(57)【要約】【課題】ウェハの撓みや反りを解消して、圧電素子の振動特性の測定精度を向上させることができる振動測定装置を提供する。【解決手段】セットしたワークＷの複数のチップ８３に対応し複数の測定用開口を形成したワークテーブル５１と、ワークＷを上側から押さえると共に、ワークＷの複数のチップ８３に対応し複数のプローブ用開口を形成したワーク押え５２と、各プローブ用開口を介し、ワークＷに上方から臨む多数のプローブ２１を有するプローブユニット１１と、プローブユニット１１を介し、多数のプローブ２１を多数の圧電素子に対し離接させるプローブ昇降手段１２と、プローブユニット１１に接続され、各圧電素子に駆動波形を印加する素子駆動手段１４と、素子駆動手段１４に同期し、且つ各測定用開口を介して、ワークテーブル５１上のワークＷに下方から各圧電素子の振動特性を測定する振動測定手段と、を備えるように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハ上に形成した複数のチップにそれぞれ多数の圧電素子が作りこまれたワークの、前記多数の圧電素子に対し、対応する多数のプローブを接触させ、前記各プローブから前記各圧電素子に印加した駆動波形により、前記各圧電素子を振動させ、その振動特性を測定する振動測定装置において、
前記ワークが位置決め状態で直接セットされると共に、セットした前記ワークの前記複数のチップに対応して複数の測定用開口を形成したワークテーブルと、
前記ワークテーブルにセットした前記ワークを上側から押さえると共に、前記ワークの前記複数のチップに対応して複数のプローブ用開口を形成したワーク押えと、
前記各プローブ用開口を介して、前記ワークテーブル上の前記ワークに上方から臨む前記多数のプローブを有すると共に、前記多数のプローブをプローブベースに保持したプローブユニットと、
前記プローブユニットを介して、前記多数のプローブを前記多数の圧電素子に対し離接させるプローブ昇降手段と、
前記プローブユニットに接続され、前記各圧電素子に駆動波形を印加する素子駆動手段と、
前記素子駆動手段に同期し、且つ前記各測定用開口を介して、前記ワークテーブル上の前記ワークに下方から前記各圧電素子の振動特性を測定する振動測定手段と、を備えたことを特徴とする振動測定装置。
【請求項２】
前記ワークテーブルは、セットした前記ワークの周縁部を真空吸着する真空吸着機構を、有していることを特徴とする請求項１に記載の振動測定装置。
【請求項３】
前記プローブユニットは、前記多数のプローブを前記多数の圧電素子に接触させるときに、前記プローブ用開口の開口縁部を上側から押圧する複数の押えピンを、有していることを特徴とする請求項１または２に記載の振動測定装置。
【請求項４】
前記多数のプローブと対応する前記多数の圧電素子とを上方から撮像するプローブ撮像手段を、更に備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の振動測定装置。
【請求項５】
前記プローブ昇降手段と前記プローブユニットとの間に介設され前記プローブユニットを接触方向に往動させる単動のエアーシリンダと、前記エアーシリンダを復動方向に付勢する戻しばねと、前記エアーシリンダを制御するシリンダコントローラと、を更に備え、
前記シリンダコントローラは、前記エアーシリンダに対し、装置の正常時にエアー供給を行い装置の異常時にエアー開放を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の振動測定装置。
【請求項６】
前記プローブ昇降手段の昇降駆動を制御するプローブ昇降制御手段を、更に備え、
前記プローブ昇降制御手段は、前記ワークの直近で前記プローブユニットの下降速度を減速させながら、前記多数のプローブを前記多数の圧電素子に接触させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の振動測定装置。
【請求項７】
前記ワークの基準マークを下方から撮像するワーク撮像手段を、更に備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の振動測定装置。
【請求項８】
