DE10319843A1

DE10319843A1 - Verfahren zum Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur

Info

Publication number: DE10319843A1
Application number: DE10319843A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hecht; Uwe Schröder; Ulrich Mantz; Stefan Jakschik; Andreas Orth
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Qimonda AG
Priority date: 2003-05-03
Filing date: 2003-05-03
Publication date: 2004-12-02
Also published as: TW200426344A; US7307735B2; TWI240064B; US20050003642A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur (2, 3) in einem Halbleiterwafer (1). Erfindungsgemäß wird das bei Bestrahlen des Halbleiterwafers (1) mit elektromagnetischer Strahlung (S) im Infrarotbereich durch die vergrabene Struktur (2, 3) hervorgerufene Schichtenverhalten des Halbleiterwafers (1), welches durch die im Vergleich zu den lateralen Dimensionen der vergrabenen Struktur (2, 3) wesentlich größeren Wellenlängen der eingesetzten Strahlung S entsteht, ausgenutzt, um die Tiefe der vergrabenen Struktur (2, 3) mit spektrometrischen und/oder ellipsometrischen Methoden zu bestimmen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft mehrere Verfahren zum Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur in einem Halbleiterwafer.

Die Elektronik wird heutzutage von mikroelektronischen Bauelementen mit integrierten Schaltkreisen dominiert. Solche integrierte Schaltkreise bestehen aus einer komplexen Anordnung elektronischer Strukturen, die in mehreren übereinander angeordneten Ebenen auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat, auch als Chip bezeichnet, miteinander verschaltet sind. Die Herstellung dieser Schaltkreise ist gekennzeichnet durch eine komplizierte Aufeinanderfolge verschiedener Prozessschritte.

Eine der Hauptanforderungen der Halbleiterindustrie stellt die stetige Leistungssteigerung durch immer schnellere Schaltkreise dar, welche verknüpft ist mit der Miniaturisierung der elektronischen Strukturen. Im Zuge dieser Entwicklung ist man dazu übergegangen, die Strukturen bei der Fertigung der Chips auf einer Halbleiterscheibe, im Weiteren auch Halbleiterwafer genannt, zum Teil beispielsweise in Ätzgräben, welche in den Halbleiterwafer geätzt werden, anzuordnen, so dass sie als vergrabene Strukturen weniger Platz auf der Oberfläche des Halbleiterwafers beanspruchen.

Mit der Miniaturisierung der elektronischen Strukturen steigen die Anforderungen an die Präzision der eingesetzten Herstellungsprozesse. Gleichzeitig ist man auf präzise Messverfahren angewiesen, um die exakte Lage sowie die genaue geometrische Ausdehnung der Strukturen zu bestimmen. Hierbei kommt insbesondere der Bestimmung der Tiefe vergrabener Strukturen eine große Bedeutung zu, da dieser Parameter einen wesentlichen Einfluss auf die Funktionalität der Schaltkreise ausüben kann.

Zum Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur ist es bekannt, den Halbleiterwafer im Bereich dieser Struktur zu brechen und die Bruchkante mithilfe eines Rasterelektronenmikroskops zu untersuchen. Anhand des hierdurch aufgenommenen Abbildes der Bruchkante kann die Tiefe der vergrabenen Struktur ermittelt werden.

Durch das erforderliche Brechen des Halbleiterwafers gestaltet sich dieses Verfahren jedoch aufwändig und langwierig. Darüber hinaus wird der Halbleiterwafer durch das Brechen zerstört, wodurch das Verfahren äußerst kostenintensiv ist. Da das Verfahren ferner nicht an den in die weiterführende Produktion gehenden Produktwafern angewendet werden kann, kann es zu Abweichungen zwischen der gemessenen Tiefe einer Struktur und der Tiefe einer entsprechenden Struktur eines Produktwafers kommen.

Alternativ ist zum Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur zwar bekannt, die Tiefe indirekt über die beim Ätzen vergleichbarer Strukturen in planare Testwafer ermittelten Ätzraten abzuschätzen. Entsprechend werden auch bei diesem Verfahren nicht die Tiefen von Strukturen an den Produktwafern gemessen, so dass die abgeschätzten Werte von den Tiefen der Strukturen bei Produktwafern abweichen können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein zerstörungsfreies, kostengünstiges und schnelles Verfahren zum Bestimmen der Tiefe einer eingegrabenen Struktur in einem Halbleiterwafer bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch unterschiedliche Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 7 und 12 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur in einem Halbleiterwafer wird in einem ersten Schritt der Halbleiterwafer unter einem vorgegebenen Einfallswinkel zu einer Oberfläche des Halbleiterwafers mit elektromagnetischer Strahlung eines Wellenlängenbereichs bestrahlt, wobei die eingesetzten Wellenlängen im Infrarotbereich liegen. In einem zweiten Schritt wird die Intensität der reflektierten Strahlung in Abhängigkeit der Wellenzahl des Wellenlängenbereichs der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung unter einem dem Einfallswinkel entsprechenden Reflexionswinkel zur Oberfläche des Halbleiterwafers aufgenommen. Aus dem aufgenommenen Intensitätsverlauf, welcher Informationen über konstruktive und destruktive Interferenzen von an der Oberfläche des Halbleiterwafers und an der vergrabenen Struktur reflektierter Strahlung und infolgedessen eine strukturelle Tiefeninformation des Halbleiterwafers enthält, wird anschließend in einem dritten Schritt die Tiefe der vergrabenen Struktur bestimmt.

Dieses Verfahren ermöglicht ein zerstörungsfreies Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur in einem Halbleiterwafer, so dass Kosten als auch Zeit eingespart werden können. Zugleich ist das Verfahren auf einen Produktwafer anwendbar und kann unmittelbar nach einem Herstellungsprozess der vergrabenen Struktur durchgeführt werden.

Das Bestimmen der Tiefe der vergrabenen Struktur erfolgt vorzugsweise durch eine Frequenzanalyse des Intensitätsverlaufs, in welcher aus der im Intensitätsverlauf enthaltenen Information über konstruktive und destruktive Interferenzen auf die optischen Gangunterschiede zwischen der an der Oberfläche des Halbleiterwafers und an der vergrabenen Struktur reflektierten Strahlung und damit auf die Tiefe der vergrabenen Struktur geschlossen werden kann.

