CN104749734B - 一种光学元件轴向位置精密调整装置 - Google Patents

一种光学元件轴向位置精密调整装置 Download PDF

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Abstract

本发明一种光学元件轴向位置精密调整装置，属于深紫外投影光刻物镜结构设计与装调技术领域，解决了现有技术存在容易污染光学元件，稳定性不好，换向机构复杂、加工困难的技术问题；本发明包括光学元件、镜框外框和镜框内框，还包括驱动器、换向块、导向块和轴向位置传感器；所述驱动器包括驱动杆；光学元件在镜框内框上，在镜框内框与镜框外框之间圆周均布多个导向块；在镜框内框与镜框外框之间圆周均布多个换向块；每个换向块配有一个驱动器和一个轴向位置传感器；每个驱动器固定连接在镜框外框的外圆柱面上，且驱动器的驱动杆抵在换向块上，每个轴向位置传感器固定连接在镜框外框上，并与换向块错开一定角度。

Description

一种光学元件轴向位置精密调整装置
技术领域
本发明属于深紫外投影光刻物镜结构设计与装调技术领域，具体涉及一种光学元件轴向位置精密调整装置。
背景技术
投影光刻物镜是制造大规模集成电路的关键设备。而投影光刻物镜系统中光学元件对其轴向位置精度要求极高，在物镜装调阶段，仅依靠加工及装配公差难以满足精度要求；同时，在物镜工作阶段，为了保证光刻投影物镜具有良好的实时光学性能，需要对某些敏感光学元件进行实时轴向位置补偿。
在一篇中国专利公开号为：CN101900862A，公开日为：2010年12月01日，公开了一种光学元件轴向微动调整装置，其换向机构为楔形滑块，但是由于摩擦磨损的存在，光学元件存在被污染的可能并且机构稳定性不好；
在另一篇中国专利公开号为：CN102169218A，公开日为：2011年08月31日，公开了一种具有调心功能的光学元件轴向调整装置，用3个驱动器直接驱动镜框轴向运动，但该装置仅能应用在光学元件装调阶段，不能直接应用到光刻投影物镜系统中；
在一篇美国专利公开号为：US6275344B1，公开日为2001年8月14日，公开了一种光学元件轴向调整装置，三个微型驱动器均布于镜框周向，用于驱动柔性换向机构，弹簧及镜框重力提供恢复力，实现轴向调整的功能，但该专利中换向机构复杂并且与镜框一体，加工困难，驱动器内置镜框中，要求驱动器体积较小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学元件轴向位置精密调整装置，解决现有技术存在容易污染光学元件，稳定性不好，换向机构复杂、加工困难的技术问题。
本发明一种光学元件轴向位置精密调整装置包括光学元件、镜框外框和镜框内框，还包括驱动器、换向块、导向块和轴向位置传感器；所述驱动器包括驱动杆；
光学元件在镜框内框上，在镜框内框与镜框外框之间圆周均布多个导向块，且每个导向块均分别与镜框内框和镜框外框固定连接；在镜框内框与镜框外框之间圆周均布多个换向块，每个换向块在两个导向块之间，每个换向块与相邻的导向块之间的夹角为30°，且每个换向块分别与镜框内框和镜框外框固定连接；每个换向块配有一个驱动器和一个轴向位置传感器；每个驱动器固定连接在镜框外框的外圆柱面上，且驱动器的驱动杆抵在换向块上，每个轴向位置传感器固定连接在镜框外框上，并与换向块错开一定角度；
多个所述换向块为一体式基于柔性铰链的柔性平行换向四杆机构，包括四个柔性铰链、四个杆、驱动器作用杆(50012)、连接杆(5006)和连接头(5007)；四个铰链分别为铰链Ⅱ1(5002)、铰链Ⅱ2(5004)、铰链Ⅱ3(5008)和铰链Ⅱ4(50010)，四个杆分别为杆Ⅱ1(5001)、杆Ⅱ2(5003)、杆Ⅱ3(5005)和杆Ⅱ4(5009)，杆Ⅱ1(5001)和杆Ⅱ2(5003)之间设有铰链Ⅱ1(5002)，杆Ⅱ2(5003)和杆Ⅱ3(5005)之间设有铰链Ⅱ2(5004)，杆Ⅱ3(5005)和杆Ⅱ4(5009)之间设有铰链Ⅱ3(5008)，杆Ⅱ1(5001)和杆Ⅱ4(5009)之间设有铰链Ⅱ4(50010)；杆Ⅱ1(5001)向下延伸出驱动器作用杆，杆Ⅱ2(5003)外侧附有连接杆(5006)，连接杆(5006)的下端为连接头(5007)，连接头(5007)与镜框内框(1)为螺纹连接，杆Ⅱ4(5009)上开有一个通孔(50011)。
多个所述导向块为一体式基于柔性铰链的柔性平行导向四杆机构,包括四个铰链和四个杆，每两个相邻的杆之间设有一个铰链；四个铰链分别为铰链Ⅰ1、铰链Ⅰ2、铰链Ⅰ3和铰链Ⅰ4，四个杆分别为杆Ⅰ1、杆Ⅰ2、杆Ⅰ3和杆Ⅰ4，杆Ⅰ1和杆Ⅰ2之间设有铰链Ⅰ1，杆Ⅰ2和杆Ⅰ3之间设有铰链Ⅰ2，杆Ⅰ3和杆Ⅰ4之间设有铰链Ⅰ3，杆Ⅰ1和杆Ⅰ4之间设有铰链Ⅰ4。
