DE102004050370B3 - Liner layer thickness measuring device for semiconductor wafer, has electron detector detecting electrons in analyzer region and emitting signals for several positions of analyzer, and unit receiving signals to determine layer thickness - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Schichtdickenmessgerät zur Bestimmung der Schichtdicke einer Linerschicht. Die Erfindung betrifft darüber hinaus Verfahren zur Bestimmung der Schichtdicke einer auf einer mit dem Schichtdickenmessgerät.The The invention relates to a layer thickness measuring device for determining the layer thickness a liner layer. The invention also relates to methods for determination the layer thickness of one on one with the coating thickness gauge.
Zur Herstellung integrierter Schaltungen werden üblicherweise auf Halbleiterwafern mit verschiedenen elektrischen Eigenschaften versehene Schichten aufgebracht und jeweils lithographisch strukturiert. Ein lithographischer Strukturierungsschritt kann darin bestehen einen photoempfindlichen Resist aufzutragen, diesen mit einer gewünschten Struktur für die betreffende Ebene zu belichten und zu entwickeln, sowie anschließend die somit entstandene Resist-Maske in die unterliegende Schicht in einem Ätzschritt zu übertragen. Die Resist-Maske kann aber auch dazu verwendet werden, Bereiche zu definieren, die in einem nachfolgenden Implantationsschritt gezielt in ihren elektrischen Eigenschaften verändert werden sollen.to Integrated circuit fabrication is commonly done on semiconductor wafers provided with different electrical properties layers applied and each lithographically structured. A lithographic Structuring step may consist of a photosensitive Apply Resist, this with a desired structure for the relevant Level to illuminate and develop, and then the thus resulting resist mask in the underlying layer in an etching step transferred to. The resist mask can also be used to create areas to define those targeted in a subsequent implantation step to be changed in their electrical properties.
Die fortschreitende Miniaturisierung in der Halbleitertechnologie erlaubt auch die Herstellung immer leistungsfähigerer elektronischer Bausteine. So können heutzutage beispielsweise dynamische Zugriffsspeicher (DRAM) hergestellt werden, die eine Vielzahl von Speicherzellen enthalten. Speicherzellen von DRAM-Speichern werden üblicherweise in Form einer Matrix auf einem Halbleiterwafer angeordnet. Die Speicherzellen bestehen normalerweise aus je einem Speicherkondensator und je einem Auswahltransistor. Bei einem Lese- beziehungsweise Schreibvorgang wird der Speicherkondensator mit einer elektrischen Ladung, die einem jeweiligen Datenwert entspricht, über den Auswahltransistor be- beziehungsweise entladen.The progressive miniaturization in semiconductor technology also the production of increasingly powerful electronic components. So can For example, dynamic random access memory (DRAM) is nowadays being manufactured which contain a plurality of memory cells. memory cells DRAM memory is usually used arranged in the form of a matrix on a semiconductor wafer. The memory cells usually consist of one storage capacitor and one each Selection transistor. In a read or write operation is the storage capacitor with an electrical charge, the corresponds to a respective data value via the selection transistor. or unloaded.
Im Zuge immer kleiner werdender Strukturauflösungen hat sich bei der Herstellung der Speicherzellen ein Aufbau etabliert, bei dem die innere und äußere Kondensatorelektrode des Speicherkondensators in einem tiefen Graben angeordnet werden. Die innere Kondensatorelektrode bildet den Speicherknoten der Speicherzelle und wird üblicherweise durch Auffüllen des tiefen Grabens mit einem leitfähigen Füllmaterial hergestellt. Bei diesem als sogenannten Grabenkondensator bekannten Aufbau wird mittels eines sogenannten Buried Straps ein Anschluss der inneren Kondensatorelektrode zum Auswahltransistor erzeugt. Der Auswahltransistor ist beispielsweise als planarer Transistor zwischen den tiefen Gräben des Speicherzellenfeldes ausgebildet. Es ist aber auch ein Aufbau bekannt, bei dem der Buried Strap als Source- oder Drain-Anschluss des Auswahltransistors ausgebildet wird. Bei diesen sogenannten vertikalen Speicherzellen ergibt sich ein besonders platzsparender Aufbau.in the With the ever-decreasing structure resolutions, the manufacturing process has changed the memory cells established a structure in which the inner and outer capacitor electrode of the storage capacitor can be arranged in a deep trench. The inner capacitor electrode forms the storage node of the memory cell and becomes common by filling up the deep trench made with a conductive filler. at This known as a trench capacitor construction is by means of a so-called buried strap a connection of the inner capacitor electrode generated to the selection transistor. The selection transistor is for example as a planar transistor between the deep trenches of the memory cell array educated. But it is also known a structure in which the buried strap formed as a source or drain terminal of the selection transistor becomes. In these so-called vertical memory cells results a particularly space-saving design.
