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

正如任何嘗試過(guò)的工程師都會(huì)告訴您的那樣，為自對(duì)準(zhǔn)多圖案（SAMP）流程創(chuàng)建符合設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）的設(shè)計(jì)并不是一件容易的事。在符合所有相關(guān)DRC要求的同時(shí)，將所需的目標(biāo)形狀分解為適當(dāng)?shù)拿砂嫘螤钍且粋€(gè)復(fù)雜的過(guò)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(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤的根本原因，對(duì)于成功制造依賴于這些流程的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）中的多圖案（MP）工具不僅可以自動(dòng)執(zhí)行分解過(guò)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(wú)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(gè)協(xié)作項(xiàng)目，以Caliber Multi-Patterning工具作為EDA工具功能的代表來(lái)定義和描述自動(dòng)分解過(guò)程。

SADP / SAQP軌道分解

自對(duì)準(zhǔn)雙圖案（SADP）和自對(duì)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(gè)側(cè)壁生成步驟，但SAQP需要兩個(gè)側(cè)壁生成步驟，因?yàn)镾AQP中的磁道之間的間隔由第二側(cè)壁寬度定義。由于這兩個(gè)過(guò)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(duì)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(duì)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(gè)較大的間隙，則必須用虛擬軌道（沒(méi)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(diǎn)。資料來(lái)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(gè)磁道，同時(shí)又無(wú)法在每個(gè)磁道之間保持所需的恒定間隔。要解決此問(wèn)題，“口徑多樣式”工具會(huì)生成兩個(gè)寬軌道。

您怎么知道應(yīng)該將哪個(gè)軌道分配給心軸或非心軸組？該名稱實(shí)際上有點(diǎn)武斷。如果您有特定的首選項(xiàng)，Calibre Multi-Patterning工具可讓您通過(guò)使用定位圖層來(lái)控制分配。例如，在制造過(guò)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(kù)設(shè)計(jì)配置，每個(gè)金屬層可能具有一定范圍的允許走線寬度。鑄造廠通過(guò)定義包含允許寬度的范圍或通過(guò)將特定值分配給一組允許寬度來(lái)定義這些允許的軌道寬度。“ Calibre Multi-Patterning”工具不會(huì)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(gè)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(jì)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(shí)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(lái)源：西門子EDA

銷售軌跡分解

SALELE進(jìn)程具有兩個(gè)必需的跟蹤蒙版：LE1和LE2。因?yàn)槊糠N軌道類型都有單獨(dú)的遮罩，所以“銷售”過(guò)程不需要連續(xù)的軌道或使用虛擬軌道來(lái)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)挘梢灾苯哟蛴。瑒t不需要虛擬金屬來(lái)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(lái)源：西門子EDA

填充過(guò)程之后，將生成的形狀劃分為L(zhǎng)E1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(guò)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(jì)時(shí)的一個(gè)重要問(wèn)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(lái)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(lái)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(guò)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(gè)點(diǎn)動(dòng)，以使終端虛擬軌道連接到常規(guī)軌道。

圖5通過(guò)對(duì)非矩形SADP標(biāo)記使用步進(jìn)來(lái)創(chuàng)建特殊終止過(guò)程。資料來(lái)源：西門子EDA

錯(cuò)誤可視化

最終，無(wú)論您多么熟練和經(jīng)驗(yàn)豐富，還是分解自動(dòng)化工具的能力如何，都不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤。從本質(zhì)上講，多樣式錯(cuò)誤通常在視覺(jué)環(huán)境中更容易理解。Calibre Multi-Patterning工具提供了錯(cuò)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(wèn)題，如圖6所示。

圖6口徑多模式工具報(bào)告的跟蹤錯(cuò)誤的可視顯示。資料來(lái)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(jì)不滿足此規(guī)則，則該工具將生成一個(gè)錯(cuò)誤標(biāo)記層。軌道之間的非法間距可能是兩個(gè)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(gè)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(gè)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(wèn)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(duì)齊并具有相同的寬度。非法目標(biāo)錯(cuò)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(duì)齊，則將其突出顯示為非法目標(biāo)形狀（從頂部起第五個(gè)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(gè)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(wú)法維持心軸錨點(diǎn)和/或非心軸錨點(diǎn)之間的顏色一致性時(shí)，就會(huì)發(fā)生錨點(diǎn)沖突。這些沖突可能發(fā)生在不同軌道上的錨點(diǎn)之間（下部的黃色標(biāo)記），或者同一軌道上的錨點(diǎn)之間（中間的粉紅色標(biāo)記）。

編輯：hfy