JP2014187105A - Apparatus and method for inspecting variable capacitance element - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、検査装置に関し、特に、静電力により駆動する静電駆動型アクチュエータを利用してRF(Radio Frequency)容量を変えることができる可変容量素子の検査装置に関するものである。 The present invention relates to an inspection apparatus, and more particularly to an inspection apparatus for a variable capacitance element that can change an RF (Radio Frequency) capacity by using an electrostatically driven actuator that is driven by an electrostatic force.
特許文献1は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いた静電駆動型アクチュエータを備える可変容量素子の例を示すものである。
図1は、特許文献1に示されたような、可変容量素子を構成する従来の静電駆動型アクチュエータ101の構成例を説明する図である。
図1に示すように、静電駆動型アクチュエータ101は、半導体基板102と、弾性部材103と、下部駆動電極104Aと、上部駆動電極104Bと、下部容量電極105Aと、上部容量電極105Bと、絶縁膜106とを備えている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional
As shown in FIG. 1, the
弾性部材103は、絶縁性材料からなる可動部であり、半導体基板102に一端が固定されている。下部駆動電極104Aと下部容量電極105Aとは、互いに隣接して半導体基板102上に形成されている。絶縁膜106は、下部駆動電極104Aと下部容量電極105Aとを覆うように形成されている。上部駆動電極104Bは、下部駆動電極104Aに対向するように弾性部材103に形成されている。上部容量電極105Bは、下部容量電極105Aに対向するように弾性部材103に形成されている。
The
静電駆動型アクチュエータ101は、下部駆動電極104Aと上部駆動電極104Bとの間に駆動電圧(DC電圧)が印加されることで駆動する。具体的には、下部駆動電極104Aと上部駆動電極104Bとの間に印加される駆動電圧により、下部駆動電極104Aと上部駆動電極104Bとの間に駆動容量が形成される。弾性部材103は、駆動容量における静電引力によって半導体基板102に引き寄せられ、上部容量電極105Bが絶縁膜106に接触する。これにより、上部容量電極105Bと下部容量電極105Aとの間に、第1の容量が形成される。また、静電駆動型アクチュエータ101が駆動されていない状態では、上部容量電極105Bと絶縁膜106との間にギャップ空間が形成される。そのため、上部容量電極105Bと下部容量電極105Aとの間には、第1の容量よりも容量値が小さい第2の容量が形成される。このように、静電駆動型アクチュエータ101は、可変容量素子として機能する。
The electrostatic
このような静電駆動型アクチュエータでは、スティッキング現象と呼ばれる現象が発生することがある。詳細には、静電駆動型アクチュエータが駆動されることにより、上部容量電極が絶縁膜に接触する際に、上部駆動電極も絶縁膜に接触する。このとき、上部駆動電極と下部駆動電極との電位差により、絶縁膜に電荷が注入され、その電荷が絶縁膜にトラップされて絶縁膜がチャージアップ(帯電)することがある。そして、駆動電圧の印加を止めても、絶縁膜のチャージアップにより、絶縁膜に上部駆動電極が引き寄せられる。このような要因で、弾性部材が半導体基板に引き寄せられた状態から動かなくなる現象がスティッキング現象であり、スティッキング現象が発生すると、静電駆動型アクチュエータの制御ができなくなり問題となる。 In such an electrostatic drive type actuator, a phenomenon called a sticking phenomenon may occur. Specifically, when the electrostatic drive actuator is driven, when the upper capacitive electrode comes into contact with the insulating film, the upper drive electrode also comes into contact with the insulating film. At this time, a charge may be injected into the insulating film due to a potential difference between the upper drive electrode and the lower drive electrode, and the charge may be trapped in the insulating film, and the insulating film may be charged up (charged). Even if the application of the drive voltage is stopped, the upper drive electrode is attracted to the insulating film due to the charge-up of the insulating film. Due to such factors, the phenomenon in which the elastic member stops moving from the state of being attracted to the semiconductor substrate is the sticking phenomenon. When the sticking phenomenon occurs, the electrostatic drive actuator cannot be controlled, which becomes a problem.
そこで、例えば、上部駆動電極と下部駆動電極とに交互に駆動電圧を印加することで、絶縁膜のチャージアップを防止することが行われている。 In view of this, for example, a drive voltage is alternately applied to the upper drive electrode and the lower drive electrode to prevent the insulating film from being charged up.
