被検査体のテスト装置
【目的】 テストヘッド部が６軸に渡って位置調整可能なテスト装置を提供する。
【構成】 表面にチップが形成された半導体ウエハのような被検査体Ｗのテストを行うために、テスト装置本体２と、テストヘッド部１２を有するテスト装置において、このテストヘッド部を、Ｘ軸位置調整機構３６、Ｙ軸位置調整機構４４、Ｚ軸位置調整機構２６、θＸ軸位置調整機構４６、θＹ軸位置調整機構４０及びθＺ軸位置調整機構３２に連結する。そして、上記各位置調整機構の一部或いは全部を可動にする。これにより複数の軸方向における位置調整を自動的に行う。
【構成】 表面にチップが形成された半導体ウエハのような被検査体Ｗのテストを行うために、テスト装置本体２と、テストヘッド部１２を有するテスト装置において、このテストヘッド部を、Ｘ軸位置調整機構３６、Ｙ軸位置調整機構４４、Ｚ軸位置調整機構２６、θＸ軸位置調整機構４６、θＹ軸位置調整機構４０及びθＺ軸位置調整機構３２に連結する。そして、上記各位置調整機構の一部或いは全部を可動にする。これにより複数の軸方向における位置調整を自動的に行う。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ上に多数形成された集積回路の検査を行う被検査体のテスト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程にあっては、半導体ウエハ上に形成されたＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路（チップ）等の電気的特性を試験するために、各チップの電極パッドに接触子であるプローブ針を自動的に接触させて、外部のテスタより電気信号を入力して製品の良否を判断するようになっている。この検査を行う従来のテスト装置の一例は、図１７及び図１８に示されており、テスト装置本体２側には、水平面内のＸＹ方向及び垂直方向であるＺ方向へ移動可能になされた載置台４が設けられ、この上面に被検査体として半導体ウエハＷが載置される。このテスト装置本体２の上面には、プローブ針６が多数植設されたリング状のプローブカード８と、この上面に接触させて設けたプローブカードインタフェース部１０とが着脱可能に固定されている。
【０００３】一方、テストヘッド部１２はテスト装置本体２の側部にて回動自在に支持されてテスト装置本体２の上面に起倒可能になされている。このテストヘッド部１２の下面には、上記プローブカードインタフェース部１０に設けた多数のポゴピンと電気的接触を図るための接触リング１４が設けられている。そして、テストヘッド部１２から引き出された多数の配線よりなる配線束１６はテスタ１８に接続されており、ここでチップの電気的特性の検査を行うようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、被検査体であるウエハ上のパッド位置が変わるとそれに対応させてプローブカード８や接触リング１４等も交換する必要が生じるが、この時、最大３００ｋｇ程度の重量物であるテストヘッド部１２を手動で回動して起立させて交換作業を行う。また、接触リング１４やプローブカード８等のメンテナンス時にも同様にテストヘッド部１２を回動させて起立させなければならない。このような場合、上述のようにこのテストヘッド部１２の起倒はオペレータが手動で行うことから作業効率が余り良好ではないという問題点があった。そこで、バランサを使用した位置調整機構を用いてテストヘッド部の位置調整を行うことも考えられるが、この場合にはバランサを用いることから装置自体が過度に複雑化し、好ましくはない。また、位置合わせは、オペレータが手動で行うことから作業効率が良好でない。
【０００５】本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的はテストヘッド部が６軸に渡って位置調整可能な被検査体のテスト装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に規定する第１の発明は、被検査体との間で電気信号の送出を行うプローブカードインタフェースを上面に設けたテスト装置本体と、前記プローブカードインタフェース部に接触離間可能に設けられたテストヘッド部とを有する被検査体のテスト装置において、前記テストヘッド部は、これを水平面内の１方向であるＸ方向へ位置調整させるＸ軸位置調整機構と、前記水平面内において前記Ｘ方向と直交するＹ方向へ位置調整させるＹ軸位置調整機構と、前記水平面に直交するＺ方向へ位置調整させるＺ軸位置調整機構と、前記Ｘ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＸ軸位置調整機構と、前記Ｙ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＹ軸位置調整機構と、前記Ｚ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＺ軸位置調整機構とに連結され、前記各軸位置調整機構の内、一部または全部の位置調整機構は可動になされるようにしたものである。
【０００７】請求項３に規定する第２の発明は、被検査体との間で電気信号の送出を行うプローブカードインタフェースを上面に設けたテスト装置本体と、前記プローブカードインタフェース部に接触離間可能に設けられたテストヘッド部とを有する被検査体のテスト装置において、前記テストヘッド部は、これを水平面内の１方向であるＸ方向へ位置調整させるＸ軸位置調整機構と、前記水平面内において前記Ｘ方向と直交するＹ方向へ位置調整させるＹ軸位置調整機構と、前記水平面に直交するＺ方向へ位置調整させるＺ軸位置調整機構と、前記Ｘ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＸ軸位置調整機構と、前記Ｙ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＹ軸位置調整機構と、前記Ｚ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＺ軸位置調整機構とに連結され、前記各軸位置調整機構の内、一部または全部の位置調整機構は可動になされていると共に可動になされた前記各位置調整機構にはそれぞれの方向における移動が完了した時に停止位置を保持する停止位置ロック手段が設けられ、前記テスト装置本体の上面とこれに対応する前記テストヘッド部の下面には、嵌合することにより位置決めを行う位置決め手段が形成され、前記位置決め手段が嵌合する直前に前記各停止位置ロック手段の内、少なくとも１つを解除する直前ロック解除手段が設けられるようにしたものである。
【０００８】請求項４に規定する第３の発明は、被検査体との間で電気信号の送出を行うプローブカードインタフェースを上面に設けたテスト装置本体と、前記プローブカードインタフェース部に接触離間可能に設けられたテストヘッド部とを有する被検査体のテスト装置において、前記テストヘッド部は、これを水平面内の１方向であるＸ方向へ位置調整させるＸ軸位置調整機構と、前記水平面内において前記Ｘ方向と直交するＹ方向へ位置調整させるＹ軸位置調整機構と、前記水平面に直交するＺ方向へ位置調整させるＺ軸位置調整機構と、前記Ｘ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＸ軸位置調整機構と、前記Ｙ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＹ軸位置調整機構と、前記Ｚ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＺ軸位置調整機構とに連結され、前記Ｚ軸位置調整機構は、水平に支持されて昇降可能になされると共にθＺ軸の旋回中心がその途中に位置された水平アーム部を有し、前記テストヘッド部のメンテナンス時には前記テストヘッド部を前記水平アーム部の他端側に位置させて前記θＹ軸位置調整機構を駆動するように構成したものである。
【０００９】
【作用】第１の発明によれば、テストヘッド部は、Ｘ軸位置調整機構と、Ｙ軸位置調整機構と、Ｚ軸位置調整機構と、θＸ軸位置調整機構と、θＹ軸位置調整機構と、θＺ軸位置調整機構とに連結されて、これらの内の一部または全部の位置調整機構が可動になされているので、上記各位置調整機構を操作することによりテストヘッド部をテスト装置本体上に自動的に位置決めして設置することが可能となり、また、これをテスト装置本体上から離脱させてメンテナンス位置まで自動的に移動させることが可能となる。
【００１０】第２の発明によれば、第１の発明のように可動になされた各位置調整機構にはそれぞれ停止位置ロック手段が設けられており、各位置調整機構における移動が完了した時には、これを検知して停止位置ロック手段が駆動してその停止位置が保持される。そして、テストヘッド部が下降してこれとテスト装置本体に設けた位置決め手段が嵌合される直前には直前ロック解除手段が作動して一部或いは全部の停止位置ロック手段を解除することによりテストヘッド部をフローティング状態とする。これにより、位置決め手段によりテストヘッド部は精度良く位置決めされることになる。
【００１１】第３の発明によれば、第１の発明のように構成された各軸位置調整機構の内、Ｚ軸位置調整機構は水平に支持されて昇降可能になされた水平アーム部を有し、このθＺ軸の旋回中心は水平アーム部の長手方向の途中に設けられている。テストヘッド部のメンテナンス時には、これを水平アーム部の他端側に位置させてθＹ軸位置調整機構を駆動することによりこれを回転角で例えば１２０度程度反転させ、メンテナンス作業が行い易いようにその下面を斜め上方に向ける。この場合、テストヘッド部から引き出される配線束はヘッド部の回転により水平アーム部の端部の側方に位置し、これらの干渉を避けることが可能となる。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明に係る被検査体のテスト装置の一例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る被検査体のテスト装置を示す斜視図、図２は図１に示すテスト装置のマニュピレータ部を示す斜視図、図３は図２に示すマニュピレータ部を異なる角度から示す斜視図、図４はテストヘッド部とフレーム部との取り付け状態を示す分解斜視図、図５はテストヘッド部とフレーム部との取り付け状態を示す平面図、図６はテストヘッド部へのフレーム取り付け時のＹ軸及びθＸ軸の位置調整操作を説明するための説明図、図７はテスト装置本体を除いたテスト装置を示す側面図、図８はＺ軸降下停止部材の動作を示す動作説明図、図９はＺ軸降下停止部材のスリーブを示す底面図、図１０はＺ軸降下停止部材に設けたブレーキ手段を示す側面図、図１１はテストヘッド部とテスト装置本体に設けた位置決め手段を示す概略側面図、図１２は図１１に示す位置決め手段の動作を説明するための動作説明図、図１３はテスト装置本体に設けたテストヘッド部固定用のクランプ機構を示す側面図、図１４はＸ軸方向の位置決めのロックを行う停止位置ロック手段を示す図、図１５は図１４に示す停止位置ロック手段の動作を説明するための動作説明図、図１６はメンテナンス時のテストヘッド部の動きを説明するための説明図である。
【００１３】図示するようにこの被検査体のテスト装置は、略方形状になされたテスト装置本体２と、この上面に接触離間可能に設けられるテストヘッド部１２と、このテストヘッド部１２の移動及び位置決めを行うマニュピレータ部２０とにより主に構成されている。図５においてはテストヘッド部１２は実線で記載されているが図１R>１においてはマニュピレータ部２０の構造を示すために一点鎖線にて示されている。
【００１４】上記テスト装置本体２及びテストヘッド部１２は図１７及び図１８に示す従来装置と同様に構成されており、テスト装置本体２には、図示されないが被処理体である半導体ウエハを載置してＸ、Ｙ、Ｚ方向へ移動する載置台、プローブ針を有するプローブカード、プローブカードンイタフェース部１０がそれぞれ設けられており、このインタフェース部１０にテストヘッド部１２の下面に設けた接触リング１４が接触離間することになる（図１７及び図１８を参照）。
【００１５】このテストヘッド部１２内には、各種の検査用回路が密集して収容されていることから、重量が最大３００ｋｇ程度にもなり、この移動を制御するマニュピレータ部２０には高い剛性が要求されることになる。そして、このテストヘッド部１２の後方へはテスタ１８に接続された多数の配線よりなる配線束１６が延びている（図１６参照）。テストヘッド部１２の接触リング１４は、精度良く位置決めされてプローブカードインタフェース部１０に接触する必要があることからマニピュレータ部２０には各方向における位置調整機能が要求される。
【００１６】そこで、本実施例においてはこのマニピュレータ部２０により６軸方向への調整が可能となるように各種の位置調整機構が設けられている。この６軸は、水平面内に直交する２方向をＸ方向とＹ方向とし、この水平面に直交する垂直方向をＺ方向とし、更に上記各軸方向の回りを回転する方向、すなわち上記各軸方向と直交する面内を回転する方向をそれぞれθＸ方向、θＹ方向及びθＺ方向とする。
【００１７】まず、マニピュレータ部２０は、マニピュレータ基台２２上に起立させた固定支柱２４にＺ軸位置調整機構２６を介して水平支柱２８を昇降可能に設け、この水平支柱２８の先端にθＺ軸位置調整機構３２を介してＺ軸の回りであるθＺ軸方向へ回転可能に回転支柱３０を起立させて設け、この回転支柱３０の上端に水平アーム部３４を固設し、更にこの水平アーム３４にＸ軸位置調整機構３６を介してスライド可能にスライドブロック３８を設け、このスライドブロック３８にθＹ軸位置調整機構４０を介してフレーム部４２を取り付けて、全体が構成されている。そして、このフレーム部４２に、Ｙ軸位置調整機構４４及びθＸ軸位置調整機構４６を介して上記テストヘッド部１２が後述するように固定的に取り付けられる（図１及び図４参照）。
