(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳデバイスを駆動させ、共振周波数の誤差を測定し、製造工程の寸法誤差を評価する方法を実現する。【解決手段】ＭＥＭＳデバイスの評価方法は、基板２０の表面に形成される下部電極５０と、下部電極５０の表面に空間を有し、互いに平行、且つ対向する方向に延在される第１駆動腕６２と第２駆動腕６４を有し、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４それぞれの共振周波数を測定する工程と、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４それぞれの共振周波数から共振周波数の中央値を計算する工程と、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４それぞれの共振周波数と前記中央値との差を計算する工程と、を含み、この共振周波数の差から第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４のずれ量を評価する。【選択図】図１
2011083844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に形成される下部電極と、前記下部電極の表面に空間を有し、互いに平行、且つ対向する方向に延在され、同じ長さを有する少なくとも第１駆動腕と第２駆動腕を有し、
前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性を測定する工程と、
前記第１駆動腕と前記第２駆動腕のそれぞれの電気特性から電気特性の中央値を計算する工程と、
前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性と前記中央値との差を計算する工程と、
を含むことを特徴とするＭＥＭＳデバイスの評価方法。
【請求項２】
前記第１駆動腕と前記第２駆動腕と、前記下部電極の表面に空間を有し、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕の延在方向に対して直角方向に、互いに平行、且つ対向する方向に延在され、同じ長さを有する第３駆動腕と第４駆動腕を有し、
前記第１駆動腕と前記第２駆動腕と前記第３駆動腕と前記第４駆動腕それぞれの電気特性を測定する工程と、
前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性から電気特性の中央値を計算する工程と、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性と前記中央値との差を計算する工程と、
前記第３駆動腕と前記第４駆動腕それぞれの電気特性から電気特性の中央値を計算する工程と、
前記第３駆動腕と前記第４駆動腕それぞれの電気特性と前記中央値との差を計算する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳデバイスの評価方法。
【請求項３】
前記電気特性が、前記下部電極と前記第１駆動腕、前記下部電極と前記第２駆動腕との交差領域の静電容量であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＭＥＭＳデバイスの評価方法。
【請求項４】
前記電気特性が、共振周波数であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＭＥＭＳデバイスの評価方法。
【請求項５】
ＸＹ平面に展在される基板の表面に下部電極を形成する工程と、
第１アンカーホールと第２アンカーホールとを形成する工程と、
前記第１アンカーホールに配設される第１アンカー部と、前記第１アンカー部に連続しＸ方向またはＹ方向に延在される第１駆動腕と、前記第２アンカーホールに配設される第２アンカー部と、前記第２アンカー部に連続し前記第１駆動腕に対して互いに平行に、且つ対向する方向に延在される第２駆動腕と、を形成する工程と、
前記第１駆動腕と前記第２駆動腕の電気特性を測定する工程と、
前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性から電気特性の中央値を計算する工程と、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性と前記中央値との差を計算する工程と、を含むことを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項６】
前記下部電極を形成する工程と、
前記第１アンカーホールと前記第２アンカーホールと、さらに第３アンカーホールと第４アンカーホールと、を形成する工程と、
前記第１駆動腕と前記第２駆動腕と、前記第３アンカーホールに配設される第３アンカー部と、前記第３アンカー部に連続し前記第１駆動腕と前記第２駆動腕の延在方向に対して直角方向に延在される第３駆動腕と、前記第４アンカーホールに配設される第４アンカー部と、前記第４アンカー部に連続し前記第３駆動腕の延在方向に対して平行に、且つ互いに対向する方向に延在される第４駆動腕と、を形成する工程と、
前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性から電気特性の中央値を計算する工程と、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性と前記中央値との差を計算する工程と、
前記第３駆動腕と前記第４駆動腕それぞれの電気特性から電気特性の中央値を計算する工程と、
前記第３駆動腕と前記第４駆動腕それぞれの電気特性と前記中央値との差を計算する工程と、を含むことを特徴とする請求項５に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳデバイスの評価方法と、このＭＥＭＳデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Ｍａｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）は、微小構造体形成技術の１つで、微細な機械電気システムであって、半導体製造技術を用いて製造され、ＭＥＭＳ構造体は微小な弾性体、回転体等の立体的な可動体を有している。
