(57)【要約】【課題】微小な可動部を有する微小構造体を簡易に精度よく検査できる微小構造体の検査装置および微小構造体の検査方法を提供する。【解決手段】ウェハ検査装置１は、テスタ２と、プローバ３と、ステージ４と、プローブカード５と、磁石７と、パフォーマンスボード８と、テストヘッド９と、を備える。プローブカード５は、プローブ針６を備える。磁石７は、プローブカード５とテストヘッド９の間に、ウェハＷに対向するように設けられる。磁石７によって磁場が付与された中で、微小構造体の可動部に電流を印加することにより、磁束の方向と電流の方向に対して垂直にローレンツ力が作用する。微小構造体の可動部は強制的に動かされ、変位を与えられ続ける。その後、電流を遮断しローレンツ力を失わせ、微小構造体の可動部を変位させた状態から解放して自由振動させる。これが可動部のステップ入力になり、自由振動特性を計測することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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であって、
前記基板上に形成された前記微小構造体の検査用電極と電気的に接続するプローブ針と、
前記微小構造体の可動部から離隔して、前記可動部に対して磁場を及ぼしうる磁石と、
前記可動部に電流を印加する加電流手段と、
前記磁石の磁場と前記加電流手段で印加された電流とで発生したローレンツ力により与えられた前記可動部の変位を、前記プローブ針を介して得られる電気信号によって検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする微小構造体の検査装置。
【請求項２】
前記可動部の変位は、前記発生したローレンツ力によって与えられた前記可動部の振動であることを特徴とする請求項１に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項３】
前記可動部の変位は、前記発生したローレンツ力によって変位した該可動部が、該ローレンツ力を消滅させた後に自由振動するときの変位であることを特徴とする請求項１または２に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項４】
前記加電流手段は、前記可動部に印加する電流を遮断できるスイッチを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項５】
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方法であって、
前記基板上に形成された前記微小構造体の検査用電極にプローブ針を接触させる通電ステップと、
前記微小構造体の可動部から離隔した磁石で前記可動部に対して磁場を発生させた状態で、前記可動部に電流を印加して、前記磁場と前記電流とでローレンツ力を発生させ、前記可動部に変位を与える変位付与ステップと、
前記可動部の変位を、前記プローブ針を介して得られる電気信号によって検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した電気信号に基づいて前記可動部の特性を評価する評価ステップと、
を備えることを特徴とする微小構造体の検査方法。
【請求項６】
前記検出ステップで検出する前記可動部の変位は、
前記変位付与ステップにおいて、前記ローレンツ力によって変位した該可動部が、該ローレンツ力を消滅させた後に自由振動するときの変位であることを特徴とする請求項５に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項７】
前記評価ステップは、
前記検出ステップで検出した電気信号に基づいて前記可動部のＱ値を算出する算出ステップと、
前記Ｑ値が所定の範囲にあるときに前記微小構造体を正常と判断し、前記所定の範囲外にあるときに前記微小構造体が不良品であると判断する、判定ステップと、
を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の微小構造体の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小構造体の検査装置および微小構造体の検査方法に関する。
