DE10352842B4 - Bewegungsantrieb für eine Ionenstrahlbearbeitungsanlage - Google Patents

Bewegungsantrieb für eine Ionenstrahlbearbeitungsanlage Download PDF

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Abstract

Bewegungsantrieb für eine Ionenstrahlbearbeitungsanlage, insbesondere eine Ionenbearbeitungsanlage zur Oberflächenbehandlung einer Linse mit gekrümmter Linsenoberfläche, die von einer von dem Antrieb bewegten Ionenquelle bestrahlend überstrichen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bewegungsantrieb eine erste Pendelhalterung (18) für die zu bearbeitende Linse (14) und eine zweite Pendelhalterung (24) für die Ionenquelle (16) aufweist,
daß sich die Pendelachsen (20, 26) der ersten und zweiten Pendelhalterungen (18, 24) rechtwinklig schneiden,
daß jede Pendelhalterung (18, 24) mit einem eigenen längenvariablen Linearantrieb (30, 34) verbunden ist, dessen eines Ende an einer stationären Anlenkung (32, 36) schwenkbar gehalten ist und dessen anderes Ende an der zugehörigen Pendelhalterung (18, 24) außerachsig zu deren Pendelachse (20, 26) angelenkt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Bewegungsantrieb für eine Ionenstrahlbearbeitungsanlage zur Oberflächenbehandlung optischer Linsen, deren gekrümmte Oberfläche von einer von dem Antrieb bewegten Ionenquelle bestrahlend überstrichen wird.
  • Es ist bekannt, daß die Ionenstrahlbearbeitung von Festkörperoberflächen eine Formgebung mit höchster Qualitätsanforderung ermöglicht.
  • Bekannt sind Verfahren zur Ionenstrahlbearbeitung speziell zur Bearbeitung optischer Komponenten oder elektronischer Bauelemente. Es sind Blendenverfahren, Bewegungsysteme und Kombination von beiden letzteren bekannt.
  • In der Patentschrift DE 41 013 404 C2 wird beschrieben, daß die Beeinflussung des Ionenstrahls über die Lage, Form- und Öffnungszeitvariation des aus drei Blenden bestehenden Blendensystems erfolgt.
  • Weiterhin sind Blendenverfahren bekannt, bei denen die Strahlbegrenzung durch einschwenkbare Festblenden und/oder Grössenveränderung durch steuerbare, bewegliche Blenden erreicht wird.
  • In der Patentschrift DE 198 16 246 C1 wird ein Verfahren zur Elektronenbestrahlung von Schichten die auf Oberflächen von Objekten aufgebracht sind beschrieben, vorwiegend für die Härtung von Anstrichstoffen die auf Objekten mit dreidimensional geformten Oberflächen aufgebracht sind.
  • Dabei tritt aus einem evakuiertem Elektronenstrahlerzeuger der Elektronenstrahl durch vakuumdichtes Strahlaustritstfenster auf Atmosphärendruck aus. Die Bestrahlung der Objekte erfolgt in der Regel unter Innertbedingungen, beispielsweise unter Stickstoff. Die Handlingseinrichtung wird unter anderem am Beispiel eines Industrieroboters beschrieben. Dabei können zur optimalen Positionierung von Strahlenquelle und Objekt ein oder mehrere Roboter zur Anwendung kommen. Der Industrieroboter mit seinen fünf Bewegungsachsen erfüllt in diesem Falle die Funktion des Fünf-Achsen-Systems, das als Stand der Technik in der Ionenestrahlbearbeitung optischer Linsen zur Zeit eingesetzt wird.
  • Der wesentliche Nachteil eines Industrieroboters, in Hinsicht auf die Positioniergenauigkeit, sind die fünf rotatorischen Bewegungsachsen. Um optische Linsen bearbeiten zu können, müßten alle fünf rotatorischen Achsen des Roboters bewegt werden und die Fehler der einzelnen Achsen, würden sich in der Positioniergenauigkeit summieren. Je nach Verwendungszweck werden die einzelnen Roboterachsen direkt über Zahnräder oder indirekt über Zahnriemen angetrieben. Beide Antriebsarten finden ihren Einsatz dort, wo keine hohe Bewegungspräzision und permanente Wegmessung erforderlich sind.
