微細結構體檢測裝置以及微細結構體檢測方法

2023-05-10 11:55:06

專利名稱：微細結構體檢測裝置以及微細結構體檢測方法
技術領域：
本發明涉及具有可動部的微細結構體的檢測裝置以及檢測方法。
背景技術：
近年來，在以汽車、醫療等為主的很多領域應用使用了微細結構體設備例如 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems，微機電系統)的各種傳感器。這樣的MEMS隨 著所使用的的電子器件的小型化、輕量化、高性能化而發展。另一方面，MEMS由於具有微細 的結構而需要合適的檢測方法。在微細結構體中，作為測量衰減率I、0值、固有頻率《)、損失係數T等機械特性 的方法，具有以下方法利用脈衝錘(impulse hammer)來求出衰減曲線的方法、有意地掃 描結構的加振頻率以求出共振頻率並通過共振曲線的半峰寬(FWHM:Full Width at Half Maximum)來求出衰減率的方法。在專利文獻1或專利文獻2中，公開了使從揚聲器發出的測試聲波作用到傳感器 的可動部使可動部移位，並利用探針調查微細結構體的電特性的方法。另外，專利文獻3中 公開了以下檢測方式針對形成在晶片上的加速度傳感器，檢測出通過將空氣噴到加速度 傳感器而變化的加速度傳感器的電阻值，由此判斷加速度傳感器的特性。另外，在專利文獻4中公開了 對可動部輸出超聲波，使物體引起慢動態(slow dynamics)並測量物理變化的方法。另外，在專利文獻5中公開了 利用熱激勵式的聲波產 生元件產生斷續的疎密波，求出與物體的距離以及物體所存在的方位的方法。另外，在專利 文獻6中，公開了將PZT(鋯鈦酸鉛)超聲波轉換元件直接接觸到微細結構體並測量動態響 應的方法。專利文獻1 日本專利文獻特開2007-108157號公報；專利文獻2 國際公開第2006/093232號小冊子；專利文獻3 日本專利文獻特開平5-34371號公報；專利文獻4 日本專利文獻特表2004-523768號公報；專利文獻5 日本專利文獻特開2006-220637號公報；專利文獻6 美國專利文獻第6595058號說明書。

發明內容
在使用衝擊脈衝的方法中，經由微細結構體的支撐部件、微細結構體的可動部的 支撐部等間接地對可動部施加位移。因此，無法控制施加給可動部的衝擊時間和強度，衰減 曲線的測量精度不高。並且，對於低Q值的DUT(Die Under Tester 晶片狀態的樣品)，由 於衝擊時間和衰減時間為相同程度，因此存在無法測量衰減特性或Q值的問題。另外，即使 在專利文獻6公開的方法中也無法直接對微細結構體的可動部加振。因此，由於封裝(PKG) 或支撐框體的振動與信號線重疊或者與衝擊源的餘聲重疊而成為測量精度降低的原因。針對低Q值的DUT，雖然可以通過不使用衝擊脈衝而是利用聲波對傳感器可動部
3施加壓力的方法來對微細結構體的可動部直接加振並進行測量，但是存在聲源的揚聲器的 餘聲的影響。針對高Q值的DUT，在掃頻方法中難以在半峰寬(FWHM)上確保足夠的測量點。微細結構體的電特性檢查由於使用衝擊脈衝因此無法對微細結構體直接加振，從 而是在封裝(PKG)狀態下進行的。因此，只能在製造工序的最終階段確認不良產品，即使在 製造過程中產生了不良產品的情況下也進行到製造工序的最終階段，因而造成了時間和成 本的浪費。另外，對不良產品的分析和對策延遲，因此效率變差。