[發(fā)明專利]一種小面積圖形刻蝕深度的測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410805198.0
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN105789078B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇瑞鞏;繆小虎;李曉偉;時文華;熊敏;張寶順
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰

本發(fā)明公開了一種小面積圖形刻蝕深度的測量方法，包括：提供一參考樣品，設(shè)置多個面積不同的刻蝕參考區(qū)并進行刻蝕，測量刻蝕參考區(qū)的刻蝕面積與刻蝕速度，建立刻蝕面積與刻蝕速度的模型；提供一刻蝕襯底，設(shè)置第一刻蝕圖形和第二刻蝕圖形；其中，第一刻蝕圖形的面積大于第二刻蝕圖形的面積；以相同的刻蝕工藝分別在第一刻蝕圖形和第二刻蝕圖形內(nèi)刻蝕所述襯底；測量第一刻蝕圖形的刻蝕深度并計算第一刻蝕圖形的刻蝕速度；根據(jù)第一刻蝕圖形的刻蝕速度及其面積前述的模型進行校正；根據(jù)校正后的刻蝕面積與刻蝕速度的模型計算第二刻蝕圖形的刻蝕速度，并進一步計算得到第二刻蝕圖形刻蝕深度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種小面積圖形刻蝕深度的測量方法。

背景技術(shù)

刻蝕工藝是半導(dǎo)體器件制造中通常使用的工藝步驟。隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)向著小尺寸發(fā)展，在刻蝕過程中，通常不同面積的刻蝕圖形其刻蝕深度也有所影響。目前對于刻蝕深度的測量，通用采用如下的儀器設(shè)備進行測量：臺階儀、原子力顯微鏡、掃描電鏡、激光共聚焦顯微鏡、光學(xué)顯微鏡、光學(xué)輪廓儀、光學(xué)膜厚儀等，由于儀器分辨率的限制，其對小尺寸圖形(小于5um)的刻蝕臺階深度的測量能力受到了限制。

現(xiàn)有技術(shù)中對解決上述問題提出了一些方法，最常見的測量方法是將樣品劃開，對樣品的側(cè)面進行測量，測量其臺階高度，但這種方法將破壞樣品，無法進行后續(xù)的器件制造。J.Kiihamaki等(Sensors and Actuators,82,2000,234-238)針對這個問題提出干法與濕法相結(jié)合的方式，解決不同寬度結(jié)構(gòu)刻蝕深度不一致的問題。該方案將大圖形區(qū)域劃分成直徑相同的小圖形，不同面積圖形由不同數(shù)量的相同直徑小圖形構(gòu)成，經(jīng)過刻蝕之后，不同區(qū)域圖形形成相同刻蝕高度，最后利用堿性溶液去除小圖形之間的殘留結(jié)構(gòu)，使刻蝕面平整化。但是，這種方法適用范圍較窄，主要針對晶向為(111)硅襯底，在刻蝕深度比較深時才可適用，對于其他III-V族等材料不適用。并且，該方法仍然沒有解決小圖形結(jié)構(gòu)刻蝕深度的測量問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述提到的現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種小面積圖形刻蝕深度的測量方法，該方法操作簡單，易于實現(xiàn)，解決了小圖形結(jié)構(gòu)刻蝕深度的測量問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種小面積圖形刻蝕深度的測量方法，其中，包括：

提供一參考樣品，在所述參考樣品上設(shè)置多個面積不同的刻蝕參考區(qū)，對所述多個刻蝕參考區(qū)進行刻蝕，測量每一刻蝕參考區(qū)的刻蝕面積與刻蝕速度，建立刻蝕面積與刻蝕速度的模型；

提供一刻蝕襯底，在所述刻蝕襯底上設(shè)置第一刻蝕圖形和第二刻蝕圖形；其中，第一刻蝕圖形的面積大于第二刻蝕圖形的面積；

以相同的刻蝕工藝分別在第一刻蝕圖形和第二刻蝕圖形內(nèi)刻蝕所述襯底；

測量第一刻蝕圖形的刻蝕深度，根據(jù)刻蝕時間與刻蝕深度計算第一刻蝕圖形的刻蝕速度；根據(jù)第一刻蝕圖形的刻蝕速度及其面積，對所述刻蝕面積與刻蝕速度的模型進行校正；

根據(jù)校正后的刻蝕面積與刻蝕速度的模型以及第二刻蝕圖形的刻蝕面積，計算第二刻蝕圖形的刻蝕速度；

根據(jù)第二刻蝕圖形的刻蝕速度以及刻蝕時間，計算第二刻蝕圖形刻蝕深度。

優(yōu)選地，所述刻蝕參考區(qū)面積為25nm²～10000μm²，所述第一刻蝕圖形的面積為2μm²～10000μm²，所述第二刻蝕圖形的面積為25nm²～25μm²。

優(yōu)選地，所述刻蝕面積與刻蝕速度的模型的表達(dá)式為：E＝a+b*lgS，其中，E為刻蝕速度，S為刻蝕面積，a、b為常數(shù)；其中，根據(jù)第一刻蝕圖形的刻蝕速度及其面積，對該表達(dá)式的常數(shù)a、b進行校正。