CN102501154B

CN102501154B - 一种离子束抛光过程中工件装卡装置和方法

Info

Publication number: CN102501154B
Application number: CN201110329856.XA
Authority: CN
Inventors: 施春燕; 钟显云; 万勇建; 范斌; 伍凡; 张亮
Original assignee: Institute of Optics and Electronics of CAS
Current assignee: Institute of Optics and Electronics of CAS
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2031-10-26
Also published as: CN102501154A

Abstract

本发明是离子束抛光过程中工件装卡装置和方法，所述工件装卡装置包括四槽旋转台固定在装卡主平台上，四个沟槽正交对称分布在四槽旋转台上；四个滑动固定柱分别装在四槽旋转台的四个槽上，拧动滑动固定柱上的固定螺栓使滑动固定柱固定或松动；陶瓷帽片固定在滑动固定柱的上面；在滑动固定柱侧面有一个挂钩，在挂钩的下侧有一装卡在滑动固定柱上的升降支架结构。本发明亦具有工件装卡方法在装卡主平台上安装一个四槽旋转台，通过可滑动固定柱把工件装卡在四槽旋转台结构上，通过采用千分表旋转四槽旋转台测量距可滑动固定柱的距离，不断移动可滑动固定柱的位置调节距离一致，确保工件的中心与装卡主平台的中心一致，从而实现工件位置的精确装卡。

Description

一种离子束抛光过程中工件装卡装置和方法

技术领域

本发明属于光刻系统光学制造技术领域，涉及离子束抛光过程中工件装卡方法和装置。

背景技术

微电子专用关键设备是微电子技术的重要支撑，光刻物镜是微电子专用设备分布重复投影光刻的关键核心部分，其性能直接决定了光刻微细图形传递能力，与微电子器件超大规模化直接相关。光刻物镜光学元件的质量要求比其他高精度光学元件质量要高一个数量级，例如，曲率半径小于或等于1μm，面形误差小于或等于λ/20～λ/100，rms均方根值小于或等于λ/100～λ/300等，对光学元件外径、中心厚、曲率半径、破坏层、偏心、粗糙度、面形PV值、RMS值等精度方面都提出极为苛刻的要求，对现有光学加工条件和技术提出了极为严峻的挑战。

由于离子束抛光具有非接触式的材料去除方式避免了接触应力的产生、控制镜面的亚表面质量、消除了传统加工中的边缘效应和刀具磨损等问题、原子量级的材料去除能力使得光学零件的精度可提升到纳米乃至于原子级水平等优点，在光刻物镜加工过程中，采用离子束抛光设备进行光学元件面形精度的提升抛光，抛光去除镜面面形的高点误差，从而使面形精度达到要求。

在离子束抛光中，离子束从离子源向上喷出，工件是倒置悬挂在离子源上方。工件的装卡是离子束加工过程中的一个重要问题，需设计一个装卡装置，既能把不同形状的工件简便、精确、稳定地固定在离子源正上方，又能有尽少的面积暴露被离子束轰击，暴露部分还需要抗离子束轰击，以免破坏装卡结构和被轰击出来的材料污染离子源。

发明内容

针对离子束抛光过程中工件装卡的需求，本发明的目的是提出一种离子束抛光过程中工件装卡装置和方法。

为了实现本发明的目的，本发明的一方面提出离子束抛光过程中工件装卡装置解决技术问题的方案包括：装卡主平台、四槽旋转台、滑动固定柱、陶瓷帽片、升降支架结构和挂钩，其中：四槽旋转台固定在装卡主平台上，并通过滚珠连接在装卡主平台上自由旋转，四个沟槽正交对称分布在四槽旋转台上；四个滑动固定柱分别装在四槽旋转台的四个槽上，通过拧动滑动固定柱上的固定螺栓使滑动固定柱固定或松动；陶瓷帽片固定在滑动固定柱的上面，用于防止滑动固定柱被离子束轰击；在滑动固定柱侧面有一个挂钩，用于固定工件的上表面；在挂钩的下侧有一装卡在滑动固定柱上的升降支架结构。

