JP4856426B2

JP4856426B2 - Micro structure inspection apparatus and micro structure inspection method

Info

Publication number: JP4856426B2
Application number: JP2006004063A
Authority: JP
Inventors: 勝弥奥村; 直樹池内; 正巳八壁; 明子上郡
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Octec Inc
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Octec Inc
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-01-11
Also published as: JP2007188972A

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、及び検査方法に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method for inspecting a microstructure such as MEMS (Micro Electro Mechanical Systems).

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、たとえば自動車又は医療用の各種センサがあり、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。 In recent years, MEMS, which is a device in which various functions such as mechanical, electronic, optical, chemical, etc., are integrated, particularly using semiconductor microfabrication technology, has attracted attention. Examples of MEMS technology that has been put to practical use so far include various sensors for automobiles and medical use, and MEMS devices have been mounted on acceleration sensors, pressure sensors, air flow sensors, and the like, which are microsensors. In addition, by adopting this MEMS technology in an ink jet printer head, it is possible to increase the number of nozzles that eject ink and to eject ink accurately, thereby improving image quality and increasing printing speed. Yes. Furthermore, a micromirror array used in a reflective projector is also known as a general MEMS device.

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。 In the future, various sensors and actuators using MEMS technology will be developed, which will be applied to optical communication and mobile devices, computer peripherals, bioanalysis and portable power supplies. Is expected to be.

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、ＭＥＭＳデバイスをパッケージした後にデバイスをパッケージごと回転させたり、あるいは振動させたりしてデバイスの特性の評価を実行してきたが、微細加工後のウエ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、製品の歩留りを向上させ、製造コストをより低減することが望ましい。 On the other hand, with the development of MEMS devices, a method for appropriately inspecting the fine structure is also important because of the fine structure. Conventionally, device characteristics are evaluated by rotating or vibrating the device after packaging the MEMS device. However, proper inspection is performed at the initial stage of the wafer state after microfabrication. Therefore, it is desirable to improve the product yield and reduce the manufacturing cost by detecting defects.

特許文献１においては、一例としてウエ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。 In Patent Document 1, as an example, an inspection method is proposed in which a resistance value of an acceleration sensor that changes by blowing air is detected on an acceleration sensor formed on a wafer to determine characteristics of the acceleration sensor. .

また、特許文献２は、振動子を有する角速度センサにおいて、振動子単体で実機と同様に、振動子特性の検査を行なえるようにするために、振動子に設けられた振動子を駆動するための駆動電極と、駆動状態をモニタし自励発振させるため帰還用のモニタ電極及び角速度出力を取り出す為のパット電極に、駆動振動の振動周波数以上の共振周波数を有する検査用プローブを接触させ、これらプローブを介して、振動子の駆動または検出振動の各振動状態を電気信号として測定することにより、オフセット電圧等の振動子特性を検査する技術が記載されている。
特開平５−３４３７１号公報特開２０００−７４６７４号公報 Further, in Patent Document 2, in an angular velocity sensor having a vibrator, the vibrator provided in the vibrator is driven so that the vibrator characteristic can be inspected in the same manner as the actual machine with the vibrator alone. The test electrode having a resonance frequency equal to or higher than the vibration frequency of the drive vibration is brought into contact with the drive electrode of the drive, the monitor electrode for feedback for monitoring the drive state and causing self-excited oscillation and the pad electrode for taking out the angular velocity output There is described a technique for inspecting vibrator characteristics such as an offset voltage by measuring each vibration state of vibrator drive or detection vibration as an electrical signal via a probe.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-34371 JP 2000-74674 A

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。 In general, a structure having a minute movable part such as an acceleration sensor is a device whose response characteristics change even with a minute movement. Therefore, in order to evaluate the characteristics, it is necessary to perform a highly accurate inspection. Even when changes are made to the device by blowing air as shown in Patent Document 1, the characteristics of the acceleration sensor must be evaluated by making fine adjustments. It is extremely difficult to perform a high-precision inspection by spraying a mist, and even if it is performed, a complicated and expensive tester must be provided.

特許文献２の技術は、デバイス自体が振動子を備え、振動子に加わるコリオリ力によって、角速度を検出するセンサを対象とするものであって、一般の加速度センサ等には応用できない。また、振動子が振動しても検査用プローブとパッド電極との接触を保つために、振動子のパッド電極に接触する検査用プローブの共振周波数を駆動振動の振動周波数以上とすることがポイントである。振動子にコリオリ力を加えて特性を検査するには、センサ自体に何らかの方法で角速度を加える必要がある。 The technology of Patent Document 2 is intended for a sensor that includes a vibrator itself and detects angular velocity by Coriolis force applied to the vibrator, and cannot be applied to a general acceleration sensor or the like. Also, in order to keep the inspection probe and the pad electrode in contact with each other even when the vibrator vibrates, it is important that the resonance frequency of the inspection probe that contacts the pad electrode of the vibrator is equal to or higher than the vibration frequency of the driving vibration. is there. In order to inspect characteristics by applying Coriolis force to the vibrator, it is necessary to apply an angular velocity to the sensor itself by some method.

加速度センサをウエハ状態で検査する方法として、音波をセンサの可動部に加えて可動部の動きを検出する方法がある。しかし、検出感度の小さいセンサやセンサ部が外界から遮断された構成となっているセンサでは、音を印加するだけでは入力物理量（エネルギー）が不足して充分な可動部の振動が得られないため、充分な動的試験が行えないことがある。 As a method of inspecting the acceleration sensor in a wafer state, there is a method of detecting the movement of the movable part by applying sound waves to the movable part of the sensor. However, a sensor with a low detection sensitivity or a sensor with a configuration in which the sensor unit is cut off from the outside world, the input physical quantity (energy) is insufficient just by applying sound, and sufficient vibration of the movable part cannot be obtained. A sufficient dynamic test may not be performed.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、検出感度の小さいセンサやセンサ部が外界から遮断された構成となっているセンサでも、動的試験を行うことができる検査装置及び検査方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is an inspection apparatus capable of performing a dynamic test even with a sensor having a low detection sensitivity or a sensor having a configuration in which a sensor unit is cut off from the outside. And providing an inspection method.

本発明の第１の観点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、
前記微小構造体の電気信号を取り出すために、前記微小構造体に形成されたパッドに電気的に接続するプローブ針と、
前記微小構造体の可動部に振動を伝達するために、前記微小構造体に接触する接触子と、
前記接触子を介して前記微小構造体の可動部に振動を印加するための振動制御素子と、
前記振動制御素子から前記接触子を介して前記微小構造体に印加された振動に応答した前記微小構造体の可動部の動きを、前記プローブ針を介して得られる電気信号によって検出し、検出結果に基づいて前記微小構造体の特性を評価する評価手段と、
を備えることを特徴とする。 A microstructure inspection apparatus according to a first aspect of the present invention is a microstructure inspection apparatus that has a movable portion formed on a substrate and evaluates the characteristics of at least one microstructure.
A probe needle electrically connected to a pad formed on the microstructure to extract an electrical signal of the microstructure;
A contact that contacts the microstructure in order to transmit vibration to the movable part of the microstructure;
A vibration control element for applying vibration to the movable part of the microstructure via the contact;
The movement of the movable portion of the microstructure in response to vibration applied to the microstructure via the contact from the vibration control element is detected by an electrical signal obtained via the probe needle, and the detection result An evaluation means for evaluating the characteristics of the microstructure based on
It is characterized by providing.

好ましくは、前記評価手段と接続されるプローブカードであって、
前記プローブ針と、
前記接触子と、
前記振動制御素子と、
を含むプローブカードを備えることを特徴とする。 Preferably, a probe card connected to the evaluation means,
The probe needle;
The contact;
The vibration control element;
A probe card including

さらに、前記プローブカードは、前記振動制御素子と前記プローブ針との間に、前記振動制御素子の振動が前記プローブ針に伝達することを防止する防振構造を備えることを特徴とする。 Furthermore, the probe card is provided with an anti-vibration structure that prevents the vibration of the vibration control element from being transmitted to the probe needle between the vibration control element and the probe needle.

