本發(fā)明涉及光刻投影物鏡技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置、投影物鏡和光刻機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體工業(yè)對(duì)193nm光刻投影物鏡分辨率的要求不斷提高，集成電路特征線寬的減小要求投影物鏡具有更高的數(shù)值孔徑和更小的系統(tǒng)波像差。

光學(xué)系統(tǒng)對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的加工精度、裝配公差、外界應(yīng)力及環(huán)境變化的影響更加敏感。光刻投影物鏡中光學(xué)元件的支撐結(jié)構(gòu)不僅要滿足定位精度的要求，還應(yīng)能夠補(bǔ)償外界應(yīng)力、振動(dòng)和溫度變化等因素對(duì)成像質(zhì)量造成的不良影響。傳統(tǒng)的滾邊鏡座安裝、卡環(huán)安裝、壓圈安裝等支撐方式已難以滿足高精度光刻投影物鏡對(duì)光學(xué)元件面形精度的要求。

為了達(dá)到近乎苛刻的成像效果，迫切需要具有環(huán)境自適應(yīng)的光學(xué)元件撓性支撐結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置、投影物鏡和光刻機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件精確約束，特別適用于高面形精度的光學(xué)元件無(wú)應(yīng)力支撐，有效提高了光學(xué)元件支撐面形精度。

第一方面，本發(fā)明提供一種光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置，包括：鏡框，三組支撐腳，沿著所述鏡框的圓周方向分別安裝于所述鏡框上，每個(gè)支撐腳約束兩個(gè)自由度的位移；其中，所述光學(xué)元件固定于所述支撐腳內(nèi)，所述支撐腳約束所述光學(xué)元件。

可選地，所述的鏡框?yàn)榛剞D(zhuǎn)對(duì)稱形結(jié)構(gòu)，通過(guò)三組支撐腳接口分別固定連接所述三個(gè)支撐腳上。

可選地，所述支撐腳包括固定端、第一y向柔性板簧、第二y向柔性板簧、第一交叉柔性板簧、所述支撐點(diǎn)、所述第二交叉柔性板簧，建立支撐腳的局部坐標(biāo)系，將平行于投影物鏡光軸的方向作為z軸方向，將垂直于z軸且平行于投影物鏡徑向的方向作為x軸方向，將垂直x軸和z軸的方向作為y軸方向，構(gòu)成三維直角坐標(biāo)系作為支撐腳的局部坐標(biāo)系，其中，所述支撐點(diǎn)通過(guò)所述第二y向柔性板簧連接所述第一交叉柔性板簧和所述第二交叉柔性板簧，所述支撐點(diǎn)可繞著y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。

可選地，第一交叉柔性板簧和第二交叉柔性板簧關(guān)于x軸對(duì)稱，所述第一交叉柔性板簧和第二交叉柔性板簧的上端通過(guò)第一y向柔性板簧連接固定端，其中，第一y向柔性板簧和第二y向柔性板簧組成復(fù)合鉸鏈，所述支撐點(diǎn)可沿著x軸移動(dòng)和繞著z軸旋轉(zhuǎn)。

可選地，所述鏡框以外圓柱面為安裝基準(zhǔn)面，鏡框同軸安裝固定到投影物鏡的內(nèi)壁，將光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置整體固定安裝在投影物鏡的內(nèi)壁，并利用光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置約束光學(xué)元件在投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)中的面形。

可選地，所述支撐腳為分體式結(jié)構(gòu)。

可選地，所述鏡框下表面為安裝基準(zhǔn)面，所述鏡框下表面還設(shè)有用于連接其他鏡框的鏡框間級(jí)聯(lián)接口。

可選地，所述三組支撐腳接口中相鄰兩個(gè)之間的分布角度相等或不等。

第二方面，本發(fā)明提供一種投影物鏡，所述投影物鏡具有如上述的光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置。