优选实施例，所述升降结构包括一圆柱支架和一旋转升降螺杆，圆柱支架的上端面为球面，用于固定工件的下表面。

优选实施例，调节滑动固定柱在四槽旋转台上的位置，用于实现圆形、正方形和长方形的形状工件的装卡。

优选实施例，在滑动固定柱上采用挂钩和升降支架结构对工件进行固定。

优选实施例，挂钩的端面呈弧形面。

优选实施例，升降支架结构上的圆柱支架端面呈球面。

优选实施例，滑动固定柱上的上端面采用一块同等面积和尺寸的陶瓷帽片进行覆盖和保护。

为了实现本发明的目的，本发明的另一方面提出一种离子束抛光过程中工件装卡方法，所述工件装卡的步骤如下：

步骤S1：根据待装卡工件的形状和大小，调节四个滑动固定柱在四槽旋转台的位置，紧固其中三个滑动固定柱，另一个滑动固定柱保持松动并能滑动状态；

步骤S2：调节滑动固定柱上能升降支架结构距挂钩的距离，移动保持松动的滑动固定柱，把待装卡工件固定在四个滑动固定柱上的能升降支架结构的圆柱支架上；

步骤S3：在装卡主平台安装一个千分表，旋转四槽旋转台，通过读取千分表距每个滑动固定柱的距离，不断调节和移动滑动固定柱在四槽旋转台上的位置，使千分表距每个滑动固定柱的距离基本一致时，固定滑动固定柱，此时工件的中心已与装卡平台的中心保持一致；

步骤S4：缓慢调节四个滑动固定柱的螺杆，使工件上下表面能稳定固定在挂钩和滑动固定柱的圆柱支架上，并确保工件不受太大的固定压力。

本发明的特点在于：

(1)本发明结构简单，采用四个可滑动固定柱装卡在四槽旋转台上，通过调节可滑动固定柱在四槽旋转台上的位置，可实现圆形、正方形和长方形等形状工件的装卡；

(2)本发明在可滑动固定柱采用挂钩和可升降支架结构进行工件的固定，挂钩的长度和宽度尺寸小，即挂钩装卡覆盖工件的面积尺寸小，一方面减小了离子束轰击挂钩材料面积，降低了离子束轰击非加工材料带来的污染；一方面增大了装卡工件的有效加工面积；

(3)本发明可滑动固定柱上的挂钩端面呈弧形面，这种形状的挂钩有利于装卡上表面为凸球面时的工件，确保上表面为凸球面时的工件能稳定接触装卡而不对工件表面产生压伤和破坏；

(4)本发明装置的可升降支架结构上的圆柱支架端面呈球面，这种形状的圆柱支架有利于装卡下表面为凹或凸球面时的工件，确保上表面为凸球面时的工件能稳定接触装卡而不对工件表面产生压伤和破坏；

(5)本发明可滑动固定柱上的上端面采用一块同等面积和尺寸的陶瓷帽片进行覆盖和保护，陶瓷材料耐离子束轰击，一方面降低了离子束轰击可滑动固定柱上的上端面材料带来的污染；一方面防止离子束轰击对可滑动固定柱的结构破坏；

(6)本发明采用在装卡主平台上安装一个四槽旋转台，通过可滑动固定柱把工件装卡在四槽旋转台结构上，通过采用千分表旋转四槽旋转台测量距可滑动固定柱的距离，不断移动可滑动固定柱的位置调节距离一致，确保工件的中心与装卡主平台的中心一致，从而实现工件位置的精确装卡。

附图说明

图1为本发明中的离子束抛光过程中工件装卡装置结构示意图；

图2为本发明中的四槽旋转台；

图3为本发明中的滑动固定柱结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

实施例一：结合图1本发明离子束抛光过程中工件装卡装置的实施例，本实施方式包括装卡主平台1、四槽旋转台2、滑动固定柱3、陶瓷帽片4、升降支架结构5和挂钩6。四槽旋转台2上端面四个方向正交分布着四个导轨滑槽，四槽旋转台2可用不锈钢材料加工，在下端面通过装卡结构和滚珠连接安装在装卡主平台1上，可实现自由旋转。滑动固定柱3上有升降支架结构5和挂钩6，挂钩6通过螺栓安装在滑动固定柱3上端面，升降支架结构5的螺杆安装在滑动固定柱3里面，圆柱支架安装在螺杆上，通过在滑动固定柱3上端面拧动控制螺杆实现圆柱支架上下移动。滑动固定柱3下端为与四槽旋转台2上导轨滑槽配合的结构，四个滑动固定柱3分别配合装配在四槽旋转台的四个槽上，通过拧动滑动固定柱3上端面的固定螺栓可使滑动固定柱3在四槽旋转台2上保持固定或松动；陶瓷帽片4的尺寸大小能刚好覆盖滑动固定柱3上端面，通过一个螺栓固定在滑动固定柱的上面，使得在滑动固定柱3上端面得到保护。升降支架结构5包括一圆柱支架和一旋转升降螺杆，圆柱支架的上端面为球面，用于固定工件的下表面。挂钩6端面呈弧形面，用于固定工件的上表面。

