非球面光学零件的气缸应力抛光盘装置及抛光方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种非球面光学零件的气缸应力抛光盘装置及抛光方法，抛光方法包括小磨头数控抛光，达到≈500nm的加工精度

【技术实现步骤摘要】
非球面光学零件的气缸应力抛光盘装置及抛光方法


[0001]本专利技术涉及光学制造
，具体涉及一种非球面光学零件的气缸应力抛光盘装置及抛光方法。

技术介绍

[0002]在光刻系统中，为了提高系统性能，需要引入非球面光学元件。同时在追求更小线宽芯片的过程中，光刻机中使用的光源逐渐向X射线、极紫外EUV变迁。由于波长越短，光线的散射现象越严重，对光学系统残留的波长精度要求越高，因此对非球面的表面粗糙和面型精度要求更高。比如在极紫外光刻系统中，要求非球面的表面粗糙度为亚纳米量级，面型精度达到纳米量级。
[0003]当前，非球面光学元件的加工方法有很多，如小磨头子孔径加工方法、应力盘加工法、磁流变加工法、离子束加工法等。每种方法都有各自的局限性，小磨头抛光精度受抛光磨头大小的局限，一般面型精度可达到500nm量级；磁流变加工法和离子束加工法虽然可以达到较高的精度，但极易产生大量中频，在追求低频数据或更高精度的非球面光学元件时，单纯的磁流变或离子束加工法无法达到。现有技术的应力抛光盘结构如图1所示，抛光层包裹抛光主盘的底面，传统应力盘结构存在以下技术缺陷：传统应力盘全盘与零件接触时各点位的压力不均匀，或非全盘加工时始终有某些点位无法被磨削。传统应力抛光盘的加工方法存在以下技术缺陷：由于应力抛光盘与非球面接触时存在一定的斜率，导致应力抛光盘加工非球面往往无法获得较好的光洁度和表面粗糙度。
[0004]因此，如何设计一种提高非球面粗糙度及改善面型精度的非球面光学零件的气缸应力抛光盘的抛光方法，如何设计一种与零件接触时各点位的压力均匀、避免有某些点位无法被磨削的非球面光学零件的气缸应力抛光盘装置，成为急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种非球面光学零件的气缸应力抛光盘装置及抛光方法，以解决上述至少一种技术问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种非球面光学零件的气缸应力抛光盘的抛光方法，包括以下步骤：
[0007]S1.小磨头数控抛光，
[0008]通过小磨头数控抛光，快速去除非球面表面的损伤层，并达到≈500nm的加工精度；
[0009]所用抛光液根据被加工零件材料进行选择；所用抛光轮转速根据材料硬度、切削力选择；
[0010]S2.磁流变面型精抛，
[0011]通过3轮的磁流变面型精抛，将面型精度提高到≈100nm的面型精度；
[0012]S3.面型误差测量分析，
[0013]在磁流变抛光后，测量分析面型误差，将得到面型误差的峰谷值PV与面型误差的方均根值RMS送入第一判断模块；
[0014]S4.第一判断模块，
[0015]第一判断模块计算PV/RMS，当PV/RMS大于10，则不利于磁流变继续抛光，需进行气缸应力盘抛光；进入下一步；
[0016]S5.气缸应力盘抛光，
[0017]通过气缸应力盘抛光去除磁流变数控抛光产生的中频加工纹路；
[0018]S6.第二判断模块，
[0019]第二判断模块在检测气缸应力盘抛光后的粗糙度后判断是否符合指标要求，在去除磁流变中频加工纹路的过程中可能会出现整体面型变差的情况；
[0020]①
当粗糙度不符合指标要求时，通过步骤S2的磁流变面型精抛与步骤5的气缸应力抛光组成迭代加工，通过多轮迭代，最终实现高精度超光滑大偏离度非球面的抛光；
[0021]②
当符合指标要求时，进入下一步；
[0022]S7.完成加工。
[0023]本专利技术的工艺合理，先通过小磨头数控抛光，快速去除非球面表面的损伤层；再通过数轮的磁流变面型精抛，提高面型精度；最后通过磁流变面型精抛与气缸应力抛光组成迭代加工，通过多轮迭代，最终实现高精度超光滑大偏离度非球面的抛光，解决了由于应力盘与非球面接触时存在一定的斜率，导致应力盘加工非球面往往无法较好的避免光洁度和表面粗糙度的技术缺陷。
[0024]本专利技术的技术方案是：一种非球面光学零件的气缸应力抛光盘装置，包括抛光主盘，所述抛光主盘上设置有两个以上间距布置的预设镂空口，预设镂空口内设置有迷你气缸，迷你气缸包括气缸杆端头；抛光主盘的一端设置有球窝，球窝与主轴顶针相藕合构成万向节，气缸杆端头位于远离球窝的一端，气缸杆端头上均设置有抛光层，抛光层的底面超出抛光主盘的底面。
