CN104181665A - 一种用于物镜镜片调节的手动微调机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于物镜镜片调节的手动微调机构，连接镜筒和镜组，包括三个均布于镜筒圆周上的调节组件，调节组件包括上螺杆、下螺杆和固定座，上螺杆和下螺杆上分别设有第一外螺纹和第二外螺纹，固定座上设有与第一外螺纹相匹配的第一内螺纹，固定座固定于镜筒上；镜组上设有与第二外螺纹相匹配的第二内螺纹，第一外螺纹与第二外螺纹螺距不同，所述上下螺杆之间柔性连接。本发明中，旋转上螺杆，上下螺杆相对于镜筒产生Z向位移，同时所述的镜座相对于上下螺杆产生Z向位移，镜筒与镜组之间产生Z向相对位移，以此形成差分调节，提高调节的精度；上下螺杆之间柔性连接，以减小上下螺杆对镜组产生的应力，保证倾斜调节量，且结构简单，便于实现。

Description

一种用于物镜镜片调节的手动微调机构

技术领域

本发明涉及投影光学系统，尤其涉及一种用于物镜镜片调节的手动微调机构。

背景技术

随着半导体集成电路集成度的提高，以及半导体器件的特征尺寸的减小，导致光刻机曝光设备中的投影光学系统分辨率的要求越来越高，对光学系统的成像质量要求也更高。投影物镜镜组间的位置会关系到物镜的成像质量，又与镜片位置关系有着非常苛刻的要求，而物镜初装后，往往还会出现像质不合格的现象，因此许多物镜中都设置位置补偿机构，为了进行补偿，需要将某些镜片设成可调镜片，通过调节微小的量来提高像质，从而确保物镜的成像质量，所述的位置补偿机构分为电动方式和手动方式，在线调整一般使用电动方式，然而高精度的电机往往价格昂贵；离线调整一般使用手动调整方式，在成本较低的情况下实现高精度调整。

一种镜片位置手动微调装置，如图1a所示，调节杆1的旋转运动（即Rx向的运动）驱动楔块2沿X方向的运动，所述楔块2沿X向的移动转变为顶块3沿Z向的移动，从而对镜座进行微调，该装置调整的分辨率高、稳定性高且操作简单，但是对斜面的角度精度、形位公差以及表面粗糙度等都有较高的要求，且结构复杂。

另外一种手动微调装置，如图1b所示，第一簧片31和第二簧片32组成调整机构30，千分头10安装在镜筒20上的安装孔21中，通过千分头10对第一簧片31施加压力，使得第二簧片32变形，从而使镜片L产生倾斜，这种结构调节灵敏，可实现像差校正，但这种方式仅限于倾斜调整，不能实现Z轴方向的调整。

还有一种方式是采用单螺纹副进行调整，它受调整单螺纹副的螺距大小、承载要求和磨损等因素的限制，调整单螺纹副的螺纹螺距很难突破0.5mm，一般能到达的理论分辨率仅为1.4μm/°。因此，调整单螺纹副的调整精度有限；且螺纹螺距小于0.5mm时，在可靠性方面存在一定的风险。如果通过三点配合进行镜片的倾斜调节，那么倾斜调节范围受到螺纹配合间隙的限制，倾斜调节量越大，镜座变形越严重，因此，也不具有实用性。

发明内容

本发明提供一种用于物镜镜片调节的手动微调机构，以解决现有技术中手动微调机构零件加工要求高、结构复杂以及调节精度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于物镜镜片调节的手动微调机构，连接镜筒和镜组；调节所述镜筒和镜组的相对位置，包括三个均布于所述镜筒圆周上的调节组件，所述调节组件包括上螺杆、下螺杆和固定座，所述上螺杆和下螺杆上分别设有第一外螺纹和第二外螺纹，所述固定座上设有与所述第一外螺纹相匹配的第一内螺纹，所述固定座固定于所述镜筒上；所述镜组上设有与所述第二外螺纹相匹配的第二内螺纹，所述第一外螺纹与第二外螺纹螺距不同，所述上螺杆和下螺杆之间柔性连接。

