CN113259591B - 一种用于芯片失效分析的图像采集方法及系统 - Google Patents

一种用于芯片失效分析的图像采集方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于芯片失效分析的图像采集方法及系统。该方法包括：根据金相显微镜（OM）或扫描电镜(SEM)机台提供的通信接口和相关的编程接口，编写上位机应用程序实现：控制金相显微镜机台/扫描电镜机台载物台上的芯片按照用户设置的参数移动，并在其移动过程控制金相显微镜机台的相机对该芯片的不同部位进行持续拍摄、自动保存拍摄所得的图像。通过本发明提供的技术方案能够实现采用金相显微镜机台/扫描电镜机台对其载物台上的芯片的不同位置进行自动、持续拍摄并保存相关图像，实现对失效芯片的大范围、高效率地图像采集。

Description

一种用于芯片失效分析的图像采集方法及系统
技术领域
本发明涉及芯片失效分析处理中图像采集领域。具体涉及一种采用金相显微镜（OM）机台/扫描电镜(SEM)机台对失效芯片进行图像采集的方法、系统以及计算机可读存储介质。
背景技术
在芯片的失效分析处理中，为了观察芯片失效的细节，分析得到芯片失效的机理以便在芯片设计、制造过程中加以改进，常常需要采用金相显微镜或者SEM扫描电镜来失效芯片的细节图像。目前市面上的大部分金相显微镜机台或扫描电镜机台本身自带的软件只能观察与采集单张图像，不能够对失效芯片的不同位置进行自动、持续性地图像采集。而对失效芯片进行图像采集时，恰恰需要对失效芯片不同部位进行拍摄，在对失效芯片的图像采集过程不仅需要拍摄多张照片，而且还需要操作人员手动控制载物台上的移动失效芯片的部件不断调整芯片的拍摄位置进行配合。由此可知、目前采用金相显微镜机台/扫描电镜机台在对失效芯片进行图像采集时，无法实现对失效芯片进行自动地、大范围地图像采集，操作难度大且效率低下。
发明内容
本发明旨在提供一种用于芯片失效分析的图像采集方法及系统，以实现采用金相显微镜机台/扫描电镜机台自动、持续地对失效芯片的不同部位进行图像采集。通过本发明提供的技术方案降低金相显微镜机台/扫描电镜机台对失效芯片进行图像采集的操作难度、提高图像采集的效率。
本发明提供的技术方案具体实现为：
一种用于芯片失效分析的图像采集方法，包括：通过上位机上运行的应用程序控制金相显微镜机台或扫描电镜机台载物台上的芯片按照预设的参数移动，并在其移动过程控制金相显微镜机台或扫描电镜机台的相机对该芯片的不同部位进行持续拍摄、自动保存拍摄所得的图像；所述应用程序通过调用金相显微镜机台或扫描电镜机台提供的通信接口、控制所述相机的编程接口以及控制所述载物台的编程接口来实现上述功能。
进一步地、所述应用程序通过所述通信接口与该金相显微镜机台或扫描电镜机台建立连接后，在以所述载物台的某个位置点作为原点建立的平面直角坐标系中，根据用户设置的图像采集时芯片的起始点位置坐标和终点位置坐标、以及每张照片能够拍摄到x轴的尺寸、y轴方向的尺寸来确定需要拍摄照片的数量。根据用户设置的移动步进量、移动路径控制芯片在所述载物台上进行移动，并在所述移动过程中基于用户设置的拍照倍率对该芯片进行拍摄并保存所述数量的照片。所述移动步进量为该平面直角坐标系下的二维矢量包括x轴方向上的移动步进量
Figure 928839DEST_PATH_IMAGE001
、y轴方向上的移动步进量
Figure 682031DEST_PATH_IMAGE002
；所述移动路径包括逐行移动以及逐列移动。
进一步地、所述应用程序采用以下公式计算得到需要拍摄照片的张数：
Figure 953613DEST_PATH_IMAGE003
+1；
Figure 716032DEST_PATH_IMAGE004
+1；
其中、[ ]为取整运算符，
Figure 632036DEST_PATH_IMAGE005
为y轴方向上需要拍摄的照片的数量、
Figure 821709DEST_PATH_IMAGE006
为所述终点位置的y轴坐标值、
Figure 455952DEST_PATH_IMAGE007
为所述起始点位置的y轴坐标值、Y为每张照片能够拍摄到y轴的尺寸，
