一种可动光学元件调节定位装置制造方法及图纸

一种可动光学元件调节定位装置，涉及一种光刻设备，该装置中可动镜组通过板簧片固定在主镜筒上，可动镜组在驱动电机作用下可以沿光轴运动或是进行水平向倾斜调整，驱动电机驱动采用无隙挠性轴承的驱动机构中杠杆机构长柄，其短柄驱动可动镜组沿光轴运动，本调节定位装置轴向运动精度可达到０．５μｍ以下，水平向调整精度可达０．５ｍｒａｄ。本调节定位装置结构紧凑，运行平稳，无摩擦，无润滑，低滞后性，且重复性好，可动镜组运动行程可达到０．２ｍｍ，线性度极好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光刻设备，具体涉及一种在光刻机曝光设备中可动光学 元件调节定位装置。。
技术介绍
在半导体器件制备以及掩模制造工艺中，采用曝光设备的光刻步骤必不 可少。在该光刻步骤中，对涂敷有光刻胶等感光材料的衬底材料进行处理， 即通过照明光学系统，对中间掩^^上的图形进行照明，并通过"t殳影光学系统， 将该图形转移到半导体衬底上。近年来，随着半导体器件的集成化程度越来越高，器件特征尺寸越来越 小，对于图形转移的精度要求也越来越高。在先进光刻机曝光设备中的投影 光学系统，需要越来越小的波相差和畸变来满足制备工艺的要求，同时，在 这种投影光学系统的曝光设备中，可以实时并容易的对由各种环境及其他因 素导致的相差和畸变的变化进行补偿，从而实现对曝光尺寸的精确控制。为 了解决这类问题， 一般考虑釆用设置一个或几个镜片位置可调的方式来进行 补偿。通常来讲，可动镜片的调节机构一般采用丝母丝杆，蜗轮蜗杆和滚珠丝 杆等，虽然丝母丝杆调节机构结构简单，紧凑，成本低，但移动精度和定位精度较低；蜗轮蜗杆调节机构工作平稳，结构紧凑，但加工困难，并且精度低；滚珠丝杆相对丝母丝杆精度稍高，但成本也较高。近年来，在曝光设备中可调镜片的实现方式出现了 一些新的调节机构，中国专利CN01120775.2中采用了 一种压电元件组成的制动器来驱动柔性四 杆机构，四杆机构将制动器水平向的运动转换成活动透镜的光轴方向，从而 实现对活动透镜位置的调控。该专利提供的方法精度高，发热低，噪音小， 但其柔性连杆机构结构复杂，加工制造难度较高，安装也有较大困难，实用 性相对一交差。除此之外，中国专利CN200720074897.8中也才是供了一种可动4竟片调整 机构，该结构采用了并列的两个线形滑轨作导向，伺服电机通过凸轮机构来 驱动可动镜片上下运动。然而，凸轮力口工难度较大，不能实现自锁，且线形 滑轨滑块与导轨之间存在一定得间隙，机构的精度有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是实现可动光学元件的调节定位，解决调节定 位装置成本高、结构复杂、调整定位幅度较小、定位不够准确等问题。为解决上诉技术问题，本专利技术提供的可动光学元件调节定位装置包括 主镜筒l,可动镜组2，固定镜组3，板簧片4，球头柱塞5，驱动电机8， 电才几固定板9，驱动才几构10和位移传感器系统20。其中，可动4竟组2包括 可动镜组镜片2a和可动镜组镜筒2b,通过板簧片4固定在主镜筒1内，且 可动镜组2在主镜筒1内可以沿光轴方向上下运动；固定镜组3包括固定镜 组镜片3a和固定镜组镜筒3b,固定在主镜筒1内，可动镜组镜片2a通过板 簧片4与固定镜组镜片3a同光轴；驱动机构10为一级杠杆机构，包括通过 挠性轴承104安装在基座103上的杠杆101、通过弹簧固定件102固定在基 座103上的弹簧片105和安装在所述杠杆101长柄处的圓柱销106，驱动才几构10通过固定螺钉14沿光轴方向均布固定在所述主镜筒1上，驱动电机8 通过电机固定板9随驱动机构10均布固定在主镜筒1外侧，位移传感器系 统20包括位移传感器20a和传感器支架20b，通过固定螺4丁 15沿光轴均布 固定在所述主镜筒1外侧。根据本专利技术提供的可动光学元件调节定位装置，其中，板簧片4为平板 形状，具有第一沿圓周分布的面201和第二被沿圆周曲线切开的剩余面202， 所述第二沿圓周分布的面202与所述第一沿圓周分布的面201相邻连4妻，且 所述第二^圓周分布的面202环形宽度为所述第一沿圆周分布的面201环形 宽度的1/2至1/3, 二者具有相同的曲率半径。板簧片4第一沿圆周分布的 面201通过第一固定螺钉13固定在主镜筒1上，板簧片4第二沿圆周分布 的面202通过第二固定螺钉12固定在可动镜组镜筒2b上。