JP4628419B2 - 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

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。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）（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ることや、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。

特開平５−３４３７１号公報（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。上記公報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。

さらに、空気の吹き付けの場合には、空気に対して指向性を持たせて、特定の位置に対して空気を吹き付けて精度の高い検査を実行することは困難である。

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装置、検査方法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音波を出力する音波発生部を備える。音波発生部は、各々が音波を出力する複数の音源と、複数の音源から出力される音波の合成波を所定のテスト音波に調整するための調整部とを有する。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部とをさらに備える。各音源は、熱導電性の基板と、前記基板上の一方の面に形成されたナノ結晶シリコン層からなる断熱層と、交流成分を含む電流が印加されて電気的に駆動される発熱体とを含み、発熱体と周囲の空気との間の熱交換により音波を発生させる熱音響エンジンで構成される。

好ましくは、複数の音源のそれぞれから可動部までの距離差が音波の波長の整数倍となるように複数の音源が配置される。

好ましくは、複数の音源のそれぞれから出力される音波が可動部に到達する時刻が等しくなるように設定される。

特に、複数の音源は、等間隔に配置され、複数の音源の駆動時間を所定時間ずつ遅らせて音波を出力する。

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のにそれぞれ相当する。

好ましくは、調整部は、指示に応答して複数の音源の位置を制御するための位置制御部を含み、各音源は移動可能である。

好ましくは、複数の音源は、アレイ状に設けられ、調整部は、前記複数の音源のオン／オフを制御するためのスイッチ部を含む。アレイ状に設けられた前記複数の音源は、指示に応答した前記スイッチ部のスイッチ動作に従って選択される。

好ましくは、複数の音源は、熱導電性の同一基板にそれぞれ半導体プロセスにより一括して形成される。

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つの微小構造体の特性を評価する微小構造体の検査方法であって、テスト時において、各音源が、熱導電性の基板と、基板上の一方の面に形成されたナノ結晶シリコン層からなる断熱層と、交流成分を含む電流が印加されて電気的に駆動される発熱体とを含み、発熱体と周囲の空気との間の熱交換により音波を発生させる熱音響エンジンで構成された、複数の音源から出力される音波の合成波を所定のテスト音波に調整して出力するステップと、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し、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。

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つの微小構造体の特性を評価する微小構造体の検査プログラムであって、テスト時において、各音源が、熱導電性の基板と、基板上の一方の面に形成されたナノ結晶シリコン層からなる断熱層と、交流成分を含む電流が印加されて電気的に駆動される発熱体とを含み、発熱体と周囲の空気との間の熱交換により音波を発生させる熱音響エンジンで構成された、複数の音源から出力される音波の合成波を所定のテスト音波に調整して出力するステップと、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し、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、微小構造体の検査方法をコンピュータに実行させる。

本発明に係る微小構造体の検査する検査装置、検査方法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。

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。 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。 スピーカ部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。 本発明の実施の形態に従う微小構造体の検査システムにおいて、指向性を有するテスト音波を生成する方式について説明する図である。 ｄ／λ＝１．５の場合におけるＲ（θ）を説明する図である。 所定の可動部のみにテスト音波を印加する場合を説明する図である。 複数の音源がＸ軸方向に沿って配置された場合におけるテスト音波が印加される音場について説明する図である。 各音源の音波の出力される角度と音圧の関係を説明する図である。 各音源の音波の出力される角度と音圧の関係を説明する別の図である。 本発明の実施の形態１に従う別の微小構造体の検査システム１＃の概略構成図である。 Ｐ点を中心に半径ｒ０の同心円を描いたときに、各音源から観測点Ｐまでの距離ｒ０との距離差Ｌｉを説明する図である。 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。 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。 トーションミラー９０を説明する図である。 本発明の実施の形態３に従う微小構造体の検査システム１＃ａの概略構成図である。 本発明の実施の形態３に従うスピーカ部ＡＲＹの概略を説明する図である。 スピーカ部ＡＲＹの一部を説明する図である。 スピーカユニットＳＰＵの断面構造図である。 熱絶縁層の生成について説明する図である。 本発明の実施の形態３に従うスピーカ部ＡＲＹの内部回路の構成について説明する図である。 本発明の実施の形態３に従う複数のスピーカユニットＳＰＵの選択を説明する図である。 本発明の実施の形態３に従う複数のスピーカユニットＳＰＵの選択を説明する別の図である。 本発明の実施の形態３の変形例に従う複数のスピーカユニットＳＰＵの選択を説明する別の図である。 図３０のスピーカユニットＳＰＵの選択に基づいてトーションミラー９０の所定の箇所にテスト音波が印加される場合を説明する図である。 スピーカ部ＡＲＹ＃を説明する図である。