【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（Micro Electro Mechanical Systems）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。
【０００３】
また、今後ＭＥＭＳ技術を利用したさまざまなセンサやアクチュエータが開発されることにより光通信・モバイル機器への応用、計算機の周辺機器への応用、さらにはバイオ分析や携帯用電源への応用へと展開することが期待されている。
【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コストとスループット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】
検査方法としては、直接インパルスハンマを用いて微小構造体を加振することで得られる変位量から減衰率ξなどの機械特性を求め、しきい値と測定値の比較により、良否を判断する方法がある。ここで減衰比ξは、構造の加振周波数を意図的にスキャンして共振周波数を求め、共振曲線の半値幅（ＦＷＨＭ：Full Width at Half Maximum）より減衰比を求める。微小構造体の機械特性は、減衰比ξ、Ｑ値、固有振動数ｆ0、損失係数τなどが挙げられる。
【０００６】
特許文献１には、超音波を可動部に対し出力し、物体にスローダイナミックスを引き起こさせ物理的変化、ここでは物体の弾性率変化を計測する方法が記載されている。また、特許文献２には、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）超音波変換素子を微小構造体に直に接触させ、動的応答を計測する方法が記載されている。
【０００７】
特許文献３には、ＭＥＭＳセンサの検査方法として、可動部を有する構造体（コンデンサ）にＲＦ（高周波）で電気信号を入力し、検知した出力信号より、共鳴周波数、ばね定数、減衰比、周波数特性および履歴（動作特性）を検出する方法が記載されている。なお、電気信号の入力は、ＲＦ（高周波）で行われる。
【０００８】
【特許文献１】特表２００４−５２３７６８号公報
【特許文献２】米国特許第６５９５０５８号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／００８０６９５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１では、可動部を変位させる手段として、超音波を出力する方法がとられているが、そのために超音波を照射できる外部装置が必要であり、また、可動部に正確に照射するには、位置を精密に制御する必要がある。また、特許文献２においては、微小構造体の可動部を直接加振できず、微小構造体の可動部の振動と、パッケージ（ＰＫＧ）もしくは持筺体の振動が重畳されるなどして測定精度低下の原因となっていた。特許文献３に記載された電気信号の入力は、ＲＦ（高周波）を用いており、電波、音波などが考えられるが、特許文献１や特許文献２等のように、外部変位源が必要であったり、精度低下を招くおそれがある。
【００１０】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、微小な可動部を有する微小構造体を簡易に精度よく検査できる微小構造体の検査装置および微小構造体の検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る微小構造体の検査装置は、
基板上に形成された可動部を有する、少なくとも１つの微小構造体の特性を評価する微小構造体の検査装置であって、
前記基板上に形成された前記微小構造体の検査用電極と電気的に接続するプローブ針と、
前記微小構造体の可動部から離隔して、前記可動部に対して磁場を及ぼしうる磁石と、
前記可動部に電流を印加する加電流手段と、
前記磁石の磁場と前記加電流手段で印加された電流とで発生したローレンツ力により与えられた前記可動部の変位を、前記プローブ針を介して得られる電気信号によって検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記可動部の変位は、前記発生したローレンツ力によって与えられた前記可動部の振動であることを特徴とする。
