TWI240064B - Methods for determining the depth of a buried structure - Google Patents

Description

^40064 1 號 93 撤 777 五、發明說明（2) =及耗勞力的。而且， ，果為此方法為非常耗 施用於持續在生產的該 的結構深度及相對應產 做為替代方案，為 接藉由比較結構蝕刻進 速率估計深度，使用此 的結構深度之情況，故 度偏差。 本發明目的為提供 速的方法以決定在半導 此目的可由根據獨 種方法達到，更有利的 範圍。 月 曰 修正 半導體晶圓因被斷裂而被破壞，此 成本的。而且，因為該方法無法被 產品晶圓，偏差4能發生於所測得 品晶圓的結構深度。 決定埋入結構的深度，確實已知間 入平面測試晶圓期間所決定的蝕刻 方法亦為對應地不測量在產品晶圓 所估計值可能與產品晶圓的結構深 一種非破壞性的、成本有效的及快 體晶圓的埋入結構深度。 立申請專利範圍第1、9及16項的各 具體實施例被訂定於相依申請專利 内容 依據根據本發明的決 之苐一方法’在第一步称 磁輻射以相關於半導體晶 射’所使用的波長係在紅 輻射強度依據在反射角（ 圓表面的經照射進入電磁 之後，在第三步驟，埋入 決定’該數據包含關於在 反射輻射的建設及破壞干 定在半導體晶圓的 ’半導體晶圓以在 圓表面的預先決定 外光範圍。在第二 對應於入射角）對 輻射的波長範圍之 結構的深度由所記 半導體晶圓表面及 涉的資料及結果包 埋入結構 波長範圍 的入射角 步驟，經 應於半導 波數被記 錄的強度 在埋入結 含半導體 ^1 |_ 1240064

Jigt 曰 案號 93108777 五、發明說明（3) 結構深度資料的項目。 此方法確保在半導體晶圓埋穴 定，柿撂环銘龙士、士 士圓里入、、Ό構，木度的無破壞的決 疋，使付可即名成本及時間。同時，該方法可 品晶圓及可在製造該埋入結構的方法後直接進二、 —結構的深度較佳為藉由強度數據的頻率分析決 Ϊ數據)叮由抢關Λ建/及破壞干涉的資料（其係包含於強 “射間的先學路徑差，及因而該埋入結構的深度。 數棱：H:ΐ二埋入結構的深度可由比較所測得強度 光ί材2的強度數據而被決定，半導體晶圓的 先子材枓參數如折射率可被併入該模型。 …上f此隋况下’為增加埋入結構的深度之決定準確性， ^二 ' 體曰a圓較佳為以具不同極化的電磁輻射照射之，所 :則付=度數據的個別極化狀態（該極化狀態由反射改變)被 併入考慮做為模型的額外參數。 本案提出用於做為決定在半導體晶圓的埋入結構深度 根據本&明的第一種無破壞方法，其提出在第一步驟以 ^位^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照射該半導體晶圓。在第二步 驟’經反射輻射的強度在反射角（對應於個別入射角）相 關於=導體晶圓表面被記錄。之後，在第三步冑，埋入結 構的/=度由戶^記錄的強度數據決定，該數據再次包含關於 在半¥ f晶圓表面及在埋入結構反射的輻射的建設及破壞 干涉^資料及因而包含半導體晶圓的結構深度資料的項 —目。'玄無破壞方法相對應地具根據本發明第一方法所具有 -^^ 93108777 1240064 五、，發明說明（4) 的優點。 軚佳為，埋入結構的深度由強度數據的特定傅立葉分 析反射角決定。在此情況下，由關於建設及破壞干涉的資 料（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。 該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It況下忒半導體晶圓以具不同極化的昭 測得強度數據的個別極化狀態被額外考慮於工 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 二驟該f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人射角被照射，#電磁韓射 /、在、、工外光範圍的波長。在第二步驟，在該半導體晶圓反 射的電磁輻射的極化狀態在反射角-對應於入射角_對應於 半導體晶1)表面被決定。在該半導體晶圓表面及在該埋入 、、、σ構反射的輻射之疊加產生極化狀態的改變，在第三步 =L此，變與在具埋入結構的深度的極化狀態-以模型為 广礎計异的-變化比較以決定埋入結構的深度。此無破壞 =方法特徵亦在於在根據本發明的第一方法方面所敘述的 :、、、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真 沒有任何問題。 /Ν 麵 第9頁 1240064 ----—^ 93108777 年月 日 佟不 五、發明說明---- 所有根據本發明方法使用具波長在紅外線範圍的電磁 在以照射半導體晶圓，在此輻射的協助下，與具波長 社搂:性可見光範圍的輻射相反，可決定在數微米範圍的 、、Ό殊度，因此輻射特徵在於低吸收及因而在基本上由石夕 所組成的該半導體晶圓的高透過深度。而且，所使用輻射 $制在埋入結構及因而在側邊細部的散射作用，散射作用 =負面地影響深度的決定，因為位於約2至20微米範圍的 輻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 〇奈米的範圍。此結果為因為由埋入結構產生的材 料父化s亥半導體晶圓用做具不同折射率（於此反射發生） 的明顯均相層系統。 % >為更佳地利用此層行為，該方法或這些方法被較佳地 "又计以，=在該半導體晶圓的結構深度，該結構具規則型 式及„亥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 實施方式 第1圖顯不根據本發明方法第一具體的流程圖