  • Bei der Elektronenbestrahlung von Schichten auf Oberflächen von Objekten wurde bewußt auf die Robotertechnik gesetzt, da diese hohe Anzahl von Freiheitsgraden zur Führung der Elektronenstrahlerzeuger erlaubt und die Positioniergenauigkeit zu diesem Zweck ausreichend ist.
  • Im US Patent 5,852.29 A wird eine Handling-Vorrichtung beschrieben für die Herstellung und Montage kleinster Teile unter gleichzeitiger Beobachtung aus zwei Richtungen durch optische oder Elektronen-Mikroskope.
  • Diverse Werkzeuge und Apparate sind auf Schlitten befestigt, die sich auf gekrümmten Schienen bewegen. Es wurde auf die Möglichkeit hingewiesen, die Schlittenbewegungen durch Antriebe wie z. B. Motoren kontrolliert durchzuführen ohne jedoch die technische Ausführung der Antriebe näher zu beschreiben. Weiterhin wurde auf die Möglichkeit hingewiesen, durch diverse Strahleneinrichtungen Strahlen wie Ionen-Elektronen-, Laserstrahlen und andere gezielt einzusetzen. Durch die Anordnung der Schlitten auf den gekrümmten Schienen ist jedoch nur eine Bewegung möglich, die vom Krümmungsradius der Schiene abhängig ist. Für die Beobachtung der verschiedenen Objekte durch Mikroskope ist dies nicht von Nachteil und auch Bestrahlen der Objekte durch diverse Strahleneinrichtungen wäre möglich.
  • Zur Ionenstrahlbearbeitung optischer Linsen muß jedoch der Ionenstrahl stets senkrecht und die Strahleinrichtung im gleichen Abstand zu der zu bearbeitenden Krüm mungsoberfläche der Linse gerichtet sein, damit die beste Oberflächengüte erreicht wird. Da die zu bearbeitenden optischen Linsen unterschiedliche Krümmungen haben, müßte für jede einzelne Linse entsprechend gekrümmte Schiene angefertigt werden, um die Anforderung für die Bearbeitung zu erfüllen. Um die Schlitten auf den gekrümmtem Schienen kontrolliert, schnell und mit hoher Präzision bewegen zu können, ist ein sehr hoher technischer Aufwand erforderlich. Der Einsatz von Antriebsmitteln wie Zahntriebe etc. mit ihren bekannten Nachteilen macht diese Handling-Vorrichtung für die Bearbeitung von optischen Linsen nicht anwendbar.
  • Die vorgeschlagene Lösung vermeidet alle diese Nachteile.
  • Im Patent US 6,172,372 B1 werden mehrere Linear und Drehbewegungssysteme in Verbindung mit Vakuumkammer mit Ionenquelle und O-Ring-Vakuumdurchführungen beschrieben. Dabei wird das zu bestrahlende Werkstück an einem Schaft linear und rotatorisch bewegt, während die Ionenquelle fest installiert ist.
  • Keine von den beschriebenen Lösungen wäre jedoch dazu geeignet, eine optische Linse mit gekrümmter Oberfläche mit Ionenquelle zu bearbeiten. Ebenfalls ist die vorgeschlagene Vakuumabdichtung der Bewegungen mit O-Ringen fur Ionenstrahlbearbeitung wegen der hohen Vakuumanforderung nicht geeignet.
  • In der Patentschrift DE 38 02 598 C1 wird ein Rasterelektronenmikroskop, bestehend aus einer Vakuumkammer und Goniometrieeinrichtung (ferner vergleichbar mit einem Fünf-Achsen-System) für Elektronenoptik und Detektoren beschrieben.