特に、前記振動制御素子は、
圧電素子を含み、
前記圧電素子に電圧を印加することによって、前記微小構造体の可動部に印加する振動を制御する、
ことを特徴とする。 In particular, the vibration control element is
Including a piezoelectric element,
By controlling the vibration applied to the movable part of the microstructure by applying a voltage to the piezoelectric element,
It is characterized by that.

また、前記振動制御素子は、
膜構造又は梁構造を有する構造体を備え、
前記構造体に音波を印加することによって、前記微小構造体の可動部に印加する振動を制御する、
ことを特徴とする。 The vibration control element is
Comprising a structure having a membrane structure or a beam structure;
By controlling the vibration applied to the movable part of the microstructure by applying sound waves to the structure,
It is characterized by that.

なお、前記接触子は、１つもしくは２つ以上の片持ち梁で構成されていてもよい。 The contact may be composed of one or two or more cantilevers.

特に、前記微小構造体の可動部が、前記基板上に形成された固定部で囲われている場合、
前記接触子は、微小構造体の可動部を囲っている前記固定部に接触することを特徴とする。 In particular, when the movable part of the microstructure is surrounded by a fixed part formed on the substrate,
The contact is in contact with the fixed part surrounding the movable part of the microstructure.

好ましくは、前記接触子は、前記プローブ針と同じ材質及び構造を有することを特徴とする。 Preferably, the contact has the same material and structure as the probe needle.

又は、前記振動制御素子と前記接触子が一体で構成されていることを特徴とする。 Alternatively, the vibration control element and the contact are integrally formed.

特に、前記微小構造体は、前記基板上に形成された加速度センサであることを特徴とする。 In particular, the microstructure is an acceleration sensor formed on the substrate.

さらに、前記微小構造体は、半導体ウエハに形成されたデバイスであることを特徴とする。 Furthermore, the microstructure is a device formed on a semiconductor wafer.

本発明の第２の観点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つの微小構造体の電気信号を取り出すために、前記微小構造体に形成されたパッドにプローブ針を接触させるステップと、
前記微小構造体の可動部に振動を伝達するために、振動を印加するための振動制御素子を備える接触子を前記微小構造体に接触させるステップと、
前記接触子を介して前記微小構造体の可動部に振動を印加するステップと、
前記接触子を介して前記微小構造体の可動部に印加された振動に応答した前記微小構造体の可動部の動きを、前記プローブ針を介して得られる電気信号によって検出するステップと、
前記電気信号によって検出した可動部の動き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、
を備えることを特徴とする。 A method for inspecting a microstructure according to a second aspect of the present invention is formed on the microstructure in order to extract an electric signal of at least one microstructure having a movable portion formed on a substrate. Contacting the probe needle with the pad;
Contacting a contact having a vibration control element for applying vibration to the microstructure to transmit vibration to the movable part of the microstructure;
Applying a vibration to the movable part of the microstructure via the contact;
Detecting the movement of the movable part of the microstructure in response to vibration applied to the movable part of the microstructure via the contact by an electrical signal obtained via the probe needle;
Evaluating the characteristics of the microstructure based on the movement of the movable part detected by the electrical signal;
It is characterized by providing.

本発明に係る微小構造体の検査装置及び検査方法は、微小構造体に接触する接触子を介して微小構造体の可動部に振動を与え、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。微小構造体の可動部は、微小構造体に接触する接触子を介して振動が伝達されて動かされるため、検出感度の小さいセンサやセンサ部が外界から遮断された構成となっているセンサでも、効率よくかつ精度よく検査を行うことができる。 The inspection apparatus and inspection method for a microstructure according to the present invention provide vibration to the movable part of the microstructure via a contactor that contacts the microstructure, detects the movement of the movable part of the microstructure, Evaluate its properties. Since the movable part of the microstructure is moved by vibration transmitted through a contactor that contacts the microstructure, even a sensor with a low detection sensitivity or a sensor that is configured to be blocked from the outside world, Inspection can be performed efficiently and accurately.

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に係る検査装置１の概略構成図である。図１において、検査装置１は、テスト対象物、例えばウエハ８を搬送するローダ部１２と、ウエハ８の電気的特性検査を行うプローバ部１５と、プローバ部１５を介してウエハ８に形成された加速度センサの特性値を測定する検査制御部２とを備える。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inspection apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an inspection apparatus 1 is formed on a wafer 8 via a loader unit 12 for conveying a test object, for example, a wafer 8, a prober unit 15 for inspecting electrical characteristics of the wafer 8, and the prober unit 15. And an inspection control unit 2 that measures a characteristic value of the acceleration sensor.

ローダ部１２は、例えば２５枚のウエハ８が収納されたカセットを載置する載置部（図示せず）と、この載置部のカセットからウエハ８を一枚ずつ搬送するウエハ搬送機構とを備えている。 The loader unit 12 includes, for example, a mounting unit (not shown) for mounting a cassette storing 25 wafers 8 and a wafer transfer mechanism for transferring the wafers 8 one by one from the cassette of the mounting unit. I have.

ウエハ搬送機構としては、直交する三軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の移動機構であるＸ−Ｙ−Ｚテーブル１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを介して三軸方向に移動すると共に、Ｚ軸の回りにウエハ８を回転させるメインチャック１４とが設けられている。具体的には、Ｙ方向に移動するＹテーブル１２Ａと、このＹテーブル１２Ａ上をＸ方向に移動するＸテーブル１２Ｂと、このＸテーブル１２Ｂの中心と軸芯を一致させて配置されたＺ方向に昇降するＺテーブル１２Ｃとを有し、メインチャック１４をＸ、Ｙ、Ｚ方向へ移動させる。また、メインチャック１４は、Ｚ軸回りの回転駆動機構を介して、所定の範囲で正逆方向に回転する。 The wafer transfer mechanism moves in three axes via XYZ tables 12A, 12B, and 12C, which are three orthogonal axes (X-axis, Y-axis, and Z-axis). A main chuck 14 for rotating the wafer 8 around is provided. Specifically, the Y table 12A that moves in the Y direction, the X table 12B that moves on the Y table 12A in the X direction, and the Z table that is arranged with the center of the X table 12B and the axis aligned. The main chuck 14 is moved in the X, Y, and Z directions. The main chuck 14 rotates in the forward and reverse directions within a predetermined range via a rotation drive mechanism around the Z axis.

プローバ部１５は、プローブカード４とプローブカード４を制御するプローブ制御部１３とを備える。プローブカード４は、ウエハ８上に例えば銅、銅合金、アルミニウムなどの導電性金属によって形成された電極パッド８ａ（図９参照）と検査用プローブ針４ａ（以下単にプローブともいう）とを接触させ、フリッティング現象を利用して、電極パッド８ａとプローブ針４ａの接触抵抗を低減させて電気的に導通させる。また、プローブカード４は、ウエハ８に形成された加速度センサ１６（図９参照）に振動を与える振動制御素子１０（図２参照）を備える。プローブ制御部１３は、プローブカード４のプローブ針４ａと振動制御素子１０を制御し、ウエハ８に形成された加速度センサ１６に所定の振動を加えて、加速度センサ１６の駆動部の動きをプローブを介して電気信号として検出する。 The prober unit 15 includes a probe card 4 and a probe control unit 13 that controls the probe card 4. The probe card 4 brings an electrode pad 8a (see FIG. 9) formed of a conductive metal such as copper, copper alloy, or aluminum on the wafer 8 and an inspection probe needle 4a (hereinafter also simply referred to as a probe). Utilizing the fritting phenomenon, the contact resistance between the electrode pad 8a and the probe needle 4a is reduced to make it electrically conductive. The probe card 4 also includes a vibration control element 10 (see FIG. 2) that applies vibration to the acceleration sensor 16 (see FIG. 9) formed on the wafer 8. The probe control unit 13 controls the probe needle 4a and the vibration control element 10 of the probe card 4, applies predetermined vibration to the acceleration sensor 16 formed on the wafer 8, and probes the movement of the drive unit of the acceleration sensor 16. It is detected as an electrical signal through.

