CN102375345B - 可动光学元件调节驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可动光学元件调节驱动装置，包括：主躯干；第一及第二饶性安装座，分别设置于所述主躯干的两端；第一及第二饶性安装座固定块固定于所述主躯干两端的侧面，以限制所述第一及第二饶性安装座上下移动；第一及第二调整螺钉分别通过所述主躯干上的螺纹孔连接到所述第一及第二饶性安装座；驱动机构，固定在所述第一及第二饶性安装座之间；变形块，连接于所述主躯干的一端。其具有低滞后性、承重能力强、重复性稳定性好、精度极高(可以达到纳米级)、维修方便等优点，同时行程较大、结构简单，加工难度低等优点。

Description

可动光学元件调节驱动装置
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，且特别涉及应用于曝光设备中的一种可动光学元件调节驱动装置。
背景技术
随着半导体技术的不断发展，半导体器件的制造工艺对精度的要求越来越高，例如在光刻工艺中，先进光刻机曝光设备中的投影光学系统需要越来越小的波相差和畸变，同时在这种投影光学系统的曝光设备中，可以实时并容易地对由各种环境及其它因素导致的相差和畸变的变化进行补偿。为了解决这一类问题，一般采用设置一个或几个镜片位置或形状可调的方式进行补偿。
在现有技术中，曝光设备中可调镜片的实现方式很多，如美国专利US2008/0204905采用了一种由压电陶瓷驱动的特殊四杆机构，其是利用弹性金属材料受力变形而形成的四杆机构，实现透镜在光轴方向上的高精度位移或则使透镜发生预定变形，其优点结构小巧、承重能力强、低滞后性、精度极高(可达到纳米级)、重复性稳定性好、维修方便，然而其缺点也是非常明显的，如行程较小、结构复杂，加工难度高等。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中，曝光设备中调节镜片的机构结构复杂，行程较小，加工难度大等技术问题。
有鉴于此，本发明提供一种可动光学元件调节驱动装置，其特征在于，包括：主躯干；第一及第二饶性安装座，分别设置于所述主躯干的两端；第一及第二饶性安装座固定块固定于所述主躯干两端的侧面，以限制所述第一及第二饶性安装座上下移动；第一及第二调整螺钉分别通过所述主躯干上的螺纹孔连接到所述第一及第二饶性安装座；驱动机构，固定在所述第一及第二饶性安装座之间；变形块，连接于所述主躯干的一端。
进一步的，所述主躯干采用弹性材料。
进一步的，所述驱动机构采用压电陶瓷。
进一步的，所述主躯干包括：躯干部；第一臂及第二臂分别设置于所述躯干部两端；一凸出部设置于所述第二臂的臂端；其中所述凸出部、上述躯干部与所述第二臂的连接处两侧均具有沟槽。
进一步的，所述变形块，为一框体，套接于所述第二臂的臂端上。
进一步的，所述变形块的内侧面上具有多个沟槽。
进一步的，所述变形块，采用弹性材料。
进一步的，所述第一及第二饶性安装座的相对面上开设圆槽，以使所述压电陶瓷固定在第一及第二饶性安装座之间。
本发明提供的可动光学元件调节驱动装置，具有低滞后性、承重能力强、重复性稳定性好、精度极高(可以达到纳米级)、维修方便等优点；同时简化了现有技术中的四杆机构，很大程度上简化了零件结构，降低了设计加工难度。且定位装置的机构行程取决于压电陶瓷标准长度和缩放比；压电陶瓷行程增大只是增加机构轴向高度，不会会使镜筒直径变大。此外，跟换不同型号的压电陶瓷只需要跟换相对应的饶性安装座，而无需更换其他部件，提高了部件的通用性。
附图说明
图1A所示为本发明一实施例提供的可动光学元件调节驱动装置的结构示意图；
图1B所示为本发明一实施例提供的可动光学元件调节驱动装置的结构示意图；
图2所示为本发明一实施例提供的可动光学元件调节驱动装置中主躯干的侧示图；
图3所示为本发明一实施例提供的可动光学元件调节驱动装置中变形块的结构示意图；
图4A及4B所示为本发明一实施例提供的可动光学元件调节驱动装置的作动示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术特征更明显易懂，下面结合附图，给出具体实施例，对本发明做进一步的描述。
请结合参见图1A及1B，其所示为本发明一实施例提供的可动光学元件调节驱动装置的结构示意图。该可动光学元件调节驱动装置，包括：主躯干110；第一及第二饶性安装座121、122，分别设置于所述主躯干110的两端；第一及第二饶性安装座固定块131、132固定于所述主躯干两端的侧面，以限制所述第一及第二饶性安装座121、122上下移动；第一及第二调整螺钉141、142分别通过所述主躯干110上的螺纹孔连接到所述第一及第二饶性安装座121、122；
压电陶瓷150固定在所述第一及第二饶性安装座121、122之间；变形块160，连接于所述主躯干110的一端。在本实施例中，采用压电陶瓷150作为本技术方案的驱动机构，但是在本领域技术人员可想到的范围内采用其他技术手段同样可以实现，如利用直线电机或气缸等技术手段。
在本实施例中，为了使所述压电陶瓷150固定在第一及第二饶性安装座121、122之间，第一及第二饶性安装座121、122的相对面上开设圆槽，以稳定夹持住压电陶瓷150。
通过旋转调整螺钉141、142，使饶性安装座121、122上下移动，实现了调节压电陶瓷150夹持固定的松紧度。当跟换不同尺寸的饶性安装座121、122可以跟换不同型号的压电陶瓷150。
在本实施例中，参见图2，所述主躯干110采用弹性材料。所述主躯干110包括：躯干部111；第一臂及第二臂112、113分别设置于所述躯干部111两端；一凸出部114设置于所述第二臂113的臂端；其中所述凸出部114、上述躯干部111与所述第二臂113的连接处两侧均具有沟槽，由于主躯干110是采用弹性材料，躯干部111、凸出部114与第二臂113的连接处形成支点H3、H4，躯干部111、凸出部114可相对于支点H3、H4产生一定的转动。
在本实施例中，请参见图3，所述变形块160，为一框体，套接于所述第二臂113的臂端上，用于安装透镜组，所述变形块的内侧面上具有多个沟槽161。变形块160内侧面一侧与第二臂113的臂端相接触，并用螺钉固定；透镜组8放置在变形块160的上表面，用螺钉固定；主躯干110的上表面和变形块160的下部与外界固定不动。
由于所述变形块160采用弹性材料制成，当变形块160受到外力发生形变时，会沿沟槽161方向发生形变。变形块160可以使非目标方向上输出的位移最小化。这样当发生位移，透镜组同时产生相同位移。
为了更加清楚的阐释本发明，请结合参见图4A及4B，其为本发明一实施例提供的可动光学元件调节驱动装置的作动示意图。
当可动光学元件调节驱动装置工作时，压电陶瓷150长度变长，使第一及第二饶性安装座121、122受到如图4A箭头所示方向的力。由于主躯干110的第一臂112固定于外界，所以第一饶性安装座121几乎不产生位移；第二饶性安装座122受力向下移动dl距离，第二臂113以H3为支点，转动到图4A上虚线位置，假设二饶性安装座122到H3的距离为a，第二臂113臂端2d到H3的距离为b，计算可以得出第二臂113臂端2d向上移动距离为(b/a)dl。
第二臂113的臂端2d上移，由于变形块套接于第二臂113的臂端2d，因而变形块160受到如图4B箭头所示的力，又由于变形块160内上壁的沟槽161的作用，变形块160变形移动到如图4B所示虚线位置。其中变形块160向上移动距离近以为dz＝(b/a)dl。
由于变形块160与镜组170相连接，因此镜组170整个也向上移动，距离同样为dz＝(b/a)dl。例如：假定压电陶瓷的精度为1nm，那么理论上输出的精度为(b/a)1nm；压电陶瓷行程为50μm，那么理论上输出行程为(b/a)50μm。
综上所述，本发明实施例提供的可动光学元件调节驱动装置，具有低滞后性、承重能力强、重复性稳定性好、精度极高(可以达到纳米级)、维修方便等优点；同时简化了现有技术中的四杆机构，很大程度上简化了零件结构，降低了设计加工难度。且定位装置的机构行程取决于压电陶瓷标准长度和缩放比；压电陶瓷行程增大只是增加机构轴向高度，不会会使镜筒直径变大。此外，跟换不同型号的压电陶瓷只需要跟换相对应的饶性安装座，而无需更换其他部件，提高了部件的通用性。
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，任何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，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (7)

