專利名稱：微型結構體的檢驗裝置、檢驗方法及檢驗程序的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對諸如MEMS(Micro Electro Mechanical System微機電系統(tǒng))的微型結構體進行檢驗的檢驗裝置、檢驗方法及檢驗程序。
背景技術：
近年來，使用半導體精細加工技術等來集成了機械、電子、光、化學等多用途功能的器件，即MEMS尤其受到關注。作為目前為止得到實用的MEMS技術，例如將MEMS器件安裝在微型傳感器，諸如加速度傳感器、壓力傳感器、或空氣流量傳感器等上，從而用作汽車、醫(yī)療用的各種傳感器。此外，通過在噴墨打印頭上采用該MEMS技術，能夠增加噴出墨水的噴嘴數(shù)并可進行正確的噴墨，從而可提高圖像質量并能夠實現(xiàn)高速印刷。另外，作為一般的MEMS器件，還公知有在反射型投影機中使用的微鏡陣列等。
此外，通過今后開發(fā)出使用MEMS技術的各種各樣的傳感器或致動器，期望能擴展到光通信及移動器件上的應用，在計算機外圍設備上的應用，還有在生物分析或移動電源上的應用上。在非專利文獻1中，以MEMS相關技術的現(xiàn)狀和技術問題為議題，介紹了各種MEMS技術。
另一方面，隨著MEMS器件的發(fā)展，并由于是微細結構等的原因，適當?shù)貙ζ溥M行檢驗的方式也變得很重要。雖然以往是在封裝之后采用使器件旋轉或振動等的手段來進行其特性的評價，但通過在微細加工技術后的晶片狀態(tài)等初始階段執(zhí)行適當?shù)臋z驗來檢測缺陷，可提高成品率，從而可進一步降低制造成本。
在專利文獻1中作為一個例子提出了一種對形成在晶片上的加速度傳感器噴射空氣，并檢測隨之變化的加速度傳感器的電阻值，從而判別加速度傳感器的特性的檢驗方式。
專利文獻1日本專利文獻特開平5-34371號公報非專利文獻1技術調查報告第3號(經(jīng)濟產業(yè)省產業(yè)技術環(huán)境局技術調查室制造產業(yè)局產業(yè)機械科發(fā)行，平成15年3月28日)一般來說，加速度傳感器等具有微小可動部分的結構體是對于微小動作其響應特性也發(fā)生變化的器件。因此，為了評價其特性，就需要高精度的檢驗。如上述專利文獻1所示，在通過噴射空氣來向器件施加變化的情況下，也必須進行微調節(jié)來評價加速度傳感器的特性，但在控制氣體的流量的同時將氣體均勻地噴到器件上來執(zhí)行高精度的檢驗是極其困難的，例如即使可執(zhí)行，也不得不設置復雜且昂貴的測試器。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種用簡易的方式就能夠對具有微小可動部分的結構體進行高精度檢驗的檢驗方法、檢驗裝置及檢驗程序。
涉及本發(fā)明的微型結構體的檢驗裝置是一種用于評價具有形成于基板上的可動部分的至少一個微型結構體的特性的檢驗裝置，其包括在測試時向微型結構體輸出測試聲波的聲波發(fā)生裝置。該檢驗裝置檢測響應于由聲波發(fā)生裝置輸出的測試聲波的、微型結構體的可動部分的動作，并基于檢測結果來評價微型結構體的特性。
優(yōu)選的是，在基板上呈陣列狀配置多個所述微型結構體。
優(yōu)選的是，檢驗裝置還包括評價裝置，用于檢測所述微型結構體的可動部分的動作，并基于檢測結果評價微型結構體的特性，所述可動部分的動作是響應由聲波發(fā)生裝置輸出的測試聲波而發(fā)生的。
特別是，評價裝置包括變化量檢測裝置，用于檢測隨著微型結構體的可動部分的動作而變化的變化量；和判斷裝置，基于變化量檢測裝置檢測出的變化量與作為預定閾值的變化量之間的比較來評價微型結構體的特性。
特別是，變化量檢測裝置檢測隨著微型結構體的可動部分的動作而變化的阻抗的變化量，判斷裝置將由變化量檢測裝置檢測出的阻抗的變化量與作為預定閾值的阻抗的變化量進行比較來評價微型結構體的特性。
特別是，判斷裝置將由變化量檢測裝置檢測出的最大變化量所對應的頻率與作為預定閾值的變化量所對應的期望頻率進行比較，從而評價微型結構體的特性。
特別是，評價裝置包括位置變位檢測裝置，用于檢測隨著微型結構體的可動部分的動作而變位的微型結構體可動部分的變位量；和判斷裝置，基于位置變位檢測裝置檢測出的變位量與作為預定閾值的變位量之間的比較來評價微型結構體的特性。
特別是，位置變化檢測裝置檢測隨著微型結構體的可動部分的動作而變化的靜電容量，判斷裝置將由位置變位檢測裝置檢測出的靜電容量與作為預定閾值的靜電容量相比較來評價微型結構體的特性。
特別是，位置變位檢測裝置使用激光檢測基于微型結構體的可動部分的動作的變位量。
特別是，判斷裝置通過比較與位置變位檢測裝置檢測出的最大變位量對應的頻率，和與作為預定閾值的變位量對應的期望頻率，來評價微型結構體的特性。
優(yōu)選的是，聲波發(fā)生裝置包括聲波輸出裝置，用于輸出與來自外部的輸入相應的聲壓的測試聲波；檢測裝置，用于檢測到達微型結構體附近的測試聲波；聲波修正裝置，通過比較檢測裝置檢測出的測試聲波的聲壓水平與作為基準的預定測試聲波的聲壓水平，來修正從聲波輸出裝置輸出的測試聲波。
特別是，聲波發(fā)生裝置還包括噪聲消除裝置，用于消除從外部到達微型結構體的噪聲聲波。
特別是，噪聲消除裝置在測試之前，基于由檢測裝置檢測出的噪聲聲波，輸出與噪聲聲波相位相反、且具有相同頻率及聲壓的抗噪聲聲波，以消除噪聲聲波。
特別是，抗噪聲聲波在進行測試時從聲波輸出裝置與測試聲波同時被輸出。
特別是，評價裝置接受由聲波發(fā)生裝置的檢測裝置檢測出的測試聲波的檢測結果，輸出由判斷裝置判斷的結果。
優(yōu)選的是，微型結構體相當于加速度傳感器及角速度傳感器中的至少一個。
特別是，加速度傳感器及角速度傳感器分別相當于多軸加速度傳感器及多軸角速度傳感器。
涉及本發(fā)明的微型結構體的檢驗裝置用于對具有形成于基板上的可動部分的、至少一個微型結構體的特性進行評價，其包括聲波發(fā)生裝置，在測試時向微型結構體輸出測試聲波；評價裝置，由檢驗裝置檢測響應于由聲波發(fā)生裝置輸出的測試聲波的、微型結構體的可動部分的動作，該評價裝置基于檢測結果來評價微型結構體的特性；其中，評價裝置包括靜電容量檢測電極，與所述微型結構體的可動部分相對設置；電容檢測裝置，檢測隨著所述微型結構體的可動部分的動作而變化的所述靜電容量檢測電極與所述微型結構體可動部分之間的靜電容量；判斷裝置，基于由所述電容檢測裝置檢測出的變化了的靜電容量與作為預定閾值的靜電容量之間的比較，來評價所述微型結構體的特性。
特別是，評價裝置同時檢測微型結構體可動部分的兩個以上動作，并基于檢測結果同時評價微型結構體的兩種以上特性。
特別是，評價裝置同時檢測微型結構體可動部分的兩個以上方向的動作，并基于檢測結果同時評價微型結構體的兩個以上方向的特性。
特別是，當微型結構體具有兩個以上可動部分時，和/或在基板上具有兩個以上微型結構體時，評價裝置優(yōu)選同時檢測兩個以上的可動部分，并基于檢測的結果同時評價一個或兩個以上所述微型結構體的兩個以上可動部分的特性。
另外，當兩個以上的可動部分具有不同的可動特性時，評價裝置同時檢測具有不同可動特性的兩個以上可動部分的動作，并基于檢測結果同時評價所述具有不同可動特性的兩個以上可動部分的特性。
優(yōu)選的是，聲波發(fā)生裝置輸出包含兩種以上不同頻率的聲波的合成波，作為測試聲波。
優(yōu)選的是，聲波發(fā)生裝置輸出白色噪聲，作為測試聲波。
特別是，聲波發(fā)生裝置輸出預定頻率范圍內的白色噪聲，作為測試聲波。
涉及本發(fā)明的微型結構體的檢驗方法包括如下步驟向至少一個微型結構體施加測試聲波，其中所述微型結構體具有形成于基板上的可動部分；檢測響應于測試聲波的微型結構體可動部分的動作；以及基于檢測結果來評價微型結構體的特性。
