KR101158107B1 - 이중 섹션을 구비한 박막 시편을 이용한 탄성 계수 측정 방법, 이중 섹션을 구비한 박막 시편을 이용한 열팽창 계수 측정 방법, 탄성 계수 및 열팽창 계수 측정용 박막 시편을 이용한 탄성 계수 및 열팽창 계수 측정 장치 - Google Patents

이중 섹션을 구비한 박막 시편을 이용한 탄성 계수 측정 방법, 이중 섹션을 구비한 박막 시편을 이용한 열팽창 계수 측정 방법, 탄성 계수 및 열팽창 계수 측정용 박막 시편을 이용한 탄성 계수 및 열팽창 계수 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막 시편의 탄성 계수 및 열팽창 계수를 획득할 수 있는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 너비(폭)가 W1인 제1 섹션(section)과 너비(폭)가 W2인 제2 섹션(section)을 구비하는 하나의 시험편에 하중을 가하여 한 번의 실험을 통해 각각의 섹션(section)에서 서로 다른 2 개의 변형률을 측정함으로써 한 번의 실험으로 박막 시편의 신뢰성 있는 탄성 계수 및 열팽창 계수를 측정할 수 있는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기한 방법에 사용되는 박막 시편 및 측정 장치에 관한 것이다.

Description

이중 섹션을 구비한 박막 시편을 이용한 탄성 계수 측정 방법, 이중 섹션을 구비한 박막 시편을 이용한 열팽창 계수 측정 방법, 탄성 계수 및 열팽창 계수 측정용 박막 시편을 이용한 탄성 계수 및 열팽창 계수 측정 장치{METHOD FOR MEASURING ELASTIC MODULUS OF THIN FILM SAMPLE WITH DUAL SECTION, METHOD MEASURING FOR THERMAL EXPANSION MODULUS OF THIN FILM SAMPLE WITH DUAL SECTION, THIN FILM SAMPLE FOR MEASURING ELASTIC MODULUS AND HERMAL EXPANSION MODULUS AND APPARATUS FOR MEASURING ELASTIC MODULUS AND THERMAL EXPANSION MODULUS}
본 발명은 박막 시편의 탄성 계수 및 열팽창 계수를 획득할 수 있는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 너비(폭)가 W1인 제1 섹션(section)과 너비(폭)가 W2인 제2 섹션(section)을 구비하는 하나의 시험편에 하중을 가하여 한 번의 실험을 통해 각각의 섹션(section)에서 서로 다른 2 개의 변형률을 측정함으로써 한 번의 실험으로 박막 시편의 신뢰성 있는 탄성 계수 및 열팽창 계수를 측정할 수 있는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기한 방법에 사용되는 박막 시편 및 측정 장치에 관한 것이다.
시험편의 탄성 계수 및 열팽창 계수를 측정하기 위하여는 시험편의 변형률을 측정하여야 하는데, 이 경우 시험편의 항복 응력 이하의 응력에서 온도에 의한 변형률을 측정하는 것이 관건이다.
벌크 소재의 열팽창 계수 측정시에는 온도 증가에 대한 변형률 변화를 측정하여 그 기울기 값을 취하게 되는데, 일반적인 변위계 혹은 열팽창 계수 측정 디바이스를 이용하여 측정하게 된다.
박막 소재의 열팽창 계수 측정시에는 고온 인장 시험기를 이용한 측정, 웨이퍼 곡률측정을 통한 방법, 캔틸레버 형태의 시험편의 휨을 이용한 방법 등을 이용하게 된다. 이 중 인장 실험을 통하여 열팽창 계수를 측정하는 방법이 가장 좋은 방법으로 알려져 있으나 박막 소재의 경우 벌크 소재에 사용하던 변형률 측정 방법으로는 변형률을 측정하기 어려운 점이 있다.
박막 소재의 변형률을 측정하는 경우 광학적인 방법을 이용한 ISDG (Interferometric Strain/Displacement Gage), DIC(Digital Image Correlation) 등의 측정방법이 알려져 있다.
한편, 고온 인장 시험기를 이용할 경우 DWDM(Dual Weight Difference Method)을 사용하여 서로 다른 응력 레벨(항복 응력 이하의 응력 레벨)에서 변형률 변화의 데이터를 바탕으로 박막 소재의 열팽창 계수를 측정한다.
박막 시험편은 수 나노 에서 수 마이크로 정도의 두께를 가지므로, 벌크 소재의 시편을 만드는 방법으로는 제작이 어려우며 주로 MEMS 공정을 응용한 방법으로 제작되는데, electroplating, sputtering, depositing 등으로 증착된 박막을 광학적인 또는 비광학적인 리소그라피를 이용하여 형상을 정의하는 방법이 사용된다. MEMS 공정으로 제작된 시험편은 그 크기가 작고, 매우 쉽게 파손되므로, 일반적으로 손으로 취급이 어렵다. 이에 따라 시험편의 소재 이외에 그립부에 지그(Zig) 구조물을 설계하여 제작된다.
즉, 박막 시험편의 너비(폭)이 매우 큰 경우라 하더라도 1mm 이하의 크기를 가지며 수 나노에서 수 마이크로 정도의 두께를 가지므로 손으로 취급하기가 불가능하다. 또한, 약간의 힘을 가하여도 큰 변형이 일어나므로 실험 전에 시험편에 손상이 갈 수 있는 가능성이 있으며, 안정한 상태를 유지할 수 있는 추가적인 구조를 함께 설계하여야 한다. 따라서, 탄성 계수 측정을 위하여 두 번 이상의 실험을 해야 할 경우 위와 같은 크기에 대한 문제로 인해 실험에 어려움이 따르게 된다.
한편, 시험편은 주로 MEMS 공정으로 제작되는데, 한 웨이퍼에서 여러 개의 시험편을 만들 수 있다. 그런데, 같은 웨이퍼에서 제작된 시험편이라 할지라도 웨이퍼 상의 위치에 따라 두께나 조성이 달라질 가능성이 있다. 따라서, 서로 다른 두 개 이상의 시험편을 사용하여 두 번 이상의 실험을 하는 경우 시험편의 제조 오차와 시험 조건의 미세한 차이로 인한 오차가 포함된다.
즉, 서로 다른 두 개의 시험편을 이용하여 두 번 이상의 실험을 할 경우 시험편간의 편차(두께 차이, 조성 차이 등)가 실험 결과에 영향을 미칠 수 있다.