前記ワークテーブルおよび前記プローブ昇降手段を支持すると共に、前記ワークテーブルおよび前記プローブ昇降手段を介して、前記ワークおよび前記プローブユニットを同時にＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる被測定部移動手段を、更に備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の振動測定装置。
【請求項９】
前記被測定部移動手段と前記プローブ昇降手段の間に介設され、前記プローブ昇降手段を介して、前記プローブユニットをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるプローブ移動手段を、更に備えたことを特徴とする請求項８に記載の振動測定装置。
【請求項１０】
前記被測定部移動手段と前記ワークテーブルとの間に介設され、前記ワークテーブルを介して、前記ワークをθ回転させるワーク回転手段を、更に備えたことを特徴とする請求項８または９に記載の振動測定装置。
【請求項１１】
前記被測定部移動手段および前記振動測定手段を支持する除震台を、更に備えたことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の振動測定装置。
【請求項１２】
前記振動測定手段は、レーザードップラー変位計で構成されており、
前記レーザードップラー変位計のレーザー光の焦点距離が長く設定されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の振動測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ上に形成された多数の圧電素子の振動特性を測定する振動測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動測定装置に特定されるものではないが、予めレーザー測定機によりウェハとプローブカードの距離を測定し、所望の針圧でプローブをウェハ上のチップに作りこまれた素子の電極パッドに接触させ、素子の電気的特性を検査するものが知られている（特許文献１参照）。この検査装置では、素子の電気的特性を測定する場合には、チップに対応するようにテーブルに形成された貫通孔を介して、下方から素子の電極パッドに対してプローブを当接させ、素子をプロービングする共に、素子の電気的特性を検査或いは測定している。
【特許文献１】特開２００５−０１２１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この種の検査装置を用いて、ウェハに作りこまれた圧電素子の振動特性を測定することも可能である。測定する場合に、圧電素子の電極パッドに下方からプローブを当接するため、テーブルが肉厚に形成されていると、プローブベースがテーブルの下面に干渉し、圧電素子の電極パッドにプローブが届かなくなる。このため、テーブルを、プローブの突出寸法に合わせて薄手に形成せざるを得ず、測定に際し、ウェハを押さえたときにテーブルが撓んで（同時にウェハも撓む）、振動測定の測定精度が損なわれることが想定される。
【０００４】
本発明は、ウェハの撓みや反りを解消して、圧電素子の振動特性の測定精度を向上させることができる振動測定装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の振動測定装置は、半導体ウェハ上に形成した複数のチップにそれぞれ多数の圧電素子が作りこまれたワークの、多数の圧電素子に対し、対応する多数のプローブを接触させ、各プローブから各圧電素子に印加した駆動波形により、各圧電素子を振動させ、その振動特性を測定する振動測定装置において、ワークが位置決め状態で直接セットされると共に、セットしたワークの複数のチップに対応して複数の測定用開口を形成したワークテーブルと、ワークテーブルにセットしたワークを上側から押さえると共に、ワークの複数のチップに対応して複数のプローブ用開口を形成したワーク押えと、各プローブ用開口を介して、ワークテーブル上のワークに上方から臨む多数のプローブを有すると共に、多数のプローブをプローブベースに保持したプローブユニットと、プローブユニットを介して、多数のプローブを多数の圧電素子に対し離接させるプローブ昇降手段と、プローブユニットに接続され、各圧電素子に駆動波形を印加する素子駆動手段と、素子駆動手段に同期し、且つ各測定用開口を介して、ワークテーブル上のワークに下方から各圧電素子の振動特性を測定する振動測定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、圧電素子に対しプローブを上方から臨ませ、下方から臨んだ振動測定手段により振動特性を測定するようにしているため、ワーク押えはプローブの突出長さに合わせて薄手に形成する必要はあるが、ワークテーブルは、これに関係なく剛性を考慮し厚手に形成することができる。