Устройство дефектоскопического контроляпланарных структур

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii) 813202 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.07.78 (21) 2639929/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

G 01 N 21/27

Гееударственный комитет

СССР пе делам изобретений и еткрытий

Опубликовано 15.03.81. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 25.03.81 (53) УДК 543.422 (088.3) (72) Авторы изобретения

Н. С. Розиньков, И. И. Лонский, Л. Г. Дубицкий и Н. Н. Горюнов у

/ с

t (71) Заявитель

J (54) УСТРОИСТВО ДЕФЕКТОСКОПИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

ПЛАНАРНЫХ СТРУКТУР

Изобретение относится к электронной технике, а именно к аппаратуре неразрушающего контроля качества незагерметизированных дискретных и интегральных полупроводниковых структур, толстопленочных плат гибридных интегральных схем, фотошаблонов, и предназначено для выявления и количественной оценки дефектов и аномалий топологии.

Известно устройство дефектоскопического контроля планарных структур, содержащее лазер и оптическую систему. Контроль с помощью этого устройства основан на использовании метода когерентной пространственной фильтрации для выделения дефектов. Дефекты топологии выделяются за счет различий в пространственночастотных спектрах периодической структуры и локальных геометрических неоднородностей фотошаблона (1) .

Однако с помощью указанного устройства лишь выделяются дефекты топологии, а оценка дефектов на соответствие критериям отбраковки производится также оператором. Кроме того, практическая реализация устройства требует наличия когерентного источника света (лазера), а для контроля непрозрачных структур типа кристаллов интегральных схем в большинстве случаев необходимо специальное устройство ввода — пространственно-временной модулятор света. Разрешающая способность существующих типов модуляторов и их производительность недостаточны для контроля таких сложных планарных структур, как элементы интегральных схем.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство

1о дефектоскопического контроля планарных структур, содержащее оптическую систему, соединенную по первому и второму оптическим каналам с фотопреобразователями и усилителями, а входом — со сканирующей системой, к которой подсоединен программатор, а также видеоконтрольное устройство, подключенное к выходам усилителей (2) .

Недостатками данного устройства являются большое время контроля вследстцие того, что поиск дефектов происходит в ходе последовательного перебора всех элементов разложения изображения, а также субъективность оценки дефектов на соответствие критериям отбраковки, так как она произ813202 водится оператором по экрану видеоконтрольного устройства.

Цель изобретения — повышение производительности и достоверности контроля.

Указанная цель достигается тем, что в устройство дефектоскопического контроля планарных структур дополнительно введены две схемы совпадения, два инвертора, схема ИЛИ, два амплитудных дискриминатора, два интегратора, аналоговый делитель, схема сравнения, причем выход первого усилителя подключен к первому входу первой схемы совпадения непосредственно и через инвертор — ко второму входу второй схемы совпадения, выход второго усилителя подключен к первому входу второй схемы совпадения непосредственно и через инвертор— ко второму входу первой схемы совпадения, выходы схем совпадения подключены ко входам схемы ИЛИ, выход второго усилителя подключен к первому входу схемы сравнения через последовательно соединенные амплитудный дискриминатор, интегратор и аналоговый делитель, а выход схемы ИЛИ подключен ко второму входу схемы сравнения через последовательно соединенные амплитудный дискриминатор и интегратор, выход схемы сравнения соединен с программатором.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит оптическую систему. 1, соединенную па первому и второму оптическим каналам с фотоэлектрическими датчиками с усилителями 2 и 3, а выходом— со сканирующей системой 4, к которой подсоединен программатор 5, а также видеоконтрольное устройство 6, схемы 7 и 8 совпадения, инверторы 9 и 10,схему ИЛИ 11 схему 12 сравнения, амплитудные дискриминаторы 13 и 14, интеграторы 15 и 16 и аналоговый делитель 17, причем выход первого усилителя подключен к первому входу первой схемы 7 совпадения непосредственно и через инвертор 9 — ко второму входу второй схемы 8 совпадения, выход второго усилителя 3 подключен к видеоконтрольному устройству 6, а также к первому входу второй схемы 8 совпадения непосредственно и через инвертор 10 — ко второму входу первой схемы 7 совпадения, выходы схем 7 и 8 совпадения подключены ко входам схемы ИЛИ 11, выход второго усилителя 3 подключен к первому входу схемы 12 сравнения через соединенные последовательно амплитудный дискриминатор 13, интегратор 15 и аналоговый 1делитель 17, выход схемы ИЛИ 11 подключен к видеоконтрольному устройству 6 и ко второму входу схемы 12 сравнения через соединенные последовательно амплитудный дискриминатор 14 и интегратор 16, а выход схемы 12 сравнения соединен с программатором 5.

Устройство работает следующим образом. о

4

Телевизионный растр с экрана проекционного кинескопа сканирующей системы 4, управляемой программатором 5, проектируется с помощью оптической системы 1, на контролируемую и:образцовую структуру. Отразившись от них, световые сигналы с помощью оптической системы 1 направляются на фотоэлектрические датчики с усилителями 2 и 3 соответственно. Для одновременного выделения дефектов, расположенных между участками металлизации, и дефектов самой металлизации необходимо обеспечить одновременное совмещение позитивного изображения контролируемой структуры с негативным изображением образцовой и негативного изображения контролируемой структуры с позитивным изображением образцбвой. При сложении обоих разностных изображений возникает полная разностная картина, характеризующая отличие изображений контролируемой структуры от образцовой. Для этой цели используется формирователь разностного изображения, состоящий из схем 7 и 8 совпадения инверторов 9 и 10 и схемы ИЛИ 11.

