[發(fā)明專利]全淹沒射流拋光裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010586835.1
• 申請日: 2010-12-09
• 公開（公告）號: CN102120314A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施春燕;袁家虎;伍凡;萬勇建;范斌;雷柏平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: B24C3/00
• 分類號: B24C3/00;B24C1/08
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光刻物鏡光學(xué)制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型的射流拋光裝置和拋光方式。

背景技術(shù)

微電子專用關(guān)鍵設(shè)備是微電子技術(shù)的重要支撐，光刻物鏡是微電子專用設(shè)備分布重復(fù)投影光刻的關(guān)鍵核心部分，其性能直接決定了光刻微細(xì)圖形傳遞能力，與微電子器件超大規(guī)模化直接相關(guān)。光刻物鏡光學(xué)元件的質(zhì)量要求比其他高精度光學(xué)元件質(zhì)量要高一個數(shù)量級，例如，曲率半徑小于或等于1μm，面形誤差小于或等于λ/20～λ/100，rms均方根值小于或等于λ/100～λ/300等，對光學(xué)元件外徑、中心厚、曲率半徑、破壞層、偏心、粗糙度、面形PV值、RMS值等精度方面都提出極為苛刻的要求，對現(xiàn)有光學(xué)加工條件和技術(shù)提出了極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

鑒于對光刻物鏡對光學(xué)元件的苛刻需求，對光刻物鏡的光學(xué)加工技術(shù)正不斷發(fā)展和完善。目前已發(fā)展出各種計(jì)算機(jī)控制拋光技術(shù)。荷蘭Delft大學(xué)的Oliver?W.和Hedser?van?Brug等提出一種新的拋光技術(shù)——射流拋光技術(shù)(Oliver?W.Fahnle，Hedeser?van?Brug?and?HansJ.Frankena。“Fluid?jet?polishing?of?optical?surfaces”，Appl.Opt.，37(28)，6671-6673，1998)。該技術(shù)利用嘴混有磨料粒子的拋光液經(jīng)液壓系統(tǒng)泵的作用，從噴嘴噴出的，高速作用于工件表面，借助于磨料粒子的高速碰撞和剪切作用達(dá)到材料去除的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，利用磨料射流技術(shù)加工玻璃表面，可以獲得精度很高的光學(xué)表面，其表面粗糙度能達(dá)到幾納米，說明磨料射流技術(shù)應(yīng)用于精密光學(xué)制造方面是可行的。ZEEKO公司最先對這種技術(shù)開發(fā)商業(yè)化，從最開始的液體噴射拋光FJP600樣機(jī)，到現(xiàn)在推出的IRP400、IRP600等系列具有射流拋光功能的產(chǎn)品，標(biāo)志著液體噴射拋光技術(shù)正逐漸成熟發(fā)展。

現(xiàn)有射流拋光裝置是在數(shù)控拋光機(jī)床上加裝一個射流拋光頭、一個液壓系統(tǒng)和一個拋光液回收系統(tǒng)，如zeeko公司的工RP600射流拋光系統(tǒng)。現(xiàn)有拋光方法是通過控制射流拋光頭使噴嘴傾斜一定角度繞一軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在噴嘴旋轉(zhuǎn)過程的同時，拋光液經(jīng)泵加速作用從噴嘴噴出，經(jīng)過一段在空氣中的自由射流運(yùn)動后，沖擊于工件表面，進(jìn)行材料去除拋光。這種現(xiàn)有的拋光裝置和方法由于拋光頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使拋光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和拋光過程的控制都更加復(fù)雜化，具有成本高和不易控制的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有射流拋光裝置和拋光方式的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)問題，為此而提出一種新的全淹沒射流拋光裝置和拋光方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的一方面提出全淹沒射流拋光裝置的技術(shù)解決方案包括：噴嘴、拋光液容器、待拋光工件、工件裝夾、拋光液回收槽、數(shù)控拋光機(jī)床、數(shù)控計(jì)算機(jī)、壓力表、壓力調(diào)節(jié)閥、增壓泵、拋光液攪拌器、拋光液回收容器和多根液體管路；拋光液回收槽固定在數(shù)控拋光機(jī)床的工件臺上；拋光液容器固定在拋光液回收槽上；工件裝夾固定在拋光液容器底端，待拋光工件置于工件裝夾中并固接；噴嘴的一端固定在數(shù)控拋光機(jī)床的拋光運(yùn)動頭中，噴嘴的另一端接在第五液體管路的一端；壓力表的兩接口分別固接有第五液體管路的另一端和第四液體管路的一端；壓力調(diào)節(jié)閥的兩接口分別固接有第四液體管路的另一端和第三液體管路的一端；增壓泵兩接口分別固接有第三液體管路的另一端和第二液體管路的一端；第二液體管路的另一端固接在拋光液回收容器中；第一液體管路的一端固接在拋光液回收槽的拋光液出口接口處，第一液體管路的另一端位于拋光液回收容器中；拋光液攪拌器位于拋光液回收容器中，用于回收拋光液；數(shù)控計(jì)算機(jī)中含有控制軟件單元，控制軟件單元調(diào)節(jié)在不同位置時噴嘴的出口與待拋光工件表面之間保持一距離，通過控制軟件單元操作控制噴嘴的坐標(biāo)位置和停留時間，定量去除待拋光工件的材料。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的另一方面提出全淹沒射流拋光方法，本發(fā)明的方法解決技術(shù)問題的技術(shù)方案的步驟如下：

步驟S1：把待拋光工件裝夾在拋光液容器中，調(diào)節(jié)工件裝夾，使待拋光工件的最頂端距拋光液容器的頂端30～60mm，數(shù)控計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)數(shù)控拋光機(jī)床上的噴嘴的坐標(biāo)位置，使噴嘴出口距工件表面某拋光點(diǎn)的距離控制在噴嘴出口口徑的5倍至6倍左右；

步驟S2：注入拋光液：把拋光液注入拋光液容器中，至拋光液容器裝滿為止，待拋光工件和噴嘴出口全部淹沒在拋光液中；

步驟S3：啟動液壓部，開始淹沒射流拋光：啟動增壓泵使拋光液加速，調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥，使液體壓力控制在0.3MPa～2MPa；