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

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

На правах рукописи

НАРУЩЕНКО Сергей Григорьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ С ЦЕЛЫ) ДИАГНОСТИКИ ИИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ

яециальность: 05.27.07 - Оборудование производства электронной

техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ленинград - 1991

Работа выполнена в Ленинградской 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 Попечителев Е.П. доктор физико-математических наук профессор Иванов С.А.

Ведущая организация - НТО аналитического приборостроения

Защита диссертации состоится "/У" 1991 Г-

в/^^час. на заседании специализированного совета К 063.36.» Ленинградского ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции электротехнического института имени В.И. Ульянова (Ленина) п адресу: 187022, Ленинград, уд. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институт

Автореферат разослан " -¿Ь^ути*/юд^ г.

Ученый секретарь специализированного совета

Попов В.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Прогресс в микроэлектронике органично ¡вязан с неуклонным ростом сложности интегральных схем (ИС). Современная микроэлектроника развивается в направлении более высокой штеграции и функциональной комплексности ИС, возрастания количе-¡тва элементов в кристалле и уменьшения размеров элементов. На :егодняшний день количество элементов в кристалле КС достигает ¡ескольких десятков тысяч с характеристическими размерами элементов, измеряемыми в долях микрон. С увеличением сложности, конт-юль ИС становится все более и более трудоемким и в значительной :тепени определяет ее стоимость. Улучшение классических методов ■вотирования достигло своего теоретического предела, а достаточно быстро развивающиеся новые тестовые стратегии нацелены лишь на охранение на приемлемом уровне затрат времени На разработку ИС.

В этих условиях растровая электронная микроскопия обеспечи-ает чрезвычайно широкие возможности получения информации о пара-етрах БИС, а электронно-лучевой контроль возник как наиболее эф-ективный метод для выполнения этой задачи. До недавнего времени акое техническое средство в большей степени представляло собой абор изолировании приборов, а не объединенную аналитическую танцию. Поэтому обычный метод системных процедур для электронно-ондового тестирования стал затруднительным в основном из-за неостаточной автоматизации.

Сочетание растрового электронного микроскопа (РЭЫ) и ЭВМ отрывает новые возможности в области исследований функциональной ригодности микроэлектронных изделий. Возможности таких средств энтроля определяются как качественными показателями, так и мето-ами обработки получаемой информации. Существующие классические гтоды цифровой обработки, наиболее полно охватывающие характерис-1ки РЭМ изображений, в основном ориентированы на мощные вычисли-»льные средства и поглощают основную часть малинного времени, зэтому актуальной является задача синтеза наиболее простых и на-5жных алгоритмов автоматического контроля как топологии ИС, так их электрических параметров, особенно при ограниченных ресурсах заменяемых вычислительных средств.

Цель работы. Целью диссертационной работы является исследова-

ниэ классических методов обработки изображений пригодных для эл ктронноЯ микроскопии, анализ существующих способов контроля при помощи РЭМ и разработка на основании этого более простых в числительном отношении и соответствующих заданному уровню точи сти алгоритмов тестирования микроэлектронных приборов, основана на использовании информации, получаемой из видеосигнала РЗМ ориентированных на ыикроЭВМ.

Для достижения поставленной цели в диссертационной рабе решались следующие задачи:

1. Проведение сравнительного анализа автоматизированных си тем контроля микроэлектронных приборов на базе РЭМ и определен основных принципов построения таких систем, а также, перспекти ных направлений их дальнейшего развития.

2. Исследование существующих методов визуального и параме рического контроля кристаллов ИС и определение основных требов ний, предъявляемых к данному классу алгоритмов и путей их постр ения.

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

4. Разработка относительно несложной методики параметриче кой идентификации ИС, основанной на принципе векторного скаиир вания и количественного измерения потенциалов по контрольным то кам.

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

6. Осуществление программной реализации разработанных мет дик и алгоритмов комплексного контроля кристаллов ИС и экспер ментальное подтверждение их работоспособности на серийных микр электронных приборах.

7. Разработка аппаратных и программных средств организац системного взаимодействия и информационного обмена между коктро лером РЭМ и микроэвм.

8. Разработка вспомогательного пакета программ, реализуюце контроль параметров электронного зонда и подготовку изображен

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, корректность» 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 изображв-тй топологии ИС коэффициента корреляции;

- упрощенной процедурой анализа, заключающейся в квантовании юследуемого изображения в два уровня, принадлежащих "объекту" и 'фону" и разбиении поля изображения на равные анализируемые обла-гти;

- ускоренным расчетом коэффициента корреляции в виде отноше-шя площадей, принадлежащих "объекту" или "фону" для каждой Области.

