JIS C 5630-6:2011 マイクロマシン及びＭＥＭＳ―第６部：薄膜材料の軸荷重疲労試験方法

                                                                C 5630-6 : 2011 (IEC 62047-6 : 2009)

pdf 目 次

ページ

•  序文・・・・[1]
•  1 適用範囲・・・・[1]
•  2 引用規格・・・・[1]
•  3 用語及び定義・・・・[2]
•  4 試験片・・・・[3]
•  4.1 試験片の形状・・・・[3]
•  4.2 試験片の作製・・・・[3]
•  4.3 試験片の厚さ・・・・[3]
•  4.4 試験前の試験片の保管・・・・[3]
•  5 試験方法及び試験機・・・・[4]
•  5.1 一般・・・・[4]
•  5.2 試験片のつかみ方法・・・・[4]
•  5.3 静的引張強さ試験・・・・[4]
•  5.4 負荷方法・・・・[4]
•  5.5 試験の繰返し速度・・・・[4]
•  5.6 試験環境の制御・・・・[4]
•  6 耐久性(試験の終了)・・・・[5]
•  7 試験報告書・・・・[5]
•  附属書A(参考)この規格の技術的背景・・・・[6]
•  附属書B(参考)試験片・・・・[7]
•  附属書C(参考)変位測定・・・・[8]
•  附属書D(参考)試験環境・・・・[9]
•  附属書E(参考)試験片の数・・・・[10]

(pdf 一覧ページ番号 1)

――――― [JIS C 5630-6 pdf 1] ―――――

C 5630-6 : 2011 (IEC 62047-6 : 2009)

まえがき

  この規格は,工業標準化法第12条第1項の規定に基づき,財団法人マイクロマシンセンター(MMC)
及び財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格(日本産業規格)を制定すべきとの申出があ
り,日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が制定した日本工業規格(日本産業規格)である。
  この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。
  この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意
を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実
用新案権に関わる確認について,責任はもたない。
  JIS C 5630の規格群には,次に示す部編成がある。
    JIS C 5630-1 マイクロマシン及びMEMSに関する用語
    JIS C 5630-2 マイクロマシン及びMEMS−第2部 : 薄膜材料の引張強さ試験方法
    JIS C 5630-3 マイクロマシン及びMEMS−第3部 : 薄膜材料の標準試験片
    JIS C 5630-6 マイクロマシン及びMEMS−第6部 : 薄膜材料の軸荷重疲労試験方法

(pdf 一覧ページ番号 2)

――――― [JIS C 5630-6 pdf 2] ―――――

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                           C 5630-6 : 2011
                                                                          (IEC 62047-6 : 2009)

マイクロマシン及びMEMS−第6部 : 薄膜材料の軸荷重疲労試験方法

Semiconductor devices-Micro-electromechanical devices- Part 6: Axial fatigue testing methods of thin film materials

序文

  この規格は,2009年に第1版として発行されたIEC 62047-6を基に,技術的内容及び構成を変更するこ
となく作成した日本工業規格(日本産業規格)である。
  なお,この規格で点線の下線を施してある参考事項は,対応国際規格にはない事項である。

1 適用範囲

  この規格は,長さ及び幅が1 mm以下,かつ,厚さが0.1 μm10 μmの範囲の薄膜材料に対する一定力
振幅又は一定変位振幅下における軸荷重引張−引張力疲労試験方法について規定する。この薄膜はMEMS,
マイクロマシンなどの主要な構造部材として用いる。
  MEMS,マイクロマシンなどの主要な構造部材の材料は,堆積法などで作製する薄膜である。その代表
寸法はミクロン単位であり,構造体の製造方法は,フォトリソグラフィなどの非機械加工が主であるとい
う特徴がある。この規格は,これらの特徴を考慮することによって,薄膜などから作製した平滑な微小試
験片に,力の印加軸が試験片長手方向と平行になるようにした,室温の大気中で行う軸荷重疲労試験方法
を規定する。
  この規格は通常サイズの試験片は扱わない。この規格の技術的背景について附属書Aに記載する。
    注記1 微小試験片とは,適用範囲に示してあるように,長さ及び幅が1 mm以下で,厚さが0.1 μm
            10 μmの範囲の寸法をもつ試験片のことである。また,通常サイズの試験片とは,ISO 1099
            [8]で規定する寸法をもつバルク試験片のことである。
    注記2 この試験方法は,微小試験片に一定の最大及び最小引張力を繰り返し加えて,微小試験片の
            引張疲労特性を測定する方法である。
    注記3 この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。
             IEC 62047-6:2009,Semiconductor devices−Micro-electromechanical devices−Part 6: Axial fatigue
                 testing methods of thin film materials(IDT)
              なお,対応の程度を表す記号“IDT”は,ISO/IEC Guide 21-1に基づき,“一致している”
            ことを示す。

