一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光刻物鏡光學(xué)系統(tǒng)的保護元件，特別涉及一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口。
【背景技術(shù)】
[0002]投影物鏡是半導(dǎo)體行業(yè)中的關(guān)鍵設(shè)備，該設(shè)備在系統(tǒng)曝光過程中會產(chǎn)生污染物，同時周圍環(huán)境中也會存在影響光學(xué)系統(tǒng)曝光性能的因素。因此，保證物鏡光學(xué)系統(tǒng)潔凈度是確保系統(tǒng)光學(xué)像質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過物鏡保護窗口實現(xiàn)對投影物鏡的保護。所述用于保護物鏡的光學(xué)元件隨著時間過程逐漸積累污染物而發(fā)生劣化，因此亦要求方便更換。所述光學(xué)元件參與光學(xué)系統(tǒng)成像，即要求在所述光學(xué)元件更換后具有高精度的重復(fù)定位功能，所述重復(fù)定位要求在六個自由度的完全限制。投影物鏡系統(tǒng)要求特定等級的密封性，保證內(nèi)外部的壓差要求，因此所述物鏡保護窗口要有嚴(yán)格的密封條件。本發(fā)明提出一種用于密封及高精度重復(fù)定位功能的物鏡保護窗口，該結(jié)構(gòu)包括窗口光學(xué)鏡片、窗口鏡框、密封膠、高精度定位機構(gòu)、輔助定位塊等，其中高精度定位機構(gòu)包括固定套筒、球頭桿、壓緊蓋、圓柱螺旋壓縮彈簧、螺紋圓柱銷。與高精度定位機構(gòu)相配合的輔助定位塊包括V型定位塊、凹球型定位塊、平面定位塊。所述保護窗口最終通過下側(cè)基準(zhǔn)面與級聯(lián)鏡組實現(xiàn)級聯(lián)密封，窗口光學(xué)鏡片與窗口鏡框之間縫隙通過密封膠實現(xiàn)密封。窗口鏡組上的高精度定位機構(gòu)與級聯(lián)鏡組上的輔助定位塊配合實現(xiàn)除Z向的五個自由度約束，最后通過窗口鏡組與級聯(lián)鏡組之間兩個鏡框基準(zhǔn)面的緊密貼合實現(xiàn)窗口鏡組最終六個自由度約束，進而實現(xiàn)窗口鏡組的高精度重復(fù)定位功能。
[0003]公開號為201310146354.2的中國專利公開了一項名稱為一種用于光刻投影物鏡中可快速更換的高重復(fù)定位精度結(jié)構(gòu)，采用三個球頭與三處圓錐凹槽配合定位，這種過約束的定位方式使得裝配難度很大，同時在軸向位置上依靠三處剛性的球窩定位無法達(dá)到所述結(jié)構(gòu)與相鄰級聯(lián)機構(gòu)的精密配合和密封。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口，該保護窗口置于光刻物鏡的始端或末端，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的重復(fù)定位與密封性共存困難的問題，在滿足物鏡保護窗口較高的定位精度的同時，滿足物鏡特定的密封要求。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:
[0006]—種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口，其置于光刻物鏡的始端或末端，包括:窗口鏡組、級聯(lián)鏡組、高精度定位機構(gòu)；
[0007]所述窗口鏡組由內(nèi)而外依次包括窗口光學(xué)鏡片、窗口鏡框、窗口鏡框下基準(zhǔn)面、窗口鏡框螺釘間隙孔；所述窗口鏡框上設(shè)有密封膠、窗口鏡框溢膠槽、高精度定位機構(gòu)安裝螺紋孔；
[0008]所述級聯(lián)鏡組由內(nèi)而外依次包括窗口級聯(lián)鏡框、級聯(lián)鏡框級聯(lián)螺紋孔；所述窗口級聯(lián)鏡框上設(shè)有輔助定位塊和級聯(lián)鏡框輔助定位塊安裝螺紋孔；其中輔助定位塊包括V型定位塊、凹球型定位塊、平面型定位塊；窗口鏡組的定位形式上采用三處沿著圓周方向120°均布的球頭-V型槽、球頭-凹型球窩、球頭-平面相配合的立體式定位方式；