本發明是鑑於上述的情況而進行的，其目的在於提供一種能夠精密且再現性良好 地控制衝擊時間和強度並能夠進行高精度的測量的微細結構體的檢查裝置以及微細結構 體的檢查方法。為達到上述的目的，本發明的第一方面涉及的微細結構體檢測裝置是測量微細結 構體的可動部的衰減特性值的微細結構體檢測裝置，並且包括衝擊單元，其利用不與所述微細結構體直接接觸的壓力波產生裝置，對所述可動 部施加衝擊；以及測量單元，其不與所述可動部接觸，並且在所述可動部開始自由振動之後的預定 時間的期間內測量所述可動部的位移。優選的是，其特徵在於，所述衝擊單元由熱激勵式的聲波產生元件和對所述聲波 產生元件輸入脈衝信號的驅動單元構成。優選的是，其特徵在於，所述熱激勵式的聲波產生元件包括熱傳導性的襯底；在該襯底的一個主面上用納米晶體矽形成的隔熱層；形成在該隔熱層之上的絕緣體層；以及導體層，其形成在該絕緣體層之上，並且被施加包含交流分量的電流而發熱。為達到上述的目的，本發明的第二方面涉及的微細結構體檢測方法，所述方法包 括利用不與微細結構體直接接觸的壓力波產生裝置對所述微細結構體的可動部施 加衝擊的步驟；使所述可動部自由振動的步驟；以及不與所述可動部接觸並且在所述可動部開始自由振動之後的預定時間的期間內 測量所述可動部的位移的位移測量步驟。優選的是，其特徵在於，所述壓力波產生裝置為熱激勵式的聲波產生元件。優選的是，其特徵在於，所述熱激勵式的聲波產生元件包括熱傳導性的襯底；在該襯底的一個主面上用納米晶體矽形成的隔熱層；形成在該隔熱層之上的絕緣體層；以及導體層，其形成在該絕緣體層之上，並且被施加包含交流分量的電流而發熱。優選的是，其特徵在於，還包括根據在所述位移測量步驟中測量的所述可動部的位移來計算出所述微細結構體 的Q值的Q值計算步驟；以及
判定步驟，當所述Q值在預定的範圍時判斷所述微細結構體正常，當在所述預定 範圍外時判斷所述微細結構體故障。優選的是，其特徵在於，還包括將在所述Q值計算步驟中計算出的Q值和在所述判定步驟中判定的結果反饋給控 制裝置，所述控制裝置設定用於製造所述微細結構體的製造裝置的製造條件。根據本發明的微細結構體檢查裝置，能夠精密且再現性良好地控制衝擊時間和強 度，並且能夠提高對微細結構體的振動衰減特性的測量精度。


圖1是表示本發明的實施方式涉及的微細結構體檢測裝置的構成示例的框圖；圖2A是實施方式涉及的壓力波產生裝置的平面圖；圖2B是實施方式涉及的壓力波產生裝置的剖面圖；圖3是表示實施方式涉及的由微細結構體檢測裝置和半導體製造裝置構成的制 造系統的構成示例的框圖；圖4是表示實施例1的衰減振動模式的曲線圖；圖5是表示實施例1中的頻譜的例子的曲線圖；圖6是表示實施例1中的希爾博特變換後的頻譜的曲線圖；圖7是表示實施例2的衰減振動模式的曲線圖；圖8是表示實施例2中的頻譜的例子的曲線圖；圖9A是表示實施例2中的希爾博特變換後的頻譜的第一曲線圖；圖9B是表示實施例2中的希爾博特變換後的頻譜的第二曲線圖；圖9C是表示實施例2中的希爾博特變換後的頻譜的第三曲線圖。符號説明1壓力波產生裝置2脈衝產生裝置3放大部4位移計5計算部6支撐部7 卡盤8檢測臺10微細結構體檢測裝置12 襯底13隔熱層14發熱體(導體層)15絕緣體層16驅動電路20光刻/蝕刻處理裝置(處理裝置)21盒工作檯
22處理工作檯23 盒26、27、28 處理單元40控制部S微細結構體(樣品)W 晶片
