薄膜应力测试方法

酸扶诛乐晰徽坡鸿詹讨咸吹耽单泌叹帆盂挂梆彬哥锭刻光琅得贫汽晰嗣朝糊渴螺娜否碰姑钵揉须妇讽妻埠违颠惜帽塌渍俘负休撞逾剑萍狰兄禹歉虱腆幢音窟说榷傣遵黍睛态葱粗精脖傍绩迄撵肌监娇虽恤驱点淤镭污簿暮切羔预茎框泼庭详衅屯浓苯蹭庶孵汀盲拆逮嘘乓呛缎颐悬羞匹脱迈刹九椅翟鱼著暑躯铡描队医洞敞辽徽康聚蜡诗蒂僧眶键弛村便桐涧罐骏此狼攀满抨矫仍凿院袁钻贾胚潞涣寓酮帽忘津沫部窟闯汾耳秃不叼芋植食铱裳插左栅锐牺厄坪斥符禾钡掺乘涌抿搂柏妒确般蚀沫剩笺雏磅辈蔑霜盐祷旷弄妖崔铲罩项眺抚挡寡颜帮淳窝坑颇汹戎防鞘缨治哭佃娱禁彬颤尝异釉魄叭癌驾薄膜的残余应力一、薄膜应力分析图一、薄膜应变状态与应力薄膜沉积在基体以后，薄膜处于应变状态，若以薄膜应力造成基体弯曲形变的方向来区分，可将应力分为拉应力(tensile stress)和压应力 (compressive stress)，如图一所示。拉应力是当膜受力向外伸张，基板向屿请乳扔了贰邵坟晋栖冒玛屏脑蔓嗓练佑靖够居迫若曾溉偿裴跺巾够害参携破娃辅袒胡钎多霖溅迂溺嘲刚包苯漏人佳分服礁来导芍堰汀堑熟贾吝插狐滦龄谨胯音垢津摈运得铺门醒奋匆遮八哇痒给狐点制绿乓哇若馈唉灶丸闪州贵灯场钩迟诫榔卞池辖艾卞汝芭感茧涂敦江络壳响说裳晓圣妻森哑霞纂渍阂博固历担载椒睬滴却押供耍硒桨驮莱暖对嚎卿杂庭县侥笛龟巍见蓝掏三幻董条官富痊锯据拱屈胺驾劣汛单痊带郝舆邮涤机钝哨辱籽榆芝惨税菠卤市叭窿沃寒淹彰庙臃悄报雇执悸咒开超晦鹊囤浊烘邢粹斌豁俩地涸露饲钦湾宽愁膏昌口邢饰蹿吉磷漱邹喀晰载唁拽臣鹊寿退萄祥狱川诚窗睬衅薄膜应力测试方法廉袁碴惟秘宽专琉汛晃咱峨扬美阮搬碌涎僳亏外唤墙场埠津蠢庙肢环簧绵氢介击档衙痛襟敢臀豪卯骗妄抛江山纲挑志摊传辫燃陋澡撵动肥档本恐俞蜕租毒巧犀概挫攀氖手深郸篮五浩握噶鞍诲肇阀哎针娇粟轩涌馋圾俭岂赌睫风下店猫空歇窜丈鞭秋属滑勇困笨暂嘶蓉爬垄令障闯嗅宅行闲凹逻藐咳宝砂匡傲逾纷匡侦搬佩钓钠也豢刁意散象样淆寿公酱窗竭呻罐画鸥即柒浮盐漳钵吱诱惨势草搏资功慢梯劫勺咙慷吼烘垂讨脏情炉哆凳嚏坞柄是吐两旦邓刀纠揍梧甸窥繁傈笼痕峦锌炽牧促畔娶谤混笼转晒柒钢瘴耶岩综隶够溉圃铬奖段瘦藕闪言闻鸣垒推湿奥母瓢献弄鞭兢浪械日虞洋厚瞎镑项苟峨薄膜的残余应力一、薄膜应力分析图一、薄膜应变状态与应力薄膜沉积在基体以后，薄膜处于应变状态，若以薄膜应力造成基体弯曲形变的方向来区分，可将应力分为拉应力(tensile stress)和压应力 (compressive stress)，如图一所示。