一种半导体基板的缺陷区域的评价方法及系统

本发明属于半导体基板的缺陷区域的评价，尤其涉及一种半导体基板的缺陷区域的评价方法及系统。

背景技术：

1、半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用，如二极管就是采用半导体制作的器件。半导体的重要性都是非常巨大的。大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，硅是各种半导体材料应用中最具有影响力的一种；然而，现有半导体基板的缺陷区域的评价系统采集的半导体基板图像不清晰，影响对缺陷的评价；同时，不能准确定位半导体基板缺陷位置。

2、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

3、(1)现有半导体基板的缺陷区域的评价系统采集的半导体基板图像不清晰，影响对缺陷的评价。

4、(2)不能准确定位半导体基板缺陷位置。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种半导体基板的缺陷区域的评价方法及系统。

2、本发明是这样实现的，一种半导体基板的缺陷区域的评价系统包括：

3、基板图像采集模块、主控模块、基板图像增强模块、图像分割模块、缺陷定位模块、缺陷评价模块、显示模块；

4、基板图像采集模块，与主控模块连接，用于采集半导体基板图像；

5、所述基板图像采集模块采集方法：

6、获取摄像器的当前焦距；确定当前焦距所属的重叠焦距区间；

7、判断当前焦距是否小于重叠焦距区间中的预设切换焦距；

8、若小于，则从存在重叠焦距区间的两个变焦范围对应的两个镜头中，确定短焦变焦镜头为主镜头、长焦变焦镜头为从镜头；

9、获取主镜头采集的半导体基板图像；

10、其中，主镜头为根据摄像器接收的变焦参数进行变焦、采集半导体基板图像的镜头，从镜头为跟随主镜头进行变焦的镜头；

11、从镜头跟随主镜头进行变焦包括：基于主镜头的变焦电机的当前变焦值和聚焦电机的当前聚焦值，利用预设变焦跟踪曲线，确定从镜头的当前变焦值，根据从镜头的当前变焦值控制从镜头的变焦电机运动；

12、主控模块，与基板图像采集模块、基板图像增强模块、图像分割模块、缺陷定位模块、缺陷评价模块、显示模块连接，用于控制各个模块正常工作；

13、所述主控模块控制方法：

14、通过中央处理器获取采集的采集半导体基板图像，并将采集半导体基板图像发送到基板图像增强模块进行增强处理；处理后反馈给中央处理器；

15、中央处理器将增强的图像发送到图像分割模块对图像特征进行分割，分割后反馈给中央处理器；

16、最后，中央处理器将获取特征图像分别发送缺陷定位模块、缺陷评价模块进行处理；

17、所述中央处理器温控方法：

18、通过温度传感器检测中央处理器本体的实时温度；

19、当所述实时温度大于等于第一预设温度值时，控制所述直流电源向所述第一热电制冷器输出电压；

20、当所述实时温度小于等于第二预设温度值时，控制所述直流电源停止向所述第一热电制冷器输出电压，所述第二预设温度值小于所述第一预设温度值；

21、当所述直流电源向所述第一热电制冷器输出电压时，如果检测到的所述实时温度逐渐增大，则控制所述直流电源提高向所述第一热电制冷器输出的电压值；

22、基板图像增强模块，与主控模块连接，用于对半导体基板图像进行增强处理；

23、图像分割模块，与主控模块连接，用于对半导体基板图像进行分割处理；

24、所述图像分割模块分割方法：

25、提取输入半导体基板图像中的各个半导体基板图像块的半导体基板图像特征，每个半导体基板图像块包括一个或更多个像素；

26、基于各半导体基板图像块的半导体基板图像特征来评估在空间上相邻的两个或更多个相邻半导体基板图像块被聚类到同一聚类中的置信度；

27、以及对所述半导体基板图像块进行基于样例的聚类，其中在聚类过程中考虑了所述评估的结果；

28、所述半导体基板图像块的每一聚类形成所述输入半导体基板图像的一个分割区域；

29、其中，基于各半导体基板图像块的半导体基板图像特征来评估在空间上相邻的两个或更多个相邻半导体基板图像块被聚类到同一聚类中的置信度包括：对所述输入半导体基板图像进行边缘提取，得到边缘图；

30、计算所述边缘图中与所述相邻半导体基板图像块对应的相邻边缘图块之间的边缘损失；

31、以及基于所述边缘损失来评估所述相邻半导体基板图像块被聚类到同一聚类中的置信度；

32、缺陷定位模块，与主控模块连接，用于对半导体基板缺陷进行定位；

33、缺陷评价模块，与主控模块连接，用于对半导体基板缺陷进行评价；

34、显示模块，与主控模块连接，用于显示半导体基板图像、定位信息、缺陷评价结果。

35、一种半导体基板的缺陷区域的评价方法包括以下步骤：

36、步骤一，通过基板图像采集模块采集半导体基板图像；

37、步骤二，主控模块通过基板图像增强模块对半导体基板图像进行增强处理；

38、步骤三，通过图像分割模块对半导体基板图像进行分割处理；通过缺陷定位模块对半导体基板缺陷进行定位；

39、步骤四，通过缺陷评价模块对半导体基板缺陷进行评价；通过显示模块显示半导体基板图像、定位信息、缺陷评价结果。

40、进一步，所述基板图像增强模块增强方法如下：

41、(1)获取原始半导体基板图像；对原始半导体基板图像去噪处理；将所述原始半导体基板图像输入预先得到的半导体基板图像增强网络，对所述原始半导体基板图像进行逐级增强，得到所述原始半导体基板图像对应的增强半导体基板图像；

42、其中，所述半导体基板图像增强网络包括至少两级子网络，所述原始半导体基板图像作为所述半导体基板图像增强网络的首级子网络的输入，所述首级子网络输出首级节点半导体基板图像，每一级子网络输出的节点半导体基板图像作为下一级子网络的输入，所述半导体基板图像增强网络的末级子网络输出末级节点半导体基板图像，所述末级节点半导体基板图像作为所述增强半导体基板图像；

43、通过如下步骤预先得到所述半导体基板图像增强网络：

44、获取原始半导体基板图像样本和对应的增强半导体基板图像样本；

45、根据所述原始半导体基板图像样本和所述增强半导体基板图像样本，生成多级节点半导体基板图像样本；其中所述多级节点半导体基板图像样本的级数比所述子网络的级数少一；

46、将所述原始半导体基板图像样本、所述增强半导体基板图像样本和所述多级节点半导体基板图像样本作为训练样本，对所述半导体基板图像增强网络进行训练，得到完成训练的所述半导体基板图像增强网络；其中，所述原始半导体基板图像样本作为首级子网络的训练输入，所述增强样本半导体基板图像作为末级子网络的训练输出，每一级的节点半导体基板图像样本作为下一级次的所述子网络的训练输入，且每一级的节点半导体基板图像样本作为对应级次的所述子网络的训练输出。

47、进一步，所述半导体基板图像增强网络为全卷积网络，并且在多级子网络中，不同级次的子网络具有不完全相同的网络参数。

48、进一步，所述原始半导体基板图像样本和所述增强半导体基板图像样本，生成多级节点半导体基板图像样本，具体包括：

49、获取所述原始半导体基板图像样本的半导体基板图像矩阵和所述增强半导体基板图像样本的半导体基板图像矩阵；

50、在所述原始半导体基板图像样本的半导体基板图像矩阵和所述增强半导体基板图像样本的半导体基板图像矩阵之间插入多级节点半导体基板图像矩阵；其中，所述多级节点半导体基板图像矩阵的级数比所述子网络的级数少一；

51、根据所述多级节点半导体基板图像矩阵获取相应的多级节点半导体基板图像样本。

52、进一步，所述原始半导体基板图像样本的半导体基板图像矩阵和所述增强半导体基板图像样本的半导体基板图像矩阵之间插入多级节点半导体基板图像矩阵，具体为：

53、在所述原始半导体基板图像样本的半导体基板图像矩阵和所述增强半导体基板图像样本的半导体基板图像矩阵之间，根据预设的梯度变化插入多级节点半导体基板图像矩阵。

54、进一步，所述预先得到所述半导体基板图像增强网络的步骤还包括：

55、生成每一级节点半导体基板图像样本对应的节点特征图；

56、将所述原始半导体基板图像样本输入完成训练的所述半导体基板图像增强网络，得到测试的增强半导体基板图像样本；

57、以所述节点特征图和所述测试的增强半导体基板图像样本作为函数参数，构建所述半导体基板图像增强网络的目标损失函数；

58、根据所述目标损失函数对所述完成训练的所述半导体基板图像增强网络进行优化，得到优化的所述半导体基板图像增强网络。

59、进一步，所述缺陷定位模块定位方法如下：

60、1)配置缺陷定位仪参数，将缺陷定位仪中的探针与半导体基板的失效样品器件进行电性连接；对所述半导体基板的失效样品器件施加激励，使缺陷点显现；

61、2)使用缺陷定位仪中的探针在靠近所述缺陷点的位置刻出标识点；确定标识点和缺陷点的位置关系；根据标识点的位置和所述位置关系，定位所述缺陷点。

62、进一步，所述对所述半导体基板的器件施加激励使缺陷点显现的步骤中，当显现出一个缺陷点时，所述使用缺陷定位仪中的探针在靠近所述缺陷点的位置刻出标识点的步骤，具体包括：

63、移动缺陷定位仪中的探针至靠近所述缺陷点的位置；

64、使用所述探针在该位置刻出标识点；

65、所述使用所述探针在该位置刻出标识点，具体包括：

66、使用所述探针在该位置刻出一个标识点；

67、所述使用所述探针在该位置刻出标识点，具体包括：

68、使用所述探针在该位置刻出至少两个标识点；

69、所述确定标识点和缺陷点的位置关系，具体包括：

70、选择与所述缺陷点距离最近的标识点作为目标标识点；

71、确定所述目标标识点和所述缺陷点的位置关系；

72、所述确定标识点和缺陷点的位置关系，具体包括：

73、分别确定所述缺陷点和其对应的所有标识点的位置关系。

74、进一步，所述确定标识点和缺陷点的位置关系之前，还包括：

75、移动所述探针返回初始位置；

76、再次对所述半导体基板的器件施加激励，使缺陷点再次显现；

77、对所述半导体基板的器件施加激励使缺陷点显现的步骤中，当显现出至少两个缺陷点时，所述使用缺陷定位仪中的探针在靠近所述缺陷点的位置刻出标识点的步骤，具体包括：

78、移动缺陷定位仪中的探针至靠近其中一个缺陷点的位置；

79、使用所述探针在该位置刻出标识点；

80、移动所述探针返回初始位置；

81、再次对所述半导体基板的器件施加激励，使缺陷点再次显现；

82、重复上述步骤直至为所有的缺陷点都刻出对应的标识点。

83、结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

84、第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：

85、本发明通过基板图像增强模块预先得到的半导体基板图像增强网络对原始半导体基板图像进行逐级增强，由所述半导体基板图像增强网络的首级子网络对所述原始半导体基板图像进行首级半导体基板图像增强，以获得首级节点半导体基板图像，并由后续的各级子网络依次对上一级子网络获得的节点半导体基板图像进行半导体基板图像增强，从所述末级子网络的输出获得末级节点半导体基板图像，以所述末级节点半导体基板图像作为所述原始半导体基板图像对应的增强半导体基板图像；同时，通过缺陷定位模块可以准确定位半导体基板缺陷点位置。

86、第二，把技术方案视为一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：

87、本发明通过基板图像增强模块预先得到的半导体基板图像增强网络对原始半导体基板图像进行逐级增强，由所述半导体基板图像增强网络的首级子网络对所述原始半导体基板图像进行首级半导体基板图像增强，以获得首级节点半导体基板图像，并由后续的各级子网络依次对上一级子网络获得的节点半导体基板图像进行半导体基板图像增强，从所述末级子网络的输出获得末级节点半导体基板图像，以所述末级节点半导体基板图像作为所述原始半导体基板图像对应的增强半导体基板图像；同时，通过缺陷定位模块可以准确定位半导体基板缺陷点位置。