WO2006093232A1 - 微小構造体の検査装置、微小構造体の検査方法および微小構造体の検査プログラム - Google Patents

Abstract

　スピーカ部（２）において、複数の音源を有し、各音源から音波を出力する。スピーカ部（２）から出力される疎密波である音波の到達すなわち空気振動により検出チップＴＰの微小構造体である３軸加速度センサの可動部は動く。この動きに基づいて変化する抵抗値の変化についてプローブ（４）を介して与えられる出力電圧に基づいて測定する。制御部（２０）は、測定された特性値すなわち測定データに基づいて３軸加速度センサの特性を判定する。また、複数の音源の間隔は、３軸加速度センサの可動部までの距離差とテスト音波の波長に基づいて音源の間隔を所定の値に設定することにより、合成された音波の合成音場が最大となるように合成波であるテスト音波が可動部に対して印加される。

Description

明 細 書

微小構造体の検査装置、微小構造体の検査方法および微小構造体の検 查プログラム

技術分野

[0001] 本発明は、微小構造体たとえば MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)を 検查する検查装置、検查方法および検查プログラムに関する。

背景技術

[0002] 近年、特に半導体微細加工技術等を用いて、機械'電子 '光'化学等の多用な機 能を集積化したデバイスである MEMSが注目されている。これまでに実用化された MEMS技術としては、たとえば自動車 ·医療用の各種センサとして、マイクロセンサ である加速度センサや圧力センサ、エアーフローセンサ等に MEMSデバイスが搭載 されてきている。また、インクジェットプリンタヘッドにこの MEMS技術を採用すること によりインクを噴出するノズル数の増加と正確なインクの噴出が可能となり画質の向 上と印刷スピードの高速化を図ることが可能となっている。さらには、反射型のプロジ ヱ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。

[0003] また、今後 MEMS技術を利用したさまざまなセンサゃァクチユエータが開発される ことにより光通信 'モパイル機器への応用、計算機の周辺機器への応用、さらにはバ ィォ分析や携帯用電源への応用へと展開することが期待されている。技術調査レポ ート第 3号 (経済産業省産業技術環境局技術調査室 製造産業局産業機械課 発 行 平成 15年 3月 28日）（非特許文献 1)には、 MEMSに関する技術の現状と課題 とレ、う議題で種々の MEMS技術が紹介されてレ、る。

[0004] 一方で、 MEMSデバイスの発展に伴い、微細な構造等であるがゆえにそれを適正 に検査する方式も重要となってくる。従来においては、パッケージ後にデバイスを回 転させることや、あるいは振動等の手段を用いてその特性の評価を実行してきたが、 微細加工技術後のウェハ状態等の初期段階において適正な検査を実行して不良を 検出することにより歩留りを向上させ製造コストをより低減することが可能となる。 [0005] 特開平 5— 34371号公報（特許文献 1)においては、一例としてウェハ上に形成さ れた加速度センサに対して、空気を吹き付けることにより変化する加速度センサの抵 抗値を検出して加速度センサの特性を判別する検査方式が提案されている。

特許文献 1 :特開平 5— 34371号公報

非特許文献 1：技術調査レポート第 3号 (経済産業省産業技術環境局技術調査室 製造産業局産業機械課 発行 平成 15年 3月 28日）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 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、精度の高い検查をする必要がある。上記公報に示されるような空気の吹き付けに よりデバイスに変化を加える場合にも微調整を施して加速度センサの特性を評価しな ければならないが、気体の流量を制御するとともに均一にデバイスに気体を吹き付け て精度の高い検查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。

[0007] さらに、空気の吹き付けの場合には、空気に対して指向性を持たせて、特定の位置 に対して空気を吹き付けて精度の高い検査を実行することは困難である。

[0008] 本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、簡易な方式 で微小な可動部を有する構造体を精度よく検査する検査する検査装置、検査方法 および検査プログラムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明に係る微小構造体の検查装置は、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查装置であって、テスト 時において微小構造体に対して音波を出力する音波発生部を備える。音波発生部 は、各々が音波を出力する複数の音源と、複数の音源力 出力される音波の合成波 を所定のテスト音波に調整するための調整部とを有する。テスト音波に応答した微小 構造体の可動部の動きを検出し、検出結果に基づいて微小構造体の特性を評価す るための評価部とをさらに備える。 [0010] 好ましくは、複数の音源のそれぞれから可動部までの距離差が音波の波長の整数 倍となるように複数の音源が配置される。

[0011] 好ましくは、複数の音源のそれぞれから出力される音波が可動部に到達する時刻 が等しくなるように設定される。

[0012] 特に、複数の音源は、等間隔に配置され、複数の音源の駆動時間を所定時間ず つ遅らせて音波を出力する。

[0013] 好ましくは、微小構造体は、加速度センサおよび角速度センサの少なくとも一方に 相当する。

[0014] 特に、加速度センサおよび角速度センサは、多軸加速度センサおよび多軸角速度 センサのにそれぞれ相当する。

[0015] 好ましくは、調整部は、指示に応答して複数の音源の位置を制御するための位置 制御部を含み、各音源は移動可能である。

[0016] 好ましくは、複数の音源は、アレイ状に設けられ、調整部は、前記複数の音源のォ ン/オフを制御するためのスィッチ部を含む。アレイ状に設けられた前記複数の音源 は、指示に応答した前記スィッチ部のスィッチ動作に従って選択される。

[0017] 好ましくは、各音源は、熱導電性の基板と、基板上の一方の面に形成されたナノ結 晶シリコン層からなる断熱層と、交流成分を含む電流が印加されて電気的に駆動さ れる発熱体とを含み、発熱体と周囲の空気との間の熱交換により音波を発生させる 熱音響エンジンで構成される。

[0018] 好ましくは、複数の音源は、熱導電性の同一基板にそれぞれ半導体プロセスにより 一括して形成される。

[0019] 本発明に係る微小構造体の検查方法は、基板上に形成された可動部を有する、少 なくとも 1つの微小構造体の特性を評価する微小構造体の検查方法であって、テスト 時において複数の音源から出力される音波の合成波を所定のテスト音波に調整して 出力するステップと、テスト音波に応答した微小構造体の可動部の動きを検出し、検 出結果に基づいて微小構造体の特性を評価するステップとを備える。

[0020] 本発明に係る微小構造体の検查プログラムは、基板上に形成された可動部を有す る、少なくとも 1つの微小構造体の特性を評価する微小構造体の検查プログラムであ つて、テスト時において複数の音源から出力される音波の合成波を所定のテスト音波 に調整して出力するステップと、テスト音波に応答した微小構造体の可動部の動きを 検出し、検出結果に基づいて微小構造体の特性を評価するステップとを備える、微 小構造体の検查方法をコンピュータに実行させる。

発明の効果

[0021] 本発明に係る微小構造体の検查する検查装置、検查方法および検查プログラムは 、微小構造体にテスト音波を与えて、微小構造体の可動部の動きを検出し、その特 性を評価する。微小構造体の可動部は、疎密波である音波を用いた空気振動により 動かされてその特性が評価されるため、簡易な方式で微小構造体を検査することが できる。