第10頁 1240064 曰 -----塞號93108777 年 月 五、發明說明（6) 驟110，半導體晶園以在波長範圍的電磁輻射 ;半導體晶圓表面的預先決定的入射肖 =波長係在紅外光範圍及在麥克爾二下所 克爾』Si:調變。在此情況下，波長的調變係依據i 見爾孫干涉儀的可移動鏡之位置而定。 尿麥 反射經反射丄輻射的強度光譜依據在 人對應於半導體晶圓表面經照射進 的電磁波幅射的波長範圍之波數決 120可分為兩個子步驟 么方法步驟 射的強度根據可移動鏡的位置被記 ^ *此干涉圖’藉由傅立葉轉換，可接著依=== ϊ體= 。由此得到的強度光譜包含特別是：半 =回表面及在埋入結構反射的輕射之建設及破壞干: 一種強度光譜的頻率分析被用來 構深度或是在半導體晶圓内埋入社播：¥體曰曰圓的結 體晶圓表=在埋；進行且其中在半導 關於包含於強度光譜的 的光學路徑差可由 決定在半導體日曰推論。 2至5圖詳細解釋於下文。、、，°構冰度的方法可由參考第 第2圖顯不具半導體晶in 1 其具用^溝槽電容器的溝^侧的圖式區段說明， it ^ ^DRAM I, ^ ^ ^ 11 ： t iH \ 排列於該半導體晶圓1的蝕刻黄、_曰、今态於製造期間被 贴㈣聊哪雛KMWHKUMuii舰》丨,丨 ------- 第11頁 1240064 ----^ 93108777--年月日 倏正 五、發明說明（7) -—---- 土溝：:吉構2，以最適地利甩之後的DRAM記憶體晶片的表 ，。：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 容器的表面區域及因而電容被保持為近似固定的，：管表 =、…構的小型化。所以該溝槽結構2可區 溝槽區段3及較寬的下方溝槽區段4。 寻的上万 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。如第丨圖所示決定在半導體 ^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。 所使用具在紅外線範圍的波長之電磁輻射證實為高度 有利於決定所說明的該溝槽結構2的深度光譜，其在數微 米深度範圍延伸。與具在光學性可見範圍的波長之輻射相 反’所使用輻射特徵在於低吸收及因而在基本上由矽所組 成的邊半導體晶圓1的高透過深度。而且，所使用輻射抑 制在溝槽結構2及因而在該溝槽結構2的侧邊細部的散射作 用’散射作用會負面地影響深度的決定，因為約2至2 〇微 米的輻射波長顯著大於在1 〇 〇奈米範圍的溝槽結構2的侧邊 尺寸。因為平均矽與空氣的不同比值在該上方溝槽區段3 的區域較在該下方溝槽區段4的區域更佔優勢，所以這些 區域用作關於光學性質的不同的明顯均相層，這些層在下 文分別被稱為上方層5及下方層6。 若，如於第2圖進一步說明，一個波長的電磁輻射s以 相關於垂直線L的入射角α射在該半導體晶圓1的表面上，

