CN104749903B - 有源消声装置及光刻设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种有源消声装置及光刻设备，带有误差传感器的有源消声装置改善了有源消声能力，能够将剩余噪声号反馈至控制单元，从而对次级噪声进行修正，提高了降噪效果，能很好地降低500Hz以下初级噪声的影响。本发明将有源消声信装置运用于所述光刻设备内能够降低光刻设备内的初级噪声对其动态性能的影响，保证了物镜的曝光精确度和测量装置的测量准确性，进而提高了光刻工艺的精度。

Description

有源消声装置及光刻设备

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种有源消声装置及光刻设备。

背景技术

在集成电路（IC）的制造过程中，通常需要用到光刻设备。光刻设备是一种将所需图案应用到硅片上的设备。

请参考图1，所述光刻设备包括：基础框架100，设置于所述基础框架100上的照明装置210，设于所述基础框架100内部的掩模台310，设于所述掩模台310上的掩模300，设于所述掩模台310下方的主基板500，设于所述掩模台310正下方并与所述主基板500相固定的物镜200，设于所述主基板500上并位于所述物镜200一侧的干涉仪400，设于所述主基板500下方的测量装置900，设于所述基础框架100内并与所述主基板500相固定的减振器800以及设于所述基础框架100内的工件台600，所述工件台600用于承载硅片700，所述硅片700位于所述物镜200正下方。

光刻设备可以将所述掩模300的图案对应形成于所述硅片700的表面，作为单层的电路图案。具体的，所述照明装置210提供光线，光线经过所述掩模300，并将所述掩模300的图案经过所述物镜200照射至所述硅片700的表面，并与所述硅片700表面的化学物（例如光阻）进行反应，形成图案。

由于高精度和高分辨率作为光刻技术当前追求的目标，光刻设备的各部件之间的相互定位需要十分精确，例如保持图案形成装置（例如掩模）的掩模台310、投影系统和承载硅片700的工件台600。除了掩模台310和工件台600的定位外，投影系统也面临定位精准的需求。在当前光刻设备中的投影系统包括承载结构和光学元件，承载结构例如是透镜座架（用于检测透射光的情形）或反射镜框架（用于检测反射光的情形），光学元件例如是物镜200等。

在光刻设备中，噪声会对光刻设备内部环境产生影响，例如影响物镜200、干涉仪400以及主基板500等。噪声主要包括环境噪声、电气噪声、掩模台310以及工件台600的运动噪声。声噪载荷（Acoustics Load）定义为空气的压力随时间的变化作用在物镜200和主基板500等内部环境上的效应。若想要提高光刻设备的光刻精度以及分辨率，就必须将声噪载荷降低甚至消除。

传统的噪声控制方法对控制中高频噪声较为有效，而对低频噪声的控制效果不大。基于光刻设备中的噪声多为小于500Hz的低频噪声，ASML公司的专利US20090195763中提出了多种类型前馈式有源消声器，以用于降低噪声对光刻设备的影响。请参考图2，前馈式有源消声器包括传感器2000、控制系统3000以及扬声器4000；光刻设备内的工件台600、掩模台310等运动会产生初级噪声1000，会对投影系统产生影响。通过传感器2000探测系统气浴管道中的初级噪声1000，通过控制系统3000驱动扬声器4000，产生次级噪声5000，抵消初级噪声1000，降低气浴中初级噪声1000对待保护部件6000产生的影响。

然而，前馈式有源消声器消除声噪载荷的效果并不显著，若扬声器4000产生的次级噪声5000不能够大部分或者完全抵消初级噪声1000时，噪声依旧能够对待保护部件6000造成影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有源消声装置及光刻设备，能够提高对光刻设备内部环境的降噪效果。