  • Die Detektoren sind dabei auf einem Schlitten und Winkelführungsbahn ausgeführt, und durch nicht näher beschriebene und dargestellte Antriebsmotoren, Ritzel und Zahnkränze für unterschiedliche Winkelpositionen ferngesteuert anzufahren.
  • Diese Goniometrie-Einrichtung ist durchaus mit dem sogenannten Fünf-Achsen-System und deren Nachteilen vergleichbar, auf den später noch eingegangen wird.
  • In der Offenlegungsschrift DE 198 14 760 A1 wird eine Kombination von linearem Bewegungssystem, Rotationstisch und Blendenbewegungssystem beschrieben.
  • Für die Bearbeitung optischer Linsen mit gekrümmten, hoch geöffneten Oberflächen, eignet sich die Kombination Blendensystem mit Linearbewegungssysteme oder Rotationstische nicht, da der Ionenstrahl die beste Bearbeitungshomogenität und die Oberfläche bester Güte erreicht, wenn der Strahl senkrecht zu der zu bearbeitenden Oberfläche steht. Dies ermöglichen die sogenannten Fünf-Achsen-Systeme, beschrieben von L.N. Allen und R. E. Keim, „An Ion Figuring System for Large Optics Fabrication" in Current Developments Optical Engineering and Commercial Optics, SPIE, Vol.1168 pp 33-50, August 1989, die fast ausschließlich zur Ionenstrahlbearbeitung der konkaven und konvexen Linsen eingesetzt werden.
  • Bei bekannten Ionenbearbeitungsanlagen wird der Ionenstrahl in mäanderförmigen Bahnen über eine zu bearbeitende, stationär angeordnete optische Linse geführt, wobei der Ionenstrahl immer rechtwinklig auf die Linsenoberfläche auftrifft und der Abstand zwischen der Ionenquelle sowie der Linsenoberfläche konstant gehalten wird. Diese Bewegungsabläufe der Ionenquelle übernimmt ein Fünf-Achsen-Bewegungsantrieb einer CNC-Steuerung mit drei zueinander rechtwinkligen translatorischen Bewegungsachsen X, Y, Z und zwei kardanisch angeordneten rotatorischen Bewegungsachsen A, B. Dabei führt die translatorische Bewegungsachse X die Mäanderlängsbahnen aus, während die translatorische Bewegungsachse Y den Mäanderversatz bewirkt und die translatorische Bewegungsachse Z den Abstand zwischen der Ionenquelle sowie der Linsenoberfläche konstant hält. Die beiden rotatorischen Bewegungsachsen sorgen dafür, daß der Ionenstrahl stets rechtwinklig auf die Linsenoberfläche auftrifft.
  • Derartige Fünf-Achsen-Bewegungsantriebe sind sehr aufwendig und wegen der rotatorischen Bewegungsachsen relativ ungenau, weil hierbei Schnecken- und Zahnradgetriebe zur Anwendung kommen. Die hiermit erzielbare Genauigkeit ist für viele Präzisionsarbeiten, wie bei der Linsenbearbeitung, zu klein. Demgegenüber sind translatorische Bewegungsachsen wesentlich einfacher und genauer.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Bewegungsantrieb der im Oberbegriff genannten Art bezüglich der Anzahl der Bewegungsachsen erheblich zu vereinfachen und so auszubilden, daß auf rotatorische Bewegungsachsen verzichtet werden kann und somit große Betriebsgenauigkeiten erzielbar sind.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Bewegungsantrieb der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen dieses Anspruchs aufgeführten Merkmale aus, nämlich dadurch, daß der Bewegungsantrieb eine erste Pendelhalterung für die zu bearbeitende Linse und eine zweite Pendelhalterung für die Ionenquelle aufweist, daß sich die Pendelachsen der ersten und zweiten Pendelhalterungen rechtwinklig schneiden, daß jede Pendelhalte rung mit einem eigenen längenvariablen Linearantrieb verbunden ist, dessen eines Ende an einer stationären Anlenkung schwenkbar gehalten ist und dessen anderes Ende an der zugehörigen Pendelhalterung außerachsig zu deren Pendelachse angelenkt ist.