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部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部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。なお、後述するがスピーカ部２は、複数のスピーカ（音源）で構成される。

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。

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。なお、ここでは、説明を簡易にするために、スピーカ部２の１つのスピーカから単一音源に基づいてテスト音波が出力される場合についてまず説明する。

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並列に出力信号を検出することができる。

次に、スピーカ部２から出力され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、検出チップＴＰに与えられる所望の周波数および所望の音圧のテスト音波がスピーカ部２から出力されるようにスピーカ制御部３０に対して指示する。次に、スピーカ部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を用いてスピーカ部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、スピーカ部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Ｓ２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部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部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部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部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、厳しいテスト条件に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、スピーカ部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。

上記の方式においては、説明を簡易にするために単一音源のテスト音波を用いて検査する検査方法について説明したが、本願方式は、複数音源に基づいてその合成波をテスト音波として微小構造体の可動部に対して与える方式に向けられており、検査方法は、単一音源と同様である。以下においては、複数音源の場合のテスト音波の生成について具体的に説明する。

図１１は、本発明の実施の形態に従う微小構造体の検査システムにおいて、指向性を有するテスト音波を生成する方式について説明する図である。

図１１に示されるようにここでは、スピーカ部２としてＸ軸方向に沿って配置された２つのスピーカ２ａ，２ｂが示されている。このスピーカ２ａと、スピーカ２ｂとは音源間隔ｄの距離を有する。ここで、このスピーカ２ａ，２ｂ間の中心位置ＯからＺ軸方向に向かって放射された場合に、Ｐ点に対して与えられるテスト音波について考える。なお、中心位置ＯからＰ点までの距離ｒ０は音源間隔（ｄ）に比べて十分大きい値であるとする。ここで、θは、スピーカ２ａ，２ｂからＰ点に対してそれぞれ出力される音波の合成波でテスト音波のベクトルとＺ軸との間の角度とする。

各音源であるスピーカ２ａ，２ｂからＰ点までの距離は、各々次式の如く示される。

したがってｄｓｉｎθだけの距離差がある。
各々の音源であるスピーカ２ａ，２ｂによるＰ点の速度ポテンシャルは、２πｄｓｉｎθ／λの位相差がある。

例えば、ｄ＝２０ｍｍ、音の波長λ＝１７ｍｍ（周波数２０ｋＨｚ）、音源から測定対象物までの距離ｒ０＝５００ｍｍとする。なお、一例として音速は、３４０ｍ／秒とする。

ｄｓｉｎθは、ｒ０に比べれば十分小さいが、波長λに比べれば必ずしも小さい値ではない。

したがって、２つの音源による合成音場は、ｄｓｉｎθがλ／２の奇数倍になる方向θでは、２個の音源の影響は互いに打ち消しあって０になる。反対に、ｄｓｉｎθがλの整数倍になる方向で合成音場は最大となる。

すなわち、ｄ＞λ／２の場合には、音圧最大の方向の音圧０の方向が交互に現れることになる。具体的には、速度ポテンシャルは次式のように示される。

なお、図１２は、ｄ／λ＝１．５の場合におけるＲ（θ）を説明する図である。この場合、ｄ＝２５．５ｍｍ、λ＝１７ｍｍとする。

したがって、Ｒ（θ）＝１となるところに、測定対象物である微小構造体の可動部を配置するようにすれば、図１３に示されるようにある特定の所定の可動部のみに合成波であるテスト音波を印加することが可能である。本例においては、３軸加速度センサに対して、１つの重錘体のみにテスト音波が印加される場合が示されている。

図１４は、複数の音源がＸ軸方向に沿って配置された場合における合成波として与えられるテスト音波が印加される音場について説明する図である。

図１４に示されるようにＮ個の音源が示されている。また、ｒ０＞＞ｄとする。隣接する音源から測定点までの距離差は、上述したようにｄｓｉｎθである。

速度ポテンシャルは、次式のように表される。

θ＝０では、Ｒ（θ）＝１となり、この方向にだけ、音波が強く放射される。θ＝０以外にも（ｄ／λ）ｓｉｎθ＝１を満足する角度があると、（ｓｉｎθ＝λ／ｄ）、その方向にも強く放射される。

図１５は、各音源の音波の出力される角度と音圧の関係を説明する図である。
本例においては、音源Ｎ＝６４、ｄ／λ＝２である。この場合には、θ＝０以外にも（ｄ／λ）ｓｉｎθ＝１を満足する角度（ｄ／λ＝ｓｉｎθ）があると、その方向だけ音波が強く放射される。