プローバ部１５は、プローブカード４のプローブ針４ａとウエハ８との位置合わせを行うアラインメント機構（図示せず）を備える。プローバ部１５は、プローブカード４の振動制御素子１０に接続する接触子１１（図９参照）を、ウエハ８の加速度センサ１６に接触させて、加速度センサ１６に振動を与える。また、プローバ部１５は、プローブカード４のプローブ針４ａとウエハ８の電極パッド８ａを電気的に接触させてウエハ８に形成された加速度センサ１６の特性値の測定を行う。 The prober unit 15 includes an alignment mechanism (not shown) that aligns the probe needle 4 a of the probe card 4 and the wafer 8. The prober unit 15 brings the contact 11 (see FIG. 9) connected to the vibration control element 10 of the probe card 4 into contact with the acceleration sensor 16 of the wafer 8 and applies vibration to the acceleration sensor 16. The prober unit 15 measures the characteristic value of the acceleration sensor 16 formed on the wafer 8 by electrically contacting the probe needle 4 a of the probe card 4 and the electrode pad 8 a of the wafer 8.

図２は、図１の検査装置１の検査制御部２とプローバ部１５の構成を示すブロック図である。検査制御部２とプローバ部１５とによって、加速度センサ評価測定回路が構成される。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the inspection control unit 2 and the prober unit 15 of the inspection apparatus 1 of FIG. The inspection control unit 2 and the prober unit 15 constitute an acceleration sensor evaluation measurement circuit.

検査制御部２は、図２に示すように、制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３、入力部２４、入出力部２５及び表示部２６を備える。主記憶部２２、外部記憶部２３、入力部２４、入出力部２５及び表示部２６はいずれも内部バス２０を介して制御部２１に接続されている。 As shown in FIG. 2, the inspection control unit 2 includes a control unit 21, a main storage unit 22, an external storage unit 23, an input unit 24, an input / output unit 25, and a display unit 26. The main storage unit 22, the external storage unit 23, the input unit 24, the input / output unit 25, and the display unit 26 are all connected to the control unit 21 via the internal bus 20.

制御部２１はＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、外部記憶部２３に記憶されているプログラムに従って、ウエハ８に形成されたセンサの特性、例えば抵抗の抵抗値やセンサを構成する回路の電流、電圧などを測定するための処理を実行する。 The control unit 21 is composed of a CPU (Central Processing Unit) or the like, and according to a program stored in the external storage unit 23, the characteristics of the sensor formed on the wafer 8, for example, the resistance value of the resistor and the current of the circuit constituting the sensor Execute processing for measuring voltage, etc.

主記憶部２２はＲＡＭ（Random-Access Memory）等から構成され、外部記憶部２３に記憶されているプログラムをロードし、制御部２１の作業領域として用いられる。 The main storage unit 22 is configured by a RAM (Random-Access Memory) or the like, loads a program stored in the external storage unit 23, and is used as a work area of the control unit 21.

外部記憶部２３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc Random-Access Memory）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc Rewritable）等の不揮発性メモリから構成され、前記の処理を制御部２１に行わせるためのプログラムを予め記憶し、また、制御部２１の指示に従って、このプログラムが記憶するデータを制御部２１に供給し、制御部２１から供給されたデータを記憶する。 The external storage unit 23 includes a nonvolatile memory such as a ROM (Read Only Memory), a flash memory, a hard disk, a DVD-RAM (Digital Versatile Disc Random-Access Memory), a DVD-RW (Digital Versatile Disc Rewritable), and the like. A program for causing the control unit 21 to perform the above process is stored in advance, and in accordance with an instruction from the control unit 21, the data stored in the program is supplied to the control unit 21, and the data supplied from the control unit 21 is stored. To do.

入力部２４はキーボード及びマウスなどのポインティングデバイス等と、キーボード及びポインティングデバイス等を内部バス２０に接続するインターフェース装置から構成されている。入力部２４を介して、評価測定開始や測定方法の選択などが入力され、制御部２１に供給される。 The input unit 24 includes a pointing device such as a keyboard and a mouse, and an interface device that connects the keyboard and the pointing device to the internal bus 20. An evaluation measurement start, a selection of a measurement method, and the like are input via the input unit 24 and supplied to the control unit 21.

入出力部２５は、検査制御部２が制御する対象のプローブ制御部１３と接続するシリアルインタフェース又はＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースから構成されている。入出力部２５を介して、プローブ制御部１３にウエハ８の電極パッド８ａとの接触、電気的導通、それらの切替、及び加速度センサ１６に加える振動の制御などを指令する。また、測定した結果を入力する。 The input / output unit 25 includes a serial interface or a LAN (Local Area Network) interface connected to the probe control unit 13 to be controlled by the inspection control unit 2. Via the input / output unit 25, the probe control unit 13 is instructed to make contact with the electrode pad 8a of the wafer 8, electrical conduction, switching between them, and control of vibration applied to the acceleration sensor 16. Moreover, the measurement result is input.

表示部２６は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）又はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などから構成され、測定した結果である周波数応答特性などを表示する。 The display unit 26 is composed of a CRT (Cathode Ray Tube), an LCD (Liquid Crystal Display), or the like, and displays a frequency response characteristic as a result of measurement.

プローブ制御部１３は、振動制御部３と、フリッティング用回路５と、特性評価部６及び切替部７を備える。特性評価部６は、プローブカード４に加速度センサ１６の電気信号を測定するための電源を供給し、加速度センサ１６を流れる電流と端子間の電圧等を測定する。 The probe control unit 13 includes a vibration control unit 3, a fritting circuit 5, a characteristic evaluation unit 6, and a switching unit 7. The characteristic evaluation unit 6 supplies power to the probe card 4 for measuring the electrical signal of the acceleration sensor 16 and measures the current flowing through the acceleration sensor 16 and the voltage between the terminals.

振動制御部３は、ウエハ８に形成された加速度センサ１６の可動部１６ａ（図９参照）に振動を加えるために、プローブカード４に備えられた振動制御素子１０を制御する。振動制御素子１０に印加する信号の周波数と電力を制御して、加速度センサ１６に所定の振動が加わるようにする。 The vibration control unit 3 controls the vibration control element 10 provided in the probe card 4 in order to apply vibration to the movable unit 16 a (see FIG. 9) of the acceleration sensor 16 formed on the wafer 8. A predetermined vibration is applied to the acceleration sensor 16 by controlling the frequency and power of a signal applied to the vibration control element 10.

フリッティング用回路５は、ウエハ８の電極パッド８ａに接触させたプローブカード４のプローブ針４ａに電流を供給し、プローブ針４ａと電極パッド８ａの間にフリッティング現象を起こして、プローブ針４ａと電極パッドの接触抵抗を低減させる回路である。 The fritting circuit 5 supplies a current to the probe needle 4a of the probe card 4 brought into contact with the electrode pad 8a of the wafer 8 to cause a fritting phenomenon between the probe needle 4a and the electrode pad 8a. And a circuit for reducing the contact resistance between the electrode pads.

特性評価部６は、微小構造体の特性を計測して評価する。例えば、ウエハ８に振動や圧力を加えて、加速度センサ１６の応答を測定し、設計した基準の範囲に収まっているかどうかを検査する。 The characteristic evaluation unit 6 measures and evaluates the characteristics of the microstructure. For example, vibration or pressure is applied to the wafer 8 to measure the response of the acceleration sensor 16 and inspect whether it is within the designed reference range.

切替部７は、プローブカード４の各プローブ針４ａとフリッティング用回路５又は特性評価部６との接続を切り替える。 The switching unit 7 switches the connection between each probe needle 4 a of the probe card 4 and the fritting circuit 5 or the characteristic evaluation unit 6.

