(57)【要約】【課題】  簡易な方式で微小な可動部を有する微小構造体を精度よく検査する検査装置、検査方法および検査プログラムを提供する。【解決手段】  テスト音波を入力して、テスト音波の入力に応答したセンサ出力電圧振幅の周波数特性を解析する。予め想定される使用条件等からデバイスに要求される最大周波数および最小周波数を算出し、その周波数帯域の中で望ましい特性が検出することができるかを判定する。具体的には、所定の周波数帯域において、応答特性がしきい値である最小特性レベルを越えているか否かに基づいて、良品もしくは不良品であると判定する。【選択図】        図１１
2007040896.tif 000002
【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、
テスト時において前記微小構造体に対してテスト音波を出力する音波発生手段と、
前記音波発生手段により出力された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手段とを備え、
前記評価手段は、少なくとも１つの所定の周波数帯域における前記微小構造体の可動部の動きに基づいて出力される出力電圧と所定のしきい値となる出力電圧との比較に基づいて前記微小構造体の特性を評価する、微小構造体の検査装置。
【請求項２】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルを有し、
前記評価手段は、前記所定の周波数帯域における前記第１および第２のしきい値判定レベルとの間に前記出力電圧の周波数応答特性が含まれる場合には、良品と判断する、請求項１記載の微小構造体の検査装置。
【請求項３】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における複数のしきい値判定レベルを有し、
前記評価手段は、前記所定の周波数帯域における前記出力電圧の周波数応答特性の分布を前記複数のしきい値判定レベルに基づいて複数のグループに分割し、前記出力電圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項１または２記載の微小構造体の検査装置。
【請求項４】
前記評価手段は、前記所定の周波数帯域における前記出力電圧の周波数応答特性の分布を前記複数の周波数帯域グループに分割し、前記出力電圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項５】
前記テスト音波は、単一の任意の周波数を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項６】
前記テスト音波は、複数の異なる任意の周波数を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項７】
前記テスト音波は、ホワイトノイズに相当する、請求項６記載の微小構造体の検査装置。
【請求項８】
基板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、
電気的に前記微小構造体の可動部に動きを与える駆動手段と、
前記微小構造体の動きに応答して出力される音を検出し、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手段とを備え、
前記評価手段は、少なくとも１つの所定の周波数帯域における前記微小構造体の可動部の動きに基づいて出力される出力音圧と所定のしきい値となる出力音圧との比較に基づいて前記微小構造体の特性を評価する、微小構造体の検査装置。
【請求項９】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルを有し、
前記評価手段は、前記所定の周波数帯域における前記第１および第２のしきい値判定レベルとの間に前記出力音圧の周波数応答特性が含まれる場合には、良品と判断する、請求項８記載の微小構造体の検査装置。
【請求項１０】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における複数のしきい値判定レベルを有し、
前記評価手段は、前記所定の周波数帯域における前記出力音圧の周波数応答特性の分布を前記複数のしきい値判定レベルに基づいて複数のグループに分割し、前記音圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項８または９記載の微小構造体の検査装置。
【請求項１１】
前記評価手段は、前記所定の周波数帯域における前記出力音圧の周波数応答特性の分布を前記複数の周波数帯域グループに分割し、前記出力音圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項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方法であって、
テスト時において前記微小構造体に対してテスト音波を出力するステップと、
前記音波発生手段により出力された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するステップと、
検出結果に基づいて前記微小構造体の特性を評価するステップとを備え、
前記評価するステップは、少なくとも１つの所定の周波数帯域における検出された出力電圧と所定のしきい値となる出力電圧との比較に基づいて前記微小構造体の特性を評価する、微小構造体の検査方法。
【請求項１３】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルを有し、
前記評価するステップは、前記所定の周波数帯域における前記第１および第２のしきい値判定レベルとの間に前記出力電圧の周波数応答特性が含まれる場合には、良品と判断する、請求項１２記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１４】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における複数のしきい値判定レベルを有し、
前記所定の周波数帯域における前記出力電圧の周波数応答特性の分布は前記複数のしきい値判定レベルに基づいて複数のグループに分割され、
前記評価するステップは、前記出力電圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項１２または１３記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１５】
前記所定の周波数帯域における前記出力電圧の周波数応答特性の分布は前記複数の周波数帯域グループに分割され、
前記評価するステップは、前記出力電圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１６】
前記テスト音波は、単一の任意の周波数を有する、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１７】
前記テスト音波は、複数の異なる任意の周波数を有する、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１８】
前記テスト音波は、ホワイトノイズに相当する、請求項１７記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１９】
基板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、
電気的に前記微小構造体の可動部に動きを与えるステップと、
前記微小構造体の動きに応答して出力される音を検出するステップと、
検出結果に基づいて前記微小構造体の特性を評価するステップとを備え、
前記評価するステップは、少なくとも１つの所定の周波数帯域における検出された出力音圧と所定のしきい値となる出力音圧との比較に基づいて前記微小構造体の特性を評価する、微小構造体の検査方法。
【請求項２０】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルを有し、
前記評価するステップは、前記所定の周波数帯域における前記第１および第２のしきい値判定レベルとの間に前記音圧の周波数応答特性が含まれる場合には、良品と判断する、請求項１９記載の微小構造体の検査方法。
【請求項２１】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における複数のしきい値判定レベルを有し、
