TWI398651B - 決定材料之表面之接觸電位差以使表面之特性特徵化的方法和系統、準備用在電子元件中的半導體晶圓、以及決定感測器與材料之表面之間的接觸電位差以使表面之特性特徵化的方法 - Google Patents

Description

決定材料之表面之接觸電位差以使表面之特性特徵化的方法和系統、準備用在電子元件中的半導體晶圓、以及決定感測器與材料之表面之間的接觸電位差以使表 面之特性特徵化的方法

本發明針對用於檢查包括半導體表面與半導體材料之表面與材料的方法與系統。更加特別地，本發明針對用於使用在振動與非振動模式下的接觸電位差感測器偵測及測量表面或子面之均勻性及/或電荷，以便在整個表面上精確地確定存在任何非均勻性之方法。

發明背景

半導體裝置的功能、可靠性及性能取決於所用的清潔且均勻的半導體材料及表面。數以億計的美元及無數個工時已經花在開發用於製造及加工半導體材料的系統與製程、使該系統與製程特徵化及最佳化。這項活動的主要目標是製造非常清潔且具有預定及期望特性(橫跨整個晶圓均勻或均勻地變化)的材料和表面。為了使這些製程及所產生材料特徵化及最佳化，能夠檢查及測量表面或整體清潔度及均勻性是必要的。針對即時程序控制，能夠橫跨表面以較高速度做出許多測量且以不損壞或污染半導體表面之方式做出該等測量是必要的。

一種檢查與測量表面的方法利用一非振動接觸電位差感測器。該非振動接觸電位差感測器由一導電探針組成，其中該導電探針靠近一表面放置，且電氣連接到該表面。該探針與該表面形成一電容器。由於兩種材料之功函數(work function)或表面電位的差，在探針末端與表面之間形成一電位。這種電位被稱為這兩種材料之間的接觸電位差或表面電位差。該探針末端平行於該表面平移，或該表面在該探針下面平移。功函數或表面電位在表面上不同點處的改變導致表面與探針末端之間的接觸電位差的改變。這些電位改變產生流入或流出感測器探針末端的電流。該電流遭放大、轉換成電壓及取樣，以形成表示橫跨被測量表面之電位改變的一連續資料串流。該非振動接觸電位差感測器可以大於100,000樣本/秒之速率提供一連續資料串流。高資料擷取率允許將只在幾分鐘內獲得之整個半導體晶圓的高解析度影像。

非振動接觸電位差感測器產生一信號，該信號是被測量表面之兩個特性的組合-功函數之改變及表面高度之改變。探針末端上的電荷如下被決定：

Q =CV 　(1)

其中Q是探針末端上的電荷，C是探針末端與被測量表面之間的電容，及V是探針末端與表面之間的接觸電位差。

進入探針末端的電流i是探針末端上的電荷的導數，且由如下方程式給出：

電流i是dV/dt項及dC/dt項這兩項的和。該dV/dt項表示探針末端與晶圓表面之間的電壓的改變，及該dC/dt項表示探針末端與晶圓表面之間的電容的改變。探針末端的電位在掃描操作期間是固定的，因此dV/dt項的改變由於橫跨被測量表面之電位的改變而產生。dC/dt項的改變由於探針末端與晶圓表面之間的距離改變產生，這最經常由晶圓表面的高度改變產生。在大多數晶圓表面掃描應用中，透過控制探針末端在晶圓表面上的高度，使晶圓表面的高度變化最小化，及/或透過施加DC偏壓使探針末端與晶圓表面之間平均電壓最小化，來自電容改變的信號被最小化。因此，電容信號可以忽略或可以忽視。

非振動接觸電位差感測器的一個重要特性是，其產生差動資料；這意味著其產生表示橫跨被測量表面之表面電位或功函數之差異或改變的資料。感測器的輸出表示在感測器探針末端相對於表面行進之方向上的表面電位改變。感測器的輸出不包括任何關於在與感測器探針末端的行進方向垂直或正交之方向上之表面電位改變的資料。同樣地，感測器的輸出不提供關於在任一點之探針末端與被測量表面之間絕對接觸電位差的資料。感測器的輸出只包含關於表面電位改變的資訊。

非振動接觸電位差感測器基於探針末端與被測量表面之間的相對移動產生信號。平行於晶圓表面移動感測器探針末端以產生信號之動作被稱為掃描。對於在探針末端與晶圓表面之間產生掃描移動，存在許多選擇。例如，晶圓可保持固定，而探針末端可在晶圓表面上來回(back-and-forth)移動，以產生資料的線性“軌道”，其中軌道是連續的一系列連續資料樣本。多個線性軌道可組合到被掃描表面的影像中。選擇性地，探針可保持固定，而晶圓在感測器探針末端下面來回移動。感測器或晶圓來回移動以產生一些列平行線性掃描，這種類型的掃描通常被稱為行式掃描。用於產生掃描移動的另一選擇是在感測器探針末端的下面旋轉晶圓，以及沿該晶圓的半徑移動感測器或晶圓，以在距離晶圓中心的不同半徑獲得一系列同心圓軌道。然後這些同心軌道可組合到被掃描表面的影像中。這種類型的掃描操作通常被稱為徑向掃描，因為探針末端沿晶圓的半徑移動。

在徑向掃描的情況下，晶圓的旋轉運動提供探針末端與被測量表面之間的相對移動，而沒有行式掃描操作所需要的較高的加速度及減速度。行式掃描需要使探針或晶圓加速到所需要的掃描速度，獲得一單一資料軌道，然後使探針或晶圓在相反方向上減速及重新加速。在徑向掃描的情況下，晶圓可以一固定或緩慢變化速度旋轉，而感測器可以小加速度從一徑向軌道到下一徑向軌道遭小距離移動。因此，晶圓表面可在一較短時間期間中被掃描，較行式掃描振動較小且功率消耗較小。

非振動接觸電位差感測器信號的差動性質的意思是信號僅在探針橫跨晶圓表面之一部分移動時被產生，其中表面電位在晶圓表面上從一位置到另一位置改變。若感測器從具有一表面電位值的一區域向具有另一表面電位值的一區域移動，則信號只在這兩個區域之間的過渡處(邊緣)產生。差動感測器信號與沿探針移動方向的表面電位改變成比例。然而，透過整合感測器信號，差動信號可被轉換成一新信號，該新信號是相對表面電位的線性函數。整合透過計算連續樣本的累積和來完成。整合信號提供關於在探針移動方向上的相對表面電位的資訊，但是不提供任何關於與移動方向垂直之表面變化的資訊，其也不提供接觸電位差之絕對值的量值。因此，由於該掃描移動，任何正交變化是不可偵測的，前提是缺乏用於決定該變化的額外測量。在行式掃描的情況下，關於正交變化的資料可透過兩次執行掃描操作來獲得：在兩個垂直方向的每一方向上各一次。然而，這種操作需要兩次掃描表面，而這使掃描時間加倍。在徑向掃描的情況下，掃描力學不容易使其在兩個正交方向上掃描晶圓表面上的每一點。因此，探針相對晶圓表面的圓周運動在偵測徑向變化的表面非均勻性中是不是有效的。接觸電位差的這些類型的徑向變化可能從各種晶圓加工步驟產生。例如，透過單一晶圓清潔或電漿處理操作產生的電介質充電可產生一徑向電荷圖型，該徑向電荷圖型不能使用該徑向掃描方法由該非振動接觸電位差感測器偵測到。

