专利名称：一种动镜二维平面调整装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光刻机中动镜的安装与调整，也可用于企业生产中对工件的安装检测与调试。
背景技术：
在投影光刻机中当物镜装调完成后，由于在制造过程中不可避免的出现加工误差以及装配过程中产生的装配误差，会造成物镜系统成像质量下降，偏离理论值，为改善成像质量，需要对物镜中某些特定镜片进行X、Y方向上的调节，以校正装配误差，提高成像质量。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明的目的是提供一种动镜微调装置，使得动镜在安装调整过程中不会因外力的作用而产生应力变形，提高了物镜对轴心的装调精度，保证了物镜的光轴与硅片面垂直，并且，调整完成后的柔性机构具有良好的刚性和热稳定性，保证像质和焦面稳定，保证了光刻质量。为了实现所述目的，本发明提供一种动镜二维平面调整装置，所述装置由第一连杆、第二连杆、第一柔性铰链、第二柔性铰链、第三柔性铰链、第四柔性铰链、第五柔性铰链、 第六柔性铰链、第七柔性铰链、第八柔性铰链、第一驱动器、第一压电陶瓷、第二驱动器、第二压电陶瓷和支撑架构成；所述支撑架分为第一层支撑架、第二层支撑架和第三层支撑架， 所述第一层支撑架、第二层支撑架和第三层支撑架在同一平面上；在第一层支撑架上固定有第一驱动器；第一柔性铰链、第二柔性铰链、第三柔性铰链、第四柔性铰链位于第一层支撑架和第二层支撑架之间；第一柔性铰链的外支点、第二柔性铰链的外支点、第三柔性铰链的外支点、第四柔性铰链的外支点位于第一层支撑架上，并通过这四个柔性铰链上的四个内支点与第二层支撑架相连；在第二层支撑架上固定有第二驱动器；第五柔性铰链、第六柔性铰链、第七柔性铰链、第八柔性铰链位于第二层支撑架和第三层支撑架之间；第五柔性铰链的外支点、第六柔性铰链的外支点、第七柔性铰链的外支点、第八柔性铰链的外支点位于第二层支撑架上，并通过这四个柔性铰链上的四个内支点与第三层支撑架相连；第一压电陶瓷固接在第一驱动器上；第一压电陶瓷与第一连杆相连，第一连杆与第二层支撑架的顶端相连；第二压电陶瓷固接在第二驱动器上；第二压电陶瓷与第二连杆相连，第二连杆与第三层支撑架的左端相连；调整动镜镜片在时，在所述的支撑架上的八个相同的所述柔性铰链对动镜在X、Y 方向上的位置进行调节。优选实施例所述第一柔性铰链、第二柔性铰链、第三柔性铰链、第四柔性铰链上分别具有一外支点，所述外支点位于第一层支撑架上，并每相邻的柔性铰链之间分别都开有穿透支撑架的沟槽。优选实施例所述第五柔性铰链、第六柔性铰链、第七柔性铰链、第八柔性铰链上分别具有一外支点，所述外支点位于第二层支撑架上，并每相邻的所述柔性铰链之间都开设有穿透支撑架的沟槽。优选实施例支撑架用65Mn金属材料制成。优选实施例支撑架的中央开有一个带台阶的通孔，动镜安放在通孔内的台阶上。优选实施例位于第一层支撑架和第二层支撑架上的上下相对放置的两个柔性铰链的中心点在同一条中心线上；上下相对放置的两个柔性铰链的圆弧的中心点也在同一条中心线上。优选实施例位于第一层支撑架和第二层支撑架上的左右相对放置的两个柔性铰链的中心点在同一条中心线上；相对放置的柔性铰链的圆弧的中心点也在同一条中心线上。本装置通过对支撑架进行平面分层，并通过各层支撑架上的柔性铰链对动镜进行二维平面微动调整。本发明的有益效果是在投影光刻机中当物镜装调完成后，由于在制造过程中不可避免的出现加工误差以及装配过程中产生的装配误差，会造成物镜系统成像质量下降， 偏离理论值，为改善成像质量，需要对物镜中某些特定镜片进行X、Y方向上的微动调节，以校正装配误差，提高成像质量。本发明的装置运用了杠杆原理，使动镜在调整时，灵敏度高、 没有无效运动干预，控制精度高。本发明的装置在调整动镜位置时，动镜不受内应力影响， 没有无效运动干预，传递效率高；而且，调整完成后柔性铰链的刚性和热稳定性非常好，保证了像质和焦面的稳定。支撑架用65Mn金属材料制成，使柔性铰链具有良好的弹性性能。
