CN101236189B - 测量电流加载时金属薄膜中应力演变的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量电流加载时金属薄膜中应力演变的装置及其方法，设计试样放置装置，依靠金属薄膜与试样放置装置的线接触，实现电流加载，将金属薄膜试样放置到金属材料的放置台的燕尾型的凹槽内，依靠重力金属薄膜试样与金属放置台线接触，保证金属薄膜和金属放置台电导通，金属薄膜在施加电流的过程由于焦耳热和电致蠕变曲率发生变化，再由多数激光应力测量装置测量电流加载时金属薄膜中应力演变。对薄膜试样不施加外力，实现原位测量电流加载时金属薄膜中的应力演变，以分析金属薄膜在热/力/电多耦合场的蠕变变形行为。本发明方法具有简单、精确等优点。

Description

测量电流加载时金属薄膜中应力演变的装置及方法

技术领域

本发明涉及金属薄膜材料，属于薄膜材料领域，特别涉及测量电流加载时金属薄膜中应力演变的装置及方法。

背景技术

广泛应用于超大规模集成电路中的金属薄膜材料(如Cu)和微电子机械系统(MEMS)中的微米量级器件材料，在微加工制备和使用过程中，因薄膜材料和它周围的材料的热膨胀系数不同，因通电断电及电脉冲信号的作用而伴随温度循环，薄膜材料会经历循环热应力的作用，通常薄膜材料在较高应力和较高温度状态下工作，蠕变变形成为关系到薄膜可靠性服役的一个重要问题。基于热循环和等温应力松弛的热机械行为研究着重于对热/力耦合场的铜薄膜的蠕变变形行为，可为金属薄膜抗蠕变性能的可靠性评估提供有用的信息。但是一般来说作为布线材料的金属薄膜的真实服役环境为热/力/电多耦合场，另外近期的研究表明电迁移也是塑性变形的一种方式，而热机械行为的研究没有考虑电流的物质流效应，在热/力/电多场耦合下Cu薄膜蠕变变形行为的研究由于更符合薄膜材料的服役环境而具有极其重要的实际意义.

研究薄膜在热/力/电多场耦合的蠕变变形行为的关键点在于检测薄膜通以电流时的应力演变，由于焦耳热和电致蠕变，薄膜中的残余应力会发生变化，原位定量监测施加电流时的薄膜中的应力大小及其演变过程是现在的技术难题。目前较常用的测量薄膜加电时的应力的变化的方法有掠入射XRD法和原子力显微镜(AFM)法。以铜薄膜为例，通常室温铜薄膜处于残余拉应力状态，衍射峰的位于标准峰的左侧，当薄膜中通以直流电时，衍射峰左移，随着电流的增大，有可能会移到标准峰的右侧，掠入射XRD试验结果可以定性表明随电流的增加薄膜中的应力从拉应力状态变为压应力状态，但是没有办法精确的定量测量薄膜的应力变化，同样原子力显微镜法可以通过薄膜的位移来计算热应变，但测量分析过程必须去除很多影响因素，比如原子力显微镜的悬臂梁会受到的电流干扰。相对比而言，基片弯曲曲率法为非接触式测量，试样自由变形，没有施加额外的约束力，可以大大地降低外界因素的影响，得出的蠕变行为的研究为集成电路布线材料性能评估提供真实有效的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种测量电流加载时金属薄膜中应力演变的装置及方法，实现无夹持的电流加载，结合基片弯曲曲率法原位测量电流加载时的应力演变，以便研究热/电/力多场耦合下金属薄膜蠕变行为。该方法具有简单、精确等优点。

