(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜の引っ張り試験をおこなう薄膜引っ張り試験システムにおいて、
薄膜試験片を有する試験チップと、
前記薄膜試験片を把持するための少なくとも二本のプローブと、
前記薄膜試験片を基板から剥離させるための溶液漕と、
前記プローブのうち、少なくとも一方を移動させるためのプローブ移動機構と、
前記溶液槽内で引っ張り試験をおこなう際に前記プローブに働く力を測定する発生力測定機と、
前記薄膜試験片の伸びを測定する観察機構と、
から構成されることを特徴とした薄膜引っ張り試験システム。
【請求項２】
前記試験チップは、
基板と、
前記基板上に形成された犠牲層と、
前記犠牲層上に形成された薄膜試験片と、
前記薄膜試験片上に形成された標点と、
から構成され、
前記薄膜試験片の全面が前記犠牲層と密着していることを特徴とした請求項１記載の薄膜引っ張り試験システム。
【請求項３】
前記試験チップは、
基板と、
前記基板上に形成された薄膜試験片と、
前記薄膜試験片上に形成された標点と、
から構成され、
前記薄膜試験片の全面が前記基板と密着していることを特徴とした請求項１記載の薄膜引っ張り試験システム。
【請求項４】
前記試験チップを前記溶液漕内に設置する工程と、
前記薄膜試験片と前記プローブを固定する工程と、
前記溶液漕内に前記犠牲層を除去するためのエッチング液を注入する工程と、
前記エッチング液内において前記犠牲層のみを選択的に除去し、前記基板から前記薄膜試験片を剥離する工程と、
前記溶液槽内において、前記薄膜試験片に引っ張り荷重を加える工程と、
前記引っ張り荷重によって生じる前記薄膜試験片の伸びを前記観察機構によって測定する工程と、
を含むことを特徴とした請求項２記載の薄膜引っ張り試験システムにおける薄膜引っ張り試験方法。
【請求項５】
前記試験チップを前記溶液漕内に設置する工程と、
前記薄膜試験片と前記プローブを固定する工程と、
前記溶液漕内に前記基板を除去するためのエッチング液を注入する工程と、
前記エッチング液内において前記基板のみを選択的に除去し、前記薄膜試験片だけを残す工程と、
前記溶液槽内において、前記薄膜試験片に引っ張り荷重を加える工程と、
前記引っ張り荷重によって生じる前記薄膜試験片の伸びを前記観察機構によって測定する工程、
を含むことを特徴とした、請求項３記載の薄膜引っ張り試験システムにおける薄膜引っ張り試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体プロセス技術によって作製される各種薄膜の機械的特性を測定するための、引っ張り試験の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の薄膜引っ張り試験では、薄膜試験片を作製するために、まずシリコンウェハ上にポリイミド薄膜を成膜し、その上に引っ張り試験をおこなう金属薄膜を成膜、パターンニングし、シリコンウェハ裏面から貫通エッチングをおこない、最後にポリイミドをプラズマアッシャーによって除去し、金属薄膜の引っ張り試験片部とシリコンによるフレーム部、薄膜試験片とフレームを繋ぎ止めるために用いる金属薄膜によるブリッジ部を作製している。この状態で、引っ張り試験機に試験片を固定し、その後ブリッジ部を切断し、試験片部のみが引っ張り試験機に固定された状態とし、最後に薄膜試験片に力を加えることによって、引っ張り試験を実施している。
【０００３】
また、酸化シリコン薄膜の引っ張り試験片を製作するために、シリコン基板上にポリシリコンの犠牲層を作製し、この上に酸化シリコンを成膜およびパターンニングした後に、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイト（ＴＭＡＨ）を用いてポリシリコンの犠牲層と下基板のシリコンをエッチングすることによって酸化シリコンの片持ち梁構造を実現している例もある。この場合、薄膜試験片完成後に、薄膜試験片の片持ち梁を静電力によって薄膜試験片をチャッキングし、力を加えることによって、引っ張り試験をおこなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の薄膜引っ張り試験方法はいくつかの問題点を有している。
【０００５】
