[發明專利]一種可動光學元件調節定位裝置

有效

• 申請號: 200910055394.X
• 申請日: 2009-07-24
• 公開（公告）號: CN101609193A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 譚長永;王洪尊
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G02B7/02
• 分類號: G02B7/02;G03F7/20
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 王 潔

技術領域

本發明涉及一種光刻設備，具體涉及一種在光刻機曝光設備中可動光學元件調節定位裝置。。

背景技術

在半導體器件制備以及掩模制造工藝中，采用曝光設備的光刻步驟必不可少。在該光刻步驟中，對涂敷有光刻膠等感光材料的襯底材料進行處理，即通過照明光學系統，對中間掩模上的圖形進行照明，并通過投影光學系統，將該圖形轉移到半導體襯底上。

近年來，隨著半導體器件的集成化程度越來越高，器件特征尺寸越來越小，對于圖形轉移的精度要求也越來越高。在先進光刻機曝光設備中的投影光學系統，需要越來越小的波相差和畸變來滿足制備工藝的要求，同時，在這種投影光學系統的曝光設備中，可以實時并容易的對由各種環境及其他因素導致的相差和畸變的變化進行補償，從而實現對曝光尺寸的精確控制。為了解決這類問題，一般考慮采用設置一個或幾個鏡片位置可調的方式來進行補償。

通常來講，可動鏡片的調節機構一般采用絲母絲桿，蝸輪蝸桿和滾珠絲桿等，雖然絲母絲桿調節機構結構簡單，緊湊，成本低，但移動精度和定位精度較低；蝸輪蝸桿調節機構工作平穩，結構緊湊，但加工困難，并且精度低；滾珠絲桿相對絲母絲桿精度稍高，但成本也較高。

近年來，在曝光設備中可調鏡片的實現方式出現了一些新的調節機構，中國專利CN01120775.2中采用了一種壓電元件組成的制動器來驅動柔性四桿機構，四桿機構將制動器水平向的運動轉換成活動透鏡的光軸方向，從而實現對活動透鏡位置的調控。該專利提供的方法精度高，發熱低，噪音小，但其柔性連桿機構結構復雜，加工制造難度較高，安裝也有較大困難，實用性相對較差。

除此之外，中國專利CN200720074897.8中也提供了一種可動鏡片調整機構，該結構采用了并列的兩個線形滑軌作導向，伺服電機通過凸輪機構來驅動可動鏡片上下運動。然而，凸輪加工難度較大，不能實現自鎖，且線形滑軌滑塊與導軌之間存在一定得間隙，機構的精度有待進一步提高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是實現可動光學元件的調節定位，解決調節定位裝置成本高、結構復雜、調整定位幅度較小、定位不夠準確等問題。

為解決上訴技術問題，本發明提供的可動光學元件調節定位裝置包括：主鏡筒1，可動鏡組2，固定鏡組3，板簧片4，球頭柱塞5，驅動電機8，電機固定板9，驅動機構10和位移傳感器系統20。其中，可動鏡組2包括可動鏡組鏡片2a和可動鏡組鏡筒2b，通過板簧片4固定在主鏡筒1內，且可動鏡組2在主鏡筒1內可以沿光軸方向上下運動；固定鏡組3包括固定鏡組鏡片3a和固定鏡組鏡筒3b，固定在主鏡筒1內，可動鏡組鏡片2a通過板簧片4與固定鏡組鏡片3a同光軸；驅動機構10為一級杠桿機構，包括通過撓性軸承104安裝在基座103上的杠桿101、通過彈簧固定件102固定在基座103上的彈簧片105和安裝在所述杠桿101長柄處的圓柱銷106，驅動機構10通過固定螺釘14沿光軸方向均布固定在所述主鏡筒1上，驅動電機8通過電機固定板9隨驅動機構10均布固定在主鏡筒1外側，位移傳感器系統20包括位移傳感器20a和傳感器支架20b，通過固定螺釘15沿光軸均布固定在所述主鏡筒1外側，所述球頭柱塞(5)均勻放置在所述可動鏡組(2)下端，并通過球頭與所述鏡筒(1)接觸，所述驅動電機(8)驅動所述驅動機構(10)工作。

根據本發明提供的可動光學元件調節定位裝置，其中，板簧片4為平板形狀，具有第一沿圓周分布的面201和第二沿圓周分布的面202，所述第二沿圓周分布的面202與所述第一沿圓周分布的面201相鄰連接，且所述第二沿圓周分布的面202環形寬度為所述第一沿圓周分布的面201環形寬度的1/2至1/3，二者具有相同的曲率半徑。板簧片4第一沿圓周分布的面201通過第一固定螺釘13固定在主鏡筒1上，板簧片4第二沿圓周分布的面202通過第二固定螺釘12固定在可動鏡組鏡筒2b上。且板簧片4徑向方向的剛度遠大于其軸向方向的剛度，從而使得可動鏡組2軸向運動更容易，而在軸向運動的同時徑向不發生相對位移。

球頭柱塞5是一種內置壓縮彈簧的緊定螺釘，包括一內置彈簧和一位于其下端的滾珠。球頭柱塞5均勻放置在可動鏡組鏡筒2b下端面螺紋孔內，球頭柱塞5下端滾珠與主鏡筒1接觸。球頭柱塞5安裝時保證一定的預緊力，預緊力大小取決于內置彈簧壓縮距離以及內置彈簧的剛度，足夠的預緊力用以保證所述可動鏡組2在軸向運動時所述可動鏡組鏡片2a光軸不發生傾斜。