可降低制造成本的光罩及其设计方法技术

本发明专利技术的光罩设计方法首先计算一光罩基板的可布局图案数。之后，分别计算一第一光罩与一第二光罩的成本。然后分别计算使用该第一光罩及该第二光罩制备一预定片数的晶圆的整体制造成本，并选取整体制造成本较低者来设计该光罩基板的图案数。较佳地，该第一光罩的图案数等于该可布局图案数，而该第二光罩的图案数小于该可布局图案数。本发明专利技术的光罩包含一光罩基板、一设置于该光罩基板的局部区域上的第一图案以及一设置于该光罩基板的另一局部区域上的第二图案。该第一图案与该第二图案是分别用于在一晶圆上定义一晶粒的不同层次的形貌。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种可用于降低光罩开发上的光罩制造成本的光罩及其设计方法，其是利用预期所需产量、设计晶粒面积以及晶粒制造成本来计算出最低的总制造成本；特别是关于一种藉由减少光罩制造面积而降低光罩制造成本的光罩及其设计方法。
技术介绍
在集成电路的制造过程中，步进机是最昂贵的设备，因此如何提升步进机的产能一向被视为集成电路在制程阶段的改善重点。为了有效地使用步进机的产能，晶圆代工厂都尽可能地在光罩的可用面积内摆满图案以减少曝光次数及曝光时间。以0.13微米世代制程来看，一套光罩的开发费用已经增加至约100万美元，而此一庞大的开发支出实已非一般中小型集成电路设计公司所能负担。有鉴于此，台湾的晶圆代工公司台湾集成电路制造公司推出“共乘巴士”或“光罩共乘”构想，以降低集成电路设计公司在光罩开发上所需支付的庞大费用。“共乘巴士”构想是将每个光罩分成几个区块，而不同的集成电路设计公司再各自认养所需区域，并共同分担光罩设计及制造费用。如此，各集成电路设计公司即可降低所需负担的光罩设计及制造费用。然而，「共乘巴士」的构想仅仅适用于具有相同世代且制程兼容度甚高的客户之间，对于制程先趋的集成电路设计公司而言，仍会面临到想要「共乘巴士」但也无法找到适当共乘者的窘境。此外，集成电路设计公司在开发一颗晶粒的过程中，往往需要进行数次的线路布局修改以验证晶粒的电性及良率，而每次线路布局的修改均需要重制一新的光罩。一般而言，开发一颗晶粒约需要3至5套的光罩，导致光罩成本用掉大部分的晶粒开发成本。具体说来，此一模式对大量集成电路晶粒的制造而言是可行的，因为大量的集成电路晶粒可平均分摊光罩的昂贵制造成本。然而，对少量多样化的集成电路晶粒而言，因每颗晶粒所需分摊到的光罩制造成本相对较高而不适于采用此一模式。因此，如何进一步降低光罩开发成本，实是降低晶粒开发成本及提高集成电路设计公司的竞争力的重要课题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种可用于降低集成电路设计公司在光罩开发上的光罩制造成本的方法，其是利用集成电路设计公司事先预期所需产量、设计晶粒面积、晶粒制造成本来计算出最低的总制造成本，并藉以减少光罩制造面积而降低光罩制造成本的光罩及其设计方法。为达到上述目的，本专利技术揭示一种可降低光罩制造成本的光罩及其设计方法。本专利技术的设计方法首先计算一光罩基板的可布局图案数，接着设计一第一光罩，该第一光罩的布局图案数不超过该光罩基板的可布局图案数，计算一第一光罩的光罩制造成本以及使用该第一光罩制备一晶圆的制造成本，其中该第一光罩具有一第一预定数的图案且该晶圆包含若干颗晶粒。然后累加该第一光罩的光罩制造成本及一预定片数的晶圆的制造成本以产生一第一整体制造成本。之后，设计一第二光罩，该第二光罩的布局图案数不超过该光罩基板的可布局图案数，计算一第二光罩的光罩制作成本以及使用该第二光罩制备一晶圆的制造成本，其中该第二光罩具有一第二预定数的图案。