KR20060046415A

KR20060046415A - 미소 구조체의 검사 장치, 미소 구조체의 검사 방법 및미소 구조체의 검사 프로그램

Info

Publication number: KR20060046415A
Application number: KR20050049878A
Authority: KR
Inventors: 가츠야 오쿠무라; 야카베 마사미; 이케우치 나오키; 마츠모토 도시유키
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사; 가부시끼가이샤 오크테크
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-05-17
Also published as: TWI370899B; US7383732B2; JP2006313137A; SG118367A1; JP4387987B2; EP1605258A2; TW200609508A; EP1605258A3; US20050279170A1

Abstract

본 발명은 간이한 방식으로 미소한 가동부를 갖는 구조체를 정밀하게 검사하는 검사 장치, 검사 방법 및 검사 프로그램을 제공한다.

테스트 음파를 스피커(2)로부터 출력한다. 스피커(2)로부터 출력되는 소밀파인 테스트 음파의 도달, 즉 공기 진동에 의해 검출 칩(TP)의 미소 구조체인 3축 가속도 센서의 가동부가 움직인다. 이 움직임에 기초하여 변화되는 저항치의 변화를 프로브 침(4)을 통해 주어지는 출력 전압에 기초하여 측정한다. 제어부(20)는 측정된 특성치, 즉 측정 데이터에 기초하여 3축 가속도 센서의 특성을 판정한다.

Description

미소 구조체의 검사 장치, 미소 구조체의 검사 방법 및 미소 구조체의 검사 프로그램{APPARATUS FOR TESTING MICROSTRUCTURE, METHOD FOR TESTING MICROSTRUCTURE, AND PROGRAM FOR TESTING MICROSTRUCTURE}

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 미소 구조체의 검사 시스템의 개략 구성도.

도 2는 3축 가속도 센서의 디바이스 상면에서 본 도면.

도 3은 3축 가속도 센서의 개략도.

도 4는 각 축 방향의 가속도를 받은 경우의 중추체(重錐體)와 빔의 변형을 설명하는 개념도.

도 5는 각 축에 대하여 설치되는 휘트스톤 브릿지의 회로 구성도.

도 6은 3축 가속도 센서의 경사각에 대한 출력 응답을 설명하는 도면.

도 7은 중력 가속도(입력)와 센서 출력과의 관계를 설명하는 도면.

도 8은 3축 가속도 센서의 주파수 특성을 설명하는 도면.

도 9는 본 발명의 실시형태 1에 따른 미소 구조체의 검사 방법에 관해서 설명하는 플로차트도.

도 10은 스피커로부터 출력된 테스트 음파에 응답하는 3축 가속도 센서의 주파수 응답을 설명하는 도면.

도 11은 본 발명의 실시형태 1의 변형예에 따른 미소 구조체의 검사 시스템을 설명하는 개략 구성도.

도 12는 본 발명의 실시형태 1의 변형예에 따른 미소 구조체의 검사 방법에 관해서 설명하는 플로차트도.

도 13은 본 발명의 실시형태 2에 따른 미소 구조체의 검사 시스템을 설명하는 개략 구성도.

도 14는 본 발명의 실시형태 2에 따른 미소 구조체의 검사 방법에 관해서 설명하는 플로차트도.

도 15는 소음원에서 발생하는 노이즈 음파와 완전히 역위상인 안티노이즈 음파의 합성을 설명하는 도면.

도 16은 본 발명의 실시형태 2의 변형예 1에 따른 검사 시스템의 개략 구성도.

도 17은 본 발명의 실시형태 2의 변형예 2에 따른 미소 구조체의 검사 방법에 관해서 설명하는 플로차트도.

도 18은 캔틸레버형의 MEMS 스위치를 개략적으로 설명하는 개념도.

도 19는 박막의 막질 구조를 갖는 MEMS 스위치를 개략적으로 설명하는 개념도.

도 20은 전자빔 조사기의 조사창에 막질 구조가 이용되고 있는 경우를 설명하는 도면.

도 21은 잉크젯 프린터 헤드를 설명하는 개략 구성도.

도 22는 본 발명의 실시형태 3에 따른 측정부를 설명하는 개념도.

도 23은 측정 지그 및 그 위에 탑재된 전자빔 조사기의 조사창을 상세히 설명하는 도면.

도 24는 본 발명의 실시형태 3에 따른 미소 구조체의 검사 방법에 관해서 설명하는 플로차트도.

도 25는 측정 지그 및 그 위에 탑재된 전자빔 조사기의 조사창을 상세히 설명하는 별도의 도면.

도 26은 3축 가속도 센서의 패드에 프로브 침을 대었을 때의 공진 주파수를 설명하는 도면.

도 27은 본 발명의 다른 측정부를 설명하는 개념도.

도 28은 칩의 가동부가 변위한 경우를 설명하는 도면.

도 29는 3축 가속도 센서의 하부에 설치되는 검출 전극을 설명하는 도면.

도 30은 측정부인 레이저 변위계에 의해 미소 구조체 가동부의 움직임 변위를 검출함으로써, 그 특성을 평가하는 경우를 설명하는 도면.

도 31은 측정부인 레이저 변위계에 의해 가속도 센서 가동부의 움직임 변위를 검출하고, 그 특성을 평가하는 경우를 설명하는 도면.

도 32는 어떤 주파수 범위의 백색 잡음을 테스트 음파로서 출력하고, 3축 가속도 센서의 3축의 응답을 동시에 검출한 결과를 도시하는 그래프.

도 33은 압력 센서를 설명하는 개념 구성도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1, 1#, 1#a, 11 : 검사 시스템

2, 2# : 스피커

3, 3# : 마이크

4 : 프로브 침

5, 5#, 5#a, 6 : 테스터

10 : 기판

15 : 입출력 인터페이스

20 : 제어부

25, 25#, 25#a : 측정부

30, 30# : 스피커 제어부

35 : 신호 조정부

40, 40# : 노이즈 제거 제어부

본 발명은 미소 구조체, 예를 들면 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)를 검사하는 검사 장치, 검사 방법 및 검사 프로그램에 관한 것이다.

최근, 특히 반도체 미세 가공 기술 등을 이용하여 기계·전자·광·화학 등의 다양한 기능을 집적화한 디바이스인 MEMS가 주목받고 있다. 지금까지 실용화된 MEMS 기술로서는, 예를 들면 자동차·의료용 각종 센서로서, 마이크로 센서인 가속 도 센서나 압력 센서, 에어플로우 센서 등에 MEMS 디바이스가 탑재되어 오고 있다. 또한, 잉크젯 프린터 헤드에 이 MEMS 기술을 채용함으로써 잉크를 분출하는 노즐 수의 증가와 정확한 잉크의 분출이 가능해져 화질의 향상과 인쇄 스피드의 고속화를 꾀하는 것이 가능해지고 있다. 게다가, 반사형의 프로젝터에서 이용되고 있는 마이크로 미러 어레이 등도 일반적인 MEMS 디바이스로서 알려져 있다.

또한, 앞으로 MEMS 기술을 이용한 여러 가지의 센서나 액츄에이터가 개발됨으로써 광통신·모바일 기기에의 응용, 계산기의 주변 기기에의 응용, 게다가 바이오 분석이나 휴대용 전원에의 응용으로 전개될 것으로 기대되고 있다. 비특허 문헌 1에는 MEMS에 관한 기술의 현상과 과제라는 의제로 여러 가지의 MEMS 기술이 소개되고 있다.

한편으로, MEMS 디바이스의 발전에 따라 미세한 구조 등도 중요하지만 그것을 적절히 검사하는 방식도 중요해진다. 종래에는, 패키지 후에 디바이스를 회전시키거나 혹은 진동 등의 수단을 이용하여 그 특성의 평가를 실행하여 왔지만, 미세 가공 기술후의 웨이퍼 상태 등의 초기 단계에서 적절한 검사를 실행하여 불량을 검출함으로써 수율을 향상시켜 제조 비용을 보다 저감하는 것이 가능해진다.

특허 문헌 1에 있어서는, 일례로서 웨이퍼상에 형성된 가속도 센서에 대하여 공기를 분무함으로써 변화되는 가속도 센서의 저항치를 검출하여 가속도 센서의 특성을 판별하는 검사 방식이 제안되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평5-34371호 공보

[비특허 문헌 1] 기술 조사 리포트 제3호(경제 산업성 산업 기술 환경국 기 술 조사실 제조 산업국 산업 기계과 발행 2003년 3월28일)

일반적으로 가속도 센서 등의 미소한 가동부를 갖는 구조체는 미소한 움직임에 대해서도 그 응답 특성이 변화되는 디바이스이다. 따라서, 그 특성을 평가하기위해서는, 정밀도가 높은 검사를 해야 한다. 상기 특허 문헌 1에 나타나는 것과 같은 공기의 분무에 의하여 디바이스에 변화를 가하는 경우에도 미세조정을 하여 가속도 센서의 특성을 평가해야 하지만, 기체의 유량을 제어함과 동시에 균일하게 디바이스에 기체를 분무하여 정밀도 높은 검사를 실행하는 것은 매우 곤란하며, 가령 실행한다고 해도 복잡하고 또한 고가의 테스터를 설치하여야 하다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 간이한 방식으로 미소한 가동부를 갖는 구조체를 정밀하게 검사하는 검사 방법, 검사 장치 및 검사 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 미소 구조체의 검사 장치는 기판상에 형성된 가동부를 갖는 적어도 하나의 미소 구조체의 특성을 평가하는 미소 구조체의 검사 장치로서, 테스트시에 미소 구조체에 대하여 테스트 음파를 출력하는 음파 발생 수단을 포함한다. 음파 발생 수단에 의해 출력된 테스트 음파에 응답하는 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하고, 검출 결과에 기초하여 미소 구조체의 특성을 평가한다.

바람직하게는, 미소 구조체는 기판상에 어레이형으로 복수 개 배치되어 있다.

바람직하게는, 검사 장치는 음파 발생 수단에 의해 출력된 테스트 음파에 응답하는 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하고, 검출 결과에 기초하여 미소 구조체의 특성을 평가하기 위한 평가 수단을 더 포함한다.

특히, 평가 수단은 미소 구조체 가동부의 움직임에 기초하여 변화되는 변화량을 검출하기 위한 변화량 검출 수단과, 변화량 검출 수단에 의해 검출된 변화량과 소정의 임계치가 되는 변화량과의 비교에 기초하여 미소 구조체의 특성을 평가하는 판정 수단을 포함한다.

특히, 변화량 검출 수단은 미소 구조체 가동부의 움직임에 의해 변화되는 임피던스의 변화량을 검출하고, 판정 수단은 변화량 검출 수단에 의해 검출된 임피던스의 변화량과 소정의 임계치가 되는 임피던스의 변화량을 비교하여 미소 구조체의 특성을 평가한다.

특히, 판정 수단은 변화량 검출 수단에 의해 검출된 최대의 변화량에 대응하는 주파수와, 소정의 임계치가 되는 변화량에 대응하는 원하는 주파수를 비교하여 미소 구조체의 특성을 평가한다.

특히, 평가 수단은 미소 구조체 가동부의 움직임에 기초하여 변위하는 미소 구조체 가동부의 변위량을 검출하기 위한 위치 변위 검출 수단과, 위치 변위 검출 수단에 의해 검출된 변위량과 소정의 임계치가 되는 변위량과의 비교에 기초하여 미소 구조체의 특성을 평가하는 판정 수단을 포함한다.

