SAMP入门系列：剪切蒙版形状的放置和分解规则（上）

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

半导体行业开始使用多图案技术在20纳米工艺节点上制造IC。当我们到达7 nm时，就引入了自对准多图案（SAMP）技术的使用。在之前的文章中，我们探讨并比较了三种SAMP技术，包括自对准双图案（SADP），自对准四重图案（SAQP）和自对准光刻法光刻（SALELE）。由于SADP和SAQP制造工艺既需要走线（金属线）也需要切割（也称为块）掩模，因此它们的使用也带来了新的设计和验证挑战。

然后，我们详细介绍了用于创建轨道（金属线）蒙版的布局分解难题和自动化解决方案。现在，我们通过探索和解释创建切割蒙版的过程来完成SAMP入门系列，该蒙版用于定义金属目标形状的线端并在金属目标形状之间提供适当的电气隔离。

剪切蒙版形状的放置和分解规则

生成用于金属层的切割蒙版是一项艰巨的过程，因为在金属目标形状之间的间隙中添加了切割形状。但是，在添加金属形状的同时，必须遵守切割形状之间的所有设计要求，即使设计人员尚无法确定最终切割的位置。听起来不可能，不是吗？幸运的是，有一些自动化解决方案设计团队可以用来创建符合铸造要求的合法切割口罩，然后是一些自动化解决方案。

让我们从基础开始。如图1所示，切割形状具有其自身复杂的设计约束，包括切割宽度，最小/最大切割长度，最小尖端到尖端，一侧到另一侧，切割形状之间的角到角间隔，最小通孔外壳距离，以及切割形状之间的最小金属面积。生成剪切蒙版时，必须考虑所有与这些约束有关的设计规则。

图1切割形状有其自身的复杂设计约束。资料来源：西门子EDA

除了这些常见的设计规则外，铸造厂通常还会提供其他规则以增强切割蒙版形状的可打印性，例如N体规则，这是将三个或更多切割形状的簇限制为间距的特殊规则。例如，基本设计规则可能规定两个切割形状之间的最小间距必须大于50 nm。但是，如果蒙版包含三个或四个相邻的切割形状，则铸造N-Body规则可能要求形成该簇的任何两个切割形状之间的间距大于60 nm，因此必须将这组特定的切割形状放置在符合标准的位置。具有更严格的N-Body约束。

当存在可选的（很不错的）间隔要求时，设计规则的合规性将变得更加复杂。当然，确切地讲，不需要可选的间距约束，但是设计者知道满足这些约束将增强这些位置处的切割形状的制造鲁棒性，从而可以提高成品率。面临的挑战是在不违反任何必需约束的情况下，尽可能满足尽可能多的可选间距约束。毋庸置疑，要确保完全符合所有必需的和可选的设计约束是很难手动实现的（图2）。

图2设计人员还必须遵守铸造规则，并在可能的情况下尝试满足可选约束。资料来源：西门子EDA

自动切割面膜分解

电子设计自动化（EDA）多花样工具不仅可以自动执行分解过程，还可以帮助工程师更快，更准确地理解和调试所绘制的目标形状无法正确生成剪切蒙版的情况。IMEC和西门子EDA开展了一个协作项目，以口径多模式工具代表EDA工具功能来定义和描述自动分解过程。

Calibre Multi-Patterning工具可帮助设计人员自动考虑到切口形状之间的最小金属面积，从而自动生成符合所有切口宽度和最小切口长度限制以及切口之间以及切口和过孔之间所有间距限制的合法切口蒙版。即使设计包含一些最小的金属面积违规，该工具也会尝试在维护所有其他约束的同时对其进行修复。

图3显示了为实际设计生成的切割蒙版形状。切口放置在金属目标形状之间的位置，可根据需要调整位置，以确保没有间距或最小面积违规。例如，将一组相邻的切口放置在符合最小边对边，尖端对尖端和角对角间隔约束以及N体约束的布置中。

图3在设计中生成切割形状时应用设计约束。资料来源：西门子EDA

在最上面一行中，设计目标非常短，并且不满足最小面积约束。通过将切口从目标位置移开以在切口形状之间扩展金属长度并满足最小面积限制，可以解决此错误。在左下角放置切割形状，以保持切割形状之间的虚拟金属形状的最小面积要求。在顶部中间，切口从目标形状移开，以保持切口形状和通孔之间的最小间距。

解决切割形状之间的间距冲突

添加切割面罩形状的最简单方法是将其放置在金属线的每个末端，以创建所需的电气隔离。但是，在实际布局中通常不可行，如图4所示。在每条线的末端添加切割形状会生成具有非法宽度，非法形状或所生成切割形状之间的间距违规的切割形状。

图4在每条线的末端放置一个切割形状会产生多种形状和间距冲突。资料来源：西门子EDA

为了解决这些问题，使用了三种技术来找到合法的解决方案：剪切掉落，剪切合并和剪切滑动（图5）。

图5通过使用自动切刀落料，切刀滑动和切刀合并，大大减少了间距约束误差。资料来源：西门子EDA

切滴

不必在每条线的末端添加切割形状以创建所需的电气隔离。在两条金属线之间添加一个切口形状就足够了。但是，仅添加一个切口形状可能会导致较长的线端延伸，这可能会影响设计性能。使用Calibre Multi-Patterning工具的设计人员可以指定最大线端延伸限制，以确保该工具仅丢弃不会违反此已配置最大线端延伸设置的切割。

切合并

合并来自不同轨迹的切口以形成更长的切口可以克服切口之间的间距限制。可以限制生成的切割形状的最大长度，以满足铸造要求。

切滑

生成合法切割蒙版形状的最后一种方法是将切割从线端滑开。滑动是在两个条件下完成的：1）滑动切口不得导致超过工具中配置的最大线端延伸量； 2）滑动切口不得与其他切口形状产生间距冲突。

切口滑动的主要目的是找到满足所有约束条件的切口形状的合法位置。

编辑：hfy