図面の簡単な説明

[0022] [図 1]本発明の実施の形態 1に従う微小構造体の検查システム 1の概略構成図である

[図 2]3軸加速度センサのデバイス上面から見た図である。

[図 3]3軸加速度センサの概略図である。

[図 4]各軸方向の加速度を受けた場合の重錐体とビームの変形を説明する概念図で ある。

[図 5]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]3軸加速度センサの傾斜角に対する出力応答を説明する図である。

[図 7]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]3軸加速度センサの周波数特性を説明する図である。

[図 9]本発明の実施の形態 1に従う微小構造体の検査方法について説明するフロー チャート図である。

[図 10]スピーカ部 2から出力されたテスト音波に応答する 3軸加速度センサの周波数 応答を説明する図である。

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

[図 12]d/ = 1. 5の場合における R ( Θ )を説明する図である。 園 13]所定の可動部のみにテスト音波を印加する場合を説明する図である。

園 14]複数の音源力 軸方向に沿って配置された場合におけるテスト音波が印加さ れる音場について説明する図である。

園 15]各音源の音波の出力される角度と音圧の関係を説明する図である。

園 16]各音源の音波の出力される角度と音圧の関係を説明する別の図である。 園 17]本発明の実施の形態 1に従う別の微小構造体の検査システム 1 #の概略構成 図である。

[図 18]P点を中心に半径 rOの同心円を描いたときに、各音源力も観測点 Pまでの距 離 rOとの距離差 Liを説明する図である。

[図 19]カンチレバー型の MEMSスィッチを概略的に説明する概念図である。

園 20]電子ビーム照射器の照射窓にメンブレン構造が用いられている場合を説明す る図である。

[図 21]トーシヨンミラー 90を説明する図である。

[図 22]本発明の実施の形態 2に従う微小構造体の検査システム 1 # aの概略構成図 である。

園 23]本発明の実施の形態 3に従うスピーカ部 ARYの概略を説明する図である。

[図 24]スピーカ部 ARYの一部を説明する図である。

[図 25]スピーカユニット SPUの断面構造図である。

[図 26]熱絶縁層の生成について説明する図である。

園 27]本発明の実施の形態 3に従うスピーカ部 ARYの内部回路の構成について説 明する図である。

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

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

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

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

[図 32]スピーカ部 ARY #を説明する図である。

符号の説明

[0023] 1 , 1 #， l # a 検查システム、 2, ARY， ARY # スピーカ部、 3 マイク、 4 プロ ーブ針、 5， 5 #， 5 # a テスタ、 6 位置制御部、 10， 40 基板、 15 入出力インタフ エース、 20 制御部、 25 測定部、 30 スピーカ制御部、 35 信号調整部、 100 音 源選択部、 SPU スピーカユニット。

発明を実施するための最良の形態

[0024] 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。

[0025] (実施の形態 1)

図 1は、本発明の実施の形態 1に従う微小構造体の検查システム 1の概略構成図で ある。

[0026] 図 1を参照して、本発明の実施の形態 1に従う検查システム 1は、テスタ（検查装置） 5と、微小な可動部を有する微小構造体のチップ TPが複数形成された基板 10とを備 る。

[0027] 本例においてはテストする微小構造体の一例として、多軸である 3軸加速度センサ を挙げて説明する。

[0028] テスタ 5は、疎密波である音波を出力するスピーカ部 2と、外部とテスタ内部との間 で入出力データの授受を実行するための入出力インタフェース 15と、テスタ 5全体を 制御する制御部 20と、テスト対象物との接触に用いられるプローブ針 4と、プローブ 針 4を介してテスト対象物の特性評価となる測定値を検出するための測定部 25と、制 御部 20からの指示に応答してスピーカ部 2を制御するスピーカ制御部 30と、外部の 音を検出するマイク 3と、マイク 3が検出した音波を電圧信号に変換し、さらに増幅し て制御部 20に出力するための信号調整部 35とを備える。なお、マイク 3は、テスト対 象物近傍に配置することが可能である。なお、後述するがスピーカ部 2は、複数のス ピー力（音源)で構成される。

[0029] 本実施の形態に従う検查方法について説明する前にまずテスト対象物である微小 構造体の 3軸加速度センサについて説明する。

[0030] 図 2は、 3軸加速度センサのデバイス上面から見た図である。

図 2に示されるように、基板 10に形成されるチップ TPには、複数のパッド PDがその 周辺に配置されている。そして、電気信号をパッドに対して伝達あるいはパッドから伝 達するために金属配線が設けられている。そして、中央部には、クローバ型を形成す る 4つの重錐体 ARが配置されている。

[0031] 図 3は、 3軸加速度センサの概略図である。

図 3を参照して、この 3軸加速度センサはピエゾ抵抗型であり検出素子であるピエゾ 抵抗素子が拡散抵抗として設けられてレ、る。このピエゾ抵抗型の加速度センサは、 安価な ICプロセスを利用することができるとともに、検出素子である抵抗素子を小さく 形成しても感度低下がないため、小型化 ·低コスト化に有利である。

[0032] 具体的な構成としては、中央の重錐体 ARは 4本のビーム BMで支持した構造とな つている。ビーム BMは X, Yの 2軸方向で互いに直交するように形成されており、 1軸 当りに 4つのピエゾ抵抗素子を備えている。 Z軸方向検出用の 4つのピエゾ抵抗素子 は、 X軸方向検出用ピエゾ抵抗素子の横に配置されている。重錐体 ARの上面形状 はクローバ型を形成し、中央部でビーム BMと連結されている。このクローバ型構造を 採用することにより、重錐体 ARを大きくすると同時にビーム長も長くすることができる ため小型であっても高感度な加速度センサを実現することが可能である。

[0033] このピエゾ抵抗型の 3軸加速度センサの動作原理は、重錐体が加速度 (慣性力）を 受けると、ビーム BMが変形し、その表面に形成されたピエゾ抵抗素子の抵抗値の変 化により加速度を検出するメカニズムである。そしてこのセンサ出力は、 3軸それぞれ 独立に組込まれた後述するホイートストンブリッジの出力から取り出す構成に設定さ れている。

[0034] 図 4は、各軸方向の加速度を受けた場合の重錐体とビームの変形を説明する概念 図である。

[0035] 図 4に示されるようにピエゾ抵抗素子は、加えられた歪みによってその抵抗値が変 化する性質 (ピエゾ抵抗効果)を持っており、引張歪みの場合は抵抗値が増加し、圧 縮歪みの場合は抵抗値が減少する。本例においては、 X軸方向検出用ピエゾ抵抗 素子 Rxl〜Rx4、 Y軸方向検出用ピエゾ抵抗素子 Ryl〜Ry4および Z軸方向検出 用ピエゾ抵抗素子 Rzl〜Rz4がー例として示されている。

[0036] 図 5は、各軸に対して設けられるホイートストンブリッジの回路構成図である。

図 5 (a)は、 X (Y)軸におけるホイートストンブリッジの回路構成図である。 X軸およ び Υ軸の出力電圧としてはそれぞれ Vxoutおよび Vyoutとする。

[0037] 図 5 (b)は、 Z軸におけるホイートストンブリッジの回路構成図である。 Z軸の出力電 圧としては Vzoutとする。

[0038] 上述したように加えられた歪みによって各軸 4つのピエゾ抵抗素子の抵抗値は変化 し、この変化に基づいて各ピエゾ抵抗素子は例えば X軸 Y軸においては、ホイートス トンブリッジで形成される回路の出力各軸の加速度成分が独立に分離された出力電 圧として検出される。なお、上記の回路が構成されるように図 2で示されるような上述 した金属配線等が連結され、所定のパッドから各軸に対する出力電圧が検出される ように構成されている。

