[發(fā)明專利]薄膜應力測量設備及其測量方法

無效

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• 申請日: 2010-10-10
• 公開（公告）號: CN102023068A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 徐建康
• 申請（專利權）人: 徐建康
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01B11/255
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種非接觸性薄膜應力參數測量設備及其測量方法，尤其涉及一種薄膜應力測量設備及其測量方法。

背景技術

目前，許多人對薄膜應力產生原因進行了大量的研究，提出了各種理論基礎歸結為以下兩個方面：一個方面是由于薄膜和基體的熱膨脹不同而引起的。在鍍膜的過程中，薄膜和基體的溫度都同時升高，而在鍍膜后，下降到初始溫度時，由于薄膜和基體的熱膨脹系數不同，便產生了內應力，一般稱之為熱應；另一方面是薄膜生長過程中的非平衡性或薄膜特有的微觀結構引起的，主要是指薄膜在形成過程中的內應力，也稱為本征應力。從總體看，目前用于測量薄膜應力的方法主要有三類：基片變形法，X衍射法，拉曼光譜法。在實際應用中，薄膜沉積過程中和沉積后的熱機械過程中固有的內應力削弱甚至破壞薄膜與基體間的附著，它的存在不僅會造成膜層的損壞、失效，導致薄膜的龜裂、脫落，而且會作用于基體，使基體發(fā)生形變，從而使通過薄膜元件的光場發(fā)生畸變，影響傳輸特性。這對薄膜器件的穩(wěn)定性、可靠性有著不利影響。雖然理論基礎逐漸成熟，但應用技術沒有跟上，即使市場上已經有一些薄膜應力測量設備推出，也存在自動化程度不高的缺點。所以，研究開發(fā)一種有效的薄膜應力測量設備來研究薄膜應力極為重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明為克服現有的薄膜應力測量設備自動化程度及精度不高的缺陷，目的在于提供一種非接觸式的高精度的且操作簡單的薄膜應力測量設備及其測量方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種薄膜應力測量設備，其特征在于：在長方體設備機箱中，激光LED、光學反射鏡、直線滑軌、探測器、直線滑軌、皆與設備機箱的頂面相聯(lián)接，直線滑軌置于直線滑軌的下面且垂直相連，托盤、A/D數據采集卡安置在設備機箱的內側底面上，托盤、A/D數據采集卡、直線滑軌、探測器、直線滑軌皆通過電路與長方體設備機箱外部的計算機相連。

所述直線滑軌平行與托盤表面，并位于托盤的正上方。所述直線滑軌通過電路與設備外界的微型步進電機相連，并由該步進電機控制。

所述托盤通過電路與設備外界的微型步進電機相連，并由該步進電機控制。

所述直線滑軌的內側裝載探測器。

所述探測器采用二象限光電探測器。

所述激光LED采用可切換不同波長的雙路LED，。

所述托盤固連于設備機箱的內側底面上且為可軸向旋轉式連接。

所述計算機采用具二維、三維圖形采集功能的計算機。

一種測量薄膜應力的方法，其特征在于，包括下列步驟：

①將未鍍膜的硅片放在由微型步進電機控制的可旋轉的托盤上，啟動計算機，然后在計算機的控制程序界面上點擊“第一次掃描”按鈕，進入參數設置界面。

②設好參數后點擊“掃描”按鈕，托盤自動轉到設定的角度，A/D數據采集卡打開激光LED，然后探測器根據光路自動調整直線滑軌初始位置，調整好初始位置后，直線滑軌走過已設好的距離x，探測器實時跟蹤光路信號，采集光路偏轉信號。掃描結束后硅片表面的曲率半徑R。，表面的彎曲圖像以及光路偏轉距離相對掃描距離的變化曲線將被顯示在控制程序界面上：光路偏轉距離相對掃描距離的變化率：

dzdx=2BR0=k,]]>R0=2Bk.]]>

③將鍍膜的硅片放在由微型步進電機控制的可旋轉的托盤上，啟動計算機，然后在計算機的控制程序界面上點擊“第二次掃描”按鈕，進入參數設置界面。

④重復步驟②，控制程序界面顯示硅片鍍膜后的曲率半徑R，薄膜表面的彎曲圖像以及光路偏轉距離相對掃描距離的變化曲線：