一种气驱动光学元器件调整装置及光刻机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种气驱动光学元器件调整装置及光刻机，该调整装置包括：支撑件、气管、气驱动装置及气压调节装置，气压调节装置与气驱动装置独立设置，且两者的密封腔通过所述气管连通，所述气驱动装置连接支撑件、且对支撑件进行气压驱动，光学元器件安装在支撑件上。本实用新型通过将气压调节装置和气驱动装置分开设置，气压调节装置的密封腔通过气管与气驱动装置的密封腔形成气路连通，使气压调节装置远离投影物镜位置，消除了其电机发热对投影物镜造成的干扰，提高了气驱动光学元器件调整装置对投影物镜的调节控制精度，同时，气驱动装置整体尺寸小，适合安装在投影物镜中，通过改变气体体积输出压力，可以达到更高的控制精度。
【专利说明】
一种气驱动光学元器件调整装置及光刻机
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种气驱动光学元器件调整装置及光刻机，应用于微电子装备领 域。
【背景技术】
[0002] 对大规模集成电路的制造工艺过程来说，投影光刻是最为关键的工艺，需要用到 投影光刻机，而投影物镜就是投影光刻机的核心，其性能直接决定了光刻的图形传递能力。 为保证投影物镜拥有良好的图形传递能力，那么相应对投影物镜的调整就会有很高的精度 要求。随着半导体集成电路集成度的不断提高，半导体器件的特征尺寸的不断减小，对光刻 机中的光学系统的分辨率的要求越来越高，对光学系统中投影物镜的成像质量要求也更加 尚。
[0003] 现有技术中，投影物镜常用的驱动装置为电驱动的电机，如压电陶瓷电机，由于电 机直接布置在物镜结构中，电流驱动时产生的热量排放，会对投影物镜的成像质量有很大 的干扰，影响投影物镜的成像质量及光刻机的精度。
[0004] 因此，需要一种消除电驱动的热量排放干扰、提高投影物镜的调节控制精度的气 驱动光学元器件调整装置及光刻机。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种消除电驱动的热量排放干扰、提高投 影物镜的调节控制精度的气驱动光学元器件调整装置及光刻机。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现：
[0007] -种气驱动光学元器件调整装置，包括:支撑件、气管、气驱动装置及气压调节装 置，其中，光学元器件安装在所述支撑件上，所述气压调节装置与所述气驱动装置独立设 置，且两者的密封腔通过所述气管连通，所述气驱动装置连接所述支撑件并对所述支撑件 进行气压驱动。
[0008] 优选的，所述气驱动装置和所述气压调节装置的数量均为3个，所述气驱动装置均 匀分布在所述支撑件的圆周上。
[0009] 优选的，所述气驱动装置包括:第一外壳、第一气管接口和第一驱动杆，所述第一 驱动杆位于所述第一外壳内部，且共同构成所述气驱动装置的密封腔，所述第一气管接口 设置在所述第一外壳上，一端与所述气管连通、另一端与所述气驱动装置的密封腔连通。
[0010] 优选的，所述气驱动装置还包括:第一密封圈，所述第一密封圈固定在所述第一驱 动杆上，并与所述第一外壳的内壁密封接触。
[0011]优选的，所述调整装置还包括：圆环结构；所述第一外壳安装在所述圆环结构上， 所述第一驱动杆与所述支撑件连接。
[0012]优选的，所述气压调节装置包括:第二外壳、第二气管接口、第二驱动杆和驱动装 置，其中，所述第二驱动杆位于所述第二外壳内部，且共同构成所述气压调节装置的密封 腔，所述第二气管接口设置在所述第二外壳上，一端与所述气管远离所述气驱动装置的一 端连通、另一端与所述气压调节装置的密封腔连通，所述驱动装置与所述第二驱动杆连接。
[0013] 优选的，所述驱动装置包括:安装板、联轴器、丝杆、轴承支撑座、转接板、连接板及 电机，所述电机、所述第二外壳和所述转接板安装在所述安装板上，所述电机通过所述联轴 器驱动所述丝杆转动，所述丝杆两端安装在所述轴承支撑座上，所述轴承支撑座固定在所 述转接板上，所述连接板一端与所述丝杆螺纹连接、另一端与所述第二驱动杆连接。
