【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及芯片检测，特别是涉及一种纳米分辨的芯片立体成像检测设备与方法。
技术介绍
1、目前常用的芯片检测方法除x射线检测外还有电子显微镜检测和超声c扫描检测。其中电子显微镜检测是最传统的检测方法，会对芯片造成一定的损坏，不能满足如今芯片检测的需求。超声c扫描检测虽然能够无损检测芯片内部结构，但对点状缺陷不易定量判断，且其通过荧光屏上的波形来评价缺陷的，不直观且不易存档。x射线检测利用其对不同密度材料的穿透能力不同，通过样品各部位后的射线强度发生衰减，形成灰度值不同的x射线投影图，从而实现检测样品内部的二维缺陷。但对于设计更为复杂多层结构的逻辑性芯片就会产生重影，对缝隙，虚焊等缺陷不易检测且无法检测各缺陷的深度；对于制作工艺越来越小的芯片，检测技术的分辨率也需要大大提高。而x射线计算机断层扫描(ct)技术，其通过旋转物体180°获得各个角度的投影图，然后将这些二维投影通过一定的图像重建算法对样品进行三维再现。对于芯片样品而言，其多为扁平型的物体，在某些角度进行拍摄时可能会造成x射线无法穿透，从而影响三维重建效果，且x射线ct技术需要大量投影图进行重构，耗时长，计算复杂，局限性较大。
2、自从1895年伦琴发现x射线以来，x射线高分辨成像就一直是潜在的发展方向，碍于缺乏性能优良的x射线源和高分辨x射线成像光学元件迟迟得不到发展。目前x射线投影成像仍很难达到纳米分辨的原因有二种，其一是还没有像素尺寸达到纳米量级的x射线探测器，要实现纳米分辨成像，必须依赖x射线“透镜”将纳米分辨信息放大到微米量级，然后用微米分辨的x射
3、近几年随着微精细深度加工技术水平的提高，硬x射线成像光学元件的制做技术取得突破性进展，已经研制出最外环的宽度逼近30纳米、高宽比大于二十的硬x射线波带片，这为40纳米分辨率的硬x射线显微成像奠定了技术基础。
4、然而，目前的纳米分辨率的成像尚不能实现立体成像。
5、立体成像技术，采用的双目立体视觉技术其原理是用空间点在两幅图中的位置关系来计算视差，目标是从不同视角采集的图像中找到匹配的对应点，计算对应点之间的坐标关系获得视差，通过视差求得空间各点三维坐标。
6、国内外学者对图像匹配算法做了大量的研究，根据算法运行时约束的作用范围：分为局部(local)匹配算法和全局(global)匹配算法，全局算法由于非常高的运算量或内存消耗，在大多数场合都无法应用，而局部算法虽然速度很快，但是鲁棒性差，匹配质量比较低。
7、不同算法根据图像采用的基元一般分为两类：基于灰度的匹配法和基于特征的匹配法。
8、基于灰度的匹配方法：平均绝对差算法(mean absolute differences，简称mad算法)，该算法是通过灰度值之差的绝对值总和后取平均值的方法计算相似度，计算量小且匹配准确率较高，因此在图像匹配中得到了广泛应用。silveman与barnea提出了归一化互相关(ncc)算法，利用子图与模板图的灰度，通过归一化的相关性度量公式来计算二者之间的匹配程度，提高了匹配的速度和精度。
9、基于特征的匹配法：基于特征的匹配算法既是在被检测物品的采集图像中提取出最明显的特征应用于立体图像匹配。2012年，wang等提出了bfsift算法，使用双边滤波进行尺度空间构建，可以有效的保留图片的边缘信息，虽提升了sar图像匹配性能，但是双边滤波、双向匹配导致算法计算速度减慢。2015年王睿提出使用图像的形状特征和色彩特征来进行图像特征的额外描述，从而降低了sift算法的误匹配率。
10、目前立体成像技术在军事测绘、医学成像和智能汽车等领域中有着广阔的应用前景，这些算法在针对复杂情况下的数据重建和图像处理时，能够更快速、精确的获取高质量的图像，应用到x射线立体成像领域中，已经逐渐优化并成为发展趋势。
11、但是，现有的立体成像技术大部分都是由可见光进行成像，只能将物体表面形貌展示出来，而芯片检测不仅仅要对表面进行成像，更需要对内部结构进行成像。而现有的x射线立体成像技术均基于直接投影成像获取双目影像，其成像空间分辨率取决于成像探测器像素大小，无法实现纳米级的空间分辨。
12、因此，需要一种新的芯片立体成像检测设备与方法，以将x射线纳米成像与立体成像技术相结合，既解决传统电子显微镜缺陷检测会造成芯片损伤的问题；也避免了x射线检测虽能无损检测芯片缺陷，但对于多层芯片易造成重叠混淆等问题；还避免了而超声c扫描检测对线状缺陷敏感，却对点状缺陷的定量不容易定准，其需要通过荧光屏上的波形来评价缺陷的，不直观且不易存档，定性要经综合判断等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种纳米分辨的芯片立体成像检测设备与方法，以在纳米分辨下获得具有深度信息的三维立体图像，实现了纳米分辨的芯片缺陷检测。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种纳米分辨的芯片立体成像检测设备，包括沿x射线的传播方向依次排布的束流阻挡器、单毛细管椭球聚焦镜、针孔、样品台、波带片和成像探测器、以及与成像探测器连接的处理器；所述样品台上设有待测芯片，所述样品台设置为进行旋转，以生成待测芯片的不同角度的投影光束；所述波带片设置为将投影光束中的纳米尺度信息放大到微米量级；所述成像探测器设置为采集待测芯片在两个不同角度时的投影图像；所述处理器设置为根据待测芯片在两个不同角度时的投影图像，利用双目立体视觉技术得到深度信息和/或立体图像。
