用于检测半导体高度的方法、高度检测系统及相关产品

技术领域

本申请一般涉及信号检测技术领域。更具体地，本申请涉及一种用于检测半导体高度的方法、高度检测系统及带电粒子束检测系统。

背景技术

晶圆是半导体产业中的一个不可或缺的重要材料，其质量和性能对半导体产业的发展起到举足轻重的作用。晶圆加工的质量要求很高，生产工艺复杂且环环相扣。为了保证晶圆质量和性能，在现实的生产过程中，晶圆检测是一项重要环节。

目前，常见的晶圆检测技术包括自动光学检测、X射线检测以及电子束检测等等。以电子束检测技术为例，为了在半导体上聚焦并扫描其反射的次级粒子，需要半导体在扫描检测过程中一直处于电子束的焦深范围内，因此，对半导体高度进行检测成为了聚焦控制过程的一项重要辅助手段。

现有技术的半导体测高方案，其通过解析第一检测光栅图像掩模和第二光栅图像掩模的光强度变化来确定半导体的高度。然而，该种测高方案的量测速度极大程度地依赖于数字相机的采样速率，因此测高速度存在局限。另外，对于不同的半导体，其还需要匹配不同反射率的投影照明单元，且需要对比第一检测光栅图像掩模和第二光栅图像掩模，光学系统的复杂度和设计难度较高，系统的装调难度也较高。

有鉴于此，亟需提供一种半导体高度检测方案，以便通过更易实现的系统设计，快速完成半导体高度信息的检测。

发明内容

为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本申请在多个方面中提出了半导体高度检测方案。

在第一方面中，本申请提供一种用于检测半导体高度的方法，其应用于高度检测系统，该高度检测系统包括：激光光束发射单元、相干光束耦合单元和信号处理单元，相干光束耦合单元包括设置在参考光路和样本光路的交界处的偏振分束镜，信号处理单元包括依次设置在偏振分束镜的合束光路上的第一光调制器、光电探测器和锁相放大器；该方法包括：利用偏振分束镜对激光光束发射单元输出的检测光束进行分束，以形成不同偏振方向的偏振光束；分别沿着参考光路和样本光路传播并反射不同偏振方向的偏振光束，使其在偏振分束镜处合束成叠加光信号；利用第一光调制器将叠加光信号调制成调制光信号；利用光电探测器将调制光信号转换成携带相位差的电信号；利用锁相放大器解析电信号，以获得参考反射光束与样本反射光束的相位差；以及根据相位差计算半导体的高度信息。

在一些实施例中，其中不同偏振方向的偏振光束包括第一偏振光束和第二偏振光束；相干光束耦合单元还包括设置参考光路上的参考光路反射镜以及设置在样本光路上的样本光路反射镜；分别沿着参考光路和样本光路传播并反射不同偏振方向的偏振光束，使其在偏振分束镜处合束成叠加光信号包括：沿参考光路传播第一偏振光束；利用参考光路反射镜反射第一偏振光束，以形成沿参考光路返回至偏振分束镜的参考反射光束；沿样本光路传播第二偏振光束；利用样本光路反射镜将第二偏振光束反射至半导体；利用样本光路反射镜接收半导体反射第二偏振光束所形成的样本反射光束；沿样本光路将样本反射光束传播至偏振分束镜处；以及在偏振分束镜处将参考反射光束和样本反射光束合束，以形成叠加光信号。

在一些实施例中，其中利用光电探测器将调制光信号转换成携带相位差的电信号包括：滤除调制光信号中的高频信号，以获得低频光信号；以及将低频光信号转换成携带相位差的电信号。

在一些实施例中，其中样本光路反射镜包括第一样本光路反射镜和第二样本光路反射镜，第一样本光路反射镜和第二样本光路反射镜设置在半导体的两侧；其中沿着样本光路传播并反射偏振光束包括：沿样本光路传播第二偏振光束；利用第一样本光路反射镜将第二偏振光束反射至半导体；利用第一样本光路反射镜和第二样本光路反射镜接收半导体反射的样本反射光束；以及利用第一样本光路反射镜，将样本反射光束沿样本光路反射回偏振分束镜。

