[發明專利]一種晶圓級計量標準器及其制備方法

在審

• 申請號: 202110069987.2
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112881960A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 饒張飛;秦凱亮;金紅霞
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00;G01B21/00;G03F7/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 崔方方

本發明公開了一種晶圓級計量標準器及其制備方法，屬于微納米二維柵格計量標準器領域。一種晶圓級計量標準器，包括晶圓，晶圓上設有多晶硅薄膜；多晶硅薄膜上設有圖形區域，圖形區域外圍設有一級引導標記；圖形區域包括二維柵格標準圖形區域和位于其外圍的二級引導標記；二維柵格標準圖形區域內設有一個或多個標準圖形。本發明的晶圓級計量標準器，在使用時具有一級和二級引導標記，能夠快速尋找到相應的標準結構，使用方便快捷，能夠進行集成電路產線測量設備的在線校準。

技術領域

本發明屬于微納米二維柵格計量標準器領域，尤其是一種晶圓級計量標準器及其制備方法。

背景技術

關鍵尺寸(critical Dimension，CD)，是指硅片上的最小特征尺寸。關鍵尺寸是集成電路光掩膜制造、光刻工藝等為評估及控制工藝圖形處理精度所設計的反映集成電路特征尺寸的專用圖形，同時也是衡量集成電路制造和設計水平的重要尺度，其測量結果的準確性會直接影響電路產品各項性能參數。在半導體集成電路研制過程中需要使用掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡等儀器對關鍵尺寸進行測量，為保證測量結果的準確性，通常需要借助納米幾何特征參量計量標準器(線寬、一維柵格、二維柵格、臺階、膜厚等)對測量儀器進行校準。

現有二維柵格計量標準器主要利用相移掩膜光刻、極端遠紫外光刻和電子束光刻等方法制備，但所得標準樣片不能直接用于晶圓級半導體生產線高精密測量儀器的在線校準，致使集成電路中的納米計量與產業脫節。

發明內容

本發明的目的在于克服現有二維柵格計量標準器不能直接用于晶圓級半導體生產線高精密測量儀器的在線校準的缺點，提供一種晶圓級計量標準器及其制備方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種晶圓級計量標準器，包括晶圓，晶圓上設有多晶硅薄膜；

多晶硅薄膜上設有圖形區域，圖形區域外圍設有一級引導標記；

圖形區域包括二維柵格標準圖形區域和位于其外圍的二級引導標記；

二維柵格標準圖形區域內設有一個或多個標準圖形。

進一步的，圖形區域為一個或多個。

進一步的，一級引導標記為線條狀或方塊狀。

進一步的，所述標準圖形包括網格型二維柵格結構標準圖形、橫縱二維柵格結構標準圖形和梳型二維柵格結構標準圖形。

進一步的，所述梳型二維柵格的橫向、縱向分別由尺寸相等的線條及柵格組成。

一種晶圓級計量標準器的制備方法，包括：

在裸硅晶圓表面制備多晶硅薄膜；

利用i線光刻工藝及刻蝕工藝在所述多晶硅薄膜上刻蝕一級引導標記；

在刻蝕有一級引導標記的晶圓表面使用掩膜版通過DUV光刻工藝將二級引導標記和標準圖形顯露出；

光刻完成后采用反應離子刻蝕法進行刻蝕二級引導標記(5)和標準圖形。

進一步的，采用低壓化學氣相淀積制備多晶硅薄膜。

進一步的，刻蝕一級引導標記的具體操作為：

在多晶硅薄膜進行光刻工藝，即依次進行涂膠、曝光和顯影，將一級引導標記顯露出；

光刻完成后采用反應離子刻蝕法進行刻蝕一級引導標記。

進一步的，一級引導標記的光刻過程采用AZ4620光刻膠，光刻膠的厚度為20um；

涂膠完成后調節光刻機擋板位置形成十字形，進行一次曝光；

之后將晶圓旋轉45°，進行二次曝光。