Figure 881117DEST_PATH_IMAGE008
为x轴方向上需要拍摄的照片的数量、
Figure 182786DEST_PATH_IMAGE009
为所述终点位置的x轴坐标值、
Figure 277781DEST_PATH_IMAGE010
为所述起始点位置的x轴坐标值、X为每张照片能够拍摄到x轴的尺寸。
所述根据用户设置的移动步进量、移动路径控制芯片在所述载物台上进行移动，并在所述移动过程中基于用户设置的拍照倍率对该芯片进行拍摄并保存所述数量的照片，包括以下步骤：
A．将芯片置于所述起始点位置处，采用以下公式计算出每次拍摄时芯片在x方向上的移动步数
Figure 664900DEST_PATH_IMAGE011
和y轴方向上的移动步数
Figure 769122DEST_PATH_IMAGE012
（在
Figure 394138DEST_PATH_IMAGE013
远远小于
Figure 191193DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 659083DEST_PATH_IMAGE005
远远小于
Figure 566997DEST_PATH_IMAGE015
的情况下，每次拍摄x轴移动偏移量与拍摄到x轴的尺寸X之间的误差可以忽略不计，每次拍摄y轴移动偏移量与拍摄到y轴的尺寸Y之间的误差可以忽略不计）：
Figure 577678DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 280055DEST_PATH_IMAGE017
；
B．控制芯片按照所述移动步进量、移动路径在所述载物台上进行移动；
分别对所述芯片在x轴、y轴方向上的移动步数进行计数，当x轴对应的移动步数达到所述移动步数
Figure 376187DEST_PATH_IMAGE011
时，对应的计数器清零、暂停所述芯片的移动，同时控制所述相机对其进行一次拍摄、保存拍摄得到的照片；当Y轴对应的移动步数达到所述移动步数
Figure 822212DEST_PATH_IMAGE012
时，对应的计数器清零、暂停所述芯片的移动，同时控制所述相机对其进行一次拍摄、保存拍摄得到的照片。
C.判断所述芯片是否移动到所述终点位置/所述已保存照片张数是否为所述需要拍摄照片的张数；若是、则继续执行步骤B，否则、关闭所述应用程序，结束整个图像采集过程。
进一步地、在进行图像采集之前，将所述金相显微镜机台或扫描电镜机台的显示倍率设置成与所述拍照倍率相同。由用户选择自动或手动触发开始整个图像采集过程；在每次对所述芯片拍摄前，对所述相机进行自动聚焦使其获得的芯片图像达到预设的清晰度。
与上述方法相对应，本发明还提供一种用于芯片失效分析的图像采集系统，该系统包括：金相显微镜机台或扫描电镜机台、上位机以及运行在所述上位机上的图像采集软件；所述图像采集软件调用金相显微镜机台或扫描电镜机台提供的通信接口、控制所述相机的编程接口以及控制所述载物台的编程接口实现：控制金相显微镜机台或扫描电镜机台载物台上的芯片按照用户设置额的参数移动，并在其移动过程控制金相显微镜机台或扫描电镜机台的相机对该芯片的不同部位进行持续拍摄、自动保存拍摄所得的图像。
进一步地、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算可读存储介质上存储有程序代码，计算机的处理器在执行所述程序代码时、实现上述芯片图像采集方法。
附图说明
图1为本发明提供的图像采集方法的一个实施例中应用程序的交互界面示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案以及有益效果更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。应该理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的一种用于芯片失效分析的图像采集方法，包括：通过上位机上运行的应用程序控制金相显微镜机台或扫描电镜机台载物台上的芯片按照预设的参数移动，并在其移动过程控制金相显微镜机台或扫描电镜机台的相机对该芯片的不同部位进行持续拍摄、自动保存拍摄所得的图像；所述应用程序通过调用金相显微镜机台或扫描电镜机台提供的通信接口、控制所述相机的编程接口以及控制所述载物台的编程接口来实现上述功能。