Alternativ kann das Bestimmen der Tiefe der vergrabenen Struktur durch Vergleichen des gemessenen Intensitätsverlaufs mit einem anhand eines Modells berechneten Intensitätsverlaufs erfolgen. In dieses Modell gehen optische Materialparameter des Halbleiterwafers wie etwa Brechungsindizes ein.

Um hierbei die Genauigkeit des Bestimmens der Tiefe der vergrabenen Struktur zu erhöhen, erfolgt das Bestrahlen des Halbleiterwafers vorzugsweise mit elektromagnetischer Strahlung mit verschiedenen Polarisationen. Der jeweilige durch die Reflexion veränderte Polarisationszustand des gemessenen Intensitätsverlaufs wird als zusätzlicher Parameter in dem Modell berücksichtigt.

Als ein zweites zerstörungsfreies erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur in einem Halbleiterwafer wird vorgeschlagen, in einem ersten Schritt den Halbleiterwafer unter verschiedenen Einfallswinkeln zu einer Oberfläche des Halbleiterwafers mit elektromagnetischer Strahlung einer vorgegebenen Wellenlänge, welche im Infrarotbereich liegt, zu bestrahlen. In einem zweiten Schritt wird die Intensität der reflektierten Strahlung unter einem dem jeweiligen Einfallswinkel entsprechenden Reflexionswinkel zur Oberfläche des Halbleiterwafers aufgenommen. Anschließend lässt sich in einem dritten Schritt aus dem aufgenommenen Intensitätsverlauf, welcher wiederum Informationen über konstruktive und destruktive Interferenzen von an der Oberfläche des Halbleiterwafers und an der vergrabenen Struktur reflektierter Strahlung und damit eine strukturelle Tiefeninformation des Halbleiterwafers enthält, die Tiefe der vergrabenen Struktur bestimmen. Entsprechend weist dieses zerstörungsfreie Verfahren die mit dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren bezeichneten Vorteile auf.

Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen der Tiefe der vergrabenen Struktur durch eine Reflexionswinkel bestimmte Fourieranalyse des Intensitätsverlaufs. Hierbei wird aus der im Intensitätsverlauf enthaltenen Information über konstruktive und destruktive Interferenzen auf die optischen Gangunterschiede zwischen der an der Oberfläche des Halbleiterwafers und an der vergrabenen Struktur reflektierten Strahlung und damit auf die Tiefe der vergrabenen Struktur geschlossen.

Das Bestimmen der Tiefe der vergrabenen Struktur kann auch wahlweise durch Vergleichen des gemessenen Intensitätsverlaufs mit einem anhand eines Modells berechneten Intensitätsverlaufs erfolgen. Vorzugsweise wird der Halbleiterwafer hierbei mit elektromagnetischer Strahlung mit verschiedenen Polarisationen bestrahlt und der jeweilige Polarisationszustand des gemessenen Intensitätsverlaufs zusätzlich in dem Modell berücksichtigt.

Fernerhin kann zur zerstörungsfreien Bestimmung der Tiefe einer vergrabenen Struktur in einem Halbleiterwafer ein drittes erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden, bei dem in einem ersten Schritt der Halbleiterwafer unter einem vorgegebenen Einfallswinkel zu einer Oberfläche des Halbleiterwafers mit elektromagnetischer Strahlung mit einer definierten Polarisation bestrahlt wird, wobei die elektromagnetische Strahlung eine Wellenlänge im Infrarotbereich aufweist. In einem zweiten Schritt wird der Polarisationszustand der an dem Halbleiterwafer reflektierten elektromagnetischen Strahlung unter einem dem Einfallswinkel entsprechenden Reflexionswinkel zur Oberfläche des Halbleiterwafers bestimmt. Aus der Überlagerung der an der Oberfläche des Halbleiterwafers und an der vergrabenen Struktur reflektierten Strahlung resultiert eine Änderung des Polarisationszustandes, welche in einem dritten Schritt mit einer anhand eines Modells berechneten Änderung des Polarisationszustandes mit der Tiefe der vergrabenen Struktur verglichen wird, um die Tiefe der vergrabenen Struktur zu bestimmen. Auch dieses zerstörungsfreie Verfahren zeichnet sich durch die in Zusammenhang mit dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile aus.

Zur Durchführung dieses Verfahrens wird vorzugsweise ein gängiges Ellipsometer eingesetzt, mit welchem sich Änderungen des Polarisationszustandes von an einer Probe reflektierter Strahlung einfach und problemlos bestimmen lassen.

Alle erfindungsgemäßen Verfahren verwenden zum Bestrahlen des Halbleiterwafers elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen im Infrarotbereich. Mit Hilfe dieser Strahlung lässt sich im Gegensatz zu Strahlung mit Wellenlängen im optisch sichtbaren Bereich die Tiefe einer Struktur im Bereich mehrerer μm bestimmen, da sich diese Strahlung durch eine geringe Absorption und damit eine hohe Eindringtiefe in den im wesentlichen aus Silizium bestehenden Halbleiterwafern auszeichnet. Zudem werden durch die eingesetzte Strahlung Streueffekte an der vergrabenen Strukur und damit laterale Details, welche das Bestimmen der Tiefe negativ beeinflussen können, unterdrückt, da die Wellenlängen der Strahlung, welche etwa im Bereich von 2 bis 20 μm liegen, wesentlich größer sind als die lateralen Dimensionen der vergrabenen Struktur, welche etwa im Bereich von 100 nm anzusetzen sind. Hierdurch wirkt der Halbleiterwafer aufgrund einer durch die vergrabene Struktur hervorgerufenen Materialänderung als scheinbar homogenes Schichtensystem mit unterschiedlichen Brechungsindizes, an welchem Reflexion stattfindet.