在一些实施例中，其中激光光束发射单元包括激光发射器和第二光调制器；在利用偏振分束镜将检测光束分束成不同偏振方向的偏振光束之前，该方法还包括：利用激光发射器产生激光光束；以及利用第二光调制器对激光光束进行调制，以获得检测光束。

在一些实施例中，其中激光光束发射单元包括半波片，其与偏振分束镜相邻设置；在利用偏振分束镜对激光光束发射单元输出的检测光束进行分束之前，该方法还包括：利用半波片调整进入偏振分束镜的检测光束的偏振态。

在第二方面中，本申请提供一种用于半导体的高度检测系统包括：激光光束发射单元，其设置在入射光路上，用于输出光束并将其沿入射光路发射；相干光束耦合单元，其包括偏振分束镜，偏振分束镜设置在入射光路、参考光路、样本光路和合束光路的交界处，用于将入射光路上的光束反射至参考光路并透射至样本光路，将参考光路的光束透射至合束光路，以及将样本光路的光束反射至合束光路；以及信号处理单元，其包括依次设置在合束光路上的第一光调制器、光电探测器和锁相放大器，第一光调制器、光电探测器和锁相放大器依次用于对合束光路上的叠加光信号进行调制、光电转换和解析，以获得相位差，相位差用于计算半导体的高度信息。

在一些实施例中，其中相干光束耦合单元还包括：参考光路反射镜，其设置在参考光路上，用于将沿参考光路传播的光束反射至偏振分束镜；以及样本光路反射镜，其设置在样本光路上，用于将沿样本光路传播的光束反射至半导体，以及将半导体反射的光束沿着样本光路反射至偏振分束镜。

在一些实施例中，其中样本光路反射镜包括：第一样本光路反射镜和第二样本光路反射镜，第一样本光路反射镜和第二样本光路反射镜设置在半导体的两侧。

在一些实施例中，其中激光光束发射单元包括：依次设置在入射光路上的激光发射器和第二光调制器，第二光调制器用于对激光发射器输出的光束进行调制，并将调制后的光束沿入射光路传播至偏振分束镜。

在一些实施例中，其中激光光束发射单元包括：半波片，其与偏振分束镜相邻设置，用于调整激光光束发射单元输出的光束的偏振态。

在第三方面中，本申请提供一种带电粒子束检测系统包括：样本仓，用于放置半导体；激光光束发射单元，其设置在入射光路上，用于输出光束并将其沿入射光路发射；相干光束耦合单元，其包括偏振分束镜，偏振分束镜设置在入射光路、参考光路、样本光路和合束光路的交界处，用于将入射光路上的光束反射至参考光路，将入射光路上的光束透射至样本光路，以沿样本光路照射至半导体，将参考光路的光束透射至合束光路，以及将样本光路的光束反射至合束光路；以及信号处理单元，其包括依次设置在合束光路上的第一光调制器、光电探测器和锁相放大器，第一光调制器和光电探测器依次对合束光路上的叠加光信号进行调制和光电转换，锁相放大器用于从光电转换所得信号中解析出相位差，相位差用于计算半导体的高度信息，以确定带电粒子束检测系统的焦深。

在一些实施例中，其中信号处理单元与样本仓隔离，使得信号处理单元处于非真空环境。

在一些实施例中，其中激光光束发射单元与样本仓隔离，使得激光光束发射单元处于非真空环境。

通过如上所提供的用于检测半导体高度的方法，本申请实施例通过偏振分束镜将激光光束发射单元发出的激光光束分束成不同偏振方向的偏振光束，以分别沿着参考光路和样本光路传播并反射，利用外差干涉原理来形成具有相位差的光信号，该相位差能够反映半导体的高度信息。该具有相位差的光信号经相干光束耦合单元耦合后，被光调制器接收并调制，继而利用光电探测器快速响应并将其转换成电信号，利用锁相放大器从电信号中解析出精准的相位差数据，以便计算出精准的半导体高度信息。本申请实施例所使用的高度检测系统包括激光光束发射单元、相干光束耦合单元和信号处理单元，相较于现有测高方案，其结构上更为简单，且通过信号处理单元中的光调制器、光电探测器和锁相放大器能够快速、精准地解析得到半导体的高度信息。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1示出了本申请一些实施例的高度检测系统的示例性结构图；