特別是，檢測響應于測試聲波的述微型結構體可動部分的動作的步驟同時檢測所述微型結構體的可動部分的兩個以上動作；基于所述檢測結果來評價所述微型結構體的特性的步驟同時評價所述微型結構體的兩種以上特性。
施加測試聲波的步驟優(yōu)選是將白色噪聲作為測試聲波而施加的步驟。
涉及本發(fā)明的微型結構體的檢驗程序使計算機執(zhí)行微型結構體的檢驗方法，該檢驗方法包括如下步驟向至少一個微型結構體施加測試聲波，其中所述微型結構體具有形成于基板上的可動部分；檢測響應于測試聲波的微型結構體可動部分的動作；以及基于檢測結果來評價微型結構體的特性。
特別是，檢測響應于測試聲波的微型結構體可動部分的動作的步驟同時檢測所述微型結構體的可動部分的兩個以上動作；基于所述檢測結果來評價所述微型結構體的特性的步驟同時評價所述微型結構體的兩種以上特性。
施加測試聲波優(yōu)選是將白色噪聲作為測試聲波進行施加的步驟。
涉及本發(fā)明的微型結構體的檢驗方法、檢驗裝置及檢驗程序向微型結構體施加測試聲波，檢測微型結構體可動部分的動作，并評價其特性。微型結構體的可動部分隨著利用了作為壓縮波的聲波的空氣振動而動作，從而其特性得以被評價，因此能夠以簡易的方式來檢驗微型結構體。


圖1是本發(fā)明第一實施方式中的微型結構體的檢驗系統(tǒng)概要結構圖；圖2是從器件上面觀看的三軸加速度傳感器的視圖；
圖3是三軸加速度傳感器的概要圖；圖4是用于說明受到各軸方向的加速度時錨(anchor)與梁的變形的簡要圖；圖5A和圖5B是為各軸設置的惠斯通電橋的電路結構圖；圖6A～圖6C是與三軸加速度傳感器的傾斜角相對的輸出響應說明圖；圖7是重力加速度(輸入)與傳感器輸出之間關系的說明圖；圖8A～圖8C是三軸加速度傳感器的頻率特性說明圖；圖9是用于說明本發(fā)明第一實施方式中的微型結構體的檢驗方法的流程圖；圖10是響應于從揚聲器輸出的測試聲波的三軸加速度傳感器的頻率響應說明圖；圖11是用于說明本發(fā)明第一實施方式的變形例中的微型結構體的檢驗系統(tǒng)的概要結構圖；圖12是用于說明本發(fā)明第一實施方式的變形例中的微型結構體的檢驗方法的流程圖；圖13是用于說明本發(fā)明第二實施方式中的微型結構體的檢驗系統(tǒng)的概要結構圖；圖14是用于說明本發(fā)明第二實施方式中的微型結構體的檢驗方法的流程圖；圖15是從噪聲源發(fā)出的噪聲聲波和完全反相的抗噪聲聲波的合成說明圖；圖16是本發(fā)明第二實施方式的第一變形例中的檢驗系統(tǒng)的概要結構圖；圖17是本發(fā)明第二實施方式的第二變形例中的微型結構體的檢驗方法說明圖；圖18A和圖18B是懸臂型MEMS開關的簡要說明圖；圖19A和圖19B是具有薄膜隔膜結構的MEMS開關的簡要說明圖；圖20是在電子束照射器的照射窗中使用隔膜結構時的說明圖；圖21A～圖21C是用于說明噴墨打印頭的概要結構圖；圖22是用于說明本發(fā)明第三實施方式中的測量部的示意圖；
圖23是用于詳細說明測量夾具及其上安裝的電子束照射器的照射窗的示意圖；圖24是用于說明本發(fā)明第三實施方式中的微型結構體的檢驗方法的流程圖；圖25是用于詳細說明測量夾具及其上安裝的電子束照射器的照射窗的另一示意圖；圖26是當將探針接觸到三軸加速度傳感器的觸點(pad)上時的共振頻率的說明圖；圖27A和圖27B是用于說明本發(fā)明另一測量部的示意圖；圖28A和圖28B是用于說明芯片的可動部分發(fā)生了變位的情況的示意圖；圖29A～圖29C是設置于三軸加速度傳感器下部的檢測電極的說明圖；圖30是使用作為測量部的激光變位計檢測微型結構體可動部分的動作的變位，從而評價其特性時的說明圖；圖31是使用作為測量部的激光變位計檢測加速度傳感器可動部分的動作的變位，從而評價其特性時的說明圖；圖32是將某一頻率范圍的白色噪聲作為測試聲波輸出后，同時檢測三個軸的響應所得結果的示意曲線圖；圖33A和圖33B是用于說明壓力傳感器的概要結構圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。另外，在圖中，相同或相當?shù)牟糠謽俗⑾嗤瑯颂?，并不再重復其說明。
(第一實施方式)圖1是本發(fā)明第一實施方式中的微型結構體的檢驗系統(tǒng)1的概要結構圖。
參照圖1，根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的檢驗系統(tǒng)1包括測試器(檢驗裝置)5和基板10，其中在所述基板10上形成了多個具有微小可動部分的微型結構體的芯片TP。
在本例子中，作為進行測試的微型結構體的一個例子，舉例說明多軸、即三軸加速度傳感器。
測試器5包括揚聲器2，其輸出作為壓縮波的聲波；輸入輸出接口15，用于在外部與測試器之間執(zhí)行輸入輸出數(shù)據(jù)的收發(fā)；控制部20，用于控制測試器5整體；探針4，用于與測試對象進行接觸；測定部25，其通過探針4來檢測用于測試對象的特性評價的測量值；揚聲器控制部30，響應于來自控制部20的指示而對揚聲器2進行控制；麥克風3，用于檢測外部的聲音；信號調節(jié)部35，用于將麥克風3所檢測的聲波轉換成電壓信號，并對其進行放大后輸出給控制部20。另外，麥克風3可配置在測試對象的附近。
在說明本實施方式的檢驗方式之前，首先對作為測試對象的微型結構體的三軸加速度傳感器進行說明。
圖2是從器件上面觀看的三軸加速度傳感器的視圖。
如圖2所示，在形成于基板10上的芯片TP的周圍配置有多個觸點PD。并且，為了將電信號傳遞到觸點上或從觸點傳遞出來而設置有金屬配線。另外，在中間部分配置有形成為四葉苜蓿形的四個錨AR。
圖3是三軸加速度傳感器的概要圖。
參照圖3，該三軸加速度傳感器是壓電電阻式的，作為檢測元件的壓電電阻元件被設置為擴散電阻。該壓電電阻式的加速度傳感器可以利用廉價的IC工藝，并且即使將作為檢測元件的電阻元件形成得很小也不會降低靈敏度，因而有利于小型化、低成本化。
作為具體的結構，中央的錨AR構成為被四根梁BM支承著的結構。梁BM形成為在X、Y兩個軸向上相互正交，并且每一個軸配有四個壓電電阻元件。Z軸方向檢測用的四個壓電電阻元件被配置在X軸方向檢測用的壓電電阻元件的旁邊。錨AR的上表面形狀形成為四葉苜蓿形，并在中間部分與梁BM連接。通過采用該四葉苜蓿形結構，在可增大錨AR的同時，還可增加梁長，因而能夠實現(xiàn)小型且高靈敏度的加速度傳感器。
該壓電電阻式的三軸加速度傳感器的工作原理在于，若錨受到加速度(慣性力)，則梁BM將發(fā)生變形，從而根據(jù)其表面上形成的壓電電阻元件的阻值變化來檢測加速度的機理上。此外，所述傳感器輸出被設置成從三軸分別獨立裝配的后述的惠斯通電橋的輸出中導出的結構。
圖4是用于說明受到各軸方向的加速度時錨與梁的變形的簡要圖。
如圖4所示，壓電電阻元件具有其阻值隨著施加的形變而發(fā)生變化的性質(壓電電阻效應)，在拉伸形變的情況下阻值增加，在壓縮形變的情況下阻值減少。在本例子中，作為一個例子示出了以X軸方向檢測用的壓電電阻元件Rx1～Rx4、Y軸方向檢測用的壓電電阻元件Ry1～Ry4、以及Z軸方向檢測用的壓電電阻元件Rz1～Rz4。
圖5A和圖5B是為各軸設置的惠斯通電橋的電路結構圖。
圖5A是X(Y)軸上的惠斯通電橋的電路結構圖。將Vxout及Vyout分別設為X軸以及Y軸的輸出電壓。
圖5B是Z軸上的惠斯通電橋的電路結構圖。將Vzout設為Z軸的輸出電壓。
如上所述，各軸的四個壓電電阻元件的阻值隨著施加的形變而發(fā)生變化，并基于該變化，由各壓電元件例如在X軸Y軸上形成的惠斯通電橋形式的電路檢測各軸的加速度分量并輸出為獨立分離的輸出電壓。另外，如上述電路構成的那樣連接圖2所示的上述金屬配線，從而從預定的觸點檢測針對各軸的輸出電壓。
此外，該三軸加速度傳感器還可以檢測出加速度的DC分量，因而也可以用作檢測重力加速度的傾斜角傳感器、即角速度傳感器。
圖6A～圖6C是與三軸加速度傳感器的傾斜角相對的輸出響應說明圖。