【００１８】本実施例においては、上述のようにＹ軸方向及びθＸ軸方向の位置調整はテストヘッド部１２の取り付け時に行われて取り付け後は固定状態となるが、他の４軸方向に対しては可動状態となって必要に応じてヘッド部１２の移動が行われることになる。尚、この点に関して設計により任意の軸方向を固定とし、任意の軸方向を可動状態とすることができ、上記したものに限定されるものではない。
【００１９】まず、Ｚ軸位置調整機構２６について説明すると、図３、図７及び図８乃至図９に示すように起立された固定支柱２４の側面には垂直方向に延びる一対のＺ軸ガイドレール４８を介してスライドフレーム５０がＺ軸にスライド可能に設けられ、このフレーム５０に上記水平支柱２８の基端部が固定される。このスライドフレーム５０の下方において、上記固定支柱２４とこれと対向する位置に設けた側板５２との間には水平基台５４が掛け渡されている。この水平基台５４と上記スライドフレーム５０の底板５０Ａとの間には、底板５０Ａを貫通してボールネジ５６が垂直方向に設けられると共にその下端部は水平基台５４にベアリング等を介して回転可能に支持され、上端部は回転可能に支持されたＬ字状アングル５８を介して固定支柱２４に保持されている。
【００２０】そして、ボールネジ５６の下端に設けたプーリ６０には、水平基台５４に設けたＺ軸の駆動源としてのＺ軸モータ６２のプーリ６４との間でベルト６６が掛け渡されており、このボールネジ５６を制御部６８からの指令により正逆回転し得るように構成されている。上記ボールネジ５６はこの回転に応じて上下動するスリーブ７０を介してスライドフレームの底板５０Ａと接触しており、このスリーブ７０の上下動に応じてスライドフレーム５０全体は上下方向に移動することになる。そして、このスリーブ７０は底板５０Ａのボールネジ孔に遊嵌状態で装着されており、図８（Ａ）に示すように上昇時にはスリーブ７０のフランジ７０Ａによりフレームの底板５０Ａの動きを規制するが、図８（Ｂ）に示すように下降時には途中までは底板５０Ａの動きを規制するが、それ以降はスリーブ７０のみが単独で移動し得るようになっている。
【００２１】そして、この底板５０Ａには、下方に向けて棒状のＺ軸降下停止部材７２が取り付け固定されると共にその下端には例えば合成ゴム等よりなるクッション部材７４が設けられており、それ以降のスライドフレーム５０、すなわちテストヘッド部１２の降下を停止してＺ軸方向の位置決めを行い得るように構成されている。すなわちＺ軸下方向の移動は、この停止部材７２によりメカニカル的に停止されることになる。この停止部材７２の長さは、テストヘッド部１２の下面がテスト装置本体２の上面に略接する時の位置を決定する長さに設定されており、スライドフレーム５０の降下が上記停止部材７２により停止された後に慣性によりＺ軸モータ６２が僅かに回転したとしても図８（Ｂ）に示すようにスリーブ７０のみが降下するようになっている。
【００２２】また、このスリーブ７０の側部には底板５０Ａから突出させたスリーブ回転止め７６が設けられており、この側面にスリーブの円形フランジ７０Ａの一部を直線状に切り欠いた切り欠き部７８を当接させることによりスリーブ７０の回転を規制しつつこの上下方向の移動を許容するようになっている。上記スリーブ回転止め７６の上下方向の途中にはスリーブ７０が降下した時にこれを検知する近接センサ８０が設けられており、このセンサ８０がスリーブ７０の降下を検知した時に制御部６８はＺ軸モータ６２の駆動を停止するようになっている。
【００２３】また、上記Ｚ軸モータ６２及びボールネジ５６には、このＺ軸モータ６２に供給する駆動エネルギが何らかの理由で停止された時にその時の停止位置を保持するためのブレーキ手段、例えば電磁力によって操作される電磁ブレーキ８２、８４が設けられており、重量物であるテストヘッド部１２が落下しないように安全設計が施されている。
【００２４】次に、θＺ軸位置調整機構３２について説明すると、図３にも示すように上下方向へ移動する水平支柱２８の先端部にはθＺベアリング８６を介して回転支柱３０がθＺ方向へ回転可能に支持されており、この回転支柱３０は水平支柱２８内に設けたθＺ軸エアシリンダ８８に例えば図示しないクランク機構を介して接続され、例えば９０度だけ回転可能になされている（図１６R>６参照）。
【００２５】また、上記水平支柱２８には、これと一体的に回転するθＺロックプレート９０が取り付けられると共にこのプレート９０の停止位置に対応する水平支柱２８側にはプレート９０と衝突してショックを吸収する弾発部材を有するθＺショックアブソーバ９２が設けられている。
【００２６】次に、Ｘ軸位置調整機構３６について説明する。上記回転支柱３０の上端に固定された水平アーム部３４は断面略矩形状に成形され、その一側面には一対のＸ軸ガイドレール９４が、反対側の面には１本のＸ軸ガイドレール９６が長さ方向に沿ってそれぞれ設けられている。この一対のＸ軸ガイドレール９４には、これらの間をを掛け渡すようにして第１のスライドブロック３８がスライド可能に設けられ、他方、１本のＸ軸ガイドレール９６にはこれに沿ってスライド可能になされた第２のスライドブロック１００が設けられており、これら２つのブロック３８、１００間にはこれらを連結するためのジョイントプレート１０２が掛け渡されている（図１R>１及び図２参照）。また、水平アーム部３４の旋回中心Ｏ１である回転支柱３０の取り付け位置は、水平アーム部３４の端部よりも少なくとも上記スライドブロック３８、１００の長さに相当する距離だけ離間させた位置に設定されており、後述するようにテストヘッド部１２のメンテナンス時にこれをθＹ軸方向へ例えば１２０度程度回転させても回転支柱３０と後述するブリッジプレート１０４とが干渉しないようになっている。また、水平アーム部３４の下面の一側には、その長手方向に沿ってラック１０６が形成されると共に第１のスライドブロック３８にはＸ軸駆動源としてのＸ軸モータ１０８が固定され、このモータ１０８の回転軸に取り付けたピニオンギア１１０を上記ラック１０６に歯合させることによりスライドブロック３８、１００をＸ軸方向へ移動するようになっている。
【００２７】上記水平アーム部３４及び第１のスライドブロック３８には、このＸ軸方向における位置決めを行うためのＸ軸停止位置ロック手段１１２が設けられる。具体的には、図２及び図１４乃至図１５にも示すようにこのＸ軸停止位置ロック手段１１２は、水平アーム部３４の側面の両端にそれぞれ設けられた一対のＸ軸ロックプレート１１４Ａ、１１４Ｂと第１のスライドブロック３８に設けたＸ軸ロックピン１１６とにより主に構成されている。各ロックプレート１１４Ａ、１１４Ｂは、Ｘ軸方向への移動が完了して位置決めすべき位置にそれぞれ取り付け固定され、各プレート１１４Ａ、１１４Ｂの位置決め穴１１８はテーパがつけられて円錐凹部状に形成されており、これに嵌合することになるロックピン１１６の先端は上記位置決め穴１１８のテーパ面と密接するように同様にテーパ状の円錐凸部状に成形されている。このＸ軸ロックピン１１６は、制御部６８により制御されるＸ軸エアシリンダ１２０に連結されて出没可能になされている。
【００２８】また、両Ｘ軸ロックプレート１１４Ａ、１１４Ｂには、第１のスライドブロック３８が所定の位置に到達したことを検知するための例えばＸ軸光センサ１２２Ａ、１２２Ｂがそれぞれ設けられており、上記Ｘ軸エアシリンダ１２０の両側に設けたシャッタ部材１２４Ａ、１２４Ｂがそれぞれの光センサ１２２Ａ、１２２Ｂ内に侵入して光路を遮断するとその遮断信号が上記制御部６８へ入力され、これを受けた制御部６８はＸ軸ロックピン１１６を出すようにＸ軸エアシリンダ１２０を駆動することになる。これによりスライドブロックのＸ軸方向の位置決めが行われつつこの停止位置を保持することが可能となる。上記Ｘ軸ロックプレートの内、ブロックの停止位置を変更させる必要のある側のプレート、例えばＸ軸ロックプレート１１４Ｂの取り付け部には図示されない長孔が設けられており、この取り付け位置をＸ軸方向に沿って長孔の長さの範囲内で調整し得るようになっている。
【００２９】また、上記制御部６８には、後述するようにテストヘッド部１２がテスト装置本体２の上面に接して位置決めされる直前に上記Ｘ軸位置決め手段１１２のロックを解除する直前ロック解除手段としてＺ軸近接センサ１２６が接続されており（図１２参照）、テストヘッド部１２の接近を検知した時にＸ軸ロックピン１１６のロックを外すようになっている。
【００３０】また、上記各Ｘ軸ロックプレート１１４Ａ、１１４Ｂには、スライドブロック３８、１００の停止時における衝撃を吸収するためのＸ軸ショックアブソーバ１２８設けられている（図３参照）。上述したような停止位置ロック手段１１２は、他の可動状態になされた位置調整機構、例えばθＺ軸位置調整機構３２のθＺ軸ロックプレート９０（図３参照）等や後述するθＹ軸位置調整機構４０にも同様に設けられ、各軸における移動が完了した時にその停止位置を保持するようになっている。
【００３１】次に、θＹ軸位置調整機構４０について説明する。上記第１のスライドブロック３８には、図１乃至図３に示すようにθＹ軸駆動源としてのθＹ軸モータ１３５が取り付けられており、このモータ１３５の回転軸はθＹ軸ベアリング１３６（図３参照）を介して、フレーム部４２のコ字状の外側フレーム１３８に多数のネジ１４０により固定されており、これをθＹ軸の回りに例えば１８０度旋回し得るようになっている。この外側フレーム１３８の外側面すなわち第１のスライドブロック３８に対向する面には、前述のようにθＹ軸停止位置ロック手段の一部を構成するθＹ軸ロックプレート（図示せず）が設けられると共にこれに対向させて第１のスライドブロック３８にはθＹ軸ロックピン１４２を有するθＹ軸エアシリンダ１４４が固設されている。
【００３２】また、この外側フレーム１３８の中央部には、ジョイントバー１４６を介して水平方向に延びるブリッジプレート１０４が固設されており、このプレート１０４は上記水平アーム部３４と干渉しないようにこれを跨いでこの上面に配線束１６を支持するようになっている。また、このブリッジプレート１０４には上記配線束１６を保持するための止め具１３４が設けられている。
【００３３】次に、Ｙ軸位置調整機構４４及びθＸ軸位置調整機構４６について説明する。上記フレーム部４２は、上述のようなコ字状の外側フレーム１３８と、この先端側に設けられる２枚の内側フレーム１３８とにより構成され、上記外側フレーム１３８の両先端にテストヘッド部１２の側面を固定する時にＹ軸及びθＸ軸方向の位置調整が行われることになる（図５参照）。図４に示すようにテストヘッド部１２の側面に、内側フレーム１４８、外側フレーム１３８及び正方形状のワッシャ１５０を順次積ねて位置調整しつつ最後に６個のネジ１５２によりこれらを固定するものである。
【００３４】まず、内側フレーム１４８には、Ｙ軸方向に延びる内側長孔１５４とこの周辺に配列された６個の内側ネジ孔１５６がそれぞれ形成されている。上記内側長孔１５４には、端部に円形フランジ１５８を設けた取り付けシャフト１６０がθＸ軸調整ベアリング１６２を介して挿通されている。この場合、シャフト１６０は十分に長く設定されてその先端には締付けナット１６３と螺合するようにネジ切りが形成されていると共に上記ベアリング１６２の厚みは内側フレーム１４８の厚みと等しいか或いはこれよりも小さく設定され、ベアリング１６２は内側長孔１５４内をＹ軸方向、すなわち水平方向へ移動し得るように構成されている。
【００３５】また、外側フレーム１３８には、上記内側長孔１５４に対応する部分においてシャフト挿通孔１６４が形成されると共に上記６つの内側ネジ孔１５６に対応する部分においてそれぞれＹ軸方向に延びる外側長孔１６８が形成されている。図６にも示すようにこれら外側長孔１６８の長さＬ１はＹ軸方向の位置調整ができるように十分な長さに設定されると共にその幅Ｌ２もこれに挿通されるネジ１５２の直径よりも数倍大きく設定されており、シャフト挿通孔１６４を中心として所定の角度α、例えば１０度の範囲内でθＸ方向へ回転し得るように構成されている。
【００３６】更に、ワッシャには、上記シャフト挿通孔１６４に対応する部分においてＹ軸方向に延びるワッシャ長孔１７０が形成されると共にその周辺部には、上記内側ネジ孔１５６に対応する部分において６個のワッシャネジ孔１７２が形成されている。上記ワッシャ長孔１７０の長さはＹ軸方向の調整が可能なように十分長く形成されているが、その幅は取り付けシャフト１６０の直径よりも僅かに大きくなされているだけであり、これを略内接状態で挿通するようになっている。
【００３７】従って、取り付けシャフト１６０にθＸ軸調整ベアリング１６２を嵌装した状態でテストヘッド部１２の側面とワッシャ１５０との間に内側フレーム１４８及び外側フレーム１３８を重ね合わせて６個のネジ１５２により仮止めし、この状態で外側フレーム１３８とテストヘッド部１２のＹ軸方向及びθＸ軸方向の相対位置を調整し、更にネジ１５２及び締付けナット１６３を締め付けることにより外側フレーム１３８とテストヘッド部１２を上記２軸の位置調整をした状態で固定することができる。
【００３８】ここでθＸ軸方向の微調整を行う場合には、テストヘッド部１２をθＸ方向に回転しなければならない場合も生ずるが、シャフト１６０にはベアリング１６２が介在されているので、これを容易に回転することができ、θＸ軸方向の微調整を容易に行うことができる。
