專利名稱：一種掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米圖案加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制 作方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制造業(yè)中所進(jìn)行的檢測(cè)在很大程度上是依賴掃描電子顯微鏡(Sca皿ing Electron Microscope, SEM)進(jìn)行的。目前大多數(shù)掃描電子顯微鏡都有放大倍率的顯示，并 且還配備有微米、納米級(jí)的刻度條，這些數(shù)據(jù)都被記錄在相應(yīng)的圖像文件中。測(cè)量數(shù)值可以 從圖象、顯微照片或數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)上直接得出。測(cè)量的精度取決于許多因素，其中很重要的 一個(gè)因素就是SEM的放大倍率。SEM的放大倍率可以定義為樣本顯示出來的面積與電子束掃描 的面積之比。通常掃描電子顯微鏡放大分辨率分壓器的可變電阻檔數(shù)是有限的，無法達(dá)到足 夠的靈敏度以連續(xù)、準(zhǔn)確地調(diào)整移動(dòng)點(diǎn)；此外電子光學(xué)系統(tǒng)的像差以及透鏡的磁滯現(xiàn)象等都 會(huì)影響到放大分辨率的準(zhǔn)確性。為此，除了完善SEM的系統(tǒng)設(shè)計(jì)外，國(guó)際上通常是制作進(jìn)行 放大倍率校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)樣品以定期對(duì)SEM系統(tǒng)的放大倍率進(jìn)行校準(zhǔn)。
掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品采用的版圖通常為密集刻度線。樣品性能的關(guān)鍵指標(biāo)有 掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的周期、周期的相對(duì)誤差、誤差分布、經(jīng)電子束掃描的穩(wěn)定 性及時(shí)間穩(wěn)定性等等。密集刻度線的周期越小、周期的相對(duì)誤差越小、誤差分布越均勻、穩(wěn) 定性越高，樣品的質(zhì)量越高。目前國(guó)際上對(duì)該類型樣品的制作一般均采用對(duì)硅基片進(jìn)行等離 子體刻蝕的方法。
樣品的質(zhì)量通常與其制作方法密切相關(guān)。制作掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的傳統(tǒng)方 法是在硅基片上已經(jīng)有抗蝕劑圖形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，通過等離子體刻蝕將抗蝕劑圖形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn) 移至硅襯底。當(dāng)加工精度深入到百納米及以下時(shí)，雖然可以通過電子光刻技術(shù)制作出高分辨 率的抗蝕劑圖形，但是等離子體刻蝕設(shè)備的加工精度和運(yùn)行狀態(tài)對(duì)圖形轉(zhuǎn)移的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生較 大的影響，例如邊緣粗糙度等等，從而限制了樣品精度的提高。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，本發(fā)明提出了一種掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法，該方法克服 了等離子體刻蝕設(shè)備的加工精度和運(yùn)行狀態(tài)對(duì)圖形轉(zhuǎn)移的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生的影響，提高了對(duì)樣品 的加工精度。本發(fā)明提供了一種掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法，所述方法包括
步驟l:將硅襯底表面進(jìn)行處理，并在所述硅襯底上涂覆電子束光刻抗蝕劑；
步驟2:將涂覆有所述電子束光刻抗蝕劑的所述硅襯底進(jìn)行烘烤；
步驟3:對(duì)烘烤后的所述硅襯底進(jìn)行單線曝光模式下的電子束直寫曝光；
步驟4:對(duì)電子束直寫曝光后的所述硅襯底進(jìn)行顯影、定影、干燥及退火處理，并在處
理后的硅襯底表面覆蓋金屬薄膜，形成掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品。
所述步驟4中在處理后的硅襯底表面覆蓋金屬薄膜的步驟具體為通過電子束蒸發(fā)在處
理后的硅襯底表面蒸鍍金屬薄膜。
所述金屬薄膜的厚度為3nm。
所述步驟l中將硅襯底表面進(jìn)行處理的步驟具體包括