しかし、可変容量素子では、上記チャージアップ以外の要因でスティッキング現象が発生する場合もある。例えば、絶縁膜との接触箇所において物理的な接触、剥離を繰り返すことによる帯電や、ファンデルワールス力等の表面状態に起因する付着力が発生する場合がある。 However, in the variable capacitance element, the sticking phenomenon may occur due to factors other than the charge-up. For example, there may be a case where charging due to repeated physical contact and peeling at the contact point with the insulating film or adhesion force due to surface conditions such as van der Waals force occurs.
そこで、この発明は、チャージアップ以外の要因によるスティッキング現象が発生するか否かを検査する可変容量素子の検査装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a variable capacitance element inspection apparatus for inspecting whether or not a sticking phenomenon due to factors other than charge-up occurs.
本発明の可変容量素子の検査装置は、固定電極と、前記固定電極に対向する可動電極と、前記固定電極と前記可動電極との間に設けられた絶縁層と、前記固定電極および前記可動電極間に電圧を印加することで静電容量を変化させる駆動部と、を備えた可変容量素子を検査する検査装置であって、前記可変容量素子の静電容量の変化を測定する容量測定手段と、前記静電容量が最大の状態に移行する電圧であるプルイン電圧、および前記静電容量が最大の状態から解除される電圧であるプルアウト電圧を測定する演算手段と、前記固定電極および前記可動電極間に連続的に変化する電圧を所定回数繰り返し印加し、前記連続的に変化する電圧が印加された後の前記プルイン電圧および前記プルアウト電圧と、前記連続的に変化する電圧が印加される前の前記プルイン電圧および前記プルアウト電圧との変動量に基づいて、当該可変容量素子が不良素子であるか否かを検査する判断手段と、を備えたことを特徴とする。 The variable capacitance element inspection apparatus of the present invention includes a fixed electrode, a movable electrode facing the fixed electrode, an insulating layer provided between the fixed electrode and the movable electrode, the fixed electrode, and the movable electrode. An inspection device for inspecting a variable capacitance element comprising: a drive unit that changes capacitance by applying a voltage therebetween; and capacitance measuring means for measuring a change in capacitance of the variable capacitance element; A calculation means for measuring a pull-in voltage that is a voltage at which the electrostatic capacitance shifts to a maximum state, and a pull-out voltage that is a voltage at which the electrostatic capacitance is released from the maximum state; the fixed electrode and the movable electrode A voltage that continuously changes in between is repeatedly applied a predetermined number of times, and the pull-in voltage and the pull-out voltage after the continuously changing voltage is applied and the continuously changing voltage are applied. Based on the amount of variation between the pull-in voltage and the pull-out voltage prior to, characterized by comprising a determination unit to which the variable capacitance element checks whether it is defective element.
より具体的には、前記判断手段は、連続的に変化する電圧を所定回数繰り返して印加し、前記連続的に変化する電圧が印加された後の前記プルイン電圧と前記プルアウト電圧の差分値と、前記連続的に変化する電圧が印加される前の前記プルイン電圧と前記プルアウト電圧の差分値との変化量が基準値以上の可変容量素子を不良素子であると判定することを特徴とする。 More specifically, the determination unit repeatedly applies a continuously changing voltage a predetermined number of times, and a difference value between the pull-in voltage and the pull-out voltage after the continuously changing voltage is applied, A variable capacitance element having an amount of change between a difference value between the pull-in voltage and the pull-out voltage before the continuously changing voltage is applied is determined to be a defective element.
