一种薄膜厚度的测量方法以及测量装置

摘要

本公开实施例公开了一种薄膜厚度的测量方法以及测量装置，其中，所述测量方法包括：提供待测样品和参考样品，待测样品和参考样品均包括测试区和工作区；待测样品与参考样品为同类型样品；对参考样品进行第一次处理，测量第一次处理前后参考样品的质量变化值，以及参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值；对参考样品进行第二次处理，测量第二次处理前后参考样品的质量变化值，以及参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值；对待测样品进行处理，测量处理前后待测样品的质量的变化值，以及待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值；基于，确定待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值。

权利要求

1.一种薄膜厚度的测量方法，其特征在于，所述方法包括：提供待测样品和参考样品，所述待测样品和参考样品均包括测试区和工作区；所述待测样品与所述参考样品为同类型样品；

对所述参考样品进行第一次处理，测量第一次处理前后所述参考样品的质量变化值，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值 ；

对所述参考样品进行第二次处理，测量第二次处理前后所述参考样品的质量变化值，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值 ；

对所述待测样品进行处理，测量处理前后所述待测样品的质量的变化值 ，以及所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ；

基于 ，确定所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值 ；

利用如下公式得到所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值：                    （1）                   （2）                   （3）其中，表征所述参考样品和所述待测样品上的薄膜的密度， 表征所述参考样品和所述待测样品的测试区的面积， 表征所述参考样品和所述待测样品的工作区的面积。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于公式（1）、公式（2）和公式（3），得到所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值 如公式（4）所示：

（4）。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述参考样品进行第一次处理，包括：在所述参考样品上沉积第一层薄膜；

所述对所述参考样品进行第二次处理，包括：在所述参考样品的第一层薄膜上沉积第二层薄膜；

所述对所述待测样品进行处理，包括：在所述待测样品上沉积薄膜。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述参考样品进行第一次处理，包括：对所述参考样品进行第一次刻蚀，去除第一层薄膜；

所述对所述参考样品进行第二次处理，包括：在去除第一层薄膜后，对所述参考样品进行第二次刻蚀，去除第二层薄膜；

所述对所述待测样品进行处理，包括：对所述待测样品进行刻蚀，去除部分薄膜。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述参考样品进行第一次处理，测量第一次处理前后所述参考样品的质量变化值  ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值   ，包括：测量得到所述参考样品的初始质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的初始厚度；

对所述参考样品进行第一次处理后，测量得到所述参考样品的第一质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第一厚度；

基于所述参考样品的初始质量和第一质量，得到所述参考样品第一次处理前后的质量变化值   ；基于所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的初始厚度和第一厚度，分别得到所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度在第一次处理前后的变化值   ；

所述对所述参考样品进行第二次处理，测量第二次处理前后所述参考样品的质量变化值  ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值  ，包括：对所述参考样品进行第二次处理后，测量得到所述参考样品的第二质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第二厚度；

基于所述参考样品的第一质量和第二质量，得到所述参考样品的第二次处理前后的质量变化值  ；基于所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第一厚度和第二厚度，分别得到所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度在第二次处理前后的变化值  。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量处理前后所述待测样品的质量的变化值 ，以及所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值  包括：

测量得到所述待测样品的初始质量，以及所述待测样品的测试区的薄膜的初始厚度；

对所述待测样品进行处理后，测量得到所述待测样品的第一质量，以及所述待测样品的测试区的薄膜的第一厚度；

基于所述待测样品的初始质量和第一质量，得到待测样品的质量的变化值  ；基于所述待测样品的测试区的薄膜的初始厚度和第一厚度，得到所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值  。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考样品的质量变化值  和  ，以及所述待测样品的质量的变化值  ，通过电子分析天平测量得到；

所述参考样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ，以及所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值  ，通过椭偏光谱仪测量得到；

所述参考样品的工作区的薄膜厚度的变化值 ，通过透射电子显微镜测量得到。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考样品和所述待测样品的薄膜均匀且密度固定。

9.一种薄膜厚度的测量装置，其特征在于，用于实现如权利要求1‑8任一项所述的测量方法；所述测量装置包括：

样品承载台，用于放置参考样品和待测样品；所述待测样品和参考样品均包括测试区和工作区；所述待测样品与所述参考样品为同类型样品；

处理模块，用于对所述参考样品进行第一次处理和第二次处理，以及对所述待测样品进行处理；

测量模块，用于测量第一次处理前后所述参考样品质量的变化值  ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值  ；测量第二次处理前后所述参考样品相比第一次处理后的质量的变化值  ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值 ；测量处理前后所述待测样品的质量变化值  ，以及所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值  ；

