JP2006313137A - 微小構造体の検査装置、微小構造体の検査方法および微小構造体の検査プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な方式で微小な可動部を有する構造体を精度よく検査する検査装置、検査方法および検査プログラムを提供する。
【解決手段】 テスト音波をスピーカ２から出力する。スピーカ２から出力される疎密波であるテスト音波の到達すなわち空気振動により検出チップＴＰの微小構造体である３軸加速度センサの可動部は動く。この動きに基づいて変化する抵抗値の変化を、プローブ針４を介して与えられる出力電圧に基づいて測定する。制御部２０は、測定された特性値すなわち測定データに基づいて３軸加速度センサの特性を判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、微小構造体たとえばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を検査する検査装置、検査方法および検査プログラムに関する。

近年、特に半導体微細加工技術等を用いて、機械・電子・光・化学等の多用な機能を集積化したデバイスであるＭＥＭＳが注目されている。これまでに実用化されたＭＥＭＳ技術としては、たとえば自動車・医療用の各種センサとして、マイクロセンサである加速度センサや圧力センサ、エアーフローセンサ等にＭＥＭＳデバイスが搭載されてきている。また、インクジェットプリンタヘッドにこのＭＥＭＳ技術を採用することによりインクを噴出するノズル数の増加と正確なインクの噴出が可能となり画質の向上と印刷スピードの高速化を図ることが可能となっている。さらには、反射型のプロジェクタにおいて用いられているマイクロミラーアレイ等も一般的なＭＥＭＳデバイスとして知られている。

また、今後ＭＥＭＳ技術を利用したさまざまなセンサやアクチュエータが開発されることにより光通信・モバイル機器への応用、計算機の周辺機器への応用、さらにはバイオ分析や携帯用電源への応用へと展開することが期待されている。非特許文献１には、ＭＥＭＳに関する技術の現状と課題という議題で種々のＭＥＭＳ技術が紹介されている。

一方で、ＭＥＭＳデバイスの発展に伴い、微細な構造等であるがゆえにそれを適正に検査する方式も重要となってくる。従来においては、パッケージ後にデバイスを回転させたり、あるいは振動等の手段を用いてその特性の評価を実行してきたが、微細加工技術後のウェハ状態等の初期段階において適正な検査を実行して不良を検出することにより歩留りを向上させ製造コストをより低減することが可能となる。

特許文献１においては、一例としてウェハ上に形成された加速度センサに対して、空気を吹き付けることにより変化する加速度センサの抵抗値を検出して加速度センサの特性を判別する検査方式が提案されている。
特開平５−３４３７１号公報 技術調査レポート第３号（経済産業省産業技術環境局技術調査室 製造産業局産業機械課 発行 平成１５年３月２８日）

一般に、加速度センサ等の微小な可動部を有する構造体は、微小な動きに対してもその応答特性が変化するデバイスである。したがって、その特性を評価するためには、精度の高い検査をする必要がある。上記特許文献１に示されるような空気の吹き付けによりデバイスに変化を加える場合にも微調整を施して加速度センサの特性を評価しなければならないが、気体の流量を制御するとともに均一にデバイスに気体を吹き付けて精度の高い検査を実行することは極めて困難であり、たとえ実行するとしても複雑かつ高価なテスタを設けなければならない。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、簡易な方式で微小な可動部を有する構造体を精度よく検査する検査方法、検査装置および検査プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る微小構造体の検査装置は、基板上に形成された可動部を有する、少なくとも１つの微小構造体の特性を評価する微小構造体の検査装置であって、テスト時において微小構造体に対してテスト音波を出力する音波発生手段を備える。音波発生手段により出力されたテスト音波に応答した微小構造体の可動部の動きを検出し、検出結果に基づいて微小構造体の特性を評価する。

好ましくは、微小構造体は、基板上にアレイ状に複数個配置されている。

好ましくは、検査装置は、音波発生手段により出力されたテスト音波に応答した微小構造体の可動部の動きを検出し、検出結果に基づいて微小構造体の特性を評価するための評価手段をさらに備える。

特に、評価手段は、微小構造体の可動部の動きに基づいて変化する変化量を検出するための変化量検出手段と、変化量検出手段により検出された変化量と所定のしきい値となる変化量との比較に基づいて微小構造体の特性を評価する判定手段とを含む。

特に、変化量検出手段は、微小構造体の可動部の動きにより変化するインピーダンスの変化量を検出し、判定手段は、変化量検出手段により検出されたインピーダンスの変化量と所定のしきい値となるインピーダンスの変化量とを比較して微小構造体の特性を評価する。

特に、判定手段は、変化量検出手段により検出された最大の変化量に対応する周波数と、所定のしきい値となる変化量に対応する所望の周波数とを比較して微小構造体の特性を評価する。

特に、評価手段は、微小構造体の可動部の動きに基づいて変位する微小構造体の可動部の変位量を検出するための位置変位検出手段と、位置変位検出手段により検出された変位量と所定のしきい値となる変位量との比較に基づいて微小構造体の特性を評価する判定手段とを含む。

特に、位置変位検出手段は、微小構造体の可動部の動きにより変化する静電容量を検出し、判定手段は、位置変位検出手段により検出された静電容量と所定のしきい値となる静電容量とを比較して微小構造体の特性を評価する。

特に、位置変位検出手段は、レーザを用いて微小構造体の可動部の動きに基づく変位量を検出する。

特に、判定手段は、位置変位検出手段により検出された最大の変位量に対応する周波数と、所定のしきい値となる変位量に対応する所望の周波数とを比較して微小構造体の特性を評価する。

好ましくは、音波発生手段は、外部からの入力に応じた音圧のテスト音波を出力する音波出力手段と、微小構造体近傍に到達するテスト音波を検出する検出手段と、検出手段により検出されたテスト音波の音圧レベルと基準となる所定のテスト音波の音圧レベルとを比較して、音波出力手段から出力されるテスト音波を補正する音波補正手段とを含む。

特に、音波発生手段は、外部から微小構造体に到達するノイズ音波を除去するためのノイズ除去手段をさらに含む。

特に、ノイズ除去手段は、テスト前において検出手段により検出したノイズ音波に基づいてノイズ音波を打ち消すようにノイズ音波と逆位相であり、かつ同一の周波数および音圧を有するアンチノイズ音波を出力する。

特に、アンチノイズ音波は、テスト時において、音波出力手段からテスト音波とともに出力される。

特に、評価手段は、音波発生手段の検出手段により検出されたテスト音波の検出結果を受けて、判定手段により判定した結果を出力する。

好ましくは、微小構造体は、加速度センサおよび角速度センサの少なくとも一方に相当する。

特に、加速度センサおよび角速度センサは、多軸加速度センサおよび多軸角速度センサにそれぞれ相当する。

本発明に係る微小構造体の検査装置は、基板上に形成された可動部を有する、少なくとも１つの微小構造体の特性を評価する微小構造体の検査装置であって、テスト時において微小構造体に対してテスト音波を出力する音波発生手段と、検査装置は、音波発生手段により出力されたテスト音波に応答した微小構造体の可動部の動きを検出し、検出結果に基づいて微小構造体の特性を評価するための評価手段とを備え、評価手段は、微小構造体の可動部に対向して設置された静電容量検出電極と、微小構造体の可動部の動きにより変化する静電容量検出電極と微小構造体の可動部との間の静電容量を検出する容量検出手段と、容量検出手段により検出された変化した静電容量と所定のしきい値となる静電容量との比較に基づいて微小構造体の特性を評価する判定手段とを含む。

特に、評価手段は、微小構造体の可動部の２つ以上の動きを同時に検出し、検出結果に基づいて微小構造体の２つ以上の特性を同時に評価する。

特に、評価手段は、微小構造体の可動部の２つ以上の方向の動きを同時に検出し、検出結果に基づいて前記微小構造体の２つ以上の方向の特性を同時に評価する。

特に、微小構造体が２つ以上の可動部を有する場合、および／または基板上に２つ以上の微小構造体を有する場合には、好ましくは、評価手段は、２つ以上の可動部の動きを同時に検出し、検出した結果に基づいて１または２つ以上の前記微小構造体の２つ以上の可動部の特性を同時に評価する。

さらに、２つ以上の可動部が異なる可動特性を有する場合に、評価手段は、異なる可動特性を有する２つ以上の可動部の動きを同時に検出し、検出した結果に基づいて前記異なる可動特性を有する２つ以上の可動部の特性を同時に評価する。

好ましくは、音波発生手段は、テスト音波として２つ以上の異なる周波数の音波を含む合成波を出力する。

好ましくは、音波発生手段は、テスト音波としてホワイトノイズを出力する。

特に、音波発生手段は、テスト音波として、所定の周波数範囲でホワイトノイズを出力する。

本発明に係る微小構造体の検査方法は、基板上に形成された可動部を有する、少なくとも１つの微小構造体にテスト音波を与えるステップと、テスト音波に応答した微小構造体の可動部の動きを検出するステップと、検出結果に基づいて微小構造体の特性を評価するステップとを備える。

