ES2932401T3 - Procedimiento para procesar una pluralidad de imágenes elementales adquiridas en un circuito integrado - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un método para el procesamiento de una pluralidad de imágenes elementales adquiridas en una zona de un circuito integrado a fotografiar, que comprende los siguientes pasos: -Proporcionar la pluralidad de imágenes elementales en forma de mosaico, -Determinar patrones en cada una de las imágenes elementales, -Determinar, en cada una de las imágenes elementales, una primera línea de alineación de los patrones y una segunda línea de alineación de los patrones, -Formar una cuadrícula elemental para cada imagen elemental, a partir de la primera y segunda línea, -Determinar primera y segunda pasos medios de la cuadrícula, - formar una cuadrícula de referencia elemental que tenga los primeros y segundos pasos medios de la cuadrícula, - transformar la cuadrícula elemental que comprende las posiciones de los patrones para cada una de las imágenes elementales, de manera que tenga los primeros y segundos pasos medios de la cuadrícula.Este método permite ventajosamente corregir la distorsión de la imagen SEM. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento para procesar una pluralidad de imágenes elementales adquiridas en un circuito integrado
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de la creación de imágenes de circuitos integrados. Esta invención se refiere en particular a un procedimiento de construcción de una imagen panorámica a partir de un mosaico de imágenes de microscopía electrónica de barrido SEM (acrónimo inglés de “Scanning Electron Microscopy”).
Antecedentes tecnológicos
Un circuito integrado está compuesto por varios niveles de interconexiones y varios niveles constitutivos de puertas lógicas, conocidos como niveles lógicos.
Estos diferentes niveles se presentan generalmente en forma de capas superpuestas.
La figura 1 ilustra en sección transversal un circuito integrado 1 que comprende, por ejemplo, niveles de interconexión formados por cuatro capas de pistas metálicas 11 denominadas Metal 1, Metal 2, Metal 3, Metal 4, separadas entre sí por capas dieléctricas ILD 1, ILD 2, ILD 3 que comprenden interconexiones pasantes denominadas vías 12. El nivel lógico de este circuito integrado 1 comprende transistores 13 formados sobre un sustrato de silicio.
Los niveles de interconexión se encuentran generalmente en la parte superior del circuito integrado.
Los niveles lógicos (que comprenden los transistores) están generalmente situados directamente en un sustrato en una porción subyacente a la porción que comprende los niveles de interconexión. Así, estos niveles lógicos suelen estar "enterrados" en el corazón del circuito integrado.
Por ejemplo, en el contexto de los análisis de fallos o de diseño de un circuito integrado, puede ser ventajoso realizar ingeniería inversa del circuito integrado.
Esta ingeniería inversa permite, por ejemplo:
• evaluar el nivel de seguridad de una tecnología de circuitos integrados,
• identificar las falsificaciones,
• detectar anomalías de diseño introducidas por terceros (puertas traseras, por ejemplo),
• comprobar el origen del circuito integrado,
• investigar los dispositivos piratas introducidos por un tercero,
• reconstruir los circuitos obsoletos.
Para acceder a los diferentes niveles de interconexión, y en particular a los niveles lógicos "enterrados", esta ingeniería inversa puede comprender una sucesión de etapas de deconstrucción (llamadas “deprocessing” en inglés) y desestratificación (llamadas “delayering” en inglés) que permitan exponer sucesivamente las diferentes capas del circuito integrado.
Después de cada etapa, estas diferentes capas pueden ser visualizadas para identificar las estructuras o patrones presentes en cada una de estas capas.
La obtención de imágenes de las estructuras y los patrones contenidos en un circuito integrado se realiza normalmente utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM) y conduce a la adquisición de miles o incluso decenas de miles de imágenes por capa del circuito.
Para obtener una visión global de las estructuras de una capa del circuito, estas imágenes se adquieren preferentemente y se ensamblan como un mosaico.
Idealmente, un montaje de borde a borde de dos imágenes adyacentes permite, paso a paso, construir una imagen panorámica de la capa a fotografiar. Este montaje puede realizarse, en particular, a partir de imágenes con un solapamiento parcial entre ellas.
Una imagen panorámica se construye así a partir de un mosaico de imágenes para cada capa o nivel de interconexiones o lógica.
Dicha imagen panorámica proporciona una visualización bidimensional de las estructuras o patrones presentes en la capa correspondiente.
Al unir las imágenes panorámicas, también es posible acceder a una visualización tridimensional completa del circuito integrado.
Para garantizar la precisión de las visualizaciones bidimensionales y tridimensionales, es esencial que las diferentes imágenes estén perfectamente alineadas entre sí, tanto dentro de una capa (intranivel) como entre dos capas sucesivas (internivel). Una mala alineación puede dar lugar a patrones no viables o a errores estructurales en el circuito integrado que se está visualizando.
La principal dificultad para lograr esta alineación se debe a la distorsión de las imágenes.
Esta distorsión puede resultar de la adquisición de las imágenes. Es relativamente complejo anticipar o corregir estas distorsiones aplicando una corrección "típica" a las imágenes, ya sea durante la adquisición o durante el procesamiento de imágenes posterior a la adquisición.
En efecto, esta distorsión no es generalmente constante ni reproducible de una imagen a otra. Tampoco suele ser simétrica dentro de una imagen. Esta distorsión suele ser imprevisible.
Una solución es utilizar o introducir puntos de referencia durante la adquisición de imágenes dentro del microscopio electrónico de barrido.
El documento WO 2016/149817 A1 divulga un procedimiento de corrección de la distorsión para la obtención de imágenes de exploración basado en la detección de la emisión de un haz y la medición de la intensidad de dicho haz en una posición real de un sustrato.
Esta referencia se utiliza entonces para corregir la posición de la imagen del sustrato a su posición real, y permite generar imágenes corregidas por distorsión.
En particular, este procedimiento permite corregir un conjunto de imágenes SEM de mosaico, y cada imagen corregida se vuelve a alinear según las líneas de alineación específicas del mosaico.
Una desventaja de este procedimiento es que requiere que se realicen mediciones de referencia durante la adquisición de la imagen.
