JP2006210487A - Electrical characteristics measuring device of wafer with ferroelectric material formed therein - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はセンサ用の音叉やアクチュエータ等に使用される強誘電体材料をウエハの状態で電気特性を測定する際に有用な、強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置に関するものである。 The present invention relates to an electrical property measuring apparatus for a wafer formed with a ferroelectric material, which is useful when measuring electrical properties of a ferroelectric material used in a tuning fork or an actuator for a sensor in a wafer state. is there.
シリコン基板上に圧電材料等の薄膜を積層形成して構成した圧電体は、圧電体に電圧を印加することにより僅かに伸びたり縮んだりし、また逆に、圧電体に応力が加わることにより電圧を生じるという圧電特性を有している。従って、このような圧電特性を効率良く発生させるためには、作製された圧電薄膜の電気特性をより早い時点で、かつ、正確に把握することが重要であり、このような理由から、シリコン基板上に強誘電体材料が形成されたウエハの状態で上記圧電特性を含めた電気特性を測定することが行われていた。 A piezoelectric body constructed by laminating thin films such as piezoelectric materials on a silicon substrate is slightly expanded or contracted by applying a voltage to the piezoelectric body, and conversely, a voltage is applied by applying stress to the piezoelectric body. It has a piezoelectric characteristic of producing. Therefore, in order to efficiently generate such piezoelectric characteristics, it is important to accurately grasp the electrical characteristics of the manufactured piezoelectric thin film at an earlier point in time. For this reason, the silicon substrate The electrical characteristics including the piezoelectric characteristics have been measured in the state of a wafer having a ferroelectric material formed thereon.
図7は従来のこの種の強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した要部断面図と上面図であり、図7において20は被測定物であるウエハであり、このウエハ20はシリコン基板21上に白金等の導電性部材からなる下部電極22がスパッタ法により形成され、この下部電極22上に圧電特性を有する強誘電体材料23がスパッタ法により形成され、この強誘電体材料23上に白金等の導電性部材からなる上部電極24がスパッタ法により形成されることにより構成されたものである。
FIG. 7 is a cross-sectional view and a top view of the main part showing the configuration of a conventional electrical characteristic measuring apparatus for a wafer on which this type of ferroelectric material is formed. In FIG. 7,
25は上記ウエハ20が載置される絶縁テーブル、26はこの絶縁テーブル25に設けられた真空部であり、この真空部26に接続された真空ポンプ27によって真空部26を減圧状態にすることにより、絶縁テーブル25上に載置されたウエハ20の裏面を吸引して絶縁テーブル25上に固定するように構成されたものである。
そして、このように構成された従来の強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置は、絶縁テーブル25上にウエハ20を固定した状態で図示しない測定部によりウエハ20に形成された上部電極24と下部電極22に電圧を印加し、これによりウエハ20に形成された強誘電体材料23を圧電特性によって圧縮させることにより、強誘電体材料23の圧電特性を含めた電気特性を測定するようにしたものであった。
The conventional apparatus for measuring electrical characteristics of a wafer having a ferroelectric material formed as described above is an upper portion formed on the
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら上記従来の強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置では、ウエハ20の裏面を真空吸着によってテーブル25上に固定しているため、ウエハ20に形成された強誘電体材料23に電圧を印加した際に圧電特性によって強誘電体材料23は伸縮しようとするが、その力はウエハ20を真空吸着している力に比べて極めて微力なためにウエハ20が伸縮することができず、このために分極状態が部分的に破壊したり、強誘電体材料23の圧電特性を含めた電気特性を正確に測定することができないという課題を有していた。
However, in the above-described conventional apparatus for measuring electrical characteristics of a wafer on which a ferroelectric material is formed, the back surface of the
本発明はこのような従来の課題を解決し、強誘電体材料が圧電特性によって伸縮自在な状態にウエハを固定することにより、分極状態を部分的に破壊したりすることなく、強誘電体材料の圧電特性を含めた電気特性を正確に測定することが可能な、強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置を提供することを目的とするものである。 The present invention solves such a conventional problem, and by fixing the wafer in a state where the ferroelectric material can be expanded and contracted by piezoelectric characteristics, the ferroelectric material can be obtained without partially destroying the polarization state. It is an object of the present invention to provide an apparatus for measuring electrical characteristics of a wafer on which a ferroelectric material is formed, capable of accurately measuring electrical characteristics including the piezoelectric characteristics.
上記課題を解決するために本発明は、シリコン基板上に強誘電体材料が形成されたウエハを載置するテーブルと、上記ウエハの表面周縁の強誘電体材料未形成部を付勢保持するように上記テーブルに設けられた複数のピンと、上記ウエハに電圧を印加して電気特性を測定する測定部からなる構成にしたものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention urges and holds a table on which a wafer having a ferroelectric material formed on a silicon substrate is placed, and a ferroelectric material-unformed portion on the peripheral edge of the wafer. And a plurality of pins provided on the table, and a measurement unit for measuring the electrical characteristics by applying a voltage to the wafer.
