專(zhuān)利名稱(chēng)：一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及深紫外光刻機(jī)投影物鏡鏡頭制造與裝調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于光刻投影物鏡鏡片高精度支撐的鏡框結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
光刻投影物鏡的加工和制造是一個(gè)非常精密、復(fù)雜的過(guò)程。隨著對(duì)芯片線寬精細(xì)度的要求越來(lái)越高，光刻機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的NA值也越來(lái)越大。光刻投影物鏡中光學(xué)元件的口徑也越來(lái)越大，鏡片的通光孔徑往往在80-320mm之間。為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的成像性能、獲得更高的分辨率，要求光學(xué)元件在獲得亞微米級(jí)的定位精度的同時(shí)還應(yīng)保持面形精度的RMS值在幾個(gè)納米范圍內(nèi)。在工作過(guò)程中經(jīng)過(guò)持續(xù)曝光之后，投影物鏡的每個(gè)鏡片都會(huì)累積一定的熱量，由于鏡片大小、厚度的不同，各個(gè)鏡片產(chǎn)生的溫度變化是不同的。由于大口徑光學(xué)透鏡對(duì)于溫度的變化更為敏感，溫度差異造成的鏡片面形的改變會(huì)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)成像性能產(chǎn)生不利的影響。并且，加工、制造、裝配過(guò)程中環(huán)境溫度的變化還會(huì)產(chǎn)生鏡片的偏心誤差。傳統(tǒng)的能夠滿足小口徑光學(xué)透鏡支撐定位精度的鏡框已然無(wú)法滿足高NA投影光刻物鏡光學(xué)系統(tǒng)對(duì)鏡片支撐、定位和面形的要求。現(xiàn)有技術(shù)采用在鏡框內(nèi)側(cè)加工出柔性彈片的方式補(bǔ)償溫度變化對(duì)面形的影響，起到很好的效果。但除了溫度之外，在投影物鏡的加工、制造過(guò)程中，鏡片的支撐還會(huì)受到裝調(diào)力和加工誤差的影響，進(jìn)而降低鏡片的面形精度。單純采用柔性彈片的方式雖然能夠補(bǔ)償溫度變化對(duì)鏡片面形的影響，卻無(wú)法消除由裝調(diào)力和加工誤差產(chǎn)生的面形誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有光刻投影物鏡的加工制造過(guò)程中光學(xué)鏡片的支撐由于受到裝調(diào)力和加工誤差的影響，降低鏡片的面形精度的問(wèn)題，提供一種光刻投影物鏡中鏡片的支
撐裝置。一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，該裝置包括支座和鏡框，鏡片通過(guò)支座支撐在鏡框內(nèi)，所述鏡框?yàn)榄h(huán)形，在環(huán)形鏡框底部向環(huán)內(nèi)延伸處設(shè)置有支撐部。本發(fā)明的工作原理為本發(fā)明所述的鏡片在其通光孔徑之外的部分加工有一圈凸緣，不但利于鏡片的支撐定位，還可以有效避免支撐結(jié)構(gòu)與鏡片接觸區(qū)域產(chǎn)生的局部變形傳遞到通光孔徑的范圍內(nèi)。所述支座上加工有一個(gè)雙軸柔性鉸鏈和一個(gè)旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈，二者均位于支座與鏡片光軸平行的中心線上。所述支座的各組成部分加工成一個(gè)整體。所述雙軸柔性鉸鏈具有三個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)自由度，所述旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈具有一個(gè)繞光學(xué)鏡片法蘭凸緣圓周切線方向的旋轉(zhuǎn)自由度。因而整個(gè)支座在鏡片的光軸方向和鏡片邊緣的圓周方向上也具有很大的剛度，能夠可靠的限制鏡片沿光軸移動(dòng)和繞光軸旋轉(zhuǎn)的自由度。所述旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈?zhǔn)沟弥ё阽R片的徑向方向上具有很大的柔性，在鏡片受熱膨脹或縮小時(shí)消除傳遞到鏡片上的應(yīng)力。所述雙軸柔性鉸鏈?zhǔn)沟贸休d塊可繞雙軸柔性鉸鏈的中心點(diǎn)實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)有外力作用于鏡框時(shí)，鏡框的變形被柔性鉸鏈吸收不會(huì)傳遞到鏡片上。有一定加工誤差存在的情況下，三個(gè)承載塊的頂部支撐面不在一個(gè)平面上，由此產(chǎn)生的鏡片彎曲變形可被柔性鉸鏈消除，從而避免加工制造誤差對(duì)鏡片面形的不利影響。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用支座上的旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈在徑向上的自由度消除熱應(yīng)力對(duì)光學(xué)鏡片面形的影響，采用支座上的雙軸柔性鉸鏈有效去除裝調(diào)力和加工誤差對(duì)光學(xué)鏡片面形的影響。本發(fā)明裝置實(shí)現(xiàn)了在光刻投影物鏡加工過(guò)程中對(duì)折射式鏡片進(jìn)行可靠定位、支撐的同時(shí)還能夠有效隔離外界干擾對(duì)鏡片面形的影響。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工制造，可對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行超精密定位；并且能夠?qū)ν饨绛h(huán)境的變化進(jìn)行有效補(bǔ)償，極好的保持了光學(xué)元件的面形精度，可使投影物鏡獲得極佳的成像性能。


