CN114623790A - 薄膜厚度测量装置、方法、***、计算机设备和存储介质 - Google Patents

薄膜厚度测量装置、方法、***、计算机设备和存储介质 Download PDF

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CN114623790A CN202210106344.5A CN202210106344A CN114623790A CN 114623790 A CN114623790 A CN 114623790A CN 202210106344 A CN202210106344 A CN 202210106344A CN 114623790 A CN114623790 A CN 114623790A
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Abstract

本申请涉及一种薄膜厚度测量装置、方法、计算机设备和存储介质。所述装置包括：样品固定模块、尺寸测量模块、谐振频率测量模块和处理模块，处理模块分别与尺寸测量模块和谐振频率测量模块连接；样品固定模块用于对预定形状的薄膜样品的所有边进行固定，以使薄膜样品的所有边上的挠度和转角均为0；尺寸测量模块用于测量薄膜样品的平面几何尺寸；谐振频率测量模块用于测量薄膜样品的谐振频率；处理模块用于接收外部输入以获取对应薄膜样品的材料物性参数，并根据薄膜样品的谐振频率、平面几何尺寸和材料物性参数得到薄膜样品的厚度。采用本方法测量薄膜厚度的过程无需破坏薄膜样品，准确度较高，同时对薄膜样品的透光性无要求，适应范围广。

Description

薄膜厚度测量装置、方法、***、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及测量技术领域，特别是涉及一种薄膜厚度测量装置、方法、计算机设备和存储介质。
背景技术
MEMS器件中存在各种不同厚度的薄膜，大多在微米级别，测量难度较大，而薄膜厚度的准确测量是保证工艺质量、计算性能参数和优化器件结构的基础。
目前，主要有三种薄膜厚度测量方式，一是接触式表面轮廓仪来进行测量，但该方式需要以恒定的接触力从样品表面划过，会对薄膜表面造成损伤；二是采用光谱椭偏仪来进行薄膜厚度测量，但测量方式对薄膜的透光性有要求，薄膜需透光或部分波长透光，测量适用范围较窄；三是采用工具显微镜测量薄膜厚度，但该测量方式分辨率较低，薄膜厚度的测量结果不精确。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够无损精确测量薄膜厚度且适应范围广的薄膜厚度测量装置、方法、计算机设备和存储介质。
第一方面，本申请提供了一种薄膜厚度测量装置。所述装置包括：样品固定模块、尺寸测量模块、谐振频率测量模块和处理模块，所述处理模块分别与所述尺寸测量模块和谐振频率测量模块连接；
所述样品固定模块用于对预定形状的薄膜样品的所有边进行固定，以使所述薄膜样品的所有边上的挠度和转角均为0；
所述尺寸测量模块用于测量所述薄膜样品的平面几何尺寸，并将测量数据发送至所述处理模块；
所述谐振频率测量模块用于测量所述薄膜样品的谐振频率，并将测量数据发送至所述处理模块；
所述处理模块用于接收外部输入以获取对应所述薄膜样品的材料物性参数，并根据所述薄膜样品的谐振频率、所述平面几何尺寸和所述材料物性参数得到所述薄膜样品的厚度。
通过所述样品固定模块用于对预定形状的薄膜样品的所有边进行固定，以使所述薄膜样品的所有边上的挠度和转角为0，从而便于尺寸测量模块和谐振频率测量模块测量薄膜样品的平面几何尺寸和谐振频率，在得到测量数据后，通过计算获取对应所述薄膜样品的材料物性参数，并在薄膜样品的挠度和转角为0的情况下，根据薄膜样品的谐振频率、平面尺寸和材料物性参数可以计算出薄膜样品的厚度，实现了对薄膜厚度的测量。其中，由于现有的测量薄膜样品的平面几何尺寸和谐振频率的方式成熟度较高，准确性高，对薄膜样品的透光性无要求，且无需破坏薄膜样品，则通过上述方式得到薄膜厚度的过程无需破坏薄膜样品，准确度较高，同时对薄膜样品的透光性无要求，适应范围广。
