dem Arbeitstisch gegenüberliegt,
durch jeweiligen, lösbaren
Eingriff mit dem ersten, zweiten, und dem dritten Eingriffsabschnitt,
und den bewegbaren Kopf durch den ersten, zweiten, bzw. dritten
Eingriffsabschnitt haltern, wobei der erste und der zweite Träger einen
ersten und einen zweiten Vertikalantrieb aufweisen, um den bewegbaren
Kopf in Vertikalrichtung durch den ersten bzw. zweiten Eingriffsabschnitt
zu bewegen, wobei eine Schrägstellung
des Prüfteils
in Bezug auf das auf den Arbeitstisch aufgelegte Substrat eingestellt
wird, während der
bewegbare Kopf durch den ersten und zweiten Vertikalantrieb bewegt
wird;
ein erstes und ein zweites Zwischenstückteil, die jeweils zwischen
dem ersten Eingriffsabschnitt und dem ersten Vertikalantrieb bzw.
zwischen dem zweiten Eingriffsabschnitt und dem zweiten Vertikalantrieb
angeordnet sind, wobei das erste und das zweite Zwischenstückteil in
Horizontalrichtung entsprechend einer auf sie einwirkenden Belastung
in Vertikalrichtung ausgefahren und eingefahren werden können; und
eine
erste und eine zweite Aufnahme, die jeweils an dem ersten und zweiten
Träger
bzw. an dem ersten und zweiten Eingriffsabschnitt befestigt sind,
um jeweils das erste bzw. zweite Zwischenstückteil zu umgeben, wobei dann,
wenn das erste und das zweite Zwischenstückteil nach Empfang einer Belastung des
Prüfkopfes
ausgefahren werden, das erste und zweite Zwischenstückteil jeweils
in Berührung
mit inneren Seiten der ersten und zweiten Aufnahme gelangt, um eine
Bewegung des Prüfkopfes
in Horizontalrichtung zu beschränken.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden alle am Prüfkopf
befestigten Kontaktelemente exakt in Kontakt mit den Elektroden
des zu prüfenden
Gegenstands versetzt, was eine äußerst verlässliche Prüfung ermöglicht.
Weiterhin wird der negative Einfluss der Schwingungen des Prüfkopfes
während
der schrittweisen Zustellung des zu prüfenden Gegenstands verhindert,
und werden alle am Prüfkopf
befestigten Kontaktelemente exakt in Kontakt mit den Elektroden
des zu prüfenden
Gegenstands versetzt, ohne eine Positionsverschiebung hervorzurufen,
wodurch eine äußerst verlässliche
Prüfung
ermöglicht wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird noch besser aus der folgenden, detaillierten
Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen verständlich,
in welchen:
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1 eine
teilweise weggeschnittene Perspektivansicht ist, die eine Sondeneinrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
Schnittansicht ist, welche die in 1 dargestellte
Sondeneinrichtung zeigt;
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3 eine
Schnittansicht ist, die einen ersten Trägermechanismus der in 1 gezeigten
Sondeneinrichtung zeigt;
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4A eine
Schnittansicht ist, senkrecht zu jener von 3, die den
ersten Trägermechanismus der
in 1 dargestellten Sondeneinrichtung zeigt, und 4B eine
Aufsicht ist, welche den Verriegelungsmechanismus des ersten Trägermechanismus zeigt;
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5 eine
Schnittansicht ist, welche den zweiten Trägermechanismus der in 1 gezeigten Sondeneinrichtung
zeigt;
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6 eine
Perspektivansicht ist, welche die Beziehung zwischen den ersten
Eingriffsteilen der ersten Trägermechanismen,
dem zweiten Eingriffsteil des zweiten Trägermechanismus, und den Eingriffsstangen
des Prüfkopfes
zeigt;
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7 eine
erläuternde
Darstellung ist, um die Beziehung der Schrägstellung der Ebene, die durch
die Nadelpunkte der Sondennadeln festgelegt wird, in Bezug auf die
Waferoberfläche
zu erläutern;
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8 den
Positionserkennungsmechanismus der in 1 gezeigten
Sondeneinrichtung zeigt;
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9A bis 9D erläuternde
Darstellungen sind, die zeigen, wie die Höhe einer Sondennadel erfasst
wird, unter Verwendung des in 8 gezeigten
Positionserkennungsmechanismus;
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10 eine
Seitenansicht ist, die eine herkömmliche
Sondeneinrichtung zeigt;
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11 eine
teilweise weggeschnittene Perspektivansicht ist, die eine Sondeneinrichtung
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 eine
Schnittansicht ist, welche die in 11 dargestellte
Sondeneinrichtung zeigt;
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13 eine
Schnittansicht ist, die einen Trägermechanismus
der in 11 gezeigten Sondeneinrichtung
zeigt;
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14 eine
Schnittansicht ist, senkrecht zu jener von 13, die
den Trägermechanismus
der in 11 gezeigten Sondeneinrichtung
zeigt;
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15 eine
Perspektivansicht ist, die eine Einspannvorrichtung der in 11 dargestellten Sondeneinrichtung
zeigt;
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16A und 16B erläuternde
Ansichten sind, die eine Vorgehensweise zum Korrigieren der Schrägstellung
des Prüfkopfes
mit der in 11 gezeigten Sondeneinrichtung
zeigen;
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17A und 17B erläuternde
Ansichten sind, die eine andere Vorgehensweise zum Korrigieren der
Schrägstellung
des Prüfkopfes
mit der in 11 dargestellten Sondeneinrichtung
zeigen;
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18 eine
Schnittansicht ist, die einen Zustand zeigt, in welchem der Durchmesser
der Einspannvorrichtung der in 11 gezeigten
Sondeneinrichtung verkleinert wird, ohne dass hierauf eine Belastung
einwirkt;
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19 eine
Schnittansicht ist, die einen Zustand zeigt, in welchem der Durchmesser
der Einspannvorrichtung der in 11 gezeigten
Sondeneinrichtung durch Druck vergrößert wird;
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20 eine
Schnittansicht ist, die den Hauptteil einer Sondeneinrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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21 eine
Schnittansicht ist, die den Hauptteil einer Sondeneinrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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1 zeigt
eine Sondeneinrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Sondeneinrichtung weist einen
Einrichtungskörper 1 und
einen Prüfkopf 2 auf,
der abnehmbar auf dem Einrichtungskörper 1 angeordnet
ist. Eine Sondenkarte 3, die mehrere Sondennadeln 4 aufweist,
ist an der unteren Oberfläche
des Prüfkopfes 2 befestigt.
Während
einer Prüfung
werden die Sondennadeln 4 elektrisch mit den Elektroden
von Halbleiterchips verbunden, die auf einem zu prüfenden Gegenstand
vorgesehen sind, beispielsweise einem Halbleiterwafer W. In diesem
Zustand wird ein elektrisches Signal von einer Prüfvorrichtung
zugeführt,
die an dem Prüfkopf 2 angeschlossen
ist, an die Chips über
die Sondennadeln 4, und werden die elektrischen Eigenschaften
der Chips geprüft.
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Ein
Arbeitstisch 5 zum Aufsetzen des Wafers W auf diesen ist
in einem Sondenbereich 6 des Einrichtungskörpers 1 angeordnet,
also unterhalb des Prüfkopfes 2.
Bei der Prüfung
wird der Arbeitstisch 5 in den Richtungen X, Y, Z und θ bewegt,
und gesteuert durch eine Steuerung positioniert, beispielsweise eine
CPU 66 (siehe die 6 und 8)
und dergleichen. Der Arbeitstisch 5 wird schrittweise über eine Entfernung
zugestellt, welche einem IC-Chip entspricht, hauptsächlich in
der Richtung X, damit die Elektrodenkontaktflächen der einzelnen IC-Chips
in elektrischen Kontakt mit den entsprechenden Sondennadeln 4 gebracht
werden, um so die IC-Chips einzeln zu prüfen.
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Wie
in 1 gezeigt, ist ein Ladebereich 7 an der
rechten Seite des Sondenbereiches 6 vorgesehen. Der Wafer
W wird zwischen dem Arbeitstisch 5 und einem Kassettenruhebereich 8 durch
einen Übertragungsmechanismus
(nicht gezeigt) in den Ladebereich 7 transportiert. Eine
Anzeige 9 ist vorgesehen, um ein Bedienungsfeld anzuzeigen,
das zum Betätigen
der Sondeneinrichtung verwendet wird, oder um den Zustand des Wafers
W in dem Einrichtungskörper 1 anzuzeigen.
