JPH036488A - 微動装置 - Google Patents

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〕 本発明は微動装置に関し、特に詳細には、粗動及び微動
を行い広い範囲にわたって微動調整を可能にする微動装
置に関する。

〔従来の技術〕

半導体基板上に形成された半導体素子、半導体集積回路
等の電気特性を試験する際、マイクロマニピュレータ（
以下、単にマニピュレータという）を使用し、半導体ウ
ェーハ上の微細領域に測定針（プローブ）を当接し、電
気特性を試験している。

このプローブを正確に所定の微細領域に当接させるため
、プローブを正確に微少移動させる必要がある。この正
確な微動調整のため、マイクロメータを利用した微動装
置をマニピュレータに搭載し、この微動装置の移動テー
ブルにプローブを固定して、プローブの微少移動を行っ
ている。

従来の微動装置では、一般にクロスガイドを使用し、マ
イクロメータの動きに対して１：１の動作比でｘＳｙ、
ｚ方向に移動テーブルを夫々動がしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年、半導体集積回路の高集積化が進むと共に半導体チ
ップの大きさも大きくなってきている。

そのため、マニピュレータのプローブを広い範囲にわた
って、微動調整しなければならなくなってきている。

しかし、従来の微動装置では、マイクロメータの動きに
対して１：１でしかプローブを動かすことができないた
め、移動範囲が限られてしまう。

そのため、半導体ウェーハ上の集積回路等の電気特性を
測定する際、微動装置全体を動がしたり、半導体ウェー
ハを移動させることなく一度で試験することが難しかく
なってきている。また、移動範囲を広げるため、ストロ
ークの長いマイクロメータを使用すると微動装置全体の
大きさが大きくなり過ぎてしまい、そのため、操作性が
悪くなってしまう可能性がある。

そこで、本発明は上記問題点を解決し、広い範囲にわた
って正確に微動可能でかつ操作性の高い小型な微動装置
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の微動装置では、固定台に対して、固定可能でか
つ回転方向及び所定の方向に粗動可能な第１テーブルを
設け、固定台に固定されたマイクロメータの移動先端部
の移動に応じて、第２テーブルを微動させることを特徴
とする。

上記第１テーブルに対して微動可能な第２テーブルとを
備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の微動装置では、上記のように構成することによ
り、第１テーブルは固定台に対して回転方向及び所定の
方向に大きく移動することができるできる。また、第２
テーブルは第１ステージに対してマイクロメータにより
微動移動することができる。第１テーブルと固定台との
間の粗動相対移動と微動移動とを組み合わせることによ
り広い範囲に渡って微動調整することができる。

〔実施例〕

以下図面を参照しつつ本発明に従う実施例について説明
する。

同一符号を付した要素は同一機能を有するため重複する
説明は省略する。

第１図は本発明に従う実施例の微動装置の外観斜視図を
示す。

第１図に示すように、微動装置１は、プローバ等の装置
本体２（−点鎖線でその一部を示す）に固定される固定
台１０を備えている。この固定台１０上には、第１図に
おいてＸ方向及びＸ−Ｙ平面上で回転方向に相対的に摺
動する粗動ステージ２０が搭載されている。更に、この
微動装置１は、粗動ステージ２０上でＸ方向に相対移動
可能なＸステージ３０と、このＸステージ３０上でＸ方
向に相対移動可能なＹステージ４０と、更に、このＹス
テージ４０上でＺ方向に相対移動可能なＺステージ５０
とを備えている。そしてＺステージ５０には、プローブ
固定腕６０が固定される。また、Ｘステージ３０は、粗
動ステージ２０上に固定されたマイクロメータ２１（移
動精度１／１００ｍｍ）を動かすことにより、粗動ステ
ージ２０に対して、Ｘ方向に微動させることができる。

