TW200426344A - Methods for determining the depth of a buried structure - Google Patents

Description

200426344 、發明說明（1) 敘述 決定埋入結構深度之方法 本毛明係關於許多決定在半導體晶圓的埋入結構深度之方 法。 現今電子係由具集成電路的微電子組件所主導，此種集成 ，路$括相互連接在許多平面上的電子結構的複雜排列， =些平面為一個在另一個上地排列於共同半導體基材上， 亦稱為曰曰片。這些電路的製造特徵在於複雜連續的不同方 法步驟。 半導體工業主要要求的其中一個為因愈來愈快的電路造成 性能的持續增加，其與電子結構的小型化速結。在此發展 期間，在晶片於半導體晶圓的製造期間，暫態被進行以排 列該結構，一部份例如在被蝕刻進入半導體晶圓的蝕刻溝 槽故做為埋入結構，它們在半導體晶圓表面上佔據較小 的空間。 I子結構的小型化伴隨著對所使用製造方法的精確性的要

Ii加在同時依賴精確測量方法以決定正確位置及亦 2 S、、、σ構2精確幾何程度。在此情況下，特別是埋入結構 t二2亡疋因而為非常重要的，因為此參數具在電路功能 性的顯著影響。 ί 2結構的深度，已知打斷在該結構區域的半導體 =Μ # d知描電子顯微鏡的協助下檢查破裂邊緣，由此記 ^ ^ ^裂邊緣影像可被用來決定埋入結構的深度。 因為半導體晶圓的必要破裂，此方法結果變為複雜

第7頁 200426344 五、發明說明（2) 的及耗勞力的。 結果為此方法為 施用於持續在生 的結構深度及松 做為替代方案， 由比較結構蝕刻 估什深度，使用 構深度之情況， 差。 本發明目的為提 方法以決定在半 此目的可由根據 法達到，更有利 圍。 依據根據本發明 •方法，在第一 射以相關於半導 使用的波長係在 度依據在反射角 經照射進入電磁 第三步驟，埋入 數據包含關於在 的建造及破壞干 資料的項目。 而且，半導體晶圓因 非常耗成本的。而且 產的該產品晶圓，偏 對應產品晶圓的結構 為決疋埋入結構的深 進入平面測試晶圓期 此方法亦為對應地不 故所估計值可能與產 供一種非破壞性的、 導體晶圓的埋入結構 獨立申請專利範圍第 的具體實施例被訂定 被斷裂而被破壞，此 ’因為該方法無法被 差可能發生於所測得 深度。 度’確實已知間接藉 間所決定的蝕刻速率 /則置在產品晶圓的結 品晶圓的結構深度偏 成本有效的及快速的 深度。 1 认1 2項的各種方 於相依申請專利範 的決定在半導體 步驟’半導體晶 體晶圓表面的預 紅外光範圍。在 一對應於入射角. 幸昌射的波長範圍 結構的深度由所 半導體晶圓表面 涉的資料及結果 晶圓 圓以 先決 第二 的埋入 在波長 定的入 步驟， 於半導 數被記 的強度 _對應 之波 記錄 及在埋入沾 、、、n 包含半導體 結構深度之第 範圍的電磁輻 射角照射，所 經反射輻射強 體晶圓表面的 錄。之後，在 數據決定，該 構所反射輻射 晶圓結構深度

