CN104977710A - 一种光学系统像质补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种光学系统像质补偿装置，包括变形镜和多个微动机构，其特征在于：所述多个微动机构通过改变所述变形镜的局部面型，或通过调整微动镜在Z向或θX、θY方向的位置，实现光学系统像质的补偿。本发明提出的一种光学系统像质补偿装置，具有结构简单，装配难度小，且稳定可靠，操作方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，更进一步地，涉及一种光刻机光学系统像质补偿装置。
背景技术
随着半导体行业的不断发展，对光刻机的要求越来越高，随之对投影光学系统像质的指标需求也越来越高，环境因素、光学元件的加工误差等因素带来的高阶像更是成为了指标实现的技术难题。而各种因素带来的高阶像质只通过调整可动镜片已经无法实现补偿，尤其是对高阶非对称像质更显无能为力。为了解决这一类问题，需要可以实现高阶非对称像质的校正补偿的装置。
当前，补偿光学元件的像质，主要采用局部加热和应力变形两种方法。美国专利US20080239503就是通过液压和电机结合的方式对光学单元表面施加应力，从而控制光学单元表面的变形，以达到校正补偿像质的作用。但是该装置液压方式实现难度大，对装置的封闭性要求高，否则容易污染光学元件，整体结构复杂，装配难度大，不易调整。
发明内容
本发明的目的在于提供一种像质补偿机构，通过改变镜片的局部面型，或通过调整镜片在X、Y、Z方向的位置，来实现光学系统像质的补偿。
本发明提出一种光学系统像质补偿装置，包括变形镜和多个微动机构，其特征在于：所述多个微动机构通过改变所述变形镜的局部面型，实现光学系统像质的补偿。
本发明还提出了一种光学系统像质补偿装置，包括微动镜和多个微动机构，其特征在于：所述多个微动机构通过调整所述微动镜在Z向或θX（绕X轴旋转方向）、θY（绕Y轴旋转方向）方向的位置，实现光学系统像质的补偿。
其中，所述变形镜/微动镜与微动机构胶结固定，所述微动机构固定在镜座上。
其中，所述微动机构包括柔性件、驱动器、运动件及传感器；运动件与柔性件连接，并可绕其转动；驱动器推动运动件旋转，使柔性件上下运动；传感器测量柔性件的位移量。
更进一步地，还包括微动机构控制单元、主控制系统和波前传感器，所述主控制系统通过所述多个微动机构控制单元使所述变形镜发生变形，通过所述波前传感器测量所述变形镜表面发生的形变。
更进一步地，所述还包括微动机构控制单元、主控制系统和波前传感器，所述主控制系统通过所述多个微动机构控制单元使所述微动镜在Z向或θX（绕X轴旋转方向）、θY（绕Y轴旋转方向）方向的位移，通过所述波前传感器测量所述微动镜位置变化后的像质。
其中，所述微动镜是透镜或反射镜，镜片形状是平面镜或凹凸镜。
本发明提出的一种光学系统像质补偿装置，具有结构简单，装配难度小，且稳定可靠，操作方便的优点。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1为本发明光学系统曝光装置结构示意图；
图2为本发明像质补偿装置结构示意图；
图3为本发明像质补偿装置微动机构侧面剖视图；
图4为本发明像质补偿装置微动机构剖视图；
图5为本发明像质补偿装置微动机构的柔性件结构示意图；
图6为本发明像质补偿装置微动机构的柔性件局部剖视图；
图7为本发明像质补偿装置微动机构的运动原理图；
图8、图9为本发明镜片变形图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
如图1所示，图1为本发明曝光装置的结构示意图。曝光装置主要包括掩模版100、光学系统200、微动机构控制单元500、主控制系统400和波前传感器300。微动机构控制单元500控制着变形镜210，微动机构控制单元500与主控制系统400连接。波前传感器300检测成像的入射光的像质，将获得的像质反馈到主控制系统400，主控制系统400通过分析成像的入射光的像质与期望的像质的偏差，确定补偿量，由微动机构控制单元500控制变形镜210的面型变化，实现像质的校正。
图2所示为本发明像质补偿装置整体结构图，该装置包括：变形镜210和微动机构230。变形镜210可以是透镜，也可以是反射镜，镜片形状可以是平面镜，也可以是凹凸镜。变形镜210由多个微动机构230支撑。
如图3、图4所示为微动机构结构图。微动机构230包括：柔性件231、板簧232、传感器233、固定块234、定位销235、驱动器236、光杆237、运动件238、支柱239及锁紧螺钉250。
