WO2007063955A1

WO2007063955A1 - ホイートストンブリッジ回路の抵抗測定システム及び抵抗測定方法

Info

Publication number: WO2007063955A1
Application number: PCT/JP2006/323973
Authority: WO
Inventors: Toshiyuki Matsumoto; Masami Yakabe
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2007-06-07
Also published as: JP2007147575A; TW200739091A

Abstract

　ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定できるシステムを提供する。　本システムは、ホイートストンブリッジ回路の４つの端子電極それぞれに２本ずつ接触させられるためのプローブをプローブカード（４）に備える。また、本システムは、ホイートストンブリッジ回路の端子電極と、プローブをフリッティング現象を利用して電気的に導通させるフリッティング用回路（５）を備える。さらに、本システムは、４つの端子電極のそれぞれと電気的に導通する２本のプローブを用いて、四端子法によってホイートストンブリッジ回路の端子電極間の電流及び電位差を測定する抵抗測定部（３）を備える。また、本システムは、抵抗測定部（３）によって測定された端子電極間の電流及び電位差を用いて、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を演算する抵抗測定制御部（２）を備える。

Description

明細書

ホイートストンブリッジ回路の抵抗測定システム及び抵抗測定方法技術分野

[0001] 本発明は、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定する抵抗測定システム及び抵抗測定方法に関する。

背景技術

[0002] 近年、半導体微細加工技術等を用いて、機械 ·電子，光 ·化学等の多様な機能を集積化したデバイスである MEMS (Micro Electro Mechanical System)が注目されている。 MEMS技術としては、例えば自動車 ·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角速度センサ等がある。加速度センサや角速度センサ等には、ピエゾ抵抗を用いたホイートストンブリッジ回路が利用されて、る。

[0003] 加速度センサ等を用いて精度よく加速度等を検出するには、予めセンサの特性を測定して、較正することが必要である。そのためには、センサのホイートストンブリッジ回路を構成して、る各抵抗の抵抗値を知っておくことが望まし、。

[0004] 通常は、 MEMSデバイス（センサ等）に形成されて!、るピエゾ抵抗値の測定は、 M EMSデバイスを直接測定せず、 TEG (Test Element Group :特性評価用素子）等を用いて、間接的にその抵抗値を測定している。そして、その測定値と実際の MEMS デバイスのパターンサイズ力 MEMSデバイスに形成されている抵抗値を算出している。そのため、通常の測定は、センサに形成された各抵抗の抵抗値を直接計測して!、るものではなぐセンサを製造する工程のプロセスモニタとしての色合、が強、。

[0005] MEMSデバイス上のピエゾ抵抗はカンチレバー上に形成されている。このため、このピエゾ抵抗を直接測定しょうとするとプローブによる針圧によってカンチレバーが歪み、歪みがない状態での抵抗値を測定できない。また、針圧を低減してその影響をなくそうとすると、プローブと電極パッド間の接触抵抗が大きくなり、測定対象の抵抗値を精度よく測定できない。また、抵抗がブリッジ回路になっている場合、抵抗を個別に測定できるようにするには回路配線を切断する必要があり、センサの電極パッドが増えてしまう。 [0006] 振動を伴う装置上においても測定精度を向上することのできる半導体加速度センサの静特性測定方法として、特許文献 1に記載された方法がある。特許文献 1に記載された方法においては、まず、半導体加速度センサのブリッジ回路を構成する一つのピエゾ抵抗の両端の電位差の変動を観測する。そして、この電位差の変動が設定値以下になったときに振動が収まったものとして、半導体加速度センサの静特性を測定する。従って、半導体加速度センサに継続して一定の歪みがある場合は、歪みのある状態での抵抗値しか測定できない。また、特許文献 1に記載された方法は、半導体加速度センサのブリッジ回路を構成している各抵抗の抵抗値を個別に測定できるものではない。

特許文献 1：特開平 10— 62449号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 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、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定できるシステム及び方法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

[0008] 本発明に係る抵抗測定システムは、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定するホイートストンブリッジ回路の抵抗測定システムであって、

前記ホイートストンブリッジ回路の 4つの端子電極それぞれに 2本ずつ接触させられるためのプローブと、

前記ホイートストンブリッジ回路の端子電極と前記プローブを電気的に導通させる導通部と、

前記 4つの端子電極のそれぞれと電気的に導通する 2本のプローブを用いて、四端子法によって前記ホイートストンブリッジ回路の端子電極間の電流及び電位差を測定する測定部と、

を有する。

図面の簡単な説明 [図 1]本発明の実施の形態に係る抵抗測定システムの概略構成図である。

[図 2]図 1の抵抗測定システムの抵抗測定制御部とプローバ部の構成を示すブロック図である。

[図 3]3軸加速度センサのデバイス上面から見た図である。

[図 4] 3軸加速度センサの概略図である。

[図 5]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 6]各軸に対して設けられるホイートストンブリッジ回路の構成図である。

[図 7]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 8]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 9]ホイートストンブリッジ回路のフリツティング及び四端子法による抵抗測定を表す構成図である。

[図 10]四端子法によって電流と電位差を測定する方法を表す構成図である。

[図 11]ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定方法 1によって測定する測定回路の構成図である。

[図 12]ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定方法 2によって測定する測定回路の構成図である。

[図 13]ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定方法 3によって測定する測定回路の構成図である。

[図 14A]電源と接地が共通する 2個のホイートストンブリッジ回路において各抵抗の抵抗値を測定方法 4によって測定する測定回路の構成図である。

[図 14B]電源と接地が共通する 2個のホイートストンブリッジ回路において各抵抗の抵抗値を測定方法 4によって測定する測定回路の構成図である。

[図 15A]電源と接地が共通する 3個のホイートストンブリッジ回路において各抵抗の抵抗値を測定方法 4によって測定する測定回路の構成図である。

[図 15B]電源と接地が共通する 3個のホイートストンブリッジ回路において各抵抗の抵抗値を測定方法 4によって測定する測定回路の構成図である。

[図 16]測定した抵抗値を表示する例を示す図である。 [図 17]本発明に係る抵抗測定システムの動作の一例を示すフローチャートである。

[図 18]本発明の抵抗測定システムにノイズ除去を組み合わせた例を示す構成図である。

[図 19]騒音源カゝら発せられるノイズ音波と全く逆位相のアンチノイズ音波の合成を説明する図である。

符号の説明

1 抵抗測定システム

2 抵抗測定制御部

3 抵抗測定部

4 プローブカード

5 フリツティング用回路

6 特性評価部

7 切替部

8 ウエノヽ

8a、 8b、 8c、 8d 抵抗

9a、 9b、 9c、 9d、

9ai、 9av、 9bi、 9bv 電極ノッド

13 プローブ制御部

15 プローバ部

20 内部バス

21 制御部

22 主記憶部

23 外部記憶部

24 入力部

25 入出力部

26 表示部

31、 31a, 31b、 31c、 31d、

31e、 31f、 31g、 31h 電源 32a, 32b、 32c、 32d

32e、 32f 電流計

33 電圧計

41a、 41b、 41c、 41d プローブ

42aゝ 42b、 42c、 42d プローブ

50 抵抗測定システム

51 マイク

52 ノイズ除去制御部

53 スピーカ制御部

54 スピーカ

55 信号調整部

56 マイク

81aゝ 81b、 81c、 81d 抵抗

82aゝ 82b、 82c、 82d 抵抗

83aゝ 83b、 83c、 83d 抵抗

91aゝ 91b、 91c、 91d 電極パッド

92a, 92b、 92c、 92d 電極パッド

93aゝ 93b、 93c、 93d 電極パッド

AR 重錘体 (可動部）

TP チップ (微小構造体）

WSB ホイートストンブリッジ回路

発明を実施するための最良の形態

[0011] 以下、この発明の一実施形態に係る抵抗測定システム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。

