接觸式臺階儀探針檢測圖形樣塊的制作方法

本實用新型涉及臺階儀測量技術領域。

背景技術：

目前，半導體行業中主要使用臺階儀對臺階高度進行測量，臺階的測量方法主要有：接觸式測量法和光學測量法。接觸式臺階儀測量時觸針與樣品表面接觸，觸針在運動過程中可以準確的反映出樣片表面的形貌變化，測量準確度高，在半導體行業得到廣泛應用。通常采用臺階儀樣板對臺階儀進行校準，現有接觸式臺階儀樣板通常只能實現臺階儀Z軸性能的測量，無法實現臺階儀探針性能、掃描位置的檢查，接觸式臺階儀在使用過程中經常出現以下問題：（1）探針沾污或者磨損導致掃描圖形與器件實際性狀不一致，使測量人員誤以為器件結構為兩個臺階；（2）掃描位置不準確，實際掃描位置與設定掃描位置不符。掃描位置檢查圖形只有在嚴格水平放置的情況下才能保證校驗結果準確，由于臺階儀放大倍數較小，通過肉眼很難觀察到樣塊是否放置水平，容易導致檢測結果出現偏差。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種接觸式臺階儀探針檢測圖形樣塊，可以較準確判斷探針工作狀態是否正常，以便及時校準，從而保證臺階儀的測量精度。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：接觸式臺階儀探針檢測圖形樣塊，包含基板，其特征在于，所述基板上設有探針性能檢查圖形和/或掃描位置檢查圖形；所述探針性能檢查圖形為若干個凸臺式或凹槽式臺階線段，探針水平掃描方向均穿過所述線段，各線段與水平方向構成的角度為0到180°范圍內組成等差系列，等差值小于45°；所述掃描位置檢查圖形為兩個凸臺式或者凹槽式直角三角形，兩個直角三角形斜邊平行對向設置，且兩個直角三角形中各有一條直角邊平行于水平方向，還設有掃描起點指示標志。

進一步優化的技術方案為所述的等差值為5°、10°、15°、18°、20°或30°。

進一步優化的技術方案為所述的凸臺式或凹槽式臺階線段相交組成M型或W型結構。

進一步優化的技術方案為所述的凸臺式或凹槽式臺階線段的寬度為100μm，探針性能檢查圖形寬度為300μm。

進一步優化的技術方案為所述的直角三角形為等腰直角三角形，所述直角邊為300μm。

進一步優化的技術方案為所述的掃描起點指示標志為T字線，T字線的兩條邊分別平行于直角三角形的兩條直角邊。

進一步優化的技術方案為所述的兩個等腰直角三角形斜邊的水平方向距離為等腰直角三角形直角邊的1/2。

進一步優化的技術方案為所述的T字線到直角邊的距離為等腰直角三角形直角邊的1/2。

進一步優化的技術方案為所述的T字線的水平延長線分別穿過等腰直角三角形的邊長的中心點。

進一步優化的技術方案為所述的基板是硅片，檢查圖形為硅或者二氧化硅，基板和檢查圖形表面覆蓋一層金屬鉻。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：通過接觸式臺階儀探針檢測圖形樣塊，可以對探針10個位置進行檢查判斷探針是否有沾污；可以判斷樣塊放置是否放置水平以及掃描位置是否準確；通過樣塊的掃描結果對探針進行校準，提高了臺階儀的測量精度。

附圖說明

圖1是一個實施例的俯視圖。

圖2是圖1的探針性能檢查圖形放大圖。

圖3是圖2的探針掃描示意圖。

圖4是圖1的掃描位置檢查圖形放大圖。

圖5是圖2的探針掃描示意圖。

圖6是實施例制作工藝流程圖。

圖中：1、基板；2、探針性能檢查圖形；3、掃描位置檢查圖形；4、線段；5、直角三角形；6、指示標志。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，都屬于本實用新型保護的范圍。

接觸式臺階儀探針檢測圖形樣塊，包含基板1，所述基板1上設有探針性能檢查圖形2和/或掃描位置檢查圖形3；所述探針性能檢查圖形2為若干個凸臺式或凹槽式臺階線段4，探針水平掃描方向均穿過所述線段，各線段與水平方向構成的角度為0到180°范圍內組成等差系列，等差值小于45°，可以為5°、10°、15°、18°、20°或30°；所述掃描位置檢查圖形3為兩個凸臺式或者凹槽式直角三角形5，兩個直角三角形5斜邊平行對向設置，且兩個直角三角形5中各有一條直角邊平行于水平方向，還設有掃描起點指示標志6。

