TWI443342B - 利用非振動接觸電位差感測器之圖案化晶圓檢驗系統 - Google Patents

Description

利用非振動接觸電位差感測器之圖案化晶圓檢驗系統

本發明針對用於檢驗包括半導體表面及半導體材料之表面及材料之方法與系統。更特定地，本發明針對用於利用一非振動接觸電位差感測器在包含具有功函數差異之一重複圖案之一表面上檢測及測量表面或次表面之非均勻性及/或電荷之方法。

發明背景

半導體裝置之功能、穩定性及性能取決於使用的半導體材料及表面要潔淨且均勻。數十億美元及數不盡的工時已經消耗在研發、特性化且最佳化系統上及用於製造加工半導體材料之流程上。此活動之首要目標是製造整個晶圓各處十分潔淨且具有均勻、均勻變化或以一規劃的方式變化之預定且期望的屬性之材料及表面。為了特性化且最佳化此等流程及最終產生之材料，需要能夠檢驗且測量表面或主體清潔度及均勻性或整個表面之屬性之精確變化。為了實時流程控制，需要能夠高速對一表面做很多次測量且以一不破壞或弄髒該半導體表面之方式完成。

適用於檢驗圖案化晶圓之技術是很有限的。最常用的方法及系統利用光學或基於光的技術檢驗微粒、劃痕或其它類型之實體缺陷。該等方法及系統透過利用寬頻、窄頻或雷射光照射該表面、利用光學儀器收集散射光或反射光及利用諸如電荷耦合裝置(CCD)、時間延遲積分(TDI)感測 器或光電倍增管(PMT)之光感測器擷取圖像而操作。此等系統接著加工此等圖像來檢測諸如微粒及劃痕之實體缺陷。可選擇地，電子束技術可透過使該晶圓經受高真空、把電子加速到該晶圓表面上、收集自該表面散射的電子及利用閃爍燈及PMT擷取圖像而使用。然而此等系統不能夠檢測該晶圓表面中(或上)之亞單層的化學非均勻性；且不能夠檢測該晶圓各處先前存在的電荷差異。能夠檢測微小化學變化之技術不適用於檢測圖案化晶圓，因為該等技術缺乏檢測該整個晶圓之速度或清晰度、具有破壞性或不適於用在包括顯著材料或幾何圖形差異之複雜表面上。例如，飛行時間二次離子質譜(TOF-SIMS)經常用以特性化一表面之化學成分，但其太慢而不能對一晶圓之大片區域成像且主要用於分析一個或多個點。這樣的技術由於其不足之處而不適用於在商業中。全反射X線螢光分析法(TXRF)通常用以檢測裸晶圓或敷層晶圓之表面上之已選擇點處之材料，但缺乏對圖案化晶圓表面成像之速度及清晰度。此外，該等結果被顯現在圖案化晶圓上之表面化學差異而攪亂。大體來講，此等類型的非光學工具用來特性化測試結構或檢查由光學工具檢測到之缺陷。然而，沒有切實可行之技術用來檢驗整個圖案化晶圓以檢測可明顯影響半導體裝置性能或產量之化學或充電非均勻性。因此，長期以來迫切需要一種用於快速且精確分析存在於諸如半導體晶圓之表面上之非均勻性或缺陷之方法。

發明概要

在本發明之此方法中，利用了一非振動接觸電位差感測器。該非振動接觸電位差感測器包含靠近一表面放置且電力地連接到該表面之一導電探針。該探針與該表面形成一電容器。由於該兩種材料之表面電位或功函數之不同，一電位形成於該探針與該表面之間。此電位稱為該兩個表面之間之接觸電位差或者表面電位差。該探針相對於該表面平行移動或者該表面在該探針之正下方移動。該探針之功函數不變，但該表面上之不同點處之功函數或者表面電位之變化導致該表面與該探針之間的接觸電位差變化。此等電位之改變產生一電流，其流入或流出該感測器探針。此電流被放大、轉換為一電壓且被取樣以形成表示該被測表面各處之電位變化之一連續資料流。該非振動接觸電位差感測器能夠以大於每秒1000次的採樣率提供一連續資料流。高資料擷取率允許整個半導體晶圓之高分辨率圖像只在若干分鐘內就擷取到。