【００１３】
さらに好ましくは、前記可動部の変位は、前記発生したローレンツ力によって変位した該可動部が、該ローレンツ力を消滅させた後に自由振動するときの変位であることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記加電流手段は、前記可動部に印加する電流を遮断できるスイッチを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２の観点に係る微小構造体の検査方法は、
基板上に形成された可動部を有する、少なくとも１つの微小構造体の特性を評価する微小構造体の検査方法であって、
前記基板上に形成された前記微小構造体の検査用電極にプローブ針を接触させる通電ステップと、
前記微小構造体の可動部から離隔した磁石で前記可動部に対して磁場を発生させた状態で、前記可動部に電流を印加して、前記磁場と前記電流とでローレンツ力を発生させ、前記可動部に変位を与える変位付与ステップと、
前記可動部の変位を、前記プローブ針を介して得られる電気信号によって検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出した電気信号に基づいて前記可動部の特性を評価する評価ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、前記検出ステップで検出する前記可動部の変位は、
前記変位付与ステップにおいて、前記ローレンツ力によって変位した該可動部が、該ローレンツ力を消滅させた後に自由振動するときの変位であることを特徴とする。
【００１７】
さらに好ましくは、前記評価ステップは、
前記検出ステップで検出した電気信号に基づいて前記可動部のＱ値を算出する算出ステップと、
前記Ｑ値が所定の範囲にあるときに前記微小構造体を正常と判断し、前記所定の範囲外にあるときに前記微小構造体が不良品であると判断する、判定ステップと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の微小構造体の検査装置および微小構造体の検査方法によれば、微小な可動部を有する微小構造体を簡易に精度よく検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。図１は、本発明の一実施の形態に係る微小構造体の検査装置の構成概略図を示す。
【００２０】
ウェハ検査装置１は、テスタ２と、プローバ３と、ステージ（チャック装置）４と、プローブカード５と、磁石７と、パフォーマンスボード８と、テストヘッド９と、を備える。ステージ４は、可動部を有する微小構造体を含む、テスト対象物であるウェハＷを固定する。プローブカード５は、プローブ針６を備える。磁石７は、プローブカード５とテストヘッド９の間に、ウェハＷに対向するように設けられる。パフォーマンスボード８は、プローブカード５を固定し、かつ、テストヘッド９とプローブカード５との間で信号伝送を仲介する役割を有する。ステージ４およびテストヘッド９のいずれかもしくは両方は、水平移動（Ｘ軸、Ｙ軸、θ回転）および昇降（Ｚ軸）が可能で、ウェハＷをプローブカード５に対向させ、所定の位置に支持できる。
【００２１】
テスタ２は入出力インターフェースＴ１を介してデータ入出力部Ｔ０と接続されている。データ入出力部Ｔ０はパソコンなどの外部機器であり、測定したデータの合否判定の元となるデータの入力や、実際に測定したデータの出力などが行われる。データ入出力部Ｔ０で入力したデータは制御部Ｔ２で記憶保存され、また、出力するデータは制御部Ｔ２より送られる。
【００２２】
テスタ２にある制御部Ｔ２は、テスタ２全体、および、電流印加部Ｔ３、測定部Ｔ４、位置測定部Ｔ５、へ指示を出し、これらの制御を行う。電流印加部Ｔ３は、プローブ針６および電極パッドＰを介して、測定を行う対象物（ここではウェハＷ上の個々のチップを指す）に電流を印加する。電流印加部Ｔ３の内部に、切り替え可能なスイッチを有しており、スイッチを切ることで電流を遮断することができる。測定部Ｔ４は、電極パッドＰおよびプローブ針６を介して電気信号を得て、測定して得られたデータを制御部Ｔ２へ伝達する。制御部Ｔ２では、測定部Ｔ４で得られたデータを数値処理などの加工をし、必要な情報が得られるデータとする）。数値処理とは、測定して得られたデータを整理して、データの背後に潜む関連や要因を探り易くするための加工を行うことを指す。例えば、ある物質の振動する様子を変位で与え、それをフーリエ変換することで、ある物質の振動に係る共振周波数を得ることが可能となる。
