专利名称：一种非破坏性检测衬底表面形貌的方法
技术领域：
本发明涉及衬底表面形貌的检测，特别涉及一种非破坏性检测衬底表面形 貌的方法。
背景技术：
在半导体制造领域，当在硅衬底上制作凸出或凹陷于硅衬底的结构后，当 需检测该结构的尺寸是否在控制范围内时，只有将需检验的部位做剖面后放在
类似扫描电镜(SEM)的仪器下进行测试，才能测得硅片衬底的表面形貌。如此 破坏性的检验衬底的表面形貌，会造成极大的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非破坏性检测衬底表面形貌的方法，通过所述 方法可不破坏衬底就能检测出衬底表面的形貌。
本发明的目的是这样实现的 一种非破坏性检测衬底表面形貌的方法，该 衬底表面具有凸起结构及/或凹陷结构，该方法包括以下步骤(l)提供一平 坦衬底、 一厚度预选范围以及一具有特定图形的光罩，在该预选范围中选取不 同的厚度且在该平坦衬底上分别涂敷所选厚度的光阻，再使用该光罩在该光阻 上光刻出该特定图形；(2 )测得该不同厚度的光阻所对应的该特定图形的特征 尺寸；(3 )依据测得的特征尺寸及其对应的光阻厚度绘制出光阻厚度与特征尺 寸的关系曲线图，并将该曲线图储存在一数据库中；(4 )在待测的衬底上涂敷 预选厚度范围中一选定厚度的光阻，再使用 一具有多个该特定图形的光罩在该 光阻上光刻出该多个特定图形；(5 )测得该多个特定图形的特征尺寸；(6 ) 依据所测得的特征尺寸以及数据库中所储存的曲线图得出该待测衬底的表面形 貌。
在上述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法中，在步骤(6 )中，当步骤(5 )中测到的特征尺寸小于数据库中选定厚度所对应的特征尺寸时，该特定图形覆
盖的结构为凸起结构，当步骤(5)中测到的特征尺寸大于数据库中选定厚度所 对应的特征尺寸时，该特定图形覆盖的结构为凹陷结构。
在上述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法中，在步骤(6)中，该选定厚 度与步骤(5)中测到的特征尺寸在数据库中所对应的光阻厚度的差值即为该凸 起结构的高度或凹陷结构的深度。
在上述的非破坏性检测村底表面形貌的方法中，该凸起结构的高度及该凹 陷结构的深度均小于一预i殳值。
在上述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法中，该预设值为100埃。
在上述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法中，该预选厚度范围为3000埃 至4000埃。
在上述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法中，在步骤(l)中，以一厚度 间隔在该预选厚度范围中选取不同的厚度，该厚度间隔为100埃
在上述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法中，该选定厚度为3800埃。 在上述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法中，该特定图形为边长为0.18 孩吏米的正方形。
与现有技术中将衬底做剖面且在扫描电镜下4企测相比，本发明的非破坏性 检测衬底表面形貌的方法先建立不同光阻厚度与特定图形在该光阻上光刻后的 特征尺寸的数据库，然后在待测的衬底上涂敷选定厚度的光阻，并使用具有多 个特定图形的光罩对光阻进行光刻，之后依据光刻后的特征尺寸及数据库中的 数据得出硅片表面的形貌，如此可不破坏衬底就可检测出衬底的表面的形貌， 另可大大节约成本。
本发明的非破坏性检测衬底表面形貌的方法由以下的实施例及附图给出。 图1为本发明的非破坏性检测衬底表面形貌的方法的流程图； 图2为步骤S13中的光阻厚度与特征尺寸的关系曲线图。
具体实施方式
以下将对本发明的非破坏性检测衬底表面形貌的方法作进一步的详细描述。
本发明的非破坏性检测衬底表面形貌的方法，用于检测表面具有凸起结构 及/或凹陷结构的衬底的表面形貌，所述凸起结构的高度及凹陷结构的深度均小
于一预设值。在本实施例中，所述预设值为100埃。
参见图1，本发明的非破坏性检测衬底表面形貌的方法首先进行步骤SIO，
提供一平坦衬底、 一厚度预选范围以及一具有特定图形的光罩。在本实施例中，
所述预选厚度范围为3000埃至4000埃，所述特定图形为一边长为0. 18微米的 正方形。
接着继续步骤Sl 1,以一厚度间隔在所述预选厚度范围中选取不同的厚度， 且在所述平坦衬底上分别涂敷所选厚度的光阻。在本实施例中，所述厚度间隔 为100埃，故分别在平坦衬底上涂覆3000埃、3100埃、3200埃、3300埃、3400 埃、3500埃、3600埃、3700埃、3800埃、3900埃、4000埃厚度的光阻。 接着继续步骤S12 ，使用所述光罩在所述光阻上光刻出所述特定图形。 接着继续步骤S13,测得所述不同厚度的光阻所对应的特定图形的特征尺 寸。在本实施例中，当光阻厚度分别为3000埃、3100埃、3200埃、3300埃、 3400埃、3500埃、3600埃、370G埃、3800埃、3900埃、4000埃时，测得其所 对应的特征尺寸分别为0. 150微米、0. 13(U鼓米、0. 12(H敫米、0. 14(U效米、0. 160 《鼓米、0. 142孩t米、0. 126孩￡米、0. 145《效米、0. 180孩￡米、0. 150樣￡米和0. 140 微米。
接着继续步骤S14，依据测得的特征尺寸及其对应的光阻厚度绘制出光阻厚 度与特征尺寸的关系曲线图，并将所述曲线图储存在一数据库中。