周波数応答特性の分布は、前記所定の周波数帯域における前記出力音圧の前記複数のしきい値判定レベルに基づいて複数のグループに分割され、
前記評価するステップは、前記所定の周波数帯域における前記出力音圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項１９または２０記載の微小構造体の検査方法。
【請求項２２】
前記所定の周波数帯域における前記出力音圧の周波数応答特性の分布は前記複数の周波数帯域グループに分割され、
前記評価するステップは、前記出力音圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項２３】
請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の微小構造体の検査方法をコンピュータに実行させる、微小構造体の検査プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小構造体たとえばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を検査する検査装置、検査方法および検査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、反射型のプロジェ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。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）には、ＭＥＭＳに関する技術の現状と課題という議題で種々のＭＥＭＳ技術が紹介されている。
【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】
【発明が解決しようとする課題】
【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、精度の高い検査をする必要がある。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査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微小構造体を精度よく検査する検査装置、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、テスト時において微小構造体に対してテスト音波を出力する音波発生手段と、音波発生手段により出力された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手段とを備える。評価手段は、少なくとも１つの所定の周波数帯域における微小構造体の可動部の動きに基づいて出力される出力電圧と所定のしきい値となる出力電圧との比較に基づいて微小構造体の特性を評価する。
【００１０】
好ましくは、所定のしきい値は、所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルを有し、評価手段は、所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルとの間に出力電圧の周波数応答特性が含まれる場合には、良品と判断する。
【００１１】
好ましくは、所定のしきい値は、所定の周波数帯域における複数のしきい値判定レベルを有し、評価手段は、所定の周波数帯域における出力電圧の周波数応答特性の分布を複数のしきい値判定レベルに基づいて複数のグループに分割し、出力電圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する。
【００１２】
好ましくは、評価手段は、所定の周波数帯域における出力電圧の周波数応答特性の分布を複数の周波数帯域グループに分割し、出力電圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する。
【００１３】
好ましくは、テスト音波は、単一の任意の周波数を有する。
好ましくは、テスト音波は、複数の異なる任意の周波数を有する。
【００１４】
特に、テスト音波は、ホワイトノイズに相当する。
本発明に係る微小構造体の検査装置は、基板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、電気的に微小構造体の可動部に動きを与える駆動手段と、微小構造体の動きに応答して出力される音を検出し、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手段とを備える。評価手段は、少なくとも１つの所定の周波数帯域における微小構造体の可動部の動きに基づいて出力される出力音圧と所定のしきい値となる出力音圧との比較に基づいて微小構造体の特性を評価する。
【００１５】
好ましくは、所定のしきい値は、所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルを有する。評価手段は、所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルとの間に出力音圧の周波数応答特性が含まれる場合には、良品と判断する。
【００１６】
好ましくは、所定のしきい値は、所定の周波数帯域における複数のしきい値判定レベルを有する。評価手段は、所定の周波数帯域における出力音圧の周波数応答特性の分布を複数のしきい値判定レベルに基づいて複数のグループに分割し、音圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する。
【００１７】
好ましくは、評価手段は、所定の周波数帯域における出力音圧の周波数応答特性の分布を複数の周波数帯域グループに分割し、出力音圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する。
【００１８】
本発明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、テスト時において微小構造体に対してテスト音波を出力するステップと、音波発生手段により出力された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するステップと、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。評価するステップは、少なくとも１つの所定の周波数帯域における検出された出力電圧と所定のしきい値となる出力電圧との比較に基づいて微小構造体の特性を評価する。
【００１９】
好ましくは、所定のしきい値は、所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルを有する。評価するステップは、所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルとの間に出力電圧の周波数応答特性が含まれる場合には、良品と判断する。
【００２０】
好ましくは、所定のしきい値は、所定の周波数帯域における複数のしきい値判定レベルを有する。所定の周波数帯域における出力電圧の周波数応答特性の分布は複数のしきい値判定レベルに基づいて複数のグループに分割される。評価するステップは、出力電圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する。
【００２１】
好ましくは、所定の周波数帯域における出力電圧の周波数応答特性の分布は複数の周波数帯域グループに分割される。評価するステップは、出力電圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する。
【００２２】
好ましくは、テスト音波は、単一の任意の周波数を有する。
好ましくは、テスト音波は、複数の異なる任意の周波数を有する。
【００２３】
特に、テスト音波は、ホワイトノイズに相当する。
本発明に係る微小構造体の検査方法は、基板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、電気的に微小構造体の可動部に動きを与えるステップと、微小構造体の動きに応答して出力される音を検出するステップと、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。評価するステップは、少なくとも１つの所定の周波数帯域における検出された出力音圧と所定のしきい値となる出力音圧との比較に基づいて微小構造体の特性を評価する。