Um dieses Schichtenverhalten noch besser auszunutzen, ist das bzw. sind die Verfahren vorzugsweise zum Bestimmen der Tiefe einer ein regelmäßiges Muster aufweisenden Struktur in einem Halbleiterwafer ausgelegt, wobei das Bestrahlen des Halbleiterwafers großflächig erfolgt, um eine räumliche Mittelung von Reflexionen an einer Vielzahl von Strukturelementen des regelmäßigen Musters zu erzielen.

Die vorstehenden Verfahren sind auch zum Bestimmen der Tiefe von innerhalb des Halbleiterwafers sich geometrisch ausdehnenden Strukturen, versteckten Strukturen oder auch gewollten Einschlussvolumina geeignet, sofern Reflexionen an diesen Strukturen stattfinden.

Erfindungsgemäß wird bei den vorgeschlagenen Verfahren das durch die elektromagnetische Strahlung im Infrarotbereich hervorgerufene annähernd homogene Schichtenverhalten des Halbleiterwafers und der vergrabenen Struktur ausgenutzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine schematische Schnittdarstellung einer Oberseite eines Grabenstrukturen aufweisenden Halbleiterwafers mit interferierenden elektromagnetischen Teilstrahlen,
3 eine Messanordnung mit einem Michelson-Interferometer zum Durchführen des Verfahrens nach 1,
4 ein schematisches Interferenzspektrum und eine weitere schematische Schnittdarstellung der Oberseite des Halbleiterwafers mit interferierenden Teilstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge,
5 zwei unterschiedliche Tiefenspektren der Oberseite eines mit Grabenstrukturen versehenen Halbleiterwafers,
6 ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
7 eine Messanordnung mit einem Michelson-Interferometer und einem Ellipsometer zum Durchführen des Verfahrens nach 6,
8 ein Ablaufdiagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
9 eine Messanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach 8,
10 ein Ablaufdiagramm einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
11 eine Messanordnung mit einem Ellipsometer zum Durchführen des Verfahrens nach 10.
1 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur in einem Halbleiterwafer. Hierzu wird in einem ersten Verfahrensschritt 110 der Halbleiterwafer unter einem vorgegebenen Einfallswinkel zu einer Oberfläche des Halbleiterwafers mit elektromagnetischer Strahlung eines Wellenlängenbereiches bestrahlt, wobei die eingesetzten Wellenlängen im Infrarotbereich liegen und mit Hilfe eines Michelson-Interferometers frequenzabhängig moduliert werden. Die Modulation der Wellenlängen ist hierbei abhängig von der Position eines beweglichen Spiegels des Michelson-Interferometers.
In einem zweiten Verfahrensschritt 120 wird ein Intensitätsspektrum der reflektierten Strahlung in Abhängigkeit der Wellenzahl des Wellenlängenbereichs der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung unter einem dem Einfallswinkel entsprechenden Reflexionswinkel zur Oberfläche des Halbleiterwafers ermittelt. Dieser Verfahrensschritt 120 lässt sich in zwei Teilschritte aufspalten. In einem ersten Teilschritt wird zunächst die Intensität der reflektierten Strahlung in Abhängigkeit von der Position des beweglichen Spiegels, ein sogenanntes Interferogramm, aufgenommen. Aus diesem Interferogramm lässt sich anschließend durch eine Fouriertransformation das Intensitätsspektrum der reflektierten Strahlung in Abhängigkeit der Wellenzahl berechnen. Das so gewonnene Intensitätsspektrum enthält insbesondere Informationen über konstruktive und destruktive Interferenzen von an der Oberfläche des Halbleiterwafers und an der vergrabenen Struktur reflektierter Strahlung.
Mit Hilfe einer in einem dritten Verfahrensschritt 130 durchgeführten Frequenzanalyse des Intensitätsspektrums, in welcher aus der im Intensitätsspektrum enthaltenen Information über konstruktive und destruktive Interferenzen auf die optischen Gangunterschiede zwischen der an der Oberfläche des Halbleiterwafers und an der vergrabenen Struktur reflektier ten Strahlung geschlossen werden kann, erhält man eine Tiefenstruktur des Halbleiterwafers bzw. ein im Weiteren bezeichnetes Tiefenspektrum der vergrabenen Struktur innerhalb des Halbleiterwafers.
Anhand der folgenden 2 bis 5 wird dieses Verfahren zum Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur in einem Halbleiterwafer näher erläutert.
2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Oberseite eines Halbleiterwafers 1, welcher Grabenstrukturen 2 für Grabenkondensatoren als Beispiel einer vergrabenen Struktur aufweist. Diese Grabenkondensatoren, welche ihre Anwendung auf DRAM-Speicherchips finden, werden bei der Herstellung in als Grabenstrukturen 2 ausgebildete Ätzgräben des Halbleiterwafers 1 angeordnet, um die Oberfläche des späteren DRAM-Speicherchips optimal auszunutzen. Im Zuge einer stetig fortschreitenden Verkleinerung der Oberflächenstrukturen wird die Grabenstruktur 2 im unteren Bereich durch zusätzliche Ätzprozesse seitlich aufgeweitet, um die für den Kondensator zur Verfügung stehende Oberfläche und damit die Kapazität trotz einer Verkleinerung der Oberflächenstrukturen annähernd konstant zu halten. Die Grabenstruktur 2 lässt sich daher in einen dünnen oberen Grabenabschnitt 3 und einen weiteren unteren Grabenabschnitt 4 aufteilen.
