CN109725498A - 平衡质量装置与光刻系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种平衡质量装置与光刻系统，所述的装置，包括：质量本体和缓冲结构，所述质量本体连接一曝光台，所述缓冲结构连接于所述质量本体与整机框架之间；所述缓冲结构用于，在所述质量本体相对预设初始位置发生偏离时，为所述质量本体提供与所述偏离相抵触的作用力，所述预设初始位置相对于所述整机框架的位置为固定的。利用缓冲结构的机械方式，相较于利用控制器和电机的方式，其成本较低。

Description

平衡质量装置与光刻系统

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及一种平衡质量装置与光刻系统。

背景技术

光刻系统中，曝光台加减速驱动时，会对基础框架产生倾翻力。作用于基础框架的倾翻力会使得框架产生较大的运动，该运动通过主动振动隔离系统传递至测量框架，会导致测量框架发生运动，而测量框架的运动将会干扰激光干涉仪等设备，最终影响工件台、掩模台和镜面之间的误差，从而导致套准精度(Overlay)和关键尺寸(CD，Criticaldimension)误差加大。同时，硅片传输、掩模传输和照明单元的位置精度也会因为基础框架运动而下降。

现有的相关技术中，可以利用平衡装置降低甚至消除倾翻力的作用，具体的，平衡装置可以包括质量本体、运动驱动装置、防飘电机和控制器等，曝光台通过运动驱动装置连接于质量本体，曝光台连接于运动驱动装置的动子，运动驱动装置的定子连接于质量本体，质量本体连接于基础框架。

其中，曝光台运动时，运动驱动装置驱动动子及曝光台运动，会因运动产生反作用力，从而带来定子与质量本体的偏移，控制器可以主动通过防飘电机调整质量本体的位置，从而达到纠偏作用。此外，控制器还可以主动通过防飘电机控制质量本体在初始化时回归初始位置。

然而，采用控制器主动控制防飘电机，从而调整质量本体位置的方案成本较大，也不易于控制。

发明内容

本发明提供了一种平衡质量装置与光刻系统，以解决成本较大，且不易控制的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种平衡质量装置，包括：质量本体和缓冲结构，所述质量本体连接一曝光台，所述缓冲结构连接于所述质量本体与整机框架之间；

所述缓冲结构用于，在所述质量本体相对预设初始位置发生偏离时，为所述质量本体提供与所述偏离相抵触的作用力，所述预设初始位置相对于所述整机框架的位置为固定的。

可选的，所述缓冲结构包括N个缓冲单元，所述N个缓冲单元分布于所述质量本体的外周，所述缓冲单元分别连接所述质量本体的外周与所述整机框架，其中,N为大于或等于2的整数。

可选的，所述质量本体的外周包括呈多边形围合的L个侧面；所述缓冲单元对应连接于相邻两个所述侧面的接合处，其中，L为大于或等于3的整数。

可选的，所述缓冲单元包括M个缓冲部件，其中，M为大于或等于1的整数；所述M个缓冲部件的第一端连接于对应的所述接合处，所述M个缓冲部件的第二端连接所述整机框架；

其中，若M大于或等于2，则：所述M个缓冲部件的分别沿不同方向设置，以在所述质量本体相对预设初始位置发生偏离时提供不同方向的作用力。

可选的，所述多边形为矩形，且M为2，所述M个缓冲部件包括第一缓冲部件和第二缓冲部件；在所述质量本体处于所述预设初始位置时，所述第一缓冲部件沿第一方向设置，所述第二缓冲部件沿第二方向设置；所述第一方向为所述矩形的长度方向，所述第二方向为所述矩形的宽度方向。

可选的，所述多边形为矩形，且M为1，在所述质量本体处于所述预设初始位置时，所述缓冲部件沿第三方向设置，所述第三方向与所述矩形的对角线方向，或者所述第三方向与所述矩形的长度方向或宽度方向的锐角夹角为45度。

可选的，所述缓冲部件包括滑座、套筒、第一缓冲器、第二缓冲器、第一连接件和第二连接件；所述滑座的第一端封闭，所述滑座的第二端设有开口，所述套筒自所述滑座的第二端的开口套设于所述滑座内，且能够沿所述套筒的内壁伸缩；