[0039] また、この 3軸加速度センサは、加速度の DC成分も検出することができるため重力 加速度を検出する傾斜角センサとしても用いることが可能である。

[0040] 図 6は、 3軸加速度センサの傾斜角に対する出力応答を説明する図である。

図 6に示されるようにセンサを X, Υ, Z軸周りに回転させ X, Υ, Z軸それぞれのブリ ッジ出力をデジタルボルトメータで測定したものである。センサの電源としては低電圧 電源 + 5Vを使用している。なお、図 6に示される各測定点は、各軸出力のゼロ点ォ フセットを算術的に減じた値がプロットされている。

[0041] 図 7は、重力加速度（入力）とセンサ出力との関係を説明する図である。

図 7に示される入出力関係は、図 6の傾斜角の余弦から X， Υ, Z軸にそれぞれ関わ つ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。

[0042] 図 8は、 3軸加速度センサの周波数特性を説明する図である。

図 8に示されるように X, Υ, Z軸それぞれのセンサ出力の周波数特性は、一例とし て 3軸ともに 200Hz付近まではフラットな周波数特性を示しており X軸においては 60 2Hz、 Y軸においては 600Hz、 Z軸においては 883Hzにおいて共振している。

[0043] 再び図 1を参照して、本発明の実施の形態における微小構造体の検査方法は、微 小構造体である 3軸加速度センサに対して疎密波である音波を出力することによりそ の音波に基づく微小構造体の可動部の動きを検出してその特性を評価する方式で ある。

[0044] 図 9のフローチャート図を用いて、本発明の実施の形態 1に従う微小構造体の検查 方法について説明する。なお、ここでは、説明を簡易にするために、スピーカ部 2の 1 つのスピーカから単一音源に基づいてテスト音波が出力される場合についてまず説 明する。

[0045] 図 9を参照して、まず微小構造体の検查 (テスト）を開始 (スタート）する (ステップ SO )。次に、検出チップ TPのパッド PDにプローブ針 4を接触させる（ステップ Sl)。具体 的には、図 5で説明したホイートストンブリッジ回路の出力電圧を検出するために所定 のパッド PDにプローブ針 4を接触させる。なお、図 1の構成においては、一組のプロ ーブ針 4を用いた構成が示されているが、複数組のプローブ針を用いた構成とするこ とも可能である。複数組のプローブ針を用いることにより並列に出力信号を検出する こと力 Sできる。

[0046] 次に、スピーカ部 2から出力されるテスト音波を設定する（ステップ S2a)。具体的に は、制御部 20は、入出力インタフェース 15を介して外部からの入力データの入力を 受ける。そして、制御部 20は、スピーカ制御部 30を制御し、入力データに基づいて、 検出チップ TPに与えられる所望の周波数および所望の音圧のテスト音波がスピーカ 部 2から出力されるようにスピーカ制御部 30に対して指示する。次に、スピーカ部 2か ら検出チップ TPに対してテスト音波を出力する（ステップ S2b)。

[0047] 次に、マイク 3を用いてスピーカ部 2から検出チップ TPに対して与えられるテスト音 波を検出する (ステップ S3)。マイク 3で検出したテスト音波は信号調整部 35におい て、電圧信号に変換'増幅されて制御部 20に出力される。

[0048] 次に、制御部 20は、信号調整部 35から入力される電圧信号を解析し、判定して、 所望のテスト音波が到達してレ、るかどうかを判定する（ステップ S4)。

[0049] ステップ S4において、制御部 20は、所望のテスト音波であると判定した場合には、 次のステップ S5に進み、検出チップの特性値を測定する。具体的には、プローブ針 4を介して伝達される電気信号に基づレ、て測定部 25で特性値を測定する（ステップ S 5)。

[0050] 具体的には、スピーカ部 2から出力される疎密波であるテスト音波の到達すなわち 空気振動により検出チップの微小構造体の可動部は動く。この動きに基づいて変化 する微小構造体である 3軸加速度センサの抵抗値の変化をプローブ針 4を介して与 えられる出力電圧に基づいて測定する。

[0051] 一方、ステップ S4において、所望のテスト音波でないと判定した場合には、再びス テツプ S2に戻りテスト音波を再設定する。その際、制御部 20は、スピーカ制御部 30 に対してテスト音波の補正をするようにスピーカ制御部 30に対して指示する。スピー 力制御部 30は、制御部 20からの指示に応答して所望のテスト音波となるように周波 数および/または音圧を微調整してスピーカ部 2から所望のテスト音波を出力するよ うに制御する。なお、本例においては、テスト音波を検出して、所望のテスト音波に補 正する方式について説明している力 予め所望のテスト音波が検出チップの微小構 造体に到達する場合には、特にテスト音波の補正手段およびテスト音波を補正する 方式を設けない構成とすることも可能である。具体的には、予めステップ S2a〜S4に 至る処理をテスト開始前に実行し、スピーカ制御部 30において、所望のテスト音波を 出力するための補正された制御値を記憶する。そして、実際の微小構造体のテスト 時には、スピーカ制御部 30は、この記録された制御値でスピーカ部 2への入力を制 御することにより、上述したテスト時におけるステップ S3および S4の処理を省略する ことも可能である。

[0052] 次に、制御部 20は、測定された特性値すなわち測定データが、許容範囲であるか どうかを判定する（ステップ S6)。ステップ S6において、許容範囲であると判定された 場合には合格 (ステップ S7)であるとし、データの出力および保存を実行する（ステツ プ S8)。そして、ステップ S9に進む。たとえば、制御部 20において、許容範囲の判定 の一例としてスピーカ部 2から出力されるテスト音波の音圧に応答して所望の出力電 圧が得られる力 \より具体的にはスピーカ部 2から出力されるテスト音波の音圧の変 化に応答して 3軸加速度センサの抵抗値が線形に変化していくかどうか、すなわち図 7で説明した線形関係が得られるかどうかを判定することにより、そのチップが適正な 特性を有しているかどうかを判定することができる。なお、データの保存については、 図示しないが制御部 20からの指示に基づいてテスタ 5内部に設けられたメモリ等の 記憶部に記憶されるものとする。

ステップ S9において、次に検查するチップがない場合には、微小構造体の検查（

[0054] 一方、ステップ S9において、さらに次の検査すべきチップがある場合には、最初の ステップ S1に戻り再び上述した検查を実行する。

[0055] ここで、ステップ S6におレ、て、制御部 20は、測定された特性値すなわち測定デー タが、許容範囲ではないと判定した場合には不合格 (ステップ S11)であるとし、再検 查する（ステップ S12)。具体的には、再検査により、許容範囲外であると判定される チップについては除去することができる。あるいは、許容範囲外であると判定されるチ ップであっても複数のグノレープに分けることができる。すなわち、厳しいテスト条件に クリアできないチップであっても補修 ·補正等行なうことにより実際上出荷しても問題も ないチップも多数存在することが考えられる。したがって、再検査等によりそのグルー プ分けを実行することによりチップを選別し、選別結果に基づいて出荷することも可 能である。