【０００３】
半導体製造で規定されるプロセス規格は、作成される回路の電気特性を保証する範囲で決定される。そのために規格内のわずかなずれであれば回路特性（電気特性）に問題はないとされている。しかし、半導体製造技術を用いて作成されるＭＥＭＳデバイスの挙動または挙動特性は、可動体の長さに大きく依存する。
【０００４】
ＭＥＭＳデバイスとしての代表的なものとして、基板表面に下部電極を形成し、この下部電極の表面に空間を有して可動体としての片持ち梁状の駆動腕を形成し、駆動腕と下部電極との間に電位差を発生させ静電気で駆動腕を駆動するＭＥＭＳデバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７００２４３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のように構成されるＭＥＭＳデバイスの挙動特性は、駆動腕の長さと、駆動腕と下部電極との間の交差面積に依存するため、駆動腕の製造工程と、下部電極を含む他の機能要素の製造工程が別工程の場合、駆動腕と下部電極や他の機能要素との相対的な寸法誤差が発生することがあり、これらの合わせ精度が駆動腕の挙動や挙動特性に影響する。
【０００７】
このようなＭＥＭＳデバイスを共振器として用いる場合には、この合わせ誤差により駆動腕の長さ誤差が生じることにより所望の共振周波数が得られないということがあり、また、このＭＥＭＳデバイスをスイッチとして用いる場合には所望の電圧で駆動しないことも考えられる。
【０００８】
これらの問題を解決するためには、駆動腕の長さ寸法や下部電極の形成位置、寸法を直接測定することにより、これらの誤差を評価する方法がとられる。しかし、前述したように、ＭＥＭＳデバイスは半導体製造技術を用いて製造するような微小構造体であるため、測定に手間がかかること、測定そのものに誤差が発生しやすいこと、測定器の精度そのものに影響されてしまうことがあり、評価できる寸法精度に限界があるという課題を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【００１０】
［適用例１］本適用例に係るＭＥＭＳデバイスの評価方法は、基板の表面に形成される下部電極と、前記下部電極の表面に空間を有し、互いに平行、且つ対向する方向に延在され、同じ長さを有する少なくとも第１駆動腕と第２駆動腕を有し、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性を測定する工程と、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕のそれぞれの電気特性から電気特性の中央値を計算する工程と、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性と前記中央値との差を計算する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、第１駆動腕と第２駆動腕とが、互いに平行で対向する方向に延在されているため、製造工程中において一方の駆動腕が駆動腕の延在方向にずれる場合、他方の駆動腕も同じ方向に同じずれ量で平行移動する。このことにより、一方の駆動腕の長さが長くなるときには他方の駆動腕の長さは短くなる。また、下部電極と各駆動腕との交差面積も、一方が大きくなれば他方は小さくなる。
【００１２】
このように、駆動腕の長さに寸法誤差が生じると各駆動腕の挙動や挙動特性に関わる電気特性に影響がでる。そこで、第１駆動腕と第２駆動腕のそれぞれの電気特性を測定し、これら電気特性の和または差から電気特性の中央値を計算し、各駆動腕と中央値との差を計算し、この中央値との差から、電気特性に大きく影響する駆動腕の長さ誤差（ずれ量）を評価することができる。
【００１３】
電気特性は、寸法の実測に比べて容易に、且つ高精度で測定可能であるため、半導体製造技術を用いて製造するような微小構造体の各駆動腕や下部電極の寸法の実測には手間がかかること、測定作業そのものに誤差がでやすいこと、測定器そのものの精度に依存してしまうというような課題を解決できる。
【００１４】
［適用例２］上記適用例によるＭＥＭＳデバイスの評価方法は、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕と、前記下部電極の表面に空間を有し、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕の延在方向に対して直角方向に、互いに平行、且つ対向する方向に延在され、同じ長さを有する第３駆動腕と第４駆動腕を有し、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕と前記第３駆動腕と前記第４駆動腕それぞれの電気特性を測定する工程と、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性から電気特性の中央値を計算する工程と、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性と前記中央値との差を計算する工程と、前記第３駆動腕と前記第４駆動腕それぞれの電気特性から電気特性の中央値を計算する工程と、前記第３駆動腕と前記第４駆動腕それぞれの電気特性と前記中央値との差を計算する工程と、を含むことが好ましい。
【００１５】
前述した第１駆動腕と第２駆動腕に加え、第１駆動腕及び第２駆動腕の延在方向に対して直角方向に延在される第３駆動腕と第４駆動腕とを設けることにより、第１駆動腕と第２駆動腕の延在方向の長さ誤差に起因する電気特性のずれ量と、第１駆動腕と第２駆動腕に直交する方向の長さ誤差に起因する電気特性のずれ量と、の２方向の誤差を評価することができる。
【００１６】
［適用例３］上記適用例によるＭＥＭＳデバイスの評価方法は、前記電気特性が、前記下部電極と前記第１駆動腕、前記下部電極と前記第２駆動腕との交差領域の静電容量であることが好ましい。
【００１７】
