CN106017383B - 接触式台阶仪探针检测图形样块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种接触式台阶仪探针检测图形样块，涉及台阶仪测量技术领域，包括探针性能检查图形和扫描位置检查图形，探针性能检查图形设计成W型和M型分布在样块左右两个扫描区域，M型和W型台阶结构线条分别与水平方向呈30°、60°、90°、120°、150°五个角度，能对探针针尖十个位置进行性能检查，判断探针针尖是否有磨损或沾污；扫描位置检查图形设计为两个等腰直角三角形，斜边平行对向设置，并且每个等腰直角三角形的一个直角边与水平方向平行，在扫描位置检查图形两侧分别有T字线，用来指示探针针尖扫描位置和方向，可以判断样块放置是否水平以及探针扫描位置是否准确；可以及时校准探针，从而提高台阶仪的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及台阶仪测量技术领域。
背景技术
目前，半导体行业中主要使用台阶仪对台阶高度进行测量，台阶的测量方法主要有：接触式测量法和光学测量法。接触式台阶仪测量时触针与样品表面接触，触针在运动过程中可以准确的反映出样片表面的形貌变化，测量准确度高，在半导体行业得到广泛应用。通常采用台阶仪样板对台阶仪进行校准，现有接触式台阶仪样板通常只能实现台阶仪Z轴性能的测量，无法实现台阶仪探针性能、扫描位置的检查，接触式台阶仪在使用过程中经常出现以下问题：（1）探针沾污或者磨损导致扫描图形与器件实际性状不一致，使测量人员误以为器件结构为两个台阶；（2）扫描位置不准确，实际扫描位置与设定扫描位置不符。扫描位置检查图形只有在严格水平放置的情况下才能保证校验结果准确，由于台阶仪放大倍数较小，通过肉眼很难观察到样块是否放置水平，容易导致检测结果出现偏差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种接触式台阶仪探针检测图形样块，可以较准确判断探针工作状态是否正常，以便及时校准，从而保证台阶仪的测量精度。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：接触式台阶仪探针检测图形样块，包含基板，其特征在于，所述基板上设有探针性能检查图形和/或扫描位置检查图形；所述探针性能检查图形为若干个凸台式或凹槽式台阶线段，探针水平扫描方向均穿过所述线段，各线段与水平方向构成的角度为0到180°范围内组成等差系列，等差值小于45°；所述扫描位置检查图形为两个凸台式或者凹槽式直角三角形，两个直角三角形斜边平行对向设置，且两个直角三角形中各有一条直角边平行于水平方向，还设有扫描起点指示标志。
进一步优化的技术方案为所述的等差值为5°、10°、15°、18°、20°或30°。
进一步优化的技术方案为所述的凸台式或凹槽式台阶线段相交组成M型或W型结构。
进一步优化的技术方案为所述的凸台式或凹槽式台阶线段的宽度为100µm，探针性能检查图形宽度为300µm。
进一步优化的技术方案为所述的直角三角形为等腰直角三角形，所述直角边为300µm。
进一步优化的技术方案为所述的扫描起点指示标志为T字线，T字线的两条边分别平行于直角三角形的两条直角边。
进一步优化的技术方案为所述的两个等腰直角三角形斜边的水平方向距离为等腰直角三角形直角边的1/2。
进一步优化的技术方案为所述的T字线到直角边的距离为等腰直角三角形直角边的1/2。
进一步优化的技术方案为所述的T字线的水平延长线分别穿过等腰直角三角形的边长的中心点。
