一种蚀刻测量图形结构及钻蚀量的测量方法技术

本发明专利技术提供一种蚀刻测量图形结构及钻蚀量的测量方法，所述蚀刻测量图形结构用于测量晶圆蚀刻量，所述蚀刻测量图形结构包括以线性阵列排布的测量图形；各所述测量图形之间的间距依次构成等差数列。本发明专利技术的钻蚀量的测量方法中，通过设置蚀刻测量图形结构，测量图形成等差数列排布；在不影响晶圆整体工艺的情况下，基于测量图形的边缘连接情况获得钻蚀的数值，测量精度高。测量精度高。测量精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种蚀刻测量图形结构及钻蚀量的测量方法


[0001]本专利技术涉及MEMS
，特别是涉及一种蚀刻测量图形结构及钻蚀量的测量方法。

技术介绍

[0002]蚀刻是MEMS(Micro
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electro
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mechanical System，微机电系统)工艺中最重要的加工工艺之一，即实现对被加工材料指定部位、指定深度的去除。蚀刻工艺根据材料去除机理，可分为湿法蚀刻和干法蚀刻两种。湿法蚀刻也称为湿法腐蚀，主要利用化学腐蚀液进行材料腐蚀，将光刻掩膜图形转移至晶圆或被加工材料上。湿法腐蚀通常是一种各向同性的腐蚀，对于晶体材料因腐蚀速率随晶向而异(即呈现各向异性)，也能形成各向异性腐蚀，但不能实现高深宽比的刻蚀加工。湿法腐蚀成本低，但腐蚀控制较为困难，腐蚀图形精度不高。干蚀刻又称干法刻蚀，主要通过物理或物理化学效应去除被加工材料，其加工成本较高，但刻蚀图形精度高、可以实现高深宽比的刻蚀，应用更为广泛。干法刻蚀通过掩膜材料和被刻蚀材料之间的抗刻蚀比，以及干法刻蚀的各向异性刻蚀特点，用于将光刻掩膜版上的图形刻蚀到晶圆或被刻蚀材料上，加工出设计的微结构。在MEMS工艺加工中，图形保真度(光刻掩膜版上的图形能否被真实地被转移)是评判工艺质量的关键指标，直接影响MEMS微结构的尺寸和精细程度，是MEMS工艺加工水平高低的主要表征指标。
[0003]钻蚀(undercut)是被加工材料蚀刻后图形尺寸与光刻掩膜版图形尺寸的差异，其偏差大小称为钻蚀量或钻蚀大小，直接影响MEMS加工的图形保真度，而对设计图形的保真度直接影响MEMS器件的质量，对MEMS加工的钻蚀量的控制是MEMS加工的关键技术。蚀刻钻蚀主要来源于图形光刻和图形刻蚀两个工艺步骤，这两个工艺步骤均会引入图形偏差，即钻蚀。光刻图形偏差是因为在光刻过程中经过曝光、显影后，由于光的衍射作用、显影中的光刻胶与显影液的特性与工艺参数相互影响，在晶圆上得到的最终显影图形与光刻掩膜版上的图形有尺寸偏差，此尺寸偏差可以是正偏差，也可以是负偏差。对于图形刻蚀工艺，湿法刻蚀与干法刻蚀均会引入图形尺寸偏差，而且两者的钻蚀特性存在各自的特点。湿法腐蚀作为一种纯化学溶液的腐蚀工艺，加工没有方向性、可控性差，相对光刻掩膜图形而言会产生较大的钻蚀。干法刻蚀是各向异性的高精度加工，但在刻蚀过程中刻蚀掩模下存在侧向刻蚀，对被加工晶圆或薄膜造成一些横向钻蚀，同时干法刻蚀加工对掩模材料有少量的腐蚀，也会导致刻蚀尺寸偏差。而且干法刻蚀偏差还与刻蚀深度、刻蚀速率、刻蚀温度都有关系，导致刻蚀偏差的高精度控制通常十分困难。比较而言，湿法刻蚀偏差较大，可达几微米至十几微米，干法刻蚀偏差较小，通常为亚微米至几微米。刻蚀钻蚀对MEMS加工特别是精细细图形加工的精度构成重要影响。
[0004]MEMS刻蚀加工中钻蚀通常难以避免，而高质量的MEMS器件需要准确的微结构尺寸，因此解决MEMS刻蚀加工的钻蚀问题是MEMS加工制造中的关键技术问题。解决钻蚀问题的方法包括两种：刻蚀工艺优化和版图图形补偿。刻蚀工艺的优化是提高刻蚀加工精度的基础，优化工作需要对刻蚀钻蚀量的准确测量提供反馈控制的参量。在工艺优化的情况下，
通常主要进行版图图形的尺寸补偿，而补偿量的确定需要通过加工图形的钻蚀量的准确测量来得到。因此，对MEMS加工的钻蚀量的测量对高精度MEMS加工具有重要意义。快捷、高精度的钻蚀量的大小的测量，一方面表征、评价MEMS加工的水平和质量，可以指导MEMS加工工艺的开发，调整工艺参数获得更高的设计图形保真度，另一方面可以根据钻蚀量来调节设计版图尺寸，实现对钻蚀量的精确补偿，从而获得高精度的加工图形结构。
[0005]在MEMS刻蚀加工中，现有的测量刻蚀钻蚀量一般采用对被加工图形的尺寸的光学显微镜或电子显微镜(SEM)测量来得到刻蚀加工的钻蚀量。由于加工图形尺寸微小，图形边界确定误差较大。若加工图形为弧线构成的块状不规则图形，如圆和椭圆等，会导致更大的测量误差。钻蚀量测量工作量大、成本高、耗时长，而且测量结果因人而异，难以准确测量。
