TW459149B - Assembly of optical element and mount - Google Patents

Description

4 5 91 4 9 五、發明說明（1) 本發明係有關一種光學元件與鏡框構成之組件、此種 組件之用途、使用此種組件之物鏡及微石版印刷投影曝光 設備。由玻璃、晶體或陶瓷製成之光學元件，例如透鏡、 稜鏡、反射鏡、光柵，通常與鏡框，多為金屬，組合成光 學組件，例如物鏡。 此處光學元件需遵守極嚴格之公差而彼此定位，且整 個組件對環境影響需具堅實性。天文望遠鏡，如衛星輔助 系統（例如ROSAT X射線望遠鏡），及微石版印刷投影曝 光設備皆對其有特殊要求。 專利EP 0 053 463曾提出將精密反射鏡懸吊在簧片上 的方法。 專利ϋ S 5，4 2 8 , 4 8 2亦曾提出微石版印刷投影曝光設備 透鏡之高發展鏡框技術。 透鏡不是直接與三個徑向彎樑黏住，就是使一中間環 經三個均勻分佈在圓周的實體接頭而與一鏡框連接。透鏡 與中間環整面黏合。藉堆疊鏡框而構成一光學組件，尤其 是一物鏡。 設調節器以相對於鏡框移動光學元件或使其變形有多 種方式。專利ΕΡ 0 145 902 Α舉出一實例，其使一反射鏡

4 5 9 彳 4 9 五，發明說明（2) -一 以三切向輻條而懸吊在一鏡框上，該輻條可利元 件而改變長度。 T日斗帖 本發明之目的因此在於提供一種光學元件與 之組件’其光學元件定位精確度及不受鏡框環 力提高。且光學元件與鏡框的連接處，通常為破= 晶體金屬連接，無幾何精確度之要求，以可因去或 叫可重深皆外 線（D U V )耐抗性而採用黏合以外之其他連接方法。 、 本發明設計原理之適用範圍極大。本發明主要係整人 於物鏡及使用於微石版印刷投影曝光設備，尤其特別$: 於成像效率之極精密調整。 具申請專利範圍第1項所述特徵之組件達成本目的。 其光學元件經多個連接片而與一剛性中間環連接，該中間 環再經主動調整件或被動脫接件而與一鏡框連接，鏡框再 連接一外殼及/或其他鏡框。 本發明之有利實施型式見申請專利範圍第2至2 6項。 依據申請專利範圍第2項’連接片設計作彈簧接頭或簧 片。如此可吸收光學元件（例如玻璃）與鏡框（金屬）之 不同熱延展。整體而言最小化了應力。 光學元件與連接片的連接見申請專利範圍第3至7項。

4 5 914 9 五、發明說明（3) 此處重要的是確保對光學物件所承受照射之穩定性一採 用黏合時在紫外線範圍有問題一同時不在光學元件中產 生應力，其在力嚙合連接（夾緊）時無法避免。因此以金 屬熔接或焊接為優先。 申請專利範圍第8至1 2項為連接片與中間環之連接， 其中根據申請專利範圍第8項，可使連接片與中間環一體 成形。依據申請專利範圍第1 2項，以雷射熔接使連接片與 中間環連接，而補償連接片與光學元件連接之位置公差。 元該D 帖’ } 耳具頭 帕工接 或動體 亦傳實 ，當及 件適桿 元之槓 電件C 壓整置 ，調裝 項動動 3主傳 第是的 圍 > 當 範A適 利02括 專9包 請45可 申1件 據ο整 依EP調 (^ 件主 依據申請專利範圍第14項，被動脫接件主要為實體接 頭及傳動裝置，如US 5, 428, 482所述。 一類重要的光學元件為申請專利範圍第1 5項所述具旋 轉對稱邊緣與對稱軸之光學元件。其尤其包括典型具柱面 邊緣，亦或具非球面及非對心光學面的透鏡。 申請專利範圍第1 6至1 8項為中間環與連接片之有利設 計

