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

半導體行業開始使用多圖案技術在20納米工藝節點上制造IC。當我們到達7 nm時，就引入了自對準多圖案（SAMP）技術的使用。在之前的文章中，我們探討并比較了三種SAMP技術，包括自對準雙圖案（SADP），自對準四重圖案（SAQP）和自對準光刻法光刻（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計和驗證挑戰。

然后，我們詳細介紹了用于創建軌道（金屬線）蒙版的布局分解難題和自動化解決方案。現在，我們通過探索和解釋創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形狀的線端并在金屬目標形狀之間提供適當的電氣隔離。

剪切蒙版形狀的放置和分解規則

生成用于金屬層的切割蒙版是一項艱巨的過程，因為在金屬目標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，必須遵守切割形狀之間的所有設計要求，即使設計人員尚無法確定最終切割的位置。聽起來不可能，不是嗎？幸運的是，有一些自動化解決方案設計團隊可以用來創建符合鑄造要求的合法切割口罩，然后是一些自動化解決方案。

讓我們從基礎開始。如圖1所示，切割形狀具有其自身復雜的設計約束，包括切割寬度，最小/最大切割長度，最小尖端到尖端，一側到另一側，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，必須考慮所有與這些約束有關的設計規則。

圖1切割形狀有其自身的復雜設計約束。資料來源：西門子EDA

除了這些常見的設計規則外，鑄造廠通常還會提供其他規則以增強切割蒙版形狀的可打印性，例如N體規則，這是將三個或更多切割形狀的簇限制為間距的特殊規則。例如，基本設計規則可能規定兩個切割形狀之間的最小間距必須大于50 nm。但是，如果蒙版包含三個或四個相鄰的切割形狀，則鑄造N-Body規則可能要求形成該簇的任何兩個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準的位置。具有更嚴格的N-Body約束。

當存在可選的（很不錯的）間隔要求時，設計規則的合規性將變得更加復雜。當然，確切地講，不需要可選的間距約束，但是設計者知道滿足這些約束將增強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計約束是很難手動實現的（圖2）。

圖2設計人員還必須遵守鑄造規則，并在可能的情況下嘗試滿足可選約束。資料來源：西門子EDA

自動切割面膜分解

電子設計自動化（EDA）多花樣工具不僅可以自動執行分解過程，還可以幫助工程師更快，更準確地理解和調試所繪制的目標形狀無法正確生成剪切蒙版的情況。IMEC和西門子EDA開展了一個協作項目，以口徑多模式工具代表EDA工具功能來定義和描述自動分解過程。

Calibre Multi-Patterning工具可幫助設計人員自動考慮到切口形狀之間的最小金屬面積，從而自動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。即使設計包含一些最小的金屬面積違規，該工具也會嘗試在維護所有其他約束的同時對其進行修復。

圖3顯示了為實際設計生成的切割蒙版形狀。切口放置在金屬目標形狀之間的位置，可根據需要調整位置，以確保沒有間距或最小面積違規。例如，將一組相鄰的切口放置在符合最小邊對邊，尖端對尖端和角對角間隔約束以及N體約束的布置中。

圖3在設計中生成切割形狀時應用設計約束。資料來源：西門子EDA

在最上面一行中，設計目標非常短，并且不滿足最小面積約束。通過將切口從目標位置移開以在切口形狀之間擴展金屬長度并滿足最小面積限制，可以解決此錯誤。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單方法是將其放置在金屬線的每個末端，以創建所需的電氣隔離。但是，在實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的切割形狀。

圖4在每條線的末端放置一個切割形狀會產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，使用了三種技術來找到合法的解決方案：剪切掉落，剪切合并和剪切滑動（圖5）。

圖5通過使用自動切刀落料，切刀滑動和切刀合并，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建所需的電氣隔離。在兩條金屬線之間添加一個切口形狀就足夠了。但是，僅添加一個切口形狀可能會導致較長的線端延伸，這可能會影響設計性能。使用Calibre Multi-Patterning工具的設計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違反此已配置最大線端延伸設置的切割。

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。滑動是在兩個條件下完成的：1）滑動切口不得導致超過工具中配置的最大線端延伸量； 2）滑動切口不得與其他切口形狀產生間距沖突。

切口滑動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