较佳地，所述上螺杆和下螺杆通过柔性部件连接，所述柔性部件在X向和Y向为柔性，Z向为刚性。

较佳地，所述柔性部件外部套有柔性套，所述柔性套在X向和Y向为柔性，Rz方向为刚性。

较佳地，所述柔性套分别通过多个定位销连接于所述上螺杆和下螺杆。

较佳地，所述上螺杆顶端及下螺杆底端分别设有上端锁紧螺母和下端锁紧螺母。

较佳地，还包括三个传感器组件，所述传感器组件分别位于所述镜筒与镜组之间且与所述调节组件相对的位置上。

较佳地，所述上螺杆的顶端设有一内六角孔。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供的用于物镜镜片调节的手动微调机构，连接镜筒和镜组；调节所述镜筒和镜组的相对位置，包括三个均布于所述镜筒圆周上的调节组件，所述调节组件包括上螺杆、下螺杆和固定座，所述上螺杆和下螺杆上分别设有第一外螺纹和第二外螺纹，所述固定座上设有与所述第一外螺纹相匹配的第一内螺纹，所述固定座固定于所述镜筒上；所述镜组上设有与所述第二外螺纹相匹配的第二内螺纹，所述第一外螺纹与第二外螺纹螺距不同，所述上螺杆和下螺杆之间柔性连接。本发明中，旋转上螺杆，所述上下螺杆相对于镜筒产生Z向位移，同时所述的镜座相对于上下螺杆产生Z向位移，从而镜筒与镜组之间产生相对的Z向位移，以此形成差分调节，从而提高调节的精度；所述上下螺杆之间柔性连接，以减小上下螺杆对镜组产生的应力，保证倾斜调节量，且结构简单，便于实现。

附图说明

图1a和1b为现有技术中的两种镜片位置手动微调装置的结构示意图；

图2为本发明一具体实施方式的手动微调机构应用于物镜的俯视图；

图3为图2的剖视图；

图4为本发明一具体实施方式的手动微调机构应用于物镜中调节机构的结构示意图；

图5为图4的剖视图；

图6为本发明一具体实施方式的手动微调机构应用于物镜中上下螺杆的连接示意图；

图7为本发明一具体实施方式的手动微调机构应用于物镜中柔性套的结构示意图。

图1a中：1-调节杆、2-楔块、3-顶块；

图1b中：10-千分头、20-镜筒、21-安装孔、30-调节机构、31-第一簧片、32-第二簧片；

图2～7中：100-镜筒、200-镜组、300-调节组件、310-上螺杆、311-内六角孔、320-下螺杆、330-固定座、340-柔性部件、341-柔性套、342-定位销、343-定位孔、350-上端锁紧螺母、360-下端锁紧螺母、400-传感器组件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供的用于物镜镜片调节的手动微调机构，如图2至图7所示，连接镜筒100和镜组200，并调节镜筒100和镜组200的相对位置；包括三个均布于所述镜筒100圆周上的调节组件300，所述调节组件300包括上螺杆310、下螺杆320和固定座330，所述上螺杆310和下螺杆320上分别设有第一外螺纹和第二外螺纹（图中未示出），所述固定座330上设有与所述第一外螺纹相匹配的第一内螺纹，所述固定座330固定于所述镜筒100上；所述镜组200上设有与所述第二外螺纹相匹配的第二内螺纹，所述第一外螺纹与第二外螺纹螺距不同，所述上螺杆310和下螺杆320之间柔性连接。具体地，本实施例中，所述第一外螺纹的螺距为P1，第二外螺纹的螺距为P2，且P2>P1，形成差分调节，旋转所述上螺杆310，所述上螺杆310和下螺杆320同时旋转一周，假设上螺杆310相对于固定座330（即镜筒100）向下移动了P1，则镜组200相对于下螺杆320向上移动P2，实际上，镜组200相对于所述镜筒100运动了P2-P1的距离，不同的差分螺距差（P2-P1），可以得到不同的分辨率，例如P2-P1=0.25mm，即上下螺杆310、320同时旋转一周，镜组200相对于镜筒100上升或下降0.25mm，调节精度达到了0.7um/°，可靠性高。另外，所述上下螺杆310、320之间柔性连接，以减小上下螺杆310、320对镜组200产生的应力，保证倾斜调节量。

较佳地，请重点参考图4至图6，所述上螺杆310和下螺杆320通过柔性部件340连接，所述柔性部件340在X向和Y向为柔性，Z向为刚性，也就是说，所述柔性部件340可在X向和Y向弯曲变形，但在Z向具有一定刚度。在镜组200倾斜调节时，由于三个调整组件300的调节量不相同，上下螺杆310、320在X向和Y向可能产生相对弯曲，柔性部件340允许上下螺杆310、320在X向和Y向产生弯曲变形，从而减小了上螺杆310、下螺杆320对所述镜组200产生的应力，同时保证上螺杆310和下螺杆320在Z向的距离。较佳地，所述柔性部件340外部套有柔性套341，所述柔性套341在X向和Y向为柔性，RZ方向为刚性。柔性套341在X向和Y向的柔性特性，确保柔性部件340在X向和Y向可有效地弯曲变形。由于上螺杆310和下螺杆320之间是柔性连接，所以在上螺杆310旋转调节时，下螺杆320易产生扭曲，在柔性部件340外部增加柔性套341，由于柔性套341在Rz方向具有刚性，防止了上螺杆310和下螺杆320在Rz方向上的扭曲，具体地，所述柔性套341通过多个定位销342分别连接于所述上螺杆310和下螺杆320，本实施例中，请参考图7，所述定位销342的数量为8个，所述柔性套341利用上下各4个相互对应的定位销342与所述上螺杆310和下螺杆320固定连接，当然，所述柔性套341上相对应的位置上设有与所述定位销342相匹配的定位孔343。

