CN103278124B - 薄膜厚度的测试方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种薄膜厚度的测试方法和装置，涉及测试领域，能够在保证测试精度的同时，降低测量薄膜的厚度的成本。该薄膜厚度的测试方法包括：将测试掩膜覆盖在基板的表面上，所述测试掩膜具有多个镂空；对所述覆盖有测试掩膜的基板进行溅射镀膜；移除所述测试掩膜，利用探针法进行测量。

Description

薄膜厚度的测试方法和装置

技术领域

本发明涉及测试领域，尤其涉及一种薄膜厚度的测试方法和装置。

背景技术

当今的工业产品普遍采用了薄膜技术，即在产品的表面镀制一层薄膜，从而起到防止材料表面发生腐蚀、氧化等不良反应，进而提高材料的耐用性的效果；或者起到赋予材料与基体不同的性能而增加材料功能的效果；或者起到使材料更加美观的效果。在很多方面的应用中，薄膜的厚度对产品的质量有着相当大的影响，因而需要谨慎设计薄膜的厚度。

对于固体薄膜厚度的测试，目前普遍使用的测试方法主要包括探针法和光学法两大类。探针法的原理是利用力学敏感的探针沿着样品表面划过，记录表面的形貌，从而测出薄膜厚度；光学法是利用光的干涉或衍射来测出薄膜厚度。其中，光学法的适用范围较窄，若样品表面不平整或样品表面镀有多种膜层，光学法的测试精度会受到很大的影响，而探针法几乎适用于各种情况的样品表面，并且测试精度较高，故而相对于光学法而言具有更广泛的应用范围。

探针法使用之前，需要将镀制了薄膜的样品上的薄膜的一部分去除，暴露出一部分基板，使得基板表面和薄膜表面之前形成一定的厚度差异，通常这一步骤可称为台阶制备。现有的台阶制备方法主要有化学腐蚀法和掩膜法两种。化学腐蚀法往往会在腐蚀界面上出现一个有一定坡度的腐蚀台阶，影响到测试精度；掩膜法适用于大多数的台阶制备工艺，但是要制作合适的细窄的或者带有细窄凹槽的掩膜材料，每次镀膜都要用新的掩膜材料，成本高而且不环保。所以，现在需要一种测试精度高并且成本较低的方法来测试薄膜的厚度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种薄膜厚度的测试方法和装置，能够在保证测试精度的同时，降低测试薄膜的厚度的成本。

为解决上述技术问题，本发明薄膜厚度的测试方法和装置采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种薄膜厚度的测试方法，包括：

将测试掩膜覆盖在基板的表面上，所述测试掩膜具有多个镂空；

对所述覆盖有测试掩膜的基板进行溅射镀膜；

移除所述测试掩膜，利用探针法进行测量。

所述将测试掩膜覆盖在基板的表面上包括：

利用紫外光固化胶，将所述测试掩膜贴附在所述基板的表面上。

所述将测试掩膜覆盖在基板的表面上包括：

悬浮掩膜的底部和所述基板共同作用，使得所述测试掩膜覆盖在所述基板的表面上。

所述测试掩膜具有的镂空为正多边形、圆形或不规则形状。

所述测试掩膜的材质为金属或金属氧化物。

在本发明实施例的技术方案中，提供了一种薄膜厚度的测试方法，该方法制得的待测的薄膜的边缘清晰，台阶明显，并且基板表面上有多处可选择测试厚度的区域，技术人员在探针测试时的，可任意选择测试位置，点数分布也可自行决定，同时测试膜厚均一性范围较大，测试精度高；并且该覆盖有薄膜的测试掩膜在经过清洁处理后，可多次重复使用，与现有的掩膜法相比，无需每次使用新的掩膜材料，成本低且环保。

本发明第二方面提供了一种薄膜厚度的测试装置，包括：

测试掩膜，所述测试掩膜具有多个镂空，当需要测试薄膜厚度时，将所述测试掩膜覆盖在基板的表面上。

所述的测试装置还包括悬浮掩膜，所述悬浮掩膜上设置有所述测试掩膜，当需要测试薄膜厚度时，所述悬浮掩膜和基板共同作用，使得所述测试掩膜覆盖在所述基板的表面上。

所述测试掩膜呈卷曲状设置于所述悬浮掩膜底部的一侧，当需要测试薄膜厚度时，展开所述测试掩膜。

所述测试掩膜贴附在所述悬浮掩膜的底部。

所述测试掩膜的材质为金属或金属氧化物。

在本实施例的技术方案中，提供了一种薄膜厚度的测试装置，该测试装置中的悬浮掩膜上设置有测试掩膜，该测试装置使用方便，适用范围广，并且使用该测试装置制得的待测的薄膜的边缘清晰，台阶明显，并且基板表面上有多处可选择测试厚度的区域，技术人员在探针测试时的，可任意选择测试位置，点数分布也可自行决定，同时测试膜厚均一性范围较大，测试精度高；并且该覆盖有薄膜的测试掩膜在经过清洁处理后，可多次重复使用，与现有的掩膜法相比，无需每次使用新的掩膜材料，成本低且环保。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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。

