CN113495010A - 一种扰动力生成装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种扰动力生成装置及方法。其中，扰动力生成装置包括：流体源；至少一个扰动力调节单元，任一扰动力调节单元的入口与流体源的出口连通，任一扰动力调节单元包括：扰动力波动值生成支路，扰动力波动值生成支路的入口与扰动力调节单元的入口连通，扰动力波动值生成支路的出口与扰动力调节单元的出口连通；扰动力波动值生成支路包括：高频开关阀和第一流量调节模块，高频开关阀与第一流量调节模块串联连通。本发明实施例的技术方案中的扰动力生成装置可生成频率和波动范围可调的扰动力。

Description

一种扰动力生成装置及方法

技术领域

本发明涉及测试技术领域，尤其涉及一种扰动力生成装置及方法。

背景技术

随着集成电路产品技术要求的提升，光刻技术也不断地提高分辨率以制作更加微细的器件尺寸，目前较为常用的就是浸没式光刻技术。

所谓的浸没式光刻技术是指在曝光镜头与硅片之间充满水或更高折射的浸没液体以取代传统干式光刻技术中对应的空气。由于水的折射率比空气大，所以浸没式光刻技术就是利用光通过液体介质后光源波长缩短来提高分辨率，其缩短的倍率即为液体介质的折射率。

浸没式光刻系统包括物镜、浸没头(Immersion Hood)、工件台，硅片放置在工件台上且位于物镜的下方，浸没头设置在物镜附近，物镜、浸没头和硅片之间形成一空间，水或其它浸没液体填充所述空间。

浸没式光刻系统在工作时，容易受到外界振动的干扰，导致光刻精度下降，故需要预先对浸没式光刻系统的抗扰性能进行测试。

发明内容

本发明实施例提供一种扰动力生成装置及方法，可以模拟浸没头或工件台受到的扰动力，为测试浸没头或工件台的抗扰性能提供条件。

第一方面，本发明实施例提供了一种扰动力生成装置，包括：

流体源；

至少一个扰动力调节单元，任一扰动力调节单元的入口与流体源的出口连通，任一扰动力调节单元包括：扰动力波动值生成支路，扰动力波动值生成支路的入口与扰动力调节单元的入口连通，扰动力波动值生成支路的出口与扰动力调节单元的出口连通；

扰动力波动值生成支路包括：高频开关阀和第一流量调节模块，高频开关阀与第一流量调节模块串联连通。

进一步地，第一流量调节模块包括：单向节流阀或电控两通调节阀。

进一步地，扰动力波动值生成支路还包括第一开关阀和第一流量检测模块，第一开关阀、高频开关阀、第一流量调节模块和第一流量检测模块串联连通。

进一步地，第一开关阀包括隔膜阀，扰动力生成装置还包括与隔膜阀对应设置的第一调压阀和电磁阀，流体源经第一调压阀、电磁阀与隔膜阀的控制腔连通。

进一步地，任一扰动力调节单元还包括：扰动力均值生成支路，扰动力均值生成支路的入口与扰动力调节单元的入口连通，扰动力均值生成支路的出口与扰动力波动值生成支路的出口汇合连通至扰动力调节单元的出口；

扰动力均值生成支路包括第二流量调节模块。

进一步地，第二流量调节模块包括：单向节流阀，或者，第二流量调节模块包括：串联连通的质量流量控制器和单向阀。

进一步地，扰动力均值生成支路还包括第二开关阀和第二流量检测模块，第二开关阀、第二流量调节模块和第二流量检测模块串联连通。

进一步地，扰动力生成装置还包括流体源处理单元，流体源处理单元的入口与流体源的出口连通，流体源处理单元的出口与至少一个扰动力调节单元的入口连通，流体源处理单元包括：串联连通的第三开关阀、第二调压阀、压力检测模块和流体过滤器。