Mit den stetig steigenden Integrationsdichten integrierter Schaltungen erhöhen sich generell die Anforderungen an die Maßhaltigkeit einer auf dem Halbleitersubstrat zu bildenden Struktur, um die Funktionsfähigkeit der Schaltung zu gewährleisten. Dies betrifft auch Schichtdicken von Linerschichten, wie nachfolgend erläutert wird.With the ever increasing integration densities of integrated circuits increase In general, the requirements for the dimensional stability of a on the semiconductor substrate to be formed structure to ensure the functionality of the circuit. This also relates to layer thicknesses of liner layers, as below explained becomes.
Bei der Herstellung von Speicherzellen mit Grabenkondensatoren werden oftmals sogenannte Linerschichten verwendet, deren Schichtdicken während des Herstellungsprozesses genau kontrolliert werden müssen. So wird beispielsweise an der Seitenwand des Grabens, die eine erste Platte des Grabenkondensators bildet, eine dielektrische Schicht angebracht, die auch als Dielektrikum bekannt ist. Anschließend wird der Graben mit einem elektrisch leitfähigen Material, das eine zweite Platte des Grabenkondensators bildet, aufgefüllt, wobei die dielektrische Schicht die Seitenwand des Grabens und das leitfähige Material trennt. Diese Schicht, die also folglich die beiden Platten des Kondensators trennt, kann beispielsweise ein Oxid, ein Nitrid oder eine Folge von Oxid- und Nitridschichten sein.at the production of memory cells with trench capacitors often used so-called liner layers whose layer thicknesses while of the manufacturing process must be precisely controlled. So For example, on the side wall of the trench, which is a first Plate of the trench capacitor forms, a dielectric layer attached, which is also known as a dielectric. Then the ditch with a electrically conductive Material forming a second plate of the trench capacitor, filled, wherein the dielectric layer is the sidewall of the trench and the conductive material separates. This layer, which consequently contains the two plates of the Capacitor separates, for example, an oxide, a nitride or a sequence of oxide and nitride layers.
In nachfolgenden Prozessschritten wird beispielsweise im oberen Teil des Grabens entlang einer Seitenwand ein Kragen gebildet, der nachfolgend eingesenkt wird, um eine Ausnehmung zu bilden. Innerhalb der Ausnehmung wird der sogenannte Buried Strap gebildet, wobei vorher die Ausnehmung in einem ersten Schritt von einer weiteren Linerschicht bedeckt wird, die verhindern soll, dass Dotierungssubstanzen aus dem elektrisch leitfähigen Buried Strap seitlich diffundieren.In subsequent process steps, for example, in the upper part of the trench along a side wall formed a collar, which sunk below is to form a recess. Inside the recess becomes the so-called buried strap formed, where previously the recess covered in a first step by another liner layer is to prevent the doping substances from the electrical conductive Buried strap laterally diffuse.
Die in den obigen beiden Beispielen beschriebenen Schichten müssen bezüglich ihrer Schichtdicke genau kontrolliert werden. So ist zum Beispiel die erstgenannte Schicht auch für den Wert der Speicherkapazität des Grabenkondensators verantwortlich. Die zweite Linerschicht darf beispielsweise nicht zu dünn sein.The layers described in the above two examples must have respect to their layer thickness be precisely controlled. For example, the former is Layer also for the value of the storage capacity responsible for the trench capacitor. The second liner layer is allowed For example, not too thin be.
Aus der US-A 6,002,740 ist ein Messgerät bekannt, bei dem die Transmission eines senkrecht auf eine Vorderseite einer Photomaske treffenden Röntgenstrahls zur Inspektion der Photomaske bestimmt wird.Out US-A 6,002,740 a measuring device is known in which the transmission a perpendicular to a front side of a photomask incident X-ray to inspect the photomask.