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Der
Einrichtungskörper 1 weist
eine Basis 10 auf, die aus Gußeisenmaterial mit den Abmessungen 680
mm (Breite) × 830
mm (Tiefe) mal 120 mm (Dicke) besteht. Ein Arbeitstischantriebsmechanismus 60 ist
auf der Basis 10 angeordnet.
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Im
einzelnen ist ein Paar von Führungsschienen 10A,
die sich in der Richtung Y erstrecken, auf der Basis 10 angeordnet.
Eine Y-Stufe 61 ist bewegbar in Richtung Y entlang den
Führungsschienen 10A angeordnet.
Ein Paar von Führungsschienen 61A,
die sich in der Richtung X erstrecken, ist auf der Y-Stufe 61 vorgesehen.
Eine X-Stufe 62 ist beweglich in der Richtung X entlang
den Führungsschienen 61A angeordnet.
Eine Z-Stufe 63 ist auf der X-Stufe 62 beweglich
in der Richtung Z (Vertikalrichtung) angeordnet. Eine Montageplatte 64 ist
auf der Z-Stufe 63 befestigt, und der Arbeitstisch 5 ist
drehbar (in der Richtung θ)
durch die Montageplatte 64 gehaltert. Die Z-Stufe 63 kann
sich in Vertikalrichtung um maximal etwa 100 mm bewegen. Die X-
und die Y-Stufe 62 bzw. 61, die Z-Stufe 63,
und der Arbeitstisch 5, die sich in den Richtungen X, Y,
Z bzw. θ bewegen
können,
sind mit den Drehwellen von Schrittmotoren und verschiedenen anderen
Motoren gekuppelt.
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Vorrichtungen,
beispielsweise drei vorspringende Stifte (nicht gezeigt) zum automatischen
Laden und Entladen des Wafers W sind so in dem Arbeitstisch 5 angeordnet,
dass sie ausfahrbar und einfahrbar sind. Beim Laden und Entladen
des Wafers W wird der Wafer W zwischen den vorspringenden Stiften
und dem Übertragungsmechanismus
(nicht gezeigt) des Ladebereiches 7 transportiert.
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Ein
erster und ein zweiter Trägermechanismus 11 und 12 zum
Haltern des Prüfkopfes 2 sind
an drei Orten auf der Basis 10 angeordnet. Wie in den 1 und 2 gezeigt,
sind die ersten Trägermechanismen 11 als
Trägersäulen ausgebildet,
die jeweils eine feste Konstruktion an zwei Orten an der linken
Seite des Sondenbereichs 6 aufweisen, mit einer vorbestimmten
Entfernung zwischen ihnen in der Richtung Y. Der zweite Trägermechanismus 12 ist nur
an einem Ort auf einem Trägerteil 13 angeordnet, das
eine feste Konstruktion an der rechten Seite des Sondenbereiches 6 aufweist,
so dass es im wesentlichen dem Ort in der Mitte zwischen den beiden
ersten Trägermechanismen 11 gegenüberliegt.
Die ersten Trägermechanismen 11 weisen
Hebemechanismen auf, wie dies nachstehend erläutert wird, und können die
Halterungshöhe
des Prüfkopfes 2 durch diese
Hebemechanismen in Bezug auf die Halterungshöhe des zweiten Trägermechanismus 12 einstellen.
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Ein
Trägerrahmen 14 ist
an dem Prüfkopf 2 angebracht.
Eingriffsvorsprünge
(beispielsweise Eingriffsstangen) 15 sind in Vertikalrichtung
an dem Trägerrahmen 14 über Stützen 16 so angebracht,
dass sie nach unten weisen. Ein kugelförmiger Abschnitt 15A ist
auf dem unteren Ende jeder Eingriffsstange 15 vorgesehen.
Die jeweiligen kugelförmigen
Abschnitte 15A können
in den ersten und zweiten Trägermechanismus 11 und 12 eingepasst
werden. Der erste und zweite Trägermechanismus 11 und 12 werden
nachstehend im einzelnen erläutert.
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Wie
in den 3, 4A und 4B gezeigt,
weist jeder erste Trägermechanismus 11 eine Aufnahme 17 auf,
die in Vertikalrichtung bewegbar ist, um die zugehörige Eingriffsstange 15 des
Prüfkopfes 2 aufzunehmen.
Ein Führungsmechanismus 18 ist
durch einen ortsfesten Abschnitt 19 so gehaltert, dass
die Aufnahme 17 in Vertikalrichtung geführt wird. Ein Hebemechanismus 20 ist
in dem Raum des ortsfesten Abschnitts 19 so angeordnet,
dass die Aufnahme 17 in Vertikalrichtung bewegt wird.
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Ein
Befestigungsloch 21, in welches der kugelförmige Abschnitt 15A der
zugehörigen
Eingriffsstange 15 lose eingepasst wird, ist so im Zentrum
der Aufnahme 17 vorgesehen, dass es sich in Vertikalrichtung
erstreckt. Ein Teil eines ersten Eingriffsteils 22, mit
welchem der kugelförmige
Abschnitt 15A der Eingriffsstange 15 in Eingriff
gelangt, ist in das Befestigungsloch 21 von unterhalb eingepasst.
Eine V-förmige
Nut 22A ist in der oberen Oberfläche des ersten Eingriffsteils 22 vorgesehen,
und der kugelförmige Abschnitt 15A der
Eingriffsstange 15 gelangt in Eingriff mit der V-förmigen Nut 22A über eine
Punktberührung.
Ein Verriegelungsmechanismus 23 zum Verriegeln der Eingriffsstange 15 ist
in dem Befestigungsloch 21 der Aufnahme 17 angebracht.
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Wie
in 4A gezeigt, weist der Verriegelungsmechanismus 23 drei
harte Kugeln 24 auf, die innerhalb eines Kragenteils 28 in
gleichen Winkelabständen
in Umfangsrichtung angeordnet sind. Ein Verriegelungsbetätigungsglied 25 ist
so vorgesehen, dass es die jeweiligen harten Kugeln 24 in
Radialrichtung druckbeaufschlagt, in den verengten Abschnitt der
Eingriffsstange 25 oberhalb des kugelförmigen Abschnitts 15A hinein.
Ein Antriebszylinder (nicht gezeigt) ist so angeordnet, dass das
Verriegelungsbetätigungsglied 25 um
die Achse des Befestigungslochs 21 als Zentrum in Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung über einen
Gelenkmechanismus 26 (siehe 4B) gedreht
wird.
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Das
Verriegelungsbetätigungsglied 25 wird durch
das Kragenteil 28 gebildet, das in dem Befestigungsloch 21 angebracht
ist, und einen Hebel aufweist, und durch kleine Kugeln 29,
die zwischen der Außenumfangsoberfläche des
Kragenteils 28 und der Innenumfangsoberfläche des
Befestigungsloches 21 angebracht sind. Ausgenommene Abschnitte 28A sind
so in der Innenumfangsoberfläche
des Kragenteils 28 vorgesehen, dass sie den harten Kugeln 24 entsprechen,
wie dies in 4B gezeigt ist. Wenn die jeweiligen
ausgenommenen Abschnitte 28A mit den harten Kugeln 24 übereinstimmen,
ermöglichen
es die harten Kugeln 24, dass der kugelförmige Abschnitt 15A der
Eingriffsstange 15 frei hindurchgeht. Wenn das Verriegelungsbetätigungsglied 25 wie
in 4B gezeigt durch den Zylinder gedreht wird, bewegen
sich die ausgenommenen Abschnitte 28A weg von den harten
Kugeln 24. Daher werden die harten Kugeln 24 durch
die innere Oberfläche
des Kragenteils 28 so gedrückt, dass sie sich zum verengten
Abschnitt oberhalb des kugelförmigen
Abschnitts 15A bewegen, wodurch die Eingriffsstange 15 verriegelt
wird.
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Das
erste Eingriffsteil 22 weist einen Eingriffsabschnitt auf,
bei dem die V-förmige
Nut 22A vorgesehen ist, die in seiner Oberseite vorgesehen ist,
und einen unteren Wellenabschnitt, der in Vertikalrichtung stetig
in die untere Oberfläche
des Eingriffsabschnitts übergeht.
Der Wellenabschnitt des ersten Eingriffsteils 22 ist in
dem ausgenommenen Abschnitt einer Aufnahme 31 über ein
Kugellager 30 angebracht. Bei der Aufnahme 31 ist
das erste Eingriffsteil 22 über den Wellenabschnitt drehbar.