不良品は、電圧の印加を繰り返すと、プルイン電圧に比べてプルアウト電圧が大きく変動する。したがって、電圧の印加を繰り返してもプルイン電圧とプルアウト電圧の差分値が変化しない素子を良品とし、プルイン電圧とプルアウト電圧の差分値の変化量が基準値以上となる素子を不良品とすることで、スティッキング現象が発生する素子であるか否かを検査することができる。なお、仮にチャージアップによるスティッキングが発生した場合、プルイン電圧もプルアウト電圧も同様に変化するため、チャージアップによるスティッキングの有無によって差分値が変化することはない。したがって、本発明の検査装置では、チャージアップ以外の要因によるスティッキング現象が発生する素子であるか否かを正確に検査することができる。 When a voltage is repeatedly applied to defective products, the pull-out voltage fluctuates greatly as compared to the pull-in voltage. Therefore, an element in which the difference value between the pull-in voltage and the pull-out voltage does not change even when voltage application is repeated is determined as a non-defective product, and an element in which the change amount in the difference value between the pull-in voltage and the pull-out voltage is equal to or higher than a reference value is determined as a defective product. Thus, it is possible to inspect whether or not the element causes a sticking phenomenon. Note that if sticking due to charge-up occurs, the pull-in voltage and pull-out voltage change in the same manner, so that the difference value does not change depending on the presence or absence of sticking due to charge-up. Therefore, in the inspection apparatus of the present invention, it is possible to accurately inspect whether or not the element causes a sticking phenomenon due to factors other than charge-up.
この発明によれば、チャージアップ以外の要因によるスティッキング現象が発生するか否かを検査することができる。 According to the present invention, it is possible to inspect whether or not the sticking phenomenon due to factors other than charge-up occurs.
図2(A)は、本実施形態に係る可変容量素子1を構成する静電駆動型アクチュエータ11の断面図(X−Z面断面図)である。図2(B)は、静電駆動型アクチュエータ11を構成する可動部3Aの斜視図である。図2(A)および図2(B)においては、静電駆動型アクチュエータ11の可動梁3の厚さ方向をZ軸方向、可動梁3の主軸方向をX軸方向、可動梁3の幅方向をY軸方向とする直交座標形のX−Y−Z軸を付している。
FIG. 2A is a cross-sectional view (XZ plane cross-sectional view) of the
可変容量素子1は、静電駆動型アクチュエータ11を備えている。静電駆動型アクチュエータ11は、筐体2、可動梁3、下部駆動電極5A、下部駆動電極5B、RF容量電極6、上部駆動電極7A、上部駆動電極7B、上部駆動電極7C、下部同電位電極8A、下部同電位電極8B、下部同電位電極8C、上部同電位電極9A、上部同電位電極9B、上部同電位電極9C、外部接続電極10、絶縁膜12A、および絶縁膜12Bを備えている。
The
筐体2は、下部固定基板2Aと、上部固定基板2Bと、枠体2Cとを備えている。筐体2は、内部に気密封止された空間を有する。筐体2の内部の気密封止された空間は、減圧雰囲気(例えば約1000Pa)となっている。
The
下部固定基板2Aおよび上部固定基板2Bは、それぞれガラスやサファイア等からなる絶縁性基板であり、平面視した際の形状が矩形である。あるいは、下部固定基板2Aおよび上部固定基板2Bは、例えばシリコンからなる半導体基板であってもよい。