特に、テスト音波に応答した微小構造体の可動部の動きを検出するステップが、前記微小構造体の可動部の２つ以上の動きを同時に検出し、前記検出結果に基づいて前記微小構造体の特性を評価するステップが、前記微小構造体の２つ以上の特性を同時に評価する。

好ましくは、テスト音波を与えるステップが、テスト音波としてホワイトノイズを与えるステップである。

本発明に係る微小構造体の検査プログラムは、基板上に形成された可動部を有する、少なくとも１つの微小構造体にテスト音波を与えるステップと、テスト音波に応答した微小構造体の可動部の動きを検出するステップと、検出結果に基づいて微小構造体の特性を評価するステップとを含む、微小構造体の検査方法をコンピュータに実行させる。

特に、テスト音波に応答した微小構造体の可動部の動きを検出するステップが、前記微小構造体の可動部の２つ以上の動きを同時に検出し、前記検出結果に基づいて前記微小構造体の特性を評価するステップが、前記微小構造体の２つ以上の特性を同時に評価する。

好ましくは、テスト音波を与えるステップが、テスト音波としてホワイトノイズを与えるステップである。

本発明に係る微小構造体の検査方法、検査装置および検査プログラムは、微小構造体にテスト音波を与えて、微小構造体の可動部の動きを検出し、その特性を評価する。微小構造体の可動部は、疎密波である音波を用いた空気振動により動かされてその特性が評価されるため、簡易な方式で微小構造体を検査することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に従う微小構造体の検査システム１の概略構成図である。

図１を参照して、本発明の実施の形態１に従う検査システム１は、テスタ（検査装置）５と、微小な可動部を有する微小構造体のチップＴＰが複数形成された基板１０とを備える。

本例においてはテストする微小構造体の一例として、多軸である３軸加速度センサを挙げて説明する。

テスタ５は、疎密波である音波を出力するスピーカ２と、外部とテスタ内部との間で入出力データの授受を実行するための入出力インタフェース１５と、テスタ５全体を制御する制御部２０と、テスト対象物との接触に用いられるプローブ針４と、プローブ針４を介してテスト対象物の特性評価となる測定値を検出するための測定部２５と、制御部２０からの指示に応答してスピーカ２を制御するスピーカ制御部３０と、外部の音を検出するマイク３と、マイク３が検出した音波を電圧信号に変換し、さらに増幅して制御部２０に出力するための信号調整部３５とを備える。なお、マイク３は、テスト対象物近傍に配置することが可能である。

本実施の形態に従う検査方法について説明する前にまずテスト対象物である微小構造体の３軸加速度センサについて説明する。

図２は、３軸加速度センサのデバイス上面から見た図である。

図２に示されるように、基板１０に形成されるチップＴＰには、複数のパッドＰＤがその周辺に配置されている。そして、電気信号をパッドに対して伝達あるいはパッドから伝達するために金属配線が設けられている。そして、中央部には、クローバ型を形成する４つの重錐体ＡＲが配置されている。

図３は、３軸加速度センサの概略図である。

図３を参照して、この３軸加速度センサはピエゾ抵抗型であり検出素子であるピエゾ抵抗素子が拡散抵抗として設けられている。このピエゾ抵抗型の加速度センサは、安価なＩＣプロセスを利用することができるとともに、検出素子である抵抗素子を小さく形成しても感度低下がないため、小型化・低コスト化に有利である。

具体的な構成としては、中央の重錐体ＡＲは４本のビームＢＭで支持した構造となっている。ビームＢＭはＸ，Ｙの２軸方向で互いに直交するように形成されており、１軸当りに４つのピエゾ抵抗素子を備えている。Ｚ軸方向検出用の４つのピエゾ抵抗素子は、Ｘ軸方向検出用ピエゾ抵抗素子の横に配置されている。重錐体ＡＲの上面形状はクローバ型を形成し、中央部でビームＢＭと連結されている。このクローバ型構造を採用することにより、重錐体ＡＲを大きくすると同時にビーム長も長くすることができるため小型であっても高感度な加速度センサを実現することが可能である。

このピエゾ抵抗型の３軸加速度センサの動作原理は、重錐体が加速度（慣性力）を受けると、ビームＢＭが変形し、その表面に形成されたピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化により加速度を検出するメカニズムである。そしてこのセンサ出力は、３軸それぞれ独立に組込まれた後述するホイートストンブリッジの出力から取り出す構成に設定されている。

図４は、各軸方向の加速度を受けた場合の重錐体とビームの変形を説明する概念図である。

図４に示されるようにピエゾ抵抗素子は、加えられた歪みによってその抵抗値が変化する性質（ピエゾ抵抗効果）を持っており、引張歪みの場合は抵抗値が増加し、圧縮歪みの場合は抵抗値が減少する。本例においては、Ｘ軸方向検出用ピエゾ抵抗素子Ｒｘ１〜Ｒｘ４、Ｙ軸方向検出用ピエゾ抵抗素子Ｒｙ１〜Ｒｙ４およびＺ軸方向検出用ピエゾ抵抗素子Ｒｚ１〜Ｒｚ４が一例として示されている。

図５は、各軸に対して設けられるホイートストンブリッジの回路構成図である。

図５（ａ）は、Ｘ（Ｙ）軸におけるホイートストンブリッジの回路構成図である。Ｘ軸およびＹ軸の出力電圧としてはそれぞれＶｘｏｕｔおよびＶｙｏｕｔとする。

図５（ｂ）は、Ｚ軸におけるホイートストンブリッジの回路構成図である。Ｚ軸の出力電圧としてはＶｚｏｕｔとする。

上述したように加えられた歪みによって各軸４つのピエゾ抵抗素子の抵抗値は変化し、この変化に基づいて各ピエゾ抵抗素子は例えばＸ軸Ｙ軸においては、ホイートストンブリッジで形成される回路の出力各軸の加速度成分が独立に分離された出力電圧として検出される。なお、上記の回路が構成されるように図２で示されるような上述した金属配線等が連結され、所定のパッドから各軸に対する出力電圧が検出されるように構成されている。

また、この３軸加速度センサは、加速度のＤＣ成分も検出することができるため重力加速度を検出する傾斜角センサすなわち角速度センサとしても用いることが可能である。

図６は、３軸加速度センサの傾斜角に対する出力応答を説明する図である。

図６に示されるようにセンサをＸ，Ｙ，Ｚ軸周りに回転させＸ，Ｙ，Ｚ軸それぞれのブリッジ出力をデジタルボルトメータで測定したものである。センサの電源としては低電圧電源＋５Ｖを使用している。なお、図６に示される各測定点は、各軸出力のゼロ点オフセットを算術的に減じた値がプロットされている。

図７は、重力加速度（入力）とセンサ出力との関係を説明する図である。

図７に示される入出力関係は、図６の傾斜角の余弦からＸ，Ｙ，Ｚ軸にそれぞれ関わっている重力加速度成分を計算し、重力加速度（入力）とセンサ出力との関係を求めてその入出力の線形性を評価したものである。すなわち加速度と出力電圧との関係はほぼ線形である。

３軸加速度センサ（の重錘体ＡＲ）を例えばそのＺ軸に沿って振動させておいて、３軸加速度センサがＸ軸またはＹ軸（Ｚ軸以外）のまわりに回転すると、重錘体ＡＲにコリオリの力が働く。コリオリの力の方向と大きさを検出できるので、３軸加速度センサを角速度センサとして用いることができる。３軸加速度センサによって角速度を計測する方法は、詳しくは、例えば、Nobumitsu Taniguchi, et al. "Micromachined 5-axis Motion Sensor with Electrostatic Drive and Capacitive Detection", Technical Digest of the 18th Sensor Symposium, 2001. pp. 377-380に記載されている。

図８は、３軸加速度センサの周波数特性を説明する図である。

図８に示されるようにＸ，Ｙ，Ｚ軸それぞれのセンサ出力の周波数特性は、一例として３軸ともに２００Ｈｚ付近まではフラットな周波数特性を示しておりＸ軸においては６０２Ｈｚ、Ｙ軸においては６００Ｈｚ、Ｚ軸においては８８３Ｈｚにおいて共振している。

再び図１を参照して、本発明の実施の形態における微小構造体の検査方法は、微小構造体である３軸加速度センサに対して疎密波である音波を出力することによりその音波に基づく微小構造体の可動部の動きを検出してその特性を評価する方式である。

図９のフローチャート図を用いて、本発明の実施の形態１に従う微小構造体の検査方法について説明する。

図９を参照して、まず微小構造体の検査（テスト）を開始（スタート）する（ステップＳ０）。次に、検出チップＴＰのパッドＰＤにプローブ針４を接触させる（ステップＳ１）。具体的には、図５で説明したホイートストンブリッジ回路の出力電圧を検出するために所定のパッドＰＤにプローブ針４を接触させる。なお、図１の構成においては、一組のプローブ針４を用いた構成が示されているが、複数組のプローブ針を用いた構成とすることも可能である。複数組のプローブ針を用いることにより、１つのチップＴＰの複数の出力、および／または複数個のチップＴＰについて、並列に出力信号を検出することができる。