図１６は、各音源の音波の出力される角度と音圧の関係を説明する別の図である。ｄ／λ＝０．５の場合である。この場合には、θ＝０の方向のみが強く放射される。

したがって、上記の関係式より、微小構造体の可動部までの距離差と音波の波長に基づいて音源の間隔を所定の値に設定することにより、微小構造体の可動部に対して合成波として与えられるテスト音波の合成音場が最大となるように調整することができる。すなわち、上記関係式のパラメータを適宜設定することによりテスト音波の合成音場が最大となるように調整することができる。たとえば、微小構造体の可動部までの距離差および音源の間隔が予め規定されている場合には、音波の波長を調整することによりテスト音波の合成音場が所定の位置において最大となるように調整することができる。この場合には、たとえばスピーカ制御部３０がスピーカ部２の各音源の音波の波長を調整する具体的には周波数を調整するように指示することにより実現可能である。なお、上記の関係式等における、速度ポテンシャル、体積速度、指向性係数等については、「機械音響学、著者：安田 仁彦、２００４年７月１６日発行、コロナ社、ｐ１１−１６，ｐ１０６−１１６」に詳細に記載されている。

本実施の形態の構成の如く複数の音源から出力される音波の合成波をテスト音波として、テスト音波に指向性を持たせて合成音場が最大の音圧で測定対象物たとえば上記で説明した加速度センサの重錘体にテスト音波を印加することができ、簡易な方式で、微小な可動部を有する構造体を効率的かつ精度よく検査することができる。

図１７は、本発明の実施の形態１に従う別の微小構造体の検査システム１＃の概略構成図である。

図１７を参照して、本発明の実施の形態１に従う別の検査システム１＃は、テスタ５をテスタ５＃に置換した点が異なる。具体的には、テスタ５＃は、スピーカ制御部３０をスピーカ制御部３０＃に置換するとともにスピーカ部２に対して位置制御部６をさらに設けた点が異なる。その他の点については同様であるので詳細な説明は繰り返さない。

位置制御部６は、スピーカ制御部３０＃により制御されスピーカ部２の位置具体的にはスピーカ部２を構成する各音源であるスピーカ位置を任意に調整するものとする。スピーカ制御部３０＃は、制御部２０からの指示に応答して位置制御部６に対してスピーカ部２を構成するスピーカを任意の位置に移動させるための指示信号を出力するものとする。たとえば、位置制御部６として、互いに連結されたスライドあるいは回転関節をもつ多自由度の腕状のメカニズムのマニピュレータを用いてスピーカ部２を構成する各音源すなわちスピーカの位置を調整することも可能である。

本構成により、位置制御部６により各音源すなわちスピーカの位置を自由に調整することが可能であるすなわち最大の音圧を印加する部位を制御することが可能となるため、微小構造体の所望の位置に合成波であるテスト音波を印加することができ、微小な可動部を有する構造体を効率的かつ精度よく検査することができる。なお、ここでは、スピーカ部２について、その位置を調整する位置制御部６を設けているがこれに限られず、たとえばマイク３等についてもスピーカ部２と同様にしてその位置を制御する位置制御部を設けることも当然に可能である。また、上記構成においては、音源の位置を調整する方式について説明したが、音源を固定して測定対象物の位置を調整して、所望の位置に合成波であるテスト音波を印加することも可能である。あるいはマニピュレータ等の位置を調整して、所望の位置にテスト音波を印加することも可能である。

（実施の形態２）
上記の実施の形態１においては、音源の間隔を調整することにより、合成音場が最大となるように調整する場合について説明した。本実施の形態２においては、複数の音源において、各音源から出力される音波が可動部に到達する時刻を同一時刻に設定する方式いわゆるビームフォーカシングとも呼ばれる方式について説明する。

図１８は、Ｐ点を中心に半径ｒ０の同心円を描いたときに、各音源から観測点Ｐまでの距離ｒ０との距離差Ｌｉを説明する図である。

その関係式は、次式で表される。

図１８に示されるようにＰ点の一点に焦点を結ぶようにするためには、各音源からＰ点までの音波の到達時間が等しくなるように、音源の駆動時間をτｉ＝Ｌｉ／ｃだけ遅らせて音波をだすように制御することにより実現することができる。あるいは、位相差をｋＬｉだけ遅らせるように各音源を制御することにより実現することも可能である。なお、ｃ，ｋは次式で示される。