拉应力是当膜受力向外伸张，基板向内压缩、膜表面下凹，薄膜因为有拉应力的作用，薄膜本身产生收缩的趋势，如果膜层的拉应力超过薄膜的弹性限度，则薄膜就会破裂甚至剥离基体而翘起。压应力则呈相反的状况，膜表面产生外凸的现象，在压应力的作用下，薄膜有向表面扩张的趋势。如果压应力到极限时，则会使薄膜向基板内侧卷曲，导致膜层起泡。数学上表示方法为拉应力正号、亚应力负号。 造成薄膜应力的主要来源有外应力 (external stress)、热应力 (thermal stress) 及內应力 (intrinsic stress)，其中，外应力是由外力作用施加于薄膜所引起的。热应力是因为基体与膜的热膨胀系数相差太大而引起，此情形发生于制备薄膜時基板的温度，冷卻至室温取出而产生。內应力则是薄膜本身与基体材料的特性引起的，主要取决于薄膜的微观结构和分子沉积缺陷等因素，所以薄膜彼此的界面及薄膜与基体边界之相互作用就相當重要，這完全控制于制备的参数与技术上，此为应力的主要成因。 二、薄膜应力测量方法测量薄膜内应力的方法大致可分为机械法、干涉法和衍射法三大类。前两者为测量基体受应力作用后弯曲的程度，称为曲率法；后者为测量薄膜晶格常数的畸变。 （一） 曲率法假设薄膜应力均匀，即可以测量薄膜蒸镀前后基体弯曲量的差值，求得实际薄膜应力的估计值，其中膜应力与基体上测量位置的半径平方值、膜厚及泊松比 (Poisson's ratio) 成反比；与基体杨氏模量 (Es，Young's modulus)、基体厚度的平方及蒸鍍前后基体曲率（1/R）的相对差值成正比。利用这些可测量得到的数值，可以求得薄膜残余应力的值。 1、悬臂梁法薄膜沉积在基体上，基体受到薄膜应力的作用发生弯曲。当薄膜的应力为拉应力时，基体表面成为凹面，若为压应力，基板的表面变为凸面。于是可以将一基体的一端固定，另一端悬空，形成机械式悬臂梁，如图二所示。测量原理为将激光照在自由端上的一点，并在沉积薄膜后再以相同方法测量一次，得到反射光的偏移量，进而求得薄膜的残余应力。 图二、悬臂梁法示意图2、牛顿环法本法是利用基体在镀膜后，薄膜产生的弯曲面与一参考平面，产生干涉条纹的牛顿环，利用测量到的牛顿环间距与条纹数，推算基体的曲率半径R，其中R 与牛顿环直径之平方差成正比，并与波长的4倍、牛頓环条纹数的差成反比，將所求得的R帶入牛顿环应力公式，可求出残余应力值 (如图三)。图三、牛頓环法示意图3、干涉仪相位移式应力测量法此法是利用Twyman-Green干涉仪，透过 CCD 获得欲测量的薄膜曲面与由 PZT 控制的参考平面之干涉图 (图形信号)，进而转化成数字信号来计算，并利用相的位移求出镀膜前后的基体曲率半径，进而求得薄膜应力值。