此 200426344 發明說明（3) 方法確保在丰邕# B q 你μ 1…^ 、導體日日圓埋入結構深度的無破壞的 η:二：：成本及時間。同時，該方法可被應用於 ϋ入^ μ “ =該埋入結構的方法後直接進行。 φ二Μ、/衣度車父佳為藉由強度數據的頻率分析決 墙i W於建造及破壞干涉的資料（其係包含於強〗 間的光學路：差及二 在埋入結構反射, 做為替代方案埋二 =埋入結構的深度。 與基於模型計算：ί;;;深度可由比較所測得強 讨4:4•灸*的強度數據而被決定，半導體晶圓 材枓參數如折射率可被併入該模型。 在此情況下，兔拗‘ |田χ让… 導體晶圓較佳ί二且不二Z構的深度之決定準確但 強疳# Μ Μ為具同極化的電磁輻射照射之， 考^傲Α描固別極化狀態（該極化狀態由反射改變 亏慮做為棋型的額外參數。 做2:ί ί ί導體晶圓的埋入結構深度之根據本發 度在反射角-對應於個別入射角第：：：丄；反射輕 記錄。之後，在第三步驟射埋角入晶圓 度數據決定，該數據再次構的冰度由所記 埋入結構反射的輻射的 2^-0表 半導體晶圓的結構深度資 二的貝料及因 地具根據本發明第—方& =的項目。該無破壞方法 月第方去所具有的優點。 決定， 產品晶 定，其 I數 治輻射 度數據 的光學 ，該半 所測得 )被併入 明的第 範圍的 的不同 射的強 表面被 錄的強 面及在 而包含 相對應 200426344 發明說明（4) 較佳為，埋入結構的深度由強度數據的特定傅立 射角決定。在此情況下，由關於建造及破壞干涉的^ (其包含於強度數據），可推論在半導體晶圓表面及在埋入 結構反射的輻射間的光學路徑差，及因而該埋入結構的深 度。 ° 该埋入結構的深度亦可選擇性地由比較該測得強度數據與 以模型為基礎計算的強度數據而決定之。較佳為，在此^ 況下該半導體晶圓以具不同極化的電磁輻射照射及該測得 強度數據的個別極化狀態被額外考慮於模型。 而且，為無破壞性地決定在該半導體晶圓中埋入結構的深 度，根據本發明的第三方法可被進行，其中，在第一步 驟’该半導體晶圓以具經定義極化的電磁輻射以相關於半 導體晶圓表面的預先決定的入射角被照射，該電磁輻射具 在紅外光範圍的波長。在第二步驟，在該半導體晶圓反射 的電磁輪射的極化狀態在反射角—對應於入射角—對應於半 導體晶圓表面被決定。在該半導體晶圓表面及在該埋入結 構反射的輻射之疊加產生極化狀態的改變，在第三步驟， 此改變與在具埋入結構的深度的極化狀態-以模型為基礎 計算的-變化比較以決定埋入結構的深度。此無破壞性方 法特徵亦在於在根據本發明的第一方法方面所敘述的優 點。 為進行此方法，較佳為使用習知橢圓偏振光器，藉由此在 樣品反射的輻射的極化狀態的改變可被簡易的決定且沒有 任何問題。

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所有根據本發明方法使用具波長在紅外線範圍的電磁 射以照射半導體晶圓，在此輻射的協助下，與具波長在轉 學性可見光範圍的轄射相反，可決定在數微米範圍的妹$ 深度’因此輻射特徵在於低吸收及因而在基本上由石夕戶^会 成的該半導體晶圓的高透過深度。而且，所使用輻射和及 在埋入結構及因而在側邊細部的散射作用，散射作用^ ^ 面地影響深度的決定，因為位於約2至2〇微米範圍的輪曰射、 波長顯著大於埋入結構的側邊尺寸，其必須被約略建立於 1 0 0奈米的範圍。此結果為因為由埋入結構產生的材料變 化，該半導體晶圓用做具不同折射率（於此反射發生）的 顯均相層系統。 為更2地利用此層行為，該方法或這些方法被較佳地設計 以決定在該半導體晶圓的結構深度，該結構具規則型式， 及該半導體晶圓在大面積被照射以達到在多樣性規則型式 的結構元件之空間平均反射。 以上方法亦合適用於決定在該半導體晶圓内幾何延伸的結 構、隱藏結構、或其他所欲併入體積的深度，假若反射發 生在這些結構。 根據本發明’所提出方法利用該半導體晶圓及該埋入結構 的近似均相層行為’其由在紅外線範圍的電磁輻射所產 生。 ^ 1圖顯示根據本發明方法第一具體實施例的流程圖以決 定在半導體晶圓的埋入結構深度。為進行此目的，在第一 方法步驟110，半導體晶圓以在波長範圍的電磁輻射以相

