JP6655925B2 - ステージ装置及びプローブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体ウエハなどの基板上に形成されたデバイスの検査を行う際に基板を載置するステージ装置及び該ステージ装置を備えたプローブ装置に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、半導体デバイスの電気的特性を評価するためのプローブ検査が行われる。プローブ検査は、半導体基板に形成されている半導体デバイスの電極にプローブ針を接触させ、個々の半導体デバイス毎に電気信号を入力し、これに対して出力される電気信号を観測することによって電気的特性評価を行うものである。

プローブ検査に用いるプローブ装置は、検査対象となる半導体デバイスが形成された被検査基板を保持するとともに、水平方向、垂直方向及び回転が可能なステージ（載置台）と、被検査基板に形成されている半導体デバイスの電極にプローブ針を正確に接触させるためのアライメント装置を備えている。そして、被検査基板を載置したステージをＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動させることによってアライメントを行い、アライメント後にはステージを利用して半導体ウエハとプローブカードのプローブ針とを正確に接触させ、電気的特性検査を行う。

ところで、近年では、基板の大径化に伴い、ステージの重量も増加している。重量が大きなステージをＸＹ軸方向に駆動させるためには、推進力が大きなコア付リニアモータを用いることが好ましいが、磁気吸引力によってコギングやヨーイングが発生するという問題がある。コギングやヨーイングの発生を抑えるため、コアレスリニアモータを用いることも考えられるが、コアレスリニアモータは推進力が弱く、大重量のステージの駆動には不向きである。推進力が弱いコアレスリニアモータに対応させてステージを軽量化すると、その剛性が低下し、耐振動性の低い構造になってしまう。また、磁気吸引力相殺型のリニアモータも存在するが、高価であり、コストの上昇が避けられない。

ステージのＸＹ駆動機構に関する提案として、特許文献１では、対向配置した一対のガイド部の間に可動子を配置し、磁気吸引力を相殺したリニアモータを備えたプローブ装置が提案されている。しかし、特許文献１の構造では、ステージをＸ軸方向に駆動させるリニアモータと、Ｙ軸方向に駆動させるリニアモータとが上下（Ｚ軸方向）に積層されているため、駆動時にステージの振動が大きくなることが懸念される。

また、特許文献２では、ステージをＹ軸方向に駆動させる一対のリニアモータの間に、ステージをＸ軸方向に駆動させるリニアモータを配置した構成が提案されている。しかし、特許文献２では、磁気吸引力を抑制するためのリニアモータの配置については何ら考慮されていない。また、特許文献２は、露光装置における比較的軽量なステージの駆動機構に関するものであり、高い剛性を必要としないことから、プローブ装置におけるステージの駆動機構に転用することは困難である。

特開２０１４−１９３０４５号公報（請求項１など） 特開２００６−２３０１２７号公報（図３など）

本発明の目的は、磁気吸引力による影響が抑制され、高速移動と高精度な位置制御が可能なステージ装置を提供することである。

本発明のステージ装置は、基板を載置する載置部と、前記載置部をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる駆動部と、を備えている。
本発明のステージ装置において、前記駆動部は、前記載置部を前記Ｘ軸方向に移動可能に支持するとともに、全体が前記Ｙ軸方向に移動可能な平面視矩形の箱体と、前記箱体を両側から挟むように前記Ｙ軸方向に平行して配置された一対の長尺なＹ軸壁体と、前記箱体の内側で前記載置部を前記Ｘ軸方向に移動させるための一対のＸ軸リニアモータと、前記箱体を前記Ｙ軸方向に移動させるための一対のＹ軸リニアモータと、を有している。
本発明のステージ装置において、前記箱体は、前記Ｘ軸方向に延在し互いに平行な一対のＸ軸方向側壁と、前記Ｙ軸方向に延在し互いに平行な一対のＹ軸方向側壁を有している。
本発明のステージ装置において、一対の前記Ｘ軸リニアモータは、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に直交するＺ軸方向において同じ高さ位置に設けられており、一対の前記Ｙ軸リニアモータは、前記Ｚ軸方向において同じ高さ位置に設けられている。