为了实现上述目的，本发明提出了一种有源消声装置，用于消除噪声源产生的初级噪声对待保护部件的影响，所述装置包括：

第一扬声器，用于产生与初级噪声发生干涉的次级噪声；

误差传感器，用于检测发生干涉后的剩余噪声作为剩余噪声信号；

控制单元，用于收集所述剩余噪声信号，并相应的控制所述第一扬声器发出次级噪声。

进一步的，在所述的有源消声装置中，所述有源消声装置还包括放大器，所述放大器用于将所述剩余噪声信号放大。

进一步的，在所述的有源消声装置中，所述控制单元为补偿滤波器，用于分辨待抑制剩余噪声的频段。

进一步的，在所述的有源消声装置中，所述有源消声装置还包括标准传感器，所述标准传感器用于检测初级噪声。

进一步的，在所述的有源消声装置中，所述控制单元包括：FIR滤波器、延时估计器以及计权修正装置；所述标准传感器用于检测初级噪声并将信号传送至所述延时估计器中，再由所述计权修正装置对信号进行相应的修改，并传输至所述FIR滤波器中，再由所述FIR滤波器将信号传送至所述第一扬声器中，由所述第一扬声器发出次级噪声。

进一步的，在所述的有源消声装置中，所述有源消声装置还包括第二扬声器，所述第二扬声器发出的第一补偿噪声用于消除所述次级噪声对所述标准传感器的干扰。

进一步的，在所述的有源消声装置中，所述标准传感器位于所述第一扬声器与第二扬声器两点连线的中垂线上。

进一步的，在所述的有源消声装置中，所述第一补偿噪声与所述次级噪声的幅值相同，相位相反。

进一步的，在所述的有源消声装置中，所述有源消声装置还包括第三扬声器以及移相器，所述移相器用于控制所述第三扬声器发出第二补偿噪声，所述第二补偿噪声用于消除所述次级噪声对所述标准传感器的干扰。

进一步的，在所述的有源消声装置中，所述第三扬声器与所述第一扬声器均位于所述标准传感器的一侧。

进一步的，本发明还提出了一种光刻设备，内部设有如上文中任意一种有源消声装置，所述设备包括：

基础框架，设置于所述基础框架顶部的照明装置，设于所述基础框架内部的掩模台，所述掩模台的表面设有掩模，设于所述基础框架内的减振器，与所述减振器相固定的主基板，与所述主基板相固定的物镜，与所述主基板相固定并位于所述物镜一侧的干涉仪，与所述主基板相固定的测量装置以及设于所述基础框架内的工件台。

进一步的，在所述的光刻设备中，所述有源消声装置设于靠近所述物镜的位置。

进一步的，在所述的光刻设备中，所述有源消声装置设于靠近所述测量装置的位置。

与现有技术相比本发明的有益效果主要体现在：带有误差传感器的有源消声装置改善了有源消声能力，能够将剩余噪声号反馈至控制单元，从而对次级噪声进行修正，提高了降噪效果，能很好地降低500Hz以下初级噪声的影响。

进一步的，本发明提出的第二扬声器以及第三扬声器能够消除次级声噪声对标准传感器的干扰，并且将所述有源消声信装置运用于所述光刻设备内能够降低光刻设备内的初级噪声对其动态性能的影响，保证了物镜的曝光精确度和测量装置的测量准确性，进而提高了光刻工艺的精度。

附图说明

图1为现有技术中光刻设备的结构示意图；

图2为现有技术中前馈式有源消声器的结构示意图；

图3为本发明实施例一中反馈式有源消声装置的结构示意图；

图4为本发明实施例二中带误差补偿装置的前馈式有源消声装置的结构示意图；

图5-图6为本发明实施例二中光刻设备内采用有源消声装置的结构示意图；

图7为本发明实施例三中具有指向性的前馈式有源消声装置的结构示意图；

图8为本发明实施例四中具有指向性的前馈式有源消声装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的有源消声装置及光刻设备进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

请参考图3，在本实施例中，提出了一种有源消声装置为反馈式有源消声装置，用于消除噪声源10产生的初级噪声20对待保护部件（图未示出）的影响，所述装置包括：

第一扬声器31，用于产生与初级噪声20发生干涉的次级噪声40；

误差传感器50，用于检测发生干涉后的剩余噪声作为剩余噪声信号，为了能够准确检测所述剩余噪声，因此所述误差传感器50应尽量靠近所述第一扬声器31，但位于远离所述初级噪声20的一端；