【００２４】
好ましくは、所定のしきい値は、所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルを有する。評価するステップは、所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルとの間に音圧の周波数応答特性が含まれる場合には、良品と判断する。
【００２５】
好ましくは、所定のしきい値は、所定の周波数帯域における複数のしきい値判定レベルを有する。周波数応答特性の分布は、所定の周波数帯域における出力音圧の複数のしきい値判定レベルに基づいて複数のグループに分割される。評価するステップは、所定の周波数帯域における出力音圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する。
【００２６】
好ましくは、所定の周波数帯域における出力音圧の周波数応答特性の分布は複数の周波数帯域グループに分割される。評価するステップは、出力音圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する。
【００２７】
本発明に係る微小構造体の検査プログラムは、上記に記載の微小構造体の検査方法をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る微小構造体の検査装置、検査方法および検査プログラムは、テスト時において微小構造体に対してテスト音波を出力し、テスト音波に応答した微小構造体の可動部の動きに基づいて変化する変化量の周波数応答特性から微小構造体の特性を評価するため簡易な方式で微小な可動部を有する微小構造体を精度よく検査することができる。
【００２９】
また、本発明に係る別の微小構造体の検査装置、検査方法および検査プログラムは、電気的に微小構造体の可動部に動きを与え、微小構造体の動きに応答して出力される音を検出し、検出された音圧の周波数応答特性から微小構造体の特性を評価する。すなわち、周波数応答特性に基づいて微小構造体の特性を評価するため簡易な方式で微小な可動部を有する微小構造体を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】
【００３０】
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。
【００３１】
（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査システム１の概略構成図である。
【００３２】
図１を参照して、本発明の実施の形態１に従う検査システム１は、テスタ（検査装置）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とを備える。
【００３３】
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。
【００３４】
テスタ５は、疎密波である音波を出力するスピーカ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ロフォン（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。
【００３５】
本実施の形態に従う検査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。
【００３６】
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極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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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Ｒｘ１〜Ｒｘ４、Ｙ軸方向検出用ピエゾ抵抗素子Ｒｙ１〜Ｒｙ４およびＺ軸方向検出用ピエゾ抵抗素子Ｒｚ１〜Ｒｚ４が一例として示されている。
【００４２】
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Ｙ軸の出力電圧としてはそれぞれＶｘｏｕｔおよびＶｙｏｕｔとする。
【００４３】
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。
【００４４】
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構成されている。
【００４５】
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。
【００４６】
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，Ｙ，Ｚ軸周りに回転させＸ，Ｙ，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、各軸出力のゼロ点オフセットを算術的に減じた値がプロットされている。
【００４７】
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，Ｙ，Ｚ軸にそれぞれ関わっ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。
【００４８】
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，Ｙ，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６０２Ｈｚ、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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査方法について説明する。
【００５１】
図９を参照して、まず微小構造体の検査（テスト）を開始（スタート）する（ステップＳ０）。次に、検出チップＴＰの電極パッドＰＤにプローブ針４を接触させる（ステップＳ１）。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電極パッド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ができる。
【００５２】
次に、スピーカ２から出力す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所望の周波数および所望の音圧のテスト音波をスピーカ２から出力す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）。
【００５３】
次に、マイク３を用いてスピーカ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。
【００５４】
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いるかどうかを判定する（ステップＳ４）。
【００５５】
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いて測定部２５で特性値を測定する（ステップＳ５）。
【００５６】
具体的には、スピーカ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についてプローブ針４を介して与えられる出力電圧に基づいて測定することが可能である。
【００５７】
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、再びステップ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。スピーカ制御部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が、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。
【００５８】