本発明のステージ装置は、前記Ｘ軸リニアモータと前記Ｙ軸リニアモータが、前記Ｚ軸方向において互いに重なり合う高さ位置に設けられていてもよい。

本発明のステージ装置は、前記Ｘ軸リニアモータが、前記載置部を連動させるＸ軸可動子と、前記Ｘ軸可動子に対向して配置されたＸ軸固定子と、を有するコア付リニアモータであって、前記Ｘ軸固定子が一対の前記Ｘ軸方向側壁の互いに対向する壁面に設けられていてもよく、前記Ｘ軸可動子が前記壁面に沿って移動可能に設けられていてもよい。

本発明のステージ装置は、前記Ｙ軸リニアモータが、前記Ｙ軸方向側壁の外側に固定されたＹ軸可動子と、前記Ｙ軸可動子に対向して配置されたＹ軸固定子と、を有するコア付リニアモータであって、前記Ｙ軸固定子が一対の前記Ｙ軸壁体の互いに対向する壁面にそれぞれ設けられていてもよく、前記Ｙ軸可動子が前記壁面に沿って移動可能に設けられていてもよい。

本発明のステージ装置は、前記載置部を前記Ｚ軸方向に移動させるためのＺ軸駆動部をさらに備えていてもよく、前記Ｚ軸駆動部が、前記箱体の内側であって前記Ｘ軸方向側壁及び前記Ｙ軸方向側壁に囲繞されて配置されていてもよい。

本発明のステージ装置は、一対の前記Ｘ軸リニアモータが、共通の指令パルスで制御されるものであってもよい。

本発明のステージ装置は、一対の前記Ｙ軸リニアモータが、共通の指令パルスで制御されるものであってもよい。

本発明のプローブ装置は、上記いずれかのステージ装置を備えている。

本発明のステージ装置は、磁気吸引力による影響が抑制されており、高速移動と高精度な位置制御が可能である。従って、本発明のステージ装置を用いることによって、信頼性の高いプローブ検査が可能になる。

本発明の一実施の形態に係るプローブ装置の概略構成を示す断面図である。 図１のプローブ装置におけるステージ装置の概略斜視図である。 ステージ装置の平面図である。 ステージ装置の要部断面を示す説明図である。 ステージ装置の別の要部断面を示す説明図である。 制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。 ステージ装置をＸＹ方向に水平駆動させるための制御系統を示すブロック図である。 サーボ制御ＯＮで載置部をＹ軸方向に直線移動させたときに発生するヨーイングの測定結果を示すグラフである。 サーボ制御ＯＦＦで載置部をＹ軸方向に直線移動させたときに発生するヨーイングの測定結果を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るプローブ装置１００の概略構成を示す断面図である。本実施の形態のプローブ装置１００は、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と記すことがある）Ｗに形成された半導体デバイス等のデバイス（図示せず）の電気的特性の検査を行うものである。

プローブ装置１００は、ウエハＷを搬送する搬送領域を形成するローダー室１と、ウエハＷを収容する検査室２と、検査室２を上から覆うように配置され、ウエハＷ上の各デバイスに電気信号を送るとともに、デバイスからの応答信号を受信するテストヘッド３と、これらプローブ装置１００の各構成部を制御する制御部４を備えている。

検査室２は、ウエハＷを載置する載置部３１を有するとともに、この載置部３１を水平方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθ方向）と垂直方向（Ｚ軸方向）に移動可能にするステージ装置１１を備えている。また、検査室２は、ステージ装置１１の上方に設けられたヘッドプレート１３と、このヘッドプレート１３の略中央に形成された開口１３ａに固定されたインサートリング１５と、を備えている。このインサートリング１５にプローブカードホルダ２１を介してプローブカード２３が保持される。プローブカード２３は複数のプローブ（接触子）２３ａを有している。インサートリング１５に保持された状態で、プローブカード２３は、テストヘッド３と電気的に接続される。

また、図示は省略するが、検査室２は、複数のプローブ２３ａとウエハＷに形成された複数のデバイスの電極パッドとの位置合わせを行うアライメント機構や、外部の搬送装置からプローブカード２３を受け取り、インサートリング１５に装着するための内部受渡機構などを備えている。

次に、図２〜５を参照しながら、図１のプローブ装置１００におけるステージ装置１１について詳細に説明する。図２は、ステージ装置１１の概略斜視図である。図３は、ステージ装置１１の平面図である。図４及び図５は、それぞれ、ステージ装置１１の要部断面図である。ステージ装置１１は、ウエハＷを載置する載置部３１と、載置部３１を水平方向及び垂直方向に移動させる駆動部３３と、を備えている。

