KR101011491B1

KR101011491B1 - 미소 구조체의 검사 장치, 미소 구조체의 검사 방법 및 기판 유지 장치

Info

Publication number: KR101011491B1
Application number: KR1020087024455A
Authority: KR
Inventors: 마사토 하야시; 히사시 후지와라; 카즈키 아메미야
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2011-01-31
Also published as: KR20080108274A; WO2008053929A1; JPWO2008053929A1; US20090095095A1

Abstract

양측에서 지지된 가동부(16a)를 갖는 미소 구조체의 검사 장치로서, 상기 미소 구조체가 형성된 웨이퍼(8)의 주요면이 거의 일정한 곡률 반경을 갖는 볼록 형상 또는 오목 형상이 되도록 웨이퍼(8)를 유지하는 척톱(9)을 구비한다. 또한, 웨이퍼(8)의 주요면의 형상의 곡률 반경을 변화시키는 변형 수단을 포함한다. 특히, 변형 수단은, 기판을 재치하는 척톱(9)의 상면의 형상을 온도에 따라 변형시키는 온도 제어 수단이다. 척톱(9)의 상면을 평면으로 하고, 웨이퍼(8)를 재치하는 상면이 볼록 형상 또는 오목 형상의 반송용 트레이를 웨이퍼(8)와 척톱(9)의 사이에 개재하는 구성이어도 좋다.

Description

미소 구조체의 검사 장치, 미소 구조체의 검사 방법 및 기판 유지 장치 {MICROSTRUCTURE INSPECTING APPARATUS, MICROSTRUCTURE INSPECTING METHOD AND SUBSTRATE HOLDING APPARATUS}

본 발명은, 미소 구조체, 예를 들어 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)를 검사하는 검사 장치, 검사 방법 및 미소 구조체가 형성된 기판의 유지 장치에 관한 것이다.

최근, 특히 반도체 미세 가공 기술 등을 이용하여, 기계, 전자, 광(光), 화학 등의 다양한 기능을 집적화한 디바이스인 MEMS가 주목을 받고 있다. 지금까지 실용화된 MEMS 기술에는, 예를 들어, 자동차 또는 의료용의 각종 센서가 있으며, 마이크로 센서인 가속도 센서 또는 압력 센서, 에어 플로우 센서 등에 MEMS 디바이스가 탑재되어 오고 있다. 또한, 잉크 젯 프린터 헤드에 이 MEMS 기술을 채용함으로써, 잉크를 분출하는 노즐 수의 증가와 정확한 잉크 분출이 가능해져, 화질의 향상과 인쇄 스피드의 고속화를 도모할 수 있게 되었다. 또한, 반사형의 프로젝터에서 이용되고 있는 마이크로 미러 어레이 등도 일반적인 MEMS 디바이스로서 알려져 있다.

또한, 향후 MEMS 기술을 이용한 다양한 센서 또는 액츄에이터가 개발됨으로 써, 광 통신·모바일 기기로의 응용, 계산기의 주변 기기로의 응용, 또는 바이오 분석 또는 휴대용 전원으로의 응용으로 전개하는 것이 기대되고 있다.

한편, MEMS 디바이스의 발전에 따라, 미세한 구조 등이므로 그것을 적정하게 검사하는 방식도 중요해지고 있다. 종래, MEMS 디바이스를 패키징한 후에 디바이스를 패키지마다 회전시키거나 또는 진동시켜 디바이스 특성의 평가를 실행해 왔으나, 미세 가공 후의 웨이퍼 상태 등의 초기 단계에서 적정한 검사를 실행하여 불량을 검출함으로써, 제품의 수율을 향상시켜 제조 비용을 보다 저감하는 것이 바람직하다.

웨이퍼의 상태에서 MEMS 디바이스를 검사하는 경우, MEMS 디바이스의 각 칩의 고정 조건 또는 응력 조건을 균일하게 유지하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 웨이퍼에 휘어짐이 있어서 재치대에 접촉되어 있지 않은 칩이 있거나, 또는 웨이퍼를 고정하는 척톱(chuck top)의 형상에 변형이 있어서 웨이퍼가 부분적으로 굴곡 응력을 받는 경우, 각 칩을 동일한 조건에서 검사할 수 없다.

여기서, 웨이퍼의 휘어짐을 교정하거나, 또는 웨이퍼에 응력을 가하는 방법이 제안되어져 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1 또는 특허 문헌 3은, 웨이퍼에 휘어짐이 발생되고 있는 경우에도 칩의 전기 특성을 정밀도 좋게 테스트할 수 있는 기술이 기재되어 있다.

특허 문헌 1의 기술은, 프로브 카드의 하면측에 압압(押壓) 수단을 구비하여, 웨이퍼에 프로브를 접촉시킬 때에, 압압 지그를 개재하여 피검사칩의 주위 영역을 척 테이블 상으로 눌러 밀착시켜, 양호한 컨택트 상태를 확보한다. 특허 문헌 3의 기술은, 스테이지에 복수의 컨택트 핀을 설치하고, 또한, 가동되는 컨택트 편(片)에 의하여 컨택트 핀을 선택적으로 압압하여, 이 컨택트 편에 대응하는 특정 부위에서 컨택트 핀을 반도체 웨이퍼의 이면에 접촉시킨다.

또한, 특허 문헌 2는, 웨이퍼에 압축 응력을 인가하는 기술이 기재되어 있다. 특허 문헌 2의 기술은, 반도체 웨이퍼의 하방부에 설치된 압축 응력 발생 기구의 나사를 돌려, 유지된 반도체 웨이퍼의 이면에 가볍게 접촉시키고, 또한 나사를 돌려 회전 각도와 나사 피치에 따른 압축 응력을 반도체 웨이퍼에 정량적으로 인가한다.

그 밖에, 웨이퍼를 수평으로 흡착 유지하는 기술로서, 예를 들면, 특허 문헌 4 또는 특허 문헌 5 등이 있다. 특허 문헌 4의 기술은, 웨이퍼 스테이지에 설치된 통 형상의 지지 기둥을, 웨이퍼의 휘어짐 또는 이면의 이물질에 따라서 상하로 이동시켜 웨이퍼 흡착면을 설정한다. 또한, 특허 문헌 5의 기술은, 척 본체의 웨이퍼에 접촉하지 않는 오목부에 도입된 유체에 의하여, 상기 오목부의 저면측으로의 웨이퍼의 자체 중량에 의한 휘어짐을 보정한다.

특허 문헌 1：일본특허공개공보 평5-288802호

특허 문헌 2：일본특허공개공보 평5-343504호

특허 문헌 3：일본특허공개공보 2004-311799호

특허 문헌 4：일본특허공개공보 평6-169007호

특허 문헌 5：일본특허공개공보 평9-266242호

(발명이 해결하고자 하는 과제)

미소(微小)한 가동부를 갖는 MEMS 디바이스는, 그 특성을 검사할 때에는 외부로부터 물리적인 자극을 줄 필요가 있다. 일반적으로, 가속도 센서 등의 미소한 가동부를 갖는 구조체는, 미소한 움직임에 대해서도 그 응답 특성이 변화하는 디바이스이다. 따라서, 그 특성을 평가하기 위해서는, 정밀도가 높은 검사를 할 필요가 있다. 또한, 디바이스의 가동부에 비접촉하여 검사하는 것이 바람직하다.

예를 들면, MEMS 디바이스인 가속도 센서를 웨이퍼 상태에서 검사하는 방법으로서, 음파를 센서의 가동부에 가하여 가동부의 움직임을 검출하는 방법이 있다. 그 밖에, 웨이퍼 전체를 가진(加振)하는 방법, 웨이퍼를 기울여 중력 방향의 변화를 계측하는 방법, 센서의 가동부를 기계적으로 진동시키는 방법, 센서의 가동부에 유체를 분사하여 변위시키는 방법 등이 있다.

미소 구조체가 양측 지지 빔 구조 등으로, 웨이퍼의 휘어짐이 가동부의 진동 모드에 영향을 주는 경우, 웨이퍼의 성막 구성 및 척톱의 형상에 따라서는, 외부 요인에 의한 가진(加振) 작용을 주어도 가동부가 진동하지 않거나, 또는, 진동이 작아 정상적인 테스트를 실시할 수 없는 경우가 있다. 또한, 웨이퍼의 휘어짐을 교정하여 각 칩을 평면 상태로 하여 검사하여도, 빔 구조의 미세한 성막 이상을 검출할 수 없는 경우가 있다.

