CN112880554A - 红外干涉仪的标准片的制备方法、标准片、以及全局校准方法 - Google Patents

红外干涉仪的标准片的制备方法、标准片、以及全局校准方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112880554A
CN112880554A CN202110062439.7A CN202110062439A CN112880554A CN 112880554 A CN112880554 A CN 112880554A CN 202110062439 A CN202110062439 A CN 202110062439A CN 112880554 A CN112880554 A CN 112880554A
Authority
CN
China
Prior art keywords
isolation
layer
metal
silicon substrate
standard
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110062439.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112880554B (zh
Inventor
张硕
屠礼明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Original Assignee
Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yangtze Memory Technologies Co Ltd filed Critical Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Priority to CN202110062439.7A priority Critical patent/CN112880554B/zh
Publication of CN112880554A publication Critical patent/CN112880554A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112880554B publication Critical patent/CN112880554B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
    • G01B9/0207—Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer
    • G01B9/02072—Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer by calibration or testing of interferometer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02049—Interferometers characterised by particular mechanical design details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供了一种红外干涉仪的标准片的制备方法、标准片、以及全局校准方法。所述标准片包括：一硅衬底；一隔离结构，所述隔离结构位于硅衬底表面；一金属反射结构，所述金属反射结构位于所述隔离结构内，为平行排列且尺寸连续变化的金属柱；以及一透明保护层，所述透明保护层覆盖在隔离结构和金属反射结构的上方。本发明通过采用不同反射频率的标准片以及红外干涉仪的全局校准方法，解决了光学测量机台测量程序偏移值处理困难的问题。

Description

红外干涉仪的标准片的制备方法、标准片、以及全局校准方法
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种红外干涉仪的标准片的制备方法、标准片、以及全局校准方法。
背景技术
现有技术中，3D NAND器件存储核心区域最重要的结构沟道孔因需求极高的工艺精度与深宽比，其刻蚀需要使用了一种类金刚石结构碳材料的无定形碳薄膜，称为kodiark。kodiark在可见光附近波段具备极高的消光系数，传统的使用可见光及近红外波段的椭圆偏振光学机台无法直接对其直接量测。为实现对kodiark厚度的在线无损监测，产线引入了基于迈克尔逊干涉原理，使用了波长900-20000nm的中、远红外波段探测光的光学量测机台。
当前机台对量测光强信号及反射率校准时以单晶硅或Ti金属薄膜标片为基准，使用了简单的线性假设，而经验实际证此线性假设在全波段并不完全一致。这种粗糙的校准方式导致其对实际不同薄膜的量测造成了不同的偏差，使得当前机台测量程序跨机台匹配时需增添不同的偏移值。在多机台与大量测量程序共存的大规模量产中，这种处理方式给实际管控带来了巨大的工作量以及多个潜在风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是光学测量机台测量程序偏移值处理困难的问题，提供一种红外干涉仪的标准片的制备方法、标准片、以及全局校准方法。
为了解决上述问题，本发明提供了一种红外干涉仪的标准片的制备方法，包括如下步骤：提供一硅衬底；在所述硅衬底表面形成一隔离层；刻蚀所述隔离层，形成具有不同尺寸沟道的隔离结构；在所述隔离结构中填充金属材料，形成金属材料层；减薄所述金属材料层，形成与所述隔离结构齐平的金属反射结构；在减薄后的表面沉积一透明保护层。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种红外干涉仪的标准片，包括：一硅衬底；一隔离结构，所述隔离结构位于硅衬底表面；一金属反射结构，所述金属反射结构位于所述隔离结构内，为平行排列且尺寸连续变化的金属柱；以及一透明保护层，所述透明保护层覆盖在隔离结构和金属反射结构的上方。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种红外干涉仪的全局校准方法，包括如下步骤：提供一标准片，所述标准片的结构包括：一硅衬底；一隔离结构，所述隔离结构位于硅衬底表面；一金属反射结构，所述金属反射结构位于所述隔离结构内，为平行排列且尺寸连续变化的金属柱；以及一透明保护层，所述透明保护层覆盖在隔离结构和金属反射结构的上方。标定所述标准片在不同频率下的反射率；根据多个离散的反射率-光强数据点获得单一波数下的线性校准关系；将所有不同的反射率-光强按波数线性排列，组合成新的校准文件；进行多项式拟合并对插值进行匹配，使新的校准文件与机台校准文件波数分辨率相匹配。