これにより、ワークテーブルは、ワークを載置しワーク押えで押さえても撓むことがない。また、ワークテーブルの表面を基準面として、測定を行なうことができる。さらに、ワーク押え、ワークおよびワークテーブルを剛体とすることで、測定時の振動が周囲に逃げることがない。したがって、圧電素子の振動特性を精度良く測定することができる。
【０００７】
この場合、ワークテーブルは、セットしたワークの周縁部を真空吸着する真空吸着機構を、有していることが、好ましい。
【０００８】
この構成によれば、真空吸着によりワークの上反りを矯正することができ、ワークを、よりフラットな状態で測定することができるため、圧電素子の振動特性をさらに精度良く測定することができる。
【０００９】
この場合、プローブユニットは、多数のプローブを多数の圧電素子に接触させるときに、前記プローブ用開口の開口縁部を上側から押圧する複数の押えピンを、有していることが、好ましい。
【００１０】
この構成によれば、押えピンによりワーク押えを部分的に押圧することで、ワークの部分的な反りを、さらに適切に矯正することができる。また、ワーク押えがウェハにさらに強く押し付けられるため、周囲に振動が逃げることがなく、さらに正確に振動を測定することができる。
【００１１】
この場合、多数のプローブと対応する多数の圧電素子とを上方から撮像するプローブ撮像手段を、更に備えたことが、好ましい。
【００１２】
この構成によれば、撮像結果に基づいて画像認識することにより多数のプローブと対応する多数の圧電素子とを、正確に位置合わせを行うことができる。なお、位置合わせは、マイクロヘッド等を用い、手動で行なうことが好ましい。
【００１３】
この場合、プローブ昇降手段とプローブユニットとの間に介設されプローブユニットを接触方向に往動させる単動のエアーシリンダと、エアーシリンダを復動方向に付勢する戻しばねと、エアーシリンダを制御するシリンダコントローラと、を更に備え、シリンダコントローラは、エアーシリンダに対し、装置の正常時にエアー供給を行い装置の異常時にエアー開放を行うことが、好ましい。
【００１４】
この構成によれば、装置の異常時にはエアーシリンダのエアーが開放され、戻しバネの付勢力によりプローブユニットが離間方向にはね上がり、プローブと圧電素子とを自動的に非接触状態とすることができる。例えば、装置の誤作動等により、プローブと圧電素子の電極パッドとが接触したまま横移動する等して、プローブが破損することがない。また、停電時に長時間、プローブが圧電素子に接触したままとなり、プローブがへたる（塑性変形）等の支障を生ずることがない。
【００１５】
この場合、プローブ昇降手段の昇降駆動を制御するプローブ昇降制御手段を、更に備え、プローブ昇降制御手段は、ワークの直近でプローブユニットの下降速度を減速させながら、多数のプローブを多数の圧電素子に接触させることが、好ましい。
【００１６】
この構成によれば、圧電素子の電極パッドにゆっくりと接触するため、衝撃によりプローブが破損することがなく、またプローブのオーバーラン等を有効に防止することができる。
【００１７】
この場合、ワークの基準マークを下方から撮像するワーク撮像手段を、更に備えたことが、好ましい。
【００１８】
この構成によれば、基準マークを指標として、ワークテーブルにワークを正確に位置決めしてセットすることができる。
【００１９】
この場合、ワークテーブルおよびプローブ昇降手段を支持すると共に、ワークテーブルおよびプローブ昇降手段を介して、ワークおよびプローブユニットを同時にＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる被測定部移動手段を、更に備えたことが、好ましい。
【００２０】