4 5 914 9 五、發明說明（4) 申請專利範圍第1 9項提出另一類光學元件，申請專利 範圍第15項所提出者包含在其中’申請專利範圍第20及21 項提出其連接件配置的有利設計’其連接片為輻條而設在 光學元件「輪轂」與中間環「輪圈」之間。 依據申請專利範圍第2 2項，連接片設作近似US 5, 428, 482 之樑。 申請專利範圍第2 3項提出本發明之一重要優點，其因 多項自由設計參數而容許設定200至400 Hz以上之機械振 蕩最低自然頻率。如此可有效壓抑較低頻率出現之干擾振 蕩。 申請專利範圍第2 4及2 5項提出本發明所達到的極佳無 應力支撐。其達到30nm至20 nm以下的像散或三波殘餘透 鏡變形。鏡框接觸面95%以上變形，最好是98%以上，完美 設計時甚至為99%以上，不會影響透鏡。 被動調整件，如申請專利範圍第2 6項所述，特別適用 於申請專利範圍第30或31項之校準。 依據申請專利範圍第2 7至2 9項，本發明組件優先使用 於物鏡及微石版印刷投影曝光設備，尤其設申請專利範圍 第2 8項之控制電路可校正極微細之干擾。

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圖式說明 圖1係本發明設懸吊式連接片及調節器的配 ， 圖2係本發明設橫躺式連接片及在中間環2置截面圖a 接頭的配置截面圖。 、鏡樞間之實體 圖3係圖2配置的俯視圖。 圖4係本發明設切向連接片的配置俯视圖。 圖5係本發明設反射鏡及調節器與槓桿私 面圖。 震置的配置截 圖6係一投影曝光設備的示意圖。 圖7係一優先彈簧連接片的示意圖。 圖1所示配置包括一透鏡1與一鏡框5。依據本發明， 視透鏡材料及剛性而定，設一剛性中間環3，例如一截面 為1 cm2的高級鋼環，該中間環經連接片2與透鏡1連接， 經調節器4與鏡框5連接。鏡框5經一用於調整高度的中間 墊6與一外殼7連接，該外殼例如設計作與另一透鏡之間隔 環。 透鏡1與連接片2的連接處12在兩方面有問題：

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Ca 第一，不同材料之連接，透鏡1係由玻璃、晶體，如 上或石英’或玻璃陶瓷（Zer〇dur®反射鏡），連接片2係 ，級鋼、青銅等製成，而以熔接、焊接連接，亦或以螺 或鉚釘連接。 第二是此連接處承受照射負荷一反射鏡除外。應用 於深紫外線光譜範圍（約3 0 0，丨00 波長）時，有機黏 膠無法使用，因會被放射破壞。 除此之外’連接處1 2之幾何公差需極小，以達到配置 之目的。 透鏡1並對熱負荷敏感’因抗反射層無法耐受以 上的温度’且玻璃’尤其疋晶體’如CaF2 —其由於深紫 外線透明度而被用於消色差光學元件一對時間與空間溫 度梯度敏感。 在實施例中’黏合係採超音波熔接，如E. R ΰ der et al. , 「科技與管理44」（ 1 9 9 5 ) ’第31〜39頁所述，而克服 了上述問題。另一種可行之連接技術為以低熔點焊料悝 ί，如專利DE 1 97 55 356所述。連接片2的位置被 連接片與剛性中間環9的聯結吸收。故採雷射熔接為適當， 其可在低熱輸入量下達到極均勻的熔接連接。 田

45 914 9 五、發明說明（7) 連接片2為簧片，以衝壓或腐蝕法精密成形。其— 為0.1 rara 至〇·5 mm厚，約3—20 mm 寬 » 10-30 長， 為數mm ^在實施例中，其平行於光軸及透鏡1之對稱=巨離 依據圖7之規格’一腐韻或衝壓件設有剛性弓形 71、兩切向簧片72， 73及與透鏡超音波熔接之區域74， 可得到無力矩之透鏡徑向延展性。圖號75代表與申塔f 接之雷射熔接區域。 間環連 μ而剛間環3可在均句分佈於®周的三個位置經調節 器4而一鏡樞5連接。調節器4例如由壓電元件構 而使透鏡1對鏡框5之脫接有兩自由度，亦即垂 S對X及7軸傾斜。 | &旦於對稱軸 作 只為校準物鏡所需之被動調節器亦可利用調整螺絲操 据5變如’甘—方面可校準透鏡傾斜，另一方面尚可校準鏡 系由鏡框5二中間塾6及外殼7組裝成完整光學 系統，例如物鏡，時因製造公差而產生。 22連^2»顯一設計D此處透鏡1在連接處122與連接片 佯黏膠之晬舢專利DE 1 9 7 4 8 2 1 1 ,使用黏膠保護層可確 保黏膠之照射耐抗性e f知定向膠結法可達到極精確之校

