【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成电路缺陷检测，特别是涉及一种图像仿真、伪随机缺陷数据集生成及微纳缺陷检测方法。
技术介绍
1、半导体的制造过程中缺陷检测十分重要，直接关系到产品质量和生产效率。随着业界不断向更高端的芯片制程发起冲击，晶圆缺陷在对芯片良率与价格方面带来的影响显得愈专利技术显，如何提高芯片制造工艺的良率和实现智能化已经成为一项非常重要且具有挑战性的任务。
2、光学显微成像检测方法因其高处理速度而被广泛应用于在线检测，传统上，在对在对一张明场图像进行缺陷识别时需要有参考图像，缺陷识别算法通过对比两张图像来辨别缺陷。如公开号为cn101358935a的中国专利公开了图案化晶圆缺陷检测系统及其方法，所述系统中包括区域系统以及金模板系统；所述系统通过区域系统从晶圆中选取多个区域，然后利用金模板系统为每个区域生成一个区域金模板，通过晶片图像和金模板对比实现缺陷的识别；然而获取参考图像并不容易，为了解决这一问题，希望在算法设计过程中通过某种机器学习算法学习缺陷和无缺陷的特征从而实现缺陷的直接识别；如公开号为cn115774055a的中国专利开了集成电路内部微纳缺陷检测方法、装置及系统；所述方法中基于yolox模型构建了预设缺陷识别模型，成功实现了集成电路声扫样品图像中的缺陷自动检测。
3、而在缺陷检测算法的设计过程中，通常需要使用包含一定数量缺陷的数据集。通过缺陷数据集，机器学习算法可以从中学习到特征以实现缺陷的识别分类；但在半导体领域，由于保密等现实因素，研究人员有时很难从晶圆厂或检测设备制造商那里获得足够的数据，或
技术实现思路
1、提供了本专利技术以解决现有技术中存在的上述问题。因此，需要一种图像仿真、伪随机缺陷数据集生成及微纳缺陷检测方法，以实现对于图案化晶圆缺陷图像的直接检测，解决图案化晶圆缺陷检测过程中参考图像获取困难的问题。
2、根据本专利技术的第一方案，提供了一种基于计算电磁场近场仿真的图像仿真生成方法，所述方法包括：
3、基于模型参数构建仿真三维模型，所述模型参数包括模型材料参数、模型三维几何结构参数以及模型边界计算域；
4、基于光源参数构建仿真科勒照明模型，所述光源参数包括平面波的初始波长、偏振振幅、入射角和入射平面波方位角；
5、将孔径光阑采样点递增下合成图像的相似度变化程度作为仿真近似收敛的判据，以确定综合考虑仿真成本和精度的采样数目；
6、基于所述仿真三维模型和仿真科勒照明模型进行光学仿真，所述光学仿真包括结合所述仿真三维模型和仿真科勒照明模型构建仿真环境进行仿真，获取远场电磁场分布数据以合成图像得到仿真图像。
7、进一步地，所述模型材料参数包括构建所述仿真三维模型所需的材料定义材料的代号、名称及相对介电常数；
8、所述模型三维几何结构参数包括二维x-y平面基本图形及高度范围；
9、所述模型边界计算域包括所述仿真三维模型的计算域及所述仿真三维模型在六个方向的边界条件。
10、进一步地，基于光源参数构建仿真科勒照明模型，包括：
11、根据所述的光源参数，获得孔径光阑采样点位置与对应平面波参数的关系式，通过所述关系式获取所述采样点对应的入射平面波的参数，构建所述仿真科勒照明模型；
12、所述孔径光阑采样点位置与对应平面波参数的关系式为
13、
14、其中， θ为入射角， ψ0为入射平面波方位角，为入射平面波在孔径光阑采样点位置的方位角， d为聚光透镜到样本的距离，,为在孔径光阑平面上取的点的坐标，和分别为点,的偏振振幅。
15、进一步地，所述将孔径光阑采样点递增下合成图像的相似度变化程度作为仿真近似收敛的判据，以确定综合考虑仿真成本和精度的采样数目，包括：
16、给出初始采样密度以及图像相似度的判断阈值t1，t2， t*；
17、令并按照的规则依次增加采样密度，获取不同采样密度 n对应的仿真成像；
18、将获取的仿真图像与相邻的图像和以图像结构化相似度评价指标ssim为指标进行相似度的判断；当满足条件、时，则确定此时的 n为图像仿真充分收敛时的采样点；令，此时为仿真图像充分收敛时的采样点，对应的仿真图像为；
19、重新令并再次按照的规则依次增加采样密度，获取不同采样密度 n对应的仿真成像；
20、并将所获取的仿真图像与收敛采样点对应的仿真图像进行图像相似度比较；当满足、n≦且 n为奇数时，此时的 n为所求的最佳采样值，令，得到最佳采样密度。
