测试晶圆及其制备方法、光刻胶厚度摆动曲线的测试方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种测试晶圆及其制备方法、光刻胶厚度摆动曲线的测试方法。


背景技术：

2.在半导体技术中，光刻的本质将掩模版上的图形转移至硅片上，光刻胶是涂布在硅片表面上的临时材料。随着当今电路密度持续几代缩小了关键尺寸（critical dimension，cd），为了将亚微米线宽图形转移到硅片表面，需要光刻胶具有更好的涂布均匀性。旋转涂胶的目的之一，就是为了在硅片表面上得到厚度合适且均匀性较佳的光刻胶层。
3.在半导体光刻工艺研发过程中，经常会涉及对新的膜层进行光刻胶厚度摆动曲线（swing curve）测试的情况，swing curve测试的目的是通过实验获得光刻胶的不同厚度与关键尺寸之间的关系，从而决定满足刻蚀或离子注入要求下对关键尺寸影响最小的光刻胶厚度。
4.当前swing curve测试方法是根据光刻胶厚度与涂胶转速的关系，建立不同转速下的涂胶程式(track recipe)，用测试晶圆测出这些转速下光刻胶的具体厚度，再对测试晶圆进行曝光、显影并量测每个厚度下的关键尺寸，这样，就可以得到光刻胶的不同厚度与关键尺寸之间关系，最终拟合出光刻胶swing curve。但这种测试方法需要用到多至几十片的测试晶圆，造成了光刻胶及测试晶圆的浪费。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种测试晶圆及其制备方法、光刻胶厚度摆动曲线的测试方法，以解决现有的光刻胶厚度摆动曲线的测试方法会浪费光刻胶及测试晶圆的问题。
6.为了达到上述目的，本发明提供了一种测试晶圆，包括衬底及位于所述衬底上的牺牲层，所述测试晶圆具有多个曝光区域，所述曝光区域包括沿第一方向依次排布的至少两个检测区域，每个所述检测区域内的所述牺牲层的厚度均不同。
7.可选的，每个所述检测区域均包括至少一个检测子区域，同一所述检测区域内的每个所述检测子区域的所述牺牲层的厚度相同；以及，当所述检测区域包括两个以上的所述检测子区域时，同一所述检测区域内的所述检测子区域沿第二方向依次排布，所述第一方向与所述第二方向垂直。
8.可选的，同一所述曝光区域中相邻的两个所述检测区域之间通过第一隔离墙隔离；和/或，同一所述检测区域中相邻的两个所述检测子区域通过第二隔离墙隔离。
9.可选的，所述第一隔离墙沿所述第一方向的宽度为0.1mm~0.3mm；和/或，所述第二隔离墙沿所述第二方向的宽度为0.1mm~0.3mm。
10.可选的，部分所述曝光区域的所述第一方向和所述第二方向相反。
11.可选的，同一所述曝光区域中，所述检测区域内的所述牺牲层的厚度沿所述第一方向呈梯度渐变；或者，同一所述曝光区域中，所述检测区域内的所述牺牲层的厚度无序设
置。
12.本发明还提供了一种测试晶圆的制备方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成牺牲材料层；以及，逐次对所述衬底的每个检测区域内的所述牺牲材料层进行刻蚀，每次刻蚀均露出所述衬底，每完成一次刻蚀均整面沉积牺牲材料，以加厚所述牺牲材料层，所有刻蚀完成后，所述牺牲材料层构成牺牲层。
13.可选的，每次对所述检测区域内的所述牺牲材料层进行刻蚀之前，均在所述牺牲材料层上形成第一光刻胶层，并利用掩模版和遮光板配合对所述第一光刻胶层进行曝光，以露出需要进行刻蚀的所述检测区域。
14.可选的，对所述第一光刻胶层进行曝光时，逐个对每个所述曝光区域内的所述第一光刻胶层进行曝光；逐次对每个所述检测区域内的所述牺牲材料层进行刻蚀时，所有所述曝光区域中位置相对应的所述检测区域同步进行刻蚀。
15.可选的，所述掩模版包括沿所述第一方向依次排布的至少两个透光区域，所述透光区域与所述检测区域一一对应，对所述第一光刻胶层进行曝光时，露出需要进行刻蚀的所述检测区域对应的所述透光区域，利用所述遮光板遮挡其他的所述透光区域。
16.可选的，所述透光区域包括至少一个透光子区域，所述检测区域包括至少一个检测子区域，所述透光子区域与所述检测子区域一一对应，当所述透光区域包括两个以上的所述透光子区域时，所述检测区域包括两个以上的所述检测子区域，同一所述透光区域内的所述透光子区域沿第二方向依次排布，同一所述检测区域内的所述检测子区域沿所述第二方向依次排布，所述第一方向与所述第二方向垂直。
17.可选的，相邻的两个所述透光区域之间通过第一遮光条隔离；和/或，同一所述透光区域中相邻的两个所述透光子区域通过第二遮光条隔离。
18.可选的，所述第一遮光条沿所述第一方向的宽度为0.4mm~1.2mm；和/或，所述第二遮光条沿所述第二方向的宽度为0.4mm~1.2mm。
19.可选的，最后一次整面沉积的牺牲材料的厚度大于或等于2000
å
；以及，其余次整面沉积的牺牲材料的厚度d均相同，且满足如下关系：
20.其中，l为所述检测区域沿所述第一方向的宽度。
