專利名稱：一種高精度光學元件的裝配裝置及無應力裝配方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高精度光學元件精密裝調技術領域。
背景技術：
極紫外光刻技術是193nm(DUVL)光刻技術向13. 5nmEUV更短波段的合理延伸，最大限度的集成了傳統(tǒng)光學光刻的發(fā)展成果。但是由于工作于波長更短的EUV波段，EUVL對非球面加工、面形檢測、極紫外多層膜、物鏡系統(tǒng)設計與系統(tǒng)波像差檢測等技術提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。極紫外光刻系統(tǒng)要達到衍射極限分辨率的要求，系統(tǒng)波前偏差要小于λ/14，λ為波長，對于六鏡系統(tǒng)而言單個反射面的面形要求達到0. 20nmrmso在如此極端苛刻的面形要求下，裝配過程中的干擾因素對面形影響變得十分嚴重，一般采用的解決方案是減小裝配過程中接觸面之間的摩擦系數(shù)，如接觸副表面鍍有二硫化鉬等潤滑層，減小裝配過程中引入的干擾力從而減小裝配過程對最終面形的影響。但是即便是這樣，摩擦系數(shù)的量級也很難滿足超高精度面形要求；高精度光學元件支撐結構一般采用柔性支撐，柔性結構在精密裝配過程中形狀很難控制，極易產生附加內應力，并且由于接觸副之間摩擦系數(shù)不能達到很小的程度，裝配后接觸副之間總會存在一定的殘余摩擦力，并且消除該殘余摩擦力的難度非常大，會嚴重影響光學元件的面形精度。結合圖1，現(xiàn)有的光學元件裝配方法，由于接觸副之間摩擦力的存在，裝配后柔性結構極易產生附加內應力，該應力難于消除，會嚴重影響光學元件的面形精度。

發(fā)明內容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有光學元件的裝配過程中采用柔性支撐結構容易產生附加內應力，并且裝配后接觸副之間存在殘余摩擦力而影響光學元件的面形精度的問題，提供一種高精度光學元件的裝配裝置及無應力的裝配方法。一種高精度光學元件的裝配裝置，該裝置包括柔性支撐結構和裝夾工具，所述裝夾工具包括裝夾側板和定位銷釘，柔性支撐結構上設置第一定位銷孔和片體結構，柔性支撐結構的頂部設置錐形接觸面，裝夾側板上設置第二定位銷孔，所述柔性支撐結構上的第一定位銷孔與裝夾側板上的第二定位銷孔通過定位銷釘定位，所述裝夾工具與柔性支撐結構組成剛性支撐組件。2、應用權利要求1所述的高精度光學元件的裝配裝置對高精度光學元件進行無應力裝配的方法，其特征是，該方法由以下步驟實現(xiàn)步驟一、檢測中間件的接觸球在光學元件上的位置；步驟二、將三個剛性支撐組件放置在支撐盤上，檢測剛性支撐組件中的柔性支撐結構頂部的錐形接觸面與中間件的接觸球的位置是否對應；如果是，則執(zhí)行步驟三；如果否，則調整剛性支撐組件的位置；步驟三、將光學元件放置在剛性支撐組件上，剛性支撐組件中的柔性支撐結構頂部的錐形接觸面和中間件的接觸球之間相互接觸；
步驟四、拆除裝夾工具中的定位銷釘，然后拆除柔性支撐結構兩側的裝夾側板；步驟五、檢測光學元件面形，如果光學元件的面形精度小于0. 2nmrmS，則完成光學元件的無應力裝配，否則，重復步驟二至步驟四，直至完成光學元件的無應力裝配。本發(fā)明的工作原理本發(fā)明通過一種柔性支撐結構裝夾工具和相應的光學元件裝配方法來實現(xiàn)，該裝夾工具安裝在柔性支撐結構兩側，由裝夾工具的平面度保證柔性支撐結構側面片體的位置精度；裝夾工具和柔性支撐結構之上均分布有定位銷孔，采用定位銷或定位鋼珠的方式來避免柔性支撐結構正面片體發(fā)生變形，從而保證正面片體結構的位置精度；這樣由柔性支撐結構和裝夾工具組成的剛性支撐組件中幾乎不存在附加內應力。