특히, 위치 변위 검출 수단은 미소 구조체 가동부의 움직임에 의해 변화되는 정전 용량을 검출하고, 판정 수단은 위치 변위 검출 수단에 의해 검출된 정전 용량 과 소정의 임계치가 되는 정전 용량을 비교하여 미소 구조체의 특성을 평가한다.

특히, 위치 변위 검출 수단은 레이저를 이용하여 미소 구조체 가동부의 움직임에 기초하는 변위량을 검출한다.

특히, 판정 수단은 위치 변위 검출 수단에 의해 검출된 최대의 변위량에 대응하는 주파수와, 소정의 임계치가 되는 변위량에 대응하는 원하는 주파수를 비교하여 미소 구조체의 특성을 평가한다.

바람직하게는, 음파 발생 수단은 외부로부터의 입력에 따른 음압(音壓)의 테스트 음파를 출력하는 음파 출력 수단과, 미소 구조체 근방에 도달하는 테스트 음파를 검출하는 검출 수단과, 검출 수단에 의해 검출된 테스트 음파의 음압 레벨과 기준이 되는 소정의 테스트 음파의 음압 레벨을 비교하여, 음파 출력 수단으로부터 출력되는 테스트 음파를 보정하는 음파 보정 수단을 포함한다.

특히, 음파 발생 수단은 외부에서 미소 구조체에 도달하는 노이즈 음파를 제거하기 위한 노이즈 제거 수단을 더 포함한다.

특히, 노이즈 제거 수단은 테스트전에 검출 수단에 의해 검출한 노이즈 음파에 기초하여 노이즈 음파를 상쇄하도록 노이즈 음파와 역위상이며, 또한 동일한 주파수 및 음압을 갖는 안티노이즈 음파를 출력한다.

특히, 안티노이즈 음파는 테스트시에 음파 출력 수단으로부터 테스트 음파와 동시에 출력된다.

특히, 평가 수단은 음파 발생 수단의 검출 수단에 의해 검출된 테스트 음파의 검출 결과를 받아, 판정 수단에 의해 판정한 결과를 출력한다.

바람직하게는, 미소 구조체는 가속도 센서 및 각속도 센서의 적어도 한 쪽에 해당한다.

특히, 가속도 센서 및 각속도 센서는 다축 가속도 센서 및 다축 각속도 센서에 각각 해당한다.

본 발명에 따른 미소 구조체의 검사 장치는 기판상에 형성된 가동부를 갖는 적어도 하나의 미소 구조체의 특성을 평가하는 미소 구조체의 검사 장치로서, 테스트시에 미소 구조체에 대하여 테스트 음파를 출력하는 음파 발생 수단과, 검사 장치는 음파 발생 수단에 의해 출력된 테스트 음파에 응답하는 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하고, 검출 결과에 기초하여 미소 구조체의 특성을 평가하기 위한 평가 수단을 포함하고, 평가 수단은 미소 구조체의 가동부에 대향하여 설치된 정전 용량 검출 전극과, 미소 구조체 가동부의 움직임에 의해 변화되는 정전 용량 검출 전극과 미소 구조체의 가동부 사이의 정전 용량을 검출하는 용량 검출 수단과, 용량 검출 수단에 의해 검출된 변화된 정전 용량과 소정의 임계치가 되는 정전 용량과의 비교에 기초하여 미소 구조체의 특성을 평가하는 판정 수단을 포함한다.

특히, 평가 수단은 미소 구조체 가동부의 2개 이상의 움직임을 동시에 검출하고, 검출 결과에 기초하여 미소 구조체의 2개 이상의 특성을 동시에 평가한다.

특히, 평가 수단은 미소 구조체 가동부의 2개 이상의 방향의 움직임을 동시에 검출하고, 검출 결과에 기초하여 상기 미소 구조체의 2개 이상의 방향의 특성을 동시에 평가한다.

특히, 미소 구조체가 2개 이상의 가동부를 갖는 경우 및/또는 기판상에 2개 이상의 미소 구조체를 갖는 경우에는, 바람직하게는, 평가 수단은 2개 이상의 가동부의 움직임을 동시에 검출하고, 검출한 결과에 기초하여 1 또는 2개 이상의 상기 미소 구조체의 2개 이상의 가동부의 특성을 동시에 평가한다.

또한, 2개 이상의 가동부가 다른 가동 특성을 갖는 경우에, 평가 수단은 다른 가동 특성을 갖는 2개 이상의 가동부의 움직임을 동시에 검출하고, 검출한 결과에 기초하여 상기 다른 가동 특성을 갖는 2개 이상의 가동부의 특성을 동시에 평가한다.

바람직하게는, 음파 발생 수단은 테스트 음파로서 2개 이상의 다른 주파수의 음파를 포함하는 합성파를 출력한다.

바람직하게는, 음파 발생 수단은 테스트 음파로서 백색 잡음을 출력한다.

특히, 음파 발생 수단은 테스트 음파로서, 소정의 주파수 범위에서 백색 잡음을 출력한다.

본 발명에 따른 미소 구조체의 검사 방법은 기판상에 형성된 가동부를 갖는 적어도 하나의 미소 구조체에 테스트 음파를 부여하는 단계와, 테스트 음파에 응답하는 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하는 단계와, 검출 결과에 기초하여 미소 구조체의 특성을 평가하는 단계를 포함한다.

특히, 테스트 음파에 응답하는 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하는 단계는 상기 미소 구조체 가동부의 2개 이상의 움직임을 동시에 검출하고, 상기 검출 결과에 기초하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하는 단계는 상기 미소 구조체의 2개 이상의 특성을 동시에 평가한다.

바람직하게는, 테스트 음파를 부여하는 단계는 테스트 음파로서 백색 잡음을 부여하는 단계이다.

본 발명에 따른 미소 구조체의 검사 프로그램은 기판상에 형성된 가동부를 갖는 적어도 하나의 미소 구조체에 테스트 음파를 부여하는 단계와, 테스트 음파에 응답하는 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하는 단계와, 검출 결과에 기초하여 미소 구조체의 특성을 평가하는 단계를 포함한 미소 구조체의 검사 방법을 컴퓨터에서 실행시킨다.

특히, 테스트 음파에 응답하는 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하는 단계는 상기 미소 구조체 가동부의 2개 이상의 움직임을 동시에 검출하고, 상기 검출 결과에 기초하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하는 단계가 상기 미소 구조체의 2개 이상의 특성을 동시에 평가한다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명은 반복하지 않는다.

(실시형태 1)

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 미소 구조체의 검사 시스템(1)의 개략 구성도이다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 실시형태 1에 따른 검사 시스템(1)은 테스터(검사 장치)(5)와, 미소한 가동부를 갖는 미소 구조체의 칩(TP)이 복수 형성된 기판(10)을 포함한다.

본 예에서는 테스트하는 미소 구조체의 일례로서, 다축인 3축 가속도 센서를 예를 들어 설명한다.

테스터(5)는 소밀파(疏密波)인 음파를 출력하는 스피커(2)와, 외부와 테스터 내부 사이에서 입출력 데이터의 교환을 실행하기 위한 입출력 인터페이스(15)와, 테스터(5) 전체를 제어하는 제어부(20)와, 테스트 대상물과의 접촉에 이용되는 프로브 침(4)과, 프로브 침(4)을 통해 테스트 대상물의 특성 평가가 되는 측정치를 검출하기 위한 측정부(25)와, 제어부(20)로부터의 지시에 응답하여 스피커(2)를 제어하는 스피커 제어부(30)와, 외부의 소리를 검출하는 마이크(3)와, 마이크(3)가 검출한 음파를 전압 신호로 변환하고, 또한 증폭하여 제어부(20)에 출력하기 위한 신호 조정부(35)를 포함한다. 또, 마이크(3)는 테스트 대상물 근방에 배치하는 것이 가능하다.

본 실시형태에 따른 검사 방법에 관해서 설명하기 전에 우선 테스트 대상물인 미소 구조체의 3축 가속도 센서에 관해서 설명한다.

도 2는 3축 가속도 센서의 디바이스 상면에서 본 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 기판(10)에 형성되는 칩(TP)에는 복수의 패드(PD)가 그 주변에 배치되어 있다. 그리고, 전기 신호를 패드에 대하여 전달 혹은 패드로부터 전달하기 위해서 금속 배선이 설치된다. 그리고, 중앙부에는 클로버형을 형성하는 4개의 중추체(AR)가 배치되어 있다.

도 3은 3축 가속도 센서의 개략도이다.

도 3을 참조하여 이 3축 가속도 센서는 피에조 저항형이며 검출 소자인 피에조 저항 소자가 확산 저항으로서 설치된다. 이 피에조 저항형의 가속도 센서는 저렴한 IC 프로세스를 이용할 수 있음과 동시에, 검출 소자인 저항 소자를 작게 형성하더라도 감도 저하가 없기 때문에 소형화·저비용화에 유리하다.

구체적인 구성으로서는, 중앙의 중추체(AR)는 4개의 빔(BM)으로 지지된 구조로 되어 있다. 빔(BM)은 X, Y의 2축 방향에서 상호 직교하도록 형성되어 있고, 1축당 4개의 피에조 저항 소자를 포함하고 있다. Z축 방향 검출용인 4개의 피에조 저항 소자는 X축 방향 검출용 피에조 저항 소자의 가로에 배치되어 있다. 중추체(AR)의 상면 형상은 클로버형을 형성하고, 중앙부에서 빔(BM)과 연결되어 있다. 이 클로버형 구조를 채용함으로써, 중추체(AR)를 크게 하는 동시에 빔 길이도 길게 할 수 있으므로 소형으로도 고감도인 가속도 센서를 실현하는 것이 가능하다.

이 피에조 저항형의 3축 가속도 센서의 동작 원리는 중추체가 가속도(관성력)를 받으면 빔(BM)이 변형하여 그 표면에 형성된 피에조 저항 소자의 저항치의 변화에 의해 가속도를 검출하는 메카니즘이다. 그리고 이 센서 출력은 3축 각각 독립적으로 편성된 후술하는 휘트스톤 브릿지의 출력으로부터 추출하는 구성으로 설정되어 있다.

도 4는 각 축 방향의 가속도를 받은 경우의 중추체와 빔의 변형을 설명하는 개념도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 피에조 저항 소자는 가해진 왜곡에 의해서 그 저항치가 변화되는 성질(피에조 저항 효과)을 갖고 있고, 인장 왜곡의 경우는 저항치가 증가하고, 압축 왜곡의 경우는 저항치가 감소한다. 본 예에서는, X축 방향 검출용 피에조 저항 소자(Rx1∼Rx4), Y축 방향 검출용 피에조 저항 소자(Ry1∼Ry4) 및 Z축 방향 검출용 피에조 저항 소자(Rz1∼Rz4)가 일례로서 표시되어 있다.

도 5는 각 축에 대하여 설치되는 휘트스톤 브릿지의 회로 구성도이다.

도 5(a)는 X(Y)축에서의 휘트스톤 브릿지의 회로 구성도이다. X축 및 Y축의 출력 전압으로서는 각각 Vxout 및 Vyout으로 한다.

