发明内容
本发明解决的问题是,提供一种布局方法和装置,以提高半导体芯片上的图形与布局图形的一致性以及OPC的可靠性,进而提高良品率和降低生产制造成本。
本发明解决的另一个问题是,提供一种布局方法和装置,以简化设计到布局的过程,进而节省集成电路设计和半导体芯片制造时间。
为解决上述问题,本发明提供一种布局方法,包括下述步骤:(1)提供布局图形,所述的布局图形包括至少一主边缘和与所述主边缘构成转角的两侧边缘;(2)计算所有主边缘的转角半径,所述转角半径是内切于主边缘中点的内切圆弧的半径;(3)判断是否存在转角半径小于参考半径的主边缘,若是,则进行步骤(4),若否,则进行步骤(6);(4)改变转角半径小于参考半径的主边缘和/或与所述主边缘构成转角的侧边缘的位置和/或长度,以使所述主边缘和侧边缘重新构成转角;(5)重新计算主边缘的转角半径,返回至步骤(2);(6)输出当前的布局图形。
根据本发明的较佳实施例,所述的参考半径根据下述公式计算:
其中,R是参考半径,λ是曝光装置的光源波长,σ是光源的部分相干因子,NA是曝光装置的投影系统的数值孔径。
可选的,所述与主边缘构成转角的两侧边缘中至少有一侧边缘的长度小于所述主边缘的长度,所述内切于主边缘中点的内切圆弧的一端是其中较短侧边缘的中点。
可选的,所述与主边缘构成转角的两侧边缘的长度大于等于所述主边缘的长度,所述内切于主边缘中点的内切圆弧是内切于所述主边缘中点的内切半圆弧。
可选的,所述重新计算主边缘的转角半径是指重新计算所有主边缘的转角半径,或者是指重新计算因改变主边缘和/或侧边缘的位置和/或长度而引起变化的主边缘的转角半径。
可选的,所述的布局方法还包括对输出的布局图形进行光学邻近修正。
对应于上述的布局方法,本发明还提供一种布局装置,包括:提供模块,用于提供布局图形,所述的布局图形包括至少一主边缘和与所述主边缘构成转角的两侧边缘;计算模块,用于计算主边缘的转角半径,所述转角半径是内切于主边缘中点的内切圆弧的半径;判断模块,用于根据计算模块的计算结果判断是否存在转角半径小于参考半径的主边缘;改变模块,用于在判断模块的判断结果是存在转角半径小于参考半径的主边缘时,改变转角半径小于参考半径的主边缘和/或与所述主边缘构成转角的侧边缘的位置和/或长度,以使所述主边缘和侧边缘重新构成转角,接着通知计算模块重新计算主边缘的转角半径;输出模块,用于在判断模块的判断结果是不存在转角半径小于参考半径的主边缘时输出当前的布局图形。
根据本发明的较佳实施例,所述的参考半径根据下述公式计算:
其中,R是参考半径,λ是曝光装置的光源波长,σ是光源的部分相干因子,NA是曝光装置的投影系统的数值孔径。
可选的,所述与主边缘构成转角的两侧边缘中至少有一侧边缘的长度小于所述主边缘的长度,所述内切于主边缘中点的内切圆弧的一端是其中较短侧边缘的中点。
可选的,所述与主边缘构成转角的两侧边缘的长度大于等于所述主边缘的长度,所述内切于主边缘中点的内切圆弧是内切于所述主边缘中点的内切半圆弧。
可选的,所述计算模块的重新计算主边缘的转角半径是指重新计算所有主边缘的转角半径,或者是指重新计算因改变主边缘和/或侧边缘的位置和/或长度而引起变化的主边缘的转角半径。
可选的,所述的布局装置还包括修正模块,用于对输出模块所输出的布局图形进行光学邻近修正。
与现有技术相比,一方面,上述技术方案考虑了光刻工艺的曝光条件对曝光在半导体芯片上的图形的影响,以此来修正根据集成电路设计图形所作出的布局图形,因此,提高了半导体芯片上的图形与布局图形的一致性和光学邻近修正的可靠性,进而提高半导体芯片良品率和降低生产制造成本。另一方面,上述技术方案中的曝光条件可以根据公式非常方便地确定,因而无需如现有技术中不断改变影响设计的因素或参数条件来进行布局并运行模拟程序,再根据模拟结果从不同的布局设计中选择最优的方案,因此,简化了设计到布局的过程,进而节省集成电路设计和半导体芯片制造时间。
具体实施方式
本发明实质上是计算图形边缘的转角半径(corner radius),并通过改变图形边缘的位置、长度以使所述的转角半径大于等于参考半径,所述的参考半径即是曝光装置的带宽限制(bandwidth limitation)。在光刻工艺中,当曝光装置的曝光条件确定后,其带宽限制也随之确定,带宽限制根据下述公式计算:
其中,BWL是带宽限制,λ是曝光装置的光源波长(wavelength of beamsource),σ是光源的部分相干因子(partial conherence),NA是曝光装置的投影系统的数值孔径(numerical aperture ofprojection optic)。对于本领域的技术人员而言,曝光装置的曝光条件的确定,即λ、σ、NA的确定属于公知常识,例如,曝光装置的光源可以是波长193至248nm的深紫外线,光源的部分相干因子可以是0.8,数值孔径的取值范围可以是0.7至1.2。
如图2所示,本发明实施例布局方法包括下述步骤:
步骤S21,提供布局图形,所述的布局图形包括至少一主边缘和与所述主边缘构成转角的两侧边缘。
步骤S22,计算所有主边缘的转角半径,所述转角半径是内切于主边缘中点的内切圆弧的半径。
步骤S23,判断是否存在转角半径小于参考半径的主边缘,若是,即存在转角半径小于参考半径的主边缘,则进行步骤S24;若否,即不存在转角半径小于参考半径的主边缘,则进行步骤S26。
步骤S24,改变转角半径小于参考半径的主边缘和/或与所述主边缘构成转角的侧边缘的位置和/或长度,以使所述主边缘和侧边缘重新构成转角。
步骤S25,重新计算主边缘的转角半径。本步骤中,重新计算主边缘的转角半径可以是重新计算所有主边缘的转角半径,也可以是仅重新计算因改变主边缘和/或侧边缘的位置和/或长度而引起变化的主边缘的转角半径。接着返回至步骤S23。
步骤S26,输出当前的布局图形。
步骤S27,对输出的布局图形进行光学邻近修正。
下面结合附图和较佳实施例对本发明布局方法的具体实施方式做详细的说明。
第一实施例
请参考图3A,本实施例的布局图形是根据集成电路设计作出的,其包括主边缘31、32、33,与主边缘31构成转角的侧边缘311、312,与主边缘33构成转角的侧边缘331、332,另外侧边缘311、331与主边缘32构成转角,所述的转角都是直角。计算主边缘31、32、33的转角半径即计算内切于主边缘中点的内切圆弧的半径,具体来说,主边缘31、32、33的长度相同,侧边缘311、331的长度与主边缘31、32、33的长度相同,侧边缘312、332的长度大于主边缘31、32、33的长度;内切于主边缘31、32、33中点的圆弧是内切于主边缘31、32、33中点的半圆弧,内切于主边缘31、32、33中点的内切半圆弧的半径R1实际上等于主边缘31、32、33的长度的一半。判断主边缘31、32、33的转角半径R1是否小于参考半径R,参考半径R根据下述公式计算:
其中,R是参考半径,λ是曝光装置的光源波长,σ是光源的部分相干因子,NA是曝光装置的投影系统的数值孔径。例如,所述的光源波长λ等于193nm,所述光源的部分相干因子σ等于0.8,所述投影系统的数值孔径NA等于0.7,根据上述公式计算所得的参考半径R近似等于76.6nm。本实施例中,图3A所示的转角半径R1小于参考半径R。
请继续参考图3B,如箭头方向移动主边缘31至31′,移动主边缘33至33′,相应地,缩短侧边缘311、312、331、332至311′、312′、331′、332′,以使主边缘31′与侧边缘311′、312′重新构成转角,主边缘32与侧边缘311′、331′重新构成转角,主边缘33′与侧边缘331′、332′重新构成转角。此时,主边缘31′、32、33′的长度相同,侧边缘311′、331′的长度小于主边缘31′、32、33′的长度,侧边缘312′、332′的长度大于主边缘31′、32、33′的长度;内切于主边缘31′中点的内切圆弧是半径为R1′的正圆的一部分,圆弧的一端是侧边缘311′中点,圆弧的另一端是侧边缘312′正对于侧边缘311′中点的点;内切于主边缘32中点的内切圆弧是半径为R1′的正圆的一部分,圆弧的一端是侧边缘311′中点,圆弧的另一端是侧边缘331′中点;内切于主边缘33′中点的内切圆弧是半径为R1′的正圆的一部分,圆弧的一端是侧边缘331′中点,圆弧的另一端是侧边缘332′正对于侧边缘331′中点的点。计算主边缘31′、32、33′的转角半径R1′(即内切圆弧的半径R1′)并判断其是否小于参考半径R,本实施例中,图3B所示的转角半径R1′小于参考半径R。