Los procedimientos convencionales para construir una imagen panorámica a partir de un mosaico de imágenes se basan en una correlación de las áreas de superposición de las imágenes entre sí, por ejemplo, mediante el reconocimiento de patrones.
Una desventaja de estos procedimientos es que requieren considerables recursos informáticos.
Por lo tanto, no son adecuados para construir una imagen panorámica a partir de un gran número de imágenes distorsionadas.
Otra desventaja es que no permiten alinear diferentes imágenes panorámicas entre sí.
La invención pretende superar al menos algunas de las desventajas mencionadas anteriormente.
En particular, es un objeto de la invención proponer un procedimiento de tratamiento de una pluralidad de imágenes elementales adquiridas sobre una zona de un circuito integrado, permitiendo corregir estas imágenes en distorsión. Otro objeto de la invención es proponer un procedimiento de construcción de una imagen panorámica de una zona de un circuito integrado a partir de imágenes elementales adquiridas sobre dicha zona, permitiendo una visualización bidimensional y/o tridimensional.
Otros propósitos, características y ventajas de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción y de los dibujos adjuntos.
Sumario de la invención
Un primer aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para procesar una pluralidad de imágenes elementales adquiridas en al menos una zona de al menos un nivel de un circuito integrado a fotografiar, denominada zona a fotografiar, siendo dichas imágenes elementales de la pluralidad de imágenes elementales imágenes SEM, comprendiendo dicha zona a fotografiar patrones alineados según una cuadrícula de referencia específica del circuito integrado, siendo dicho procedimiento llevado a cabo al menos en parte por al menos un procesador y comprendiendo al menos la siguiente serie de etapas:
• Proporcionar dicha pluralidad de imágenes elementales de la zona a fotografiar, siendo el tamaño de la zona a fotografiar mayor que el tamaño de cada imagen elemental y teniendo cada imagen elemental el mismo aumento y un solapamiento al menos parcial con una imagen elemental adyacente, de modo que la pluralidad de imágenes elementales forme un mosaico que cubra toda la zona a fotografiar,
• Determinar patrones en cada una de las imágenes elementales, por ejemplo por umbralización de intensidad, estando dichos patrones por construcción alineados con una cuadrícula de referencia específica del circuito integrado,
• Determinar en cada una de las imágenes elementales al menos una línea según una primera dirección de alineación del patrón y al menos una línea según una segunda dirección de alineación del patrón, siendo dichas direcciones de alineación primera y segunda sustancialmente ortogonales entre sí,
• Formar al menos parcialmente una cuadrícula elemental para cada imagen elemental, a partir de la al menos una línea según la primera dirección de alineación y la al menos una línea según la segunda dirección de alineación, dicha cuadrícula elemental comprendiendo posiciones para cada uno de los patrones de la imagen elemental,
• Formar una cuadrícula elemental promedio a partir de las cuadrículas elementales formadas al menos parcialmente, combinando todas las líneas de las cuadrículas elementales formadas parcialmente mediante la superposición de dichas cuadrículas elementales formadas parcialmente, y determinando una posición de línea promedio para cada conjunto de líneas sustancialmente superpuestas,
• Determinar a partir de la cuadrícula elemental promedio un primer paso de cuadrícula promedio en la primera dirección de alineación y un segundo paso de cuadrícula promedio en la segunda dirección de alineación,
• Formar una cuadrícula de referencia elemental que tenga dichos primero y segundo pasos de cuadrícula promedio,
• Transformar la cuadrícula elemental, al menos parcialmente formada, que comprende las posiciones de cada uno de los patrones para cada una de las imágenes elementales, de modo que dicha cuadrícula elemental esté completamente formada y tenga dichos pasos primero y segundo de cuadrícula promedio,
• Aplicar dicha transformación a cada una de las imágenes elementales, para obtener imágenes elementales corregidas de distorsión.
Ventajosamente, las posiciones de cada uno de los patrones para cada una de las imágenes elementales son así corregidas. Esta corrección corresponde en particular a una corrección de la distorsión de las imágenes elementales.
En cada una de las imágenes elementales, los patrones tienen posiciones cuyas coordenadas se expresan generalmente en relación con dicha imagen elemental, es decir, cuyas coordenadas se expresan en píxeles.
La formación de la cuadrícula elemental a partir de las posiciones del patrón permite expresar fácilmente las coordenadas de las posiciones del patrón en relación con la cuadrícula elemental. En este caso, las coordenadas se convierten simplemente en nodos de la cuadrícula elemental.
Por consiguiente, esta cuadrícula elemental relativa a cada imagen elemental facilita ventajosamente una manipulación y/o una transformación de cada una de estas imágenes elementales en el marco de las operaciones de tratamiento de imágenes. El procedimiento de procesamiento de imágenes puede, por tanto, incluir dichas manipulaciones o transformaciones de imágenes elementales.
El almacenamiento de coordenadas de cuadrícula también requiere un espacio de almacenamiento significativamente menor que el requerido para el almacenamiento de coordenadas de píxeles.
Según una posibilidad preferida, después de la transformación de cada una de las cuadrículas elementales, se construye una imagen panorámica de la zona a fotografiar correlacionando, en el nivel del solapamiento parcial entre dos imágenes elementales adyacentes, las posiciones de los patrones situados en las cuadrículas elementales.
La correlación de patrones basada en coordenadas de cuadrícula se simplifica en comparación con la correlación de patrones basada en píxeles.
Esto reduce ventajosamente el tiempo de correlación entre las imágenes elementales.
Se mejora así la capacidad de procesar un gran número de imágenes elementales. Por ejemplo, se puede formar una imagen panorámica mediante el procedimiento según la invención a partir de un número de imágenes elementales superior a 10000.
Así, en un aspecto, la invención proporciona un procedimiento de construcción de una imagen panorámica a partir de imágenes elementales que comprenden cada una una cuadrícula elemental completamente formada. Este procedimiento incluye la correlación, en un solapamiento parcial entre dos imágenes elementales adyacentes, de las posiciones de los patrones en las cuadrículas elementales completamente formadas. Las cuadrículas elementales completamente formadas de las imágenes elementales forman entonces una cuadrícula elemental de la imagen panorámica. Cabe señalar que el proceso de construcción de una imagen panorámica puede funcionar independientemente del proceso de procesamiento de una pluralidad de imágenes elementales.
