JP2000150623A - 垂直微動送り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 昇降を行っても傾きが生じない垂直微動送り
装置を提供する。 【解決手段】 垂直微動送り装置２０は、半導体ウェハ
２２を上面２８に搭載可能としその下方には螺旋状斜面
３２が複数形成されたステージ２４と、このステージ２
４の下側に設けられ螺旋状斜面３２との摺動をなす螺旋
状の昇降用ガイド３８が形成された昇降用リング２６
と、昇降用リング２６に接続され螺旋状の昇降用ガイド
の中心を回転中心として昇降用リング２６を回転させる
ステッピングモータ４８と、ステージの垂直方向に挿通
され昇降用リング２６の回転に対するステージ２４の連
れ回りの防止をなすアンカーピンとを備えることとし
た。このように本装置２０を構成すれば、半導体ウェハ
２２の荷重を複数の斜面で分散させ受け止めることがで
きるのでステージ２４に傾きが生ずることがなく、半導
体ウェハ２２の確実な昇降を行わせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は垂直微動送り装置に
係り、特に半導体ウェハやＬＣＤなどのフラットパネル
用ガラスの検査用に用いるのに好適な垂直微動送り装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェハやＬＣＤなどのフラ
ットパネル用ガラスにおいては、その表面に多数の配線
用パターンと各種の素子とが形成されている。そして製
造ライン途中にはこれら配線用パターンと素子との検査
工程を設けており、前記配線パターンに断線や短絡が生
じていないか、また配線抵抗値は適切かなどの検査、あ
るいは配線間に作られた素子の特性測定などを実施して
いる。

【０００３】こうした配線パターンの検査等は、以下の
ようにおこなわれる。図６は、検査工程で用いられる従
来の検査装置を示す説明図である。同図に示すように従
来の検査装置（以下、検査装置と称す）１では、水平方
向に移動を可能とするＸＹテーブル２と、当該ＸＹテー
ブル２の上側に設けられる垂直微動送り装置３とが設け
られ、これらの動きを組み合わすことにより検査対象と
なる半導体ウェハ４が搭載されたステージ５をＸＹＺ方
向に移動可能にしている。またステージ５の上方には、
検査用機器６が設けられ、当該検査用機器６に設けた接
触子７を図示しない半導体ウェハ４の検査用パッドに当
接させることで、接触子７と検査用パッドとの導通を図
り、半導体ウェハ４の表面に形成された配線パターン等
の検査を行えるようにしている。

【０００４】こうした検査装置１においてはステージ５
に半導体ウェハ４を搭載させた後、ＸＹテーブル２を稼
働させ、接触子７と検査用パッドとの水平方向の位置合
わせを行う。そして水平方向の位置合わせが終了した後
は、垂直微動送り装置３を構成する駆動用モータ８を稼
働させ、同じく垂直微動送り装置３を構成するジャッキ
９を上昇させ、接触子７に検査用パッドを押し当て両者
間の導通を図る。そして両者間の導通がなされた後は、
検査用機器６に接続される制御装置１０を稼働させ、各
々の接触子７へ電圧を印加することにより配線パターン
等の検査を実行する。

【０００５】なお垂直微動送り装置３として駆動用モー
タ８とジャッキ９とを用いることとしたが、これらに代
えて油圧シリンダや、ホールネジと駆動モータ、あるい
はくさびの移動により生じる垂直方向の分力を用いる方
法が考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述した検査装
置１においては以下に示すような問題点があった。図７
は、偏荷重が加わった際のステージ５の状態を示す説明
図である。同図に示すようにステージ５では、その中央
部分から支持ロッド１１が引き出されジャッキ９へと接
続されている。このため半導体ウェハ４またはＬＣＤ等
のフラットパネル用ガラスの重心とステージ５の中央部
分とが一致しなかった場合には同図（１）に示すように
ステージ５には中央部分から寸法Ａだけ離れた箇所に荷
重Ｗが加わることとなり、この偏荷重によりステージ５
が同図（２）に示すように傾き、寸法Ｈに相当する高低
差が発生するおそれがあった。そしてこの高低差の発生
により検査用機器６の接触子７と検査用パッドとの接触
が難しくなり、配線パターンの検査に障害がでるおそれ
があった。半導体ウェハ４の外径の大径化とともに前記
ステージへの偏荷重は増加傾向にあり、上記障害は益々
顕著に発生するおそれがある。

