本發(fā)明涉及半導體制作領域,特別涉及一種一體式旋轉結構動平衡的修正裝置和修正方法。
背景技術:
光刻(photolithography)是半導體器件制造工藝中的一個重要步驟,該步驟是利用曝光工藝和顯影工藝在光刻膠層中形成光刻圖形。然而,隨著芯片的集成度的不斷提高,這就要求光刻的特征尺寸不斷減小
曝光裝置的分辨率(R)決定了光刻的最小特征尺寸,曝光系統(tǒng)的分辨率(R)滿足關系式:R=kλ/(NA),其中k是與曝光工藝相關的系數(shù),λ為曝光光源的波長,NA為曝光裝置的光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。由前述關系式可知,可以通過兩種途徑提高曝光裝置的分辨率:一種是增加光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑;另外一種是減小曝光光源的波長。
研究人員曾經嘗試通過增加光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑的方法來提高分辨率,但是由于下一代光刻技術對最小特征尺寸存在非??量痰囊螅枰鈱W提供具有非常大的數(shù)值孔徑,這不僅使得光刻系統(tǒng)的制備和調制變得異常復雜,而且數(shù)值孔徑的增大對光學系統(tǒng)的焦深有較大的限制。
因而,研究人員開始考慮另外一種方式也即減小曝光光源波長的方式來提高分辨率,極紫外(extreme ultraviolet,EUV)光源是最新發(fā)展起來的光源,極紫外光源產生的曝光光線的波長為13.5納米,將極紫外光源應用于曝光系統(tǒng)時,能獲得很小的光刻特征尺寸。
現(xiàn)有技術產生極紫外光的主流方式是激光產生等離子體輻射方式(Laser Produced Plasma,LPP),該方式的原理是:激光源產生激光束轟擊錫(Sn)靶材,由此激發(fā)等離子體,等離子向外輻射極紫外光。
現(xiàn)有的極紫外光源的結構,請參考圖1,包括,錫滴噴嘴101,所述錫滴噴嘴101間隔的向下方噴吐錫滴102;激光源103,所述激光源103適于產生激光束104,所述激光束104經過透鏡單元105匯聚后,轟擊錫滴102,被轟 擊的錫滴102產生等離子體,等離子體輻射產生極紫外光108;聚光鏡107,所述聚光鏡107用于收集輻射的極紫外光108,并將輻射的極紫外光匯聚于中心焦點109。
但是現(xiàn)有的極紫外光源產生的極紫外光的功率仍較小,不能滿足生產的要求。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明解決的問題是怎樣提高一體式旋轉結構的質量分布均勻性。
為解決上述問題,本發(fā)明提供了一種一體式旋轉結構動平衡的修正方法,包括:
提供一體式旋轉結構,所述一體式旋轉結構包括聚光鏡、與聚光鏡的一體連接的電機驅動軸,所述聚光鏡包括內凹的第一表面以及相對的第二表面,第二表面與電機驅動軸相連接,所述第一表面包括偏心且傾斜的橢球形反射面以及包圍橢球形反射面的非反射面;
一體式旋轉結構旋轉,進行動平衡偏移值測量步驟,測量獲得一體式旋轉結構旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的動平衡偏移值;
進行待轟擊位置獲得步驟,獲得最大動平衡偏移值對應的第二表面上的待轟擊位置;
進行轟擊步驟,采用激光束轟擊待轟擊位置對應的聚光鏡的第二表面,去除部分聚光鏡材料。
可選的,一體式旋轉結構旋轉,進行動平衡偏移值測量步驟,測量獲得一體式旋轉結構旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的動平衡偏移值的過程包括:一體式旋轉結構旋轉以一設定轉速勻速旋轉,測量獲得一體式旋轉結構以一設定轉速勻速旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的若干動平衡偏移值。
可選的,一體式旋轉結構旋轉,進行動平衡偏移值測量步驟,測量獲得一體式旋轉結構旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的動平衡偏移值的過程包括:一體式旋轉結構旋轉以第一設定轉速勻速旋轉,測量獲得一體 式旋轉結構以第一設定轉速勻速旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的若干第一動平衡偏移值;一體式旋轉結構旋轉以第二設定轉速勻速旋轉,第二設定轉速勻速旋轉大于或小于第一設定轉速,測量獲得一體式旋轉結構以第二設定轉速勻速旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的若干第二動平衡偏移值,第二設定轉速旋轉時測量的第二動平衡偏移值的數(shù)量與第一設定轉速旋轉時測量的第一動平衡偏移值的數(shù)量相同,且第二設定轉速旋轉時測量的一體式旋轉結構第二表面的位置與第一設定轉速旋轉時測量的一體式旋轉結構第二表面的位置相同。
可選的,一體式旋轉結構第二表面同一位置對應的第一動平衡偏移值和第二動平衡偏移值相減獲得若干偏移值,偏移值最大值對應的某一個第一動平衡偏移值和某一個第二動平衡偏移值為最大動平衡偏移值。
可選的,獲得一體式旋轉結構的實時轉速,當實時轉速偏移設定轉速時,將實時轉速修正至設定轉速。
可選的,所述動平衡偏移值為隨著時鐘基準變化的若干數(shù)值。
可選的,還包括:獲得一體式旋轉結構旋轉一周所需的時間,所述一體式旋轉結構旋轉一周所需的時間為一個測量周期。
可選的,所述時鐘基準包括若干個連續(xù)的測量周期,每個測量周期內具有若干等距的測量節(jié)點,每個測量節(jié)點對應測量獲得一個動平衡偏移值,每個測量節(jié)點定義第二表面的一個待轟擊位置。
可選的,獲得最大動平衡偏移值對應的第二表面上的待轟擊位置即獲得最大動平衡偏移值對應的目標測量節(jié)點。
可選的,進行轟擊步驟時,在某一個測量周期的目標測量節(jié)點位置采用激光束轟擊待轟擊位置對應的聚光鏡的第二表面,去除部分聚光鏡材料。
可選的,所述一體式旋轉結構旋轉速度的范圍為0.1~1000krpm。
可選的,重復依次進行動平衡偏移值測量步驟、待轟擊位置獲得步驟和轟擊步驟。
并本發(fā)明還提供了一種一體式旋轉結構動平衡的修正裝置,包括:
夾持單元,適于夾持一體式旋轉結構,并驅動一體式旋轉結構按設定轉速勻速旋轉;
偏移值測量單元,測量獲得一體式旋轉結構旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的動平衡偏移值;
計算單元,基于偏移值測量單元獲得的若干動平衡偏移值獲得最大動平衡偏移值對應的第二表面上的待轟擊位置;
轟擊單元,基于計算單元獲得的待轟擊位置采用激光束轟擊待轟擊位置對應的聚光鏡的第二表面,去除部分聚光鏡材料。
可選的,還包括:轉速測量單元,適于測量一體式旋轉結構的實時轉速,當實時轉速與設定轉速存在差異時,向夾持單元發(fā)送調節(jié)反饋信號,所述加持單元在接收到調節(jié)反饋信號調節(jié)一體式旋轉結構的轉速到設定轉速;所述轉速測量單元還適于獲得一體式旋轉結構按設定轉速勻速旋轉一周所需的時間。
可選的,還包括控制單元,所述控制單元與夾持單元、偏移值測量單元、計算單元、轟擊單元和轉速測量單元進行通信,并向偏移值測量單元提供時鐘基準。
可選的,所述控制單元將一體式旋轉結構案設定轉速勻速旋轉一周所需的時間定義為一個測量周期。
可選的,所述控制單元向偏移值測量單元提供的時鐘基準中包括若干連續(xù)的測量周期,且每個測量周期內具有若干等距的測量節(jié)點。
可選的,偏移值測量單元基于測量節(jié)點進行動平衡偏移值的測量操作,并輸出隨測量節(jié)點變化的若干測量值。
可選的,所述計算單元獲得最大動平衡偏移值對應的第二表面上的待轟擊位置的過程包括:獲得最大動平衡偏移值對應的目標測量節(jié)點,所述計算單元根據目標測量節(jié)點獲得轟擊時間,并在轟擊時間時刻向轟擊單元發(fā)送轟擊信號。