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（ステップＳ８）。そして、ステップＳ９に進む。本実施の形態においては、制御部２０において、許容範囲の判定としてスピーカ２から出力されるテスト音波の入力により、３軸加速度センサの周波数応答特性を検出して、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。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。
【００５９】
ステップＳ９において、次に検査するチップがない場合には、微小構造体の検査（テスト）を終了する（ステップＳ１０）。
【００６０】
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査を実行する。
【００６１】
ここで、ステップＳ６において、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、再検査する（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ル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。
【００６２】
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。
【００６３】
図１０は、スピーカ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。
【００６４】
図１０においては、音圧として１Ｐａ（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。縦軸が３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）を示している。
【００６５】
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。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。
【００６６】
ここで、許容範囲の判定について詳細に説明する。たとえば、３軸加速度センサのようなデバイスにおいて、実際にデバイスが使用される場合の周波数帯域は予め定まっている。したがって、予め想定される使用条件あるいは使用状況において応答特性が許容範囲内であるか否かを調べる必要がある。特に図１０に示されるようにデバイスには固有の共振周波数が存在する。また、クラック、破損等によりデバイス応答特性の連続性が保証されない可能性が存在する。したがって、精度の高い検査を実行するためにはデバイスの応答特性が連続的であり、かつ所望の特性を示すことを判別する必要がある。
【００６７】
この点で、図１０に示されるように周波数とセンサ出力との関係は非線形であり、また上述したようにデバイスの使用される周波数帯域には、一定の幅があるためしきい値を設けて簡易に判定することが可能である。
【００６８】
図１１は、本発明の実施の形態１に従う許容範囲の判定方法について説明する図である。
【００６９】
図１１（ａ）を参照して、ここでは、予め想定される使用条件等からデバイスに要求される最大周波数および最小周波数を算出し、その周波数帯域の中で望ましい特性が検出することができるかを判定する。ここでは、下限レベルとして最小特性レベルがしきい値として示されており、図１１に示される例においては、所定の周波数帯域内において最小特性レベルであるしきい値以上の応答特性が検出されているため良品であると判定することが可能である。
【００７０】
一方で、しきい値以下であるならば不良品として再検査等の行程へと選別することが可能である。
【００７１】
なお、しきい値の設定方式としては種々の方式が考えられるが、ウェハレベルからアセンブリしてパッケージレベル（製品レベル）で良品あるいは不良品と判定されるが、良品および不良品と判定される製品のウェハレベルでの出力電圧の周波数応答特性を基準にしきい値を設定することができる。複数の良品および不良品のサンプルを基にばらつき等を考慮することにより適切なしきい値を設定することが可能である。また、本例においては、定まったしきい値レベル以下かどうかのみを判定しているが、これに限られず、良品の出力電圧の周波数応答特性のシミュレーション結果を基に当該良品の出力電圧の周波数応答特性をしきい値として用いて、良品の出力電圧の周波数応答特性に近似しているか否かにより良品あるいは不良品を判定することも可能である。また、精度を向上させるために目視検査と組み合わせて良品あるいは不良品と判定することも可能である。
【００７２】
図１１（ｂ）に示されるように、予め想定される使用条件等からデバイスに要求される最大周波数および最小周波数を事前に設定し、その第１の周波数帯域の中で望ましい特性が検出することができるかを判定するとともに、予め想定される共振周波数が所定の周波数帯域（第２の周波数帯域）の中に含まれているかどうかを判定することにより、精度の高い良品あるいは不良品の判定を実行することも可能である。また、ここでは、２つの周波数帯域を用いて良品あるいは不良品の判定を実行する方式を一例として示しているが、これに限られず、さらに複数の周波数帯域を用いてしきい値を設けて判定することによりデバイスの特性をより詳細に分析することが可能となり、精度の高い良品あるいは不良品の判定を実行することも可能である。また、上記の如く、予め想定される使用条件等からデバイスに求められる最大周波数および最小周波数を設定する旨説明しているが、この条件に限られず、他の条件あるいは他の方式に基づいて最大周波数および最小周波数を設定することも当然に可能である。
【００７３】
図１１（ｃ）に示されるように、たとえば図１１（ｂ）と比較して、所定の周波数帯域をさらに複数の周波数帯域にグループ分けすることも可能である。本例においては、第２の周波数帯域を２つのグループに分割して、第１および第２の周波数グループ帯域として予め想定される共振周波数が所定の周波数帯域の中のどのグループに属するかを判定することも可能である。ここでは、第１の周波数グループ帯域に共振周波数が含まれる場合が示されている。これにより、例えば、良品と判断される場合においても、グループ分けして良品の中でも性能の分類分けをすることも可能となる。
【００７４】
図１２は、本発明の実施の形態１に従う別の許容範囲の判定方法について説明する図である。
【００７５】
図１２（ａ）では、良品である場合の周波数特性が示されている。ここでは、図１１で説明した判定方法に加えてさらに、上限レベルとして最大特性レベルがしきい値として示されている。たとえば、所定の周波数帯域内において、最小特性レベル以上最大特性レベル以下のデバイスを良品と判定している。この例においては、デバイスは良品（合格）と判定することができる。
【００７６】
図１２（ｂ）は、不良品である場合の周波数特性が示されている。上述の判定方法によれば、所定の周波数帯域内において最小特性レベル未満の出力しか得られないため不良品（不合格）と判定することができる。
【００７７】
なお、最小特性レベルを満たしている場合であってもたとえば共振点が所定の周波数帯域内に含まれている場合、その共振周波数については応答特性が急峻に変化することになる。すなわち、センサ感度が異常に上昇することになる。そうすると、加速度センサとして適切な値を正確に計測および出力することが困難となる。したがって、当該判定方法により、最大特性レベルのしきい値を設けることにより、許容範囲の判定としてかかる不良品を選別して良品のみに選別することが可能となる。
【００７８】
なお、最小特性レベルおよび最大特性レベルのしきい値としては、上述したように複数の良品および不良品のサンプルを基にそれらのばらつきを考慮することにより、上限および下限のしきい値となる出力電圧の周波数応答特性を設定することができる。
【００７９】
また、別の方法としては、さらに複数の特性レベルをしきい値として設けて、どの領域に含まれるかどうかを判定して、性能の分類分けをすることが可能である。
【００８０】
図１３は、本発明の実施の形態１に従うさらに別の許容範囲の判定方法について説明する図である。ここでは、複数の特性レベルＬ１〜Ｌ３が設けられている。
【００８１】
たとえば、特性レベルＬ１とＬ２との間に挟まれる領域に出力特性が検出される場合には、性能ＣＢとする。また、特性レベルＬ２とＬ３との間に挟まれる領域に出力特性が検出される場合には、性能ＣＡとする。
【００８２】
当該分類分けにより、たとえば性能ＣＢに含まれるデバイスについては、感度が通常のものとして取り扱い、一方、性能ＣＡに含まれるデバイスについては、感度が高すぎるのものとして分類分けすることも可能である。
