DE102011084118A1 - Glättungswerkzeug und Glättungsvorrichtung zur automatisierten Bearbeitung eines optischen Elements und entsprechende Verfahren hierzu - Google Patents

Glättungswerkzeug und Glättungsvorrichtung zur automatisierten Bearbeitung eines optischen Elements und entsprechende Verfahren hierzu Download PDF

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Abstract

Die folgende Erfindung betrifft ein Glättungswerkzeug (6) zur Glättung von Oberflächen von optischen Bauteilen (7) mit einem Träger und einer Pechschicht an der Bearbeitungsfläche des Glättungswerkzeugs, welche mehrere Nuten aufweist, wobei zwischen Träger und Pechschicht eine elastische Schicht angeordnet ist, und eine Vorrichtung (1) zur automatisierten Bearbeitung eines optischen Elements mit einem Halter (5) für ein Glättungswerkzeug und einem Glättungswerkzeug, das an dem Halter angeordnet werden kann, wobei das Glättungswerkzeug einen Träger und eine Pechschicht aufweist, die an der Bearbeitungsfläche des Glättungswerkzeugs angeordnet ist, wobei das Glättungswerkzeug so in dem Halter aufgenommen ist, dass es während der Bearbeitung des optischen Elements um eine eigene zentrale Achse drehbar ist. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Glättungswerkzeugs und zur automatisierten Bearbeitung eines optischen Elements mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. einem erfindungsgemäßen Glättungswerkzeug.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Glättungswerkzeug zur Glättung von Oberflächen von optischen Bauteilen mit einem Träger und einer Pechschicht an der Bearbeitungsfläche des Glättungswerkzeugs, welche mehrere Nuten aufweist, und eine Vorrichtung zur automatisierten Bearbeitung eines optischen Elements mit einem entsprechenden Glättungswerkzeug sowie ein Verfahren zur automatisierten Bearbeitung eines optischen Elements mit einer entsprechenden Vorrichtung und einem Glättungswerkzeug. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur reproduzierbaren Herstellung eines Glättungswerkzeugs.
  • STAND DER TECHNIK
  • Bei optischen Elementen für Mikrolithographieanlagen, wie beispielsweise optischen Linsen oder Spiegeln für Projektionsbelichtungsanlagen sind hohe Glattheit bzw. geringe Rauheit der optischen Oberflächen erforderlich. Dies gilt insbesondere auch für Spiegel, die bei Projektionsbelichtungsanlagen eingesetzt werden, die mit Licht mit einer Wellenlänge im Bereich des extrem Ultravioletten betrieben werden. Bei derartigen Spiegeln kommt erschwerend hinzu, dass diese zur Erzielung höchster Auflösungen in der Projektionsbelichtungsanlage zunehmend komplizierte dreidimensionale, sogenannte asphärische Oberflächen und Formen aufweisen. Dies macht eine Bearbeitung zur Erzielung niedriger Rauheitswerte schwierig.
  • Bezüglich der Rauheit unterscheidet man entsprechend der Wellenlängen der Abweichungen der Oberfläche von der Soll-Oberfläche bzw. der entsprechenden Ortsfrequenz niederfrequenten Ortsfrequenzen im Bereich von ca. 1 mm bis 50 mm sowie mittelfrequente Fehler mit Ortsfrequenzen im Bereich von 1 µm bis 2000 µm und hochfrequente Rauheit mit Ortsfrequenzen von ca. 0,02 µm bis 1 µm.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf mittelfrequente Rauheiten gerichtet, die beispielsweise durch vorangegangene Bearbeitungsschritte entstanden sind, wie beispielsweise Oberflächenstrukturen oder -abweichungen mit Ortsfrequenzen im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm, die in die Oberfläche des zu bearbeitenden optischen Bauteils eingebracht worden sind. Entsprechend soll ein Glättungswerkzeug und Glättungsverfahren bereitgestellt werden, mit denen eine Form erhaltende Bearbeitung mit ausreichendem Abtrag zur Eliminierung von Bearbeitungsstrukturen mit Ortsfrequenzen von 0,5 mm bis 5 mm durchgeführt werden kann.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, sphärische oder ebene optische Elemente mit sogenannten Pechschalen zu glätten, bei denen auf einem Träger des Glättungswerkzeugs eine Pechschicht angeordnet ist, in der Nuten vorgesehen sind, um innerhalb der Nuten ein flüssiges oder pastöses Poliermittel mit abrasiven Partikeln, welches zwischen die Pechschicht und die zu bearbeitende Oberfläche gegeben wird, anzusammeln, sodass ein Reservoir für das Poliermittel entsteht und bei einer lang anhaltenden Relativbewegung zwischen Pechschicht und zu bearbeitender Oberfläche für den Glättungsabtrag des zu bearbeitenden Materials zur Verfügung zu stehen. Diese Pechschalen werden als sogenannte Vollflächenschalen eingesetzt, die in ihrer Form komplementär zu der Form der zu bearbeitenden Oberfläche sind und die gesamte zu bearbeitende Oberfläche überdecken. Bei einem sphärischen optischen Element, das eine konvexe zu bearbeitende Oberfläche aufweist, ist die Pechschale entsprechend konkav mit entsprechender sphärischer Form ausgebildet.
