(57)【要約】【課題】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装置を提供する。【解決手段】ホイートストンブリッジ回路を構成する抵抗の抵抗値を測定するホイートストンブリッジの抵抗測定システムであって、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本ずつ接触させるためのプローブカード４のプローブ針と、ホイートストンブリッジ回路の端子電極と、プローブ針をフリッティング現象を利用して導通させるフリッティング用回路５と、４つの端子電極のそれぞれと導通する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間の電流及び電位差を測定する抵抗測定部３と、を有する。また、抵抗測定部３によって測定された端子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。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイートストンブリッジ回路を構成する抵抗の抵抗値を測定するホイートストンブリッジ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本ずつ接触させるための検査用プローブと、
前記ホイートストンブリッジ回路の端子電極と前記検査用プローブを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導通する２本の検査用プローブを用いて、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間の電流及び電位差を測定する測定手段と、
を有することを特徴とするホイートストンブリッジの抵抗測定システム。
【請求項２】
前記導通手段は、フリッティング現象を利用して前記ホイートストンブリッジ回路の端子電極と前記検査用プローブを導通させ、前記フリッティング現象を引き起こすために前記検査用プローブに電圧を印加するフリッティング用回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の抵抗測定システム。
【請求項３】
前記測定手段によって測定された端子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手段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。
【請求項４】
前記演算手段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手段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。
【請求項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抵抗から構成され、
前記導通手段は、前記微小構造体に形成された抵抗に接続する検査用電極のぞれぞれに、前記２本の検査用プローブをフリッティング現象を利用して導通させる
ことを特徴とする請求項１に記載の抵抗測定システム。
【請求項６】
前記ホイートストンブリッジ回路を構成する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手段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。
【請求項７】
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ッジ回路を構成する抵抗の抵抗値を測定する抵抗測定回路であって、
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本ずつ接触させるための検査用プローブと、
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検査用プローブを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導通する２本の検査用プローブによって、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間の電流及び電位差を測定する測定手段と、
を有することを特徴とする抵抗測定回路。
【請求項８】
前記導通手段は、フリッティング現象を利用して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検査用プローブを導通させ、前記フリッティング現象を引き起こすために前記検査用プローブに電圧を印加するフリッティング用回路を含むことを特徴とする請求項７に記載の抵抗測定回路。
【請求項９】
前記測定手段は、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に接続する端子電極のそれぞれと導通する２本ずつの検査用プローブの、前記抵抗を挟んで対向する一対の検査用プローブに電源を印加し、他の一対の検査用プローブの電位差を測定する四端子計測回路を含むことを特徴とする請求項７に記載の抵抗測定回路。
【請求項１０】
前記微小構造体は、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサ、温度センサ及び薄膜式デバイスの少なくとも一つに相当することを特徴とする請求項７に記載の抵抗測定回路。
【請求項１１】
前記検査用プローブは、
前記基板上に形成された可動部の動きに基づく電気的変化量を検出する場合に、前記微小構造体の特性を評価する評価手段と接続され、
前記微小構造体の可動部に対してテスト音波を出力するための音波発生手段を含むことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の抵抗測定回路。
【請求項１２】
前記検査用プローブを、前記フリッティング現象を引き起こす際に前記導通手段と接続し、前記抵抗値を測定する際に前記測定手段と接続し、前記微小構造体の特性を評価する際に前記評価手段と接続する切替回路を含むことを特徴とする請求項１１に記載の抵抗測定回路。
【請求項１３】
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ッジ回路を構成する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本ずつ検査用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検査用プローブを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導通する２本の検査用プローブによって、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間の電流及び電位差を測定する測定工程と、
を有することを特徴とする抵抗測定方法。
【請求項１４】
前記導通工程は、フリッティング現象を利用して、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検査用プローブを導通させることを特徴とする請求項１３に記載の抵抗測定方法。
【請求項１５】
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１３に記載の抵抗測定方法。
【請求項１６】
前記測定工程は、
前記ホイートストンブリッジ回路の４つの端子のうち３つを短絡し、短絡していない端子と前記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つの端子を短絡し、残りの２つの端子を短絡して、前記短絡された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し、
前記測定工程において測定した、前記３端子を短絡する４通りの端子間の電流及び電位差と、前記隣り合う２端子を短絡した２通りの２組の端子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１３に記載の抵抗測定方法。
【請求項１７】