本发明通过采用不同反射频率的标准片以及红外干涉仪的全局校准方法，解决了光学测量机台测量程序偏移值处理困难的问题。
附图说明
附图1所示是本发明一具体实施方式所述步骤示意图。
附图2A-2F所示是附图1中步骤S10-S15工艺示意图。
附图3所示是本发明一具体实施方式所述刻蚀方法步骤示意图。
附图4A-4C所示是附图3中步骤S31-S33工艺示意图。
附图5所示是本发明一具体实施方式所述标准片表面的扫描电镜图。
附图6所示是本发明一具体实施方式所述全局校准方法步骤示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的标准片的具体实施方式做详细说明。
附图1所示是本发明一具体实施方式所述步骤示意图，包括：步骤S10，提供一硅衬底；步骤S11，在所述硅衬底表面形成一隔离层；步骤S12，刻蚀所述隔离层，形成具有不同尺寸沟道的隔离结构；步骤S13，在所述隔离结构中填充金属材料，形成金属材料层；步骤S14，减薄所述金属材料层，形成与所述隔离结构齐平的金属反射结构；步骤S15，在减薄后的表面沉积一透明保护层。
附图2A所示，参考步骤S10，提供一硅衬底20。在一个具体的实施方式中，所述硅衬底20可直接采用成品晶圆，降低制造成本。
附图2B所示，参考步骤S11，在所述硅衬底20表面形成一隔离层21。在一个具体的实施方式中，所述隔离层21是由氧化硅201和氮化硅202堆叠形成的叠层结构。在又一个具体的实施方式中，所述隔离层21为纯氧化硅层。此外，隔离层21还可以采用其它合适的介电薄膜材料层。
附图2C所示，参考步骤S12，刻蚀所述隔离层21，形成具有不同尺寸沟道的隔离结构22。所述沟道呈柱状、平行排列且尺寸连续变化。在当前工艺流程中方便实现的范围是沟道直径在50nm-120nm范围内连续变化，但刻蚀结构尺寸不局限于50nm-120nm。刻蚀的深度和直径将共同决定后续金属反射结构205的尺寸。在一个具体的实施方式中，所述刻蚀方法采用现有的光刻工艺和光罩。
对于沟道深度大于5μm的实施方式，所述刻蚀方法，进一步包括如下步骤：步骤S31，在所述隔离层表面形成一图形化的掩膜层；步骤S32，刻蚀所述隔离层，形成具有不同尺寸沟道的隔离结构；步骤S33，去除所述掩膜层。
附图4A所示，参考步骤S31，在所述隔离层21表面形成一图形化的掩膜层203。在一个具体的实施方式中，所述掩膜层203采用无定型碳材料。
附图4B所示，参考步骤S32，刻蚀所述隔离层21，形成具有不同尺寸沟道的隔离结构22。所述沟道呈柱状、平行排列且尺寸连续变化。
附图4C所示，参考步骤S33，去除所述掩膜层203。
上述步骤实施完毕后，即获得了附图2C所示的结构。在此基础上，继续实施如下步骤。
对于沟道深度小于或等于5μm的实施方式，上述形成和去除掩膜层的步骤可以省略，即直接刻蚀隔离层21后继续实施下述步骤。
附图2D所示，参考步骤S13，在所述隔离结构22中填充金属材料，形成金属材料层204。所述金属材料层204采用金属W、Al、Cu、以及Ti中的一种。为在全波段获得最大反射率变化，在一个具体的实施方式中，所述金属材料层204采用金属W。
附图2E所示，参考步骤S14，减薄所述金属材料层204，形成与所述隔离结构22齐平的金属反射结构205，所述金属反射结构205用于反射红外光。在一个具体的实施方式中，所述减薄方法采用化学机械研磨或刻蚀工艺。由于金属反射结构205的尺寸连续变化，即W金属柱的体积连续变化，即可实现全波段反射率的连续变化。
附图2F所示，参考步骤S15，在减薄后的表面沉积一透明保护层206。在一个具体的实施方式中，所述透明保护层206采用氧化硅材料，以提高标准片的长期稳定性。
接下来结合附图给出上述步骤实施完毕后所获得的红外干涉仪的标准片的具体实施方式，所述标准片的结构即为图2F所示，包括：一硅衬底20；一隔离结构22，所述隔离结构22位于硅衬底20表面；一金属反射结构205，所述金属反射结构205位于所述隔离结构22内，为平行排列且尺寸连续变化的金属柱；以及一透明保护层206，所述透明保护层206覆盖在隔离结构22和金属反射结构205的上方。
在一个具体的实施方式中，所述隔离结构22是由氧化硅201和氮化硅202堆叠形成的叠层结构经过沟道刻蚀而形成的。在一个具体的实施方式中，所述隔离结构22的材料采用纯氧化硅。
在一个具体的实施方式中，所述金属反射结构205的材料选自金属W、Al、Cu、以及Ti中的一种，所述透明保护层206采用氧化硅材料。
为了更好的说明所述标准片的结构，给出一张所述标准片表面的扫描电镜图。附图5所示即为本发明一具体实施方式所述标准片表面的扫描电镜图。
附图6所示是本发明一具体实施方式所述全局校准方法步骤示意图，包括：步骤S60，提供一标准片，所述标准片的结构包括：一硅衬底；一隔离结构，所述隔离结构位于硅衬底表面；一金属反射结构，所述金属反射结构位于所述隔离结构内，为平行排列且尺寸连续变化的金属柱；以及一透明保护层，所述透明保护层覆盖在隔离结构和金属反射结构的上方。步骤S61，标定所述标准片在不同频率下的反射率；步骤S62，根据多个离散的反射率-光强数据点获得单一波数下的线性校准关系；步骤S63，将所有不同的反射率-光强按波数线性排列，组合成新的校准文件；步骤S64，进行多项式拟合并对插值进行匹配，使新的校准文件与机台校准文件波数分辨率相匹配。
在一个具体的实施方式中，所述标定方法使用金属体积比例或吸收系数的量测结果。