  • Durch eine Relativbewegung zwischen der Pechschale (Glättungswerkzeug) und dem zu bearbeitenden Bauteil kommt es zu einer Reibung der abrasiven Partikel an der Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils und zu einem entsprechenden Abtrag von hervorvorstehendem Material, sodass eine Glättung bewirkt wird. Die Relativbewegung zwischen der Pechschale und dem zu bearbeitenden optischen Element wird dadurch bewirkt, dass einerseits das zu bearbeitende optische Element in eine Drehbewegung um seine Mittelachse versetzt wird und darüber hinaus die Pechschale durch eine Exzenter-Bewegung in kreisförmigen bzw. elliptischen Bahnen über das zu bearbeitende optische Element geführt wird. Durch das zwischen Pechschale und zu bearbeitender Oberfläche eingebrachte Poliermittel mit abrasiven Partikeln wird die zu bearbeitende Oberfläche geglättet.
  • Allerdings weist dieses Bearbeitungsverfahren auch Schwierigkeiten auf, da durch die Eigenrotation des zu bearbeitenden Bauteils die Relativgeschwindigkeit zwischen Pechschale und zu bearbeitendem Bauteil am Rand des Bauteils größer ist als in der Mitte, sodass es am Rand zu einem stärken Materialabtrag kommt, was zu einer unerwünschten Änderung der Oberflächenform beiträgt.
  • Darüber hinaus ist das im Stand der Technik bekannte Pechschalenglättungsverfahren für sphärische oder ebene optische Bauelemente auch nicht für asphärische oder frei geformte optische Elemente einsetzbar, die bei EUV-Projektionsbelichtungsanlagen vermehrt zum Einsatz kommen.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile des bekannten Verfahrens zur Glättung von optischen Bauteilen mit Pechschalen zu vermeiden und andererseits ein derartiges Verfahren für die Bearbeitung von asphärischen oder auch Freiformflächen, wie z.B. außeraxiale Asphären, und nicht ebenen Bauteilen sowie nicht kreisrunden Bauteilen weiter zu entwickeln. Darüber hinaus soll das Verfahren jedoch einfach und zuverlässig durchführbar und eine entsprechende Vorrichtung einfach realisierbar sein.
  • TECHNISCHE LÖSUNG
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Glättungswerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Glättungswerkzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 8, einer Vorrichtung zur automatisierten Bearbeitung eines optischen Elements mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie einem Verfahren zur automatisierten Bearbeitung eines optischen Elements mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung geht aus von einem Glättungswerkzeug zur Glättung von Oberflächen von optischen Bauteilen mit einem Träger, der beispielsweise aus einer Aluminiumplatte gebildet sein kann, auf welchem eine Pechschicht aufgebracht wird, die eine Bearbeitungsfläche bereitstellt, mit welcher im Kontakt mit der zu bearbeitenden Oberfläche unter Anwendung eines Polieroder Glättungsmittels ein abrasiver Abtrag des zu bearbeitenden Materials ermöglicht wird.
  • Unter Pech werden hierbei nicht nur die bei der thermischen Zersetzung organischer Produkte wie Holz, Stein, Kohle, Erdöl und dergleichen bei der Herstellung von Teer entstehenden Rückstände verstanden, sondern alle vergleichbaren Materialien mit ähnlichen Eigenschaften, wie bituminöse Materialien und dergleichen.