21、进一步地，通过如下公式计算图像结构化相似度评价指标ssim：
22、
23、式中，，分别代表采样点为 x和 y时的两张图像，，为两张图像各自的全部像素的平均值，，分别为两张图像各自的灰度标准差，为协方差，c1，c2为经验性常数。
24、进一步地，所述结合所述仿真三维模型和仿真科勒照明模型构建仿真环境进行仿真，获取远场电磁场分布数据以合成图像得到仿真图像，包括：
25、以所述仿真科勒照明模型生成的光源参数输入至所述仿真三维模型中仿真，获取所述仿真三维模型的计算域内的近场电磁场分布数据；
26、根据所述近场电磁场分布数据，进行傅里叶变换以获取远场电磁场分布数据；
27、将所述近场电磁场分布数据和所述远场电磁场分布数据叠加光强生成仿真图像。
28、根据本专利技术的第二技术方案，提供一种基于图形学处理的伪随机缺陷数据集生成方法，所述方法包括：
29、基于本专利技术第一技术方案所述的方法，获取同一基底图案结构的无缺陷图像和有缺陷图像的差分图像；
30、对所述差分图像采用sobel算子获取梯度图像；
31、通过设置阈值实现所述梯度图像的二值化，得到二值化图像；
32、基于所述二值化图像，通过图像处理形态学开闭运算获取缺陷影响区域；
33、基于所述二值化图像，通过边缘检测算法获取缺陷影响区域的最小外接矩形；
34、将有缺陷图像的缺陷影响区域和缺陷影响区域的最小外接矩形叠加于无缺陷图像上，得到伪随机缺陷图像。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于计算电磁场近场仿真的图像仿真生成方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模型材料参数包括构建所述仿真三维模型所需的材料定义材料的代号、名称及相对介电常数；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于光源参数构建仿真科勒照明模型，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将孔径光阑采样点递增下合成图像的相似度变化程度作为仿真近似收敛的判据，以确定综合考虑仿真成本和精度的采样数目，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算图像结构化相似度评价指标SSIM：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结合所述仿真三维模型和仿真科勒照明模型构建仿真环境进行仿真，获取远场电磁场分布数据以合成图像得到仿真图像，包括：
7.一种基于图形学处理的伪随机缺陷数据集生成方法，其特征在于，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过设置阈值实现所述梯度图像的二值化，得到二值化图像的操作表示为：
10.一种图案化晶圆微纳缺陷检测方法，其特征在于，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于计算电磁场近场仿真的图像仿真生成方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模型材料参数包括构建所述仿真三维模型所需的材料定义材料的代号、名称及相对介电常数；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于光源参数构建仿真科勒照明模型，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将孔径光阑采样点递增下合成图像的相似度变化程度作为仿真近似收敛的判据，以确定综合考虑仿真成本和精度的采样数目，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算图像结构化相...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟凯，周俊权，张航瑛，孟超，楼佩煌，钱晓明，武星，
申请(专利权)人：南京航空航天大学苏州研究院，
类型：发明
国别省市：
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