第11頁 200426344 五、發明說明（6) 導，晶圓表面的預先決定的入射角被照#，所使用 相ί :在紅外光範圍及在麥克爾孫干涉儀協助下以頻率 調變。▲此情況下，波長的調變係依據麥克爾 孫干涉儀的可移動鏡之位置而定。 在第二方法步驟120，經反射輻射沾私― 土 角-對應於入射角-對應於+導體射晶的圓強/光7譜依據在反射 磁波幅射的波長範圍之波數決定之面經照射進入的電 ^ , 〈該方法步驟12 fi可八 二=個子步驟，在第:子步驟首先所有經反刀 根據可移動鏡的位置被記錄’一般稱的干涉圖。強度 圖’藉由傅立葉轉換’可接著依據：涉 強度光譜。由此得到的強度光譜包含特別是在半以的 表面及在埋入結構反射的輻射之建造及破 :種強度光譜的頻率分析被用來得到半導體晶圓的=: 度或是在半導體晶圓内埋入結構的_指低於 構冰 度光譜，其在第三方法步驟130進行且其中在半導，-深 表面及在埋入結構反射的輕射間的光學路徑差可由曰曰圓 含於強度光譜的建造及破壞干涉的資料推&。 於包

決定在半導體晶圓内埋入結構深度的方法;由參考 圖詳細解釋於下文。 ^至E 第2圖顯示具半導體晶圓1的頂部側的圖式區段說明， 用於溝槽電容器的溝槽結構2做為埋入結構的實例。，、具 於DRAM記憶體晶片上使用的溝槽電容器於製造期間被D f 於該半導體晶圓，該餘刻溝槽被形 列 槽結構2,以最適地利用之後的Dram記憶體晶片的表#

200426344 五、發明說明（7) 在持續進步的表面結構的小型化期間，該溝槽結構2在下 方區域由額外蝕刻方法側邊地擴張以使得提供用於電容器 的表面區域及因而電容被保持為近似固定的，儘管表面結 構的小型化。所以該溝槽結構2可被區分為薄的上方溝槽 區段3及較寬的下方溝槽區段4。

因為，特別是，該上方溝槽區段3的深度具在之後的DRAM 記憶體晶片的功能性的顯著影響。努力在製造該溝槽結構 2的方法之後決定此深度。如第1圖所示決定在半導體晶圓 内埋入結構深度的方法特別合適用於此，因為其可進行此 方法而不需破壞該半導體晶圓。 所使用 於決定 度範圍 所使用 該半導 溝槽結 散射作 輻射波 寸。因 區域較 域用作 分別被 具在紅外線範圍的波長之電磁輻射證實為高度有利 所說明的該溝槽結構2的深度光譜，其在數微来深 延伸。與具在光學性可見範圍的波長之輕射相反， 輻射特徵在於低吸收及因而在基本上由石夕所組、’ 體晶圓1的高透過深度。而且，所使用輻射、及成的 構2及因而在該溝槽結構2的側邊細部的散射制在 用會負面地影響深度的決定，因為約2至2以作用， 長顯著大於在1 0 0奈米範圍的溝槽結構2的微米的 為平均矽與空氣的不同比值在該上方溝槽區=尺 在該下方溝槽區段4的區域更佔優勢，所以°°、5 3的 關於光學性質的不同的明顯均相層，這些居這些區 稱為上方層5及下方層6。 胃在下文 若，如於第2圖進一步說明，一個波長的電磁輻 、 於垂直線L的入設角α射在該半導體晶圓1的表田、細相關 上，接著