图1为本发明中的薄膜厚度的测试方法流程图；

图2a～2c为本发明中的薄膜厚度的测试方法的过程示意图；

图3为本发明中的悬浮掩膜和测试掩膜配合使用的截面示意图；

图4为本发明中的测试掩膜的平面示意图；

图5a～5c为本发明中的薄膜厚度的测试装置的使用过程的结构示意图；

图6为本发明中的薄膜厚度的测试装置的结构截面示意图。

附图标记说明：

1—基板；2—测试掩膜；3—靶材；

4—薄膜；5—悬浮掩膜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供一种薄膜厚度的测试方法，如图1所示，该方法包括：

步骤S101、将测试掩膜覆盖在基板的表面上，所述测试掩膜具有多个镂空；

如图2a所示，测试掩膜2应紧密地覆盖在基板1的表面上，为保证高的测试精度做基础。

例如，可以通过利用紫外线固化胶等粘接剂，将所述测试掩膜2紧密地、无空隙地贴附在所述基板1的表面上。

为了提高通过溅射镀上的薄膜4的优良性，有时候在溅射镀膜时，在基板1的需要镀膜的一面上设置筒状的悬浮掩膜5，如图3所示，可以利用该悬浮掩膜5与基板1之间的作用力，使得悬浮掩膜5与基板1共同压制住测试掩膜2的边缘，提高测试掩膜2与基板1的紧密程度。

通常，基板1的边缘是不需要溅射镀膜的，可在基板1的边缘上包裹一层掩膜，此处可称为防着板，以防止基板1的边缘被溅射镀膜。此时，测试掩膜2可放置在基板1和防着板之间，可进一步提高测试掩膜2与基板1之间的紧密程度。

一般的，如图4所示，所述测试掩膜2上具有的镂空的形状、位置、大小等性质均可任意设置，例如，可设置为正方形等正多边形、圆形或不规则形状，本发明实施例对此不进行限制。

步骤S102、对所述覆盖有测试掩膜的基板进行溅射镀膜；

所谓“溅射”是指荷能粒子轰击固体表面(即本发明图2b中的靶材3)、使固体原子(或分子)从表面射出的现象。如图2b所示，由于靶材3位于覆盖有测试掩膜2的基板1的对面，射出的固体原子（或分子）可均匀覆盖在测试掩膜2以及测试掩膜2的镂空部分处的基板1上，形成一层薄膜4，此即为溅射镀膜，通常这一层薄膜4的厚度为纳米级别甚至更薄。

步骤S103、移除所述测试掩膜，利用探针法进行测量。

如图2c所示，移除测试掩膜2后，覆盖在测试掩膜2表面的薄膜4同时被移除，基板1上由于测试掩膜2具有的镂空而暴露在外的部分上覆盖了薄膜4，而被测试掩膜2其余部分遮挡的基板1则保持镀膜前的状态，则测试掩膜2移除后，基板1上形成了所谓的台阶，此时可利用探针法对镀膜的厚度进行测量。

由于直接移除所述测试掩膜2即覆盖于所述测试掩膜2上的薄膜4，使得基板1的暴露部分上残留的薄膜4的边缘清晰，台阶明显，同时该基板1表面上有多处可选择测试厚度的区域，技术人员在探针测试时，可任意选择测试位置，点数分布也可自行决定，同时测试膜厚均一性范围较大，测试精度高；并且该覆盖有薄膜4的测试掩膜2在经过清洁处理后，可多次重复使用，与现有的掩膜法相比，无需每次使用新的掩膜材料，成本低且环保。

通常，测试掩膜4的材质可根据实际使用情况选用，常用的测试掩膜4的材质包括金属、金属氧化物、陶瓷、玻璃等。

在本实施例的技术方案中，提供了一种薄膜厚度的测试方法，该方法制得的待测的薄膜的边缘清晰，台阶明显，并且基板表面上有多处可选择测试厚度的区域，技术人员在探针测试时的，可任意选择测试位置，点数分布也可自行决定，同时测试膜厚均一性范围较大，测试精度高；并且该覆盖有薄膜的测试掩膜在经过清洁处理后，可多次重复使用，与现有的掩膜法相比，无需每次使用新的掩膜材料，成本低且环保。

实施例二

本发明实施例提供一种薄膜厚度的测试装置，该装置包括图4所述的测试掩膜2，所述测试掩膜2具有多个镂空，当需要测试薄膜厚度时，将所述测试掩膜2覆盖在基板的表面上。

其中，所述测试掩膜2具有多个镂空，如图4所示，所述测试掩膜2上具有的镂空的形状、位置、大小等性质均可任意设置，例如，可设置为正方形等正多边形、圆形或不规则形状，本发明实施例对此不进行限制。

