[發(fā)明專利]薄膜厚度測(cè)量裝置、方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210106344.5
• 申請(qǐng)日: 2022-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114623790B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李仕遠(yuǎn);董顯山;蘇偉;黃欽文;黃一雄;黃云;路國(guó)光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)研究所（（工業(yè)和信息化部電子第五研究所）（中國(guó)賽寶實(shí)驗(yàn)室））
• 主分類號(hào): G01B21/08
• 分類號(hào): G01B21/08
• 代理公司: 華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 魏宇星

本申請(qǐng)涉及一種薄膜厚度測(cè)量裝置、方法、計(jì)算機(jī)設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)。所述裝置包括：樣品固定模塊、尺寸測(cè)量模塊、諧振頻率測(cè)量模塊和處理模塊，處理模塊分別與尺寸測(cè)量模塊和諧振頻率測(cè)量模塊連接；樣品固定模塊用于對(duì)預(yù)定形狀的薄膜樣品的所有邊進(jìn)行固定，以使薄膜樣品的所有邊上的撓度和轉(zhuǎn)角均為0；尺寸測(cè)量模塊用于測(cè)量薄膜樣品的平面幾何尺寸；諧振頻率測(cè)量模塊用于測(cè)量薄膜樣品的諧振頻率；處理模塊用于接收外部輸入以獲取對(duì)應(yīng)薄膜樣品的材料物性參數(shù)，并根據(jù)薄膜樣品的諧振頻率、平面幾何尺寸和材料物性參數(shù)得到薄膜樣品的厚度。采用本方法測(cè)量薄膜厚度的過(guò)程無(wú)需破壞薄膜樣品，準(zhǔn)確度較高，同時(shí)對(duì)薄膜樣品的透光性無(wú)要求，適應(yīng)范圍廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種薄膜厚度測(cè)量裝置、方法、計(jì)算機(jī)設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

MEMS器件中存在各種不同厚度的薄膜，大多在微米級(jí)別，測(cè)量難度較大，而薄膜厚度的準(zhǔn)確測(cè)量是保證工藝質(zhì)量、計(jì)算性能參數(shù)和優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。

目前，主要有三種薄膜厚度測(cè)量方式，一是接觸式表面輪廓儀來(lái)進(jìn)行測(cè)量，但該方式需要以恒定的接觸力從樣品表面劃過(guò)，會(huì)對(duì)薄膜表面造成損傷；二是采用光譜橢偏儀來(lái)進(jìn)行薄膜厚度測(cè)量，但測(cè)量方式對(duì)薄膜的透光性有要求，薄膜需透光或部分波長(zhǎng)透光，測(cè)量適用范圍較窄；三是采用工具顯微鏡測(cè)量薄膜厚度，但該測(cè)量方式分辨率較低，薄膜厚度的測(cè)量結(jié)果不精確。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種能夠無(wú)損精確測(cè)量薄膜厚度且適應(yīng)范圍廣的薄膜厚度測(cè)量裝置、方法、計(jì)算機(jī)設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)。

第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N薄膜厚度測(cè)量裝置。所述裝置包括：樣品固定模塊、尺寸測(cè)量模塊、諧振頻率測(cè)量模塊和處理模塊，所述處理模塊分別與所述尺寸測(cè)量模塊和諧振頻率測(cè)量模塊連接；

所述樣品固定模塊用于對(duì)預(yù)定形狀的薄膜樣品的所有邊進(jìn)行固定，以使所述薄膜樣品的所有邊上的撓度和轉(zhuǎn)角均為0；

所述尺寸測(cè)量模塊用于測(cè)量所述薄膜樣品的平面幾何尺寸，并將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至所述處理模塊；

所述諧振頻率測(cè)量模塊用于測(cè)量所述薄膜樣品的諧振頻率，并將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至所述處理模塊；

所述處理模塊用于接收外部輸入以獲取對(duì)應(yīng)所述薄膜樣品的材料物性參數(shù)，并根據(jù)所述薄膜樣品的諧振頻率、所述平面幾何尺寸和所述材料物性參數(shù)得到所述薄膜樣品的厚度。

通過(guò)所述樣品固定模塊用于對(duì)預(yù)定形狀的薄膜樣品的所有邊進(jìn)行固定，以使所述薄膜樣品的所有邊上的撓度和轉(zhuǎn)角為0，從而便于尺寸測(cè)量模塊和諧振頻率測(cè)量模塊測(cè)量薄膜樣品的平面幾何尺寸和諧振頻率，在得到測(cè)量數(shù)據(jù)后，通過(guò)計(jì)算獲取對(duì)應(yīng)所述薄膜樣品的材料物性參數(shù)，并在薄膜樣品的撓度和轉(zhuǎn)角為0的情況下，根據(jù)薄膜樣品的諧振頻率、平面尺寸和材料物性參數(shù)可以計(jì)算出薄膜樣品的厚度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)薄膜厚度的測(cè)量。其中，由于現(xiàn)有的測(cè)量薄膜樣品的平面幾何尺寸和諧振頻率的方式成熟度較高，準(zhǔn)確性高，對(duì)薄膜樣品的透光性無(wú)要求，且無(wú)需破壞薄膜樣品，則通過(guò)上述方式得到薄膜厚度的過(guò)程無(wú)需破壞薄膜樣品，準(zhǔn)確度較高，同時(shí)對(duì)薄膜樣品的透光性無(wú)要求，適應(yīng)范圍廣。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述薄膜樣品的形狀為圓形或矩形；

所述尺寸測(cè)量模塊包括白光干涉儀，所述白光干涉儀用于在所述薄膜樣品為圓形時(shí)，測(cè)量所述薄膜樣品的直徑，并在所述薄膜樣品為矩形時(shí)，測(cè)量所述薄膜樣品的各邊的邊長(zhǎng)；或者

所述尺寸測(cè)量模塊包括激光掃描共聚焦顯微鏡，所述激光掃描共聚焦顯微鏡用于對(duì)所述薄膜樣品進(jìn)行掃描，并發(fā)送掃描信號(hào)至處理模塊，所述處理模塊用于根據(jù)所述掃描信號(hào)得到所述薄膜樣品的數(shù)字圖像，在所述薄膜樣品為圓形時(shí)，基于所述數(shù)字圖像得到所述薄膜樣品的直徑，并在所述薄膜樣品為矩形時(shí)，基于所述數(shù)字圖像得到所述薄膜樣品的各邊的邊長(zhǎng)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述諧振頻率測(cè)量模塊包括顯微激光測(cè)振儀，所述顯微激光測(cè)振儀用于測(cè)量所述薄膜樣品的諧振頻率。