CN102221787B - 高精度曝光镜头单元的集成装校装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种高精度曝光镜头单元的集成装校装置，包括：镜片调整定位机构和镜座调整定位机构，其中所述镜片调整定位机构包括：镜片，镜片夹持器，倾斜调整支承座，水平调整驱动装置和倾斜调整驱动装置；所述镜座调整机构包括：镜座，压板，定心仪工作台，水平调整旋钮，气浮轴，倾斜调整旋钮，转接板。本发明提出的高精度曝光镜头单元的集成装校装置，能够实现单个镜头单元中镜片与镜座的精确装配。
Description
技术领域
本发明涉及光刻领域，且特别涉及一种高精度曝光镜头单元的集成装校装置。
背景技术
先进光刻机曝光设备中的物镜光学系统要求整个物镜中每个镜头单元都有很高的安装精度：1、严格保证整个物镜中所有镜头单元光轴的同轴度，即不同透镜光轴之间的平移偏心和倾斜偏心；2、保证镜头单元之间的空气间隔。这就要求在物镜装配时必须将每个镜头单元精确调整固定到相应的位置。
高精度镜头的装配，通常采用以下两种方法解决这个问题：
1、采用楔块补偿法：镜头单元安装定位(将镜片固定到镜座中)要求不是很严格，镜头单元间的安装精度靠修磨相邻镜头单元间的垫片来保证。修磨垫片既要保证镜头单元光轴的倾斜偏差，还要保证镜头单元间的空气间隔。这种方法的缺点是：(1)用垫片修磨倾斜偏差时难度很大；(2)在修磨量达到微米级时重复性不好，修磨精度很难控制；(3)需多次重复修磨，效率低下，费时费力。
2、严格控制单个镜头单元的装配精度：严格控制镜片安装到镜座里的精度，如图1，保证镜片光轴与镜座安装基准面B同轴、与安装基准面A垂直。这种方法的优点是：在镜头装配时，由于镜片光轴与镜座安装基准面垂直度已经严格控制，所以在修磨垫片时只需保证镜头单元间的空气间隔，平磨垫片即可，通过人工研磨或者机床平磨很容易实现，修磨难度低，效率和可靠性提高。
实现上述方法2的装配方法通常为：
先将镜片固定到镜座里，然后在定心车床上车削镜座，保证镜片光轴与镜座安装基准面的同轴度和垂直度。这种方法的优点是：装配精度高、速度快。这种方法的缺点是：(1)镜座装载镜片后在定心车床上加工，存在损坏镜片的风险；(2)定心车床设备价格昂贵；(3)用定心车床加工有色金属如铜、铝合金时容易实现，但对黑色金属如低膨胀系数合金及不锈钢件等，由于旋转速度和精度要求高，车削性能较差，加工精度难以保证。
因此，基于镜片和镜座的安装方法的现状，可归纳如下，采用方法1时，存在装配难度大、装配效率低、装配风险高的缺点；采用方法2时，存在加工设备昂贵、镜座材料受限制的问题。对于另类需求就不能够很好的解决。
发明内容
本发明提出一种高精度曝光镜头单元的集成装校装置，能够实现单个镜头单元中镜片与镜座的精确装配。
为了达到上述目的，本发明提出一种高精度曝光镜头单元的集成装校装置，包括：镜片调整定位机构和镜座调整定位机构，其中所述镜片调整定位机构包括：镜片，镜片夹持器，倾斜调整支承座，水平调整驱动装置和倾斜调整驱动装置，所述镜片放置于所述镜片夹持器上，所述镜片夹持器固定于所述倾斜调整支承座，通过调节水平调整驱动装置和倾斜调整驱动装置调整倾斜调整支承座的位置，从而带动镜片在水平方向和倾斜方向移动达到预定的位置；
所述镜座调整机构包括：镜座，压板，定心仪工作台，水平调整旋钮，气浮轴，倾斜调整旋钮，转接板，所述镜座安装于所述转接板上，所述转接板通过所述压板固定到所述定心仪工作台上，通过调整所述定心仪工作台在平移和倾斜方向的位移，带动所述镜座，实现所述镜座水平和倾斜方向的调整。
进一步的，所述水平调整驱动装置包括差分外螺套和第一长差分螺柱，所述倾斜调整驱动装置包括第二长差分螺柱和碟形簧片。
进一步的，所述第一长差分螺柱为20mm长差分螺柱，所述第二长差分螺柱为30mm长差分螺柱。
进一步的，所述镜片调整定位机构还包括：可扩张心轴，心轴固定环，胀套，固定螺母，将所述胀套用两个所述心轴固定环连接后套在所述可扩张心轴上，将所述固定螺母拧入所述可扩张心轴末端螺纹，对所述胀套进行初步固定。
