一種投影物鏡系統中光學元件軸向調節裝置制造方法
【專利摘要】一種投影物鏡系統中光學元件軸向調節裝置，涉及深紫外投影光刻物鏡結構設計與裝調【技術領域】，為解決現有光學元件調整裝置存在的結構復雜，加工困難，且缺乏預緊機構的問題，該裝置包括四個電容傳感器、鏡框、四個柔性驅動塊和四個壓電疊堆驅動器，四個柔順驅動塊上端固定在鏡框上，且均布在鏡框底部圓柱面上；壓電疊堆驅動器固定在柔順驅動塊上；四個電容傳感器分別與鏡框的上表面平行設置，并與壓電疊堆驅動器的輸入點對應；鏡框內放置光學元件；鏡框底部加工四個均布的矩形凹槽；柔順驅動中柔順結構頂部與凸臺相連，柔順結構底部與底座相連，柔順驅動塊頂部凸臺與鏡框底部凹槽配合，四個壓電疊堆驅動器的底部固定在底座邊框中心。
【專利說明】一種投影物鏡系統中光學元件軸向調節裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及深紫外投影光刻物鏡結構設計與裝調【技術領域】，具體涉及一種可用于光刻投影物鏡系統中光學元件的軸向調節裝置。
【背景技術】
[0002]投影光刻裝備作為大規模集成電路制造的關鍵設備之一，近年來成為一個研究熱點。隨著集成電路精細程度的提高，投影光學裝備的分辨率需求亦逐漸提高，目前波長193.368nm的ArF準分子激光器投影光刻裝備已成為90nm、65nm和45nm節點集成電路制造的主流裝備。
[0003]投影光刻物鏡的裝配過程中，為獲得良好的光學性能需要對光學系統的各種像差進行補償，從而相應地需要對某些敏感光學元件的軸向位置進行調整補償。同時投影光刻物鏡在使用過程中，由于物鏡內部的環境改變、加工產品的變化等情況，也需要相應地調整物鏡內部的某些敏感光學元件的軸向位置。并且由于投影光刻物鏡內部鏡片的面形大都要求RMS值在I?2nm范圍內，因此無論裝配過程中的裝調補償調整還是使用過程中的功能性補償，均要求實現高精度調整的同時保證調整力引起的鏡片面形盡可能小。
[0004]美國專利US7488763B2，于2006年公開了一種光學元件調整裝置，三個驅動器均布于鏡框周向以提供驅動力，并通過柔順機構實現精密傳動以使得運動換向并最終實現軸向調整的功能；美國專利US6556364B2，于2001年公開了一種光學元件調整裝置，徑向相對的兩處柔性傳動機構通過三重柔性鉸鏈機構將切向驅動轉換為軸向運動，從而實現光學元件的軸向運動。但是上述兩個調整裝置的結構較為復雜，加工困難，且缺乏預緊機構。
【發明內容】
[0005]本發明為解決現有光學元件調整裝置存在的結構復雜，加工困難，且缺乏預緊機構的問題，提供一種投影物鏡系統中光學元件軸向裝置。
[0006]一種投影物鏡系統中光學元件軸向調節裝置，包括四個電容傳感器、鏡框、四個柔性驅動塊和四個壓電疊堆驅動器，四個柔順驅動塊上端固定在鏡框上，且均布在鏡框底部圓柱面上；所述壓電疊堆驅動器固定在柔順驅動塊上；所述四個電容傳感器分別與鏡框的上表面平行設置，并與壓電疊堆驅動器的輸入點對應；鏡框內放置光學元件。
[0007]所述的鏡框底部加工四個均布的矩形凹槽；柔順驅動塊包括柔順結構、凸臺和底座，柔順結構頂部與凸臺相連，柔順結構底部與底座相連，柔順驅動塊頂部凸臺與鏡框底部凹槽配合，所述四個壓電疊堆驅動器的底部固定在底座邊框中心。
[0008]光學元件通過六個壓片固定在鏡框上。
[0009]本發明的原理:本發明所述的光學元件軸向調節裝置在初始狀態時，四個柔順驅動塊固定在鏡框下表面上，且周向90°分布，通過螺釘固定在鏡框外環上，在鏡框和鏡片重力作用下發生彈性變形，達到非工作平衡狀態，起到預緊作用；在需要軸向調節時，壓電驅動器通電并帶動柔性驅動塊發生變形進入下一平衡狀態，鏡框組件隨之發生軸向運動。[0010]本發明的有益效果:本裝置可以實現快速精密的調整，且柔順驅動塊能承受大部分的重力，對驅動器輸出力的要求大大降低，故而能彌補體積小的壓電驅動器輸出力偏小的缺陷；柔順驅動塊作用在鏡框上，能夠有效降低調整力對光學元件面型的破壞；該裝置結構簡單，易于加工、成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明一種投影物鏡系統中光學元件軸向調節裝置示意圖。
