应用分享|温控下的纳米级形貌观察：3D光学轮廓仪与冷热台的应用突破

仪器设备介绍

晶圆封装

快速热处理（RTP）是硅晶片制造过程中的一个重要步骤，其中晶片在短时间内快速加热到高温，然后以受控方式缓慢冷却，为晶片赋予所需的半导体性能。然而，RTP会引起热应力，这会导致其他光刻问题，进而影响器件的性能，例如由于热冲击或分子晶格的错位而导致的破损。了解晶片在这些条件下的性能有助于优化工艺，提高半导体性能和晶片耐久性。

评价晶片制造过程中温度变化影响的一个关键方法是测量随温度变化而变化的晶片表面粗糙度。为此，我们采用干涉测量技术并结合使用冷热台来观察表面粗糙度，在通过显微镜观察样品的同时将温度精确地升高到与制造过程中的温度相似的值。

使用SensoMAP软件，通过创建模板并将其应用于所有样品来进行可视化，并分析结果。模板允许在每个形貌中提取3个轮廓（水平轮廓、对角轮廓和垂直轮廓）并在同一张图中表示，此外还允许构建出形貌序列，将其导出为视频并呈现在4D图中。

使用上述方法对同一样品的两个形貌图像进行成像，并呈现为二维高度图。三条实线代表在每个形貌中提取的三个不同的轮廓（水平轮廓、对角轮廓和垂直轮廓）。图像显示，样品在加热时，形貌会发生变化。

数据可绘制成3D形貌图像，通过堆叠随温度变化而变化的3D图像，创建出“4D图”，使用相同的高度比色刻度尺展示不同温度下的形貌变化，以及样品如何随着温度变化而弯曲。很明显，温度越高，样品弯曲幅度越大。

叠加效果4D图，直观比较样品从30℃升至380℃的实验弯曲形变，观察到样品A早期弯曲，样品B后期弯曲。

硅晶圆芯片样品A（左）：2.8x1mm

样品B（右）：3x2.35mm