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の電位に設定したとき、前記第１の電位の一方の端子とそれに隣り合う前記第２の電位の端子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とそれに隣り合う前記第２の電位の端子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の組み合わせを変えて２通りについ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１３に記載の抵抗測定方法。
【請求項１８】
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通りについ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１３に記載の抵抗測定方法。
【請求項１９】
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、表示装置に出力する表示工程を有することを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の抵抗測定方法。
【請求項２０】
コンピュータを、
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本ずつ検査用プローブを接触させる接触手段と、
前記ホイートストンブリッジ回路の端子電極と、前記検査用プローブをフリッティング現象を利用して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導通する２本の検査用プローブを用いて、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間の電流及び電位差を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された端子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手段と、
して機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【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抵抗の抵抗値を測定する抵抗測定システム、抵抗測定回路、抵抗測定方法及びコンピュータプログラムに関する。
【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圧力センサ等がある。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いる。
【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いる抵抗の抵抗値を知っておくことが望ましい。
【０００４】
ＭＥＭＳデバイス（センサ等）に形成されているピエゾ抵抗値の測定は、ＭＥＭＳ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。その測定値と実際のＭＥＭＳデバイスのパターンサイズから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、センサに形成された抵抗の抵抗値を直接計測しているものではなく、センサを製造する工程のプロセスモニタとしての色合いが強い。
【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おり、直接測定しよ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が測定できない。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る。
【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の技術がある。しかし、特許文献１の技術でも、センサの抵抗値を個別に測定するものではない。
【特許文献１】特開平１０−６２４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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装置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】
本発明の第１の観点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抵抗の抵抗値を測定するホイートストンブリッジ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本ずつ接触させるための検査用プローブと、
前記ホイートストンブリッジ回路の端子電極と前記検査用プローブを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導通する２本の検査用プローブを用いて、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間の電流及び電位差を測定する測定手段と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、前記導通手段は、フリッティング現象を利用して前記ホイートストンブリッジ回路の端子電極と前記検査用プローブを導通させ、前記フリッティング現象を引き起こすために前記検査用プローブに電圧を印加するフリッティング用回路を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、前記測定手段によって測定された端子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手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記演算手段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手段を含むことを特徴とする。
【００１２】
特に、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抵抗から構成され、
前記導通手段は、前記微小構造体に形成された抵抗に接続する検査用電極のぞれぞれに、前記２本のプローブをフリッティング現象を利用して導通させる
ことを特徴とする。
【００１３】
なお、前記ホイートストンブリッジ回路を構成する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手段を備えるものであってもよい。
【００１４】
本発明の第２の観点に係る抵抗測定回路は、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ホイートストンブリッジ回路を構成する抵抗の抵抗値を測定する抵抗測定回路であって、
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本ずつ接触させるための検査用プローブと、
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検査用プローブを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導通する２本の検査用プローブによって、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間の電流及び電位差を測定する測定手段と、
を有することを特徴とする。
【００１５】
前記導通手段は、フリッティング現象を利用して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検査用プローブを導通させ、前記フリッティング現象を引き起こすために前記検査用プローブに電圧を印加するフリッティング用回路を含むことを特徴とする。
【００１６】
前記測定手段は、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に接続する端子電極のそれぞれと導通する２本ずつの検査用プローブの、前記抵抗を挟んで対向する一対の検査用プローブに電源を印加し、他の一対の検査用プローブの電位差を測定する四端子計測回路を含むことを特徴とする。
【００１７】