变形镜210由柔性件231通过胶水240固定支撑，柔性件231安装在镜座220上，板簧232固定在柔性件231上，通过锁紧螺钉250可以调整板簧的预紧力，改变柔性件可动部分输出刚度。运动件238通过定位销235与柔性件231连接，并可以绕其转动，光杆237和支柱239分别装配到运动件238上，固定块234固定于柔性件固定部分231_2，传感器233固定于柔性件可动部分231_1，驱动器236推到运动件238绕定位销235旋转，从而使得光杆237上下移动，从而推到柔性件可动部分231_1上下运动，并通过传感器233测量其与固定块234被测面的距离变化，实现对变形镜210的面型的改变，从而对像质起到补偿作用。
柔性件231为整个微动机构的关键零件，采用弹性材料。柔性件231的结构如图5、6所示， H1、H2、H3、H4、H5和H6为具有一定厚度的柔性臂，柔性件231可简化为一个连杆机构，如图7所示，H1、H2、H3和H4可简化为可伸缩杆，实现机构的Z向平动。H5和H6两柔性臂可简化为一Z向固定的铰链b，用于减少机构运动过程中产生的径向串扰，减少对镜片产生的多余应力及面型干扰，a为柔性件231的对外输出端，且a与镜片胶结。
通过微动机构控制单元500控制驱动器驱动距离和方向，实现柔性件可动部分231_1的上下移动，从而使得与其胶接的变形镜210上下移动，进而改变变形镜210与其连接部分面型，对像质起到补偿作用。
支撑变形镜210的微动机构230的数量可以根据实际使用情况选择，本实施例基于电机的均匀分布和对镜片的支撑选用12点的形式。根据检测装置得到的测量数据，确定调整不同位置上的微动机构230，同时计算出相应的调节量，镜片表面则会产生相应的面形变化，从而可以补偿像质。换言之，通过检测等方式得出变形镜210需要补偿的某阶像质，就有一个对应的微动机构230组合，通过控制相对应驱动器236的驱动距离和方向就可以对变形镜210的某阶像质起到补偿作用。图8和图9所示即为两种不同控制方式下变形镜210的变形量，这个变形量根据实际的使用情况通过计算即可达到补偿像质的作用。
在本发明的另一个实施例中，通过调整镜片在Z向或θX（绕X轴旋转方向）、θY（绕Y轴旋转方向）方向的位置，来实现光学系统像质的补偿。支撑微动镜210的微动机构230的数量可以根据实际使用情况选择，本实施例基于电机的均匀分布和对镜片的支撑选用12点的形式。根据检测装置得到的测量数据，确定调整不同位置上的微动机构230，同时计算出相应的调节量，然后对镜片做出相应的位置移动，并通过传感器精确控制。需要调整镜片Z向位置时，即调整镜片间的空气间隔，则根据测量数据，同时调整这些微动机构，则实现光学系统像质中场曲的补偿；当需要调整镜片的θX、θY时，即调整微动镜210的倾斜，则根据测量数据，对某些微动机构进行调整，则实现光学系统像质中畸变的补偿。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
Claims (11)
1.一种光学系统像质补偿装置，包括变形镜和多个微动机构，其特征在于：所述多个微动机构通过改变所述变形镜的局部面型，实现光学系统像质的补偿。
2.如权利要求1所述的光学系统像质补偿装置，其特征在于，所述变形镜与微动机构胶结固定，所述微动机构固定在镜座上。
3.如权利要求1所述的光学系统像质补偿装置，其特征在于，所述微动机构包括柔性件、驱动器及运动件；运动件与柔性件连接，并可绕其转动；驱动器推动运动件旋转，使柔性件上下运动。
4.如权利要求1所述的光学系统像质补偿装置，其特征在于，还包括微动机构控制单元、主控制系统和波前传感器，所述主控制系统通过所述多个微动机构控制单元使所述变形镜发生变形，通过所述波前传感器测量所述变形镜表面发生的形变。
5.如权利要求1所述的光学系统像质补偿装置，其特征在于，所述变形镜是透镜或反射镜，镜片形状是平面镜或凹凸镜。
6.一种光学系统像质补偿装置，包括微动镜和多个微动机构，其特征在于：所述多个微动机构通过调整所述微动镜位置，实现光学系统像质的补偿。
7.如权利要求6所述的光学系统像质补偿装置，其特征在于，所述微动镜的位置包括所述微动镜Z向或θX（绕X轴旋转方向）、θY（绕Y轴旋转方向）方向的位置。
8.如权利要求6所述的光学系统像质补偿装置，其特征在于，所述微动镜微动机构胶结固定，所述微动机构固定在镜座上。
9.如权利要求6所述的光学系统像质补偿装置，其特征在于，所述微动机构包括柔性件、驱动器及运动件；运动件与柔性件连接，并可绕其转动；驱动器推动运动件旋转，使柔性件上下运动。
10.如权利要求6所述的光学系统像质补偿装置，其特征在于，还包括微动机构控制单元、主控制系统和波前传感器，所述主控制系统通过所述多个微动机构控制单元使所述微动镜在Z向或θX（绕X轴旋转方向）、θY（绕Y轴旋转方向）方向产生位移，通过所述波前传感器测量所述微动镜位置变化后的像质。
11.如权利要求6所述的光学系统像质补偿装置，其特征在于，所述微动镜是透镜或反射镜，镜片形状是平面镜或凹凸镜。
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