在光學元件精密裝配過程中，通過精確定位和固定，三個這樣的剛性支撐組件按中間件分布狀態(tài)放置于光學元件支撐盤上，再將光學元件平穩(wěn)地放置于剛性支撐組件中錐形接觸面上，由于剛性支撐組件剛度相對較大，接觸過程中殘余摩擦力主要造成光學元件的局部應力和變形。光學元件穩(wěn)定安裝后拆除剛性支撐組件中的裝夾工具部分，剩下柔性支撐結構支撐光學元件，在支撐結構由剛性變?yōu)槿嵝缘倪^程中，由于柔性支撐的剛度遠遠小于光學元件，殘余摩擦力造成光學元件的局部應力絕大部分都進入柔性支撐結構，最終實現(xiàn)光學元件的無應力狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果一、本發(fā)明所述的柔性支撐結構在加工和定位裝配過程中均采用同樣裝夾工具， 使得柔性支撐結構自始自終處于無附加內應力狀態(tài)。二、本發(fā)明中光學元件采用剛性支撐組件完成整個裝配過程，最后才拆除裝夾工具使支撐結構柔性化，這樣最終柔性支撐結構變形小，其對光學元件的反作用力也低，易于實現(xiàn)光學元件的無應力狀態(tài)。三、在裝配過程中，直接定位、調整及固定柔性支撐結構均比較困難，相對而言剛性的支撐組件更加有利于精密調整和固定。四、本發(fā)明能夠很好的控制柔性支撐結構在精密裝配過程的形狀，避免產生附加內應力，同時可以最大限度的減小裝配后接觸副之間存在的殘余摩擦力，提高光學元件裝配面形重復精度，從而保證超高面形精度的實現(xiàn)。


圖1中(A)和(B)是現(xiàn)有光學元件的裝配方法在柔性支撐和光學元件中產生內應力示意圖；圖2為本發(fā)明中光學元件的柔性支撐結構及定位銷孔布置示意圖；圖3為本發(fā)明中光學元件的柔性支撐結構和裝夾工具組成的剛性支撐組件示意圖；圖4中(A)、⑶和(C)是基于本發(fā)明所述的剛性支撐組件的光學元件精密裝配過程示意圖；圖5為本發(fā)明所述的剛性支撐組件和光學元件在精密裝配前的布置狀態(tài)示意圖；圖6為本發(fā)明所述的剛性支撐組件和光學元件在精密裝配過程中接觸并達到穩(wěn)定狀態(tài)示意圖；圖7為本發(fā)明所述的剛性支撐組件做柔性化處理后光學元件實現(xiàn)無應力狀態(tài)示意圖。圖中1、光學元件，2、中間件，3、柔性支撐結構，3-1、錐形接觸面，4、支撐盤，5、裝夾側板，6、定位銷釘，7、第一定位銷孔，8、片體結構，9、裝夾工具，10、第二定位銷孔。
具體實施例方式具體實施方式
一、結合圖2和圖3說明本實施方式，一種高精度光學元件的裝配裝置，該裝置包括柔性支撐結構3、片體結構8和裝夾工具9，在柔性支撐結構3中，有一系列的片體結構8分布，導致柔性支撐結構3本身剛度很小，增加了柔性支撐結構3本身的加工難度和光學元件1的裝配難度，結合圖2，采用裝夾工具9將柔性支撐結構3夾持起來，柔性支撐結構3的頂部設置錐形接觸面3-1，柔性支撐結構3側向片體結構8達到精確定位狀態(tài)，柔性支撐結構3中的第一定位銷孔7和裝夾工具9中的第二定位銷孔10之間一一對應，并通過定位銷釘6精確定位，柔性支撐結構3正向各片體結構8以及實體結構達到精確定位狀態(tài)。這樣由裝夾側板5和定位銷釘6組成柔性結構裝夾工具9，由柔性支撐結構3和裝夾工具9組成剛性支撐組件，該支撐組件參與從柔性支撐結構3中片體結構8的加工到光學元件1精密裝配的整個過程，保證柔性支撐結構3的加工、定位、調整及固定。
具體實施方式
