一种光刻机投影物镜的调平装置及调平方法与流程

本发明涉及光刻技术领域，具体涉及一种光刻机投影物镜的调平装置及调平方法。

背景技术：

在当今信息化社会，显示器技术的快速发展，使其在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。与此同时，人们对显示器的要求也越来越高。最新出现的oled(organiclight-emittingdiode，有机发光显示器)具有超薄、主动发光、高亮度、高对比度、宽视角、宽工作温度范围、低功耗、低成本、全固态等优点，将为人们提供更加理想的显示画面，并对现有的显示产业格局产生巨大的影响，也被认为是lcd(liquidcrystaldisplay，液晶显示器)最强有力的竞争者。而oled的制作依赖于光刻工艺，在进行光刻工艺中，投影物镜及光电测量系统对于曝光成像能否合格起着至关重要的作用。

现有光刻机中玻璃基板的尺寸较小，工件台的运动质量也较小，因此工件台的运动对于整机结构的静力变形影响较小。然而随着玻璃基板尺寸的增大，工件台运动部分的尺寸也随之加大，从而工件台的运动质量也越来越重。然而支撑工件台的物体结构的刚度受到限制，从而容易导致工件台的运动对于整机结构的静力变形影响越来越大，最终导致投影物镜和光电测量系统位置发生变化而影响曝光成像等问题。

针对上述问题，现有技术中提供了一种光刻机投影物镜安装调平装置，用于调平带有安装法兰的投影物镜。其可主动隔离外界的振动和冲击对投影物镜带来的损害，然而该调平装置的调节范围太小，最多只有十几个微米，无法满 足现有调整要求。现有技术中还提供了一种用于投影物镜的倾斜度调节装置和调节物镜的倾斜度的方法。通过调节投影物镜内部结构，来对自身倾斜的投影物镜或工件台的倾斜进行补偿。然而该装置通过第二投影物镜绕主点中心相对于第一投影物镜的边缘的下表面来调节倾斜度，当第一投影物镜的下表面基准发生位置改变时，该种调节作用将会非常小。

之后又出现了一种投影式斜坡曝光光刻机装置及方法。通过斜坡空间像对该玻璃基板的不平度进行斜坡曝光。然而该结构主要存在两方面缺点，一是调节范围较小且具有一定的特殊性；二是该装置对工件台调整要求较高且会限制工件台的微调行程。

技术实现要素：

本发明提供了一种光刻机投影物镜的调平装置及调平方法，以解决现有技术中存在的调节范围小及调节效果差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种光刻机投影物镜的调平装置，包括工作台、用于支撑所述工作台的吊框，以及用于支撑所述吊框的吊框支架、设于所述吊框支架上方的安装基板、设于所述安装基板上的物镜框架、安装于所述物镜框架上的光电测量系统和至少一个投影物镜，还包括与所述物镜框架表面连接的传感器测量系统、设于所述安装基板上且与所述物镜框架连接的主动阻尼器、设于所述主动阻尼器下方的垂向调整机构、以及分别与所述传感器测量系统、主动阻尼器和垂向调整机构电联接的控制器。

进一步的，所述传感器测量系统的上下两端分别与所述物镜框架的下表面和所述吊框上表面连接。

进一步的，所述投影物镜设有两个，两个所述投影物镜之间设有空隙，所述光电测量系统的位置与所述空隙相对应。

进一步的，所述主动阻尼器包括若干柔性块和支撑所述柔性块的第一支撑板，所述第一支撑板位于所述垂向调整机构的上方，所述柔性块的一侧所述物 镜框架连接。

进一步的，所述柔性块内设有压电陶瓷，所述压电陶瓷与控制器连接，用于调整所述柔性块的结构。

进一步的，所述柔性块设有三个，三个所述柔性块设于所述物镜框架的其中两条对边上。

进一步的，设在所述物镜框架的同一条边上的两个柔性块呈倒“八”字设置，且与所述物镜框架相应边的夹角均为45°，设在所述物镜框架另一条边上的柔性块与物镜框架相应边的夹角为0°。

进一步的，所述垂向调整机构包括第一楔形块、设于所述第一楔形块上方且与所述第一楔形块相适配第二楔形块以及与所述第一楔形块的一侧连接的传动装置，用于带动所述第一楔形块水平运动，所述第二楔形块设于所述第一支撑板下方，且与所述第一支撑板固定连接。

进一步的，所述垂向调整机构还包括设于所述第一楔形块和安装基板之间的第二支撑板、设于所述第二支撑板上方且位置与所述传动装置对应的第一挡块、设于所述第一支撑板下方且位置与所述第二楔形块对应的第二挡块，所述第二支撑板上设有支撑所述第一支撑板的弹性支撑件。