[0012]圖2為本發明所述的柔順驅動塊示意圖。
[0013]圖3為本發明所述的柔順驅動塊與鏡框連接示意圖。
[0014]圖4為本發明所述的電容傳感器位置關系示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
[0016]如圖1所示，一種投影物鏡系統中光學元件軸向調節裝置，包括四個電容傳感器
1、鏡框2、四個柔性驅動塊4和四個壓電疊堆驅動器6，四個柔順驅動塊4上端固定在鏡框2上，且均布在鏡框2底部圓柱面上；所述壓電疊堆驅動器6固定在柔順驅動塊4上；所述四個電容傳感器I分別與鏡框2的上表面平行設置，并與壓電疊堆驅動器6的輸入點對應，以反饋位移量的大小。光學元件5經過調心后由六個壓片3固定在鏡框2內。
[0017]如圖2所示，所述的鏡框2底部加工四個均布的矩形凹槽2-1。
[0018]如圖3所示，本發明所述的柔順驅動塊4包括底座4-3和柔順結構4-1、凸臺4-2，柔順結構4-1部分可通過電火花線切割或者電化學腐蝕的方法加工，底座4-3邊框中心布置四個固定螺孔4-4與壓電疊堆驅動器6連接；鏡框2下表面布置有矩形凹槽2-1與凸臺4-2匹配，使兩者固定連接；壓電疊堆驅動器6輸出力與柔順驅動塊4的回彈力共同作用使得鏡框2和光學元件5的裝配體能夠在不同位移下達到力學平衡狀態，從而實現光學元件的精確微動調整。
[0019]如圖4所示，本實施方式所述的所述的四個均布的電容傳感器I與鏡框2上表面平行布置，并與壓電疊堆驅動器6的作用點一一對應。
[0020]本發明所述的光學元件軸向調節裝置在初始狀態下，壓電驅動器6不通電，處于初始位置，柔順驅動塊4獨自承受光學元件5和鏡框2的重量，并發生軸向的彈性變形，當需要軸向調節時，壓電疊堆驅動器6通電，帶動柔順支撐塊4發生變形，并使得光學元件5和鏡框2也隨之而發生軸向的運動，從而實現高精度的軸向位移調節。
[0021]四個均布的電容位移傳感器I將四個壓電疊堆驅動器6的輸出位移通過數據線反饋給外部控制模塊，控制模塊控制壓電疊堆驅動器6的輸入電壓大小以控制壓電疊堆驅動器6的輸出力與輸出位移，通過這種閉環方式實現對壓電疊堆驅動器6的精密控制。
【權利要求】
1.一種投影物鏡系統中光學元件軸向調節裝置，其特征是，包括四個電容傳感器(I)、鏡框(2)、四個柔性驅動塊(4)和四個壓電疊堆驅動器(6)，四個柔順驅動塊(4)上端固定在鏡框(2 )上，且均布在鏡框(2 )底部圓柱面上；所述壓電疊堆驅動器(6 )固定在柔順驅動塊(4)上；所述四個電容傳感器(I)分別與鏡框(2)的上表面平行設置，并與壓電疊堆驅動器(6)的輸入點對應；鏡框(2)內放置光學元件(5)。
2.根據權利要求1所述的一種投影物鏡系統中光學元件軸向調節裝置，其特征在于，所述鏡框(2)底部具有四個均布的矩形凹槽(2-1);柔順驅動塊(4)包括柔順結構(4-1)、凸臺(4-2 )和底座(4-3 )，柔順結構(4-1)頂部與凸臺(4-2 )相連，柔順結構(4_1)底部與底座(4-3)相連，柔順驅動塊(4)頂部凸臺(4-2)與鏡框(2)底部凹槽(2-1)配合，所述四個壓電疊堆驅動器(6 )的底部固定在底座(4-3 )邊框中心。
3.根據權利要求1所述的一種投影物鏡系統中軸向調節裝置，其特征在于，光學元件(5)通過六個壓片(3)固定在鏡框(2)上。
【文檔編號】G02B7/02GK103472690SQ201310441772
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】彭海峰, 鞏巖, 孫振, 趙磊, 唐大為 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所