本実施の形態２の如く所定の点に到達する時刻を同一時刻に設定することにより、合成音場が最大の音圧で重錘体に各音波の合成波であるテスト音波を印加することができ、簡易な方式で、微小な可動部を有する構造体を効率的かつ精度よく検査することができる。

図１９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１９（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１９（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１９（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。

当該スイッチの可動部となるカンチレバー５１の先端部分に対して上記で説明したのと同様の方式に従って合成波であるテスト音波を与えることにより、３軸加速度センサと同様に当該スイッチの特性検査を実行することが可能である。

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、アレイ状に配置された照射窓とされる場合もある。このような薄膜のメンブレン構造の特定の箇所に対して上記と同様の方式に従って合成波であるテスト音波を与えることにより可動部である薄膜のメンブレンが振動して、膜の破損やクラックの有無や膜質の検査等の特性検査を実行することが可能である。

図２１は、トーションミラー９０を説明する図である。
図２１に示されるように中央部の回転部と、その外側の回転枠部と、回転枠部の外側の外周部とで構成されており、中央部の回転部およびその外側の回転枠部とは、それぞれ異なる回転軸で回転することが可能である。

当該トーションミラー９０に関しても、可動部となる回転する特定の箇所に対して上記と同様の方式に従って合成波であるテスト音波を与えることにより回転軸でトーションミラー９０の少なくとも一部分を回転させることにより特性検査を実行することが可能である。

上記において説明したように３軸加速度センサのみならず、上記の如く可動部を有する他のＭＥＭＳに対しても本実施の形態１および２に従うテスト音波を印加することにより簡易な方式で、微小な可動部を有する構造体を効率的かつ精度よく検査することができる。また、３軸加速度センサの加速度センサに限らず、たとえば角速度センサあるいは多軸角速度センサにおいてもある特定の箇所たとえば可動部として機能する特定の箇所に対して本実施の形態１および２に従うテスト音波を印加することにより３軸加速度センサと同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
上記の実施の形態２においては、マニピュレータ等の機械的方式に従って複数の音源位置を調整する方式について説明したが、本実施の形態３においては、簡易な方式に従って複数の音源の音源位置を調整可能な方式について説明する。

図２２は、本発明の実施の形態３に従う微小構造体の検査システム１＃ａの概略構成図である。

図２２を参照して、本発明の実施の形態３に従う微小構造体の検査システム１＃ａは、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、スピーカ部２をスピーカ部ＡＲＹに置換するとともにスピーカ制御部３０をスピーカ制御部３０＃ａに置換した点が異なる。その他の点については同様であるので詳細な説明は繰り返さない。

スピーカ制御部３０＃ａは、制御部２０からの指示に基づいてスピーカ部ＡＲＹを制御する。詳細については後述する。

図２３は、本発明の実施の形態３に従うスピーカ部ＡＲＹの概略を説明する図である。
図２３を参照して、本発明の実施の形態３に従うスピーカ部ＡＲＹは、行列状に配置された複数のスピーカユニットＳＰＵと図示しないがスピーカユニットＳＰＵのオン／オフを制御するためのスイッチ部とを含む。一例として、各スピーカユニットＳＰＵの互いの距離は間隔ｄに設定されているものとする。

図２４は、スピーカ部ＡＲＹの一部を説明する図である。
図２４を参照して、ここでは、２×２のスピーカユニットの上面部の配線構造が示されている。一例としてここでは、スピーカユニットＳＰＵ１〜ＳＰＵ４が示されている。

ここでは、スピーカユニットＳＰＵの一例として、媒体に熱を与え、熱誘起により空気の粗密を形成して、音波を発生させることが可能な熱音響エンジンについて説明する。

スピーカユニットＳＰＵの構成について説明する。
図２５は、スピーカユニットＳＰＵの断面構造図である。

図２５を参照して、スピーカユニットＳＰＵは、単結晶のシリコン基板の半導体基板４０と、半導体基板４０の厚さ方向の一表面から半導体基板４０の内側に向けて所定深さに形成された熱絶縁層ＮＣＳと、熱絶縁層ＮＣＳ上に形成された金属薄膜（例えば、Ａｌ薄膜など）の発熱体ＬＹとを備えている。熱絶縁層ＮＣＳは、多孔質ナノ結晶シリコン層で形成され、半導体基板４０に比べて十分に小さい熱伝導率及び体積熱容量を有している。