3、所述样品台设置为绕竖直轴旋转，以带动待测芯片绕竖直轴旋转；所述待测芯片放置在单毛细管椭球聚焦镜的焦点内。
4、所述样品台还设置为进行平移以调整所述待测芯片在x轴、y轴和z轴上的位置，使其上的待测芯片位于单毛细管椭球聚焦镜的出射光的焦点位置和所述样品台的旋转中心。
5、所述束流阻挡器设置为阻挡x射线的无法入射到单毛细管椭球聚焦镜上的中间部分，以形成一个向外发散的圆环光束。
6、所述单毛细管椭球聚焦镜的出射光的数值孔径和波带片的数值孔径一致，并且单毛细管椭球聚焦镜的出射光的空心光锥以斜入射的方式照射到波带片的最外环。
7、另一方面，本专利技术提供一种纳米分辨的立体成像方法，包括：
8、s1：搭建根据上文所述的纳米分辨的芯片立体成像检测设备；
9、s2：将待测芯片放于样品台上，利用样品台的移动使得待测芯片位于单毛细管椭球聚焦镜的出射光的焦点位置和样品台的旋转中心，并通过移动成像探测器使得待测芯片位于成像探测器的视场中心；
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1.一种纳米分辨的芯片立体成像检测设备，其特征在于，包括沿X射线的传播方向依次排布的束流阻挡器、单毛细管椭球聚焦镜、针孔、样品台、波带片和成像探测器、以及与成像探测器连接的处理器；
2.根据权利要求1所述的纳米分辨的芯片立体成像检测设备，其特征在于，所述样品台设置为绕竖直轴旋转，以带动待测芯片绕竖直轴旋转；所述待测芯片放置在单毛细管椭球聚焦镜的焦点内。
3.根据权利要求1所述的纳米分辨的芯片立体成像检测设备，其特征在于，所述样品台还设置为进行平移以调整所述待测芯片在X轴、Y轴和Z轴上的位置，使其上的待测芯片位于单毛细管椭球聚焦镜的出射光的焦点位置和所述样品台的旋转中心。
4.根据权利要求1所述的纳米分辨的芯片立体成像检测设备，其特征在于，所述束流阻挡器设置为阻挡X射线的无法入射到单毛细管椭球聚焦镜上的中间部分，以形成一个向外发散的圆环光束。
5.根据权利要求1所述的纳米分辨的芯片立体成像检测设备，其特征在于，所述单毛细管椭球聚焦镜的出射光的数值孔径和波带片的数值孔径一致，并且单毛细管椭球聚焦镜的出射光的空心光锥以斜入射的方式照射到波
6.一种纳米分辨的立体成像方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的纳米分辨的立体成像方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
8.根据权利要求7所述的纳米分辨的立体成像方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：将待测芯片移出视场，以采集得到背景图像；
9.根据权利要求6所述的纳米分辨的立体成像方法，其特征在于，还包括步骤S5：根据其中一个投影图像及每个像素点在该投影图像中的深度信息，三维重构得到含有深度信息的立体图像。
10.根据权利要求9所述的纳米分辨的立体成像方法，其特征在于，在执行步骤S5之后，重复步骤S3-步骤S5以在待测芯片的两个不同角度的角度差不同时，采集待测芯片在两个不同角度的投影图像和得到不同的立体图像，根据立体图像的三维重构效果确定最优的立体图像。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米分辨的芯片立体成像检测设备，其特征在于，包括沿x射线的传播方向依次排布的束流阻挡器、单毛细管椭球聚焦镜、针孔、样品台、波带片和成像探测器、以及与成像探测器连接的处理器；
2.根据权利要求1所述的纳米分辨的芯片立体成像检测设备，其特征在于，所述样品台设置为绕竖直轴旋转，以带动待测芯片绕竖直轴旋转；所述待测芯片放置在单毛细管椭球聚焦镜的焦点内。
3.根据权利要求1所述的纳米分辨的芯片立体成像检测设备，其特征在于，所述样品台还设置为进行平移以调整所述待测芯片在x轴、y轴和z轴上的位置，使其上的待测芯片位于单毛细管椭球聚焦镜的出射光的焦点位置和所述样品台的旋转中心。
4.根据权利要求1所述的纳米分辨的芯片立体成像检测设备，其特征在于，所述束流阻挡器设置为阻挡x射线的无法入射到单毛细管椭球聚焦镜上的中间部分，以形成一个向外发散的圆环光束。
5.根据权利要求1所述的纳米分辨的芯片立体成像检测设备，其特征在于，所述单...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘聪，邓彪，王飞翔，陶芬，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：
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