[0001] 本发明涉及标准物质制备技术领域，尤其是涉及一种高对比度的晶圆级台阶标准片的制备方法。

[0002] 随着集成电路产业不断向更先进制成推进，对服务于集成电路的微纳检测设备的精度和稳定性的要求不断攀升。为了满足这一需求，晶圆级台阶标准片作为高度量值传递的核心部件，其重要性日益凸显。这种标准片通过在晶圆上精确定义结构，不仅简化了检测、校准和量值传递的流程，而且与集成电路产线高度兼容，从而确保了整个生产线的测量准确性、均匀性和一致性。

[0003] 针对集成电路微纳检测设备，晶圆级台阶标样需要有良好的标准片上识别标记对比度，才能实现检测设备的高对比度图像采集，获得精准高效的识别和定位。从而，大幅简化微纳检测设备的自动化校准难度，实现快速高效的微纳检测设备批量自动校准，并能同时避免人为操作引入的误差。

[0004] 现有技术中，大多数台阶标准物质是在衬底上通过加工二氧化硅膜层形成台阶结构。由于其并非专门服务于集成电路产业，因此，难以兼顾图形的对比度，尤其是当台阶高度越小时，图形对比度越差，对于微纳检测设备来说较难识别。现有的业界解决方案通常是在二氧化硅膜层表面进行金属镀膜，但在集成电路制造过程中，任何微小的金属污染都可能对产品质量产生严重影响。因此，在设计和制造过程中通常需严格避免金属成分的使用，从而保证产品的纯净度和可靠性。

[0005] 另外，晶圆级台阶标样还需要有高度稳定性和均匀性，才能保证在微纳检测设备的量值传递与校准中起到稳定、持续的基准作用，保证量值传递的有效性和准确性。综上所述，为服务于晶圆级检测设备的自动化校准，针对集成电路产线的检测效率和生产环境，研制一种具有高对比度的晶圆级台阶标准片至关重要。

[0041] 以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

[0042] 除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

[0043] 实施例一

[0044] 如图1所示，一种高对比度的晶圆级台阶标准片的制备方法，包括以下步骤：

[0045] S1、硅晶圆衬底材料1经单面抛光、清洗以及干燥，得到第一结构，在第一结构上通过镀膜技术沉积二氧化硅膜层2，再在二氧化硅膜层2上沉积一层硅膜层3，得到第二结构。

[0046] S2、通过光刻对第二结构进行预设图形定义，并对定义好图形的样品进行干法刻蚀，直到最上方的硅膜层3被刻蚀，得到硅膜刻蚀层6，露出二氧化硅膜层2，得到第三结构。具体步骤如下：

[0047] S21、通过旋涂方式在第二结构上涂覆一层光刻胶4并进行烘烤。

[0048] S22、利用光刻对预设图形进行曝光，在显影液中对曝光后的第二结构进行显影，将预设图形利用光刻胶4定义在第一结构上，得到光刻胶掩膜5。

[0049] S23、通过干法刻蚀对未被光刻胶掩膜5覆盖的区域进行刻蚀，将第一结构最上方的硅膜层3刻蚀完全，得到硅膜刻蚀层6，露出二氧化硅膜层2。

[0050] S24、利用干法清洗技术将刻蚀后的第一结构表面残留的光刻胶4清洗干净。

[0051] S25、利用湿法清洗技术进行进一步清洗，得到第三结构。

[0052] S3、在第三结构表面沉积厚度为5～10nm的二氧化硅保护膜层7作为保护结构，避免氧化，得到高对比度的晶圆级台阶标准片。

[0053] 本实施例中，以8英寸100nm高度的晶圆级台阶校准片的制备方法为例说明上述方法。

[0054] 如图2所示，可选8英寸的单面抛光的硅晶圆衬底材料1，并对该硅晶圆衬底材料1进行清洗和干燥，得到第一结构。清洗时可选择酸性清洗液或碱性清洗液来去除硅晶圆衬底材料1表面的颗粒、杂质，为后续制备步骤提供良好的基础。

[0055] 如图3所示，在第一结构上先沉积一定厚度的二氧化硅膜层2，再继续沉积一定厚度的硅膜层3。本实施例中镀膜方式采用物理气相沉积，具体采用电子束蒸发镀膜，实现膜层沉积，获得均匀、致密的膜层。二氧化硅膜层2的厚度为97nm，硅膜层3的厚度可以是100nm，此膜层参数下，利用硅与二氧化硅不同的光学反射物理特性，可以获得晶圆级台阶标准片上标记图形的高对比度。

[0056] 如图4所示，在本实施例中，在第二结构上旋涂光刻胶4，具体光刻胶4采用PMMA并烘烤10min，光刻胶4的厚度为300nm。

[0057] 如图5所示，在本实施例中，利用电子束光刻技术，将旋涂过光刻胶4的第二结构置于电子束光刻设备中，对预设台阶图形及标记图形进行曝光；曝光完成后，利用MIBK与IPA的混合液作为显影液对第二结构进行显影，利用IPA溶液进行定影，成功得到了预设图形的光刻胶4形貌，作为光刻胶掩膜5。

[0058] 如图6所示，在本实施例中，将上述样品置于干法刻蚀机中进行刻蚀，利用光刻胶掩膜5，将未被光刻胶掩膜5覆盖的区域利用含氟气体进行刻蚀；通过调整刻蚀参数，将未被光刻胶掩膜5覆盖的区域的上层100nm硅膜层3完全刻蚀，直到露出下方的二氧化硅膜层2即可，得到硅膜刻蚀层6。由于硅膜层3和二氧化硅膜层2在干法刻蚀中的刻蚀速率不同，通过调整刻蚀参数，可以实现二氧化硅膜层2较低速率的刻蚀，使之起到刻蚀阻挡层的作用，从而获得更为均匀的台阶结构。

[0059] 如图7所示，在本实施例中，将刻蚀后的样品置于等离子体去胶设备中，利用氧气与光刻胶4发生灰化反应，将样品上残留的光刻胶4全部去除。

[0060] 将去除光刻胶4后的样品置于酸性清洗液中进行清洗，以进一步去除样品上的颗粒杂质和有机物残留，随后将样品用去离子水漂洗干净，并使用氮气干燥，以此得到第三结构。

[0061] 如图8所示，在本实施例中，采用物理气相沉积的镀膜技术，具体采用电子束蒸发镀膜的制备方式，在第三结构上沉积10nm的二氧化硅保护膜层7，对整个晶圆级台阶标准片进行保护，避免上层硅膜刻蚀层6长期间暴露在空气中发生氧化，从而避免台阶高度的不可控变化，提高晶圆级台阶标准片的高度稳定性。

[0062] 最终制备完成具有台阶结构的晶圆级台阶标准片如图9所示。同时在整个晶圆级台阶标准片的制备过程中，不涉及金属材料，因此可以规避金属元素对标准片、微纳检测设备和集成电路产线的元素污染。

[0063] 因此，本发明采用上述一种高对比度的晶圆级台阶标准片的制备方法，有效解决了微纳检测设备难以实现自动化校准的问题，同时避免了金属元素污染，填补了高对比度的晶圆级台阶标准片的空白。

[0064] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。