Da insbesondere die Tiefe des oberen Grabenabschnitts 3 einen wesentlichen Einfluss auf die Funktionalität des späteren DRAM-Speicherchips hat, ist man bestrebt, diese Tiefe nach einem Herstellungsprozess der Grabenstruktur 2 zu bestimmen. Das in 1 dargestellte Verfahren zum Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur in einem Halbleiterwafer ist in besonderem Maße dazu geeignet, weil es ohne ein Zerstören des Halbleiterwafers auskommt.
Die eingesetzte elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen im Infrarotbereich erweist sich als sehr günstig, um ein Tie fenspektrum der dargestellten Grabenstruktur 2, welche sich über einen Tiefenbereich von mehreren μm erstreckt, zu ermitteln. Im Gegensatz zu Strahlung mit Wellenlängen im optisch sichtbaren Bereich zeichnet sich die verwendete Strahlung durch eine geringe Absorption und damit eine hohe Eindringtiefe in dem im Wesentlichen aus Silizium bestehenden Halbleiterwafer 1 aus. Zudem werden durch die eingesetzte Strahlung Streueffekte an der Grabenstruktur 2 und infolgedessen laterale Details der Grabenstruktur 2, welche das Bestimmen der Tiefe negativ beeinflussen können, unterdrückt, weil die Wellenlängen der Strahlung von ca. 2 bis 20 μm wesentlich größer sind als die lateralen Dimensionen der Grabenstruktur 2 im Bereich von 100 nm. Aufgrund der Tatsache, dass im Bereich des oberen Grabenabschnitts 3 im Mittel ein anderes Verhältnis von Silizium und Luft vorherrscht als im Bereich des unteren Grabenabschnitts 4, wirken diese Bereiche daher in Bezug auf optische Eigenschaften als unterschiedliche, scheinbar homogene Schichten. Im folgenden werden diese Schichten als obere Schicht 5 bzw. untere Schicht 6 bezeichnet.
Trifft wie in 2 weiter dargestellt elektromagnetische Strahlung S einer Wellenlänge unter einem Einfallswinkel α zu einem Lot L auf die Oberfläche des Halbleiterwafers 1, so wird ein Teil der Strahlung, dargestellt durch einen Teilstrahl S1 unter einem dem Einfallswinkel α entsprechenden Reflexionswinkel β auf der Oberfläche des Halbleiterwafers 1 reflektiert. Ein anderer Teil der Strahlung, dargestellt durch einen Teilstrahl S2, dringt in die Oberfläche des Halbleiterwafers 1 und damit in die obere Schicht 5 ein und wird unter einem Brechungswinkel γ zum Lot hingebrochen. Da sich die obere Schicht 5 und die untere Schicht 6 in Bezug auf ihre Materialzusammensetzung bzw. mittlere Dichte unterscheiden, liegt an der Grenzfläche zwischen oberer Schicht 5 und unterer Schicht 6 ein Gradient im Brechungsindex vor, welcher zu einer Reflexion des Teilstrahls S2 an der Grenzfläche führt. Dieser Teilstrahl S2 trifft im Punkt A wieder auf die Oberfläche des Halbleiterwafers 1 und wird vom Lot L unter dem Reflexionswinkel β weggebrochen.
Im Punkt A kommt es zu einer Überlagerung und damit zu einer Interferenz der beiden Teilstrahlen S1 und S2. Gegenüber dem an der Oberfläche des Halbleiterwafers 1 reflektierten Teilstrahl S1 hat der an der Grenzfläche zwischen oberer Schicht 5 und unterer Schicht 6 reflektierte Teilstrahl S2 einen optischen Gangunterschied 7 durchlaufen.
Betrachtet man nun elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge, so ergibt sich aufgrund der Dispersion ein anderer Brechungswinkel und damit ein anderer optischer Gangunterschied. Elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereichs führt demnach zu unterschiedlichen optischen Gangunterschieden, welche den in Reflexion gemessenen Intensitätsverlauf in Abhängigkeit der Wellenzahl bzw. Wellenlänge beeinflussen. Im Umkehrschluss lassen sich daher durch Ermitteln des Intensitätsverlaufs die optischen Gangunterschiede bei den unterschiedlichen Wellenlängen eines Wellenlängenbereichs und damit die Dicke der oberen Schicht 5 bestimmen, welche der Tiefe des oberen Grabenabschnitts 3 entspricht.
Anhand dieser Betrachtungweise wird deutlich, dass die in 1 darstellte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens umso zuverlässiger zur Tiefenbestimmung einer vergrabenen Struktur geeignet ist, je besser sich die Struktur als homogenes Schichtensystem bei Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung im Infrarotbereich verhält. Das Verfahren ist deshalb vorzugsweise zum Bestimmen der Tiefe einer ein regelmäßiges Muster aufweisenden Struktur in einem Halbleiterwafer ausgelegt, wobei das Bestrahlen des Halbleiterwafers großflächig erfolgt, um eine räumliche Mittelung von Reflexionen an einer Vielzahl von Strukturelementen des regelmäßigen Musters zu erzielen. Dies gilt analog für die anhand der 6 bis 11 beschriebenen weiteren Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
3 zeigt eine Messanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach 1. Die Messanordnung besteht aus einer Strahlungsquelle 14, welche elektromagnetische Strahlung S im Infrarotbereich emittiert, einem Michelson-Interferometer 10 zur Modulation der Wellenlängen der Strahlung S und einem Detektor 15 zum Aufnehmen der Intensität der an dem Halbleiterwafer 1 reflektierten Strahlung S. Das Michelson-Interferometer 10 weist einen halbdurchlässigen Strahlteiler 13, einen festen Spiegel 11 sowie einen beweglichen Spiegel 12 auf.
Die von der Strahlungsquelle 14 ausgehende Strahlung, dargestellt durch den Strahl S wird an dem halbdurchlässigen Strahlteiler 13 in zwei Teilstrahlen S11, S12 mit im Idealfall gleicher Intensität aufgeteilt. Der eine Teilstrahl S11 wird zu dem feststehenden Spiegel 11 reflektiert, der andere Teilstrahl S12 zu dem beweglichen Spiegel 12 durchgelassen. Die beiden Teilstrahlen S11, S12 werden am jeweiligen Spiegel 11, 12 reflektiert und überlagern sich wieder zu einem Strahl S, der dann auf den Halbleiterwafer 1 trifft, dort reflektiert wird und schließlich zu dem Detektor 15 gelangt.
