JPS63259263A

JPS63259263A - 重量物の回転移動装置

Info

Publication number: JPS63259263A
Application number: JP62199538A
Authority: JP
Inventors: Michimasa Terada; 寺田　通正; Hisashi Nakajima; 久中島
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1986-11-25
Filing date: 1987-08-07
Publication date: 1988-10-26
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: JP2514820B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は１重量物の回転移動装置に関し、特に、全自動
ウエハプローバ用高周波テストヘッドの移動機構に適用
して好適な回転移動装置に関するものである。

（従来の技術）重量物の回転機端には、通常、バランスウェイト又はば
ね機構等を付設して円滑な回転操作力を与えるようにし
ている。

ところで、ウエハプローバには、ウェハを測定するため
のテストヘッドを搭載しており、このテストヘッドの回
転機構にもバランスウェイトやばね機構等のバランス機
構を設けて円滑な回転力を付与するようにしている。

しかし、このウェハプローバ用テストヘッドのバランス
機構として従来より次のような問題点があり、この問題
の解決が要望されている。

（発明が解決しようとする問題点）即ち、バランスウェイト方式であると、ウェハブローバ
全体の重量が重くなるばがりでなく、回転機端部分のス
ペースが嵩むことになり、しかも、テストヘッドの重量
に対応したバランスウェイトを設置する必要があるので
、異なった重量のテストヘッドには設置することができ
ない等の問題もあり、また、テストヘッドが如何なる角
度の位置にあっても、一定の力で円滑に回転させるため
の手段として、このバランスウェイト方式は、必ずしも
満足できるものではなかった。

また、ばね機構方式は、軽量化を図ることはできても、
回転角度に応じて常に一定の操作力が与えられるもので
はなく、この点において極めて操作性の悪いものであっ
た。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて開発したもの
であり、テストヘッドが如何なる角度の位置にあっても
、一定の力で円滑に回転させることが可能で、バランス
機構自体の重量を極力軽減し、かつスペースをとらず省
スペースを実現でき、しかも、異なった重量のテストヘ
ッドにも確実に対応できることを目的としている。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明は、プローバのテス
トヘッド等の重量物を支持する支持体を平行リンク機構
で構成し、この平行リンク機構の一辺をシリンダ機構に
より構成したもので、具体的には、重量物を回転させる
ための回転軸に連節片を設け、この連節片の他端と垂直
状態に設けたシリンダ機構の一端部とを回転可能に設け
、該シリンダ機構の他端部に上記連節片と平行位置に連
結片を回転可能に設け、該連結片の他端部を固定軸に軸
着すると共に、該回転軸と固定軸に掛設したタイミング
ベルトを上記シリンダ機構と平行に配置する構成を採用
した。

（作　　用）重量物を回転させる場合、エアー或は油圧等の流体をシ
リンダ機構に供給又は排気すると、シリンダが上下方向
に移動するのに伴って、シリンダ機構は垂直状態を保持
しながら水平方向に移動し、かつ、連節片と連結片が回
転軸と固定軸を中心にして回転し１重量物は回転軸を中
心に円滑に回転する。

一方、重量物を反対方向に回転させる場合は、上記の方
法により重量物を回転軸を中心に逆に回転させることに
よって行う。

この場合、タイミングベルトがベルト車によって全く滑
りがなく回転駆動し、回転軸と固定軸とは確実に同期し
て回転するので、連節片と連結片とは平行状態で回転し
、しかも、シリンダ機構は常に垂直状態を保持しながら
移動することになり、ピストンの断面積は、常に外部か
らの一定の入力圧が作用しているので１重量物が如何な
る位置にあっても一定の力で動かすことが可能となる。

（実　施　例）本発明における重量物の回転移動装置を全自動ウエハプ
ローバ用高周波テストヘッド移動機構に適用した実施例
を図面を参照して説明する。

全自動ウエハブローバのプローバ本体１の側部に回転軸
２を設け、この回転軸２を中心として高周波テストヘッ
ド３を回転可能に設けている。このように設けたものを
支持体という、また、この回転軸２の突設端部には環状
ベルト車４ａを固着し。

