CN103869629B - 光刻系统以及光刻方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻系统以及光刻方法。根据本发明的光刻方法包括以下步骤：使掩膜在与掩膜表面平行的平面内进行振荡运动，使表面涂敷有光致抗蚀剂的晶圆在与晶圆表面平行的平面内进行振荡运动，其中晶圆表面与掩膜表面彼此平行并且掩膜的振荡运动与晶圆的振荡运动彼此同步；根据晶圆和掩膜的速度来调节照明光束的强度；以及使用调节后的照明光束照射掩膜和晶圆的至少一部分，从而在晶圆表面获得所希望的光致抗蚀剂图案。根据本发明的光刻系统和光刻方法能够减小能耗，提高扫描速度和效率，增加半导体器件的产量。

Description

光刻系统以及光刻方法

技术领域

本发明涉及光刻系统以及光刻方法，特别涉及能够在较低能耗下对晶圆进行高速曝光的光刻系统以及光刻方法。

背景技术

光刻是现代半导体制造工艺中最关键的步骤。在晶圆的制造过程中，晶体三极管、二极管、电容、电阻和金属层的各种物理部件在晶圆表面或表层内构成。这些部件是每次在一个掩膜层上生成的，并且结合生成薄膜及去除特定部分，通过光刻工艺过程，最终在晶圆上保留特征图案的部分。光刻生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图案。

随着光刻技术的不断进步，光刻设备也从早期的接触式光刻机、接近式光刻机逐步发展到扫描投影光刻机、分布重复光刻机以及目前广泛采用的步进扫描光刻机。

步进扫描光刻机采用一种被称作步进扫描光刻的技术。步进扫描光刻机是一种混合设备，其融合了扫描投影光刻机和分布重复光刻机技术。在步进扫描光刻机中，使用缩小透镜扫描一个大曝光场图像到硅片上的一部分。通常，一束聚焦的狭长光带同时扫过掩膜和晶圆（例如硅片），使得晶圆上的对应区域曝光，然后，步进到下一个位置，再次使用狭长光带进行扫描，如此反复，直到整个晶圆都得到曝光为止。

在步进扫描光刻机的扫描过程中，对掩膜和晶圆进行匀速扫描。在扫描过程中，晶圆载物台和掩膜载物台首先要从静止状态加速到一定速度，例如，晶圆载物台加速到700毫米/秒，掩膜载物台加速到2800毫米/秒（在图像缩小比例为4：1的情况下），然后使照明光束匀速扫过晶圆和掩膜，接下来使晶圆载物台和掩膜载物台减速到静止状态，步进到下一个位置，再重复上面的加速-匀速-减速的扫描过程。但是，晶圆载物台和掩膜载物台的加速和减速过程都需要花费一定时间，此外使载物台加速和减速还将消耗驱动马达的能量。为了提高半导体器件的产量，扫描速度变得越来越高，所耗费的时间和能量也随之不断升高。驱动马达不断地使载物台进行加速和减速将产生大量的热量，散热问题也成为阻止扫描速度进一步提高的重要因素。

发明内容

本发明的发明人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。

本发明的一个目的是提供一种用于光刻系统和光刻方法的技术方案。

根据本发明的一个实施例，提供了一种晶圆载物台，包括：晶圆承载部，用于放置晶圆；以及驱动装置，用于驱动晶圆承载部，使得晶圆承载部在与晶圆表面平行的平面内进行振荡运动。

进一步地，所述振荡运动基本上为简谐振动。

进一步地，所述的晶圆载物台还包括：弹性梁，所述晶圆承载部经由所述弹性梁而与晶圆载物台的固定部分弹性连接，其中所述晶圆载物台的振荡运动的方向与所述弹性梁垂直。

进一步地，所述弹性梁的截面为矩形，所述矩形包括长边和短边，矩形的长边与晶圆的表面垂直，矩形的短边与晶圆的表面平行。

进一步地，所述弹性梁具有弯曲部分，该弯曲部分能够使弹性梁沿着弹性梁的长度方向伸长。

进一步地，所述弯曲部分在晶圆承载部的振荡方向上的弹性系数大于整个弹性梁在晶圆承载部的振荡方向上的弹性系数。

进一步地，所述弯曲部分的形状为“几”字型、“V”型或弧型。

进一步地，所述驱动装置包括设置在所述晶圆承载部下方的电磁马达。

进一步地，所述的晶圆载物台还包括：监控装置，用于监控晶圆承载部的位置和速度；以及补偿装置，用于根据晶圆承载部的位置来驱动所述电磁马达，从而对晶圆承载部的位置偏差进行补偿。

