CN114256207A - 晶圆表面标记制作方法及扫描电镜内晶圆的定位方法 - Google Patents

Abstract

晶圆表面标记制作方法及扫描电镜内晶圆的定位方法，属于半导体技术领域，晶圆表面标记制作方法，包括涂胶工艺、曝光工艺和显影工艺，所述涂胶工艺为在晶圆表面涂布膜层，所述曝光工艺为通过光刻机对晶圆进行曝光，所述显影工艺为将晶圆浸入显影液中。扫描电镜内晶圆的定位方法，包括晶圆表面标记制作方法和扫描电镜内部定位方法。本发明在晶圆表面通过光刻机挡板制作标记，适用于4寸至8寸大尺寸晶圆在扫描电镜内部测量时快速定位，克服了仅使用掩膜版制作标记图形的技术偏见，解决了现有的大尺寸晶圆定位困难的问题，提高了量测效率。

Description

晶圆表面标记制作方法及扫描电镜内晶圆的定位方法

技术领域

本发明属于半导体领域，尤其涉及晶圆表面标记制作方法及扫描电镜内晶圆的定位方法。

背景技术

在半导体制造过程中，晶圆表面的图形通过光刻和刻蚀工艺完成后，需要将晶圆送入扫描电镜内部，以观察微观图形的尺寸和形貌是否达到要求，从而验证制作表面图形的机台和工艺是否有异常。目前大型半导体晶圆制造厂都使用具体光镜和电镜兼容功能的快速扫描电镜进行晶圆表面的微观测量。但是这种设备价格高昂且局限于固定特征尺寸的晶圆，对于小型生成线或者科研单位在实际应用中要兼顾非特征尺寸和断面观察，往往会采购只具有电镜功能的普通扫描电镜。

普通扫描电镜可通过更换不同的托盘来实现观察各种形状和尺寸的半导体材料。观察标准尺寸的圆形半导体材料基底，晶圆进入扫描电镜内部后，能支持在电子束视场下在表面任意取点进行观察，由于电子束视场的局限性，在很难根据实际需求进行定点定位观察分析。目前，已经有通过机械方法在载物台上刻定位标记的方法在使用，但是仅局限于不规则的小尺寸基底，即基底材料尺寸小于载物台的大小，确保载物台上的标记不被基底材料遮挡。这种方法不适用于晶圆尺寸大于等于6寸的情况，且标记与晶圆之间发生相对移动后，检测位置容易丢失的，导致检测效率低下。因此，晶圆在扫描电镜内部快速定位的方法能提升微观图形观察的效率和准确性。

本行业内的技术人员往往使用掩膜版在晶圆上制作标记图案，而几乎没有使用光刻机挡板进行标记制作。因为从过去到现在，使用掩膜版可以制作多种多样的标记图案，这以潜移默化在业内人士的脑海中，已经成为一种技术偏见，而对于验证制作表面图形的机台和工艺是否有异常的定位标记而言，使用光刻机挡板只能做出固定的几种标记图案，完全可以满足定位的需求，并不需要与制作芯片的标记图案同样高的要求。

发明内容

本发明目的在于提供晶圆表面标记制作方法及扫描电镜内晶圆的定位方法，以解决晶圆在扫描电镜内部快速定位的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

晶圆表面标记制作方法，包括涂胶工艺、曝光工艺和显影工艺，所述涂胶工艺为在晶圆表面涂布膜层，所述曝光工艺为通过光刻机对晶圆进行曝光，所述显影工艺为将晶圆浸入显影液中。

进一步，所述曝光工艺包括以下步骤：设置光刻机挡板坐标，形成漏光的方形区域；输入曝光计量；将待曝光晶圆送入光刻机中；光刻机紫外光源产生的光线穿过所述漏光的方形区域，投影到表面涂布有膜层的晶圆表面，并与所述涂布有膜层的晶圆发生感光反应。

进一步，所述光刻机为步进式光刻机，具有局部曝光功能和挡板控制系统。

进一步，所述挡板的控制精度在400-800μm。

进一步，所述挡板坐标包括X-、X+、Y-和Y+四个坐标值。

进一步，所述漏光的方形区域的面积为X和Y方向各大于1mm。

进一步，所述漏光的方形区域位于晶圆边缘处。

进一步，所述标记至少为三个。

扫描电镜内晶圆的定位方法，包括晶圆表面标记制作方法和扫描电镜内部定位方法。

进一步，所述扫描电镜内部定位方法包括如下步骤：晶圆进入扫描电镜腔体内部；扫描电镜的光学摄像头通过拍照记录晶圆表面的标记图形和整个晶圆表面图形；扫描电镜通过所述晶圆表面标记制作方法制得的标记的位置，在晶圆表面确定一个平面坐标系。

本发明具有以下优点：本发明在晶圆表面通过光刻机挡板制作标记，适用于4寸至8寸大尺寸晶圆在扫描电镜内部测量时快速定位，克服了仅仅使用掩膜版制作标记的技术偏见，解决了现有的大尺寸晶圆定位困难的问题，提高了量测效率。

附图说明

图1为本发明曝光工艺示意图。

图中标记说明：1、挡板。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明做进一步详细的描述。

扫描电镜内晶圆的定位方法，包括晶圆表面标记制作方法和扫描电镜内部定位方法。

所述晶圆表面标记制作方法，包括涂胶工艺、曝光工艺和显影工艺。

所述晶圆衬底包括透明或半透明的半导体材料。优选的，所述晶圆包括4、6、8寸三种特征尺寸的半导体材料。所述晶圆的特征平边与实际晶圆尺寸相关，4寸至6寸晶圆是平边的特征设计，8寸及以上尺寸由特征平边改为特征槽口。优选的，所述的晶圆为直径100mm以上，厚度400μm以上的晶圆。