【００８３】
また、別の判定方法としては、所定の周波数帯域内において、しきい値を変えて判定することも可能である。
【００８４】
図１４は、センサ出力電圧について所定の周波数帯域内において、しきい値を変えて許容範囲の判定を実行する場合を説明する図である。
【００８５】
図１４に示されるように、複数の特性レベルＬ１〜Ｌ３を設ける。最小周波数から中間周波数までは、特性レベルＬ１と特性レベルＬ２との間に挟まれる領域に応答特性が現れているかどうかを判定する。そして、中間周波数から最大周波数までは、特性レベルＬ１と特性レベルＬ３との間に挟まれる領域に応答特性が現れているかどうかを判定する事が可能である。
【００８６】
このように条件をさらに細かくして判定することによりより精度の高い判定が可能となる。
【００８７】
また、別の判定方法としては、予め想定される使用条件等からデバイスに要求される最大周波数および最小周波数を算出し、その範囲で囲まれる周波数帯域を占める面積の割合を算出することにより、面積比率に基づいて所定の基準となる面積比率を上回っているかどうかにより許容範囲か否かを判定する方法も可能である。
【００８８】
図１５は、センサ出力電圧について面積比率に基づいて許容範囲の判定を実行する場合を説明する図である。
【００８９】
図１５に示されるように最小周波数と最大周波数との間および最小特性レベルと最大特性レベルとの間に囲まれる領域の面積を基準とする。そして、デバイスの応答特性がこの領域において占有する面積を算出する。そして、面積比率を算出する。本例においては、斜線部分の面積／ＯＫ（合格）ゾーンの面積が基準となる所定の面積比率すなわち面積閾値以上であるかどうかが判定される。面積閾値以上であるならば合格とし、面積閾値未満であるならば不合格とする。
【００９０】
また、別の判定方法としえは、共振点を用いて判定することも可能である。
図１６は、センサ出力電圧についてデバイスの共振点を用いて許容範囲の判定を実行する場合を説明する図である。
【００９１】
図１６（ａ）に示されるように最小周波数と最大周波数との間の所定の周波数帯域において、最小共振点レベルを超えているかどうかを判定する。越えていれば合格とする。
【００９２】
一方、図１６（ｂ）に示されるように最小共振点レベルを超えていない場合には、不合格とする。
【００９３】
また、図１６（ｃ）に示されるように最小周波数と最大周波数との間の所定の周波数帯域において、共振点がない場合においても不合格とする。
【００９４】
以上、説明したように本実施の形態１に従う微小構造体の判定方法により、デバイスが許容範囲か否かを容易に判定することができ、また、デバイスを容易に分類分けすることが可能である。なお、上記においては、微小構造体の判定を実行する方式の例を種々挙げたが、これに限られず、例えば、それぞれを組み合わせて判定することも当然に可能である。
【００９５】
なお、上記の実施の形態に従う構成において、スピーカ制御部３０は、スピーカから単一の周波数の正弦波であるテスト音波を出力するが、これに限られず、たとえば図示しない加算器等を用いて複数の異なる周波数の正弦波信号を合成してスピーカから出力することも可能である。これにより、複数の周波数に対する応答を一度に検出できるため、図１０で説明したような周波数応答特性の検査を効率かつ効果的に実施することができる。また、スピーカから出力されるテスト音波は、正弦波信号あるいはその合成に限られず図示しないファンクションジェネレータ（任意波形発生器）を用いてホワイトノイズのような任意の波形のテスト音波を出力してもよい。これにより、例えばホワイトノイズはあらゆる周波数の成分をほぼ同量ずつ含む音であるので、微小構造体の共振周波数やその振動特性を簡便に検査することができる。その際、たとえばバンドパスフィルタ等を用いてテスト音波の周波数帯域を微小構造体の共振周波数の近傍領域に制限することにより、効率かつ効果的に微小構造体の共振特性の検査を実行することも可能である。
【００９６】
（実施の形態２）
上記の実施の形態１においては、テスト音波を入力して、入力に応答した出力結果の周波数特性を解析することによりデバイスが許容範囲か否かを判定する方法について説明した。
【００９７】
本発明の実施の形態２においては、デバイス自身からの音出力結果の周波数特性を解析することによりデバイスが許容範囲か否かを判定する方法について説明する。
【００９８】
図１７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＃の概略構成図である。
【００９９】
図１７を参照して、本発明の実施の形態に従う検査システム１＃は、テスタ（検査装置）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＃とを備える。
【０１００】
テスタ５＃は、検出チップＴＰから出力される音を検出するマイク３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全体を制御するとともに測定部２５により検出された音を解析する制御部２０と、マイク３により検出された音を測定する測定部２５と、チップＴＰの可動部に対して動きを与えるための電気信号である電圧を出力する電圧駆動部３１とを備える。なお、マイク３はテスト対象物近傍に配置されているものとする。また、図１７においては、図示しないチップＴＰのパッドに電圧駆動部３１からプローブ針Ｐを介して所定の電圧が印加されているものとする。なお、本例においては、電気的作用によりチップＴＰの可動部を動かす場合について説明するがこれに限られず別の手段たとえば磁気的作用等によりチップＴＰの可動部を動かすことも可能である。
【０１０１】
次に、検出チップとしてメンブレン構造の微小構造体を検査する場合について説明する。
【０１０２】
図１８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。
【０１０３】
図１８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１８では単一材料にメンブレンが形成され、かつ１つのメンブレン構造のみが図示されているが、複数の材料で多層膜構造として形成される場合や、あるいは複数のメンブレン構造がアレイ状に配置された照射窓とすることも可能である。
【０１０４】
図１９のフローチャート図を用いて、本発明の実施の形態２に従う微小構造体の検査方法について説明する。
【０１０５】
図１９を参照して、まず微小構造体の検査（テスト）を開始（スタート）する（ステップＳ０＃）。次に検査チップＴＰに対してテスト信号を入力する（ステップＳ１＃）。なお、テスト信号は、外部から入力される入出力データに基づいて入出力インタフェース１５を介して制御部２０に入力され、制御部２０が所定のテスト信号となる出力電圧を出力するように電圧駆動部３１を指示するものとする。
【０１０６】
そして、テスト信号により、検出チップＴＰの可動部が動作する（ステップＳ２＃）。具体的な動作については後述するが、テスト信号を印加することにより、メンブレンが上下に動作する。この上下の動作状態の際に発生する音をマイク３で検出する。すなわち検出チップの可動部であるメンブレンの音を検出する（ステップＳ３＃）。
【０１０７】
次に、制御部２０は、マイク３により検出された検出音に基づく検出チップの特性値を評価する（ステップＳ４＃）。
【０１０８】
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＃）。具体的には、測定部２５により検出された検出音の信号特性を解析して、デバイスが許容範囲か否かが判定される。
【０１０９】
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であるとし（ステップＳ７＃）、データの出力および保存を実行する（ステップＳ８＃）。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。また、制御部２０は、測定部２５からの測定データに基づき検出チップを判定する判定部としての役割も果たしている。
【０１１０】
ステップＳ９＃において、次に検査するチップがない場合には微小構造体の検査（テスト）を終了する（ステップＳ１０＃）。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査を実行する。
【０１１１】
