[發(fā)明專利]軸錐鏡的加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811523911.7
• 申請(qǐng)日: 2018-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN109719573B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張彥超;頓愛歡;邵建達(dá);吳令奇;吳福林;徐學(xué)科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所;上海恒益光學(xué)精密機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): B24B1/00
• 分類號(hào): B24B1/00;B24B13/00;B24B13/02;B24B27/033;B24B49/12;B28D1/22;G01B11/24;G01B11/30
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種軸錐鏡的加工方法，包括以下步驟：1)錐面成型：采用光學(xué)加工中心進(jìn)行錐面成型；2)粗拋：采用聚氨酯拋光盤快速拋光，去除刀紋并提高粗糙度，直至拋亮；3)精密拋光：采用大氣等離子體拋光設(shè)備進(jìn)行精拋，進(jìn)一步提高粗糙度及面形精度；4)保形精修：采用柔性小工具進(jìn)行精修，使軸錐鏡面形最終達(dá)到要求；5)檢測(cè)：對(duì)加工完成后的軸錐鏡進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明解決了軸錐鏡拋光過程中加工效率低、表面疵病以及錐角邊緣區(qū)域面形精度難以控制的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)加工領(lǐng)域，特別是一種軸錐鏡的加工方法。

背景技術(shù)

在深紫外光刻照明系統(tǒng)中，軸錐鏡的錐角分割入射光束可以將傳統(tǒng)照明模式轉(zhuǎn)換成環(huán)形照明模式，并通過改變軸錐鏡組之間的距離，使光刻線條達(dá)到最佳的分辨率，達(dá)到提高集成電路集成度的關(guān)鍵作用。因此對(duì)軸錐鏡的加工提出了更高的要求。

軸錐鏡是帶有頂角和α角的錐形棱鏡，與平面凸透鏡、雙凸透鏡或非球面透鏡沿著光軸聚焦不同，軸錐鏡聚焦到沿著光軸方向上多個(gè)點(diǎn)上。軸錐鏡的錐面不是連續(xù)的，在中心點(diǎn)彎折，不能采用傳統(tǒng)擺臂式方法進(jìn)行拋光。此外，中心區(qū)域是φ2mm通孔，在加工過程孔邊緣出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于提供一種軸錐鏡的加工方法，克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，實(shí)現(xiàn)軸錐鏡高精度高效率的加工。

為解決上述技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)上述目的的效果，本發(fā)明提出的技術(shù)解決方案如下：

一種軸錐鏡的加工方法，其特點(diǎn)在于，該方法包括以下步驟：

1)采用光學(xué)加工中心進(jìn)行軸錐鏡的錐面成型加工：待加工的軸錐鏡的參數(shù)如下：軸錐鏡的直徑D、錐角A、中心厚度H、中心通孔φ、加工要求為面形PV；將工件置于光學(xué)加工中心的工作臺(tái)上，在機(jī)床控制界面輸入待加工軸錐鏡的參數(shù)：錐角和直徑，并設(shè)置機(jī)床刀具轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和工件轉(zhuǎn)速，刀具轉(zhuǎn)速的選擇范圍為4000～5000rpm、進(jìn)給量的選擇范圍為0.1～0.15mm/min，工件轉(zhuǎn)速的選擇范圍為3～7min^-1，對(duì)工件進(jìn)行加工，軸錐鏡的錐面加工完成后，使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)錐角A、中心孔φ和中心厚度尺寸H，使用Taylor Hobson PGI1240觸針式輪廓儀檢測(cè)面形PV，上述指標(biāo)若不合格，重復(fù)步驟1)，若都合格進(jìn)入下一道工序；

2)采用與軸錐鏡相匹配的錐形磨具進(jìn)行粗拋：所述的錐形磨具是在與待加工的軸錐鏡的錐面相匹配的鋁制基底上依次粘附瀝青層和粘附聚氨酯構(gòu)成，采用單軸機(jī)并設(shè)置轉(zhuǎn)速60～70rpm、壓力50～60N后進(jìn)行粗拋加工，直至錐面完全拋亮，在暗場(chǎng)下，強(qiáng)光燈照射下人眼檢測(cè)光潔度是否合格，若不合格重復(fù)步驟2)，若合格，使用LuphoScan非接觸式3D光學(xué)表面輪廓測(cè)量?jī)x檢測(cè)面形PV，為下一步工序提供加工數(shù)據(jù)；

3)精密拋光：將粗拋完成的軸錐鏡放置在大氣等離子體加工機(jī)床上，根據(jù)步驟2)中檢測(cè)的面形數(shù)據(jù)生成加工程序，設(shè)定機(jī)床工藝參數(shù)：反應(yīng)氣體流速60～80L/min，采用螺旋加工路徑，首先調(diào)節(jié)出口噴嘴，選用光斑的范圍為6～10mm，相應(yīng)的去除效率為1～30mm³/min，實(shí)現(xiàn)面形快速收斂，然后再調(diào)節(jié)出口噴嘴，選用0.2～0.6mm光斑，相應(yīng)的去除效率為0.01～1mm³/min，執(zhí)行精拋工藝，加工完成后使用LuphoScan非接觸式3D光學(xué)表面輪廓測(cè)量?jī)x檢測(cè)面形PV，為下一步工序提供加工數(shù)據(jù)；

4)采用柔性小工具進(jìn)行保形精修：所述的柔性小工具由球形基底、彈性硅膠墊和聚氨酯構(gòu)成，首先選取口徑為3mm，半徑為2.5mm的鋁制球形基底，在基底表面粘貼2mm厚的彈性硅膠墊，再在硅膠墊表面粘貼一層聚氨酯構(gòu)成，根據(jù)步驟3)中檢測(cè)的面形數(shù)據(jù)生成保形精修程序，采用數(shù)控拋光機(jī)進(jìn)行保形精修，去除在步驟3)中錐面上形成的沉積層；