曝光方法和光刻装置与流程

本公开涉及一种光刻装置，尤其涉及基于衬底调平数据对光刻装置的控制。本公开进一步涉及一种制造半导体器件的方法，其中，所述方法使用光刻装置。

背景技术：

光刻装置将掩模版(reticle)图案投影到半导体衬底的多个曝光场中，其中，所述掩模版图案被成像到设置在所述半导体衬底上的辐射敏感材料层中。在曝光期间，辐射束沿扫描方向扫描该图案和曝光场。高度传感器可测量半导体衬底的表面点与参考平面之间的距离，并且可以输出衬底调平数据，其中，所述衬底调平数据包括关于所述表面点与所述参考平面之间的距离的信息。焦点控制可以使用衬底调平数据来通过沿辐射束轴线移动半导体衬底，补偿局部形貌(topographical)偏差的影响。另外，剂量修正技术可以减少aclv(跨芯片线宽变化)和awlv(跨晶片线宽变化)。

需要一种曝光方法和光刻装置，该曝光方法和光刻装置改善对于由局部形貌变化导致的散焦效应的补偿。

技术实现要素：

本申请的实施例涉及一种曝光方法。提供衬底，并且在所述衬底的主表面上提供光敏层。所述衬底包括基底部分和台面部分。在基底部分中，主表面处于基底平面中。台面部分从基底平面突出。辐射束扫描所述光敏层。通过辐射束施加到光敏层的部分区域的局部剂量包括基本剂量分量和修正剂量分量。修正剂量分量是所述部分区域与位于所述基底部分和所述台面部分之间的过渡部之间的距离的函数。修正剂量分量至少部分地补偿由所述台面部分与所述基底部分之间的高度差引起的散焦对所述部分区域中的关键尺寸的影响。

本申请的另一实施例涉及一种具有衬底台的光刻装置，所述衬底台被配置用于固持具有器件特定形貌(topology)的衬底，所述衬底包括基底部分和台面部分。扫描仪单元被配置用于利用辐射束，扫描在由衬底台固持的衬底的主表面上形成的光敏层。补充控制器被配置用于确定通过辐射束施加到光敏层的部分区域的局部剂量的修正剂量分量。修正剂量分量是所述部分区域与位于所述基底部分和所述台面部分之间的过渡部之间的距离的函数。修正剂量分量至少部分地补偿由所述台面部分与所述基底部分之间的高度差引起的散焦对所述部分区域中的关键尺寸的影响。主控制器被配置用于控制辐射束施加到所述部分区域的局部剂量，其中，所述主控制器被配置用于从所述修正剂量分量和基本剂量分量获得所述局部剂量。

在阅读以下详细描述并查看附图之后，本领域技术人员将认识到另外的特征和优点。

附图说明

包括附图以提供对于实施例的进一步理解，并且结合在本说明书内并构成本说明书的一部分。这些附图图示了曝光方法和光刻装置的实施例，并且与本描述一起用来解释实施例的原理。在下面的详细描述和权利要求中描述了进一步的实施例。

图1示出了根据实施例的光刻装置的示意性框图。

图2示出了根据实施例的具有器件特定形貌的曝光场部分的平面图。

图3a示出了根据实施例的具有被epr(电泳光致抗蚀剂)层涂覆的器件特定形貌的衬底的截面视图。

图3b示出了根据另一实施例的具有被lpr(旋涂液体光致抗蚀剂)层涂覆的器件特定形貌的衬底的截面视图。

图3c示出了根据进一步实施例的具有被另一类型的光敏层涂覆的器件特定形貌的衬底的截面视图。

图4a至图4b示出了用于讨论实施例的效果的具有被lpr层涂覆的器件特定形貌的衬底的截面视图。

图5a至图5e示出的示意图用于图示根据具有响应于器件特定形貌的主动调平控制的实施例，对具有器件特定形貌的衬底的焦点和剂量控制。

图6a至图6e示出的示意图用于图示根据省略了针对器件特定形貌的调平控制的实施例，对具有器件特定形貌的衬底的焦点和剂量控制。

图7示出了用于讨论实施例的效果的包括各种特征件的曝光场的示意性平面图。

图8a至图8b示出了根据实施例的用于讨论确定修正剂量分量的方法的示意性cd/焦点图和cd/剂量图。

图9示出了根据另一实施例的用于讨论确定修正剂量分量的方法的示意性cd/焦点/剂量图。

具体实施方式

在以下详细的描述中，参照了附图，这些附图构成了其一部分，且在附图中以图示方式示出了能够实现实施例的多个具体实施例。应当理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以作出结构或逻辑的改变。例如，针对一个实施例图示或描述的特征可以用于其他实施例，或与其他实施例结合使用而再产生另一实施例。本公开旨在包括这样的变型和变化。使用特定语言描述了示例，不应将所述示例解释为限制所附权利要求的范围。附图不是按比例绘制的，并且仅用于说明性目的。如果没有另外说明，则对应的要素在不同的附图中用相同的附图标记表示。

