專利名稱：一種物鏡快速變倍分離視場顯微鏡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種應用于曝光機的對準觀察裝置，具體為一種物鏡快速變倍分離視場 顯微鏡。
背景技術：
物鏡快速變倍分離視場顯微鏡是光刻機的核心部件之一，該部件國外光刻機均 有，都是自行研制的，沒有在世界范圍內單獨銷售，在國內無從購買。國內光刻機目前配置 的雖然是分離視場顯微鏡，進行粗對準和精細對準切換時，物鏡不能實現(xiàn)快速變倍功能。對 此，大多數(shù)用戶都提出要求，希望我們的曝光機能夠配備具有物鏡快速變倍功能的分離視 場顯微鏡。專業(yè)的顯微鏡生產(chǎn)廠家也不研究和生產(chǎn)該顯微鏡，所以該顯微鏡在國內是空白， 有必要自行研制。
發(fā)明內容
本發(fā)明目的是為曝光機提供一種能夠實現(xiàn)物鏡快速變倍功能的分離視場顯微鏡， 進行粗對準和精細對準切換時，物鏡能夠實現(xiàn)快速變倍功能。本發(fā)明的技術方案為本發(fā)明物鏡快速變倍分離視場顯微鏡，其特征在于其包 括依光路一次配設的物鏡、反射鏡組、管鏡、合像棱鏡、場鏡、透鏡組、照明系統(tǒng)、以及目鏡系 統(tǒng)所構成的分離視場顯微鏡，物鏡組與水平成像光軸之間的距離hi由原來的18. Imm增加 到66 78mm，照明光路(15)中照明光線和成像光線在水平方向獨立傳播，聚光鏡(15a4)和 聚光鏡(15a5)之間的距離在變化過程中，始終符合柯拉照明條件，使成像光路能滿孔徑成 像，優(yōu)化光學系統(tǒng)主要參數(shù)改變成像光路的管鏡焦距由原有的93mm增大到100 120mm， 照明光路(15)的聚光鏡(15a4)焦距為60 70mm，聚光鏡(15a5)焦距為20 30mm ；
光路轉向結構由原有的直立型結構(16)改為轉折型結構(17)，增加了平面反射鏡和 半五棱鏡完成轉向和光路轉折，實現(xiàn)光路由豎直方向轉向為傾斜向上時，豎直方向先向下 轉折一次，向下轉折帶來的豎直方向位移為47. 9 59. 9mm，恰好與增大hi帶來的向上位移 相抵消，最終保證了眼點出瞳位置到工作面的距離H不變；目鏡進行雙目距調節(jié)結構由直 拉式分光結構(18)改為回轉式分光結構(19)；
在分離視場顯微鏡的物鏡安裝處增加了物鏡快速變倍機構，該變倍機構包括上盤(1)、 下轉盤(2)、鋼珠(5)以及定位機構(4)，物鏡快速變倍機構的上盤(1)用兩個安裝螺釘固定 在物鏡分離的動導軌(6)上，不同倍率的物鏡(3)安裝在下轉盤(2)上，為減小該機械結構， 下轉盤(2)的物鏡定位面設計在同一水平面，上盤(1)和下轉盤(2)之間加裝了內外兩圈鋼 珠(5)進行旋轉導向，通過旋轉下轉盤(2)實現(xiàn)物鏡變倍功能，同時，在物鏡快速變倍機構 上設置了定位機構(4)，該機構為一彈性柱塞，下轉盤2上對應位置劃有沉窩，當變換不同 倍率的物鏡時該機構具有定位功能，使物鏡能夠準確定位在需要的位置。本發(fā)明采用上述技術方案所產(chǎn)生的有益效果為本發(fā)明由物鏡快速變倍裝置、物 鏡系統(tǒng)、目鏡系統(tǒng)等構成。