镜片调整装置、可调式光学系统、光刻设备及定心单元
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种镜片调整装置、可调式光学系统、光刻设备及定心单元。
背景技术
在光刻投影物镜中，由于镜片的制造和装配误差，使得物镜的成像的像质变差，为了解决这一问题，一般采用可动镜组以补偿镜片的制造和装配误差。现有技术中可动镜组由三个均布的杠杆机构支撑，电机驱动杆直接与杠杆的一端接触，杠杆的另一端直接与可动镜片接触，外置的驱动器通过杠杆原理驱动可动镜组的移动，这样会带来密封问题，以及零件相互摩擦产生的颗粒污染问题，并且，由于外置的驱动器通常需要沿着可动镜组的光轴方向放置，不方便安装，且占用光轴方向空间较大。进一步，杠杆运动原理决定了在有限空间内的设计传动比较小，或者需要一个较大的空间才能获得更高手传动比，因而要实现更高的调整精度，整个机构占用的空间太大，不利于缩小尺寸。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镜片调整装置、可调式光学系统、光刻设备及定心单元，以解决现有的可动镜组调整装置调整精度低、空间占用大等问题。
为了达到上述目的，本发明提供了，包括一种镜片调整装置，包括：
可动镜组模块，包括框架单元、镜片固定单元及定心单元，所述镜片固定单元通过所述定心单元设置在所述框架单元上；
若干位置调整模块，沿所述框架单元周向设置，包括驱动单元及柔性连杆单元，所述柔性连杆单元的一端与所述镜片固定单元连接，所述驱动单元提供沿垂直于光轴方向的位移以使所述柔性连杆单元沿设定方向形变，并使所述镜片固定单元沿光轴方向移动。
可选的，所述位置调整模块至少具有3个，至少3个所述位置调整模块沿所述框架单元周向均匀设置，每个所述驱动单元提供的位移相同时，所述镜片固定单元沿光轴方向移动；至少两个所述驱动单元提供的位移不相同时，所述镜片固定单元绕垂直于光轴方向转动。
可选的，所述柔性连杆单元包括拐角形本体，所述拐角形本体包括第一侧、第二侧、第三侧及第四侧，所述第一侧与所述第二侧相对，所述第三侧与所述第四侧相对，所述第一侧至少具有一个拐角，每个所述拐角处、所述第三侧的两端处及所述第四侧靠近所述第一侧的一端处均开设有第一通孔，每个所述第一通孔之间通过狭槽顺次连接以使位于所述第一通孔一侧的区域构成若干活动连杆，另一侧的区域构成固定连杆，所述驱动单元从所述第二侧沿垂直于光轴方向伸入所述拐角形本体中，并与靠近所述第四侧的活动连杆连接。
可选的，所述第三侧靠近所述第一侧的一端与所述镜片固定单元连接，所述驱动单元提供沿垂直于光轴方向的位移时，若干所述活动连杆相对转动以使所述柔性连杆单元沿设定方向形变。
可选的，所述第一通孔周围开设有若干第二通孔，所述第二通孔均位于所述活动连杆上。
可选的，所述第二通孔为圆形孔和/或半圆形孔。
可选的，所述活动连杆上设置有两个凹槽，两个所述凹槽沿所述活动连杆的中心线对称设置。
可选的，所述拐角形本体采用弹性金属材料制成。
可选的，所述驱动单元为驱动电机或微调螺杆结构。
可选的，所述定心单元为圆环形簧片，所述定心单元的内圈和外圈分别通过一固定件与所述镜片固定单元及所述框架单元连接。
可选的，所述定心单元靠近所述内圈和外圈的一段环面上均开设置有环形槽，以将该段环面的环厚减薄1/2-2/3。
可选的，所述定心单元的环面上开设有若干第三通孔，若干所述第三通孔沿所述定心单元的周向均匀分布。
本发明还提供了一种可调式光学系统，包括：
可动镜组模块，包括框架单元、镜片固定单元及定心单元，所述镜片固定单元通过所述定心单元设置在所述框架单元上；
可动镜组，设置于所述镜片固定单元上；