具體實施例方式以下，參照附圖詳細說明本發明的實施方式。對於圖中的相同或相當的部分標註 相同的符號，並省略重複說明。圖1是表示本發明的實施方式涉及的微細結構體檢測裝置 的構成示例的框圖。圖2A是包含圖1所記載的壓力波產生裝置1與驅動電路連接的平面 圖、圖2B是圖2A的按照X-X線的剖面圖。如圖1所示，微細結構體檢測裝置10由壓力波產生裝置1、脈衝產生裝置2、放大 部3、位移計4、計算部5、支撐部6、卡盤7、檢測臺8構成。壓力波產生裝置1設置在被支撐 部6所支撐的檢測臺8上。以與壓力波產生裝置1的產生壓力波的面相對的方式放置了樣 品S，並且具有樣品S的晶片W被卡盤7支撐。本實施方式的微細結構體檢測裝置10利用壓力波產生裝置1對樣品S的加振。利 用熱激勵式的聲波產生元件產生壓力波，並且將利用加熱器通過對空氣進行加熱/冷卻而 產生粗密波用作聲波。由此，通過加熱器的控制能夠精密且再現性良好地實現衝擊時間和 強度，並且不使用具有彈性和質量的振動板，因此不用擔心餘聲。如果振動板的質量是可以 忽略的程度，並且不與樣品S接觸就能夠使可動部振動，則也可以利用壓電式的聲波產生 元件產生壓力波。另外，也可以在微細結構體上形成線圈，通過電磁感應對線圈加振以對樣 品S施加直接衝擊。如圖2A、圖2B所示，壓力波產生裝置1由襯底12、隔熱層13、發熱體14、絕緣體層 15構成。發熱體14的兩端部與驅動電路16電連接。襯底12由體矽等來形成。襯底12的 一個主面形成有多孔質的納米晶體矽(以下，稱作nc-Sifcano-crystal Silicon))的隔熱 層13。在襯底12的形成有隔熱層13的面上在隔熱層13之上並與隔熱層13相接觸地形成 有絕緣體層15。絕緣體層15由例如氮化矽(Si3N4)、二氧化矽(Si02)、氧化鋁(A1203)等絕 緣體薄膜來形成。並且，在絕緣體層15之上並與絕緣體層15相接觸地形成有發熱體14， 所述發熱體14是由導電性的金屬例如鎢(W)或鉬(Pt)、或金(Au)等薄膜形成的加熱器圖 案。驅動電路16對發熱體14的兩端施加以預定的頻率《斷續的脈衝電壓、或者交流 電壓。隔熱層13的厚度與針對對發熱體14施加的電壓的交流分量而由隔熱層13的熱傳 導率和每單位體積的熱容量來確定的熱擴散長度相同。由此，發熱的交流分量對於襯底12 側是被隔熱的，而由發熱體14的熱容量而產生的直流分量的熱量能夠有效地釋放到熱傳 導性大的襯底12。在nc-Si的情況下，隔熱層13的厚度儘管也與所產生的聲波的頻率有 關，但是一般為例如5 ii m 200 ii m左右。絕緣體層15的厚度比熱擴散長度小足夠多，發熱體14所發熱的交流分量由於隔 熱層13在厚度方向上被隔熱。絕緣體層15在表面方向上傳導熱量。發熱體14由於與絕緣
6體層15緊貼，因此絕緣體層15起到使發熱體14的溫度均勻的作用。由於絕緣體層15不 導電，因此其本身不發熱，而是使發熱體14的溫度均勻以緩和發熱體14的局部的熱應力。 因此，即使在以往的壓力波產生裝置中會導致斷路的電壓、也難以產生發熱體14的變形或 斷路。其結果是，能夠提高壓力波產生裝置1所產生的聲波的音壓。絕緣體層15優選在表面方向的熱傳導率高並且在厚度方向上不吸收熱量。因此， 優選的是以熱傳導率高並且比熱小的物質形成並且較薄。作為絕緣體層15的材質，除了 前面所述的氮化矽(Si3N4)、二氧化矽(Si02)、氧化鋁(A1203)之外，也可以使用例如氧化錳 (MgO)、金剛石結晶碳(C)、氮化鋁(A1N)或者碳化矽(SiC)等。絕緣體層15的厚度為例如 50nm 200nm 左右。作為發熱體14，只要是金屬膜既可，對材質並沒有特別限制。