以原有分離視場顯微鏡為原型，保持物鏡工作距離不變，眼點出瞳位置到工作面的距離不變，增大物鏡與反射鏡之間的距離，在物鏡安裝處增加了物鏡快 速變倍機構，該變倍機構旋轉部分由傳統(tǒng)的物鏡塔球面設計形式，改為下轉盤的物鏡定位 面在同一水平面上的形式，減小了該機械結構；同時對照明系統(tǒng)做了優(yōu)化設計，新光路中照 明光線和成像光線在水平方向獨立傳播，減少照明光路的雜散光對成像光路的影響，提高 了圖像的清晰度；光路轉向結構由直立型改為轉折型，增加了平面反射鏡和半五棱鏡完成 轉向和光路轉折，實現(xiàn)光路由豎直方向轉向 為傾斜向上時，豎直方向先向下轉折一次，最終 保證了眼點出瞳位置到工作面的距離不變；目鏡進行雙目距調節(jié)結構由直拉式分光結構改 為回轉式分光結構，調節(jié)過程中光程不再隨雙目距離發(fā)生改變，使目鏡像面始終不再離焦， 也不再需要進行調焦補償，使目鏡系統(tǒng)結構簡單化，操作更方便。綜合以上調整，對整個成 像系統(tǒng)應用了 ZEMAX光學設計軟件進行優(yōu)化設計計算，使光路的光學傳遞函數(shù)曲線接近于 衍射極限，使得由軸向距離變化產(chǎn)生的像差和光學特征參數(shù)的變化得到進一步的修正，保 證生成清晰的目視圖像，為精確對準提供保障。本發(fā)明對光學系統(tǒng)進行了進一步的優(yōu)化設計，改善了光學成像質量，增加快速變 倍機構，粗對準和精細對準時，切換不同倍率的物鏡變得快捷、方便，大大地提高了對準的 工作效率。
圖1為本發(fā)明中物鏡快速變倍機構的結構示意圖。圖2為本發(fā)明中物鏡快速變倍機構的安裝示意圖。圖3為原有顯微鏡結構示意圖。圖4為本發(fā)明快速變倍分離視場顯微鏡結構示意圖。圖5為原光學光路原理圖。圖6為本發(fā)明光學光路原理圖。
具體實施例方式如附圖1、2、3、4、5、6所示本發(fā)明氣包括依光路一次配設的物鏡、反射鏡組、管鏡、 合像棱鏡、場鏡、透鏡組、照明系統(tǒng)、以及目鏡系統(tǒng)所構成的分離視場顯微鏡，以及裝配在分 離視場顯微鏡的物鏡安裝處的快速變倍機構。如圖1、2所示本發(fā)明中物鏡快速變倍機構， 其中物鏡快速變倍機構的上盤1用兩個安裝螺釘固定在物鏡分離的動導軌6上，不同倍率 的物鏡3安裝在下轉盤2上，為減小該機械結構，下轉盤2的物鏡定位面設計在同一水平 面，上盤1和下轉盤2之間加裝了內外兩圈鋼珠5進行旋轉導向，通過旋轉下轉盤2實現(xiàn)物 鏡變倍功能，同時，在物鏡快速變倍機構上設置了定位機構4，該機構為一彈性柱塞，下轉盤 2上對應位置劃有沉窩，當變換不同倍率的物鏡時該機構具有定位功能，使物鏡能夠準確定 位在需要的位置如(如圖1、2所示)。原顯微鏡和本發(fā)明快速變倍分離視場顯微鏡均預留了 C⑶接口 20 ；原顯微鏡的目 鏡系統(tǒng)7是通過導軌滑塊形式來調節(jié)兩目鏡間距，適應不同觀測者瞳距不同的需求，為保 持光程距離不變，使目鏡像面不離焦，需要進行調焦補償，設置了視度調節(jié)機構8，快速變倍 分離視場顯微鏡的目鏡系統(tǒng)7是以中間軸為轉軸，通過旋轉來調節(jié)兩目鏡間距，適應不同 觀測者瞳距不同的需求，調節(jié)過程中兩棱鏡分別繞入射光軸回轉，光程距離始終保持不變，不再需要調焦補償，取消了視度調節(jié)機構8，該結構操作方便，結構簡單化了 ；原顯微鏡LED 接口 9為垂直方向入射，光路中照明光線和成像光線在水平方向上共用部分較長，照明光 路的雜散光影響像面對比度，新顯微鏡LED接口 9為水平方向入射，光路中照明光線和成像 光線在水平方向獨立傳播，減少照明光路的雜散光對成像光路的影響，提高了圖像的清晰 度；原顯微鏡和快速變倍分離視場顯微鏡旋轉分離手柄10，顯微鏡物鏡均可以在X方向運 