可選的,所述轟擊單元基于計算單元獲得的待轟擊位置采用激光束轟擊 待轟擊位置對應的聚光鏡的第二表面的過程包括:所述轟擊單元在接收到轟擊信號時采用激光束轟擊待轟擊位置對應的聚光鏡的第二表面,去除部分聚光鏡材料。
與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明的修正方法,在一體式旋轉結構旋轉時,測量一體式旋轉結構的動平衡偏離值,然后獲得最大動平衡偏移量對應的待轟擊位置,然后采用激光束轟擊待轟擊位置對應的第二表面,去除部分的聚光鏡材料。通過本發(fā)明的方法可以使得一體式旋轉結構的最大質量處(一體式旋轉結構上某個位置的質量越大相應的測量獲得的動平衡偏移量越大)質量減小,從而使得一體式旋轉結構的質量分布均勻,當一體式旋轉結構以第一光軸為中心軸高速旋轉,不會產生偏移或者扭曲,當一體式旋轉結構應用于本發(fā)明的EUV光源時,有利于極紫外光匯聚于中心焦點,從而提高了EUV光源產生的極紫外光的功率大小和功率的穩(wěn)定性。
進一步,一體式旋轉結構旋轉以第一設定轉速勻速旋轉,測量獲得一體式旋轉結構以第一設定轉速勻速旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的若干第一動平衡偏移值;一體式旋轉結構旋轉以第二設定轉速勻速旋轉,測量獲得一體式旋轉結構以第二設定轉速勻速旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的若干第二動平衡偏移值,第二設定轉速旋轉時測量的第二動平衡偏移值的數(shù)量與第一設定轉速旋轉時測量的第一動平衡偏移值的數(shù)量相同,且第二設定轉速旋轉時測量的一體式旋轉結構第二表面的位置與第一設定轉速旋轉時測量的一體式旋轉結構第二表面的位置相同。后續(xù)通過將一體式旋轉結構第二表面同一位置對應的第一動平衡偏移值和第二動平衡偏移值相減獲得若干偏移值,偏移值最大值對應的某一個第一動平衡偏移值和某一個第二動平衡偏移值為最大動平衡偏移值。由于第一設定轉速和第二設定轉速大小不同,因而在第一設定轉速和第二設定轉速下一體式旋轉結構的第二表面同一位置對應的第一動平衡偏移值和第二動平衡偏移值是不相同的,并且一體式旋轉結構的第二表面質量越重的地方,第一動平衡偏移值和第二動平衡偏移值兩者的差值會越大,通過兩者偏移值的大小可以精確確定一體式旋轉結構的第二表面那個位置的質量最重,因而該方法減小了修正過程中的 一體式旋轉結構的第二表面不同位置形貌差異對修正精度的影響,提高了修正的精度。
進一步,進行修正的過程中,還包括:獲得一體式旋轉結構的實時轉速,當實時轉速偏移設定轉速時,將實時轉速修正至設定轉速,以使得整個修正過程中所述一體式旋轉結構均是以設定轉速勻速旋轉,以利于后續(xù)動平衡偏移值的測量以及待轟擊位置的確定。
進一步,所述動平衡偏移值測量的過程基于時鐘基準進行,所述時鐘基準包括若干個連續(xù)的測量周期,一個測量周期等于一體式旋轉結構旋轉一周所需的時間,每個測量周期內具有若干等距的測量節(jié)點,每個測量節(jié)點對應測量獲得一個動平衡偏移值,每個測量節(jié)點定義第二表面的一個待轟擊位置,所述動平衡偏移值測量的過程基于時鐘基準進行,使得偏移值的測量過程附有規(guī)律,使得測量結果可以既包括測量值又包括對應的測量節(jié)點,便于對獲得的測量結果的處理以及獲得準確的待轟擊位置。
在進行修正時,當一體式旋轉結構以第一設定轉速勻速旋轉和第二設定轉速旋轉時,所述時鐘基準包括若干個連續(xù)的第一測量周期和若干連續(xù)的第二測量周期,所述一個第一測量周期長度等于一體式旋轉結構以第一設定轉速旋轉一周所需的時間,每個第一測量周期中具有若干等距的測量節(jié)點,所述一個第二測量周期的長度等于一體式旋轉結構以第二設定轉速旋轉一周所需的時間,每個第二測量周期中具有若干等距的測量節(jié)點,且每個第二測量周期中測量節(jié)點的數(shù)量等于每個第一測量周期中測量節(jié)點的數(shù)量。通過該方法獲得的第一設定轉速下測量的第一動平衡偏移值和第二設定轉速下測量的第二動平衡偏移值的數(shù)量是相同的,并且每一個第一動平衡偏移值與相應的第二動平衡偏移值均是對應一體式旋轉結構的同一位置,因而可以若干第一動平衡偏移值和對應第二動平衡偏移值的差值可以精確的反應一體式旋轉結構不同位置的動平衡偏移量。
本發(fā)明的修正裝置對一體式旋轉結構的第二表面進行修正,夾持單元,適于夾持一體式旋轉結構,并驅動一體式旋轉結構按設定轉速勻速旋轉,偏移值測量單元,測量獲得一體式旋轉結構旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的動平衡偏移值,計算單元,基于偏移值測量單元獲得的若干動平 衡偏移值獲得最大動平衡偏移值對應的第二表面上的待轟擊位置;轟擊單元,基于計算單元獲得的待轟擊位置采用激光束轟擊待轟擊位置對應的聚光鏡的第二表面,去除部分聚光鏡材料。通過本發(fā)明的修正裝置可以使得一體式旋轉結構的最大質量處(一體式旋轉結構上某個位置的質量越大相應的測量獲得的動平衡偏移量越大)的質量減小,從而使得一體式旋轉結構的質量分布均勻,當一體式旋轉結構以第一光軸為中心軸高速旋轉,不會產生偏移或者扭曲,當一體式旋轉結構應用于本發(fā)明的EUV光源時,有利于極紫外光匯聚于中心焦點,從而提高了EUV光源產生的極紫外光的功率大小和功率的穩(wěn)定性。
附圖說明
圖1為現(xiàn)有技術EUV光源的結構示意圖;
圖2為本發(fā)明實施例EUV光源的結構示意圖;
圖3~圖9為本發(fā)明實施例一體式旋轉結構的結構示意圖;
圖10為本發(fā)明實施例的EUV光源的控制信號圖;
圖11為本發(fā)明實施例未修正的一體式旋轉結構質量分布示意圖;
圖12為本發(fā)明實施例修正過程的流程示意圖;
圖13為本發(fā)明實施例修正裝置的結構示意圖;
圖14為本發(fā)明實施例時鐘基準的結構示意圖;
圖15為本發(fā)明實施例動偏移值測量單元的結構示意圖;
圖16為本發(fā)明實施例修正后的一體式旋轉結構的結構示意圖。
具體實施方式
如背景技術所言,現(xiàn)有的極紫外光源產生的極紫外光的功率仍較小(大約為10~30W),而在實際的光刻工藝中,要求光源的功率需要達到250W,現(xiàn)有的極紫外光源產生的極紫外光源不能達到實際生產的要求。
研究發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有的極紫外光源的錫滴噴嘴是通過機械的方式控制錫滴的噴吐,以使相鄰錫滴之間在空間上是分隔開的,激光束可以轟擊每一滴錫滴, 每一滴錫滴被轟擊時形成等離子體,等離子體輻射產生極紫外光,如果兩滴錫滴之間的距離過近或者兩個錫滴粘在一起,當激光束在轟擊當前錫滴時,產生的等離子體碎片會對下一滴錫滴產生影響,造成激光束轟擊的效果差或者輻射的極紫外光難以收集等問題,極紫外光源功率會產生影響。為了保證每一滴錫滴的完整性以及相鄰錫滴具有一定的距離,現(xiàn)有機械的方式控制的錫滴噴嘴的噴吐頻率極限大概在100Khz,因此單位時間內的錫滴噴嘴噴吐的錫滴數(shù)量是有限的,因而單位之間內激光束轟擊的錫滴的數(shù)量也是有限的,被轟擊的錫滴產生的等離子體以及等離子體輻射的極紫外光數(shù)量也是有限的,最終使得單位時間內在中心焦點上匯聚的極紫外光數(shù)量也是有限的,因此中心焦點出匯聚的極紫外光的功率也較小。
為此,本發(fā)明一實施例提供了一種EUV光源,包括液滴整列、激光源和一體式旋轉結構,所述液滴陣列包括若干噴嘴,若干噴嘴依次向下方的環(huán)形輻射位置噴吐液滴,增加了單位時間內的液滴的供應量,不同噴嘴依次噴吐液滴保證了相鄰液滴之間具有一定的距離,并且激光束掃描,依次轟擊到達環(huán)形輻射位置的液滴,形成極紫外光,因而不會浪費到達環(huán)形輻射位置的任何液滴,形成的極紫外光的量增多,同時,聚光鏡旋轉掃描,激光鏡上的橢球性反射面收集不同液滴形成的等離子體輻射的極紫外光,并將收集的極紫外光匯聚于下方的中心焦點,使得中心焦點處輸出的極紫外光的功率增加。