In der JP-A-09133521 ist ein Schichtdickenmessgerät gezeigt, bei dem Röntgenstrahlen einer Röntgenquelle über einen Kollimator einen Halbleiterwafer durchdringen. Der Anteil des transmittierenden Röntgenstrahls wird mittels eines Röntgen- sensors bestimmt.In JP-A-09133521 shows a film thickness gauge in which X-rays an X-ray source over a Collimator penetrate a semiconductor wafer. The proportion of the transmitting X-ray is determined by means of an X-ray sensors determined.
In der DE-A1-10242962 ist eine Einrichtung zur örtlichen Bestimmung der Schichtdicke gezeigt, bei der Proben in eine Probenhalterung gespannt werden, so dass sie unter Bestrahlung von Elektronenstrahlen senkrecht zur Strahlachse exponiert werden, wobei die Proben senkrecht zur und um die Strahlachse gedreht werden.In DE-A1-10242962 is a device for local determination of the layer thickness, in which samples are clamped in a sample holder so that they are exposed under irradiation of electron beams perpendicular to the beam axis, the samples being rotated perpendicular to and around the beam axis.
In Ch. Steinbach et al., „A Scanning Wire Beam Profile Monitor", IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-32, Seite 1920–1922, wird ein Detektor beschreiben, bei dem sich ein dünner Metalldraht durch einen Teilchenstrahl hindurch bewegt, um das Profil des Teilchenstrahls zu bestimmen.In Ch. Steinbach et al., "A Scanning Wire Beam Profile Monitor ", IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-32, pages 1920-1922, will describe a detector that uses a thin metal wire moved through a particle beam to the profile of the particle beam to determine.
In der US-A-3,175,083 ist eine Detektoranordnung gezeigt, die ein Röntgentarget aufweist, das unter Bestrahlung von Röntgenstrahlung Elektronen emittiert. Das Röntgentarget ist außerhalb des Detektors zum Nachweis der Elektronen angeordnet.In US-A-3,175,083 shows a detector assembly comprising an X-ray target which emits electrons under the irradiation of X-rays. The X-ray target is outside arranged the detector for detecting the electrons.
Das Kontrollieren von Schichtdicken im Nanometerbereich wird bei zukünftigen Technologiegenerationen zu einer zunehmend dominierenden Herausforderung werden. Bekannte Messverfahren zum Kontrollieren von Schichtdicken sind beispielsweise die Untersuchung mit einem Rasterelektronenmikroskop und eine TEM-Analyse (TEM = transmission electron microscopy). Die beiden Verfahren erreichen zwar die nötige Auflösung, haben aber jeweils entscheidende Nachteile bei der Analyse von vertikal ins Substrat eines Halbleiterwafers eingebrachte Schichten. Beide Verfahren sind zum einen für die gebildete Struktur auf dem Halbleiterwafer zerstörerisch, da zu diesem Zweck mit beiden Verfahren jeweils nur Querschnitte eines Halbleiterwafers vermessen werden können. Zum anderen sind Messungen gemäß der beiden erstgenannten Verfahren sehr zeitaufwendig.The Controlling layer thicknesses in the nanometer range will be at future Technology generations to an increasingly dominant challenge become. Known measuring methods for controlling layer thicknesses are, for example, the investigation with a scanning electron microscope and a transmission electron microscopy (TEM) analysis. The two Although procedures achieve the necessary Resolution, But each have significant disadvantages in the analysis of vertical ins Substrate of a semiconductor wafer introduced layers. Both procedures are for one thing for the structure formed on the semiconductor wafer destructive, since for this purpose with both methods only cross sections of a semiconductor wafer can be measured. Second, measurements according to the two First-mentioned process very time consuming.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Schichtdickenmessgerät und ein Verfahren zur Bestimmung der Schichtdicke einer Linerschicht anzubieten, die die oben genannten Probleme überwinden.It Therefore, an object of the invention is a coating thickness gauge and a Offer a method for determining the layer thickness of a liner layer, which overcome the above problems.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schichtdickenmessgerät zur Bestimmung der Schichtdicke einer Linerschicht gelöst, umfassend:
- – einen Substrathalter, der geeignet ist, einen Halbleiterwafer aufzunehmen, wobei der Halbleiterwafer auf einer Vorderseite eine strukturierte Oberfläche mit Vorsprüngen oder Gräben aufweist, die an ihren im wesentlichen vertikal zur Vorderseite angeordneten Seitenwänden mit der Linerschicht bedeckt sind;
- – eine Röntgenquelle, die geeignet ist, eine erste Seite des Halbleiterwafers aus einer ersten Richtung mit Röntgenstrahlung zu bestrahlen, wobei die erste Richtung im wesentlichen parallel zu Seitenwänden der Vorsprünge angeordnet ist;
- – ein Analysator, der auf der der ersten Seite abgewandten zweiten Seite des Halbleiterwafers angeordnet und in einer zweiten Richtung verschiebbar ist, wobei der Analysator in einem ersten Bereich ein Material umfasst, das geeignet ist, in Abhängigkeit der von der Röntgenquelle einfallenden Röntgenstrahlung Elektronen zu emittieren;
- – ein Mittel zum Verschieben des Analysators entlang der zweiten Richtung;
- – einen Elektronendetektor, der seitlich vom Analysator ungefähr in der zweiten Richtung angeordnet ist und geeignet ist, die im ersten Bereich emittierten Elektronen nachzuweisen und für mehrere Positionen des Analysators jeweils ein Signal auszugeben; und
- – ein Mittel zum Empfangen der mehreren Signale, das geeignet ist, aus den mehreren Signalen die Schichtdicke der Linerschicht zu bestimmen.