例えば、シリコン基板の貫通エッチングをおこなって引っ張り試験片を作製する場合は、シリコンのエッチングに強アルカリのエッチング液を使用しているため、エッチング液に対して耐性のある試験片材料を選択せねばならず、試験片として用いる材料の種類が限られるという問題点を有していた。もしくは、試験片部分がエッチング液に浸食されないように物理的な保護をおこなう必要があり、工程数が増えるという問題点を有していた。さらにシリコンウェハ裏面からの貫通エッチングをおこなうためには、フォトマスクの両面アライメント作業が必要であり、製作精度が低下するという問題点を有していた。また薄膜試験片を完全に犠牲層から除去した状態で、引っ張り試験機に薄膜試験片を固定し、その後にブリッジを切断するという作業をおこなっているために、固定作業時やブリッジ切断作業時に薄膜試験片を破損しやすいという問題点もあった。
【０００６】
また、酸化シリコンの片持ち梁構造によって薄膜試験片を作製する例の場合、ＴＭＡＨによって犠牲層および下基板のエッチングをおこなった後に洗浄し、大気中において薄膜試験片を引っ張り試験機に設置し、引っ張り試験を実施するという方法を用いている。このように犠牲層除去後に薄膜試験片を洗浄し、大気中に移動するという工程を用いているため、薄膜試験片が破損しやすいという問題点を有していた。また片持ち梁構造となっているため、薄膜試験片が下基板と吸着してしまい、引っ張り試験が実施できない場合があるという問題点もあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上のような問題点の原因の一つは、薄膜を完全に完成させた後に、薄膜の状態で試験片を引っ張り試験機に設置している点にある。そこで、本発明における薄膜引っ張り試験システムでは試験片となる薄膜を成膜した試験チップを用い、試験チップごと試験片を引っ張り試験機に固定した後に、試験片部を試験チップから取り外し、そのままの状態で引っ張り試験をおこなうという方法を用いた。
【０００８】
本発明における薄膜引っ張り試験システムは、引っ張り試験機と試験用チップから構成される。試験用チップは基板上に犠牲層を作製し、その上に所望の薄膜試験片形状を作製した構造となっている。また、引っ張り試験機は薄膜試験片を固定する二つのプローブと、薄膜試験片の伸びを観察する観察機構、プローブを移動させるプローブ移動機構、薄膜試験片を引っ張る際に発生する力を測定する発生力測定機構、さらに犠牲層を除去する作業をおこなう溶液漕から構成される。
【０００９】
引っ張り試験を実施する際には、まず試験チップを溶液漕内の固定ホルダに設置し、さらに試験片把持部を二つのプローブによって固定する。この状態で溶液漕の中に犠牲層を除去するためのエッチング液を注入する。試験チップはエッチング液の中に浸されるため、エッチング液によって犠牲層が除去され、薄膜試験片が基板から剥離した状態となる。この状態のまま、プローブ移動機構によってプローブを移動させ、薄膜試験片に引っ張り荷重を加える。このときの荷重値を発生力測定装置によって測定し、さらに薄膜試験片の伸びを観察機構によって測定することで、引っ張り試験が実施される。
【００１０】
このように、本発明の引っ張り試験では、薄膜試験片を基板から剥離する前に、引っ張り試験機のプローブと固定し、さらに溶液中において犠牲層を除去し、基板と薄膜試験片の剥離をおこない、そのまま溶液中において引っ張り試験を実施している。これによって、薄膜試験片の固定、薄膜試験片の基板からの剥離、引っ張り試験の実施、といった一連の工程が連続してなされるために、薄膜試験片を破損することなく、容易に薄膜引っ張り試験が実施できるようになった。
【００１１】
また引っ張り試験をおこなうまで、薄膜試験片は基板上に犠牲層を介して固定された試験チップの状態となっているため、取り扱いも容易であり、例えば薄膜試験片を運搬する際に薄膜試験片を破損してしまうといった問題点が解決された。さらに、試験チップ自体も、犠牲層、薄膜試験片、標点の３層だけの片面成膜／パターンニングで製作が可能であるため、従来の引っ張り試験片と比較して、製作手順が簡略化されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
本実施の形態では、薄膜試験片材料としてチタン薄膜を用い、引っ張り試験をおこなう場合について説明する。
【００１３】