术语“具有”(having)、“含有”(containing)、“包含”(including)、“包括”等(comprising)是开放性的，这些术语表明所陈述的结构、元件或特征件的存在，但不排除另外的元件或特征件。除非上下文明确地表明，否则词语“一个”(a或an)和“所述”(the)意在包括复数形式与单数形式。

根据本公开的实施例，一种曝光方法包括为衬底提供主表面，并在衬底主表面上提供光敏层。衬底可以是包含半导体材料的薄盘。例如，衬底可以是半导体晶片、具有在玻璃衬底的加工表面上形成的半导体元件的玻璃衬底、或者soi(绝缘体上硅)晶片。光敏层包括感光(photoactive)成分，所述感光成分可以通过暴露于辐射束而在光敏层的选定部分中被激活或被去激活。

衬底包括基底部分和台面部分。在基底部分中，主表面的第一部分处于基底平面中或局部偏离基底平面高达由半导体工厂中的先前工艺固有地导致的程度，其中，诸如晶片弯曲、颗粒污染和平坦化工艺的工艺缺陷等副作用可能导致衬底主表面相对于基底平面的局部偏差。例如，第一主表面部分相对于基底平面的最大偏差可以至多为20nm。

基底平面中的方向或平行于基底平面的方向是横向(水平)方向。垂直于基底平面的表面限定竖直方向。

台面部分从基底平面突出。台面部分的顶表面平行于基底平面，或者出于与以下相同的原因并且至相同的程度，台面部分的顶表面可以与平行于基底平面的平面局部地偏离：关于第一主表面部分相对于基底部分中的基底平面的偏差所描述的原因和程度。台面部分的顶表面形成第二主表面部分。

台面部分在基底平面上方的台面高度显著大于由副作用导致的、第一主表面部分相对于基底平面的最大偏差。台面部分在基底平面上方的台面高度可以相同，或者不同组的台面部分在基底平面上方的台面高度可以不同。例如，台面高度可以在从50nm至10μm的范围内，例如从50nm至500nm。

基底部分与台面部分之间的过渡部，换言之，台面部分的斜坡，可能比较陡峭，其中，斜坡的水平延伸小于台面高度，例如，至多为台面高度的10％。根据其他实施例，过渡部可能是比较平滑的，或者每个过渡部可以包括多个台阶。

光敏层可以覆盖台面部分的顶表面，并且可以填充相邻台面部分之间的间隙。光敏层在基底部分上方的厚度可以是台面部分中光敏层的厚度与台面高度之和。光敏层可以是旋涂液体光致抗蚀剂(lpr)。

在替代方案中，光敏层可以覆盖主表面作为均匀厚度的共形(conformal)层。光敏层可以沿衬底的边缘、台阶或其他元件，展现边缘厚度变化，其中，厚度变化的幅度与共形层的平均厚度相比是低的。光敏层可以是电泳光致抗蚀剂(epr)，可以通过电泳、电解和电渗的组合来沉积。

在另一替代方案中，光敏层的厚度可以根据到基底部分与台面部分之间的过渡部的距离而变化，其中光敏层在第一台面部分上方的最大厚度小于台面高度与光敏层在台面部分上方的最大厚度之和。

辐射束沿扫描方向(y方向)扫描光敏层。扫描过程包括辐射束与衬底之间沿扫描方向的相对移动。用辐射束扫描光敏层可以包括跨静止的衬底移动辐射束、相对于静止的辐射束移动衬底、或者沿扫描方向移动辐射束和衬底两者。辐射束可以穿过基底部分与台面部分之间的过渡部。例如，辐射束可以正交地穿过过渡部。可替代地或另外地，辐射束可以平行于过渡部扫描光敏层，其中辐射束扫描光敏层在过渡部两侧的部分。

辐射束施加到光敏层的部分区域的局部剂量包括基本剂量分量和修正剂量分量。根据部分区域与前一过渡部之间在扫描方向上的距离，和/或根据辐射束与后一过渡部之间在扫描方向上的距离，来控制修正剂量分量，以使得修正剂量分量至少部分地补偿由台面部分与基底部分之间的高度差引起的散焦对部分区域中的关键尺寸的影响。

例如，预调整例程(其可以例如使用焦点曝光矩阵(fem))将基本剂量分量和基本焦点分配给曝光场中的第一位置，其中在第一位置处，曝光场包括具有第一关键尺寸cd的第一特征件，并且其中第一位置具有到基底部分与台面部分之间的最近过渡部的第一距离。在具有到该过渡部的不同的距离即第二距离的第二位置处，曝光场包括具有第二cd的第二特征件。在第二位置处，辐射束施加可以通过使基本剂量分量增加或减少修正剂量分量而得到的剂量。修正剂量分量包括可以作为第一距离和第二距离的函数的与布局形貌有关的项。