在其中一个实施例中，所述薄膜样品的形状为圆形或矩形；
所述尺寸测量模块包括白光干涉仪，所述白光干涉仪用于在所述薄膜样品为圆形时，测量所述薄膜样品的直径，并在所述薄膜样品为矩形时，测量所述薄膜样品的各边的边长；或者
所述尺寸测量模块包括激光扫描共聚焦显微镜，所述激光扫描共聚焦显微镜用于对所述薄膜样品进行扫描，并发送扫描信号至处理模块，所述处理模块用于根据所述扫描信号得到所述薄膜样品的数字图像，在所述薄膜样品为圆形时，基于所述数字图像得到所述薄膜样品的直径，并在所述薄膜样品为矩形时，基于所述数字图像得到所述薄膜样品的各边的边长。
在其中一个实施例中，所述谐振频率测量模块包括显微激光测振仪，所述显微激光测振仪用于测量所述薄膜样品的谐振频率。
在其中一个实施例中，所述处理模块包括存储器、第一接收单元、调取单元和处理单元；所述存储器存储有多种薄膜材料的物性参数；所述第一接收单元模块用于接收外部输入的对应所述薄膜样品的薄膜材料；所述调取单元在所述第一接收单元模块接收外部输入的对应所述薄膜样品的薄膜材料时，根据接收到的所述薄膜材料从所述存储器中调取对应所述薄膜样品的材料物性参数；所述处理单元用于根据所述薄膜样品的谐振频率、所述平面几何尺寸和所述材料物性参数得到计算所述薄膜样品的厚度。
在其中一个实施例中，所述处理模块还包括第二接收单元，所述第二接收单元用于接收外部输入的薄膜材料的材料物性参数，并在未存储接收到的薄膜材料的材料物性参数时，存储接收到的薄膜材料的材料物性参数。
第二方面，本申请还提供了一种薄膜厚度测量方法。所述方法包括：
在所述样品固定模块固定所述薄膜样品后，获取所述尺寸测量模块和所述谐振频率测量模块测量的所述薄膜样品的平面几何尺寸和谐振频率；
获取所述薄膜样品的材料物性参数；
根据所述谐振频率、所述平面几何尺寸和所述材料物性参数计算所述薄膜样品的厚度。
在其中一个实施例中，所述获取所述薄膜样品的材料物性参数，包括：
获取对应所述薄膜样品的薄膜材料的杨氏模量、泊松比和密度。
在其中一个实施例中，计算所述薄膜样品的厚度的公式为：
Figure BDA0003493605030000041
其中，h表示所述薄膜样品的厚度，f1表示所述薄膜样品的谐振频率，v表示所述薄膜样品的泊松比，ρ表示所述薄膜样品的密度，E表示所述薄膜样品的杨氏模量；在所述薄膜样品为圆形时，
Figure BDA0003493605030000042
d表示所述薄膜样品的直径；在所述薄膜样品为矩形时，
Figure BDA0003493605030000043
a和b分别表示所述薄膜样品相邻两边的边长。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
在所述样品固定模块固定所述薄膜样品后，获取所述尺寸测量模块和所述谐振频率测量模块测量的所述薄膜样品的平面几何尺寸和谐振频率；
获取所述薄膜样品的材料物性参数；
根据所述谐振频率、所述平面几何尺寸和所述材料物性参数计算所述薄膜样品的厚度。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
在所述样品固定模块固定所述薄膜样品后，获取所述尺寸测量模块和所述谐振频率测量模块测量的所述薄膜样品的平面几何尺寸和谐振频率；
获取所述薄膜样品的材料物性参数；
根据所述谐振频率、所述平面几何尺寸和所述材料物性参数计算所述薄膜样品的厚度。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
在所述样品固定模块固定所述薄膜样品后，获取所述尺寸测量模块和所述谐振频率测量模块测量的所述薄膜样品的平面几何尺寸和谐振频率；
