[发明专利]一种量化表征微观薄膜黏附性的装置和方法

说明书

本发明揭示了一种量化表征微观薄膜黏附性的装置，装置设有用于放置待测试样品的样品台，所述样品图一侧固定有立柱，所述立柱上设有横杆，所述横杆延伸至样品台上方的一端通过力学传感器固定有向下延伸的探头，所述力学传感器通过信号线连接数据处理系统，并将力信号输送至数据处理系统，所述立柱与横杆之间设有升降机构，所述升降机构驱动横杆沿着立柱上下运动。本发明通过设置点阵或者线阵的探头，探头由所需探测的目标材料A制备，基底为所需探测的目标材料B制备，通过探头于基板的范德华力，计算得目标材料A于目标材料B得粘附力大小，从而解决微观尺度薄膜之间量化粘附力测试得技术问题。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及对粘附性进行测试的技术。

背景技术

在半导体、面板显示及其他微纳加工领域，材料之间的粘附力对整个产品 的性能影响至关重要。即使在单层薄膜的性能良好的情况下，多层堆叠薄膜的 组合之中，收到表面能，杂质颗粒等其他外界环境因素的影响，往往会出现致 命不良，如膜层脱离，膜层碎裂，气泡，等。

为了规避上述提到的致命性不良，第一步需要做的，就是对膜层之间的黏 附力有一个量化的系统的表征，才可以根据表征数据监控膜层之间的粘附力， 在发生异常时精确的定位到问题点，制定相应的改善方案。

现有的粘附力测试方法大致分为：1.胶带法，即使用标准胶带对膜层进行 粘连；2.外力(剪切，划格)，即通过外力作用后，再进行对比计算，上述方法 存在3个问题：a.更偏向于宏观尺寸薄膜的测试(胶材，膜材，涂料等)，b.结 果收到操作手法的干扰较大，c.更加适合两种体系的横向对比，而不适合单种 体系的绝对值测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种微观尺度薄膜之间量化粘附力的测 试装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种量化表征微观薄膜黏 附性的装置，装置设有用于放置待测试样品的样品台，所述样品图一侧固定有 立柱，所述立柱上设有横杆，所述横杆延伸至样品台上方的一端通过力学传感 器固定有向下延伸的探头，所述力学传感器通过信号线连接数据处理系统，并 将力信号输送至数据处理系统，所述立柱与横杆之间设有升降机构，所述升降 机构驱动横杆沿着立柱上下运动。

所述探头旁的横杆上固定有采集探头与待测试样品接触情况的光学传感 器，所述光学传感器通过信号线连接数据处理系统，并将图像信号输送至数据 处理系统。

所述升降机构与横杆之间设有平移机构，所述平移机构驱动横杆伸缩调整 探头与待测试样品的接触位置，所述数据处理系统连接升降机构和平移机构， 并输出驱动信号至升降机构和平移机构。

所述样品台上设有用于固定待测试样品的定位槽，所述样品台放置在防震 台上。

所述横杆为具有弹性的金属杆或橡胶杆。

所述探头设有多个，每个所述探头与待测样品接触的区域设有一层不同材 质的目标材料层。

所述探头的材质为聚四氟乙烯或Invar合金，所述目标材料层若选用的目 标材质为有机物时，则采用浸泡或喷涂构成目标材料层，所述目标材料层若选 用的目标材质为无机物时，则采用溅射、化学气相沉积或原子层沉积构成目标 材料层。

一种量化表征微观薄膜黏附性的方法，采用如权利要求1-7所述装置进行 以下操作：

步骤1、调整探头测试位置；

步骤2、下压横杆至探头与待测试样品接触；

步骤3、持续下压横杆至横杆弯曲；

步骤4、上提横杆至探头与待测试样品分离；

步骤5、记录分离时刻力传感器的受力，记录为粘附力。