若干位置调整模块，沿所述框架单元周向设置，包括驱动单元及柔性连杆单元，所述柔性连杆单元的一端与所述镜片固定单元连接，所述驱动单元提供沿垂直于光轴方向的位移以使所述柔性连杆单元沿设定方向形变，并使所述镜片固定单元沿光轴方向移动，以调整所述可动镜组相对于所述框架单元的位置。
本发明还提供了一种光刻设备，包括所述的可调式光学系统。
本发明还提供了一种定心单元，所述定心单元设置于一镜片调整装置中，所述镜片调整装置包括：
可动镜组模块，包括框架单元、镜片固定单元及所述定心单元，所述镜片固定单元通过所述定心单元设置在所述框架单元上；
若干位置调整模块，沿所述框架单元周向设置，包括驱动单元及柔性连杆单元，所述柔性连杆单元的一端与所述镜片固定单元连接，所述驱动单元提供沿垂直于光轴方向的位移以使所述柔性连杆单元沿设定方向形变，并使所述镜片固定单元沿光轴方向移动。
可选的，所述定心单元为圆环形簧片，所述定心单元的内圈和外圈分别通过一固定件与所述镜片固定单元及所述框架单元连接。
可选的，所述定心单元靠近所述内圈和外圈的一段环面上均开设置有环形槽，以将该段环面的环厚减薄1/2-2/3。
可选的，所述定心单元的环面上开设有若干第三通孔，若干所述第三通孔沿所述定心单元的周向均匀分布。
在本发明提供的镜片调整装置、可调式光学系统、光刻设备及定心单元中，可动镜组模块的镜片固定单元通过定心单元设置在框架单元上；若干位置调整模块沿所述框架单元周向设置，每个所述位置调整模块包括驱动单元及柔性连杆单元，所述柔性连杆单元的一端与所述镜片固定单元连接，所述驱动单元提供沿垂直于光轴方向的位移以使所述柔性连杆单元沿设定方向形变，并使所述镜片固定单元沿光轴方向移动，从而实现了可动镜组与所述框架单元之间相对位置的调整，本发明中驱动单元可以横向设置，对空间要求低，并且柔性连杆单元可以对驱动单元的输出位移进行放大，可做到高精度的调整，制造及控制均容易实现。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的镜片调整装置的俯视图；
图2为本发明实施例一提供的镜片调整装置的立体图；
图3为本发明实施例一提供的图1中的镜片调整装置沿A-A’方向的剖面图；
图4为本发明实施例一提供的柔性连杆单元的立体图；
图5为本发明实施例一提供的图4中的柔性连杆单元沿C-C’方向的剖面图；
图6为本发明实施例一提供的柔性连杆单元的传动示意图；
图7为本发明实施例一及实施例二提供的一种定心单元的结构示意图；
图8为本发明实施例一及实施例二提供的图7中的定心单元沿B-B’方向的剖面图；
图9为本发明实施例一提供及实施例二的另一种定心单元的结构示意图；
图10为本发明实施例一及实施例二提供的图9中的定心单元的安装位置的示意图；
图11为本发明实施例一提供的微调螺杆结构的结构示意图；
其中，附图标记为：
00-可动镜组；1-可动镜组模块；11-框架单元；12-镜片固定单元；13-定心单元；131-环形槽；2-位置调整模块；21-柔性连杆单元；211-凹槽；22-驱动单元；221-固定块；222-微调螺杆；31-第一紧固螺钉；32-第二紧固螺钉；
a-第一侧；b-第二侧；c-第三侧；d-第四侧；
h1-第一通孔；h2-第二通孔；h3-第一螺纹孔；h4-盲孔；h5-第二螺纹孔；h6-第三通孔；
D1-第一活动连杆；D2-第二活动连杆；D3-第三活动连杆；D4-固定连杆；
g-狭槽；
L1-开设有环形槽的一段环面的环厚；
L1-未开设环形槽的环面的环厚。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
请参阅图1-图3，设定光轴的方向为Z向，本实施例提供了一种镜片调整装置，包括：
