光刻物镜中光学元件精密轴向调整机构的设计与分析-论文.pdf

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1、第43卷第4期光子学报Vol

2、43No．42014年4月ACTAPH0ToNICASINICAApril2014doi：10．3788／gzxb20144304．o422005光刻物镜中光学元件精密轴向调整机构的设计与分析彭海峰，孙振(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，长春130033)摘要：柔性铰链与高准确度驱动器的结合是实现光学元件轴向精密调节的重要方法．本文介绍了一种采用柔性铰链的轴向精密调节机构，推导并得出了其实现精密调节的原理．通过对应用柔性调节机构的一种典型光机系统的刚

3、度分析，得到在不超过柔性铰链材料屈服应力情况下，光学元件的最大轴向位移可以达到200,um以上；同时，对一种典型参量的柔性结构做了模态分析，得到其一阶固有频率为185．1Hz，证明了调节机构的固有频率满足工作要求．分析了驱动力在此种轴向调整机构中对镜片面形的影响，结果表明：调整机构在接近最大允许驱动力作用下对镜片面形影响为4．41nm，说明其对光学元件的面形影响较小．该研究结果为柔性光学元件轴向调节机构的应用提供了有力依据．关键词：光刻物镜；光学元件；精密轴向调节；面形分析；柔顺铰链；固有频率特性中图分类号：

4、TH132文献标识码：A文章编号：1004—4213(2014)04—0422005—5DesignandAnalysisofaPrecisionAxialAdjustingMechanismforOpticalElementsinLithographicLensPENGHai一{eng，SUNZhen(KeyLaboratoryofAppliedOptics，ChangchunInstituteofOptics，FinemechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences

5、，Changchun130033，China)Abstract：ThecombinationofflexureandPZTactuatoriSasignificantmethodtoachieveprecisionadjustment．AprecisionadjustingmechanismwithflexurehingeswasintroducedandtheoreticalcaIculationswerecarriedouttogettheworkingprincipleofit．Theoptimizat

6、iondesignandfiniteelementanalysiswerealsotakentoacquiretheaxialstiffnessofatypicalopto—mechanicstructure．Theresultsshowthatthemaximumaxialdisplacementoftheopticscanbebiggerthan200／amundertheyieldlimitofthemateria1．Secondly，amoda1analysisistakentoobtainthena

7、turalfrequencyofthemechanism．Theresultsindicatedthatthefirstresonantfrequencyofthestructureis185．1Hz．Itcanbeseenthatthenaturalfrequencycansatisfytheworkspecificationofthe1ithographiclens．Atlast，theinfluenceoftheappliedforceofthePZTtothesurfacefigureofanopti

8、ca1elementwasobtained．TheresultshowsthattheinfluenceoftheforceF=14NtotheRMSoftheopticelementiS4．41nm．A1ltheseresultsprovideusefulevidencesfortheapplymentofthismechanismforopticadjusting．Keywords：Lithographiclens；Optics；precisionaxialadjustment；Surfacefigure

9、analysis；Flexurehinge；NaturalfrequencyoCISCodes：220．3740；140．0140；230．0230；080．3630；110．5220加工产业的要求也越来越高．光刻机作为微电子电路0引言生产线的核心装备之一，起着至关重要的作用⋯，同近年来，随着科技的发和社会的进步，对微电子时，其各光学元件的轴向和径向调节行程、准确度等都基金项目：国家重大譬项基金(N