2. Предложена методика параметрической идентификации ИС, юнованная на составлении таблицы логических состояний и отличаются использованием в качестве логических состояний количественное значений потенциалов, измеренных в контрольных точках ИС.

3. Рассмотрен процесс формирования изображения в РЭМ на ровне передаточной функции системы и получены основные соотноше-ия. описывающие изображение объектов простой формы.

4. Предложены методика и алгоритм автоматического измерения иаметра зонда, отличающиеся от известных косвенных методов, вве-;ением в процедуру измерения энергоанализатора ВЭ.

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

6. Проанализировано влияние типа фильтра, используемого для

предварительной обработки изображения, на улучшение отношения си гнал/шум.

7. Предложен болев простой я точный метод выделения грану объектов на исследуемом изображении, отличающийся от известны?

- раздельным -Дифференцированием изображения по двум напра! ленияы, определяй®«* строковые функции;

- пороговым ограничением и максимизацией строковых функци!

- суммированием и наложением результатов обработки по дв; направлениям.

Практическую ценность работы составляют:

1. Программная реализация алгоритма обнаружения дефект топологии кристаллов ИС и методика проведения процедуры тополог; ческого контроля.

2. Программная реализация алгоритмов измерений относител ных значений потенциалов по уровню яркости изображения ИС в пот нциальном контрасте и по линейному сдвигу кривых задержки, а та же, рекомендации по проведению процедуры параметрического контр ля ИС.

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

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

5. Программная реализация метода выделения границ об£ек1 на полутоновом электронно-микроскопическом изображении.

6. Аппаратная реализация интерфейса для обмена изобрахе! ями между контроллером РЭМ и микроэвм и пакет прикладных прогр< поддерживающий таков обмен.

7. Общая структура конструкции экспериментального электр но-лучевого тестера и рекомендации по разработке тестовых возд ствий для контролируемых ИС.

На защиту выносятся следующие научные положения.

1. Использование статистического подхода, а именно, упрощ ное вычисление коэффициента корреляции в решении задачи контр топологии кристаллов ИС (либо фотошаблонов) позволяет избавит от влияния негативных факторов, связанных с относительным про ранственным сдвигом изображений и различием в их яркостных хар

ркстиках.

2. Согласованное использование процедуры составления таблицы >гических состояний ИС по ее изображению в потенциальном контра-•е и процедуры количественного измерения потенциалов в контроль-ос точках позволяет применить метода параметрической идентифика-[и для обнаружения дефектов в кристалле и соединительных проводках.

3. Экспериментальные исследования подтвердили возможность >едставления электронного зонда в качестве низкочастотного филь->а с гауссовской передаточной функцией, что позволяет применить (тематический аппарат теории систем для описания процесса форми->вания изображения в РЭМ. ' ,

4. Использование анализатора энергии ВЭ в процедура автома-гаеского определения диаметра зонда позволяет снизить погреш-ють измерений для косвенных методов до 1<#.

Апробация работы. Основные результаты диссертационного иссле-)вания докладывались и обсуздались на: :

- I Всесоюзной конференции "Автоматизация, интенсификация, [теграция процессов технологии микроэлектроники", Ленинград, 383;

- XIV Всесоюзной конференции по электронной микроскопии, Су-щь, 1050;

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

- II Дальневосточной научно-практической конференции "Совер-шствование электрооборудования и средств автоматизации техноло-!ческих процессов промышленных предприятий", Комсомольск-на-Аму-), 1889;

- Научно-технических конференциях ЛЭТИ им. В.И. Ульянова 1енияа), Ленинград, 1887-1989гг.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликова-> 6 печатных работ, в том числе 1 авторское свидетельство на изо->етение.

Реализация и внедрение результатов. Теоретические и практиче-сяе результаты, полученные в диссертационной работе, использова-!сь при разработке программного обеспечения для электронно-луче-

вого тестера в рамках хоздоговорной работы с ОКБ Выборгского г боростроительного завода "Разработка конструкции и исследовг энергоанализаторов вторичных электронов для электронно-луче* тестерам разработка алгоритмов измерений потенциалов" (i ЭИВТ - 125).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, * рех разделов, заключения, списка литературы, содержащего 121 к чник и 6 приложений. Содержание работы изложено на 150 стран печатного текста, иллюстрируется 55 рисунками и 2 таблицами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

Первый раздел "Современное состояние проблемы обработки и бражений в электронной микроскопии" носит обзорный характер и священ рассмотрению систем анализа и обработки электронно-микр копических изображений на базе микрокомпьютеров, а также, осн ных методов тестирования ИС.

