物鏡框架連接件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種物鏡框架連接件，包括：柔性底座、柔性蓋板、雙頭螺栓以及蝶形彈簧組，柔性底座與柔性蓋板通過雙頭螺栓相連，且柔性底座和柔性蓋板分別與物鏡框架固定連接，蝶形彈簧組固定在雙頭螺栓上。由于雙頭螺栓、柔性底座和柔性蓋板都可以快速拆卸和安裝，使得物鏡框架安裝方便，同樣也避免了物鏡框架及內(nèi)部各模塊之間的擾動影響。柔性底座和柔性蓋板使得物鏡框架連接件具有一定的柔性作用，解決了多面體框架包絡(luò)成形的EUV物鏡框架難以裝配的問題。實際應(yīng)用時，根據(jù)物鏡框架的大小，設(shè)計成多點接觸的柔性連接框架結(jié)構(gòu)來保證物鏡框架整體具有一定的高剛度，從而達(dá)到EUV物鏡框架結(jié)構(gòu)的高模態(tài)，從而降低對連接主基板的低頻區(qū)域擾動力的響應(yīng)。
【專利說明】物鏡框架連接件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域，特別涉及一種物鏡框架連接件。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著光刻技術(shù)對光刻分辨率的不斷下降，其光源也由深紫外光向極紫外光發(fā)展。極紫外線光刻(EUVL)是滿足22nm及其以下節(jié)點的最具有應(yīng)用前景的下一代光刻技術(shù)，引起了全球半導(dǎo)體行業(yè)的高度重視。
[0003]極紫外光刻成為下一代光刻產(chǎn)業(yè)的主流發(fā)展趨勢，致使物鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計也由透鏡式物鏡逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榉瓷涫轿镧R。目前，存在一種由六面反射鏡所組成的EUVL弧形大視場物鏡。其中每片反射鏡底部或頂部都帶有物鏡安裝座，物鏡有調(diào)整裝鉻可在6自由度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)補償。而反射式物鏡最大的特點就是使得物鏡內(nèi)部的工作光路增長至3?4米左右，為解決反射鏡安裝調(diào)整精度的問題采用了激光干涉儀或電容傳感器測量其每個鏡片的相對位鉻。就光刻機內(nèi)部空間約束而言，由于物鏡的發(fā)展使得共軛工作距不斷增大，這使得整機內(nèi)部世界需要提供從掩模面(物鏡物面)到硅片面(物鏡像面)跨度更大Z向高度的尺寸。而傳統(tǒng)的圓柱型結(jié)構(gòu)的透鏡式物鏡鏡筒已無法滿足需求，透視鏡物鏡框架結(jié)構(gòu)開始向更為復(fù)雜的空間多面體形狀轉(zhuǎn)變。
[0004]如圖1所示，為一種典型的多邊形包絡(luò)狀的反射式物鏡框架，其外形類似于兩個共底的四棱錐臺組合的形狀，包括多個框架面101、連接件102和托架103。為了獲得較好的剛度和較輕的重量，物鏡框架采用薄殼層結(jié)構(gòu)，材料一般選用微晶玻璃。為滿足結(jié)構(gòu)的可交換性，物鏡框架的各棱面均設(shè)計成可拆卸連接。在物鏡框架搭建完成后，可以僅拆卸框架上的兩塊前板來進行集成或維修。由于反射式物鏡框架是較復(fù)雜形狀的空間多面體結(jié)構(gòu)，其外形類似于兩個共底的四棱錐臺，各棱面之間需要采用連接件進行裝配連接。而通常使用的螺栓連接方式是屬于完全剛性的連接，在對由多個空間框架面包絡(luò)形成的物鏡框架使用剛性連接時，各框架面不能按照設(shè)計要求的位鉻裝配連接，裝配過程無法進行。
[0005]此外，目前的光刻系統(tǒng)中，物鏡是通過固有頻率較低的柔性機構(gòu)安裝在主基板的接口環(huán)上，接口環(huán)與主基板是剛性連接的。柔性機構(gòu)能隔離來自主基板的低頻區(qū)域的擾動力，但對于低頻區(qū)域邊界附近的擾動力反而會放大其擾動影響。