驱动器的驱动杆抵在换向块上具体为：驱动杆穿过杆Ⅱ4上的通孔抵在驱动器作用杆上。
所述多个换向块的个数大于等于2个小于等于3个。
本发明的工作原理：多个导向块使镜框内框相对于镜框外框之间仅存在轴向运动，轴向位置传感器用于检测镜框内框的轴向位置和镜框内框相对于镜框外框的倾斜度；当多个驱动器同时后退时，在光学元件和镜框内框自身重力的作用下，实现光学元件沿轴向下降运动；当多个驱动器同时向前驱动时，每个换向块将对应的驱动器的径向运动转换为轴向运动，实现光学元件的轴向上升运动；每个驱动器设有相同的进给量，以实现光学元件无倾斜轴向运动。
本发明的有益技术效果：本发明运用一体式柔性导向块实现导向，运用一体式柔性换向块实现换向，且导向块和换向块结构简单、易加工，有效避免了常规机械结构摩擦、润滑、颗粒脱落的弊端；柔性平行四边形导向块的使用使得镜框内框相对于镜框外框仅存在轴向运动，使得光学元件的轴向运动精度大大提高了。
附图说明
图1为本发明一种光学元件轴向位置精密调整装置的结构示意图；
图2为本发明一种光学元件轴向位置精密调整装置的换向块的结构图；
图3为本发明一种光学元件轴向位置精密调整装置的导向块的结构图；
图4为本发明一种光学元件轴向位置精密调整装置的镜框内框的示意图；
图5为本发明一种光学元件轴向位置精密调整装置的镜框外框的示意图；
图6为本发明一种光学元件轴向位置精密调整装置的另一结构示意图；
其中，1、镜框内框，2、镜框外框，3、位置传感器，4、驱动器，5、换向块，5001、杆Ⅱ1，5002、铰链Ⅱ1，5003、杆Ⅱ2,5004、铰链Ⅱ2，5005、杆Ⅱ3，5006、连接杆，5007、接头，5008、铰链Ⅱ3，5009、杆Ⅱ4，50010、铰链Ⅱ4，6、导向块，6001、铰链Ⅰ1，6002、杆Ⅰ1，6003、铰链Ⅰ2，6004、杆Ⅰ2，6005、铰链Ⅰ3，6006、杆Ⅰ3，6007、铰链Ⅰ4，6008、杆Ⅰ4。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
具体实施方式一：
参见附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，本发明一种光学元件轴向位置精密调整装置包括光学元件、镜框外框2和镜框内框1，还包括驱动器4、换向块5、导向块6和轴向位置传感器3；所述驱动器4包括驱动杆；
光学元件在镜框内框1上，在镜框内框1与镜框外框2之间圆周均布多个导向块6，且每个导向块6均分别与镜框内框1和镜框外框2固定连接；在镜框内框1与镜框外框2之间圆周均布多个换向块5，每个换向块5在两个导向块6之间，每个换向块5与相邻的导向块6之间的夹角为30°，且每个换向块5分别与镜框内框1和镜框外框2固定连接；每个换向块5配有一个驱动器4和一个轴向位置传感器3；每个驱动器4固定连接在镜框外框2的外圆柱面上，且驱动器4的驱动杆抵在换向块5上，每个轴向位置传感器3固定连接在镜框外框2上，并与换向块5错开一定角度。
多个所述导向块6为一体式基于柔性铰链的柔性平行导向四杆机构,包括四个铰链和四个杆，每两个相邻的杆之间设有一个铰链；四个铰链分别为铰链Ⅰ16001、铰链Ⅰ26003、铰链Ⅰ36005和铰链Ⅰ46007，四个杆分别为杆Ⅰ16002、杆Ⅰ26004、杆Ⅰ36006和杆Ⅰ46008，杆Ⅰ16002和杆Ⅰ26004之间设有铰链Ⅰ16001，杆Ⅰ26004和杆Ⅰ36006之间设有铰链Ⅰ26003，杆Ⅰ36006和杆Ⅰ46008之间设有铰链Ⅰ36005，杆Ⅰ16002和杆Ⅰ46008之间设有铰链Ⅰ46007。
多个所述换向块为一体式基于柔性铰链的柔性平行换向四杆机构，包括四个柔性铰链、四个杆、驱动器作用杆50012、连接杆5006和连接头5007；四个铰链分别为铰链Ⅱ15002、铰链Ⅱ25004、铰链Ⅱ35008和铰链Ⅱ450010，四个杆分别为杆Ⅱ15001、杆Ⅱ25003、杆Ⅱ35005和杆Ⅱ45009，杆Ⅱ15001和杆Ⅱ25003之间设有铰链Ⅱ15002，杆Ⅱ25003和杆Ⅱ35005之间设有铰链Ⅱ25004，杆Ⅱ35005和杆Ⅱ45009之间设有铰链Ⅱ35008，杆Ⅱ15001和杆Ⅱ45009之间设有铰链Ⅱ450010；杆Ⅱ15001向下延伸出驱动器作用杆，杆Ⅱ25003外侧附有连接杆5006，连接杆5006的下端为连接头5007，连接头5007与镜框内框1为螺纹连接，杆Ⅱ45009上开有一个通孔50011。
驱动器4的驱动杆抵在换向块上具体为：驱动杆穿过杆Ⅱ45009上的通孔50011抵在驱动器作用杆50012上。
所述多个换向块5的个数为2个或3个。
具体实施方式二：
本实施例与实施例一的区别在于，换向块5的个数为3个。