Mit dem Detektor 15 wird die Intensität des an dem Halbleiterwafer 1 reflektierten Strahls S in Abhängigkeit der Position des beweglichen Spiegels 12 gemessen. Dieser Intensitätsverlauf in Abhängigkeit der Position des beweglichen Spiegels 12 wird auch als Interferogramm bezeichnet. Durch rechnerische Fouriertransformation des Interferogramms erhält man ein Intensitätsspektrum in Abhängigkeit der Wellenzahl der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung.
Die in 3 dargestellte Messanordnung entspricht im Wesentlichen einem für spektroskopische Untersuchungen üblichen Fouriertransformspektrometer. Ein derartiges Spektrometer zeichnet sich u. a. durch eine hohe Intensität der auf eine Probe fallenden und von dieser reflektierten Strahlung aus, da keine dispersiven Elemente oder spaltförmigen Blenden eingesetzt werden. Weiterhin wird eine kurze Messzeit ermög licht, da alle Wellenlängen gleichzeitig gemessen werden. Grundsätzlich können zum Ermitteln eines Intensitätsspektrums jedoch auch andere Spektrometer, wie etwa Vielstrahlspektrometer oder Gitterspektrometer verwendet werden. Zudem ist es möglich, die Wellenlängenmodulation mit Hilfe eines in dem Wellenlängenbereich kontinuierlich durchstimmbaren Lasers durchzuführen und damit ohne Aufnehmen eines Interferogramms einen Intensitätsverlauf in Abhängigkeit der eingestellten Wellenlänge des Lasers zu messen.
Das ermittelte Intensitätsspektrum in Abhängigkeit der Wellenzahl der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung enthält wie oben erläutert Informationen über Interferenzen von an der Oberfläche des Halbleiterwafers und an den durch die vergrabene Struktur hervorgerufenen Schichten reflektierter Strahlung. Anhand von 4, welche ein schematisches in Reflexion aufgenommenes Intensitätsspektrum 8 in Abhängigkeit der Wellenzahl υ der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und eine weitere schematische Schnittdarstellung der Oberseite des Halbleiterwafers 1 zeigt, wird deutlich, wie sich konstruktive bzw. destruktive Interferenzen ausbilden können, und wie sie die Form des Intensitätsspektrums 8 beeinflussen.
Bei dem auf der linken Seite dargestellten Strahl S, welcher elektromagnetische Strahlung mit verhältnismäßig großer Wellenlänge bzw. kleiner Wellenzahl υ darstellt, ruft der optische Gangunterschied zwischen dem an der Oberfläche des Halbleiterwafers 1 reflektierten Teilstrahls S1 und dem an der Grenzfläche zwischen oberer Schicht 5 und unterer Schicht 6 reflektierten Teilstrahls S2 eine Phasenverschiebung von einem halbzahlig Vielfachen der Wellenlänge hervor, so dass die beiden Teilstrahlen S1, S2 destruktiv interferieren. Im Intensitätsspektrum 8 ist bei dieser Wellenlänge bzw. Wellenzahl υ ein Intensitätsminimum I_min zu beobachten.
Im Gegensatz dazu führt der optische Gangunterschied bei dem auf der rechten Seite dargestellten Strahl S' mit Strahlung einer verhältnismäßig kleinen Wellenlänge bzw. großer Wellenzahl υ zu einer Phasenverschiebung zwischen dem an der Oberfläche des Halbleiterwafers 1 reflektierten Teilstrahls S1' und dem an der Grenzfläche zwischen oberer Schicht 5 und unterer Schicht 6 reflektierten Teilstrahls S2' von einem ganzzahlig Vielfachen der Wellenlänge. Die beiden Teilstrahlen S1' und S2' interferieren also konstruktiv, so dass die Intensität I bei dieser Wellenlänge bzw. Wellenzahl υ ein Intensitätsmaximum I_max aufweist.
Aus der Form des Intensitätsspektrums 8 kann somit auf die optischen Gangunterschiede bei den jeweiligen Wellenlängen und damit auf die Dicke der oberen Schicht 5 bzw. die Tiefe des oberen Grabenabschnitts geschlossen werden. Mit Hilfe einer Frequenzanalyse eines Intensitätsspektrums kann also ein Tiefenspektrum des Halbleiterwafers 1 erstellt werden.
Zur Veranschaulichung zeigt 5 zwei unterschiedliche Tiefenspektren 9, 9' der Oberseite eines mit Grabenstrukturen versehenen Halbleiterwafers, welche durch Frequenzanalyse von Intensitätsspektren gewonnen wurden. Die Intensitätsspektren wurden nach unterschiedlichen Ätzzeiten der unteren Grabenabschnitte aufgenommen.
In dem in 5 dargestellten oberen Tiefenspektrum 9 sind deutlich drei Peaks P1, P2, P3 zu erkennen. Alle drei Peaks P1, P2, P3 lassen sich Grenzflächen zwischen jeweils zwei Schichten zuordnen, an denen ein Gradient im Brechungsindex vorliegt und damit Reflexion stattfindet. Der erste Peak P1 bei etwa 1 μm kann als Tiefe einer oberen Oxidschicht identifiziert werden. Der zweite Peak P2 rührt von Reflexionen an der Grenzfläche zwischen der durch den oberen bzw. unteren Grabenabschnitt definierten oberen bzw. unteren Schicht der Grabenstruktur her und liegt bei einer Tiefe von ca. 2 μm. Dieser Wert entspricht somit der Tiefe des oberen Grabenab schnitts. Schließlich ist noch ein Peak P3 bei ca. 7 μm zu beobachten, welcher von Reflexionen an der Unterseite des unteren Grabenabschnitts herrührt. Denn auch an dieser Stelle kommt es zu Reflexionen, da sich die Materialzusammensetzung ändert, so dass eine Grenzfläche zwischen zwei Schichten und somit ein Gradient des Brechungsindex vorliegt.
Im Unterschied hierzu kann man bei dem unteren Tiefenspektrum 9' aufgrund des nach rechts verschobenen zweiten Peaks P2' der Tiefe des oberen Grabenabschnitts einen höheren Wert von ca. 2,6 μm zuordnen.