次に、スピーカ２から出力するテスト音波を設定する（ステップＳ２ａ）。具体的には、制御部２０は、入出力インタフェース１５を介して外部からの入力データの入力を受ける。そして、制御部２０は、スピーカ制御部３０を制御し、入力データに基づいて所望の周波数および所望の音圧のテスト音波をスピーカ２から出力するようにスピーカ制御部３０に対して指示する。次に、スピーカ２から検出チップＴＰに対してテスト音波を出力する（ステップＳ２ｂ）。

次に、マイク３を用いてスピーカ２から検出チップＴＰに対して与えられるテスト音波を検出する（ステップＳ３）。マイク３で検出したテスト音波は信号調整部３５において、電圧信号に変換・増幅されて制御部２０に出力される。

次に、制御部２０は、信号調整部３５から入力される電圧信号を解析し、判定して、所望のテスト音波が到達しているかどうかを判定する（ステップＳ４）。

ステップＳ４において、制御部２０は、所望のテスト音波であると判定した場合には、次のステップＳ５に進み、検出チップの特性値を測定する。具体的には、プローブ針４を介して伝達される電気信号に基づいて測定部２５で特性値を測定する（ステップＳ５）。

具体的には、スピーカ２から出力される疎密波であるテスト音波の到達すなわち空気振動により検出チップの微小構造体の可動部は動く。この動きに基づいて変化する微小構造体である３軸加速度センサの抵抗値の変化をプローブ針４を介して与えられる出力電圧に基づいて測定する。

一方、ステップＳ４において、所望のテスト音波でないと判定した場合には、再びステップＳ２ａに戻りテスト音波を再設定する。その際、制御部２０は、スピーカ制御部３０に対してテスト音波の補正をするようにスピーカ制御部３０に対して指示する。スピーカ制御部３０は、制御部２０からの指示に応答して所望のテスト音波となるように周波数および／または音圧を微調整してスピーカ２から所望のテスト音波を出力するように制御する。なお、本例においては、テスト音波を検出して、所望のテスト音波に補正する方式について説明しているが、予め所望のテスト音波が検出チップの微小構造体に到達する場合には、特にテスト音波の補正手段およびテスト音波を補正する方式を設けない構成とすることも可能である。具体的には、予めステップＳ２ａ〜Ｓ４に至る処理をテスト開始前に実行し、スピーカ制御部３０において、所望のテスト音波を出力するための補正された制御値を記憶する。そして、実際の微小構造体のテスト時には、スピーカ制御部３０は、この記録された制御値でスピーカ２への入力を制御することにより、上述したテスト時におけるステップＳ３およびＳ４の処理を省略することも可能である。

次に、制御部２０は、測定された特性値すなわち測定データが、許容範囲であるかどう
かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、許容範囲であると判定された場合には合格（ステップＳ７）であるとし、データの出力および保存を実行する（ステップＳ８）。そして、ステップＳ９に進む。たとえば、制御部２０において、許容範囲の判定の一例としてスピーカ２から出力されるテスト音波の音圧に応答して所望の出力電圧が得られるか、より具体的にはスピーカ２から出力されるテスト音波の音圧の変化に応答して３軸加速度センサの抵抗値が線形に変化していくかどうか、すなわち図７で説明した線形関係が得られるかどうかを判定することにより、そのチップが適正な特性を有しているかどうかを判定することができる。なお、データの保存については、図示しないが制御部２０からの指示に基づいてテスタ５内部に設けられたメモリ等の記憶部に記憶されるものとする。

ステップＳ９において、次に検査するチップがない場合には、微小構造体の検査（テスト）を終了する（ステップＳ１０）。

一方、ステップＳ９において、さらに次の検査すべきチップがある場合には、最初のステップＳ１に戻り再び上述した検査を実行する。

ここで、ステップＳ６において、制御部２０は、測定された特性値すなわち測定データが、許容範囲ではないと判定した場合には不合格（ステップＳ１１）であるとし、再検査する（ステップＳ１２）。具体的には、再検査により、許容範囲外であると判定されるチップについては除去することができる。あるいは、許容範囲外であると判定されるチップであっても複数のグループに分けることができる。すなわち、厳しいテスト条件をクリアできないチップであっても補修・補正等行なうことにより実際上出荷しても問題もないチップも多数存在することが考えられる。したがって、再検査等によりそのグループ分けを実行することによりチップを選別し、選別結果に基づいて出荷することも可能である。

なお、本例においては、一例として３軸加速度センサの動きに応答して、３軸加速度センサに設けられたピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化を出力電圧により検出し、判定する構成について説明したが特に抵抗素子に限られず容量素子やリアクタンス素子等のインピーダンス値の変化もしくはインピーダンス値の変化に基づく電圧、電流、周波数、位相差、遅延時間および位置等の変化を検出し、判定する構成とすることも可能である。

図１０は、スピーカ２から出力されたテスト音波に応答する３軸加速度センサの周波数応答を説明する図である。

図１０においては、音圧として１Ｐａ（パスカル）のテスト音波を与えて、その周波数を変化させた場合に３軸加速度センサから出力される出力電圧が示されている。縦軸が３軸加速度センサの出力電圧（ｍＶ）、横軸がテスト音波の周波数（Ｈｚ）を示している。

ここでは、特にＸ軸方向に対して得られる出力電圧が示されている。

図１０に示されるように２つの領域Ａ，Ｂが示されている。具体的には、共振周波数領域Ａと、非共振周波数領域Ｂが示されている。

図１０を参照して、出力電圧が最大であるすなわち共振することにより変化した最大の出力電圧を得られる周波数が共振周波数に相当する。図１０においては、この出力に対応する周波数が約６００Ｈｚである。すなわち、上述した３軸加速度センサのＸ軸における周波数特性とほぼ一致する。

したがって、たとえば、音圧を一定としてテスト音波の周波数を変化することにより得られる出力電圧特性から共振周波数を特定することが可能であり、この特定された共振周波数が所望の共振周波数かどうかを比較して、所望の共振周波数かどうかを判定することが可能となる。本例においては、Ｘ軸のみしか図示していないが、同様にＹ軸およびＺ軸においても同様の周波数特性を得ることが可能であるため、３軸それぞれにおいて同時に加速度センサの特性を評価することができる。

たとえば、共振周波数である共振点が６００Ｈｚ以外の周波数で共振するような場合においては、その軸において適性かつ所望の周波数を得ることができないため不良であると判定することも可能である。すなわち、特に微小構造体であるため外観検査は難しく、内部の構造破壊や微小構造体の可動部に存在するクラック等をこれにより検査することができる。なお、ここでは、最大の出力電圧から共振周波数を特定する場合について説明しているが、共振することにより可動部は最大の変位量となる。したがって、最大の変位量が得られる周波数が共振周波数に相当する。これにより、最大の変位量から共振周波数を特定し、上記と同様に所望の共振周波数かどうかを比較して、不良判定することが可能である。

また、たとえば領域Ｂの周波数領域すなわち非共振周波数領域を用いてテスト音波の音圧を変化させて、出力結果から３軸加速度センサの感度、オフセット等の検出検査を実行することも可能である。

さらに、本例においては、一つのチップＴＰに対してプローブ針４を介して検査する方式について説明しているが、テスト音波は均一に拡がるため複数のチップに対して並列に同様の検査を実行することも可能である。また、テスト音波の周波数および音圧の制御は比較的容易であるため空気の流量を制御等する構成と比較して、装置の構成を簡易かつ容易な構成とすることができる。

以上、説明したように本実施の形態１に従う検査方法および検査装置の構成により、疎密波である音波を制御するという簡易な方式で微小構造体の可動部の動きから微小構造体の特性を高精度に検査することができる。

なお、図９のフローチャート図で説明した本実施の形態１に従う検査方法をコンピュータに実行させるプログラムを予めＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭあるいはハードディスク等の記憶媒体に記憶させておくことも可能である。この場合には、テスタ５に記録媒体に格納された当該プログラムを読み取るドライバ装置を設けて、ドライバ装置を介して制御部２０がプログラムを受信して制御部２０内のメモリに格納し、上述した検査方法を実行することも可能である。さらに、ネットワーク接続されている場合には、サーバから当該プログラムをダウンロードして制御部２０が上述した検査方法を実行することも可能である。なお、以下に示す実施の形態およびそれらの変形例に従う検査方法についても同様にコンピュータに実行させるプログラムを記録媒体に記憶させて、制御部２０が上記と同様に検査方法を実行することも可能である。