如圖6A～圖6C所示，使傳感器繞著X、Y、Z軸旋轉，并用數(shù)字電壓表測量X、Y、Z軸各自的電橋輸出。傳感器的電源使用低電壓電源+5V。另外，圖6所示的各測量點繪出了用算術方法減去各軸輸出的零點偏移后的值。
圖7是重力加速度(輸入)與傳感器輸出之間關系的說明圖。
圖7所示的輸入輸出關系是從圖6A～圖6C的傾斜角的余弦計算出與X、Y、Z軸分別相關的重力加速度分量，并求出重力加速度(輸入)與傳感器輸出之間的關系后，評價該輸入輸出的線性而得的。即加速度與輸出電壓之間的關系大致為線性。
在使三軸加速度傳感器(的錨AR)例如沿著其Z軸振動的過程中，若三軸加速度傳感器繞著X軸或Y軸(Z軸之外)而旋轉，則在錨AR上作用一個科氏力。由于可以檢測出科氏力的方向和大小，因此可將三軸加速度傳感器用作角速度傳感器。利用三軸加速度傳感器測量角速度的方法，例如詳細地被記載在Nobumitsu Taniguchi，et al.“Micromachined 5-axisMotion Sensor with Electrostatic Drive and Capacitive Detection”，TechnicalDigest of the 18thSensor Symposium，2001.pp.377-380中。
圖8A～圖8C是三軸加速度傳感器的頻率特性說明圖。
如圖8A～圖8C所示，X、Y、Z軸各自的傳感器輸出的頻率特性作為一個例子三個軸都直到200Hz附近為止示出了平滑的頻率特性，X軸是在602Hz處發(fā)生了共振、Y軸是在600Hz處發(fā)生了共振、Z軸是在883Hz處發(fā)生了共振。
再參照圖1，本發(fā)明實施方式中的微型結構體的檢驗方法是，通過向微型結構體、即三軸加速度傳感器輸出作為壓縮波的聲波，并檢測出基于該聲波的微型結構體可動部分的動作來評價其特性的方式。
利用圖9的流程圖，對本發(fā)明第一實施方式中的微型結構體的檢驗方法進行說明。
參照圖9，首先開始微型結構體的檢驗(測試) (步驟S0)。接著，將探針4接觸到檢測芯片TP的觸點PD上(步驟S1)。具體來說，為了檢測圖5中所述的惠斯通電橋電路的輸出電壓，將探針4接觸到預定的觸點上。另外，在圖1的結構中示出了使用一組探針4的結構，但也可以是使用多組探針的結構。通過使用多組探針，針對一個芯片TP的多個輸出和/或多個芯片TP，可并列檢測輸出信號。
接著，設定從揚聲器2輸出的測試聲波(步驟S2a)。具體來說，控制部20通過輸入輸出接口15接收來自外部的輸入數(shù)據(jù)的輸入。然后，控制部20控制揚聲器控制部30，并根據(jù)輸入數(shù)據(jù)對揚聲器控制部30進行指示，以使從揚聲器2輸出期望頻率及期望聲壓的測試聲波。接著，從揚聲器2向檢測芯片TP輸出測試聲波(步驟S2b)。
接著，使用麥克風3來檢測從揚聲器2施加到檢測芯片TP上的測試聲波(步驟S3)。被麥克風3檢測到的測試聲波在信號調節(jié)部35中被變換、放大后，被輸出到控制部20中。
接下來，控制部20對從信號調節(jié)部35輸入的電壓信號進行分析，并進行判斷，從而判斷期望的測試聲波是否到達(步驟S4)。
在步驟S4中，當控制部20判斷出是期望的測試聲波時，進入接下來的步驟S5，對檢測芯片的特性值進行測量。具體來說，根據(jù)經(jīng)由探針4傳來的電信號在測量部25中測量特性值(步驟S5)。
具體來說，通過從揚聲器2輸出的作為壓縮波的測試聲波的到達，即空氣振動，檢測芯片的微型結構體的可動部分動作。基于通過探針4所施加的輸出電壓來測量基于所述動作而變化的作為微型結構體的三軸加速度傳感器的阻值變化。
另一方面，在步驟S4中，當判斷出不是期望的聲波時，再次返回到步驟S2a中來重新設定測試聲波。此時，控制部20指示揚聲器控制部30，以使其進行測試聲波的修正。揚聲器控制部30響應來自控制部20的指示對頻率和/或聲壓進行微調節(jié)以得到期望的測試聲波，并進行控制以便從揚聲器2輸出期望的測試聲波。另外，在本例子中雖然說明了檢測測試聲波并修正為期望的測試聲波的方式，但在預先期望的測試聲波到達檢測芯片的微型結構體的情況下，也可以采用不特別設置測試聲波的修正裝置及測試聲波的修正方式的結構。具體地說，在測試開始之前預先執(zhí)行直到步驟S2a～S4的處理，并在揚聲器控制部30中存儲為輸出期望的測試聲波而進行修正的控制值。然后，在實際進行微型結構體的測試時，揚聲器控制部30用所述存儲的控制值控制對揚聲器2的輸入，由此可以省略上述測試過程中的步驟S3及S4的處理。
接著，控制部20判斷所測的特性值、即測量數(shù)據(jù)是否在容許范圍內(步驟S6)。在步驟S6中，當判斷出在容許范圍內時視為合格(步驟S7)，執(zhí)行數(shù)據(jù)的輸出及保存(步驟S8)。然后進入步驟S9。例如在控制部20中，作為容許范圍的判斷的一個例子，判斷是否響應于從揚聲器2輸出的測試聲波的聲壓而獲得了期望的輸出電壓，更具體地說，判斷三軸加速度傳感器的阻值是否響應于從揚聲器2輸出的測試聲波而線性變化，即是否可得到圖7所示的線形關系，由此可判斷該芯片是否具有適當?shù)奶匦?。另外，關于數(shù)據(jù)的保存，不進行圖示，其是根據(jù)來自控制部20的指示而存儲到設置于測試器5內部的存儲器等存儲部分中的。
在步驟S9中，在沒有接著要檢驗的芯片的情況下，結束微型結構體的檢驗(測試)(步驟S10)。
另一方面，在步驟S9中，當還有下一個應檢驗的芯片時，返回最初的步驟S1中，再次執(zhí)行上述檢驗。
這里，在步驟S6中，當控制部20判斷出所測的特性值、即測量數(shù)據(jù)不在容許范圍內時，視為不合格(步驟S11)，并進行重新檢驗(步驟S12)。具體來說，通過重新檢驗，可去掉被判斷為在容許范圍之外的芯片?；蛘撸词故潜慌袛酁樵谌菰S范圍之外的芯片，也可以將其分成多組。即，這里考慮到的是，有的芯片雖然無法通過嚴格的測試條件，但是通過進行維修、修正等之后即使出廠也不會有問題，而這樣的芯片是大量存在的。因此，也可以通過重新檢驗等來進行所述分組，從而挑選芯片，并根據(jù)挑選結果來出廠。
另外，在本例子中，作為一個示例說明了響應于三軸加速度傳感器的動作，通過輸出電壓對設置于三軸加速度傳感器上的壓電電阻元件的阻值的變化進行檢測、判斷的結構，但并不特別限定于電阻元件，也可以是對電容元件或電抗元件等的阻抗值的變化，或者對基于阻抗值變化的電壓、電流、頻率、相位差、延遲時間以及位置等的變化進行檢測、判斷的結構。
圖10是響應于從揚聲器輸出的測試聲波的三軸加速度傳感器的頻率響應說明圖。
在圖10中示出了在施加升壓為1Pa(帕斯卡)的測試聲波，并改變其頻率的情況下，從三軸加速度傳感器輸出的輸出電壓?？v軸表示三軸加速度傳感器的輸出電壓(mV)，橫軸表示測試聲波的頻率(Hz)。
這里，特別示出了在X軸方向獲得的輸出電壓。
如圖10所示，示出了兩個區(qū)域A、B。具體來說，示出了共振頻率區(qū)域A和非共振頻率區(qū)域B。
參照圖10，輸出電壓最大的頻率、即獲得由于共振而變化的最大輸出電壓的頻率就相當于共振頻率。在圖10中，與該輸出相對應的頻率約為600Hz。即，與上述三軸加速度傳感器的X軸上的頻率特性大體一致。
因此，例如可從通過固定聲壓并改變測試聲波的頻率而獲得的輸出電壓特性確定共振頻率，將所述特定的共振頻率與期望的共振頻率進行比較，可判斷是否是期望的共振頻率。在本例子中，雖然只圖示了X軸，但同樣地，在Y軸及Z軸上也同樣地可獲得相同的頻率特性，因而可在三軸上分別同時評價加速度傳感器的特性。
例如，當作為共振頻率的共振點是在600Hz以外的頻率上進行共振的情況下，由于在該軸上無法得到合適且期望的頻率，所以也能夠判斷為有缺陷。即，尤其因為是微型結構體，所以進行觀檢驗很困難，但通過上述可檢驗內部的結構損壞或存在于微型結構體可動部分上的裂紋等。另外，在這里說明了從最大的輸出電壓確定共振頻率的情況，但通過共振，可動部分獲得最大的變位量。因此，獲得最大變位量的頻率就相當于共振頻率。由此，可以從最大變位量確定共振頻率，并如上述那樣比較是否是期望的共振頻率來進行缺陷判斷。
