專利名稱：一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及深紫外光刻機(jī)投影物鏡鏡頭制造與裝調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于光刻投影物鏡鏡片高精度支撐的鏡框結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
光刻投影物鏡的加工和制造是一個非常精密、復(fù)雜的過程。隨著對芯片線寬精細(xì)度的要求越來越高，光刻機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的NA值也越來越大。光刻投影物鏡中光學(xué)元件的口徑也越來越大，鏡片的通光孔徑往往在80-320mm之間。為了實現(xiàn)高質(zhì)量的成像性能、獲得更高的分辨率，要求光學(xué)元件在獲得亞微米級的定位精度的同時還應(yīng)保持面形精度的RMS值在幾個納米范圍內(nèi)。在工作過程中經(jīng)過持續(xù)曝光之后，投影物鏡的每個鏡片都會累積一定的熱量，由于鏡片大小、厚度的不同，各個鏡片產(chǎn)生的溫度變化是不同的。由于大口徑光學(xué)透鏡對于溫度的變化更為敏感，溫度差異造成的鏡片面形的改變會對光學(xué)系統(tǒng)成像性能產(chǎn)生不利的影響。并且，加工、制造、裝配過程中環(huán)境溫度的變化還會產(chǎn)生鏡片的偏心誤差。傳統(tǒng)的能夠滿足小口徑光學(xué)透鏡支撐定位精度的鏡框已然無法滿足高NA投影光刻物鏡光學(xué)系統(tǒng)對鏡片支撐、定位和面形的要求。現(xiàn)有技術(shù)采用在鏡框內(nèi)側(cè)加工出柔性彈片的方式補(bǔ)償溫度變化對面形的影響，起到很好的效果。但除了溫度之外，在投影物鏡的加工、制造過程中，鏡片的支撐還會受到裝調(diào)力和加工誤差的影響，進(jìn)而降低鏡片的面形精度。單純采用柔性彈片的方式雖然能夠補(bǔ)償溫度變化對鏡片面形的影響，卻無法消除由裝調(diào)力和加工誤差產(chǎn)生的面形誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有光刻投影物鏡的加工制造過程中光學(xué)鏡片的支撐由于受到裝調(diào)力和加工誤差的影響，降低鏡片的面形精度的問題，提供一種光刻投影物鏡中鏡片的支
撐裝置。一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，該裝置包括支座和鏡框，鏡片通過支座支撐在鏡框內(nèi)，所述鏡框為環(huán)形，在環(huán)形鏡框底部向環(huán)內(nèi)延伸處設(shè)置有支撐部。本發(fā)明的工作原理為本發(fā)明所述的鏡片在其通光孔徑之外的部分加工有一圈凸緣，不但利于鏡片的支撐定位，還可以有效避免支撐結(jié)構(gòu)與鏡片接觸區(qū)域產(chǎn)生的局部變形傳遞到通光孔徑的范圍內(nèi)。所述支座上加工有一個雙軸柔性鉸鏈和一個旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈，二者均位于支座與鏡片光軸平行的中心線上。所述支座的各組成部分加工成一個整體。所述雙軸柔性鉸鏈具有三個方向的旋轉(zhuǎn)自由度，所述旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈具有一個繞光學(xué)鏡片法蘭凸緣圓周切線方向的旋轉(zhuǎn)自由度。因而整個支座在鏡片的光軸方向和鏡片邊緣的圓周方向上也具有很大的剛度，能夠可靠的限制鏡片沿光軸移動和繞光軸旋轉(zhuǎn)的自由度。所述旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈?zhǔn)沟弥ё阽R片的徑向方向上具有很大的柔性，在鏡片受熱膨脹或縮小時消除傳遞到鏡片上的應(yīng)力。所述雙軸柔性鉸鏈?zhǔn)沟贸休d塊可繞雙軸柔性鉸鏈的中心點實現(xiàn)三個自由度的轉(zhuǎn)動，當(dāng)有外力作用于鏡框時，鏡框的變形被柔性鉸鏈吸收不會傳遞到鏡片上。有一定加工誤差存在的情況下，三個承載塊的頂部支撐面不在一個平面上，由此產(chǎn)生的鏡片彎曲變形可被柔性鉸鏈消除，從而避免加工制造誤差對鏡片面形的不利影響。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用支座上的旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈在徑向上的自由度消除熱應(yīng)力對光學(xué)鏡片面形的影響，采用支座上的雙軸柔性鉸鏈有效去除裝調(diào)力和加工誤差對光學(xué)鏡片面形的影響。本發(fā)明裝置實現(xiàn)了在光刻投影物鏡加工過程中對折射式鏡片進(jìn)行可靠定位、支撐的同時還能夠有效隔離外界干擾對鏡片面形的影響。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單、易于加工制造，可對光學(xué)元件進(jìn)行超精密定位；并且能夠?qū)ν饨绛h(huán)境的變化進(jìn)行有效補(bǔ)償，極好的保持了光學(xué)元件的面形精度，可使投影物鏡獲得極佳的成像性能。


