專利名稱：度量衡校準晶圓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路加工制造技術(shù)，具體涉及度量衡校準晶圓。
背景技術(shù)：
隨著集成電路加工制造技術(shù)的快速發(fā)展，電路集成度越來越高而電路尺寸越來越 小，從而對于集成電路加工的精度要求變得越來越高。顯而易見的是，當集成電路的尺寸較 大——比如門電路的線寬尺寸為幾十微米時，加工時出現(xiàn)幾十納米的加工誤差并不會對最 終得到的門電路工作性能產(chǎn)生顯著影響；而當門電路的線寬尺寸縮小到幾微米或幾百納米 時，幾十納米的加工誤差就可能會對最終的電路性能產(chǎn)生致命的影響。在集成電路加工制造領(lǐng)域，加工誤差的高低是衡量晶圓(wafer)加工和生產(chǎn)工藝 的一項重要指標，較高的加工誤差會嚴重降低晶圓生產(chǎn)線的良品率和最終加工得到的集成 電路的工作性能，因此加工工藝的精度控制一直是各wafer加工制造廠商著力研究的一項 課題，而精度控制的前提和基礎則首先在于對wafer加工尺寸的精確測量——即，使用不標 準的標尺對待測目標進行測量，則所得到的測量結(jié)果是不具備任何參考價值的。目前普遍采用的確保尺寸測量準確性的方法是通過度量衡校準晶圓對wafer加 工過程中的各個測量環(huán)節(jié)進行校準，度量衡校準晶圓的工作原理在于在對wafer加工得 到的尺寸進行測量前，先對具有標準尺寸的度量衡校準晶圓進行測量，這樣尺寸測量設備 就能夠首先對自身的度量衡進行標準化從而消除自身存在的系統(tǒng)誤差，然后利用所述標準 化后的尺寸測量設備再對wafer加工得到的各相尺寸進行測量，就能夠確保測量結(jié)果的準 確性和可靠性，從而為進一步通過工藝升級或其他手段對加工誤差進行控制和改進提供良 好的基礎。目前廣泛使用的度量衡校準晶圓，按照其所應用的測量場景的類型大致可以分為 三類用于關(guān)鍵尺寸(Critical Dimension,⑶)測量過程的校準器、用于淀積薄膜厚度測 量過程的校準器、以及用于凸臺高度(Step Height, SH)測量過程的校準器。所述的各種度 量衡校準晶圓，都是在標準尺寸的wafer上、通過優(yōu)于其所要校準的wafer生產(chǎn)線的工藝標 準和精度要求的精密儀器加工制造出來的。由于wafer生產(chǎn)線的尺寸和要求各有不同，目前通常是針對每種測量要求，分別 加工制造專門的校準晶圓；同時，wafer本身目前也存在多種尺寸，例如直徑200毫米、300 毫米或450毫米等，當前也是針對每種wafer尺寸，分別在相應的wafer上加工制造所述校 準晶圓。上述兩種情況互相組合，就會產(chǎn)生數(shù)量非常龐大的校準晶圓種類，比如200毫米 wafer的線寬測量過程中使用的校準晶圓，200毫米wafer的SiO2薄膜厚度測量過程中使用 的校準晶圓，300毫米wafer的凸臺高度測量過程中使用的校準晶圓，甚至，還可以更進一 步細分為200毫米wafer的50納米凸臺高度測量過程中使用的校準晶圓或200毫米wafer 的100納米凸臺高度測量過程中使用的校準晶圓等等。顯然，隨著集成電路加工工藝的日益復雜和多樣化，現(xiàn)有這種為每個測量場景在 對應的wafer尺寸上加工出相應的度量衡校準晶圓的方法將會導致校準晶圓數(shù)量的急劇膨脹，而校準晶圓本身都是需要使用更加精密的加工設備專門加工制造的，單個成本十分 高昂，相應地這種專用校準晶圓的使用成本也就十分昂貴；此外，由于wfaer加工過程中需 要頻繁地對各步驟完成后得到的加工尺寸進行測量以確保其符合設定的工藝標準，因此對 不同尺寸分別采用不同的校準晶圓進行校準就需要頻繁地更換校準器，不僅費時費力，還 容易出現(xiàn)誤操作。