[0012] 図 1は、本実施形態に係る抵抗測定システムの概略構成図である。図 1において、抵抗測定システム 1は、ローダ部 12と、プローバ部 15と、抵抗測定制御部 2とを備える。ここで、ローダ部 12は、テスト対象物、例えばウェハを搬送する。また、プローバ部 15は、ウェハ 8の電気的特性検査を行う。また、抵抗測定制御部 2は、プローバ部 15を介してウェハ 8に形成された抵抗値を測定する。

[0013] ローダ部 12は、例えば 25枚のウェハ 8が収納されたカセットを載置する載置部（図示せず)と、この載置部のカセットからウェハ 8を一枚ずつ搬送するウェハ搬送機構とを備えている。

[0014] ウェハ搬送機構には、直交する三軸 (X軸、 Y軸、 Z軸）の移動機構である X— Y— Zテーブル 12A、 12B、 12Cを介して三軸方向に移動する機構と、メインチャック 14 を介して Z軸の回りにウェハ 8を回転させる機構が設けられている。具体的には、ゥェハ搬送機構は、 Y方向に移動する Yテーブル 12Aを介してメインチャック 14を Y軸方向に移動させる。また、ウェハ搬送機構は、 Yテーブル 12A上を X方向に移動する X テーブル 12Bを介してメインチャック 14を X軸方向に移動させる。さらに、ウェハ搬送機構は、 Xテーブル 12Bの中心と軸芯を一致させて配置された Z方向に昇降する Zテ一ブル 12Cを介してメインチャック 14を Z軸方向へ移動させる。また、ウェハ搬送機構は、図示しない Z軸回りの回転駆動機構を介して、メインチャック 14を、所定の範囲で正逆方向に回転させる。

[0015] プローバ部 15は、プローブカード 4と、ァライメント機構（図示せず）と、プローブ制御部 13とを備える。そして、プローバ部 15は、フリツティング現象を利用して、プロ一ブカード 4のプローブとウェハ 8の電極パッドを電気的に接触させてウェハ 8の抵抗測定を行う。なお、プローブカード 4は、ウェハ 8上に例えば銅、銅合金、アルミニウムなどの導電性金属によって形成された電極パッドとプローブとを電気的に導通させる。また、ァライメント機構は、プローブカード 4のプローブとウェハ 8との位置合わせを行う。また、プローブ制御部 13はプローブカード 4を制御する。

[0016] 図 2は、図 1の抵抗測定システム 1の抵抗測定制御部 2とプローバ部 15の構成を示すブロック図である。抵抗測定制御部 2とプローバ部 15とによって、抵抗測定回路が構成される。

[0017] 抵抗測定制御部 2は、図 2に示すように、制御部 21、主記憶部 22、外部記憶部 23 、入力部 24、入出力部 25及び表示部 26を備える。主記憶部 22、外部記憶部 23、入力部 24、入出力部 25及び表示部 26はいずれも内部バス 20を介して制御部 21に接続されている。

[0018] 制御部 21は CPU (Central Processing Unit)等から構成され、外部記憶部 23に記憶されているプログラムに従って、ウェハ 8に形成された各抵抗の抵抗値を測定するための処理を実行する。

[0019] 主記憶部 22は RAM (Random-Access Memory)等から構成され、外部記憶部 23 に記憶されているプログラムをロードし、制御部 21の作業領域として用いられる。

[0020] 外部記憶部 23は、 ROM (Read Only Memory)、フラッシュメモリ、ハードディスク、 DVD -RAM (Digital Versatile Disc Random-Access Memory) DVD— RW (Digit al Versatile Disc Rewritable)等の不揮発性メモリから構成される。そして、外部記憶部 23は、前記の処理を制御部 21に行わせるためのプログラム等を予め記憶する。外部記憶部 23は、制御部 21の指示に従って、記憶するプログラム等を制御部 21に供給し、制御部 21から供給されたデータを記憶する。

[0021] 入力部 24はキーボード及びマウスなどのポインティングデバイス等と、キーボード及びポインティングデバイス等を内部バスに接続するインターフェース装置力構成されている。抵抗測定開始や測定方法の選択などの制御信号は、入力部 24から入力され、制御部 21に供給される。

[0022] 入出力部 25は、シリアルインタフェース又は LAN (Local Area Network)インタフエースカゝら構成されている。そして、入出力部 25は、抵抗測定制御部 2と抵抗測定制御部 2の制御対象であるプローブ制御部 13とを接続する。抵抗測定制御部 2は、入出力部 25を介して、プローブ制御部 13にウェハ 8の電極パッドとの接触、電気的導通、抵抗測定、及びそれらの切替などを指令する。また、抵抗測定制御部 2は、入出力部 25を介して、測定した結果を入力する。ら構成され、測定した結果である抵抗値などを表示する。

[0024] プローブ制御部 13は、抵抗測定部 3と、フリツティング用回路 5と、特性評価部 6及び切替部 7を備える。抵抗測定部 3は、プローブカード 4に抵抗を測定するための電源を供給し、抵抗を流れる電流と端子間の電圧を測定する。抵抗測定部 3はホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定する 4つの方法に対応して、 4 つの測定回路 3A、 3B、 3C、 3Dを備える。

[0025] フリツティング用回路 5は、ウェハ 8の電極パッドに接触させたプローブカード 4のプローブに電圧を印加し、プローブと電極パッドの間にフリツティング現象を起こして電気的に導通させる回路である。

[0026] 特性評価部 6は、ウェハ 8に形成された微小構造体の特性を計測して評価する。例えば、ウェハ 8に振動や圧力を加えて、微小構造体の応答を測定し、設計した基準の範囲に収まっているかどうかを検査する。

[0027] 切替部 7は、プローブカード 4の各プローブと抵抗測定部 3、フリツティング用回路 5 又は特性評価部 6との接続を切り替える。また、抵抗測定部 3の 4つの測定回路 3A、

3B、 3C、 3Dとプローブカード 4との接続を切り替える。

[0028] 本実施形態に係る抵抗測定システムの抵抗測定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。

[0029] 図 3は、 3軸加速度センサのデバイス上面力も見た図である。図 3に示されるように、ウェハ基盤に形成されるチップ TPには、複数の電極パッド PDがその周辺に配置されている。そして、電気信号を電極パッドに対して伝達、あるいは電気信号を電極パッドカも伝達するために、金属配線が設けられている。そして、中央部には、クローバ型を形成する 4つの重錘体 ARが配置されて、る。

[0030] 図 4は、 3軸加速度センサの概略図である。図 4に示す 3軸加速度センサはピエゾ抵抗型であり、検出素子であるピエゾ抵抗素子が拡散抵抗として設けられている。このピエゾ抵抗型の加速度センサは、安価な ICプロセスにより製造できる。検出素子である抵抗素子を小さく形成しても感度低下がないため、小型化 ·低コスト化に有利である。

[0031] 次に 3軸加速度センサの具体的な構成を説明する。中央の重錘体 ARは、 4本のビーム BMで支持された構造となっている。ビーム BMは X、 Yの 2軸方向で互いに直交するように形成されており、 1軸当たりに 4つのピエゾ抵抗素子を備えている。 Z軸方向検出用の 4つのピエゾ抵抗素子は、 X軸方向検出用ピエゾ抵抗素子の横に配置されている。重錘体 ARの上面形状はクローバ型を形成し、中央部でビーム BMと連結されている。このクローバ型構造を採用することにより、重錘体 ARを大きくすると同時にビーム長を長くすることができる。このため、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。

