一种膜厚测试装置及膜厚测试方法

文档序号:8471137阅读:367来源:国知局
一种膜厚测试装置及膜厚测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及膜厚测试技术领域,特别涉及一种膜厚测试装置及膜厚测试方法。
【背景技术】
[0002]在传统的薄膜制造工艺中,薄膜厚度是否均匀一致是检测薄膜各项性能的基础,倘若一批单层薄膜厚度不均匀,不但会影响到薄膜各处的拉伸强度、阻隔性等,更会影响薄膜的后续加工,故薄膜厚度检测技术在薄膜制造业得以广泛应用。
[0003]现有薄膜厚度测试方法中,机械探针法(又称台阶测试法)会采用一个或多个安装有探针的探头,对待测薄膜样品表面做横向接触式扫描,在扫描过程中,探针会随待测薄膜样品表面的微小峰谷做上下运动,探针的高度变化由位移传感器转变成电信号,最后记录这些信号,以绘制出待测薄膜样品表面形貌,并测试出待测薄膜样品的膜厚。
[0004]但是,在利用台阶测试法的台阶仪测试待测薄膜样品时,探针会与待测薄膜样品表面相接触,由于探针的直径较小,在其与待测薄膜样品表面接触时容易对待测薄膜样品表面造成损伤;另外,台阶仪测试待测薄膜样品时,探针需要对待测薄膜样品做横向接触式扫描,扫描过程需要消耗时间,极大的影响了测试效率。

【发明内容】

[0005]本发明实施例提供了一种膜厚测试装置及膜厚测试方法,可以解决现有的台阶仪在测试待测薄膜样品时,探针会对待测样品表面造成损伤,且测试效率低的问题。所述技术方案如下:
[0006]一方面,提供了一种膜厚测试装置,所述装置包括:平面压头、采集单元、以及与所述采集单元电连接的处理单元,所述平面压头包括:底板和形成在所述底板上的压电薄膜层,所述采集单元包括多个均匀分布在所述压电薄膜层上且相互间隔的采集电路,所述采集电路设于所述底板上,
[0007]所述采集电路用于采集所述压电薄膜层中与所述采集电路相对应的位置发生形变时产生的电流信号,
[0008]所述处理单元用于根据各个所述采集电路采集到的电流信号计算待测薄膜样品的月吴厚。
[0009]在本发明实施例的一种实现方式中,每个所述采集电路包括:第一电极、第二电极、以及用于将电荷转化为电流信号的电荷转化器,所述第一电极和所述电荷转化器电连接且均设于所述底板上,所述第二电极对应所述第一电极设于所述压电薄膜层的与所述底板相反的侧面。
[0010]在本发明实施例的另一种实现方式中,属于同一个所述采集电路的第一电极和电荷转化器集成在一个纳米级芯片上。
[0011]在本发明实施例的另一种实现方式中,所述平面压头还包括:压力传递层,所述压力传递层和所述底板分别固定在所述压电薄膜层的两侧。
[0012]在本发明实施例的另一种实现方式中,所述压力传递层上均匀分布多个压力缓冲孔。
[0013]在本发明实施例的另一种实现方式中,所述压力传递层由聚酰亚胺制成。
[0014]另一方面,提供了一种基于上述膜厚测试装置实现的膜厚测试方法,所述方法包括:
[0015]将平面压头按压在待测薄膜样品表面;
[0016]采集所述压电薄膜层中与各个所述采集电路相对应位置发生形变时产生的电流信号;
[0017]根据所述电流信号计算所述待测薄膜样品的膜厚。
[0018]在本发明实施例的一种实现方式中,所述根据所述电流信号计算所述待测薄膜样品的膜厚,包括:
[0019]根据所述电流信号计算所述压电薄膜层中与各个所述采集电路相对应位置发生形变时产生的形变量;
[0020]根据所述形变量计算所述待测薄膜样品的膜厚。
[0021]在本发明实施例的另一种实现方式中,所述根据所述电流信号计算所述压电薄膜层中与各个所述采集电路相对应位置发生形变时产生的形变量,包括:
[0022]根据预设的压电薄膜层的形变量与压电薄膜层发生形变时产生的电流信号之间的对应关系,获取所述压电薄膜层中与各个所述采集电路相对应位置发生形变时产生的形变量。
[0023]在本发明实施例的另一种实现方式中,所述待测薄膜样品包括:有待测薄膜区域和无待测薄膜区域,
[0024]所述根据所述形变量计算所述待测薄膜样品的膜厚,包括:
[0025]计算所述压电薄膜层在与所述有待测薄膜区域相对应区域中,与各个所述采集电路相对应位置发生形变时产生的第一形变量;
[0026]计算所述压电薄膜层在与所述无待测薄膜区域相对应区域中,与各个所述采集电路相对应位置发生形变时产生的第二形变量;
[0027]根据所述第一形变量和所述第二形变量之间的差值计算所述待测薄膜样品的膜厚。
[0028]在本发明实施例的另一种实现方式中,所述根据所述第一形变量和所述第二形变量之间的差值计算所述待测薄膜样品的膜厚,包括:
[0029]统计多个所述第一形变量的平均值;
[0030]统计多个所述第二形变量的平均值;
[0031]根据所述多个第一形变量的平均值与所述多个第二形变量的平均值之间的差值计算所述待测薄膜样品的膜厚。
[0032]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0033]通过在膜厚测试装置测量待测薄膜样品的膜厚时,采用带有压电薄膜层的平面压头与待测薄膜样品表面按压接触,由于平面压头与待测薄膜样品的接触面要远大于探针与待测薄膜样品的接触面,使得平面压头不会像探针一样对待测薄膜样品表面造成损伤;而且,该膜厚测试装置还包括采集单元,该采集单元包括多个均匀分布在压电薄膜层上且相互间隔的采集电路,使得膜厚测试装置能同时采集到压电薄膜层多个位置发生形变时产生的电流信号,进而能同时探测出待测薄膜样品的多个位置的膜厚,而不用像现有的台阶仪一样需要做横向接触式扫描,测试效率更高。
【附图说明】
[0034]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1是本发明实施例提供的一种膜厚测试装置的结构示意图;
[0036]图2是本发明实施例提供的一种平面压头的结构示意图;
[0037]图3是本发明实施例提供的一种底板的结构示意图;
[0038]图4是本发明实施例提供的一种采集电路的结构示意图;
[0039]图5是本发明实施例提供的一种底板的仰视图;
[0040]图6是本发明实施例提供的一种压电薄膜层的仰视图;
[0041]图7是本发明实施例提供的一种电荷转化器的电路图;
[0042]图8是本发明实施例提供的一种平面压头的结构示意图;
[0043]图9是本发明实施例提供的一种压力传递层的结构示意图;
[0044]图10是本发明实施例提供的一种膜厚测试方法的流程图;
[0045]图11是本发明实施例提供的一种待测薄膜样品的结构示意图;
[0046]图12是本发明实施例提供的一种计算待测薄膜样品的膜厚的方法流程图;
[0047]图13是本发明实施例提供的一种测量待测薄膜样品的膜厚的原理示意图。
【具体实施方式】
[0048]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0049]图1提供了一种膜厚测试装置的结构示意图,参见图1,该装置包括:平面压头1、采集单元2、以及处理单元3,处理单元3和采集单元2电连接。
[0050]图2提供了一种平面压头的结构示意图,参见图2,该平面压头I包括:底板11和形成在底板11上的压电薄膜层12。
[0051]图3提供了一种底板的结构示意图,参见图3,采集单元2包括多个均匀分布在压电薄膜
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