本發明中描述的該系統及方法提供了一非振動接觸電位差檢驗系統之一增強的應用，該非振動接觸電位差檢驗系統允許對該等表面快速成像及檢測包含具有相對功函數值之一重複或其它預先規劃的圖案之表面上之功函數非均勻性。此功能尤其適用於在製造過程期間，檢測圖案化半導體晶圓上之化學或與電荷相關之缺陷或晶圓上之其它預先規劃之圖案安排。

在較佳實施例中，該晶圓與感測器相對於彼此移動以 產生被掃描之晶圓表面之一接觸電位差信號特性。此被測量的信號接著被整合以提供該相對功函數之一量值而不是功函數變化。此轉換提供以下優勢，包括：該整合圖像中之信號位準不隨該感測器探針相對于該晶圓表面之速度而變化；及其次，任一感興趣的特定特徵之外觀不再隨圍繞該晶圓之位置而改變。對於徑向掃描方法而言，一旦整合完成，該產生之資料較佳地從徑向座標轉換為垂直線性座標或直角座標。則此轉變允許較快地實施資料分析。

在較佳實施例之其它層面中，各種抑制技術可被用來移除一基本重複圖案以能夠分析一期望晶圓表面之非均勻性或者與其的偏差。

圖式簡單說明

自下文中結合下面描述的附圖之較佳實施例之描述，本發明之其它特徵與優勢將會明顯。

第1圖顯示了用於實施本發明之方法之一系統；第2圖顯示了經由使用一非振動接觸電位差感測器來徑向掃描一圖案化晶圓而產生之圖像；第3圖顯示了第2圖中靠近該晶圓106邊緣之圖像之右上角中之一晶粒200之一放大的圖像；及該掃描的圖像顯示了不同的資料，即在該部分邊緣處產生之信號；第4圖顯示了與第3圖相同但經過一整合步驟後的晶粒200及該整合圖像顯示了相對功函數之區域；第5圖顯示了第2圖中靠近該晶圓106中心之該圖像之右上角中之一晶粒210之一放大的圖像； 第6圖顯示了與第5圖相同但整合後的晶粒210；且該整合圖像顯示了相同於第4圖中之相對功函數之區域；第7圖顯示了第2圖中靠近該晶圓106之邊緣之該圖像之左下角中之一晶粒220之一放大的圖像；第8圖顯示了與第7圖相同但整合後的晶粒220；且該整合圖像顯示與第4圖與第6圖相同的相對功函數區域；第9圖顯示了第2圖中之整個晶圓圖像經整合後的圖像；且該整合圖像顯示了相對功函數區域；第10圖顯示了第9圖中之該整合晶圓圖像在執行一晶粒200到晶粒200之減法操作後的圖像；第11圖顯示了第10圖中之該晶圓圖像經定限化後的圖像；第12圖顯示了利用一非振動接觸電位差感測器101徑向掃描一第二圖案化測試晶圓而產生之圖像；第13圖顯示了第12圖中之該圖像經整合後的圖像；且該整合圖像顯示了相對功函數之區域；第14圖顯示了第13圖中之該整合晶圓圖像在執行一晶粒200到晶粒200減法操作後的圖像；第15圖顯示了第14圖中之該晶圓圖像經定限化後的圖像；且超過一設定臨界值之所有的圖像值以紅色顯示；第16圖顯示了第13圖中顯示的該圖像轉換成直角座標後之一二維傅利葉變換；第17圖顯示了用於第13圖中之該圖像之一典型的頻域濾波器； 第18圖顯示應用第17圖中顯示的該濾波器後，把一傅利葉逆變換應用到第16圖中顯示的該頻域圖像之結果；第19圖顯示了第18圖中之晶圓圖像經定限化後的圖像。

較佳實施例之詳細描述

用於實施本發明之各種方法之一系統100說明在第1圖中。此系統100用來檢測一晶圓106。此後，文中描述之易於由該系統100檢驗之材料將概括地表示為一“晶圓”。本發明包括固定在定位組件107上且耦接到一探針102之一感測器(或多個感測器)101。該定位組件107能夠定位具有非振動接觸電位差測量能力之感測器101。該系統100透過固定裝置103機械地支撐該晶圓106而該系統100電力地把該感測器探針102連接到該晶圓106。該系統還把該感測器探針102安置在該晶圓表面上一固定距離處且能夠產生該探針102與該晶圓表面之間的相對橫向運動(且可選擇地連續運動)使得該感測器探針102大體上平行於該晶圓表面運動。該系統100使用電腦/顯示系統110及控制該感測器101的掃描動作及擷取且處理自該感測器102之輸出信號來確認且歸類晶圓非均勻性。如下文中詳細描述，該系統100執行用來處理產生的資料以去除由一重複圖案(或其它預先規劃之圖案)產生之信號之方法及檢測不是此重複圖案(或其它預先規劃之圖案)之部分之功函數非均勻性。此後，晶圓106上之重複圖案(或其它預先規劃之圖案)將被稱為“晶粒200” (見第2圖到第18圖)，然而這樣的圖案也可表示諸如測試圖案、晶粒、標線場之結構或在諸如此等測試圖案、晶粒、標線場內之子結構。

