光刻版数据处理中的工艺涨缩问题

发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:338

粟鹏义1，陈开盛2，曹庄琪1

(1.上海交通大学，上海，200052 ; 2.上海光刻电子科技有限公司，上海，200052)

摘要：介绍了集成电路行业中在光刻版数据处理时的工艺涨缩问题，分别讨论了正涨缩和负涨缩问题，涨缩与反转处理的次序问题，尤其对位于版图边沿图形的涨缩进行了详细的讨论，并且提出了一种电子设计自动化软件的解决方案和实际结果。

关键词：光刻版；光刻；电子设计自动化；集成电路

中图分类号：tn305 文献标识码：a 文章编号：1003-353x(2003)07-0020-03

1引言

集成电路（ic）是现代信息技术的核心和电子整机的心脏。硅基集成电路的平面工艺和图形光刻仍然是当今大规模集成电路生产中的主流技术。集成电路制造公司采用光刻机将光刻版上的图形投影到硅片或其他半导体材质上。一般一个集成电路芯片的生产需要许多光刻版套刻而成（常常是6到20多层）。光刻版是集成电路生产中的关键工具，其质量直接决定了最终集成电路产品的成败。

光刻版，有时也称为光掩模或者光罩，通常为高纯度精密石英玻璃版，上面载有金属铬形成的集成电路图形。

2 光刻版数据处理

在集成电路设计公司将集成电路设计出带 (tapeout)后，就可以从版图得到光刻图形生产光刻版了。从设计公司出带的版图得到生产光刻版所需要的光刻图形的过程称为光刻版数据处理。从版图图形到光刻版图形有下列方法：

● 直接对应

一块光刻版直接与版图中的某一层直接对应。例如，金属层对应某版图中的第7层。

● 逻辑运算

一块光刻版与版图中的某些层对应，是它们逻辑运算的结果。例如，通常p+注入层与n+注入层的图形是互补的。这样在版图中可能只有p+注入层（pplus）的图形，p +注入层的光刻版可以直接从该层版图图形而来，而n +注入层的光刻版则从pplus层版图经过逻辑“非”运算就可得到。在光刻版数据处理中逻辑“非”运算可以通过反转来实现。有时某层光刻版图形是好几层版图图形相加的结果，则是将这些层进行逻辑“或”运算。

● 图形涨缩

一块光刻版由版图中的某种图形拓展而来。例如，通常在mos器件的版图中只画有栅区图形而没有栅注入图形，栅注入层的光刻版图形是由版图中的栅区图形拓展一定量得到，在光刻版数据处理中可以通过对栅区图形进行正涨缩处理来得到栅注入层的图形。

完整的能直接用于生产的光刻版除了包括与电路一致的图形外还包括许多辅助图形。常见的辅助图形包括：

● 游标

● 光刻对准图形

● 曝光量控制图形

● 关键尺寸监测图形

● 测试键图形

● 光学对准目标图形

● 划片槽图形

● 其他辅助图形，例如器件名称、光刻版序号、厂家商标和版号日期等。

这些图形有的是由集成电路设计公司提供，例如大部份的测试键图形, 有的是由集成电路代工厂提供，例如游标，关键尺寸监测图形，曝光量控制图形等，还有的是光刻版工厂自己提供的图形，例如光刻版工厂自己的商标，版号日期等。对这些图形也要进行相应的数据处理以使他们符合生产工艺的要求。

3正涨缩与负涨缩问题

图形涨缩是光刻版数据处理中重要的一个步骤。所谓涨缩是指图形上的数据区根据涨缩量向里收缩或向外拓展。通常图形需要涨缩是基于两方面的要求：

● 集成电路设计公司版图设计的要求。在上面提到的某些层的版图是由另外一层版图经过周边拓展而得到的，这时需要通过涨缩来实现；

● 集成电路代工厂工艺的要求。同样的版图在不同的代工厂之间或同一代工厂不同工艺间，光刻出的图形是有偏差的，这时需要在光刻版上进行对应的补偿。

涨缩包括正涨缩和负涨缩。进行正涨缩的情形有：

● 例如，mos器件中，由集成电路设计公司

版图设计中，若只有栅区图形，则栅注入图形可以通过栅区图形进行正涨缩得到；

● 在集成电路代工厂的生产中，例如对线条图形，在光刻过程中，经过曝光，显影，去胶，后烘，在硅片上得到的最终图形会比光刻版的图形小。这种偏差可以通过在光刻版上对该层图形进行正涨缩得到补偿，具体的涨缩量由工艺决定。

进行负涨缩的情形有：

● 例如，mos器件中，由集成电路设计公司版图设计中，若只有栅注入图形，则栅区图形可以通过栅注入图形进行负涨缩得到；

● 在集成电路代工厂的生产中，例如对孔层图形，在光刻过程中，经过曝光，显影，去胶，后烘，由于光的衍射作用和光刻胶去胶过程中的工艺处理，在硅片上得到的最终图形会比光刻版上的图形大。这种偏差可以通过在光刻版上对该层图形进行负涨缩得到补偿，具体的涨缩量由工艺决定。