Das Prinzip zur Messung von Spannungen
in dünnen Schichten
Die oben dargestellten Illustrationen zeigen das allen unseren
Messgeräten zugrundeliegende Prinzip:
Der Laserstrahl wird zunächst in zwei parallel verlaufende
Strahlen aufgeteilt und auf die Rückseite einer zu beschichtenden
Referenzprobe gerichtet. Die Probe sollte mind. eine Reflektivität
von 3% aufweisen, so daß die Strahlen von dort zurück auf den
Detektor gelenkt werden. Dieser mißt nun den tatsächlichen
Abstand der beiden Laserstrahlen.
Vor dem Beschichten der Probeentspricht die Länge Xvorher
dem Abstand der beiden Strahlen direkt
nach der Aufteilung. Durch den Beschichtungsprozeß ensteht eine
dünne Schicht, welche bei einer Verspannung Druck auf die Probe
ausübt und diese gegebenenfalls krümmt. Die Laserstrahlen werden
nun nicht länger parallel zurückgeworfen, die gemessene Distanz
auf dem Detektor, Xnachher, kann größer oder kleiner als der
Ausgangswert sein.
Mittels der Stoney-Formel kann nun die Größe der Spannnung
in dem Dünnschichtsystem anhand der gemessenen Abstandsveränderungen
errechnet werden.
with:
| SIGMAfilm | Stress in the film |
| Esubstrate | Young's modulus of the substrate |
| vsubstrate | Poisson ratio of the substrate |
| dsubstrate | Thickness of the substrate |
| dfilm | Thickness of the film |
| L | Distance sample-detector |
| a | Distance of the laser beams on the sample |