[发明专利]一种晶圆级计量标准器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种晶圆级计量标准器及其制备方法，属于微纳米二维栅格计量标准器领域。一种晶圆级计量标准器，包括晶圆，晶圆上设有多晶硅薄膜；多晶硅薄膜上设有图形区域，图形区域外围设有一级引导标记；图形区域包括二维栅格标准图形区域和位于其外围的二级引导标记；二维栅格标准图形区域内设有一个或多个标准图形。本发明的晶圆级计量标准器，在使用时具有一级和二级引导标记，能够快速寻找到相应的标准结构，使用方便快捷，能够进行集成电路产线测量设备的在线校准。

技术领域

本发明属于微纳米二维栅格计量标准器领域，尤其是一种晶圆级计量标准器及其制备方法。

背景技术

关键尺寸(critical Dimension，CD)，是指硅片上的最小特征尺寸。关键尺寸是集成电路光掩膜制造、光刻工艺等为评估及控制工艺图形处理精度所设计的反映集成电路特征尺寸的专用图形，同时也是衡量集成电路制造和设计水平的重要尺度，其测量结果的准确性会直接影响电路产品各项性能参数。在半导体集成电路研制过程中需要使用扫描电子显微镜和原子力显微镜等仪器对关键尺寸进行测量，为保证测量结果的准确性，通常需要借助纳米几何特征参量计量标准器(线宽、一维栅格、二维栅格、台阶、膜厚等)对测量仪器进行校准。

现有二维栅格计量标准器主要利用相移掩膜光刻、极端远紫外光刻和电子束光刻等方法制备，但所得标准样片不能直接用于晶圆级半导体生产线高精密测量仪器的在线校准，致使集成电路中的纳米计量与产业脱节。

发明内容

本发明的目的在于克服现有二维栅格计量标准器不能直接用于晶圆级半导体生产线高精密测量仪器的在线校准的缺点，提供一种晶圆级计量标准器及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种晶圆级计量标准器，包括晶圆，晶圆上设有多晶硅薄膜；

多晶硅薄膜上设有图形区域，图形区域外围设有一级引导标记；

图形区域包括二维栅格标准图形区域和位于其外围的二级引导标记；

二维栅格标准图形区域内设有一个或多个标准图形。

进一步的，图形区域为一个或多个。

进一步的，一级引导标记为线条状或方块状。

进一步的，所述标准图形包括网格型二维栅格结构标准图形、横纵二维栅格结构标准图形和梳型二维栅格结构标准图形。

进一步的，所述梳型二维栅格的横向、纵向分别由尺寸相等的线条及栅格组成。

一种晶圆级计量标准器的制备方法，包括：

在裸硅晶圆表面制备多晶硅薄膜；

利用i线光刻工艺及刻蚀工艺在所述多晶硅薄膜上刻蚀一级引导标记；

在刻蚀有一级引导标记的晶圆表面使用掩膜版通过DUV光刻工艺将二级引导标记和标准图形显露出；

光刻完成后采用反应离子刻蚀法进行刻蚀二级引导标记(5)和标准图形。

进一步的，采用低压化学气相淀积制备多晶硅薄膜。

进一步的，刻蚀一级引导标记的具体操作为：

在多晶硅薄膜进行光刻工艺，即依次进行涂胶、曝光和显影，将一级引导标记显露出；

光刻完成后采用反应离子刻蚀法进行刻蚀一级引导标记。

进一步的，一级引导标记的光刻过程采用AZ4620光刻胶，光刻胶的厚度为20um；

涂胶完成后调节光刻机挡板位置形成十字形，进行一次曝光；

之后将晶圆旋转45°，进行二次曝光。