【０００７】また駆動用モータとジャッキあるいは他の
組み合わせにおいては、駆動源が水平に置かれており、
水平から垂直に変位を変換する部分にがたつきが生じ、
ステージが昇降する際に当該ステージが傾くおそれがあ
った。さらに駆動用モータ８とジャッキ９とを垂直微動
送り装置３とした場合を例にとると、ジャッキ９を構成
するアームや駆動用モータ８がステージ５の外縁（投影
面積）より突出し、装置自体を小型化することが難しか
った。

【０００８】本発明は上記従来の問題点に着目し、昇降
の際に傾きが生ずることがなく、また装置自体の小型化
を達成することのできる垂直微動送り装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る垂直微動送
り装置は、被対象物を上面に搭載可能としその外縁には
螺旋状斜面が形成されたステージと、このステージの下
側に設けられ前記螺旋状斜面と接触可能とする螺旋状の
昇降用ガイドが形成された昇降用リングと、前記昇降用
リングに接続され螺旋状の前記昇降用ガイドの中心を回
転中心として前記昇降用リングを回転させる駆動手段
と、前記ステージの垂直方向に挿通され前記昇降用リン
グの回転に対する前記ステージの連れ回りの防止をなす
アンカーピンとを備えるよう構成した。なお螺旋状斜面
は、１２０度の等間隔で３面、ステージを取り囲むよう
に形成することが望ましい。

【００１０】また前記螺旋状斜面は複数または単一から
なるように構成したり、あるいは前記螺旋状斜面または
前記昇降用ガイドのいづれか一方を他方斜面に沿って転
動を可能にする転動体に代えるようにしてもよい。

【００１１】

【作用】上記の如く構成した本発明によれば、駆動手段
を稼働させると、この駆動手段に接続される昇降用リン
グが螺旋状の昇降用ガイドの中心を回転中心として回転
する。ここで昇降用ガイドはステージの下方に形成され
た螺旋状斜面と摺動可能になっているとともにステージ
には連れ回り防止用のアンカーピンが挿通されているの
で、この昇降用ガイドの回転によってステージは垂直方
向へと昇降することができる。そして螺旋状斜面および
昇降用ガイドは上面の領域を囲むよう形成されているこ
とからこの斜面が形成された範囲内に被対象物を搭載す
れば、当該被対象物の荷重を複数の斜面で分散させ受け
止めることができるのでステージに傾きが生ずることが
なく、被対象物の確実な昇降を行わせることができる。
また螺旋状斜面と昇降用ガイドの摺動により直接ステー
ジを昇降させるので、水平から垂直に変位を変換する部
分が無く、ステージの昇降の際に当該ステージに傾きが
生ずるのを防止することができる。さらに螺旋状斜面を
前記上面の領域を囲う単一の形態とすれば、ステージと
昇降用リングとがボルトとナットの如く螺合が可能にな
る。このためステージの昇降精度（第１および昇降用ガ
イドの角度に依存する）を保ちつつ、当該ステージのス
トローク（昇降距離）を増やすことが可能になる。

【００１２】そしてステージの昇降用として斜面同士の
摺動を用いたことから精度の高い微動送りが可能とな
り、さらにステージの下方に昇降をなすための斜面を形
成したことから当該斜面部分がステージの外縁（投影面
積）から突出することがなく、装置自体を小型にするこ
とができる。また斜面の一方を転動体に置き換えれば、
斜面形成の為の加工が不要になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る垂直微動送り
装置に好適な具体的実施の形態を図面を参照して詳細に
説明する。図１は第１の実施の形態に係る垂直微動送り
装置を用いた検査装置の要部を示す斜視図であり、図２
は同垂直微動送り装置を用いた検査装置の構成を示す説
明図である。

【００１４】これらの図に示すように垂直微動送り装置
２０は、被対象物となる半導体ウェハ２２を搭載可能と
するステージ２４と、このステージ２４の下方に配置さ
れ当該ステージ２４との摺動によりステージ２４の昇降
をなす昇降用リング２６とを有している。