如上所述，該非振動接觸電位差感測器產生差動資料，該差動資料可遭整合以產生代表橫跨表面之相對接觸電位差值的資料。使用振動接觸電位差測量校準已整合非振動接觸電位差資料也是可能的。振動接觸電位差感測器通常被稱為克耳文(Kelvin)探針或克耳文-蔡斯門(Kelvin-Zisman)探針。這種類型的感測器產生在探針末端與被測量表面上的一特定點之間的以伏特為單位的絕對接觸電位差測量。然而，振動接觸電位差測量與非振動接觸電位差測量相比較非常慢，且這種技術不適於以生產速度的全晶圓成像。透過計算在多個點的Kelvin探針測量與在被測量表面上的相同點的整合非振動接觸電位差值之間的線性轉換，整合非振動接觸電位差測量可被轉換，以提供絕對接觸電位差值。最佳擬合線性轉換可使用諸如最小平方線擬合(line fitting)之技術來計算。一旦最佳擬合線性轉換被計算，其可被施加到整合非振動接觸電位差影像中的所有點。這種技術為所有被掃描點提供絕對接觸電位差值的近似，且較使用振動接觸電位差感測器測量整個晶圓表面速度更快。然而，整合非振動資料仍然不包括任何關於在與探針末端之移動方向垂直之表面電位變化的資訊。因此，整合與轉換資料將不包括關於與掃描探針之移動方向垂直之表面電位變化的資訊，以及若在該方向上有明顯的表面電位改變，則所產生資料將是不正確的。表面電位的這種類型的正交變化對於遭徑向掃描的晶圓而言是很常見的，因為如上所述，表面電位的明顯徑向變化可能由常見的半導體製造過程產生。若存在明顯的徑向變化，則振動Kelvin探針測量與整合徑向掃描非振動接觸電位差資料之間的相關係數將很小，因為整合非振動接觸電位差影像將不包括表面電位的這種明顯的徑向變化。

發明概要

在本發明中描述的系統與方法提供組合振動與非振動接觸電位差檢查系統的增強應用，其允許表面的迅速成像及在非振動(掃描)探針之移動方向上及垂直於非振動探針之移動方向上偵測表面電位的非均勻性。對於偵測用一非振動探針使用徑向掃描系統掃描之表面上的徑向非均勻性，這種能力特別有用。在下文中，易於透過於此所述系統檢查的材料將一般被命名為“晶圓”。在較佳應用中，諸如針對評估習知的矽單晶晶圓，針對遭受不同加工條件的四個不同晶圓，各種例子在下文中被描述。本發明包括振動與非振動接觸電位差測量能力兩者。振動接觸電位差測量能力提供關於探針末端與晶圓表面上的各種點之間的絕對接觸電位差的資料，而非振動接觸電位差測量能力提供關於橫跨晶圓表面之接觸電位差改變的資料。這種裝置由包含能振動與非振動接觸電位差測量之一個或多個感測器的一相關系統、用於機械固定晶圓的系統、用於將感測器定位在晶圓表面上方的一固定距離且在探針末端與晶圓表面之間產生相對移動，藉此感測器探針末端平行於晶圓表面移動的系統、用於將一偏壓施加到感測器探針末端或晶圓表面的系統、用於與晶圓表面垂直地振動感測器探針末端的系統，及用於獲得及處理來自該(或該等)感測器的輸出信號以識別及分類晶圓非均勻性的系統組成。

該系統進一步包括將一偏壓施加到感測器探針末端或晶圓表面，以修改探針末端與晶圓之間的電位的能力。在這種情況下，方程式(2)中的dC/dt項包括在以下方程式中所示的偏壓：

在方程式(3)中，VCPD是完全由電氣連接探針末端與晶圓表面產生的探針末端與晶圓表面之間的電壓。該電壓被稱為表面電位差或接觸電位差(通常縮寫為CPD)。偏壓(Vbias)是透過檢查系統施加到探針末端或晶圓的額外電壓，用以促進偵測及分類晶圓非均勻性。若偏壓在掃描期間是恆定的，則其不影響dV/dt項，因為dVbias/dt=0。

該系統也包括一種用於將感測器定位在晶圓上的一點上及在偏壓被調整時垂直於晶圓表面振動感測器的機制。垂直於晶圓表面振動探針末端使探針末端與晶圓表面之間的電容改變，這由方程式(2)及方程式(3)中的VdC/dt項產生一信號。該信號與探針末端與晶圓表面之間的接觸電位差(V)成比例。該振動偏壓被加入到接觸電位差並修改探針末端與晶圓表面之間的電壓。該偏壓被調整，及使振動感測器信號趨於零的偏壓被決定。該電壓是探針末端與晶圓表面之間的接觸電位差的負數。在調整偏壓及決定從振動探針產生零信號的電壓後，接觸電位差從該偏壓被計算。用於測量接觸電位差的這種類型的系統被稱為振動Kelvin探針或Kelvin-Zisman探針。

本發明也包括用於處理所產生資料，以基於由振動及非振動接觸電位差感測器產生的資料在不同類型的表面非均勻性之間偵測及區分的系統與方法。

該非振動接觸電位差感測器可相當快地獲得資料，藉此表面電位改變的整個晶圓影像可只在幾分鐘內被獲得。該振動接觸電位差感測器提供探針末端與晶圓之間的絕對接觸電位差的測量，但是相當慢。例如，非振動感測器每秒可獲得多於100,000個樣本，而振動探針每秒可至多只獲得幾個樣本。透過組合高解析度非振動接觸電位差影像與相當慢、低解析度振動感測器資料，關於整個晶圓表面之絕對接觸電位差的資料可以可與非振動感測器之速度相媲美的速度來獲得。

為了轉換非振動資料，以與在晶圓表面之每一點的實際接觸電位差相對應，非振動接觸電位差資料首先被整合。做到這一點的最簡單方法是在每一軌道中獲得的第一樣本開始，及計算在該軌道中的每一後續樣本的累積和。用於數值積分的其他方法也可以被使用。整合資料與沿該軌道的表面電位的改變成比例。然而，資料的每一整合軌道必須乘以一比例係數，然後被偏移一常數，以在每一點獲得正確的絕對接觸電位差。整合資料與在每一點的實際接觸電位差值之間的合適比例係數(斜率)及偏移量(整合常數)是未知的，但是可透過在晶圓表面上的兩個或多個點使用振動Kelvin探針測量實際的接觸電位差，然後將該振動Kelvin探針值與在該表面上的相同點的整合非振動接觸電位差測量比較來決定。

若被測量晶圓具有垂直於掃描探針之移動方向的最小表面電位變化，則整合非振動接觸電位差資料可近似為整合晶圓表面之實際接觸電位差值的線性函數。這些資料可被轉換，以與經由數學演算法的多個振動接觸電位差測量匹配。