但是上述一體式旋轉結構在制作時由于制作工藝的限制,容易使得一體式旋轉結構的質量分布不均勻,當一體式旋轉結構以第一光軸為中心軸高速旋轉時,容易產生偏移或者扭曲,不利用極紫外光的匯聚,影響了EUV光源的功率大小和功率的穩(wěn)定性。
為此,本發(fā)明實施例還提供了一種本發(fā)明的一體式旋轉結構動平衡的修正裝置和修正方法,其中所述修正方法在一體式旋轉結構旋轉時,測量一體式旋轉結構的動平衡偏離值,然后獲得最大動平衡偏移量對應的待轟擊位置,然后采用激光束轟擊待轟擊位置對應的第二表面,去除部分的聚光鏡材料。通過本發(fā)明的方法可以使得聚光鏡的最大質量處(聚光鏡上某個位置的質量越大相應的測量獲得的動平衡偏移量越大)質量減小,從而使得一體式旋轉結構的質量分布均勻,當一體式旋轉結構以第一光軸為中心軸高速旋轉,不 會產生偏移或者扭曲,當一體式旋轉結構應用于本發(fā)明的EUV光源時,有利于極紫外光匯聚于中心焦點,從而提高了EUV光源產生的極紫外光的功率大小和功率的穩(wěn)定性。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂,下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。在詳述本發(fā)明實施例時,為便于說明,示意圖會不依一般比例作局部放大,而且所述示意圖只是示例,其在此不應限制本發(fā)明的保護范圍。此外,在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
結合參考圖2和圖3,圖3為圖2中聚光鏡的結構示意圖,所述EUV光源,包括:
液滴陣列201,所述液滴陣列201包括呈環(huán)形排布的若干噴嘴21,若干噴嘴21適于依次向下方的環(huán)形輻射位置202噴吐液滴;
激光源203,適于產生激光束31,使激光束31從液滴陣列201上方入射并旋轉掃描,依次轟擊到達環(huán)形輻射位置202的液滴,液滴受到激光轟擊時形成等離子體,等離子體輻射極紫外光;
一體式旋轉結構215,位于液滴陣列201和激光源203之間,所述一體式旋轉結構215包括聚光鏡214、與聚光鏡214一體連接的電機驅動軸217,所述聚光鏡214包括內凹的第一表面233以及與第一表面233相對的第二表面234,第一表面233與液滴整列201相對,第二表面234與電機驅動軸217相連接,所述第一表面233包括偏心且傾斜的橢球形反射面231以及包圍橢球形反射面231的非反射面232,所述一體式旋轉結構215適于旋轉掃描,旋轉掃描時偏心且傾斜的橢球形反射面231收集輻射的極紫外光,并將收集的極紫外光匯聚于環(huán)形輻射位置202下方的中心焦點220。
所述液滴陣列201包括若干噴嘴21,所述EUV光源還包括液滴原料供應腔(圖中未示出),所述液滴原料供應腔用于存儲液滴原料,若干噴嘴21通過中間管道(圖中未示出)與液滴原料供應腔相連,液滴原料供應腔中存儲的液滴原料通過噴嘴21噴出。
所述液滴陣列201還包括與若干噴嘴21對應的若干開關,每個開關控制 對應的噴嘴21是否噴吐液滴,所述開關可以設置在噴嘴21和液滴原料供應腔之間的中間管道上,通過開關的閉合控制噴嘴與中間管道中液滴的通斷,以使每個噴嘴21能間隔的向環(huán)形輻射位置噴吐液滴22。所述開關為信號控制的機械開關,通過電信號控制開關的打開和關閉,以使噴嘴向下噴吐液滴和不噴吐液滴。
本實施例中,若干噴嘴21呈圓環(huán)形排布,圓環(huán)上的相鄰噴嘴之間的間距相等,且噴嘴21均向圓環(huán)的中心方向傾斜第一角度A,第一角度A的大小為20~40度。每個噴嘴21的口徑相同,每個噴嘴21的下沿位于同一平面上,若干噴嘴21的下沿與該平面的接觸點在平面上呈圓環(huán)排布,且該平面平行于環(huán)形輻射位置202所在的平面,使得每個噴嘴21噴吐的液滴到環(huán)形輻射位置202的距離相同,以方便對液滴陣列噴吐方式的控制。本實施中,若干噴嘴21的下沿所在的平面平行于xy軸所在的平面。
所述液滴的材料可以為錫、錫合金、錫化合物、氙或鋰。所述錫化合物可以為SnBr4、SnBr2、SnH4等,所述錫合金可以為錫鎵合金、錫銦合金、錫銦鎵合金等。
根據選取的液滴的材料的不同,位于環(huán)形輻射位置202的液滴22的溫度可以不相同。
所述環(huán)形輻射位置202為一環(huán)形區(qū)域,環(huán)形輻射位置202位于液滴陣列201,環(huán)形輻射位置202所在的平面平行于若干噴嘴21的下沿所在的平面。本實施例中,所述環(huán)形輻射位置202所在的平面平行于xy軸所在的平面。
本實施例中,所述環(huán)形輻射位置202為呈圓環(huán)形的區(qū)域,所述環(huán)形輻射位置202所在圓環(huán)平行于若干噴嘴21所在圓環(huán)或者環(huán)形輻射位置202所在的平面平行于若干噴嘴21的下沿所在的平面,且所述環(huán)形輻射位置202所在圓環(huán)的半徑小于若干噴嘴21所在圓環(huán)的半徑,所述環(huán)形輻射位置202所在圓環(huán)的圓心位于若干噴嘴21所在圓環(huán)的圓心的正下方。
所述EUV光源中包括第一光軸205,所述第一光軸經過所述環(huán)形輻射位置202所在圓環(huán)的圓心、若干噴嘴21所在圓環(huán)的圓心、一體式旋轉結構215的中軸線。
所述環(huán)形輻射位置202位于若干噴嘴21的延長線上或者位于延長線的下方,環(huán)形輻射位置202與若干噴嘴21的具體距離根據實際需要設置,在此不做限定。
本實施例中,中間焦點220位于環(huán)形輻射位置202的下方,且所述中間焦點220位于所述環(huán)形輻射位置220所在圓環(huán)的圓心與若干噴嘴21(的下沿)所在圓環(huán)的圓心兩者連線的延長線上。
所述聚光鏡214呈“碗型”,所述聚光鏡214包括內凹的第一表面233以及與第一表面233相對的第二表面234,第一表面233與液滴整列201相對,第二表面234與電機驅動軸217相連接,所述第一表面233包括偏心且傾斜的橢球形反射面231以及包圍橢球形反射面231的非反射面232。
所述橢球型反射面231適于收集環(huán)形輻射位置202的液滴22被轟擊后形成的輻射極紫外光,并將收集的輻射極紫外光匯聚于中心焦點220處,所述橢球型反射面231收集和匯聚輻射極紫外光的過程遵循反射定律。所述非反射面232不反射輻射極紫外光,或者即使反射部分的輻射極紫外光也不會匯聚于中心焦點220處。
所述第一光軸205通過聚光鏡214的中心,且第一光軸205與聚光鏡214的中軸線重合。所述橢球型反射面231具有第二光軸,所述第二光軸通過橢球型反射面231的中心且與橢球型反射面231的中軸線重合,橢球型反射面231偏心且傾斜是指,所述橢球型反射面231的中心偏移聚光鏡214的中心第一距離,所述橢球形反射面231的傾斜角度等于第一光軸和第二光軸之間的交角。
本實施例中所述橢球形反射面231偏心且傾斜,聚光鏡214旋轉掃描時,橢球形反射面231能夠收集依次到達輻射位置202的液滴22被轟擊后產生的輻射極紫外光,并將輻射極紫外光匯聚于中心焦點220。
所述輻射位置202對應橢球形反射面231的第一焦點,中心焦點220對應于橢球形反射面231的第二焦點位置,聚光鏡214旋轉掃描時,第一焦點沿環(huán)形輻射位置202呈環(huán)形變化,而第二焦點(或中心焦點220)的位置保持不便,因而在旋轉掃描時,第一焦點(環(huán)形輻射位置202)出產生的輻射極紫 外光經過橢球形反射面231收集反射后匯聚于第二焦點(或中心焦點220)。
