使用CATS軟件分割含圓陣列版圖的技巧

董 磊，蔣玉賀

(中國電子科技集團公司第四十七研究所，沈陽110032)

1 引言

在掩模版制造領域，CATS軟件是一種將版圖設計軟件(如L－EDIT)繪制的GDS格式的版圖數據文件，轉換成掩模版曝光設備(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。版圖中圓的數量越多，產生的曝光圖形就越多，形成的MEBES過渡格式文件(*.CFLT)的數據量就越大。如果過渡格式文件的數據量太大超出了CATS軟件所能轉換的能力，就會造成CATS軟件無法將其轉化成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，下面就通過一個實例來詳細說明。

2 實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，四個圖形陣列分別位于四個象限內，并且在每個象限內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構構成的陣列。每個串珠結構中圓的直徑為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，相鄰串珠條帶結構的間距為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成的陣列。每個單元中四個正三角形最內側的四個頂點位于邊長為5μm的正方形的四個頂點上，其中位于左上方的三角形的右側邊、位于右下方的三角形的左側邊均與水平方向垂直;位于右上方的三角形的下側邊、位于左下方的三角形的上側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 四合一實例掩模版分布情況示意圖

3 使用L－EDIT軟件繪制實例掩模版版圖

按照用戶要求，使用專業的版圖編輯軟件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，而每一個圓在后續使用CATS(計算機輔助翻譯系統)軟件進行數據分割時會被分割成由許多個梯形和矩形組成的圖形。圓的數量越多，產生的梯形和矩形組合就會越多，由此形成的MEBES(生產用電子束曝光系統)過渡格式(比如*.CFLT格式)的數據量就越大。如果直接按要求畫滿每個象限50mm×50mm范圍內的圖形，就會因為分割后產生的過渡格式的數據量過大，超出了CATS軟件所能允許的范圍而最終導致無法將其轉換成MEBES能夠識別的數據格式，從而無法使用MEBES制版。

為了避免上述情況的出現，需要對版圖排布進行特殊處理。根據MEBES曝光掩模版時每次掃描條帶高度均為1024μm的特點和CATS軟件支持圖形單元陣列排布的優勢，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方向的排布數不能被整除的取整數，小數一律舍去。根據以上原則計算出的各象限圖形排布情況見表1。

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

表1 實例版圖四個象限圖形排布情況表

4 使用CATS軟件進行實例掩模版版圖的數據處理

4.1 實例掩模版版圖數據的分割和MEBES格式轉換

在裝有CATS軟件的工作站中，在命令行提示符下修改路徑進入要進行分割的數據文件所在的目錄，運行CATS命令，在彈出的分割屏幕中對分割參數進行設置。以第一象限的圖形為例，對其數據進行分割參數設置如下:

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

Sizing:0——圖形不脹縮

Scale:1——放大比例為1倍

Orientation:MIRROR90——對圖形沿垂直方向對稱軸鏡像

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

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

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lwdshy000_01.cflt為經過分割后得到的過渡文件，運行writefile命令將其轉換成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范圍內的圖形，所以大大減少了分割產生的數據量，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據分別為 lwdshy000.02、lwdshy000.03 和lwdshy000.04。

4.2 創建實例掩模版版圖的JOB工作文件

MEBES制版所需要的數據文件已經得到了，現在還需要再創建一個JOB文件，來告訴MEBES，要制造的掩模版的尺寸、采取的掃描方式、所需曝光劑量的強度，以及數據文件放置的位置、數量、分布間距等問題。根據用戶制版要求和電子束制版的規則，創建如下文件名為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—重復曝光次數為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，其水平和垂直方向的兩條邊分別為X和Y軸建立直角坐標系，其中心坐標為(63500，63500)。第一象限圖形 Y方向1024μm范圍內的陣列單元大小為X=50000μm，Y=80×12=960μm，其中心點在直角坐標系中的坐標為(88500，63980)，陣列單元在X方向只排1個，在 Y方向50mm范圍內以960μm為步距，排52個，在JOB文件中以“ROWS 63980，52，960/88500”的形式來表達。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范圍內的圖形。

將得到的MEBES能夠識別的格式數據和JOB文件一同傳送到 MEBES工作站中，就可以使用MEBES制版了。

5 結束語

通過對實例版圖進行數據分割技巧的詳細說明，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據分割時產生的過渡文件數據量過大而無法進行MEBES格式轉換的問題。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范圍內的排布圖，并以此為單元，根據制版要求計算出Y方向實際范圍內的排布情況。這樣在使用CATS軟件進行數據分割時就只分割了Y方向上1024μm范圍內的圖形數據，大大降低了產生的過渡文件的數據量，再利用JOB文件對1024μm范圍內的圖形單元進行排列，最終得到實際需求的陣列圖形。

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