使用CATS軟件分割含圓陣列版圖的技巧

董 磊，蔣玉賀

(中國電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所，沈陽110032)

1 引言

在掩模版制造領(lǐng)域，CATS軟件是一種將版圖設(shè)計軟件(如L－EDIT)繪制的GDS格式的版圖數(shù)據(jù)文件，轉(zhuǎn)換成掩模版曝光設(shè)備(如MEBES)能夠識別的文件格式的翻譯軟件。

在使用CATS軟件分割版圖文件時，圓會被分割成由許多個梯形和矩形所組成的曝光圖形。版圖中圓的數(shù)量越多，產(chǎn)生的曝光圖形就越多，形成的MEBES過渡格式文件(*.CFLT)的數(shù)據(jù)量就越大。如果過渡格式文件的數(shù)據(jù)量太大超出了CATS軟件所能轉(zhuǎn)換的能力，就會造成CATS軟件無法將其轉(zhuǎn)化成MEBES能夠識別的格式文件，也就無法使用MEBES來制造該掩模版了。由于含圓的圖形陣列所構(gòu)成的掩模版，所含的圓都比較多，極容易超出CATS軟件的處理能力，所以需要采取一種辦法來解決這一問題，下面就通過一個實(shí)例來詳細(xì)說明。

2 實(shí)例掩模版的制版要求

制作一塊5英寸的四合一掩模板，四種圖形陣列的分布情況如圖1所示。要求以五寸版的中心為原點(diǎn)，四個圖形陣列分別位于四個象限內(nèi)，并且在每個象限內(nèi)圖形陣列的范圍均為50mm×50mm，圖中陰影部分不透紫外光，其它部分透過紫外光。每個象限具體圖形詳述如下:

第一象限的圖形是由串珠狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成的陣列。每個串珠結(jié)構(gòu)中圓的直徑為20μm，中間條帶寬度為10μm，同一串珠上相鄰兩個圓的中心間距為40μm，相鄰串珠條帶結(jié)構(gòu)的間距為50μm。

第二象限的圖形是由邊長為5蘭的四個正三角形作為單元構(gòu)成的陣列。每個單元中四個正三角形最內(nèi)側(cè)的四個頂點(diǎn)位于邊長為5μm的正方形的四個頂點(diǎn)上，其中位于左上方的三角形的右側(cè)邊、位于右下方的三角形的左側(cè)邊均與水平方向垂直;位于右上方的三角形的下側(cè)邊、位于左下方的三角形的上側(cè)邊均與水平方向平行，相鄰單元的中心間距為30μm。

第三象限的圖形是由圓構(gòu)成的陣列。圓的直徑為10μm，橫向相鄰兩個圓的中心間距為20μm，縱向相鄰兩個圓的中心間距為40μm。

第四象限的圖形是由5×8個圓組成的陣列作為單元構(gòu)成的陣列。每個單元中圓的直徑為10μm，橫向和縱向相鄰的兩個圓的中心間距均為20μm，相鄰兩個單元的中心間距為130μm。

圖1 四合一實(shí)例掩模版分布情況示意圖

3 使用L－EDIT軟件繪制實(shí)例掩模版版圖

按照用戶要求，使用專業(yè)的版圖編輯軟件LEDIT版圖編輯器繪制該版圖。由于該版圖第一、第三、第四三個象限的圖形中含有的圓比較多，而每一個圓在后續(xù)使用CATS(計算機(jī)輔助翻譯系統(tǒng))軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分割時會被分割成由許多個梯形和矩形組成的圖形。圓的數(shù)量越多，產(chǎn)生的梯形和矩形組合就會越多，由此形成的MEBES(生產(chǎn)用電子束曝光系統(tǒng))過渡格式(比如*.CFLT格式)的數(shù)據(jù)量就越大。如果直接按要求畫滿每個象限50mm×50mm范圍內(nèi)的圖形，就會因?yàn)榉指詈螽a(chǎn)生的過渡格式的數(shù)據(jù)量過大，超出了CATS軟件所能允許的范圍而最終導(dǎo)致無法將其轉(zhuǎn)換成MEBES能夠識別的數(shù)據(jù)格式，從而無法使用MEBES制版。

