蓝宝石由于其在物理、光学、化学和力学等方面的优越性能,成为半导体领域极为重要的衬底材料。高精度的蓝宝石衬底表面质量,对其表面的外延层生长及器件性能至关重要。然而,一系列的机械和化学加工过程,易在衬底表面形成各种缺陷。衬底表面缺陷特征分析和评定的研究工作对于探索缺陷形成与工艺参数映射规律,表征衬底加工质量具有重要的现实意义。针对蓝宝石衬底缺陷检测与特征定量描述的发展需求,为有效的分析评定蓝宝石衬底的表面加工质量,本文根据蓝宝石衬底表面缺陷特征,通过二维及三维特征参数对其进行定量表征,并对衬底表面加工质量进行分析评定,其详细内容如下:(1)采用二维机器视觉检测系统获取衬底表面二维全场图像数据,通过图像处理算法提取缺陷的二维特征参数,通过缺陷的二维特征参数分析衬底表面缺陷的形态、尺寸大小、位置等信息。(2)通过缺陷二维参数定位缺陷的位置并将其输入缺陷的三维检测系统,通过三维检测系统对缺陷进行层析扫描,获取序列图像,再利用聚焦评估算子恢复出缺陷的三维形貌,通过高斯插值获取较为准确的三维数据,最后提取缺陷的三维深度信息。(3)为有效分析蓝宝石衬底表面加工质量,本文通过三维检测系统获取无缺陷区域的三维形貌,再利用最小二乘法拟合法确定评定基准面,最后基于ISO25178-2对衬底表面粗糙度进行表征。(4)借助MATLAB中的GUI平台搭建蓝宝石衬底表面加工质量分析评定系统,通过数据处理模块、蓝宝石衬底表面的几何特征参数模块以及表面粗糙度模块,实现蓝宝石衬底表面加工质量的分析评定软件系统开发。