【００３９】以上のようにしてテストヘッド部１２に対して６軸の位置調整を行うことが可能となる。上述した６軸の各位置決め乃至位置調整機構の精度は、実際にはある程度粗く、粗調整としての機能を有すが、最終的にテストヘッド部１２をテスト装置本体２上にセットする時には、微調整された位置決めを行わなければならない。
【００４０】そのために、図１１及び図１２にも示すようにテスト装置本体２の上面とこれに対応するフレーム部４２の下面には嵌合により位置決めを行う位置決め手段１７４が設けられる。具体的にはこの位置決め手段１７４は、同様に構成されたものが対向面に少なくとも２カ所設けられており、テスト装置本体２の上面に形成された棒状の嵌合凸部１７６と上記フレーム部４２の下面に設けられて上記嵌合凸部１７６と密接して嵌合する嵌合凹部１７８とにより構成されている。そして、上記嵌合凸部１７６は、ねじ切りされてこれに２つの高さ調整ナット１８０が螺合されており、この上面にて嵌合凹部１７８の下面を受けるようになっている。従って、この位置決め手段１７４によりテストヘッド部１２のＸ、Ｙ軸方向の位置調整のみならず、θＸ軸、θＹ軸方向の位置微調整も行うことが可能となる。
【００４１】また、上記嵌合凸部１７６の上端部は円錐状に成形されると共にこれを受け入れる嵌合凹部１７８の先端部も円錐状に拡開されており、これらが接触することによりテストヘッド部１２の接近時に位置補正も行い得るようになっている。このようなテストヘッド部１２の位置補正をする場合、各軸位置調整機構においてそれぞれの停止位置ロック手段が作動して停止位置がロックされていることから上記嵌合凸部１７６と嵌合凹部１７８が嵌合する直前に上記ロック状態を解除しなければならない。そのために、テスト装置本体２の上面には、テストヘッド部１２の接近を検知するために直前ロック解除手段として前述したようにＺ軸近接センサ１２６が設けられており、このセンサ１２６の検知信号は制御部６８へ送出されるようになっている。この検知信号を受けた制御部６８は、ロック解除信号を前記Ｘ軸、θＺ軸及びθＹ軸の各停止位置ロック手段の内、少なくとも１つのロック手段に向けて出力し、ロック状態を解除することによりテストヘッド部１２をフローティング状態にするようになっている。このＺ軸近接センサ１２６は、嵌合凸部１７６の先端が嵌合凹部１７８の先端に僅かに入った状態の時にテストヘッド部１２の接近を検知するように設定するのが良く、本実施例にあってはその距離Ｌ３は例えば２５ｍｍ程度に設定されている。尚、嵌合凸部１７６、嵌合凹部１７８及びＺ軸近接センサ１２６の取り付け位置は、それぞれ上下逆に設けてもよいのは勿論であり、また、Ｚ軸近接センサ１２６は、オペレータの接近による誤動作を防止するためにオペレータが通常操作時には近づくことのない場所に設けるのが好ましい。
【００４２】また、図１３に示すようにテスト装置本体２の上面側部であって嵌合凸部１７６の位置と反対側には、最終的に位置決めされたテストヘッド部１２の浮き上がりを防止するために、例えば起倒自在になされたクランプ機構１８２が設けられており、テストヘッド部１２の側部に設けたＬ字アングル１８４に手動または自動でこれを係合させ得るようになっている。このクランプ機構の取り付け台１８５はテストヘッド部１２の側部を保持するようになっている。
【００４３】また、図１に示すように上記フレーム部４２の２枚の内側フレーム１４８の先端間には、オペレータが把持するための操作取手１８６が掛け渡されており、この操作取手１８６には、前記停止位置ロック手段の内、一部または全部のロックを必要に応じて手動で解除するためにロック状態解除手段としてθＹ軸ロック解除ボタン１８８が設けられる。本実施例にあってはθＹ軸のロックのみを解除する場合について記したが、他の軸におけるロック状態も解除できるようにしてもよい。
【００４４】このボタン１８８を操作することにより、θＹ軸停止位置ロック手段のθＹ軸エアシリンダ１４４（図３参照）は、これに連結される図示しないエア圧力強弱２系統のエア源の内、エア圧力弱系統に切り換えられ、これによりロックピン１４２の付勢力が弱まって手動によりテストヘッド部１２をθＹ軸方向へ回転し得るようになる。尚、このロック解除ボタン１８８が作動し得るのは、図１６（Ｃ）に示すように水平アーム部３４が９０度完全に旋回してテスト装置本体の領域外に出ることを条件としており、これとテスト装置本体２との衝突を防止している。
【００４５】このように構成されたマニュピレータ部２０のＺ軸位置調整機構２６の部分は、図２及び図３に示すように側部がトップカバー１９０及びフロントカバー１９２により被われており、また、マニュピレータ基台２２から起立された側板５２には複数のボルト孔１９４（図３参照）が形成され、ボルトによりこの側板５２をテスト装置本体２へ締付け固定することにより、マニュピレータ部２０の転倒を防止している。尚、図中１９６は装置全体の動作状況等を表示するためのモニタである。
【００４６】次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。本実施例においては、前述のようにＹ軸及びθＸ軸方向におけるテストヘッド部１２の位置調整は、装置組み立て時に行われて固定され、他の４軸方向、すなわちＸ軸、Ｚ軸、θＹ軸及びθＺ軸方向は可動になされて、それぞれの軸位置調整機構により位置決めされることになる。
【００４７】まず、外側フレーム１３８と内側フレーム１４８よりなるフレーム部４２に重量物であるテストヘッド部１２を取り付け固定する場合について説明する。まず、図４にも示すようにテストヘッド部１２の側部に内側フレーム１４８と外側フレーム１３８とワッシャ１５０を配置し、θＸ軸調整ベアリング１６２を挿通させた取り付けシャフト１６０を、内側フレーム１４８の内側長孔１５４、外側フレーム１３８のシャフト挿通孔１６４及びワッシャ１５０のワッシャ長孔１７０に挿通させて締め付けナット１６３により緩く締め付けると共に６個のネジ１５２をワッシャネジ孔１７２、外側フレーム１３８の長孔１６８及び内側フレーム１４８のネジ孔１５６に挿通させ、それぞれをテストヘッド部側面に同様に緩く締め付け、仮止めする。このようにフレーム部４２を取り付けたならば、これを第１のスライドブロック３８に設けたθＹ軸位置調整機構４０にネジ１４０（図２参照）により取り付ける。
【００４８】次に、テストヘッド部１２をテスト装置本体２上に移動させる（図１５参照）。このような状態で、フレーム部４２に設けた、Ｙ軸位置調整機構４４、θＸ軸位置調整機構４６及びθＹ軸位置調整機構４０を用いて、Ｙ軸、θＸ軸及びθＹ軸方向の位置決めを行う。具体的には、取り付けシャフト１６０を中心として内側フレーム１４８及びワッシャ１５０はそれぞれの長孔１５４、１７０の長さ範囲内でＹ軸方向へ位置調整することができる。また外側フレーム１４０は、図６に示すようにシャフト１６０を中心としてθＸ軸方向へ角度α、例えば最大１０度の範囲内で位置調整することができる。またθＹ軸調整機構４０はθＹ軸ロックピン１４２を解除することにより、θＹ軸方向の位置調整ができる。従って、フレーム部４２の下面に設けられた位置決め手段１７４の嵌合凹部１７８とテスト装置本体２の上面に設けられた嵌合凸部１７６とを嵌合させるように、Ｙ軸位置を調整することにより、精度の高い位置決めができる。
【００４９】この時、テストヘッド部１２のθＸ軸方向及びθＹ軸方向の位置調整は、嵌合凸部１７６に螺合した高さ調整ナット１８０及びクランプ機構取付台１８５の高さを調整することにより行われる。このようにして上記３軸の位置調整を行ったならば、締付ナット１６３及び各ネジ１５２を強固に締め付けてフレーム部４２とテストヘッド部１２を固定する。
【００５０】次に、水平アーム部３４に沿って移動するＸ軸方向の位置調整について図１４及び図１５も参照して説明する。まず、Ｘ軸位置調整機構３６のＸ軸モータ１０８を駆動することにより、テストヘッド部１２を片持ち支持する第１及び第２のスライドブロック３８、１００は、Ｘ軸ガイドレール９４、９６に沿って水平アーム部３４上を走行移動することになる。
【００５１】ここで、第１のスライドブロック３８が水平アーム部３４の両端に設けたＸ軸停止位置ロック手段１１２の一方のＸ軸ロックプレート、例えばプレート１１４Ａに接近するとこれに設けたシャッタ部材１１４ＡがＸ軸光センサ１２２Ａに侵入してブロック３８の接近を検知する（図１５（Ａ））。すると、制御部６８はＸ軸エアシリンダ１２０を駆動することによりＸ軸ロックピン１１６を突出させてこれをＸ軸ロックプレート１１４Ａの位置決め穴１１８に嵌合させる（図１５（Ｂ））。
【００５２】これにより、第１のスライドブロック３８は水平レール部の所定の位置に固定されてロックされ、位置決めされることになる。この場合、Ｘ軸ロックピン１１６の先端は、円錐形状に成形されているので位置ズレが僅かに生じていてもその位置ズレが補正されてロックされることになる。このような動作は、他方のＸ軸ロックプレート１１４Ｂ側においても同様に行われ、第１及び第２のスライドブロック３８、１００は、水平アーム部３４の略両端において停止することになる。また、このＸ軸方向への移動の時には、テストヘッド部１２から延びる配線束１６は、ブリッジプレート１０４上にて止め具１３４により支持固定されているので水平アーム部３４と干渉することなく移動することになる。
【００５３】次に、固定支柱２４に沿って移動するＺ軸方向の位置調整について図７乃至図１０も参照して説明する。まず、Ｚ軸位置調整機構２６のＺ軸モータ６２を駆動することによりスライドフレーム５０を支持するボールネジ５６を回転させ、これによりスライドフレーム５０を昇降させる。例えば、降下時を例にとって説明すると、ボールネジ５６が回転するとこれに螺合されているスリーブ７０が降下するのでスライドフレーム５０もＺ軸ガイドレール４８に沿って降下する。そして、スライドフレームの底板５０Ａに設けたＺ軸降下停止部材７２の下端が図８（Ａ）に示すように水平基台５４に到達するとスライドフレーム５０の降下が停止されてテストヘッド部１２のＺ軸方向の下端の位置決めが行われる。フレーム５０の降下が停止してもＺ軸モータ６２は回転し続けるのでスライドフレームの底板５０Ａに遊嵌されているスリーブ７０のみが更に降下し、この降下はスリーブ回転止め７６に設けた近接センサ８０により検出される。すると制御部６８はＺ軸モータ６２に指令を出してこの回転を停止させることになる。上述のようにスリーブ７０はフレーム底板５０Ａに遊嵌されているのでスライドフレーム５０に荷重がかかることがない。
【００５４】また、Ｚ軸下降停止部材７２は、Ｚ軸方向に位置調整が可能であり、このＺ軸下降停止部材７２の位置調整を行うことにより、テストヘッドのＺ軸方向位置の調整が可能となる。また、テストヘッド部１２を上昇させるためには、上記した方向と反対方向にＺ軸モータ６２を回転することによりスライドフレーム５０を上昇させる。すなわち、Ｚ軸モータ６２を逆転させると図８R>８（Ｂ）においてスリーブ７０のみが上昇し、そして、このフランジ７０Ａがスライドフレームの底板５０Ａと当接すると（図８（Ａ））、スライドフレーム５０の上昇が開始され、所定の位置まで上昇されることになる。これによりＺ軸方向における位置決めが行われることになる。
【００５５】ところで、スライドフレーム５０に加わるテストヘッド部１２の荷重は最大３００ｋｇ程度にもなるために、フレーム昇降途中において何らかの理由でＺ軸モータ６２への給電が停止してしまった場合には、スライドフレーム５０がヘッド部１２の自重で一気に落下する危険性が生ずる。しかしながら、本実施例にあっては、Ｚ軸モータ６２及びボールネジ５６にブレーキ手段としてそれぞれ電磁ブレーキ８２、８４が設けられており、例えば停電時にはその位置でモータの回転軸やボールネジ５６の回転軸が保持されてしまい、スライドフレーム５０すなわちテストヘッド部１２の落下を防止することができる。
【００５６】次に、θＺ軸方向の位置調整機構について図１乃至図３を参照して説明する。この操作は、水平アーム部３４を回転支柱３０の旋回中心Ｏ１を中心として例えば９０度だけ旋回させるものであり、そのためには、θＺ軸位置調整機構３２のθＺ軸エアシリンダ８８を駆動することにより、図示しないクランク機構を介して回転支柱３０を回転させこれによりテストヘッド部１２を回転支柱３０の回りに９０度旋回させ（図１６参照）、θＺ方向の位置調整を行う。
【００５７】次に、θＹ軸方向の位置調整について説明する。まず、第１のスライドブロック３８に設けたθＹ軸位置調整機構４０のθＹ軸モータ１３５を駆動するとこの回転軸に連結されたフレーム部４２がθＹ方向に所定の角度、例えば１８０度旋回するので、これに固定されたテストヘッド部１２も一体的に旋回することになり、θＹ方向の位置決めが行われることになる。この時、θＹ軸ロックピン１４２の作用によりθＹ方向におけるテストヘッド部１２の停止位置がロックされることになる。
【００５８】以上のように６軸の位置調整機構により各軸方向の位置決めが行われることになる。尚、可動状態になされている位置調整機構は、誤動作防止のために同時に２以上の位置調整機構が動作しないようにプログラムされている。以上のような位置調整機構を組み合わせて動作させてテストヘッド部１２を移動させるのであるが、これをテスト装置本体２の上面に接触させる場合について図１１及び図１２も参照して説明すると、テスト装置本体２の上方に位置させたテストヘッド部１２を、Ｚ軸位置調整機構を駆動して次第に降下させる。この時点ではテストヘッド部１２のＸ軸、θＹ軸及びθＺ軸方向における位置調整はある程度、粗いものとなっている。