图2示出了本申请一些实施例的半导体高度检测方法的示例性流程图；

图3示出了本申请一些实施例的光束外差干涉过程的示例性流程图；

图4示出了本申请另一些实施例的高度检测系统的示例性结构图；

图5示出了本申请一些实施例的样本光路的光束传播过程的示例性流程图；

图6示出了本申请又一些实施例的高度检测系统的示例性结构图；

图7示出了本申请一些实施例的半导体高度检测方法的示例性流程图；

图8示出了本申请一些实施例的带电粒子束检测系统的示例性结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解，本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本申请。如在本申请说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本申请说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

下面结合附图来详细描述本申请的具体实施方式。

示例性应用场景

诸如扫描电子显微镜(SEM，Scanning Electron Microscope)和透射式电子显微镜(TEM，Transmission Electron Microscope)的带电粒子束检测系统可以实现纳米级的图像分辨率检测，因其高分辨率的特性，常用于半导体缺陷检测。带电粒子束检测系统在进行检测时需要在半导体上聚焦并扫描其反射的次级粒子，在此过程中，要求半导体在扫描检测过程中一直处于电子束的焦深范围内，因此在带电粒子束检测系统通常会引入一个高度检测系统，以便于控制带电粒子束检测系统的聚焦状态。

为了在带电粒子束检测系统中实现半导体的光学测高，现有技术提供的光学测高系统，其通过解析第一检测光栅图像掩模和第二光栅图像掩模的光强度变化来确定检测样本的高度。

然而，该光学测高系统存在如下缺陷：1、受限于数字相机的采样速率，测高速度存在局限；2、光学系统的复杂度和设计难度较高，装调难度也较高。

示例性应用方案

有鉴于此，本申请实施例提供了一种半导体高度检测方案，其通过偏振分束镜将激光光束分为不同偏振方向的偏振光束，从而利用外差干涉原理形成具有相位差的光信号，并利用信号处理单元对该光信号进行调制、转换、解析，能够快速准确地解析出相位差，以用于计算半导体高度。

首先对该半导体高度检测方案所采用的高度检测系统进行简要说明，图1示出了本申请一些实施例的高度检测系统100的示例性结构图，如图1所示，该高度检测系统包括：激光光束发射单元110、相干光束耦合单元120和信号处理单元130，其中相干光束耦合单元120包括设置在参考光路10和样本光路20的交界处的偏振分束镜121，信号处理单元130包括第一光调制器131、光电探测器132和锁相放大器133，第一光调制器131、光电探测器132和锁相放大器133沿着偏振分束镜121的合束光路30依次设置。

与该高度检测系统相适配地，图2示出了本申请一些实施例的半导体高度检测方法200的示例性流程图。如图2所示，在步骤S201中，利用偏振分束镜对激光光束发射单元输出的检测光束进行分束，以形成不同偏振方向的偏振光束。偏振分束镜也称为偏振分束棱镜(PBS，Polarization Beam Splitter)，其作用是将某一束光线分为水平偏振和竖直偏振的两束正交偏振方向的线偏振光,并将其分开到两个不同传播方向，通常情况下两束线偏振光的传播方向是相互垂直的。

进一步地，输入至偏振分束镜的光束的偏振态不同，偏振分束镜输出的两个光束的偏振态也存在区别。示例性地，假定输入光为自然光，那么偏振分束镜会输出两个正交偏振的线偏振光，并且两个偏振光束的振幅和光强一致，但是这两个偏振光束相交时不会产生干涉现象。又示例性地，假定输入光为椭圆偏振光，那么偏振分束镜会输出水平和竖直两个偏振分量，且不同方向上的分量振幅不同，具有固定相位差的两个光束。这两个光束的振幅与椭圆偏振光的两个偏振分量相关，这两个光束在相干长度的允许光程差内，再次相遇会发生干涉。再示例性地，假定输入光为圆偏振光，那么偏振分束镜会输出水平和竖直两个偏振分量，且具有固定相位差的两个光束。这两个光束的振幅和光强一致，在相干长度的允许光程差内，再次相遇会发生干涉。