若所述滑座的第一端连接所述质量本体，则所述第一连接件的第一端连接于所述整机框架，若所述滑座的第一端连接所述整机框架，则所述第一连接件的第一端连接所述质量本体；

所述第一连接件的第一端连接于所述整机框架，所述第一连接件的第二端连接于所述第一缓冲器，所述第一缓冲器设于所述套筒的第一外端面；其中，所述第一外端面为所述套筒的远离所述质量本体的外端面；

若所述第一连接件在所述质量本体相对预设初始位置发生偏离时受力压缩所述第一缓冲器；所述第一缓冲器用于在受力压缩时，向所述第一连接件提供与受力压缩相抵触的第一恢复力；

所述第二连接件和所述第二缓冲器均设于所述套筒内，所述第二连接件的第一端连接所述套筒的第一内端面，所述第二缓冲器的两端分别连接所述第二连接件的第二端与所述套筒的第二内端面；其中，所述第一内端面为所述套筒的远离所述质量本体的内端面，所述第二内端面为所述套筒的靠近所述质量本体的内端面；

若所述第二连接件在所述质量本体相对预设初始位置发生偏离时受力压缩所述第二缓冲器；所述第二缓冲器用于在受力压缩时，向所述第二连接件提供与受力压缩相抵触的第二恢复力；

所述第一恢复力与所述第二恢复力方向相反。

可选的，所述缓冲部件包括弹簧件，所述弹簧件的第一端连接于对应的所述接合处，所述弹簧件的第二端直接或间接连接于所述整机框架。

可选的，所述缓冲部件分别通过铰链连接所述质量本体与整机框架。

可选的，所述的装置，还包括连接于所述质量本体的吸能部件。

根据本发明的第二方面，提供了一种光刻系统，包括曝光台、整机框架，以及第一方面所涉及的一种平衡质量装置。

本发明提供的平衡质量装置与光刻系统，通过所述缓冲结构连接于所述质量本体与整机框架之间，以及所述缓冲结构用于，在所述质量本体相对预设初始位置发生偏离时，为所述质量本体提供与所述偏离相抵触的作用力，可以在质量本体偏离时对其进行纠偏，也可以在需要恢复到初始位置时利用该作用力进行恢复，同时，利用缓冲结构的机械方式，相较于利用控制器和电机的方式，其成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中平衡质量装置的结构示意图；

图2是本发明另一实施例中平衡质量装置的结构示意图；

图3是本发明又一实施例中平衡质量装置的结构示意图；

图4是本发明一缓冲部件的结构示意图；

图5是本发明一缓冲部件受力压缩的结构示意图；

图6是本发明一缓冲部件受力拉伸的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本发明一实施例中平衡质量装置的结构示意图；图2是本发明另一实施例中平衡质量装置的结构示意图；图3是本发明又一实施例中平衡质量装置的结构示意图。

请参考图1至图3，提供了一种平衡质量装置，包括：

质量本体2和缓冲结构，所述质量本体2连接曝光台1，所述缓冲结构连接于所述质量本体2与整机框架3之间。其中，曝光台1与质量本体2之间的连接关系可以为现有相关技术中曝光台与质量本体2的任意结构关系。

所述缓冲结构用于，在所述质量本体2相对预设初始位置发生偏离时，为所述质量本体2提供与所述偏离相抵触的作用力，所述预设初始位置相对于所述整机框架3的位置为固定的。

预设初始位置，可以理解为当质量本体2处于该位置，不产生以上所称作用力，其可以为质量本体2初始化后理论上应处于在的位置。

以上实施方式提供的平衡质量装置，通过所述缓冲结构连接于所述质量本体与整机框架之间，以及所述缓冲结构用于，在所述质量本体相对预设初始位置发生偏离时，为所述质量本体提供与所述偏离相抵触的作用力，可以在质量本体偏离时对其进行纠偏，也可以在需要恢复到初始位置时利用该作用力进行恢复，同时，利用缓冲结构的机械方式，相较于利用控制器和电机的方式，其成本较低。

图1至图3示意的实施方式中，缓冲装置可实现对质量本体2在XY平面内各个方向运动的缓冲吸能，并可使质量本体2在运动过程中始终处于被拉回初始位置的状态，质量本体2停止运动后也可自动归位初始位置，以方便实现后续曝光台1初始化。

