光学元件面形检测均匀支撑装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种光学元件面形检测均匀支撑装置，属于光学元件面型检测领域。本发明的支撑装置，包括活动球头活塞支撑、直线轴承、壳体和底座；壳体固定在底座上并与底座构成腔体，壳体上设有按圆周均布且与腔体贯通的多个安装孔，每个安装孔的内壁上均设定有直线轴承且均放置有一个活动球头活塞支撑；活动球头活塞支撑包括支撑体、圆球以及活塞；直线轴承限制活动球头活塞支撑沿轴向运动；腔体内存在流体且流体处于密封状态，流体通过压力推动活塞，使活动球头活塞支撑沿轴向运动，提供对光学元件的支撑力。该装置适用于平面、球面以及非球面光学元件的面型检测需求，极大减小检测工装引入的像散，保证了光学元件面型检测的高精度。
【专利说明】光学元件面形检测均匀支撑装置
【技术领域】
[0001]本发明属于光学元件面型检测领域，具体涉及一种光学元件面形检测均匀支撑装置。
【背景技术】
[0002]投影光刻装备是大规模集成电路制造工艺中的关键设备，近年来随着集成电路线宽精细程度的不断提高，投影光学装备的分辨率亦逐渐提高，目前波长193.368nm的ArF准分子激光器投影光刻装备已成为90nm、65nm和45nm节点集成电路制造的主流装备。为了满足投影光刻物镜系统需求，投影光刻物镜的光学元件面型精度在纳米甚至亚纳米级。高精度光学元件的面型检测需要极大地减小检测支撑工装的影响，检测工装均匀地支撑光学元件是减小检测工装对光学元件面型测量结果影响的最有效手段。由于实际中光学元件支撑面与其理想面型有未知的差异，故高精度光学元件面型检测工装要求其具有自身自动微调整的能力。
[0003]常规光学元件检测工装为理想平板，光学元件面型检测时，光学元件支撑面放置于理想平板上。由于理想平板与光学元件支撑面很难理想贴合，故理想平板支撑一般会给面型检测结果引入像散，无法达到高精度面型检测的目的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是解决现有光学元件面型检测过程中检测平板工装精度低、与光学元件被测面贴合差、引入较大支撑像散等的技术问题，提供一种光学元件面型检测均匀支撑装置。
[0005]本发明的光学元件面型检测均匀支撑装置，包括活动球头活塞支撑、直线轴承、壳体和底座；所述壳体固定在底座上并与底座构成腔体，壳体上设有按圆周均布且与腔体贯通的多个安装孔，每个安装孔的内壁上均设定有直线轴承且每个安装孔内均放置有一个活动球头活塞支撑；所述活动球头活塞支撑包括支撑体、通过可自由滚动的圆珠与支撑体顶部连接的圆球以及固定在支撑体底部的活塞，所述圆球与光学元件的底部接触；所述直线轴承限制活动球头活塞支撑沿轴向运动，所述轴向为多个安装孔按圆周分布的中心轴；所述腔体内存在流体且流体处于密封状态，流体通过压力推动活塞，使活动球头活塞支撑沿轴向运动，提供对光学元件的支撑力。
[0006]进一步的，所述腔体内流体压力各处相等，不同安装孔内的活动球头活塞支撑的重量相等，并且流体对活塞端面的作用面积相等。
[0007]进一步的，所述安装孔的内壁设定有台肩及卡簧槽，用于固定直线轴承。
[0008]进一步的，所述腔体为截面为方形的圆环腔体。
[0009]进一步的，所述腔体外设有第一流体出入口，更进一步的，所述第一流体出入口对称设置。
[0010]进一步的，所述腔体密封，腔体可以冲入或排出流体，活塞上设有密封圈，活塞的端面与腔体内流体接触。
[0011 ] 进一步的，所述装置还包括流体橡胶套，流体橡胶套置于腔体内，流体橡胶套内可以冲入或排出流体，并且实现密封，流体橡胶套的顶面与活塞的端面接触，更进一步的，所述腔体外设有第一流体出入口，流体橡胶套上设有与第一流体出入口配合的第二流体出入口，第二流体出入口套装在第一流体出入口内，更进一步的，所述第一流体出入口对称设置。
[0012]进一步的，所述流体橡胶套为截面为方形的圆环橡胶管。