获取所述薄膜样品的材料物性参数；
根据所述谐振频率、所述平面几何尺寸和所述材料物性参数计算所述薄膜样品的厚度。
上述薄膜厚度测量装置、方法、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，相对现有技术的优势与上述的薄膜厚度测量装置相对现有技术的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为一个实施例中薄膜厚度测量装置的结构框图；
图2为一个实施例中薄膜厚度测量方法的流程示意图；
图3为一个实施例中样品固定模块的结构示意图；
图4为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
附图标记说明：
101-样品固定模块，1011-支撑件，1012-固定件，102-尺寸测量模块，103-谐振频率测量模块，104-处理模块，2-薄膜样品。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种薄膜厚度测量装置，该装置包括：样品固定模块101、尺寸测量模块102、谐振频率测量模块103和处理模块104，处理模块104分别与尺寸测量模块102和谐振频率测量模块103连接；
样品固定模块101用于对预定形状的薄膜样品2的所有边进行固定，以使薄膜样品2的所有边上的挠度和转角均为0；尺寸测量模块102用于测量薄膜样品2的平面几何尺寸，并将测量数据发送至处理模块104；谐振频率测量模块103用于测量薄膜样品2的谐振频率，并将测量数据发送至处理模块104；处理模块104用于接收外部输入以获取对应薄膜样品2的材料物性参数，并根据薄膜样品2的谐振频率、平面几何尺寸和材料物性参数得到薄膜样品2的厚度。
其中，薄膜样品2可以为圆形结构，也可以为矩形结构，可以理解，当薄膜样品2为圆形结构时，通过尺寸测量模块102测量薄膜样品2的薄膜样品2的直径，在薄膜样品2为矩形结构时，通过尺寸测量模块102测量薄膜样品2的各边的边长。
上述薄膜厚度测量装置，通过样品固定模块101用于对预定形状的薄膜样品2的所有边进行固定，以使薄膜样品2的所有边上的挠度和转角为0，从而便于尺寸测量模块102和谐振频率测量模块103测量薄膜样品2的平面几何尺寸和谐振频率，在得到测量数据后，通过计算获取对应薄膜样品2的材料物性参数，并在薄膜样品2的挠度和转角为0的情况下，根据薄膜样品2的谐振频率、平面尺寸和材料物性参数可以计算出薄膜样品2的厚度，实现了对薄膜厚度的测量。其中，由于测量薄膜样品2的平面几何尺寸和谐振频率的方式对薄膜样品2的透光性无要求，且无需破坏薄膜样品2，则通过上述方式得到薄膜厚度的过程无需破坏薄膜样品2，准确度较高，同时对薄膜样品2的透光性无要求，适应范围广。
在一个实施例中，如图2所示，固定模块包括支撑件1011和中部设有缺口的固定件1012，支撑件1011上设有用于容纳薄膜样品2的容置槽，在薄膜样品2置于容置槽中时，固定件1012适于置于薄膜样品2上。
其中，通过在固定件1012的中部设置缺口，以便通过该缺口来测量薄膜样品2的谐振频率。其中，薄膜样品2的形状为圆形时，固定件1012可以为环形结构，在薄膜样品2的形状为矩形时，固定件1012可以为框形结构。
在一个实施例中，薄膜样品2的形状为圆形或矩形；尺寸测量模块102包括白光干涉仪，白光干涉仪用于在薄膜样品2为圆形时，测量薄膜样品2的直径，在薄膜样品2为矩形时，测量薄膜样品2的各边的边长。
在另一个实施例中，尺寸测量模块102包括激光扫描共聚焦显微镜，激光扫描共聚焦显微镜用于对薄膜样品2进行扫描，并发送扫描信号至处理模块104，处理模块104用于根据扫描信号得到薄膜样品2的数字图像，并在薄膜样品2为圆形时，基于数字图像得到薄膜样品2的直径，在薄膜样品2为矩形时，基于数字图像得到薄膜样品2的各边的边长。
