光学元件支撑组件及光学元件检测装置

摘要

本发明公开了一种光学元件支撑组件及一种光学元件的检测装置。本发明提供的光学元件支撑组件包括：密封环，用于安装光学元件；底座，用于固定所述密封环；流体通入管，所述流体通入管与所述底座相连；流体流出管，所述流体流出管与所述底座相连，且所述流体流出管与所述流体通入管交错设置。本发明采用气浮方式支撑待检测光学元件使得光学元件在被检测时通过精确的压力调节使底部受力均匀，实现均匀分布的受力平衡，使光学元件几乎不变形；与不同形状的光学元件都可以匹配；可以有效降低重力对光学元件面型的影响。

权利要求

1.一种光学元件支撑组件，其特征在于，包括：

密封环，用于安装光学元件；

底座，用于固定所述密封环；

流体通入管，所述流体通入管与所述底座相连；

流体流出管，所述流体流出管与所述底座相连，且所述流体流出管与所述流体通入管交错设置；

所述流体进入口依次包括流体进入口开关阀、流体进入口单向阀及流体进入口调压阀，所述流体通入管与所述流体进入口开关阀、所述流体进入口单向阀、所述流体进入口调压阀及这三者组成的气路连接。

2.如权利要求1所述的支撑组件，其特征在于，所述支撑组件还包括流体进入口和流体流出口，所述流体进入口和所述流体流出口的数量分别为3个；所述流体流出口包括流体流出单向阀及流体流出开关阀，所述流体流出管依次与所述流体流出单向阀、流体流出开关阀及这二者组成的气路连接。

3.如权利要求1所述的支撑组件，其特征在于，所述支撑组件还包括把手，所述把手设置在所述底座外侧。

4.如权利要求1所述的支撑组件，其特征在于，所述流体通入管和所述流体流出管的数量分别为3个，所述流体通入管和所述流体流出管均通过接头与所述底座相连。

5.如权利要求1所述的支撑组件，其特征在于，所述底座包括：密封环安装孔，用于安装所述密封环；

垂直进气孔；

垂直出气孔，所述垂直进气孔和所述垂直出气孔沿所述底座周向交错分布；

水平进气孔；

水平出气孔，所述水平进气孔和所述水平出气孔沿所述底座周向交错分布。

6.如权利要求1所述的支撑组件，其特征在于，所述底座的材料选自铝合金、不锈钢、工程塑料或复合材料中的一种，所述底座与所述光学元件相邻的表面涂覆有厚度1mm-2mm的聚氨酯，所述底座的形状与待检测光学元件的下表面的形状相匹配，所述底座与待检测光学元件的下表面的气隙≤2mm。

7.如权利要求1所述的支撑组件，其特征在于，所述密封环通过螺钉固定于所述底座上；所述密封环上设置有间隙孔，所述间隙孔用于与所述螺钉配合安装所述密封环到所述底座上；所述密封环上设置有光学元件安装孔，所述光学元件安装孔用于安装所述光学元件。

8.如权利要求1所述的支撑组件，其特征在于，所述流体为气体、去离子水、水银或非牛顿流体中的一种。

9.一种光学元件的检测装置，其特征在于，从上而下布置有干涉仪、如权利要求1-8任一项所述的光学元件支撑组件、五维调整架、支撑底板和隔振平台，光学元件安装在所述光学元件支撑组件上。

说明书

光学元件支撑组件及光学元件检测装置

技术领域

[0001] 本发明涉及深紫外投影光刻物镜光学检测技术领域，尤其涉及一种光学元件支撑组件及光学元件检测装置。

背景技术

[0002] 随着光刻机研发技术的进步，现代超大规模集成电路的光刻工艺分辨率节点已经从90nm逐步进步到38nm、14nm甚至10nm以内。现代光刻机的研发交织了各个学科：几何光
学、机械装调、电路控制、光电检测、高分子光学材料等。在光刻机的组成部件中，光刻投影
物镜无疑是处于核心的地位，它涉及到光刻机其他部件的组成结构、机械加工、装调以及检
测，光刻投影物镜的关键技术包括物镜光路设计、结构设计、面型精修、光电检测、光学镀
膜、机械装调等。其中，光学加工及检测属于重要的一环。