[0032] 重錘体 ARが加速度 (慣性力）を受けると、ビーム BMが変形し、その表面に形成されたピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化により加速度を検出するのが、ピエゾ抵抗型の 3軸加速度センサの動作原理である。そしてこのセンサ出力は、 3軸それぞれに独立に組み込まれたホイートストンブリッジ回路の出力力取り出す構成に設定されている。

[0033] 図 5は、各軸方向の加速度を受けた場合の重錘体とビームの変形を説明する概念図である。図 5に示されるように、ピエゾ抵抗素子は、加えられた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)を有している。そして、この歪みが、引っ張り歪みの場合は抵抗値が増加し、圧縮歪みの場合は抵抗値が減少する。図 5には、重錐体が各軸方向に加速度を受けたときの X軸方向用ピエゾ抵抗素子 Rxl〜Rx4、 Y 軸方向検出用ピエゾ抵抗素子 Ryl〜Ry4及び Z軸方向検出用ピエゾ抵抗素子 Rzl 〜Rz4が歪む様子の一例が示されて!/、る。

[0034] 図 6は、各軸に対して設けられるホイートストンブリッジ回路の構成図である。図 6 (a )は、 X(Y)軸におけるホイートストンブリッジ回路の構成図である。ここで、 X軸及び Υ 軸の出力電圧をそれぞれ Vxout及び Vyoutとしている。図 6 (b)は、 Z軸におけるホイ一トストンブリッジ回路の構成図である。また、 Z軸の出力電圧を Vzoutとしている。

[0035] 上述したように、加えられた歪みによって各軸の 4つのピエゾ抵抗素子の抵抗値は変化し、各軸毎に形成されたホイートストンブリッジ回路の出力電圧が変化する。カロ速度成分は、この出力電圧として各軸毎に検出される。なお、上記の回路が構成され、また、所定の電極パッドから各軸に対する出力電圧が検出されるように、 3軸カロ速度センサには図 3で示されるような金属配線等が連結されている。

[0036] また、この 3軸加速度センサは、加速度の直流成分も検出することができるため、重力加速度を検出する傾斜角センサ、すなわち角速度センサとしても用いることが可能である。本実施形態では、加速度センサを例に説明するが、本発明はホイートストンブリッジ回路を備えるあらゆるデバイスに応用することができる。例えば、本発明は、圧力センサ、温度センサ等のセンサのホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値の測定に用いることができる。また、本発明は、薄膜式のデバイス、例えば、歪みゲージ、インクジェットプリンタのノズル、圧力差のある膜を通して電子ビームを通過させる EB窓などのホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値の測定に用いることができる。

[0037] 図 7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 7は、センサを X、 Υ、 Ζ軸周りに回転させ、 X、 Υ、 Ζ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結果を示したものである。センサの電源としては低電圧電源 + 5Vを使用している。なお、図 7に示される各測定点は、各軸出力のゼロ点オフセットを算術的に減じた値がプロットされて、る。

[0038] 図 8は、重力加速度 (入力）とセンサ出力との関係を説明する図である。すなわち、図 8は、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。図 8に示されるように、重力加速度とセンサ出力との関係はほぼ線形である。なお、重力加速度は、図 7に示された傾斜角力も X、 Υ、 Ζ軸にそれぞれ関わっている重力加速度成分を計算して求める。また、センサ出力はその傾斜角のときのセンサ出力である。

[0039] 次に、本実施形態におけるプローブ方法について説明する。図 9は、ホイートストンブリッジ回路 WSBのフリツティング及び四端子法による抵抗測定を表す構成図である。ホイートストンブリッジ回路 WSBは、 4つの抵抗 8a、 8b、 8d、 8cのループから構成されている。抵抗と抵抗の各接続点に電極パッド 9a、 9b、 9d、 9cが設けられている。例えば、電極パッド 9aが電源端子であり、電極パッド 9dが接地端子である。そして、電極パッド 9bと電極パッド 9cが出力端子である。

[0040] フリツティング現象とは、金属の表面に形成された酸化膜に印加される電位傾度が 10⁵〜10⁶VZcm程度になると酸ィ匕膜の厚さや金属の組成の不均一性により電流が流れて酸化膜が破壊される現象をヽぅ。フリツティング現象を利用してプローブと電極ノッドを電気的に導通するには、まず、各電極パッドにそれぞれ 2本のプローブを接触させる。図 9では、例えば電極パッド 9aにプローブ 41aと 42aが接触している。そして、その 2本のプローブの間にフリツティング用回路 5から電圧を印加する。そして、徐々に昇圧すると、一対のプローブ 41aと 42aの間の酸ィ匕膜が破られる。酸化膜が破られると、プローブ 41a、 42aの間に電流が流れ、プローブ 41a、 42aと電極パッド 9 a間で電気的に導通する。

[0041] 同様にフリツティング現象を利用して、電極パッド 9bにプローブ 41b、 42bを、電極ノッド 9cにプローブ 41c、 42cを、電極パッド 9dにプローブ 41d、 42dを電気的に導通させる。

[0042] 次いで、切替部 7でプローブの接続を抵抗測定部 3に切り替えて、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定する。

[0043] 抵抗値を測定するには、回路に流れる電流と端子間の電位差を測定し、電位差を電流で除して抵抗値を求める。電流と電位差を測定するには、四端子法を用いる。図 10は、四端子法によって電流と電位差を測定する方法を表す図である。

[0044] 図 10に示すように、試料 (抵抗)の両端に 2つずつ合計 4つの電極を付け、電流と電圧を別の端子で測る方法を四端子法という。図 10に示す例では、電極パッド 9a、 9 bを電圧用端子 9av、 9bvと電流用端子 9ai、 9biに分けている。すなわち、電圧計測回路と電流計測回路を接続する端子を別々に設けている。この方法では、電圧計の入力インピーダンスが充分に高いと、電圧計測回路には電流はほとんど流れない。このため、試料と電極との間の抵抗、リード線の抵抗を含まずに試料の両端の電位差を精確に測定できる。四端子法は、試料の抵抗が小さぐ試料と電極との間の抵抗やリード線の抵抗などが無視できな、場合に用いられる方法である。

[0045] 本実施形態では、ホイートストンブリッジ回路の電極にフリツティング技術を用いて電気的に導通させた 2本のプローブを、四端子法の電流測定と電圧測定にそれぞれ用いることによって、電極間の電流と電圧を精確に測定する。しかし、ホイートストンブリッジ回路は抵抗がループ状に接続されてヽるので、一つ一つの抵抗の抵抗値を直接測定することができない。そこで、以下に説明する 4つの方法で、ホイートストンプリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定する。なお、以下の 4つの方法はそれぞれ、図 2の測定回路 3A、 3B、 3C、 3Dに対応している。

[0046] (測定方法 1)

図 11は、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定方法 1によつて測定する測定回路の構成を表す。図 11の測定回路は、図 2の測定回路 3Aに対応する。ホイートストンブリッジ回路の構成と、それぞれの電極パッドに接続するプロ一ブの構成は図 9と同様である。以下の測定方法の説明では、電極パッド 9a、 9b、 9c、 9dをそれぞれ端子 a、 b、 c、 dと記載する。また、抵抗 8a、 8b、 8c、 8dの抵抗値をそれぞれ、 α、 j8、 γ、 δとする。