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１６について説明する。 Before describing the inspection method according to the present embodiment, first, the microstructure triaxial acceleration sensor 16 as the test object will be described.

図３は、３軸加速度センサ１６のデバイス上面から見た図である。図３に示されるように、ウエハ８に形成されるチップＴＰには、複数の電極パッドＰＤがその周辺に配置されている。そして、電気信号を電極パッドＰＤに対して伝達、あるいは電極パッドＰＤ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つの重錘体ＡＲが配置されている。 FIG. 3 is a view of the triaxial acceleration sensor 16 as seen from the top surface of the device. As shown in FIG. 3, the chip TP formed on the wafer 8 has a plurality of electrode pads PD arranged in the periphery thereof. A metal wiring is provided to transmit an electrical signal to or from the electrode pad PD. And in the center part, four weight bodies AR which form a clover type are arranged.

図４は、３軸加速度センサ１６の概略図である。図４に示す３軸加速度センサ１６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１６は、安価なＩＣプロセスを利用して製造できる。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。 FIG. 4 is a schematic diagram of the triaxial acceleration sensor 16. The triaxial acceleration sensor 16 shown in FIG. 4 is a piezoresistive type, and a piezoresistive element as a detection element is provided as a diffused resistor. The piezoresistive acceleration sensor 16 can be manufactured by using an inexpensive IC process. Even if the resistance element as the detection element is formed small, the sensitivity does not decrease, which is advantageous for downsizing and cost reduction.

具体的な構成としては、中央の重錘体ＡＲは、４本のビームＢＭで支持され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軸当たりに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。重錘体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、重錘体ＡＲを大きくすると同時にビーム長を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１６を実現することが可能である。 As a specific configuration, the center weight AR is supported by four beams BM. The beam BM is formed so as to be orthogonal to each other in the X-axis and Y-axis directions, and includes four piezoresistive elements per axis. Four piezoresistive elements for detecting the Z-axis direction are arranged beside the piezoresistive elements for detecting the X-axis direction. The top surface shape of the weight body AR forms a clover shape, and is connected to the beam BM at the center. By adopting this crowbar type structure, the weight AR can be enlarged and the beam length can be increased at the same time, so that it is possible to realize a highly sensitive acceleration sensor 16 even if it is small.

このピエゾ抵抗型の３軸加速度センサ１６の動作原理は、重錘体ＡＲ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軸それぞれに独立に組み込まれた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。 The principle of operation of the piezoresistive triaxial acceleration sensor 16 is that when the weight body AR receives acceleration (inertial force), the beam BM is deformed, and the resistance value of the piezoresistive element formed on the surface changes. This is a mechanism for detecting acceleration. And this sensor output is set to the structure taken out from the output of the Wheatstone bridge incorporated independently in each of the three axes.

図５は、各軸方向の加速度を受けた場合の重錘体とビームの変形を説明する概念図である。図５に示されるようにピエゾ抵抗素子は、加えられたひずみによってその抵抗値が変化する性質（ピエゾ抵抗効果）を有しており、引っ張り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及び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。 FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining deformation of the weight body and the beam when acceleration in each axial direction is received. As shown in FIG. 5, the piezoresistive element has a property that its resistance value changes due to applied strain (piezoresistive effect). In the case of tensile strain, the resistance value increases, and in the case of compressive strain. The resistance value decreases. In this example, X-axis direction piezoresistive elements Rx1 to Rx4, Y-axis direction detecting piezoresistive elements Ry1 to Ry4, and Z-axis direction detecting piezoresistive elements Rz1 to Rz4 are shown as examples.

図６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６（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軸及びＹ軸の出力電圧としてはそれぞれＶxout及びＶyoutとする。図６（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。 FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a Wheatstone bridge provided for each axis. FIG. 6A is a circuit configuration diagram of the Wheatstone bridge in the X (Y) axis. The output voltages of the X axis and Y axis are Vxout and Vyout, respectively. FIG. 6B is a circuit configuration diagram of the Wheatstone bridge in the Z-axis. The output voltage of the Z axis is Vzout.

上述したように、加えられた歪みによって各軸の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３で示されるような、金属配線等が連結され、所定の電極パッド８ａ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。 As described above, the resistance values of the four piezoresistive elements on each axis change due to the applied strain. Based on this change, each piezoresistive element is formed by a Wheatstone bridge, for example, on the X axis and the Y axis. The acceleration component of each output axis of the circuit is detected as an independent output voltage. As shown in FIG. 3, metal wiring or the like is connected so that the above-described circuit is configured, and an output voltage for each axis is detected from a predetermined electrode pad 8 a.

また、この３軸加速度センサ１６は、加速度の直流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。本実施の形態では、加速度センサ１６を例に説明するが、本発明は可動部１６ａを備えるあらゆるデバイスに応用することができる。例えば、圧力センサ等の動的な特性の測定に用いることができる。また、薄膜式のデバイス、例えば、ひずみゲージ等に振動を加えて動特性の測定に用いることができる。 Further, since the triaxial acceleration sensor 16 can also detect a direct current component of acceleration, it can also be used as an inclination angle sensor that detects gravitational acceleration, that is, an angular velocity sensor. In the present embodiment, the acceleration sensor 16 will be described as an example, but the present invention can be applied to any device including the movable portion 16a. For example, it can be used for measurement of dynamic characteristics such as a pressure sensor. In addition, vibration can be applied to a thin film device, for example, a strain gauge, and used for measurement of dynamic characteristics.

図７は、３軸加速度センサ１６の傾斜角に対する出力応答を説明する図である。図７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７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。 FIG. 7 is a diagram illustrating an output response to the tilt angle of the triaxial acceleration sensor 16. As shown in FIG. 7, the sensor is rotated around the X, Y, and Z axes, and the bridge output of each of the X, Y, and Z axes is measured with a digital voltmeter. As a power source for the sensor, a low voltage power source + 5V is used. Each of the measurement points shown in FIG. 7 is plotted with values obtained by arithmetically reducing the zero point offset of each axis output.

図８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８に示される入出力関係は、図７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。 FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between gravitational acceleration (input) and sensor output. The input / output relationship shown in FIG. 8 is to calculate the gravitational acceleration components related to the X, Y, and Z axes from the cosine of the inclination angle of FIG. 7 and obtain the relationship between the gravitational acceleration (input) and the sensor output. The linearity of the input / output is evaluated. That is, the relationship between acceleration and output voltage is almost linear.

再び図１及び図２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１６に対して、振動制御素子１０によって振動を加えることにより、その振動に基づく微小構造体の可動部１６ａの動きを検出してその特性を評価する方式である。 Referring to FIGS. 1 and 2 again, the micro structure inspection method according to the embodiment of the present invention applies vibration to the triaxial acceleration sensor 16 which is a micro structure by the vibration control element 10. In this method, the movement of the movable portion 16a of the microstructure based on the vibration is detected and its characteristics are evaluated.

次に、本発明の実施の形態における加速度センサ１６の評価方法について説明する。図９は、プローブカード４とウエハ８の構成を表す断面図である。ウエハ８は、可動部１６ａを備える加速度センサ１６が形成されており、ウエハ８の上に加速度センサ１６の電気信号を取り出すための電極パッド８ａが形成されている。 Next, a method for evaluating the acceleration sensor 16 in the embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the probe card 4 and the wafer 8. The wafer 8 is formed with an acceleration sensor 16 having a movable portion 16 a, and an electrode pad 8 a for taking out an electrical signal of the acceleration sensor 16 is formed on the wafer 8.