도 5(b)는 Z축에서의 휘트스톤 브릿지의 회로 구성도이다. Z축의 출력 전압으로는 Vzout으로 한다.

상술한 바와 같이 가해진 왜곡에 의해서 각 축 4개의 피에조 저항 소자의 저항치는 변화되고, 이 변화에 기초하여 각 피에조 저항 소자는 예컨대 X축 Y축에서는 휘트스톤 브릿지로 형성되는 회로의 출력 각 축의 가속도 성분이 독립적으로 분리된 출력 전압으로서 검출된다. 또, 상기한 회로가 구성되도록 도 2에서 도시되는 바와 같은 상술한 금속 배선 등이 연결되어, 소정의 패드로부터 각 축에 대한 출력 전압이 검출되도록 구성되어 있다.

또한, 이 3축 가속도 센서는 가속도의 DC 성분도 검출할 수 있기 때문에 중력 가속도를 검출하는 경사각 센서, 즉 각속도 센서로서도 이용하는 것이 가능하다.

도 6은 3축 가속도 센서의 경사각에 대한 출력 응답을 설명하는 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이 센서를 X, Y, Z축 둘레로 회전시켜 X, Y, Z축 각각의 브릿지 출력을 디지털 볼트미터로 측정한 것이다. 센서의 전원으로서는 저전압 전원 + 5 V를 사용하고 있다. 또, 도 6에 도시되는 각 측정점은 각 축 출력의 제로점 오프셋을 산술적으로 감한 값이 플롯되어 있다.

도 7은 중력 가속도(입력)와 센서 출력과의 관계를 설명하는 도면이다.

도 7에 도시되는 입출력 관계는 도 6의 경사각의 코사인으로부터 X, Y, Z축에 각각 관련되어 있는 중력 가속도 성분을 계산하여 중력 가속도(입력)와 센서 출력과의 관계를 구하여 그 입출력의 선형성을 평가한 것이다. 즉, 가속도와 출력 전압과의 관계는 거의 선형이다.

3축 가속도 센서(의 중추체(AR))를 예컨대 그 Z축을 따라서 진동시켜 두고, 3축 가속도 센서가 X축 또는 Y축(Z축 이외)의 주위로 회전하면 중추체(AR)에 코리올리력이 작동한다. 코리올리력의 방향과 크기를 검출할 수 있기 때문에, 3축 가속도 센서를 각속도 센서로서 이용할 수 있다. 3축 가속도 센서에 의해서 각속도를 계측하는 방법은 상세하게는 예컨대, Nobumitsu Taniguchi, et al. "Micromachined 5-axis Motion Sensor with Electrostatic Drive and Capacitive Detection", Technical Digest of the 18th Sensor Symposium, 2001. pp. 377-380에 기재되어 있다.

도 8은 3축 가속도 센서의 주파수 특성을 설명하는 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이 X, Y, Z축 각각의 센서 출력의 주파수 특성은 일례로서 3축 모두 200 Hz 부근까지는 균일한 주파수 특성을 나타내고 있어 X축에서는 602 Hz, Y축에서는 600 Hz, Z축에서는 883 Hz 에서 공진하고 있다.

다시 도 1을 참조하여 본 발명의 실시형태에서의 미소 구조체의 검사 방법은 미소 구조체인 3축 가속도 센서에 대하여 소밀파인 음파를 출력함으로써그 음파에 기초하는 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하여 그 특성을 평가하는 방식이다.

도 9의 플로차트도를 이용하여, 본 발명의 실시형태 1에 따른 미소 구조체의 검사 방법에 관해서 설명한다.

도 9를 참조하여, 우선 미소 구조체의 검사(테스트)를 시작(스타트)한다(단계 S0). 다음에, 검출 칩(TP)의 패드(PD)에 프로브 침(4)을 접촉시킨다(단계 S1). 구체적으로는, 도 5에서 설명한 휘트스톤 브릿지 회로의 출력 전압을 검출하기 위해서 소정의 패드(PD)에 프로브 침(4)을 접촉시킨다. 또, 도 1의 구성에 있어서는, 한 세트의 프로브 침(4)을 이용한 구성이 표시되어 있지만, 복수 세트의 프로브 침을 이용한 구성으로 하는 것도 가능하다. 복수 세트의 프로브 침을 이용함으로써, 하나의 칩(TP)의 복수 출력 및/또는 복수 개의 칩(TP)에 관해서 병렬로 출력 신호를 검출할 수 있다.

다음에, 스피커(2)로부터 출력하는 테스트 음파를 설정한다(단계 S2a). 구체적으로는, 제어부(20)는 입출력 인터페이스(15)를 통해 외부로부터의 입력 데이터의 입력을 받는다. 그리고, 제어부(20)는 스피커 제어부(30)를 제어하여, 입력 데이터에 기초하여 원하는 주파수 및 원하는 음압의 테스트 음파를 스피커(2)로부터 출력하도록 스피커 제어부(30)에 대하여 지시한다. 다음에, 스피커(2)로부터 검출 칩(TP)에 대하여 테스트 음파를 출력한다(단계 S2b).

다음에, 마이크(3)를 이용하여 스피커(2)로부터 검출 칩(TP)에 대하여 주어지는 테스트 음파를 검출한다(단계 S3). 마이크(3)로 검출한 테스트 음파는 신호 조정부(35)에서 전압 신호로 변환·증폭되어 제어부(20)에 출력된다.

다음에, 제어부(20)는 신호 조정부(35)로부터 입력되는 전압 신호를 해석하고 판정하여, 원하는 테스트 음파가 도달하고 있는지의 여부를 판정한다(단계 S4).

단계 S4에서, 제어부(20)는 원하는 테스트 음파라고 판정한 경우에는, 다음 단계 S5로 진행하여 검출 칩의 특성치를 측정한다. 구체적으로는, 프로브 침(4)을 통해 전달되는 전기 신호에 기초하여 측정부(25)로 특성치를 측정한다(단계 S5).

구체적으로는, 스피커(2)로부터 출력되는 소밀파인 테스트 음파의 도달, 즉 공기 진동에 의해 검출 칩의 미소 구조체의 가동부가 움직인다. 이 움직임에 기초하여 변화되는 미소 구조체인 3축 가속도 센서의 저항치의 변화를 프로브 침(4)을 통해 주어지는 출력 전압에 기초하여 측정한다.

한편, 단계 S4에서, 원하는 테스트 음파가 아니라고 판정한 경우에는, 다시 단계 S2a로 되돌아가서 테스트 음파를 재설정한다. 그 때, 제어부(20)는 스피커 제어부(30)에 대하여 테스트 음파를 보정하도록 스피커 제어부(30)에 대하여 지시한다. 스피커 제어부(30)는 제어부(20)로부터의 지시에 응답하여 원하는 테스트 음파가 되도록 주파수 및/또는 음압을 미세조정하여 스피커(2)로부터 원하는 테스트 음파를 출력하도록 제어한다. 또, 본 예에서는 테스트 음파를 검출하여, 원하는 테스트 음파로 보정하는 방식에 관해서 설명하고 있지만, 미리 원하는 테스트 음파가 검출 칩의 미소 구조체에 도달하는 경우에는, 특히 테스트 음파의 보정 수 단 및 테스트 음파를 보정하는 방식을 설치하지 않는 구성으로 하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 미리 단계 S2a∼S4에 이르는 처리를 테스트 시작 전에 실행하여, 스피커 제어부(30)에서 원하는 테스트 음파를 출력하기 위한 보정된 제어치를 기억한다. 그리고, 실제의 미소 구조체의 테스트시에는 스피커 제어부(30)는 이 기록된 제어치로 스피커(2)에의 입력을 제어함으로써, 상술한 테스트시의 단계 S3 및 S4의 처리를 생략하는 것도 가능하다.

다음에, 제어부(20)는 측정된 특성치, 즉 측정 데이터가 허용 범위인지의 여부를 판정한다(단계 S6). 단계 S6에서, 허용 범위라고 판정된 경우에는 합격(단계 S7)이라고 하여, 데이터의 출력 및 보존을 실행한다(단계 S8). 그리고, 단계 S9로 진행한다. 예를 들면, 제어부(20)에서 허용 범위의 판정 일례로서 스피커(2)로부터 출력되는 테스트 음파의 음압에 응답하여 원하는 출력 전압을 얻을 수 있는지, 보다 구체적으로는 스피커(2)로부터 출력되는 테스트 음파의 음압의 변화에 응답하여 3축 가속도 센서의 저항치가 선형으로 변화해 나가는지의 여부, 즉 도 7에서 설명한 선형 관계를 얻을 수 있는지의 여부를 판정함으로써, 그 칩이 적절한 특성을 갖고 있는지의 여부를 판정할 수 있다. 또, 데이터의 보존에 대해서는 도시하지 않지만 제어부(20)로부터의 지시에 기초하여 테스터(5) 내부에 설치된 메모리 등의 기억부에 기억되는 것으로 한다.

단계 S9에서, 다음에 검사하는 칩이 없는 경우에는, 미소 구조체의 검사(테스트)를 종료한다(단계 S10).

한편, 단계 S9에서, 추가로 다음 검사하여야 할 칩이 있는 경우에는, 최초의 단계 S1로 되돌아가서 다시 상술한 검사를 실행한다.

여기서, 단계 S6에서, 제어부(20)는 측정된 특성치, 즉 측정 데이터가 허용 범위가 아니라고 판정한 경우에는 불합격(단계 S11)이라고 하여, 재검사한다(단계 S12). 구체적으로는, 재검사에 의해 허용 범위 밖이라고 판정되는 칩에 대해서는 제거할 수 있다. 또는, 허용 범위 밖이라고 판정되는 칩이라도 복수 그룹으로 나눌 수 있다. 즉, 엄격한 테스트 조건을 클리어 할 수 없는 칩이라도 보수·보정 등을 행함으로써 실제상 출하하더라도 문제도 없는 칩도 다수 존재하는 것을 생각할 수 있다. 따라서, 재검사 등에 의해 그 그룹 나눔을 실행함으로써 칩을 선별하고, 선별 결과에 기초하여 출하하는 것도 가능하다.

또, 본 예에서는 일례로서 3축 가속도 센서의 움직임에 응답하여, 3축 가속도 센서에 설치된 피에조 저항 소자의 저항치의 변화를 출력 전압에 의해 검출하여, 판정하는 구성에 관해서 설명했지만 특히 저항 소자에 한정되지 않고 용량 소자나 리엑턴스 소자 등의 임피던스치의 변화 또는 임피던스치의 변화에 기초하는 전압, 전류, 주파수, 위상차, 지연 시간 및 위치 등의 변화를 검출하여 판정하는 구성으로 하는 것도 가능하다.

도 10은 스피커(2)로부터 출력된 테스트 음파에 응답하는 3축 가속도 센서의 주파수 응답을 설명하는 도면이다.

도 10에서는, 음압으로서 1 Pa(파스칼)의 테스트 음파를 부여하여, 그 주파수를 변화시킨 경우에 3축 가속도 센서로부터 출력되는 출력 전압이 도시되어 있다. 종축이 3축 가속도 센서의 출력 전압(mV), 횡축이 테스트 음파의 주파수(Hz) 를 나타내고 있다.