控制单元12，用于收集所述剩余噪声信号，并相应的控制所述第一扬声器31发出次级噪声40。

在本实施例中，所述有源消声装置还包括放大器11，所述放大器11用于将所述剩余噪声信号放大，所述控制单元12为补偿滤波器，用于分辨待抑制剩余噪声的频段。

误差传感器50拾取剩余噪声信号，经过控制单元12（补偿滤波器）分辨需要抑制的噪声频段，因为控制的本身目的就要求误差传感器50处的剩余噪声达到最少值甚至完全消除，所以误差传感器50拾取的剩余噪声信号很低需要经过放大器11放大一定地倍数，最后通过第一扬声器31发出次级噪声40对所述初级噪声20进行干涉。

在本实施例中，还提出了一种光刻设备，内部设有如上文所述的有源消声装置，所述设备包括：

基础框架，设置于所述基础框架顶部的照明装置，设于所述基础框架内部的掩模台，所述掩模台的表面设有掩模，设于所述基础框架内的减振器，与所述减振器相固定的主基板，与所述主基板相固定的物镜，与所述主基板相固定并位于所述物镜一侧的干涉仪，与所述主基板相固定的测量装置以及设于所述基础框架内的工件台，由于所述光刻设备内部的结构与现有技术的光刻身设备类似，在此就不再赘述。

在本实施例中，所述有源消声装置设于靠近所述物镜的位置，用保护所述物镜免于初级噪声的影响，所述有源消声装置设于靠近所述测量装置的位置，用于保护所述测量装置免于初级噪声的影响，并且无前馈式传感器，结构简单，具有适应性，适用于环境噪声复杂的内部空间。

实施例二

请参考图4，在本实施例提出的有源消声装置为带有误差补偿装置的前馈式有源消声装置，相比实施例一，本实施例前馈式有源消声装置还包括标准传感器90，所述标准传感器90用于检测初级噪声20，其中，所述控制单元包括：FIR滤波器80、延时估计器60以及计权修正装置70；所述标准传感器90用于检测初级噪声20并将信号传送至所述延时估计器60中，再由所述计权修正装置70对信号进行相应的修改，并传输至所述FIR滤波器80中，再由所述FIR滤波器80将信号传送至所述第一扬声器31中，由所述第一扬声器31发出次级噪声40。

当噪声源10发出初级噪声20时，所述标准传感器90（可采用速度或加速度计数器）检测到所述初级噪声20并将其转换成电信号，经过FIR滤波器80得出初级噪声20频率段，然后再经过第一扬声器31使输出信号转换成次级噪声40输出，次级噪声40的声波与初级噪声20的声波有180°的相移，并保持幅度相等，两者的叠加就会使这个频率的声波在第一扬声器31的下游得以抵消。而误差传感器50使整个装置获得自适应能力，它拾取整个装置下游特定位置的剩余噪声，并通过计权修正装置70反馈给FIR滤波器80，当剩余噪声信号较大时优化控制FIR滤波器80输出信号，当误差信号较小时保持FIR滤波器80输出信号。自适应调节的方式能够更精确地控制第一扬声器31的次级噪声40输出频率，使得误差传感器50处的剩余噪声一直处于最低水平，保证了有源消声装置抑制噪声的能力。

本实施例提出的有源消声装置带有误差补偿效果，其结构简单，误差补偿装置改善消声能力，具有相当高的抑制噪声能力，一般可以在一个倍频范围内降低噪声10db～15db。

在本实施例中，还将上述有源消声装置使用在光刻设备中，请参考图5，所述光刻设备与实施例一相同，具体请参考实施例一，在此不再赘述。在本实施例中提出的光刻设备中使用上述有源消声装置靠近所述物镜200（如图5所示）。当外部初级噪声20在所述物镜200附近传播时，第一扬声器31发出移相180°的次级噪声40与初级噪声20形成干涉抵消，误差传感器50放置于有源消声装置的下游，使物镜200周围环境的特定位置的噪声保持在一个较低的水平。有源消声装置占用空间较小，可以布置在噪声源传输的方向，图5的有源消声装置布置接近物镜200的顶部边缘，主要用于抵消掩模台噪声的影响，因为光刻设备在工作过程中掩模台的运动速度较频繁，对物镜200曝光精度的影响最为明显。