한편, DWDM(Dual Weight Difference Method)과 인장 실험을 통한 실험의 경우 서로 다른 응력 레벨에서 온도에 대한 변형률 변화의 데이터가 필요하다. 그런데, 하나의 시험편을 가지고 두 번 이상 실험을 하는 경우 시험편이 온도 이력에 대한 영향을 받을 가능성을 가지고 있다.
또한, 실험을 두 번 이상 하게 되면, 실험을 할 때마다 실험 외부 조건의 미세한 차이가 있을 수 있으며, 이는 시험 결과에 오차요인으로 작용되어 정확성을 저해할 가능성을 내포한다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자, 서로 다른 너비를 갖는 하나의 박막 시편을 사용하여 한 번의 실험을 수행함으로써 박막 시편의 탄성 계수 및 열팽창 계수를 정확하고 신속하게 획득할 수 있는 탄성 계수 및 열팽창 계수 측정 방법을 제공하고자 한다. 즉, 본 발명은 서로 다른 너비(폭)를 가지는 시험편에 총 하중 P(T)가 인가되는 경우 제1 섹션(section)과 제2 섹션(section)에 각각 서로 다른 응력이 발생하므로, 하나의 시험편으로 한 번의 실험을 통해 각각의 섹션(section)에서 각각의 변형률을 측정하여 박막 시편의 탄성 계수를 획득할 수 있어 신뢰성 있는 결과를 획득할 수 있는 탄성 계수 및 열팽창 계수 측정 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기한 방법에 사용되는 박막 시험편 및 측정 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 너비가 W1인 제1 섹션(section)(110)과 상기 제1 섹션(section)(110)의 우측단에 일체로 형성되며 너비가 W1 보다 작거나 큰 W2인 제2 섹션(section)(120)을 구비하는 두께 ｔ인 판상의 박막 시편(100)의 좌측단 및 우측단을 지그(210, 220)에 각각 고정하는 시편 고정 단계(S110); 상기 박막 시편(100)에 항복 응력 미만의 응력이 인가되도록 액츄에이터(actuator)(400)를 이용하여 상기 박막 시편(100)의 좌우방향을 따라 하중 Ｐa를 인가하는 하중 인가 단계(S121); 상기 박막 시편(100)에 열을 가하여 상기 박막 시편(100)의 온도를 Ｔ0로부터 Ｔ로 증가시키는 온도 변화 단계(S123); 상기 박막 시편(100)의 좌우방향을 따라 가해지는 총 하중 Ｐ(Ｔ)를 측정하는 총 하중 측정 단계(S130); 상기 박막 시편(100)의 좌우방향을 따라 가해지는 총 하중이 Ｐ(Ｔ)이고, 상기 박막 시편(100)의 온도가 Ｔ인 상태에서, 상기 제1 섹션(section)(110)의 변형률 ε1(T) 및 상기 제2 섹션(section)(120)의 변형률 ε2(T)을 측정하는 변형률 측정 단계(S140);
Figure 112010012361110-pat00001
의 관계식을 이용하여 상기 박막 시편(100)의 탄성 계수 Ｅ(Ｔ)를 획득하는 탄성 계수 획득 단계(S150); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 섹션을 구비한 박막 시편을 이용한 탄성 계수 측정 방법에 관한 것이다. 여기서, Ｐ(Ｔ)는 상기 액츄에이터(actuator)(400)에 의하여 가해지는 하중 Ｐa와, 상기 박막 시편(100)의 온도가 Ｔ0로부터 Ｔ로 변화되어 상기 박막 시편(100)이 좌우방향으로 변형됨에 따라 추가로 가해지는 하중인 변형 하중 ＰT의 합이다.
본 발명에 있어서, 상기 액츄에이터(actuator)(400)에 의하여 가해지는 하중 Ｐa는 미리 설정된 하중 값을 Ｐp라 하고, 허용 편차 하중 값을 Ｐd라 할 때, ｜Ｐp ? Ｐ(Ｔ)｜＜ Ｐd가 되도록 조절될 수 있고, 상기 W1과 W2 사이의 비는 2 이상인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 너비가 W1인 제1 섹션(section)(110)과 상기 제1 섹션(section)(110)의 우측단에 일체로 형성되며 너비가 W1 보다 작거나 큰 W2인 제2 섹션(section)(120)을 구비하는 두께 ｔ인 판상의 박막 시편(100)의 좌측단 및 우측단을 지그(210, 220)에 각각 고정하는 시편 고정 단계(S210); 상기 박막 시편(100)에 항복 응력 미만의 응력이 인가되도록 액츄에이터(actuator)(400)를 이용하여 상기 박막 시편(100)의 좌우방향을 따라 하중 Ｐa 또는 일정 변위를 인가하는 단계(S221); 상기 박막 시편(100)에 열을 가하여 상기 박막 시편(100)의 온도를 Ｔ0로부터 Ｔ로 증가시키는 온도 변화 단계(S223); 상기 박막 시편(100)의 온도가 Ｔ인 상태에서, 상기 제1 섹션(section)(110)의 변형률 ε1(T) 및 상기 제2 섹션(section)(120)의 변형률 ε2(T)을 측정하는 변형률 측정 단계(S240);
Figure 112010012361110-pat00002
의 관계식을 이용하여 상기 박막 시편(100)의 열팽창 계수 α(Ｔ)를 획득하는 열팽창 계수 획득 단계(S250); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 섹션을 구비한 박막 시편을 이용한 열팽창 계수 측정 방법에 관한 것이다.
한편, 본 발명은 너비가 W1인 제1 섹션(section)(110); 상기 제1 섹션(section)(110)의 길이방향 측단에 일체로 형성되며 너비가 W1 보다 작은 W2인 제2 섹션(section)(120); 을 포함하되, 두께가 ｔ인 판상인 것을 특징으로 하는 탄성 계수 및 열팽창 계수 측정용 박막 시편에 관한 것이다.
한편, 본 발명은 상기 박막 시편(100); 일면에 요(凹) 모양과 철(凸) 모양 중 어느 하나가 형성되는 제1 물림부(211, 221)와, 상기 박막 시편(100)의 길이 방향 측단을 파지하기 위하여 상기 제1 물림부(211, 221)와 맞물리도록 일면에 요(凹) 모양과 철(凸) 모양 중 나머지 하나가 형성되는 제2 물림부(212, 222)를 구비하는 제1 지그(210) 및 제2 지그(220); 일측단이 액츄에이터(actuator)(400)에 연결되고 타측단이 상기 제1 지그(210)에 연결되는 제1 빔(beam)(310); 일측단이 상기 제2 지그(220)에 연결되고, 타측단이 로드 셀(load cell)(500)에 연결되는 제2 빔(beam)(320); 상기 박막 시편(100)에 열을 가하기 위하여, 상기 박막 시편(100) 하부에 위치하며 상기 제1 지그(210) 및 제2 지그(220)의 사이에 배치되는 열전모듈(600); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 계수 및 열팽창 계수 측정 장치에 관한 것이다.
