介紹
在現代晶元製造工藝中，光刻是非常重要的一步，該工藝採用類似相機的原理，將光刻機發出的光通過帶有圖案的十字線在晶圓上成像，從而實現電路圖向晶圓的轉移。 理想情況下，晶圓上的成像模式將與光罩上的布局設計完全相同。 但是，當光罩圖案的鍵尺寸小於波長時，晶圓上的成像會因衍射效應而失真，使其與光罩的布局圖案不太一致，這時就需要計算光刻OPC（光學接近校正）技術來校正光罩的圖案， 從而確保印在晶圓上的圖案符合原始設計。
東方晶源從成立之初，就專注於計算光刻領域，推出了盤根平台。 經過近十年的發展，磐根已成為集精密工藝**、DRC、SBAR、OPC、LRC、DPT、SMO等完整功能鏈於一體的平台。 同時，通過豐富而大量的產線應用，東方晶源已成為中國計算光刻領域的開拓者和引領者。 近日，結合產業應用發展痛點，東方晶源推出了Pangen DMC和Pangen DFO兩款新產品，本文將詳細介紹這兩款產品的研發背景、應用和成果。
pangen dmc——
基於快速過程反饋提供更全面的可製造性檢查。
隨著技術節點的演進，工藝本身變得越來越複雜，設計人員越來越難以對工藝有乙個全面、系統的了解，導致新產品在工藝側流片時反覆迭代，良率爬坡時間更長，增加了晶元生產成本，延長了上市時間。 根據麥肯錫的統計資料，半導體行業的新產品從流片到最終良率提公升大約需要 12 到 18 個月的時間。
*來自麥肯錫公司）。
東方晶源基於堅實的計算光刻平台磐根和豐富的行業實踐經驗，創新研發了磐根DMC（Design Manufacturability Check）產品，內嵌D2C（Design to Contour）快速光刻反饋引擎，可整合全套FAB OPC的Recipe解決方案，以AI模型的形式打包， 使使用者能夠在原始設計的基礎上快速準確地估計出設計最終矽片上的輪廓，進而提前預測設計布局的潛在風險。
D2C 引擎可以準確地捕獲整套 OPC 配方的行為，並提供非常接近完整 OPC 配方的 Contour 結果。 從下圖可以看出，對於具有不同幾何特性的金屬和VIA工藝層，D2C給出的輪廓和完整的OPC配方給出的輪廓幾乎擬合在一起，即使綜合計算多種工藝條件下的PV波段（峰值和Valey波段），結果也非常接近。
以完整的28nm RISC-V全晶元布局為例，D2C給出的輪廓與完整OPC Recipe給出的輪廓在不同工藝條件（PW條件）下的差異基本小於1nm，計算速度遠高於完整的OPC Recipe，可以測量出當前版本快80倍左右。
隨著工藝技術變得越來越複雜，僅依靠抽象規則很難覆蓋整個工藝的所有方面，因此，通過基於規則的DRC（Design Rule Check）檢查的設計布局並不意味著它可以在工藝端表現良好。 Pangen DMC 可以估計設計布局的最終光刻，並以更全面、更直觀的方式提供工藝方面的反饋。 此外，DRC檢查只能得出是否存在違規行為的黑白結論，無法知道一定程度的違規行為會對流程端產生多大的影響。 基於Pangen DMC模型的模型以非常直觀的方式呈現給使用者的影響，幫助使用者根據實際情況權衡違規處理。 因此，無論是針對製造端還是設計端，該產品都可以作為對現有DRC（Design Rule Check）工具的非常有力的補充，在尊重客戶現有工作流程的基礎上，幫助客戶在DRC檢測之外，更全面地發現布局中工藝可製造性的風險， 從而加快迭代速度，降低時間成本，使新的晶元產品在流片過程中更快地提高良率，並更早地推向市場。
pangen dfo——
有效消除壞點，提供更徹底的OPC解決方案。
晶圓廠在進行OPC時，會根據特定工藝節點各工藝層布局的特點，開發OPC配方，如28nm工藝節點金屬層的OPC配方。 OPC配方本質上是一組優化策略和引數，用於將輸入的整個工藝層的原始布局轉換為可以按設想在矽晶圓上成像的掩模版圖案。 OPC Recipe在開發時會考慮技術節點下多樣化的圖形輸入，在OPC優化設計版圖後進行光刻**檢測（LRC），如果檢測發現壞點，則對OPC Recipe進行迭代改進，使OPC Recipe盡可能地完全應對各種設計版圖。 一旦OPC配方最終確定，它將從晶圓廠的研發部門轉移到量產部門並投入批量生產。
在實踐中，OPC配方可能無法覆蓋布局某些位置的模式，輸出十字線圖形無法給出預期的成像效果，導致壞點（熱點）並影響最終的晶元良率，這是晶圓廠需要面對的實際痛點。 此時，需要根據光刻**檢測（LRC）的反饋對光罩圖案進行區域性修改，即掩模修復。
掩模修復可以有效地幫助OPC工程師消除壞點，但有可能對掩模進行過多的修改，導致極端的圖形形狀，對掩模製造中的工藝干擾過於敏感，產生新的問題而在某些情況下，設計布局的形貌自然會導致那裡的成像質量較差，經過修復掩模的反覆迭代後，很難收斂到更理想的結果
東方晶源在現有計算光刻平台磐根的基礎上，創新性地將區域性掩模修復拓展到區域性設計和微調，並推出磐根DFO（Defect Free OPC）產品，以漸進式策略和持續自動檢查和填補空白，提供更徹底的OPC解決方案。 在實際操作中，對於全晶元光刻**檢測（LRC）中發現的壞點，首先採用區域性掩模修復的方法，如果能直接求解，則完成壞點的處理。 如果無法解決，可以通過對設計進行區域性自動微調來解決壞點。 例如，如果一開始有 1000 個壞點，那麼在區域性掩模修復的第一步中可能已經解決了相當一部分壞點，只有少量壞點會進入下一步區域性微調設計。
根據光刻**反饋區域性自動微調的設計布局，對整個設計的變化很小，晶元設計本身的功能不會受到影響，但可以對實際光刻產生非常積極的幫助。 如下圖所示，02 nm 設計可自動微調，效果顯著：
以下測試示例基於28nm節點處的4000um*4500um完整RISC-V晶元M2層，可以看出，通過Pangen DFO的不斷改進，壞點數量明顯減少。
OPC在半導體產業鏈中扮演著極其關鍵的戰略樞紐作用，沒有OPC所有先進節點的晶圓廠將失去將晶元設計轉化為晶元產品的能力，但棘手的壞畫素就像晴空中的幾朵烏雲，制約了OPC配方發揮更普遍的作用， 從而影響晶圓廠的生產效率和良率。盤根DFO在東方晶源現有技術要素的基礎上，創新性地將區域性掩模修復與區域性設計微調逐步融合，不斷檢查和填補空白，解決OPC配方的頑固弊端，為晶圓廠更高效地提高良率提供更多幫助