[发明专利]一种光学元件重力变形的补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学元件重力变形的补偿装置，具体涉及投影光刻物镜系统中光学元件重力变形的补偿。

背景技术

目前，光学仪器的成像质量主要由光学元件的质量决定，光学元件的质量一般取决于其面形精度；而在目前大规模集成电路的制造过程中，光刻物镜作为光刻系统的核心之一，其光学元件的面形精度要求已达到纳米、亚纳米级别。光刻物镜中光学元件的面形精度不仅取决于其加工精度，还取决于装调及工作过程中由重力、装调力、温度等环境因素引起面形变化。而在这些因素中，重力引起光学元件的面形精度变化是普遍存在的现象。因此，有必要设计一种能够对光学元件重力变形进行补偿的装置，以满足光学元件的使用需求。

在光学元件重力变形的补偿方面，日本专利NO.2001-284226公开了一种光学元件重力变形的补偿装置，它采用多点支撑、多簧片下压的形式，在光学元件边缘产生与重力弯矩反方向的补偿弯矩，从而实现面形精度的补偿。但该方法多点支撑方式为刚性支撑，忽略了光学元件下表面的不平整，因为实际上只有三个支撑点起作用。于是，日本专利NO.2001-74991，该专利对应美国专利US6239924，采用了一种三点支撑，多簧片下压的形式，实现对光学元件自身重力变形的补偿。但上述两种方法底部支撑的均匀性较差，因此美国专利US6909493B2于2005年提出了一种底部采用多簧片弹性支撑，顶部采用多簧片下压的新方法，来保证光学元件边缘能够形成较为均匀的重力补偿弯矩。但是上述各种方法均采用了多个弹片机械式辅助支撑，由于多个弹片的预载力难以做到准确、实时、等幅度的控制，因此很难有效实现对光学元件重力变形的补偿。

发明内容

本发明为解决现有的光学元件面形精度重力补偿性能差，实现难度大的问题，提供一种光学元件重力变形的补偿装置。

一种光学元件重力变形的补偿装置，包括镜筒单元组件、A/D信号转换装置、单片机、D/A信号转换装置和精密调整平台；

所述镜筒单元组件输出信号至A/D信号转换装置，A/D信号转换装置将信号传送至单片机，所述单片机将处理后的信号传送至D/A信号转换装置，D/A信号转换装置将信号传送至精密装调平台；

所述镜筒单元组件包括多个镜片、多个盘式镜框、多个调整隔圈、级联式镜筒、多个微测力传感器、多个调节螺钉和信号线；每个镜片与每个盘式镜框通过胶接方式连接，每个盘式镜框之间通过调整隔圈调整间隙，所述多个盘式镜框置于级联式镜筒内，微测力传感器与盘式镜框连接，所述调节螺钉与级连式镜筒之间通过螺纹连接，调节螺钉与微测力传感器连接，微测力传感器测得的信号输出至A/D信号转换装置。

本发明的工作原理：本发明所述的镜片与盘式镜框通过胶接方式连接在一起；所述每个盘式镜框外缘面与调节螺钉之间有微测力传感器，由微测力传感器测量得到的力信号模拟量由信号线输出至A/D信号转换装置，经过A/D信号转换装置转换后的数字信号作为输出信号输入至单片机，由单片机对该信号与设定信号进行比较，并输出反馈控制信号至D/A信号转换装置，经过转换后得到的模拟信号通过控制精密调整平台的运动来实现调节螺钉的运动；进而实现对盘式镜框边缘上的受力大小的精确控制；同时由于圣维南原理，在镜片的边缘形成较为均匀、大小确定的补偿弯矩，以补偿重力变形所带来的影响。

本发明的有益效果：本发明光学元件重力变形的补偿装置结构简单，通过精密装调平台来控制调节螺钉的运动，实现对盘式镜框边缘上的受力大小的精确控制，本发明具有实时可控的优点，本发明所述的装置能够在投影光刻物镜的装配过程中，实现光学元件重力变形的补偿。

附图说明

图1为本发明所述的光学元件重力变形补偿装置的原理图；

图2为本发明所述的光学元件重力变形补偿装置中镜筒单元组件的剖视图；

图3为本发明所述的光学元件重力变形补偿装置中的镜筒单元组件的主视图；

图4为本发明所述的光学元件重力变形补偿装置中级联式镜筒的示意图；

图5为本发明所述的光学元件重力变形补偿装置中盘式镜框的示意图；

图6为本发明所述的光学元件重力变形补偿装置中盘式镜框的剖视图；

图7为本发明所述的光学元件重力变形补偿装置中另一种盘式镜框的剖视图；

图8为本发明所述的光学元件重力变形补偿装置中去除盘式镜框边缘材料的结构示意图；

图9为本发明所述的光学元件重力变形补偿装置中区别图8的盘式镜框的结构示意图；

图10为本发明所述的光学元件重力变形补偿装置中区别与图8和图9的盘”式镜框的结构示意图。