[0013]本发明的原理:本发明的光学元件面形检测均匀支撑装置是单腔体多活塞结构。腔体内充满流体，提供柔性支撑力；各活动球头活塞支撑与直线轴承配对使用，充当活塞杆，活动球头活塞支撑顶部的圆球支撑光学元件；活动球头活塞支撑轴对称均匀密集分布。由于腔体内流体压力是处处相等的，作用于各活动球头活塞支撑的活塞的各端面面积是相等的，所以腔体内流体给予活动球头活塞支撑相等的支持力，故活动球头活塞支撑给予光学元件相等的支撑力，同时由于流体的流动性，各活动球头活塞支撑的长度微小差异导致其对光学元件支撑力不等情况可以得到自动调整。
[0014]本发明的有益效果:本发明的光学元件面形检测均匀支撑装置适用于平面、球面以及非球面光学元件的面型检测需求，极大减小检测工装引入的像散，保证了光学元件面型检测的闻精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明所述的光学元件高精度面形检测均匀支撑装置示意图；
[0016]图2为本发明所述的光学元件高精度面形检测均匀支撑装置剖视图；
[0017]图3为本发明所述的实施方式一的活动球头活塞支撑与直线轴承结构示意图；
[0018]图4为本发明所述的实施方式二的活动球头活塞支撑与直线轴承结构示意图；
[0019]图5为本发明所述壳体的结构示意图；
[0020]图6为本发明所述底座的结构示意图；
[0021]图7为本发明所述流体橡胶套结构示意图；
[0022]图中:1A、1B第一流体出入口，2活动球头活塞支撑，2-1圆球，2_2活塞，2_3密封圈，2-4支撑体，3直线轴承，4壳体，4-1安装孔，4-2腔体上半部分，4_3A、4_3B第一流体出入口上安装槽，4-4A、4-4B第一紧固螺钉凹槽，5底座，5-1腔体下半部分，5_2A、5_2B第一流体出入口下安装槽，5-3A、5-3B第二紧固螺钉凹槽，6紧固螺钉，7流体橡胶套，7-1流体橡胶套腔体，7-2A、7-2B第二流体出入口。
【具体实施方式】
[0023]为了进一步了解本发明，下面结合附图对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
[0024]结合图1-7说明本实施方式，光学元件面型检测均匀支撑装置，主要包括活动球头活塞支撑2、直线轴承3、壳体4和底座5。壳体4上设有第一紧固螺钉凹槽4-4A、4-4B，底板5上设有第二紧固螺钉凹槽5-3A、5-3B，壳体4及底座5通过紧固螺钉6构成腔体，腔体上半部分4-2设在壳体4上，腔体下半部分5-1设在底座5上，腔体优选为截面为方形的圆环腔体。壳体4上还设有按圆周均匀分布的多个安装孔4-1，安装孔4-1至少为3个，优选密集分布，每个安装孔4-1的内壁均设定有台肩及卡簧槽，直线轴承3通过台肩及卡簧槽固定在安装孔4-1的内壁上，且每个安装孔4-1内均放置一个活动球头活塞支撑2，活动球头活塞支撑2与直线轴承3配对使用，直线轴承3限制活动球头活塞支撑2沿轴向运动，该轴向即为上述多个安装孔4-1形成的圆周的中心轴。活动球头活塞支撑2为多个，每个活动球头活塞支撑2包括支撑体2-4、圆球2-1和活塞2-2，圆球2-1通过圆珠与支撑体2_4顶部连接，圆球2-1与光学元件底面接触，圆珠可自由滚动,带动圆球2-1自由滚动，减小圆球2-1与光学元件接触时的摩擦力，提高活动球头活塞支撑2的调整灵敏度，活塞2-2设置在支撑体2-4的底端，活动球头活塞支撑2构成光学元件检测支撑。腔体内存在流体，且流体处于密闭状态，流体提供作用于活塞2-2底部端面的压力，推动活塞，使活动球头活塞支撑2沿轴向运动，提供光学元件的支撑力。腔体内流体压力各处相等，不同安装孔4-1内的活动球头活塞支撑2的重量相等，并且流体对活塞2-2端面的作用面积相等，所以腔体内流体给予活动球头活塞支撑2相等的支持力，故活动球头活塞支撑2给予光学元件相等的支撑力，同时由于流体的流动性，各活动球头活塞支撑2将沿轴向移动以自动调整其顶部高度。本发明的装置还可以包括设定于腔体外的第一流体出入口 1A、1B，相应的，在壳体4上设有第一流体出入口上安装槽4-3A、4-3B，在底板5上设有第一流体出入口下安装槽5-2A、5-2B，用于安装第一流体出入口 1A、1B，第一流体出入口 IA及IB —般对称分布。
[0025]本发明提供两种使腔体内流体处于密封状态的实施方式。
[0026]实施方式一
