在現(xiàn)代芯片制造工藝中，光刻是非常重要的一個步驟，其過程采用類似照相機的原理，光刻機發(fā)出的光通過具有圖形的掩模版在晶圓上進行曝光成像，從而實現(xiàn)將電路圖轉印到晶圓上。在理想情況下，晶圓上的成像圖形會與掩模版上的布局設計完全一樣。但是，當掩模版圖形的關鍵尺寸小于曝光波長的時候，由于衍射效應晶圓上的成像會失真，從而與掩模版的布局圖形不是很吻合，此時就需要計算光刻OPC(Optical Proximity Correction)技術對掩模版的圖形進行修正，從而保證印在晶圓上的圖形符合最初的設計。
東方晶源從創(chuàng)立之初便聚焦計算光刻領域，推出PanGen平臺。經(jīng)過近十年的發(fā)展PanGen已經(jīng)成為集合精確的制程仿真、DRC、SBAR、OPC、LRC、DPT及SMO等完整功能鏈條的平臺。同時，通過豐富、大量的產(chǎn)線應用，東方晶源已經(jīng)成為國內(nèi)計算光刻領域的開拓者、領導者。近期，結合產(chǎn)業(yè)應用及發(fā)展痛點，東方晶源推出兩款新產(chǎn)品PanGen DMC和PanGen dFO。本文將對其中之一的PanGen dFO的研發(fā)背景、應用及成果進行詳細介紹。
晶圓廠在進行OPC時，會針對具體技術節(jié)點各工藝層版圖的特性，開發(fā)OPC Recipe，例如針對28nm技術節(jié)點金屬層的OPC Recipe。OPC Recipe本質上是一系列優(yōu)化策略和參數(shù)的設置，能夠將輸入的整個工藝層的原始版圖轉化為可以在硅片上按設想形貌成像的掩模版圖形。OPC Recipe在開發(fā)時會考慮該技術節(jié)點下多樣化的圖形輸入，并對設計版圖實施OPC優(yōu)化之后進行光刻仿真檢測(LRC)，如果檢測發(fā)現(xiàn)有壞點，則對OPC Recipe進行迭代改進，從而盡可能的使OPC Recipe可以完全應對各種設計版圖。當OPC Recipe確定后，就會從晶圓廠的研發(fā)部門轉移到量產(chǎn)部門，投入到大規(guī)模生產(chǎn)中。
但是金無足赤，器無完器，實踐中OPC Recipe可能并不能很好的覆蓋一些版圖的某些位置的圖案，其輸出的掩模版圖形無法給出預期成像結果，從而產(chǎn)生壞點(Hot Spot)，影響最終芯片良率，這是晶圓廠需要面對的實際痛點問題。此時就需要根據(jù)光刻仿真檢測(LRC)的反饋，對該處掩模版圖形做局部的修改，即Mask Repair。
Mask Repair能有效的幫助OPC工程師消除壞點，但是有可能對mask局部修改過大，導致該處圖形形狀極端，從而對掩模版制造的工藝擾動過于敏感，產(chǎn)生新的問題;并且有些情況下，設計版圖的形貌天然就會導致該處成像質量較差，此時反復迭代Repair Mask就很難收斂到一個比較理想的結果 !
東方晶源在現(xiàn)有的計算光刻平臺PanGen 基礎之上，創(chuàng)新性的把局部Mask Repair拓展到局部的Design微調(diào)，推出PanGen dFO(defect free OPC)產(chǎn)品，以一種遞進式的策略，持續(xù)自動查缺補漏，可提供更徹底的OPC解決方案。實踐中針對全芯片光刻仿真檢測(LRC)發(fā)現(xiàn)的壞點，首先采用局部Mask Repair 的辦法，如果能直接解決，則針對該壞點的處理結束。如果不能解決，則通過局部自動微調(diào)設計的方式來解決該壞點。例如開始有1000個壞點，可能有相當一部分已經(jīng)在第一步局部Mask Repair的過程中被解決，只有剩下少部分壞點會進入下一步局部微調(diào)設計的步驟中。
根據(jù)光刻仿真反饋局部自動微調(diào)設計版圖，對整個設計的改動微乎其微，對芯片設計本身的功能不會有影響，但是對實際的光刻卻能產(chǎn)生非常正面的幫助，屬于四兩撥千斤，針對某些頑固壞點可以起到撥云見日的效果。如下圖所示，0.2 nm 的Design自動微調(diào)，成效顯著：
下面測試實例基于28nm節(jié)點一個4000um * 4500um完整RISC-V芯片M2層，可以看出通過PanGen dFO的持續(xù)改進，壞點數(shù)量有了非常顯著的減少。
OPC在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮著極其關鍵的戰(zhàn)略樞紐作用，如果沒有OPC所有先進節(jié)點的晶圓廠將失去將芯片設計轉化為芯片產(chǎn)品的能力，但難解的壞點就像晴天上的幾朵烏云，制約著OPC Recipe更普適的發(fā)揮作用，從而影響晶圓廠的生產(chǎn)效率和良率。PanGen dFO基于東方晶源已有的技術要素，創(chuàng)新性的將局部Mask Repair和局部的Design微調(diào)遞進式的整合在一起，持續(xù)查缺補漏，化解OPC Recipe 難解的頑固壞點，撥云見日，為晶圓廠更高效的提升良率提供更多助力!
（來源：東方晶源）
