CN104076618B - 一种四叶像差变形镜装置 - Google Patents
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Abstract
一种四叶像差变形镜装置属于光学系统的系统像差补偿领域，目的在于解决现有技术存在的难以检测弹片位移量和引入的刚体位移大的问题。本发明包括光学元件、可变形镜框、八个致动器、八个位移传感器、上固定板和下固定板；光学元件与可变形镜框之间通过胶粘或压紧的方式连成镜框组件，上固定板和下固定板分别通过螺钉固定在可变形镜框上，上固定板上设置有四个周向90°分布的致动器，下固定板上设置有四个周向90°分布的致动器，上固定板和下固定板上的八个致动器周向45°分布，致动器沿光学元件的光轴方向设置，输入位移垂直作用在可变形镜框上；八个位移传感器分别设置在上固定板和下固定板上，与八个致动器相对。
Description
技术领域
本发明属于光学系统的系统像差补偿领域，特别是光刻投影物镜系统中的系统像差补偿，具体涉及一种能够使光学元件产生四叶像差变形的四叶像差变形镜装置。
背景技术
对大规模集成电路的制造工艺过程来说，投影光刻是最为关键的工艺，需要用到投影光刻机，而投影物镜是投影光刻机的核心，其性能直接决定了光刻的图形传递能力。
光刻投影物镜装配以及使用过程中，由于装配误差或热载荷等原因，导致系统会产生一定的四叶像差，进而影响投影物镜的光学性能，因此需要对系统的四叶像差进行补偿，其中的方法之一就是通过改变光学系统中某些敏感光学元件的面形四叶像差，进而对系统四叶像差进行补偿。
公开号为US7193794的美国专利公开了一项名称为Adjustmentarrangementofanopticalelement(光学元件的调整装置)的技术方案，该调整装置的致动器在镜框的支撑弹片底部施加力/位移，通过合理布局致动器的位置实现光学元件所需要的变形。由于两个致动器均安装在镜框的同一侧，难以施加拉力，同时由于致动器直接作用在支撑弹片上，难以检测弹片处的位移量，最重要的是致动器实现四叶像差变形时，难以控制光学元件的刚体位移，尤其是轴向的刚体位移。
发明内容
本发明的目的在于提出一种四叶像差变形镜装置，解决现有技术存在难以检测弹片位移量和引入的刚体位移大的问题。
为实现上述目的，本发明的一种四叶像差变形镜装置包括光学元件、可变形镜框、八个致动器、八个位移传感器、上固定板和下固定板；
所述光学元件与可变形镜框之间通过胶粘或压紧的方式组成镜框组件，所述上固定板和下固定板分别通过螺钉固定在可变形镜框上，所述上固定板上设置有四个周向90°分布的致动器，所述下固定板上设置有四个周向90°分布的致动器，所述上固定板和下固定板上的八个致动器周向45°分布，所述致动器沿光学元件的光轴方向设置，输入位移垂直作用在可变形镜框上；所述八个位移传感器分别设置在上固定板和下固定板上，与所述八个致动器相对。
所述可变形镜框是由周向均布的八个支撑筋连接镜框外环和镜框内环的一体式结构，所述镜框内环的外侧周向均布八个加载筋，所述八个加载筋与相邻支撑筋之间的周向夹角为22.5°；所述支撑筋在连接镜框内环的部分其宽度为2-5mm；所述致动器的输入位移垂直作用在加载筋上。
本发明的有益效果为：本发明的一种四叶像差变形镜装置的加载筋采用了悬臂梁的结构形式，减小了其轴向刚度，产生四叶像差变形时所需致动器的推力小，能够减小所需致动器的空间尺寸，并且能够降低致动器工作时产生的热功耗。同时由于支撑筋在连接镜框内环的部分宽度为2-5mm，能够增大四叶像差的变形能力、降低四叶像差的面形误差；该装置中采用上侧四个致动器向下推动和下侧四个致动器向上推动可变形镜框，引入的光学元件的刚体位移显著减小，同时无需致动器的拉力，无需弹簧提供恢复力，简化了装置结构，降低了装置的装调难度；当需要高精度变形控制时，该装置可以方便地通过固定在上固定板和下固定板上的位移传感器实时反馈可变形镜框上的变形量，形成闭环进行精确控制。本发明的可变形镜框可以方便地通过线切割加工的方式实现加载筋和支撑筋的加工，能够显著降低加工难度、提高加工质量，装配、调整难度低。
附图说明
图1为本发明的一种四叶像差变形镜装置剖视图；
