一種氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置及光刻機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置及光刻機，該調(diào)整裝置包括：支撐件、氣管、氣驅(qū)動裝置及氣壓調(diào)節(jié)裝置，氣壓調(diào)節(jié)裝置與氣驅(qū)動裝置獨立設置，且兩者的密封腔通過所述氣管連通，所述氣驅(qū)動裝置連接支撐件、且對支撐件進行氣壓驅(qū)動，光學元器件安裝在支撐件上。本實用新型通過將氣壓調(diào)節(jié)裝置和氣驅(qū)動裝置分開設置，氣壓調(diào)節(jié)裝置的密封腔通過氣管與氣驅(qū)動裝置的密封腔形成氣路連通，使氣壓調(diào)節(jié)裝置遠離投影物鏡位置，消除了其電機發(fā)熱對投影物鏡造成的干擾，提高了氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置對投影物鏡的調(diào)節(jié)控制精度，同時，氣驅(qū)動裝置整體尺寸小，適合安裝在投影物鏡中，通過改變氣體體積輸出壓力，可以達到更高的控制精度。
【專利說明】
一種氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置及光刻機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及一種氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置及光刻機，應用于微電子裝備領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 對大規(guī)模集成電路的制造工藝過程來說，投影光刻是最為關(guān)鍵的工藝，需要用到 投影光刻機，而投影物鏡就是投影光刻機的核心，其性能直接決定了光刻的圖形傳遞能力。 為保證投影物鏡擁有良好的圖形傳遞能力，那么相應對投影物鏡的調(diào)整就會有很高的精度 要求。隨著半導體集成電路集成度的不斷提高，半導體器件的特征尺寸的不斷減小，對光刻 機中的光學系統(tǒng)的分辨率的要求越來越高，對光學系統(tǒng)中投影物鏡的成像質(zhì)量要求也更加 尚。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，投影物鏡常用的驅(qū)動裝置為電驅(qū)動的電機，如壓電陶瓷電機，由于電 機直接布置在物鏡結(jié)構(gòu)中，電流驅(qū)動時產(chǎn)生的熱量排放，會對投影物鏡的成像質(zhì)量有很大 的干擾，影響投影物鏡的成像質(zhì)量及光刻機的精度。
[0004] 因此，需要一種消除電驅(qū)動的熱量排放干擾、提高投影物鏡的調(diào)節(jié)控制精度的氣 驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置及光刻機。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種消除電驅(qū)動的熱量排放干擾、提高投 影物鏡的調(diào)節(jié)控制精度的氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置及光刻機。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0007] -種氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置，包括:支撐件、氣管、氣驅(qū)動裝置及氣壓調(diào)節(jié)裝 置，其中，光學元器件安裝在所述支撐件上，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置與所述氣驅(qū)動裝置獨立設 置，且兩者的密封腔通過所述氣管連通，所述氣驅(qū)動裝置連接所述支撐件并對所述支撐件 進行氣壓驅(qū)動。
[0008] 優(yōu)選的，所述氣驅(qū)動裝置和所述氣壓調(diào)節(jié)裝置的數(shù)量均為3個，所述氣驅(qū)動裝置均 勻分布在所述支撐件的圓周上。
[0009] 優(yōu)選的，所述氣驅(qū)動裝置包括:第一外殼、第一氣管接口和第一驅(qū)動桿，所述第一 驅(qū)動桿位于所述第一外殼內(nèi)部，且共同構(gòu)成所述氣驅(qū)動裝置的密封腔，所述第一氣管接口 設置在所述第一外殼上，一端與所述氣管連通、另一端與所述氣驅(qū)動裝置的密封腔連通。
[0010] 優(yōu)選的，所述氣驅(qū)動裝置還包括:第一密封圈，所述第一密封圈固定在所述第一驅(qū) 動桿上，并與所述第一外殼的內(nèi)壁密封接觸。
[0011]優(yōu)選的，所述調(diào)整裝置還包括：圓環(huán)結(jié)構(gòu)；所述第一外殼安裝在所述圓環(huán)結(jié)構(gòu)上， 所述第一驅(qū)動桿與所述支撐件連接。