Die Achse der Eingriffsstange 15 ist geringfügig exzentrisch
gegenüber
der Achse des Wellenabschnitts des ersten Eingriffsteils 22,
wie in 3 gezeigt. Wenn die Eingriffsstange 15 in
Eingriff mit der V-förmigen Nut 22A gelangt,
wirkt ein Moment entsprechend der Entfernung der Exzentrizität auf das
erste Eingriffsteil 22 ein, um die V-förmige Nut 22A in eine
bestimmte Richtung zu führen,
wie dies in 6 gezeigt ist.
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Eine
Kugelumlaufspindel 32, welche den Hebemechanismus 20 bildet,
ist mit der unteren Oberfläche
der Aufnahme 31 gekuppelt. Der Hebemechanismus 20 ist
in dem Innenraum des ortsfesten Abschnitts 19 aufgenommen,
wie voranstehend erläutert.
Der Hebemechanismus 20 weist beispielsweise ein Mutternteil 33 auf,
das im Gewindeeingriff mit der Kugelumlaufspindel 32 steht,
einen Drehzylinder 34 zum Befestigen des Mutternteils 33,
ein Schneckenrad 35, das auf dem oberen Abschnitt des Drehzylinders 34 angebracht
ist, eine Schnecke 36, die mit dem Schneckenrad 35 kämmt, und
einen Schrittmotor 37 zum Drehantrieb der Schnecke 36.
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Der
Drehzylinder 34 wird durch den Schrittmotor 37 in
Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
in dem Innenraum des ortsfesten Abschnitts 19 über ein
Kugellager 38 gedreht. Dann wird das erste Eingriffsteil 22 vertikal
in Richtung Z über
eine vorbestimmte Entfernung durch das Mutternteil 33 und
die Kugelumlaufspindel 32 bewegt. Der Schrittmotor 37 dreht
sich in Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
um ein vorbestimmtes Ausmaß,
auf Grundlage eines Befehlssignals von der Steuerung 66,
das auf einem Messwert beruht, der nach Erfassung der Höhe des Nadelpunkts
einer Sondennadel 4 erhalten wird, wie dies nachstehend
erläutert
wird.
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Ein
Drehkodierer 39 ist unterhalb des Drehzylinders 34 angeordnet,
und das Ausmaß der
Drehung des Drehzylinders 34 wird durch den Drehkodierer 39 erfasst.
Wenn das Ausmaß der
Drehung des Drehzylinders 34 den Befehlswert erreicht,
gibt die Steuerung 66 ein Schaltsignal an den Schrittmotor 37 aus,
um den Hebemechanismus 20 anzuhalten.
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Wie
in 3 gezeigt, weist der Führungsmechanismus 18 ein
Paar aus einer rechten und einer linken Führungsstange 18A auf,
die mit der unteren Oberfläche
der Aufnahme 18 gekuppelt sind, sowie Führungsbuchsen 18B.
Die Führungsstangen 18A können sich
in Vertikalrichtung so bewegen, dass sie in die Führungsbuchsen 18B eingepasst
sind. Wenn die Aufnahme 17 in Vertikalrichtung durch den
Hebemechanismus 20 bewegt wird, bewegen sich die Führungsstangen 18A in
Vertikalrichtung, während sie
durch die Führungsbuchsen 18B geführt werden.
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Wie
in 5 gezeigt, besteht der zweite Trägermechanismus 12 hauptsächlich aus
einer Aufnahme 41, die an einem ortsfesten Abschnitt 40 so
angeordnet ist, dass sie die Eingriffsstange 15 des Prüfkopfes 2 aufnimmt.
Ein Befestigungsloch 42, in welches der kugelförmige Abschnitt 15A der
Eingriffsstange 15 locker eingepasst ist, ist so ausgebildet, dass
es sich im wesentlichen durchs Zentrum der Aufnahme 41 erstreckt.
Ein Verriegelungsmechanismus 43 zum Verriegeln der Eingriffsstange 15 ist
in dem Befestigungsloch 42 angebracht. Der Verriegelungsmechanismus 43 weist
drei harte Kugeln 44 auf, ein Verriegelungsbetätigungsglied 45,
das mit einem Kragenteil 48 versehen ist, und dergleichen, wie
in 5 gezeigt, und ist ebenso ausgebildet wie der Verriegelungsmechanismus 23 des
ersten Trägermechanismus 11.
Ein zweites Eingriffsteil 46 ist zwischen dem ortsfesten
Abschnitt 40 und der Aufnahme 41 angeordnet. Der
kugelförmige
Abschnitt 15A der Eingriffsstange 15, der durch
das Befestigungsloch 42 eingepasst ist, steht im Eingriff
mit einem umgekehrt kreisförmigen,
kegelförmigen
Loch 46A, das im vorspringenden Abschnitt im Zentrum des
zweiten Eingriffsteils 46 vorgesehen ist.
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Daher
gelangen die ersten Eingriffsteile 22 der beiden ersten
Trägermechanismen 11 und
das zweite Eingriffsteil 46 des einen zweiten Trägermechanismus 12 in
Eingriff mit den zugehörigen
Eingriffsstangen 15 des Prüfkopfes 2 auf dem
Einrichtungskörper 1,
wie dies in 6 gezeigt ist. Die Eingriffsteile 22 bewegen
sich in Vertikalrichtung über die
jeweiligen Hebemechanismen 20 in Bezug auf die Höhe des zweiten
Eingriffsteils 46. Jede Schrägstellung des Prüfkopfes 2 wird
daher so korrigiert, dass die Sondenkarte 3 und der Wafer
W auf dem Arbeitstisch 5 parallel zueinander eingestellt
werden.
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Wenn
der Prüfkopf 2 durch
den ersten und zweiten Trägermechanismus 11 und 12 gehaltert wird,
wie in 2 gezeigt, werden die Sondenkarte 3,
die an dem Prüfkopf 2 befestigt
ist, und der Wafer W auf dem Arbeitstisch 5 manchmal nicht
parallel zueinander gehalten, abhängig von der Schrägstellung des
Prüfkopfes 2. 7 zeigt
ein Beispiel für
diesen Fall. In 7 weist auf der Sondenkarte 3,
beispielsweise eine Ebene B, die durch die vier Sondennadeln 4A bis 4D festgelegt
wird, eine Schrägstellung
Dn in Richtung X und eine Schrägstellung
Dm in Richtung Y in Bezug auf eine Ebene A des Wafers W auf dem Arbeitstisch 5 auf.
Diese Schrägstellungen
können durch
einen Positionserfassungsmechanismus 50 erfasst werden,
der in 8 gezeigt ist. Zu diesem Zweck berechnet der Positionserfassungsmechanismus 50 die
Höhen mehrerer,
beispielsweise vier, Sondennadeln 4A bis 4D, in
Bezug auf die Oberfläche
des Wafers W.
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Der
Positionserfassungsmechanismus 50 weist eine erste Kamera 51 auf,
ein Target 52, und eine zweite Kamera 53, wie
in 2 gezeigt. Die erste Kamera 51 ist als
CCD-Kamera oder dergleichen ausgebildet, die auf der Montageplatte 64 vereinigt mit
der Z-Stufe 63 angeordnet ist. Das Target 52 ist so
angeordnet, dass es sich zum Brennpunkt der ersten Kamera 51 und
von diesem weg bewegen kann. Die zweite Kamera 53 ist als
CCD-Kamera und dergleichen angeordnet, und wird durch eine Brücke 54 gehaltert,
die sich in Horizontalrichtung oberhalb des Arbeitstisches 5 hin-
und herbewegt.
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Die
Brücke 54 ist
so angeordnet, dass sie sich zwischen einem Paar von Führungsschienen 55 erstreckt,
die einander gegenüberliegend
angeordnet sind. Eine Kugelumlaufspindel 56 ist so angeordnet, dass
sie den mittleren Abschnitten der Führungsschienen 55 parallel
zu diesen entspricht, und ein Impulsmotor 57 ist direkt
mit der Kugelumlaufspindel 56 gekuppelt. Eine Kugelmutter
(nicht gezeigt), die bei der Brücke 54 vorgesehen
ist, steht im Gewindeeingriff mit der Kugelumlaufspindel 56.
Ein Kodierer 58 ist an den Impulsmotor 57 angeschlossen.
Wenn ein einzelner Impuls dem Impulsmotor 57 zugeführt wird, wird
das Ausmaß der
Bewegung des Kodierers 58 festgelegt, und wird die zweite
Kamera 53 um beispielsweise 5 Mikrometer bewegt.
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Als
andere Art und Weise zum Antrieb der Brücke 54 kann die Brücke 54 durch
einen Luftzylinder (nicht gezeigt) angetrieben werden, um sich in Horizontalrichtung
zu einem Anschlag (nicht gezeigt) zu bewegen, der in einer vorbestimmten
Position befestigt ist.