本发明的技术方案是这样实现的，包括第一金属材料放置台，在第一金属材料放置台左侧开有第一矩形通槽，第一矩形通槽内设置第一陶瓷片，在距离第一金属材料放置台右侧10mm处放置第二金属材料放置台，第二金属材料放置台的右侧开有第二矩形通槽，第二矩形通槽内设置第二陶瓷片，第一陶瓷片和第二陶瓷片塞入真空设备的试样台，在第一金属材料放置台右侧开有第一燕尾形通槽，在第二金属材料放置台的左侧开有第二燕尾形通槽，第一金属材料放置台和第二金属材料放置台之间放置有金属薄膜试样，第一金属材料放置台，金属薄膜试样，第二金属材料放置台置于真空腔中。

第一燕尾形通槽的上侧配有第一金属塞子，第一燕尾形通槽的下侧配有第二金属塞子，第二燕尾形通槽的上侧配有第三金属塞子，第二燕尾形通槽的下侧配有第四金属塞子。

第一金属材料放置台与电源正极相连，第二金属材料放置台与电源负极相连。

真空腔腔壁处设有玻璃观察窗，玻璃观察窗下侧放置多束激光测量应力装置。

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)0.1-0.3 Pa；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；

2)将矩形金属薄膜试样从第一金属材料放置台下侧和第二金属材料放置台的下侧放入，将第一金属塞子塞入第一燕尾形通槽的上侧，将第二金属塞子塞入第一燕尾形通槽的下侧，将第三金属塞子塞入第二燕尾形通槽的上侧，将第四金属塞子塞入第二燕尾形通槽的下侧，金属薄膜试样依靠重力与第一金属材料放置台和第二金属材料放置台线接触，将矩形金属薄膜试样置于超高真空真空腔中，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，金属薄膜试样，第二金属材料放置台，形成电流回路，给金属薄膜试样施加直流电流0-1A；

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

金属薄膜可为任何金属材料，指铜或铝。

本发明与以前的试样放置装置相比，在满足多数激光应力测量装置测量薄膜应力对金属薄膜试样可自由变形测量要求的下，本发明通过设计薄膜试样的放置装置，实现了电流的加载。将金属薄膜试样放置到金属材料的放置台的燕尾型的凹槽内，依靠重力金属薄膜试样与金属放置台线接触，保证金属薄膜和金属放置台电导通，金属薄膜在施加电流的过程由于焦耳热和电致蠕变曲率发生变化，再由多数激光应力测量装置测量电流加载时金属薄膜中应力演变。

附图说明

图1为测量电流加载时金属薄膜中应力演变的原理图；

图2为试样放置装置结构示意图；

图3为在1μm厚铜薄膜中施加0.3A直流电时铜薄膜中的应力随时间的演变图；

图4为在1μm厚铜薄膜中施加0.4A直流电时铜薄膜中的应力随时间的演变图；

图5为在1μm厚铜薄膜中施加0.5A直流电时铜薄膜中的应力随时间的演变图；

图6为在1μm厚铜薄膜中施加0.6A直流电时铜薄膜中的应力随时间的演变图；

图7为在1μm厚铜薄膜中施加0.7A直流电时铜薄膜中的应力随时间的演变图；

图8为在1μm厚铜薄膜中施加0.8A直流电时铜薄膜中的应力随时间的演变图；

图9为在1μm厚铜薄膜中施加0.9A直流电时铜薄膜中的应力随时间的演变图；

图10为在500nm厚铝薄膜中施加0.5A直流电时铝薄膜中的应力随时间的演变图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明：

参照图1所示，第一金属材料放置台1与第二金属材料放置台2之间，由金属薄膜试样10连接，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，外部电源、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，可以给金属薄膜试样10施加电流。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。与金属薄膜试样10相对且距离约为20cm的真空腔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，激光发生器18发射激光，穿过玻璃观察窗17，入射到金属薄膜试样10表面，由金属薄膜试样10反射，反射光线穿过玻璃观察窗17，由探测器19接受。给金属薄膜试样10中施加电流，由于焦耳热和电致蠕变，金属薄膜试样10曲率发生变化，采用多束激光测量应力装置15检测电流加载时金属薄膜试样10曲率的变化，来检测金属薄膜中10的应力演变。此装置通过设置金属薄膜试样10的放置和电流加载装置，结合多束激光测量应力装置，实现了金属薄膜试样10中施加电流时的应力演变的定量精确测量。

