JP2602303B2 - 移動テーブル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、移動テーブル装置に関する。

（従来の技術） 従来より、テーブルが互いに直交する２方向に移動さ
れるように構成したＸ−Ｙテーブルが広く知られてい
る。このようなＸ−Ｙテーブルは、例えば、基台と、こ
の基台上に例えばＹ方向に移動可能に設けられた第１の
テーブルと、第１のテーブル上にＹ方向に直交するＸ方
向に移動可能に設けられた第２のテーブルとを備えてい
る。これら第１及び第２のテーブルは、夫々基台及び第
１のテーブルに、２本のレールとこれらレールに接触す
るように設けられたベアリングとにより移動可能に支持
されている。この場合、第１のテーブルの移動に伴って
第２のテーブルもＹ方向に移動するから、第２のテーブ
ルが基台に対してＸ及びＹ方向に移動することになる。

このようなＸ−Ｙテーブルは、例えば半導体ウエハの
電気的特性を検査するプローブ装置のアライメント装置
として用いられる。このアライメント装置は、プローブ
カードに支持された多数のプローブ針の先端をウエハ上
に多数規則正しくXY方向に基板状に配列された各チップ
には多数の電極パターンが設けられ、このパターンに正
しく電気的接触を取るようにウエハを移動させるもので
ある。

その他、このようなＸ−Ｙテーブルとしては、ワーク
等の位置決めするための工作機械等種々の分野に使用さ
れている。

この種のＸ−Ｙテーブル、特に上述したプローブ装置
のアライメント装置に用いられるものは、Ｘ方向とＹ方
向との交差角度、すなわち直角度に関して極めて高い精
度が要求されている。このような精度は組立技術のみで
達成することは困難であり、調整技術を必須としてい
る。

このような交差角度を高精度で調整するために、従
来、格子状の基板を第２のテーブル上（プローブ装置の
場合には、第２のテーブルに支持された半導体ウエハ載
置用のチャック上）に固定し、この基板マイクロスコー
プ等で観察しながらＸ及びＹ方向に移動させて位置ずれ
を把握し、この位置ずれが解消するようにして前記交差
角度の調整を行なっている。

この角度調整の方法として、以下の２つの方法があ
る。第１の方法は、第１のテーブルを、基台側の主テー
ブルと、第２のテーブルを支持する支持テーブルとの２
段構造にし、支持テーブルを主テーブルに固定するため
にこれらテーブルに形成された締結ボルト挿入用孔を、
ボルトを挿入した際に若干隙間ができる程度の大きさに
形成し、ボルトを孔に挿入した後、主テーブル上で支持
テーブルの位置をずらしながら、Ｘ方向とＹ方向との交
差角度を調整するものである。

第２の方法は、第１のテーブル移動用又は第２のテー
ブル移動用のベアリングの位置を調整することにより、
Ｘ方向とＹ方向との交差角度を調整するものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第１の方法の場合には、支持テーブル
の位置合せを行なう際に何等の基準もないので、支持テ
ーブルがあらゆる方向に移動してしまい、角度確認が極
めて困難である。

第２の方法の場合には、ベアリングの変位量と角度変
化との関係の把握が困難であり、またベアリングをレー
ルに密着させるためのマグネット等の位置も調整しなけ
ればならず、角度調整が極めて繁雑であり、しかも困難
である。

この発明は、上述した問題点を解決し、相異なる方向
に移動する２つのテーブルの所望する交差角度を容易に
調整することができる移動テーブル装置を提供すること
にある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明の請求項１は、基台と、この基台にＹ軸方向
に移動自在に搭載された第１のテーブルと、この第１の
テーブルにＸ軸方向に移動自在に搭載された第２のテー
ブルと、前記第１および第２のテーブルを独立して駆動
する駆動手段とからなる移動テーブル装置において、前
記第１のテーブルは、主テーブルと、この主テーブルに
１点を支点としてθ方向に移動自在に搭載され前記第２
のテーブルを支持する支持テーブルと、前記主テーブル
に設けられ主テーブルに対して前記支持テーブルを前記
支点を中心として回動させ、第１のテーブルを基準とし
て第２のテーブルの交差角を調整する回動調整機構と、
前記支持テーブルを前記主テーブルに固定する固定手段
とから構成されていることを特徴とする。

