CN104049332A - 光学元件平面柔性微动调整装置 - Google Patents

Abstract

光学元件平面柔性微动调整装置属于光学系统精密微动调整与系统像差补偿领域，目的在于解决现有技术存在的由于温度梯度导致光学元件产生平面内的刚体平动，影响系统的成像质量的问题。本发明的调整装置包括镜框、三个驱动器、三个位移传感器和三个预紧弹片；镜框为镜框外环、镜框内环、三个折叠弹片和多个辅助支撑L型弹片组成的一体式结构，镜框外环和镜框内环之间通过三个折叠弹片和多个辅助支撑L型弹片进行连接，三个折叠弹片沿圆周均布在镜框上；三个预紧弹片一侧固定在镜框外环上，另一侧分别作用在三个折叠弹片上；三个驱动器安装在镜框外环上，三个驱动器的输入位移分别作用在三个折叠弹片上；三个位移传感器沿圆周均布在镜框外环上。

Description

光学元件平面柔性微动调整装置

技术领域

本发明属于光学系统精密微动调整与系统像差补偿领域，具体涉及一种光学元件平面柔性微动调整装置。

背景技术

投影光刻装备是大规模集成电路制造工艺中的关键设备，近年来随着集成电路线宽精细程度的不断提高，投影光学装备的分辨率亦逐渐提高，目前波长193.368nm的ArF准分子激光器投影光刻装备已成为90nm、65nm和45nm节点集成电路制造的主流装备。

投影光刻物镜装调及使用过程中，为满足物镜良好的光学性能，需要对光学系统的像差进行检测和补偿，因此需要对某些敏感光学元件进行平面内的微动调整。公开号为US6191898B1的美国专利公开了一项名称为optical imagingdevice,particularly an objective,with at least one optical element(光学成像装置，尤指至少含有一个光学元件的物镜)的技术方案，参见附图1，该装置包括一个镜框2，所述镜框2为镜框内环201和镜框外环202之间通过上下对称的两处折叠弹片203、右侧的直弹片205和多个辅助支撑L型弹片204进行连接的一体式结构，该装置除直弹片205局部外，其余结构为图中所示的上下对称结构。当光刻物镜工作受到激光照射时，整个装置产生从中间到边缘逐渐降低的温度梯度分布，由于镜框内环201和镜框外环202之间通过图中上下对称的折叠弹片203进行连接，温度梯度导致上下两处折叠弹片203的内侧弹片均产生沿弹片向右的变形，从而导致光学元件1产生图中所示平面内向右的刚体平动，进而导致光刻物镜的系统波像差中产生慧差和像散，影响系统的成像质量。

发明内容

本发明的目的在于提出一种光学元件平面柔性微动调整装置，解决现有技术存在的由于温度梯度导致光学元件产生平面内的刚体平动，影响系统成像质量的问题。

为实现上述目的，本发明的光学元件平面柔性微动调整装置包括镜框、三个驱动器、三个位移传感器和三个预紧弹片；

所述镜框为镜框外环、镜框内环、三个折叠弹片和多个辅助支撑L型弹片组成的一体式结构，所述镜框外环和镜框内环之间通过三个折叠弹片和多个辅助支撑L型弹片进行连接，所述三个折叠弹片沿圆周均布在镜框上；

所述三个预紧弹片一侧固定在所述镜框外环上，另一侧分别作用在所述三个折叠弹片上；所述三个驱动器安装在镜框外环上，三个驱动器的输入位移分别作用在所述三个折叠弹片上，所述三个位移传感器沿圆周均布在镜框外环上。

所述折叠弹片包括折叠弹片外侧弹片和折叠弹片内侧弹片，所述折叠弹片内侧弹片与镜框内环外侧相切，所述折叠弹片外侧弹片平行于折叠弹片内侧弹片。

所述多个辅助支撑L型弹片具体个数为3N个，在每相邻两个折叠弹片之间沿周向均匀分布N个，其中N为正整数。

所述辅助支撑L型弹片是由夹角为直角的两个弹片组成的一体式结构，其中一个弹片的方向为径向方向，另一个弹片的方向为切向方向。

本发明的有益效果为：本发明的光学元件平面柔性微动调整装置中的镜框通过胶粘或机械压紧的方式与光学元件连接，镜框上三处周向均匀分布的折叠弹片为轴对称结构，当光刻物镜工作受到激光照射时，整个装置产生从中间到边缘逐渐降低的温度梯度分布，由于内外环之间通过轴对称的三处折叠弹片进行连接，温度梯度导致三处折叠弹片的内侧弹片均产生沿切线方向的变形，从而共同导致光学元件在平面内产生一定的转动。而由于用于光刻的光学材料折射率均匀性很高，当光学元件产生一定的转动时，对光学系统波像差的影响很小，有效避免了光刻物镜的系统波像差中产生慧差和像散，影响系统的成像质量的问题。