プローブカード４は、電極パッド８ａに接続する複数のプローブ針４ａと、加速度センサ１６の可動部１６ａに加える振動を発生する振動制御素子１０と、加速度センサ１６の一部に接触して振動制御素子１０の振動を加速度センサ１６の可動部１６ａに伝える接触子１１を備える。プローブカード４のプローブ針４ａと接触子１１は、同時にそれぞれ電極パッド８ａと加速度センサ１６の所定の場所に接触するように形成されている。プローブ針４ａと接触子１１は所定の距離になるように形成されていて、プローブ針４ａと接触子１１を独立に位置決め制御しなくても、プローブカード４の位置決め制御を行うだけで、プローブ針４ａと接触子１１がそれぞれ加速度センサ１６の所定の場所に同時に接触する。その結果、プローブ針４ａをウエハ８の所定の位置に接触させる従来のアラインメント機構をそのまま用いることができる。 The probe card 4 includes a plurality of probe needles 4 a connected to the electrode pad 8 a, a vibration control element 10 that generates vibration applied to the movable portion 16 a of the acceleration sensor 16, and a vibration control element in contact with a part of the acceleration sensor 16. The contact 11 is provided that transmits the ten vibrations to the movable part 16 a of the acceleration sensor 16. The probe needle 4a and the contact 11 of the probe card 4 are formed so as to be simultaneously in contact with predetermined positions of the electrode pad 8a and the acceleration sensor 16, respectively. The probe needle 4a and the contact 11 are formed so as to have a predetermined distance, and the probe needle 4a and the contact 11 can be controlled only by performing positioning control of the probe card 4 without positioning control of the probe needle 4a and contact 11 independently. 4a and the contactor 11 are simultaneously in contact with predetermined locations of the acceleration sensor 16, respectively. As a result, a conventional alignment mechanism for bringing the probe needle 4a into contact with a predetermined position of the wafer 8 can be used as it is.

通常、プローブ針４ａと電気的に接続する検査用電極である電極パッド８ａはセンサの周辺領域に形成される。そこで、センサの中央付近にある可動部１６ａ（重錘体）の近傍に接触子１１が接触するように、プローブ針４ａで囲まれる領域に振動制御素子１０と接触子１１を設けることができる。可動部１６ａは、重錘体ＡＲ又はビームＢＭ、あるいはセンサがメンブレン（膜）構造の場合の膜などである。 Usually, an electrode pad 8a, which is an inspection electrode electrically connected to the probe needle 4a, is formed in the peripheral region of the sensor. Therefore, the vibration control element 10 and the contact 11 can be provided in a region surrounded by the probe needle 4a so that the contact 11 comes into contact with the movable portion 16a (weight body) near the center of the sensor. The movable part 16a is a weight body AR or a beam BM, or a film when the sensor has a membrane structure.

振動制御素子１０は、例えば、圧電素子で構成することができる。接触子１１を、その一端がプローブカード４に固定された片持ち梁構造として、その梁構造の一部に振動制御素子１０である圧電素子を接触させて、接触子１１を圧電素子で振動させることができる。振動制御素子１０としては他に、動電型、電磁型、静電型などのアクチュエータを用いることができる。 The vibration control element 10 can be composed of, for example, a piezoelectric element. The contact 11 has a cantilever structure with one end fixed to the probe card 4, and a piezoelectric element that is the vibration control element 10 is brought into contact with a part of the beam structure, and the contact 11 is vibrated by the piezoelectric element. be able to. In addition, as the vibration control element 10, an actuator of electrodynamic type, electromagnetic type, electrostatic type or the like can be used.

振動制御素子１０及び接触子１１の振動方向は、加速度センサ１６が独立に検出できる加速度の方向（軸）とは異なる方向に設定してある。例えば、加速度センサ１６が図９の上下（Ｚ軸）、左右（Ｘ軸）、紙面の前後方向（Ｙ軸）の３軸の加速度を独立に検出するセンサの場合、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸にそれぞれ直角又は平行でない角度を振動方向とする。振動方向を加速度センサ１６の検出軸と異なる方向とすることによって、１つの振動制御素子１０及び接触子１１の振動によって、加速度センサ１６の各自由度を同時に検査することができる。 The vibration direction of the vibration control element 10 and the contact 11 is set to a direction different from the acceleration direction (axis) that can be detected independently by the acceleration sensor 16. For example, when the acceleration sensor 16 is a sensor that independently detects three-axis acceleration in the vertical direction (Z-axis), left-right (X-axis), and front-back direction (Y-axis) of FIG. 9, each of X, Y, and Z The vibration direction is an angle that is not perpendicular to or parallel to the axis. By setting the vibration direction to be different from the detection axis of the acceleration sensor 16, each degree of freedom of the acceleration sensor 16 can be inspected simultaneously by the vibration of one vibration control element 10 and the contact 11.

振動制御素子１０及び接触子１１が２以上の方向に振動するものであってもよい。また、異なる方向に振動する２つ以上の振動制御素子１０及び振動子を組み合わせて用いてもよい。異なる方向に動作可能な片持ち梁構造の接触子１１を組み合わせて用いることによって、加速度センサ１６の可動部１６ａに異なるモードの振動を加えることができる。 The vibration control element 10 and the contact 11 may vibrate in two or more directions. Further, a combination of two or more vibration control elements 10 and vibrators that vibrate in different directions may be used. By using a combination of cantilever-structured contacts 11 operable in different directions, vibrations of different modes can be applied to the movable portion 16a of the acceleration sensor 16.

加速度センサ１６等のＭＥＭＳデバイスのように、可動部１６ａを有する微小構造体で、ピエゾ抵抗などを用いている場合は特に、プローブ針４ａの針圧によって応答特性が変化する。従って、センサ等の応答特性のように精度の高い計測を行うためには、可能な限り針圧等の外乱の影響をなくすことが望ましい。 In the case where a piezoresistor or the like is used in a microstructure having a movable portion 16a like a MEMS device such as the acceleration sensor 16, the response characteristics change depending on the needle pressure of the probe needle 4a. Therefore, in order to perform highly accurate measurement such as response characteristics of a sensor or the like, it is desirable to eliminate the influence of disturbance such as needle pressure as much as possible.

プローブ針４ａと電極パッド８ａの電気的接続には、接触抵抗を低く保ちながら針圧を小さくするためにフリッティング現象を利用する。フリッティング現象を利用するには、２本のプローブ針４ａを一対として、一つの電極パッド８ａに接触させる。一対のプローブ針４ａと電極パッド８ａを接触させたのち、プローブカード４をフリッティング用回路５に接続して、ウエハ８の電極パッド８ａに接触させたプローブカード４のプローブ針４ａに電流を供給し、プローブ針４ａと電極パッド８ａの間にフリッティング現象を起こして接触抵抗を低減させる。そして、切換部７を切り替えて、プローブカード４を特性評価部６に接続する。 The electrical connection between the probe needle 4a and the electrode pad 8a utilizes a fritting phenomenon in order to reduce the needle pressure while keeping the contact resistance low. In order to use the fritting phenomenon, a pair of two probe needles 4a are brought into contact with one electrode pad 8a. After contacting the pair of probe needles 4a and the electrode pad 8a, the probe card 4 is connected to the fritting circuit 5 and current is supplied to the probe needle 4a of the probe card 4 in contact with the electrode pad 8a of the wafer 8. Then, a fritting phenomenon occurs between the probe needle 4a and the electrode pad 8a to reduce the contact resistance. Then, the switching unit 7 is switched to connect the probe card 4 to the characteristic evaluation unit 6.

前述のとおり、検査装置１の検査制御部２は、プローバ部１５のアラインメント機構を制御して、ウエハ８の電極パッド８ａにプローブ針４ａを接触させる。同時に、接触子１１を加速度センサ１６に接触させる。 As described above, the inspection control unit 2 of the inspection apparatus 1 controls the alignment mechanism of the prober unit 15 to bring the probe needle 4 a into contact with the electrode pad 8 a of the wafer 8. At the same time, the contact 11 is brought into contact with the acceleration sensor 16.

