JP2006085235A

JP2006085235A - 移動型操作装置および移動型操作装置を制御するための方法

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Publication number: JP2006085235A
Application number: JP2004266624A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Goto; 後藤正治; Shinichiro Iwasaki; 岩崎信一郎
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2006-03-30
Also published as: US20060057861A1; KR20060051267A; TW200613940A; CN1749901A

Abstract

【課題】枠組等に可動に支持されたテストヘッド等の移動部材を複数設けて静止部材に操作を施す装置において、移動部材の駆動に伴うの駆動反力の枠組への影響が小さい効率的な移動型操作装置および移動型操作装置。
【解決手段】移動型操作装置（２００）は第１の表面を有する第１の部材（２０１）を固定的に支持するための枠組（２１０，２０３）と、前記枠組に可動的に支持された複数の第２の部材（２０６Ａ，２０６Ｂ、２０８Ａ，２０８Ｂ）と、前記第２の部材を移動させて位置決めするための移動制御手段（２０２Ａ，２０２Ｂ、２０４）とを備える。少なくとも一つの前記２の部材は前記第１の表面に対向し該第１の表面に操作を施す操作部を備え、少なくとも２つの前記第２の部材は前記移動制御手段によって駆動されて生ずるそれぞれの駆動反力が前記枠組において相減ずるように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は概して物体の位置決め技術に関し、特に高速、高精度の位置決めが可能な設置面積の小さい移動型操作装置および該移動型操作装置を制御するための方法とに関する。

近年、板状部材に種々の操作を施す装置と方法とが多用され、操作をおこなう操作部と板状部材の位置あわせ速度、精度、確度、安定度、使いやすさの向上、ならびに設置面積や価格の低減に対する努力がなされてきた。このような装置を例示すれば、実装、未実装の回路基板試験検査装置、半導体ウェーハ試験検査装置、原子間力顕微鏡などの試験検査装置や、固体（３次元）自由形状造形（組立）装置、各種ディスペンサー（分与装置）、露光装置（特に一括露光を行うもの)などの造形加工装置がある。

板状部材としては、実装、未実装の回路基板、半導体ウェーハ、物体一般があり、概ね板状であるが、表面が平坦なものであれば、板状であることが必須ではない。また、操作部は、プローブ、プローブ針、探子、ペン、口などの板状部材に最接近あるいは接触する先端部分を備え、年々小口径のものが要求されるようになっている。これら先端部分は操作に関わる板状部材に接触（隣接）する場合もあれば、非接触（近接）の場合もある。

これらの装置では、操作部や板状部材の一方あるいは双方が装置の静止枠組に対して「移動」させられ、相対位置決めがなされ、種々の操作がおこなわれる。これら「操作」には、測定のための光や電磁エネルギーの授受、荷電粒子の授受、物質（液体、固体）の授受、引力の感知などがふくまれる。そこで、本明細書では、これらの装置を「移動型操作装置」と呼称することとする。一般に、移動されるものには、移動に要するエネルギーが少なく、高速移動に対する感受性が小さいものが選ばれる。

図１Ａは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を搭載したガラス基板１０１を試験するための従来技術による試験装置１００の部分（枠組１１０の前側面）破断側面図である。図１Ｂは図１Ａと直交する方向から見た試験装置１００の部分（枠組１１０の前側面）破断側面図である。一般に台座フレーム上に防振構造を介して設置される高剛性の枠組１１０に固定された基礎１０７上にＸ駆動軸１０６、Ｙ駆動軸１０５を備える周知のＸＹステージが固定され、該ＸＹステージにＺ駆動軸１０４を介してステージ１０３が搭載される。ステージ１０３上には基板１０１がチャックされて保持される。一方別途あるいは枠組１１０に支持されたテストヘッド１０８に接続されたプローブユニット１０２は、多数のプローブ針を備え、Ｚ駆動軸１０４の作動により基板１０１が上昇し、その頂面に近接あるいは隣接するに応じて基板１０１の試験のための操作である測定等がおこなわれる。また、Ｚ駆動軸１０４の作動により基板１０１が下降し、その頂面からプローブ針が離隔するに応じてＸＹステージが作動し、ステージ１０３をＸ方向（紙面に沿った水平方向）およびＹ方向（紙面に垂直な方向）で移動し、位置決めして、試験のための次の操作に備える。