[0006]因此，如何提供一種既能夠解決物鏡框架裝配，又能保證物鏡框架整體具有較高的模態(tài)的物鏡框架連接件，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種物鏡框架連接件，能夠在解決反射式物鏡框架裝配的同時，保證物鏡框架整體具有較高的模態(tài)。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種物鏡框架連接件，包括:柔性底座、柔性蓋板、雙頭螺栓以及蝶形彈簧組，所述柔性底座與柔性蓋板通過所述雙頭螺栓相連，并且所述柔性底座和柔性蓋板分別與物鏡框架固定連接，所述蝶形彈簧組固定在所述雙頭螺栓上。
[0009]作為優(yōu)選，所述柔性底座和柔性蓋板上分別開設(shè)有柔性環(huán)形槽。
[0010]作為優(yōu)選，還包括鎖緊螺母，所述鎖緊螺母通過墊片固定在所述雙頭螺栓的頂部。
[0011]作為優(yōu)選，所述蝶形彈簧組通過墊片與所述柔性底座接觸。
[0012]作為優(yōu)選，所述柔性底座和柔性蓋板均分別通過粘合劑與物鏡框架固定連接。
[0013]作為優(yōu)選，所述粘合劑采用膠水。
[0014]作為優(yōu)選，所述粘合劑的收縮比低于0.1%。
[0015]作為優(yōu)選，所述柔性底座上還設(shè)有柔性連接環(huán)，所述柔性連接環(huán)的兩側(cè)分別設(shè)有柔性下槽。
[0016]作為優(yōu)選，所述柔性蓋板上設(shè)有柔性上槽。
[0017]作為優(yōu)選，所述物鏡框架連接件周向?qū)ΨQ，且所述柔性底座和柔性蓋板均采用殷鋼材料。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:本發(fā)明中的蝶形彈簧組用于對物鏡框架連接件進行預(yù)加載，雙頭螺栓起到單向鎖緊的作用，可以提高物鏡框架連接件的連接穩(wěn)定性。由于雙頭螺栓、柔性底座和柔性蓋板都可以快速拆卸和安裝，物鏡框架的各框面均可以設(shè)計成可拆卸連接方式，在物鏡框架搭建完成后，可以僅拆卸物鏡框架的兩塊前框面來進行集成或維修，同樣也可以避免物鏡框架以及內(nèi)部各模塊之間的擾動影響。柔性底座和柔性蓋板使得物鏡框架連接件具有一定的柔性作用，解決了多面體框架包絡(luò)成形的EUV物鏡框架難以裝配的問題。實際應(yīng)用中，要根據(jù)物鏡框架的大小，設(shè)計物鏡框架連接件的數(shù)目和接觸點，設(shè)計成多點接觸的柔性連接框架結(jié)構(gòu)來保證物鏡框架整體具有一定的高剛度，從而達(dá)到EUV物鏡框架結(jié)構(gòu)的高模態(tài)，從而降低對連接主基板的低頻區(qū)域擾動力的響應(yīng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中物鏡框架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實施例1中物鏡框架連接件與物鏡框架連接時的剖視圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實施例1中物鏡框架連接件的立體圖；
[0022]圖4為本發(fā)明實施例1中物鏡框架連接件的俯視圖；
[0023]圖5為圖4中B-B面剖視圖；
[0024]圖6為圖5中A部放大圖；
[0025]圖7為本發(fā)明實施例2中物鏡框架連接件的剖視圖；
[0026]圖8為圖7中A’部放大圖。
[0027]圖1中:101-框架面、102-連接件、103-托架。
[0028]圖2?6中:10_柔性底座、20-柔性蓋板、30-雙頭螺栓、40-蝶形彈簧組、50-鎖緊螺母、60-墊片、70-柔性環(huán)形槽、80-柔性連接環(huán)、90-柔性下槽、200-物鏡框架。