进一步的，所述第一挡块和所述第二挡块的外周包覆有聚氨酯。

进一步的，所述弹性支撑件包括若干弹簧。

进一步的，所述弹簧设有4个，均匀分布于所述第一楔形块的外周。

进一步的，所述第一楔形块内设有至少一个第一竖向通孔，所述第二楔形块内设有与所述第一竖向通孔相适配的第二竖向通孔，所述第一竖向通孔和第二竖向通孔内设有外径小于所述第一竖向通孔和第二竖向通孔内径的定位销，所述定位销的底部固设于所述第二支撑板上。

进一步的，所述定位销的外周包覆有聚氨酯。

进一步的，所述第一竖向通孔和第二竖向通孔的横截面均为腰形。

进一步的，所述第一竖向通孔设有两个，且两个所述第一竖向通孔间隙排 列。

进一步的，所述物镜框架采用陶瓷材料制成。

本发明还提供了一种光刻机投影物镜的调平装置的调平方法，包括以下步骤：

粗动调节，在工件台运动的同时，通过传感器测量系统检测物镜框架的垂向位移和倾斜的角度，并将检测信息发送控制器进行处理之后控制垂向调整机构带动所述物镜框架垂向运动，使投影物镜和光电测量系统与吊框的位置保持相对静止状态；

微动调节，控制器根据接收的检测信息控制主动阻尼器微动调整自身结构，抑制投影物镜的低频振动，以减小由外界因素引起投影物镜内部的响应。

进一步的，所述粗动调节中，所述垂向调整机构带动所述物镜框架垂向运动具体为：传动装置带动第一楔形块水平运动，使其上方的第二楔形块沿垂向运动，从而带动所述物镜框架垂向运动。

进一步的，所述微动调节中，所述主动阻尼器调整自身结构具体为：通过控制柔性块中的压电陶瓷发生反应，使柔性块的结构发生变化，从而调整投影物镜和光电测量系统与吊框的相对位置。

本发明提供的光刻机投影物镜的调平装置及调平方法，通过设置与物镜框架表面连接的传感器测量系统，在工件台运动的同时实时检测物镜框架垂向的位移和倾斜的角度，并将检测信息发送控制器进行处理，通过控制器控制垂向调整机构带动所述物镜框架垂向运动，使投影物镜和光电测量系统与吊框的位置保持相对静止状态，实现粗动调节，同时控制器根据检测信息控制主动阻尼器微动调整自身结构，抑制投影物镜的低频振动，减小由外界因素引起投影物镜内部的响应，实现微动调节。本发明不仅实现了投影物镜和光电测量系统不受外界振动和冲击的影响的目的，同时使投影物镜和光电测量系统与支撑工件台的吊框位置始终保持相对静止状态，从而提高了投影物镜的曝光成像质量以及光电测量系统的检测性能。

附图说明

图1是本发明光刻机投影物镜的调平装置的结构示意图；

图2是本发明光刻机投影物镜的调平装置的俯视图；

图3是本发明垂向调整机构的主视图；

图4是本发明垂向调整机构的俯视图。

图中所示：1、工作台；2、吊框；3、吊框支架；4、安装基板；5、物镜框架；6、光电测量系统；7、投影物镜；8、传感器测量系统；9、主动阻尼器；91、柔性块；92、第一支撑板；91a～91c、第一～第三柔性块；10、垂向调整机构；101、第一楔形块；1011、第一竖向通孔；1021、第二竖向通孔；102、第二楔形块；103、传动装置；104、第二支撑板；105、第一挡块；106、第二挡块；107、定位销；108、弹簧；11、控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

如图1-2所示，本发明提供了一种光刻机投影物镜的调平装置，包括工作台1、用于支撑所述工作台1的吊框2，以及用于支撑所述吊框2的吊框支架3、设于所述吊框支架3上方的安装基板4、设于所述安装基板4上的物镜框架5、安装于所述物镜框架5上的光电测量系统6和至少一个投影物镜7，该调平装置还包括与所述物镜框架5表面连接的传感器测量系统8、设于所述安装基板4上且与所述物镜框架5连接的主动阻尼器9、设于所述主动阻尼器9下方的垂向调整机构10、以及分别与所述传感器测量系统8、主动阻尼器9和垂向调整机构10电联接的控制器11。优选的，所述物镜框架5采用陶瓷材料制成，结构刚度很强，若投影物镜7和光电测量系统6固定在物镜框架5上，则不会产生刚体位移。本实施例中，物镜框架5直接放在安装基板4上，外界的振动和冲击通过安装基板4直接传递到物镜框架5上，即传递到投影物镜7及光电测量系统5 上，从而使投影物镜7内部的镜片响应发生变化，造成物镜成像不达标，因此需要对其进行实时调整。在工件台1运动的同时实时检测物镜框架5垂向的位移和倾斜的角度，并将检测信息发送控制器11进行处理，并通过控制器11控制垂向调整机构10带动所述物镜框架5垂向运动，使投影物镜7和光电测量系统6与吊框2的位置保持相对静止状态，实现粗动调节，同时控制器11根据检测信息控制主动阻尼器9微动调整自身结构，抑制投影物镜7的低频振动，减小由外界因素引起投影物镜7内部的响应，实现微动调节，不仅实现了投影物镜7和光电测量系统6不受外界振动和冲击的影响的目的，同时使投影物镜7和光电测量系统6保持与支撑工件台1的吊框2位置始终保持相对静止状态，从而提高了投影物镜7的曝光成像质量以及光电测量系统6的检测性能。

