[發(fā)明專利]薄膜殘余應(yīng)力測(cè)量結(jié)構(gòu)及其制作和測(cè)試方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710017231.3
• 申請(qǐng)日: 2007-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN101051018A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苑偉政;虞益挺;喬大勇;梁慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N13/00
• 分類號(hào): G01N13/00;B81B3/00;B61C1/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心
• 代理人: 顧潮琪

1、一種薄膜殘余應(yīng)力測(cè)量方法，其特征在于包括下述步驟：

(a)搭建測(cè)量裝置，將包含待測(cè)應(yīng)力的器件和薄膜殘余應(yīng)力測(cè)量結(jié)構(gòu)(6)的樣品置于釋放槽(5)內(nèi)，釋放槽(5)內(nèi)充滿腐蝕液(7)，用透明蓋板(8)將釋放槽(5)蓋住；利用顯微鏡(9)、CCD攝像儀(10)和電腦顯示屏(12)對(duì)釋放過程進(jìn)行在線監(jiān)控，并將錄制的視頻數(shù)據(jù)保存在電腦主機(jī)(11)上；所述的薄膜殘余應(yīng)力測(cè)量結(jié)構(gòu)(6)包括一個(gè)測(cè)試平板(1)、一個(gè)支撐錨點(diǎn)(2)和犧牲層(4)，測(cè)試平板(1)通過支撐錨點(diǎn)(2)懸置于基底(3)上，犧牲層(4)填充在測(cè)試平板(1)和基底(3)之間，支撐錨點(diǎn)(2)的位置和形狀任意，測(cè)試平板(1)的形狀任意，測(cè)試平板(1)的厚度與待測(cè)應(yīng)力器件的薄膜厚度一致，支撐錨點(diǎn)(2)的高度與待測(cè)應(yīng)力器件的錨點(diǎn)高度一致，測(cè)試平板(1)在顯微鏡(9)的燈光下是透明的；

(b)腐蝕液(7)腐蝕犧牲層(4)使測(cè)試平板(1)得到釋放，用顯微鏡(9)實(shí)時(shí)觀察犧牲層(4)的腐蝕前端(13)，記錄下測(cè)試平板(1)在發(fā)生臨界屈曲時(shí)的自由端懸置長(zhǎng)度δ；

(c)在已知測(cè)試平板(1)的幾何尺寸、發(fā)生臨界屈曲時(shí)的自由端懸置長(zhǎng)度δ以及待測(cè)薄膜的基本材料屬性的情況下，利用有限元仿真方法，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析，求得的臨界屈曲應(yīng)力載荷即為測(cè)試平板(1)中存在的殘余應(yīng)力大小，并通過測(cè)試平板(1)的屈曲變形模態(tài)判斷是壓應(yīng)力還是拉應(yīng)力。

2、一種薄膜殘余應(yīng)力測(cè)量方法，其特征在于包括下述步驟：

(a)搭建測(cè)量裝置，將包含待測(cè)應(yīng)力的器件和薄膜殘余應(yīng)力測(cè)量結(jié)構(gòu)(6)的樣品置于釋放槽(5)內(nèi)，釋放槽(5)內(nèi)充滿腐蝕液(7)，用透明蓋板(8)將釋放槽(5)蓋住；利用顯微鏡(9)、CCD攝像儀(10)和電腦顯示屏(12)對(duì)釋放過程進(jìn)行在線監(jiān)控，并將錄制的視頻數(shù)據(jù)保存在電腦主機(jī)(11)上；所述的薄膜殘余應(yīng)力測(cè)量結(jié)構(gòu)(6)由一系列半徑均勻增加的測(cè)試平板(1)陣列組成，每一個(gè)測(cè)試平板(1)通過一個(gè)支撐錨點(diǎn)(2)懸置于基底(3)上，犧牲層(4)填充在測(cè)試平板(1)和基底(3)之間；所有的測(cè)試平板(1)均為圓形，且在顯微鏡(9)的燈光下是不透明的；所有的支撐錨點(diǎn)(2)也為圓形，且位于對(duì)應(yīng)的測(cè)試平板(1)的中心；測(cè)試平板(1)的厚度與待測(cè)應(yīng)力器件的薄膜厚度一致，支撐錨點(diǎn)(2)的高度與待測(cè)應(yīng)力器件的錨點(diǎn)高度一致；測(cè)試平板(1)在支撐錨點(diǎn)(2)處有凹陷，凹陷形狀為與錨點(diǎn)形狀一致的圓形；

(b)把由一系列半徑均勻增加的測(cè)試平板(1)組成的薄膜殘余應(yīng)力測(cè)量結(jié)構(gòu)(6)置于釋放槽(5)內(nèi)，經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間，腐蝕液(7)完全腐蝕掉犧牲層(4)，使各個(gè)測(cè)試平板(1)都得到徹底釋放，此時(shí)由顯微鏡(9)觀察得到的發(fā)生屈曲變形的最小尺寸測(cè)試平板(1)的半徑即為自由端懸置長(zhǎng)度δ；

(c)在已知測(cè)試平板(1)的幾何尺寸、發(fā)生臨界屈曲時(shí)的自由端懸置長(zhǎng)度δ以及待測(cè)薄膜的基本材料屬性的情況下，利用有限元仿真方法，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析，求得的臨界屈曲應(yīng)力載荷即為測(cè)試平板(1)中存在的殘余應(yīng)力大小，并通過測(cè)試平板(1)的屈曲變形模態(tài)判斷是壓應(yīng)力還是拉應(yīng)力。