逆解析手法による多層積層薄膜の弾性定数と接着強度測定システムの開発

現在、薄膜の接着力の測定法として、引掻き法、摩擦法、超音波法、レーザ破砕法、熱膨張法、折曲法、圧痕法、基板引張り法、他に電磁力を利用する方法、遠心力を利用する方法等がある。本研究では、接着力を基板と膜の間に作用する単位面積当たりの力と定義する。これまでの測定法により得られる値は、膜厚などの接着力とは関係のないパラメータの影響も受けている。当研究者らは、はじめに接着力を正確に測定する方法を考察し、その後簡易的な測定方法を考えるかまたは既存の方法で得られた値との関係を明らかにすることで、実用的な接着力測定法を構築できると考える。そこで、剥離方法として薄膜を圧子により押し上げて薄膜と下地を剥離させ方法を用いる。そして、膜の上面の変位および圧子押し上げに必要な力を測定する。この方法で得られた測定値を逆解析の補助データとして用いることにより、膜と下地の剥離強度を推定することができると考える。現在の研究の進捗状況は、基板と膜の間に接着力としてファンデルワールス力を想定し、逆解析で必要となる順解析用のプログラムを作成しているところである。このプログラムは、境界要素法を用いて膜の剥離過程を剥離初期からシミュレートするものである。この解析により実際の薄膜の接着力は、剥離縁10nm幅位のところに集中して作用し、これはハマッカー係数により決まる量であった。また、接着力が作用しなくなる範囲が剥離した領域であるとすると、これもハマッカー係数により決まるものであった。したがって、ファンデルワールス力(分子間力)で接着するような場合には、本研究のような考え方で接着力を推定することが可能である。現在、剥離途中における膜変位とわずかに圧子を押し上げたときの力と膜変位の変化から、ファンデルワールス力を逆解析できるかどうか調べている。また、本年度計上した経費により圧子の押し込み量および薄膜の表面変位を計測するためのレーザ変位計および変位をスキャンするためパルスモータ制御で微動可能なガイドローラを購入した。さらに、測定データの取得とシステムの動作電圧を制御するためのシステムを自作する予定である。

現在、薄膜の接着力の測定法として、引掻き法、摩擦法、超音波法、レーザ破砕法、熱膨張法、折曲法、圧痕法、基板引張り法、他に電磁力を利用する方法、遠心力を利用する方法等がある。本研究では、接着力を基板と膜の間に作用する単位面積当たりの力と定義する。これまでの測定法により得られる値は、膜厚などの接着力とは関係のないパラメータの影響も受けている。当研究者らは、はじめに接着力を正確に測定する方法を考察し、その後簡易的な測定方法を考えるかまたは既存の方法で得られた値との関係を明らかにすることで、実用的な接着力測定法を構築できると考える。そこで、剥離方法として薄膜を圧子により押し上げて薄膜と下地を剥離させ方法を用いる。そして、膜の上面の変位および圧子押し上げに必要な力を測定する。この方法で得られた測定値を逆解析の補助データとして用いることにより、膜と下地の剥離強度を推定することができると考える。現在の研究の進捗状況は、基板と膜の間に接着力としてファンデルワールス力を想定し、逆解析で必要となる順解析用のプログラムを作成しているところである。このプログラムは、境界要素法を用いて膜の剥離過程を剥離初期からシミュレートするものである。この解析により実際の薄膜の接着力は、剥離縁10nm幅位のところに集中して作用し、これはハマッカー係数により決まる量であった。また、接着力が作用しなくなる範囲が剥離した領域であるとすると、これもハマッカー係数により決まるものであった。したがって、ファンデルワールス力(分子間力)で接着するような場合には、本研究のような考え方で接着力を推定することが可能である。現在、剥離途中における膜変位とわずかに圧子を押し上げたときの力と膜変位の変化から、ファンデルワールス力を逆解析できるかどうか調べている。また、本年度計上した経費により圧子の押し込み量および薄膜の表面変位を計測するためのレーザ変位計および変位をスキャンするためパルスモータ制御で微動可能なガイドローラを購入した。さらに、測定データの取得とシステムの動作電圧を制御するためのシステムを自作する予定である。