基于以上多种偏振态的分束情况，线偏振光的分束情况可以归类为以下三种：其一、水平偏振光输入偏振分束镜后，只有水平偏振光输出，竖直偏振方向将没有光束输出；其二、竖直偏振光输入偏振分束镜后，只有竖直偏振光输出，水平偏振方向将没有光束输出；其三、与水平方向存在(0°,90°)范围夹角的线偏振光，其可以被分为水平和竖直两个方向的偏振光，并且具有固定的相位差，两个方向的偏振光的振幅与线偏振光的角度相关。

在步骤S202中，分别沿着参考光路和样本光路传播并反射不同偏振方向的偏振光束，使其在偏振分束镜处合束成叠加光信号。外差干涉原理是基于光的干涉现象的一种特殊情况，其可以用于光学测量技术，例如，在激光干涉测量中，将激光光束分为两束，分别经过不同光路后再次合成，通过检测合成后的干涉图样计算出物体的尺寸。在本步骤中，利用偏振分束镜形成两束偏振光束后，将两束偏振光束分别沿着参考光路和样本光路传播，再分别沿着参考光路和样本光路反射回来并再次合成为叠加光信号。

在本实施例中，激光光束发射单元输出的检测光束经PBS分成两个偏振光束：E

在步骤S203中，利用第一光调制器将叠加光信号调制成调制光信号。为了更清楚地说明信号处理单元对于叠加光信号的处理过程，定义沿参考光路反射至相干光束耦合单元的光信号E

在步骤S204中，利用光电探测器将调制光信号转换成携带相位差的电信号。光电探测器(PD，Photoconductive Detector)是一种平方律检波器，其输出电信号正比于参考光路上光信号和样本光路上光信号的和平方，且不记录干涉后的光信号的高频信息。进一步地，在此步骤中，光电探测器可以滤除调制光信号中的高频信号以获得低频光信号，并且，将低频光信号转换成携带相位差的电信号。具体地，其输出的电信号为

在步骤S205中，利用锁相放大器解析电信号，以获得参考反射光束与样本反射光束的相位差。锁相放大器(Lock-in Amplifier)是用于微弱信号检测的装置，其可以将微弱信号从噪声中提取出来并对其进行准确测量，具体地，其利用与待测信号有相同频率和固定相位关系的参考信号作为基准，滤掉与其频率不同的噪声，从而提取出有用信号成分，基于此，可以利用锁相放大器从步骤S204形成的电信号中，将相位差

在步骤S206中，根据相位差计算半导体的高度信息。根据步骤S202中描述的相位差的形成原理，可以确定的是，相位差

在前文描述的高度检测系统和半导体高度检测方法中，不需要将光栅通过投影照明单元投射到半导体上，也就无需根据不同的半导体匹配不同反射率的投影照明单元，也无需使用数字相机来采集图像信号。因此，本申请实施例的高度检测系统的设计更加简单，系统装调和解析的复杂度得以降低。另外，光电探测器的响应速度较快，不会对高度检测的速度造成限制，锁相放大器和第一光调制器具有较高的稳定性，能够保证半导体高度检测的精度。

下面结合图3对高度检测系统中的相干光束耦合单元及两路相干光的传播过程进行进一步说明，图3示出了本申请一些实施例的光束外差干涉过程300的示例性流程图。

首先返回至图1，相干光束耦合单元120还包括设置参考光路10上的参考光路反射镜122以及设置在样本光路20上的样本光路反射镜123。基于以上描述的相干光束耦合单元120，本实施例中光束外差干涉的过程如图3所示。

在步骤S301中，沿参考光路传播第一偏振光束。在本实施例中，偏振分束镜输出的不同偏振方向的偏振光束包括第一偏振光束和第二偏振光束，为了便于区分参考光路和样本光路上的偏振光束，定义沿参考光路传播的为第一偏振光束，沿样本光路传播的为第二偏振光束。