可以使用例如鎢 (W)、鉬(Mo)、銥(Ir)、金(Au)、鋁(A1)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉬(Pt)等金屬單質、或者這些的 層積結構等。發熱體14可以通過真空鍍氣、濺射等來成膜。另外，膜的厚度雖然為使熱容 量小而希望儘可能薄，但是為了使電阻適當而可以選擇lOnm 300nm的範圍。接下來，參照圖2B說明形成壓力波產生裝置1的工序。首先，準備矽晶片的襯底 12，在其背面通過真空鍍氣等形成由例如鋁薄膜形成的電極層。然後，利用氟酸(HF)和乙 醇的混合溶液來對將鉬(Pt)作為對向電極來形成隔熱層13的部分實施陽極氧化處理。將 溶液組分比、電流密度以及處理時間控制為預定的值，形成具有所期望的厚度和粒度並且 多孔質化了的nc-Si隔熱層13。在襯底12的形成有隔熱層13的面上形成絕緣體層15。在 襯底12之上，通過例如通過等離子體CVD來層積無摻雜矽酸鹽玻璃(NSG)等作為絕緣體層 15。例如，將圖案化為發熱體14形狀的鏤空掩膜(stencil mask) S保持在絕緣體層15 上並通過濺射金(Au)在絕緣體層15上以預定的圖案形成發熱體14。然後，對發熱體14形 成用於連接驅動電路16的電極等，並根據需要進行背面的電極層的去除、研磨等。再次參照圖1、圖2A以及圖2B，說明本發明的實施方式中的微細結構的檢測順序。 從脈衝產生裝置2發送的電壓在放大部3中被放大成具有所期望的時間寬度的脈衝電壓或 多個脈衝電壓，並被突發地(burst)施加給壓力波產生裝置1的發熱體14。通過發熱體14 對附近的空氣層進行加熱、冷卻，形成衝擊脈衝(impulse)形式的壓力波，並射向樣品S以 對樣品S加振。通過加振，樣品S的可動部開始衰減振動。利用位移計4、例如非接觸式的 雷射位移計來測量該可動部的振動。壓力波產生裝置1能夠精密並且再現性良好地控制衝擊時間和強度，能夠獲得測 量所需的足夠的音壓，能夠提高測量精度。並且，壓力波產生裝置1也不存在當施加壓力時 的衝擊源的餘聲，不受到噪聲的影響。另外，壓力波產生裝置1能夠直接對微細結構體加 振，當測量位移時不會碰觸樣品S,因此能夠不影響可動部的衰減振動。利用位移計4測量的位移量在計算部5中被作為衰減振動模式而被計算出，並可 知共振頻率和Q值。當所求得的數值在預定的數值範圍之外時，判斷為異常，能夠區別優良 產品和不良產品。Q值是主要表示振動的狀態的無量綱數，在彈性波的伝播中是與被介質吸収而減 少的能量相關的值。Q值在振動中是對被積蓄在一周期期間的系統中的能量除以從系統散 失的能量的值，該值越大意味著振動越穩定。Q值大表示振動狀態穩定、起動時間長、振動能
7量的分散程度大。根據對振動模式進行傅立葉變換來變換成頻譜後的值來求出共振頻率。 並且，從對振動模式進行希爾博特(Hilbert)變換後的頻譜曲線的斜率求出Q值。例如，當 檢測對象為MEMS的情況下，能夠根據共振頻率判斷MEMS的可動部彈性係數有沒有異常。另 外，根據Q值能夠檢測出壓力傳感器或陀螺儀(gyroscope)等的結構故障。圖3是表示實施方式涉及的由微細結構體檢測裝置10和半導體製造裝置構成的 製造系統的構成示例的框圖。半導體製造具有前工序和後工序，在前工序中進行電路設計 /圖案設計、光掩膜製作、晶片製造、元件形成，並在後工序中進行組裝、最終檢測/標記，這 樣的工序是代表性的製造過程中的一系列的流程。圖3所示的半導體製造裝置是微細結構 體(MEMS)的光刻/蝕刻處理裝置20 (以下，稱作處理裝置20)，並在晶片製造工序中被使 用。微細結構體檢測裝置10與圖1所示的相同，因此省略說明。微細結構體檢測裝置 10的計算部5與處理裝置20的控制部40連接。控制部40由計算處理裝置以及存儲有處 理程序等的ROM等來構成，並且控制處理裝置20整體以及構成處理裝置20的各系統。處理裝置20由盒工作檯21和處理工作檯22構成。盒工作檯21將從外部以晶片 盒單位提供的晶片W從盒23運入處理裝置20中、或者將處理後的晶片W從處理裝置20運 出到盒23中。處理工作檯22由多個處理單元構成，使晶片W依次在各處理單元中移動，並 進行光刻/蝕刻處理。盒工作檯21上設有盒載放臺24，從外部提供容納有被處理的晶片W的盒23。另 外，在盒載放臺24上，被處理後的晶片W被容納到運出用的盒23中。在盒載放臺24上的 晶片W的運送通過工作檯運送機構25來進行。工作檯運送機構25能夠在水平方向(實線 箭頭方向)上移動並且能夠升降(沿與紙面垂直的方向移動)以便能夠訪問被載放在盒載 放臺24上的多個盒23。另外，工作檯運送機構25能夠旋轉(沿虛線箭頭方向移動)以便 能夠從處理工作檯22向盒載放臺24運送晶片W。在處理工作檯22上設置有多個光刻/蝕刻處理單元(處理單元26 28)、單元運 送機構29、臨時載放臺30。在處理單元26中形成抗蝕圖案。在處理單元27中進行蝕刻。 在處理單元28中成膜並去除抗蝕層(resist)。被運入處理工作檯22中的晶片W被放置在臨時載放臺30上，運送機構從工作檯 運送機構25被切換成單元運送機構29。晶片W通過單元運送機構29從處理單元26開始 依次被運送到各處理單元，並被施加光刻/蝕刻處理。結束處理後的晶片W再次被放置在 臨時載放臺30上，通過工作檯運送機構25被從處理工作檯22運出。單元運送機構29也 與工作檯運送機構25同樣地能夠在水平方向上移動並且能夠升降或旋轉。在處理單元26中形成抗蝕圖案。對被運入處理單元26的晶片W塗布抗蝕層，並 用光掩膜覆蓋。通過對用光掩膜覆蓋的晶片W進行曝光、顯影，能夠在晶片W上形成所期望 的形狀(圖案)的抗蝕層。通過加熱使抗蝕層硬化，使其與晶片W緊貼。當曝光或顯影不 充分時，抗蝕層變形，容易成為比圖案大而擠出的形狀。在處理單元27中進行蝕刻。雖然有溼蝕刻和幹蝕刻，但是在這裡以溼蝕刻為例進 行說明。將晶片W浸在氟化氫等蝕刻液中，腐蝕沒有被抗蝕層覆蓋的部分。被抗蝕層保護的 部分的晶片W不被蝕刻，而在晶片W形成凸型的與抗蝕層相同的形狀。腐蝕程度根據蝕刻 液的溫度或時間而不同，另外，如果蝕刻深度變深，則抗蝕層的正下方附近也可能 腐蝕。
在處理單元28成膜並去除抗蝕層。在成膜過程中，以真空鍍氣或濺射等方法在晶 片W上形成金屬或氧化膜的層。然後，利用抗蝕層溶劑等來完全去除抗蝕層。當去除抗蝕 層時，也去除形成在抗蝕層上的膜，因此能夠在晶片W上追加喜歡的圖案。在具有複雜的結構的微細結構體中，在進行處理單元28的處理後，利用未圖示的 處理單元26a、27a、28a 26n、27n、28n重複進行光刻/蝕刻處理。另外，除了光刻/蝕刻 處理之外，還通過機_電轉換元件形成、布線形成等來製造微細結構體。將形成微細結構體之後的晶片W架設到微細結構體檢測裝置10上。將作為樣品S 的微細結構體配置到與壓力波產生裝置1的輸出部分相對的位置，並通過卡盤7支撐晶片 W。從脈衝產生裝置2發送的電壓在放大部3中被放大成具有所期望的時間寬度的脈衝電 壓或多個脈衝電壓，並被突發地施加到壓力波產生裝置1的發熱體14上。