請求項２は、請求項１において、支点は、主テーブ
ル、支持テーブルの一方に設けられたピンと他方に設け
られ前記ピンに挿入される挿入孔であることを特徴とす
る。

請求項３は、請求項１において、回動調整機構は、主
テーブルに設けられ、支持テーブルを押し引きすること
により、支持テーブルを支点を中心として回動させる押
しねじと引きねじであることを特徴とする。

請求項４は、請求項１において、固定手段は、主テー
ブルを支持テーブルに締結する締結ねじであることを特
徴とする。

（作用効果） この発明の請求項１によれば、Ｙ軸方向に移動する第
１のテーブルとＸ軸方向に移動する第２のテーブルとの
交差角を回動調整機構によって調整し、調整後、固定手
段によって固定することができ、第１と第２のテーブル
をＸ軸方向およびＹ軸方向に繰り返し駆動中に両テーブ
ルの交差角が狂うこともなく、信頼性を向上できる。

請求項２によれば、主テーブルと支持テーブルをピン
によって回動自在に枢支することにより、簡易な構成
で、しかも高精度の位置決めができる。

請求項３によれば、押しねじと引きねじによって支持
テーブルを支点を中心として回動することにより、微調
整が容易であり、短時間に調整ができる。

請求項４によれば、締結ねじによって主テーブルを支
持テーブルに締結でき、締結が簡単であると共に、回動
調整後における繰り返し駆動中に両テーブルの交差角が
狂うこともなく、信頼性を向上できる。

（実施例） 以下、この発明に係る移動テーブル装置を、半導体ウ
エハの電気特性を検査するプローブ装置のウエハアライ
メント装置に適用した実施例について、図面を参照しな
がら説明する。

第１図は、この実施例に係る移動テーブル装置を備え
たプローブ装置の部分断面正面図である。このプローブ
装置は、ハウジング100と、ウエハの電気特性を測定す
る測定部200と、装置全体を制御する制御部300と、ウエ
ハを測定部200に搬送するためのローダ部400とを備えて
いる。ローダ部400には多数のウエハはストックされた
ウエハカセット401が駆動部403によって駆動できるよう
に設置され、この中のウエハが搬送装置402により測定
部200に搬送される。測定部200には、ローダ部400から
搬送されてきたウエハ真空吸着するチャック201が設け
られ、このチャック201の上方に複数のプローブ針204を
有するプローブカード203が対設されている。チャック2
01の下にはアライメント装置202が設けられており、こ
のアライメント装置202によりチャック201がX,Y,Z,θ方
向に移動される。そして、アライメント装置202により
チャック201を移動させてチャック上のウエハ上に形成
された多数のパッドにプローブ針を接触させ、ウエハの
電気的特性を検査する。

アライメント装置202は互いに直交するＸ−Ｙテーブ
ル（直交に限らず移動方向が斜交していてもよい。）及
びＺ−θ移動装置により構成されており、Ｘ−Ｙテーブ
ルの相対的調整例えばＸ−Ｙテーブルに移動テーブル装
置に適用されている。

第２図は、上述のアライメント装置202のＸ−Ｙテー
ブルを示す斜視図である。このＸ−Ｙテーブルは、基台
10と、Ｙ方向に移動する第１のテーブル20と、Ｙ方向駆
動系30と、Ｘ方向に移動する第２のテーブル40と、Ｘ方
向駆動系50とを具備している。

基台10の上面には、Ｙ方向に沿って第１のテーブル20
を移動可能に支持するための２本の直線状のガイドレー
ル11が設けられている。第１のテーブル20は、ガイドレ
ール11に移動可能に支持される４個の支持部材21を備え
た主テーブル22と、この主テーブル22の上に設けられ第
２のテーブル40を支持する支持テーブル23とを備えてい
る。支持部材21は各ガイドレール11に対し２個づつ設け
られており、各支持部材にはガイドレール11に接触する
ようにして複数のベアリングが設けられている。これら
ベアリングにより第１のテーブル20の移動を容易化する
ことができる。支持テーブル23は後述するように主テー
ブル22に対して回動可能に構成されている。また、支持
テーブル23の上面には、Ｘ方向に沿って第２のテーブル
40を移動可能に支持するための２本の直線状のガイドレ
ール24が設けられている。

