專利名稱：光學元件Z、tip、tilt三自由度微動調(diào)整裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于深紫外投影光刻物鏡裝調(diào)補償與功能性補償領(lǐng)域，具體涉及一種光學元件Z、tip、tilt三自由度微動調(diào)整裝置。
背景技術(shù)：
投影光刻裝備是大規(guī)模集成電路制造工藝中的關(guān)鍵設備，近年來隨著集成電路線寬精細程度的不斷提高，投影光學裝備的分辨率亦逐漸提高，目前波長193. 368nm的ArF準分子激光器投影光刻裝備已成為90nm、65nm和45nm節(jié)點集成電路制造的主流裝備。投影光刻物鏡的裝配過程中，為獲得良好的光學性能需要對光學系統(tǒng)的各種像差 進行補償，從而相應地需要對某些敏感光學元件的Z軸向位移、繞X軸傾斜tip和繞Y軸傾斜tilt進行調(diào)整。同時投影光刻物鏡在使用過程中，由于物鏡內(nèi)部的環(huán)境改變、加工產(chǎn)品的變化等情況，也需要相應地調(diào)整物鏡內(nèi)部的某些敏感光學元件的Z軸向位移、繞X軸傾斜tip和繞Y軸傾斜tilt。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決光刻投影物鏡光學元件Z、tip、tilt三自由度高精度調(diào)整問題，提出一種基于3-RPS并聯(lián)機構(gòu)的光學元件柔性微動調(diào)整裝置，尤其適用于深紫外投影物鏡中光學透鏡的微動調(diào)整。本發(fā)明光刻投影物鏡中的透鏡Z、tip、tilt三自由度調(diào)整裝置，包括鏡框、鏡筒、三個運動支鏈和三對雙電容傳感器；所述鏡框和鏡筒通過三個運動支鏈連接；所述每個運動支鏈均由柔性球鉸、驅(qū)動器和單軸柔性鉸鏈組成，驅(qū)動器位于柔性球鉸的下面，單軸柔性鉸鏈位于驅(qū)動器下面，三個運動支鏈沿周向間隔120°均勻分布；每對雙電容傳感器的上電極板和下電極板分別固定在鏡框和鏡筒上，且三對雙電容傳感器周向間隔120°均勻分布。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所述的光學元件Z、tip、tilt三自由度調(diào)整裝置，具有實時調(diào)整的能力，能夠滿足光學系統(tǒng)裝調(diào)過程中和光學系統(tǒng)工作過程中的調(diào)整；本發(fā)明基于3-RPS并聯(lián)機構(gòu)，采用了壓電驅(qū)動器作為驅(qū)動單元，柔性鉸鏈組成的柔性運動鏈作為傳動單元，電容傳感器作為位置檢測反饋單元，能夠?qū)崿F(xiàn)光學元件的高精度調(diào)整定位。


圖I為本發(fā)明光學元件Z、tip、tilt三自由度微動調(diào)整裝置示意圖。圖2為本發(fā)明所述的運動支鏈軸測圖。圖3為本發(fā)明所述的運動支鏈正視圖。圖4為本發(fā)明所述的雙電容傳感器上電極板與鏡框固定示意圖。圖5為本發(fā)明所述的微動調(diào)整裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進一步說明。如圖I所示,光學元件Z、tip、tilt三自由度微動調(diào)整裝置,包括鏡框I、鏡筒2、三個運動支鏈3和三對雙電容傳感器4。光學元件5與鏡框I之間通過膠粘或者壓圈壓緊的方式固定，鏡筒2和鏡框I通過三個運動支鏈3連接。如圖2和圖3所示，每個運動支鏈3均由上部的柔性球鉸3-1、中部的驅(qū)動器3-2和下部的單軸柔性鉸鏈3-3三部分組成，三部分之間通過膠粘或螺紋連接的方式進行固定。所述驅(qū)動器3-2能夠提供沿運動支鏈3軸向方向的前進運動和后退運動，驅(qū)動器3-2可選用壓電式驅(qū)動器、磁滯伸縮式驅(qū)動器或者氣動式驅(qū)動器 等。單軸柔性鉸鏈3-3可以繞著固定旋轉(zhuǎn)軸進行轉(zhuǎn)動，其旋轉(zhuǎn)軸線為運動支鏈處鏡筒2的切線方向。柔性球鉸3-1可以繞著其局部坐標系下的三個正交軸旋轉(zhuǎn)，其中局部坐標系原點位于柔性球鉸3-1的幾何中心處，Z’軸方向為柔性球鉸3-1的軸線方向。運動支鏈3上部的柔性球鉸3-1與鏡框I通過膠粘或者螺紋連接的方式固定，運動支鏈3下部的單軸柔性鉸鏈3-3與鏡筒2通過膠粘或者螺紋連接的方式固定。三個運動支鏈3沿周向間隔120°均勻分布。