【００２３】
半導体製造において、チップに切り離す前の状態で、ウェハＷの電気的検査を行う。ウェハＷは複数のチップが並び、シリコン基板の上にある個々のチップは、微小構造体と電極パッドＰを備えている。ウェハＷはステージ４に固定され、ウェハＷに対向する側のパフォーマンスボード８にプローブカード５は装着される。
【００２４】
水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）および高さ方向（Ｚ軸方向）の調整は、制御部Ｔ２で、アライメントカメラ１０で撮影した画像からプローブ針６と電極パッドＰを認識し、それらの位置を検出する。水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）の位置が合っていない場合は、得られた位置情報をもとに、制御部Ｔ２からステージ４に水平移動（Ｘ軸、Ｙ軸、θ回転）の指示が出され、再度、アライメントカメラ１０で位置検出が行われる。高さ方向（Ｚ軸方向）の位置が合っていない場合は、同様に、制御部Ｔ２からステージ４に昇降（Ｚ軸）の指示が出される。水平および高さ方向の位置合わせが終えた段階で、プローブ針６と電極パッドＰとが、電気的に接続していることの確認をしておく。
【００２５】
また、電極パッドＰの接触位置および接触圧力により、ウェハＷの位置を合わせることができる。ウェハＷ上の電極パッドＰに接触するプローブ針６の位置を検出してステージ４にフィードバックすることで、プローブカード５の水平方向の位置を制御できる。電極パッドＰにかかるプローブ針６の圧力を検出して、高さ方向について制御してもよい。このとき、アライメントカメラ１０は用いなくてもよいが、併用することで、短時間で精度良く位置合わせが施せる。
【００２６】
プローブカード５とウェハＷが所定の位置で固定されることで、磁石７からステージ４に向かって、磁場が付与され、ウェハＷ周辺に定磁力が働く。プローブカード５がウェハＷと所定部位で接触したことを確認し、テスタ２の電流印加部Ｔ３より、プローブカード５のプローブ針６を介して、微小構造体の可動部を変位させるための電流を印加する。
【００２７】
磁石７によって磁場が付与された中で、微小構造体の可動部に電流が流れることにより、ローレンツ力が発生する。磁束の方向と電流の方向に対して垂直にローレンツ力が作用し、微小構造体の可動部は強制的に動かされ、変位を与えられ続ける。制御部Ｔ２の指示により、電流印加部Ｔ３にあるスイッチを切替え、微小構造体の可動部に流れていた電流を瞬間的に遮断する。電流を遮断し、作用していたローレンツ力を失わせることで、微小構造体の可動部を変位させた状態から解放して自由振動させる。これが可動部のステップ入力になり、自由振動特性を計測することができる。
【００２８】
可動部を自由振動させている状態で、電極パッドＰと電気的に接続したプローブ針６を介して測定部Ｔ４で電気信号を検出する。例えば電気信号の検出は、静電容量の変化やピエゾ抵抗の変化を、電流や電圧などの変化で検出し、振動の様子を示す変位量などのデータとして情報を得る。微小構造体の可動部の、電気信号の検出方法が静電容量によるものである場合、静電容量の変化は、電圧を印加して可動部に変位を与えたときに、端子間に流れる電流（過度電流）により測定する。電気信号を検出する際に使用するプローブ針６に接続する回路を切り替えて電気信号入力と電気信号出力を行うことによって、信号ノイズの発生が少なくなる。また、この電気信号の入出力の際に端子間に印加する電流は、可動部の振動に影響しない程度に微小な電流とすることで、精度良く電気信号を検出することができる。測定部Ｔ４で得られたデータは制御部Ｔ２に出力され、制御部Ｔ２で数値処理が施され、可動部の特性、例えば周波数特性（Ｑ値、減衰特性）などを評価できる形に変換される。測定部Ｔ４で検出した電気信号を適当な大きさにするために、信号を増幅する調整部を備え、測定部Ｔ４から調整部を介して制御部Ｔ２へデータを出力してもよい。
【００２９】