此外，還可以例如使用區(qū)域B的頻率區(qū)域、即非共振頻率區(qū)域，并改變測試聲波的聲壓，然后從輸出結果執(zhí)行三軸加速度傳感器的靈敏度、偏移等的檢測檢驗。
另外，在本例子中說明了對一個芯片TP通過探針4進行檢驗的方式，但由于測試聲波均勻傳播，因而也可以對多個芯片并列進行同樣的檢驗。此外，由于對于測試聲波的頻率及聲壓的控制比較容易，因而與控制空氣流量等的結構相比，裝置的結構可采用簡單且容易的結構。
如上所述，根據(jù)本第一實施方式的檢驗方法及檢驗裝置的結構，能夠通過控制作為壓縮波的聲波的簡單方式，從微型結構體的可動部分的動作高精度地檢驗微型結構體的特性。
另外，也可以將下述程序預先存儲到FD、CD-ROM或者硬盤等存儲介質中，所述程序用于使計算機執(zhí)行通過圖9的流程圖進行說明的本第一實施方式中的檢驗方法。此時，也可以在測試器5中設置用于讀取存儲于記錄介質中的所述程序的驅動裝置，控制部20通過驅動裝置接收所述程序并將其存儲到控制部20內的存儲器中并執(zhí)行上述的檢驗方法。另外，在與網(wǎng)絡連接的情況下，也可以從服務器下載所述程序并由控制部20來執(zhí)行上述的檢驗方法。另外，對于以下所示的實施方式及它們的變形例中的檢驗方法來說，同樣地，也可將用于使計算機執(zhí)行的程序存儲到存儲介質中，并由控制部20與上述同樣地執(zhí)行檢驗方法。
另外，上述專利文獻1中記載的檢驗方式具有通過噴射氣體來檢驗一個軸的加速度傳感器器件的特性的結構，如果不改變氣體與器件接觸的方向(角度)的話，就無法對多軸的加速度傳感器進行特性檢驗。但是，對于本結構的方式來說，通過由空氣振動引起的多軸加速度傳感器的可動體的動作，還可以同時檢驗各軸的特性。
(第一實施方式的變形例)圖11是用于說明本發(fā)明第一實施方式的變形例中的微型結構體的檢驗系統(tǒng)11的概要結構圖。在本發(fā)明第一實施方式的變形例中 ，就利用與第一實施方式所述不同的方式來評價微型結構體的情況進行說明。
參照圖11，本發(fā)明第一實施方式的變形例中的檢驗系統(tǒng)11的不同點是，將測試器5換成了測試器6。測試器6相對于測試器5的不同點是，刪除了麥克風3和信號調節(jié)部35。由于其他部分均相同，因而不再重復對它們的詳細說明。
利用圖12的流程圖，對本發(fā)明第一實施方式的變形例中的微型結構體的檢驗方法進行說明。
參照圖12，如上所述開始微型結構體的檢驗(測試)(步驟S0)，并將探針4接觸到檢測芯片TP的觸點PD上(步驟S1)。接著，設定將從揚聲器2輸出的測試聲波(步驟S2a)，接著從揚聲器2向檢測芯片TP輸出測試聲波(步驟S2b)。
接下來測量檢測芯片的特性值。具體來說，如上述那樣根據(jù)經(jīng)由探針4傳來的電信號使用測量部25測量特性值(步驟S20)。
接著，控制部20判斷由測量部25測出的特性值、即測量數(shù)據(jù)是否與期望的特性值、即測量數(shù)據(jù)相一致(步驟S21)。
這里，在步驟S21中，當判斷出與期望的特性值不一致時，再次返回到步驟S2a中對聲波進行重新設定。此時，控制部20對揚聲器控制部30進行指示以修正測試聲波，使得通過測量部25的測量，針對檢測芯片TP可獲得期望的特性值。揚聲器控制部30響應來自控制部20的指示，對頻率和/或聲波進行微調節(jié)以成為可獲得期望特性值的測試聲波，并進行控制以使揚聲器2輸出可獲得期望特性值的測試聲波。
在步驟S21中，當判斷出與期望的特性值相一致時，進入接下來的步驟S22，測量從揚聲器2輸出的測試聲波的輸出值(步驟S22)。具體來說，控制部20在對揚聲器控制部30進行指示以便從揚聲器2輸出可獲得期望特性值的測試聲波的情況下，獲取其聲壓、頻率、電壓等數(shù)據(jù)。
接著，控制部20判斷所取得的數(shù)據(jù)是否在容許范圍內(步驟S6)。在步驟S6中，當判斷出在容許范圍內時，視為合格(步驟S7)，當判斷出不在容許范圍內時，視為不合格(步驟S11)。以下的部分由于與上述第一實施方式的圖9的流程圖所述的相同，因而不再重復詳細的說明。
在本發(fā)明第一實施方式的變形例中的微型結構體的檢驗方法中，通過比較為得到從合格、即優(yōu)良產品的芯片檢測出的預定特性值而從揚聲器2輸出的預先確定的預定測試聲波的聲壓等的水平(level)，和針對檢測芯片為獲得相應的預定特性值而輸出的測試聲波的聲壓等的水平，從而判斷檢測芯片合格還是不合格。
根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的變形例的結構，測試器6可在不設置第一實施方式中所述的麥克風3及信號調節(jié)部35的情況下，對檢測芯片的特性進行評價，從而可削減部件數(shù)目，進而可進一步降低測試器成本。
(第二實施方式)圖13是用于說明本發(fā)明第二實施方式中的微型結構體的檢驗系統(tǒng)的概要結構圖。在本發(fā)明的第二實施方式中，對執(zhí)行更高精度檢驗的檢驗方法及檢驗裝置進行說明。
參照圖13，本發(fā)明第二實施方式的檢驗系統(tǒng)1#相對于檢驗系統(tǒng)1的不同點是，用測試器#5替換了測試器5。其他的部分與圖1所述的檢驗系統(tǒng)1相同，所以不再重復其詳細的說明。
根據(jù)本發(fā)明第二實施方式，當進行測試時存在噪聲源NS的情況下，通過消除從該噪聲源發(fā)出的噪聲聲波來執(zhí)行高精度的檢驗。
本發(fā)明第二實施方式中的測試器5#與測試器5相比，不同之處在于還包括噪聲消除控制部40、揚聲器2#和麥克風3#。其他的部分均相同，所以省略它們的詳細說明。
利用圖14的流程圖，對本發(fā)明第二實施方式中的微型結構體的檢驗方法進行說明。
參照圖14，與圖9所述的檢驗方法的不同點是，在步驟S1與步驟S2a之間還添加了步驟S13～步驟S16。具體來說，在步驟S1之后，利用麥克風3#來檢測噪聲聲波(步驟S13)。具體來說，麥克風3#檢測從噪聲源NS發(fā)出的噪聲聲波，將其結果輸出給噪聲消除控制部40。然后，噪聲消除控制部40響應來自控制部20的指示，對揚聲器2#進行指示，使其設定用于消除從噪聲源NS發(fā)出的噪聲聲波的抗噪聲聲波(步驟S14)，并從揚聲器向檢測芯片TP輸出抗噪聲聲波(步驟S15)。具體來說，輸出與噪聲聲波相同頻率、相同聲壓，且相位與噪聲聲波的相位相反的抗噪聲聲波。由此，如圖15所示，從揚聲器2#輸出例如與從噪聲源NS發(fā)出的噪聲聲波fnoise相位完全相反的抗噪聲聲波fantinoise，并且這兩種聲波合成，從而在到達微型結構體的芯片TP時，噪聲聲波fnoise被抵消而幾乎不存在。
然后，控制部20基于來自經(jīng)由麥克風3的信號調節(jié)部35的輸出結果來判斷是否成功消除了噪聲聲波(步驟S16)。當判斷為成功消除了噪聲聲波時，進入上述的下一個步驟S2a，后面的處理與圖9中所述的相同，因而不再重復其詳細的說明。
另一方面，在步驟S16中，當判斷出沒有成功消除噪聲聲波的時候，再次返回步驟S14。即，重新設定抗噪聲聲波。此時，控制部20對噪聲消除控制部40進行指示，以使其相對揚聲器控制部30進行抗噪聲聲波的修正。噪聲消除控制部40響應來自控制部20的指示，微調節(jié)頻率、和/或聲壓、和/或相位，以獲得期望的抗噪聲聲波，并進行控制以便從揚聲器2#輸出抗噪聲聲波。
根據(jù)本發(fā)明第二實施方式中的檢驗方法及檢驗裝置，作為輸出檢測聲波之前的前置處理可除去、即消除噪聲，從而在進行測試時能夠在沒有噪聲的狀態(tài)下執(zhí)行高精度的檢驗。