21.本发明还提供了一种光刻胶厚度摆动曲线的测试方法，包括：提供测试晶圆；在所述测试晶圆的牺牲层上形成第二光刻胶层，所述第二光刻胶层填平所述牺牲层的每个台阶；获取所述测试晶圆的每个检测区域内的所述第二光刻胶层的厚度；将每个所述检测区域内的第二光刻胶层图形化，并获取每个所述检测区域内的图形的关键尺寸；以及，根据每个所述检测区域内的所述第二光刻胶层的厚度及图形的关键尺寸得到光刻胶厚度摆动曲线。
22.可选的，每个所述检测区域包括至少一个检测子区域，同一所述检测区域内的每个所述检测子区域的所述第二光刻胶层的厚度相同；以及，当所述检测区域包括两个以上的所述检测子区域时，同一所述检测区域内的所述检测子区域沿第二方向依次排布，所述第一方向与所述第二方向垂直。
23.可选的，将每个所述检测区域内的所述第二光刻胶层图形化之后，同一所述检测区域中的每个所述检测子区域内的图形的尺寸和/或形状不同；和/或，不同所述检测区域中位置相对应的所述检测子区域内的图形的尺寸和形状均相同。
24.在本发明提供的测试晶圆及其制备方法、光刻胶厚度摆动曲线的测试方法中，测试晶圆具有多个曝光区域，所述曝光区域包括沿第一方向依次排布的至少两个检测区域，然后在所述牺牲层上形成第二光刻胶层，所述第二光刻胶层填平所述牺牲层的每个台阶，由于每个所述检测区域内的牺牲层的厚度均不同，每个所述检测区域内的所述第二光刻胶层的厚度也不同，接下来将每个所述检测区域内的第二光刻胶层图形化，并获取每个所述检测区域内的图形的关键尺寸，根据每个所述检测区域内的所述第二光刻胶层的厚度及图形的关键尺寸即可得到光刻胶厚度摆动曲线。如此，一片测试晶圆上即可测试得到光刻胶厚度摆动曲线，可以同时节约光刻胶、测试晶圆和测试时间，降低测试成本；并且，所述测试晶圆的涂胶、曝光、测量等步骤均是同步进行的，不会受工艺波动的影响，可以提升数据的真实性。
附图说明
25.图1为本发明实施例一提供的光刻胶厚度摆动曲线的测试方法的流程图；图2为本发明实施例一提供的测试晶圆的示意图；图3为本发明实施例一提供的完整的曝光区域的示意图；图4为图3中的曝光区域沿a-a方向的剖面示意图；图5为图3中的曝光区域沿b-b方向的剖面示意图；图6为本发明实施例一提供的测试晶圆制备方法的流程图；图7为本发明实施例一提供的掩模版的示意图；图8为本发明实施例一提供的遮光板的位置变化图；图9为本发明实施例一提供的在衬底上形成牺牲材料层后曝光区域中的牺牲材料层的厚度示意图；图10为本发明实施例一提供的第一次刻蚀后曝光区域中的牺牲材料层的厚度示意图；图11为本发明实施例一提供的第一次整面沉积牺牲材料后曝光区域中的牺牲材料层的厚度示意图；图12为本发明实施例一提供的第二次刻蚀后曝光区域中的牺牲材料层的厚度示意图；图13为本发明实施例一提供的最后一次刻蚀后曝光区域中的牺牲材料层的厚度示意图；图14为本发明实施例一提供的最后一次整面沉积牺牲材料后曝光区域中的牺牲材料层的厚度示意图；
图15为本发明实施例一提供的遮光板的另一位置变化图；图16为图3的曝光区域中在牺牲层上形成第二光刻胶层后沿a-a方向的剖面示意图；图17为图3的曝光区域中在牺牲层上形成第二光刻胶层后沿b-b方向的剖面示意图；图18为本发明实施例提供一的部分第二光刻胶层的示意图；图19为本发明实施例一提供的根据表1绘制出的光刻胶厚度摆动曲线；图20为本发明实施例二提供的所述曝光区域的剖面示意图；图21和图22分别为本发明实施例三提供的测试晶圆上的两个不同的曝光区域内的牺牲层的厚度分布图；其中，附图标记为：10-测试晶圆；11-曝光区域；111-检测区域；112-检测子区域；113-第一隔离墙；114-第二隔离墙；20-掩模版；201-透光区域；202-透光子区域；203-第一遮光条；204-第二遮光条；30-遮光板；100-衬底；200-牺牲层；300-第二光刻胶层。
具体实施方式
26.下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
27.本实施例提供了一种测试晶圆，用于测试得到光刻胶厚度摆动曲线，同时，本实施例还提供了所述测试晶圆的制备方法以及利用所述测试晶圆进行光刻胶厚度摆动曲线测试的方法。
28.图1为本实施例提供的一种光刻胶厚度摆动曲线的测试方法。如图1所示，所述光刻胶厚度摆动曲线的测试方法包括：步骤s100：提供测试晶圆；步骤s200：在所述测试晶圆的牺牲层上形成第二光刻胶层，所述第二光刻胶层填平所述牺牲层的每个台阶；步骤s300：获取所述测试晶圆的每个所述检测区域内的所述第二光刻胶层的厚度；步骤s400：将每个所述检测区域内的第二光刻胶层图形化，并获取每个所述检测区域内的图形的关键尺寸；以及，步骤s500：根据每个所述检测区域内的所述第二光刻胶层的厚度及图形的关键尺寸得到光刻胶厚度摆动曲线。
29.图2~图19为本实施例提供的光刻胶厚度摆动曲线的测试方法的相应步骤对应的示意图。接下来，将结合图2~图19对本实施例提供的光刻胶厚度摆动曲线的测试方法进行详细说明。