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Die 9A bis 9D sind
Ansichten eines Verfahrens zum Erfassen der Höhen der Nadelpunkte der Sondennadeln 4 in
Bezug auf den Wafer W.
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Zuerst
wird, wie in 9A gezeigt, die zweite Kamera 53 zu
einer Position unter dem Zentrum der Sondenkarte 3 bewegt.
Dann wird der Arbeitstisch 5 so bewegt, dass das Target 52 mit
dem Brennpunkt der zweiten Kamera 53 ausgerichtet wird,
so dass die optischen Achsen der ersten und zweiten Kamera 51 bzw. 53 zur
Einstimmung miteinander veranlasst werden, um den Bezugskoordinatenpunkt (X0,
Y0, Z0) jeder der beiden Kameras 51 und 53 in dem
X-Y-Z-Koordinatensystem zu erfassen.
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Der
Arbeitstisch 5 wird nach unterhalb der zweiten Kamera 53 bewegt,
wie in 9B gezeigt. Dann wird der Arbeitstisch 5 wie
in 9C gezeigt nach oben bewegt, um zu veranlassen,
dass eine Elektrodenkontaktfläche
auf der Oberfläche
des Wafers W mit dem Brennpunkt der zweiten Kamera 53 zusammenfällt, und
dann wird der Koordinatenpunkt (Xc, Yc, Zc) dieser Elektrodenkontaktfläche erfasst. Der
Arbeitstisch 5 wird wie in 9B gezeigt
so bewegt, dass der Brennpunkt der ersten Kamera 51 mit dem
Nadelpunkt einer Sondennadel 4 ausgerichtet wird, und dann
wird ein Koordinatenpunkt (Xp, Yp, Zp) dieses Nadelpunkts erfasst.
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Die
Position des Nadelpunkts der Sondennadel 4 (beispielsweise
der Sondennadel 4A) in Bezug auf die Elektrodenkontaktfläche auf
der Oberfläche des
Wafers W in dem dreidimensionalen Koordinatensystem wird unter Verwendung
der Arithmetikberechnungsvorrichtung der Steuerung 66 auf Grundlage
der auf diese Art und Weise erfassten Koordinatenpunkte erhalten.
Die Positionen der Nadelpunkte anderer Sondennadeln 4B bis 4D werden
gemäß dem gleichen
Betriebsablauf erhalten. Der Brennpunkt der ersten Kamera 51 und
die Position des Targets 52 werden vorher so eingestellt,
dass sie mit guter Reproduzierbarkeit übereinstimmen.
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Dann
wird die Schrägstellung
des Prüfkopfes 2,
falls vorhanden, von der Arithmetikberechnungsvorrichtung berechnet,
auf Grundlage der Höhenunterschiede
zwischen den Nadelpunkten dieser Sondennadeln 4A bis 4D.
Die Steuerung 66 sendet Befehlssignale, welche diese Unterschiede
repräsentieren,
an die Schrittmotoren 37 der ersten Trägermechanismen 11,
damit die ersten Eingriffsteile 22 in Vertikalrichtung
bewegt werden, wodurch die Schrägstellung
der Sondenkarte 3 korrigiert wird. Auf diese Weise können die
Sondenkarte 3 und der Wafer W parallel zueinander eingestellt
werden.
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Der
Betriebsablauf der in 1 gezeigten Sondeneinrichtung
wird erläutert.
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Vor
dem Beginn der Prüfung
des Wafers W wird der Prüfkopf 2 nach
oberhalb des Einrichtungskörpers 1 unter
Verwendung einer vorbestimmten Bewegungseinheit (nicht gezeigt)
bewegt, und wird auf dem Einrichtungskörper 1 angeordnet.
Während der
Anordnung werden die Eingriffsstangen 15 an den drei Positionen
der unteren Oberfläche
des Prüfkopfes 2 zu
den Befestigungslöchern 21 und 42 des ersten
und zweiten Trägermechanismus 11 und 12 ausgerichtet,
die an den drei Positionen der Basis 10 des Einrichtungskörpers 1 aufrecht
stehen. In diesem Zustand passen, wenn der Prüfkopf 2 nach unten
bewegt wird, die drei Eingriffsstangen 15 in die Kragenteile 28 und 48 der
entsprechenden Befestigungslöcher 21 und 42.
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Wenn
die kugelförmigen
Abschnitte 15A der beiden Eingriffsstangen 15 in
Eingriff mit den V-förmigen
Nuten 22A der ersten Eingriffsteile 22 der ersten Trägermechanismen 11 gelangen,
drehen sich die ersten Eingriffsteile 22 in den Aufnahmen 31 über die Kugellager 30 so,
dass die V-förmigen
Nuten 22A in vorbestimmte Richtungen geführt werden,
wie in 6 gezeigt ist. Der kugelförmige Abschnitt 15A der
verbleibenden Eingriffsstangen 15 gelangt in Eingriff mit
dem umgekehrt kreisförmigen,
kegelförmigen Loch 46A des
zweiten Eingriffsteils 46 des zweiten Trägermechanismus 12,
um den Halterungspunkt des zweiten Eingriffsteils 46 festzulegen.
Dann werden die Verriegelungsmechanismen 23 und 43 so
angetrieben, dass die entsprechenden Eingriffsstangen 15 in
den Befestigungslöchern 21 und 42 verriegelt werden.
Daher gelangt der Prüfkopf 2 nicht
außer Eingriff
von dem ersten und zweiten Trägermechanismus 11 und 12.
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Allerdings
steht zu diesem Zeitpunkt der Prüfkopf 2 häufig in
Bezug auf den Arbeitstisch 5 schräg, so dass die Sondenkarte 3 nicht
parallel zur Oberfläche
des Arbeitstisches 5 angeordnet ist. Daher arbeitet der
Positionserfassungsmechanismus 50, um die Nadelpunkte der
vorbestimmten Sondennadeln 4A bis 4D der Sondennadeln 4 der
Sondenkarte 3 zu erfassen. Die Höhenunterschiede unter den jeweiligen
Nadelpunkten werden von der Arithmetikberechnungsvorrichtung der
Steuerung 66 erhalten, und die Schrägstellung des Prüfkopfes 2 wird auf
Grundlage dieser Berechnungsergebnisse berechnet. Die Steuerung 66 sendet
Befehlssignale auf Grundlage dieser Berechnungsergebnisse an die Schrittmotoren 37 der
ersten Trägermechanismen 11,
um die Hebemechanismen 20 anzutreiben.
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Wenn
die Schrittmotoren 37 des ersten Trägermechanismus 11 laufen,
drehen sich die zugehörigen
Drehzylinder 34 über
die Schnecken 36 und die Schneckenräder 35. Die Kugelumlaufspindeln 32 werden
in Vertikalrichtung über
die Mutternteile 33 infolge der Drehung der zugehörigen Drehzylinder 34 bewegt,
wodurch die ersten Eingriffsteile 22 in Vertikalrichtung
bewegt werden. Daher wird der Prüfkopf 2,
der über
die Eingriffsstangen 15 im Eingriff mit den Eingriffsteilen 22 steht,
in Vertikalrichtung durch die beiden ersten Trägermechanismen 11 bewegt.
Dies führt
dazu, dass die Schrägstellung
des Prüfkopfes 2 in
Bezug auf den Halterungspunkt des zweiten Trägermechanismus 12 korrigiert
werden kann, so dass die Sondenkarte 3 parallel zum Arbeitstisch 5 eingestellt
werden kann.
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Wird
die Sondenkarte 3 des Prüfkopfes 2 parallel
zum Arbeitstisch 5, so können dann, wenn der Wafer W
auf den Arbeitstisch 5 aufgelegt wird, die Elektrodenkontaktflächen des
Wafers W verlässlich in
Kontakt mit den entsprechend vielen Sondennadeln 4 versetzt
werden. Daher kann die elektrische Prüfung des Wafers W verlässlich durchgeführt werden.
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Dann
wird der Wafer W, der als der zu prüfende Gegenstand dient, auf
den Arbeitstisch 5 in den Sondenbereich 6 von
dem Ladebereich 7 aus durch den Übertragungsmechanismus aufgesetzt. Der
Arbeitstisch 5 wird in den Richtungen X, Y, Z und θ gesteuert
durch die Steuerung 66 bewegt, um den Wafer W zu positionieren.
Die elektrischen Eigenschaften der jeweiligen IC-Chips auf dem Wafer
W werden während
der Bewegung des Arbeitstisches 5 geprüft.
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Während dieser
Prüfung
führt der
Arbeitstisch 5 eine schrittweise Zustellung um eine Entfernung
entsprechend beispielsweise einem IC-Chip in der Richtung X durch.