まず始めに、引っ張り試験機について説明をおこなう。引っ張り試験機は図１に示すように、薄膜試験片を固定する二つのプローブ１０１とプローブ１０１の少なくとも一方を移動させるためのプローブ移動機構１０２、プローブ１０１を移動させる際に薄膜試験片２０４に働く力を測定する発生力測定機１０３、薄膜試験片２０４の伸びを観察するための観察機構１０４、および、溶液漕１０５、溶液漕１０５内の固定ガイド１０６から構成される。また、プローブ１０１の先端には薄膜試験片２０４の固定をおこなうためのハンダメッキが施してあり、このハンダを融解させるためのプローブ用ヒータ１０８も取り付けられている。溶液漕１０５にはエッチング液を注入するための、エッチング液注入口１０９、洗浄液を注入するための洗浄液注入口１１０、溶液漕１０５内の使用済みエッチング液を排出するための廃液排出口１１１が取り付けられている。さらに、溶液漕１０５には溶液の温度を制御するためのコントローラ付き溶液漕用ヒータ１１２、溶液を撹拌するための超音波発生機１１３が取り付けられている。また、溶液漕１０５は溶液漕移動機構１１４によって上下左右に自由に移動することが可能であり、プローブ１０１に対する溶液漕１０５の位置決めを実施することができる。
【００１４】
続いて、薄膜試験片の取り扱いを容易にするために使用される試験チップについて説明する。この試験チップは薄膜試験片自体を構成要素として含んでおり、基板、犠牲層、薄膜試験片、標点を積層した構造となっている。
【００１５】
図２は試験チップの作製方法をあらわした図である。まず始めに図２（２−ａ）に示すように、基板２０１上に犠牲層２０２を成膜し、その上に薄膜試験片材料２０３を成膜する。本実施の形態では基板２０１としてシリコンを用い、犠牲層２０２はアルミの薄膜とした。ここではアルミの犠牲層２０２の成膜方法としてスパッタリング法を用い、厚みは２０００オングストロームとした。また、薄膜試験片材料２０３はチタンの薄膜とし、同じくスパッタリング法によって、厚みを５０００オングストロームとしている。
【００１６】
さらに、図２（２−ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて、チタンのパターンニングを実施し、チタンの薄膜試験片２０４を作製した。このチタンの薄膜試験片２０４の形状はフォトリソグラフィーで用いるマスクによって任意に決定することができるが、ここでは図２（２−ｂ）に示すような形状とした。このチタンの薄膜試験片２０４は、引っ張り試験の際に固定される試験片把持部２０５と、引っ張り力によって破断がなされる試験片破断部２０６から構成される。本実施の形態では試験片破断部２０６を、長さ１５０００ミクロン、幅３００ミクロンとしたが、この薄膜試験片の形状や厚みは、必要な試験に応じて任意のパラメータを選択する必要がある。
【００１７】
さらに図２（２−ｃ）に示すように、チタンの薄膜試験片２０４上に金の成膜をスパッタリング法によって実施し、フォトリソグラフィー技術を用いて、金の標点２０７を作製する。この標点２０７は引っ張り試験を実施する際に、薄膜試験片２０４の伸びを測定するための観察基準として使用される。なお、この標点２０７は必ずしも薄膜のパターンニングによって作製する必要があるわけではなく、例えばレーザマーキング法によって、薄膜試験片２０４に印を付けておき、標点２０７として用いることも可能であることを付け加えておく。
【００１８】
金の標点２０７を作製すると同時に、試験片把持部２０５にも金の接着用薄膜２０８をパターンニングする。図１にて説明したように、引っ張り試験機のプローブ１０１先端にはハンダメッキが施してあり、このハンダによってプローブ１０１と薄膜試験片２０４の固定をおこなうが、薄膜試験片２０４としてチタン薄膜を用いた場合、ハンダで直接チタン薄膜を固定することは困難である。このため接着用薄膜２０８は、ハンダとチタン薄膜を固定する際の中間接着層として用いられる。なお、アルミの犠牲層２０２，チタンの薄膜試験片２０４，金の標点２０７および接着用薄膜２０８の成膜にスパッタリング法を用いたが、成膜方法はスパッタリング法に限定されるわけではなく、メッキ法、ＣＶＤ法、蒸着法など、どのような成膜方法を用いても構わない。
【００１９】
以上の工程を経て、シリコンの基板２０１上にアルミの犠牲層２０２が積層され、その上にチタンの薄膜試験片２０４がパターンニングされ、さらに金の標点２０７および接着用薄膜２０８が積層されている試験チップが製作される。
【００２０】