然后累加该第二光罩的成本及该预定片数的晶圆的制造成本以产生一第二整体制造成本。最后，比较该第一整体制造成本及该第二整体制造成本，并选取较低者来设计该光罩基板的图案数。依此类推，可利用此方式来推估不同布局图案数的整体制造成本，以求得预定片数的晶圆最低整体制造成本。附图说明图1至图3示例本专利技术的光罩设计方法；图4示例该第一光罩的制造成本、该预定片数的晶圆的制造成本以及该第二整体制造成本的关系；图5示例该第二光罩的制造成本、该预定片数的晶圆的制造成本以及该第二整体制造成本的关系； 图6比较该第一整体制造成本及该第二整体制造成本与该预定片数的关系；图7示例本专利技术的光罩设计方法的系统化流程图；图8及图9示例应用一现有光罩组制造一晶粒；图10示例本专利技术的可降低制造成本的光罩；图11(a)及图11(b)示例应用本专利技术的光罩制造一晶粒。图中主要组件符号说明 具体实施方式当所设计的临界尺寸(Critical Dimension)越来越小时，曝光过程中所产生的光学接近效应(Optical Proximity Effect)亦趋严重，因此，为减少光学接近效应所产生的图形失真现象，针对设计图形所进行的光学接近修正(Optical ProximityCorrection)也越精细，使得集成电路设计图形的源文件(GDS file)在经过光学接近修正后文件大小(file size)增加数十倍，使得光罩制作过程中，电子束微影设备(e-beam writer)在进行图案曝光所需花费的时间变得相当耗时。举例来说，在经过光学接近修正后，一片0.13微米制程的光罩，电子束曝光所需时间往往需要至少20小时以上，而较先进的电子束微影设备目前是半导体相关产业中最昂贵的设备，所以在光罩制程中电子束曝光为一产能主要瓶颈，大大的影响光罩生产成本。在光罩制作过程中，除了电子束曝光为一产能瓶颈外，后续的图案暇疵检查与修补(defect inspection and repair)也是影响光罩生产成本的主要因素的一，随着电子束微影设备的曝光面积的增加，曝光所需时间增加、图案暇疵检查与修补困难度增加(因为规格越来越严格，面积越大，越不易控制制程，造成图案暇疵或超出规格的机率大大提升)。所以，若能有效且计划性的降低电子束微影设备的曝光时间、提升光罩制程的良率，将可大大地降低光罩生产成本。图1至图3示例本专利技术的光罩设计方法，其至少适用于半导体产业及薄膜晶体管液晶显示器产业。以下是以应用于半导体产业为实施例说明本专利技术。如图1所示，本专利技术的光罩设计方法首先计算一光罩基板10的可布局图案数。之后，设计一第一光罩并计算一第一光罩20的光罩制作成本，其图案数较佳地等于该可布局图案数，亦即在该光罩基板10上尽可能地摆满图案，如图2所示。然后，计算使用该第一光罩20制备一具有若干颗晶粒42的晶圆40的制造成本，并累加该第一光罩20的成本与及一预定片数的晶圆40的制造成本以产生一第一整体制造成本。之后，计算一第二光罩30的成本，其图案数小于该可布局图案数，亦即该光罩基板10上并未摆满图案，如图3所示。例如，该第二光罩30的图案数仅为该第一光罩20的1/3。接着，计算使用该第二光罩30制备该晶圆40的制造成本，并累加该第二光罩30的成本与该预定片数的晶圆40的制造成本以产生一第二整体制造成本。然后，比较该第一整体制造成本及该第二整体制造成本，并选取整体制造成本较低者设计该光罩基板10上的图案数。亦即，若该第一整体制造成本较低，则将该光罩基板10制备成该第一光罩20。反之，若该第二整体制造成本较低，则将该光罩基板10制备成该第二光罩30。图4示例该第一光罩20的成本(M1)、该预定片数(N1)的晶圆40的制造成本(W1)以及该第一整体制造成本(T1)的关系。