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種度量衡校準晶圓，能夠支持利用單片wafer對多種測量場 景下的多個尺寸進行測量校準。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的一種度量衡校準晶圓，包括晶圓本體，所述晶圓本體上排列有若干校準單元，每個 校準單元具有一矩形區(qū)域、以及分布于該矩形區(qū)域四角處并用于定位該矩形區(qū)域的定位區(qū) 域；每個矩形區(qū)域內(nèi)，具有平行于其設定方向的兩個相鄰第一校準槽，兩個相鄰第一 校準槽的深度和寬度均相同，所述深度用以在臺階高度的測量場景下進行測量校準；兩個 相鄰第一校準槽之間的間距以及任一第一校準槽的寬度，用以在關(guān)鍵尺寸的測量場景下進 行測量校準；所述設定方向為該矩形區(qū)域的長邊方向或?qū)掃叿较?。所述校準單元，進一步在每個矩形區(qū)域內(nèi)，具有垂直于其設定方向的兩個相鄰第 二校準槽；且兩個相鄰第二校準槽與兩個相鄰第一校準槽的深度和寬度均相同，且兩個相 鄰第二校準槽之間的間距與兩個相鄰第一校準槽之間的間距也相同。所述晶圓本體上進一步排列有與各校準單元一一對應且完全相同的備份校準單 元，所述校準單元與其對應的備份校準單元關(guān)于晶圓直徑對稱分布。所述晶圓本體包括硅晶圓、具有二氧化硅薄膜的晶圓或者具有氮化硅薄膜的晶 圓；所述二氧化硅薄膜或氮化硅薄膜的厚度，用以在薄膜厚度的測量場景下進行測量校準。由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明實施例的度量衡校準晶圓，通過將多種測量場景 下需要測量的尺寸類型集中到同一個區(qū)域內(nèi)進行測量，并在一片晶圓上加工出能夠?qū)Σ煌?尺寸進行校準的校準單元，實現(xiàn)了利用單片晶圓對多種測量場景下的多個尺寸進行測量校 準，大大提高了校準晶圓使用的便利程度，降低了校準晶圓的使用成本。
圖1為本發(fā)明實施例中度量衡校準晶圓的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例中校準單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實施例中校準單元中的矩形區(qū)域及其中第一校準槽的剖面示意圖。圖4為本發(fā)明實施例中一種實際的校準晶圓的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對 本發(fā)明進一步詳細說明。
本發(fā)明實施例提供一種度量衡校準晶圓，其組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括晶圓本體 110，所述晶圓本體110上排列有若干校準單元120 ；其中，校準單元的結(jié)構(gòu)如圖2所示，所述校準單元具有一矩形區(qū)域201、以及分布 于該矩形區(qū)域201四角處并用于定位該矩形區(qū)域201的定位區(qū)域202 ；每個矩形區(qū)域201內(nèi)，具有平行于其長邊(或?qū)掃?方向的兩個相鄰第一校準槽 203，所述矩形區(qū)域201及其中的第一校準槽203的剖面示意如圖3所示，其中，所述兩個相 鄰第一校準槽203的深度和寬度均相同，所述深度用以在SH的測量場景下進行測量校準； 兩個相鄰第一校準槽203之間的間距以及任一第一校準槽203的寬度，則用于在⑶的測量 場景下進行測量校準。容易理解，在對所述校準裝置進行加工時，通過改變槽的深度、寬度和相鄰兩槽之 間的距離，能夠很方便地在一片晶圓上得到多個尺寸不同的校準裝置，從而該晶圓能夠適 用于多種尺寸的測量校準。