第三方面，本發(fā)明提供一種光刻機(jī)，具有如上述的投影物鏡。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供一種光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置，包括：鏡框，三組支撐腳，沿著所述鏡框的圓周方向分別安裝于所述鏡框上，每個(gè)支撐腳約束兩個(gè)自由度的位移；其中，所述光學(xué)元件固定于所述支撐腳內(nèi)，所述支撐腳約束所述光學(xué)元件，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)六個(gè)自由度精確約束特別適用于高面形精度的光學(xué)元件無(wú)應(yīng)力支撐，可以滿足光刻物鏡環(huán)境波動(dòng)時(shí)的高精度支撐面形需求，有效提高了光學(xué)元件支撐面形精度。相應(yīng)地，本發(fā)明提供了具有上述的光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置的投影物鏡及光刻機(jī)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的光刻機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置裝配圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置的鏡框的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置的一個(gè)支撐腳的示意圖；

附圖標(biāo)記：1照明系統(tǒng)；2掩模板；3掩模臺(tái)；4投影物鏡；5光學(xué)元件；6基本鏡組；7硅片；8硅片臺(tái)；9法蘭支撐；10法蘭；11光軸；12鏡框；12-1支撐腳接口；12-2鏡框間級(jí)聯(lián)接口；13支撐腳；13-1固定端；13-2第一y向柔性板簧；13-3第二y向柔性板簧；13-4第一交叉柔性板簧；13-5支撐點(diǎn)；13-6第二交叉柔性板簧。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)及上述附圖中的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的實(shí)施例能夠以除了在這里圖示或描述的內(nèi)容以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語(yǔ)“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過(guò)程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒(méi)有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過(guò)程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

結(jié)合圖1所示，本發(fā)明的光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置，適用于光刻機(jī)的投影物鏡，給出了光刻機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括：照明系統(tǒng)1、掩模臺(tái)3、投影物鏡4和硅片臺(tái)8，光軸11為投影物鏡的光軸，其中，投影物鏡4包括：由一系列光學(xué)元件5組成的光學(xué)系統(tǒng)、基本鏡組6、法蘭支撐9和法蘭10，掩模臺(tái)3起到支撐和精密定位掩模2位置的作用，硅片臺(tái)8起到支撐和精密定位硅片7位置的作用，投影物鏡4的主要功能是，當(dāng)照明系統(tǒng)1曝光時(shí)，以縮小倍率將掩模2上的圖案通過(guò)光學(xué)曝光的方式轉(zhuǎn)印到硅片7的預(yù)定位置上。投影物鏡4具有大量的光學(xué)元件5，其中部分光學(xué)元件5的面形需要精確保證，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。光學(xué)元件5通過(guò)基本鏡組6支撐，并安裝到投影物鏡4的鏡筒側(cè)壁上。

本發(fā)明提出的光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置，即基本鏡組6，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)元件的精確約束，其整體結(jié)構(gòu)結(jié)合圖2所示，包括鏡框12和三個(gè)支撐腳13，光學(xué)元件5粘接于支撐腳13上，支撐腳13安裝于鏡框12上。

結(jié)合圖3所示，所述的鏡框12為回轉(zhuǎn)對(duì)稱形結(jié)構(gòu)，通過(guò)三組支撐腳接口12-1分別固定連接三個(gè)支撐腳13，三組支撐腳接口12-1中兩兩之間的分布角度分別為α、β、δ，三個(gè)分布角度可以相等也可以不相等，安裝孔的數(shù)量可以根據(jù)固定連接的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述鏡框12下表面為安裝基準(zhǔn)面，通過(guò)鏡框間級(jí)聯(lián)接口12-2連接其他鏡框。

鏡框12以其外圓柱面作為集成到投影物鏡4的同軸安裝基準(zhǔn)，即以外圓柱面為安裝基準(zhǔn)面，鏡框12可以同軸安裝固定到投影物鏡的內(nèi)壁，從而將光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置整體固定安裝在投影物鏡的內(nèi)壁，并利用光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置精確約束光學(xué)元件5在投影物鏡4光學(xué)系統(tǒng)中的面形。

