研 究 報 告 書

報告書名:

工業技術研究報告書
 

報告書番号:

No.30
 

報告書年度:

2001
 

研究種別:

戦略技術開発研究
 

テーマ名:

高精度自動X線材料評価システムの研究開発(第3報)
 

副 題:

シリコン単結晶とアルミニウム薄膜の残留応力測定
 

担当者:

丸山 英彰(研究開発センター)
星野 公明(〃)
斉藤 雄治(〃)
 

抄 録:

X線ゴニオメータ,X線計数制御装置,WINDOWSに対応したソフトウェアおよびパーソナルコンピュータで構成される新しいX線応力測定装置を開発した。この装置は,市販装置にはできない測定値の再現性を評価できるほか,市販装置に比べて測定時間を大幅に短縮できる。この装置を用いて,シリコン単結晶とシリコンウェハ上にスパッタにより作成したアルミニウム薄膜について,負荷応力を加えながらX線応力測定を行い,負荷応力に対してX線で測定した応力は比例することを示した。本研究により,従来の測定方法では困難であったシリコン単結晶およびシリコンウェハー上のアルミ薄膜の残留応力測定の可能性を見い出した。
 

緒 言:

X線応力測定法は,多結晶材料表面の局所の残留応力を非破壊的に測定できる。冷間加工していない鉄鋼材料など,巨視的に弾性等方性の多結晶材料に対しては,すでにこの方法の測定理論は確立されている。しかし実際には,冷間圧延材やセラミックス材などの集合組織をもつ材料,溶接材や鋳物材などの粗大な結晶粒をもつ材料,電子デバイスを構成する単結晶材料や薄膜材料など,弾性的に異方性をもつ材料が工業上,数多く使われているので,このような弾性異方性の材料に対する残留応力測定法の開発が強く望まれている。
市販装置に搭載されている測定理論(従来理論とよぶ)は,上記のように弾性異方性の材料の測定が難しい上に,測定時間が長い,測定値の信頼性が低いという問題がある。
以上の問題を解決するために,本研究では長岡技術科学大学の栗田教授の理論(新理論とよぶ)を搭載した自動X線応力測定装置を開発するとともに,その装置を用いて従来測定が困難である材料の応力測定を行った。
本年度は,平成10,11年度の「汎用型高精度自動X線材料評価システムの開発」を引き続き行い,計数制御装置,ゴニオメータ,ソフトウェアの開発とシリコン単結晶とアルミニウム薄膜の応力測定方法の研究を行った。
本報告書では,シリコン単結晶とアルミニウム薄膜の応力測定について報告する。
 

資 料:

戦略3−高精度.PDF(約600.40 Kバイト)