[0029]圖7?8中:10’ -柔性底座、20’ -柔性蓋板、80’ -柔性連接環(huán)、90’ -柔性下槽、100’ -柔性上槽。

【具體實施方式】
[0030]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。需說明的是，本發(fā)明附圖均采用簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0031]實施例1
[0032]本實施例的物鏡框架連接件，圖2?6所示，包括:柔性底座10、柔性蓋板20、雙頭螺栓30以及蝶形彈簧組40。其中，所述柔性底座10與柔性蓋板20通過所述雙頭螺栓30相連，并且所述柔性底座10和柔性蓋板20分別與物鏡框架200固定連接，所述蝶形彈簧組40固定在所述雙頭螺栓30上。具體地，所述物鏡框架連接件用于兩個物鏡框架200之間的連接，蝶形彈簧組40用于對物鏡框架連接件進行預(yù)加載，雙頭螺栓30起到單向鎖緊的作用，可以提高物鏡框架連接件的連接穩(wěn)定性。由于雙頭螺栓30、柔性底座10和柔性蓋板20都可以快速拆卸和安裝，因此，物鏡框架200的各框面均可以設(shè)計成可拆卸連接方式，在物鏡框架200搭建完成后，可以僅拆卸物鏡框架200的兩塊前框面來進行集成或維修，同樣也可以避免物鏡框架200以及內(nèi)部各模塊之間的擾動影響。又由于物鏡框架200上的連接件越多，連接的接觸點越多，連接越緊密，物鏡框架200之間的連接剛度就越高，相應(yīng)的物鏡框架200整體模態(tài)也越高。因此，實際應(yīng)用中，連接的接觸點根據(jù)物鏡框架200的大小決定，一般連接的接觸點間的距離與框架邊長的比值在1:5至1:7之間，當(dāng)框架之間連接其他部位(如物鏡托架)時可以在該部位的周邊適當(dāng)增加連接點數(shù)；根據(jù)物鏡框架200的大小，設(shè)計物鏡框架連接件的數(shù)目和接觸點，即可確保物鏡框架200具有較高的模態(tài)，從而降低物鏡框架200對主基板的低頻區(qū)域擾動力的響應(yīng)。
[0033]較佳的，請繼續(xù)參照圖2?3，所述物鏡框架連接件還包括鎖緊螺母50，所述鎖緊螺母50通過墊片60固定在所述雙頭螺栓30的頂部，用于鎖緊柔性蓋板20和柔性底座10，避免柔性蓋板20和柔性底座10發(fā)生松動，對物鏡框架200造成影響。進一步的，所述蝶形彈簧組40同樣通過墊片60與所述柔性底座10接觸。
[0034]請繼續(xù)參照圖2?6，所述柔性底座10和柔性蓋板20均分別通過粘合劑與物鏡框架200固定連接，較佳的，所述粘合劑采用膠水。粘合劑可在真空中使用，具有低釋氣性和高強度。考慮到光刻機在工作過程中的內(nèi)部溫度，所以本實施例選用的粘合劑能夠在80°C以下使用。為防止因粘合劑收縮引起較大應(yīng)力集中而超過粘合劑的剪切強度，因此所述粘合劑的收縮比低于0.1%。對兩個共底四棱錐復(fù)雜多面形狀的物鏡框架200，粘合劑密封連接的方式更便于框面之間的連接，無需像螺栓連接一樣留有裝配的可實施間距，能使整個物鏡框架200的設(shè)計更緊湊。此外，粘合劑的固定連接，限制了物鏡框架200與物鏡框架連接件之間各方向的轉(zhuǎn)動自由度，避免了連接的不穩(wěn)定性導(dǎo)致的各向扭轉(zhuǎn)，保證了定位的高度精確。
[0035]請重點參照圖6，并結(jié)合圖2?5，較佳的，所述物鏡框架連接件周向?qū)ΨQ，且所述柔性底座10和柔性蓋板20上分別開設(shè)有柔性環(huán)形槽70，可以避免物鏡框架連接件對所述柔性底座10和柔性蓋板20產(chǎn)生應(yīng)力。
