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 应力一般指物体由于外因（受力、湿度、温度场变化等）而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，单位面积上的内力，简单来讲，如图1所示物体受到沿截面法线方向受到拉伸，从而该外力的反作用力，称为拉伸应力，反之，称为压缩应力。

图1

薄膜沉积在基体以后，由于薄膜成分、晶格匹配、晶粒尺寸的影响生成了本征应力，以及由于材料热膨胀系数不匹配形成的热应力，二者进一步作用形成了薄膜的残余应力。若以薄膜应力造成基体弯曲形变的方向来区分，可将应力分为拉（张）应力(tensile stress)和压应力 (compressive stress)，如图2所示。拉应力是当膜受力向外伸张，基板向内压缩、膜表面下凹，薄膜因为有拉应力的作用，薄膜本身产生收缩的趋势，如果膜层的拉应力超过薄膜的弹性限度，则薄膜就会破裂甚至剥离基体而翘起。压应力则呈相反的状况，膜表面产生外凸的现象，在压应力的作用下，薄膜有向表面扩张的趋势。如果压应力到极限时，则会使薄膜向基板内侧卷曲，导致膜层起泡。数学上表示方法为拉应力正号、压应力负号。

图2、薄膜应变状态与应力

那么薄膜的应力如何检测呢？常规的测试方法主要有，悬臂梁法、牛顿环法、X射线衍射法、激光曲率法。其中，最为常用的为激光曲率法，其测试 原理如下：

图3

图3为光杠杆测量系统原理示意图，其中l和D分别表示试片(Sample)和激光探测器(0ptical Detector)测定的激光束移动距离，H1和H2从分别表示试片与半透镜(Pellicle Mirror)、以及半透镜与光学传感器之间的光程长(H1+H2)为总光程长。入射激光束的位置保持不变，试片水平运动步长l时，反射激光束偏转距离为 D。D与l之间存在线性关系，试片的曲率半径 R可由下式求出:

分别测得基片的初始曲率半径R和单面镀膜后的曲率半径R，由Stoney公式可以求得薄膜的残余应力。

上式中，σfilm表示被剥离薄膜的平均残余应力，Es和vs分别为基片的杨氏模量和泊松比，ts和tf分别为基片和薄膜的厚度，Rs和Rf分别为基片初始和单面镀膜后的曲率半径。

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