[0056] なお、本例においては、一例として 3軸加速度センサの動きに応答して、 3軸加速 度センサに設けられたピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化を出力電圧により検出し、判 定する構成について説明したが特に抵抗素子に限られず容量素子やリアクタンス素 子等のインピーダンス値の変化もしくはインピーダンス値の変化に基づく電圧、電流

、周波数、位相差、遅延時間および位置等の変化を検出し、判定する構成とすること も可能である。

[0057] 図 10は、スピーカ部 2から出力されたテスト音波に応答する 3軸加速度センサの周 波数応答を説明する図である。

[0058] 図 10においては、音圧として lPa (パスカル）のテスト音波を与えて、その周波数を 変化させた場合に 3軸加速度センサから出力される出力電圧が示されている。縦軸 力 ¾軸加速度センサの出力電圧 (mV)、横軸がテスト音波の周波数 (Hz)を示してレ、 る。

[0059] ここでは、特に X軸方向に対して得られる出力電圧が示されている。

図 10に示されるように 2つの領域 A, Bが示されている。具体的には、共振周波数 領域 Aと、非共振周波数領域 Bが示されている。

[0060] 図 10を参照して、出力電圧が最大であるすなわち共振することにより変化した最大 の出力電圧を得られる周波数が共振周波数に相当する。図 10においては、この出 力に対応する周波数が約 600Hzである。すなわち、上述した 3軸加速度センサの X 軸における周波数特性とほぼ一致する。

[0061] したがって、たとえば、音圧を一定としてテスト音波の周波数を変化することにより得 られる出力電圧特性から共振周波数を特定することが可能であり、この特定された共 振周波数が所望の共振周波数かどうかを比較して、所望の共振周波数かどうかを判 定することが可能となる。本例においては、 X軸のみしか図示していないが、同様に Y 軸および Z軸においても同様の周波数特性を得ることが可能であるため 3軸それぞれ において加速度センサの特性を評価することができる。

[0062] たとえば、共振周波数である共振点力 00Hz以外の周波数で共振するような場合 においては、その軸において適性かつ所望の周波数を得ることができないため不良 であると判定することも可能である。すなわち、特に微小構造体であるため外観検査 は難しく、内部の構造破壊や微小構造体の可動部に存在するクラック等をこれにより 検査すること力できる。なお、ここでは、最大の出力電圧から共振周波数を特定する 場合について説明しているが、共振することにより可動部は最大の変位量となる。し たがって、最大の変位量が得られる周波数が共振周波数に相当する。これにより、最 大の変位量から共振周波数を特定し、上記と同様に所望の共振周波数かどうかを比 較して、不良判定することが可能である。

[0063] また、たとえば領域 Bの周波数領域すなわち非共振周波数領域を用いてテスト音 波の音圧を変化させて、出力結果から 3軸加速度センサの感度、オフセット等の検出 検查を実行することも可能である。

[0064] さらに、本例においては、一つのチップ TPに対してプローブ針 4を介して検查する 方式について説明しているが、テスト音波は均一に拡がるため複数のチップに対して 並列に同様の検査を実行することも可能である。また、テスト音波の周波数および音 圧の制御は比較的容易であるため空気の流量を制御等する構成と比較して、装置 の構成を簡易かつ容易な構成とすることができる。

[0065] 以上、説明したように本実施の形態 1に従う検查方法および検查装置の構成により 、疎密波である音波を制御するとレ、う簡易な方式で微小構造体の可動部の動きから 微小構造体の特性を高精度に検査することができる。

[0066] 上記の方式においては、説明を簡易にするために単一音源のテスト音波を用いて 検查する検查方法について説明したが、本願方式は、複数音源に基づいてその合 成波をテスト音波として微小構造体の可動部に対して与える方式に向けられており、 検査方法は、単一音源と同様である。以下においては、複数音源の場合のテスト音 波の生成について具体的に説明する。

[0067] 図 1 1は、本発明の実施の形態に従う微小構造体の検查システムにおいて、指向性 を有するテスト音波を生成する方式について説明する図である。

[0068] 図 1 1に示されるようにここでは、スピーカ部 2として X軸方向に沿って配置された 2 つのスピーカ 2a, 2bが示されている。このスピーカ 2aと、スピーカ 2bとは音源間隔 d の距離を有する。ここで、このスピーカ 2a, 2b間の中心位置〇から Z軸方向に向かつ て放射された場合に、 P点に対して与えられるテスト音波について考える。なお、中心 位置 Oから P点までの距離 rOは十分大きい値であるとする。ここで、 Θは、スピーカ 2a , 2bから P点に対してそれぞれ出力される音波の合成波でテスト音波のベクトルと Z 軸との間の角度とする。

[0069] 各音源であるスピーカ 2a, 2bから P点までの距離は、各々次式の如く示される。

[0070] [数 1] rO- (d/2)sin0

r0 + (d/2)sinG

[0071] したがって dsin Θだけの距離差がある。

各々の音源であるスピーカ 2a, 2bによる P点の速度ポテンシャルは、 2 π dsin θ / λの位相差がある。

[0072] 例えば、 d= 20mm、音の波長 λ = 17mm (周波数 20kHz)、音源から測定対象物 までの距離 r0 = 500mmとする。なお、一例として音速は、 340m/秒とする。

[0073] dsin Θは、 r0に比べれば十分小さいが、波長えに比べれば必ずしも小さい値では ない。

[0074] したがって、 2つの音源による合成音場は、 dsin Θが λ /2の奇数倍になる方向 Θ では、 2個の音源の影響は互いに打ち消しあって 0になる。反対に、 dsin Θ力 S λの整 数倍になる方向で合成音場は最大となる。

[0075] すなわち、 ά>λ /2の場合には、音圧最大の方向の音圧 0の方向が交互に現れる ことになる。具体的には、速度ポテンシャルは次式のように示される。

[0076] [数 2]

Φ = (Q/ 2jr){exp(-jkr0) / r0 }cos [(kd 12) sin Θ ]

Q:i本積速度 k = co/c ω = 2πΐ c = ^K/p

K：媒質の体積弾性率 ρ：媒質の密度 c：音速 θ=0の場合

指向性係数 R(e)を Φ/Φりとおくと

R(0) Hcos9| Χ = (πά/λ)3Ϊηθ

[0077] なお、図 12は、 ά/λ=1.5の場合における R( Θ )を説明する図である。この場合 、d=25.5mm、 λ= 17mmとする。

[0078] したがって、 R( θ ) =1となるところに、測定対象物である微小構造体の可動部を配 置するようにすれば、図 13に示されるようにある特定の所定の可動部のみに合成波 であるテスト音波を印加することが可能である。本例においては、 3軸加速度センサ に対して、 1つの重錘体のみにテスト音波が印加される場合が示されている。

[0079] 図 14は、複数の音源力 軸方向に沿って配置された場合における合成波として与 えられるテスト音波が印加される音場について説明する図である。

[0080] 図 14に示されるように Ν個の音源が示されている。また、 r0> >dとする。隣接する 音源から測定点までの距離差は、上述したように dsin Θである。 [0081] 速度ポテンシャルは、次式のように表される。

[0082] [数 3]