図示しないが交流電源から発熱体ＬＹに交流電流を通電すると、発熱体ＬＹが発熱すると共に、発熱体ＬＹの温度（又は発熱量）が通電される交流電流の周波数に応じて変化する。一方、発熱体ＬＹの直下には熱絶縁層ＮＣＳが形成され、発熱体ＬＹが半導体基板４０から熱的に絶縁されているので、発熱体ＬＹとその近傍の空気との間で効率的な熱交換が起こる。そして、発熱体ＬＹの温度変化（又は発熱量の変化）に応じて、空気が膨張と収縮を繰り返し、その結果として、音波が発生する。

再び、図２４を参照して、ここでは、発熱体ＬＹの熱交換率を高めるために多孔質シリコン層の直上に蛇行して金属薄膜が形成されている場合が示されている。また、各スピーカユニットＳＰＵに対応して発熱体の一端側と他端側に対応してパッドが設けられており、たとえば、スピーカユニットＳＰＵ１に対応して発熱体ＬＹの一端側にパッドＰＤ１が設けられ、他端側にパッドＰＤ０が設けられる。なお、他のスピーカユニットＳＰＵ２〜ＳＰＵ４についても同様の構成である。パッドＰＤ０は共通に用いられるものとし、このパッドＰＤが交流電源と電気的に結合されることにより発熱体に交流電流が流れる。

一方、単結晶のシリコン基板の半導体基板４０の一表面側に、多孔質ナノ結晶シリコン層の熱絶縁層ＮＣＳを形成するには、陽極酸化処理を行なう。

図２６は、熱絶縁層ＮＣＳの生成について説明する図である。
図２６を参照して、陽極酸化処理にあたっては、半導体基板４０の陽極酸化処理の対象となる表面の部位の周囲にシール材を用いて外壁４１を設け、その外壁の内側に電解液４５を注入して、当該処理対象の表面の部位が電解液４５に触れるように構成される。

次に、電解液４５中において、白金電極４４を半導体基板４０の表面に対向するように配置する。さらに、半導体基板４０の裏面側に通電用電極４２を取り付けて、通電用電極４２と接続されたリード線を電流源２００のプラス側に、白金電極４４を電流源２００のマイナス側にそれぞれ接続する。通電用電極４２を陽極、白金電極４４を陰極として、電流源２００から通電用電極４２と白金電極４４との間に所定の電流密度の電流を所定の通電時間だけ流す。

このような陽極酸化処理により、半導体基板４０の表面の部位の外壁４１の内側に厚さがほぼ一定な熱絶縁層ＮＳＣが形成される。また、陽極酸化処理に用いる電解液４５としては、例えば、５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノールとを１：１で混合した混合液（ＨＦ／エタノール溶液）を用いる。シール材としては、例えばフッ素樹脂からなるシール材を用いることが可能である。

当該方式に従って熱絶縁層ＮＣＳであるの多孔質ナノ結晶シリコン層を形成することができる。

なお、発熱体ＬＹを形成する工程としては、半導体基板４０の表面上に金属薄膜をスパッタ法等によって形成し、金属薄膜上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターンニングされたレジスト層を形成する。そして、レジスト層をマスクとして金属薄膜の不要部分をいわゆるドライエッチング工程やＷｅｔエッチ工程により除去し、最後にレジスト層を除去することにより、たとえば図２４で説明した蛇行形状の発熱体ＬＹを形成することができる。

上記の方式に従って複数の独立した音源を図２２で示されるように行列状に簡易に成型することができる。すなわち、半導体プロセスにより複数の音源を同一基板に一括して成型することが可能であり、安価に成型することができる。また、当該プロセスにより、音源間の特性差異や、配置ずれを最小限に抑制することができる。当該複数の音源を用いて合成波を生成する際の合成音場の乱れや誤差を最小限に抑制することができる。

なお、スピーカユニットＳＰＵの各音源のサイズは、３ｍｍ以下に設定することが可能であり、スピーカ部ＡＲＹの音源を一度に多数確保することが可能であり、音源の密度を稼ぐことが容易であるため合成波の合成音場強度も十分に得ることが可能である。

図２７は、本発明の実施の形態３に従うスピーカ部ＡＲＹの内部回路の構成について説明する図である。ここでは、一例として、４つのスピーカユニットを用いて説明するが、これに限られず、さらに複数のスピーカユニットを設けた場合においても同様である。

図２７を参照して、本発明の実施の形態３に従うスピーカ部ＡＲＹは、スピーカユニットＳＰＵ１〜ＳＰＵ４と、スイッチ部１００とを有する。

本発明の実施の形態３に従うスイッチ部１００は、スピーカユニットＳＰＵ１〜ＳＰＵ４にそれぞれ対応して設けられるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と交流電源Ｖｓ１，ＶＳ２とを含む。なお、本例においては、スイッチ部１００と、スピーカユニットＳＰＵとが同一基板に形成される場合について示しているが、特に限られず、別基板にそれぞれ成型することも当然に可能である。