このような装置における種々の改良が従来おこなわれている。特許文献１には、Ｘ−Ｙステージ上のＬＣＤ（液晶表示）パネルを小さな電気光学（Ｅ−Ｏ）プローブ使って測定する検査装置が開示されている。Ｅ−Ｏプローブを複数（８−４０個）用いて長尺の電気光学プローブを構成したと等価にし、パネルのある位置での測定速度を向上させている。特許文献２に開示のウェハ検査装置では、ウェハサイズの大型化でプローバが大型化するのを避け、ウェーハステージは一つでテスタを複数として、検査装置の設置面積を増加することなく検査時間を短縮した。一方特許文献３に開示の回路基板検査装置は、移動する複数の大プローブヘッドを搭載し、静止した回路基板を検査する。大プローブヘッドには複数の小プローブヘッドが搭載され、カム駆動により大プローブヘッドの回りで移動し他の小プローブヘッドとの間が無段階調整できる。プローブヘッド数が減少する。さらに、特許文献４には、移動部材が惹起する枠組の振動を枠組に取り付けたアクチュエータの駆動反力により能動制御して露光装置の高精度化を達成する技術が開示されている。
特開平０８−０７５８２８号公報特開平１０−２７５８３５号公報特開２００２−３１６６１号公報特開２００２−２２１２４９号公報

図１の装置では、移動されるガラス基板１０１の移動に対する感受性が比較的低いとはいえ、次第にガラス基板が大型化するに伴い、駆動系も含めた移動部材の質量が１００ｋｇを超えることも想定して設計しなければならない。このような大きな質量を迅速に移動させるのは困難である。さらに、基礎１０７には更に大きな質量が必要で装置全体の重量も極めて大きくなる。また大型の基板が基板寸法を超えて１ｍ以上も移動するため、装置の設置面積も大きくなる。

図１の装置には、特許文献１に記載の技術を採用して多数のプローブ針を設けたとしても限度があり、多数のプローブ針を位置あわせして、操作状態に保つのが困難となり、大きな質量を移動させる点は殆ど改善されない。特許文献２に記載の技術を採用したとしても、略同様の問題点が残る。特許文献３に記載の技術を採用すれば、基板が静止するので、設置面積は狭くなり、大きな質量を有する部材の移動も回避されると期待される。しかしながら、各プローブヘッドが１つずつあるいは他と特定の協調関係を持たずに移動するので、移動に伴う反力がプローブヘッドの軸を介して他の構成要素に振動を生じ、高速、精密位置決めが困難となる。そこで、特許文献４に記載の技術を採用して、アクチュエータを軸の支持体に設け、アクチュエータの駆動反力により制振しようとしても、アクチュエータを多数設け、かつ極めて複雑な制御をおこなわなければならないので実用的とないえない。さらに、アクチュエータは検査に直接関与しないのであるから、本来最小限に用いられるべきである。

したがって、枠組等に可動に支持されたテストヘッド等の移動部材を複数設けて静止部材に操作を施す装置において、移動部材の駆動に伴う駆動反力の枠組への影響が小さく効率的な移動型操作装置および移動型操作装置を制御するための方法が求められている。

本発明による移動型操作装置は、第１の表面を有する第１の部材を固定的に支持するための枠組と、前記枠組に可動的に支持された複数の第２の部材と、前記第２の部材を移動させて位置決めするための移動制御手段とを備える。少なくとも一つの前記２の部材は前記第１の表面に対向し該第１の表面に操作を施す操作部を備え、少なくとも２つの前記第２の部材は前記移動制御手段によって駆動されて生ずるそれぞれの駆動反力が前記枠組において相減ずるように構成されている。

本発明による移動型操作装置を制御するための方法は、枠組と、前記枠組に可動的に支持された複数の第２の部材と、前記第２の部材を移動させて位置決めするための移動制御手段とを備える移動型操作装置において実施される。該方法は、第１の表面を有する第１の部材を前記枠組により固定的に支持するステップと、少なくとも２つの前記第２の部材を前記第１の表面に対向して移動させるステップと、該少なくとも２つの前記第２の部材を位置決めして停止させるステップとを備え、少なくとも２つの前記第２の部材は前記移動制御手段によって駆動されて生ずるそれぞれの駆動反力が前記枠組において相減ずる特徴を有する。