＜載置部３１＞
載置部３１は、ウエハＷを載置するために、ほぼ円形の載置面を備えている。載置部３１は、ウエハＷを載置した状態で、駆動部３３によって、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θの各方向に移動可能に構成されている。

＜駆動部＞
駆動部３３は、平面視矩形の箱体３５と、基台３７と、一対のＸ軸リニアモータ３９，３９と、一対のＹ軸リニアモータ４１，４１と、Ｘ軸スライド機構５２と、Ｙ軸スライド機構６０を有している。Ｘ軸リニアモータ３９，３９及びＹ軸リニアモータ４１，４１は、いずれもサーボ制御が可能なサーボモータである。

（箱体）
箱体３５は、載置部３１をＸ軸方向に往復移動可能に支持するとともに、全体がＹ軸方向に往復移動可能に構成されている。箱体３５は、Ｘ軸方向に平行に設けられた一対のＸ軸方向側壁４３，４３と、Ｙ軸方向に平行に設けられた一対のＹ軸方向側壁４５，４５と、底壁４７と、を有し、上部が開放された箱型をなしている。箱体３５は、例えばＳＵＳなどの金属で形成されている。箱体３５は、その平面視矩形の形状によって、Ｘ軸リニアモータ３９で発生する磁気吸引力に対して、十分な剛性を確保できる。

（基台）
基台３７は、断面がＵ字形をなし、底部３７ａと、底部３７ａから立設された一対の長尺なＹ軸壁体３７ｂ，３７ｂを有している。一対のＹ軸壁体３７ｂ，３７ｂは、箱体３５を両側から挟むようにＹ軸方向に平行して配置され、箱体３５をＹ軸方向に往復移動可能に支持する。Ｙ軸壁体３７ｂは、十分な剛性を確保できるように例えばＳＵＳなどの金属で形成されている。

（Ｘ軸リニアモータ）
Ｘ軸リニアモータ３９は、箱体３５の内側で載置部３１をＸ軸方向に移動させるコア付リニアモータである。Ｘ軸リニアモータ３９は、図４に示すように、載置部３１を連動させるＸ軸可動子４９と、Ｘ軸可動子４９に対向して配置されたＸ軸固定子５１と、Ｘ軸リニアスケール５５とを有する。Ｘ軸リニアモータ３９は、図示しないサーボ制御部によって制御される。

Ｘ軸固定子５１は、箱体３５の一対のＸ軸方向側壁４３の互いに対向する内壁に設けられている。一対のＸ軸固定子５１は、Ｚ軸方向の高さ位置が、互いに同じになるように配置されている。

また、Ｘ軸可動子４９は、Ｘ軸固定子５１に対向して載置部３１の下方に配置されたＺ軸駆動部６５（後述）の側部に固定されている。つまり、Ｘ軸可動子４９は、Ｚ軸駆動部６５を介して載置部３１に連結されている。従って、Ｘ軸可動子４９は、載置部３１とともにＸ軸方向側壁４３の内壁に沿ってＸ軸方向に往復移動可能に構成されている。なお、Ｘ軸可動子４９の固定位置は、載置部３１を連動させてＸ軸方向に往復移動させ得る限り問われず、例えば連結部材を介して間接的に載置部３１と連結されていてもよい。

このように、ステージ装置１１では、Ｘ軸リニアモータ３９を、箱体３５において互いに対向する２つのＸ軸方向側壁４３の壁面にそれぞれ同じ高さ位置で配置している。そのため、各Ｘ軸可動子４９をＸ軸固定子５１側（Ｙ軸方向）へ引き付ける磁気吸引力Ｆｙが、一対のＸ軸リニアモータ３９間で互いに打消し合うので、コギングやヨーイングの発生が抑えられる。また、Ｘ軸リニアモータ３９は推進力が大きなコア付リニアモータであるため、載置部３１をＸ軸方向へ高速移動させ、かつ高精度に位置制御することが可能になる。