ここでは単一のプローブ針６で、入力と出力を切り替えることができる機能を備え、スイッチの切り替えにより電気信号の入出力（すなわち電流の流入出）を行ったが、電気信号の入力と出力とを別々のプローブ針６で行ってもよい。どちらの場合であっても、電気信号の入力と出力は同時に行われることがなく、また、変位付与（電流印加）と検出との時間が異なるため、電磁ノイズなど加振に伴うノイズが検出時に重畳されるのを防止できる。その結果、電気信号の検出が容易となり、精度よく、測定を行うことができる。
【００３０】
Ｑ値は主に、振動の状態を表す無次元数で、弾性波の伝播においては、媒質の吸収によるエネルギーの減少に関する値である。振動においては、一周期の間に系に蓄えられるエネルギーを、系から散逸するエネルギーで割ったもので、この値が大きいほど振動が安定であることを意味する。Ｑ値が大きいと、振動状態が安定しており、起動時間が長く、振動エネルギーの分散が大きいことを示す。振動パターンをフーリエ変換で周波数スペクトルに変換した値より共振周波数が求められ、さらに振動パターンをヒルベルト変換したスペクトルグラフの傾きからＱ値が求められる。例えば検査対象がＭＥＭＳの場合、共振周波数によりＭＥＭＳの可動部のバネ定数の異常の有無を判断できる。また、Ｑ値により圧力センサやジャイロセンサなどの構造不良が検出できる。
【００３１】
図２は、可動部を有する微小構造体として、容量型加速度センサを示す。図２（ａ）は、容量型加速度センサの平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＭ−Ｍ線断面図である。
【００３２】
加速度センサ１１は、シリコン基板１９上にＢＯＸ層１８が形成され、ＢＯＸ層１８の上には、活性層を有するＧＮＤ層１７、固定電極１２および可動電極１３を備える。固定電極１２は対になっており、その間に可動電極１３が形成される。固定電極１２は中心に櫛歯部１２ａを備え、その両端に電極パッド１５を備える。可動電極１３は、錘部として機能する櫛歯部１３ａを、固定電極１２の櫛歯部１２ａとの間に微小間隙を有して対向して備える。可動電極１３の中心にある櫛歯部１３ａの両端に、可動電極バネ部１３ｂと、アンカー部１４と、電極パッド１６とを備える。アンカー部１４は、可動電極バネ部１３ｂと電極パッド１６を固定する。
【００３３】
加速度センサ１１の可動電極１３は、櫛歯部１３ａに加速度を受け、その両端にある可動電極バネ部１３ｂが伸縮する。可動電極１３が振動することで、可動電極１３の櫛歯部１３ａと、対向する固定電極１２の櫛歯部１２ａとの間隔が変化する。間隔の変化により電極間の静電容量が変化するので、この静電容量の変化を求めることにより、各々の電極間距離を換算できる。具体的には、可動電極１３が自由振動している際に、固定電極１２に備えた電極パッド１５と、可動電極１３に備えた電極パッド１６との間に、交流電圧を印加し、既知の交流電圧との関係からリアクタンスを求め、静電容量の変化を知る。このとき印加する交流電圧は、可動電極１３の振動に影響しない程度の微小な交流電圧を印加することが望ましい。
【００３４】
再び図１および図２を参照して、本発明の実施の形態における微小構造体の検査方法を説明する。検査は、図２で示した容量型加速度センサを有するウェハＷを対象とする。
【００３５】
ウェハＷの検査を開始する。ステージ４に検査を行うウェハＷを固定し、ウェハＷとプローブカード５の位置合わせを行う。位置合わせは、アライメントカメラ１０で、もしくは、電極パッド１５、１６とプローブ針６の各々に接触時にかかる圧力の検知などにより、得られた位置情報が位置測定部Ｔ５を介して制御部Ｔ２に送られる。制御部Ｔ２の指示によりテストヘッド９は水平移動（Ｘ軸、Ｙ軸、θ回転）および昇降（Ｚ軸）し、ウェハＷをプローブカード５に対向するよう制御される。このとき、電極パッド１５、１６とプローブ針６は接触し、電気的に接続した状態にある。また、ウェハＷとプローブカード５の位置合わせを行うことにより、ウェハＷに対向する位置に備えられた磁石７で、プローブカード５からウェハＷに向かう向きに、磁場が形成される。
【００３６】
電流印加部Ｔ３で、電極パッド１６と電気的に接続したプローブ針６を介して、可動電極１３の櫛歯部１３ａに電流を印加する。先に形成された磁場の中を電流が流れることで、ローレンツ力が発生し、磁束の方向と電流の方向に対して垂直にローレンツ力が作用する。
【００３７】