Bei dem anhand der vorangegangenen 1 bis 5 erläuterten Verfahren besteht das Problem, dass das Bestimmen von geringen Tiefen ungenau werden kann. Dies ist dann der Fall, wenn die Wellenlängen der verwendeten Strahlung größer sind als die Tiefe der vergrabenen Struktur bzw, die Größe der optischen Gangunterschiede. In einem solchen Fall treten nämlich keine konstruktiven bzw. destruktiven Interferenzen von an der Oberfläche des Halbleiterwafers und an den durch die Struktur hervorgerufenen Schichten reflektierter elektromagnetischer Strahlung auf, so dass die Frequenzanalyse eines ermittelten Intensitätsspektrums mit Ungenauigkeiten behaftet sein kann. Um diese Ungenauigkeiten zu umgehen, wird daher eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, in welcher zusätzlich die Änderung des Polarisationszustandes der an dem Halbleiterwafer reflektierten elektromagnetischen Strahlung berücksichtigt wird.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm dieser zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Hierbei wird in einem ersten Verfahrensschritt 210 der Halbleiterwafer unter einem vorgegebenen Einfallswinkel zu einer Oberfläche des Halbleiterwafers mit elektromagnetischer Strahlung im Infrarotbereich bestrahlt, wobei die Wellenlängen wiederum mit Hilfe eines Michelson-Interferometers frequenzabhängig moduliert werden. Die Strahlung wird zusätzlich in unterschiedlichen Polarisationsrichtungen bzw. Polarisationszuständen orientiert.
In einem zweiten Verfahrensschritt 220 wird ein Intensitätsspektrum der an der Oberfläche des Halbleiterwafers reflektierten Strahlung in Abhängigkeit der Wellenzahl und des durch die Reflexion veränderten Polarisationszustandes ermittelt. Dieser Verfahrensschritt 220 lässt sich in drei Teilschritte unterteilen. In einem ersten Teilschritt wird zunächst der Polarisationszustand der reflektierten Strahlung bestimmt. In einem zweiten Teilschritt wird ein Interferogramm zu dem jeweiligen Polarisationszustand aufgenommen und in einem dritten Teilschritt dieses Interferogramm mit Hilfe einer Fouriertransformation in ein Intensitätsspektrum ungewandelt.
Durch Vergleichen der bei den jeweiligen Polarisationszuständen ermittelten Intensitätsspektren mit anhand eines Modells berechneten Intensitätsspektren wird in einem drittem Verfahrensschritt 230 ein Tiefenspektrum bestimmt. Dieses Modell basiert auf den Fresnelschen Gleichungen, in welche optische Parameter des als Schichtensystem wirkenden Halbleiterwafers mit der vergrabenen Struktur und damit auch die Tiefe(n) der vergrabenen Struktur beschreibende Parameter eingehen. Durch Variation dieser Parameter erfolgt eine Anpassung der mit Hilfe des Modells berechneten Intensitätsspektren an die gemessenen Spektren, um ein Tiefenspektrum der vergrabenen Struktur zu erstellen.
Eine Messanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens ist in 7 dargestellt. Die Messanordnung besteht aus einer Strahlungsquelle 14, welche elektromagnetische Strahlung S im Infrarotbereich emittiert und dem in 3 bereits gezeigten Michelson-Interferometer 10, mit dessen Hilfe die von der Strahlungsquelle 14 emittierte Strahlung S eine Wellenlängenmodulation erfährt. Nach Durchlaufen des Michelson-Interferometers 10 trifft die Strahlung S auf einen Polarisa tor 21, welcher die Strahlung S in einen definierten Polarisationszustand orientiert. Nach anschließender Reflexion der Strahlung S an dem Halbleiterwafer 1 durchläuft die Strahlung einen Analysator 22 und gelangt schließlich zu einem Detektor 15. Mit Hilfe des Analysators 22, welcher wie der Polarisator 21 nur bevorzugte Polarisationszustände der elektromagnetischen Strahlung S durchlässt, wird der Polarisationszustand der Strahlung S nach der Reflexion an dem Halbleiterwafer 1 bestimmt. Dies erfolgt beispielsweise durch Drehung des Analysators 22 in unterschiedliche Polarisationszustände, bis im Detektor 15 ein Strahlungsmaximum bzw. -minimum auftritt.
Nach Bestimmen des Polarisationszustandes der reflektierten Strahlung S wird mit dem Detektor 15 ein Interferogramm aufgenommen, aus welchem mittels Fouriertransformation ein Intensitätsspektrum in Abhängigkeit der Wellenzahl berechnet werden kann.
Die in 7 dargestellte Messanordnung besteht im Wesentlichen aus der Kopplung eines Fouriertransformspektrometers mit einem Ellipsometer 20, wobei das Ellipsometer 20 mit dem Polarisator 21 und dem Analysator 22 zum Bestimmen der Änderung des Polarisationszustandes der an dem Halbleiterwafer 1 reflektierten Strahlung S verwendet wird. Anstelle des dargestellten Ellipsometers 20 können auch andere Ellipsometertypen eingesetzt werden, welche noch zusätzliche optische Elemente aufweisen.
Das Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur in einem Halbleiterwafer kann anstelle eines wellenzahlabhängigen Intensitätsspektrums auch über ein winkelabhängiges Intensitätsspektrum zu einer vorgegebenen Wellenlänge erfolgen. 8 zeigt hierzu ein Ablaufdiagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Hierbei wird in einem ersten Verfahrensschritt 310 der Halbleiterwafer unter verschiedenen Einfallswinkeln bzw. ei nem kontinuierlich durchgestimmten Einfallswinkelbereich zu einer Oberfläche des Halbleiterwafers mit elektromagnetischer Strahlung einer vorgegebenen im Infrarotbereich liegenden Wellenlänge bestrahlt und in einem zweiten Verfahrensschritt 320 ein Intensitätsspektrum der an dem Halbleiterwafer reflektierten Strahlung unter den Einfallswinkeln entsprechenden Reflexionswinkeln zur Oberfläche des Halbleiterwafers aufgenommen.