特に、前記微小構造体は、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサ、温度センサ及び薄膜式デバイスの少なくとも一つに相当するものである。
【００１８】
さらに、前記検査用プローブは、
前記基板上に形成された可動部の動きに基づく電気的変化量を検出する場合に、前記微小構造体の特性を評価する評価手段と接続され、
前記微小構造体の可動部に対してテスト音波を出力するための音波発生手段を含むことを特徴とする。
【００１９】
また、前記検査用プローブを、前記フリッティング現象を引き起こす際に前記導通手段と接続し、前記抵抗値を測定する際に前記測定手段と接続し、前記微小構造体の特性を評価する際に前記評価手段と接続する切替回路を含んで構成してもよい。
【００２０】
本発明の第３の観点にかかる抵抗測定方法は、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ホイートストンブリッジ回路を構成する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本ずつ検査用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検査用プローブを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導通する２本の検査用プローブによって、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間の電流及び電位差を測定する測定工程と、
を有することを特徴とする。
【００２１】
好ましくは、前記導通工程は、フリッティング現象を利用して、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検査用プローブを導通させることを特徴とする。
【００２２】
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。
【００２３】
又は、前記測定工程は、
前記ホイートストンブリッジ回路の４つの端子のうち３つを短絡し、短絡していない端子と前記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つの端子を短絡し、残りの２つの端子を短絡して、前記短絡された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し、
前記測定工程において測定した、前記３端子を短絡する４通りの端子間の電流及び電位差と、前記隣り合う２端子を短絡した２通りの２組の端子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。
【００２４】
又は、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の電位に設定したとき、前記第１の電位の一方の端子とそれに隣り合う前記第２の電位の端子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とそれに隣り合う前記第２の電位の端子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の組み合わせを変えて２通りについ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。
【００２５】
又は、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通りについ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。
【００２６】
さらに、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、一覧表又は基板上に形成された前記微小構造体に対応するマップ表示として、表示装置に出力する表示工程を有することを特徴とする。
【００２７】
本発明の第３の観点に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、
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本ずつ検査用プローブを接触させる接触手段と、
前記ホイートストンブリッジ回路の端子電極と、前記検査用プローブをフリッティング現象を利用して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導通する２本の検査用プローブを用いて、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間の電流及び電位差を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された端子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手段と、
して機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る抵抗測定システムは、個々の抵抗測定に回路配線を切断する必要がなく、電極パッドを増設する必要もない。また、フリッティング技術により低針圧・低接触抵抗で、かつ、四端子法により高精度に抵抗測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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。
【００３０】
図１は、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１において、抵抗測定システム１は、テスト対象物、例えばウエハを搬送するローダ部１２と、ウエハ８の電気的特性検査を行うプローバ部１５と、プローバ部１５を介してウエハ８に形成された抵抗の抵抗値を測定する抵抗測定制御部２とを備える。
【００３１】
ローダ部１２は、例えば２５枚のウエハ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エハ８を一枚ずつ搬送するウエハ搬送機構とを備えている。
【００３２】
ウエハ搬送機構としては、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と共に、Ｚ軸の回りにウエハ８を回転させるメインチャック１４とが設けられている。具体的には、Ｙ方向に移動するＹテーブル１２Ａと、このＹテーブル１２Ａ上をＸ方向に移動するＸテーブル１２Ｂと、この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テーブル１２Ｃとを有し、メインチャック１４をＸ、Ｙ、Ｚ方向へ移動させる。また、メインチャック１４は、Ｚ軸回りの回転駆動機構を介して、所定の範囲で正逆方向に回転する。
【００３３】
プローバ部１５は、フリッティング現象を利用して、ウエハ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検査用プローブ（以下単にプローブともいう）とを電気的に導通させるプローブカード４と、このプローブカード４のプローブとウエハ８との位置合わせを行うアライメント機構（図示せず）と、プローブカード４を制御するプローブ制御部１３とを備え、プローブカード４のプローブとウエハ８の電極パッドを電気的に接触させてウエハ８の抵抗測定を行う。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、ウエハ８に形成された抵抗の抵抗値を測定するための処理を実行する。
【００３７】
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。
【００３８】
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（Digital Versatile Disc Rewritable）等の不揮発性メモリから構成され、前記の処理を制御部２１に行わせるためのプログラムを予め記憶し、また、制御部２１の指示に従って、このプログラムが記憶するデータを制御部２１に供給し、制御部２１から供給されたデータを記憶する。
【００３９】
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から構成されている。入力部２４を介して、抵抗測定開始や測定方法の選択などが入力され、制御部２１に供給される。
