JPH036489A - 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
を行うことのできる微動装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体ウェーハ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とき、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プローブを当接している。

そして、このプローブを正確に微少移動させるために、
マイクロメータを利用した微動装置を装置本体（プロー
ブ等）に搭載し、この微動装置にプローブを固定して、
プローブの微動を行っている。

従来使用している微動装置では、一般にクロスガイドを
使用し、マイクロメータの移動先端部を移動テーブルに
直接当接させ１：１の動作比で微動テーブルを動かして
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、広い範囲にわたって、マニピュレータのプロ
ーブを移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でしか移動テーブルを動かすことができな
いため、その移動テーブルに固定したプローブの移動範
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の大きさが大きくなり過ぎ
てしまう。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
って移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〕

本発明の微動装置は、マイクロメータが固定される第１
ステージと、第１ステージに対して前記マイクロメータ
の移動先端部の移動方向に移動可能な第２ステージと、
第１ステージに回転支点を有し、マイクロメータの移動
先端部がその一部に当接し、他の一部か前記第２ステー
ジに当接しているレバー機構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、上記のように構成しており、第
１ステージに固定されたマイクロメータの移動先端部が
マイクロメータの作動にしたがって、レバー機構のある
一部分を押す。そしてこの一部分の移動に伴い、レバー
機構は回転支点を中心にして回転する。そして、この回
転によりこのレバー機構の別の一部分に当接された第２
のステージは、回転支点からのレバー機構の一部分及び
他の一部分間での距離の比率に対応した量だけ移動する
。

〔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Ｙ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Ｘステージ５０
とを備えている。そして２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、Ｘ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１０の上には粗動ステージ２０が搭
載され、この粗動ステージ２０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、溝の内側が広くなっている。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２０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１０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１．２　ａ
が挿入されている。そして摺動部祠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１２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２
２ａ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１．２ｄ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が形成され、この捩子穴１２ｆにボルト１２
ｅが螺合し、このボルト１２ｅによりカム］４、ウェー
ブワッシャ１４ｅ１座金１４ａ１皿バネ１．４　ｂが貫
通部分１２ｄ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
、４　ａ及びウェーブワッシャ］、　４　ｅ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１２
ｂ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２０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　０ 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］、　２　ｂの
下面１２ｃが粗動ステージ２ｏ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２
４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を動かすことにより、Ｘステ
ージ３０を粗動ステージ２０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２０の側面には
、第ルバー２８が輔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２８ａ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３０は、スプリングバネ２６を介し
て粗動ステージ２０に係合され、このスプリング２６の
一端は粗動ステージ２０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１ 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２０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２１の先端部２７ａは第
ルバー２８の側面ニ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２９ａ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。

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２９ｂ　２ 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ｐ
ＸΩ２／Ωｌたけ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
固定されたプロ・ツクの側面３０ａ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３
０をＸ方向に約ｐＸρ２／Ωｌ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２７ａの移動量を所定の比
率（約β２／β１）で縮小した量だけ、Ｘステージ３０
を粗動ステージ２０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２１の先端部２７Ｈ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２
９ａ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３０を動かすこともできる。また、
Ｘステージ移動ピン３９ａの第ルバ　３ ４ −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　＝４ｍｍＳＲ２＝１．３ｍｍのときは、
倍率は約０．３となり、又、ρＩ＝１５ｍｍｇ２＝１３
ｍｍ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Ｙステージ４０が更に
設けられている。このＹ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が固定されており、このマイ
クロメータ３１の先端部３７ａはＹ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Ｙ
ステージ移動ピン３９ａが固定され、このＹステージ移
動ピン３９ａの側面はＹ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、Ｙ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、Ｙ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、Ｙ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Ｙステージ移動ピン３９ａの側面も常にＹ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の移動量に対応させてＹステージ４０を移動さ
せることができる。

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。

５ ６ 更に上記Ｙステージ４０の上にＹ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、Ｙ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、Ｙ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、２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、マイクロ
メータの移動量を縮小または拡大して移動ステージに伝
達しているので、正確なまたは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マイクロ
マニピュレータに適用することにより、正確な位置決め
または測定範囲の拡大が可能になる。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等の伴導体メモリー等の測定の作業性が著　７ ８ 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・・マイクロマニピュレータ、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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マイクロメータが固定される第１ステージと、 前記第１ステージに対して前記マイクロメータの移動先
   端部の移動方向に移動可能な第２ステージと 前記第１ステージに回転支点を有し、差動マイクロメー
   タの移動先端部がその一部に当接し、別の一部が前記第
   ２ステージに当接しているレバー機構とを備えた微動装
   置。 ２、前記レバー機構の一部及び前記回転支点間の距離と
   前記レバー機構の他の一部及び前記回転支点間の距離と
   の比率を変えることができる比率可変機構が設けられて
   いる請求項１記載の微動装置。