30.图2为本实施例提供的测试晶圆10的示意图。如图2所示，执行步骤s100，提供所述测试晶圆10，本实施例中，所述测试晶圆10具有多个曝光区域11（shot），所述曝光区域11是所述测试晶圆10单次曝光的区域（图2中仅展示出所述测试晶圆10中完整的所述曝光区域
11），多个所述曝光区域11阵列分布于所述测试晶圆10上。
31.图3为本实施例提供的完整的所述曝光区域11的示意图。如图3所示，所述曝光区域11包括沿第一方向（图3中的行方向）依次排布的10个检测区域111，每个所述检测区域111均包括10个检测子区域112，10个所述检测子区域112沿第二方向（图3中的列方向）依次排布，如此一来，所述曝光区域11内具有10*10个所述检测子区域112，10*10个所述检测子区域112阵列分布于所述曝光区域11内。
32.需要说明的是，本发明不限制所述测试晶圆10包含的所述曝光区域11的数量和分布方式，但所述测试晶圆10需包含多个（三个以上）所述曝光区域11；每个所述曝光区域11也不限于包括10个所述检测区域111，只要包括至少两个所述检测区域111即可，但增加所述每个所述曝光区域11中的所述检测区域111的数量可以提高数据量，使得后续得到的光刻胶厚度摆动曲线更精确；每个所述检测区域111也不限于包括10个所述检测子区域112，只要包括至少一个所述检测子区域112即可，但增加每个所述检测区域111中所述检测子区域112的数量可以尽可能将不同的图形放在不同的所述检测子区域112中，便于寻找。
33.应理解，所述测试晶圆10包含的所述曝光区域11的数量和分布方式、每个所述曝光区域11中包含的所述检测区域111的数量以及每个所述检测区域111中包含的所述检测子区域112的数量均取决于曝光所使用的掩模版，此处不再过多赘述。
34.图4为图3中的曝光区域11沿a-a方向的剖面示意图，图5为图3中的曝光区域11沿b-b方向的剖面示意图。如图4及图5所示，所述测试晶圆10包括衬底100及位于所述衬底100上的牺牲层200，其中，每个所述检测区域111中的所有所述检测子区域112内的所述牺牲层200的厚度相同，每个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度均不同。也即是说，图3中每一列的10个所述检测子区域112内的所述牺牲层200的厚度是相同的，不同列的所述检测子区域112内的所述牺牲层200的厚度均不同。
35.本实施例中，在同一所述曝光区域11内，所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度沿所述第一方向呈梯度渐变（图4中从左至右逐渐递增）。如图4所示，第一个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度小于第二个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度，第二个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度小于第三个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度
…
，如此一来，在所述牺牲层200的上表面形成逐渐向上的台阶。
36.作为可选实施例，所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度也可以从左至右逐渐递减。例如，第一个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度大于第二个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度，第二个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度大于第三个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度
…
，如此一来，在所述牺牲层200的上表面形成逐渐向下的台阶；或者，所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度也可以随机设置，例如可以是无序设置（没有规律可循），此时，所述牺牲层200的上表面高度起伏相对较小，在后续涂布光刻胶时可以更均匀。
37.作为可选实施例，在所述测试晶圆10中，可以有一部分所述曝光区域11中的所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度从左至右逐渐递减，另一部分所述曝光区域11中的所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度从左至右逐渐递增，剩余部分所述曝光区域11中的所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度随机设置，但不应以此为限。
38.需要说明的是，部分所述曝光区域11的所述第一方向和所述第二方向均相反。例
