一种判断通孔开路缺陷的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种判断通孔开路缺陷的方法及其应用。一种判断通孔开路缺陷的方法，包括下列步骤：OPC，计算出金属层和通孔层刻蚀后的轮廓；算通孔层刻蚀后的轮廓面积S，再任选将其模拟成等面积的规则多边形；以版图设计的坐标位置为圆点，分别计算x方向和y方向的潜在开路缺陷概率；分别x方向和y方向的重叠面积比例结果与安全阈值作比较，从而通过在套刻误差分布下开路的概率P

【技术实现步骤摘要】
一种判断通孔开路缺陷的方法及其应用


[0001]本专利技术涉及半导体光刻工艺领域，特别涉及一种判断通孔开路缺陷的方法及其应用。

技术介绍

[0002]光学邻近校正(OPC)是一种光刻增强技术，影响造成的图像错误。OPC主要在半导体器件的生产过程中使用，目的是为了保证生产过程中设计的图形的边缘得到完整的刻蚀。这些投影图像出现违规行为，如线宽度比设计窄或宽，这些都可以通过改变掩模版来补偿成像。其他的失真(如圆角)受光学工具分辨率的制约，更加难以弥补。这些失真如果不纠正，可能大大改变生产出来的电路的电气性能。光学邻近校正通过移动掩模版上图形的边缘或添加额外的多边形来纠正这些错误。根据宽度和间距约束(即基于规则的OPC)，或者是通过使用紧凑的模型动态仿真(即基于模型的OPC)的结果预先计算出一个查找表，根据这个查找表来决定怎样移动图案的边缘，找到最好的解决方案。OPC的目标是尽可能的使硅片上生产出的电路与原始的电路一致。
[0003]然而传统的OPC的通孔开路缺陷计算方法只能通过预测预定位置处重叠面积来判断是否有开路风险，不会判定一定范围内是否会发生开路。
[0004]传统的OPC的通孔开路缺陷计算方法主要采用如下步骤。
[0005]步骤s1，首先会基于光刻胶模型计算出曝光后的金属和通孔的轮廓，然后进行通孔与相连金属的重叠面积的计算(图1示出了曝光后的额金属额通孔的轮廓)，具体分为以下三步。
[0006]步骤s101，标注1，曝光后轮廓
‑
刻蚀偏差(global etch bias,可分x与y方向)＝刻蚀后轮廓。
[0007]步骤s102，标注2，使用快速计算的方案。快速方案的整体思路为金属与通孔不同时使用轮廓作为重叠面积计算的部分，其中一层使用规则图形，一层使用轮廓。快速方案1为将通孔via的轮廓用八边形替代，如图2。快速方案2为将金属轮廓直接使用对版图设计(physical design)做过预偏置处理的光刻阶段设计目标版图(ADI litho target)替代，如图3。
[0008]步骤s103，利用以下方式中的一种计算重叠面积。
[0009]A.像素化重叠面积计算：
[0010]软件内部首先将金属与通孔的曝光/刻蚀后轮廓进行AND(与)布尔运算，将与计算后的重叠面积单独存为一层。对该层图形进行二值化，二值化后闭合填充，轮廓内为1，轮廓外为0，黑像素理论占比＝50％被记为1，通过像素统计轮廓内面积。该方法在计算不规则多边形轮廓面积下会有一定误差，像素越小，误差越小。该方法的好处是，二值化后计算面积更快。
[0011]B.多边形面积划分为计算：
[0012]一个多边形可以分成N个三角形，因此，一个多边形的面积可以分成N个三角形的
面积之和(精确解)。
[0013]1)对于凸多边形，如图4(a)，以多边形的某一点为顶点，将其划分成几个三角形，计算这些三角形的面积，然后加起来即可。已知三角形顶点坐标，三角形面积可以利用向量的叉乘来计算。
[0014]2)对于凹多边形，如图4(b)如果还是按照上述方法划分成三角形，会有重复计算某些部分，为了能够避免重复计算，我们计算三角形面积时可以利用差乘，因为差乘有正负，如果刚开始多计算了某些部分的面积，后面能够减掉的话，就不会影响答案的正确性。
[0015]当三角形的三个顶点都不在原点时，我们也可以借助原点来计算，如图4(c)。多边形区域的面积计算和这个计算的思想是一样的。每个线段与坐标原点都能围成一个三角形，这些三角形的“面积”之和就是多边形区域的面积。因为这些三角形的顶点排列顺序不同时，算出的面积可以是负值。
[0016]步骤s2，计算重叠面积与通孔原设计尺寸的面积的比例，表达为：
[0017]面积比例＝重叠面积/通孔原设计尺寸的面积。
[0018]标注：此处可以直接使用刻蚀后的轮廓和原始物理设计版图，如图5和6示意。
[0019]步骤s3，根据相关工艺变动范围进行测算，最终会设定重叠面积比例的安全阈值(Areasafe)；
[0020]步骤s4，如果实际重叠面积比例≥Areasafe，该通孔就可以被判定为不会发生开路缺陷，因为如果通孔与金属的实际重叠面积足够，在此处就不会发生开路，且仍能满足所需电性。
[0021]步骤s5，如果实际重叠面积比例＜Areasafe，该通孔就可以被判定为可能发生开路缺陷，并且通孔与金属的实际重叠面积越小，实际重叠面积越小于安全阈值Areasafe，最终也会更加容易导致开路现象的发生，也无法保持电性。
[0022]从上述计算过程可看出，其只能通过预测预定位置处的开路风险。然而实际刻蚀工艺中存在套刻误差，该套刻误差会导致通孔无法100％落在预定设计位置，而最终落在一定范围内。以上传统的计算方法忽略了套刻误差，也就无法预测在套刻工艺波动的情况下一定范围内的开路风险，降低了计算结果的准确度。
[0023]为此，提出本专利技术。