Ein derartig ermitteltes Intensitätsspektrum in Abhängigkeit der Reflexionswinkel enthält Informationen über konstruktive und destruktive Interferenzen von an der Oberfläche des Halbleiterwafers und an den durch die vergrabene Struktur hervorgerufenen Schichten reflektierter Strahlung einer Wellenlänge und damit über verschiedene von den Einfalls- bzw. Reflexionswinkeln abhängige optische Gangunterschiede.
Mit Hilfe einer Reflexionswinkel bestimmten Fourieranalyse eines solchen Intensitätsspektrums kann daher in einem dritten Verfahrensschritt 330 die Tiefe von Reflexionen an der vergrabenen Struktur und damit ein Tiefenspektrum ermittelt werden.
Dieses Verfahren lässt sich gemäß der in 9 dargestellten Messanordnung durchführen. Als Strahlungsquelle wird ein Laser 30 verwendet, welcher kohärente elektromagnetische Strahlung S hoher Intensität emittiert. Der Halbleiterwafer 1 wird unter verschiedenen Einfallswinkeln α bzw. einem kontinuierlich durchgestimmten Einfallswinkelbereich zur Oberfläche des Halbleiterwafers 1 mit Strahlung S des Lasers 30 bestrahlt und anschließend wird mit einem Detektor 15 die Intensität der an dem Halbleiterwafer 1 reflektierten Strahlung S unter den den Einfallswinkeln α entsprechenden Reflexionswinkeln β aufgenommen. Die Verwendung des Lasers 30 begünstigt hierbei eine sehr genaue Aufnahme des Intensitätsspektrums.
Alternativ besteht auch bei diesem Verfahren die Möglichkeit, einen gemessenen Intensitätsverlauf mit einem anhand eines Modells berechneten Intensitätsverlauf zu vergleichen, um die Tiefe der vergrabenen Struktur zu bestimmen. Entsprechend der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist es hierbei günstig, die Änderung des Polarisationszustandes bei der Reflexion der elektromagnetischen Strahlung an dem Halbleiterwafer in dem Modell zu berücksichtigen. Die Änderung des Polarisationszustandes kann wiederum mit Hilfe eines Ellipsometers bestimmt werden.
Weiterhin ist es möglich, die Tiefe einer vergrabenen Struktur in einem Halbleiterwafer lediglich mittels ellipsometrischer Methoden zu bestimmen. 10 zeigt hierzu ein Ablaufdiagramm einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Tiefe einer vergrabenen Struktur in einem Halbleiterwafer.
Bei diesem Verfahren wird in einem ersten Verfahrensschritt 410 der Halbleiterwafer unter einem vorgegebenen Einfallswinkel zu einer Oberfläche des Halbleiterwafers mit elektromagnetischer Strahlung mit einer definierten Polarisation bestrahlt, wobei die elektromagnetische Strahlung eine Wellenlänge im Infrarotbereich aufweist. Anschließend wird in einem zweiten Verfahrensschritt 420 der durch die Reflexion der Strahlung an dem Halbleiterwafer geänderte Polarisationszustand unter einem dem Einfallswinkel entsprechenden Reflexionswinkel zur Oberfläche des Halbleiterwafers bestimmt. In einem dritten Verfahrensschritt 430 wird der ermittelte Polarisationszustand mit einer anhand eines Modells berechneten Änderung des Polarisationszustandes, in welchem die Tiefe(n) der vergrabenen Struktur berücksichtigt werden, verglichen, um ein Tiefenspektrum des Halbleiterwafers zu erhalten.
Dieses Verfahren lässt sich mit Hilfe des in 11 dargestellten Ellipsometers 20 durchführen. Hierbei wird die von einer Strahlungsquelle 14 emittierte elektromagnetische Strahlung S in einem Polarisator 21 in einen bestimmten Polarisationszustand ausgerichtet. Nach der Reflexion an dem Halbleiterwafer 1 durchläuft die Strahlung S einen Analysator 22, bevor sie auf einen Detektor 15 trifft. Mithilfe des Analysators 22 und des Detektors 15 kann wiederum der Polarisationszustand der reflektierten Strahlung S bestimmt werden. Dieses rein ellipsometrische Messverfahren kann sowohl bei einer Wellenlänge als auch in einem Wellenlängenbereich durchgeführt werden. Abhängig von dem gewählten Messverfahren können auch unterschiedliche Ellipsometertypen eingesetzt werden. Sofern ein Verfahren bei einer Wellenlänge bevorzugt wird, kommt als Strahlungsquelle wiederum ein Laser in Betracht, um mit kohärenter elektromagnetischer Strahlung hoher Intensität messen zu können.
Anstelle der bisher beschriebenen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur in einem Halbleiterwafer sind alternative Ausführungsformen vorstellbar, die weitere Kombinationen von spektrometrischen und/oder ellipsometrischen Verfahren darstellen. Möglich ist beipielsweise, Intensitätsverläufe in einem Wellenlängenbereich bei unterschiedlichen Einfalls- bzw. Reflexionswinkeln aufzunehmen und gegebenenfalls zusätzlich die Änderung der Polarisation der Strahlung beim Ermitteln eines Tiefenspektrums zu berücksichtigen.
Für den Fachmann ist zudem offensichtlich, dass die Verfahren auch zum Bestimmen der Tiefe von innerhalb des Halbleiterwafers sich geometrisch ausdehnenden Strukturen, versteckten Strukturen oder auch gewollten Einschlussvolumina geeignet sind, wie sie beispielsweise mikroelektromechanische Systeme darstellen. Dies setzt natürlich voraus, dass diese Strukturen eine Materialänderung verbunden mit einem Gradienten des Brechungsindex in dem Halbleiterwafer hervorrufen, so dass Reflexionen an den Strukturen stattfinden.

