一种反射镜架及反射装置的制作方法

1.本发明涉及精密仪器的技术领域，特别是涉及一种反射镜架及反射装置。


背景技术：

2.光刻机或是其他电路刻蚀机等集成电路生产制造设备，使用的工件台微动台运动位移量一般十分微小，其位移数量级一般在纳米级，测量此类极小尺寸的位移量通常会选择激光干涉仪。
3.激光具有高强度、高度方向性、空间同调性、窄带宽等优点，激光干涉仪主要包括折射镜、反射镜等光学元件，可分为单频激光干涉仪和双频激光干涉仪两种。由于激光自身的优良特性，使用激光干涉仪测位移时只需注意避免外部干扰，例如反射镜等光学元件摆放有误产生的光路错误和重力等产生的影响，就可实现对测量对象的高精度位移测量。
4.然而，现有的光学反射镜装配装置中，由于人工在调整反射镜姿态时容易受到操作空间环境狭小的约束，产生调节范围受限的技术问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种反射镜架及反射装置，用于解决现有的光学反射镜装配装置中，由于人工在调整反射镜姿态时容易受到操作空间环境狭小的约束，产生调节范围受限的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明的实施例采用了如下技术方案：
7.本实施例提供了一种反射镜架，包括：
8.架本体，所述架本体用于与反射镜连接；
9.三个安装件，所述安装件用于与光刻机计量基准部件连接；
10.三个驱动装置，所有的所述驱动装置都安装在所述架本体上，且三个所述驱动装置在横截面上的相互连线形成三角形，所述驱动装置与所述安装件一一对应连接，以使所述架本体的相应部位相对各所述安装件沿z轴方向移动并实现所述反射镜的位姿调整。
11.进一步地，所述驱动装置为压电陶瓷直线电机，其中，所述压电陶瓷直线电机的定子安装于所述架本体上，所述压电陶瓷直线电机的动子与所述安装件相连接。
12.进一步地，所述安装件上设有第一连接件，所述第一连接件用于与所述光刻机计量基准部件连接。
13.进一步地，所述驱动装置为压电陶瓷直线电机，其中，所述压电陶瓷直线电机的定子安装于所述架本体上，所述压电陶瓷直线电机的动子与所述安装件相连接。
14.进一步地，所述安装件上设有第一连接件，所述第一连接件用于与所述光刻机计量基准部件连接。
15.进一步地，所述第一连接件为三个，其中，所有所述第一连接件均设在所述安装件上，且所有所述第一连接件在横截面上的相互连线形成等边三角形，所述等边三角形的中心与所述安装件的几何中心的在同一竖直轴线上。
16.进一步地，还包括：
17.防脱件，所述防脱件第一端与所述安装件连接，所述防脱件的第二端与所述架本体连接，其中，所述防脱件用于当所述反射镜调节完成后，对所述反射镜进行姿态固定。
18.进一步地，所述安装件上具有安装孔，所述安装孔的轴线位于所述安装件的几何中心上，所述驱动装置插入所述安装孔内，且与所述安装孔连接。
19.进一步地，所述三角形为等腰三角形，且所述等腰三角形的中心与所述架本体的几何中心处于同一竖直轴线上。
20.本技术还提供了一种反射装置，包括
21.如上所述的反镜镜架；
22.反射镜，所述反射镜与所述架本体相连接。
23.进一步地，所述反射镜的顶部设有第一安装部和安装槽，所述架本体的底部延伸有第一定位脚和第二定位脚，所述第一定位脚具有槽体，所述第一安装部插入所述槽体内并与所述第一定位脚连接，所述第二定位脚插入所述安装槽并与所述安装槽相连接。
24.进一步地，所述第一安装部具有第一孔，所述安装槽上具有穿过其两侧壁的第二孔；
25.还包括：
26.第一轴，所述第一轴穿过所述第一孔；
27.第二轴，所述第二轴穿过所述第二孔及安装槽，且所述安装槽位于所述第二轴的中部；
28.第一弹性件，所述第一弹性件的第一端与所述架本体相连接，所述第一弹性件的第二端与所述第一轴相连接；
29.第二弹性件，所述第二弹性件的第一端与所述架本体相连接，所述第二弹性件的第二端与所述第一轴相连接，且所述第一弹性件和所述第二弹性件分别位于所述第一安装部的两侧；
30.第三弹性件，所述第三弹性件的第一端与所述架本体相连接，所述第三弹性件的第二端与所述第二轴位于所述安装槽内的部分相连接；
31.其中，所述第一轴和所述第二轴平行设置，且与所述架本体的几何轴线相互垂直。
32.相比于现有技术，本发明的实施例的有益效果在于：