其中，测量尺寸的方法可以是利用例如千分尺的手动测量工具针对薄膜样品2的某个参数进行多次测量后取平均值；也可以采用基于机器视觉技术的尺寸测量方法。
由于采用手动测量工具进行测量的方式较为繁琐，且精度不够高，因此，本实施例中，采用基于机器视觉技术的尺寸测量方法对薄膜样品2进行测量。具体地，采用包括白光干涉仪或激光扫描共聚焦显微镜的尺寸测量模块102对薄膜样品2进行测量。其中，白光干涉仪是用于对薄膜样品2表面进行纳米级测量的仪器，它是以白光干涉技术为原理，光源发出的光经过扩束准直后经分光棱镜后分成两束，一束经被测表面反射回来，另外一束光经参考镜反射，两束反射光最终汇聚并发生干涉，显微镜将被测表面的形貌特征转化为干涉条纹信号，通过测量干涉条纹的变化来测量薄膜样品2的平面几何尺寸。激光扫描共聚焦显微镜用激光作扫描光源，逐点、逐行、逐面快速扫描成像，将扫描信号发送给处理模块104后，处理模块104根据扫描信号得到薄膜样品2的数字图像，对得到的图像进行处理，提取特征，基于提取的特征计算出薄膜样品2的尺寸，从而得到薄膜样品2的平面几何尺寸。
可以理解，激光扫描共聚焦显微镜只是图像传感器的一种示例，还可以采用其他图像传感器采集薄膜样品2的图像。另外，还可以采用单独的计算机设备与图像传感器配合测量薄膜样品2的尺寸。在此基础上，尺寸测量模块102可以包括图像传感器和计算机设备，图像传感器用于采集薄膜样品2的图像，计算机设备用于获取薄膜样品2的图像，并基于获取的图像得到薄膜样品2的尺寸。
在一个实施例中，谐振频率测量模块103包括显微激光测振仪，显微激光测振仪用于测量薄膜样品2的谐振频率。
显微激光测振仪是一种非接触式振动测量仪器，它可以精确测量薄膜样品2的振动和形貌，并可通过显微成像***实时观察薄膜样品2的振动状态(频率、速度、加速度、位移)等多维信息，从而通过显微激光测振仪可以精确测量薄膜样品2的谐振频率。
在一个实施例中，处理模块104包括存储器、第一接收单元、调取单元和处理单元，存储器存储有多种薄膜材料的物性参数；第一接收单元模块用于接收外部输入的对应薄膜样品2的薄膜材料；调取单元在第一接收单元模块接收外部输入的对应薄膜样品2的薄膜材料时，根据接收到的薄膜材料从存储器中调取对应薄膜样品2的材料物性参数，处理单元用于根据薄膜样品2的谐振频率、平面几何尺寸和材料物性参数得到计算薄膜样品2的厚度。
具体地，通过存储器存储有多种薄膜材料的物性参数，使得确定薄膜样品2的材料时，只需通过第一接收单元输入薄膜样品2的材料，调取单元即可根据接收到的材料从存储器中调取对应薄膜样品2的材料物性参数，进而使得处理单元可基于薄膜样品2的薄膜材料获取对应的材料物性参数，并根据薄膜样品2的谐振频率、平面几何尺寸和材料物性参数得到薄膜样品2的厚度，从而避免了手动输入材料物性参数的繁琐操作。
在一个实施例中，处理模块104还包括第二接收单元，第二接收单元用于接收外部输入的薄膜材料的材料物性参数，并在未存储接收到的薄膜材料的材料物性参数时，存储接收到的薄膜材料的材料物性参数。
其中，材料物性参数包括薄膜材料的杨氏模量、泊松比和密度。
具体地，在接收到外部输入的薄膜材料的材料物性参数，判断接收到薄膜材料的材料物性参数是否已存储，在未存储时，存储接收到的薄膜材料的材料物性参数。另外，在已存储时，第二接收单元还可以比较接收到的薄膜材料的材料物性参数与已存储的材料物性参数是否不同，若不同，输出提示并展示出不同点，接收外部输入以判断是否更新对应薄膜材料的材料物性参数，并基于外部输入更新对应薄膜材料的材料物性参数。例如，接收到的A薄膜材料的材料物性参数与已存储的A薄膜材料的材料物性参数不同，输出“输入参数与已存储参数不同”提示，并展示出不同点，以便于用户判断是否对已存储的A薄膜材料的材料物性参数进行更新，在接收外部输入后，若需要更新，则基于外部输入对A薄膜材料的杨氏模量、泊松比和密度中的一者或多者进行更新。
在一个实施例中，如图3所示，提供一种薄膜厚度测量方法，基于如上的薄膜厚度测量装置而执行，方法包括：
