JP3555072B2 - ヘッドプレート開閉軽減機構 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドプレート開閉軽減機構に関し、更に詳しくはヘッドプレートの変形によるプローブカードの傾きを抑制することができるヘッドプレート開閉軽減機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
プローブ装置は、通常、図4、図5に示すように、ウエハWを搬送すると共にウエハWをプリアライメントするローダ室1と、このローダ室1からウエハWを受け取って電気的特性検査行うプローバ室2とを備えている。ローダ室1にはピンセット3及びサブチャック4が配設され、ピンセット3でウエハWを搬送する間にサブチャック4においてオリエンテーションフラットあるいはノッチを基準にしてウエハWのプリアライメントを行う。また、プローバ室2にはメインチャック5及びアライメント機構6が配設され、ウエハWを載置したメインチャック5がX、Y、Z及びθ方向で移動しながらアライメント機構6によりウエハWをメインチャック5上方のプローブカード7のプローブ針7Aに対してアライメントし、ウエハWとプローブ針7Aとを電気的に接触させ、テストヘッドTを介してウエハWの電気的特性検査を行う。
【0003】
プローブカード7を交換したり、プローバ室2をメンテナンスする時には、プローバ室2を開放する。そのため、プローブカード7はヘッドプレート8に対して着脱可能に取り付けられ、また、テストヘッドTはヘッドプレート8上において旋回可能になっている。プローバ室2を開放するにはテストヘッドTを旋回させてプローバ室2のヘッドプレート8から退避させた後、ヘッドプレート8を開放する。このヘッドプレート8は例えば図6に示すようにプローバ室2の後方端でシャフト8Aを介してヒンジ結合され、シャフト8Aを中心に旋回してプローバ室2を開閉する。また、使用時にはヘッドプレート8はプローバ室2の前方の左右に設けられた受け座(図示せず)においてネジ止めされている。
【0004】
更に、ヘッドプレートの開閉操作を軽減するために、ヘッドプレート開閉軽減機構として例えば図6に示すようにヘッドプレート8の後方端部とプローバ室2の固定部2Aとの間にガススプリング9が取り付けられ、このガススプリング9の押し上げ力を得てヘッドプレート8の開閉操作が円滑になる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプローブ装置の場合には、プローブカード7に対してテストヘッドTの荷重や検査時の針圧の反力が掛かりヘッドプレート8が変形するが、この時ヘッドプレート8が均一に変形しないため、プローブカードが傾き、検査時にプローブ針7Aと被検査体の電極パッドとの安定した接触を得ることができないという課題があった。
【0006】
また、従来のプローブ装置の場合には、ガススプリング9でヘッドプレート8の後方端部を押し上げるため、ヘッドプレート8の開閉操作を軽減するには極めて大きな押し上げ力が必要になり、しかもヘッドプレート8が閉じている時はガススプリング9の押し上げ力が最も大きいため、ヘッドプレート8が閉じている時にその押し上げ力の影響でヘッドプレート8が益々複雑な変形をするという課題があった。
【0007】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ヘッドプレートを円滑に開閉操作することができ、しかもヘッドプレートの変形を抑制してプローブカードの傾きを格段に抑制することができ、信頼性の高い検査を安定的に行うことができるヘッドプレート開閉軽減機構を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載のヘッドプレート開閉軽減機構は、端縁部が回転軸を介して装置本体に軸支され且つ上記装置本体の上端を開口可能に構成されたヘッドプレートの開閉軽減機構において、上記ヘッドプレートの開口操作を軽減する押し上げ手段を上記ヘッドプレートの上記端縁部と対向する他端縁部に連結し、且つ、上記押し上げ手段は、複数の伸縮自在な伸縮機構と、これらの伸縮機構間を連結し且つ上記ヘッドプレートに連結された伸縮機構以外の伸縮機構それぞれの伸縮方向を一方向に規定する複数のガイド機構とを有し、上記各ガイド機構の一つが固定されていると共に他のガイド機構が伸縮方向に移動することを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明の請求項2に記載のヘッドプレート開閉軽減機構は、請求項1に記載の発明において、上記押し上げ手段は、連結された2つの伸縮自在な伸縮機構を有し、一方の伸縮機構が上記ヘッドプレートの開閉状態に応じて伸縮方向を変え、他方の伸縮機構が一方向に伸縮することを特徴とするものである。