优选的，所述传感器测量系统8的上下两端分别与所述物镜框架5的下表面和所述吊框2上表面连接，用于在工件台1运动的同时实时检测物镜框架5垂向的位移和倾斜的角度，并将检测信息发送控制器11进行处理，得到物镜框架5的垂向位移和倾斜角度数据，并通过得到的数据控制垂向调整机构10带动所述物镜框架5垂向运动，同时控制主动阻尼器9微动调整自身结构，抑制投影物镜7的低频振动，减小由外界因素引起投影物镜7内部的响应。

如图2所示，所述投影物镜7设有两个，两个所述投影物镜7之间设有空隙，所述光电测量系统6的位置与所述空隙相对应，具体的，物镜框架5上设有两个与投影物镜7相适配的通孔，投影物镜7由上至下安装于所述通孔内，本实施例中两个通孔之间设有空隙，光电测量系统6设于物镜框架5上表面或下表面，本实施例中位于下表面，位置与两个通孔(也即两个投影物镜7)之间的空隙相对应，需要说明的是，在装配过程中，先要调平物镜框架5，然后再安装投影物镜7和光电测量系统6。

如图2所示，所述主动阻尼器9包括若干柔性块91和支撑所述柔性块91的第一支撑板92，所述第一支撑板92位于所述垂向调整机构10的上方，所述柔性块91的一侧所述物镜框架5连接。优选的，所述柔性块91内设有压电陶 瓷(图中未标出)，用于调整所述柔性块91自身的结构，所述压电陶瓷与控制器11连接，在控制器11的控制下发生反应，微动调整柔性块91的结构，从而抑制投影物镜7的低频振动。优选的，所述柔性块91设有三个，设于所述物镜框架5的其中两条对边上，即其中一条边上对应一个柔性块91，另一条对边上对应两个柔性块91，为了清楚描述，将三个柔性块91分别标为第一、二、三柔性块91a、91b、91c，如图2所示，其中第一柔性块91a和第二柔性块91b设于同一条边上，第三柔性块91c设于另一条对边上。优选的，所述位于同一条边上的两个柔性块91即第一柔性块91a和第二柔性块91b呈倒“八”字设置，且与所述物镜框架5相应边的夹角均为45°，即第一柔性块91a和第二柔性块91b的相应边与所述物镜框架5呈45度角倾斜设置，且两者的倾斜方向相反，形成倒八字形，以抵消由外界振动和冲击带来水平向的影响，设于所述物镜框架5另一条边上的柔性块91(即第三柔性块91c)与相应边的夹角为0°，即第三柔性块91c的相应边与物镜框架5的对应边贴合。第一、二、三柔性块91a、91b、91c三者形成三点支撑，效果稳定。需要说明的是，柔性块91的外部结构与中国专利cn101226345a中的相同，此处不做赘述。

优选的，所述垂向调整机构10包括第一楔形块101、设于所述第一楔形块101上方且与所述第一楔形块101相适配第二楔形块102以及与所述第一楔形块101的一侧连接的传动装置103，用于带动所述第一楔形块101水平运动，所述第二楔形块102设于所述第一支撑板92下方，且与所述第一支撑板92固定连接，具体的，可通过螺钉等刚性连接件连接，以保证两者的连接强度。优选的，该垂向调整机构10还包括设于所述第一楔形块101和安装基板4之间的第二支撑板104、设于所述第二支撑板104上方且位置与所述传动装置103对应的第一挡块105、设于所述第一支撑板92下方且位置与所述第二楔形102块对应的第二挡块106。优选的，所述第一挡块105和所述第二挡块106的外周包覆有聚氨酯。所述第二支撑板104上设有支撑所述第一支撑板92的弹性支撑件，所述弹性支撑件包括若干弹簧108，优选的，所述弹簧108设有4个，均匀分布于所述 第一楔形块101的外周，从而满足柔性块91所需的支撑刚度需求。具体的，传动装置103带动第一楔形块101水平运动，使其上方的第二楔形块102沿垂向运动，从而带动所述物镜框架5垂向运动，如图3-4所示，当传动装置103带动第一楔形块101向左运动时，第二楔形块102沿垂向上升，反之，当传动装置103带动第一楔形块101向右运动时，第二楔形块102沿垂向下降，以恢复物镜框架5原始的状态，即保证投影物镜7及光电测量系统6的位置与吊框2的位置保持相对不变，且在第一楔形块101和第二楔形块102在运动的过程中分别受第一挡块105和第二挡块106的阻挡作用，运动行程受到限制，因此根据实际需要设计第一挡块105与第一楔形块101之间以及第二挡块106与第二楔形块102之间的距离即可控制垂向调整机构10的调整范围。