较佳地，请重点参考图4和图5，并结合图3，所述上螺杆310顶端及下螺杆320底端分别设有上端锁紧螺母350和下端锁紧螺母360，用于调节完成后的锁定。

较佳地，请参考图2，本发明的用于物镜镜片调节的手动微调机构还包括三个传感器组件400，所述传感器组件400分别位于所述镜筒100与镜组200之间且与所述调节组件300相对的位置上，用于测量所述镜组200的Z向位移量。

较佳地，请参考图5，所述上螺杆310的顶端设有一内六角孔311，通过将内六角扳手插入所述内六角孔311中，分别对三个调节组件300中的上螺杆310进行调节，完成镜组200的倾斜调节与Z向平移调节。

具体地，请继续参考图2至7，所述用于物镜镜片调节的手动微调机构的工作过程如下（以三个调节组件300为例）：

当光学系统的畸变不符合要求时，镜组200需要倾斜调节，通过内六角扳手调节调节组件300的上螺杆310，三个上螺杆310调整量不同，以实现镜组200倾斜，调节完毕后再次探测物镜畸变，若不合格则继续调节，直至满足要求；

当光学系统的倍率不符合要求时，镜组200需要向上或向下平移调节，通过内六角扳手依次调节三个调节组件300的上螺杆310，调节方向和调节量都必须相同，观察三个传感器组件400的读数，直至三个读数符合要求，调节完毕后再次探测物镜倍率，若不合格则继续调节，直至满足要求。

综上所述，本发明提供的用于物镜镜片调节的手动微调机构，连接镜筒100和镜组200，并调节镜筒100和镜组200的相对位置，包括三个均布于所述镜筒100圆周上的调节组件300，所述调节组件300包括上螺杆310、下螺杆320和固定座330，所述上螺杆310和下螺杆320上分别设有第一外螺纹和第二外螺纹，所述固定座330上设有与所述第一外螺纹相匹配的第一内螺纹，所述固定座330固定于所述镜筒100上；所述镜组200上设有与所述第二外螺纹相匹配的第二内螺纹，所述第一外螺纹与第二外螺纹螺距不同，所述上螺杆310和下螺杆320之间柔性连接。本发明中，旋转上螺杆310，所述上下螺杆310、320相对于镜筒100产生Z向位移，所述的镜组200相对于上下螺杆310、320产生Z向位移，从而镜筒100与镜组200产生相对Z向位移，以此形成差分调节，从而提高调节的精度；所述上螺杆310和下螺杆320之间柔性连接，以减小上螺杆310和下螺杆320对镜组200产生的应力，保证倾斜调节量，且结构简单，便于实现。

需要说明的是，上螺杆310、下螺杆320和柔性部件340可以是一体成型也可以是组合而成。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种用于物镜镜片调节的手动微调机构，连接镜筒和镜组；调节所述镜筒和镜组的相对位置，其特征在于，包括三个均布于所述镜筒圆周上的调节组件，所述调节组件包括上螺杆、下螺杆和固定座，所述上螺杆和下螺杆上分别设有第一外螺纹和第二外螺纹，所述固定座上设有与所述第一外螺纹相匹配的第一内螺纹，所述固定座固定于所述镜筒上；所述镜组上设有与所述第二外螺纹相匹配的第二内螺纹，所述第一外螺纹与第二外螺纹螺距不同，所述上螺杆和下螺杆之间柔性连接。

2.如权利要求1所述的用于物镜镜片调节的手动微调机构，其特征在于，所述上螺杆和下螺杆通过柔性部件连接，所述柔性部件在X向和Y向为柔性，Z向为刚性。

3.如权利要求2所述的用于物镜镜片调节的手动微调机构，其特征在于，所述柔性部件外部套有柔性套，所述柔性套在X向和Y向为柔性，Rz方向为刚性。

4.如权利要求3所述的用于物镜镜片调节的手动微调机构，其特征在于，所述柔性套分别通过多个定位销连接于所述上螺杆和下螺杆。

5.如权利要求1所述的用于物镜镜片调节的手动微调机构，其特征在于，所述上螺杆顶端及下螺杆底端分别设有上端锁紧螺母和下端锁紧螺母。

6.如权利要求1所述的用于物镜镜片调节的手动微调机构，其特征在于，还包括三个传感器组件，所述传感器组件分别位于所述镜筒与镜组之间且与所述调节组件相对的位置上。

7.如权利要求1～6中任一项所述的用于物镜镜片调节的手动微调机构，其特征在于，所述上螺杆的顶端设有一内六角孔。