該非振動接觸電位差感測器之一個重要特性是其產生有區別之信號。這意味著該感測器101產生表示該被測表面各處之表面電位或功函數之不同或改變之資料。該感測器之輸出只展示該感測器探針相對於該表面移動之方向上之表面電位改變，且該感測器輸出之幅度與該探針102相對於該被測表面之速度成比例。最終，該掃描圖像中之一非一致性之外觀依賴於該感測器探針102越過該晶圓106之被測表面上特徵時之移動方向及速度。

該非振動接觸電位差感測器101依賴該探針102與被測表面之間的相對運動來產生一信號。使該感測器探針102平行於該晶圓表面運動以產生一信號之動作稱為掃描。如第1圖所示，用於產生該掃描運動之一個選擇是在該感測器探針102正下方旋轉該晶圓106及沿該晶圓106之半徑範圍移動該感測器101或該晶圓106以自該晶圓中心起擷取不同半徑範圍之一系列中心同軸軌道112。此等同心軌道112可接著被收集成該被掃描表面之一圖像。此類掃描操作通常稱為徑向掃描，因為該探針102沿著該晶圓106之一半徑範圍移動。

透過徑向掃描，該晶圓106之旋轉運動提供了該探針102與被測表面之間的相對運動而不伴有一光柵、或反復運動、掃描操作所需之高加速度及高減速度。透過徑向掃描， 該晶圓106可以以一固定或緩慢變化的速度旋轉，該感測器101可以以低速度方式從一個放射軌道移動到下一放射軌道。因此，該晶圓表面可以以比光柵掃描小得多的振動及低得多的功耗在一較短時間段內被掃描。

在積體電路製造過程中，很多相同裝置在該圓形晶圓106之一單一晶圓上製造。此等裝置以列及行排列以在該晶圓表面各處形成一重複圖案。每一裝置稱為一晶粒200(例如，見第2圖及下文描述的所有範例)。在製造期間，各種材料沉積在此重複圖案上或自該重複圖案移除或者另外在此重複圖案上被修改，來生產顯示在該晶圓106上之多個晶粒200。該等不同的材料及過程產生具有不同功函數之表面。當利用該非振動接觸電位差感測器101掃描時，此等功函數之不同產生一信號。為了檢驗此等表面中之表現電位製造缺陷之功函數不均勻，有必要降低或消除由該晶粒200之重複圖案或其它諸如晶圓圖案造成之信號。

從利用該徑向掃描非振動接觸電位差感測器101產生之圖像中移除重複圖案表現出若干挑戰。此等挑戰由以下事實造成：該資料不同且該感測器探針102在該晶圓表面上之不同點處以一不同方向及/或以一不同的相對速度移動。因此，該晶圓106上一個位置處之一晶粒200圖案可表現得與該晶圓106上另一位置處之相同晶粒200很不同。而且，產生於該徑向掃描操作之資料本質上呈徑向，即資料點位於一固定半徑範圍及角度，因此每一單位區域之資料點之數目隨半徑範圍而變化。該半導體晶圓106上之晶粒以 在水平及豎直方向上具有固定間隔之列及行之形式排列。因此，資料樣本之數目及位置從一個晶粒200位置到下一個晶粒200位置不同。

該重複圖案之外觀可依賴於該晶圓表面上之圖案之位置而變化之事實在處理圖案化晶圓圖像以識別不是該圖案之部分之不一致中產生明顯的挑戰。對於利用徑向掃描方法擷取之圖像尤其這樣，在該徑向掃描方法中該探針102之方向及速度隨該晶圓106之位置變化。除了檢驗上述該晶圓各處之重複圖像外，在一些應用中該晶圓106可具有一不對稱圖案安排，在瞭解該圖案之預先規劃安排之情況下，該不對稱圖案安排也可被檢驗是否具有真正不一致性。