下部電極と、各駆動腕それぞれの間の静電容量は、両者の交差領域の面積に比例する。従って、同一方向に延在される駆動腕において延在方向に位置ずれが発生した場合、一方の駆動腕の下部電極との交差面積が増加すると、他方の駆動腕の下部電極との交差面積は同じ量だけ減少する。そこで、例えば静電容量測定器等を用いて第１駆動腕と第２駆動腕それぞれと下部電極との交差領域の静電容量を測定し、その和または差から静電容量の中央値を計算し、各静電容量の測定値と中央値との差を計算し、さらに交差面積のずれ量を算出すれば、静電容量のずれ量を駆動腕の長さ誤差として、容易に、且つ高精度で評価することができる。
【００１８】
［適用例４］上記適用例によるＭＥＭＳデバイスの評価方法は、前記電気特性が、共振周波数であることが好ましい。
【００１９】
駆動腕の共振周波数は、駆動腕の長さの二乗に反比例する。そして、同一方向に延在される駆動腕において延在方向に位置ずれが発生した場合、一方の駆動腕の長さが増加すると、他方の駆動腕の長さは同じ量だけ減少する。そこで、例えば周波数測定器等を用いて各駆動腕の共振周波数を測定し、この共振周波数の和または差から共振周波数の中央値を計算し、各駆動腕の共振周波数と中央値との差を計算すれば、第１駆動腕及び第２駆動腕の長さのずれに起因する共振周波数のずれ量（誤差）を評価することができる。
【００２０】
また、共振周波数から駆動腕の長さを算出することができるため、共振周波数の誤差を駆動腕の長さ誤差として評価できる。
【００２１】
なお、前述した静電容量が交差面積に比例することに対して、共振周波数は駆動腕の長さの二乗に反比例することから、長さ誤差の共振周波数に対する影響が大きく現れるため、より一層、高精度で第１駆動腕及び第２駆動腕の長さ誤差を評価することができる。
【００２２】
［適用例５］本適用例に係るＭＥＭＳデバイスの製造方法は、ＸＹ平面に展在される基板の表面に下部電極を形成する工程と、第１アンカーホールと第２アンカーホールとを形成する工程と、前記第１アンカーホールに配設される第１アンカー部と、前記第１アンカー部に連続しＸ方向またはＹ方向に延在される第１駆動腕と、前記第２アンカーホールに配設される第２アンカー部と、前記第２アンカー部に連続し前記第１駆動腕に対して互いに平行に、且つ対向する方向に延在される第２駆動腕と、を形成する工程と、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕の電気特性を測定する工程と、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性から電気特性の中央値を計算する工程と、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性と前記中央値との差を計算する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２３】
ここで、アンカーホールとは、基板に駆動腕を接続固定するためのアンカー部を形成する位置規定する部分を意味する。また、電気特性とは、例えば、前述した静電容量または共振周波数のことである。
【００２４】
本適用例によれば、下部電極を形成する工程と、第１アンカーホール及び第２アンカーホールを形成する工程と、第１駆動腕及び第２駆動腕を形成する工程を、それぞれ別工程で形成する。従って、下部電極と第１アンカー部及び第２アンカー部との位置ずれ、第１アンカー部と第１駆動腕及び第２アンカー部と第２駆動腕との位置ずれ、下部電極と第１駆動腕及び第２駆動腕との位置ずれ、が発生することがある。
【００２５】
各アンカー部それぞれに対応する各駆動腕の位置ずれは、各駆動腕の長さ誤差となり共振周波数の誤差として現れ、下部電極と各駆動腕の位置ずれは、下部電極と各駆動腕との交差面積の誤差となり、静電容量の誤差として現れる。
【００２６】
そこで、第１駆動腕及び第２駆動腕の共振周波数、または下部電極と第１駆動腕、第２駆動腕の間の静電容量と、を測定し、それぞれの中央値を計算し、この中央値との差を算出することで、静電容量の誤差や、共振周波数の誤差として評価することができる。つまり、各アンカー部と各駆動腕、下部電極と各駆動腕との位置ずれ量を容易に、しかも高精度で評価できる。
【００２７】
［適用例６］上記適用例に係るＭＥＭＳデバイスの製造方法は、前記下部電極を形成する工程と、前記第１アンカーホールと前記第２アンカーホールと、さらに第３アンカーホールと第４アンカーホールと、を形成する工程と、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕と、前記第３アンカーホールに配設される第３アンカー部と、前記第３アンカー部に連続し前記第１駆動腕と前記第２駆動腕の延在方向に対して直角方向に延在される第３駆動腕と、前記第４アンカーホールに配設される第４アンカー部と、前記第４アンカー部に連続し前記第３駆動腕の延在方向に対して平行に、且つ互いに対向する方向に延在される第４駆動腕と、を形成する工程と、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性から電気特性の中央値を計算する工程と、前記第１駆動腕と前記第２駆動腕それぞれの電気特性と前記中央値との差を計算する工程と、前記第３駆動腕と前記第４駆動腕それぞれの電気特性から電気特性の中央値を計算する工程と、前記第３駆動腕と前記第４駆動腕それぞれの電気特性と前記中央値との差を計算する工程と、を含むことが好ましい。
【００２８】
このような製造方法では、下部電極を形成する工程と、第１アンカーホールと第２アンカーホールと第３アンカーホールと第４アンカーホールとを形成する工程と、第１駆動腕と第２駆動腕と第３駆動腕と第４駆動腕とを形成する工程を、それぞれ別工程で形成する。
【００２９】
従って、各アンカー部それぞれに対応する駆動腕の位置ずれは、駆動腕の長さ誤差となり、下部電極と各駆動腕の位置ずれは、下部電極と各駆動腕との交差面積の誤差となる。
【００３０】
よって、静電容量または共振周波数を測定し、それらの測定値から中央値を計算し、設中央値との差を算出することにより、Ｘ方向及びＹ方向の直交する２方向の駆動腕の長さ誤差や交差面積の誤差を静電容量または共振周波数により評価することができる。つまり、各アンカー部と各駆動腕、下部電極と各駆動腕との位置ずれを容易に、しかも高精度で評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態１に係るＭＥＭＳデバイスの構成を示す平面図。