특허 문헌 2의 기술에서는, 웨이퍼의 형상(통상적으로는 원형)에 따라서 칩 마다의 응력은 균일하게 되지 않는다. 또한, 웨이퍼에 휘어짐이 있는 경우에도 칩에 따라서 응력이 다르다는 것을 생각할 수 있다.

본 발명은 이러한 상황에 비추어 보아 이루어진 것으로, 양측에서 지지된 가동부를 갖는 미소 구조체에 대하여, 웨이퍼 상태에서 특성의 동적 시험을 높은 정밀도로 실시할 수 있는 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명의 제 1 관점에 따른 미소 구조체의 검사 장치는, 양측에서 지지된 가동부를 갖는 미소 구조체의 검사 장치로서,

상기 미소 구조체가 형성된 기판의 주요면이 거의 일정한 곡률 반경을 갖는 볼록 형상 또는 오목 형상이 되도록 상기 기판을 유지하는 기판 유지 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기판의 주요면의 형상의 곡률 반경을 변화시키는 변형 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 변형 수단은, 상기 기판을 재치하는 척톱의 상면의 형상을 온도에 따라 변형시키는 온도 제어 수단인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기판 유지 수단은, 상기 기판을 재치하는 상면이 볼록 형상 또는 오목 형상의 척톱을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 기판 유지 수단은, 상기 기판을 재치하는 상면이 볼록 형상 또는 오목 형상의 반송용 트레이를 구비하여 구성되어도 좋다.

본 발명의 제 2 관점에 따른 미소 구조체의 검사 방법은, 양측에서 지지된 가동부를 갖는 미소 구조체의 검사 방법으로서,

상기 미소 구조체가 형성된 기판의 주요면이 거의 일정한 곡률 반경을 갖는 볼록 형상 또는 오목 형상이 되도록 상기 기판을 유지하면서 상기 미소 구조체의 특성을 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기판의 주요면의 형상의 곡률 반경을 변화시키는 변형 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기판을 재치하는 상면이 볼록 형상 또는 오목 형상의 척톱에, 상기 기판을 흡착하여 유지하는 흡착 유지 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 기판을 재치하는 상면이 볼록 형상 또는 오목 형상을 갖는 반송용 트레이를 상기 기판과 상기 척톱의 사이에 개재하여, 상기 기판을 흡착하여 유지해도 좋다.

본 발명의 제 3 관점에 따른 기판 유지 장치는, 양측에서 지지된 가동부를 갖는 미소 구조체가 형성된 기판의 주요면이 거의 일정한 곡률 반경을 갖는 볼록 형상 또는 오목 형상이 되도록 상기 기판을 유지하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기판 유지 장치는, 상기 기판을 재치하는 상면이 볼록 형상 또는 오목 형상의 척톱인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기판 유지 장치는, 진공 흡착에 의해 상기 기판을 유지하고,

상기 기판을 재치하는 상기 척톱의 상면에 형성되는 진공 흡착을 위한 홈이, 적어도 상기 미소 구조체의 가동부가 아닌 부분에 접하도록 형성된다.

또한, 상기 기판을 재치하는 상기 척톱의 상면에 다공질의 층이 형성되어도 좋다.

바람직하게는, 상기 기판을 재치하는 상기 척톱의 상면에, 상기 기판의 상기 미소 구조체의 가동부가 아닌 부분에 접하도록 다공질의 층이 형성된다.

상기 기판 유지 장치는, 상기 기판을 재치하는 상면이 볼록 형상 또는 오목 형상을 갖는 반송용 트레이를 포함하여 구성되어도 좋다.

바람직하게는, 상기 기판 유지 장치는, 진공 흡착에 의하여 상기 기판을 유지하고,

상기 기판을 재치하는 상기 반송용 트레이의 상면에 형성되는 진공 흡착을 위한 홈이, 적어도 상기 미소 구조체의 가동부가 아닌 부분에 접하도록 형성된다.

또한, 상기 기판 유지 장치는, 진공 흡착에 의하여 상기 기판을 유지하고,

상기 기판을 재치하는 상기 반송용 트레이의 상면에 다공질의 층이 형성되어도 좋다.

바람직하게는, 상기 기판을 재치하는 상기 반송용 트레이의 상면에, 상기 기판의 상기 미소 구조체의 가동부가 아닌 부분에 접하도록 다공질의 층이 형성된다.

(발명의 효과)

본 발명에 따른 미소 구조체의 검사 장치 및 검사 방법은, 전기적 변화량을 크게 취할 수 있게 되므로, 양측에서 지지된 가동부를 갖는 미소 구조체를 웨이퍼 상태에서 정상적으로 검사하는 것이 가능하며, 검사된 신호의 S / N 비를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미소 구조체의 검사 장치의 개략 구성도이다.

도 2는 도 1의 검사 장치의 검사 제어부와 프로버부의 구성을 도시한 블록도이다.

도 3은 3 축 가속도 센서의 디바이스 상면에서 본 도면이다.

도 4는 3 축 가속도 센서의 개략도이다.

도 5은 각 축 방향의 가속도를 받은 경우의 중추체(重錐體)와 빔의 변형을 설명한 개념도이다.

도 6a 및 도 6b는 각 축에 대해 설치되는 휘트스톤 브릿지(Wheatstone bridge)의 회로 구조도이다.

도 7a 내지 도 7c는 3 축 가속도 센서의 경사각에 대한 출력 응답을 설명한 도면이다.

도 8은 중력 가속도(입력)와 센서 출력과의 관계를 설명한 도면이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 검사의 구성을 나타낸 개념도이다.

도 10은 본 발명의 실시예의 검사 장치에서의 기판 유지의 구성을 도시한 단면도이다.

도 11은 웨이퍼를 위로 볼록한 형상으로 변형시킨 상태를 도시한 단면도이다.

도 12는 웨이퍼를 위로 오목한 형상으로 변형시킨 상태를 도시한 단면도이다.

도 13은 기판의 형상과 가속도 센서의 공진 주파수의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 14는 웨이퍼의 유지 구조에 트레이를 이용하는 경우의 구성예를 도시한 단면도이다.

도 15는 본 발명의 실시예 1의 변형예 2에 따른 웨이퍼의 유지 구조를 설명한 도면이다.

도 16은 본 발명의 실시예 1의 변형예 3에 따른 웨이퍼의 유지 구조를 설명한 도면이다.

도 17은 웨이퍼의 공동(空洞) 부분의 위치의 예를 도시한 평면도이다.

도 18은 트레이 상면의 진공 홈의 형상의 예를 도시한 평면도이다.

도 19a 및 도 19b는 압력 센서의 예를 설명한 개념 구성도이다.

도 20은 본 발명의 실시예에 따른 검사 장치의 작동의 일례를 나타낸 순서도이다.

도 21은 웨이퍼를 볼록 형상으로 한 경우의 척톱의 단면 형상을 도시한 도면이다.

도 22는 도 21의 척톱을 이용하여 웨이퍼를 흡착한 경우의 가속도 센서의 응답을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

도 23은 웨이퍼를 오목 형상으로 한 경우의 척톱의 단면 형상을 도시한 도면 이다.

도 24는 도 23의 척톱을 이용하여 웨이퍼를 흡착한 경우의 가속도 센서의 응답을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

(부호의 설명)

1 : 검사 장치

2 : 검사 제어부

3 : 척톱 온도 제어부(온도 제어 수단)

4 : 프로브 카드

4a : 프로브

8 : 웨이퍼(기판)

9 : 척톱(기판 유지 수단)

16 : 가속도 센서(미소 구조체)

16a : 가동부

17 : 트레이(기판 유지 수단)

17a : 도통관

17b : 다공질층

17c : 진공 홈

18 : 평판

91 : 진공 홈

AR : 중추체(가동부)

BM : 빔(가동부)

TP : 칩(미소 구조체)

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상호 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 반복하지 않는다.

(실시예 1)

도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 검사 장치(1)의 개략 구성도이다. 도 1에서, 검사 장치(1)는, 테스트 대상물, 예를 들면 웨이퍼(8)를 반송(搬送)하는 로더부(12)와, 웨이퍼(8)의 전기적 특성 검사를 실시하는 프로버부(15)와, 프로버부(15)를 거쳐 웨이퍼(8)에 형성된 가속도 센서의 특성치를 측정하는 검사 제어부(2)를 구비한다.