另外，在本例子中，當預先期望的測試聲波到達檢測芯片的微型結構體時，也可以采用不特別設置修正裝置及方式的結構。具體來說，在測試開始前預先進行步驟S2a～S4的處理，并在揚聲器控制部30中存儲為輸出期望的測試聲波而修正后的控制值。然后，當實際進行微型結構體的測試時，揚聲器控制部30用所述存儲的控制值來控制向揚聲器2的輸入，從而還可以省略上述測試時的步驟S3及S4的處理。
(第二實施方式的第一變形例)圖16是本發(fā)明第二實施方式的第一變形例中的檢驗系統(tǒng)1#a的概要結構圖。
參照圖16，本發(fā)明第二實施方式的第一變形例中的檢驗系統(tǒng)1#a相對圖13所述的檢驗系統(tǒng)1#相比的不同點是，用測試器5#a替換了測試器5#。具體來說，測試器5#a的不同點是，去掉了揚聲器2#，并將噪聲消除控制部40替換成了噪聲消除控制部40#及揚聲器控制部30#。對于其他的部分來說，由于與圖1及圖13中所述的檢驗系統(tǒng)相同，因而不再重復它們的詳細說明。
本發(fā)明第二實施方式的第一變形例中的測試器5#a的噪聲消除控制部40#對揚聲器控制部30#進行控制，以便從揚聲器2輸出上述抗噪聲聲波，用于消除用麥克風3#檢測出的噪聲聲波。揚聲器控制部30#響應來自控制部20及噪聲消除控制部40的指示，進行指示以便從揚聲器2輸出測試聲波與抗噪聲聲波。
由此，利用同一揚聲器2來產生抗噪聲聲波和測試聲波，并如圖3所示，僅使噪聲聲波與抗噪聲聲波相互抵消后的測試聲波到達微型結構體的芯片TP上。
通過使用如本發(fā)明第二實施方式的第一變形例的結構所示的揚聲器2來產生抗噪聲聲波及測試聲波，可以進一步削減部件數(shù)目并降低成本。
另外，在上述實施方式的結構中，揚聲器控制部30從揚聲器輸出作為單一頻率正弦波的測試聲波，但并不局限于此，例如也可以利用沒有圖示的加法器對多個不同頻率的正弦波信號進行合成后從揚聲器輸出。由此，由于可一次檢測出對于多個頻率的響應，因而能夠高效率并有效地實施圖10所述的頻率響應特性的檢驗。例如，如果將要檢驗的頻帶分為高頻帶和低頻帶，并將從高頻帶和低頻帶分別選擇出一個波的正弦波信號進行合成后從揚聲器輸出，然后用帶通濾波器對響應信號進行分離的話，就可以同時檢測出針對兩個頻率的響應。
此外，從揚聲器輸出的測試聲波并不僅限于正弦波信號或者其合成，也可以利用沒有圖示的信號發(fā)生器(任意波形發(fā)生器)來輸出白色噪聲之類的任意波形的測試聲波。由此，白色噪聲由于例如是均勻含有所有頻率分量的聲音，所以微型結構體示出可動部分的振動所支配的響應，從而通過檢測該響應就可以簡便地檢測出微型結構體的共振頻率或其振動特性。此時，例如使用帶通濾波器將測試聲波處理為其頻帶被限制在微型結構體共振頻率的附近區(qū)域的白色噪聲，可以高效率且有效地執(zhí)行微型結構體的共振特性的檢驗。
圖32是將某一頻率范圍的白色噪聲作為測試聲波輸出后，同時檢測三個軸的響應所得結果的示意曲線圖。輸出由白色噪聲構成的測試聲波，并對測量時間內的三軸的輸出信號分別進行傅立葉變換之后，按頻率繪出。圖32示出了一次的測量結果。從圖32可知，出現(xiàn)了表示X軸、Y軸、Z軸各自的共振頻率的峰值。對于X軸和Y軸來說，在1220～1240Hz附近具有共振頻率，對于Z軸來說，在1980Hz附近具有共振頻率。由于限制了測量時間和測試聲波的頻帶，因此，雖然輸入是模擬量的白色噪聲，但能夠評價共振頻率與平均的輸出級別。為了更加正確地檢驗微型結構體的特性，最好用對測量時間內的測試聲波進行傅立葉變換所得的結果，對每一頻率的輸出信號的頻率分量進行歸一化。另外，也可以進行多次測量并取每一頻率的平均。此外，如果按適當?shù)念l率區(qū)間取移動平均后繪出曲線的話，則由于圖32所示曲線的凹凸得以平均，所以容易從視覺上把握其特性。
(第二實施方式的第二變形例)在本發(fā)明第二實施方式的第二變形例中，說明通過與上述圖14所述的消除噪聲的方式不同的方式來消除噪聲、即執(zhí)行噪聲消除的方法。
利用圖17的流程圖，對本發(fā)明第二實施方式的第二變形例中的微型結構體的檢驗方法進行說明。
參照圖17，與圖14所述的檢驗方法不同點在于，將步驟S13～S16替換成了步驟S30～S33。
具體來說，在步驟S1之后，利用通過探針檢測出的檢測芯片的特性值來檢測噪聲聲波(步驟S30)。具體來說，通過將探針接觸到檢測芯片的觸點上，可動部分由于從噪聲源NS發(fā)出的噪聲聲波或振動而動作，從而通過探針從檢測芯片檢測出預定的特性值。測量部25將該結果輸出給控制部20。控制部20指示噪聲消除部40，使其根據(jù)由測量部25測出的預定特性值來消除噪聲。然后，噪聲消除控制部40響應來自控制部20的指示，對揚聲器設定用于消除從噪聲源NS發(fā)出的噪聲聲波的抗噪聲聲波(步驟S31)，進行指示以便從揚聲器向檢測芯片TP輸出抗噪聲聲波(步驟S32)。具體來說，輸出與噪聲聲波頻率相同、聲壓相同，且相位與噪聲聲波的相位相反的抗噪聲聲波。由此，如圖16所示，如上述那樣通過從揚聲器2#輸出與例如從噪聲源NS發(fā)出的噪聲聲波fnoise相位完全相反的抗噪聲聲波fantinoise，并且這兩種聲波合成，從而在到達微型結構體的芯片TP時，噪聲聲波fnoise抵消而幾乎不存在。
然后，控制部20判斷是否成功消除了噪聲聲波(步驟S33)。具體來說，判斷由測量部25通過探針檢測的來自檢測芯片的預定特性值是否為0，即判斷是否沒有檢測出預定的特性值。
當判斷出預定的特性值沒有通過探針而被測量部25檢測到，即成功消除了噪聲聲波時，進入上述的下一個步驟S2a，后面的處理與圖9所述的相同，所以不再重復它們的詳細說明。或者，也可以進入步驟S2a，根據(jù)圖12所述的方式執(zhí)行后面的測試處理。
另一方面，在步驟S33中，當判斷出沒有成功消除噪聲聲波時，再次返回步驟S31。即，對抗噪聲聲波進行重新設定。此時，控制部20對噪聲消除控制部40進行指示，以使其相對揚聲器控制部30進行抗噪聲聲波的修正。噪聲消除控制部40響應來自控制部20的指示，微調節(jié)頻率、和/或聲壓、和/或相位，以獲得期望的抗噪聲聲波，即以使由測量部25通過探針檢量的預定特性值變?yōu)?，然后進行控制以便從揚聲器2#輸出抗噪聲聲波。
在本發(fā)明第二實施方式的第二變形例的檢驗方法中，也與上述第二實施方式及第一變形例的檢驗方法相同，作為輸出測試聲波之前的處理可除去、即消除噪聲，從而在進行測試時能夠在沒有噪聲的狀態(tài)下執(zhí)行高精度的檢驗。
另外，在本發(fā)明第二實施方式的第二變形例的檢驗方法中，無需使用麥克風來檢測噪聲聲波，可從上述的測試器5#及5#a中去掉麥克風3#，即能夠削減部件數(shù)目并降低測試器成本。
此外，本發(fā)明第二實施方式的第二變形例的檢驗方法是在作為輸出測試聲波之前的前置處理將通過探針檢測的檢測芯片的特性值變?yōu)?之后，輸出測試聲波來進行測試的方法。即，由于是在完全消除噪聲對實際測量結果的影響的狀態(tài)下進行測試的方法，所以與上述第二實施方式以及第一變形例所述的方法相比，可執(zhí)行更高精度的檢驗。
在上述實施方式中，將三軸加速度傳感器作為微型結構體的一個例子來進行了說明，但如上所述，MEMS技術是多種多樣的，作為本技術對象的微型結構體并不僅限于多軸加速度傳感器。本技術可用于下面例示的致動器或微小機械部件的工作特性或機械特性的性能檢驗中。
圖18A和圖18B是懸臂型MEMS開關(以下簡稱為開關)的簡要說明圖。
圖18A是開關靜止時的說明圖。參照圖18A，開關由基板50、懸臂51、控制電極52、懸臂接合部53、接合電極54構成。在沒有輸入控制信號的狀態(tài)下，開關不工作。