计算模块，能够基于 ，确定所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值  。

10.根据权利要求9所述的测量装置，其特征在于，所述处理模块，用于对所述参考样品进行第一次处理和第二次处理，包括：在所述参考样品上沉积第一层薄膜；

在所述参考样品的第一层薄膜上沉积第二层薄膜；

所述处理模块，用于对所述待测样品进行处理，包括：在所述待测样品上沉积薄膜。

11.根据权利要求9所述的测量装置，其特征在于，所述处理模块，用于对所述参考样品进行第一次处理和第二次处理，包括：对所述参考样品进行第一次刻蚀，去除第一层薄膜；

在去除第一层薄膜后，对所述参考样品进行第二次刻蚀，去除第二层薄膜；

所述处理模块，用于对所述待测样品进行处理，包括：对所述待测样品进行刻蚀，去除部分薄膜。

12.根据权利要求9所述的测量装置，其特征在于，所述测量模块，用于测量第一次处理前后所述参考样品质量的变化值   ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值 ；包括：测量得到所述参考样品的初始质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的初始厚度；

对所述参考样品进行第一次处理后，测量得到所述参考样品的第一质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第一厚度；

基于所述参考样品的初始质量和第一质量，得到所述参考样品第一次处理前后质量变化值 ；基于所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的初始厚度和第一厚度，分别得到所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度在第一次处理前后的变化值 ；

所述测量模块，用于测量第二次处理前后所述参考样品相比第一次处理后的质量的变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值  ；包括：对所述参考样品进行第二次处理后，测量得到所述参考样品的第二质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第二厚度；

基于所述参考样品的第一质量和第二质量，得到所述参考样品在第二次处理前后的质量变化值  ；基于所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第一厚度和第二厚度，分别得到所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度在第二次处理前后的变化值  。

13.根据权利要求9所述的测量装置，其特征在于，所述测量模块，用于测量处理前后所述待测样品的质量变化值 ，以及所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ；包括：测量得到所述待测样品的初始质量，以及所述待测样品的测试区的薄膜的初始厚度；

对所述待测样品进行处理后，测量得到所述待测样品的第一质量，以及所述待测样品的测试区的薄膜的第一厚度；

基于所述待测样品的初始质量和第一质量，得到待测样品的质量的变化值 ；基于所述待测样品的测试区的薄膜的初始厚度和第一厚度，得到所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值 。

14.根据权利要求9所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括电子分析天平、椭偏光谱仪和透射电子显微镜；其中，通过电子分析天平测量得到所述参考样品的质量变化值 和 ，以及所述待测样品的质量的变化值 ；

通过椭偏光谱仪测量得到所述参考样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ，以及所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ；

通过透射电子显微镜测量得到所述参考样品的工作区的薄膜厚度的变化值。

说明书

一种薄膜厚度的测量方法以及测量装置

技术领域

[0001] 本专利涉及测量技术领域，尤其涉及一种薄膜厚度的测量方法以及测量装置。

背景技术

[0002] 薄膜技术在各个高科技领域，发挥着越来越重要的作用。在近代科学技术的许多部门中对各种薄膜的研究和应用日益广泛。对于薄膜，膜厚是重要的参数，尤其是阵列区的
薄膜厚度，在一定程度上影响着器件的性能，因此准确的测量薄膜厚度对过程控制具有重
要意义。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本公开实施例提供一种薄膜厚度的测量方法以及测量装置。

[0004] 根据本公开实施例的第一方面，提供了一种薄膜厚度的测量方法，所述方法包括：

[0005] 提供待测样品和参考样品，所述待测样品和参考样品均包括测试区和工作区；所述待测样品与所述参考样品为同类型样品；

[0006] 对所述参考样品进行第一次处理，测量第一次处理前后所述参考样品的质量变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值 ；

[0007] 对所述参考样品进行第二次处理，测量第二次处理前后所述参考样品的质量变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值 ；

[0008] 对所述待测样品进行处理，测量处理前后所述待测样品的质量的变化值 ，以及所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ；

[0009] 基于 ，确定所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值 。

[0010] 在一些实施例中，基于 ，确定所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值 ；包括：

[0011] 利用如下公式得到所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值：

[0012]                     （1）

[0013]                    （2）

[0014]                     （3）

[0015] 其中，表征所述参考样品和所述待测样品上的薄膜的密度， 表征所述参考样品和所述待测样品的测试区的面积， 表征所述参考样品和所述待测样品的工作区的面
积。

[0016] 在一些实施例中，基于公式（1）、公式（2）和公式（3），得到所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值 如公式（4）所示：