回転軸２の直線下方位置のブローバ本体１に固定軸５を
設け、この固定軸５にベルト車４ｂを設け、ベルト車４
ａ・４ｂに内周面に歯車状の凹凸をもった環状のタイミ
ングベルト４を掛設している。

更に、回転軸２に連節片６の一端部を軸着６ａＬ、、こ
の連節片６の他端部を、前記タイミングベルト４と平行
状態に設けたシリンダ機構７の上端部に回転自在に連結
している。上部シリンダ機構７は、第３図に示すように
、シリンダ７ａとピストン７ｂと゛ピストンロンドアｃ
がら成り、シリンダ７ａの上部で連節片６と回動可能に
連結する。上記固定軸５に一端部を軸着し、がっ上記連
節片６と平行状態に設けた連結片８の他端部を軸着８ａ
する。即ち、上記タイミングベルト４、連節片６、シリ
ンダ機構７並びに連結片８で平行リンク機構を構成して
いる。

また、シリンダ機構７のピストンロンドアｃの下端部に
ローラ９を回転自在に設け、ローラ９をシリンダ機構７
に対して水平方向に回転移動させるための摺動レール１
ｏをプローバ本体１に対設する。

第４図は上記シリンダ機ｎ７へのエアーの入力方法の一
例を示したもので、供給源１１より入力したエアー又は
油圧等の流体は、レギュレータ１２を介して電磁弁１３
のオンオフ操作によりパイプ１４を通ってシリンダ機構
７に流入し、一方、電磁弁１５と流址調整バルブ１６の
オンオフ操作によりシリンダ機構７内の流体が排出され
るようになっている。

第５図はテストヘッド３の回転軸２に設けた自動ロック
機構であり、回転軸２に設けた歯車１７にロックレバ−
１８のロック部１８ａを噛み合わせ、このロックレバ−
１８は途中にシリンダ１９と引っ張りばね２０を設け、
端部をプローブ本体１に支点１８ｂとして軸着し、シリ
ンダ１９は、配管１９ａを介して前記したシリンダ機構
７と並列に流体を入力するように配置し、エアー等の流
体が万−切れたとき自動的に回転軸２をロックするよう
にしている。

次に上記実施例の作用について説明する。

第１図の状態における全自動ウエハプローバの高周波テ
ストヘッド３をチャック上に載置したウェハを測定する
場合、エアー等の流体をシリンダ機構７に供給すると、
シリンダ７ａが上方に移動するのに伴って、ピストンロ
ッド７Ｃの下端に設けたローラ９が摺動レール１０に沿
って移動してシリンダ機構７は第１図において左方向に
垂直状態を保持しながら移動し、かつ、連節片６と連結
片８が回転軸２と固定軸５を中心にして第１図において
半時計回り方向に回転し、連節片６と連結片８が垂直位
置を経過した時点で電磁弁１３．１５を切り替えてシリ
ンダ機構７のエアー等の流体を排気すると、連節片６と
連結片８が回転運動を継続し、テストヘッド３は回転Ｉ
４２を中心に回転してプローブ本体１上に数百される。

この時、連節片６と連結片８が垂直位置に達したとき、
回転方向を時計回りか、半時計回りかを決めてやるには
、モータ又はエアーシリンダ等による補助の動力を設け
れば良い。

一方、テストヘッド３をプローブ本体１より離す場合は
、上記の方法によりテストヘッド３を回転軸２を中心に
回転させることによって行う。

この場合、タイミングベルト４がベルト車４ａ、４ｂに
よって全く滑りがなく回転駆動するので、回転軸２と固
定軸５とは確実に同機して回転し、連節片６と連結片８
とは平行状態で回転すると共に、シリンダ機構７は常に
垂直状態を保持しながら移動することになる。