进一步地，所述监控装置包括设置在所述晶圆承载部下方的位置测量装置。

进一步地，所述位置测量装置为干涉计或标尺读取系统。

进一步地，所述的晶圆载物台还包括：步进缓冲装置，用于在晶圆载物台的步进过程中驱动所述晶圆载物台。

进一步地，所述的晶圆载物台还包括：悬浮装置，用于使所述晶圆承载部悬浮在空中。

进一步地，所述悬浮装置为磁悬浮装置或气垫悬浮装置。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种掩膜载物台，包括：掩膜承载部，用于放置掩膜；以及驱动装置，用于驱动掩膜承载部，使得掩膜承载部在与掩膜表面平行的平面内进行振荡运动。

进一步地，所述振荡运动基本上为简谐振动。

进一步地，所述的掩膜载物台还包括：弹性梁，所述掩膜承载部经由所述弹性梁而与掩膜载物台的固定部分弹性连接，其中所述掩膜载物台的振荡运动的方向与所述弹性梁垂直。

进一步地，所述弹性梁的截面为矩形，所述矩形包括长边和短边，矩形的长边与掩膜的表面垂直，矩形的短边与掩膜的表面平行。

进一步地，所述弹性梁具有弯曲部分，该弯曲部分能够使弹性梁沿着弹性梁的长度方向伸长。

进一步地，所述弯曲部分在掩膜承载部的振荡方向上的弹性系数大于整个弹性梁在掩膜承载部的振荡方向上的弹性系数。

进一步地，所述弯曲部分的形状为“几”字型、“V”型或弧型。

进一步地，所述驱动装置包括设置在所述掩膜承载部下方的电磁马达。

进一步地，所述掩膜载物台还包括：监控装置，用于监控掩膜承载部的位置和速度；以及补偿装置，用于根据掩膜承载部的位置来驱动所述电磁马达，从而对掩膜承载部的位置偏差进行补偿。

进一步地，所述监控装置包括设置在所述掩膜承载部下方的位置测量装置。

进一步地，所述位置测量装置为干涉计或标尺读取系统。

进一步地，所述掩膜载物台还包括：悬浮装置，用于使所述掩膜承载部悬浮在空中。

进一步地，所述悬浮装置为磁悬浮装置或气垫悬浮装置。

根据本发明的又一个实施例，提供了一种光刻系统，包括：

光源，用于发射照明光束以照射掩膜和晶圆的至少一部分；

晶圆载物台，所述晶圆载物台包括：

晶圆承载部，用于放置晶圆；以及

第一驱动装置，用于驱动晶圆承载部，使得晶圆承载部在与晶圆表面平行的平面内进行振荡运动；

掩膜载物台，所述掩膜载物台包括：

掩膜承载部，用于放置掩膜；以及

第二驱动装置，用于驱动掩膜承载部，使得掩膜承载部在与掩膜表面平行的平面内进行振荡运动；

控制装置，用于使掩膜承载部和晶圆承载部的振荡运动彼此同步；以及

照明调节装置，用于根据晶圆承载部和掩膜承载部的速度来调节照明光束的强度。

根据本发明的再一个实施例，提供了一种光刻方法，包括以下步骤：使掩膜在与掩膜表面平行的平面内进行振荡运动，使表面涂敷有光致抗蚀剂的晶圆在与晶圆表面平行的平面内进行振荡运动，其中晶圆表面与掩膜表面彼此平行并且掩膜的振荡运动与晶圆的振荡运动彼此同步；根据晶圆和掩膜的速度来调节照明光束的强度；以及使用调节后的照明光束照射掩膜和晶圆的至少一部分，从而在晶圆表面获得所希望的光致抗蚀剂图案。

本发明的一个优点在于，通过使晶圆和掩膜进行振荡运动，能够降低能耗。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1A-图1C是示出根据本发明的一个实施例的晶圆载物台的各个部分的结构的示图。