步驟101:將待處理的硅襯底置于濃硫酸中加熱30分鐘，而后冷卻取出； 步驟102:將冷卻后的硅襯底置于去離子水中清洗； 步驟103:干燥清洗后的硅襯底，并在10(A]下烘烤5分鐘。
所述步驟2具體為將涂覆有電子束光刻抗蝕劑的所述硅襯底置于180GC的熱板上烘烤2分鐘。
所述步驟4中對(duì)電子束直寫曝光后的所述硅襯底進(jìn)行退火處理的步驟具體為將進(jìn)行顯 影、定影及干燥處理后的硅襯底在300-45(A]的管式電阻爐中處理20-30分鐘。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供的掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法，直接采 用電子束直寫曝光技術(shù)制作出樣品版圖的HSQ抗蝕劑圖形結(jié)構(gòu)，避免了等離子體刻蝕工藝帶 來的圖形質(zhì)量下降，有利于高分辨率密集線圖形結(jié)構(gòu)的制作；另外，本發(fā)明還在電子束曝光 中采用了單線曝光模式，使得電子束只沿具有尺寸的維度進(jìn)行掃描，而在另一個(gè)維度上可以 達(dá)到的線寬尺寸取決于電子束的束斑大小，有利于電子束曝光極限分辨率的實(shí)現(xiàn)。


圖l是本發(fā)明實(shí)施例提供的掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法流程圖2和圖3是本發(fā)明實(shí)施例制作的掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的掃描電鏡照片。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn) 一步地詳細(xì)描述。
參見圖l，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法，具體 包括如下步驟
5步驟l:將硅襯底表面進(jìn)行處理，并在硅襯底上涂覆電子束光刻抗蝕劑； 將待處理的一片或多片硅襯底置于濃硫酸中，加熱數(shù)分鐘，例如30分鐘，而后冷卻取出 ，在去離子水中清洗，用氮?dú)鈿鈽尨蹈汕逑春蟮墓枰r底，使硅襯底干燥，并用熱板將該硅襯 底在高溫下烘烤，例如在10()GC下烘烤5分鐘；在硅襯底上涂覆電子束光刻抗蝕劑HSQ;在實(shí) 際應(yīng)用中，可以使用勻膠機(jī)在硅襯底表面涂敷抗蝕劑膠層HSQ (型號(hào)為Fox12)，勻膠機(jī)的轉(zhuǎn) 速可以為3000r/m，涂敷時(shí)間可以為60秒；
步驟2:將涂覆有電子束光刻抗蝕劑的硅襯底進(jìn)行烘烤；
將涂覆有電子束光刻抗蝕劑的硅襯底放在熱板上進(jìn)行烘烤，熱板的溫度可以設(shè)置為 18(A:，烘烤時(shí)間可以設(shè)置為2分鐘；最后所得，得到的電子束光刻抗蝕劑測(cè)為的厚度為 100nm-180nm，本實(shí)施例中該厚度為150nm;將涂覆有電子束光刻抗蝕劑的硅襯底進(jìn)行烘烤， 可以去除抗蝕劑中的溶劑，并給抗蝕劑提供一定的機(jī)械強(qiáng)度；
步驟3:對(duì)烘烤后的硅襯底進(jìn)行單線曝光模式下的電子束直寫曝光；
在單線直寫曝光模式中，由于圖形只在一個(gè)維度上具有尺寸，在另一個(gè)維度上的尺寸為 零，因而電子束只沿著具有尺寸的維度進(jìn)行掃描，而在另一個(gè)維度上可以達(dá)到的線寬尺寸取
決于電子束的束斑大小。在實(shí)際應(yīng)用中，曝光設(shè)備可以為JE0-JBX6300FS系統(tǒng)或其他電子束 曝光設(shè)備，本實(shí)施例所采用的曝光設(shè)備的參數(shù)是加速電壓為100kv，束流為200pA，曝光步距 為lnm，曝光劑量為7nc/cm;
步驟4:對(duì)電子束直寫曝光后的硅襯底進(jìn)行顯影、定影及干燥處理；
在本實(shí)施例中，具體使用CD26顯影液，顯影溫度為4(A]，顯影時(shí)間為l分鐘；使用去離
子水作為定影液，定影30秒；定影完畢后用氮?dú)鈿鈽寣⒐枰r底吹干； 步驟5:將進(jìn)行顯影、定影及干燥處理后的硅襯底進(jìn)行退火處理；
將進(jìn)行顯影、定影及干燥處理后的硅襯底進(jìn)行退火處理，可以減少HSQ經(jīng)電子束曝光后
所形成非晶態(tài)的氧化硅內(nèi)的缺陷，并進(jìn)一步增強(qiáng)其圖形結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度和在掃描電鏡掃描中
的穩(wěn)定性，例如可以在300-45(A]的管式電阻爐中處理20-30分鐘；優(yōu)選的，在40(A]的
YFK80*600/13Q-YC管式電阻爐中處理30分鐘；
步驟6:通過電子束蒸發(fā)，在經(jīng)過退火處理后的硅襯底表面蒸鍍3nm厚度的金屬薄膜； 在經(jīng)過退火處理后的硅襯底表面蒸鍍3nm厚度的金屬薄膜，可以提高樣品表面的導(dǎo)電性
，及提高掃描電鏡成像的質(zhì)量。