【図２】図１のＢ−Ｂ切断面を示す断面図。
【図３】ウエハーのレイアウト図。
【図４】実施形態１に係るＭＥＭＳデバイスの主要な製造工程を示す断面図。
【図５】実施形態１に係る第１駆動腕及び第２駆動腕のずれを模式的に示す平面説明図。
【図６】実施形態１に係る評価方法のフローを示す説明図。
【図７】実施形態１に係る駆動腕の長さと共振周波数の関係を示す説明図。
【図８】実施形態２に係るＭＥＭＳデバイスの構成を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明のＭＥＭＳデバイスは、共振器、スイッチ、ジャイロセンサー、加速度センサー等に適合できるが、以下の実施形態では共振器を例示して説明する。
なお、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
（実施形態１）
【００３３】
図１は、実施形態１に係るＭＥＭＳデバイスの構成を示す平面図、図２は、図１のＢ−Ｂ切断面を示す断面図である。図１、図２において、ＭＥＭＳデバイス１０は、ＸＹ平面に展在されるシリコンからなる基板２０と、基板２０の表面全体に形成される窒化物層３０と、窒化物層３０の表面に形成される第１アンカーベース４１、第２アンカーベース４２としての導電性を有する層と、下部電極５０と、ポリシリコンからなる第１駆動腕６２と第２駆動腕６４とから構成されている。なお、本実施形態では、第１アンカーベース４１、第２アンカーベース４２及び下部電極５０の材質はポリシリコンであって、同工程で形成される。
【００３４】
第１駆動腕６２は、第１アンカー部６１により第１アンカーベース４１に接続され、第２駆動腕６４に向かって−Ｘ方向に延在されている。第２駆動腕６４は、第２アンカー部６３により第２アンカーベース４２に接続され、第１駆動腕６２に向かって＋Ｘ方向に延在されている。つまり、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４とはＸ方向に平行で、互いに対向するよう延在されている。第１駆動腕６２と第２駆動腕６４は、それぞれ第１アンカー部６１、第２アンカー部６３を固定端とする、同じ形状を有する片持ち梁構造である。
【００３５】
第１駆動腕６２と第２駆動腕６４は、下部電極５０の表面と空間５５を有して形成されており、それぞれの先端部がＺ方向に面外振動可能である。
【００３６】
基板２０内部には、図示しない発信回路（インバーター）と、混合器（ミキサー）と、分周回路等が形成されている。ＭＥＭＳデバイス１０は、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４と、下部電極５０との間に電位差を発生させ、静電力でＺ方向に振動される。
【００３７】
ここで、ＭＥＭＳデバイス１０が設計値通りに形成されている場合、第１駆動腕６２の長さＬ１と第２駆動腕６４の長さＬ２とは等しい。また、第１駆動腕６２と下部電極５０との交差面積Ａ１と、第２駆動腕６４と下部電極５０との交差面積Ａ２は等しい。なお、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４の厚さをｔ、空間５５の高さをｄで表す。
【００３８】
なお、本実施形態では、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４とをＸ方向に直線上に延在する例を表しているが、Ｙ方向に延在する構成としてもよい。また、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４とを直線上からずらす構成としてもよい。
（ＭＥＭＳデバイスの製造方法）
【００３９】
続いて、本実施形態のＭＥＭＳデバイス１０の製造方法について図面を参照して説明する。
図３は、複数のＭＥＭＳデバイスを配列可能な大判の基板としてのウエハーのレイアウト図である。ＭＥＭＳデバイス１０は、ウエハー１００の表面にＸ方向及びＹ方向に複数個整列させて半導体製造技術を用いて製造される。製造工程としては、ウエハー１００を固定位置で一括処理する場合と、ＭＥＭＳデバイス一個毎（図示、塗りつぶし領域毎）にウエハー１００をＸ方向またはＹ方向に移動させて処理する場合と、がある。
続いて、ＭＥＭＳデバイス１０の具体的な製造方法について説明する。
【００４０】
図４は、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの主要な製造工程を示す断面図である。なお、図４は、図１のＢ−Ｂ切断面を表している。なお、図１、図２も参照する。
【００４１】
まず、図４（ａ）に示すように、ウエハー１００の表面全体にＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、またはＰＶＤ法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの膜形成手段を用いて窒化物層３０を形成し、窒化物層３０の表面全体に下部電極５０及び第１アンカーベース４１、第２アンカーベース４２となるポリシリコン層をＣＶＤ法またはＰＶＤ法等の膜形成手段を用いて形成する。
【００４２】
そして、エッチング法により、下部電極５０、第１アンカーベース４１、第２アンカーベース４２を形成する。この下部電極５０、第１アンカーベース４１、第２アンカーベース４２の形成は、ウエハー１００において複数のＭＥＭＳデバイス１０の形成領域全体を一括工程で形成する。従って、複数のＭＥＭＳデバイス１０の形成領域毎の下部電極５０と、第１アンカーベース４１と、第２アンカーベース４２の形成位置、形状、厚さ寸法の領域毎のばらつきは極めて小さい。
【００４３】
次に、図４（ｂ）に示すように、犠牲層１１０を下部電極５０及び第１アンカーベース４１、第２アンカーベース４２の表面を含むウエハー１００全面にＣＶＤ法、またはＰＶＤ法を用いて形成する。犠牲層１１０の厚さは、空間５５の高さｄ（図２、参照）に相当する。
【００４４】
次に、図４（ｃ）に示すように、第１アンカーホール１１１、第２アンカーホール１１２をエッチング法等の手段を用いてウエハー１００の全領域で一括形成する。第１アンカーホール１１１は第１アンカーベース４１に達するまで開口され、第２アンカーホール１１２は第２アンカーベース４２に達するまで開口される。第１アンカーホール１１１及び第２アンカーホール１１２は、第１アンカー部６１及び第２アンカー部６３の平面位置及び平面サイズに相当する（図１、参照）。
