一种用于浸没式成像系统的浸没头的制作方法

本实用新型涉及浸没式成像系统，尤其涉及一种用于浸没式成像系统的浸没头。

背景技术：

浸没式成像系统中，通过在物镜最后一个镜面和物体之间填充某种高折射率的液体，相对于中间介质为气体的干式成像系统，提高了物镜的数值孔径(NA)，从而提高了物镜的分辨率和焦深。浸没式成像系统对干式成像系统有良好的继承性，在光刻物镜、高精度显微物镜等追求极限分辨率应用领域被广泛使用。目前常采用的方案是局部浸没法，即将液体限制在物镜最后一个镜面和物体上表面之间的局部区域，并保持稳定连续的液体流动。由于液体的存在，就存在密封问题；为了解决工作过程中的液体的动态密封问题，在物镜前端通常要安装浸没头(Immersion Head)。

浸没头在实现对液体动态密封的同时，与物体的安装位置还应满足一定的精度要求。此外，由于浸没头与物体之间的间隙通常只有0.1～1mm；在使用过程中，存在浸没头与物体或工件台发生碰撞的风险，可能会造成设备故障或损坏。因此，需要在浸没头上设计缓冲或者防止碰撞的装置，以便在碰撞发生时，对相互作用力进行缓冲，防止碰撞力对物镜或其他设备造成损伤。

目前已有的解决方案中，比如专利201510040998.2，公开了一种浸没式光刻机浸液流场维持防碰撞系统，在浸没头液体供给装置与基底之间，设计了一个缓冲伸缩装置，并在该缓冲伸缩装置的末端有柔性橡胶薄膜圈，以提高液体供给系统与工作台之间的间距，从而避免了液体供给系统与工作台发生碰撞。其采用的方式是，通过增加柔性橡胶薄膜圈，柔性橡胶薄膜圈设置在浸没头基座和硅片台之间，增加了间距，进而减小碰撞产生的几率。

但是，由于柔性橡胶薄膜圈的存在，使得浸没头与硅片台(工作台)之间的距离增大，虽然减小了产生碰撞的几率，但是，液体动态密封的难度也随之大大增加了；特别是在物镜与硅片台具有相对高速运动等对密封性能要求较高的场合，上述为了解决碰撞问题而增加间距，反而对密封造成不利影响的方案，明显是不可取的。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决上述技术问题之一，提供一种能够在有效解决碰撞问题的同时，保证密封效果的用于浸没式成像系统的浸没头。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种用于浸没式成像系统的浸没头，包括镜筒、镜片和浸没头基座，所述镜片安装在所述镜筒中，其中，所述浸没头基座与所述镜筒连接并可相对所述镜筒沿上下方向移动，所述浸没头基座设置有向上延伸的侧壁，所述侧壁配合设置在所述镜筒的外侧，所述侧壁与所述镜筒的外侧密封接触并可相对滑动，在所述浸没头基座相对所述镜筒上下移动的过程中，所述侧壁至少部分与所述镜筒的外侧密封接触；所述浸没头基座与所述镜筒之间设置有弹性件；当所述浸没头基座相对所述镜筒向上移动时，所述弹性件可为所述浸没头基座提供向下的缓冲弹力。

一些实施例中，所述浸没头基座设置有通孔，所述通孔内穿设有柱状连接件，所述浸没头基座通过所述柱状连接件与所述镜筒连接，所述浸没头基座可沿所述柱状连接件的轴向移动，所述弹性件套设在所述柱状连接件的外侧。

一些实施例中，所述镜筒靠近所述浸没头基座的一侧设置有安装孔，所述安装孔内固定连接有导向柱，所述柱状连接件靠近所述镜筒的一端与所述导向柱固定连接。

一些实施例中，所述安装孔内设置有内螺纹，所述导向柱靠近所述镜筒的一端设置有外螺纹，所述导向柱与所述安装孔螺纹连接。

一些实施例中，所述导向柱的下端开有内螺纹孔，所述柱状连接件靠近所述镜筒的一端螺纹连接在所述导向柱下端的内螺纹孔内。

一些实施例中，所述导向柱上设置有法兰，所述法兰的上表面抵靠在所述镜筒的下表面；所述法兰将所述导向柱分割成连接部和光滑部，所述连接部配合连接在所述安装孔内，所述柱状连接件与所述光滑部固定连接。