（Ｘ軸スライド機構）
Ｘ軸スライド機構５２は、箱体３５の底壁４７上に配設され、Ｘ軸方向に延在する左右一対のＸ軸ガイド５３と、Ｚ軸駆動部６５（後述）に固定されてＸ軸ガイド５３に沿ってスライドするスライダー５４と、を備えている。載置部３１は、Ｘ軸スライド機構５２によって、Ｚ軸駆動部６５及びθ駆動部６６（後述）とともに、箱体３５の内側でＸ軸方向への直線的な往復移動が可能になっている。

（Ｙ軸リニアモータ）
Ｙ軸リニアモータ４１は、箱体３５をＹ軸方向に移動させるコア付リニアモータである。Ｙ軸リニアモータ４１は、図５に示すように、箱体３５に固定されたＹ軸可動子５７と、Ｙ軸可動子５７に対向して配置されたＹ軸固定子５９と、Ｙ軸リニアスケール６３とを有する。Ｙ軸リニアモータ４１は、図示しないサーボ制御部によって制御される。

Ｙ軸固定子５９は、一対のＹ軸壁体３７ｂの互いに対向する壁面に設けられている。一対のＹ軸固定子５９は、Ｚ軸方向の高さ位置が互いに同じになるように配置されている。

また、Ｙ軸可動子５７は、Ｙ軸固定子５９に対向して箱体３５のＹ軸方向側壁４５の外側に配置されている。各Ｙ軸可動子５７は、Ｙ軸壁体３７ｂの対向する壁面に沿ってＹ軸方向に往復移動可能に構成されている。従って、各Ｙ軸可動子５７は、箱体３５のＹ軸方向側壁４５の外側に設けられているため、箱体３５はＹ軸可動子５７とともにＹ軸方向に往復移動する。

このように、ステージ装置１１では、一対のＹ軸リニアモータ４１，４１を、それぞれ同じ高さ位置で配置している。そのため、Ｙ軸可動子５７をＹ軸固定子５９側（Ｘ軸方向）へ引き付ける磁気吸引力Ｆｘが、一対のＹ軸リニアモータ４１間で互いに打消し合うので、コギングやヨーイングの発生が抑えられる。また、Ｙ軸リニアモータ４１は推進力が大きなコア付リニアモータであるため、載置部３１を支持する箱体３５をＹ軸方向へ高速移動させ、かつ高精度に位置制御することが可能になる。さらに、各Ｙ軸可動子５７は、高剛性の箱体３５の一対のＹ軸方向側壁４５，４５の外側に設けられているため、箱体３５の剛性によってＹ軸固定子５９側（Ｘ軸方向）への磁気吸引力Ｆｘに十分に抗することができる。つまり、平面視矩形の箱体３５は、機械的強度が高いため、一対のＹ軸方向側壁４５，４５がＹ軸可動子５７，５７とともに外側に拡大しようとする力に十分に抗し、Ｙ軸方向への安定した推進駆動が可能になる。

また、図２、図４及び図５に示すように、Ｘ軸リニアモータ３９とＹ軸リニアモータ４１は、Ｚ軸方向において略同じ高さ位置に設けられている。つまり、Ｘ軸リニアモータ３９とＹ軸リニアモータ４１は、Ｚ軸方向において互いに重なり合う高さ位置に配置されている。これによって、Ｘ軸駆動系とＹ軸駆動系をＺ軸方向に積層配置する場合に比べて、低重心化が図られ、駆動時に載置部３１の振動が抑制されている。なお、「Ｚ軸方向において互いに重なり合う高さ位置」とは、例えば、Ｘ軸可動子４９とＹ軸可動子５７の上端及び下端、及びＸ軸固定子５１とＹ軸固定子５９の上端及び下端の高さ位置が完全に一致することを意味するものではなく、これらの高さ位置が、少なくとも部分的にオーバーラップしていればよい。

（Ｙ軸スライド機構）
Ｙ軸スライド機構６０は、基台３７の底部３７ａ上に配設され、Ｙ軸方向に延在する左右一対のＹ軸ガイド６１と、箱体３５に固定されてＹ軸ガイド６１に沿ってスライドするスライダー６２と、を備えている。箱体３５は、Ｙ軸スライド機構６０によって、Ｙ軸方向への直線的な往復移動が可能になっている。