經(jīng)過上述步驟之后，可以最終得到如圖2和3所示的掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品。 在本實(shí)施例中，采用的襯底是硅襯底；在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)使用的要求選擇其他導(dǎo)體或半導(dǎo)體襯底。利用其他抗蝕劑的曝光特性，并利用電子束直寫曝光制作掃描電鏡放大分 辨率標(biāo)準(zhǔn)樣品的技術(shù)方案與本發(fā)明提供的技術(shù)方案在技術(shù)思路上是一致的，應(yīng)包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
根據(jù)以上實(shí)施例可以看出，使用本發(fā)明提供的掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方 法，解決了等離子體刻蝕設(shè)備的加工精度和運(yùn)行狀態(tài)對(duì)圖形轉(zhuǎn)移的質(zhì)量產(chǎn)生影響的問題，提 高了對(duì)樣品的加工精度，避免了等離子體刻蝕工藝帶來的樣本上的圖形質(zhì)量下降，有利于制 作高分辨率密集線圖形結(jié)構(gòu)；此外，使用本發(fā)明的制造方法使得電子束只沿具有尺寸的維度 進(jìn)行掃描，而在另一個(gè)維度上可以達(dá)到的線寬尺寸取決于電子束的束斑大小，有利于實(shí)現(xiàn)電 子束曝光極限分辨率。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之 內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法，其特征在于，所述方法包括步驟1將硅襯底表面進(jìn)行處理，并在所述硅襯底上涂覆電子束光刻抗蝕劑；步驟2將涂覆有所述電子束光刻抗蝕劑的所述硅襯底進(jìn)行烘烤；步驟3對(duì)烘烤后的所述硅襯底進(jìn)行單線曝光模式下的電子束直寫曝光；步驟4對(duì)電子束直寫曝光后的所述硅襯底進(jìn)行顯影、定影、干燥及退火處理，并在處理后的硅襯底表面覆蓋金屬薄膜，形成掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法，其特征在于，所述 步驟4中在處理后的硅襯底表面覆蓋金屬薄膜的步驟具體為通過電子束蒸發(fā)在處理后的硅 襯底表面蒸鍍金屬薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法，其特征在于，所述 金屬薄膜的厚度為3nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法，其特征在于，所述步驟l中將硅襯底表面進(jìn)行處理的步驟具體包括步驟101:將待處理的硅襯底置于濃硫酸中加熱30分鐘，而后冷卻取出； 步驟102:將冷卻后的硅襯底置于去離子水中清洗； 步驟103:干燥清洗后的硅襯底，并在1000C下烘烤5分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法，其特征在于， 所述步驟2具體為將涂覆有電子束光刻抗蝕劑的所述硅襯底置于1800C的熱板上烘烤2分鐘
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法，其特征在于， 所述步驟4中對(duì)電子束直寫曝光后的所述硅襯底進(jìn)行退火處理的步驟具體為將進(jìn)行顯影、 定影及干燥處理后的硅襯底在300-4500C的管式電阻爐中處理20-30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品的制作方法，屬于納米圖案加工技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括將硅襯底表面進(jìn)行處理，并在硅襯底上涂覆電子束光刻抗蝕劑；將涂覆有電子束光刻抗蝕劑的硅襯底進(jìn)行烘烤；對(duì)烘烤后的硅襯底進(jìn)行單線曝光模式下的電子束直寫曝光；對(duì)電子束直寫曝光后的硅襯底進(jìn)行顯影、定影、干燥及退火處理，并在處理后的硅襯底表面覆蓋金屬薄膜，形成掃描電鏡放大倍率校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)樣品。本發(fā)明避免了等離子體刻蝕工藝帶來的圖形質(zhì)量下降，有利于高分辨率密集線圖形結(jié)構(gòu)的制作，有利于電子束曝光極限分辨率的實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G01N1/32GK101598645SQ20091030391
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者明 劉, 牛潔斌, 珉 趙, 陳寶欽 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所