また、Ｙステージ４０、Ｚステージ５０もそれぞれＸス
テージ３０、Ｙステージ４０に固定されたマイクロメー
タ３１．４１によりそれぞれ微動させることができる。

第２図は上記実施例に従う微動装置の詳細構造を示す。

この第２図を用いて、本実施例の詳細な構造を説明して
いく。

第２図（ａ）は微動装置の後面、すなわちプローブ固定
腕６０の後面より見た図であり、第２図（ｂ）は微動装
置を側面から見た状態を、また第２図（ｃ）は上面から
見た状態を示している。

まず、固定台１０は第２図（ｂ）に２点鎖線で示す装置
本体２上に設けられ、断面が逆台形状の固定ガイド部２
ａに固定されている。この固定は、固定台１０に設けら
れた逆円錐台形状の固定ガイドピン１５ａと押し付は棒
１１により固定ガイド部２ａを挾み込むことにより行う
。

そして、この固定台１ｏの上には粗動ステージ２０が搭
載され、この粗動ステージ２ｏは固定台１０に対して、
第１図及び第２図においてＸ方向及び回転方向に移動可
能になっている。この粗動ステージ２０内には、Ｘ方向
に伸びる摺動溝２２ａが設けられ、この摺動溝２２ａの
断面形状は、第２図（ａ）に示すように内部拡大形状で
あり、溝の内側か広くなっている。この様な摺動溝２２
ａは、第２図（ａ）に示すように２つの部材２２．２３
を組み合わせて形成することが一般的であるが、粗動ス
テージ２ｏ内に機械加工で一度に形成するようにしても
よい。

一方固定台１ｏのほぼ中央部に、貫通穴１５が形成され
、この貫通穴１５には、摺動部材１２の足部１２ａが挿
入されている。そして摺動部材１２の頭部１２ｂは回転
体の形状をしている。そして摺動溝２２ａと摺動部材１
２とが互いに摺動可能に係合している。

固定台１０と粗動ステージ２０との係合状態を第３図に
示す。この第３図に示すように、粗動ステージ２０は固
定台１０に対してＸ方向に摺動可能であるばかりでなく
、回転方向Ｒにも摺動可能である。そしてこの様な摺動
は摺動部材１２の頭部１２ｂの下面１２ｃと摺動溝２２
ａの下側面２２ｂとの間で行われるため、この摺動をス
ムーズに行わせるためにこれらの面１２ｃ、２２ｂを高
い精度で研削加工しておく必要がある。

上記実施例では直線方向の摺動と回転方向の摺動を１つ
の機構で行っているが、それぞれ別の２つの機構を用い
て行ってもよい。

次に固定ステージ１０と粗動ステージ２０との固定機構
について第４図を用いて説明する。

第４図（ａ）及び（ｂ）は固定機構の断面を示し、これ
らの図に示す様に、摺動部材１２は固定台１０に設けた
貫通穴１５内をＺ方向に摺動可能であり、その頭部１２
ｂとは反対側の部分は固定台１０の下側に貫通している
。そして、その貫通部分１２ｄにはカム１４、ウェーブ
ワッシャ１４ｅ１座金１４ａ１皿バネ１４ｂが挿入され
ている。そしてこの貫通部分１２ｄの終端面には捩子穴
１２ｆか形成され、この捩子穴１２ｆにボルト１２ｅが
螺合し、このボルト１２ｅによりカム１４、ウェーブワ
ッシャ１４ｅ１座金１４ａ１皿バネ１４ｂが貫通部分１
２ｄに保持されている。

−刃固定台１０には、カム用ピン１６が固定されている
。

第４図（Ｃ）はカム１４の構造を示す。カム１４の内面
には図に示すようにその外周部に傾斜溝１６ａが設けで
ある。この傾斜溝１６ａはカムの回転角約６０度にわた
って傾斜している。そして、この傾斜溝１６ａ内をカム
用ピン１６が摺動する。このカム１４の外周には回転さ
せるための回転アーム１３が固定されている。