[0047] 図 11に示す測定回路 3Αは、電源 31及び電流計 32と、電圧計 33を切替スィッチ 3 4、 35、 36、 37によって切り替えるように構成されている。このため、それぞれホイートストンブリッジ回路の任意の 2つの端子に接続して、その端子間の電流と電圧を四端子法で測定できる。図 11の切替スィッチ 34、 35、 36、 37の状態は、端子 aと端子 bの間の電流と電圧を測定する場合を示す。

[0048] まず、端子 ab間の電流 labと電圧 Vabを測定し、その値から端子 ab間の抵抗値 Ra bを求める。同様に、端子 bd間、端子 ca間、端子 dc間及び端子 ad間の電流と電圧を測定し、その値からそれぞれの端子間の抵抗値 Rbd、 Rca、 Rdc及び Radを求める。すなわち、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗 8a、 8b、 8c、 8dの両端の端子間の電流及び電位差と、ホイートストンブリッジ回路の対角に位置する一対の端子 ad間の電流及び電位差とを四端子法で測定する。

[0049] ホイートストンブリッジ回路の任意の 2つの端子間は、 2経路の直列抵抗の並列回路である力も、前記 5つの測定値 Rab、 Rbdゝ Rcaゝ Rdcゝ Radと抵抗値 α、 β γ、 δの関係は、式（1)〜（5)のように表される。

1/Rbd = 1/β + l/(a + y + δ)

1/Rdc = 1/δ + 1/(α + β + γ)

1/Rad = 1/(α + β) + 1/(γ + δ)

式（1)〜（5)より、式（6)〜（11)が求められる。

a = Rab(j8 + γ + 6)/(j8 + γ + δ -Rab)

β = Rbd + γ + δ)Ζ(α + γ + δ—Rbd)

y = Rca(a + j8 + δ)/(α + |8 + δ -Rca)

δ = Rdc (α + β + γ)/( + β + γ -Rdc) γ + δ = Rad(a + j8)/(a + j8 -Rad) (10)

a + β = Rad(y + δ)/(γ + δ -Rad) (11)

[0051] 式 (6)、（7)に式（10)を代入して γ、 δを消去するとそれぞれ、式（12)、（13)が求められる。

α²β + α j8²+Rada²-Rab(a + j8)² = 0 (12)

α²β + α β²+Καάβ²-^ά(α + β)² = 0 (13)

[0052] 式（13)—式（12)より式（14)が求められる。

Rad( j8²- α ²) + (Rab-Rbd) (α + β)² = 0 (14)

[0053] 抵抗値 αと j8は 0ではないから、 α + β≠0より式（14)の両辺を α + j8で割って、式（15)を求める。

Rad( j8 - a) + (Rab-Rbd) (α + β) = 0 (15)

よって、式（16)が導き出される。

a = β - (Rbd-Rad-Rab)/(Rab-Rbd-Rad) (16)

[0054] ここで、式（17)のようにおくと、式（16)は式（18)のように表される。

(Rbd - Rad - Rab) / (Rab - Rbd - Rad) = ε (17)

ο

a = ε · β (18)

ο

[0055] 再度、式（7)に式（10)、式（18)を代入して整理すると、式（19)のようになる。

β = Rbd- ( ε · β + Rad( ε +1) β/(( ε +1) β -Rad))

0 0 0

/( ε · β + Rad( ε +1) β/(( ε +1) β -Rad) -Rbd) (19)

0 0 0

[0056] β≠0であるから、式（19)の両辺を j8で割って、式（20)を求める。

1 = Rbd- ( ε + Rad( ε +1)/(( ε +1) β -Rad))

0 0 0

/( ε · β + Rad( ε +1) β/(( ε +1) β -Rad) -Rbd) (20)

0 0 0

[0057] 式（20)より式（21)が求められ、式（18)と式（21)より式（22)が求められる。

β = (Rbd( s +l)²-Rad)/( s ( ε +1)) (21)

0 0 0

= (Rbd( ε +l)²-Rad)/( ε +1) (22)

o o

[0058] 次に、式 (8)、式（9)に式（11)を代入して a；、 j8を消去すると、それぞれ式（23)、 ( 24)が求められる。

γ^Ζδ + γ 6²+Rady²-Rca(y + δ)² = 0 (23) γ²δ + γ 6²+Rad6²-Rdc(y + δ)² = 0 (24)

[0059] 式（23)—式（24)より式（25)が求められる。

Rad(y²- 6²) + (Rdc-Rca) (γ + δ)² = 0 (25)

[0060] γ + δ≠0より式（25)の両辺を γ + δで割って、式（26)、（27)が求められる。

Rad( γ - δ ) + (Rdc-Rca) ( γ + δ ) = 0 (26)

y = δ ( (Rdc - Rad - Rca) / (Rca - Rdc - Rad) ) (27)

[0061] ここで、式（28)のようにおくと、式（27)は式（29)のように表される。

(Rdc - Rad - Rca) / (Rca - Rdc - Rad) = ε (28)

1

γ = ε ' δ (29)

1

[0062] α、 j8と同様に δ、 γを求めると、式（30)、（31)が求められる。

δ = (Rdc ( ε +l)²-Rad)/( ε ( ε +1)) (30)

1 1 1

γ = (Rdc ( ε +l)²-Rad)/( ε +1) (31)

1 1

[0063] 以上、説明したとおり、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗 8a、 8b、 8c、 8 dの両端の端子間の電流及び電位差と、ホイートストンブリッジ回路の対角に位置する一対の端子 ad間の電流及び電位差とから、抵抗 8a、 8b、 8c、 8dの抵抗値 ο；、 β、 γ、 δを求めることができる。なお、ホイートストンブリッジ回路の対角に位置する一対の端子 ad間の電流及び電位差に代えて、端子 be間の電流及び電位差を用いても同様に各抵抗値を求めることができる。

[0064] (測定方法 2)

図 12は、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定方法 2によつて測定する測定回路の構成を表す。図 12の測定回路は、図 2の測定回路 3Bに対応する。

[0065] 図 12 (a)に示すように、端子 bを電位 Vbにし、端子 a、 c、 dを短絡して電位 Vaにする (Vb≠Va)。そして、端子 bと端子 a間の電流と電圧を四端子法で測定し、その値から抵抗値 Rabを求める。端子 a、 c、 dは短絡されているから、抵抗 8c、 8dには電流が流れな、 (端子 ac間と端子 cd間の電位差は 0である）。端子 ab間の抵抗値 Rabは、抵抗 8aと抵抗 8bの並列回路であるから、式（32)が成立する。

1/Rab = l/α + 1/ β (32) 厳密には、端子 ac間と端子 cd間に電極パッドとプローブの接触抵抗があるが、フリッティングによって電気的に導通しているので、無視できる。

[0066] 同様に、短絡する端子の組み合わせを変えた残りの 3通りについて四端子法で測定する。端子 dを電位 Vdにし、端子 a b、 cを短絡して電位 Vbにする (Vd≠Vb)。端子 bと端子 d間の抵抗値 Rbdを測定する。このとき式 (33)が成立する。

1/Rbd = 1/ β + 1/ δ (33)

端子 cを電位 Vcにし、端子 a b、 dを短絡して電位 Vaにする (Vc≠Va)。端子 cと端子 d間の抵抗値 Redを測定する。このとき式（34)が成立する。

1/Rcd = 1/ y + 1/ δ (34)

端子 aを電位 Vaにし、端子 b、 c、 dを短絡して電位 Vcにする (Va≠Vc)。端子 aと端子 c間の抵抗値 Racを測定する。このとき式（35)が成立する。

1/Rac = l/ α + 1/ y (35)