如图2a所示，在需要测试薄膜厚度时，测试掩膜2应紧密地覆盖在基板1的表面上，为保证高的测试精度做基础。

例如，可以通过利用紫外线固化胶等粘接剂，将所述测试掩膜2紧密地、无空隙地贴附在所述基板1的表面上。

为了提高通过溅射镀上的薄膜4的优良性，有时候在溅射镀膜时，在基板1的需要镀膜的一面上设置筒状的悬浮掩膜5，可以利用该悬浮掩膜5与基板1之间的作用力，如图3所示，当需要测试薄膜厚度时，悬浮掩膜5与基板1共同压制住测试掩膜2的边缘，将所述测试掩膜2覆盖在所述基板的表面上，提高测试掩膜2与基板1的紧密程度。

进一步的，可以将悬浮掩膜5和测试掩膜2结合为一体，即所述悬浮掩膜5上设置有所述测试掩膜2，当需要测试薄膜4厚度时，所述悬浮掩膜5和基板1共同作用，使得所述测试掩膜2覆盖在所述基板1的表面上，便于测试掩膜2的使用。

以图5a～5c或图6的内容为例，其中，图5a～5c或图6中各为一种将测试掩膜2设置在悬浮掩膜5上的可能的实施方式，仅为优选实施例，对本发明不进行任何限定。

如图5a所示，当所述测试装置处于非工作状态时，所述测试掩膜2呈卷曲状设置于所述悬浮掩膜5底部的一侧，当需要测试薄膜4厚度时，如图5b所示，展开所述测试掩膜2，使所述测试掩膜2平铺在悬浮掩膜5底面上，如图5c所示，之后，即可通过悬浮掩膜5和基板1之间的作用力，将所述测试掩膜2覆盖在所述基板1的表面上。

为了加强所述测试掩膜2和悬浮掩膜5之间的配合，优选的，可以在测试掩膜2上设置一个卡扣，在悬浮掩膜5底部设置有测试掩膜2的对面一侧设置有和该卡扣相配合的卡勾，使得测试掩膜2在平铺在悬浮掩膜5的底面之后，通过卡扣和卡勾之间的配合，加强所述测试掩膜2和悬浮掩膜5之间的配合。

由于图5a～5c所对应的装置实施例中的测试掩膜2需要卷曲起来放置，故而，测试掩膜2的材质必须具有较好的柔韧性、延展性，可考虑利用金属或金属氧化物来制作测试掩膜2，其中，优选绝缘的金属氧化物。

或者如图6所示，直接将所述测试掩膜2贴附在所述悬浮掩膜5的底部，在需要进行镀膜厚度测试时，将贴附有测试掩膜2的悬浮掩膜5放置在基板上，在确定所述测试掩膜2覆盖在所述基板1的表面上后，对基板进行1溅射镀膜。

图6所对应的实施例中的测试掩膜2可采用任一种材质制作，例如金属、金属氧化物、陶瓷或玻璃等。

在本实施例的技术方案中，提供了一种薄膜厚度的测试装置，该测试装置中的悬浮掩膜上设置有测试掩膜，该测试装置使用方便，适用范围广，并且使用该测试装置制得的待测的薄膜的边缘清晰，台阶明显，并且基板表面上有多处可选择测试厚度的区域，技术人员在探针测试时的，可任意选择测试位置，点数分布也可自行决定，同时测试膜厚均一性范围较大，测试精度高；并且该覆盖有薄膜的测试掩膜在经过清洁处理后，可多次重复使用，与现有的掩膜法相比，无需每次使用新的掩膜材料，成本低且环保。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种薄膜厚度的测试方法，其特征在于，包括：

将测试掩膜覆盖在基板的表面上，所述测试掩膜具有多个镂空；

所述将测试掩膜覆盖在基板的表面上包括：

悬浮掩膜的底部和所述基板共同作用，使得所述测试掩膜覆盖在所述基板的表面上；

对所述覆盖有测试掩膜的基板进行溅射镀膜；

移除所述测试掩膜，利用探针法进行对镀膜的厚度进行测量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述测试掩膜具有的镂空为正多边形、圆形或不规则形状。

3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，

所述测试掩膜的材质为金属或金属氧化物。

4.一种薄膜厚度的测试装置，其特征在于，用于权利要求1～3任一项所述的薄膜厚度的测试方法，所述薄膜厚度的测试装置包括：

测试掩膜，所述测试掩膜具有多个镂空，当需要测试薄膜厚度时，将所述测试掩膜覆盖在基板的表面上。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括悬浮掩膜，

所述悬浮掩膜上设置有所述测试掩膜，当需要测试薄膜厚度时，所述悬浮掩膜和基板共同作用，使得所述测试掩膜覆盖在所述基板的表面上。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述测试掩膜呈卷曲状设置于所述悬浮掩膜底部的一侧，当需要测试薄膜厚度时，展开所述测试掩膜。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述测试掩膜贴附在所述悬浮掩膜的底部。

8.根据权利要求4-7任一项所述的装置，其特征在于，

所述测试掩膜的材质为金属或金属氧化物。