なお、上記の特許文献１に記載される検査方式は、気体の吹き付けにより一軸の加速度センサデバイスの特性を検査する構成であり、気体をデバイスに当てる向き（角度）を変えなければ多軸の加速度センサに対してその特性を検査することはできない。しかしながら、本構成の方式においては、空気振動による多軸の加速度センサの可動体の動きにより、各軸同時にその特性を検査することも可能である。

（実施の形態１の変形例）
図１１は、本発明の実施の形態１の変形例に従う微小構造体の検査システム１１を説明する概略構成図である。本発明の実施の形態１の変形例においては、実施の形態１で説明したのと異なる方式で微小構造体の特性を評価する場合について説明する。

図１１を参照して、本発明の実施の形態１の変形例に従う検査システム１１は、テスタ５をテスタ６に置換した点が異なる。テスタ６は、テスタ５と比較して、マイク３と、信号調整部３５とを削除した点が異なる。その他の点は同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。

図１２のフローチャート図を用いて、本発明の実施の形態１の変形例に従う微小構造体の検査方法について説明する。

図１２を参照して、上述したように微小構造体の検査（テスト）を開始し（ステップＳ０）、検出チップＴＰのパッドＰＤにプローブ針４を接触させる（ステップＳ１）。次に、スピーカ２から出力するテスト音波を設定し（ステップＳ２ａ）、次に、スピーカ２から検出チップＴＰに対してテスト音波を出力する（ステップＳ２ｂ）。

次に、検出チップの特性値を測定する。具体的には、上述したようにプローブ針４を介して伝達される電気信号に基づいて測定部２５で特性値を測定する（ステップＳ２０）。

次に、制御部２０は、測定部２５により測定された特性値すなわち測定データが、所望の特性値すなわち測定データと一致するかどうかを判定する（ステップＳ２１）。

ここで、ステップＳ２１において、所望の特性値と一致しないと判定した場合には、再びステップＳ２ａに戻りテスト音波を再設定する。その際、制御部２０は、スピーカ制御部３０に対して測定部２５の測定により、検出チップＴＰに対して所望の特性値が得られるようなテスト音波の補正をするようにスピーカ制御部３０に対して指示する。スピーカ制御部３０は、制御部２０からの指示に応答して所望の特性値が得られるテスト音波となるように周波数および／または音圧を微調整してスピーカ２から所望の特性値が得られるテスト音波を出力するように制御する。

ステップＳ２１において、所望の特性値と一致したと判定した場合には、次のステップＳ２２に進み、スピーカ２から出力されるテスト音波の出力値を測定する（ステップＳ２２）。具体的には、制御部２０は、スピーカ制御部３０に対して所望の特性値が得られるようなテスト音波をスピーカ２から出力するように指示したその音圧、周波数、電圧等のデータを取得する。

次に、制御部２０は、取得したデータが、許容範囲であるかどうかを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、許容範囲であると判定された場合には合格とし（ステップＳ７）、許容範囲ではないと判定された場合には、不合格とする（ステップＳ１１）。以降は、上記の実施の形態１の図９のフローチャート図で説明したのと同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。

本発明の実施の形態１の変形例に従う微小構造体の検査方法は、合格すなわち良品であるチップから検出される所定の特性値を得るためにスピーカ２から出力された予め定まっている所定のテスト音波の音圧等のレベルと、検出チップに対して当該所定の特性値を得るために出力したテスト音波の音圧等のレベルを比較することにより、検出チップの合格あるいは不合格を判定する方法である。

本発明の実施の形態１の変形例に従う構成により、テスタ６は、実施の形態１で説明したマイク３および信号調整部３５を設けることなく、検出チップの特性を評価することができ、部品点数を削減してテスタのコストをさらに低減することができる。

（実施の形態２）
図１３は、本発明の実施の形態２に従う微小構造体の検査システム１♯を説明する概略構成図である。本発明の実施の形態２においては、さらに精度の高い検査を実行する検査方法および検査装置について説明する。

図１３を参照して、本発明の実施の形態２に従う検査システム１♯は、検査システム１と比較して、テスタ５をテスタ５♯に置換した点が異なる。その他の点は、図１で説明した検査システム１と同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。

本発明の実施の形態２においては、テスト時において騒音源ＮＳがある場合にその騒音源から発せられるノイズ音波をキャンセルすることにより精度の高い検査を実行する。

本発明の実施の形態２に従うテスタ５♯は、テスタ５と比較して、ノイズ除去制御部４０と、スピーカ２♯と、マイク３♯とをさらに含む点で異なる。その他の点は同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。

図１４のフローチャート図を用いて、本発明の実施の形態２に従う微小構造体の検査方法について説明する。

図１４を参照して、図９で説明した検査方法と異なる点は、ステップＳ１とステップＳ２ａとの間にステップＳ１３〜ステップＳ１６をさらに追加した点が異なる。具体的には、ステップＳ１の次に、マイク３＃を用いてノイズ音波を検出する（ステップＳ１３）。具体的には、マイク３♯は、騒音源ＮＳから発せられるノイズ音波を検知して、その結果をノイズ除去制御部４０に出力する。そして、ノイズ除去制御部４０は、制御部２０からの指示に応答してスピーカ２♯に対して騒音源ＮＳから発せられるノイズ音波を打ち消すアンチノイズ音波を設定し（ステップＳ１４）、スピーカから検出チップＴＰに対してアンチノイズ音波を出力するように指示する（ステップＳ１５）。具体的には、ノイズ音波と同一周波数であり、かつ同一音圧であり、ノイズ音波の位相と逆位相となるようなアンチノイズ音波を出力する。これにより、図１５に示されるようにたとえば騒音源ＮＳから発せられるノイズ音波fnoiseと全く逆位相のアンチノイズ音波 fantinoiseがスピーカ２♯から出力されることにより、それが合成されて微小構造体のチップＴＰに到達するときにはノイズ音波fnoiseは打ち消されて殆ど存在しなくなる。

そして、制御部２０は、マイク３を介して信号調整部３５からの出力結果に基づいてノイズ音波を除去できたかどうかを判定する（ステップＳ１６）。除去できたと判定した場合には、上述した次のステップＳ２ａに進み、後の処理は、図９で説明したのと同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。

一方、ステップＳ１６において、ノイズ音波を除去できていないと判定した場合には、再びステップＳ１４に戻る。すなわち、アンチノイズ音波を再設定する。その際、制御部２０は、スピーカ制御部３０に対してアンチノイズ音波の補正をするようにノイズ除去制御部４０に対して指示する。ノイズ除去制御部４０は、制御部２０からの指示に応答して所望のアンチノイズ音波となるように周波数および／または音圧および／または位相を微調整してスピーカ２＃からアンチノイズ音波を出力するように制御する。

本発明の実施の形態２に従う検査方法および検査装置により、テスト音波を出力する前の前処理としてノイズを除去すなわちキャンセルすることができ、テスト時においてノイズのない状況下において精度の高い検査を実行することができる。

なお、本例においても予め所望のテスト音波が検出チップの微小構造体に到達する場合には、特に補正手段および方式を設けない構成とすることも可能である。具体的には、予めステップＳ２ａ〜Ｓ４に至る処理をテスト開始前に実行し、スピーカ制御部３０において、所望のテスト音波を出力するための補正された制御値を記憶する。そして、実際の微小構造体のテスト時には、スピーカ制御部３０は、この記録された制御値でスピーカ２への入力を制御することにより、上述したテスト時におけるステップＳ３およびＳ４の処理を省略することも可能である。

（実施の形態２の変形例１）
図１６は、本発明の実施の形態２の変形例１に従う検査システム１♯ａの概略構成図である。

図１６を参照して、本発明の実施の形態２の変形例１に従う検査システム１＃ａは、図１３で説明した検査システム１＃と比較して、テスタ５♯をテスタ５♯ａに置換した点が異なる。具体的には、テスタ５♯ａは、スピーカ２♯を削除し、ノイズ除去制御部４０をノイズ除去制御部４０＃およびスピーカ制御部３０＃に置換した点が異なる。その他の点については、図１および図１３で説明した検査システムと同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。

本発明の実施の形態２の変形例１に従うテスタ５♯ａのノイズ除去制御部４０♯は、マイク３♯で検出したノイズ音波を除去するための上述したアンチノイズ音波をスピーカ２から出力するようにスピーカ制御部３０＃に対して指示する。スピーカ制御部３０＃は、制御部２０およびノイズ除去制御部４０からの指示に応答してスピーカ２からテスト音波とともにアンチノイズ音波を出力するように指示する。

これにより、同一のスピーカ２を用いてアンチノイズ音波とテスト音波を発生し、図１３に説明したようにノイズ音波とアンチノイズ音波が互いに打ち消し合いテスト音波のみが微小構造体のチップＴＰに到達することとなる。

本発明の実施の形態２に従う変形例１の構成の如くスピーカ２を用いてアンチノイズ音波およびテスト音波を発生することにより、さらに部品点数を削減しコストを削減することができる。