在較佳實施例中該系統100如下操作。該晶圓106機械地扣緊到該固定裝置103。該晶圓106可利用包括真空裝置、靜電吸引及抓牢該晶圓106之邊緣之多種方法中之一個扣緊到該固定裝置103。該探針102與該晶圓表面之間產生之相對運動使得該探針102平行於該晶圓表面運動。沿該晶圓表面之表面電位或功函數之變化導致該探針102與該晶圓表面之間的電位變化，該電位變化導致一電流流入或流出該感測器探針102。此電流轉換為一電壓且被取樣以產生表示該感測器探針102之移動方向上之功函數改變之數位資料。透過在該晶圓表面上之不同區域移動該感測器101，可產生資料且該資料可利用該電腦/顯示器110收集成該晶圓106之圖像。此外，該電腦/顯示器110中之一電腦系統中之嵌入式電腦軟體能夠利用傳統的分析方法執行各種電腦 程式來執行本發明之方法。

各種方法存在用於移動該感測器101與該晶圓106以產生涵蓋該晶圓之部分或全部之資料。此通常包含擷取多組連續資料點，其中每一組連續資料點稱為一軌道。如上文所述，掃描該晶圓表面之一個可能方法包含旋轉該晶圓106及移動該感測器101或者該晶圓106使得該感測器101沿該晶圓106之一半徑範圍移動。此產生與該晶圓表面之同心圓區相對應之多個資料軌道或者與自該晶圓106之邊緣到中心之一螺旋形相對應之一單一資料軌道。在任一情況下，如果該晶圓106以一固定速度旋轉，則隨著該探針102與該旋轉中心之間的距離減小該探針102相對於該晶圓表面之速度將減小。此導致在該晶圓表面之不同點處信號強度不同。而且，由於該探針102以一圓形方式移動，該探針102之移動方向隨該探針102相對於該晶圓表面之位置而不同。因此，一特徵之外觀將依賴於該其在該晶圓表面上之位置。

該晶圓表面利用該非振動接觸電位差感測器101掃描後，接著每一軌道被整合。此利用由一軌道中每一資料點與該軌道中所有先前的資料點之和替換該軌道中之該資料點而實現。例如，一軌道中之第一資料點未改變，第二資料點由第一資料點與第二資料點之和替換，且該軌道中之第一百個資料點由第一個到第一百個資料點之和替換。一常數加到該整合軌道中之每一點來確定此軌道之平均位準。有時候，此利用從該軌道中之每一資料點減去該軌道 中之所有資料點之平均值而實現，然而此還可利用更複雜的演算法確定恰當位準來實現。

整合產生表示相對功函數之資料而不是功函數改變之資料。該整合資料提供至少兩個明顯的優點。第一，只要該資料取樣率是固定的，該整合圖像中之信號位準並不隨著該探針102相對於該晶圓表面之速度而變化。這是因為該等資料點之間的距離隨該探針速度線性改變使得該資料點之密度隨該信號強度之倒數變化。最終，整合後，每一資料點表示在該特定軌道112內之一正確的相對功函數，而不考慮該探針102與該晶圓106之間的相對速度。第二，一特徵之外觀不再隨該環繞該晶圓106之位置而變化。因為現在該資料表示相對功函數，具有相同功函數值之部分將在該整合圖像中具有相同或幾乎相同的值，而無關於該晶圓表面上之該等特徵之位置。

整合後，資料從徑向座標轉換為通常稱為直角座標之垂直線性座標。這對於產生線狀平行資料軌道之掃描操作來說不是必須的。然而，如果使用該徑向掃描方法，則該資料點之數目及位置在該水平方向與豎直方向上不固定。這使得隨後的減少或抑制該重複圖案之成像處理很困難，因為該晶粒200以均勻間隔的水平及豎直列與行排列。一種抑制一信號中之一重複圖案之方式是濾去與該圖案相關聯之頻率。這藉由把該空間資料轉換為頻域、移除與該圖案相關聯之頻率及接著把該資料轉換回空間域而實現。從該頻域確認且移除與該圖案相關之峰值要求該空間資料關於 該圖案之重複性質均勻地分佈，即該資料均勻地分佈在該水平與豎直方向。抑制一重複圖案之另一方法是從每一晶粒200減去該相鄰晶粒200之一統計學平均值或該晶圓106上之所有晶粒200之一統計學平均值。如果該資料之密度與位置對於該晶圓106上之每一晶粒200是相同的，則對此操作可很有幫助。如果徑向掃描被用來透過徑向座標擷取資料，則該資料之密度與位置對於該晶粒200之每一個來說是不同的。把徑向資料轉變為沿該水平與豎直軸均勻間隔的直角座標非常有助於此類型之圖案抑制。