Ventajosamente, la cuadrícula elemental completamente formada corresponde, después de la transformación, a la cuadrícula de referencia del circuito integrado. En particular, esto permite superponer dos imágenes panorámicas de dos niveles consecutivos sin necesidad de que tengan el mismo aumento. En efecto, la cuadrícula de referencia del circuito integrado es idéntica para los niveles consecutivos. Por lo tanto, basta con transformar por homotecia la cuadrícula elemental completamente formada de la primera imagen panorámica para que coincida con la cuadrícula elemental completamente formada de la segunda imagen panorámica.
La cuadrícula elemental completamente formada a partir de la cuadrícula elemental promedio también puede facilitar la determinación de todos los patrones en una imagen elemental. Esta determinación suele hacerse comparando los píxeles de la imagen elemental.
La comparación de los píxeles correspondientes a los nodos de la cuadrícula elemental completamente formada con los píxeles situados en el centro de las celdas formadas por dicha cuadrícula puede ser suficiente para detectar y determinar la presencia de patrones.
Esta comparación es ventajosamente más rápida y menos intensiva en recursos que una comparación que involucre a la mayoría de los píxeles de la imagen elemental.
La formación de una cuadrícula elemental completamente formada que corresponde a la cuadrícula de referencia del circuito integrado simplifica así ventajosamente las operaciones elementales de tratamiento de la imagen, tales como la corrección de la distorsión, la detección y la determinación de todos los patrones de una imagen elemental, y la correlación de las imágenes elementales y/o de las imágenes panorámicas entre sí.
Un segundo aspecto de la invención se refiere a un producto de programa informático, grabado en un medio no transitorio, que comprende instrucciones que, cuando son interpretadas y ejecutadas por al menos un procesador, realizan la serie de etapas del procedimiento según el primer aspecto de la invención.
Breve introducción de las figuras
Otras características, propósitos y ventajas de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y de los dibujos adjuntos, que se dan como ejemplos no limitantes y en los que:
• la figura 1 es un esquema en sección de un circuito integrado;
• la figura 2A muestra imágenes de SEM adquiridas en un circuito integrado que comprende vías y líneas de cobre;
• la figura 2B muestra una imagen de SEM adquirida en un circuito integrado que comprende vías de tungsteno y líneas de aluminio;
• la Figura 2C muestra un solapamiento parcial entre dos imágenes elementales SEM adyacentes;
• las figuras 3A y 3B corresponden respectivamente a una vista de tres cuartos y a una vista en despiece de diferentes capas superpuestas de un circuito integrado;
• la figura 3C muestra una primera pluralidad de imágenes elementales adquiridas en una primera zona de un primer nivel de un circuito integrado a fotografiar y una segunda pluralidad de imágenes elementales adquiridas en una segunda zona de un segundo nivel del circuito integrado a fotografiar;
• la figura 4 ilustra esquemáticamente una realización de un procedimiento de procesamiento de una pluralidad de imágenes elementales según la invención;
Los dibujos se dan como ejemplos y no son limitantes de la invención. Se trata de representaciones esquemáticas de principio destinadas a facilitar la comprensión de la invención y no son necesariamente a escala de las aplicaciones prácticas. En particular, las dimensiones de las diferentes áreas y patrones no son necesariamente representativas de la realidad.
En la presente solicitud de patente, se utilizan las siguientes notaciones:
XXxr: se refiere a una imagen x sin procesar r (por “row” en inglés), es decir, después de la adquisición y antes del procesamiento, de una zona a fotografiar XX.
XXxg: se refiere a una cuadrícula elemental g de una imagen elemental x de una zona a fotografiar XX.
XXm: se refiere a una cuadrícula elemental promedio m de una zona a fotografiar XX.
XXGref: se refiere a una cuadrícula de referencia elemental Gref de una zona a fotografiar XX.
XXxc: se refiere a una imagen elemental x corregida c de una zona a fotografiar XX.
XXc: se refiere a una imagen panorámica corregida c de una zona a fotografiar XX.
Descripción detallada
Antes de iniciar un examen detallado de las realizaciones de la invención, se recuerda que la invención según su primer aspecto incluye en particular las siguientes características opcionales que pueden utilizarse en combinación o alternativamente:
la transformación de la cuadrícula elemental parcialmente formada se realiza añadiendo líneas de la cuadrícula elemental promedio para completar y formar totalmente dicha cuadrícula elemental, teniendo entonces la cuadrícula elemental diferentes pasos de cuadrícula según la primera dirección de alineación y diferentes pasos de cuadrícula según la segunda dirección de alineación, y ajustando entonces dichos diferentes pasos de cuadrícula para que sean iguales a los pasos primero y segundo de cuadrícula promedio respectivamente.
Esto permite mantener las posiciones iniciales de los patrones unidos a los nodos de la cuadrícula elemental parcialmente formada, y luego transformar estas posiciones iniciales ajustando las posiciones de cada uno de los nodos de la cuadrícula elemental totalmente formada para que coincidan con la cuadrícula elemental de referencia. Esto forma una imagen elemental con una cuadrícula elemental perfectamente regular, en la que las posiciones del patrón se corrigen por distorsión.
• la cuadrícula elemental promedio se forma combinando todas las líneas de las cuadrículas elementales parcialmente formadas mediante la superposición de dichas cuadrículas elementales parcialmente formadas, y determinando una posición de línea promedio para cada conjunto de líneas sustancialmente superpuestas, a fin de formar una cuadrícula elemental promedio completamente formada.
Esto permite estadísticamente la formación de una cuadrícula elemental promedio con un grado muy alto de correspondencia con la cuadrícula de referencia del circuito integrado, dentro de un factor de aumento. La cuadrícula elemental promedio puede formarse de forma diferente. En otro ejemplo no limitante, puede formarse asignando una ponderación a un subconjunto o subconjuntos de líneas en particular. Las líneas cercanas al centro de la imagen -menos sujetas a distorsión- pueden tener un mayor coeficiente de ponderación que las líneas de los bordes de la imagen -más sujetas a distorsión-. Esto mejora el grado de correlación entre la cuadrícula elemental promedio y la cuadrícula de referencia del circuito integrado.