圖18B是開關工作時的說明圖。在控制信號被施加到控制電極52上之后，懸臂51被吸向控制電極52一側。由此，懸臂接合部53與接合電極54接觸。由此開關變?yōu)殚]合(ON)狀態(tài)。作為一個例子，當脈沖形狀的控制信號被施加到控制電極52上時，懸臂接合部53上下動作，從而重復與接合電極54的接合狀態(tài)/非接合狀態(tài)。該開關很小，并可用作快速改變頻率的開關。
圖19A和圖19B是具有薄膜隔膜結構的MEMS開關的簡要說明圖。
圖19A是信號配線及電極的說明圖。
參照圖19A，其中示出了輸入信號的信號配線72、和輸出信號的信號配線73。另外，還示出了在中間部分附近的信號配線之間設置了溝槽，并處于電絕緣的狀態(tài)。此外，在其兩側上設置了電極70及71。
圖19B是將隔膜結構用作開關時的說明圖。如圖19B所示，在信號配線72及73的上部配置了隔膜。薄膜梁構成了柔性彈簧。由其支承隔膜74。通過向電極70及71施加驅動電壓來產生靜電引力，從而隔膜74變形而被拉向下方，與設置于其下的信號配線接觸。由此，填充信號配線之間的溝槽，從而變?yōu)閷顟B(tài)(閉合)。即，信號配線72及73成導通狀態(tài)，輸出所輸入的信號。另一方而，當隔膜與信號配線處于非接觸時，變?yōu)榉菍顟B(tài)(斷開)。
在上述的說明中采用了在開關中使用隔膜結構的例子，但該隔膜結構并不僅限于開關，也可以用作溫度傳感器等傳感器部件。此外，對于在產品被使用時不使與隔膜結構的可動部分相當?shù)谋∧げ糠謩幼?，而是利用薄膜性質的電子/離子透過薄膜或者電子束照射器的照射窗等各種機械部件來說，也可以用本技術來進行性能檢驗。
圖20是在電子束照射器的照射窗中使用隔膜結構時的說明圖。如圖20所示，示出了從真空管81向大氣射出電子束EB的照射窗80的一部分，如該放大的截面結構所示，其采用了薄膜的隔膜結構。另外在圖20中只示出了由單一材料形成隔膜，并且一個隔膜結構，但有時也用多種材料形成為多層膜結構，并且有時還形成將多個隔膜結構配置成陣列狀的照射窗。即使是具有這種可動部分的機械部件，通過本發(fā)明的技術也可以對膜的損壞、有無裂紋或膜的質量進行檢驗。
圖21A～圖21C是用于說明噴墨打印頭的概要結構圖。
圖21A是噴墨打印頭靜止時的說明圖。參照圖21A，噴墨打印頭由噴嘴60、壓電致動器61、覆蓋部件62、支承壓電致動器61的支承部件64、控制電極63a、與壓電致動器61接合的控制電極63b、基板65、以及開關66構成。當開關66斷開的時候，噴墨打印頭不工作。另外，覆蓋部件62與壓電致動器61之間填充有墨水。
圖21B是噴墨打印頭工作時說明圖。
參照圖21B，噴墨打印頭在開關66閉合后，在控制電極63a和壓電致動器61之間有靜電引力起作用。與此相伴，壓電致動器61發(fā)生如圖所示的變形。
圖21C是在圖21B之后斷開開關時的說明圖。
如圖21C所示，變形的壓電致動器61恢復到原狀態(tài)上。通過此時得到的排斥力，內部填充的墨水從噴嘴60噴出。該噴墨打印頭通過執(zhí)行上述動作而被用作高速的微型打印頭。
如果向噴墨打印頭施加適當大小的聲波，則壓電致動器61發(fā)生變形，從而控制電極63a與63b之間的靜電容量發(fā)生變化。通過檢測該靜電容量的變化，可以檢驗噴墨打印頭。
圖33A和圖33B是用于說明壓力傳感器的概要結構圖。圖33A是壓力傳感器的平面圖，圖33B是圖33A的A-A線截面圖。如圖33A和圖33B所示，在硅基板Si的中間部分大致呈正方形地形成有厚度很薄的部分、即隔膜片(diaphragm)D。在隔膜片D的四個邊的中間分別形成有壓電電阻R1、R2、R3、R4。若由于施加在隔膜片D兩個面上的壓力之差而隔膜片D發(fā)生變形，則在壓電電阻R1～R4上會產生應力。由于壓電電阻R1～R4的電阻值根據(jù)應力而發(fā)生變化，所以，可通過檢測該變化來測出施加在隔膜片D的兩面上的壓力差。
對于壓力傳感器來說，也可以根據(jù)本發(fā)明的方法，在將壓力傳感器形成于基板上(例如晶片上)的狀態(tài)下確認壓力傳感器的動作。對于通過實際施加壓力來確認動作的方法來說，由于需要在晶片的兩面上產生壓力差，因此在將壓力傳感器形成于晶片上的狀態(tài)下進行檢驗是很困難的。
通過與上述同樣的方式也可以對這些上述RF開關或噴墨打印頭等MEMS器件進行檢驗。
在將上述的加速度傳感器(或者角速度傳感器)、MEMS開關、隔膜結構、噴墨打印頭、壓力傳感器等特性不同的可動部分進行組合而形成微型結構體的情況下，例如在將加速度傳感器與壓力傳感器組合起來形成一個微型結構體的情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法，可以同時檢驗這些多個可動部分的特性。此外，在MEMS技術中，在基板上形成多個微型結構體的情況很多，但根據(jù)本發(fā)明的方法，就可以同時檢驗形成于一個基板上的多個微型結構體。通過同時檢驗多個可動部分、或者具有不同特性的多個可動部分、或者多個微型結構體，可以縮短MEMS的制造工序。此外，由于可以在基板上形成了微型結構體的狀態(tài)下進行檢驗，因而對于不合格產品來說可以省略此后的封裝工序等。
(第三實施方式)在上述第一實施方式及第二實施方式所示的方式中，主要說明了通過將探針接觸到微型結構體的芯片的觸點上來檢測從微型結構體輸出的電信號，從而檢驗微型結構體的特性的方式。
在本發(fā)明的第三實施方式中，特別說明了可以不直接使用從微型結構體輸出的電信號而對微型結構體的特性進行檢驗的方式。具體來說，利用作為隔膜結構的電子束照射器的照射窗而進行了說明。
圖22是用于說明本發(fā)明第三實施方式中的測量部25#的示意圖。
具體來說，本發(fā)明的第三實施方式中的測量部25#包括測量單元46和測量夾具45。此外，測量單元46與測量夾具45通過端子TP而電連接。在進行測試時，測量單元46檢測電極ED與測量對象之間的靜電容量。
測量夾具45包括設置于外側區(qū)域周邊的多個觸點PD#，和設置于其內側區(qū)域的多個電極ED。另外，在本例子中，對應于多個觸點PD#中的一個觸點PD#而設置了一個電極ED，并彼此電連接。
此外，在圖22中作為一個例子示出了一個觸點PD#與端子TP電連接的情況。
并且，作為一個例子，在該測量夾具45的上面放置了作為微型結構體的隔膜結構的電子束照射器的照射窗80。另外，在本第三實施方式的測試器的結構中去掉了探針4，并將圖1所示的測試器的測量部25替換成了測量部25#，而其他的控制部、揚聲器等由于具有相同的結構，因此不再重復它們的詳細的說明。
圖23是用于詳細說明測量夾具45及其上安裝的電子束照射器的照射窗80的示意圖。
參照圖23，在測量夾具45的表面上設置有電極ED。然后，在電極ED與照射窗80之間設置了用于確保預定間隔L的隔離片47。此外，電極ED與外部觸點PD#如上述電連接。
利用圖24的流程圖，對本發(fā)明第三實施方式的微型結構體的檢驗方法進行說明。
如上所述，開始微型結構體的檢驗(測試)(步驟S0)。此時，作為檢驗對象的微型結構體，即電子束照射器的照射窗80置于測量夾具45之上。接著，設定從揚聲器2輸出的測試聲波(步驟S2a)，然后從揚聲器2向照射窗80輸出測試聲波(步驟S2b)。步驟S3及S4與第一實施方式所述的圖9的步驟S3及S4相同。
接著，測量檢測芯片的特性值。在本例子中，用測量部25#的測量單元46測量隨著可動部分的變位而變化的靜電容量值，其中所述可動部分通過從揚聲器2輸出的壓縮波而動作。
接著，控制部20判斷由測量部25#測出的特性值、即測量數(shù)據(jù)是否為預定的特性值，即判斷其是否在容許范圍內(步驟S6)。
對于后面的處理來說，由于是與圖9所述的相同的方式因而不再重復它們的詳細說明。
本發(fā)明第三實施方式的微型結構體的檢驗方法不是如圖9所示的根據(jù)由可動部分的動作而直接從微型結構體獲得的電信號來檢驗微型結構體的特性的方法，而是根據(jù)從微型結構體的動作間接測出的特性值來進行檢驗的方法。