200426344 五、發明說明（8) 一部分該輻射，由部分光束S 1所說明，以反射角石-對應於 入設角α -於該半導體晶圓1的表面上反射。另一部分的該 '輕 射，由部分光束S2所說明，透入該半導體晶圓1的表面及田 因而進入該上方層5及以相關於垂直線的折射角γ折射。因 為該上方層5及該下方層6在他們的材料組成或平均密度方 面不同，在該上方層5及該下方層6之間的介面存在一折射 率的梯度，其導致在介面該部分光束S2的反射。該部分光 束S 2再认於點Α射在該半導體晶圓1的表面及以反射角石自 該垂直線L折射離開。 疊置及因而該兩個部分光束S1及S 2的干涉發生於點A，與 在該半導體晶圓1的表面反射的部分光束S1相較，在該上 方層5及該下方層6之間的介面反射的該部分光束S2已經過 光學路徑差7。 若不同波長的電磁輻射現在被考慮，則不同的折射角及因 而不同的光學路徑差因分散而產生。一個波長範圍的電磁 輻射因而產生不同的光學路徑差，其會依據波數或波長影 響在反射測得的強度數據。所以，在相反的結果，由決^ 該強度數據，可能決定在波長範圍的不同波長的光學路捏 差及因而該上方層5的厚度，其係對應於該上方溝槽區與' 的深度。 由此考I模式明顯可知如第1圖所示的根據本發明方法第 一具體實施例適合用於決定埋入結構的深度，愈可靠地使 用，該結構在以紅外線範圍的電磁輻射照射時愈佳地做為 均相層系統。所以，該方法被較佳地設計以決定在該半導

第14頁 200426344 五、發明說明（9) 體晶圓具規則型式的結構深度，該半導體晶圓以大面積方 式被照射以得到在多樣性規則型式的結構元件之空間平均 反射。此類似地應用於如參考第6至1 1圖敘述的根據本發 明方法進一步具體實施例。 第3圖顯示一種測量裝置以進行根據第1圖的方法。該測量 裝置包括輻射源1 4，其射出在紅外線範圍的電磁輻射s，

麥克爾孫干涉儀1 〇以調變該輻射S的波長，及偵測器1 5以 s己錄在該半導體晶圓1反射的該輻射s的強度，該麥克爾孫 干涉儀1 0具半發射光束分離器1 3、固定鏡子丨丨及亦包含可 移動鏡子1 2 〇 自輻射源1 4產生的輻射（由光束S說明）在半發射光束分離 器1 3被分為兩個部分光束s 11、S1 2，理想上具相同強度。 一個部分光束S11被反射至固定鏡子1 1及另一個部分光"^束 S 1 2被傳送至可移動鏡子1 2。該兩個部分光束s丨丨、s丨2在 個別鏡子1 1、1 2反射及再次疊加以形成光束s，其接著撞 擊於該半導體晶圓1及於此反射及最後通過至偵測器i 5。

該偵測器1 5依據可移動鏡子1 2的位置量測在該半導體晶圓 1反射的該光束S的強度’依據可移動鏡子1 2的位置的此強 度數據亦稱為干涉圖，此干涉圖的計算傅立葉轉換產生依 據輻射進入的電磁輻射的波數的強度光譜。 在第3圖所示的測量裝置基本上對應於傅立葉轉換分光 儀’其習慣上用於分光檢查。此種分光儀特徵特別是在於 入射於樣品及自後者反射的高輻射強度，因沒有任何分散 元件或縫隙-式薄膜被使用。而且，短的測量時間為可77能

200426344 五、發明說明（10) 因為所有波長被同時測量。然而，原則上，其他分光儀如 多束分光儀或光柵分光儀亦可被使用以決定強度光譜。而 且，在雷射（其可在波長範圍内連續微調）協助下可進行波 長調變及因而依據所設定雷射波長測量強度數據而不需記 錄干涉圖。 如上文所解釋，依據輻射進入的電磁輻射的波數所決定的 強度光譜包含關於在半導體晶圓表面及在由埋入結構所產 生的層反射的輻射干涉之資料。建造及破壞干涉形成的方 式及他們影響強度光譜8的型式的方式可由第4圖變為明顯 的，第4圖顯示一種於反射記錄的圖式強度光譜8，其為輻 射進入的電磁輻射的波數y的函數，及半導體晶圓1的頂部 側的進一步圖式區段說明。 在左手側所說明的光束S的情況下，其表示具相當長波長 或小波數υ的電磁輻射，在該半導體晶圓1的表面反射的部 分光束S1及在該上方層5及該下方層6之間的介面反射的部 分光束S2間的光學路徑差產生波長的半整數倍數的相位偏 移’故該兩個部分光束S1、S 2無破壞地干涉。在該強度光 譜8，強度最小值I m i η可在此波長或波數υ觀察到。 與此相反，在右手側所說明的光束S，（其具相當短波長或 相當大波數υ ’的輻射）的情況下之光學路徑差產生在該半導 體晶圓1的表面反射的部分光束S1，及在該上方層5及該下 方層6之間的介面反射的部分光束S2,間的波長的整數倍數 的相位偏移，該兩個部分光束S 1，、S2，因而建設地干涉， 故在該強度I在此波長或波數υ具強度最大值imax。