请继续参考图3C,如箭头方向移动主边缘32至32′,相应地,缩短侧边缘311′、331′至311″、331″,以使主边缘31′与侧边缘311″、312′重新构成转角,主边缘32′与侧边缘311″、331″重新构成转角,主边缘33′与侧边缘331″、332′重新构成转角。此时,主边缘31′、32′、33′的长度相同,侧边缘311″、331″的长度小于主边缘31′、32′、33′的长度,侧边缘312′、332′的长度大于主边缘31′、32′、33′的长度;内切于主边缘31′中点的内切圆弧是半径为R1″的正圆的一部分,圆弧的一端是侧边缘311″中点,圆弧的另一端是侧边缘312′正对于侧边缘311″中点的点;内切于主边缘32′中点的内切圆弧是半径为R1″的正圆的一部分,圆弧的一端是侧边缘311″中点,圆弧的另一端是侧边缘331″中点;内切于主边缘33′中点的内切圆弧是半径为R1″的正圆的一部分,圆弧的一端是侧边缘331″中点,圆弧的另一端是侧边缘332′正对于侧边缘331″中点的点。计算主边缘31′、32′、33′的转角半径R1″(即内切圆弧的半径R1″)并判断其是否小于参考半径R,本实施例中,图3C所示的转角半径R1″大于参考半径R,将图3C所示的布局图形输出,以供后续对输出的布局图形进行光学邻近修正。
需要说明的是,为满足主边缘的转角半径大于等于参考半径,本实施例是以改变主边缘的位置(移动主边缘)和改变侧边缘的长度为例进行说明的,但并不是以此为限,也可以是改变侧边缘的位置和改变主边缘的长度,或是改变主边缘的位置、长度和改变侧边缘的位置、长度。如何改变主边缘、侧边缘以及主边缘、侧边缘位置、长度的改变量可以根据实际情况确定,例如,需要考虑尽量接近集成电路设计图形、还要考虑布局的最小间距限制、最小线宽限制以及后续的工艺制程等。
第二实施例
请参考图4A,本实施例的布局图形是根据集成电路设计作出的,其包括主边缘41、42、43,与主边缘41构成转角的侧边缘411、412,与主边缘43构成转角的侧边缘431、432,另外侧边缘411、431与主边缘42构成转角,所述的转角都是直角。计算主边缘41、42、43的转角半径即计算内切于主边缘中点的内切圆弧的半径,具体来说,主边缘41、43的长度相同且小于主边缘42的长度,侧边缘411、412、431、432的长度大于主边缘41、43的长度,侧边缘411、431的长度小于主边缘42;内切于主边缘41、43中点的圆弧是内切于主边缘41、43中点的半圆弧,内切于主边缘41、43中点的内切半圆弧的半径R2实际上等于主边缘41、43的长度的一半;内切于主边缘42中点的内切圆弧是半径为R3的正圆的一部分,圆弧的一端是侧边缘411中点,圆弧的另一端是侧边缘431中点。判断主边缘41、42、43的转角半径R2、R3是否小于参考半径R,参考半径R根据下述公式计算:
其中,R是参考半径,λ是曝光装置的光源波长,σ是光源的部分相干因子,NA是曝光装置的投影系统的数值孔径。本实施例中,图4A所示的转角半径R2小于参考半径R,转角半径R3大于参考半径R。
请继续参考图4B,如箭头方向移动侧边缘411至411′,移动侧边缘431至431′,相应地,延长主边缘41至41′,缩短主边缘42至42′,延长主边缘43至43′,以使主边缘41′与侧边缘411′、412重新构成转角,主边缘42′与侧边缘411′、431′重新构成转角,主边缘43′与侧边缘431′、432重新构成转角。此时,主边缘41′、43′的长度相同且小于主边缘42′的长度,侧边缘411′、412、431′、432的长度大于主边缘41′、43′的长度,侧边缘411′、431′的长度等于主边缘42′的长度;内切于主边缘41′、42′、43′中点的圆弧是内切于主边缘41′、42′、43′中点的半圆弧,内切于主边缘41′、43′中点的内切半圆弧的半径R2′实际上等于主边缘41′、43′的长度的一半,内切于主边缘42′中点的内切半圆弧的半径R3′实际上等于主边缘42′的长度的一半。计算主边缘41′、42′、43′的转角半径R2′、R3′(即内切圆弧的半径R2′、R3′)并判断其是否小于参考半径R,本实施例中,图4B所示的转角半径R2′小于参考半径R,转角半径R3′大于参考半径。