Ｙ方向駆動系30は、基台10上に設けられており、Ｙ方
向に延長するリードスクリュー31と、第１のテーブル20
に固定されリードスクリュー31に螺合されるナット部32
と、リードスクリュー31を駆動させるためのモータ33
と、リードスクリュー31の一端とモータ33とを連結する
カップリング34と、リードスクリュー31の他端を支持す
る支持部35とを備えている。この駆動系30においては、
モータ33の駆動によってリードスクリュー31が回転され
ることにより、ナット部32に固定された第１のテーブル
20がＹ方向に移動する。

リードスクリュー31及びナット部32は例えば焼入れ鋼
で形成されており、これらの螺合部は、第３図に示すよ
うに、リードスクリュー31とナット部32との間に例えば
鋼製の複数のボール36が介在されたボールスクリュー構
造となっている。このようなボールスクリューは、通常
のスクリューのすべり摩擦をボールの転動によるころが
り摩擦に置き変えたものであり、通常のリードスクリュ
ーの機械効率（ねじ効率）が20〜30％であるのに対し、
ボールスクリューではそれを95％程度まで向上させるこ
とができる。従って、リードスクリュー31の回転によっ
て、高効率でナット部32を移動させることができる。

第２のテーブル40は前述の２本のガイドレール24に移
動可能に支持される４個の支持部材41を備えている。支
持部材41は各ガイドレール24に対して２個づつ設けられ
ており、各支持部材には支持部材21と同様にガイドレー
ル24に接触するようにして複数のベアリングが設けられ
ている。また、第２のテーブル40は、前述した半導体ウ
エハを真空吸着するためのチャック201を支持してい
る。第２のテーブル40の下方には、チャック201に連結
されチャック201をＺ方向（上下方向）及びθ方向（回
転方向）に移動させるＺ−θ移動装置（図示せず）が配
設されている。このチャック201には、真空吸着のため
の吸着孔61及び半導体ウエハ交換の際に上昇してウエハ
を押し上げる３個のピン62が設けられている。

Ｘ方向駆動系50はＹ方向駆動系30と同様の構成を有し
ており、リードスクリュー51と、ナット部（図示せず）
と、モータ53と、カップリング54と、支持部材（図示せ
ず）とを備えている。そして、モータ53の駆動によって
リードスクリュー51が回転されることにより、ナット部
に固定された第２のテーブル40がＸ方向に移動する。

次に、第１のテーブル20について詳細に説明する。第
１のテーブル20は前述したように主テーブル22と支持テ
ーブル23との２段構造を有している。

第４図A,Bに示すように、主テーブル22はその外形が
略四角状をなし、中央部分に中空部81が形成されてい
る。この中空部81は前述のＺ−θ駆動装置を第２のテー
ブル40の下方に位置させるために形成されたものであ
り、Ｚ−θ駆動装置がこの中空部81を通って上下する。
また、主テーブル22の上面には、角部a,c,dに２個づ
つ、第４図Ａ中左下の角部ｂに３個、及び前述のナット
部32を取付けるための取り付け部88に２個、合計11個の
上部に突出したボス82が形成されている。これらボス82
のうち４つの角部に形成された８個については、各々そ
の中央部に支持テーブル固定ねじ用のねじ孔83が形成さ
れている。また、角部ｂの中のねじ孔83が形成されない
ボスには、上方に延長するピン85が固定支持されてい
る。更に、主テーブル22の下面には、下方に突出した20
個（各角部に４個づつ、及び取付け部88に４個）のボス
84が設けられている。

第４図Ａ中右下の角部ｃの外周部には、後述する回動
調整部70が設けられている。また、第４図Ｂに示すよう
に、この回動調整部70のプレート71が主テーブル22にね
じ固定されている。