圖1為本發(fā)明所述一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置的軸測圖；圖2為本發(fā)明所述一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置中鏡片的軸測圖；圖3為本發(fā)明所述一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置中支座的軸測圖；圖4為本發(fā)明所述一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置中支座的側(cè)視圖。圖中1、鏡片，1-1、法蘭凸緣，2、支座，2-1、承載塊，2-2、支撐體，2-3、底座，2-4、旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈，2-5、雙軸柔性鉸鏈，3、鏡框，3-1、支撐部。
具體實施例方式具體實施方式
一、結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式，一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，該裝置包括支座2和鏡框3，鏡片1通過支座2支撐在鏡框3內(nèi)，所述鏡框3為環(huán)形，在環(huán)形鏡框3底部向環(huán)內(nèi)延伸處設(shè)置有支撐部3-1。本實施方式中所述的鏡片1在其通光孔徑之外的邊緣部分加工有一圈法蘭凸緣
1-1，所述法蘭凸緣1-1的上下表面均為平面，有利于鏡片1在支座2上的支撐定位。所述鏡片1的材料為深紫外投影光刻物鏡中常用到的熔石英或者氟化鈣，也可以是普通鏡頭中所采用的常用光學(xué)材料。所述的鏡片1通過彈性夾緊或者膠粘的方式固定在在支座2的承載塊2-1上，夾緊力或者粘接力產(chǎn)生的力僅僅作用在鏡片1的法蘭凸緣1-1與承載塊2-1 頂面接觸的區(qū)域附近，只有很少的變形傳入到鏡片1的有效通光孔徑部分，可使面形受到的影響減到最小。所述的鏡片1由以120°間隔分布的三個支座2支撐在鏡框3上。所述鏡框3為環(huán)形金屬件，其內(nèi)圈的直徑略大于鏡片的外徑，其差值范圍為0. 5 1mm。使兩者之間具有一定的間隙。所述鏡框3的材料為具有較高強(qiáng)度的金屬材料，可以為不銹鋼、鋁合金、銅合金或者銦鋼等。本實施方式中所述的支座2包括承載塊2-1、支撐體2-2、底座2_3、旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈
2-4和雙軸柔性鉸鏈2-5，所述承載塊2-1和支撐體2-2通過雙軸柔性鉸鏈2_5連接；所述支撐體2-2和底座2-3通過旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈2-4連接。所述承載塊2-1直接與鏡片1的法蘭凸緣1-1的底面接觸，用來支撐鏡片1。所述底座2-3通過緊定螺釘從支撐部3-1的底部進(jìn)行固定。所述雙軸柔性鉸鏈和旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈均位于支座2與鏡片1光軸平行的中心線上。所述雙軸柔性鉸鏈2-5具有三個方向的旋轉(zhuǎn)自由度，所述旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈2-4具有一個繞光學(xué)鏡片1法蘭凸緣圓周切線方向的旋轉(zhuǎn)自由度。由于雙軸柔性鉸鏈2-5和旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈2-4在鏡片1光軸方向和鏡片1邊緣的圓周切向上均具有很大的剛度，因而整個支座2在鏡片1的光軸方向和鏡片1邊緣的圓周方向上也具有很大的剛度，能夠可靠的在光軸方向上支撐鏡片1并限制鏡片1繞光軸旋轉(zhuǎn)的自由度。所述旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈2-4使得支座 2在鏡片1的徑向方向上具有很大的柔性，在鏡片1受熱膨脹或縮小消除傳遞到鏡片1上的應(yīng)力；通過選取合適的旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈2-4的參數(shù)，在鏡片溫度變化0. 1°C時，熱應(yīng)力對鏡片面形P-V值的影響可以減小到5納米以下。