第10頁 45 914 9 五、發明說明（8) 準〇 連接片2 2與剛性中間環3 2結合而一體成形，例如採精 密車削附加火花加工。剛性中間環3 2藉實體接頭3 5而與鏡 框5 2脫接，使得鏡框在組裝時之變形不會影響到透鏡1。 典型之尺寸如圖2所示。 圖3顯示圖2截面圖所示配置光車由與對稱軸S方向之 圖。如圖所示，連接片22為徑向設置，且對一平面E對 稱，該平面包含對稱軸S (申請專利範圍第1 7項）。透鏡1 具一旋轉對稱於對稱軸S的邊緣1R。中間環32是一旋轉對 稱於對稱軸S的環（申請專利範圍第1 6項）。連接片2 2均 勻分佈在圓周上（申請專利範圍第18項）°x及y軸各設彈 簧接頭35， 35’ ，其活動定向不同。鏡框設計者可依據要 求而選擇其數目、位置及活動性。此處鏡框5 2如一般透鏡 鏡框設計作圓柱狀。 圖4以相同之俯視圖顯示設切向作用於透鏡1之連接片 24的配置。此處連接片24垂直於製圖面，即如申請專利範 圍第20項所述垂直於X及y軸之主平面X， Y，如圖1懸吊式 之連接片。此處中間環34經三個互為120°角如圖1所述之 調節器4而與鏡框5連接。

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五、發明說明（9) 本發明配置當然並不只適用於旋轉 ， 實施例所示，而亦適用任何一種光學元株稱透鏡’如上面 之稜鏡、反射鏡、光柵、全息元件^ ^ ’例如各種形狀 鏡框技術適用於相對於重力之任何#風-得注意的是’此 J尤予疋件位置。 ’其經成對斜置的 中間環再經實體接 。調節器4 5 (例如 比較EP 0 1 45 902 而作用於中間環 圖5之實施例顯示一偏心柱面鏡j 5 彈簧連接片25而與剛性中間環32連接。 頭452，453及槓桿451而與鏡框55連接 壓電或由帕耳帖元件控制的延展元件，

A )於是經槓桿451及實體接頭452，453 32 ° 圖6顯示將設於一鏡框652中之逯鏡651置入一物鏡65 之配置，該物鏡係為微石版印刷投影曝光設備之投影物 鏡。該設備如習知由一光源6丨、一照明系統6 3、一遮蔽罩 6 4與一定位系統6 4 1、物鏡6 5、晶圓6 6及其定位系統6 6 1構 成0 當然’物鏡6 5通常具多個透鏡，為反折射或反射物鏡 時’尚包括反射鏡。此處為求清楚顯示而只標示出一者。 同樣地’鏡框技術亦可應用於照明系統6 3。 wc有感測器6 7 1， β 7 2， 6 7 3之投影曝光設備傳導系統 67控制鏡框652上的調節器653。

第12頁 45 91 4 9 五、發明說明（ίο) 傳導系.統6 7依據影像參數（感測器6 7 1 )，例如焦點 位置、波前等，照明參數（感測器6 7 2 )，例如脈衝時 間、數目、照明調整，如相干度、四極照明，及/或遮蔽 罩參數（感測器6 7 3 )控制調節器6 5 3，必要時並包括其他 光學元件之調節器，而達到最完美之影像品質。該傳導系 統6 7通常利用儲存之特性資料及校準參數。 圖號說明 1，6 5 1透鏡 2， 2 2， 2 4, 2 5 連接片 3， 3 2， 3 4中間環 35,35’ 實體接頭，彈簧接頭 4， 45, 653調節器 5，52, 55，652 鏡框 6中間墊 7 外殼 71 弓形件 72， 73簧片 74， 75 區域 12， 122 連接處 1 5 柱面鏡 45 2，453實體接頭

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Claims (1)