支持テーブル23は、第５図A,Bに示すように、その外
形が略四角状をなし、中央部分に前述の中空部81と同様
の目的の中空部91が形成されている。また、支持テーブ
ル23の下面には、主テーブル22の角部a,c,dに対応する
角部e,g,hには２個づつ、角部ｂに対応する角部ｆには
３個、合計９個の下方に突出したボス92が形成されてい
る。これらのうち８個は前述のねじ孔83を有するボス82
と対応する位置に設けられており、これらの中央には、
前述のねじ孔83に対応する位置に、第５図Ｂに切欠いて
示すように、段付きの貫通孔94が形成されている。これ
ら貫通孔94に締結ねじが挿入され、これらのねじが前述
のねじ孔83に螺合されることにより、主テーブル22と支
持テーブル23が固定される。なお、これら貫通孔94は、
主テーブル22と支持テーブル23との相対的な位置を調整
することができるように、挿入されるねじの径よりもか
なり大きい径を有している。一方、角部ｆに形成された
残りのボスには、前述のピン85に対応した位置にピン85
が挿入される挿入孔95が形成されている。従って、ねじ
止め前には、ピン85により支持テーブル23が回動可能に
主テーブル22に支持されていることとなり、支持テーブ
ル23をピン85を中心として主テーブル22上で回動させる
ことができる。また、支持テーブル23の回動調整部70に
対応する位置には、後述する引きねじ73を螺合させるた
めのねじ穴96が形成されている。

第６図は主テーブル22の上に支持テーブル23を重ねた
状態を示す平面図である。前述したように、ピン85は支
持テーブル23の回動中心であり、締結ねじ26を締める前
に、支持テーブル23が主テーブル22を基準にして回動さ
れ位置調整される。この位置調整は回動調整部70によっ
てなされる。この回動調整部70は、第７図に示すよう
に、主テーブル22に設けられた前述のプレート71と、プ
レート71に設けられたねじ孔74に螺合され先端が支持部
材23に当接するように設けられた押しねじ72と、プレー
ト71の貫通孔75を貫通し支持部材23のねじ孔96に螺合さ
れた引きねじ73とを備えている。これらねじ72,73によ
り支持テーブル23を移動させ、主テーブル22と支持テー
ブル23の相対的な位置を調整して第１のテーブル20の移
動方向と第２のテーブル40の移動方向との交差角度、す
なわち直角度を調整する。

次に、交差角度の調整動作について更に詳細に説明す
る。先ず、主テーブル22と支持テーブル23とを固定する
締結ねじ26を仮止めし、チャック201上に交差角度測定
用の格子基板（基板上に格子が形成されている）を載置
し固定する。

この状態で、モータ33及び53を駆動させることにより
チャック201をＸ及びＹ方向に所定量だけ移動させる。
そして、マイクロスコープにより格子の位置を測定し、
Ｙ方向を基準にしてＸ方向の直角からのずれを求める。

その後、この情報に基づき、前述の回動調整部70の押
しねじ72又は引きねじ73により支持テーブル23をピン85
を中心にして回動させ、前述の格子のずれが零になるよ
うにする。

このずれが零になったところで、締結ねじ26を締め、
主テーブル22と支持テーブル23とを完全に固定する。こ
れで交差角度の調整が終了する。

このように、交差角度の調整の際に、回動調整部70に
より支持テーブル23をピン85を中心として回動させるだ
けでよいので、回動調整部70のねじ72又は73の回転量と
いう一元情報に基づいて交差角度を調整することができ
る。従って、従来のように何等の基準なしに交差角度を
調整する場合、及びベアリングの位置調整という困難な
作業を必要とする場合に比較して、交差角度調整の作業
を著しく簡易化することができる。このため、交差角度
調整に熟練を必要とせず、誰でも容易に交差角度調整を
行なうことができる。更に、このように支持テーブル23
をピン85を中心として回動させることのみで交差角度を
調整することができるので、調整の精度が高い。しか
も、支持テーブル23の回動をねじで行なうので、一層調
整精度を高めることができる。なお、実際にこの実施例
に従って交差角度調整を行なった結果、調整作業を10分
で行なうことができ、従来に比較して80％作業時間を短
縮することができた。また、調整精度に関しても、従来
よりも20％程度上昇した。

このようにして交差角度が調整された後、モータ33及
び53を独立に駆動させることにより、リードスクリュー
31及び52を夫々回転させて第１のテーブル20及び第２の
テーブル40を所望の位置に移動させる。これによりチャ
ック201を２次元平面上の所望の位置に設置し、チャッ
ク201上の半導体ウエハの位置をプローブカード203の位
置に対応させる。更に、複数のプローブ針204と半導体
ウエハの複数の電極パッドとを対応させるべく、Ｚ−θ
移動装置によりチャック201をθ方向に回転させる。そ
して、プローブ針203と電極パッドとを対応させた時点
でＺ−θ移動装置によりチャック201をＺ方向に移動さ
せ、夫々対応するプローブ針と電極パッドとを接触さ
せ、電気特性の検査を開始する。