在本实施例中，还将上述有源消声装置使用在光刻设备中，请参考图6，使用上述有源消声装置靠近所述，所述测量装置900安装于主基板500的下表面，用于确保硅片的垂向精度，对外部噪声的影响较为敏感，有源消声装置安装在测量装置900附近，第一扬声器31发出次级噪声40干涉抵消初级噪声20，误差传感器50可以使测量装置900附近特定位置尽可能地低噪声，确保了测量装置900的测量精度。

为了保证光刻设备内部环境的降噪效果，还可以在多处布置有源消声装置来扩大降噪的范围，在此不再过多描述，本领域技术人员理应知晓。

实施例三

请参考图7，本实施例提出的有源消声装置是在实施例二的基础上提出的具有指向性的前馈式有源消声装置，还包括第二扬声器32，因为第一扬声器31的声波传播方向是发散的，在其发出次级噪声40的同时，也会对标准传感器90发射声波，因此造成所述标准传感器90拾取初级噪声40作为参考的同时也拾取了次级噪声反馈的信号，这即是次级声反馈现象，会造成标准传感器90拾取噪声难以分辨从而导致整个降噪系统的不稳定，因此所述第二扬声器32发出的第一补偿噪声41能够消除所述次级噪声40对所述标准传感器90的干扰，所述标准传感器90位于所述第一扬声器31与第二扬声器32两点连线的中垂线上，所述第一补偿噪声41与所述次级噪声40的幅值相同，相位相反，这样便能保证所述第一补偿噪声41与所述次级噪声40到达所述标准传感器90时相互抵消。

本实施例提出的有源消声装置工作原理以及作用均与实施例一和实施例二中的相同，具体请参考实施例一和实施例二，在此不再赘述。

同时，本实施例中还可以将上述有源消声装置应用于光刻设备中，具体应用请参考实施例二，在此也不再赘述。

实施例四

请参考图8，在本实施例二的基础上中提出的一种具有指向性的前馈式有源消声装置，还包括第三扬声器33以及移相器81，所述移相器81用于控制所述第三扬声器33发出第二补偿噪声42，所述第二补偿噪声42用于消除所述次级噪声40对所述标准传感器90的干扰，所述第三扬声器33与所述第一扬声器31均位于所述的一侧，具体的，移相器81将次级噪声40移相180°并由第三扬声器33发出，使第一扬声器31发出的次级噪声40因相位相反而抵消，从而构造出单指向性次级声噪声40，不会影响所述标准传感器90，也是利用声波的相消性干涉，消除了次级声反馈的现象。

本实施例提出的第二扬声器32以及第三扬声器33能够构造具有指向性的次级声，利用声波的相消性干涉消除次级声反馈现象，消除次级声噪声对标准传感器的干扰。

本实施例提出的有源消声装置工作原理以及作用均与实施例一和实施例二中的相同，具体请参考实施例一和实施例二，在此不再赘述。

同时，本实施例中还可以将上述有源消声装置应用于光刻设备中，具体应用请参考实施例二，在此也不再赘述。

可见，反馈式有源消声装置，与前馈式的不同在于无需拾取初级噪声20，只要在第一扬声器31或第一扬声器31后一点距离拾取剩余噪声信号，通过控制单元12（一般用补偿滤波器），使第一扬声器31能够发出相应的次级噪声40，从而对所述初级噪声20进行干涉，达到抑制所述初级噪声20或者完全消除所述初级噪声20的作用。其构造结构简单，具有自适应的性质。为了减少实施例一中的有源消声装置的不稳定性可以使误差传感器50和第一扬声器31的位置尽可能地接近，但仍需保证误差传感器50远离初级噪声20的一端。实施例一中的有源消声装置一般可以在一个倍频范围内降低噪声5db～20db，降噪优势明显。