33.本发明的实施例的一种反射镜架及反射装置，包括架本体、三个安装件和三个驱动装置，当所述反射镜需要进行z轴方向的调整时，所有的所述安装件均与光刻机计量基准部件固定连接在一起，所有的驱动装置同时驱动对应的安装件沿z轴方向移动时，所述反射镜沿z轴方向平动，即共同为反射镜提供z轴方向自由度位置调整，三个驱动装置的运动距离和方向保持相同；当反射镜需要沿ry方向做转动时，三个所述驱动装置以第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置为例，第一所述驱动装置保持不动，第二所述驱动装置和第三驱动装置沿z轴方向做差分直线运动，即第二所述驱动装置和第三所述驱动装置的z轴方向运动距离相同，两者的运动方向相反，使得反射镜在ry方向产生旋转运动，进而对反射镜实现ry方向的旋转运动控制；当反射镜需要沿rx方向做转动时，将第二所述驱动装置和第三驱动装置作为一个整体，若第一驱动装置沿z轴方向运动，则为整体的两个所述驱动装置沿z轴反向运动，通过整体的两个所述驱动装置与第三个驱动装置做差分直线运动，使得反
射镜在rx方向产生旋转运动，进而对反射镜实现rx方向的旋转运动控制。
34.本实施例的所述反射镜架，其体积小、操作简单，可自动调节光学反射镜垂向三自由度姿态；该反射镜架能够控制光学反射镜垂向z、rx、ry自由度姿态，避免了人工调整反射镜姿态时容易受到操作空间环境狭小约束的问题，同时实现了反射镜垂向z、rx、ry自由度姿态的自动定量化调整；以及，三个安装件与上方的光刻机计量基准部件连接，在测量前可对反射镜整体进行多个方向的微调，从而保证下方光路到达反射镜后可以原路返回，且和仅2个安装件用于调整的传统反射镜架装置相比，布局灵敏度更高、调整范围更大。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
36.图1是本发明实施例提供的一种反射镜架的结构示意图；
37.图2是本发明实施例提供的一种反射镜架的架本体的结构示意图；
38.图3是本发明实施例提供的一种反射镜架的架本体的侧视图；
39.图4是本发明实施例提供的一种反射镜架的架本体的俯视图；
40.图5是本发明实施例提供的一种反射镜架的安装件的结构示意图；
41.图6是本发明实施例提供的一种反射镜架的安装件的俯视图；
42.图7是本发明实施例提供的一种反射镜架的另一视角的结构示意图；
43.图8是本发明实施例提供的一种反射镜架的发射镜的结构示意图。
44.其中：
45.1、安装件；2、架本体；3、反射镜；11、第一连接件；22、第一轴；23、第二弹性件；24、第二轴；25、第一定位脚；26、第一弹性件；27、第二定位脚；28、驱动装置；30、第一安装部；31、安装槽；32、凹槽。
具体实施方式
46.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
47.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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技术实施例和简化描述，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技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
48.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
49.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
50.参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种反射镜架的结构示意图。
51.如图1-8所示，本发明的实施例提供了一种反射镜架，包括：
52.架本体2，所述架本体2用于与反射镜3连接；
53.三个安装件1，所述安装件1用于与光刻机计量基准部件连接；以及
54.三个驱动装置28，所有的所述驱动装置28均与所述架本体2连接，且三个所述驱动装置28在横截面上的相互连线形成三角形，所述驱动装置28与所述安装件1一一对应连接，各所述驱动装置28分别用于驱动对应的所述安装件1，以使所述架本体的相应部位相对各所述安装件沿z轴方向移动并实现所述反射镜的位姿调整。
