SAMP流程生成準(zhǔn)確的跟蹤掩膜的技術(shù)解析

作者：Jae Uk Lee、Ryoung-han Kim博士、David Abercrombie、Rehab Kotb Ali

正如任何嘗試過的工程師都會告訴您的那樣，為自對準(zhǔn)多圖案（SAMP）流程創(chuàng)建符合設(shè)計規(guī)則檢查（DRC）的設(shè)計并不是一件容易的事。在符合所有相關(guān)DRC要求的同時，將所需的目標(biāo)形狀分解為適當(dāng)?shù)拿砂嫘螤钍且粋€復(fù)雜的過程。

了解關(guān)鍵的分解要求和為SAMP流程生成準(zhǔn)確的跟蹤掩膜的技術(shù)，以及理解分解過程中發(fā)生錯誤的根本原因，對于成功制造依賴于這些流程的設(shè)計至關(guān)重要。

電子設(shè)計自動化（EDA）中的多圖案（MP）工具不僅可以自動執(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?yán)L制目標(biāo)形狀無法正確生成軌跡蒙版的情況。IMEC和西門子EDA（以前稱為Mentor Graphics）進(jìn)行了一個協(xié)作項目，以Caliber Multi-Patterning工具作為EDA工具功能的代表來定義和描述自動分解過程。

SADP / SAQP軌道分解

自對準(zhǔn)雙圖案（SADP）和自對準(zhǔn)四重圖案（SAQP）需要芯軸掩模和切割/塊狀掩模進(jìn)行制造。第一步是將目標(biāo)轉(zhuǎn)換為心軸和非心軸軌道。這些軌道之間的間隔由側(cè)壁寬度定義。盡管SADP使用一個側(cè)壁生成步驟，但SAQP需要兩個側(cè)壁生成步驟，因為SAQP中的磁道之間的間隔由第二側(cè)壁寬度定義。由于這兩個過程都使用側(cè)壁，因此金屬線（金屬走線）之間的間隔在這兩者中都是恒定的。

如圖1所示，同一軌道中的所有目標(biāo)形狀必須彼此對齊并具有相同的寬度。目標(biāo)形狀之間的任何間隙都必須填充假金屬。對于目標(biāo)形狀和SADP區(qū)域邊界（定義IP塊范圍的標(biāo)記）之間的間隙也是如此。如果在垂直方向上發(fā)現(xiàn)一個較大的間隙，則必須用虛擬軌道（沒有任何目標(biāo)形狀的軌道）填充該間隙，以在最終生成的軌道之間保持恒定的間距。

圖1根據(jù)需要生成了虛擬軌跡，以填充目標(biāo)形狀之間的空白區(qū)域，保持軌跡之間的間距恒定并尊重錨點。資料來源：西門子EDA

如圖1的中間所示，某些磁道之間的額外間隔不足以生成三個磁道，同時又無法在每個磁道之間保持所需的恒定間隔。要解決此問題，“口徑多樣式”工具會生成兩個寬軌道。

您怎么知道應(yīng)該將哪個軌道分配給心軸或非心軸組？該名稱實際上有點武斷。如果您有特定的首選項，Calibre Multi-Patterning工具可讓您通過使用定位圖層來控制分配。例如，在制造過程中，心軸線的生成與非心軸線不同，因此您可能希望基于連接性或功能將某些網(wǎng)絡(luò)分配給特定的蒙版。如圖1所示，將標(biāo)記為心軸錨的目標(biāo)形狀分配給心軸軌道，并將標(biāo)記為非心軸錨的目標(biāo)形狀分配給非心軸軌道。

由于各種標(biāo)準(zhǔn)單元庫設(shè)計配置，每個金屬層可能具有一定范圍的允許走線寬度。鑄造廠通過定義包含允許寬度的范圍或通過將特定值分配給一組允許寬度來定義這些允許的軌道寬度?！?Calibre Multi-Patterning”工具不會生成寬度超出這些允許范圍或預(yù)定義值集的任何軌跡，這有助于您創(chuàng)建符合鑄造廠約束的蒙版。

軌道寬度的集合也可以被限制為特定的順序。鑄造廠定義任何所需的軌道寬度順序，通常將其定義為兩個電源導(dǎo)軌之間的軌道寬度順序。Calibre Multi-Patterning工具隨后可以將此軌道寬度順序規(guī)范與設(shè)計中的目標(biāo)軌道多邊形相匹配，并使用適當(dāng)?shù)能壍缹挾软樞颍▓D2）在需要時插入虛擬軌道。

圖2虛擬軌道的插入基于鑄造規(guī)范的軌道寬度順序。資料來源：西門子EDA

銷售軌跡分解

SALELE進(jìn)程具有兩個必需的跟蹤蒙版：LE1和LE2。因為每種軌道類型都有單獨的遮罩，所以“銷售”過程不需要連續(xù)的軌道或使用虛擬軌道來填充空白空間。如果同一軌道上目標(biāo)形狀之間的間隙足夠?qū)?，可以直接打印，則不需要虛擬金屬來填充該間隙。

如果同一軌道上目標(biāo)形狀之間的間隙小于光刻限制（這意味著它不能直接打印），則Calibre Multi-Patterning工具將用偽金屬填充該間隙，并向切割機(jī)添加切割/塊狀形狀。如圖3所示，在該位置使用塊狀掩模在目標(biāo)金屬形狀之間創(chuàng)建所需的隔離。

