[0001] 本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种缺陷检测方法、系统及电子束扫描机台。

[0002] 参图1至图3所示，其中，10‑芯片、21‑凸起、22‑凹陷。在芯片10的表面存在如图2所示的凸起21和如图3所示的凹陷22这样的缺陷。随着集成电路工艺的发展以及关键尺寸按比例缩小，半导体芯片制造工艺也越来越复杂，缺陷检测也变得越来越困难与复杂。目前对于半导体芯片的缺陷检测常用的方法有比色法、干涉条纹法等，但是，上述的检测方法对于小尺寸的缺陷无法进行测量。

[0003] 现有技术中通常采用电子束扫描机台对缺陷的高度或深度进行粗略的测量。在使用电子束扫描机台对芯片上的缺陷进行测量时，电子束扫描机台对缺陷定位后，电子束扫描机台负责拍摄SEM(扫描电子显微镜)照片，确认缺陷是什么，如表面颗粒缺陷(surfacePD)，埋藏的颗粒缺陷(buriedPD)或刮伤(scratch)等；通过EDS(能谱仪)分析缺陷组成成分，确认是否含有特殊元素；并通过标尺初略的判断缺陷的大小。但是对于缺陷的高度或深度，目前还无法通过电子束扫描机台直接检测出来。

[0004] 需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

[0049] 为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的缺陷检测方法、系统及电子束扫描机台作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。应当了解，说明书附图并不一定按比例地显示本发明的具体结构，并且在说明书附图中用于说明本发明某些原理的图示性特征也会采取略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。以及，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0050] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

[0051] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0052] 本发明的核心思想在于提供一种缺陷检测方法、系统及电子束扫描机台，以解决现有的电子束扫描机台无法直接判断出缺陷的高度或深度的问题。

[0053] 为实现上述思想，本发明提供一种缺陷检测系统，参图4至图6，以及图8所揭示的一种缺陷检测系统的一种具体实施方式。所述缺陷检测系统包括检测单元100、电流采集单元200、信号放大器300、数据处理单元400、驱动单元700、外电路800。检测单元100，用于获取样品缺陷区620的电流值，其中，所述电流值为原始电流值或目标电流值；外电路800，连接至所述检测单元100；电流采集单元200，连接至所述外电路800，用于采集电流值；数据处理单元400，用于对原始数据库500中的原始电流值和原始缺陷值进行数据拟合，以获取表征所述缺陷值和电流值的函数关系；基于所述目标电流值和函数关系，获得待测样品600的缺陷值；驱动单元700，用于驱动所述检测单元100沿所述待测样品600的表面移动。

[0054] 需要说明的是，其中的待测样品600和样品可以为芯片、晶圆，或其他一些半导体类器件。该缺陷检测系统也适用于需要进行缺陷值检测的其他领域。

[0055] 示例性地，检测单元100包括弹性件110，一端与所述驱动单元700连接；压电体120，连接至所述弹性件110；探针130，连接至所述压电体120。外电路800连接至压电体120的两端，并形成回路。

[0056] 具体地，参图4至图6所示，其中弹性件110可以为弹簧、橡胶等，只要弹性件110受到压力之后能够被压缩，且压力消失之后能够恢复弹性即可。在该实施例中，优选弹簧作为弹性件110。压电体120可以采用铁、陶瓷等材料制成。探针130为柔性压电针。当检测单元100移动到非缺陷区610时，探针130与非缺陷区610接触。当检测单元100移动到缺陷区620时，探针130与缺陷区620接触。当探针130从非缺陷区610移动至缺陷区620时，由于压电体
120受到的压力产生变化，从而产生电位差，进而产生电荷的移动，在外电路800产生电流。

[0057] 其中，电流采集单元200可以为电流采集器，电流采集单元200连接至外电路800，用于采集外电路800的电流。当检测单元100处于非缺陷区610时，弹簧已经被压缩。当缺陷区620相对于非缺陷区610向上凸起时，外电路800为外部导线810。外部导线810分别与压电体120的两端电连接，并形成回路。电流采集器连接在回路中。将检测单元100从非缺陷区610移动到缺陷区620，凸起对探针130和压电体120产生向上的压力，进而使得弹簧被压缩，由于弹簧对压电体120产生反作用力，使得压电体120受到的压力增加，产生电位差，进而产生电荷的移动，在外部导线810产生电流。当电流经过电流采集器时，通过电流采集器对电流进行收集，并输出电信号。当缺陷区620相对于非缺陷区610向下凹陷时，外电路800包括外部导线810和电源820。外部导线810分别与压电体120的两端电连接形成回路。电源820和电流采集器与压电体120串联在回路中。将检测单元100从非缺陷区610移动到缺陷区620时，由于弹簧受到拉力，使得压电体120受到弹簧的逆向作用力，产生压电效应，电源820释放出电子，在压电体120产生电荷的移动，进而在外部导线810产生电流，电流经过电流采集器时，通过电流采集器对电流进行收集，并输出电信号。

[0058] 其中，数据处理单元400可以为单片机、控制器等数据处理器。数据处理单元400与电流采集器信号连接，以获取电流采集器采集输出的电信号。数据处理单元400用于于对原始数据库500中的原始电流值和原始缺陷值进行数据拟合，以获取表征所述缺陷值和电流值的函数关系；并基于所述目标电流值和函数关系，获得待测样品600的缺陷值。其中的函数关系为单调函数。

[0059] 其中，原始数据库500储存于数据处理单元400。原始数据库500包括原始样品缺陷区620的原始电流值，以及与每一个电流值相对应的原始缺陷值。数据处理单元400通过对原始数据库500中的原始电流值和原始缺陷值进行数据拟合，以获取表征所述缺陷值和电流值的函数关系。以缺陷区620相对于非缺陷610为向上凸起时为例，将测得的原始电流值和高度值拟合，得到如图8所示的抛物线。

[0060] 需要说明的是，当缺陷区620相对于非缺陷区610为向下凹陷时，将测得的原始电流值和深度值拟合，得到与如图8所示的抛物线关于X轴相对称的抛物线。

[0061] 还需要说明的是，由于缺陷检测系统对待测样品600进行缺陷检测时，首先对待测样品600进行拍照，因此，从得到的照片可以判断出，该检测的缺陷值是高度值还是深度值。因此，可以只需要将原始电流值和缺陷值的绝对值进行拟合，得到如图8所示的抛物线即可。然后，根据获取的目标电流值从抛物线上读取缺陷值。对于缺陷检测系统拍摄的照片，当缺陷区620相对于非缺陷区610为向上凸起时，则从抛物线上读取的为高度值。当缺陷区
620相对于非缺陷区610为向下凹陷时，则从抛物线上读取的数值为深度值。

[0062] 对于原始数据库500中的原始电流值和原始缺陷值，可以通过原始样品获取。具体的方式是，选取原始样品作为标准片，在标准片上设置若干高度在0～1.0μm之间的向上凸起，以及若干深度在0～1.0μm之间的向下的凹槽。接着，通过驱动单元700驱动检测单元100在标准片上移动，以获取每一个凸起和每一个凹槽对应的原始电流值。然后，将原始电流值和每一个与其对应的高度或者深度储存在数据处理单元400，然后可以通过线性回归的数学拟合方法对原始电流值和缺陷值进行拟合，得到如图8所示的抛物线，得到表征缺陷值和电流值的函数关系。其中，原始电流值的范围可以为1纳安～1微安。

[0063] 为了增强电流采集器输出的电信号的强度，在数据处理单元400与电流采集器之间还设置有信号放大器300。信号放大器300分别与信号采集器和数据处理单元400之间通过信号连接。当信号采集器输出的电信号传输至信号放大器300，信号放大器300将电信号增强，并传输至数据处理单元400。

[0064] 驱动单元700为微米步进马达。微米步进马达与检测单元100连接，用于带动检测单元100在待测在待测样品600的表面360度方向进行任意的移动。即，微米步进马达带动检测单元100由非缺陷区610移动到缺陷区620。或者由缺陷区620移动到非缺陷区610，以对缺陷区610进行检测，以获取缺陷区620的目标电流值，从而能够检测出缺陷区620向上凸起的高度或者向下凹陷的深度。微米步进马达既可以与压电体120连接，也可以与弹簧连接，以使得微米步进马达带动检测单元100在待测样品600的表面任意的移动。为了避免检测单元100在移动时对弹簧的弹性造成影响，以防止电流值产生较大的误差，优选地，将微米步进马达与压电体120连接，从而能够提高原始电流值和目标电流值测量的准确度，进而能够提高缺陷值测量的准确性。

[0065] 本实施例提供的缺陷检测系统，首先通过数据处理单元400对原始数据拟合得到缺陷值与电流值的函数关系。然后通过检测单元100测试得到待测样品600的目标电流值，通过数据处理单元400将目标电流值输入至函数关系式中并计算得到待测样品600的缺陷值。因此，对于待测样品600的缺陷的高度或深度，可以通过缺陷检测系统直接检测出来，提高了待测样品600缺陷的高度或深度检测的效率

[0066] 为实现上述思想，本发明还提供了一种电子束扫描机台，所述电子束扫描机台包上述的缺陷检测系统。由此，通过在电子束扫描机台上安装上述缺陷检测系统，可以使得电子束扫描机台在判断缺陷类型、大小、成分的同时，还可以直接判断缺陷的高度或深度。

[0067] 为实现上述思想，本发明还提供了缺陷检测方法。参图4至图8所揭示的一种缺陷检测方法的一种具体实施方式。该缺陷检测方法包括以下步骤S1至步骤S4。

[0068] 步骤S1：获取原始样品缺陷区620的原始数据库500，其中，原始数据库500包括原始电流值，以及与每一个电流值对应的原始缺陷值。

[0069] 具体地，参图4至图7所示，原始数据库500包括原始电流值，以及与每一个电流值对应的原始缺陷值。其中的缺陷值包括缺陷区620向上凸起的高度或向下凹陷的深度。对于原始数据库500中的原始电流值和原始缺陷值，可以通过原始样品获取。具体的方式是，选取原始样品作为标准片，在标准片上设置若干高度在0～1.0μm之间的向上的凸起，以及若干深度在0～1.0μm之间的向下凹陷的凹槽。并将每一个高度数据和每一个深度数据储存在数据处理单元400。接着，通过驱动单元700驱动检测单元100在标准片上移动，以获取每一个凸起和每一个凹槽对应的原始电流值，然后将原始电流值储存在数据处理单元400。

[0070] 步骤S2：对原始数据库500中的原始电流值和原始缺陷值进行数据拟合，以获取表征所述缺陷值和电流值的函数关系。

[0071] 具体地，参图4至图8所示，将步骤S1中得到的原始电流值和每一个与其对应的高度或者深度储存在数据处理单元400，数据处理单元400通过对原始数据库500中的原始电流值和原始缺陷值进行数据拟合，比如可以通过线性回归的数学拟合方法对原始电流值和缺陷值进行拟合。以缺陷区620为凸起为例，将原始电流值和高度值进行拟合，得到如图8所示的抛物线，以获取表征高度值和电流值的函数关系。同理，也可以将深度值和原始电流值进行拟合，得到抛物线，以获取表征深度值和电流值的函数关系。其中的函数关系为单调函数。

[0072] 需要说明的是，将原始电流值和高度值进行拟合，得到的抛物线位于X轴的上方。将深度值和原始电流值进行拟合，得到的抛物线位于X轴的下方。且两个抛物线关于X轴对称。

[0073] 还需要说明的是，由于电子束扫描机台对待测样品600进行缺陷检测时，首先对待测样品600进行拍照，因此，从得到的照片可以判断出，该检测的缺陷值是高度值还是深度值。因此，可以只需要将原始电流值和缺陷值的绝对值进行拟合，得到如图8所示的抛物线即可。然后，根据获取的目标电流值从抛物线上读取缺陷值。对于电子束扫描机台拍摄的照片，当缺陷区620相对于非缺陷区610为向上凸起时，则从抛物线上读取的为高度值。当缺陷区620相对于非缺陷区610为向下凹陷时，则从抛物线上读取的数值为深度值。

[0074] 步骤S3：获取待测样品600缺陷区620的目标电流值。

[0075] 具体地，参图4至图7所示，通过驱动单元700将检测单元100从非缺陷区610移动到缺陷区620。当缺陷区620相对于非缺陷区610向上凸起时，外电路800为外部导线810。外部导线810分别与压电体120的两端电连接，并形成回路。电流采集器连接在回路中。将检测单元100从非缺陷区610移动到缺陷区620，凸起对探针130和压电体120产生向上的压力，进而使得弹簧被压缩，由于弹簧对压电体120产生反作用力，使得压电体120受到压力的作用，产生电位差，进而产生电荷的移动，在外部导线810产生电流。当电流经过电流采集器时，通过电流采集器对电流进行收集，获取目标电流值。当缺陷区620相对于非缺陷区610向下凹陷时，外电路800包括外部导线810和电源820。外部导线810分别与压电体120的两端电连接形成回路。电源820和电流采集器与压电体120串联在回路中。将检测单元100从非缺陷区610移动到缺陷区620时，由于弹簧受到拉力，使得压电体120受到弹簧的逆向作用力，产生压电效应，电源820释放出电子，在压电体120产生电荷的移动，进而在外部导线810产生电流，电流经过电流采集器时，通过电流采集器对电流进行收集，获取目标电流值。将获取的目标电流值储存在数据处理单元400中。

[0076] 步骤S4：基于所述目标电流值和函数关系，获得待测样品600的缺陷值。

[0077] 具体地，参图4至图8所示，以缺陷区620为凸起为例，通过步骤3得到目标电流值，然后通过电子束扫描机台扫描得到的图片判断出是凸起时，然后将目标电流值输入至数据处理单元400，数据处理单元400能够在如图8所示的抛物线上得到对应的高度值，从而能够直接检测出待测样品600缺陷的高度。

[0078] 本实施例提供的缺陷检测方法，首先通过原始数据拟合得到缺陷值与电流值的函数关系。然后测试得到待测样品600的目标电流值，将目标电流值代入函数关系式中即可得到待测样品600的缺陷值。因此，对于待测样品600的缺陷的高度或深度，可以通过电子束扫描机台直接检测出来，提高了待测样品600缺陷的高度或深度检测的效率。

[0079] 综上，上述实施例对缺陷检测方法、系统及电子束扫描机台的不同构型进行了详细说明，当然，上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。