여기서는, 특히 X축 방향에 대하여 얻어지는 출력 전압이 표시되어 있다.

도 10에 도시된 바와 같이 2개의 영역 A, B가 표시되어 있다. 구체적으로는, 공진 주파수 영역 A와, 비공진 주파수 영역 B가 표시되어 있다.

도 10을 참조하여 출력 전압이 최대로 되는, 즉 공진함으로써 변화된 최대의 출력 전압을 얻을 수 있는 주파수가 공진 주파수에 해당한다. 도 10에서는 이 출력에 대응하는 주파수가 약 600 Hz이다. 즉, 상술한 3축 가속도 센서의 X축에서의 주파수 특성과 거의 일치한다.

따라서, 예를 들면, 음압을 일정하게 하여 테스트 음파의 주파수를 변화함으로써 얻어지는 출력 전압 특성으로부터 공진 주파수를 특정하는 것이 가능하고, 이 특정된 공진 주파수가 원하는 공진 주파수인지 아닌지를 비교하여 원하는 공진 주파수인지 아닌지를 판정하는 것이 가능해진다. 본 예에서는, X축 밖에 도시하지 않지만, 마찬가지로 Y축 및 Z축에서도 같은 주파수 특성을 얻는 것이 가능하기 때문에, 3축 각각에서 동시에 가속도 센서의 특성을 평가할 수 있다.

예를 들면, 공진 주파수인 공진점이 600 Hz 이외의 주파수로 공진하는 경우에서는, 그 축에서 적성 그리고 원하는 주파수를 얻을 수 없기 때문 불량이라고 판정하는 것도 가능하다. 즉, 특히 미소 구조체이기 때문에 외관 검사는 어렵고, 내부의 구조 파괴나 미소 구조체의 가동부에 존재하는 크랙 등을 이에 따라 검사할 수 있다. 또, 여기서는 최대의 출력 전압으로부터 공진 주파수를 특정하는 경우에 관해서 설명하고 있지만, 공진함으로써 가동부는 최대의 변위량이 된다. 따라서, 최대의 변위량를 얻을 수 있는 주파수가 공진 주파수에 해당한다. 이에 따라, 최대의 변위량으로부터 공진 주파수를 특정하여, 상기와 같이 원하는 공진 주파수인지 아닌지를 비교하여 불량 판정하는 것이 가능하다.

또한, 예를 들면 영역 B의 주파수 영역, 즉 비공진 주파수 영역을 이용하여 테스트 음파의 음압을 변화시키고, 출력 결과로부터 3축 가속도 센서의 감도, 오프 셋 등의 검출 검사를 실행하는 것도 가능하다.

또한, 본 예에서는, 하나의 칩(TP)에 대하여 프로브 침(4)을 통해 검사하는 방식에 관해서 설명하고 있지만, 테스트 음파는 균일하게 넓어지기 때문에 복수의 칩에 대하여 병렬로 같은 검사를 실행하는 것도 가능하다. 또한, 테스트 음파의 주파수 및 음압의 제어는 비교적 용이하기 때문에 공기의 유량을 제어하는 구성과 비교하여 장치의 구성을 간이하고 용이한 구성으로 할 수 있다.

이상, 설명한 바와 같이 본 실시형태 1에 따른 검사 방법 및 검사 장치의 구성에 의해 소밀파인 음파를 제어한다고 하는 간이한 방식으로 미소 구조체 가동부의 움직임으로부터 미소 구조체의 특성을 고정밀도로 검사할 수 있다.

또, 도 9의 플로차트도로 설명한 본 실시형태 1에 따른 검사 방법을 컴퓨터에서 실행시키는 프로그램을 미리 FD, CD-ROM 또는 하드디스크 등의 기억 매체에 기억시켜 놓는 것도 가능하다. 이 경우에는, 테스터(5)에 기록 매체에 저장된 해당 프로그램을 판독하는 드라이버 장치를 설치하여, 드라이버 장치를 통해 제어부(20)가 프로그램을 수신하여 제어부(20) 내의 메모리에 저장하고, 상술한 검사 방법을 실행하는 것도 가능하다. 또한, 네트워크 접속되어 있는 경우에는, 서버로부 터 해당 프로그램을 다운로드하여 제어부(20)가 상술한 검사 방법을 실행하는 것도 가능하다. 또, 이하에 나타내는 실시형태 및 이들의 변형예에 따른 검사 방법에 관해서도 마찬가지로 컴퓨터에서 실행시키는 프로그램을 기록 매체에 기억시키고, 제어부(20)가 상기와 같이 검사 방법을 실행하는 것도 가능하다.

또, 상기한 특허 문헌 1에 기재되는 검사 방식은 기체의 분무에 의하여 1축의 가속도 센서 디바이스의 특성을 검사하는 구성이며, 기체를 디바이스에 접촉시키는 방향(각도)을 바꾸지 않으면 다축의 가속도 센서에 대하여 그 특성을 검사할 수 없다. 그러나, 본 구성 방식에서는 공기 진동에 의한 다축의 가속도 센서의 가동체 움직임에 의해 각 축에 대하여 동시에 그 특성을 검사하는 것도 가능하다.

(실시형태 1의 변형예)

도 11은 본 발명의 실시형태 1의 변형예에 따른 미소 구조체의 검사 시스템(11)을 설명하는 개략 구성도이다. 본 발명의 실시형태 1의 변형예에서는 실시형태 1에서 설명한 것과 다른 방식으로 미소 구조체의 특성을 평가하는 경우에 관해서 설명한다.

도 11을 참조하여, 본 발명의 실시형태 1의 변형예에 따른 검사 시스템(11)은 테스터(5)를 테스터(6)로 치환한 점이 다르다. 테스터(6)는 테스터(5)와 비교하여 마이크(3)와 신호 조정부(35)를 제거한 점이 다르다. 그 밖의 점은 마찬가지이기 때문에 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.

도 12의 플로차트도를 이용하여 본 발명의 실시형태 1의 변형예에 따른 미소 구조체의 검사 방법에 관해서 설명한다.

도 12를 참조하여 상술한 바와 같이 미소 구조체의 검사(테스트)를 시작하여 (단계 S0), 검출 칩(TP)의 패드(PD)에 프로브 침(4)을 접촉시킨다(단계 S1). 다음에, 스피커(2)로부터 출력하는 테스트 음파를 설정하고(단계 S2a), 다음에, 스피커(2)로부터 검출 칩(TP)에 대하여 테스트 음파를 출력한다(단계 S2b).

다음에, 검출 칩의 특성치를 측정한다. 구체적으로는, 상술한 바와 같이 프로브 침(4)을 통해 전달되는 전기 신호에 기초하여 측정부(25)로 특성치를 측정한다(단계 S20).

다음에, 제어부(20)는 측정부(25)에 의해 측정된 특성치, 즉 측정 데이터가 원하는 특성치, 즉 측정 데이터와 일치하는지의 여부를 판정한다(단계 S21).

여기서, 단계 S21에서, 원하는 특성치와 일치하지 않는다고 판정한 경우에는, 다시 단계 S2a로 되돌아가서 테스트 음파를 재설정한다. 그 때, 제어부(20)는 스피커 제어부(30)에 대하여 측정부(25)의 측정에 의해 검출 칩(TP)에 대하여 원하는 특성치를 얻을 수 있는 것과 같은 테스트 음파를 보정하도록 스피커 제어부(30)에 대하여 지시한다. 스피커 제어부(30)는 제어부(20)로부터의 지시에 응답하여 원하는 특성치를 얻을 수 있는 테스트 음파가 되도록 주파수 및/또는 음압을 미세조정하여 스피커(2)로부터 원하는 특성치를 얻을 수 있는 테스트 음파를 출력하 도록 제어한다.

단계 S21에서, 원하는 특성치와 일치했다고 판정한 경우에는, 다음 단계 S22로 진행하여 스피커(2)로부터 출력되는 테스트 음파의 출력 값을 측정한다(단계 S22). 구체적으로는, 제어부(20)는 스피커 제어부(30)에 대하여 원하는 특성치를 얻을 수 있는 것과 같은 테스트 음파를 스피커(2)로부터 출력하도록 지시한 그 음압, 주파수, 전압 등의 데이터를 취득한다.

다음에, 제어부(20)는 취득한 데이터가 허용 범위인지의 여부를 판정한다(단계 S6). 단계 S6에서, 허용 범위라고 판정된 경우에는 합격으로 하고(단계 S7), 허용 범위가 아니라고 판정된 경우에는, 불합격으로 한다(단계 S11). 이후는, 상기한 실시형태 1의 도 9의 플로차트도로 설명한 것과 마찬가지이기 때문에 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.

본 발명의 실시형태 1의 변형예에 따른 미소 구조체의 검사 방법은 합격, 즉 양품인 칩에서 검출되는 소정의 특성치를 얻기 위해서 스피커(2)로부터 출력된 미리 정해져 있는 소정의 테스트 음파의 음압 등의 레벨과, 검출 칩에 대하여 상기 소정의 특성치를 얻기 위해서 출력한 테스트 음파의 음압 등의 레벨을 비교함으로써 검출 칩의 합격 혹은 불합격을 판정하는 방법이다.

본 발명의 실시형태 1의 변형예에 따른 구성에 의해, 테스터(6)는 실시형태 1에서 설명한 마이크(3) 및 신호 조정부(35)를 설치하는 일없이 검출 칩의 특성을 평가할 수 있어 부품 개수를 줄여서 테스터의 비용을 더욱 저감할 수 있다.

(실시형태 2)

도 13은 본 발명의 실시형태 2에 따른 미소 구조체의 검사 시스템(1＃)을 설명하는 개략 구성도이다. 본 발명의 실시형태 2에서는, 더욱 정밀도가 높은 검사를 실행하는 검사 방법 및 검사 장치에 관해서 설명한다.

도 13을 참조하여, 본 발명의 실시형태 2에 따른 검사 시스템(1＃)은 검사시 스템(1)과 비교하여 테스터(5)를 테스터(5＃)로 치환한 점이 다르다. 그 밖의 점은 도 1에서 설명한 검사 시스템(1)과 마찬가지이기 때문에 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.

본 발명의 실시형태 2에서는, 테스트시에 소음원(NS)이 있는 경우에 그 소음원에서 발생하는 노이즈 음파를 상쇄함으로써 정밀도가 높은 검사를 실행한다.

본 발명의 실시형태 2에 따른 테스터(5＃)는 테스터(5)와 비교하여 노이즈 제거 제어부(40)와, 스피커(2＃)와, 마이크(3＃)를 더 포함하는 점에서 다르다. 그 밖의 점은 마찬가지이기 때문에 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.

도 14의 플로차트도를 이용하여 본 발명의 실시형태 2에 따른 미소 구조체의 검사 방법에 관해서 설명한다.