且板簧片4径向 方向的刚度远大于其轴向方向的刚度，从而使得可动镜组2轴向运动更容易， 而在轴向运动的同时径向不发生相对位移。球头柱塞5是一种内置压缩弹簧的紧定螺钉，包括一内置弹簧和一位于 其下端的滚珠。球头柱塞5均匀;^文置在可动镜组镜筒2b下端面螺紋孔内， 球头柱塞5下端滚珠与主镜筒1接触。球头柱塞5安装时保证一定的预紧力， 预紧力大小取决于内置弹簧压缩距离以及内置弹簧的刚度，足够的预紧力用 以保证所述可动镜组2在轴向运动时所述可动镜组镜片2a光轴不发生倾斜。驱动机构10工作时，杠杆101可沿挠性轴承104作一定角度无间隙转 动，转动角度不大于15度，其中，挠性轴承104是一种内置交叉弹簧片的 圆柱型轴承，具有无摩擦、无需润滑、自定心、自消隙、高重复性、低滞后 等优点。挠性轴承104使驱动机构基本可以消除回程误差，而弹簧片105通 过弹簧固定件102固定在基座103上，另一端搭在圓柱销106上，弹簧片105为杠杆101提供回弹力。在驱动电才几8工作过程中，驱动电才几8的驱动轴直 接驱动杠杆101长柄处。根据本专利技术提供的可动光学元件调节定位装置，可动镜组2在三组驱动 电机8同步作用下沿光轴运动。驱动电机8驱动轴作轴向运动推动驱动机构 10中的杠杆101长柄，杠杆101短柄驱动可动镜组镜筒2b面6,使可动镜 组镜片2a沿光轴运动，均布放置在可动镜组镜筒2b内的球头柱塞5提供反 向作用力。可动镜组镜片2a运动精度取决于驱动电机8精度和驱动机构10 精度，驱动机构IO提供一级减速，这一轴向调节定位装置可以大幅度提高 可动镜组镜片2a相对固定镜组镜片3a的位移精度，可达到0.5fxm以下，行 程可达0.2mm。而可动镇:组2在一组或两组驱动电才几8作用下相对所述固定4竟组3作倾 斜调整运动。驱动电才几8驱动轴作轴向运动推动驱动机构10中的杠杆101 长柄，杠杆101短柄驱动可动镜组镜筒2b面6,使可动镜组镜片2a此端面 作沿光轴运动，其余端面静止不动，由此实现可动镜组2相对固定镜组3的 倾斜调整，均布放置在可动镜组镜筒2b内的球头柱塞5提供反向作用力。 可动镜组镜片2a倾在牛调整精度取决于驱动电才几8精度和驱动4几构IO精度， 驱动机构10提供一级减速，这一倾斜调节定位装置倾斜调整精度可以达到 0.5mrad以下。此外，位移传感器20a为非接触式位移传感器，可用来测量可动镜组镜 片2a与固定镜组镜片3a的相对位移量，由此可以检测到可动镜组2沿光轴 方向的位移量。位移传感器20a还具有检测原点的原点检测功能，通过读取 原点位置，可以获得可动镜组2在光轴方向的绝对位置。本专利技术的技术效果是，可动镜组2通过板簧片4固定在主镜筒1上，可动电机8驱动采用无隙挠性轴承的驱动机构中杠杆机构长柄，其短柄驱动可 动镜组沿光轴运动，本调节定位装置的结构相对简单，驱动电机8和位移传感器系统20安装在主镜筒1外侧，因此可以更方便的对驱动电机8和位移 传感器系统20进行维修和更换。本调节定位装置的轴向运动精度可达到 0.50.5pm以下，水平向调整精度可达0.5mrad。本调节定位装置结构紧凑， 运行平稳，无摩擦，无润滑，低滞后性，且重复性好，可动镜组运动行程可 达到0.2mm,线性度极好。附图说明图1为本专利技术提供的可动光学元件调节定位装置基本机构图，其中1-主镜筒；4-弹簧片；8-驱动电机；9-电机固定板；12、 13-固定螺钉；20-位移 传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可动光学元件调节定位装置，主要包括：主镜筒（１），可动镜组（２），固定镜组（３），板簧片（４），其特征在于，该可动光学器件调节定位装置还包括：球头柱塞（５），驱动电机（８），电机固定板（９），驱动机构（１０）和位移传感器系统（２０），其中，所述可动镜组（２）通过板簧片（４）固定在所述主镜筒（１）内，所述固定镜组（３）固定在所述主镜筒（１）内，所述驱动机构（１０）通过固定螺钉（１４）沿光轴方向均布固定在所述主镜筒（１）上，所述驱动电机（８）通过电机固定板（９）随所述驱动机构（１０）均布固定在所述主镜筒（１）外侧，所述位移传感器系统（２０）通过固定螺钉（１５）沿光轴均布固定在所述主镜筒（１）外侧。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭长永，王洪尊，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]