[0025]本专利技术采用的抛光主盘一般设计为非球面的最佳拟合球R值，能使抛光盘尽可能与非球面贴合；预设镂空口根据非球面的各点位偏离度设置，预设镂空口内的迷你气缸能提供一个持续的压力，使抛光主盘运转到非球面的任意矢高位置，抛光盘会在非球面各个不同矢高点实现平滑接触，不会产生过度倾斜或抛光间隙，以尽量减小低频面形误差的增加；融合传统抛光大盘消除中频的优点，提供一种高效率和高精度的去中频抛光装置，实现突破传统数控抛光在高精度、超光滑非球面抛光的瓶颈，且压力均匀，解决了传统应力盘全盘与零件接触时各点位的压力不均匀，或非全盘加工时始终有某些点位无法被磨削的技术缺陷。
附图说明
[0026]图1为现有技术的应力抛光盘结构示意图。
[0027]图2为本专利技术的抛光装置的结构示意图。
[0028]图3为本专利技术的抛光主盘结构示意图。
[0029]图4为本专利技术的抛光工艺流程图。
[0030]图中：1.抛光主盘；2.迷你气缸；3.主轴顶针；101.预设镂空口；102.球窝；201.气
缸杆端头；202.抛光层。
具体实施方式
[0031]下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。
[0032]参阅图1
‑
4，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，仍均应落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0033]实施例一、一种非球面光学零件的气缸应力抛光盘装置，参考图2、图3，包括抛光主盘1，所述抛光主盘1上设置有两个以上间距布置的预设镂空口101，预设镂空口101内设置有迷你气缸2，迷你气缸2包括气缸杆端头201；抛光主盘1的一端设置有球窝102，球窝102与主轴顶针3相藕合构成万向节，气缸杆端头201位于远离球窝102的一端，气缸杆端头201上均设置有抛光层202，抛光层202的底面超出抛光主盘1的底面。本专利技术采用的抛光主盘一般设计为非球面的最佳拟合球R值，能使抛光盘尽可能与非球面贴合；预设镂空口根据非球面的各点位偏离度设置，预设镂空口内的迷你气缸能提供一个持续的压力，使抛光主盘运转到非球面的任意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.非球面光学零件的气缸应力抛光盘的抛光方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.小磨头数控抛光，通过小磨头数控抛光，快速去除非球面表面的损伤层，并达到≈500nm的加工精度；所用抛光液根据被加工零件材料进行选择；所用抛光轮转速根据材料硬度、切削力选择；S2.磁流变面型精抛，通过3轮的磁流变面型精抛，将面型精度提高到≈100nm的面型精度；S3.面型误差测量分析，在磁流变抛光后，测量分析面型误差，将得到面型误差的峰谷值PV与面型误差的方均根值RMS送入第一判断模块；S4.第一判断模块，第一判断模块计算PV/RMS，当PV/RMS大于10，进入下一步；S5.气缸应力盘抛光，通过气缸应力盘抛光去除磁流变数控抛光产生的中频加工纹路；S6.第二判断模块，第二判断模块在检测气缸应力盘抛光后的粗糙度后判断是否符合指标要求，当符合指标要求时，进入下一步；S7.完成加工。2.根据权利要求1所述的一种非球面光学零件的气缸应力抛光盘的抛光方法，其特征在于：所述步骤S1中，使用zygo干涉仪进行面型误差测量，并对数据进行畸变处理，得到小磨头数控抛光后的面型数据。3.根据权利要求2所述的一种非球面光学零件的气缸应力抛光盘的抛光方法，其特征在于：所述步骤S2中，将小磨头数控抛光后得到的面型误差数值带入磁流变工艺软件，进行驻留时间计算，通过磁流变加工，每次加工后进行面型误差测量与分析。4.根据权利要求3所述的一种非球面光学零件的气缸应力抛光盘的抛光方法，其特征在于：所述步骤S4中，当PV/RMS小于10，说明气缸应力盘抛光可有效去除磁流变抛光产生的中高频，而产生的面型误差需通过磁流变面型精抛与气缸应力盘迭代加工达到面型收敛效...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶青，郑美玲，
申请(专利权)人：上海现代先进超精密制造中心有限公司，
类型：发明
国别省市：