【2021年版】応力測定器メーカー10社一覧

応力測定器のメーカー10社を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。

応力測定器とは？
応力測定器のメーカー10社一覧

応力測定器とは

応力測定器は素材にどのような応力がかかっているかを調べる機器です。

応力には圧縮応力と引張応力とがありますが、どちらの応力でも高すぎると破損や膜剥がれなどに繋がってしまいます。熱処理や成膜などを行うと応力が変化しますので、均一な品質を保つためにしっかりと測定して管理しておく必要があります。

応力を測定する手法もいくつかあり、曲率半径の測定、複屈折率の測定、エックス線回折の利用などです。どの方法も得意分野と不得意分野がありますのでそれぞれの用途に合わせて適切な応力測定器が選択されています。

応力測定器の使用用途

成膜分野やガラス強化などの応力が重要な役割を果たす分野では応力測定器は必須の機器です。

半導体産業ではシリコンウェハ上に各種薄膜の成膜が行われますが膜剥がれを起こしてしまう場合があり、この際には膜により高い応力が発生したためであることが多いです。このような以上が異常が発生したかどうかを調べるために応力測定器が使用されます。

ガラスを強化すると表面付近の圧縮応力が増大することで強度が上がりますので、強化処理後の応力測定も行われます。

応力測定器の原理

応力は物体の一部分に、例えばガラスではガラス表面が膨張しようとする力、もしくは収縮する力がかかっていることを示しており、物体全体ではゼロになります。

基板となるシリコンウェハ上に薄膜を製膜した場合、製膜した膜が縮もうとするとウェハがその応力に引っ張られて曲がってしまいます。つまりウェハの曲率半径が成膜前後で変化してしまいますので、この変化分から応力が計算されます。この場合の曲率半径はレーザーでウェハをスキャンすることで得られます。

ガラスを強化した場合も強化前後の曲率半径の違いから応力は計算できるのですが、ガラスは透明ですので複屈折の測定を行うことで応力が計算できます。応力がかかると方向によって屈折率が異るようになります。これを複屈折と呼んでいますが、高い応力がかかっているガラス中に光が入射すると応力がかかっていない場合に比べて複雑な屈折及び干渉をしますので、これらを測定して応力値を算出しています。

結晶の場合は光の回折が起こるので応力測定はエックス線回折を用いることで測定可能です。応力がかかっている部分は応力に従って格子間の伸縮がありますのでこの伸縮具合を測定します。この方法の利点はエックス線回折を利用しますので平面でなくてよく、複雑な形状でも実施可能な点です。

残留応力の測定

残留応力は、物質に加わった「力」が取り除かれた後に、物質要素や構造物の内側部分に残った「力」です。物質に機械的なものや、熱のような負荷が加えられた場合に、物質は平衡した状態にもどろうとします。その時に応力の残留が物質要素の内側に起こります。また、物質が移動や動作をしている時に、同じような負荷が加えられた場合にも応力が残留することがあります。

残留応力はいろいろな方法で測定することが出来ますが定量的に応力値を出す方法は少なく、現状では X線回折のみが残留応力の分布を把握できる性能を有しています｡

X線解析では、すべての結晶体から生成される素材の測定ができます。また以下のメリットがあります。