作者：IMEC的JAE UK LEE，RYOUNG HAN KIM和SIEMENS EDA的REHAB KOTB ALI的DAVID ABERCROMBIE

半導(dǎo)體行業(yè)開始使用多圖案技術(shù)在20納米工藝節(jié)點(diǎn)上制造IC。當(dāng)我們到達(dá)7 nm時(shí)，就引入了自對(duì)準(zhǔn)多圖案（SAMP）技術(shù)的使用。在之前的文章中，我們探討并比較了三種SAMP技術(shù)，包括自對(duì)準(zhǔn)雙圖案（SADP），自對(duì)準(zhǔn)四重圖案（SAQP）和自對(duì)準(zhǔn)光刻法光刻（SALELE）。由于SADP和SAQP制造工藝既需要走線（金屬線）也需要切割（也稱為塊）掩模，因此它們的使用也帶來了新的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證挑戰(zhàn)。

然后，我們?cè)敿?xì)介紹了用于創(chuàng)建軌道（金屬線）蒙版的布局分解難題和自動(dòng)化解決方案。現(xiàn)在，我們通過探索和解釋創(chuàng)建切割蒙版的過程來完成SAMP入門系列，該蒙版用于定義金屬目標(biāo)形狀的線端并在金屬目標(biāo)形狀之間提供適當(dāng)?shù)?a target="_blank">電氣隔離。

剪切蒙版形狀的放置和分解規(guī)則

生成用于金屬層的切割蒙版是一項(xiàng)艱巨的過程，因?yàn)樵诮饘倌繕?biāo)形狀之間的間隙中添加了切割形狀。但是，在添加金屬形狀的同時(shí)，必須遵守切割形狀之間的所有設(shè)計(jì)要求，即使設(shè)計(jì)人員尚無法確定最終切割的位置。聽起來不可能，不是嗎？幸運(yùn)的是，有一些自動(dòng)化解決方案設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以用來創(chuàng)建符合鑄造要求的合法切割口罩，然后是一些自動(dòng)化解決方案。

讓我們從基礎(chǔ)開始。如圖1所示，切割形狀具有其自身復(fù)雜的設(shè)計(jì)約束，包括切割寬度，最小/最大切割長度，最小尖端到尖端，一側(cè)到另一側(cè)，切割形狀之間的角到角間隔，最小通孔外殼距離，以及切割形狀之間的最小金屬面積。生成剪切蒙版時(shí)，必須考慮所有與這些約束有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)則。

圖1切割形狀有其自身的復(fù)雜設(shè)計(jì)約束。資料來源：西門子EDA

除了這些常見的設(shè)計(jì)規(guī)則外，鑄造廠通常還會(huì)提供其他規(guī)則以增強(qiáng)切割蒙版形狀的可打印性，例如N體規(guī)則，這是將三個(gè)或更多切割形狀的簇限制為間距的特殊規(guī)則。例如，基本設(shè)計(jì)規(guī)則可能規(guī)定兩個(gè)切割形狀之間的最小間距必須大于50 nm。但是，如果蒙版包含三個(gè)或四個(gè)相鄰的切割形狀，則鑄造N-Body規(guī)則可能要求形成該簇的任何兩個(gè)切割形狀之間的間距大于60 nm，因此必須將這組特定的切割形狀放置在符合標(biāo)準(zhǔn)的位置。具有更嚴(yán)格的N-Body約束。

當(dāng)存在可選的（很不錯(cuò)的）間隔要求時(shí)，設(shè)計(jì)規(guī)則的合規(guī)性將變得更加復(fù)雜。當(dāng)然，確切地講，不需要可選的間距約束，但是設(shè)計(jì)者知道滿足這些約束將增強(qiáng)這些位置處的切割形狀的制造魯棒性，從而可以提高成品率。面臨的挑戰(zhàn)是在不違反任何必需約束的情況下，盡可能滿足盡可能多的可選間距約束。毋庸置疑，要確保完全符合所有必需的和可選的設(shè)計(jì)約束是很難手動(dòng)實(shí)現(xiàn)的（圖2）。