在一較佳實施例中，振動測量在橫跨晶圓的若干位置(至少兩個位置)被獲得。使在多個點的振動接觸電位差測量與在該晶圓表面上的相同點的整合非振動資料最佳擬合的線性函數被計算。而後該線性轉換被施加到所有該等整合非振動測量。所產生的整合非振動測量的線性比例提供在晶圓表面上的每一位置的接觸電位差的近似。然而，所產生的影像資料不包括任何關於垂直於非振動探針之移動方向的接觸電位差變化的資訊。所產生的線性轉換由一比例係數及一偏移量組成。該偏移量代表整個晶圓表面的平均絕對接觸電位差。該比例係數將整合非振動接觸電位差感測器的值轉換成相對表面電位值。該比例係數是用來獲得非振動接觸電位差資料的感測器及掃描參數的特性。一旦該比例係數已針對一特定感測器及掃描方法被決定，其可被施加到使用相同感測器及參數獲得的隨後的整合非振動接觸電位差資料，以將整合資料轉換成相對表面電位值。透過這種方法獲得的比例係數被用在下面描述的方法中。

在本發明的另一最佳實施例中，晶圓用非振動接觸電位差感測器掃描，及所產生的資料被整合及乘以一合適的比例係數，及將該整合資料轉換成相對表面電位值。該比例係數使用上述方法來決定。然後多個振動接觸電位差測量沿垂直於非振動感測器之移動方向的線來獲得。

在相對應於每一振動測量之點的比例化(scaled)、整合非振動接觸電位差值透過一偏移量來改變，藉此整合非振動測量與在該點的振動接觸電位差測量匹配。該同一偏移量而後被施加到在該整合、比例化非振動資料之相對應軌道中的所有資料點。對於不具有相對應振動測量的軌道而言，合適的偏移量透過內插或外推(extrapolate)針對包含振動測量的最近軌道計算的偏移量來計算。該內插或外推使用多項式擬合、仿樣或一些其他合適且習知的數學技術來完成。在一備選實施例中，振動測量沿垂直於掃描探針之移動方向的多條線獲得。在每一振動測量點的振動與非振動測量之間的偏移量被計算。若多於一個的振動測量與非振動資料中的同一軌道相對應，則與一振動測量相對應之軌道上的每一點的偏移量被計算，且而後該等偏移量遭統計組合，以針對該整個軌道計算將使用的一單一偏移量。例如，該軌道的偏移量可被計算作為個別點的偏移量的平均值或中位數。如前所述，不具有一相對應振動測量的軌道被給予一偏移量，該偏移量透過內插或外推針對最近軌道所計算的偏移量來決定。最後這兩個實施例也可用在多個振動測量在晶圓上不必要按線安排的各種位置被獲得之情況下。

在一備選實施例中，晶圓用非振動接觸電位差感測器來掃描，以產生資料軌道，且該第一組軌道遭整合且乘以一合適的比例係數，以將該整合資料轉換成相對表面電位值。比例係數使用上述方法來決定。該非振動接觸電位差感測器也可用來透過在該第一掃描操作期間垂直於移動方向移動感測器獲得一個或多個資料軌道。第二(或第二組多個)掃描軌道也遭整合及比例化，以將整合資料轉換成相對表面電位值。然後在該第二組軌道中的每一軌道上做出一個或多個振動接觸電位差測量。偏移量在振動接觸電位差測量與該第二組軌道上的相對應點之間被計算，及所產生的偏移量而後被施加到該第二組軌道中的每一軌道中的所有點。由於該操作，該第二組軌道代表沿每一軌道的實際接觸電位差值。該差值而後在該第二組軌道上的值與該第一組軌道上的相對應點之間被計算。這些差用來針對該第一組軌道中的每一軌道計算一偏移量。針對該第一組中的每一軌道計算的偏移量遭施加到該軌道中的所有點。在這種情況下，振動接觸電位差測量用來將該第二組軌道的資料轉換成絕對接觸電位差值。這些絕對接觸電位差值而後用來針對該第一組軌道計算偏移量。在這種方法中，在該第一組中的大量軌道使用針對該第二組中的少量軌道計算的接觸電位差值來校準。透過在垂直於用來獲得該第一組軌道之掃描方向的方向上移動非振動感測器，該第二組軌道被獲得。該第二組軌道使用一個或多個振動接觸電位差測量來校準。在一實施例中，該第二組軌道由一單一軌道組成，該單一軌道使用一單一振動接觸電位差測量被校準。

在另一較佳實施例中，該非振動接觸電位差感測器遭徑向掃描，以形成同心資料軌道。每一軌道遭整合及乘以一合適的比例係數，以沿每一軌道轉換成相對接觸電位差值。離散點振動測量而後沿該晶圓的一半徑做出。每一振動測量與相對應整合、比例化非振動資料點之間的差遭計算及施加到包含該點的整個圓軌道。不與振動測量相對應之軌道的偏移量透過內插或外推相對應於振動測量之兩個或多個最近軌道的偏移量來計算。這種方法針對每一軌道計算一唯一偏移量。該偏移量提供關於透過振動接觸電位差測量決定的在徑向方向上的接觸電位差變化的資訊。若存在隨半徑變化的充電或其他表面效應，針對不同軌道計算的偏移量將是不同的。例如，由一單一晶圓清潔或電漿處理操作產生的電介質充電顯示出一徑向表面電點陣圖型。這種類型的充電針對不同的軌道半徑將導致不同偏移量，且可在所產生的整合、比例化及轉換影像中遭偵測及測量。

在另一較佳實施例中，晶圓表面用一非振動接觸電位差感測徑向掃描，及所產生的資料遭整合及比例化，以將其轉換成相對表面電位值。振動接觸電位差感測器測量而後在晶圓表面上的若干不同位置做出，其中多個測量可在同一半徑獲得。若多個振動接觸電位差測量在同一軌道上做出，則該軌道的偏移量從多個偏移量使用諸如平均值或中位數的統計數值來計算。如前所述，一旦已針對相對應於一振動接觸電位差測量的每一徑向軌道計算一單一偏移量值，所產生的偏移量值遭內插或外推，以針對不包含振動測量的軌道計算偏移量。由將偏移量施加到整合、比例化非振動接觸電位差感測器影像之每一軌道產生的影像表示在被掃描表面上的每一點的接觸電位差且包括關於表面電位徑向變化或接觸電位差的資訊。

當結合所附圖式理解時，本發明的這些及其他目標、優點及特徵連同其操作的組織及方式將從以下詳細描述中變得顯而易見，其中在以下描述的若干圖式中，類似的元件具有類似的數位。

圖式簡單說明

第1圖顯示一晶圓檢查系統的圖，該晶圓檢查系統具有用於固定及旋轉晶圓的一系統、用於將感測器定位在晶圓上的一系統、一接觸電位差感測器、用於垂直於晶圓表面振動該接觸電位差感測器的一系統，及用於處理來自感測器的資料的一元件；第2圖顯示一徑向掃描系統的操作；第3圖顯示透過如在第2圖中用一非振動接觸電位差感測器徑向掃描晶圓產生的一示例影像；第4A圖顯示本發明之一通用方法的功能方塊流程圖；第4B圖顯示本發明的一備選方法；及第4C(i)圖及第4C(ii)圖顯示本發明之一方法的較佳實施例；第5圖顯示透過用一非振動接觸電位差感測器徑向掃描晶圓產生的一影像，而後在該影像上的已選擇識別位置執行振動Kelvin探針測量。