第16頁 200426344 五、發明說明（11) 該強度光譜8的型式因而可被使用以推論在個別波長的光 學路徑差及因而該上方層5的厚度或上方溝槽區段的深 度。該半導體晶圓1的深度光譜可因而在強度光譜的頻率 分析之協助下產生。 為說明目的，第5圖顯示提供為具溝槽結構之半導體晶圓 的頂部侧的兩個不同深度光譜9、9，，其係由強度光譜的 頻率分析得到。在下方溝槽區段的不同蝕刻次數後強度 譜被記錄。 在第5圖所示的上方深度光譜9中三個尖峰p卜p2、p3為明 顯可辨別的，所有三個尖峰p卜p2、P3可被指定至兩層間 ，介面，於此存在折射率的梯度及反射因而發生❶在約！ 微米的第一尖峰P1可被辨識為上方氧化物層的深度。第二 尖峰P2係由在分別由上方及下方溝槽區段所定義的溝槽結 構的上方及下方層間的介面反射而產生，及位於約2微米 的深度。此值因而對應於上方溝槽區段的深度。最後，另 &個大峰P 3係在於約7微米觀察到，其係由在下方溝槽區 &的底側的反射產生，此是因為反射亦在此位置發生，因 :、、、材料、、且成改變’其結果為在兩層間存在介面及因而 折射率的梯度。 在 ，此相反，在下方溝槽深度光譜9，的情況下，因為該第二 =峰p2’向右偏移，上方溝槽區段的深度可被指定為 — 2· 6微米的更高值。 ^ ，參考先前第1至5圖所解釋方法的情況下，存在問題為小 /衣度的決定會變的不正確的，此為當所使用輻射波長大於

200426344 五、發明說明（12) 該埋入結構的深度或是光學路徑差的大小時的情況。此是 因為在該半導體晶圓表面反射的及在由該結構所產生該層 反射的電磁輪射的建造或破壞干涉不會以此種情況發生， 故所決定強度光譜的頻率分析為不正確的，為避免這些不 正確性，所以根據本發明方法第二具體實施例被提出，其 額外地考慮在半導體晶圓反射的電磁輻射的極化狀態之變 化。 第6圖顯示根據本發明方法的此第二具體實施例的流程 圖。在此情況下，在第一方法步驟2 1 〇，半導體晶圓以在 紅外線範圍的電磁輻射以相關於半導體晶圓表面的預先決 定的入射角照射，波長再次於麥克爾孫干涉儀協助下以頻 率相依方式被調變。該輻射額外定方向於不同的極化方向 或極化狀態。 第二方法步驟2 2 0中包括依據波數及極化狀態（其由反射改 變）決定在半導體晶圓表面反射的輻射之強度光譜。此方 法步驟220可分為三個子步驟，在第一子步驟首先決定經 反射輪射的極化狀態。第二子步驟包括記錄該個別極化狀 態的干涉圖及第三子步驟包括在傅立葉轉換的協助下，轉 換此干涉圖為強度光譜。 由比較在個別極化狀態情況下所決定的強度光譜與以模型 為基礎所計算的強度光譜，一種深度光譜被決定於第三方 法步驟2 3 0。此模型係基於菲涅耳方程式，其併入具用做 層系統的埋入結構的半導體晶圓之光學參數，及因而亦包 括敘述該埋入結構深度的參數。藉由變化這些參數，在模

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型協助下所計算的該強度光譜被測量光譜 該埋入結構的深度光譜。 巾 座生