[0067] 次に、図 12 (b)に示すように端子 a、 bを短絡し、端子 d、 cを短絡して、端子 abと端子 dcの間の抵抗 Rab/dcを四端子法で測定する。この場合は、端子 ab間と端子 dc間は短絡されて抵抗値力^であるから、端子 abと端子 dcの間は抵抗 8bと抵抗 8cの並列抵抗になり、式 (36)が成立する。

1 /Rab/dc = 1/ y + 1/ β (36)

[0068] 同様に、端子 b、 dを短絡し、端子 a、 cを短絡して、端子 bd、端子 ac間の抵抗 Rbd/ acを測定する。このとき式（37)が成立する。

1/Rbd/ac = 1/ α + 1/ δ (37)

[0069] 式（32)—式（33)より式（38)が求められる。

1/Rab 1/Rbd = 1/ α 1/ δ (38)

式（37)—式（38)より式（39)が求められる。

1/Rab 1/Rbd + 1/Rbd/ac = 2/ α (39)

よって式 (40)が求められる。

α = 2RabRbdRbd/ac/ (RbdRbd/ac -RabRbd/ac+RabRbd) (40) [0070] 同様に、式（34)、式（35)、式（37)より、式 (41)が求められる。

δ = 2RcdRacRbd/ac/ (RacRbd/ac-RcdRbd/ac +RcdRac) (41) 式（32)、式（35)、式（36)より、式（42)が求められる。

β = 2RacRacRab/dc/ (RabRab/dc - RcdRab/dc + RcdRbd) (42) 式（33)、式（34)、式（36)より、式 (43)が求められる。

γ = 2RcdRbdRab/dc/ (RbdRab/dc -RcdRab/dc + RcdRbd) (43)

[0071] 以上をまとめると、まず、ホイートストンブリッジ回路の 4つの端子のうち 3つを短絡する。そして、短絡していない端子と短絡された端子の間の電流及び電位差を、短絡する端子の組み合わせを変えた 4通りについて四端子法で測定する。次に、ホイートストンブリッジ回路の隣り合う 2つの端子を短絡し、残りの 2つの端子を短絡する。そして、短絡された 2組の端子間の電流及び電位差を、短絡する隣り合う端子の組み合わせを変えて 2通りについて四端子法で測定する。そして、これらの計 6通りの測定結果から、抵抗 8a、 8b、 8c、 8dの抵抗値ひ、 β、 γ、 δを求めることができる。

[0072] (測定方法 3)

図 13は、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定方法 3によつて測定する測定回路の構成を表す。図 13の測定回路は、図 2の測定回路 3Cに対応する。

[0073] 図 13 (a)に示すように、端子 a、 bを、端子 a、 b間が短絡されないように、それぞれ独立した電源により同じ電位 Vaにバイアスする。端子 dをそれぞれ独立した電源により同じ電位 Vdにバイアスする。ここで、 Va >Vdとする。

[0074] この場合、端子 aヽ b間、端子 d間はそれぞれ同じ電位なので電流は流れな、。

そこで、端子 b、 d間の電流を四端子法で測定し、その値を Ib、端子 a、 c間の電流を四端子法で測定しその値を Icとすると、それぞれ電位差は Va—Vdであるから、式 (4 4)、（45)が成立する。

γ = (Va-Vd) /Ic (44)

β = (Va-Vd) /lb (45)

[0075] 端子 b、 d間の電流 lbは、電源 31b、端子 b、抵抗 8b、端子 d、電流計 32d、電源 31 d、接地 38、電源 3 lbの経路で流れる。また、端子 a、 c間の電流 Icは、電源 31a、端子 a、抵抗 8c、端子電流計 32c、電源 31c、接地 38、電源 3 laの経路で流れる。なお、図 13 (a)では、電位差の測定回路を省略している。 [0076] 次に、図 13 (b)に示すように、端子 b、 dをそれぞれ独立した電源により同じ電位 Vb にバイアスする。端子 _a、 cをそれぞれ独立した電源により同じ電位 Vcにバイアスする。ここで、 Vb >Vcとする。

[0077] この場合、端子 b、 d間、端子 a、 c間はそれぞれ同じ電位なので電流は流れな、。

そこで、端子 b、 a間の電流を四端子法で測定し、その値を Ia、端子 d、 c間の電流を四端子法で測定しその値を Idとすると、それぞれ電位差は Vb—Vcであるから、式 (4 6)、（47)が成立する。

a = (Vb -Vc) /la (46)

δ = (Vb -Vc) /Id (47)

[0078] 端子 b、 a間の電流 laは、電源 31b、端子 b、抵抗 8a、端子 a、電流計 32a、電源 3 la 、接地 38、電源 31bの経路で流れる。また、端子 d、 c間の電流 Idは、電源 31d、端子 d、抵抗 8d、端子電流計 32c、電源 31c、接地 38、電源 3 Idの経路で流れる。なお、図 13 (b)では、電位差の測定回路を省略している。

[0079] 以上をまとめると、まず、ホイートストンブリッジ回路の 4つの端子のうち隣り合う 2つの端子をそれぞれ独立した電源で同じ第 1の電位に設定し、残りの 2つの端子をそれぞれ独立した電源で同じ第 2の電位に設定する。そして、第 1の電位の一方の端子とそれに隣り合う第 2の電位の端子との間の電流及び電位差と、第 1の電位の他方の端子とそれに隣り合う第 2の電位の端子との間の電流及び電位差とを四端子法で測定する。これを、同じ電位にする隣り合う端子の組み合わせを変えて 2通りについて測定した結果から、抵抗 8a、 8b、 8c、 8dの抵抗値 a、 β、 γ、 δを求めることができる。

[0080] (測定方法 4)

次に、ホイートストンブリッジ回路が複数あり、その電源及びグランドが共通の場合の各ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定する方法について示す。

[0081] 図 14A乃至図 15Bは、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定方法 4によって測定する測定回路の構成を表す。図 14A乃至図 15Bの測定回路は、図 2の測定回路 3Dに対応する。 [0082] まず、ホイートストンブリッジ回路が 2個の場合について説明する。ホイートストンプリッジ回路が 3個以上、電源と接地が共通に接続されている場合も原理的に同じ方法を適用することができる。

[0083] 図 14Aに示すように、 2つのホイートストンブリッジ回路は端子 a (電極パッド 9 la、 9 2a)、端子 d (電極パッド 91d、 92d)がそれぞれ共通の電源と接地である。端子 aと端子 dをそれぞれ独立した電源 3 la、 31(1にょり電位¥&、 Vdにバイアスする。

[0084] 端子 bl (電極パッド 91b)、端子 b2 (電極パッド 92b)をそれぞれ端子 d用電源と独立した電源 31b、 31eにより Vdにバイアスする。端子 c l (電極パッド 91c)、端子 c2 ( 電極パッド 92c)をそれぞれ端子 a用電源と独立した電源 31c、 31fにより Vaにバイァスする。但し、 Vd >Vaである。

[0085] このとき、端子 b l、 b2は端子 dの電位 Vdと同じであるから、抵抗 81b、 82bには電流は流れない。また、端子 cl、 c2は端子 aの電位 Vaと同じであるから、抵抗 81c、 82 c【こ ίま電流 ίま流れな!/ヽ。端子 bl、 b2、 c l、 c2をノィァスする電源 31b、 31e、 31c、 3 Ifはそれぞれ独立であるから、ホイートストンブリッジ回路間で電流は流れな、。