  • Die Pechschicht des erfindungsgemäßen Glättungswerkzeugs weist mehrere Nuten auf, sodass die Pechschicht durch sich kreuzenden Nuten in verschiedene eigenständige Bereiche getrennt ist, wobei die Nuten einerseits ein Reservoir für das flüssige oder pastöse Poliermittel bereitstellen und andererseits den separierten Pechschichtbereichen eine unabhängige Verformung ermöglichen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Glättungswerkzeug ist nunmehr zwischen dem Träger und der Pechschicht eine elastische Schicht angeordnet, die es zusätzlich ermöglicht, dass die verschiedenen durch die Nuten separierten Bereiche der Pechschicht entsprechend der Oberflächenform des zu bearbeitenden optischen Elements ausgerichtet werden können, um so asphärische bzw. frei geformte Oberflächen von optischen Bauteilen bearbeiten zu können.
  • Die elastische Schicht kann aus jedem geeigneten Material gebildet sein, welches einerseits eine ausreichend feste Haftung der Pechschicht ermöglicht und andererseits eine einfache Verformung bzw. Ausrichtung der Pechschichtbereiche sicherstellt. Insbesondere kann es sich um eine Kunststoffschaumschicht handeln.
  • Die Nuten, die in der Pechschicht vorgesehen sind, können zumindest teilweise bis in die elastische Schicht hinein oder durch die elastische Schicht hindurch bis zum Träger ausgebildet sein. Allerdings ist es auch denkbar, dass die Nuten lediglich in der Pechschicht vorgesehen sind. Durch eine Ausbildung der Nuten bis zum Träger wird eine noch stärkere seitliche Verkippung der durch die Nuten begrenzten Pechschichtbereiche ermöglicht.
  • Dies kann auch durch die gewählte Querschnittsform der Nuten beeinflusst werden, beispielsweise durch Ausbildung von im Querschnitt V-förmigen oder rechteckigen Nuten oder Kombinationen davon. Beispielsweise kann die Nut im Bereich der Pechschicht einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und im Bereich der elastischen Schicht einen V-förmigen Querschnitt.
  • Darüber hinaus ist es auch möglich, dass bei dem Glättungswerkzeug Teile der Pechschicht und/oder der elastischen Schicht, die von den Nuten begrenzt sind, also die entsprechenden Pechschichtbereiche und optional die darunter liegende elastische Schicht von dem Glättungswerkzeug entfernt sind, um Bereiche zu bilden, durch die ein großes Poliermittelreservoir bereitgestellt wird bzw. kein unmittelbarer Materialabtrag bewerkstelligt werden kann. Insbesondere ist deshalb eine Entfernung von Teilen der Pechschicht und/oder der elastischen Schicht am Rand des Glättungswerkzeugs vorteilhaft, um Grenzflächeneffekte zu minimieren.
  • Die Pechschicht kann eine Dicke von 0,5 mm bis 4 mm, insbesondere 1 mm bis 2 mm quer zur Bearbeitungsfläche aufweisen, um durch die entsprechend dünn ausgebildete Pechschicht eine ausreichende Anpassung der Pechschicht an die frei geformte Oberfläche des zu bearbeitenden optischen Bauteils zu gewährleisten.
  • Das Glättungswerkzeug kann vorzugsweise als ebene runde Scheibe ausgebildet sein, jedoch sind auch andere Formen, wie beispielsweise Kreissegmente, halbrunde Scheiben oder ähnliche Geometrien für das Glättungswerkzeug bzw. die Pechschicht und/oder die elastische Schicht denkbar.