[0012]優(yōu)選的，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置包括:第二外殼、第二氣管接口、第二驅(qū)動桿和驅(qū)動裝 置，其中，所述第二驅(qū)動桿位于所述第二外殼內(nèi)部，且共同構(gòu)成所述氣壓調(diào)節(jié)裝置的密封 腔，所述第二氣管接口設置在所述第二外殼上，一端與所述氣管遠離所述氣驅(qū)動裝置的一 端連通、另一端與所述氣壓調(diào)節(jié)裝置的密封腔連通，所述驅(qū)動裝置與所述第二驅(qū)動桿連接。
[0013] 優(yōu)選的，所述驅(qū)動裝置包括:安裝板、聯(lián)軸器、絲桿、軸承支撐座、轉(zhuǎn)接板、連接板及 電機，所述電機、所述第二外殼和所述轉(zhuǎn)接板安裝在所述安裝板上，所述電機通過所述聯(lián)軸 器驅(qū)動所述絲桿轉(zhuǎn)動，所述絲桿兩端安裝在所述軸承支撐座上，所述軸承支撐座固定在所 述轉(zhuǎn)接板上，所述連接板一端與所述絲桿螺紋連接、另一端與所述第二驅(qū)動桿連接。
[0014] 優(yōu)選的，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置還包括:第二密封圈，所述第二密封圈固定在所述第二 驅(qū)動桿上，并與所述第二外殼的內(nèi)壁密封接觸。
[0015] -種光刻機，包括光學系統(tǒng)，所述光學系統(tǒng)包括光學兀器件和權(quán)利要求1-8中任一 項所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置，所述光學元器件安裝在所述支撐件上，通過所述氣驅(qū) 動光學元器件調(diào)整裝置調(diào)整所述光學元器件的位置。
[0016] 優(yōu)選的，所述光學元器件包括:投影物鏡。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的技術(shù)方案:通過將氣壓調(diào)節(jié)裝置和氣驅(qū)動裝置分 開設置，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置的密封腔通過氣管與所述氣驅(qū)動裝置的密封腔形成氣路連通， 使所述氣壓調(diào)節(jié)裝置遠離投影物鏡位置，消除了其電機發(fā)熱對投影物鏡造成的干擾，提高 了所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置對投影物鏡的調(diào)節(jié)控制精度，同時，所述氣驅(qū)動裝置整 體尺寸小，適合安裝在投影物鏡中，通過改變氣體體積輸出壓力，可以達到更高的控制精 度。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本實用新型一實施例所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是本實用新型所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置的原理示意圖；
[0020] 圖3是本實用新型所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置的流程示意圖；
[0021 ]圖4是本實用新型一實施例所述氣壓調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖5是本實用新型一實施例所述氣壓調(diào)整裝置的局部剖面圖；
[0023] 圖6是本實用新型一實施例所述氣驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中所示：100、支撐件;200、光學元器件;300、氣驅(qū)動裝置;301、第一外殼;302、第 一氣管接口；303、第一驅(qū)動桿;304、第一密封圈；400、圓環(huán)結(jié)構(gòu);500、氣管;600、氣壓調(diào)節(jié)裝 置;601、第二外殼;602、第二氣管接口； 603、電機;604、安裝板;605、聯(lián)軸器;606、絲桿;607、 軸承支撐座;608、轉(zhuǎn)接板;609、連接板;610、第二驅(qū)動桿;611、第二密封圈；dS、氣壓調(diào)節(jié)裝 置的輸入位移;T、控制開關(guān);VI、氣驅(qū)動裝置的密封腔;V2、氣壓調(diào)節(jié)裝置的密封腔。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作詳細描述：
