光刻投影物鏡系統中光學元件的軸向宏微調節裝置制造方法
【專利摘要】光刻投影物鏡系統中光學元件的軸向宏微調節裝置，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軸向調整裝置存在的調整行程小，存在傾斜誤差的問題，該裝置包括電容傳感器、鏡框、宏微調節機構和導向導軌，電容傳感器設置在鏡框的上方，用于檢測鏡框的移動距離；宏微調節機構設置在鏡框的邊框下面，用于對鏡框的宏微動調節；導向導軌設置在鏡框的邊框外側，用于限制鏡框的移動；所述鏡框包括周向均布的三個凸臺及三個導向凸臺；電容傳感器設置凸臺上方，宏微調節機構作用在凸臺上，導向凸臺與導向導軌配合；該裝置能在保證調整精度的同時，實現大行程調節；同時，驅動結構作用在鏡框上，降低了調整力對光學元件面型的破壞。
【專利說明】光刻投影物鏡系統中光學元件的軸向宏微調節裝置
【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宏微調節裝置。
【背景技術】
[0002]投影光刻裝備是大規模集成電路制造工藝中的關鍵設備，近年來隨著集成電路線寬精細程度的不斷提高，投影光學裝備的分辨率亦逐漸提高，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US7800852B2，于2009年公開了一種光學元件軸向調整裝置，三個驅動器均布于鏡框周向以提供驅動力，驅動力作用在三處調節杠桿上，由杠桿底部的柔性片帶動鏡框作軸向運動；美國專利US6930842B2，于2005年公開了一種光學元件保持裝置，徑向均布的三個壓電驅動機構通過柔性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。但是上述調整裝置的調整行程小，且由于受柔性機構加工工藝、加工精度的限制，難以將軸向調整引起的傾斜誤差控制到合理的范圍。

【發明內容】

[0005]本發明為解決現有光學元件軸向調整裝置存在的調整行程小，存在傾斜誤差的問題，提供一種光刻投影物鏡系統中光學元件的軸向宏微調節裝置。
[0006]本發明的技術方案是:
[0007]光刻投影物鏡系統中光學兀件的軸向宏微調節裝置，包括電容傳感器、鏡框、宏微調節機構和導向導軌，電容傳感器設置在鏡框的上方，用于檢測鏡框的移動距離；宏微調節機構設置在鏡框的邊框下面，用于對鏡框的宏微動調節；導向導軌設置在鏡框的邊框外側，用于限制鏡框的移動。
[0008]所述鏡框包括周向均布的三個凸臺及三個導向凸臺；電容傳感器設置凸臺上方，宏微調節機構作用在凸臺上，導向凸臺與導向導軌配合；宏微調節機構包括導軌、作用平臺、壓電驅動器、底座、第一聯接螺釘、步進電機、絲杠、第二聯接螺釘和驅動圓頭；導軌由第一聯接螺釘與底座聯接在一起；作用平臺與導軌配合；壓電驅動器通過第二聯接螺釘與作用平臺固定在一起；步進電機與絲杠聯接在一起，帶動絲杠轉動，驅動圓頭作用在鏡框的凸臺上，推動鏡框作軸向運動。
[0009]所述每處軸向宏微調節機構中，壓電驅動器對稱設置在絲杠兩側。[0010]本發明的有益效果:該裝置在需要小于壓電驅動器行程的位移輸出時，壓電驅動器單獨作用，鏡框在導向導軌作用下作軸向運動；當需要大于壓電驅動器行程的位移輸出時，步進電機通電帶動絲杠轉動使得作用平臺做軸向的位移運動，電容傳感器將需要壓電驅動器補償的位移量反饋到外部控制系統，控制壓電驅動器做相應的位移調整，實現對鏡框傾斜誤差的補償。綜上所述，該裝置能夠兼顧快速的大行程調整和精密的微動調整，同時可消除鏡框的傾斜誤差；壓電驅動器的施力點遠離光學元件，能夠有效避免調整力對光學元件面型的破壞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發明光刻投影物鏡系統中光學元件的軸向宏微調節裝置示意圖。
[0012]圖2為本發明所述的宏微調節機構正視圖。
[0013]圖3為本發明所述的宏微調節機構軸測圖。
[0014]圖4為本發明所述的鏡框結構示意圖。
