一種投影物鏡系統(tǒng)中光學(xué)元件軸向調(diào)節(jié)裝置制造方法
【專利摘要】一種投影物鏡系統(tǒng)中光學(xué)元件軸向調(diào)節(jié)裝置，涉及深紫外投影光刻物鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與裝調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】，為解決現(xiàn)有光學(xué)元件調(diào)整裝置存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，且缺乏預(yù)緊機(jī)構(gòu)的問(wèn)題，該裝置包括四個(gè)電容傳感器、鏡框、四個(gè)柔性驅(qū)動(dòng)塊和四個(gè)壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器，四個(gè)柔順驅(qū)動(dòng)塊上端固定在鏡框上，且均布在鏡框底部圓柱面上；壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器固定在柔順驅(qū)動(dòng)塊上；四個(gè)電容傳感器分別與鏡框的上表面平行設(shè)置，并與壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器的輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)；鏡框內(nèi)放置光學(xué)元件；鏡框底部加工四個(gè)均布的矩形凹槽；柔順驅(qū)動(dòng)中柔順結(jié)構(gòu)頂部與凸臺(tái)相連，柔順結(jié)構(gòu)底部與底座相連，柔順驅(qū)動(dòng)塊頂部凸臺(tái)與鏡框底部凹槽配合，四個(gè)壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器的底部固定在底座邊框中心。
【專利說(shuō)明】一種投影物鏡系統(tǒng)中光學(xué)元件軸向調(diào)節(jié)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及深紫外投影光刻物鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與裝調(diào)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可用于光刻投影物鏡系統(tǒng)中光學(xué)元件的軸向調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]投影光刻裝備作為大規(guī)模集成電路制造的關(guān)鍵設(shè)備之一，近年來(lái)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。隨著集成電路精細(xì)程度的提高，投影光學(xué)裝備的分辨率需求亦逐漸提高，目前波長(zhǎng)193.368nm的ArF準(zhǔn)分子激光器投影光刻裝備已成為90nm、65nm和45nm節(jié)點(diǎn)集成電路制造的主流裝備。
[0003]投影光刻物鏡的裝配過(guò)程中，為獲得良好的光學(xué)性能需要對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的各種像差進(jìn)行補(bǔ)償，從而相應(yīng)地需要對(duì)某些敏感光學(xué)元件的軸向位置進(jìn)行調(diào)整補(bǔ)償。同時(shí)投影光刻物鏡在使用過(guò)程中，由于物鏡內(nèi)部的環(huán)境改變、加工產(chǎn)品的變化等情況，也需要相應(yīng)地調(diào)整物鏡內(nèi)部的某些敏感光學(xué)元件的軸向位置。并且由于投影光刻物鏡內(nèi)部鏡片的面形大都要求RMS值在I?2nm范圍內(nèi)，因此無(wú)論裝配過(guò)程中的裝調(diào)補(bǔ)償調(diào)整還是使用過(guò)程中的功能性補(bǔ)償，均要求實(shí)現(xiàn)高精度調(diào)整的同時(shí)保證調(diào)整力引起的鏡片面形盡可能小。
[0004]美國(guó)專利US7488763B2，于2006年公開了一種光學(xué)元件調(diào)整裝置，三個(gè)驅(qū)動(dòng)器均布于鏡框周向以提供驅(qū)動(dòng)力，并通過(guò)柔順機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)精密傳動(dòng)以使得運(yùn)動(dòng)換向并最終實(shí)現(xiàn)軸向調(diào)整的功能；美國(guó)專利US6556364B2，于2001年公開了一種光學(xué)元件調(diào)整裝置，徑向相對(duì)的兩處柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)三重柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)將切向驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換為軸向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的軸向運(yùn)動(dòng)。但是上述兩個(gè)調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加工困難，且缺乏預(yù)緊機(jī)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有光學(xué)元件調(diào)整裝置存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，且缺乏預(yù)緊機(jī)構(gòu)的問(wèn)題，提供一種投影物鏡系統(tǒng)中光學(xué)元件軸向裝置。
[0006]一種投影物鏡系統(tǒng)中光學(xué)元件軸向調(diào)節(jié)裝置，包括四個(gè)電容傳感器、鏡框、四個(gè)柔性驅(qū)動(dòng)塊和四個(gè)壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器，四個(gè)柔順驅(qū)動(dòng)塊上端固定在鏡框上，且均布在鏡框底部圓柱面上；所述壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器固定在柔順驅(qū)動(dòng)塊上；所述四個(gè)電容傳感器分別與鏡框的上表面平行設(shè)置，并與壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器的輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)；鏡框內(nèi)放置光學(xué)元件。
[0007]所述的鏡框底部加工四個(gè)均布的矩形凹槽；柔順驅(qū)動(dòng)塊包括柔順結(jié)構(gòu)、凸臺(tái)和底座，柔順結(jié)構(gòu)頂部與凸臺(tái)相連，柔順結(jié)構(gòu)底部與底座相連，柔順驅(qū)動(dòng)塊頂部凸臺(tái)與鏡框底部凹槽配合，所述四個(gè)壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器的底部固定在底座邊框中心。
[0008]光學(xué)元件通過(guò)六個(gè)壓片固定在鏡框上。
