CN105867074A - 一种投影物镜柔性调平装置及其调平方法 - Google Patents

一种投影物镜柔性调平装置及其调平方法 Download PDF

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程刚
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Abstract

本发明公开了一种投影物镜柔性调平装置及其调平方法，包括物镜托架板、安装板、柔性块和调平机构，所述物镜托架板上安装有物镜，所述柔性块的上层与物镜托架板下底面平行设置，所述柔性块的下层与安装板的上表面平行设置；所述柔性块通过调平机构调节实现物镜托架板在X和Y轴方向微位移，实现物镜在X和Y轴方向上的调平。本发明提供一种投影物镜柔性调平装置及其调平方法，保证物镜的光轴与硅片表面垂直，并保证物镜的理想像平面与理想的硅片上表面重合。

Description

一种投影物镜柔性调平装置及其调平方法
技术领域
本发明涉及精密仪器领域，特别是涉及一种投影物镜柔性调平装置及其调平方法。
背景技术
光刻技术是大规模集成电路制造的基础，已经成为推动集成电路发展的核心驱动力。投影光刻作为其最为关键的工艺，投影物镜的性能直接决定了光刻的图形传递能力。在光刻机中投影物镜的安装需要考虑的是能方便调整物镜的位置，以保证物镜的光轴与硅片表面垂直，并保证物镜的理想像平面与理想的硅片上表面重合。
从对光刻机物镜的调平装置的分析来看，现有的采用机械安装工艺的调平方法是通过采用修磨垫片的方式来实现调平的，这种方式可达到比较高的水平度要求，但是整个调平的过程也比较繁琐。现有的柔性调平装置主要是由三个柔性块均匀布置组成等边三角形，物镜安放在等边三角形区域内，通过旋动每个柔性块中的调节螺杆对物镜进行三点支撑调平，此方法需要单独对每个柔性块进行安装，操作起来也比较麻烦。专利所述的柔性调平装置只包含一个柔性块，采用四点支撑方式，调平是沿两个正交的方向进行，互不干扰，操作方便。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种投影物镜柔性调平装置及其调平方法，保证物镜的光轴与硅片表面垂直，并保证物镜的理想像平面与理想的硅片上表面重合。
技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种投影物镜柔性调平装置，包括物镜托架板、安装板、柔性块和调平机构，所述物镜托架板上安装有物镜，所述柔性块的上层与物镜托架板下底面平行设置，所述柔性块的下层与安装板的上表面平行设置；所述柔性块通过调平机构调节实现物镜托架板在X和Y轴方向微位移，实现物镜在X和Y轴方向上的调平。
进一步的，所述柔性块包括上层柔性层、中层柔性层和下层柔性层，所述上层柔性层与中层柔性层之间通过第一柔性铰链结构平行设置，所述中层柔性层与下层柔性层之间通过第二柔性铰链结构平行设置，所述第一柔性铰链结构与第二柔性铰链结构的轴向相互垂直。
进一步的，调平机构包括X轴方向调平螺钉和Y轴方向调平螺钉；所述X轴方向调平螺钉包括第一调平螺钉和第二调平螺钉，所述第一调平螺钉和第二调平螺钉关于柔性块的中心轴线对称分布，且第一调平螺钉和第二调平螺钉的连线与第一柔性铰链结构的轴线相互垂直，所述第一调平螺钉和第二调平螺钉分别通过物镜托架板上的螺纹孔竖直旋入物镜托架板和柔性块的上层柔性层之间的间隙中，调节第一调平螺钉和第二调平螺钉使第一柔性铰链结构发生弹性变形，实现物镜托架板X轴方向调平；所述Y轴方向调平螺钉包括第三调平螺钉和第四调平螺钉，所述第三调平螺钉和第四调平螺钉关于柔性块的中心轴线对称分布，且第三调平螺钉和第四调平螺钉的连线与第二柔性铰链结构的轴线相互垂直，所述第三调平螺钉和第四调平螺钉分别通过柔性块的下层柔性层的螺纹孔竖直旋入下层柔性层和中层柔性层之间的结构间隙中，调节第三调平螺钉和第四调平螺钉使第二柔性铰链结构发生弹性变形，实现物镜托架板Y轴方向调平。
进一步的，所述第一柔性铰链结构和第二柔性铰链结构均为双边直圆弧形柔性铰链。
进一步的，所述物镜托架板为台阶结构，所述台阶结构具有台阶面，所述物镜固定安装在物镜托架板的台阶面上。
进一步的，所述柔性块的上层柔性层通过固定螺钉与物镜托架板连接，所述柔性块的下层柔性层通过安装螺钉安装在安装板上。
进一步的，所述的固定螺钉均为内六角圆柱头螺钉，安装螺钉也均为内六角圆柱头螺钉。
一种投影物镜柔性调平装置的调平方法，对物镜的四点调平的步骤如下：