1. 」5 914|妹_494 年月a— 六、申請專利範圍 L»---—」 1. 一種光學元件（Ο與鏡框（5)構成之組件’其光學元件 經多個連接片（2 )而與一剛性中間環（3 )連接，該中間環再 經主動調整件（4)或被動脫接件（35)而與一鏡框（5)連接， 鏡框再連接一外殼（7)及/或其他鏡框。 2 .如申請專利範圍第1項所述之組件，其中連接片（2 2 )設 計作彈簧接頭，尤其是簧片。 3. 如申請專利範圍第1或2項所述之組件，其中連接片（2) 與光學元件（1)材料嚙合連接。 4. 如申請專利範圍第3項所述之組件’其中連接片（2 )與 光學元件（1)之連接可抗子外線照射’尤其是3〇() nm以下 波長。 5 .如申請專利範圍第4項所述之組件’其中光學元件（丄） 由玻璃或晶體製成，連接片（2)由金屬製成，且連接不使 用有機成份。 6.如申請專利範圍第5項所述之組件，其f連接採熔接， 尤其是擴散熔接或超音波熔接。 7 _如申清專利範圍苐5項所述之組件，其中連接採焊接。

   2001.05.18.006 45 91 4 9 修正 案號 88109494 六'申請專利範圍 8 .如申請專利範圍第1或2 所述之組件，其中連接片 (⑵與t間環（32)為：體員成形。 9 .如申請專利範圍第1或2項所述之組件，其中連接片（2 ) 與中間環（3 )材料嚙合連接。 10. 如申請專利範圍第9項所述之組件’其中連接片（2)與 尹間環（3 )之連接可抗紫外線照射’尤其是30 0 nm以下波 長。 11. 如申請專利範圍第10項所述之組件，其中連接不使用 有機成份 12·如尹請專利範圍第1 1項所述之組件’其中連接採熔 接’尤其是雷射熔接。 13.如申請專利範圍第1或2項所述之組件，其中調整件 (4)是光電元件或帕耳帖元件。 1 4.如申請專利範圍第1或2項所述之組件，其中被動脫接 件（35，35’）包含實體接頭。 如申請專利範圍第1或2項所述之組件’其中光學元件 (1)具一旋轉對稱邊緣與一對稱轴（S)。

   第16頁 2001.05.18. 007 曰 修正

   45 914 9 — 案號 六、申請專利範圍 1 p 之·板件，其中中間環（2 ) 16.如申請專利範圍第15項所池 旋轉對稱於對稱軸（S)。 1 7.如申請專利範圍第15項所述I級件’其中連接片 對稱於包含對稱轴之平面（Ε) ° 1 8 如申請專利範圍第1 5項所述之組件’其中連接片（2 2 ) 均勻分佈於光學元件（1)圓周上° 19. 如申請專利範圍第1或2瑣所述之組件’其中光學元$ (1)具一主平面（Η) ’該主平面穿過具封閉曲線之光學元件 邊緣。 20. 如申請專利範圍第1 9項所述之組件’其中連接片（2 ) 垂直於主平面。 21·如申請專利範圍第1 9項所述之組件，其中連接片（2 2 ) 平行於主平面（Η)徑向伸向光學元件（1)邊緣。 2 2.如申請專利範圍第1或2項所述之組件，其中連接片 (22)切向伸向光學元件（！）邊緣（1R)。 23.如申請專利範圍第1或2項所述之組件，其中機械振蕩

   第17頁 2001. 05.18.008 _案號 88109494_---魅_ 六、申請專利範圍 之最低自然頻率大於200 Hz，最妤是大於300 Hz ’至大約 1 KHz。 24.如申請專利範圍第1或2項所述之組件’其中光學元件 (1 )之像散及三波變形在30 mm以下。 25·如申請專利範圍第1或2項所述之組件，其中鏡框接觸 面9 5%以上變形不會影響光學元件（1 )。 2 6.如申請專利範圍第1項所述之組件’其中調整件（4)至 少一部份為被動》 27· 一種至少設有一如申請專利範圍第1或2項所述絚件之 物鏡（65)。 23. 一種至少設有一如申請專利範圍第1或2項所述組件之 微石版印刷投影曝光設備，包括至少〆調節器（6 5 3 )，其 特徵在於’設有一控制電路，其至少控制一調節器 、 (653)。 項所述之組件應用於微 2 9. 一種將如申請專利範圍第i或2 石版印刷投影曝光設備的用途。 30, —種將申請專利範圍第26項之被動調整件應用於在申

   2001.05.18.009 4 5 914 9 案號 88109494 年月曰 修正 六、申請專利範圍 請專利範圍第2 7項所述物鏡之外，校準透鏡之用途。 31. —種將申請專利範圍第2 6項之被動調整件應用於在申 請專利範圍第2 7項所述物鏡之内，校準透鏡之用途。 第19頁 2001.05. 18.010 111·«