- A substrate holder adapted to receive a semiconductor wafer, the semiconductor wafer having on a front surface a structured surface having projections or trenches covered with the liner layer at their side walls substantially vertical to the front side;
- An X-ray source adapted to irradiate a first side of the semiconductor wafer with X-radiation from a first direction, the first direction being substantially parallel to sidewalls of the projections;
- An analyzer arranged on the second side of the semiconductor wafer facing away from the first side and displaceable in a second direction, the analyzer comprising in a first region a material which is suitable for emitting electrons in dependence on the X-ray radiation incident from the X-ray source ;
- A means for displacing the analyzer along the second direction;
- An electron detector disposed laterally of the analyzer in approximately the second direction and adapted to detect the electrons emitted in the first region and to output a signal for each of several positions of the analyzer; and
- - A means for receiving the plurality of signals, which is adapted to determine from the plurality of signals, the layer thickness of the liner layer.
Gemäß der Erfindung wird die zu messende Struktur mit einem Röntgenstrahl durchstrahlt. Die Linerschicht hat nach den Gesetzmäßigkeiten des Lambert-Beer-Gesetzes eine Schwächung des Röntgenstrahls zur Folge. Nach dem Durchtritt durch die Probe trifft der Röntgenstrahl auf einen Analysator, in den ein bezüglich Röntgenstrahlen sensitives Material eingelassen ist. Das bezüglich Röntgenstrahlen sensitive Material emittiert bei Bestrahlung mit Röntgenstrahlen Elektronen. Diese werden mit Hilfe eines Elektronendetektors analysiert, wobei der Analysator mittels einer Steuerung unter der Probe gescannt wird. Je nach Homogenität der Bedeckung beziehungsweise Dicke der Linerschicht entstehen auf diese Weise für jede Position des Analysators bestimmte Elektronenintensitäten, die auf die Kantenbedeckung schließen lassen. Dies erlaubt eine zerstörungsfreie Messung der Schichtdicke der Linerschicht.According to the invention the structure to be measured is irradiated with an x-ray beam. The Liner has according to the laws of the Lambert-Beer law a weakening of the X-ray result. After passing through the sample, the X-ray hits to an analyzer into which an X-ray sensitive material is admitted. The re X-rays sensitive Material emits electrons when exposed to X-rays. These are analyzed by means of an electron detector, whereby the Analyzer is scanned under the sample by means of a controller. Depending on homogeneity the coverage or thickness of the liner layer arise on this Way for every position of the analyzer has certain electron intensities, the close to the edge covering to let. This allows a nondestructive Measurement of the layer thickness of the liner layer.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Mittel zum Verfahren des Analysators eine Piezo-Steuerung.According to one preferred embodiment the means for moving the analyzer is a piezo controller.
Gemäß dieser Vorgehensweise lässt sich der Analysator sehr präzise in festem Abstand entlang der zweiten Richtung parallel zur Oberfläche des Halbleiterwafers bewegen. Damit kann auf einfache Weise eine Vielzahl von Messpunkten entlang der zweiten Richtung aufgenommen werden, die eine präzise Vermessung der Linerschicht ermöglichen.According to this Course of action the analyzer is very precise at a fixed distance along the second direction parallel to the surface of the semiconductor wafer move. This can easily a variety of measurement points taken along the second direction, which is a precise survey allow the liner layer.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der erste Bereich des Analysators eine Fläche auf, die ungefähr ein Nanometer beträgt.In a further preferred embodiment For example, the first section of the analyzer has an area that is approximately one nanometer is.