Während
dieser schrittweisen Zustellung werden Schwingungen hauptsächlich in dieser
Zustellrichtung hervorgerufen, also in der Richtung X, in der Basis 10 infolge
der Trägheitskraft des
Arbeitstisches 5. Diese Schwingungen werden auf den Prüfkopf 2 über die
Basis 10 und den ersten und den zweiten Trägermechanismus 11 und 12 übertragen.
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Allerdings
wird der Prüfkopf 2 so
gehaltert, dass die beiden Eingriffsstangen 15 mit den
beiden ersten Trägermechanismen 11 verriegelt
sind, die voneinander in Richtung Y getrennt sind, und ist die verbleibende
Eingriffsstange 15 mit dem einen zweiten Trägermechanismus 12 verriegelt,
der getrennt von den ersten Trägermechanismen 11 in
Richtung X angeordnet ist. Daher werden die Schwingungen des Prüfkopfes 2 in
Richtung X unterdrückt
oder verhindert, durch den ersten und zweiten Trägermechanismus 11 und 12.
Die Schwingungen in Richtung Y sind wesentlich kleiner als jene
in Richtung X, entlang welcher die schrittweise Zustellung erfolgt.
In Bezug auf die Schwingungen des Prüfkopfes 2 in Richtung
Y können
auch diese Schwingungen verhindert werden, da der Prüfkopf 2 so
gehaltert ist, dass die beiden Eingriffsstangen 15 mit
den beiden ersten Trägermechanismen 11 verriegelt
sind, die voneinander getrennt angeordnet sind.
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Daher
werden die Schwingungen des Prüfkopfes 2 erheblich
kleiner als bei der herkömmlichen Sondeneinrichtung.
Daher verschieben sich die Sondennadeln 4 nicht gegenüber den
zugehörigen
Elektrodenkontaktflächen
infolge von Schwingungen, die durch schrittweise Zustellung bei
der Prüfung
hervorgerufen werden. Daher gelangen die Sondennadeln 4 und
die Elektrodenkontaktflächen
in verlässlichen Kontakt miteinander,
wodurch eine verlässliche
Prüfung
der IC-Chips ermöglicht
wird.
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Wie
voranstehend geschildert ist bei der vorliegenden Ausführungsform
die Sondenkarte 3 direkt durch den Prüfkopf 2 befestigt,
wird der Prüfkopf 2 durch
die ersten und zweiten Trägermechanismen 11 und 12 an
drei Positionen gehaltert, und kann jede Schrägstellung des Prüfkopfes 2 eingestellt
werden. Daher kann eine Hochfrequenzmessung verlässlich durchgeführt werden.
Genauer gesagt, sind die drehbaren ersten Eingriffsteile 22,
die so in Eingriff mit den Eingriffsstangen 15 des Prüfkopfes 2 gelangen, dass
eine Bewegung relativ zu den Eingriffsstangen 15 ermöglicht wird,
und die Hebemechanismen 20 zur Vertikalbewegung der ersten
Eingriffsteile 22 in den ersten Trägermechanismen 11 angeordnet.
Das zweite Eingriffsteil 46, das in Eingriff mit der zugehörigen Eingriffsstange 15 des
Prüfkopfes 2 gelangt,
ist in dem zweiten Trägermechanismus 12 angeordnet. Daher
kann jede Schrägstellung
des Prüfkopfes 2, falls
vorhanden, durch die Hebemechanismen 20 eingestellt werden.
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Selbst
wenn der parallele Zustand zwischen der Sondenkarte 3,
die an dem Prüfkopf 2 befestigt ist,
und dem Wafer W auf dem Arbeitstisch 5 infolge eines Fehlers
beim Zusammenbau oder dergleichen gestört wird, kann die Schrägstellung
des Prüfkopfes 2 durch
die Hebemechanismen 20 der ersten Trägermechanismen 11 eingestellt
werden. Daher können die
Sondennadeln 4 verlässlich
in Kontakt mit den Elektrodenkontaktflächen des Wafers W versetzt werden,
so dass die elektrischen Eigenschaften der einzelnen IC-Chips des
Wafers W verlässlich
geprüft werden
können.
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Wenn
die Schrägstellung
des Prüfkopfes 2 eingestellt
wird, können
sich in den ersten Trägermechanismen 11 die
Eingriffsstangen 15 entlang den V-förmigen Nuten 22A der
ersten Eingriffsteile 22 bewegen. Aus diesem Grund kann
die Schrägstellung des
Kopfes glatt eingestellt werden.
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Die
beiden ersten Trägermechanismen 11 sind
in einer Richtung senkrecht zu jener Richtung angeordnet, entlang
welcher die kontinuierliche, schrittweise Zustellung des Arbeitstisches 5 erfolgt. Der
zweite Trägermechanismus 12 ist
an einer Position gegenüberliegend
den ersten Trägermechanismen 11 durch
den Bewegungsbereich des Arbeitstisches 5 angeordnet. Selbst
wenn bei der Prüfung
der Arbeitstisch 5 schrittweise in Richtung X zugestellt wird,
können
die Schwingungen des Prüfkopfes 2 in Richtung
X verlässlich
unterdrückt
oder verhindert werden, durch die beiden ersten Trägermechanismen 11 und
den einen zweiten Trägermechanismus 12.
Dies führt
dazu, dass Positionsverschiebungen der Sondennadeln 4 gegenüber den
Elektrodenkontaktflächen
des Wafers W ausgeschaltet werden, so dass die elektrischen Eigenschaften
der einzelnen IC-Chips des Wafers W verlässlich geprüft werden können.
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Die
Eingriffsstangen 15 des Prüfkopfes 2 weisen an
ihren unteren Enden die kugelförmigen Abschnitte 15A auf.
Weiterhin weisen die ersten Eingriffsteile 22 der ersten
Trägermechanismen 11 V-förmige Nuten
auf, die in Eingriff mit den kugelförmigen Abschnitten 15A gelangen.
Das zweite Eingriffsteil 46 des zweiten Trägermechanismus 12 weist
ein umgekehrt kreisförmiges,
kegelförmiges
Loch auf, das in Eingriff mit dem zugehörigen kugelförmigen Abschnitt 15A gelangt.
Wenn die Schrägstellung
des Prüfkopfes 2 eingestellt
wird, werden daher die ersten Eingriffsteile 22 der ersten
Trägermechanismen 11 in
Vertikalrichtung in Bezug auf den Halterungspunkt der Eingriffsstange 15 bewegt,
die durch den zweiten Trägermechanismus 12 gehaltert
wird, wodurch die Schrägstellung
des Prüfkopfes 2 glatt
und verlässlich
eingestellt wird.
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Die
ersten und zweiten Trägermechanismen 11 und 12 weisen
den Verriegelungsmechanismus 23 auf, der auf die kugelförmigen Abschnitte 15A der zugehörigen Eingriffsstangen 15 vorsteht,
um den Prüfkopf 2 zu
befestigen. Selbst während
der Prüfung kann
daher der Prüfkopf 2 verlässlich an
einer Position befestigt werden, die durch die ersten Trägermechanismen 11 eingestellt
wird, wodurch verlässliche Positionsverschiebungen
der Sondennadeln 4 verhindert werden.
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Bei
der Sondeneinrichtung gemäß dieser Ausführungsform
sind die ersten Halterungsmechanismen 11 an zwei Orten
vorgesehen, und ist der zweite Trägermechanismus 12 an
einem Ort vorgesehen. Jedoch können
auch erste Trägermechanismen 11 an
zwei rechten Orten und zwei linken Orten vorgesehen sein, also an
insgesamt vier Orten.
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Die 11 bis 19 zeigen
eine Sondeneinrichtung gemäß einer
anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. In den 11 bis 19 werden
gleiche Abschnitte wie jene in den 1 bis 9 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet,
und werden sie nur falls erforderlich detailliert beschrieben.
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Bei
dieser Sondeneinrichtung ist ein Schwenkantriebsmechanismus 2A an
einem Seitenabschnitt eines Einrichtungskörpers 1 angeordnet. Ein
Prüfkopf 2,
der an eine Prüfvorrichtung
angeschlossen ist, wird durch einen Arm 2B des Schwenkantriebsmechanismus 2A gehaltert.
Wenn der Arm 2B des Schwenkantriebsmechanismus 2A verschwenkt
wird, kann sich der Prüfkopf 2 zwischen der
Einsatzposition und der Rückzugsposition
bewegen, wie in 12 gezeigt ist.
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Trägermechanismen 109A, 109B und 109C zum
Haltern des Prüfkopfes 2 sind
an zumindest drei Orten am Umfangsabschnitt des Einrichtungskörpers 1 angeordnet.