可动镜组模块1，包括框架单元11、镜片固定单元12及定心单元13，所述镜片固定单元12通过所述定心单元13设置在所述框架单元11上；
若干位置调整模块2，沿所述框架单元11周向设置，包括驱动单元22及柔性连杆单元21，所述柔性连杆单元21的一端与所述镜片固定单元12连接，所述驱动单元22提供沿垂直于Z向的位移以使所述柔性连杆单元21沿设定方向形变，并使所述镜片固定单元沿Z向移动。
具体的，所述框架单元11可以是一镜筒，所述镜片固定单元12可以是一镜座，用于固定可动镜组00，所述位置调整模块2至少具有3个，至少3个所述位置调整模块2沿所述框架单元11周向均匀设置，当每个所述驱动单元22提供的位移相同时，所述镜片固定单元12可以沿Z轴平行移动，以改变所述框架单元11与所述可动镜组00之间的Z向位置；至少两个所述驱动单元22提供的位移不相同时，所述镜片固定单元12绕垂直于Z轴方向转动，以改变所述框架单元11与所述可动镜组00之间的倾斜角度。
进一步，如图3-图5所示，所述柔性连杆单元21包括拐角形本体，所述拐角形本体包括第一侧a、第二侧b、第三侧c及第四侧d，所述第一侧a与所述第二侧b相对，所述第三侧c与所述第四侧d相对，所述第三侧c靠近所述第一侧a的一端设置有第一螺纹孔h3，一第一紧固螺钉31穿过所述镜片固定单元12及所述第一螺纹孔h3以将所述镜片固定单元12与所述柔性连杆单元21连接。所述拐角形本体的第一侧a至少具有一个拐角，每个所述拐角处、所述第三侧c的两端处及所述第四侧d靠近所述第一侧a的一端处均开设有第一通孔h1，每个所述第一通孔h1之间通过狭槽g顺次连接以使位于所述第一通孔h1一侧的区域构成若干活动连杆，另一侧的区域构成固定连杆。所述拐角形本体中还设置有一盲孔h4，所述盲孔h4从所述第二侧b延伸至所述拐角形本体中，所述驱动单元22的输出轴伸入所述盲孔h4中并与靠近所述第四侧d的活动连杆连接，以提供沿垂直于Z向的位移。
具体的，如图5所示，本实施例中，所述拐角形本体的第一侧a具有一个拐角，在所述拐角处、所述第三侧c的两端处及所述第四侧d靠近所述第一侧a的一端处均开设所述第一通孔h1，共有4个所述第一通孔h1，4个所述第一通孔h1通过3个狭槽g连接，每个所述狭槽g的宽度相同。4个所述第一通孔h1的左侧区域形成了3个活动连杆，分别为第一活动连杆D1、第二活动连杆D2及第三活动连杆D3，4个所述第一通孔h1的右侧区域形成了1个固定连杆D4，所述第一活动连杆D1、第二活动连杆D2、第三活动连杆D3及固定连杆D4构成4连杆结构，活动连杆之间可以相对转动，4个所述第一通孔h1即为转动支点，4连杆结构即可实现在设定方向上形变，并且结构简单、稳定性好。可选的，所述拐角形本体采用弹性金属材料制成，其具有横向和竖向刚度低的特点，以使所述柔性连杆单元21的形变更加容易。
进一步，如图3及图6所示，所述驱动单元22的输出轴与所述第一活动连杆D1接触，当所述驱动单元22的输出轴沿垂直于Z向移动时，使所述第一活动连杆D1产生转动，所述第二活动连杆D2及第三活动连杆D3随之发生转动，所述第二活动连杆D2及第三活动连杆D3连接处将产生Z向的位移，从而使所述镜片固定单元12带动所述可动镜组00在Z向移动，以调整所述可动镜组00与所述框架单元11的Z向位置，当至少两个驱动单元22输出的位移不相同时，所述镜片固定单元12带动所述可动镜组00绕垂直于Z向转动，以调整所述可动镜组00的倾斜角度。可以理解的是，由于所述驱动单元22是沿垂直于Z向输出位移的，所以驱动单元22可以沿垂直于Z向设置(横向设置)，对空间要求低，并且柔性连杆单元21可以对驱动单元22的输出位移进行放大，例如，驱动单元22的输出位移是3mm，所述柔性连杆单元21驱动所述镜片固定单元12移动1mm，通过控制柔性连杆单元21中活动连杆的长度及角度可以设计出不同的传动比，从而实现高精度的调整。