[0003] 光刻投影物镜的光学加工转阶段检测过程中需要对光学元件进行高精度检测，检测重复精度要求达到1nm以内，而元件本身的面型RMS精度要求往往在1～2nm甚至以下；因
此，对光学元件检测的重复性要求很高，需要光学元件在被检测工装支撑过程中受力尽量
均匀以尽量少的受重力的影响，同时需要对光学元件位置实现微调。传统的三点夹持、吊带
支撑等机械夹持方式难以同时实现这些要求，故而需要在光学元件检测中应用包括气浮/
气动支撑方式在内的柔性支撑方式。

发明内容

[0004] 本发明的目的旨在解决现有光学元件检测装置存在的重力对镜片面型影响大、支撑力不够均匀的问题，提供一种为此，本发明的第一个目的在于提出一种光学元件支撑组
件，所述光学元件支撑组件包括：密封环，用于安装光学元件；底座，所述密封环固定于所述
底座上；流体通入管，所述流体通入管与所述底座相连；流体流出管，所述流体流出管与所
述底座相连。

[0005] 在一些实施例中，根据本发明提出的光学元件支撑组件，还包括流体进入口和流体流出口，所述流体进入口和所述流体流出口的数量分别为3个，从而实现气路均匀分布。
在一些实施例中，流体进入口是气体或流体进入底座和光学元件中间区域的入口，流体通
入管引导气体或流体进入底座和光学元件中间区域；流体流出口是气体或流体从底座和光
学元件中间区域外出的出口，流体流出管引导气体或流体从底座和光学元件中间区域至外
部。

[0006] 在一些实施例中，根据本发明提出的光学元件支撑组件，所述支撑组件还包括把手，所述把手设置在所述底座外侧。优选地，所述的把手数量为2个，分别设置在所述底座的
左右两侧。所述把手用于搬运操作。

[0007] 在一些实施例中，根据本发明提出的光学元件支撑组件，所述流体通入管和所述流体流出管的数量分别为3个，所述流体通入管和所述流体流出管均通过接头与所述底座
相连。所述流体进入口和所述流体流出口的设置，可以使得所述支撑组件的内部气腔内形
成环流，从而使得气压更为均匀。所述流体通入管和所述流体流出管的数量也可以为3个以
上。

[0008] 在一些实施例中，根据本发明提出的光学元件支撑组件，所述底座包括：密封环安装孔，用于安装所述密封环，优选地，光学元件深入缩放密封环安装孔内；垂直进气孔；垂直
出气孔，所述垂直进气孔和所述垂直出气孔沿所述底座周向交错分布；水平进气孔；水平出
气孔，所述水平进气孔和所述水平出气孔沿所述底座周向交错分布。

[0009] 在一些实施例中，根据本发明提出的光学元件支撑组件，所述底座的材料选自铝合金、铝合金、不锈钢、工程塑料、复合材料中的一种，所述底座与所述光学元件相邻的表面
涂覆有厚度1mm-2mm的聚氨酯，以防划伤光学元件。所述密封环的里侧与待检测光学元件的
外沿接触，起到侧向限位的作用。所述密封环与待检测光学元件之间可采用过盈配合的方
式实现密封，也可以采用半固态密封胶进行密封。对边缘较窄的待检测光学元件的密封，可
采用小尺寸密封圈。在本发明中，小尺寸密封圈优选为横截面尺寸为1mm～3mm的密封圈或
密封条。

[0010] 在一些实施例中，根据本发明提出的光学元件支撑组件，所述密封环通过螺钉固定于所述底座上；所述密封环上设置有间隙孔，所述间隙孔用于与所述螺钉配合安装所述
密封环到所述底座上；所述密封环上设置有光学元件安装孔，所述光学元件安装孔用于安
装所述光学元件。优选地，螺钉一般位于密封环的最外环处，绕密封环中心呈圆周均匀布
置，数量根据密封环的大小可调整，一般为8～50个。

[0011] 在一些实施例中，根据本发明提出的光学元件支撑组件，所述流体进入口依次包括流体进入口开关阀、流体进入口单向阀及流体进入口调压阀，所述流体通入管与所述流
体进入口开关阀、所述流体进入口单向阀、所述流体进入口调压阀及这三者组成的气路连
接，通过流体进入口调压阀的调节压力适应光学元件的重力。

[0012] 在一些实施例中，根据本发明提出的光学元件支撑组件，所述流体流出口依次包括流体流出单向阀及流体流出调压阀，所述流体流出管与所述流体流出口单向阀、流体流
出口调压阀及这二者组成的气路连接。气压调节合适后，流体流出口开关阀闭合，支撑光学
元件完成检测。当流体为气体时，采用气路；当流体为液体时，采用液体管路。