• la cuadrícula elemental promedio se forma completamente añadiendo líneas mediante la interpolación de las líneas de la combinación de todas las líneas de las cuadrículas elementales parcialmente formadas.
Dicha interpolación permite completar la cuadrícula elemental promedio si es necesario, manteniendo un grado muy alto de correspondencia con la cuadrícula de referencia del circuito integrado.
• la serie de etapas comprende además, después de la transformación de cada una de las cuadrículas elementales que comprenden las posiciones de cada uno de los patrones para cada una de las imágenes elementales:
• Construir una imagen panorámica de la zona a fotografiar correlacionando, en el nivel del solapamiento parcial entre dos imágenes elementales adyacentes, las posiciones de los patrones situados en las cuadrículas elementales completamente formadas, dichas cuadrículas elementales completamente formadas forman una cuadrícula de la imagen panorámica.
La correlación, en el solapamiento parcial entre dos imágenes elementales adyacentes, de las posiciones de los patrones en las cuadrículas elementales completamente formadas permite construir una imagen panorámica de forma rápida y eficiente a partir de una pluralidad de imágenes elementales. En particular, las posiciones de los patrones corresponden a los nodos de las cuadrículas elementales y la correlación puede realizarse ventajosamente sólo en los nodos de las cuadrículas elementales adyacentes en o cerca de la superposición parcial. En caso de desajuste, las cuadrículas elementales asociadas a imágenes elementales adyacentes se desplazan simplemente unas respecto a otras, en un múltiplo del primer y/o segundo paso de cuadrícula, hasta la correlación en los nodos de las cuadrículas elementales adyacentes. Por lo tanto, esta operación de correlación se realiza sólo en algunos puntos concretos, los nodos de las cuadrículas elementales adyacentes, lo que reduce considerablemente el número
de comparaciones que hay que realizar y el tiempo necesario para esta operación de correlación. Esto también limita ventajosamente los recursos necesarios para cada operación de correlación de unidades entre dos imágenes elementales adyacentes. La construcción de una imagen panorámica a partir de un gran número de imágenes elementales, por ejemplo, típicamente más de 10.000, que requieren un gran número de operaciones de correlación de unidades, es por tanto posible utilizando los recursos informáticos que ofrece un procesador o equipo razonablemente potente y accesible.
• la zona a fotografiar comprende una primera zona en un primer nivel del circuito integrado y una segunda zona en un segundo nivel del circuito integrado, siendo dichos primer y segundo niveles consecutivos, de modo que la primera y la segunda zona tienen patrones comunes superponibles, y la serie de etapas se realiza para imágenes elementales adquiridas en la primera zona con el fin de construir una primera imagen panorámica y para imágenes elementales adquiridas en la segunda zona con el fin de construir una segunda imagen panorámica, el procedimiento comprende además:
• Igualar los primeros pasos de cuadrícula promedio de la primera y segunda imágenes panorámicas,
• Igualar los segundos pasos de cuadrícula promedio de la primera y segunda imágenes panorámicas,
• Superponer las cuadrículas de la primera y segunda imágenes panorámicas correlacionando las posiciones de los patrones comunes, para obtener una visualización multinivel del circuito integrado.
La formación y el uso de una cuadrícula para cada imagen panorámica permite ventajosamente que las imágenes panorámicas se escalen juntas. Esto también permite correlacionar rápida y eficazmente las imágenes panorámicas entre sí, basándose sólo en unos pocos puntos concretos, los nodos de las cuadrículas de las imágenes panorámicas superpuestas. Esto reduce considerablemente el número de comparaciones que hay que hacer y el tiempo necesario para correlacionar las imágenes panorámicas de niveles consecutivos. Los recursos informáticos necesarios para esta operación de correlación son también ventajosamente limitados, lo que permite obtener una visualización de varios niveles del circuito integrado.
• la pluralidad de imágenes elementales comprende al menos 1000 imágenes.
• las imágenes elementales de la pluralidad de imágenes elementales son imágenes de microscopio electrónico de barrido SEM.
• los patrones se toman de puntos y segmentos que corresponden, respectivamente, a vías y porciones de líneas de interconexión del circuito integrado.
Esta modelización de patrones reduce ventajosamente los datos contenidos en una imagen elemental. Un punto se define, pues, por un único par de coordenadas. Además, se asocia un primer nivel de intensidad típico, representativo de un patrón o estructura de tipo continuo. Así, un segmento se define por dos pares de coordenadas. Además, hay asociado un segundo nivel de intensidad típico, representativo de al menos una parte de un patrón o estructura de tipo de línea de interconexión.
• la determinación de las vías en cada una de las imágenes elementales se realiza mediante el filtrado en función de al menos un parámetro tomado entre un diámetro, un área, una forma ovalada.
• el procedimiento también incluye al menos una etapa de manipulación o transformación de las imágenes elementales.
• la zona a fotografiar está previamente expuesta por al menos una etapa tomada de una etapa de deconstrucción y una etapa de desestratificación.
Esta etapa previa permite, ventajosamente, preparar la zona a fotografiar, por ejemplo, según un protocolo establecido, con el fin de optimizar la calidad de las imágenes elementales adquiridas en dicha zona.
Esto también permite exponer los niveles del núcleo del circuito integrado, de modo que éste pueda ser explorado físicamente, por ejemplo, en tres dimensiones espaciales, para reconstruir una visualización tridimensional del circuito integrado.
La invención, según su segundo aspecto, comprende en particular las siguientes características opcionales que pueden utilizarse en combinación o alternativamente:
• el producto de programa informático comprende un módulo para comprobar y corregir la determinación de los patrones por parte de un operador.
• la correlación entre las imágenes adyacentes y/o entre las imágenes panorámicas puede ser comprobada y corregida por el operador desplazando dichas imágenes adyacentes y/o panorámicas una respecto de la otra según un múltiplo de los pasos primero y segundo de la cuadrícula.