この構成によれば、被測定部移動手段により多数のプローブとこれに対応する多数の圧電素子とを位置合わせした状態で、振動測定手段に臨ませることができる。これにより、多数のプローブと多数の圧電素子との位置合わせを最初に行なっておけば、被測定部移動手段によりこれらを適宜移動することで、振動測定手段による測定を連続して行うことができる。例えば、従来１チップを測定するのに測定準備を含めて１時間かかっていた作業を、本装置を用いることで１０チップを測定するのに２時間で行うことができる。
【００２１】
この場合、被測定部移動手段とプローブ昇降手段の間に介設され、プローブ昇降手段を介して、プローブユニットをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるプローブ移動手段を、更に備えたことが、好ましい。
【００２２】
この構成によれば、プローブユニットをこれに対応するチップに適宜臨ませることができる。すなわち、多数のプローブと多数の圧電素子との位置合わせを精度良く行うことができる。なお、プローブ移動手段は、Ｘ軸方向マイクロヘッドおよびＹ軸方向マイクロヘッドを用い、位置合わせを手動で行なうことが好ましい。
【００２３】
この場合、被測定部移動手段とワークテーブルとの間に介設され、ワークテーブルを介して、ワークをθ回転させるワーク回転手段を、更に備えたことが、好ましい。
【００２４】
この構成によれば、ワーク回転手段により、ワークの水平面内における回転角度補正（角度合わせ）を行うことができる。
【００２５】
この場合、被測定部移動手段および振動測定手段を支持する除震台を、更に備えたことが、好ましい。
【００２６】
この構成によれば、例えば、他の機械の稼動による振動や外部の走行車両からの振動等の影響を受けることがないため、これら外的振動による測定誤差が生ずることがない。
【００２７】
この場合、振動測定手段は、レーザードップラー変位計で構成されており、
レーザードップラー変位計のレーザー光の焦点距離が長く設定されていることが、好ましい。
【００２８】
この構成によれば、レーザー光の焦点距離が長くなる（焦点深度が長くなる  ）ことで、測定ポイントごとに都度ピントを合わせる必要がなく、測定時間を短縮することができる。また、ワークテーブルが厚手に形成されていても、その測定用開口から適切に測定を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付の図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る振動測定装置について説明する。この振動測定装置は、半導体ウェハ上に形成した複数のチップにそれぞれ多数の圧電素子が作り込まれたワークの、多数の圧電素子に対応する多数のプローブを接触させて各圧電素子を振動し、その裏側に位置する各測定ポイントにレーザー光を照射して、その反射光から加速度、変位、挙動等の振動特性を測定するものである。近年、インクジェットヘッド用の薄膜ピエゾ（圧電素子）を、半導体製造技術を用いて製造する方法が確立されてきており、実施形態の振動測定装置は、複数のチップとして半導体ウェハに作り込んだ多数の圧電素子の振動特性を、ウェハ段階で、検査測定するものである。
【００３０】
図１は、振動測定装置１の全体図であり、振動測定装置１は、多数の圧電素子に対応する多数のプローブ２１を臨ませるプロービング装置２と、ワークＷが位置決め状態でセットされるワークセット機構３と、支持プレート９上にプロービング装置２およびワークセット機構３を搭載して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動させる被測定部移動機構４（被測定部移動手段）と、各圧電素子の駆動に同期して、装置下方から各圧電素子の振動特性を測定する測定ユニット５と、被測定部移動機構４および測定ユニット５を支持する除震台６と、これらを統括制御する制御装置７と、これら装置全体を一体として支持する架台８と、を備えている。
【００３１】
プロービング装置２は、ワークＷに上方から臨むと共に、多数のプローブ２１をプローブベース２８に保持したプローブユニット１１と、プローブユニット１１を介して、多数のプローブ２１を多数の圧電素子に対し離接させるプローブ昇降手段１２と、支持プレート９上に搭載され、プローブ昇降手段１２を介してプローブユニット１１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるプローブ移動機構１３（プローブ移動手段）と、プローブユニット１１に接続され、各圧電素子に駆動波形を印加する素子駆動手段１４と、プローブ昇降手段１２とプローブユニット１１との間に介設され、異常時にプローブ２１とワークＷを離接させる接触異常回避機構１５と、から構成されている。また、プローブユニット１１の上方には、多数のプローブ２１と多数のプローブ２１に対応する前記多数の圧電素子とを上方から撮像するプローブ撮像手段１６が配設されている。さらに、プローブユニット１１の近傍には、多数のプローブ２１をクリーニングするクリーニングユニット１７が配設されている。
【００３２】
プローブユニット１１は、基端をプローブ昇降手段１２に支持され、先端においてプローブベース２８を支持するプローブ保持アーム２９と、プローブベース２８に下向きに突設した多数のプローブ２１と、プローブ保持アーム２９の先端において後述するワーク押え５２のプローブ用開口７１の開口縁部を上側から押圧する押圧機構２２と、から構成されている。多数のプローブ２１（本実施形態では一列につき３６４本）はプローブベース２８に固着され、プローブベース２８に形成された長方形状のベース開口部から長手方向に列をなして両側から３６４本ずつ対向するように延びている。また、各プローブ２１は、ばね性を奏する基端側半部と、圧電素子の電極パッド８４に離接する先端側半部と、により屈曲形成されている（図３参照）。多数のプローブ２１は、素子駆動手段１４に接続されており、多数のプローブ２１が対応する多数の圧電素子の電極パッド８４に接触した状態で、素子駆動手段１４により、多数の圧電素子に１つずつ連続的に駆動波形を印加するようになっている。なお、素子駆動手段１４は、制御装置７に組み込んでもよい。
【００３３】
押圧機構２２は、ベース開口部から遊挿された状態でプローブ保持アーム２９の先端にスライド自在に且つ抜止め状態で保持された一対の押えピン９１、９１と、各押えピン９１に巻回され、各押えピン９１を下方に付勢する一対のクッションばね９２、９２と、から構成されている。プローブ保持アーム２９が下降すると、一対の押えピン９１，９１がベース押え５２のプローブ用開口７１の開口縁部（長手方向の両側）に当接する。この時、クッションばね９２により衝撃が吸収され、且つ各押えピン９１は、クッションばね９２のばね力によりベース押え５２を押圧する。このようにして、押えピン９１によりワーク押え５２を部分的に押圧することで、ワークＷの部分的な反り（ワークＷの製造過程において生ずる２０μｍ程度の反り）を矯正することができる。また、ワーク押え５２がワークＷに強く押し付けられるため、周囲に振動が逃げることがなく、正確に振動測定を行なうことができる。
【００３４】
プローブ昇降手段１２は、内蔵したモータ（図示省略）を駆動源としてプローブユニット１１を昇降させる、いわゆるＺ軸テーブルであり、多数のプローブ２１を圧電素子の電極パッド８４に一括して離接させる。プローブ昇降手段１２は、制御装置７の指令によりワークＷの直近でプローブユニット１１の下降速度を減速させながらプローブ２１を圧電素子の電極パッド８４に対して接触させる構成となっている。これにより、圧電素子の電極パッド８４にゆっくりと接触するため、衝撃によりプローブ２１が破損することがない。また、プローブ昇降手段１２の停止制御の応答性が良好となるため、プローブ２１のオーバーラン等を有効に防止することができる。なお、請求項に記載のプローブ昇降制御手段は、上記の制御装置７に組み込まれている。また、クリーニングユニット１７の上部には、プローブユニット１１の下降端位置を規制する度当りブロック２３が設けられており、プローブ昇降手段１２の誤作動によるプローブ２１の破損を防止できるようになっている。
【００３５】
接触異常回避機構１５は、停電等の異常時に、プローブ２１を瞬時に上昇させ、プローブ２１と圧電素子の電極パッド８４とを離間させる機構であり、プローブ昇降手段１２とプローブユニット１１との間に介設され、プローブユニット１１を接触方向に往動させる単動のエアーシリンダ２４と、エアーシリンダ２４を復動方向に付勢する戻しばね２５と、エアーシリンダ２４を制御するシリンダコントローラ６２と、から構成されている。シリンダコントローラ６２は、図外の圧縮エアー供給設備に接続されており、内蔵するエアーオペレートバルブを介して、エアーシリンダ２４に接続されている。そして、エアーオペレートバルブは、制御装置７に接続されており、装置の正常時にはエアー供給を行い、装置の異常時にエアー開放を行うように切替え制御される。
【００３６】
すなわち、シリンダコントローラ６２は、平常時においては、エアーシリンダ２４によりプローブユニット１１を下降した状態で保持しているが、異常時にはエアーシリンダ２４のエアーが開放され、戻しばね２５の付勢力によりプローブユニット１１を離間方向にはね上げるようになっている。これにより、例えば、プローブ２１と圧電素子とが接触したまま横移動する等して、プローブ２１が破損するのを防止することができる。また、停電時に長時間、プローブ２１が圧電素子に接触したままとなるのを防止している。
【００３７】
プローブ撮像手段１６は、顕微鏡付の撮像カメラで構成されており、図示しないがフレームを介して、プローブユニット１１の上方に位置するように、支持プレート９に支持されている。プローブ撮像手段１６は、ワークセット機構３にセットされたワークＷ上の多数の圧電素子の電極パッド８４および対応する多数のプローブ２１の位置を画像認識し、制御装置７のディスプレイ（モニター）９１に表示する。
【００３８】
クリーニングユニット１７は、後述するワーク回転手段５４に取り付けられており、本体部上面に紙やすり状のクリーニング部が設けられている。プローブ２１の先端が、金属粉や酸化等により汚れた場合に、このクリーニング部に擦り付けてクリーニングを行う。
【００３９】
プローブ移動手段１３は、プローブ昇降手段１２を介して、複数の圧電素子の電極パッド８４に対し、複数のプローブ２１をＸ軸方向およびＹ軸方向に位置合わせするものであり、プローブユニット１１をＸ軸方向に移動させる上段Ｘ軸テーブル２６と、上段Ｘ軸テーブル２６を搭載し、上段Ｘ軸テーブル２６を介してプローブユニット１１をＹ軸方向に移動させる上段Ｙ軸テーブル２７と、から構成されている。この場合、上段Ｘ軸テーブル２６および上段Ｙ軸テーブル２７は、モータ駆動の自動テーブルであると共に、手動での移動操作も可能な構造になっている。なお、このプローブ移動手段１３は、プローブユニット１１をクリーニングユニット１７に臨ませる手段も兼用している。
【００４０】
ここで、このプロービング装置２により圧電素子がプロービングされる一連の動作について説明する。制御装置７に記憶された座標データに基づいて上段Ｘ軸テーブル２６および上段Ｙ軸テーブル２７を駆動して、任意のチップ８３の圧電素子の電極パッド８４の上方にプローブ２１を臨ませる。そして、プローブ確認用顕微鏡１６を介してディスプレイ９１に表示された画像を視認しながら、プローブ移動手段１３を手動で操作し最終的な位置補正を行う。続いて、プローブ昇降手段１２によりプローブ２１を電極パッド８４との接触位置まで下降させプロービングが行われる。ここで、チップ８３内の全ての圧電素子の振動測定が行なわれ、これが終了すると、プローブ昇降手段１２がプローブユニット１１を上昇させ、制御装置７に記憶された座標データに基づいて次のチップ８３のプロービングに移行する。
【００４１】
測定ユニット５は、レーザードップラー変位計３３と、レーザードップラー変位計３３を焦点合せ等のために上下動させると共に除震台６に支持されたＺ軸手動ステージ３１と、で構成されている。この場合、レーザードップラー変位計３３は、Ｚ軸手動ステージ３１のアーム３２に取り付けられている。レーザードップラー変位計３３は、レーザー光を出射するヘッド部３４に顕微鏡付の測定ポイント撮像カメラ３５を突設して、構成されており、測定ポイント撮像カメラ３５で撮像した測定ポイントを、制御装置５のディスプレイ９１に表示する。
【００４２】
ヘッド部３４から出射されたレーザー光は、後述するワークテーブル５１の測定用開口６１を通りワークＷの裏側（圧電素子の裏側）に設けた測定ポイントに照射され、その反射光からのドップラ周波数を内部に設けた変換部（図示省略）が処理することで圧電素子の振動特性を測定する。なお、本実施形態ではレーザー光の焦点距離が長く設定されており、これにより、測定ポイントごとにレーザードップラー変位計５のピントを合わせる必要がなく、測定時間を短縮することができ、また、ワークテーブル５１が厚手に形成されていても、測定用開口６１から適切に測定を行うことができる構成になっている。
【００４３】
図２に示すワークセット機構３は、ワークＷが位置決め状態で直接セットされるワークテーブル５１と、ワークテーブル５１にセットしたワークＷを上側から押さえるワーク押え５２と、ワークＷの基準マークを下方から撮像するワーク撮像手段５３と、支持プレート９とワークテーブル５１との間に介設され、ワークテーブル５１を介して、ワークＷをθ回転させるワーク回転手段５４と、から構成されている。
【００４４】
ワーク撮像手段５３は、顕微鏡付の撮像カメラで構成されており、ワークテーブル５１の下方からワークＷに印された基準マークを撮像し、基準マークの位置を画像認識する。そして、ワーク撮像手段５３の撮像結果は、制御装置７のディスプレイ９１に表示される。オペレータは、ワークＷの基準マークの位置を視認しながらワーク回転手段５４を操作して、ワークＷのアライメントを行うようになっている。
【００４５】
ワークテーブル５１は、中央部にワークＷの複数のチップ８３に対応して複数の測定用開口６１が形成され、そして複数の測定用開口６１全体を囲うように環状の吸着溝６４が形成されている。ワークテーブル５１の四方にはワークＷをワークテーブル５１とワーク押さえ５２との間に挟持固定するための４つのクランパ６２、６２、６２、６２が設けられ、また周縁部対向位置には、ワークＷに形成された位置決め用の一対のワークピン穴８１、８１に嵌合する一対の位置決めピン６３、６３が立設されている。ワークピン穴８１に位置決めピン６３を位置合わせして、ワークテーブル５１にワークＷを載置することで、ワークＷが前後左右に位置決めされる。
【００４６】
吸着溝６４は、底部に形成した吸引口を介して吸引ポンプ（図示省略）に接続されており、吸引ポンプの駆動により、吸着溝６４にワークＷの周縁部が吸着される。真空吸着によりワークＷの周縁部の上反りを矯正することができ、よりフラットな状態を得ることができるため、さらに精度良く測定することができる構成となっている。
【００４７】
ワーク押さえ５２は、プローブ２１の突出長さに合わせて薄手に形成され、ワークＷの複数のチップ８３に対応して複数のプローブ用開口７１が形成されている。また、周縁部には、一対の位置決めピン６３、６３に嵌合する押え用ピン穴７２、７２が形成されている。ワークテーブル５１にワークＷを載置した状態からワーク押さえ５２を被せ、四方をクランパ６２にて固定することで、ワークＷおよびワーク押さえ５２がワークテーブル５１にセットされる。そして、この状態でワーク押さえ５２は、プローブ用開口７１からチップ８３が覗くように位置決めされる。
【００４８】
このように、圧電素子の電極パッド８４に対しプローブ２１を上方から臨ませ、下方から臨んだレーザードップラー変位計３３により振動特性を測定するようにしているため、ワーク押え５２は薄手に形成する必要はあるが、ワークテーブル５１は、これに関係なく剛性を考慮し厚手に形成することができる。これにより、ワークテーブル５１は、ワークＷを載置しワーク押え５２で押さえても撓むことがない。また、ワークテーブル５１の表面を基準面として、測定を行なうことができる。さらに、ワーク押え５２、ワークＷおよびワークテーブル５１を剛体とすることで、測定時の振動が周囲に逃げることない。したがって、圧電素子の振動特性を精度良く測定することができる。
【００４９】
図１に示すように、被測定部移動機構４は、支持プレート９を介してプロービング装置２およびワークセット機構３を搭載して、圧電素子の電極パッド８４をプロービングした状態でＸ軸方向およびＹ軸方向に一体に移動して、ワークＷの測定ポイントをレーザードップラー変位計３３に臨ませるものである。被測定部移動機構４は、ワークセット機構３（ワークＷ）をＸ軸方向に移動させる下段Ｘ軸テーブル４１と、下段Ｘ軸テーブル４１を搭載し、下段Ｘ軸テーブル４１を介してワークセット機構３（ワークＷ）をＹ軸方向に移動させる下段Ｙ軸テーブル４２と、から構成されている。
【００５０】
下段Ｘ軸テーブル４１および下段Ｙ軸テーブル４２は、制御装置７に制御され、ワークＷの振動測定に際し、ＸＹ平面上において搭載した上記の装置を圧電素子単位で移動させ、且つチップ単位で移動させる。具体的には、制御装置７に記憶された座標データに基づいて下段Ｘ軸テーブル４１および下段Ｙ軸テーブル４２を駆動して、ワークセット機構３（ワークＷの測定ポイント）を介して所望のチップ８３を上方から、レーザードップラー変位計３３に臨ませる。その際、最外端の圧電素子にレーザードップラー変位計３３のレーザースポットを合わせ、この状態から素子駆動手段１４に同期させて、駆動波形の印加、振動測定およびピッチ移動を繰り返して、全圧電素子の振動特性を１つずつ測定する。このようにして、任意のチップ８３に形成された多数の圧電素子の測定が完了したら、座標データに基づいて次のチップ８３をレーザードップラー変位計３３に臨ませ、上記の測定を行ない、これを繰り返して全チップ８３の圧電素子の測定を行う。
【００５１】
このように、多数のプローブ２１と多数の圧電素子との位置合わせを最初に行なっておけば、被測定部移動機構４によりこれらを適宜移動することで、レーザードップラー変位計３３による測定を連続して行うことができる。例えば、従来１チップ８３を測定するのに測定準備を含めて１時間かかっていた作業を、本装置を用いることで１０チップ８３を測定するのに２時間で行うことができる。
【００５２】
除震台６は、周囲の振動により測定誤差を生じるのを防止するためものである。
例えば、他の機械の稼動による振動や外部の走行車両からの振動等の影響を受けることがないため、これら外的振動による測定誤差が生ずることがない。
【００５３】
ここで、この振動測定装置１により測定される、圧電素子の一連の測定動作について説明する。測定に先立って制御装置７に、基準マーク、チップ８３およびチップ８３内の測定ポイントの座標データを入力しておく。そして、ワークＷをワークテーブル５１上にセットした後、オペレータがワーク撮像手段５３による撮像結果をモニタリングしながら、ワーク回転手段５４によりワークＷのアライメントを行う。続いて、プローブユニット１１が制御装置７に記憶された座標データに基づき、測定対象となるチップ８３の上方に移動する。プローブユニット１１が測定対象となるチップ８３の上方に停止すると、ユーザがプローブ撮像手段１６による撮像結果をモニタリングしながら、プローブ移動手段１３により、多数のプローブ２１と対応する多数の圧電素子の電極パッド８４との位置合せを行なう。このようにして、プローブ２１と圧電素子との位置決めが完了したら、プローブ昇降手段１２によりプローブユニット１１を下降させて、プロービングを行なう。
【００５４】
続いて、制御装置７に入力された座標データに従って、自動測定が開始される。具体的には、素子駆動手段１４に同期して、下段Ｘ軸テーブル４１または下段Ｙ軸テーブル４２が駆動して、レーザードップラー変位計３３による圧電素子の振動測定が並び順に連続して行なわれる。測定結果は、制御装置７に取り込まれ（記憶され）、ディスプレイ９１に表示される。そして、一つのチップ８３に作り込まれた全ての圧電素子の振動特性を測定すると、座標データに従ってプローブユニット１１が次のチップ８３に移動し、上記の動作を繰り返す。さらにこれらの測定動作を全チップ８３に対して行う。
【００５５】
以上のように、本実施形態の振動測定装置１によれば、ウェハの撓みや反りを解消して、圧電素子の振動特性の測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】振動測定装置の全体模式図である。
【図２】ワークセット機構の組み立て図である。
【図３】プロービングの説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…振動測定装置  ４…被測定部移動機構  ６…除震台  １１…プローブユニット  １２…プローブ昇降手段  １３…プローブ移動機構  １４…素子駆動手段  １６…プローブ撮像手段  ２１…プローブ  ２４…エアーシリンダ  ２５…戻しばね  ２８…プローブベース  ３３…レーザードップラー変位計  ５１…ワークテーブル  ５２…ワーク押え  ５３…ワーク撮像手段  ５４…ワーク回転手段  ６２…シリンダコントローラ  ８３…チップ  ９１…押えピン  Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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