顺时针旋动第一调平螺钉时，则要相应地对第二调平螺钉进行逆时针旋动；当顺时针旋动第二调平螺钉时，则要相应地对第一调平螺钉进行逆时针旋动；第一调平螺钉和第二调平螺钉相互配合旋动使物镜托架板产生微位移，实现对物镜X轴方向的微动调平；同样地，旋动第三调平螺钉和第四调平螺钉可以实现对物镜Y轴方向的微动调平；从而使物镜的光轴与硅片表面垂直，并使物镜的理想像平面与理想的硅片的上表面重合，提高成像质量。
有益效果：本发明的调平装置由两个轴向相互垂直的双边柔性铰链结构组成，通过柔性铰链结构的弹性变形进行内摩擦传递，可对物镜进行四点支撑调平。与现有技术相比，调平是沿两个正交的方向进行，互不干扰，旋动调平机构可以快速地实现投影物镜的调平。主要有如下优点：
1)本发明运用了杠杆原理，使得物镜在安装调整过程中不会因外力的作用而产生应力变形，提高了物镜对轴心的装调精度，保证了物镜的光轴与硅片表面垂直，提高了光刻质量；
2)本发明只用到了一个柔性块，便于安装，结构简单且调节方便；
3)本发明实现了物镜的调平与安装的一体化，缩小了调平装置的空间。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的主视结构示意图；
图3为本发明的左视结构示意图；
图4为本发明的俯视结构示意图；
图5为本发明的物镜托架板俯视结构示意图；
图6为本发明的物镜托架板剖视结构示意图；
图7为本发明的安装板立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，本发明不限于以下实施例。
为了克服因物镜在安装时的微小摆动对像质产生的不良影响，在光刻机中投影物镜的安装时要考虑到能方便调整物镜的位置，以保证物镜的光轴与硅片表面垂直，并保证物镜的理想像平面与理想的硅片上表面重合，提高成像质量。根据上述要求提出本发明的投影物镜柔性调平装置，下面结合附图对本发明进行详细描述：
如附图1、2、3和4所示，一种投影物镜柔性调平装置，包括物镜托架板3、安装板4、柔性块6和调平机构，所述物镜托架板3上安装有物镜1，所述柔性块6的上层与物镜托架板3下底面平行设置，所述柔性块6的下层与安装板4的上表面平行设置；所述柔性块6通过调平机构调节实现物镜托架板3在X和Y轴方向微位移，实现物镜1在X和Y轴方向上的调平。
所述柔性块6包括上层柔性层、中层柔性层和下层柔性层，所述上层柔性层与中层柔性层之间通过第一柔性铰链结构601平行设置，所述中层柔性层与下层柔性层之间通过第二柔性铰链结构602平行设置，所述第一柔性铰链结构601与第二柔性铰链结构602的轴向相互垂直。所述第一柔性铰链结构601和第二柔性铰链结构602均为双边直圆弧形柔性铰链，其材料选用弹簧钢(65Mn)。
所述调平机构包括X轴方向调平螺钉和Y轴方向调平螺钉；所述X轴方向调平螺钉包括第一调平螺钉2和第二调平螺钉8，所述第一调平螺钉2和第二调平螺钉8关于柔性块6的中心轴线对称分布，且第一调平螺钉2和第二调平螺钉8的连线与第一柔性铰链结构601的轴线相互垂直，所述第一调平螺钉2和第二调平螺钉8分别通过物镜托架板3上的螺纹孔竖直旋入物镜托架板3和柔性块6的上层柔性层之间的间隙中，调节第一调平螺钉2和第二调平螺钉8使第一柔性铰链结构601发生弹性变形，实现物镜托架板3在X轴方向调平；所述Y轴方向调平螺钉包括第三调平螺钉5和第四调平螺钉10，所述第三调平螺钉5和第四调平螺钉10关于柔性块6的中心轴线对称分布，且第三调平螺钉5和第四调平螺钉10的连线与第二柔性铰链结构602的轴线相互垂直，所述第三调平螺钉5和第四调平螺钉10分别通过柔性块6的下层柔性层的螺纹孔竖直旋入下层柔性层和中层柔性层之间的结构间隙中，调节第三调平螺钉5和第四调平螺钉10使第二柔性铰链结构602发生弹性变形，实现物镜托架板3在Y轴方向调平。
如附图5和6所示，所述物镜托架板3为台阶结构，所述台阶结构具有台阶面，所述物镜1固定安装在物镜托架板3的台阶面上。物镜托架板3上开设有六个螺纹通孔，柔性块6的上层柔性层通过四个均布的固定螺钉7与物镜托架板3连接，其余两个螺纹孔用来放置第一调平螺钉2和第二调平螺钉8。
如附图2和7所示，所述安装板4上开设有四个均布的螺纹通孔，柔性块6的下层柔性层通过四个均布的安装螺钉9安装在安装板4上。进一步的，所述固定螺钉7均为内六角圆柱头螺钉，安装螺钉9也均为内六角圆柱头螺钉，所有内六角圆柱头螺钉均选用标准件GB/T 70.1-2008。
投影物镜柔性调平装置对物镜1的四点调平的工作原理，步骤如下：