[0017]       （4）

[0018] 在一些实施例中，所述对所述参考样品进行第一次处理，包括：

[0019] 在所述参考样品上沉积第一层薄膜；

[0020] 所述对所述参考样品进行第二次处理，包括：

[0021] 在所述参考样品的第一层薄膜上沉积第二层薄膜；

[0022] 所述对所述待测样品进行处理，包括：

[0023] 在所述待测样品上沉积薄膜。

[0024] 在一些实施例中，所述对所述参考样品进行第一次处理，包括：

[0025] 对所述参考样品进行第一次刻蚀，去除第一层薄膜；

[0026] 所述对所述参考样品进行第二次处理，包括：

[0027] 在去除第一层薄膜后，对所述参考样品进行第二次刻蚀，去除第二层薄膜；

[0028] 所述对所述待测样品进行处理，包括：

[0029] 对所述待测样品进行刻蚀，去除部分薄膜。

[0030] 在一些实施例中，所述对所述参考样品进行第一次处理，测量第一次处理前后所述参考样品的质量变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值
，包括：

[0031] 测量得到所述参考样品的初始质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的初始厚度；

[0032] 对所述参考样品进行第一次处理后，测量得到所述参考样品的第一质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第一厚度；

[0033] 基于所述参考样品的初始质量和第一质量，得到所述参考样品第一次处理前后的质量变化值 ；基于所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的初始厚度和第一厚度，分
别得到所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度在第一次处理前后的变化值
；

[0034] 所述对所述参考样品进行第二次处理，测量第二次处理前后所述参考样品的质量变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值 ，包
括：

[0035] 对所述参考样品进行第二次处理后，测量得到所述参考样品的第二质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第二厚度；

[0036] 基于所述参考样品的第一质量和第二质量，得到所述参考样品的第二次处理前后的质量变化值 ；基于所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第一厚度和第二厚度，
分别得到所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度在第二次处理前后的变化值
。

[0037] 在一些实施例中，所述测量处理前后所述待测样品的质量的变化值 ，以及所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值 包括：

[0038] 测量得到所述待测样品的初始质量，以及所述待测样品的测试区的薄膜的初始厚度；

[0039] 对所述待测样品进行处理后，测量得到所述待测样品的第一质量，以及所述待测样品的测试区的薄膜的第一厚度；

[0040] 基于所述待测样品的初始质量和第一质量，得到待测样品的质量的变化值 ；基于所述待测样品的测试区的薄膜的初始厚度和第一厚度，得到所述待测样品的测试区的
薄膜厚度的变化值 。

[0041] 在一些实施例中，所述参考样品的质量变化值 和 ，以及所述待测样品的质量的变化值 ，通过电子分析天平测量得到；

[0042] 所述参考样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ，以及所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ，通过椭偏光谱仪测量得到；

[0043] 所述参考样品的工作区的薄膜厚度的变化值 ，通过透射电子显微镜测量得到。

[0044] 在一些实施例中，所述参考样品和所述待测样品的薄膜均匀且密度固定。

[0045] 根据本公开实施例的第二方面，提供一种薄膜厚度的测量装置，用于实现如上述实施例中任一项所述的测量方法；所述测量装置包括：

[0046] 样品承载台，用于放置参考样品和待测样品；所述待测样品和参考样品均包括测试区和工作区；所述待测样品与所述参考样品为同类型样品；

[0047] 处理模块，用于对所述参考样品进行第一次处理和第二次处理，以及对所述待测样品进行处理；

[0048] 测量模块，用于测量第一次处理前后所述参考样品质量的变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值 ；测量第二次处理前后所述参
考样品相比第一次处理后的质量的变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄
膜厚度的变化值 ；测量处理前后所述待测样品的质量变化值 ，以及所述待
测样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ；

[0049] 计算模块，能够基于 ，确定所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值 。

[0050] 在一些实施例中，所述计算模块，能够基于 、 、 、 、 、，确定所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值 ；包括：

[0051] 利用如下公式得到所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值：

[0052]                     （1）

[0053]                    （2）

[0054]                     （3）

[0055] 其中，表征所述参考样品和所述待测样品上的薄膜的密度， 表征所述参考样品和所述待测样品的测试区的面积， 表征所述参考样品和所述待测样品的工作区的面
积。

[0056] 在一些实施例中，所述处理模块，用于对所述参考样品进行第一次处理和第二次处理，包括：

[0057] 在所述参考样品上沉积第一层薄膜；

[0058] 在所述参考样品的第一层薄膜上沉积第二层薄膜；

[0059] 所述处理模块，用于对所述待测样品进行处理，包括：

[0060] 在所述待测样品上沉积薄膜。

[0061] 在一些实施例中，所述处理模块，用于对所述参考样品进行第一次处理和第二次处理，包括：

[0062] 对所述参考样品进行第一次刻蚀，去除第一层薄膜；

[0063] 在去除第一层薄膜后，对所述参考样品进行第二次刻蚀，去除第二层薄膜；

[0064] 所述处理模块，用于对所述待测样品进行处理，包括：

[0065] 对所述待测样品进行刻蚀，去除部分薄膜。

[0066] 在一些实施例中，所述测量模块，用于测量第一次处理前后所述参考样品质量的变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值 ；包括：