Цифровой компьютер, связанный с электронным микроскопом п дназначен первоначально для выполнения следующих двух функц во-первых, оперативной функции, которая включает в себя сбор, копление и отображение информации; во-вторых, манипулятивной ф кции, которая заключает в себе все виды обработки информации этим двум функциям можно добавить третью - функцию управления кроскопом. Реальная система обработки изображений для электрон микроскопии должна характеризоваться следующими существенными знаками. Во-первых, прямой сбор информации без каких-либо про: суточных фотографических процессов. Во-вторых, растровый элект; ный микроскоп содержит в себе множество периферийных приборов, торае могут быть объединены в общую оистему, что автоматиче приводит к возможности интерактивной работы составного компле: "микроскоп - система обработки изображения". В-третьих, компыэ1 по возможности, должен оказывать минимальное влияние на раб> микроскопа.

Сравнительный анализ показывает, что задачи обработки эле]

юнно-микроскопических изображений могут быть решены путем созда-шя проблемно-ориентированного вычислительного комплекса. Такие фоблемно-ориентированные комплексы получили название CAD (САПР)-¡вязанных систем электронно-лучевого тестирования ИС, или экспертных систем. Информация, используемая экспертной системой, бази-)уется на универсальной модели ИС и содержится в двух базах дан-1ых: базе данных знаний (статическая) и базе данных сигналов (ди-гамическая). Создание таких систем требует широкого использования ¡етей ЭВМ, доступности информации о разрабатываемых приборах и >динства представления такой информации, что, к сожалению, еще «або развито в нашей промышленности. Поэтому для решения задачи стоматического анализа на дефект микроэлектронных приборов был [ринят во внимание следующий подход: объединение на базе РЭМ от-юсительно недорогой микроЭВМ со специализированным контроллером, иравляющим работой РЭМ. Тем самым достигается два положительных ■ффекта: гибкость в решении задач обработки изображений за счет вменений в программном обеспечении микроЭВМ и повышение быстро-;ействия системы в целом за счет выполнения ряда функций контролером. Разделение функций управления микроскопом и обработки пос-■упаюцей информации, в условиях ограниченных ресурсов микроЭЕМ, юмпенсирует недостаток вычислительной мощнооти последней.

Среди численных методов предварительной обработки электрон-:о-микроскопических изображений наиболее приемлемый для 1.гакроЭВМ :вляется метод двумерной дискретной свертки с локальными массивам размером 3x3, 5x5, 9x9 элементов и аналогичные свертке методи-:и. Процесс фильтрации с использованием таких локальных массивов южно записать в виде:

» ftt-r /77л

де F(nf,пг) и ?f(.xii,n2) - входной и выходной отсчеты изображения локальной области, H(i,j) - фильтрующая матрица, Т - сумма всех лементов матрицы Н, пгхпг - размер матрицы.

В последнем параграфе раздела анализируются основные методы вотирования микроэлектронных приборов. Изготовление микроэлектрон-ых приборов на основе пленарных структур носит объективный хара-

ктер, что делает особенно важным контроль топологии таких стр; тур. Вполне очевидным является разбиение процедуры контроля две большие части, первая из которых заключается в визуализа: изображения анализируемого слоя, а вторая в анализе полученн изображения. Существует два подхода в решении задачи анализа и ражений в электронной микроскопии: с применением классической ории распознавания образов и компраскопический метод или ме сравнения с эталоном. Следует отметить, что по сравнению с ком скопическим методом, распознавание образов является алгоритмич ки более труднореализуемым и предусматривает использование мои вычислительных средств. Поэтому за основу, разрабатываемых в боте алгоритмов, был взят метод сравнения с эталоном.

Метод сопоставления с эталоном основывается на простом вь тании двух изображений для поиска и обнаружения дефектов, либс составлении таблицы логических состояний исследуемого прибора его изображению в потенциальном контрасте и сравнении получе} таблицы с эталоном. Основными недостатками данных подходов тес рования являются: большая чувствительность к изменению параме: РЭМ (сканирование, яркость, контраст), необходимость точного этиолирования двух изображений, отсутствие возможности колич< венного измерения логических уровней и большое количество обрн тываемой информации.