発生したローレンツ力により、見かけ上の加速度が錘部である可動電極１３に加えられ、可動電極１３の櫛歯部１３ａは、その両端を可動電極バネ部１３ｂに支持されているので、強制的に変位する。制御部Ｔ２の指示により、電流印加部Ｔ３にあるスイッチを切替え、櫛歯部１３ａに流れていた電流を瞬間的に遮断する。電流を遮断し、作用していたローレンツ力を失わせることで、両端を可動電極バネ部１３ｂに支持された櫛歯部１３ａを、変位させた状態から解放して自由振動させる。これが櫛歯部１３ａ、すなわち可動電極１３のステップ入力になり、自由振動特性を計測することができる。
【００３８】
可動電極１３が振動することで、可動電極１３の櫛歯部１３ａと、対向する固定電極１２の櫛歯部１２ａとの間隔が変化する。間隔の変化により電極間の静電容量が変化するので、この静電容量の変化を求めることにより、各々の電極間距離を換算できる。具体的には、可動電極１３が自由振動している際に、固定電極１２に備えた電極パッド１５と、可動電極１３に備えた電極パッド１６との間に、可動電極１３の振動に影響しない程度の微小な交流電圧を印加する。電極パッド１５、１６と電気的に接続したプローブ針６を介して、測定部Ｔ４で既知の交流電圧との関係からリアクタンスを求め、静電容量の変化および電極間距離を検出する。得られた電極間距離のデータは制御部Ｔ２へ送られ、数値処理などが行われ、周波数特性（Ｑ値、減衰特性）を評価することができる。
【００３９】
予めパソコンなどの外部機器で、良品となる閾値を入出力データ部Ｔ０に保存しておき、制御部Ｔ２で計算された周波数特性などのデータと、入出力データ部Ｔ０に入力されていたデータとを比較し、制御部Ｔ２で良否判断を行う。例えば測定で得られたＱ値が閾値の範囲内にあるときは合格、閾値の範囲外にあるときは不合格として判断し、良品と不良品を判別する。不合格と判定されたチップはマーキングされ、チップ切り出し後に除去するなどして、良品との選別が行われる。
【００４０】
さらに次に検査すべきウェハＷがあれば、次の検査ウェハＷに対して再び上述した検査を実行し、次に検査するウェハＷがなければ、ウェハＷ検査を終了する。
【００４１】
Ｑ値を測定することで、加速度センサに異常があることが分かり、Ｑ値が小さい場合は、振動がすぐに減少したことを意味しており、可動部が破損している可能性が考えられる。考えられる原因としては、例えば、製造工程におけるレジストマスク形成がうまく行われず、ウェハＷの保護が不十分であったため、必要以上にエッチングされ、あるべき形状が欠けてしまっているなどである。
【００４２】
また、Ｑ値と共振周波数により、膜厚異常などの異常を判断できる。例えば、Ｑ値は閾値の範囲にあるが、共振周波数が大きいと判定された場合は、破損はしてはいないが膜厚異常や、保護膜の膜応力異常などが発生していることがある。
【００４３】
測定した周波数特性（Ｑ値、減衰特性）の値により、良否の判断だけでなく、不良の原因の分析などにも利用できる。さらに、予測される不具合の原因が製造工程にある場合に、製造工程の対応するシステムへ制御指示が出るようにしておくことによって、製造工程での不良を低減させることができる。このときフィードバックする情報は、異常を示す数値のみならず、閾値の範囲内の数値について行ってもよく、品質の向上と安定した生産に役に立つ。
【００４４】
以上説明したとおり、本発明の微小構造体の検査方法では、微小構造体へ印加する力の強さや再現性を制御しやすく、測定精度が向上する。さらに、測定結果を制御装置にフィードバックすることで、製品の品質を一定の値に保ちながら製造するのに役立つ。また、検査が製造の最終段階に限られずに実施できるので、不良品を省き効率よく製造するのに役立つ。
【００４５】
次に、本発明の実施の形態の例として、検査する対象の試料Ｓを加速度センサの重錘とした場合の結果を図３〜図５に示す。図３は減衰振動パターンを示すグラフ、図４は周波数スペクトルの例を示すグラフ、図５はヒルベルト変換したスペクトルを示すグラフを表す。
【００４６】
図３で得られた減衰振動パターンをフーリエ変換したグラフが図４の周波数スペクトルである。ピーク値より、試料Ｓの共振周波数は７８７．７Ｈｚであり、周波数スキャン法（最小分解能１０Ｈｚ）で求めた共振周波数７８０Ｈｚと一致する。図５のグラフ傾きより、Ｑ値は６５２．２である。
【００４７】