S301：在样品固定模块101固定薄膜样品2后，获取尺寸测量模块102和谐振频率测量模块103测量的薄膜样品2的平面几何尺寸和谐振频率；
S302：获取薄膜样品2的材料物性参数；
S303：根据谐振频率、平面几何尺寸和材料物性参数计算薄膜样品2的厚度。
该薄膜厚度测量方法相对现有技术的优势与上述的薄膜厚度测量装置相对现有技术的优势相同，在此不再赘述。
在一个实施例中，获取薄膜样品2的材料物性参数，包括：
获取对应薄膜样品2的薄膜材料的杨氏模量、泊松比和密度。
前述实施例已给出获取对应薄膜样品2的薄膜材料的杨氏模量、泊松比和密度的方式，在此不再赘述。
在一个实施例中，计算薄膜样品2的厚度的公式为：
Figure BDA0003493605030000101
其中，在薄膜样品2为圆形时，
Figure BDA0003493605030000102
d表示薄膜样品2的直径；在薄膜样品2为矩形时，
Figure BDA0003493605030000103
a和b分别表示薄膜样品2相邻两边的边长；h表示薄膜样品2的厚度，f1表示薄膜样品2的谐振频率，v表示薄膜样品2的泊松比，ρ表示薄膜样品2的密度，E表示薄膜样品2的杨氏模量。
其中，得到薄膜样品2的厚度的公式的原理如下：
薄膜的自由振动微分方程为
Figure BDA0003493605030000111
式中w为薄膜的挠度，D为薄膜的抗弯刚度，满足
Figure BDA0003493605030000112
E为材料的杨氏模量，h为薄膜的厚度，v为材料的泊松比，ρ为薄膜材料的密度。
为了求解谐振频率，令薄膜的挠度w＝T(t)W(x,y)，其中W(x,y)为可能的振型函数，T(t)为只与时间有关而与位置无关的因子。每一个振型函数Wk(x,y)对应一个圆频率ωk。一阶圆频率ω1的求解采用基于能量泛函的瑞次法。
设薄膜振型变形能为
Figure BDA0003493605030000113
式中W为振型函数，D为薄膜的抗弯刚度，满足
Figure BDA0003493605030000114
E为材料的杨氏模量，h为薄膜的厚度，v为材料的泊松比。
对于满足夹支边条件的长方形薄膜，(2)式可简化为
Figure BDA0003493605030000115
对于满足夹支边条件的圆形薄膜，(3)式可写成极坐标的形式
Figure BDA0003493605030000116
设薄膜振型泛函为
Figure BDA0003493605030000117
式中W为振型函数，ω1为薄膜的一阶圆频率，ρ为薄膜材料的密度，h为薄膜的厚度。
为了求固有频率，瑞次法设
Figure BDA0003493605030000121
其中Wi为满足齐次位移边界条件的线性无关的基函数，Ci为待定系数。振型的变分是由系数变分实现的，将(6)式代入泛函的变分方程，得瑞次方程
Figure BDA0003493605030000122
式中W为振型函数，ω1为薄膜的一阶圆频率，ρ为薄膜材料的密度，h为薄膜的厚度，Ci为待定系数。
对于四边都满足夹支边条件的长方形薄膜，取振型函数为
W＝(x2-a2)2(y2-b2)2#(8)
a、b分别为长方形的两边长，式(8)可以满足夹支边的边界条件，即所有边上的挠度为0，转角也为0。将式(8)代入式(7)，可解得
Figure BDA0003493605030000123
因此长方形的一阶谐振频率
Figure BDA0003493605030000124
式中，
Figure BDA0003493605030000125
a、b分别为长方形的两边长，E为材料的杨氏模量，h为薄膜的厚度，v为材料的泊松比，ρ为薄膜材料的密度。
对于正方形，令b＝a，得
Figure BDA0003493605030000126
a为正方形的边长。
对于满足夹支边条件的圆形薄膜，取振型函数为
Figure BDA0003493605030000127