所述雙軸柔性鉸鏈2-5允許承載塊2-1繞雙軸柔性鉸鏈2-5的中心點實現(xiàn)三個自由度的轉(zhuǎn)動，當(dāng)裝調(diào)過程中有外力作用于鏡框3時，鏡框 3的變形大部分被雙軸柔性鉸鏈2-5吸收，傳遞到鏡片1上的面形P-V值變化小于外部變形的1%。。在有一定加工誤差存在的情況下，三個承載塊2-1的頂部支撐面不在一個平面上， 由此產(chǎn)生的鏡片1的彎曲或扭曲變形大部分被雙軸柔性鉸鏈2-5消除，從而避免加工制造誤差給鏡片1的面形帶來的不利影響。通過選擇合適的尺寸參數(shù)，雙軸柔性鉸鏈2-5可將加工誤差對面形P-V的影響減小到1納米以下。本實施方式中支座2的各組成部分由一個整體加工而成，雙軸柔性鉸鏈2-5和旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈2-4通過電火花線切割的方式加工成形。本實施方式中所述支座2的個數(shù)不局限于三個，根據(jù)不同應(yīng)用場合，支座2的個數(shù)可以是4、6或者多個。
權(quán)利要求
1.一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，該裝置包括支座( 和鏡框(3)，其特征是， 鏡片(1)通過支座( 支撐在鏡框(3)內(nèi)，所述鏡框C3)為環(huán)形，在環(huán)形鏡框C3)底部向環(huán)內(nèi)延伸處設(shè)置有支撐部(3-1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，其特征在于，所述鏡片(1)的邊緣為法蘭凸緣(1-1)，所述法蘭凸緣(1-1)的上表面與下表面為平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種不刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，其特征在于，所述鏡框(3)的內(nèi)圈直徑大于鏡片(1)的外徑，所述鏡框(3)的內(nèi)圈直徑與鏡片(1)的外徑差值范圍為0. 5 1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，其特征在于，所述支座(2)數(shù)目為三個，鏡片由三個支座( 支撐在鏡框C3)上，所述三個支座O)以120度間隔均勻固定在鏡框(3)的支撐部(3-1)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，其特征在于，所述的支座( 包括承載塊0-1)、支撐體0-2)、底座0-3)、旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈(2-4)和雙軸柔性鉸鏈0-5)，所述承載塊(2-1)和支撐體(2- 通過雙軸柔性鉸鏈(2- 連接；所述支撐體 (2-2)和底座(2- 通過旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈(2-4)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈(2-4)和雙軸柔性鉸鏈(2- 位于支座( 與鏡片(1)光軸平行的中心線上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，其特征在于，所述鏡片(1)通過彈性夾緊或者膠粘的方式固定在支座O)的承載塊上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈(2-4)具有一個方向的旋轉(zhuǎn)自由度；所述雙軸柔性鉸鏈(2- 具有三個方向的旋轉(zhuǎn)自由度。
全文摘要
一種光刻投影物鏡中鏡片的支撐裝置，涉及深紫外光刻機(jī)投影物鏡鏡頭制造與裝調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。解決現(xiàn)有光刻投影物鏡的加工制造過程中光學(xué)鏡片的支撐由于受到裝調(diào)力和加工誤差的影響，降低鏡片的面形精度的問題，該裝置包括支座和鏡框，鏡片通過支座支撐在鏡框內(nèi)，所述鏡框為環(huán)形，在環(huán)形鏡框底部向環(huán)內(nèi)延伸處設(shè)置有支撐部。本發(fā)明所述的支撐結(jié)構(gòu)簡單、易于加工制造，可對光學(xué)元件進(jìn)行超精密定位；并且能夠?qū)ν饨绛h(huán)境的變化進(jìn)行有效補(bǔ)償，極好的保持了光學(xué)元件的面形精度，可使投影物鏡獲得極佳的成像性能。本發(fā)明不僅適用于折射式光學(xué)鏡片還可用于反射式光學(xué)元件的高精度支撐。
文檔編號G03F7/20GK102279454SQ20111021231
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者倪明陽, 鞏巖, 張巍, 王學(xué)亮, 袁文全, 趙磊 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所