Each of the lower
枠体2Cは、Cu等の金属からなり、平面視した際の形状が矩形環状である。下部固定基板2Aおよび上部固定基板2Bは、枠体2Cを間に挟んで互いに接合されている。これにより筐体2が構成されている。
The frame 2C is made of a metal such as Cu and has a rectangular ring shape when viewed in plan. The lower
可動梁3は、Cu等の金属からなり、筐体2の内部に収容されている。可動梁3は、可動部3Aとアンカー部3Bとを備えている。可動部3Aは、アンカー部3Bによって一端が支持されている。アンカー部3Bは、下部固定基板2Aおよび上部固定基板2Bに接合された柱状の部位である。可動部3Aは、下部固定基板2Aおよび上部固定基板2Bの両方に間隔を隔てて対向している。
The
外部接続電極10は、下部固定基板2Aの下面に形成されていて、静電駆動型アクチュエータ11の実装に用いられる。各外部接続電極10は、下部固定基板2Aに設けられた貫通電極を介して、筐体2内部の各電極および可動梁3に接続されている。
The
可動部3Aは、厚肉部(例えば、約10μm)である容量形成部3A1、容量形成部3A2、および容量形成部3A3を備えている。容量形成部3A1、容量形成部3A2、および容量形成部3A3は、可動端側(X軸正方向側)から固定端側(X軸負方向側)にかけて順に配列され、それぞれ薄肉部(例えば、約3μm)を介して互いに連結されている。
The
容量形成部3A1には、下部固定基板2Aと対向する側の面に突起部13Aが設けられている。容量形成部3A2には、下部固定基板2Aと対向する側の面に突起部13Bが設けられている。容量形成部3A3には、下部固定基板2Aと対向する側の面に突起部13Cが設けられている。
The capacitor forming portion 3A1 is provided with a protruding
下部駆動電極5A、下部駆動電極5B、RF容量電極6、下部同電位電極8A、下部同電位電極8B、および下部同電位電極8Cは、下部固定基板2Aにおける可動梁3と対向する側の面に形成されている。
The
下部駆動電極5A、下部駆動電極5B、RF容量電極6、下部同電位電極8A、下部同電位電極8B、および下部同電位電極8Cは、絶縁膜12Aで覆われている。絶縁膜12Aは、SiNやSiO2等からなる。絶縁膜12Aは、下部駆動電極5A、下部駆動電極5B、RF容量電極6、下部同電位電極8A、下部同電位電極8B、および下部同電位電極8Cが、可動部3Aに直接接触して短絡することを防ぐとともに、各電極を保護するために設けられている。ただし、絶縁膜は、各突起部(突起部13A、突起部13B、および突起部13C)側に設けられていてもよい。
The
下部駆動電極5Aは、容量形成部3A1に対向する位置に設けられている。下部駆動電極5Bは、容量形成部3A3に対向する位置に設けられている。RF容量電極6は、容量形成部3A2に対向する位置に設けられている。
The
可動部3Aと下部駆動電極5Aおよび下部駆動電極5Bとの間に直流電圧を印加すると、可動部3Aと下部駆動電極5Aおよび下部駆動電極5Bとの間に静電容量が形成され、この静電容量による静電引力によって、可動部3Aが下部固定基板2A側に変位する。そして、突起部13A、突起部13B、および突起部13Cが絶縁膜12Aに接触する。このため、可動部3AとRF容量電極6との間の距離が最も近くなり、可動部3AとRF容量電極6との間に形成されるRF容量が最大となる。
When a DC voltage is applied between the
このとき、絶縁膜12Aにおける下部駆動電極5A、下部駆動電極5B、およびRF容量電極6の上に形成されている領域は、可動部3Aと接触しないことになる。したがって、絶縁膜12Aにおける下部駆動電極5A、下部駆動電極5B、およびRF容量電極6の上に形成されている領域がチャージアップされることを抑制することができる。
At this time, regions formed on the
また、突起部13Aに対向する位置には、下部同電位電極8Aが設けられ、突起部13Bに対向する位置には、下部同電位電極8Bが設けられ、突起部13Cに対向する位置には、下部同電位電極8Cが設けられている。下部同電位電極8A、下部同電位電極8B、および下部同電位電極8Cは、可動梁3と同電位である電極である。下部同電位電極8A、下部同電位電極8B、および下部同電位電極8Cは、必須の構成ではないが、これら同電位電極を設けることで、これら突起部および同電位電極間が同電位となるため、絶縁膜12Aにおける下部同電位電極8A、下部同電位電極8B、および下部同電位電極8Cの上に形成されている領域がチャージアップされることを抑制することができる。
A lower
一方、上部駆動電極7A、上部駆動電極7B、上部駆動電極7C、上部同電位電極9A、上部同電位電極9B、および上部同電位電極9Cは、上部固定基板2Bにおける可動梁3と対向する側の面に形成されている。
On the other hand, the