第6圖顯示在第5圖中顯示的同一晶圓影像在整合及計算與振動Kelvin探針測量之最小平方錯誤線擬合後的影像，藉此該影像顯示針對將整合掃描值轉換成絕對接觸電位差值之線性轉換計算的斜率與偏移量值；第7圖顯示一第一晶圓的非振動接觸電位差掃描影像，其中振動Kelvin探針測量沿該晶圓的一直徑的資料點遭識別；第8圖顯示第7圖的影像在整合及比例化後的影像(不包括振動探針測量)，及表面電位或功函數的最小徑向變化在該影像中是可見的；第9圖顯示第7圖的影像基於振動Kelvin探針測量使每一軌道偏移後的影像，藉此一偏移量基於在軌道或附近軌道上做出的振動Kelvin探針測量被計算且施加到每一軌道；第10圖顯示從沿第8圖的晶圓影像資料的一半徑獲得的影像值獲得的線性圖；第11圖顯示從沿在第9圖中顯示的晶圓影像資料中的一半徑的影像值獲得的線性圖；第12圖顯示在整合及比例化後的一第二晶圓的非振動接觸電位差掃描影像(沒有振動探針測量)，及表面電位或功函數的最小徑向變化在該影像中是可見的；第13圖顯示第12圖的影像基於振動Kelvin探針測量使每一軌道偏移後的影像，藉此一偏移量基於在軌道或附近軌道上做出的振動Kelvin探針測量被計算且施加到每一軌道；第14圖顯示沿第12圖的一半徑獲得的影像值的線性圖；第15圖顯示沿第13圖之影像的一半徑獲得的影像值的線性圖；第16圖顯示在整合及比例化後的一第三晶圓的非振動接觸電位差掃描影像(沒有振動探針測量)，及表面電位或功函數的最小徑向變化在該影像中是可見的；第17圖顯示第16圖的影像在基於振動Kelvin探針測量使每一軌道偏移後的示例影像，藉此一偏移量基於在軌道或附近軌道上做出的振動Kelvin探針測量被計算且施加到每一軌道；第18圖顯示沿第16圖的影像資料的一半徑獲得的影像值的線性圖；第19圖顯示沿顯示明顯徑向變化的第17圖的一半徑獲得的影像值的線性圖；第20圖顯示第四示例晶圓的一非振動接觸電位差掃描影像，其中振動Kelvin探針測量在沿該晶圓之一直徑的資料點被識別；第21圖顯示第20圖的影像在整合及比例化後的影像(不包括振動探針測量)，及表面電位或功函數的最小徑向變化在該影像中是可見的；第22圖顯示第20圖的影像在基於振動Kelvin探針測量使每一軌道偏移後的影像，藉此一偏移量基於在軌道或附近軌道上做出的振動Kelvin探針測量被計算且施加到每一軌道；第23圖顯示出自沿第21圖的影像資料的一半徑的影像值的線性圖；第24圖顯示從沿在第22圖中顯示的晶圓影像資料的一半徑的影像值獲得的影像值的線性圖。

較佳實施例之詳細說明

根據一較佳實施例，一徑向掃描裝置100被顯示在第1圖中。該裝置100由一接觸電位差感測器101、用於機械固定晶圓105及旋轉該晶圓105，以在探針末端102與晶圓表面106之間產生相對移動，藉此該探針末端102平行於該晶圓表面106移動的一系統103、用於將該感測器101定位在該晶圓表面106上一固定距離的一系統107、用於垂直於該晶圓表面振動該探針末端的一系統104，以及用於獲得及處理來自該感測器101的輸出信號，以識別及分類晶圓105的非均勻性的一系統110。在該較佳實施例中，該接觸電位差感測器101可操作作為一非振動接觸電位差感測器，以掃描該晶圓表面106及產生關於橫跨該晶圓表面106之接觸電位差改變的資料，或者作為一振動接觸電位差感測器，以產生測量感測器探針末端102與該晶圓表面106上之一個或多個點之間的絕對接觸電位差。在一備選實施例中，兩個或多個不同的感測器可用於非振動及振動測量。

在一較佳實施例中，半導體晶圓105被放在導電晶圓固定裝置103上。這可手動地或使用一自動化過程(諸如，但不限於晶圓傳輸機器人)來完成。諸如透過使用真空，該晶圓105被保持在合適的地方。保持晶圓105的備選方法包括，但不限於靜電力及邊緣抓緊(gripping)。在一實施例中，該固定裝置103遭安裝到可環繞其中心旋轉該晶圓105的一轉軸。該非振動接觸電位差感測器101被附接到一定位系統107，該定位系統107可調整感測器101在該晶圓表面106上的高度，及可至少從該晶圓105的中心到該晶圓105的一邊緣徑向移動該感測器101。該接觸電位差感測器101藉由該導電晶圓固定裝置103電氣連接到該晶圓表面106。在一實施例中，已遭校準到該接觸電位差感測器的探針末端102之高度的一高度感測器109也與接觸電位差感測器101安裝在同一定位系統107上。

用於垂直於該晶圓表面106振動該接觸電位差感測器101的一系統104附接到該接觸電位差感測器101。該系統104用來在探針末端102與晶圓表面106之間做出接觸電位差的振動Kelvin探針測量。

在晶圓105固定到固定裝置103後，高度感測器109被定位在晶圓表面106上的一個或多個點上，及在被認為合適的時候，晶圓表面106的高度被測量。這些晶圓高度測量被用來計算將在探針末端102與晶圓表面106之間產生所期望距離之接觸電位差感測器101的位置。該資訊用來將探針末端102定位在晶圓表面上的一固定高度。而後探針末端102使用定位系統107在晶圓105之外部邊緣上的一點遭移動到該所期望高度。

如在第1圖中所示，該探針101保持固定，而晶圓105在晶圓固定裝置103上旋轉，藉此探針末端102沿以晶圓105的中心為中心的圓形路徑相對於晶圓105移動。資料在晶圓105的一單一旋轉期間被獲得。在這種情況下，該探針101在非振動接觸電位差感測模式下操作，並且產生代表橫跨晶圓105之表面的接觸電位差改變的資料。該感測器101而後沿晶圓105的半徑向該晶圓中心移動一可規劃距離。另一資料旋轉在該新半徑被獲得。探針末端102繼續步測(step)及掃描晶圓105的同心圓區域，直到該探針到達該晶圓105的中心。所產生的資料而後組合到例如在第3圖中所示的晶圓105的影像中。選擇性地，晶圓105的每一同心圓區域可遭多次掃描，及所產生的資料遭平均，以減小隨機雜訊的影響。在一實施例中，該影像遭處理，以識別及分類非均勻性，這種處理可採取許多形式。

