[發明專利]一種基于掃描電子顯微鏡的芯片熱變形測量方法

有效

• 申請號: 201710852515.8
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107677697B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 李中偉;劉行健;史玉升
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;深圳華中科技大學研究院
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01B11/16;G01B15/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 王世芳;李智

1.一種基于掃描電子顯微鏡的芯片熱變形測量方法，其特征在于，其包括如下步驟：

S1：在待測芯片樣品表面制備散斑圖，

S2：將帶有溫控功能的加熱臺置于掃描電子顯微鏡的工作腔中，將制備好的芯片樣品固定于加熱臺上，

將熱電偶與芯片樣品連接，以能測量芯片樣品的溫度，還能將熱電偶測量的溫度數據傳輸到工作腔外的計算機上，

利用陶瓷薄片對加熱臺裸露位置進行遮蓋以進行隔熱，

S3:開啟掃描電子顯微鏡低真空模式，調節掃描電子顯微鏡放大倍率、工作距離，拍攝獲得常溫下試樣表面圖像，

保持樣品及系統參數不變，在相等的時間間距內連續拍攝N張芯片樣品圖像，用于掃描電子顯微鏡的漂移畸變D_d(t)的建模，通過掃描電子顯微鏡的樣品臺對芯片樣品進行平移，在平移前后分別拍攝多張圖像用于掃描電子顯微鏡空間畸變D_f建模，

S4:開啟加熱臺的加熱功能，對掃描電子顯微鏡工作腔內的芯片樣品進行加熱，同時通過熱電偶測量樣品的溫度并進行實時顯示與記錄，

根據溫度顯示，預設相等的溫度間隔并拍攝不同溫度下的芯片樣品圖像序列，對應記錄下拍攝每張圖像的時間、溫度及圖像序號，利用步驟S3中建立的漂移畸變D_d(t)和空間畸變D_f對所有圖像進行校正，

S5:以步驟S4中圖像序列的第一幅圖像作為參考圖像，利用數字圖像相關算法對步驟S4中的多幅畸變校正后的圖像進行相關性計算，計算出芯片由于受熱而產生的面內變形，

具體的，步驟S3中，利用在相等的時間間距內連續拍攝N張圖像對漂移畸變D_d(t)建模具體過程如下：

將連續采集圖像的第一張圖像作為參考圖像，拍攝的圖像總數量為N,利用數字圖像相關、尺度不變算子特征點提取算法對后續(N-1)張圖像與參考圖像進行特征匹配，獲得匹配集合Φ＝{Φ_i,i＝2,...,N}，獲得圖像X方向和Y方向位移向量集合U＝{U_i,i＝2,...N}，V＝{V_i,i＝2,...N}以及對應的圖像拍攝時刻集合T＝{T_i,i＝1,...,N}，T₁表示參考圖像拍攝時間，

在圖像X方向和Y方向對應的漂移畸變速度場v_x,v_y通過如下公式獲得：

其中，num(Φ)表示特征匹配集合的點數量，

通過上式獲得漂移畸變速度場v_x,v_y，對某一個時刻t的漂移畸變建模如下：

D_d(t)＝[d_x(t),d_y(t)]；

d_x(t)＝v_xt；

d_y(t)＝v_yt；

其中，d_x(t)和d_y(t)表示在時刻t整個圖像在X方向和Y方向的漂移量。