ついで、振動制御部３に指令して、振動制御素子１０から振動を発生させると、接触子１１を通じて加速度センサ１６の可動部１６ａに振動が加わる。加速度センサ１６の可動部１６ａに振動を与えながら、プローブ針４ａで加速度センサ１６の電気信号を検出し、加速度センサ１６の特性を評価する。 Next, when the vibration control unit 3 is commanded to generate vibration from the vibration control element 10, vibration is applied to the movable part 16 a of the acceleration sensor 16 through the contact 11. While applying vibration to the movable portion 16a of the acceleration sensor 16, an electrical signal of the acceleration sensor 16 is detected by the probe needle 4a, and the characteristics of the acceleration sensor 16 are evaluated.

加速度センサ１６の特性を評価するには、可動部１６ａに加える振動の周波数成分と振幅を所定の値になるように制御して、加速度センサ１６の応答を検出する。可動部１６ａに加える振動の周波数を変化させて加速度センサ１６の応答を測定することにより、加速度センサ１６の周波数応答特性を調べることができる。可動部１６ａに加える振動として、所定の周波数範囲で擬似的なホワイトノイズを用いてもよい。ホワイトノイズを振動として加えると、加振周波数を変えながら応答を調べなくても、その周波数範囲における応答特性を検査することができる。 In order to evaluate the characteristics of the acceleration sensor 16, the response of the acceleration sensor 16 is detected by controlling the frequency component and amplitude of the vibration applied to the movable portion 16a to be predetermined values. By measuring the response of the acceleration sensor 16 by changing the frequency of vibration applied to the movable portion 16a, the frequency response characteristic of the acceleration sensor 16 can be examined. As the vibration applied to the movable portion 16a, pseudo white noise may be used in a predetermined frequency range. When white noise is added as vibration, the response characteristic in the frequency range can be inspected without examining the response while changing the excitation frequency.

次に、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１０は本発明の実施の形態に係る検査装置１の動作の一例を示すフローチャートである。なお、検査制御部２の動作は、制御部２１が主記憶部２２、外部記憶部２３、入力部２４、入出力部２５及び表示部２６と協働して行う。 Next, a microstructure inspection method according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a flowchart showing an example of the operation of the inspection apparatus 1 according to the embodiment of the present invention. The operation of the inspection control unit 2 is performed by the control unit 21 in cooperation with the main storage unit 22, the external storage unit 23, the input unit 24, the input / output unit 25, and the display unit 26.

検査制御部２はまず、ウエハ８がメインチャック１４に載置され、測定開始が入力されるのを待機する（ステップＳ１）。測定開始指令が入力部２４から入力されて制御部２１に指示されると、制御部２１は、入出力部２５を介して、プローバ制御部１３にプローブ針４ａをウエハ８の電極パッド８ａに接触するよう指令する（ステップＳ２）。同時に、接触子１１を加速度センサ１６の可動部１６ａ又はその近傍に接触させる。ついで、プローバ制御部１３にフリッティング用回路５によって、プローブ針４ａと電極パッド８ａを導通させるように指令する（ステップＳ３）。 The inspection control unit 2 first waits for the wafer 8 to be placed on the main chuck 14 and the start of measurement input (step S1). When a measurement start command is input from the input unit 24 and instructed to the control unit 21, the control unit 21 contacts the probe needle 4 a with the electrode pad 8 a of the wafer 8 via the input / output unit 25. Is commanded (step S2). At the same time, the contact 11 is brought into contact with the movable portion 16a of the acceleration sensor 16 or the vicinity thereof. Next, the prober control unit 13 is instructed to conduct the probe needle 4a and the electrode pad 8a by the fritting circuit 5 (step S3).

本実施の形態では、電極パッド８ａをプローブ針４ａをフリッティング現象を利用して接触抵抗を低減させるが、接触抵抗を低減して導通させる方法としては、フリッティング技術以外の方法を利用してもよい。例えば、プローブ針４ａに超音波を伝導して、電極パッド８ａ表面の酸化膜を部分的に破って、電極パッド８ａとプローブ針４ａの接触抵抗を低減させる方法を用いることができる。 In the present embodiment, the contact resistance of the electrode pad 8a is reduced by using the fritting phenomenon of the probe needle 4a. However, as a method for reducing the contact resistance and making it conductive, a method other than the fritting technique is used. Also good. For example, a method of reducing the contact resistance between the electrode pad 8a and the probe needle 4a by conducting ultrasonic waves to the probe needle 4a and partially breaking the oxide film on the surface of the electrode pad 8a can be used.

そこで、測定方法の選択を入力する（ステップＳ４）。測定方法は、予め外部記憶部２３に記憶されていてもよいし、測定の都度、入力部２４から入力されてもよい。測定方法が入力されると、入力された測定方法によって用いる測定回路、及び可動部１６ａに印加する周波数と振幅を設定する（ステップ５）。 Therefore, the selection of the measurement method is input (step S4). The measurement method may be stored in advance in the external storage unit 23 or may be input from the input unit 24 each time measurement is performed. When the measurement method is input, the frequency and amplitude applied to the measurement circuit used by the input measurement method and the movable portion 16a are set (step 5).

選択される測定方法としては、例えば、周波数を順次変化させてそれぞれの周波数での応答を検査する周波数掃引検査（周波数スキャン）、所定の周波数範囲の擬似ホワイトノイズを印加して応答を検査するホワイトノイズ検査、周波数を所定の値に固定して振動の振幅を変化させて応答を検査する直線性検査などがある。また、振動制御素子１０及び接触子１１が異なるモードの振動方向を有する場合、それらの振動モードを組み合わせて検査を行うかを設定する。 As a measurement method to be selected, for example, a frequency sweep test (frequency scan) in which the response at each frequency is inspected by sequentially changing the frequency, and a white in which the response is inspected by applying pseudo white noise in a predetermined frequency range. There is a noise test, a linearity test in which a response is tested by changing the amplitude of vibration while fixing the frequency to a predetermined value. Moreover, when the vibration control element 10 and the contactor 11 have different modes of vibration directions, it is set whether to perform inspection by combining these vibration modes.

ついで、設定した測定方法で振動制御素子１０を制御して、加速度センサ１６の可動部１６ａを振動させながら、プローブ針４ａから加速度センサ１６の応答である電気信号を検出し、加速度センサ１６の応答特性を検査する（ステップＳ６）。そして、検出した測定結果を外部記憶部２３に記憶すると同時に、表示部２６に測定結果を表示する（ステップＳ７）。 Next, the vibration control element 10 is controlled by the set measurement method to detect an electrical signal that is a response of the acceleration sensor 16 from the probe needle 4a while vibrating the movable portion 16a of the acceleration sensor 16, and the response of the acceleration sensor 16 is detected. The characteristic is inspected (step S6). Then, the detected measurement result is stored in the external storage unit 23, and at the same time, the measurement result is displayed on the display unit 26 (step S7).

加速度センサ１６の可動部１６ａは、加速度センサ１６に接触する接触子１１を介して振動が伝達されて動かされるため、検出感度の小さいセンサでも、効率よくかつ精度よく検査を行うことができる。また、空気を吹き付けて可動部１６ａの変位を検査する方法や、ガス圧を印加してセンサの応答を検査する方法に比べて、可動部１６ａに加える振動の方向を選定できるので、多軸センサの複数の検出軸方向について同時に検査することができる。 Since the movable portion 16a of the acceleration sensor 16 is moved by vibration transmitted through the contact 11 that contacts the acceleration sensor 16, even a sensor with low detection sensitivity can be efficiently and accurately inspected. In addition, since the direction of vibration applied to the movable part 16a can be selected as compared with the method of inspecting the displacement of the movable part 16a by blowing air or the method of inspecting the response of the sensor by applying gas pressure, the multi-axis sensor The plurality of detection axis directions can be inspected simultaneously.

