一种光学元件三自由度微位移调节装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光刻投影物镜制造技术领域，特别提供了一种光学元件三自由度微位移调节装置。
【背景技术】
[0002]光刻投影物镜是超大/极大规模集成电路制造工艺中的关键设备，近年来随着集成电路线宽不断减小，光刻投影物镜的分辨率逐渐提高。不断提高的光学装备整机性能要求其投影物镜具有更高的数值孔径(NA)、更小的系统波像差。用于倍率、场曲、像散、球差等指标补偿的轴向和偏心调整装置是光学系统性能补偿的主要手段之一，是保证光刻物镜具有较高分辨率的重要装置。调节机构的调节精度往往达到10nm以内，同时调节引入的面形RMS保持在3nm以内。因此，传统的齿轮齿条、涡轮蜗杆、丝杠螺母、凸轮等调节机构的调节精度最高达到微米量级，不能满足使用要求。
[0003]因此，如何解决上述问题，成为人们亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]
鉴于此，本发明的目的在于提供一种光学元件三自由度微位移调节装置，以至少解决以往调节装置存在的调节精度低、加工难度大等问题。
[0005]本发明提供的技术方案，具体为，一种光学元件三自由度微位移调节装置，其特征在于，包括:
镜筒I ;
镜框2，其设置于所述镜筒I的上方，用于所述光学元件的放置；
三自由度调节装置，其包括:
驱动器8，其安装于所述镜筒I的外壁上；
柔性导向机构1-3，其设置于所述镜筒I的内侧，且通过推杆19与所述驱动器8驱动连接，所述柔性导向机构1-3在驱动器8的驱动下，可分别沿X轴和Y轴进行移动，其中，所述X轴和Y轴均建立于镜筒I所在平面，且所述X轴和Y轴相互垂直；
UR调节支链6，其下端与所述柔性导向机构1-3固定连接，上端与所述镜框2固定连接，所述UR调节支链6在所述柔性导向机构1-3的带动下，可驱动所述镜框2分别沿X轴、Y轴和Z轴进行移动，其中，所述Z轴为所述镜筒I的中心轴。
[0006]优选，所述UR调节支链6包括:
第一连杆6-9，其与所述柔性导向机构1-3固定连接；
第二连杆6-7，其设置于所述第一连杆6-9的上方，与所述第一连杆6-9通过第一转动柔性铰链6-8连接，且所述第一转动柔性铰链6-8的转轴沿所述镜框2径向设置；
第三连杆6-5，其设置于所述第二连杆6-7的上方，与所述第二连杆6-7通过平动柔性铰链6-6连接，且所述平动柔性铰链6-6的转轴沿所述镜框2的切线方向设置； 第四连杆6-3，其设置于所述第三连杆6-5的上方，且与所述镜框2固定连接，所述第四连杆6-3通过第二转动柔性铰链6-4与所述第三连杆6-5连接，所述第二转动柔性铰链6-4的转轴沿所述镜框2径向设置，且与所述第一转动柔性铰链6-8的转轴平行。
[0007]进一步优选，所述第三连杆6-5与所述第二连杆6-7之间平行并联设置有两个平动柔性铰链6-6。
[0008]进一步优选，所述柔性导向机构1-3包括:中间连杆1-3-3，在所述中间连杆1-3-3的两侧各连接有2个平行设置的第一板簧柔性铰链1-3-5，在所述第一板簧柔性铰链1-3-5的外侧端部连接有侧连杆1-3-4，每个侧连杆的两端分别通过第二板簧柔性铰链1-3-1连接到镜筒I上，其中，第二板簧柔性铰链1-3-1与第一板簧柔性铰链1-3-5平行。
[0009]进一步优选，所述三自由度调节装置的个数为3个，分别以120°间隔设置于所述镜筒I和镜框2上。
[0010]进一步优选，所述光学元件三自由度微位移调节装置还包括:
轴向位移传感器11，用于检测所述光学元件的轴向位移量；
偏心检测传感器16，用于检测所述光学元件的偏心位移量；
所述轴向位移传感器11和所述偏心检测传感器16均与所述三自由度调节装置中的驱动器8电连接，并分别依据所述轴向位移量和所述偏心位移量控制所述驱动器8工作。