如圖4和圖5所不,每對雙電容傳感器4均含有正對的一個上電極板4-1和一個下電極板4-2，上電極板4-1通過螺釘固定在鏡框組件I上，下電極板4-2通過螺釘固定在鏡筒2上。三對雙電容傳感器4的上電極板4-1和下電極板4-2分別沿鏡框組件I和鏡筒2周向間隔120°均勻分布，并且與相鄰運動支鏈之間的周向夾角為60°。周向間隔120°均布的三對電容傳感器4，用于實時檢測鏡框I中光學元件5的微動調(diào)整量，并將檢測量反饋給驅(qū)動器，從而形成檢測控制閉環(huán)，以保證光學元件5的Z、tip、tilt三自由度的高精度微動調(diào)整。當對光學元件Z、tip、tilt三自由度微動調(diào)整時，已知光學元件所需要的Z向移動量，以及繞X軸的傾斜量tip、繞Y軸的傾斜量tilt，根據(jù)本發(fā)明微動調(diào)整裝置的雅克比矩陣，可以得到三個驅(qū)動器3-2的輸入位移量，其中所述的微動調(diào)整裝置的雅克比矩陣可以通過三個柔性球鉸3-1所確定外接圓的直徑、三個單軸柔性鉸鏈3-3所確定外接圓的直徑、運動支鏈3的長度、運動支鏈3與鏡筒2底面所成的夾角等結(jié)構(gòu)參數(shù)確定。
權(quán)利要求
1.光學元件z、tip、tilt三自由度微動調(diào)整裝置，包括鏡框(I)、鏡筒(2)、三個運動支鏈(3)和三對雙電容傳感器(4)，其特征在于，所述鏡框(I)和鏡筒(2)通過三個運動支鏈(3 )連接；所述每個運動支鏈(3 )均由柔性球鉸(3-1 )、驅(qū)動器(3-2 )和單軸柔性鉸鏈(3-3 )組成，驅(qū)動器(3-2)位于柔性球鉸(3-1)的下面，單軸柔性鉸鏈(3-3)位于驅(qū)動器(3-2)下面，三個運動支鏈(3)沿周向間隔120°均勻分布；每對雙電容傳感器(4)的上電極板(4-1)和下電極板(4-2)分別固定在鏡框(I)和鏡筒(2)上，且三對雙電容傳感器(4)周向間隔120°均勻分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學元件Z、tip、tilt三自由度微動調(diào)整裝置，其特征在于，柔性球鉸(3-1)、驅(qū)動器(3-2)和單軸柔性鉸鏈(3-3)三者之間通過膠粘或螺釘固定的方式連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學元件Z、tip、tilt三自由度微動調(diào)整裝置，其特征在于，柔性球鉸(3-1)與鏡框(I)通過膠粘或者螺紋連接的方式固定，單軸柔性鉸鏈(3-3)與鏡筒(2)通過膠粘或者螺紋連接的方式固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學元件Z、tip、tilt三自由度微動調(diào)整裝置，其特征在于，所述運動支鏈(3)和雙電容傳感器(4)在周向間隔60°交錯排布。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學元件Z、tip、tilt三自由度微動調(diào)整裝置，其特征在于，光學元件(5)與鏡框(I)之間通過膠粘或者壓圈壓緊的方式固定。
全文摘要
光學元件Z、tip、tilt三自由度微動調(diào)整裝置，屬于深紫外投影光刻物鏡裝調(diào)補償領(lǐng)域，為解決光刻投影物鏡光學元件Z、tip、tilt三自由度高精度調(diào)整問題，本發(fā)明裝置包括鏡框、鏡筒、三個運動支鏈和三對雙電容傳感器；鏡框和鏡筒通過三個運動支鏈連接；每個運動支鏈均由柔性球鉸、驅(qū)動器和單軸柔性鉸鏈組成，驅(qū)動器位于柔性球鉸的下面，單軸柔性鉸鏈位于驅(qū)動器下面，三個運動支鏈沿周向間隔120°均勻分布；每對雙電容傳感器的上電極板和下電極板分別固定在鏡框和鏡筒上，且三對雙電容傳感器周向間隔120°均勻分布，本發(fā)明基于3-RPS機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)光學元件的Z、tip、tilt三自由度精密微動調(diào)整。
文檔編號G02B7/00GK102722015SQ20121020674
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者倪明陽, 孫振, 鞏巖, 趙磊 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所