  • Um eine definierte und reproduzierbare Einbringung der Nuten in die Pechschicht und/oder elastische Schicht zu gewährleisten wird nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, für den selbstständig und unabhängig von den anderen Aspekten sowie in Kombination mit den anderen Aspekten Schutz begehrt wird, ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem mittels eines Laserprojektors ein Schnittmuster auf die Pechschicht projiziert wird und anschließend gemäß dem Schnittmuster mittels eines Bearbeitungswerkzeugs die Nuten entlang des Schnittmusters eingebracht werden. Auf diese Weise ist es möglich in reproduzierbarer Weise exakt die gleichen Nuten in Pechschichten verschiedener Glättungswerkzeuge einzubringen, um so reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, für den unabhängig und separat von anderen Aspekten der Erfindung sowie in Kombination mit anderen Aspekten der Erfindung Schutz begehrt wird, wird eine Vorrichtung zur automatisierten Bearbeitung eines optischen Elements vorgeschlagen, welches einen Halter für ein Glättungswerkzeug und ein entsprechendes Glättungswerkzeug umfasst, das an dem Halter angeordnet werden kann. Das Glättungswerkzeug weist wiederum einen Träger und eine Pechschicht auf, welche eine Bearbeitungsfläche des Glättungswerkzeugs bereitstellt. Das Glättungswerkzeug ist erfindungsgemäß so an dem Halter angeordnet, dass das Glättungswerkzeug und somit die Pechschicht eine Drehung um eine eigene zentrale Achse bzw. Mittelachse ausführen können, sodass auf eine Drehung des zu bearbeitenden optischen Bauteils verzichtet werden kann. Stattdessen wird jegliche Relativbewegung zwischen der Pechschale (Glättungswerkzeug) und dem zu bearbeitenden optischen Bauteil durch das Glättungswerkzeug bereitgestellt.
  • Eine entsprechende Vorrichtung kann ein oben beschriebenes Glättungswerkzeug umfassen oder auch ein herkömmliches Glättungswerkzeug mit Pechschicht, welches keine entsprechende elastische Schicht aufweist.
  • Neben der Drehbewegung des Glättungswerkzeugs um seine eigene Achse können weitere Bewegungen des Glättungswerkzeugs überlagert sein, beispielsweise eine Rotationsbewegung bzw. Kreisbewegung, die durch ein Exzenterelement realisiert werden kann. Die Drehbewegung und/oder die Rotationsbewegung können hierbei auch als Pendel- oder Schwenkbewegungen ausgeführt werden, also als Bewegungen mit sich ändernden Bewegungsrichtungen.
  • Außerdem kann das Glättungswerkzeug eine Bewegung über die Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils ausführen, da das Glättungswerkzeug im Vergleich zu der zu bearbeitenden Oberfläche kleiner, insbesondere sehr viel kleiner ausgebildet sein kann, um eine gute Anpassung an eine asphärische Oberfläche zu ermöglichen. Sehr viel kleiner bedeutet hierbei, dass die Bearbeitungsfläche des Glättungswerkzeugs nur einen Bruchteil der zu bearbeitenden Oberfläche darstellen kann, beispielsweise im Bereich von weniger als 50%, insbesondere weniger als 30%, insbesondere weniger als 10% der zu bearbeitenden Oberfläche.
  • Entsprechend kann die Vorrichtung so ausgebildet sein, dass das Glättungswerkzeug in einer Abtastbewegung oder Scanbewegung über die zu bearbeitende Oberfläche geführt wird. Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise in Form eines Roboters oder in anderer geeigneter Weise so ausgebildet sein, dass ein an der Vorrichtung vorgesehener Werkzeugkopf im zwei- oder dreidimensionalen Raum definiert Bewegungen ausführen kann, also beispielsweise eine zweidimensionale Fläche abfahren oder eine beliebige Freiformfläche im dreidimensionalen Raum nachfahren kann.
  • Das Glättungswerkzeug kann hierbei kardanisch oder über ein Kreuzgelenk gelagert sein, um in Bezug auf die Drehachse, um die sich das Glättungswerkzeug mit der Pechschicht dreht, unterschiedliche Winkel einnehmen zu können, um wiederum eine jederzeit möglichst gute Ausrichtung der Pechschicht auf die asphärische oder frei geformte Oberfläche zu gewährleisten.