[0067] 测量得到所述参考样品的初始质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的初始厚度；

[0068] 对所述参考样品进行第一次处理后，测量得到所述参考样品的第一质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第一厚度；

[0069] 基于所述参考样品的初始质量和第一质量，得到所述参考样品第一次处理前后质量变化值 ；基于所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的初始厚度和第一厚度，分别
得到所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度在第一次处理前后的变化值 ；

[0070] 所述测量模块，用于测量第二次处理前后所述参考样品相比第一次处理后的质量的变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值 ；包
括：

[0071] 对所述参考样品进行第二次处理后，测量得到所述参考样品的第二质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第二厚度；

[0072] 基于所述参考样品的第一质量和第二质量，得到所述参考样品在第二次处理前后的质量变化值 ；基于所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第一厚度和第二厚度，
分别得到所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度在第二次处理前后的变化值
。

[0073] 在一些实施例中，所述测量模块，用于测量处理前后所述待测样品的质量变化值，以及所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ；包括：

[0074] 测量得到所述待测样品的初始质量，以及所述待测样品的测试区的薄膜的初始厚度；

[0075] 对所述待测样品进行处理后，测量得到所述待测样品的第一质量，以及所述待测样品的测试区的薄膜的第一厚度；

[0076] 基于所述待测样品的初始质量和第一质量，得到待测样品的质量的变化值 ；基于所述待测样品的测试区的薄膜的初始厚度和第一厚度，得到所述待测样品的测试区的
薄膜厚度的变化值 。

[0077] 在一些实施例中，所述测量装置包括电子分析天平、椭偏光谱仪和透射电子显微镜；其中，

[0078] 通过电子分析天平测量得到所述参考样品的质量变化值 和 ，以及所述待测样品的质量的变化值 ；

[0079] 通过椭偏光谱仪测量得到所述参考样品的测试区的薄膜厚度的变化值，以及所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ；

[0080] 通过透射电子显微镜测量得到所述参考样品的工作区的薄膜厚度的变化值。

[0081] 本公开实施例中，通过先测得参考样品两次处理前后的质量变化值、测试区和工作区的薄膜厚度的变化值，以及待测样品处理前后的质量的变化值和测试区的薄膜厚度的
变化值，从而根据这些数值，得到待测样品的实际工作区的薄膜厚度的变化值。如此，使得
测试结果更加能够反映实际工作区的真实膜厚。

附图说明

[0082] 为了更清楚地说明本公开实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施
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。

[0083] 图1为本公开实施例提供的薄膜厚度的测量方法的流程示意图；

[0084] 图2a至2n为本公开实施例提供的薄膜厚度的测量方法在测量过程中的示意图；

[0085] 图3为椭偏光谱仪的工作原理图；

[0086] 图4为本公开实施例提供的薄膜厚度的测量装置的示意图。

[0087] 附图标记说明：

[0088] 10‑参考样品；11‑参考样品的测试区；12‑参考样品的工作区；

[0089] 20‑待测样品；21‑待测样品的测试区；22‑待测样品的工作区；

[0090] 100‑样品承载台；200‑处理模块；300‑测量模块；400‑计算模块。

具体实施方式

[0091] 下面将参照附图更详细地描述本公开公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述
的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能
够将本公开公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

[0092] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本公开更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本公开可以无需一个或多个这些细节而得以
实施。在其他的例子中，为了避免与本公开发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进
行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

[0093] 在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

[0094] 应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，
或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、
“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管
可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、
层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分
与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本公开教导之下，下面讨论的第一元件、
部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、
层或部分时，并不表明本公开必然存在第一元件、部件、区、层或部分。

[0095] 空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征
与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括
使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件
下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性
术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向（旋转90度
或其它取向）并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

[0096] 在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本公开的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另
外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整
数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、
元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所
有组合。

[0097] 为了彻底理解本公开，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本公开的技术方案。本公开的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本
公开还可以具有其他实施方式。

[0098] 在一些实施例中，可以利用测试区的膜层厚度表征工作区的膜层厚度，但由于刻蚀负载效应的存在以及工作区与测试区的图形密度不同，尽管工作区和测试区的膜层是同
时沉积或刻蚀，但实际上工作区和测试区的膜层厚度并不相同，因此直接用测试区的膜层
厚度来表征工作区的膜层厚度，其得到的工作区膜层厚度并不准确。