[0086] そこで、端子 bl、 a間の電流を四端子法で測定しその値を Ial、端子 d、 c l間の電流を測定しその値を Idlとする。また、端子 b2、 a間の電流を測定しその値を Ia2、端子 d、 c2間の電流を測定しその値を Id2とする。すると、抵抗 81a、 81d、 82a、 82dの抵抗値 a l、 δ 1、 α 2、 δ 2は、式 (48)〜（51)のように表すことができる。

a l = (Vd-Va) /Ial (48)

δ 1 = (Vd-Va) /Idl (49)

a 2 = (Vd-Va) /Ia2 (50)

6 2 = (Vd-Va) /Id2 (51)

次【こ、図 14β【こ示す Jう【こ、同【こ子 b lを Va【こ、 c lを Vd【こノィァスし、 b2を Va 、 c2を Vdにバイアスする。端子 d、 bl間の電流を測定しその値を Ib l、端子 d、 b2間の電流を測定しその値を Ib2とする。また、端子 c l、 a間の電流を測定してその値を Ic 1、端子 c2、 a間の電流を測定しその値を Ic2とする。すると、抵抗 81b、 81c、 82b、 8 2cの抵抗値 j8 1、 γ 1、 13 2、 γ 2は、式（52)〜（55)のように表すことができる。

β ΐ = (Vd-Va) /Ib l (52) γ ΐ = (Vd-Va) /lcl (53)

y 2 = (Vd-Va) /Ic2 (55)

[0088] 以上をまとめると、まず、ホイートストンブリッジ回路の 2つの出力端子のうち、一方の出力端子をホイートストンブリッジ回路の端子 aと同電位にし、他方の出力端子をホイ一トストンブリッジ回路の端子 dと同電位にする。そして端子 dと同電位にした出力端子と端子 aとの間の電流及び電位差、及び端子 aと同電位にした出力端子と端子 dとの間の電流及び電位差を四端子法で測定する。これを端子 a及び端子 dと同電位にする出力端子の組み合わせを変えて 2通りについて測定した結果から、抵抗 81a、 8 lb、 81c、 81d、 82a, 82b、 82c、 82dの抵抗値 a l、 j8 1、 γ 1、 δ 1、 α 2、 13 2、 γ 2、 δ 2を求めることができる。

[0089] ホイートストンブリッジ回路が 3個以上の場合も同様にして各ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定することができる。図 15A及び 15Bは、ホイ一トストンブリッジが 3個の場合に、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定方法 4によって測定する測定回路の構成を表す。ホイートストンブリッジ回路が 2個の場合と同様にそれぞれの抵抗は以下のように求められる。

[0090] 端子 a、 dをそれぞれ独立した電源 3 la、 31(1にょり¥&、 Vdにバイアスする。端子 bl 、 b2、 b3をそれぞれ端子 d用電源と独立した電源 31b、 31e、 31gにより Vdにバイァスする。端子 cl、 c2、 c3をそれぞれ端子 a用電源と独立した電源 31c、 31f、 31hにより Vaにバイアスする。但し、 Vd>Vaである。

[0091] そこで、端子 bl、 a間の電流を測定しその値を Ial、端子 d、 cl間の電流を測定しその値を Idlとする。また、端子 b2、 a間の電流を測定しその値を Ia2、端子 d、 c2間の電流を測定しその値を W2とする。さらに、端子 b3、 a間の電流を測定しその値を Ia3 、端子 d、 c3間の電流を測定しその値を Id3とする。すると、抵抗 81a、 81d、 82a、 82 d、 83a、 83dの抵抗値 α 1、 δ 1、 α 2、 δ 2、 α 3、 δ 3は、式（56)〜（61)のように表すことができる。

a l = (Vd-Va) /Ial (56)

δ ΐ = (Vd-Va) /Idl (57) a 2 = (Vd-Va) /Ia2 (58)

6 2 = (Vd-Va) /Id2 (59)

« 3 = (Vd-Va) /Ia3 (60)

S 3 = (Vd-Va) /Id3 (61)

[0092] 次に、図 15Bに示すように、端子 a、 dをそれぞれ独立した電源 31a、 31dにより Va、 Vdにバイアスする。端子 b l、 b2、 b3を端子 a用電源とはそれぞれ独立した電源 31b 、 31e、 31gにより Vaにバイアスする。端子 c l、 c2、 c 3をそれぞれ端子 d用電源と独立した電源 31c、 31f、 31hにより Vdにバイアスする。但し、 Vd >Vaである。

[0093] ここで、端子 c l、 a間の電流を測定しその値を Ic l、端子 d、 b l間の電流を測定しその値を Iblとする。また、端子 c2、 a間の電流を測定しその値を Ic2、端子 d、 b2間の電流を測定しその値を Ib2とする。さらに、端子 c3、 a間の電流を測定しその値を Ic3 、端子 d、 b3間の電流を柳』定しその値を Ib3とする。すると、抵抗 81b、 81c、 82b、 82 c、 81b、 81cの抵抗値 j8 1、 γ 1、 j8 2、 γ 2、 j8 3、 γ 3ίま、式（62)〜（67)のように表すことができる。

β ΐ = (Vd- -Va) /Ib l (62)

γ ΐ = (Vd- -Va) /Ic l (63)

y 2 = (Vd- -Va) /Ic2 (65)

y 3 = (Vd- -Va) /Ic3 (67)

[0094] 以上をまとめると、まず、ホイートストンブリッジ回路の 2つの出力端子のうち、一方の出力端子をホイートストンブリッジ回路の端子 aと同電位にし、他方の出力端子をホイ一トストンブリッジ回路の端子 dと同電位にする。そして、端子 dと同電位にした出力端子と端子 aとの間の電流及び電位差、及び端子 aと同電位にした出力端子と端子 dとの間の電流及び電位差を四端子法で測定する。これを、端子 a及び端子 dと同電位にする出力端子の組み合わせを変えて 2通りについて測定した結果から、抵抗 8 la、 81b、 81c、 81d、 82a, 82b、 82c、 82d、 83a, 83b、 83c、 83dの抵抗値 a 1、 β 1、 γ 1、 δ 1、 α 2、 j8 2、 γ 2、 δ 2、 a 3、 j8 3、 γ 3、 δ 3を求めることができる。ホイートストンブリッジ回路力以上の場合も同様にして、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定することができる。

[0095] 本実施形態では、フリツティングによって電気的に導通させた電極パッド毎に 2本のプローブを用いて、端子間の抵抗値を四端子法で精確に測定する。そして、前述の 4つの測定方法によって、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を精確に求めることができる。

[0096] 図 2に示す抵抗測定制御部 2の制御部 21は、前述の 4つの測定方法で測定したホィートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を、表示部 26に表示する。図 16 は、測定した抵抗値を表示部 26に表示する例を示す。

[0097] 図 16 (a)は、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を一覧表示する一例である。ホイートストンブリッジ回路毎に行を替えて、ホイートストンブリッジ回路の 4つの抵抗の抵抗値を 1行に表示している。さらに微小構造体ごとに区切ってもよい。例えば、 3軸加速度センサの場合は、 1つの微小構造体に 3つのホイートストンブリッジ回路があるので、 3行ごとに区切られる。

[0098] 図 16 (b)は、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を、微小構造体毎に二次元表示として、表示装置に出力する一例を示す。例えば、 3軸加速度センサの場合は、各 3軸加速度センサ毎に 4行 X 3列の太線で囲まれた 12個毎の抵抗値 (以下、抵抗値群とする）を表示する。この場合、 1列目に X軸方向のホイートストンブリッジ回路の 4つの抵抗の抵抗値、 2列目に Y軸方向のホイートストンブリッジ回路の 4 つの抵抗の抵抗値、 3列目に Z軸方向のホイートストンブリッジ回路の 4つの抵抗の抵抗値、を表示する。この際、各ホイートストンブリッジ回路の 4つの抵抗の抵抗値 Q；、 β、 γ、 δはそれぞれ 1行目、 2行目、 3行目、 4行目に表示する。そして、縦方向に m個、横方向に n個の合計 m X n個の 3軸加速度センサがウェハ上に存在する場合は、 m X n個の抵抗値群をウェハ上の座標に合わせて 2次元表示する。