進行此方法的測量裝置被說明於第7圖，該測量裝置包 =源彳’其發射在紅外線範圍的電磁輻射S，及已示於 第3圖的,克爾孫干涉儀1〇，在由該轄射源14所發射轄 的協助下，進行波長調變。在通過該麥克爾孫干涉儀10 後，輻射S撞擊於起偏振器21，其定位向該輻射s於所訂 的極化狀態。在該半導體晶圓1的輻射S後續反射之後，該 幸田射，過刀析器2 2及最後至偵測器1 5。不像該起偏振器2 i 僅$送該電磁輻射S的較佳極化狀態，該分析器2辦皮用來 決定在該半導體晶圓1的反射之後該輻射S的極化狀態。此 可由如旋轉該分析器2 2進入不同的極化狀態直到輻射最大 值或最小值發生在該偵測器丨5而完成。 在該經反射輕射S的極化狀態已被決定後，該偵測器1 5記 錄干涉圖’其被使用以依據波數藉由傅立葉轉換計算強度 光譜。 說明於第7圖的測量裝置基本上包含耦合傅立葉轉換分光 儀至橢圓偏振光器20，具起偏振器21及該分析器22的橢圓 偏振光器2 0被用來決定在該半導體晶圓1反射的該輻射S的 極化狀態之變化，取代所說明的該橢圓偏振光器20，可能 使用亦具額外光學元件的其他形式的橢圓偏振光器。 取代波數相關強度光譜，在該半導體晶圓經埋入結構的深 度之決定亦可由關於預先決定波長的角度相依強度光譜作 動.。在此方面，第8圖顯示根據本發明方法第二具體實施

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200426344 五、發明說明（14) 例的流程圖。 在此情況下，在第一方法步驟3 1 0，該半導體晶圓以具位 於紅外線範圍的預先決定波長的電磁輻射以相關於半導體 晶圓表面的不同入射角或連續微調入射角範圍照射之，及 第二方法步驟3 2 0包括記錄在對應於關於半導體晶圓表面 的入射角的反射角於半導體晶圓反射的輻射之強度光譜。

以此方式依據反射角所決定的強度光譜包含關於在半導體 晶圓表面及由埋入結構所產生的層反射的一個波長的輻射 之建造及破壞干涉的資料，及因而包含關於依據入射及反 射角的不同光學路徑差。 在此種強度光譜的特定傅立葉分析反射角之協助下，其所 以可能在第三方法步驟3 3 0決定在該埋入結構的反射深度 及因而深度光譜。

此方法可根據說明於第9圖的測量裝置進行，所使用輻射 源為雷射30，其放出一致的高強度電磁輻射S。該半導體 晶圓1以自雷射3 0的輻射S以相關於半導體晶圓1表面的不 同入射角α或入射角的連續微調範圍照射及該偵測器1 5接 著於對應於入設角α的反射角/3記錄在該半導體晶圓1反射 的輻射S的強度。在此情況下，該雷射3 0的使用促進該強 度光譜的高度準確性記錄。 做為替代方案，此方法亦提供比較所測得強度數據與基於 模型所計算的強度數據之機率，以決定埋入結構的深度。 根據以上所敘述的根據本發明方法的第二具體實施例，在 此情況下，較佳為考慮於在該半導體晶圓電磁輻射之反射

第20頁 200426344 五、發明說明（15) 時產生的極化狀態的變化於模型。極化狀態的變化可再次 於橢圓偏振光器的協助下被決定。 進一步可能僅藉由橢圓偏振光方法決定在該半導體晶圓中 埋入結構的深度。在此方面，第1 〇圖顯示根據本發明方法 第四具體實施例的流程圖以決定在該半導體晶圓中埋入結 構的深度。 在此方法中，於第一方法步驟4 1 0，半導體晶圓以具經訂 定極化的電磁輻射以相關於半導體晶圓表面的預先決定的 入射角照射之，該電磁輻射具波長在紅外光範圍。之後， 第二方法步驟4 2 0包括決定已由在對應於相關於半導體晶 圓表面的入設角的反射角的在半導體晶圓的輻射反射而改 變的極化狀態。在第三方法步驟4 3 0，所決定極化狀態與 基於模型（其考慮該埋入結構的深度）所計算的極化狀態比 較，以得到該半導體晶圓的深度光譜。 此方法可在於第11圖所說明的橢圓偏振光器20的協助下進 行，在此情況下，由輻射源1 4所發射的電磁輻射S被定位 向於在該起偏振器2 1的特定極化狀態。在於該半導體晶圓 1反射後，該輻射S在撞擊偵測器1 5前該輻射S通過分析器 2 2，該經反射輻射S的極化狀態可再次於該分析器2 2及該 偵測器1 5的協助下被決定。此全然地橢圓偏振光測量方法 在一個波長及一波長範圍皆可進行，亦可依據所選擇測量 方法使用不同形式的橢圓偏振光器。若在一個波長的方法 為較佳的，合適的輻射源再次為雷射，以能夠藉由一致的 高強度電磁輻射進行測量。