  • Infolge dieser pendelnden Anbringung der Ionenquelle einerseits und der zu bearbeitenden Linse andererseits kann der Ionenstrahl jeden Bereich der Linsenoberfläche rechtwinklig zu dieser überstreichen, ohne daß wie bisher hierzu ein zweiachsig rotatorisches Verstellen der Ionenquelle erforderlich ist. Die Pendelbewegungen können durch zwei längenvariable Linearantriebe erzielt werden, die bei einfachem sowie preiswertem Aufbau vergleichsweise sehr genau sein können.
  • Die weiteren Ausgestaltungen der Ansprüche 2 bis 4 ermöglichen eine Anpassung des Bewegungsantriebs an die Geometrie der jeweilig zu bearbeitenden Linse. Die Abstandseinstellungen können durch einfache mechanische Verstellmittel oder ebenfalls durch Linearantriebe erfolgen.
  • Durch die Merkmale von Anspruch 5 ergeben sich einfache Bau- und Betriebsverhältnisse für die Linearantriebe.
  • Während die integrierte Bauform aus Anspruch 6 einen relativ großen Vakuumbehälter erfordert, kann dieser gemäß den Ansprüchen 7 und 8 durch die Anordnung der Linearantriebe außerhalb des Vakuumbereichs kostensparend wesentlich kleiner ausgebildet sein. Außerdem können hierdurch einfachere und preiswertere Linearantriebe benutzt werden.
  • Mit den Maßnahmen der Ansprüche 9 und 10 lassen sich konvex gekrümmte Linsenoberflächen bearbeiten. Um auch konkav gekrümmte Linsenoberflächen bearbeiten zu können, läßt sich die Linsenanordnung in einfacher Weise gemäß Anspruch 11 verlagern. Dabei ist der Abstand der Ionenquelle von der Linsenoberfläche entsprechend einzustellen.
  • Gemäß Anspruch 12 übernimmt eine Steuereinheit über die beiden Linearantriebe alle die für die Linsenbearbeitung erforderlichen Bewegungsläufe. In weiterer Ausgestaltung gemäß Anspruch 13 kann die Steuereinheit 12 über zusätzliche Linearantriebe auch für entsprechende Abstandssteuerungen sorgen, um einerseits eine Anpassung des Bewegungsantriebs an die jeweilige Linsengeometrie vorzunehmen und andererseits den richtigen Abstand zwischen der Ionenquelle sowie der Linsenoberfläche zu erzielen.
  • Die Steuereinheit läßt sich gemäß den Ansprüchen 14 bis 16 in einfacher Weise so einrichten und betreiben, daß eine mäanderförmige, spiralförmige oder koordinatenabhängige Strahlenabtastung der Linsenoberfläche erfolgt.
  • Die Steuereinheit kann nach Anspruch 17 einen Mikroprozessor aufweisen.
  • Während es gemäß Anspruch 18 ohne weiteres möglich ist, für die Ionenquelle eine zweiarmige Pendelhalterung vorzusehen, ist es aus Bedienungsgründen zweckmäßig, die Pendelhalterung für die zu bearbeitende Linse gemäß Anspruch 19 einarmig auszubilden, damit die Linse behinderungsfrei eingesetzt sowie entnommen werden kann.