Φ = exp (~jkr0) {Q sin [πΝ(ά/ λ) sin 6]exp (- j r (N— 1) (d / λ) sin θ) }/

4 rO sin [π(ά/λ) sin e ] θ = 0の場^

(D。

指向性係数 1 (Θ) = Φ/Φ₀とおくと

R (Θ) =| cos θ |=| sin (πΝ (d / λ) sin Θ) / N sin (； π (d / λ) sin Θ )

[0083] θ =0では、 R ( θ ) = 1となり、この方向にだけ、音波が強く放射される。 Θ =0以外 にも（d/ ) sin e = 1を満足する角度があると、（sin e = /d)、その方向にも強く 放射される。

[0084] 図 15は、各音源の音波の出力される角度と音圧の関係を説明する図である。

本例においては、音源 N = 64、 dZ = 2である。この場合には、 Θ =0以外にも（ d/ λ ) sin θ = 1を満足する角度（dZ λ =sin Θ )があると、その方向だけ音波が強 く放射される。

[0085] 図 16は、各音源の音波の出力される角度と音圧の関係を説明する別の図である。

d/ λ =0. 5の場合である。この場合には、 Θ =0の方向のみが強く放射される。

[0086] したがって、上記の関係式より、微小構造体の可動部までの距離差と音波の波長 に基づいて音源の間隔を所定の値に設定することにより、微小構造体の可動部に対 して合成波として与えられるテスト音波の合成音場が最大となるように調整することが できる。すなわち、上記関係式のパラメータを適宜設定することによりテスト音波の合 成音場が最大となるように調整することができる。たとえば、微小構造体の可動部ま での距離差および音源の間隔が予め規定されている場合には、音波の波長を調整 することによりテスト音波の合成音場が所定の位置において最大となるように調整す ること力 Sできる。この場合には、たとえばスピーカ制御部 30がスピーカ部 2の各音源 の音波の波長を調整する具体的には周波数を調整するように指示することにより実 現可能である。なお、上記の関係式等における、速度ポテンシャル、体積速度、指向 性係数等については、「機械音響学、著者:安田 仁彦、 2004年 7月 16日発行、コ ロナ社、 pl l - 16, pl06— 116」に詳細に記載されてレヽる。

[0087] 本実施の形態の構成の如く複数の音源から出力される音波の合成波をテスト音波 として、テスト音波に指向性を持たせて合成音場が最大の音圧で測定対象物たとえ ば上記で説明した加速度センサの重錘体にテスト音波を印加することができ、簡易な 方式で、微小な可動部を有する構造体を効率的かつ精度よく検查することができる。

[0088] 図 17は、本発明の実施の形態 1に従う別の微小構造体の検查システム 1 #の概略 構成図である。

[0089] 図 17を参照して、本発明の実施の形態 1に従う別の検查システム 1 #は、テスタ 5を テスタ 5 #に置換した点が異なる。具体的には、テスタ 5 #は、スピーカ制御部 30をス ピー力制御部 30 #に置換するとともにスピーカ部 2に対して位置制御部 6をさらに設 けた点が異なる。その他の点については同様であるので詳細な説明は繰り返さない

[0090] 位置制御部 6は、スピーカ制御部 30 #により制御されスピーカ部 2の位置具体的に はスピーカ部 2を構成する各音源であるスピーカ位置を任意に調整するものとする。 スピーカ制御部 30 #は、制御部 20からの指示に応答して位置制御部 6に対してスピ 一力部 2を構成するスピーカを任意の位置に移動させるための指示信号を出力する ものとする。たとえば、位置制御部 6として、互いに連結されたスライドあるいは回転関 節をもつ多自由度の腕状のメカニズムのマニピュレータを用いてスピーカ部 2を構成 する各音源すなわちスピーカの位置を調整することも可能である。

[0091] 本構成により、位置制御部 6により各音源すなわちスピーカの位置を自由に調整す ることが可能であるすなわち最大の音圧を印加する部位を制御することが可能となる ため、微小構造体の所望の位置に合成波であるテスト音波を印加することができ、微 小な可動部を有する構造体を効率的かつ精度よく検查することができる。なお、ここ では、スピーカ部 2について、その位置を調整する位置制御部 6を設けているがこれ に限られず、たとえばマイク 3等についてもスピーカ部 2と同様にしてその位置を制御 する位置制御部を設けることも当然に可能である。また、上記構成においては、音源 の位置を調整する方式について説明したが、音源を固定して測定対象物の位置を 調整して、所望の位置に合成波であるテスト音波を印加することも可能である。あるい はマニピュレータ等の位置を調整して、所望の位置にテスト音波を印加することも可 能である。

[0092] (実施の形態 2)

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

[0093] 図 18は、 P点を中心に半径 rOの同心円を描いたときに、各音源から観測点 Pまでの 距離 rOとの距離差 Liを説明する図である。

[0094] その関係式は、次式で表される。

[0095] [数 4]

Li = rO - 0 χ rO + Xi χ Xi - 2rOXi sin θ₀

[0096] 図 18に示されるように P点の一点に焦点を結ぶようにするためには、各音源から P 点までの音波の到達時間が等しくなるように、音源の駆動時間を τ i = Li/cだけ遅 らせて音波をだすように制御することにより実現することができる。あるいは、位相差を kLiだけ遅らせるように各音源を制御することにより実現することも可能である。なお、 c, kは次式で示される。

[0097] [数 5]

[0098] 本実施の形態 2の如く所定の点に到達する時刻を同一時刻に設定することにより、 合成音場が最大の音圧で重錘体に各音波の合成波であるテスト音波を印加すること ができ、簡易な方式で、微小な可動部を有する構造体を効率的かつ精度よく検査す ること力 sできる。

[0099] 図 19は、カンチレバー型の MEMSスィッチ（以下、単にスィッチとも称する）を概略 的に説明する概念図である。 [0100] 図 19 (a)は、スィッチが静止している場合を説明する図である。図 19 (a)を参照し て、スィッチは、基板 50と、カンチレバー 51と、制御電極 52と、カンチレバー接合部 53と、接合電極 54とで構成される。制御信号が入力されていない状態においては、 スィッチは動作しない。

[0101] 図 19 (b)は、スィッチが動作する場合を説明する図である。制御信号が制御電極 5 2に与えられるとカンチレバー 51が制御電極 52側に引き付けられる。これにより、力 ンチレバー接合部 53が接合電極 54と接触する。これによりスィッチがオン状態となる 。一例としてパルス状の制御信号が制御電極 52に与えるとすると、カンチレバー接 合部 53は、上下に動作して、接合電極 54と接合状態 Z非接合状態を繰り返す。こ のスィッチは、微小であり、かつ高速に周波数を変更するスィッチとして利用されてい る。

[0102] 当該スィッチの可動部となるカンチレバー 51の先端部分に対して上記で説明した のと同様の方式に従って合成波であるテスト音波を与えることにより、 3軸加速度セン サと同様に当該スィッチの特性検査を実行することが可能である。

[0103] 図 20は、電子ビーム照射器の照射窓にメンブレン構造が用いられている場合を説 明する図である。図 20に示されているように、真空管 81から大気中に対して電子ビ ーム EBが出射される照射窓 80の一部が示されており、その拡大した断面構造に示 されるように薄膜のメンブレン構造が採用されている。なお、図 20では、単一材料で メンブレンが形成され、かつ、一つのメンブレン構造のみが図示されている力 S、複数 の材料で多層膜構造として形成される場合もあるし、また、アレイ状に配置された照 射窓とされる場合もある。このような薄膜のメンブレン構造の特定の箇所に対して上 記と同様の方式に従って合成波であるテスト音波を与えることにより可動部である薄 膜のメンブレンが振動して、膜の破損やクラックの有無や膜質の検査等の特性検査 を実行することが可能である。