如，图3中的所述曝光区域11的所述第一方向和第二方向分别为行方向和列方向，其他所述曝光区域11的所述第一方向和第二方向可以分别为列方向和行方向。
39.请继续参阅图3，本实施例中，所述曝光区域11中相邻的两个所述检测区域111之间通过第一隔离墙113隔离，所述第一隔离墙113可以隔开相邻的两个所述检测区域111，使得相邻的两个所述检测区域111之间的界限更清楚。所述检测区域111中相邻的两个所述检测子区域112通过第二隔离墙114隔离（图5中未示出），所述第二隔离墙114可以隔开相邻的两个所述检测子区域112，使得相邻的两个所述检测子区域112之间的界限更清楚，便于所述检测区域111以及所述检测子区域112的定位。
40.进一步地，所述第一隔离墙113和所述第二隔离墙114均为所述牺牲层200的一部分，且与所述牺牲层200的最顶面齐平；并且，同一行的所述第二隔离墙114可连成一片。
41.可选的，所述第一隔离墙113沿所述第一方向的宽度可以为0.1mm~0.3mm，所述第二隔离墙114沿所述第二方向的宽度可以为0.1mm~0.3mm，但不应以此为限。
42.接下来，将详细描述本实施例提供的所述测试晶圆的制备方法的详细步骤。
43.图6为本实施例提供的测试晶圆的制备方法的流程图。如图6所示，所述测试晶圆的制备方法包括：步骤s101：提供衬底；步骤s102：在所述衬底上形成牺牲材料层；以及，步骤s103：逐次对所述衬底的每个检测区域内的所述牺牲材料层进行刻蚀，每次刻蚀均露出所述衬底，每完成一次刻蚀均整面沉积牺牲材料，以加厚所述牺牲材料层，所有刻蚀完成后，所述牺牲材料层构成牺牲层。
44.执行步骤s101，提供所述衬底100及掩模版20。
45.图7为本实施例提供的掩模版20的示意图。如图7所示，准备所述掩模版20，所述掩模版20具有沿所述第一方向依次排布的10个透光区域201，每个所述透光区域201均包括10个透光子区域202，10个所述透光子区域202沿所述第二方向依次排布，如此一来，所述掩模版20具有10*10个所述透光子区域202，10*10个所述透光子区域202阵列分布于所述掩模版20上。
46.结合图3及图7所示，所述掩模版20上的所述透光区域201的数量和分布方式将决定所述曝光区域11中的所述检测区域111的数量和分布方式，因此，所述透光区域201与所述检测区域111是一一对应的；相应的，所述透光区域201中的所述透光子区域202的数量和分布方式将决定所述检测区域111中的所述检测子区域112的数量和分布方式，因此，所述透光子区域202与所述检测子区域112是一一对应的。
47.需要说明的是，本发明不限制所述掩模版20包含的所述透光区域201的数量和分布方式，只要包括至少两个所述透光区域201即可；每个所述透光区域201也不限于包括10个所述透光子区域202，只要包括至少一个所述透光子区域202即可。
48.进一步地，相邻的两个所述透光区域201之间通过第一遮光条203隔离，所述透光区域201中相邻的两个所述透光子区域202通过第二遮光条204隔离。所述第一遮光条203和所述第二遮光条204均不透光，且所述第一遮光条203和所述第二遮光条204分别用于形成所述第一隔离墙113和所述第二隔离墙114，具体将在下文中进行描述。
49.执行步骤s102及步骤s103，在所述衬底100上形成一层牺牲材料层，然后逐次对每
个所述检测区域111内的所述牺牲材料层进行刻蚀，每次刻蚀一个所述检测区域111，以去除所述检测区域111中的10个所述检测子区域112内的所有所述牺牲材料层，直至露出所述衬底100。每次对所述检测区域111内的所述牺牲材料层进行刻蚀之前，均需要在所述牺牲材料层上形成一层第一光刻胶层，然后利用所述掩模版20对所述第一光刻胶层进行曝光，曝光时，所述掩模版20露出需要进行刻蚀的所述检测区域111对应的所述透光区域201，并利用遮光板遮挡其他所述透光区域201。曝光完成后，只有需要进行刻蚀的所述检测区域111露出（未被所述第一光刻胶层遮盖），而其他的所述检测区域111则被所述第一光刻胶层遮盖。之后，以所述第一光刻胶层为掩模，对需要进行刻蚀的所述检测区域111内的所述牺牲材料层进行刻蚀。
50.进一步地，每完成一次刻蚀就整面沉积牺牲材料，以加厚所述牺牲材料层，所有刻蚀完成后，所述牺牲材料层构成所述牺牲层200，且每个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度均不同。
51.需要说明的是，利用所述掩模版20对所述第一光刻胶层进行曝光时，是逐个对所述曝光区域11内的所述第一光刻胶层进行曝光的，每次曝光一个所述曝光区域11，例如，所述测试晶圆10具有10个所述曝光区域11，则需要曝光10次，每次曝光一个所述曝光区域11；对所有所述曝光区域11均曝光完成后再逐次对每个所述检测区域111内的所述牺牲材料层进行刻蚀，每次同步刻蚀所有所述曝光区域11中位置相对应的所述检测区域111。