為了避免上述情況的出現(xiàn)，需要對版圖排布進(jìn)行特殊處理。根據(jù)MEBES曝光掩模版時每次掃描條帶高度均為1024μm的特點(diǎn)和CATS軟件支持圖形單元陣列排布的優(yōu)勢，在L－EDIT軟件中把每個象限的圖形，X方向按照他們的分布間距ΔX，排滿50mm范圍的圖形;Y方向按照它們的分布間距ΔY，排滿1024μm范圍的圖形，X、Y方向的排布數(shù)不能被整除的取整數(shù)，小數(shù)一律舍去。根據(jù)以上原則計算出的各象限圖形排布情況見表1。

按照表1中的數(shù)據(jù)，用L－EDIT軟件繪制好各個象限的版圖后(Y方向只繪制1024μm范圍內(nèi)的圖形)，輸出GDS格式的制版數(shù)據(jù)lwdshy.gds，并用FLASHFXP軟件將其傳送到裝有CATS軟件工作站的相應(yīng)目錄的文件夾下，等待使用CATS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

表1 實(shí)例版圖四個象限圖形排布情況表

4 使用CATS軟件進(jìn)行實(shí)例掩模版版圖的數(shù)據(jù)處理

4.1 實(shí)例掩模版版圖數(shù)據(jù)的分割和MEBES格式轉(zhuǎn)換

在裝有CATS軟件的工作站中，在命令行提示符下修改路徑進(jìn)入要進(jìn)行分割的數(shù)據(jù)文件所在的目錄，運(yùn)行CATS命令，在彈出的分割屏幕中對分割參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。以第一象限的圖形為例，對其數(shù)據(jù)進(jìn)行分割參數(shù)設(shè)置如下:

CATS 10:22:08 SunOS 5.7 Production 29Jul03 16:06

－－－－－－－Fracture Screen－－－－－－

Format:MEBES/4 Function:VOID

Resolution:0.125

Units:MICRON Justify:CENTER

Height:128 ［1024］

Compact:NO Reverse:YES

Width:4096 ［32768］

Pregrid:NO Overlaps:NO Grow:0

Precut:YES Produce:CFLT

Rule:SQUARE Border:FIT

Join:YES Select:NO Twosided:NO

Keep:NO Tag:

Input:$TED/lwdshy.gds——輸入 L －EDIT 軟件輸出的GDS格式文件

Structure:Cell0——第一象限圖形文件所在的主單元

Layers:1——第一象限圖形文件的GDS層號

Limits:(－50，－40)(49950，920)——第一象限圖形文件的左下角、右上角坐標(biāo)

Sizing:0——圖形不脹縮

Scale:1——放大比例為1倍

Orientation:MIRROR90——對圖形沿垂直方向?qū)ΨQ軸鏡像

Output:($TED/)lwdshy000(_01.cflt)——輸出MEBES過渡格式數(shù)據(jù)

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

Mon May 28 13:47:43 2012

Output size:50000，960

Started 2 threads

Processing:10 seconds Rectangles:973402

Trapezoids:823200 Total:1796602

其中l(wèi)wdshy000_01.cflt為經(jīng)過分割后得到的過渡文件，運(yùn)行writefile命令將其轉(zhuǎn)換成MEBES能夠識別的格式文件lwdshy000.01。由于只分割了第一象限Y方向1024μm范圍內(nèi)的圖形，所以大大減少了分割產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量，使得原本超出CATS軟件處理能力的圖形陣列得以分割。通過同樣的方式得到第二、第三和第四象限的MEBES能夠識別的格式的數(shù)據(jù)分別為 lwdshy000.02、lwdshy000.03 和lwdshy000.04。