[0013] 以通入流体为气体为例说明本发明的原理：当检测待检测光学元件时，流体进入口通入气体，在待检测光学元件与底座之间形成气垫将元件浮起，流体流出口将气体排出，
流体通入管侧布置压力调节装置以调节浮动元件的气压。本发明采用气浮方式支撑光学元
件使得光学元件在被检测时底部受力均匀，可以有效降低重力对光学元件面型的影响。典
型的气体包括洁净空气、高纯氮气等，以避免光学元件的污染。本发明不局限于使用气体作
为流体，在一些实施例中，根据本发明提出的光学元件支撑组件，在待检测光学元件本身密
度较大情况下，可选择气体、去离子水、水银或非牛顿流体中的一种作为流体支撑。这里的
非牛顿流体是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，一般指的是生物流体、高分子聚合物的
浓溶液和悬浮液等。

[0014] 在一些实施例中，根据本发明提出的光学元件支撑组件，所述底座的形状与待检测光学元件的下表面的形状相匹配，所述底座与待检测光学元件的下表面的气隙≤2mm，以
保证元件稳定性。其中，气隙厚度可通过采用高度尺或卡尺测量元件与底座上表面间的距
离间接测量。

[0015] 本发明的第二个目的在于提出一种光学元件的检测装置，从上而下分别布置干涉仪、本发明提供的光学元件支撑组件、五维调整架、支撑底板和隔振平台，所述光学元件安
装在所述光学元件支撑组件上。

[0016] 本发明的有益效果：本发明采用气浮或液体悬浮方式支撑待检测光学元件使得光学元件在被检测时通过精确的压力调节使底部受力均匀，实现均匀分布的受力平衡，使光
学元件几乎不变形；与不同形状的光学元件都可以匹配；可以有效降低重力对光学元件面
型的影响。也就是说，本发明通过对光学元件底部施加均匀分布的气体或流体，通过对流体
通入管和流体流出管的压力控制，使气体和流体对光学元件产生恒定的压强，从而在光学
元件底部与气体或流体接触的位置产生均匀分布的压力，以抵消光学元件自身的重力，避
免重力作用下由于其他非均匀支撑方式引起的变形。

[0017] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0018] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0019] 图1为根据本发明一个实施例的光学元件检测装置的结构示意图；

[0020] 图2为根据本发明一个实施例的光学元件支撑组件的结构示意图；

[0021] 图3为根据本发明一个实施例的光学元件支撑组件的底座的结构示意图；

[0022] 图4为根据本发明一个实施例的光学元件支撑组件的密封环的结构示意图；

[0023] 图5为根据本发明一个实施例的双凹光学元件支撑组件的结构示意图；

[0024] 图6为根据本发明一个实施例的双凸光学元件支撑组件的结构示意图；

[0025] 图7为根据本发明一个实施例的平凸光学元件支撑组件的结构示意图；

[0026] 图8为根据本发明一个实施例的气浮式光学元件支撑组件与气路连接结构示意图；

[0027] 图9为根据本发明的一个实施例的采用半流态密封胶的密封结构示意图；

[0028] 图10为根据本发明的一个实施例采用密封圈的密封结构示意图；

[0029] 图11为根据本发明的一个实施例的在三点机械夹持情况下产生的三叶像差图。

[0030] 附图标记说明：

[0031] 100、光学元件支撑组件；200、干涉仪；300、五维调整架；400、支撑底板；500、隔振平台；600、光学元件；601、双凹光学元件；602、双凸光学元件；603、平凸光学元件；10、密封
环；20、底座；30、流体通入管；301、流体进入口；40、流体流出管；401、流体流出口；50、把手；
60、螺钉；70、接头；201、密封环安装孔；202、垂直进气孔；203、垂直出气孔；204、水平出气
孔；205、水平进气孔；206、凹槽；207、把手安装孔；101、光学元件安装孔；102、间隙孔；103、
半固态密封胶；104、密封圈；801、流体流出口开关阀；802、流体流出口单向阀；901、流体进
入口开关阀；902、流体进入口单向阀；903、流体进入口调压阀。

具体实施方式

[0032] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

[0033] 下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且
目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重
复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此
外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到
其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之
“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形
成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

[0034] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可
以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据
具体情况理解上述术语的具体含义。

[0035] 参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施
例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的
实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

[0036] 下面参照图1-图11对本发明实施例提出的光学元件支撑组件和光学元件检测装置进行详细描述。

[0037] 如图1所示，根据本发明的一个实施例，光学元件检测装置1000，从上而下布置有干涉仪200、光学元件支撑组件100、五维调整架300、支撑底板400和隔振平台500，光学元件
600(待检测光学元件)安装在所述光学元件支撑组件100上。