로더부(12)는, 예를 들면 25 매의 웨이퍼(8)가 수납된 카세트를 재치하는 재치부(도시하지 않음)와, 이 재치부의 카세트로부터 웨이퍼(8)를 1 매씩 반송하는 웨이퍼 반송 기구를 구비하고 있다.

웨이퍼 반송 기구에는, 직교하는 3 축(Ⅹ 축, Y 축, Z 축)의 이동 기구인 Ⅹ-Y-Z 테이블(12A, 12B, 12C)을 거쳐 3 축 방향으로 이동하고, 또한 Z 축 주위로 웨이퍼(8)를 회전시키는 메인 척(14)이 설치되어 있다. 구체적으로는, Y 방향으로 이동하는 Y 테이블(12A)과, 이 Y 테이블(12A) 상을 Ⅹ 방향으로 이동하는 Ⅹ 테이블(12B)과, 이 Ⅹ 테이블(12B)의 중심과 축심(軸芯)을 일치시켜 배치된 Z 방향으로 승강하는 Z 테이블(12C)을 가져, 메인 척(14)을 Ⅹ, Y, Z 방향으로 이동시킨다. 또한, 메인 척(14)은, Z 축 주위의 회전 구동 기구를 거쳐, 소정의 범위에서 정방향 또는 역방향으로 회전한다.

프로버부(15)는, 프로브 카드(4)와, 프로브 카드(4)를 제어하는 프로브 제어부(13)를 구비한다. 프로브 카드(4)는, 웨이퍼(8) 상에, 예를 들면, 구리, 구리 합금, 알루미늄 등의 전도성 금속에 의하여 형성된 전극 패드(PD)(도 3 참조)와 검사용 프로브(4a)(도 2 참조)를 접촉시켜, 전기적 절연 파괴의 일종인 프리팅 현상을 이용하여 전극 패드(PD)와 프로브(4a)의 접촉 저항을 저감시켜 전기적으로 도통시킨다.

프리팅 현상이란, 금속(본 발명에서는 전극 패드(PD))의 표면에 형성된 산화막으로 인가되는 전위 경도(傾度)가 105 ~ 106 V/cm 정도가 되면, 산화막의 두께 또는 금속의 조성의 불균일성에 의하여 전류가 흘러 산화막이 파괴되는 현상을 말한다. 전극 패드(PD)에 접촉시킨 1 쌍의 프로브(4a)의 사이로 전압을 인가한다. 전압을 서서히 상승시키면 1 쌍의 프로브(4a)와 전극 패드(PD)와의 사이의 산화막을 파괴하여 전류가 흐르고, 프로브(4a)와 전극 패드(PD)의 사이의 접촉 저항이 저감하여 전기적으로 도통한다.

프로버부(15)는, 웨이퍼(8)에 형성된 가속도 센서(16)(도 3 참조)의 가동부(16a)(도 10 참조)에 대하여 음파를 인가하는 스피커(11)(도 2 참조)를 구비한다. 프로브 제어부(13)는, 프로브 카드(4)의 프로브(4a)와 스피커(11)를 제어하고, 웨이퍼(8)에 형성된 가속도 센서(16)에 소정의 변위를 가하여, 가속도 센서(16)의 가동부(16a)의 움직임을 프로브(4a)를 거쳐 전기 신호로서 검출한다.

프로버부(15)는, 프로브 카드(4)의 프로브(4a)와 웨이퍼(8)의 전극 패드(PD)를 전기적으로 접촉시켜, 웨이퍼(8)에 형성된 가속도 센서(16)의 특성치의 측정을 실시한다.

도 2는, 도 1의 검사 장치(1)의 검사 제어부(2)와 프로버부(15)의 구성을 도시한 블록도이다. 검사 제어부(2)와 프로버부(15)에 의하여 가속도 센서 평가 측정 회로가 구성된다.

검사 제어부(2)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 제어부(21), 주기억부(22), 외부 기억부(23), 입력부(24), 입출력부(25) 및 표시부(26)를 구비한다. 주기억부(22), 외부 기억부(23), 입력부(24), 입출력부(25) 및 표시부(26)는 모두 내부 버스(20)를 거쳐 제어부(21)에 접속되어 있다.

제어부(21)는, CPU(Central Processing Unit) 등으로 구성되며, 외부 기억부(23)에 기억되어 있는 프로그램에 따라, 웨이퍼(8)에 형성된 센서의 특성, 예를 들면, 저항의 저항값 또는 센서를 구성하는 회로의 전류, 전압 등을 측정하기 위한 처리를 실행한다.

주기억부(22)는, RAM(Random-Access Memory) 등으로 구성되며, 외부 기억부(23)에 기억되어 있는 프로그램을 로드하고, 제어부(21)의 작업 영역으로서 이용된다.

외부 기억부(23)는, ROM(Read Only Memory), 플래시 메모리, 하드 디스크, DVD-RAM(Digital Versatile Disc Random-Access Memory), DVD-RW(Digital Versatile Disc ReWritable) 등의 불휘발성 메모리로 구성되며, 상기의 처리를 제어부(21)로 실시시키기 위한 프로그램을 사전에 기억하고, 또한, 제어부(21)의 지시에 따라, 이 프로그램이 기억하는 데이터를 제어부(21)로 공급하여, 제어부(21)로부터 공급된 데이터를 기억한다.

입력부(24)는, 키보드 및 마우스 등의 포인팅 디바이스 등과, 키보드 및 포인팅 디바이스 등을 내부 버스(20)에 접속하는 인터페이스 장치로 구성되어 있다. 입력부(24)를 거쳐, 평가 측정 개시 또는 측정 방법의 선택 등이 입력되어 제어부(21)로 공급된다.

입출력부(25)는, 검사 제어부(2)가 제어하는 대상의 프로브 제어부(13)와 접속하는 직렬 인터페이스 또는 LAN(Local Area Network) 인터페이스로 구성되어 있다. 입출력부(25)를 거쳐 프로브 제어부(13)에, 웨이퍼(8)의 전극 패드(PD)와의 접촉, 전기적 도통, 이들의 전환 및 가속도 센서(16)의 가동부(16a)에 대하여 방사하는 음파의 제어 등을 지령한다. ·또한, 측정된 결과를 입력한다.

표시부(26)는, CRT(Cathode Ray Tube) 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 등으로 구성되며, 측정된 결과인 주파수 응답 특성 등을 표시한다.

프로브 제어부(13)는, 스피커 제어부(10)와, 프리팅용 회로(5)와, 특성 측정부(6) 및 전환부(7)를 구비한다. 특성 측정부(6)는, 프로브 카드(4)에 가속도 센서(16)의 전기 신호를 측정하기 위한 전원을 공급하고, 가속도 센서(16)를 흐르는 전류와 단자 간의 전압 등을 측정한다.

스피커 제어부(10)는, 웨이퍼(8)에 형성된 가속도 센서(16)의 가동부 (16a)(도 9 참조)에 변위를 가하기 위하여, 스피커(11)로부터 방사되는 음파의 주파수와 음압을 제어한다. 스피커(11)로부터 방사되는 음파를 제어하여, 가속도 센서(16)의 가동부(16a)에 소정의 변위가 가해지게 한다.

프리팅용 회로(5)는, 웨이퍼(8)의 전극 패드(PD)에 접촉시킨 프로브 카드(4)의 프로브(4a)로 전류를 공급하고, 프로브(4a)와 전극 패드(PD)의 사이에 프리팅 현상을 일으켜, 프로브(4a)와 전극 패드(PD)의 접촉 저항을 저감시키는 회로이다.

검사 제어부(2)는, 특성 측정부(6)에서 측정한 가속도 센서(16)를 흐르는 전류와 단자 간의 전압 등(미소 구조체의 특성)을 이용하여 미소 구조체를 평가한다. 검사 제어부(2)는, 예를 들면, 가동부(16a)에 정적 또는 동적인 변위를 가하여, 특성 측정부(6)에서 가속도 센서(16)의 응답을 측정하고, 검사 제어부(2)의 제어부(21)는 외부 기억부(23)의 테이블 등을 참조하여, 설계한 기준의 범위에 포함되어 있는지의 여부를 판정한다.

전환부(7)는, 프로브 카드(4)의 각 프로브(4a)와 프리팅용 회로(5) 또는 특성 측정부(6)와의 접속을 전환한다.