На основании этого, при реализации методов поиска дефект* михроэлектронных приборах необходимо выполнить следующие треб' ния: алгоритмическая простота реализации, инвариантность к о1 сительно малым сдвигам изображений, некритичность к изменению кости и контраста, оперативность обработки за счет снижения о ш вычислений, возыоаюсть получения количественной информаци потенциале. Следовательно, необходимо решить задачу синтеза одного алгоритма, который максимально бы отвечал перечислении нее требованиям, либо совокупности алгоритмов, каждый из кот удовлетворял бы части требований.

Второй раздел "Получение и обработка РЭМ-изображений, ы ыатическое описание алгоритмов контроля ИС" посвящен вопр формирования изображения в РЭМ и математическим моделям алго ыов тестирования.

Проведенный анализ показал, что подавляющее количество фак-I непригодности микроэлектронных приборов связаны с дефектами в [сталле (обрывы и закоротки металлизации) и нарушением соедине-i кристалла с внешними выводами. Так как на эти типы дефектов годится порядка 84% от всех неисправностей, то еще на стадии жзводства ИС можно производить их комплексный поэтапный конт-!ь как в пассивном, так и в активном режимах с использованием Такой контроль, в основном, преследует две цели: поиск дефе->в топологии в слоях на всех стадиях производства и получение >ленных значений потенциалов в контрольных точках уже готового юталла.

Процесс формирования изображения в РЭМ рассмотрен с точки зния системных функций и основан на представлении электронного да низкочастотным фильтром с гауссовской передаточной функцией

з Ас - амплитуда сигнала, определявшаяся количеством детектиру-ах вторичных электронов, и - постоянный когффициент, опредэляхъ ¡1 наиболее вероятный радиус электронного зонда, р1с- координата ксимального усиления фильтра. В этой случав процесс формирова-я изображения в РЭМ можно прэдставать сверткой входной функции, ражающей форяу реального объекта, с передаточной функцией зонда' аналитически описать парой преобразований Лапласа. Следоватоль-, зная функцию на входе систем, можно найти аналитическое опи-ние изображения объекта, либо по функции, изображения воостано-ть форму объекта. Получены аналитические выражения для функций выходе системы при воздействии на ее вход дольта-функцяой я упенчатой функцией. Импульсная функции отклика имеет 2 яд:

>

¡реходная функция систеш описывается Еырагенйеы:.

Импульсная функция отклика может быть интерпретирована как изобр жение пятна электронного луча и носит название функции рассеяни. точки.

■ Проведен анализ статистических параметров реальных электрон но-микроскопических изображений. Отмечено, что наиболее приемле мым критерием сравнения фрагментов изображений, независящим о яркостных характеристик, является коэффициент корреляции. На ос новании данного критерия обоснована математическая модель и пред ложена логическая структура алгоритма поиска топологических дефе ктов в кристалле ИС. Очевидно, 41 ^ проведение операции сравнени, с использованием прямых методов определения коэффициента корреля ции нерационально из-за большого количества вычислений. В сил; .этого, процедура анализа была упрощена: исследуемое изображена квантуется в два уровня, принадлежащих "объекту" и "фону" соотве тственно, после чего разбивается на равные анализируемые облает 1 (квадраты), по которым проводится анализ. Коэффициент корреляци вычисляется как отношение площадей, принадлежащих "объекту" ил "фону" для каждого анализируемого квадрата исследуемого и эталон кого изображений. Для данного алгоритма определены границы выпол

нб1ш- рт^р'мрп)-!/^ ,

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

. гдеДх иДу относительный сдвиг по осям X и У соответственно, <Зг ' площадь дефекта, и - размер анализируемой области, в - приведен ный коэффициент увеличения микроскопа, - чувствительность ал .горитма.

В данном разделе рассматривается также принцип количествен ных измерений потенциалов на образце с помощью электронного зонд 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 (ЗА) представляет собой кривую задержи, 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 Шуру) и напряжениями на образце и анализирующей сетке ЭА (ивпал , иоГр )• Численные значения потенциала определяются из уравнения: , , )

где {Мог/ал) - нормализованная характеристика ЭА; и) нормализованное значение яркости изображения в потенциальном контрасте.

Третий раздел "Разработка программного обеспечения, реализу-ощего алгоритмы контроля микроэлектонных приборов" посвящен детальному описанию программной реализации, рассмотренных во второй разделе алгоритмов контроля ИС.