なお、上記の実施の形態に従う構成において、スピーカ制御部３０は、スピーカから単一の周波数の正弦波であるテスト音波を出力するが、これに限られず、たとえば図示しない加算器等を用いて複数の異なる周波数の正弦波信号を合成してスピーカから出力することも可能である。これにより、複数の周波数に対する応答を一度に検出できるため、図１０で説明したような周波数応答特性の検査を効率かつ効果的に実施することができる。例えば、検査を行う周波数帯域を高域と低域に分け、高域と低域から１波ずつ選択された正弦波信号を合成してスピーカから出力し、応答信号を帯域フィルタで分離すれば、２つの周波数に対する応答を同時に検出することができる。

また、スピーカから出力されるテスト音波は、正弦波信号あるいはその合成に限られず図示しないファンクションジェネレータ（任意波形発生器）を用いてホワイトノイズ（白色雑音）のような任意の波形のテスト音波を出力してもよい。これにより、例えばホワイトノイズはあらゆる周波数の成分をほぼ同量ずつ含む音であるので、微小構造体は可動部の共振が支配的な応答を示すことになり、その応答を検出することで微小構造体の共振周波数やその振動特性を簡便に検査することができる。その際、たとえばバンドパスフィルタ等を用いてテスト音波の周波数帯域を微小構造体の共振周波数の近傍領域に制限されたホワイトノイズとすることにより、効率かつ効果的に微小構造体の共振特性の検査を実行することも可能である。

図３２は、ある周波数範囲のホワイトノイズをテスト音波として出力して、３軸の応答を同時に検出した結果を示すグラフである。ホワイトノイズによるテスト音波を出力し、計測時間の３軸の出力信号をそれぞれフーリエ変換して、周波数に対してプロットした。図３２は、１回の測定結果を示す。図３２から把握されるように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの共振周波数を示すピークが現れている。Ｘ軸とＹ軸については、１２２０〜１２４０Hz付近に共振周波数があり、Ｚ軸については、１９８０Hz付近に共振周波数があることがわかる。計測時間とテスト音波の周波数帯域が限られているので、入力は擬似的なホワイトノイズであるが、共振周波数と平均的な出力レベルを評価することができる。微小構造体の特性をより正しく検査するためには、計測時間のテスト音波をフーリエ変換した結果で、周波数ごとに出力信号の周波数成分を正規化することが好ましい。さらに、測定を複数回行って、周波数ごとの平均をとってもよい。また、適当な周波数区間ごとの移動平均をとって、グラフにプロットすれば、図３２のようなグラフの凹凸が均されるので、視覚的に特性を把握しやすい。

（実施の形態２の変形例２）
本発明の実施の形態２の変形例２においては、上記の図１４で説明したノイズを除去する方式とは異なる方式でノイズを除去すなわちノイズキャンセルを実行する方法について
説明する。

図１７のフローチャート図を用いて、本発明の実施の形態２の変形例２に従う微小構造体の検査方法について説明する。

図１７を参照して、図１４で説明した検査方法と異なる点は、ステップＳ１３〜Ｓ１６をＳ３０〜Ｓ３３に置換した点が異なる。

具体的には、ステップＳ１の次に、プローブ針を介して検出される検出チップの特性値を用いてノイズ音波を検出する（ステップＳ３０）。具体的には、検出チップのパッドにプローブ針を接触させることにより、騒音源ＮＳから発せられるノイズ音波また振動により可動部が動き、プローブ針を介して検出チップから所定の特性値が検出される。測定部２５は、その結果を制御部２０に出力する。制御部２０は、測定部２５により測定された所定の特性値に基づきノイズを除去するようにノイズ除去制御部４０に指示する。そして、ノイズ除去制御部４０は、制御部２０からの指示に応答してスピーカに対して騒音源ＮＳから発せられるノイズ音波を打ち消すようにアンチノイズ音波を設定（ステップＳ３１）し、スピーカから検出チップＴＰに対してアンチノイズ音波を出力するように指示する（ステップＳ３２）。具体的には、ノイズ音波と同一周波数であり、かつ同一音圧であり、ノイズ音波の位相と逆位相となるようなアンチノイズ音波を出力する。これにより、上述したように図１６に示されるようにたとえば騒音源ＮＳから発せられるノイズ音波fnoiseと全く逆位相のアンチノイズ音波 fantinoiseがスピーカ２♯から出力されることにより、それが合成されて微小構造体のチップＴＰに到達するときにはノイズ音波fnoiseは打ち消されて殆ど存在しなくなる。

そして、制御部２０は、ノイズ音波を除去できたかどうかを判定する（ステップＳ３３）。具体的には、プローブ針を介して測定部２５により検出される検出チップからの所定の特性値が０となったかすなわち所定の特性値が検出されなくなったかどうかを判定する。

所定の特性値がプローブ針を介して測定部２５により検出されなくなったすなわちノイズ音波を除去できたと判定した場合には、上述した次のステップＳ２ａに進み、後の処理は、図９で説明したのと同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。あるいは、ステップＳ２ａに進み図１２で説明したような方式に従って後のテスト処理を実行することも可能である。

一方、ステップＳ３３において、ノイズ音波を除去できていないと判定した場合には、再びステップＳ３１に戻る。すなわち、アンチノイズ音波を再設定する。その際、制御部２０は、スピーカ制御部３０に対してアンチノイズ音波の補正をするようにノイズ除去制御部４０に対して指示する。ノイズ除去制御部４０は、制御部２０からの指示に応答して所望のアンチノイズ音波となるようにすなわち測定部２５によりプローブ針を介して測定される所定の特性値が０となるように周波数および／または音圧および／または位相を微調整してスピーカからアンチノイズ音波を出力するように制御する。

本発明の実施の形態２の変形例２に従う検査方法においても上記の実施の形態２および変形例１の検査方法と同様、テスト音波を出力する前の前処理としてノイズを除去すなわちキャンセルすることができ、テスト時においてノイズのない状況下において精度の高い検査を実行することができる。

さらに、本発明の実施の形態２の変形例２に従う検査方法においては、マイクを用いてノイズ音波を検出する必要がなく、上記で説明したテスタ５♯および５♯ａからマイク３＃を削減することができる、すなわち部品点数を削減しテスタのコストを低減することができる。

また、本発明の実施の形態２の変形例２に従う検査方法においては、テスト音波を出力する前処理としてプローブ針を介して検出される検出チップの特性値を０にしてからテスト音波を出力してテストする方法である。すなわち、実際の測定結果についてノイズの影響をより完全に除去した状態でテストする方法であるため上記の実施の形態２および変形例１で説明した方法よりも精度の高い検査を実行することができる。

上記の実施の形態においては、微小構造体の一例として３軸加速度センサについて説明したが、上述したようにＭＥＭＳ技術は多種多様であり、本技術の対象とする微小構造体は多軸加速度センサに限られるものではない。本技術は以下に例示するアクチュエータや微小機械部品の動作特性や機械特性の性能検査に利用可能である。

図１８は、カンチレバー型のＭＥＭＳスイッチ（以下、単にスイッチとも称する）を概略的に説明する概念図である。

図１８（ａ）は、スイッチが静止している場合を説明する図である。図１８（ａ）を参照して、スイッチは、基板５０と、カンチレバー５１と、制御電極５２と、カンチレバー接合部５３と、接合電極５４とで構成される。制御信号が入力されていない状態においては、スイッチは動作しない。

図１８（ｂ）は、スイッチが動作する場合を説明する図である。制御信号が制御電極５２に与えられるとカンチレバー５１が制御電極５２側に引き付けられる。これにより、カンチレバー接合部５３が接合電極５４と接触する。これによりスイッチがオン状態となる。一例としてパルス状の制御信号が制御電極５２に与えられるとすると、カンチレバー接合部５３は、上下に動作して、接合電極５４と接合状態／非接合状態を繰り返す。このスイッチは、微小であり、かつ高速に周波数を変更するスイッチとして利用されている。

図１９は、薄膜のメンブレン構造を有するＭＥＭＳスイッチを概略的に説明する概念図である。

図１９（ａ）は、信号配線および電極を説明する図である。

図１９（ａ）を参照して、信号が入力される信号配線７２と、出力される信号配線７３とが示されている。そして、中央部付近において信号配線間において溝が設けられており、電気的に絶縁された状態が示されている。また、その両側には、電極７０および７１が設けられた構成となっている。

図１９（ｂ）は、メンブレン構造をスイッチとして用いる場合を説明する図である。図１９（ｂ）に示されるように信号配線７２および７３の上部にメンブレンが配置されている。薄膜ビーム（梁）がフレキシブルなスプリング（ばね）になっている。これがメンブレン７４を支えている。電極７０および７１に駆動電圧を印加することにより静電引力によりメンブレン７４がたわんで下方に引っ張られ、その下に設けられた信号配線と接触する。これにより、信号配線間の溝を埋めることになり、導通状態（オン）になる。すなわち、信号配線７２および７３が導通状態となり、入力した信号が出力される。一方、メンブレンと信号配線とが非接触の場合には、非導通状態（オフ）となる。