[0027]光学元件面型检测均匀支撑装置还包括流体橡胶套7，流体橡胶套7的尺寸与腔体配合并套装在腔体内，且能够实现密闭，一般为截面为方形的圆环橡胶管，活动球头活塞支撑2的活塞2-2的端面与流体橡胶套7的顶面接触，流体橡胶套7的流体橡胶套腔体7-1内可以冲入或排除流体，流体的压力通过流体橡胶套7传递给活塞2-2，进而推动活动球头活塞支撑2轴向运动。流体橡胶套7上还可以设有与第一流体出入口 1A、1B分别匹配的第二流体出入口 7-2A、7-2B，流体通过第二流体出入口 7-2A、7-2B冲入流体橡胶套腔体7-1内，压力满足要求时紧闭流体出入口 7-2A、7-2B。
[0028]实施方式二
[0029]光学元件面型检测均匀支撑装置的壳体4及底座5通过紧固螺钉6直接构成密闭腔体，流体直接充入腔体内，并且流体直接与活动球头活塞支撑2的活塞2-2的端面接触，活塞2-2的侧面上设有密封圈2-3，依靠密封圈2-3密封流体。
[0030]显然，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于所述【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.光学元件面型检测均匀支撑装置，其特征在于，包括活动球头活塞支撑(2)、直线轴承⑶、壳体⑷和底座(5)； 所述壳体(4)固定在底座(5)上并与底座(5)构成腔体，壳体(4)上设有按圆周均布且与腔体贯通的多个安装孔(4-1)，每个安装孔(4-1)的内壁上均设定有直线轴承(3)且每个安装孔(4-1)内均放置有一个活动球头活塞支撑(2); 所述活动球头活塞支撑(2)包括支撑体(2-4)，通过可自由滚动的圆珠与支撑体(2-4)顶部连接的圆球(2-1)以及固定在支撑体(2-4)底部的活塞(2-2)，所述圆球(2-1)与光学元件的底部接触； 所述直线轴承(3)限制活动球头活塞支撑(2)沿轴向运动，所述轴向为多个安装孔(4-1)形成的圆周的中心轴； 所述腔体内存在流体且流体处于密封状态，流体通过压力推动活塞(2-2)，使活动球头活塞支撑(2)沿轴向运动，提供对光学元件的支撑力。
2.根据权利要求1所述的光学元件面型检测均匀支撑装置，其特征在于，所述腔体内流体压力各处相等，不同安装孔(4-1)内的活动球头活塞支撑(2)的重量相等，并且流体对活塞(2-2)端面的作用面积相等。
3.根据权利要求1所述的光学元件面型检测均匀支撑装置，其特征在于，所述安装孔(4-1)的内壁设定有台肩及卡簧槽，用于固定直线轴承(3)。
4.根据权利要求1所述的光学元件面型检测均匀支撑装置，其特征在于，所述腔体为截面为方形的圆环腔体。
5.根据权利要求1所述的光学元件面型检测均匀支撑装置，其特征在于，所述腔体外设有第一流体出入口(1A、1B)。
6.根据权利要求1所述的光学元件面型检测均匀支撑装置，其特征在于，所述腔体密封，腔体可以冲入或排出流体，活塞(2-2)上设有密封圈(2-3)，活塞(2-2)的端面与腔体内流体接触。
7.根据权利要求1所述的光学元件面型检测均匀支撑装置，其特征在于，所述装置还包括流体橡胶套(7)，流体橡胶套(7)置于腔体内，流体橡胶套(7)内可以冲入或排出流体，并且实现密封，流体橡胶套(7)的顶面与活塞(2-2)的端面接触。
8.根据权利要求7所述的光学元件面型检测均匀支撑装置，其特征在于，所述腔体外设有第一流体出入口(1A、1B)，流体橡胶套(7)上设有与第一流体出入口(1A、1B)配合的第二流体出入口(7-2A、7-2B)，第二流体出入口(7-2A、7-2B)套装在第一流体出入口(1A、1B)内。
9.根据权利要求5或8所述的光学元件面型检测均匀支撑装置，其特征在于，所述第一流体出入口(1A、1B)对称设置。
10.根据权利要求7所述的光学元件面型检测均匀支撑装置，其特征在于，所述流体橡胶套(7)为截面为方形的圆环橡胶管。
【文档编号】G01B21/20GK104048636SQ201410260827
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】李显凌, 陈华男, 倪明阳, 彭海峰 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所