該資料經整合且轉換為直角座標後，各種演算法中之一個用來抑制該晶圓圖像中之重複圖案。此過程可採取多種形式，下面描述其中之三種形式。

第一種圖案抑制選擇需要產生沒有缺陷之“良好”晶圓圖像標準。使要被檢測之該等晶圓106中之每一個之圖像對齊且自該“良好”晶圓圖像減去該圖像。為這兩幅晶圓圖像共有之特徵被移除，大大地降低了該共有圖案之信號。可取捨的，如果在該等晶圓106之間有很大的圖案信號位準差異，則在減去之前，可使每一晶圓圖像之信號位準與該“良好”晶圓圖像之信號位準作匹配。此圖案抑制技術可以與徑向資料一起使用且不需要該圖像被轉化為直角座標。

第二種圖案抑制處理選擇是利用二維傅利葉變換把直角座標圖像轉換為頻域。利用該使用者定義之一濾波器濾去此頻域圖像或者基於使用者特定參數而計算此頻域圖像。此濾波器被設計以移除與該重複圖案相關之頻率。該 濾去的圖像接著被轉換回空間域用於後續處理。

用於降低與該重複圖案相關之信號之第三種選擇是自一個或多個相鄰晶粒減去該每一個晶粒200之圖像且接著分析最終差異以確認缺陷。此分析可採取多種形式。例如，該最終差異之一統計學平均值可被計算或者該差異之中值可被計算。在每一情況下，每一晶粒之一圖案抑制形式藉由比較該晶圓上之該晶粒圖像與一個或多個其它晶粒之統計合成而被計算。此操作使得該重複圖案最少而對不重複的不一致性具有最小的影響。

上述包括利用一非振動接觸電位差感測器101掃描、整合、轉換為直角座標及圖像抑制之步驟之結果是主要具有晶圓非均勻性(不是一重複圖案之部分)之一圖像。此圖像接著被處理以確認該圖像中表現不期望之非均勻性之部分，該等非均勻性為缺陷。通常藉由選擇表現缺陷之一系列信號位準且接著定限化該圖像而確認此等區域來完成此處理。

下面的範例非限制性地說明了本發明之各種層面。儘管該等範例限制在半導體晶圓中，但本發明之方法還適用於其中表面均勻性分析與背景圖案移除重要之任何材料。

範例1

其上塗有一圖案之一標準矽測試晶圓106從一商業來源中獲得，該商業來源常規地生產半導體級啟動晶圓。此晶圓由利用一化學機械平面化過程產生之一重複測試圖案晶粒組成。此圖案由銅及一介電材料組成。利用一噴塗過 程，化學污染物之滴劑沿該晶圓之半徑範圍被沉積。此晶圓106由該系統100檢驗以提供第2圖中顯示的圖像。此圖像300係利用一非振動接觸電位差感測器101徑向掃描該圖案化晶圓106而產生。顯示該個別晶粒200之一圖形顯示覆蓋在該圖像上。要注意該晶粒之外觀根據該晶圓表面上之該晶粒200之位置而變化。圖案邊緣之偏光性(亮或暗)根據該掃描探針之移動方向而變化且該信號幅度隨該探針102移動得較靠近該中心而增大。