【００４０】
入出力部２５は、抵抗測定制御部２が制御する対象のプローブ制御部１３と接続するシリアルインタフェース又はＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースから構成されている。入出力部２５を介して、プローブ制御部１３にウエハ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、測定した結果を入力する。
【００４１】
表示部２６は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）又はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などから構成され、測定した結果である抵抗値などを表示する。
【００４２】
プローブ制御部１３は、抵抗測定部３と、フリッティング用回路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を構成する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。
【００４３】
フリッティング用回路５は、ウエハ８の電極パッドに接触させたプローブカード４のプローブ針に電流を供給し、プローブ針と電極パッドの間にフリッティング現象を起こして導通させる回路である。
【００４４】
特性評価部６は、ウエハ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、ウエハ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。
【００４５】
切替部７は、プローブカード４の各プローブ針と抵抗測定部３、フリッティング用回路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。
【００４６】
本発明の実施の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。
【００４７】
図３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３に示されるように、ウエ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つの重錘体ＡＲが配置されている。
【００４８】
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プロセスを利用して製造できる。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。
【００４９】
具体的な構成としては、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。
【００５０】
このピエゾ抵抗型の３軸加速度センサの動作原理は、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軸それぞれに独立に組み込まれた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。
【００５１】
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、加えられたひずみによってその抵抗値が変化する性質（ピエゾ抵抗効果）を有しており、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。本例においては、Ｘ軸方向用ピエゾ抵抗素子Ｒx1〜Ｒx4、Ｙ軸方向検出用ピエゾ抵抗素子Ｒy1〜Ｒy4及び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。
【００５２】
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の回路構成図である。図６（ａ）は、Ｘ（Ｙ）軸におけるホイートストンブリッジの回路構成図である。Ｘ軸及びＹ軸の出力電圧としてはそれぞれＶxout及びＶyoutとする。図６（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。
【００５３】
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、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３で示されるような、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。
【００５４】
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。本実施の形態では、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、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抵抗の抵抗値の測定に用いることができる。また、薄膜式のデバイス、例えば、ひずみゲージ、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抵抗の抵抗値の測定に用いることができる。
【００５５】
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いる。
【００５６】
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。図８に示される入出力関係は、図７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。
【００５７】
次に、本発明の実施の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（以下、ＷＳＢ回路ともいう）のフリッ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。ＷＳＢ回路は、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。
【００５８】
フリッティング現象を利用してプローブと電極パッドを導通するには、各電極パッドにそれぞれ２本のプローブ針を接触させる。図９では、例えば電極パッド９ａにプローブ針４１ａと４２ａが接触している。そして、その２本のプローブ針の間にフリッティング用回路５から電圧を印加する。そして、徐々に昇圧すると、一対のプローブ針４１ａと４２ａの間の酸化膜を破って、プローブ針４１ａ、４２ａの間に電流が流れ、プローブ針４１ａ、４２ａと電極パッド９ａ間で電気的に導通する。
【００５９】
同様にフリッティング現象を利用して、電極パッド９ｂにプローブ針４１ｂ、４２ｂを、電極パッド９ｃにプローブ針４１ｃ、４２ｃを、電極パッド９ｄにプローブ針４１ｄ、４２ｄを導通させる。
【００６０】
次いで、切替部７でプローブ針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抵抗の抵抗値を測定する。
【００６１】
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。
【００６２】
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。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ので、試料と電極との間の抵抗、リード線の抵抗を含まずに両端の電位差を精確に測定できる。試料の抵抗が小さく、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い場合に用いられる方法である。
【００６３】
本発明では、ホイートストンブリッジ回路の電極にフリッティング技術を用いて導通させた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、ＷＳＢ回路は抵抗がループ状に接続されているので、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、ＷＳＢ回路を構成する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。
