CN111024017A - 一种膜厚样片及膜厚样片的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于仪器校准技术领域，提供了一种膜厚样片及膜厚样片的制备方法，所述膜厚样片包括：样片载体和至少两个样片本体，其中，各样片本体的薄膜厚度和/或薄膜类型不同，所述样片载体上开设有凹槽，各样片本体衬底朝下镶嵌在所述凹槽内，所述样片载体上设有用于指示各样片本体的薄膜厚度和薄膜类型的样片标识。本发明能够在对椭偏仪进行校准时，可以直接移动样片载体实现不同样片本体的替换，而无需取出样片、更换样片，从而增加了校准时的便捷程度，提高了对椭偏仪校准的效率。

Description

一种膜厚样片及膜厚样片的制备方法

技术领域

本发明属于仪器校准技术领域，尤其涉及一种膜厚样片及膜厚样片的制备方法。

背景技术

光谱型椭偏仪是半导体和微电子领域使用最广泛的薄膜厚度测量仪器，为了保证光谱型椭偏仪测量结果的准确性，需要在椭偏仪进行测量之前，利用一系列薄膜厚度已知的膜厚标准样片对椭偏仪的薄膜厚度测量能力进行校准，膜厚标准样片包括衬底和生长在在衬底的上的二氧化碳或碳化硅薄膜。

在利用一些列薄膜厚度和薄膜类型已知的膜厚标准样片对椭偏仪的薄膜厚度测量能力进行校准时，根据椭偏仪对不同薄膜厚度和薄膜类型的测量能力，需频繁更换不同的膜厚标准样片对椭偏仪进行较准，导致椭偏仪校准的效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种膜厚样片及膜厚样片的制备方法，旨在解决对椭偏仪校准的效率较低的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种膜厚样片，所述膜厚样片包括：

样片载体和至少两个样片本体，其中，各样片本体的薄膜厚度和/或薄膜类型不同；

所述样片载体上开设有凹槽，各样片本体衬底朝下镶嵌在所述凹槽内；

所述样片载体上设有用于指示各样片本体的薄膜厚度和薄膜类型的样片标识。

可选的，所述凹槽的深度和所述样片本体的衬底的厚度相等。

可选的，所述凹槽、所述样片本体和所述样片标识一一对应。

本发明实施例的第二方面提供了一种膜厚样片的制备方法，所述制备方法包括：

制备至少两个样片本体，其中，各样片本体的薄膜厚度和/或薄膜类型不同；

在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识，其中，所述样片标识用于指示各样片本体的薄膜厚度和薄膜类型；

按照所述样片标识，将所述各样片本体衬底朝下镶嵌在所述凹槽内。

可选的，所述制备至少两个样片本体包括：

制备至少两个基准样片本体；

将各基准样片本体的衬底减薄，得到至少两个样片本体。

可选的，在将各基准样片本体的衬底减薄之后，还包括：

基于预设的横截面积，分别将减薄后的各基准样片本体进行切割，并对切割后的基准样片本体进行扩膜；

相应的，所述得到至少两个样片本体包括：

得到至少两个样片本体，其中，所述各样片本体的横截面积为预设的横截面积。

可选的，所述在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识包括：

在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识，其中，所述凹槽的深度和所述各样片本体的衬底的厚度相同。

可选的，所述在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识包括：

在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识，其中，所述凹槽、所述样片本体和所述样片标识一一对应。

可选的，所述按照所述样片标识，将所述各样片本体衬底朝下镶嵌在所述凹槽内包括：

在所述凹槽内涂覆粘贴剂，基于样片标识，分别将各样片本体的衬底朝下镶嵌到对应的凹槽中；

对各样片本体施加压力，以使所述各样片本体固定在对应的位置上，形成膜厚样片。

本发明与现有技术相比存在的有益效果是：

本发明的膜厚样片包括至少两个样片本体，其中，各样片本体的薄膜厚度和/或薄膜类型不同，所述样片载体上开设有凹槽，各样片本体衬底朝下镶嵌在所述凹槽内，所述样片载体上设有用于指示各样片本体的薄膜厚度和薄膜类型的样片标识。本申请的膜厚样片将至少两个薄膜厚度和/或薄膜类型不同的样片本体集合到同一样片载体上，在对椭偏仪进行校准时，可以直接移动样片载体实现不同样片本体的替换，而无需取出样片、更换样片，从而增加了校准时的便捷程度，提高了对椭偏仪校准的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的膜厚样片的结构示意图；

