[发明专利]一种同时检测薄膜粘附特性及杨氏模量的无损表征方法

说明书

本发明涉及一种同时检测薄膜粘附特性及杨氏模量的无损表征方法，包括：通过激光激发待测样片的超声表面波试验，获得待测样片的实验频散曲线，得到不考虑粘附特性影响时的杨氏模量值，并将作为已知参量测量出样片的粘附特性。确定出杨氏模量及粘附特性的搜索范围及搜索步长。计算获得在搜索范围内的，以确定的搜索步长而确定出的一系列的由杨氏模量和粘附特性确定出的理论频散曲线，计算每一条理论频散曲线和实验频散曲线的R²值，对于R²值进行排序，R²值最大的一条曲线既可被认为是匹配度最高的曲线，该曲线对应的杨氏模量值和粘附特性值即为待测薄膜的杨氏模量值及粘附特性值。

技术领域

本发明属于超声表面波无损检测领域，涉及一种同时表征薄膜多种特性的方法。

背景技术

随着low-k材料在现代集成电路研究和工业中的应用越来越广泛，关于无损检测薄膜特性的技术也越来越重要。激光激发超声表面波技术是可用于low-k材料薄膜特性检测的一种新型检测手段，由于其无损性、测量结果的准确性、检测过程快速简单、可实现在线检测等优势，使其具有良好的工程应用前景和深远的研究意义，目前已经成为low-k材料特性无损检测的重要手段。对于薄膜材料，其杨氏模量及粘附特性均是薄膜重要的特性，影响着薄膜器件的使用寿命及可靠性。在以前的测量技术中，传统的激光激发超声表面波方法只能单独的测量薄膜的某一特性，而无法同时完成对杨氏模量和粘附性的同时测量。在其他的薄膜表征技术中，如纳米划痕，四点探针法，也都无法同时实现这一测量过程且均为有损的测量方式。本发明研究了粘附特性对杨氏模量测量的影响，从而发明了一种可以同时测量粘附特性和杨氏模量的方法。

发明内容

本专利针对激光激发超声表面波方法，提供一种可以同时测量薄膜粘附特性及杨氏模量的方法。本发明首先确定粘附特性对杨氏模量测量所带来的误差范围，在误差范围内，通过搜索的方式进行匹配，完成对杨氏模量及薄膜粘附特性的同时的无损量化测量。技术方案如下：

一种同时检测薄膜粘附特性及杨氏模量的无损表征方法，包括下列步骤：

(1)通过激光激发待测样片的超声表面波试验，获得待测样片的实验频散曲线，得到不考虑粘附特性影响时的杨氏模量值E’，并将E’作为已知参量测量出样片的粘附特性A’。

(2)确定出杨氏模量及粘附特性的搜索范围及搜索步长，方法如下：以对E’的20％偏差作为杨氏模量的搜索范围，将杨氏模量的搜索步长设为0.1GPa，粘附特性的搜索步长设为1PPa/m。

(3)计算获得在搜索范围内的，以确定的搜索步长而确定出的一系列的由杨氏模量和粘附特性确定出的理论频散曲线，计算每一条理论频散曲线和实验频散曲线的R²值，对于R²值进行排序，R²值最大的一条曲线既可被认为是匹配度最高的曲线，该曲线对应的杨氏模量值和粘附特性值即为待测薄膜的杨氏模量值及粘附特性值，若R²值最大对应的情况为杨氏模量或者粘附特性的边界值则扩大相应变量的搜索范围，完成匹配过程。

附图说明

图1测试样片的实验频散曲线

图2测试样片试验频散曲线的匹配

具体实施方式