光学邻近校正技术专利现状.pdf
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1、中国科技信息 2024 年第 3 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2024-46-专利分析在芯片制造过程中,光刻工艺是非常重要的一环,其通过光学曝光将光掩模(Photo Mask)的图形精确地转移至光刻胶上,然后在图案化光刻胶的保护下进行离子注入、刻蚀等。实现光掩模图形的精准转移是光刻工艺的重中之重,这也常常成为决定芯片制造能否成功的关键所在。然而,随着光掩模图形特征尺寸的不断微缩,在特征尺寸接近曝光波长时,由于光的衍射和干涉,曝光得到的图形和光掩模图形之间将存在较大的差异,即产生光学邻近效应。光学邻近校正(Optical Proxi
2、mity Correction,OPC)技术可以通过对光掩模图形进行调整以使曝光得到的实际图形与原始设计的图形尽量接近,目前,对光掩模进行 OPC 处理在芯片制造工艺中已必不可少。本文从专利的角度出发,在 incoPat 数据库中利用中外文关键词及分类号对 OPC 技术的专利申请进行检索,检索关键词和分类号包括:光学邻近,校正,规则,模型,曝光辅助图形,光源掩模协同优化,反演光刻技术,OPC,rule,model,sraf,smo,ilt,G03F1/36,G03F17/50,G06F30/398 等,检索截至 2023 年 11 月19 日。通过对检索结果进行去噪、去重及合并同族共获得专利申
3、请 3 032 项。基于以上数据从全球以及主要国家专利申请趋势、专利申请地域分布、主要申请人排名、专利转让趋势以及技术发展路线等方面对 OPC 专利技术进行分析。专利申请量趋势和地域分析 本节统计了 OPC 技术专利申请的全球申请趋势和地域分布情况,并对主要国家的申请趋势进行对比研究,以了解该技术领域的发展状况。图 1 显示了 OPC 技术的全球专利申请趋势,从图中可以看出,OPC 技术的发展分为三个阶段。19951999 年为 OPC 技术的初期发展阶段,由于当时芯片制造工艺处在180nm 工艺节点以上,芯片制造对 OPC 的需求并不迫切,专利申请量缓慢增长且整体上处于较低水平。从 2000
4、 年开始,对光掩模进行光学邻近校正已必不可少,相关专利申请的数量快速增加,并于 2007 年达到最高的 191 项,OPC技术进入快速发展阶段。在 2008 年以后,随着全球经济的周期性波动,OPC 技术的专利申请量呈现波动态势,并在整体上维持于较高水平。在这一波动发展时期,传统 OPC技术已经逐渐成熟,新型 OPC 技术有所发展但并没实现突破性进展。随着芯片制造工艺的不断演进,光掩模图形复杂行业曲线开放度创新度生态度检索量持续度可替代度影响力行业关联度本文针对 OPC 技术,对相关专利申请的申请量趋势、地域分布情况、全球主要申请人排名、中美转让的专利申请趋势和技术发展路线等进行了梳理与分析,
5、指出中国主要芯片制造企业在 OPC 技术方面进行了大量的专利布局,但其 OPC 技术服务主要来自国外,存在供应链相对单一的风险。中国 OPC技术服务商的专利申请量较低,面临技术实力相对落后、专利布局相对薄弱和市场份额被严重挤压的严峻挑战。通过加强与具有技术优势的高校和科研院所开展研发合作并积极借鉴国外先进的专利运作经验,将有利于中国创新主体快速增强技术实力和开展专利布局。面临如何兼顾高处理精度和低处理时间的挑战,将 AI 技术的引入 OPC为该领域的技术突破带来了希望。本文数据翔实,观点明确,在 OPC 技术领域具有借鉴意义。光学邻近校正技术专利现状马泽宇 刘振玲 张思秘马泽宇 刘振玲 张思秘
6、国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心马泽宇,知识产权师。刘振玲,副研究员。张思秘,副研究员。-47-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2024中国科技信息 2024 年第 3 期专利分析度不断攀升。与之相应的,OPC 处理的数据量和处理时间出现几何级的提升。如何在获得良好 OPC 处理精度的同时尽量缩短处理时间成为本领域技术人员的普遍追求。图 2 显示了 OPC 技术专利申请的地域分布,从图中各国家和地区专利申请量占比情况可以看出,美国专利申请量占比最大,中国排名第二,占比分别为 32%和 28%。韩国、中国台湾地区和日本属于第二集团
7、,位列第 3 名,占比分别为 13%,12%和 11%。欧洲地区的专利申请量占比排名垫底,明显低于前述国家和地区。美国和中国的专利申请量超过第二集团中各国家和地区申请量的两倍以上,是OPC 技术最重要的目标市场。图 1 还显示了 OPC 技术中美专利申请趋势。美国的专利申请量在经过 1999 年以前的初期发展阶段之后从 2000开始进入快速发展阶段,并于 2005 年达到阶段高点。在20052014 年期间,美国 OPC 技术进入稳定发展阶段,专利申请量持续维持在高位,并在全球半导体行业较为繁荣的 2013 年达到最高水平。在 2014 年以后,美国 OPC 技术的发展逐渐走向成熟,相关专利申
8、请的数量不断减低。中国的专利申请量在 2001 年以前均处于较低水平,在从2002年开始出现明显的提升之后保持稳定。在2017年以后,中国 OPC 技术的专利申请量再次出现迅速增加。通过对比发现,中美两国的 OPC 技术专利申请趋势具有明显不同的特点。美国的 OPC 技术发展较早,具有先发优势,但在后期专利申请量呈下降态势。中国在 OPC 技术方面的发展相对较晚,但后期专利申请量明显增加,呈追赶并超越的态势。这与两国在半导体技术领域综合实力以及两国相关产业发展支持政策的不同有着密切的关系。主要申请人分析通过对 OPC 技术专利申请的申请人进行统计,获得全球前 15 名主要申请人的排名情况,如图
9、 3 所示。在前 15 名主要申请人中,美国申请人有 5 位,分别为新思科技、格罗方德、D2S,IBM 和楷登科技。与 OPC 技术美国专利申请量全球最高一致,在前 15 名主要申请人中美国申请人所占席位最多,这表明美国在该技术领域拥有领先的技术实力。上述 5 位申请人不仅包括 OPC 技术服务供应商,还包括芯片制造企业。韩国、中国和中国台湾地区的主要申请人数量相对次之,且均为芯片制造企业。荷兰、德国、日本的申请人数量相对较少,均只有 1 位。排名前 15 的主要申请人主要包括芯片制造企业和 OPC技术服务商。在芯片制造企业中,华虹集团和中芯国际分别以 261 项和 244 项的申请量领衔第一
10、集团,台积电、格罗方德、联华电子、三星集团和海士力半导体也拥有较高的申请量,依次位列第二集团。东芝和东部高科的申请量相对较少,排名较为靠后。各芯片制造企业均对 OPC 技术的专利布局十分重视,其中,中国的华虹集团和中芯国际具有较高的专利申请量,这有利于其在 OPC 技术领域处于较好的竞争位置。在 OPC 技术服务商中,荷兰的 ASML 不仅能够提供高端光刻机还能提供配套的 OPC 技术服务,其以 263项的申请量排名第一,在 OPC 技术领域居于强势地位。美国的新思科技和德国的西门子 EDA 分别以 187 项和 125 项的申请量位列其后。上述三家企业拥有领先的技术优势,并几乎垄断了 OPC
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