R为圆的半径，式(11)可以满足夹支边的边界条件，即所有边上的挠度为0，转角也为0。将式(11)代入式(7)，可解得
Figure BDA0003493605030000131
因此圆形的一阶谐振频率
Figure BDA0003493605030000132
式中，
Figure BDA0003493605030000133
d为圆形薄膜的直径，E为材料的杨氏模量，h为薄膜的厚度，v为材料的泊松比，ρ为薄膜材料的密度。
综上，一般地，薄膜的一阶谐振频率f1具有如下格式
Figure BDA0003493605030000134
因此，薄膜的厚度的计算公式为
Figure BDA0003493605030000135
式中f1为薄膜的一阶谐振频率，E为材料的杨氏模量，ν为材料的泊松比，为材料的密度，KG为薄膜的几何尺寸因子，在薄膜样品2为圆形时，
Figure BDA0003493605030000136
d表示薄膜样品2的直径；在薄膜样品2为矩形时，
Figure BDA0003493605030000137
a和b分别表示薄膜样品2相邻两边的边长。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过***总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种薄膜厚度测量方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
所述样品固定模块用于对预定形状的薄膜样品的所有边进行固定，以使所述薄膜样品的所有边上的挠度和转角均为0；
所述尺寸测量模块用于测量所述薄膜样品的平面几何尺寸，并将测量数据发送至所述处理模块；
所述谐振频率测量模块用于测量所述薄膜样品的谐振频率，并将测量数据发送至所述处理模块；
所述处理模块用于接收外部输入以获取对应所述薄膜样品的材料物性参数，并根据所述薄膜样品的谐振频率、所述平面几何尺寸和所述材料物性参数得到所述薄膜样品的厚度。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
所述样品固定模块用于对预定形状的薄膜样品的所有边进行固定，以使所述薄膜样品的所有边上的挠度和转角均为0；
所述尺寸测量模块用于测量所述薄膜样品的平面几何尺寸，并将测量数据发送至所述处理模块；
所述谐振频率测量模块用于测量所述薄膜样品的谐振频率，并将测量数据发送至所述处理模块；
所述处理模块用于接收外部输入以获取对应所述薄膜样品的材料物性参数，并根据所述薄膜样品的谐振频率、所述平面几何尺寸和所述材料物性参数得到所述薄膜样品的厚度。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
所述样品固定模块用于对预定形状的薄膜样品的所有边进行固定，以使所述薄膜样品的所有边上的挠度和转角均为0；
所述尺寸测量模块用于测量所述薄膜样品的平面几何尺寸，并将测量数据发送至所述处理模块；
所述谐振频率测量模块用于测量所述薄膜样品的谐振频率，并将测量数据发送至所述处理模块；
所述处理模块用于接收外部输入以获取对应所述薄膜样品的材料物性参数，并根据所述薄膜样品的谐振频率、所述平面几何尺寸和所述材料物性参数得到所述薄膜样品的厚度。
需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种薄膜厚度测量装置，其特征在于，所述装置包括：样品固定模块、尺寸测量模块、谐振频率测量模块和处理模块，所述处理模块分别与所述尺寸测量模块和谐振频率测量模块连接；
所述样品固定模块用于对预定形状的薄膜样品的所有边进行固定，以使所述薄膜样品的所有边上的挠度和转角均为0；
所述尺寸测量模块用于测量所述薄膜样品的平面几何尺寸，并将测量数据发送至所述处理模块；