曝光台1在XY平面运动时，会将运动反力施加在质量本体2上，引起质量本体2的运动，而由质量本体2运动对整机框架3造成的冲击将由缓冲装置吸收。

其中一种实施方式中，所述缓冲结构包括N个缓冲单元4，所述N个缓冲单元4分布于所述质量本体2的外周，所述缓冲单元4分别连接所述质量本体2的外周与所述整机框架3，其中,N为大于或等于2的整数。图1示意的实施方式中，N为4；图2和图3示意的实施方式中，N为2。

其中，不同的缓冲单元4所提供的力可以是不同的，可以理解为不同的力组合产生与所述偏离相抵触的作用力，也可理解为不同的力均具有与所述偏离相抵触的力的分量。

设置于质量本体2外周的缓冲单元4，可以对质量本体2的各个方向都施加力，以使得抵触所述偏离的效果更均匀，同时，能保持质量本体2的平衡。

其中一种实施方式中，所述质量本体2的外周包括呈多边形围合的L个侧面；所述缓冲单元4对应连接于相邻两个所述侧面的接合处，其中，L为大于或等于3的整数。具体的，结合处的数量也为L，由于缓冲单元4连接于结合处，所以缓冲单元4的数量至多为L个。

其中一种实施方式中，所述缓冲部件分别通过铰链连接所述质量本体2与整机框架3。

具体实施过程中，若N为偶数，则L也为偶数，其L个缓冲单元4的缓冲单元4呈对设置，且每对缓冲单元4的两个缓冲单元分别连接于多边形的质量本体2的外周的两个对角。若N为奇数，则L也为奇数，其L个缓冲单元4中，相邻的两个缓冲单元4之间间隔的多边形的顶点数量相同。

图1至图3示意的实施方式中，N为4，L也为4；图2示意的实施方式中，N为4，L为2。

其中一种实施方式中，所述缓冲单元4包括M个缓冲部件，其中，M为大于或等于1的整数；所述M个缓冲部件的第一端连接于对应的所述接合处，所述M个缓冲部件的第二端连接所述整机框架3。

具体的，在图1示意的实施方式中，M可以为1。

具体的，若M大于或等于2，则：所述M个缓冲部件的分别沿不同方向设置，以在所述质量本体2相对预设初始位置发生偏离时提供不同方向的作用力。通过M个缓冲部件提供不同方向的作用力，可以针对每个结合处提供更稳定的驱动。在图2和图3示意的实施方式中，M可以为2。

具体实施过程中，请参考图2和图3，所述多边形为矩形，且M为2，所述M个缓冲部件包括第一缓冲部件41和第二缓冲部件42；在所述质量本体2处于所述预设初始位置时，所述第一缓冲部件41沿第一方向设置，所述第二缓冲部件42沿第二方向设置；所述第一方向为所述矩形的长度方向，其可对应理解为图2和图3示意的Y轴方向，所述第二方向为所述矩形的宽度方向，其可对应理解为图2和图3示意的X轴方向。

其中，由于第一缓冲部件41和第二缓冲部件42的方向与矩形的宽度、长度相同，其所提供的力可以与多边形的边长相匹配，以提供更具有针对性的作用力。

具体实施过程中，请参考图1，所述多边形为矩形，且M为1，在所述质量本体2处于所述预设初始位置时，所述缓冲部件沿第三方向设置，所述第三方向与所述矩形的对角线方向，或者所述第三方向与所述矩形的长度方向或宽度方向的锐角夹角为45度。

请参考图1至图3，缓冲单元中的缓冲部件可实现拉伸和压缩两个方向上的吸能缓冲，并可自动归位至预设初始位置，自动归位至预设初始位置的功能可以由缓冲部件提供，且复位力可调节，以使各缓冲部件施力平衡，质量本体2可以复位到需要的同一归零位置，其也可理解为预设初始位置。

其中一种实施方式中，所述的装置，还包括连接于所述质量本体2的吸能部件5。吸能部件5可在质量本体2运动过程中消耗运动能量，以使质量本体2的窜动尽快衰减，减轻质量本体2窜动对整机框架3的冲击；吸能部件6可设置多组，可选的，若质量本体2的侧面形成矩形，质量本体2可以沿对角线设置，且可以为两个，吸能部件5可以是镍钛记忆合金、设置在磁场中的金属平板等，其中，设置在磁场中的金属平板，其作用原理可以理解为：导磁性的金属平板在磁场中切割磁感线，将动能转化为热能，从而达到吸能的作用。