發熱體14通過 對附近的空氣層加熱、冷卻來形成衝擊脈衝形式的壓力波，並向樣品S射出以對其加振。由 於樣品S被直接加振，因此不存在餘聲或噪聲的影響。另外，能夠精密地控制壓力波的衝擊 時間和推度，再現性也高。通過加振，樣品S的可動部開始衰減振動。通過位移計4例如激 光都卜勒位移計等來測量該可動部的振動。在樣品S開始自由振動之後的預定時間的期間內進行位移計4對樣品S的位移的 測量。即，壓力波產生裝置1(揚聲器)通過向樣品S(可動部)放射壓力波使樣品S振動。 然後，壓力波產生裝置1通過停止對樣品S的壓力波的放射來使樣品S自由振動。然後，位 移計4在樣品S進行自由振動的期間測量樣品S的位移。其中，所謂的自由振動是指在揚 聲器及其他周邊設備的影響為0、或者是小到可以忽略的狀態下，可動部的振動。在樣品S 正在自由振動的期間，來自外部的影響為0。因此，在樣品S正在自由振動的期間，可以純粹 地只測量樣品S的衰減特性。特別是，納米晶體矽揚聲器由於能夠使得餘聲的影響小，因此 作為用於這樣的測量系統的揚聲器來說是合適的。被測量的衰減振動模式在計算部5中被數值處理，計算出共振頻率和Q值，判斷微 細結構體是否優良。通過共振頻率在指定的數值範圍之外，可知微細結構體的可動部的彈 性係數有異常。當Q值在設定的範圍外時，可知傳感器的結構有異常。例如，微細結構體的 損壞、或者膜厚度的異常等。從這些共振頻率或Q值的異常，分析產生故障的原因。當共振頻率小時，可能出 現例如，由於過度蝕刻而可動部小或者支撐部細等情況。另外，當Q值小時、即振動馬上減 少時，很可能是微細結構體損壞。可能由於沒有很好地形成抗蝕層，對晶片W的保護變得不 充分，進行了需要之上的蝕刻，欠缺本來應該具有的形狀。或者，可能由於沒有適當地成膜， 而發生了膜的厚度變薄等情況。測量的微細結構體的共振頻率和Q值的信息被從計算部5反饋給控制部40。當反 饋了表示不在被定為優良產品的數值範圍內的信息時，能夠根據異常數值的形式，針對被 予測的不利情況和對其的對應方法，預先設定條件，並從控制部40向對應的系統發出控制 指示。另外，也可以預先設定控制部40程序，以使得從連接在控制部40的外部的裝置發出 蜂鳴音或閃爍光來通知異常。當共振頻率和Q值兩者都存在異常時，也可以進行設定使得 處理工作檯22暫時停止。例如，如果是共振頻率的異常，則可以認為蝕刻結果沒有按照設計進行。因此，從 控制部40向處理單元27發出控制指示，適當地改變蝕刻條件等。如果Q值很大程度地偏離優良產品時的數值，可以認為微細結構體損壞。認為其原因之一為抗蝕層沒有按照形狀 形成，當進行蝕刻時沒能保護晶片W。從控制部40向與抗蝕層形成處理有關的處理單元26 發出控制指示，適當地改變光刻條件等。當改變處理單元26的條件之後製造的微細結構體 發生了 Q值異常時，很可能不是抗蝕層形成存在異常而是成膜存在異常。從控制部40向處 理單元28發出控制指示，適當地改變成膜條件等。另外，當測量結果表示是優良產品時，也通過積蓄被反饋的測量數據並隨時反映， 能夠掌握製造的傾向。另外，當測量結果表示是優良產品時，通過自動控制來調整各種條 件，從而有利於保持著一定的產品品質並進行製造。結束測量後的晶片W被送入下一個工序，同時，在控制部40中反饋測量結果。由 此，能夠通過自動控制來調整此後對形成微細結構體的晶片W的處理條件，因此能夠防止 產生不良產品。另外，檢測出共振頻率或Q值的數值存在異常的微細結構體，能夠摘除晶片 後(★ 7 7切>9出L後)將其廢棄。