較佳地，為了使校準晶圓使用更加便利，所述校準單元，進一步在每個矩形區(qū)域 201內(nèi)，具有與第一校準槽203垂直的兩個相鄰第二校準槽204，如圖2所示，此時，若第一 校準槽203平行于矩形區(qū)域201的長邊方向，則第二校準槽204平行于矩形區(qū)域201的寬 邊方向；反之，若第一校準槽203平行于矩形區(qū)域201的寬邊方向，則第二校準槽204就平 行于矩形區(qū)域201的長邊方向。所述兩個相鄰第一校準槽203與兩個相鄰第二校準槽204 的深度和寬度均相同，且兩個相鄰第一校準槽203之間的間距與兩個相鄰第二校準槽204 之間的間距也相同。則此時，任一第二校準槽204的深度同樣可以用于對SH的測量場景進行測量校 準，兩個相鄰第二校準槽204之間的間距以及任一第二校準槽204的寬度則可以用于對⑶ 的測量場景進行測量校準。容易理解，為了保證校準器本身尺寸的精確性，制造校準器的材料都需要具有良 好的化學惰性和穩(wěn)定性，以保證其在長時間的使用或保存過程中不會發(fā)生諸如緩慢氧化等 導致自身尺寸發(fā)生改變的現(xiàn)象。因此，本發(fā)明實施例所述的晶圓本體可以為硅晶圓、具有二 氧化硅(SiO2)薄膜或具有氮化硅(SixNy)薄膜的晶圓，其中X、y視乎具體加工工藝的不同 而不同，比如理想情況下為Si3N4。所述的三種晶圓都能夠較好符合所述對校準器制造材料 的要求。較佳地，對于晶圓本體為具有SiO2薄膜或SixNy薄膜的晶圓來說，所述SiO2薄膜或 SixNy薄膜的厚度還可以用于對薄膜厚度的測量場景進行測量校準。同樣地，通過改變矩形 區(qū)域中的SiO2薄膜或SixNy薄膜的厚度，可以在晶圓本體上得到多個薄膜厚度不同的校準 單元，從而對多種薄膜厚度進行測量校準。至于在單片晶圓上加工得到多種厚度的薄膜的 方法，可以通過各種已有的加工工藝——比如對晶圓中指定區(qū)域進行薄膜生長或薄膜淀積 方式等進行實現(xiàn)，由于具體方法與本發(fā)明沒有直接關(guān)系，故此處不再詳細展開介紹。最后，為了避免使用過程中可能發(fā)生的損壞或意外等情況造成的校準單元失效， 還可以在所述晶圓本體上進一步設置與各校準單元完全相同的備份校準單元，為了便于實 際使用，各校準單元與其相應的備份校準單元可以在晶圓本體上關(guān)于晶圓直徑對稱分布。由于所述第一校準槽和所述第二校準槽在尺寸上完全相同，且校準單元與其對應 的備份校準單元也完全相同，故下文中為了便于描述，不再進行嚴格區(qū)分，只將其分別統(tǒng)稱為校準槽和校準單元。一種可能的包含各校準單元的校準晶圓，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，設在本例中， 所述校準晶圓為生長了一層SiO2薄膜的晶圓且晶圓直徑為300毫米，設圖4中位于虛線所 示的晶圓直徑左側(cè)的均為校準單元，對稱位置處的則為該校準單元對應的備份校準單元， 以一個校準單元及其備份校準單元為一組，則所述圖4中共包含6組，編號分別為Gl G6， 各校準單元的矩形區(qū)域中，相鄰兩個校準槽的深度和相鄰兩個校準槽之間的間距的尺寸如 下表1所示，表中各尺寸的單位均為納米
校準單元(或備份校準單元)編號GlG2G3G4G5G6SH50100100200400675CD254570110160250薄膜厚度50100100200400675表 1由表1可見，在300毫米晶圓加工過程中，凡是屬于表1中所列尺寸的測量場景， 都可以使用該校準晶圓進行測量校準。當然，需要說明的是，圖4所示的校準晶圓以及表1中所列舉的尺寸，都只是為了 說明本發(fā)明實施例而進行的舉例，并不表示限定，在實際應用中，各集成電路加工制造商完 全可以根據(jù)自己的wafer加工生產(chǎn)的需要設計符合自身要求的校準晶圓。