  • Die zum Einsatz kommenden Linearantriebe können verschiedenartig aufgebaut sein. Vorzugsweise haben sie nach Anspruch 20 einen schlittenartigen Aufbau. Sie sind gemäß Anspruch 21 elektromagnetisch und gemäß Anspruch 22 als Linearmotoren ausgebildet.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 in einer schematischen Seitenansicht eine zur Bearbeitung konvex gekrümmter Linsenoberflächen eingerichtete erste Ausführungsform eines Bewegungsantriebs mit im Vakuumbereich befindlichen Linearantrieben,
  • 2 die erste Ausführungsform aus 1 in einer um 90 Grad gedrehten schematischen Seitenansicht,
  • 3 die erste Ausführungsform in einer 1 entsprechenden detaillierteren Seitenansicht,
  • 4 die erste Ausführungsform in einer 2 entsprechenden detaillierteren Seitenansicht,
  • 5 in einer detaillierteren Seitenansicht eine zur Bearbeitung konvex gekrümmter Linsenoberflächen dienende zweite Ausführungsform eines Bewegungsantriebs mit außerhalb des Vakuumbereichs befindlichen Linearantrieben,
  • 6 die zweite Ausführungsform aus 5 in einer um 90 Grad gedrehten Seitenansicht,
  • 7 in einer schematischen Seitenansicht eine zur Bearbeitung konvex gekrümmter Linsenoberflächen eingerichtete dritte Ausführungsform eines Bewegungsantriebs mit im Vakuumbereich befindlichen Linearantrieben,
  • 8 die dritte Ausführungsform aus 7 in einer um 90 Grad gedrehten Seitenansicht und
  • 9 eine Steuereinheit des Bewegungsantriebs zum Ansteuern seiner Linearantriebe.
  • Die ersten und zweiten Ausführungsformen unterscheiden sich nur durch die Anordnung ihrer Linearantriebe einerseits im Vakuumbereich und andererseits außerhalb des Vakuumbereichs. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur durch eine positionsmäßig geänderte Anordnung der zu bearbeitenden Linse. Daher bezieht sich die nachfolgende Beschreibung immer auf alle Ausführungsformen, sofern hierzu nichts anderes angegeben ist.
  • Gemäß den Darstellungen sind im Inneren eines Vakuumbehälters 12 eine zu bearbeitende Linse 14 mit gekrümmter Linsenoberfläche und eine Ionenquelle 16 pendelnd gelagert. Im Unterschied zum Stand der Technik sind also die Ionenquelle 16 und die Linse 14 schwenkbeweglich angeordnet.
  • Die Linse 14 ist lösbar an einer im vorliegenden Beispiel einarmigen Pendelhalterung 18 gehalten, deren Pendelachse 20 sich bei den ersten und zweiten Ausführungsformen zwischen der konvex gekrümmten Linse 14 und einer Pendelanlenkung 22 eines Linearantriebs 30 befindet. Bei der dritten Ausführungsform befindet sich die konkav gekrümmte Linse 14 zwischen ihrer Pendelachse 20 und einer Pendelanlenkung 22 eines Linearantriebs 30.
  • Die Ionenquelle 16 ist gegebenenfalls lösbar an einer im vorliegenden Fall zweiarmigen Pendelhalterung 24 gehalten, deren die Pendelachse 20 rechtwinklig schneidende Pendelachse 26 sich zwischen der Ionenquelle 16 und einer Pendelanlenkung 28 eines Linearantriebs 34 befindet.
  • Bei den ersten und zweiten Ausführungsformen befinden sich die zu bearbeitende Linse 14 und die bestrahlende Ionenquelle 16 an einer Seite, im vorliegenden Fall unterhalb, der sich rechtwinklig schneidenden Pendelachsen 20 und 26. Der Abstand zwischen der Linse 14 und ihrer Pendelachse 20 wird so eingestellt, daß die Pendelachse 20 den Krümmungsmittelpunkt der Linse 14 schneidet. Der Abstand zwischen der Ionenquelle 16 und ihrer Pendelachse 26 wird so eingestellt, daß der Abstand zwischen der Ionenquelle 16 und der zu bearbeitenden Linsenoberfläche den jeweiligen Betriebsbedingungen entspricht. Diese Abstandseinstellungen der Linse 14 und der Ionenquelle 16 können durch nicht dargestellte manuelle Einstellmittel oder durch entsprechende Linearantriebe erfolgen.