本発明により、第２部材の移動に伴う反力がプローブヘッドの軸を介して他の構成要素に影響を及ぼす振動が低減され、高速、精密位置決めの高速化を図ることができる。また、複数の第２部材の移動に伴う反力が互いに相殺される関係を保つため、従来よりも基礎や枠組の強度が小さくてすむため、装置を簡略化することができる。さらに、操作をおこなう第２の移動部材が反力発生に寄与するので、付加的制振装置を必要としないかより簡易廉価な制振装置で済ませることが出来る。

その他の本発明の特徴、効果については、以下の説明から明瞭となる。

以下に記載する本発明の実施形態は、本発明を理解するためのものであり、本発明を実施形態に限定するためのものではない。そのため、装置やその要素の寸法や形状は実際に製造される装置や要素との寸法や形状と特定の幾何学的関係を持つことを意図していない。また、完全に一致するものではないが、本発明の理解に支障がないと考えられる範囲で、同様の機能を発揮する装置やその構成要素には同じ参照番号を付してある。また、以下の実施例の説明では、構成要素を接続する配線や電気，機械的作用要素は発明の理解に必要な範囲のみを記載している。又、従来技術に属する部分の説明は省略されるか簡略化されている。

図２は本発明の原理を説明するための概念的移動型操作装置２００の構成を示す部分破断側面図である。高剛性の枠組２１０に固定的に設置された基礎２０３上には、第１の表面を有するガラス基板等の第１の部材２０１が外部より挿入され固定的に支持される。ここで、ガラス基板には、測定対象として１枚または複数枚の表示パネル用のＴＦＴあるいは表示パネルを含むことができる。枠組２１０にはモータ等の駆動装置２０２Ａ、２０２Ｂが取り付けられ、駆動軸２０４を駆動する。駆動軸２０４にはテストヘッド等の第２の部材２０６Ａ，２０６Ｂが搭載され左右に移動する。第２の部材はそれぞれ操作部２０８Ａ，２０８Ｂを備える。駆動装置２０２Ａ，２０２Ｂの一方は単なる軸受けのように駆動機能を持たない場合もある。駆動装置と駆動軸を備える移動制御手段により、第２の部材が第１の部材の目的とする場所に位置決めされると、周知の方法により、その操作部は第１の部材に近接（操作部２０８Ａの場合で非接触である）や隣接（操作部２０８Ｂの場合で接触している）するように突き出され（移動時は引き込まれる）、操作（第１の部材の測定など）がおこなわれる。ここで、第２の部材には、第１の部材を、電気的あるいは光学的・電磁的その他の方法によって測定する機能を含むことができる。

上記の位置決めに際して、第２の部材２０６Ａ，２０６Ｂの移動方向は互いに逆であり、駆動軸にかかる駆動反力が互いに相減じるようになる。

従って、枠組にかかる一方向の合力は駆動反力に比べ大幅に減殺される。駆動反力が互いに等しい場合はその向きが逆であるので合力はゼロになる。このように、付加的なアクチュエータなどの制振装置を必要とせずに自ずと制振するのであり効率的で構成が簡単と成る。

なお、本発明の原理上、移動型操作装置２００の向きは図示のものと異なってもよい（例えば上下反対とする）。駆動軸２０４としては後述のようにサーボモータで駆動されるガイドレールが随伴したボールネジが使用できる。移動制御手段としては、駆動装置としてタイミングベルトやリニアモータ、その他なども利用できる。また、第２の部材の個数は２個に限られない。さらに別の方向の駆動軸を含む移動制御手段により別の第２の部材を駆動反力の合力が減少するように設けてもよい。また、上記のように駆動反力の合力が減少するよう構成された第２の部材にさらに移動制御手段を搭載して、該第２の部材における駆動反力の合力が減少するように第３の移動部材を設けることもできる。さらに、上記は、直線運動をする第２の部材について述べたが、互いに逆回転運動する移動部材にも本発明は適用できることは明らかであろう。

