(57)【要約】【課題】センサ用の音叉等に用いられる強誘電体材料に関し、ウエハの状態で電気特性を正確に測定できないという課題を解決し、ウエハの状態で正確に電気特性を測定できる強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】シリコン基板上に強誘電体材料が形成されたウエハ５が載置されるテーブル６と、上記ウエハ５の表面周縁の強誘電体材料未形成部を付勢保持するように上記テーブル６に設けられた複数のピン７と、上記ウエハ５に電圧を印加して電気特性を測定する測定部からなる構成により、ウエハ５表面に形成された強誘電体材料には外力が一切加わらないために強誘電体材料を自在に伸縮させることができ、分極状態を部分的に破壊したりすることなく強誘電体材料の電気特性を正確に測定することができる。【選択図】図２
2006210487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上に強誘電体材料が形成されたウエハを載置するテーブルと、上記ウエハの表面周縁の強誘電体材料未形成部を付勢保持するように上記テーブルに設けられた複数のピンと、上記ウエハに電圧を印加して電気特性を測定する測定部からなる強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置。
【請求項２】
ウエハの表面周縁を付勢保持する複数のピンの付勢手段がバネである請求項１に記載の強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置。
【請求項３】
ウエハの表面周縁を付勢保持する複数のピンの中心軸線が、ウエハの裏面側においてウエハの中心軸線と交わるようにした請求項１に記載の強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置。
【請求項４】
複数のピンで付勢保持されるウエハの表面周縁と相反するウエハの裏面周縁を真空吸着する真空吸着部を設けた請求項１に記載の強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置。
【請求項５】
テーブルが、ウエハを固定する部分以外はウエハに当接しないようにする空洞部を設けた請求項１に記載の強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置。
【請求項６】
ウエハを載置するテーブルに、導電材料を使用した請求項５に記載のウエハの電気特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサ用の音叉やアクチュエータ等に使用される強誘電体材料をウエハの状態で電気特性を測定する際に有用な、強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基板上に圧電材料等の薄膜を積層形成して構成した圧電体は、圧電体に電圧を印加することにより僅かに伸びたり縮んだりし、また逆に、圧電体に応力が加わることにより電圧を生じるという圧電特性を有している。従って、このような圧電特性を効率良く発生させるためには、作製された圧電薄膜の電気特性をより早い時点で、かつ、正確に把握することが重要であり、このような理由から、シリコン基板上に強誘電体材料が形成されたウエハの状態で上記圧電特性を含めた電気特性を測定することが行われていた。
【０００３】
図７は従来のこの種の強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した要部断面図と上面図であり、図７において２０は被測定物であるウエハであり、このウエハ２０はシリコン基板２１上に白金等の導電性部材からなる下部電極２２がスパッタ法により形成され、この下部電極２２上に圧電特性を有する強誘電体材料２３がスパッタ法により形成され、この強誘電体材料２３上に白金等の導電性部材からなる上部電極２４がスパッタ法により形成されることにより構成されたものである。
【０００４】
２５は上記ウエハ２０が載置される絶縁テーブル、２６はこの絶縁テーブル２５に設けられた真空部であり、この真空部２６に接続された真空ポンプ２７によって真空部２６を減圧状態にすることにより、絶縁テーブル２５上に載置されたウエハ２０の裏面を吸引して絶縁テーブル２５上に固定するように構成されたものである。
【０００５】
そして、このように構成された従来の強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置は、絶縁テーブル２５上にウエハ２０を固定した状態で図示しない測定部によりウエハ２０に形成された上部電極２４と下部電極２２に電圧を印加し、これによりウエハ２０に形成された強誘電体材料２３を圧電特性によって圧縮させることにより、強誘電体材料２３の圧電特性を含めた電気特性を測定するようにしたものであった。
