[發(fā)明專利]用于抑制光學(xué)表面中高頻誤差的離子束犧牲層加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310275909.3
• 申請(qǐng)日: 2013-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN103342476A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施春燕;張亮;舒良軒;徐清蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C03C23/00
• 分類號(hào): C03C23/00
• 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)明涉及離子束拋光過(guò)程中工件裝卡方法和裝置，屬于光刻系統(tǒng)光學(xué)制造技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

現(xiàn)代光學(xué)制造工程具有顯著的極端制造特征，即在極端技術(shù)條件要求的背景下，制造極端尺度或極高功能器件或功能系統(tǒng)的大科學(xué)工程。我國(guó)目前正面臨著完成大口徑望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、納米尺度光刻系統(tǒng)和高功率激光系統(tǒng)等典型的極端光學(xué)研制工程任務(wù)。這些系統(tǒng)光學(xué)元件要求口徑越來(lái)越大，相對(duì)孔徑越來(lái)越高，面形質(zhì)量也在極大的提高。不僅是傳統(tǒng)意義評(píng)價(jià)手段PV和RMS的提高，許多光學(xué)系統(tǒng)在面形中高頻誤差方面也有了明確的要求。

光學(xué)制造過(guò)程中，不論采用哪種技術(shù)或復(fù)合技術(shù)，一般采用大口徑去除函數(shù)到小口徑去除函數(shù)的工藝順序加工，使得誤差大小從高到低、頻率從低到高的收斂。但在加工過(guò)程中，由于去除函數(shù)不穩(wěn)定、磨盤接觸不均勻、定位存在偏差等誤差的因素存在，加工的面形誤差不按預(yù)期收斂，鏡面出現(xiàn)大量“碎亂”的中高頻誤差。尤其在超高精度加工和非球面加工的過(guò)程中，中高頻誤差特別明顯。

在光學(xué)系統(tǒng)中，中頻誤差使光線發(fā)生小角度散射，影響像的對(duì)比度；高頻誤差使光線發(fā)生大角度散射，降低鏡面的反射率。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者已經(jīng)意識(shí)到中高頻誤差抑制的重要性，開始進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研究，在平面、球面的誤差平滑過(guò)程中取得了一定的成果，但是在非球面和超高精度加工過(guò)程中，由于加工方法和加工工具空間尺寸的限制，未見有系統(tǒng)科學(xué)且行之有效的中高頻誤差消除方式。如何有效抑制加工過(guò)程中的中高頻誤差，提升面形精度和降低系統(tǒng)能量損耗，是極端光學(xué)制造亟待解決的難題。

離子束犧牲層加工方法是通過(guò)特殊的手段在光學(xué)元件表面覆蓋一層薄膜，形成用于均勻去除的犧牲層。通過(guò)對(duì)不光滑的表面涂一層犧牲層，覆蓋表面凹凸不平區(qū)域而使得表面平滑，然后采用離子束拋光技術(shù)對(duì)光學(xué)表面進(jìn)行拋光，使涂層和不平之處的光學(xué)表面材料一起均勻去除，從而達(dá)到使光學(xué)表面平滑的目的。其實(shí)，離子束犧牲層加工技術(shù)在國(guó)外早就提出，但目前仍局限于應(yīng)用在光學(xué)表面超光滑加工過(guò)程中，主要是因?yàn)檎J(rèn)為該技術(shù)對(duì)犧牲層的形成要求很高，目前的甩膠工藝很難實(shí)現(xiàn)球面、非球面的均勻甩膠。本發(fā)明擺脫了這一思想誤區(qū)，對(duì)比甩膠工藝發(fā)現(xiàn)，厚膠犧牲層能有效覆蓋面形的中高頻誤差，盡管帶來(lái)了低頻誤差，但通過(guò)一個(gè)低頻誤差修正環(huán)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)元件的中高頻誤差抑制。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)光學(xué)元件超高精度加工和非球面加工的中抑制高頻誤差需求，提出一種抑制光學(xué)表面中高頻誤差的離子束犧牲層加工方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提出一種用于抑制光學(xué)表面中高頻誤差的離子束犧牲層加工方法，利用離子束拋光設(shè)備，實(shí)現(xiàn)所述方法包括步驟如下：

步驟S1：檢測(cè)有中高頻誤差的待加工的光學(xué)元件表面初始面形，獲得拋光前的初始面形數(shù)據(jù)；

步驟S2：利用拋光前的面形數(shù)據(jù)，獲取光學(xué)元件的表面面形誤差值和誤差分布，根據(jù)光學(xué)元件表面面形誤差值和誤差分布計(jì)算所需犧牲層的厚度及膠的濃度；

步驟S3：清潔光學(xué)元件的表面，利用甩膠機(jī)對(duì)光學(xué)元件的表面進(jìn)行甩膠，甩膠后采用加熱設(shè)備對(duì)膠層烘干，烘干時(shí)間根據(jù)膠層厚度設(shè)定；

步驟S4：檢測(cè)含有膠層的光學(xué)元件表面面形，獲得光學(xué)元件表面的膠層低頻誤差；

步驟S5：在光學(xué)平面基底上甩厚膠，檢測(cè)含有甩厚膠層光學(xué)平面基底的面形分布，在單位時(shí)間內(nèi)，利用離子束拋光設(shè)備對(duì)光學(xué)平面基底的膠層進(jìn)行單點(diǎn)去除轟擊；在與轟擊前相同檢測(cè)參數(shù)下檢測(cè)得到離子束轟擊膠層后的面形分布；最后根據(jù)前后光學(xué)平面基底膠層前后的面形分布，構(gòu)建出膠層去除函數(shù)；

步驟S6：根據(jù)膠層低頻誤差和膠層去除函數(shù)，利用離子束拋光設(shè)備加工去除光學(xué)元件的膠層低頻誤差，使得膠層平滑覆蓋光學(xué)元件表面的中高頻誤差，獲得膠層平滑覆蓋高頻誤差的光學(xué)元件；

步驟S7：檢測(cè)膠層平滑覆蓋高頻誤差的光學(xué)元件的面形；

步驟S8：根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷去除光學(xué)元件表面膠層的低頻誤差是否被去除，如果低頻誤差被去除，則執(zhí)行步驟S9，如果低頻誤差未被去除，則轉(zhuǎn)入步驟S6；

步驟S9：選擇離子束加工參數(shù)，根據(jù)膠層去除函數(shù)和膠層厚度，計(jì)算膠層完全被去除所需的加工時(shí)間，對(duì)光學(xué)元件表面遍歷掃描并去除膠層加工。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明擺脫了“甩膠工藝很難實(shí)現(xiàn)球面、非球面的均勻甩膠”這一思想誤區(qū)，對(duì)比甩膠工藝發(fā)現(xiàn)，厚膠犧牲層能有效覆蓋面形的中高頻誤差，盡管帶來(lái)了低頻誤差，但通過(guò)一個(gè)膠層低頻誤差修正環(huán)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)元件的中高頻誤差抑制；