圖25是用于詳細說明測量夾具45及其上安裝的電子束照射器的照射窗80的另一示意圖。
參照圖25，其相對于圖23所示的照射窗的不同點在于，圖23所示的隔膜結構的照射窗80朝下配置，而圖25所示的隔膜結構的照射窗80是朝上配置的。此外，電極ED之上設置有隔離片48和副電極EDa，并通過貫穿隔離片48的接觸孔將電極ED和副電極Eda電連接。此外，如圖23所示，電極、即副電極EDa與隔膜結構之間的距離被設定為L。
在圖25中的情況下，也可以按照與圖24所述的相同的方式來執(zhí)行微型結構體的檢驗。
此外，對于上述微型結構體的三軸加速度傳感器，也可以按照同樣的方式來進行檢驗。
圖26是當將探針接觸到三軸加速度傳感器的觸點(pad)上時的共振頻率的說明圖。如本例子所示，與觸點接觸的探針的壓力越大，共振頻率就越有下降的趨勢。因此，不使用探針而是通過檢測隨著可動部分的變位而變化的靜電容量值，能夠在不使預定的共振頻率變化的情況下簡單地進行檢驗，其中所述可動部分通過從上述揚聲器輸出的壓縮波而動作。
圖27A和圖27B是用于說明本發(fā)明另一測量部25#a的示意圖。
參照圖27A，這里在測量部25#a上放置了三軸加速度傳感器的芯片TP。測量部25#a包括電容檢測電路CS 1和CS2、電極EDb、以及測量單元46#。另外，與上述相同的本例子中的測試器去掉了探針4，并將圖1所示的測量部25替換成了測量部 25#a，其他的控制部、揚聲器等由于具有相同的結構，因而不再重復它們的詳細說明。
兩個電極Edb被設置在三軸加速度傳感器的錨AR的下部，并分別與電容檢測電路CS1、CS2電連接。此外，電容檢測電路CS1、CS2與測量單元36#連接，輸出所檢測的電容值。測量單元46#測量變化的靜電容量值。
圖27B是用于說明測量部25#a中的電容檢測的電路結構圖。
如本例所示，分別通過電容檢測電路CS1、CS2來檢測錨AR與電極EDb之間的初始值的靜電容量Cd1及Cd2。然后，將所述檢測結果輸出給測量單元46#。
圖28A和圖28B是用于說明芯片TP的可動部分發(fā)生了變位的情況的示意圖。
參照圖28A，作為可動部分的錨AR通過來自揚聲器2的壓縮波而變位。
如圖28B所示，錨AR發(fā)生變位，從而電容檢測電路CS1、CS2將檢測到的電容值輸出給測量單元46#。在本例子中示出了隨著可動部分的變位，靜電容量值從Cd1變到Cd1+ΔC1，從Cd2變到Cd2+ΔC2的情況。測量單元46#檢測所述變化量，并將其輸出給控制部20，從而可執(zhí)行三軸加速度傳感器的特性檢驗。另外，由于此時的微型結構體的檢驗方法是與圖24的流程圖所示的方式相同的方式，因而不再重復其詳細的說明。
圖29A～圖29C是設置于三軸加速度傳感器下部的檢測電極的說明圖。
圖29A示出了如上述那樣對應于各錨分別設置電極EDb的情況，但也可以如圖29B所示與各錨對應地設置一個電極ED#，并按照與上述同樣的方式進行檢驗。或者也可以如圖29C所示，設置比圖29A所示的電極Edb檢測面積大的電極來進行檢驗，在本例子中設置了比錨AR的底面積大的電極ED#a。
另外，本申請圖24所示的方式與在第一實施方式的圖9所示的方式中去掉步驟S1的情況相同。即，該方式是根據(jù)是否與從揚聲器2施加的測試聲波對應地檢測到了期望的特性數(shù)據(jù)來評價微型結構體的特性的方式。同樣，也可以按照去掉步驟S1的第一實施方式的變形例的圖12、或第二實施方式及其變形例的圖14、17所示的方式對特性進行評價。即，可以通過調節(jié)用于獲得期望的特性數(shù)據(jù)的測試聲波，并根據(jù)所得到的測試聲波的聲壓等數(shù)據(jù)是否在容許范圍內來評價微型結構體的特性，或者也可以在產生噪聲聲波等的情況下，通過輸出抗噪聲聲波來執(zhí)行期望的測試。另外，測試器也可以這樣實現(xiàn)即，如上述那樣去掉圖1、11、13、16的探針14，并將測量部25變更為上述測量部25#或者25#a。
另外，也可以施加作為壓縮波的聲波，并以肉眼觀察微型結構體的動作來評價其特性?；蛘?，也可以向微型結構體施加作為壓縮波的聲波，通過利用所謂的激光變位計、變位計或者非接觸式傳感器等來檢測微型結構體的可動部分動作的變位，并利用判斷裝置比較判斷所述檢測到的變位量是否為期望的變位量，由此評價其特性。
圖30是使用作為測量部的激光變位計LZ檢測微型結構體可動部分的動作的變位，從而評價其特性時的說明圖。
此時，也可以根據(jù)是否檢測到了期望的變位來測試電子束照射器的照射窗80的特性。
此外，并不僅限于電子束照射器的照射窗，如圖31所示，也可以通過作為測量部的激光變位計LZ來檢測加速度傳感器可動部分的動作的變位，并測試特性。
在本第三實施方式中，也能夠同時檢驗多個可動部分、或者具有不同特性的多個可動部分、或者多個微型結構體。此外，作為測試聲波，通過將白色噪聲或者預定頻率范圍的白色噪聲施加到微型結構體上，從而即使不掃描測試聲波的頻率，也可以檢驗微型結構體的特性。
應理解這次公開的實施方式在所有方面均僅為例示，而不是用于限定的。本發(fā)明的范圍不是在上述的說明，而是由權利要求書示出，與權利要求書等同的意義及范圍內的所有變更均包含在本發(fā)明的范圍之中。
權利要求
1.一種微型結構體的檢驗裝置，用于評價至少一個微型結構體的特性，該微型結構體具有形成于基板上的可動部分，其中，所述檢驗裝置包括在進行測試時向所述微型結構體輸出測試聲波的聲波發(fā)生裝置，并且檢測所述微型結構體的可動部分的動作，并基于檢測結果評價所述微型結構體的特性，所述可動部分的動作是響應由所述聲波發(fā)生裝置輸出的所述測試聲波而發(fā)生的。
2.如權利要求1所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，在基板上呈陣列狀配置多個所述微型結構體。
3.如權利要求1或2所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述檢驗裝置還包括評價裝置，用于檢測所述微型結構體的可動部分的動作，并基于檢測結果評價所述微型結構體的特性，所述可動部分的動作是響應由所述聲波發(fā)生裝置輸出的所述測試聲波而發(fā)生的。
4.如權利要求3所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述評價裝置包括變化量檢測裝置，用于檢測隨著所述微型結構體的可動部分的動作而變化的變化量；和判斷裝置，基于所述變化量檢測裝置檢測出的變化量與作為預定閾值的變化量之間的比較來評價所述微型結構體的特性。
5.如權利要求4所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述變化量檢測裝置檢測隨著所述微型結構體的可動部分的動作而變化的阻抗的變化量，所述判斷裝置通過比較所述變化量檢測裝置檢測出的阻抗的變化量與作為預定閾值的阻抗的變化量來評價所述微型結構體的特性。
6.如權利要求4所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述判斷裝置通過比較與所述變化量檢測裝置檢測出的最大變化量對應的頻率和與作為預定閾值的變化量對應的期望頻率，來評價所述微型結構體的特性。
7.如權利要求3所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述評價裝置包括位置變位檢測裝置，用于檢測隨著所述微型結構體的可動部分的動作而變位的所述微型結構體可動部分的變位量；和判斷裝置，基于所述位置變位檢測裝置檢測出的變位量與作為預定閾值的變位量之間的比較來評價所述微型結構體的特性。
8.如權利要求7所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述位置變位檢測裝置檢測隨著所述微型結構體可動部分的動作而變化的靜電容量，所述判斷裝置通過比較所述位置變位檢測裝置檢測出的靜電容量與作為預定閾值的靜電容量，來評價所述微型結構體的特性。