进一步地，扰动力调节单元的数量为至少两个，流体源包括气源。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基于本发明任意实施例提供的扰动力生成装置的扰动力生成方法，包括：

控制高频开关阀开启；

调节第一流量调节模块的流量为第一流量值；

控制高频开关阀的开关频率为第一频率。

进一步地，当任一扰动力调节单元还包括：扰动力均值生成支路时，

在调节第一流量调节模块的流量为第一流量值之前，还包括：

调节第二流量调节模块的流量为第二流量值。

进一步地，在控制高频开关阀的开关频率为第一预设频率之后，还包括：

增大第一流量调节模块和第二流量调节模块的流量调节精度；

调节第一流量调节模块的流量和第二流量调节模块的流量，直至扰动力生成装置产生的扰动力达到所需的扰动力。

本发明实施例的技术方案中的扰动力生成装置，包括：流体源；至少一个扰动力调节单元，任一扰动力调节单元的入口与流体源的出口连通，任一扰动力调节单元包括：扰动力波动值生成支路，扰动力波动值生成支路的入口与扰动力调节单元的入口连通，扰动力波动值生成支路的出口与扰动力调节单元的出口连通；扰动力波动值生成支路包括：高频开关阀和第一流量调节模块，高频开关阀与第一流量调节模块串联连通，通过调节高频开关阀的开关频率和第一流量调节模块的流量大小，使得扰动力波动值生成支路的波动流量可调，进而实现扰动力生成装置生成频率和波动范围可调的扰动力，可作为模拟浸没头或工件台受到的扰动力，方便在集成调试阶段，可用于浸没头垂向伺服控制调试和工件台运动控制调试。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种扰动力生成装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的又一种扰动力生成装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种扰动力生成装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种扰动力生成装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种扰动力生成装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种扰动力生成方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的又一种扰动力生成方法的流程图；

图8为本发明实施例提供的又一种扰动力生成方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种扰动力生成装置。图1为本发明实施例提供的一种扰动力生成装置的结构示意图。该扰动力生成装置可以产生频率大小和波动范围可调的冲击力，例如可模拟浸没头或工件台受到的扰动力，在集成调试阶段，可用于浸没头垂向伺服控制调试和工件台运动控制调试。该扰动力生成装置可采用本发明任意实施例提供的扰动力生成方法生成所需的扰动力。该扰动力生成装置可为非接触式扰动力生成装置。该扰动力生成装置10包括：流体源100和至少一个扰动力调节单元200。

其中，至少一个扰动力调节单元200，任一扰动力调节单元200的入口201与流体源100的出口101连通，任一扰动力调节单元200包括：扰动力波动值生成支路210，扰动力波动值生成支路210的入口与扰动力调节单元200的入口201连通，扰动力波动值生成支路210的出口与扰动力调节单元200的出口202连通；扰动力波动值生成支路210包括：高频开关阀211和第一流量调节模块212，高频开关阀211与第一流量调节模块212串联连通。

其中，可选的，流体源100包括：气源或液体源。示例性的，气源可以采用光刻机环境分系统提供的CDA(压缩空气)或XCDA(超纯压缩空气)。通过向高频开关阀211输入预设脉冲电信号，实现高频开关阀211的快速开关切换，使流体呈预设周期的脉冲波动，从而产生不同频率的扰动力，可调节的频率范围为1-800Hz；通过调节高频开关阀211的开关频率，以调节扰动力波动值生成支路210生成的扰动力的波动的频率。通过调节第一流量调节模块212的流量大小，以调节扰动力波动值生成支路210生成的扰动力的波动的幅度。可选的，第一流量调节模块212包括：单向节流阀或电控两通调节阀。扰动力调节单元200的出口202可与浸没头连接，浸没头内部设有通气流道、伺服电机接口等。可选的，扰动力发生装置还包括末端单元，与扰动力调节单元200的出口202连接，末端单元是与浸没头相似的机械结构，内部有与浸没头类似的通气流道、伺服电机接口等机械结构，末端单元与浸没头的内部结构相同或类似，其质量在2kg以内。扰动力生成装置的末端单元可与被调试装置连接。