[0009]所述高精度定位機構(gòu)由上至下依次包括壓緊蓋、壓縮彈簧、球頭桿；所述壓縮彈簧和球頭桿的外側(cè)設(shè)有固定套筒；球頭桿上設(shè)有螺紋圓柱銷、定位機構(gòu)腰形限位孔和定位機構(gòu)工具接口 ；壓緊蓋上設(shè)有定位機構(gòu)外端固定螺紋；高精度定位機構(gòu)內(nèi)的球頭桿可沿機構(gòu)軸向上高精度位移。
[0010]在上述技術(shù)方案中，窗口光學(xué)鏡片與窗口鏡框之間通過密封膠圓周方向均勻涂抹進行密封；窗口鏡組與級聯(lián)鏡組之間通過兩個鏡框基準(zhǔn)面的緊密貼合實現(xiàn)密封。
[0011]在上述技術(shù)方案中，其可利用窗口鏡組上的高精度定位機構(gòu)與級聯(lián)鏡組上的輔助定位塊配合，采用三處沿著圓周方向120°均布的球頭-V型槽、球頭-凹型球窩、球頭-平面相配合實現(xiàn)窗口鏡組的五個自由度約束，最后通過窗口鏡組與級聯(lián)鏡組之間兩個鏡框基準(zhǔn)面的緊密貼合實現(xiàn)最終六個自由度約束，進而實現(xiàn)窗口鏡組的高精度重復(fù)定位功能。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述的窗口光學(xué)鏡片與窗口鏡框之間通過密封膠圓周方向均勻涂抹是通過窗口鏡框溢膠槽進行控制的，沿著上述圓周方向厚度一致，窗口鏡框溢膠槽存儲多余密封膠，使得密封膠沿著窗口光學(xué)鏡片的均勻性，從而保證窗口光學(xué)鏡片的均勻良好面形。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述的高精度定位機構(gòu)可沿機構(gòu)軸向位移，是通過壓縮彈簧、定位機構(gòu)腰形限位孔共同提供的位移空間，精度的保證是通過固定套筒內(nèi)壁與球頭桿上部嚴(yán)格的配合公差實現(xiàn)的。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述的高精度定位機構(gòu)上加工有定位機構(gòu)外端固定螺紋和定位機構(gòu)工具接口 ；利用扳手作用在定位機構(gòu)工具接口上，將定位機構(gòu)外端固定螺紋旋入高精度定位機構(gòu)安裝螺紋孔中，從而將高精度定位機構(gòu)安裝到窗口鏡組上。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述的高精度定位機構(gòu)上加工的定位機構(gòu)腰形限位孔，螺紋圓柱銷穿過定位機構(gòu)腰形限位孔安裝到球頭桿的螺紋中，螺紋圓柱銷通過定位機構(gòu)腰形限位孔的固定方向和長度實現(xiàn)球頭桿軸向伸縮和限位功能。
[0016]本發(fā)明具有以下的有益效果:
[0017]本發(fā)明的用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口，可在滿足物鏡保護窗口較高的定位精度的同時，滿足物鏡特定的密封要求。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
[0019]圖1為本發(fā)明的一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口裝配剖面示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口鏡框功能部位示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明的一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口的定位機構(gòu)分布示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明的一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口中高精度定位機構(gòu)與級聯(lián)鏡框中的輔助定位塊配合定位示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明的一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口中高精度定位機構(gòu)剖面示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明的一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口中高精度定位機構(gòu)裝配示意圖；