在步骤S302中，利用参考光路反射镜反射第一偏振光束，以形成沿参考光路返回至偏振分束镜的参考反射光束。此时返回至偏振分束镜的参考反射光束即为前文实施例中步骤S203描述的E

在步骤S303中，沿样本光路传播第二偏振光束。需要说明的是，第二偏振光束与第一偏振光束的偏振方向相互垂直，且具有固定的相位差。

在步骤S304中，利用样本光路反射镜将第二偏振光束反射至半导体。

在步骤S305中，利用样本光路反射镜接收半导体反射第二偏振光束所形成的样本反射光束。在此步骤中，透射至半导体表面的第二偏振光束会被半导体反射回样本光路反射镜，继而通过样本光路反射镜再返回样本光路，形成样本反射光束。

在步骤S306中，沿样本光路将样本反射光束传播至偏振分束镜处。样本反射光束沿着样本光路返回至偏振分束镜，此时返回至偏振分束镜的样本反射光束即为前文实施例中步骤S203描述的

在步骤S307中，在偏振分束镜处将参考反射光束和样本反射光束合束，以形成叠加光信号。参考反射光束与样本反射光束在偏振分束镜处发生光信号叠加，形成叠加光信号

需要说明的是，在本实施例中，第一偏振光束的传播过程和第二偏振光束的传播过程是同步进行的，参考反射光束和样本反射光束的传播过程同样也是同步进行的。因此，前文实施例中的步骤编号并没有严格的时序关系，即步骤编码并没有对本实施例中各步骤的执行时序进行限定。

进一步地，图4示出了本申请另一些实施例的高度检测系统400的示例性结构图，如图4所示，样本光路反射镜123包括第一样本光路反射镜1231和第二样本光路反射镜1232，第一样本光路反射镜1231和第二样本光路反射镜1232分别设置在半导体141的两侧。基于以上结构，本实施例中样本光路中光束传播的过程如图5所示，图5示出了本申请一些实施例的样本光路的光束传播过程500的示例性流程图。

在步骤S501中，沿样本光路传播第二偏振光束。此步骤与前文实施例中的步骤S303一致，此处不再赘述。

在步骤S502中，利用第一样本光路反射镜将第二偏振光束反射至半导体。参见图4，第一样本光路反射镜1231设置在样本光路20上，沿着样本光路20传播的第二偏振光束将会投射到第一样本光路反射镜1231的反射面上，继而被反射至半导体表面。

在步骤S503中，利用第一样本光路反射镜和第二样本光路反射镜接收半导体反射的样本反射光束。同样参见图4，第一样本光路反射镜1231和第二样本光路反射镜1232相对于半导体141对称设置，使得经第一样本光路反射镜1231反射至半导体141上的光束，被半导体141反射至第二样本光路反射镜1232的反射面，第二样本光路反射镜1232再将光束反射回半导体141表面，经半导体141反射返回至第一样本光路反射镜1231的反射面，从而改变光束在样本光路上的传播方向，形成样本反射光束。

在步骤S504中，利用第一样本光路反射镜，将样本反射光束沿样本光路反射回偏振分束镜。此步骤与前文实施例中的步骤S306一致，此处不再赘述。

再进一步地，如图4所示，第一偏振光束在沿参考光路传播并反射之前，经过一个1/4波片124完成偏振态的转换。具体地，从偏振分束镜发出至参考光路的第一偏振光束在经过1/4波片124后，会从线偏振光转换成椭圆偏振光，椭圆偏振光反射回参考光路，再次经过1/4波片124从而转换成线偏振光，此时线偏振光的方向发生了90度的旋转，从而将从偏振分束镜发出至参考光路的光束与从参考光路返回至偏振分束镜的光束隔离，此时的1/4波片124构成了一个光隔离器。

同理地，第二偏振光束在沿样本光路传播并反射之前，也可以经过一个1/4波片124完成偏振态的转换，以便于将从偏振分束镜发出样本光路的光束与从样本光路返回至偏振分束镜的光束隔离。

