本文關(guān)鍵詞：狹縫柔性結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件超精密調(diào)節(jié)機構(gòu)研究

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【摘要】：光刻投影物鏡作為光刻機的核心部件,投影物鏡的發(fā)展就代表著光刻技術(shù)的發(fā)展。投影物鏡發(fā)展的主要特征是視場越來越大,分辨率越來越高,鏡片數(shù)越來越多,當(dāng)然系統(tǒng)也越來越復(fù)雜。光刻機分辨率提高的途徑之一是增大光刻投影物鏡的數(shù)值孔徑,提高物鏡的像質(zhì)。隨著光刻系統(tǒng)分辨率的提高,光刻物鏡的像質(zhì)要求急劇提高,為達(dá)到光刻系統(tǒng)嚴(yán)格的成像質(zhì)量要求,光刻物鏡的像質(zhì)調(diào)節(jié)需要使用微位移機構(gòu)來完成,微位移機構(gòu)的調(diào)節(jié)精度往往需要達(dá)到納米級。本文針對高NA浸沒光學(xué)系統(tǒng)對物鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)的需求,通過對光學(xué)元件超精密調(diào)節(jié)機構(gòu)的研究,提出了一種新型狹縫柔性結(jié)構(gòu),設(shè)計了狹縫柔性結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件超精密調(diào)節(jié)機構(gòu),并完成了相關(guān)的理論分析、仿真與實驗研究。論文的主要工作包括:1.狹縫柔性結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計首先提出a×b型狹縫柔性結(jié)構(gòu),其中a表示徑向方向上圓弧形梁的個數(shù),它們之間連接方式為串聯(lián);b表示圓周方向上圓弧形梁的個數(shù),它們之間的連接方式是并聯(lián)。通過改變圓弧形矩形截面梁個數(shù)以及連接方式,設(shè)計出不同類型的狹縫柔性結(jié)構(gòu)。2.狹縫柔性結(jié)構(gòu)的理論分析建立狹縫柔性結(jié)構(gòu)的物理模型,基于彈性力學(xué)的應(yīng)力函數(shù)法,對狹縫柔性結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析,并推算出結(jié)構(gòu)的剛度計算公式。3.狹縫柔性結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計光刻物鏡要求的條件極為苛刻,其調(diào)節(jié)機構(gòu)需要滿足高調(diào)節(jié)精度、高導(dǎo)向精度、大行程和結(jié)構(gòu)緊湊等要求,圍繞高導(dǎo)向精度以及結(jié)構(gòu)緊湊的目標(biāo),以狹縫柔性結(jié)構(gòu)的相關(guān)尺寸參數(shù)為自由變量,對狹縫柔性結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。4.調(diào)節(jié)機構(gòu)的設(shè)計與仿真分析設(shè)計了狹縫柔性結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件調(diào)節(jié)機構(gòu),其中包括驅(qū)動裝置、鏡框(內(nèi)外鏡框和狹縫柔性結(jié)構(gòu))、轉(zhuǎn)接塊、柔性支撐等。首先對狹縫柔性結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析,并將剛度的理論解析值與仿真值進(jìn)行對比,得出軸向剛度間的相對誤差為6.07%,徑向剛度間的相對誤差為8.33%,證明了之前的剛度分析方法的有效性。然后進(jìn)行調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)節(jié)力對光學(xué)元件的影響分析,包括軸向調(diào)節(jié)對光學(xué)元件面形的影響,以及繞X、Y軸的偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)對面形的影響。5.調(diào)節(jié)機構(gòu)的實驗研究搭建狹縫柔性調(diào)節(jié)機構(gòu)的試驗平臺,采用PI壓電陶瓷驅(qū)動器對調(diào)節(jié)機構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動,并結(jié)合電容傳感器,建立閉環(huán)控制系統(tǒng)。分別對狹縫柔性調(diào)節(jié)機構(gòu)的調(diào)節(jié)精度以及導(dǎo)向精度進(jìn)行測試。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH74

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本文編號：1181581