圖2設(shè)計(jì)人員還必須遵守鑄造規(guī)則，并在可能的情況下嘗試滿足可選約束。資料來源：西門子EDA

自動(dòng)切割面膜分解

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）多花樣工具不僅可以自動(dòng)執(zhí)行分解過程，還可以幫助工程師更快，更準(zhǔn)確地理解和調(diào)試所繪制的目標(biāo)形狀無法正確生成剪切蒙版的情況。IMEC和西門子EDA開展了一個(gè)協(xié)作項(xiàng)目，以口徑多模式工具代表EDA工具功能來定義和描述自動(dòng)分解過程。

Calibre Multi-Patterning工具可幫助設(shè)計(jì)人員自動(dòng)考慮到切口形狀之間的最小金屬面積，從而自動(dòng)生成符合所有切口寬度和最小切口長度限制以及切口之間以及切口和過孔之間所有間距限制的合法切口蒙版。即使設(shè)計(jì)包含一些最小的金屬面積違規(guī)，該工具也會(huì)嘗試在維護(hù)所有其他約束的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。

圖3顯示了為實(shí)際設(shè)計(jì)生成的切割蒙版形狀。切口放置在金屬目標(biāo)形狀之間的位置，可根據(jù)需要調(diào)整位置，以確保沒有間距或最小面積違規(guī)。例如，將一組相鄰的切口放置在符合最小邊對(duì)邊，尖端對(duì)尖端和角對(duì)角間隔約束以及N體約束的布置中。

圖3在設(shè)計(jì)中生成切割形狀時(shí)應(yīng)用設(shè)計(jì)約束。資料來源：西門子EDA

在最上面一行中，設(shè)計(jì)目標(biāo)非常短，并且不滿足最小面積約束。通過將切口從目標(biāo)位置移開以在切口形狀之間擴(kuò)展金屬長度并滿足最小面積限制，可以解決此錯(cuò)誤。在左下角放置切割形狀，以保持切割形狀之間的虛擬金屬形狀的最小面積要求。在頂部中間，切口從目標(biāo)形狀移開，以保持切口形狀和通孔之間的最小間距。

解決切割形狀之間的間距沖突

添加切割面罩形狀的最簡(jiǎn)單方法是將其放置在金屬線的每個(gè)末端，以創(chuàng)建所需的電氣隔離。但是，在實(shí)際布局中通常不可行，如圖4所示。在每條線的末端添加切割形狀會(huì)生成具有非法寬度，非法形狀或所生成切割形狀之間的間距違規(guī)的切割形狀。

圖4在每條線的末端放置一個(gè)切割形狀會(huì)產(chǎn)生多種形狀和間距沖突。資料來源：西門子EDA

為了解決這些問題，使用了三種技術(shù)來找到合法的解決方案：剪切掉落，剪切合并和剪切滑動(dòng)（圖5）。

圖5通過使用自動(dòng)切刀落料，切刀滑動(dòng)和切刀合并，大大減少了間距約束誤差。資料來源：西門子EDA

切滴

不必在每條線的末端添加切割形狀以創(chuàng)建所需的電氣隔離。在兩條金屬線之間添加一個(gè)切口形狀就足夠了。但是，僅添加一個(gè)切口形狀可能會(huì)導(dǎo)致較長的線端延伸，這可能會(huì)影響設(shè)計(jì)性能。使用Calibre Multi-Patterning工具的設(shè)計(jì)人員可以指定最大線端延伸限制，以確保該工具僅丟棄不會(huì)違反此已配置最大線端延伸設(shè)置的切割。

切合并

合并來自不同軌跡的切口以形成更長的切口可以克服切口之間的間距限制。可以限制生成的切割形狀的最大長度，以滿足鑄造要求。

切滑

生成合法切割蒙版形狀的最后一種方法是將切割從線端滑開。滑動(dòng)是在兩個(gè)條件下完成的：1）滑動(dòng)切口不得導(dǎo)致超過工具中配置的最大線端延伸量； 2）滑動(dòng)切口不得與其他切口形狀產(chǎn)生間距沖突。

切口滑動(dòng)的主要目的是找到滿足所有約束條件的切口形狀的合法位置。

編輯：hfy