上記においては、スイッチにメンブレン構造を用いた例について説明したが、このメンブレン構造は、スイッチに限られず、温度センサ等のセンサ部品としても用いられている。また、メンブレン構造の可動部たる薄膜部を製品使用時はあえて動かさず、薄膜の性質を利用した電子／イオン通過薄膜あるいは電子ビーム照射器の照射窓等種々の機械部品も本技術で性能検査が可能である。

図２０は、電子ビーム照射器の照射窓にメンブレン構造が用いられている場合を説明する図である。図２０に示されているように、真空管８１から大気中に対して電子ビームＥＢが出射される照射窓８０の一部が示されており、その拡大した断面構造に示されるように薄膜のメンブレン構造が採用されている。なお、図２０では、単一材料でメンブレンが形成され、かつ、一つのメンブレン構造のみが図示されているが、複数の材料で多層膜構造として形成される場合もあるし、また、複数のメンブレン構造がアレイ状に配置された照射窓とされる場合もある。このような可動部を有する機械部品であっても本発明の技術によって、膜の破損やクラックの有無や膜質の検査が可能である。

図２１は、インクジェットプリンタヘッドを説明する概略構成図である。

図２１（ａ）は、インクジェットプリンタヘッドが静止している場合を説明する図である。図２１（ａ）を参照して、インクジェットプリンタヘッドは、ノズル６０と、圧電アクチュエータ６１と、被覆部材６２と、圧電アクチュエータ６１を支持する支持部材６４と、制御電極６３ａと、圧電アクチュエータ６１と接合されている制御電極６３ｂと、基板６５と、スイッチ６６とで構成される。スイッチ６６がオフの場合には、インクジェットプリンタヘッドは動作しない。なお、被覆部材６２と圧電アクチュエータ６１との間には、インクが充填されているものとする。

図２１（ｂ）は、インクジェットプリンタヘッドが動作する場合を説明する図である。

図２１（ｂ）を参照して、インクジェットプリンタヘッドは、スイッチ６６がオンすると、制御電極６３ａと、圧電アクチュエータ６１との間に静電引力が働く。これに伴い、圧電アクチュエータ６１が図示されるように撓むことになる。

図２１（ｃ）は、図２１（ｂ）の後にスイッチをオフした場合を説明する図である。

図２１（ｃ）に示されるように、撓んでいた圧電アクチュエータ６１が元の状態に戻る。このとき得られる反発力により内部に充填されているインクがノズル６０から噴射される。このインクジェットプリンタヘッドは、上記動作を実行することにより、微小かつ高速なプリンタヘッドとして利用されている。

インクジェットプリンタヘッドに適当な大きさの音波を当てると、圧電アクチュエータ６１が変形し、制御電極６３ａと６３ｂの間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を検出することによって、インクジェットプリンタヘッドを検査することができる。

図３３は、圧力センサを説明する概念構成図である。図３３（ａ）は圧力センサの平面図、図３３（ｂ）は図３３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図３３に示されるように、シリコン基板Ｓｉの中央部にほぼ正方形に、肉厚が薄い部分であるダイヤフラムＤが形成されている。ダイヤフラムＤの４辺の中央にそれぞれ、ピエゾ抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が形成されている。ダイヤフラムＤの両面にかかる圧力の差によって、ダイヤフラムＤが変形すると、ピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４に応力が発生する。応力によって、ピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４の電気抵抗値が変化するので、その変化を検出することによって、ダイヤフラムＤの両面にかかる圧力差を測ることができる。

圧力センサについても、本発明の方法によって、圧力センサが基板上（例えばウエハ上）に形成された状態で、圧力センサの動作を確認することができる。実際に圧力をかけて動作を確認する方法では、ウエハの両面に圧力差を発生させることが必要であり、圧力センサがウエハ上に形成されている状態で検査することは困難である。

これら、上述したＲＦスイッチやインクジェットプリンタヘッド等のＭＥＭＳデバイスに対しても、上記で説明したのと同様の方式に従って検査することが可能である。

本発明の方法によれば、上述の加速度センサ（または角速度センサ）、ＭＥＭＳスイッチ、メンブレン構造、インクジェットプリンタヘッド、圧力センサなど、特性の異なる可動部が組み合わされて微小構造体を形成している場合、例えば加速度センサと圧力センサが組み合わされて１つの微小構造体を形成している場合に、それらの複数の可動部の特性を同時に検査することが可能である。また、ＭＥＭＳ技術では、基板上に複数の微小構造体が形成される場合が多いが、本発明の方法によれば、１つの基板上に形成された複数の微小構造体を同時に検査することが可能である。複数の可動部、もしくは異なる特性を有する複数の可動部、または複数の微小構造体を同時に検査することによって、ＭＥＭＳの製造工程を短縮することができる。また、基板上に微小構造体が形成された状態で検査することができるので、不良品についてその後のパッケージング工程などを省略することができる。

（実施の形態３）
上記の実施の形態１および２に示される方式においては、主に微小構造体のチップのパッドに対してプローブ針を接触させることにより微小構造体から出力される電気信号を検出して微小構造体の特性を検査する方式について説明してきた。

本発明の実施の形態３においては、特に微小構造体から出力される電気信号を直接用いることなく、微小構造体の特性を検査することが可能な方式について説明する。具体的には、メンブレン構造である電子ビーム照射器の照射窓を用いて説明する。

図２２は、本発明の実施の形態３に従う測定部２５＃を説明する概念図である。

具体的には、本発明の実施の形態３に従う測定部２５＃は、測定ユニット４６と、測定治具４５とを含む。また、測定ユニット４６と、測定治具４５とは、端子ＴＰを介して電気的に結合されている。測定ユニット４６は、テスト時において電極ＥＤと測定対象物との静電容量を検出する。

測定治具４５は、外側領域周辺に設けられた複数のパッドＰＤ＃と、その内側領域に設けられた複数の電極ＥＤとを含む。なお、本例においては、複数のパッドＰＤ＃のうちの一つのパッドＰＤ＃に対応して一つの電極ＥＤが設けられて、互いに電気的に結合されているものとする。

また、図２２においては、一つのパッドＰＤ＃と端子ＴＰとが電気的に結合されている場合が一例として示されている。

そして、この測定治具４５の上に微小構造体であるメンブレン構造の電子ビーム照射器の照射窓８０が一例として載せられている。なお、本実施の形態３のテスタは、プローブ針４を除去するとともに、図１で説明したテスタの測定部２５を測定部２５＃に置換した構成であり、その他の制御部、スピーカ等については同様の構成であるのでその詳細な説明は繰り返さない。

図２３は、測定治具４５およびその上に載せられた電子ビーム照射機の照射窓８０を詳細に説明する図である。

図２３を参照して、測定治具４５の表面に電極ＥＤが設けられている。そして、電極ＥＤと照射窓８０との間において所定間隔Ｌを確保するためのスペーサ４７が設けられている。また、電極ＥＤと外部パッドＰＤ＃とは、上述したように電気的に結合されている。

図２４のフローチャート図を用いて、本発明の実施の形態３に従う微小構造体の検査方法について説明する。

上述したように微小構造体の検査（テスト）を開始する（ステップＳ０）。この時、検査対象である微小構造体である電子ビーム照射機の照射窓８０は、測定治具４５の上に載せられているものとする。次に、スピーカ２から出力するテスト音波を設定し（ステップＳ２ａ）、次に、スピーカ２から照射窓８０に対してテスト音波を出力する（ステップＳ２ｂ）。ステップＳ３およびＳ４は、実施の形態１で説明した図９のステップＳ３およびＳ４と同様である。

次に、検出チップの特性値を測定する。本例においては、スピーカ２から出力される疎密波により動く可動部の変位に基づいて変化する静電容量値を測定部２５＃の測定ユニット４６で測定する（ステップＳ５ａ）。

次に、制御部２０は、測定部２５＃により測定された特性値すなわち測定データが、所望の特性値であるかすなわち許容範囲であるかどうかを判定する（ステップＳ６）。

後の処理については、図９で説明したのと同様の方式であるのでその詳細な説明は繰り返さない。

本発明の実施の形態３に従う微小構造体の検査方法は、図９で説明した如く可動部の動きにより直接微小構造体から得られる電気信号等に基づいて微小構造体の特性を検査する方法ではなく、微小構造体の動きから間接的に測定される特性値に基づいて検査する方法である。