（実施の形態１の変形例）
図１１は、プローブ針４ａと振動制御素子１０及び接触子１１の異なる構成を示す図である。図１１の例では、プローブ針４ａとプローブカード４の間に緩衝材１７ａを設けた構造になっている。振動制御素子１０及び接触子１１とプローブカード４の間にも緩衝材１７ｂが設けられている。緩衝材１７ｂによって、振動制御素子１０で発生する振動は、プローブカード４に伝わりにくく、また、緩衝材１７ａによってプローブカード４からプローブ針４ａに伝わる振動を抑えることができる。プローブ針４ａの振動を抑えることができるので、プローブ針４ａと電極パッド８ａの接続が安定し、また、検査対象の加速度センサ１６に接触子１１以外の振動が印加されない。その結果、加速度センサ１６の検査を精確に行うことができる。 (Modification of Embodiment 1)
FIG. 11 is a diagram illustrating different configurations of the probe needle 4 a, the vibration control element 10, and the contact 11. In the example of FIG. 11, a buffer material 17 a is provided between the probe needle 4 a and the probe card 4. A buffer material 17 b is also provided between the vibration control element 10 and the contact 11 and the probe card 4. The vibration generated in the vibration control element 10 by the buffer material 17b is difficult to be transmitted to the probe card 4, and the vibration transmitted from the probe card 4 to the probe needle 4a by the buffer material 17a can be suppressed. Since the vibration of the probe needle 4a can be suppressed, the connection between the probe needle 4a and the electrode pad 8a is stable, and no vibration other than the contact 11 is applied to the acceleration sensor 16 to be inspected. As a result, the acceleration sensor 16 can be accurately inspected.

緩衝材１７ａ、１７ｂとしては、ゴムのように振動を吸収する減衰特性を有する弾性体を用いることができる。緩衝材１７ａ、１７ｂに代わる構造として、バネと減衰器を組み合わせた構造でもよい。また、回転振動を抑えるために、ピボット構造又はジンバル（gimbal）構造としてもよい。さらに、それらの構造を組み合わせて用いてもよい。なお、振動制御素子１０が発生する振動が＠プローブ針４ａに伝わらないようにするため、振動制御素子１０及び接触子１１をプローブカード４から分離し、プローブカード４とは独立にウエハ８に接触させる構造としてもよい。振動制御素子１０及び接触子１１をプローブカード４と独立にウエハ８に接触させる構造では、アラインメント機構が複雑になる。 As the buffer materials 17a and 17b, an elastic body having a damping characteristic that absorbs vibration, such as rubber, can be used. As a structure that replaces the cushioning materials 17a and 17b, a structure in which a spring and a damper are combined may be used. Further, in order to suppress rotational vibration, a pivot structure or a gimbal structure may be used. Furthermore, you may use combining those structures. In order to prevent the vibration generated by the vibration control element 10 from being transmitted to the @ probe needle 4a, the vibration control element 10 and the contact 11 are separated from the probe card 4 and contact the wafer 8 independently of the probe card 4. It is good also as a structure to make. In the structure in which the vibration control element 10 and the contact 11 are brought into contact with the wafer 8 independently of the probe card 4, the alignment mechanism is complicated.

図１２は、振動制御素子１０の異なる構成を示す図である。図１２では、接触子１１はプローブカード４の穴部４ｂに張られた膜１８に固定されている。穴部４ｂの上に音波発生装置（スピーカ１９等）が設けられている。音波発生装置で発生した音波は穴部４ｂを通じて膜１８を振動させる。膜１８の振動が振動子を介してウエハ８上の加速度センサ１６に伝わる。膜１８の振動がプローブカード４に伝わらないように、膜１８の支持部材４ｃとプローブカード４の間に緩衝材を設けることが望ましい。 FIG. 12 is a diagram illustrating a different configuration of the vibration control element 10. In FIG. 12, the contact 11 is fixed to a film 18 stretched in the hole 4 b of the probe card 4. A sound wave generator (speaker 19 or the like) is provided on the hole 4b. The sound wave generated by the sound wave generator vibrates the film 18 through the hole 4b. The vibration of the film 18 is transmitted to the acceleration sensor 16 on the wafer 8 through the vibrator. It is desirable to provide a cushioning material between the support member 4 c of the film 18 and the probe card 4 so that the vibration of the film 18 is not transmitted to the probe card 4.

音波では直接、可動部１６ａに充分な振動を加えることができない場合でも、膜１８によって音波の振動を増幅して接触子１１を介して可動部１６ａを振動させることができる。プローブカード４にアクチュエータを設けないので、プローブカード４の構造が簡単になる。 Even when sufficient vibrations cannot be directly applied to the movable part 16 a with sound waves, the vibration of the sound waves can be amplified by the film 18 and the movable part 16 a can be vibrated via the contact 11. Since no actuator is provided on the probe card 4, the structure of the probe card 4 is simplified.

図１３は、加速度センサ１６の可動部１６ａがカバー９で囲われている場合の、接触子１１の構成例を示す図である。加速度センサ１６の可動部１６ａは、カバー９で囲われている。そのため、加速度センサ１６の可動部１６ａを直接、振動させることができない。カバー９がある程度堅いと、音波はカバー９の内部に充分伝わらず、可動部１６ａは検査に必要なほど充分に振動しない。この場合でも、接触子１１を加速度センサ１６のカバー９に接触させて、カバー９を振動させることによって、可動部１６ａを振動させることができる。 FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the contact 11 when the movable portion 16 a of the acceleration sensor 16 is surrounded by the cover 9. The movable part 16 a of the acceleration sensor 16 is surrounded by the cover 9. Therefore, the movable part 16a of the acceleration sensor 16 cannot be directly vibrated. If the cover 9 is stiff to some extent, sound waves are not sufficiently transmitted to the inside of the cover 9, and the movable portion 16a does not vibrate sufficiently to be necessary for inspection. Even in this case, the movable part 16a can be vibrated by bringing the contact 11 into contact with the cover 9 of the acceleration sensor 16 and vibrating the cover 9.

図１３に示すように、加速度センサ１６のカバー９に接触する接触子１１を介して振動が伝達されて、可動部１６ａが動かされるため、センサ部が外界から遮断された構成となっているセンサでも、効率よくかつ精度よく検査を行うことができる。 As shown in FIG. 13, the vibration is transmitted through the contact 11 that contacts the cover 9 of the acceleration sensor 16 and the movable portion 16a is moved, so that the sensor portion is cut off from the outside. However, the inspection can be performed efficiently and accurately.

図１４は、接触子１１がプローブ針４ａと同じ構造を有する場合の例を示す図である。図１４の例では、接触子１１はプローブ針４ａと同じようにプローブカード４に形成される。接触子１１の一部に振動制御素子１０の動作部を接触させて、接触子１１を振動させる。振動制御素子１０で発生する振動は、プローブ針４ａと同じ構造を有する接触子１１を介して、加速度センサ１６に伝わり、可動部１６ａを振動させる。 FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which the contact 11 has the same structure as the probe needle 4a. In the example of FIG. 14, the contact 11 is formed on the probe card 4 in the same manner as the probe needle 4a. The operation part of the vibration control element 10 is brought into contact with a part of the contact 11 to vibrate the contact 11. The vibration generated by the vibration control element 10 is transmitted to the acceleration sensor 16 via the contact 11 having the same structure as the probe needle 4a, and vibrates the movable portion 16a.

図１４の例では、接触子１１がプローブ針４ａと同じ構造を有するので、プローブカード４の製作が容易である。また、プローブ針４ａと接触子１１が同時にウエハ８に接触するように、プローブカード４を精度よく製作できる。 In the example of FIG. 14, since the contactor 11 has the same structure as the probe needle 4a, the probe card 4 can be easily manufactured. In addition, the probe card 4 can be manufactured with high precision so that the probe needle 4a and the contact 11 are in contact with the wafer 8 simultaneously.