[0014] 优选的，所述气压调节装置还包括:第二密封圈，所述第二密封圈固定在所述第二 驱动杆上，并与所述第二外壳的内壁密封接触。
[0015] -种光刻机，包括光学系统，所述光学系统包括光学兀器件和权利要求1-8中任一 项所述气驱动光学元器件调整装置，所述光学元器件安装在所述支撑件上，通过所述气驱 动光学元器件调整装置调整所述光学元器件的位置。
[0016] 优选的，所述光学元器件包括:投影物镜。
[0017] 与现有技术相比，本实用新型的技术方案:通过将气压调节装置和气驱动装置分 开设置，所述气压调节装置的密封腔通过气管与所述气驱动装置的密封腔形成气路连通， 使所述气压调节装置远离投影物镜位置，消除了其电机发热对投影物镜造成的干扰，提高 了所述气驱动光学元器件调整装置对投影物镜的调节控制精度，同时，所述气驱动装置整 体尺寸小，适合安装在投影物镜中，通过改变气体体积输出压力，可以达到更高的控制精 度。
【附图说明】
[0018] 图1是本实用新型一实施例所述气驱动光学元器件调整装置的结构示意图；
[0019] 图2是本实用新型所述气驱动光学元器件调整装置的原理示意图；
[0020] 图3是本实用新型所述气驱动光学元器件调整装置的流程示意图；
[0021 ]图4是本实用新型一实施例所述气压调整装置的结构示意图；
[0022] 图5是本实用新型一实施例所述气压调整装置的局部剖面图；
[0023] 图6是本实用新型一实施例所述气驱动装置的结构示意图。
[0024]图中所示：100、支撑件;200、光学元器件;300、气驱动装置;301、第一外壳;302、第 一气管接口；303、第一驱动杆;304、第一密封圈；400、圆环结构;500、气管;600、气压调节装 置;601、第二外壳;602、第二气管接口； 603、电机;604、安装板;605、联轴器;606、丝杆;607、 轴承支撑座;608、转接板;609、连接板;610、第二驱动杆;611、第二密封圈；dS、气压调节装 置的输入位移;T、控制开关;VI、气驱动装置的密封腔;V2、气压调节装置的密封腔。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本实用新型作详细描述：
[0026] 参照图1所示，本实用新型的光刻机，包括:光学系统，所述光学系统包括光学元器 件200和所述气驱动光学元器件调整装置，所述光学元器件200安装在所述气驱动光学元器 件调整装置上，通过所述气驱动光学元器件调整装置调整所述光学元器件200的位置。其 中，所述光学元器件200包括:投影物镜。
[0027] 如图1所示，所述气驱动光学元器件调整装置，包括:支撑件100、气管500、气驱动 装置300及气压调节装置600，所述气压调节装置600与所述气驱动装置300独立设置，结合 图5,所述气压调节装置600的密封腔V2通过所述气管500与所述气驱动装置300的密封腔VI 形成气路连通，所述气驱动装置300连接所述支撑件100、且对所述气驱动装置300进行气压 驱动，光学元器件200安装在所述支撑件100上。所述气驱动装置300和所述气压调节装置 600一一对应连接，其数量均为3个，所述气驱动装置300均匀分布在所述支撑件100的圆周。 [0028]如图2-3所示，所述气压调节装置600包括:第二外壳601、第二气管接口 602、第二 驱动杆610和驱动装置，所述第二驱动杆610位于所述第二外壳601内部，且共同构成所述气 压调节装置600的密封腔V2，所述第二气管接口 602设置在所述第二外壳601上，一端与所述 气管500远离所述气驱动装置300的一端连通、另一端与所述气压调节装置600的密封腔V2 连通，所述驱动装置与所述第二驱动杆610连接。
[0029] 采用上述技术，通过驱动装置驱动第二驱动杆610移动，改变气压调节装置600的 密封腔V2的气体体积，进而来改变气驱动装置300的密封腔VI的气体体积和压强，通过第一 驱动杆303对支撑件100进行输出压力，将需要设定的输出压力转化为对应的气体体积值， 可以达到更高的控制精度。
