可動鏡片微調機構的制作方法
【專利摘要】本發明揭露了一種可動鏡片微調機構，其驅動單元包括第一電機和第二電機，執行單元包括柔性結構和固定鉸鏈，所述柔性結構包括第一驅動端和第二驅動端，所述柔性結構通過固定鉸鏈與底座轉動連接，所述第一電機與所述第一驅動端連接，提供柔性結構水平方向的驅動力；所述第二電機與所述第二驅動端連接，以固定鉸鏈作為支點提供柔性結構轉動的驅動力。本發明提供的可動鏡片微調機構可以實現可動鏡片在水平方向的平移和鏡片沿光軸的旋轉，實現更優化的調節作用。
【專利說明】可動鏡片微調機構
【技術領域】
[0001]本發明涉及光刻機設備，尤其是涉及光刻設備中的可動鏡片微調機構。
【背景技術】
[0002]在半導體集成電路制造工藝中，光刻工藝是其中最為重要的步驟之一。光刻工藝的過程是經曝光系統將預制在掩模板上的器件或電路圖形按所要求的位置，通過投影物鏡精確傳遞到預涂在晶片表面或介質層上的光刻膠層上。光刻工藝的好壞將直接影響半導體器件的特征尺寸和產品品質，其中，投影物鏡作為其光學成像系統，其像差和畸變是影響光刻分辨率和精度的重要因素。投影透鏡工作環境和安裝精度都會對成像質量產生不良影響，為了解決這一問題，一般采用一個可動鏡片，通過實時對可動鏡片的調節來補償這些不良因素引起的像差和畸變。
[0003]目前可動鏡片的微調機構一般包括設置在鏡片座圓周上的若干組微調單元，通過微調單元的絲杠凸輪等設備來對鏡片座的圓周上的多個點進行高度的調節來實現整個可動鏡片的高度的調節以及水平方向一定角度的翻轉。例如，中國專利文獻CN200810204974所揭示的可動鏡片微調機構，利用兩級杠桿機構來放大驅動單元的的驅動力對鏡片進行調節，優點在于結構簡單，對輸出位移起到有效的放大作用，然而，隨著對光刻工藝精度要求的提高，這樣的調節可動鏡片的方式無法完全滿足對可動鏡片的調節需求，一方面傳統的可動鏡片微調機構有著一定的局限性，無法實現可動鏡片在水平方向的平移和鏡片沿光軸的旋轉；另一方面，在鏡片做一定角度的翻轉時，鏡片的中心會偏離光軸，無法達到理想的補償效果。

【發明內容】

[0004]本發明提供一種可動鏡片微調機構，以解決傳統的可動鏡片微調機構無法實現可動鏡片在水平方向的平移和鏡片沿光軸的旋轉以及鏡片作翻轉微調時鏡片的中心會偏離光軸無法達到理想的補償效果的問題。
[0005]為解決上述問題，本發明提供一種可動鏡片微調機構，包括若干組微調單元，每組微調單元包括底座、驅動單元和執行單元，所述驅動單元驅動所述執行單元調整鏡片座，所述驅動單元包括第一電機和第二電機，所述執行單元包括柔性結構和固定鉸鏈，所述柔性結構包括第一驅動端和第二驅動端，所述柔性結構通過固定鉸鏈與底座轉動連接，所述第一電機與所述第一驅動端連接，提供柔性結構水平方向的驅動力；所述第二電機與所述第二驅動端連接，以固定鉸鏈塊作為支點提供柔性結構轉動的驅動力。
[0006]可選的，所述柔性結構還包括:第一連桿、第二連桿、第三連桿、轉動連桿以及連接塊；所述第一驅動端通過水平設置的第一連桿與連接塊連接，所述連接塊通過豎直設置的第三連桿與轉動連桿連接，所述轉動連桿通過水平設置的第二連桿與第二驅動端連接；所述連接塊與鏡片座固定，所述轉動連桿通過固定鉸鏈與底座轉動連接。
[0007]可選的，所述第一連桿、第二連桿和第三連桿兩端開有凹槽。[0008]可選的，所述驅動單元還包括第一螺桿、第二螺桿、第一軸連器和第二軸連器，所述第一電機通過第一螺桿和第一軸連器與第一驅動端連接，所述第二電機通過第二螺桿和第二軸連器與第二驅動端連接。
[0009]可選的，所述第一電機與第二電機通過螺釘固定在底座上。
[0010]可選的，所述第一電機與第二電機采用亞微米級運動精度的步進電機。
[0011]可選的，可動鏡片微調機構，包括三組微調單元。
[0012]可選的，所述三組微調單元分別設置在鏡片座的圓周的三等分點上。
[0013]與現有技術相比，本發明提供的可動鏡片微調機構，由于柔性結構的型變性，在第一電機和第二電機的聯合驅動下，微調單元不僅能完成高度方向上的調節，還能有一定的水平移動能力，通過這樣的多個微調單元可以實現可動鏡片在水平方向的平移和鏡片沿光軸的旋轉，并解決鏡片作翻轉微調時鏡片的中心會偏離光軸無法達到理想的補償效果的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施例的可動鏡片微調機構的立體結構示意圖；
[0015]圖2為本發明實施例的微調單元的立體結構示意圖；