ここで、ステップＳ６＃において、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、再検査する（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ル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、保守・補正等を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、再検査等による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。
【０１１２】
図２０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＃の一部を説明する概念図である。
【０１１３】
図２０を参照して、ここでは、測定治具４５が設けられている。そして、テスタ５＃の電圧駆動部３１は、プローブ針Ｐを介して測定治具４５のパッドＰＤ＃と電気的に結合されている。
【０１１４】
ここでは、１つのパッドＰＤ♯とプローブ針Ｐとが電気的に結合されている場合が一例として示されている。そして、この測定治具４５の表面に、電極ＥＤと照射窓８０とが直接接触しないようにスペーサ４７が設けられている。
【０１１５】
図２１は、測定治具４５およびその上に載せられた電子ビーム照射器の照射窓８０を詳細に説明する図である。
【０１１６】
図２１を参照して、測定治具４５の表面に電極ＥＤが設けられている。そして電極ＥＤと照射窓８０との間において所定間隔Ｌを確保するためのスペーサ４７が設けられている。また、電極ＰＤと外部パッドＰＤ♯とは上述したように電気的に結合されている。
【０１１７】
検査方法については、図１９で説明したのと同様の方式に従って実行される。すなわち、電圧駆動部３１からプローブ針Ｐを介して電圧を印加することにより、メンブレンと電極ＥＤとの間の静電引力に基づいてメンブレンが測定治具４５に吸引され、この吸引動作を周期的に実行することによりメンブレン構造を有するデバイスから出力された検出音をマイク３で検出する。そして、測定部２５において検出された検出音を測定し、制御部２０においてその判定を実行する。
【０１１８】
図２２は、測定治具４５およびその上に載せられた電子ビーム照射器の照射窓８０を詳細に説明する別の図である。
【０１１９】
図２２を参照して、図２１に示される照射窓８０と比較して異なる点は、図２１に示されるメンブレン構造の照射窓８０は下向きとして配置されているのに対し、図２２に示されるメンブレン構造の照射窓８０は上向きとして配置されている。また電極ＥＤの上にスペーサ４８と、サブ電極ＥＤａを設け、スペーサ４８を貫通するコンタクトホールにより電極ＥＤとサブ電極ＥＤａとが電気的に結合されている。そして、図２１で説明したように電極すなわちサブ電極ＥＤａとメンブレン構造との距離がＬとなるように設定されている。この場合においても図２０における場合と同様の方式に従って微小構造体の検査を実行することができる。
【０１２０】
図２３は、メンブレン構造の照射窓８０の周波数特性を説明する図である。
図２３に示されるように、横軸に周波数（Ｈｚ）、縦軸に出力音圧が示されている。そして、上述したのと同様の判定方法を実行することが可能である。
【０１２１】
図２４は、本発明の実施の形態２に従う許容範囲の判定方法について説明する図である。本例においては、出力音圧の周波数特性から許容範囲を判定する場合について説明する。
【０１２２】
図２４（ａ）を参照して、ここでは、予め想定される使用条件等からデバイスに要求される最大周波数および最小周波数を算出し、その周波数帯域の中で望ましい特性が検出することができるかを判定する。ここでは、下限レベルとして最小特性レベルがしきい値として示されており、図２４に示される例においては、所定の周波数帯域内において最小特性レベルであるしきい値以上の応答特性が検出されているため良品であると判定することが可能である。
【０１２３】
一方で、しきい値以下であるならば不良品として再検査等の行程へと選別することが可能である。
【０１２４】
なお、しきい値の設定方式としては種々の方式が考えられるが、ウェハレベルからアセンブリしてパッケージレベル（製品レベル）で良品あるいは不良品と判定されるが、良品および不良品と判定される製品のウェハレベルでの出力音圧の周波数応答特性を基準にしきい値を設定することができる。複数の良品および不良品のサンプルを基にばらつき等を考慮することにより適切なしきい値を設定することが可能である。また、本例においては、定まったしきい値レベル以下かどうかのみを判定しているが、これに限られず、良品の出力音圧の周波数応答特性のシミュレーション結果を基に当該良品の出力電圧の周波数応答特性をしきい値として用いて、良品の出力音圧の周波数応答特性に近似しているか否かにより良品あるいは不良品を判定することも可能である。また、精度を向上させるために目視検査と組み合わせて良品あるいは不良品と判定することも可能である。
【０１２５】
図２４（ｂ）に示されるように、予め想定される使用条件等からデバイスに要求される最大周波数および最小周波数を事前に設定し、その第１の周波数帯域の中で望ましい特性が検出することができるかを判定するとともに、予め想定される共振周波数が所定の周波数帯域（第２の周波数帯域）の中に含まれているかどうかを判定することにより、精度の高い良品あるいは不良品の判定を実行することも可能である。また、ここでは、２つの周波数帯域を用いて良品あるいは不良品の判定を実行する方式を一例として示しているが、これに限られず、さらに複数の周波数帯域を用いてしきい値を設けて判定することによりデバイスの特性をより詳細に分析することが可能となり、精度の高い良品あるいは不良品の判定を実行することも可能である。また、上記の如く、予め想定される使用条件等からデバイスに求められる最大周波数および最小周波数を設定する旨説明しているが、この条件に限られず、他の条件あるいは他の方式に基づいて最大周波数および最小周波数を設定することも当然に可能である。
【０１２６】
図２４（ｃ）に示されるように、たとえば図２４（ｂ）と比較して、所定の周波数帯域をさらに複数の周波数帯域にグループ分けすることも可能である。本例においては、第２の周波数帯域を２つのグループに分割して、第１および第２の周波数グループ帯域として予め想定される共振周波数が所定の周波数帯域の中のどのグループに属するかを判定することも可能である。ここでは、第１の周波数グループ帯域に共振周波数が含まれる場合が示されている。これにより、例えば、良品と判断される場合においても、グループ分けして良品の中でも性能の分類分けをすることも可能となる。
【０１２７】
図２５は、本発明の実施の形態２に従う別の許容範囲の判定方法について説明する図である。
【０１２８】
図２５（ａ）では、良品である場合の周波数特性が示されている。ここでは、図２４で説明した判定方法に加えてさらに、上限レベルとして最大特性レベルがしきい値として示されている。たとえば、所定の周波数帯域内において、最小特性レベル以上最大特性レベル以下のデバイスを良品と判定している。この例においては、デバイスは良品（合格）と判定することができる。
【０１２９】
図２５（ｂ）では、不良品である場合の周波数特性が示されている。上述の判定方法によれば、所定の周波数帯域内において最小特性レベル未満の出力しか得られないため不良品（不合格）と判定することができる。
【０１３０】
なお、最小特性レベルおよび最大特性レベルのしきい値としては、上述したように複数の良品および不良品のサンプルを基にそれらのばらつきを考慮することにより、上限および下限のしきい値となる出力音圧の周波数応答特性を設定することができる。
【０１３１】
図２６は、本発明の実施の形態２に従うさらに別の許容範囲の判定方法について説明する図である。ここでは、複数の特性レベルＬ１〜Ｌ３が設けられている。
【０１３２】
たとえば、特性レベルＬ１とＬ２との間に挟まれる領域に出力特性が検出される場合には、性能ＣＢとする。また、特性レベルＬ２とＬ３との間に挟まれる領域に出力特性が検出される場合には、性能ＣＡとする。
【０１３３】
当該分類分けにより、たとえば性能ＣＢに含まれるデバイスについては、感度が通常のものとして取り扱い、一方、性能ＣＡに含まれるデバイスについては、感度が高すぎるのものとして分類分けすることも可能である。
【０１３４】
また、別の判定方法としては、所定の周波数帯域内において、しきい値を変えて判定することも可能である。
【０１３５】
