JP2578361B2 - プローブ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は光学系の駆動装置を備えたプローブ装置に関
する。

（従来の技術） 既に周知の半導体ウエハ（以下、ウエハと略記する）
に形成された複数個の半導体素子（以下、チップと称す
る）を測定し、良・不良と判定する検査を行うプローブ
装置がある。このプローブ装置に使用されているウエハ
のチップと、プローブ針との位置合わせは、特開昭58−
54648号公報に記載され周知なものがある。

上記公報によれば、スポット光のレーザビームをシリ
ンドリカルレンズ系で楕円形に変換して、ウエハ面に照
射している。この照射された照射光はウエハ面上で反射
されて、ウエハ表面の情報を特殊に配列されたセンサに
よって捕獲している。この捕獲された情報を演算処理を
行って特異点を抽出してウエハを一定の方向に位置合わ
せするように開示されている。

しかし、この上記公報では、上記スポット光のレーザ
ビームをシリンドリカルレンズ系で楕円形に変換してウ
エハ面に照射する際に、ウエハをＸ軸方向に移動させて
チップ情報を抽出する場合には、このＸ軸方向に直交し
照射するようになっている。そし、Ｘ軸方向の成分情報
を抽出している。また。上記ウエハをＹ軸方向に移動さ
せて、チップ情報を抽出する場合には、上記シリンドリ
カルレンズ系を回転、例えば90゜回転させる必要があ
る。

上記シリンドリカルレンズ系を回転駆動させる光学系
の駆動装置について記載が無いので簡単に説明する。

上記光学系の駆動装置（１）は第５図（ａ）に示すよ
うに、シリンドリカルレンズ系が配置された内筒（２）
を筐体（３）で回転自在に挿着し、この内筒（２）に設
けられた従歯車（４）の回転によって回転されるシリン
ドリカル機構部（５）に回転力を伝達させるものであ
る。

上記光学系の駆動装置は、駆動モータ（６）と、この
駆動モータ（６）に直結した伝達部（７）とを備え、上
記シリンドリカル機構部（５）の光軸路と平行に設けら
れている。そして、上記光学系の駆動装置（１）の駆動
によって、第４図（ｂ）で示すように、内筒（２）を回
転させている。上記伝達部（７）は、第４図（ｃ）で示
すように、駆動モータ（８）から突出した駆動軸（８）
先端にボス（９）を固定し、このボス（９）の外周に主
歯車（10）を回転自在に挿着している。

そして、上記ボス（９）に挿着した主歯車（10）は、
弾性部材、例えばコイルバネ（11）で、上記主歯車（1
0）の挿着部近傍を押すように加圧して、ボス（９）の
鍔（9a）の段部とで挟着する構成になっている。