動，通過調節(jié)調焦手柄11，使兩個視場同時得到清晰的圖像；原顯微鏡旋轉手柄12進行視 場切換，快速變倍分離視場顯微鏡采用抽拉手柄12進行視場切換；原顯微鏡進行粗對準和 精細對準切換時，采用手動更換方式，卸下小倍率物鏡，再安裝上大倍率物鏡進行觀察，操 作不方便，效率低，快速變倍分離視場顯微鏡增加了快速變倍機構，通過旋轉物鏡快速變倍 機構的下轉盤2，切換不同倍率的物鏡，進行粗對準和精細對 準切換，大大地提高了對準的 工作效率(以上如圖3、4所示)。 圖5和圖6是本發(fā)明的原光學光路原理與新光學光路原理對比圖。本發(fā)明的光 學設計部分，在保證物鏡13到工作面的距離h不變的前提下，為了在物鏡上方增加物鏡快 速變倍機構，增大了物鏡組13與水平成像光軸之間的距離hi ；同時對照明系統(tǒng)做了優(yōu)化設 計，原光學光路14中光源發(fā)出的光先經(jīng)反射鏡14a3反射、經(jīng)半透半反鏡14a2透射，再經(jīng)反 射鏡14al反射進入物鏡13匯聚后對物面進行照明，通過物面的反射，將附帶有物面圖形信 息的光線經(jīng)物鏡13準直、經(jīng)反射鏡14al反射，再經(jīng)半透半反鏡14a2反射導入成像光路，該 結構中照明光路與成像光路在水平方向上共用部分較長，照明光路的雜散光影響像面對比 度，物鏡分離時，照明光路14的聚光鏡14a4和聚光鏡14a5之間距離始終不變，不能始終符 合柯拉照明條件；新光學照明光路15中光源發(fā)出的光先經(jīng)半透半反鏡15al反射到物鏡13 匯聚后對物面進行照明，通過物面的反射，將附帶有物面圖形信息的光線經(jīng)物鏡13準直、 經(jīng)半透半反射鏡15al透射、經(jīng)反射鏡15a2反射，再經(jīng)反射鏡15a3反射導入成像光路，通過 改進使新光路中照明光線和成像光線在水平方向獨立傳播，減少照明光路的雜散光對成像 光路的影響，物鏡分離時，照明光路15的聚光鏡15a4和聚光鏡15a5之間距離在變化過程 中，始終符合柯拉照明條件，使成像光路能滿孔徑成像，提高了圖像的清晰度；在原光路中 轉向結構16為直立型，如果新光路中繼續(xù)采用此結構，光路在豎直方向上繼續(xù)向上抬升， 加上此前為增大物鏡組13與水平成像光軸之間的距離hl，已經(jīng)使得出瞳位置到工作面的 距離H增大，這樣的對準系統(tǒng)安裝到整機設備中，從人機工程來講，本來可以坐在座位上進 行對準操作，由于眼點出瞳位置變高，就不得不站立著進行對準操作了，改進將帶來新的不 便，因此，此處必須采用新結構向下折轉光路，才能保證眼點出瞳位置到工作面的距離H不 變，新光路轉象結構17采用轉折型，光路中增加了平面反射鏡17al和半五棱鏡17a2共同 完成轉向和光路轉折，新光路與原光路相比，在同樣實現(xiàn)光路由豎直方向轉向為傾斜向上 時，新光路在豎直方向先向下轉折一次，保證了眼點出瞳位置到工作面的距離H不變；原光 路為直拉式分光結構18，在進行雙目距B調節(jié)時，依靠改變直角棱鏡ISal與分光棱鏡18a2 之間的距離Bl及分光棱鏡18a2和棱鏡18a3之間的距離B2來實現(xiàn)，從光學光程角度考慮， 必須保證光程B1+C1和B2+C2保持不變，目鏡像面才能不離焦，因此，增加了視度調節(jié)機構 進行調焦補償，分別調節(jié)Cl和C2來保證光程B1+C1和B2+C2不變，此結構復雜，需要進行 二次操作才能得到優(yōu)質的圖像，新光路設計使用回轉式分光結構19，在進行雙目距B調節(jié) 時，通過使棱鏡19al和棱鏡19a2繞入射光軸同步回轉實現(xiàn)，在調節(jié)過程中，光程不會因為調節(jié)雙目距B發(fā)生改變， 目鏡像面處不會產(chǎn)生離焦，也不需要進行調焦補償，此結構設計更 方便操作，結構簡單化。