本实施例的技术方案中的扰动力生成装置，包括：流体源；至少一个扰动力调节单元，任一扰动力调节单元的入口与流体源的出口连通，任一扰动力调节单元包括：扰动力波动值生成支路，扰动力波动值生成支路的入口与扰动力调节单元的入口连通，扰动力波动值生成支路的出口与扰动力调节单元的出口连通；扰动力波动值生成支路包括：高频开关阀和第一流量调节模块，高频开关阀与第一流量调节模块串联连通，通过调节高频开关阀的开关频率和第一流量调节模块的流量大小，使得扰动力波动值生成支路的波动流量可调，进而实现扰动力生成装置生成频率和波动范围可调的扰动力，可作为模拟浸没头或工件台受到的扰动力，方便在集成调试阶段，可用于浸没头垂向伺服控制调试和工件台运动控制调试。

本发明实施例提供又一种扰动力生成装置。图2为本发明实施例提供的又一种扰动力生成装置的结构示意图。在上述实施例的基础上，任一扰动力调节单元200还包括：扰动力均值生成支路220，扰动力均值生成支路220的入口与扰动力调节单元200的入口201连通，扰动力波动值生成支路210的出口与扰动力均值生成支路220的出口汇合连通至扰动力调节单元200的出口202；扰动力均值生成支路220包括第二流量调节模块221。

其中，可选的，第二流量调节模块221包括：单向节流阀。可选的，第二流量调节模块221包括：串联连通的质量流量控制器和单向阀。扰动力波动值生成支路210的出口和扰动力均值生成支路220的出口可通过三通结构与扰动力调节单元200的出口202连通。扰动力波动值生成支路210和扰动力均值生成支路220生成的扰动力叠加后的合力，为扰动力调节单元200生成的合成扰动力。通过调节第二流量调节模块221的流量大小，以调节扰动力均值生成支路220生成的扰动力的大小，相当于调节合成扰动力的均值的大小。可调节的均值大小为0-4.0N，可调节的波动范围为0-2.0N。示例性的，对于28nm浸没平台，进行浸没头垂向伺服控制调试需要的扰动力均值是0～1.2N，波动范围是0～0.4N。通过调节高频开关阀211的开关频率和第一流量调节模块212的流量大小，以调节合成扰动力的波动值的频率和大小；通过调节第二流量调节模块221的流量大小，以调节合成扰动力的均值大小。

本发明实施例提供又一种扰动力生成装置。图3为本发明实施例提供的又一种扰动力生成装置的结构示意图。在上述实施例的基础上，扰动力波动值生成支路210还包括第一开关阀213和第一流量检测模块214，第一开关阀213、高频开关阀211、第一流量调节模块212和第一流量检测模块214串联连通。

其中，第一开关阀213可包括：手动开关阀或气控隔膜阀等。第一流量检测模块214可包括流量传感器等。第一开关阀213可作为扰动力波动值生成支路210的总开关或备用开关。可通过第一流量检测模块214监测扰动力波动值生成支路210的流量，以方便工作人员监控或调整扰动力波动值生成支路210的工作状态。

本发明实施例提供又一种扰动力生成装置。在上述实施例的基础上，继续参见图3，扰动力均值生成支路220还包括第二开关阀222和第二流量检测模块223，第二开关阀222、第二流量调节模块221和第二流量检测模块223串联连通。

其中，第二开关阀222可包括：手动开关阀或气控隔膜阀等。第二流量检测模块223可包括流量传感器等。第二开关阀222可作为扰动力均值生成支路220的总开关或备用开关。可通过第二流量检测模块223监测扰动力均值生成支路220的流量，以方便工作人员监控或调整扰动力均值生成支路220的工作状态。

