公开了一种厚度测量方法，包括：获取待测样品，所述待测样品包括叠层结构以及贯穿所述叠层结构的沟道柱，所述叠层结构包括交替堆叠的多个层间绝缘层和多个虚拟栅极层，其中，所述虚拟栅极层包括依次形成的高K介质层、氮化钛层和介质层；对所述待测样品进行减薄处理得到待测样本；根据扫描透射电子显微镜的优化参数采集所述待测样本的扫描透射电子暗场图像；对所述扫描透射电子暗场图像进行自动厚度测量，得到所述待测样本中所述氮化钛层的厚度。本发明实施例提供的厚度测量方法，将原来的金属层填充替换成介质层填充从而形成虚拟栅极层，使得在后续的扫描透射电子暗场图像上可以清晰地识别出氮化钛层的边界。