範例2

第3圖顯示了第2圖中靠近該晶圓106邊緣之圖像之右上角中之一晶粒200之一放大的圖像；及該掃描的圖像顯示了不同的資料，即在該特徵邊緣處產生之信號。

範例3

第4圖顯示了與第3圖相同但經過一整合步驟後的晶粒200及該整合的圖像顯示了具相對功函數之區域。

範例4

第5圖顯示了第2圖中靠近該晶圓106中心之該圖像之右上角中之一晶粒210之一放大的圖像。

範例5

第6圖顯示了與第5圖相同但整合後的晶粒210；且該整合圖像顯示了具类似於第4圖中之相對功函數之區域。

範例6

第7圖顯示了第2圖中靠近該晶圓106之邊緣之該圖像之左下角中之一晶粒220之一放大的圖像。

範例7

第8圖顯示了與第7圖相同但整合後的晶粒220；且該整合的圖像顯示與第4圖與第6圖类似的相對功函數區域。

範例8

第9圖顯示了第2圖中之整個晶圓经整合後之圖像；且該整合的圖像顯示了具相對功函數區域。

範例9

第10圖顯示了第9圖中之該整合晶圓在執行一晶粒200到晶粒200之減法操作後的圖像。

範例10

第11圖顯示了第10圖中之該晶圓圖像经定限化後的圖像。

範例11

第12圖顯示了係利用一非振動接觸電位差感測器101徑向掃描一第二圖案化測試晶圓106而產生之圖像。此晶圓利用一連續鈦膜頂上的一鉻圖案膜製造而成。作為該製造流程之一部分，不同尺寸之特徵嵌入到該重複圖案中。

範例12

第13圖顯示了第12圖中之該圖像经整合後的圖像；且該整合的圖像顯示了具相對功函數之區域。

範例13

第14圖顯示了第13圖中之該整合的晶圓圖像在執行一晶粒200到晶粒20減法操作後的圖像；

範例14

第15圖顯示了第14圖中之該晶圓圖像经定限化後的圖像；且超過一設定臨界值之所有的圖像值以紅色顯示。

範例15

第16圖顯示了第13圖中顯示的該圖像轉換成直角座標後之一二維傅利葉變換。

範例16

第17圖顯示了用於第13圖中之該圖像之一典型的頻域濾波器。

範例17

第18圖顯示應用第17圖中顯示的該濾波器後，把一傅利葉逆變換應用到第15圖中顯示的該頻域之結果。

範例18

第19圖顯示了第18圖中之晶圓圖像经定限化後的圖像。

儘管較佳實施例予以說明及描述，應當注意到可根據該技藝之一般技術中的一種在其中做改變及修改而在較廣義層面上不脫離本發明。

100‧‧‧系統

101‧‧‧非振動接觸電位差感測器

102‧‧‧感測器探針

103‧‧‧固定裝置

106‧‧‧半導體晶圓、標準矽測試晶圓、第二圖案化測試晶圓

107‧‧‧定位組件

110‧‧‧電腦/顯示系統

112‧‧‧同心軌道

200、210、220、300‧‧‧晶粒

第1圖顯示了用於實施本發明之方法之一系統；第2圖顯示了經由使用一非振動接觸電位差感測器來徑向掃描一圖案化晶圓而產生之圖像；第3圖顯示了第2圖中靠近該晶圓106邊緣之圖像之右上角中之一晶粒200之一放大的圖像；及該掃描的圖像顯示了不同的資料，即在該部分邊緣處產生之信號； 第4圖顯示了與第3圖相同但經過一整合步驟後的晶粒200及該整合圖像顯示了相對功函數之區域；第5圖顯示了第2圖中靠近該晶圓106中心之該圖像之右上角中之一晶粒210之一放大的圖像；第6圖顯示了與第5圖相同但整合後的晶粒210；且該整合圖像顯示了相同於第4圖中之相對功函數之區域；第7圖顯示了第2圖中靠近該晶圓106之邊緣之該圖像之左下角中之一晶粒220之一放大的圖像；第8圖顯示了與第7圖相同但整合後的晶粒220；且該整合圖像顯示與第4圖與第6圖相同的相對功函數區域；第9圖顯示了第2圖中之整個晶圓圖像經整合後的圖像；且該整合圖像顯示了相對功函數區域；第10圖顯示了第9圖中之該整合晶圓圖像在執行一晶粒200到晶粒200之減法操作後的圖像；第11圖顯示了第10圖中之該晶圓圖像經定限化後的圖像；第12圖顯示了利用一非振動接觸電位差感測器101徑向掃描一第二圖案化測試晶圓而產生之圖像；第13圖顯示了第12圖中之該圖像經整合後的圖像；且該整合圖像顯示了相對功函數之區域；第14圖顯示了第13圖中之該整合晶圓圖像在執行一晶粒200到晶粒200減法操作後的圖像；第15圖顯示了第14圖中之該晶圓圖像經定限化後的圖像；且超過一設定臨界值之所有的圖像值以紅色顯示； 第16圖顯示了第13圖中顯示的該圖像轉換成直角座標後之一二維傅利葉變換；第17圖顯示了用於第13圖中之該圖像之一典型的頻域濾波器；第18圖顯示應用第17圖中顯示的該濾波器後，把一傅利葉逆變換應用到第16圖中顯示的該頻域圖像之結果；第19圖顯示了第18圖中之晶圓圖像經定限化後的圖像。

100‧‧‧系統

101‧‧‧非振動接觸電位差感測器

102‧‧‧感測器探針

103‧‧‧固定裝置

106‧‧‧半導體晶圓、標準矽測試晶圓、第二圖案化測試晶圓

107‧‧‧定位組件

110‧‧‧電腦/顯示系統

112‧‧‧同心軌道

Claims (16)

1. 一種檢驗包含具有相對功函數之一重複圖案之一材料之一表面以檢測該圖案中之非均勻性之方法，該方法包含以下步驟：提供一材料之一表面；提供具有一感測器探針之一非振動接觸電位差感測器；把該感測器探針定位在該材料之該表面上之一固定距離處；連續地使該表面與該非振動接觸電位差感測器彼此相對運動使得該探針平行於該材料之該表面運動；產生由該感測器探針相對於該材料之該表面連續運動引起之非振動接觸電位差感測器資料，該感測器資料表示該感測器探針與該材料之該表面之間的接觸電位差之變化；改進之特徵在於下列步驟：處理該感測器資料以提供相對接觸電位差值；確認該重複圖案之相對接觸電位差資料特性；處理該相對接觸電位差資料以降低該重複圖案之資料特性之影響且提供產生的資料；及處理該產生的資料以確認不屬於該重複圖案之部分之功函數非均勻性。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該等處理該感測器資料以產生表示相對接觸電位差值之資料與確認該重複圖案之相對接觸電位差資料特性之步驟包含整合該感測器資料之步驟。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該處理以降低該重複圖案之電位差資料特性之影響之步驟包含在頻域中濾去該產生之資料圖像。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該處理以降低該重複圖案之資料特性之影響之步驟包含自該材料之該表面上之其它位置處之該圖案之一個或多個實例中減去該重複圖案之每一實例以提供產生的差資料且組合該產生的差資料來確認不屬於該重複圖案之部分之特徵之步驟。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該處理該產生之資料以確認不屬於該重複圖案部分之功函數非均勻性之步驟包含把臨界值應用在該產生的資料以確認在特定值之上或以下之相對功函數之步驟。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該感測器資料被處理以降低隨機或系統雜訊。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該感測器資料被處理以校正該感測器探針之尺寸。
8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該感測器資料被處理以校正該感測器之感測電子元件之時間常數。
9. 如申請專利範圍第2項所述之方法，該產生之資料被處理以降低由該材料之相鄰資料軌道之平均表面電位改變造成的人工因素。
10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該感測器探針與該材料之間的相對運動藉由旋轉該探針下方之該材料而產生。
11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中在移除由該重複圖案造成之信號之前，一整合的徑向資料被轉換為一 直角座標形式。
12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中不屬於該重複圖案之部分之檢測到的功函數非均勻性包含該表面上之一化學非均勻性或者該材料之該表面上之電荷中之一者。
13. 一種用於檢驗具有一表面之一材料之系統，該表面上具有含相對功函數之一重複圖案，該系統包含：一非振動接觸電位差感測器，其具有一感測器探針；一掃描組件，其用於相對於該感測器探針連續地、橫向地掃描該材料以提供表示接觸電位差值之改變之感測器資料；一電腦，其具有一記憶體，該記憶體具有用於分析該感測器資料以確認該重複圖案之相對接觸電位資料特性及處理該重複圖案之該資料特性以降低該重複圖案之資料特性之影響且確認不屬於該重複圖案之部分之功函數非均勻性之可執行電腦軟體程式。
14. 如申請專利範圍第13項所述之系統，其中該電腦軟體包括用於整合該感測器資料以提供相對接觸電位差值資料之一程式。
15. 如申請專利範圍第13項所述之系統，其進一步包括把該相對接觸電位差值轉換為直角座標資料之電腦軟體。
16. 如申請專利範圍第13項所述之系統，其中該電腦軟體包括用於藉由頻域轉換抑制該重複圖案、移除與該重複圖 案相關之頻率及把該相對接觸電位差值資料轉換回一空間域之一程式。