權利要求
1. 一種物鏡快速變倍分離視場顯微鏡，其特征在于其包括依光路一次配設的物鏡、 反射鏡組、管鏡、合像棱鏡、場鏡、透鏡組、照明系統(tǒng)、以及目鏡系統(tǒng)所構成的分離視場顯微 鏡，其中物鏡組(13)與水平成像光軸之間的距離hi由原來的18. Imm增加到66 78mm， 照明光路(14)改為照明光路(15)形式，光路(15)中照明光線和成像光線在水平方向獨立 傳播，聚光鏡(15a4)和聚光鏡(15a5)之間的距離在變化過程中，始終符合柯拉照明條件， 使成像光路能滿孔徑成像，優(yōu)化光學系統(tǒng)主要參數(shù)改變成像光路的管鏡焦距由93mm增大 到100 120mm，照明光路(15)的聚光鏡(15a4)焦距為60 70mm，聚光鏡(15a5)焦距為 20 30mm ；光路轉向結構由原有的直立型結構(16)改為轉折型結構(17)，增加了平面反射鏡和 半五棱鏡完成轉向和光路轉折，實現(xiàn)光路由豎直方向轉向為傾斜向上時，豎直方向先向下 轉折一次，向下轉折帶來的豎直方向位移為47. 9 59. 9mm，恰好與增大hi帶來的向上位移 相抵消，最終保證了眼點出瞳位置到工作面的距離H不變；目鏡進行雙目距調節(jié)結構由直 拉式分光結構(18)改為回轉式分光結構(19)；在分離視場顯微鏡的物鏡安裝處增加了物鏡快速變倍機構，該變倍機構包括上盤(1)、 下轉盤(2)、鋼珠(5)以及定位機構(4)，物鏡快速變倍機構的上盤(1)用固定在物鏡分離的 動導軌(6)上，不同倍率的物鏡(3)安裝在下轉盤(2)上，下轉盤(2)的物鏡定位面設計在 同一水平面，上盤(1)和下轉盤(2)之間加裝了內外兩圈鋼珠(5)進行旋轉導向，通過旋轉 下轉盤(2)實現(xiàn)物鏡變倍功能，同時，在物鏡快速變倍機構上設置了定位機構(4)，該機構 為一彈性柱塞，下轉盤2上對應位置劃有沉窩，當變換不同倍率的物鏡時該機構具有定位 功能，使物鏡能夠準確定位在需要的位置。
全文摘要
本發(fā)明是一種應用于曝光機的對準觀察裝置，具體為一種物鏡快速變倍分離視場顯微鏡。本發(fā)明由物鏡快速變倍裝置、物鏡系統(tǒng)、目鏡系統(tǒng)等構成。以原有分離視場顯微鏡為原型，保持物鏡工作距離不變，眼點出瞳位置到工作面的距離不變，增大物鏡與反射鏡之間的距離，在物鏡安裝處增加了物鏡快速變倍機構，該變倍機構旋轉部分設置為下轉盤的物鏡定位面在同一水平面上的形式；同時本發(fā)明對照明系統(tǒng)做了優(yōu)化設計，新光路中照明光線和成像光線在水平方向獨立傳播；光路轉向結構由直立型改為轉折型；目鏡進行雙目距調節(jié)結構由直拉式分光結構改為回轉式分光結構。本發(fā)明能在進行粗對準和精細對準切換時，能夠實現(xiàn)物鏡快速變倍功能。
文檔編號G02B17/08GK102109672SQ20111000447
公開日2011年6月29日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權日2011年1月11日
發(fā)明者李玉敏, 蒲繼祖 申請人:中國電子科技集團公司第四十五研究所