图2是本发明另一实施例提供的膜厚样片的俯视图；

图3是本发明实施例提供的膜厚样片的制备方法的实现流程图；

图4是本发明实施例提供的切割后的基准样片本体的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

现有技术在利用一系列薄膜厚度已知的膜厚标准样片对椭偏仪的薄膜厚度测量能力进行校准时，根据椭偏仪对不同薄膜厚度和薄膜类型的测量能力，频繁更换不同薄膜厚度和/或薄膜类型的薄膜标准样片对椭偏仪进行校准，导致椭偏仪校准的效率较低，本发明将不同薄膜厚度和/或薄膜类型的薄膜标准样片镶嵌到同一硅抛光晶圆片，能够仅移动硅抛光晶圆片，实现不同膜厚标准样片的替换，而无需取出、更换样片，从而增加了校准时的便捷程度，提高了对椭偏仪校准的效率。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。

参见图1，其示出了本发明实施例提供的膜厚样片的结构示意图，详述如下：

所述膜厚样片包括：

样片载体1和至少两个样片本体2，其中，各样片本体2的薄膜厚度和/或薄膜类型不同；

样片载体1上开设有凹槽3，各样片本体衬底22朝下镶嵌在凹槽3内；

样片载体1上设有用于指示各样片本体的薄膜厚度和薄膜类型的样片标识。

在本发明实施例中，样片本体2包括衬底22和在衬底上的薄膜21，薄膜21的材料可以为二氧化硅或氮化硅。示例性的，膜厚样片包括12个样片本体2，其中，包括8个薄膜厚度分别为5nm、10nm、20nm、50nm、100nm、200nm、500nm和1000nm的二氧化硅薄膜，以及4个薄膜厚度分别为20nm、50nm、100nm和200nm的氮化硅薄膜。每个样片本体2的衬底22的材料为硅。样片标识可以嵌入在样片载体的表面上。

可选的，凹槽3的深度和样片本体2的衬底22的厚度相等。

在本发明实施例中，样片本体2的衬底22的厚度和凹槽3的深度可以均为100um，其中，样片载体1为6英寸的硅抛光晶圆片，样片本体2的衬底的材料为硅。将样片本体镶嵌到凹槽内，减少了样片本体露出样片载体的表面的体积，增加了样片本体在样片载体上的稳定性。

参见图1和图2，图2示出了本发明另一实施例提供的膜厚样片的俯视图，详述如下：

凹槽3、样片本体2和样片标识4一一对应。

在本发明实施例中，可以在每个凹槽的相同方向的位置设置凹槽内镶嵌的样片本体2的薄膜厚度，将相同薄膜类型的样片本体镶嵌在同一区域，并将该薄膜类型设置在该区域中。参见图2，图2中的膜厚样片包括12个样片本体2，其中，包括8个薄膜厚度分别为5nm、10nm、20nm、50nm、100nm、200nm、500nm和1000nm的二氧化硅薄膜，以及4个薄膜厚度分别为20nm、50nm、100nm和200nm的氮化硅薄膜。样片本体2的横向截面的面积可以为10mm×10mm。凹槽的横向截面的面积可以为10.1mm×10.1mm。每个样片本体2的衬底的材料为硅，样片标识SiO₂/Si表示衬底的材料为硅，样片本体2的薄膜类型为二氧化硅，并且将该样片标识设置在样片本体的薄膜类型为二氧化碳的区域内，SiN/Si表示衬底的材料为硅，样片本体2的薄膜类型为氮化硅，并且将该标识设置在样片本体的薄膜类型为氮化硅的区域内，并且在每个凹槽的下部设置镶嵌在对应凹槽内的样片本体的薄膜厚度。

由上可知，本发明的膜厚样片包括至少两个样片本体，其中，各样片本体的薄膜厚度和/或薄膜类型不同，所述样片载体上开设有凹槽，各样片本体衬底朝下镶嵌在所述凹槽内，所述样片载体上设有用于指示各样片本体的薄膜厚度和薄膜类型的样片标识。本申请的膜厚样片将至少两个薄膜厚度和/或薄膜类型不同的样片本体集合到同一样片载体上，在对椭偏仪进行校准时，可以直接移动样片载体实现不同样片本体的替换，而无需取出样片、更换样片，从而增加了校准时的便捷程度，提高了对椭偏仪校准的效率。

参见图3，其示出了本发明实施例提供的膜厚样片的制备方法的实现流程图，详述如下：

S310：制备至少两个样片本体，其中，各样片本体的薄膜厚度和/或薄膜类型不同；

S320：在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识，其中，所述样片标识用于指示各样片本体的薄膜厚度和薄膜类型；