[0026] 參照圖1所示，本實用新型的光刻機，包括:光學系統(tǒng)，所述光學系統(tǒng)包括光學元器 件200和所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置，所述光學元器件200安裝在所述氣驅(qū)動光學元器 件調(diào)整裝置上，通過所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置調(diào)整所述光學元器件200的位置。其 中，所述光學元器件200包括:投影物鏡。
[0027] 如圖1所示，所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置，包括:支撐件100、氣管500、氣驅(qū)動 裝置300及氣壓調(diào)節(jié)裝置600，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置600與所述氣驅(qū)動裝置300獨立設置，結(jié)合 圖5,所述氣壓調(diào)節(jié)裝置600的密封腔V2通過所述氣管500與所述氣驅(qū)動裝置300的密封腔VI 形成氣路連通，所述氣驅(qū)動裝置300連接所述支撐件100、且對所述氣驅(qū)動裝置300進行氣壓 驅(qū)動，光學元器件200安裝在所述支撐件100上。所述氣驅(qū)動裝置300和所述氣壓調(diào)節(jié)裝置 600一一對應連接，其數(shù)量均為3個，所述氣驅(qū)動裝置300均勻分布在所述支撐件100的圓周。 [0028]如圖2-3所示，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置600包括:第二外殼601、第二氣管接口 602、第二 驅(qū)動桿610和驅(qū)動裝置，所述第二驅(qū)動桿610位于所述第二外殼601內(nèi)部，且共同構(gòu)成所述氣 壓調(diào)節(jié)裝置600的密封腔V2，所述第二氣管接口 602設置在所述第二外殼601上，一端與所述 氣管500遠離所述氣驅(qū)動裝置300的一端連通、另一端與所述氣壓調(diào)節(jié)裝置600的密封腔V2 連通，所述驅(qū)動裝置與所述第二驅(qū)動桿610連接。
[0029] 采用上述技術(shù)，通過驅(qū)動裝置驅(qū)動第二驅(qū)動桿610移動，改變氣壓調(diào)節(jié)裝置600的 密封腔V2的氣體體積，進而來改變氣驅(qū)動裝置300的密封腔VI的氣體體積和壓強，通過第一 驅(qū)動桿303對支撐件100進行輸出壓力，將需要設定的輸出壓力轉(zhuǎn)化為對應的氣體體積值， 可以達到更高的控制精度。
[0030]優(yōu)選的，所述驅(qū)動裝置包括:安裝板604、聯(lián)軸器605、絲桿606、軸承支撐座607、轉(zhuǎn) 接板608、連接板609及電機603,所述電機603、所述第二外殼601和所述轉(zhuǎn)接板608安裝在所 述安裝板604上，所述電機603通過所述聯(lián)軸器605驅(qū)動絲桿606轉(zhuǎn)動，所述絲桿606兩端安裝 在所述軸承支撐座607上，所述軸承支撐座607固定在所述轉(zhuǎn)接板608上，所述連接板609- 端與所述絲桿606螺紋連接、另一端與所述第二驅(qū)動桿610連接。
[0031 ] 采用上述技術(shù)，所述電機603通過絲桿606上的連接板609,帶動所述第二驅(qū)動桿 610同步運動，通過第二驅(qū)動桿610改變氣壓調(diào)節(jié)裝置600密封腔V2的氣體體積，對氣驅(qū)動裝 置300的輸出力進行調(diào)節(jié)控制，避免了直接驅(qū)動造成的行程短、控制精度低的缺陷。
[0032] 優(yōu)選的，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置600還包括:第二密封圈611，所述第二密封圈611固定 在所述第二驅(qū)動桿610上，并與所述第二外殼601的內(nèi)壁密封接觸。
[0033]采用上述技術(shù)，通過第二密封圈611與第二外殼601的內(nèi)壁密封接觸，使氣壓調(diào)節(jié) 裝置600的密封腔V2的密封性更好，有利于提高密封腔V2內(nèi)的氣壓控制精度，減小摩擦力， 延長氣壓調(diào)節(jié)裝置600的使用壽命。
[0034] 如圖4所示，所述氣驅(qū)動裝置300包括:第一外殼301、第一氣管接口 302和第一驅(qū)動 桿303,所述第一驅(qū)動桿303位于所述第一外殼301內(nèi)部，且共同構(gòu)成所述氣驅(qū)動裝置300的 密封腔VI，所述第一氣管接口 302設置在所述第一外殼301上，一端與所述氣管500連通、另 一端與所述氣驅(qū)動裝置300的密封腔VI連通。
[0035] 優(yōu)選的，所述氣驅(qū)動裝置300還包括:第一密封圈304，所述第一密封圈304固定在 所述第一驅(qū)動桿303上，并與所述第一外殼301的內(nèi)壁密封接觸。