当对物镜1进行安装时，物镜1的光轴不一定垂直于硅片表面，当顺时针旋动第一调平螺钉2时，则要相应地对第二调平螺钉8进行逆时针旋动；当顺时针旋动第二调平螺钉8时，则要相应地对第一调平螺钉2进行逆时针旋动；由于柔性铰链结构不是关于柔性块6的中心轴对称的，所以第一调平螺钉2和第二调平螺钉8旋动的距离并不相等，需在调节时根据实际情况进行旋动，第一调平螺钉2和第二调平螺钉8相互配合旋动使物镜托架板3产生微位移，实现对物镜在1X轴方向的微动调平；同样地，旋动第三调平螺钉5和第四调平螺钉10可以实现对物镜在1Y方向的微动调平，从而使物镜1的光轴与硅片表面垂直，并使物镜1的理想像平面与理想的硅片的上表面重合，提高成像质量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种投影物镜柔性调平装置，其特征在于：包括物镜托架板(3)、安装板(4)、柔性块(6)和调平机构，所述物镜托架板(3)上安装有物镜(1)，所述柔性块(6)的上层与物镜托架板(3)下底面平行设置，所述柔性块(6)的下层与安装板(4)的上表面平行设置；所述柔性块(6)通过调平机构调节实现物镜托架板(3)在X和Y轴方向微位移，实现物镜(1)在X和Y轴方向上的调平。
2.根据权利要求1所述一种投影物镜柔性调平装置，其特征在于：所述柔性块(6)包括上层柔性层、中层柔性层和下层柔性层，所述上层柔性层与中层柔性层之间通过第一柔性铰链结构(601)平行设置，所述中层柔性层与下层柔性层之间通过第二柔性铰链结构(602)平行设置，所述第一柔性铰链结构(601)与第二柔性铰链结构(602)的轴向相互垂直。
3.根据权利要求1或2所述一种投影物镜柔性调平装置，其特征在于：调平机构包括X轴方向调平螺钉和Y轴方向调平螺钉；所述X轴方向调平螺钉包括第一调平螺钉(2)和第二调平螺钉(8)，所述第一调平螺钉(2)和第二调平螺钉(8)关于柔性块(6)的中心轴线对称分布，且第一调平螺钉(2)和第二调平螺钉(8)的连线与第一柔性铰链结构(601)的轴线相互垂直，所述第一调平螺钉(2)和第二调平螺钉(8)分别通过物镜托架板(3)上的螺纹孔竖直旋入物镜托架板(3)和柔性块(6)的上层柔性层之间的间隙中，调节第一调平螺钉(2)和第二调平螺钉(8)使第一柔性铰链结构(601)发生弹性变形，实现物镜托架板(3)X轴方向调平；所述Y轴方向调平螺钉包括第三调平螺钉(5)和第四调平螺钉(10)，所述第三调平螺钉(5)和第四调平螺钉(10)关于柔性块(6)的中心轴线对称分布，且第三调平螺钉(5)和第四调平螺钉(10)的连线与第二柔性铰链结构(602)的轴线相互垂直，所述第三调平螺钉(5)和第四调平螺钉(10)分别通过柔性块(6)的下层柔性层的螺纹孔竖直旋入下层柔性层和中层柔性层之间的结构间隙中，调节第三调平螺钉(5)和第四调平螺钉(10)使第二柔性铰链结构(602)发生弹性变形，实现物镜托架板(3)Y轴方向调平。
4.根据权利要求2所述一种投影物镜柔性调平装置，其特征在于：所述第一柔性铰链结构(601)和第二柔性铰链结构(602)均为双边直圆弧形柔性铰链。
5.根据权利要求1所述一种投影物镜柔性调平装置，其特征在于：所述物镜托架板(3)为台阶结构，所述台阶结构具有台阶面，所述物镜(1)固定安装在物镜托架板(3)的台阶面上。
6.根据权利要求1所述一种投影物镜柔性调平装置，其特征在于：所述柔性块(6)的上层柔性层通过固定螺钉(7)与物镜托架板(3)连接，所述柔性块(6)的下层柔性层通过安装螺钉(9)安装在安装板(4)上。
7.根据权利要求6所述一种投影物镜柔性调平装置，其特征在于：所述的固定螺钉(7)均为内六角圆柱头螺钉，安装螺钉(9)也均为内六角圆柱头螺钉。
8.一种投影物镜柔性调平装置的调平方法，其特征在于：对物镜(1)的四点调平的步骤如下：
顺时针旋动第一调平螺钉(2)时，则要相应地对第二调平螺钉(8)进行逆时针旋动；当顺时针旋动第二调平螺钉(8)时，则要相应地对第一调平螺钉(2)进行逆时针旋动；第一调平螺钉(2)和第二调平螺钉(8)相互配合旋动使物镜托架板(3)产生微位移，实现对物镜(1)X轴方向的微动调平；
同样地，旋动第三调平螺钉(5)和第四调平螺钉(10)可以实现对物镜(1)Y轴方向的微动调平；
从而使物镜(1)的光轴与硅片表面垂直，并使物镜(1)的理想像平面与理想的硅片的上表面重合，提高成像质量。
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