ここで、上記ボス（９）の先端（9b）には、上記コイ
ルバネ圧を可変する螺着したネジ（12）がスペサー（1
3）を介在させて設けられている。従って、上記駆動モ
ータ（６）の駆動軸（８）の伝達回転力は、主歯車（1
0）の負荷が設定された以上になると、上記主歯車（1
0）の回転が停止しているにも拘ず上記駆動軸（８）が
ボス（９）と主歯車（10）との挿着部分で摺動回転して
いることになる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記光学系の駆動装置では、シリンド
リカル機構部（５）を所望の角度に回転すると、回転部
に設けたピンがストッパと衝止して停止すると同時に、
回転力を伝達している主歯車（10）も停止されることに
なる。この時に、主歯車（10）は停止状態にあるが、こ
の主歯車（10）を回転自在に保持している駆動軸（８）
は慣性力で未だ回転しつづけているので、この主歯車
（10）を挟着しているコイルバネ（11）との接触部（1
4）で異音が発生する。しかも、上記衝止によって停止
している主歯車（10）と、上記慣性で回転しているコイ
ルバネ（11）との接触部（14）との間で、停止されてい
る主歯車（10）を回転させようとする回転力が押圧力に
よってコイルバネに蓄積されて、一定蓄積量になると放
出しようとするように働き振動を発生させているので、
この振動がシリンドリカル機構部（５）に伝達され、ウ
エハ上で反射された反射光捕獲状態に影響がでて不具合
な状態になってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、光学系の駆動が停止した時に、光学系に回転力を伝
達する駆動系の回転体、例えば歯車が慣性力で回転し続
けても駆動系で異音や振動を発生する虞がなく、もって
光学系の駆動を安定化できるプローブ装置を提供するこ
とを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明のプローブ装置は、被検査体に形成された複数
の素子をプローブカードにより検査する際に各素子の位
置情報を得るために上記被検査体に光線を照射する光学
系と、この光学系に回転力を伝達する回転体を有する駆
動系とを備えたプローブ装置において、上記駆動系は、
上記回転体を回転自在に支持し且つ一端が駆動軸に連結
された連結軸と、この連結軸の一端に形成された係合面
で係合する上記回転体と上記連結軸の他端に取り付けら
れた係止部材との間に弾装されたバネとを備え、且つ上
記回転体の両面の少なくとも上記バネ側の側面に係合す
る非金属製の緩衝体を設けたことを特徴とするものであ
る。

（作用） 本発明によれば、被検査体に形成された複数の素子を
プローブカードにより検査する際に、被検査体をプロー
ブカードに位置決めするために、駆動系の回転体により
光学系を所定量回転させて被検査体の位置情報を得るよ
うにしているが、この時、バネの押圧力により回転体な
係合面に密着してるため、回転体は連結軸と一体になっ
て所定量回転した後停止する一方、駆動軸、連結軸、バ
ネ、係止部材及び緩衝体はその後も慣性力で回転し続け
る。この際、回転体には非金属製の緩衝体が接触してい
るため、非金属製の緩衝体と回転体の間では異音を発生
することがなく、また、バネも緩衝体と一体的にするた
め、バネに回転力が蓄積されることがなく、従ってバネ
の蓄積力に起因する光学系の振動を防止して光学系の駆
動を安定化できる。

（実施例） 以下、図１〜図４に示す実施例に基づいて従来と同一
または相当部分には同一符号を付して本発明を説明す
る。

上記プローブ装置は、被検査体のウエハ上に多数形成
されたチップを、テスタと電気的に接続されたプローブ
カードのプローブ針に接触させて、電気的特性の検査を
している。

上記プローブ装置（15）の構成は当業者において周知
であるから、その詳細は省略する。即ち、第３図に示す
ように、ウエハ（16）を搬送するローダ部（17）と、プ
ローブカード（18）でウエハ（16）上の各チップをプロ
ービングする検査部（19）と、上記ローダ部（17）から
搬送されたウエハ（16）を一方向に揃える位置合わせ位
置（20）とから構成されている。

上記ローダ部（17）は、ウエハ（16）を板厚方向に所
定の間隔を設けて複数、例えば25枚を積載収納可能なカ
セット（21）から一枚づつ取り出して、プリアライメン
ト（粗位置合わせ）した後にロボットハンドまたはベル
ト搬送等でプローブカード（18）の下側まで搬送し、ま
た、検査後においても、検査部（19）側からロータ部
（17）の空カセット（図示せず）に戻すように構成され
ている。

上記ローダ部（17）のロボットハンド（図示せず）ま
たはベルト搬送（図示せず）及びカセット（21）からの
取り出し機構（図示せず）等の移動は、すべて制御部
（22）で制御されている。

上記検査部（19）には、基台（図示せず）面から立設
した支持部に水平方向に設けられた固定板、例えばヘッ
ドプレード（23）が設けられ、このヘッドプレート（2
3）の略中心の中空部に回転部材、例えばリングインサ
ート（24）が内設されている。このリングインサート
（24）は、上記ヘッドプレート（23）に吊設する如く設
けられ、頂面にはテスタ（25）とコンタクトされるコン
タクトボード（26）が設けられ、底面にはプローブカー
ド（18）がプローブ針（18a）を下側にして着脱自在に
設けられている。