一些实施例中，所述法兰上设置有倒边。

一些实施例中，所述弹性件套设在所述导向柱的外侧。

一些实施例中，所述镜筒靠近所述浸没头基座的一侧设置有安装孔，所述安装孔内固定连接有导向柱，所述导向柱设置有法兰，所述法兰的上表面抵靠在所述镜筒的下表面；所述法兰将所述导向柱分割成连接部和光滑部，所述连接部配合连接在所述安装孔内，所述光滑部开有内螺纹孔，所述柱状连接件的上端配合连接在所述内螺纹孔内，所述弹性件套设在所述导向柱外，所述弹性件被限位在所述法兰与所述浸没头基座之间。

一些实施例中，所述安装孔包括均匀设置在所述镜筒靠近所述浸没头基座一侧的多个，所述柱状连接件包括与所述安装孔一一对应的多个。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的用于浸没式成像系统的浸没头，弹性件设置在浸没头基座与镜筒之间，不会增加浸没头基座与硅片台之间的距离，也就降低了浸没头基座与硅片台之间的密封要求；因为浸没头基座与硅片台之间的间距很小，所以通过外部大气压或者液体的表面张力作用，就可以实现浸没头基座与硅片台之间的液体密封，而不用再另加密封装置或密封措施。提供了一种间距缓冲和密封双重良好效果的浸没头。另外，在浸没头基座上下移动的过程中，其侧壁一直与镜筒的外侧密封接触；如此，便实现了浸没头基座与镜筒的良好密封。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例中，浸没头的截面结构示意图。

图2是本实用新型一个实施例中，导向柱的整体结构示意图。

附图标记：

镜筒10；安装孔 101；镜片 20；浸没头基座 30；通孔 301；侧壁 302；弹性件 40；柱状连接件 50；导向柱 60；内螺纹孔 601；法兰 602；连接部 603；光滑部 604；倒边 605。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将结合附图1和附图2详细说明一下本实用新型提供的用于浸没式成像系统的浸没头。

如图1所示，本实用新型的各个实施例中，“上”“下”为附图1中的上下，上下方向、上端或下端、上侧或下侧，也以附图1中显示的方向为准。比如下文中提到的轴向，也即为文中提到的以及附图1中显示的上下方向。

如图1所示，本实用新型的一个实施例中，提供了一种用于浸没式成像系统的浸没头(对于浸没式成像系统的优点及问题所在，在背景技术部分已做说明，在此不再赘述)，包括镜筒10、镜片20和浸没头基座30，镜片20安装在镜筒10中。

如现有技术中的镜筒10与镜片20的配合，常用的方式，镜筒10为圆柱状，其内部沿轴向开有轴向孔，镜片20则安装在上述轴向孔内。结合背景技术，上述镜片20即为物镜的最后一个镜面，在其下侧设置填充高折射率的液体，可以提高物镜的数值孔径，提高物镜的分辨率和焦深。

浸没头基座30与镜筒10连接并可相对镜筒10沿上下方向移动，如图1所示，浸没头基座30和镜筒10之间连接在一起，共同围出储存液体的空间。在使用过程中，浸没头基座30与工作台之间可能存在碰撞；因此，为了减小碰撞对浸没头基座30或工作台的不良影响，在本实用新型中，将浸没头基座30设置成可相对镜筒10沿上下方向移动；如此，在发生碰撞时，浸没头基座30因碰撞外力而向上移动，在移动过程中，对碰撞进行了缓冲和减弱，减小了碰撞带来的不利影响。

在上述浸没头基座30因碰撞而向上移动的过程中，如图1所示，其上下方向即为整个装置在实际使用过程中的上下方向；如此，当浸没头基座30被撞向上移动后，即使不设置其他缓冲结构，因重力的作用，也能起到一定的缓冲作用。