【０００６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開昭６２−２４９４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記従来の強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置では、ウエハ２０の裏面を真空吸着によってテーブル２５上に固定しているため、ウエハ２０に形成された強誘電体材料２３に電圧を印加した際に圧電特性によって強誘電体材料２３は伸縮しようとするが、その力はウエハ２０を真空吸着している力に比べて極めて微力なためにウエハ２０が伸縮することができず、このために分極状態が部分的に破壊したり、強誘電体材料２３の圧電特性を含めた電気特性を正確に測定することができないという課題を有していた。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決し、強誘電体材料が圧電特性によって伸縮自在な状態にウエハを固定することにより、分極状態を部分的に破壊したりすることなく、強誘電体材料の圧電特性を含めた電気特性を正確に測定することが可能な、強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、シリコン基板上に強誘電体材料が形成されたウエハを載置するテーブルと、上記ウエハの表面周縁の強誘電体材料未形成部を付勢保持するように上記テーブルに設けられた複数のピンと、上記ウエハに電圧を印加して電気特性を測定する測定部からなる構成にしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、複数のピンでウエハの表面周縁の強誘電体材料未形成部を付勢保持することにより、ウエハをテーブル上に固定する構成にしたことにより、ウエハ表面に形成された強誘電体材料には加圧や吸引等の外力が一切加わらないために強誘電体材料を圧電特性によって自在に伸縮させることが可能になり、これにより、分極状態を部分的に破壊したりすることなく、強誘電体材料の圧電特性を含めた電気特性を正確に測定することができるようになるという格別の効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１、２に記載の発明について説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態１による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置を用いて測定を行う被測定物であるウエハの構成を示した断面図であり、図１において、１はシリコン基板、２はこのシリコン基板１上に形成された白金等の導電性部材からなる下部電極であり、スパッタ法等によって形成されるものである。３は上記下部電極２上に形成された圧電特性を有する強誘電体材料であり、スパッタ法等によって形成されるものである。４は上記強誘電体材料３上に形成された白金等の導電性部材からなる上部電極であり、スパッタ法等によって形成されるものである。そして、これにより、下部電極２と上部電極４間に強誘電体材料３が挟まれた構造の圧電薄膜がシリコン基板１上に形成されたウエハ５が構成されているものである。
【００１３】
図２は本実施の形態による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した上面図と要部断面図であり、図２において、６は上記ウエハ５が載置されるたとえば絶縁性を有するテーブル、７はこのテーブル６上に複数個が所定の間隔で円形を成すように配設されたたとえば絶縁性を有するピン、８はこのピン７を付勢するバネ、９はこのバネ８とピン７が収納されたホルダであり、上記ピン７はテーブル６上に載置されたウエハ５の表面周縁の強誘電体材料３が形成されていない強誘電体材料未形成部５ａ（シリコン基板１の表面）をバネ８を介して付勢保持するように構成されているものである。
【００１４】
そして、このようにテーブル６上にウエハ５を固定した状態で、図示しない測定部によりウエハ５に形成された上部電極４と下部電極２に電圧を印加することによってウエハ５に形成された強誘電体材料３を圧電特性によって伸縮させ、これによって強誘電体材料３の圧電特性を含めた電気特性を測定するようにしたものである。
【００１５】
このように構成された本実施の形態による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置は、複数のピン７でウエハ５の表面周縁の強誘電体材料未形成部５ａを付勢保持することによってテーブル６上にウエハ５を固定する構成にしたことにより、ウエハ５表面に形成された強誘電体材料３には加圧や吸引等の外力が一切加わらないために強誘電体材料３を圧電特性によって自在に伸縮させることが可能になり、この結果、ウエハ５は図３に示すように反った形状になり、ウエハ５の中心部を最大になるような空洞１ａができる。これにより、分極状態を部分的に破壊したりすることなく、強誘電体材料３の圧電特性を含めた電気特性を正確に測定することができるようになるという格別の効果が得られるようになるものである。
【００１６】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項３に記載の発明について説明する。
【００１７】
本実施の形態は、上記実施の形態１で図２を用いて説明した強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置のピンの構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。
【００１８】
図４は本発明の実施の形態２による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した要部断面図であり、図４において１０はピン、１１はこのピン１０をバネ１２を介して保持するホルダを示し、このピン１０は、ピン１０の中心軸線がウエハ５の裏面側においてウエハ５の中心軸線と交わるようにした構成のものである。
【００１９】
