Способ измерения адгезии металлической пленки к диэлектрической подложке

 

Изобретение относится к контольно-измерительной технике и может быть использовано в процессе изготовления микроэлектронных схем и оптических элеИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в процессе изготовления микроэлектронных схем и оптических элементов с металлическими покрытиями, Цель изобретения - повышение точности измерения, На чертеже показано устройство для реализации данного способа. На диэлектрической подложке 1 нанесена металлическая пленка 2, к которой прижат электростатический зонд 3 с рабочей площадкой с окисным слоем 4. Электросопротивление участка металлической пленки ментов с металлическими покрытиями. Целью изобретения является повышение точности определения адгезии. а также упрощение способа измерения и повышение производительности труда. Способ осуществляют следующим образом: закрепляют на покрытии отрывной элемент, прикладывают к нему отрывающую нагрузку и в момент отрыва определяют соответствующую ему нагрузку, по которой судят об адгезии. Используют пленку толщиной от 0,06 до 10 мкм. измеряют ее электросопротивление на участке длиной не более 10 мм, включающем место крепления к пленке отрывного элемента, а момент отрыва определяют ло изменению электросопротивления. В качестве отрывного элемента используют электрод с диэлектрическим покрытием на поверхности, предназначенной для контактирования с пенкой, а его крепление к пленке осуществляют путем подключения электрода к одному полюсу источника постоянного тока, а исследуемой пленки - к другому. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 2, находящегося под рабочей площадкой 4 зонда 3, измеряют с помощью прижимных контактов 5 и 6,соединенных с микроомметром 7. Зонд 3 соединен с источником напряжения 8, другая клемма которого электрически соединена с прижимным контактом 6. Зонд 3 крепится к тяге отрывного блока с динамометром 9. В оптимальном варианте выполнения рабочая площадка 4 зонда 3 имеет обработанную по 14 классу чистоты поверхность, на которую нанесен слой диэлектрика - окисла металла толщиной 0,1-1 мкм с высокими значениями диэлектрической прониел С 00 о ел со Јь о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s G 01 N 19/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕнТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4903545/28 (22) 29,10,90 (46) 30.03,93. Бюл, М 12 (71) Государственный институт прикладной оптики (72) P.А,6аязитов и А.Г.Саврасов (56) 1. Матвеев О,А., Пятыхин Л.И., Покали- цин С,Н„ H.В. Адгезиометр//Заводская лаборатория. 1984, т.50, N 10, с.38.

2. Зеленов Ю.В„Алхимов Н.И., Заводов

В.С. Установка для исследования адгезии полимерных пленок к тонким металлическим слоям электростатическим методом//Заводская лаборатория, 1974, N 4, с.433 †4.

3, Авторское свидетельство СССР

No879410, кл. G 01 N 19/04, 1979. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АДГЕЗИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ К ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКЕ (57) Изобретение относится к контольно-измерительной технике и может быть использовано в процессе изготовления микроэлектронных схем и оптических элеИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в процессе изготовления микроэлектронных схем и оптических элементов с металлическими покрытиями, Цель изобретения — повышение точности измерения, На чертеже показано устройство для реализации данного способа, На диэлектрической подложке 1 нанесена металлическая пленка 2, к которой прижат электростатический зонд 3 с рабочей площадкой с окисным слоем 4, Электросоп° ротивление участка металлической пленки,, Я 1.„„1805346 А1 ментов с металлическими покрытиями.

Целью изобретения является повышение точности определения адгезии. а также упрощение способа измерения и повышение производительности труда, Способ осуществляют следующим образом: закрепляют на покрытии отрывной элемент, прикладывают к нему отрывающую нагрузку и в момент отрыва определяют соответствующую ему нагрузку, по которой судят об адгезии.

Используют пленку толщиной от 0,06 до 10 мкм. измеряют ее электросопротивление на участке длиной не более 10 мм, включающем место крепления к пленке отрывного элемента, а момент отрыва определяют ло изменению электросопротивления. В качестве отрывного элемента используют элект- .. род с диэлектрическим покрытием на поверхности, предназначенной для контактирования с пенкой, à его крепление к пленке осуществляют путем подключения электрода к одному полюсу источника постоянного тока. а исследуемой пленки — к другому. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (лЭ

2, находящегося под рабочей площадкой 4

4 зонда 3, измеряют с помощью прижимных О контактов о и о,соединенных с ми к рооммммнет ром 7, Зонд 3 соединен с источником напряжения 8, другая клемма которого электрически соединена с прижимным контактом 6, Зонд 3 крепится к тяге отрывного блока с динамометром 9.

В оптимальном варианте выполнения рабочая площадка 4 зонда 3 имеет обработанную по 14 классу чистоты поверхность, на которую нанесен слой диэлектрика— окисла металла толщиной 0,1 — 1 мкм с высокими значениями диэлектрической прони1805346 цаемости (9 †1) и электрической прочности (2-9).10 8/м, например из окисла алюминия или пятиокиси тантала. Принцип работы устройства заключается в том, что при приложении потенциала создается электростатическое поле, в результате чего развиваются пондеромоторные силы, прижимающие зонд 3 рабочей поверхностью 4 к металлической пленке. . После этого к электростатическому зонду по оси прикладывается отрывное усилие от отрывного блока 9, постепенно повышаясь до момента изменения сопротивления металлической пленки.