結(jié)合圖4所示，支撐腳13，可以建立支撐腳13的局部坐標(biāo)系，將平行于投影物鏡(光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置，或者鏡框12)光軸11的方向作為z軸方向，將垂直于z軸且平行于投影物鏡(光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置，或者鏡框12)徑向的方向作為x軸方向，將垂直x軸和z軸的方向作為y軸方向，構(gòu)成三維直角坐標(biāo)系作為支撐腳13的局部坐標(biāo)系。

支撐腳13包括：固定端13-1、第一y向柔性板簧13-2、第二y向柔性板簧13-3、第一交叉柔性板簧13-4、支撐點(diǎn)13-5、第二交叉柔性板簧13-6，其中，

支撐點(diǎn)13-5通過(guò)第二y向柔性板簧13-3連接第一交叉柔性板簧13-4和第二交叉柔性板簧13-6，支撐點(diǎn)13-5可以實(shí)現(xiàn)繞著y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。

第一交叉柔性板簧13-4和第二交叉柔性板簧13-6關(guān)于x軸對(duì)稱，該交叉板簧可以實(shí)現(xiàn)支撐點(diǎn)13-5繞著x軸的轉(zhuǎn)動(dòng)功能，

第一交叉柔性板簧13-4和第二交叉柔性板簧13-6的上端通過(guò)第一y向柔性板簧13-2連接固定端13-1。其中，第一y向柔性板簧13-2和第二y向柔性板簧13-3組成復(fù)合鉸鏈，支撐點(diǎn)13-5可以實(shí)現(xiàn)沿著x軸的移動(dòng)和繞著z軸的旋轉(zhuǎn)功能。

在一些實(shí)施例中，支撐腳13可以為分體式結(jié)構(gòu)，其加工難度低，使用常規(guī)的銑削和線切割即可加工，制作工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明采用的上述柔性支撐結(jié)構(gòu)，可以獲得優(yōu)于1nm(均方根值)的面形精度，可以滿足光刻物鏡環(huán)境波動(dòng)時(shí)的高精度支撐面形需求。

本發(fā)明采用的上述柔性支撐結(jié)構(gòu)，具有較大的承載能力，并且可以支撐大重量的光學(xué)元件。

本發(fā)明的光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)六個(gè)自由度精確約束，特別適用于光學(xué)元件高精度面形支撐。

本發(fā)明還提供了一種適用于光刻機(jī)的投影物鏡，包括多個(gè)光學(xué)元件5以及若干光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置，其中至少部分光學(xué)元件5固定安裝在上述光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置上。

結(jié)合圖1所示，本發(fā)明還提供了一種光刻機(jī)，其包括上述投影物鏡，以及照明系統(tǒng)1、掩模臺(tái)3、硅片7、硅片臺(tái)8，其中，投影物鏡4包括：由一系列光學(xué)元件5組成的光學(xué)系統(tǒng)、基本鏡組6、法蘭支撐9和法蘭10，掩模臺(tái)3起到支撐和精密定位掩模2位置的作用，硅片臺(tái)8起到支撐和精密定位硅片7位置的作用，投影物鏡4的主要功能是，當(dāng)照明系統(tǒng)1曝光時(shí)，以縮小倍率將掩模2上的圖案通過(guò)光學(xué)曝光的方式轉(zhuǎn)印到硅片7的預(yù)定位置上。投影物鏡4具有大量的光學(xué)元件5，其中部分光學(xué)元件5的面形需要精確保證，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。光學(xué)元件5通過(guò)基本鏡組6支撐，并安裝到投影物鏡4的鏡筒側(cè)壁上。

本發(fā)明提供的光刻機(jī)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)六個(gè)自由度精確約束特別適用于高面形精度的光學(xué)元件無(wú)應(yīng)力支撐，可以滿足光刻物鏡環(huán)境波動(dòng)時(shí)的高精度支撐面形需求，有效提高了光學(xué)元件支撐面形精度。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過(guò)程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過(guò)一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括：只讀存儲(chǔ)器(rom，readonlymemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram，randomaccessmemory)、磁盤(pán)或光盤(pán)等。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐裝置、投影物鏡和光刻機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。