修正剂量分量可以进一步包括与cd有关的项，该与cd有关的项可以考虑相同剂量差和/或相同散焦对不同种类的cd的不同影响。如果第一cd与第二cd的形状、尺寸、环境一样，则与cd有关的项可能是不需要的。

可替代地或另外地，修正剂量分量可以包括与抗蚀剂有关的项，该与抗蚀剂有关的项考虑在第一位置和第二位置上方的光敏层的不同厚度的影响。在高度共形的光敏层的情况下，与抗蚀剂有关的项可能是不需要的。

每当辐射束接近、穿过和/或离开过渡部时，所施加的修正剂量分量可能改变。当辐射束平行于过渡部进行扫描并且关键尺寸不变时，所施加的修正剂量分量可以保持不变。剂量变化被选择为使得剂量变化至少部分地补偿辐射束的焦点位置变化对基底部分和/或台面部分中的关键尺寸的影响，其中焦点(散焦)的变化是由台面高度引起的，并且其中，变化的程度可能取决于光刻装置的物理约束和/或光敏层的性质。

关键尺寸(cd)可能涉及关键抗蚀剂特征件的任何特征特性。举例来说，关键抗蚀剂特征特性可以包括物理尺寸，诸如圆形抗蚀剂特征件的直径、非圆形抗蚀剂特征件的短轴和长轴的长度、条形抗蚀剂特征件的线宽、抗蚀剂特征件之间的间隔宽度、抗蚀剂特征件的侧壁角度、抗蚀剂特征件的面积、以及诸如抗蚀剂特征件的线边缘粗糙度之类的其他性质。

cd/焦点数据(例如cd/焦点图和/或cd/焦点模型)、cd/剂量数据(例如cd/剂量图和/或cd/剂量模型)、和/或cd/焦点/剂量图与cd/焦点/剂量模型可以描述焦点和剂量变化对抗蚀剂特征件的至少一个关键尺寸的影响。常规地，可以按照为大多数关键尺寸获得尽可能宽的工艺窗口的方式来选择剂量和曝光参数。另外，对于具有平坦主表面的衬底，可以使用描述所述主表面相对于参考平面的、由工艺引起的高度偏差的衬底调平数据，来控制参考平面与投影系统的孔径之间的距离，以使得这样的偏差得到补偿。对于具有器件特定形貌的衬底，可以滤除器件特定形貌，以减少散焦误差的影响，例如，移动平均误差、动态误差和/或移动过渡部的两侧的焦点。器件特定形貌应被理解为指示衬底表面中存在明显突起和凹槽的通用术语。

本实施例有助于至少部分地补偿由器件特定形貌导致的固有散焦对关键尺寸的影响。

对剂量的控制可以使用cd/焦点数据来获得关于由台面高度引起的焦点转移导致的cd变化的信息。对剂量的控制可以进一步使用cd/剂量数据来获得至少部分地补偿由台面高度引起的焦点转移导致的cd变化的剂量。

图1所示的光刻装置800包括辐射源810，所述辐射源以例如248nm或193nm的波长来发射单色辐射802的脉冲。适用剂量是脉冲率的函数。单色辐射802的脉冲率可以是可控制的。通过控制脉冲率，所施加的剂量可以沿y方向改变。

照射单元820可以过滤并准直所发射的单色辐射802，并且可以形成并调节照射束804，其中照射束804在与射束轴线801正交的截面中，具有限定的横向强度分布。照射单元820的狭缝状孔径可以限定照射束804的矩形截面。

照射单元820可以包括可控制的调整单元825。调整单元825可以在时间上调制照射束804的强度分布。例如，调整单元825可以主要地或专门地沿与y方向正交的x方向来调制照射束804的强度。

照射束804可以照射到掩模版860上，所述掩模版可以固定在掩模(mask)框830中。掩模框830和照射束804可沿y方向相对于彼此移动。例如，照射束804可以是静止的，掩模框830沿扫描方向并反向平行于扫描方向移动。

掩模版860可以是包括具有透明部分和不透明部分的掩模版图案的透明掩模版。照射束804具有至少126nm的波长、穿过掩模版图案的透明部分并且在掩模版图案的不透明部分处被阻挡。掩模版图案可以包括一个、两个、四个或更多个器件图案，其中每个器件图案含有完整半导体器件的图案化(patterning)平面的图案化信息。照射束的条带长度可足以延伸跨越掩模版图案的至少一个器件图案。

根据其他实施例(未示出)，掩模版860可以是包括具有反射部分和吸收部分的掩模版图案的反射掩模。照射束804的波长最多为13.5nm，并且以明显偏离掩模版上的表面法线的角度照射在掩模版上。照射束在掩模版图案的反射部分处被反射，在掩模版图案的吸收部分中被吸收。

掩模版图案调制照射束804的横向强度分布。经调制的照射束形成含有关于掩模版图案的信息的辐射束806，其中，掩模版图案按照辐射束806中强度分布的横向变化被编码。

投影系统840可以将辐射束806引导到衬底100的主表面110上。光敏层200覆盖主表面110。辐射束806将掩模版图案投影到光敏层200中。衬底100的主表面110可被虚拟地分成可以按行和列布置的多个曝光场。曝光场被一个接一个地扫描。在曝光期间，被扫描的曝光场位于曝光位置。