如图4所示，该第一光罩20的成本(M1)为450,000美金，且使用该第一光罩20制备该晶圆40的制造成本(W1)为1,800美元/片，而该第一整体制造成本(T1)即为450,000+1,800×N(美元)。图5示例该第二光罩30的成本(M2)、该预定片数(N)的晶圆40的制造成本(W2)以及该第二整体制造成本(T2)的关系。该第二光罩30的制造成本(M2)是根据下列公式计算M2＝M1×{(1-P1)+P1/F}P1是制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可降低制造成本的光罩设计方法，其特征在于包含下列步骤：计算一第一光罩的成本，其具有一第一预定数的图案；计算使用该第一光罩制备一晶圆的制造成本；累加该第一光罩的成本及一预定片数的晶圆的制造成本以产生一第一整体制造成本；计算一第二光罩的成本，其具有一第二预定数的图案；计算使用该第二光罩制备该晶圆的制造成本；累加该第二光罩的成本及该预定片数的晶圆的制造成本以产生一第二整体制造成本；比较该第一整体制造成本及该第二整体制造成本，并选取较低的一个设计该光罩基板的图案数。

【技术特征摘要】
1.一种可降低制造成本的光罩设计方法，其特征在于包含下列步骤计算一第一光罩的成本，其具有一第一预定数的图案；计算使用该第一光罩制备一晶圆的制造成本；累加该第一光罩的成本及一预定片数的晶圆的制造成本以产生一第一整体制造成本；计算一第二光罩的成本，其具有一第二预定数的图案；计算使用该第二光罩制备该晶圆的制造成本；累加该第二光罩的成本及该预定片数的晶圆的制造成本以产生一第二整体制造成本；比较该第一整体制造成本及该第二整体制造成本，并选取较低的一个设计该光罩基板的图案数。2.如权利要求1所述的可降低制造成本的光罩设计方法，其特征在于所述第二光罩的成本(M2)是根据下列公式计算M2＝M1×{(1-P1)+P1/F}；其中，M1是该第一光罩的成本，P1是制备该第一光罩的设备使用成本除以M1，F是该光罩基板的可布局图案数除以该第二预定数。3.如权利要求1所述的可降低制造成本的光罩设计方法，其特征在于使用该第二光罩制备该预定片数的晶圆的制造成本(W2)是根据下列公式计算W2＝W1×{(1-P2)+P2×F}×N；其中，W1是使用该第一光罩制备该晶圆的制造成本，P2是制备该晶圆的曝光成本除以W1，N是该预定片数。4.如权利要求1所述的可降低制造成本的光罩设计方法，其特征在于所述第一预定数及该第二预定数是选自该可布局图案数的因子。5.如权利要求1所述的可降低制造成本的光罩设计方法，其特征在于所述第一预定数等于该可布区图案数的最大因子。6.如权利要求1所述的可降低制造成本的光罩设计方法，其特征在于所述图案是用于在该晶圆上定义一预定层次的形貌，该光罩设计方法另包含在该光罩基板的未使用区域设计另一图案的步骤，用于在该晶圆上定义另一预定层次的形貌。7.如权利要求1所述的可降低制造成本的光罩设计方法，其特征在于其至少适用于半导体产业及薄膜晶体管液晶显示器产业产品制造。8.一种可降低制造成本的光罩设计方法，其特征在于包含下列步骤(a)计算一光罩基板的可布局图案数；(b1)选取该可布局图案数的一因子，用于设计一第一光罩的图案数；(b2)计算该第一光罩的成本及使用该第一光罩制备一预定片数的晶圆的制造成本，用于产生一第一整体制造成本；(b3)设定该第一光罩的图案数为一预定图案数，并设定该第一整体制造成...

【专利技术属性】
技术研发人员：资三德，
申请(专利权)人：卓越光掩膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]