如图4及图5所示，所述第一通孔h1的周围开设有若干第二通孔h2，所述第二通孔h2均位于所述活动连杆上，所述第二通孔h2可以减薄作为转动支点的第二通孔h2周围的厚度，更容易发生活动连杆之间更容易转动。并且，所述第三活动连杆D3上开设的两个所述第二通孔h2可使所述在调整过程中保持垂直于Z向的相对静止，减少传递到所述镜片固定单元12的水平力，进而减小所述位置调整模块2与镜片固定单元12之间的摩擦力。可选的，所述第二通孔h2可以是圆形孔和/或半圆形孔，可以视所述拐角形本体的形状进行设计。进一步，如图4所示，每个所述活动连杆上均可以设置有两个凹槽211，两个所述凹槽211沿所述活动连杆的中心线对称设置，以避免若干所述位置调整模块2在调整过程中由于运动不一致而出现卡死现象。
可以理解的是，若干所述位置调整模块2是内置在所述可动镜组模块1之内的，无需进行密封设计，简化了镜片调整装置的结构设计。所述柔性连杆单元21可根据所述驱动单元22的选型和/或设计传动比而变更所述拐角形本体形状、尺寸和位置，使得镜片调整装置的整体结构尺寸紧凑，方便其他功能性结构的设计和布置，减小对尺寸的要求，更有利于可调式光学系统的布局，并且所述位置调整模块2可以根据需要进行模块化、系列化设计，方便集中制造、检验和调试。
本实施例中，所述驱动单元22可以是驱动电机，所述驱动电机安装在所述框架单元11上，其电机轴穿入所述盲孔h4中并与靠近所述第四侧d的活动连杆连接，或者所述驱动单元22也可以是如图11所示的微调螺杆结构，所述微调螺杆结构包括固定块221及设置于所述固定块221上的微调螺杆222，所述微调螺杆222穿入所述盲孔h4中并与靠近所述第四侧d的活动连杆连接，通过调节所述微调螺杆222输出位移。
如图3及图7所示，本实施例中，所述定心单元13可以是一圆环形簧片，所述定心单元13的内圈和外圈均匀分布有若干第二螺纹孔h5，通过第二紧固螺钉32将所述定心单元13与所述镜片固定单元12及所述框架单元11固定，以保证所述镜片固定单元12与所述框架单元11是同轴的。如图8所示，所述定心单元13靠近所述内圈和外圈的一段环面上均开设置有环形槽131，以将该段环面的环厚减薄1/2-2/3，也即，开设有环形槽131的一段环面的环厚为L1，未开设环形槽131的环面的环厚为L2，L1的尺寸为L2的1/3到1/2，因而，当所述镜片固定单元12沿Z向移动时，所述定心单元13的变形可以主要发生在开设有环形槽131的一段环面处，即所述定心单元13的沿Z向的刚度主要取决于环厚L1，这样可以降低所述定心单元13的加工精度对刚度的影响。
进一步，如图7所示，所述定心单元13的环面上还开设有若干第三通孔h6，若干所述第三通孔h6沿所述定心单元13的周向均匀分布，可进一步减小所述定心单元13的沿Z向的刚度，通过设计所述第三通孔h6的形状与数量，可以定量的降低所述定心单元13的沿Z向的刚度，而不需要对所述定心单元13的截面尺寸进行重新计算。例如，当所述定心单元13的截面尺寸固定以后，通过设置不同数量、不同尺寸和/或不同形状的所述第三通孔h6来设计不Z向刚度的定心单元13，即所述定心单元13沿Z向的刚度可以根据不同的需求进行参数化设计。
如图9及图10所示，实际上所述定心单元13的环面上也可以不开设所述第三通孔h6，这种定心单元13沿Z向的刚度较图7中的定心单元13沿Z向的刚度更高，适用于Z向调整行程较小或模态要求较高的场景。
基于此，如图1-图11所示，本实施例还提供了一种可调式光学系统，包括：
可动镜组模块1，包括框架单元11、镜片固定单元12及定心单元13，所述镜片固定单元12通过所述定心单元13设置在所述框架单元11上；