在本实用新型的该实施例中，为了进一步提高缓冲效果，在浸没头基座30与镜筒10之间设置有弹性件40。该弹性件40在碰撞发生过程中(浸没头基座30向上移动的过程中)被压缩，产生向下的弹力，为浸没头基座30提供一个向下的缓冲弹力，以起到良好的缓冲效果。

上述实施例中提供的用于浸没式成像系统的浸没头，在发生碰撞时，浸没头基座30因碰撞的力而向上移动，此时，弹性件40被压缩，为浸没头基座30提供一个向下的缓冲弹力。

同时，在本实用新型中，所述浸没头基座30设置有向上延伸的侧壁302，所述侧壁302配合设置在所述镜筒10的外侧，所述侧壁302与所述镜筒10的外侧密封接触并可相对滑动，在所述浸没头基座30相对所述镜筒10上下移动的过程中，所述侧壁302至少部分与所述镜筒10的外侧密封接触。

本实用新型提供的用于浸没式成像系统的浸没头，弹性件40设置在浸没头基座30与镜筒10之间，不会增加浸没头基座30与硅片台之间的距离，也就降低了浸没头基座30与硅片台之间的密封要求；因为浸没头基座30与硅片台之间的间距很小，所以通过外部大气压或者液体的表面张力作用，就可以实现浸没头基座30与硅片台之间的液体密封，而不用再另加密封装置或密封措施。提供了一种间距缓冲和密封双重良好效果的浸没头。另外，在浸没头基座30上下移动的过程中，其侧壁302一直与镜筒10的外侧密封接触；如此，便实现了浸没头基座30与镜筒10的良好密封。

浸没式成像，液体要充满最后一个镜面和硅片之间，因此浸没头基座30以及物镜最后一个镜面与硅片台之间的距离越小，硅片台运动过程中，浸没头对液体的动态密封效果越好。本实用新型中，将弹性件40设在了浸没头基座30和镜筒10之间，这样就保证间距没有增加，在保证动态密封效果的同时，实现了缓冲。同时，相比于柔性橡胶薄膜圈，本实用新型中缓冲结构能够实现更大的缓冲形成，防碰撞效果更好。

本实用新型提供的浸没头，在浸没头基座30与镜筒10之间添加弹性件40，使得浸没头本身具备碰撞保护功能，同时又通过浸没头基座30的侧壁302与镜筒10外侧的密封接触，保证了密封的可靠性。在具体使用过程中，用于浸没式成像系统中镜头的所有镜片20装调到位之后，在最靠近物面的一个镜片20外端设置本实用新型提供的浸没头。一旦发生碰撞，浸没头能够通过弹性件40起到良好的缓冲效果，避免对镜头或者工作台造成损坏。该浸没头结构紧凑，有效减小了因碰撞保护加入而带来的体积增大；弹性件40的合理布局，使得浸没头与硅片台之间的距离无需增大，降低了液体动态密封的难度。

本实用新型的一个实施例中，浸没头基座30设置有通孔301，通孔301内穿设有柱状连接件50，浸没头基座30通过柱状连接件50与镜筒10连接。如图1所示，柱状连接件50穿过所述通孔301伸至镜筒10处，并与镜筒10连接；在其中一个实施例中，柱状连接件50可以选择为螺钉，而浸没头基座30上的通孔301为孔径不同的两层，有一台阶，螺钉的螺帽沉入孔径较大的一层，并卡接在上述台阶；而螺钉的带有外螺纹的部分，则与镜筒10连接，这里与镜筒10的连接，可以是外螺纹直接与镜筒10连接，也可以是通过其他零部件与镜筒10连接；比如下文中提到的一个优选实施例中，镜筒10上固定有导向柱60，而带有为螺纹的螺钉与导向柱60固定连接。

柱状连接件50的设置，一方面对浸没头基座30与镜筒10的相对位置进行限位，另一方面，对浸没头基座30起到的导向作用，使其能够沿上下方向移动。

更具体的，浸没头基座30可沿柱状连接件50的轴向移动，此处提到的轴向，即为图1中的上下方向，此时，为了实现弹性件40的缓冲功能，弹性件40套设在柱状连接件50的外侧。当发生碰撞时，浸没头基座30向上移动，压缩弹性件40，此时，弹性件40对浸没头基座30起到缓冲作用。