본 발명은 상기 제1 빔(beam)(310)의 타측단에 돌출 형성되는 제1 빔(beam) 수나사(311); 상기 제1 지그(210)의 외측면에 돌출되는 제1 지그 수나사(213); 일측단에 상기 제1 빔(beam) 수나사(311)에 대응하는 암나사(811)가 형성되고 타측단에 상기 제1 지그 수나사(213)에 대응하는 암나사(812)가 형성되는 제1 연결대(810); 상기 제2 지그(220)의 외측면에 돌출되는 제2 지그 수나사(223); 상기 제2 빔(beam)(320)의 일측단에 돌출 형성되는 제2 빔(beam) 수나사(321); 일측단에 상기 제2 지그 수나사(223)에 대응하는 암나사(821)가 형성되고, 타측단에 상기 제2 빔(beam) 수나사(321)에 대응하는 암나사(822)가 형성되는 제2 연결대(820); 를 포함하되, 상기 제1 연결대(810)의 일측단에 형성되는 암나사(811) 및 상기 제1 연결대(810)의 타측단에 형성되는 암나사(812)는 상호 동일한 암나사이고, 상기 제2 연결대(820)의 일측단에 형성되는 암나사(821) 및 상기 제2 연결대(820)의 타측단에 형성되는 암나사(822)는 상호 동일한 암나사일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 박막 시편(100)의 상면에는 금속이 도포되고, 상기 제1 물림부(211, 221)와 제2 물림부(212, 222)는 부도체이며, 일측단이 상기 제1 물림부(211, 221)의 일면과 상기 제2 물림부(212, 222)의 일면 중 상기 박막 시편(100)의 상면과 접촉하는 어느 하나에 부착되고, 타측단이 상기 지그(210, 220)의 외측으로 돌출되는 금속 패드(212-1, 222-1)를 포함할 수 있다.
본 발명은 서로 다른 너비(폭)를 가지는 시험편에 총 하중 P(T)가 인가되는 경우 너비(폭)가 W1인 제1 섹션(section)과 너비(폭)가 W2인 제2 섹션(section)에 각각 서로 다른 응력(혹은 변형률)이 발생하므로, 하나의 시험편으로 한 번의 실험을 통해 각각의 섹션(section)에서 각각의 변형률을 측정하여 박막 시편의 탄성 계수 및 열팽창계수를 획득할 수 있다. 이로부터 측정 결과의 정확성이 높으면서도 시험 시간이 단축되는 효과를 얻을 수 있다.
도1은 실시예1의 흐름도.
도2는 실시예1의 실시를 위한 장치의 개략도.
도3은 도2의 박막 시편의 상세도.
도4는 도1의 하중 인가 단계의 흐름도.
도5는 변형률 측정을 위한 도2의 박막 시편의 상세도.
도6은 도5의 이미지 촬영을 위한 장치의 개략도.
도7은 실시예2의 흐름도.
도8은 도2의 제1 지그의 개략도.
도9는 도2의 제2 지그의 개략도.
도10은 도2의 제1 빔(beam)과 제1 지그의 체결을 위한 설명도.
도11은 도2의 제2 지그와 제2 빔(beam)의 체결을 위한 설명도.
이하, 도면을 참조하며 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
실시예1
실시예1은 본 발명에 따른 이중 섹션을 구비한 박막 시편을 이용한 탄성 계수 측정 방법에 관한 것이다.
도1은 실시예1의 흐름도를, 도2는 실시예1의 실시를 위한 장치의 개략도를, 도3은 도2의 박막 시편의 상세도를, 도4는 도1의 하중 인가 단계의 흐름도를, 도5는 변형률 측정을 위한 도2의 박막 시편의 상세도를, 도6은 도5의 이미지 촬영을 위한 장치의 개략도를 나타낸다.
도1을 참조하면 실시예1은 시편 고정 단계(S110), 하중 인가 및 온도 변화 단계(S120), 총 하중 측정 단계(S130), 변형률 측정 단계(S140) 및 탄성 계수 획득 단계(S150)를 포함한다.
도2를 참조하면 시편 고정 단계(S110)에서는 박막 시편(100)의 좌측단이 제1 지그(210)에 고정되고, 박막 시편(100)의 우측단이 제2 지그(220)에 각각 고정된다.
도3을 참조하면 박막 시편(100)은 제1 섹션(section)(110)과 제2 섹션(section)(120)을 구비한다. 제2 섹션(section)(120)은 제1 섹션(section)(110)의 우측단에 일체로 형성된다. 제1 섹션(section)(110)은 너비가 W1이고, 제2 섹션(section)(120)은 너비가 W2인데, W1 ＞ W2이다. W1 = 2W2 일수 있다. W1과 W2 사이에 차이가 있기만 하면 되지만 그 차이가 너무 작은 경우에는 또 다른 오차요인이 포함되므로, W1 과 W2 사이의 비는 2 이상인 것이 바람직하다. 박막 시편(100)은 두께 ｔ인 판상으로 형성된다. 한편, 응력의 집중을 완화시키기 위하여 제1 섹션(section)(110)과 제2 섹션(section)(120) 연결부의 너비방향 측면에는 라운드부가 형성될 수 있다.
도1을 참조하면 하중 인가 및 온도 변화 단계(S120)는 하중 인가 단계(S121) 및 온도 변화 단계(S123)를 포함한다.
도2를 참조하면 하중 인가 단계(S121)에서는 액츄에이터(actuator)(400)를 이용하여 박막 시편(100)의 좌우방향(길이방향)을 따라 하중 Ｐa를 인가하게 된다. 하중 인가 단계(S121)에서는 액츄에이터(actuator)(400)에 의하여 박막 시편(100)에 항복 응력 미만의 응력이 인가된다.