スピーカユニットＳＰＵ１において、パッドＰＤ１は、スイッチＳＷ１を介して交流電源Ｖｓ１の一方の電極と電気的に結合され、パッドＰＤ０は、交流電源Ｖｓ１の他方の電極と電気的に結合される。スピーカユニットＳＰＵ２についても同様に、パッドＰＤ２は、スイッチＳＷ２を介して交流電源Ｖｓ１の一方の電極と電気的に結合され、パッドＰＤ０は、交流電源Ｖｓ１の他方の電極と電気的に結合される。スピーカユニットＳＰＵ３において、パッドＰＤ３は、スイッチＳＷ３を介して交流電源Ｖｓ２の一方の電極と電気的に結合され、パッドＰＤ０は、交流電源Ｖｓ２の他方の電極と電気的に結合される。スピーカユニットＳＰＵ４についても同様に、パッドＰＤ４は、スイッチＳＷ４を介して交流電源Ｖｓ２の一方の電極と電気的に結合され、パッドＰＤ０は、交流電源Ｖｓ２の他方の電極と電気的に結合される。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、制御信号ＣＴ１〜ＣＴ４の入力のそれぞれに応答して導通し、対応するパッドＰＤと交流電源とを電気的に結合させる。したがって、たとえば、制御部２０からの指示に応答してスピーカ制御部３０＃ａから制御信号ＣＴ１（たとえば「Ｈ」レベル）が出力されて、スイッチ部１００に制御信号ＣＴ１（「Ｈ」レベル）が入力された場合、スイッチＳＷ１が導通して交流電源Ｖｓ１がパッドＰＤ１と電気的に結合される。これに伴い、スピーカユニットＳＰＵ１が制御信号ＣＴ１に基づくスイッチ部１００のスイッチＳＷ１のスイッチ動作に従って選択されて上述した音波を出力する。スピーカユニットＳＰＵ２〜ＳＰＵ４についてもスピーカユニットＳＰＵ１と同様の方式に従って制御信号ＣＴ２〜ＣＴ４の入力に基づいて選択される。なお、ここでは、交流電源Ｖｓ１，Ｖｓ２とそれぞれ独立に設ける構成について示しているが、特にこれに限られず、１つの交流電源を用いることも可能である。なお、本例においては、スピーカ制御部３０＃ａから制御信号ＣＴ１〜ＣＴ４が出力されてスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が選択されるものとするが、これに限られず、外部から制御信号ＣＴ１〜ＣＴ４を入力する構成とすることも可能であるし、あるいは他の制御回路から与えられる構成とすることも可能である。

また、交流電源Ｖｓ１，Ｖｓ２の周波数は、固定とすることも可能であるし、例えばスピーカ制御部３０＃ａからの指示に応答して周波数が調整されるようにすることも可能である。

図２８は、本発明の実施の形態３に従う複数のスピーカユニットＳＰＵの選択を説明する図である。

図２８を参照して、ここでは、上記において説明したように全てのスピーカユニットＳＰＵに対応するスイッチＳＷを導通させて、全てのスピーカユニットＳＰＵから音波が発生される場合が示されている。ここでは、隣接するスピーカユニットＳＰＵの距離は間隔ｄに設定しているため、複数の音源の各々の距離を間隔ｄに容易に設定することが可能となる。なお、ここでは、Ｘ方向に対してＸ１〜Ｘ５のアドレスが割り当てられ、Ｙ方向に対してＹ１〜Ｙ５のアドレスが割り当てられて、当該Ｘ方向およびＹ方向のアドレスに従うスピーカユニットＳＰＵに対して対応する制御信号ＣＴが入力されて、対応するスイッチＳＷが導通して音波を出力するものとする。

図２９は、本発明の実施の形態３に従う複数のスピーカユニットＳＰＵの選択を説明する別の図である。

図２９を参照して、ここでは、Ｘ方向およびＹ方向のアドレスが（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ３，Ｙ１），（Ｘ５，Ｙ１），（Ｘ１，Ｙ３），（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ５，Ｙ３），（Ｘ１，Ｙ５），（Ｘ３，Ｙ５），（Ｘ５，Ｙ５）に対応するスピーカユニットＳＰＵが選択された場合が示されている。たとえば、制御部２０の指示のもとにスピーカ制御部３０＃から上記アドレスに対応するスピーカユニットＳＰＵに対応するそれぞれの制御信号ＣＴをスピーカ部ＡＲＹに出力することにより実現可能である。