척톱 온도 제어부(3)는, 웨이퍼(8)을 유지하는 척톱(9)의 온도를 소정의 온도로 유지함으로써, 척톱(9)의 상면을 원하는 형상으로 한다. 예를 들면, 척톱(9)은, 실온에서 상면이 오목 형상인 경우, 온도가 높아짐에 따라 상면의 오목 형상이 곡률 반경이 커지게 되어 평면(곡률 반경 = 무한대)에 가까워진다. 또한, 실온에서 상면이 평면인 경우, 온도를 높여가면 평면에서부터 볼록 형상이 되고, 점차 볼록 형상의 곡률 반경의 절대값이 작아지게 된다. 후술하는 바와 같이, 척톱 온도 제어 부(3)는, 척톱(9)의 상면의 형상을 변화시켜 웨이퍼(8)의 형상을 변화시키고, 가속도 센서(16)의 양측 지지 빔 구조에 대한 압축·신장 응력을 콘트롤한다.

이어서, 본 실시예에 따른 검사 방법에 대하여 설명하기 전에, 우선 테스트 대상물인 미소 구조체의 3 축 가속도 센서(16)에 대하여 설명한다.

도 3은, 3 축 가속도 센서(16)의 디바이스 상면에서 본 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(8)에 형성되는 칩(TP)에는, 복수의 전극 패드(PD)가 그 주위에 배치되어 있다. 그리고, 전기 신호를 전극 패드(PD)에 대하여 전달, 또는 전극 패드(PD)로부터 전달하기 위해 금속 배선이 설치되어 있다. 그리고, 중앙부에는 크로바형을 형성하는 4 개의 중추체(AR)가 배치되어 있다.

도 4는, 3 축 가속도 센서(16)의 개략도이다. 도 4에 도시된 3 축 가속도 센서(16)는 피에조 저항형이며, 검출 소자인 피에조 저항 소자가 확산 저항으로서 설치되어 있다. 이 피에조 저항형의 가속도 센서(16)는 저렴한 가격의 IC 프로세스를 이용하여 제조할 수 있다. 검출 소자인 저항 소자를 작게 형성해도 감도가 저하되지 않으므로 소형화 및 저비용화에 유리하다.

도 4에 도시된 바와 같이 구체적인 구성으로는, 중앙의 중추체(AR)는, 4 개의 빔(BM)으로 지지된 양측 지지 빔 구조로 되어 있다. 빔(BM)은 Ⅹ, Y의 2 축 방향에서 서로 직교하도록 형성되어 있으며, 1 축당 4 개의 피에조 저항 소자를 구비하고 있다. Z 축 방향 검출용의 4 개의 피에조 저항 소자는, Ⅹ 축 방향 검출용 피에조 저항 소자 옆에 배치되어 있다. 중추체(AR)의 상면 형상은 크로바형을 형성하고, 중앙부에서 빔(BM)과 연결되어 있다. 이 크로바형 구조를 채용함으로써, 중추 체(AR)를 크게 하고, 또한 빔 길이를 길게 할 수 있으므로, 소형이지만 고감도의 가속도 센서(16)를 실현할 수 있다.

이 피에조 저항형의 3 축 가속도 센서(16)의 작동 원리는, 중추체(AR)가 가속도(관성력)를 받으면 빔(BM)이 변형되고, 그 표면에 형성된 피에조 저항 소자의 저항값의 변화에 의해 가속도를 검출하는 메카니즘이다. 그리고 이 센서 출력은, 3 축 각각에 독립적으로 조합된 휘트스톤 브릿지의 출력으로부터 취출하는 구성으로 설정되어 있다.

도 5는, 각 축 방향의 가속도를 받은 경우의 중추체(AR)와 빔(BM)의 변형을 설명하는 개념도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 피에조 저항 소자는, 가해진 변형에 의해 그 저항값이 변화하는 성질(피에조 저항 효과)을 가지고 있으며, 인장 변형률의 경우에는 저항값이 증가하고, 압축 변형률의 경우에는 저항값이 감소한다. 본 예에서는, Ⅹ 축 방향용 피에조 저항 소자(Rx1 ~ Rx4), Y 축 방향 검출용 피에조 저항 소자(Ry1 ~ Ry4) 및 Z 축 방향 검출용 피에조 저항 소자(Rz1 ~ Rz4)가 일례로서 도시되어 있다

도 6a 및 도 6b는, 각 축에 대하여 설치되는 휘트스톤 브릿지의 회로 구성도이다. 도 6a는, Ⅹ(Y) 축에서의 휘트스톤 브릿지의 회로 구성도이다. Ⅹ 축 및 Y 축의 출력 전압은 각각 Vxout 및 Vyout로 한다. 도 6b는, Z 축에서의 휘트스톤 브릿지의 회로 구성도이다. Z 축의 출력 전압은 Vzout로 한다.

상술한 바와 같이, 가해진 변형률에 의해 각 축의 4 개의 피에조 저항 소자의 저항값은 변화되고, 이 변화에 기초하여 각 피에조 저항 소자는, 예를 들면, Ⅹ 축 Y 축에서는 휘트스톤 브릿지에서 형성되는 회로의 출력 각 축의 가속도 성분이 독립적으로 분리된 출력 전압으로서 검출된다. 또한, 상기의 회로가 구성되듯이, 도 3에 도시된 바와 같은 금속 배선 등이 연결되어, 소정의 전극 패드(PD)로부터 각 축에 대한 출력 전압이 검출되도록 구성되어 있다.

또한, 이 3 축 가속도 센서(16)는, 가속도의 직류 성분도 검출할 수 있으므로, 중력 가속도를 검출하는 경사각 센서로서도 이용이 가능하다. 본 실시예에서는, 가속도 센서(16)를 예로 들어 설명하겠으나, 본 발명은 양측에서 지지된 가동부(16a)를 구비하는 모든 디바이스에 응용할 수 있다. 여기서, 양측 지지 빔 구조란, 가동부(16a)의 거의 중심을 통과하는 어느 한 직선 상에서, 가동부(16a)의 중심의 양측에 지점을 갖고 가동부(16a)를 양측에서 지지하는 구조를 말한다.

도 7a 내지 도 7c는, 3 축 가속도 센서(16)의 경사각에 대한 출력 응답을 설명한 도면이다. 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 센서를 Ⅹ, Y, Z 축 주위로 회전시켜, Ⅹ, Y, Z 축 각각의 브릿지 출력을 디지털 볼트 미터로 측정한 것이다. 센서의 전원으로서는 저전압 전원 ＋5V를 사용하고 있다. 또한, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 각 측정점은, 각 축 출력의 제로점 오프셋을 산술적으로 저감한 값이 플로팅되어 있다.

도 8은, 중력 가속도(입력)와 센서 출력과의 관계를 설명한 도면이다. 도 8에 도시된 입출력 관계는, 도 7a 내지 도 7c의 경사각의 여현(餘弦)으로부터 Ⅹ, Y, Z 축에 각각 관련되어 있는 중력 가속도 성분을 계산하여, 중력 가속도(입력)와 센서 출력과의 관계를 구하고, 그 입출력의 선형성(線形性)을 평가한 것이다. 즉, 가속도와 출력 전압과의 관계는 거의 선형이다.

또한, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에서의 미소 구조체의 검사 방법은, 미소 구조체인 3 축 가속도 센서(16)에 대하여 스피커(11)에 의해 테스트 음파를 가함으로써, 그 음파에 기초하는 미소 구조체의 가동부(16a)의 움직임을 검출하여 그 특성을 평가하는 방식이다.

이어서, 본 발명의 실시예에서의 가속도 센서(16)의 평가 방법에 대하여 설명한다.

도 9는, 가속도 센서(16)를 검사하는 개념 구성도이다. 프로브 카드(4)는, 테스트 음파 출력부인 스피커(11)를 구비한다. 스피커(11)의 음파가 검사 대상의 칩(TP)에 닿도록 프로브 카드(4)에는 테스트 음파 출력부의 위치에 개구 영역이 형성되어 있다. 프로브 카드(4)에는 프로브(4a)가 개구 영역으로 돌출되도록 장착되어 있다. 또한, 개구 영역의 근방에 마이크(M)가 설치된다. 마이크(M)에 의하여 칩(TP)의 근방의 음파를 포착하여, 칩(TP)으로 인가되는 음파가 원하는 주파수 성분 또는 음압이 되도록, 스피커(11)로부터 출력되는 테스트 음파를 제어한다.

