[发明专利]测量电流加载时金属薄膜中应力演变的装置及方法

权利要求书

1.一种测量电流加载时金属薄膜中应力演变的装置，包括第一金属材料放置台(1)，其特征在于，在第一金属材料放置台(1)左侧开有第一矩形通槽(3)，第一矩形通槽(3)内设置第一陶瓷片(5)，在距离第一金属材料放置台(1)右侧10mm处放置第二金属材料放置台(2)，第二金属材料放置台(2)的右侧开有第二矩形通槽(4)，第二矩形通槽(4)内设置第二陶瓷片(6)，第一陶瓷片(5)和第二陶瓷片(6)塞入真空设备的试样台(7)，在第一金属材料放置台(1)右侧开有第一燕尾形通槽(8)，在第二金属材料放置台(2)的左侧开有第二燕尾形通槽(9)，第一金属材料放置台(1)和第二金属材料放置台(2)之间放置有金属薄膜试样(10)，第一金属材料放置台(1)，金属薄膜试样(10)，第二金属材料放置台(2)置于真空腔(16)中。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一燕尾形通槽(8)的上侧配有第一金属塞子(11)，第一燕尾形通槽(8)的下侧配有第二金属塞子(12)，第二燕尾形通槽(9)的上侧配有第三金属塞子(13)，第二燕尾形通槽(9)的下侧配有第四金属塞子(14)。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一金属材料放置台(1)与电源正极相连，第二金属材料放置台(2)与电源负极相连。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，真空腔(16)腔壁处设有玻璃观察窗(17)，玻璃观察窗(17)下侧放置多束激光测量应力装置(15)。

5.一种测量电流加载时金属薄膜中应力演变的方法，其特征在于，采用磁控溅射方法沉积金属薄膜，在超高真空环境中给金属薄膜施加电流，并原位测量金属薄膜的应力变化，包括以下步骤：

1)采用磁控溅射沉积方法将金属薄膜沉积在2英寸热氧化过的硅片：SiO2(50nm)/Si(380μm)/SiO2(50nm)上，金属薄膜厚度100nm-1μm，沉积工艺参数为：溅射功率100-150W；溅射偏压-60--80V；本底真空：1.0×10^-6-1.0×10^-5Pa；工作气压(Ar)0.1-0.3Pa；使用金刚石划片机将其切割成为5mm×15mm的矩形金属薄膜试样(10)；

2)将矩形金属薄膜试样(10)从第一金属材料放置台(1)下侧和第二金属材料放置台(2)的下侧放入，将第一金属塞子(11)塞入第一燕尾形通槽(8)的上侧，将第二金属塞子(12)塞入第一燕尾形通槽的下侧，将第三金属塞子(13)塞入第二燕尾形通槽(9)的上侧，将第四金属塞子(14)塞入第二燕尾形通槽(9)的下侧，金属薄膜试样(10)依靠重力与第一金属材料放置台(1)和第二金属材料放置台(2)线接触，将矩形金属薄膜试样(10)置于超高真空真空腔(16)中，真空度为1.0×10^-8Pa；

3)电流可通过外部电源经第一金属材料放置台(1)，金属薄膜试样(10)，第二金属材料放置台(2)，形成电流回路，给金属薄膜试样(10)施加直流电流0-1A；

4)采用多束激光测量应力装置(15)，测量金属薄膜试样(10)在施加电流过程中的曲率变化，原位检测金属薄膜试样(10)中的应力演变。

6、根据权利要求5所述的一种测量电流加载时金属薄膜中应力演变的方法，其特征在于，金属薄膜可为任何金属材料，指铜或铝。