도2를 참조하면 온도 변화 단계(S123)에서는 박막 시편(100)에 열을 가하여 박막 시편(100)의 온도를 Ｔ0로부터 Ｔ로 증가시키게 된다. 박막 시편(100) 하부에 열전모듈(600)을 설치하고, 열전모듈(600)에 전류를 공급함으로써 열을 발생시켜 박막 시편(100)의 온도를 증가시킬 수 있다.
도2를 참조하면 총 하중 측정 단계(S130)에서는 로드 셀(load cell)(500)에 의하여 박막 시편(100)의 좌우방향을 따라 가해지는 총 하중 Ｐ(Ｔ)를 측정하게 된다. 총 하중 Ｐ(Ｔ)는 액츄에이터(actuator)(400)에 의하여 가해지는 하중을 Ｐa, 박막 시편(100)의 온도가 Ｔ0로부터 Ｔ로 변화되어 박막 시편(100)이 좌우방향으로 변형됨에 따라 추가로 가해지는 하중인 변형 하중을 ＰT라 할 때, Ｐ(Ｔ)는 Ｐa와 ＰT의 합이다. 한편, 도4를 참조하면 총 하중 측정 단계(S130)에서는 하중 Ｐa가 ｜Ｐp ? Ｐ(Ｔ)｜ = ｜Ｐp ? (Ｐa + ＰT)｜ ＜ Ｐd가 되도록 조절된 상태에서 로드 셀(load cell)(500)을 이용하여 박막 시편(100)의 좌우방향을 따라 가해지는 총 하중 Ｐ(Ｔ)를 측정하게 된다.
도4를 참조하면 하중 인가 단계(S121)에서 액츄에이터(actuator)(400)에 의하여 가해지는 하중 Ｐa는 ｜Ｐp ? Ｐ(Ｔ)｜ = ｜Ｐp ? (Ｐa + ＰT)｜ ＜ Ｐd가 되도록 조절된다. 여기서, Ｐp는 미리 설정된 총 하중을 나타내고, Ｐd는 허용 편차 하중을 나타낸다. 즉, ｜Ｐp ? (Ｐa + ＰT)｜ ≥ Ｐd인 경우 Ｐa 를 증가 또는 감소시킴으로써 ｜Ｐp ? Ｐ(Ｔ)｜ = ｜Ｐp ? (Ｐa + ＰT)｜ ＜ Ｐd가 되도록 조절된다.
실시예1은 항복 응력 이하의 응력에서 실시되어야 하기 때문에 박막 시편(100)에 항복 응력 이상의 응력이 인가되지 않도록 총 하중 Ｐ(Ｔ)를 제어하여야 한다. 박막 시편(100)에 온도를 가할 경우 일반적으로 박막 시편(100)은 늘어나기 때문에 총 하중 Ｐ(Ｔ)가 너무 작은 경우 박막의 특성상 변형률 측정에 문제가 생길 수 있고, 일반적으로 소재의 항복 응력은 고온에서의 값이 상온에서의 값에 비해 낮아지는 경향이 있으므로 총 하중 Ｐ(Ｔ) 가 항복 하중과 근사한 하중이 되도록 조작할 경우 잘못된 값을 측정할 가능성이 있다.
따라서, 미리 설정된 총 하중 Ｐp는 열팽창 계수 측정 실험 이전에 인장 실험을 수행하여 소재의 항복 응력을 확인하여, 항복 응력에 해당하는 하중 이하의 값으로 설정해야 하며, 그 값은 소재마다 다르게 된다. 미리 설정된 총 하중 Ｐp는 상온 인장 실험으로 측정된 항복 하중의 50% 수준 이하의 값이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 전해도금 니켈 박막의 고온 인장 실험의 결과를 보면, 218 ℃에서의 항복 응력은 상온에서의 항복응력의 약 65% 정도의 값을 가지는 것으로 보고되어 있다.
허용 편차 하중 Ｐd의 경우, 하중 측정에 사용되는 로드 셀(500)의 분해능을 기준으로 설정하는 것을 기본으로 하며, 엑츄에이터(actuator)(400)의 인장 및 압축 속도가 빨라서 제대로 제어가 되지 않는다면 경우에 따라 임의로 설정가능하다.
도1을 참고하면 변형률 측정 단계(S140)에서는 제1 섹션(section)(110)의 변형률 ε1(T) 및 제2 섹션(section)(120)의 변형률 ε2(T)를 측정하게 된다. 변형률 ε1(T) 및 변형률 ε2(T)는 박막 시편(100)의 좌우방향을 따라 가해지는 총 하중이 Ｐ(Ｔ)이고, 박막 시편(100)의 온도가 Ｔ인 상태에서의 변형률이다.
도5를 참고하면 제1 섹션(section)(110)에는 제1-1 패턴(111) 및 제1-2 패턴(112)이 형성되고, 제2 섹션(section)(120)에는 제2-1 패턴(121) 및 제2-2 패턴(122)이 형성될 수 있다. 따라서, 제1-1 패턴(111)과 제1-2 패턴(112) 사이의 거리를 d1이라 하고, 제2-1 패턴(121)과 제2-2 패턴(122) 사이의 거리를 d2라 하면, 변형률 측정 단계(S140)에서는 하중 인가 및 온도 변화 단계(S120) 수행 후의 d1 및 d2를 측정하여, 이들 값과 하중 인가 및 온도 변화 단계(S120) 수행 전의 d1 및 d2를 이용하여 제1 섹션(section)(110)의 변형률 ε1(T) 및 제2 섹션(section)(120)의 변형률 ε2(T)를 계산할 수 있다.
도6을 참조하면 d1 및 d2는 CCD 카메라 두 대를 사용하여 제1 섹션(section)(110) 및 제2 섹션(section)(120)의 이미지를 따로 촬영함으로써 각각 측정 가능하다. 이 경우 CCD 카메라 한 대당 하나의 경통을 사용하며, 좌측에 위치한 경통 하부에는 제1 미러(mirror)가 위치하고, 우측에 위치한 경통 하부에는 제2 미러(mirror)가 위치한다. 제2 미러(mirror)는 빛의 50%는 투과시키고, 50%는 반사시키는 하프 미러(mirror)일 수 있다. CCD 카메라 두 대를 사용하여 서로 다른 부위를 촬영하는 방법은 공지된 방법이므로 상세한 설명은 생략한다.
도1을 참조하면 탄성 계수 획득 단계(S150)에서는
Figure 112010012361110-pat00003
의 관계식을 이용하여 박막 시편(100)의 탄성 계수 Ｅ(Ｔ)를 획득하게 된다.