En lo sucesivo, un nivel de interconexión comprende interconexiones horizontales y verticales.
Un marco de referencia ortonormal xyz se muestra en las figuras anexas a esta solicitud de patente. Los términos "horizontal, horizontalmente" se refieren a una extensión, un desplazamiento según un plano xy del marco de referencia.
Los términos "vertical, vertical" se refieren a una extensión, un desplazamiento según el eje z de referencia.
Las interconexiones horizontales corresponden a pistas metálicas que se extienden en un plano basal xy y que forman una capa denominada "capa Metal i (i=1...n )". Dos capas Metal i y j están separadas entre sí por una capa dieléctrica aislante.
Una imagen elemental realizada en un plano xy dentro de una capa de Metal i comprende así esencialmente estructuras lineales correspondientes a las pistas metálicas, sobre un fondo uniforme correspondiente al material dieléctrico que aísla estas pistas entre sí. Estas estructuras lineales pueden ser modeladas por segmentos con, por ejemplo, un primer nivel de gris o de intensidad diferente del nivel de gris o de intensidad del fondo.
Las interconexiones verticales corresponden a vías pasantes que se extienden longitudinalmente según z. Estas vías atraviesan la capa dieléctrica aislante para conectar dos pistas metálicas de dos capas consecutivas de Metal i e i+1, por ejemplo. En lo sucesivo, estas vías de paso se denominan simplemente vías.
Una imagen elemental realizada en un plano xy dentro de una capa dieléctrica aislante comprende así esencialmente estructuras redondas correspondientes a las secciones transversales de las vías, sobre un fondo uniforme correspondiente al material dieléctrico. Estas estructuras redondas pueden ser modeladas por puntos con, por ejemplo, un segundo nivel de gris o de intensidad diferente del nivel de gris o de intensidad del fondo.
En el caso de capas finas, por ejemplo con un grosor de unas decenas de nanómetros a unos cientos de nanómetros, la adquisición de una imagen elemental por microscopía electrónica de barrido en un nivel de interconexión puede dar lugar a una imagen elemental compuesta, que comprende tanto estructuras lineales como estructuras redondas sobre un fondo uniforme (esto se debe en particular a la profundidad de penetración del haz de electrones por debajo de la superficie de la zona a fotografiar).
La modelización de tal imagen elemental que comprende estructuras lineales y/o estructuras redondas por niveles de intensidad regularmente distribuidos según las coordenadas (x,y) de una cuadrícula que representa la cuadrícula de referencia del circuito integrado es la base del procedimiento según la invención.
La utilización de una cuadrícula elemental de referencia que modela la cuadrícula de referencia del circuito integrado, para el tratamiento de las imágenes elementales y, en particular, para la corrección de la distorsión de estas imágenes elementales, puede así deducirse de una primera distribución aproximadamente regular de las coordenadas de los patrones almacenados, al menos temporalmente, en un medio de almacenamiento como un servidor, antes del tratamiento según las operaciones de corrección de la distorsión y/o de correlación. Este uso también puede deducirse de una segunda distribución perfectamente uniforme de las coordenadas del patrón almacenado, al menos temporalmente, tras el procesamiento según dichas operaciones.
La transformación de la primera distribución para formar la segunda distribución se realiza calculando un primer y un segundo paso de cuadrícula promedio. Estas primeras y segundas etapas de cuadrícula promedio son parámetros esenciales del proceso según la invención.
Con referencia a las figuras 2A, 2B, 2C, una primera etapa del procedimiento según la invención consiste en obtener imágenes o proporcionar imágenes elementales del circuito integrado 1.
Estas imágenes elementales son preferentemente imágenes adquiridas por microscopía electrónica de barrido (Figuras 2A y 2B).
Estas imágenes elementales forman preferentemente un mosaico de la zona a fotografiar del circuito integrado 1. Este mosaico cubre preferentemente una zona a fotografiar en un mismo nivel de interconexión del circuito integrado 1. Las imágenes elementales adyacentes tienen preferentemente un solapamiento de entre el 10% y el 30% (Figura 2C).
Estas imágenes elementales son preferentemente imágenes en bruto, sin modificar después de la adquisición. Pueden tener una resolución de 1024 x 768 píxeles. Dicha resolución es suficiente para garantizar una buena corrección de la distorsión mediante el procedimiento según la invención. Esta resolución también permite una adquisición de imágenes más rápida y/o la adquisición de un mayor número de imágenes, de modo que se pueden producir y procesar mosaicos que comprenden, por ejemplo, varios miles de imágenes.
La velocidad de barrido requerida para la adquisición de las imágenes elementales de SEM es preferiblemente relativamente alta, correspondiendo por ejemplo a una duración de entre 1 y 3 segundos por imagen, a fin de minimizar la distorsión nativa para cada imagen elemental de SEM.
Las imágenes elementales tienen preferentemente la misma orientación con respecto al circuito integrado 1 a fotografiar. En particular, la dirección de exploración de cada imagen SEM puede ser paralela a una dirección cristalográfica según la cual se alinean las estructuras del circuito integrado 1.
Estas imágenes elementales se enfocan preferentemente de forma idéntica en la zona a fotografiar.
Para exponer cada área a fotografiar, preferiblemente incluyendo las estructuras o patrones presentes en cada nivel de interconexión, puede ser necesaria al menos una etapa previa de desestratificación.
Esta etapa puede implicar procesos estándar de análisis de fallos bien conocidos por el experto, como procesos de grabado y/o pulido químico-mecánico, por ejemplo.
Como se ilustra en las figuras 3A, 3B, esta etapa permite en particular el acceso a los diferentes niveles de interconexión.
Es preferible realizar una limpieza de la superficie a fotografiar para evitar, por ejemplo, la presencia de polvo parásito.
En particular, una imagen elemental puede comprender líneas o pistas de interconexión metálicas, y/o vías de paso. Dependiendo de la tecnología utilizada en el diseño del circuito integrado 1, las líneas metálicas pueden ser de cobre Cu y las vías de paso pueden ser de cobre Cu. En la microscopía electrónica de barrido, el cobre muestra un buen contraste de intensidad con el material dieléctrico circundante. Sin embargo, en este caso no es evidente cómo distinguir entre las líneas metálicas y las vías de paso en la misma imagen.