在曝光期间，衬底100可以固定在衬底台850上。衬底台850和投影系统840中的至少一个可以是可移动的，使得辐射束860沿线性扫描方向(y方向)和/或反向平行于扫描方向扫描曝光位置处的曝光场。辐射束806可以用均匀的扫描速度，扫描每个曝光场一次或几次。曝光场具有沿y方向的场长度和沿x方向(与扫描方向正交)的场宽度。在完成对曝光场的曝光之后，衬底台850可以在至少一个横向方向上移动，其中另一曝光场被放置在曝光位置。

投影系统840的孔径可以是条形的。辐射束806的截面区域可以是矩形条带，该矩形条带具有沿y方向(扫描方向)的条带宽度和沿x方向(与扫描方向正交)的条带长度。条带宽度可以在几百微米到几毫米的范围内。条带长度至少与曝光场的场宽度一样长，可以在从几毫米到长达几厘米的范围内。

在曝光之前，水平传感器单元870可以扫描衬底主表面110以获得衬底调平数据。衬底调平数据可以表示高度图，所述高度图根据平面坐标(例如，根据x坐标和y坐标)描述主表面110相对于参考平面的局部偏差。调平控制器891可以使用衬底调平数据来控制衬底台850沿竖直方向(z方向)的移动，以使得衬底主表面110相对于参考平面的、由工艺引起的高度偏差至少部分地得到补偿。

主控制器899保存曝光信息，该曝光信息可以包含预定的剂量/焦点值对。在以预定的剂量/焦点值进行曝光时，辐射束将具有关键尺寸的预选特征件成像到光敏层中，所述光敏层以足够宽的工艺窗口覆盖不具有明显器件特定形貌的衬底。例如，在以预定的剂量/焦点值进行曝光时，相应的工艺窗口可以具有最大宽度。换言之，在以预定的剂量/焦点值进行曝光时，与剂量和/或焦点的目标值的偏差对预选特征件的不利影响最小。

可以在前面的阶段，从fem晶片获得曝光信息，其中以剂量与焦点的不同组合将感兴趣的特征件成像到fem晶片的曝光场中。

另外，可以选择预定的剂量/焦点值以补偿场间偏差。例如，光刻装置的缺陷可能导致曝光场之间不同的成像性质，这可以通过根据曝光场在主表面上的x坐标和y坐标，改变焦点和/或剂量来补偿。可替代地或另外地，可以选择预定的剂量/焦点值来补偿由在曝光之前或之后施加到衬底的工艺(例如，蚀刻速率取决于到衬底中心的距离的蚀刻工艺)引起的场间偏差。

可替代地或另外地，可以选择预定的剂量/焦点值以补偿场内偏差。例如，未修正的照射不均匀性、掩模像差和投影透镜像差可能导致曝光场内的成像性质不同，这可以通过根据曝光场内的x坐标和y坐标，改变预定的焦点和/或剂量值来补偿。

预定的剂量值限定了局部曝光剂量的基本剂量分量。

补充控制器893可以使用衬底调平数据和/或器件特定布局数据来装配通过辐射束施加到部分区域的局部剂量的修正剂量分量，其中所述修正剂量分量至少部分地补偿由台面部分与基底部分之间的高度差导致的剩余散焦对光敏层200的部分区域中的关键特征件的影响。补偿剂量分量可以具有正值或负值，可以被添加到基本剂量分量以获得总的局部剂量。

补充控制器893可以包括第一补充单元894和第二补充单元895。第一补充单元894可以提供描述衬底主表面110的表面点的残余散焦(例如，移动的焦点)的残余调平误差数据。例如，第一补充单元894可以从水平传感器单元870接收衬底调平数据，并且可以具有关于响应于实际衬底调平数据的衬底台850的移动参数的信息、关于狭缝宽度的信息以及关于扫描速度的信息。残余调平误差数据包含关于残余部分的相对于参考平面的偏差的信息，其中所述残余部分未被由调平控制器891施加的调平控制进行补偿。

第二补充单元895可以装配补充剂量图。补充剂量图可以包括至少部分地补偿残余焦点误差(例如，移动平均误差或移动的焦点)的位置相关的修正剂量分量。例如，第二补充单元895可以接收描述在当前光刻工艺中曝光的器件特定形貌的外部布局形貌数据。该布局形貌数据可以包括例如半导体器件的布局数据与关于相邻布局特征之间的高度差的信息的组合。可替代地或另外地，该布局形貌数据可以包括来自在将半导体衬底100安装在衬底台850上之前已经对所述半导体衬底进行加工的加工工具的数据，或者来自获得关于衬底800上的3d特征件的位置和高度的信息的测量器件的数据。