图2是根据本发明的一个实施例的晶圆载物台的分解示图。

图3是根据本发明的一个实施例的晶圆载物台的示图。

图4是根据本发明的一个实施例的掩膜载物台的分解示图。

图5A是根据本发明的一个实施例的光刻系统的示意图。

图5B是根据本发明的一个实施例的光刻系统的框图。

图6是根据本发明的一个实施例的光刻方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1A-图1C示出了根据本发明的一个实施例的晶圆载物台的各个部分的示图。

根据本发明的一个实施例的晶圆载物台是一种三层结构，包括上层103、中层105以及下层106。

图1A示出了晶圆载物台的上层103的俯视图。如图1A所示，晶圆载物台的上层103主要包括：用于放置晶圆的晶圆承载部101，以及将晶圆承载部101弹性地连接到晶圆载物台两侧的弹性梁102。在弹性梁102的作用下，晶圆承载部101能够在晶圆所在的平面（即与晶圆表面平行的表面）内进行振荡运动。例如，利用图1A所示的弹性梁102，晶圆承载部101能够在纸面中的上下方向上进行简谐振荡。受弹性梁的弹性、晶圆承载部的质量等因素的影响，这种简谐振荡的频率通常在1Hz左右到晶圆载物台测控机械系统的理论极限（例如200Hz）之间。

虽然图1A所示的晶圆载物台采用弹性梁102来支撑晶圆承载部101并实现晶圆承载部101的振荡运动，但是，还可以采用其它方式来替代弹性梁102，只要能够实现晶圆承载部101的振荡运动并且对晶圆承载部101提供支撑即可。

此外，虽然图1A中使用了四根弹性梁来连接晶圆承载部101，但是本领域技术人员应当理解，在实际使用中可以根据设计的需要而更改弹性梁的具体数量。例如，在根据本发明的一个实施例中可以使用五根或更多根弹性梁，在根据本发明的另一个实施例中可以使用三根或更少的弹性梁，在根据本发明的又一个实施例中，甚至可以采用单根弹性梁的构造。

在一个实施例中，每根弹性梁为扁平的长方体结构。具体地说，每根弹性梁的横截面为矩形，矩形的长边沿着垂直于晶圆表面的方向，短边沿着平行于晶圆表面的方向。弹性梁的扁平程度可以由矩形的长边和短边的比例来控制，该比例越大，弹性梁越扁平。通过扁平的弹性梁，既能够使晶圆承载部在与晶圆表面平行的平面内进行振荡运动，又能够防止晶圆承载部在其它方向（例如与晶圆表面垂直的方向）上出现振荡运动。

另外，如图1A所示，弹性梁102具有“几”字型的弯曲部分110。弯曲部分110能够在晶圆承载部101的振荡运动的幅度较大时使弹性梁102沿长度方向伸长，从而使得晶圆承载部101能够进行大幅度的振荡运动。本领域技术人员应当理解，“几”字型的弯曲部分110只是一种示例，弯曲部分110还可以采用其它形状，例如“V”型或弧形等。另外，在一个优选实施例中，弯曲部分110在晶圆承载部的振荡方向上的弹性系数大于整个弹性梁在晶圆承载部的振荡方向上的弹性系数。例如，可以使弯曲部分110的长度比较小。按照这种方式制作的弯曲部分110能够提高晶圆承载部沿着垂直于晶圆表面的轴进行转动所需的能量，使得晶圆载物台在振荡运动过程中无法激发沿该垂直轴的转动，实现稳定的扫描。

此外，弹性梁可以优选采用复合结构，即每根弹性梁由多层材料构成，这种复合结构能够在除了扫描方向以外的其它方向上提供刚性并且具有更好的可重复性。

此外，图1A所示的晶圆承载部为方形，但是本领域技术人员可以根据实际需要而采用其它形状的晶圆承载部。例如，晶圆承载部还可以为矩形、圆形等。

图1B示出了根据本发明的一个实施例的晶圆载物台的中层105的结构。如图1B的虚线框109所示，晶圆承载部101将在弹性横梁102的作用下沿图中的上下方向进行振荡运动。在晶圆承载部101的四周布置有步进缓冲装置104a-104d。其中，步进缓冲装置104a和104c分别布置在晶圆承载部101的振动方向上，即图1B所示的上侧和下侧。步进缓冲装置104a和104c与晶圆承载部101之间保留有较宽的间距，从而保证晶圆承载部101在正常的振荡运动中不会与缓冲装置104a或104c发生碰撞。步进缓冲装置104b和104d设置在与晶圆承载部101的振荡运动方向垂直的方向上，即图1B中晶圆承载部101的左右两侧。