[0099] 次に、図 1及び図 2に示す抵抗測定システム 1及び抵抗測定制御部 2の動作について、図 17を参照して説明する。図 17は、抵抗測定システム 1の動作の一例を示すフローチャートである。なお、抵抗測定制御部 2の動作は、制御部 21が主記憶部 22 、外部記憶部 23、入力部 24、入出力部 25及び表示部 26と協働して行う。 [0100] まず、制御部 21は、ウェハ 8がメインチャック 14に載置され、測定開始が入力されるのを待機する (ステップ Sl)。測定開始が、入力部 24から入力されて制御部 21に指示されると、制御部 21は、入出力部 25を介して、プローバ制御部 13にプローブをゥエノ、 8の電極パッドに接触するよう指令する (ステップ S2)。ついで、制御部 21は、プローバ制御部 13にフリツティング用回路 5によって、プローブと電極パッドを電気的に導通させるように指令する (ステップ S3)。

[0101] 本実施の形態では、電極パッドをプローブをフリツティング現象を利用して電気的に導通させる力電気的に導通させる方法としては、フリツティング技術以外の方法を利用してもよい。例えば、プローブに超音波を伝導して、電極パッド表面の酸化膜を部分的に破って、電極パッドとプローブを電気的に導通させる方法を用いることができる。

[0102] 次に、制御部 21は、測定方法の選択を入力する (ステップ S4)。測定方法は、予め外部記憶部 23に記憶されていてもよいし、測定の都度、入力部 24から入力されてもよい。測定方法が入力されると、制御部 21は、入力された測定方法によって測定回路を選択する (ステップ S5)。

[0103] 測定方法選択が Aの場合 (ステップ S5 ;A)、制御部 21は、前記の測定回路 A (図 2 の測定回路 3A)を選択して、プローブカード 4に接続するよう切替部 7に指令する。そして、制御部 21は、ウェハ 8に形成されたホイートストンブリッジ回路の各抵抗の抵抗値を測定回路 Aで測定するよう、抵抗測定部 3に指令する (ステップ S6)。そして、制御部 21は、抵抗測定部 3から測定した抵抗 (又は電流と電圧）を入出力部 25を介して入力し、前述の測定方法 1で抵抗値を求める (ステップ S 7)。

[0104] 測定方法選択力 ¾の場合 (ステップ S 5 ; B)、制御部 21は、前記の測定回路 B (図 2 の測定回路 3B)を選択して、プローブカード 4に接続するよう切替部 7に指令する。そして、制御部 21は、ウェハ 8に形成されたホイートストンブリッジ回路の各抵抗の抵抗値を測定回路 Bで測定するよう、抵抗測定部 3に指令する (ステップ S8)。そして、制御部 21は、抵抗測定部 3から測定した抵抗 (又は電流と電圧）を入出力部 25を介して入力し、前述の測定方法 2で抵抗値を求める (ステップ S9)。

[0105] 測定方法選択力の場合 (ステップ S5 ;C)、制御部 21は、前記の測定回路 C (図 2 の測定回路 3C)を選択して、プローブカード 4に接続するよう切替部 7に指令する。そして、制御部 21は、ウェハ 8に形成されたホイートストンブリッジ回路の各抵抗の抵抗値を測定回路 Cで測定するよう、抵抗測定部 3に指令する (ステップ S10)。そして、制御部 21は、抵抗測定部 3から測定した抵抗 (又は電流と電圧）を入出力部 25を介して入力し、前述の測定方法 3で抵抗値を求める (ステップ S 11)。

[0106] 測定方法選択力 ¾の場合 (ステップ S 5 ; D)、制御部 21は、前記の測定回路 D (図 2 の測定回路 3D)を選択して、プローブカード 4に接続するよう切替部 7に指令する。そして、制御部 21は、ウェハ 8に形成されたホイートストンブリッジ回路の各抵抗の抵抗値を測定回路 Dで測定するよう、抵抗測定部 3に指令する (ステップ S12)。そして、制御部 21は、抵抗測定部 3から測定した抵抗 (又は電流と電圧）を入出力部 25を介して入力し、前述の測定方法 4で抵抗値を求める (ステップ S13)。

[0107] 制御部 21は、求めた各抵抗の抵抗値を外部記憶部 23に記憶する。そして、制御部 21は、記憶した抵抗値を、例えば図 16に示すように、表示部 26に表示する (ステップ S14)。

[0108] このように、抵抗測定システム 1によれば、フリツティング技術と四端子法によって精確に測定された値に基づヽて、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定することができる。そして、測定した結果を表示部に表示するので、ウェハ 8 に形成された微小構造体であるセンサの較正などに利用することができる。

[0109] 次に、抵抗測定システムの変形例について説明する。図 18は、抵抗測定システムにノイズ除去を組み合わせた例を示す構成図である。図 18の抵抗測定システム 50 は、マイク 51、ノイズ除去制御部 52、スピーカ制御部 53、スピーカ 54を備える。また、さらに信号調整部 55及びマイク 56を備えてもよい。入出力インタフェース 28は、測定制御を外部力起動，停止したり、測定結果を外部に出力するためのインタフースである。なお、本例では、プローブ 41a、 41b、 42a、 42bを用いて四端子法により抵抗測定する。

[0110] 騒音源 NSから発生する騒音が空気中を伝播し、ウェハ 8に形成された微小構造体 TPの重錘体 AR及びビーム BMが振動すると、ピエゾ抵抗の抵抗値が変動する。従つて、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を精確に測定することができない。

[0111] そこで、騒音と逆位相で同じ大きさの音波を加えて、ウェハ 8上で騒音がちょうど打ち消されるようにする。図 19は、騒音 fnoiseに対して、打ち消す音波 fantinoiseによつて、騒音が打ち消される様子を模式的に表す図である。ノイズ除去制御部 52は、マイク 51で検出した騒音がウェハ 8に到達するときにちようど打ち消されるように、スピ一力 54から出力する音波の周波数、位相、振幅を演算する。そして、ノイズ除去制御部 52は、演算結果である周波数、位相、振幅をスピーカ制御部 53に出力する。スピ一力制御部 53は、ノイズ除去制御部 52から入力された周波数、位相、振幅の音波がスピーカ 54から出力されるように、スピーカ 54を駆動する。

[0112] さらに、ウェハ 8近傍のマイク 56で騒音を検出し、騒音が 0になるように、信号調整部 55でフィードバック制御してもよ、。

[0113] スピーカ 54から、騒音を打ち消す音波を出力するので、ウェハ 8上では、騒音の影響を受けない。その結果、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値が変動しない状態で、精確に測定することができる。

[0114] ノイズ除去制御部 52は、ノイズを除去するだけでなぐウェハ 8に形成された微小構造体 TPの特性を測定する場合に利用できる。この場合、ノイズ除去制御部 52は、スピー力制御部 53に評価するための周波数で音波を出力させて、微小構造体 TPの重錘体 ARを振動させる。そして、特性評価部 6が出力の変化を評価する。この場合、プローブカード 4は切替部 7によって特性評価部 6に接続される。なお、ノイズによる抵抗値の変化を評価する場合は、プローブカード 4を抵抗測定部 3に接続した状態で抵抗値の結果を比較することにより評価してもよい。

