本發(fā)明涉及集成電路制造，尤其是涉及一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物及制備方法。

背景技術(shù)：

1、在集成電路制造領(lǐng)域，用集成電路量測設(shè)備進(jìn)行測量和分析是工藝線上日常監(jiān)測中必不可少的重要環(huán)節(jié)。通過對(duì)線上流片、不同工藝節(jié)點(diǎn)的精度進(jìn)行監(jiān)控，從而完成對(duì)工藝以及產(chǎn)品良率的保證。但是集成電路量測設(shè)備常常存在誤差的情況，因此定期對(duì)集成電路量測設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)是非常必要的，可以提高設(shè)備的測量精度和準(zhǔn)確性，確保測量結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2、校準(zhǔn)過程中，通常需要使用標(biāo)物來幫助校準(zhǔn)設(shè)備。定位標(biāo)物是已知尺寸和特性的物體，通過將設(shè)備測量定位標(biāo)物后的數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行比較，可以確定設(shè)備位移臺(tái)存在的定位誤差，并進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)整。

3、晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物是當(dāng)前芯片制造位置精度校準(zhǔn)的主要工具和必要條件。通過晶圓的特定位置內(nèi)具有數(shù)量足夠多且形狀相同的特征圖形，并基于stage?mapping等掃描方式實(shí)現(xiàn)其作為計(jì)量性能評(píng)估和跟蹤的監(jiān)視晶圓功能。通常定位標(biāo)物模式包括兩個(gè)維度，可同時(shí)用于x和y方向的定位校準(zhǔn)。

4、現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)定位標(biāo)物主要有兩方面的性能要求：

5、(1)旨在使自動(dòng)計(jì)量工具的校準(zhǔn)更加容易，需要定位標(biāo)物的特征圖形在光學(xué)顯微鏡下能有高對(duì)比度，以便于自動(dòng)化識(shí)別和校準(zhǔn)；

6、(2)任意特征圖形間的定位精度要盡可能高，這對(duì)于定位標(biāo)物的加工精度提出了很高的要求。

7、為滿足以上兩點(diǎn)要求，當(dāng)前主流技術(shù)方案是使用金屬圖形結(jié)構(gòu)，利用金屬的高反射率提高光學(xué)對(duì)比度。但制造過程中，晶圓表面不可避免的存在金屬殘留物，極大增加了定位標(biāo)物使用過程中對(duì)儀器設(shè)備造成的金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致流片的良品率降低，嚴(yán)重情況下將帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物及制備方法，利用介質(zhì)材料提供高對(duì)比度，有效避免了金屬圖形的晶圓標(biāo)物在使用過程中可能對(duì)儀器設(shè)備造成的金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，電子束曝光圖形化的納米級(jí)加工精度保證了最終晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物具有極高的圖形定位精度。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物的制備方法，包括以下步驟：

3、s1、采用電子束熱蒸發(fā)技術(shù)對(duì)清洗后的晶圓襯底表面制備預(yù)定厚度的非金屬的介質(zhì)多層膜；

4、s2、在步驟s1所得的介質(zhì)多層膜表面旋涂厚度不小于頂層的si層厚度1/3的光刻膠，烘烤使其固化，得到光刻膠-介質(zhì)多層膜樣品；

5、s3、采用電子束曝光技術(shù)對(duì)步驟s2所得的光刻膠-介質(zhì)多層膜樣品進(jìn)行曝光，曝光圖形為晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物的設(shè)計(jì)圖形，將曝光后的樣品依次放入顯影液和定影液中，去除被曝光區(qū)域的光刻膠，得到與設(shè)計(jì)圖形的形狀相同的光刻膠圖形；

6、s4、利用步驟s3得到的光刻膠圖形作為掩模，采用電感耦合-反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)對(duì)頂層的si層進(jìn)行完全刻蝕，得到預(yù)期圖形結(jié)構(gòu)的多層膜樣品；

7、s5、通過等離子體去膠機(jī)，利用氧離子將步驟s4所得的多層膜樣品表面剩余的光刻膠去除；

8、s6、利用去膠液對(duì)步驟s5所得的多層膜樣品表面進(jìn)行后道清洗，去除表面殘留的有機(jī)物和顆粒，得到晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物。

9、優(yōu)選的，步驟s1中，所述介質(zhì)多層膜厚度采用光學(xué)監(jiān)控法進(jìn)行控制。

10、優(yōu)選的，步驟s1中，所述電子束蒸發(fā)技術(shù)的工藝參數(shù)為：電壓200～250v，電流500ma，si沉積速率為sio2沉積速率為晶圓襯底加熱溫度為150℃，本底真空度要低于5×10-4pa。

11、優(yōu)選的，步驟s2中，所述光刻膠為pmma或zep；

12、所述光刻膠旋涂的工藝參數(shù)為：勻膠機(jī)旋涂的轉(zhuǎn)速為3000～4000r/min，烘烤使用熱板，溫度為178～182℃，時(shí)間為8～12min。

13、優(yōu)選的，步驟s3中，所述電子束曝光技術(shù)的工藝參數(shù)為：電子加速電壓為100kv，束斑電流為49.5～50.5na，束斑尺寸為35～45nm，曝光劑量為950～1250μc/cm2；

14、所述顯影液為混合比例1：3的甲基異丁酮mibk與異丙醇ipa的混合溶液，顯影溫度為22.8～23.2℃，顯影時(shí)間為1～5min；

15、所述定影液為ipa溶液，在所述定影液中漂洗0.5～1min并用氮?dú)鈽尨蹈伞?/p>

16、優(yōu)選的，步驟s4中，所述電感耦合-反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)的工藝參數(shù)為：流量為50sccm的三氟甲烷和流量為15sccm的六氟化硫作為刻蝕氣體，壓強(qiáng)為15mtorr，射頻源功率為25w，電感耦合等離子體功率1200w，偏壓為380v，工作溫度為5℃，刻蝕速率為10nm/s。