また、ピストン７ｂが如何なる位置にあってもピストン
７ｂの断面積Ａ−には、常に外部からの入力圧（一定）
　Ｐｋｇ／ａｄ　（４，０〜５．０）が作用している。

例えば、Ａ＝１９．６ｃｍ？　（内径５．０ｄｌ）　Ｐ
＝５．０ｋｇ／ａＪのとき八Ｆ＝１９．６×５．０押９
８ｋｇである。

従って、テストヘッド３が如何なる位置或は角度にあっ
ても一定の力で確実に回転駆動させることができる。

（他の実施例）本発明における重量物の回転移動装置をウェハプローバ
本体の側部に設け、テストヘッドをウェハブローバ本体
側に回転させてウェハを測定する際の回転機構に適用し
た他の実施例を第６図および第７図を用いて説明する。

この例はウェハプローバ本体の側部に設けるテストヘッ
ドの回転移動装置を移動させるテストヘッドの参勤行路
を第１図より最小距離で移動できる効果がある。

また、第９図で示すように、テストヘッド（３２）の荷
重をＷ１回転軸（３１）からバランスウェイト（５６）
の取付位置までの距離をＱ、バランスウェイト（５６）
の重量をωとすればテストヘッド（３２）とバランスウ
ェイト（５６）のモーメントを同じくすれば、ＷＬ＝Ｉ
２ωが成立つ、この様に均衡するバランスウェイト（５
６）の代りに一定圧力で駆動するシリンダ機構を設け、
テストヘッド（３２）が如何な位置にあってもシリンダ
（４２）の内空部（４４）の圧力がテストヘッドの荷重
と均衡する圧力で、かつシリンダ機構（４３）が垂直に
保持した構成であるので、バランスウェイト（５６）を
用いた場合と同じ効果で人為的に少量の荷重で回転移動
が行なえる。

すなわち、ウエハプローバ本体（３ｏ）の側部に回転軸
（３１）を設け、この回転軸（３１）にテストヘッド（
３２）が片支持する如く固着され、この固着されたデス
１〜ヘツド（３２）は回転軸（３１）を中心に回転可能
に設けられている。

例えば、第７図においてウエハプローバ本体（３０）の
側部（３０ａ）の前面操作パネル（３０ｂ）に近い部分
に前軸受（３３）を設け、またこのウエハプローバ本体
（３０）の側部（３０ａ）の後面パネル（３０Ｃ）の近
い部分に後軸受（３４）を設け、回転軸（３１）の一部
が後軸受（３４）より突出し片支持する如く回転軸（３
１）を軸架している。

そして１回転軸（３１）は歯形を有した環状のベルト車
（３５）と直交する如く固着している。さらにこの回転
軸（３１）の直線下方位置のウェハプローバ本体（３０
）に、歯形状で環状の従ベルト車（３６）を固着した固
定軸（３７）を回転軸（３１）と平行して、がっ回転自
在に設けている。

上記固定軸（３７）の一端部に長形状の連結片（３８）
の一端部を固定軸（３７）と直交し固定している。

また、回転軸（３１）に設けた環状のベルト車（３５）
と上記固定軸（３７）に設けた従ベルト車（３６）との
間に内周面に歯形状の凹凸を有した環状のタイミングベ
ルト（３９）を掛設している。また回転軸（３１）の突
設端部には長形状の連節片（４ｏ）の一端部を回転軸（
３１）と直交する如く固着し、この連節片（４０）の他
端部が回転＠（３１）に対してテストヘッド（３２）の
取付側と反対側に配置されるように設けられ、かつ上記
連結片（３８）と平行に設けられている。

そして、この連節片（４０）は、前記のタイミングベル
ト（３９）と平行状態に設けた連鎖片（４１）の上端部
に回転軸に連続した。この連鎖片（４１）には平行シリ
ンダ機構を駆動させるシリンダ（４２）が固着され一体
物に形成されている。このシリンダ（４２）と一体物の
連鎖片（４１）の上部で連節片（４０）と回動可能に連
結している。

