автореферат диссертации по электронике, 05.27.07, диссертация на тему:Исследование методов и разработка алгоритмов обработки электронно-микроскопических изображений с целью диагностики микроэлектронных приборов

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

На правах рукописи

МАРУЩЕНКО Сергей Григорьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ЗЛЕКТРОЖО-МИКРОСКОПИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ С ЦЕЛЬЮ ДИАГНОСТИКИ МИКРОЭЛШРОННЫХ ПРИБОРОВ

Специальность: 05.27.07 - Оборудование производства электронной

техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ленинград - 1991

Работа выполнена в Ленинградском ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции электротехническом институте имени В.И. Ульянова (Ленина)

Научный руководитель -

доктор технических наук профессор Вендик О.Г. Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор Попечигелев Б.П. доктор физико-математических наук профессор Иванов С.А.

Ведущая организация - НТО аналитического приборостроения

Защита диссертации состоится "/^ " 1891 г.

в /¿""час. на заседании специализированного совета К 063.36.09 Ленинградского ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции электротехнического института имени В.И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197022, Ленинград, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "/Г" 991 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Попов В.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Прогресс в микроэлектронике органично связан с неуклонным ростом сложности интегральных схем (ИС). Современная микроэлектроника развивается в направлении более высокой интеграции и функциональной комплексности ИС, возрастания количества элементов в кристалле и уменьшения размеров элементов. На сегодняшний день количество элементов в кристалле ИС достигает нескольких десятков тысяч с характеристическими размерами элементов, измеряемыми в долях микрон. С увеличением сложности, контроль ИС становится все более и более трудоемким и в значительной степени определяет ее стоимость. Улучшение классических методов тестирования достигло своего теоретического предела, а достаточно быстро развивающиеся новые тестовые стратегии нацелены лишь на сохранение на приемлемом уровне затрат времени На разработку ИС.

В этих условиях растровая электронная микроскопия обеспечивает чрезвычайно широкие возможности получения информации о параметрах БИС, а электронно-лучевой контроль возник как наиболее эффективный метод для выполнения этой задачи. До недавнего времени такое техническое средство в большей степени представляло собой набор изолированных приборов, а не объединенную аналитическую станцию. Поэтому обычный метод системных процедур для электронно-зондового тестирования стал затруднительный а основной из-за недостаточной автоматизации.

Сочетание растрового электронного микроскопа (РЭМ) и ЭВМ открывает новые возможности в области исследований функциональной пригодности микроэлектронных изделий. Возможности таких средств контроля определяются как качественными показателями, так и методами обработки получаемой информации. Существующие классические методы цифровой обработки, наиболее полно охватывающие характеристики РЭМ изображений, в основном ориентированы на мощные вычислительные средства и поглощают основную часть машинного времени. Поэтому актуальной является задача синтеза наиболее простых и надежных алгоритмов автоматического контроля как топологии ИС, так и их электрических параметров, особенно при ограниченных ресурсах применяемых вычислительных средств.

Цель работы. Целью диссертационной работы является исоледова-

ние классических методов обработки изображений пригодных для электронной микроскопии, анализ существующих способов контроля ИС при помощи РЭМ и разработка на основании этого более простых в вычислительном отношении и соответствующих заданному уровню точности алгоритмов тестирования микроэлектронных приборов, основанных на использовании информации, получаемой из видеосигнала РЭМ и ориентированных на микроэвм.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:

1. Проведение сравнительного анализа автоматизированных систем контроля микроэлектронных приборов на базе РЭМ и определение основных принципов построения таких систем, а такие, перспективных направлений их дальнейшего развития.

2. Исследование существующих методов визуального и параметрического контроля кристаллов ИС и определение основных требований, предъявляемых к данному классу алгоритмов и путей их построения.

3. Проведение теоретического обоснования более простого и быстрого в вычислительном отношении алгоритма поиска дефектов топологии кристаллов ИС по статистическому признаку, пригодного для проведения оперативного автоматического контроля.

4. Разработка относительно несложной методики параметрической идентификации ИС, основанной на принципе векторного сканирования и количественного измерения потенциалов по контрольным точкам.