[0099] 基于此，本公开实施例提供了一种薄膜厚度的测量方法，具体请参见附图1，如图所示，所述方法包括以下步骤：

[0100] 步骤101：提供待测样品和参考样品，所述待测样品和参考样品均包括测试区和工作区；所述待测样品与所述参考样品为同类型样品；

[0101] 步骤102：对所述参考样品进行第一次处理，测量第一次处理前后所述参考样品的质量变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值 ；

[0102] 步骤103：对所述参考样品进行第二次处理，测量第二次处理前后所述参考样品的质量变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值 ；

[0103] 步骤104：对所述待测样品进行处理，测量处理前后所述待测样品的质量的变化值，以及所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ；

[0104] 步骤105：基于 ，确定所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值 。

[0105] 下面结合具体实施例对本公开实施例提供的薄膜厚度的测量方法再作进一步详细的说明。

[0106] 图2a至2n为本公开实施例提供的薄膜厚度的测量方法在测量过程中的示意图。

[0107] 首先，参见图2a和图2b，执行步骤101，提供待测样品20和参考样品10，所述待测样品20和参考样品10均包括测试区和工作区，所述参考样品10包括测试区11和工作区12，所
述待测样品20包括测试区21和工作区22；所述待测样品20与所述参考样品10为同类型样
品。

[0108] 具体地，所述工作区为芯片中实际工作的区域，在实际电路中，工作区可能会发生各种问题，但对工作区进行各种监测会影响芯片的功能，因此需要在芯片中模拟工作区的
结构，设计测试区，并对测试区进行监测，以反映工作区的性能。

[0109] 接着，对所述参考样品10和所述待测样品20进行处理。需要解释的是，所述处理的过程包括沉积或刻蚀这两种工艺，因为不管是在膜层沉积还是在刻蚀的过程中，测试区和
工作区都存在刻蚀负载效应，因此本公开提供的薄膜厚度的测量方法不仅能计算出膜层沉
积时待测样品的实际工作区的真实膜厚，也能计算出刻蚀时待测样品的实际工作区的真实
刻蚀深度。

[0110] 图2c至图2h为所述参考样品和所述待测样品进行沉积处理的过程示意图，图2i至图2n为所述参考样品和所述待测样品进行刻蚀处理的过程示意图。

[0111] 先参见图2c至图2h，对利用本公开实施例提供的薄膜厚度的测量方法计算得出膜层沉积时待测样品的实际工作区的真实膜厚进行进一步详细说明。

[0112] 具体地，先执行步骤102，对所述参考样品10进行第一次处理，测量第一次处理前后所述参考样品10的质量变化值 ，以及所述参考样品10的测试区11和工作区12的薄膜
厚度的变化值 。

[0113] 参见图2c和图2d，所述对所述参考样品10进行第一次处理，包括：在所述参考样品10上沉积第一层薄膜。

[0114] 具体地，图2c为在所述参考样品10的测试区11上沉积第一层薄膜，所述参考样品10的测试区11的薄膜厚度的变化值 即为测试区11的第一层薄膜的厚度。图2d为在所述
参考样品10的工作区12上沉积第一层薄膜，所述参考样品10的工作区12的薄膜厚度的变化
值 即为工作区12的第一层薄膜的厚度。所述参考样品10的质量变化值 即为测试区
11的第一层薄膜的质量与工作区12的第一层薄膜的质量的总和。

[0115] 接着，执行步骤103，对所述参考样品10进行第二次处理，测量第二次处理前后所述参考样品10的质量变化值 ，以及所述参考样品10的测试区11和工作区12的薄膜厚度
的变化值 。

[0116] 参见图2e和图2f，所述对所述参考样品10进行第二次处理，包括：在所述参考样品10的第一层薄膜上沉积第二层薄膜。

[0117] 具体地，图2e为在所述参考样品10的测试区11的第一层薄膜上沉积第二层薄膜，所述参考样品10的测试区11的薄膜厚度的变化值 即为测试区11的第二层薄膜的厚度。
图2f为在所述参考样品10的工作区12的第一层薄膜上沉积第二层薄膜，所述参考样品10的
工作区12的薄膜厚度的变化值 即为工作区12的第二层薄膜的厚度。所述参考样品10的
质量变化值 即为测试区11的第二层薄膜的质量与工作区12的第二层薄膜的质量的总
和。