Por lo tanto, puede ser necesario llevar a cabo una etapa adicional de desestratificación, de modo que las vías queden expuestas sin ser oscurecidas por las líneas de interconexión superiores.
Como se ilustra en la figura 3C, se puede obtener un mosaico 10 de elementos de imagen en bruto 10ir, 102R, 103r que comprenden vías en una primera capa expuesta, y un mosaico 20 de elementos de imagen en bruto 20ir, 202r, 203r que comprenden líneas en una segunda capa subyacente a la primera capa, después de la desestratificación.
Alternativamente, la tecnología utilizada en el diseño del circuito integrado 1 puede basarse en líneas metálicas de aluminio Al y vías pasantes de tungsteno W. Estos materiales muestran un contraste de intensidad entre sí cuando se obtienen imágenes mediante microscopía electrónica de barrido.
Por lo tanto, una imagen SEM elemental 30-ir, 302r adquirida en un nivel de interconexión basado en esta tecnología Al/W puede revelar tanto líneas como vías. En particular, las líneas metálicas de Al pueden eliminarse antes de la obtención de imágenes, por ejemplo, mediante un proceso de grabado húmedo selectivo con tungsteno. Las vías de tungsteno pueden dejarse intactas después de retirar las líneas de aluminio. Se puede ver una huella de las líneas después de retirar el aluminio. Esta huella puede aparecer oscura mientras que las vías pueden aparecer claras en dicha imagen (Figura 2B). Por lo tanto, es posible distinguir estas diferentes estructuras en la misma imagen, en función de los niveles de gris o de la intensidad. Pueden aplicarse otros procedimientos, en particular del ámbito del análisis de fallos, para adquirir una imagen SEM elemental 30-ir, 302r que permita distinguir las líneas y las vías por contraste de intensidad.
Los patrones presentes en una imagen elemental se determinan entonces por medio de un algoritmo de umbralización, filtrado y/o reconocimiento de patrones típicamente.
Para optimizar esta determinación, las imágenes elementales tienen preferentemente un buen contraste y brillo, por ejemplo utilizando la escala de grises completa sin saturación.
En particular, una imagen elemental de buena calidad que comprende vías y líneas es tal que las vías tienen un diámetro menor que la anchura de la línea a la que está conectada.
Se puede ver un punto más oscuro en el centro de la vía, lo que indica, entre otras cosas, un enfoque correcto y un buen equilibrio entre el contraste y el brillo. Las vías preferentemente tienen bordes limpios, sin halo.
El tamaño de los patrones es también un aspecto importante para una buena determinación.
Típicamente, el diámetro de las vías es preferentemente mayor que 6 píxeles.
La anchura de las líneas es preferiblemente superior a 7 píxeles.
El espaciado de las líneas es preferentemente mayor de 10 píxeles y la anchura del material dieléctrico entre las líneas metálicas es preferentemente mayor de 8 píxeles.
El algoritmo puede preferentemente detectar todas las vías de un mosaico de 1500 imágenes elementales en unos minutos, por ejemplo ventajosamente en un tiempo del orden de 2 minutos.
El algoritmo puede preferentemente detectar todas las líneas de un mosaico de 1500 imágenes elementales en algunos minutos, por ejemplo ventajosamente en un tiempo del orden de 3 min.
Con referencia a la Figura 4, después de determinar los patrones presentes en cada una de las imágenes elementales 30ir, 302r, se forma una cuadrícula elemental 30ig, 302g para cada imagen elemental 30ir, 302r. Esta cuadrícula elemental 30-ig, 302g se forma a partir de una alineación de los patrones entre sí, según dos direcciones sustancialmente ortogonales.
En particular, para una imagen elemental SEM previamente orientada, una primera dirección de alineación del patrón es sustancialmente paralela a la dirección de escaneo, y una segunda dirección de alineación del patrón es sustancialmente normal a la dirección de escaneo.
La cuadrícula elemental 30-ig, 302g comprende líneas en la primera dirección y líneas en la segunda dirección, posiblemente delimitadas por el marco de la imagen elemental 30-ir, 302r.
Esta cuadrícula elemental 30-ig, 302g refleja parcialmente la cuadrícula de referencia que alinea físicamente las diferentes estructuras del circuito integrado 1 durante su diseño.
Esta cuadrícula de referencia es una cuadrícula perfecta con un primer paso de cuadrícula en la primera dirección y un segundo paso de cuadrícula en la segunda dirección. Estos pasos primero y segundo de la cuadrícula pueden ser iguales o diferentes.
En el caso de una imagen elemental distorsionada, por ejemplo, la cuadrícula elemental 30-ig, 302g que refleja parcialmente la cuadrícula de referencia no tiene un paso de cuadrícula constante.
Las etapas siguientes del procedimiento según la invención tienen por objeto reformar una cuadrícula elemental, denominada cuadrícula elemental de referencia, que refleja lo más fielmente posible la cuadrícula de referencia del circuito integrado 1.
Las cuadrículas elementales 30ig, 302g de cada imagen elemental 30ir, 302r pueden superponerse entre sí para formar una cuadrícula elemental promedio 30m.
Esta superposición puede realizarse de forma que se pueda superponer un número máximo de líneas de las cuadrículas elementales.
Las posiciones de las líneas que no están perfectamente superpuestas se promedian preferentemente.
Si es necesario, si faltan líneas en la cuadrícula elemental promedio 30m, puede completarse, por ejemplo, mediante interpolación.
En esta etapa, la cuadrícula elemental promedio 30m no tiene necesariamente pasos de cuadrícula primero y segundo constantes.
Por lo tanto, se puede calcular un primer paso de cuadrícula promedio en la primera dirección y un segundo paso de cuadrícula promedio en la segunda dirección.
La cuadrícula de referencia elemental 30Gref se forma a partir de estos primero y segundo pasos de cuadrícula promedio.