请继续参考图4C,如箭头方向移动主边缘41′至41″,移动主边缘43′至43″,相应地,缩短侧边缘411′、412、431′、432至411″、412′、431″、432′,以使主边缘41″与侧边缘411″、412′重新构成转角,主边缘42′与侧边缘411″、431″重新构成转角,主边缘43″与侧边缘431″、432′重新构成转角。此时,主边缘41″、43″的长度相同且小于主边缘42′的长度,侧边缘411″、431″的长度等于主边缘41″、43″的长度,侧边缘412′、432′的长度大于主边缘41″、43″的长度,侧边缘411″、431″的长度小于主边缘42″的长度;内切于主边缘41″、43″中点的圆弧是内切于主边缘41″、43″中点的半圆弧,内切于主边缘41″、43″中点的内切半圆弧的半径R2″实际上等于主边缘41″、43″的长度的一半;内切于主边缘42″中点的内切圆弧是半径为R3″的正圆的一部分,圆弧的一端是侧边缘411″中点,圆弧的另一端是侧边缘431″中点。计算主边缘41″、42″、43″的转角半径R2″、R3″(即内切圆弧的半径R2″、R3″)并判断其是否小于参考半径R,本实施例中,图4C所示的转角半径R2″、R3″大于参考半径R,因此,将图4C所示的布局图形输出,以供后续对输出的布局图形进行光学邻近修正。
需要说明的是,为满足主边缘的转角半径大于等于参考半径,本实施例是以改变主边缘的位置(移动主边缘)、改变侧边缘的位置(移动侧边缘)和改变主边缘、侧边缘的长度为例进行说明的,但并不是以此为限,也可以改变主边缘的位置和改变侧边缘的长度,或是改变侧边缘的位置和改变主边缘的长度。如何改变主边缘、侧边缘以及主边缘、侧边缘位置、长度的改变量可以根据实际情况确定,例如,需要考虑尽量接近集成电路设计图形、还要考虑布局的最小间距限制、最小线宽限制以及后续的工艺制程等。
对应于上述的布局方法,本发明还提供一种布局装置,如图5所示,所述的布局装置包括提供模块51、计算模块52、判断模块53、改变模块54、输出模块55和修正模块56。
提供模块51,用于提供布局图形,所述的布局图形包括至少一主边缘和与所述主边缘构成转角的两侧边缘。
计算模块52,用于计算主边缘的转角半径,所述转角半径是内切于主边缘中点的内切圆弧的半径。其中,如果所述与主边缘构成转角的两侧边缘中至少有一侧边缘的长度小于所述主边缘的长度,则所述内切于主边缘中点的内切圆弧的一端是其中较短侧边缘的中点;如果所述与主边缘构成转角的两侧边缘的长度大于等于所述主边缘的长度,则所述内切于主边缘中点的内切圆弧是所述主边缘的内切半圆弧。
判断模块53,用于根据计算模块52的计算结果判断是否存在转角半径小于参考半径的主边缘。所述的参考半径根据下述公式计算:
其中,R是参考半径,λ是曝光装置的光源波长,σ是光源的部分相干因子,NA是曝光装置的投影系统的数值孔径。
改变模块54,用于在判断模块的53判断结果是存在转角半径小于参考半径的主边缘时,改变转角半径小于参考半径的主边缘和/或与所述主边缘构成转角的侧边缘的位置和/或长度,以使所述主边缘和侧边缘重新构成转角,接着通知计算模块52重新计算主边缘的转角半径。所述计算模块52的重新计算主边缘的转角半径是指重新计算所有主边缘的转角半径,或者是指重新计算因改变主边缘和/或侧边缘的位置和/或长度而引起变化的主边缘的转角半径。
输出模块55,用于在判断模块53的判断结果是不存在转角半径小于参考半径的主边缘时输出当前的布局图形。
修正模块56,用于对输出模块55所输出的布局图形进行光学邻近修正。
综上所述,上述技术方案计算图形边缘的转角半径,并通过改变图形边缘位置、长度以使所述的转角半径大于等于参考半径,所述的参考半径是根据光刻工艺中曝光装置的曝光条件而确定的,因此,上述技术方案具有以下优点:
一方面,上述技术方案考虑了光刻工艺的曝光条件对曝光在半导体芯片上的图形的影响,以此来修正根据集成电路设计所作出的布局图形,因而提高了半导体芯片上的图形与布局图形的一致性;同时在移动边缘的过程中也考虑了最小间距限制、最小线宽限制等布局条件,因而也提高了光学邻近修正的可靠性。半导体芯片上的图形与布局图形的一致性以及光学邻近修正的可靠性的提高可以提高半导体芯片良品率和降低生产制造成本。
另一方面,上述技术方案中的参考半径即是曝光装置的带宽限制,当曝光装置的曝光条件确定后,其带宽限制也随之确定,因而实施起来非常方便,并且无需如现有技术中不断改变影响设计的因素或参数条件来进行布局并运行模拟程序,再根据模拟结果从不同的布局设计中选择最优的方案。因此,上述技术方案可以简化设计到布局的过程,进而节省集成电路设计和半导体芯片制造时间。
本发明虽然以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以做出可能的变动和修改,因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。