まず固定台１０と粗動ステージ２０とが相対的に摺動可
能な状態では、第４図（ａ）に示す状態となり、カム用
ピン１６はカム１４に対して相対的に第４図（Ｃ）のＰ
の位置にある。この状態ではカム用ピン１６はカム１４
の傾斜溝１６ａの摺動面に当接せず、浮いた状態となっ
ておりカム１４をＺ方向下方には押し下げてはいない。

その結果、カム１４の上面は固定台１０の面に皿バネ１
４ａ及びウェーブワッシャ１４ｅにより押し付けられて
いる。この状態で、摺動部材１２の頭部１２ｂの下面が
摺動溝２２ａに対して所望の押圧力で押し付けられ、摺
動部材１２が摺動溝２２ａ内でスムーズに移動できるよ
うに調節されている。

この調節には、ボルト１２ｅを用いて行う。この状態で
粗動ステージ２０は固定台１０に対してスムーズな移動
が可能となっている。ここでウェーブワッシャ１４ｅを
用いているのは、上記所望な押圧力の調節は微妙であり
この調節を可能にするためである。

次に固定台１０と粗動ステージ２０との固定状態を第４
図（ｂ）及び第４図（ｃ）を用いて説明する。固定台１
０と粗動ステージ２ｏとを固定するためには回転アーム
を１３も約６０度回転させる。この回転によりカム用ピ
ン１６は、第４図（Ｃ）のＰの位置からＳの位置に移動
する。この状態ではカム１４は、第４図（ｂ）に示すよ
うにカム用ピン１６によりＺ方向下方にΔｄだけ強制的
に押し下げられる。そしてこのカム１４の下方への強制
移動により皿バネ１４ａが圧縮され、その反発力により
摺動部材１２が下方に押し下げられる。この押し下げに
より摺動部材１２の頭部１２ｂの下面１２ｃが粗動ステ
ージ２０内の摺動溝２２ａの上面２２ｂに押し付けられ
、固定台１０と粗動ステージ２０とを固定する。

なお、回転アーム１３の回転量はカム用ピン１６とカム
１４上の傾斜溝１６ａの形成領域により制限される。

更に、上記実施例の微動装置１では、粗動ステージ２０
上にＸ方向に微動可能なＸステージ３０が搭載され、こ
のＸステージ３０と粗動ステージ２０の間には、クロス
ガイド２４が設けられている。そしてこのクロスガイド
２４の一方側２４ａは粗動ステージ２０に、そして他方
側２４ｂはＸステージ３０に固定され、その間には摺動
を容易にかつ正確に行うため、例えばベアリング等が挿
入されている。

粗動ステージ２０には、固定腕２７が固定され、この固
定腕２７にマイクロメータ２１が固定されている。そし
てこのマイクロメータ２１を動がすことにより、Ｘステ
ージ３ｏを粗動ステージ２゜に対して相対的に微動させ
ることができる。そして、粗動ステージ２ｏの側面には
、第ルバー２８が軸２９ｂを中心に回動自在に設けられ
ている。この第ルバー２８の自由端部の一側面はマイク
ロメータ２１の移動先端部２７ａに当接している。そし
て、この第ルバー２８には、その中間部に半径方向に伸
びる長穴２８ａが設けられており、この長穴２ｇａ内に
はＸステージ移動ピン２９ａが固定されている。このＸ
ステージ移動ピン２９ａの一部分、すなわち第ルバーよ
り回転方向に対して直角方向に伸びる部分はＸステージ
３０の側面に固定されたブロックの側面３０ａに当接し
ている。

そして、Ｘステージ３ｏは、スプリングバネ１ ２６を介して粗動ステージ２ｏに係合され、このスプリ
ング２６の一端は粗動ステージ２ｏ上に設けた突起に固
定され、他端はＸステージ上に固定されている。これら
の突起は粗動ステージ２０゜Ｘステージ３０上にボルト
を固定することにより容易に形成することができる。そ
して、このスプリング２６により、粗動ステージ２ｏと
Ｘステージ３０とはＸ方向に沿った一定方向に常に相対
的に付勢させられている。そのため、マイクロメータ２
１の先端部２７ａは第ルバー２８の側面に常に押し付け
られた状態に保たれている。またＸステージ移動ピン２
９ａの側面も常にＸステージ３０の一部に押し付けられ
た状態となっている。