このような構成により、ウエハ５に形成された強誘電体材料３に電圧を印加した際に、圧電特性によって強誘電体材料３が伸縮すると共にウエハ５が伸縮するが、この時にウエハ５が中心部に移動し易くなり、これによりウエハ５に大きなストレスが加わることを阻止して精度の良い測定を行うことができるようになるものである。
【００２０】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項４に記載の発明について説明する。
【００２１】
本実施の形態は、上記実施の形態１で図２を用いて説明した強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置のテーブルの構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。
【００２２】
図５は本発明の実施の形態３による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した要部断面図であり、図５において、１３はテーブル、１４はこのテーブル１３に設けた真空吸着部であり、この真空吸着部１４は上記複数のピン７で付勢保持されるウエハ５の表面周縁と相反するウエハ５の裏面周縁を真空ポンプ１５を介して真空吸着するように設けられたものである。
【００２３】
このように構成された本実施の形態による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置は、複数のピン７によるウエハ５の固定に加えて真空吸着部１４によりウエハ５を固定する構成にしたことにより、ウエハ５の固定力をきめ細かく調整することが可能になるため、強誘電体材料３を圧電特性によってより自在に伸縮させることが可能になり、より精度の高い測定を行うことができるようになるものである。
【００２４】
（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項５、６に記載の発明について説明する。
【００２５】
本実施の形態は、上記実施の形態１で図２を用いて説明した強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置のテーブルの構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。
【００２６】
図６は本発明の実施の形態４による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した要部断面図であり、図６において１６はテーブルであり、このテーブル１６はウエハ５を固定する部分以外はウエハ５に当接しないように空洞部１６ａを設けた構成にしたものである。
【００２７】
このように構成された本実施の形態による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置は、強誘電体材料３を圧電特性によってより自在に伸縮させることが可能になるため、より精度の高い測定を行うことができるようになるものである。
【００２８】
また、テーブル１６を導電性材料で製作して絶縁テーブルとなし、それを測定装置のアースと接続することにより、より精度の高い測定を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置は、ウエハに形成された強誘電体材料には加圧や吸引等の外力が一切加わらないため、強誘電体材料を圧電特性によって自在に伸縮させることが可能になり、これにより、分極状態を部分的に破壊したりすることなく、強誘電体材料の圧電特性を含めた電気特性を正確に測定することができるようになるという効果を有し、強誘電体材料を用いたセンサ用の音叉等を製造する際等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置を用いて測定を行う被測定物であるウエハの構成を示した断面図
【図２】同強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した上面図と要部断面図
【図３】同電気特性測定時のウエハの状態を示した断面図
【図４】本発明の実施の形態２による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した要部断面図
【図５】本発明の実施の形態３による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した要部断面図
【図６】本発明の実施の形態４による強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した要部断面図
【図７】従来の強誘電体材料が形成されたウエハの電気特性測定装置の構成を示した要部断面図と上面図
【符号の説明】
【００３１】
１  シリコン基板
２  下部電極
３  強誘電体材料
４  上部電極
５  ウエハ
５ａ  強誘電体材料未形成部
６、１３、１６  テーブル（絶縁テーブル）
７、１０  ピン（絶縁ピン）
８、１２  バネ
９、１１  ホルダ
１４  真空吸着部
１５  真空ポンプ
１６ａ  空洞部
【図１】
2006210487.tif 000003
【図２】
2006210487.tif 000004
【図３】
2006210487.tif 000005
【図４】
2006210487.tif 000006
【図５】
2006210487.tif 000007
【図６】
2006210487.tif 000008
【図７】
2006210487.tif 000009