스피커(11)는, 프로브 카드(4)에 주어지는 테스트 지시에 응답하여 테스트 음파를 출력하는 것으로 한다. 이에 의해, 예를 들면, 3 축 가속도 센서(16)의 가동부(16a)가 움직이게 되어, 프리팅 현상에 의해 도통된 프로브(4a)를 거쳐 검사용 전극으로부터 가동부(16a)의 움직임에 따른 신호를 검출할 수 있다. 이 신호를 프로브 제어부(13)에서 측정하고, 검사 제어부(2)에서 해석함으로써 디바이스 검사를 실행하는 것도 가능하다.

또한, 여기서는, 프로브 카드(4)는, 테스트 음파를 출력하는 스피커(11)를 사용하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 진동 장치 등, 3 축 가속도 센서(16)의 가동부(16a)를 움직이게 할 수 있는 가동 수단에 의하여, 필요에 따라 원하는 검사(테스트)를 실행하는 것도 가능하다.

도 10은, 본 실시예의 검사 장치(1)에서의 기판 유지의 구성을 도시한 단면도이다. 웨이퍼(8)의 가속도 센서(16)는, 이해를 용이하게 하기 위하여 1 개만 도시되어 있다. 실제로는 웨이퍼(8)에 가속도 센서(16)가 복수 개 형성되어 있다.

웨이퍼(8)는 진공 척의 척톱(9)에 재치된다. 진공 척은 척톱(9)의 상면에 진공 홈(91)이 형성되어 있다. 진공 홈(91)은 척톱(9)의 안을 통과하는 도통관에서 진공 챔버(도시하지 않음)에 접속되어 내부의 기체가 흡인된다. 진공 홈(91)의 부압(負壓)에 의하여 웨이퍼(8)는 척톱(9)에 흡착된다.

웨이퍼(8)의 가속도 센서(16)는, 전술한 바와 같이, 중추체(AR)의 양측에서 빔(BM)으로 지지된 가동부(16a)를 구비한다. 빔(BM)에는 피에조 저항(R)이 형성되어 있고, 빔(BM)의 변형에 따른 변형률을 신호로서 출력한다. 가속도 센서(16)의 전극에 프로브(4a)가 접촉하고, 프로브(4a)는 피에조 저항(R)의 신호를 외부로 출력한다. 프로브 카드(4) 상에 스피커(11)가 배치되고, 스피커(11)는 테스트 음파를 가동부(16a)로 인가한다.

도 11은, 웨이퍼(8)를 위로 볼록한 형상으로 변형시킨 상태를 도시한 단면도이다. 척톱(9)의 상면이 곡률 반경이 거의 일정한 볼록 형상의 구면(球面)을 이루고 있다. 이 때문에, 척톱(9)에 흡착된 웨이퍼(8)는 볼록 형상이 된다. 도 11에서 는, 볼록 형상의 곡률 반경을 과장하여 도시하고 있다.

웨이퍼(8)가 위로 볼록한 형상인 경우, 웨이퍼(8)의 상면에는 장력이 걸리고, 빔(BM)은 인장 응력이 발생된다. 이 때문에, 가동부(16a)는 변형되기 어려우며 공진 주파수가 높아진다. 가속도 센서(16)의 출력 신호의 레벨은 작아지며 공진 주파수가 높아진다. 이 때, 웨이퍼(8)의 하면은 이와 반대로 압축 응력이 걸리고 있다.

여기서는, 척톱(9)의 상면을 구면으로 가정하고 있으나, 검사하는 디바이스가 착안하는 양측 지지 빔 구조에 장력이 걸리면 좋다. 예를 들면, 도 11의 좌우 방향의 양측 지지 빔 구조에만 장력을 거는 것이라면 원통면(圓筒面)이어도 좋다.

도 12는, 웨이퍼(8)을 위로 오목한 형상으로 변형시킨 상태를 도시한 단면도이다. 척톱(9)의 상면이 곡률 반경이 거의 일정한 오목 형상의 구면을 이루고 있다. 이 때문에, 척톱(9)에 흡착된 웨이퍼(8)는 오목 형상이 되어 있다. 도 12에서는, 오목 형상의 곡률 반경을 과장하여 도시하고 있다.

웨이퍼(8)가 위로 오목한 형상인 경우, 웨이퍼(8)의 상면은 압축되고, 빔(BM)은 압축 응력이 발생한다. 이 때문에, 가동부(16a)는 변형되기 쉬우며 공진 주파수가 낮아진다. 가속도 센서(16)의 출력 신호는 커지며 공진 주파수가 낮아진다. 이 때, 웨이퍼(8)의 하면은 이와 반대로 인장 응력이 걸리고 있다.

여기에서는, 척톱(9)의 상면을 구면으로 가정하고 있으나, 검사하는 디바이스가 착안하는 양측 지지 빔 구조에 압축 응력이 걸리면 좋다. 예를 들면, 도 12의 좌우 방향의 양측 지지 빔 구조에만 압축 응력을 거는 것이라면 원통면이어도 좋 다.

척톱(9)의 표면 전체에 걸쳐, 곡률 반경은 가능한한 균일한 것이 바람직하다. 측정계의 오차 범위에 들어갈 정도로, 웨이퍼(8)에 형성된 칩(TP) 마다에 걸리는 응력이 균일하게 되도록 곡률 반경을 균일하게 하는 것이 바람직하다.

도 13은, 기판(웨이퍼(8))의 형상과 가속도 센서(16)의 공진 주파수의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 13의 횡축은 기판의 형상을 나타내고, 오른쪽으로 갈수록 위로 볼록한 형상의 곡률 반경(의 절대값)이 작아지며, 왼쪽으로 갈수록 오목한 형상의 곡률 반경이 작아진다. 기판 형상의 직선으로 나타낸 부분은, 웨이퍼(8)가 평면(곡률 반경 = ∞)인 것을 나타낸다. 오목 형상의 곡률을 정(正)으로 하면, 도 13은 오른쪽 방향으로 곡률이 정에서 부로 변화한다.

정상적인 가속도 센서(16)의 경우, 도 13의 실선(기호 : N)으로 나타낸 바와 같이, 기판 형상이 곡률 반경이 작은 오목 형상에서 볼록 형상으로 변화됨에 따라, 가동부(16a)의 공진 주파수가 높아진다. 가동부(16a)에 어떠한 이상이 있는 경우는, 공진 주파수의 변화가 정상인 경우와는 다르다. 예를 들면, 도 13의 일점 쇄선(기호 : F)으로 나타낸 바와 같이, 공진 주파수의 변화가 정상적인 것에 비해 작아진다. 따라서, 기판 형상을 오목 형상에서 볼록 형상으로 변화시켜 공진 주파수의 변화를 조사함으로써, 가동부(16a)가 정상적으로 형성되어 있는지의 여부를 판정할 수 있다.

척톱(9)의 온도를 변화시킴으로써, 그 상면의 형상을 변화시킬 수 있다. 척톱(9)은, 예를 들면 알루미늄 등의 다이캐스트를 연삭(硏削) 가공하여 형성한다. 척톱(9)의 온도가 낮을 때에 상면이 오목 형상이면, 온도를 높임에 따라 오목 형상의 곡률 반경이 커져, 평면에서 점차 볼록 형상으로 되어 간다. 척톱(9)의 온도에 따른 변형을 이용하여, 도 13에 도시한 바와 같은 다른 공진 주파수 조건에서 검사를 실시할 수 있다.

척톱(9)의 온도에 따른 변형을 이용하는 것 외에, 다른 형상의 척톱(9)을 복수 개 준비해 두고 척톱(9)을 교환함으로써, 기판 형상을 오목 형상에서 볼록 형상으로 변화시켜도 좋다. 특히, 검사 대상의 온도를 일정하게 유지할 필요가 있는 경우에는, 척톱(9)을 교환하는 방법이 바람직하다.

또한, 웨이퍼(8)의 유지 장치로는, 진공 척 이외에, 정전기력으로 흡착하는 정전 척이거나, 또는 유체의 작용에 의하여 흡착하는 베르누이 척이어도 좋다.