【００４５】
次に、図４（ｄ）に示すように、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４となるポリシリコン層１２０を犠牲層１１０の表面全体及び第１アンカーホール１１１、第２アンカーホール１１２の内部に充填するようＣＶＤ法、またはＰＶＤ法を用いて形成する。
【００４６】
続いて、図４（ｅ）に示すように、露光工程、エッチング工程の順に加工処理し、第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４の平面形状を形成する。形状形成のための露光工程は、ＭＥＭＳデバイス１０形成領域の一つ毎単独で行われる。従って、図３に図示したウエハー１００における一つのＭＥＭＳデバイス形成領域を加工処理した後、Ｘ方向隣の形成領域の加工処理を行う。本実施形態では、露光装置（図示せず）は固定した状態で、ウエハー１００を１形成領域ずつＸ方向（つまり、第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４の延在方向）に移動させる。
【００４７】
続いて、犠牲層１１０を除去する。この工程は、ウエハー１００をエッチング液に浸漬することで行われる。よって、第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４の下部に形成された犠牲層１１０が除去されて、図２に示すような第１駆動腕６２と第２駆動腕６４とが立体形成される。
続いて、ウエハー１００をダイシング工程により、図１、図２に示すようなＭＥＭＳデバイス１０の単体に個片化する。
【００４８】
このような製造方法によれば、下部電極５０を形成する工程と、第１アンカーホール１１１及び第２アンカーホール１１２を形成する工程と、第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４を形成する工程を、それぞれ別工程で形成する。また、下部電極５０、第１アンカーホール１１１、第２アンカーホール１１２の形成は、ウエハー１００全体で一括して行い、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４形成のための露光工程は、ＭＥＭＳデバイスの１形成領域毎行う。
【００４９】
従って、下部電極５０と第１アンカーホール１１１及び第２アンカーホール１１２との位置ずれ、第１アンカーホール１１１と第１駆動腕６２、第２アンカーホール１１２と第２駆動腕６４との位置ずれ、下部電極５０と第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４との位置ずれが発生することがある。しかし、下部電極５０、第１アンカーホール１１１、第２アンカーホール１１２の形成は、ウエハー１００を固定した状態で行うため、半導体製造におけるプロセス規格の範囲内のずれ量であり極めて小さく問題ない。
【００５０】
しかし、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４形成のための露光工程は、ＭＥＭＳデバイスの１形成領域毎ウエハー１００を移動させて行うため、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４は、ウエハー１００内のＭＥＭＳデバイスの１形成領域毎に長さ誤差と、下部電極との交差面積のずれ（誤差）が、ウエハー１００の移動方向に発生することがある。
【００５１】
次に、上述したずれ（誤差）について図面を参照して説明する。
図５は、第１駆動腕及び第２駆動腕のずれを模式的に示す平面説明図である。ＭＥＭＳデバイス１０が、設計値通りに形成された場合（図示、二点鎖線で表す）、第１駆動腕６２の長さＬ１と第２駆動腕６４の長さＬ２は等しい。また、第１駆動腕６２と下部電極５０との交差面積Ａ１と第２駆動腕６４と下部電極５０との交差面積Ａ２とは等しい。
【００５２】
ここで、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４の露光工程において、ウエハー１００が設計値よりも露光装置（マスク）に対して＋Ｘ方向にずれた場合について説明する。このような場合、第１アンカー部６１と第２アンカー部６３との相対的な位置ずれはないため、第１駆動腕６２の長さは設計値の長さＬ１よりも短くなる方向にずれ、このときの長さをＬ３とすると、Ｌ１−Ｌ３だけ長さが短くなる。
【００５３】
また、第２駆動腕６４の長さは、設計値の長さＬ２よりも長くなる方向にずれ、このときの長さをＬ４とすると、Ｌ４−Ｌ２だけ長さが長くなる。第１駆動腕６２と第２駆動腕６４とは、同時形成されるため、長さのずれ量は等しい。つまり、Ｌ１−Ｌ３＝Ｌ４−Ｌ２となる。
【００５４】
第１駆動腕６２と第２駆動腕６４とに長さのずれが発生することに伴い、下部電極５０との交差面積にもずれに伴う誤差が発生する。つまり、第１駆動腕６２の長さがＬ３に短くなる場合には交差面積はＡ３となり、Ａ１−Ａ３だけ交差面積が小さくなる。また、第２駆動腕６４の長さがＬ４に長くなる場合には交差面積はＡ４となり、Ａ４−Ａ２だけ交差面積が大きくなる。
【００５５】
このように、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４に長さ誤差が生じた場合には、各駆動腕の挙動や振動特性に関わる電気特性に影響がでる。よって、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４の寸法を高精度に評価することが求められる。しかし、前述したように、これらのずれ量を寸法として高精度に直接測定することは困難である。
（ＭＥＭＳデバイスの評価方法）
【００５６】
そこで、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１０の評価方法について説明する。この評価方法は、前述した製造方法で製造されたＭＥＭＳデバイス１０の第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４の長さの設計値に対するずれ量（長さ誤差）を電気特性により高精度で評価する方法に係る。
【００５７】