[0026]圖8為本發(fā)明的一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口中輔助定位塊的V型定位塊不意圖；
[0027]圖9為本發(fā)明的一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口中輔助定位塊的凹球型定位塊示意圖；
[0028]圖10為本發(fā)明的一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口中輔助定位塊的平面型定位塊示意圖；
[0029]圖11為本發(fā)明的一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口在物鏡中相對位置關(guān)系不意圖；
[0030]圖中的附圖標(biāo)記表示為:
[0031]1、窗口鏡組，1-1、窗口光學(xué)鏡片，1-2、窗口鏡框，1_3、窗口鏡框下基準(zhǔn)面，1_4、窗口鏡框螺釘間隙孔，1-5、密封膠，1-6、窗口鏡框溢膠槽，1-7、高精度定位機構(gòu)安裝螺紋孔，
2、級聯(lián)鏡組，2-1、窗口級聯(lián)鏡框，2-2、輔助定位塊，2-2-1、V型定位塊，2-2-2、凹球型定位塊，2-2-3、平面型定位塊，2-3、級聯(lián)鏡框級聯(lián)螺紋孔，2-4、級聯(lián)鏡框輔助定位塊安裝螺紋孔，3、高精度定位機構(gòu)，3-1、壓緊蓋，3-2、固定套筒，3-3、螺紋圓柱銷，3-4、壓縮彈簧，3_5、球頭桿，3-6、定位機構(gòu)外端固定螺紋，3-7、定位機構(gòu)腰形限位孔，3-8、定位機構(gòu)工具接口，4、級聯(lián)鏡組鏡框，5、級聯(lián)鏡組鏡片，6、物鏡法蘭。
【具體實施方式】
[0032]本發(fā)明的發(fā)明思想為:
[0033]本發(fā)明的一種用于密封及重復(fù)定位的物鏡保護窗口，置于光刻物鏡的始端或末端，包括窗口光學(xué)鏡片、窗口鏡框、密封膠、高精度定位機構(gòu)、輔助定位塊等；
[0034]所述高精度定位機構(gòu)包括固定套筒、球頭桿、壓緊蓋、圓柱螺旋壓縮彈簧、螺紋圓柱銷等；
[0035]所述輔助定位塊包括V型定位塊、凹球型定位塊、平面型定位塊；與窗口鏡框級聯(lián)的鏡框上加工螺紋孔，將輔助定位塊安裝到與窗口級聯(lián)鏡框上，實現(xiàn)所述輔助定位塊與高精度定位機構(gòu)的配合；
[0036]所述窗口鏡框與鏡片之間縫隙中連續(xù)涂抹密封膠，窗口鏡框與鏡片之間的內(nèi)環(huán)側(cè)壁中部加工有溢膠槽，溢膠槽存儲多余密封膠，使得密封膠沿著窗口光學(xué)鏡片的均勻性；
[0037]所述物鏡保護窗口利用高精度定位機構(gòu)進行除Z向位移的五個自由度的定位，高精度定位機構(gòu)在軸向上可伸縮，最終物鏡保護窗口與相鄰鏡框的基準(zhǔn)面緊密貼合，實現(xiàn)Z向限位，進而實現(xiàn)物鏡保護窗口的所有自由度的限位和級聯(lián)密封；
[0038]所述高精度定位機構(gòu)的軸向伸縮具體為:將球頭桿和圓柱螺旋壓縮彈簧分別置于固定套筒中，壓緊蓋從后側(cè)固定，使壓縮彈簧在球頭桿與壓緊蓋之間處于壓縮狀態(tài)，固定套筒前端加工腰形孔，螺紋圓柱銷透過固定套筒的腰形孔緊固到球頭桿上的螺紋孔之中，固定套筒上的腰形孔和球頭桿上的螺紋圓柱銷配合實現(xiàn)軸向伸縮和限位功能。球頭桿的另一端與固定套筒內(nèi)腔均有嚴(yán)格的配合公差要求，保證球頭桿在軸向上的高精度直線位移。固定套筒上端外壁加工螺紋，固定套筒下端加工工具接口便于將高精度定位機構(gòu)安裝到窗口鏡框下端機械面的螺紋孔中。所述高精度定位機構(gòu)在窗口鏡框上的分布方式為沿著圓周方向120°均勻分布；
[0039]所述輔助定位塊的V型定位塊、凹球型定位塊、平面定位塊在與窗口級聯(lián)鏡框上同樣沿著圓周方向120°均勻分布，在位置上三個定位塊的對稱中心與高精度定位機構(gòu)上的球頭桿旋轉(zhuǎn)中心上下對應(yīng)，以達(dá)到定位塊的輔助定位作用。
[0040]下面結(jié)合附圖對本