（Ｚ軸駆動部）
さらに、駆動部３３は、載置部３１のＺ軸方向に昇降変位させるためのＺ軸駆動部６５を備えている。Ｚ軸駆動部６５は、図示しないモータを有し、載置部３１をＺ軸方向に移動させる。Ｚ軸駆動部６５は、載置部３１の下方に配置され、載置部３１と連結されている。Ｚ軸駆動部６５は、Ｘ軸リニアモータ３９によって、箱体３５内で載置部３１と同期してＸ軸方向に往復移動可能に構成されている。また、Ｚ軸駆動部６５は、Ｙ軸リニアモータ４１によって、箱体３５とともに、Ｙ軸方向に往復移動可能に構成されている。

Ｚ軸駆動部６５は、箱体３５の内側であって、一対のＸ軸方向側壁４３，４３及び一対のＹ軸方向側壁４５，４５に囲繞された状態で配置されている。つまり、重量の大きなＺ軸駆動部６５は、Ｚ軸方向において、Ｘ軸リニアモータ３９及びＹ軸リニアモータ４１とほぼ同程度高さ位置に配置されている。具体的には、Ｚ軸駆動部６５は、Ｘ軸リニアモータ３９及びＹ軸リニアモータ４１とＺ軸方向に重なり合う高さ位置に設けられている。これによって、Ｘ軸駆動系とＹ軸駆動系とＺ軸駆動系をＺ軸方向に積層配置する場合に比べ、さらに低重心化が図られている。

（θ駆動部）
さらに、駆動部３３は、載置部３１をθ方向に回転させるためのθ駆動部６６を備えている。θ駆動部６６は、図示しないモータを有し、載置部３１を水平方向に回転させる。θ駆動部６６は、載置部３１の下方であってＺ軸駆動部６５の上方に配置されている。θ駆動部６６は、Ｘ軸リニアモータ３９によって、載置部３１と同期してＸ軸方向に往復移動可能に構成されている。また、θ駆動部６６は、Ｙ軸リニアモータ４１によって、箱体３５とともに、Ｙ軸方向に往復移動可能に構成されている。

＜制御部＞
制御部４は、プローブ装置１００の各構成部の動作を制御する。制御部４は、典型的にはコンピュータである。図６は、制御部４のハードウェア構成の一例を示している。制御部４は、主制御部２０１と、キーボード、マウス等の入力装置２０２と、プリンタ等の出力装置２０３と、表示装置２０４と、記憶装置２０５と、外部インターフェース２０６と、これらを互いに接続するバス２０７とを備えている。主制御部２０１は、ＣＰＵ（中央処理装置）２１１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２１２およびＲＯＭ（リードオンリメモリ）２１３を有している。記憶装置２０５は、情報を記憶できるものであれば、その形態は問わないが、例えばハードディスク装置または光ディスク装置である。また、記憶装置２０５は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体２１５に対して情報を記録し、また記録媒体２１５より情報を読み取るようになっている。記録媒体２１５は、情報を記憶できるものであれば、その形態は問わないが、例えばハードディスク、光ディスク、フラッシュメモリなどである。記録媒体２１５は、本実施の形態のプローブ装置１００において行われるプローブ方法のレシピを記録した記録媒体であってもよい。

制御部４は、本実施の形態のプローブ装置１００において、複数のウエハＷに対するデバイス検査を実行できるように制御する。具体的には、制御部４は、プローブ装置１００において、各構成部（例えば、テストヘッド３、ステージ装置１１等）を制御する。これらは、ＣＰＵ２１１が、ＲＡＭ２１２を作業領域として用いて、ＲＯＭ２１３または記憶装置２０５に格納されたソフトウエア（プログラム）を実行することによって実現される。

図７は、ステージ装置１１をＸＹ方向に水平駆動させるための制御系統を示すブロック図である。図７では、説明の便宜上、一対のＸ軸リニアモータ３９を区別してＸ軸リニアモータ３９Ａ，３９Ｂ、一対のＹ軸リニアモータ４１を区別してＹ軸リニアモータ４１Ａ，４１Ｂと表記している。同様に、図７では、Ｘ軸リニアモータ３９Ａ，３９Ｂのリニアスケール５５をリニアスケール５５Ａ，５５Ｂと表記し、Ｙ軸リニアモータ４１Ａ，４１Ｂのリニアスケール６３をリニアスケール６３Ａ，６３Ｂと表記している。また、Ｘ軸リニアモータ３９Ａ，３９Ｂにおける駆動機構６７Ａ，６７Ｂは、それぞれＸ軸リニアモータ３９Ａ，３９ＢにおけるＸ軸可動子４９及びＸ軸固定子５１を意味し、Ｙ軸リニアモータ４１Ａ，４１Ｂにおける駆動機構６９Ａ，６９Ｂは、それぞれＹ軸可動子５７及びＹ軸固定子５９を意味する。

