光刻物镜偏心调节机构抑制耦合误差设计

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1、第44卷第9期光子学报Vo1．44No．92015年9月ACTAPH0T0NICASINICASeptember2015doi：10．3788／gzXb201544O9．0922001光刻物镜偏心调节机构抑制耦合误差设计张德福，李显凌，东立剑，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超精密光学工程研究中心，长春130033)摘要：为了找出耦合误差产生的根源，探讨了柔性偏心机构设计方法．首先，给出了机构组成和工作原理；然后，基于柔度矩阵法对机构建模，分别推导了桥式位移放大机构、导向机构、连接机构的柔度；最后，综合得到机构的整体柔度．分析结果表明柔度矩

2、阵法得到的输出柔度理论值和有限元法得到的结果误差为8．126，机构的一阶固有频率为73．78Hz．在40N的驱动力范围内，机构可以实现66．466m的行程，透镜和机构上的最大应力分别为0．0711MPa和235．22MPa，Y／Z／RX／Ry／RZ耦合误差和X向行程的比分别为0．0543、0．0082、1．218×10rad／~m、1．870×10．rad／~m、6．073×10．。rad／m．调节后镜片面形PV值优于24nm，RMS值优于5nm，并且主要为像散．通过合理的柔度设计，机构接近完全解耦，揭示了不合理的机构刚度是产生调节耦合误差的根源．关键词：耦合误差；光刻；物

3、镜；偏心调节机构；柔度矩阵法中图分类号：TH74文献标识码：A文章编号：1004—4213(2015)09—0922001—5CouplingErrorInhibitionofEccentricAdjustmentMechanismDesigninLithographicObjectiveLensZHANGDe—fu，LIXian-ling，DONGLi—jian，SUNZhen(EngineeringResearchCenterofExtremePrecisionOptics，StateKeyLaboratoryofAppliedOptics，ChangchunInsti

4、tuteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China)Abstract：Toidentifythegeneratedsourceofcouplingerrors，designmethodoftheflexibleeccentricmechanismisdiscussedinthepaper．Firstly，thecompositionandworkingprincipleofthemechanismisgiven．Then，themechanismmode1is

5、establishedbasedonthecompliancematrixmethod(CMM)．Complianceofthebridge—typedisplacementamplificationmechanism，theguidingmechanismandtheconnectingmechanismisderived．Finally，complianceofthewholebodyisgot．Theresultsshowthattheoutputcomplianceerroris8．126obtainedbytheCMMandFEAmethod．Thefirstna

6、tura1frequencyofthemechanismis73．78Hz．Thestrokeofthemechanismis66．466umwhenthedrivingforceisnomorethan4ON．Themaximumstressonlensandmechanismis0．0711MPaand235．22MPa，respectively．ThecouplingerrorratiosbetweenY／Z／RX／RY／RZandXstrokeare0．0543，0．0082，1．218×10rad／“m，1．870×10_。tad／“mand6．073×10_。r

7、ad／／~m．PVandRMSofthelenssurfacefigureafteradjustingarebetterthan24nmand5nm，respectively．Itismainlyastigmatism!Themechanismisalmostcompletelydecoupledbyreasonableflexibilitydesign，whichrevealsthatunreasonablecomplianceistherootofthegeneratedcouplingerrorsinadju