[0009]本發(fā)明的原理:本發(fā)明所述的光學(xué)元件軸向調(diào)節(jié)裝置在初始狀態(tài)時(shí)，四個(gè)柔順驅(qū)動(dòng)塊固定在鏡框下表面上，且周向90°分布，通過(guò)螺釘固定在鏡框外環(huán)上，在鏡框和鏡片重力作用下發(fā)生彈性變形，達(dá)到非工作平衡狀態(tài)，起到預(yù)緊作用；在需要軸向調(diào)節(jié)時(shí)，壓電驅(qū)動(dòng)器通電并帶動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)塊發(fā)生變形進(jìn)入下一平衡狀態(tài)，鏡框組件隨之發(fā)生軸向運(yùn)動(dòng)。[0010]本發(fā)明的有益效果:本裝置可以實(shí)現(xiàn)快速精密的調(diào)整，且柔順驅(qū)動(dòng)塊能承受大部分的重力，對(duì)驅(qū)動(dòng)器輸出力的要求大大降低，故而能彌補(bǔ)體積小的壓電驅(qū)動(dòng)器輸出力偏小的缺陷；柔順驅(qū)動(dòng)塊作用在鏡框上，能夠有效降低調(diào)整力對(duì)光學(xué)元件面型的破壞；該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工、成本低。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明一種投影物鏡系統(tǒng)中光學(xué)元件軸向調(diào)節(jié)裝置示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明所述的柔順驅(qū)動(dòng)塊示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明所述的柔順驅(qū)動(dòng)塊與鏡框連接示意圖。
[0014]圖4為本發(fā)明所述的電容傳感器位置關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]如圖1所示，一種投影物鏡系統(tǒng)中光學(xué)元件軸向調(diào)節(jié)裝置，包括四個(gè)電容傳感器
1、鏡框2、四個(gè)柔性驅(qū)動(dòng)塊4和四個(gè)壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器6，四個(gè)柔順驅(qū)動(dòng)塊4上端固定在鏡框2上，且均布在鏡框2底部圓柱面上；所述壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器6固定在柔順驅(qū)動(dòng)塊4上；所述四個(gè)電容傳感器I分別與鏡框2的上表面平行設(shè)置，并與壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器6的輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)，以反饋位移量的大小。光學(xué)元件5經(jīng)過(guò)調(diào)心后由六個(gè)壓片3固定在鏡框2內(nèi)。
[0017]如圖2所示，所述的鏡框2底部加工四個(gè)均布的矩形凹槽2-1。
[0018]如圖3所示，本發(fā)明所述的柔順驅(qū)動(dòng)塊4包括底座4-3和柔順結(jié)構(gòu)4-1、凸臺(tái)4-2，柔順結(jié)構(gòu)4-1部分可通過(guò)電火花線切割或者電化學(xué)腐蝕的方法加工，底座4-3邊框中心布置四個(gè)固定螺孔4-4與壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器6連接；鏡框2下表面布置有矩形凹槽2-1與凸臺(tái)4-2匹配，使兩者固定連接；壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器6輸出力與柔順驅(qū)動(dòng)塊4的回彈力共同作用使得鏡框2和光學(xué)元件5的裝配體能夠在不同位移下達(dá)到力學(xué)平衡狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的精確微動(dòng)調(diào)整。
[0019]如圖4所示，本實(shí)施方式所述的所述的四個(gè)均布的電容傳感器I與鏡框2上表面平行布置，并與壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器6的作用點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。
[0020]本發(fā)明所述的光學(xué)元件軸向調(diào)節(jié)裝置在初始狀態(tài)下，壓電驅(qū)動(dòng)器6不通電，處于初始位置，柔順驅(qū)動(dòng)塊4獨(dú)自承受光學(xué)元件5和鏡框2的重量，并發(fā)生軸向的彈性變形，當(dāng)需要軸向調(diào)節(jié)時(shí)，壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器6通電，帶動(dòng)柔順支撐塊4發(fā)生變形，并使得光學(xué)元件5和鏡框2也隨之而發(fā)生軸向的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)高精度的軸向位移調(diào)節(jié)。
[0021]四個(gè)均布的電容位移傳感器I將四個(gè)壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器6的輸出位移通過(guò)數(shù)據(jù)線反饋給外部控制模塊，控制模塊控制壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器6的輸入電壓大小以控制壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器6的輸出力與輸出位移，通過(guò)這種閉環(huán)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器6的精密控制。
【權(quán)利要求】
1.一種投影物鏡系統(tǒng)中光學(xué)元件軸向調(diào)節(jié)裝置，其特征是，包括四個(gè)電容傳感器(I)、鏡框(2)、四個(gè)柔性驅(qū)動(dòng)塊(4)和四個(gè)壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器(6)，四個(gè)柔順驅(qū)動(dòng)塊(4)上端固定在鏡框(2 )上，且均布在鏡框(2 )底部圓柱面上；所述壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器(6 )固定在柔順驅(qū)動(dòng)塊(4)上；所述四個(gè)電容傳感器(I)分別與鏡框(2)的上表面平行設(shè)置，并與壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器(6)的輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)；鏡框(2)內(nèi)放置光學(xué)元件(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種投影物鏡系統(tǒng)中光學(xué)元件軸向調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述鏡框(2)底部具有四個(gè)均布的矩形凹槽(2-1);柔順驅(qū)動(dòng)塊(4)包括柔順結(jié)構(gòu)(4-1)、凸臺(tái)(4-2 )和底座(4-3 )，柔順結(jié)構(gòu)(4-1)頂部與凸臺(tái)(4-2 )相連，柔順結(jié)構(gòu)(4_1)底部與底座(4-3)相連，柔順驅(qū)動(dòng)塊(4)頂部凸臺(tái)(4-2)與鏡框(2)底部凹槽(2-1)配合，所述四個(gè)壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器(6 )的底部固定在底座(4-3 )邊框中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種投影物鏡系統(tǒng)中軸向調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，光學(xué)元件(5)通過(guò)六個(gè)壓片(3)固定在鏡框(2)上。
【文檔編號(hào)】G02B7/02GK103472690SQ201310441772
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】彭海峰, 鞏巖, 孫振, 趙磊, 唐大為 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所