当該選択により、選択された隣接するスピーカユニットＳＰＵの距離は、間隔２ｄとなり、複数の音源の各々の距離を間隔２ｄに容易に設定することができる。ここでは、スピーカ部ＡＲＹの一部の構成について複数の音源の各々の距離を間隔ｄ，２ｄにする方式について説明したが、より多数のスピーカユニットＳＰＵが配置されるスピーカ部ＡＲＹにおいては、同様の方式に従って、間隔３ｄ，４ｄ・・・等複数の音源の各々の距離を自由に調整することが可能である。

当該方式により、例えばマニュピュレータ等を用いた機械的方式に従って複数の音源位置を調整することなく、簡易な方式により音源位置の調整が可能である。また、当該方式は、スイッチＳＷの導通／非導通によりスピーカユニットＳＰＵの音源位置を調整することができるため機械的方式に従って位置調整をする場合と比較して、音源位置の位置ずれを防止することが可能であるとともに、高速な音源位置の調整が可能である。また、音源のサイズが非常に小さいため（３ｍｍ以下に可能）、点音源とみなすことが可能であり、音源自身のサイズの影響を無視して理想状態で合成波を生成することが可能である。

また、熱音響エンジンは、無振動音源であるため、音源自身の振動に基づいて合成音場の収束箇所にずれが生じることがなく、正確に所定の箇所にテスト音波を印加することが可能であり、より精度の高い検査を実行することができる。また、通常、無振動音源以外の音源の場合は、音源自身の振動を抑制するために防振機構等を設ける必要があるが、無振動音源の場合には、防振機構等も不要であり、テスト音波以外の不必要な振動が微小構造体の可動部に伝達するのを抑制することができ、より精度の高い検査を実行することが可能である。

なお、スピーカ部ＡＲＹを基板上に形成する上で、配線のみならず、必要に応じて、制御部等のデバイスを同一基板に成型することも可能である。同一基板に成型する場合には、接続するための配線長が短くなり配線遅延等を抑制することができるとともにレイアウト面積を縮小することが可能である。

さらに、制御部によって、個々のスピーカから出力される音波やタイミングや位相を最適化することによって、適切な検査を実行することができる。

（実施の形態３の変形例）
図３０は、本発明の実施の形態３の変形例に従う複数のスピーカユニットＳＰＵの選択を説明する別の図である。

上記の方式においては、複数の音源の各々の間隔距離を容易に調整して、合成波であるテスト音波を生成する方式について説明したが、ここでは、簡易な方式に従って合成波の収束箇所として印加するテスト音波の位置を変更する方式について説明する。

図３０を参照して、ここでは、たとえば、Ｘ方向およびＹ方向のアドレスが（Ｘ１，Ｙ４），（Ｘ１，Ｙ５），（Ｘ２，Ｙ４），（Ｘ２，Ｙ５）に対応する４つのスピーカユニットＳＰＵがそれぞれ選択されて、これらの４つのスピーカユニットの領域に含まれる中心を通る直線の所定の箇所ｆａに対して合成音場が最大となる合成波であるテスト音波が生成されるものとする。この場合、たとえば、（Ｘ４，Ｙ１），（Ｘ４，Ｙ２），（Ｘ５，Ｙ１），（Ｘ５，Ｙ２）に対応する４つのスピーカユニットＳＰＵの領域を選択するならば、これらの中心を通る直線の所定の箇所ｆｂに対して同様に合成音場が最大となる合成波であるテスト音波を印加することが可能である。すなわち、選択するスピーカユニットＳＰＵの領域を移動させることにより、容易に合成音場が最大となる位置を移動させることが可能となる。

図３１は、図３０のスピーカユニットＳＰＵの選択に基づいてトーションミラー９０の所定の箇所にテスト音波が印加される場合を説明する図である。

図３１に示されるように、たとえば、図３０で説明した４つのスピーカユニットＳＰＵの選択に基づいてトーションミラー９０の回転枠部の回転軸に対して一方側に対応する所定の箇所ｆａ（左側）に対してテスト音波を印加した場合に、別の領域の４つのスピーカユニットＳＰＵを選択して、テスト音波の印加する位置を所定の箇所ｆａからトーションミラー９０の回転枠部の回転軸に対して他方側に対応する所定の箇所ｆｂ（右側）に移動させた場合が示されている。これにより、トーションミラー９０の回転方向を変更することが可能である。