5. Исследование механизма формирования изображения в РЭМ на основе системной передаточной функции для электронного зонда.

6. Осуществление программной реализации разработанных методик и алгоритмов комплексного контроля кристаллов ИС и экспериментальное подтверждение их работоспособности на серийных микроэлектронных приборах.

7. Разработка аппаратных и программных средотв организации системного взаимодействия и информационного обмена между контроллером РЭМ и микроэвм.

8. Разработка вспомогательного пакета программ, реализующего контроль параметров электронного зонда и подготовку изображений

топологии ИС к анализу.

Методы исследования. Основные результаты работы получены на основании использования теории цепей и сигналов, статистической теории информации, численных методов, методов структурного и системного программирования и аппарата математической логики. Достоверность полученных результатов подтверждается использованием современных методов количественного анализа, корректностью применения математического аппарата, а также, полученными экспериментальными данными.

Научная новизна.

1. Предложена математическая модель и логическая структура алгоритма поиска дефектов топологии кристаллов ИС, отличающегося от известных:

- выбором в качестве критерия сравнения фрагментов изображений топологии ИС коэффициента корреляции;

- упрощенной процедурой анализа, заключающейся в квантовании исследуемого изображения в два уровня, принадлежащих "объекту" и "фону" и разбиении поля изображения на равные анализируемые области;

- ускоренным расчетом коэффициента корреляции в виде отношения площадей, принадлежащих "объекту" или "фону" для каждой области.

2. Предложена методика параметрической идентификации ИС, основанная на составлении таблицы логических состояний и отличающаяся использованием в качестве логических состояний количественных значений потенциалов, измеренных в контрольных точках ИС.

3. Рассмотрен процесс формирования изображения в РЭМ на уровне передаточной функции системы и получены основные соотношения, описывающие изображение объектов простой формы.

4. Предложены методика и алгоритм автоматического измерения диаметра зонда, отличающиеся от известных косвенных методов, введением в процедуру измерения энергоанализатора БЭ.

5. Исследовано влияние выбора критерия величины диаметра электронного зонда и вида аппроксимирующей функции распределения на точность определения пространственного разрешения в РЭМ.

6. Проанализировано влияние типа фильтра, используемого для

предварительной обработки изображения, на улучшение отношения сигнал/шум.

7. Предложен болей "простой и точный метод выделения границ объектов на исслеДУ«йом изображении, отличающийся от известных:

- раздельным Дифференцированием изображения по двум направлениям, определяющий строковые функции;

- пороговым ограничением и максимизацией строковых функций;

- суммированием и наложением результатов обработки по двум направлениям.

Практическую ценность работы составляют:

1. Программная реализация алгоритма обнаружения дефектов топологии кристаллов ИС и методика проведения процедуры топологического контроля.

2. Программная реализация алгоритмов измерений относительных значений потенциалов по уровню яркости изображения ИС в потенциальном контрасте и по линейному сдвигу кривых задержки, а также, рекомендации по проведению процедуры параметрического контроля ИС.

3. Научно обоснованная методика, позволяющая определить величину диаметра электронного зонда и ее программная реализация.

4. Соотношения, пригодные для инженерных расчетов при определении пространственного разрешения в РЭМ.

5. Программная реализация метода выделения границ объектов на полутоновом электронно-микроскопическом изображении.

6. Аппаратная реализация интерфейса для обмена изображениями между контроллером РЭМ и микроэвм и пакет прикладных программ, поддерживающий такой обуен,

7. Общая структура конструкции экспериментального электронно-лучевого тестера и рекомендации по разработке тестовых воздействий для контролируемых ИС.

На защиту выносятся следующие научные положения.

1. Использование статистического подхода, а именно, упрощенное вычисление коэффициента корреляции в решении задачи контроля топологии кристаллов ИС (либо фотошаблонов) позволяет избавиться от влияния негативных факторов, связанна с относительным пространственным сдвигом изображений я различием в их яркостных харак-

теристиках.

2. Согласованное использование процедуры составления таблицы логических состояний ИС по ее изображению в потенциальном контрасте и процедуры количественного измерения потенциалов з контрольных точках позволяет применить методы параметрической идентификации для обнаружения дефектов в кристалле и соединительных проводниках.