さらに前記固定軸（３７）の一端部を固着し、かつ上部
連節片（４０）と平行状態に設けた連結片（３８）が他
端部を上記連鎖片の下部で回動可能に連結してる。

すなりち、回転軸（３１）に固着した環状のベルト車（
３５）と固定軸（３７）に固着した従ベルト車（３６）
に環状のタイミングベルト（３９）を垂直に掛設して成
る一定を平行か返形の基準ないし連節片（４ｏ）、連結
片（３８）に、複動式シリンダ（４２）を固着した連鎖
片（４１）で平行リンク機構を構成する。この機構で回
転軸（３１）で最上位に位置していることがこの実施例
の特徴である。上記シリンダ（４２）はシリンダ機構（
４３）の一部であり、このシリンダ機構（４３）は、第
６図に示すように、複動式シリンダ（４２）の内空部（
４４）、ロット軸（４５）付のピストン（４６）が摺動
可能に設けられ、ロット軸（４５）の下端部ベアリング
（４７）が設けられている。

このベアリング（４７）はウエハプローバ本体（３０）
に付設された摺動レール（４８）を把持すると共にテス
トヘッド（３２）の回転方向と同方向に沿って直線的に
移動する様に構成されている。

上記シリンダ機構（４３）へのエアー等の流体を入力す
る方法はシリンダ（４２）の下死点部の吸入口（４２ａ
）に流体供給手段（４９）が送り込まれ、内空部（４４
）に流入された流体の圧力によってシリンダ（４２）が
降するように移動する。すなわち、ロット軸（４５）の
下端部に設けた把持形ベアリング（４７）で摺動レール
（４８）を把持に上下移動のできないためピストン（４
６）が降下されることになる。第８図で示すように、上
記流体供給手段（４９）は、流体供給源（５０）より入
力したエアー等の流体がレギュレータ（５１）を介して
電磁弁（５２）がオンオブ操作よりパイプ（５３）を通
ってシリンダ（４２）の下死点部の吸入口（４２ａ）に
流入する。一方、上記電磁弁（５２）と併設したリリー
フ弁（５４）はパイプ（５３）内の均衡圧力より高圧に
変化した際に均衡圧力に戻るように流体を排出するよう
に構成されている。

更に、重量物であるテストヘッド（３２）の回転移動操
作車における安全性の自動ロック機構は、上記電磁弁（
５２）と圧力スイッチ（圧力センサともいう）　（５５
）を連動させて成り、パイプ（５３）の破損等によりシ
リンダ（４２）の内空部（４４）の低圧化した時に上記
圧力スイッチ（５５）が感知し、その事故電磁弁（５２
）に位置し、電磁弁（５２）がオンオフの操作してシリ
ンダ（４２）の内空部（４４）の圧力の低下を粗止する
６従って、シリンダ（４２）の内空部（４４）の流体の流
体を自動的に停止させ、流体の流出を粗止するので、テ
ストヘッド（３２）の荷重は均衡を保持してぃるシリン
ダ（４２）の内空部（４４）の流体が緩衝材となり回転
軸（３１）をロックしている。

次に上記実施例の作用について説明する。

第１図において、テストヘッド（３２）をウエハブロー
パ本体（３０）上に載置してウェハを測定した場合に、
エアー等の流体をシリンダ機構（４３）に供給した後に
、テストヘッド（３２）を人為的に回動すると、例えば
ウエハプローバ本体（３０）上に載置したテストヘッド
（３２）を上方に垂直に立設する如く回転移動させるこ
とにより、シリンダ（４２）の位置が降下する如く下に
移動する力に供って、ロンド軸（４５）の下端部に設け
た把持形のベアリング（４７）が摺動レール（４８）に
沿って移動する。この時のシリンダ機構（４３）は、第
６図において、左方向に垂直状態を支持しながら移動し
、かつ連節片（４０）と連結片（３８）が回転軸（３１
）と固定軸（３７）を中心にして、時計回り方向に回転
し、連節片（４０）と連結片（３８）がほぼ垂直位置を
経過した時点まで、シリンダ機構（４３）のシリンダ（
４２）の内空部の体積が拡大され。

エアー等の流体の圧力が低下するので、常時一定圧力の
流体が流体供給源（第８図中５０）から送られてきてい
るので、その流体が自動的に内空部（４４）に流入され
所定の圧力が維持される。