上述技术方案验证了当前使用单一反射率标准片校准在全局的误差；提出并在近红外与中红外波段初步验证了对不同波数使用不同线性校准的方法；提出了一种不同反射率标准片的制作方法，并经过模拟验证使之能够在近红外至远红外全波段反射率清晰变化以实现全波段校准。且能够使用当前线上成熟工艺及光罩，无需额外新工艺；使用一片晶圆即可实现全波段反射率连续变化，为机台全局校准提供坚实且丰富的数据。依照上述方法制备多个标准片，切割后镶嵌至机台内晶圆平台上，即可应用于机台设备本身，以达到简化量测过程的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种红外干涉仪的标准片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一硅衬底；
在所述硅衬底表面形成一隔离层；
刻蚀所述隔离层，形成具有不同尺寸沟道的隔离结构；
在所述隔离结构中填充金属材料，形成金属材料层；
减薄所述金属材料层，形成与所述隔离结构齐平的金属反射结构；
在减薄后的表面沉积一透明保护层。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述隔离层是由氧化硅和氮化硅堆叠形成的叠层结构。
3.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述隔离层为纯氧化硅层。
4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述沟道呈柱状、平行排列且尺寸连续变化。
5.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述刻蚀方法，进一步包括如下步骤：
在所述隔离层表面形成一图形化的掩膜层；
刻蚀所述隔离层，形成具有不同尺寸沟道的隔离结构；
去除所述掩膜层。
6.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述金属材料层采用金属W、Al、Cu、以及Ti中的一种。
7.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述减薄方法采用化学机械研磨或刻蚀工艺。
8.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述透明保护层采用氧化硅材料。
9.一种红外干涉仪的标准片，其特征在于，所述标准片包括：
一硅衬底；
一隔离结构，所述隔离结构位于硅衬底表面；
一金属反射结构，所述金属反射结构位于所述隔离结构内，为平行排列且尺寸连续变化的金属柱；
以及
一透明保护层，所述透明保护层覆盖在隔离结构和金属反射结构的上方。
10.根据权利要求9中所述的标准片，其特征在于，所述隔离结构是由氧化硅和氮化硅堆叠形成的叠层结构经过沟道刻蚀而形成的。
11.根据权利要求9中所述的标准片，其特征在于，所述隔离结构的材料采用纯氧化硅。
12.根据权利要求9中所述的标准片，其特征在于，所述金属反射结构的材料选自金属W、Al、Cu、以及Ti中的一种。
13.根据权利要求9中所述的标准片，其特征在于，所述透明保护层采用氧化硅材料。
14.一种红外干涉仪的全局校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一标准片，所述标准片的结构包括：一硅衬底；一隔离结构，所述隔离结构位于硅衬底表面；一金属反射结构，所述金属反射结构位于所述隔离结构内，为平行排列且尺寸连续变化的金属柱；以及一透明保护层，所述透明保护层覆盖在隔离结构和金属反射结构的上方；
标定所述标准片在不同频率下的反射率；
根据多个离散的反射率-光强数据点获得单一波数下的线性校准关系；
将所有不同的反射率-光强按波数线性排列，组合成新的校准文件；
进行多项式拟合并对插值进行匹配，使新的校准文件与机台校准文件波数分辨率相匹配。
15.根据权利要求14中所述的方法，其特征在于，所述标定方法使用金属体积比例或吸收系数的量测结果。
CN202110062439.7A 2021-01-18 2021-01-18 红外干涉仪的标准片的制备方法、标准片、以及全局校准方法 Active CN112880554B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110062439.7A CN112880554B (zh) 2021-01-18 2021-01-18 红外干涉仪的标准片的制备方法、标准片、以及全局校准方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110062439.7A CN112880554B (zh) 2021-01-18 2021-01-18 红外干涉仪的标准片的制备方法、标准片、以及全局校准方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112880554A true CN112880554A (zh) 2021-06-01
CN112880554B CN112880554B (zh) 2022-01-11

Family

ID=76048884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110062439.7A Active CN112880554B (zh) 2021-01-18 2021-01-18 红外干涉仪的标准片的制备方法、标准片、以及全局校准方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112880554B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010054739A (ko) * 1999-12-08 2001-07-02 김순택 박막 트랜지스터의 제조 방법
CN101211816A (zh) * 2006-12-25 2008-07-02 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 浅沟槽隔离成形工艺