[0016]圖3為本發明實施例的柔性結構的立體結構示意圖；
[0017]圖4為本發明實施例的柔性結構的正視圖；
[0018]圖5為本發明實施例的微調單元的結構簡化圖；
[0019]圖6至圖7為本發明實施例的微調單元的運動原理圖。
【具體實施方式】
[0020]本發明的核心思想在于，提供一種可動鏡片微調機構，所述驅動單元包括第一電機和第二電機，所述執行單元包括柔性結構和固定鉸鏈，所述柔性結構包括第一驅動端和第二驅動端，所述柔性結構通過固定鉸鏈與底座轉動連接，所述第一電機與所述第一驅動端連接，提供柔性結構水平方向的驅動力；所述第二電機與所述第二驅動端連接，以固定鉸鏈塊作為支點提供柔性結構轉動的驅動力。由于柔性結構的型變性，在第一電機和第二電機的聯合驅動下，微調單元不僅能完成高度方向上的調節，還能有一定的水平移動能力，通過這樣的多個微調單元可以實現可動鏡片在水平方向的平移和鏡片沿光軸的旋轉以及解決鏡片作翻轉微調時鏡片的中心會偏離光軸無法達到理想的補償效果的問題。
[0021]以下結合附圖1到圖7和具體實施例對本發明提出的可動鏡片微調機構作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0022]參考圖1和圖2，可動鏡片微調機構包括若干組微調單元300，每組微調單元300包括底座320、驅動單元340和執行單元，微調單元300與鏡片座400連接，可動鏡片200固定在鏡片座400上，所述驅動單元340通過驅動執行單元調整鏡片座400達到對可動鏡片200的微調，整個微調機構通過底座320固定在外部基座100上。所述驅動單元340包括第一電機341和第二電機342，所述執行單元包括具有形變能力的柔性結構310和固定鉸鏈330，所述柔性結構310包括第一驅動端311和第二驅動端312，所述柔性結構310通過固定鉸鏈330與底座320轉動連接，所述第一電機341與所述第一驅動端311連接，提供柔性結構水平方向的驅動力；所述第二電機342與所述第二驅動端312連接，以固定鉸鏈330作為支點提供柔性結構轉動的驅動力。
[0023]具體的，繼續參照圖1至圖2，本實施例的可動鏡片微調機構，包括三組微調單元，分別設置在鏡片座的圓周的三等分點上。進一步的，柔性結構310還包括:第一連桿315、第二連桿317、第三連桿316、轉動連桿314以及連接塊313 ;所述第一驅動端311通過水平設置的第一連桿315與連接塊313連接，所述連接塊313通過豎直設置的第三連桿316與轉動連桿314連接，所述轉動連桿314通過水平設置的第二連桿317與第二驅動端312連接；所述連接塊313與鏡片座400固定，所述轉動連桿314通過固定鉸鏈330與底座320轉動連接。
[0024]所述驅動單元還包括第一螺桿(未圖示)、第二螺桿(未圖示)和第一軸連器343和第二軸連器344，所述第一電機341通過第一螺桿和第一軸連器343與第一驅動端連接，同樣，所述第二電機342通過第二螺桿和第二軸連器344與第二驅動端連接。所述第一電機341與第二電機342通過螺釘固定在底座320上。為了達到高精度的微調目的，所述第一電機341與第二電機342優選采用亞微米級運動精度的步進電機。
[0025]為了增加柔性結構310的可形變性，參照圖4，本實施例中，在第一連桿315、第二連桿317和第三連桿316的兩端都開有凹槽。其中第二連桿317兩端開有垂直于紙面的凹槽，第一連桿315和第三連桿316兩端開有一對相互垂直的第一凹槽318和第二凹槽319，第一凹槽318垂直于紙面，第二凹槽319垂直于第一凹槽318并和與連接塊313接觸的一面平行。第一凹槽318可以增加柔性結構的可行變形，使第一電機341和第二電機342可以更容易驅動柔性結構運動；第二凹槽319用以吸收三組微調單元在工作時出現短暫不同步運動產生的阻力，避免微調單元無法正常運動以及對電機壽命產生影響。
[0026]參照圖5至圖7，圖5為本發明實施例的微調單元的結構簡化圖，圖6至圖7為本發明實施例的一組微調單元的運動原理圖。通過簡化的結構圖來說明微調單元的運動方式。參考圖5，柔性結構具有一定的形變能力，可簡化為連接部分可發生形變的結構，從前面的連接可以看出對鏡片的微調是通過連接塊313的運動來帶動鏡片座運動，因此可以簡化為連接塊313的運動。