Die Trägermechanismen 109A, 109B und 109C sind
vorzugsweise in gleichen Entfernungen gegenüber dem Zentrum eines Arbeitstisch-Antriebsmechanismus 60 und
in gleichen Winkelabständen
voneinander angeordnet. Da die Trägermechanismen 109A, 109B und 109C dieselbe
Konstruktion aufweisen, wird nur einer von ihnen unter Bezugnahme
auf die 13 und 14 beschrieben.
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Ein
kreisförmig-säulenförmiger Pfeiler 117, der
einen Außendurchmesser
von beispielsweise 45 mm aufweist, sitzt in Vertikalrichtung auf
einer Basis 10 auf. Ein Abschnitt 118 mit kleinem
Durchmesser, der einen Außendurchmesser
von beispielsweise 35 mm aufweist, ist an dem oberen Abschnitt des
Pfeilers 117 vorgesehen. Drei Stufen aus hohlen Abschnitten 117C bis 177E sind
in Vertikalrichtung in dem unteren Abschnitt des Pfeilers 117 über Trennwände 117A und 117B angeordnet.
Der hohle Abschnitt 117C an der Oberseite steht mit einem
Durchgangsloch 119 in Verbindung, das sich durch den axialen
Abschnitt des Pfeilers 117 erstreckt.
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Ein
in 14 gezeigtes Kugellager 120 ist in das
Durchgangsloch 119 eingeführt. Das Kugellager 120 wird
durch eine mit einem Flansch 120A versehene Muffe 120B und
mehrere Kugeln 120C gebildet, die innerhalb der Innenumfangsoberfläche der
Muffe 120B in Axialrichtung angeordnet sind. Der Flansch 120A ist
auf der oberen Oberfläche
des hohlen Abschnitts 117C an der oberen Seite über einen
Bolzen 121 befestigt.
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Ein
Durchgangsloch 122 ist in der oberen Trennwand 117A konzentrisch
mit dem Durchgangsloch 119 vorgesehen, und eine Schraubenbuchse 123 ist
in das Durchgangsloch 122 eingeführt. Die Schraubenbuchse 123 wird
durch eine mit einem Flansch 123A versehene Muffe 123B und
einen trapezförmigen
Schraubenabschnitt 123C gebildet, der auf der Innenumfangsoberfläche der
Muffe 123B vorgesehen ist. Der Flansch 123A ist
auf der unteren Oberfläche
des oberen hohlen Abschnitts 117C über einen Bolzen 124 befestigt.
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Ein
zylindrisches, erstes Aufwärts-Abwärtsteil 125 ist
so in das Kugellager 120 eingepasst, dass es sich in Vertikalrichtung
bewegen kann. Ein Schraubenzylinder 126 ist so in die Schraubenbuchse 123 eingepasst,
dass er im Gewindeeingriff mit dem Schraubenabschnitt 123C steht.
Die Genauigkeit der Vertikalbewegung wird durch die Gewindesteigung
des Schraubenabschnitts 123C festgelegt. Ein Axialdrucklager 127 ist
zwischen der unteren Endoberfläche
des ersten Aufwärts-Abwärtsteils 125 und
der oberen Endoberfläche
des Schraubenzylinders 126 angeordnet.
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Der
untere Endabschnitt des Schraubenzylinders 126 springt
bis zum mittleren hohlen Abschnitt 117D vor, und ein angetriebenes
Zahnrad 128 ist auf den unteren Endabschnitt des Schraubenzylinders 126 aufgepasst.
Das angetriebene Zahnrad 128 kämmt mit einem Antriebszahnrad 130 eines
Motors 129, der in dem hohlen Abschnitt 117D angeordnet ist.
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Eine
Welle 131 erstreckt sich durch die ersten Aufwärts-Abwärtsteile 125 und
den Schraubenzylinder 126 so, dass sie in Vertikalrichtung
bewegbar ist. Ein Spalt G ist zwischen der Welle 131 und dem
ersten Aufwärts-Abwärtsteil 125 vorhanden.
Der untere Endabschnitt der Welle 131 steht bis zum mittleren
hohlen Abschnitt 117D vor, und dieser untere Endabschnitt
ist mit einer Stange 133 eines Zylinders 132 gekuppelt,
vertikal an der unteren Trennwand 117B befestigt, über eine
Verbindungsstelle 134.
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Der
obere Endabschnitt der Welle 131 steht weiter nach oben
von dem oberen Endabschnitt des ersten Aufwärts-Abwärtsteils 125 vor,
und ein Schraubenabschnitt 135 ist auf dem oberen Endabschnitt
vorgesehen. Ein zweites Aufwärts-Abwärtsteil 136 ist über eine
Mutter 137 an dem Schraubenabschnitt 135 befestigt.
Das erste und das zweite Aufwärts-Abwärtsteil 125 bzw. 136 sind
in Vertikalrichtung voneinander getrennt angeordnet, und eine Einspannvorrichtung 138,
die als ein Positionierungs- und Befestigungsteil dient, ist zwischen
dem ersten und dem zweiten Aufwärts-Abwärtsteil 125 und 136 so
angeordnet, dass sie auf die Welle 131 aufgepasst ist.
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Die
Einspannvorrichtung 138 wird dazu eingesetzt, geringfügige Verschiebungen
des Prüfkopfes 2 in
den Richtungen X und Y auszugleichen, wenn der Prüfkopf 2 in
der Richtung Z bewegt wird, sowie dazu, die Position des Prüfkopfes 2 in
den Richtungen X und Y festzulegen. Wie in 15 gezeigt,
weist die Einspannvorrichtung 138 eine Außenumfangswand
auf, die als Zylinder 139 mit Abmessungen von 32 mm (Außendurchmesser) × 8,5 mm (Innendurchmesser) × 35 mm
(Höhe)
ausgebildet ist, und aus Werkzeugstahl oder Lagerstahl besteht. Schlitze 140 sind
in der Außenumfangswand
des Zylinders 139 in 16 gleichen Winkelabständen (mit
einem Winkel von 22,5 Grad) abwechselnd von der oberen Seite zur
unteren Seite und umgekehrt vorgesehen, wobei zum Teil die Außenumfangsoberfläche die
innere Oberfläche
von der äußeren Oberfläche aus
erreicht. Ausgenommene Abschnitte 141, die jeweils die
Form eines Kegelstumpfes aufweisen, sind auf der oberen bzw. unteren
Endoberfläche
des Zylinders 139 vorgesehen. Verjüngte Abschnitte 139A, die
jeweils ein distales Ende mit kleinem Durchmesser aufweisen, sind
auf den Außenumfangsabschnitten
des oberen bzw. unteren Endes des Zylinders 139 so vorgesehen,
dass sie geringfügige
Verschiebungen in den Richtungen X und Y abdecken.
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Die
Einspannvorrichtung 138 mit der voranstehend geschilderten
Ausbildung kann so hergestellt werden, dass die Schlitze 140 in
dem Zylinder 139 wie voranstehend geschildert hergestellt
werden, ein Draht auf die Außenoberfläche des
Zylinders 139 gewickelt wird, und der Zylinder 139 von
dem Draht eingeklemmt wird, um den Durchmesser zu verkleinern, wodurch
der Zylinder 139 zusammengedrückt wird, um dann den Zylinder 139 als
Lauf auszubilden. Die Einspannvorrichtung 138 kann in Radialrichtung
ausgefahren und eingefahren werden, und ihr Durchmesser vergrößert sich
beim Einwirken eines Drucks in Axialrichtung, damit die Position
des Prüfkopfes 2 in
den Richtungen X und Y festgelegt wird.
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Die
Einspannvorrichtung 138 ist zwischen dem ersten und zweiten
Aufwärts-Abwärtsteil 125 bzw. 136 angeordnet,
während
sie auf die Welle 131 aufgepasst ist, wie in 14 gezeigt.
Eine kugelförmige
Oberfläche 125A,
die einen Punkt C0 auf der Achse als Krümmungszentrum
aufweist, ist auf dem oberen Endabschnitt des ersten Aufwärts-Abwärtsteils 125 vorgesehen.
Die kugelförmige
Oberfläche 125A stößt gegen
eine verjüngte
Innenumfangsoberfläche 141A an,
die auf dem zugehörigen,
ausgenommenen Abschnitt 141 der Einspannvorrichtung 138 vorgesehen
ist. Eine kugelförmige
Oberfläche 136A,
die einen Punkt C1 auf der Achse als Krümmungszentrum
aufweist, ist auf dem unteren Endabschnitt des zweiten Aufwärts-Abwärtsteils 136 vorgesehen.