【００１５】被対象物を搭載可能とするステージ２４の
上面２８は、その直径が約３００ｍｍ程度の円形形状と
なっており、被対象物となる１２インチまでのの半導体
ウェハ２２を収容可能にするだけの面積を有している。
またステージ２４は円形の上面２８を上側端面とするよ
うな円柱形状となっており、一方ステージ２４における
下側外周には、螺旋状斜面３２が３分割に均等になるよ
う形成されている。また螺旋状斜面３２の内側はさらに
下方へ突出する凸部３４となっておりこの凸部３４を、
昇降用リング２６の中央に設けられた穴部に嵌合させる
ことでステージ２４と昇降用リング２６との位置決めを
可能にしている。なお凸部３４の底面には一対のアンカ
ーピン３６が垂直方向に取り付けられており、このアン
カーピン３６の先端は昇降用リング２６の穴部を挿通
し、当該昇降用リング２６の下面より突出している。そ
してこの突出したアンカーピン３６を垂直方向に摺動可
能に保持することにより、昇降用リング２６に回転が生
じても、ステージ２４がこれに対して連れ回りするのを
防止できるようにしている。

【００１６】昇降用リング２６は、前述したステージ２
４と同外径の円筒形状からなっており、その上面におけ
る外周には、ステージ２４側に設けられた螺旋状斜面３
２と摺動が可能な昇降用ガイド３８が形成されている。
そして昇降用ガイド３８には、その延長方向に沿って案
内溝４０と、この案内溝４０に保持される複数のボール
４２が備えられ、螺旋状斜面３２との摩擦を低減させる
ベアリングの役割を果たしている。螺旋状斜面３２と昇
降用ガイド３８との対面状態を示す展開図を図３に示
す。同図に示すように、螺旋状斜面３２と昇降用ガイド
３８は、ステージ２４と昇降用リング２６の外周を３分
割するよう形成され、その斜面角度は約４度で垂直移動
量（ストローク）は約１０ｍｍ（図中寸法Ｈ）に設定さ
れている。

【００１７】また昇降用リング２６における昇降用ガイ
ド３８の内側には、ステージ２４に形成された凸部３４
と嵌合可能となる穴部４４が形成されている。さらに昇
降用リング２６の外表面における下側には、歯車４６が
形成されており、この歯車４６にはステッピングモータ
４８のシャフトに取り付けられたウォームギア５０が噛
み合わされている。このためステッピングモータ４８を
稼働させることで、ウォームギア５０から歯車４６へと
動力を伝達させ、昇降用リング２６を回転させることが
可能になっている。なお昇降用リング２６の底面にはス
ラストベアリング５２が当該スラストベアリング５２の
中心と、螺旋状の昇降用ガイド３８の中心とが一致する
よう取り付けられている。このため螺旋状の昇降用ガイ
ド３８の中心を回転中心として昇降用リング２６の回転
を容易に行わせることができる。

【００１８】ところで上述した垂直微動送り装置２０
は、半導体ウェハの検査装置（以下、検査装置と称す）
５４などに用いられる。当該検査装置５４では、垂直微
動送り装置２０の下部に、ＸＹテーブル５６が設けられ
ており、垂直微動送り装置２０を水平移動に移動可能と
している。また本検査装置５４においては、ＸＹテーブ
ル５６にアンカーピン３６の外径に対応する穴部５８が
形成されており、垂直微動送り装置２０の下面から突出
するアンカーピン３６を軸方向に摺動可能に保持できる
ようにしている。

【００１９】また検査装置５４の稼働範囲内で且つ垂直
微動送り装置２０の上方には検査機器６０とこれに接続
される制御機器６２が設けられ、当該検査機器６０の下
面に突出した接触子６４を半導体ウェハ２２に接触させ
ることで、断線や短絡あるいは配線抵抗値などを検査で
きるようにしている。

【００２０】このように構成された検査機器５４を用い
て半導体ウェハ２２の検査をする手順を説明する。まず
ステージ２４の上面２８に図示しない搬送装置により半
導体ウェハ２２を所定の場所に搭載する。そして当該半
導体ウェハ２２を上面２８に搭載した後は図示しないＣ
ＣＤカメラ等を用い、半導体ウェハ２２の表面に設けら
れた検査用パッドを検出し、当該検査用パッドと検査機
器５４に設けられた接触子５６との座標のずれを算出す
る。このように検査用パッドと接触子５６との相対位置
のずれを算出した後は、ＸＹテーブル５６を稼働させ検
査用パッドが接触子５６の真下になるよう調整を行う。