[0036]需要說明的是，圖6中所示的L為物鏡框架連接件的有效長度，它與粘合劑的連接區(qū)域、收縮性以及連接應(yīng)力強度有關(guān)，一般地總長在2.5?4.5_之間，它與物鏡框架200之間留有的與物鏡框架連接件的接觸長度相同。柔性底座10與柔性上蓋20伸出的法蘭的周向長度與粘合劑的粘接平面有關(guān)，是由連接的穩(wěn)固強度決定的。本實施例中，物鏡框架連接件的最大承受4g的沖擊載荷。柔性底座10上與物鏡框架200相連的部分為應(yīng)力屏蔽區(qū)域，如同應(yīng)力集中釋放道，最大能承受O?1MPa左右的應(yīng)力，可以補償物鏡框架200、粘合劑及上述法蘭盤之間因高載荷作用發(fā)生的應(yīng)力影響。
[0037]請重點參照圖6，所述柔性底座10上還設(shè)有柔性連接環(huán)80，所述柔性連接環(huán)80的兩側(cè)分別設(shè)有柔性下槽90。柔性連接環(huán)80形似一個薄層的開口環(huán)，通過控制所述柔性連接環(huán)80可以使軸向(Z向)剛度和剪切向(R)剛度保持在0.1 X 105N/mm~10X105N/mm之間。物鏡框架連接件的軸向變形可以抵消在物鏡框架200裝配時因粘合劑的收縮性、工件加工誤差等引起的軸心線幾微米的偏移。具體地，柔性連接環(huán)80的軸向?qū)挾茸兇髸r，軸向和剪切向剛度均變大，其中對軸向剛度影響最大。柔性連接環(huán)80的位鉻沿剪切向的寬度變小時，軸向和剪切向剛度均較小，仍是對軸向剛度影響最大。當(dāng)柔性連接環(huán)80的位鉻沿軸向上升時，剪切向剛度減少，軸向剛度增大。
[0038]由于剛度K、質(zhì)量(載荷)m和物鏡框架200的頻率ωη的關(guān)系式由下式可知:
ωη = 4κ/^。當(dāng)載荷給定的前提下，為了控制頻率ωη，可以通過精確控制剛度K來實現(xiàn)。
因此，在涉及物鏡框架連接件時，既要保證物鏡框架連接件的各向柔性以解決物鏡框架200之間的裝配問題外，還要確保物鏡框架200連接的剛度需求，從而控制物鏡框架200的整體一階模態(tài)達(dá)到200Hz以上，預(yù)防對物鏡框架200內(nèi)部的其他模塊擾動影響。當(dāng)物鏡框架連接件的軸向和剪切向的剛度較低時，軸向和剪切向的變形很大，但是連接強度會降低，物鏡框架200的整體一階頻率只在10Hz以下，不能達(dá)到所要求的200Hz。當(dāng)物鏡框架連接件的軸向和剪切向的剛度很大時，連接強度大了，物鏡框架200的整體一階頻率滿足要求，但軸向和剪切向的變形卻很小，在裝配時不能完全抵消掉誤差影響。因此，本實施例采用模態(tài)仿真軟件對物鏡框架200進行模態(tài)仿真，根據(jù)實際的物鏡框架200的動態(tài)性能進行剛度優(yōu)化，從而使物鏡框架連接件的剛度范圍在0.1 X 105N/mm~10 X 105N/mm之間，剪切向應(yīng)力承受范圍O~1MPa左右，即 ，各物鏡框架200之間具有較高的連接剛度。也就是說，本實施例中的物鏡框架連接件既能夠滿足物鏡框架200各空間多面體之間的可裝配性要求，又能確保物鏡框架200的一階頻率達(dá)到200Hz以上。
[0039]較佳的，為避免膠水烘烤時溫度變化帶給柔性蓋板20與物鏡框架200、柔性底板10與物鏡框架200的連接區(qū)域的應(yīng)力集中的影響，物鏡框架連接件選用低膨脹性且高強度的殷鋼材料。
[0040]實施例2
[0041]本實施例與實施例1的區(qū)別點在于柔性上蓋的結(jié)構(gòu)不同。
[0042]請參照圖7~8，柔性底座10’上設(shè)有柔性連接環(huán)80’，所述柔性連接環(huán)80’的兩側(cè)分別設(shè)有柔性下槽90’。進一步的，柔性蓋板20’上還設(shè)有柔性上槽100’。此時，物鏡框架連接件的軸向剛度高于剪切向剛度，其中，軸向(Z’)剛度在0.1X 105N/mm至1X 105N/mm之間，剪切向剛度(R’)在0.1 X 105N/mm至5X 105N/mm之間。