由此，不進行到製造的最終階段就能夠除去不良產品。如上面說明的那樣，在本發明的微細結構體檢測方法中能夠精密且再現性良好地 控制衝擊時間和強度，因此提高對微細結構體的振動衰減特性的測量精度。並且，通過將測 量結果反饋給控制裝置，有利於將產品的品質保持為一定的值並進行製造。另外，由於檢測 並不限於製造的最終階段，因此能夠減少不良產品的製造，有利於有效地製造。本實施方式的微細結構體檢測裝置10在對樣品S的加振中使用了壓力波產生裝 置1。雖然壓力波的產生使用了熱激勵式的聲波產生元件，但是也可以在微細結構體上形成 線圈，通過電磁感應對線圈加振以對樣品S施加直接衝擊。實施方式中說明的壓力波產生裝置1或使用了壓力波產生裝置1的微細結構體檢 測裝置10不限於上述的例子，可以進行對構成的變更或補正，也可以對裝置進行組合。例 如，裝置的選擇或組合不限於圖3所示的，在硬體方面，可以針對各種形狀、圖案、大小等， 在軟體方面，可以針對程序的設定、特別是作為優良產品的數值範圍的設定等，與測量對象 相匹配地進行任意的選擇。另外，對於進行製造階段的檢測的工序也不限於實施方式中的 例子，可以任意選擇。接下來，作為本發明的實施方式的例子，對以下的情況進行了測量將作為檢測對 象的樣品S作為了加速度傳感器的重錘或者魚骨聲音傳感器的情況。實施例1為加速度傳 感器的重錘的情況，實施例2為魚骨聲音傳感器的情況。(實施例1)將實施例1的結果表示在圖4 圖6上。圖4是表示衰減振動模式的曲線圖、圖 5是表示頻譜的例子的曲線、圖6表示希爾博特變換後的頻譜的曲線圖。對在圖4中所獲得的衰減振動模式進行傅立葉變換後的曲線圖為圖5的頻譜。根 據峰值，樣品S的共振頻率為787. 7Hz。與利用掃頻法(最小分解能10Hz)求出的共振頻率 780Hz 一致。根據圖6的曲線圖的斜率，Q值為552. 2。根據實施例1，即使利用根據本發明的實施方式的檢測法，共振頻率的值也與利用 以往的測量法所得的結果一致，由此可知能夠進行測量。另外，在以往的測量法中，根據共 振曲線的半峰寬(FWHM)來求出了 Q值。當Q值高時，由於測量數少並且數值的可靠性低， 因此存在無法測量的情況，但是，在本發明中，如本實施例1那樣，即使在Q值高時也能夠進 行測量。
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(實施例2)將實施例2的結果表示在圖7、圖8、圖9A、圖9B以及圖9C中。圖7是表示衰減振 動模式的曲線圖、圖8是表示頻譜的例子的曲線圖、圖9A 圖9C是希爾博特變換後的頻譜 的曲線圖。根據在圖7中獲得的衰減振動模式進行傅立葉變換來求出的圖8的頻譜的峰數， 可知具有三個共振頻率。圖9A 圖9C是對圖8的各頻率進行希爾博特變換後的頻譜從頻 率小的開始分別進行了曲線化的圖。如圖8所示，共振頻率為9030Hz、13200Hz以及22000Hz 這三個。另外，如圖9A 圖9C所示，共振頻率9030Hz的Q值為54. 5、共振頻率13200Hz的 Q值為71. 1、共振頻率22000Hz的Q值為207. 8。在實施例2中使用的樣品S的魚骨聲音傳感器是具有以下複雜的結構微細結構 體接受輸入聲波的部分和被夾持支撐的共振部分以及連結他們的中心線部分的結構為可 動的。根據實施例2的結果，可知即使結構複雜也能夠進行測量。在以往的情況，一旦結 構變得複雜，則一部分的振動對其他的部分的振動產生影響，而出現無法測量或者測量精 度下降的問題。在本實施例2中，不僅能夠測量，而且由於各部分所具有的固有頻率為共振 頻率，因此同時也可以判定具有故障位置的部分。本申請以2007年11月26日申請的日本專利申請2007-304597號為基礎。並將 日本專利申請2007-304597號的說明書、權利要求書、附圖整體都作為參考引入到了本發明中。本發明作為檢測具有可動部的微細結構體的裝置來說是有用的。
