SU605170A1

SU605170A1 - Article mechanical structure determining method

Info

Publication number: SU605170A1
Application number: SU762404713A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Колешко; Анатолий Владимирович Гулай
Original assignee: Институт электроники АН Белорусской ССР
Priority date: 1976-09-21
Filing date: 1976-09-21
Publication date: 1978-04-30

Description

1one

Изобретение относитс к области неразрушающего контрол и может быть использовано дл ультразвукового контрол механической структуры изделий, например адгезии тонких пленок к подложке.The invention relates to the field of non-destructive testing and can be used for ultrasonic testing of the mechanical structure of products, for example, adhesion of thin films to a substrate.

Известен способ измерени адгезии тонких пленок к подложке, заключающийс в том, что в плане через прижатый металлический проводник возбуждает ультразвуковые колебани , а величину адгезии определ ют по интенсивности ультразвуковых колебаний в момент отрыва покрыти от подложки 1.A known method for measuring the adhesion of thin films to a substrate consists in the fact that in plan through the pressed metal conductor it excites ultrasonic vibrations, and the amount of adhesion is determined by the intensity of the ultrasonic vibrations at the moment of detachment of the coating from the substrate 1.

Существенным недостатком указанного способа вл етс то, что определение адгезии тонких пленок св зано с разрущением последних.A significant disadvantage of this method is that the determination of the adhesion of thin films is associated with the destruction of the latter.

Известен также способ определени механической структуры изделий, в частности адгезии тонких пленок, заключающийс в возбуждении в контролируемом изделии поверхностной волны и измерении ее затухани на различиых частотах 2.There is also known a method for determining the mechanical structure of products, in particular, the adhesion of thin films, which consists in exciting a surface wave in a controlled product and measuring its attenuation at different frequencies 2.

Однако этот способ не позвол ет с высокой точностью определ ть адгезию тонких пленок к подложке, так как затухание новерхностной волны зависит от толщины поверхностного сло контролируемого издели , а также от его механических характеристик.However, this method does not allow the adhesion of thin films to the substrate to be determined with high accuracy, since the attenuation of the surface wave depends on the thickness of the surface layer of the test product, as well as on its mechanical characteristics.

Цель изобретени - повышение точности контрол адгезии тонких пленок.The purpose of the invention is to improve the accuracy of controlling the adhesion of thin films.

Дл этого по предлагаемому способу дополнительно возбуждают и измер ют затухание поверхностной волны на различных частотах в контролируемом изделии после его отжигаTo do this, according to the proposed method, the surface wave is attenuated and measured at different frequencies in the monitored product after it is annealed.

и по максимальной разнице затухани суд т об адгезии.and according to the maximum difference in attenuation, adhesion is judged.

На фиг. 1 приведены тиничные частотные зависимости коэффициента затухани у поверхностных акустических волн, сн тые на поверхности образца: 1-до отжига, 2 - после отжига; на фиг. 2 - зависимость величины адгезии F от величины изменени амплнтудночастотной характеристики Aif.FIG. Figure 1 shows the typical frequency dependences of the attenuation coefficient for surface acoustic waves, taken on the sample surface: 1 before annealing, 2 after annealing; in fig. 2 shows the dependence of the adhesion value F on the magnitude of the change in the amplitude-frequency characteristic Aif.

Согласно способу в контролируемом издеЛИИ с помощью пьезо- или электромагнитноакустического излучателей возбуждают поверхностную волну и онредел ют ее затухание в зависимости от частоты возбуждени . Аналогичные операции провод т с контролируемым изделием после его отжига, обеспечивающего увеличение адгезии пленкн в подложке. При отжиге тонких пленок уменьщаетс пористость переходного сло планка - подложка , устран ютс дефекты соединени . Рассе ние поверхностных акустических волн на дефектах при этом также будет уменьшатьс . Особенно это будет заметно дл тех волн, длина которых соизмерима н несколько превосходит толщину пленки. Уменьшение затухани According to the method in the controlled product, using a piezoelectric or electromagnetically acoustic emitter, the surface wave is excited and attenuated depending on the frequency of the excitation frequency. Similar operations are carried out with a controlled product after it is annealed, which provides an increase in the adhesion of films in the substrate. Upon annealing of thin films, the porosity of the transition layer – substrate layer decreases, and the joints are eliminated. The scattering of surface acoustic waves on defects will also decrease. This will be especially noticeable for those waves whose length is comparable to somewhat greater than the thickness of the film. Attenuation reduction

волн бздет прослеживатьс при сравненииwaves are traced when compared

амплитудно-частотных характеристик, сн тыхна поверхности образца до и после отжига.amplitude-frequency characteristics, removed from the surface of the sample before and after annealing.

Дл количественного определени адгезии пленки до отжига стро т калиброванную кривую , представл ющую собой зависимость величины адгезии F от величииы изменени амплитудно-частотной характиристики А-у в оптимальном частотном диапазоне Л/опт, определ емом из соотношени ДА,опт(1-2) йпл, где Лпл - толщина пленки (см. фиг. 2). Чем больше изменение амплитудно-частотной характеристики в результате отжига, тем ииже адгези пленки к подложке до отжига. Дл построени калиброванной кривой можно использовать любой из известных методов определени адгезии, например метод царапани .To quantify the adhesion of the film before annealing, a calibrated curve is constructed, which is the dependence of the adhesion value F on the magnitude of the change in amplitude-frequency characteristic Ay in the optimum frequency range L / opt, determined from the ratio DA, opt (1-2) where Lpl - film thickness (see Fig. 2). The greater the change in the amplitude-frequency characteristic as a result of annealing, the lower the adhesion of the film to the substrate before annealing. You can use any of the known methods for determining adhesion, such as the scratch method, to build a calibrated curve.

Например, дл исследовани разработанного способа определени адгезии тонких пленок рассматривают амплитудно-частотные характеристики , сн тые на поверхности образца с алюминиевой пленкой толщиной 10 мкм. При этом наблюдаетс наибольшее расхождение характеристик, си тых до и после отжига, в области частот 120-200 Мгц. Анализ показывает , что разрешающа способность предлагаемого способа определени адгезин в 3-4 раза выше, чем при определении адгезии известными способами.For example, to study the developed method for determining the adhesion of thin films, the amplitude-frequency characteristics taken on the sample surface with an aluminum film 10 microns thick are considered. In this case, the greatest discrepancy of the characteristics, which are before and after annealing, is observed in the frequency range 120–200 MHz. The analysis shows that the resolution of the proposed method for determining adhesin is 3-4 times higher than when determining adhesion by known methods.

Claims

1. USSR author's certificate number 39750 cl. G 01N 19/04, 1974.

2.I. A. Viktorov. Physical principles of the use of Rale and Lomb ultrasonic waves in engineering. M., “Science, 1966, p. 159-160.

4AO / 7W

Fig.: /

rig.2.