図７に示すように、Ｘ軸リニアモータ３９Ａ，３９Ｂ及びＹ軸リニアモータ４１Ａ，４１Ｂは、共通のサーボ制御部７１によって制御される。サーボ制御部７１は、指令パルスを生成するパルス生成部７３と、Ｘ軸リニアモータ３９Ａ，３９Ｂ及びＹ軸リニアモータ４１Ａ，４１Ｂのそれぞれに対応したサーボアンプ７５Ａ，７５Ｂ及びサーボアンプ７７Ａ，７７Ｂを有している。

パルス生成部７３は、例えばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）であり、上位の制御部４の制御によって、Ｘ軸リニアモータ３９Ａ，３９Ｂ及びＹ軸リニアモータ４１Ａ，４１Ｂを駆動するための指令パルスを生成させ、サーボアンプ７５Ａ，７５Ｂ及びサーボアンプ７７Ａ，７７Ｂにそれぞれ出力する。パルス生成部７３は、一対のサーボアンプ７５Ａ，７５Ｂに対し、共通の指令パルスを出力する。同様に、パルス生成部７３は、一対のサーボアンプ７７Ａ，７７Ｂに対しても、共通の指令パルスを出力する。

サーボアンプ７５Ａ，７５Ｂ，７７Ａ，７７Ｂは、偏差カウンタ及び図示しないＤ／Ａ変換部などを有する。偏差カウンタでは、パルス生成部７３からの指令パルスを積算する。

駆動機構６７Ａ，６７Ｂ，６９Ａ，６９Ｂは、各サーボアンプ７５Ａ，７５Ｂ，７７Ａ，７７Ｂに指令パルスが入力されると、その指令パルスに応じた速度及びトルクで駆動し、ステージ装置１１をＸＹ方向に水平移動させる。

リニアスケール５５Ａ，５５Ｂ，６３Ａ，６３Ｂは、駆動機構６７Ａ，６７Ｂ，６９Ａ，６９Ｂが駆動したときに、可動子の移動量に比例した帰還パルスを生成させるとともに、対応する各サーボアンプ７５Ａ，７５Ｂ，７７Ａ，７７Ｂにフィードバックする。

ステージ装置１１では、制御部４からの指令に基づき、パルス生成部７３が、駆動機構６７Ａ，６７Ｂ又は駆動機構６９Ａ，６９Ｂを駆動するための指令パルスを発生させ、サーボアンプ７５Ａ，７５Ｂ又はサーボアンプ７７Ａ，７７Ｂに入力する。指令パルスは、サーボアンプ７５Ａ，７５Ｂ内又はサーボアンプ７７Ａ，７７Ｂ内の偏差カウンタにおいて積算され、この指令パルスの積算値（溜りパルス）によって駆動機構６７Ａ，６７Ｂ又は駆動機構６９Ａ，６９Ｂを駆動させる。駆動機構６７Ａ，６７Ｂ又は駆動機構６９Ａ，６９Ｂが駆動すると、対応するリニアスケール５５Ａ，５５Ｂ又はリニアスケール６３Ａ，６３Ｂにより駆動量に比例した帰還パルスが発生する。この帰還パルスが、各サーボアンプ７５Ａ，７５Ｂ又は各サーボアンプ７７Ａ，７７Ｂにフィードバックされ、偏差カウンタの溜りパルスを減算していく。偏差カウンタの溜りパルスがゼロ付近で集束すると、駆動機構６７Ａ，６７Ｂ又は駆動機構６９Ａ，６９Ｂは停止する。

このように、ステージ装置１１では、左右一対のＸ軸リニアモータ３９が、共通の指令パルスで制御されることによって、左右一対のＸ軸可動子４９を同期して駆動させることが可能となっている。これにより、ガントリ構造（両持ち支持構造）によるＸ軸方向での高速かつ高精度な駆動が実現している。同様に、左右一対のＹ軸リニアモータ４１が、共通の指令パルスで制御されることによって、左右一対のＹ軸可動子５７を同期して駆動させることが可能となっている。これにより、ガントリ構造（両持ち支持構造）によるＹ軸方向での高速かつ高精度な駆動が実現している。