二、結合圖4至圖7說明本實施式，一種高精度光學元件的無應力裝配方法，該方法由以下步驟實現(xiàn)步驟一、檢測中間件2的接觸球在光學元件1上的位置；步驟二、將三個剛性支撐組件放置在支撐盤4上，檢測剛性支撐組件中錐形接觸面與中間件2的接觸球的位置是否對應；如果是，則執(zhí)行步驟三；如果否，調整剛性支撐組件的位置；步驟三、將光學元件1放置在剛性支撐組件上，剛性支撐組件中錐形接觸面和中間件2的接觸球之間相互接觸；步驟四、拆除裝夾工具9中的定位銷釘6，然后拆除柔性支撐結構3兩側的裝夾側板5 ；步驟五、檢測光學元件1面形，如果光學元件1的面形精度小于0. 2nmrms,完成光學元件1的無應力裝配，否則，重復步驟二至步驟三。本實施方式中完成剛性支撐組件在支撐盤4之上的精確定位，一般是三個剛性支撐組件按120°均勻分布，在特殊情況下按照光學元件中相應的接觸副分布狀態(tài)進行布置； 然后將光學元件1平穩(wěn)地放置于剛性支撐組件中錐形接觸面上，由于剛性支撐組件剛度相對較大，接觸過程中殘余摩擦力主要造成光學元件1的局部應力以及極其細微的變形，該應力和變形與圖1所示現(xiàn)有方法裝配后光學元件中應力和變形同等量級；之后確認光學元件1穩(wěn)定后拆除剛性支撐組件中的裝夾工具9部分，剩下柔性支撐結構3支撐光學元件1， 結合圖5和圖6，即為剛性支撐組件和光學元件1在精密裝配前的布置狀態(tài)與兩者在精密裝配過程中接觸并達到穩(wěn)定狀態(tài)的示意圖，該過程即剛性支撐組件的柔性化處理。在柔性支撐結構3由剛性變?yōu)槿嵝缘倪^程中，由于柔性支撐結構3的剛度遠遠小于光學元件1，殘余摩擦力造成光學元件1的局部應力絕大部分都進入柔性支撐結構3，最終實現(xiàn)光學元件1 的無應力狀態(tài)。
權利要求
1.一種高精度光學元件的裝配裝置，其特征是，該裝置包括柔性支撐結構C3)和裝夾工具(9)，所述裝夾工具(9)包括裝夾側板( 和定位銷釘(6)，柔性支撐結構( 上設置第一定位銷孔(7)和片體結構(8)，柔性支撐結構(3)的頂部設置錐形接觸面(3-1)，裝夾側板(5)上設置第二定位銷孔(10)，所述柔性支撐結構(3)上的第一定位銷孔(7)與裝夾側板( 上的第二定位銷孔(10)通過定位銷釘(6)定位，所述裝夾工具(9)與柔性支撐結構(3)組成剛性支撐組件。
2.應用權利要求1所述的高精度光學元件的裝配裝置對高精度光學元件進行無應力裝配的方法，其特征是，該方法由以下步驟實現(xiàn)步驟一、檢測中間件O)的接觸球在光學元件(1)上的位置； 步驟二、將三個剛性支撐組件放置在支撐盤(4)上，檢測剛性支撐組件中的柔性支撐結構頂部的錐形接觸面(3-1)與中間件(2)的接觸球的位置是否對應；如果是，則執(zhí)行步驟三；如果否，則調整剛性支撐組件的位置；步驟三、將光學元件(1)放置在剛性支撐組件上，剛性支撐組件中的柔性支撐結構(3) 頂部的錐形接觸面(3-1)和中間件O)的接觸球之間相互接觸；步驟四、拆除裝夾工具(9)中的定位銷釘(6)，然后拆除柔性支撐結構(3)兩側的裝夾側板(5)；步驟五、檢測光學元件(1)面形，如果光學元件(1)的面形精度小于0.2nmrmS，則完成光學元件(1)的無應力裝配，否則，重復步驟二至步驟四，直至完成光學元件(1)的無應力裝配。
全文摘要
一種高精度光學元件裝配工具及無應力裝配方法，涉及高精度光學元件精密裝調技術領域，它解決現(xiàn)有光學元件的裝配過程中采用柔性支撐結構容易產生附加內應力，并且裝配后接觸副之間存在殘余摩擦力而影響光學元件的面形精度的問題，其裝置包括柔性支撐結構和裝夾工具，所述裝夾工具包括裝夾側板和定位銷釘，柔性支撐結構上設置第一定位銷孔和片體結構，裝夾側板上設置第二定位銷孔，所述柔性支撐結構上的第一定位銷孔與裝夾側板上的第二定位銷孔通過定位銷釘定位，所述裝夾工具與柔性支撐結構組成剛性支撐組件。本發(fā)明的無應力裝配方法避免產生附加內應力，同時可以最大限度的減小裝配后接觸副之間存在的殘余摩擦力，提高光學元件裝配面形重復精度。
文檔編號G02B27/62GK102368113SQ201110336068
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權日2011年10月31日
發(fā)明者周烽, 王麗萍, 王輝, 鄭琪峰, 金春水 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所