図２５は、測定治具４５およびその上に載せられた電子ビーム照射機の照射窓８０を詳細に説明する別の図である。

図２５を参照して、図２３に示される照射窓８０と比較して異なる点は、図２３に示されるメンブレン構造の照射窓８０は、下向きとして配置されているのに対して、図２５に示されるメンブレン構造の照射窓８０は、上向きとして配置されている。また、電極ＥＤの上にスペーサ４８と、サブ電極ＥＤａを設け、スペーサ４８を貫通するコンタクトホールにより電極ＥＤとサブ電極ＥＤａとが電気的に結合されている。そして、図２３で説明したように電極すなわちサブ電極ＥＤａとメンブレン構造との距離がＬとなるように設定されている。

図２５における場合においても図２４で説明したのと同様の方式にしたがって微小構造体の検査を実行することができる。

また、上記で説明した微小構造体の３軸加速度センサについても同様の方式に従って検査することができる。

図２６は、３軸加速度センサのパッドにプローブ針を当てた際の共振周波数を説明する図である。本例に示されるようにパッドに当てるプローブ針の針圧を大きくするほど、共振周波数が下がる傾向にある。したがって、プローブ針を用いることなく、上記で説明したスピーカから出力される疎密波により動く可動部の変位に基づいて変化する静電容量値を検出して検査することにより所定の共振周波数を変化させることなく、簡易に検査することができる。

図２７は、本発明の他の測定部２５＃ａを説明する概念図である。

図２７（ａ）を参照して、ここでは、測定部２５＃ａ上に３軸加速度センサのチップＴＰが載置されている。測定部２５＃ａは、容量検出回路ＣＳ１，ＣＳ２と、電極ＥＤｂと、測定ユニット４６＃とを含む。なお、上記と同様の本例のテスタは、プローブ針４を除去するとともに、図１で説明したテスタの測定部２５を測定部２５＃ａに置換した構成であり、その他の制御部、スピーカ等については同様の構成であるのでその詳細な説明は繰り返さない。

２つの電極ＥＤｂは、３軸加速度センサの重錘体ＡＲの下部に設けられ、それぞれ容量検出回路ＣＳ１，ＣＳ２と電気的に結合されている。そして、容量検出回路ＣＳ１，ＣＳ２は、測定ユニット４６＃と接続され、検出した容量値を出力する。測定ユニット４６＃は、変化する静電容量値を測定する。

図２７（ｂ）は、測定部２５＃ａにおける容量検出を説明する回路構成図である。

本例で示されているように、重錘体ＡＲと電極ＥＤｂとの間には、初期値の静電容量Ｃｄ１およびＣｄ２を容量検出回路ＣＳ１，ＣＳ２のそれぞれで検出する。そして、それら検出結果は、測定ユニット４６＃に出力されている。

図２８は、チップＴＰの可動部が変位した場合を説明する図である。

図２８（ａ）を参照して、スピーカ２からの疎密波により可動部である重錘体ＡＲが変位する。

図２８（ｂ）に示されるように重錘体ＡＲが変位することにより、容量検出回路ＣＳ１，ＣＳ２は、検出した容量値を測定ユニット４６＃に出力する。本例においては、可動部の変位に伴い、静電容量値がＣｄ１からＣｄ１＋ΔＣ１に変位し、Ｃｄ２からＣｄ２＋ΔＣ２に変位した場合が示されている。この変化量を測定ユニット４６＃が検出し、制御部２０に出力し、３軸加速度センサの特性の検査を実行することができる。なお、この場合の微小構造体の検査方法については、図２４のフローチャート図で説明したのと同様の方式であるのでその詳細な説明は繰り返さない。

図２９は、３軸加速度センサの下部に設けられる検出電極を説明する図である。

図２９（ａ）は、上記したように各重錘体ＡＲに対応してそれぞれ電極ＥＤｂを設けた場合が示されているが、図２９（ｂ）に示されるように各重錘体ＡＲに対応して一つの電極ＥＤ＃を設けて上記で説明したのと同様の方式に従って検査することも可能である。あるいは、図２９（ｃ）に示されるように図２９（ａ）で示した電極ＥＤｂよりも検出面積が大きい本例では重錘体ＡＲの底面積よりも大きな電極ＥＤ＃ａを設けて検査することも可能である。

なお、本願図２４に示される方式は、実施の形態１の図９で説明したステップＳ１を除いた場合と同様の方式である。すなわちスピーカ２から与えられるテスト音波に応じて所望の特性データが検出されたかどうかにより微小構造体の特性を評価する方式である。同様にステップＳ１を除いた、実施の形態１の変形例の図１２、実施の形態２およびその変形例の図１４，１７で説明した方式に従って特性を評価することも可能である。すなわち、所望の特性データを得るためのテスト音波を調整して、得られたテスト音波の音圧等のデータが許容範囲内か否かにより微小構造体の特性を評価することや、ノイズ音波等が発生する場合においても、アンチノイズ音波を出力することにより、所望のテストを実行することも可能である。なお、テスタとしては、上述したように図１，１１，１３，１６のプローブ針４を削除するとともに測定部２５を上記した測定部２５＃あるいは２５＃ａに変更することにより実現することが可能である。

なお、疎密波である音波を与えて、肉眼で微小構造体の可動部の動きからその特性を評価することも可能である。あるいは、疎密波である音波を微小構造体に与えて、いわゆるレーザ変位計、変位センサあるいは近接センサ等を用いて微小構造体の可動部の動きの変位を検出して、その検出した変位量が所望の変位量であるかどうかを判定手段等を用いて比較判定することにより、その特性を評価することも可能である。

図３０は、測定部であるレーザ変位計ＬＺにより微小構造体の可動部の動きの変位を検出することにより、その特性を評価する場合を説明する図である。

本場合においても、所望の変位を検出できたか否かに応じて電子ビーム照射機の照射窓８０の特性をテストすることができる。

また、電子ビーム照射機の照射窓に限らず、図３１に示されるように、測定部であるレーザ変位計ＬＺにより加速度センサの可動部の動きの変位を検出し、特性をテストすることも可能である。

本実施の形態３においても、複数の可動部、もしくは異なる特性を有する複数の可動部、または複数の微小構造体を同時に検査することが可能である。また、テスト音波として、ホワイトノイズまたは所定の周波数範囲のホワイトノイズを微小構造体に与えることによって、テスト音波の周波数をスキャニングしなくても、微小構造体の特性を検査することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に従う微小構造体の検査システムの概略構成図である。 ３軸加速度センサのデバイス上面から見た図である。 ３軸加速度センサの概略図である。 各軸方向の加速度を受けた場合の重錐体とビームの変形を説明する概念図である。 各軸に対して設けられるホイートストンブリッジの回路構成図である。 ３軸加速度センサの傾斜角に対する出力応答を説明する図である。 重力加速度（入力）とセンサ出力との関係を説明する図である。 ３軸加速度センサの周波数特性を説明する図である。 本発明の実施の形態１に従う微小構造体の検査方法について説明するフローチャート図である。 スピーカから出力されたテスト音波に応答する３軸加速度センサの周波数応答を説明する図である。 本発明の実施の形態１の変形例に従う微小構造体の検査システムを説明する概略構成図である。 本発明の実施の形態１の変形例に従う微小構造体の検査方法について説明するフローチャート図である。 本発明の実施の形態２に従う微小構造体の検査システムを説明する概略構成図である。 本発明の実施の形態２に従う微小構造体の検査方法について説明するフローチャート図である。 騒音源から発せられるノイズ音波と全く逆位相のアンチノイズ音波の合成を説明する図である。 本発明の実施の形態２の変形例１に従う検査システムの概略構成図である。 本発明の実施の形態２の変形例２に従う微小構造体の検査方法について説明するフローチャート図である。 カンチレバー型のＭＥＭＳスイッチを概略的に説明する概念図である。 薄膜のメンブレン構造を有するＭＥＭＳスイッチを概略的に説明する概念図である。 電子ビーム照射器の照射窓にメンブレン構造が用いられている場合を説明する図である。 インクジェットプリンタヘッドを説明する概略構成図である。 本発明の実施の形態３に従う測定部を説明する概念図である。 測定治具およびその上に載せられた電子ビーム照射機の照射窓を詳細に説明する図である。 本発明の実施の形態３に従う微小構造体の検査方法について説明するフローチャート図である。 測定治具およびその上に載せられた電子ビーム照射機の照射窓を詳細に説明する別の図である。 ３軸加速度センサのパッドにプローブ針を当てた際の共振周波数を説明する図である。 本発明の他の測定部を説明する概念図である。 チップの可動部が変位した場合を説明する図である。 ３軸加速度センサの下部に設けられる検出電極を説明する図である。 測定部であるレーザ変位計により微小構造体の可動部の動きの変位を検出することにより、その特性を評価する場合を説明する図である。 測定部であるレーザ変位計により加速度センサの可動部の動きの変位を検出し、その特性を評価する場合を説明する図である。 ある周波数範囲のホワイトノイズをテスト音波として出力して、３軸加速度センサの３軸の応答を同時に検出した結果を示すグラフである。 圧力センサを説明する概念構成図である。

