通過平衡法測定電鍍鎳鐵(鎳鐵)和微加工硅薄膜的楊氏模量

1、通過平衡法測定電鍍鎳鐵（鎳通過平衡法測定電鍍鎳鐵（鎳鐵）和微加工硅薄膜的楊氏模量鐵）和微加工硅薄膜的楊氏模量JianZhang材料研究與工程研究院，3研究鏈接，新加坡117602，新加坡日期2000年11月19日摘要：摘要：本文提出的鎳鐵楊氏模量變化很大，從101（鎳占43%，鐵占57%）2GNm到(鎳占64%，鐵占36%)。（110）晶體取向硅懸臂梁的楊氏模量均值大約是2GNm164與先前公布的一種簡單的測量被塑造成微懸臂梁的楊氏模量

2、的方法2GNm(MCBs)?；诖朔椒ǎ疚闹幸褱y定電鍍鎳鐵薄膜和晶體取向硅的楊氏模量。首先，介紹平衡法的原理并對這一設(shè)置的系統(tǒng)誤差進行了分析。接著，使用光阻材料AZ9620做為電鍍模具，使用紫外光電鑄技術(shù)準(zhǔn)備了不同的鎳鐵摩爾比的獨立低壓鎳鐵懸臂梁(CBs)。微硅懸臂梁同樣由濕蝕刻工藝制作。試驗結(jié)果表明電鍍鎳鐵薄膜的楊氏模量與工藝條件相關(guān)。測量到數(shù)據(jù)很好地吻合。這種已經(jīng)發(fā)展的方法簡單、非破壞性、通用、可用于各種微加工元件的原位測量。20

3、02ElsevierScienceB.V.Allrightsreserved。保留所有權(quán)利。○C關(guān)鍵詞：鎳鐵薄膜；紫外光電鑄技術(shù)；楊氏模量；平衡法；電鍍1.1.引言引言薄膜材料廣泛應(yīng)用于微電子，磁記錄系統(tǒng)，微機電系統(tǒng)（MEMS）等。測量機械性能如薄膜的楊氏模量對制造流程和實際設(shè)備的設(shè)計至關(guān)重要，因為薄膜性能與它的體性質(zhì)不同且取決于測量條件和加工技術(shù)等。各種方法已經(jīng)被發(fā)展的懸臂梁，楊氏模量可表示如下：334ElFFkwhyy??????（

4、1）其中，和分別為懸臂梁的楊氏模量、高度、寬和厚度。和為ElwhF?y?作用力和作用力引起的位移。在目前的測試中，假定是一個常數(shù)。k?334lwh因此，如果曲線的斜率已知，則楊氏模量便可得到。F?y?2.2平衡法在目前試驗測量裝置從一個高精度電子秤，型號TG328，精度為10微克，（調(diào)節(jié)范圍0.01至100毫克）。平衡法的主要裝置為圖1所示的一個剛性探測器和一個顯微鏡。探頭可以在X，Y和Z方向上精確調(diào)調(diào)整。在測量過程中，試件放置在天平的

5、左盤。一定數(shù)量的配重加載保持天平的平衡。試件調(diào)整到與探針正好接觸且不產(chǎn)生任何應(yīng)力，天平一直保持平衡。然后，再多一點的配重T加載到右側(cè)天平盤。天平傾斜，所以左盤升高。因此，一個力通過剛性探針加在了試件上，該試件被壓下。隨著天平傾斜的增加，在試件上的力也同樣增大，以平衡配重的增量T。觀察到光學(xué)度盤讀數(shù)改變了若干值（單位毫克），天平達到一個新的平衡。因為探針是剛性的，左盤的升高?量與在探針按點處懸臂的撓度是相等的。一定量的光學(xué)度盤讀數(shù)的改變可