На первую схему 7 совпадения подается сигнал, соответствующий позитивному изображению контролируемой структуры, и сигнал, соответствующий негативному изображению образцовой структуры. На выходе схемы совпадения образуется разностный сигнал, соответствующий разнице этих изображений с выделенными дефектами, расположенными внутри контура металлизации. На вторую схему 8 совпадения подается сигнал, соответствующий негативному изображению контролируемой структуры, и сигнал, соответствующий позитивному изображению образцовой структуры. На выходе схемы 8 совпадения образуется разностный сигнал, соответствующий разнице этих изображений с выделенными дефектами, расположенными между участками металлизации. Далее оба сигнала попадают на логическую схему ИЛИ 11, которая формирует сигнал, соответствующий полному разностному изображению контролируемой и образцовой структур.

Сигнал с выхода формирователя разностного изображения подается на видеоконтрольное устройство 6 и амплитудный дискриминатор 14. С целью визуального наблюдения изображений выделенных дефектов и их визуальной классификации при настройке устройства, анализе отказов интегральных схем и т..д. на видеоконтрольное устройство 6 дополнительно подается сигнал, соответствующий позитивному изображению образцовой структуры. В результате сложения двух сигналов на экране видеоконтрольного устройства 6 воспроизводится изображение выделенных дефектов на фоне частично подавленного изображения образцовой топологии, что позволяет оператору наиболее правильно классифи813202 цировать дефекты и осуществлять отработку дефектных структур.

Автоматический контроль топологии планарных структур производится и два этапа: поиск аномальных участков струк- 5 тур и количественная оценка размеров аномального участка на соответствие критериям отбраковки. Наличие или отсутствие дефекта, а также его количественная оценка осуществляется с помощью схемы 12 сравнения на первый вход которой сигнал подается со второго усилителя 3 через соединенные последовательно амплитудный дискриминатор 13, интегратор 15 и айалоговый делитель 17, а на второй вход схемы 12 сравнения — с выхода схемы ИЛИ 11 через соединенные последовательно амплитудный дискриминатор 14 и интегратор 16.

С целью осуществления количественной оценки аномального участка на соответствие критериям отбраковки на изображении образцовой структуры программатором производится выделение фрагмента, аналогичного фрагменту с аномальным участком на контролируемой структуре, и уменьшается шаг сканирования до величины, определяемой требуемым геометрическим разрешением. После этого с помощью элементов 12-17 осуществляется сопоставление размеров аномального участка контролируемой структуры с размерами участка образцовой структуры, на котором он расположен (например площадь несплошности металлизации с площадью металлизации).

В результате этого достигается связь результатов контроля с физическими ограничениями для соответствующего класса структур. Например, при контроле монолитных

35 интегральных схем допустимое снижение сечения металлизации определяется максимальной плотностью тока, для величины которой имеются такие физические ограничения как электромиграция, джоулево тепло, 4р падение напряжения на пассивной части структуры. Допустимая величина относительной разницы контролируемой и образцовой структур определяется коэффициентом деления аналогового делителя 17 и устанавливается перед контролем оператором. 4>

Предлагаемое изобретение позволяет повысить производительность труда при контроле кристаллов, оснований, фотошаблонов и других планарных структур и резко уменьшает влияние субъективных факторов человеческого восприятия на качество контроля большого количества однотипных изображений, что очень важно для современной микроэлектронной промышленности.

Формула изобретения

Устройство дефектоскопического контроля планарных структур, содержащее оптическую систему, соединенную по первому и второму оптическим каналам с фотопреобразователями и усилителями, а входом — со сканирующей системой, к которой подсоединен программатор, а также видеоконтрольное устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и достоверности контроля, в него дополнительно введены две схемы совпадения, два инвертора, схема ИЛИ, два амплитудных дискриминатора, два интегратора, аналоговый делитель, схема сравнения, причем выход первого усилителя подключен к первому входу первой схемы совпадения непосредственно и через инвертор — ко второму входу второй схемы совпадения, выход второго усилителя подключен к первому входу второй схемы совпадения непосредственно и через инвертор — ко второму входу первой схемы совпадения, выходы схем совпадения подключены ко входам схемы ИЛИ, выход второго усилителя подключен к первому входу схемы сравнения через последовательно соединенные амплитудный дискриминатор, интегратор и аналоговый делитель, а выход схемы ИЛИ подключен ко второму входу схемы сравнения через последовательно соединенные амплитудный дискриминатор и интегратор, выход схемы сравнения соединен с программатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3738852, кл. 356-71, опублик. 1973.

2. Патент США № 3909602, кл. G 01 N 21/32. опублик. 1975, (прототип).

813202

Редактор А. Наурсков

За к аз 288/51

Составитель А. Чурбаков

Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая

Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела м изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4