可替代地或另外地，第二补充单元895可以从第一补充单元894接收残余调平误差数据。如果第二补充单元895不使用残余调平误差数据，则第一补充单元894可以不存在。

第一补充单元894和第二补充单元895中的每一个可以被实现为在远离光刻装置800的服务器上执行的计算机程序，或者可以是由控制器或服务器执行的程序代码的一部分，其中，所述控制器或服务器可以与光刻装置800数据连接或集成在光刻装置中。

补充控制器893可以将补充剂量图传输到主控制器899。主控制器899可以在数据接口898处接收补充剂量图，并且可以将补充剂量图与主剂量图相结合。补充剂量图提供补偿由场内器件特定形貌导致的残余散焦的影响的修正剂量值。

图2示出了沿扫描方向(y方向)扫描衬底主表面110的曝光场300的辐射束806。在焦平面中，辐射束806具有条形截面(狭缝)，其中，所述狭缝具有沿y方向的狭缝宽度sw和沿x方向(即与y方向正交的横向方向)的狭缝长度sl。狭缝宽度sw可以在几百微米到几毫米(例如约3.25mm或4.2mm)的范围内。狭缝长度sl等于或大于曝光场300的场宽度fw，其中场宽度fw可以为几毫米，例如约26mm。曝光场300的场长度fl可以在相同的数量级内，例如，高达33mm。

在曝光场300内，衬底100可以包括具有同样的使用图案的一个、两个、四个或更多个器件部分310。为了简单起见，图2示出了具有一个器件部分310的曝光场300。器件部分310包括基底部分101和四个台面部分102。

辐射束806沿y方向扫描主表面110。辐射束806的横向宽度从图1的投影单元840的开口的平面中的孔径宽度成锥形(taper)至焦平面中的大约3mm至4.5mm。在台面部分102的顶部并沿着y方向，辐射束806比台面部分102窄，并且比相邻台面部分102之间的最窄间隙窄。

沿y方向的台面宽度w2可以为至少100μm，例如，至少500μm。间隙宽度w1可以为至少100μm，例如，至少500μm。举例来说，台面部分102相对于基底平面105的台阶高度d0可以在从50nm到200nm的范围内。

所施加的局部剂量可以在覆盖衬底主表面110的光敏层的部分区域230中变化。右侧的第一部分区域230具有沿x方向的等于狭缝长度sl的延伸。可以通过改变所述辐射的脉冲率来修改在第一部分区域230中施加的剂量。左侧的第二部分区域230具有沿x方向的小于狭缝长度sl的延伸。可以通过控制图1的调整单元825，来修改在第二部分区域230中施加的剂量。

在图3a至图3c的截面中，光敏层200覆盖图2的衬底100的主表面110。主表面110在基底部分101中的第一部分可以处于基底平面105中或可以大致处于该基底平面中，其中工艺缺陷、颗粒、衬底边缘效应和/或晶片弯曲可能是主表面110相对于基底平面105的边际(marginal)局部偏差的来源。主表面110的第二部分可以包括台面部分102的顶表面，所述顶表面可以与平行于基底平面105的平面共面、或者可以与平行于基底平面的平面大致共面，其中工艺缺陷、颗粒、衬底边缘效应和/或晶片弯曲可能是台面部分102的顶表面相对于平行于基底平面的平面的边际局部偏差的来源。

在图3a中，光敏层200是共形层。例如，光敏层200可以包括epr。通常，辐射束806聚焦在焦平面上，所述焦平面大致处于或靠近光敏层200的竖直中心。在没有调平控制的情况下，当辐射束806经过基底部分101与台面部分102之间的过渡部106时，焦平面相对于光敏层200的中心偏移台阶高度d0。

图1的光刻装置可以通过适当地改变所施加的剂量(例如通过减少或增加剂量)来补偿光敏层200相对于焦平面的竖直偏移。

图3b示出了包括lpr的光敏层200。在干燥步骤之后，光敏层200可以覆盖台面部分102，可以完全填充相邻台面部分102之间的间隙。光敏层200的曝光表面可以是平坦的或大致平坦的(在台面部分102之上具有浅突起)。没有调平控制，同样在该情况下，当辐射束806经过基底部分101与台面部分102之间的过渡部106时，焦平面会相对于光敏层200的中心偏移台阶高度d0。通过根据实施例的光刻装置施加的局部剂量的修正剂量分量包括考虑了由过渡部导致的散焦误差的布局形貌有关的项。修正剂量分量还可以包括考虑了针对光敏层200在台面部分102上方的部分和针对光敏层在基底部分101上方的部分的不同曝光条件的与抗蚀剂有关的项。

在图3c中，光敏层200的厚度根据到基底部分101与台面部102之间的过渡部106的距离而变化，其中，光敏层200在基底部分101上方的最小厚度m1小于台阶高度d0与光敏层200在台面部分102上方的最大厚度m2之和，其中，在基底部分101上方的最小厚度m1大于在台面部分102上方的最大厚度m2。修正剂量分量可以包括考虑了根据到过渡部106的距离，针对光敏层200在台面部分102上方的部分和针对光敏层在基底部分101上方的部分的不同曝光条件的与抗蚀剂有关的项。