对于单个缓冲部件的结构形式，可以为领域内任意可因位置偏离而产生作用力的部件。

其中一种实施方式中，所述缓冲部件包括弹簧件，所述弹簧件的第一端连接于对应的所述接合处，所述弹簧件的第二端直接或间接连接于所述整机框架，具体可以是金属制弹簧、气弹簧、磁力弹簧等，以通过弹簧在单一方向上的双向力，实现缓冲部件所需的双向作用力。

其中一种实施方式中，也可以为其他可实现双向力结构形式。

图4是本发明一缓冲部件的结构示意图。其给出了一种可实现双向作用力的缓冲部件。

请参考图4，所述缓冲部件包括滑座404、套筒403、第一缓冲器401、第二缓冲器402、第一连接件405和第二连接件406；所述滑座404的第一端封闭，所述滑座404的第二端设有开口，所述套筒403自所述滑座404的第二端的开口套设于所述滑座404内，且能够沿所述套筒403的内壁伸缩；

若所述滑座404的第一端连接所述质量本体2，则所述第一连接件405的第一端连接于所述整机框架3，若所述滑座404的第一端连接所述整机框架3，则所述第一连接件405的第一端连接所述质量本体2。

所述第一连接件405的第一端连接于所述整机框架3，所述第一连接件405的第二端连接于所述第一缓冲器401，所述第一缓冲器401设于所述套筒403的第一外端面；其中，所述第一外端面为所述套筒403的远离所述质量本体2的外端面；请参考图4，所述第一外端面可以理解为套筒403的右端外端面。

图5是本发明一缓冲部件受力压缩的结构示意图。

请参考图5，若所述第一连接件405在所述质量本体2相对预设初始位置发生偏离时受力压缩所述第一缓冲器401；所述第一缓冲器401用于在受力压缩时，向所述第一连接件405提供与受力压缩相抵触的第一恢复力。

所述第二连接件406和所述第二缓冲器402均设于所述套筒403内，所述第二连接件406的第一端连接所述套筒403的第一内端面，所述第二缓冲器402的两端分别连接所述第二连接件406的第二端与所述套筒403的第二内端面；其中，所述第一内端面为所述套筒的远离所述质量本体的内端面，在图4示意的实施方式中，第一内端面可以理解为右端内端面；所述第二内端面为所述套筒的靠近所述质量本体的内端面，在图4示意的实施方式中，第二内端面可以理解为左端内端面。

图6是本发明一缓冲部件受力拉伸的结构示意图。

请参考图6，所述第二连接件406在所述质量本体2相对预设初始位置发生偏离时受力压缩所述第二缓冲器402；所述第二缓冲器402用于在受力压缩时，向所述第二连接件406提供与受力压缩相抵触的第二恢复力。

其中，所述第一恢复力与所述第二恢复力方向相反。以满足双向缓冲的需求。

请参考图5，当受-Z方向的压力时，第一缓冲器401的第一连接杆405受压缓冲吸能，碰撞结束后，第一缓冲器401内部的部件的复位作用，第一缓冲器401的第一连接杆405可以自动复位。如图6所示，当受+Z方向的拉力时，套筒403受拉在滑座404内滑动，第一缓冲器401的第一连接杆405受压缓冲吸能，由此实现对+Z方向的拉力的缓冲吸能，碰撞结束后，靠第二缓冲器402内部的部件的复位作用，第二缓冲器402的第二连接杆406可以自动复位。第一缓冲器401、第二缓冲器402可以是领域内任意的缓冲器，例如一维油压缓冲器(通常具备复位功能，但只能对压力缓冲吸能)。

本发明的可选方案还提供了一种光刻系统，包括曝光台、整机框架，以及本发明可选方案提供的平衡质量装置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种平衡质量装置，其特征在于，包括：质量本体和缓冲结构，所述质量本体连接一曝光台，所述缓冲结构连接于所述质量本体与整机框架之间；