도 14를 참조하여 도 9에서 설명한 검사 방법과 다른 점은 단계 S1과 단계 S2a 사이에 단계 S13∼단계 S16을 더욱 추가한 점이 다르다. 구체적으로는, 단계 S1 다음에 마이크(3#)를 이용하여 노이즈 음파를 검출한다(단계 S13). 구체적으로는, 마이크(3＃)는 소음원(NS)에서 발생하는 노이즈 음파를 검지하여, 그 결과를 노이즈 제거 제어부(40)에 출력한다. 그리고, 노이즈 제거 제어부(40)는 제어부(20)로부터의 지시에 응답하여 스피커(2＃)에 대하여 소음원(NS)에서 발생하는 노이즈 음파를 상쇄하는 안티노이즈 음파를 설정하고(단계 S14), 스피커로부터 검출 칩(TP)에 대하여 안티노이즈 음파를 출력하도록 지시한다(단계 S15). 구체적으로는, 노이즈 음파와 동일 주파수이며, 또한 동일 음압이며, 노이즈 음파의 위상과 역위상이 되는 안티노이즈 음파를 출력한다. 이에 따라, 도 15에 도시된 바와 같 이 예를 들면 소음원(NS)에서 발생하는 노이즈 음파(fnoise)와 완전히 역위상인 안티노이즈 음파(fantinoise)가 스피커(2＃)로부터 출력됨으로써, 그것이 합성되어 미소 구조체의 칩(TP)에 도달할 때에는 노이즈 음파(fnoise)는 상쇄되어 거의 존재하지 않게 된다.

그리고, 제어부(20)는 마이크(3)를 통해 신호 조정부(35)로부터의 출력 결과에 기초하여 노이즈 음파를 제거할 수 있었는지의 여부를 판정한다(단계 S16). 제거할 수 있었다고 판정한 경우에는, 상술한 다음 단계 S2a로 진행하고, 후 처리는 도 9에서 설명한 것과 마찬가지이기 때문에 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.

한편, 단계 S16에서, 노이즈 음파가 제거되어 있지 않다고 판정한 경우에는, 다시 단계 S14로 되돌아간다. 즉, 안티노이즈 음파를 재설정한다. 이 때, 제어부(20)는 스피커 제어부(30)에 대하여 안티노이즈 음파를 보정하도록 노이즈 제거 제어부(40)에 지시한다. 노이즈 제거 제어부(40)는 제어부(20)로부터의 지시에 응답하여 원하는 안티노이즈 음파가 되도록 주파수 및/또는 음압 및/또는 위상을 미세조정하여 스피커(2#)로부터 안티노이즈 음파를 출력하도록 제어한다.

본 발명의 실시형태 2에 따른 검사 방법 및 검사 장치에 의해, 테스트 음파를 출력하기 전의 전처리로서 노이즈를 제거, 즉 상쇄할 수 있어 테스트시에 노이즈가 없는 상황하에서 정밀도가 높은 검사를 실행할 수 있다.

또, 본 예에서도 미리 원하는 테스트 음파가 검출 칩의 미소 구조체에 도달하는 경우에는, 특히 보정 수단 및 방식을 설치하지 않는 구성으로 하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 미리 단계 S2a∼S4에 이르는 처리를 테스트 시작 전에 실행 하여 스피커 제어부(30)에서 원하는 테스트 음파를 출력하기 위한 보정된 제어치를 기억한다. 그리고, 실제의 미소 구조체의 테스트시에는 스피커 제어부(30)는 이 기록된 제어치로 스피커(2)에의 입력을 제어함으로써, 상술한 테스트시의 단계 S3 및 S4의 처리를 생략하는 것도 가능하다.

(실시형태 2의 변형예 1)

도 16은 본 발명의 실시형태 2의 변형예 1에 따른 검사 시스템(1＃a)의 개략 구성도이다.

도 16을 참조하여 본 발명의 실시형태 2의 변형예 1에 따른 검사 시스템(1#a)은 도 13에서 설명한 검사 시스템(1#)과 비교하여 테스터(5＃)를 테스터(5＃a)로 치환한 점이 다르다. 구체적으로는, 테스터(5＃a)는 스피커(2＃)를 제거하고 노이즈 제거 제어부(40)를 노이즈 제거 제어부(40#) 및 스피커 제어부(30#)로 치환한 점이 다르다. 그 밖의 점에 관해서는 도 1 및 도 13에서 설명한 검사 시스템과 마찬가지이기 때문에 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.

본 발명의 실시형태 2의 변형예 1에 따른 테스터(5＃a)의 노이즈 제거 제어부(40＃)는 마이크(3＃)로 검출한 노이즈 음파를 제거하기 위한 상술한 안티노이즈 음파를 스피커(2)로부터 출력하도록 스피커 제어부(30#)에 대하여 지시한다. 스피커 제어부(30#)는 제어부(20) 및 노이즈 제거 제어부(40)로부터의 지시에 응답하여 스피커(2)로부터 테스트 음파와 동시에 안티노이즈 음파를 출력하도록 지시한다.

이에 따라, 동일한 스피커(2)를 이용하여 안티노이즈 음파와 테스트 음파를 발생하여, 도 13에 설명한 바와 같이 노이즈 음파와 안티노이즈 음파가 상호 서로 상쇄하여 테스트 음파만이 미소 구조체의 칩(TP)에 도달하게 된다.

본 발명의 실시형태 2에 따른 변형예 1의 구성과 같이 스피커(2)를 이용하여 안티노이즈 음파 및 테스트 음파를 발생함으로써, 더욱 부품 개수를 줄여서 비용을 삭감할 수 있다.

또, 상기한 실시형태에 따른 구성에 있어서, 스피커 제어부(30)는 스피커로부터 단일 주파수의 정현파인 테스트 음파를 출력하지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 도시하지 않는 가산기 등을 이용하여 복수의 다른 주파수의 정현파 신호를 합성하여 스피커로부터 출력하는 것도 가능하다. 이에 따라, 복수의 주파수에 대한 응답을 한번에 검출할 수 있기 때문에, 도 10에서 설명한 바와 같은 주파수 응답 특성의 검사를 효율적 또한 효과적으로 실시할 수 있다. 예컨대, 검사하는 주파수 대역을 고영역과 저영역으로 나누어 고영역과 저영역으로부터 1파 씩 선택된 정현파 신호를 합성하여 스피커로부터 출력하여 응답 신호를 대역 필터로 분리하면, 2개의 주파수에 대한 응답을 동시에 검출할 수 있다.

또한, 스피커로부터 출력되는 테스트 음파는 정현파 신호 또는 그 합성에 한정되지 않으며, 도시하지 않는 펑션제너레이터(임의 파형 발생기)를 이용하여 백색 잡음과 같은 임의 파형의 테스트 음파를 출력해도 된다. 이에 따라, 예컨대 백색 잡음은 모든 주파수의 성분을 거의 동량씩 포함하는 소리이기 때문에, 미소 구조체는 가동부의 공진이 지배적인 응답을 나타내게 되고, 그 응답을 검출함으로써 미소 구조체의 공진 주파수나 그 진동 특성을 간편하게 검사할 수 있다. 이 때, 예를 들면 밴드패스 필터 등을 이용하여 테스트 음파의 주파수 대역을 미소 구조체의 공 진 주파수의 근방 영역으로 제한된 백색 잡음으로 함으로써, 효율적 또한 효과적으로 미소 구조체의 공진 특성의 검사를 실행하는 것도 가능하다.

도 32는 어떤 주파수 범위의 백색 잡음을 테스트 음파로서 출력하여 3축의 응답을 동시에 검출한 결과를 도시하는 그래프이다. 백색 잡음에 의한 테스트 음파를 출력하여 계측 시간의 3축의 출력 신호를 각각 푸리에 변환하여 주파수에 대하여 플롯했다. 도 32는 1 회의 측정 결과를 도시한다. 도 32로부터 파악되는 바와 같이 X축, Y축, Z축 각각의 공진 주파수를 도시하는 피크가 나타나 있다. X축과 Y축에 대해서는 1220∼1240 Hz 부근에 공진 주파수가 있고, Z축에 대해서는 1980 Hz 부근에 공진 주파수가 있는 것을 알 수 있다. 계측 시간과 테스트 음파의 주파수 대역이 한정되어 있기 때문에, 입력은 의사적인 백색 잡음이지만, 공진 주파수와 평균적인 출력 레벨을 평가할 수 있다. 미소 구조체의 특성을 보다 정확하게 검사하기 위해서는, 계측 시간의 테스트 음파를 푸리에 변환한 결과로 주파수마다 출력 신호의 주파수 성분을 정규화하는 것이 바람직하다. 또한, 측정을 여러 번 행하여 주파수 마다의 평균을 취해도 좋다. 또한, 적당한 주파수 구간 마다의 이동 평균을 취하여 그래프에 플롯하면, 도 32와 같은 그래프의 요철이 평탄화되기 때문에 시각적으로 특성을 파악하기 쉽다.

(실시형태 2의 변형예 2)

본 발명의 실시형태 2의 변형예 2에서는, 상기한 도 14에서 설명한 노이즈를 제거하는 방식과는 다른 방식으로 노이즈를 제거, 즉 노이즈 상쇄을 실행하는 방법에 관해서 설명한다.

도 17의 플로차트도를 이용하여, 본 발명의 실시형태 2의 변형예 2에 따른 미소 구조체의 검사 방법에 관해서 설명한다.

도 17을 참조하여 도 14에서 설명한 검사 방법과 다른 점은 단계 S13∼S16을 S30∼S33으로 치환한 점이 다르다.

구체적으로는, 단계 S1 다음에 프로브 침을 통해 검출되는 검출 칩의 특성치를 이용하여 노이즈 음파를 검출한다(단계 S30). 구체적으로는, 검출 칩의 패드에 프로브 침을 접촉시킴으로써, 소음원(NS)에서 발생하는 노이즈 음파 또는 진동에 의해 가동부가 움직이고, 프로브 침을 통해 검출 칩에서 소정의 특성치가 검출된다. 측정부(25)는 그 결과를 제어부(20)에 출력한다. 제어부(20)는 측정부(25)에 의해 측정된 소정의 특성치에 기초하여 노이즈를 제거하도록 노이즈 제거 제어부(40)에 지시한다. 그리고, 노이즈 제거 제어부(40)는 제어부(20)로부터의 지시에 응답하여 스피커에 대하여 소음원(NS)에서 발생하는 노이즈 음파를 상쇄하도록 안티노이즈 음파를 설정(단계 S31)하고, 스피커로부터 검출 칩(TP)에 대하여 안티노이즈 음파를 출력하도록 지시한다(단계 S32). 구체적으로는, 노이즈 음파와 동일 주파수이며, 또한 동일 음압이며, 노이즈 음파의 위상과 역위상이 되는 안티노이즈 음파를 출력한다. 이에 따라, 상술한 바와 같이 도 16에 도시된 바와 같이 예를 들면 소음원(NS)에서 발생하는 노이즈 음파(fnoise)와 완전히 역위상인 안티노이즈 음파(fantinoise)가 스피커(2＃)로부터 출력됨으로써, 그것이 합성되어 미소 구조체의 칩(TP)에 도달할 때에는 노이즈 음파(fnoise)는 상쇄되어 거의 존재하지 않게 된다.

그리고, 제어부(20)는 노이즈 음파를 제거할 수 있었는지의 여부를 판정한다(단계 S33). 구체적으로는, 프로브 침을 통해 측정부(25)에 의해 검출되는 검출 칩으로부터의 소정의 특성치가 0이 되었는지, 즉 소정의 특성치가 검출되어 없어졌는지의 여부를 판정한다.