图1是本发明的动镜二维平面调整装置的俯视示意图；图2是图1支撑架的辅助俯视示意图；图3是支撑架K-K向剖视图；图4是支撑架P-P向剖视图；图5是支撑架立体示意具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。请参考图1示出的本发明的动镜二维平面调整装置的俯视示意图、图2示出的支撑架的辅助俯视示意图及图5示出的支撑架立体示意图；由第一连杆1、第二连杆2、第一柔性铰链3、第二柔性铰链4、第三柔性铰链5、第四柔性铰链6、第五柔性铰链7、第六柔性铰链8、第七柔性铰链9、第八柔性铰链10、第一驱动器22、第一压电陶瓷23、第二驱动器24、 第二压电陶瓷25、支撑架30、锁紧螺钉71、72、73、74、75、76、81、82、83、84、85、86、动镜60构成；支撑架30分为第一层支撑架31 (如图3、图4阴影部分)、第二层支撑架32 (如3、图4 阴影部分)和第三层支撑架33 (如图3、图4阴影部分)位于同一平面上；
在第一层支撑架31上通过锁紧螺钉73、74、75、76固定或粘接有第一驱动器22 ； 第一柔性铰链3、第二柔性铰链4、第三柔性铰链5、第四柔性铰链6位于第一层支撑架31和第二层支撑架32之间；第一柔性铰链、第二柔性铰链、第三柔性铰链、第四柔性铰链的外支点A、B、C、D位于第一层支撑架31上，并通过这四个柔性铰链上的内支点AA、BB、CC、DD与第二层支撑架32相连；在第二层支撑架32上通过锁紧螺钉83、84、85、86固定连接或胶合第二驱动器M ； 第五柔性铰链7、第六柔性铰链8、第七柔性铰链9、第八柔性铰链10位于第二层支撑架32 和第三层支撑架33之间；第五柔性铰链、第六柔性铰链、第七柔性铰链、第八柔性铰链的外支点E、F、G、H位于第二层支撑架32上，并通过这四个柔性铰链上的内支点EE、FF、GG、HH 与第三层支撑架33相连。第一压电陶瓷23固接在第一驱动器22上；第一压电陶瓷23与第一连杆1相连，第一连杆1又通过锁紧螺钉71、72或胶与第二层支撑架32的顶端90相连或胶合；第二压电陶瓷25固接在第二驱动器M上；第二压电陶瓷25与第二连杆2相连，第二连杆2又通过锁紧螺钉81、82或胶与第三层支撑架33的左端91相连或胶合；调整动镜60的镜片时，在所述的支撑架30上的两组八个相同的所述柔性铰链对动镜60在X、Y方向上的位置进行调节。所述第一柔性铰链3、第二柔性铰链4、第三柔性铰链5、第四柔性铰链6上分别具有外支点A、B、C、D，所述外支点A、B、C、D位于第一层支撑架31上，并每相邻的所述柔性铰链之间都开有穿透支撑架30的沟槽40、41、42、43，见图3、4。所述第五柔性铰链7、第六柔性铰链8、第七柔性铰链9、第八柔性铰链10上分别具有外支点E、F、G、H，所述外支点E、F、G、H位于第二层支撑架32上，并每相邻的所述柔性铰链之间都开有穿透支撑架30的沟槽50、51、52、53，见图3、图4。每相邻的柔性铰链之间都开有穿透支撑架30的沟槽，这些沟槽将支撑架在同一平面分成了三层。支撑架30用65Mn金属材料制成。支撑架30的中央开有一个带台阶21的通孔20，动镜60安放在通孔20内的台阶 21上。位于第一层支撑架31和第二层支撑架32上的上下相对放置的两个柔性铰链的中心点在同一条中心线上(如图1中的中心线L1、L5)；上下相对放置的两个柔性铰链的圆弧的中心点也在同一条中心线上(如图1中的中心线L2、L6)。位于第一层支撑架31和第二层支撑架32上的左右相对放置的两个柔性铰链的中心点在同一条中心线上(如图1中的中心线L3、L7)；相对放置的柔性铰链的圆弧的中心点也在同一条中心线上(如图1中的中心线L4、L8)。当需要对动镜60进行Y方向上的位置调节时，第一驱动器22将驱动第一压电陶瓷23产生向前的推力或向后的拉力。当第一压电陶瓷23向前推动时，通过第一连杆1对第二支撑架32的顶端90产生向前的推力，由于柔性铰链3、4、5、6的外支点A、B、C、D是以第一层支撑架31作为基点固定不动的，因此，当第二支撑架32的顶端90受到Y方向的向前的推力时，在杠杆原理的作用下，使柔性铰链3、4、5、6发生变形，从而带动第2支撑架32 做Y方向上的向前运动。反之，第二层支撑架32做Y方向上的向后运动。由于第三层支撑架33是包含在第2层支撑架32里的，因此，当第二层支撑架32做Y方向的前后运动的同时，也带动了第三层支撑架33在Y方向上做前后的位置调整。第二层支撑架32相对于第三层支撑架33是不动的。当需要对动镜60进行X方向上的位置调节时，第二驱动器M将驱动第二压电陶瓷25产生X方向的向前的推力或向后的拉力。当第二压电陶瓷25向前推动时，通过第二连杆2对第三层支撑架33的左端91 产生X方向的向前的推力，由于柔性铰链7、8、9、10的外支点E、F、G、H是以第二层支撑架 32作为基点固定不动的，因此，当第三层支撑架33的左端91受到来自X方向的向前的推力时，在杠杆原理的作用下，使柔性铰链7、8、9、10发生变形，从而带动第三层支撑架33做X 方向上的向前运动。