【００５９】更に、テストヘッド部１２が降下して、テスト装置本体２の上面に設けた位置決め手段１７４の嵌合凸部１７６の先端が、テストヘッド部１２の下面に設けた嵌合凹部１７８の先端開口部に入る程度まで両者が接近すると、Ｚ軸近接センサ１２６がテストヘッド部１２の接近を検知し、これにより制御部６８は、ロック解除信号を停止位置ロック手段が作動している箇所の全部または一部、例えば図１５（Ｃ）に示すようにＸ軸停止位置ロック手段１１２に送出し、ロック状態を解除してテストヘッド部１２をフローティング状態とする。この場合、ロック解除状態は、他のロック手段においても同様であるが、Ｘ軸ロックピン１１６を縮退させるのではなく、ロックピン１１６の突出させているＸ軸エアシリンダ１２０のエア圧力を弱いエア圧力に切り替えるようにするものであり図１５（Ｃ）に示すようにこれにより僅かな反発力でロックピン１１６が没するようにする。
【００６０】このようにテストヘッド部１２をフローティング状態にしたまま更にテストヘッド部１２を降下させると図１２（Ｂ）に示すように嵌合凸部１７６と嵌合凹部１７８は密接に嵌合される。この時、テストヘッド部１２のＸ、θＺ軸方向の位置ズレ誤差が補正されると同時に嵌合凸部１７６に設けた高さ調整ナット１８０の作用によりθＹ軸方向の位置も決定されることになり、テストヘッド部１２の接触リングとテスト装置本体２のプローブカードインタフェース部１０（図１７及び図１８R>８参照）が精度良く位置合わせされることになる。この時、テストヘッド部１２の浮き上がり等を防止するために図１３に示すように手動または自動によりクランプ機構１８２でヘッド部１２の端部を固定する。
【００６１】また、テストヘッド部１２やプローブカードのメンテナンスを行う場合には、図１６（Ａ）に示すようにテストヘッド部１２がテスト装置本体２の上方に位置している状態から図１６（Ｂ）に示すようにＸ軸位置調整機構を駆動してテストヘッド部１２を水平アーム部３４に沿って移動させ、これを旋回中心Ｏ１を越えて反対側の他端に位置させる。
【００６２】次に、図１６（Ｃ）に示すように旋回中心Ｏ１を中心として水平アーム部３４を９０度旋回させ、更に図１６（Ｄ）に示すようにθＹ軸位置調整機構を駆動することによりテストヘッド部１２を例えば１２０度程度反転させて接触リング１４を略上方に向けてメンテナンス操作を行い易いようにする。この場合、テストヘッド部１２からの配線束１６は、水平アーム部３４の端部よりも外側に位置するのでこれらが干渉することを防止できる。また、このようにテストヘッド部１２を旋回中心Ｏ１側に移動させて水平アーム部を９０度旋回するようにしたので、このテストヘッド部１２を旋回中心Ｏ１側に移動させないで水平アーム部を９０度旋回する場合と比較してテスタ１８までの配線束１６の長さを、例えば１．５ｍ程短くすることができ、その分、高周波の検査信号の遅延時間を短くすることができるので、更に周波数の高い検査信号を用いることができ、検査効率を向上させることができる。
【００６３】また更に、水平アーム部３４の旋回に伴って振られる配線束１６の振られ量も少なくなり、断線等の事故も減少させることができる。また、テストヘッド部１２を１２０度反転させる場合に、θＹ軸位置調整機構を駆動したが、これを用いずに操作取手１８６に設けたθＹ軸解除ボタン１８８をオペレータが操作することによりθＹ軸停止位置ロック手段を前述と同様に解除し、これを手動で１２０度回転するようにしてもよい。このように本実施例によれば構造を過度に複雑化させることなくテストヘッド部に対して６軸の位置調整を手動或いは自動で行うことができるので装置全体の操作性を大幅に向上させることができる。
【００６４】また、前述のように水平アーム部３４に水平に支持させたテストヘッド部１２をそのままの状態で昇降させてテスト装置本体に接近させるようにしたので、この上面にテストヘッド部１２を水平に維持した状態で接触させることができ、従って、図１７及び図１８に示す従来装置のようにテストヘッド部を起倒させる場合と比較して、接触リングの接圧を面内に渡って均一化させることができる。尚、上記実施例にあっては、被検査体として半導体ウエハを用いた場合について説明したが、これに限定されず、例えば液晶基板等の検査装置にも適用し得るのは勿論である。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の被検査体のテスト装置によれば次のように優れた作用効果を発揮することができる。第１の発明によれば、バランサを用いることなく６軸方向に位置調整可能な機構を設けるようにしたのでテストヘッド部の位置決めを自動で行うことができる。従って、装置全体の操作性を大幅に向上させることができる。第２の発明によれば、テスト装置本体とテストヘッド部の正確な位置決めを行う位置決め手段が嵌合する直前に、他の可動位置調整機構の停止位置ロック手段のロック状態を解除するようにしたのでテストヘッド部をフローティング状態にし、その後、位置決め手段を嵌合するようにしたので精度の良い位置決めを行うことができる。第３の発明によれば、水平アーム部の旋回中心をこの途中に位置させることにより、テストヘッド部のメンテナンス時には旋回中心を越えてテストヘッド部を水平アーム部の他端に位置させてこの状態でテストヘッド部を反転させてメンテナンスを行うことができる。従って、ヘッド部反転時にテストヘッド部からの配線束が水平アーム部の端部の外側に位置し、これが水平アーム部と干渉することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る被検査体のテスト装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示すテスト装置のマニュピレータ部を示す斜視図である。
【図３】図２に示すマニュピレータ部を異なる角度から示す斜視図である。
【図４】テストヘッド部とフレーム部との取り付け状態を示す分解斜視図である。
【図５】テストヘッド部とフレーム部との取り付け状態を示す平面図である。
【図６】テストヘッド部へのフレーム取り付け時のＹ軸及びθＸ軸の位置調整操作を説明するための説明図である。
【図７】テスト装置本体を除いたテスト装置を示す側面図である。
【図８】Ｚ軸降下停止部材の動作を示す動作説明図である。
【図９】Ｚ軸降下停止部材のスリーブを示す底面図である。
【図１０】Ｚ軸降下停止部材に設けたブレーキ手段を示す側面図である。
【図１１】テストヘッド部とテスト装置本体に設けた位置決め手段を示す概略側面図である。
【図１２】図１１に示す位置決め手段の動作を説明するための動作説明図である。
【図１３】テスト装置本体に設けたテストヘッド部固定用のクランプ機構を示す側面図である。
【図１４】Ｘ軸方向の位置決めのロックを行う停止位置ロック手段を示す図である。
【図１５】図１４に示す停止位置ロック手段の動作を説明するための動作説明図である。
【図１６】メンテナンス時のテストヘッド部の動きを説明するための説明図である。
【図１７】従来の被検査体のテスト装置を示す斜視図である。
【図１８】図１７に示すテスト装置の側面図である。
【符号の説明】
２ テスト装置本体
８ プローブカード
１０ プローブカードインタフェース部
１２ テストヘッド部
１４ 接触リング
１６ 配線束
１８ テスタ
２０ マニュピレータ部
２２ マニュピレータ基台
２４ 固定支柱
２６ Ｚ軸位置調整機構
２８ 水平支柱
３０ 回転支柱
３２ θＺ軸位置調整機構
３４ 水平アーム部
３６ Ｘ軸位置調整機構
３８ スライドブロック
４０ θＹ軸位置調整機構
４２ フレーム部
４４ Ｙ軸位置調整機構
４６ θＸ軸位置調整機構
４８ Ｚ軸ガイドレール
５０ スライドフレーム
５２ 側板
５４ 水平基台
５６ ボールネジ
５８ Ｌ字アングル
６０、６４ プーリ
６２ Ｚ軸モータ（Ｚ軸駆動源）
６６ ベルト
６８ 制御部
７０ スリーブ
７２ Ｚ軸降下停止部材
７６ スリーブ回転止め
７８ スリーブ切欠部
８０ 近接センサ
８２、８４ 電磁ブレーキ（ブレーキ手段）
８６ θＺベアリング
８８ θＺ軸エアシリンダ（θＺ軸駆動源）
９０ θＺロックプレート
９２ θＺショックアブソーバ
９４、９６ Ｘ軸ガイドレール
１００ スライドブロック
１０２ ジョイントプレート
１０４ ブリッジプレート
１０６ ラック
１０８ Ｘ軸モータ（Ｘ軸駆動源）
１１０ ピニオンギヤ
１１２ Ｘ軸停止位置ロック手段
１１４ Ｘ軸ロックプレート
１１６ Ｘ軸ロックピン
１１８ Ｘ軸位置決め穴
１２０ Ｘ軸エアシリンダ
１２２ Ｘ軸光センサ
１２４ Ｘ軸シャッタ
１２６ Ｚ軸近接センサ（直前ロック解除手段）
１２８ Ｘ軸ショックアブソーバ
１３４ 配線束止め具
１３５ θＹ軸モータ（θＹ軸駆動源）
１３６ θＹ軸ベアリング
１３８ 外側フレーム
１４０ 連結ネジ
１４２ θＹ軸ロックピン
１４４ θＹ軸エアシリンダ
１４６ ジョイントバー
１４８ 内側フレーム
１５０ ワッシャ
１５２ フレーム固定ネジ
１５４ Ｙ軸長穴
１５６ 内側ネジ孔
１５８ フランジ
１６０ シャフト
１６２ θＸ軸ベアリング
１６３ ナット
１６４ シャフト挿入孔
１６８ 外側ネジ孔
１７０ ワッシャ長穴
１７２ ワッシャネジ孔
１７４ 位置決め手段
１７６ 嵌合凸部
１７８ 嵌合凹部
１８２ クランプ機構
１８４ Ｌ字アングル
１８５ クランプ機構取付台
１８６ 操作取手
１８８ θＹ軸ロック解除ボタン（ロック状態解除手段）
１９０ トップカバー
１９２ フロントカバー
１９４ ボルト孔
１９６ シャッタ
Ｏ１ 旋回中心
Ｗ 半導体ウエハ（被検査体）
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ上に多数形成された集積回路の検査を行う被検査体のテスト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体デバイスの製造工程にあっては、半導体ウエハ上に形成されたＩＣ、ＬＳＩ等の電子回路（チップ）等の電気的特性を試験するために、各チップの電極パッドに接触子であるプローブ針を自動的に接触させて、外部のテスタより電気信号を入力して製品の良否を判断するようになっている。この検査を行う従来のテスト装置の一例は、図１７及び図１８に示されており、テスト装置本体２側には、水平面内のＸＹ方向及び垂直方向であるＺ方向へ移動可能になされた載置台４が設けられ、この上面に被検査体として半導体ウエハＷが載置される。このテスト装置本体２の上面には、プローブ針６が多数植設されたリング状のプローブカード８と、この上面に接触させて設けたプローブカードインタフェース部１０とが着脱可能に固定されている。
【０００３】一方、テストヘッド部１２はテスト装置本体２の側部にて回動自在に支持されてテスト装置本体２の上面に起倒可能になされている。このテストヘッド部１２の下面には、上記プローブカードインタフェース部１０に設けた多数のポゴピンと電気的接触を図るための接触リング１４が設けられている。そして、テストヘッド部１２から引き出された多数の配線よりなる配線束１６はテスタ１８に接続されており、ここでチップの電気的特性の検査を行うようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、被検査体であるウエハ上のパッド位置が変わるとそれに対応させてプローブカード８や接触リング１４等も交換する必要が生じるが、この時、最大３００ｋｇ程度の重量物であるテストヘッド部１２を手動で回動して起立させて交換作業を行う。また、接触リング１４やプローブカード８等のメンテナンス時にも同様にテストヘッド部１２を回動させて起立させなければならない。このような場合、上述のようにこのテストヘッド部１２の起倒はオペレータが手動で行うことから作業効率が余り良好ではないという問題点があった。そこで、バランサを使用した位置調整機構を用いてテストヘッド部の位置調整を行うことも考えられるが、この場合にはバランサを用いることから装置自体が過度に複雑化し、好ましくはない。また、位置合わせは、オペレータが手動で行うことから作業効率が良好でない。
【０００５】本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的はテストヘッド部が６軸に渡って位置調整可能な被検査体のテスト装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に規定する第１の発明は、被検査体との間で電気信号の送出を行うプローブカードインタフェースを上面に設けたテスト装置本体と、前記プローブカードインタフェース部に接触離間可能に設けられたテストヘッド部とを有する被検査体のテスト装置において、前記テストヘッド部は、これを水平面内の１方向であるＸ方向へ位置調整させるＸ軸位置調整機構と、前記水平面内において前記Ｘ方向と直交するＹ方向へ位置調整させるＹ軸位置調整機構と、前記水平面に直交するＺ方向へ位置調整させるＺ軸位置調整機構と、前記Ｘ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＸ軸位置調整機構と、前記Ｙ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＹ軸位置調整機構と、前記Ｚ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＺ軸位置調整機構とに連結され、前記各軸位置調整機構の内、一部または全部の位置調整機構は可動になされるようにしたものである。