  • Die Drehgeschwindigkeit des Glättungswerkzeugs um seine Achse kann im Bereich von drei bis zehn Umdrehungen pro Minute, insbesondere vier bis acht Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise fünf bis sechs Umdrehungen pro Minuten liegen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Figuren zeigen in rein schematischer Weise in
  • 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bearbeitung von optischen Oberflächen;
  • 2 eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung aus 1;
  • 3 eine Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung aus den 1 und 2;
  • 4 eine Draufsicht auf die zu bearbeitende Oberfläche;
  • 5 eine Draufsicht auf die Bearbeitungsfläche eines erfindungsgemäßen Glättungswerkzeugs; und in
  • 6 einen teilweisen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Glättungswerkzeug.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Allerdings ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
  • Die 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Bearbeitung optischer Bauteile bzw. Oberflächen, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die optisch wirksame Oberfläche 8 eines Spiegels 7 bearbeitet wird.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst einen Roboter 2 mit einem Roboterarm 3, der entsprechend über die Robotersteuerung und die im Roboter 2 bzw. Roboterarm 3 vorgesehenen Bewegungsmöglichkeiten definiert, im dreidimensionalen Raum verfahren werden kann.
  • Am Ende des Roboterarms 3 ist ein Werkzeugkopf 4 angeordnet, der einen Halter 5 umfasst, an dem ein Glättungswerkzeug 6 angeordnet ist. Das Glättungswerkzeug 6 weist eine Bearbeitungsfläche 16 auf, die auf der zu bearbeitenden Oberfläche 8 des zu bearbeitenden optischen Bauteils 7 aufliegt. Wie mit der gestrichelt dargestellten Bewegungslinie 20 gezeigt ist, kann das Glättungswerkzeug 6 mittels des Roboters 2 in einer Abtast- bzw. Scanbewegung über die gesamte Oberfläche 8 geführt werden. Wie später noch detailliert gezeigt wird, wird der Abtastbewegung 20 eine zusätzliche Drehbewegung des Glättungswerkzeugs 6 überlagert.
  • Während der Bearbeitung ist der Spiegel 7 über Halterungen 9 fest auf einer Ablage 10 angeordnet und wird selbst nicht bewegt.
  • Die 2 zeigt den Werkzeugkopf 4 in einer vergrößerten Darstellung, wobei wiederum das Glättungswerkzeug 6 an dem Halter 5 gezeigt ist. Wie mit der Pfeillinie um den Halter 5 herum angedeutet ist, wird der Halter 5 gedreht, so dass auch das Glättungswerkzeug 6 in Form einer Scheibe aus einem Träger 13, einer elastischen Schicht 14 und einer Pechschicht 15 um die eigene Achse gedreht wird.
  • Um ein Verkippen des Glättungswerkzeugs 6 gegenüber der Drehachse des Halters 5 zu ermöglichen, ist das Glättungswerkzeug 6 kardanisch oder über ein Kreuzgelenk 12 mit dem Halter 5 verbunden. Damit kann die Bearbeitungsfläche 16 des Glättungswerkzeugs 6 sich jeder beliebigen Form der zu bearbeitenden Oberfläche 8 anpassen.
  • Die 3 zeigt die Vorrichtung in einer Seitenansicht, so dass die Anordnung des Exzenters 11 bzw. des Halters 5 am Exzenter 11 sowie der Aufbau des Glättungswerkzeugs 6 gut zu erkennen sind.
  • Wie der 3 zu entnehmen ist, ist der Halter 5 mit seiner Längsachse 23, um die sich der Halter 5 und das Glättungswerkzeug 6 drehen, versetzt zur zentralen Achse oder Mittelachse 24 des Exzenters 11, um die sich dieser dreht, angeordnet, und zwar um den Abstand A, so dass der Halter 5 bei Drehung des Exzenters 5 um seine zentrale Achse 24 eine Kreisbewegung 21 beschreibt (siehe 4).
  • Der Exzenter 11 und die Anordnung des Halters 5 können so gewählt werden, dass der Abstand A zwischen der zentralen Achse bzw. der Mittelachse 24 des Exzenters 11 und der zentralen bzw. Mittelachse 23 des Halters 5 im Bereich von 10 mm bis 20 mm, insbesondere 12 mm bis 15 mm liegt, so dass der Halter 5 und somit die daran angeordnete Glättungsscheibe 6 eine Kreisbewegung mit einem Durchmesser von 24 bis 30 mm durchführen. Der Abstand A kann jeweils nach Größe des Durchmessers des Glättungswerkzeugs 6 im Bereich von 10 mm bis 20 mm gewählt werden, wenn beispielsweise Glättungswerkzeuge mit einem Scheibendurchmesser von 50 bis 150 mm verwendet werden.