図２７は、出力音圧について所定の周波数帯域内において、しきい値を変えて許容範囲の判定を実行する場合を説明する図である。
【０１３６】
図２７に示されるように、複数の特性レベルＬ１〜Ｌ３を設ける。最小周波数から中間周波数までは、特性レベルＬ１と特性レベルＬ２との間に挟まれる領域に応答特性が現れているかどうかを判定する。そして、中間周波数から最大周波数までは、特性レベルＬ１と特性レベルＬ３との間に挟まれる領域に応答特性が現れているかどうかを判定する事が可能である。
【０１３７】
このように条件をさらに細かくして判定することによりより精度の高い判定が可能となる。
【０１３８】
また、別の判定方法としては、予め想定される使用条件等からデバイスに要求される最大周波数および最小周波数を算出し、その範囲で囲まれる周波数帯域を占める面積の割合を算出することにより、面積比率に基づいて所定の基準となる面積比率を上回っているかどうかにより許容範囲か否かを判定する方法も可能である。
【０１３９】
図２８は、出力音圧について面積比率に基づいて許容範囲の判定を実行する場合を説明する図である。
【０１４０】
図２８に示されるように最小周波数と最大周波数との間および最小特性レベルと最大特性レベルとの間に囲まれる領域の面積を基準とする。そして、デバイスの応答特性がこの領域において占有する面積を算出する。そして、面積比率を算出する。本例においては、斜線部分の面積／ＯＫ（合格）ゾーンの面積が基準となる所定の面積比率すなわち面積閾値以上であるかどうかが判定される。面積閾値以上であるならば合格とし、面積閾値未満であるならば不合格とする。
【０１４１】
また、別の判定方法としえは、共振点を用いて判定することも可能である。
図２９は、出力音圧についてデバイスの共振点を用いて許容範囲の判定を実行する場合を説明する図である。
【０１４２】
図２９（ａ）に示されるように最小周波数と最大周波数との間の所定の周波数帯域において、最小共振点レベルを超えているかどうかを判定する。越えていれば合格とする。
【０１４３】
一方、図２９（ｂ）に示されるように最小共振点レベルを超えていない場合には、不合格とする。
【０１４４】
また、図２９（ｃ）に示されるように最小周波数と最大周波数との間の所定の周波数帯域において、共振点がない場合においても不合格とする。
【０１４５】
以上、説明したように本実施の形態２に従う微小構造体の判定方法により、デバイスが許容範囲か否かを容易に判定することができ、また、デバイスを容易に分類分けすることが可能である。これにより、後のパッケージ段階等のパラメータ等の調整において、この分類分けされた判定結果を用いることも可能である。あるいは、後の出荷段階において、分類分けに応じてクラス分けが可能となり、ユーザの希望に合わせたデバイスの提供が可能となる。なお、上記においては、微小構造体の判定を実行する方式の例を種々挙げたが、これに限られず、例えば、それぞれを組み合わせて判定することも当然に可能である。
【０１４６】
また、本例においては、出力音圧の周波数特性から許容範囲を判定する場合について説明したが、これに限られずデバイスの特性を示す別の周波数特性から上記の判定方法を適用してデバイスが許容範囲か否かを判定することも当然に可能である。
【０１４７】
なお、本実施の形態に従う判定方法をコンピュ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、上述した許容範囲の判定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において許容範囲の判定方法を実行することも可能である。
【０１４８】
なお、上記においては、メンブレンの駆動方法として静電引力に基づいて吸引する方式を説明したが、これに限られずアクチュエータで吸引する方式とすることも可能である。
【０１４９】
また、上記においては、検査対象デバイスとして、メンブレン構造を例に挙げて説明したがこれに限られず梁構造と検査対象デバイスとして上述の方式に従って検査することも可能である。
【０１５０】
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特許請求の範囲によって示され、特許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。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の実施の形態１に従う微小構造体の検査システム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１に従う許容範囲の判定方法について説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に従う別の許容範囲の判定方法について説明する図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に従うさらに別の許容範囲の判定方法について説明する図である。
【図１４】センサ出力電圧について所定の周波数帯域内において、しきい値を変えて許容範囲の判定を実行する場合を説明する図である。
【図１５】センサ出力電圧について面積比率に基づいて許容範囲の判定を実行する場合を説明する図である。
【図１６】センサ出力電圧についてデバイスの共振点を用いて許容範囲の判定を実行する場合を説明する図である。
【図１７】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＃の概略構成図である。
【図１８】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１９】本発明の実施の形態２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２０】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＃の一部を説明する概念図である。
【図２１】測定治具４５およびその上に載せられた電子ビーム照射器の照射窓８０を詳細に説明する図である。
【図２２】測定治具４５およびその上に載せられた電子ビーム照射器の照射窓８０を詳細に説明する別の図である。
【図２３】メンブレン構造の照射窓８０の周波数特性を説明する図である。
【図２４】本発明の実施の形態２に従う許容範囲の判定方法について説明する図である。
【図２５】本発明の実施の形態２に従う別の許容範囲の判定方法について説明する図である。
【図２６】本発明の実施の形態２に従うさらに別の許容範囲の判定方法について説明する図である。
【図２７】出力音圧について所定の周波数帯域内において、しきい値を変えて許容範囲の判定を実行する場合を説明する図である。
【図２８】出力音圧について面積比率に基づいて許容範囲の判定を実行する場合を説明する図である。
【図２９】出力音圧についてデバイスの共振点を用いて許容範囲の判定を実行する場合を説明する図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１，１＃  検査システム、２  スピーカ、３  マイク、４，Ｐ  プローブ針、５  テスタ、６  プローブカード、１０  基板、１５  入出力インタフェース、２０  制御部、２５  測定部、３０  スピーカ制御部、３１  電圧駆動部、３５  信号調整部、４５  測定治具。
【図１】
2007040896.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年10月24日(2006.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、
テスト時において前記微小構造体に対してテスト音波を出力する音波発生手段と、
前記音波発生手段により出力された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手段とを備え、
前記評価手段は、少なくとも１つの所定の周波数帯域における前記微小構造体の可動部の動きに基づいて出力される出力電圧と所定のしきい値となる出力電圧との比較に基づいて前記微小構造体の特性を評価する、微小構造体の検査装置。
【請求項２】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルを有し、
前記評価手段は、前記所定の周波数帯域における前記第１および第２のしきい値判定レベルとの間に前記出力電圧の周波数応答特性が含まれる場合には、良品と判断する、請求項１記載の微小構造体の検査装置。