3. Экспериментальные, исследования подтвердили возможность представления электронного зонда в качестве низкочастотного фильтра с гауссовской передаточной функцией, что позволяет применить математический аппарат теории систем для.описания процесса формирования изображения в РЭМ.

4. Использование анализатора энергии ВЭ в процедуре автоматического определения диаметра зонда' позволяет снизить погрешность измерений для косвенных методов до 10

Апробация работы. Основныэ результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на:

- I Всесоюзной конференции "Автоматизация, интенсификация, интеграция процессов технологии микроэлектроники", Ленинград, 1989;

- XIV Всесоюзной конференции по электронной микроскопии, Суздаль, 1990;

- II Европейской конференции по электронно-лучевым и оптическим методам контроля интегральных схем, Дуйсбург, ФРГ, 1989;

- II Дальневосточной научно-практической конференции "Совершенствование электрооборудования и средств автоматизации технологических процессов промышленных предприятий", Комсомольск-на-Амуре, 1989;

- Научно-технических конференциях ЛЭ1И им. В. И. Ульянова (Ленина), Ленинград, 1937-1989гг.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано б печатных работ, в той числе 1 авторское свидетельство на изобретение.

Реализация и внедрение результатов. Теоретические и практические результаты, полученные в диссертационной работе, использовались при разработка программного обеспечения для электронио-лучэ-

вого тестера в рамках хоздоговорной работы с ОКБ Выборгского приборостроительного завода "Разработка конструкции и исследование энергоанализаторов вторичных электронов для электронно-лучевого тестера и разработка алгоритмов измерений потенциалов" (тема ЭИВТ - 125).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы, содержащего 121 источник и 6 приложений. Содержание работы изложено на 150 страницах печатного текста, иллюстрируется 55 рисунками и 2 таблицами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность разрабатываемой темы, ставится цель диссертационной работы, приводятся основные решаемые в работе задачи и положения выносимые на защиту.

Первый раздел "Современное состояние проблемы обработки изображений в электронной микроскопии" носит обзорный характер и посвящен рассмотрению систем анализа и обработки электронно-микроскопических изображений на базе микрокомпьютеров, а также, основных методов тестирования ИС.

Цифровой компьютер, связанный с электронным микроскопом предназначен первоначально для выполнения следующих двух функций: во-первых, оперативной функции, которая включает в себя сбор, накопление и отображение информации; во-вторых, манипулятивной функции, которая заключает в себе все виды обработки информации. К этим двум функциям можно добавить третью - функцию управления микроскопом. Реальная система обработки изображений для электронной микроскопии должна характеризоваться следующими существенными признаками. Во-первых, прямой сбор информации без каких-либо промежуточных фотографических процессов. Во-вторых, растровый электронный микроскоп содержит в себе множество периферийных приборов, которые могут быть объединены в общую систему, что автоматически приводит к возможности интерактивной работы составного комплекса "микроскоп - система обработки изображения". В-третьих, компьютер, по возможности, должен оказывать минимальное влияние на работу микроскопа.

Сравнительный анализ показывает, что задачи обработки элект-

ронно-микроскопических изображений могут быть решены путем создания проблемно-ориентированного вычислительного комплекса. Такие проблемно-ориентированные комплексы получили название CAD (САПР)-связанных систем электронно-лучевого тестирования ИС, или экспертных систем. Информация, используемая экспертной системой, базируется на универсальной модели ИС и содержится в двух базах данных: базе данных знаний (статическая) и базе данных сигналов (динамическая). Создание таких систем требует широкого использования сетей ЭВМ, доступности информации о разрабатываемых приборах и единства представления такой информации, что, к сожалению, еще слабо развито в нашей промышленности. Поэтому для решения задачи автоматического анализа на дефект микроэлектронных приборов был принят во внимание следующий подход: объединение на базе РЭМ относительно недорогой микроэвм со специализированным контроллером, управляющим работой РЭМ. Тем самым достигается два положительных эффекта: гибкость в решении задач обработки изображений за счет изменений в программном обеспечении мккроЭВМ и повышение быстродействия системы в целом за счет выполнения ряда функций контроллером. Разделение функций управления микроскопом и обработки поступающей информации, в условиях ограниченных ресурсов микроЭЕМ, компенсирует недостаток вычислительной мощнооти последней.