본 실시예 1에서는, 가속도 센서(16)를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 검사 장치(1)는 양측에서 지지된 가동부(16a)를 갖는 미소 구조체에 적용할 수 있다. 양측 지지 빔 구조란, 전술한 바와 같이, 가동부(16a)의 거의 중심을 통과하는 직선 상에서 가동부의 중심의 양측에 지점을 갖고, 가동부(16a)를 양측에서 지지하는 구조이다. 도 4의 가속도 센서(16)는 Ⅹ 축 방향과 Y 축 방향으로 양측 지지 빔 구조이지만, Ⅹ 축 방향 또는 Y 축 방향으로만 양측에 지점이 있는 구조여도 본 발명을 적용할 수 있다.

기판의 형상을 오목 또는 볼록한 거의 구면으로 하면, 기판 상에 형성된 미소 구조체는 전체 둘레 방향으로 동일한 압축 응력 또는 인장 응력이 걸린다. 따라서, 미소 구조체의 양측 지지 빔 구조의 지점의 방향에 의하지 않고, 동일한 응력 조건으로 검사할 수 있다. 또한, 가속도 센서(16)와 같이 양측 지지 빔 구조가 복수의 방향이거나, 또는 지점이 주위로 연속하는 구조여도 본 발명을 적용할 수 있다.

예를 들면, 압력 센서 등의 막 구조의 가동부에 대하여 본 발명을 적용할 수 있다. 도 19a 및 도 19b는, 압력 센서의 예를 설명한 개념 구성도이다. 도 19a는 압력 센서의 평면도, 도 19b는 도 19a의 A ― A 선 단면도이다.

도 19a 및 도 19b에 도시한 바와 같이, 실리콘 기판(Si)의 중앙부에 거의 정사각형으로, 두께가 얇은 부분인 다이어프램(D)이 형성되어 있다. 다이어프램(D)의 4 변의 중앙에 각각 피에조 저항(R1, R2, R3, R4)이 형성되어 있다. 다이어프램(D)의 양면에 걸리는 압력차에 의하여 다이어프램(D)이 변형되면, 피에조 저항(R1 ~ R4)에 응력이 발생된다. 응력에 의하여 피에조 저항(R1 ~ R4)의 전기 저항값이 변화되므로, 그 변화를 검출함으로써 다이어프램(D)의 양면에 걸리는 압력차를 측정할 수 있다.

압력 센서에 대해서도, 본 발명의 방법에 의하여 압력 센서가 기판 상(예를 들면, 웨이퍼(8) 상)에 형성된 상태에서, 가동부에 압축·인장 응력을 걸어 압력 센서의 응답을 측정할 수 있다. 도 19b의 단면도에서 알 수 있듯이, 다이어프램(D)이 형성된 웨이퍼(8)를 오목 형상으로 하면, 다이어프램(D)에 압축 응력이 걸려, 다이어프램(D)은 변형되기 쉬우며 공진 주파수가 낮아진다. 이와 반대로 웨이퍼(8)를 볼록 형상으로 하면, 다이어프램(D)에 인장 응력이 걸려, 다이어프램(D)은 변형되기 어려우며 공진 주파수가 높아진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 기판 형상을 변화시켜 양단 지지 빔 구조로 압축 응력을 걸음으로써, 미소 구조체의 가동부(16a)의 변위에 따른 전기적 변화량을 크게 취할 수 있게 되므로, 보다 정확한 테스트가 가능해지며, 또한 S / N 비를 향상시킬 수 있다. 또한, 기판 형상을 오목 형상에서 볼록 형상으로 변화시켜, 가동부(16a)의 공진 주파수를 의도적으로 변화시키거나, 또는 공진 없이 테스트 함으로써, 단일의 공진 주파수의 조건으로 검사하는 것보다 상세하게 미소 구조체의 검사를 실시할 수 있게 되므로, 검사의 정확도가 향상된다.

이어서, 본 발명의 실시예 1에 따른 미소 구조체의 검사 방법에 대하여 설명한다. 도 20은, 본 발명의 실시예에 따른 검사 장치(1)의 작동의 일례를 나타낸 순서도이다. 또한, 검사 제어부(2)의 작동은, 제어부(21)가 주기억부(22), 외부 기억부(23), 입력부(24), 입출력부(25) 및 표시부(26)와 함께 작동하여 행한다.

검사 제어부(2)는 우선, 웨이퍼(8)가 메인 척(14)에 재치되어 측정 개시가 입력되는 것을 대기한다(단계 S1). 측정 개시 지령이 입력부(24)로부터 입력되어 제어부(21)로 지시되면, 제어부(21)는 입출력부(25)를 거쳐 척톱 온도 제어부(3)에, 척톱(9)을 소정의 온도로 제어하도록 지령한다(단계 S2).

척톱(9)이 소정의 온도(형상)가 되면, 프로브 제어부(13)에 프로브(4a)를 웨이퍼(8)의 전극 패드(PD)로 위치 조정하여 접촉하도록 지령한다(단계 S3). 이어서, 프로브 제어부(13)에 프리팅용 회로(5)에 의하여 프로브(4a)와 전극 패드(PD)를 도통시키도록 지령한다(단계 S3).

본 실시예에서는, 프리팅 현상을 이용하여 전극 패드(PD)와 프로브(4a)의 접 촉 저항을 저감시키지만, 접촉 저항을 저감하여 도통시키는 방법으로는, 프리팅 기술 이외의 방법을 이용해도 좋다. 예를 들면, 프로브(4a)에 초음파를 전도하여, 전극 패드(PD) 표면의 산화막을 부분적으로 파괴하여, 전극 패드(PD)와 프로브(4a)의 접촉 저항을 저감시키는 방법을 이용할 수 있다.

이어서, 측정 방법의 선택을 입력한다(단계 S4). 측정 방법은, 사전에 외부 기억부(23)에 기억되어 있어도 좋으며, 측정 시마다 입력부(24)로부터 입력되어도 좋다. 측정 방법이 입력되면, 입력된 측정 방법에 의하여 이용되는 측정 회로 및 가동부(16a)로 인가하는 테스트 음파의 주파수와 음압 등을 설정한다(단계 S5).

선택되는 검사 방법으로는, 예를 들면, 테스트 음파의 주파수를 순차적으로 변화시켜, 각각의 주파수에서의 응답을 검사하는 주파수 소인(掃引) 검사(주파수 스캔), 소정의 주파수 범위의 의사(擬似) 화이트 노이즈를 인가하여 응답을 검사하는 화이트 노이즈 검사, 주파수를 소정의 값으로 고정하여 음압을 변화시켜 응답을 검사하는 직선성 검사 등이 있다.

이어서, 설정한 측정 방법으로 스피커 제어부(10)를 제어하여, 가속도 센서(16)의 가동부(16a)를 변위시키면서, 프로브(4a)로부터 가속도 센서(16)의 응답인 전기 신호를 검출하여, 가속도 센서(16)의 응답 특성을 검사한다(단계 S6). 그리고, 검출한 측정 결과를 외부 기억부(23)에 기억하고, 또한 표시부(26)에 측정 결과를 표시한다(단계 S7).

또한, 웨이퍼(8)의 형상을 변화시켜 검사하는 경우에는(단계 S8；Yes), 척톱(9)의 설정 온도를 바꾸어 척톱 온도 제어부(3)에 척톱(9)을 소정의 온도로 제어 하도록 지령한다(단계 S2). 그리고, 단계 S3부터 단계 S7의 작동을 반복하여 웨이퍼(8)를 다른 곡률 반경으로 변형시킨 상태에서 검사를 실시한다. 웨이퍼(8)의 형상을 더 변화시킬 필요가 없어지면(단계 S8；No) 검사를 종료한다.

또한, 웨이퍼(8)의 형상을 변화시키기 위해서는, 단계 2에서 척톱(9)을 교환하여, 웨이퍼(8)를 재차 흡착함으로써 실시해도 좋다.

(실시예 1의 변형예 1)

도 14는, 웨이퍼(8)의 유지 구조에 트레이를 이용하는 경우의 구성예를 도시한 단면도이다. 도 14의 예에서는, 웨이퍼(8)와 척톱(9)의 사이에 트레이(17)를 구비한다. 이 경우, 척톱(9)은 변형되지 않고, 표면은 트레이(17)의 하면에 맞는 형상, 예를 들면 평면이다. 웨이퍼(8)를 일정한 곡률 반경의 볼록 형상 또는 오목 형상으로 하기 위하여, 트레이(17)의 상면은 볼록 형상 또는 오목 형상으로 되어 있다. 도 14는, 트레이(17)의 상면이 오목 형상인 경우를 나타낸다. 웨이퍼(8)의 하면에, 예를 들면 글라스 평판(18)이 접합되어 있다. 평판(18)은 웨이퍼(8)와 함께 변형된다.