[0104] 図 21は、トーシヨンミラー 90を説明する図である。

図 21に示されるように中央部の回転部と、その外側の回転枠部と、回転枠部の外 側の外周部とで構成されており、中央部の回転部およびその外側の回転枠部とは、 それぞれ異なる回転軸で回転することが可能である。 [0105] 当該トーシヨンミラー 90に関しても、可動部となる回転する特定の箇所に対して上 記と同様の方式に従って合成波であるテスト音波を与えることにより回転軸でトーショ ンミラー 90の少なくとも一部分を回転させることにより特性検査を実行することが可能 である。

[0106] 上記において説明したように 3軸加速度センサのみならず、上記の如く可動部を有 する他の MEMSに対しても本実施の形態 1および 2に従うテスト音波を印加すること により簡易な方式で、微小な可動部を有する構造体を効率的かつ精度よく検查する こと力 Sできる。また、 3軸加速度センサの加速度センサに限らず、たとえば角速度セン サあるいは多軸角速度センサにおいてもある特定の箇所たとえば可動部として機能 する特定の箇所に対して本実施の形態 1および 2に従うテスト音波を印加することに より 3軸加速度センサと同様の効果を得ることができる。

[0107] (実施の形態 3)

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

[0108] 図 22は、本発明の実施の形態 2に従う微小構造体の検査システム 1 # aの概略構 成図である。

[0109] 図 22を参照して、本発明の実施の形態 2に従う微小構造体の検査システム 1 # aは 、テスタ 5をテスタ 5 # aに置換した点が異なる。具体的には、テスタ 5 # aは、スピーカ 部 2をスピーカ部 ARYに置換するとともにスピーカ制御部 30をスピーカ制御部 30 # aに置換した点が異なる。その他の点については同様であるので詳細な説明は繰り 返さない。

[0110] スピーカ制御部 30 # aは、制御部 20からの指示に基づいてスピーカ部 ARYを制 御する。詳細については後述する。

[0111] 図 23は、本発明の実施の形態 3に従うスピーカ部 ARYの概略を説明する図である 図 23を参照して、本発明の実施の形態 3に従うスピーカ部 ARYは、行列状に配置 された複数のスピーカユニット SPUと図示しないがスピーカユニット SPUのオン/ォ フを制御するためのスィッチ部とを含む。一例として、各スピーカユニット SPUの互い の距離は間隔 dに設定されているものとする。

[0112] 図 24は、スピーカ部 ARYの一部を説明する図である。

図 24を参照して、ここでは、 2 X 2のスピーカユニットの上面部の配線構造が示され ている。一例としてここでは、スピーカユニット SPU1〜SPU4が示されている。

[0113] ここでは、スピーカユニット SPUの一例として、媒体に熱を与え、熱誘起により空気 の粗密を形成して、音波を発生させることが可能な熱音響エンジンにつレ、て説明す る。

[0114] スピーカユニット SPUの構成について説明する。

図 25は、スピーカユニット SPUの断面構造図である。

[0115] 図 25を参照して、スピーカユニット SPUは、単結晶のシリコン基板の半導体基板 4 0と、半導体基板 40の厚さ方向の一表面から半導体基板 40の内側に向けて所定深 さに形成された熱絶縁層 NCSと、熱絶縁層 NCS上に形成された金属薄膜 (例えば、 A1薄膜など）の発熱体 LYとを備えている。熱絶縁層 LYは、多孔質ナノ結晶シリコン 層で形成され、半導体基板 40に比べて十分に小さい熱伝導率及び体積熱容量を有 している。

[0116] 図示しないが交流電源から発熱体 LYに交流電流を通電すると、発熱体 LYが発熱 すると共に、発熱体 LYの温度（又は発熱量）が通電される交流電流の周波数に応じ て変化する。一方、発熱体 LYの直下には熱絶縁層 NCSが形成され、発熱体 LYが 半導体基板 40から熱的に絶縁されているので、発熱体 LYとその近傍の空気との間 で効率的な熱交換が起こる。そして、発熱体 LYの温度変化（又は発熱量の変化）に 応じて、空気が膨張と収縮を繰り返し、その結果として、音波が発生する。

[0117] 再び、図 24を参照して、ここでは、発熱体 LYの熱交換率を高めるために多孔質シ リコン層の直上に蛇行して金属薄膜が形成されている場合が示されている。また、各 スピーカユニット SPUに対応して発熱体の一端側と他端側に対応してパッドが設けら れており、たとえば、スピーカユニット SPU1に対応して発熱体 LYの一端側にパッド PD1が設けられ、他端側にパッド PD0が設けられる。なお、他のスピーカユニット SP U2〜SPU4についても同様の構成である。パッド PD0は共通に用いられるものとし、 このパッド PDが交流電源と電気的に結合されることにより発熱体に交流電流が流れ る。

[0118] 一方、単結晶のシリコン基板の半導体基板 40の一表面側に、多孔質ナノ結晶シリ コン層の熱絶縁層 NCSを形成するには、陽極酸化処理を行なう。

[0119] 図 26は、熱絶縁層 NCSの生成について説明する図である。

図 26を参照して、陽極酸化処理にあたっては、半導体基板 40の陽極酸化処理の 対象となる表面の部位の周囲にシール材を用いて外壁 41を設け、その外壁の内側 に電解液 45を注入して、当該処理対象の表面の部位が電解液 45に触れるように構 成される。

[0120] 次に、電解液 45中において、白金電極 44を半導体基板 40の表面に対向するよう に配置する。さらに、半導体基板 40の裏面側に通電用電極 42を取り付けて、通電用 電極 42と接続されたリード線を電流源 200のプラス側に、白金電極 44を電流源 200 のマイナス側にそれぞれ接続する。通電用電極 42を陽極、白金電極 44を陰極として 、電流源 200から通電用電極 42と白金電極 44との間に所定の電流密度の電流を所 定の通電時間だけ流す。

[0121] このような陽極酸化処理により、半導体基板 40の表面の部位の外壁 41の内側に厚 さがほぼ一定な熱絶縁層 NSCが形成される。また、陽極酸化処理に用いる電解液 4 5としては、例えば、 55wt%のフッ化水素水溶液とエタノールとを 1： 1で混合した混 合液 (HF/エタノール溶液）を用いる。シール材としては、例えばフッ素樹脂からな るシーノレ材を用いることが可能である。

[0122] 当該方式に従って熱絶縁層 NCSであるの多孔質ナノ結晶シリコン層を形成するこ とができる。

[0123] なお、発熱体 LYを形成する工程としては、半導体基板 40の表面上に金属薄膜を スパッタ法等によって形成し、金属薄膜上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ 技術によりパターンユングされたレジスト層を形成する。そして、レジスト層をマスクと して金属薄膜の不要部分をいわゆるドライエッチング工程や Wetエッチ工程により除 去し、最後にレジスト層を除去することにより、たとえば図 24で説明した蛇行形状の 発熱体 LYを形成することができる。 [0124] 上記の方式に従って複数の独立した音源を図 22で示されるように行列状に簡易に 成型すること力 Sできる。すなわち、半導体プロセスにより複数の音源を同一基板に一 括して成型することが可能であり、安価に成型することができる。また、当該プロセス により、音源間の特性差異や、配置ずれを最小限に抑制することができる。当該複数 の音源を用いて合成波を生成する際の合成音場の乱れや誤差を最小限に抑制する こと力 Sできる。