上部駆動電極7Aは、容量形成部3A1に対向する位置に設けられている。上部駆動電極7Bは、容量形成部3A2に対向する位置に設けられている。上部駆動電極7Cは、容量形成部3A3に対向する位置に設けられている。
The
上部同電位電極9A、上部同電位電極9B、および上部同電位電極9Cは、可動梁3と同電位である電極である。上部同電位電極9Aは、容量形成部3A1のX軸方向の両端部に対向するように設けられている。上部同電位電極9Bは、容量形成部3A2のX軸方向の両端部に対向するように設けられている。上部同電位電極9Cは、容量形成部3A3のX軸方向の両端部に対向するように設けられている。
The upper
また、容量形成部3A1のX軸方向の両端端部、容量形成部3A2のX軸方向の両端部、容量形成部3A3のX軸方向の両端部には、絶縁膜12Bが設けられている。絶縁膜12Bは、SiNやSiO2等からなる。絶縁膜12Bは、上部駆動電極7A、上部駆動電極7B、上部駆動電極7C、上部同電位電極9A、上部同電位電極9B、および上部同電位電極9Cが、可動部3Aに直接接触して短絡することを防ぐ。ただし、絶縁膜は、各電極を覆うように上部固定基板2B側に設けられていてもよい。
In addition, insulating
可動部3Aと、上部駆動電極7A、上部駆動電極7B、および上部駆動電極7Cと、の間に電圧を印加すると、可動部3Aと、上部駆動電極7A、上部駆動電極7B、および上部駆動電極7Cと、の間に静電容量が形成され、この静電容量による静電引力によって、可動部3Aが上部固定基板2B側に変位する。そして、絶縁膜12Bが上部同電位電極9A、上部同電位電極9B、および上部同電位電極9Cにそれぞれ接触する。このため、可動部3AとRF容量電極6との間の距離が最も遠くなり、可動部3AとRF容量電極6との間に形成されるRF容量が最小となる。
When a voltage is applied between the
このとき、上部駆動電極7A、上部駆動電極7B、および上部駆動電極7Cの下に形成されている領域は、可動部3Aと接触しないことになる。このことにより、上部駆動電極7A、上部駆動電極7B、および上部駆動電極7Cの下に形成されている領域がチャージアップすることも抑制されることになる。
At this time, the region formed under the
また、上部同電位電極9A、上部同電位電極9B、および上部同電位電極9Cは、必須の構成ではないが、これら同電位電極を設けることで、可動部3Aおよび同電位電極間が同電位となるため、絶縁膜12Bにおける上部同電位電極9A、上部同電位電極9B、および上部同電位電極9Cの下に形成されている領域がチャージアップされることを抑制することができる。
Further, the upper
次に、静電駆動型アクチュエータ11の等価回路を含む可変容量素子1の回路構成、および当該可変容量素子1の検査装置の構成について説明する。
Next, the circuit configuration of the
図3は、可変容量素子1の回路図、および当該可変容量素子1を検査するための検査装置100の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of the
検査装置100は、可変容量素子1のRF信号入力端子RF−InおよびRF信号出力端子RF−OUTに接続され、RF容量を測定するネットワークアナライザ(本発明の容量測定手段に相当する。)201と、当該ネットワークアナライザ201およびDC電源(V)に接続される演算部202と、演算部202に接続される判断部203と、を備えている。
The
上部駆動電極7A、上部駆動電極7B、および上部駆動電極7Cは、RFカット抵抗R1を介してスイッチSWに接続されている。下部駆動電極5Aおよび下部駆動電極5Bは、RFカット抵抗R2を介してスイッチSWに接続されている。可動部3Aは、RFカット抵抗R3を介してDC電源に接続されている。スイッチSWは、RFカット抵抗R1またはRFカット抵抗R2を選択的にDC電源に接続する。RF信号入力端子RF−INには、RF容量電極6が接続され、RF信号出力端子RF−OUTには、可動部3A接続されている。これらRF信号入力端子RF−InおよびRF信号出力端子RF−OUTにネットワークアナライザ201が接続されている。ネットワークアナライザ201は、RF容量電極6と可動部3Aとの間に形成されるRF容量を測定する。測定したRF容量の値は、演算部202に出力される。
The
なお、RFカット抵抗R1、RFカット抵抗R2、およびRFカット抵抗R3は、それぞれ例えば200kΩの抵抗値であり、DC電源側にRF信号が漏れることを防ぐために設けられている。 The RF cut resistor R1, the RF cut resistor R2, and the RF cut resistor R3 each have a resistance value of, for example, 200 kΩ, and are provided to prevent the RF signal from leaking to the DC power source side.