【請求項３】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における複数のしきい値判定レベルを有し、
前記評価手段は、前記所定の周波数帯域における前記出力電圧の周波数応答特性の分布を前記複数のしきい値判定レベルに基づいて複数のグループに分割し、前記出力電圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項１または２記載の微小構造体の検査装置。
【請求項４】
前記評価手段は、前記所定の周波数帯域における前記出力電圧の周波数応答特性の分布を前記複数の周波数帯域グループに分割し、前記出力電圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項５】
前記テスト音波は、単一の任意の周波数を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項６】
前記テスト音波は、複数の異なる任意の周波数を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項７】
前記テスト音波は、ホワイトノイズに相当する、請求項６記載の微小構造体の検査装置。
【請求項８】
基板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、
電気的に前記微小構造体の可動部に動きを与える駆動手段と、
前記微小構造体の動きに応答して出力される音を検出し、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手段とを備え、
前記評価手段は、少なくとも１つの所定の周波数帯域における前記微小構造体の可動部の動きに基づいて出力される出力音圧と所定のしきい値となる出力音圧との比較に基づいて前記微小構造体の特性を評価する、微小構造体の検査装置。
【請求項９】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルを有し、
前記評価手段は、前記所定の周波数帯域における前記第１および第２のしきい値判定レベルとの間に前記出力音圧の周波数応答特性が含まれる場合には、良品と判断する、請求項８記載の微小構造体の検査装置。
【請求項１０】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における複数のしきい値判定レベルを有し、
前記評価手段は、前記所定の周波数帯域における前記出力音圧の周波数応答特性の分布を前記複数のしきい値判定レベルに基づいて複数のグループに分割し、前記音圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項８または９記載の微小構造体の検査装置。
【請求項１１】
前記評価手段は、前記所定の周波数帯域における前記出力音圧の周波数応答特性の分布を前記複数の周波数帯域グループに分割し、前記出力音圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項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方法であって、
テスト時において前記微小構造体に対してテスト音波を出力するステップと、
前記音波発生手段により出力された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するステップと、
検出結果に基づいて前記微小構造体の特性を評価するステップとを備え、
前記評価するステップは、少なくとも１つの所定の周波数帯域における検出された出力電圧と所定のしきい値となる出力電圧との比較に基づいて前記微小構造体の特性を評価する、微小構造体の検査方法。
【請求項１３】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルを有し、
前記評価するステップは、前記所定の周波数帯域における前記第１および第２のしきい値判定レベルとの間に前記出力電圧の周波数応答特性が含まれる場合には、良品と判断する、請求項１２記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１４】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における複数のしきい値判定レベルを有し、
前記所定の周波数帯域における前記出力電圧の周波数応答特性の分布は前記複数のしきい値判定レベルに基づいて複数のグループに分割され、
前記評価するステップは、前記出力電圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項１２または１３記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１５】
前記所定の周波数帯域における前記出力電圧の周波数応答特性の分布は前記複数の周波数帯域グループに分割され、
前記評価するステップは、前記出力電圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１６】
前記テスト音波は、単一の任意の周波数を有する、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１７】
前記テスト音波は、複数の異なる任意の周波数を有する、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１８】
前記テスト音波は、ホワイトノイズに相当する、請求項１７記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１９】
基板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、
電気的に前記微小構造体の可動部に動きを与えるステップと、
前記微小構造体の動きに応答して出力される音を検出するステップと、
検出結果に基づいて前記微小構造体の特性を評価するステップとを備え、
前記評価するステップは、少なくとも１つの所定の周波数帯域における検出された出力音圧と所定のしきい値となる出力音圧との比較に基づいて前記微小構造体の特性を評価する、微小構造体の検査方法。
【請求項２０】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における第１および第２のしきい値判定レベルを有し、
前記評価するステップは、前記所定の周波数帯域における前記第１および第２のしきい値判定レベルとの間に前記音圧の周波数応答特性が含まれる場合には、良品と判断する、請求項１９記載の微小構造体の検査方法。
【請求項２１】
前記所定のしきい値は、前記所定の周波数帯域における複数のしきい値判定レベルを有し、
周波数応答特性の分布は、前記所定の周波数帯域における前記出力音圧の前記複数のしきい値判定レベルに基づいて複数のグループに分割され、
前記評価するステップは、前記所定の周波数帯域における前記出力音圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項１９または２０記載の微小構造体の検査方法。
【請求項２２】
前記所定の周波数帯域における前記出力音圧の周波数応答特性の分布は前記複数の周波数帯域グループに分割され、
前記評価するステップは、前記出力音圧の周波数応答特性が属するグループに基づいて品質を評価する、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項２３】
請求項１２〜２２のいずれか一項に記載の微小構造体の検査方法をコンピュータに実行させる、微小構造体の検査プログラム。
【請求項２４】
基板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、
電気的に前記微小構造体の可動部に動きを与える駆動手段と、
前記微小構造体の動きに応答して出力される音を検出し、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手段とを備え、
前記評価手段は、所定の周波数帯域における前記微小構造体の可動部の動きに基づく出力音圧特性について、最小特性レベルと最大特性レベルとの間に囲まれる所定の領域の占有面積を算出して占有率を算出し、所定のしきい値となる占有率との比較に基づいて前記微小構造体の特性を評価する、微小構造体の検査装置。