图2示出本发明中的四槽旋转台2，其中四槽对称分布于四槽旋转台2上。

图3示出本发明中的滑动固定柱结构图，其中滑动固定柱3、陶瓷帽片4、升降支架结构5和挂钩6的位置关系，已在图楚描述在此不再赘述。

实施例二：结合图1说明本实施例，本实施例是通过以下步骤实现的：

步骤S1：确定一块待要装卡加工的工件，工件假定为圆形，口径为Φ200mm，厚度为40mm，上表面为凸球面，下表面为凹球面。根据待装卡工件的形状和大小，分别调节动固定柱3在四槽旋转台2的位置，使滑动固定柱3的里端面距四槽旋转台2的中心大概在100mm左右，紧固其中三个滑动固定柱3，另一个保持松动可滑动状态；

步骤S2：调节滑动固定柱3上升降支架结构5距挂钩6的距离在41mm左右，移动保持松动的滑动固定柱3，把待装卡工件固定在四个滑动固定柱3上的升降支架结构5的圆柱支架上；

步骤S3：在装卡主平台1上安装一个千分表，旋转四槽旋转台2，通过读取千分表距每个滑动固定柱3的距离，不断调节和移动滑动固定柱3在四槽旋转台2上的位置，使千分表距每个滑动固定柱3的距离基本一致时(距离误差控制在小于某一值时，如50μm)，固定滑动固定柱3，此时工件的中心已与装卡主平台1的中心保持一致；

步骤S4：缓慢调节四个滑动固定柱3上端面的可滑动固定柱螺杆，使工件上下表面能稳定固定在挂钩6和滑动固定柱3的圆柱支架上，并确保工件不受太大的固定压力。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。

Claims

1.一种离子束抛光过程中工件装卡装置，包括装卡主平台、四槽旋转台、四个沟槽，四个沟槽正交对称分布在四槽旋转台上，其特征在于还包括:滑动固定柱、陶瓷帽片、升降支架结构和挂钩;四槽旋转台固定在装卡主平台上，并通过滚珠连接在装卡主平台上自由旋转;四个滑动固定柱分别装在四槽旋转台的四个槽上，通过拧动滑动固定柱上的固定螺栓使滑动固定柱固定或松动;陶瓷帽片固定在滑动固定柱的上面，用于防止滑动固定柱被离子束轰击;在滑动固定柱侧面有一个挂钩，用于固定工件的上表面;在挂钩的下侧有一装卡在滑动固定柱上的升降支架结构。

2.根据权利要求1所述离子束抛光过程中工件装卡装置，其特征在于，所述升降支架结构包括一圆柱支架和一旋转升降螺杆，圆柱支架的上端面为球面，用于固定工件的下表面。

3.根据权利要求1所述离子束抛光过程中工件装卡装置，其特征在于，调节滑动固定柱在四槽旋转台上的位置，用于实现圆形、正方形和长方形的形状工件的装卡。

4.根据权利要求1所述离子束抛光过程中工件装卡装置，其特征在于，在滑动固定柱上采用挂钩和升降支架结构对工件进行固定。

5.根据权利要求1所述离子束抛光过程中工件装卡装置，其特征在于，挂钩的端面呈弧形面。

6.根据权利要求1所述离子束抛光过程中工件装卡装置，其特征在于，升降支架结构上的圆柱支架端面呈球面。

7.根据权利要求1所述离子束抛光过程中工件装卡装置，其特征在于，滑动固定柱上的上端面采用一块同等面积和尺寸的陶瓷帽片进行覆盖和保护。

8.一种使用权利要求1所述的离子束抛光过程中工件装卡装置的工件装卡方法，其特征在于，所述工件装卡的步骤如下:

步骤S1:根据待装卡工件的形状和大小，调节四个滑动固定柱在四槽旋转台的位置，紧固其中三个滑动固定柱，另一个滑动固定柱保持松动并能滑动状态;

步骤S2:调节滑动固定柱上能升降支架结构距挂钩的距离，移动保持松动的滑动固定柱，把待装卡工件固定在四个滑动固定柱上的能升降支架结构的圆柱支架上;

步骤S3:在装卡主平台安装一个千分表，旋转四槽旋转台，通过读取千分表距每个滑动固定柱的距离，不断调节和移动滑动固定柱在四槽旋转台上的位置，使千分表距每个滑动固定柱的距离基本一致时，固定滑动固定柱，此时工件的中心已与装卡平台的中心保持一致;

步骤S4:缓慢调节四个滑动固定柱的螺杆，使工件上下表面能稳定固定在挂钩和滑动固定柱的圆柱支架上，并确保工件不受太大的固定压力。

9.如权利要求8所述的工件装卡方法，其特征在于，千分表距每个滑动固定柱的距离基本一致时的距离误差值控制在小于50μm。