Die kugelförmige
Oberfläche 136A stößt gegen
die andere, verjüngte
Innenumfangsoberfläche 141 an,
die auf dem anderen, zugehörigen, ausgenommenen
Abschnitt 141 der Einspannvorrichtung 138 vorgesehen
ist. Wellscheiben 142 sind jeweils zwischen dem ersten
Aufwärts-Abwärtsteil 125 und
der Einspannvorrichtung 138 sowie zwischen der Einspannvorrichtung 138 und
dem zweiten Aufwärts-Abwärtsteil 136 angeordnet.
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Eine
Aufnahme 143, die als ein Eingriffsteil dient, ist an der
unteren Oberfläche
des Prüfkopfes 2 befestigt,
wie dies in 14 gezeigt ist. Die Aufnahme 143 weist
solche Abmessungen auf, dass ihr Zylinder 145, der einen
Flansch 144 aufweist, die Einspannvorrichtung 138 vollständig einschließen kann. Wenn
keine Belastung auf die Einspannvorrichtung 138 einwirkt,
also wenn sich die Einspannvorrichtung 138 im Zustand mit
zusammengezogenem Durchmesser befindet, passt die Einspannvorrichtung 138 locker
in den Zylinder 145. Wenn jedoch der Durchmesser der Einspannvorrichtung 138 aufgeweitet wird,
wie dies nachstehend beschrieben wird, gelangt die Einspannvorrichtung 138 in
Eingriff mit dem Zylinder 145, damit sie den Prüfkopf 2 an
einer optimalen Position in den Richtungen X und Y festlegen kann,
und darüber
hinaus in Axialrichtung (also in der Vertikalrichtung). Es wird
darauf hingewiesen, dass eine Einspannvorrichtung 138 an
einem Flansch 144 angebracht sein kann, und ein Zylinder 145 an
dem oberen Abschnitt eines Pfeilers 117 angebracht sein kann.
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Ein
abgeschrägter
Abschnitt 145A ist auf dem offenen Ende des Zylinders 145 vorgesehen. Ein
ausgenommener Abschnitt 146 zur Aufnahme des oberen Endabschnitts
der Welle 131 einschließlich der Mutter 137 sowie
ein Anlageabschnitt 147 zur Anlage gegen die obere Endoberfläche der
Einspannvorrichtung 138 sind tief in dem Zylinder 145 vorgesehen.
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Wenn
die drei Aufnahmen 143, die auf der unteren Oberfläche des
Prüfkopfes 2 angeordnet sind,
durch die drei Trägermechanismen 109A, 109B und 109C gehaltert
werden, die in dem Einrichtungskörper 1 angeordnet
sind, wie in 12 gezeigt, werden die an dem
Prüfkopf 2 befestigte
Sondenkarte 3 und der Wafer W auf dem Arbeitstisch 5 manchmal nicht
parallel zueinander gehalten, abhängig von der Schrägstellung
des Prüfkopfes 2.
Die voranstehend erläuterte 7 zeigt
ein Beispiel für
diesen Fall. Wie voranstehend erläutert, kann diese Schrägstellung durch
den in 8 dargestellten Positionserfassungsmechanismus 50 erfasst
werden, entsprechend dem in den 9A bis 9D gezeigten
Verfahren.
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Die
CPU 66 korrigiert die Schrägstellung des Prüfkopfes 2 auf
folgende Art und Weise, unter Verwendung der Messergebnisse, die
mit dem in den 9A bis 9D gezeigten
Verfahren erhalten werden.
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Es
wird zum Beispiel angenommen, dass die Entfernung zwischen den Sondennadeln 4A und 4B auf
2d = 6 mm eingestellt ist, und die Entfernung zwischen den Trägermechanismen 109A und 109B auf 2L
= 600 mm eingestellt ist, wie in den 16A und 16B gezeigt. Wenn in diesem Fall der Höhenunterschied
P zwischen den Sondennadeln 4A und 4B 20 Mikrometer
beträgt,
werden –500
Impulse dem Motor 129 zugeführt, um das erste Aufwärts-Abwärtsteil 125 des
Trägermechanismus 109B um 2000
Mikrometer nach unten zu bewegen.
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Entsprechend
wird beispielsweise angenommen, dass die Entfernung zwischen den
Sondennadeln 4B und 4C auf 2d = 6 mm eingestellt
ist, und die Entfernung zwischen den Trägermechanismen 109B und 109C auf
2M = 400 mm eingestellt ist, wie in den 17A und 17B gezeigt. In diesem Falle werden, wenn der
Höhenunterschied
Q zwischen den Sondennadeln 4B und 4C gleich 25
Mikrometer ist, –417
Impulse dem Motor 129 zugeführt, um das erste Aufwärts-Abwärtsteil 125 des
Trägermechanismus 109C um
1667 Mikrometer nach unten zu bewegen.
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Es
wird ein Verfahren zum Positionieren des Prüfkopfes dieser Sondeneinrichtung
beschrieben.
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Wenn
der Schwenkantriebsmechanismus 2A, der in 11 gezeigt
ist, so angetrieben wird, dass der Arm 2B verschwenkt wird,
wird der Prüfkopf 2,
der sich zur Seite des Einrichtungskörpers 1 zurückgezogen
hat, so verschwenkt, dass er in eine vorbestimmte Position auf dem
Einrichtungskörper 1 zusammen
mit der Sondenkarte 3 gebracht wird.
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Wie
voranstehend beschrieben, sind die Trägermechanismen 109A bis 109C an
den drei Positionen in dem Einrichtungskörper 1 so angeordnet,
dass sie den Prüfkopf 2 haltern,
und sind die Aufnahmen 143 auf dem Prüfkopf 2 entsprechend
den Trägermechanismen 109A bis 109C angeordnet.
Daher wird der Prüfkopf 2 durch
den Einrichtungskörper 1 an
drei Punkten gehaltert.
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Die
Einspannvorrichtungen 138 sind in den Trägermechanismen 109A bis 109C angeordnet. Wie
in 18 gezeigt passt, da sich die Einspannvorrichtung 138 in
dem Zustand mit verkleinertem Durchmesser befindet, wenn auf sie
keine Belastung einwirkt, sie locker in den Zylinder 145 der
zugehörigen
Aufnahme 143. Genauer gesagt ist, selbst wenn eine Relativverschiebung
der Positionen der Einspannvorrichtung 138 und der Aufnahme 143 in
größerem oder
kleinerem Ausmaß auftritt,
da die Einspannvorrichtung 138 einen kleineren Durchmesser als
der zugehörige
Zylinder 145 aufweist, die Einspannvorrichtung 138 mit
dem sich verjüngenden Abschnitt 139A versehen
ist, und der abgeschrägte Abschnitt 145A auf
dem Zylinder 145 vorgesehen ist, ein verlässliches
Einpassen der Einspannvorrichtung 138 in den Zylinder 145 möglich, um
eine grobe Positionierung zu ermöglichen.
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Wenn
die Einspannvorrichtungen 138 und die Aufnahmen 143 zusammengepasst
sind, wirkt die Belastung durch den Prüfkopf 2, beispielsweise 500
kg, auf die Einspannvorrichtungen 138 als Druck in Axialrichtung über die
Anlageabschnitte 147 ein. Die Einspannvorrichtungen 138 werden
sandwichartig durch das erste und das zweite Aufwärts-Abwärtsteil 125 bzw. 136 durch
diesen Druck gehaltert.
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Daher
zwingt, wie in 19 gezeigt, die kugelförmige Oberfläche 125A am
oberen Endabschnitt des ersten Aufwärts-Abwärtsteils 125 die sich
verjüngende
Innenumfangsoberfläche 141A nach
außen,
die auf der Innenwandoberfläche
des ausgenommenen Abschnitts 141 der Einspannvorrichtung 138 vorgesehen
ist. Auf diese Weise wird der untere Abschnitt der Einspannvorrichtung 138 in Radialrichtung
aufgeweitet, und wird gegen die Innenumfangsoberfläche des
Zylinders 145 der Aufnahme 143 gedrückt, um
temporär
befestigt zu werden. Genauer gesagt wird beim Einwirken der Belastung
der Prüfkopf 2 in
den Richtungen X und Y positioniert.