実施例より、本発明の実施の形態による検査法を用いても、共振周波数の値は従来の測定法である共振曲線の半値幅（ＦＷＨＭ）を用いた結果と一致することから、測定可能であることがわかる。
【００４８】
本発明の微小構造体の検査装置および微小構造体の検査方法によれば、ローレンツ力により可動部に変位を与えることで、外部変位源を用意することなく簡易に、ノイズの影響が少なく測定に充分な力を印加でき、かつ、測定の再現性が高いので、精度よく検査できる。
【００４９】
実施の形態で説明した微小構造体の検査装置および微小構造体の検査方法では、先に磁場を発生させ、その磁場中に所定の電流を印加しローレンツ力を発生させ、電流を遮断してローレンツ力を消滅させることで、変位を与えられていた微小構造体の可動部が、復元力により自由振動するときの変位を測定している。微小構造体の可動部が振動しているときの可動部の変位を検出する際に、ローレンツ力を与える必要が無く電流を印加せずに済むので、電気信号と重畳することなく、精度よく測定することができる。ローレンツ力を消滅させたのちの可動部の変位を測定する方法では、一旦、ローレンツ力を与え続け可動部を変位かつ停止させた状態から自由振動を与えることができるので、変位を与えたときに起こる初期の自由振動の影響を少なくでき、ノイズの発生を低減することが可能となる。また、測定に充分な変位を与えやすく、振動により変位し続ける時間が長く、ノイズの影響を受けやすい初期振動の時間を除いても、充分な測定データを得ることができる。
【００５０】
なお、微小構造体の実際の変位方向と、ローレンツ力により与えられた力で微小構造体が変位する方向は等しいことが好ましいが、少なくとも微小構造体の変位を検出できればよい。変位を測定する際に、検出する電気信号が小さい場合は、電気信号を増幅する調整部を備えることで、変位を測定しやすくなり、充分な測定データを得ることができる。
【００５１】
実施の形態で説明した方法に限らずに、ローレンツ力を発生させる際は、先に所定量の電流を与えておき、そこに磁石を近づけるなどして磁場を与え、ローレンツ力を付与してもよい。また、可動部の変位の測定は、ローレンツ力を与えたときに発生する可動部の自由振動の変位を測定してもよい。さらに、可動部に与えるローレンツ力は一定とは限らず、磁石を動かして磁場を変化させたり、もしくは電流の大小を変化させることで、ローレンツ力の大きさを変化させ、可動部に強制振動を与えることも可能である。
【００５２】
なお、実施の形態で説明した微小構造体の検査装置の構成は一例であり、任意に変更及び修正が可能である。例えば微小構造体の検査装置は図１に限定されず、様々な形状、パターン、大きさにすることができる。検査装置が製造プロセスの一環として付随していてもよい。また、検査する対象を静電容量型の加速度センサを例に挙げて説明したが、可動部を有する微小構造体であればよく、振動型の角速度センサ（ジャイロ）や、ピエゾ型の加速度センサなどがあり、測定の検出方法については各センサの使用形態に合わせて検出する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係る微小構造体の検査装置の構成図である。
【図２】（ａ）は検査対象である容量型加速度センサの平面図である。（ｂ）は（ａ）のＭ−Ｍ線断面図である。
【図３】容量型加速度センサを測定した実施例の減衰振動パターンを示すグラフである。
【図４】実施例における周波数スペクトルの例を示すグラフである。
【図５】実施例におけるヒルベルト変換したスペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１    ウェハ検査装置
２    テスタ
３    プローバ
４    ステージ（チャック装置）
５    プローブカード
６    プローブ針
７    磁石
１１    加速度センサ
１２    固定電極
１３    可動電極
１２ａ、１３ａ  櫛歯部
１３ｂ  可動電極バネ部
Ｐ    電極パッド
Ｗ    ウェハ
【図１】
2010048598.tif 000003
【図２】
2010048598.tif 000004
【図３】
2010048598.tif 000005
【図４】
2010048598.tif 000006
【図５】
2010048598.tif 000007