【００２１】こうして接触子５６の真下に検査用パッド
を移動させた後は、ＸＹテーブル５６を停止させ、今度
は垂直微動送り装置２０のステッピングモータ４８を稼
働させる。当該ステッピングモータ４８を稼働させると
そのシャフトの先端にはウォームギア５０が設けられて
いることから当該ウォームギア５０が回転し、その回転
トルクを歯車４６を介して昇降用リング２６へと伝達す
る。ここで昇降用リング２６の下面、すなわち昇降用リ
ング２６とＸＹテーブル５６との間にはスラストベアリ
ング５２が設けられているので、昇降用リング２６は前
記スラストベアリング５２の中心を回転中心として回転
する。

【００２２】このように昇降用リング２６が回転する
と、当該昇降用リング２６に形成された昇降用ガイド３
８も回転し、この回転によりボール４２を介して対面す
る螺旋状斜面３２を連れ回そうとする。しかし昇降用リ
ング２６が回転可能なのに対し、螺旋状斜面３２が形成
されたステージ２４は一対のアンカーピン３６によって
その回転を阻止され、アンカーピン３６の軸心方向すな
わち鉛直方向のみの移動だけしかできないようになって
いる。このため昇降用ガイド３８が回転した場合、螺旋
状斜面３２は、昇降用ガイドの高さの変動に応じて昇降
することとなり、上面２８に搭載された半導体ウェハ２
２を接触子６４に接離可能にする。なお螺旋状斜面３２
と昇降用ガイド３８との間には案内溝４０に配置された
ボール４２が介在していることから、両者間の摺動摩擦
を低減可能にしている。また上面２８において半導体ウ
ェハ２２の搭載位置が変動し、ステージ２４の中心位置
と半導体ウェハ２２の重心位置とにずれが生じ、偏荷重
がステージに加わっても、当該偏荷重の発生領域はステ
ージ２４の内側に存在していることから、当該ステージ
２４の外周に設けた３つの斜面が分散してこの偏荷重を
受ける。このためステージ２４に傾きが生ずることがな
く、上面２８の水平度を保ったまま当該上面２８を昇降
させることが可能になる。

【００２３】そしてステッピングモータ４８は、入力パ
ルスに応じて所定の角度だけ回転することから入力パル
スのカウント値と、上面２８の昇降度合いとの関係をあ
らかじめ計測しておけば、接触子６４に対する検査用パ
ッドの接離を正確且つ確実に行わせることが可能にな
る。なお本実施の形態では、図３に示すように斜面の勾
配を４度に設定したが、この勾配に限定されることもな
く、要求する精度およびストローク（昇降距離）に応じ
て勾配を適宜変更するようにすればよい。

【００２４】さらに本実施の形態では、螺旋状斜面３２
と昇降用ガイド３８との摺動によりステージ２４の昇降
を可能にしたことから、例えばジャッキによる昇降のよ
うにアームがステージ２４の外形（投影面積）から突出
することが無くなり、このため装置自体を小型化するこ
とが可能となる。図４は本実施の形態に係る垂直微動送
り装置２０の第１および第２応用例を示した要部拡大図
である。同図（１）に示すように、円筒形状からなるス
テージ２４の側壁に１２０度の等間隔で鍔を斜めに取り
付け、この鍔の表面を螺旋状斜面３２とする。一方昇降
用リング２６には昇降用ガイド３８の代わりに転動体と
なるカムフォロア６６を複数設け、これらカムフォロア
６６の配置高さを徐々に変更させ、螺旋状斜面３２に転
接するよう当該螺旋状斜面の傾きに沿って配置する。ま
た図示しないが昇降用リング２６に設けた歯車や、この
歯車に接続するステッピングモータなどといったその他
の構成は上述した第１の実施の形態に示したものと同様
とする。このように昇降用ガイド３８に代えてカムフォ
ロア６６を配置すれば、昇降用リング２６において昇降
用ガイド３８を形成する必要が無くなり、当該昇降用リ
ング２６を容易に製作することができる。またカムフォ
ロア６６に代えてベアリングを用いるようにしてもよ
く、さらに鍔状の螺旋状斜面３２ではなく第１の実施の
形態で説明した形状のものを用いるようにしてもよい。
また第１応用例では鍔状の螺旋状斜面３２と、昇降用リ
ング２６に設けたカムフォロア６６とでステージ２４を
昇降させることとしたが、鍔状の斜面を昇降用ガイド３
８とし、ステージ２４側にカムフォロア６６を設けるよ
うにしてもよい。