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In
diesem Fall kann, selbst wenn der Prüfkopf 2 in Bezug auf
den Arbeitstisch 5 schräg
steht, der als horizontale Bezugsebene des Einrichtungskörpers 1 dient,
und der Zylinder 145 des Trägerrahmens 143 schräg zur Vertikalrichtung
angeordnet ist, der Prüfkopf 2 ordnungsgemäß durch
die Einspannvorrichtung 138 gehaltert werden. Genauer gesagt kann,
obwohl die Einspannvorrichtung 138 in Bezug auf die Welle 131 schräg steht,
wie in 19 gezeigt, sie verlässlich gehalten
werden, infolge des Vorhandenseins der kugelförmigen Oberflächen 125A und 136A auf
dem ersten bzw. zweiten Aufwärts-Abwärtsteil 125 bzw. 136.
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Es
wird ein Fall beschrieben, bei welchem der Prüfkopf 2 schräg in Bezug
auf die horizontale Bezugsebene des Einrichtungskörpers 1 steht,
und diese Schrägstellung
korrigiert werden soll, also bei welchem die Höhe des Prüfkopfes 2 eingestellt
werden soll.
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Zuerst,
wenn der Motor 129 in Betrieb gesetzt ist, so dass das
angetriebene Zahnrad 128 über das Antriebszahnrad 130 gedreht
wird, dreht sich der Schraubenzylinder 126. Wegen des Gewindeeingriffs des
Schraubenzylinders 126 mit dem Schraubenabschnitt 123C der
Buchse 123 bewegt sich beim Drehen der Schraubenzylinder 126 nach
oben oder unten.
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Die
Aufwärts-
oder Abwärtsbewegung
des Schraubenzylinders 126 wird auf die Einspannvorrichtung 138 über das
erste Aufwärts-Abwärtsteil 125 übertragen,
und dann an den Prüfkopf 2 über die
Aufnahme 143, so dass die Höhe des Prüfkopfs 2 eingestellt
werden kann. Im einzelnen kann, wenn die Trägermechanismen 109A bis 109C unabhängig voneinander
angetrieben werden, die Schrägstellung des
Prüfkopfes 2 zu
einem gewünschten
Zustand korrigiert werden, beispielsweise zum horizontalen Zustand,
und kann in diesem Zustand gehalten werden.
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Dann
wird die Stange 133 nach unten durch den Zylinder 132 jedes
der Trägermechanismen 109A bis 109C bewegt,
so dass das zweite Aufwärts-Abwärtsteil 136 durch
die Wellen 131 nach unten bewegt wird, und die kugelförmige Oberfläche 136A stark auf
die sich verjüngenden
Innenumfangsoberflächen 141A der
Einspannvorrichtungen 138 drückt. Daher wird der obere Abschnitt
der Einspannvorrichtung 138 in Radialrichtung aufgeweitet,
so dass er durch die Aufnahme 143 verriegelt wird, so dass
der Prüfkopf 2 in
Bezug auf die Trägermechanismen 109A bis 109C befestigt
ist. Dies bedeutet, dass die Positionierung des Prüfkopfes 2 in
der X-Y-Ebene abgeschlossen ist.
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Wenn
der Prüfkopf 2 von
dem Einrichtungskörper 1 zurückgezogen
wird, wird die Welle 131 durch den Zylinder 132 nach
oben gedrückt,
und wird das zweite Aufwärts-Abwärtsteil 136 von
der Einspannvorrichtung 138 getrennt. Dies verkleinert
den Durchmesser der Einspannvorrichtung 138, so dass diese
entriegelt wird. Daraufhin wird der Schwenkantriebsmechanismus 2A in
Betrieb genommen.
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Bei
der in 11 gezeigten Sondeneinrichtung
sind die Trägermechanismen
an drei Positionen vorgesehen, um den Prüfkopf an drei Punkten zu haltern,
und werden die jeweiligen Trägermechanismen nach
oben oder unten bewegt. Allerdings kann die Höhe des Prüfkopfes 2 zumindest
durch Bewegung der zwei Trägermechanismen
nach oben oder unten eingestellt werden. Spezieller ist beispielsweise
ein Trägermechanismus
so ausgebildet, dass er schwenkbar in Axialrichtung den Prüfkopf 2 über kugelförmige Lager
haltert, Schwenklager, und dergleichen, während die übrigen zwei Trägermechanismen so
ausgebildet sind, dass sie in Vertikalrichtung bewegbar sind, auf
dieselbe Art und Weise wie bei der in 11 gezeigten
Sondeneinrichtung. In diesem Fall werden die verbleibenden zwei
Trägermechanismen
nach oben oder unten in Bezug auf das kugelförmige Lager, das Schwenklager,
oder dergleichen an einer Position bewegt. Es wird darauf hingewiesen,
dass die Anzahl an Positionen, an welchen die Trägermechanismen vorgesehen sind,
nicht auf drei beschränkt
ist, sondern auch vier oder mehr betragen kann.
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Bei
der voranstehenden Ausführungsform sind
die Trägermechanismen
auf der Basis des Einrichtungskörpers
vorgesehen. Allerdings können
die Trägermechanismen
auch durch einen Rahmen getrennt von dem Einrichtungskörper gehaltert
sein. Weiterhin können
die Trägermechanismen
auf einer Platte gehaltert sein, die auf der oberen Oberfläche des
Einrichtungskörpers
vorgesehen ist. Die Trägermechanismen
können
an jedem Ort angebracht sein, so weit sie nicht andere Teile stören, die
in dem Einrichtungskörper
vorgesehen sind.
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20 zeigt
den Hauptteil einer Sondeneinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In 20 sind
gleiche Abschnitte wie in den 11 bis 19 mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und wird auf deren detaillierte
Beschreibung verzichtet.
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Bei
dieser Sondeneinrichtung ist eine Kopfplatte 160 auf dem
oberen Abschnitt eines Einrichtungskörpers 1 vorgesehen,
und ist eine Sondenkarte 3 in der Kopfplatte 160 angeordnet.
Trägermechanismen 109A bis 109C sind
an drei Positionen in dem Einrichtungskörper 1 angeordnet.
Die Kopfplatte 160 wird durch diese Trägermechanismen 109A bis 109C so
gehaltert, dass sie in Vertikalrichtung bewegbar ist. Auch bei dieser
Sondeneinrichtung kann ein Trägermechanismus
so ausgebildet sein, dass er in Axialrichtung schwenkbar die Kopfplatte 160 über ein kugelförmiges Lager,
ein Schwenklager, oder dergleichen haltert, während die übrigen zwei Trägermechanismen
so ausgebildet sein können,
dass sie in Vertikalrichtung bewegbar sind. In diesem Fall werden die übrigen zwei
Trägermechanismen
in Vertikalrichtung in Bezug auf das kugelförmige Lager, das Schwenklager,
oder dergleichen an einer Position bewegt. Die Anzahl an Positionen,
an welchen die Trägermechanismen
vorgesehen sind, ist nicht auf drei beschränkt, sondern kann auch vier
oder mehr betragen.
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21 zeigt
den Hauptteil einer Sondeneinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In 21 sind
gleiche Abschnitte wie in den 11 bis 19 mit
denselben Bezugszeichen bezeichnet, und es wird auf deren detaillierte
Beschreibung verzichtet.
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Bei
der in den 11 bis 19 gezeigten Sondeneinrichtung
sind die Aufnahmen 143 an der unteren Oberfläche des
Prüfkopfes 2 befestigt.
Bei der in 21 gezeigten Sondeneinrichtung
sind Aufnahmen 143 schwenkbar durch einen Prüfkopf 2 gehaltert.
Im einzelnen sind kugelförmige
Teile 161, die aus Edelstahl oder dergleichen bestehen,
auf der unteren Oberfläche
des Prüfkopfes 2 angeordnet,
und sind kugelförmige,
ausgenommene Abschnitte 162, die auf die kugelförmigen Teile 161 passen,
in den Aufnahmen 143 angeordnet. Weiterhin sind Schraubenfedern 163 im
zusammengedrückten
Zustand zwischen der unteren Oberfläche des Prüfkopfes 2 und den
oberen Oberflächen
der Aufnahmen 143 angeordnet. Die Aufnahmen 143 werden
in Vertikalrichtung durch die Vorspannkraft der Schraubenfedern 163 geführt. Daher
können
die Aufnahmen 143 und die Einspannvorrichtungen 138 glatt
miteinander zusammengepasst werden.
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Bei
den voranstehenden Ausführungsformen wird
die vorliegende Erfindung bei einer Wafersondeneinrichtung eingesetzt.
Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Wafersondeneinrichtung
beschränkt,
sondern kann bei verschiedenen Arten von Prüfeinrichtungen eingesetzt werden,
die jeweils einen ortsfesten Abschnitt und einen bewegbaren Abschnitt
aufweisen, der mit einem Prüfkopf
versehen ist, und bei welchen der bewegbare Abschnitt in den Richtungen
X, Y und Z mit hoher Genauigkeit positioniert werden muss.