1: Halbleiterwafer
2: Grabenstruktur
3: Oberer Grabenabschnitt
4: Unterer Grabenabschnitt
5: Obere Schicht
6: Untere Schicht
7: Gangunterschied
8: Intensitätsspektrum
9: Tiefenspektrum
10: Michelson-Interferometer
11: Fester Spiegel
12: Beweglicher Spiegel
13: Strahlteiler
14: Strahlungsquelle
15: Detektor
20: Ellipsometer
21: Polarisator
22: Analysator
30: Laser
110, 120, 130: Verfahrensschritt
210, 220, 230: Verfahrensschritt
310, 320, 330: Verfahrensschritt
410, 420, 440: Verfahrensschritt
A: Punkt
I: Intensität
I_max: Maximum
I_min: Minimum
L: Lot
S: Strahlung/Strahl
S1, S2: Teilstrahl
S11, S12: Teilstrahl
P1, P2, P3: Peak
α: Einfallswinkel
β: Reflexionswinkel
γ: Brechungswinkel
υ: Wellenzahl

Claims

Verfahren zum Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur (2, 3) in einem Halbleiterwafer (1) mit den Verfahrensschritten: a) Bestrahlen des Halbleiterwafers (1) unter einem vorgegebenen Einfallswinkel (α) zu einer Oberfläche des Halbleiterwafers (1) mit elektromagnetischer Strahlung (S), die sich über einen Wellenlängenbereich erstreckt, wobei die Wellenlängen im Infrarotbereich liegen; b) Aufnehmen der Intensität der reflektierten Strahlung (S) in Abhängigkeit der Wellenzahl des Wellenlängenbereichs der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung (S) unter einem dem Einfallswinkel (α) entsprechenden Reflexionswinkel (β) zur Oberfläche des Halbleiterwafers (1); und c) Bestimmen der Tiefe der vergrabenen Struktur (2, 3) aus dem aufgenommenen Intensitätsverlauf in Abhängigkeit der Wellenzahlen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Tiefe der vergrabenen Struktur (2, 3) durch eine Frequenzanalyse des Intensitätsverlaufs erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Tiefe der vergrabenen Struktur (2, 3) durch Vergleichen des gemessenen Intensitätsverlaufs mit einem anhand eines Modells berechneten Intensitätsverlaufs erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Bestrahlen des Halbleiterwafers (1) mit elektromagnetischer Strahlung (S) mit verschiedenen Polarisationen erfolgt und wobei zum Bestimmen der Tiefe der vergrabenen Struktur (2, 3) zusätzlich der jeweilige Polarisationszustand des gemessenen Intensitätsverlaufs in dem Modell berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Bestrahlen des Halbleiterwafers (1) eine Wellenlängenmodulation eingesetzt wird, welche mit Hilfe eines beweglichen Spiegels (12) eines Michelson-Interferometers (10) erfolgt und wobei der Verfahrensschritt b) folgende Teilschritte umfasst: ba) Aufnehmen der Intensität der reflektierten Strahlung (S) in Abhängigkeit von der Position des beweglichen Spiegels (12); und bb) Berechnen der Intensität der reflektierten Strahlung (S) in Abhängigkeit der Wellenzahl durch Fouriertransformation des in Abhängigkeit der Position des beweglichen Spiegels (12) aufgenommenen Intensitätsverlaufs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zum Bestrahlen des Halbleiterwafers (1) eine Wellenlängenmodulation eingesetzt wird, welche mit Hilfe eines in dem Wellenlängenbereich kontinuierlich durchstimmbaren Lasers erfolgt.
Verfahren zum Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur (2, 3) in einem Halbleiterwafer (1) mit den Verfahrensschritten: a) Bestrahlen des Halbleiterwafers (1) unter verschiedenen Einfallswinkeln (α) zu einer Oberfläche des Halbleiterwafers (1) mit elektromagnetischer Strahlung (S) einer vorgegebenen Wellenlänge, welche im Infrarotbereich liegt; b) Aufnehmen der Intensität der reflektierten Strahlung (S) unter einem dem jeweiligen Einfallswinkel (α) entsprechenden Reflexionswinkel (β) zur Oberfläche des Halbleiterwafers (1); und c) Bestimmen der Tiefe der vergrabenen Struktur (2, 3) aus dem aufgenommenen Intensitätsverlauf in Abhängigkeit der Reflexionswinkel (β).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bestimmen der Tiefe der vergrabenen Struktur (2, 3) durch eine Reflexionswinkel bestimmte Fourieranalyse des Intensitätsverlaufs erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bestimmen der Tiefe der vergrabenen Struktur (2, 3) durch Vergleichen des gemessenen Intensitätsverlaufs mit einem anhand eines Modells berechneten Intensitätsverlaufs erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Bestrahlen des Halbleiterwafers (1) mit elektromagnetischer Strahlung (S) mit verschiedenen Polarisationen erfolgt, wobei zum Bestimmen der Tiefe der vergrabenen Struktur (2, 3) zusätzlich der jeweilige Polarisationszustand des gemessenen Intensitätsverlaufs in dem Modell berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei zum Bestrahlen des Halbleiterwafers (1) ein Laser (30) eingesetzt wird.
Verfahren zum Bestimmen der Tiefe einer vergrabenen Struktur (2, 3) in einem Halbleiterwafer (1) mit den Verfahrensschritten: a) Bestrahlen des Halbleiterwafers (1) unter einem vorgegebenen Einfallswinkel (α) zu einer Oberfläche des Halbleiterwafers (1) mit elektromagnetischer Strahlung (S) mit einer definierten Polarisation, wobei die elektromagnetische Strahlung (S) eine Wellenlänge im Infrarotbereich aufweist; b) Bestimmen des Polarisationszustandes der an dem Halbleiterwafer (1) reflektierten elektromagnetischen Strahlung (S) unter einem dem Einfallswinkel (α) entsprechenden Reflexionswinkel (β) zur Oberfläche des Halbleiterwafers (1); und c) Vergleichen des gemessenen Polarisationszustandes mit einer anhand eines Modells berechneten Änderung des Polarisationszustandes mit der Tiefe der vergrabenen Struktur (2, 3), um die Tiefe der vergrabenen Struktur (2, 3) zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei ein Ellipsometer (20) eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren zum Bestimmen der Tiefe einer ein regelmäßiges Muster aufweisenden vergrabenen Struktur (2, 3) in einem Halbleiterwafer (1) ausgelegt ist und wobei das Bestrahlen des Halbleiterwafers (1) großflächig erfolgt, um eine räumliche Mittelung von Reflexionen an einer Vielzahl von Strukturelementen des regelmäßigen Musters zu erzielen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einer Grabenstruktur (2) eines Grabenkondensators die Tiefe bestimmt wird, in der ein breiterer Grabenabschnitt (4) beginnt.