【０００７】請求項３に規定する第２の発明は、被検査体との間で電気信号の送出を行うプローブカードインタフェースを上面に設けたテスト装置本体と、前記プローブカードインタフェース部に接触離間可能に設けられたテストヘッド部とを有する被検査体のテスト装置において、前記テストヘッド部は、これを水平面内の１方向であるＸ方向へ位置調整させるＸ軸位置調整機構と、前記水平面内において前記Ｘ方向と直交するＹ方向へ位置調整させるＹ軸位置調整機構と、前記水平面に直交するＺ方向へ位置調整させるＺ軸位置調整機構と、前記Ｘ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＸ軸位置調整機構と、前記Ｙ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＹ軸位置調整機構と、前記Ｚ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＺ軸位置調整機構とに連結され、前記各軸位置調整機構の内、一部または全部の位置調整機構は可動になされていると共に可動になされた前記各位置調整機構にはそれぞれの方向における移動が完了した時に停止位置を保持する停止位置ロック手段が設けられ、前記テスト装置本体の上面とこれに対応する前記テストヘッド部の下面には、嵌合することにより位置決めを行う位置決め手段が形成され、前記位置決め手段が嵌合する直前に前記各停止位置ロック手段の内、少なくとも１つを解除する直前ロック解除手段が設けられるようにしたものである。
【０００８】請求項４に規定する第３の発明は、被検査体との間で電気信号の送出を行うプローブカードインタフェースを上面に設けたテスト装置本体と、前記プローブカードインタフェース部に接触離間可能に設けられたテストヘッド部とを有する被検査体のテスト装置において、前記テストヘッド部は、これを水平面内の１方向であるＸ方向へ位置調整させるＸ軸位置調整機構と、前記水平面内において前記Ｘ方向と直交するＹ方向へ位置調整させるＹ軸位置調整機構と、前記水平面に直交するＺ方向へ位置調整させるＺ軸位置調整機構と、前記Ｘ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＸ軸位置調整機構と、前記Ｙ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＹ軸位置調整機構と、前記Ｚ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＺ軸位置調整機構とに連結され、前記Ｚ軸位置調整機構は、水平に支持されて昇降可能になされると共にθＺ軸の旋回中心がその途中に位置された水平アーム部を有し、前記テストヘッド部のメンテナンス時には前記テストヘッド部を前記水平アーム部の他端側に位置させて前記θＹ軸位置調整機構を駆動するように構成したものである。
【０００９】
【作用】第１の発明によれば、テストヘッド部は、Ｘ軸位置調整機構と、Ｙ軸位置調整機構と、Ｚ軸位置調整機構と、θＸ軸位置調整機構と、θＹ軸位置調整機構と、θＺ軸位置調整機構とに連結されて、これらの内の一部または全部の位置調整機構が可動になされているので、上記各位置調整機構を操作することによりテストヘッド部をテスト装置本体上に自動的に位置決めして設置することが可能となり、また、これをテスト装置本体上から離脱させてメンテナンス位置まで自動的に移動させることが可能となる。
【００１０】第２の発明によれば、第１の発明のように可動になされた各位置調整機構にはそれぞれ停止位置ロック手段が設けられており、各位置調整機構における移動が完了した時には、これを検知して停止位置ロック手段が駆動してその停止位置が保持される。そして、テストヘッド部が下降してこれとテスト装置本体に設けた位置決め手段が嵌合される直前には直前ロック解除手段が作動して一部或いは全部の停止位置ロック手段を解除することによりテストヘッド部をフローティング状態とする。これにより、位置決め手段によりテストヘッド部は精度良く位置決めされることになる。
【００１１】第３の発明によれば、第１の発明のように構成された各軸位置調整機構の内、Ｚ軸位置調整機構は水平に支持されて昇降可能になされた水平アーム部を有し、このθＺ軸の旋回中心は水平アーム部の長手方向の途中に設けられている。テストヘッド部のメンテナンス時には、これを水平アーム部の他端側に位置させてθＹ軸位置調整機構を駆動することによりこれを回転角で例えば１２０度程度反転させ、メンテナンス作業が行い易いようにその下面を斜め上方に向ける。この場合、テストヘッド部から引き出される配線束はヘッド部の回転により水平アーム部の端部の側方に位置し、これらの干渉を避けることが可能となる。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明に係る被検査体のテスト装置の一例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る被検査体のテスト装置を示す斜視図、図２は図１に示すテスト装置のマニュピレータ部を示す斜視図、図３は図２に示すマニュピレータ部を異なる角度から示す斜視図、図４はテストヘッド部とフレーム部との取り付け状態を示す分解斜視図、図５はテストヘッド部とフレーム部との取り付け状態を示す平面図、図６はテストヘッド部へのフレーム取り付け時のＹ軸及びθＸ軸の位置調整操作を説明するための説明図、図７はテスト装置本体を除いたテスト装置を示す側面図、図８はＺ軸降下停止部材の動作を示す動作説明図、図９はＺ軸降下停止部材のスリーブを示す底面図、図１０はＺ軸降下停止部材に設けたブレーキ手段を示す側面図、図１１はテストヘッド部とテスト装置本体に設けた位置決め手段を示す概略側面図、図１２は図１１に示す位置決め手段の動作を説明するための動作説明図、図１３はテスト装置本体に設けたテストヘッド部固定用のクランプ機構を示す側面図、図１４はＸ軸方向の位置決めのロックを行う停止位置ロック手段を示す図、図１５は図１４に示す停止位置ロック手段の動作を説明するための動作説明図、図１６はメンテナンス時のテストヘッド部の動きを説明するための説明図である。
【００１３】図示するようにこの被検査体のテスト装置は、略方形状になされたテスト装置本体２と、この上面に接触離間可能に設けられるテストヘッド部１２と、このテストヘッド部１２の移動及び位置決めを行うマニュピレータ部２０とにより主に構成されている。図５においてはテストヘッド部１２は実線で記載されているが図１R>１においてはマニュピレータ部２０の構造を示すために一点鎖線にて示されている。
【００１４】上記テスト装置本体２及びテストヘッド部１２は図１７及び図１８に示す従来装置と同様に構成されており、テスト装置本体２には、図示されないが被処理体である半導体ウエハを載置してＸ、Ｙ、Ｚ方向へ移動する載置台、プローブ針を有するプローブカード、プローブカードンイタフェース部１０がそれぞれ設けられており、このインタフェース部１０にテストヘッド部１２の下面に設けた接触リング１４が接触離間することになる（図１７及び図１８を参照）。
【００１５】このテストヘッド部１２内には、各種の検査用回路が密集して収容されていることから、重量が最大３００ｋｇ程度にもなり、この移動を制御するマニュピレータ部２０には高い剛性が要求されることになる。そして、このテストヘッド部１２の後方へはテスタ１８に接続された多数の配線よりなる配線束１６が延びている（図１６参照）。テストヘッド部１２の接触リング１４は、精度良く位置決めされてプローブカードインタフェース部１０に接触する必要があることからマニピュレータ部２０には各方向における位置調整機能が要求される。
【００１６】そこで、本実施例においてはこのマニピュレータ部２０により６軸方向への調整が可能となるように各種の位置調整機構が設けられている。この６軸は、水平面内に直交する２方向をＸ方向とＹ方向とし、この水平面に直交する垂直方向をＺ方向とし、更に上記各軸方向の回りを回転する方向、すなわち上記各軸方向と直交する面内を回転する方向をそれぞれθＸ方向、θＹ方向及びθＺ方向とする。
【００１７】まず、マニピュレータ部２０は、マニピュレータ基台２２上に起立させた固定支柱２４にＺ軸位置調整機構２６を介して水平支柱２８を昇降可能に設け、この水平支柱２８の先端にθＺ軸位置調整機構３２を介してＺ軸の回りであるθＺ軸方向へ回転可能に回転支柱３０を起立させて設け、この回転支柱３０の上端に水平アーム部３４を固設し、更にこの水平アーム３４にＸ軸位置調整機構３６を介してスライド可能にスライドブロック３８を設け、このスライドブロック３８にθＹ軸位置調整機構４０を介してフレーム部４２を取り付けて、全体が構成されている。そして、このフレーム部４２に、Ｙ軸位置調整機構４４及びθＸ軸位置調整機構４６を介して上記テストヘッド部１２が後述するように固定的に取り付けられる（図１及び図４参照）。
【００１８】本実施例においては、上述のようにＹ軸方向及びθＸ軸方向の位置調整はテストヘッド部１２の取り付け時に行われて取り付け後は固定状態となるが、他の４軸方向に対しては可動状態となって必要に応じてヘッド部１２の移動が行われることになる。尚、この点に関して設計により任意の軸方向を固定とし、任意の軸方向を可動状態とすることができ、上記したものに限定されるものではない。
【００１９】まず、Ｚ軸位置調整機構２６について説明すると、図３、図７及び図８乃至図９に示すように起立された固定支柱２４の側面には垂直方向に延びる一対のＺ軸ガイドレール４８を介してスライドフレーム５０がＺ軸にスライド可能に設けられ、このフレーム５０に上記水平支柱２８の基端部が固定される。このスライドフレーム５０の下方において、上記固定支柱２４とこれと対向する位置に設けた側板５２との間には水平基台５４が掛け渡されている。この水平基台５４と上記スライドフレーム５０の底板５０Ａとの間には、底板５０Ａを貫通してボールネジ５６が垂直方向に設けられると共にその下端部は水平基台５４にベアリング等を介して回転可能に支持され、上端部は回転可能に支持されたＬ字状アングル５８を介して固定支柱２４に保持されている。
【００２０】そして、ボールネジ５６の下端に設けたプーリ６０には、水平基台５４に設けたＺ軸の駆動源としてのＺ軸モータ６２のプーリ６４との間でベルト６６が掛け渡されており、このボールネジ５６を制御部６８からの指令により正逆回転し得るように構成されている。上記ボールネジ５６はこの回転に応じて上下動するスリーブ７０を介してスライドフレームの底板５０Ａと接触しており、このスリーブ７０の上下動に応じてスライドフレーム５０全体は上下方向に移動することになる。そして、このスリーブ７０は底板５０Ａのボールネジ孔に遊嵌状態で装着されており、図８（Ａ）に示すように上昇時にはスリーブ７０のフランジ７０Ａによりフレームの底板５０Ａの動きを規制するが、図８（Ｂ）に示すように下降時には途中までは底板５０Ａの動きを規制するが、それ以降はスリーブ７０のみが単独で移動し得るようになっている。
【００２１】そして、この底板５０Ａには、下方に向けて棒状のＺ軸降下停止部材７２が取り付け固定されると共にその下端には例えば合成ゴム等よりなるクッション部材７４が設けられており、それ以降のスライドフレーム５０、すなわちテストヘッド部１２の降下を停止してＺ軸方向の位置決めを行い得るように構成されている。すなわちＺ軸下方向の移動は、この停止部材７２によりメカニカル的に停止されることになる。この停止部材７２の長さは、テストヘッド部１２の下面がテスト装置本体２の上面に略接する時の位置を決定する長さに設定されており、スライドフレーム５０の降下が上記停止部材７２により停止された後に慣性によりＺ軸モータ６２が僅かに回転したとしても図８（Ｂ）に示すようにスリーブ７０のみが降下するようになっている。
【００２２】また、このスリーブ７０の側部には底板５０Ａから突出させたスリーブ回転止め７６が設けられており、この側面にスリーブの円形フランジ７０Ａの一部を直線状に切り欠いた切り欠き部７８を当接させることによりスリーブ７０の回転を規制しつつこの上下方向の移動を許容するようになっている。上記スリーブ回転止め７６の上下方向の途中にはスリーブ７０が降下した時にこれを検知する近接センサ８０が設けられており、このセンサ８０がスリーブ７０の降下を検知した時に制御部６８はＺ軸モータ６２の駆動を停止するようになっている。
【００２３】また、上記Ｚ軸モータ６２及びボールネジ５６には、このＺ軸モータ６２に供給する駆動エネルギが何らかの理由で停止された時にその時の停止位置を保持するためのブレーキ手段、例えば電磁力によって操作される電磁ブレーキ８２、８４が設けられており、重量物であるテストヘッド部１２が落下しないように安全設計が施されている。
【００２４】次に、θＺ軸位置調整機構３２について説明すると、図３にも示すように上下方向へ移動する水平支柱２８の先端部にはθＺベアリング８６を介して回転支柱３０がθＺ方向へ回転可能に支持されており、この回転支柱３０は水平支柱２８内に設けたθＺ軸エアシリンダ８８に例えば図示しないクランク機構を介して接続され、例えば９０度だけ回転可能になされている（図１６R>６参照）。
【００２５】また、上記水平支柱２８には、これと一体的に回転するθＺロックプレート９０が取り付けられると共にこのプレート９０の停止位置に対応する水平支柱２８側にはプレート９０と衝突してショックを吸収する弾発部材を有するθＺショックアブソーバ９２が設けられている。
【００２６】次に、Ｘ軸位置調整機構３６について説明する。上記回転支柱３０の上端に固定された水平アーム部３４は断面略矩形状に成形され、その一側面には一対のＸ軸ガイドレール９４が、反対側の面には１本のＸ軸ガイドレール９６が長さ方向に沿ってそれぞれ設けられている。この一対のＸ軸ガイドレール９４には、これらの間をを掛け渡すようにして第１のスライドブロック３８がスライド可能に設けられ、他方、１本のＸ軸ガイドレール９６にはこれに沿ってスライド可能になされた第２のスライドブロック１００が設けられており、これら２つのブロック３８、１００間にはこれらを連結するためのジョイントプレート１０２が掛け渡されている（図１R>１及び図２参照）。また、水平アーム部３４の旋回中心Ｏ１である回転支柱３０の取り付け位置は、水平アーム部３４の端部よりも少なくとも上記スライドブロック３８、１００の長さに相当する距離だけ離間させた位置に設定されており、後述するようにテストヘッド部１２のメンテナンス時にこれをθＹ軸方向へ例えば１２０度程度回転させても回転支柱３０と後述するブリッジプレート１０４とが干渉しないようになっている。また、水平アーム部３４の下面の一側には、その長手方向に沿ってラック１０６が形成されると共に第１のスライドブロック３８にはＸ軸駆動源としてのＸ軸モータ１０８が固定され、このモータ１０８の回転軸に取り付けたピニオンギア１１０を上記ラック１０６に歯合させることによりスライドブロック３８、１００をＸ軸方向へ移動するようになっている。