本實施例中,所述聚光鏡214的第一表面233除了包括偏心且傾斜的橢球形反射面231還包括包圍橢球形反射面231的非反射面232,使得聚光鏡214的質量以第一光軸205為中心分布較為均勻,當聚光鏡231以第一光軸205為中心軸高速旋轉時,使得一體式旋轉結構維持較好的動平衡,防止聚光鏡214產生偏移或者扭曲。
請結合參考圖3、圖4和圖5,圖4和圖5為一體式旋轉結構的結構示意圖,所述聚光鏡214中還具有第一通孔237,所述第一通孔237貫穿聚光鏡214的第一表面233和第二表面234,所述第一通孔237的中心與橢球形反射面231的中心重合,所述第一通孔237作為激光束入射的通道,并且所述第一通孔237還用于放置聚光透鏡236,所述聚光透鏡236適于將上方入射的激光束31(請參考圖2)聚焦在環(huán)形輻射位置202(請參考圖2)。
聚光透鏡236安置在第一通孔237中時,聚光透鏡236與第一通孔237的側壁固定連接,并且聚光透鏡236的中軸線與第一光軸205平行,且聚光透鏡236的中軸線的延長線穿過下方的環(huán)形輻射位置202(請參考圖2)。
所述一體式旋轉結構215還包括電機驅動軸217,所述電機驅動軸217的中心軸與第一光軸206重合,所述電機驅動軸217與聚光鏡214的第二表面一體連接,即電機驅動軸217和聚光鏡214是通過一個整體的加工材料加工形成,電機驅動軸217和聚光鏡214的材料相同,因而提高了一體式旋轉結構215的機械強度。
所述電機驅動軸217作為無刷電機的轉子軸,圍繞所述電機驅動軸217由內向外還設置有無刷電機的定子線圈(圖中未示出)、以及定子線圈支架(圖中未示出),所述電機驅動軸217在無刷電機的驅動下以第一光軸205為中心軸旋轉時,由于電機驅動軸217與聚光鏡214一體連接,電機驅動軸217旋轉時,相應的聚光鏡214和聚焦透鏡236也會以第一光軸205為中心軸旋轉掃描,在旋轉掃描時,經過聚焦透鏡236聚焦后的激光束依次轟擊到達環(huán)形輻射位置202的液滴22形成的輻射極紫外光時,聚光鏡214上的橢球形反射面231收集輻射的極紫外光,并將收集的輻射極紫外光反射后匯聚于中心焦 點220。
所述電機驅動軸217中具有第二通孔,所述第二通孔與聚光鏡214中的第一通孔237相互貫穿,所述第二通孔的尺寸大于第一通孔237的尺寸,第一通孔的中心軸與第一光軸205重合。
所述一體式旋轉結構215還包括與電機驅動軸217一體連接的推力軸承230,所述推力軸承230與電機驅動軸217一體連接,推力軸承230的中軸線與第一光軸205重合,所述推力軸承230中具有第三通孔,推力軸承230中的第三通孔與電機驅動軸217中的第二通孔相互貫穿,所述第三通孔的尺寸與第二通孔的尺寸相同,所述第三通孔和第二通孔均作為上方的激光束的入射通道,第三通孔的中軸線與第一光軸205重合。
通過推力軸承230與固定支架(圖中未示出)相連接,使得一體式旋轉結構215懸掛在空中,并且無刷電機的驅動下旋轉掃描。
結合參考圖4、圖6和圖7,所述推力軸承230包括內圈(237、238)、外圈(240、241)以及位于內圈(237、238)和外圈(240、241)之間的滾動體239。
所述內圈(237、238)與電機驅動軸217一體連接,所述內圈(237、238)中具有第三通孔,本實施例中,所述內圈包括第一部分237和與第一部分237一體連接的第二部分238,第二部分位于第一部分237上方,部分第一部分237和第二部分238凸出于電機驅動軸217的外表面,并且第一部分237的外表面和第二部分238的外表面相對于第一光軸205傾斜,第一部分237的外表面和第二部分238的外表面相交,兩者的交角小于90度,在一實施例中,所述第一部分237的外表面和第二部分238的外表面的剖面形狀呈“<>”型。
所述滾動體239可以為圓柱形或球形滾珠,所述滾動體239包括第一滾動體和第二滾動體,第一滾動體位于內圈的第一部分237外表面,所述第二滾動體位于內圈的第二部分238外表面。
所述外圈用于限制滾動體,并與固定支架相連接,所述外圈包括第一外圈241和第二外圈240,所述第一外圈241用于限制第一滾動體,使得第一滾 動體在內圈的第一部分237外表面和第一外圈241的內表面之間滾動,所述第二外圈240用于限制第二滾動體,使得第二滾動體在內圈的第二部分238外表面和第二外圈240的內表面之間滾動。
本發(fā)明的實施例中推力軸承的內圈與電機驅動軸217一體連接,增強了一體式旋轉結構215的機械強度,并且推力軸承的內圈包括兩個傾斜相交的外表面,相應的設置分別與兩個傾斜相交的外表面接觸的兩個滾動體,以及分別限制兩個滾動體的兩個外圈,使得該推力軸承在垂直方向和水平方向的擺動幅度很小,并且受力均勻,因而當聚光鏡在旋轉掃描時,使得聚光鏡垂直方向和水平方向的擺動幅度也很小,提高了中心焦點處的極紫外光強度的均勻性。
在其他實施例中,所述推力軸承與電機驅動軸217是分立的,通過焊接等方式將推力軸承的內圈與電機驅動軸217的一端外表面固定連接。
請參考圖8和圖9,圖8和圖9為本發(fā)明的液滴陣列201的放大結構示意圖,圖9為圖8的俯視結構示意圖,所述液滴陣列201包括呈環(huán)形排布的若干噴嘴21,所述若干噴嘴21依次包括第一噴嘴21a1、第二噴嘴21a2、第三噴嘴21a3……第N(N≥3)噴嘴21an。
液滴陣列201中兩個相鄰噴嘴21之間的間距是恒定的,若干噴嘴可以很規(guī)律的依次向環(huán)形輻射位置噴吐液滴,的相鄰液滴在空間上的距離也是恒定的,使得液滴陣列201依次向環(huán)形輻射位置噴吐液滴,當激光束掃描,依次轟擊到達環(huán)形輻射位置202的液滴22時,下一滴待轟擊的液滴不會受到前一滴被轟擊的液滴產生的等離子體碎片的影響。需要說明的是,所述相鄰噴嘴21之間的間距為噴嘴的下沿所在圓環(huán)的圓弧長度。
在一具體的實施例中,所述在輻射位置相鄰液滴22之間的間距為45~75微米,噴嘴噴吐的液滴22的尺寸為25~35微米。
若干噴嘴21依次向下方的環(huán)形輻射位置202噴吐液滴22的過程包括:在第一噴嘴21a1噴吐第一液滴后,第二噴嘴噴21a2滯后于第一噴嘴21a1第一時間噴吐第二液滴,第三噴嘴21a3滯后于第二噴嘴21a2第一時間噴吐第三液滴……第N噴嘴21an滯后于第N-1噴嘴21an-1第一時間噴吐第N液滴。
因而,當?shù)谝粐娮?1a1噴吐的第一液滴到達環(huán)形輻射位置202后,第二噴嘴噴21a2噴吐的第二液滴滯后于第一噴嘴21a1噴吐的第一液滴第一時間到達環(huán)形輻射位置202,第三噴嘴21a3噴吐的第三液滴滯后于第二噴嘴噴21a2噴吐的第二液滴第一時間到達環(huán)形輻射位置202……第N噴嘴21an噴吐的第N液滴滯后于第N-1噴嘴21an-1噴吐的第N液滴第一時間到達環(huán)形輻射位置202。
結合參考圖2和圖8,在若干噴頭依次向下方的環(huán)形輻射位置202噴吐液滴時,所述一體式旋轉結構215旋轉掃描,所述激光源203產生的激光束經過聚光透鏡后也旋轉掃描,依次轟擊到達環(huán)形輻射位置202的第一液滴、第二液滴、第三液滴……第N液滴,具體過程為:激光源203產生的激光束在轟擊完處于環(huán)形輻射位置202的第一液滴后,激光束在旋轉的聚光透鏡的作用下沿環(huán)形輻射位置202旋轉掃描,第二液滴到達環(huán)形輻射位置202時,激光束轟擊位于環(huán)形輻射位置202的第二液滴,激光束繼續(xù)沿環(huán)形輻射位置202旋轉掃描,第三液滴到達環(huán)形輻射位置202時,激光束轟擊位于環(huán)形輻射位置202的第三液滴……激光束繼續(xù)環(huán)形輻射位置202旋轉掃描,當?shù)贜液滴到達環(huán)形輻射位置時,激光束轟擊位于環(huán)形輻射位置202的第N液滴。