図３Ａ〜図３Ｃには本発明の１実施例の移動型操作装置である基板検査装置３００が示されている。図３Ａは本発明の１実施例の移動型操作装置である基板検査装置３００のＹ方向から見た部分破断側面図である。図３Ｂは本発明の１実施例の基板検査装置３００のＹ方向と直交するＸ方向から見た部分破断側面図である。図３Ｃは本発明の１実施例の基板検査装置３００の図３ＡにおけるＣ−Ｃ部分破断平面図である（ただし枠組３１０は省略してある）。基板検査装置３００は４個の移動部材、すなわちプローブユニットとテストヘッドとＺ駆動軸の組を４組備え、並行して基板への操作をおこなうことができる。４組がすべて同様の構成とすれば略４倍のスループットを得ることが出来る。さらに各組が並列操作部を設けることにより操作のスループットは４の倍数で向上する。

基板検査装置３００は、図１Ａ，図１Ｂの枠組１１０や図２の枠組２１０と同様の高剛性の枠組３１０を備える。枠組３１０は適度な剛性を伴って結合した頂壁と底壁および側壁を備える。枠組３１０は従来知られているように、金属、好ましくは鋼材等の導電性の高剛性材料で構成され、装置の枠や筐体として実装してもよい。図３Ａ，図３Ｂにおいては、基礎３０７が適度な剛性を伴って結合載置される底壁が省略されている。底壁は、防振機構を介して従来どおり台座フレーム等に結合される。一般に側壁等には従来どおりガラス基板３０１を搬入搬出する開口や扉が設けられている。Ｙ駆動軸３０５は枠組３１０の頂壁に固定されてＸ駆動軸を吊り下げて移動させ、少なくとも、矩形のガラス基板３０１の一辺の長さに等しい距離にわたってプローブ針を移動できるようにする。Ｙ駆動軸による駆動とは直交する方向にプローブ針を移動させるＸ駆動軸３０６ａ、３０６ｂについては、少なくとも矩形のガラス基板３０１の他辺の長さに等しい距離にわたってプローブ針を移動できる。

高剛性の枠組３１０に固定された基礎３０７にはステージ３０３が固定載置され、ガラス基板３０１が搬入チャックされて保持される。ガラス基板３０１の上方には図示（参照番号なし）のように該ガラス基板に向けて突出するプローブ針をそれぞれ備えたプローブユニット３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄが配置され、プローブユニット３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄは、それぞれ、それぞれのテストヘッド３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄに結合される。テストヘッド３０８ａ、３０８ｄはそれぞれのＺ駆動軸３０４ａ、３０４ｄを経由して一方のＸ駆動軸３０６ａに搭載され、テストヘッド３０８ｂ、３０８ｃはそれぞれのＺ駆動軸３０４ｂ、３０４ｃを経由して他方のＸ駆動軸３０６ｂに取り付けられる。Ｘ駆動軸３０６ａ、３０６ｂは双方ともＹ駆動軸に搭載される。一体化して移動する移動部材であるプローブユニットとテストヘッドとＺ駆動軸の組はそれぞれが互いを支持するのに必要な剛性を有するように相互結合するのがよい。各移動部材は、Ｚ駆動軸によりガラス基板からプローブ針を離隔させた後、Ｙ駆動軸とＸ駆動軸によりＸＹ直交座標軸に沿って移動されＸＹ平面内に位置決めされ、Ｚ駆動軸によりガラス基板にプローブ針を隣接あるいは近接して操作をおこなう。プローブ針としては、ばね性のものや柔軟なものも使用できる。

二台のＸ駆動軸３０６ａ、３０６ｂがそれぞれＹ駆動軸３０５にかかる駆動反力の合力が減少するようにそれぞれ独立に動作することもできる。また、二台のＸ駆動軸３０６ａ、３０６ｂがそれぞれＹ駆動軸３０５にかかる駆動反力の合力が減少するように同調して動作し、駆動系全体の重心が移動しないようにすることもできる。たとえば、移動部材として一体化して移動するプローブユニットとテストヘッドとＺ駆動軸の組が略同様のものであれば、プローブユニット３０２ａ、３０２ｂは対向するＸ駆動軸上の位置を占め、プローブユニット３０２ｃ、３０２ｄが対向するＸ駆動軸上の位置を占めるように動作させればよい。なお、後述する移動部材の駆動機構の詳細から明らかなように、これらの駆動軸においては、移動部材の移動に伴う駆動力と駆動反力、後述のように制動をおこなう場合の制動力と制動反力が互いに減じ合う。そのため、高剛性を備えた駆動軸の外の系に、これら移動部材の移動や制動による影響が及ぶことが無くなるか、極めて少なくなる。