[0118] 接着，执行步骤104，对所述待测样品进行处理，测量处理前后所述待测样品20的质量的变化值 ，以及所述待测样品20的测试区21的薄膜厚度的变化值 。

[0119] 参见图2g和图2h，所述对所述待测样品20进行处理，包括：在所述待测样品20上沉积薄膜。

[0120] 具体地，图2g为在所述待测样品20的测试区21上沉积薄膜，所述待测样品20的测试区21的薄膜厚度的变化值 即为测试区21的薄膜的厚度。图2h为在所述待测样品20的
工作区22上沉积薄膜，所述待测样品20的工作区22的薄膜厚度的变化值 即为工作区22
的薄膜的厚度。所述待测样品20的质量的变化值 即为测试区21的薄膜的质量与工作区
22的薄膜的质量的总和。

[0121] 接着参见图2i至图2n，对利用本公开实施例提供的薄膜厚度的测量方法计算得出刻蚀时待测样品的实际工作区的真实刻蚀深度进行进一步详细说明。

[0122] 具体地，和进行薄膜沉积工艺一样，先执行步骤102。

[0123] 参见图2i和图2j，所述对所述参考样品10进行第一次处理，包括：对所述参考样品10进行第一次刻蚀，去除第一层薄膜；

[0124] 具体地，图2i为对所述参考样品10的测试区11进行第一次刻蚀，去除第一层薄膜，所述参考样品10的测试区11的薄膜厚度的变化值 即为测试区11去除的第一层薄膜的
厚度。图2j为对所述参考样品10的工作区12进行第一次刻蚀，去除第一层薄膜，所述参考样
品10的工作区12的薄膜厚度的变化值 即为工作区12去除的第一层薄膜的厚度。所述参
考样品10的质量变化值 即为测试区11去除的第一层薄膜的质量与工作区12去除的第
一层薄膜的质量的总和。

[0125] 接着，执行步骤103。

[0126] 参见图2k和图2l，所述对所述参考样品10进行第二次处理，包括：在去除第一层薄膜后，对所述参考样品10进行第二次刻蚀，去除第二层薄膜。

[0127] 具体地，图2k为对所述参考样品10的测试区11进行第二次刻蚀，去除第二层薄膜，所述参考样品10的测试区11的薄膜厚度的变化值 即为测试区11去除的第二层薄膜的
厚度。图2l为对所述参考样品10的工作区12进行第二次刻蚀，去除第二层薄膜，所述参考样
品10的工作区12的薄膜厚度的变化值 即为工作区12去除的第二层薄膜的厚度。所述参
考样品10的质量变化值 即为测试区11去除的第二层薄膜的质量与工作区12去除的第
二层薄膜的质量的总和。

[0128] 接着，执行步骤104。

[0129] 参见图2m和图2n，所述对所述待测样品20进行处理，包括：对所述待测样品20进行刻蚀，去除部分薄膜。

[0130] 具体地，图2m为对所述待测样品20的测试区21进行刻蚀，去除部分薄膜，所述待测样品20的测试区21的薄膜厚度的变化值 即为测试区21去除的薄膜的厚度。图2n为对所
述待测样品20的工作区22进行刻蚀，去除部分薄膜，所述待测样品20的工作区22的薄膜厚
度的变化值 即为工作区22去除的薄膜的厚度。所述待测样品20的质量变化值 即为
测试区21去除的薄膜的质量与工作区22去除的薄膜的质量的总和。

[0131] 接着，在对所述待测样品20进行处理之后，执行步骤105，基于，确定所述待测样品20的工作区22的
薄膜厚度的变化值 。

[0132] 所述基于 ，确定所述待测样品20的工作区22的薄膜厚度的变化值 ；包括：

[0133] 利用如下公式得到所述待测样品20的工作区22的薄膜厚度的变化值：

[0134]                     （1）

[0135]                    （2）

[0136]                     （3）

[0137] 其中，表征所述参考样品10和所述待测样品20上的薄膜的密度， 表征所述参考样品10和所述待测样品20的测试区的面积， 表征所述参考样品10和所述待测样品20
的工作区的面积。

[0138] 所述基于公式（1）、公式（2）和公式（3），得到所述待测样品20的工作区22的薄膜厚度的变化值 如公式（4）所示：

[0139]       （4）

[0140] 由此公式，可在实际制备过程中，计算得出待测样品的实际工作区的薄膜厚度的变化值，进而得到待测样品的实际工作区的真实膜厚。

[0141] 在一实施例中，所述对所述参考样品10进行第一次处理，测量第一次处理前后所述参考样品10的质量变化值 ，以及所述参考样品10的测试区11和工作区12的薄膜厚度
的变化值 ，包括：