本実施の形態では犠牲層２０２としてアルミを使用しているが、薄膜試験片および標点を形成する材質に対して選択的にエッチングできる材質ならば、どのようなものを用いても構わない。さらに、犠牲層２０２は金属薄膜に限定されるわけではなく、例えばフォトリソグラフィー技術で用いるレジストのような樹脂材料を用いることも可能である。
【００２１】
また、薄膜試験片２０４としてチタンを用い、かつハンダを用いてプローブとの固定をおこなっているため、本実施の形態では、金の接着用薄膜２０８を作製しているが、後述するように接着剤などを用いて固定をおこなう場合は、必ずしも接着用薄膜２０８は必要ではない。
【００２２】
また、本実施の形態では、あらかじめ試験チップ形状に切り分けたシリコン基板を用いて試験チップの作製をおこなったが、シリコンウェハ上に薄膜試験片を一括して作製し、最後にダイシングソーによって各試験チップに切り分けるという方法を用いることも可能である。
【００２３】
このように、本発明の引っ張り試験システムで用いる試験チップは、シリコンの基板２０１上にアルミの犠牲層２０２、チタンの薄膜試験片２０４、金の標点２０７がついただけの単純な構造となっている。このため従来の薄膜引っ張り試験片のように薄膜試験片のブリッジ構造や片持ち梁構造を製作する必要がなく、作製のプロセスが簡略化されるという利点を有している。また薄膜試験片２０４となるチタン薄膜の部分が、犠牲層２０２を介して基板２０１と固定された状態であるため、薄膜試験片を引っ張り試験機に設置する際に、薄膜試験片を破損するということもなく、取り扱いが非常に容易である。
【００２４】
続いて、上記の引っ張り試験機と試験チップを使用した薄膜引っ張り試験の実施方法について説明する。
【００２５】
まず図３に示すように、薄膜試験片が形成されている試験チップ２１０を溶液漕１０５の固定ガイド１０６に合わせて設置する。試験チップ２１０はすでに述べたように、基板２０１上に、犠牲層２０２を介してパターンニングされた薄膜試験片２０４が作製されており、さらに薄膜試験片上には標点２０７および接着用薄膜２０８が形成されている。固定ガイド１０６上に試験チップ２１０を設置することによって、薄膜試験片２０４とプローブ１０１の位置決めが容易になされるが、溶液漕移動機構１１４により溶液漕１０５を移動することによって、位置決めの微調整をおこなうことも可能である。
【００２６】
続いて、図４に示すように、溶液漕１０５を溶液漕移動機構１１４を用いて移動させ、プローブ１０１と試験チップ２１０における接着用薄膜２０８を接触させる。この状態でプローブ１０１がプローブ用ヒータ１０８によって加熱され、プローブ１０１先端につけられているハンダメッキが融解する。前述したように、接着用薄膜２０８は金によって製作されているため、プローブ１０１と接着用薄膜２０８は容易に固定される。このようにして、試験チップ２１０はプローブ１０１によって把持された状態となる。
【００２７】
なお、本実施の形態では試験チップ２１０の把持にハンダを用いたが、両者の固定に関しては、この方法に限定されるわけではない。常温硬化式、熱硬化式、紫外線硬化式などの接着剤を用いて接着することも可能であるし、また直接接合、陽極接合、拡散接合などによって両者を接合することも可能である。プローブ１０１と試験チップ２１０が強固に固定される方法であれば、どのような方法を用いてもよい。なお、試験チップ２１０における金の接着用薄膜２０８は、ハンダとチタンの薄膜試験片２０４を固定するための中間接着層として用いているに過ぎない。このため、例えば接着剤を用いる時のように、プローブ１０１と薄膜試験片２０４が直接固定できる場合は、特に接着用薄膜２０８は必要ない。
【００２８】
続いて図５に示すように、溶液漕１０５内に犠牲層２０２を除去するためのエッチング液１１５を注入する。溶液漕１０５は、エッチング液注入口１０９、洗浄液注入口１１０、廃液排出口１１１を有しており、それぞれ、エッチング液の注入、洗浄液の注入、使用済みエッチング液の排出が自由におこなえるようになっている。本実施の形態では試験チップ２１０においてアルミの犠牲層２０２を用いているので、エッチング液１１５として、リン酸、硝酸、酢酸、水の混合液をエッチング液注入口１０９から溶液漕１０５内に注入した。
【００２９】