1權利要求
一種微細結構體檢測裝置，用於測量微細結構體的可動部的衰減特性值，所述微細結構體檢測裝置包括衝擊單元，利用不與所述微細結構體直接接觸的壓力波產生裝置，對所述可動部施加衝擊；以及測量單元，不與所述可動部接觸，在所述可動部開始自由振動之後的預定時間的期間內測量所述可動部的位移。
2.如權利要求1所述的微細結構體檢測裝置，其特徵在於，所述衝擊單元包括熱激勵式的聲波產生元件和對所述聲波產生元件輸入脈衝信號的 驅動單元。
3.如權利要求2所述的微細結構體檢測裝置，其特徵在於， 所述熱激勵式的聲波產生元件包括熱傳導性的襯底；在該襯底的一個主面上用納米晶體矽形成的隔熱層； 形成在該隔熱層之上的絕緣體層；以及導體層，其形成在該絕緣體層之上，並且被施加包含交流分量的電流而發熱。
4.一種微細結構體檢測方法，所述方法包括利用不與微細結構體直接接觸的壓力波產生裝置對所述微細結構體的可動部施加衝 擊的步驟；使所述可動部自由振動的步驟；以及不與所述可動部接觸並且在所述可動部開始自由振動之後的預定時間的期間內測量 所述可動部的位移的位移測量步驟。
5.如權利要求4所述的微細結構體檢測方法，其特徵在於， 所述壓力波產生裝置為熱激勵式的聲波產生元件。
6.如權利要求5所述的微細結構體檢測方法，其特徵在於， 所述熱激勵式的聲波產生元件包括熱傳導性的襯底；在該襯底的一個主面上用納米晶體矽形成的隔熱層； 形成在該隔熱層之上的絕緣體層；以及導體層，其形成在該絕緣體層之上，並且被施加包含交流分量的電流而發熱。
7.如權利要求4至6中的任一項所述的微細結構體檢測方法，其特徵在於，還包括 根據在所述位移測量步驟中測量的所述可動部的位移來計算出所述微細結構體的Q值的Q值計算步驟；以及判定步驟，當所述Q值在預定的範圍時判斷所述微細結構體正常，當在所述預定範圍 外時判斷所述微細結構體故障。
8.如權利要求7所述的微細結構體檢測方法，其特徵在於，還包括將在所述Q值計算步驟中計算出的Q值和在所述判定步驟中判定的結果反饋給控制裝 置，所述控制裝置設定用於製造所述微細結構體的製造裝置的製造條件。
全文摘要
本發明涉及一種測量微細結構體的可動部的衰減特性值的微細結構體檢測裝置(10)，所述裝置包括不與所述微細結構體直接接觸的壓力波產生裝置(1)以及脈衝產生裝置(2)、不與所述可動部接觸並且在可動部開始自由振動之後的預定時間的期間內測量可動部的位移的位移計(4)。壓力波產生裝置(1)由熱激勵式的聲波產生元件、壓電式的聲波產生元件或者電磁式的振動元件構成，並被脈衝產生裝置(2)的脈衝信號驅動。優選的是，使用了熱激勵式的聲波產生元件的壓力波產生裝置(1)包括熱傳導性的襯底；在該襯底的一個主面上用納米晶體矽形成的隔熱層；形成在該隔熱層之上的絕緣體層；以及導體層，其形成在該絕緣體層之上，並且被施加包含交流分量的電流而發熱。
文檔編號G01N29/12GK101874203SQ20088011785
公開日2010年10月27日 申請日期2008年11月26日 優先權日2007年11月26日
發明者林聖人 申請人:東京毅力科創株式會社