进一步优化的技术方案为所述的基板是硅片，检查图形为硅或者二氧化硅，基板和检查图形表面覆盖一层金属铬。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过接触式台阶仪探针检测图形样块，可以对探针10个位置进行检查判断探针是否有沾污；可以判断样块放置是否放置水平以及扫描位置是否准确；通过样块的扫描结果对探针进行校准，提高了台阶仪的测量精度。
附图说明
图1是一个实施例的俯视图。
图2是图1的探针性能检查图形放大图。
图3是图2的探针扫描示意图。
图4是图1的扫描位置检查图形放大图。
图5是图2的探针扫描示意图。
图6是实施例制作工艺流程图。
图中：1、基板；2、探针性能检查图形；3、扫描位置检查图形；4、线段；5、直角三角形；6、指示标志。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都属于本发明保护的范围。
接触式台阶仪探针检测图形样块，包含基板1，所述基板1上设有探针性能检查图形2和/或扫描位置检查图形3；所述探针性能检查图形2为若干个凸台式或凹槽式台阶线段4，探针水平扫描方向均穿过所述线段，各线段与水平方向构成的角度为0到180°范围内组成等差系列，等差值小于45°，可以为5°、10°、15°、18°、20°或30°；所述扫描位置检查图形3为两个凸台式或者凹槽式直角三角形5，两个直角三角形5斜边平行对向设置，且两个直角三角形5中各有一条直角边平行于水平方向，还设有扫描起点指示标志6。
如图1所示为接触式台阶仪探针检测图形样块一个实施例的俯视图，该接触式台阶仪探针检测图形样块包含基板1，和基板1上的探针性能检查图形2、扫描位置检查图形3和指示标志6，基板1为10mm×10mm的硅片，探针性能检查图形2、扫描位置检查图形3和指示标志6为高温生长的二氧化硅，由于硅易氧化、不稳定，在图形表面溅射一层金属铬，对图形进行保护。探针性能检查图形分别设计成W型和M型分布在样块左右两个扫描区域，扫描位置检查图形3设计为两个等腰直角三角形斜边平行放置，在扫描位置检查图形3两侧分别有T字线作为扫描位置指示标志6，用来指示探针针尖扫描位置和方向。扫描位置检查图形3和T字线成组的分布在样板的上下两个区域，共有8组。
如图2所示，为图1的探针性能检查图形放大图，线段4为凸起式结构，线段4的宽度为100μm，探针性能检查图形2宽度为300µm，线段4与水平角度呈30°、60°、90°、120°和150°五个角度，共有六个线段，六个线段相交，组成M型或者W型，水平扫描方向能同时穿过所有线条。
如图3所示为图2的探针扫描示意图，该探针性能检查图形2能够实现对探针针尖的10个位置进行检测，当扫描开始，探针针尖从左到右水平划过凸起结构的台阶线段4，探针针尖的十个位置依次与台阶线段4侧壁接触，如果扫描图形如图中所示完整且整齐平滑，则针尖完整并且无沾污；如果扫描图形中某个台阶侧壁不平滑，出现陡坡，则说明与此台阶侧壁对应的探针针尖接触部位有沾污，需要对探针针尖进行清洁，清洁的方式有两种；一种是使用棉签蘸无水乙醇或丙酮对探针针尖进行清洁，一定要注意用力的大小及方向；第二种是用专门清洁样板对探针进行清洁，台阶仪一般都有专门的探针清洁程序，按照程序进行操作即可。
如图4所示为是图1的扫描位置检查图形放大图，直角三角形5为凸起的结构，两个等腰直角三角形斜边平行对向设置，等腰直角三角形的直角边为300μm，两个斜边的中点连线与水平方向平行，并且中点连线的长度为等腰直角三角形直角边的1/2， 扫描起点指示标志6T字线的水平延长线分别穿过等腰直角三角的边长的中心点，T字线图形距等腰直角三角形直角边的距离为等腰直角三角形直角边的1/2。