本发明实施例提供又一种扰动力生成装置。图4为本发明实施例提供的又一种扰动力生成装置的结构示意图。在上述实施例的基础上，扰动力生成装置10还包括流体源处理单元300，流体源处理单元300的入口与流体源100的出口101连通，流体源处理单元300的出口与至少一个扰动力调节单元200的入口201连通，流体源处理单元300包括：串联连通的第三开关阀310、第二调压阀320、压力检测模块330和流体过滤器340。

其中，第三开关阀310可包括：手动开关阀或气控隔膜阀等。第三开关阀310可作为总开关或备用开关。调压阀320可包括增压阀或减压阀，用于调节流体压力，以使进入扰动力调节单元的流体的压力满足需求。压力检测模块330可包括压力表或压力传感器等。流体过滤器340可为精密过滤器，用于对流体中的颗粒和油份进行去除。

本发明实施例提供又一种扰动力生成装置。图5为本发明实施例提供的又一种扰动力生成装置的结构示意图。在上述实施例的基础上，第一开关阀213包括隔膜阀，扰动力生成装置10还包括与隔膜阀对应设置的第一调压阀216和电磁阀215，流体源100的出口101经第一调压阀216、电磁阀215与隔膜阀的控制腔连通。

其中，通过控制与隔膜阀对应的电磁阀215的开关，以控制隔膜阀的开关。隔膜阀可以是气控隔膜阀。

可选的，如图5所示，第一开关阀213包括隔膜阀；第二开关阀222包括隔膜阀；第三开关阀310包括隔膜阀，多个隔膜阀可共用同一第一调压阀216。

需要说明的是，质量流量控制器和单向阀可以替换单向节流阀和流量传感器。与单向节流阀相比，质量流量控制器对流量的调控精度更高，可远程控制，同时还具备流量监测功能，利用质量流量控制器对管路流量进行调控有利于提高扰动力均值和波动的调节效果。在质量流量控制器后加单向阀防止流体回流，从而避免影响质量流量控制器调控。因为高频开关阀会进行快速开关切换，会影响质量流量控制器的调控，因此扰动力波动值生成支路210上不采用质量流量控制器来调节流量。

隔膜阀、电气比例调压阀和电控两通调节阀的使用，有利于实现系统的远程控制，便于在软件界面进行操作。与压力表相比，使用压力传感器可实现数据的采集，有利于数据的保存记录。可利用记录的数据生成数据库，采用编程和控制程序实现输入需求即可进行自动调节的功能。

可选的，扰动力生成装置还包括控制单元，可与高频开关阀211、第一流量调节模块212、第二流量调节模块221、第一开关阀213、第一流量检测模块214、第二开关阀222、第二流量检测模块223、第三开关阀310、第二调压阀320、压力检测模块330和电磁阀215中的至少一个电连接。该控制单元可用于执行本发明任意实施例提供的扰动力生成方法。

本发明实施例提供又一种扰动力生成装置。在上述实施例的基础上，继续参见图4，扰动力调节单元200的数量为至少两个。

其中，至少两个扰动力调节单元200生成的合成扰动力可以相同或不同。通过两个独立的扰动力调节单元200生成相同的合成扰动力，两个独立的扰动力调节单元200生成的扰动力一致程度很高，相比于图2中通过三通结构对流体进行两路分配，由于分配精度不高，两个出口11产生的冲击力的一致性不能满足需求。

本发明实施例提供一种扰动力生成方法。图6为本发明实施例提供的一种扰动力生成方法的流程图。该扰动力生成方法基于本发明任意实施例提供的扰动力生成装置实现。该扰动力生成方法可生成所需的波动频率和波动幅度的扰动力。该扰动力生成方法包括：