在一个实施例中所述应用程序提供的设置界面如图1所示，用户可以通过该设置界面设置图像采集时芯片的起始点位置坐标和终点位置坐标（以所述载物台的某个位置点作为原点建立的平面直角坐标系），移动步进量、移动路径、拍照倍率以及图像保存路径等。
用户通过该设置界面设置通信端口为金相显微镜机台/扫描电镜机台连接到所述上位机的端口后，点击连接按钮触发该应用程序将通过所述通信接口与该金相显微镜机台建立通信连接。所述应用程序通过所述通信接口与该金相显微镜机台或扫描电镜机台建立连接后，根据用户设置的图像采集时芯片的起始点位置坐标和终点位置坐标、以及每张照片能够拍摄到x轴的尺寸、y轴方向的尺寸来确定需要拍摄照片的数量。根据用户设置的移动步进量、移动路径控制芯片在所述载物台上进行移动，并在所述移动过程中基于用户设置的拍照倍率对该芯片进行拍摄并保存所述数量的照片。所述移动步进量为该平面直角坐标系下的二维矢量包括x轴方向上的移动步进量、y轴方向上的移动步进量；所述移动路径包括逐行移动以及逐列移动。
所述应用程序采用以下公式计算得到需要拍摄照片的张数：
Figure 558173DEST_PATH_IMAGE003
+1；
Figure 697030DEST_PATH_IMAGE004
+1；
其中、[ ]为取整运算符，
Figure 14879DEST_PATH_IMAGE005
为y轴方向上需要拍摄的照片的数量、
Figure 999015DEST_PATH_IMAGE006
为所述终点位置的y轴坐标值、
Figure 984289DEST_PATH_IMAGE007
为所述起始点位置的y轴坐标值、Y为每张照片能够拍摄到y轴的尺寸，
Figure 28468DEST_PATH_IMAGE008
为x轴方向上需要拍摄的照片的数量、
Figure 99192DEST_PATH_IMAGE009
为所述终点位置的x轴坐标值、
Figure 11654DEST_PATH_IMAGE010
为所述起始点位置的x轴坐标值、X为每张照片能够拍摄到x轴的尺寸。
进一步地、所述根据用户设置的移动步进量、移动路径控制芯片在所述载物台上进行移动，并在所述移动过程中基于用户设置的拍照倍率对该芯片进行拍摄并保存所述数量的照片，包括以下步骤：
A．将芯片置于所述起始点位置处，采用以下公式计算出每次拍摄时芯片在x方向上的移动步数
Figure 585854DEST_PATH_IMAGE011
和y轴方向上的移动步数
Figure 66514DEST_PATH_IMAGE012
（在
Figure 93376DEST_PATH_IMAGE018
远远小于
Figure 684895DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 379181DEST_PATH_IMAGE005
远远小于
Figure 889797DEST_PATH_IMAGE019
的情况下，每次拍摄x轴移动偏移量与拍摄到x轴的尺寸X之间的误差可以忽略不计，每次拍摄y轴移动偏移量与拍摄到y轴的尺寸Y之间的误差可以忽略不计）：
Figure 669534DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 64743DEST_PATH_IMAGE017
；
B．控制芯片按照所述移动步进量、移动路径在所述载物台上进行移动；
分别对所述芯片在x轴、y轴方向上的移动步数进行计数，当x轴对应的移动步数达到所述移动步数
Figure 347957DEST_PATH_IMAGE011
时，对应的计数器清零、暂停所述芯片的移动，同时控制所述相机对其进行一次拍摄、保存拍摄得到的照片；当Y轴对应的移动步数达到所述移动步数
Figure 435999DEST_PATH_IMAGE012
时，对应的计数器清零、暂停所述芯片的移动，同时控制所述相机对其进行一次拍摄、保存拍摄得到的照片。
C.判断所述芯片是否移动到所述终点位置/所述已保存照片张数是否为所述需要拍摄照片的张数；若是、则继续执行步骤B，否则、关闭所述应用程序，结束整个图像采集过程。
进一步地、为了确保拍摄的图像能够拼成一张完整的照片，在进行图像采集之前，将所述金相显微镜机台或扫描电镜机台的显示倍率设置成与所述拍照倍率相同。由用户选择自动或手动触发开始整个图像采集过程，在每次对所述芯片拍摄前，对所述相机进行自动聚焦使其获得的芯片图像达到预设的清晰度。
与上述图像采集方法相对应，本发明还提供一种用于芯片失效分析的图像采集系统，该系统包括：金相显微镜机台或扫描电镜机台、上位机以及运行在所述上位机上的图像采集软件；所述图像采集软件调用金相显微镜机台或扫描电镜机台提供的通信接口、控制所述相机的编程接口以及控制所述载物台的编程接口实现：控制金相显微镜机台或扫描电镜机台载物台上的芯片按照用户设置额的参数移动，并在其移动过程控制金相显微镜机台或扫描电镜机台的相机对该芯片的不同部位进行持续拍摄、自动保存拍摄所得的图像。
进一步地、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算可读存储介质上存储有程序代码，计算机的处理器在执行所述程序代码时、实现上述芯片图像采集方法。
通过本发明提供的技术方案能够使金相显微镜机台/扫描电镜机台对其载物台的芯片的不同部位进行自动、持续性地拍照，实现大范围的图像采集；能够很好地解决现有的金相显微镜机台/扫描电镜机台无法对载物台上的芯片进行连续拍照、拍照效率低的问题。

Claims (5)

1.一种用于芯片失效分析的图像采集方法，其特征在于，该方法包括：通过上位机上运行的应用程序控制金相显微镜机台或扫描电镜机台载物台上的芯片按照预设的参数移动，并在其移动过程控制金相显微镜机台或扫描电镜机台的相机对该芯片的不同部位进行持续拍摄、自动保存拍摄所得的图像；所述应用程序通过调用金相显微镜机台或扫描电镜机台提供的通信接口与该金相显微镜机台或扫描电镜机台建立连接后，在以所述载物台的某个位置点作为原点建立的平面直角坐标系中，根据用户设置的图像采集时芯片的起始点位置坐标和终点位置坐标、以及每张照片能够拍摄到x轴的尺寸、y轴方向的尺寸来确定需要拍摄照片的数量；调用控制所述载物台的编程接口根据用户设置的移动步进量、移动路径控制芯片在所述载物台上进行移动，并结合控制所述相机的编程接口在所述移动过程中基于用户设置的拍照倍率对该芯片进行拍摄并保存所述数量的照片，在进行图像采集之前，将所述金相显微镜机台或扫描电镜机台的显示倍率设置成与所述拍照倍率相同；
所述移动步进量为该平面直角坐标系下包括x轴方向上的移动步进量Sx、y轴方向上的移动步进量Sy的二维矢量；所述移动路径包括逐行移动以及逐列移动；
采用以下公式计算得到需要拍摄照片的张数：
Figure FDA0003253542400000011
Figure FDA0003253542400000012
其中、[]为取整运算符，Ny为y轴方向上需要拍摄的照片的数量、yE为所述终点位置的y轴坐标值、ys为所述起始点位置的y轴坐标值、Y为每张照片能够拍摄到y轴的尺寸，NX为x轴方向上需要拍摄的照片的数量、xE为所述终点位置的x轴坐标值、xs为所述起始点位置的x轴坐标值、X为每张照片能够拍摄到x轴的尺寸；
所述根据用户设置的移动步进量、移动路径控制芯片在所述载物台上进行移动，并在所述移动过程中基于用户设置的拍照倍率对该芯片进行拍摄并保存所述数量的照片，包括：
A.将芯片置于所述起始点位置处，采用以下公式计算出每次拍摄时芯片在x方向上的移动步数Numx和y轴方向上的移动步数Numy：
Figure FDA0003253542400000021
B.控制芯片按照所述移动步进量、移动路径在所述载物台上进行移动；
分别对所述芯片在x轴、y轴方向上的移动步数进行计数，当x轴对应的移动步数达到所述移动步数Numx时，对应的计数器清零、暂停所述芯片的移动，同时控制所述相机对其进行一次拍摄、保存拍摄得到的照片；当Y轴对应的移动步数达到所述移动步数Numy时，对应的计数器清零、暂停所述芯片的移动，同时控制所述相机对其进行一次拍摄、保存拍摄得到的照片；
C.判断所述芯片是否移动到所述终点位置/所述已保存照片张数是否为所述需要拍摄照片的张数；若是、则继续执行步骤B，否则、关闭所述应用程序，结束整个图像采集过程。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：由用户选择自动或手动触发开始整个图像采集过程；在每次对所述芯片拍摄前，对所述相机进行自动聚焦使其获得的所述的芯片图像达到预设的清晰度。
3.一种用于芯片失效分析的图像采集系统，其特征在于，该系统包括：金相显微镜机台或扫描电镜机台、上位机以及运行在所述上位机上的图像采集软件；所述图像采集软件调用金相显微镜机台或扫描电镜机台提供的通信接口、控制所述相机的编程接口以及控制所述载物台的编程接口实现：控制金相显微镜机台或扫描电镜机台载物台上的芯片按照用户设置的参数移动，并在其移动过程控制金相显微镜机台或扫描电镜机台的相机对该芯片的不同部位进行持续拍摄、自动保存拍摄所得的图像；所述图像采集软件通过调用金相显微镜机台或扫描电镜机台提供的通信接口与该金相显微镜机台或扫描电镜机台建立连接后，在以所述载物台的某个位置点作为原点建立的平面直角坐标系中，根据用户设置的图像采集时芯片的起始点位置坐标和终点位置坐标、以及每张照片能够拍摄到x轴的尺寸、y轴方向的尺寸来确定需要拍摄照片的数量；调用控制所述载物台的编程接口根据用户设置的移动步进量、移动路径控制芯片在所述载物台上进行移动，并结合控制所述相机的编程接口在所述移动过程中基于用户设置的拍照倍率对该芯片进行拍摄并保存所述数量的照片，所述图像采集软件在进行图像采集之前，将所述金相显微镜机台或扫描电镜机台的显示倍率设置成与所述拍照倍率相同；所述移动步进量为所述平面直角坐标系下包括x轴方向上的移动步进量Sx、y轴方向上的移动步进量Sy的二维矢量；所述移动路径包括逐行移动以及逐列移动；
所述图像采集软件采用以下公式计算得到需要拍摄照片的张数：
Figure FDA0003253542400000041
Figure FDA0003253542400000042
其中、[]为取整运算符，Ny为y轴方向上需要拍摄的照片的数量、yE为所述终点位置的y轴坐标值、ys为所述起始点位置的y轴坐标值、Y为每张照片能够拍摄到y轴的尺寸，NX为x轴方向上需要拍摄的照片的数量、xE为所述终点位置的x轴坐标值、xs为所述起始点位置的x轴坐标值、X为每张照片能够拍摄到x轴的尺寸；
所述图像采集软件根据用户设置的移动步进量、移动路径控制芯片在所述载物台上进行移动，并在所述移动过程中基于用户设置的拍照倍率对该芯片进行拍摄并保存所述数量的照片，包括：
A.将芯片置于所述起始点位置处，采用以下公式计算出每次拍摄时芯片在x方向上的移动步数Numx和y轴方向上的移动步数Numy：
Figure FDA0003253542400000043
B.控制芯片按照所述移动步进量、移动路径在所述载物台上进行移动；
分别对所述芯片在x轴、y轴方向上的移动步数进行计数，当x轴对应的移动步数达到所述移动步数Numx时，对应的计数器清零、暂停所述芯片的移动，同时控制所述相机对其进行一次拍摄、保存拍摄得到的照片；当Y轴对应的移动步数达到所述移动步数Numy时，对应的计数器清零、暂停所述芯片的移动，同时控制所述相机对其进行一次拍摄、保存拍摄得到的照片；
C.判断所述芯片是否移动到所述终点位置/所述已保存照片张数是否为所述需要拍摄照片的张数；若是、则继续执行步骤B，否则、关闭所述应用程序，结束整个图像采集过程。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述图像采集软件具有供用户选择自动或手动触发开始整个图像采集过程的操作接口；所述图像采集软件在每次对所述芯片拍摄前，对所述相机进行自动聚焦使其获得的所述的芯片图像达到预设的清晰度。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有可执行代码，计算机的处理器在执行所述可执行代码实现如权利要求1－2中任一项所述的图像采集方法。
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