9.如權利要求7所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述位置變位檢測裝置利用激光檢測基于所述微型結構體可動部分的動作的變位量。
10.如權利要求7所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述判斷裝置通過比較與所述位置變位檢測裝置檢測出的最大變位量對應的頻率，和與作為預定閾值的變位量對應的期望頻率，來評價所述微型結構體的特性。
11.如權利要求1至10中任一項所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述聲波發(fā)生裝置包括聲波輸出裝置，用于輸出與來自外部的輸入相應的聲壓的測試聲波；檢測裝置，用于檢測到達所述微型結構體附近的測試聲波；和聲波修正裝置，通過比較由所述檢測裝置檢測出的測試聲波的聲壓水平與作為基準的預定測試聲波的聲壓水平，來修正從所述聲波輸出裝置輸出的測試聲波。
12.如權利要求11所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述聲波發(fā)生裝置還包括噪聲消除裝置，用于消除從外部到達所述微型結構體的噪聲聲波。
13.如權利要求11所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述噪聲消除裝置在測試之前，基于所述檢測裝置檢測出的所述噪聲聲波，輸出與所述噪聲聲波相位相反、且具有相同頻率及聲壓的抗噪聲聲波，以消除所述噪聲聲波。
14.如權利要求13所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述抗噪聲聲波在進行所述測試時與所述測試聲波一起從所述聲波輸出裝置被輸出。
15.如權利要求11所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述評價裝置接受由所述聲波發(fā)生裝置的所述檢測裝置檢測出的測試聲波的檢測結果，輸出由所述判斷裝置判斷出的結果。
16.如權利要求1所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述微型結構體相當于加速度傳感器及角速度傳感器中的至少一個。
17.如權利要求16所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述加速度傳感器及角速度傳感器分別相當于多軸加速度傳感器及多軸角速度傳感器。
18.一種微型結構體的檢驗裝置，用于評價至少一個微型結構體的特性，該微型結構體具有形成于基板上的可動部分，其中，所述檢驗裝置包括聲波發(fā)生裝置，在測試時向所述微型結構體輸出測試聲波；評價裝置，由所述檢驗裝置檢測響應于由所述聲波發(fā)生裝置輸出的所述測試聲波的所述微型結構體的可動部分的動作，由所述評價裝置基于檢測結果來評價所述微型結構體的特性；其中，所述評價裝置包括靜電容量檢測電極，與所述微型結構體的可動部分相對設置；電容檢測裝置，檢測隨著所述微型結構體的可動部分的動作而變化的所述靜電容量檢測電極與所述微型結構體可動部分之間的靜電容量；判斷裝置，基于由所述電容檢測裝置檢測出的變化了的靜電容量與作為預定閾值的靜電容量之間的比較，來評價所述微型結構體的特性。
19.如權利要求1至18中任一項所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，同時檢測所述微型結構體的可動部分的兩個以上動作，并基于檢測結果同時評價所述微型結構體的兩種以上特性。
20.如權利要求19所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，同時檢測所述微型結構體的可動部分的兩個以上方向的動作，并基于檢測結果同時評價所述微型結構體兩個以上方向的特性。
21.如權利要求19所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，當所述微型結構體具有兩個以上可動部分時，和/或在所述基板上具有兩個以上微型結構體時，同時檢測兩個以上可動部分，并基于檢測的結果同時評價一個或兩個以上所述微型結構體的兩個以上可動部分的特性。
22.如權利要求21所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，當所述兩個以上的可動部分具有不同的可動特性時，同時檢測所述兩個以上可動部分的動作，并基于檢測的結果同時評價所述具有不同可動特性的兩個以上可動部分的特性。
23.如權利要求1至22中任一項所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述聲波發(fā)生裝置輸出包含兩種以上不同頻率的聲波的合成波，作為所述測試聲波。
24.如權利要求1至22中任一項所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述聲波發(fā)生裝置輸出白色噪聲，作為所述測試聲波。
25.如權利要求1至22中任一項所述的微型結構體的檢驗裝置，其中，所述聲波發(fā)生裝置在預定頻率范圍內輸出白色噪聲，作為所述測試聲波。
26.一種微型結構體的檢驗方法，包括如下步驟向至少一個微型結構體施加測試聲波，其中所述微型結構體具有形成于基板上的可動部分；檢測響應于測試聲波的所述微型結構體的可動部分的動作；和基于檢測結果來評價所述微型結構體的特性。
27.如權利要求26所述的微型結構體的檢驗方法，其特征在于，檢測響應于所述測試聲波的所述微型結構體的可動部分的動作的步驟同時檢測所述微型結構體的可動部分的兩個以上動作；基于所述檢測結果來評價所述微型結構體的特性的步驟同時評價所述微型結構體的兩種以上特性。
28.如權利要求26或27所述的微型結構體的檢驗方法，其中，施加所述測試聲波的步驟是將白色噪聲作為測試聲波而施加的步驟。
29.一種微型結構體的檢驗程序，用于使計算機執(zhí)行微型結構體的檢驗方法，該檢驗方法包括如下步驟向至少一個微型結構體施加測試聲波，其中所述微型結構體具有形成于基板上的可動部分；檢測響應于測試聲波的所述微型結構體的可動部分的動作；和基于檢測結果來評價所述微型結構體的特性。
30.如權利要求29所述的微型結構體的檢驗程序，其中，檢測響應于所述測試聲波的所述微型結構體的可動部分的動作的步驟同時檢測所述微型結構體的可動部分的兩個以上動作；基于所述檢測結果來評價所述微型結構體的特性的步驟同時評價所述微型結構體的兩種以上特性。
31.如權利要求29或30所述的微型結構體的檢驗程序，其中，施加所述測試聲波的步驟是將白色噪聲作為測試聲波而施加的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以簡易方式高精度地檢驗具有微小可動部分的結構體的檢驗裝置、檢驗方法及檢驗程序。在本發(fā)明中，從揚聲器(2)輸出測試聲波。隨著從揚聲器(2)輸出的作為壓縮波的測試聲波的到達、即空氣振動，檢測芯片(TP)的微型結構體、即三軸加速度傳感器的可動部分動作。根據(jù)經(jīng)由探針(4)施加的輸出電壓來測量隨著該動作而變化的阻值變化?？刂撇?20)根據(jù)測出的特性值、即測量數(shù)據(jù)來判斷三軸加速度傳感器的特性。
文檔編號G01P21/00GK1746683SQ20051007669
公開日2006年3月15日 申請日期2005年6月13日 優(yōu)先權日2004年6月11日
發(fā)明者奧村騰彌, 八壁正巳, 池內直樹, 松本俊行 申請人:奧克泰克有限公司, 東京毅力科創(chuàng)株式會社