【００２７】上記水平アーム部３４及び第１のスライドブロック３８には、このＸ軸方向における位置決めを行うためのＸ軸停止位置ロック手段１１２が設けられる。具体的には、図２及び図１４乃至図１５にも示すようにこのＸ軸停止位置ロック手段１１２は、水平アーム部３４の側面の両端にそれぞれ設けられた一対のＸ軸ロックプレート１１４Ａ、１１４Ｂと第１のスライドブロック３８に設けたＸ軸ロックピン１１６とにより主に構成されている。各ロックプレート１１４Ａ、１１４Ｂは、Ｘ軸方向への移動が完了して位置決めすべき位置にそれぞれ取り付け固定され、各プレート１１４Ａ、１１４Ｂの位置決め穴１１８はテーパがつけられて円錐凹部状に形成されており、これに嵌合することになるロックピン１１６の先端は上記位置決め穴１１８のテーパ面と密接するように同様にテーパ状の円錐凸部状に成形されている。このＸ軸ロックピン１１６は、制御部６８により制御されるＸ軸エアシリンダ１２０に連結されて出没可能になされている。
【００２８】また、両Ｘ軸ロックプレート１１４Ａ、１１４Ｂには、第１のスライドブロック３８が所定の位置に到達したことを検知するための例えばＸ軸光センサ１２２Ａ、１２２Ｂがそれぞれ設けられており、上記Ｘ軸エアシリンダ１２０の両側に設けたシャッタ部材１２４Ａ、１２４Ｂがそれぞれの光センサ１２２Ａ、１２２Ｂ内に侵入して光路を遮断するとその遮断信号が上記制御部６８へ入力され、これを受けた制御部６８はＸ軸ロックピン１１６を出すようにＸ軸エアシリンダ１２０を駆動することになる。これによりスライドブロックのＸ軸方向の位置決めが行われつつこの停止位置を保持することが可能となる。上記Ｘ軸ロックプレートの内、ブロックの停止位置を変更させる必要のある側のプレート、例えばＸ軸ロックプレート１１４Ｂの取り付け部には図示されない長孔が設けられており、この取り付け位置をＸ軸方向に沿って長孔の長さの範囲内で調整し得るようになっている。
【００２９】また、上記制御部６８には、後述するようにテストヘッド部１２がテスト装置本体２の上面に接して位置決めされる直前に上記Ｘ軸位置決め手段１１２のロックを解除する直前ロック解除手段としてＺ軸近接センサ１２６が接続されており（図１２参照）、テストヘッド部１２の接近を検知した時にＸ軸ロックピン１１６のロックを外すようになっている。
【００３０】また、上記各Ｘ軸ロックプレート１１４Ａ、１１４Ｂには、スライドブロック３８、１００の停止時における衝撃を吸収するためのＸ軸ショックアブソーバ１２８設けられている（図３参照）。上述したような停止位置ロック手段１１２は、他の可動状態になされた位置調整機構、例えばθＺ軸位置調整機構３２のθＺ軸ロックプレート９０（図３参照）等や後述するθＹ軸位置調整機構４０にも同様に設けられ、各軸における移動が完了した時にその停止位置を保持するようになっている。
【００３１】次に、θＹ軸位置調整機構４０について説明する。上記第１のスライドブロック３８には、図１乃至図３に示すようにθＹ軸駆動源としてのθＹ軸モータ１３５が取り付けられており、このモータ１３５の回転軸はθＹ軸ベアリング１３６（図３参照）を介して、フレーム部４２のコ字状の外側フレーム１３８に多数のネジ１４０により固定されており、これをθＹ軸の回りに例えば１８０度旋回し得るようになっている。この外側フレーム１３８の外側面すなわち第１のスライドブロック３８に対向する面には、前述のようにθＹ軸停止位置ロック手段の一部を構成するθＹ軸ロックプレート（図示せず）が設けられると共にこれに対向させて第１のスライドブロック３８にはθＹ軸ロックピン１４２を有するθＹ軸エアシリンダ１４４が固設されている。
【００３２】また、この外側フレーム１３８の中央部には、ジョイントバー１４６を介して水平方向に延びるブリッジプレート１０４が固設されており、このプレート１０４は上記水平アーム部３４と干渉しないようにこれを跨いでこの上面に配線束１６を支持するようになっている。また、このブリッジプレート１０４には上記配線束１６を保持するための止め具１３４が設けられている。
【００３３】次に、Ｙ軸位置調整機構４４及びθＸ軸位置調整機構４６について説明する。上記フレーム部４２は、上述のようなコ字状の外側フレーム１３８と、この先端側に設けられる２枚の内側フレーム１３８とにより構成され、上記外側フレーム１３８の両先端にテストヘッド部１２の側面を固定する時にＹ軸及びθＸ軸方向の位置調整が行われることになる（図５参照）。図４に示すようにテストヘッド部１２の側面に、内側フレーム１４８、外側フレーム１３８及び正方形状のワッシャ１５０を順次積ねて位置調整しつつ最後に６個のネジ１５２によりこれらを固定するものである。
【００３４】まず、内側フレーム１４８には、Ｙ軸方向に延びる内側長孔１５４とこの周辺に配列された６個の内側ネジ孔１５６がそれぞれ形成されている。上記内側長孔１５４には、端部に円形フランジ１５８を設けた取り付けシャフト１６０がθＸ軸調整ベアリング１６２を介して挿通されている。この場合、シャフト１６０は十分に長く設定されてその先端には締付けナット１６３と螺合するようにネジ切りが形成されていると共に上記ベアリング１６２の厚みは内側フレーム１４８の厚みと等しいか或いはこれよりも小さく設定され、ベアリング１６２は内側長孔１５４内をＹ軸方向、すなわち水平方向へ移動し得るように構成されている。
【００３５】また、外側フレーム１３８には、上記内側長孔１５４に対応する部分においてシャフト挿通孔１６４が形成されると共に上記６つの内側ネジ孔１５６に対応する部分においてそれぞれＹ軸方向に延びる外側長孔１６８が形成されている。図６にも示すようにこれら外側長孔１６８の長さＬ１はＹ軸方向の位置調整ができるように十分な長さに設定されると共にその幅Ｌ２もこれに挿通されるネジ１５２の直径よりも数倍大きく設定されており、シャフト挿通孔１６４を中心として所定の角度α、例えば１０度の範囲内でθＸ方向へ回転し得るように構成されている。
【００３６】更に、ワッシャには、上記シャフト挿通孔１６４に対応する部分においてＹ軸方向に延びるワッシャ長孔１７０が形成されると共にその周辺部には、上記内側ネジ孔１５６に対応する部分において６個のワッシャネジ孔１７２が形成されている。上記ワッシャ長孔１７０の長さはＹ軸方向の調整が可能なように十分長く形成されているが、その幅は取り付けシャフト１６０の直径よりも僅かに大きくなされているだけであり、これを略内接状態で挿通するようになっている。
【００３７】従って、取り付けシャフト１６０にθＸ軸調整ベアリング１６２を嵌装した状態でテストヘッド部１２の側面とワッシャ１５０との間に内側フレーム１４８及び外側フレーム１３８を重ね合わせて６個のネジ１５２により仮止めし、この状態で外側フレーム１３８とテストヘッド部１２のＹ軸方向及びθＸ軸方向の相対位置を調整し、更にネジ１５２及び締付けナット１６３を締め付けることにより外側フレーム１３８とテストヘッド部１２を上記２軸の位置調整をした状態で固定することができる。
【００３８】ここでθＸ軸方向の微調整を行う場合には、テストヘッド部１２をθＸ方向に回転しなければならない場合も生ずるが、シャフト１６０にはベアリング１６２が介在されているので、これを容易に回転することができ、θＸ軸方向の微調整を容易に行うことができる。
【００３９】以上のようにしてテストヘッド部１２に対して６軸の位置調整を行うことが可能となる。上述した６軸の各位置決め乃至位置調整機構の精度は、実際にはある程度粗く、粗調整としての機能を有すが、最終的にテストヘッド部１２をテスト装置本体２上にセットする時には、微調整された位置決めを行わなければならない。
【００４０】そのために、図１１及び図１２にも示すようにテスト装置本体２の上面とこれに対応するフレーム部４２の下面には嵌合により位置決めを行う位置決め手段１７４が設けられる。具体的にはこの位置決め手段１７４は、同様に構成されたものが対向面に少なくとも２カ所設けられており、テスト装置本体２の上面に形成された棒状の嵌合凸部１７６と上記フレーム部４２の下面に設けられて上記嵌合凸部１７６と密接して嵌合する嵌合凹部１７８とにより構成されている。そして、上記嵌合凸部１７６は、ねじ切りされてこれに２つの高さ調整ナット１８０が螺合されており、この上面にて嵌合凹部１７８の下面を受けるようになっている。従って、この位置決め手段１７４によりテストヘッド部１２のＸ、Ｙ軸方向の位置調整のみならず、θＸ軸、θＹ軸方向の位置微調整も行うことが可能となる。
【００４１】また、上記嵌合凸部１７６の上端部は円錐状に成形されると共にこれを受け入れる嵌合凹部１７８の先端部も円錐状に拡開されており、これらが接触することによりテストヘッド部１２の接近時に位置補正も行い得るようになっている。このようなテストヘッド部１２の位置補正をする場合、各軸位置調整機構においてそれぞれの停止位置ロック手段が作動して停止位置がロックされていることから上記嵌合凸部１７６と嵌合凹部１７８が嵌合する直前に上記ロック状態を解除しなければならない。そのために、テスト装置本体２の上面には、テストヘッド部１２の接近を検知するために直前ロック解除手段として前述したようにＺ軸近接センサ１２６が設けられており、このセンサ１２６の検知信号は制御部６８へ送出されるようになっている。この検知信号を受けた制御部６８は、ロック解除信号を前記Ｘ軸、θＺ軸及びθＹ軸の各停止位置ロック手段の内、少なくとも１つのロック手段に向けて出力し、ロック状態を解除することによりテストヘッド部１２をフローティング状態にするようになっている。このＺ軸近接センサ１２６は、嵌合凸部１７６の先端が嵌合凹部１７８の先端に僅かに入った状態の時にテストヘッド部１２の接近を検知するように設定するのが良く、本実施例にあってはその距離Ｌ３は例えば２５ｍｍ程度に設定されている。尚、嵌合凸部１７６、嵌合凹部１７８及びＺ軸近接センサ１２６の取り付け位置は、それぞれ上下逆に設けてもよいのは勿論であり、また、Ｚ軸近接センサ１２６は、オペレータの接近による誤動作を防止するためにオペレータが通常操作時には近づくことのない場所に設けるのが好ましい。
【００４２】また、図１３に示すようにテスト装置本体２の上面側部であって嵌合凸部１７６の位置と反対側には、最終的に位置決めされたテストヘッド部１２の浮き上がりを防止するために、例えば起倒自在になされたクランプ機構１８２が設けられており、テストヘッド部１２の側部に設けたＬ字アングル１８４に手動または自動でこれを係合させ得るようになっている。このクランプ機構の取り付け台１８５はテストヘッド部１２の側部を保持するようになっている。
【００４３】また、図１に示すように上記フレーム部４２の２枚の内側フレーム１４８の先端間には、オペレータが把持するための操作取手１８６が掛け渡されており、この操作取手１８６には、前記停止位置ロック手段の内、一部または全部のロックを必要に応じて手動で解除するためにロック状態解除手段としてθＹ軸ロック解除ボタン１８８が設けられる。本実施例にあってはθＹ軸のロックのみを解除する場合について記したが、他の軸におけるロック状態も解除できるようにしてもよい。
【００４４】このボタン１８８を操作することにより、θＹ軸停止位置ロック手段のθＹ軸エアシリンダ１４４（図３参照）は、これに連結される図示しないエア圧力強弱２系統のエア源の内、エア圧力弱系統に切り換えられ、これによりロックピン１４２の付勢力が弱まって手動によりテストヘッド部１２をθＹ軸方向へ回転し得るようになる。尚、このロック解除ボタン１８８が作動し得るのは、図１６（Ｃ）に示すように水平アーム部３４が９０度完全に旋回してテスト装置本体の領域外に出ることを条件としており、これとテスト装置本体２との衝突を防止している。
【００４５】このように構成されたマニュピレータ部２０のＺ軸位置調整機構２６の部分は、図２及び図３に示すように側部がトップカバー１９０及びフロントカバー１９２により被われており、また、マニュピレータ基台２２から起立された側板５２には複数のボルト孔１９４（図３参照）が形成され、ボルトによりこの側板５２をテスト装置本体２へ締付け固定することにより、マニュピレータ部２０の転倒を防止している。尚、図中１９６は装置全体の動作状況等を表示するためのモニタである。
【００４６】次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。本実施例においては、前述のようにＹ軸及びθＸ軸方向におけるテストヘッド部１２の位置調整は、装置組み立て時に行われて固定され、他の４軸方向、すなわちＸ軸、Ｚ軸、θＹ軸及びθＺ軸方向は可動になされて、それぞれの軸位置調整機構により位置決めされることになる。
【００４７】まず、外側フレーム１３８と内側フレーム１４８よりなるフレーム部４２に重量物であるテストヘッド部１２を取り付け固定する場合について説明する。まず、図４にも示すようにテストヘッド部１２の側部に内側フレーム１４８と外側フレーム１３８とワッシャ１５０を配置し、θＸ軸調整ベアリング１６２を挿通させた取り付けシャフト１６０を、内側フレーム１４８の内側長孔１５４、外側フレーム１３８のシャフト挿通孔１６４及びワッシャ１５０のワッシャ長孔１７０に挿通させて締め付けナット１６３により緩く締め付けると共に６個のネジ１５２をワッシャネジ孔１７２、外側フレーム１３８の長孔１６８及び内側フレーム１４８のネジ孔１５６に挿通させ、それぞれをテストヘッド部側面に同様に緩く締め付け、仮止めする。このようにフレーム部４２を取り付けたならば、これを第１のスライドブロック３８に設けたθＹ軸位置調整機構４０にネジ１４０（図２参照）により取り付ける。