소정의 특성치가 프로브 침을 통해 측정부(25)에 의해 검출되지 않게 된, 즉 노이즈 음파를 제거할 수 있었다고 판정한 경우에는, 상술한 다음 단계 S2a로 진행하고, 후 처리는 도 9에서 설명한 것과 마찬가지이기 때문에 그 상세한 설명은 반복하지 않는다. 또는, 단계 S2a로 진행하여 도 12에서 설명한 바와 같은 방식을 따라서 후 테스트 처리를 실행하는 것도 가능하다.

한편, 단계 S33에서, 노이즈 음파가 제거되어 있지 않다고 판정한 경우에는, 다시 단계 S31로 되돌아간다. 즉, 안티노이즈 음파를 재설정한다. 이 때, 제어부(20)는 스피커 제어부(30)에 대하여 안티노이즈 음파를 보정하도록 노이즈 제거 제어부(40)에 대하여 지시한다. 노이즈 제거 제어부(40)는 제어부(20)로부터의 지시에 응답하여 원하는 안티노이즈 음파가 되도록, 즉 측정부(25)에 의해 프로브 침을 통해 측정되는 소정의 특성치가 0이 되도록 주파수 및/또는 음압 및/또는 위상을 미세조정하여 스피커로부터 안티노이즈 음파를 출력하도록 제어한다.

본 발명의 실시형태 2의 변형예 2에 따른 검사 방법에 있어서도 상기한 실시형태 2 및 변형예 1의 검사 방법과 마찬가지로 테스트 음파를 출력하기 전의 전처리로서 노이즈를 제거, 즉 상쇄할 수 있어 테스트시에 노이즈가 없는 상황하에서 정밀도가 높은 검사를 실행할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시형태 2의 변형예 2에 따른 검사 방법에서는, 마이크를 이용하여 노이즈 음파를 검출할 필요가 없고, 상기에서 설명한 테스터(5＃ 및 5＃a)에서 마이크(3#)를 삭감할 수 있는, 즉 부품 개수를 줄여서 테스터의 비용을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시형태 2의 변형예 2에 따른 검사 방법에서는, 테스트 음파를 출력하는 전처리로서 프로브 침을 통해 검출되는 검출 칩의 특성치를 0으로 하고 나서 테스트 음파를 출력하여 테스트하는 방법이다. 즉, 실제의 측정 결과에 관해서 노이즈의 영향을 보다 완전히 제거한 상태로 테스트하는 방법이기 때문에 상기한 실시형태 2 및 변형예 1에서 설명한 방법보다도 정밀도가 높은 검사를 실행할 수 있다.

상기한 실시형태에 있어서는, 미소 구조체의 일례로서 3축 가속도 센서에 관해서 설명했지만, 상술한 바와 같이 MEMS 기술은 다종 다양하며, 본 기술이 대상으로 하는 미소 구조체는 다축 가속도 센서에 한정되는 것은 아니다. 본 기술은 이하에 예시하는 액츄에이터나 미소 기계 부품의 동작 특성이나 기계 특성의 성능 검사에 이용 가능하다.

도 18은 캔틸레버형의 MEMS 스위치(이하, 단순히 스위치라고도 칭한다)를 개략적으로 설명하는 개념도이다.

도 18(a)는 스위치가 정지해 있는 경우를 설명하는 도면이다. 도 18(a)를 참조하여 스위치는 기판(50)과 캔틸레버(51)와 제어 전극(52)과 캔틸레버 접합부(53)와 접합 전극(54)으로 구성된다. 제어 신호가 입력되어 있지 않은 상태에서는 스위치는 동작하지 않는다.

도 18(b)는 스위치가 동작하는 경우를 설명하는 도면이다. 제어 신호가 제어 전극(52)에 주어지면 캔틸레버(51)가 제어 전극(52)측으로 끌어당겨진다. 이에 따라, 캔틸레버 접합부(53)가 접합 전극(54)과 접촉한다. 이로 인해 스위치가 온 상태가 된다. 일례로서 펄스형의 제어 신호가 제어 전극(52)에 주어진다고 하면, 캔틸레버 접합부(53)는 상하로 동작하여 접합 전극(54)과 접합 상태/비접합 상태를 반복한다. 이 스위치는 미소한 구조를 갖고 또한 고속으로 주파수를 변경하는 스위치로서 이용되고 있다.

도 19는 박막의 막질 구조를 갖는 MEMS 스위치를 개략적으로 설명하는 개념도이다.

도 19(a)는 신호 배선 및 전극을 설명하는 도면이다.

도 19(a)를 참조하여 신호가 입력되는 신호 배선(72)과, 출력되는 신호 배선(73)이 도시되어 있다. 그리고, 중앙부 부근에서 신호 배선 사이에서 홈이 설치되고 있고, 전기적으로 절연된 상태가 나타나 있다. 또한, 그 양측에는 전극(70 및 71)이 설치된 구성으로 되어 있다.

도 19(b)는 막질 구조를 스위치로서 이용하는 경우를 설명하는 도면이다. 도 19(b)에 도시된 바와 같이 신호 배선(72 및 73)의 상부에 막질이 배치되어 있다. 박막 빔(지지대)이 플렉시블한 스프링(용수철)으로 되어 있다. 이것이 막질(74)을 지지하고 있다. 전극(70 및 71)에 구동 전압을 인가함으로써 정전 인력에 의해 막질(74)이 휘어 아래쪽으로 인장되고, 그 아래에 설치된 신호 배선과 접촉한 다. 이로 인해 신호 배선 사이의 홈을 매립하게 되고, 도통 상태(온)가 된다. 즉, 신호 배선(72 및 73)이 도통 상태가 되어 입력한 신호가 출력된다. 한편, 막질과 신호 배선이 비접촉인 경우에는 비도통 상태(오프)가 된다.

상기에서는, 스위치에 막질 구조를 이용한 예에 관해서 설명했지만, 이 막질 구조는 스위치에 한정되지 않고, 온도 센서 등의 센서 부품으로서도 이용되고 있다. 또한, 막질 구조의 가동부인 박막부를 제품 사용시는 굳이 움직이지 않고, 박막의 성질을 이용한 전자/이온 통과 박막 또는 전자빔 조사기의 조사창 등 여러 가지의 기계 부품도 본 기술로 성능 검사가 가능하다.

도 20은 전자빔 조사기의 조사창에 막질 구조가 이용되고 있는 경우를 설명하는 도면이다. 도 20에 도시되어 있는 바와 같이, 진공관(81)으로부터 대기중에 대하여 전자빔(EB)이 출사되는 조사창(80)의 일부가 표시되어 있고, 그 확대한 단면 구조로 도시되는 바와 같이 박막의 막질 구조가 채용되어 있다. 또, 도 20에서는 단일 재료로 막질이 형성되고, 또한, 하나의 막질 구조만이 도시되어 있지만, 복수의 재료로 된 다층막 구조로서 형성되는 경우도 있고, 또한, 복수의 막질 구조가 어레이형으로 배치된 조사창으로 되는 경우도 있다. 이러한 가동부를 갖는 기계 부품이라도 본 발명의 기술에 의해서 막의 파손이나 크랙의 유무나 막질의 검사가 가능하다.

도 21는 잉크젯 프린터 헤드를 설명하는 개략 구성도이다.

도 21(a)는 잉크젯 프린터 헤드가 정지해 있는 경우를 설명하는 도면이다. 도 21(a)를 참조하여 잉크젯 프린터 헤드는 노즐(60)과 압전 액츄에이터(61)와 피 복 부재(62)와 압전 액츄에이터(61)를 지지하는 지지 부재(64)와 제어 전극(63a)과 압전 액츄에이터(61)와 접합되어 있는 제어 전극(63b)과 기판(65)과 스위치(66)로 구성된다. 스위치(66)가 오프인 경우에는, 잉크젯 프린터 헤드는 동작하지 않는다. 또, 피복 부재(62)와 압전 액츄에이터(61) 사이에는 잉크가 충전되어 있는 것으로 한다.

도 21(b)는 잉크젯 프린터 헤드가 동작하는 경우를 설명하는 도면이다.

도 21(b)를 참조하여 잉크젯 프린터 헤드는 스위치(66)가 온하면, 제어 전극(63a)과, 압전 액츄에이터(61) 사이에 정전 인력이 작동한다. 이에 따라, 압전 액츄에이터(61)가 도시되는 바와 같이 휘게 된다.

도 21(c)는 도 21(b) 다음 스위치를 오프한 경우를 설명하는 도면이다.

도 21(c)에 도시된 바와 같이, 휘어 있었던 압전 액츄에이터(61)가 원래의 상태로 되돌아간다. 이 때 얻어지는 반발력에 의해 내부에 충전되어 있는 잉크가 노즐(60)로부터 분사된다. 이 잉크젯 프린터 헤드는 상기 동작을 실행함으로써, 미소하고 또한 고속인 프린터 헤드로서 이용되고 있다.

잉크젯 프린터 헤드에 적당한 크기의 음파를 대면, 압전 액츄에이터(61)가 변형하여 제어 전극(63a 와 63b) 사이의 정전 용량이 변화된다. 이 정전 용량의 변화를 검출함으로써, 잉크젯 프린터 헤드를 검사할 수 있다.

도 33는 압력 센서를 설명하는 개념 구성도이다. 도 33(a)는 압력 센서의 평면도, 도 33(b)는 도 33(a)의 A-A 선단면도이다. 도 33에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(Si)의 중앙부에 거의 정방형으로, 두께가 얇은 부분인 다이어프램 D가 형성되어 있다. 다이어프램 D의 4변 중앙에 각각 피에조 저항(R1, R2, R3, R4)이 형성되어 있다. 다이어프램 D의 양면에 가해지는 압력의 차에 의해서 다이어프램 D가 변형하면, 피에조 저항(R1∼R4)에 응력이 발생한다. 응력에 의해서, 피에조 저항(R1∼R4)의 전기 저항치가 변화되기 때문에, 그 변화를 검출함으로써 다이어프램 D의 양면에 가해지는 압력차를 측정할 수 있다.

압력 센서에 관해서도, 본 발명의 방법에 의해서 압력 센서가 기판상(예컨대 웨이퍼상)에 형성된 상태로, 압력 센서의 동작을 확인할 수 있다. 실제로 압력을 가하여 동작을 확인하는 방법에서는, 웨이퍼의 양면에 압력차를 발생시켜야 하며, 압력 센서가 웨이퍼상에 형성되어 있는 상태로 검사하는 것은 곤란하다.

이들, 상술한 RF 스위치나 잉크젯 프린터 헤드 등의 MEMS 디바이스에 대하여도 상기에서 설명한 것과 같은 방식에 따라서 검사하는 것이 가능하다.

본 발명의 방법에 따르면, 전술의 가속도 센서(또는 각속도 센서), MEMS 스위치, 막질 구조, 잉크젯 프린터 헤드, 압력 센서 등 특성이 다른 가동부가 조합되어 미소 구조체를 형성하고 있는 경우, 예컨대 가속도 센서와 압력 센서가 조합되어 하나의 미소 구조체를 형성하고 있는 경우에, 이들 복수 가동부의 특성을 동시에 검사하는 것이 가능하다. 또한, MEMS 기술에서는, 기판상에 복수의 미소 구조체가 형성되는 경우가 많지만, 본 발명의 방법에 따르면, 하나의 기판상에 형성된 복수의 미소 구조체를 동시에 검사하는 것이 가능하다. 복수의 가동부, 혹은 다른 특성을 갖는 복수의 가동부 또는 복수의 미소 구조체를 동시에 검사함으로써, MEMS의 제조 공정을 단축할 수 있다. 또한, 기판상에 미소 구조체가 형성된 상태로 검 사할 수 있기 때문에, 불량품에 대해서 그 후의 패키징 공정 등을 생략할 수 있다.