CN103227143A (zh) * 2013-04-08 2013-07-31 上海华力微电子有限公司 浅沟槽隔离工艺
CN104749871A (zh) * 2013-12-30 2015-07-01 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 用于反射式光刻技术的掩模版、制作方法及其使用方法
CN107252302A (zh) * 2012-07-27 2017-10-17 统雷有限公司 敏捷成像系统
DE102018204626A1 (de) * 2018-03-27 2019-04-04 Carl Zeiss Smt Gmbh Beleuchtungsmaske sowie Verfahren zu deren Herstellung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010054739A (ko) * 1999-12-08 2001-07-02 김순택 박막 트랜지스터의 제조 방법
CN101211816A (zh) * 2006-12-25 2008-07-02 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 浅沟槽隔离成形工艺
CN107252302A (zh) * 2012-07-27 2017-10-17 统雷有限公司 敏捷成像系统
CN103227143A (zh) * 2013-04-08 2013-07-31 上海华力微电子有限公司 浅沟槽隔离工艺
CN104749871A (zh) * 2013-12-30 2015-07-01 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 用于反射式光刻技术的掩模版、制作方法及其使用方法
DE102018204626A1 (de) * 2018-03-27 2019-04-04 Carl Zeiss Smt Gmbh Beleuchtungsmaske sowie Verfahren zu deren Herstellung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曲金成: "《微纳米标准样板的制备与表征》", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112880554B (zh) 2022-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5534359A (en) Calibration standard for 2-D and 3-D profilometry in the sub-nanometer range and method of producing it
Mulato et al. Determination of thickness and optical constants of amorphous silicon films from transmittance data
US5920067A (en) Monocrystalline test and reference structures, and use for calibrating instruments
TWI311793B (en) Chamber stability monitoring by an integrated metrology tool
TW200405011A (en) Process endpoint detection method using broadband reflectometry
TW200411734A (en) Apparatus and method for controlling etch depth
CN102707568B (zh) 多台阶器件结构底层表面的光刻方法
US7453571B1 (en) Dimensional calibration standards
WO2021213032A1 (zh) 半导体标记及其形成方法
TW201733906A (zh) 控片製作裝置
CN102054720A (zh) 测量接触孔的方法
US5684301A (en) Monocrystalline test structures, and use for calibrating instruments
CN112880554B (zh) 红外干涉仪的标准片的制备方法、标准片、以及全局校准方法
TWI249616B (en) Optical scatterometry method of sidewall spacer analysis
CN105448671B (zh) 半导体结构及返工方法
EP0628809A1 (en) Calibration standard for 2-D and 3-D profilometry in the sub-nanometer range and method of producing it
CN114300374A (zh) 碳化硅介质层的刻蚀选择比量测方法
CN102954903B (zh) 锗硅薄膜监控片的制备方法及采用该片进行监控的方法
CN112881960A (zh) 一种晶圆级计量标准器及其制备方法
CN112834106A (zh) 压阻式表压压力传感器的制造方法
CN111693003A (zh) 一种晶圆级纳米尺度计量标准器及其制造方法
Mihardja et al. Data feed-forward for improved optical CD and film metrology
CN109932872A (zh) 一种标记的处理方法、套刻精度的量测方法以及标记
CN102890094A (zh) 一种非图案化表面缺陷的离线检测方法
CN109560002A (zh) 晶圆翘曲程度的监控方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant