本发明涉及半导体缺陷检测技术领域，尤其涉及电子束扫描设备，缺陷检测系统及方法。
背景技术：
在半导体制造工艺过程中，例如通孔形成、填充等工艺后，对晶圆表面进行缺陷检测是确保半导体产品良率的重要步骤。
电子束(e-beam)扫描设备利用电子枪发射电子束到晶圆(wafer)表面，晶圆表面激发的二次电子由收集器(collector)接收并转换为图像信号，图像处理设备接收图像信号，生成晶圆表面图像。通过分析图像中的图形确定缺陷点的位置、数量和大小等。
然而，现有技术中，在晶圆表面图像的缺陷分析区域会有成像模糊的问题，影响了缺陷检测的准确性。
技术实现要素：
本发明技术方案要解决的技术问题是现有的晶圆表面图像的缺陷分析区域存在成像模糊的问题。
为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种电子束扫描设备，包括：样品台，用于放置晶圆，所述晶圆表面具有待检测区域；电子枪，置于所述样品台上方；以及，掩模板，置于所述电子枪和样品台之间；所述掩模板具有穿透区域，所述电子枪发出的电子束通过所述穿透区域射到所述晶圆表面的待检测区域。
可选的，所述掩模板的材料为导电材料。
可选的，所述电子束扫描设备还包括：将所述掩模板连接至地的导线。
可选的，所述掩模板设有对准标记，用于对准所述晶圆。
可选的，所述对准标记包括：粗对准标记和精对准标记；所述粗对准标记用于对准晶圆边缘的缺口，所述精对准标记用于对准晶圆表面的对准标记。
可选的，所述电子束扫描设备还包括：悬吊支架，用于将所述掩模板置于所述电子枪和样品台之间。
为解决上述技术问题，本发明技术方案还提供一种缺陷检测系统，包括：所述的电子束扫描设备；收集器，用于收集晶圆表面激发的二次电子并转换成图像信号；图像处理设备，用于接收所述图像信号，以获取用于缺陷分析的晶圆表面图像。
可选的，所述掩模板的位置高于所述收集器的位置。
为解决上述技术问题，本发明技术方案还提供一种缺陷检测方法，包括：将掩模板置于电子束扫描设备的样品台和电子枪之间，所述掩模板具有穿透区域，所述样品台放置有晶圆，所述晶圆表面具有待检测区域；电子枪发出电子束，通过所述掩模板穿透区域射到所述晶圆表面的待检测区域；收集所述晶圆表面激发的二次电子并转换成图像信号；基于所述图像信号获取用于缺陷分析的晶圆表面图像。
可选的，所述掩模板的材料为导电材料，所述缺陷检测方法还包括：将所述掩模板接地。
可选的，利用悬吊支架将所述掩模板置于所述样品台和电子枪之间。
可选的，所述缺陷检测方法还包括：在电子枪发出电子束前，对准所述掩模板的穿透区域与所述晶圆表面的待检测区域。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：
在电子枪和样品台之间设置掩模板，所述掩模板具有与待检测区域对应的穿透区域，即利用掩模板遮住非检测区域，使得电子束只射到待检测区域，排除非检测区域的残留电荷对于待检测区域二次电子的影响，使得最终成像清晰，进而确保缺陷检测的准确性。
掩模板的材料为导电材料，通过导线及时将累积在掩模板上的电荷导出，保证最大程度获得从检测表面逸出的二次电子，由此获得更清晰的图像。
附图说明
图1为本发明实施例的电子束扫描设备的结构示意图；
图2为本发明实施例的对准的掩模板和晶圆的俯视示意图；
图3为图2所示的一个晶片组单元的放大示意图；
图4为本发明实施例的缺陷检测系统的结构示意图；
图5为本发明实施例的缺陷检测方法的流程示意图。
具体实施方式
现有技术利用电子束扫描设备获得晶圆表面图像时，图像中某些需要检测或分析缺陷点的区域成像模糊，经发明人分析原因发现，由于电子束直接射到晶圆样品(sample)的整个表面，非探测区域表面残留的电荷，会对探测区域(待检测区域)用于生成信号的二次电子产生干扰，导致形成的图案模糊。
基于上述原因，发明人提出，增加一个仅露出待检测区域的掩模板(mask)，利用掩模板遮住非检测区域，使得电子束只射到待检测区域，排除非检测区域的残留电荷对于待检测区域二次电子的影响，使得最终成像清晰，同时提高产量。下面结合实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明。
请参考图1，本发明实施例的电子束扫描设备，包括：样品台10、电子枪11和掩模板3。
样品台10用于放置晶圆2，晶圆2表面具有待检测区域21和非检测区域22。
电子枪11置于样品台10上方，电子枪11发射电子束110时扫描移动方向可以如图中箭头a方向所示。
掩模板3，置于电子枪11和样品台10之间。掩模板3具有穿透区域31和非穿透区域32，穿透区域31与待检测区域21对准，非穿透区域32与非检测区域22对准。当电子枪11扫描移动到穿透区域31时(如图中的虚线所示)，电子枪11发出的电子束110可以通过穿透区域31射到晶圆2表面的待检测区域21；而当电子枪11扫描移动到非穿透区域32时，由于非穿透区域32遮挡住晶圆2，使得电子束110无法通过非穿透区域32，从而无法射到晶圆2的非检测区域22，由此避免在非检测区域22残留电荷。
掩模板3在电子枪11和样品台10之间的高度位置需要能保证电子枪11发出的电子束110能完全透过穿透区域31射到样品台10上晶圆2表面的待检测区域21即可。
在电子枪11扫描发射电子束110时，掩模板3可以通过多种可实现的方式固定置于电子枪11和样品台10之间。如，本实施例的电子束扫描设备还包括：悬吊支架12，用于将掩模板3置于电子枪11和样品台10之间。悬吊支架12将掩模板3悬吊于晶圆2上方，并且悬吊支架12可以移动，以将掩模板3与晶圆2对准。在其他实施例中，也可以在电子束扫描设备中的适当位置设置定位机构以将与晶圆2对准的掩模板3固定在电子枪11和样品台10之间。
本实施例中，掩模板3的材料为导电材料，例如可以采用铝等金属制作镂空的掩模板，掩模板的镂空区域即是穿透区域31。所述电子束扫描设备还包括：将所述掩模板3连接至地的导线(guideline)13。当电子束扫描到掩模板3上时，累积在掩模板3上的电荷可能会形成较弱的电场，影响从晶圆表面逸出的二次电子数目，虽然相对于设备内部电场来说微乎其微，但是为了获得更清晰的图像，保证最大程度获得从检测表面逸出的二次电子，通过导线12及时将累积在掩模板3上的电荷导出。
掩模板3的尺寸一般略大于晶圆2的尺寸，例如结合参考图2和图3，掩模板3可以为正方形，其边长略大于或等于晶圆2的直径。掩模板3上的图案与晶圆2上的图案(待检测区域21)的比例为1:1。
进一步，为了更精确地对准掩模板3的穿透区域31和晶圆2的待检测区域21，掩模板3上还可以设有对准标记，用于对准晶圆2。
请继续参考图2，通常来说，晶圆2具有缺口23和对准标记24(如图所示的十字标记)：缺口23位于晶圆边缘，例如平槽(flat)或v槽(notch)，这种缺口在ic制造、加工和搬运设备中起定位作用；对准标记24位于晶圆表面，图中仅示出一个，通常一个晶片组单元(shot)25旁边会有一个“十”字标记。可以通过激光发射接收来检测缺口和“十”字标记。
半导体是以一个芯片为一颗产品，晶圆上排列有很多个晶片(die)，晶片被切割并封装成为一颗芯片。在光刻部门形成图案(pattern)过程中，根据布局(layout)设计，选用适当数量的相邻的晶片为一组进行pattern的形成以降低成本，一个shot为光刻时几个相邻的晶片组成的一个单元。“十”字标记是为工艺(process)过程中各个需要对准的步骤而设计的固有标记，一般一个shot旁边都有一个“十”字标记。本实施例中，所述对准标记包括：粗对准标记和精对准标记(未图示)；所述粗对准标记用于对准晶圆边缘的缺口，所述精对准标记用于对准晶圆表面的对准标记。具体地，首先通过粗对准标记与晶圆边缘的缺口23进行粗对准，再通过精对准标记与晶圆表面的十字标记24进行精确对准，其对准方式与工艺流程中需要对准的步骤采用的对准方式相同。
基于上述的电子束扫描设备，本发明实施例的缺陷检测系统如图4所示，包括：电子束扫描设备、收集器(collector)4和图像处理设备5。
电子束扫描设备包括：样品台10、电子枪11、悬吊支架12、掩模板3和导线13。样品台10用于放置晶圆2，晶圆2表面具有待检测区域21和非检测区域22。电子枪11置于样品台10上方，掩模板3置于电子枪11和样品台10之间。掩模板3具有穿透区域31和非穿透区域32，穿透区域31与待检测区域21对准，非穿透区域32与非检测区域22对准。悬吊支架12将掩模板3悬吊于晶圆2上方及电子枪11下方，并且悬吊支架12可以移动，以实现掩模板3与晶圆2的对准。导线13将掩模板3接地，以及时将累积在掩模板3上的电荷导出。
收集器4用于收集晶圆2表面激发的二次电子并转换成图像信号i。晶圆2表面激发的二次电子发射到收集器4，如图示中箭头b方向，二次电子能够产生样品表面的形貌像，这个像是在样品被电子束扫描时按时序建立起来的，即使用逐点成像的方式获得表面图像。需要说明的是，掩模板3的位置应当高于所述收集器的位置，使得收集器能很好地吸收晶圆2表面激发的二次电子。
图像处理设备5用于接收所述图像信号i，以获取用于缺陷分析的晶圆表面图像。图像处理设备5基于图像信号i生成晶圆表面图像，并通过分析图像中的图形确定缺陷点的位置、数量和大小等。通过缺陷点的检测可以分析工艺流程的缺陷，进而对工艺流程进行改进，由此提高半导体产品的良率和产量。
基于上述的缺陷检测系统，本发明实施例的缺陷检测方法请参考图5所示，包括：步骤s11，将掩模板置于电子束扫描设备的样品台和电子枪之间；步骤s12，电子枪发出电子束，通过掩模板的穿透区域射到晶圆表面的待检测区域；步骤s13，收集所述晶圆表面激发的二次电子并转换成图像信号；步骤s14，基于所述图像信号获取用于缺陷分析的晶圆表面图像。下面分别对各步骤进行说明。
步骤s11，将掩模板置于电子束扫描设备的样品台和电子枪之间。所述掩模板具有穿透区域，所述样品台放置有晶圆，所述晶圆表面具有待检测区域。当需要检测晶圆表面缺陷时，先采用任何可以实现的方式将掩模板置于电子束扫描设备的样品台和电子枪之间，即位于样品台的上方、电子枪的下方，掩模板的穿透区域与晶圆的待检测区域对准。
步骤s12，电子枪发出电子束，通过掩模板的穿透区域射到晶圆表面的待检测区域。电子枪发出的电子束可以穿过掩模板的穿透区域射到晶圆表面的待检测区域。需要说明的是，在电子枪发出电子束前，可以利用掩模板上的对准标记和晶圆的缺口及对准标记来对准所述掩模板的穿透区域与所述晶圆表面的待检测区域。
步骤s13，收集所述晶圆表面激发的二次电子并转换成图像信号。在具体实施时，在电子束扫描发射到晶圆表面时，晶圆表面激发二次电子，可以采用收集器或传感器来接收所述晶圆表面激发的二次电子。
步骤s14，基于所述图像信号获取用于缺陷分析的晶圆表面图像。在具体实施时，可以通过图像处理设备接收图像信号，生成晶圆表面图像，并通过分析图像中的图形确定缺陷点的位置、数量和大小等。
本发明虽然已以较佳实施方式公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。