탄성 계수 획득 단계(S150)에 필요한 수식은 열탄성이론(thermo-elasticity)으로부터 아래와 같이 유도된다.
[수학식 1]
Figure 112010012361110-pat00004
[수학식 2]
Figure 112010012361110-pat00005
[수학식 1] 및 [수학식 2]는 단축 열탄성 변형을 하는 시험편 구조에서 널리 사용되는 수식이며, 응력의 정의로부터
Figure 112010012361110-pat00006
,
Figure 112010012361110-pat00007
이고, α(Ｔ)는 박막 시편(100)의 열팽창 계수를 나타낸다.
[수학식 1] - [수학식 2]를 하면, 아래의 [수학식 3]을 얻는다.
[수학식 3]
Figure 112010012361110-pat00008
즉, 탄성 계수 획득 단계(S150)에서는 [수학식 3]을 이용하여 박막 시편(100)의 탄성 계수 Ｅ(Ｔ)를 획득하게 된다.
한편, W1 = 2W2인 경우 [수학식 3]으로부터 [수학식 4]를 얻을 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112010012361110-pat00009
즉, W1 = 2W2인 경우 [수학식 3]은 [수학식 4]로 단순화된다.
[수학식 3] 및 [수학식 4]에서 W1 및 W2는 미리 알고 있는 값이고, ε1(T) 및 ε2(T)는 변형률 측정 단계(S140)에서 측정 가능한 값이고, P(T)는 총 하중 측정 단계(S130)에서 측정 가능한 값이다. 따라서, 실시예1은 서로 다른 너비를 갖는 하나의 박막 시편(100)을 사용하여 한 번의 실험을 수행함으로써 박막 시편(100)의 탄성 계수를 획득할 수 있다.
한편, 시험편의 너비(폭)이 매우 큰 경우라 하더라도 1mm 이하의 크기를 가지며 수 나노에서 수 마이크로 정도의 두께를 가지므로 손으로 취급하기가 불가능하다. 또한, 약간의 힘을 가하여도 큰 변형이 일어나므로 실험 전에 시험편에 손상이 갈 수 있는 가능성이 있으며, 안정한 상태를 유지할 수 있는 추가적인 구조를 함께 설계하여야 한다. 따라서, 탄성 계수 측정을 위하여 두 번 이상의 실험을 해야 할 경우 위와 같은 크기에 대한 문제로 인해 실험에 어려움이 따르게 된다.
한편, 시험편은 주로 MEMS 공정으로 제작되는데, 한 웨이퍼에서 여러 개의 시험편을 만들 수 있다. 그런데, 같은 웨이퍼에서 제작된 시험편이라 할지라도 웨이퍼 상의 위치에 따라 두께나 조성이 달라질 가능성이 있다. 따라서, 서로 다른 시험편을 사용하여 두 번 이상의 실험을 하는 경우 시험편의 제조 오차로 인한 문제점이 발생한다.
즉, 서로 다른 두 개의 시험편을 이용하여 두 번 이상의 실험을 할 경우 시험편간의 편차(두께 차이, 조성 차이 등)가 실험 결과에 영향을 미칠 수 있다.
한편, DWDM(Dual Weight Difference Method)과 인장 실험을 통한 실험의 경우 서로 다른 응력 레벨에서 온도에 대한 변형률 변화의 데이터가 필요하다. 그런데, 하나의 시험편을 가지고 두 번 이상 실험을 하는 경우 시험편이 온도 이력에 대한 영향을 받을 가능성을 가지고 있다.
또한, 실험을 두 번 이상 하게 되면, 실험을 할 때마다 실험 외부 조건의 미세한 차이가 있을 수 있으며, 이는 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 없을 가능성을 내포한다.
그런데, 본 발명에 따른 실시예1은 서로 다른 너비를 갖는 하나의 박막 시편(100)을 사용하여 한 번의 실험을 수행함으로써 박막 시편(100)의 탄성 계수를 획득할 수 있으므로, 상기한 문제점을 제거할 수 있는 장점이 있다. 즉 실시예1은 서로 다른 너비(폭)를 가지는 시험편에 총 하중 P(T)가 인가되는 경우 제1 섹션(section)과 제2 섹션(section)(120)에 각각 서로 다른 응력이 발생하므로, 하나의 시험편으로 한 번의 실험을 통해 각각의 섹션(section)(110, 120)에서 각각의 변형률을 측정하여 박막 시편(100)의 탄성 계수를 획득할 수 있다.
실시예2
실시예2는 본 발명에 따른 이중 섹션을 구비한 박막 시편을 이용한 열팽창 계수 측정 방법에 관한 것이다.
도7은 실시예2의 흐름도를 나타낸다.
도7을 참조하면 실시예2는 시편 고정 단계(S210), 하중 인가 및 온도 변화 단계(S220), 변형률 측정 단계(S240) 및 열팽창 계수 획득 단계(S250)를 포함한다.
시편 고정 단계(S210), 하중 인가 및 온도 변화 단계(S220) 및 변형률 측정 단계(S240)는 실시예1에서 설명한 시편 고정 단계(S110), 하중 인가 및 온도 변화 단계(S120) 및 변형률 측정 단계(S140)와 동일하므로 설명을 생략한다. 즉, 하중 인가 및 온도 변화 단계(S220)는 실시예1에서와 마찬가지로 하중 인가 단계(S221) 및 온도 변화 단계(S223)를 포함한다.
도7을 참조하면 열팽창 계수 획득 단계(S250)에서는
Figure 112010012361110-pat00010
의 관계식을 이용하여 박막 시편(100)의 열팽창 계수 α(Ｔ)를 획득하게 된다.
실시예1에서 기술한 [수학식 1] 및 [수학식 2]을 이용하여 [수학식 1]×σ1 - [수학식 2]×σ2를 하면, 아래의 [수학식 5]를 얻는다.
[수학식 5]
Figure 112010012361110-pat00011
즉, 열팽창 계수 획득 단계(S250)에서는 [수학식 5]를 이용하여 박막 시편(100)의 열팽창 계수 α(Ｔ)를 획득하게 된다. 위 수식에서 알 수 있는 사실은 열팽창계수만을 측정하는 경우에는 하중 측정이 불필요하다는 점이다. 즉, 하중 측정 센서를 포함하지 않고도, 열팽창계수를 측정하는 시스템 구성이 가능하다.
한편, W1 = 2W2인 경우 [수학식 5]로부터 [수학식 6]을 얻을 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112010012361110-pat00012
즉, W1 = 2W2인 경우 [수학식 5]는 [수학식 6]으로 단순화된다.