척톱(9)의 진공 홈(91)에 맞추어 트레이(17)에 도통관(17a)이 설치되어 있다. 도통관(17a)은 트레이(17)의 상면에서, 예를 들면 동심원의 진공 홈으로 되어있다. 트레이(17)의 상면의 진공 홈은 도통관(17a)을 통하여 척톱(9)의 진공 홈(91)으로 흡인되어 부압이 된다. 그 결과, 웨이퍼(8)는 트레이(17)의 표면에 흡착된다.

트레이(17)를 이용하는 경우, 다른 형상의 트레이(17)로 교환함으로써, 웨이 퍼(8)의 형상을 오목 형상 또는 볼록 형상으로 변화시킬 수 있다. 진공 홈(91)과 도통관(17a)의 위치를 조정만 하면 되므로, 척톱(9)을 교환하는 방법에 비해 트레이(17)는 간단하게 교환할 수 있다.

웨이퍼(8)의 하면에 직접 진공 홈(91)이 접하는 경우, 가속도 센서(16)의 가동부(16a)의 아래에 진공 홈(91)이 있으면 가동부(16a)의 아래는 공동(空洞)이므로 가동부(16a)가 흡인된다. 또는, 가동부(16a)의 빔(BM)의 간극으로부터 기체가 흡입되어 웨이퍼(8)를 흡착하는 압력이 약해진다. 웨이퍼(8)의 하면에 평판(18)을 접합함으로써, 진공 홈(91)과 가속도 센서(16)의 가동부(16a)의 위치가 맞아도 가동부(16a)가 흡인되지 않고 흡착력이 유지된다.

또한, 평판(18)은, 트레이(17)를 이용하지 않는 경우에도 효과적이다. 평판(18)이 없는 경우, 진공 홈(91)이 가동부(16a)에 걸리지 않게 해야 하지만, 평판(18)을 웨이퍼(8)의 하면에 설치함으로써 진공 홈(91)을 가동부(16a)의 위치를 피하여 설정할 필요가 없다. 다른 미소 구조체를 형성한 웨이퍼(8)에서도 동일한 척톱(9)을 이용할 수 있다.

(실시예 1의 변형예 2)

도 15는, 본 발명의 실시예 1의 변형예 2에 따른 웨이퍼(8)의 유지 구조를 설명한 도면이다. 도 15에 도시한 트레이(17)는, 상면의 웨이퍼(8)에 접하는 부분에 다공질층(17b)을 구비한다. 도 15의 경우에도 웨이퍼(8)의 하면에, 예를 들면 글라스 평판(18)이 접합되어 있다. 평판(18)은 웨이퍼(8)와 함께 변형된다.

다공질층(17b)의 하면에 도통관(17a)의 개구가 접하고 있다. 도통관(17a)은 척톱(9)의 진공 홈(91)에 연결되어 있다. 다공질층(17b)의 상면의 기체는, 다공질층(17b)과 도통관(17a)를 통하여 척톱(9)의 진공 홈(91)으로 흡인된다. 그 결과, 웨이퍼(8)는 트레이(17)의 표면에 흡착된다. 트레이(17)의 상면을 다공질층(17b)으로 함으로써 웨이퍼(8)의 하면 전체를 균일한 압력으로 흡착할 수 있다.

또한, 양측에서 지지된 가동부(16a)를 갖는 미소 구조체에서도, 미소 구조체가 형성되는 웨이퍼(8)의 이면이 기밀하여, 진공 흡착의 흡인이 가동부(16a)에 영향을 미치지 않는 경우에는 평판(18)을 접합할 필요는 없다. 또한, 다공질층(17b)을 가속도 센서(16)의 가동부(16a)가 아닌 부분에 한하여 형성하면, 웨이퍼(8)의 가동부(16a)의 아래가 열려 있어도 웨이퍼(8)에 평판(18)을 접합할 필요가 없다.

또한, 트레이(17)를 이용하지 않고 척톱(9)의 상면을 오목 형상 또는 볼록 형상으로 하여, 표면에 다공질층(17b)을 형성해도 좋다. 이 경우, 다공질층(17b)을 가속도 센서(16)의 가동부(16a)가 아닌 부분에 한하여 형성하면, 웨이퍼(8)의 가동부(16a)의 아래가 열려 있어도 웨이퍼(8)에 평판(18)을 접합할 필요가 없다. 또한, 도 15의 구성에서, 척톱(9)의 상면의 진공 홈(91) 대신에, 척톱(9)의 상면에 다공질층(17b)을 형성해도 좋다. 이 경우, 트레이(17)의 상면의 기체는, 다공질층(17b), 도통관(17a), 척톱(9)의 상면의 다공질층(17b)을 경유하여 흡인된다.

(실시예 1의 변형예 3)

도 16 내지 도 18은, 본 발명의 실시예 1의 변형예 3에 따른 웨이퍼(8)의 유지 구조를 설명한 도면이다. 트레이(17)의 상면에 진공 홈(17c)이 형성되어 있다(도 18 참조). 도 16에 도시한 바와 같이, 트레이(17)에는 트레이 상면의 진공 홈(17c)과 척톱(9)의 진공 홈(91)을 연결하도록 도통관(17a)이 형성되어 있다.

도 17은, 웨이퍼(8)의 공동 부분(16b)의 위치의 예를 나타낸다. 도 18은, 트레이(17)의 상면의 진공 홈(17c)의 형상의 예를 나타낸다. 도 17과 도 18에 도시한 바와 같이, 트레이(17)에는, 상면의 진공 홈(17c)이 웨이퍼(8)의 공동 부분(16b)이 아닌 부분에 접하도록 설치되어 있다.

트레이(17)의 진공 홈(17c)을 웨이퍼(8)의 공동 부분(16b)이 아닌 부분에 접하도록 형성함으로써, 웨이퍼(8)에 평판(18)을 접합할 필요가 없다. 또한, 미소 구조체의 위치가 다른 패턴을 갖는 웨이퍼(8)의 공동 부분(16b)에 맞추어, 진공 홈(17c)이 형성된 트레이(17)를 준비함으로써, 패턴이 다른 웨이퍼(8)마다 척톱(9)을 교환할 필요가 없다.

또한, 도 16의 구성에서, 척톱(9)의 상면의 진공 홈(91) 대신에, 척톱(9)의 상면에 다공질층(17b)을 형성해도 좋다. 트레이(17)의 진공 홈(17c)의 패턴이 달라도, 도통관(17a)은 똑바르게 형성하면 좋으므로, 트레이(17)의 가공이 간단하다.

또한, 변형예 1 내지 3에서, 트레이(17)의 온도를 제어하여 트레이(17)의 상면의 형상을 오목 형상에서 볼록 형상으로 변화되도록 구성해도 좋다.

(실험예)

도 21 내지 도 24는, 웨이퍼(8)의 형상을 볼록 형상 또는 오목 형상으로 변화시켜, 가속도 센서(16)의 응답을 측정한 결과를 나타낸다.

도 21은, 웨이퍼(8)을 볼록 형상으로 한 경우의 척톱(9)의 단면 형상을 나타낸다. 도 21 은, 위치(x)와 높이(y)의 척도를 바꾸어 나타내고, 위치(x)에 대하여 높이(y)를 과장하고 있다. 도 21에서는, 척톱의 단면은 전체적으로 기울어져 있으나, 거의 일정한 곡률 반경을 갖는다. 곡률 반경의 절대값은 1000 m 이상이다.

도 22는, 도 21의 척톱(9)을 이용하여 웨이퍼(8)을 흡착한 경우의 가속도 센서(16)의 응답을 측정한 결과이다. 가속도 센서(16)로의 가진(加振)은 200 ~ 3000 Hz의 테스트 음파를 입사하여 실시하고, 피에조 저항치의 변화를 전기적 변화량으로서 측정하였다. 출력은 도 22의 측정 결과이고 정규화한 상대치이다. 웨이퍼(8)의 성막 구성 상, 피에조 저항(R)이 위치하는 빔이 강한 인장 응력으로 당겨지고 있으므로 가동부(16a)의 진동 진폭이 작으나, 약 2300 Hz으로 공진이 인정된다.

