[發(fā)明專利]高復(fù)現(xiàn)性光學(xué)元件面形檢測支撐裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410187136.8
• 申請(qǐng)日: 2014-05-05
• 公開（公告）號(hào): CN103968796B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王輝;周烽;郭本銀;謝耀;王麗萍;金春水
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G01B21/20
• 分類號(hào): G01B21/20
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙)22210
• 代理人: 王丹陽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高復(fù)現(xiàn)性光學(xué)元件面形檢測支撐裝置，屬于光學(xué)元件干涉檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著高精度精密光學(xué)儀器的快速發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量要求也越來越高，尤其極紫外光刻技術(shù)(EUVL)的應(yīng)用，工作波長為13-14nm的波段，光學(xué)元件加工和檢測技術(shù)比其他光學(xué)系統(tǒng)要求更高。為了保證光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量，準(zhǔn)確檢測光學(xué)元件表面面形精度和光學(xué)系統(tǒng)波像差非常重要。

光學(xué)元件面形檢測支撐裝置主要采用光學(xué)元件最終應(yīng)用的支撐結(jié)構(gòu)(簡稱為實(shí)際支撐)作為面形檢測過程的支撐結(jié)構(gòu)(簡稱為檢測支撐)，其優(yōu)點(diǎn)是光學(xué)元件檢測狀態(tài)和最終使用狀態(tài)相一致，檢測加工后實(shí)現(xiàn)的面形即最終使用的面形；但由于光學(xué)元件支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間較大，和干涉儀結(jié)構(gòu)的幾何兼容性差；同時(shí)由于光學(xué)元件干涉檢測和面形加工采用不同的支撐方式，導(dǎo)致光學(xué)元件和檢測支撐結(jié)構(gòu)需要反復(fù)拆裝，重復(fù)性相對(duì)較差，導(dǎo)致最終面形很難在一個(gè)高精度范圍內(nèi)收斂。

專用的檢測支撐裝置，如球和V槽支撐結(jié)構(gòu)配合支撐裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)三點(diǎn)光學(xué)元件的支撐效果。該結(jié)構(gòu)能夠在檢測過程中反復(fù)拆裝光學(xué)元件，但是支撐裝置和光學(xué)元件間存在接觸副摩擦力，導(dǎo)致光學(xué)元件檢測狀態(tài)和最終使用狀態(tài)不同；現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用接觸副表面鍍二硫化鉬等潤滑層材料或碳化硅等硬化層材料減小摩擦，但即使是這樣，摩擦系數(shù)也只能達(dá)到0.1的量級(jí)，不能滿足實(shí)現(xiàn)超高精度的面形收斂性的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的解決的技術(shù)問題是如何提供一種在檢測過程中反復(fù)拆裝光學(xué)元件條件下面形重復(fù)性RMS值好于0.05nm的高復(fù)現(xiàn)性光學(xué)元件面形檢測支撐裝置。本發(fā)明的高復(fù)現(xiàn)性光學(xué)元件面形檢測支撐裝置，包括支撐盤和設(shè)置在支撐盤上的多個(gè)相同的支撐單元：所述支撐盤上設(shè)有圓形通孔和沿圓形通孔周向分布的至少三個(gè)相同的凹槽；所述凹槽相對(duì)的兩個(gè)面上對(duì)稱且平行設(shè)置有四片相同的柔性鉸鏈；所述支撐單元的個(gè)數(shù)與凹槽的個(gè)數(shù)相同，每個(gè)支撐單元包括球面凸臺(tái)和兩組相同的軸承結(jié)構(gòu)；所述軸承結(jié)構(gòu)包括軸承、銷軸和銷軸壓板，所述軸承通過銷軸和銷軸壓板固定在相對(duì)的兩片柔性鉸鏈上；所述球面凸臺(tái)固定在光學(xué)元件的外圓周面上，球面凸臺(tái)放置于兩個(gè)軸承之間，球面凸臺(tái)與兩個(gè)軸承的接觸面均為球面。

進(jìn)一步的，所述凹槽為三個(gè)，并且按120°沿圓形通孔周向均勻分布。

進(jìn)一步的，所述凹槽的每個(gè)面上的兩片柔性鉸鏈沿圓形通孔的同一切向方向設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述軸承的中心均在同一平面上。

進(jìn)一步的，所述支撐盤上設(shè)有與柔性鉸鏈等深的縫隙，且縫隙設(shè)置在凹槽外。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明的支撐裝置能夠?qū)崿F(xiàn)與運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐結(jié)構(gòu)完全一致的支撐效果，從而代替光學(xué)元件的實(shí)際支撐結(jié)構(gòu)(一般是運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐結(jié)構(gòu))，在光學(xué)元件檢測裝置中實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的面形檢測；

(2)本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)采用柔性鉸鏈結(jié)合滑動(dòng)摩擦的方式，采用柔性鉸鏈?zhǔn)寡貜较蚱絼?dòng)方向、軸向轉(zhuǎn)動(dòng)方向和切向轉(zhuǎn)動(dòng)方向自由度上的光學(xué)元件的內(nèi)應(yīng)力轉(zhuǎn)化為了柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)變形應(yīng)力，柔性鉸鏈在支撐條件下變形狀態(tài)穩(wěn)定，使得光學(xué)元件所受的反作用力的重復(fù)性高，保證在光學(xué)元件面形檢測過程中，這三個(gè)方向上影響光學(xué)元件面形不確定因素變得極小，最終實(shí)現(xiàn)的檢測過程中反復(fù)拆裝光學(xué)元件條件下面形復(fù)現(xiàn)性高(面形重復(fù)性RMS值好于0.05nm)；

(3)本發(fā)明的支撐裝置在檢測過程中，兩組軸承結(jié)構(gòu)與球面凸臺(tái)組成的點(diǎn)接觸高副和轉(zhuǎn)動(dòng)副保證了徑向轉(zhuǎn)動(dòng)方向的自由度無約束，其摩擦系數(shù)小于0.01，把這個(gè)方向上由支撐引入的元件內(nèi)應(yīng)力控制在5Nmm的量級(jí)范圍內(nèi)，進(jìn)而滿足實(shí)現(xiàn)超高精度的面形收斂性的要求。

附圖說明

圖1為運(yùn)動(dòng)學(xué)支撐狀態(tài)下光學(xué)元件結(jié)構(gòu)受力情況示意圖；

圖2為本發(fā)明的支撐裝置與光學(xué)元件裝配后的俯視圖；

圖3為本發(fā)明的支撐裝置與光學(xué)元件裝配后的側(cè)視圖；

圖4為本發(fā)明的支撐裝置的俯視圖；

圖5為本發(fā)明的支撐裝置的側(cè)視圖。

圖6為本發(fā)明的支撐裝置的支撐單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明的支撐裝置的支撐盤的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為光學(xué)元件相對(duì)于圖6的支撐單元的自由度方向示意圖；

圖中，1、支撐盤，11、凹槽，12、縫隙，13、圓形通孔，2、柔性鉸鏈，3、球面凸臺(tái)、4、軸承、5、銷軸、6、銷軸壓板、7、螺釘、8、光學(xué)元件。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖1-8進(jìn)一步說明本發(fā)明。