实施例一提出的反馈式源消声装置，与实施例二、三、四中提出的前馈式源消声装置的主要区别是：前馈式具有分开的参考信号，但它与初级噪声具有相关性，不适用于噪声源方位不确定的封闭空间，例如使用在光刻设备中，因为光刻设备内部环境就是一个非常复杂的噪声系统，可以在光刻设备内部多点布置拾取剩余噪声信号，保证对光刻设备内部环境封闭系统的全面噪声进行降噪的效果。

综上，在本发明实施例提供的有源消声装置及光刻设备中，带有误差传感器的有源消声装置改善了有源消声能力，能够将剩余噪声号反馈至控制单元，从而对次级噪声进行修正，提高了降噪效果，能很好地降低500Hz以下初级噪声的影响。进一步的，本发明提出的第二扬声器以及第三扬声器能够消除次级声噪声对标准传感器的干扰，并且将所述有源消声信装置运用于所述光刻设备内能够降低光刻设备内的初级噪声对其动态性能的影响，保证了物镜的曝光精确度和测量装置的测量准确性，进而提高了光刻工艺的精度。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种有源消声装置，用于消除噪声源产生的初级噪声对待保护部件的影响，所述装置包括：

第一扬声器，用于产生与初级噪声发生干涉的次级噪声；

误差传感器，用于检测发生干涉后的剩余噪声作为剩余噪声信号；

控制单元，用于收集所述剩余噪声信号，并相应地控制所述第一扬声器发出次级噪声；

标准传感器，用于检测所述初级噪声；

以及第二扬声器，所述第二扬声器发出的第一补偿噪声用于消除所述次级噪声对所述标准传感器的干扰。

2.如权利要求1所述的有源消声装置，其特征在于，所述有源消声装置还包括一放大器，所述放大器用于将所述剩余噪声信号放大，并将放大的所述剩余噪声信号传递给所述控制单元。

3.如权利要求1所述的有源消声装置，其特征在于，所述控制单元为补偿滤波器，用于分辨待抑制剩余噪声的频段。

4.如权利要求1所述的有源消声装置，其特征在于，所述控制单元包括：FIR滤波器、延时估计器以及计权修正装置；所述标准传感器用于检测初级噪声作为初级噪声信号，并将初级噪声信号以此传送至所述延时估计器和计权修正装置中，再由所述计权修正装置对初级噪声信号进行相应的修改得到修正信号，并将所述修正信号传输至所述FIR滤波器中，再由所述FIR滤波器将所述修正信号传送至所述第一扬声器中，由所述第一扬声器发出次级噪声。

5.如权利要求4所述的有源消声装置，其特征在于，所述标准传感器位于所述第一扬声器与第二扬声器两点连线的中垂线上。

6.如权利要求5所述的有源消声装置，其特征在于，所述第一补偿噪声与所述次级噪声的幅值相同、相位相反。

7.如权利要求4所述的有源消声装置，其特征在于，所述有源消声装置还包括一第三扬声器以及一移相器，所述移相器用于控制所述第三扬声器发出的第一补偿噪声，所述第一补偿噪声用于消除所述次级噪声对所述标准传感器的干扰。

8.如权利要求7所述的有源消声装置，其特征在于，所述第三扬声器与所述第一扬声器均位于所述标准传感器背离所述噪声源的一侧。

9.一种光刻设备，内部设有如权利要求1至8中任意一种有源消声装置，用于对所述光刻设备内部进行降噪处理，所述设备包括：

基础框架，设置于所述基础框架顶部的照明装置，设于所述基础框架内部的掩模台，所述掩模台的表面设有掩模，设于所述基础框架内的减振器，与所述减振器相固定的主基板，与所述主基板相固定的物镜，与所述主基板相固定并位于所述物镜一侧的干涉仪，与所述主基板相固定的测量装置以及设于所述基础框架内的工件台。

10.如权利要求9所述的光刻设备，其特征在于，所述有源消声装置设于靠近所述物镜的位置。

11.如权利要求9所述的光刻设备，其特征在于，所述有源消声装置设于靠近所述测量装置的位置。