如圖1所示為接觸式臺階儀探針檢測圖形樣塊一個實施例的俯視圖，該接觸式臺階儀探針檢測圖形樣塊包含基板1，和基板1上的探針性能檢查圖形2、掃描位置檢查圖形3和指示標志6，基板1為10mm×10mm的硅片，探針性能檢查圖形2、掃描位置檢查圖形3和指示標志6為高溫生長的二氧化硅，由于硅易氧化、不穩定，在圖形表面濺射一層金屬鉻，對圖形進行保護。探針性能檢查圖形分別設計成W型和M型分布在樣塊左右兩個掃描區域，掃描位置檢查圖形3設計為兩個等腰直角三角形斜邊平行放置，在掃描位置檢查圖形3兩側分別有T字線作為掃描位置指示標志6，用來指示探針針尖掃描位置和方向。掃描位置檢查圖形3和T字線成組的分布在樣板的上下兩個區域，共有8組。

如圖2所示，為圖1的探針性能檢查圖形放大圖，線段4為凸起式結構，線段4的寬度為100μm，探針性能檢查圖形2寬度為300μm，線段4與水平角度呈30°、60°、90°、120°和150°五個角度，共有六個線段，六個線段相交，組成M型或者W型，水平掃描方向能同時穿過所有線條。

如圖3所示為圖2的探針掃描示意圖，該探針性能檢查圖形2能夠實現對探針針尖的10個位置進行檢測，當掃描開始，探針針尖從左到右水平劃過凸起結構的臺階線段4，探針針尖的十個位置依次與臺階線段4側壁接觸，如果掃描圖形如圖中所示完整且整齊平滑，則針尖完整并且無沾污；如果掃描圖形中某個臺階側壁不平滑，出現陡坡，則說明與此臺階側壁對應的探針針尖接觸部位有沾污，需要對探針針尖進行清潔，清潔的方式有兩種；一種是使用棉簽蘸無水乙醇或丙酮對探針針尖進行清潔，一定要注意用力的大小及方向；第二種是用專門清潔樣板對探針進行清潔，臺階儀一般都有專門的探針清潔程序，按照程序進行操作即可。

如圖4所示為是圖1的掃描位置檢查圖形放大圖，直角三角形5為凸起的結構，兩個等腰直角三角形斜邊平行對向設置，等腰直角三角形的直角邊為300μm，兩個斜邊的中點連線與水平方向平行，并且中點連線的長度為等腰直角三角形直角邊的1/2， 掃描起點指示標志6T字線的水平延長線分別穿過等腰直角三角的邊長的中心點，T字線圖形距等腰直角三角形直角邊的距離為等腰直角三角形直角邊的1/2。

如圖5所示為圖2的探針掃描示意圖，將探針針尖定位在掃描起點指示標志6T字線中心點，掃描開始，探針針尖從左到右水平掃描，如果得到的掃描圖形的兩個峰值寬度相等，并且等于峰谷寬度，則說明掃描位置準確，反之，說明掃描位置有偏差，即探針位置不正確，掃描位置檢查圖形還可以檢查樣品是否放置水平，如果峰谷的寬度等于150μm，即放置水平，反之，說明樣片未放置水平，只有在水平放置的情況下，掃描結果才有參考意義，才能根據掃描圖像計算偏移量，通過軟件修正將探針位置進行修正。

如圖6為接觸式臺階儀檢查圖形樣塊工藝流程圖，通過工藝流程圖說明制作該接觸式臺階儀檢查圖形樣塊制作步驟：

清洗，首先使用去離子水、30%過氧化氫、25%氨水體積比14:3:1組成的溶液對硅片進行清洗，沖水15min后，使用去離子水、30%過氧化氫、36%鹽酸體積比7:1:1組成的溶液對硅片清晰，沖水15min；

生長二氧化硅，溫度設定為1050℃；

曝光顯影，晶圓片表面涂單層光刻膠，膠厚控制在2μm左右，采用接觸式曝光機曝光，設定曝光劑量為80mJ。采用單片式顯影槽顯影15s，顯影完畢，沖水30s，氮氣吹干或烘干；

刻蝕，采用反應離子刻蝕，刻蝕后，用等離子掃膠臺掃膠，功率設定為500W，試件為3min；

去膠，正膠去膠液加熱到60℃，將圓片放入，浸泡10min，去離子水沖洗，氮氣吹干或烘干；

濺射，將晶圓片裝入濺射臺，濺射金屬鉻，濺射厚度為20nm。

采用上述技術方案，通過接觸式臺階儀檢查圖形樣板，可以對探針10個位置進行檢查判斷探針是否有沾污；可以判斷樣塊放置是否放置水平以及掃描位置是否準確；通過掃描結果對探針進行修正，提高了臺階儀的測量精度。