优选的，所述第一楔形块101内设有至少一个第一竖向通孔1011，所述第二楔形块102内设有与所述第一竖向通孔1011相适配的第二竖向通孔1021，如图3-4所示，所述第一竖向通孔1011设有两个，且两个所述第一竖向通孔1011之间间隔分布，第二竖向通孔1021与第一竖向通孔1011的位置和大小均对应。所述第一竖向通孔1011和第二竖向通孔1021内设有外径小于所述第一竖向通孔1011和第二竖向通孔1021内径的定位销107，所述定位销107的底部固设于所述第二支撑板104上，所述定位销107的外周包覆有聚氨酯。优选的，所述第一竖向通孔1011和第二竖向通孔1021的横截面均为腰形，如图4所示，实际工作时，所述第一楔形块101的单向运动行程小于所述第一竖向通孔1011与所述定位销107之间的间隙，使得所述定位销107不干扰所述第一楔形块101的移动。

通过设置第一挡块105、第二挡块106和定位销107不仅可以防止因传动装置103出现故障，而导致第二楔形块102下滑，从而与物镜框架5或投影物镜7发生撞击；同时可以实现限制调整的范围的作用，因调整范围越大，垂向距离越高，弹簧108的受力就越大支撑柔性块91的整体刚度下降越大，满足不了柔性块91调整的刚度需求。

本发明还提供一种光刻机投影物镜的调平装置的调平方法，包括以下步骤：

粗动调节，在工件台1运动的同时，通过传感器测量系统8检测物镜框架6的垂向的位移和倾斜的角度，并将检测信息发送控制器11进行处理之后控制垂向调整机构10带动所述物镜框架5垂向运动，使投影物镜7和光电测量系统6与吊框2的位置保持相对静止状态；所述垂向调整机构10带动所述物镜框架5垂向运动具体为：传动装置103带动第一楔形块101水平运动，使其上方的第二楔形块102沿垂向运动，从而带动所述物镜框架5垂向运动，当传动装置103带动第一楔形块101向左运动时，第二楔形块102沿垂向上升，反之，当传动装置103带动第一楔形块101向右运动时，第二楔形块102沿垂向下降，以恢复物镜框架5原始的状态，即保证投影物镜7及光电测量系统6的位置与吊框2的位置保持相对不变，且在第一楔形块101和第二楔形块102在运动的过程中分别受第一挡块105和第二挡块106的阻挡作用，运动行程受到限制，因此根据实际需要设计第一挡块105与第一楔形块101之间以及第二挡块106与第二楔形块102之间的距离即可控制垂向调整机构10的调整范围。

微动调节，控制器11根据接收的检测信息控制主动阻尼器9微动调整自身结构，抑制投影物镜7的低频振动，以减小由外界因素引起投影物镜7内部的响应，所述主动阻尼器9调整自身结构具体为：通过控制柔性块91中的压电陶瓷发生反应，使柔性块91的结构发生变化，从而调整投影物镜7和光电测量系统6与吊框2的相对位置。不仅实现了投影物镜7和光电测量系统6不受外界振动和冲击的影响的目的，同时使投影物镜7和光电测量系统6保持与支撑工件台1的吊框2位置始终保持相对静止状态，从而提高了投影物镜7的曝光成像质量以及光电测量系统6的检测性能。

综上所述，本发明提供的光刻机投影物镜的调平装置及调平方法，通过设置与物镜框架5表面连接的传感器测量系统8，在工件台1运动的同时实时检测物镜框架5的垂向位移和倾斜的角度，并将检测信息发送控制器11进行处理，通过控制器11控制垂向调整机构10带动所述物镜框架5垂向运动，使投影物 镜7和光电测量系统6与吊框2的位置保持相对静止状态，实现粗动调节，同时控制器11根据检测信息控制主动阻尼器9微动调整自身结构，抑制投影物镜7的低频振动，减小由外界因素引起投影物镜7内部的响应，实现微动调节。本发明不仅实现了投影物镜7和光电测量系统6不受外界振动和冲击的影响的目的，同时使投影物镜7和光电测量系统6与支撑工件台1的吊框2的位置始终保持相对静止状态，从而提高了投影物镜7的曝光成像质量以及光电测量系统的检测性能。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。