図4は、可変容量素子1のRF容量が最大である時について説明する図である。図4(A)は、可動部3Aが下部固定基板2A側に変位した状態での筐体2の内部空間を示す部分拡大断面図である。図4(B)は、可動部3Aが下部固定基板2A側に変位した状態における回路図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a case where the RF capacitance of the
図4(B)に示すように、スイッチSWがRFカット抵抗R2に接続されると、下部駆動電極5Aおよび下部駆動電極5Bと、可動部3Aと、の間に直流電圧(例えばDC30V)が印加される。すると、図4(A)に示すように、下部駆動電極5Aおよび下部駆動電極5Bと、可動部3Aと、の間に静電容量が形成され、この静電容量による静電引力によって可動部3Aが下部固定基板2A側に変位する。これにより、可動部3AとRF容量電極6との間の距離が最も近くなり、可動部3AとRF容量電極6との間に形成されるRF容量が最大となる。
As shown in FIG. 4B, when the switch SW is connected to the RF cut resistor R2, a DC voltage (for example, DC 30V) is applied between the
図5は、RF容量が最小である時について説明する図である。図5(A)は、可動部3Aが上部固定基板2B側に変位した状態での筐体2の内部空間を示す部分拡大断面図である。図5(B)は、可動部3Aが上部固定基板2B側に変位した状態における回路図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a case where the RF capacity is minimum. FIG. 5A is a partial enlarged cross-sectional view showing the internal space of the
図5(B)に示すように、スイッチSWがRFカット抵抗R1に接続されると、上部駆動電極7A、上部駆動電極7B、および上部駆動電極7Cと、可動部3Aと、の間に直流電圧(例えばDC30V)が印加される。すると、図5(A)に示すように、上部駆動電極7A、上部駆動電極7B、および上部駆動電極7Cと、可動部3Aと、の間に静電容量が形成され、この静電容量による静電引力によって可動部3Aが上部固定基板2B側に変位する。これにより、可動部3AとRF容量電極6との間の距離が最も遠くなり、可動部3AとRF容量電極6との間に形成されるRF容量が最小となる。
As shown in FIG. 5B, when the switch SW is connected to the RF cut resistor R1, a DC voltage is applied between the
なお、印加電圧の極性は、一定周期で切り替えることが望ましい。一定周期で極性を反転させることで、可動部3Aが下部固定基板2A側に変位した状態を維持しながら、あるいは、可動部3Aが上部固定基板2B側に変位した状態を維持しながら、絶縁膜12Aおよび絶縁膜12Bに作用する電界の方向を一定周期で反転させることで、絶縁膜12Aおよび絶縁膜12Bに電荷がトラップされることを防止することができ、チャージアップによるスティッキング現象を防止することができる。
Note that the polarity of the applied voltage is preferably switched at a constant period. By reversing the polarity at a constant period, the insulating film is maintained while maintaining the state where the
しかし、スティッキング現象は、チャージアップ以外の要因によっても発生する。例えば、絶縁膜と可動部との接触箇所において物理的な接触、剥離を繰り返すことによる帯電や、ファンデルワールス力等の表面状態に起因する付着力が発生する場合がある。そこで、本実施形態の検査装置100は、チャージアップ以外の要因によるスティッキングが発生するか否かを検査するものである。
However, the sticking phenomenon occurs due to factors other than charge-up. For example, there may be a case where charging due to repeated physical contact and peeling at the contact portion between the insulating film and the movable part and adhesion force due to surface conditions such as van der Waals force occur. Therefore, the
図6および図7は、検査方法の概要を示す図であり、図8は、検査方法のフローチャートである。図6(A)は、プルイン電圧とプルアウト電圧の関係を示す図である。本実施形態の検査装置100は、下部駆動電極5Aおよび下部駆動電極5Bと、可動部3Aと、の間に0Vから最大値(例えば30V)まで三角波状に連続的に変化する電圧を印加する。印加電圧が0Vから徐々に大きくなると、所定のタイミングで可動部3Aが下部固定基板2A側に変位して絶縁膜12Aに接触し、RF容量が急激に大きくなる。このRF容量値が急激に大きくなるタイミング(例えばRF容量値の微分値が所定の閾値を超えたタイミング)における印加電圧をプルイン電圧とする。すなわち、このプルイン電圧は、静電容量が最大の状態に移行する電圧である。