試験チップ２１０がエッチング液１１５に浸された状態で、数分間放置しておくことによって、アルミの犠牲層２０２がエッチング液１１５に溶解し、チタンの薄膜試験片２０４がシリコンの基板２０１から剥離した状態となり、図６に示すように、薄膜試験片２０４が二つのプローブ１０１によって把持された状態が実現される。なお、アルミの犠牲層２０２の除去は充分におこなう必要があるため、溶液漕１０５には、エッチング液１１５の温度制御をおこなうコントローラ付き溶液漕用ヒータ１１２が取り付けられており、エッチング液１１５を加熱することによって、犠牲層２０２のエッチングを促進することもできる。ただし本実施の形態の場合、プローブ１０１にプローブ用ヒータ１０８が取り付けられているため、プローブ１０１の加熱によって直接エッチング液１１５を加熱することも可能である。また、溶液漕１０５にはエッチング液１１５を撹拌する超音波発生器１１３も取り付けられている。この超音波発生器１１３によってエッチング液１１５の撹拌をおこない、犠牲層２０２のエッチングを促進することもできる。
【００３０】
続いて溶液漕１０５内の洗浄をおこなう。本実施の形態では、洗浄液として純水を用いた。エッチング液１１５は廃液排出口１１１から排出され、純水は洗浄液注入口１１０から注入されるが、常に薄膜試験片２０４は溶液内に浸されている状態を維持するようにする。ここでは、排出と注入を同時におこない、エッチング液１１５を少しずつ希釈し、最後には完全に純水で置換されるようにして洗浄をおこなった。ただし、排出、注入に伴う溶液の移動によって薄膜試験片が破損することのないように、適切な排出／注入流量を選択する必要がある。
【００３１】
続いて、図７に示すように、溶液漕１０５を溶液漕移動機構１１４によって下方向に移動し、プローブ１０１に把持された薄膜試験片２０４を基板２０１から完全に引き離す。これによって、チタンの薄膜試験片２０４が二つのプローブ１０１によって把持され、かつ溶液中に浸されている状態となる。
【００３２】
最後に図８に示すように、少なくとも一方のプローブ１０１をプローブ移動機構１０２により水平方向に移動させると、薄膜試験片２０４に引っ張り力が加えられ、薄膜試験片２０４の引っ張り試験が実施される。この際、発生力測定機１０３によって薄膜試験片２０４に働く荷重が、観察機構１０４による標点２０７の観察によって薄膜試験片２０４の伸びが測定される。
【００３３】
以上のような手順を経て、薄膜引っ張り試験が実施される。図９に本発明における薄膜引っ張り試験の実施方法についてのフローチャートを示す。
［実施の形態２］
本実施の形態では、試験チップにおいて犠牲層を作製せず、基板上に直接薄膜試験片を作製する例について説明をおこなう。
【００３４】
図１０は本実施の形態における試験チップの作製工程をあらわす図である。まず、図１０（１０−ａ）に示すように、基板２０１上に薄膜試験片材料２０３を形成する。ここでは、基板２０１として厚さ１００ミクロンのアルミ基板を用いた。また薄膜試験片材料２０３としてはニッケルを使用し、無電解メッキ法によってアルミの基板２０１上に成膜をおこなった。
【００３５】
続いて、実施の形態１と同様にフォトリソグラフィー技術を用いて、薄膜試験片材料２０３をパターンニングし、図１０（１０−ｂ）に示すように、ニッケルの薄膜試験片２０４をアルミの基板２０１上に製作する。薄膜試験片２０４は試験片把持部２０５と試験片破断部２０５から構成される。
【００３６】
最後に図１０（１０−ｃ）に示すように、ニッケルの薄膜試験片２０４上にクロムの標点２０４を形成する。このクロムの標点は、引っ張り試験の際に、薄膜試験片２０４の伸びを計測するために使用される。なお、この標点２０７は必ずしも薄膜のパターンニングによって作製する必要があるわけではなく、例えばレーザマーキング法によって、薄膜試験片２０４に印を付けておき、標点２０７として用いることも可能であることを付け加えておく。
【００３７】
続いて、引っ張り試験の実施方法について図１１を用いて説明する。本実施の形態で用いた引っ張り試験機はプローブ１０１として磁性体材料を用い、さらにプローブ１０１にはコイル２０９が巻き付けられている。試験チップ２１０は溶液層１０５内に設置され、プローブ１０１とニッケルの薄膜試験片２０４が接触するように、位置決めがなされる。この状態でコイル２０９に電流を流すと、プローブ１０１が電磁石として働き、ニッケルの薄膜試験片２０４がプローブ１０１に固定される。なお、本実施の形態ではプローブ１０１と薄膜試験片２０４を磁力によって固定したが、実施の形態１で述べたハンダによる固定や、接着剤による固定、直接接合、陽極接合、拡散接合などの接合技術による固定をおこなうことも可能である。