另外，如图1B所示，步进缓冲装置104a-104d的边缘具有起缓冲作用的柔性部分。步进运动是为了将晶圆载物台在扫描完一个曝光区域（exposureshot）后移动到下一个曝光区域进行扫描。步进缓冲装置104a-104d的作用是在晶圆载物台的步进期间驱动晶圆承载部101，柔性部分可以避免晶圆承载部101在快速步进过程中与其它部件发生碰撞，最大限度地减少步进对晶圆承载部101的振荡运动的干扰，从而加快步进的速度、缩短步进后晶圆承载部101通过位置测量装置（例如后面将详细描述的干涉计）和补偿装置回复到振荡运动所需的时间。也就是说，使用此步进缓冲装置可以最大限度地减少步进对正在进行扫描的弹性梁的扰动，减少步进后弹性梁和晶圆承载部通过位置测量装置和补偿装置回复到正弦扫描轨迹的稳定时间。此外，还可以避免弹性梁102由于晶圆承载部101的振动幅度过大而受到损坏。

图1C示出了根据本发明的一个实施例的晶圆载物台的下层106的结构。

如图1C所示，下层106包括电磁马达108以及干涉计反光镜107。其中，四个电磁马达108布置在下层106，而干涉计反光镜107布置在下层106的四周。在本实施例中，如果仅靠弹性梁102的作用，晶圆承载部101的振荡运动将是一种阻尼振荡，即晶圆承载部101的振幅将逐渐减小甚至停止。为了是晶圆承载部101的振荡运动保持在相同的幅度，该实施例中通过电磁马达108对晶圆承载部101的振荡运动进行补偿。更具体地说，在一个实施例中，光刻系统的控制装置把干涉计测量得到的晶圆承载部101的当前位置与晶圆承载部101的期望的位置（即如果晶圆承载部101进行无阻尼的振荡运动时应当具有的位置）进行比较，根据比较结果计算补偿量，然后指示电磁马达108按照所计算的补偿量对晶圆承载部101进行驱动。这样，能够使晶圆承载部101在光刻过程中保持相同的振荡幅度。本领域技术人员应当理解，上面的比较和计算过程也可以由设置在晶圆载物台中的单独的控制装置进行。

在上述实施例中，干涉计反光镜107是干涉计的一个组成部分。干涉计是本发明的用于监控晶圆承载部的当前位置和速度的监控装置的一个实例。本领域技术人员应当理解，监控装置还可以包括其它位置测量装置，例如标尺读取（encoderreader）系统等。电磁马达108是本发明的用于根据晶圆承载部101的位置和/或速度对晶圆承载部的位置偏差进行补偿的补偿装置的一个实例。

此外，在晶圆载物台的步进过程中，由于步进缓冲装置104将同晶圆承载部101发生碰撞或摩擦，柔性部分的材料可能会以颗粒的形式掉落。如果掉落的颗粒落在干涉计反光镜107上，将导致干涉计的测量出现误差甚至失灵。所以，在一个实施例中，下层106还设置有可移动的挡板（未示出）。在步进时，挡板移动到下层106的上方，保护干涉计反光镜107不受掉落颗粒的污染。当步进结束，准备开始扫描时，移动挡板，暴露出下面的干涉计反光镜107。这样，能够有效地保护干涉计反光镜107。

图2示出了根据本发明的一个实施例的晶圆载物台的分解示图。图3示出了根据本发明的一个实施例的晶圆载物台的组合示图。在图2和图3所示的实施例中，晶圆承载部101由上下两个分开的部分构成，其中晶圆承载部101的上部位于上层103，而下部位于中层105中。如图3所示，在组合后的晶圆载物台中，晶圆承载部101的上部和下部彼此固定接合，构成一个整体。在另一个实施例中，晶圆承载部101也可以由贯穿上层103和中层105的单个部件构成。

此外，在图3中，为了便于表示晶圆载物台在组合状态下的内部结构，缓冲装置104c被向外偏移。如图3所示，晶圆载物台的上层103、中层105以及下层106依次接合在一起。为了减小晶圆承载部101在振荡运动中受到的阻尼，还可以通过气垫或磁悬浮等方式使晶圆承载部悬浮在空中，从而与光刻系统的平台111分离。

此外，当晶圆载物台使用电磁马达驱动的情况下，平台111的上表面还具有金属，从而与晶圆载物台上的电磁马达线圈（即电磁马达108）共同作用来驱动晶圆载物台。

下面，将结合图4详细描述根据本发明的掩膜载物台的结构。

图4示出了根据本发明的一个实施例的掩膜载物台的分解示图。图4所示的掩膜载物台包括上层401和下层402。其中，上层401的结构与晶圆载物台的上层103的结构类似。具体地说，掩膜载物台的上层401包括掩膜承载部404和弹性梁405。其中，掩膜承载部404用于放置掩膜403，弹性梁405把掩膜承载部404弹性地连接到掩膜载物台两侧的掩膜载物台支架408。掩膜载物台支架408在曝光过程中是静止的，在弹性梁405的作用下，掩膜承载部404能够在与掩膜403的表面平行的平面内进行振荡运动。

此外，与前面参照图1A所述的弹性梁102类似，弹性梁405的数量和构造、掩膜承载部404的形状等都可以根据实际情况进行改变，为了简洁起见，这里就不再重复。

掩膜载物台的下层402包括干涉计反光镜407、电磁马达线圈406和电磁马达定子409。电磁马达线圈406和电磁马达定子409共同构成了驱动掩膜承载部404的电磁马达。干涉计反光镜407布置在下层402的四周，掩膜载物台的干涉计用来监控掩膜承载部404的当前位置，是本发明的掩膜载物台的监控装置的一个实例。此外，也可以使用其它的位置测量装置，例如标尺读取系统等。电磁马达用来对掩膜承载部404的振荡运动进行补偿。另外，由于掩膜载物台需要让照明光束从上至下穿透，所以电磁马达必须安装在掩膜载物台下层402的边缘。如图4所示，下层402为中空结构，能够使照明光束穿过。4个电磁马达线圈406分别布置在下层402的四个角上，2个电磁马达定子409分别布置在下层402的两侧，与电磁马达线圈406共同驱动掩膜载物台。

电磁马达对掩膜承载部404的补偿过程与电磁马达108对晶圆承载部的补偿过程基本相同，所以这里就不再重复。

此外，为了减小掩膜承载部404的阻尼，可以通过气垫或磁悬浮方式使掩膜承载部404悬浮在空中。

下面将结合图5A-5B和图6来详细地描述根据本发明的一个实施例的光刻系统和光刻方法。

图5A-5B示意性示出了根据本发明的一个实施例的光刻系统。图5A是光刻系统的示意图，图5B是光刻系统的框图。如图所示，该光刻系统包括光源501（图5A中未示出）、照明调节装置502（图5A中未示出）、掩膜载物台503、透镜504、晶圆载物台505以及控制装置506。

光源501优选紫外光源，例如汞灯或准分子激光。一种通常用于深紫外光致抗蚀剂的准分子激光器是波长248nm氟化氪（KrF）激光器。氟化氪激光器典型的功率范围是10W-60W，频率1kHz，这种激光器产生高能脉冲辐射光能对光致抗蚀剂曝光。当然，其它准分子激光器（例如ArF激光器）或者极紫外光源（ExtremelyUntra-VioletLightSource）也可以作为本发明的光源。

照明调节装置502对光源501发射的照明光束进行调节。在本发明的光刻系统中，将通过照明调节装置502使一束聚焦的狭长光带同时扫过掩膜和晶圆。此外，根据本发明的光刻系统中的照明调节装置502还具有根据晶圆承载部和掩膜承载部的速度来调节照明光束的强度的功能。在本发明的光刻系统中，掩膜和晶圆都将进行往复振荡运动，它们的速度随着位置而不断变化，从而导致在晶圆上扫过的光带速度也不断变化。为了保证晶圆表面的光致抗蚀剂得到均匀的曝光剂量，必须通过照明调节装置502来调节光带的光强，从而在晶圆表面获得均匀的曝光。

经过照明调节装置502调节的光束将穿过掩膜载物台503和透镜504而照射到晶圆载物台505。在本实施例的光刻系统为例如步进扫描光刻机时，透镜504通常为4：1缩小透镜，当然，透镜504的缩小比例也可以为其它比例，例如5：1、1：1等。

此外，掩膜载物台503的结构与上面参照图4描述的掩膜载物台相同。晶圆载物台505的结构与上面参照图1-图3描述的晶圆载物台相同。

控制装置506用于使掩膜载物台503的掩膜承载部的运动和晶圆载物台505的晶圆承载部的运动同步。在本发明的光刻系统中，采用步进扫描的方式，需要晶圆承载部和掩膜承载部同时沿相反方向精确地移动。在使用4：1缩小透镜的情况下，需要晶圆承载部的振荡频率与掩膜承载部的振荡频率相同，但是掩膜承载部的振幅是晶圆承载部的振幅的4倍。

此外，作为一种优选的技术方案，控制装置506还可以具有补偿装置的功能。即，控制装置506接收从掩膜载物台503的监控装置（例如干涉计）获得的掩膜承载部的当前位置，把掩膜承载部的当前位置与掩膜承载部的期望的位置（即掩膜承载部进行无阻尼的振荡运动时应当具有的位置）进行比较，来计算掩膜承载部的补偿量，然后，控制装置506指示掩膜载物台503的电磁马达对掩膜承载部的振荡运动进行补偿。

类似地，控制装置506接收从晶圆载物台505的监控装置（例如干涉计）获得的晶圆承载部的当前位置，把晶圆承载部的当前位置与晶圆承载部的期望的位置（即晶圆承载部进行无阻尼的振荡运动时应当具有的位置）进行比较，来计算晶圆承载部的补偿量，然后，控制装置506指示晶圆载物台505的电磁马达对晶圆承载部的振荡运动进行补偿。

下面，描述根据本发明的一个实施例的光刻方法。

光刻工艺是一个复杂过程，大致可以把光刻工艺划分为8个步骤：

1．气相成底膜

2．旋转涂胶

3．软烘

4．对准和曝光

5．曝光后烘焙（PEB）

6．显影

7．坚膜烘焙

8．显影检查

本发明的光刻方法的改进在于第4步中的曝光过程。图6示出了根据本发明的一个实施例的光刻方法的流程图。该流程图中只示出了曝光过程的具体步骤，本领域技术人员可以结合现有技术来执行其它步骤的处理。

如图6所示，本发明的光刻方法中，在执行曝光过程时，首先光刻系统的控制装置506使掩膜和表面涂敷有光致抗蚀剂的晶圆在各自所在的平面内进行振荡运动，并且掩膜的振荡运动与晶圆的振荡运动彼此同步（步骤601）。具体地说，掩膜的振荡运动位于与掩膜表面平行的平面内，晶圆的振荡运动位于与晶圆表面平行的平面内，由于通常掩膜与晶圆彼此平行，所以掩膜和晶圆分别在彼此平行的平面内进行振荡运动。此外，在采用步进扫描方式进行曝光的实施例中，掩膜和晶圆的同步是指掩膜和晶圆同时沿相反方向移动。

然后，通过照明调节装置来调节照明光束的强度（步骤602）。由于掩膜和晶圆的振荡运动，它们的运动速度都是随时间不断变化的。对于涂敷在晶圆表面的光致抗蚀剂而言，需要在曝光过程中接受相同的曝光剂量。如果照明光束的强度不发生变化，那么在晶圆和掩膜的运动速度较快的区域的光致抗蚀剂接受的曝光剂量较小，在晶圆和掩膜的运动速度较慢的区域的光致抗蚀剂接受的曝光剂量较大，从而造成曝光剂量的变化，这对于曝光过程是不利的。因此，照明调节装置可以对光源发出的照明光束进行调节，使得晶圆表面各个区域中的光致抗蚀剂都接受基本相同的曝光剂量。