[수학식 5] 및 [수학식 6]에서 W1 및 W2는 미리 알고 있는 값이고, ε1(T) 및 ε2(T)는 변형률 측정 단계(S240)에서 측정 가능한 값이고, Ｔ0 및 Ｔ도 측정 가능한 값이다. 따라서, 실시예2은 서로 다른 너비를 갖는 하나의 박막 시편(100)을 사용하여 한 번의 실험을 수행함으로써 박막 시편(100)의 열팽창 계수를 획득할 수 있다.
실시예3
실시예3은 실시예1 및 실시예2에서 사용된 박막 시편에 관한 것이다.
도3을 참조하면 실시예1에서 설명한 바와 같이 실시예3의 박막 시편(100)은 제1 섹션(section)(110)과 제2 섹션(section)(120)을 구비한다. 제2 섹션(section)(120)은 제1 섹션(section)(110)의 우측단에 일체로 형성된다. 제1 섹션(section)(110)은 너비가 W1이고, 제2 섹션(section)(120)은 너비가 W2인데, W1 ＞ W2이다. W1 = 2W2 일수 있다. 박막 시편(100)은 두께 ｔ인 판상으로 형성된다.
한편, 응력의 집중을 완화시키기 위하여 제1 섹션(section)(110)과 제2 섹션(section)(120) 연결부의 너비방향 측면에는 라운드부가 형성될 수 있다.
도5를 참조하면 제1 섹션(section)(110)에는 제1-1 패턴(111) 및 제1-2 패턴(112)이 형성되고, 제2 섹션(section)(120)에는 제2-1 패턴(121) 및 제2-2 패턴(122)이 형성될 수 있다. 제1-1 패턴(111)과 제1-2 패턴(112)은 제1-1 패턴(111)과 제1-2 패턴(112) 사이의 거리 d1을 측정하기 위한 것이고, 제2-1 패턴(121)과 제2-2 패턴(122)은 제2-1 패턴(121)과 제2-2 패턴(122) 사이의 거리 d2를 측정하기 위한 것이다.
실시예4
실시예4는 실시예1 및 실시예2를 실시하기 위한 탄성 계수 및 열팽창 계수 측정 장치에 관한 것이다.
도8은 도2의 제1 지그의 개략도를, 도9는 도2의 제2 지그의 개략도를, 도10은 도2의 제1 빔(beam)과 제1 지그의 체결을 위한 설명도를, 도11은 도2의 제2 지그와 제2 빔(beam)의 체결을 위한 설명도를 나타낸다.
도2를 참조하면 실시예4는 실시예3의 박막 시편(100), 제1 지그(210) 및 제2 지그(220), 제1 빔(beam)(310), 제2 빔(beam)(320) 및 열전모듈(600)을 포함한다.
도면에 도시되지 않았으나, 박막 시편(100)의 상면에는 금속이 도포될 수 있다.
도2 및 도8을 참조하면 제1 지그(210)는 상면에 요(凹) 모양이 형성되는 제1 물림부(211)와, 박막 시편(100)의 길이 방향 좌측단을 파지하기 위하여 제1 물림부(211)와 맞물리도록 하면에 철(凸) 모양이 형성되는 제2 물림부(212)를 구비한다. 제1 물림부(211)와 제2 물림부(212)는 클램프 등에 의하여 조여지거나 풀어짐으로써 제1 물림부(211)의 상면과 제2 물림부(212)의 하면 사이의 거리가 조절될 수 있다.
도2 및 도9를 참조하면 제2 지그(220)는 상면에 요(凹) 모양이 형성되는 제1 물림부(221)와, 박막 시편(100)의 길이 방향 우측단을 파지하기 위하여 제1 물림부(221)와 맞물리도록 하면에 철(凸) 모양이 형성되는 제2 물림부(222)를 구비한다. 제1 물림부(221)와 제2 물림부(222)는 클램프 등에 의하여 조여지거나 풀어짐으로써 제1 물림부(221)의 상면과 제2 물림부(222)의 하면 사이의 거리가 조절될 수 있다.
도8 및 도9를 참조하면 제1 물림부(211, 221)와 제2 물림부(212, 222)는 부도체일 수 있는데, 제2 물림부(212, 222)의 하면에는 박막 시편(100)의 측단 상면과 접촉하는 금속 패드(212-1, 222-1)가 부착된다. 제1 지그(210)의 제2 물림부(212)에 부착되는 금속 패드(212-1)는 좌측단이 제2 물림부(212)의 외부로 돌출되고, 제2 지그(220)의 제2 물림부(222)에 부착되는 금속 패드(222-1)는 우측단이 제2 물림부(222)의 외부로 돌출된다. 도면에 도시되지는 않았지만 금속 패드(212-1, 222-1)에는 박막 시편(100)에 흐르는 전류 측정을 위한 검류계의 양단자가 각각 접속되어 실시예1 및 실시예2의 적용이 박막 시편(100)의 파단 여부를 확인할 수 있다.
도2를 참조하면 제1 빔(beam)(310)은 좌측단이 액츄에이터(actuator)(400)에 연결되고 우측단이 제1 지그(210)에 연결된다. 액츄에이터(actuator)(400)는 박막 시편(100)의 길이방향을 따라 인장력을 가하지 위한 것으로 분해능(Resolution)이 좋은 상용 액츄에이터(actuator)를 사용한다.
도10을 참조하면 제1 빔(beam)(310)의 우측단에는 제1 빔(beam) 수나사(311)가 우측으로 돌출 형성된다. 또한 제1 지그(210)의 좌측면에는 제1 지그 수나사(213)가 좌측으로 돌출 형성된다. 제1 빔(beam)(310) 및 제1 지그(210)는 제1 연결대(810)에 의하여 상호 일체로 체결된다. 따라서, 제1 연결대(810)의 좌측단에는 제1 빔(beam) 수나사(311)에 대응하는 암나사(811)가 형성되고, 제1 연결대(810)의 우측단에는 제1 지그 수나사(213)에 대응하는 암나사(812)가 형성된다. 제1 연결대(810)의 좌측단에 형성되는 암나사(811) 및 제1 연결대(810)의 우측단에 형성되는 암나사(812)는 상호 동일한 암나사이고, 제1 빔(beam) 수나사(311)와 제1 지그 수나사(213)는 상호 동일한 수나사이다. 따라서, 제1 연결대(810)의 우측단을 제1 지그 수나사(213)와 깊게 체결하고 제1 빔(beam) 수나사(311)의 우측단을 제1 연결대(810)의 좌측단에 인접시킨 상태에서, 제1 연결대(810)를 회전시켜 제1 연결대(810)의 우측단과 제1 지그 수나사(213)의 물림 길이를 줄이게 되면 제1 연결대(810)의 우측단이 제1 빔(beam) 수나사(311)에 물리게 된다. 따라서, 제1 빔(beam)(310) 및 제1 지그(210)가 제1 연결대(810)에 의하여 상호 일체로 체결된다.