図１５は、接触子１１が振動制御素子１０と一体に形成されている場合の例を示す図である。図９の例では、接触子１１はプローブカード４に一端が固定された片持ち梁構造で、接触子１１と別に設けられた振動制御素子１０から振動を受ける構造であるが、図１５の例では、振動制御素子１０そのものが接触子１１になっている。例えば、圧電素子の一部を延長して、接触子１１として形成する。又は導電型、電磁型あるいは静電型のアクチュエータの一部を延長して接触子１１として形成する。 FIG. 15 is a diagram illustrating an example in which the contact 11 is formed integrally with the vibration control element 10. In the example of FIG. 9, the contact 11 has a cantilever structure in which one end is fixed to the probe card 4 and receives vibration from the vibration control element 10 provided separately from the contact 11. Then, the vibration control element 10 itself is a contactor 11. For example, a part of the piezoelectric element is extended and formed as the contact 11. Alternatively, the contactor 11 is formed by extending a part of a conductive type, electromagnetic type or electrostatic type actuator.

図１５の構成例では、振動制御素子１０と独立な接触子１１を設ける必要がないので、プローブカード４の製作が簡単になる。 In the configuration example of FIG. 15, since it is not necessary to provide the contact 11 independent of the vibration control element 10, the probe card 4 can be easily manufactured.

その他、前記のハードウエア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更及び修正が可能である。 In addition, the hardware configuration and the flowchart described above are merely examples, and can be arbitrarily changed and modified.

検査装置１の検査制御部２は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読みとり可能な記録媒体（フレキシブルディスク、CD-ROM、DVD-ROM等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する検査制御部２を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで本発明の検査制御部２を構成してもよい。 The inspection control unit 2 of the inspection apparatus 1 can be realized using a normal computer system, not a dedicated system. For example, a computer program for executing the above operation is stored and distributed on a computer-readable recording medium (flexible disk, CD-ROM, DVD-ROM, etc.), and the computer program is installed in the computer. Thus, the inspection control unit 2 that executes the above-described process may be configured. Further, the inspection control unit 2 of the present invention may be configured by storing the computer program in a storage device included in a server device on a communication network such as the Internet and downloading it by a normal computer system.

また、前記の各機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。 When each of the above functions is realized by sharing an OS (operating system) and an application program, or by cooperation between the OS and the application program, only the application program part is stored in a recording medium or a storage device. Also good.

また、搬送波に上述のコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。 It is also possible to superimpose the above computer program on a carrier wave and distribute it via a communication network.

本発明の実施の形態に係る微小構造体の検査装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a microstructure inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. 図１の抵抗測定システムの抵抗測定制御部とプローバ部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the resistance measurement control part and the prober part of the resistance measurement system of FIG. ３軸加速度センサのデバイス上面から見た図である。It is the figure seen from the device upper surface of a 3-axis acceleration sensor. ３軸加速度センサの概略図である。It is the schematic of a 3-axis acceleration sensor. 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。It is a conceptual diagram explaining the deformation | transformation of the heavy cone and beam at the time of receiving the acceleration of each axial direction. 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。It is a circuit block diagram of the Wheatstone bridge provided with respect to each axis. 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。It is a figure explaining the output response with respect to the inclination-angle of a 3-axis acceleration sensor. 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。It is a figure explaining the relationship between gravitational acceleration (input) and a sensor output. 本発明の実施の形態に係るプローブカードとウエハの構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the probe card which concerns on embodiment of this invention, and a wafer. 本発明の実施の形態に係る検査装置の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of the test | inspection apparatus which concerns on embodiment of this invention. プローブ針と振動制御素子及び接触子の異なる構成を示す図である。It is a figure which shows the structure from which a probe needle, a vibration control element, and a contact differ. 振動制御素子の異なる構成を示す図である。It is a figure which shows the structure from which a vibration control element differs. 加速度センサの可動部がカバーで囲われている場合の、接触子の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a contact in case the movable part of an acceleration sensor is enclosed by the cover. 接触子がプローブ針と同じ構造を有する場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example in case a contactor has the same structure as a probe needle. 接触子が振動制御素子と一体に形成されている場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example in case a contactor is integrally formed with the vibration control element.

Explanation of symbols

１検査装置
２検査制御部
３振動制御部
４プローブカード
４ａプローブ針
４ｂ穴部
４ｃ支持部材
５フリッティング用回路
６特性評価部（評価手段）
７切替部
８ウエハ（基板）
８ａ電極パッド（パッド）
９カバー（固定部）
１０振動制御素子
１１接触子
１３プローブ制御部
１５プローバ部
１６加速度センサ（微小構造体）
１６ａ可動部
１７ａ、１７ｂ緩衝材（防振構造）
１８膜（構造体）
１９スピーカ
２０内部バス
２１制御部
２２主記憶部
２３外部記憶部
２４入力部
２５入出力部
２６表示部（表示手段）
ＡＲ重錘体（可動部）
ＴＰチップ（微小構造体） 1 Inspection device
2 Inspection control unit
3 Vibration control unit
4 Probe card
4a Probe needle
4b hole
4c Support member
5 Fritting circuit
6 Characteristic evaluation unit (evaluation means)
7 Switching part
8 Wafer (substrate)
8a Electrode pad (pad)
9 Cover (fixed part)
10 Vibration control element
11 Contact
13 Probe controller
15 Prober Club
16 Acceleration sensor (micro structure)
16a Movable part 17a, 17b Cushioning material (anti-vibration structure)
18 Membrane (Structure)
19 Speaker
20 Internal bus
21 Control unit
22 Main memory
23 External storage
24 Input section
25 I / O section
26 Display section (display means)
AR weight body (movable part)
TP chip (micro structure)

Claims

A microstructure inspection apparatus for evaluating the characteristics of at least one microstructure having a movable part formed on a substrate,
A probe needle electrically connected to a pad formed on the microstructure to extract an electrical signal of the microstructure;
A contact that contacts the microstructure in order to transmit vibration to the movable part of the microstructure;
A vibration control element for applying vibration to the movable part of the microstructure via the contact;
The movement of the movable portion of the microstructure in response to vibration applied to the microstructure via the contact from the vibration control element is detected by an electrical signal obtained via the probe needle, and the detection result An evaluation means for evaluating the characteristics of the microstructure based on
An inspection apparatus for a micro structure, comprising:

A probe card connected to the evaluation means,
The probe needle;
The contact;
The vibration control element;
The micro structure inspection apparatus according to claim 1, further comprising a probe card including:

The said probe card is provided with the anti-vibration structure which prevents that the vibration of the said vibration control element transmits to the said probe needle between the said vibration control element and the said probe needle. Microstructure inspection device.

The vibration control element is
Including a piezoelectric element,
By controlling the vibration applied to the movable part of the microstructure by applying a voltage to the piezoelectric element,
The micro structure inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3.

The vibration control element is
Comprising a structure having a membrane structure or a beam structure;
By controlling the vibration applied to the movable part of the microstructure by applying sound waves to the structure,
The micro structure inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3.

6. The microstructure inspection apparatus according to claim 1, wherein the contact is formed of one or two or more cantilevers.

When the movable part of the microstructure is surrounded by a fixed part formed on the substrate,
7. The microstructure inspection apparatus according to claim 1, wherein the contact is in contact with the fixed portion that surrounds the movable portion of the microstructure.

8. The microstructure inspection apparatus according to claim 1, wherein the contact has the same material and structure as the probe needle.

The inspection apparatus for a microstructure according to any one of claims 1 to 7, wherein the vibration control element and the contact are integrally formed.

The micro structure inspection apparatus according to claim 1, wherein the micro structure is an acceleration sensor formed on the substrate.

The micro structure inspection apparatus according to claim 1, wherein the micro structure is a device formed on a semiconductor wafer.

Contacting a probe needle with a pad formed on the microstructure to extract an electrical signal of at least one microstructure having a movable part formed on the substrate;
Contacting a contact having a vibration control element for applying vibration to the microstructure to transmit vibration to the movable part of the microstructure;
Applying a vibration to the movable part of the microstructure via the contact;
Detecting the movement of the movable part of the microstructure in response to vibration applied to the movable part of the microstructure via the contact by an electrical signal obtained via the probe needle;
Evaluating the characteristics of the microstructure based on the movement of the movable part detected by the electrical signal;
A method for inspecting a micro structure characterized by comprising: