(57)【要約】  プローブあるいは検査用電極を傷つける事無く、また、プローブと検査用電極との接触とにおいて針圧の影響を抑制することにより、精度の高い検査を実行する、可動部を有する微小構造体のための検査方法を提供する。  微小構造体の検査を行なう場合には、まず、一対のプローブ（２）を各電極パッド（ＰＤ）に接触させた後、リレー（３０）を介して一対のプローブ（２）とフリッティング用電源（５０）とを接続する。次に、フリッティング用電源（５０）から一対のプローブ（２）に一方のプローブ（２）に対して電圧を印加する。そして、徐々に昇圧すると、フリッティング現象により一対のプローブ（２）間の酸化膜を破って一対のプローブ（２）間で電流が流れ、プローブ（２）と電極パッド（ＰＤ）間で電気的に導通する。次いで、リレー（３０）を介して一対のプローブ（２）をフリッティング用電源（５０）から測定部（４０）側に切り替えて測定部（４０）と電気的に結合させる。【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検査するための微小構造体のプローブカードであって、
前記微小構造体に設けられた検査用電極と前記プローブカードに設けられたプローブとをフリッティング現象を利用して導通させるために、１つの前記検査用電極に対して２本のプローブを備えることを特徴とする微小構造体のプローブカード。
【請求項２】
前記プローブカードは、フリッティング現象を利用して前記検査用電極と前記プローブとを導通させる導通手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の微小構造体のプローブカード。
【請求項３】
前記微小構造体の特性を検査するために、前記微小構造体の可動部を変動させる変動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の微小構造体のプローブカード。
【請求項４】
前記変動手段は、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少なくとも１つの音波発生手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の微小構造体のプローブカード。
【請求項５】
前記プローブの前記微小構造体の検査用電極に接触する先端は、前記微小構造体の検査電極に対して垂直に接触するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
【請求項６】
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検査する微小構造体の検査装置であって、
前記微小構造体の検査用電極とプローブを接触させる手段と、
フリッティング現象を利用して前記検査用電極と前記プローブとを導通させる導通手段と、
を備えることを特徴とする微小構造体の検査装置。
【請求項７】
前記導通手段は、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電極に電圧を印加するために用いられるフリッティング用電源と、
前記検査用電極と電気的に接続されて、所定の検査を実行するための検査用信号を出力するための測定部と、
前記フリッティング現象を引き起こす際に前記フリッティング用電源と接続し、前記所定の検査を実行する際に前記測定部と接続される切替回路と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項８】
前記導通手段は、
前記検査用電極にフリッティング現象を引き起こす電圧信号を印加あるいは前記検査用電極に所定の検査を実行するための検査用電圧信号を印加する電圧出力手段と、
前記検査用電圧信号に応答して前記検査用電極から検出される信号を検知する検知手段と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項９】
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、少なくとも１つの音波発生手段を含むことを特徴とする請求項６に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項１０】
前記微小構造体は、加速度センサおよび傾斜角センサの少なくとも一方に相当することを特徴とする請求項６に記載の微小構造体の検査装置。
【請求項１１】
前記加速度センサおよび傾斜角センサは、多軸加速度センサおよび多軸傾斜角センサのにそれぞれ相当することを特徴とする請求項１０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検査するための微小構造体の検査方法であって、
前記微小構造体の検査用電極とプローブを接触させる接触ステップと、
フリッティング現象を利用して前記検査用電極と前記プローブとを導通させる導通ステップと、
を備えることを特徴とする微小構造体の検査方法。
【請求項１３】
前記導通ステップは、前記フリッティング現象を引き起こすために前記プローブとフリッティング用電源とを接続して、前記検査用電極に電圧を印加するステップを含み、
前記検査用電極と前記プローブとが導通した後に、前記プローブを介して所定の検査を実行するための検査用信号を前記検査用電極に出力するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１４】
前記検査用信号に応答して前記検査用電極から検出される信号を検知するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１５】
前記接触ステップは、前記プローブを前記微小構造体の検査用電極面に対して垂直に接触させることを特徴とする請求項１２に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１６】
前記接触ステップは、前記検査用電極とプローブとが接触することを検知する接触検知ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１７】
前記接触検知ステップは、１つの前記検査用電極に接触する前記プローブの間の電気抵抗の変化を検知することによって行うことを特徴とする請求項１６に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１８】
前記接触ステップは、前記接触検知ステップの後、前記プローブを所定の変位量だけさらに検査用電極に対して変位させる過変位ステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項１９】
前記過変位ステップにおいて、前記プローブを前記検査用電極に対して変位させる所定の変位量は、前記基板上に形成されたいずれの微小構造体に対しても同じ量であることを特徴とする請求項１８に記載の検査方法。
【請求項２０】
前記微小構造体の検査方法において、前記微小構造体の特性を検査するために前記微小構造体の可動部を変動させる変動ステップを備えることを特徴とする請求項１２に記載の検査方法。
【請求項２１】
前記変動ステップは、前記導通ステップの後に行われることを特徴とする請求項２０に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項２２】
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検査するための微小構造体の検査方法であって、
前記微小構造体の検査用電極とプローブとが接触することを検知する接触検知ステップを含むことを特徴とする微小構造体の検査方法。
【請求項２３】
前記接触検知ステップの後、前記プローブを所定の変位量だけさらに検査用電極に対して変位させる過変位ステップを含むことを特徴とする請求項２２に記載の微小構造体の検査方法。
【請求項２４】
前記過変位ステップにおいて、前記プローブを前記検査用電極に対して移動させる所定の移動量は、前記基板上に形成されたいずれの微小構造体に対しても同じ量であることを特徴とする請求項２３に記載の検査方法。
【請求項２５】
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用のコンピュータプログラムであって、コンピュータを、
前記微小構造体の検査用電極とプローブを接触させる接触手段、
フリッティング現象を利用して前記検査用電極と前記プローブとを導通させる導通手段、
として機能させるためのコンピュータプログラム。
【請求項２６】
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用のコンピュータプログラムであって、コンピュータを、
前記微小構造体の検査用電極とプローブとがを接触することを検知する接触検知手段を含む、微小構造体の検査手段として機能させるための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、特に微小構造体たとえばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を検査するためのプローブカード、検査装置、検査方法および微小構造体の検査用コンピュータ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エ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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、加速度センサ等の微小な可動部を有する微小構造体は、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。【０００６】
デバイスのテストには、種々のものがあるが、例えば電気的特性を検査する場合には、プローブを接触子としてデバイスの検査用電極に電気的に接触させ、プローブを介して電気信号を送信してデバイスの検査が行なわれている。【０００７】
ところで、検査用電極（電極パッドとも称する）はアルミニウム、銅、半田等の酸化し易い材料によって形成されている場合、検査段階では検査用電極の表面には酸化膜等の絶縁被膜が形成されているため、プローブと検査用電極を電気的に接触させようとしても両者の電気的接触が安定しない。特に、検査用電極として一般的に用いられているアルミニウムの場合には非常に硬い酸化膜（絶縁被膜）が検査用電極の表面に形成されるため、プローブと検査用電極の電気的接触が難しいという問題がある。【０００８】
そこで、ある程度の針圧を与えてプローブの先端を検査用電極の表面の酸化膜に対して差し込んで、プローブと検査用電極との電気的接触を確保する必要性がある。【０００９】
図１５は、加速度センサにプローブの先端を検査用電極に差し込んだ場合の共振周波数を説明する図である。【００１０】
横軸は、プローブの先端を押し当てたプローブカードの変位量を示している。また、縦軸は、共振周波数の値を示している。プローブの先端を押し当てる変位量が増大するとともに針圧の値も大きくなる。【００１１】
図１５を参照して、針圧が増加すればするほど、共振周波数は低下していっている。これは、針圧の影響によりデバイスの周波数特性が変化していることを示している。【００１２】
特にＭＥＭＳデバイスの如く可動部を有する微小構造体の場合には、プローブを当てることによって可動部の動きが変化する、すなわちデバイスの応答特性が変化する可能性がある。プローブの針圧によって、微小構造体に余計な応力が加わり、微小構造体の可動部の動きが変化する。【００１３】
したがって、精度の高い計測すなわちデバイス本来の応答特性を計測するには、可能な限り針圧を小さく、また針圧の方向を微小構造体が変形しないように限定することが望ましい。【００１４】
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、プローブと検査用電極との接触とにおいて針圧の影響を抑制することにより、デバイスの特性変化を抑制して精度の高い検査を実行する微小構造体のプローブ方法、プローブカード、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】
【００１５】
本発明の第１の観点に係る微小構造体のプローブカードは、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検査するための微小構造体のプローブカードであって、前記微小構造体に設けられた検査用電極と前記プローブカードに設けられたプローブとをフリッティング現象を利用して導通させるために、１つの前記検査用電極に対して２本のプローブを備えることを特徴とする。【００１６】
さらに、前記プローブカードは、フリッティング現象を利用して前記検査用電極と前記プローブとを導通させる導通手段を含むことを特徴とする。【００１７】
好ましくは、前記微小構造体の特性を検査するために、前記微小構造体の可動部を変動させる変動手段をさらに備えることを特徴とする。【００１８】
特に、前記変動手段は、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少なくとも１つの音波発生手段を含むことを特徴とする。【００１９】
なお、前記プローブの前記微小構造体の検査用電極に接触する先端は、前記微小構造体の検査電極に対して垂直に接触するように形成されている。【００２０】
本発明の第２の観点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検査する微小構造体の検査装置であって、前記微小構造体の検査用電極とプローブを接触させる手段と、フリッティング現象を利用して前記検査用電極と前記プローブとを導通させる導通手段と、を備えることを特徴とする。【００２１】
好ましくは、前記導通手段は、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電極に電圧を印加するために用いられるフリッティング用電源と、前記検査用電極と電気的に接続されて、所定の検査を実行するための検査用信号を出力するための測定部と、前記フリッティング現象を引き起こす際に前記フリッティング用電源と接続し、前記所定の検査を実行する際に前記測定部と接続される切替回路と、を含むことを特徴とする。【００２２】
好ましくは、前記導通手段は、前記検査用電極にフリッティング現象を引き起こす電圧信号を印加あるいは前記検査用電極に所定の検査を実行するための検査用電圧信号を印加する電圧出力手段と、前記検査用電圧信号に応答して前記検査用電極から検出される信号を検知する検知手段と、を含む。【００２３】
さらに、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少なくとも１つの音波発生手段を含む。【００２４】
なお、微小構造体は、加速度センサおよび傾斜角センサの少なくとも一方に相当する。
特に、加速度センサおよび傾斜角センサは、多軸加速度センサおよび多軸傾斜角センサのにそれぞれ相当する。【００２５】
本発明の第３の観点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検査するための微小構造体の検査方法であって、前記微小構造体の検査用電極とプローブを接触させる接触ステップと、フリッティング現象を利用して前記検査用電極と前記プローブとを導通させる導通ステップと、を備えることを特徴とする。【００２６】
好ましくは、前記導通ステップは、前記フリッティング現象を引き起こすために前記プローブとフリッティング用電源とを接続して、前記検査用電極に電圧を印加するステップを含み、前記検査用電極と前記プローブとが導通した後に、前記プローブを介して所定の検査を実行するための検査用信号を前記検査用電極に出力するステップをさらに備えることを特徴とする。【００２７】
特に、前記検査用信号に応答して前記検査用電極から検出される信号を検知するステップをさらに備える。【００２８】
好ましくは、前記接触ステップは、前記プローブを前記微小構造体の検査用電極面に対して垂直に接触させることを特徴とする。【００２９】
好ましくは、前記接触ステップは、前記検査用電極とプローブとが接触することを検知する接触検知ステップをさらに含む。【００３０】
好ましくは、前記接触検知ステップは、１つの前記検査用電極に接触する前記プローブの間の電気抵抗の変化を検知することによって行う。【００３１】
さらに、前記接触ステップは、前記接触検知ステップの後、前記プローブを所定の変位量だけさらに検査用電極に対して変位させる過変位ステップを含む。【００３２】
なお、前記過変位ステップにおいて、前記プローブを前記検査用電極に対して変位させる所定の変位量は、前記基板上に形成されたいずれの微小構造体に対しても同じ量である。【００３３】
さらに、本発明の検査方法は、前記微小構造体の特性を検査するために前記微小構造体の可動部を変動させる変動ステップを備えることを特徴とする。【００３４】
なお、前記変動ステップは、前記導通ステップの後に行われることを特徴とする。【００３５】
本発明の第４の観点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検査するための微小構造体の検査方法であって、前記微小構造体の検査用電極とプローブとが接触することを検知する接触検知ステップを含むことを特徴とする。【００３６】
さらに、前記接触検知ステップの後、前記プローブを所定の変位量だけさらに検査用電極に対して変位させる過変位ステップを含む。【００３７】
特に、前記過変位ステップにおいて、前記プローブを前記検査用電極に対して移動させる所定の移動量は、前記基板上に形成されたいずれの微小構造体に対しても同じ量であることを特徴とする。【００３８】
本発明の第５の観点に係る微小構造体の検査用のコンピュータプログラムは、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用のコンピュータプログラムであって、コンピュータを、前記微小構造体の検査用電極とプローブを接触させる接触手段、フリッティング現象を利用して前記検査用電極と前記プローブとを導通させる導通手段、として機能させる。【００３９】
本発明の第６の観点に係る微小構造体の検査用のコンピュータプログラムは、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用のコンピュータプログラムであって、コンピュータを、前記微小構造体の検査用電極とプローブとがを接触することを検知する接触検知手段を含む、微小構造体の検査手段として機能させる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に従う微小構造体の検査装置の概略構成図である。
【図２】図１に示されるプローブカードと、ウエハとを説明する図である。
【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】３軸加速度センサの周波数特性を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態に従うプローバ部を説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係るプローブの動作の一例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態に従う他のプローバ部を説明する図である。
【図１３】本発明の実施の形態に従うさらに別のプローバ部を説明する図である。
【図１４】本発明の実施の形態の変形例２のプローブカードの構成図である。
【図１５】加速度センサにプローブの先端を検査用電極に押し当てた場合の共振周波数を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  検査装置
５  検査部
１０，１０＃  プローブカード
１１，１１＃  プローブ制御部
１２  ローダ部
１５  ウェハ
２０  メインチャック
２５，２５＃  プローバ部  
３０  リレー回路
４０，４０＃  測定部
４１，４１＃  ドライバ
４２  コンパレータ
５０  フリッティング用電源
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
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。【００４３】
図１は、本発明の実施の形態に従う微小構造体の検査装置１の概略構成図である。
図１を参照して、本発明の実施形態に従う検査装置１は、テスト対象物（例えば、ウエハ）１５を搬送するローダ部１２と、ウエハ１５の電気的特性検査を行なうプローバ部２５と、プローバ部２５の結果を受けてウエハ１５の状態を判断する検査部５と、図示しないがこれらを制御する制御装置とを備えている。【００４４】
ローダ部１２は、例えば２５枚のウエハ１５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１５を一枚ずつ搬送するウエハ搬送機構とを備えている。【００４５】
ウエハ搬送機構としては、三軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）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θ方向でウエハ１５を正逆回転するメインチャック２０とが設けられている。具体的には、Ｙ方向移動する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の中心と軸心を一致させて配置されたＺ方向に昇降するＺ軸テーブル１２Ｃとを有し、メインチャック２０をＸ、Ｙ、Ｚ方向へ移動させる。また、図示しないθ駆動機構を介して中心軸を中心に所定の範囲で正逆方向に回転する。【００４６】
プローバ部２５は、フリッティング現象を利用してウエハ１５上に例えば銅、銅合金、アルミニウム等の導電性金属によって形成された電極パッドとプローブとを電気的に導通させるプローブカード１０と、このプローブカード１０のプローブとウエハ１５との位置合わせを行なうアライメント機構（図示せず）と、プローブカード１０を制御するプローブ制御部１１とを備え、プローブカード１０のプローブとウエハ１５の電極パッドとを電気的に接触させてウエハ１５の電気的特性検査を行なう。【００４７】
本発明の実施の形態に従う検査装置の検査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。【００４８】
図２は、図１に示されるプローブカード１０と、ウエハ１５とを説明する図である。
図２に示されるようにプローブカード１０には、複数のプローブが設けられており、アライメント機構によりウエハ上の所定位置にアライメント調整される。なお、本例においてウエハ１５には、３軸加速度センサである複数の微小構造体のチップＴＰが設けられている。【００４９】
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、ウエハ基板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。【００５０】
図４は、３軸加速度センサの概略図である。
図４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。【００５１】
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。【００５２】
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。【００５３】
図５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。
図５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。【００５４】
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。
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。【００５５】
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３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。【００５６】
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。【００５７】
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。【００５８】
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。【００５９】
図９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９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。なお、ここでの周波数特性は、パッケージ後の周波数特性について示している。【００６０】
以下において、本発明の実施の形態に従うプローブ方法について説明する。【００６１】
図１０は、本発明の実施の形態に従うプローバ部２５を説明する図である。
図１０を参照して、本発明の実施の形態に従うプローバ部２５は、プローブカード１０と、プローブ制御部１１とを含み、プローブ制御部１１は、フリッティング用電源５０と、測定部４０とを含む。【００６２】
プローブカード１０は、ウエハの複数の電極パッドＰＤにそれぞれ接触する一対のプローブ２と、各プローブ２にそれぞれ接続されたリレー３０とを有し、リレー３０を介して測定部４０とフリッティング用電源５０との間で一対のプローブ２を切り替えて接続するようにしている。【００６３】
測定部４０は、ドライバ４１と、コンパレータ４２とを有しており、ドライバ４１から検査用信号を出力して、コンパレータ４２によりその結果を比較判定できるような構成となっている。なお、ここでは、一対のプローブに２個のドライバおよび２個のコンパレータが接続される構成が示されているが、１個のドライバおよび１個のコンパレータを接続した構成とすることも可能である。【００６４】
プローブ２を電極パッドＰＤに押し当てる応力による微小構造体への影響を小さくするために、針圧を小さくすると、プローブ２と電極パッドＰＤの間の接触抵抗が増加する。針圧の応力と接触抵抗は二律背反の関係にある。そこで、本発明の実施の形態に従う検査方式においては、フリッティング現象を利用することにより針圧の影響を抑制する。尚、フリッティング現象とは金属（本発明では電極パッド）の表面に形成された酸化膜に印加される電位傾度が１０５〜１０６Ｖ／ｃｍ程度になると酸化膜の厚さや金属の組成の不均一性により電流が流れて酸化膜が破壊される現象をいう。【００６５】
プローブ２のコンプライアンス特性（撓みやすさ）は高い方が望ましい。プローブ２の先端のウエハ１５に対する高さは精確には一定でなく、プローブ２ごとにわずかに異なっている場合がある。プローブ２の先端の高さの均一精度と、プローブカード６の製造コストはトレードオフの関係にある。プローブ２先端の高さの違いを吸収し、全てのプローブ２を電極パッドに接触させたときに、プローブ２のコンプライアンス特性が高いと、プローブ２ごとの針圧の違いが小さい。コンプライアンス特性を高くすることによって、プローブ２の先端の高さに違いがあっても、その針圧をほぼ一定にすることができる。【００６６】
また、プローブ２の先端が電極パッドＰＤに接触したことを検知し、その点から一定の長さ（オーバードライブ量という）だけプローブ２を電極パッドＰＤに押しつけるように構成する。特にＭＥＭＳのようにウエハ１５に立体構造を形成する加工では、ウエハ１５の表面を完全な平面に保つことは困難で、チップＴＰごとにわずかに高さが異なるものである。プローブ２の先端が電極パッドＰＤに接触したことを検知し、一定のオーバードライブ量でプローブ２を押しつけることによって、チップＴＰごとに高さが異なっていても、チップＴＰごとに測定する針圧を一定にすることができる。【００６７】
プローブ２の先端が電極パッドＰＤに接触したことを検知するには、例えば、レーザ計測によってプローブカードと電極パッドＰＤの距離を測定する方法、プローブ２の先端と電極パッドＰＤの画像から形状を抽出することによって接触状態を検知する方法、又は、フリッティングに用いるための対になったプローブ２の間の電気抵抗の変化によって検知する方法などがある。対になったプローブ２の間の電気抵抗の変化による場合は、電気抵抗が極めて大きい開放状態から、対をなすプローブ２が１つの電極パッドＰＤに接触して電気抵抗が小さくなったことによって検知できる。【００６８】
こうして、ウエハ１５の上のチップＴＰごとの高さの違いと、プローブ２の先端の高さの違いを吸収し、針圧が一定の条件で微小構造体の検査を行うことができる。【００６９】
また、プローブ２の少なくとも先端は、微小構造体の検査用電極に対して垂直に接触するように形成される。これにより、垂直（図４でいうＺ軸方向）のみに針圧がかかることになり、水平方向（図４でいうＸ軸方向あるいはＹ軸方向）に針圧がかかることを抑制して針圧に起因する外乱を抑制することができる。【００７０】
ウエハ１５の検査を行なう場合には、まず、一対のプローブ２を各電極パッドＰＤに接触させた後、リレー３０を介して一対のプローブ２とフリッティング用電源５０とを接続する。なお、プローブ２は、デバイスすなわち各電極パッドＰＤに対して垂直な方向から接触させるのが好ましい。斜め方向から接触させた場合には、針圧の影響がＸ軸およびＹ軸に現れる可能性があるからである。【００７１】
なお、プローブ２を電極パッドＰＤに接触したことを検知し、接触したのちに一定のオーバドライブ量だけプローブ２を電極パッドＰＤに押しつける方法は、フリッティングを用いないプローブ２とプローブ方法においても、プローブ条件を一定に保ち、チップＴＰへの影響を小さくする効果がある。さらに、プローブ２の先端の形状を、電極パッドＰＤに垂直に接触するように形成すること、及びプローブ２の先端を電極パッドＰＤに対して垂直方向に接触させる方法についても、フリッティングを用いないプローブ２とプローブ方法において、チップＴＰへの影響を小さくする効果がある。【００７２】
図１１は、本発明の実施の形態に係るプローブの動作の一例を示すフローチャートである。微小構造体の検査に先立って、プローブ２と電極パッドＰＤの接触抵抗を小さくし、かつ、プローブ２の針圧による応力を無視できる程度に抑えるように、予めオーバードライブ量を適切な値に定めておく。【００７３】
ウエハ１５がメインチャック２０に載置されて、検査開始が入力されると（ステップＳ１）、検査対象のチップを選択してそのチップをプローブ２の位置になるようにメインチャック２０のＸ−Ｙ方向の位置と方位角θを動かしてアライメント制御する（ステップＳ２）。【００７４】
つぎに、ウエハ１５とプローブカード１０を近づけて、プローブ２の先端が電極パッドＰＤに接触したことを検知する。すなわち、ウエハ１５をプローブカード１０の方向に移動して（ステップＳ３）、フリッティング現象を起こさせる一対のプローブの間の抵抗を測定し（ステップＳ４）、抵抗が下がるまで（ステップＳ５）ウエハ１５をプローブカードに近づける。そして、その点から一定のオーバードライブ量だけプローブ２を電極パッドＰＤ方向に移動し（ステップＳ６）、針圧を一定の小さい値に保つ。ウエハ１５の各チップＴＰに対して、プローブ２を接触させてから予め定められたオーバードライブ量だけ変位させることによって、チップＴＰに与える影響を最小にして、チップＴＰごとに同じ条件で検査を行うことができる。【００７５】
次に、フリッティング用電源５０から一対のプローブ２に一方のプローブ２に対して電圧を印加する。そして、徐々に昇圧すると、一対のプローブに印加される電圧差に基づくフリッティング現象により一対のプローブ２間の酸化膜を破って一対のプローブ２間で電流が流れ、プローブ２と電極パッドＰＤ間で電気的に導通する（ステップＳ７）。次いで、リレー３０を介して一対のプローブ２をフリッティング用電源５０から測定部４０側に切り替えて測定部４０と電気的に結合させる（ステップＳ８）。本例においては、リレー３０を用いてフリッティング用電源５０と測定部４０との切り替えを実現する構成について説明しているがこれに限られずリレー３０の代わりに半導体スイッチを用いて切り替えを実行することも可能である。【００７６】
そして、プローブ２を介して測定部４０から電極パッドＰＤへ検査用信号を印加し、チップＴＰに外力を印加しながらチップＴＰの特性を測定する（ステップＳ９）。測定結果を記憶し、必要に応じて表示する（ステップＳ１０）。ウエハ１５に次に検査するチップＴＰがあれば（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、そのチップＴＰを選択してアライメント制御（ステップＳ２）から測定結果の記憶・表示（ステップＳ１０）までの動作を繰り返す。ウエハ１５に検査するチップＴＰがなくなれば（ステップＳ１１；Ｎｏ）、検査を終了する。【００７７】
このようにフリッティング現象を利用する場合にはプローブ２と電極パッドＰＤ間の針圧を極めて低く設定することができ、電極パッド等を損傷するおそれがなく、信頼性の高い検査を行なうことができる。【００７８】
なお、本実施の形態に従うプローブ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、図示しない制御装置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装置がプログラムを受信して、制御装置の制御によりプローバ部２５が制御されて、上述したプローブ方法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装置の制御によりプローバ部２５が制御されて、上述したプローブ方法を実行することも可能である。【００７９】
（実施の形態の変形例１）
図１２は、本発明の実施の形態に従う他のプローバ部２５＃を説明する図である。
図１２を参照して、プローバ部２５＃は、プローブカード１０＃と、プローブ制御部１１＃とを備える。プローブカード１０＃は、プローブカード１０と比較して、リレー３０が設けられていない構成である。プローブ制御部１１＃は、測定部４０＃を有し、プローブ制御部１１と比較して、フリッティング用電源５０が設けられていない構成である。【００８０】
当該構成においては、測定部４０＃に含まれるドライバ４１＃に上述のフリッティング用電源５０と同様の機能を持たせている。具体的には、フリッティング現象を起こさせることが可能な大きさの電圧をプローブ２に直接印加可能な構成となっている。そして、フリッティング現象が生じた後は、ドライバ４１と同様に検査用信号を印加する。なお、ここでは、図示していないがコンパレータ４２が内蔵されており、検査用信号に応答して出力される信号を比較判定できるような構成となっている。【００８１】
これにより、リレー３０およびフリッティング用電源４０を設けることなく、簡易な構成でフリッティング現象を生じさせ、デバイス検査することも可能である。【００８２】
（実施の形態の変形例２）
図１３は、本発明の実施の形態に従うさらに別のプローバ部２５Ａを説明する図である。
図１３を参照して、プローバ部２５Ａは、プローブカード１０Ａと、プローブ制御部１１Ａとを備える。プローブカード１０Ａは、プローブカード１０と比較して、フリッティング用電源５０をさらに内蔵した構成である。これに伴い、プローブ制御部１１Ａは、測定部４０のみを有する構成となっている。【００８３】
当該構成とすることにより、プローブカード自体にフリッティング現象を生じさせる機能を持たせて、プローブと検査用電極とを導通させることが可能となる。【００８４】
また、本例においては、プローブカード１０Ａは、さらにテスト音波出力部６０を含む。
図１４は、実施の形態の変形例２のプローブカード１０Ａの構成図である。プローブカード１０Ａは、テスト音波出力部６０を備える。テスト音波出力部６０としては、例えば、スピーカを用いることができる。テスト音波出力部６０の音波が検査対象のチップＴＰに当たるように、プローブカード１０Ａには、テスト音波出力部の位置に開口領域が形成されている。プローブカード１０Ａの基板１００には、プローブ２が開口領域にせり出すように取り付けられている。また、開口領域の近くにマイク３が備えられる。マイク３によって、チップＴＰの近傍の音波を捉え、チップＴＰに印加される音波が所望の周波数成分になるように、テスト音波出力部６０から出力されるテスト音波を制御する。【００８５】
テスト音波出力部６０は、プローブカード１０Ａに与えられるテスト指示に応答してテスト音波を出力するものとする。これにより、例えば、３軸加速度センサの可動部が動くことになり、フリッティング現象により導通したプローブを介して検査用電極から可動部の動きに応じた信号を検出することが可能である。この信号を測定部４０で測定して解析することによりデバイス検査を実行することも可能である。【００８６】
なお、ここでは、プローブカード１０Ａは、テスト音波を出力するテスト音波出力部を内蔵する場合について説明したがこれに限られず、たとえば、振動装置等、３軸加速度センサの可動部を動かすことが可能な可動手段により、必要に応じて所望の検査（テスト）を実行することも可能である。【００８７】
上記の実施の形態においては３軸加速度センサを一例として挙げて説明したが、本発明のプローブカード及びプローブ方法は、３軸加速度センサのみならず、他のＭＥＭＳたとえばマイクロフォンにおいても適用可能である。【００８８】
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の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。【００８９】
本出願は、２００５年３月３１日に出願された、日本国特許出願２００５−１０２７５１号、日本国特許出願２００５−１０２７６０号、及び２００５年９月１４日に出願された、日本国特許出願２００５−２６６７２０号に基づく。本明細書中に日本国特許出願２００５−１０２７５１号、日本国特許出願２００５−１０２７６０号、及び日本国特許出願２００５−２６６７２０号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明に係る微小構造体のプローブ方法、プローブカード、検査装置、検査方法および検査プログラムは、微小構造体の検査用電極とプローブを接触させて、フリッティング現象を利用して検査用電極とプローブを導通させる。したがって、プローブあるいは検査用電極を傷つける事無く、また、プローブと検査用電極との接触とにおいて針圧の影響を抑制することができる。これにより、針圧の影響による電気的特性の変化を抑制して精度の高い検査を実行することが可能となる。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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