为了更好的配合柱状连接件50，与柱状连接件50形成良好的连接，本实用新型的一个实施例中，镜筒10靠近浸没头基座30的一侧设置有安装孔101，此处镜筒10靠近浸没头基座30的一侧即为图1中的镜筒10的下侧。安装孔101内固定连接有导向柱60，柱状连接件50靠近镜筒10的一端与导向柱60固定连接，此处柱状连接件50靠近镜筒10的一端为图1中柱状连接件50的上端。

导向柱60的设置，对镜筒10与浸没头基座30的连接位置进行初步定位；同时，也对螺钉的安装进行导向。导向柱60可以足够长，自由端延伸到临近浸没头基座30的位置；如此，安装时，可以更好的将浸没头基座30上的通孔301与导向柱60进行对应，更方便进行螺钉与导向柱60的对应。

导向柱60与螺钉的配合，特别是在导向柱60内部设置有内螺纹孔601，可以将螺钉很好的插入到导向柱60的内螺纹孔601内；当导向柱60延伸到临近浸没头基座30时，内螺纹孔601和浸没头基座30上的通孔301正对，更加方便连接。

如图1和图2所示，安装孔101内设置有内螺纹，导向柱60靠近镜筒10的一端(上端)设置有外螺纹；如此，导向柱60与安装孔101螺纹连接，使得连接更加牢固。

如图1所示，导向柱60的下端开有内螺纹孔601，柱状连接件50靠近镜筒10的一端螺纹连接在导向柱60下端的内螺纹孔601内。

一个具体实施例中，导向柱60上设置有法兰602，法兰602的上表面抵靠在镜筒10的下表面；法兰602面与镜筒10下表面的配合，使得导向柱60与安装孔101的配合更加牢靠、稳定。另外，法兰602面还为弹性件40提供了支撑平台，一些实施例中，弹性件40被限位在法兰602面与浸没头基座30之间。在实际使用中，调节导向柱60旋入安装孔101内的长度，可以调节镜筒10下表面与浸没头基座30之间的距离，以配合不同的间距要求。

如图2所示，法兰602将导向柱60分割成连接部603和光滑部604，连接部603配合连接在安装孔101内，柱状连接件50与光滑部604固定连接。光滑部604的设置，为套设在导向柱60外的弹性件40提供导向路径以及在弹性件40被压缩时，能够降低弹性件40收缩的阻力，提高整个装置的动作灵敏度。

为了方便导向柱60的安装，在法兰602上设置有倒边605；安装时，使用与该倒边605匹配的工具(比如扳手)，通过导向柱60上的法兰602，将导向柱60旋转并螺纹连接到安装孔101内，直至将法兰602贴合在镜筒10的端面。

在本实用新型的一个实施例中，柱状连接件50伸入到浸没头基座30上侧的部分几乎全部旋入导向柱60的内螺纹孔601内；此时，弹性件40不仅套设在柱状连接件50的外侧，而且位于导向柱60的外侧，即导向柱60光滑部604的外侧。如此设置，能够更好的保证弹性件40的动作一致性。

如图1和图2所示，本实用新型的一个具体实施例中，所述镜筒10靠近所述浸没头基座30的一侧设置有安装孔101，所述安装孔101内固定连接有导向柱60，所述导向柱60设置有法兰602，所述法兰602的上表面抵靠在所述镜筒10的下表面；所述法兰602将所述导向柱60分割成连接部603和光滑部604，所述连接部603配合连接在所述安装孔101内，所述光滑部604开有内螺纹孔601，所述柱状连接件50的上端配合连接在所述内螺纹孔601内，所述弹性件40套设在所述导向柱60外，所述弹性件40被限位在所述法兰602与所述浸没头基座30之间。

在上述所有实施例中，为了保证浸没头基座30与镜筒10的连接稳定性，同时又尽量节省材料，降低成本和工序，安装孔101包括均匀设置在镜筒10靠近浸没头基座30一侧的多个，柱状连接件50也为多个，分别与安装孔101一一对应。

在本实用新型中，弹性件40可以是各种弹簧标准件或者其他弹性材料做成的零部件。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。