電気特性による評価方法としては、第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４と、下部電極５０との交差面積の誤差を静電容量の差として評価する方法と、共振周波数の差で評価する方法とがある。まず、静電容量について説明する。第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４と、下部電極５０との交差領域の静電容量は、次式で計算することができる。なお、図１、図２、図５を参照する。
【００５８】
【数１】
2011083844.tif 000003
【００５９】
ここで、静電容量をＣ、空間５５の誘電率をε、交差面積をＡ、空間５５の高さをｄで表す。誘電率εは一定、高さｄは犠牲層１１０の厚さで規定されるため誤差は無視できる程度である。そこで、交差面積Ａの影響について説明する。数式１で示すように、静電容量Ｃは交差面積Ａに比例する。
【００６０】
従って、図５に表すような状態では、第１駆動腕６２との交差領域の静電容量を測定し、第２駆動腕６４との交差領域の静電容量を測定する。そして、両者の静電容量の和の１／２が静電容量の中央値を算出する。なお、両者の静電容量の差の１／２を第１駆動腕６２の領域の静電容量、または第２駆動腕６４の領域の静電容量にこの値を加えることで静電容量の中央値を算出することができる。
【００６１】
そして、第１駆動腕６２の領域の静電容量と中央値との差、または第２駆動腕６４の領域の静電容量と中央値との差から、数式１を用いて第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４の交差面積の誤差を算出すれば、交差面積の誤差を評価でき、この誤差を駆動腕の幅で割り算すれば、長さ誤差として評価することができる。なお、前述したように、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４の長さ誤差は等しい。
【００６２】
次に、共振周波数の差で評価する方法について説明する。駆動腕の共振周波数は、次式で計算することができる。
【００６３】
【数２】
2011083844.tif 000004
【００６４】
ここで、共振周波数をｆ、駆動腕の密度をρ、ヤング率をＥ、駆動腕の厚さをｔ、駆動腕の長さをＬで表す。密度ρとヤング率Ｅは材質が同じであるため一定、厚さｔはポリシリコン層１２０をウエハー全体で一括形成するため、ＭＥＭＳデバイスの１形成領域毎の誤差は無視できる程度である。そこで、長さＬの影響について説明する。共振周波数ｆは数式２で示すように、駆動腕の長さＬの二乗に反比例する。よって、駆動腕の長さＬが長くなった場合には共振周波数は低くなり、駆動腕の長さＬが短くなった場合には共振周波数は高くなる。この特性を利用して駆動腕の長さのずれ量（長さ誤差）を算出する。
【００６５】
次に、駆動腕の共振周波数の差で駆動腕の長さのずれ量（長さ誤差）を評価する具体的な方法について図６を参照して説明する。
図６は、本実施形態の評価方法のフローを示す説明図である。まず、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４とを励振させ、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４の共振周波数を周波数測定器を用いて測定する（ＳＴ１０）。
【００６６】
次に、第１駆動腕６２の共振周波数と、第２駆動腕６４の共振周波数とを比較し、差があるか判定する（ＳＴ２０）。それぞれの共振周波数に差が無い場合（ＮＯ）は、第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４には長さ誤差がないと判定し、評価は終了する。
【００６７】
それぞれの共振周波数に差がある場合（ＹＥＳ）は、第１駆動腕６２の共振周波数と第２駆動腕６４の共振周波数の和または差から共振周波数の中央値を計算する（ＳＴ３０）。
【００６８】
具体的には、第１駆動腕６２の出力信号と第２駆動腕６４の出力信号をミキサー（混合器）を用いて掛け合わせることで、それらの共振周波数の和または差を出力する。和の場合は、出力された共振周波数の和の１／２が中央値である。差の場合は、出力された共振周波数の差の１／２を共振周波数の高い方から差し引いた値が中央値であり、また、共振周波数の低い方に加えた値が中央値である。
【００６９】
次に、第１駆動腕６２の共振周波数と中央値との差、または第２駆動腕６４の共振周波数と中央値との差を計算する（ＳＴ４０）。ここで、中央値との差が正の値であれば、駆動腕の長さが短い方向の誤差があり、負の値であれば駆動腕の長さが長い方向の誤差があると判断できる。
【００７０】
続いて、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４の長さ誤差を計算する（ＳＴ５０）。具体的には、第１駆動腕６２、第２駆動腕６４、及び中央値それぞれの共振周波数を数式２を用いて計算すれば、第１駆動腕６２、第２駆動腕６４の長さ、長さの中央値を求めることができる。そして、各振動腕の長さと中央値との差、つまり、長さ誤差を算出することができる。このようにして評価を終了する。
【００７１】
なお、これらの長さ誤差が正か、負かによって、第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４を形成する際に、ウエハー１００がＸ方向のどちらに移動誤差を発生しているかを判定できることから、移動誤差の方向が一定であれば、露光装置に対するウエハー１００の移動距離を補正することができる。
【００７２】
以上の考え方で、サンプルを作成し測定した結果を図７に表し説明する。
図７は、駆動腕の長さと共振周波数の関係を示す説明図である。ここでは、１枚のウエハーに形成した複数のＭＥＭＳデバイスのうちの５個の作成サンプルの共振周波数の測定結果を例示している。各サンプルにおいて、仮に第１駆動腕６２の長さが短くなると共振周波数が高くなり、第２駆動腕６４の長さが長くなると共振周波数が低くなることを示している。そして、これらの共振周波数の測定値をもとに、前述した方法で共振周波数の中央値を計算すると、各サンプルの共振周波数の中央値は一定となり、上述した方法が妥当であることを示している。
なお、算出された共振周波数の中央値は、設計値（狙い値）とほぼ同じになる。