200426344 五、發明說明（16) 取代先前敘述的根據本發明方法的具體實施例以決定在半 導體晶圓的埋入結構深度’代表進一步分光的及/或橢圓 偏振光方法的組合之替代具體實施例為可了解的，例如可 記錄在不同入射及反射角的波長範圍之強度數據，及若合 適，當決定深度光譜時額外考慮輻射的極化變化。

而且，對熟知本技藝者顯然該方法亦合適用於決定在該半 導體晶圓内幾何延伸的結構、隱藏結構、或其他所欲併入 體積的深度，如由微機電系統所表示。此自然地推測這些 結構產生伴隨在該半導體晶圓中折射率的梯度之材料變 化，故反射在這些結構發生。

第22頁 200426344 圖式簡單說明 第1圖顯示根據本發明方法第一具體實施例的流程圖， 第2圖顯示具干涉電磁部分光束的溝槽結構之半導體晶圓 的頂部側的圖式區段說明， 第3圖顯示具麥克爾孫干涉儀的測量裝置以進行根據第1圖 的方法， 第4圖顯示具擁有不同波長的干涉部分光束的半導體晶圓 的頂部側的圖式干涉光譜及進一步圖式區段說明， 第5圖顯示提供為具溝槽結構之半導體晶圓的頂部側的兩 個不同深度光譜，

第6圖顯示根據本發明方法第二具體實施例的流程圖， 第7圖顯示具麥克爾孫干涉儀及橢圓偏振光器的測量裝置 以進行根據第6圖的方法， 第8圖顯示根據本發明方法第三具體實施例的流程圖， 第9圖顯示一種測量裝置以進行根據第8圖的方法， 第1 0圖顯示根據本發明方法第四具體實施例的流程圖，及 第1 1圖顯示具橢圓偏振光器的測量裝置以進行根據第1 0圖 的方法。 元件符號說明： 2溝槽結構 5上方層 8強度光譜 11固定鏡子 1 4輻射源 3上方溝槽區段 6下方層 9深度光譜 1 2可移動鏡子 1 5偵測器

1半導體晶圓 4下方溝槽區段 7路徑差 1 0麥克爾孫干涉儀 1 3光束分離器

第23頁 200426344 圖式簡單說明 2 0橢圓偏振光器 3 0雷射 210、220、23 0方法步驟 410、42 0、43 0方法步驟 I m a X最大值 S輻射/光束 S12、S2 2部分光束 /3反射角 2 1起偏振器 2 2分析器 1 1 0、1 2 0、1 3 0方法步驟 310、320、33 0方法步驟 A點 I強度 I m i η最小值 L垂直線 SI、S2部分光束 P1、P 2、P 3央峰 α入射角 Τ折射角 υ波數

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Claims (1)