步骤410、控制高频开关阀开启。

其中，若扰动力波动值生成支路210还包括第一开关阀213，则在执行步骤420之前，将第一开关阀213开启。

步骤420、调节第一流量调节模块的流量为第一流量值。

其中，可以通过试验或学习算法等，预先建立并存储扰动力的波动幅值与第一流量调节模块的流量的对应关系，以形成数据库。根据所需生成的扰动力的波动幅值，从数据库中获取与所需生成的扰动力对应的第一流量值。还可根据扰动力测量模块测量的扰动力值，来调节第一流量调节模块212的流量，以达到所需生成的扰动力的波动幅度。

步骤430、控制高频开关阀的开关频率为第一频率。

其中，可以通过试验或学习算法等，预先建立并存储扰动力的波动频率与高频开关阀的开关频率的对应关系，以形成数据库。根据所需生成的扰动力的波动频率，从数据库中获取与所需生成的扰动力对应的第一频率。

其中，在调节第一流量调节模块的流量之前，将高频开关阀开启，调节第一流量调节模块的流量，待管路中的流量快速接近稳定后，控制高频开关阀快速开关切换，有利于系统快速达到稳定状态。需要说明的是，步骤420可以在步骤430之前执行，或，步骤420可以在步骤430之后执行。

本发明实施例提供的扰动力生成方法基于上述实施例中的扰动力生成装置，因此本发明实施例提供的扰动力生成方法也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。

本发明实施例提供又一种扰动力生成方法。图7为本发明实施例提供的又一种扰动力生成方法的流程图。该扰动力生成方法可生成所需强度并伴有所需的波动频率和波动幅度的扰动力。在上述实施例的基础上，当任一扰动力调节单元还包括：扰动力均值生成支路时，该扰动力生成方法包括：

步骤510、控制高频开关阀开启。

其中，若扰动力波动值生成支路210还包括第一开关阀213，扰动力均值生成支路220还包括第二开关阀222，则在执行步骤520和步骤530之前，将第一开关阀213和第二开关阀222开启。若扰动力生成装置10还包括流体源处理单元300，则在执行步骤520和步骤530之前，将第三开关阀310开启。

步骤520、调节第二流量调节模块的流量为第二流量值。

其中，可以通过试验或学习算法等，预先建立并存储扰动力的均值与第二流量调节模块的流量的对应关系，以形成数据库。根据所需生成的扰动力的均值，从数据库中获取与所需生成的扰动力对应的第二流量值。还可根据扰动力测量模块测量的扰动力值，来调节第二流量调节模块221的流量，以达到所需生成的扰动力的均值强度。

步骤530、调节第一流量调节模块的流量为第一流量值。

步骤540、控制高频开关阀的开关频率为第一频率。

需要说明的是，在执行步骤520之后执行步骤530，先调节第二流量调节模块的流量，再调节第一流量调节模块的流量，即先确定扰动力均值再确定波动值，避免先调节第一流量调节模块的流量，再调节第二流量调节模块的流量时，由于调节第二流量调节模块的流量，不但可调节扰动力均值，同时会改变扰动力的波动值，会导致最终得到的扰动力的波动值不准，以至需要返回继续调节第一流量调节模块，导致调节第一流量调节模块的次数增加的情况发生。第二流量调节模块的流量调节与流量的均值存在对应关系，高频开关阀快速开关切换的频率与流量的波动值和扰动力的频率存在对应关系。

本发明实施例提供又一种扰动力生成方法。图8为本发明实施例提供的又一种扰动力生成方法的流程图。在上述实施例的基础上，该扰动力生成方法包括：

步骤610、控制高频开关阀开启。

步骤620、调节第二流量调节模块的流量为第二流量值。

其中，可通过粗调方式调节第二流量调节模块的流量为第二流量值。

步骤630、调节第一流量调节模块的流量为第一流量值。

其中，可通过粗调方式调节第一流量调节模块的流量为第一流量值。

步骤640、控制高频开关阀的开关频率为第一频率。

步骤650、增大第一流量调节模块和第二流量调节模块的流量调节精度。

步骤660、调节第一流量调节模块的流量和第二流量调节模块的流量，直至扰动力生成装置生成生的扰动力达到所需的扰动力。

其中，可通过精调方式继续调节第一流量调节模块的流量和第二流量调节模块的流量，以提高扰动力生成装置生成生的扰动力的精度。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种扰动力生成装置，其特征在于，包括：