図４は各プローブユニット３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄが、ガラス基板３０１上に設けられた複数の表示パネル用のＴＦＴあるいは表示パネルを、どのように辿るかを例示する軌跡図である。図の中心部地点ａ、ｂ、ｃ、ｄからプローブユニット３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄがそれぞれ出発して、移動部材全体の重心をできるだけ不動に保つように駆動されて、図の矢印の方向へ進行する。例えば、プローブユニット３０２ａはＥ６、Ｆ６，Ｇ６，Ｈ６，Ｈ５，Ｇ５，…と進行する。移動部材全体の重心をできるだけ不動に保つように駆動して他の軌跡を辿ることが可能であることは明らかであり、種々の条件を考慮して軌跡と移動速度を決めれば良い。例えば、検査不良頻度の高い地点へ最初に高速到達してその地点の検査（操作）を優先すれば、検査速度を高めることができる。

次にＹ駆動軸３０５、Ｘ駆動軸３０６ａ、Ｘ駆動軸３０６ｂとそれらの駆動力を関連する移動部材を含む駆動機構の説明をおこなう。図３においてＹ駆動軸３０５、Ｘ駆動軸３０６ａ、Ｘ駆動軸３０６ｂは基本的には同じ駆動方法でそれぞれの移動媒体を駆動して位置決めしている。従って、Ｘ駆動軸３０６ｂについて詳細に説明すれば、該説明はＸ駆動軸３０６ａの動作を理解できるに充分であり、Ｙ駆動軸３０５については、その異なる部分についてのみ注記すれば足りると考えられる。以下にこの基本方針に則り説明することにする。

図３Ａ〜図３ＣのＸ駆動軸３０６ｂを、移動部材の駆動機構５００として、図５Ａ〜図５Ｃを用いて詳細に説明する。図５Ａは駆動機構５００の、図５ＣのＡ−Ａ位置での、部分破断平面図である。図５Ｂは駆動機構５００の、図５ＣのＢ−Ｂ位置での部分破断平面図である。図５Ｃは駆動機構５００の、図５Ａ，図５ＢのＣ−Ｃ位置での断面図である。図示されていないが、図３に当てはめると、図５Ｂと図５Ｃ図において、後述の基台５１０ｂの上にＹ駆動軸３０５が位置する。また図５Ｂと図５Ｃ図では、後述の滑走部材５０６ｃ、５０６ｂの下にＺ駆動軸３０４ｃ、３０４ｂが図示されている。移動部材の残りの部分は発明の理解を容易にするため省略されている。Ｘ駆動軸３０６ａに関する動作もＸ駆動軸３０６ｂにおけると同様であり、またＹ駆動軸３０５についても移動部材がＸ駆動軸に関するものになるだけで、これまた同様である。