1.一种可动光学元件调节驱动装置，其特征在于，包括：
主躯干；
第一及第二饶性安装座，分别设置于所述主躯干的两端；
第一及第二饶性安装座固定块固定于所述主躯干两端的侧面，以限制所述第一及第二饶性安装座上下移动；
第一及第二调整螺钉分别通过所述主躯干上的螺纹孔连接到所述第一及第二饶性安装座；
驱动机构，固定在所述第一及第二饶性安装座之间；
变形块，连接于所述主躯干的一端；
所述主躯干包括：
躯干部；
第一臂及第二臂分别设置于所述躯干部两端；
一凸出部设置于所述第二臂的臂端；
其中所述凸出部、上述躯干部与所述第二臂的连接处两侧均具有沟槽。
2.根据权利要求1所述的可动光学元件调节驱动装置，其特征在于，所述主躯干采用弹性材料。
3.根据权利要求1所述的可动光学元件调节驱动装置，其特征在于，所述驱动机构是压电陶瓷。
4.根据权利要求1所述的可动光学元件调节驱动装置，其特征在于，所述变形块，为一框体，套接于所述第二臂的臂端上。
5.根据权利要求4所述的可动光学元件调节驱动装置，其特征在于，所述变形块的内侧面上具有多个沟槽。
6.根据权利要求1所述的可动光学元件调节驱动装置，其特征在于，所述变形块，采用弹性材料。
7.根据权利要求1所述的可动光学元件调节驱动装置，其特征在于，所述第一及第二饶性安装座的相对面上开设圆槽，以使所述驱动机构固定在第一及第二饶性安装座之间。
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