【００３８】
このようにして薄膜試験片２０４がプローブ１０１に固定された状態で、エッチング液注入口１０９からエッチング液１１５が溶液漕１０５の中に注入され、試験チップ２１０が完全に浸る状態とする。本実施の形態では、基板２０１としてアルミを用いているので、エッチング液１１５としてリン酸、硝酸、酢酸、純水の混合液を用いた。この状態で数分間放置することによって、基板２０１を完全に溶解させる。また、溶液漕１０５には溶液漕用ヒータ１１２および超音波発生器１１３が取り付けられているため、エッチング液１１５の加熱や攪拌をおこなうことによって、アルミの基板２０１のエッチングを促進することも可能である。
【００３９】
このようにして、アルミの基板２０１を完全に溶解させると、溶液漕１０５内にはプローブ１０１で把持されたニッケルの薄膜試験片２０４が残ることになる。この後は、実施の形態１と同様に、溶液漕１０５内の洗浄を実施し、プローブ移動機構１０２で少なくとも一方のプローブを水平方向に移動させ、観察機構１０４で標点２０７を観察することによって薄膜試験片２０４の伸びを、発生力測定機１０３によって発生力を測定し、引っ張り試験を実施する。
【００４０】
なお、本実施の形態では、基板２０１としてアルミを用いているが、薄膜試験片２０４および標点２０７の材質に対して選択的にエッチングが可能なものであれば、基板２０１としてどのような材質を用いても構わない。さらに、基板２０１は金属に限定されるわけではなく、樹脂材料を用いることも可能である。
【００４１】
また、本実施の形態ではプローブ１０１と薄膜試験片２０４を固定するために磁力を用いたため、薄膜試験片２０４として磁性体であるニッケルを用いたが、先に述べたように、磁力以外の方法でプローブ１０１と薄膜試験片２０４の固定をおこなうならば、どのような材質を薄膜試験片２０４として用いてもよい。また、薄膜試験片２０４の形成方法として無電解メッキ法を用いているが、成膜方法は無電解メッキ法に限定されるわけではなく、電解メッキ法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法など、どのような方法を用いてもよい。
［実施の形態３］
本実施の形態では、溶液漕の中に電極を設置し、電気化学反応によって試験チップにおける犠牲層を除去する例について図１２を用いて説明をおこなう。
【００４２】
本実施の形態で用いた試験チップ２１０は、実施の形態１で説明したものと同じ構成となっている。すなわち、基板２０１、犠牲層２０２、薄膜試験片２０４、標点２０７および接着用薄膜２０８が積層されている。ただし、本実施の形態では基板２０１として厚さ１００ミクロンのニッケル板を、犠牲層２０２として電解メッキによって成膜したクロム薄膜を、薄膜試験片２０４としてスパッタリング法によるチタン薄膜を、標点２０７および接着用薄膜２０８としてスパッタリング法による金薄膜を用いた。
【００４３】
溶液漕１０５は、電極としてホルダ電極３０３と対極３０２を有しており、両者は電源３０１と接続されている。本実施の形態では、対極３０２として白金を用いた。このホルダ電極３０３上に試験チップ２１０を設置すると、基板２０１は導電体であるニッケルであるため、試験チップ２１０は電極として機能することになる。
【００４４】
続いて、この試験チップ２１０を実施の形態１と同じ方法を用いて、二つのプローブ１０１と固定し、エッチング液注入口１０９からエッチング液１１５を注入する。ここではエッチング液１１５として硝酸ナトリウム水溶液を用いた。試験チップ２１０がエッチング液１１５に浸された状態で、試験チップ２１０を陽極、白金の対極３０２を陰極として１．２ボルトの電圧を印加する。この電圧印加によって電気化学反応が進み、クロムの犠牲層２０２のみが選択的にエッチングされる。クロムの犠牲層２０２が完全にエッチングされた時点で電圧印加を停止し、実施の形態１と同様に、プローブ１０１に固定されたチタンの薄膜試験片２０４をニッケルの基板２０１から引き上げ、溶液漕１０５内の洗浄をおこない、引っ張り試験を実施する。
【００４５】
本実施例では、犠牲層の除去を電気化学エッチングによって実施しているが、電気化学エッチングは使用するエッチング液、印加電圧の設定によって、単純な酸やアルカリによるエッチングと比較して、より犠牲層のみをエッチングする選択性を高くすることができる。このため、本発明における引っ張り試験機における基板、犠牲層、薄膜試験片、標点に対する材料選択の範囲をさらに広げることができるようになった。