55.所述架本体2可以与所述反射镜3为焊接、螺栓连接或者是卡接等方实现连接；在本实施例中，为了方便调节，所述架本体2的底部与所述反射镜3远离镜面的一面相连接。
56.三个所述安装件1的结构相同，所述安装件1可以通过螺栓或者是卡扣等方式与所述光刻机计量基准部件连接；其中，所述安装件1的顶部与所述光刻机计量基准部件连接；
57.所述驱动装置28与所述架本体2的顶部连接，所述驱动装置28与所述安装件1的底部相连接；所述驱动装置28可以通过螺栓、焊接或卡接等方式与所述架本体2的顶部相连接，所述驱动装置28可以通过螺栓、焊接或卡接等方式与所述安装件1相连接，在本实施中，所述架本体2上设有第一装配孔，所述驱动装置28安装在所述装配孔上，所述安装件1具有第二装配孔，所述驱动装置28插入所述第二装配孔且与所述第二装配孔过盈配合。
58.所述驱动装置28和所述安装件1一一对应，使得三个驱动装置28可以分别驱动对应的所述安装件1，三个所述安装件1分别根据其驱动装置28的驱动能够在z轴方向上移动；
59.在本实施例中，三个安装件1是安装固定在所述光刻机计量基准部件上的，在任一所述驱动装置28工作时，其驱动所述安装件1，实际上是作用在所述架本体2上的，实际上是架本体2带动与其相连接的反射镜3移动，从而实现调整所述反射镜3的z轴方向、rx方向和ry方向位姿；
60.当所述反射镜3需要进行z轴方向的调整时，所有的驱动装置28同时驱动对应的安装件1沿z轴方向移动，所述反射镜3沿z轴方向平动，即共同为反射镜3提供z轴方向自由度位置调整，三个驱动装置28的运动距离和方向保持相同；当反射镜3需要沿ry方向做转动时，三个所述驱动装置以第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置为例，第一所述驱动装置保持不动，第二所述驱动装置和第三驱动装置沿z轴方向做差分直线运动，即即第二所述驱动装置和第三所述驱动装置的z轴方向运动距离相同，两者的运动方向相反，使得反射镜在ry方向产生旋转运动，进而对反射镜实现ry方向的旋转运动控制；当反射镜需要沿rx方向做转动时，将第二所述驱动装置和第三驱动装置作为一个整体，若第一驱动装置沿z轴方向运动，则作为整体的两个所述驱动装置28沿z轴反向运动，通过作为整体的两个所述驱动装置28与第三个驱动装置28做差分直线运动，使得反射镜3在rx方向产生旋转运动，进而对反射镜3实现rx方向的旋转运动控制。
61.本实施例的所述反射镜架，其体积小、操作简单，可自动调节光学反射镜3垂向三
自由度姿态；该反射镜架能够控制光学反射镜3垂向z、rx、ry自由度姿态，避免了人工在调整反射镜3姿态时容易受到操作空间环境狭小约束的问题，同时实现了反射镜3垂向z、rx、ry自由度姿态的自动定量化调整；以及，三个安装件1与上方的光刻机计量基准部件连接，在测量前可对反射镜3整体进行多个方向的微调，从而保证下方光路到达反射镜3后可以原路返回，且和仅2个安装件1用于调整的传统反射镜架装置相比，布局灵敏度更高、调整范围更大。
62.其中，上述的工作过程可以通过控制器进行控制，其中，通过检测装置来确定反射镜3所需要调节的差值，再通过控制器的分析计算，得出要弥补该差值需要控制所述反射镜3的调整路径，根据所述调整路径控制驱动装置28实现所述反射镜3的调整，从而进一步地实现智能自动化地对所述反射镜3进行调整。
63.其工作过程可以为：将装配有反射镜3的反射镜架通过安装件1连接到其上方的光刻机计量基准部件；然后打开位于反射镜3下方，且距微动台侧面一定距离的激光干涉仪，使其发出激光，激光到达粘贴于微动台的侧面、正对激光干涉仪的等腰直角反射棱镜后，光路改变90
°
，射向上方的反射镜3的矩形底面，即反射面，此时通过检测装置检查激光是否沿原路反射回去，若没有，则控制器控制三个所述驱动装置28驱动对应的所述安装件1做相应的直线运动，进而带动反射镜3整体的位姿改变，实现反射镜3的位姿的微调，直至反射面垂直光路，使激光成功原路返回，从而完成自动化地对所述反射镜3进行调整。
64.进一步地，还包括：
65.防脱件，所述防脱件第一端与所述安装件1连接，所述防脱件的第二端与所述架本体2连接，其中，所述防脱件用于当所述反射镜3调节完成后，对所述反射镜3进行姿态固定。