Claims (4)

1.一种光学元件轴向位置精密调整装置，包括光学元件、镜框外框(2)和镜框内框(1)，其特征在于，还包括驱动器(4)、换向块(5)、导向块(6)和轴向位置传感器(3)；所述驱动器(4)包括驱动杆；
光学元件在镜框内框(1)上，在镜框内框(1)与镜框外框(2)之间圆周均布多个导向块(6)，且每个导向块(6)均分别与镜框内框(1)和镜框外框(2)固定连接；在镜框内框(1)与镜框外框(2)之间圆周均布多个换向块(5)，每个换向块(5)在两个导向块(6)之间，每个换向块(5)与相邻的导向块(6)之间的夹角为30°，且每个换向块(5)分别与镜框内框(1)和镜框外框(2)固定连接；每个换向块(5)配有一个驱动器(4)和一个轴向位置传感器(3)；每个驱动器(4)固定连接在镜框外框(2)的外圆柱面上，且驱动器(4)的驱动杆抵在换向块(5)上，每个轴向位置传感器(3)固定连接在镜框外框(2)上，并与换向块(5)错开一定角度；
多个所述换向块为一体式基于柔性铰链的柔性平行换向四杆机构，包括四个柔性铰链、四个杆、驱动器作用杆(50012)、连接杆(5006)和连接头(5007)；四个铰链分别为铰链Ⅱ1(5002)、铰链Ⅱ2(5004)、铰链Ⅱ3(5008)和铰链Ⅱ4(50010)，四个杆分别为杆Ⅱ1(5001)、杆Ⅱ2(5003)、杆Ⅱ3(5005)和杆Ⅱ4(5009)，杆Ⅱ1(5001)和杆Ⅱ2(5003)之间设有铰链Ⅱ1(5002)，杆Ⅱ2(5003)和杆Ⅱ3(5005)之间设有铰链Ⅱ2(5004)，杆Ⅱ3(5005)和杆Ⅱ4(5009)之间设有铰链Ⅱ3(5008)，杆Ⅱ1(5001)和杆Ⅱ4(5009)之间设有铰链Ⅱ4(50010)；杆Ⅱ1(5001)向下延伸出驱动器作用杆，杆Ⅱ2(5003)外侧附有连接杆(5006)，连接杆(5006)的下端为连接头(5007)，连接头(5007)与镜框内框(1)为螺纹连接，杆Ⅱ4(5009)上开有一个通孔(50011)。
2.根据权利要求1所述的一种光学元件轴向位置精密调整装置，其特征在于，多个所述导向块(6)为一体式基于柔性铰链的柔性平行导向四杆机构,包括四个铰链和四个杆，每两个相邻的杆之间设有一个铰链；四个铰链分别为铰链Ⅰ1(6001)、铰链Ⅰ2(6003)、铰链Ⅰ3(6005)和铰链Ⅰ4(6007)，四个杆分别为杆Ⅰ1(6002)、杆Ⅰ2(6004)、杆Ⅰ3(6006)和杆Ⅰ4(6008)，杆Ⅰ1(6002)和杆Ⅰ2(6004)之间设有铰链Ⅰ1(6001)，杆Ⅰ2(6004)和杆Ⅰ3(6006)之间设有铰链Ⅰ2(6003)，杆Ⅰ3(6006)和杆Ⅰ4(6008)之间设有铰链Ⅰ3(6005)，杆Ⅰ1(6002)和杆Ⅰ4(6008)之间设有铰链Ⅰ4(6007)。
3.根据权利要求1所述的一种光学元件轴向位置精密调整装置，其特征在于，驱动器(4)的驱动杆抵在换向块上具体为：驱动杆穿过杆Ⅱ4(5009)上的通孔(50011)抵在驱动器作用杆(50012)上。
4.根据权利要求1所述的一种光学元件轴向位置精密调整装置，其特征在于，所述多个换向块(5)的个数为2个或3个。
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