参照图2所示，第一金属材料放置台1通过第一陶瓷片5，第二金属材料放置台2通过第二陶瓷片6塞入在真空设备的试样台7上，采用陶瓷片连接是为了使第一金属材料放置台1、第二金属材料放置台2和真空设备的试样台7绝缘。第一金属材料放置台1右侧和第二金属材料放置台2左侧的燕尾型通槽用于放置试样。

参照图3所示，横坐标为时间(s)，纵坐标为应力(MPa)。在加直流电流前，铜薄膜中残余应力为300MPa，施加0.3A直流电后，由于焦耳热和电致蠕变应力松弛，应力下降至大约75MPa.

参照图4所示，横坐标为时间(s)，纵坐标为应力(MPa)。在加直流电流前，铜薄膜中残余应力为300MPa，施加0.3A直流电后，由于焦耳热和电致蠕变应力松弛，应力下降至大约-25MPa.

参照图5所示，横坐标为时间(s)，纵坐标为应力(MPa)。在加直流电流前，铜薄膜中残余应力为300MPa，施加0.3A直流电后，由于焦耳热和电致蠕变应力松弛，应力下降至大约-50MPa.

参照图6所示，横坐标为时间(s)，纵坐标为应力(MPa)。在加直流电流前，铜薄膜中残余应力为300MPa，施加0.3A直流电后，由于焦耳热和电致蠕变应力松弛，应力下降至大约-80MPa.

参照图7所示，横坐标为时间(s)，纵坐标为应力(MPa)。在加直流电流前，铜薄膜中残余应力为300MPa，施加0.3A直流电后，由于焦耳热和电致蠕变应力松弛，应力下降至大约-90MPa.

参照图8所示，横坐标为时间(s)，纵坐标为应力(MPa)。在加直流电流前，铜薄膜中残余应力为300MPa，施加0.3A直流电后，由于焦耳热和电致蠕变应力松弛，应力下降至大约-120MPa.

参照图9所示，横坐标为时间(s)，纵坐标为应力(MPa)。在加直流电流前，铜薄膜中残余应力为300MPa，施加0.3A直流电后，由于焦耳热和电致蠕变应力松弛，应力下降至大约-120MPa.

参照图10所示，横坐标为时间(s)，纵坐标为应力(MPa)。在加直流电流前，铝薄膜中残余应力为400MPa，施加0.5A直流电后，由于焦耳热和电致蠕变应力松弛，应力下降至大约-20MPa.

应力测试原理是：对金属薄膜中应力的测量基于基片弯曲曲率法，在金属薄膜中通入直流电时，由于焦尔热和电致蠕变薄膜和基底的曲率将会发生改变，应力的变化可由薄膜和基底的曲率变化计算得出：

${\mathrm{\σ}}_f=\frac{M_s{h}_s^2}{6h_f}\mathrm{\Δk}$

式中M_s为基底的双轴模量，h_s为基底厚度，h_f为薄膜厚度，Δk为曲率的变化。

实施例1：采用磁控溅射沉积方法将铜薄膜沉积在2英寸热氧化过的硅片：SiO2(50nm)/Si(380μm)/SiO2(50nm)上，铜薄膜厚度1μm，沉积工艺参数为：溅射功率100W；溅射偏压-80V；本底真空：1.0×10^-6Pa；工作气压(Ar)0.1Pa；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，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；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0.3A；采用多束激光测量应力装置15，测量铜薄膜试样10在施加电流过程中的曲率变化，原位检测铜薄膜试样10中的应力演变如图3所示。

实施例2：采用磁控溅射沉积方法将铜薄膜沉积在2英寸热氧化过的硅片：SiO2(50nm)/Si(380μm)/SiO2(50nm)上，铜薄膜厚度1μm，沉积工艺参数为：溅射功率100W；溅射偏压-80V；本底真空：1.0×10^-6Pa；工作气压(Ar)0.1Pa；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，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；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0.4A；采用多束激光测量应力装置15，测量铜薄膜试样10在施加电流过程中的曲率变化，原位检测铜薄膜试样10中的应力演变如图4所示。