[0011]进一步优选，所述轴向位移传感器11个数为3个，分别以120°间隔布置在所述镜框2的外侧；
所述偏心检测传感器16个数为2个，分别以90°间隔布置在所述镜框2的外侧。
[0012]进一步优选，所述轴向位移传感器11通过连接装置固定安装于所述镜筒I上； 所述连接装置包括:
轴向传感器支撑座5，其整体呈倒置的T字形，底端与所述镜筒I固定连接；
轴向传感器安装座4，其一端垂直连接于所述轴向传感器支撑座5的顶端，另一端与所述轴向位移传感器11固定连接。
[0013]进一步优选，所述偏心检测传感器16通过偏心检测传感器支撑座3固定连接于所述镜筒I上；
所述偏心检测传感器支撑座3整体呈倒置的T字形，其底端与所述镜筒I固定连接，其上部设置有传感器夹紧孔3-2，且所述夹紧孔3-2顶端设置有通往所述传感器夹紧孔3-2的通道，在通道的两侧侧壁上分别对应设置有第六螺钉孔3-3。
[0014]进一步优选，所述镜框2内侧设置有η个并联的菱形柔性支撑脚2-3，所述光学元件与所述菱形柔性支撑脚2-3粘接；
其中，所述菱形柔性支撑脚2-3包括:
呈菱形设置的4个第三板簧柔性铰链2-3-2，且在菱形的四个顶点处分别依次设置:固定架2-3-1、中间连杆2-3-4、粘胶面2-3-3和中间连杆2_3_4。
[0015]本发明提供的光学元件三自由度微位移调节装置，通过三自由度调节装置的设置可以同时实现Χ、Υ、Ζ三个方向的nm级平动位移调节，特别适用于对XYZ敏感度都很高的光学元件对准，其中，柔性导向机构相当于移动P铰，与UR支链构成PUR支链，实现X、Y、Z三个自由度的调节，该分体式的柔性P铰和UR支链加工难度大大降低，使用常规的车削、铣削和电火花线切割即可实现。通过改变P铰和UR支链的尺寸，可以获得ΙΟΟμπι级的调节行程和较大的承载能力。
[0016]本发明提供的光学元件三自由度微位移调节装置，具有结构简单，设计合理，调节精度高，方便加工等优点。
【附图说明】
[0017]图1为光学元件三自由度微位移调节装置的整体装配图；
图2为图1的A-A旋转剖视图；
图3为镜筒的结构示意图；
图4为柔性导向机构(P铰)的结构示意图；
图5为图3的B-B剖视图；
图6为镜框的结构示意图；
图7为菱形柔性支撑脚的示意图；
图8为偏心传感器支撑座示意图；
图9为轴向传感器安装座示意图；
图10为轴向传感器支撑座示意图；
图11为UR调节支链示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体的实施方案对本发明进行进一步解释，但是并不用于限制本发明的保护范围。
[0019]为了解决以往调节装置存在的调节精度低，加工难度大等问题，本实施方案提供了一种光学元件三自由度微位移调节装置，参见图1、图2、图5，包括:镜筒1，在镜筒I的上方设置有用于光学元件的放置的镜框2，在镜框2和镜筒I之间安装有三自由度调节装置，其中，该三自由度调节装置包括:安装在镜筒I外壁上的驱动器8 ;设置在镜筒I的内侧且通过推杆19与驱动器8驱动连接的柔性导向机构1-3，其中，柔性导向机构1-3在驱动器8的驱动下，可分别沿X轴和Y轴进行移动，其中，所述X轴和Y轴均建立于镜筒I所在平面，且所述X轴和Y轴相互垂直；UR调节支链6的下端与柔性导向机构1-3固定连接，上端与镜框2固定连接，其中，UR调节支链6在所述柔性导向机构1-3的带动下，可驱动所述镜框2分别沿X轴、Y轴和Z轴进行移动，其中，所述Z轴为所述镜筒I的中心轴。
[0020]该光学元件三自由度微位移调节装置的工作过程为:启动驱动器，驱动柔性导向机构相对镜筒进行X轴和Y轴的平移，然后由柔性导向机构带动与其连接的UR调节支链进行X轴、Y轴、Z轴三个方向