在激光束依次轟擊第一液滴、第二液滴、第三液滴……第N液滴,第一液滴、第二液滴、第三液滴……第N液滴被激光束轟擊時,相應的產生等離子體,產生的等離子體向外輻射極紫外光時,同時所述聚光鏡214旋轉掃描,聚光鏡214上的橢球形反射面231(參考圖3)依次收集第一液滴、第二液滴、第三液滴……第N液滴被轟擊時輻射的極紫外光,并將收集的極紫外光匯聚于中心焦點220,具體過程為:橢球形反射面231在收集完第一液滴被轟擊時產生的極紫外光將收集的極紫外光匯聚于中心焦點220后,橢球形反射面231在一體式旋轉結構215的作用下旋轉掃描,橢球形反射面231收集第二液滴被轟擊時產生的極紫外光并將收集的極紫外光匯聚于中心焦點220,橢球形反射面231繼續(xù)旋轉掃描,橢球形反射面231收集第三液滴被轟擊時產生的極紫外光并將收集的極紫外光匯聚于中心焦點220……橢球形反射面231繼續(xù)旋轉掃描,橢球形反射面231收集第N液滴被轟擊時產生的極紫外光并將收集的極紫外光匯聚于中心焦點220。
請繼續(xù)參考圖8和圖9,本實施例中,液滴陣列201中的第一噴嘴21a1、第二噴嘴21a2、第三噴嘴21a3……第N(N≥3)噴嘴21an依次向下方的環(huán)形輻射位置202噴吐液滴22的具體過程包括:在第一噴嘴21a1噴吐第一滴第一液滴后,第二噴嘴噴21a2滯后于第一噴嘴21a1第一時間噴吐第一滴第二液滴,第三噴嘴21a3滯后于第二噴嘴21a2第一時間噴吐第一滴第三液滴……第N噴嘴21an滯后于第N-1噴嘴21an-1第一時間噴吐第一滴第N液滴;所述第一噴嘴21a1在噴吐第一滴第一液滴后,依次間隔第二時間噴吐第二滴第一液滴、第三滴第一液滴、第四滴第一液滴……第M(M大于等于4)滴第一液滴,同樣,所述第二噴嘴21a2在噴吐第一滴第二液滴后,依次間隔第二時間噴吐第二滴第二液滴、第三滴第二液滴、第四滴第二液滴……第M(M大于等于4)滴第二液滴,第三噴嘴21a3在噴吐第一滴第三液滴后,依次間隔第二時間噴吐第二滴第三液滴、第三滴第三液滴、第四滴第三液滴……第M(M大于等于4)滴第三液滴,第N噴嘴21an在噴吐第一滴第N液滴后,依次間隔第二時間噴吐第二滴第N液滴、第三滴第N液滴、第四滴第N液滴……第M(M大于等于4)滴第N液滴。本發(fā)明實施例的液滴整列201的噴吐方式,實現(xiàn)液滴向環(huán)形輻射位置202的有規(guī)律的和不間斷的供應,增大了單位時間內的液滴的供應量,并且激光源203產生的激光束可以有規(guī)律的掃描,依次轟擊位于環(huán)形輻射位置202的液滴22,聚光鏡214上的橢球形反射面231可以有規(guī)律的旋轉掃描并同時收集輻射的極紫外光,并將收集的極紫外光匯聚于中心焦點220,提高中心焦點220處的極紫外光的功率。
本實施例中,所述激光源203還包括固定的反射鏡209,固定的反射鏡209呈45度角傾斜,所述激光器204位于一體式旋轉結構215的側上方,所述固定的反射鏡209將激光器發(fā)射的激光束21反射后透過第二通孔和第三通孔入射到聚焦透鏡236表面。固定的反射鏡209設置于第一光軸205的延長線上。
在其他實施例中,可以不設置反射鏡,所述激光器可以直接設置與第一光軸205的延長線上,激光器產生的激光束直接沿與第一光軸205重合的方向透過第二通孔和第三通孔入射到聚焦透鏡236。
本實施例中,所述聚焦透鏡236與聚光鏡214的相對位置是固定的,聚 焦透鏡236的中心軸偏移第一光軸205第一距離,無刷電機驅動一體式旋轉結構215旋轉掃描時,所述聚焦透鏡236也旋轉掃描,使得經過聚焦透鏡236聚焦后的激光束也沿著環(huán)形輻射位置202旋轉掃描,依次轟擊到達環(huán)形輻射位置202的液滴。
所述聚焦透鏡236與聚光鏡214固定連接時,所述聚焦透鏡236的光軸平行于第一光軸205。
所述激光器204采用脈沖頻率較高的泵浦的脈沖輸出激光器,使得產生的激光束在單位時間內完成對更多的液滴的轟擊。所述泵浦激光器可以為調Q激光器或鎖模激光器等。
所述激光器204脈沖的發(fā)射需要同液滴22噴吐以及聚光鏡214旋轉掃描同步,使得液滴22在到達環(huán)形輻射位置202時,相應的激光束能夠轟擊到液滴22,并且聚光鏡214能夠收集到該液滴22被轟擊后產生的輻射極紫外光并匯聚于中心焦點。
在一具體的實施例中,所述激光器204為CO2激光器,激光器204的輸出功率為10~1000KW。
本實施例中,由于液滴陣列201的若干噴嘴21可以依次連續(xù)不斷的向環(huán)形輻射位置202供應液滴,無刷電機驅動聚光鏡和聚焦透鏡236同時旋轉掃描,經過聚焦透鏡236聚焦后的激光束旋轉掃描一周依次轟擊到達環(huán)形輻射位置202的第一液滴、第二液滴、第三液滴……第N液滴后,無刷電機驅動聚光鏡和聚焦透鏡236繼續(xù)旋轉,經過聚焦透鏡236聚焦后的激光束繼續(xù)旋轉掃描依次轟擊到達環(huán)形輻射位置202的下一滴第一液滴、第二液滴、第三液滴……第N液滴。
本實施例中,所述經過聚焦透鏡236聚焦后的旋轉掃描的方向為順時鐘方向。在本發(fā)明的其他實施例中,所述旋轉掃描方向可以為逆時鐘方向。
所述EUV光源還包括控制單元(圖中未示出),所述控制單元輸出同步的第一信號、第二信號,第一信號控制若干噴嘴依次噴吐液滴,第二信號控制所述無刷電機驅動所述聚光鏡和聚焦透鏡同步旋轉。
所述第一信號和第二信號同步于驅動激光器204產生脈沖激光束的脈沖 信號。
所述EUV光源還包括清潔系統(tǒng),適于清潔聚光鏡的反射面上污染物(比如液滴被轟擊時產生的飛濺碎末等)。
參考圖10,圖10為本發(fā)明實施例的控制信號圖,包括第一信號、第二信號305,所述第一信號包括31a、31b、31c……31n。
第一信號、第二信號基于同一時鐘信號產生,第一信號的數(shù)量等于噴嘴的數(shù)量,所述第一信號31a1、第一信號31a2、第一信號31a3……第一信號31an分別控制第一噴嘴21a1(參考圖9)、第二噴嘴21a2(參考圖9)、第三噴嘴21a3(參考圖9)……第N噴嘴21an(參考圖9)對應的開關的打開和關閉,所述第二信號305用于控制所述無刷電機驅動聚光鏡214和聚焦透鏡236(參考圖2)旋轉掃描。
下面結合附圖2、圖9和圖10對本發(fā)明實施例中的EUV光源的工作過程進行詳細的描述。
第一信號31a1、第一信號31a2、第一信號31a3……第一信號31an為脈沖信號,相鄰脈沖之間的時間間隔為第二時間T2,且第一信號31a2滯后于第一信號31a1第一時間T1,第一信號31a3滯后于第一信號31a2第一時間TI,依次類推第一信號31an滯后前一第一信號第一時間T1,并且每個第一信號的相鄰脈沖之間的時間間隔為第二時間T2。
若干第一信號滿足NT1=T2,N為第一信號的數(shù)量(噴嘴的數(shù)量),T1為第一時間,T2為第二時間,以使得液滴陣列21中的若干噴嘴可以有規(guī)律的依次向環(huán)形輻射位置202供應液滴,激光源203產生的激光束可以循環(huán)的旋轉掃描依次轟擊到達環(huán)形輻射位置202的液滴,聚光鏡214上的橢球形反射面也可以循環(huán)的旋轉掃描收集對應的液滴被轟擊后形成的輻射極紫外光,并將收集的輻射極紫外光匯聚于中心焦點220。
因而將第一信號31a1、第一信號31a2、第一信號31a3……第一信號31an施加在液滴陣列201上若干噴嘴21(參考圖4中第一噴嘴21a1、第二噴嘴21a2、第三噴嘴21a3……第N(N≥3)噴嘴21an)對應的開關時,液滴陣列201向下方的環(huán)形輻射位置202依次噴吐液滴,具體過程為:在第一噴嘴21a1噴吐 第一滴第一液滴后,第二噴嘴噴21a2滯后于第一噴嘴21a2第一時間噴吐第一滴第二液滴,第三噴嘴21a3滯后于第二噴嘴21a2第一時間噴吐第一滴第三液滴……第N噴嘴21an滯后于第N-1噴嘴21an-1第一時間噴吐第一滴第N液滴;所述第一噴嘴21a1在噴吐第一滴第一液滴后,依次間隔第二時間噴吐第二滴第一液滴、第三滴第一液滴、第四滴第一液滴……第M(M大于等于4)滴第一液滴,同樣,所述第二噴嘴21a2在噴吐第一滴第二液滴后,依次間隔第二時間噴吐第二滴第二液滴、第三滴第二液滴、第四滴第二液滴……第M(M大于等于4)滴第二液滴,第三噴嘴21a3在噴吐第一滴第三液滴后,依次間隔第二時間噴吐第二滴第三液滴、第三滴第三液滴、第四滴第三液滴……第M(M大于等于4)滴第三液滴,……第N噴嘴21an在噴吐第一滴第N液滴后,依次間隔第二時間噴吐第二滴第N液滴、第三滴第N液滴、第四滴第N液滴……第M(M大于等于4)滴第N液滴。