【0015】
また、本発明の請求項3に記載のヘッドプレート開閉軽減機構は、請求項1または請求項2に記載の発明において、上記押し上げ手段は、連結された3つの伸縮自在な伸縮機構を有し、一つの伸縮機構が上記ヘッドプレートの開閉状態に応じて伸縮方向を変え、他の2つの伸縮機構が一方向に伸縮することを特徴とするものである。
【0016】
また、本発明の請求項4に記載のヘッドプレート開閉軽減機構は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明において、上記押し上げ手段は、3つの伸縮自在な伸縮機構と、これらの伸縮機構間を連結し且つ上記ヘッドプレートに連結された伸縮機構以外の2つの伸縮機構それぞれの伸縮方向を一方向に規定する2つのガイド機構とを有し、一方のガイド機構が固定されていると共に他方のガイド機構が伸縮方向に移動することを特徴とするものである。
【0017】
また、本発明の請求項5に記載のヘッドプレート開閉軽減機構は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の発明において、上記伸縮機構は、ロッド及びロッドの付勢力を蓄勢する蓄勢手段を有することを特徴とするものである。
【0018】
また、本発明の請求項6に記載のヘッドプレート開閉軽減機構は、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の発明において、上記伸縮機構としてガススプリングを設けたことを特徴とするものである。
【0019】
また、本発明の請求項7に記載のヘッドプレート開閉軽減機構は、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の発明において、上記ヘッドプレートの受け座を上記開口端の四隅に設けると共に、それぞれの受け座から上記プローブカードの中心までを同一距離に設定したことを特徴とするものである。
また、本発明の請求項8に記載のヘッドプレート開閉軽減機構は、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の発明において、上記押し上げ手段と上記ヘッドプレートとの連結点を上記ヘッドプレートの受け座の近傍に配置したことを特徴とするものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図3に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態のヘッドプレート開閉軽減機構の適用されたプローブ装置10は、例えば図1に示すように、ウエハを搬送するローダ室11(一点鎖線で示した部分)と、このローダ室11に隣接しウエハの検査を行うプローバ室12と、プローバ室12の上端開口を開閉するヘッドプレート13とを備えている。ヘッドプレート13の略中央には中央孔13Aが形成され、この中央孔13Aに対してプローブカード(図示せず)が着脱可能に取り付けられる。このヘッドプレート13は、図2の(a)に示すように、後端部の左右がプローバ室12の後端部左右で軸支されたシャフト13Bに対して連結されている。このシャフト13Bの内側の略半分はヘッドプレート13の端部にネジ13Cを介して連結、固定され、その外側の略半分はプローバ室12側のベアリング12Aにおいて回転自在に軸支されている。尚、図1において15はメインチャックである。
【0021】