  • Durch einfache gezielte Pendelbewegungen der Linse 14 einerseits und der Ionenquelle 16 andererseits kann der Ionenstrahl jeden Punkt der konvex gekrümmten Lin senoberfläche erreichen. Die erwünschten Pendelbewegungen lassen sich mit den Linearantrieben 30, 34 sehr einfach erzielen und so durchführen, daß der Ionenstrahl beispielsweise eine mäanderförmige, spiralförmige oder koordinatenabhängige Strahlenabtastung der zu bearbeitenden Linsenoberfläche durchführt.
  • Die jeweils mit ihrem einen Ende an den beweglichen Pendelanlenkungen 22 bzw. 28 der Pendelhalterungen 18 bzw. 24 angelenkten längenveränderlichen Linearantriebe 30 bzw. 34 sind jeweils mit ihrem anderen Ende an einer stationären Anlenkung 32 bzw. 36 schwenkbar gehalten. Die Linearantriebe 30, 34 sind beim vorliegenden Bespiel schlittenartig ausgebildet. Sie weisen in nicht näher dargestellter Weise jeweils einen um die stationäre Anlenkung 32 bzw. 36 schwenkbaren Grundkörper auf, an dem ein an der zugehörigen Pendelhalterung 28 bzw. 24 angelenkten Schlitten linear beweglich geführt ist. Der Schlitten kann gegenüber dem Grundkörper vorzugsweise durch elektromagnetische Mittel, wie Linearmotoren, hin- und herbewegt werden. Durch die so bewirkten Längenveränderungen der Linearantriebe 30, 34 ergeben sich die Pendelbewegungen der Linse 14 und der Ionenquelle 16.
  • Bei der zweiten Ausführungsform aus den 5 und 6 befinden sich die Linearantriebe 30 und 34 außerhalb des Vakuumbereichs des Vakuumbehälters 12 in dem diesen umgebenden atmosphärischen Bereich. Der Vakuumbereich im Vakuumbehälter 12 wird von der atmosphärischen Umgebung durch eine Vakuumdichtung 44 in Form eines längenveränderlichen Membranbalgs getrennt. Die Vakuumdichtung 44 ist zwischen den Rändern eines Wendungsdurchbruchs 42 des Vakuumbehälters 12 und dem der Pendelhalterung 22 bzw. 28 benachbarten Ende des schlittenartig verschiebbaren Teils des Linearantriebs 30 bzw. 34 eingespannt. Die beim längenveränderlichen Betrieb verschwenkenden Linearantriebe 30 und 34 greifen jeweils mit Bewegungsspiel durch die Wendungsdurchbrüche 42, wobei sich die stationären Anlenkungen 32 und 36 außerhalb des Vakuumbehälters 12 befinden. Somit befinden sich die Linearantriebe 30 und 34 körperlich teils innerhalb und teils außerhalb des Vakuumbehälters 12, drucktechnisch jedoch vollständig außerhalb des Vakuumbereichs des Vakuumbehälters 12. Das hat erhebliche Vorteile, weil einerseits der Vakuumbehälter 12 dadurch kleiner ausgebildet sein kann und weil andererseits ein einfaches Kühlen der Linearantriebe, wie Linearmotoren, möglich ist. Linearmotoren, die ohne Kugelgewinde o. dgl. arbeiten, können zwar sehr schnell und äußerst genau arbeiten, erfordern aber wegen ihrer großen Verlustwärme ein intensives Kühlen, was im Vakuum nur sehr schwer durchführbar ist.
  • Bei der dritten Ausführungsform aus den 7 und 8 ist im Unterschied zu den ersten sowie zweiten Ausführungsformen eine konkav gekrümmte Linse 14 zwischen ihre Pendelachse 20 und ihre Pendelanlenkung 22 nach oben verlagert. Dabei wird der Abstand zwischen der Linse 14 und ihrer Pendelachse 20 wiederum so eingestellt, daß die Pendelachse 20 den Krümmungsmittelpunkt der zu bearbeitenden konkaven Linsenoberfläche schneidet. Dadurch ist es möglich, ohne grundsätzliche Veränderung der Anbringung der Ionenquelle 16 mit dieser eine konkave Linse zu behandeln, wobei lediglich der Abstand zwischen der Ionenquelle 16 und der Linsenoberfläche wiederum an die jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßt werden muß.