【００２５】図４（２）は、第１の実施の形態の第２応
用例を示す。同図（２）に示すようにステージ２４の外
周にオネジ部６８を形成し、このオネジ部６８の下面を
螺旋状斜面３２とするとともに、昇降用リング２６側に
はメネジ部の軌跡に相当するようカムフォロア６６を配
置してもよく、さらに当該カムフォロア６６に代えてオ
ネジ部６８と嵌合可能なメネジ部としてもよい。

【００２６】図５は昇降用リング２６を回転させるステ
ッピングモータ４８の取付方法を示す説明図である。同
図に示すようにステッピングモータ４８が図示しない他
の機器と干渉する場合などは、ステッピングモータ４８
のシャフトに平歯車７０等を取り付け、ステッピングモ
ータ４８の設置方向を変更すればよい。またステージ２
４のより微動な昇降を行う際には歯車４６と平歯車７０
とを歯付きベルト７２で連結させ、減速比を上げるよう
にすればよい。そして歯付きベルト７２に代えてスチー
ルベルトを用いるようにしてもよい。このようにステッ
ピングモータ４８の設置方向を自在に変化させることに
よって他の機器と干渉防止や、減速比を変化させること
が可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
対象物を上面に搭載可能としその外縁には螺旋状斜面が
形成されたステージと、このステージの下側に設けられ
前記螺旋状斜面と接触可能とする螺旋状の昇降用ガイド
が形成された昇降用リングと、前記昇降用リングに接続
され螺旋状の前記昇降用ガイドの中心を回転中心として
前記昇降用リングを回転させる駆動手段と、前記ステー
ジの垂直方向に挿通され前記昇降用リングの回転に対す
る前記ステージの連れ回りの防止をなすアンカーピンと
を備えたことから、偏荷重が加わっても傾きが生ずるこ
とがなく、また装置自体の小型化を達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る垂直微動送り装置を用
いた検査装置の要部を示す斜視図である。

【図２】同垂直微動送り装置の構成を示す説明図であ
る。

【図３】螺旋状斜面３２と昇降用ガイド３８との対面状
態を示す展開図を示す。

【図４】本実施の形態に係る垂直微動送り装置２０の第
１および第２応用例を示した要部拡大図である。

【図５】昇降用リング２６を回転させるステッピングモ
ータ４８の取付方法を示す説明図である。

【図６】検査工程で用いられる従来の検査装置を示す説
明図である。

【図７】偏荷重が加わった際のステージ５の状態を示す
説明図である。

【符号の説明】

１ 従来の検査装置 ２ ＸＹテーブル ３ 垂直微動送り装置 ４ 半導体ウェハ ５ ステージ ６ 検査用機器 ７ 接触子 ８ 駆動用モータ ９ ジャッキ １０ 制御装置 １１ 支持ロッド ２０ 垂直微動送り装置 ２２ 半導体ウェハ ２４ ステージ ２６ 昇降用リング ２８ 上面 ３２ 螺旋状斜面 ３４ 凸部 ３６ アンカーピン ３８ 昇降用ガイド ４０ 案内溝 ４２ ボール ４４ 穴部 ４６ 歯車 ４８ 駆動用モータ ５０ ウォームギア ５２ スラストベアリング ５４ 半導体ウェハの検査装置 ５６ ＸＹテーブル ５８ 穴部 ６０ 検査機器 ６２ 制御機器 ６４ 接触子 ６６ カムフォロア ６８ オネジ部 ７０ 平歯車 ７２ 歯付きベルト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被対象物を上面に搭載可能としその外縁
   には螺旋状斜面が形成されたステージと、このステージ
   の下側に設けられ前記螺旋状斜面と接触可能とする螺旋
   状の昇降用ガイドが形成された昇降用リングと、前記昇
   降用リングに接続され螺旋状の前記昇降用ガイドの中心
   を回転中心として前記昇降用リングを回転させる駆動手
   段と、前記ステージの垂直方向に挿通され前記昇降用リ
   ングの回転に対する前記ステージの連れ回りの防止をな
   すアンカーピンとを備えたことを特徴とする垂直微動送
   り装置。
2. 【請求項２】 前記螺旋状斜面は複数からなることを特
   徴とする請求項１に記載の垂直微動送り装置。
3. 【請求項３】 前記螺旋状斜面は単一からなることを特
   徴とする請求項１に記載の垂直微動送り装置。
4. 【請求項４】 前記螺旋状斜面または前記昇降用ガイド
   のいづれか一方を他方斜面に沿って転動を可能にする転
   動体にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
   ずれかに記載の垂直微動送り装置。