[發(fā)明專利]一種確定性拋光Wolter-I型光學(xué)芯軸的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810134950.1
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108356608B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孔繁星;孫濤;王騏
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

本發(fā)明公開了一種確定性拋光Wolter?I型光學(xué)芯軸的方法，所述方法包括如下步驟：(1)確定去除高度和彈性球體的球徑；(2)確定接觸區(qū)域半徑并計算出接觸正壓力；(3)確定Preston系數(shù)；(4)計算彈性球體球心的運動軌跡和各個拋光點處的駐留時間；(5)編寫數(shù)控加工程序，實現(xiàn)彈性球體運動軌跡的控制，并通過數(shù)控延時指令對彈性球體在拋光點處的駐留時間進行控制；(6)在彈性球體表面貼附拋光布，選擇合適的拋光液按照預(yù)先計算的拋光參數(shù)進行芯軸表面拋光。本發(fā)明的拋光方法可將球形拋光工具集成到車削加工設(shè)備中，實現(xiàn)芯軸車削和拋光加工的一次完成，提高芯軸加工精度和加工效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)和精密制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種Wolter-I型光學(xué)芯軸的拋光方法，尤其涉及一種采用彈性球形拋光工具確定性拋光Wolter-I型光學(xué)芯軸的方法。

背景技術(shù)

下一代光刻機中將使用優(yōu)選波長13.5nm的極紫外光(EUV：Extreme Ultraviolet)作為光源，這種短波長的光需要使用專用的高效光學(xué)反射鏡進行收集，反射鏡的結(jié)構(gòu)通常采用基于X射線掠入射光學(xué)設(shè)計的Wolter-Ⅰ型設(shè)計形式。Wolter-Ⅰ型反射鏡是由兩個同軸共焦的軸對稱非球面組合而成，通常非球面的陡度(或長徑比)較大。由于直接加工內(nèi)凹陡峭軸對稱非球面的技術(shù)難度較大，因此，目前國際上常采用復(fù)制方法制造高精度Wolter-Ⅰ型反射鏡。復(fù)制制造的主要工藝流程包括：制造Wolter-Ⅰ型原始芯軸、檢驗芯軸尺寸、芯軸表面化學(xué)鍍鎳磷合金、金剛石精密車削芯軸、檢驗芯軸尺寸和表面輪廓形狀、拋光芯軸、檢驗芯軸表面粗糙度、使用芯軸復(fù)制反光膜層、電鑄工藝制造鏡殼、分離芯軸與鏡殼等多道工藝環(huán)節(jié)。其中芯軸的精密車削加工和精密拋光加工是決定芯軸制造質(zhì)量的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，通常需要在超精密車削設(shè)備和超精密拋光設(shè)備上分別進行，一是增加了芯軸的制造成本，二是多次裝夾芯軸會引入裝夾誤差。顯然，芯軸表面的加工質(zhì)量對反射鏡的復(fù)制至關(guān)重要，尤其是拋光后的芯軸表面粗糙度會增加EUV光線的反射損耗，降低反射率。

目前的超精密拋光技術(shù)主要是指計算機控制光學(xué)表面(CCOS：ComputerControlled Optical Surfacing)成形技術(shù)，包括應(yīng)力盤拋光(Stress Lap Polishing)、離子束拋光(IBF：Ion Beam Figuring)、磁流變拋光(MRF：Magnetorheological Finishing)、磁射流拋光(MR Jet：Magnetorheological Jet)、磨料噴射拋光(AJP：AbrasiveJetPolishing)、流體噴射拋光(FJP：Fluid Jet Polishing)、氣囊拋光(Bonnet ToolPolishing))和進動氣囊拋光(Precessed Bonnet Polishing)等技術(shù)，其中：

應(yīng)力盤拋光技術(shù)主要針對大口徑非球面鏡的制造，應(yīng)力盤的直徑一般為鏡面口徑的1/4，易于修改被加工表面產(chǎn)生的低頻偏差，并能有效減少或避免計算機控制小工具拋光引起的中、高頻誤差。

離子束拋光技術(shù)雖然能夠提供更高的材料去除率和非常好的重復(fù)性，不存在刀具磨損和邊緣效應(yīng)等問題，可以很好的校正長空間波長誤差，并產(chǎn)生超好的表面，但是它對拋光材料具有很強的選擇性，且離子束源須在真空中操作，可能在工件表面產(chǎn)生高溫，因此常用的金剛石車削材料，如包括化學(xué)鍍鎳磷合金在內(nèi)的有色金屬和塑料并不適用于離子束拋光。

磁流變和磁射流拋光技術(shù)的優(yōu)點是確定性和較高的材料去除率，主要用于拋光玻璃或晶體材料等折射光學(xué)元件，而且磁射流拋光技術(shù)可以解決陡峭凹面和深腔的高精度精加工問題，然而市售的拋光液主要用于拋光光學(xué)玻璃，對于化學(xué)鍍鎳磷合金表面拋光后的粗糙度難以達到優(yōu)異的值。

流體噴射拋光技術(shù)可以根據(jù)不同的拋光對象合理的選擇適合的磨料及混合液體的配比，而且不存在刀具磨損和邊緣效應(yīng)，在去除金剛石車削痕跡的同時不會損壞表面輪廓形狀，可以拋光玻璃和鎳等多種材料，但是拋光效率較低，而且有可能導(dǎo)致晶粒從基材中無意脫落以及磨料顆粒嵌入到基材中而污染表面等問題。