[0038] 如图2所示，根据本发明的一个实施例，所述光学元件支撑组件100包括：密封环10，用于安装光学元件600(待检测光学元件)；底座20，所述密封环10固定在所述底座20上；
流体通入管30，所述流体通入管与所述底座20相连；流体流出管40，所述流体流出管40与所
述底座相连，且所述流体流出管40与所述流体通入管30交错设置。在本实施例中，所述光学
元件支撑组件100包括3个流体流出管40和3个流体通入管30，所述流体流出管40和所述流
体通入管30都通过接头70交错设置在所述底座20的外侧。

[0039] 如图3所示，根据本发明的一个实施例，所述底座20上设置有密封环安装孔201，用于安装密封环10，所述密封环安装孔201的数量不定，能够使得密封环安装紧凑即可。所述
底座20上设置有垂直进气孔202、垂直出气孔203、水平出气孔204、水平进气孔205、把手安
装孔207及凹槽206。垂直进气孔202和垂直出气孔203位于底座20内环部分，开孔方向与底
座中心轴平行，总体呈轴向交错均匀布置。水平出气孔204和水平进气孔205位于底座20外
围部分，开孔方向与底座20中心轴垂直，呈径向均布。凹槽位于水平出气孔204和水平进气
孔205内侧。所述垂直进气孔202、垂直出气孔203、水平出气孔204、水平进气孔205沿周向均
匀交错设置。所述凹槽206、水平出气孔204及水平进气孔205用于接头70的接入。在本实施
例中，所述底座20的材料为铝合金，且所述底座20的与待检测光学元件相邻的表面涂覆有
一层厚度为1-2mm的聚氨酯塑料，以防划伤光学元件，气隙厚度可通过采用高度尺或卡尺测
量光学元件与底座上表面间的距离间接测量。

[0040] 如图4所示，根据本发明的一个实施例，所述密封环10上设置有光学元件安装孔101，用于安装放置待检测光学元件。所述待检测光学元件和密封环10接触，和底座20不接
触。所述密封环10上设置有若干间隙孔102，所述间隙孔为螺钉间隙孔，用于与螺钉的配合，
从而使得所述密封环10与底座20安装在一起。

[0041] 结合附图5-7说明本发明的针对双凹光学元件601、双凸光学元件602及平凸光学元件的具体实施方式，只需要对底座20的形状进行较小改动以适应不同形状的光学元件
600，以保证光学元件的稳定性。

[0042] 如图5所示为本发明一个实施例的双凹光学元件支撑组件。

[0043] 如图6所示为本发明一个实施例的双凸光学元件支撑组件。

[0044] 如图7所示为本发明一个实施例的平凸光学元件支撑组件。

[0045] 如图2和图8所示为本发明一个实施例的气浮式光学元件支撑组件与气路连接，其中，流体进入口301依次包括流体进入口开关阀901、流体进入口单向阀902和流体进入口调
压阀903。流体流出口401依次包括流体流出口单向阀802和流体流出口开关阀801。流体通
入管与流体进入口开关阀901、流体进入口单向阀902、流体进入口调压阀903及它们三者组
成的气路连接，通过流体进入口调压阀903的调节压力以适应光学元件600的重力，流体流
出管与流体流出口单向阀802、流体流出口开关阀801及它们二者组成的气路相连。当进行
光学元件面形检测时，气压调节合适后，流体流出口开关阀801闭合，光学元件完成检测。

[0046] 本发明不局限于使用气体作为流体，在光学元件600(待检测光学元件)本身密度较大情况下，可以考虑采用去离子水、水银及非牛顿流体作为流体支撑。

[0047] 如图9所示，根据本发明的实施例，密封环10与光学元件600之间可采用过盈配合的方式实现密封，也可以采用半固态密封胶103进行密封。对边缘较窄的光学元件的密封，
可采用小尺寸密封圈104，如图10所示。

[0048] 本发明的技术效果：采用气浮方式支撑光学元件使得光学元件在被检测时通过精确的压力调节使底部受力均匀，实现均匀分布的受力平衡，使光学元件几乎不变形；与不同
形状的光学元件都可以匹配；可以有效降低重力对光学元件面型的影响。

[0049] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0050] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。

[0051] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0052] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0053] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。

[0054] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。

[0055] 以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保
护范围内。