符号の説明

１，１＃，１＃ａ，１１ 検査システム、２，２＃ スピーカ、３，３＃ マイク、４
プローブ針、５，５＃，５＃ａ，６ テスタ、１０ 基板、１５ 入出力インタフェース、２０ 制御部、２５，２５＃，２５＃ａ 測定部、３０，３０＃ スピーカ制御部、３５ 信号調整部、４０，４０＃ ノイズ除去制御部。

Claims (31)

1. 基板上に形成された可動部を有する、少なくとも１つの微小構造体の特性を評価する微小構造体の検査装置であって、
   テスト時において前記微小構造体に対してテスト音波を出力する音波発生手段を備え、
   前記音波発生手段により出力された前記テスト音波に応答した前記微小構造体の可動部の動きを検出し、検出結果に基づいて前記微小構造体の特性を評価する、微小構造体の検査装置。
2. 前記微小構造体は、基板上にアレイ状に複数個配置されている、請求項１記載の微小構造体の検査装置。
3. 前記検査装置は、前記音波発生手段により出力された前記テスト音波に応答した前記微小構造体の可動部の動きを検出し、検出結果に基づいて前記微小構造体の特性を評価するための評価手段をさらに備える、請求項１または２記載の微小構造体の検査装置。
4. 前記評価手段は、
   前記微小構造体の可動部の動きに基づいて変化する変化量を検出するための変化量検出手段と、
   前記変化量検出手段により検出された変化量と所定のしきい値となる変化量との比較に基づいて前記微小構造体の特性を評価する判定手段とを含む、請求項３記載の微小構造体の検査装置。
5. 前記変化量検出手段は、前記微小構造体の可動部の動きにより変化するインピーダンスの変化量を検出し、
   前記判定手段は、前記変化量検出手段により検出されたインピーダンスの変化量と所定のしきい値となるインピーダンスの変化量とを比較して前記微小構造体の特性を評価する、請求項４記載の微小構造体の検査装置。
6. 前記判定手段は、前記変化量検出手段により検出された最大の変化量に対応する周波数と、所定のしきい値となる変化量に対応する所望の周波数とを比較して前記微小構造体の特性を評価する、請求項４記載の微小構造体の検査装置。
7. 前記評価手段は、
   前記微小構造体の可動部の動きに基づいて変位する前記微小構造体の可動部の変位量を検出するための位置変位検出手段と、
   前記位置変位検出手段により検出された変位量と所定のしきい値となる変位量との比較に基づいて前記微小構造体の特性を評価する判定手段とを含む、請求項３記載の微小構造体の検査装置。
8. 前記位置変位検出手段は、前記微小構造体の可動部の動きにより変化する静電容量を検出し、
   前記判定手段は、前記位置変位検出手段により検出された静電容量と所定のしきい値となる静電容量とを比較して前記微小構造体の特性を評価する、請求項７記載の微小構造体の検査装置。
9. 前記位置変位検出手段は、レーザを用いて前記微小構造体の可動部の動きに基づく変位量を検出する、請求項７記載の微小構造体の検査装置。
10. 前記判定手段は、前記位置変位検出手段により検出された最大の変位量に対応する周波数と、所定のしきい値となる変位量に対応する所望の周波数とを比較して前記微小構造体の特性を評価する、請求項７記載の微小構造体の検査装置。
11. 前記音波発生手段は、
    外部からの入力に応じた音圧の前記テスト音波を出力する音波出力手段と、
    前記微小構造体近傍に到達するテスト音波を検出する検出手段と、
    前記検出手段により検出されたテスト音波の音圧レベルと基準となる所定のテスト音波の音圧レベルとを比較して、前記音波出力手段から出力されるテスト音波を補正する音波補正手段とを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の微小構造体の検査装置。
12. 前記音波発生手段は、外部から前記微小構造体に到達するノイズ音波を除去するためのノイズ除去手段をさらに含む、請求項１１記載の微小構造体の検査装置。
13. 前記ノイズ除去手段は、テスト前において前記検出手段により検出した前記ノイズ音波に基づいて前記ノイズ音波を打ち消すように前記ノイズ音波と逆位相であり、かつ同一の周波数および音圧を有するアンチノイズ音波を出力する、請求項１１記載の微小構造体の検査装置。
14. 前記アンチノイズ音波は、前記テスト時において、前記音波出力手段から前記テスト音波とともに出力される、請求項１３記載の微小構造体の検査装置。
15. 前記評価手段は、前記音波発生手段の前記検出手段により検出されたテスト音波の検出結果を受けて、前記判定手段により判定した結果を出力する、請求項１１記載の微小構造体の検査装置。
16. 前記微小構造体は、加速度センサおよび角速度センサの少なくとも一方に相当する、請求項１記載の微小構造体の検査装置。
17. 前記加速度センサおよび角速度センサは、多軸加速度センサおよび多軸角速度センサにそれぞれ相当する、請求項１６記載の微小構造体の検査装置。
18. 基板上に形成された可動部を有する、少なくとも１つの微小構造体の特性を評価する微小構造体の検査装置であって、
    テスト時において前記微小構造体に対してテスト音波を出力する音波発生手段と、
    前記検査装置は、前記音波発生手段により出力された前記テスト音波に応答した前記微小構造体の可動部の動きを検出し、検出結果に基づいて前記微小構造体の特性を評価するための評価手段とを備え、
    前記評価手段は、
    前記微小構造体の可動部に対向して設置された静電容量検出電極と、
    前記微小構造体の可動部の動きにより変化する前記静電容量検出電極と前記微小構造体の可動部との間の静電容量を検出する容量検出手段と、
    前記容量検出手段により検出された変化した静電容量と所定のしきい値となる静電容量との比較に基づいて前記微小構造体の特性を評価する判定手段とを含む、微小構造体の検査装置。
19. 前記微小構造体の可動部の２つ以上の動きを同時に検出し、検出結果に基づいて前記微小構造体の２つ以上の特性を同時に評価することを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の微小構造体の検査装置。
20. 前記微小構造体の可動部の２つ以上の方向の動きを同時に検出し、検出結果に基づいて前記微小構造体の２つ以上の方向の特性を同時に評価することを特徴とする、請求項１９記載の微小構造体の検査装置。
21. 前記微小構造体が２つ以上の可動部を有する場合、および／または前記基板上に２つ以上の微小構造体を有する場合であって、２つ以上の可動部の動きを同時に検出し、検出した結果に基づいて１または２つ以上の前記微小構造体の２つ以上の可動部の特性を同時に評価することを特徴とする、請求項１９記載の微小構造体の検査装置。
22. 前記２つ以上の可動部が異なる可動特性を有する場合に、該２つ以上の可動部の動きを同時に検出し、検出した結果に基づいて前記異なる可動特性を有する２つ以上の可動部の特性を同時に評価することを特徴とする、請求項２１記載の微小構造体の検査装置。
23. 前記音波発生手段は、前記テスト音波として２つ以上の異なる周波数の音波を含む合成波を出力する、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の微小構造体の検査装置。
24. 前記音波発生手段は、前記テスト音波としてホワイトノイズを出力する、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の微小構造体の検査装置。
25. 前記音波発生手段は、前記テスト音波として所定の周波数範囲でホワイトノイズを出力する、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の微小構造体の検査装置。
26. 基板上に形成された可動部を有する、少なくとも１つの微小構造体にテスト音波を与えるステップと、
    前記テスト音波に応答した前記微小構造体の可動部の動きを検出するステップと、
    検出結果に基づいて前記微小構造体の特性を評価するステップとを備える、微小構造体の検査方法。
27. 前記テスト音波に応答した前記微小構造体の可動部の動きを検出するステップが、前記微小構造体の可動部の２つ以上の動きを同時に検出し、
    前記検出結果に基づいて前記微小構造体の特性を評価するステップが、前記微小構造体の２つ以上の特性を同時に評価する、
    ことを特徴とする、請求項２６記載の微小構造体の検査方法。
28. 前記テスト音波を与えるステップが、テスト音波としてホワイトノイズを与えるステップである、請求項２６または２７記載の微小構造体の検査方法。
29. 基板上に形成された可動部を有する、少なくとも１つの微小構造体にテスト音波を与えるステップと、
    前記テスト音波に応答した前記微小構造体の可動部の動きを検出するステップと、
    検出結果に基づいて前記微小構造体の特性を評価するステップとを含む、微小構造体の検査方法をコンピュータに実行させる、微小構造体の検査プログラム。
30. 前記テスト音波に応答した前記微小構造体の可動部の動きを検出するステップが、前記微小構造体の可動部の２つ以上の動きを同時に検出し、
    前記検出結果に基づいて前記微小構造体の特性を評価するステップが、前記微小構造体の２つ以上の特性を同時に評価する、
    ことを特徴とする、請求項２９記載の微小構造体の検査プログラム。
31. 前記テスト音波を与えるステップが、テスト音波としてホワイトノイズを与えるステップである、請求項２９または３０記載の微小構造体の検査プログラム。

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