4.2 創(chuàng)建實(shí)例掩模版版圖的JOB工作文件

MEBES制版所需要的數(shù)據(jù)文件已經(jīng)得到了，現(xiàn)在還需要再創(chuàng)建一個JOB文件，來告訴MEBES，要制造的掩模版的尺寸、采取的掃描方式、所需曝光劑量的強(qiáng)度，以及數(shù)據(jù)文件放置的位置、數(shù)量、分布間距等問題。根據(jù)用戶制版要求和電子束制版的規(guī)則，創(chuàng)建如下文件名為lwdshy.jb的JOB文件。

SLICE LWDSHY，14—文件名為 LWDSHY.JB的5英寸掩模版

OPTION DHA=0—不測量掩模版的平整度

REPEAT A，4—重復(fù)曝光次數(shù)為4次

PHASE A，SPP—掃描方式為SPP

DOSE A，NOMINAL=8—曝光劑量為8

CHIP 1，(1，LWDSHY0 －00 －01，AD=0.125，SS=0.25)—分辨率 0.125μm，束斑大小 0.25μm

ROWS 63980，52，960/88500—第一象限圖形的排布情況

CHIP 2，(1，LWDSHY0 －00 －02，AD=0.125，SS=0.25)—分辨率 0.125μm，束斑大小 0.25μm

ROWS 64010，49，1020/38500——第二象限圖形的排布情況

CHIP 3，(1，LWDSHY0 －00 －03，AD=0.125，SS=0.25)—分辨率 0.125μm，束斑大小 0.25μm

ROWS 14060，52，960/38500——第三象限圖形的排布情況

CHIP 4，(1，LWDSHY0 －00 －04，AD=0.125，SS=0.25)—分辨率 0.125μm，束斑大小 0.25μm

ROWS 14000，50，1000/88500—第四象限圖形的排布情況

END

以第一象限圖形為例，說明其圖形的排布情況。以5英寸版的左下角為原點(diǎn)，其水平和垂直方向的兩條邊分別為X和Y軸建立直角坐標(biāo)系，其中心坐標(biāo)為(63500，63500)。第一象限圖形 Y方向1024μm范圍內(nèi)的陣列單元大小為X=50000μm，Y=80×12=960μm，其中心點(diǎn)在直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(88500，63980)，陣列單元在X方向只排1個，在 Y方向50mm范圍內(nèi)以960μm為步距，排52個，在JOB文件中以“ROWS 63980，52，960/88500”的形式來表達(dá)。同理，得到其它象限的排布情況。這樣通過陣列排布就得到了每個象限在50mm×50mm范圍內(nèi)的圖形。

將得到的MEBES能夠識別的格式數(shù)據(jù)和JOB文件一同傳送到 MEBES工作站中，就可以使用MEBES制版了。

5 結(jié)束語

通過對實(shí)例版圖進(jìn)行數(shù)據(jù)分割技巧的詳細(xì)說明，以后在使用CATS軟件處理類似情況時，均可以采取這樣的方法來有效地避免由于數(shù)據(jù)分割時產(chǎn)生的過渡文件數(shù)據(jù)量過大而無法進(jìn)行MEBES格式轉(zhuǎn)換的問題。即在繪制含圓的陣列版圖時，X方向保持制版要求的排布不變，Y方向只繪制出1024μm范圍內(nèi)的排布圖，并以此為單元，根據(jù)制版要求計算出Y方向?qū)嶋H范圍內(nèi)的排布情況。這樣在使用CATS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分割時就只分割了Y方向上1024μm范圍內(nèi)的圖形數(shù)據(jù)，大大降低了產(chǎn)生的過渡文件的數(shù)據(jù)量，再利用JOB文件對1024μm范圍內(nèi)的圖形單元進(jìn)行排列，最終得到實(shí)際需求的陣列圖形。

［1］Numerical Technologies，Inc..CATS Command Reference Manual［M］USA，2812－2000－000－0918［P］.2001［2012］.