  • Bei den dargestellten Ausführungsformen sind die Linearantriebe 30 bzw. 34 jeweils über wenigstens eine Steuerleitung 38 bzw. 40 mit einer externen Steuereinheit 46 aus 9 verbunden, um hierüber entsprechend elektrisch bedartsgerecht angesteuert zu werden. Die Steuereinheit 46 kann einen signalverarbeitenden Mikroprozessor enthalten und signalzuführende Eingangsleitungen 48 beispielsweise für irgendwelche Vorgabewerte, wie die Größe der Linsenkrümmung und die Lage definierter Unebenheiten der Linsenoberfläche, aufweisen. Die Steuereinheit 46 kann ferner ausgangsseitige Steuerleitungen 50, 52 beispielsweise zum Durchführen der beschriebenen Abstandssteuerungen der Linse 14 und der Ionenquelle 16 in Abhängigkeit von der eingegebenen Linsenkrümmung haben.
  • Da ein Teil der erforderlichen Relativbewegungen auch von der zu bearbeitenden Linse 14 übernommen wird, ist es möglich, auf rotatorische Bewegungsachsen bzw. -antriebsteile des Bewegungsantriebs zu verzichten. Je nachdem, wie die Linearantriebe 30, 34 angesteuert werden, kann die Ionenquelle 16 den Ionenstrahl auf beliebige Punkte der Linsenoberfläche richten und diese in der erwünschten Art und Weise abtasten, wie mäanderförmig, spiralförmig oder koordinatenbezogen. Der Linsenabtrag des Ionensirahls wird während des Betriebes durch Regelung der Pendelgeschwindigkeit, also durch geeignete Ansteuerung der Linearantriebe, entsprechend eingestellt. Dabei bleibt die Stärke des Ionenstrahls (Strahlungsintensität) während der Bearbeitung konstant. Sie wird zuvor durch separate Steuerung der Ionenquelle eingestellt. Dieses gilt auch für die Strahlenbreite des Ionenstrahls mit Hilfe verschiedener Blenden.
  • Mit dem vorliegenden Bewegungsantrieb können außer kugelig kovexen und kugelig konkaven Linsenoberflächen grundsätzlich auch anders geformte Linsen behandelt werden, was jedoch eine entsprechend modifizierte Bewegungs-, Abstands- sowie Intensitätssteuerung bzw. -regelung voraussetzt.

Claims (22)

  1. Bewegungsantrieb für eine Ionenstrahlbearbeitungsanlage, insbesondere eine Ionenbearbeitungsanlage zur Oberflächenbehandlung einer Linse mit gekrümmter Linsenoberfläche, die von einer von dem Antrieb bewegten Ionenquelle bestrahlend überstrichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsantrieb eine erste Pendelhalterung (18) für die zu bearbeitende Linse (14) und eine zweite Pendelhalterung (24) für die Ionenquelle (16) aufweist, daß sich die Pendelachsen (20, 26) der ersten und zweiten Pendelhalterungen (18, 24) rechtwinklig schneiden, daß jede Pendelhalterung (18, 24) mit einem eigenen längenvariablen Linearantrieb (30, 34) verbunden ist, dessen eines Ende an einer stationären Anlenkung (32, 36) schwenkbar gehalten ist und dessen anderes Ende an der zugehörigen Pendelhalterung (18, 24) außerachsig zu deren Pendelachse (20, 26) angelenkt ist.
  2. Bewegungsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der zu bearbeitenden Linse (14) und deren Pendelachse (20) einstellbar ist.
  3. Bewegungsantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelachse (20) der Pendelhalterung (18) einer zu bearbeitenden sphärisch konvexen oder konkaven Linse (14) deren Krümmungsmittelpunkt schneidet.
  4. Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Ionenquelle (16) und deren Pendelachse (26) einstellbar ist.