(실시형태 3)

상기한 실시형태 1 및 2에 표시되는 방식에서는 주로 미소 구조체의 칩의 패드에 대하여 프로브 침을 접촉시킴으로써 미소 구조체로부터 출력되는 전기 신호를 검출하여 미소 구조체의 특성을 검사하는 방식에 관해서 설명해 왔다.

본 발명의 실시형태 3에서는, 특히 미소 구조체로부터 출력되는 전기 신호를 직접 이용하는 일없이, 미소 구조체의 특성을 검사하는 것이 가능한 방식에 관해서 설명한다. 구체적으로는, 막질 구조인 전자빔 조사기의 조사창을 이용하여 설명한다.

도 22는 본 발명의 실시형태 3에 따른 측정부(25#)를 설명하는 개념도이다.

구체적으로는, 본 발명의 실시형태 3에 따른 측정부(25#)는 측정 유닛(46)과 측정 지그(45)를 포함한다. 또한, 측정 유닛(46)과 측정 지그(45)란 단자(TP)를 통해 전기적으로 결합되어 있다. 측정 유닛(46)은 테스트시에 전극(ED)와 측정 대상물과의 정전 용량을 검출한다.

측정 지그(45)는 외측 영역 주변에 설치된 복수의 패드(PD#)와, 그 내측 영역에 설치된 복수의 전극(ED)을 포함한다. 또, 본 예에서는 복수의 패드(PD#) 중 하나의 패드(PD#)에 대응하여 하나의 전극(ED)이 설치되어 상호 전기적으로 결합되어 있는 것으로 한다.

또한, 도 22에 있어서는, 하나의 패드(PD#)와 단자(TP)가 전기적으로 결합되어 있는 경우가 일례로서 도시되어 있다.

그리고, 이 측정 지그(45) 위에 미소 구조체인 막질 구조의 전자빔 조사기의 조사창(80)이 일례로서 실려있다. 또, 본 실시형태 3의 테스터는 프로브 침(4)을 제거함과 동시에, 도 1에서 설명한 테스터의 측정부(25)를 측정부(25#)로 치환한 구성이며, 그 밖의 제어부, 스피커 등에 대해서는 같은 구성이기 때문에 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.

도 23은 측정 지그(45) 및 그 위에 탑재된 전자빔 조사기의 조사창(80)을 상세히 설명하는 도면이다.

도 23을 참조하여 측정 지그(45)의 표면에 전극(ED)이 설치된다. 그리고, 전극(ED)과 조사창(80) 사이에서 소정 간격 L을 확보하기 위한 스페이서(47)가 설치된다. 또한, 전극(ED)와 외부 패드(PD#)는 상술한 바와 같이 전기적으로 결합되어 있다.

도 24의 플로차트도를 이용하여 본 발명의 실시형태 3에 따른 미소 구조체의 검사 방법에 관해서 설명한다.

상술한 바와 같이 미소 구조체의 검사(테스트)를 시작한다(단계 S0). 이때, 검사 대상인 미소 구조체인 전자빔 조사기의 조사창(80)은 측정 지그(45) 위에 실려져 있는 것으로 한다. 다음에, 스피커(2)로부터 출력하는 테스트 음파를 설정하고(단계 S2a), 다음에 스피커(2)로부터 조사창(80)에 대하여 테스트 음파를 출력한다(단계 S2b). 단계 S3 및 S4는 실시형태 1에서 설명한 도 9의 단계 S3 및 S4와 마찬가지이다.

다음에, 검출 칩의 특성치를 측정한다. 본 예에서는 스피커(2)로부터 출력 되는 소밀파에 의해 움직이는 가동부의 변위에 기초하여 변화되는 정전 용량치를 측정부(25#)의 측정 유닛(46)으로 측정한다(단계 S5a).

다음에, 제어부(20)는 측정부(25#)에 의해 측정된 특성치, 즉 측정 데이터가 원하는 특성치인지, 즉, 허용 범위인지의 여부를 판정한다(단계 S6).

후 처리에 관해서는 도 9에서 설명한 것과 같은 방식이기 때문에 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.

본 발명의 실시형태 3에 따른 미소 구조체의 검사 방법은 도 9에서 설명한 바와 같이 가동부의 움직임에 의해 직접 미소 구조체로부터 얻어지는 전기 신호 등에 기초하여 미소 구조체의 특성을 검사하는 방법은 아니고, 미소 구조체의 움직임으로부터 간접적으로 측정되는 특성치에 기초하여 검사하는 방법이다.

도 25는 측정 지그(45) 및 그 위에 탑재된 전자빔 조사기의 조사창(80)을 상세히 설명하는 별도의 도면이다.

도 25를 참조하여 도 23에 도시되는 조사창(80)과 비교하여 다른 점은 도 23에 도시되는 막질 구조의 조사창(80)은 하향으로서 배치되어 있는 데 대하여, 도 25에 도시되는 막질 구조의 조사창(80)은 상향으로서 배치되어 있다. 또한, 전극 (ED) 위에 스페이서(48)와 서브 전극(EDa)을 설치하여, 스페이서(48)를 관통하는 컨택트 홀에 의해 전극(ED)과 서브 전극(EDa)이 전기적으로 결합되어 있다. 그리고, 도 23에서 설명한 바와 같이 전극, 즉 서브 전극(EDa)과 막질 구조의 거리가 L 이 되도록 설정되어 있다.

도 25의 경우에서도 도 24에서 설명한 것과 같은 방식에 따라서 미소 구조체 의 검사를 실행할 수 있다.

또한, 상기에서 설명한 미소 구조체의 3축 가속도 센서에 관해서도 같은 방식에 따라서 검사할 수 있다.

도 26은 3축 가속도 센서의 패드에 프로브 침을 대었을 때의 공진 주파수를 설명하는 도면이다. 본 예에 도시된 바와 같이 패드에 대는 프로브 침의 침압을 크게 할수록 공진 주파수가 내려가는 경향에 있다. 따라서, 프로브 침을 이용하는 일없이, 상기에서 설명한 스피커로부터 출력되는 소밀파에 의해 움직이는 가동부의 변위에 기초하여 변화되는 정전 용량치를 검출하여 검사함으로써 소정의 공진 주파수를 변화시키는 일없이 간이하게 검사할 수 있다.

도 27은 본 발명의 다른 측정부(25#a)를 설명하는 개념도이다.

도 27(a)를 참조하여 여기서는 측정부(25#a) 상에 3축 가속도 센서의 칩(TP)이 적재되어 있다. 측정부(25#a)는 용량 검출 회로(CS1, CS2)와 전극(EDb)과 측정 유닛(46#)을 포함한다. 또, 상기와 같은 본 예의 테스터는 프로브 침(4)을 제거함과 동시에, 도 1에서 설명한 테스터의 측정부(25)를 측정부(25#a)로 치환한 구성 이며, 그 밖의 제어부, 스피커 등에 관해서는 같은 구성이기 때문에 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.

2개의 전극(EDb)은 3축 가속도 센서의 중추체(AR)의 하부에 설치되고, 각각 용량 검출 회로(CS1, CS2)와 전기적으로 결합되어 있다. 그리고, 용량 검출 회로(CS1, CS2)는 측정 유닛(46#)과 접속되어 검출한 용량치를 출력한다. 측정 유닛(46#)은 변화되는 정전 용량치를 측정한다.

도 27(b)는 측정부(25#a)에서의 용량 검출을 설명하는 회로 구성도이다.

본 예에서 나타내고 있는 바와 같이, 중추체(AR)와 전극(EDb) 사이에는 초기치의 정전 용량(Cd1 및 Cd2)을 용량 검출 회로(CS1, CS2)의 각각으로 검출한다. 그리고, 이들 검출 결과는 측정 유닛(46#)에 출력되어 있다.

도 28은 칩(TP)의 가동부가 변위한 경우를 설명하는 도면이다.

도 28(a)를 참조하여 스피커(2)로부터의 소밀파에 의해 가동부인 중추체(AR)가 변위한다.

도 28(b)에 도시된 바와 같이 중추체(AR)가 변위함으로써, 용량 검출 회로 (CS1, CS2)는 검출한 용량치를 측정 유닛(46#)에 출력한다. 본 예에서는 가동부의 변위에 따라 정전 용량치가 Cd1로부터 Cd1+ΔC1로 변위하고, Cd2로부터 Cd2+ΔC2로 변위한 경우가 나타나 있다. 이 변화량을 측정 유닛(46#)이 검출하여 제어부(20)에 출력하여 3축 가속도 센서의 특성의 검사를 실행할 수 있다. 또, 이 경우의 미소 구조체의 검사 방법에 관해서는 도 24의 플로차트도로 설명한 것과 같은 방식이기 때문에 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.

도 29는 3축 가속도 센서의 하부에 설치되는 검출 전극을 설명하는 도면이다.

도 29(a)는 상기한 바와 같이 각 중추체(AR)에 대응하여 각각 전극(EDb)을 설치한 경우가 도시되어 있지만, 도 29(b)에 도시된 바와 같이 각 중추체(AR)에 대응하여 하나의 전극(ED#)을 설치하여 상기에서 설명한 것과 같은 방식에 따라서 검사하는 것도 가능하다. 또는, 도 29(c)에 도시되는 바와 같이 도 29(a)에서 도시 한 전극(EDb)보다도 검출 면적이 큰 본 예에서는 중추체(AR)의 저 면적보다도 큰 전극(ED#a)을 설치하여 검사하는 것도 가능하다.

또, 본원 도 24에 도시되는 방식은 실시형태 1의 도 9에서 설명한 단계 S1을 제외한 경우와 같은 방식이다. 즉, 스피커(2)로부터 주어지는 테스트 음파에 따라서 원하는 특성 데이터가 검출되었는지의 여부에 의해 미소 구조체의 특성을 평가하는 방식이다. 마찬가지로 단계 S1을 제외한 실시형태 1의 변형예의 도 12, 실시형태 2 및 그 변형예의 도 14, 17에서 설명한 방식에 따라서 특성을 평가하는 것도 가능하다. 즉, 원하는 특성 데이터를 얻기 위한 테스트 음파를 조정하여 얻어진 테스트 음파의 음압 등의 데이터가 허용 범위 내인지 아닌지 의해 미소 구조체의 특성을 평가하는 것이나, 노이즈 음파 등이 발생하는 경우에 있어서도 안티노이즈 음파를 출력함으로써 원하는 테스트를 실행하는 것도 가능하다. 또, 테스터로서는 상술한 바와 같이 도 1, 11, 13, 16의 프로브 침(4)을 제거함과 동시에 측정부(25)를 상기한 측정부(25# 또는 25#a)로 변경함으로써 실현하는 것이 가능하다.