【００６４】
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を表す。図１１の測定回路は、図２の測定回路３Ａに対応する。ＷＳＢ回路の構成と、それぞれの電極パッドに接続するプローブ針の構成は図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、β、γ、δとする。
【００６５】
図１１に示す測定回路３Ａは、電源３１及び電流計３２と、電圧計３３を切替スイッチ３４、３５、３６、３７によって切り替えることによって、それぞれＷＳＢ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ように構成されている。図１１の切替スイッチ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。
【００６６】
まず、端子ａｂ間の電流Ｉabと電圧Ｖabを測定し、その値から端子ａｂ間の抵抗値Ｒabを求める。同様に、端子ｂｄ間の抵抗を測定する。その測定値をＲbdとする。端子ｃａ間の抵抗を測定する。その測定値をＲcaとする。端子ｄｃ間の抵抗を測定する。その測定値をＲdcとする。また、端子ａｄ間の抵抗を測定する。その測定値をＲadとする。すなわち、ＷＳＢ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、ＷＳＢ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。
【００６７】
ＷＳＢ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から、前記５つの測定値Ｒab、Ｒbd、Ｒca、Ｒdc、Ｒadと抵抗値α、β、γ、δの関係は、次の５つの式で表される。
１／Ｒab  ＝  １／α  ＋  １／（β＋γ＋δ） （１）
１／Ｒbd  ＝  １／β  ＋  １／（α＋γ＋δ） （２）
１／Ｒca  ＝  １／γ  ＋  １／（α＋β＋δ） （３）
１／Ｒdc  ＝  １／δ  ＋  １／（α＋β＋γ） （４）
１／Ｒad  ＝  １／（α＋β）  ＋  １／（γ＋δ） （５）
【００６８】
式（１）〜（５）より、それぞれ
α  ＝  Ｒab（β＋γ＋δ）／（β＋γ＋δ−Ｒab） （６）
β  ＝  Ｒbd（α＋γ＋δ）／（α＋γ＋δ−Ｒbd） （７）
γ  ＝  Ｒca（α＋β＋δ）／（α＋β＋δ−Ｒca） （８）
δ  ＝  Ｒdc（α＋β＋γ）／（α＋β＋γ−Ｒdc） （９）
γ＋δ  ＝  Ｒad（α＋β）／（α＋β−Ｒad） （１０）
α＋β  ＝  Ｒad（γ＋δ）／（γ＋δ−Ｒad） （１１）
【００６９】
式（６）、（７）に式（１０）を代入してγ、δを消去するとそれぞれ、
α２β＋αβ２＋Ｒadα２−Ｒab（α＋β）２  ＝  ０ （１２）
α２β＋αβ２＋Ｒadβ２−Ｒbd（α＋β）２  ＝  ０ （１３）
【００７０】
式（１３）−式（１２）より
Ｒad（β２−α２）＋（Ｒab−Ｒbd）（α＋β）２  ＝  ０ （１４）
【００７１】
抵抗値αとβは０ではないから、α＋β≠０より式（１４）の両辺をα＋βで割って、
Ｒad（β−α）＋（Ｒab−Ｒbd）（α＋β）  ＝  ０ （１５）
よって、
α  ＝  β・（Ｒbd−Ｒad−Ｒab）／（Ｒab−Ｒbd−Ｒad） （１６）
である。
【００７２】
ここで、
（Ｒbd−Ｒad−Ｒab）／（Ｒab−Ｒbd−Ｒad）  ＝  ε0 （１７）
とおくと、
α  ＝  ε0・β （１８）
と表される。
【００７３】
再度、式（７）に式（１０）、式（１８）を代入して整理すると、
β  ＝  Ｒbd・（ε0・β  ＋  Ｒad（ε0＋１）β／（（ε0＋１）β−Ｒad））
／（ε0・β  ＋  Ｒad（ε0＋１）β／（（ε0＋１）β−Ｒad）−Ｒbd）
（１９）
【００７４】
β≠０であるから、式（１９）の両辺をβで割って、
１  ＝  Ｒbd・（ε0  ＋  Ｒad（ε0＋１）／（（ε0＋１）β−Ｒad））
／（ε0・β  ＋  Ｒad（ε0＋１）β／（（ε0＋１）β−Ｒad）−Ｒbd）
（２０）
【００７５】
式（２０）より
β  ＝  （Ｒbd（ε0＋１）２−Ｒad）／（ε0（ε0＋１）） （２１）
であり、式（１８）より
α  ＝  （Ｒbd（ε0＋１）２−Ｒad）／（ε0＋１） （２２）
である。
【００７６】
次に、式（８）、式（９）に式（１１）を代入してα、βを消去すると、それぞれ
γ２δ＋γδ２＋Ｒadγ２−Ｒca（γ＋δ）２  ＝  ０ （２３）
γ２δ＋γδ２＋Ｒadδ２−Ｒdc（γ＋δ）２  ＝  ０ （２４）
【００７７】
式（２３）−式（２４）より
Ｒad（γ２−δ２）＋（Ｒdc−Ｒca）（γ＋δ）２  ＝  ０ （２５）
【００７８】
γ＋δ≠０より式（２５）の両辺をγ＋δで割って、
Ｒad（γ−δ）＋（Ｒdc−Ｒca）（γ＋δ）  ＝  ０ （２６）
γ  ＝  δ（（Ｒdc−Ｒad−Ｒca）／（Ｒca−Ｒdc−Ｒad）） （２７）
となる。
【００７９】
ここで、
（Ｒdc−Ｒad−Ｒca）／（Ｒca−Ｒdc−Ｒad）  ＝  ε1
とおくと、
γ  ＝  ε1・δ
と表される。
【００８０】
α、βと同様にδ、γを求めると、
δ  ＝  （Ｒdc（ε1＋１）２−Ｒad）／（ε1（ε1＋１）） （３０）
γ  ＝  （Ｒdc（ε1＋１）２−Ｒad）／（ε1＋１） （３１）
である。
【００８１】
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、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から、抵抗８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの抵抗値α、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ｂｃ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。
【００８２】
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を表す。図１２の測定回路は、図２の測定回路３Ｂに対応する。
【００８３】
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には電流が流れない（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、
１／Ｒab  ＝  １／α  ＋  １／β （３２）
である。厳密には、端子ａｃ間と端子ｃｄ間に電極パッドとプローブ針の接触抵抗があるが、フリッティングによって導通しているので、無視できる。
【００８４】
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。
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Ｒcdを測定する。
１／Ｒcd  ＝  １／γ  ＋  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。
１／Ｒac  ＝  １／α  ＋  １／γ （３５）
【００８５】
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が０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、
１／Ｒab/dc  ＝  １／γ  ＋  １／β （３６）
である。
【００８６】
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。
１／Ｒbd/ac  ＝  １／α  ＋  １／δ （３７）
【００８７】
式（３２）−式（３３）より
１／Ｒab  −  １／Ｒbd  ＝  １／α  −  １／δ （３８）
式（３７）−式（３８）より
１／Ｒab  −  １／Ｒbd  ＋  １／Ｒbd/ac  ＝  ２／α （３９）
よって
α  ＝  ２ＲabＲbdＲbd/ac／（ＲbdＲbd/ac−ＲabＲbd/ac＋ＲabＲbd）
（４０）
である。
【００８８】
同様に、式（３４）、式（３５）、式（３７）より、