  5. Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkachsen der stationären Anlenkungen (32, 36) der beiden schwenkbaren Linearantriebe (30, 34) jeweils parallel zur Pendelachse (20, 26) der zugehörigen Pendelhalterung (18, 24) verlaufen.
  6. Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Anlenkungen (32, 36) der beiden schwenkbaren Linearantriebe (30, 34) innerhalb eines die zu bearbeitende Linse (14) und die Ionenquelle (16) aufnehmenden Vakuumbehälters (12) angeordnet sind.
  7. Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Anlenkungen (32, 36) der beiden schwenkbaren Linearantriebe (30, 34) außerhalb eines die zu bearbeitende Linse (14) und die Ionenquelle (16) aufnehmenden Vakuumbehälters (12) angeordnet sind, daß die Linearantriebe (30, 34) jeweils einen Wandungsdurchbruch (42) des Vakuumbehälters (12) durchdringen und daß der Bewegungsbereich zwischen jedem Linearantrieb (30, 34) sowie dem zugehörigen Wandungsdurchbruch (42) durch eine flexible Vakuumdichtung (44) abgedichtet ist.
  8. Bewegungsantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumdichtung (44) als Membranbalg ausgebildet ist.
  9. Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelachse (20) der Pendelhalterung (18) der zu bearbeitenden Linse (14) zwischen dieser und der Anlenkung (22) des zugehörigen Linearantriebs (30) angeordnet ist.
  10. Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelachse (26) der Pendelhalterung (24) der Ionenquelle (16) zwischen dieser und der Anlenkung (28) des zugehörigen Linearantriebs (34) angeordnet ist.
  11. Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zu bearbeitende Linse (14) zwischen der Anlenkung (22) des zugehörigen Linearantriebs (30) und der Pendelachse (20) der zugehörigen Pendelhalterung (18) angeordnet ist.
  12. Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearantriebe (30, 34) der Pendelhalterungen (18, 24) mit einer gemeinsamen Steuereinheit (46) verbunden sind.
  13. Bewegungsantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (46) mit zusätzlichen Linearantrieben für die Abstandssteuerung zwischen der zu bearbeitenden Linse (14) einerseits sowie der Ionenquelle (16) andererseits und den Pendelachsen (20, 26) der Pendelhalterungen (18, 24) verbunden ist.
  14. Bewegungsantrieb nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch einen Betrieb der Steuereinheit (46) in der Weise, daß eine mäanderförmige Strahlenabtastung der zu bearbeitenden Linse (14) erfolgt.
  15. Bewegungsantrieb nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch einen Betrieb der Steuereinheit (46) in der Weise, daß eine spiralförmige Strahlenabtastung der zu bearbeitenden Linse (14) erfolgt.
  16. Bewegungsantrieb nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch einen Betrieb der Steuereinheit (46) in der Weise, daß eine koordinatenabhängige Strahlenabtastung der zu bearbeitenden Linse (14) erfolgt.
  17. Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit 46 einen signalverarbeitenden Mikroprozessor aufweist.
  18. Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelhalterung (24) der Ionenquelle jochartig mit zwei Haltearmen ausgebildet ist.
  19. Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelhalterung (18) der zu bearbeitenden Linse (14) nur einen von der Bedienungsseite abgewandten Haltearm aufweist.
  20. Bewegungsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearantriebe (30, 34) jeweils einen an der zugehörigen stationären Anlenkung (32, 36) schwenkbar gehaltenen Grundkörper aufweisen, an dem ein an der zugehörigen Pendelhalterung (18, 24) angelenkter Schlitten linear beweglich geführt ist.
  21. Bewegungsantrieb nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearantriebe (32, 36) elektromagnetisch ausgebildet sind.
  22. Bewegungsantrieb nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearantriebe (32, 36) als Linearmotoren ausgebildet sind.
DE2003152842 2003-11-10 2003-11-10 Bewegungsantrieb für eine Ionenstrahlbearbeitungsanlage Withdrawn - After Issue DE10352842B4 (de)

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