[0142] 测量得到所述参考样品10的初始质量，以及所述参考样品10的测试区11和工作区12的薄膜的初始厚度；

[0143] 对所述参考样品10进行第一次处理后，测量得到所述参考样品10的第一质量，以及所述参考样品10的测试区11和工作区12的薄膜的第一厚度；

[0144] 基于所述参考样品10的初始质量和第一质量，得到所述参考样品10第一次处理前后的质量变化值 ；基于所述参考样品10的测试区11和工作区12的薄膜的初始厚度和第
一厚度，分别得到所述参考样品10的测试区11和工作区12的薄膜厚度在第一次处理前后的
变化值 。

[0145] 在一实施例中，所述对所述参考样品10进行第二次处理，测量第二次处理前后所述参考样品10的质量变化值 ，以及所述参考样品10的测试区11和工作区12的薄膜厚度
的变化值 ，包括：

[0146] 对所述参考样品10进行第二次处理后，测量得到所述参考样品10的第二质量，以及所述参考样品10的测试区11和工作区12的薄膜的第二厚度；

[0147] 基于所述参考样品10的第一质量和第二质量，得到所述参考样品10的第二次处理前后的质量变化值 ；基于所述参考样品10的测试区11和工作区12的薄膜的第一厚度和
第二厚度，分别得到所述参考样品10的测试区11和工作区12的薄膜厚度在第二次处理前后
的变化值 。

[0148] 在一实施例中，所述测量处理前后所述待测样品20的质量的变化值 ，以及所述待测样品20的测试区21的薄膜厚度的变化值 包括：

[0149] 测量得到所述待测样品20的初始质量，以及所述待测样品20的测试区21的薄膜的初始厚度；

[0150] 对所述待测样品20进行处理后，测量得到所述待测样品20的第一质量，以及所述待测样品20的测试区21的薄膜的第一厚度；

[0151] 基于所述待测样品20的初始质量和第一质量，得到待测样品20的质量的变化值；基于所述待测样品20的测试区21的薄膜的初始厚度和第一厚度，得到所述待测样品
20的测试区21的薄膜厚度的变化值 。

[0152] 在一实施例中，所述参考样品10的质量变化值 和 ，以及所述待测样品20的质量的变化值 ，通过电子分析天平测量得到；所述参考样品10的测试区11的薄膜厚
度的变化值 ，以及所述待测样品20的测试区21的薄膜厚度的变化值 ，通过
椭偏光谱仪测量得到；所述参考样品10的工作区12的薄膜厚度的变化值 ，通过
透射电子显微镜测量得到。

[0153] 由于刻蚀负载效应的存在，工作区和测试区的膜厚并不相同，测试区是在平面上沉积膜层，不存在负载效应，因此可以使用椭偏光谱仪进行测量；而工作区由于存在很多图
形且可能是在沟槽内做沉积，存在负载效应，因此这个厚度无法通过椭偏光谱仪测量得到，
需要在切片后通过透射电子显微镜测量得出。

[0154] 需要解释的是，因为待测样品是实际生产出来，后续投入工作的芯片，如果采用切片后通过透射电子显微镜测量的方法得到工作区的膜厚，则会破坏待测样品，进而影响其
性能，因此待测样品的工作区的膜厚无法在切片后通过透射电子显微镜测量得到，而需要
通过本公开实施例提供的测量方法进行测量。

[0155] 图3为椭偏光谱仪的工作原理图，其测量薄膜厚度的原理是通过测量经被测物体反射后光线的偏振态的强度和相位变化，来获得样品的厚度信息。

[0156] 如图3所示，为表征反射光的特性，可分成P和S偏振态这两个分量，P分量是指平行于反射面的线性偏振光，S分量是指垂直于反射面的线性偏振光。其中，p1和s1是薄膜上界面
直接反射的偏振态分量，p2和s2是入射薄膜后在层间界面反射的偏振态分量。n0、n1和ns分别
为光线在空气、薄膜和基底中的折射率，k0、k1和ks分别为光线在空气、薄膜和基底中的消光
系数，t1为薄膜的厚度。

[0157] 需要解释的是，因为p1和p2之间，以及s1和s2之间存在干扰，在进行薄膜厚度测量时，应保证薄膜的膜层均匀且单一。

[0158] 在一实施例中，所述参考样品10和所述待测样品20的薄膜均匀且密度固定。如此，能够提高测得的薄膜厚度的准确性，保证了后续计算得到的待测样品的实际工作区的薄膜
厚度的准确性。

[0159] 在本公开实施例中，通过先测得参考样品两次处理前后的质量变化值、测试区和工作区的薄膜厚度的变化值，以及待测样品处理前后的质量的变化值和测试区的薄膜厚度
的变化值，从而根据这些数值，得到待测样品的实际工作区的薄膜厚度的变化值。如此，使
得测试结果更加能够反映实际工作区的真实膜厚。