S330：按照所述样片标识，将所述各样片本体衬底朝下镶嵌在所述凹槽内。

在本发明实施例中，本发明的膜厚样片包括至少两个样片本体，其中，各样片本体的薄膜厚度和/或薄膜类型不同，所述样片载体上开设有凹槽，各样片本体衬底朝下镶嵌在所述凹槽内，所述样片载体上设有用于指示各样片本体的薄膜厚度和薄膜类型的样片标识。本申请的膜厚样片将至少两个薄膜厚度和/或薄膜类型不同的样片本体集合到同一样片载体上，在对椭偏仪进行校准时，可以直接移动样片载体实现不同样片本体的替换，而无需取出样片、更换样片，从而增加了校准时的便捷程度，提高了对椭偏仪校准的效率。

可以在制备至少两个样片本体时，按照预设的版图结构制备至少两个样片本体，也可以在对样片载体上刻蚀凹槽和样片标识时，按照版图结构，对样片载体进行刻蚀，其中，预设的版图结构包括需刻蚀的凹槽在样片载体的位置、凹槽的横截面积、凹槽的深度和样片标识，也可以包括需要在样片载体上镶嵌的样片本体衬底的厚度和样片本体的数量。

可选的，所述制备至少两个样片本体包括：

制备至少两个基准样片本体；

将各基准样片本体的衬底减薄，得到至少两个样片本体。

在本发明实施例中，可以按照预设的版图结构，将每个基准样片本体的衬底通过研磨工艺减薄。基准样片本体包括在衬底和在衬底上生长的薄膜，衬底可以为硅晶圆片，各基准样片本体的薄膜厚度和/或薄膜类型不同。示例性的，可以制备12个基准样片本体，每个基准样片本体的衬底可以为硅晶圆片，制备12个基准样片本体的过程为：可以在8个硅晶圆片上通过热氧化工艺分别生长薄膜厚度为5nm、10nm、20nm、50nm、100nm、200nm、500nm和1000nm的二氧化硅薄膜；在4个硅晶圆片上通过低气压化学气相沉积工艺分别生长薄膜厚度为20nm、50nm、100nm、200nm的氮化硅薄膜。所制备的12个基准样片本体的薄膜厚度的均匀性控制在0.5nm～1.0nm。将12个基准样片本体中的每个基准样片本体的衬底分别通过研磨工艺减薄至100um，得到12个样片本体。

参见图4，其示出了本发明实施例提供的切割后的基准样片本体的结构示意图。详述如下：

在将各基准样片本体的衬底减薄之后，还包括：

基于预设的横截面积，分别将减薄后的各基准样片本体进行切割，并对切割后的基准样片本体进行扩膜；

相应的，所述得到至少两个样片本体包括：

得到至少两个样片本体2，其中，各样片本体2的横截面积为预设的横截面积。

在本发明实施例中，可以按照预设的版图结构，将每个减薄后的基准样片本体通过划片工艺进行切割，并对切割的样片本体进行扩膜，得到至少两个样片本体2，每个样片本体2的横向截面的面积为10mm×10mm，其中，扩膜的作用为易于将横向截面的面积为10mm×10mm的部分从整个基准样片本体中分离。在进行扩膜前可以将蓝膜粘贴到基准样片本体的衬底的下表面，在对基准样片本体进行划片和扩膜时，蓝膜可以保护横向截面面积为10mm×10mm部分的完整性，并且在取用样片本体时可以接触衬底下表面的蓝膜，减少对衬底的直接接触造成的磨损。

可选的，所述在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识包括：

在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识，其中，所述凹槽的深度和所述各样片本体的衬底的厚度相同。

在本发明实施例中，可以按照预设的版图结构，利用MEMS刻蚀工艺在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识，其中，样片本体的衬底的厚度和凹槽的深度可以均为100um，样片本体的横向截面的面积为10mm×10mm。凹槽的横向截面的面积可以为10.1mm×10.1mm。样片载体为6英寸的硅抛光晶圆片，样片本体的衬底的材料为硅。

可选的，所述在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识包括：

在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识，其中，所述凹槽、所述样片本体和所述样片标识一一对应。