反之，第三层支撑架33做X方向上的向后运动。由于动镜60是放在第三层支撑架33的台阶21上的，因此，无论是第二层支撑架32做Y方向上的运动，还是第三层支撑架33做X方向上的运动，动镜60都会随其做位置上的调整，实现动镜二维平面调整，以校正装配误差，提高成像质量。由于本装置运用了杠杆原理，并通过柔性铰链进行内摩擦传递，因此，在动镜60 的位置调整过程中，动镜60不受内应力的影响，不会因外力的作用而产生应力变形，并且， 没有无效运动干预，传递效率高；而且，调整完成后柔性铰链的刚性和热稳定性非常好，保证了像质和焦面的稳定。以上所述，仅为本发明中的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的权利要求书的保护范围之内。
权利要求
1.一种动镜二维平面调整装置，其特征在于所述装置由第一连杆、第二连杆、第一柔性铰链、第二柔性铰链、第三柔性铰链、第四柔性铰链、第五柔性铰链、第六柔性铰链、第七柔性铰链、第八柔性铰链、第一驱动器、第一压电陶瓷、第二驱动器、第二压电陶瓷和支撑架构成；所述支撑架分为第一层支撑架、第二层支撑架和第三层支撑架，所述第一层支撑架、 第二层支撑架和第三层支撑架在同一平面上；在第一层支撑架上固定有第一驱动器；第一柔性铰链、第二柔性铰链、第三柔性铰链、 第四柔性铰链位于第一层支撑架和第二层支撑架之间；第一柔性铰链的外支点、第二柔性铰链的外支点、第三柔性铰链的外支点、第四柔性铰链的外支点位于第一层支撑架上，并通过这四个柔性铰链上的四个内支点与第二层支撑架相连；在第二层支撑架上固定有第二驱动器；第五柔性铰链、第六柔性铰链、第七柔性铰链、 第八柔性铰链位于第二层支撑架和第三层支撑架之间；第五柔性铰链、第六柔性铰链、第七柔性铰链、第八柔性铰链的外支点位于第二层支撑架上，并通过这四个柔性铰链上的四个内支点与第三层支撑架相连；第一压电陶瓷固接在第一驱动器上；第一压电陶瓷与第一连杆相连，第一连杆与第二层支撑架的顶端相连；第二压电陶瓷固接在第二驱动器上；第二压电陶瓷与第二连杆相连，第二连杆与第三层支撑架的左端相连；调整动镜镜片时，在所述的支撑架上的八个相同的所述柔性铰链对动镜在X、Y方向上的位置进行调节。
2.如权利要求1所述的动镜二维平面调整装置，其特征在于所述第一柔性铰链、第二柔性铰链、第三柔性铰链、第四柔性铰链上分别具有一外支点，所述外支点位于第一层支撑架上，并每相邻的柔性铰链之间分别都开有穿透支撑架的沟槽。
3.如权利要求1所述的动镜二维平面调整装置，其特征在于所述第五柔性铰链、第六柔性铰链、第七柔性铰链、第八柔性铰链上分别具有一外支点，所述外支点位于第二层支撑架上，并每相邻的所述柔性铰链之间都开设有穿透支撑架的沟槽。
4.如权利要求1所述的动镜二维平面调整装置，其特征在于支撑架用65Mn金属材料制成。
5.如权利要求1所述的动镜二维平面调整装置，其特征在于支撑架的中央开有一个带台阶的通孔，动镜安放在通孔内的台阶上。
6.如权利要求1所述的动镜二维平面调整装置，其特征在于位于第一层支撑架和第二层支撑架上的上下相对放置的两个柔性铰链的中心点在同一条中心线上；上下相对放置的两个柔性铰链的圆弧的中心点也在同一条中心线上。
7.如权利要求1所述的动镜二维平面调整装置，其特征在于位于第一层支撑架和第二层支撑架上的左右相对放置的两个柔性铰链的中心点在同一条中心线上；相对放置的柔性铰链的圆弧的中心点也在同一条中心线上。
全文摘要
本发明一种动镜二维平面调整装置，由两个连杆、驱动器和压电陶瓷、八个柔性铰链和三个支撑架构成；在第一层支撑架上固定有第一驱动器；第一柔性铰链至第四柔性铰链位于第一和第二层支撑架之间，并通过四个柔性铰链与第二层支撑架相连；在第二层支撑架上固定有第二驱动器；第五柔性铰链至第八柔性铰链位于第二和第三层支撑架之间，并通过四个柔性铰链与第三层支撑架相连；第一压电陶瓷固接在第一驱动器上；第一压电陶瓷与第一连杆相连，第一连杆与第二层支撑架的顶端相连；第二压电陶瓷固接在第二驱动器上；第二压电陶瓷与第二连杆相连，第二连杆与第三层支撑架的左端相连；通过柔性铰链的内摩擦传递，对动镜在X、Y方向上的位置进行调节。
文档编号G03F7/20GK102508359SQ20111034367
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者杨勇, 王建, 胡松, 赵立新, 邢薇 申请人:中国科学院光电技术研究所