Среди численных методов предварительной обработки электронно-микроскопических изображений наиболее приемлемым для микроэвм . является метод двумерной дискретной свертки с локальными массивами размером 3x3, 5x5, 9x9 элементов и аналогичные свертке методики. Процесс фильтрации с использованием таких локальных массивов можно записать в виде:

. /77 т

где F(nf,n,î) и Ff (пг,пг) - входной и выходной отсчеты изображения в локальной области, H(i,J) - фильтрующая матрица, Т - сумма всех элементов матрицы Н, шгхшг - размер матрицы.

В последнем параграфе раздела анализируются основные метода тестирования микроэлектронных приборов. Изготовление микроэлектронных приборов на основе пленарных структур носит объективный хара-

ктер, что делает особенно важным контроль топологии таких структур. Вполне очевидным является разбиение процедуры контроля на две большие части, первая из которых заключается в визуализации изображения анализируемого слоя, а вторая в анализе полученного изображения. Существует два подхода в решении задачи анализа изображений в электронной микроскопии: с применением классической теории распознавания образов и компрасколический метод или метод сравнения с эталоном. Следует отметить, что по сравнению с компра-скопическим методом, распознавание образов является алгоритмически более труднореализуемым и предусматривает использование мощных вычислительных средств. Поэтому за основу, разрабатываемых в работе алгоритмов, был взят метод сравнения с эталоном.

Метод сопоставления с эталоном основывается на простом вычитании двух изображений для поиска и обнаружения дефектов, либо на составлении таблицы логических состояний исследуемого прибора по его изображению в потенциальном контрасте и сравнении полученной таблицы с эталоном. Основными недостатками данных подходов тестирования являются: большая чувствительность к изменению параметров РЭМ (сканирование, яркость, контраст), необходимость точного , позиционирования двух изображений, отсутствие возможности количественного измерения логических уровней и большое количество обрабатываемой информации.

На основании этого, при реализации методов поиска дефектов в микроэлектронных приборах необходимо выполнить следующие требования: алгоритмическая простота реализации, инвариантность к относительно малым сдвигам изображений, некритичность к изменению яркости и контраста, оперативность обработки за счет снижения объема вычислений, возмоаность получения количественной информации о потенциале. Следовательно, необходимо решить задачу синтеза либо одного алгоритма, который максимально бы отвечал перечисленным ра< нес требованиям, либо совокупности алгоритмов, каждый из которых удовлетворял бы части требований.

Второй раздол "Получение и обработка РЭМ-изображений, математическое описание алгоритмов контроля ИС" посвящен вопросам формирования изображения в РЭМ и математическим моделям алгоритмов тестирования.

Проведенный анализ показал, что подавляющее количество фактов непригодности микроэлектронных приборов связаны с дефектами в кристалле (обрывы и закоротки металлизации) и нарушением соединений кристалла с внешними выводами. Так как на эти типы дефектов приходится порядка 84% от всех неисправностей, то еще на стадии производства ИС можно производить их комплексный поэтапный контроль как в пассивном, так и в активном режимах с использованием РЭМ. Такой контроль, в основном, преследует две цели: поиск дефектов топологии в слоях на всех стадиях производства и получение численных значений потенциалов в контрольных точках уже готового кристалла.

Процесс формирования изображения в РЭМ рассмотрен с точки зрения системных функций и основан на представлении электронного зонда низкочастотным фильтром с гауссовской передаточной функцией вида:

где кр - амплитуда сигнала, определяющаяся количеством детектируемых вторичных электронов, и - постоянный коэффициент, определяющий наиболее вероятный радиус электронного зонда, р1„- координата максимального усиления фильтра. В этом олучао процесс формирования изображения в РЭМ можно представить сверткой входной функции, выражающей форму реального объекта, с передаточной функцией зонда' и аналитически описать парой преобразований Лапласа. Следовательно, зная функцию на входе системы, можно найти аналитическое описание изображения объекта, либо по функции, изображения восстановить форму объекта. Получены аналитические выражения для функций на выходе системы при воздействии на еэ сход дельтг-фупкциеЯ и ступенчатой функцией. Импульсная функция отклика имеет вид:

т-Ль?***; ■

Переходная функция системы описывается вырагениса:

я/0*«?(■№-)] ■ '

Импульсная функция отклика может быть интерпретирована как изображение пятна электронного луча и носит название функции рассеяния точки.