而して、上記プローバ室12開口端の四隅には図2の(b)に示す受け座12Bがそれぞれ配置され、しかも後方の受け座12Bはシャフト13Bのやや前方に配置されている。これらの受け座12Bにおいてヘッドプレート13が締結され、ヘッドプレート13を四隅の受け座12Bで受けている。しかも、それぞれの受け座12Bはいずれも同一形状であり、また中央孔の中心、即ち、プローブカードの中心から同一の距離に配置されている。従って、テストヘッドの荷重や検査時の針圧の反力を四隅の受け座12Bで均等に受け、ヘッドプレート13の撓みを前後左右対称にすることができ、ひいてはプローブカードの傾きを防止
することができる。
【0022】
図2の(b)に示すように、上記ヘッドプレート13には受け座12Bに対応する貫通孔13Dが形成され、この貫通孔13Dの内周面には雌ネジが形成されている。四隅の貫通孔13Dにはそれぞれ高さ調整ネジ13Eが螺合し、これらの高さ調整ネジ13Eを介してヘッドプレート13の水平度を調整する。更に、高さ調整ネジ13Eは止めネジ13Fを介してヘッドプレート13を受け座12Bに締結、固定している。
【0023】
さて、上記ヘッドプレート13は手動操作により開閉するには重すぎるため、ヘッドプレート13を開閉する時の力を軽減するために一対のヘッドプレート開閉軽減機構14がプローバ室12の左右側面に沿って設けられ、これらのヘッドプレート開閉軽減機構14の働きでヘッドプレート13を軽い力で開閉できるようになっている。このヘッドプレート開閉軽減機構14は、ヘッドプレート13が閉じた時には図3の(a)に示す状態になり、ヘッドプレート13を開放した時には図3の(b)に示す状態になる。
【0024】
上記ヘッドプレート開閉軽減機構14は、例えば図1、図3の(a)、(b)に示すように、ヘッドプレート13を押し上げる手段として互いに直列に連結された3本の伸縮自在な伸縮機構として第1、第2、第3ガススプリング16、17、18を備え、第1ガススプリング16がヘッドプレート13の前方端の左右にそれぞれ連結されている。そして、後述のように第1ガススプリング16は第2ガススプリング17を介して昇降し、これと同時に第2ガススプリング17は第3ガススプリング18を介して昇降し、第3ガススプリング18はプローバ室12内に固定されている。これらのガススプリング16、17、18は、ロッド16A、17A、18Aと、これらのロッド16A、17A、18Aの押し上げ力をそれぞれ蓄勢するシリンダ16B、17B、18Bとから構成されている。
【0025】
また、上記ヘッドプレート開閉軽減機構14は、図3の(a)、(b)に示すように、例えばLMガイドからなる第1、第2昇降ガイド機構19、20を備え、第2、第3ガススプリング17、18のロッド17A、18Aがそれぞれ第1、第2昇降ガイド機構19、20を介して垂直方向に昇降する。第1、第2昇降ガイド機構19、20は、第1、第2ガイドレール19A、20Aと、これらのガイドレール19A、20Aとそれぞれ係合する第1、第2係合部材19B、20Bとを有している。第1ガイドレール19Aの上端部にはストッパー19Cが固定され、このストッパー19Cにより第1係合部材19Bの上昇端を規定している。第1ガイドレール19A背面のやや下方には第2係合部材20Bが固定され、第1昇降ガイド機構19が第2ガイドレール20Aに従って昇降する。また、第2ガイドレール20Aはプローバ室12の側面に固定されている。
【0026】
第1ガススプリング16は図3の(a)、(b)に示すようにロッド16Aの先端がヘッドプレート13にピン結合し、また、そのシリンダ16Bの基端が第1係合部材19Bに固定されたブラケット21にピン結合し、更に、このブラケット21には第2ガススプリング17のロッド17Aの先端がピン結合している。従って、第2ガススプリング17のロッド17Aは第1係合部材19Bを介して第1ガイドレール19Aに従ってストッパー19Cまでの距離を昇降する。第1ガススプリング16とヘッドプレート13のピン結合部は前方の貫通孔13Dのやや後方に配置され、プローバ室12が閉じている時にはヘッドプレート開閉軽減機構14からの押し上げ力をヘッドプレート13の受け座12Bの固定点で殆ど相殺し、ヘッドプレート13の変形を防止している。
【0027】