Исключение погрешности от значительного растяжения металлической пленки при отрыве достигается тем, что с помощью прижимных электрических контактов 5 и 6, установленных на возможно близком расстоянии по обе стороны зонда 3, в процессе отрыва фиксируется изменение электрического сопротивления пленки 2 за счет его тензорезисторного эффекта, С помощью микроомметра 7 можно фиксировать изменение электросопротивления пленки, соответствующее ее относительному удлинению = 1.106, и тогда погрешность способа измерения адгезии составит 0,367;. Покажем это расчетом для алюминиевой пленки.

Как известно, напряжение упругой деформации ау определяется из выражения сгу=Е к где Š— модуль упругости; к — относительное удлинение, Для алюминия;

EAI = 7200 0,72.10 " Па. мм2

При к= 1.10 oy = 0,72.10 Па, что составляет 0,367; адгезионной прочности алюминиевого покрытия (Оад = (1,5 — 2).10 Па).

Экспериментальная точность предлагаемого способа составляет 0,62-0,64 (, что обусловлено в основном ошибками оператора и аппаратурными погрешностями.

Пример 1. Измерение адгезии пленки алюминия (которая для большинства оптоэлектронных изделий нормируется как Оад =

=(1,5-2).10 Па), К электростатическому зонду (ЭСЗ), представленному в виде алюминиевого стержня с рабочей площадкой диаметром 9 - 2 мм и с покрытием на ней из окиси алюминия толщиной 0,1 мкм с диэлектрической проницаемостью я = 9 и электрической прочностью Епр = 9.10 8lì, определяем максимально возможное значение прикладываемого потенциала Омакс =

doE, где do — толщина окисла, например, при

Е = 9.10 В/м и do =- 0,1.10 M Омакс = 90 В, что обеспечит измерение предельного значения адгезионной прочности алюминиевой пленки. Для этого можно испольэовать источник питания типа Б5-32 с выходным напряжением 0-300 В. Отрывное усилие, прикладываемое по вертикальной оси к

ЭСЗ, должно быть не менее 150 Н (с двой10 ным запасом). Отрывное усилие к ЭСЗ может быть приложено с помощью пневмо-, гидро- или электромоторного привода или с помощью сердечника электромагнита, Так, для обеспечения погрешности спо"5 со6а измерения адгезии не выше 0.36 g необходимо зафиксировать начало упругой деформации к = 1.10 6 при сопротивлении пленки RAI = 1 OM и коэффициенте тензочувствительности К, =4,8, при этом чувстви20 тельность микроомметра ролжна быть не ниже h, R = R Кт к = 4,8.10 Ом. Для фиксации изменения сопротивления исследуемого участка пленки при приложении усилия в качестве микроометра рекомендуется мост постоянного тока P-39 с диапазоном измерения от 10 до 10 Ом, класс точности 0,01, Измерение адгезии проводится следующим образом; после подачи потенциала на ЭСЗ и пленку и подключения контактов 5 и 6 к мосту P-39. до прикладывания усилия отры- ва, мост должен быть сбалансирован на начальное сопротивление участка пленки между контактами 5 и 6. Затем прикладывается начальное усилие отрыва с постепен35 ным повышением его до момента отклонения стрелки нуль-индикатора моста

P-39 и при этом считывается сила на динамометре ДПУ-0,02-2. Для увеличения точности синхронного считывания отклонения

40 стрелки нуль-индикатора и силы адгезии можно использовать приборы с самописцами, Пример 2, Измерение адгезии пленок никеля. Эта пленка, как правило, используется для контактных площадок микросхем, 45 адгезия которых нормируется (2,5-3).10 Па, Тогда усилие отрыва > 200 Н при использовании того же ЭСЗ, что в первом примере, Необходимо Омакс = 90 В, рекомендуется тот же прибор Б5-32. Коэффициент тензочувствительности для никеля К - 21,76 при Рщ0,1 Ом и к =1.106

Мщ = 2.17.10 Ом.

Контрольный прибор может быть использован тот же.

Пример 3. Измерение пленок платины, Адгезия пленок платины, полученных ионно-плазменным распылением, имеет значение не ниже 3.10 Па, К = 4,12. При использовании ЭСЗ, что и в предыдущих

1805346 нагрузку, по K()TopoA судят ОГ2 яд Рзии О т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, используют пленку толщ ой 0,0510 мкм, измеряют ее электросопрогивление на участке длиной не более 10 мм, включающем место крепления к пленке отрывного элемента, а момент отрыва определяют по изменению электросопротивления.

Составитель P.Áàÿýèòîâ

Техред М.Моргентал Корректор : Е.Папп

Редактор

Заказ 937 Тир:":,ж Подписное

В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН . СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагар;": а 101 примерах, окажутся пригодными те же: источник питания, отрывное устройство и контрольные приборы, Таким образом, предлагаемый способ измерения адгезии обеспечивает более высокую точность, ибо 5 расчетная погрешность способа не превышает 0,36% (в то время как по прототипу погрешность будет значительно выше), так как исключается погрешность от значительного растяжения металлической пленки при 10 отрыве, а момент отрыва пленки адгезива определяется с помощью приборов.

Формула изобретения

1, Способ измерения адгезии металлической пленки к диэлектрической подложке. 15 заключающийся в том, что закрепляют на покрытии отрывной элемент, прикладывают к нему отрывающую нагрузку и в момент отрыва определяют соответствующую ему

2. Способ по и. 1. отличающийся тем, что с целью упрощения и повышения производительности, в качестве отрывного элемента используют электрод с диэлектрическим покрытием на поверхности, предназначенной для контактирования с пленкой, а его крепление к пленке осуществляют путем подключения электрода к одному полюсу источника постоянного тока, а исследуемой пленки — к другому.