所述涂胶工艺为在晶圆表面涂布一定厚度的膜层。

优选的，所述一定厚度的膜层为厚度大于1μm的正性光刻胶膜层。

优选的，所述一定厚度的膜层可以通过涂胶显影机涂布。

所述曝光工艺为通过光刻机对涂布膜层后的晶圆进行曝光。

优选的，所述光刻机为步进式光刻机，具有局部曝光功能和挡板控制系统，且挡板1的控制精度在400-800μm。

本实施例中，光刻机的挡板控制系统，其坐标包含X方向和Y方向，主要通过光刻机程序编辑控制坐标值，挡板1漏出的部分为透光区域，挡住部分为避光区域。光刻机的光路系统的作用是将挡板1漏出的光源通过透镜处理后按5:1缩小至晶圆表面成像。

优选的，所述标记图形位于晶圆的直径上且靠近晶圆边缘处，可根据实际表面管芯图形的排布而调整特征图形离晶圆边缘的距离。

本实施例中，所述的曝光工艺的实际操作过程包括以下步骤：将光刻机曝光位置设定在晶圆边缘5mm处；设置适当的光刻机挡板坐标，共包括X-、X+、Y-和Y+四个坐标值，形成漏光面积为X和Y方向各大于1mm宽的方形区域；输入合适的曝光计量；将待曝光晶圆送入光刻机中；光刻机的紫外光源的光线透过挡板1的漏光区域，并经过一系列复杂的镜片组后，投影到表面涂布有一定厚度光刻胶膜层的晶圆表面，并与其发生感光反应。被所述挡板1挡住部分的光刻胶没有发生感光反应，使得其保留在晶圆表面。

如此实现不需要使用光罩即可在晶圆表面做3个标记图形，使得X/Y方向的挡板1透光部分形成宽度为大于1mm宽的方形图形，在晶圆表面步进式曝光3次，形成3个标记图形。

所述的显影工艺为曝光工艺结束后，将晶圆浸入显影液中，由于本实施例中使用的是正性光刻胶，晶圆上感光部分的光刻胶化学性质发生变化，正性光刻胶溶解于显影液中，不感光部分的光刻胶保留在晶圆表面，使得晶圆上的方形标记图形能清晰可见。若为负光刻胶，则非感光区溶解于显影液中。

晶圆表面标记制作完成后，进行扫描电镜内部定位。

所述扫描电镜内部定位方法包括以下步骤：晶圆进入扫描电镜腔体内部，扫描电镜的光学摄像头通过拍照记录晶圆表面3个标记图形和整个晶圆表面图形，扫描电镜通过3个标记图形的位置，在晶圆表面确定一个平面坐标系，坐标系的位置可以位于晶圆的几何中心，也可以根据需要自由设定。

在扫描电镜的操作系统中点击晶圆表面图形的任意位置，扫描电镜通过计算该位置在平面坐标系中的坐标，使得电镜腔体内的载片台可以快速移动到该位置进行后续的观察和分析。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.晶圆表面标记制作方法，其特征在于，包括涂胶工艺、曝光工艺和显影工艺，所述涂胶工艺为在晶圆表面涂布膜层，所述曝光工艺为通过光刻机对晶圆进行曝光，所述显影工艺为将晶圆浸入显影液中。

2.根据权利要求1所述的晶圆表面标记制作方法，其特征在于，所述曝光工艺包括以下步骤：设置光刻机挡板坐标，形成漏光的方形区域；输入曝光计量；将待曝光晶圆送入光刻机中；光刻机紫外光源产生的光线穿过所述漏光的方形区域，投影到表面涂布有膜层的晶圆表面，并与所述涂布有膜层的晶圆发生感光反应。

3.根据权利要求2所述的晶圆表面标记制作方法，其特征在于，所述光刻机为步进式光刻机，具有局部曝光功能和挡板控制系统。

4.根据权利要求3所述的晶圆表面标记制作方法，其特征在于，所述挡板的控制精度在400-800μm。

5.根据权利要求3所述的晶圆表面标记制作方法，其特征在于，所述挡板坐标包括X-、X+、Y-和Y+四个坐标值。

6.根据权利要求5所述的晶圆表面标记制作方法，其特征在于，所述漏光的方形区域的面积为X和Y方向各大于1mm。

7.根据权利要求6所述的晶圆表面标记制作方法，其特征在于，所述漏光的方形区域位于晶圆边缘处。

8.根据权利要求7所述的晶圆表面标记制作方法，其特征在于，所述标记至少为三个。

9.扫描电镜内晶圆的定位方法，其特征在于，包括权利要求1至8所述的晶圆表面标记制作方法和扫描电镜内部定位方法。

10.根据权利要求9所述的扫描电镜内晶圆的定位方法，其特征在于，所述扫描电镜内部定位方法包括如下步骤：晶圆进入扫描电镜腔体内部；扫描电镜的光学摄像头通过拍照记录晶圆表面的标记图形和整个晶圆表面图形；扫描电镜通过所述晶圆表面标记制作方法制得的标记的位置，在晶圆表面确定一个平面坐标系。

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