また連節片〔４０〕と連結片（３０）が回転運動を継続
することにより、テストヘッド（３２）は、回転軸（３
１）を中心に回転して、ウエハプローバ本体（３０）と
反対側のサイドテスト（図示せず）側に設置されるまで
回転移動をする。

この時はぼ垂直位置に達したテストヘッド（３２）と、
ウエハブローバ本体（３０）と反対側のサイドデスク（
図示せず）に配置されたときのシリンダ機構（４３）の
シリンダ（４２）が上方に移動するに伴ってシリンダ（
４２）の内空部（４４）の体積が収縮され、エアー等の
流体の圧力が高圧に変化するとリリーフ弁（第８図中５
４）が排気して所定の圧力が維持されている。

一方、テストヘッド（３２）をサイドデスク（図示せず
）より離してウエハプローバ本体（３ｏ）側に載せる場
合は上記の方法によりテストヘッド（３２）を人為的に
回転軸（３１）を中心に回転させることにより行なう。

この場合タイミングベルトが環状のベルト車（３５）、
従ベルト車（３６）によって全く滑りがないベルト駆動
するので、回転軸（３１）と固定軸（３７）とは確実に
同期して回転し連節片（４０）と連結片（３８）とは平
行状態で回転すると共に連鎖片（４１）を固着したシリ
ンダ機構（４３）を常に垂直状態を保持しながら移動す
ることになる。

前記に述べた実施例にエアー等とシリンダ機構■に給供
することにより自動的にテストヘッド（３２）が回転移
動する如く記載されているが一定圧力を流入した後に人
為的に回転移動させることも可能である。

また上記に述べた他の実施例においでも同様に人為的に
テストヘッドを少量の荷重を加えて回転移動させる様に
記載したが自動的にテストヘッド（３２）を回転移動さ
せることも可能である。

また、他の実施例を用いることにより、前記に述べた実
施例よりさらに良い効果は平行リンク機構の動作領域が
小さいので、平行リンク機構部の保護カバが小さくて良
いことになる。

（発明の効果）以上のことから明らかなように、本発明によると、回転
重量物の位置如何にかかわらず、常に一定の駆動力で回
転させることができ、殊に、全自動ウエハプローパにお
ける高７．！ＩＩ波テストヘツドの場合、このテストヘ
ッドが如何なる角度の位置にあっても、一定の力で円滑
に回転させることが可能で、従来のバランスウェイトを
用いた方式と同等以上に操作力が軽くなり、バランス機
構自体の重量を極力軽減し、かつスペースをとらず省ス
ペースを実現でき、しかも、異なった重量のテストヘッ
ドにも確実に対応できると共に、ウェハプローバの設置
時における重量変化にも十分対応することができる等の
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における重量物の回転操作装置の一実施
例を示すものでウェハプローバにテストヘッドを設けた
部分を背面側から見た背面図、第２図は第１図の同上の
側面図、第３図は第１図の一実施例のシリンダ機構の断
面図、第４図は第１図の一実施例の自動操作用のエアー
の入出力を説明した回路説明図、第５図は第１図の一実
施例のテストヘッドの回転軸におけるロック機構を説明
した説明図、第６図は本発明の他の実施例を示すもので
ウエプローバにテストヘッドを設けた部分を背面側から
見た背面図、第７図は第６図の同上の側面図、第８図は
第６図の他の実施例のシリンダ機構にエアー等の流体を
供給する流体供給手段を説明した説明図、第９図は従来
のバランス方式の実施例である。２．３１．回転軸３．３２．回転重量物（テストヘッド）４．３９．タイ
ミングベルト

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量物を支持する支持体を平行リンク機構で構成
し、この平行リンク機構の一辺をシリンダ機構により構
成したことを特徴とする重量物の回転移動装置。
（２）重量物は、プローパのテストヘッドである特許請
求の範囲第１項記載の重量物の回転移動装置。
（３）重量物を回転させる回転軸が最上位置となる如く
平行リンク機構を設けたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の重量物の回転移動装置。
（４）シリンダ機構にかかる圧力が常に一定になるよう
にシリンダ機構への流体供給量を制御する手段を設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の重量物の
回転移動装置。