【００７３】
従って、本実施形態に係る製造方法及び評価方法によれば、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４とが互いに平行で対向する方向に延在されているため、一方の駆動腕が駆動腕の延在方向にずれる場合、他方の駆動腕も平行移動する。このことにより、一方の駆動腕の長さが長くなるときには他方の駆動腕の長さは短くなる。また、下部電極５０と各駆動腕との交差面積も、一方が大きくなれば他方は小さくなる。なお、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４のずれ量は同じである。
【００７４】
下部電極５０と、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４それぞれの間の静電容量は、交差領域の面積に比例する。従って、同一方向に延在される駆動腕において延在方向に位置ずれが発生した場合、一方の駆動腕（例えば、第１駆動腕６２）の下部電極５０との交差面積が増加すると、他方の駆動腕（例えば、第２駆動腕６４）の下部電極５０との交差面積は減少する。そこで、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４それぞれと下部電極５０との交差領域の静電容量を測定し、両者の和または差から静電容量の中央値を計算して静電容量の測定値と中央値との差を計算すれば、数式１により交差面積のずれ量を算出できる。そして、交差面積のずれ量から第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４の長さ誤差を、容易に、且つ高精度で評価することができる。
【００７５】
また、駆動腕の共振周波数は、駆動腕の長さの二乗に反比例する。そして、同一方向に延在される第１駆動腕６２と第２駆動腕６４において延在方向に位置ずれが発生した場合、一方の駆動腕（例えば、第１駆動腕６２）の長さが増加すると、他方の駆動腕（例えば、第２駆動腕６４）の長さは減少する。そこで、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４それぞれの共振周波数を測定し、この共振周波数の和または差から共振周波数の中央値を計算し、各駆動腕の共振周波数と共振周波数の中央値との差を計算すれば、第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４の共振周波数の誤差及び長さ誤差を評価することができる。
【００７６】
なお、静電容量が交差面積に比例することに対して、共振周波数は駆動腕の長さの二乗に反比例することから、長さ誤差の共振周波数への影響が顕著に現れることにより、より一層、高精度で第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４の長さ誤差を評価することができる。
【００７７】
また、本実施形態の製造方法では、下部電極５０を形成する工程と、第１アンカーホール１１１及び第２アンカーホール１１２を形成する工程と、第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４を形成する工程を、それぞれ別工程で形成する。従って、下部電極５０と第１アンカー部６１及び第２アンカー部６３との位置ずれ、第１アンカー部６１と第１駆動腕６２、第２アンカー部６３と第２駆動腕６４との位置ずれ、下部電極５０と第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４との位置ずれが発生することがある。
【００７８】
特に、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４を形成するための露光工程は、ウエハー１００を移動（本実施形態ではＸ方向に移動）させるため、ウエハー１００で一括形成する第１アンカー部６１と第２アンカー部６３、下部電極５０に対して、ウエハー１００を移動させることに起因する第１駆動腕６２と第２駆動腕６４のＸ方向への位置ずれが発生することがある。各アンカー部それぞれに対応する各駆動腕の位置ずれは、各駆動腕の長さの誤差となり、そして、各駆動腕の長さ誤差は、共振周波数の誤差、及び静電容量の誤差となる。
【００７９】
そこで、第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４の共振周波数、または下部電極５０と第１駆動腕６２、第２駆動腕６４の間の静電容量、を測定し、それぞれの中央値を求め、この中央値との差を算出することで、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４の長さ誤差を評価することができる。
【００８０】
これら、共振周波数及び静電容量は、容易に高精度で測定可能であるため、半導体製造技術を用いて製造するような微小構造体の各駆動腕や下部電極の寸法の実測に対して、測定作業そのものに誤差がでにくく、測定器そのものの精度に依存しにくいため、容易に、しかも高精度で第１駆動腕６２と第２駆動腕６４の長さ誤差を評価することができる。
（実施形態２）
【００８１】
続いて、実施形態２について図面を参照して説明する。実施形態２は、前述した実施形態１が、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４とをＸ方向またはＹ方向の一方向に延在させていることに対して、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４の延在方向に対して直角方向にも駆動腕を配設していることを特徴としている。従って、実施形態１との相違箇所を中心に説明する。なお、実施形態１と共通部分には同じ符号を附している。
【００８２】
図８は、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの構成を示す平面図である。図８において、ＭＥＭＳデバイス１０は、ＸＹ平面に展在されるシリコンからなる基板２０と、基板２０の表面全体に形成される窒化物層３０と、窒化物層３０の表面に形成される第１アンカーベース４１、第２アンカーベース４２、第３アンカーベース４３、第４アンカーベース４４と、下部電極５０と、ポリシリコンからなる第１駆動腕６２と、第２駆動腕６４と、第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４に対して直角方向に延在される第３駆動腕６５と第４駆動腕６６と、から構成されている。