圖1為本發(fā)明所述一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置的軸測(cè)圖；圖2為本發(fā)明所述一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置中鏡片的軸測(cè)圖；圖3為本發(fā)明所述一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置中支座的軸測(cè)圖；圖4為本發(fā)明所述一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置中支座的側(cè)視圖。圖中1、鏡片，1-1、法蘭凸緣，2、支座，2-1、承載塊，2-2、支撐體，2-3、底座，2-4、旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈，2-5、雙軸柔性鉸鏈，3、鏡框，3-1、支撐部。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖1至圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，該裝置包括支座2和鏡框3，鏡片1通過(guò)支座2支撐在鏡框3內(nèi)，所述鏡框3為環(huán)形，在環(huán)形鏡框3底部向環(huán)內(nèi)延伸處設(shè)置有支撐部3-1。本實(shí)施方式中所述的鏡片1在其通光孔徑之外的邊緣部分加工有一圈法蘭凸緣
1-1，所述法蘭凸緣1-1的上下表面均為平面，有利于鏡片1在支座2上的支撐定位。所述鏡片1的材料為深紫外投影光刻物鏡中常用到的熔石英或者氟化鈣，也可以是普通鏡頭中所采用的常用光學(xué)材料。所述的鏡片1通過(guò)彈性?shī)A緊或者膠粘的方式固定在在支座2的承載塊2-1上，夾緊力或者粘接力產(chǎn)生的力僅僅作用在鏡片1的法蘭凸緣1-1與承載塊2-1 頂面接觸的區(qū)域附近，只有很少的變形傳入到鏡片1的有效通光孔徑部分，可使面形受到的影響減到最小。所述的鏡片1由以120°間隔分布的三個(gè)支座2支撐在鏡框3上。所述鏡框3為環(huán)形金屬件，其內(nèi)圈的直徑略大于鏡片的外徑，其差值范圍為0. 5 1mm。使兩者之間具有一定的間隙。所述鏡框3的材料為具有較高強(qiáng)度的金屬材料，可以為不銹鋼、鋁合金、銅合金或者銦鋼等。本實(shí)施方式中所述的支座2包括承載塊2-1、支撐體2-2、底座2_3、旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈
2-4和雙軸柔性鉸鏈2-5，所述承載塊2-1和支撐體2-2通過(guò)雙軸柔性鉸鏈2_5連接；所述支撐體2-2和底座2-3通過(guò)旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈2-4連接。所述承載塊2-1直接與鏡片1的法蘭凸緣1-1的底面接觸，用來(lái)支撐鏡片1。所述底座2-3通過(guò)緊定螺釘從支撐部3-1的底部進(jìn)行固定。所述雙軸柔性鉸鏈和旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈均位于支座2與鏡片1光軸平行的中心線上。所述雙軸柔性鉸鏈2-5具有三個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)自由度，所述旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈2-4具有一個(gè)繞光學(xué)鏡片1法蘭凸緣圓周切線方向的旋轉(zhuǎn)自由度。由于雙軸柔性鉸鏈2-5和旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈2-4在鏡片1光軸方向和鏡片1邊緣的圓周切向上均具有很大的剛度，因而整個(gè)支座2在鏡片1的光軸方向和鏡片1邊緣的圓周方向上也具有很大的剛度，能夠可靠的在光軸方向上支撐鏡片1并限制鏡片1繞光軸旋轉(zhuǎn)的自由度。所述旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈2-4使得支座 2在鏡片1的徑向方向上具有很大的柔性，在鏡片1受熱膨脹或縮小消除傳遞到鏡片1上的應(yīng)力；通過(guò)選取合適的旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈2-4的參數(shù)，在鏡片溫度變化0. 1°C時(shí)，熱應(yīng)力對(duì)鏡片面形P-V值的影響可以減小到5納米以下。所述雙軸柔性鉸鏈2-5允許承載塊2-1繞雙軸柔性鉸鏈2-5的中心點(diǎn)實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)裝調(diào)過(guò)程中有外力作用于鏡框3時(shí)，鏡框 3的變形大部分被雙軸柔性鉸鏈2-5吸收，傳遞到鏡片1上的面形P-V值變化小于外部變形的1%。。