Estadísticamente, a partir de un gran número de imágenes elementales, por ejemplo mayores o iguales a 1500, esta cuadrícula elemental de referencia 30Gref construida a partir de la cuadrícula elemental promedio 30m refleja fielmente la cuadrícula de referencia del circuito integrado 1.
Esta cuadrícula elemental de referencia 30Gref puede entonces utilizarse para completar cada cuadrícula elemental 30ig, 302g para obtener cuadrículas elementales completamente formadas 30ig, 302g con los pasos primero y segundo de cuadrícula promedio.
Las imágenes elementales pueden entonces sufrir la misma transformación que sus respectivas cuadrículas elementales.
Esta transformación de las imágenes elementales resulta en imágenes elementales corregidas de distorsión 30ic, 302c.
Después de asignar una cuadrícula elemental de referencia a todas las imágenes elementales, y de corregir la distorsión de estas imágenes elementales, las imágenes elementales pueden ser ensambladas horizontalmente para formar una imagen panorámica del área a fotografiar.
Este montaje se realiza preferentemente correlacionando imágenes adyacentes al nivel de sus zonas de superposición.
La corrección de la distorsión mejora significativamente esta correlación.
El uso de cuadrículas de referencia elementales también facilita la manipulación de las imágenes para lograr una buena correlación.
Como los patrones se encuentran sólo en los nodos de estas cuadrículas de referencia elementales, sólo las coordenadas de los nodos de estas cuadrículas deben ser probadas durante la operación de correlación entre dos imágenes.
Si no hay correspondencia entre las respectivas intensidades de los píxeles que llevan los nodos de la cuadrícula de cada imagen, las imágenes se trasladan horizontalmente una respecto de la otra según un múltiplo del primer y/o segundo paso de la cuadrícula promedio.
La operación de correlación puede así realizarse sólo para unas pocas posiciones relativas de las imágenes elementales, correspondientes a las posiciones en las que coinciden sus cuadrículas de referencia elementales. La correlación entre las imágenes elementales adyacentes 30-ic, 302c se facilita así ventajosamente. Por lo tanto, es más rápido y requiere menos recursos informáticos del procesador encargado de esta operación.
Preferentemente, el algoritmo permite correlacionar todas las imágenes elementales de un mosaico de 1500 imágenes elementales en algunos minutos, por ejemplo ventajosamente en un tiempo del orden de 2 min.
Después de la correlación, las áreas de superposición entre las imágenes elementales adyacentes pueden ser fusionadas en una sola imagen panorámica.
Se forma así una imagen panorámica 30c.
Ventajosamente, esta imagen panorámica no está limitada en tamaño. Puede resultar de un número de imágenes elementales, por ejemplo, superior a 1000, preferiblemente superior a 10000, por ejemplo del orden de 30000. Para construir una visualización tridimensional de varios niveles, se puede formar una imagen panorámica para cada capa de cada nivel de interconexiones, por ejemplo, después de exponer estas capas mediante etapas de desestratificación intercaladas.
Estas diferentes imágenes panorámicas resultantes de las áreas a ser fotografiadas que pueden ser superpuestas unas sobre otras pueden entonces ser alineadas verticalmente una con respecto a la otra.
Una correlación vertical en algunos nodos de las cuadrículas asociadas a cada imagen panorámica permite ventajosamente alinear rápida y fácilmente las imágenes panorámicas de los diferentes niveles de interconexión entre ellas.
En particular, las vías pasantes son estructuras que conectan verticalmente los diferentes niveles entre sí.
Por lo tanto, una correlación a nivel de los nodos que llevan vías puede permitir ventajosamente esta alineación vertical.
En una realización, esta alineación de las imágenes panorámicas entre sí puede ser en una esquina que comprenda un marcador o estructura de referencia identificable.
Dado que las imágenes panorámicas no están distorsionadas, esto es suficiente para alinear correctamente estas imágenes panorámicas entre sí a través del sistema de cuadrícula.
Las imágenes panorámicas pueden tener posiblemente diferentes aumentos, sin que ello vaya en detrimento de la formación de la visualización tridimensional multi-nivel.
Según una posibilidad ventajosa, el sistema de cuadrícula permite prescindir del escalado previo de las imágenes elementales al formar las imágenes panorámicas.
Se puede utilizar una homotecia simple para igualar el espaciado de la cuadrícula de dos imágenes panorámicas con aumentos inicialmente diferentes, de modo que se logre una escala común de estas dos imágenes panorámicas.
Otro aspecto de la invención se refiere a un producto de programa informático para llevar a cabo la serie de etapas del procedimiento según la invención.
Este producto de programa informático incluye un módulo de visualización, navegación, y algoritmos para el reconocimiento de patrones, cálculo de cuadrículas y correlación de imágenes.
La navegación permite, por ejemplo, seleccionar las imágenes elementales que intervienen en la construcción de una imagen panorámica.
En particular, el módulo de visualización puede mostrar varios miles de imágenes, los patrones determinados por el algoritmo de reconocimiento de patrones, las cuadrículas calculadas por el algoritmo de cálculo de cuadrículas y los resultados intermedios del proceso.
En una realización, el resultado de las correlaciones realizadas entre imágenes adyacentes puede ser fácilmente monitorizado y corregido si es necesario, moviendo las imágenes adyacentes una respecto a la otra mediante un simple desplazamiento correspondiente a los pasos de cuadrícula de la imagen panorámica. Así, el sistema de cuadrícula permite que esta posible corrección por parte de un operador se realice más rápidamente que un desplazamiento píxel a píxel.
La alineación de las imágenes panorámicas entre sí por parte del operador se facilita aún más por el uso del sistema de cuadrícula.
El módulo de visualización está configurado preferentemente para permitir una visualización rápida desde el aumento más bajo correspondiente al mosaico de imágenes elementales hasta el aumento más alto que permite la identificación fina de las diferentes estructuras presentes dentro de una imagen elemental.
El producto de programa informático según la invención permite ventajosamente construir visualizaciones bidimensionales y tridimensionales completas, rápidas y fiables de un circuito integrado.