[0030]优选的，所述驱动装置包括:安装板604、联轴器605、丝杆606、轴承支撑座607、转 接板608、连接板609及电机603,所述电机603、所述第二外壳601和所述转接板608安装在所 述安装板604上，所述电机603通过所述联轴器605驱动丝杆606转动，所述丝杆606两端安装 在所述轴承支撑座607上，所述轴承支撑座607固定在所述转接板608上，所述连接板609- 端与所述丝杆606螺纹连接、另一端与所述第二驱动杆610连接。
[0031 ] 采用上述技术，所述电机603通过丝杆606上的连接板609,带动所述第二驱动杆 610同步运动，通过第二驱动杆610改变气压调节装置600密封腔V2的气体体积，对气驱动装 置300的输出力进行调节控制，避免了直接驱动造成的行程短、控制精度低的缺陷。
[0032] 优选的，所述气压调节装置600还包括:第二密封圈611，所述第二密封圈611固定 在所述第二驱动杆610上，并与所述第二外壳601的内壁密封接触。
[0033]采用上述技术，通过第二密封圈611与第二外壳601的内壁密封接触，使气压调节 装置600的密封腔V2的密封性更好，有利于提高密封腔V2内的气压控制精度，减小摩擦力， 延长气压调节装置600的使用寿命。
[0034] 如图4所示，所述气驱动装置300包括:第一外壳301、第一气管接口 302和第一驱动 杆303,所述第一驱动杆303位于所述第一外壳301内部，且共同构成所述气驱动装置300的 密封腔VI，所述第一气管接口 302设置在所述第一外壳301上，一端与所述气管500连通、另 一端与所述气驱动装置300的密封腔VI连通。
[0035] 优选的，所述气驱动装置300还包括:第一密封圈304，所述第一密封圈304固定在 所述第一驱动杆303上，并与所述第一外壳301的内壁密封接触。
[0036]采用上述技术，通过改变气压调节装置600的气体体积，来改变气驱动装置300的 气体体积和压强，通过第一驱动杆303对支撑件100进行输出压力，将需要设定的输出压力 转化为对应的气体体积值，可以达到更高的控制精度。通过第一密封圈304与第一外壳301 的内壁密封接触，使气驱动装置300的密封腔VI的密封性更好，有利于提高密封腔VI内的气 压控制精度，减小摩擦力，延长气驱动装置300的使用寿命。
[0037] 优选的，所述气驱动光学元器件调整装置还包括：圆环结构400;所述第一外壳301 安装在所述圆环结构400上，所述第一驱动杆303与所述支撑件100连接。
[0038]采用上述技术，所述圆环结构400和支撑件100采用同中心轴方式设置，所述气驱 动装置300均匀分布在所述支撑件100的圆周，便于对支撑件100的倾斜值和竖直位置进行 调节，提高投影物镜的位置调节精度。
[0039] 现结合图5-6具体说明本实用新型的气驱动光学元器件调整装置的工作过程：
[0040] 在图5中，所述气压调节装置600的密封腔V2通过所述气管500与所述气驱动装置 300的密封腔VI形成气路连通，所述气管500上设置有控制开关T。当气压调节装置600的输 入位移为dS时，其密封腔V2的压缩位移为dS，密封腔V2内气体体积发生变化导致气体压力 发生改变。
[0041 ] 根据理想气体方程，
[0042] pXV = nXRXT
[0043] 当体积改变时，对应的压强变化为，
[0044]
[0045] 其中，dp为
压强变化值，dV为体积变化值，V为原始体积值，p为原始压强值。
[0046]根据压力计算公式，气驱动装置300的原始输出力大小为，
[0047] Fi = pXJiXRi2
[0048] 其中，Ri为第一驱动杆303的半径，π为常数，p为原始压强值。
[0049]当气压调节装置600的输入位移为dS时，气驱动装置300的输出力大小为，
[0050]
[0051]其中，R2为第二驱动杆610的半径，π为常数，V为原始体积值，Ri为第一驱动杆303的 半径，P为原始压强值。
[0052]参照图6所示，光刻机的光学系统在工作时，首先进行系统初始化操作，当所述光 学系统的光学成像质量指标达不到要求时，需要对投影物镜的位置进行调节，如倾斜值和 离焦位置。将所述光学成像质量指标转化为设定气压值，然后通过改变所述气压调节装置 600的气体体积，通过所述气驱动装置300对支撑件100输出力，从而调节投影物镜的位置参 数，待气压传感器检测到气体压力和设定气压值一致时，所述气驱动光学元器件调整装置 对投影物镜调整完毕。