[0125] なお、スピーカユニット SPUの各音源のサイズは、 3mm以下に設定することが可能 であり、スピーカ部 ARYの音源を一度に多数確保することが可能であり、音源の密 度を稼ぐことが容易であるため合成波の合成音場強度も十分に得ることが可能であ る。

[0126] 図 27は、本発明の実施の形態 3に従うスピーカ部 ARYの内部回路の構成につい て説明する図である。ここでは、一例として、 4つのスピーカユニットを用いて説明する 力 これに限られず、さらに複数のスピーカユニットを設けた場合においても同様であ る。

[0127] 図 27を参照して、本発明の実施の形態 3に従うスピーカ部 ARYは、スピーカュニッ ト SPU1〜SPU4と、スィッチ咅 とを有する。

[0128] 本発明の実施の形態 3に従うスィッチ部 100は、スピーカユニット SPU1〜SPU4に それぞれ対応して設けられるスィッチ SW1〜SW4と交流電源 Vsl , VS2とを含む。 なお、本例においては、スィッチ部 100と、スピーカユニット SPUとが同一基板に形 成される場合について示している力 特に限られず、別基板にそれぞれ成型すること も当然に可能である。

[0129] スピーカユニット SPU1において、ノ ッド PD1は、スィッチ SW1を介して交流電源 V siの一方の電極と電気的に結合され、パッド PD0は、交流電源 Vslの他方の電極と 電気的に結合される。スピーカユニット SPU2についても同様に、ノ ノド PD2は、スィ ツチ SW2を介して交流電源 Vslの一方の電極と電気的に結合され、パッド PD0は、 交流電源 Vslの他方の電極と電気的に結合される。スピーカユニット SPU3におい て、パッド PD3は、スィッチ SW3を介して交流電源 Vs2の一方の電極と電気的に結 合され、パッド PD4は、交流電源 Vs2の他方の電極と電気的に結合される。スピーカ ユニット SPU4についても同様に、ノ ッド PD4は、スィッチ SW4を介して交流電源 Vs 2の一方の電極と電気的に結合され、ノ ッド PD0は、交流電源 Vs2の他方の電極と 電気的に結合される。

[0130] スィッチ SW1〜SW4は、制御信号 CT1〜CT4の入力のそれぞれに応答して導通 し、対応するパッド PDと交流電源とを電気的に結合させる。したがって、たとえば、制 御部 20からの指示に応答してスピーカ制御部 30 # aから制御信号 CT1 (たとえば「 H」レベル）が出力されて、スィッチ部 100に制御信号 CT1 (「H」レベル）が入力され た場合、スィッチ SW1が導通して交流電源 Vs 1がパッド PD 1と電気的に結合される。 これに伴い、スピーカユニット SPU1が制御信号 CT1に基づくスィッチ部 100のスイツ チ SW1のスィッチ動作に従って選択されて上述した音波を出力する。スピーカュニッ ト SPU2〜SPU4についてもスピーカユニット SPU1と同様の方式に従って制御信号 CT2〜CT4の入力に基づいて選択される。なお、ここでは、交流電源 Vsl , Vs2とそ れぞれ独立に設ける構成について示している力 特にこれに限られず、 1つの交流 電源を用いることも可能である。なお、本例においては、スピーカ制御部 30 # aから 制御信号 CT1〜CT4が出力されてスィッチ SW1〜SW4が選択されるものとする力 \ これに限られず、外部から制御信号 CT1〜CT4を入力する構成とすることも可能で あるし、あるいは他の制御回路から与えられる構成とすることも可能である。

[0131] また、交流電源 Vsl, Vs2の周波数は、固定とすることも可能であるし、例えばスピ 一力制御部 30 # aからの指示に応答して周波数が調整されるようにすることも可能で ある。

[0132] 図 28は、本発明の実施の形態 3に従う複数のスピーカユニット SPUの選択を説明 する図である。

[0133] 図 28を参照して、ここでは、上記において説明したように全てのスピーカユニット SP Uに対応するスィッチ SWを導通させて、全てのスピーカユニット SPUから音波が発 生される場合が示されている。ここでは、隣接するスピーカユニット SPUの距離は間 隔 dに設定しているため、複数の音源の各々の距離を間隔 dに容易に設定することが 可能となる。なお、ここでは、 X方向に対して XI〜X5のアドレスが割り当てられ、 Y方 向に対して Y1〜Y5のアドレスが割り当てられて、当該 X方向および Υ方向のアドレス に従うスピーカユニット SPUに対して対応する制御信号 CTが入力されて、対応する スィッチ SWが導通して音波を出力するものとする。

[0134] 図 29は、本発明の実施の形態 3に従う複数のスピーカユニット SPUの選択を説明 する別の図である。

[0135] 図 29を参照して、ここでは、 X方向および Y方向のアドレスが（Xl， Y1)， (X3, Y1 ) , (X5, Yl) , (XI, Y3) , (X3, Y3) , (X5, Y3) , (XI , Y5) , (X3, Y5) , (X5, Y 5)に対応するスピーカユニット SPUが選択された場合が示されている。たとえば、制 御部 20の指示のもとにスピーカ制御部 30 #力も上記アドレスに対応するスピーカュ ニット SPUに対応するそれぞれの制御信号 CTをスピーカ部 ARYに出力することに より実現可能である。

[0136] 当該選択により、選択された隣接するスピーカユニット SPUの距離は、間隔 2dとな り、複数の音源の各々の距離を間隔 2dに容易に設定することができる。ここでは、ス ピー力部 ARYの一部の構成について複数の音源の各々の距離を間隔 d, 2dにする 方式について説明したが、より多数のスピーカユニット SPUが配置されるスピーカ部 ARYにおいては、同様の方式に従って、間隔 3d, 4(1· · ·等複数の音源の各々の距 離を自由に調整することが可能である。

[0137] 当該方式により、例えばマニュピユレ一タ等を用いた機械的方式に従って複数の音 源位置を調整することなぐ簡易な方式により音源位置の調整が可能である。また、 当該方式は、スィッチ SWの導通/非導通によりスピーカユニット SPUの音源位置を 調整することができるため機械的方式に従って位置調整をする場合と比較して、音 源位置の位置ずれを防止することが可能であるとともに、高速な音源位置の調整が 可能である。また、音源のサイズが非常に小さいため（3mm以下に可能）、点音源と みなすことが可能であり、音源自身のサイズの影響を無視して理想状態で合成波を 生成することが可能である。

[0138] また、熱音響エンジンは、無振動音源であるため、音源自身の振動に基づいて合 成音場の収束箇所にずれが生じることがなぐ正確に所定の箇所にテスト音波を印 加することが可能であり、より精度の高い検查を実行することができる。また、通常、無 振動音源以外の音源の場合は、音源自身の振動を抑制するために防振機構等を設 ける必要があるが、無振動音源の場合には、防振機構等も不要であり、テスト音波以 外の不必要な振動が微小構造体の可動部に伝達するのを抑制することができ、より 精度の高レ、検査を実行することが可能である。