如图5所示为图2的探针扫描示意图，将探针针尖定位在扫描起点指示标志6T字线中心点，扫描开始，探针针尖从左到右水平扫描，如果得到的扫描图形的两个峰值宽度相等，并且等于峰谷宽度，则说明扫描位置准确，反之，说明扫描位置有偏差，即探针位置不正确，扫描位置检查图形还可以检查样品是否放置水平，如果峰谷的宽度等于150μm，即放置水平，反之，说明样片未放置水平，只有在水平放置的情况下，扫描结果才有参考意义，才能根据扫描图像计算偏移量，通过软件修正将探针位置进行修正。
如图6为接触式台阶仪检查图形样块工艺流程图，通过工艺流程图说明制作该接触式台阶仪检查图形样块制作步骤：
清洗，首先使用去离子水、30%过氧化氢、25%氨水体积比14:3:1组成的溶液对硅片进行清洗，冲水15min后，使用去离子水、30%过氧化氢、36%盐酸体积比7:1:1组成的溶液对硅片清晰，冲水15min；
生长二氧化硅，温度设定为1050℃；
曝光显影，晶圆片表面涂单层光刻胶，胶厚控制在2μm左右，采用接触式曝光机曝光，设定曝光剂量为80mJ。采用单片式显影槽显影15s，显影完毕，冲水30s，氮气吹干或烘干；
刻蚀，采用反应离子刻蚀，刻蚀后，用等离子扫胶台扫胶，功率设定为500W，试件为3min；
去胶，正胶去胶液加热到60℃，将圆片放入，浸泡10min，去离子水冲洗，氮气吹干或烘干；
溅射，将晶圆片装入溅射台，溅射金属铬，溅射厚度为20nm。
采用上述技术方案，通过接触式台阶仪检查图形样板，可以对探针10个位置进行检查判断探针是否有沾污；可以判断样块放置是否放置水平以及扫描位置是否准确；通过扫描结果对探针进行修正，提高了台阶仪的测量精度。
Claims (9)
1.接触式台阶仪探针检测图形样块，包含基板(1)，其特征在于：所述基板(1)上设有探针性能检查图形(2)和扫描位置检查图形(3)；所述探针性能检查图形(2)为若干个凸台式或凹槽式台阶线段(4)，探针水平扫描方向均穿过所述线段，各线段与水平方向构成的角度为0到180°范围内组成等差系列，等差值小于45°；所述扫描位置检查图形(3)为两个凸台式或者凹槽式直角三角形(5)，两个直角三角形(5)斜边平行对向设置，且两个直角三角形中各有一条直角边平行于水平方向，还设有扫描起点指示标志(6)；所述直角三角形(5)为等腰直角三角形，所述扫描起点指示标志(6)的水平延长线经过所述等腰直角三角形中两个边的中心点。
2.根据权利要求1所述的接触式台阶仪探针检测图形样块，其特征在于所述等差值为5°、10°、15°、18°、20°或30°。
3.根据权利要求1所述的接触式台阶仪探针检测图形样块，其特征在于所述凸台式或凹槽式台阶线段(4)相交组成M型或W型结构。
4.根据权利要求1所述的接触式台阶仪探针检测图形样块，其特征在于所述凸台式或凹槽式台阶线段(4)的宽度为100μm，探针性能检查图形(2)宽度为300μm。
5.根据权利要求1所述的接触式台阶仪探针检测图形样块，其特征在于所述直角边为300μm。
6.根据权利要求1所述的接触式台阶仪探针检测图形样块，其特征在于所述扫描起点指示标志(6)为T字线，T字线的两条边分别平行于直角三角形(5)的两条直角边。
7.根据权利要求1所述的接触式台阶仪探针检测图形样块，其特征在于两个等腰直角三角形斜边的水平方向距离为等腰直角三角形直角边的1/2。
8.根据权利要求6所述的接触式台阶仪探针检测图形样块，其特征在于所述T字线到距离所述T字线最近的直角边的距离为等腰直角三角形直角边的1/2。
9.根据权利要求1所述的接触式台阶仪探针检测图形样块，其特征在于所述基板(1)是硅片，检查图形为硅或者二氧化硅，基板(1)和检查图形表面覆盖一层金属铬。
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