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マイクロスクラッチ試験機を使用した薄膜付着強度測定方法 実績あり

国内特許コード P110004566
整理番号 Y98-P029
掲載日 2011年7月21日
出願番号 特願平10-241934
公開番号 特開2000-074819
登録番号 特許第3586112号
出願日 平成10年8月27日(1998.8.27)
公開日 平成12年3月14日(2000.3.14)
登録日 平成16年8月13日(2004.8.13)
発明者
  • 馬場 茂
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 マイクロスクラッチ試験機を使用した薄膜付着強度測定方法 実績あり
発明の概要 【課題】薄膜の基板に対する付着強度を測定するマイクロスクラッチ試験機を使用した薄膜付着強度測定方法を提供する。
【解決手段】マイクロスクラッチ試験機を使用して薄膜付着強度測定を行う方法において、マイクロスクラッチ試験機の圧子針1から電気信号をフーリエ分解し、基板7上の薄膜8の損傷を反映する周波数成分を積分することで、薄膜の臨界損傷荷重を測定するようにしたことを特徴とするマイクロスクラッチ試験機を使用した薄膜付着強度測定方法。
従来技術、競合技術の概要


薄膜試料の基板に対する付着強度は,ダイヤモンドなどでできた硬質の圧子針で薄膜をスクラッチ(引っかく)し、薄膜が剥離する最小荷重(臨界荷重:壊れ始める荷重)を測定して評価している。
近年、光学用コ-ティング,ICの配線,磁気記録膜,またそれらの保護膜は非常に薄く,薄膜の臨界損傷荷重の測定が重要となっているが、こうした薄膜の薄膜付着強度測定にはマイクロスクラッチ試験機(例えば、本発明者らが発明し、日本工業規格として採用されている特公平3-64825号公報に記載されている表面特性試験機)が適している。



このマイクロスクラッチ試験機による薄膜の薄膜付着強度測定は、圧子針を例えば、厚さ0.1μm程度の薄膜試料に押しつけて薄膜が基板から剥離する臨界損傷荷重を測定することにより行われる。
ここで、図6を参照してマイクロスクラッチ試験機の概略構造を説明すると、図中、1は半球状圧子針、2は前記圧子針を支持するカンチレバー、3は圧子カートリッジ部、4はカートリッジ部3にカンチレバー2を保持する粘弾性材料支点4、5はカンチレバー2の動きを検知する永久磁石5、6はセンサーコイルであり、また7は試験片としての基板、8は前記基板に付着されている薄膜である。



この試験機を使用した薄膜の付着強度測定の原理を説明すると、ダイヤモンド製圧子針1をカンチレバー2を介して試料薄膜面8に押しつけ、このカンチレバー2を薄膜8表面に数10μm程度の振幅で薄膜面上で振動させると薄膜面と圧子針1間に作用する摩擦力に応じて圧子針1にスティックスリップによる振動が生じる。薄膜8に損傷が生じると、圧子針1に作用する摩擦力が不規則に変化するので圧子針1先の運動は大きく変化する。摩擦力による圧子針1の運動遅れと,表面の荒れから生じる不規則な振動を,電気的なスクラッチノイズとして検出し、圧子針1に生じる不規則な振動から、計測制御部において臨界損傷をはじめとする薄膜8の付着損傷の発生を検出する。このようにマイクロスクラッチ試験機では,スクラッチ用の圧子針1を数10μm程度の振幅で試料面上で振動させ,摩擦力による圧子針1の運動遅れと,表面の荒れから生じる不規則な振動を,電気的なスクラッチノイズとして検出し、薄膜8の付着強度の測定を行っている。

産業上の利用分野


本発明は、薄膜の基板に対する付着強度を測定するマイクロスクラッチ試験機を使用した薄膜付着強度測定方法に関するものであり、さらに詳細にはマイクロスクラッチ試験機の圧子針から取り出される電気信号をフーリエ分解し、この分解した信号をもとに薄膜の臨界損傷荷重を精度よく測定することができる薄膜付着強度測定方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
マイクロスクラッチ試験機を使用して薄膜付着強度測定を行う方法において、マイクロスクラッチ試験機の圧子針から生じる電気信号をフーリエ分解し、分解した信号の中から基本周波数の偶数次の高調波を検出し、薄膜の臨界損傷荷重を測定するようにしたことを特徴とするマイクロスクラッチ試験機を使用した薄膜付着強度測定方法。

【請求項2】
マイクロスクラッチ試験機を使用して薄膜付着強度測定を行う方法において、圧子針軸部を単振動させ摩擦によって生じる信号をフーリエ変換し、フーリエ変換後の各係数を演算し、摩擦信号の基本周波数の偶数次の高調波成分を測定して薄膜の臨界損傷荷重を測定するようにしたことを特徴とするマイクロスクラッチ試験機を使用した薄膜付着強度測定方法。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP1998241934thum.jpg
出願権利状態 登録
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