一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光刻物镜光学系统的保护元件，特别涉及一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口。
【背景技术】
[0002]投影物镜是半导体行业中的关键设备，该设备在系统曝光过程中会产生污染物，同时周围环境中也会存在影响光学系统曝光性能的因素。因此，保证物镜光学系统洁净度是确保系统光学像质的关键环节，通过物镜保护窗口实现对投影物镜的保护。所述用于保护物镜的光学元件随着时间过程逐渐积累污染物而发生劣化，因此亦要求方便更换。所述光学元件参与光学系统成像，即要求在所述光学元件更换后具有高精度的重复定位功能，所述重复定位要求在六个自由度的完全限制。投影物镜系统要求特定等级的密封性，保证内外部的压差要求，因此所述物镜保护窗口要有严格的密封条件。本发明提出一种用于密封及高精度重复定位功能的物镜保护窗口，该结构包括窗口光学镜片、窗口镜框、密封胶、高精度定位机构、辅助定位块等，其中高精度定位机构包括固定套筒、球头杆、压紧盖、圆柱螺旋压缩弹簧、螺纹圆柱销。与高精度定位机构相配合的辅助定位块包括V型定位块、凹球型定位块、平面定位块。所述保护窗口最终通过下侧基准面与级联镜组实现级联密封，窗口光学镜片与窗口镜框之间缝隙通过密封胶实现密封。窗口镜组上的高精度定位机构与级联镜组上的辅助定位块配合实现除Z向的五个自由度约束，最后通过窗口镜组与级联镜组之间两个镜框基准面的紧密贴合实现窗口镜组最终六个自由度约束，进而实现窗口镜组的高精度重复定位功能。
[0003]公开号为201310146354.2的中国专利公开了一项名称为一种用于光刻投影物镜中可快速更换的高重复定位精度结构，采用三个球头与三处圆锥凹槽配合定位，这种过约束的定位方式使得装配难度很大，同时在轴向位置上依靠三处刚性的球窝定位无法达到所述结构与相邻级联机构的精密配合和密封。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口，该保护窗口置于光刻物镜的始端或末端，解决现有技术中存在的重复定位与密封性共存困难的问题，在满足物镜保护窗口较高的定位精度的同时，满足物镜特定的密封要求。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下:
[0006]—种用于密封及重复定位的物镜保护窗口，其置于光刻物镜的始端或末端，包括:窗口镜组、级联镜组、高精度定位机构；
[0007]所述窗口镜组由内而外依次包括窗口光学镜片、窗口镜框、窗口镜框下基准面、窗口镜框螺钉间隙孔；所述窗口镜框上设有密封胶、窗口镜框溢胶槽、高精度定位机构安装螺纹孔；
[0008]所述级联镜组由内而外依次包括窗口级联镜框、级联镜框级联螺纹孔；所述窗口级联镜框上设有辅助定位块和级联镜框辅助定位块安装螺纹孔；其中辅助定位块包括V型定位块、凹球型定位块、平面型定位块；窗口镜组的定位形式上采用三处沿着圆周方向120°均布的球头-V型槽、球头-凹型球窝、球头-平面相配合的立体式定位方式；
[0009]所述高精度定位机构由上至下依次包括压紧盖、压缩弹簧、球头杆；所述压缩弹簧和球头杆的外侧设有固定套筒；球头杆上设有螺纹圆柱销、定位机构腰形限位孔和定位机构工具接口 ；压紧盖上设有定位机构外端固定螺纹；高精度定位机构内的球头杆可沿机构轴向上高精度位移。
[0010]在上述技术方案中，窗口光学镜片与窗口镜框之间通过密封胶圆周方向均匀涂抹进行密封；窗口镜组与级联镜组之间通过两个镜框基准面的紧密贴合实现密封。
[0011]在上述技术方案中，其可利用窗口镜组上的高精度定位机构与级联镜组上的辅助定位块配合，采用三处沿着圆周方向120°均布的球头-V型槽、球头-凹型球窝、球头-平面相配合实现窗口镜组的五个自由度约束，最后通过窗口镜组与级联镜组之间两个镜框基准面的紧密贴合实现最终六个自由度约束，进而实现窗口镜组的高精度重复定位功能。
[0012]在上述技术方案中，所述的窗口光学镜片与窗口镜框之间通过密封胶圆周方向均匀涂抹是通过窗口镜框溢胶槽进行控制的，沿着上述圆周方向厚度一致，窗口镜框溢胶槽存储多余密封胶，使得密封胶沿着窗口光学镜片的均匀性，从而保证窗口光学镜片的均匀良好面形。
[0013]在上述技术方案中，所述的高精度定位机构可沿机构轴向位移，是通过压缩弹簧、定位机构腰形限位孔共同提供的位移空间，精度的保证是通过固定套筒内壁与球头杆上部严格的配合公差实现的。
[0014]在上述技术方案中，所述的高精度定位机构上加工有定位机构外端固定螺纹和定位机构工具接口 ；利用扳手作用在定位机构工具接口上，将定位机构外端固定螺纹旋入高精度定位机构安装螺纹孔中，从而将高精度定位机构安装到窗口镜组上。
[0015]在上述技术方案中，所述的高精度定位机构上加工的定位机构腰形限位孔，螺纹圆柱销穿过定位机构腰形限位孔安装到球头杆的螺纹中，螺纹圆柱销通过定位机构腰形限位孔的固定方向和长度实现球头杆轴向伸缩和限位功能。
[0016]本发明具有以下的有益效果:
[0017]本发明的用于密封及重复定位的物镜保护窗口，可在满足物镜保护窗口较高的定位精度的同时，满足物镜特定的密封要求。
【附图说明】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0019]图1为本发明的一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口装配剖面示意图；
[0020]图2为本发明的一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口示意图；
[0021]图3为本发明的一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口镜框功能部位示意图；
[0022]图4为本发明的一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口的定位机构分布示意图；
[0023]图5为本发明的一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口中高精度定位机构与级联镜框中的辅助定位块配合定位示意图；
[0024]图6为本发明的一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口中高精度定位机构剖面示意图；
[0025]图7为本发明的一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口中高精度定位机构装配示意图；
[0026]图8为本发明的一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口中辅助定位块的V型定位块不意图；
[0027]图9为本发明的一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口中辅助定位块的凹球型定位块示意图；
[0028]图10为本发明的一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口中辅助定位块的平面型定位块示意图；
[0029]图11为本发明的一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口在物镜中相对位置关系不意图；
[0030]图中的附图标记表示为:
[0031]1、窗口镜组，1-1、窗口光学镜片，1-2、窗口镜框，1_3、窗口镜框下基准面，1_4、窗口镜框螺钉间隙孔，1-5、密封胶，1-6、窗口镜框溢胶槽，1-7、高精度定位机构安装螺纹孔，
2、级联镜组，2-1、窗口级联镜框，2-2、辅助定位块，2-2-1、V型定位块，2-2-2、凹球型定位块，2-2-3、平面型定位块，2-3、级联镜框级联螺纹孔，2-4、级联镜框辅助定位块安装螺纹孔，3、高精度定位机构，3-1、压紧盖，3-2、固定套筒，3-3、螺纹圆柱销，3-4、压缩弹簧，3_5、球头杆，3-6、定位机构外端固定螺纹，3-7、定位机构腰形限位孔，3-8、定位机构工具接口，4、级联镜组镜框，5、级联镜组镜片，6、物镜法兰。
【具体实施方式】
[0032]本发明的发明思想为:
[0033]本发明的一种用于密封及重复定位的物镜保护窗口，置于光刻物镜的始端或末端，包括窗口光学镜片、窗口镜框、密封胶、高精度定位机构、辅助定位块等；
[0034]所述高精度定位机构包括固定套筒、球头杆、压紧盖、圆柱螺旋压缩弹簧、螺纹圆柱销等；
[0035]所述辅助定位块包括V型定位块、凹球型定位块、平面型定位块；与窗口镜框级联的镜框上加工螺纹孔，将辅助定位块安装到与窗口级联镜框上，实现所述辅助定位块与高精度定位机构的配合；
[0036]所述窗口镜框与镜片之间缝隙中连续涂抹密封胶，窗口镜框与镜片之间的内环侧壁中部加工有溢胶槽，溢胶槽存储多余密封胶，使得密封胶沿着窗口光学镜片的均匀性；
[0037]所述物镜保护窗口利用高精度定位机构进行除Z向位移的五个自由度的定位，高精度定位机构在轴向上可伸缩，最终物镜保护窗口与相邻镜框的基准面紧密贴合，实现Z向限位，进而实现物镜保护窗口的所有自由度的限位和级联密封；
[0038]所述高精度定位机构的轴向伸缩具体为:将球头杆和圆柱螺旋压缩弹簧分别置于固定套筒中，压紧盖从后侧固定，使压缩弹簧在球头杆与压紧盖之间处于压缩状态，固定套筒前端加工腰形孔，螺纹圆柱销透过固定套筒的腰形孔紧固到球头杆上的螺纹孔之中，固定套筒上的腰形孔和球头杆上的螺纹圆柱销配合实现轴向伸缩和限位功能。球头杆的另一端与固定套筒内腔均有严格的配合公差要求，保证球头杆在轴向上的高精度直线位移。固定套筒上端外壁加工螺纹，固定套筒下端加工工具接口便于将高精度定位机构安装到窗口镜框下端机械面的螺纹孔中。所述高精度定位机构在窗口镜框上的分布方式为沿着圆周方向120°均匀分布；
[0039]所述辅助定位块的V型定位块、凹球型定位块、平面定位块在与窗口级联镜框上同样沿着圆周方向120°均匀分布，在位置上三个定位块的对称中心与高精度定位机构上的球头杆旋转中心上下对应，以达到定位块的辅助定位作用。
[0040]下面结合附图对本