Рассмотрена структура и принцип работы программы СИ, реализующей алгоритм количественного изыерення 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 принима- • от положительные значения, такой недостаток не оказывает существенного влияния. Однако, для тестирования аналоговых схем, где юмимо положительных, присутствуют и отрицательные гяаченяя сигналов, используемый в программе алгоритм оказался вопрагоднш. В зилу указанных причин, первоначальный' алгоритм бил доработал с ,гчетом возможности измерения отрицательных напряжений. Ноеуй алгоритм основан на использовании свойства линейного сдвига интегрального спектра ВЭ (кривой задерзси). Численное значение потенциала образца находится из равенства:

~ $ (Т10»ал ~ ¿¿амол ) ,

где к - коэффициент по напряжении, ъ'0ндА и Uане„ координаты рабоче] точки на кривой с потенциалом и без потенциала на образце. Прове' денные экспериментальные исследования, подтвердили работоспособность программы CRZ1, реализующей новый алгоритм измерений. С по мощью данной программы проводились измерения потенциала на прово дящей дорожке ИС, разброс значений составил 1-1.5 В, что объясня ется наличием пассивирующего слоя. На непассивированном образц такой разброс составил 0.5 В, что вполне удовлетворяет требовани ям контроля. На основании данной программы предложена стратеги тестирования ИС по таб;;::це значений потенциалов в контрольных то чках.

Рассмотрена структура программы СМР, осуществляющая сравне , ние топологии на двух фрагментах изображений, принадлежащих эта лону и исследуемому прибору, а также основные промежуточные one рации, выполняемые этой программой. Применение данной программ позволяет отказаться от точного позиционирования двух изображе ний, которое требовало использования дорогих и громоздких сис тем совмещения изображений. Приведены результаты эксперимент подтверждающие пригодность программы для проведения автоматичес кого анализа топологии ИС. Время выполнения программы при анализ двух полукадров Изображений (эталонного и контролируемого) размс ' ром 256x512 элементов составило не более 3 минут.

С использованием основных соотношений для функции рассеян» точки и переходной функции, описывающих процесс формирования изс бражения в РЭМ, предложены три процедуры автоматического измер< кия диаметра зонда. Данные процедуры реализованы в программ: DIAli и РШ1, работоспособность которых подтверждается лрактич< скимй' результатами. Основная вычислительная процедура измерен] построена на взаимосвязи импульсной и переходной функций и с уч< • томспособа регистрации изображения для цифровой кадровой памя-описывается соотношением:

где В0 - максимальное внаЧение яркости изображения, п0-координа максимума функции h(n), соответствующая порядковому номеру элем ита изображения, ni- радиус электронного зонда. Показано, что п

^пользовании в процедуре измерения диаметра зонда энергоанализа-•ора ВЭ, вид функции h(n) наиболее точно соответствует гауссовс-;ому распределении. В этом случае теоретическая ошибка в измере-[ии диаметра .зонда составит величину длины свободного пробега ВЭ Я. . На практике же расхождение в значениях полного тока пучка, умеренного прибором, и полного тока пучка, рассчитанного по эм-ирической функции h(n), не превысило 10%, что вполне приемлемо дя проведения измерений диаметра зонда косвенными методами.

В данном разделе рассматриваются также программы выделения раниц на полутоновом изображении и подавления шумов на изобраке-иях. По сравнению с классическими методами выделения границ, от-ичительной особенностью алгоритма, реализованного в предлагаемой рограмме, является введение операции максимизации строковых фун-ций, а также, раздельное дифференцирование по двум направлениям последующим наложением результатов. Процесс выполнения данной рограммы на конкретном изображении показал высокую точность об-аружения границ.

Четвертый раздел "Аппаратные средства диагностического комп-гкса РЭМ-микроЭВМ" посвящен вопросам построения эксперимента->ного электронно-лучевого тестера. Базовым прибором электронно-гчевого тестера послужил малогабаритный РЭМ (МРЭМ-200, ИОЭ 200-)4). Диагностический комплекс состоит из двух иерархических урот iefl управления и обработки информации. Основу первого уровня ютавляет ранее разработанная специализированная микропроцессор-1Я система управления РЭМ (МПСУ), второго - микроЭВМ. Связь мик-SBM и МПСУ осуществляется посредством разработанного специали-ровакного 16 на 12 разрядов параллельного интерфейса, имеющего ступ к кадровой памяти МПСУ. Конфигурацией экспериментального стера предусмотрена возможность автоматической генерации тесто-х векторов под управлением микроэвм через последовательный ин-рфейс. В разделе рассмотрена также совокупность программного еспечения электронно-лучевого тестера. Все программы ввделены в тире основные группы: количественные, качественные, вспомогате-ные и предобработки. Выбор метода контроля IKJ ала обработки ображений, а таква, иызоз необходашх прогрззга осуществляется с иощыэ косвенного козаядяого ШЭ).