[0139] なお、スピーカ部 ARYを基板上に形成する上で、配線のみならず、必要に応じて、 制御部等のデバイスを同一基板に成型することも可能である。同一基板に成型する 場合には、接続するための配線長が短くなり配線遅延等を抑制することができるとと もにレイアウト面積を縮小することが可能である。

[0140] さらに、制御部によって、個々のスピーカから出力される音波やタイミングや位相を 最適化することによって、適切な検查を実行することができる。

[0141] (実施の形態 3の変形例）

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

[0142] 上記の方式においては、複数の音源の各々の間隔距離を容易に調整して、合成 波であるテスト音波を生成する方式について説明したが、ここでは、簡易な方式に従 つて合成波の収束箇所として印加するテスト音波の位置を変更する方式について説 明する。

[0143] 図 30を参照して、ここでは、たとえば、 X方向および Y方向のアドレスが（XI , Y4) ,

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

[0144] 図 31は、図 30のスピーカユニット SPUの選択に基づいてトーシヨンミラー 90の所定 の箇所にテスト音波が印加される場合を説明する図である。 [0145] 図 31に示されるように、たとえば、図 30で説明した 4つのスピーカユニット SPUの選 択に基づいてトーシヨンミラー 90の回転枠部の回転軸に対して一方側に対応する所 定の箇所 fa (左側）に対してテスト音波を印加した場合に、別の領域の 4つのスピー 力ユニット SPUを選択して、テスト音波の印加する位置を所定の箇所 faからトーシヨン ミラー 90の回転枠部の回転軸に対して他方側に対応する所定の箇所 fb (右側）に移 動させた場合が示されている。これにより、トーシヨンミラー 90の回転方向を変更する ことが可能である。

[0146] このような方式に従ってスピーカユニット SPUの選択位置を変更することにより、簡 易に合成波の収束箇所として印加するテスト音波の位置を変更することが可能であ る。なお、スピーカユニット SPUの選択方式は上記に限らず、任意の選択が可能で ある。当該選択により、合成波の収束箇所を自由に変更することが可能となり、任意 の位置にテスト音波を印加することが可能である。

[0147] また、上記においては、複数のスピーカユニットが行列状に配置されている場合に ついて主に説明したが、これに限られず、例えば図 32のスピーカ部 ARY #の如く中 心 Sの同心円状にスピーカユニットを配置することや、あるいは、直線上にスピーカュ ニットを配置することも当然に可能である。

[0148] なお、複数の音源が同時に音波を出力する必要は無ぐ実施の形態 2で説明した ように時間差を設けて出力するようにして収束箇所を調整することも可能である。また 、スピーカユニットの波長を変更することにより、合成音場が最大となる音波の収束箇 所も変更されるので、スピーカユニットの波長を変更することにより収束箇所を調整す ることも可肯である。

[0149] なお、上記で説明した所望のテスト音波を印加するための音源位置等の調整方法 および当該テスト音波を印加することによる上述した微小構造体の検查方法をコンビ ユータに実行させるプログラムを予め FD、 CD— ROMあるいはハードディスク等の記 憶媒体に記憶させておくことも可能である。この場合には、テスタに記録媒体に格納 された当該プログラムを読み取るドライバ装置を設けて、ドライバ装置を介して制御部 20がプログラムを受信して、上述した音源位置等の調整方法および検查方法を実行 することも可能である。さらに、ネットワーク接続されている場合には、サーバから当該 プログラムをダウンロードして制御部 20において音源位置等の調整方法および検査 方法を実行することも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと 考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって 示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが 意図される。

Claims

請求の範囲

[1] 基板上に形成された可動部を有する、少なくとも 1つの微小構造体の特性を評価す る微小構造体の検査装置（5, 5 # , 5 # a)であって、

テスト時において前記微小構造体に対して音波を出力する音波発生部を備え、 前記音波発生部は、

各々が前記音波を出力する複数の音源（2， ARY)と、

前記複数の音源から出力される音波の合成波を所定のテスト音波に調整するため の調整部（30, 30 # , 30 # a, 6)とを有し、

前記テスト音波に応答した前記微小構造体の可動部の動きを検出し、検出結果に 基づいて前記微小構造体の特性を評価するための評価部（25)とをさらに備える、微 小構造体の検査装置。

[2] 前記複数の音源のそれぞれから前記可動部までの距離差が前記音波の波長の整 数倍となるように前記複数の音源が配置される、請求項 1記載の微小構造体の検査 装置。

[3] 前記複数の音源のそれぞれから出力される前記音波が前記可動部に到達する時 刻が等しくなるように設定される、請求項 1記載の微小構造体の検査装置。

[4] 前記複数の音源は、等間隔に配置され、前記複数の音源の駆動時間を所定時間 ずつ遅らせて前記音波を出力する、請求項 3記載の微小構造体の検査装置。

[5] 前記微小構造体は、加速度センサおよび角速度センサの少なくとも一方に相当す る、請求項 1記載の微小構造体の検査装置。

[6] 前記加速度センサおよび角速度センサは、多軸加速度センサおよび多軸角速度 センサのにそれぞれ相当する、請求項 5記載の微小構造体の検查装置。

[7] 前記調整部は、指示に応答して前記複数の音源の位置を制御するための位置制 御部（6)を含み、

各前記音源は移動可能である、請求項 1記載の微小構造体の検査装置。

[8] 前記複数の音源は、アレイ状に設けられ、

前記調整部は、前記複数の音源のオン/オフを制御するためのスィッチ部（100) を含み、 前記アレイ状に設けられた前記複数の音源は、指示に応答した前記スィッチ部のス イッチ動作に従って選択される、請求項 1記載の微小構造体の半導体装置。

[9] 各前記音源は、熱導電性の基板 (40)と、前記基板上の一方の面に形成されたナ ノ結晶シリコン層からなる断熱層（NCS)と、交流成分を含む電流が印加されて電気 的に駆動される発熱体 (LY)とを含み、前記発熱体と周囲の空気との間の熱交換に より音波を発生させる熱音響エンジンで構成される、請求項 1記載の微小構造体の 検査装置。

[10] 前記複数の音源は、前記熱導電性の同一基板にそれぞれ半導体プロセスにより一 括して形成される、請求項 1記載の微小構造体の検査装置。

[11] 基板上に形成された可動部を有する、少なくとも 1つの微小構造体の特性を評価す る微小構造体の検查方法であって、

テスト時において複数の音源から出力される音波の合成波を所定のテスト音波に 調整して出力するステップと、

前記テスト音波に応答した前記微小構造体の可動部の動きを検出し、検出結果に 基づレ、て前記微小構造体の特性を評価するステップとを備える、微小構造体の検査 方法。

[12] 基板上に形成された可動部を有する、少なくとも 1つの微小構造体の特性を評価す る微小構造体の検査プログラムであって、

テスト時において複数の音源から出力される音波の合成波を所定のテスト音波に 調整して出力するステップと、

前記テスト音波に応答した前記微小構造体の可動部の動きを検出し、検出結果に 基づレ、て前記微小構造体の特性を評価するステップとを備える、微小構造体の検查 方法をコンピュータに実行させる、微小構造体の検查プログラム。