以上のように本発明によれば、複数のピンでウエハの表面周縁の強誘電体材料未形成部を付勢保持することにより、ウエハをテーブル上に固定する構成にしたことにより、ウエハ表面に形成された強誘電体材料には加圧や吸引等の外力が一切加わらないために強誘電体材料を圧電特性によって自在に伸縮させることが可能になり、これにより、分極状態を部分的に破壊したりすることなく、強誘電体材料の圧電特性を含めた電気特性を正確に測定することができるようになるという格別の効果が得られるものである。 As described above, according to the present invention, the wafer is fixed on the table by biasing and holding the ferroelectric material non-formed portion on the peripheral edge of the wafer surface with a plurality of pins. Since the formed ferroelectric material does not receive any external force such as pressurization or suction, the ferroelectric material can be freely expanded and contracted according to the piezoelectric characteristics, thereby partially destroying the polarization state. In this way, it is possible to obtain a special effect that the electrical characteristics including the piezoelectric characteristics of the ferroelectric material can be accurately measured.
(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1、2に記載の発明について説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first and second aspects of the present invention will be described with reference to the first embodiment.
図1は本発明の実施の形態1による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置を用いて測定を行う被測定物であるウエハの構成を示した断面図であり、図1において、1はシリコン基板、2はこのシリコン基板1上に形成された白金等の導電性部材からなる下部電極であり、スパッタ法等によって形成されるものである。3は上記下部電極2上に形成された圧電特性を有する強誘電体材料であり、スパッタ法等によって形成されるものである。4は上記強誘電体材料3上に形成された白金等の導電性部材からなる上部電極であり、スパッタ法等によって形成されるものである。そして、これにより、下部電極2と上部電極4間に強誘電体材料3が挟まれた構造の圧電薄膜がシリコン基板1上に形成されたウエハ5が構成されているものである。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a wafer, which is an object to be measured, using the electrical property measuring apparatus for a wafer on which a ferroelectric material is formed according to Embodiment 1 of the present invention. Reference numeral 1 denotes a silicon substrate, and
図2は本実施の形態による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した上面図と要部断面図であり、図2において、6は上記ウエハ5が載置されるたとえば絶縁性を有するテーブル、7はこのテーブル6上に複数個が所定の間隔で円形を成すように配設されたたとえば絶縁性を有するピン、8はこのピン7を付勢するバネ、9はこのバネ8とピン7が収納されたホルダであり、上記ピン7はテーブル6上に載置されたウエハ5の表面周縁の強誘電体材料3が形成されていない強誘電体材料未形成部5a(シリコン基板1の表面)をバネ8を介して付勢保持するように構成されているものである。
FIG. 2 is a top view and a cross-sectional view of the principal part showing the configuration of a wafer electrical property measuring apparatus on which a ferroelectric material is formed according to the present embodiment. In FIG. 2,
そして、このようにテーブル6上にウエハ5を固定した状態で、図示しない測定部によりウエハ5に形成された上部電極4と下部電極2に電圧を印加することによってウエハ5に形成された強誘電体材料3を圧電特性によって伸縮させ、これによって強誘電体材料3の圧電特性を含めた電気特性を測定するようにしたものである。
Then, in a state where the
このように構成された本実施の形態による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置は、複数のピン7でウエハ5の表面周縁の強誘電体材料未形成部5aを付勢保持することによってテーブル6上にウエハ5を固定する構成にしたことにより、ウエハ5表面に形成された強誘電体材料3には加圧や吸引等の外力が一切加わらないために強誘電体材料3を圧電特性によって自在に伸縮させることが可能になり、この結果、ウエハ5は図3に示すように反った形状になり、ウエハ5の中心部を最大になるような空洞1aができる。これにより、分極状態を部分的に破壊したりすることなく、強誘電体材料3の圧電特性を含めた電気特性を正確に測定することができるようになるという格別の効果が得られるようになるものである。
In the wafer electrical characteristic measuring apparatus having the ferroelectric material according to the present embodiment configured as described above, a plurality of
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の特に請求項3に記載の発明について説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the invention described in claim 3 of the present invention will be described with reference to the second embodiment.
本実施の形態は、上記実施の形態1で図2を用いて説明した強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置のピンの構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態1と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。 In the present embodiment, the configuration of the pins of the electrical property measuring device for the wafer on which the ferroelectric material described with reference to FIG. 2 is formed is partially different. Since the configuration is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same parts and the detailed description thereof is omitted, and only different parts will be described below with reference to the drawings.
図4は本発明の実施の形態2による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した要部断面図であり、図4において10はピン、11はこのピン10をバネ12を介して保持するホルダを示し、このピン10は、ピン10の中心軸線がウエハ5の裏面側においてウエハ5の中心軸線と交わるようにした構成のものである。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the principal part showing the configuration of the electrical property measuring apparatus for a wafer formed with a ferroelectric material according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, 10 is a pin, and 11 is the
このような構成により、ウエハ5に形成された強誘電体材料3に電圧を印加した際に、圧電特性によって強誘電体材料3が伸縮すると共にウエハ5が伸縮するが、この時にウエハ5が中心部に移動し易くなり、これによりウエハ5に大きなストレスが加わることを阻止して精度の良い測定を行うことができるようになるものである。
With such a configuration, when a voltage is applied to the ferroelectric material 3 formed on the
(実施の形態3)
以下、実施の形態3を用いて、本発明の特に請求項4に記載の発明について説明する。
(Embodiment 3)
The third aspect of the present invention will be described below with reference to the third embodiment.