具體地，當(dāng)柔性連接環(huán)80’的軸向?qū)挾茸兇髸r，軸向和剪切向剛度均變大，影響最大的是軸向剛度；當(dāng)柔性連接環(huán)80’的位鉻沿剪切的寬度變小時，軸向和剪切剛度均較小，影響最大的是軸向剛度；當(dāng)柔性連接環(huán)80’的位鉻沿軸向上升時，剪切向剛度減少，軸向剛度增大。柔性上槽100’可以沿軸向調(diào)整柔性上槽100’的深度來調(diào)整物鏡框架連接件的剛度，其中對剪切向剛度影響較大。物鏡框架連接件的軸向變形可以抵消在物鏡框架在配對裝配時因粘合劑的收縮性、工件加工誤差等引起的軸心線幾微米的偏移。剪切向柔性可以補償物鏡框架之間的應(yīng)力集中的影響，由于本實施例中的物鏡框架連接件的剪切向剛度相對實施例1較小，主要用于物鏡框架中托架周圍的區(qū)域，可以通過剪切向的微變形來減弱托架對物鏡框架各部件的擾動影響。
[0043]綜上，本發(fā)明的物鏡框架連接件，包括:柔性底座、柔性蓋板、雙頭螺栓以及蝶形彈簧組。其中，所述柔性底座與柔性蓋板通過所述雙頭螺栓相連，并且所述柔性底座和柔性蓋板分別與物鏡框架固定連接，所述蝶形彈簧組固定在所述雙頭螺栓上。蝶形彈簧組用于對物鏡框架連接件進行預(yù)加載，雙頭螺栓起到單向鎖緊的作用，可以提高物鏡框架連接件的連接穩(wěn)定性。由于雙頭螺栓、柔性底座和柔性蓋板都可以快速拆卸和安裝，物鏡框架的各框面均可以設(shè)計成可拆卸連接方式，在物鏡框架搭建完成后，可以僅拆卸物鏡框架的兩塊前框面來進行集成或維修，同樣也可以避免物鏡框架以及內(nèi)部各模塊之間的擾動影響。實際應(yīng)用中，根據(jù)物鏡框架的大小，設(shè)計物鏡框架連接件的數(shù)目和接觸點，即可確保物鏡框架具有較高的模態(tài)，從而降低對連接主基板的低頻區(qū)域擾動力的響應(yīng)。
[0044]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種物鏡框架連接件，其特征在于，包括:柔性底座、柔性蓋板、雙頭螺栓以及蝶形彈簧組，所述柔性底座與柔性蓋板通過所述雙頭螺栓相連，并且所述柔性底座和柔性蓋板分別與物鏡框架固定連接，所述蝶形彈簧組固定在所述雙頭螺栓上；所述柔性底座和柔性蓋板的結(jié)構(gòu)均為周向?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)；所述柔性底座和柔性蓋板的軸向剛度和剪切向剛度范圍均在 0.1 X 105N/mm ?10 X 105N/mm 之間。
2.如權(quán)利要求1所述的物鏡框架連接件，其特征在于，還包括鎖緊螺母，所述鎖緊螺母通過墊片固定在所述雙頭螺栓的頂部。
3.如權(quán)利要求1所述的物鏡框架連接件，其特征在于，所述蝶形彈簧組通過墊片與所述柔性底座接觸。
4.如權(quán)利要求1所述的物鏡框架連接件，其特征在于，所述柔性底座和柔性蓋板均分別通過粘合劑與物鏡框架固定連接。
5.如權(quán)利要求4所述的物鏡框架連接件，其特征在于，所述粘合劑采用膠水。
6.如權(quán)利要求4所述的物鏡框架連接件，其特征在于，所述粘合劑的收縮比低于0.1%。
7.如權(quán)利要求1所述的物鏡框架連接件，其特征在于，所述柔性底座上還設(shè)有柔性連接環(huán)，所述柔性連接環(huán)的兩側(cè)分別設(shè)有柔性下槽。
8.如權(quán)利要求7所述的物鏡框架連接件，其特征在于，所述柔性蓋板上設(shè)有柔性上槽。
9.如權(quán)利要求1所述的物鏡框架連接件，其特征在于，所述柔性底座和柔性蓋板均采用殷鋼材料。
10.如權(quán)利要求1所述的物鏡框架連接件，其特征在于，所述物鏡框架連接件周向?qū)ΨQ，且所述柔性底座和柔性蓋板上分別開設(shè)有柔性環(huán)形槽。
【文檔編號】G03F7/20GK104076614SQ201310103931
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】季采云, 趙燦武, 吳飛, 王璟 申請人:上海微電子裝備有限公司