图4a和图4b图示了在光敏层200包含lpr并且覆盖具有器件特定形貌的衬底100的主表面110的情况下，光敏层200的竖直中心相对于焦平面107的偏移的效果。光敏层200在台面部分102上方的厚度d2可以大于台阶高度d0。

在图4a中，调平控制不对从台面部分102到基底部分101的过渡部106作出反应。焦平面107相对于参考平面105保持在相同的距离。台面部分102上方的第一曝光抗蚀剂部分212可以在焦平面上方的抗蚀剂部分和在焦平面下方的抗蚀剂部分两者中，随着到焦平面107的距离的减小而成锥形。基底部分101上方的第二曝光抗蚀剂部分211可能相对于焦平面107更不对称，并且在焦平面107下方，锥形可能更大。第二曝光抗蚀剂部分211的平均宽度可以大于第一曝光抗蚀剂部分212的平均宽度。在曝光抗蚀剂部分211、212中，光敏层200中包含的感光成分被激活或被去激活。在显影之后，由曝光抗蚀剂部分211、212形成的抗蚀剂特征件的横向延伸部可以彼此偏离。

在图4b中，调平控制通过使衬底100沿z方向移动dz＝d0/2，来对从台面部分102到基底部分101的过渡部106作出反应。相比图4a的第二曝光抗蚀剂部分211，本图中的第二曝光抗蚀剂部分211相对于移位的焦平面108可以更加对称。但是，光敏层200在基底部分101上方的更大厚度可能影响第二曝光部分211的平均宽度，所述第二曝光部分的平均宽度可能比第一曝光抗蚀剂部分212宽。

由第二曝光抗蚀剂部分限定的关键尺寸可以取决于第二曝光抗蚀剂部分211的形状，所述形状又取决于抗蚀剂材料的性质，如灵敏度、组成和层厚度。查找表或抗蚀剂模型可以为某种抗蚀剂材料和某种类型的cd分配剂量修正的与抗蚀剂有关的项，其中所述与抗蚀剂有关的项补偿由不同抗蚀剂厚度引起的cd变化。

在图3a至图4b中，台面部分102引入器件特定形貌。器件特定形貌导致散焦误差。在没有适当的焦点修正的情况下，散焦误差可能导致关键尺寸的变化。变化的量可以取决于光刻装置的参数(例如条带宽度和/或扫描速度)，并且还可以取决于光敏层的参数(例如光敏层的局部厚度变化)。图1的光刻装置800通过添加到基本剂量分量的正补偿剂量或负补偿剂量，来补偿由台阶高度d0导致的散焦误差的影响。补偿剂量可以包括与布局形貌有关的项，可以进一步包括与抗蚀剂有关的项。

图5a至图5e涉及与形貌相关的焦点误差和场内剂量修正，所述场内剂量修正用于补偿在未滤除器件特定形貌以进行调平控制的情况下由器件特定形貌导致的焦点误差。y坐标的零点可以是曝光场的任一任意点的位置，例如，在曝光场的边缘或器件区的边缘。

图5a示出了衬底主表面的表面线402，其中表面线402由函数z^*(y)给出。表面线402指示陡峭的过渡部106，所述过渡部106具有竖直的台阶高度d0，在主表面中关于y＝y0对称。如果调平控制被激活，则调平控制试图通过触发图1的衬底台850的竖直补偿移动来补偿过渡部106。该补偿移动改变图1的衬底台850与投影系统840之间的距离。例如，补偿移动可以增加衬底台850与投影系统之间的距离，其中辐射束806经过从图1的衬底100的基底部分到台面部分的过渡部106。

在图5b中，线404示出了由于补偿移动而产生的移动平均焦点位置ma(y)，图1的衬底台850在调平控制下响应于过渡部106而进行所述补偿移动。ma(y)指示在扫描期间(即在辐射束的一次经过期间)主表面上的点所看到的焦点值的平均值。换言之，调平控制旨在通过使衬底沿z轴在与图5a中的过渡部106相反的方向上偏移来补偿图5a中的过渡部106。调平控制的物理约束和技术约束、有限的扫描速度以及辐射束的仅有的有限较小条带宽度导致线404的斜率没有线402的斜率那么陡峭。

另外，对于具有比器件特定形貌更低的空间频率的表面偏差，调平控制可以是有效的，使得线402、404对于所示的y范围可以示出进一步的轻微倾斜或轻微下斜。

在图5c中，线406示出了移动平均误差mae(y)，所述移动平均误差是z^*(y)与ma(y)之间的差值的函数。mae(y)可能会导致cd变化，所述cd变化取决于差值y-y0。mae(y)与cd变化之间的关系可以通过将mae值分配给cd值或δcd值的模型和模型系数和/或查找表来描述。另外，另一个模型或查找表可以将δcd值与剂量修正值进行关联。可替代地，模型或查询表可以直接将mae值与剂量修正值进行关联。