差動感測器資料遭整合，以產生用不同表面電位值表示多個區域的一影像。整合透過計算差動資料之每一軌道中的值的順序和來執行。整合軌道資料而後乘以一比例係數，以將該整合資料轉換成近似相對接觸電位值。透過在多個振動Kelvin探針測量與在晶圓表面上的相同點的整合非振動接觸電位差資料值之間執行一最小平方線性擬合，該比例係數針對一特定掃描方法被計算。一旦該比例係數已針對一特定掃描感測器及方法被計算，其可被施加到在後續晶圓上被獲得的整合非振動接觸電位差資料，以將該資料轉換成相對表面電位值。存在用於計算及施加該比例係數的額外的方法。例如，一旦使用一測試或校準晶圓，該比例係數可被計算，且而後被施加到所有後續晶圓，或比例係數可在使用整合非振動接觸電位差資料及晶圓表面上的某一組振動Kelvin探針測量檢查每一晶圓的期間被計算。

在透過第4A-4C圖的流程圖說明的一較佳實施例中，多個振動Kelvin探針測量在距離晶圓中心的不同半徑被獲得。對於每一振動Kelvin探針測量，振動Kelvin探針值與在同一點的整合比例化非振動接觸電位差資料之值的差被計算。該差或偏移量而後被加入到在該整合比例化資料之該特定圓軌道中的每一點。若一個以上的振動Kelvin探針電位於同一軌道上，則針對該軌道的偏移量被計算作為位於該特定軌道上之所有振動Kelvin探針測量之所有偏移量的平均值或中位數。若一軌道不包含任何振動Kelvin探針測量，針對該軌道的偏移量透過內插在該軌道之任一側之兩個或更多最近軌道的偏移量值來計算。若該軌道不位於具有振動Kelvin探針測量的兩個軌道之間，則針對該軌道的偏移量透過外推具有振動Kelvin探針測量之兩個或更多最近軌道的偏移量來計算。使用這種方法，一偏移量被計算及被施加到整合比例化資料的每一圓形軌道。所產生的影像表示整個被掃描表面的接觸電位差值。該影像包括接觸電位差的徑向變化，因為從在不同半徑的振動Kelvin探針測量計算的偏移量導致表示這些徑向差的軌道偏移量。

第2圖顯示本發明之一較佳實施例的徑向掃描方法的圖。該接觸電位差感測器的探針末端102被定位在靠近晶圓105之邊緣的點“A”。該晶圓105在晶圓固定裝置103上被旋轉，及資料的一圓形軌道被掃描。探針末端102向晶圓105的中心移動一可規劃距離到點“B”，及資料的一第二圓形軌道被掃描。該過程被重複，直到該探針末端102到達該晶圓105的中心。所產生的資料遭組合到表示橫跨晶圓表面106之接觸電位差該變的一影像中。在這種情況下，感測器操作作為一非振動接觸電位差感測器。使用這種掃描方法獲得的一示例晶圓影像在第3圖中顯示(該示例及其他示例晶圓是現成(off the shelf)、商品級矽單晶晶圓)。

差動非振動接觸電位差感測器信號可遭整合及比例化，以形成表示相對表面電位的信號。第5圖及第6圖顯示計算一合適比例係數的過程，該比例係數用於將整合掃描資料轉換成相對表面電位值。第5圖顯示透過使用一非振動接觸電位差感測器掃描一晶圓產生的差動資料。第5圖也顯示振動接觸電位差測量的位置及值。這些振動接觸電位差測量在毫伏內。第6圖顯示由整合第5圖中的影像產生的影像。該影像顯示相對表面電位之區域。第6圖也顯示計算振動接觸電位差值與在相同點的整合非振動接觸電位差資料之間的一最小平方擬合的結果。可被施加到後續影像的比例係數被計算。該比例係數被顯示為斜率是8.997816e-2或近似0.09。整合非振動接觸電位差測量與振動接觸電位差測量的相關係數也被顯示在該影像上。在這種情況下，相關係數是0.984，指示兩組資料之間的一良好擬合。

第7圖顯示一第一晶圓105的差動非振動接觸電位差影像，連同徑向振動接觸電位差測量的位置及結果。第7-19圖的晶圓樣本最初透過在表面上形成大約1000埃的厚熱氧化物塗層來準備。該晶圓而後用去離子水清潔及沖洗，該去離子水在晶圓被旋轉時遭施加到該晶圓的中心。該特定晶圓使用一第一習知的系統工具及一第一種類型的去離子水導電率來處理，且具有一給定旋轉速度及斜升/斜降速率。第8圖顯示在整合及比例化後的第7圖的影像。第8圖顯示代表相對接觸電位差值，但不包括任何關於接觸電位差徑向變化之資訊的資料。第9圖顯示如同第8圖的晶圓影像在個別軌道偏移量已被計算及施加到遭整合且比例化的非振動接觸電位差資料後的影像，藉此影像資料與在相同點的振動接觸電位差資料近似匹配。一旦這些步驟已完成，測量可在晶圓105的任一半徑執行，以決定可被繪圖及/或分析的可靠的接觸電位差值。這些整合、比例化及偏移量資料顯示在第7及8圖中所示的差動或整合影像中不明顯的接觸電位差之明顯的徑向變化。

第10圖顯示沿在第8圖中顯示之影像的一半徑的影像值的圖。第11圖顯示沿在第9圖中顯示之影像的同一半徑的影像值的圖。在這種情況下，實質徑向變化在信號中是顯而易見的。使用本發明提供一晶圓影像，該晶圓影像表示探針末端與在晶圓表面所有點之間的接觸電位差，且包括關於單獨從非振動資料不可得之接觸電位差徑向變化的資訊。

第12圖是一第二晶圓105之整合影像的另一實例，其已遭受使用一非振動接觸電位差探針的徑向掃描。除所使用的習知工具不同和在不同的水條件(主要是導電率不同)及工具旋轉條件下，該晶圓與第7圖的晶圓遭受相同的通用處理。第13圖顯示第12圖的晶圓在整合及比例化操作後及使用如上文所述之振動探針測量的示例影像。再次，詳細測量及分析現在可被執行，當針對第一晶圓105完成時，以決定沿該第二晶圓105之任一半徑的接觸電位差值。

第14圖顯示沿顯示最小徑向變化之第12圖的一示範性半徑的影像值的線性圖。靠近晶圓的邊緣的一小數量的徑向變化是明顯的，但這是靠近晶圓邊緣之整合過程及大信號值的人工因素；且不精確地表示表面電位的徑向變化。第15圖顯示沿第13圖之半徑的影像值除外的關於第14圖且顯示顯著且正確徑向變化的一類似線性圖。

第16圖是已使用一非振動接觸電位差探針遭受徑向掃描之一第三晶圓105的整合影像的一第三實例。再次，一不同標準工具、不同的水條件及不同的旋轉條件用來處理該晶圓。第17圖顯示第16圖的晶圓在整合及比例化操作及使用如上文所述之振動探針測量後的示例影像。

第18圖顯示沿第16圖之一示範性半徑的影像值的線性圖，其中第16圖顯示不同邊緣部分除外的最小徑向變化。第19圖顯示沿第17圖之一半徑的影像值的類似線性圖，其中第17圖顯示顯著的徑向變化。