駆動機構５００の基台５１０ｂは、Ｙ駆動軸３０５により駆動される高剛性部材で、Ｙ駆動軸における滑走部材（以下の滑走部材５０６ｃ、５０６ｂに対応する）あるいは滑走部材に高剛性を伴って結合された部材である。基台５１０ｂは、Ｙ駆動軸を持たない場合には枠組３１０に固定することができる。基台５１０ｂは両端から突出する側壁を備え、一方の側壁にサーボモータ５２０ｂが、他方の側壁に軸受け５２２ｂを備え、両側壁間で反転ボールネジ５０３ｂを支持する。サーボモータ５２０ｂにより反転ボールネジ５０３ｂは回転駆動され、順逆回転、回転停止が図示しない制御手段の指令によりおこなわれる。使用中、必須ではないが、反転ボールネジ５０３ｂは水平に保たれるのが好ましい。反転ボールネジ５０３ｂはその中央より左右に対称なネジが切られており、Ｚ駆動軸３０４ｃ、３０４ｂのそれぞれに結合された滑走部材５０６ｃ、５０６ｂを貫通する。滑走部材５０６ｃ、５０６ｂはネジ穴を備え、各ネジ穴は貫通する反転ボールネジ５０３ｂの左右のネジにそれぞれ螺合する固定のネジ５１２ｃ、５１２ｂを備え、反転ボールネジ５０３ｂに懸垂される。そして滑走部材５０６ｃ、５０６ｂは、反転ボールネジ５０３ｂの回転に応じて互いに逆方向に駆動され走行，停止され位置決めされる。滑走部材５０６ｃ、５０６ｂはさらに基台５１０ｂに対向する面を有し、該面上に反転ボールネジ５０３ｂと並行にかつその両側にそれぞれガイド溝を備える。また、基台５１０ｂの側壁は反転ボールネジ５０３ｂと平行で、同じ高さで反転ボールネジ５０３ｂを互いに挟む位置に設けたガイドレール５０２ｂ１、５０２ｂ２を更に備え、滑走部材５０６ｃ、５０６ｂをそのガイド溝を通して支持している。ガイドレール５０２ｂ１、５０２ｂ２はガイド溝にはまって滑走部材５０６ｃ、５０６ｂの走行精度を安定に確保する役割をはたす。滑走部材５０６ｃ、５０６ｂには図示のようにＺ駆動軸３０４ｃ、３０４ｂ以下の移動部材がそれぞれ高剛性を伴って結合される。

滑走部材５０６ｃ、５０６ｂはガイド溝に図示のようにブレーキ部材５０８ｃ１、５０８ｃ２、５０８ｂ１、５０８ｂ２を備えたブレーキを設けることもできる。停止時にブレーキを作動させて該ブレーキ部材でガイドレールを挟み自身の高速停止を可能とするものである。なお、図においてブレーキ部材５０８ｃ１、５０８ｃ２、５０８ｂ１、５０８ｂ２を用いているが、ブレーキ部材によるブレーキ効果の競合による振動を避け枠組への制動反力の影響をさけるため、一本のガイドレールに一個のブレーキ部材を備える構成とすることができる。例えば図においてブレーキ部材５０８ｃ１と５０８ｂ２のみを用いる構成やブレーキ部材５０８ｃ２と５０８ｂ１を用いる構成である。なお、二個のブレーキ部材のみを設けることでコスト削減が可能でもある。全ての（４個の)ブレーキ部材を設ける構成でも、ブレーキの作動時に二個のみを作動させ、故障時に別の二個を使用したりすることでブレーキの安定性を高めることも出来る。さらに、図５Ａ〜図５Ｃにおいて、各々のガイドレールの一端を滑走部材５０６ｂ及び／又は５０６ｃに固定する態様を考えることができる。この場合にガイドレールの固定されない端部（２個）にブレーキ部材を設けることとなり、ブレーキ部材５０８ｃ１と５０８ｂ２のみを用いる構成、あるいは、ブレーキ部材５０８ｃ２と５０８ｂ１を用いる構成、あるいは、ブレーキ部材５０８ｃ１と５０８ｃ２のみを用いる構成がある。

さて、図６は上記の構成において、その動作の一例をしめす各動作パラメータの時系列表示のグラフである。滑走部材５０６ｂ、５０６ｃに係る移動部材に関する動作パラメータである、それぞれの変位６０１ｂ、６０１ｃ、速度６０２ｂ、６０２ｃ、モータの駆動力６０３ｂ、６０３ｃ、ブレーキ部材の制動力６０４ｂ、６０４ｃの時間変化が図６に示されている。滑走部材５０６ｂの進行方向を正に選び、両移動部材は機械的に等価な挙動を示すものと仮定し各時刻Ｔ１〜Ｔ６にイベントが生じた場合の各動作パラメータの挙動をプロットされている。滑走部材５０６ｂに係る動作パラメータと滑走部材５０６ｃに係る対応する動作パラメータとはそれぞれ等量反対符号であることが読み取れよう。位置決めのために滑走部材５０６ｂ、５０６ｃに係る移動部材を停止させる期間Ｔ３〜Ｔ５において、その前段階Ｔ３〜Ｔ４においてブレーキは作動して制動力を発生させ、その後段階Ｔ４〜Ｔ５ではブレーキは解除され、サーボモータに位置の微調整をおこなう構成である。ブレーキを用いない場合は位置決めにＴ６までの時間を要するであろう。