도 23은, 웨이퍼(8)를 오목 형상으로 한 경우의 척톱(9)의 단면 형상을 나타낸다. 도 23에서도 위치(x)와 높이(y)의 척도를 바꾸어 나타내고, 위치(x)에 대하여 높이(y)를 과장하고 있다. 도 23에서는, 척톱의 단면은 거의 일정한 곡률 반경을 가지며, 곡률 반경은 1000 m 이상이다

도 24는, 도 23의 척톱(9)을 이용하여 웨이퍼(8)를 흡착한 경우의 가속도 센서(16)의 응답을 측정한 결과이다. 측정의 조건은 도 22의 경우와 같다. 출력은 상대치이다. 척톱(9)이 아래로 볼록한 곡면 형상을 갖고 있으므로, 빔의 장력이 완화되어 가동부(16a)가 진동하기 쉬워지고 있다. 이 때문에, 도 22의 경우에 비해 공진 주파수가 약 1400 Hz로 변화되고, 또한 가동부(16a)의 변위가 크고, 결과적으로 측정 데이터의 S / N 비가 향상되고 있으며, 테스트가 바람직한 조건 하에서 실시되고 있음을 알 수 있다.

그 밖에도, 웨이퍼(8)의 오목 형상의 곡률 반경을 변화시켜 테스트함으로써, 구조체의 공진 주파수를 변화시켜 응답을 검사할 수 있다. 또한, 이와 반대로 볼록 형상의 척톱(9)에서 검사하여 출력이 없음을 확인할 수 있다. 예를 들면, 배선의 쇼트 또는 단선, 국소적인 성막 불량이 측정 디바이스 상에 있는 경우에는 어떠한 출력이 확인될 수 있다. 웨이퍼(8)를 거의 일정한 곡률 반경을 갖는 오목 형상 또는 볼록 형상으로 유지하여, 양측에서 지지된 가동부(16a)의 응답을 측정함으로써 웨이퍼 상태에서의 검사에 따른 합격 여부 판정의 정확도를 향상시킬 수 있다.

그 밖에, 상기의 하드 웨어 구성 또는 순서도는 일례이며, 임의로 변경 및 수정할 수 있다.

검사 장치(1)의 검사 제어부(2)는, 전용의 시스템에 의하지 않고 통상적인 컴퓨터 시스템을 이용하여 실현할 수 있다. 예를 들면, 상기의 작동을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을, 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체(플렉서블 디스크, CD-ROM, DVD-ROM 등)에 저장하여 배포하고, 해당 컴퓨터 프로그램을 컴퓨터에 인스톨함으로써, 상기의 처리를 실행하는 검사 제어부(2)를 구성해도 좋다. 또한, 인터넷 등의 통신 네트워크 상의 서버 장치가 갖는 기억 장치에 해당 컴퓨터 프로그램을 저장하여 두고, 통상적인 컴퓨터 시스템이 다운로드 등을 함으로써 본 발명의 검사 제어부(2)를 구성해도 좋다.

또한, 상기의 각 기능을, OS(오퍼레이팅 시스템)와 어플리케이션 프로그램의 분담, 또는 OS와 어플리케이션 프로그램를 함께 작동시킴으로써 실현하는 경우 등에는, 어플리케이션 프로그램 부분만을 기록 매체 또는 기억 장치에 저장해도 좋다.

또한, 반송파에 상술한 컴퓨터 프로그램을 중첩하여, 통신 네트워크를 거쳐 전달하는 것도 가능하다.

금회에 개시된 실시예는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기의 설명이 아니라 청구의 범위에 의하여 개시되며, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

본 출원은, 2006년 11월 2일에 출원된 일본특허출원 2006-299485호에 기초한다. 본 명세서 중에 일본특허출원 2006-299485호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 전체를 참조로서 포함시키는 것으로 한다.

본 발명은, 미소 구조체, 예를 들면 MEMS를 검사하는 장치에 이용할 수 있다.

Claims

양측에서 지지된 가동부를 갖는 미소 구조체의 검사 장치로서,

상기 미소 구조체가 형성된 기판의 주요면이 일정값으로부터 미리 설정된 오차 범위 내의 곡률 반경을 갖는 볼록 형상 또는 오목 형상이 되도록 상기 기판을 유지하는 기판 유지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 미소 구조체의 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판의 주요면의 형상의 곡률 반경을 변화시키는 변형 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 구조체의 검사 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 변형 수단은, 상기 기판을 재치(載置 또는 mount)하는 척톱(chuck top)의 상면의 형상을 온도에 따라 변형시키는 온도 제어 수단인 것을 특징으로 하는 미소 구조체의 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 유지 수단은, 상기 기판을 재치하는 상면이 볼록 형상 또는 오목 형상의 척톱을 구비하는 것을 특징으로 하는 미소 구조체의 검사 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판 유지 수단은, 상기 기판을 재치(載置 또는 mount)하는 상면이 볼록 형상 또는 오목 형상의 반송용 트레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 미소 구조체의 검사 장치.
양측에서 지지된 가동부를 갖는 미소 구조체의 검사 방법으로서,

상기 미소 구조체가 형성된 기판의 주요면이 일정값으로부터 미리 설정된 오차 범위 내의 곡률 반경을 갖는 볼록 형상 또는 오목 형상이 되도록 상기 기판을 유지하면서 상기 미소 구조체의 특성을 측정하는 것을 특징으로 하는 미소 구조체의 검사 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 기판의 주요면의 형상의 곡률 반경을 변화시키는 변형 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 구조체의 검사 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 기판을 재치(載置 또는 mount)하는 상면이 볼록 형상 또는 오목 형상의 척톱에, 상기 기판을 흡착하여 유지하는 흡착 유지 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 미소 구조체의 검사 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 기판을 재치하는 상면이 볼록 형상 또는 오목 형상을 갖는 반송용 트레이를 상기 기판과 상기 척톱의 사이에 개재하여, 상기 기판을 흡착하여 유지하는 것을 특징으로 하는 미소 구조체의 검사 방법.
양측에서 지지된 가동부를 갖는 미소 구조체가 형성된 기판의 주요면이 일정값으로부터 미리 설정된 오차 범위 내의 곡률 반경을 갖는 볼록 형상 또는 오목 형상이 되도록 상기 기판을 유지하는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 기판의 주요면의 형상의 곡률 반경을 변화시키는 변형 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 기판 유지 장치는, 상기 기판을 재치(載置 또는 mount)하는 상면이 볼록 형상 또는 오목 형상의 척톱인 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 기판 유지 장치는, 진공 흡착에 의해 상기 기판을 유지하고,

상기 기판을 재치(載置 또는 mount)하는 상기 척톱의 상면에 형성되는 진공 흡착을 위한 홈이, 상기 기판의 상기 미소 구조체의 가동부가 아닌 부분에 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 기판 유지 장치는, 진공 흡착에 의하여 상기 기판을 유지하고,

상기 기판을 재치(載置 또는 mount)하는 상기 척톱의 상면에 다공질의 층이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 기판 유지 장치는, 진공 흡착에 의하여 상기 기판을 유지하고,

상기 기판을 재치(載置 또는 mount)하는 상기 척톱의 상면에 상기 기판의 상기 미소 구조체의 가동부가 아닌 부분에 접하도록 다공질의 층이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 기판 유지 장치는, 상기 기판을 재치(載置 또는 mount)하는 상면이 볼록 형상 또는 오목 형상을 갖는 반송용 트레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 기판 유지 장치는, 진공 흡착에 의해 상기 기판을 유지하고,

상기 기판을 재치(載置 또는 mount)하는 상기 반송용 트레이의 상면에 형성되는 진공 흡착을 위한 홈이, 상기 기판의 상기 미소 구조체의 가동부가 아닌 부분에 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 기판 유지 장치는, 진공 흡착에 의하여 상기 기판을 유지하고,

상기 기판을 재치(載置 또는 mount)하는 상기 반송용 트레이의 상면에 다공질의 층이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 기판 유지 장치는, 진공 흡착에 의하여 상기 기판을 유지하고,

상기 기판을 재치(載置 또는 mount)하는 상기 반송용 트레이의 상면에 상기 기판의 상기 미소 구조체의 가동부가 아닌 부분에 접하도록 다공질의 층이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 유지 장치.