具体地说，照明调节装置的调节方式可以包括以下两种：一种方式是根据晶圆承载部和掩膜承载部的期望的运动速度来调节照明光束的强度。对于给定的晶圆载物台和掩膜载物台而言，它们的振荡频率和振幅都是在设计和制造过程中就已经确定下来的。因此，晶圆和掩膜在运动过程中的每个位置（或每个时刻）的对应速度都是已知的（假设没有考虑阻尼的情况下）。照明调节装置可以根据晶圆和掩膜在没有阻尼的情况下的理论上的运动速度（期望的速度）来调节照明光束的强度，使得晶圆表面各个区域中的光致抗蚀剂获得均匀的曝光剂量。

此外，照明调节装置的另一种调节方式是根据晶圆和掩膜的实际运动速度来调节照明光束的强度。在实际的曝光过程中，晶圆承载部和掩膜承载部不可避免地会受到阻尼作用，使得晶圆和掩膜的实际运动速度偏离期望的速度。如果照明调节装置按照晶圆和掩膜的期望的速度来调节照明光束的强度，仍然有可能存在一定的偏差，从而造成晶片表面的光致抗蚀剂接受不均匀的曝光剂量。因此，在一个实施例中，照明调节装置还可以从晶圆载物台和掩膜载物台的监控装置接收监控信号，从而获得晶圆和掩膜的实际速度。然后，照明调节装置可以根据晶圆和掩膜的实际速度来调节照明光束的强度，从而保证了晶圆表面各个区域中的光致抗蚀剂接受相同的曝光剂量。

最后，经过照明调节装置调节的照明光束照射掩膜和晶圆的至少一部分，实现光致抗蚀剂的曝光。经过各种后续处理，最终得到所希望的光致抗蚀剂图案。

在本发明的光刻系统和光刻方法中，使用晶圆和掩膜的振荡运动（例如简谐振动）来替代现有技术中的匀速运动。在振荡运动方式中，晶圆和掩膜在进行扫描的整个路程上进行加速和减速，即加速的路程和减速的路程都比现有技术更长。即使晶圆和掩膜的速度非常快，驱动装置也只要补偿由于阻尼而损失的能量。驱动装置的功率不会随着晶圆和掩膜的速度的增加而增大。这样，晶圆载物台和掩膜载物台的驱动装置能够在更低的功率下工作，减少了由于高功率工作而产生的大量热量，减小了能耗以及对散热设备的需求，从而减小了晶圆载物台和掩膜载物台的重量。

另外，由于本发明通过振荡运动进行扫描，可以进一步提高曝光处理的速度，提高产量。

另外，现有技术中，由于载物台在进行匀速扫描前后需要以很高的加速度进行加速和减速，会在晶圆和掩膜中产生压力波。本发明的振荡运动的加速度要小得多，从而有助于减小甚至消除压力波。

至此，已经详细描述了根据本发明的制造半导体器件的方法和所形成的半导体器件。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (27)

