[发明专利]一种膜厚测试装置及膜厚测试方法

说明书

本发明公开了一种膜厚测试装置及膜厚测试方法，属于膜厚测试技术领域。所述装置包括：平面压头、采集单元、处理单元，平面压头包括：底板和压电薄膜层，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，采集电路用于采集压电薄膜层中与采集电路相对应的位置发生形变时产生的电流信号，处理单元用于根据各个采集电路采集到的电流信号计算待测薄膜样品的膜厚。本发明通过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，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探测多个位置的膜厚，测试效率更高。

技术领域

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

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。

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。

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

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：

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，

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，

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，根据第一形变量和第二形变量之间的差值计算待测薄膜样品的膜厚，所述待测薄膜样品包括基板和生长在所述基板上的待测薄膜，所述待测薄膜的相邻处设有无待测薄膜区域，所述第一形变量为所述压电薄膜层在与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形变量，所述第二形变量为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形变量。

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表面上。

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。

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。

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。

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。