[0006]因此，如何解决现有钻蚀量测量工作量大、成本高、耗时长的问题，已经成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
[0007]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种蚀刻测量图形结构及钻蚀量的测量方法，用于解决现有技术中钻蚀量测量工作量大、成本高、耗时长的问题。
[0009]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种蚀刻测量图形结构，用于测量晶圆蚀刻钻蚀量；所述蚀刻测量图形结构包括以线性阵列排布的测量图形；各所述测量图形之间的间距依次构成等差数列。
[0010]可选地，所述等差数列的中项为d，d＝k+Δ，Δ为钻蚀的估计值，k为测量图形的宽度，k的取值范围为2μm～10μm；所述等差数列的公差为σ，σ的取值范围为0.01μm～2μm。
[0011]更可选地，k＝pf，p为预设参数，f为特征线宽；p的取值范围为2到100之间的整数。
[0012]可选地，当所述晶圆的被加工图形为规则图形时，所述测量图形与所述晶圆的被加工图形相同；当所述晶圆的被加工图形为不规则图形时，所述测量图形为矩形、方形、圆形或椭圆形。
[0013]可选地，所述蚀刻测量图形结构为一行线性阵列排布的测量图形。
[0014]可选地，所述蚀刻测量图形结构由两行线性阵列排布的测量图形构成，其中一行的各测量图形与另一行的各测量图形交错排布；每行所述测量图形之间的列间距依次构成等差数列，等差数列的公差为4σ。
[0015]更可选地，所述蚀刻测量图形结构由两行线性阵列排布的测量图形构成，两行所述测量图形上下对齐排布；每行上的所述测量图形之间的列间距依次构成等差数列；各列上的两个所述测量图形之间的间距依次构成等差数列。
[0016]可选地，所述测量图形的垂直方向上设置有定位标记，所述定位标记的宽度小于所述测量图形的宽度。
[0017]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种钻蚀量的测量方法，基于所述的蚀刻测量图形结构实现，所述测量方法包括以下步骤：
[0018]S1：在所述晶圆的设计图形区域外放置所述蚀刻测量图形结构；
[0019]S2：通过刻蚀将设计图形及所述蚀刻测量图形结构加工到所述晶圆上，并获取加工完成后的晶圆的刻蚀图形；
[0020]S3：基于所述刻蚀图形中的测量图形之间的边缘位移，进而得到钻蚀量。
[0021]可选地，当测量正钻蚀时，所述蚀刻测量图形结构为一行线性阵列排布的测量图形；所述测量图形之间的间距依次构成等差数列。
[0022]可选地，当测量负钻蚀时，所述蚀刻测量图形结构由两行线性阵列排布的测量图形构成，其中一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蚀刻测量图形结构，用于测量晶圆蚀刻钻蚀量，其特征在于：所述蚀刻测量图形结构包括以线性阵列排布的测量图形；各所述测量图形之间的间距依次构成等差数列。2.根据权利要求1所述的蚀刻测量图形结构，其特征在于：所述等差数列的中项为d，d＝k+Δ，Δ为钻蚀的估计值，k为测量图形的宽度，k的取值范围为2μm～10μm；所述等差数列的公差为σ，σ的取值范围为0.01μm～2μm。3.根据权利要求2所述的蚀刻测量图形结构，其特征在于：k＝pf，p为预设参数，f为特征线宽；p的取值范围为2到100之间的整数。4.根据权利要求1所述的蚀刻测量图形结构，其特征在于：当所述晶圆的被加工图形为规则图形时，所述测量图形与所述晶圆的被加工图形相同；当所述晶圆的被加工图形为不规则图形时，所述测量图形为矩形、方形、圆形或椭圆形。5.根据权利要求1～4任意一项所述的蚀刻测量图形结构，其特征在于：所述蚀刻测量图形结构为一行线性阵列排布的测量图形。6.根据权利要求1～4任意一项所述的蚀刻测量图形结构，其特征在于：所述蚀刻测量图形结构由两行线性阵列排布的测量图形构成，其中一行的各测量图形与另一行的各测量图形交错排布；每行所述测量图形之间的列间距依次构成等差数列，等差数列的公差为4σ。7.根据权利要求1～4任意一项所述的蚀刻测量图形结构，其特征在于：所述蚀刻测量图形结构由两行线性阵列排布的测量图形构成，两行所述测量图形上下对齐排布；每行上的所述测量图...

【专利技术属性】
技术研发人员：王潇悦，吴亚明，凌必赟，陈栋，徐巧，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：