[0115] その他、前記のハードウェア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更及び修正が可能である。

[0116] 抵抗測定システム 1の抵抗測定制御部 2は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読みとり可能な記録媒体 (フレキシブルデイスク、 CD- ROM、 DVD- ROM等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する抵抗測定制御部 2を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで本実施形態における抵抗測定制御部 2を構成してもよい。

[0117] また、前記の各機能を、 OS (オペレーティングシステム）とアプリケーションプロダラムの分担、または OSとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよ、。

[0118] また、搬送波に上述のコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。

[0119] 本出願は、 2005年 11月 30日に出願された日本国特許出願 2005— 346249号に基づく。本明細書中に日本国特許出願 2005— 346249号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

[0120] 本実施形態によれば、ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値の測定が、回路配線を切断することなぐ電極パッドを増設せずにできる。従って、ホイ一トストンブリッジ回路力も形成されるセンサを較正する際に有効である。また、フリツテイング技術を用いることにより、低針圧 ·低接触抵抗で高精度に抵抗測定ができる。さらに、四端子法を用いることにより、より高精度に抵抗測定ができる。

Claims

請求の範囲

[1] ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定するホイートストンプリッジ回路の抵抗測定システムであって、

前記端子電極と前記プローブを電気的に導通させる導通部と、

前記 4つの端子電極のそれぞれと電気的に導通する前記 2本ずつのプローブを用 V、て、四端子法によって前記端子電極間の電流及び電位差を測定する測定部と、を有する抵抗測定システム。

[2] 前記導通部は、フリツティング現象を引き起こすために前記プローブに電圧を印加するフリツティング用回路備え、前記フリツティング現象を利用して前記端子電極と前記プローブを電気的に導通させる、ことを特徴とする請求項 1に記載の抵抗測定システム。

[3] 前記測定部によって測定された前記端子電極間の電流及び電位差を用いて、前記ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を演算する演算部を備える

、ことを特徴とする請求項 1に記載の抵抗測定システム。

[4] 前記演算部によって演算された前記ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を表示する表示部を含む、ことを特徴とする請求項 3に記載の抵抗測定システム。

[5] 前記ホイートストンブリッジ回路は、基板上に形成された可動部を有する微小構造体に形成された各抵抗から構成され、

前記導通部は、フリツティング現象を引き起こすために前記プローブに電圧を印加するフリツティング用回路を備え、前記微小構造体に形成された各抵抗に接続する前記端子電極に、前記プローブをフリツティング現象を利用して電気的に導通させる

、ことを特徴とする請求項 1に記載の抵抗測定システム。

[6] 前記ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗に加わる振動の逆位相の振動を

、前記ホイートストンブリッジ回路に印加するノイズ消去部を備える、ことを特徴とする請求項 5に記載の抵抗測定システム。

[7] 前記導通部は、前記プローブに電圧を印加する電圧印加部を備え、前記端子電極に前記プローブを 2本ずつ接触させ、前記電圧印加部により前記 2本のプローブの間に電圧を印加することにより、前記 2本のプローブの間に存在する前記端子電極表面の酸ィ匕膜を破り前記端子電極と前記 2本のプローブを電気的に導通させる、ことを特徴とする請求項 1に記載の抵抗測定システム。

[8] ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定するホイートストンプリッジ回路の抵抗測定システムであって、

前記端子電極と前記プローブを電気的に導通させる導通手段と、

前記 4つの端子電極のそれぞれと電気的に導通する前記 2本ずつのプローブを用 V、て、四端子法によって前記端子電極間の電流及び電位差を測定する測定手段とを有する抵抗測定システム。

[9] 基板上に形成された可動部を有する微小構造体に形成されたホイートストンブリツジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を測定する抵抗測定方法であって、

前記ホイートストンブリッジ回路の 4つの端子電極それぞれに 2本ずつプローブを接触させる工程と、

前記ホイートストンブリッジ回路の 4つの端子電極と前記プローブを電気的に導通させる導通工程と、

前記 4つの端子電極のそれぞれと電気的に導通する 2本のプローブによって、四端子法を用いて前記ホイートストンブリッジ回路の端子電極間の電流及び電位差を測定する測定工程と、

を有する抵抗測定方法。

[10] 前記導通工程は、フリツティング現象を利用して、前記端子電極と前記プローブを電気的に導通させる、ことを特徴とする請求項 9に記載の抵抗測定方法。

[11] 前記測定工程は、前記ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の両端の端子電極間の電流及び電位差と、前記ホイートストンブリッジ回路の対角に位置する一対の端子電極間の電流及び電位差とを四端子法で測定し、

前記測定工程で測定した端子電極間の電流及び電位差から、前記ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を演算する演算工程を有する、

ことを特徴とする請求項 9に記載の抵抗測定方法。

[12] 前記測定工程は、

前記ホイートストンブリッジ回路の 4つの端子電極のうち 3つを短絡し、短絡していない端子電極と前記短絡された端子電極の間の電流及び電位差を、短絡する端子電極の組み合わせを変えた 4通りにつヽて四端子法で測定し、

前記ホイートストンブリッジ回路の隣り合う 2つの端子電極を短絡し、残りの 2つの端子電極を短絡して、前記短絡された 2組の端子電極間の電流及び電位差を、短絡する隣り合う端子電極の組み合わせを変えて 2通りについて四端子法で測定し、前記測定工程にお!ヽて測定した、前記 3端子電極を短絡する 4通りの端子電極間の電流及び電位差と、前記隣り合う 2端子電極を短絡した 2通りの 2組の端子電極間の電流及び電位差とから、前記ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を演算する演算工程を有する、

ことを特徴とする請求項 9に記載の抵抗測定方法。

[13] 前記測定工程は、前記ホイートストンブリッジ回路の隣り合う 2つの端子電極をそれぞれ独立した電源で同じ第 1の電位に設定し、残りの 2つの端子電極をそれぞれ独立した電源で同じ第 2の電位に設定したとき、前記第 1の電位の一方の端子電極とそれに隣り合う前記第 2の電位の端子電極との間の電流及び電位差と、前記第 1の電位の他方の端子電極とそれに隣り合う前記第 2の電位の端子電極との間の電流及び電位差とを、同じ電位にする隣り合う端子電極の組み合わせを変えて 2通りについて四端子法で測定し、

前記測定工程において同じ電位にする隣り合う端子電極の組み合わせを変えて 2 通りにつ、て測定した電流及び電位差から、前記ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を演算する演算工程を有する、

ことを特徴とする請求項 9に記載の抵抗測定方法。

[14] 前記測定工程は、前記ホイートストンブリッジ回路の 2つの出力端子のうち、一方の出力端子を前記ホイートストンブリッジ回路の電源端子と同電位にし、他方の出力端子を前記ホイートストンブリッジ回路の接地端子と同電位にして、前記接地端子と同電位にした出力端子と前記電源端子との間の電流及び電位差、及び前記電源端子と同電位にした出力端子と前記接地端子との間の電流及び電位差を、前記電源端子及び前記接地端子と同電位にする出力端子の組み合わせを変えて 2通りについて四端子法で測定し、

前記測定工程において前記電源端子及び前記接地端子と同電位にする出力端子の組み合わせを変えて 2通りにつ、て測定した電流及び電位差から、前記ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を演算する演算工程を有する、ことを特徴とする請求項 9に記載の抵抗測定方法。

前記演算工程によって演算された、前記ホイートストンブリッジ回路を構成する各抵抗の抵抗値を、表示部に出力する表示工程を有する、ことを特徴とする請求項 9に記載の抵抗測定方法。