В приложении приведены листинги программ, реализующих алг ритмы контроля ИС и обработки изображений, написанные на язы: Ассемблера в системе команд микроэвм "Электроника 1,!С 0511".

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Основные результаты диссертационной работы заключаются следующих основных выводах.

1. Проведен сравнительный анализ автоматизированных сист электронно-лучевого контроля микроэлектронных приборов, определ на основные принципы построения таких систем и перспективные на равления их дальнейшего развития.

2. На основе проведенного анализа разработан подход к орг низации электронно-лучевых тестеров, основанный на сочетании ы

' кроЭВМ с контроллером РЭМ и предложена концепция их взаимодейс вия на системном и подсистемном уровнях.

3. Проведен анализ статистических характеристик изображен» в результате которого обоснован выбор критерия сравнения фрагм< тов изображений. С учетом выбранного критерия предложена мате» тическая модель и логическая структура алгоритма поиска дефект топологии кристаллов ИС.

4. Предложена методика параметрической идентификации ИС, ( .зирующаяся на принципе количественного измерения значений пот<

цналов в контрольных точках.

5. Рассмотрена теория формирования изображения в РЭМ, oci ванная на представлении электронного зонда в качестве низкочас тного фильтра с гауссовской системной передаточной функцией и i лучены основные соотношения для изображений объектов простой ф

6. На основе рассмотренной теории формирования мзображени РЭМ и полученных соотношений предложен алгоритм автоматическ измерения величины диаметра зонда и пространственного разрешен Исследовано влияние выбора критерия величины диаметра зонда и да.аппроксимирующей функции распределения на точность определе пространственного разрешения.

7. Разработано программное обеспечение, реализующее пред женные алгоритмы комплексного контроля микроэлектронных прибс

функционирующее в составе экспериментального электронно-лучево-о тестера под управлением операционной система РАФОС на базе mi-роЭВМ "Электроника МС 0511".

8. Разработаны аппаратные средства и пакет прикладных прог-амм к ним, поддерживающие обмен данными между микроэвм и конт-оллером РЭМ.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Application of immersion objective lens aberration proper-ies for secondary electrons energy analysis / V.P. Vashkelis, .M. Kopytov, S.G. Marushchenko, V.F. Tregubov // Microelectronic ' ngineering (North-Holland). - 1990. - No.12 - P.89-96.

2. Марущенко С.Г. Интерфейс связи: интеллектуальный контролер растрового электронного микроскопа - микроэвм для передачи зображений с последующей их обработкой // Тез. дохл. II-й Даль-эвосточной научно-прак. конф. "Совершенствование электрооборудо-ания и средств автоматизации технологических процессов проыьшлен-=гх предприятий". Комсомольск-на-Аыуре, 25-30 мая, 1839. - С.41.

3. Вашкелис В.П., Копытов С.И., Марущенко С.Г. Автоматизиро-анный контроль потенциалов на мякроэлектрошшх структурах о по-эщью эле^ронного зонда // Тез. докл. 1-й Всесоюз. конф. "Авторизация, интенсификация, интеграция процессов технологии ыякро-нектроники". Ленинград, 25-30 окт., 1889. - Часть 1. - С.42-44.'

4. Вашкелис В.П., Копытов C.M., Марущенко С.Г. Автоматизиро-шный контроль потенциалов на микроэлектрошшх структурах с нощью электронного зонда / Ленингр. электротехн. ин-т. - Л., 1990: 12 с. - Деп.- в Информприбор 28.0?.90. В4819.

5. Использование аберрационных свойств электростатического шерсионного объектива для энергоанализа вторзчных электронов в ютровом электронном микроскопе / В. П. Ваше лис, С. И. Копытов, .Г.Марущенко, В.Ф.Трегубов // Тез.докл. XIV-й Воесовз. конф. по гактронной микроскопии. Суздаль, 26-30 окт., 1880. - С.33-34.

6. А.с. 1555785 СССР, МКИ Н02 И 7/02. Способ преобразования ¡ременного напряжения в постоянное / В.П.Кузнецов, Г.М.Грзн-!льд, С.Г.Марущенко (СССР). - №4345657/24-07;' Заявд. 18.12.87; [убл. 22.02.90; Бол. S13 -2 5.