在第一信號施加在液滴陣列201上時,所述第二信號305也施加在無刷電機216上。
在液滴陣列201噴吐液滴之前,所述聚光鏡214和聚焦透鏡236位于第一初始位置,EUV光源工作時,聚光鏡214和聚焦透鏡236從第一初始位置加速到第二初始位置,然后從第二初始位置開始勻速旋轉,聚焦透鏡236位于第二初始位置時,經過聚焦透鏡236聚焦后的激光束的能夠轟擊達到環(huán)形輻射位置202的第一液滴(第一噴嘴21a噴吐的),同時聚光鏡214收集第一液滴被轟擊時產生的極紫外光并匯聚于中心焦點220。
本實施例中,第二信號305的上升沿滯后于第一信號31a的第一脈沖,所述第二信號305滯后的時間為第一噴嘴21a噴吐第一滴第一液滴后,第一滴第一液滴達到環(huán)形輻射位置202的時間。
EUV光源具體的工作過程為,液滴陣列201在接收到第一信號,無刷電機216接收第二信號305,第一信號使得液滴陣列201中的若干噴嘴開始依次向環(huán)形輻射位置202噴吐液滴(包括依次到達環(huán)形輻射位置202的第一滴第一液滴、第一滴第二液滴、第一滴第三液滴……第二滴第N液滴、第二滴第一液滴、第二滴第二液滴、第二滴第三液滴……第二滴第N液滴、……第M(M≥3)滴第N液滴、第M滴第一液滴、第M滴第二液滴、第M滴第三液 滴……第M滴第N液滴),當?shù)谝坏蔚谝灰旱蔚竭_環(huán)形輻射位置202時,聚光鏡214和聚焦透鏡236從第一初始位置加速到第二初始位置,經過聚焦透鏡236聚焦后的激光束轟擊位于環(huán)形輻射位置202的第一滴第一液滴,同時聚光鏡214上的橢球形反射面收集第一滴第一液滴被轟擊時輻射的極紫外光,并將收集極紫外光通過反射匯聚于中心焦點220,接著,第二信號305使得無刷電機216驅動聚光鏡214和聚焦透鏡236勻速旋轉掃描,經過聚焦透鏡236聚焦后的激光束旋轉掃描依次轟擊到達環(huán)形輻射位置202的其他液滴,同時聚光鏡214上的橢球形反射面依次收集其他液滴被轟擊時形成的極紫外光,并將收集的極紫外光匯聚于中心焦點220。
所述聚光鏡214旋轉的速度為勻速,聚光鏡214的角速度等于聚光鏡214在收集相鄰兩液滴轟擊時產生的極紫外光時的聚光鏡214旋轉角度除以第一時間T1。
本實施例中,還提供了一種曝光裝置,所述曝光裝置包括前述所述的EUV光源,所述EUV光源作為曝光裝置進行曝光時的曝光光源。關于曝光裝置的具體結構,請參考現(xiàn)有的曝光裝置的結構,在此不再贅述。
本發(fā)明的一體式旋轉結構一般是通過數(shù)控機床加工處理,但是在加工過程中,由于聚光鏡第一表面的形貌比較復雜,加工難度相應的增加,因而最終形成的一體式旋轉結構的質量分布有可能不均勻,一體式旋轉結構在旋轉掃描時,動平衡容易發(fā)生偏移,請參考圖11,圖中虛線框出的區(qū)域250表示聚光鏡的質量偏重的區(qū)域,交點251表示旋轉中心(旋轉中心軸的中心),交點252表示質量中心,即旋轉中心和質量中心不在同一點,一體式旋轉結構在旋轉時會產生動平衡偏移。
本發(fā)明實施例提供了一體式旋轉結構動平衡的修正方法,請參考圖12,包括:
步驟S501,提供一體式旋轉結構,所述一體式旋轉結構包括聚光鏡、與聚光鏡的一體連接的電機驅動軸,所述聚光鏡包括內凹的第一表面以及相對的第二表面,第二表面與電機驅動軸相連接,所述第一表面包括偏心且傾斜的橢球形反射面以及包圍橢球形反射面的非反射面;
步驟S502,一體式旋轉結構以旋轉,進行動平衡偏移值測量步驟,測量獲得一體式旋轉結構旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的動平衡偏移值;
步驟S503,進行待轟擊位置獲得步驟,獲得最大動平衡偏移值對應的第二表面上的待轟擊位置;
步驟S504,進行轟擊步驟,采用激光束轟擊待轟擊位置對應的聚光鏡的第二表面,去除部分聚光鏡材料;
步驟S505,重復依次進行動平衡偏移值測量步驟、待轟擊位置獲得步驟和轟擊步驟。
下面對上述過程進行進一步描述。
進行步驟S501,提供一體式旋轉結構。本發(fā)明實施例中,提供的一體式旋轉結構的聚光鏡呈“碗型”,所述一體式旋轉結構包括第一光軸,所述第一光軸穿過聚光鏡的對稱中心,第一光軸與電機驅動軸的中心對稱軸重合。在進行修正時,一體式旋轉結構以第一光軸為中心軸旋轉。
在進行修正時,所述一體式旋轉結構置于真空環(huán)境中,以防止空氣的阻力影響修正的準確性。
進行步驟S502,一體式旋轉結構以旋轉,進行動平衡偏移值測量步驟,測量獲得一體式旋轉結構旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的動平衡偏移值。
所述一體式旋轉結構可以通過夾持單元夾持,并驅動所述一體式旋轉結構以第一光軸為中心軸進行勻速旋轉。
進行修正的過程中,還包括:獲得一體式旋轉結構的實時轉速,當實時轉速偏移設定轉速時,將實時轉速修正至設定轉速,以使得整個修正過程中所述一體式旋轉結構均是以設定轉速勻速旋轉,以利于后續(xù)動平衡偏移值的測量以及待轟擊位置的確定。
在一實施例中,一體式旋轉結構旋轉,進行動平衡偏移值測量步驟,測量獲得一體式旋轉結構旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的動平衡 偏移值的過程包括:一體式旋轉結構旋轉以一設定轉速勻速旋轉,測量獲得一體式旋轉結構以一設定轉速勻速旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的若干動平衡偏移值。
所述一體式旋轉結構的第二表面可以劃分為等角度分布的若干位置,位置的數(shù)量可以為30個(相鄰位置之間的角度為360/30)、40個(相鄰位置之間的角度為360/40)、50個(相鄰位置之間的角度為360/50)、100個(相鄰位置之間的角度為360/100)、360個(相鄰位置之間的角度為360/360)或者其他數(shù)量的位置。
在另一實施例中,一體式旋轉結構旋轉,進行動平衡偏移值測量步驟,測量獲得一體式旋轉結構旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的動平衡偏移值的過程包括:一體式旋轉結構旋轉以第一設定轉速勻速旋轉,測量獲得一體式旋轉結構以第一設定轉速勻速旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的若干第一動平衡偏移值;一體式旋轉結構旋轉以第二設定轉速勻速旋轉,測量獲得一體式旋轉結構以第二設定轉速勻速旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的若干第二動平衡偏移值,第二設定轉速旋轉時測量的第二動平衡偏移值的數(shù)量與第一設定轉速旋轉時測量的第一動平衡偏移值的數(shù)量相同,且第二設定轉速旋轉時測量的一體式旋轉結構第二表面的位置與第一設定轉速旋轉時測量的一體式旋轉結構第二表面的位置相同。后續(xù)通過將一體式旋轉結構第二表面同一位置對應的第一動平衡偏移值和第二動平衡偏移值相減獲得若干偏移值,偏移值最大值對應的某一個第一動平衡偏移值和某一個第二動平衡偏移值為最大動平衡偏移值。由于第一設定轉速和第二設定轉速大小不同,因而在第一設定轉速和第二設定轉速下一體式旋轉結構的第二表面同一位置對應的第一動平衡偏移值和第二動平衡偏移值是不相同的,并且一體式旋轉結構的第二表面質量越重的地方,第一動平衡偏移值和第二動平衡偏移值兩者的差值會越大,通過兩者偏移值的大小可以精確確定一體式旋轉結構的第二表面那個位置的質量最重,因而該方法減小了修正過程中的一體式旋轉結構的第二表面不同位置形貌差異對修正精度的影響,提高了修正的精度。