17、優(yōu)選的，步驟s5中，所述等離子體去膠機(jī)的相關(guān)參數(shù)為：使用流量為50sccm的氧氣，壓強(qiáng)為15mtorr，射頻源功率為25w，電感耦合等離子體功率1000w，偏壓為380v，工作溫度為5℃，刻蝕時(shí)間為2min。

18、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物，包括晶圓襯底和設(shè)置于晶圓襯底表面的介質(zhì)多層膜，所述晶圓襯底的表面陣列排布有若干單元，相鄰所述單元之間均設(shè)置有特征圖形，所述特征圖形呈網(wǎng)格狀排布，用于建立網(wǎng)格坐標(biāo)系。

19、優(yōu)選的，所述特征圖形為十字、方塊和風(fēng)車中的一種或多種。

20、優(yōu)選的，所述介質(zhì)多層膜包括若干交替設(shè)置的高折射率材料層和低折射率材料層，所述介質(zhì)多層膜的頂層為高折射率材料層，所述高折射率材料層為si，所述低折射率材料層為sio2，所述介質(zhì)多層膜的層數(shù)為2～10，各層薄膜厚度通過薄膜設(shè)計(jì)軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)確定。

21、因此，本發(fā)明采用上述一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物及制備方法，有益效果如下：

22、(1)本發(fā)明無金屬污染：本發(fā)明利用介質(zhì)多層膜取代傳統(tǒng)金屬，從根源上避免了金屬圖形的晶圓標(biāo)物在使用過程中可能對(duì)儀器設(shè)備造成的金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，使用薄膜設(shè)計(jì)軟件優(yōu)化多層膜在全可見光譜段的高反射率，介質(zhì)多層膜在全可見光譜段提供高反射率，以保證晶圓襯底上加工的特征圖形在光學(xué)顯微鏡下觀察時(shí)能具有高對(duì)比度，便于自動(dòng)化識(shí)別。

23、(2)本發(fā)明圖形定位精度高：本發(fā)明采用基于電子束光刻技術(shù)的加工方法，其納米級(jí)加工精度保證了最終晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物可具有極高的圖形定位精度。

技術(shù)特征：

1.一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述介質(zhì)多層膜厚度采用光學(xué)監(jiān)控法進(jìn)行控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述電子束蒸發(fā)技術(shù)的工藝參數(shù)為：電壓200～250v，電流500ma，si沉積速率為sio2沉積速率為晶圓襯底加熱溫度為150℃，本底真空度要低于5×10-4pa。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述光刻膠為pmma或zep；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述電子束曝光技術(shù)的工藝參數(shù)為：電子加速電壓為100kv，束斑電流為49.5～50.5na，束斑尺寸為35～45nm，曝光劑量為950～1250μc/cm2；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物的制備方法，其特征在于，步驟s4中，所述電感耦合-反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)的工藝參數(shù)為：流量為50sccm的三氟甲烷和流量為15sccm的六氟化硫作為刻蝕氣體，壓強(qiáng)為15mtorr，射頻源功率為25w，電感耦合等離子體功率1200w，偏壓為380v，工作溫度為5℃，刻蝕速率為10nm/s。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物的制備方法，其特征在于，步驟s5中，所述等離子體去膠機(jī)的相關(guān)參數(shù)為：使用流量為50sccm的氧氣，壓強(qiáng)為15mtorr，射頻源功率為25w，電感耦合等離子體功率1000w，偏壓為380v，工作溫度為5℃，刻蝕時(shí)間為2min。

8.一種采用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物的制備方法制備得到的高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物，其特征在于：包括晶圓襯底和設(shè)置于晶圓襯底表面的介質(zhì)多層膜，所述晶圓襯底的表面陣列排布有若干單元，相鄰所述單元之間均設(shè)置有特征圖形，所述特征圖形呈網(wǎng)格狀排布，用于建立網(wǎng)格坐標(biāo)系。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物，其特征在于：所述特征圖形為十字、方塊和風(fēng)車中的一種或多種。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物，其特征在于：所述介質(zhì)多層膜包括若干交替設(shè)置的高折射率材料層和低折射率材料層，所述介質(zhì)多層膜的頂層為高折射率材料層，所述高折射率材料層為si，所述低折射率材料層為sio2，所述介質(zhì)多層膜的層數(shù)為2～10，各層薄膜厚度通過薄膜設(shè)計(jì)軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)確定。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物及制備方法，包括以下步驟：S1、采用電子束熱蒸發(fā)技術(shù)制備介質(zhì)多層膜；S2、在介質(zhì)多層膜表面旋涂光刻膠；S3、采用電子束曝光技術(shù)進(jìn)行曝光，將曝光后的樣品依次放入顯影液和定影液中，去除被曝光區(qū)域的光刻膠，得到與設(shè)計(jì)圖形形狀相同的光刻膠圖形；S4、采用電感耦合?反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)對(duì)頂層的Si層進(jìn)行完全刻蝕；S5、通過等離子體去膠機(jī)，將表面剩余的光刻膠去除；S6、利用去膠液對(duì)表面進(jìn)行后道清洗，得到晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物。本發(fā)明采用上述一種高對(duì)比度晶圓定位校準(zhǔn)標(biāo)物及制備方法，介質(zhì)材料提供高對(duì)比度，且無金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，利用電子束曝光圖形化的納米級(jí)加工精度，具有圖形定位精度高的優(yōu)勢。

技術(shù)研發(fā)人員：杜建立,吳子若
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海鑒影光學(xué)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10