【００４８】次に、テストヘッド部１２をテスト装置本体２上に移動させる（図１５参照）。このような状態で、フレーム部４２に設けた、Ｙ軸位置調整機構４４、θＸ軸位置調整機構４６及びθＹ軸位置調整機構４０を用いて、Ｙ軸、θＸ軸及びθＹ軸方向の位置決めを行う。具体的には、取り付けシャフト１６０を中心として内側フレーム１４８及びワッシャ１５０はそれぞれの長孔１５４、１７０の長さ範囲内でＹ軸方向へ位置調整することができる。また外側フレーム１４０は、図６に示すようにシャフト１６０を中心としてθＸ軸方向へ角度α、例えば最大１０度の範囲内で位置調整することができる。またθＹ軸調整機構４０はθＹ軸ロックピン１４２を解除することにより、θＹ軸方向の位置調整ができる。従って、フレーム部４２の下面に設けられた位置決め手段１７４の嵌合凹部１７８とテスト装置本体２の上面に設けられた嵌合凸部１７６とを嵌合させるように、Ｙ軸位置を調整することにより、精度の高い位置決めができる。
【００４９】この時、テストヘッド部１２のθＸ軸方向及びθＹ軸方向の位置調整は、嵌合凸部１７６に螺合した高さ調整ナット１８０及びクランプ機構取付台１８５の高さを調整することにより行われる。このようにして上記３軸の位置調整を行ったならば、締付ナット１６３及び各ネジ１５２を強固に締め付けてフレーム部４２とテストヘッド部１２を固定する。
【００５０】次に、水平アーム部３４に沿って移動するＸ軸方向の位置調整について図１４及び図１５も参照して説明する。まず、Ｘ軸位置調整機構３６のＸ軸モータ１０８を駆動することにより、テストヘッド部１２を片持ち支持する第１及び第２のスライドブロック３８、１００は、Ｘ軸ガイドレール９４、９６に沿って水平アーム部３４上を走行移動することになる。
【００５１】ここで、第１のスライドブロック３８が水平アーム部３４の両端に設けたＸ軸停止位置ロック手段１１２の一方のＸ軸ロックプレート、例えばプレート１１４Ａに接近するとこれに設けたシャッタ部材１１４ＡがＸ軸光センサ１２２Ａに侵入してブロック３８の接近を検知する（図１５（Ａ））。すると、制御部６８はＸ軸エアシリンダ１２０を駆動することによりＸ軸ロックピン１１６を突出させてこれをＸ軸ロックプレート１１４Ａの位置決め穴１１８に嵌合させる（図１５（Ｂ））。
【００５２】これにより、第１のスライドブロック３８は水平レール部の所定の位置に固定されてロックされ、位置決めされることになる。この場合、Ｘ軸ロックピン１１６の先端は、円錐形状に成形されているので位置ズレが僅かに生じていてもその位置ズレが補正されてロックされることになる。このような動作は、他方のＸ軸ロックプレート１１４Ｂ側においても同様に行われ、第１及び第２のスライドブロック３８、１００は、水平アーム部３４の略両端において停止することになる。また、このＸ軸方向への移動の時には、テストヘッド部１２から延びる配線束１６は、ブリッジプレート１０４上にて止め具１３４により支持固定されているので水平アーム部３４と干渉することなく移動することになる。
【００５３】次に、固定支柱２４に沿って移動するＺ軸方向の位置調整について図７乃至図１０も参照して説明する。まず、Ｚ軸位置調整機構２６のＺ軸モータ６２を駆動することによりスライドフレーム５０を支持するボールネジ５６を回転させ、これによりスライドフレーム５０を昇降させる。例えば、降下時を例にとって説明すると、ボールネジ５６が回転するとこれに螺合されているスリーブ７０が降下するのでスライドフレーム５０もＺ軸ガイドレール４８に沿って降下する。そして、スライドフレームの底板５０Ａに設けたＺ軸降下停止部材７２の下端が図８（Ａ）に示すように水平基台５４に到達するとスライドフレーム５０の降下が停止されてテストヘッド部１２のＺ軸方向の下端の位置決めが行われる。フレーム５０の降下が停止してもＺ軸モータ６２は回転し続けるのでスライドフレームの底板５０Ａに遊嵌されているスリーブ７０のみが更に降下し、この降下はスリーブ回転止め７６に設けた近接センサ８０により検出される。すると制御部６８はＺ軸モータ６２に指令を出してこの回転を停止させることになる。上述のようにスリーブ７０はフレーム底板５０Ａに遊嵌されているのでスライドフレーム５０に荷重がかかることがない。
【００５４】また、Ｚ軸下降停止部材７２は、Ｚ軸方向に位置調整が可能であり、このＺ軸下降停止部材７２の位置調整を行うことにより、テストヘッドのＺ軸方向位置の調整が可能となる。また、テストヘッド部１２を上昇させるためには、上記した方向と反対方向にＺ軸モータ６２を回転することによりスライドフレーム５０を上昇させる。すなわち、Ｚ軸モータ６２を逆転させると図８R>８（Ｂ）においてスリーブ７０のみが上昇し、そして、このフランジ７０Ａがスライドフレームの底板５０Ａと当接すると（図８（Ａ））、スライドフレーム５０の上昇が開始され、所定の位置まで上昇されることになる。これによりＺ軸方向における位置決めが行われることになる。
【００５５】ところで、スライドフレーム５０に加わるテストヘッド部１２の荷重は最大３００ｋｇ程度にもなるために、フレーム昇降途中において何らかの理由でＺ軸モータ６２への給電が停止してしまった場合には、スライドフレーム５０がヘッド部１２の自重で一気に落下する危険性が生ずる。しかしながら、本実施例にあっては、Ｚ軸モータ６２及びボールネジ５６にブレーキ手段としてそれぞれ電磁ブレーキ８２、８４が設けられており、例えば停電時にはその位置でモータの回転軸やボールネジ５６の回転軸が保持されてしまい、スライドフレーム５０すなわちテストヘッド部１２の落下を防止することができる。
【００５６】次に、θＺ軸方向の位置調整機構について図１乃至図３を参照して説明する。この操作は、水平アーム部３４を回転支柱３０の旋回中心Ｏ１を中心として例えば９０度だけ旋回させるものであり、そのためには、θＺ軸位置調整機構３２のθＺ軸エアシリンダ８８を駆動することにより、図示しないクランク機構を介して回転支柱３０を回転させこれによりテストヘッド部１２を回転支柱３０の回りに９０度旋回させ（図１６参照）、θＺ方向の位置調整を行う。
【００５７】次に、θＹ軸方向の位置調整について説明する。まず、第１のスライドブロック３８に設けたθＹ軸位置調整機構４０のθＹ軸モータ１３５を駆動するとこの回転軸に連結されたフレーム部４２がθＹ方向に所定の角度、例えば１８０度旋回するので、これに固定されたテストヘッド部１２も一体的に旋回することになり、θＹ方向の位置決めが行われることになる。この時、θＹ軸ロックピン１４２の作用によりθＹ方向におけるテストヘッド部１２の停止位置がロックされることになる。
【００５８】以上のように６軸の位置調整機構により各軸方向の位置決めが行われることになる。尚、可動状態になされている位置調整機構は、誤動作防止のために同時に２以上の位置調整機構が動作しないようにプログラムされている。以上のような位置調整機構を組み合わせて動作させてテストヘッド部１２を移動させるのであるが、これをテスト装置本体２の上面に接触させる場合について図１１及び図１２も参照して説明すると、テスト装置本体２の上方に位置させたテストヘッド部１２を、Ｚ軸位置調整機構を駆動して次第に降下させる。この時点ではテストヘッド部１２のＸ軸、θＹ軸及びθＺ軸方向における位置調整はある程度、粗いものとなっている。
【００５９】更に、テストヘッド部１２が降下して、テスト装置本体２の上面に設けた位置決め手段１７４の嵌合凸部１７６の先端が、テストヘッド部１２の下面に設けた嵌合凹部１７８の先端開口部に入る程度まで両者が接近すると、Ｚ軸近接センサ１２６がテストヘッド部１２の接近を検知し、これにより制御部６８は、ロック解除信号を停止位置ロック手段が作動している箇所の全部または一部、例えば図１５（Ｃ）に示すようにＸ軸停止位置ロック手段１１２に送出し、ロック状態を解除してテストヘッド部１２をフローティング状態とする。この場合、ロック解除状態は、他のロック手段においても同様であるが、Ｘ軸ロックピン１１６を縮退させるのではなく、ロックピン１１６の突出させているＸ軸エアシリンダ１２０のエア圧力を弱いエア圧力に切り替えるようにするものであり図１５（Ｃ）に示すようにこれにより僅かな反発力でロックピン１１６が没するようにする。
【００６０】このようにテストヘッド部１２をフローティング状態にしたまま更にテストヘッド部１２を降下させると図１２（Ｂ）に示すように嵌合凸部１７６と嵌合凹部１７８は密接に嵌合される。この時、テストヘッド部１２のＸ、θＺ軸方向の位置ズレ誤差が補正されると同時に嵌合凸部１７６に設けた高さ調整ナット１８０の作用によりθＹ軸方向の位置も決定されることになり、テストヘッド部１２の接触リングとテスト装置本体２のプローブカードインタフェース部１０（図１７及び図１８R>８参照）が精度良く位置合わせされることになる。この時、テストヘッド部１２の浮き上がり等を防止するために図１３に示すように手動または自動によりクランプ機構１８２でヘッド部１２の端部を固定する。
【００６１】また、テストヘッド部１２やプローブカードのメンテナンスを行う場合には、図１６（Ａ）に示すようにテストヘッド部１２がテスト装置本体２の上方に位置している状態から図１６（Ｂ）に示すようにＸ軸位置調整機構を駆動してテストヘッド部１２を水平アーム部３４に沿って移動させ、これを旋回中心Ｏ１を越えて反対側の他端に位置させる。
【００６２】次に、図１６（Ｃ）に示すように旋回中心Ｏ１を中心として水平アーム部３４を９０度旋回させ、更に図１６（Ｄ）に示すようにθＹ軸位置調整機構を駆動することによりテストヘッド部１２を例えば１２０度程度反転させて接触リング１４を略上方に向けてメンテナンス操作を行い易いようにする。この場合、テストヘッド部１２からの配線束１６は、水平アーム部３４の端部よりも外側に位置するのでこれらが干渉することを防止できる。また、このようにテストヘッド部１２を旋回中心Ｏ１側に移動させて水平アーム部を９０度旋回するようにしたので、このテストヘッド部１２を旋回中心Ｏ１側に移動させないで水平アーム部を９０度旋回する場合と比較してテスタ１８までの配線束１６の長さを、例えば１．５ｍ程短くすることができ、その分、高周波の検査信号の遅延時間を短くすることができるので、更に周波数の高い検査信号を用いることができ、検査効率を向上させることができる。
【００６３】また更に、水平アーム部３４の旋回に伴って振られる配線束１６の振られ量も少なくなり、断線等の事故も減少させることができる。また、テストヘッド部１２を１２０度反転させる場合に、θＹ軸位置調整機構を駆動したが、これを用いずに操作取手１８６に設けたθＹ軸解除ボタン１８８をオペレータが操作することによりθＹ軸停止位置ロック手段を前述と同様に解除し、これを手動で１２０度回転するようにしてもよい。このように本実施例によれば構造を過度に複雑化させることなくテストヘッド部に対して６軸の位置調整を手動或いは自動で行うことができるので装置全体の操作性を大幅に向上させることができる。
【００６４】また、前述のように水平アーム部３４に水平に支持させたテストヘッド部１２をそのままの状態で昇降させてテスト装置本体に接近させるようにしたので、この上面にテストヘッド部１２を水平に維持した状態で接触させることができ、従って、図１７及び図１８に示す従来装置のようにテストヘッド部を起倒させる場合と比較して、接触リングの接圧を面内に渡って均一化させることができる。尚、上記実施例にあっては、被検査体として半導体ウエハを用いた場合について説明したが、これに限定されず、例えば液晶基板等の検査装置にも適用し得るのは勿論である。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の被検査体のテスト装置によれば次のように優れた作用効果を発揮することができる。第１の発明によれば、バランサを用いることなく６軸方向に位置調整可能な機構を設けるようにしたのでテストヘッド部の位置決めを自動で行うことができる。従って、装置全体の操作性を大幅に向上させることができる。第２の発明によれば、テスト装置本体とテストヘッド部の正確な位置決めを行う位置決め手段が嵌合する直前に、他の可動位置調整機構の停止位置ロック手段のロック状態を解除するようにしたのでテストヘッド部をフローティング状態にし、その後、位置決め手段を嵌合するようにしたので精度の良い位置決めを行うことができる。第３の発明によれば、水平アーム部の旋回中心をこの途中に位置させることにより、テストヘッド部のメンテナンス時には旋回中心を越えてテストヘッド部を水平アーム部の他端に位置させてこの状態でテストヘッド部を反転させてメンテナンスを行うことができる。従って、ヘッド部反転時にテストヘッド部からの配線束が水平アーム部の端部の外側に位置し、これが水平アーム部と干渉することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る被検査体のテスト装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示すテスト装置のマニュピレータ部を示す斜視図である。
【図３】図２に示すマニュピレータ部を異なる角度から示す斜視図である。
【図４】テストヘッド部とフレーム部との取り付け状態を示す分解斜視図である。
【図５】テストヘッド部とフレーム部との取り付け状態を示す平面図である。
