一种光学系统的法兰组件技术方案

一种光学系统的法兰组件（１），具有第一法兰（２），补偿元件（４）以及第二法兰（２’）。法兰（２，２’）和补偿元件（４）基本轴向对称，两个法兰（２，２’）适用于以非破坏性和非正轴向可分离的方式连接到光学系统的其他元件（１０，１１），两个法兰（２，２’）由具有不同线性热膨胀系数的不同材料组成，补偿元件（４）是径向软性的但在法兰的相对空间位置刚性连接两个法兰（２，２’）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学系统的法兰组件。本专利技术进一步涉及连接两个法兰的方法。本专利技术同样涉及一种物镜，特别是半导体光刻技术中的投影物镜。
技术介绍
当连接具有不同热膨胀系数的两个元件时，元件直径温度感应的变化将导致应力，其中该应力能引入精密的系统从而不允许变形，以及导致摩擦连接或者元件毁坏的不可逆变化。尤其在具有投影物镜的用于产生半导体的投影外露机器中，当应力以上述力式产生，其中该应力基于作为支承结构的透镜支架和投影物镜机架之间的不同热膨胀系数，甚至最小的变化也能导致投影物镜的失调。结果是，如US6166868中所描述的，在这样的设计中，使用弹性元件，通常是弹簧片元件，该元件用来平衡不同的热膨胀，这些元件安装在具有不同膨胀系数的两个元件之间，尽管结果是这样的连接经常不能达到预期的硬度。为了制造单个弹簧片元件，具有切口的连接元件必须通过在边缘区域把连接元件锯成小块来提供，或者弹簧元件必须被单独加固。同样地，这种情况的缺点是，为了达到切口连接元件足够的平面度(锯成弯边部分的内部应力环境，以及由于过程应力而产生的弹簧片的干扰)，在过程中需要高的费用，调整单独元件的费用也增高。而且，没有气密性。参考US6229657B1，US6097553A，US5781355A和US2002/176094A1，它们都是现有技术。
技术实现思路
结果，本专利技术的目的是提供一种用于在两个元件中平衡不同热膨胀的法兰组件，该法兰组件避免了开始所提到的现有技术中的缺点，并将元件相互刚性连接。本专利技术的目的通过权利要求1的技术特征达到。权利要求24达到了一种物镜利用的目的。两个元件，特别是一种光学元件，例如，一个透镜支架和一个支承结构，例如一个物镜支架，根据本专利技术将通过这样一种方式被相互连接，即，它们不同的线性热膨胀系数或者它们的热膨胀尽可能不影响透镜位移和透镜变形。根据本专利技术，法兰之间的连接通过一种补偿元件实现，其中该补偿元件是径向软性的，在法兰的空间位置中刚性连接两个法兰，并且补偿元件有利地具有薄的壁，特别是闭合的横截面。该补偿元件的薄壁性，特别是圆柱形状的薄壁，保证了两个法兰能各自独立地进行膨胀，并且，在膨胀过程中，法兰的平面度，圆度以及共轴度仍得以保持。和现有技术相比，这种解耦效果不是基于弹性元件的可弯曲软性，其中弹性元件在不能自发释放的自由度内仅具有非常有限的刚性。根据该创造性的结构，法兰组件的刚性在所有方向大大高于根据现有技术的用于该装置的法兰。进一步，法兰经历不受干扰的切割，这导致了清洁和更精确的表面。根据本专利技术的法兰组件内部应力状态同样不受干扰，这是由于当使用弹簧片时不需要像现有技术那样切成小块。根据该法兰组件的创造性结构，一个CTE跨接点(一种材料的热膨胀系数接触到另一种材料的热膨胀系数的地方)可以移动到一个稳定的连接点，该点相关于补偿元件或连接元件内部的至少一个法兰。这意味着该CTE跨接点移动到补偿元件稳定连接到法兰的位置，比如通过粘接或焊接。在这种情况下，该连接点如此稳定以致于即使存在膨胀差异仍不会削弱连接。导致该CTE跨接点区域的该应力可以保持为很小，尤其是通过补偿元件的薄壁特性。此外，根据用于补偿元件和法兰的刚性环境，当法兰经受非常小的变形时，该应力支配性的造成了补偿元件的无害变形。该法兰组件的进一步重要的优点在于，例如，来自连接点的应力状态不影响几何形状或精确度，而长时间(释放)的内部应力和变形起到了次要作用，尤其是在法兰组件的精确度上，相比于现有技术的单个弹簧片。需要法兰组件的小半径的空间和简单设计同样也是进一步的优点。通过本专利技术的法兰组件，可能可以有效地防止引入三叶片到由透镜支架支承的透镜。