66.所述防脱件为防脱螺钉或者是防脱螺栓等，其中，所述防脱件为至少三个，与所述安装件1的数量一致，用于将所述安装件1锁紧所述架本体2，以防止所述架本体2以及与架本体2相连接的所述反射镜3脱落，同时旋转防脱螺钉使调整完毕的反射镜3的位置固定，所述反射镜架通过防脱件确保了所述反射镜3在使用的过程中的安全性和稳定性。
67.具体地，所述驱动装置28为压电陶瓷直线电机，其中，所述压电陶瓷直线电机的定子安装于所述架本体2上，所述压电陶瓷直线电机的动子与所述安装件1相连接。
68.所述压电陶瓷直线电机通过驱动所述安装件1沿z轴方向移动，其中所述安装件1是固定的，以使得所述架本体2沿z轴方向移动；
69.所述压电陶瓷直线电机的顶部粘接在所述第一装配孔上，所述压电陶瓷直线电机的动子粘结在所述第二装配孔上。
70.所述压电陶瓷直线电机的连接方式，除了粘接方式外，3个压电陶瓷直线电机还可以采用圆锥形球窝接触、v型槽接触和平面球接触组合的方式连接在安装件1的底部和架本体2的顶部之间；
71.所述反射镜架通过三个压电陶瓷直线电机，可以根据反射镜3当前姿态，利用压电陶瓷直线电机的高精度高分辨力位移输出，定量可控制的，自动调整和实现反射镜3的垂向z轴方向、rx方向、ry方向的自由度处于想要的目标姿态。
72.具体地，所述反射镜架对反射镜3的z轴方向自由度调整为：设反射镜3当前位于z轴方向初始零位位置，当反射镜3需要沿z轴方向做平动时，第一压电陶瓷直线电机、第二压电陶瓷直线电机、第三压电陶瓷直线电机共同为反射镜3提供z轴方向自由度位置调整，三
个压电陶瓷直线电机运动距离和方向保持相同。
73.所述反射镜架对反射镜3的ry向自由度调整为：设反射镜3当前位于ry方向初始零位位置，当反射镜3需要沿ry方向做转动时，第一压电陶瓷直线电机保持不动，第二压电陶瓷直线电机和第三压电陶瓷直线电机二者通过沿z轴方向做差分直线运动，即第二、第三压电陶瓷直线电机的z轴方向运动距离相同，但运动方向相反，使得反射镜3在ry方向产生旋转运动，进而对反射镜3实现ry方向旋转运动控制。
74.进一步的，所述反射镜架对反射镜3的rx方向自由度调整策略为：设反射镜3当前位于rx方向初始零位位置，当反射镜3需要沿rx方向做转动时，将第二、第三压电陶瓷直线电机作为一个整体，若第一压电陶瓷直线电机沿z轴正向运动，则第二、第三压电陶瓷直线电机沿z轴反向运动，通过第一压电陶瓷直线电机与整体的第二、第三压电陶瓷直线电机做差分直线运动，使得反射镜3在rx方向产生旋转运动，进而对反射镜3实现rx方向旋转运动控制。
75.三个自由度调整策略相互独立，可组合使用，一次性完成反射镜3三个垂向自由度调节。
76.本实施例的所述压电陶瓷直线电机具有自锁功能，运动行程
±
2mm，运动分辨力5μm。
77.进一步地，所述安装件1上设有第一连接件11，所述第一连接件11用于与所述光刻机计量基准部件连接。
78.所述第一连接件11为三个，其中，所有所述第一连接件11均设在所述安装件1上，且所有所述第一连接件11在横截面上的相互连线形成等边三角形，所述等边三角形的中心与所述安装件1的几何中心的在同一竖直轴线上。
79.所述第一连接件11可为螺栓、螺钉或螺柱等，便于拆装的连接件，便于所述安装件1与所述光刻机计量基准部件的拆装；
80.其中，本实施例的所述安装件1上设有三个通孔，三个所述第一连接件11分别穿过对应的通孔与所述光刻机基准部件相连接；
81.本实施例中，三个所述第一连接件11的连线以等边三角形的形式排布，能够有效地提升安装件1与所述光刻机计量基准部件连接的连接刚性，能够起到平衡连接的作用，由于光刻机其对于精度要求较高，因而，通过等边三角形的形式能够减小其误差，保持较好的稳定性；在一些的实施例中，也可以采用四个连线矩形的所述第一连接件11，其与所述光刻机计量基准部件连接时也能够起到较为稳定的，其数量根据实际而定，或者是多个圆形排布等，所述第一连接件11形成的正多边形或者是圆形的中心均在安装件1的中心的轴线上。
82.进一步地，所述安装件1上具有安装孔，所述安装孔的轴线位于所述安装件1的几何中心上，所述驱动装置28插接于所述安装孔上。
83.所述驱动装置28的位于所述安装件1几何中心的安装孔上，使得所述驱动装置28能够更加准确的驱动所述安装件1移动，使得所述架本体2的移动保持较为准确的调整，避免出现由于驱动装置28和所述安装件1之间装配的关系产生误差的问题。