第2、第3ガススプリング17、18はいずれもシリンダ17B、18Bが断面コ字状で細長形状の収納ブラケット22、23内にそれぞれ収納され、各シリンダ17B、18Bの下端が収納ブラケット22、23内でピン結合して収納ブラケット22、23と一体化している。そして、第2、第3ガススプリング17、18は収納ブラケット22、23内からそれぞれのロッド17A、18Aを伸縮させる。また、第2ガススプリング17の収納ブラケット22の上端には連結部材24を介して第1ガイドレール19Aが連結され、この連結部材24の下隣には収納ブラケット22の背面に固定されたブラケット25が配置されている。そして、このブラケット25には第3ガススプリング18のロッド18Aの先端がピン結合している。そのため、第3ガススプリング18のロッド18Aは第2ガススプリング17の収納ブラケット22及び第1昇降ガイド機構19を介して第2ガイドレール20Aに従って昇降し、もって第1、第2ガススプリング16、17を昇降させる。
【0028】
第3ガススプリング18は第2昇降ガイド機構20の下方に垂直に配置され、その収納ブラケット23は背面の上下2箇所でプローバ室12側にネジ26A、26Bを介してネジ止めされている。また、収納ブラケット23はゴム等からなる弾性基台27A上に載置されている。この弾性基台27Aの隣にも第2ガススプリング17の収納ブラケット22を受ける弾性基台27Bが配置されている。そして、図3の(a)に示すようにヘッドプレート13でプローバ室12の上端開口を閉じた状態では第3ガススプリング18と第2ガススプリング17が並立し、第2ガススプリング17の延長線上に第1ガススプリング16が位置し、第1、第2、第3ガススプリング16、17、18が並立しコンパクトに収納されて いる。
【0029】
次に、動作について説明する。プローブ装置10の使用時にはヘッドプレート13でプローバ室12の上端開口を閉じ、テストヘッドがプローブカードの上面に電気的に接触している。そのため、プローブカードにはヘッドプレートからの荷重が作用し、更に、プローブカードには針圧の反力が作用する。このようにヘッドプレート13にはプローブカードを介して上下方向の荷重が複雑に作用するが、ヘッドプレート13はプローブカードの中心から等距離を隔てた同一形状の受け座12Bに締結されているため、ヘッドプレート13には偏荷重が殆ど作用せず、前後左右対称に変形し、プローブカードが傾く虞がない。そのため、検査時には全てのプローブ針がウエハと均一に接触し、安定した検査を行うことができ、検査の信頼性を高めることができる。
【0030】
検査終了後、プローブカードの交換やプローブ装置10のメンテナンスを行う場合にはヘッドプレート13を開放し、図3の(a)に示す閉止状態から図1、図3の(b)に示す開放状態にする。それにはまず、ヘッドプレート13上のテストヘッドを旋回させてヘッドプレート13上から退避させた後、ヘッドプレート13の四隅の受け座12Bから止めネジ13Fを外すと、ヘッドプレート開閉軽減機構14が自動的に作動する。オペレータはヘッドプレート13の前端を持ち上げる補助を行う。この際、第1、第2、第3ガススプリング16、17、18の各ロッド16A、17A、18Aが伸びてヘッドプレート13を押し上げるため、ヘッドプレート13の自重の割にはヘッドプレート13は軽い力で旋回する。
【0031】
即ち、第3ガススプリング18のロッド18Aが伸びると、このロッド18Aは第2ガイドレール20Aに従って第2ガススプリング17及び第1昇降ガイド機構19を垂直上方へ持ち上げる。第2ガススプリング17のロッド17Aが第1ガイドレール19Aに従って伸びて第1ガススプリング16を垂直上方へ持ち上げる。一方、第1ガススプリング16はヘッドプレート13が開くに連れて第2ガススプリング17とのピン結合部を基準に旋回して徐々に伸縮方向を変えて傾斜し、ヘッドプレート13が開放された時点で図1に示すように最も傾斜する。この状態でヘッドプレート13はヘッドプレート開閉軽減機構14によって一定に姿勢を維持する。然る後、プローブカードの交換や内部のメンテナンスを行う。これらの作業が終了した後、ヘッドプレート13を閉じる。この際には、ヘッドプレート開閉軽減機構14の働きでヘッドプレート13をゆっくりと閉じる。
【0032】
ヘッドプレート13でプローバ室12を閉じている時には、ヘッドプレート13の前方左右にはヘッドプレート開閉軽減機構14から最も大きな押し上げ力を受けるが、第1ガススプリング16は受け座12Bの近傍に連結されているため、ヘッドプレート開閉軽減機構14からの押し上げ荷重は殆ど受け座12Bでの反力で殆ど相殺され、ヘッドプレート13が殆ど変形する虞がなく、プローブカードの傾斜が殆ど発生しない。従って、検査時には全てのプローブ針がウエハと均一に接触し、安定した検査を行うことができ、検査の信頼性を高めることができる。