进一步的，将安装好的可扩张心轴，心轴固定环，胀套，固定螺母组件插入所述气浮轴中心孔中，利用胀套在径向可伸缩特性，改变可扩张心轴与胀套的相对位置，从而使胀套外壁挤压气浮轴内孔，靠胀套与气浮轴内壁间的摩擦力将可扩张心轴固定到所述定心仪工作台上。
进一步的，所述定心仪工作台包括平移调整装置和倾斜调整装置，所述平移调整装置和倾斜调整装置带动镜座在水平方向和倾斜方向移动。
本发明提供了一种高精度曝光镜头单元的集成装校装置，能够实现单个镜头单元中镜片与镜座间的精确装配。该装置具有以下优点：1、降低了镜座的加工难度和加工成本；2、降低了装配成本，提高了装配效率；3、镜座材料选择范围广；4、操作简单，方便快捷，装配精度高，稳定可靠。
附图说明
图1所示为镜片光轴与镜座位置关系主视图。
图2所示为镜片安装及调节装置基本结构主视图。
图3所示为高精度曝光镜头单元的集成装校装置分解视图。
图4所示为镜片调整定位机构主视图。
图5所示为镜座调整定位机构主视图。
图6所示为镜片调整定位机构轴测图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
本发明提出一种高精度曝光镜头单元的集成装校装置，能够实现单个镜头单元中镜片与镜座的精确装配。
请参考图2～图6，本发明提出一种高精度曝光镜头单元的集成装校装置，包括：镜片调整定位机构和镜座调整定位机构，其中所述镜片调整定位机构包括：镜片1，镜片夹持器2，倾斜调整支承座3，水平调整驱动装置和倾斜调整驱动装置，所述镜片1放置于所述镜片夹持器2上，所述镜片夹持器2固定于所述倾斜调整支承座3，通过调节水平调整驱动装置和倾斜调整驱动装置调整倾斜调整支承座3的位置，从而带动镜片1在水平方向和倾斜方向移动达到预定的位置；
所述镜座调整机构包括：镜座13，压板14，定心仪工作台15，水平调整旋钮16，气浮轴17，倾斜调整旋钮18，转接板19，所述镜座13安装于所述转接板19上，所述转接板19通过所述压板14固定到所述定心仪工作台15上，通过调整所述定心仪工作台15在平移和倾斜方向的位移，带动所述镜座13，实现所述镜座13水平和倾斜方向的调整。
请参考图3，图3所示为高精度曝光镜头单元的集成装校装置分解视图。本发明的镜片调整机构主要包括：镜片1，镜片夹持器2，倾斜调整支承座3，差分外螺套4，20mm长差分螺柱5，可扩张心轴6，心轴固定环7，胀套8，固定螺母9，30mm长差分螺柱10，碟型簧片11，紧定螺钉12，其中部分螺钉没有显露出来。
如图4所示：镜片放到镜片夹持器2上，镜片夹持器用三个螺钉20固定到倾斜调整支承座3上，调整时通过调节水平调整驱动装置(由差分外螺套4，20mm长差分螺柱5组成)和倾斜调整驱动装置(由30mm长差分螺柱10，碟型簧片11组成)调整倾斜调整支承座3的位置从而带动镜片在水平方向和倾斜方向移动从而达到预定的位置。
如图5所示，镜座调整机构主要包括：镜座13，压板14，定心议工作台15，水平调整旋钮16，气浮轴17，倾斜调整旋钮18，转接板19。用螺钉将镜座安装到转接板19上，转接板19通过压板14固定到定心议工作台15上，通过调整定心仪工作台15在平移和倾斜方向的位移，带动镜座13，实现镜座13水平和倾斜方向的调整。镜座调整机构主要靠定心仪工作台15自带平移调整装置和倾斜调整装置带动镜座在水平方向和倾斜方向移动。
下面参照附图介绍该装置的工作原理及调整方法：
先将胀套8用两个心轴固定环7连接后套在可扩张心轴6上，将固定螺母9拧入可扩张心轴6末端螺纹，对胀套进行初步固定。将安装好的(可扩张心轴6，心轴固定环7，胀套8，固定螺母9)组件插入定心仪气浮轴17中心孔中，利用胀套在径向可伸缩特性，改变可扩张心轴6与胀套8的相对位置，从而使胀套8外壁挤压气浮轴17内壁，靠胀套8与气浮轴17间的摩擦力将可扩张心轴6固定到定心仪工作台15上。这样可以保证镜片调整机构与镜座调整机构分开，互不干扰，独立工作，而旋转参照基准又是一致的。
差分外螺套4、20mm长差分螺柱5组成平移驱动机构(三组成120度均匀分布)：差分外螺套4内孔和外表面都有螺纹，将差分外螺套4旋入可扩张心轴6相应的螺纹孔中后再将20mm长差分螺柱5旋入差分外螺套4中，用这组差分螺钉调整镜片在平移方向的位置，精度可达1微米以下。