所述谐振频率测量模块用于测量所述薄膜样品的谐振频率，并将测量数据发送至所述处理模块；
所述处理模块用于接收外部输入以获取对应所述薄膜样品的材料物性参数，并根据所述薄膜样品的谐振频率、所述平面几何尺寸和所述材料物性参数得到所述薄膜样品的厚度。
2.根据权利要求1所述的薄膜厚度测量装置，其特征在于，所述薄膜样品的形状为圆形或矩形；
所述尺寸测量模块包括白光干涉仪，所述白光干涉仪用于在所述薄膜样品为圆形时，测量所述薄膜样品的直径，并在所述薄膜样品为矩形时，测量所述薄膜样品的各边的边长；或者
所述尺寸测量模块包括激光扫描共聚焦显微镜，所述激光扫描共聚焦显微镜用于对所述薄膜样品进行扫描，并发送扫描信号至处理模块，所述处理模块用于根据所述扫描信号得到所述薄膜样品的数字图像，在所述薄膜样品为圆形时，基于所述数字图像得到所述薄膜样品的直径，并在所述薄膜样品为矩形时，基于所述数字图像得到所述薄膜样品的各边的边长。
3.根据权利要求1所述的薄膜厚度测量装置，其特征在于，所述谐振频率测量模块包括显微激光测振仪，所述显微激光测振仪用于测量所述薄膜样品的谐振频率。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的薄膜厚度测量装置，其特征在于，所述处理模块包括存储器、第一接收单元、调取单元和处理单元；所述存储器存储有多种薄膜材料的物性参数；所述第一接收单元模块用于接收外部输入的对应所述薄膜样品的薄膜材料；所述调取单元在所述第一接收单元模块接收外部输入的对应所述薄膜样品的薄膜材料时，根据接收到的所述薄膜材料从所述存储器中调取对应所述薄膜样品的材料物性参数；所述处理单元用于根据所述薄膜样品的谐振频率、所述平面几何尺寸和所述材料物性参数得到计算所述薄膜样品的厚度。
5.根据权利要求4所述的薄膜厚度测量装置，其特征在于，所述处理模块还包括第二接收单元，所述第二接收单元用于接收外部输入的薄膜材料的材料物性参数，并在未存储接收到的薄膜材料的材料物性参数时，存储接收到的薄膜材料的材料物性参数。
6.一种薄膜厚度测量方法，其特征在于，基于如权利要求1至5任一项所述的薄膜厚度测量装置而执行，所述方法包括：
在所述样品固定模块固定所述薄膜样品后，获取所述尺寸测量模块和所述谐振频率测量模块测量的所述薄膜样品的平面几何尺寸和谐振频率；
获取所述薄膜样品的材料物性参数；
根据所述谐振频率、所述平面几何尺寸和所述材料物性参数计算所述薄膜样品的厚度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取所述薄膜样品的材料物性参数，包括：
获取对应所述薄膜样品的薄膜材料的杨氏模量、泊松比和密度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，计算所述薄膜样品的厚度的公式为：
Figure FDA0003493605020000031
其中，h表示所述薄膜样品的厚度，f1表示所述薄膜样品的谐振频率，ν表示所述薄膜样品的泊松比，ρ表示所述薄膜样品的密度，E表示所述薄膜样品的杨氏模量；在所述薄膜样品为圆形时，
Figure FDA0003493605020000032
d表示所述薄膜样品的直径；在所述薄膜样品为矩形时，
Figure FDA0003493605020000033
a和b分别表示所述薄膜样品相邻两边的边长。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6至8中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6至8中任一项所述的方法的步骤。
11.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求6至8中任一项所述的方法的步骤。
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