このように構成することにより、マイクロメータ２１の
先端部２７ａの移動量に対応させてＸステージ３０を移
動させることができる。

次に、上記構成の機構について、第５図を用いて詳細に
説明する。なお、この第５図において第１図及び第２図
と同じ参照番号を付した要素は同じ要素を示す。

］　２ この第５図には、マイクロメータ２１の作動部を回転す
ることにより、その回転量に応じた移動ｆｆ１ｐだけ先
端部２７ａがＸ方向に移動する。そして、この先端部２
７ａは第ルバー２８の側面に当接しているため、第ルバ
ー２８は、軸２９　ｂを中心として回転する。したがっ
て、第ルバー２８の長穴２８ａ内に固定したＸステージ
移動ピン２９ａを約ｐＸρ２／ｐ１だけＸ方向に移動さ
せる。このＸステージ移動ピン２９ａの一部分の側面は
、Ｘステージ３０上に固定されたブロックの側ｍ　３０
　ａに当接しており、その結果、このＸステージ移動ピ
ン２９ａはＸステージ３ｏをＸ方向に約ｐＸρ２／ρ１
の量だけ移動させる。すなわち、マイクロメータ２１を
作動させることにより、マイクロメータ２１の先端部２
７ａの移動量を所定の比率（約（１２／ＩＩ　ｌ　）で
縮小した量だけ、Ｘステージ３０を粗動ステージ２ｏに
対して移動させることができる。上記実施例では、移動
量を縮小する例について説明したが、マイクロメータ２
１の先端部２７ａの第ルバー２８への当接位置と、第ル
バー２８のＸステージ移動ピン２９ａのＸステージ３０
への当接位置とを逆転するようにすれば、マイクロメー
タ２１の先端部２７ａの移動量を拡大してＸステージ３
０を動かすこともてきる。また、Ｘステージ移動ピン３
９ａの第ルバー２８内での位置を半径方向Ａに移動させ
ることにより倍率等の変更を容易に行うこともできる。

例えば、Ω１．＝４ｍｍＳβ２＝１．３ｍｍのときは、
倍率は約０．３となり、又、ΩＩ＝１．５ｍｍ。

Ｊ７２＝１３ｍｍとすると倍率は約１．１となり約３．
７倍にわたり倍率を変えることができる。このようにマ
イクロメータの先端部の移動量を所定の倍率で拡大縮小
して、Ｘステージ等を微動させることができる。

上記実施例では第１図及び第２図に示すように、Ｘステ
ージ３０上にＹ方向に微動可能なＸステージ４０が更に
設けられている。このＸステージ４０とＸステージ３０
との関係は、先に説明したＸステージ３０と粗動ステー
ジ２０との関係と同じである。すなわち、Ｘステージ３
０にはマイクロメータ３１か固定されており、このマイ
クロメータ３１の先端部３７ａはＸステージ４０に回転
中心を有する第２レバー３８の側面に当接している。そ
して、この第２レバー３８の中間部の所定の位置にはＸ
ステージ移動ピン３９ａが固定され、このＸステージ移
動ピン３９ａの側面はＸステージ４０上に固定されたブ
ロック４０ａに当接している。そして、Ｘステージ４０
とＸステージ３０との間にはクロスガイド３４が設けら
れ、相対的にスムーズに移動できるようになっている。

また、Ｘステージ４０とＸステージ３０とは、スプリン
グ３６を介して互いに接続され、Ｘステージ４０はＸス
テージ３０に対して、常にＹ方向に沿った方向に付勢さ
せられている。そのため、マイクロメータ３１の先端部
３７ａは第２レバー３８の側面に常に押し付けられた状
態になっている。