[0015]圖5為本發明所述宏微軸向調節裝置的控制策略簡圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0017]如圖1所示，光刻投影物鏡系統中光學元件的軸向宏微調節裝置，包括電容傳感器1、鏡框3、宏微調節機構4和導向導軌5，電容傳感器I設置在鏡框3的上方，用于檢測鏡框3的移動距離；宏微調節機構4設置在鏡框3的邊框下面，用于對鏡框3的宏微動調節；導向導軌5設置在鏡框3的邊框外側，用于限制鏡框3的移動。鏡框3內布置光學元件2，由結構膠粘合在一起。
[0018]如圖2所示，鏡框3上具有三個凸臺3-1及三個導向凸臺3-2，分別沿鏡框周向120°均布，且相鄰的凸臺3-1與導向凸臺3-2的夾角為30°。導向導軌5與導向凸臺3_2配合，起到導向和防止鏡框3轉動的作用。三個電容傳感器I設置在每個凸臺3-1上方。
[0019]如圖3、4所示，宏微調節機構，包括導軌4-1，作用平臺4-2、壓電驅動器4-3、底座4-4、第一聯接螺釘4-5、步進電機4-6、絲杠4-7、第二聯接螺釘4_8和驅動圓頭4_9。作用平臺4-2與導軌4-1緊密配合。步進電機4-6與絲杠4-7聯接在一起，帶動絲杠4_7轉動。壓電驅動器4-3通過第二聯接螺釘4-8固定在一起；導軌4-1由第一聯接螺釘4-5與底座4-4聯接在一起；步進電機4-6與絲杠4-7聯接在一起,帶動絲杠4-7轉動,驅動圓頭4_9作用在鏡框3的凸臺3-1上，推動鏡框3作軸向運動。
[0020]軸向宏微調節機構4中，壓電驅動器4-3固定在作用平臺4-2上，且在絲杠4_7兩側對稱布置。
[0021]如圖5所示，本發明所述的光學元件宏微軸向裝置可用于宏動調節和微動調節。在需要小于壓電驅動器4-3行程的位移輸出時，壓電驅動器4-3單獨作用，鏡框3在導向導軌5導向下作軸向運動；當需要大于壓電驅動器4-3行程的位移輸出時，步進電機4-6通電帶動絲杠4-7轉動并使得驅動平臺實現軸向的位移，電容傳感器I將需要壓電驅動器4-3補償的位移量反饋到CPU控制模塊，CPU控制模塊根據獲取的位移信息發送指令至DSP硬件，DSP控制步進電機4-6和壓電驅動器4-3實現所需的運動。
【權利要求】
1.光刻投影物鏡系統中光學元件的軸向宏微調節裝置，其特征是，包括電容傳感器(I)、鏡框(3)、宏微調節機構(4)和導向導軌(5),電容傳感器(I)設置在鏡框(3)的上方，用于檢測鏡框(3)的移動距離；宏微調節機構(4)設置在鏡框(3)的邊框下面，用于對鏡框(3)的宏微動調節；導向導軌(5)設置在鏡框(3)的邊框外側，用于限制鏡框(3)的移動。
2.根據權利要求1所述的光刻投影物鏡系統中光學元件的軸向宏微調節裝置，所述鏡框(3)包括周向均布的三個凸臺(3-1)及三個導向凸臺(3-2);宏微調節機構(4)作用在凸臺(3-1)上，導向凸臺(3-2)與導向導軌(5)配合；宏微調節機構(4)包括導軌(4-1)、作用平臺(4-2)、壓電驅動器(4-3)、底座(4-4)、第一聯接螺釘(4-5)、步進電機(4-6)、絲杠(4-7)、第二聯接螺釘(4-8)和驅動圓頭(4-9);導軌(4-1)由第一聯接螺釘(4_5)與底座(4-4)聯接在一起；作用平臺(4-2)與導軌(4-1)配合；壓電驅動器(4-3)通過第二聯接螺釘(4-8)與作用平臺(4-2)固定在一起；步進電機(4-6)與絲杠(4-7)聯接在一起,帶動絲杠(4-7 )轉動，驅動圓頭(4-9 )作用在鏡框(3 )的凸臺(3-1)上，推動鏡框(3 )作軸向運動。
3.根據權利要求2所述的光刻投影物鏡系統中光學元件的軸向宏微調節裝置，壓電驅動器(4-3 )對稱設置在絲杠(4-7 )兩側。
【文檔編號】G03F7/20GK103472559SQ201310441881
【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, 倪明陽, 趙磊, 秦碩 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所