[0160] 本公开实施例还提供了一种薄膜厚度的测量装置，用于实现如上述实施例中任一项所述的测量方法。图4为本公开实施例提供的薄膜厚度的测量装置的示意图。

[0161] 如图4所示，所述测量装置包括：样品承载台100，用于放置参考样品和待测样品；所述待测样品和参考样品均包括测试区和工作区；所述待测样品与所述参考样品为同类型
样品；

[0162] 处理模块200，用于对所述参考样品进行第一次处理和第二次处理，以及对所述待测样品进行处理；

[0163] 测量模块300，用于测量第一次处理前后所述参考样品质量的变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值 ；测量第二次处理前后所述
参考样品相比第一次处理后的质量的变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的
薄膜厚度的变化值 ；测量处理前后所述待测样品的质量变化值 ，以及所述
待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ；

[0164] 计算模块400，能够基于 ，确定所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值 。

[0165] 在一实施例中，所述计算模块400，能够基于 、 、 、 、 、 、和 ，确定所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值 ；包括：

[0166] 利用如下公式得到所述待测样品的工作区的薄膜厚度的变化值：

[0167]                     （1）

[0168]                    （2）

[0169]                     （3）

[0170] 其中，表征所述参考样品和所述待测样品上的薄膜的密度， 表征所述参考样品和所述待测样品的测试区的面积， 表征所述参考样品和所述待测样品的工作区的面
积。

[0171] 在一些实施例中，所述处理模块200，用于对所述参考样品进行第一次处理和第二次处理，包括：在所述参考样品上沉积第一层薄膜；在所述参考样品的第一层薄膜上沉积第
二层薄膜。

[0172] 所述处理模块200，用于对所述待测样品进行处理，包括：在所述待测样品上沉积薄膜。

[0173] 在其他一些实施例中，所述处理模块200，用于对所述参考样品进行第一次处理和第二次处理，包括：对所述参考样品进行第一次刻蚀，去除第一层薄膜；在去除第一层薄膜
后，对所述参考样品进行第二次刻蚀，去除第二层薄膜；

[0174] 所述处理模块200，用于对所述待测样品进行处理，包括：对所述待测样品进行刻蚀，去除部分薄膜。

[0175] 在一实施例中，所述测量模块300，用于测量第一次处理前后所述参考样品质量的变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值 ；包括：

[0176] 测量得到所述参考样品的初始质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的初始厚度；

[0177] 对所述参考样品进行第一次处理后，测量得到所述参考样品的第一质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第一厚度；

[0178] 基于所述参考样品的初始质量和第一质量，得到所述参考样品第一次处理前后质量变化值 ；基于所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的初始厚度和第一厚度，分别
得到所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度在第一次处理前后的变化值 ；

[0179] 所述测量模块300，用于测量第二次处理前后所述参考样品相比第一次处理后的质量的变化值 ，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度的变化值
；包括：

[0180] 对所述参考样品进行第二次处理后，测量得到所述参考样品的第二质量，以及所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第二厚度；

[0181] 基于所述参考样品的第一质量和第二质量，得到所述参考样品在第二次处理前后的质量变化值 ；基于所述参考样品的测试区和工作区的薄膜的第一厚度和第二厚度，
分别得到所述参考样品的测试区和工作区的薄膜厚度在第二次处理前后的变化值
。

[0182] 在一实施例中，所述测量模块300，用于测量处理前后所述待测样品的质量变化值，以及所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ；包括：

[0183] 测量得到所述待测样品的初始质量，以及所述待测样品的测试区的薄膜的初始厚度；

[0184] 对所述待测样品进行处理后，测量得到所述待测样品的第一质量，以及所述待测样品的测试区的薄膜的第一厚度；

[0185] 基于所述待测样品的初始质量和第一质量，得到待测样品的质量的变化值 ；基于所述待测样品的测试区的薄膜的初始厚度和第一厚度，得到所述待测样品的测试区的
薄膜厚度的变化值 。

[0186] 在一实施例中，所述测量装置300包括电子分析天平、椭偏光谱仪和透射电子显微镜；其中，

[0187] 通过电子分析天平测量得到所述参考样品的质量变化值 和 ，以及所述待测样品的质量的变化值 ；

[0188] 通过椭偏光谱仪测量得到所述参考样品的测试区的薄膜厚度的变化值，以及所述待测样品的测试区的薄膜厚度的变化值 ；

[0189] 通过透射电子显微镜测量得到所述参考样品的工作区的薄膜厚度的变化值。

[0190] 以上所述，仅为本公开的较佳实施例而已，并非用于限定本公开的保护范围，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护
范围之内。