도2를 참조하면 제2 빔(beam)(320)은 좌측단이 제2 지그(220)에 연결되고 우측단이 로드 셀(load cell)(500)에 연결된다. 로드 셀(load cell)(500)은 박막 시편(100)의 길이방향을 따라 인가되는 하중을 측정하기 위한 것이다.
도11을 참조하면 제2 빔(beam)(320)의 좌측단에는 제2 빔(beam) 수나사(321)가 좌측으로 돌출 형성된다. 또한 제2 지그(220)의 우측면에는 제2 지그 수나사(223)가 우측으로 돌출 형성된다. 제2 빔(beam)(320) 및 제2 지그(220)는 제2 연결대(820)에 의하여 상호 일체로 체결된다. 따라서, 제2 연결대(820)의 좌측단에는 제2 지그 수나사(223)에 대응하는 암나사(821)가 형성되고, 제2 연결대(820)의 우측단에는 제2 빔(beam) 수나사(321)에 대응하는 암나사(822)가 형성된다. 제2 연결대(820)의 좌측단에 형성되는 암나사(821) 및 제2 연결대(820)의 우측단에 형성되는 암나사(822)는 상호 동일한 암나사이고, 제2 빔(beam) 수나사(321)와 제2 지그 수나사(223)는 상호 동일한 수나사이다. 제2 빔(beam)(320) 및 제2 지그(220)의 체결방식은 제1 빔(beam)(310) 및 제1 지그(210)의 체결방식에 준한다.
도2를 참조하면 제1 지그(210) 및 제2 지그(220)의 사이에는 열전모듈(600)이 배치된다. 열전모듈(600)은 박막 시편(100)에 열을 가하기 위한 것으로, 박막 시편(100) 하부에 배치된다. 열전모듈(600)에 전류가 공급됨으로써 열전모듈(600)로부터 열이 발생하여 박막 시편(100)에 열이 가하여 진다.
한편, 도2를 참조하면 지그(210, 220) 및 열전모듈(600)은 고온 챔버(700) 내부에 설치되고, 액츄에이터(actuator)(400) 및 로드 셀(load cell)(500)은 고온 챔버(700)의 외부에 설치된다. 로드 셀(load cell)(500)이 고온 챔버(700) 내부에 위치하게 되면 온도에 의한 써멀 드리프트(thermal drift) 현상이 발생할 염려가 있다. 고온 챔버(700)에는 창을 내어 고온 챔버(700) 외부에 설치되는 두 대의 CCD 카메라를 사용하여 제1 섹션(section)(110) 및 제2 섹션(section)(120)의 이미지를 따로 촬영할 수 있도록 한다. 제1 미러(mirror) 및 제2 미러(mirror)도 고온 챔버(700) 외부에 설치된다.
100:박막 시편
110:제1 섹션 120:제2 섹션
210:제1 지그 211:제1 물림부
212:제2 물림부 212-1:금속 패드
213:제1 지그 수나사
220:제2 지그 221:제1 물림부
222:제2 물림부 222-1:금속 패드
223:제2 지그 수나사
310:제1 빔 311:제1 빔 수나사
320:제2 빔 321:제2 빔 수나사
400:엑츄에이터 500:로드 셀
600:열전모듈 700:고온 챔버
810:제1 연결대 811:암나사
812:암나사
820:제2 연결대 821:암나사
822:암나사

Claims (8)

  1. 너비가 W1인 제1 섹션(section)(110)과 상기 제1 섹션(section)(110)의 우측단에 일체로 형성되며 너비가 W1 보다 작거나 큰 W2인 제2 섹션(section)(120)을 구비하는 두께 ｔ인 판상의 박막 시편(100)의 좌측단 및 우측단을 지그(210, 220)에 각각 고정하는 시편 고정 단계(S110);
    상기 박막 시편(100)에 항복 응력 미만의 응력이 인가되도록 액츄에이터(actuator)(400)를 이용하여 상기 박막 시편(100)의 좌우방향을 따라 하중 Ｐa를 인가하는 하중 인가 단계(S121);
    상기 박막 시편(100)에 열을 가하여 상기 박막 시편(100)의 온도를 Ｔ0로부터 Ｔ로 증가시키는 온도 변화 단계(S123);
    상기 박막 시편(100)의 좌우방향을 따라 가해지는 총 하중 Ｐ(Ｔ)를 측정하는 총 하중 측정 단계(S130);
    상기 박막 시편(100)의 좌우방향을 따라 가해지는 총 하중이 Ｐ(Ｔ)이고, 상기 박막 시편(100)의 온도가 Ｔ인 상태에서, 상기 제1 섹션(section)(110)의 변형률 ε1(T) 및 상기 제2 섹션(section)(120)의 변형률 ε2(T)을 측정하는 변형률 측정 단계(S140);
    Figure 112010012361110-pat00013
    의 관계식을 이용하여 상기 박막 시편(100)의 탄성 계수 Ｅ(Ｔ)를 획득하는 탄성 계수 획득 단계(S150);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 섹션을 구비한 박막 시편을 이용한 탄성 계수 측정 방법.
    여기서, Ｐ(Ｔ)는 상기 액츄에이터(actuator)(400)에 의하여 가해지는 하중 Ｐa와, 상기 박막 시편(100)의 온도가 Ｔ0로부터 Ｔ로 변화되어 상기 박막 시편(100)이 좌우방향으로 변형됨에 따라 추가로 가해지는 하중인 변형 하중 ＰT의 합이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터(actuator)(400)에 의하여 가해지는 하중 Ｐa는 미리 설정된 하중 값을 Ｐp라 하고, 허용 편차 하중 값을 Ｐd라 할 때, ｜Ｐp ? Ｐ(Ｔ)｜＜ Ｐd가 되도록 조절되는 것을 특징으로 하는 이중 섹션을 구비한 박막 시편을 이용한 탄성 계수 측정 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 W1 = 2W2인 것을 특징으로 하는 이중 섹션을 구비한 박막 시편을 이용한 탄성 계수 측정 방법.