δ  ＝  ２ＲcdＲacＲbd/ac／（ＲacＲbd/ac−ＲcdＲbd/ac＋ＲcdＲac）
（４１）
式（３２）、式（３５）、式（３６）より、
β  ＝  ２ＲacＲacＲab/dc／（ＲabＲab/dc−ＲcdＲab/dc＋ＲcdＲbd）
（４２）
式（３３）、式（３４）、式（３６）より、
γ  ＝  ２ＲcdＲbdＲab/dc／（ＲbdＲab/dc−ＲcdＲab/dc＋ＲcdＲbd）
（４３）
となる。
【００８９】
以上、説明したとおり、ホイートストンブリッジ回路の４つの端子のうち３つを短絡し、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し、また、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した結果から、抵抗８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの抵抗値α、β、γ、δを求めることができる。
【００９０】
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を表す。図１３の測定回路は、図２の測定回路３Ｃに対応する。
【００９１】
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ｃ、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。
【００９２】
この場合、端子ａ、ｂ間、端子ｃ、ｄ間はそれぞれ同じ電位なので電流は流れない。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、
γ  ＝  （Ｖa−Ｖd）／Ｉc （４４）
β  ＝  （Ｖa−Ｖd）／Ｉb （４５）
となる。
【００９３】
端子ｂ、ｄ間の電流Ｉbは、電源３１ｂ、端子ｂ、抵抗８ｂ、端子ｄ、電流計３２ｄ、電源３１ｄ、接地３８、電源３１ｂ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ｃ、電流計３２ｃ、電源３１ｃ、接地３８、電源３１ａ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。
【００９４】
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。
【００９５】
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い。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、
α  ＝  （Ｖb−Ｖc）／Ｉa （４６）
δ  ＝  （Ｖb−Ｖc）／Ｉd （４７）
となる。
【００９６】
端子ｂ、ａ間の電流Ｉaは、電源３１ｂ、端子ｂ、抵抗８ａ、端子ａ、電流計３２ａ、電源３１ａ、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ｃ、電流計３２ｃ、電源３１ｃ、接地３８、電源３１ｄ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。
【００９７】
以上、説明したとおり、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の電位に設定したとき、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、同じ電位にする隣り合う端子の組み合わせを変えて２通りについて四端子法で測定した結果から、抵抗８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの抵抗値α、β、γ、δを求めることができる。
【００９８】
測定方法４
次に、ホイートストンブリッジ回路（ＷＳＢ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ＷＳＢ回路を構成する抵抗の抵抗値を測定する方法について示す。
【００９９】
図１４Ａ乃至図１５Ｂは、ＷＳＢ回路を構成する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。
【０１００】
まず、ＷＳＢ回路が２個の場合について説明する。ＷＳＢ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。
【０１０１】
図１４Ａに示すように、２つのＷＳＢ回路は端子ａ（電極パッド９１ａ、９２ａ）、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３１ａ、３１ｄにより電位Ｖa、Ｖdにバイアスする。
【０１０２】
端子ｂ１（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ｃ１（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にバイアスする。但し、Ｖd＞Ｖaである。
【０１０３】
このとき、端子ｂ１、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ｃ１、ｃ２は端子ａの電位Ｖaと同じであるから、抵抗８１ｃ、８２ｃには電流は流れない。端子ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２をバイアスする電源３１ｂ、３１ｅ、３１ｃ、３１ｆはそれぞれ独立であるから、ＷＳＢ回路間で電流は流れない。
【０１０４】
そこで、端子ｂ１、ａ間の電流を四端子法で測定しその値をＩa1、端子ｄ、ｃ１間の電流を測定しその値をＩd1とし、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とすると、抵抗８１ａ、８１ｄ、８２ａ、８２ｄの抵抗値α１、δ１、α２、δ２は、
α１  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉa1 （４８）
δ１  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉd1 （４９）
α２  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉa2 （５０）
δ２  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉd2 （５１）
である。
【０１０５】
次に、図１４Ｂに示すように、同様に端子ｂ１をＶaに、ｃ１をＶdにバイアスし、ｂ２をＶa、ｃ２をＶdにバイアスする。端子ｄ、ｂ１間の電流を測定しその値をＩb1、端子ｄ、ｂ２間の電流を測定しその値をＩb2とし、端子ｃ１、ａ間の電流を測定してその値をＩc1、端子ｃ２、ａ間の電流を測定しその値をＩc2とすると、抵抗８１ｂ、８１ｃ、８２ｂ、８２ｃの抵抗値β１、γ１、β２、γ２は、
β１  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉb1 （５２）
γ１  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉc1 （５３）
β２  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉb2 （５４）
γ２  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉc2 （５５）
である。
【０１０６】
以上、説明したとおり、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ートストンブリッジ回路の端子ｄと同電位にして、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、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通りについて四端子法で測定した結果から、抵抗８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄの抵抗値α１、β１、γ１、δ１、α２、β２、γ２、δ２を求めることができる。
【０１０７】