La invención no se limita a las formas de realización descritas anteriormente, sino que se extiende a cualquier forma de realización dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (12)
1. Procedimiento de procesamiento de una pluralidad de imágenes elementales (10ir,102r,103r) adquiridas en al menos una zona de al menos un nivel de un circuito integrado a fotografiar, denominada zona a fotografiar, siendo dichas imágenes elementales de la pluralidad de imágenes elementales. Imágenes de microscopía electrónica de barrido SEM, comprendiendo dicha zona a fotografiar patrones alineados según una cuadrícula de referencia específica del circuito integrado, comprendiendo el procedimiento al menos la siguiente serie de etapas:
- Proporcionar dicha pluralidad de imágenes elementales (10-ir,102r,103r) de la zona a fotografiar, siendo el tamaño de la zona a fotografiar mayor que el tamaño de cada imagen elemental y teniendo cada imagen elemental el mismo aumento y una superposición al menos parcial con una imagen elemental adyacente, de modo que la pluralidad de imágenes elementales forma un mosaico (10) que cubra toda la zona a fotografiar,
utilizando al menos un dispositivo informático, como un microprocesador,
- Determinar los patrones en cada una de las imágenes elementales (10-ir,102r,103r), por ejemplo, mediante umbralización de intensidad,
- Determinar en cada una de las imágenes elementales al menos una línea según una primera dirección de alineación de los patrones y al menos una línea según una segunda dirección de alineación de los patrones, siendo dichas direcciones de alineación primera y segunda sustancialmente ortogonales entre sí,
- Formar al menos parcialmente una cuadrícula elemental para cada imagen elemental, a partir de la al menos una línea según la primera dirección de alineación y la al menos una línea según la segunda dirección de alineación, comprendiendo dicha cuadrícula elemental posiciones para cada uno de los patrones de la imagen elemental,
- Formar una cuadrícula elemental promedio a partir de las cuadrículas elementales formadas al menos parcialmente, combinando todas las líneas de las cuadrículas elementales formadas parcialmente mediante la superposición de dichas cuadrículas elementales formadas parcialmente, y determinando una posición de línea promedio para cada conjunto de líneas sustancialmente superpuestas,
- Determinar a partir de la cuadrícula elemental promedio un primer paso de cuadrícula promedio en la primera dirección de alineación y un segundo paso de cuadrícula promedio en la segunda dirección de alineación,
- Formar una cuadrícula elemental de referencia que tenga dichos pasos de cuadrícula promedio primero y segundo,
- Transformar la cuadrícula elemental, al menos parcialmente formada, que comprende las posiciones de cada uno de los patrones para cada una de las imágenes elementales, de modo que dicha cuadrícula elemental esté completamente formada y tenga dichos primer y segundo pasos de cuadrícula promedio,
- Aplicar dicha transformación a cada una de las imágenes elementales (10-ir,102r,103r), para obtener imágenes elementales (30-ic,302c) corregidas de distorsión.
2. Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que la transformación de la cuadrícula elemental parcialmente formada se realiza añadiendo líneas de la cuadrícula elemental promedio para completar y formar completamente dicha cuadrícula elemental, teniendo entonces la cuadrícula elemental diferentes pasos de cuadrícula según la primera dirección de alineación y diferentes pasos de cuadrícula según la segunda dirección de alineación, y ajustando entonces dichos diferentes pasos de cuadrícula de manera que sean iguales al primer y segundo pasos de cuadrícula promedio respectivamente.
3. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cuadrícula elemental promedio se forma combinando todas las líneas de las cuadrículas elementales parcialmente formadas mediante la superposición de dichas cuadrículas elementales parcialmente formadas, y determinando una posición de la línea promedio para cada conjunto de líneas sustancialmente superpuestas, a fin de formar una cuadrícula elemental promedio completamente formada.
4. Procedimiento según la reivindicación anterior en el que la cuadrícula elemental promedio se forma completamente añadiendo líneas mediante la interpolación de las líneas resultantes de la combinación de todas las líneas de las cuadrículas elementales parcialmente formadas.
5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la serie de etapas comprende además, después de la transformación de cada una de las cuadrículas elementales que comprenden las posiciones de cada uno de los patrones para cada una de las imágenes elementales:
- Construir una imagen panorámica de la zona a fotografiar correlacionando, en el nivel del solapamiento parcial entre dos imágenes elementales adyacentes, las posiciones de los patrones situados en las cuadrículas
elementales completamente formadas, formando dichas cuadrículas elementales completamente formadas una cuadrícula de la imagen panorámica.
6. Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que la zona a fotografiar comprende una primera zona en un primer nivel del circuito integrado y una segunda zona en un segundo nivel del circuito integrado, siendo dichos primer y segundo niveles consecutivos, de modo que la primera y la segunda zona tienen patrones comunes superponibles, y en el que la serie de etapas se lleva a cabo para las imágenes elementales adquiridas en la primera zona con el fin de construir una primera imagen panorámica y para las imágenes elementales adquiridas en la segunda zona con el fin de construir una segunda imagen panorámica, comprendiendo el procedimiento además:
- Igualar los primeros pasos de cuadrícula promedio de la primera y segunda imágenes panorámicas, - Igualar los segundos pasos de cuadrícula promedio de la primera y segunda imágenes panorámicas, - Superponer las cuadrículas de la primera y segunda imágenes panorámicas correlacionando posiciones de patrones comunes, para obtener una visualización multinivel del circuito integrado.
7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pluralidad de imágenes elementales comprende al menos 1000 imágenes.
8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los patrones se toman de puntos y segmentos que corresponden respectivamente a vías y porciones de líneas de interconexión del circuito integrado.
9. Procedimiento según la reivindicación anterior en el que la determinación de las vías en cada una de las imágenes elementales se lleva a cabo mediante el filtrado según al menos un parámetro tomado entre un diámetro, un área, una forma ovalada.
10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la zona a fotografiar se expone previamente mediante al menos una etapa entre una etapa de deconstrucción y una etapa de desestratificación.
11. Producto de programa informático que comprende instrucciones, que cuando son interpretadas y ejecutadas por al menos un procesador realizan la serie de etapas del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
12. Producto de programa informático según la reivindicación anterior que comprende un módulo de verificación y corrección por parte de un operador de la determinación de los patrones.
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