2 引用規格

  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。この引用

――――― [JIS C 5630-6 pdf 3] ―――――

2
C 5630-6 : 2011 (IEC 62047-6 : 2009)
規格は,その最新版(追補を含む。)を適用する。
    JIS C 5630-2 マイクロマシン及びMEMS−第2部 : 薄膜材料の引張強さ試験方法
      注記 対応国際規格 : IEC 62047-2:2006,Semiconductor devices−Micro-electromechanical devices−Part
             2: Tensile testing method of thin film materials(IDT)

3 用語及び定義

  この規格で用いる主な用語及び定義は,次による。
3.1
最大力(maximum force),Pmax
  試験片に与える繰返し力の最大値。
    注記 ASTM E 1823-05a[1]参照。
3.2
最小力(minimum force),Pmin
  試験片に与える繰返し力の最小値。
    注記 ASTM E 1823-05a[1]参照。
3.3
平均力(mean force),Pmean
  一定力振幅試験中又は各サイクルにおいて,試験片に与える繰返し力の平均値。
    注記 ASTM E 1823-05a[1]参照。
3.4
力振幅範囲(force range),ΔP
  一定力振幅試験中に試験片に与える最大力と最小力との差。
3.5
最大応力(maximum stress),σmax
  試験片に与える繰返し応力の最大値。
3.6
最小応力(minimum stress),σmin
  試験片に与える繰返し応力の最小値。
3.7
平均応力(mean stress),σmean
  一定振幅試験中又は各サイクルにおいて,試験片に与える繰返し応力の平均値。
3.8
応力振幅範囲(stress range),Δσ
  一定振幅試験において,試験片に与える最大応力と最小応力との差。
3.9
最大変位(maximum displacement),δmax
  試験片に与える繰返し変位の最大値。
3.10
最小変位(minimum displacement),δmin
  試験片に与える繰返し変位の最小値。

――――― [JIS C 5630-6 pdf 4] ―――――

                                                                                              3
                                                                C 5630-6 : 2011 (IEC 62047-6 : 2009)
3.11
平均変位(mean displacement),δmean
  一定変位振幅試験中又は各サイクルにおいて,試験片に与える繰返し変位の平均値。
3.12
変位振幅範囲(displacement range),Δδ
  一定変位振幅試験において,試験片に与える最大変位と最小変位との差。
3.13
力比又は応力比(force ratio or stress ratio),R
  最大力に対する最小力の比,又は最大応力に対する最小応力の比。

4 試験片

4.1 試験片の形状

  試験片の寸法は,測定結果に及ぼす寸法効果を考慮し,可能な限り使用するデバイスと同等の寸法とす
ることが望ましい。試験片の形状及び寸法は,JIS C 5630-2の附属書C(試験片)で記載するものが望ま
しい。
  試験片の平面形状の寸法精度は,JIS C 5630-2と同様に±1 %としなければならない。また,試験片平行
部の長さは,幅の2.5倍以上でなければならない。JIS C 5630-2のC.1(試験片の平面形状)を参照する。
試験片のつかみ部と平行部とをつなぐ肩部の曲率半径は,応力集中で破壊を引き起こさないように,十分
大きくすることが望ましい。附属書B及びJIS C 5630-2のC.2(試験片のフォトマスク)を参照する。
  JIS C 5630-2で規定する標点が,応力集中部を形成する場合,又は疲労破壊の起点となり得る場合は標
点を描かなくてもよい。

4.2 試験片の作製

  試験片は,その薄膜を使用するデバイスと可能な限り同じプロセスで作製することが望ましい。試験片
の作製に当たっては,JIS C 5630-2で規定する事項を遵守することが望ましい。特に,基板を除去する場
合は,薄膜試験片が損傷を受けないように十分注意する必要がある。JIS C 5630-2のC.3(試験片厚さの測
定)を参照する。
  試験片の個数は,試験する薄膜に応じて適切に決定する。附属書Eを参照する。

4.3 試験片の厚さ

  同一ウエハ上に成膜した薄膜であっても膜厚は均一ではないため,試験片の厚さは,全数測定しなけれ
ばならない。その場合,厚さの測定精度は,膜厚に対して5 %以内でなければならない。また,膜厚は,
個々の試験片に対して,直接測定することが望ましい。しかし,厚さ測定時に試験片に,触針式測定機な
どによって,機械的な損傷を与えるおそれがあるときには,試験片近傍に膜厚測定用の窓形の段差を作製
し,その段差を測定してもよい。試験片の厚さの測定法及びその誤差については,JIS C 5630-2のC.3を
参照する。

4.4 試験前の試験片の保管

  薄膜試験片の場合,保管環境が疲労特性に影響を与えるおそれがある。したがって,試験片の作製後,
試験との間に時間が空くときは,その保管に十分注意するとともに,保管中に表面の劣化がないか適切な
手法で調べる必要がある。試験片の作製時に見られなかった表面の劣化を確認した場合は,試験を行って
はならない。ただし,試験片の作製プロセスによって形成した損傷が最初から存在する場合は,そのまま
試験を行わなければならない。

――――― [JIS C 5630-6 pdf 5] ―――――

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