圖3在SALELE分解中，目標(biāo)形狀之間的狹窄間隙（不能直接打印）必須用虛擬填充填充。然后將生成的形狀在LE1和LE2蒙版之間進(jìn)行劃分。資料來源：西門子EDA

填充過程之后，將生成的形狀劃分為LE1和LE2蒙版。SALELE中的錨定與SADP類似，并且同樣重要。根據(jù)連接性或功能，可以使用錨定過程將任何目標(biāo)形狀分配給特定的蒙版（LE1或LE2）。

IP塊終止

使用SADP / SAQP流程進(jìn)行設(shè)計時的一個重要問題是，如何按照SADP區(qū)域標(biāo)記的定義，在IP塊的邊緣布置邊界區(qū)域。如圖4所示，必須在SADP區(qū)域的頂部和底部添加虛擬軌道（終端軌道）。此外，必須在SADP區(qū)域的左側(cè)和右側(cè)添加線端擴(kuò)展（即端蓋端接）。需要使用這些端接來緩沖目標(biāo)形狀，以防止邊緣處的工藝變化。

圖4虛擬軌道被添加到SADP標(biāo)記終止區(qū)域的頂部和底部。資料來源：西門子EDA

使用Calibre Multi-Patterning工具，您可以定義這些終止區(qū)域。然后，該工具用虛擬軌道填充這些區(qū)域，確保最后一個軌道是心軸軌道，以保持與SADP / SAQP流程的一致性。如果鑄造廠要求終止區(qū)域中的最后一個心軸軌道比其他軌道更寬，則該工具將生成與鑄造廠要求一致的最后一個心軸寬度。

鑄造廠還可以定義終止軌跡寬度的順序。終止軌跡從SADP標(biāo)記邊緣填充到SADP終止區(qū)域內(nèi)部。如果Calibre Multi-Patterning工具使用鑄造廠定義的終止寬度序列插入終止軌道，并且最后占用的軌道和SADP標(biāo)記邊緣之間的間隔大于滿足終止寬度序列所需的終止軌道，則它將填充剩余空間-終止軌道和最后占用的軌道之間的空間-最小寬度的軌道。

如果SADP區(qū)域不是矩形的，則在SADP區(qū)域的每個邊緣的末端添加終止走線，如圖5所示。如果非矩形SADP區(qū)域具有凸角，并且最后一個終止心軸軌道必須比其旁邊的常規(guī)軌道的寬度寬，那么Calibre Multi-Patterning工具將通過以下方式在終止軌道和常規(guī)軌道之間創(chuàng)建適當(dāng)?shù)倪B接性：使用鑄造廠預(yù)定義的寬度創(chuàng)建一個點動，以使終端虛擬軌道連接到常規(guī)軌道。

圖5通過對非矩形SADP標(biāo)記使用步進(jìn)來創(chuàng)建特殊終止過程。資料來源：西門子EDA

錯誤可視化

最終，無論您多么熟練和經(jīng)驗豐富，還是分解自動化工具的能力如何，都不可避免地會出現(xiàn)一些錯誤。從本質(zhì)上講，多樣式錯誤通常在視覺環(huán)境中更容易理解。Calibre Multi-Patterning工具提供了錯誤可視化功能，可幫助您更快地查找并準(zhǔn)確修復(fù)違反多模式的問題，如圖6所示。

圖6口徑多模式工具報告的跟蹤錯誤的可視顯示。資料來源：西門子EDA

非法軌道空間

軌道之間的間距必須恒定且等于側(cè)壁寬度。如果設(shè)計不滿足此規(guī)則，則該工具將生成一個錯誤標(biāo)記層。軌道之間的非法間距可能是兩個連續(xù)占用的軌道之間的間距小于側(cè)壁寬度的結(jié)果。可替代地，兩個連續(xù)的被占用的軌道之間的間隔可以大于側(cè)壁寬度，但是小于插入另外的虛擬軌道所需的空間：兩個側(cè)壁加上允許的軌道寬度。圖6中部的橙色高亮標(biāo)記顯示了這些問題。

非法目標(biāo)

在SADP / SAQP中，同一軌道中的所有目標(biāo)多邊形必須彼此對齊并具有相同的寬度。非法目標(biāo)錯誤分為三種：

如果任何目標(biāo)多邊形未與同一軌道中的其他目標(biāo)形狀對齊，則將其突出顯示為非法目標(biāo)形狀（從頂部起第五個軌道中為綠色標(biāo)記）。

如果目標(biāo)寬度小于最小允許軌道寬度，或者不在該軌道的允許寬度列表內(nèi)，則將其突出顯示為非法目標(biāo)形狀（中間有兩個綠色標(biāo)記）。

如果目標(biāo)形狀的寬度與同一軌道中其他目標(biāo)形狀的寬度不一致，則將其突出顯示為非法目標(biāo)形狀（底部附近的綠色標(biāo)記）。

錨沖突

當(dāng)無法維持心軸錨點和/或非心軸錨點之間的顏色一致性時，就會發(fā)生錨點沖突。這些沖突可能發(fā)生在不同軌道上的錨點之間（下部的黃色標(biāo)記），或者同一軌道上的錨點之間（中間的粉紅色標(biāo)記）。

編輯：hfy