【図６】テストヘッド部へのフレーム取り付け時のＹ軸及びθＸ軸の位置調整操作を説明するための説明図である。
【図７】テスト装置本体を除いたテスト装置を示す側面図である。
【図８】Ｚ軸降下停止部材の動作を示す動作説明図である。
【図９】Ｚ軸降下停止部材のスリーブを示す底面図である。
【図１０】Ｚ軸降下停止部材に設けたブレーキ手段を示す側面図である。
【図１１】テストヘッド部とテスト装置本体に設けた位置決め手段を示す概略側面図である。
【図１２】図１１に示す位置決め手段の動作を説明するための動作説明図である。
【図１３】テスト装置本体に設けたテストヘッド部固定用のクランプ機構を示す側面図である。
【図１４】Ｘ軸方向の位置決めのロックを行う停止位置ロック手段を示す図である。
【図１５】図１４に示す停止位置ロック手段の動作を説明するための動作説明図である。
【図１６】メンテナンス時のテストヘッド部の動きを説明するための説明図である。
【図１７】従来の被検査体のテスト装置を示す斜視図である。
【図１８】図１７に示すテスト装置の側面図である。
【符号の説明】
２ テスト装置本体
８ プローブカード
１０ プローブカードインタフェース部
１２ テストヘッド部
１４ 接触リング
１６ 配線束
１８ テスタ
２０ マニュピレータ部
２２ マニュピレータ基台
２４ 固定支柱
２６ Ｚ軸位置調整機構
２８ 水平支柱
３０ 回転支柱
３２ θＺ軸位置調整機構
３４ 水平アーム部
３６ Ｘ軸位置調整機構
３８ スライドブロック
４０ θＹ軸位置調整機構
４２ フレーム部
４４ Ｙ軸位置調整機構
４６ θＸ軸位置調整機構
４８ Ｚ軸ガイドレール
５０ スライドフレーム
５２ 側板
５４ 水平基台
５６ ボールネジ
５８ Ｌ字アングル
６０、６４ プーリ
６２ Ｚ軸モータ（Ｚ軸駆動源）
６６ ベルト
６８ 制御部
７０ スリーブ
７２ Ｚ軸降下停止部材
７６ スリーブ回転止め
７８ スリーブ切欠部
８０ 近接センサ
８２、８４ 電磁ブレーキ（ブレーキ手段）
８６ θＺベアリング
８８ θＺ軸エアシリンダ（θＺ軸駆動源）
９０ θＺロックプレート
９２ θＺショックアブソーバ
９４、９６ Ｘ軸ガイドレール
１００ スライドブロック
１０２ ジョイントプレート
１０４ ブリッジプレート
１０６ ラック
１０８ Ｘ軸モータ（Ｘ軸駆動源）
１１０ ピニオンギヤ
１１２ Ｘ軸停止位置ロック手段
１１４ Ｘ軸ロックプレート
１１６ Ｘ軸ロックピン
１１８ Ｘ軸位置決め穴
１２０ Ｘ軸エアシリンダ
１２２ Ｘ軸光センサ
１２４ Ｘ軸シャッタ
１２６ Ｚ軸近接センサ（直前ロック解除手段）
１２８ Ｘ軸ショックアブソーバ
１３４ 配線束止め具
１３５ θＹ軸モータ（θＹ軸駆動源）
１３６ θＹ軸ベアリング
１３８ 外側フレーム
１４０ 連結ネジ
１４２ θＹ軸ロックピン
１４４ θＹ軸エアシリンダ
１４６ ジョイントバー
１４８ 内側フレーム
１５０ ワッシャ
１５２ フレーム固定ネジ
１５４ Ｙ軸長穴
１５６ 内側ネジ孔
１５８ フランジ
１６０ シャフト
１６２ θＸ軸ベアリング
１６３ ナット
１６４ シャフト挿入孔
１６８ 外側ネジ孔
１７０ ワッシャ長穴
１７２ ワッシャネジ孔
１７４ 位置決め手段
１７６ 嵌合凸部
１７８ 嵌合凹部
１８２ クランプ機構
１８４ Ｌ字アングル
１８５ クランプ機構取付台
１８６ 操作取手
１８８ θＹ軸ロック解除ボタン（ロック状態解除手段）
１９０ トップカバー
１９２ フロントカバー
１９４ ボルト孔
１９６ シャッタ
Ｏ１ 旋回中心
Ｗ 半導体ウエハ（被検査体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被検査体との間で電気信号の送出を行うプローブカードインタフェースを上面に設けたテスト装置本体と、前記プローブカードインタフェース部に接触離間可能に設けられたテストヘッド部とを有する被検査体のテスト装置において、前記テストヘッド部は、これを水平面内の１方向であるＸ方向へ位置調整させるＸ軸位置調整機構と、前記水平面内において前記Ｘ方向と直交するＹ方向へ位置調整させるＹ軸位置調整機構と、前記水平面に直交するＺ方向へ位置調整させるＺ軸位置調整機構と、前記Ｘ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＸ軸位置調整機構と、前記Ｙ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＹ軸位置調整機構と、前記Ｚ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＺ軸位置調整機構とに連結され、前記各軸位置調整機構の内、一部または全部の位置調整機構は可動になされていることを特徴とする被検査体のテスト装置。
【請求項２】 前記Ｚ軸位置調整機構は、水平に支持されて昇降可能になされた水平アーム部を有し、前記テストヘッド部を水平状態に維持した状態で昇降するように構成したことを特徴とする請求項１記載の被検査体のテスト装置。
【請求項３】 被検査体との間で電気信号の送出を行うプローブカードインタフェースを上面に設けたテスト装置本体と、前記プローブカードインタフェース部に接触離間可能に設けられたテストヘッド部とを有する被検査体のテスト装置において、前記テストヘッド部は、これを水平面内の１方向であるＸ方向へ位置調整させるＸ軸位置調整機構と、前記水平面内において前記Ｘ方向と直交するＹ方向へ位置調整させるＹ軸位置調整機構と、前記水平面に直交するＺ方向へ位置調整させるＺ軸位置調整機構と、前記Ｘ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＸ軸位置調整機構と、前記Ｙ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＹ軸位置調整機構と、前記Ｚ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＺ軸位置調整機構とに連結され、前記各軸位置調整機構の内、一部または全部の位置調整機構は可動になされていると共に可動になされた前記各位置調整機構にはそれぞれの方向における移動が完了した時に停止位置を保持する停止位置ロック手段が設けられ、前記テスト装置本体の上面とこれに対応する前記テストヘッド部の下面には、嵌合することにより位置決めを行う位置決め手段が形成され、前記位置決め手段が嵌合する直前に前記各停止位置ロック手段の内、少なくとも１つを解除する直前ロック解除手段が設けられたことを特徴とする被検査体のテスト装置。
【請求項４】 被検査体との間で電気信号の送出を行うプローブカードインタフェースを上面に設けたテスト装置本体と、前記プローブカードインタフェース部に接触離間可能に設けられたテストヘッド部とを有する被検査体のテスト装置において、前記テストヘッド部は、これを水平面内の１方向であるＸ方向へ位置調整させるＸ軸位置調整機構と、前記水平面内において前記Ｘ方向と直交するＹ方向へ位置調整させるＹ軸位置調整機構と、前記水平面に直交するＺ方向へ位置調整させるＺ軸位置調整機構と、前記Ｘ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＸ軸位置調整機構と、前記Ｙ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＹ軸位置調整機構と、前記Ｚ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＺ軸位置調整機構とに連結され、前記Ｚ軸位置調整機構は、水平に支持されて昇降可能になされると共にθＺ軸の旋回中心がその途中に位置された水平アーム部を有し、前記テストヘッド部のメンテナンス時には前記テストヘッド部を前記水平アーム部の他端側に位置させて前記θＹ軸位置調整機構を駆動するように構成したことを特徴とする被検査体のテスト装置。
【請求項１】 被検査体との間で電気信号の送出を行うプローブカードインタフェースを上面に設けたテスト装置本体と、前記プローブカードインタフェース部に接触離間可能に設けられたテストヘッド部とを有する被検査体のテスト装置において、前記テストヘッド部は、これを水平面内の１方向であるＸ方向へ位置調整させるＸ軸位置調整機構と、前記水平面内において前記Ｘ方向と直交するＹ方向へ位置調整させるＹ軸位置調整機構と、前記水平面に直交するＺ方向へ位置調整させるＺ軸位置調整機構と、前記Ｘ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＸ軸位置調整機構と、前記Ｙ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＹ軸位置調整機構と、前記Ｚ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＺ軸位置調整機構とに連結され、前記各軸位置調整機構の内、一部または全部の位置調整機構は可動になされていることを特徴とする被検査体のテスト装置。
【請求項２】 前記Ｚ軸位置調整機構は、水平に支持されて昇降可能になされた水平アーム部を有し、前記テストヘッド部を水平状態に維持した状態で昇降するように構成したことを特徴とする請求項１記載の被検査体のテスト装置。
【請求項３】 被検査体との間で電気信号の送出を行うプローブカードインタフェースを上面に設けたテスト装置本体と、前記プローブカードインタフェース部に接触離間可能に設けられたテストヘッド部とを有する被検査体のテスト装置において、前記テストヘッド部は、これを水平面内の１方向であるＸ方向へ位置調整させるＸ軸位置調整機構と、前記水平面内において前記Ｘ方向と直交するＹ方向へ位置調整させるＹ軸位置調整機構と、前記水平面に直交するＺ方向へ位置調整させるＺ軸位置調整機構と、前記Ｘ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＸ軸位置調整機構と、前記Ｙ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＹ軸位置調整機構と、前記Ｚ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＺ軸位置調整機構とに連結され、前記各軸位置調整機構の内、一部または全部の位置調整機構は可動になされていると共に可動になされた前記各位置調整機構にはそれぞれの方向における移動が完了した時に停止位置を保持する停止位置ロック手段が設けられ、前記テスト装置本体の上面とこれに対応する前記テストヘッド部の下面には、嵌合することにより位置決めを行う位置決め手段が形成され、前記位置決め手段が嵌合する直前に前記各停止位置ロック手段の内、少なくとも１つを解除する直前ロック解除手段が設けられたことを特徴とする被検査体のテスト装置。
【請求項４】 被検査体との間で電気信号の送出を行うプローブカードインタフェースを上面に設けたテスト装置本体と、前記プローブカードインタフェース部に接触離間可能に設けられたテストヘッド部とを有する被検査体のテスト装置において、前記テストヘッド部は、これを水平面内の１方向であるＸ方向へ位置調整させるＸ軸位置調整機構と、前記水平面内において前記Ｘ方向と直交するＹ方向へ位置調整させるＹ軸位置調整機構と、前記水平面に直交するＺ方向へ位置調整させるＺ軸位置調整機構と、前記Ｘ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＸ軸位置調整機構と、前記Ｙ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＹ軸位置調整機構と、前記Ｚ方向に直交する面内における回転方向へ位置調整させるθＺ軸位置調整機構とに連結され、前記Ｚ軸位置調整機構は、水平に支持されて昇降可能になされると共にθＺ軸の旋回中心がその途中に位置された水平アーム部を有し、前記テストヘッド部のメンテナンス時には前記テストヘッド部を前記水平アーム部の他端側に位置させて前記θＹ軸位置調整機構を駆動するように構成したことを特徴とする被検査体のテスト装置。
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図３】
【図４】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１８】
【図７】
【図１２】
【図１７】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図３】
【図４】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１８】
【図７】
【図１２】
【図１７】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開平７−１４７３０５
【公開日】平成７年（１９９５）６月６日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−３１８９４７
【出願日】平成５年（１９９３）１１月２５日
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（０００１０９５６５）東京エレクトロン山梨株式会社 (4)
【公開日】平成７年（１９９５）６月６日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）１１月２５日
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（０００１０９５６５）東京エレクトロン山梨株式会社 (4)
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