实施例3：采用磁控溅射沉积方法将铜薄膜沉积在2英寸热氧化过的硅片：SiO2(50nm)/Si(380μm)/SiO2(50nm)上，铜薄膜厚度1μm，沉积工艺参数为：溅射功率100W；溅射偏压-80V；本底真空：1.0×10^-6Pa；工作气压(Ar)0.1Pa；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，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；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0.5A；采用多束激光测量应力装置15，测量铜薄膜试样10在施加电流过程中的曲率变化，原位检测铜薄膜试样10中的应力演变如图5所示。

实施例4：采用磁控溅射沉积方法将铜薄膜沉积在2英寸热氧化过的硅片：SiO2(50nm)/Si(380μm)/SiO2(50nm)上，铜薄膜厚度1μm，沉积工艺参数为：溅射功率100W；溅射偏压-80V；本底真空：1.0×10^-6Pa；工作气压(Ar)0.1Pa；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，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；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0.6A；采用多束激光测量应力装置15，测量铜薄膜试样10在施加电流过程中的曲率变化，原位检测铜薄膜试样10中的应力演变如图6所示。

实施例5：采用磁控溅射沉积方法将铜薄膜沉积在2英寸热氧化过的硅片：SiO2(50nm)/Si(380μm)/SiO2(50nm)上，铜薄膜厚度1μm，沉积工艺参数为：溅射功率100W；溅射偏压-80V；本底真空：1.0×10^-6Pa；工作气压(Ar)0.1Pa；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，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；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0.7A；采用多束激光测量应力装置15，测量铜薄膜试样10在施加电流过程中的曲率变化，原位检测铜薄膜试样10中的应力演变如图7所示。

实施例6：采用磁控溅射沉积方法将铜薄膜沉积在2英寸热氧化过的硅片：SiO2(50nm)/Si(380μm)/SiO2(50nm)上，铜薄膜厚度1μm，沉积工艺参数为：溅射功率100W；溅射偏压-80V；本底真空：1.0×10^-6Pa；工作气压(Ar)0.1Pa；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，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；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0.8A；采用多束激光测量应力装置15，测量铜薄膜试样10在施加电流过程中的曲率变化，原位检测铜薄膜试样10中的应力演变如图8所示。

实施例7：采用磁控溅射沉积方法将铜薄膜沉积在2英寸热氧化过的硅片：SiO2(50nm)/Si(380μm)/SiO2(50nm)上，铜薄膜厚度1μm，沉积工艺参数为：溅射功率100W；溅射偏压-80V；本底真空：1.0×10^-6Pa；工作气压(Ar)0.1Pa；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，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：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0.9A；采用多束激光测量应力装置15，测量铜薄膜试样10在施加电流过程中的曲率变化，原位检测铜薄膜试样10中的应力演变如图9所示。

实施例8：采用磁控溅射沉积方法将铝薄膜沉积在2英寸热氧化过的硅片：SiO2(50nm)/Si(380μm)/SiO2(50nm)上，铝薄膜厚度500nm，沉积工艺参数为：溅射功率100W；溅射偏压-80V；本底真空：1.0×10^-6Pa；工作气压(Ar)0.1Pa；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，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；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0.5A；采用多束激光测量应力装置15，测量铜薄膜试样10在施加电流过程中的曲率变化，原位检测铜薄膜试样10中的应力演变如图10所示。

Claims (6)

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)。

5.一种采用权利要求1所述装置的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：50nm SiO₂/380μm Si/50nm SiO₂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Ar0.1-0.3Pa；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，矩形金属薄膜试样(10)设置在第一金属材料放置台(1)和第二金属材料放置台(2)的槽内，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，金属薄膜指铜或铝。

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