図７は図５Ａ〜図５Ｃに示す駆動機構５００を変形した別の駆動機構６００の部分破断側面図である。図７の（Ａ）は図５Ａに対応し、図７の（Ｂ）は図５Ｃに対応するものであるが、それぞれの破断面が図示のように異なっている。該変形は次のとおりである。反転ボールネジ５０３ｂは中央で切断されて左右のボールネジ５０３ｂＬと５０３ｂＲとに二分されともに基台５１０ｂに固定された軸受け５２２ｂＣによって回転可能に受納支持される。ついで、軸受け５２２ｂは追加のサーボモータ５２０ｂＲで置換される。ボールネジ５０３ｂＬと５０３ｂＲ上での反力の打ち消し効果は減るものの、滑走部材５０６ｂ、５０６ｃに係る移動部材の制御は独立におこなえる効果が新たに生ずる。ただし、枠組への振動の影響は大きくなる。

以上の実施例やその他の実施例においても更なる変形が可能である。たとえば、一方の移動部材を、反力相殺のための測定機能を持たないダミー部材と置換したもの、すなわち、単なる廉価な錘と置換したものとすることや、プローブユニットに新たな位置合わせ手段としてプローブ針の位置微調整機構を設けることができるが、本発明の範囲で、その他の変形、応用が可能である。

たとえば、Ｙ駆動軸３０５では、Ｘ駆動軸を安定に駆動走行させるために、ガイドレールの間隔をＸ駆動軸におけるよりかなり広く設定するのが有利である。また、Ｙ駆動軸３０５では、枠組３１０を基台として兼用する構成も可能である。さらに、ガイドレールの数は２本に限定されるものではない、１本とすることも３本以上とすることも可能であり、また、その位置も水平面内に限られることもない。さらに、滑走部材、Ｚ駆動軸、テストヘッド、およびプローブユニットの組の重心を通る水平面内に反転ボールネジとガイドレールの軸心が載置されるように構成要素の組み合わせを変更して、より安定な駆動、走行を実現できることもある。

薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を搭載したガラス基板１０１を試験するための従来技術による試験装置１００の部分（枠組１１０の前側面）破断側面図である。図１Ａと直交する方向から見た試験装置１００の部分破断側面図である。本発明の原理を説明するための概念的移動型操作装置２００の構成を示す部分破断側面図である。本発明の１実施例の基板検査装置３００のＹ方向から見た部分破断側面図である。本発明の１実施例の基板検査装置３００のＹ方向と直交するＸ方向から見た部分破断側面図である。本発明の１実施例の基板検査装置３００の図３ＡにおけるＣ−Ｃ断面図である（ただし枠組３１０は省略してある）。各プローブユニット３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄがガラス基板３０１上をどのように辿るかを例示する軌跡図である。Ｘ駆動軸３０６ｂと関連する移動部材の一部であるＺ駆動軸３０４ｃ、３０４ｂを含む駆動機構５００の、図５ＣのＡ−Ａ位置での、部分破断平面図である駆動機構５００の、図５ＣのＢ−Ｂ位置での部分破断平面図である。駆動機構５００の、図５Ａ，図５ＢのＣ−Ｃ位置での断面図である。駆動機構５００の各動作パラメータの時系列表示のグラフである。駆動機構６００の断面図である。

符号の説明

２００、移動型操作装置
２０１第１の部材
２０２Ａ，２０２Ｂ駆動装置
２０３基礎
２０４駆動軸
２０６Ａ，２０６Ｂ第２の部材
２０８Ａ，２０８Ｂ操作部
２１０枠組