1.一种晶圆载物台，包括：

晶圆承载部，用于放置晶圆；以及

驱动装置，用于驱动晶圆承载部，使得晶圆承载部在与晶圆表面平行的平面内进行振荡运动，

其中所述振荡运动基本上为简谐振动。

2.根据权利要求1所述的晶圆载物台，还包括：

弹性梁，所述晶圆承载部经由所述弹性梁而与晶圆载物台的固定部分弹性连接，其中所述晶圆载物台的振荡运动的方向与所述弹性梁垂直。

3.根据权利要求2所述的晶圆载物台，其中所述弹性梁的截面为矩形，所述矩形包括长边和短边，矩形的长边与晶圆的表面垂直，矩形的短边与晶圆的表面平行。

4.根据权利要求2所述的晶圆载物台，其中所述弹性梁具有弯曲部分，该弯曲部分能够使弹性梁沿着弹性梁的长度方向伸长。

5.根据权利要求4所述的晶圆载物台，其中所述弯曲部分在晶圆承载部的振荡方向上的弹性系数大于整个弹性梁在晶圆承载部的振荡方向上的弹性系数。

6.根据权利要求4所述的晶圆载物台，其中所述弯曲部分的形状为“几”字型、“V”型或弧型。

7.根据权利要求1所述的晶圆载物台，其中所述驱动装置包括设置在所述晶圆承载部下方的电磁马达。

8.根据权利要求7所述的晶圆载物台，还包括：

监控装置，用于监控晶圆承载部的位置和速度；以及

补偿装置，用于根据晶圆承载部的位置来驱动所述电磁马达，从而对晶圆承载部的位置偏差进行补偿。

9.根据权利要求8所述的晶圆载物台，其中所述监控装置包括设置在所述晶圆承载部下方的位置测量装置。

10.根据权利要求9所述的晶圆载物台，其中所述位置测量装置为干涉计或标尺读取系统。

11.根据权利要求1所述的晶圆载物台，还包括：

步进缓冲装置，用于在晶圆载物台的步进过程中驱动所述晶圆载物台。

12.根据权利要求1所述的晶圆载物台，还包括：

悬浮装置，用于使所述晶圆承载部悬浮在空中。

13.根据权利要求12所述的晶圆载物台，其中所述悬浮装置为磁悬浮装置或气垫悬浮装置。

14.一种掩膜载物台，包括：

掩膜承载部，用于放置掩膜；以及

驱动装置，用于驱动掩膜承载部，使得掩膜承载部在与掩膜表面平行的平面内进行振荡运动，

其中所述振荡运动基本上为简谐振动。

15.根据权利要求14所述的掩膜载物台，还包括：

弹性梁，所述掩膜承载部经由所述弹性梁而与掩膜载物台的固定部分弹性连接，其中所述掩膜载物台的振荡运动的方向与所述弹性梁垂直。

16.根据权利要求15所述的掩膜载物台，其中所述弹性梁的截面为矩形，所述矩形包括长边和短边，矩形的长边与掩膜的表面垂直，矩形的短边与掩膜的表面平行。

17.根据权利要求15所述的掩膜载物台，其中所述弹性梁具有弯曲部分，该弯曲部分能够使弹性梁沿着弹性梁的长度方向伸长。

18.根据权利要求17所述的掩膜载物台，其中所述弯曲部分在掩膜承载部的振荡方向上的弹性系数大于整个弹性梁在掩膜承载部的振荡方向上的弹性系数。

19.根据权利要求17所述的掩膜载物台，其中所述弯曲部分的形状为“几”字型、“V”型或弧型。

20.根据权利要求14所述的掩膜载物台，其中所述驱动装置包括设置在所述掩膜承载部下方的电磁马达。

21.根据权利要求20所述的掩膜载物台，还包括：

监控装置，用于监控掩膜承载部的位置和速度；以及

补偿装置，用于根据掩膜承载部的位置来驱动所述电磁马达，从而对掩膜承载部的位置偏差进行补偿。

22.根据权利要求21所述的掩膜载物台，其中所述监控装置包括设置在所述掩膜承载部下方的位置测量装置。

23.根据权利要求22所述的掩膜载物台，其中所述位置测量装置为干涉计或标尺读取系统。

24.根据权利要求14所述的掩膜载物台，还包括：

悬浮装置，用于使所述掩膜承载部悬浮在空中。

25.根据权利要求24所述的掩膜载物台，其中所述悬浮装置为磁悬浮装置或气垫悬浮装置。

26.一种光刻系统，包括：

光源，用于发射照明光束以照射掩膜和晶圆的至少一部分；

晶圆载物台，所述晶圆载物台包括：

晶圆承载部，用于放置晶圆；以及

第一驱动装置，用于驱动晶圆承载部，使得晶圆承载部在与晶圆表面平行的平面内进行振荡运动；

掩膜载物台，所述掩膜载物台包括：

掩膜承载部，用于放置掩膜；以及

第二驱动装置，用于驱动掩膜承载部，使得掩膜承载部在与掩膜表面平行的平面内进行振荡运动；

控制装置，用于使掩膜承载部和晶圆承载部的振荡运动彼此同步；以及

照明调节装置，用于根据晶圆承载部和掩膜承载部的速度来调节照明光束的强度，

其中所述振荡运动基本上为简谐振动。

27.一种光刻方法，包括以下步骤：

使掩膜在与掩膜表面平行的平面内进行振荡运动，使表面涂敷有光致抗蚀剂的晶圆在与晶圆表面平行的平面内进行振荡运动，其中晶圆表面与掩膜表面彼此平行并且掩膜的振荡运动与晶圆的振荡运动彼此同步；

根据晶圆和掩膜的速度来调节照明光束的强度；以及

使用调节后的照明光束照射掩膜和晶圆的至少一部分，从而在晶圆表面获得所希望的光致抗蚀剂图案，

其中所述振荡运动基本上为简谐振动。