线407示出了直接获得的或经由来自mae(y)的cd变化获得的修正剂量分量δd(y)的示例。在所示的实施例中，δd(y)关于δd(y0)点对称仅是为了图示的目的。一般而言，修正剂量分量δd(y)根本不显示关于δd(y0)的对称性。

在图5d中，线408示出了动态误差msd(y)，所述动态误差实质上是mae(y)的移动标准偏差。

在图5e中，线409示出了从msd²(y)与mae²(y)之和的平方根获得的总移动误差或移动焦点mf(y)。取决于应用的详细信息(例如，抗蚀剂性质和抗蚀剂厚度分布)，msd(y)和/或mf(y)可能包含比mae(y)更多的用于cd控制的有价值信息，并且所述方法可以从将msd和/或mf与cd变化和/或补偿剂量进行关联的模型中选择修正剂量分量。

图6a至图6e图示了与形貌相关的焦点误差和场内剂量修正，所述场内剂量修正用于补偿在滤除且不考虑器件特定形貌以进行调平控制的情况下由器件特定形貌导致的焦点误差。

图6a示出了由函数z*(y)给出并包括陡峭的过渡部106的表面线402，所述过渡部106在主表面中具有与y＝y0对称的竖直台阶高度d0。由于针对过渡部106去激活了调平控制，因此过渡部106不触发衬底台的补偿移动。相反，衬底台被固持在可以对应于d0/2处的虚拟平面的恒定位置。

在图6b中，线414示出了对应的移动平均焦点位置ma(y)，所述移动平均焦点位置ma(y)是在扫描期间主表面上的点所看到的焦点值的平均值。由于衬底台不移动，因此焦平面在过渡部106的两侧是相同的。

同样，对于具有比器件特定形貌低的空间频率的表面偏差，调平控制可以是有效的，使得线414对于所示的y范围，可以示出进一步的轻微倾斜或轻微下斜。

在图6c中，线416示出了移动平均误差mae(y)，所述移动平均误差mae(y)是z^*(y)与ma(y)之间的差值的函数。mae(y)可能导致cd变化，所述cd变化取决于y-y0的值。线417示出了直接获得的或经由来自mae(y)的cd变化获得的修正剂量分量δd(y)的示例。在图6d中，线418示出了对应的动态误差msd(y)，在图6e中，线409示出了从msd²(y)与mae²(y)之和的平方根获得的总移动误差或移动焦点mf(y)。

以下附图图示了用于补偿由器件形貌引起的场内焦点误差的方法的不同应用，其中所述方法可以在图1的光刻装置800处执行。

图7示出了具有包括器件部分310的曝光场300的衬底100的平面图。每个器件部分310可以与包括3d-nand的半导体器件相对应，其中，存储器单元堆叠在台面部分102中，并且用于对存储器单元进行读取和写入的电路形成在基底部分101中。台面部分102可以包括多个关键特征件610，其中关键特征件610可以具有相同的目标直径。目标直径可以表示关键尺寸(cd)。例如，关键特征件610可以是har(高纵横比)特征件。

关键特征件610的直径通过对形成在衬底100的主表面上的光敏层进行曝光和显影来限定。基底部分101与台面部分102之间的过渡部使得每个关键特征件610暴露出不同的焦点误差(例如mae、msd或mf)，所述焦点误差取决于相应的关键特征件610与过渡部的距离。在没有任何其他措施的情况下，这些不同的焦点误差将导致关键特征610件之间的cd差异δcd。

根据实施例，关键特征件610之一可以被限定为锚特征件611。对于锚特征件611，预校准过程可以确定使得用于锚特征件611的曝光的工艺窗口足够宽的剂量值与焦点值的组合。

图1的补充控制器893可以使用衬底调平数据和/或器件特定布局数据来确定锚特征件611与至少一个其他关键特征件610、一些其他关键特征件610或所有其他关键特征件610之间的焦点误差差异。举例来说，焦点误差差异可以是在锚特征件611和相应的关键特征件610的位置处的移动平均误差mae之间的差异、动态误差msd之间的差异、或移动焦点误差mf之间的差异。

补充控制器893从焦点误差差异得到至少部分地补偿焦点误差之间的差异的剂量修正值。在衬底100的曝光期间，剂量修正局部地改变所施加的剂量。

一个或多个关键特征件610可以位于基底部分101中。图1的补充控制器893可以使用衬底调平数据和/或器件特定布局数据来确定台面部分102中的锚特征件611与基底部分101中的至少一个关键特征件610之间的焦点误差差异，并确定如上所述的至少部分地补偿锚特征件611与相应的关键特征件610之间的焦点误差之间的差异的剂量修正值。可以通过图1所示的调整单元825来实现在同一y位置处的关键特征件610之间的剂量差异。