以上の構成を有する本実施の形態のステージ装置１１では、一対のコア付リニアモータを同じ高さで縦置き配置して磁気吸引力を相殺させる構造であるため、コギング、ヨーイング及びピッチングの発生が効果的に抑えられている。これは、上記のとおり、一対のＸ軸リニアモータ３９間、又は、一対のＹ軸リニアモータ４１間で、それぞれ磁気吸引力Ｆｘ，Ｆｙが相殺されるためである。

また、ステージ装置１１では、Ｘ軸リニアモータ３９とＹ軸リニアモータ４１を、Ｚ軸方向において略同じ高さ位置に設け、Ｚ軸駆動部６５を箱体３５の内側に配置することによって、駆動部３３全体の低重心化が図られている。そのため、駆動部３３における重心位置の偏心を最小限に抑制することが可能になり、耐振動性に優れたステージ駆動機構が実現されている。

また、ステージ装置１１では、Ｘ軸方向への駆動が、左右一対のＸ軸リニアモータ３９によるガントリ構造により行われる。このような支持構造を採用したことによって、重量の大きなＺ軸駆動部６５とともに移動する載置部３１に対して、十分に大きな推進力が得られるとともに、Ｘ軸方向への駆動時のヨーイングがさらに効果的に抑制される。同様に、ステージ装置１１では、Ｙ軸方向への駆動が、左右一対のＹ軸リニアモータ４１によるガントリ構造により行われる。このような支持構造を採用したことによって、重量の大きなＺ軸駆動部６５とともに移動する載置部３１に対して、十分に大きな推進力が得られるとともに、Ｙ軸方向への駆動時にヨーイングがさらに効果的に抑制される。

さらに、ステージ装置１１では、重量の大きなＺ軸駆動部６５を平面視矩形の箱体３５の内部に収容しているとともに、載置部３１をＸＹ方向に移動させるときは、高剛性の箱体３５を介在させた状態でＸ軸リニアモータ３９及びＹ軸リニアモータ４１を駆動させる。そのため、箱体３５の剛性により、磁気吸引力や振動による影響を最小限に抑えることができる。

次に、本発明の効果を確認した試験結果について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、サーボ制御を行いながら（サーボ制御ＯＮ）、載置部３１をＹ軸方向に直線移動させたときのステージ精度を示すグラフである。また、図９は、サーボ制御なし（サーボ制御ＯＦＦ）で載置部３１をＹ軸方向に直線移動させたときのステージ精度を示すグラフである。図８及び図９の縦軸は、発生したヨーイングの角度を示し、横軸は移動した距離を示している。

図８及び図９から、サーボ制御ＯＮ状態（図８）では、サーボ制御ＯＦＦ状態（図９）に比べて、一対のＹ軸リニアモータ４１によってステージ装置１１をＹ軸方向に駆動させた場合に、ヨーイングが効果的に抑制され、安定した駆動が可能であることが確認された。

＜プローブ検査の手順＞
以上の構成を有するプローブ装置１００では、外部の搬送装置から、プローブカード２３を保持したプローブカードホルダ２１を内部受渡機構（図示省略）に受け渡すことによって、内部受渡機構がプローブカードホルダ２１を移送し、インサートリング１５に装着する。

次に、ステージ装置１１の載置部３１を水平方向（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向，θ方向）及び垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させることによって、プローブカード２３とステージ装置１１の載置部３１上に保持されたウエハＷとの相対位置を調整し、デバイスの電極とプローブ２３ａとを当接させる。このとき、ＸＹ方向の水平移動は、一対のＸ軸リニアモータ３９及び一対のＹ軸リニアモータ４１によって行われるため、コギング、ヨーイング、ピッチングが抑制されて、高速かつ高精度の位置決めが可能になる。

次に、テストヘッド３は、プローブカード２３の各プローブ２３ａを介してデバイスに検査電流を流す。プローブカード２３は、デバイスの電気的特性を示す電気信号をテストヘッド３に伝送する。テストヘッド３は、伝送された電気信号を測定データとして記憶し、検査対象のデバイスの電気的な欠陥の有無を判定する。