' Проведен анализ статистических параметров реальных электронно-микроскопических изображений. Отмечено, что наиболее приемлемым критерием сравнения фрагментов изображений, независящим от яркостных характеристик, является коэффициент корреляции. На основании данного критерия обоснована математическая модель и предложена логическая структура алгоритма поиска топологических дефектов в кристалле ИС. Очевидно, ч1-У проведение операции сравнения с использованием прямых методов определения коэффициента корреляции нерационально из-за большого количества вычислений. Б силу этого, процедура анализа была упрощена: исследуемое изображение квантуется в два уровня, принадлежащих "объекту" и "фону" соответственно, после чего разбивается на равные анализируемые области (квадраты), по которым проводится анализ. Коэффициент корреляции вычисляется как отношение-площадей, принадлежащих "объекту" или "фону" для каадого анализируемого квадрата исследуемого и эталонного изображений. Для данного алгоритма определены границы выполнения: рШ)* Р'МР'М = ¿/^ ,

Где Р (К) - вероятность возникновения дефекта типа короткое замыкание, Р'(Ь) - вероятность возникновения дефекта типа обрыв, Р'(КЬ) - вероятность возникновения этих событий в одной и той же анализируемой области, С - количество квадратов разбиения; и его чувствительность к относительному сдвигу изображения:

1 , _ь

£ ТШШрйЩ) >

, гдеАх и ¿у относительный сдвиг по осям X и У соответственно, <3*' площадь дефекта, 11 - размер анализируемой области, в - приведенный коэффициент увеличения" микроскопа, С; - чувствительность алгоритма.

6 данном разделе рассматривается также принцип количественных измерений потенциалов на образце с помощью электронного зонда, который основывается на свойстве смещения максимума энергетичес-

кого спектра вторичных электронов (ВЭ) в зависимости от потенциала облучаемой точки образца. Основным элементом реализующим данный принцип измерений, является анализатор энергии ВЭ. Передаточная характеристика такого энергоанализатора (ЭА) представляет собой кривую задержки, аналогичную интегральному спектру ВЭ и выражает зависимость тока ВЭ от величины тормозящего потенциала ЭА. На основе использования передаточных характеристик и значений яркости, снятых в контрольных точках ИС, предложена структура алгоритма тестирования ИС в активном режиме. Алгоритм измерения основан на однозначном соответствии между зависимостями сигнала детектора (II7}у) и напряжениями на образце и анализирующей сетке ЭА (.ионол , иагР ). Численные значения потенциала определяются из

и.ер^/Иан0л ) ~ ()

где (Цонол) - нормализованная характеристика ЭА; и^Ш^ ) нормализованное значение яркости изображения в потенциальном контрасте.

Третий раздел "Разработка программного обеспечения, реализующего алгоритмы контроля микроэлектонных приборов" посвящен детальному описанию программной реализации, рассмотренных во втором разделе алгоритмов контроля ИС.

Рассмотрена структура и принцип работы программы СИ, реализующей алгоритм количественного измерения потенциалов в контрольных точках ИС. Экспериментальные исследования показали, что данная программа пригодна лишь для измерения положительных значений потенциалов. При контроле цифровых ИС, в которых сигналы принимают положительные значения, такой недостаток не оказывает существенного влияния. Однако, для тестирования аналоговых схем, где помимо положительных, присутствуют и отрицательные значения сигналов, используемый в программе алгоритм оказался нэпрягодцам. В силу указанных причин, первоначальный" алгоритм был доработан с учетом возможности измерения отрицательных напрягзпиП. Новый алгоритм основан на использовании свойства линейного сдвяга интегрального спектра ВЭ (кривой задержки). Численное значение потенциала образца находится из равенства:

ТЛ-еТр ~ $ (И о НОЛ ~ ¿¿йнол ) )

где к - коэффициент по напряжению, и Uан0л координаты рабочей точки на кривой с потенциалом и без потенциала на образце. Проведенные экспериментальные исследования, подтвердили работоспособность программы CRZ1, реализующей новый алгоритм измерений. С помощью данной программы проводились измерения потенциала на проводящей дорожке ИС, разброс значений составил 1-1.5 В, что объясняется наличием пассивирующего слоя. На непассивированном образце такой разброс составил 0.5 В, что вполне удовлетворяет требованиям контроля. На основании данной программы предложена стратегия тестирования ИС по табмце значений потенциалов в контрольных точках.

Рассмотрена структура программы СМР, осуществляющая сравне-. ние топологии на двух фрагментах изображений, принадлежащих эталону и исследуемому прибору, а также основные промежуточные операции, выполняемые этой программой. Применение данной программы позволяет отказаться от точного позиционирования двух изображений, которое требовало использования дорогих и громоздких систем совмещения изображений. Приведены результаты экспериментов, подтверждающие пригодность программы для проведения автоматического анализа топологии ИС. Время выполнения программы при анализе двух полукадров изображений (эталонного и контролируемого) разме-■ ром 256x512 элементов составило не более 3 минут.

С использованием основных соотношений для функции рассеяния точки и переходной функции, описывающих процесс формирования изображения в РЭМ, предложены три процедура автоматического измерения диаметра зонда. Данные процедуры реализованы в программах ' DIAU и DIAM1, работоспособность которых подтверждается практическими результатами. Ооновная вычислительная процедура измерений построена на взаимосвязи импульсной и переходной функций и с уче-« том способа регистрации изображения для цифровой кадровой памяти описывается соотношением:

где В0 - максимальное гнаЧение яркости изображения, п0-координат£ максимума функция Ь(п), соответствующая порядковому номеру элемента К80браження, радиус электронного зонда. Показано, что npi

использовании в процедуре измерения диаметра зонда энергоанализатора ВЭ, вид функции h(n) наиболее точно соответствует гауссовс-кому распределению. В этом случае теоретическая ошибка в измерении диаметра.зонда составит величину длины свободного пробега ВЭ Л . На практике же расхождение в значениях полного тока пучка, измеренного прибором, и полного тока пучка, рассчитанного по эмпирической функции h(n), не превысило 10%, что вполне приемлемо для проведения измерений диаметра зонда косвенными методами.

В данном разделе рассматриваются также программы выделения границ на полутоновом изображении и подавления шумов на изображениях. По сравнению с классическими методами выделения границ, отличительной особенность» алгоритма, реализованного в предлагаемой программе, является введение операции максимизации строковых функций, а также, раздельное дифференцирование по двум направлениям с последующим наложением результатов. Процесс выполнения данной программы на конкретном изображении показал высокую точность обнаружения границ.

Четвертый раздел "Аппаратные средства диагностического комплекса РЭМ-микроЭВМ" посвящен вопросам построения экспериментального электронно-лучевого тестера. Базовым прибором электроннолучевого тестера послужил малогабаритный РЭМ (МРЭЙ-200, ИОЭ 200004). Диагностический комплекс состоит из двух иерархических уро7 вней управления и обработки информации. Основу первого уровня составляет ранее разработанная специализированная микропроцессорная система управления РЭМ (МПСУ), второго - микроЭВМ. Связь микроэвм и МПСУ осуществляется посредством разработанного специализированного 1в на 12 разрядов параллельного интерфейса, имеющего доступ к кадровой памяти МПСУ. Конфигурацией экспериментального тестера предусмотрена возможность автоматической генерации тестовых векторов под управлением микроЭВМ через последовательный интерфейс. В разделе рассмотрена также совокупность программного обеспечения электронно-лучевого тестера. Все программы выделены в. четыре основные группы: количественные, качественные, вспомогательные и предобработки. Выбор метода контроля ВС юш обработки изображений, а также, вызов яообходтдах ярогрим осуществляется с помощь» косвенного командного фаяи ШФ).