1. 200426344 六、申請專利範圍 1 · 一種決定在半導體晶圓（1 )的埋入結構（2、3 )深度之方 法，其具下列步驟： a )以在波長範圍延伸的電磁輻射（S )以相關於該半導體晶 圓（1)表面的預先決定的入射角（α )照射該半導體晶圓（1)， 波長係位於紅外光範圍； b)依據在反射角（点）_對應於入射角（α )-關於該半導體晶圓 (1 )表面經照射進入的電磁輻射（S )的波長範圍之波數記錄 經反射輻射的強度；及 c )依據該波數由所記錄的強度數據決定該埋入結構（2、3) 的深度。 2 ·根據申請專利範圍第1項的方法，該埋入結構（2、3 )的 深度係藉由該強度數據的頻率分析而決定。 3 ·根據申請專利範圍第1項的方法，該埋入結構（2、3 )的 深度係由比較所測得強度數據與基於模型所計算的強度數 據而被決定。 4·根據申請專利範圍第3項的方法，該半導體晶圓（丨）係以 具不同極化的電磁輻射（S)照射，及，以決定該埋入結構 (2、3 )的深度，所測得強度數據的個別極化狀離 中被額外考慮。 、、银i 5·根據先前申請專利範圍其中一項的方法，一 用於照射該半導體晶圓（1 )，該波長調變在麥克爾孫$干子 儀（10)的可移動鏡（12)協助下進行，及方法步驟b)' " 下列子步驟： 川匕括 ba)根據該可移動鏡（1 2)的位置記錄該經反射輻射（§)的強

   200426344 六、申請專利範圍 度；及 bb )由依據該可移動鏡（1 2 )的位置所記錄的該強度數據的 傅立葉轉換基於波數計算經反射輻射（S )的強度。 6.根據申請專利範圍第1至4項其中一項的方法，一波長調 變被用於照射該半導體晶圓（1 )，該波長調變係在可在波 長範圍内可連續微調的雷射之協助下進行。 7 . —種決定在半導體晶圓（1)的埋入結構（2、3 )深度之方 法，其具下列步驟：

   a) 以具在紅外線範圍的預先決定波長的電磁輻射（S)以相 關於該半導體晶圓（1 )表面的不同入射角（α )照射該半導體 晶圓（1)， b) 在反射角（冷）-對應於該個別入射角（α )-關於該半導體晶 圓（1 )表面記錄經反射輻射（S )的強度；及 c) 依據該反射角（冷）由所記錄的強度數據決定該埋入結構 (2、3)的深度。 8 .根據申請專利範圍第7項的方法，該埋入結構（2、3 )的 深度係由該強度數據的反射角特定傅立葉分析決定。

   9 .根據申請專利範圍第7項的方法，該埋入結構（2、3 )的 深度係由比較所測得強度數據與基於模型所計算的強度數 據而被決定。 1 0 .根據申請專利範圍第9項的方法，該半導體晶圓（1 )係 以具不同極化的電磁輻射（S)照射，及，為決定該埋入結 構（2、3 )的深度，所測得強度數據的個別極化狀態係於模 型中被額外考慮。

   第26頁 200426344 六、申請專利範圍 1 1.根據申請專利範圍第7至1 0項其中一項的方法，一雷射 (3 0 )被用於照射該半導體晶圓（1 )。 12·—種決定在半導體晶圓（1)的埋入結構（2、3)的深度之 方法，其具下列方法步驟： a) 以具有定義的極化的電磁輕射（S)以相關於該半導體晶 圓（1 )表面的預先決定入射角（α )照射該半導體晶圓（1 )，該 電磁輻射（S)具在紅外線範圍的一波長；

   b) 在反射角（泠）-對應於該入射角（α )-關於該半導體晶圓（1 ) 表面決定在該半導體晶圓（1 )反射的該反射輻射（S )的極化 狀態；及 c )比較所測得極化狀態與在具該埋入結構（2、3 )的深度的 極化狀態-以模型為基礎所計算的-變化以決定該埋入結構 (2、3)的深度。 1 3 .根據申請專利範圍第1 2項的方法，係使用一種橢圓偏 振光器（20)。 1 4.根據先前申請專利範圍其中一項的方法，該方法被設 計以決定在該半導體晶圓（1 )的埋入結構（2、3 )的深度，

   該埋入結構具規則型式，及該半導體晶圓（1 )在大面積被 照射以達到在多樣性規則型式的結構元件之空間平均反 射。 1 5.根據先前申請專利範圍其中一項的方法，其為該情 況，在溝槽電容器的溝槽結構（2 )的情況下，決定在較寬 溝槽區段（4)開始的深度。

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