以上实施例对高度检测系统中的相干光束耦合单元进行了详尽的介绍，下面结合图6对激光光束发射单元进行说明，图6示出了本申请又一些实施例的高度检测系统600的示例性结构图。

在图6所示的高度检测系统中，激光光束发射单元110包括：激光发射器111和第二光调制器112，其中激光发射器111、第二光调制器112和偏振分束镜121沿着光路依次设置，激光发射器111发出的光束经第二光调制器112调制后，进入偏振分束镜121完成分束。

进一步地，激光光束发射单元110还包括：半波片113，其设置在第二光调制器112与偏振分束镜121之间，用于调整进入所述偏振分束镜的检测光束的偏振态。具体地，在利用偏振分束镜对激光光束发射单元输出的检测光束进行分束之前，调整激光光束发射单元输出的光束的偏振态。

基于图6示出的高度检测系统，本申请的一些实施例提供了一种半导体高度检测方法，图7示出了本申请一些实施例的半导体高度检测方法700的示例性流程图。

如图7所示，在步骤S701中，利用激光发射器产生激光光束。在本实施例中，激光发射器可以为LD激光光源的发射器，其波长和功率可以根据实际情况进行选取，此处不作过多的限制。

在步骤S702中，利用第二光调制器对激光光束进行调制，以获得检测光束。第二光调制器对激光光束的强度和频率进行调制，从而得到一定频率的检测光束。

在步骤S703中，利用偏振分束镜对激光光束发射单元输出的检测光束进行分束，以形成不同偏振方向的偏振光束。在一些实施例中在步骤S702之后，且在步骤S703之前，还可以用半波片调整检测光束的偏振态。

在步骤S704中，分别沿着参考光路和样本光路传播并反射不同偏振方向的偏振光束，使其在偏振分束镜处合束成叠加光信号。

在步骤S705中，利用第一光调制器将叠加光信号调制成调制光信号。

在步骤S706中，利用光电探测器将调制光信号转换成携带相位差的电信号。

在步骤S707中，利用锁相放大器解析电信号，以获得参考反射光束与样本反射光束的相位差。

在步骤S708中，根据相位差计算半导体的高度信息。

在本实施例中，步骤S703至步骤S708的内容与前文实施例中的步骤S201至步骤S206的内容一致，此处不再赘述。

根据前文任一实施例描述的内容，可知本申请提供了一种如图6所示的高度检测系统，其包括：激光光束发射单元110、相干光束耦合单元120和信号处理单元130。其中，激光光束发射单元110设置在入射光路40上，用于输出光束并将其沿入射光路发射。相干光束耦合单元120包括偏振分束镜121，偏振分束镜121设置在入射光路40、参考光路10、样本光路20和合束光路30的交界处，用于将入射光路40上的光束反射参考光路10并透射至样本光路20，将参考光路10的光束透射至合束光路30，以及将样本光路20的光束反射至合束光路30。信号处理单元130则包括依次设置在合束光路30上的第一光调制器131、光电探测器132和锁相放大器133，第一光调制器131用于对合束光路上的叠加光信号进行调制，光电探测器132用于将光信号转换成电信号，锁相放大器133用于解析电信号以获得相位差，该相位差用于计算半导体的高度信息。

根据各光路与偏振分束镜的相对位置，可以理解的是，入射光路40与样本光路20构成偏振分束镜121的一条透射光路，参考光路10和合束光路30构成偏振分束镜121的另一条透射光路，入射光路40与参考光路10构成偏振分束镜121的一条反射光路，样本光路20与合束光路30构成偏振分束镜121的另一条反射光路。

进一步地，相干光束耦合单元120还包括：设置在参考光路10上的参考光路反射镜122，以及设置在样本光路20上的样本光路反射镜123。参考光路反射镜122用于将沿参考光路10传播的光束反射至偏振分束镜121。样本光路反射镜123用于将沿样本光路20传播的光束反射至半导体141，以及将半导体141反射的光束沿着样本光路20反射至偏振分束镜121。