このように、本実施の形態のプローブ装置１００を用いることによって、信頼性の高いプローブ検査が可能になる。

以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。例えば基板としては、半導体ウエハに限らず、例えば、液晶表示装置に用いるガラス基板に代表されるフラットパネルディスプレイ用基板や、多数のＩＣ（半導体集積回路）チップを実装した樹脂基板、ガラス基板などの実装検査用基板でもよい。

１１…ステージ装置、３１…載置部、３３…駆動部、３５…箱体、３７…基台、３７ａ…底部、３７ｂ…Ｙ軸壁体，３９…Ｘ軸リニアモータ、４１…Ｙ軸リニアモータ、４３…Ｘ軸方向側壁、４５…Ｙ軸方向側壁、４７…底壁、５３…Ｘ軸ガイド、６１…Ｙ軸ガイド、６５…Ｚ軸駆動部、６６…θ駆動部

Claims (8)

1. 基板を載置する載置部と、
   前記載置部をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる駆動部と、
   前記載置部を前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に直交するＺ軸方向に移動させるためのＺ軸駆動部と、
   を備え、
   前記駆動部は、
   前記載置部を前記Ｘ軸方向に移動可能に支持するとともに、全体が前記Ｙ軸方向に移動可能な平面視矩形の箱体と、
   前記箱体を両側から挟むように前記Ｙ軸方向に平行して配置された一対の長尺なＹ軸壁体と、
   前記箱体の内側で前記載置部を前記Ｘ軸方向に移動させるための一対のＸ軸リニアモータと、
   前記箱体を前記Ｙ軸方向に移動させるための一対のＹ軸リニアモータと、
   を有しており、
   前記箱体は、前記Ｘ軸方向に延在し互いに平行な一対のＸ軸方向側壁と、前記Ｙ軸方向に延在し互いに平行な一対のＹ軸方向側壁と、底壁と、を有しており、
   一対の前記Ｘ軸リニアモータは、前記Ｚ軸方向において同じ高さ位置に設けられており、
   一対の前記Ｙ軸リニアモータは、前記Ｚ軸方向において同じ高さ位置に設けられており、
   前記Ｚ軸駆動部は、前記箱体の内側であって前記Ｘ軸方向側壁及び前記Ｙ軸方向側壁に囲繞されることによって一対の前記Ｘ軸リニアモータ及び一対の前記Ｙ軸リニアモータに囲繞され、かつ、平面視で前記載置部と重なるようにその下方に配置されているステージ装置。
2. 前記Ｘ軸リニアモータと前記Ｙ軸リニアモータが、前記Ｚ軸方向において互いに重なり合う高さ位置に設けられている請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記Ｘ軸リニアモータは、前記載置部を連動させるＸ軸可動子と、前記Ｘ軸可動子に対向して配置されたＸ軸固定子と、を有するコア付リニアモータであって、前記Ｘ軸固定子が一対の前記Ｘ軸方向側壁の互いに対向する壁面に設けられ、前記Ｘ軸可動子が前記壁面に沿って移動可能に設けられている請求項１に記載のステージ装置。
4. 前記Ｙ軸リニアモータは、前記Ｙ軸方向側壁の外側に固定されたＹ軸可動子と、前記Ｙ軸可動子に対向して配置されたＹ軸固定子と、を有するコア付リニアモータであって、前記Ｙ軸固定子が一対の前記Ｙ軸壁体の互いに対向する壁面にそれぞれ設けられ、前記Ｙ軸可動子が前記壁面に沿って移動可能に設けられている請求項１に記載のステージ装置。
5. 前記Ｘ軸リニアモータは、前記載置部を連動させるＸ軸可動子と、前記Ｘ軸可動子に対向して配置されたＸ軸固定子と、を有し、前記Ｚ軸駆動部の側部に、前記Ｘ軸可動子が固定されている請求項１に記載のステージ装置。
6. 一対の前記Ｘ軸リニアモータが、共通の指令パルスで制御される請求項１に記載のステージ装置。
7. 一対の前記Ｙ軸リニアモータが、共通の指令パルスで制御される請求項１に記載のステージ装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のステージ装置を備えたプローブ装置。

Images