第12頁 1240064 曰 五、發明說明（8) 接著一部分該輻射，由部分光束S丨所說明，以反射角冷 (對應於入射角α )於該半導體晶圓1的表面上反射。另_ 邛分的该輻射，由部分光束§ 2所說明，透入該半導體晶圓 1的表面及因而進入該上方層5及以相關於垂直線的折射角 7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％的反 射。該部分光束S2再次於點A射在該半導體晶圓】的表面及 以反射角yS自該垂直線l折射離開。 疊置及因而該兩個部分光束S1及§2的干涉發生於點 V,與在該半導體晶圓1的表面反射的部分光束S1相較，在 ::上方層5及該下方層6之間的介面反射的 經過光學路徑差7。 丨刀尤末已 右不同波長的電磁輻射現在被考 及因而不同的光學路徑差因分：η不同的f射角 电磁羊田射因而產生不同的光學 罕固刃 長影響在反射測得的強度數據。會依據波數或波 決定該強度數據，可能決定 在相反的結果，由 路徑差及因而該上方層5的厚声皮長摩巳圍的不同波長的光學 區段3的深度。 又’八係對應於該上方溝槽 由此考量模式明顯可知如 法第一具體實施例適合用於決〜圖所不的根據本發明方 地使用，該結構在以紅外線二埋入結構的深度，愈可靠 做為均相層系統。所以，該^、、的電磁輻射照射時愈佳地 半導體晶圓具規則型式的^ 士破較佳地設計以決定在該 1240064 __案號13108777_年月 n 修正__ 五、發明說明（9) 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 0以調變該輻射s的波長，及偵測器1 5 以記錄在該半導體晶圓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11及亦包含 可移動鏡子12。 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、s 1 2，理想上具相同強 度。一個部分光束S11被反射至固定鏡子11及另一個部分 光束S12被傳送至可移動鏡子12。該兩個部分光束si 1、 S1 2在個別鏡子11、1 2反射及再次疊加以形成光束s，其接 者才里擊於5亥半導體晶圓1及於此反射及最後通過至摘測器 15 〇 Λ 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，依據可移動鏡子丨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 生依據輕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$分 政元件或縫隙式薄膜被使用。而且，短的測量時間為可铲 因為所有波長被同時測量。然而，原則上，其他分光儀:

第14頁 1240064 ----- 案號93108777 年月日 倏正 五、發明說明（10) 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。建設及破壞干涉形成 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^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 ▼ .....- · 具表不具相當長 波長或小波數u的電磁輻射，在該半導體晶圓丨的表面反射 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 鈞部分光束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、S2無破壞地干涉。在該強 度光缙8，強度最小值I m丨n可在此波長或波數y觀察到。 與此相反，在右手侧所說明的光束s，（其具相當短波長或 相當大波數，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81，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S1, 、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。 該強度光譜8的型式因而可被使用以推論在個別波長 的光學路控差及因而該上方層5的厚度