更进一步地，样本光路反射镜123可以包括：第一样本光路反射镜1231和第二样本光路反射镜1232，第一样本光路反射镜1231和第二样本光路反射镜1232分别设置在半导体的两侧，且第一样本光路反射镜1231、第二样本光路反射镜1232和半导体三者可以形成一条反射光路，该条反射光路上的光束传输过程已经在前文结合图5描述的实施例中进行了详尽的说明，此处不再赘述。

再进一步地，相干光束耦合单元120还可以包括：两个1/4波片124，这两个1/4波片分别设置在参考光路10上和样本光路20上，其中一个1/4波片124设置在偏振分束镜121与参考光路反射镜122之间，另一个1/4波片124设置在偏振分束镜121与第一样本光路反射镜1231之间。

基于前文描述的任一种高度检测系统，激光光束发射单元110包括：依次设置在入射光路40上的激光发射器111和第二光调制器112，其中，第二光调制器112用于对激光发射器110输出的光束进行调制，并将调制后的光束沿入射光路40传播至偏振分束镜121。

进一步地，激光光束发射单元110还包括：半波片113，其与偏振分束镜121相邻设置，具体地，其设置在偏振分束镜121与第二光调制器112之间，用于调整激光光束发射单元输出的光束的偏振态。

基于前文任一实施例描述的高度检测系统，本申请提供了一种带电粒子束检测系统，其可以通过高度检测系统来控制带电粒子束检测系统的聚焦状态。图8示出了本申请一些实施例的带电粒子束检测系统800的示例性结构图，如图8所示，带电粒子束检测系统包括：样本仓140、激光光束发射单元110、相干光束耦合单元120和信号处理单元130，其中样本仓140用于放置半导体141，激光光束发射单元110、相干光束耦合单元120和信号处理单元130的具体结构已经在前文实施例中进行了详尽的说明，此处不再赘述。

需要说明的是，在本实施例中，信号处理单元130与样本仓140隔离，使得信号处理单元处于非真空环境，以避免信号处理过程收到干扰，从而保证解析得到的相位差的准确性，以此来保障测高准度，实现更加精准的聚焦控制。

进一步地，激光光束发射单元110与样本仓140隔离，使得激光光束发射单元110处于非真空环境，以避免第二光调制器112的调制过程受到干扰。

在本实施例中，相干光束耦合单元120中的样本光路反射镜123与样本仓140一同设置在真空环境中，与放置在样本仓140内的半导体141形成一条反射光路。

下面对带电粒子束检测系统的其他单元或部件进行说明，带电粒子束检测系统还包括电子束发射单元150和主机控制单元(图中未示出)，电子束发射单元150中设有电子枪，电子枪发出的电子束在加速电压下形成高能电子束，高能电子束在透过电磁透镜和小孔光阑被聚焦成直径微小的光点，再经过带有扫描线圈的聚焦物镜后，以光栅状扫描的方式逐点轰击到样本仓140内的半导体141的表面，电子束与半导体141中的原子相互作用，从而激发出不同深度的电子信号。样本仓140中还放置有探测器，探测器用于收集电子束与半导体相互作用所形成的电子，并将其传输给与之通信连接的主机控制单元，在主机控制单元中基于形成的检测图像进行缺陷检测。

综上，本申请提供了一种用于检测半导体高度的方法，其能够通过偏振分束镜将激光光束发射单元发出的激光光束分束成不同偏振方向的偏振光束，以分别沿着参考光路和样本光路传播并反射，从而利用外差干涉原理来形成具有相位差的光信号。借助光调制器调制该光信号，继而利用光电探测器快速响应并将其转换成电信号，利用锁相放大器从电信号中解析出精准的相位差数据，以便计算出精准的半导体高度信息。

本申请还提供了一种用于半导体的高度检测系统，该高度检测系统通过更易实现的系统设计，能够快速、准确地完成半导体高度的检测。

基于高度检测系统，本申请还提供了一种带电粒子束检测系统，其借助高度检测系统高效准确的测高性能，能够控制带电粒子束检测系统的聚焦状态，进而提高半导体检测的速度和准确性。

虽然本文已经示出和描述了本申请的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式来提供。本领域技术人员可以在不偏离本申请思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本申请的过程中，可以采用对本文所描述的本申请实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本申请的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的等同或替代方案。