Claims

第１の表面を有する第１の部材を固定的に支持するための枠組と、
前記枠組に可動的に支持された複数の第２の部材と、
前記第２の部材を移動させて位置決めするための移動制御手段とを備え、
少なくとも一つの前記第２の部材は前記第１の表面に対向し該第１の表面に操作を施す操作部を備え、少なくとも２つの前記第２の部材は前記移動制御手段によって駆動されて生ずるそれぞれの駆動反力が前記枠組において相減ずるように構成されていることを特徴とする移動型操作装置。
前記少なくとも２つの前記第２の部材は線対称あるいは点対称の軌道に沿って互いに逆方向に移動することを特徴とする請求項１に記載の移動型操作装置。
前記少なくとも２つの前記第２の部材は前記移動制御手段により駆動されるボールネジにより前記枠組に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の移動型操作装置。
前記ボールネジは第１、第２の部分を有し、該第１、第２の部分はそれぞれ少なくとも１つの前記第２の部材を支持し、前記移動制御手段によりそれぞれ駆動位置決めされることを特徴とする請求項３に記載の移動型操作装置。
前記移動制御手段が少なくとも１つの前記第２の部材に該第２の部材の移動停止用のブレーキを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の移動型操作装置。
前記移動制御手段は前記少なくとも２つの前記第２の部材の一方のみに移動停止用のブレーキを備えることを特徴とする請求項５に記載の移動型操作装置。
前記操作部を備える前記第２の部材の少なくとも１つは、当該第２の部材に備えられた当該操作部を移動させる位置合わせ手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の移動型操作装置。
少なくとも１つの前記第２の部材がダミー部材と置換されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の移動型操作装置。
前記複数の第２の部材は少なくとも第１、第２の組を含み、該第２の組に属する前記第２の部材は前記第１の組に属する前記第２の部材に移動可能に取り付けられることで間接的に前記枠組に支持されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の移動型操作装置。
少なくとも一つの前記第２の部材がテストヘッドを備え、前記操作部がプローブ針を備え、前記第１の部材である基板の検査をおこなえるように操作できることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の移動型操作装置。
枠組と、前記枠組に可動的に支持された複数の第２の部材と、前記第２の部材を移動させて位置決めするための移動制御手段とを備える移動型操作装置において、該移動型操作装置を制御するための方法であって、
第１の表面を有する第１の部材を前記枠組により固定的に支持するステップと、
少なくとも２つの前記第２の部材を前記第１の表面に対向して移動させるステップと、
該少なくとも２つの前記第２の部材を位置決めして停止させるステップと
を備え、
少なくとも２つの前記第２の部材は前記移動制御手段によって駆動されて生ずるそれぞれの駆動反力が前記枠組において相減ずる特徴を有する移動型操作装置を制御するための方法。
少なくとも１つの前記第２の部材は前記第１の表面に対向して隣接あるいは近接する操作部を備え、
該操作部により前記第１の表面に操作を施すステップをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の移動型操作装置を制御するための方法。
前記少なくとも２つの前記第２の部材は線対称あるいは点対称の軌道に沿って互いに逆方向に移動することを特徴とする請求項１１または１２に記載の移動型操作装置を制御するための方法。
前記少なくとも２つの前記第２の部材は前記移動制御手段により駆動されるボールネジにより前記枠組に支持されていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一つに記載の移動型操作装置を制御するための方法。
前記ボールネジは第１、第２の部分を有し、該第１、第２の部分はそれぞれ少なくとも１つの前記第２の部材を支持し、前記移動制御手段によりそれぞれ駆動位置決めされることを特徴とする請求項１４に記載の移動型操作装置を制御するための方法。
前記停止させるステップは、前記移動制御手段により少なくとも１つの前記第２の部材に移動停止用のブレーキ作動させるステップを含む請求項１１〜１５のいずれか一つに記載の移動型操作装置を制御するための方法。
前記ブレーキを作動させるステップは、前記少なくとも２つの前記第２の部材の一方のみに前記ブレーキを作動させる請求項１６に記載の移動型操作装置を制御するための方法。
前記停止させるステップは、前記ブレーキを作動させるステップに続く位置決めするステップをさらに含む請求項１７に記載の移動型操作装置を制御するための方法。
前記移動制御手段は前記ボールネジを回転させるモータを備え、前記停止させるステップにおける前記位置決めするステップは該モータを介して行われることを特徴とする請求項１８に記載の移動型操作装置を制御するための方法。
少なくとも１つの前記第２の部材がダミー部材と置換されていることを特徴とする請求項１１〜１９のいずれか一つに記載の移動型操作装置を制御するための方法。