  • In der 4 ist in einer Draufsicht auf die zu bearbeitende Fläche 8 die Überlagerung der verschiedenen Bewegungen dargestellt. Zum einen führt der Werkzeugkopf 4 aufgrund der Bewegung des Roboters 2 bzw. des Roboterarms 3 eine Abtastbewegung 20 durch, die bei den gezeigten Ausführungsbeispielen zu einer mäanderförmigen Bahn das Glättungswerkzeugs 6 über die gesamte Oberfläche 8 des zu bearbeitenden Bauteils führt. Gleichzeitig wird über den Exzenter 11 eine Kreisbewegung 21 (Zur Vereinfachung der Zeichnung ist eine Kreisbewegung des Halters 5 beabstandet vor der Mittelachse 23 in 4 eingezeichnet) des Halters 5 und somit des Glättungswerkzeugs 6 durchgeführt, so dass ein Kreis 25 überdeckt wird, wenn keine gleichzeitige Abtastbewegung 20 durchgeführt wird. Die durch das Werkzeug überdeckte Fläche ist mit 22 bezeichnet.
  • Darüber hinaus wird durch eine Drehbewegung des Glättungswerkzeugs 6 um die Längs- bzw. Mittelachse 23 des Halters 5 eine Drehung um die eigene Achse bewirkt.
  • Werden nun die Abstände der parallelen Bahnen der Mäanderbahn bei der Abtastbewegung 20 ungefähr im Bereich des halben Exzentermaßes A, also im Bereich von 5 bis 10 mm, gewählt, so erfolgt eine vollständige und vielfältige Relativbewegung zwischen der Pechschicht des Glättungswerkzeugs 6 und der der zu bearbeitenden Oberfläche 8.
  • Da die Pechschicht 15 des Glättungswerkzeugs 6 mit der Bearbeitungsfläche 16, wie in 5 in einer Draufsicht auf die Bearbeitungsfläche 16 gezeigt, mit einer Vielzahl von Nuten 17 durchzogen ist, kann flüssiges oder pastöses Poliermittel mit darin eingelagerten abrasiven Partikeln, wie beispielsweise das hoch abtragende Poliermittel ZOX CE 89 oder Hastelite PO, welches zwischen der zu bearbeitenden Fläche 8 und der Bearbeitungsfläche 16 angeordnet wird, in die Hohlräume der Nuten 17 eingelagert werden und dort für den Einsatz zur abrasiven Bearbeitung der zu bearbeitenden Oberfläche bereit stehen.
  • Das Glättungswerkzeug kann auch so ausgestaltet sein, dass bestimmte Teile der Pechschicht 15, die in der 5 als dunkel ausgemalte Bereiche 18 dargestellt sind, entfernt sind, um einen sanften Übergang am Rand des Glättungswerkzeugs zu ermöglichen.
  • Die Nuten in der Pechschicht 15 können sich, wie in 6 dargestellt ist, bis in die elastische Schicht 14 erstrecken, die aus einem Kunststoffschaumstoff gebildet sein kann. In der Darstellung der 6 sind die Nuten 17 V-förmig im Querschnitt ausgebildet und erstrecken sich durch die Pechschicht 15 und die elastische Schicht 14 bis zum Träger 13. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Nuten 17 lediglich in der Pechschicht 15 vorgesehen sind und sich dort bis zur elastischen Schicht 14 erstrecken. Darüber hinaus ist es auch möglich, andere Querschnittsformen vorzusehen, wie beispielsweise rechteckige oder runde Querschnittsformen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen und Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass Abhandlungen in der Weise vorgenommen werden können, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen vorgenommen werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Insgesamt offenbart die vorliegende Erfindung sämtliche Kombinationen aller vorgestellten Einzelmerkmale.

Claims (19)

  1. Glättungswerkzeug zur Glättung von Oberflächen von optischen Bauteilen mit einem Träger (13) und einer Pechschicht (15) an der Bearbeitungsfläche (16) des Glättungswerkzeugs (6), welche mehrere Nuten (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Träger (13) und Pechschicht (15) eine elastische Schicht (14) angeordnet ist.
  2. Glättungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Schicht (14) aus einem Schaumstoff, insbesondere einem Polymer gebildet ist.