52.以一个所述曝光区域11为例，图8为本实施例提供的曝光时所述遮光板30的位置变化图，图9~图14为本实施例提供的所述曝光区域11中的所述牺牲材料层的厚度变化示意图，图9~图14中每个方格表示一个所述检测子区域112，方格内的数字表示所述检测子区域112内的所述牺牲材料层的厚度，单位为
å
。如图9所示，首先在所述衬底100上形成一层牺牲材料层，厚度为100
å
，此时，每个所述检测子区域112内的所述牺牲材料层的厚度均为100
å
。
53.如图3、图8及图10所示，在所述牺牲材料层上形成一层第一光刻胶层，利用所述遮光板30将所述掩模版20的前9个所述透光区域201遮挡，然后利用所述掩模版20对所述曝光区域11进行曝光，由于所述掩模版20的前9个所述透光区域201被遮挡，因此所述曝光区域11中只有最后一个所述检测区域111上的所述第一光刻胶层会被曝光。曝光完成后，所述曝光区域11的前9个所述检测区域111仍然被所述第一光刻胶层覆盖，最后一个所述检测区域111露出。之后，以剩余的所述第一光刻胶层为掩模刻蚀最后一个所述检测区域111内的所述牺牲材料层直至露出所述衬底100。刻蚀完成后，所述曝光区域11的前9个所述检测区域111中的每个所述检测子区域112内的所述牺牲材料层的厚度均为100
å
，最后一个所述检测区域111的每个所述检测子区域112内的所述牺牲材料层的厚度均为0
å
。
54.如图11所示，去除所述第一光刻胶层，然后在所述牺牲材料层上整面沉积100
å
的牺牲材料，以加厚所述牺牲材料层。沉积完成后，所述曝光区域11的前9个所述检测区域111中的每个所述检测子区域112内的所述牺牲层200的厚度均200
å
，最后一个所述检测区域111的每个所述检测子区域112内的所述牺牲层200的厚度均为100
å
。
55.如图3、图8及图12所示，在所述牺牲材料层上再形成一层第一光刻胶层，利用所述遮光板30将所述掩模版20的前8个及最后一个所述透光区域201遮挡，然后利用所述掩模版20对所述曝光区域11进行曝光，由于所述掩模版20的前8个及最后一个所述透光区域201被遮挡，因此所述曝光区域11中只有第9个所述检测区域111上的所述第一光刻胶层会被曝
光。曝光完成后，所述曝光区域11的前8个及最后一个所述检测区域111仍然被所述第一光刻胶层覆盖，第9个所述检测区域111露出。之后，以剩余的所述第一光刻胶层为掩模刻蚀第9个所述检测区域111内的所述牺牲材料层直至露出所述衬底100。刻蚀完成后，所述曝光区域11的前8个所述检测区域111中的每个所述检测子区域112内的所述牺牲材料层的厚度均200
å
，最后一个所述检测区域111的每个所述检测子区域112内的所述牺牲材料层的厚度均为100
å
，第9个所述检测区域111的每个所述检测子区域112内的所述牺牲材料层的厚度均为0
å
。
56.之后，去除所述第一光刻胶层，并在所述牺牲材料层上整面沉积100
å
的牺牲材料，以加厚所述牺牲材料层。
57.重复上述曝光、刻蚀以及沉积牺牲材料的步骤，直至每个所述检测区域111均被刻蚀。如图13所示，最后一次刻蚀完成后，最后一次整面沉积牺牲材料之前，所述曝光区域11的第一个所述检测区域111中的每个所述检测子区域112内的所述牺牲材料层的厚度均0
å
，第二个所述检测区域111中的每个所述检测子区域112内的所述牺牲材料层的厚度均100
å
，
…
最后一个所述检测区域111的每个所述检测子区域112内的所述牺牲材料层的厚度均为900
å
。
58.如图14所示，在所述牺牲材料层上整面沉积2000
å
的牺牲材料，以加厚所述牺牲材料层，所述牺牲材料层最终构成所述牺牲层200。沉积完成后，所述曝光区域11的第一个所述检测区域111中的每个所述检测子区域112内的所述牺牲材料层的厚度均2000
å
，第二个所述检测区域111中的每个所述检测子区域112内的所述牺牲材料层的厚度均2100
å
，
…
最后一个所述检测区域111的每个所述检测子区域112内的所述牺牲材料层的厚度均为2900
å
。
59.本实施例中，最后一次整面沉积的牺牲材料的厚度为2000
å
，其余次整面沉积的牺牲材料的厚度均为100
å
，但不应以此为限，最后一次整面沉积的牺牲材料的厚度还可以大于2000
å
，从而避免所述衬底100的反射对测试的影响；其余次整面沉积的牺牲材料的厚度可以相同或不同；优选的，其余次整面沉积的牺牲材料的厚度d均相同满足关系式800
å
/l＜d＜1000
å
/l（l为所述检测区域111沿所述第一方向的宽度，l例如可以是0.5mm），从而既能够保证后续得到的光刻胶厚度摆动曲线具有一个完整的周期，还能够保证有较多的厚度点可以使用。
60.当然，以上仅是示例，图15为本实施例提供的所述遮光板30的另一位置变化图。如图15所示，采用所述掩模版20对另外的所述曝光区域11进行曝光时，可以逐行遮挡所述掩模版20的所述透光区域201。需要说明的是，此种情况下，应该认为所述掩模版20的每行的10个所述透光子区域202构成一个所述透光区域201，10个所述透光区域201沿列方向依次排布。