【００８３】
なお、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４の構成は、前述した実施形態１（図１、図２、参照）と同じであるため、説明を省略する。
【００８４】
第３駆動腕６５は、第３アンカー部６７が第３アンカーベース４３に接続され、第４駆動腕６６に向かって−Ｙ方向に延在されている。第４駆動腕６６は、第４アンカー部６８が第４アンカーベース４４に接続され、第３駆動腕６５に向かって＋Ｙ方向に延在されている。つまり、第３駆動腕６５と第４駆動腕６６とはＹ方向に互いに平行で、互いに対向するよう延在されている。第３駆動腕６５と第４駆動腕６６はそれぞれ、第３アンカー部６７、第４アンカー部６８を固定端とし、同じ形状を有する片持ち梁構造である。
【００８５】
なお、第３駆動腕６５と第４駆動腕６６とは、延在方向が異なる以外の構成は第１駆動腕６２と第２駆動腕６４と共通にしてもよく、第３駆動腕６５と第４駆動腕６６とが同じ形状（サイズを含む）であれば、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４に対して異なる寸法にしてもよい。
【００８６】
また、本実施形態の製造方法は、実施形態１と同じ方法を適合することができる。図４を参照して説明する。
まず、ウエハー１００の表面に窒化物層３０を形成し、窒化物層３０の表面全体に下部電極５０及び第１アンカーベース４１、第２アンカーベース４２、第３アンカーベース４３、第４アンカーベース４４となるポリシリコン層を形成する。
【００８７】
そして、エッチング法により、下部電極５０、第１アンカーベース４１、第２アンカーベース４２、第３アンカーベース４３、第４アンカーベース４４を形成する。この下部電極５０、第１アンカーベース４１、第２アンカーベース４２、第３アンカーベース４３、第４アンカーベース４４の形成もウエハー１００において複数のＭＥＭＳデバイス１０の形成領域を一括工程で形成する。従って、複数のＭＥＭＳデバイス１０の形成領域毎の下部電極５０及び第１アンカーベース４１、第２アンカーベース４２、第３アンカーベース４３、第４アンカーベース４４の形成位置、形状、厚さ寸法のばらつきは極めて小さい。
【００８８】
次に、犠牲層１１０を下部電極５０及び第１アンカーベース４１、第２アンカーベース４２、第３アンカーベース４３、第４アンカーベース４４の表面を含むウエハー１００全面に形成し、次に、第１アンカーホール１１１、第２アンカーホール１１２、第３アンカーホール１１３、第４アンカーホール１１４をウエハー１００全体で一括形成する。
【００８９】
次に、第１駆動腕６２、第２駆動腕６４、第３駆動腕６５、第４駆動腕６６となるポリシリコン層１２０を犠牲層１１０の表面全体及び第１アンカーホール１１１、第２アンカーホール１１２、第３アンカーホール１１３、第４アンカーホール１１４の内部に充填するよう形成する。
【００９０】
そして、露光工程、エッチング工程の順に加工処理し、第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４、第３駆動腕６５、第４駆動腕６６の平面形状を形成する。形状形成のための露光工程は、ＭＥＭＳデバイス１０形成領域の一つ毎単独で行われる。従って、図３に図示したウエハー１００における一つのＭＥＭＳデバイス形成領域を加工処理した後、露光装置は固定したままでＸ方向（第１駆動腕６２と第２駆動腕６４の延在方向）隣の形成領域の加工処理を行う。そして、＋Ｘ方向の最終列に達すると、ウエハー１００を＋Ｙ方向（第３駆動腕６５と第４駆動腕６６の延在方向）に１行移動し、１領域ずつ加工処理を行い−Ｘ方向に移動させる。この工程を、すべての形成領域が終了するまで繰り返す。
【００９１】
続いて、犠牲層１１０を除去する。この工程により、第１駆動腕６２、第２駆動腕６４、第３駆動腕６５、第４駆動腕６６の下部に形成された犠牲層１１０が除去されて、これら駆動腕が立体形成される。
続いて、ウエハー１００をダイシング工程により、第１駆動腕６２、第２駆動腕６４、第３駆動腕６５、第４駆動腕６６が形成されたＭＥＭＳデバイス単体に個片化する。
【００９２】
本実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの評価方法は、Ｙ方向に延在される第３駆動腕６５と第４駆動腕６６を実施形態１における第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４に置き換えて説明できるため、詳しい説明は省略する。
【００９３】
従って、本実施形態によれば、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４に加え、第１駆動腕６２及び第２駆動腕６４の延在方向に対して直角方向に延在される第３駆動腕６５と第４駆動腕６６とを設けることにより、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４の延在方向（Ｘ方向）と、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４に直交する方向との、２方向の長さ誤差に起因する静電容量の誤差、共振周波数の誤差、長さ誤差を評価することができる。
【００９４】
なお、第１駆動腕６２と第２駆動腕６４に加え、第３駆動腕６５と第４駆動腕６６とを設けることによる、製造負荷が増加することはない。
【符号の説明】
【００９５】
１０…ＭＥＭＳデバイス、２０…基板、５０…下部電極、６２…第１駆動腕、６４…第２駆動腕。
【図１】
2011083844.tif 000005
【図２】
2011083844.tif 000006
【図３】
2011083844.tif 000007
【図４】
2011083844.tif 000008
【図５】
2011083844.tif 000009
【図６】
2011083844.tif 000010
【図７】
2011083844.tif 000011
【図８】
2011083844.tif 000012