[0027]參照圖6，定義投影物鏡高度的方向為Z軸，水平方向為X軸。連接塊313沿Z軸正方向的運動可由以下方式實現:第二電機342對第二驅動端312提供X軸正方向的驅動力，第二連桿317帶動轉動連桿314以固定鉸鏈330為支點轉動，從而帶動第三連桿316驅動連接塊313向Z正方向和X軸負方向位移，同時第一電機341在X軸正方向上通過第一驅動端311和第一連桿315帶動連接塊313在X軸正方向位移，補償由第二電機342帶來的X軸負方向的位移，完成連接塊313在Z軸正方向的運動。
[0028]參照圖7，連接塊313在X軸方向的運動可由以下方式實現:第一電機341通過第一驅動端311和第一連桿315帶動連接塊313在X軸上發生位移，比如X軸負方向，由于柔性結構310的形變，連接塊在Z軸負方向會有微小位移，因此，在第一電機341作動的同時第二電機342對第二驅動端312提供X軸正方向的驅動力，通過轉動連桿330和第三連桿316帶動連接塊313以補償在Z軸方向上的位移。同理，由位移的合成原理，可以實現連接塊313在XZ平面上的位移，在此不再贅述。
[0029]通過三組微調單元的連接塊的位移作用，即可確定鏡片座400的調節運動:通過三組微調單元的各個連接塊在Z軸上相同的位移，完成鏡片座在Z軸方向的運動；通過三組微調單元的各個連接塊在Z軸上不相同的位移，完成鏡片座進行一定角度的翻轉；通過三組微調單元的各個連接塊水平方向上一致運動(均沿鏡片座上的切線的同一方向)，完成鏡片座沿光軸的一定角度的旋轉運動；通過三組微調單元的各個連接塊水平方向上不一致運動(沿鏡片座上的切線的不同方向)，由位移的合成可得到鏡片座水平方向上的平移。在鏡片座進行一定角度的翻轉時同時進行鏡片水平方向的位移即可消除因鏡片座翻轉造成鏡片中心偏離光軸的問題。并且相比現有的可動鏡片微調機構可以實現鏡片水平和沿光軸轉動的調節作用，因此可實現更優化的調節。
[0030]綜上所述，本發明提供了一種可動鏡片微調機構，該可動鏡片微調機構，由于柔性結構的型變性第一電機和第二電機的聯合驅動，不僅能完成高度方向上的運動，還能有一定的水平移動能力，通過這樣的多個微調單元可以實現可動鏡片在水平方向的平移和鏡片沿光軸的旋轉以及解決鏡片作翻轉微調時鏡片的中心會偏離光軸無法達到理想的補償效果的問題。
[0031]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種可動鏡片微調機構，包括若干組微調單元，每組微調單元包括底座、驅動單元和執行單元，所述驅動單元驅動所述執行單元調整鏡片座，其特征在于，所述驅動單元包括第一電機和第二電機，所述執行單元包括柔性結構和固定鉸鏈，所述柔性結構包括第一驅動端和第二驅動端，所述柔性結構通過固定鉸鏈與底座轉動連接；所述第一電機與所述第一驅動端連接，提供柔性結構水平方向的驅動力；所述第二電機與所述第二驅動端連接，以固定鉸鏈作為支點提供柔性結構轉動的驅動力。
2.如權利要求1所述的可動鏡片微調機構，其特征在于，所述柔性結構還包括:第一連桿、第二連桿、第三連桿、轉動連桿以及連接塊；所述第一驅動端通過水平設置的第一連桿與連接塊連接，所述連接塊通過豎直設置的第三連桿與轉動連桿連接，所述轉動連桿通過水平設置的第二連桿與第二驅動端連接；所述連接塊與鏡片座固定，所述轉動連桿通過固定鉸鏈與底座轉動連接。
3.如權利要求2所述的可動鏡片微調機構，其特征在于，所述第一連桿、第二連桿和第三連桿兩端開有凹槽。
4.如權利要求1所述的可動鏡片微調機構，其特征在于，所述驅動單元還包括第一螺桿、第二螺桿、第一軸連器和第二軸連器，所述第一電機通過第一螺桿和第一軸連器與第一驅動端連接，所述第二電機通過第二螺桿和第二軸連器與第二驅動端連接。
5.如權利要求4所述的可動鏡片微調機構，其特征在于，所述第一電機與第二電機通過螺釘固定在底座上。
6.如權利要求5所述的可動鏡片微調機構，其特征在于，所述第一電機與第二電機采用亞微米級運動精度的步進電機。
7.如權利要求1至6中任意一項所述的可動鏡片微調機構，其特征在于，所述可動鏡片微調機構包括三組微調單元。
8.如權利要求7所述的可動鏡片微調機構，其特征在于，所述三組微調單元分別設置在鏡片座的圓周的三等分點上。
【文檔編號】G02B7/02GK103901576SQ201210587417
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月28日 優先權日:2012年12月28日
【發明者】彭云平, 王洪尊, 儲兆祥, 李素平 申請人:上海微電子裝備有限公司