[0036]采用上述技術(shù)，通過改變氣壓調(diào)節(jié)裝置600的氣體體積，來改變氣驅(qū)動裝置300的 氣體體積和壓強，通過第一驅(qū)動桿303對支撐件100進行輸出壓力，將需要設定的輸出壓力 轉(zhuǎn)化為對應的氣體體積值，可以達到更高的控制精度。通過第一密封圈304與第一外殼301 的內(nèi)壁密封接觸，使氣驅(qū)動裝置300的密封腔VI的密封性更好，有利于提高密封腔VI內(nèi)的氣 壓控制精度，減小摩擦力，延長氣驅(qū)動裝置300的使用壽命。
[0037] 優(yōu)選的，所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置還包括：圓環(huán)結(jié)構(gòu)400;所述第一外殼301 安裝在所述圓環(huán)結(jié)構(gòu)400上，所述第一驅(qū)動桿303與所述支撐件100連接。
[0038]采用上述技術(shù)，所述圓環(huán)結(jié)構(gòu)400和支撐件100采用同中心軸方式設置，所述氣驅(qū) 動裝置300均勻分布在所述支撐件100的圓周，便于對支撐件100的傾斜值和豎直位置進行 調(diào)節(jié)，提高投影物鏡的位置調(diào)節(jié)精度。
[0039] 現(xiàn)結(jié)合圖5-6具體說明本實用新型的氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置的工作過程：
[0040] 在圖5中，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置600的密封腔V2通過所述氣管500與所述氣驅(qū)動裝置 300的密封腔VI形成氣路連通，所述氣管500上設置有控制開關(guān)T。當氣壓調(diào)節(jié)裝置600的輸 入位移為dS時，其密封腔V2的壓縮位移為dS，密封腔V2內(nèi)氣體體積發(fā)生變化導致氣體壓力 發(fā)生改變。
[0041 ] 根據(jù)理想氣體方程，
[0042] pXV = nXRXT
[0043] 當體積改變時，對應的壓強變化為，
[0044]
[0045] 其中，dp為
壓強變化值，dV為體積變化值，V為原始體積值，p為原始壓強值。
[0046]根據(jù)壓力計算公式，氣驅(qū)動裝置300的原始輸出力大小為，
[0047] Fi = pXJiXRi2
[0048] 其中，Ri為第一驅(qū)動桿303的半徑，π為常數(shù)，p為原始壓強值。
[0049]當氣壓調(diào)節(jié)裝置600的輸入位移為dS時，氣驅(qū)動裝置300的輸出力大小為，
[0050]
[0051]其中，R2為第二驅(qū)動桿610的半徑，π為常數(shù)，V為原始體積值，Ri為第一驅(qū)動桿303的 半徑，P為原始壓強值。
[0052]參照圖6所示，光刻機的光學系統(tǒng)在工作時，首先進行系統(tǒng)初始化操作，當所述光 學系統(tǒng)的光學成像質(zhì)量指標達不到要求時，需要對投影物鏡的位置進行調(diào)節(jié)，如傾斜值和 離焦位置。將所述光學成像質(zhì)量指標轉(zhuǎn)化為設定氣壓值，然后通過改變所述氣壓調(diào)節(jié)裝置 600的氣體體積，通過所述氣驅(qū)動裝置300對支撐件100輸出力，從而調(diào)節(jié)投影物鏡的位置參 數(shù)，待氣壓傳感器檢測到氣體壓力和設定氣壓值一致時，所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置 對投影物鏡調(diào)整完畢。
[0053] 所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置通過將氣壓調(diào)節(jié)裝置600和氣驅(qū)動裝置300分開 設置，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置600的密封腔V2通過氣管500與所述氣驅(qū)動裝置300的密封腔VI形 成氣路連通，使所述氣壓調(diào)節(jié)裝置600遠離投影物鏡位置，消除了其電機發(fā)熱對投影物鏡造 成的干擾，提高了所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置對投影物鏡的調(diào)節(jié)控制精度，同時，通過 改變氣體體積輸出壓力，將需要設定的輸出壓力轉(zhuǎn)化為對應的氣體體積值，可以達到更高 的控制精度。