在本专利技术的一个特别有利的改进中，补偿元件和至少一个法兰单片集成，结果是补偿元件具有了与其集成的法兰的热膨胀系数。单片集成的改进的优点在于，使得法兰组件的制造简单，这是由于一个法兰和该补偿元件能以同心方式连接，例如，对于补偿元件而言将可能生产成大约接近其实际尺寸。附图说明本专利技术的示例性实施例将借助附图在下面的详细描述中说明，其中图1以(部分)透视角度示出了根据本专利技术的法兰组件的草图；图2a-2i示出了图1中所示的法兰组件的多种连接的草图；以及图3示出了根据图1的具有两个连接元件的法兰组件的替换实施例。具体实施例方式图1示出了一种装置或法兰组件1，其具有两个法兰2和2’，其最好是环型法兰。法兰2和2’用于连接两个元件，比如，作为光学组件的具有支架的透镜，和一个支承结构，例如一个物镜架，如图3所示。这两个法兰2，2’具有各异的线性热膨胀系数α1和α2，法兰2和2’可以在每一种情况具有大约等于各自邻近元件的一个热膨胀系数。法兰2和2’具有孔3和3’，这些元件，尤其是透镜支架和该支承结构，可以通过螺钉连接连接到法兰2和2’。法兰2和2’通过补偿元件或连接元件4相互连接。补偿元件4最好具有薄壁，圆柱形或管形的闭合横截面，该横截面最好是圆形的，椭圆形的或其他多面体形，其具有大约在0.01mm至3mm的壁厚，最好是在0.1mm至1mm。特别有利的是，补偿元件4是和法兰2’成单体的或单片集成的，该单体特性表示补偿元件4具有和法兰2’相同的线性热膨胀系数α2，该法兰和补偿元件是在同一片上。如果补偿元件4不和法兰2’单片集成，补偿元件4的线性热膨胀系数具有法兰2和2’的线性热膨胀系数α1和α2之间的值，从而一旦温度改变，将在带有补偿元件4的成对的法兰2和2’之间产生最小的膨胀差异。这样造成的结果是只有分别和法兰2和2’的各自连接的最小负载。图2a至2i示出了带有法兰2和2’的补偿元件4的多种可能的连接。图2a至2c示出了两个法兰2和2’，第一法兰2例如由INVAR或陶瓷制成，而第二法兰2’例如由刚制成。在每一种情况，在这里补偿元件4均和法兰单片集成。在补偿元件4和法兰2之间的连接点5可以通过焊接，熔接，压入，压缩或粘接来完成。补偿元件4连接到法兰2的部分可以具有较大的壁厚。图2d示出了一种连接补偿元件4至法兰2的进一步可能，尤其是通过螺钉连接6。这里，补偿元件4具有外螺纹，法兰2具有内螺纹。法兰2因此通过螺旋拧入连接到补偿元件4或进一步连接到法兰2’。进一步，通过额外粘接或焊接螺钉连接6，将保证更加牢固的连接。补偿元件4至法兰2的连接通过图2e中的圆锥体7而实现。这种连接可以通过粘接剂来固定，如果合适的话。圆锥部分7同样在连接到法兰2的连接表面上具有槽8，其中圆锥部分7可以在对应于X的放大详图中清楚示出。因此，可以在粘接剂引入时将其软化，并保证光学牢固性。补偿元件4的圆度误差和直径误差可以通过圆锥体7来平衡。该连接也可以不通过比如粘接的集成连接来完成。如上所述，可以实施粘接或焊接来完成固定。和图2e相似的连接可能情况在图2f中示出。这里，薄壁的，最好是圆柱形的补偿元件4通过压入方式(摩擦连接方法)(对于补偿元件4的塑料锥形是弹性的)引入到法兰2中。它可以涂抹上粘接剂从而固定，如果合适的话。焊接也可用于固定和密封。补偿元件4至法兰2的连接通过图2g中的焊接来完成。如图2a至2c一样，这里补偿部件4连接到法兰2的部分具有较大的壁厚，从而补偿元件4的薄壁部分通过焊接不会被损坏。焊接的内部焊接方法是有利的，因为不需要使用粘接剂，因此，防止了除气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学系统的法兰组件，具有第一法兰（２），补偿元件（４）以及第二法兰（２’），法兰（２，２’）和补偿元件（４）基本轴向对称，两个法兰（２，２’）适用于以非破坏性和非正轴向可分离的方式连接到光学系统的其他元件（１０，１１），两个法兰（２，２’）由具有不同线性热膨胀系数的不同材料组成，补偿元件（４）是径向软性的但在法兰的空间位置刚性连接两个法兰（２，２’）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J劳，M马尔曼，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]