【００４６】
なお、ここでは電気化学エッチングによって、犠牲層を選択的に除去する方法について説明をおこなったが、実施の形態２と同様に、基板の上に直接薄膜試験片を作製し、基板をすべて電気化学エッチングによって除去するという方法を用いることも、もちろん可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の薄膜引っ張り試験システムでは、薄膜試験片を単体で扱わず、基板上に犠牲層を介して薄膜試験片を作製し、そのまま試験チップとして扱う方法を用いた。薄膜試験片は試験チップのまま引っ張り試験機のプローブと固定され、溶液中において犠牲層を除去することによって、基板から剥離される。基板から剥離された薄膜試験片は、そのまま溶液中において引っ張り試験が実施される。これによって、薄膜試験片の固定、薄膜試験片の基板からの剥離、引っ張り試験の実施、という一連の工程が連続してなされるため、薄膜試験片を破損することなく、容易に薄膜引っ張り試験が実施できるようになった。なお、犠牲層を用いずに基板をすべて除去することによって、薄膜試験片を剥離するという方法を用いても同様の効果がある。
【００４８】
また引っ張り試験をおこなうまで、薄膜試験片は基板上に犠牲層を介して固定された試験チップの状態となっているため、薄膜試験片の取り扱いも容易になり、薄膜試験片の運搬時や引っ張り試験機に薄膜試験片を固定する際に、薄膜試験片を破損するということもなくなった。また、試験チップの作製は、犠牲層、薄膜試験片、標点の成膜とパターンニングだけで実施することができるため、プロセスの簡略化も実現された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の引っ張り試験システムの一例をあらわす図である。
【図２】本発明の薄膜引っ張り試験システムにおける、試験チップの作製手順をあらわす図である。
【図３】本発明の引っ張り試験機に試験チップを設置した状態をあらわす図である。
【図４】試験チップに対してプローブを接触、固定させた状態をあらわす図である。
【図５】溶液漕内にエッチング液を注入した状態をあらわす図である。
【図６】溶液漕内のエッチング液によって試験チップの犠牲層を除去した様子をあらわす図である。
【図７】基板からプローブに固定された薄膜試験片を引き離した様子をあらわす図である。
【図８】プローブを移動することによって、薄膜試験片の引っ張り試験を実施した様子をあらわす図である。
【図９】本発明の引っ張り試験システムにおける引っ張り試験の手順をあらわすフローチャートである。
【図１０】本発明の薄膜引っ張り試験システムにおける、試験チップの作製手順をあらわす図である。
【図１１】本発明の引っ張り試験システムの一例をあらわす図である。
【図１２】本発明の引っ張り試験システムの一例をあらわす図である。
【符号の簡単な説明】
１０１  プローブ
１０２  プローブ移動機構
１０３  発生力測定機
１０４  観察機構
１０５  溶液漕
１０６  固定ガイド
１０８  プローブ用ヒータ
１０９  エッチング液注入口
１１０  洗浄液注入口
１１１  廃液排出口
１１２  溶液漕用ヒータ
１１３  超音波発生機
１１４  溶液漕移動機構
２０１  基板
２０２  犠牲層
２０３  薄膜試験片材料
２０４  薄膜試験片
２０５  試験片把持部
２０６  試験片破断部
２０７  標点
２０８  接着用薄膜
２０９  コイル
２１０  試験チップ
３０１  電源
３０２  対極
３０３  ホルダ電極
【図１】
0004451001.tif 000002
【図２】
0004451001.tif 000003
【図３】
0004451001.tif 000004
【図４】
0004451001.tif 000005
【図５】
0004451001.tif 000006
【図６】
0004451001.tif 000007
【図７】
0004451001.tif 000008
【図８】
0004451001.tif 000009
【図９】
0004451001.tif 000010
【図１０】
0004451001.tif 000011
【図１１】
0004451001.tif 000012
【図１２】
0004451001.tif 000013