上記プローブカード（18）の下側にウエハ（16）を搬
送する載置体（26）が夫々の駆動モータ（図示せず）を
介在して、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸方向に移動するようになっ
ている。

上記載置体（26）は、上記ローダ部（17）からウエハ
（16）を授受して、位置合わせ装置部（20）で一方向に
位置合わせして上記プローブカード（18）の下側に配置
される。そして、Ｚ軸モータ（図示せず）の駆動でプロ
ーブ針（18a）とチップとを接触されるようになってい
る。上記検査部（19）の載置体（26）の駆動はすべて、
制御部（22）で制御されている。

上記位置合わせ装置部（20）はローダ部（17）で授受
したウエハ（16）を仮固定、例えば真空圧で仮固定した
載置体（26）をアライメント位置（27）で停止させて、
ウエハ（16）を所定方向に位置合わせさせるものであ
る。上記位置合わせ装置部（20）は、レーザを発生させ
るレーザ源、例えばヘリュームのレーザ源（28）と、こ
のレーザ源から発生したスポット光を楕円形レーザビー
ム（29）に変換するシリンドリカルレンズ系（30）と、
この照射されたウエハ（16）からの反射光によって集光
し、特殊に配列されたセンサ群（31）とから構成されて
いる。上記楕円形レーザビーム（29）はウエハ（16）上
で焦点を結像するように形成されている。

上記シリンドリカルレンズ系（30）は、ヘリュームの
レーザ源（28）から複数の反射鏡を介在して光軸路に入
射されたレーザビームを第５図に示すように、楕円形レ
ーザビーム（29）に変換し、Ｘ軸方向に移動するＸ方向
と直交するように楕円形レーザビーム（29）を照射し、
またＹ方向に直交するように楕円形レーザビーム（29）
を照射するものである。上記シリンドリカルレンズ系
（30）は、内筒（２）に納まっており、この内筒（２）
の軸を中心に回転される如く回転自在に筐体（３）の中
空部に挿着されている。この挿着された内筒（２）の端
面に同心に従歯車（４）が設けられている。この状態を
シリンドリカル機構部（５）と称する。このシリンドリ
カル機構部（５）は楕円形レーザビーム（29）を、第２
図で示すようにウエハ（16）のＸ軸方向の特異点を抽出
するために照射する場合と、Ｙ軸方向の特異点を抽出す
るために照射する場合とがある。この回転時に上記内筒
（２）の回転を所定位置で停止させるためのピン（2a）
が、従歯車（４）の近傍に設けられている。このピン
（2a）が所定位置に、到達した時に回転角度を規制する
ストッパ（2b）が筐体（３）に設けられている。

さらに、上記シリンドリカル機構部（５）と、ウエハ
（16）に照射される光軸路に焦点距離を合わせるレンズ
系（32）が設けられている。

上記光学系の駆動装置（１）でシリンドリカル機構部
（５）を回転させることにより、ピン（2a）がストッパ
（2b）に衝止して、従歯車（４）が停止しても駆動軸
（８）に連結されて一体化した連結軸としてのボス（3
5）は慣性力で回転されている。この時に、上記光学系
の駆動装置（１）の回転体としての主歯車（10）とこの
主歯車（10）を挟着しているコイルバネ（37）との接触
部における異音及び振動を生じないことが必要である。

