HfO2薄膜生长应力演化研究.pdf

第 29卷 第 6期 光 学 学 报 Vo1．29，No．6 2009年 6月 ACTA OPTICA SINICA June，2009 文章编号 ：0253—2239(2009)06—1734—06 HfO2薄膜生长应力演化研究 方 明 ’邵淑英 沈雪峰 范正修 邵建达 (中国科学院上海光学精密机械研究所 ，上海 201800； 中国科学院研究生院，北京 100039) 摘要 薄膜应力的存在是薄膜材料 的本征特性，对过程 中薄膜应力的测量与精确控制具有重要意义。搭建了基于 双光束偏转基底 曲率测量装置 ，再结合薄膜厚度的实时监控 ，实现了对薄膜应力演化过程的观测。对 HfO 薄膜 的 生长过程做 了实时研究 。结果显示 ，在所研究条件下 ，HfOz薄膜的生长应力随厚度的增加 ，在 3604660MPa范 围 内变化 ；沉积温度越高，沉积真空度越高，张应力越大 ；在真空度较高的沉积条件下，薄膜应力强烈地受到基底表面 的影响，随着薄膜厚度的增加 ，应力也趋于稳定 。 关键词 薄膜；应力实时测量 ；HfO 薄膜 ；生长应力 中图分类号 0484．1 文献标识码 A doi：10．3788／A0S2O0929O6．1734 EvolutionofGrowthStressofHfO2ThinFilm FangMing， ShaoShuying ShenXuefeng FanZhengxiu ShaoJianda ，ShanghaiInstituteofOpticsandFineMechanics，ChineseAcademyof Sciences，Shanghai201800，China、 ＼ GraduateUniversityof ChineseAcademyof Sciences，Bering100039，China ， Abstract StressiSapropertyofthinfilm materia1．II；simportanttodevelop in—processobservationandcontrolit accurately．Aninstrumentforreal—timestressmeasurementbasedonoptica1deflectionoftwoparallellightbeamswas presented．Combinedwith thecrystalmonitor，wecanobserve theevolutionofthinfilm stressin process．This instrumentwasappliedt0observetheprocessofdepositionofHfO2film ．Theresultsshow thatHfO2filmshavea stabletensilestressof360～ 660MPaforthegivendepositionconditions．Thetensilestressbecomeslargerwhenthe vacuum orthetemperatureofsubstrateiShigher．Thestresswasaffectedintensivelybythesubstratesurfaca．and wasstablewiththeincrementofthinfilm thicknessinhighvacuum conditions． Keywords thinfilm ；real—timestressmeasurement；HfO2thinfilm ；growthstress 1 引 言 工艺 7【q 和薄膜 厚度 的关系_1做 了深入 的探索。 任何沉积在基底上的薄膜都在其厚度尺寸范围 Ennos_1妇从应力实时演化的角度 ，研究 了早期常用 内承受着残余应力_1]，它的存在将导致基底形变，甚