纳米台阶高度标准样块的研制与评价

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1、2016年6月宇航计测技术Jum，2016第36卷第5期JoumalofAstm删ticMe讯ILogyandMe酗urementVoL36，No．5文章编号：1000一7202(2016)05—0063一04中圈分类号：TB眈l文献标识码：A纳米台阶高度标准样块的研制与评价冯亚南李锁印韩志国赵琳许晓青(中国电子科技集团公司第十三研究所，石家庄050051)摘要介绍了纳米台阶高度标准样块的用途及国内研制样块的情况，设计了纳米台阶高度样块的结构和制作工艺流程，制作了高度20姗一100姗的样块。以20nm、50啪

2、、1∞硼为例对样块的台阶高度、台阶上下表面平行度、台阶测量区域的粗糙度、均匀性、稳定性进行了考核。结果表明，研制的样块台阶高度与设计值基本一致，稳定性好，与美国VLSI公司的相同高度的台阶高度标准样块相比，本文制作样块的平行度、粗糙度、均匀性与VLSI样块评价测量结果一致。关键词台阶高度标准样块平行度粗糙度均匀性稳定性Development锄dE咖吼吐onofN锄ometerStepHei咖S切皿dardSpedme璐F．ENGYa·n肌USuo·yinHANZhi—guoZHAOUnXUXi∞·qing(t

3、IIe13出ImtituteofC口【℃，ShijiazII啪g050Q5l，ClIi腿)Ab瞳瑚ctThepurpo∞龃dcircumstaIlc∞0ftlledomesticdevelopmentof瑚岫旧st印heig}Itstandardspecimens．Desigllsn跚ostepheiglltspecime璐，p础cedhig}lly20nm—100姗8pecimens．Ca跎w油20砌，50nm，100nmstepheightoft}Iemughness，吐leupperandlower蚰r

4、f∞骼pa强Uel，un岫i哆，sb出il-ityoftllespecimens．AndVLsIpamllelstepheight叩屺cime璐，roug：llIIess，homoger屺it)rofmtingresultswerecompared．The陀锄ltssh们陀dtlIattlledesignofstepheightstalldardsp∞imensstepheightandde-si驴valuesareb鹳icaUytlle姗e，gDodstabilit)r，pamllelism，roughn髓

5、s，homogeneit)r蛐dVlSI8pecimenqualityquite．Keywor凼St印heiglltst跚da—specimensP岫llelRougllnessUniformityStabil姆1引言随着纳米科技与超精密加工技术的快速发展，相关器件和结构的尺寸越来越小，测量精度的要求也越来越高‘1

6、，从而对微纳米尺寸测量提出了更高的要求。台阶高度是器件的主要参数，台阶仪、纳米测量机等测量微纳尺寸台阶高度的仪器，其准确度的保证是该参数准确测量的前提【2。J。目前，国内外都使用台阶高度标准样块对

7、台阶仪等进行校准。台阶高度标准样块是具有固定标称高度的标准物质，是实现微纳尺寸从国家计量标准部门的标准器收稿日期：2016—0r7一14，修回日期：2016一lO一31作者简介：冯亚南(1984．05一)，女，高级工程师，主要研究方向：徽电子工艺参数计量技术。·64·宇航计测技术2016年件传递到实际生产、制造中的重要传递介质[2'3一。纳米台阶高度标准样块是指台阶高度不大于100砌的标准样块。半导体行业器件中台阶结构的尺寸最小到十几纳米，这就要求测量仪器在该尺度准确计量。触针式台阶仪由于其测量范围大、效率高

8、、对被测件材料要求小等优点。5

9、，在半导体行业应用最为广泛。但由于接触测量中探针磨损或沾污不可避免，这就要求标准样块中设计有探针性能和测量位置等的检测图形。目前，国内方面，制作的台阶高度样块尺寸最小到50nm，图形结构上单一，无法满足半导体行业需求M’7

10、。标准样块的质量直接影响量值传递过程的准确性，本文研制了台阶高度20nm—100nm一系列的样块，以20nm、50nm、100nm为例，对台阶样块的表面粗糙度、平行度、均匀性、稳定性等质量参数进行了评价，并与VLSI样块进行了比较。2台阶高度标准样块的研制2

11、．1台阶高度标准样块图形设计台阶高度标准样块的研制是为了实现仪器综合性能的检查，包括仪器z轴的性能、探针性能、扫描位置、长时间的稳定性等，所以图形设计时要考虑到仪器综合性能的各项因素。本文设计了三类图形：标准台阶，功能性图形，指示标志，图形结构的整体尺寸为10mm×10mm，样块根据需要设计不同的标称高度，图形结构如图1所示。阀一心I闷‘闷一图1台阶样块整体结构图标准台阶用于校准台阶仪z轴的性能。台