第20圖顯示一第四示例晶圓105的差動非振動接觸電位差影像，連同徑向振動接觸電位差測量的位置及結果(橫跨該第四晶圓105的一直徑附注標記資料)。第21圖顯示代表相對接觸電位差值，但是不包括任何關於接觸電位差徑向變化之資訊的資料。第22圖顯示如同第21圖的晶圓在個別追蹤偏移量已被計算及施加到整合且比例化非振動接觸電位差資料後的影像，藉此影像資料與在相同點的振動接觸電位差資料近似匹配。整合、比例化及偏移量資料顯示在第20圖及第21圖中所示之差動或整合影像中不明顯的顯著的接觸電位差徑向變化。再次，在這些步驟已被執行後，接觸電位差值可沿該第四晶圓105的任一半徑遭識別、繪圖及/或分析。應注意的是，第20-24圖的晶圓與第7-19圖的其他晶圓遭受不同的清潔處理。一單一晶圓透過習知的、熟知的電漿處理方法來清潔，而不是該晶圓用去離子水來清潔及沖洗。

第23圖顯示沿第21圖的一示範性半徑的影像值的線性圖，其中第21圖顯示不同邊緣部分除外的最小徑向變化，該等徑向變化是本方法的正常人工因素。第24圖顯示沿第22圖之一半徑的影像值的類似線性圖，其中第22圖顯示明顯的徑向變化。

本發明之方法清楚地說明在用表面上“相同”的方法論“清潔”或否則處理一半導體晶圓之限制中可能產生的巨大影響。用去離子水清潔及沖洗的基本方法可透過一些不同的習知清潔工具實施，其等包含有以下方法：將去離子水施加到晶圓的中心，斜升支撐晶圓之工具的旋轉速度，以將水散佈在該晶圓上，從而清潔該晶圓，而後斜降該支撐工具的旋轉速度。本發明的檢查及分析方法已使能夠針對所產生的“清潔”晶圓的品質識別各種特性差異，藉此多種不同的不期望的及期望的清潔參數品質狀態可被識別。例如，假如用於處理的一特定清潔工具及/或去離子水的類型(導電率及諸如此類)條件可被預先選擇，以實現所期望的清潔晶圓表面。此外，支撐工具本身的操作條件可被最佳化、改變、預先選擇，以實現所期望的晶圓品質結果。本發明之方法的靈敏性因此致能晶圓表面之非常特別的特性及提供非常有效的途徑，以產生用於進一步處理的所期望的最終出產晶圓，藉此保證所期望的及/或最高品質，且也極大地提高了產量。這種方法論也允許用以允許累積相關資料之任何類型化學或物理處理的特性，其中該相關資料可用來針對諸如半導體晶圓的材料可靠地產生一預定表面品質。

存在將與上述實施例實現相同結果的許多備選機械組態及掃描操作。例如，接觸電位差感測器101、高度感測器109，及用於振動感測器104的系統都可被安裝在固定位置，及晶圓105可在這些固定元件下面移動和旋轉。不是從一半徑步進到下一半徑，而是該接觸電位差感測器101可在晶圓105正在旋轉時沿該晶圓105的半徑連續地移動，以產生螺旋形橫跨該晶圓105之整個表面的一連續資料串流。同樣地，代替上述的徑向掃描操作，非振動接觸電位差感測器101可以一來回方式橫跨晶圓105線性移動，以掃描整個晶圓表面106，或者晶圓105可放在一旋轉固定裝置上，其中旋轉中心不是不是晶圓105的中心。同樣地，多個非振動及振動接觸電位差感測器可用來同時獲得多個測量，以減少測量一晶圓所需要的時間。此外，如本技術領域中的具有通常知識者將理解的是，所述各種方法之步驟中的一些可容易地交換。例如，所有掃描與振動CPD資料可在任何後續資料處理(諸如整合及比例化)之前被收集。同樣地，晶圓表面的高度可在每一振動CPD測量之前被測量。

本發明提供一種使用振動與非振動接觸電位差感測器兩者以檢測表面及子表面之非均勻性(包括電介質充電)的增強型檢查系統，及一種用於處理來自感測器的資料以精確地量化及顯示在晶圓上所有點的接觸電位差的系統。本發明不限於檢查半導體或半導體晶圓且可用在多種表面上。

為了達到說明與描述的目的，本發明之實施例的上述描述已被提出。本發明不意欲是詳盡無遺的或將本發明限制於所揭露的確切形式，且鑒於以上教示，修改及變化是可能的或可從本發明的實施獲得。實施例遭選擇及描述是為了解釋本發明的原理及其實際應用，以使本技術領域中的具有通常知識者能在各種實施例中利用本發明，且其中各種修改適用於所設想的特定用途。

101‧‧‧接觸電位差感測器/探針

102‧‧‧探針末端

103‧‧‧系統/固定裝置

104‧‧‧振動感測器/系統

105‧‧‧晶圓

106‧‧‧晶圓表面

107‧‧‧定位系統

109‧‧‧高度感測器

110‧‧‧系統

第1圖顯示一晶圓檢查系統的圖，該晶圓檢查系統具有用於固定及旋轉晶圓的一系統、用於將感測器定位在晶圓上的一系統、一接觸電位差感測器、用於垂直於晶圓表面振動該接觸電位差感測器的一系統，及用於處理來自感測器的資料的一元件；

第2圖顯示一徑向掃描系統的操作；

第3圖顯示透過如在第2圖中用一非振動接觸電位差感測器徑向掃描晶圓產生的一示例影像；

第4A圖顯示本發明之一通用方法的功能方塊流程圖；第4B圖顯示本發明的一備選方法；及第4C(i)圖及第4C(ii)圖顯示本發明之一方法的較佳實施例；

第5圖顯示透過用一非振動接觸電位差感測器徑向掃描晶圓產生的一影像，而後在該影像上的已選擇識別位置執行振動Kelvin探針測量。

第6圖顯示在第5圖中顯示的同一晶圓影像在整合及計算與振動Kelvin探針測量之最小平方錯誤線擬合後的影像，藉此該影像顯示針對將整合掃描值轉換成絕對接觸電位差值之線性轉換計算的斜率與偏移量值；

第7圖顯示一第一晶圓的非振動接觸電位差掃描影像，其中振動Kelvin探針測量沿該晶圓的一直徑的資料點遭識別；

第8圖顯示第7圖的影像在整合及比例化後的影像(不包括振動探針測量)，及表面電位或功函數的最小徑向變化在該影像中是可見的；

第9圖顯示第7圖的影像基於振動Kelvin探針測量使每一軌道偏移後的影像，藉此一偏移量基於在軌道或附近軌道上做出的振動Kelvin探針測量被計算且施加到每一軌道；

第10圖顯示從沿第8圖的晶圓影像資料的一半徑獲得的影像值獲得的線性圖；

第11圖顯示從沿在第9圖中顯示的晶圓影像資料中的一半徑的影像值獲得的線性圖；

第12圖顯示在整合及比例化後的一第二晶圓的非振動接觸電位差掃描影像(沒有振動探針測量)，及表面電位或功函數的最小徑向變化在該影像中是可見的；

第13圖顯示第12圖的影像基於振動Kelvin探針測量使每一軌道偏移後的影像，藉此一偏移量基於在軌道或附近軌道上做出的振動Kelvin探針測量被計算且施加到每一軌道；

第14圖顯示沿第12圖的一半徑獲得的影像值的線性圖；

第15圖顯示沿第13圖之影像的一半徑獲得的影像值的線性圖；

第16圖顯示在整合及比例化後的一第三晶圓的非振動接觸電位差掃描影像(沒有振動探針測量)，及表面電位或功函數的最小徑向變化在該影像中是可見的；

第17圖顯示第16圖的影像在基於振動Kelvin探針測量使每一軌道偏移後的示例影像，藉此一偏移量基於在軌道或附近軌道上做出的振動Kelvin探針測量被計算且施加到每一軌道；

第18圖顯示沿第16圖的影像資料的一半徑獲得的影像值的線性圖；

第19圖顯示沿顯示明顯徑向變化的第17圖的一半徑獲得的影像值的線性圖； 第20圖顯示第四示例晶圓的一非振動接觸電位差掃描影像，其中振動Kelvin探針測量在沿該晶圓之一直徑的資料點被識別；第21圖顯示第20圖的影像在整合及比例化後的影像(不包括振動探針測量)，及表面電位或功函數的最小徑向變化在該影像中是可見的；第22圖顯示第20圖的影像在基於振動Kelvin探針測量使每一軌道偏移後的影像，藉此一偏移量基於在軌道或附近軌道上做出的振動Kelvin探針測量被計算且施加到每一軌道；第23圖顯示出自沿第21圖的影像資料的一半徑的影像值的線性圖；第24圖顯示從沿在第22圖中顯示的晶圓影像資料的一半徑的影像值獲得的影像值的線性圖。

101‧‧‧接觸電位差感測器/探針

102‧‧‧探針末端

103‧‧‧系統/固定裝置

104‧‧‧振動感測器/系統

105‧‧‧晶圓

106‧‧‧晶圓表面

107‧‧‧定位系統

109‧‧‧高度感測器

110‧‧‧系統

Claims (40)

1. 一種決定材料之表面之接觸電位差以使表面之特性特徵化的方法，其包含以下步驟：提供一材料之一表面；提供具有一感測器探針末端的一接觸電位差感測器；彼此相對地掃描該等表面與接觸電位差感測器；當該感測器探針末端相對於該材料之該表面橫向掃描時，產生代表該感測器探針末端與該材料之該表面之間之接觸電位差之改變的橫向掃描感測器資料；處理該橫向掃描感測器資料，以提供相對接觸電位差值；使用一振動接觸電位差感測器，以做出該遭橫向掃描表面之該絕對接觸電位差的至少一個測量；以及使用該絕對接觸電位差資料，以計算遭加入到該等相對接觸電位值的偏移量，以產生代表該感測器探針末端與該遭橫向掃描表面上之所有點之間的該接觸電位差的特性資料，藉此使該材料之該表面之特性特徵化。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中處理該橫向掃描感測器資料之該步驟包含整合該橫向掃描感測器資料，以產生整合資料。
3. 如申請專利範圍第2所述之方法，其中處理該橫向掃描感測器資料之該步驟包含使該整合資料乘以一比例係數，以將該橫向掃描感測器資料轉換成該等相對接觸電位差值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該橫向掃描運動係透過旋轉晶圓而產生。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該橫向掃描感測器資料遭提供作為同心圓軌道資料。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中做出振動接觸電位差測量之該步驟包含累積不同軌道上的資料。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步包括以下步驟：分析該特性資料，以在掃描期間決定與該探針末端之行進方向垂直之表面接觸電位差變化。
8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步包括以下步驟：使該材料之該表面遭受多個不同的處理及使該材料之該表面特徵化，以累積與該等不同處理中的每一處理相關聯的相關資料，以使針對該材料產生預定表面品質。
9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該相關資料進一步用來預先規劃具有該等預定表面品質之多種類型之該材料的產生。
10. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該等不同處理係從一清潔過程、一化學處理過程及一物理處理過程之群組中選擇。
11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該清潔過程是從透過施加一去離子水清洗及透過施加一電漿處理步 驟清潔之群組中選擇。
12. 一種決定材料之表面之接觸電位差以使表面之特性特徵化之方法，其包含以下步驟：提供一材料之一表面；提供具有一感測器探針末端的一接觸電位差感測器；彼此相對地掃描該等表面與接觸電位差感測器；當該感測器探針末端相對於該材料之該表面橫向掃描時，產生代表該感測器探針末端與該材料之該表面之間之接觸電位差之改變的一第一組橫向掃描感測器資料；產生代表橫跨該材料之該表面之接觸電位差之改變的一第二組橫向掃描感測器資料，該第二組感測器資料係透過與該第一組感測器資料之該橫向掃描之方向垂直移動該接觸電位差感測器來產生；處理該等第一及第二組感測器資料，以決定相對接觸電位差值；使用一振動接觸電位差感測器，以做出使用一振動接觸電位差感測器之該遭橫向掃描表面之該絕對接觸電位差的至少一個測量；以及使用該絕對接觸電位差資料，以計算遭加入到該等整合、比例化的非振動相對接觸電位差資料值的偏移量，以產生代表該感測器探針末端與該遭橫向掃描表面上之所有點之間的該接觸電位差的特性資料，藉此使該 材料之該表面之特性特徵化。
13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中處理該橫向掃描感測器資料之該步驟包含整合該橫向掃描感測器資料，以產生整合資料。
14. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中處理該橫向掃描感測器資料之該步驟包含使該整合資料乘以一比例係數，以將該橫向掃描感測器資料轉換成該相對接觸電位差值。
15. 一種準備用在電子元件中的半導體晶圓，其係透過多種處理方法中的至少一種，該方法包括以下步驟：提供具有一表面的一半導體晶圓；提供具有一感測器探針末端的一接觸電位差感測器；彼此相對地掃描該半導體晶圓的該表面與接觸電位差感測器；當該感測器探針末端相對於該半導體晶圓之該表面橫向掃描時，產生代表該感測器探針末端與該半導體晶圓之該表面之間之接觸電位差之改變的橫向掃描感測器資料；處理該橫向掃描感測器資料，以提供相對接觸電位差值；使用一振動接觸電位差感測器，以做出該遭橫向掃描表面之該絕對接觸電位差的至少一個測量；以及使用該絕對接觸電位差資料，以計算遭加入到該等 相對接觸電位值的偏移量，以產生代表該感測器探針末端與該遭橫向掃描表面上之所有點之間的該接觸電位差的特性資料，藉此使該半導體晶圓之該表面之特性特徵化。
16. 如申請專利範圍第15項所述之半導體晶圓，其中處理該橫向掃描感測器資料之該步驟包含整合該橫向掃描感測器資料，以產生整合資料。
17. 如申請專利範圍第16所述之半導體晶圓，其中處理該橫向掃描感測器資料之該步驟包含使該整合資料乘以一比例係數，以將該橫向掃描感測器資料轉換成該相對接觸電位差值。
18. 如申請專利範圍第15項所述之半導體晶圓，其進一步包括以下步驟：分析該特性資料，以在掃描期間決定與該探針末端之行進方向垂直的表面接觸電位差變化。
19. 如申請專利範圍第15項所述之半導體晶圓，其進一步包括以下步驟：使該半導體晶圓之該表面遭受多個不同的處理及使該半導體晶圓之該表面特徵化，以累積與該等不同處理中之每一處理相關聯的相關資料，以使針對該半導體晶圓產生預定表面品質。
20. 如申請專利範圍第19項所述之半導體晶圓，其中該相關資料進一步用來預先規劃具有該等預定表面品質之多種類型之該半導體晶圓的產生。
21. 一種決定感測器與材料之表面之間的接觸電位差以使表面之特性特徵化的方法，其包含以下步驟：提供一材料之一表面；提供具有一感測器探針末端的一非振動接觸電位差感測器；相對於該材料的該表面並且亦於該材料的該表面上方且與其平行地掃描該非振動接觸電位差感測器；當該非振動感測器探針末端平行於該材料之該表面並於其上方連續地掃描時，從該非振動接觸電位差感測器產生代表該感測器探針末端與該材料之該表面之間之接觸電位差之改變的多個感測器資料；整合該等多個感測器資料，以提供相對接觸電位差值；使用一振動接觸電位差感測器，以沿著垂直於該非振動接觸電位差感測器之掃描方向之至少一線，做出該材料的該表面之多重振動絕對接觸電位差資料；以及使用該絕對接觸電位差資料，以計算遭加入到該等相對接觸電位差值的偏移量，以產生代表該感測器探針末端與該材料的該遭掃描表面上之所有點之間的該接觸電位差的特性資料，藉此使該材料之該表面之特性特徵化。
22. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中整合該等多個感測器資料之該步驟進一步包括使該等多個感測器資料乘以一比例係數之步驟，以將該等多個感測器資料轉 換成該等相對接觸電位差值。
23. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中平行於該材料的該表面並在其上方掃描之該步驟係透過旋轉該材料而產生。
24. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中產生該等多個感測器資料之該步驟係透過產生多個同心圓軌道資料以及一組線性掃描軌道資料中之一者來提供。
25. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中測量多重振動接觸電位差感測器資料之該步驟包含累積該材料的不同軌道上的資料。
26. 如申請專利範圍第21項所述之方法，進一步包括分析該特性資料之步驟，以在掃描期間決定與該感測器探針末端之行進方向垂直之表面接觸電位差的變化。
27. 如申請專利範圍第21項所述之方法，進一步包括使該材料之該表面遭受多個不同的處理及使該材料之該表面特徵化之步驟，以累積與該等不同處理中的每一處理相關聯的相關資料，以使針對該材料能產生預定表面品質。
28. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中該相關資料進一步用來預先規劃具有該等預定表面品質之多種類型之該材料的產生。
29. 如申請專利範圍第27項所述之方法，其中該等不同處理係從一清潔過程、一化學處理過程及一物理處理過程之群組中選擇。
30. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其中該清潔過程是從透過施加一去離子水清洗及透過施加一電漿處理步驟清潔之群組中選擇。
31. 一種決定材料之表面之接觸電位差以使表面之特性特徵化之方法，其包含以下步驟：提供一材料之一表面；提供具有一感測器探針末端的一接觸電位差感測器；彼此相對且平行於該表面上方連續地掃描該表面與該接觸電位差感測器；當該感測器探針末端連續地平行於該材料之該表面的上方掃描以及相對於該材料之該表面掃描時，產生代表該感測器探針末端與該材料之該表面之間之接觸電位差之改變的一第一組橫向掃描的多個感測器資料；產生在該材料上所選擇的點上之代表橫跨該材料之該表面之接觸電位差之改變的一第二組橫向掃描感測器資料，該第二組感測器資料係透過與該第一組感測器資料之該橫向掃描之方向垂直移動該接觸電位差感測器來產生；整合該等第一和第二組感測器資料，以決定相對接觸電位差值；使用一振動接觸電位差感測器，以沿著垂直於該感測器的掃描方向之至少一線，做出該表面之多重振動絕對接觸電位差測量；以及 使用該絕對接觸電位差資料，以計算遭加入到該等整合、比例化的非振動相對接觸電位差資料值的偏移量，以產生代表該感測器探針末端與該遭橫向掃描表面上之所有點之間的該接觸電位差的特性資料，藉此使該材料之該表面之特性特徵化。
32. 一種決定材料之表面之接觸電位差以使表面之特性特徵化之方法，其包含以下步驟：提供具有一表面之一材料；提供具有一感測器探針末端的一接觸電位差感測器，且該接觸電位差感測器提供接觸電位差值；該方法之特徵在於下列步驟：彼此相對地並平行於該表面上方掃描該材料的該表面與該接觸電位差感測器；當該感測器探針末端平行於該材料之該表面上方掃描時，產生代表該感測器探針末端與該材料之該表面之間之接觸電位差之改變的多個感測器資料；整合該等多個感測器資料，以提供相對接觸電位差值；使用一振動接觸電位差感測器，以沿著垂直於該感測器之掃描方向之至少一線，做出該表面之多重振動絕對接觸電位差測量；以及使用該絕對接觸電位差資料，以計算遭加入到該等相對接觸電位差值的偏移量，以產生代表該感測器探針末端與該遭掃描表面上之所有點之間的該接觸電位差的特性資料，藉此使該材料之該表面之特性特徵化。
33. 如申請專利範圍第32項所述之方法，其中處理該等多個感測器資料之該步驟包含使該整合資料乘以一比例係數，以將該等感測器資料轉換成該等相對接觸電位差 值。
34. 如申請專利範圍第32項所述之方法，其中該掃描運動係透過旋轉該材料而產生。
35. 如申請專利範圍第32項所述之方法，其中該等多個感測器資料遭提供作為同心圓軌道資料、一螺旋形軌道資料和一組線性掃描的軌道資料中之一者。
36. 如申請專利範圍第32項所述之方法，其中做出振動接觸電位差測量之該步驟包含累積不同軌道上的資料。
37. 如申請專利範圍第32項所述之方法，進一步包括分析該特性資料之步驟，以在掃描期間決定與該探針末端之行進方向垂直之表面接觸電位差變化。
38. 如申請專利範圍第32項所述之方法，進一步包括使該材料之該表面遭受多個不同的處理及使該材料之該表面特徵化之步驟，以累積與該等不同處理中的每一處理相關聯的相關資料，以使針對該材料產生預定表面品質。
39. 如申請專利範圍第32項所述之方法，其中該遭計算的偏移量係遭分析，以決定於該材料的該表面上充電以及於該表面上的該充電之徑向變化。
40. 一種用於決定材料之表面之接觸電位差以使材料之表面的特性特徵化之系統，其包含：具有一感測器探針末端的一接觸電位差感測器；一掃描裝置，其用以彼此相對且平行並於該表面上方連續地掃描該材料的該表面和一接觸電位差感測器，以當該感測器探針末端平行並於該材料之該表面上 方連續地掃描以及相對於該材料之該表面掃描時，產生代表該感測器探針末端與該材料之該表面之間之接觸電位差之改變的多個感測器資料；一構件，其用以處理該等多個感測器資料，以提供相對接觸電位差值；以及一振動接觸電位差感測器，其用以沿著垂直於該感測器之掃描方向之至少一線，做出該表面之多重振動絕對接觸電位差測量，以提供絕對接觸電位差資料，來計算遭加入到該等相對接觸電位值之偏移量，以產生代表該感測器探針末端與該遭掃描表面上之所有點之間的該接觸電位差的特性資料，藉此使該材料之該表面之特性特徵化。