如图6所示，将差分外螺套4旋入倾斜调整支承座3相应螺纹孔中并将30mm长差分螺柱10旋入差分外螺套中组成镜片倾斜调整驱动机构(三组成120度均布)，用这组差分螺钉调整镜片光轴倾斜方向的偏差，精度可达1微米以下。然后将倾斜调整支承座3用三个紧定螺钉12通过一组碟型簧片固定到可扩张心轴6上，在调整镜片倾斜调整驱动机构驱动镜片在倾斜和高度方向上移动时，由于碟形簧片可以收缩，保证倾斜调整支承座3可以在高度方向移动同时可靠定位。将镜座夹持器2用螺钉固定到倾斜调整支承座3，完成镜片倾斜调整机构的安装。
本发明的镜片相对镜座位置调整方法具体如下：
调整工作在有旋转工作台的基础上进行，首先安装镜片调整机构，镜座调整机构先不安装。安装镜片调整机构时首先要测量转接板19的厚度精确到0.001mm，根据此高度值调整镜片倾斜调整驱动机构使倾斜调整支承座3到定心仪工作台表面的高度与此值相同，用千分表打镜片夹持器上表面和内圆调整平移和倾斜驱动机构使镜片夹持器与定心仪回转轴的同轴度在0.001mm。将镜片放到镜片夹持器上，通过定心仪显微镜观察和调整镜片光轴与定心仪回转轴的同轴度在0.001mm，利用真空吸固定镜片，完成镜片的调整。
将转接板19用三个压板14固定到定心仪工作台上，然后将镜座用螺钉固定到转接板19上，初步安装时保证镜作与定心仪回转轴的同轴度在0.1mm左右。用千分表打镜座上表面和内孔，调整定心仪工作台，使镜座相对定心仪回转轴同轴度在0.002mm范围内，固定镜座调整机构。完成镜座相对定心仪回转轴位置的调整。
镜座和镜片调整时参照基准都是定心仪回转轴，保证各自相对定心仪回转轴的相对位置，从而保证镜座和镜片的相对位置关系。
综上所述，本发明提供的高精度曝光镜头单元的集成装校装置，能够实现单个镜头单元中镜片与镜座的精确装配。该装置具有以下优点：1、降低了镜座的加工难度和加工成本；2、降低了装配成本，提高了装配效率；3、镜座材料选择范围广；4、操作简单，方便快捷，装配精度高，稳定可靠。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (6)
1.一种高精度曝光镜头单元的集成装校装置，其特征在于，包括：镜片调整定位机构和镜座调整定位机构，其中所述镜片调整定位机构包括：镜片，镜片夹持器，倾斜调整支承座，水平调整驱动装置和倾斜调整驱动装置，所述镜片放置于所述镜片夹持器上，所述镜片夹持器固定于所述倾斜调整支承座，通过调节水平调整驱动装置和倾斜调整驱动装置调整倾斜调整支承座的位置，从而带动镜片在水平方向和倾斜方向移动达到预定的位置；
所述镜座调整机构包括：镜座，压板，定心仪工作台，水平调整旋钮，气浮轴，倾斜调整旋钮，转接板，所述镜座安装于所述转接板上，所述转接板通过所述压板固定到所述定心仪工作台上，通过调整所述定心仪工作台在平移和倾斜方向的位移，带动所述镜座，实现所述镜座水平和倾斜方向的调整。
2.根据权利要求1所述的高精度曝光镜头单元的集成装校装置，其特征在于，所述水平调整驱动装置包括差分外螺套和第一长差分螺柱，所述倾斜调整驱动装置包括第二长差分螺柱和碟形簧片。
3.根据权利要求2所述的高精度曝光镜头单元的集成装校装置，其特征在于，所述第一长差分螺柱为20mm长差分螺柱，所述第二长差分螺柱为30mm长差分螺柱。
4.根据权利要求1所述的高精度曝光镜头单元的集成装校装置，其特征在于，所述镜片调整定位机构还包括：可扩张心轴、心轴固定环、胀套以及固定螺母，将所述胀套用两个所述心轴固定环连接后套在所述可扩张心轴上，将所述固定螺母拧入所述可扩张心轴末端螺纹，对所述胀套进行初步固定。
5.根据权利要求4所述的高精度曝光镜头单元的集成装校装置，其特征在于，将安装好的可扩张心轴、心轴固定环、胀套以及固定螺母组件插入所述气浮轴中心孔中，利用胀套在径向可伸缩特性，改变可扩张心轴与胀套的相对位置，从而使胀套外壁挤压气浮轴内孔，靠胀套与气浮轴内壁间的摩擦力将可扩张心轴固定到所述定心仪工作台上。
6.根据权利要求1所述的高精度曝光镜头单元的集成装校装置，其特征在于，所述定心仪工作台包括平移调整装置和倾斜调整装置，所述平移调整装置和倾斜调整装置带动镜座在水平方向和倾斜方向移动。
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