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エレクトロニクス分野

■物理解析 光てこ法による薄膜応力の測定
各種薄膜の真応力・過熱過程での応力変化量 の測定が可能です。
 
特徴
過熱過程での応力変化、応力緩和挙動のその場測定が可能
薄膜単体応力以外に基盤反り量 、応力一温度曲線、応力緩和曲線のデータ載種が可能
薄膜の弾性係数、膨張係数、拡散係数の計算が可能

測定材料
金属薄膜全般 (AI,Cu,Yi,Cr,Ni,W など)
セラミック薄膜全般(SiN,TiN,ZnO,AlO,DLC:ダイヤモンドライクカーボン など)
各種コーティング膜(金属上のメッキ膜、硬質膜、陽極酸化皮膜 など)
※予め当社から支給するシリコン基板(φ2inchまたはφ4inch)に薄膜を形成していただき、
 これを試料として応力測定を行います。

主な仕様
測定可能ウェハサイズ:φ2inch、φ3inch、φ4inch  ※加熱状態での応力測定はφ2inchサイズに限ります。
測定可能膜厚:≧1000A(MIN)
測定可能応力範囲:2〜2000MPa  ※対象材料により異なります。
度使用範囲:室温〜900℃
昇温速度:≦20℃/min(MAX)
雰囲気:大気中または窒素フロー中

測定原理
基板状に形成される薄膜により、引き起こされる基板の反りを下図の構成により計測します。但し、多くの基板は初期状態でR1の反り量 を持つため、基板に膜が形成されたときの反り量をR2とすれば、膜によって引き起こされる反り量 :Rは次式で求められます。
R = R1R2
R1 = R2
レーザー光線を用いて、計測された反り量 :Rを
得ることにより、次式より薄膜の応力:σを
求めます。

σ= Eh
(1−ν)6Rt
ここで、
E/(1−ν): 基板の2軸弾性係数(Pa)
h : 基板の厚み(m)
t : 基板の膜厚(m)
R : 基板の反り(m)
σ : 薄膜応力の平均値(Pa)
スバッタリングで形成した
純A1薄膜の応力-温度曲線

ガラス基板上の純アルミニウム薄膜(膜厚:4000=jの加熱・冷却過程における温度と応力の関係を測定している。アルミニウム薄膜の形状条件や膜厚によって曲線の形状は変化する。
電解メッキで形成した
純Cu薄膜の応力緩和曲線

シリコン基板上の純銅薄膜(膜厚:8000=jを350℃に保持した場合の応力変化を時間の関数として測定している。時間の経過とともに、応力が軽減しているのがわかる。

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光てこ
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