第15頁 _ —1 _ —1 案號 93108777 1240064 修正 五、發明說明（11) 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 曰曰圓的頂部側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 度光譜被記錄。 在第5圖所示的上方深度光譜9中三個尖峰ρι、ρ2、ρ3 為明顯可辨別的，所有三個尖峰P1、Ρ2、Ρ3可被指定至兩 層間的介面，於此存在折射率的梯度及反射因而發生。在 約1微米的第一尖峰Ρ1可被辨識為上方氧化物層的深度。 第一 Α峰Ρ 2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’另一個尖峰P3係在於約7微米觀察到，其係由在下方 溝槽區段的底側的反射產生，此是因為反射亦在此位置發 生’因為材料組成改變，其結果為在兩層間存在介面及因 而存在折射率的梯度。 與此相反’在下方溝槽深度光譜9，的情況下，因為該 第一尖峰P2’向右偏移，上方溝槽區段的深度可被指定為 約略2· 6微米的更高值。

第16頁 、在參考先前第1至5圖所解釋方法的情況下，存在問題 為小深度的決定會變的不正確的，此為當所使用輻射波長 大=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 該層反射的電磁輻射的建設或破壞干涉不會以此種情況發 1240064 案號 93108777 五、發明說明（12) 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圖顯不根據本發明方法的此第二具體實施例的流 私圖。在此情況下，在第一方法步驟2丨〇，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220中包括依據波數及極化狀態（其由反 射改變）決疋在半導體晶圓表面反射的輻射之強度光譜。 此方法步驟2 20可分為三個子步驟，在第一子步驟首先決 定經反射輻射的極化狀態。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 杈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230。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， 在模型協助下所計算的該強度光譜被採用於該測量光譜以 產生該埋入結構的深度光譜。 進行此方法的測量裝置被說明於第7圖，該測量裝

1240064 -1^·,93108777___ 年月日 條正 五、發明說明（13) ' ~· 不於第3圖的麥克爾孫干涉儀丨〇，在由該輻射源丨4所發射 輕射S的協助下，進行波長調變。在通過該麥克爾孫干涉 儀lj後’輕射S撞擊於起偏振器21，其定位向該輻射s於所 §丁定的極化狀悲。在該半導體晶圓1的輻射S後續反射之 後，該輻射通過分析器22及最後至偵測器丨5。不像該起偏 振器21僅傳送該電磁輻射s的較佳極化狀態，該分析器2 2 被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22進入不同的極化狀態直到輻 射最大值或隶小值發生在該偵測器1 5而完成。

在該經反射輻射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2 0，具起偏振器2 1及該分析器2 2的 橢圓偏振光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0

取代波數相關強度光讀’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，弟8圖顯示根據本發明方法第三具體 實施例的流程圖。 在此情況下，在第一方法步驟3 1 〇，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

第18頁 1240064 _ 案號93108777 年月曰 修正 五、發明說明（14) 之’及第二方法步驟320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 輕射之建設及破壞干涉的資料，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 〇決定在該埋入結構的反射 冰度及因而深度光譜。 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3。該半 導體晶圓1以自雷射3 〇的輻射s以相關於半導體晶圓1表面 的不f入射角α或入射角的連續微調範圍照射及該偵測器 1 5接著於對應於入射角α的反射角石記錄在該半導體晶圓j 反射的輪射S的強度。在此情況下，該雷射3〇的使用促進 該強度光譜的高度準確性記錄。 =為替代方案，此方法亦提供比較所測得強度數據與 基於核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1情況下’較佳為考慮於在該半導體晶圓電磁輻射 之反射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

案號 93108777

A Λ 曰 1240064 修正 五、發明說明（15) 方法第四具體實施例的流程圖以決定在該半導體晶 入結構的深度。 在此方法中，於第一方法步驟4丨〇，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420包括決定已由在對應於相關於半導 體晶圓表面的入射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43〇，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2〇的協助 下進行，在此情況下，由輻射源丨4所發射的電磁輻射s被 定位向於在該起偏振器21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15前該輻射§通過分 析器22，該經反射輻射S的極化狀態可再次於該分析器22 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。

第20頁 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 #合適’當& m光譜時額外考慮輻射的極化變化。 1240064 _案號93108777_年月曰 修正_ 五、發明說明（16) 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21頁 1240064 索號 93108777