[0054]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的技術(shù)方案:通過將氣壓調(diào)節(jié)裝置600和氣驅(qū)動裝置 300分開設置，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置600的密封腔V2通過氣管500與所述氣驅(qū)動裝置300的密封 腔VI形成氣路連通，使所述氣壓調(diào)節(jié)裝置600遠離投影物鏡位置，消除了其電機發(fā)熱對投影 物鏡造成的干擾，提高了所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置對投影物鏡的調(diào)節(jié)控制精度，同 時，所述氣驅(qū)動裝置300整體尺寸小，適合安裝在投影物鏡中，通過改變氣體體積輸出壓力， 可以達到更高的控制精度。
【主權(quán)項】
1. 一種氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置，其特征在于，包括:支撐件、氣管、氣驅(qū)動裝置及氣 壓調(diào)節(jié)裝置，其中，光學元器件安裝在所述支撐件上，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置與所述氣驅(qū)動裝置 獨立設置，且兩者的密封腔通過所述氣管連通，所述氣驅(qū)動裝置連接所述支撐件并對所述 支撐件進行氣壓驅(qū)動。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置，其特征在于，所述氣驅(qū)動裝置和 所述氣壓調(diào)節(jié)裝置的數(shù)量均為3個，所述氣驅(qū)動裝置均勻分布在所述支撐件的圓周上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置，其特征在于，所述氣驅(qū)動裝置包 括:第一外殼、第一氣管接口和第一驅(qū)動桿，所述第一驅(qū)動桿位于所述第一外殼內(nèi)部，且共 同構(gòu)成所述氣驅(qū)動裝置的密封腔，所述第一氣管接口設置在所述第一外殼上，一端與所述 氣管連通、另一端與所述氣驅(qū)動裝置的密封腔連通。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置，其特征在于，所述氣驅(qū)動裝置還 包括:第一密封圈，所述第一密封圈固定在所述第一驅(qū)動桿上，并與所述第一外殼的內(nèi)壁密 封接觸。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置，其特征在于，所述調(diào)整裝置還包 括:圓環(huán)結(jié)構(gòu);所述第一外殼安裝在所述圓環(huán)結(jié)構(gòu)上，所述第一驅(qū)動桿與所述支撐件連接。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置，其特征在于，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置 包括:第二外殼、第二氣管接口、第二驅(qū)動桿和驅(qū)動裝置，其中，所述第二驅(qū)動桿位于所述第 二外殼內(nèi)部，且共同構(gòu)成所述氣壓調(diào)節(jié)裝置的密封腔，所述第二氣管接口設置在所述第二 外殼上，一端與所述氣管遠離所述氣驅(qū)動裝置的一端連通、另一端與所述氣壓調(diào)節(jié)裝置的 密封腔連通，所述驅(qū)動裝置與所述第二驅(qū)動桿連接。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置，其特征在于，所述驅(qū)動裝置包 括:安裝板、聯(lián)軸器、絲桿、軸承支撐座、轉(zhuǎn)接板、連接板及電機，所述電機、所述第二外殼和 所述轉(zhuǎn)接板安裝在所述安裝板上，所述電機通過所述聯(lián)軸器驅(qū)動所述絲桿轉(zhuǎn)動，所述絲桿 兩端安裝在所述軸承支撐座上，所述軸承支撐座固定在所述轉(zhuǎn)接板上，所述連接板一端與 所述絲桿螺紋連接、另一端與所述第二驅(qū)動桿連接。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置，其特征在于，所述氣壓調(diào)節(jié)裝置 還包括:第二密封圈，所述第二密封圈固定在所述第二驅(qū)動桿上，并與所述第二外殼的內(nèi)壁 密封接觸。9. 一種光刻機，包括光學系統(tǒng)，其特征在于，所述光學系統(tǒng)包括光學元器件和權(quán)利要求 1-8中任一項所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置，所述光學元器件安裝在所述支撐件上，通過 所述氣驅(qū)動光學元器件調(diào)整裝置調(diào)整所述光學元器件的位置。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光刻機，其特征在于，所述光學元器件包括:投影物鏡。
【文檔編號】G03F7/20GK205608392SQ201620257618
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】劉云飛
【申請人】上海微電子裝備有限公司