進行修正的過程中,在一體式旋轉結構以設定轉速勻速旋轉時,獲得一 體式旋轉結構旋轉一周所需的時間,所述一體式旋轉結構旋轉一周所需的時間可以定義為一個測量周期。在一實施例中,所述實時轉速和一體式旋轉一周所需的時間可以通過轉速測量單元測量。
所述動平衡偏移值測量的過程基于時鐘基準進行,所述時鐘基準包括若干個連續(xù)的測量周期,一個測量周期等于一體式旋轉結構旋轉一周所需的時間,每個測量周期內具有若干等距的測量節(jié)點,每個測量節(jié)點對應測量獲得一個動平衡偏移值,每個測量節(jié)點定義第二表面的一個待轟擊位置,所述動平衡偏移值測量的過程基于時鐘基準進行,使得偏移值的測量過程附有規(guī)律,使得測量結果可以既包括測量值又包括對應的測量節(jié)點,便于對獲得的測量結果的處理以及獲得準確的待轟擊位置。
所述一體式旋轉結構設置有起始位置檢測單元,在進行修正時,用于檢測一體式旋轉結構旋轉時的起始位置,在檢測到起始位置時,發(fā)出起點信號,起點信號發(fā)出的時間決定時鐘基準中第一個測量周期的開始時間。需要說明的是,本發(fā)明實施例中將測量周期中第一個測量節(jié)點對一體式旋轉結構的第二表面的某一位置動平衡偏移值進行測量,將該位置定義為一體式旋轉結構的第二表面位置劃分的起始點,所述起始點作為一體式旋轉結構的第二表面位置劃分的起始點,即從起始點旋轉360°為一體式旋轉結構的第二表面一周。在其他實施例中可以采用其他的起始點劃分方式。
需要說明的是,在進行修正時,當一體式旋轉結構以第一設定轉速勻速旋轉和第二設定轉速旋轉時,所述時鐘基準包括若干個連續(xù)的第一測量周期和若干連續(xù)的第二測量周期,所述一個第一測量周期長度等于一體式旋轉結構以第一設定轉速旋轉一周所需的時間,每個第一測量周期中具有若干等距的測量節(jié)點,所述一個第二測量周期的長度等于一體式旋轉結構以第二設定轉速旋轉一周所需的時間,每個第二測量周期中具有若干等距的測量節(jié)點,且每個第二測量周期中測量節(jié)點的數(shù)量等于每個第一測量周期中測量節(jié)點的數(shù)量。一體式旋轉結構旋轉以第一設定轉速勻速旋轉,根據時鐘基準中的第一測量周期測量獲得一體式旋轉結構以第一設定轉速勻速旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的若干第一動平衡偏移值,即一體式旋轉結構以第一設定轉速旋轉一周時,基于每個第一測量周期中的若干測量節(jié)點進行若干 次的偏移值測量,獲得若干第一動平衡偏移值;一體式旋轉結構旋轉以第二設定轉速勻速旋轉,測量獲得一體式旋轉結構以第二設定轉速勻速旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的若干第二動平衡偏移值,即一體式旋轉結構以第二設定轉速旋轉一周時,基于每個第二測量周期中的若干測量節(jié)點進行若干次的偏移值測量,獲得若干第二動平衡偏移值。通過上述方法獲得的第一設定轉速下測量的第一動平衡偏移值和第二設定轉速下測量的第二動平衡偏移值的數(shù)量是相同的,并且每一個第一動平衡偏移值與相應的第二動平衡偏移值均是對應一體式旋轉結構的同一位置,因而可以若干第一動平衡偏移值和對應第二動平衡偏移值的差值可以精確的反應一體式旋轉結構不同位置的動平衡偏移量。
本實施例中,所述動平衡偏移值為隨著時鐘基準變化的若干數(shù)值。
本實施例中,由于一體式旋轉結構旋轉,動平衡偏移值測量步驟是按時鐘基準一個測量周期一個測量周期的進行測量,由于一個測量周期等于一體式旋轉結構以設定轉速旋轉一周所需的時間,測量周期是連續(xù)的,每個測量周期內具有若干等距的測量節(jié)點,使得每一個測量周期內的相同的測量節(jié)點對應測量一體式旋轉結構的同一位置動平衡偏移值,因而一個測量周期內的若干測量節(jié)點可以對一體式旋轉結構第二表面一周的位置進行標記。
在一實施例中,所述一體式旋轉結構旋轉速度的范圍為0.1~1000krpm。
進行步驟S503,進行待轟擊位置獲得步驟,獲得最大動平衡偏移值對應的第二表面上的待轟擊位置。
最大動平衡偏移值表示一體式旋轉結構旋轉過程中一體式旋轉結構的第二表面與質量中心的距離最遠。
在一實施例中,當獲得若干第一動平衡偏移值和若干第二動平衡偏移值時,將一體式旋轉結構第二表面同一位置對應的第一動平衡偏移值和第二動平衡偏移值相減獲得若干偏移值,偏移值最大值對應的某一個第一動平衡偏移值和某一個第二動平衡偏移值為最大動平衡偏移值。
獲得最大動平衡偏移值對應的第二表面上的待轟擊位置即獲得最大動平衡偏移值對應的目標測量節(jié)點。
進行步驟S504,進行轟擊步驟,采用激光束轟擊待轟擊位置對應的聚光鏡的第二表面,去除部分聚光鏡材料
進行轟擊步驟時,在某一個測量周期的目標測量節(jié)點位置采用激光束轟擊待轟擊位置對應的聚光鏡的第二表面,去除部分聚光鏡材料。
在進行轟擊步驟時,一體式旋轉結構仍以前述進行動平衡偏移值測量步驟時的轉速旋轉。
還包括:重復依次進行動平衡偏移值測量步驟、待轟擊位置獲得步驟和轟擊步驟。
本發(fā)明實施例還提供了一種一體式旋轉結構動平衡的修正裝置,請參考圖13,包括:
夾持單元(圖中未示出),適于夾持一體式旋轉結構215,并驅動一體式旋轉結構215按設定轉速勻速旋轉;
偏移值測量單元403,測量獲得一體式旋轉結構215旋轉至少一周時第二表面234的不同位置的對應的動平衡偏移值;
計算單元406,基于偏移值測量單元403獲得的若干動平衡偏移值獲得最大動平衡偏移值對應的第二表面上的待轟擊位置;
400轟擊單元,基于計算單元40獲得的待轟擊位置采用激光束轟擊待轟擊位置對應的聚光鏡的第二表面234,去除部分聚光鏡材料。
所述一體式旋轉結構215包括聚光鏡214、與聚光鏡214的一體連接的電機驅動軸217,所述聚光鏡214包括內凹的第一表面233以及相對的第二表面234,第二表面234與電機驅動軸217相連接,所述第一表面233包括偏心且傾斜的橢球形反射面以及包圍橢球形反射面的非反射面,還包括與所述電極驅動軸217的一體連接的推力軸承230。關于一體式旋轉結構215具體描述請參考前述實施例相關部分的描述,在此不再贅述。
所述加持單元包括支撐單元和驅動單元,所述支撐單元與推力軸承230連接,適于將一體式旋轉結構215支撐懸空,所述驅動單元適于驅動所述一體式旋轉結構旋轉。在一實施例中,所述驅動單元可以為電極,一體式旋轉 結構的電機驅動軸217作為電極的轉動軸。
所述修正裝置還包括:轉速測量單元405,適于測量一體式旋轉結構215的實時轉速,當實時轉速與設定轉速存在差異時,向夾持單元發(fā)送調節(jié)反饋信號,所述加持單元在接收到調節(jié)反饋信號調節(jié)一體式旋轉結構的轉速到設定轉速。
所述轉速測量單元405還適于獲得一體式旋轉結構按設定轉速勻速旋轉一周所需的時間,并將獲得的時間發(fā)送給控制單元。
還包括控制單元407,所述控制單元407與夾持單元、偏移值測量單元403、計算單元406、轟擊單元400和轉速測量單元405進行通信,并向夾持單元、偏移值測量單元403、計算單元406、轟擊單元400和轉速測量單元405提供時鐘基準。
所述控制單元407將一體式旋轉結構案設定轉速勻速旋轉一周所需的時間定義為一個測量周期。所述控制單元407向偏移值測量單元403提供的時鐘基準中包括若干連續(xù)的測量周期,且每個測量周期內具有若干等距的測量節(jié)點。具體請參考圖14,圖14為本發(fā)明一實施例時鐘基準的部分結構示意圖,所述時鐘基準包括若干連續(xù)的測量周期T,且每個測量周期內具有若干等距的測量節(jié)點。
所述一體式旋轉結構設置有起始位置檢測單元(可以通過光學的原理或其他合適的原理進行檢測),在進行修正時,用于檢測一體式旋轉結構旋轉時的起始位置,在檢測到起始位置時,發(fā)出起點信號,控制單元407起點信號發(fā)出的時間決定時鐘基準中第一個測量周期的開始時間。需要說明的是,本發(fā)明實施例中將測量周期中第一個測量節(jié)點對一體式旋轉結構的第二表面的某一位置動平衡偏移值進行測量,將該位置定義為一體式旋轉結構的第二表面位置劃分的起始點,所述起始點作為一體式旋轉結構的第二表面位置劃分的起始點,即從起始點旋轉360°為一體式旋轉結構的第二表面一周。在其他實施例中可以采用其他的起始點劃分方式。