Gemäß dieser Vorgehensweise werden vorzugsweise nur Röntgenstrahlen innerhalb eines kleinen Bereiches im Analysator unter Aussendung von Elektronen im Elektronendetektor nachgewiesen. Dies erlaubt eine genaue Abtastung der die Linerschicht durchdringenden Röntgenstrahlen. Somit lässt sich die Schichtdicke der Linerschicht mit hoher Genauigkeit bestimmen.According to this procedure, preferably only X-rays within a small range in the analyzer with emission of Electrons detected in the electron detector. This allows accurate scanning of the X-ray penetrating the liner layer. Thus, the layer thickness of the liner layer can be determined with high accuracy.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Analysator eine Nano-Spitze, die an ihrem Ende den ersten Bereich aufweist, der elektronenemittierendes Material umfasst.According to one another preferred embodiment The analyzer includes a nano-tip, the first at its end Having region comprising electron-emitting material.
Nano-Spitzen werden beispielsweise bei der Atomkraftfeld-Mikroskopie (AFM = atomic force microscopy) verwendet. Die Nano-Spitze ist in dieser Ausführungsform an ihrem Ende im ersten Bereich mit einem elektronenemittierenden Material versehen. Dies erlaubt eine einfache und kastengünstige Herstellung des Analysators des Schichtdickenmessgeräts, wobei insbesondere auf die Fertigungstechnologie der AFM-Technik zurückgegriffen werden kann.Nano-tips are used, for example, in atomic force microscopy (AFM = atomic force microscopy) used. The nano-tip is at its end in this embodiment first area provided with an electron-emitting material. This allows a simple and low-cost production of the analyzer the coating thickness gauge, in particular on the manufacturing technology of AFM technology resorted can be.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Analysator als Platte gebildet, die in einem Innenbereich den ersten Bereich mit dem elektronenemittierenden Material und in einem den Innenbereich umgebenden Außenbereich ein gegenüber Röntgenstrahlen inertes Material umfasst.According to one another preferred embodiment The analyzer is formed as a plate that is in an interior area the first region with the electron-emitting material and in an outside area surrounding the interior, opposite X-rays includes inert material.
Gemäß dieser Ausführungsform kann beispielsweise ein inertes Material den Träger für den eigentlichen auf Röntgenstrahlen empfindlichen ersten Bereich bilden. Das im ersten Bereich angeordnete elektronenemittierende Material kann auf einfache Weise auf diesen Träger aufgebracht werden. Somit ist es möglich, einen kostengünstigen und einfachen Analysator im Schichtdickenmessgerät vorzusehen, ohne auf teure und schwierig herstellbare Elemente der Nano-Technologie angewiesen zu sein.According to this embodiment For example, an inert material may be the carrier for the actual X-ray form sensitive first area. The arranged in the first region electron-emitting Material can be easily applied to this carrier. Thus is it is possible a cost-effective and simple analyzer in the coating thickness gauge, without expensive and difficult-to-manufacture elements of nano-technology instructed to be.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform entspricht die erste Seite des Halbleiterwafers der Vorderseite des Halbleiterwafers.In a further preferred embodiment corresponds to the first side of the semiconductor wafer of the front of the semiconductor wafer.
Gemäß dieser Vorgehensweise wird die mit Vorsprüngen oder Gräben versehene Oberfläche des Halbleiterwafers in Richtung der Röntgenstrahlquelle ausgerichtet.According to this The procedure is provided with projections or trenches surface of the semiconductor wafer aligned in the direction of the X-ray source.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform entspricht die zweite Seite des Halbleiterwafers der Vorderseite des Halbleiterwafers.According to one another preferred embodiment The second side of the semiconductor wafer corresponds to the front side of the semiconductor wafer.
