[發明專利]光學元件X、Y、θZ三自由度微動調整裝置

無效

• 申請號: 201210206743.5
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN102707404A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 趙磊;鞏巖;彭海峰;于新峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00;G03F7/20
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

光學元件X、Y、θ_Z三自由度微動調整裝置，屬于光刻物鏡結構設計與像差補償領域，尤其適用于深紫外投影物鏡中光學透鏡的微動調整。

背景技術

投影光刻裝備是大規模集成電路制造工藝中的關鍵設備，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節點集成電路制造的主流裝備。

投影光刻物鏡裝調及使用過程中，為滿足物鏡良好的光學性能，需要周期性地對光學系統的各種像差進行檢測和調整補償，因此需要調整某些敏感光學元件沿X、Y方向的移動量和繞Z軸（光軸）的轉動量θ_Z。

發明內容

本發明為解決光刻投影物鏡光學元件X、Y、θ_Z三自由度高精度調整問題，提出光學元件X、Y、θ_Z三自由度微動調整裝置，尤其適用于深紫外投影物鏡中光學透鏡的微動調整。

光學元件X、Y、θ_Z三自由度微動調整裝置，包括鏡框、三個驅動器和兩個電容傳感器；所述三個驅動器和兩個電容傳感器分別固定在鏡框上；

所述鏡框為一體化結構，由鏡框內環、鏡框外環和三個運動支鏈組成；所述每個運動支鏈均由三個柔性鉸鏈、第一連桿和第二連桿組成，所述運動支鏈的外側與鏡框外環相連，運動支鏈的內側與鏡框內環相連，三個運動支鏈沿周向間隔120°均勻分布；

所述驅動器安裝在鏡框外環上，驅動器的輸入位移作用在第一連桿上，其方向垂直于連桿的豎直側面；

兩個電容傳感器均固定在鏡框外環的內側，并且兩個電容傳感器間的周向間隔為90°。

本發明的有益效果：本發明基于柔性3-RRR機構，能夠實現光學元件的X、Y、θ_Z三自由度精密微動調整，該裝置安裝有電容傳感器，用于實時測量調整機構的運動量，可以為高精度位置控制提供依據。同時本發明裝置采用了一體化結構，簡化了轉配和調整環節，特別適合于光學元件的高精度精密調整。另外由于采用了3-RRR機構，能夠保證光學元件完全約束，同時又能夠保證沒有多余的外力作用在光學元件上，從而能夠保證調整過程中光學元件的高精度面形指標要求。

附圖說明

圖1為本發明所述的光學元件X、Y、θ_Z三自由度微動調整裝置示意圖。

圖2為本發明所述的鏡框示意圖。

圖3為本發明所述的運動支鏈示意圖。

圖4為本發明所述的柔性鉸鏈示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖說明本發明的實施方式。

如圖1所示，光學元件X、Y、θ_Z三自由度微動調整裝置，包括鏡框2、三個驅動器3和兩個電容傳感器4。光學元件1與鏡框2之間通過膠粘的方式連接，所述三個驅動器3和兩個電容傳感器4分別固定在鏡框2上。

如圖2所示，所述鏡框2為鏡框內環2-1、鏡框外環2-2和三個運動支鏈2-3組成的一體化結構，可以通過慢走絲線切割或者電化學腐蝕等方法加工。

如圖3所示，所述每個運動支鏈2-3均由三個柔性鉸鏈2-3-1、第一連桿2-3-2和第二連桿2-3-3組成，所述運動支鏈2-3的外側與鏡框外環2-2相連，運動支鏈2-3的內側與鏡框內環2-1相連，三個運動支鏈2-3沿周向間隔120°均勻分布。

如圖4所示，所述柔性鉸鏈2-3-3繞Z軸方向的轉動柔度比其他方向的轉動柔度大得多，因此認為其為具有繞Z軸轉動自由度的轉動副。

驅動器3可提供沿軸向的移動位移量，可采用壓電式、磁滯伸縮式、氣動式等驅動方式。所述驅動器3安裝在鏡框外環2-2上，驅動器3的輸入位移作用在第一連桿2-3-2上，其方向垂直于第一連桿2-3-2的豎直側面。兩個電容傳感器4均為單電極電容傳感器，均固定在鏡框外環2-2的內側，并且兩個電容傳感器間的周向間隔為90°，用于實時檢測鏡框內環2-1沿x方向和沿y方向的位移量，從而將光學元件1的實際運動量反饋給驅動器3，實現光學元件1的高精度微動調整。

已知光學元件1所需要的X向和Y向的移動量，以及繞Z軸方向的轉動量θ_Z，根據本發明微動調整裝置的雅克比矩陣，可以得到三個驅動器3的輸入位移量，其中該微動調整裝置的雅克比矩陣可以通過第一連桿2-3-2的長度、第二連桿2-3-3的長度、鏡框內環2-1的直徑、第一連桿2-3-2與X向電容傳感器4的夾角和第一連桿2-3-2與第二連桿2-3-3的夾角等結構參數確定。