需要說明的是,在進行修正時,當一體式旋轉結構以第一設定轉速勻速旋轉和第二設定轉速旋轉時,所述時鐘基準包括若干個連續(xù)的第一測量周期 和若干連續(xù)的第二測量周期,所述一個第一測量周期長度等于一體式旋轉結構以第一設定轉速旋轉一周所需的時間,每個第一測量周期中具有若干等距的測量節(jié)點,所述一個第二測量周期的長度等于一體式旋轉結構以第二設定轉速旋轉一周所需的時間,每個第二測量周期中具有若干等距的測量節(jié)點,且每個第二測量周期中測量節(jié)點的數(shù)量等于每個第一測量周期中測量節(jié)點的數(shù)量。一體式旋轉結構旋轉以第一設定轉速勻速旋轉,偏移值測量單元403根據時鐘基準中的第一測量周期測量獲得一體式旋轉結構以第一設定轉速勻速旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的若干第一動平衡偏移值,即一體式旋轉結構以第一設定轉速旋轉一周時,偏移值測量單元403基于每個第一測量周期中的若干測量節(jié)點進行若干次的偏移值測量,獲得若干第一動平衡偏移值;一體式旋轉結構旋轉以第二設定轉速勻速旋轉,偏移值測量單元403測量獲得一體式旋轉結構以第二設定轉速勻速旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的若干第二動平衡偏移值,即一體式旋轉結構以第二設定轉速旋轉一周時,偏移值測量單元403基于每個第二測量周期中的若干測量節(jié)點進行若干次的偏移值測量,獲得若干第二動平衡偏移值。
請繼續(xù)參考圖13,偏移值測量單元403基于測量節(jié)點進行動平衡偏移值的測量操作,并輸出隨測量節(jié)點變化的若干測量的動平衡偏移值,所述偏移值測量單元403輸出的動平衡偏移值不僅包括測量值還包括與測量值對應的測量節(jié)點。
所述偏移值測量單元403固定不動,并與一體式旋轉結構的第二表面邊緣保持一定的距離,在一實施例中,請參考圖15,所述偏移值測量單元403包括光發(fā)射單403a、反射鏡403b和光接收單元403c,所述光發(fā)射單元403a適于發(fā)射檢測光,所述反射鏡403b將水平方向傳輸?shù)臋z測光轉化為垂直方向傳輸?shù)臋z測光,所述光接收單元403c適于接收反射光并產生電信號,并根據電信號計算獲得測量值。光接收單元403c上具有感光平面,感光平面由矩陣分布的若干光敏傳感器51構成,在一實施例中每個光敏傳感器51尺寸可以為2um*2um大小,以保證測量精度在2um左右,在進行修正時,一體式旋轉結構214的邊緣會將部分垂直入射的檢測光擋住,一體式旋轉結構214旋轉時不同位置的動平衡偏移量是不同的,使得不同邊緣位置對垂直入射的檢測 光擋住的量是不同的,因而光接收單元403c的感光平面上接受的光斑52的大小和位置是不同的,通過測量光斑52的邊緣(靠近一體式旋轉結構一側的邊緣)與感光平面上預設邊框53(設置于感光平面上的遠離一體式旋轉結構的一側)的距離D即可獲得若干測量值,若干測量值反應了一體式旋轉結構在旋轉時不同位置對應的動平衡偏移值。需要說明的是,在其他實施例中,所述偏移值測量單元可以采用邁克爾遜干涉儀的原理或其他合適的測量方式進行動平衡偏移值的測量。
一般認為測量值越小,對應的一體式旋轉結構的動平衡偏移值越大。
由于一體式旋轉結構的外部形貌肯能對測量值會有影響(即測量值越小的位置并不一定是質量越重的位置),為了提高修正的精度,可以在兩種轉速下分別進行動平衡偏移值的測量,具體包括:一體式旋轉結構旋轉以第一設定轉速勻速旋轉,偏移值測量單元403測量獲得一體式旋轉結構以第一設定轉速勻速旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的若干第一動平衡偏移值;一體式旋轉結構旋轉以第二設定轉速勻速旋轉,第二設定轉速勻速旋轉大于或小于第一設定轉速,偏移值測量單元403測量獲得一體式旋轉結構以第二設定轉速勻速旋轉至少一周時第二表面的不同位置的對應的若干第二動平衡偏移值,第二設定轉速旋轉時測量的第二動平衡偏移值的數(shù)量與第一設定轉速旋轉時測量的第一動平衡偏移值的數(shù)量相同,且第二設定轉速旋轉時測量的一體式旋轉結構第二表面的位置與第一設定轉速旋轉時測量的一體式旋轉結構第二表面的位置相同。
偏移值測量單元403獲得動平衡偏移值后,將獲得的動平衡偏移值發(fā)送給計算單元406,所述計算單元406計算獲得最大動平衡偏移值對應的測量節(jié)點,該測量節(jié)點作為目標測量節(jié)點。
當具有第一動平衡偏移值和第二動平衡偏移值時,所述計算單元406將一體式旋轉結構第二表面同一位置對應的第一動平衡偏移值和第二動平衡偏移值相減獲得若干偏移值,偏移值最大值對應的某一個第一動平衡偏移值和某一個第二動平衡偏移值為最大動平衡偏移值,并獲得該最大動平衡偏移值對應的測量節(jié)點。
所述計算單元406獲得最大動平衡偏移值對應的第二表面上的待轟擊位置的過程包括:獲得最大動平衡偏移值對應的目標測量節(jié)點,所述計算單元根據目標測量節(jié)點獲得轟擊時間,并在轟擊時間時刻向轟擊單元400發(fā)送轟擊信號。
本實施例中,所述轟擊單元400位于偏移值測量單元403的正上方或正下方,使得一體式旋轉結構的第二表面的位置分布相對于轟擊單元400和偏移值測量單元403是相同的,即轟擊單元400可以在至少一個測量周期后再經過T2時刻進行轟擊操作,即計算單元403在接收到起點信號后的(NT+T2)時刻(轟擊時間時刻)向轟擊單元400發(fā)送轟擊信號,使得轟擊時間的計算方式相對簡單,簡化了修正的過程。
在其他實施例中,當轟擊單元403不是位于偏移值測量單元403的正上方或正下方時,由于轟擊單元403與偏移值測量單元403的位置是固定的,一體式旋轉結構的第二表面上的起始點從偏移值測量單元403對應的位置旋轉到轟擊單元403對應的位置的時間是固定的,每一個測量周期是以檢測到起始點作為開始,而目標測量節(jié)點在每一個測量周期中的位置是已知的,在一實施例中,所述轟擊時間的計算方法為:當T2≤S/V時,Th=(S/V)-T2;當T2>S/V時,Th=T1-(S/V)+T2,其中,Th表示轟擊時間,S表示一體式旋轉結構的起始點從始點測量單元對應的位置旋轉到轟擊單元403對應的位置旋轉的角度,V表示一體式旋轉結構旋轉的角速度,T2表示目標測量節(jié)點距離與還測量周期開始位置的時間長度,T1表示一體式旋轉結構旋轉一周的時間。在檢測到初始位置后,經過轟擊時間Th對應的時間段時,計算單元406向轟擊單元403發(fā)送轟擊信號,相應的一體式旋轉結構第二表面對應的待轟擊位置旋轉到轟擊單元403對應的位置。
所述轟擊單元403基于計算單元406獲得的待轟擊位置采用激光束轟擊待轟擊位置對應的聚光鏡的第二表面的過程包括:轟擊單元403在接收到轟擊信號時采用激光束轟擊待轟擊位置對應的聚光鏡的第二表面,去除部分聚光鏡材料。
需要說明的是,本發(fā)明的其他實施例中,待轟擊位置和轟擊時刻的確定可以采用其他的方式。
參考圖16,通過本發(fā)明的修正方法,使得質量偏重的區(qū)域250對應的邊緣的部分聚光鏡材料被去除,如圖中形成凹陷255,從而減小了質量偏重的區(qū)域250的質量,一體式旋轉結構214在旋轉使得旋轉中心和質量中心重合,如圖中交點253。
雖然本發(fā)明披露如上,但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術人員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內,均可作各種更動與修改,因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。