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j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，的 第5圖顯示誕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11圖顯示具橢圓偏振光器的測量裝置以進行根據第1 〇圖 的方法。 元件符號說明·· 3上方溝槽區段 6下方層 9深度光譜 12可移動鏡子 1 5偵測器 22分析器 2溝槽結構 5上方層 8強度光譜 11固定鏡子 1 4輻射源 21起偏振器 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 20橢圓偏振光器 1240064 案號 93108777 曰 修正 圖式簡單說明 3 0雷射 11 0、1 2 0、1 3 0方法步驟 2 1 0、2 2 0、2 3 0方法步驟31 0、3 2 0、3 3 0方法步驟 410、420、4 30方法步驟Α點 I強度

Imax最大值 Imin最小值 L垂直線 S輻射/光束 SI、S2部分光束 S12、S22部分光束 PI、P2、P3尖峰 α入射角 /3反射角 Τ折射角 υ波數

第23頁

Claims (1)

1240064 --^ 9310877J_t 月日 修正 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 )，波長係位於釭外光範圍； b曰據在反射角（沒）（對應於入射角（α))關於該半導體 :曰0 U )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4波數由所記錄的強度數據決定該埋入結構（23 的深度。 t根據t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！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態係於模型 中被額外考慮。 5」根據申請專利範圍第丨項至第4項任一項的方法，一波長 调變被用於照射該半導體晶圓（丨），該波長調變在麥克爾 孫干涉儀（10)的可移動鏡（丨2)協助下進行，及方法步驟b) 可包括下列子步驟： ba)根據該可移動鏡（12)的位置記錄該經反射輻射（s)的強

第24頁 1240064 _MM 93108777_年月日___ 六、申請專利範圍 度；及 bb)由依據該可移動鏡d 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至第4項任一項的方法，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 ·根據申請專利範圍第1至第4項任一項的方法，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（丨）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。 8·根據申請專利範圍第1至第4項任一項的方法，其中在溝 槽電容器的溝槽結構（2 )存在的情況下，決定在較寬溝槽 區段（4)開始的深度。 9· 一種決疋在半導體晶圓（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輕射（$ )以相 關於邊半導體晶圓（1)表面的不同入射角（a)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)表面記錄經反射轄射（s)的強度；及 c )依據該反射角（/?)由所記錄的強度數據決定該埋入結構 (2、3 )的深度。 1 0 ·根據申請專利範圍第9項的方法，該埋入結構（2、3)的

第25頁 1240064

修正 深度係由該強度數據的反射角特定傅立葉分析決定。 11.根據申請專利範圍第9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。 12·根據申請專利範圍第丨丨項的方法，該半導體晶圓（丨）係 以具不同極化的電磁輻射（s)照射，及，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。 、 1 3·根據申請專利範圍第9至第丨2項任一項的方法，一雷射 (3 0 )被用於照射該半導體晶圓（丨）。 1、4·根據申請專利範圍第9至第12項任一項的方法，該方法 被設計以決定在該半導體晶圓（丨）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（丨）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 ·根據申請專利範圍第9至第1 2項任一項的方法，其中在 溝槽電谷為的溝槽結構（2 )存在的情況下，決定在較寬溝 槽區段（4)開始的深度。 1 6 · —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輻射（§)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（丨），該 電磁輻射（S)具在紅外線範圍的一波長； b) 在反射角（/5 )(對應於該入射角（α ))關於該半導體晶圓

第26頁 1240064 座號 93108777 六、申請專利範圍 (1)表面決定在該半導體晶圓（1)反射的該反射輻射 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）變化以決定該埋二結 構（2、3)的深度。 、以 、、、口 1 7·根據申請專利範圍第1 6項的方法，係使用一種橢圓偏 振光器（20)。 1 8·根據申請專利範圍第1 6至第1 7項任一項的方法，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 9 ·根據申睛專利範圍第1 6至第1 7項任一項的方法，其為 該情況’在溝槽電容器的溝槽結構（2)存在的情況下，決 定在較寬溝槽區段（4)開始的深度。 、

第27頁