또한, 소밀파인 음파를 부여하고, 육안으로 미소 구조체 가동부의 움직임으로부터 그 특성을 평가하는 것도 가능하다. 또는, 소밀파인 음파를 미소 구조체에 부여하여, 소위 레이저 변위계, 변위 센서 혹은 근접 센서 등을 이용하여 미소 구조체 가동부의 움직임의 변위를 검출하여 그 검출한 변위량이 원하는 변위량인지의 여부를 판정 수단 등을 이용하여 비교 판정함으로써 그 특성을 평가하는 것도 가능하다.

도 30은 측정부인 레이저 변위계 LZ에 의해 미소 구조체 가동부의 움직임의 변위를 검출함으로써, 그 특성을 평가하는 경우를 설명하는 도면이다.

이 경우에 있어서도, 원하는 변위를 검출할 수 있었는지 아닌지에 따라서 전자빔 조사기의 조사창(80)의 특성을 테스트할 수 있다.

또한, 전자빔 조사기의 조사창에 한하지 않고, 도 31에 도시된 바와 같이 측정부인 레이저 변위계(LZ)에 의해 가속도 센서의 가동부 움직임의 변위를 검출하고, 특성을 테스트하는 것도 가능하다.

본 실시형태 3에서도 복수의 가동부 혹은 다른 특성을 갖는 복수의 가동부 또는 복수의 미소 구조체를 동시에 검사하는 것이 가능하다. 또한, 테스트 음파로서, 백색 잡음 또는 소정의 주파수 범위의 백색 잡음을 미소 구조체에 부여함으로써 테스트 음파의 주파수를 스캐닝하지 않더라도 미소 구조체의 특성을 검사하는 것이 가능하다.

이번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서, 제한적인 것은 아니다. 본 발명의 범위는 상기한 설명에서가 아니라 특허청구의 범위에 의해서 표시되며, 특허청구의 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것을 의도한다.

본 발명에 따른 미소 구조체의 검사 방법, 검사 장치 및 검사 프로그램은 미소 구조체에 테스트 음파를 부여하여 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하고, 그 특성을 평가한다. 미소 구조체의 가동부는 소밀파인 음파를 이용한 공기 진동에 의해 움직여지고 그 특성이 평가되기 때문에 간이한 방식으로 미소 구조체를 검사 할 수 있다.

Claims

기판상에 형성된 가동부를 갖는 적어도 하나의 미소 구조체의 특성을 평가하는 미소 구조체의 검사 장치로서,

테스트시에 상기 미소 구조체에 대하여 테스트 음파를 출력하는 음파 발생 수단을 포함하고,

상기 음파 발생 수단에 의해 출력된 상기 테스트 음파에 응답하는 상기 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하고, 검출 결과에 기초하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하는 미소 구조체의 검사 장치.
제1항에 있어서, 상기 미소 구조체는 기판상에 어레이형으로 복수 개 배치되어 있는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 검사 장치는 상기 음파 발생 수단에 의해 출력된 상기 테스트 음파에 응답하는 상기 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하고, 검출 결과에 기초하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하기 위한 평가 수단을 더 포함하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제3항에 있어서, 상기 평가 수단은,

상기 미소 구조체 가동부의 움직임에 기초하여 변화되는 변화량을 검출하기 위한 변화량 검출 수단과,

상기 변화량 검출 수단에 의해 검출된 변화량과 소정의 임계치가 되는 변화량과의 비교에 기초하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하는 판정 수단을 포함하는 것인 구조체의 검사 장치.
제4항에 있어서, 상기 변화량 검출 수단은 상기 미소 구조체 가동부의 움직임에 의해 변화되는 임피던스의 변화량을 검출하고,

상기 판정 수단은 상기 변화량 검출 수단에 의해 검출된 임피던스의 변화량과 소정의 임계치가 되는 임피던스의 변화량을 비교하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제4항에 있어서, 상기 판정 수단은 상기 변화량 검출 수단에 의해 검출된 최대의 변화량에 대응하는 주파수와, 소정의 임계치가 되는 변화량에 대응하는 원하는 주파수를 비교하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제3항에 있어서, 상기 평가 수단은,

상기 미소 구조체 가동부의 움직임에 기초하여 변위하는 상기 미소 구조체의 가동부의 변위량을 검출하기 위한 위치 변위 검출 수단과,

상기 위치 변위 검출 수단에 의해 검출된 변위량과 소정의 임계치가 되는 변 위량과의 비교에 기초하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하는 판정 수단을 포함하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제7항에 있어서, 상기 위치 변위 검출 수단은 상기 미소 구조체 가동부의 움직임에 의해 변화되는 정전 용량을 검출하고,

상기 판정 수단은 상기 위치 변위 검출 수단에 의해 검출된 정전 용량과 소정의 임계치가 되는 정전 용량을 비교하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제7항에 있어서, 상기 위치 변위 검출 수단은 레이저를 이용하여 상기 미소 구조체 가동부의 움직임에 기초하는 변위량을 검출하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제7항에 있어서, 상기 판정 수단은 상기 위치 변위 검출 수단에 의해 검출된 최대의 변위량에 대응하는 주파수와, 소정의 임계치가 되는 변위량에 대응하는 원하는 주파수를 비교하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음파 발생 수단은,

외부로부터의 입력에 따른 음압인 상기 테스트 음파를 출력하는 음파 출력 수단과,

상기 미소 구조체 근방에 도달하는 테스트 음파를 검출하는 검출 수단과,

상기 검출 수단에 의해 검출된 테스트 음파의 음압 레벨과 기준이 되는 소정의 테스트 음파의 음압 레벨을 비교하여, 상기 음파 출력 수단으로부터 출력되는 테스트 음파를 보정하는 음파 보정 수단을 포함하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제11항에 있어서, 상기 음파 발생 수단은 외부에서 상기 미소 구조체에 도달하는 노이즈 음파를 제거하기 위한 노이즈 제거 수단을 더 포함하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제11항에 있어서, 상기 노이즈 제거 수단은 테스트 전에 상기 검출 수단에 의해 검출한 상기 노이즈 음파에 기초하여 상기 노이즈 음파를 상쇄하도록 상기 노이즈 음파와 역위상이며, 또한 동일한 주파수 및 음압을 갖는 안티노이즈 음파를 출력하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제13항에 있어서, 상기 안티노이즈 음파는 상기 테스트시에 상기 음파 출력 수단으로부터 상기 테스트 음파와 동시에 출력되는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제11항에 있어서, 상기 평가 수단은 상기 음파 발생 수단의 상기 검출 수단 에 의해 검출된 테스트 음파의 검출 결과를 받아, 상기 판정 수단에 의해 판정한 결과를 출력하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제1항에 있어서, 상기 미소 구조체는 가속도 센서 및 각속도 센서의 적어도 한 쪽에 해당하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제16항에 있어서, 상기 가속도 센서 및 각속도 센서는 다축 가속도 센서 및 다축 각속도 센서에 각각 해당하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
기판상에 형성된 가동부를 갖는 적어도 하나의 미소 구조체의 특성을 평가하는 미소 구조체의 검사 장치로서,

테스트시에 상기 미소 구조체에 대하여 테스트 음파를 출력하는 음파 발생 수단과,

상기 음파 발생 수단에 의해 출력된 상기 테스트 음파에 응답하는 상기 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하고, 검출 결과에 기초하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하기 위한 평가 수단을 포함하고,

상기 평가 수단은,

상기 미소 구조체 가동부에 대향하여 설치된 정전 용량 검출 전극과,

상기 미소 구조체 가동부의 움직임에 의해 변화되는 상기 정전 용량 검출 전극과 상기 미소 구조체 가동부 사이의 정전 용량을 검출하는 용량 검출 수단과,

상기 용량 검출 수단에 의해 검출된 변화한 정전 용량과 소정의 임계치가 되는 정전 용량과의 비교에 기초하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하는 판정 수단을 포함하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미소 구조체 가동부의 2개 이상의 움직임을 동시에 검출하고, 검출 결과에 기초하여 상기 미소 구조체의 2개 이상의 특성을 동시에 평가하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제19항에 있어서, 상기 미소 구조체 가동부의 2개 이상의 방향 움직임을 동시에 검출하고, 검출 결과에 기초하여 상기 미소 구조체의 2개 이상의 방향 특성을 동시에 평가하는 것을 특징으로 하는 미소 구조체의 검사 장치.
제19항에 있어서, 상기 미소 구조체가 2개 이상의 가동부를 갖는 경우 및/또는 상기 기판상에 2개 이상의 미소 구조체를 갖는 경우로서, 2개 이상의 가동부 움직임을 동시에 검출하고, 검출한 결과에 기초하여 1개 또는 2개 이상의 상기 미소 구조체의 2개 이상의 가동부 특성을 동시에 평가하는 것을 특징으로 하는 미소 구조체의 검사 장치.
제21항에 있어서, 상기 2개 이상의 가동부가 다른 가동 특성을 갖는 경우에, 상기 2개 이상의 가동부 움직임을 동시에 검출하고, 검출한 결과에 기초하여 상기 다른 가동 특성을 갖는 2개 이상의 가동부 특성을 동시에 평가하는 것을 특징으로 하는 미소 구조체의 검사 장치.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음파 발생 수단은 상기 테스트 음파로서 2개 이상의 다른 주파수의 음파를 포함하는 합성파를 출력하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음파 발생 수단은 상기 테스트 음파로서 백색 잡음을 출력하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음파 발생 수단은 상기 테스트 음파로서 소정의 주파수 범위에서 백색 잡음을 출력하는 것인 미소 구조체의 검사 장치.
기판상에 형성된 가동부를 갖는 적어도 하나의 미소 구조체에 테스트 음파를 부여하는 단계와,

상기 테스트 음파에 응답하는 상기 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하는 단계와,

검출 결과에 기초하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하는 단계를 포함하는 미소 구조체의 검사 방법.
제26항에 있어서, 상기 테스트 음파에 응답하는 상기 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하는 단계는, 상기 미소 구조체 가동부의 2개 이상의 움직임을 동시에 검출하고,

상기 검출 결과에 기초하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하는 단계는, 상기 미소 구조체의 2개 이상의 특성을 동시에 평가하는 것을 특징으로 하는 미소 구조체의 검사 방법.
제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 테스트 음파를 부여하는 단계는 테스트 음파로서 백색 잡음을 부여하는 단계인 것인 미소 구조체의 검사 방법.
기판상에 형성된 가동부를 갖는 적어도 하나의 미소 구조체에 테스트 음파를 부여하는 단계와,

상기 테스트 음파에 응답하는 상기 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하는 단계와,

검출 결과에 기초하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하는 단계를 포함하는미소 구조체의 검사 방법을 컴퓨터에서 실행시키는 미소 구조체의 검사 프로그램.
제29항에 있어서, 상기 테스트 음파에 응답하는 상기 미소 구조체 가동부의 움직임을 검출하는 단계는, 상기 미소 구조체 가동부의 2개 이상의 움직임을 동시 에 검출하고,

상기 검출 결과에 기초하여 상기 미소 구조체의 특성을 평가하는 단계는, 상기 미소 구조체의 2개 이상의 특성을 동시에 평가하는 것을 특징으로 하는 미소 구조체의 검사 프로그램.
제29항 또는 제30항에 있어서, 상기 테스트 음파를 부여하는 단계는 테스트 음파로서 백색 잡음을 부여하는 단계인 것인 미소 구조체의 검사 프로그램.