参见图2,显示了光阻厚度与特征尺寸的关系曲线图，如图所示，所述曲线 图接近余弦曲线。
接着继续步骤S15,在待测的衬底上涂敷预选厚度范围中一选定厚度的光 阻。在本实施例中，所述选定厚度为3800埃。
接着继续步骤S15,使用一具有多个所述特定图形的光罩在所述光阻上光刻 出所述多个特定图形。
接着继续步骤S16，测得所述多个特定图形的特征尺寸。在本实施例中，以衬底中心点为例进行说明，在此测得了衬底中心点处的所述特定图形的特征尺
寸为0. 17微米。
接着继续步骤S17，依据所测得的特征尺寸以及数据库中所储存的曲线图得 出所述待测衬底的表面形貌。在本实施例中，首先判断出所述衬底中心处的特 征尺寸(即0. 17微米)小于数据库中所储存的所述选定厚度(即3800埃)所 对应的特征尺寸(即O. 18微米)，故所述衬底中心的结构为凸出结构，然后依 照曲线图中0. 17微米特征尺寸所对应的光阻厚度为3770埃，故可得出所述衬 底中心为高度为30埃的凸起结构。
需说明的是，所述待测衬底上其他区域的表面形貌的判断与衬底中心处的 形貌判断一样，故在此不再赘述。
综上所述，本发明的非破坏性检测衬底表面形貌的方法先建立不同光阻厚 度与特定图形在所述光阻上光刻后的特征尺寸的数据库，然后在待测的衬底上 涂敷选定厚度的光阻，并使用具有多个特定图形的光罩对光阻进行光刻，之后 依据光刻后的特征尺寸及数据库中的数据得出硅片表面的形貌，如此可不破坏 衬底就可检测出衬底的表面的形貌，另可大大节约成本。
权利要求
1、 一种非破坏性检测村底表面形貌的方法，该衬底表面具有凸起结构及/或凹陷结构，其特征在于，该方法包括以下步骤(l)提供一平坦衬底、 一厚 度预选范围以及一具有特定图形的光罩，在该预选范围中选取不同的厚度且在 该平坦衬底上分别涂敷所选厚度的光阻，再使用该光罩在该光阻上光刻出该特 定图形；(2)测得该不同厚度的光阻所对应的该特定图形的特征尺寸；(3) 依据测得的特征尺寸及其对应的光阻厚度绘制出光阻厚度与特征尺寸的关系曲 线图，并将该曲线图储存在一数据库中；(4 )在待测的衬底上涂敷预选厚度范 围中一选定厚度的光阻，再使用一具有多个该特定图形的光罩在该光阻上光刻 出该多个特定图形；(5 )测得该多个特定图形的特征尺寸；(6 )依据所测得 的特征尺寸以及数据库中所储存的曲线图得出该待测衬底的表面形貌。
2、 如权利要求1所述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法，其特征在于， 在步骤(6)中，当步骤(5)中测到的特征尺寸小于数据库中选定厚度所对应 的特征尺寸时，该特定图形覆盖的结构为凸起结构，当步骤(5)中测到的特征 尺寸大于数据库中选定厚度所对应的特征尺寸时，该特定图形覆盖的结构为凹 陷结构。
3、 如权利要求1所述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法，其特征在于， 在步骤(6)中，该选定厚度与步骤(5)中测到的特征尺寸在数据库中所对应 的光阻厚度的差值即为该凸起结构的高度或该凹陷结构的深度。
4、 如权利要求l所述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法，其特征在于， 该凸起结构的高度及该凹陷结构的深度均小于一预设值。
5、 如权利要求4所述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法，其特征在于， 该预设值为100埃。
6、 如权利要求1所述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法，其特征在于， 该预选厚度范围为3000埃至4000埃。
7、 如权利要求1所述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法，其特征在于， 在步骤(l)中，以一厚度间隔在该预选厚度范围中选取不同的厚度。
8、 如权利要求7所述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法，其特征在于，该厚度间隔为100埃。
9、 如权利要求1所述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法，其特征在于， 该选定厚度为3800埃。
10、 如权利要求1所述的非破坏性检测衬底表面形貌的方法，其特征在于, 该特定图形为边长为0. 18微米的正方形。
全文摘要
本发明提供了一种非破坏性检测衬底表面形貌的方法。现有技术需破坏衬底才能检测到衬底的表面形貌。本发明的方法先提供平坦衬底、厚度预选范围及具有特定图形的光罩，且在该平坦衬底上分别涂敷选自厚度预选范围的不同厚度的光阻，再使用该光罩光刻出该特定图形；然后测得该不同厚度的光阻所对应的该特定图形的特征尺寸；接着依据测得的特征尺寸及其对应的光阻厚度绘制出两者的关系曲线图且将其储存在数据库中；之后在待测的衬底上涂敷预选厚度范围中一选定厚度的光阻，再使用一具有多个该特定图形的光罩光刻出该多个特定图形；最后检测该特定图形的特征尺寸并依据数据库中的数据得出该待测衬底的表面形貌。采用本发明的方法可对衬底进行非破坏性的检测。
文档编号G01B21/20GK101312138SQ20071004103
公开日2008年11月26日 申请日期2007年5月22日 优先权日2007年5月22日
发明者庄燕萍, 轲 张, 王鹢奇, 邹永祥 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司