可动镜组00，设置于所述镜片固定单元12上；
若干位置调整模块2，沿所述框架单元11周向设置，包括驱动单元22及柔性连杆单元21，所述柔性连杆单元21的一端与所述镜片固定单元12连接，所述驱动单元22提供沿垂直于光轴方向的位移以使所述柔性连杆单元21沿设定方向形变，并使所述镜片固定单元12沿光轴方向移动，以调整所述可动镜组00相对于所述框架单元11的位置。
本实施例还提供了一种光刻设备，包括所述可调式光学系统。
实施例二
基于此，如图1-图3及图7-图10所示，本实施例提供了一种定心单元13，所述定心单元13设置于一镜片调整装置中，所述镜片调整装置包括：
可动镜组模块1，包括框架单元11、镜片固定单元12及所述定心单元13，所述镜片固定单元12通过所述定心单元13设置在所述框架单元11上；
若干位置调整模块2，沿所述框架单元11周向设置，包括驱动单元22及柔性连杆单元21，所述柔性连杆单元21的一端与所述镜片固定单元12连接，所述驱动单元22提供沿垂直于光轴方向(Z向)的位移以使所述柔性连杆单元21沿设定方向形变，并使所述镜片固定单元12沿光轴方向移动。
本实施例中，所述柔性连杆单元21可以是如实施例一中的柔性连杆单元，请参阅图7，所述定心单元13可以是一圆环形簧片，所述定心单元13的内圈和外圈均匀分布有若干第二螺纹孔h5，通过第二紧固螺钉32将所述定心单元13与所述镜片固定单元12及所述框架单元11固定，以保证所述镜片固定单元12与所述框架单元11是同轴的。如图8所示，所述定心单元13靠近所述内圈和外圈的一段环面上均开设置有环形槽131，以将该段环面的环厚减薄1/2-2/3，也即，开设有环形槽131的一段环面的环厚为L1，未开设环形槽131的环面的环厚为L2，L1的尺寸为L2的1/3到1/2，因而，当所述镜片固定单元12沿Z向移动时，所述定心单元13的变形可以主要发生在开设有环形槽131的一段环面处，即所述定心单元13的沿Z向的刚度主要取决于环厚L1，这样可以降低所述定心单元13的加工精度对刚度的影响。
进一步，如图7所示，所述定心单元13的环面上还开设有若干第三通孔h6，若干所述第三通孔h6沿所述定心单元13的周向均匀分布，可进一步减小所述定心单元13的沿Z向的刚度，通过设计所述第三通孔h6的形状与数量，可以定量的降低所述定心单元13的沿Z向的刚度，而不需要对所述定心单元13的截面尺寸进行重新计算。例如，当所述定心单元13的截面尺寸固定以后，通过设置不同数量、不同尺寸和/或不同形状的所述第三通孔h6来设计不Z向刚度的定心单元13，即所述定心单元13沿Z向的刚度可以根据不同的需求进行参数化设计。
如图9及图10所示，实际上所述定心单元13的环面上也可以不开设所述第三通孔h6，这种定心单元13沿Z向的刚度较图7中的定心单元13沿Z向的刚度更高，适用于Z向调整行程较小或模态要求较高的场景。
综上，在本发明实施例提供的镜片调整装置、可调式光学系统、光刻设备及定心单元中，可动镜组模块的镜片固定单元通过定心单元设置在框架单元上；若干位置调整模块沿所述框架单元周向设置，每个所述位置调整模块包括驱动单元及柔性连杆单元，所述柔性连杆单元的一端与所述镜片固定单元连接，所述驱动单元提供沿垂直于光轴方向的位移以使所述柔性连杆单元沿设定方向形变，并使所述镜片固定单元沿光轴方向移动，从而实现了可动镜组与所述框架单元之间相对位置的调整，本发明中驱动单元可以横向设置，对空间要求低，并且柔性连杆单元可以对驱动单元的输出位移进行放大，可做到高精度的调整，制造及控制均容易实现。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