本実施の形態は、上記実施の形態1で図2を用いて説明した強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置のテーブルの構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態1と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。 In the present embodiment, the configuration of the table of the electrical property measuring apparatus for the wafer on which the ferroelectric material described with reference to FIG. 2 in Embodiment 1 is formed is partially different. Since the configuration is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same parts and the detailed description thereof is omitted, and only different parts will be described below with reference to the drawings.
図5は本発明の実施の形態3による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した要部断面図であり、図5において、13はテーブル、14はこのテーブル13に設けた真空吸着部であり、この真空吸着部14は上記複数のピン7で付勢保持されるウエハ5の表面周縁と相反するウエハ5の裏面周縁を真空ポンプ15を介して真空吸着するように設けられたものである。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the principal part showing the configuration of the electrical property measuring apparatus for a wafer formed with a ferroelectric material according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 5, 13 is a table, and 14 is the table 13. The vacuum suction section 14 is configured to vacuum-suck the back surface periphery of the
このように構成された本実施の形態による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置は、複数のピン7によるウエハ5の固定に加えて真空吸着部14によりウエハ5を固定する構成にしたことにより、ウエハ5の固定力をきめ細かく調整することが可能になるため、強誘電体材料3を圧電特性によってより自在に伸縮させることが可能になり、より精度の高い測定を行うことができるようになるものである。
The electrical characteristic measuring apparatus for a wafer formed with the ferroelectric material according to the present embodiment configured as described above is configured to fix the
(実施の形態4)
以下、実施の形態4を用いて、本発明の特に請求項5、6に記載の発明について説明する。
(Embodiment 4)
In the following, the invention described in
本実施の形態は、上記実施の形態1で図2を用いて説明した強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置のテーブルの構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態1と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。 In the present embodiment, the configuration of the table of the electrical property measuring apparatus for the wafer on which the ferroelectric material described with reference to FIG. 2 in Embodiment 1 is formed is partially different. Since the configuration is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same parts and the detailed description thereof is omitted, and only different parts will be described below with reference to the drawings.
図6は本発明の実施の形態4による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した要部断面図であり、図6において16はテーブルであり、このテーブル16はウエハ5を固定する部分以外はウエハ5に当接しないように空洞部16aを設けた構成にしたものである。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the principal part showing the configuration of the electrical property measuring apparatus for a wafer formed with a ferroelectric material according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 6, 16 is a table. The
このように構成された本実施の形態による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置は、強誘電体材料3を圧電特性によってより自在に伸縮させることが可能になるため、より精度の高い測定を行うことができるようになるものである。 The electrical property measuring apparatus for a wafer formed with the ferroelectric material according to the present embodiment configured as described above can expand and contract the ferroelectric material 3 more freely according to the piezoelectric characteristics. It becomes possible to perform a high measurement.
また、テーブル16を導電性材料で製作して絶縁テーブルとなし、それを測定装置のアースと接続することにより、より精度の高い測定を行うことができる。 Further, the table 16 is made of a conductive material to form an insulating table, which is connected to the ground of the measuring device, so that more accurate measurement can be performed.
本発明による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置は、ウエハに形成された強誘電体材料には加圧や吸引等の外力が一切加わらないため、強誘電体材料を圧電特性によって自在に伸縮させることが可能になり、これにより、分極状態を部分的に破壊したりすることなく、強誘電体材料の圧電特性を含めた電気特性を正確に測定することができるようになるという効果を有し、強誘電体材料を用いたセンサ用の音叉等を製造する際等に有用である。 The apparatus for measuring electrical characteristics of a wafer formed with a ferroelectric material according to the present invention does not apply any external force such as pressurization or suction to the ferroelectric material formed on the wafer. Can be freely expanded and contracted by this, so that the electrical characteristics including the piezoelectric characteristics of the ferroelectric material can be accurately measured without partially destroying the polarization state. This is effective when manufacturing a tuning fork for a sensor using a ferroelectric material.
1 シリコン基板
2 下部電極
3 強誘電体材料
4 上部電極
5 ウエハ
5a 強誘電体材料未形成部
6、13、16 テーブル(絶縁テーブル)
7、10 ピン(絶縁ピン)
8、12 バネ
9、11 ホルダ
14 真空吸着部
15 真空ポンプ
16a 空洞部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
7, 10 pins (insulation pins)
8, 12
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005018064A JP2006210487A (en) | 2005-01-26 | 2005-01-26 | Electrical characteristics measuring device of wafer with ferroelectric material formed therein |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=36967011
Family Applications (1)
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JP2005018064A Pending JP2006210487A (en) | 2005-01-26 | 2005-01-26 | Electrical characteristics measuring device of wafer with ferroelectric material formed therein |
Country Status (1)
Country | Link |
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2005
- 2005-01-26 JP JP2005018064A patent/JP2006210487A/en active Pending
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