【0033】
以上説明したように本実施形態によれば、ヘッドプレート開閉軽減機構14を構成するヘッドプレート13の押し上げ手段として互いに直列に連結された第1、第2、第3ガススプリング16、17、18を設け、第1ガススプリング16のロッド16Aの先端をヘッドプレート13の前方側縁に連結し、且つ、ヘッドプレート13に連結された第1ガススプリング16以外の第2、第3ガススプリング17、18それぞれの伸縮方向を上下方向に規定する第1、第2昇降ガイド機構19、20とを有し、第2昇降ガイド機構20が固定されていると共に第1昇降ガイド機構19が伸縮方向に移動するようにしたため、ヘッドプレート13を後方近傍から押し上げる従来の機構と比較して押し上げ力を格段に軽減することができ、ヘッドプレート13の変形、ひいてはプローブカードの傾きを抑制してプローブ針をウエハに対して均一に接触させて安定した検査を行うことができ、もって検査の信頼性を高めることができる。また、第1ガススプリング16のロッド16Aとヘッドプレート13との連結点をヘッドプレート13の受け座12Bの近傍に配置したため、ヘッドプレート開閉軽減機構14の押し上げ力を受け座12Bでの締結力により相殺することができ、ヘッドプレート13の変形を更に抑制することができ、検査の信頼性を更に高めることができる。
【0034】
また、本実施形態によれば、最もヘッドプレート13寄りの第1ガススプリング16以外のロッド17B、18Bを第1、第2昇降ガイド機構19、20に従って昇降させるようにしたため、狭いスペースでもヘッドプレート開閉軽減機構14の動作を安定化することができる。
【0035】
また、本実施形態によれば、ヘッドプレート13を支持する受け座12Bをプローバ室12の開口端の四隅に設けると共に同一形状に設定し、各受け座12Bからプローブカードの中心までを同一距離に設定したため、テストヘッドの荷重や検査時の針圧の反力を四隅の受け座12Bで均等に受けることができ、ヘッドプレート13の撓みを前後左右対称にしてプローブカードの傾きを防止することができ、検査の信頼性をより一層高めることができる。
【0036】
尚、上記実施形態では、押し上げ手段を構成する伸縮機構としてガススプリングを例に挙げて説明したが、その他エアシリンダ、油圧シリンダ等のシリンダ機構やスプリングを内蔵したシリンダ等を用いても良い。また、上記実施形態では3本のガススプリングを直列に連結した場合について説明したが、2本であっても、4本以上であっても良い。要は本発明の要旨を逸脱しない限り、いかなる設計変更を加えたものであっても本発明に包含される。
【0037】
【発明の効果】
本発明の請求項1〜請求項6に記載の発明によれば、狭い設置スペースでもヘッドプレートを円滑に開閉操作することができると共に安定した動作を実現することができ、しかもヘッドプレートの変形を抑制してプローブカードの傾きを格段に抑制することができ、信頼性の高い検査を安定的に行うことができるヘッドプレート開閉軽減機構を提供することができる。
また、本発明の請求項7に記載の発明によれば、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の発明において、ヘッドプレートの受け座を装置本体の開口端の四隅に設けると共に、それぞれの受け座からプローブカードの中心までを同一距離に設定したため、テストヘッドの荷重や検査時の針圧の反力を四隅の受け座で均等に受けることができ、ヘッドプレートの撓みを前後左右対称にしてプローブカードの傾きを防止することができ、検査の信頼性をより一層高めることができるヘッドプレート開閉軽減機構を提供することができる。
また、本発明の請求項8に記載の発明によれば、請求項8に記載の発明において、押し上げ手段とヘッドプレートとの連結点をヘッドプレートの受け座の近傍に配置したため、ヘッドプレート開閉軽減機構の押し上げ力を受け座での締結力により相殺することができ、ヘッドプレートの変形を更に抑制することができ、検査の信頼性を更に高めることができるヘッドプレート開閉軽減機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のヘッドプレート開閉軽減機構を適用したプローブ装置の一実施形態の概要を示す斜視図で、ヘッドプレートを開放した時の状態を示す図である。