またＸステージ移動ピン３９ａの側面も常にＸステージ
４０の一部に押し付けられた状態に保たれている。この
ように構成することにより、マイクロメータ３１の先端
部３７ａの移動量に対応さ　５ ］　６ せてＸステージ４０を移動させることかできる。

ここで、マイクロメータ３１の先端部３７ａの移動量の
拡大・縮小については、先に説明したＸステージ３０の
場合と同様であるので詳細な説明は省略する。

更に上記Ｙステージ４０の上にＸステージ４０に対して
Ｚ方向に微動可能なＺステージ５０が設けられている。

このＺステージ５０は、Ｘステージ４０上に固定したマ
イクロメータ４１の先端部４７ａに当接し、この移動先
端部４７ａの移動に応じてＺ方向に移動する。そしてこ
のＺステージ５０は、スプリング５６を介して、Ｘステ
ージ４０と係合しており、このスプリング５６の作用に
よりＺステージ５０の側面５０ａをマイクロメータ４１
の先端部４７ａに押し付けるようにしている。このよう
に構成しておくことにより、マイクロメータ４１の先端
部４７ａの移動量と同じ量だけＺステージ５０がＺ方向
に移動する。

本発明は上記実施例に限定されるものでなく、種々の変
形例が考えられ得る。

具体的には、上記実施例では、Ｘステージのみを粗動及
び微動可能に構成しているが、Ｙステージ及びＺステー
ジも粗動及び微動可能な様に、それぞれに粗動ステージ
を設けるようにしてもよい。

又、上記実施例では、Ｘステージ及びＹステージの微動
調整にそれぞれレバーによる移動量縮小・拡大機構を設
けているが、Ｚステージにも同様な移動量縮小機構を設
けてもよい。また、上記実施例ではＸステージ及びＹス
テージの両方に移動量縮小・拡大機構を設けているが、
いずれか一方にのみ移動量縮小機構を設けるようにして
もよいし、またＺステージのように移動量縮小・拡大機
構を設けなくてもよい。

〔発明の効果〕

本発明の微動装置では、先に説明したように、粗動機構
と微動機構を組み合わせたことにより、広い範囲にわた
って、微動調整が可能になる。その結果、この様な微動
装置を測定装置、例えば半導体装置の検査用プローバの
装置本体に適用することにより、その測定範囲が拡大さ
れる。又、このような微動装置を使用することにより、
集積度が高くかつチップサイズの大きい、例えば、ＩＭ
。

４Ｍ、１６Ｍ等の半導体メモリー等の測定の作業性が著
しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う微動装置の一実施例の外観斜視図
、第２図は第１図に示す微動装置を後面、側面及び上面
を示す図、第３図は第１図に示す微動装置の粗動ステー
ジの動きを説明する図、第４図は第１図に示す微動装置
の粗動ステージの固定機構を説明する図及び第５図は第
１図に示す微動装置のＸステージを微動させる微動機構
を説明する図である。 １・・・微動装置、２・・・装置本体（プローバ）、１
０・・・固定台、２０・・・粗動ステージ、３０・・・
Ｘステージ、４０・・・Ｙステージ、５０・・・２ステ
ージ、２１．３１．４１・・・マイクロメータ。 １　つ 固定機構 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定台と 前記固定台に対して、固定可能でかつ回転方向及び所定
   の方向に粗動可能な第１テーブルと、前記第１テーブル
   上に搭載・固定されたマイクロメータの移動先端部の移
   動に応じて、前記第１テーブルに対して前記所定の方向
   に微動可能な第２テーブルとを備えた微動装置。 ２、前記第１テーブルが直線上の溝を有し、前記固定台
   が、この溝の縦断面形状にその外径がほぼ一致する回転
   体形状を有する突起を有し、前記固定台と前記第１テー
   ブルとが前記溝と前記突起とを介して移動回転可能に係
   合している請求項１記載の微動装置。 ３、前記第１テーブルに対して、マイクロメータにより
   前記所定の方向に直交する方向に微動可能な第２ステー
   ジを更に備えている請求項１又は２記載の微動装置。