84.进一步地，所述三角形为等腰三角形，且所述等腰三角形的中心与所述架本体2的几何中心处于同一竖直轴线上。
85.也就是说，所述安装件1的几何中心的连线形成等腰三角形，尤其为等边三角形
时，提高了反射镜3位姿调整的精确性和调整完毕位姿固定后的稳定性。
86.在本技术的实施还提供了一种反射装置，包括
87.如上所述的反射镜架；
88.反射镜3，所述反射镜3与所述架本体2相连接。
89.其效果以及具体装配关系可以由前文中的所述反射镜架清楚得到，在此不再赘述；
90.其中，反射镜3和所述架本体2可以通过焊接、螺纹连接、卡接或者是粘接等方式连接固定在一起。
91.在本实施例中，所述反射镜3的顶部设有第一安装部30和安装槽31，所述架本体2的底部延伸有第一定位脚25和第二定位脚27，所述第一定位脚25具有槽体，所述第一安装部30插入所述槽体内并与所述第一定位脚25连接，所述第二定位脚27插入所述安装槽31并与所述安装槽31相连接。
92.其中，所述第一安装部30插入所述槽体内后，可以通过限位销使其连接在一起，也可以直接通过在所述第一安装部30上设置凸环，所述槽体内设置凸圈，通过凸环越过所述凸圈，使得以所述第一安装部30和所述第一定位脚25能够连接在一起；
93.同理，安装槽31和所述第二定位脚27也可以有多种连接方式；
94.所述第一定位脚25和所述第二定位脚27能够起到定位固定的作用。
95.在本实施中，所述第一安装部30具有第一孔，所述安装槽31上具有穿过其两侧壁的第二孔；
96.还包括：
97.第一轴22，所述第一轴22穿过所述第一孔；
98.第二轴24，所述第二轴24穿过所述第二孔及安装槽31，且所述安装槽31位于所述第二轴24的中部；
99.第一弹性件26，所述第一弹性件26的第一端与所述架本体2相连接，所述第一弹性件26的第二端与所述第一轴22相连接；
100.第二弹性件23，所述第二弹性件23的第一端与所述架本体2相连接，所述第二弹性件23的第二端与所述第一轴22相连接，且所述第一弹性件26和所述第二弹性件23分别位于所述第一安装部30的两侧；
101.第三弹性件，所述第三弹性件的第一端与所述架本体2相连接，所述第三弹性件的第二端与所述第二轴24位于所述安装槽31内的部分相连接；
102.其中，所述第一轴22和所述第二轴24平行设置，且与所述架本体2的几何轴线相互垂直。
103.其中，所述第一弹性件26、第二弹性件23和第三弹性件优选为弹簧；
104.为了便于所述第一弹性件26和所述第二弹性件23的安装，所述架本体2上设有第一螺钉、第二螺钉和第三螺钉，所述第一弹性件26的第一端与所述第一螺钉相连接，所述第二弹性件23的第一端与所述第二螺钉相连接，所述第三弹性件的第一端与所述第三螺钉相连接；其中，所述第一螺钉、第二螺钉和第三螺钉也可以通过插销、螺栓或者是螺柱都能够替代，也还可以通过为所述架本体2上的三个凸起部。
105.架本体2与反射镜3通过三个所述弹性件连接，除了预紧外，还可实现对反射镜3的
重力补偿，减小反射镜3因重力变形产生的反射镜3面面型误差，提高了测量的准确性。同时安装件1、架本体2和反射镜3三者直接连接，使得结构紧凑，占据空间小。
106.本发明中反射镜3可通过三个压电陶瓷直线电机自动定量调整反射镜3垂向z、rx、ry自由度，同时利用架本体2与反射镜3连接的三根弹簧，减小反射镜3重力对反射镜3面产生的形变影响，确保光刻机激光干涉仪的反射光路具有较高稳定性，激光束原路返回干涉仪时不会产生误差，确保激光干涉仪的测量精度。本发明解决了光刻机内部光学反射镜3姿态调整和定位困难的难题，具有自动定量调整反射镜3垂向的z、rx、ry自由度的功能。
107.进一步地，所述反射镜3上具有凹槽32，所述凹槽32位于所述第一安装部30所在的面上，且其位置位于远离所述安装槽31的一侧的所述反射镜3上。
108.也就是说，在所述反射镜3的背后设置部分镂空的结构，实现了减轻了重量的同时，还提高了结构强度，同样对称的结构提高了反射镜3位姿调整的精确性和调整完毕，位姿固定后的稳定性；
109.而且减轻重量，并提高结构强度，同时有效地将反射镜3的重心向三个弹性件组成的等腰三角形的重心靠近，进一步减小反射镜3重力对反射镜3面的变形影响，提高反射镜3位姿固定后的稳定性。
110.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。