【図2】プローバ室の側壁とヘッドプレートの関係を示す図で、(a)はヘッドプレートのヒンジ結合部を示す断面図、(b)はヘッドプレートの受け座での締結構造を示す断面図である。
【図3】図1に示すヘッドプレート開閉軽減機構を示す図で、(a)はヘッドプレートを閉じた時のヘッドプレート開閉軽減機構を示す側面図、(b)はヘッドプレートを開いた時のヘッドプレート開閉軽減機構を示す側面図である。
【図4】従来のプローブ装置のプローバ室を破断して示す正面図である。
【図5】図4に示すプローブ装置の内部を示す平面図である。
【図6】図4に示すプローブ装置のヘッドプレート開閉機構の要部を拡大して示す側面図である。
【符号の説明】
10 プローブ装置
12 プローバ室(装置本体)
12B 受け座
13 ヘッドプレート
13B シャフト(回転軸)
14 ヘッドプレート開閉軽減機構
16、17、18 ガススプリング(伸縮機構、押し上げ手段)
16A、17A、18A ロッド
16B、17B、18B シリンダ(蓄勢手段)
19、20 昇降ガイド機構(ガイド機構)
Claims (8)
- 端縁部が回転軸を介して装置本体に軸支され且つ上記装置本体の上端を開口可能に構成されたヘッドプレートの開閉軽減機構において、上記ヘッドプレートの開口操作を軽減する押し上げ手段を上記ヘッドプレートの上記端縁部と対向する他端縁部に連結し、且つ、上記押し上げ手段は、複数の伸縮自在な伸縮機構と、これらの伸縮機構間を連結し且つ上記ヘッドプレートに連結された伸縮機構以外の伸縮機構それぞれの伸縮方向を一方向に規定する複数のガイド機構とを有し、上記各ガイド機構の一つが固定されていると共に他のガイド機構が伸縮方向に移動することを特徴とするヘッドプレート開閉軽減機構。
- 上記押し上げ手段は、連結された2つの伸縮自在な伸縮機構を有し、一方の伸縮機構が上記ヘッドプレートの開閉状態に応じて伸縮方向を変え、他方の伸縮機構が一方向に伸縮することを特徴とする請求項1に記載のヘッドプレート開閉軽減機構。
- 上記押し上げ手段は、連結された3つの伸縮自在な伸縮機構を有し、一つの伸縮機構が上記ヘッドプレートの開閉状態に応じて伸縮方向を変え、他の2つの伸縮機構が一方向に伸縮することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のヘッドプレート開閉軽減機構。
- 上記押し上げ手段は、3つの伸縮自在な伸縮機構と、これらの伸縮機構間を連結し且つ上記ヘッドプレートに連結された伸縮機構以外の2つの伸縮機構それぞれの伸縮方向を一方向に規定する2つのガイド機構とを有し、一方のガイド機構が固定されていると共に他方のガイド機構が伸縮方向に移動することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のヘッドプレート開閉軽減機構。
- 上記伸縮機構は、ロッド及びロッドの付勢力を蓄勢する蓄勢手段を有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のヘッドプレート開閉軽減機構。
- 上記伸縮機構としてガススプリングを設けたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のヘッドプレート開閉軽減機構。
- 上記ヘッドプレートの受け座を上記開口端の四隅に設けると共に、それぞれの受け座から上記プローブカードの中心までを同一距離に設定したことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のヘッドプレート開閉軽減機構。
- 上記押し上げ手段と上記ヘッドプレートとの連結点を上記ヘッドプレートの受け座の近傍に配置したことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のヘッドプレート開閉軽減機構。
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