技术实现思路

[0024]本专利技术的主要目的在于提供一种判断通孔开路缺陷的方法，该方法考虑了套刻误差，能够预测在套刻工艺波动的情况下一定范围内的开路风险，提高了判断结果的准确度。
[0025]为了实现以上目的，本专利技术提供了以下技术方案。
[0026]一种判断通孔开路缺陷的方法，包括下列步骤：
[0027]步骤A，对金属和通孔的版图设计进行光学临近效应矫正OPC，采用曝光仿真法获得金属层和通孔层曝光后的轮廓，再计算出金属层和通孔层刻蚀后的轮廓；
[0028]步骤B，计算通孔层刻蚀后的轮廓面积S，再任选将其模拟成等面积的规则多边形，进而获得相连的两层金属轮廓和通孔轮廓；
[0029]步骤C，与通孔相连的金属层平行的方向记为x方向，与通孔相连金属垂直的方向记为y方向，定义通孔需要移动的步长step；以版图设计的坐标位置为圆点，分别计算x方向
和y方向的潜在开路缺陷概率，以及x方向每一个步长下的重叠面积及重叠面积比例结果，以及y方向每一个步长下的重叠面积及重叠面积比例结果；
[0030]步骤D，设定重叠面积比例的安全阈值，分别将所述步骤C中得到的x方向和y方向的重叠面积比例结果与安全阈值作比较，从而分别得出x方向和y方向上通过在套刻误差分布下开路的概率P
x
和P
y
；
[0031]步骤E，分别设定在x方向和y方向上发生通孔开路的概率安全阈值P
safe
‑
x
、P safe
‑
y
；
[0032]比较P
x
与P
safe
‑
x
，若1
‑
P
x
＜P
safe
‑
x
，则优化版图，重复步骤A至E中x方向的操作，直至1
‑
P
x
≥P
safe
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种判断通孔开路缺陷的方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤A，对金属和通孔的版图设计进行光学临近效应矫正OPC，采用曝光仿真法获得金属层和通孔层曝光后的轮廓，再计算出金属层和通孔层刻蚀后的轮廓；步骤B，计算通孔层刻蚀后的轮廓面积S，再任选将其模拟成等面积的规则多边形，进而获得相连的两层金属轮廓和通孔轮廓；步骤C，与通孔相连的金属层平行的方向记为x方向，与通孔相连金属垂直的方向记为y方向，定义通孔需要移动的步长step；以版图设计的坐标位置为圆点，分别计算x方向和y方向的潜在开路缺陷概率，以及x方向每一个步长下的重叠面积及重叠面积比例结果，以及y方向每一个步长下的重叠面积及重叠面积比例结果；步骤D，设定重叠面积比例的安全阈值，分别将所述步骤C中得到的x方向和y方向的重叠面积比例结果与安全阈值作比较，从而分别得出x方向和y方向上通过在套刻误差分布下开路的概率P
x
和P
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；步骤E，分别设定在x方向和y方向上发生通孔开路的概率安全阈值P
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【专利技术属性】
技术研发人员：苏晓菁，韦亚一，粟雅娟，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：