在有一定加工誤差存在的情況下，三個(gè)承載塊2-1的頂部支撐面不在一個(gè)平面上， 由此產(chǎn)生的鏡片1的彎曲或扭曲變形大部分被雙軸柔性鉸鏈2-5消除，從而避免加工制造誤差給鏡片1的面形帶來(lái)的不利影響。通過(guò)選擇合適的尺寸參數(shù)，雙軸柔性鉸鏈2-5可將加工誤差對(duì)面形P-V的影響減小到1納米以下。本實(shí)施方式中支座2的各組成部分由一個(gè)整體加工而成，雙軸柔性鉸鏈2-5和旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈2-4通過(guò)電火花線切割的方式加工成形。本實(shí)施方式中所述支座2的個(gè)數(shù)不局限于三個(gè)，根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合，支座2的個(gè)數(shù)可以是4、6或者多個(gè)。
權(quán)利要求
1.一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，該裝置包括支座( 和鏡框(3)，其特征是， 鏡片(1)通過(guò)支座( 支撐在鏡框(3)內(nèi)，所述鏡框C3)為環(huán)形，在環(huán)形鏡框C3)底部向環(huán)內(nèi)延伸處設(shè)置有支撐部(3-1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，其特征在于，所述鏡片(1)的邊緣為法蘭凸緣(1-1)，所述法蘭凸緣(1-1)的上表面與下表面為平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種不刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，其特征在于，所述鏡框(3)的內(nèi)圈直徑大于鏡片(1)的外徑，所述鏡框(3)的內(nèi)圈直徑與鏡片(1)的外徑差值范圍為0. 5 1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，其特征在于，所述支座(2)數(shù)目為三個(gè)，鏡片由三個(gè)支座( 支撐在鏡框C3)上，所述三個(gè)支座O)以120度間隔均勻固定在鏡框(3)的支撐部(3-1)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，其特征在于，所述的支座( 包括承載塊0-1)、支撐體0-2)、底座0-3)、旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈(2-4)和雙軸柔性鉸鏈0-5)，所述承載塊(2-1)和支撐體(2- 通過(guò)雙軸柔性鉸鏈(2- 連接；所述支撐體 (2-2)和底座(2- 通過(guò)旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈(2-4)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈(2-4)和雙軸柔性鉸鏈(2- 位于支座( 與鏡片(1)光軸平行的中心線上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，其特征在于，所述鏡片(1)通過(guò)彈性?shī)A緊或者膠粘的方式固定在支座O)的承載塊上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈(2-4)具有一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)自由度；所述雙軸柔性鉸鏈(2- 具有三個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)自由度。
全文摘要
一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，涉及深紫外光刻機(jī)投影物鏡鏡頭制造與裝調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。解決現(xiàn)有光刻投影物鏡的加工制造過(guò)程中光學(xué)鏡片的支撐由于受到裝調(diào)力和加工誤差的影響，降低鏡片的面形精度的問(wèn)題，該裝置包括支座和鏡框，鏡片通過(guò)支座支撐在鏡框內(nèi)，所述鏡框?yàn)榄h(huán)形，在環(huán)形鏡框底部向環(huán)內(nèi)延伸處設(shè)置有支撐部。本發(fā)明所述的支撐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工制造，可對(duì)光學(xué)元件進(jìn)行超精密定位；并且能夠?qū)ν饨绛h(huán)境的變化進(jìn)行有效補(bǔ)償，極好的保持了光學(xué)元件的面形精度，可使投影物鏡獲得極佳的成像性能。本發(fā)明不僅適用于折射式光學(xué)鏡片還可用于反射式光學(xué)元件的高精度支撐。
文檔編號(hào)G03F7/20GK102279454SQ20111021231
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者倪明陽(yáng), 鞏巖, 張巍, 王學(xué)亮, 袁文全, 趙磊 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所