附图说明

图1为现有技术的装置热载时光学元件平面内平动示意图；

图2为本发明的光学元件平面柔性微动调整装置结构示意图；

图3为本发明的光学元件平面柔性微动调整装置的镜框结构示意图；

图4为本发明的光学元件平面柔性微动调整装置的镜框局部放大图；

图5为本发明的光学元件平面柔性微动调整装置原理图；

图6为本发明的光学元件平面柔性微动调整装置热载时光学元件平面内转动示意图；

其中：1、光学元件，2、镜框，201、镜框内环，202、镜框外环，203、折叠弹片，2031、折叠弹片内侧弹片，2032、折叠弹片外侧弹片，204、辅助支撑L型弹片，205、直弹片，3、驱动器，301、驱动器A，302、驱动器B，303、驱动器C，4、位移传感器，5、预紧弹片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图2，本发明的光学元件平面柔性微动调整装置包括镜框2、三个驱动器3、三个位移传感器4和三个预紧弹片5；

参见附图3，所述镜框2为镜框外环202、镜框内环201、三个折叠弹片203和多个辅助支撑L型弹片204组成的一体式结构，所述镜框外环202和镜框内环201之间通过三个折叠弹片203和多个辅助支撑L型弹片204进行连接，所述三个折叠弹片203沿圆周均布在镜框2上；

所述三个预紧弹片5一侧固定在所述镜框外环202上，另一侧分别作用在所述三个折叠弹片203上，为折叠弹片203提供预紧力；所述三个驱动器3安装在镜框外环202上，三个驱动器3的输入位移分别作用在所述三个折叠弹片203上，所述三个位移传感器4沿圆周均布在镜框外环202上。

参见附图4，所述折叠弹片203包括折叠弹片外侧弹片2032和折叠弹片内侧弹片2031，所述折叠弹片内侧弹片2031的方向为折叠弹片内侧弹片2031与镜框内环201交叉点处的切向方向，所述折叠弹片外侧弹片2032的方向平行于折叠弹片内侧弹片2031。

所述多个辅助支撑L型弹片204具体个数为3N个，在每相邻两个折叠弹片203之间沿周向均匀分布N个，其中N为正整数。

所述辅助支撑L型弹片204是由夹角为直角的两个弹片组成的一体式结构，其中一个弹片的方向为径向方向，另一个弹片的方向为切向方向。

所述镜框2可以通过慢走丝线切割或者电化学腐蚀进行加工。

参见附图5，当驱动器A301单独作用时，机构的瞬心位于另外两处折叠弹片203的内侧弹片交点a处，此时光学元件1将会沿速度Va方向运动；同理，当驱动器B302单独作用时，机构的瞬心位于另外两处折叠弹片203的内侧弹片交点b处，此时光学元件1将会沿速度Vb方向运动；当驱动器C303单独作用时，机构的瞬心位于另外两处折叠弹片203的内侧弹片交点c处，此时光学元件1将会沿速度Vc方向运动。根据运动的合成，当驱动器A301、驱动器B302和驱动器C303共同运动时，可以实现光学元件1在平面内的X、Y方向平动和绕Z轴的转动。

参见附图6，本发明中，镜框2上三处周向均匀分布的折叠弹片203为轴对称结构，当光刻物镜工作受到激光照射时，整个装置产生从中间到边缘逐渐降低的温度梯度分布，由于镜框内环201和镜框外环202之间通过轴对称的三处折叠弹片203进行连接，温度梯度导致三处折叠弹片203的内侧弹片均产生沿切线方向的变形，从而共同导致光学元件1在平面内产生一定的转动。而由于用于光刻的光学材料折射率均匀性很高，当光学元件1产生一定的转动时，对光学系统波像差的影响很小。

Claims (4)

1.光学元件平面柔性微动调整装置，包括镜框(2)，其特征在于，还包括三个驱动器(3)、三个位移传感器(4)和三个预紧弹片(5)；

所述镜框(2)为镜框外环(202)、镜框内环(201)、三个折叠弹片(203)和多个辅助支撑L型弹片(204)组成的一体式结构，所述镜框外环(202)和镜框内环(201)之间通过三个折叠弹片(203)和多个辅助支撑L型弹片(204)进行连接，所述三个折叠弹片(203)沿圆周均布在镜框(2)上；

所述三个预紧弹片(5)一侧固定在所述镜框外环(202)上，另一侧分别作用在所述三个折叠弹片(203)上；所述三个驱动器(3)安装在镜框外环(202)上，三个驱动器(3)的输入位移分别作用在所述三个折叠弹片(203)上，所述三个位移传感器(4)沿圆周均布在镜框外环(202)上。

2.根据权利要求1所述的光学元件平面柔性微动调整装置，其特征在于，所述折叠弹片(203)包括折叠弹片外侧弹片(2032)和折叠弹片内侧弹片(2031)，所述折叠弹片内侧弹片(2031)与镜框内环(201)外侧相切，所述折叠弹片外侧弹片(2032)平行于折叠弹片内侧弹片(2031)。

3.根据权利要求1所述的光学元件平面柔性微动调整装置，其特征在于，所述多个辅助支撑L型弹片(204)具体个数为3N个，在每相邻两个折叠弹片(203)之间沿周向均匀分布N个，其中N为正整数。

4.根据权利要求1或3所述的光学元件平面柔性微动调整装置，其特征在于，所述辅助支撑L型弹片(204)是由夹角为直角的两个弹片组成的一体式结构，其中一个弹片的方向为径向方向，另一个弹片的方向为切向方向。