图2为本发明的一种四叶像差变形镜装置俯视图；
图3为本发明的一种四叶像差变形镜装置仰视图；
图4为本发明的一种四叶像差变形镜装置中可变形镜框组件结构示意图；
图5为本发明的一种四叶像差变形镜装置中可变形镜框组件四叶像差变形过程仿真图；
图6为本发明的一种四叶像差变形镜装置中光学元件四叶像差变形仿真图；
其中：1、光学元件，2、可变形镜框，201、镜框外环，202、镜框内环，203、加载筋，204、支撑筋，3、致动器，4、位移传感器，5、下固定板，6、上固定板。
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1、附图2和附图3，本发明的一种四叶像差变形镜装置包括光学元件1、可变形镜框2、八个致动器3、八个位移传感器4、上固定板6和下固定板5；
所述光学元件1与可变形镜框2之间通过胶粘或压紧的方式组成镜框组件，所述上固定板6和下固定板5分别通过螺钉固定在可变形镜框2上，所述上固定板6上设置有四个周向90°分布的致动器3，向下推动可变形镜框2，所述下固定板5上设置有四个周向90°分布的致动器3，向上推动可变形镜框2，所述上固定板6和下固定板5上的八个致动器3周向45°分布，所述致动器3沿光学元件1的光轴方向设置，输入位移垂直作用在可变形镜框2上；所述八个位移传感器4分别设置在上固定板6和下固定板5上，与所述八个致动器3相对，分别测量八个致动器3推动可变形镜框2产生的位移量。
参见附图4，所述可变形镜框2是由周向均布的八个支撑筋204连接镜框外环201和镜框内环202的一体式结构，所述镜框内环202的外侧周向均布八个加载筋203，所述八个加载筋203与相邻支撑筋204之间的周向夹角为22.5°；所述支撑筋204在连接镜框内环202的部分其宽度为2-5mm；所述致动器3的输入位移垂直作用在加载筋203上。
参见附图5和附图6，本发明的四叶像差变形镜装置工作过程仿真，固定在上固定板6和下固定板5上的上下八个致动器3同时将相同的输入位移量作用在可变形镜框2上，导致八个加载筋203向上或者向下变形，这种变形经过可变形镜框2传递到光学元件1上，从而导致光学元件1在周向45°的八个区域产生向上或者向下的变形，其中周向90°方向的四个局部产生向上的变形，与之周向成45°角度的另外四个局部产生向下的变形，由于致动器3的位移量相同，并且光学元件1和可变形镜框2均为平面内的X轴、Y轴对称结构，传递到光学元件1八个局部的变形幅值也相同，从而导致光学元件1产生像散变形。当需要高精度控制像散变形时，可以通过致动器3对面的位移传感器4实测加载筋203的变形量，并反馈到致动器3形成闭环进行高精度控制，致动器3的位移量与光学元件1四叶像差之间的数值关系，可以通过有限元仿真得到，并通过实验标定进行修正。
Claims (1)
1.一种四叶像差变形镜装置，包括光学元件(1)和可变形镜框(2)，其特征在于，还包括八个致动器(3)、八个位移传感器(4)、上固定板(6)和下固定板(5)；
所述光学元件(1)与可变形镜框(2)之间通过胶粘或压紧的方式组成镜框组件，所述上固定板(6)和下固定板(5)分别通过螺钉固定在可变形镜框(2)上，所述上固定板(6)上设置有四个周向90°分布的致动器(3)，所述下固定板(5)上设置有四个周向90°分布的致动器(3)，所述上固定板(6)和下固定板(5)上的八个致动器(3)周向45°分布，所述致动器(3)沿光学元件(1)的光轴方向设置，输入位移垂直作用在可变形镜框(2)上；所述八个位移传感器(4)分别设置在上固定板(6)和下固定板(5)上，与所述八个致动器(3)相对；
所述可变形镜框(2)是由周向均布的八个支撑筋(204)连接镜框外环(201)和镜框内环(202)的一体式结构，所述镜框内环(202)的外侧周向均布八个加载筋(203)，所述八个加载筋(203)与相邻支撑筋(204)之间的周向夹角为22.5°；所述支撑筋(204)在连接镜框内环(202)的部分其宽度为2-5mm；所述致动器(3)的输入位移垂直作用在加载筋(203)上。
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