[0053] 所述气驱动光学元器件调整装置通过将气压调节装置600和气驱动装置300分开 设置，所述气压调节装置600的密封腔V2通过气管500与所述气驱动装置300的密封腔VI形 成气路连通，使所述气压调节装置600远离投影物镜位置，消除了其电机发热对投影物镜造 成的干扰，提高了所述气驱动光学元器件调整装置对投影物镜的调节控制精度，同时，通过 改变气体体积输出压力，将需要设定的输出压力转化为对应的气体体积值，可以达到更高 的控制精度。
[0054]与现有技术相比，本实用新型的技术方案:通过将气压调节装置600和气驱动装置 300分开设置，所述气压调节装置600的密封腔V2通过气管500与所述气驱动装置300的密封 腔VI形成气路连通，使所述气压调节装置600远离投影物镜位置，消除了其电机发热对投影 物镜造成的干扰，提高了所述气驱动光学元器件调整装置对投影物镜的调节控制精度，同 时，所述气驱动装置300整体尺寸小，适合安装在投影物镜中，通过改变气体体积输出压力， 可以达到更高的控制精度。
【主权项】
1. 一种气驱动光学元器件调整装置，其特征在于，包括:支撑件、气管、气驱动装置及气 压调节装置，其中，光学元器件安装在所述支撑件上，所述气压调节装置与所述气驱动装置 独立设置，且两者的密封腔通过所述气管连通，所述气驱动装置连接所述支撑件并对所述 支撑件进行气压驱动。2. 根据权利要求1所述的气驱动光学元器件调整装置，其特征在于，所述气驱动装置和 所述气压调节装置的数量均为3个，所述气驱动装置均匀分布在所述支撑件的圆周上。3. 根据权利要求1所述的气驱动光学元器件调整装置，其特征在于，所述气驱动装置包 括:第一外壳、第一气管接口和第一驱动杆，所述第一驱动杆位于所述第一外壳内部，且共 同构成所述气驱动装置的密封腔，所述第一气管接口设置在所述第一外壳上，一端与所述 气管连通、另一端与所述气驱动装置的密封腔连通。4. 根据权利要求3所述的气驱动光学元器件调整装置，其特征在于，所述气驱动装置还 包括:第一密封圈，所述第一密封圈固定在所述第一驱动杆上，并与所述第一外壳的内壁密 封接触。5. 根据权利要求3所述的气驱动光学元器件调整装置，其特征在于，所述调整装置还包 括:圆环结构;所述第一外壳安装在所述圆环结构上，所述第一驱动杆与所述支撑件连接。6. 根据权利要求1所述的气驱动光学元器件调整装置，其特征在于，所述气压调节装置 包括:第二外壳、第二气管接口、第二驱动杆和驱动装置，其中，所述第二驱动杆位于所述第 二外壳内部，且共同构成所述气压调节装置的密封腔，所述第二气管接口设置在所述第二 外壳上，一端与所述气管远离所述气驱动装置的一端连通、另一端与所述气压调节装置的 密封腔连通，所述驱动装置与所述第二驱动杆连接。7. 根据权利要求6所述的气驱动光学元器件调整装置，其特征在于，所述驱动装置包 括:安装板、联轴器、丝杆、轴承支撑座、转接板、连接板及电机，所述电机、所述第二外壳和 所述转接板安装在所述安装板上，所述电机通过所述联轴器驱动所述丝杆转动，所述丝杆 两端安装在所述轴承支撑座上，所述轴承支撑座固定在所述转接板上，所述连接板一端与 所述丝杆螺纹连接、另一端与所述第二驱动杆连接。8. 根据权利要求6所述的气驱动光学元器件调整装置，其特征在于，所述气压调节装置 还包括:第二密封圈，所述第二密封圈固定在所述第二驱动杆上，并与所述第二外壳的内壁 密封接触。9. 一种光刻机，包括光学系统，其特征在于，所述光学系统包括光学元器件和权利要求 1-8中任一项所述气驱动光学元器件调整装置，所述光学元器件安装在所述支撑件上，通过 所述气驱动光学元器件调整装置调整所述光学元器件的位置。10. 根据权利要求9所述的光刻机，其特征在于，所述光学元器件包括:投影物镜。
【文档编号】G03F7/20GK205608392SQ201620257618
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】刘云飞
【申请人】上海微电子装备有限公司