  3. Glättungswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (17) zumindest teilweise bis in die elastische Schicht (14) hinein oder durch die elastische Schicht (14) hindurch bis zum Träger (15) ausgebildet sind.
  4. Glättungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (17) eine Querschnittsform aufweisen, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die Vförmige und rechteckige Querschnitte und Kombinationen davon aufweist.
  5. Glättungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Teile (18) der Pechschicht und/oder der elastischen Schicht, die von Nuten begrenzt sind, insbesondere am Rand des Glättungswerkzeugs entfernt sind.
  6. Glättungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pechschicht (15) eine Dicke von 0,5 bis 4 mm, insbesondere 1 bis 2 mm aufweist.
  7. Glättungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (13) mit der elastischen Schicht (14) und der Pechschicht (15) eine Scheibe bilden, wobei die Pechschicht mit der Bearbeitungsfläche eben und/oder rund ist, insbesondere mit einem maximalen Durchmesser ≤ 150 mm, insbesondere ≤ 120 mm ausgebildet ist.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Glättungswerkzeugs, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem an der Bearbeitungsfläche (16) eine Pechschicht (15) angeordnet wird, in welche Nuten (17) eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten mittels eines Laserprojektors in Form eines Schnittmusters auf die Pechschicht projiziert und mit einem Bearbeitungswerkzeug entlang des projizierten Schnittmusters eingebracht werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Teile (18) der Pechschicht, die von Nuten begrenzt sind, insbesondere am Rand des Glättungswerkzeugs entfernt werden.
  10. Vorrichtung zur automatisierten Bearbeitung eines optischen Elements mit einem Halter (5) für ein Glättungswerkzeug und einem Glättungswerkzeug (6), das an dem Halter angeordnet werden kann, wobei das Glättungswerkzeug einen Träger (13) und eine Pechschicht (15) aufweist, die an der Bearbeitungsfläche (16) des Glättungswerkzeugs angeordnet ist, wobei das Glättungswerkzeug (6) so in dem Halter (5) aufgenommen ist, dass es während der Bearbeitung des optischen Elements um eine eigene zentrale Achse drehbar ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Glättungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (5) des Glättungswerkzeugs exzentrisch und rotierbar gelagert ist, so dass der Halter und das Glättungswerkzeug bei der Bearbeitung des optischen Elements eine Kreisbewegung ausführen können.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Werkzeugkopf (4) aufweist, an dem der Halter (5) angeordnet ist, wobei der Werkzeugkopf so ausgebildet ist, dass er im zwei- oder dreidimensionalen Raum definierte Bewegungen ausführen kann.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Glättungswerkzeug (6) kardanisch oder über eine Kreuzgelenk (12) an dem Halter (5) angeordnet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass das Glättungswerkzeug (6) mit einer Drehgeschwindigkeit von 3 bis 10 Umdrehungen/Minute, insbesondere 4 bis 8 Umdrehungen/Minute, vorzugsweise 5 bis 6 Umdrehungen/Minute gedreht wird.
  16. Verfahren zur automatisierten Bearbeitung eines optischen Elements (7) mit einer Vorrichtung (1) mit einem Glättungswerkzeug (6), das einen Träger (13) und eine Pechschicht (15) aufweist, wobei die Pechschicht eine Bearbeitungsfläche (16) aufweist, die gegenüber einer zu bearbeitenden Oberfläche (8) eines optischen Elements ausgerichtet wird, wobei zwischen Pechschicht und zu bearbeitender Oberfläche ein Poliermittel angeordnet wird, und wobei das Glättungswerkzeug mit der Pechschicht in einer Abtastbewegung (20) über die zu bearbeitende Oberfläche bewegt wird und gleichzeitig eine Drehbewegung des Glättungswerkzeugs mit der Pechschicht um eine eigene Drehachse überlagert wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Abtastbewegung (20) und der Drehbewegung des Glättungswerkzeugs eine Kreisbewegung- oder andere Rotationsbewegung (21), insbesondere elliptische Rotationsbewegung des Glättungswerkzeugs ausgeführt wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Glättungswerkzeug (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder eine Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 15 eingesetzt wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Glättungswerkzeug (6) eine kleinere Bearbeitungsfläche aufweist als die zu bearbeitende Oberfläche des optischen Elements.
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