本実施例の特徴的構成は、第１図に示すように、主歯
車（10）を挟着しているコイルバネ（37）との接触部に
非金属の緩衝体を介在させ、この緩衝体で主歯車（10）
を挟着させた構成にある。即ち、駆動軸（８）の先端に
設けた鍔付のボス（35）に主歯車（10）を挿着し、この
主歯車（10）の左側面を上記鍔付のボス、例えば直径14
mm×幅9mm×長49mmステンレス金属製のボス（35）の段
部の側面に接するように配置し、上記主歯車、例えばピ
ッチ円直径40mm×幅6mm＋ボス直径20mm×長9mmプラスチ
ック製非金属の主歯車の右側面に緩衝体、例えば、直径
34mm×幅3mmフエルト（33a）を密着するように設けてい
る。

また、上記フェルト（33a）の右側面には加圧円板、
例えば直径34mm×幅6mm真鍮製の加圧円板（36）が密着
している。

上記加圧円板（36）はコイルバネ、例えば線径0.8mm
×10巻の圧縮形のコイルバネ（37）で、主歯車（10）側
に加圧する如く設けられている。この加圧しているコイ
ルバネ（37）の他端はボス（35）の先端に設けられてい
るコイルバネの固定部材、例えば直径34mm×幅9mm真鍮
材の係止部材としての固定部材（38）で主歯車（10）側
にフエルト（33a）を押える方向に加圧するように設け
られている。

上記固定部材（38）の中心部にはネジ部が設けられて
いる。そして、固定部材（38）を回転操作してコイルバ
ネ（37）の弾力を調整することにより、加圧状態を可変
させるようになっている。従って、上記主歯車（10）
は、フェルト（33a）、加圧円板（36）を介してコイル
バネ（37）によってボス（35）の鍔へ押圧されるように
なっている。

次に光学系の駆動装置の動作について説明する。

ローダ部（17）はカセット（21）から一枚づつウエハ
（16）を取り出し、プリアライメント（粗位置合わせ）
を行う。このプリアライメントされたウエハ（16）は、
第３図で示すように載置体（26）に載置する。この載置
されたウエハ（16）を位置合わせしたのち、検査部（1
9）のプローブカード（18）の下側に配置する。この配
置されたウエハ（16）は載置体（16）の上昇に伴って上
記プローブカード（18）のプローブ針（18a）が各チッ
プの電極パッドと接触して、テスタ（25）の電圧・電流
の印加によって各チップを検査することになる。このよ
うにして、上記ウエウハ（16）の各チップを検査してい
る。

上記位置合わせにおいて、ウエハ（16）を一方向に揃
えるアライメント、即ち、位置合わせをするためにレー
ザビーム系光軸路上に設けたシリンドリカル機構部
（５）をＸ軸・Ｙ軸方向の夫々のチップ表面情報を抽出
するために回転させている。

本実施例の特徴的光学レンズ系の駆動源の操作により
動作について説明する。

上記位置合わせ装置部（20）まで搬送されたウエハ
（16）表面に楕円形レーザビーム（29）を照射する。そ
して、先ず、Ｘ軸方向の特異点を抽出させるために、光
学系の駆動装置（１）の駆動モータ（６）を駆動させ
る。この駆動によってボス（35）にフエルト（33a）を
介して挟着された主歯車（10）がシリンドリカル機構部
（５）をＸ軸方向の特異点を抽出する角度まで回転す
る。

そして、ストッパ（2b）にピン（2a）が衝止する。こ
の衝止に伴って、主歯車（10）は停止するが上記駆動軸
（８）は慣性力で更に回転する。この時に上記主歯車
（10）の右側面に接触しているフェルト（33a）は音も
なく、また、振動もなく主歯車（10）と摩擦しながら回
転して負荷軽減して動作している。