61.请继续参阅图3、图4及图7，可以理解的是，由于相邻的两个所述透光区域201之间具有所述第一遮光条203，因此所述曝光区域11中相邻的两个所述检测区域111之间的所述牺牲材料层始终不会被刻蚀，最终在相邻的两个所述检测区域111之间形成所述第一隔离墙113。类似的，由于所述透光区域201中相邻的两个所述透光子区域202具有所述第二遮光条204，因此所述检测区域111中相邻的两个所述检测子区域112之间的所述牺牲层200始终不会被刻蚀，最终在相邻的两个所述检测子区域112之间形成所述第二隔离墙114。
62.进一步地，所述第一遮光条203和所述第二遮光条204不仅用于形成所述第一隔离墙113和所述第二隔离墙114，还可以降低所述遮光板30的定位精度，例如，当所述遮光板30遮挡部分所述检测区域111时，所述遮光板30的边缘可以位于所述第一遮光条203或所述第二遮光条204内，避免遮挡需要露出的所述检测区域111。为了容纳所述遮光板30的边缘，所述第一遮光条203沿所述第一方向的宽度优选为0.4mm~1.2mm，所述第二遮光条204沿所述第二方向的宽度优选大于0.4mm~0.2mm，但不应以此为限。
63.可选的，所述牺牲层200的材料可以是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的至少一种。
64.图16为图3的所述曝光区域11在所述牺牲层200上形成第二光刻胶层300后沿a-a方向的剖面示意图，图17为图3的所述曝光区域11在所述牺牲层200上形成第二光刻胶层300后沿b-b方向的剖面示意图。如图16及图17所示，执行步骤s200，在所述牺牲层200上旋涂光刻胶，光刻胶固化后形成所述第二光刻胶层300，所述第二光刻胶层300的表面是平整的，且可以填平所述牺牲层200的每个台阶。从图16及图17中也可见，由于所述曝光区域11中的每个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度不同，因此所述曝光区域11中的每个所述检测区域111内的所述第二光刻胶层300的厚度也不同；由于所述检测区域111中的每个所述检测子区域112内的所述牺牲层200的厚度相同，因此所述检测区域111中的每个所述检测子区域112内的所述第二光刻胶层300的厚度相同。
65.作为可选实施例，涂胶时喷嘴可以在所述测试晶圆10的正中心，喷胶时，所述测试晶圆10进行旋转以达到涂胶均匀，同时涂胶时需使用大的喷量，喷涂时间也尽量长，从而可以使涂胶更均匀。
66.接着，执行步骤s300，利用膜厚机测量每个所述检测区域111内的所述第二光刻胶层300的厚度。由于所述检测区域111中的每个所述检测子区域112内的所述第二光刻胶层300的厚度是相同的，因此可以测量每个所述检测区域111中的任一所述检测子区域112的所述第二光刻胶层300的厚度，或者测量每个所述检测区域111中的多个所述检测子区域112的所述第二光刻胶层300的厚度并取平均值。
67.接下来，执行步骤s400，对所述第二光刻胶层300进行曝光，以在每个所述检测区域111内的所述第二光刻胶层300中形成图形。对所述第二光刻胶层300进行曝光后，同一所述检测区域111中的每个所述检测子区域112内的图形的尺寸和/或形状不同（同一列的所述检测子区域112内的图形的尺寸和/或形状不同）；不同所述检测区域111中位置相对应的所述检测子区域112内的图形的尺寸和形状均相同（同一行的所述检测子区域112内的图形完全相同）。如此一来，不仅可以获取同一厚度点与不同关键尺寸之间的关系，还可以获取不同厚度点与同一关键尺寸之间的关系。
68.举例而言，图18为本实施例提供的部分所述第二光刻胶层300的示意图。如图11所示，在所述曝光区域11中，第一行的10个所述检测子区域112内的图形均为尺寸相等的横线，第二行的10个所述检测子区域112内的图形均为尺寸相等的矩形槽，第三行的10个所述检测子区域112内的图形均为尺寸相等的圆孔，第四行的10个所述检测子区域112内的图形均为尺寸相等的斜线（与第一行的10个所述检测子区域112内的横线的线宽不同）
…
。
69.接下来，获取每个所述检测区域111内的图形的关键尺寸，如有必要，可以获取所述检测区域111中每个所述检测子区域112内的图形的关键尺寸。由于所述曝光区域11中相邻的两个所述检测区域111之间通过第一隔离墙113隔离，所述检测区域111中相邻的两个
所述检测子区域112通过第二隔离墙114隔离，每个所述检测子区域112之间界限清楚，图形容易找到，便于测量每个所述检测子区域112内的图形的关键尺寸。作为可选实施例，也可以将不同的图形放在同一个所述检测子区域112中。
70.执行步骤s500，根据每个所述检测区域111内的所述第二光刻胶层300的厚度及图形的关键尺寸即可得到光刻胶厚度摆动曲线。表1给出了图18中第一行的10个所述检测子区域112内的第二光刻胶层300的厚度与图形的关键尺寸的对应关系，根据表1可以绘制出如图19所示的光刻胶厚度摆动曲线，所述光刻胶厚度摆动曲线是针对特定尺寸的图形（图18中第一行所述检测子区域112内的图形）的光刻胶厚度摆动曲线。如有必要，可以获取图18中其他行的10个所述检测子区域112内的第二光刻胶层300的厚度与图形的关键尺寸的对应关系，从而得到其他图形的光刻胶厚度摆动曲线。