ＷＳＢ回路が３個以上の場合も同様にして各ＷＳＢ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、ＷＳＢが３個の場合に、ＷＳＢ回路を構成する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。ＷＳＢ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。
【０１０８】
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ｂ１、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にバイアスする。端子ｃ１、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。
【０１０９】
そこで、端子ｂ１、ａ間の電流を測定しその値をＩa1、端子ｄ、ｃ１間の電流を測定しその値をＩd1とし、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とし、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とすると、抵抗８１ａ、８１ｄ、８２ａ、８２ｄ、８３ａ、８３ｄの抵抗値α１、δ１、α２、δ２、α３、δ３は、
α１  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉa1 （５６）
δ１  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉd1 （５７）
α２  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉa2 （５８）
δ２  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉd2 （５９）
α３  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉa3 （６０）
δ３  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉd3 （６１）
である。
【０１１０】
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ｂ１、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ｃ１、ｃ２、ｃ３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。
【０１１１】
そこで、端子ｃ１、ａ間の電流を測定しその値をＩc1、端子ｄ、ｂ１間の電流を測定しその値をＩb1とし、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とし、端子ｃ３、ａ間の電流を測定しその値をＩc3、端子ｄ、ｂ３間の電流を測定しその値をＩb3とすると、抵抗８１ｂ、８１ｃ、８２ｂ、８２ｃ、８１ｂ、８１ｃの抵抗値β１、γ１、β２、γ２、β３、γ３は、
β１  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉb1 （６２）
γ１  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉc1 （６３）
β２  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉb2 （６４）
γ２  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉc2 （６５）
β３  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉb3 （６６）
γ３  ＝  （Ｖd−Ｖa）／Ｉc3 （６７）
である。
【０１１２】
以上、説明したとおり、ＷＳＢ回路の２つの出力端子のうち、一方の出力端子をＷＳＢ回路の端子ａと同電位にし、他方の出力端子をＷＳＢ回路の端子ｄと同電位にして、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、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通りについて四端子法で測定した結果から、抵抗８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ、８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄの抵抗値α１、β１、γ１、δ１、α２、β２、γ２、δ２、α３、β３、γ３、δ３を求めることができる。ＷＳＢ回路が４以上の場合も同様にして、ＷＳＢ回路を構成する抵抗の抵抗値を測定することができる。
【０１１３】
本発明の方法では、フリッティングによって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。
【０１１４】
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イートストンブリッジ回路（ＷＳＢ回路）を構成する抵抗の抵抗値を、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。
【０１１５】
図１６（ａ）は、ＷＳＢ回路を構成する抵抗の抵抗値を一覧表示する一例である。ＷＳＢ回路毎に行を替えて、ＷＳＢ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ＷＳＢ回路があるので、３行ごとに区切られる。
【０１１６】
図１６（ｂ）は、ＷＳＢ回路を構成する抵抗の抵抗値を、微小構造体に対応するマップ表示として、表示装置に出力する一例を示す。２行×２列の太線で囲まれた４つの値で１つのＷＳＢ回路の抵抗値を表示する。３軸加速度センサの場合は、例えば、４つの抵抗値の組を横に３欄並べて表示する。
【０１１７】
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。
【０１１８】
ウエハ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Ｓ１）。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にプローブ針をウエハ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、プローバ制御部１３にフリッティング用回路５によって、プローブ針と電極パッドを導通させるように指令する（ステップＳ３）。
【０１１９】
本実施の形態では、電極パッドをプローブ針をフリッティング現象を利用して導通させるが、導通させる方法としては、フリッティング技術以外の方法を利用してもよい。例えば、プローブ針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針を導通させる方法を用いることができる。
【０１２０】
そこで、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、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）。
【０１２１】
測定方法選択がＡの場合（ステップＳ５；Ａ）、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、ウエハ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、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Ｓ７）。
【０１２２】
測定方法選択がＢの場合（ステップＳ５；Ｂ）、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、ウエハ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、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）。
【０１２３】