6 and 7 are diagrams showing an outline of the inspection method, and FIG. 8 is a flowchart of the inspection method. FIG. 6A is a diagram illustrating the relationship between the pull-in voltage and the pull-out voltage. The
また、印加電圧が最大値から徐々に小さくなると、所定のタイミングで可動部3Aが絶縁膜12Aから剥離し、RF容量が急激に小さくなる。このRF容量値が急激に低下するタイミング(例えばRF容量値の微分値が所定の閾値未満となるタイミング)における印加電圧をプルアウト電圧とする。すなわち、このプルアウト電圧は、静電容量が最大の状態から解除される電圧である。
Further, when the applied voltage is gradually reduced from the maximum value, the
図3に示したように、演算部202には、ネットワークアナライザ201で測定されたRF容量値が入力される。演算部202は、ネットワークアナライザ201から入力されたRF容量値が急激に大きくなるタイミングにおける電源(V)の電圧値を入力し、この電圧値をプルイン電圧として測定する。また、演算部202は、ネットワークアナライザ201から入力されたRF容量値が急激に低下するタイミングにおける電源(V)の電圧値を入力し、この電圧値をプルアウト電圧として測定する。
As shown in FIG. 3, the RF capacitance value measured by the
そして、検査装置100は、このような三角波による連続的な電圧の変動を所定回数(例えば1000回)繰り返し、演算部202においてプルイン電圧とプルアウト電圧の差分値の変化量を測定する。図6(B)に示すように、良品の素子は、電圧の変動を所定回数繰り返した場合でも、プルイン電圧およびプルアウト電圧にほとんど変化がない。一方で、図7(A)および図7(B)に示すように、不良品の素子は、電圧の印加を繰り返すと、プルイン電圧に比べてプルアウト電圧が大きく低下する。
Then, the
したがって、判断部203は、電圧の印加を繰り返してもプルイン電圧とプルアウト電圧の差分値が変化しない素子を良品と判定し、プルイン電圧とプルアウト電圧の差分値の変化量が基準値以上となる素子を不良品と判定する。これにより、スティッキング現象が発生する素子であるか否かを検査することができる。なお、検査中に仮にチャージアップによるスティッキングが発生したとしても、プルイン電圧もプルアウト電圧も同様に変化するため、チャージアップによるスティッキングの有無によって差分値が変化することはない。したがって、本発明の検査装置では、チャージアップ以外の要因によるスティッキング現象が発生するか否かを正確に検査することができる。
Therefore, the
なお、プルイン電圧およびプルアウト電圧とするタイミングは、RF容量値が急激に変化するタイミングに限らず、例えばRF容量値が最大あるいは最小になってから所定時間経過後としてもよい。 The timing for setting the pull-in voltage and the pull-out voltage is not limited to the timing at which the RF capacitance value suddenly changes.
図8は、検査装置100の動作を示すフローチャートである。検査装置100は、初期動作として、三角波による連続的な電圧の変動を所定回数(例えば100回程度)繰り返す(s11)。そして、検査装置100は、演算部202において、プルイン電圧とプルアウト電圧の差分の初期値であるΔV1(ΔV1=プルイン電圧−プルアウト電圧)を測定する(s12)。
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the
その後、検査装置100は、三角波による連続的な電圧の変動をさらに所定回数(例えば1000回程度)繰り返す(s13)。そして、検査装置100は、演算部202において、所定回数駆動した後のプルイン電圧とプルアウト電圧の差分の値であるΔV2(ΔV2=プルイン電圧−プルアウト電圧)を測定する(s14)。判断部203は、差分値の変動であるΔV2−ΔV1の値が所定の基準値未満であるか否かを判断する(s15)。判断部203は、ΔV2−ΔV1の値が所定の基準値未満であると判断した場合、電圧の変動を所定回数繰り返した後でも、プルイン電圧およびプルアウト電圧にほとんど変化がないため、良品であると判定する(s16)。一方で、ΔV2−ΔV1の値が所定の基準値以上である場合、電圧の変動を所定回数繰り返した結果、プルアウト電圧が大きく変化しているため、不良品であると判定する(s16)。
Thereafter, the
以上のようにして、検査装置100は、チャージアップ以外の要因によるスティッキング現象が発生する素子であるか否かを検査することができる。
As described above, the
なお、上記の例では、三角波状に連続的に電圧を変化させる態様を示したが、例えば正弦波状に電圧を変化させる等、他の駆動波形を用いることも可能である。 In the above example, the mode in which the voltage is continuously changed in a triangular wave shape is shown, but other driving waveforms such as changing the voltage in a sine wave shape can also be used.
また、繰り返し回数や電圧変化の速度(駆動周波数)も上記の例に限るものではない。 Further, the number of repetitions and the speed of voltage change (drive frequency) are not limited to the above example.