71.应理解，由于本实施例包含多个所述曝光区域11，表1中的数据可以通过测量任一个所述曝光区域11得到，也可以通过测量多个所述曝光区域11并取均值而得到。
72.表1：第二光刻胶层的厚度与图形的关键尺寸的对应关系
73.之后，将所述测试晶圆10进行去胶返工处理，所述测试晶圆10即可重复利用。
实施例
74.图20为本实施例提供的所述曝光区域11的剖面示意图。如图20所示，与实施例一的区别在于，本实施例中，所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度无序设置。例如，第一个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度小于第二个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度，第二个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度大于第三个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度，第三个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度小于第四个所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度
…
，如此一来，所述曝光区域11内的所述牺牲层200的上表面高度起伏相对较小，在后续涂布光刻胶时可以更均匀。
实施例
75.图21和图22分别为所述测试晶圆10上的两个不同的所述曝光区域11内的所述牺牲层200的厚度分布图。其中，图21及图22中的所述曝光区域11中的所述检测区域111内的所述牺牲层200的厚度均无序设置。
76.进一步地，图21中的所述曝光区域11的所述第一方向和所述第二方向分别为行方向和列方向，图22中的所述曝光区域11的所述第一方向和所述第二方向分别为列方向和行方向。也即，图21中的所述曝光区域11的所述第一方向与图22中的所述曝光区域11的所述第一方向相反，图21中的所述曝光区域11的所述第二方向与图22中的所述曝光区域11的所述第二方向也相反。因此，整个所述测试晶圆10上的所述牺牲层200的上表面高度起伏相对较小，可以进一步提高涂胶均匀性。
77.综上，在本发明实施例提供的测试晶圆及其制备方法、光刻胶厚度摆动曲线的测
试方法中，测试晶圆具有多个曝光区域，所述曝光区域包括沿第一方向依次排布的至少两个检测区域，然后在所述牺牲层上形成第二光刻胶层，所述第二光刻胶层填平所述牺牲层的每个台阶，由于每个所述检测区域内的牺牲层的厚度均不同，每个所述检测区域内的所述第二光刻胶层的厚度也不同，接下来将每个所述检测区域内的第二光刻胶层图形化，并获取每个所述检测区域内的图形的关键尺寸，根据每个所述检测区域内的所述第二光刻胶层的厚度及图形的关键尺寸即可得到光刻胶厚度摆动曲线。如此，一片测试晶圆上即可测试得到光刻胶厚度摆动曲线，可以同时节约光刻胶、测试晶圆和测试时间，降低测试成本；并且，所述测试晶圆的涂胶、曝光、测量等步骤均是同步进行的，不会受工艺波动的影响，可以提升数据的真实性。
78.需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
79.还需要说明的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
80.还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
81.此外还应该认识到，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或 多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。

技术特征：
1.一种测试晶圆，其特征在于，包括衬底及位于所述衬底上的牺牲层，所述测试晶圆具有多个曝光区域，所述曝光区域包括沿第一方向依次排布的至少两个检测区域，每个所述检测区域内的所述牺牲层的厚度均不同。2.如权利要求1所述的测试晶圆，其特征在于，每个所述检测区域均包括至少一个检测子区域，同一所述检测区域内的每个所述检测子区域的所述牺牲层的厚度相同；以及，当所述检测区域包括两个以上的所述检测子区域时，同一所述检测区域内的所述检测子区域沿第二方向依次排布，所述第一方向与所述第二方向垂直。3.如权利要求2所述的测试晶圆，其特征在于，同一所述曝光区域中相邻的两个所述检测区域之间通过第一隔离墙隔离；和/或，同一所述检测区域中相邻的两个所述检测子区域通过第二隔离墙隔离。4.如权利要求3所述的测试晶圆，其特征在于，所述第一隔离墙沿所述第一方向的宽度为0.1mm~0.3mm；和/或，所述第二隔离墙沿所述第二方向的宽度为0.1mm~0.3mm。5.如权利要求2所述的测试晶圆，其特征在于，部分所述曝光区域的所述第一方向和所述第二方向相反。6.如权利要求1~5中任一项所述的测试晶圆，其特征在于，同一所述曝光区域中，所述检测区域内的所述牺牲层的厚度沿所述第一方向呈梯度渐变；或者，同一所述曝光区域中，所述检测区域内的所述牺牲层的厚度无序设置。7.一种如权利要求1~6中任一项所述的测试晶圆的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成牺牲材料层；以及，逐次对所述衬底的每个检测区域内的所述牺牲材料层进行刻蚀，每次刻蚀均露出所述衬底，每完成一次刻蚀均整面沉积牺牲材料，以加厚所述牺牲材料层，所有刻蚀完成后，所述牺牲材料层构成牺牲层。8.如权利要求7所述的测试晶圆的制备方法，其特征在于，每次对所述检测区域内的所述牺牲材料层进行刻蚀之前，均在所述牺牲材料层上形成第一光刻胶层，并利用掩模版和遮光板配合对所述第一光刻胶层进行曝光，以露出需要进行刻蚀的所述检测区域。9.如权利要求8所述的测试晶圆的制备方法，其特征在于，对所述第一光刻胶层进行曝光时，逐个对每个所述曝光区域内的所述第一光刻胶层进行曝光；逐次对每个所述检测区域内的所述牺牲材料层进行刻蚀时，所有所述曝光区域中位置相对应的所述检测区域同步进行刻蚀。10.如权利要求8所述的测试晶圆的制备方法，其特征在于，所述掩模版包括沿所述第一方向依次排布的至少两个透光区域，所述透光区域与所述检测区域一一对应，对所述第一光刻胶层进行曝光时，露出需要进行刻蚀的所述检测区域对应的所述透光区域，利用所述遮光板遮挡其他的所述透光区域。11.如权利要求10所述的测试晶圆的制备方法，其特征在于，所述透光区域包括至少一个透光子区域，所述检测区域包括至少一个检测子区域，所述透光子区域与所述检测子区域一一对应，当所述透光区域包括两个以上的所述透光子区域时，所述检测区域包括两个以上的所述检测子区域，同一所述透光区域内的所述透光子区域沿第二方向依次排布，同一所述检测区域内的所述检测子区域沿所述第二方向依次排布，所述第一方向与所述第二
方向垂直。12.如权利要求11所述的测试晶圆的制备方法，其特征在于，相邻的两个所述透光区域之间通过第一遮光条隔离；和/或，同一所述透光区域中相邻的两个所述透光子区域通过第二遮光条隔离。13.如权利要求12所述的测试晶圆的制备方法，其特征在于，所述第一遮光条沿所述第一方向的宽度为0.4mm~1.2mm；和/或，所述第二遮光条沿所述第二方向的宽度为0.4mm~1.2mm。14.如权利要求7所述的测试晶圆的制备方法，其特征在于，最后一次整面沉积的牺牲材料的厚度大于或等于2000
å
；以及，其余次整面沉积的牺牲材料的厚度d均相同，且满足如下关系：其中，l为所述检测区域沿所述第一方向的宽度。15.一种光刻胶厚度摆动曲线的测试方法，其特征在于，包括：提供如权利要求1~6中任一项所述的测试晶圆；在所述测试晶圆的牺牲层上形成第二光刻胶层，所述第二光刻胶层填平所述牺牲层的每个台阶；获取所述测试晶圆的每个检测区域内的所述第二光刻胶层的厚度；将每个所述检测区域内的第二光刻胶层图形化，并获取每个所述检测区域内的图形的关键尺寸；以及，根据每个所述检测区域内的所述第二光刻胶层的厚度及图形的关键尺寸得到光刻胶厚度摆动曲线。16.如权利要求15所述的光刻胶厚度摆动曲线的测试方法，其特征在于，每个所述检测区域包括至少一个检测子区域，同一所述检测区域内的每个所述检测子区域的所述第二光刻胶层的厚度相同；以及，当所述检测区域包括两个以上的所述检测子区域时，同一所述检测区域内的所述检测子区域沿第二方向依次排布，所述第一方向与所述第二方向垂直。17.如权利要求16所述的光刻胶厚度摆动曲线的测试方法，其特征在于，将每个所述检测区域内的所述第二光刻胶层图形化之后，同一所述检测区域中的每个所述检测子区域内的图形的尺寸和/或形状不同；和/或，不同所述检测区域中位置相对应的所述检测子区域内的图形的尺寸和形状均相同。

技术总结
本发明提供了一种测试晶圆及其制备方法、光刻胶厚度摆动曲线的测试方法，测试晶圆具有多个曝光区域，曝光区域包括沿第一方向依次排布的至少两个检测区域，在牺牲层上形成第二光刻胶层，第二光刻胶层填平牺牲层的每个台阶，由于每个检测区域内的牺牲层的厚度均不同，每个检测区域内的第二光刻胶层的厚度也不同，将每个检测区域内的第二光刻胶层图形化，并测量每个检测区域内的图形的关键尺寸，根据每个检测区域内的第二光刻胶层的厚度及图形的关键尺寸即可得到光刻胶厚度摆动曲线。如此，一片测试晶圆上即可测试得到光刻胶厚度摆动曲线，可以节约成本和测试时间，且利用一片测试晶圆进行测试不会受工艺波动的影响。进行测试不会受工艺波动的影响。进行测试不会受工艺波动的影响。


技术研发人员：张弓玉帛
受保护的技术使用者：绍兴中芯集成电路制造股份有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/7/12