Üblicherweise weisen Gräben beispielsweise eines Grabenkondensators eines DRAM-Speicherbausteins eine Tiefe von ungefähr zehn Mikrometer auf. Die Dicke des Halbleiterwafers ist um mindestens eine Größenordnung höher. Da die Röntgenstrahlen nach Durchdringen der Linerschicht noch den kompletten Halbleiterwafer bis zur Rückseite durchlaufen, könnten sich Störeinflüsse durch nicht-kohärente Strahlung oder Reflektionen an Seitenwänden bemerkbar machen. Durch die Umkehrung der Strahlrichtung durchstrahlt die Röntgenstrahlung den Halbleiterwafer von der Rückseite. Dies verringert den Effekt der langen Wege, die von den Röntgenstrahlen im Substrat des Halbleiterwafers zurückgelegt werden müssen, so dass insgesamt eine höhere Genauigkeit erzielt werden kann.Usually have trenches for example, a trench capacitor of a DRAM memory device a depth of about ten Micrometer up. The thickness of the semiconductor wafer is at least about an order of magnitude higher. Because the x-rays after penetrating the liner layer still the complete semiconductor wafer to the back could go through interferes with noncoherent Radiation or reflections on sidewalls noticeable. By the reversal of the beam direction radiates through the x-ray radiation the semiconductor wafer from the back. This reduces the effect of the long ways, that of the X-rays must be covered in the substrate of the semiconductor wafer, so that overall a higher one Accuracy can be achieved.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Bestimmung der Schichtdicke einer Linerschicht eines Halbleiterwafers mit einem Schichtdickenmessgerät gelöst, wobei folgende Schritte ausgeführt werden:
- – Bereitstellen des Schichtdickenmessgeräts;
- – Bereitstellen des Halbleiterwafers, wobei der Halbleiterwafer auf der Vorderseite eine strukturierte Oberfläche aufweist;
- – Durchführen einer ersten Messung, wobei mit dem Mittel zum Empfangen die mehreren Signale als erste Messergebnisse abgespeichert werden;
- – Abscheiden einer Linerschicht auf der Vorderseite des Halbleiterwafers;
- – Durchführen einer zweiten Messung, wobei mit dem Mittel zum Empfangen die mehreren Signale als zweite Messergebnisse abgespeichert werden;
- – Subtraktion der ersten Messergebnisse von den zweiten Messergebnissen zur Bestimmung von dritten Messergebnissen; und
- – Bestimmen der Schichtdicke der Linerschicht aus den dritten Messergebnissen.
- - Providing the coating thickness gauge;
- Providing the semiconductor wafer, wherein the semiconductor wafer has a structured surface on the front side;
- - performing a first measurement, wherein the means for receiving the plurality of signals are stored as first measurement results;
- Depositing a liner layer on the front side of the semiconductor wafer;
- - Perform a second measurement, wherein the means for receiving the plurality of signals are stored as second measurement results;
- - subtracting the first measurement results from the second measurement results to determine third measurement results; and
- Determining the layer thickness of the liner layer from the third measurement results.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Halbleiterwafer einer ersten Schichtdickenmessung unterzogen, wobei auf der Vorderseite mit der strukturierten Oberfläche noch keine Li nerschicht aufgebracht wird. Nach der ersten Messung erfolgt das Abscheiden der Linerschicht, und es wird eine zweite Messung durchgeführt. Durch Differenzbildung kann der Einfluss durch eine aufgeraute Rückseite des Halbleiterwafers eliminiert werden, so dass im Ergebnis lediglich die Veränderung durch die Seitenwandbeschichtung resultiert.at the method according to the invention the semiconductor wafer is subjected to a first layer thickness measurement, being on the front with the textured surface still no Li nerschicht is applied. This is done after the first measurement Depositing the liner layer, and a second measurement is performed. By Difference can be influenced by a roughened back of the semiconductor wafer are eliminated, so that as a result only the change resulting from the sidewall coating.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.Further preferred embodiments are in the subclaims specified.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The The invention will now be described with reference to the accompanying drawings. In show the drawing:
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft für ein Schichtdickenmessgerät und ein Verfahren zur Bestimmung der Schichtdicke einer auf einer vertikal zur Oberfläche eines Halbleiterwafers aufgebrachten Linerschicht mit dem Schichtdickenmessgerät bei der Herstellung von grabenförmigen Strukturen auf einem Halbleiterwafer erläutert. Bei diesen grabenförmigen Strukturen, die selbst nicht Gegenstand der Erfindung sind, kann es sich beispielsweise um Grabenkondensatoren bei der DRAM-Herstellung handeln.The Invention will be exemplified below for a film thickness gauge and a Method for determining the layer thickness of a on a vertical to the surface a semiconductor wafer applied to the liner layer thickness measuring device in the Production of trench-shaped Structures on a semiconductor wafer explained. In these trench-like structures, which themselves are not the subject of the invention, it may, for example, to Trench capacitors in DRAM production act.