流体源；

至少一个扰动力调节单元，任一所述扰动力调节单元的入口与所述流体源的出口连通，任一所述扰动力调节单元包括：扰动力波动值生成支路，所述扰动力波动值生成支路的入口与所述扰动力调节单元的入口连通，所述扰动力波动值生成支路的出口与所述扰动力调节单元的出口连通；

所述扰动力波动值生成支路包括：高频开关阀和第一流量调节模块，所述高频开关阀与所述第一流量调节模块串联连通。

2.根据权利要求1所述的扰动力生成装置，其特征在于，所述第一流量调节模块包括：单向节流阀或电控两通调节阀。

3.根据权利要求1所述的扰动力生成装置，其特征在于，所述扰动力波动值生成支路还包括第一开关阀和第一流量检测模块，所述第一开关阀、所述高频开关阀、所述第一流量调节模块和所述第一流量检测模块串联连通。

4.根据权利要求3所述的扰动力生成装置，其特征在于，所述第一开关阀包括隔膜阀，所述扰动力生成装置还包括与所述隔膜阀对应设置的第一调压阀和电磁阀，所述流体源经所述第一调压阀、所述电磁阀与所述隔膜阀的控制腔连通。

5.根据权利要求1所述的扰动力生成装置，其特征在于，任一所述扰动力调节单元还包括：扰动力均值生成支路，所述扰动力均值生成支路的入口与所述扰动力调节单元的入口连通，所述扰动力均值生成支路的出口与所述扰动力波动值生成支路的出口汇合连通至所述扰动力调节单元的出口；

所述扰动力均值生成支路包括第二流量调节模块。

6.根据权利要求5所述的扰动力生成装置，其特征在于，所述第二流量调节模块包括：单向节流阀，或者，所述第二流量调节模块包括：串联连通的质量流量控制器和单向阀。

7.根据权利要求5所述的扰动力生成装置，其特征在于，所述扰动力均值生成支路还包括第二开关阀和第二流量检测模块，所述第二开关阀、所述第二流量调节模块和第二流量检测模块串联连通。

8.根据权利要求1所述的扰动力生成装置，其特征在于，还包括流体源处理单元，所述流体源处理单元的入口与所述流体源的出口连通，所述流体源处理单元的出口与所述至少一个扰动力调节单元的入口连通，所述流体源处理单元包括：串联连通的第三开关阀、第二调压阀、压力检测模块和流体过滤器。

9.根据权利要求1所述的扰动力生成装置，其特征在于，所述扰动力调节单元的数量为至少两个，所述流体源包括气源。

10.一种基于权利要求1-9任一所述的扰动力生成装置的扰动力生成方法，其特征在于，包括：

控制所述高频开关阀开启；

调节所述第一流量调节模块的流量为第一流量值；

控制所述高频开关阀的开关频率为第一频率。

11.根据权利要求10所述的扰动力生成方法，其特征在于，当任一所述扰动力调节单元还包括：扰动力均值生成支路时，

在调节所述第一流量调节模块的流量为第一流量值之前，还包括：

调节所述第二流量调节模块的流量为第二流量值。

12.根据权利要求11所述的扰动力生成方法，其特征在于，在控制所述高频开关阀的开关频率为第一频率之后，还包括：

增大所述第一流量调节模块和所述第二流量调节模块的流量调节精度；

调节所述第一流量调节模块的流量和所述第二流量调节模块的流量，直至所述扰动力生成装置产生的扰动力达到所需的扰动力。

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