SW…スイッチ
1…可変容量素子
3A…可動部
5A,5B…下部駆動電極
6…RF容量電極
7A,7B,7C…上部駆動電極
8A,8B,8C…下部同電位電極
9A,9B,9C…上部駆動電極
100…検査装置
201…ネットワークアナライザ
202…演算部
203…判断部
SW ...
Claims (4)
前記固定電極に対向する可動電極と、
前記固定電極と前記可動電極との間に設けられた絶縁層と、
前記固定電極および前記可動電極間に電圧を印加することで静電容量を変化させる駆動部と、
を備えた可変容量素子を検査する検査装置であって、
前記可変容量素子の静電容量の変化を測定する容量測定手段と、
前記静電容量が最大の状態に移行する電圧であるプルイン電圧、および前記静電容量が最大の状態から解除される電圧であるプルアウト電圧を測定する演算手段と、
前記固定電極および前記可動電極間に連続的に変化する電圧を所定回数繰り返し印加し、前記連続的に変化する電圧が印加された後の前記プルイン電圧および前記プルアウト電圧と、前記連続的に変化する電圧が印加される前の前記プルイン電圧および前記プルアウト電圧との変動量に基づいて、当該可変容量素子が不良素子であるか否かを検査する判断手段と、
を備えた、可変容量素子の検査装置。 A fixed electrode;
A movable electrode facing the fixed electrode;
An insulating layer provided between the fixed electrode and the movable electrode;
A drive unit that changes a capacitance by applying a voltage between the fixed electrode and the movable electrode;
An inspection device for inspecting a variable capacitance element comprising:
Capacitance measuring means for measuring a change in capacitance of the variable capacitance element;
A calculation means for measuring a pull-in voltage that is a voltage at which the electrostatic capacity shifts to a maximum state and a pull-out voltage that is a voltage at which the electrostatic capacity is released from the maximum state;
A voltage that continuously changes between the fixed electrode and the movable electrode is repeatedly applied a predetermined number of times, and the pull-in voltage and the pull-out voltage after the continuously changing voltage is applied are continuously changed. Determination means for inspecting whether or not the variable capacitance element is a defective element based on a variation amount between the pull-in voltage and the pull-out voltage before voltage is applied;
A variable capacitance element inspection device comprising:
前記固定電極に対向する可動電極と、
前記固定電極と前記可動電極との間に設けられた絶縁層と、
前記固定電極および前記可動電極間に電圧を印加することで静電容量を変化させる駆動部と、
を備えた可変容量素子を検査する検査方法であって、
前記可変容量素子の静電容量の変化を測定する容量測定ステップと、
前記静電容量が最大の状態に移行する電圧であるプルイン電圧、および前記静電容量が最大の状態から解除される電圧であるプルアウト電圧を測定する演算ステップと、
前記固定電極および前記可動電極間に連続的に変化する電圧を所定回数繰り返し印加し、前記連続的に変化する電圧が印加された後の前記プルイン電圧および前記プルアウト電圧と、前記連続的に変化する電圧が印加される前の前記プルイン電圧および前記プルアウト電圧との変動量に基づいて、当該可変容量素子が不良素子であるか否かを検査する判断ステップと、
を備えた、可変容量素子の検査方法。 A fixed electrode;
A movable electrode facing the fixed electrode;
An insulating layer provided between the fixed electrode and the movable electrode;
A drive unit that changes a capacitance by applying a voltage between the fixed electrode and the movable electrode;
An inspection method for inspecting a variable capacitance element comprising:
A capacitance measuring step for measuring a change in capacitance of the variable capacitance element;
A calculation step of measuring a pull-in voltage that is a voltage at which the electrostatic capacity shifts to a maximum state and a pull-out voltage that is a voltage at which the electrostatic capacity is released from the maximum state;
A voltage that continuously changes between the fixed electrode and the movable electrode is repeatedly applied a predetermined number of times, and the pull-in voltage and the pull-out voltage after the continuously changing voltage is applied are continuously changed. A determination step of inspecting whether or not the variable capacitance element is a defective element based on a variation amount between the pull-in voltage and the pull-out voltage before voltage is applied;
A method for inspecting a variable capacitance element, comprising:
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