このような方式に従ってスピーカユニットＳＰＵの選択位置を変更することにより、簡易に合成波の収束箇所として印加するテスト音波の位置を変更することが可能である。なお、スピーカユニットＳＰＵの選択方式は上記に限らず、任意の選択が可能である。当該選択により、合成波の収束箇所を自由に変更することが可能となり、任意の位置にテスト音波を印加することが可能である。

また、上記においては、複数のスピーカユニットが行列状に配置されている場合について主に説明したが、これに限られず、例えば図３２のスピーカ部ＡＲＹ＃の如く中心Ｓの同心円状にスピーカユニットを配置することや、あるいは、直線上にスピーカユニットを配置することも当然に可能である。

なお、複数の音源が同時に音波を出力する必要は無く、実施の形態２で説明したように時間差を設けて出力するようにして収束箇所を調整することも可能である。また、スピーカユニットの波長を変更することにより、合成音場が最大となる音波の収束箇所も変更されるので、スピーカユニットの波長を変更することにより収束箇所を調整することも可能である。

なお、上記で説明した所望のテスト音波を印加するための音源位置等の調整方法および当該テスト音波を印加することによる上述した微小構造体の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、上述した音源位置等の調整方法および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において音源位置等の調整方法および検査方法を実行することも可能である。

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請求の範囲によって示され、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。

１，１＃，１＃ａ 検査システム、２，ＡＲＹ，ＡＲＹ＃ スピーカ部、３ マイク、４ プローブ針、５，５＃，５＃ａ テスタ、６ 位置制御部、１０，４０ 基板、１５ 入出力インタフェース、２０ 制御部、２５ 測定部、３０ スピーカ制御部、３５ 信号調整部、１００ 音源選択部、ＳＰＵ スピーカユニット。

Claims (11)

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音波を出力する音波発生部を備え、
   前記音波発生部は、
   各々が前記音波を出力する複数の音源と、
   前記複数の音源から出力される音波の合成波を所定のテスト音波に調整するための調整部とを有し、
   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部とをさらに備え、
   各前記音源は、熱導電性の基板と、前記基板上の一方の面に形成されたナノ結晶シリコン層からなる断熱層と、交流成分を含む電流が印加されて電気的に駆動される発熱体とを含み、前記発熱体と周囲の空気との間の熱交換により音波を発生させる熱音響エンジンで構成される、微小構造体の検査装置。
2. 前記複数の音源のそれぞれから前記可動部までの距離差が前記音波の波長の整数倍となるように前記複数の音源が配置される、請求項１記載の微小構造体の検査装置。
3. 前記複数の音源のそれぞれから出力される前記音波が前記可動部に到達する時刻が等しくなるように設定される、請求項１記載の微小構造体の検査装置。
4. 前記複数の音源は、等間隔に配置され、前記複数の音源の駆動時間を所定時間ずつ遅らせて前記音波を出力する、請求項３記載の微小構造体の検査装置。
5. 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。
6. 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のにそれぞれ相当する、請求項５記載の微小構造体の検査装置。
7. 前記調整部は、指示に応答して前記複数の音源の位置を制御するための位置制御部を含み、
   各前記音源は移動可能である、請求項１記載の微小構造体の検査装置。
8. 前記複数の音源は、アレイ状に設けられ、
   前記調整部は、前記複数の音源のオン／オフを制御するためのスイッチ部を含み、
   前記アレイ状に設けられた前記複数の音源は、指示に応答した前記スイッチ部のスイッチ動作に従って選択される、請求項１記載の微小構造体の検査装置。
9. 前記複数の音源は、前記熱導電性の同一基板にそれぞれ半導体プロセスにより一括して形成される、請求項１記載の微小構造体の検査装置。
10. 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方法であって、
    テスト時において、
    各音源が、熱導電性の基板と、前記基板上の一方の面に形成されたナノ結晶シリコン層からなる断熱層と、交流成分を含む電流が印加されて電気的に駆動される発熱体とを含み、前記発熱体と周囲の空気との間の熱交換により音波を発生させる熱音響エンジンで構成された、複数の音源から出力される音波の合成波を所定のテスト音波に調整して出力するステップと、
    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ステップとを備える、微小構造体の検査方法。
11. 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プログラムであって、
    テスト時において、
    各音源が、熱導電性の基板と、前記基板上の一方の面に形成されたナノ結晶シリコン層からなる断熱層と、交流成分を含む電流が印加されて電気的に駆動される発熱体とを含み、前記発熱体と周囲の空気との間の熱交換により音波を発生させる熱音響エンジンで構成された、複数の音源から出力される音波の合成波を所定のテスト音波に調整して出力するステップと、
    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ステップとを備える、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。

Images