由上述可見，本發(fā)明實施例提供的度量衡校準晶圓，通過將多種測量場景下需要 測量的尺寸類型集中到同一個區(qū)域內(nèi)進行測量，并在一片晶圓上加工出能夠?qū)Σ煌叽邕M 行校準的校準單元，實現(xiàn)了利用單片晶圓對多種測量場景下的多個尺寸進行測量校準，大 大提高了校準晶圓使用的便利程度，降低了校準晶圓的使用成本。因此，容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用于限定本發(fā)明的精神 和保護范圍，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員所做出的等同變化或替換，都應視為涵蓋在本發(fā) 明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種度量衡校準晶圓，包括晶圓本體，其特征在于所述晶圓本體上排列有若干校準單元，每個校準單元具有一矩形區(qū)域、以及分布于該 矩形區(qū)域四角處并用于定位該矩形區(qū)域的定位區(qū)域；每個矩形區(qū)域內(nèi)，具有平行于其設定方向的兩個相鄰第一校準槽，兩個相鄰第一校準 槽的深度和寬度均相同，所述深度用以在臺階高度的測量場景下進行測量校準；兩個相鄰 第一校準槽之間的間距以及任一第一校準槽的寬度，用以在關(guān)鍵尺寸的測量場景下進行測 量校準；所述設定方向為該矩形區(qū)域的長邊方向或?qū)掃叿较颉?br>
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準晶圓，其特征在于所述校準單元，進一步在每個矩形區(qū)域內(nèi)，具有垂直于其設定方向的兩個相鄰第二校 準槽；且兩個相鄰第二校準槽與兩個相鄰第一校準槽的深度和寬度均相同，且兩個相鄰第 二校準槽之間的間距與兩個相鄰第一校準槽之間的間距也相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的校準晶圓，其特征在于，所述晶圓本體上進一步排列有與各 校準單元一一對應且完全相同的備份校準單元，所述校準單元與其對應的備份校準單元關(guān)于晶圓直徑對稱分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的校準晶圓，其特征在于，所述晶圓本體包括硅晶圓、具 有二氧化硅薄膜的晶圓或者具有氮化硅薄膜的晶圓；所述二氧化硅薄膜或氮化硅薄膜的厚 度，用以在薄膜厚度的測量場景下進行測量校準。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種度量衡校準晶圓，包括晶圓本體，所述晶圓本體上排列有若干校準單元，每個校準單元具有一矩形區(qū)域、以及分布于該矩形區(qū)域四角處并用于定位該矩形區(qū)域的定位區(qū)域；每個矩形區(qū)域內(nèi)，具有平行于其設定方向的兩個相鄰第一校準槽，兩個相鄰第一校準槽的深度和寬度均相同，所述深度用以在臺階高度的測量場景下進行測量校準；兩個相鄰第一校準槽之間的間距以及任一第一校準槽的寬度，用以在關(guān)鍵尺寸的測量場景下進行測量校準；所述設定方向為該矩形區(qū)域的長邊方向或?qū)掃叿较?。本發(fā)明的度量衡校準晶圓，實現(xiàn)了利用單片晶圓對多種測量場景下的多個尺寸進行測量校準，大大提高了校準晶圓使用的便利程度，降低了校準晶圓的使用成本。
文檔編號H01L21/66GK102005436SQ20091019494
公開日2011年4月6日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者吳瑞國, 周欣潔, 蘇國英, 郝斐 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司