В приложении приведены листинги программ, реализующих алгоритмы контроля ИС и обработки изображений, написанные на языке Ассемблера в системе команд микроЭВМ "Электроника МС 0511".

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующих основных выводах.

1. Проведен сравнительный анализ автоматизированных систем электронно-лучевого контроля микроэлектронных приборов, определены основные принципы построения таких систем и перспективные направления их дальнейшего развития.

2. На основе проведенного анализа разработан подход к организации электронно-лучевых тестеров, основанный на сочетании микроэвм с контроллером РЭМ и предложена концепция их взаимодействия на системном и подсистемном уровнях.

3. Проведен анализ статистических характеристик изображения, в результате которого обоснован выбор критерия сравнения фрагментов изображений. С учетом выбранного критерия предложена математическая модель и логическая структура алгоритма поиска дефектов топологии кристаллов ИС.

4. Предложена методика параметрической идентификации ИС, базирующаяся на принципе количественного измерения значений потенциалов в контрольных точках.

5. Рассмотрена теория формирования изображения в РЭМ, основанная на представлении электронного зонда в качестве низкочастотного фильтра с гауссовской системной.передаточной функцией и получены основные соотношения для изображений объектов простой формы.

6. На основе рассмотренной теории формирования изображения в РЭМ и полученных соотношений предложен алгоритм автоматического измерения величины диаметра зонда и пространственного разрешения. Исследовано влияние выбора критерия величины диаметра зонда и вида, аппроксимирующей функции распределения на точность определение пространственного разрешения.

7. Разработано программное обеспечение, реализующее предложенные алгоритмы комплексного контроля микроэлектронных приборо!

и функционирующее в составе экспериментального электронно-лучевого тестера под управлением операционной системы РАФОС на базе микроэвм "Электроника МС 0511".

8. Разработаны аппаратные средства и пакет прикладных программ к ним, поддерживающие обмен данными между микроэвм и контроллером РЭМ.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Application of immersion objective lens aberration properties for secondary electrons energy analysis / V.P. Vashkelis, S.M. Kopytov, S.G. Marushchenko, V.F. Tregubov // Microelectronic ' Engineering (North-Holland). - 1990. - No.12 - P.89-86.

2. Марущенко С.Г. Интерфейс связи: интеллектуальный контроллер растрового электронного микроскопа - микроЭВМ для передачи изображений с последующей их обработкой // Тез. докл. И-й Дальневосточной научно-прак. конф. "Совершенствование электрооборудования и средств автоматизации технологических процессов промышленных предприятий". Комссмольск-на-Амуре, 25-30 мая, 1869. - С.41.

3. Вашкелис В.П., Копытов С.М., Марущенко С.Г. Автоматизированный контроль потенциалов на михроэлектронных структурах о помощью эле^ронного зонда // Тез. докл. 1-й Всесоюз. конф. "Автоматизация, интенсификация, интеграция процессов технологии микроэлектроники". Ленинград, 25-30 окт., 1989. - Часть 1. - С.42-44/

4. Вашкелис В.П., Копытов С.М., Марущенко С.Г. Автоматизированный контроль потенциалов на микроэлектронных структурах с помощью электронного зонда / Ленингр. электротехн. ин-т. - Л., 1990: - 12 с. - Деп.- в Информприбор 28.0?.90. Й4819.

5. Использование аберрационных свойств электростатического иммерсионного объектива для энергоанализа вторичных электронов в растровом электронном микроскопе / В.П. Вашкелис, С.!.!. Копытов, С.Г.Марущенко, В.Ф.Трегубов // Тез.докл. XIV-Й Всесоюз. конф. по электронной микроскопии. Суздаль, 28-30 окт., 1920. - С.33-34.

6. А.с. 1555785 СССР, ИКИ Н02 М 7/02. Способ преобразования переменного напряжения в постоянное / В.П.Кузнецов, Г.М.Грин-фельд, С.Г.Марущенко (СССР). - £4345657/24-07; • Заявл. 18.12.87; Опубл. 22.02.90; Бюл. №13 - 2 с.