  4. 너비가 W1인 제1 섹션(section)(110)과 상기 제1 섹션(section)(110)의 우측단에 일체로 형성되며 너비가 W1 보다 작은 W2인 제2 섹션(section)(120)을 구비하는 두께 ｔ인 판상의 박막 시편(100)의 좌측단 및 우측단을 지그(210, 220)에 각각 고정하는 시편 고정 단계(S210);
    상기 박막 시편(100)에 항복 응력 미만의 응력이 인가되도록 액츄에이터(actuator)(400)를 이용하여 상기 박막 시편(100)의 좌우방향을 따라 하중 Ｐa 또는 일정 변위를 인가하는 단계(S221);
    상기 박막 시편(100)에 열을 가하여 상기 박막 시편(100)의 온도를 Ｔ0로부터 Ｔ로 증가시키는 온도 변화 단계(S223);
    상기 박막 시편(100)의 온도가 Ｔ인 상태에서, 상기 제1 섹션(section)(110)의 변형률 ε1(T) 및 상기 제2 섹션(section)(120)의 변형률 ε2(T)을 측정하는 변형률 측정 단계(S240);
    Figure 112010012361110-pat00014
    의 관계식을 이용하여 상기 박막 시편(100)의 열팽창 계수 α(Ｔ)를 획득하는 열팽창 계수 획득 단계(S250);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 섹션을 구비한 박막 시편을 이용한 열팽창 계수 측정 방법.
  5. 삭제
  6. 너비가 W1인 제1 섹션(section)(110)과 상기 제1 섹션(section)(110)의 길이방향 측단에 일체로 형성되며 너비가 W1 보다 작은 W2인 제2 섹션(section)(120)을 구비하는 두께가 ｔ인 판상의 박막 시편(100);
    일면에 요(凹) 모양과 철(凸) 모양 중 어느 하나가 형성되는 제1 물림부(211, 221)와, 상기 박막 시편(100)의 길이 방향 측단을 파지하기 위하여 상기 제1 물림부(211, 221)와 맞물리도록 일면에 요(凹) 모양과 철(凸) 모양 중 나머지 하나가 형성되는 제2 물림부(212, 222)를 구비하는 제1 지그(210) 및 제2 지그(220);
    일측단이 액츄에이터(actuator)(400)에 연결되고 타측단이 상기 제1 지그(210)에 연결되는 제1 빔(beam)(310);
    일측단이 상기 제2 지그(220)에 연결되고, 타측단이 로드 셀(load cell)(500)에 연결되는 제2 빔(beam)(320);
    상기 박막 시편(100)에 열을 가하기 위하여, 상기 박막 시편(100) 하부에 위치하며 상기 제1 지그(210) 및 제2 지그(220)의 사이에 배치되는 열전모듈(600);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 계수 및 열팽창 계수 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 빔(beam)(310)의 타측단에 돌출 형성되는 제1 빔(beam) 수나사(311);
    상기 제1 지그(210)의 외측면에 돌출되는 제1 지그 수나사(213);
    일측단에 상기 제1 빔(beam) 수나사(311)에 대응하는 암나사(811)가 형성되고 타측단에 상기 제1 지그 수나사(213)에 대응하는 암나사(812)가 형성되는 제1 연결대(810);
    상기 제2 지그(220)의 외측면에 돌출되는 제2 지그 수나사(223);
    상기 제2 빔(beam)(320)의 일측단에 돌출 형성되는 제2 빔(beam) 수나사(321);
    일측단에 상기 제2 지그 수나사(223)에 대응하는 암나사(821)가 형성되고, 타측단에 상기 제2 빔(beam) 수나사(321)에 대응하는 암나사(822)가 형성되는 제2 연결대(820);
    를 포함하되,
    상기 제1 연결대(810)의 일측단에 형성되는 암나사(811) 및 상기 제1 연결대(810)의 타측단에 형성되는 암나사(812)는 상호 동일한 암나사이고,
    상기 제2 연결대(820)의 일측단에 형성되는 암나사(821) 및 상기 제2 연결대(820)의 타측단에 형성되는 암나사(822)는 상호 동일한 암나사인 것을 특징으로 하는 탄성 계수 및 열팽창 계수 측정 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 박막 시편(100)의 상면에는 금속이 도포되고,
    상기 제1 물림부(211, 221)와 제2 물림부(212, 222)는 부도체이며,
    일측단이 상기 제1 물림부(211, 221)의 일면과 상기 제2 물림부(212, 222)의 일면 중 상기 박막 시편(100)의 상면과 접촉하는 어느 하나에 부착되고, 타측단이 상기 지그(210, 220)의 외측으로 돌출되는 금속 패드(212-1, 222-1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 계수 및 열팽창 계수 측정 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105675484A (zh) * 2016-04-26 2016-06-15 重庆大学 均布载荷下中心带刚性板的环形薄膜弹性能的确定方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101388005B1 (ko) * 2012-11-20 2014-04-22 한국기계연구원 자유지지형 나노박막의 기계적 특성 측정 장치 및 방법
CN104181191B (zh) * 2014-01-23 2016-08-17 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 膨胀橡胶体积弹性模量测试及其试样制备装置与方法
CN104359938B (zh) * 2014-11-25 2016-08-24 中国建筑材料科学研究总院 一种测试涂层热膨胀系数的方法
KR102535752B1 (ko) 2016-11-08 2023-05-22 삼성전자주식회사 변형 측정 장치 및 이를 이용한 변형 평가 방법
KR102152699B1 (ko) * 2018-12-14 2020-09-07 주식회사 포스코 시편측정장치 및 시편측정방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03245048A (ja) * 1990-02-22 1991-10-31 Nec Corp 熱膨張係数測定装置
JP2007316055A (ja) 2006-04-25 2007-12-06 Matsushita Electric Works Ltd 薄膜試料の弾性率計測方法及び弾性率計測装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03245048A (ja) * 1990-02-22 1991-10-31 Nec Corp 熱膨張係数測定装置
JP2007316055A (ja) 2006-04-25 2007-12-06 Matsushita Electric Works Ltd 薄膜試料の弾性率計測方法及び弾性率計測装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105675484A (zh) * 2016-04-26 2016-06-15 重庆大学 均布载荷下中心带刚性板的环形薄膜弹性能的确定方法

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