測定方法選択がＣの場合（ステップＳ５；Ｃ）、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、ウエハ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、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Ｓ１１）。
【０１２４】
測定方法選択がＤの場合（ステップＳ５；Ｄ）、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、ウエハ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、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）。
【０１２５】
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、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）。
【０１２６】
このように、抵抗測定システム１によれば、フリッ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、ウエハ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。
【０１２７】
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、測定制御を外部から起動・停止したり、測定結果を外部に出力するためのインタフェースである。
【０１２８】
騒音源ＮＳから発生する騒音が空気中を伝播し、ウエハ８に形成された微小構造体ＴＰの重錘体ＡＲ及びビームＢＭ（図４参照）が振動すると、ピエゾ抵抗の抵抗値が変動する。従って、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測定することができない。
【０１２９】
そこで、騒音と逆位相で同じ大きさの音波を加えて、ウエハ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によって、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エハ８に到達するときにちょうど打ち消されるように、スピーカ５４から出力する音波の周波数、位相、振幅を演算し、スピーカ制御部５３に入力する。スピーカ制御部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。
【０１３０】
さらに、ウエハ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い。
【０１３１】
スピーカ５４から、騒音を打ち消す音波を出力するので、ウエハ８上では、騒音の影響を除去することができる。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。
【０１３２】
ノイズ除去制御部５２は、ノイズを除去するだけでなく、ウエハ８に形成された微小構造体ＴＰの特性を測定する場合に、評価するための周波数で音波を出力して、微小構造体ＴＰの重錘体ＡＲを振動させて、出力の変化を測定できる。その場合は、図２に示すように切替部７によって、プローブカード４は特性評価部６に接続される。
【０１３３】
その他、前記のハードウエ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。
【０１３４】
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（フレキシブルディスク、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発明の抵抗測定制御部２を構成してもよい。
【０１３５】
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グラムの分担、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い。
【０１３６】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【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の回路構成図である。
【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ッ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図である。
【図１１】ホイートストンブリッジ回路を構成する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】騒音源か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】
【０１３８】
１    抵抗測定システム
２    抵抗測定制御部（演算手段）
３    抵抗測定部（測定手段）
４    プローブカード
５    フリッティング用回路（導通手段）
６    特性評価部（評価手段）
７    切替部
８    ウエハ
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  抵抗
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ  電極パッド
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（表示手段）
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、
３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ  電源
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、
３２ｅ、３２ｆ  電流計
３３    電圧計
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ  プローブ針（検査用プローブ）
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ  プローブ針（検査用プローブ）
５０    抵抗測定システム
５１    マイク
５２    ノイズ除去制御部（ノイズ消去手段）
５３    スピーカ制御部
５４    スピーカ
５５    信号調整部
５６    マイク
８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ  抵抗
８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ  抵抗
８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄ  抵抗
９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ  電極パッド
９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ  電極パッド
９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄ  電極パッド
ＡＲ  重錘体（可動部）
ＴＰ  チップ（微小構造体）
【図１】
2007147575.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】
2007147575.tif 000009
【図８】
2007147575.tif 000010
【図９】
2007147575.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2007147575.tif 000013
【図１２】
2007147575.tif 000014
【図１３】
2007147575.tif 000015
【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
2007147575.tif 000021
【図１８】
2007147575.tif 000022
【図１９】
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