応力と凸凹

質問

シリコンウェハ上にSiO2等の膜を成膜した時、凸方向に反ると圧縮、凹方向に反ると引っ張り応力というろ参考書には書いてありますが、なぜそうなるのかがわかりません。シリコンウェハを圧縮しているという意味ですか？教えて下さい！

回答No.1

inara · ベストアンサー

基板の上面に薄膜があるとします。
この薄膜が圧縮応力を持っているというのは、膜は横から圧縮されている状態と同じです。つまり、膜は無理やり縮められているので、本当は伸びたいと思っています。そういう膜が基板上にあるとき、膜が欲望を出して少し伸びたら基板は上に凸になるでしょう（上面のほうが伸びるので）。薄膜が引張応力を持っているときはその逆になります。

>シリコンウェハを圧縮しているという意味ですか

上の説明でお分かりだと思いますが、薄膜の残留応力は薄膜が感じている応力のことです。薄膜が圧縮応力を持っている場合、シリコンウェハの上面（ 薄膜が乗っている面 ＝ 凸面 ）は、薄膜によって無理やり引き伸ばされているので引張応力を受けています。下面（ 凹面側 ) は圧縮応力を受けています。

お礼

回答頂きありがとうございます。
回答を何度も読み直してようやくイメージ出来ました。
圧縮方向に力が働いているのに伸びるという点が理解に苦しみましたが、「ちょっとだけ圧縮の力が弱まって膜が伸びても、膜としてはまだまだ圧縮されてる状態」ってことなんですね。

回答No.3

noname#58790

基準はあくまでシリコンウェハです。

グイーッ！＾＾
この上に釘を刺して両手でで引っ張ると凹方向に反る。
釘を足と手で押すと、凸方向に反る。
リキの限界でとまる。

そんだけ。＾＿＾

回答No.2

inara

>ちょっとだけ圧縮の力が弱まって膜が伸びても、膜としてはまだまだ圧縮されてる状態」ってことなんですね

そうです。膜の残留応力は減っていますがまだ残っています。
膜が伸びたいと思っても、膜だけ浮いているわけでなく、下にウェハがありますから、膜が伸びたらウェハも一緒に引っ張られます。しかしウェハは「伸ばされたくない」と抵抗してきますから、膜の残留応力が完全になくなるまで伸びることはできません。膜が少し伸びると膜の残留応力は少し減り、逆にウェハが受ける応力（引張り）は少し増えます。それらの力がちょうど釣り合ったところでウェハの湾曲は止まります。