In order to measure the mechanical properties of gold films on Si substrate, two types of specimens, i.e., bridge-type and circular membrane-type, are manufactured. Using the wedge-type tip, the bridge-type specimens were indented so that the bridged gold films were pushed off. To obtain the load-deflection curve of this push-off test, the geometrically nonlinear beam was analyzed by using the minimum potential energy theory together with Ritz method so that Young’s modulus and residual stress of the bridged gold films were obtained. Blister test was used to measure the Young’s modulus and residual stress of the circular membrane-type specimens using Twyman-green interferometer. By gradually increasing the applied pressure in the blister test, the interfacial fracture toughness between the gold film and Si substrate was also measured based on the general concepts of interfacial fracture mechanics.
Si 모재위에 증착된 금 박막의 기계적 물성을 측정하기 위해서 MEMS 공정을 이용하여 브리지 및 원형 박막 형태의 멤브레인을 제작하였다. 브리지 형태 시편에 대해서는 나노인덴터를 이용하여 쐐기형 팁으로 하중을 가하는 push-off 실험을 수행하였다. 실험결과에서 얻어지는 하중/변위 선도를 정확하게 모사하기 위하여 포텐셜 에너지 최소화 정리와 Ritz 방법을 응용한 기하학적 비선형 거동 수치해석 프로그램을 완성하였다. 실험과 수치해석을 통해서 대변형을 하는 브리지 형태의 금 멤브레인의 탄성계수와 잔류응력을 구하였다. 원형 박막 형태의 멤브레인에 대해서는 탄성계수와 잔류응력을 구하기 위해서 Twyman-Green 간섭계를 이용한 블리스터 실험을 수행하였다. 또한 일정 압력 이상에서 금 멤브레인과 Si 모재사이에서 박리가 발생하는 것을 확인하고 일반적인 계면파괴역학의 관점에서 계면파괴인성치를 구하였다.