上記実施例において、シリンドリカル機構部（５）に
回転力を伝達する主歯車（10）を一側面をボス（35）の
段部に押えて、主歯車（10）の右側面をフェルト（33
a）を介してコイルバネ（37）により加圧する構成であ
るが、第４図に示すように上記主歯車（10）の両面にフ
エルト（33a）を設け、上記主歯車（10）の両側をすべ
てフエルト（33a）で挟着しても良い。この時は、金属
に触れる部分が極端に少なくなるので、ゴミの発生が従
来より減少させることができる。また、上記実施例にお
いて、シリンドリカル機構部（５）に設けた従歯車
（４）と、この従歯車（４）に回転力を伝達させる主歯
車（10）とが噛み合うように構成したが、上記歯車の外
周を摩擦部材で構成して摩擦部材で回転力を伝達させる
ようにしても良い。

上記各実施例によれば、プラスチック製の主歯車（1
0）に非金属製のフェルト（33a）を圧接してあるため、
主歯車（10）に対してフェルト（33a）が回転しても、
これら両者間で削り屑が発生することがなく、従って、
高精度の検査を行なうことができる。

以上説明したように本発明の請求項１に記載の発明に
よれば、光学系の駆動系は、光学系に駆動力を伝達する
回転体を回転自在に支持し且つ一端が駆動軸に連結され
た連結軸と、この連結軸の一端に形成された係合面で係
合する上記回転体と上記連結軸の他端に取り付けられた
係止部材との間に弾装されたバネとを備え、且つ上記回
転体の両面の少なくとも上記バネ側の側面に係合する非
金属製の緩衝体を設けたため、光学系の駆動が停止した
時に、光学系に回転力を伝達する駆動系の回転体、例え
ば歯車が慣性力で回転し続けても、駆動系で異音や振動
を発生する虞がなく、もって光学系の駆動を安定化でき
るプローブ装置を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記
載の発明において、上記連結軸の係合面と上記回転体と
の間に非金属製の緩衝体を設けることにより、金属同士
の摺接部分を少なくでき、金属同士の摺動による削り屑
を制御することができる。

更にまた、請求項３に記載の発明によれば、請求項１
または請求項２に記載の発明において、回転体を歯車に
より構成することにより、光学系をより正確に駆動させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を説明するための伝達部説明図、第
２図は第１図の装置のスポット光を楕円形レーザビーム
に変換し、所定位置に回転させることを説明するための
シリンドルカル機構部説明図、第３図は第１図の装置を
プローブ装置に用いた一実施例を説明するための全体説
明図、第４図は本発明装置の他の実施例を説明するため
の伝達部説明図、第５図は従来の駆動装置を説明するた
めの説明図である。 １……光学装置、２……内筒、 2a……ピン、2b……ストッパ、 ３……筐体、４……従歯車、 ５……シリンドリカル機構（部）、 ６……駆動モータ、７……伝達部、 ８……駆動軸、9,35……ボス、 9a……鍔、9b……先端、 10……主歯車、11……コイルバネ、 12……ネジ、13……スペーサ、 14……接触部、15……プローブ装置、 27……アライメント位置、28……レーザ源、 29……楕円形レーザビーム、 30……シリンドリカルレンズ系、 31……センサ（群）、32……レンズ系、 33……フエルト部材、33a……フエルト、 36……加圧板、38……固定部材。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査体に形成された複数の素子をプロー
   ブカードにより検査する際に各素子の位置情報を得るた
   めに上記被検査体に光線を照射する光学系と、この光学
   系に回転力を伝達する回転体を有する駆動系とを備えた
   プローブ装置において、上記駆動系は、上記回転体を回
   転自在に支持し且つ一端が駆動軸に連結された連結軸
   と、この連結軸の一端に形成された係合面で係合する上
   記回転体と上記連結軸の他端に取り付けられた係止部材
   との間に弾装されたバネとを備え、且つ上記回転体の両
   面の少なくとも上記バネ側の側面に係合する非金属製の
   緩衝体を設けたことを特徴とするプローブ装置。
2. 【請求項２】上記連結軸の係合面と上記回転体との間に
   非金属製の緩衝体を設けたことを特徴とする請求項１に
   記載のプローブ装置。
3. 【請求項３】上記回転体が歯車であることを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載のプローブ装置。