なお、この発明は、上述の実施例に限定されることな
く種々変形可能である。例えば、この実施例では、プロ
ーブ装置のアライメント装置に適用されるＸ−Ｙテーブ
ルを示したが、これに限らず従来より位置決め等の目的
で使用されている種々の分野の移動テーブルに適用可能
である。また、Ｘ−Ｙテーブルに限定されるものではな
く、２つの移動方向が直交しない移動テーブル装置であ
ってもよい。

駆動系についても、この実施例のようにボールスクリ
ューを使用したもの以外に、通常のスクリューを用いた
もの、ベルトを用いたもの等、種々のものを使用するこ
とができる。

また、支持テーブルの回動機構についても、上記実施
例は一例にすぎず、例えば主テーブルと支持テーブルと
の間にベアリング等を設けてもよい。これにより、支持
テーブルの回動が容易となり、支持テーブルに極めて大
きな重量が作用する場合であっても支持テーブルを回動
させて交差角度を調整することが可能となる。

上記実施例では、支持テーブルの回動中心としてのピ
ンを有する角部と隣接した角部に回動調整部を設けた
が、これに限ることはない。例えば、この回動調整部と
回動中心とを対角線の両端に設けてもよい。これによ
り、回動調整部を回動中心から最も離隔した位置に設け
ることになり、支持テーブル回動の際の移動距離が最大
となるから、交差角度の調整精度を上昇させる観点から
好ましい。

また、支持テーブルの回動を調整するものとしては、
押しねじ及び引きねじに限らず、どちらか一方のばね等
の付勢部材にしてその付勢力を利用するもの等、他の種
々の手段を採用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための移動テーブ
ル装置（Ｘ−Ｙテーブル）を含むアライメント装置を備
えたプローブ装置を示す部分断面正面図、第２図は第１
図の移動テーブル装置（Ｘ−Ｙテーブル）を示す斜視
図、第３図は第１図移動テーブル装置の駆動系に用いる
ボールスクリューの要部を示す断面図、第４図Ａは第２
図移動テーブル装置の第１のテーブルの主テーブルを示
す平面図、第４図Ｂは第４図Ａの側面図、第５図Ａは第
２図移動テーブル装置の第１のテーブルを支持テーブル
を示す平面図、第５図Ｂは第５図Ａの側面図、第６図は
第２図移動テーブル装置の第１のテーブルを示す平面
図、第７図は第２図移動テーブル装置の回動調整部を示
す断面図である。 23……支持テーブル、33,53……モータ 36……ボール、70……回動調整部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台と、この基台にＹ軸方向に移動自在に
   搭載された第１のテーブルと、この第１のテーブルにＸ
   軸方向に移動自在に搭載された第２のテーブルと、前記
   第１および第２のテーブルを独立して駆動する駆動手段
   とからなる移動テーブル装置において、 前記第１のテーブルは、主テーブルと、この主テーブル
   に１点を支点としてθ方向に移動自在に搭載され前記第
   ２のテーブルを支持する支持テーブルと、前記主テーブ
   ルに設けられ主テーブルに対して前記支持テーブルを前
   記支点を中心として回動させ、第１のテーブルを基準と
   して第２のテーブルの交差角を調整する回動調整機構
   と、前記支持テーブルを前記主テーブルに固定する固定
   手段とから構成されていることを特徴とする移動テーブ
   ル装置。
2. 【請求項２】支点は、主テーブル、支持テーブルの一方
   に設けられたピンと他方に設けられ前記ピンに挿入され
   る挿入孔であることを特徴とする請求項１記載の移動テ
   ーブル装置。
3. 【請求項３】回動調整機構は、主テーブルに設けられ、
   支持テーブルを押し引きすることにより、支持テーブル
   を支点を中心として回動させる押しねじと引きねじであ
   ることを特徴とする請求項１記載の移動テーブル装置。
4. 【請求項４】固定手段は、主テーブルを支持テーブルに
   締結する締結ねじであることを特徴とする請求項１記載
   の移動テーブル装置。