Die Erfindung lässt sich jedoch auch für andere Messobjekte anwenden, bei denen mittels eines Schichtdickenmessgerätes die Schichtdicke einer auf einer vertikal zur Oberfläche eines Halbleiterwafers aufgebrachten Linerschicht mit hoher Genauigkeit und zerstörungsfrei bestimmt werden soll. Beispielhaft seien hier integrierte Schaltungen für Logikbausteine oder generell andere Produkte der Dünnschicht-Technologie, wie z.B. TFT-Displays, angeführt.The Invention leaves but also for use other objects for which the layer thickness gauge is used Layer thickness of one on a vertical to the surface of a semiconductor wafer applied liner layer with high accuracy and non-destructive should be determined. Exemplary here are integrated circuits for logic modules or generally other thin film technology products, such as e.g. TFT displays cited.
In
Wie eingangs erläutert sind beispielsweise bei der DRAM-Herstellung Gräben mit einer Tiefe von ungefähr 10 Mikrometer mit Grabenbreiten von ungefähr 100 Nanometer häufig mit einer Linerschicht im Bereich von einigen Nanometern ausgekleidet.As explained at the beginning are for example in DRAM production trenches with a depth of about 10 microns with trench widths of about 100 nanometers often with a liner layer in the range of a few nanometers lined.
Oberhalb
der strukturierten Vorderseite
Da
die Steilheit der Seitenwände
der Vorsprünge
Auf
der der Vorderseite abgewandten Rückseite des Halbleiterwafers
Der
Analysator
Wie
in
Die
Platte
Die
vom ersten Bereich
Es
sollte an dieser Stelle betont werden, dass der Elektronendetektor
Der
Elektronendetektor
Wenn
sich der Analysator
In
Wie
in
Aufgrund
der Umkehrung der Positionierung des Halbleiterwafers
Eine
weitere Ausführungsform
des Schichtdickenmessgeräts
Das
Schichtdickenmessgerät
gemäß
In
Durch
die Korrelation dieser beiden Messwerte erhält man, wie bereits oben erläutert, ein
Intensitätsbild,
aus dem auf die Bedeckung und Schichtdicke
Dies
wird unter Bezugnahme auf die
In
Während der
erste Intensitätsverlauf
Störeinflüsse bei
der Bestimmung der Schichtdicke
In
Um
diese Störeinflüsse zu eliminieren,
wird in einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens das Schichtdickenmessgerät
Anschließend wird
der Halbleiterwafer
Im
Folgenden wird in einem weiteren Schritt eine erste Messung durchgeführt, wobei
das Mittel
Der
Halbleiterwafer
Im
nächsten
Schritt wird eine zweite Messung durchgeführt, wobei das Mittel
Anschließend wird
in einem weiteren Schritt ein drittes Messergebnis durch Subtraktion
der ersten Messergebnisse von den zweiten Messergebnissen bestimmt.
Die Schichtdicke
Zusammengefasst
wird also eine Vor- und eine Nachmessung durchgeführt, wobei
durch Differenzbildung der Einfluss der aufgerauten Oberfläche
- 55
- SchichtdickenmessgerätCoating Thickness Gauge
- 1010
- HalbleiterwaferSemiconductor wafer
- 1212
- Vorderseitefront
- 1414
- Vorsprüngeprojections
- 1616
- Linerschichtliner layer
- 1818
- Substrathaltersubstrate holder
- 2020
- RöntgenquelleX-ray source
- 2222
- erste Richtungfirst direction
- 2424
- zweite Richtungsecond direction
- 2626
- Schichtdickelayer thickness
- 3030
- erste Seitefirst page
- 3232
- zweite Seitesecond page
- 3434
- Analysatoranalyzer
- 3636
- Platteplate
- 3838
- erster Bereichfirst Area
- 4040
- zweiter Bereichsecond Area
- 4242
- Piezosteuerungpiezo control
- 4444
- Nano-SpitzeNano-tip
- 5050
- Elektronendetektorelectron detector
- 5252
- Mittel zum Auswertenmedium for evaluation
- 5454
- erstes Graustufenbildfirst Grayscale image
- 5656
- zweites Graustufenbildsecond Grayscale image
- 5858
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2004
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102004050370B9 (en) | 2006-09-14 |
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