根据其他实施例，基底部分101中的特征件可以被限定为替代性锚特征件621，对于所述替代性锚特征件，预校准过程可以确定使得用于替代性锚特征件621的曝光的工艺窗口足够宽的剂量值与焦点值的组合。替代性锚特征件621可以具有与关键特征件610至少相似的形状和/或尺寸。

图1的补充控制器893可以使用衬底调平数据和/或器件特定布局数据来确定基底部分101中的替代性锚特征件621与台面部分102中的至少一个其他关键特征件610之间的焦点误差差异，并确定如上所述的至少部分地补偿替代性锚特征件621与相应的关键特征件610之间的焦点误差之间的差异的剂量修正值。另外，修正剂量分量可以包括可能考虑了替代性锚特征件621和相应的关键特征件610上方的不同抗蚀剂厚度的影响的与抗蚀剂有关的项。

根据进一步的实施例，预校准过程可以确定使得用于基底部分101中的另一替代性锚特征件631的曝光的工艺窗口足够宽的剂量值与焦点值的组合。另一替代性锚特征件631在形状和/或尺寸方面可能与关键特征件610明显不同。

图1的补充控制器893可以确定剂量修正值，所述剂量修正值如上所述至少部分地补偿替代性锚特征件621与相应的关键特征件610之间的焦点误差之间的差异。修正剂量分量可以进一步包括考虑了另一替代性锚特征件631和相应的关键特征件610上方的不同抗蚀剂厚度的影响的与抗蚀剂有关的项。另外，修正剂量分量可以包括考虑了另一替代性锚特征件631与关键特征件610在形状和/或尺寸方面的差异的影响的与cd有关的项。

尽管上述实施例涉及台面部分102中的关键特征件610，但是关键特征件也可以形成在基底部分101中，其中锚特征件可以形成在基底部分101中或形成在台面部分102之一中。此外，每个器件部分310可以限定一个以上的锚特征件，例如，基底部分101中的第一锚特征件以及台面部分102之一中的第二锚特征件。

图8a至图8b图示了确定修正剂量分量的过程。图8a至图8b用于解释原理。

感兴趣特征件的cd/焦点关系和cd/剂量关系可以通过已知技术获得，例如，通过以剂量与焦点的不同组合将感兴趣特征件成像到fem晶片的曝光场中并且测量感兴趣特征件在曝光场中的cd。

cd/焦点关系可以由多个二维阵列来描述。在给定的剂量下，每个二维阵列可以将测量的cd值分配给焦点值。可替代地，cd可以由将给定剂量时的cd作为焦点位置的函数的参数函数来表示，其中所述参数函数与所测量的cd值拟合。

图8a示意性地图示了用于cd/焦点数据的参数函数601。

cd/剂量关系可以通过多个二维阵列的分配来描述，其中，对于给定的焦点值，每个阵列将测量的cd值分配给剂量值。可替代地，cd可以由将针对给定焦点的cd作为剂量的函数的参数函数来表示。

图8b示意性地图示了用于cd/剂量数据的参数函数602。

在特定衬底100的曝光期间，衬底调平数据和/或器件特定布局数据可以用于确定锚特征件与感兴趣特征件之间的焦点误差差异。焦点误差差异可以从例如由图1所示的第一补充单元894从特定衬底100获得的衬底调平数据获得。

cd/焦点数据(例如，图8a的参数函数601)可以用于根据图7的锚特征件611的位置与感兴趣特征件612的位置之间的焦点误差差异来确定所述锚特征件与所述感兴趣特征件之间的cd差异δcd。cd/剂量数据(例如，图6c的参数函数602)可以用于确定剂量修正δdos，所述剂量修正补偿锚特征件611与感兴趣特征件612之间的cd差异δcd。

修正剂量分量δdos可以例如由图1所示的补充控制器893来确定。修正剂量分量δdos至少部分地补偿由衬底主表面110上的器件特定形貌造成的残余场内散焦的影响。

图9示出了给出特定cd、焦点和剂量之间的依赖性的灰度图。所述图可以例如从fem晶片获得。黑色的十字形标记了fem晶片上的测量部位。灰度值表示cd与目标cd的插值偏差。例如，对于31mj/cm²的剂量和-50nm的焦点，目标cd会偏离约12nm。框910指示针对cd的允许工艺窗口的边界。在所示的情况下，所述框指示与目标cd的偏差至多为3nm的区域。两个圆圈920指示两个最佳剂量/焦点组合，在所述最佳剂量/焦点组合附近，与目标cd的偏差接近于零。

竖直箭头表示由器件特定形貌引起的焦点误差的影响。例如，该焦点误差对应于焦点位置有20nm的偏移。cd可能离开工艺窗口。水平箭头表示，通过约1mj/cm²的剂量修正，可以将cd值移回工艺窗口。

换言之，可以选择剂量修正，使得对于给定的焦点误差，实现至多3nm的cd偏差。例如，选择剂量修正以使得对于给定的焦点，实现最小可能的cd偏差。