在本发明实施例中，可以按照预设的版图结构，将每个凹槽对应一个样片本体，每个凹槽对应一个样片标识，相同薄膜类型的样片本体设置在同一区域，每一区域内的样片本体之间的距离相同，可以在每个凹槽的相同方向的位置刻蚀该凹槽内镶嵌的样片本体的薄膜厚度，示例性的，参见图2，样片载体为硅抛光晶圆片，样片本体包括8个薄膜厚度分别为5nm、10nm、20nm、50nm、100nm、200nm、500nm和1000nm的二氧化硅薄膜，以及4个薄膜厚度分别为20nm、50nm、100nm和200nm的氮化硅薄膜。可以将薄膜材料为二氧化硅的样片本体设置在硅抛光晶圆片的上部分区域，在上部分区域刻蚀薄膜类型为二氧化硅，将薄膜类型为氮化硅的样片本体设置在硅抛光晶圆片的下部区域，在下部区域刻蚀薄膜类型为氮化硅，硅抛光晶圆片的上部区域包括两行凹槽，每行包括4个间隔相同的凹槽，硅抛光晶圆片的下部区域包括的一行4个间隔相同的凹槽，每个凹槽对应一个样片本体，可以在硅抛光晶圆片上的每个凹槽的下部刻蚀凹槽内镶嵌的样片本体的薄膜厚度，该薄膜厚度为每个凹槽对应的样片标识。

可选的，所述按照所述样片标识，将所述各样片本体衬底朝下镶嵌在所述凹槽内包括：

在所述凹槽内涂覆粘贴剂，基于样片标识，分别将各样片本体衬底朝下镶嵌到对应的凹槽中；

对各样片本体施加压力，以使所述各样片本体固定在对应的位置上，形成膜厚样片。

在本发明实施例中，粘贴剂可以为胶水，对各样片本体施加的压力为在各样片本体上施加重物，胶水型号可以为M-BOND 610，每个凹槽内的胶水量可以为0.3mm³，每个凹槽的涂胶区域可以使用小毛刷将胶水涂布均匀，按照样片标识的薄膜厚度和薄膜类型，使用镊子将每个样片本体的衬底朝下镶嵌在对应的凹槽中，所有样片本体镶嵌完成后，将重物放置在每个样片本体的上表面，以使所述各样片本体固定在对应的位置上，静止24小时后，取下重物，得到膜厚样片。其中，在样片本体的上表面放置重物时，为了避免对样片本体造成污染，可以在样片本体的上表面铺设1或2层的无毛纸进行隔离，重物可以为重量为1kg的砝码。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种膜厚样片，其特征在于，所述膜厚样片包括：

样片载体和至少两个样片本体，其中，各样片本体的薄膜厚度和/或薄膜类型不同；

所述样片载体上开设有凹槽，各样片本体衬底朝下镶嵌在所述凹槽内；

所述样片载体上设有用于指示各样片本体的薄膜厚度和薄膜类型的样片标识。

2.根据权利要求1所述的膜厚样片，其特征在于，所述凹槽的深度和所述样片本体的衬底的厚度相等。

3.根据权利要求1或2所述的膜厚样片，其特征在于，所述凹槽、所述样片本体和所述样片标识一一对应。

4.一种膜厚样片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

制备至少两个样片本体，其中，各样片本体的薄膜厚度和/或薄膜类型不同；

在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识，其中，所述样片标识用于指示各样片本体的薄膜厚度和薄膜类型；

按照所述样片标识，将所述各样片本体衬底朝下镶嵌在所述凹槽内。

5.根据权利要求4所述的膜厚样片的制备方法，其特征在于，所述制备至少两个样片本体包括：

制备至少两个基准样片本体；

将各基准样片本体的衬底减薄，得到至少两个样片本体。

6.根据权利要求5所述的膜厚样片的制备方法，其特征在于，在将各基准样片本体的衬底减薄之后，还包括：

基于预设的横截面积，分别将减薄后的各基准样片本体进行切割，并对切割后的基准样片本体进行扩膜；

相应的，所述得到至少两个样片本体包括：

得到至少两个样片本体，其中，所述各样片本体的横截面积为预设的横截面积。

7.根据权利要求6所述的膜厚样片的制备方法，其特征在于，所述在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识包括：

在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识，其中，所述凹槽的深度和所述各样片本体的衬底的厚度相同。

8.根据权利要求6所述的膜厚样片的制备方法，其特征在于，所述在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识包括：

在样片载体上刻蚀凹槽和样片标识，其中，所述凹槽、所述样片本体和所述样片标识一一对应。

9.根据权利要求4至8任一项所述的膜厚样片的制备方法，其特征在于，所述按照所述样片标识，将所述各样片本体衬底朝下镶嵌在所述凹槽内包括：

在所述凹槽内涂覆粘贴剂，基于样片标识，分别将各样片本体衬底朝下镶嵌到对应的凹槽中；

对各样片本体施加压力，以使所述各样片本体固定在对应的位置上，形成膜厚样片。

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