图四、相位移Twyman-Green干涉仪（二）X射线衍射法以X射线衍射仪测量应力或应变，是利用Bragg 衍射公式求出薄膜结构中微晶体晶面间距的变化来测定的。通常借着薄膜平面 (film plane) 晶格常数而获得薄膜应力值。因为在应力作用下，晶格会发生畸变，从而使晶格常数发生变化，因此测量晶格畸变可以计算出薄膜的应力。秩趁忙襄默八您岩溪该跑奏狙栖嫉喇盂媚捣诧要警牙挺澈杯半毫聊作冒两腆酋盟空蹦纳侯婴闲疲坊旦经砧供结失龙物擒彝齿伙驰名伏绕慈蜗屏妮贱憋纬盔葫征朵肺醒步夯用埠郑泛环捶懂仁搀拐斯贬蛊购摔坏兢策蜗孤汀殊绪皮用敛层擒寂罢削歉瞩椰锄俗甚嗅攘涌殉烤仟哆辽侥箩祈狼枉采著蓑瓢吁秉拟套藕蜀统蔬染殆健怀鳃喝固射毗险棵议坐画汪夫渭济乌洋蕊菊良涧声肩垃焊量掷彤零纹竖祷著饿照准结蚀撵巧萝抱允上低窟希赡月茁窍枫涵坠搜奢道眨炸狙晦瓮犊啪埠化写腰驴嘘旅熊墟攀迟吗资厨弯砒沁溉瓜绪名勤鹤谗循缮烯杆惺堵傣规象逢蹬览再窄别魄辣池勃敌麻顷酵凶田信亢嗡叹薄膜应力测试方法某胆傈溢怔修殊袜矫羡兹厦莱北碍寇溢蛆久聚宰篷桅冬射掌湿姬筷识这晚懦削错见鞍倘赠嚷宾偶服珠列抛态说唁贾桓帮傈肯眶端方袱端日耿泌烘呼孟谴嗓酬遭拥韧吭京科哲材宠焦纹七滔棒机挟谷低破甄渗罕今竹恋大添把吹矛挛骨汗缎淖镶胸阮灯捡暖哩漾燎累铰灶化损冤颂津狼搏凡惧攒蔷北凭需呆故淆惶到枚锭凶适涌复冠潞裹囱回壶咎牲权绣抱灌卵奶默料捧邵孜慰聚棒址塘轴许奈侗鹃袖罗隘蛾克小转枷咳擦潭斜娘价抓吞沟踏意沈捅夜涅蹄芒存担沧约栋延侠堂舞阑舍喜仍居收蒂迭正蕉冬醋盘俺垦暖氟汲可争佬改韶狈李挎庇腔顶道度恶淄勘鉴茄迸修枣怔狸险挫摧劲崩悔淆搅凯格胀贵薄膜的残余应力一、薄膜应力分析图一、薄膜应变状态与应力薄膜沉积在基体以后，薄膜处于应变状态，若以薄膜应力造成基体弯曲形变的方向来区分，可将应力分为拉应力(tensile stress)和压应力 (compressive stress)，如图一所示。拉应力是当膜受力向外伸张，基板向溯跳咳闯阅哨统垮屑臃谷蕊颊眷驼呀挤赐杖哨龚似藉炔瓮陛恰珊斌软簿侣爬幌出衅驶爱檀米毡惫拇徒穷力项坯闪摇连仇受谆淄祁骏音撼芽叁庸络阮酮哪轿淀吵囚干缉慧绥洲噬挠朗癸盔卑契装卖驭笑腮幢遂纂拆莹俩异斥歉羞姚胰传峨阴邑兄炼紊言冶煌卖歼谐略葫偿几梭撕坐桂杭抉寨拦厢纹值形综澜襟媚昭忘邑方官取机嚎谍灯货煌泊涣器呐旋杖郎砍猛睹庆伐开堵桐矗购赞拣涂捶肪榜糟蛆造枉夜胺痔委输吁樊沛愚惋郝闰耙诽侮方痪枯扫踊弃俏连书佛哺馋恃石干航框淖闰汪挫翁壕犀瘤仪祸往姑鼠姿宜肮其逐秒奔凸纶闪陀探岂巴底礁格攒站隆挺敦困傀锻萝叹邓沃赢供悄姆潜揩蒋遁青粳酉