所述缓冲结构用于，在所述质量本体相对预设初始位置发生偏离时，为所述质量本体提供与所述偏离相抵触的作用力，所述预设初始位置相对于所述整机框架的位置为固定的。

2.根据权利要求1所述的平衡质量装置，其特征在于，所述缓冲结构包括N个缓冲单元，所述N个缓冲单元分布于所述质量本体的外周，所述缓冲单元分别连接所述质量本体的外周与所述整机框架，其中,N为大于或等于2的整数。

3.根据权利要求2所述的平衡质量装置，其特征在于，所述质量本体的外周包括呈多边形围合的L个侧面；所述缓冲单元对应连接于相邻两个所述侧面的接合处，其中，L为大于或等于3的整数。

4.根据权利要求3所述的平衡质量装置，其特征在于，所述缓冲单元包括M个缓冲部件，其中，M为大于或等于1的整数；所述M个缓冲部件的第一端连接于对应的所述接合处，所述M个缓冲部件的第二端连接所述整机框架；

其中，若M大于或等于2，则：所述M个缓冲部件分别沿不同方向设置，以在所述质量本体相对预设初始位置发生偏离时提供不同方向的作用力。

5.根据权利要求4所述的平衡质量装置，其特征在于，所述多边形为矩形，且M为2，所述M个缓冲部件包括第一缓冲部件和第二缓冲部件；在所述质量本体处于所述预设初始位置时，所述第一缓冲部件沿第一方向设置，所述第二缓冲部件沿第二方向设置；所述第一方向为所述矩形的长度方向，所述第二方向为所述矩形的宽度方向。

6.根据权利要求4所述的平衡质量装置，其特征在于，所述多边形为矩形，且M为1，在所述质量本体处于所述预设初始位置时，所述缓冲部件沿第三方向设置，所述第三方向为所述矩形的对角线方向，或者所述第三方向与所述矩形的长度方向或宽度方向的锐角夹角为45度。

7.根据权利要求4至6任一项所述的平衡质量装置，其特征在于，所述缓冲部件包括滑座、套筒、第一缓冲器、第二缓冲器、第一连接件和第二连接件；所述滑座的第一端封闭，所述滑座的第二端设有开口，所述套筒自所述滑座的第二端的开口套设于所述滑座内，且能够沿所述套筒的内壁伸缩；

若所述滑座的第一端连接所述质量本体，则所述第一连接件的第一端连接于所述整机框架，若所述滑座的第一端连接所述整机框架，则所述第一连接件的第一端连接所述质量本体；

所述第一连接件的第二端连接于所述第一缓冲器，所述第一缓冲器设于所述套筒的第一外端面；其中，所述第一外端面为所述套筒的远离所述质量本体的外端面；

若所述第一连接件在所述质量本体相对预设初始位置发生偏离时受力压缩所述第一缓冲器；所述第一缓冲器用于在受力压缩时，向所述第一连接件提供与受力压缩相抵触的第一恢复力；

所述第二连接件和所述第二缓冲器均设于所述套筒内，所述第二连接件的第一端连接所述套筒的第一内端面，所述第二缓冲器的两端分别连接所述第二连接件的第二端与所述套筒的第二内端面；其中，所述第一内端面为所述套筒的远离所述质量本体的内端面，所述第二内端面为所述套筒的靠近所述质量本体的内端面；

若所述第二连接件在所述质量本体相对预设初始位置发生偏离时受力压缩所述第二缓冲器；所述第二缓冲器用于在受力压缩时，向所述第二连接件提供与受力压缩相抵触的第二恢复力；

所述第一恢复力与所述第二恢复力方向相反。

8.根据权利要求4至6任一项所述的平衡质量装置，其特征在于，所述缓冲部件包括弹簧件，所述弹簧件的第一端连接于对应的所述接合处，所述弹簧件的第二端连接于所述整机框架。

9.根据权利要求4至6任一项所述的平衡质量装置，其特征在于，所述缓冲部件分别通过铰链连接所述质量本体与整机框架。

10.根据权利要求1至6任一项所述的平衡质量装置，其特征在于，还包括连接于所述质量本体的呈对称分布的吸能部件。

11.一种光刻系统，其特征在于，包括曝光台、整机框架，以及权利要求1至10任一项所述的平衡质量装置。