專利名稱：一種離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置和方法
一種離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置和方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于光刻系統(tǒng)光學(xué)制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及離子束拋光過(guò)程中工件裝卡方法和直O(jiān)背景技術(shù)
微電子專用關(guān)鍵設(shè)備是微電子技術(shù)的重要支撐，光刻物鏡是微電子專用設(shè)備分布重復(fù)投影光刻的關(guān)鍵核心部分，其性能直接決定了光刻微細(xì)圖形傳遞能力，與微電子器件超大規(guī)?；苯酉嚓P(guān)。光刻物鏡光學(xué)元件的質(zhì)量要求比其他高精度光學(xué)元件質(zhì)量要高一個(gè)數(shù)量級(jí)，例如，曲率半徑小于或等于1 μ m，面形誤差小于或等于λ/20 λ/100，rms均方根值小于或等于λ/100 λ/300等，對(duì)光學(xué)元件外徑、中心厚、曲率半徑、破壞層、偏心、粗糙度、面形PV值、RMS值等精度方面都提出極為苛刻的要求，對(duì)現(xiàn)有光學(xué)加工條件和技術(shù)提出了極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
由于離子束拋光具有非接觸式的材料去除方式避免了接觸應(yīng)力的產(chǎn)生、控制鏡面的亞表面質(zhì)量、消除了傳統(tǒng)加工中的邊緣效應(yīng)和刀具磨損等問(wèn)題、原子量級(jí)的材料去除能力使得光學(xué)零件的精度可提升到納米乃至于原子級(jí)水平等優(yōu)點(diǎn)，在光刻物鏡加工過(guò)程中， 采用離子束拋光設(shè)備進(jìn)行光學(xué)元件面形精度的提升拋光，拋光去除鏡面面形的高點(diǎn)誤差， 從而使面形精度達(dá)到要求。
在離子束拋光中，離子束從離子源向上噴出，工件是倒置懸掛在離子源上方。工件的裝卡是離子束加工過(guò)程中的一個(gè)重要問(wèn)題，需設(shè)計(jì)一個(gè)裝卡裝置，既能把不同形狀的工件簡(jiǎn)便、精確、穩(wěn)定地固定在離子源正上方，又能有盡少的面積暴露被離子束轟擊，暴露部分還需要抗離子束轟擊，以免破壞裝卡結(jié)構(gòu)和被轟擊出來(lái)的材料污染離子源。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)離子束拋光過(guò)程中工件裝卡的需求，本發(fā)明的目的是提出一種離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置和方法。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的一方面提出離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置解決技術(shù)問(wèn)題的方案包括裝卡主平臺(tái)、四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)、滑動(dòng)固定柱、陶瓷帽片、升降支架結(jié)構(gòu)和掛鉤，其中四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)固定在裝卡主平臺(tái)上，并通過(guò)滾珠連接在裝卡主平臺(tái)上自由旋轉(zhuǎn)， 四個(gè)溝槽正交對(duì)稱分布在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)上；四個(gè)滑動(dòng)固定柱分別裝在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)的四個(gè)槽上，通過(guò)擰動(dòng)滑動(dòng)固定柱上的固定螺栓使滑動(dòng)固定柱固定或松動(dòng)；陶瓷帽片固定在滑動(dòng)固定柱的上面，用于防止滑動(dòng)固定柱被離子束轟擊；在滑動(dòng)固定柱側(cè)面有一個(gè)掛鉤，用于固定工件的上表面；在掛鉤的下側(cè)有一裝卡在滑動(dòng)固定柱上的升降支架結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選實(shí)施例，所述升降結(jié)構(gòu)包括一圓柱支架和一旋轉(zhuǎn)升降螺桿，圓柱支架的上端面為球面，用于固定工件的下表面。
優(yōu)選實(shí)施例，調(diào)節(jié)滑動(dòng)固定柱在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的位置，用于實(shí)現(xiàn)圓形、正方形和長(zhǎng)方形的形狀工件的裝卡。
優(yōu)選實(shí)施例，在滑動(dòng)固定柱上采用掛鉤和升降支架結(jié)構(gòu)對(duì)工件進(jìn)行固定。
優(yōu)選實(shí)施例，掛鉤的端面呈弧形面。
優(yōu)選實(shí)施例，升降支架結(jié)構(gòu)上的圓柱支架端面呈球面。
優(yōu)選實(shí)施例，滑動(dòng)固定柱上的上端面采用一塊同等面積和尺寸的陶瓷帽片進(jìn)行覆蓋和保護(hù)。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的另一方面提出一種離子束拋光過(guò)程中工件裝卡方法，所述工件裝卡的步驟如下
步驟Sl 根據(jù)待裝卡工件的形狀和大小，調(diào)節(jié)四個(gè)滑動(dòng)固定柱在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)的位置，緊固其中三個(gè)滑動(dòng)固定柱，另一個(gè)滑動(dòng)固定柱保持松動(dòng)并能滑動(dòng)狀態(tài)；
步驟S2 調(diào)節(jié)滑動(dòng)固定柱上能升降支架結(jié)構(gòu)距掛鉤的距離，移動(dòng)保持松動(dòng)的滑動(dòng)固定柱，把待裝卡工件固定在四個(gè)滑動(dòng)固定柱上的能升降支架結(jié)構(gòu)的圓柱支架上；
步驟S3 在裝卡主平臺(tái)安裝一個(gè)千分表，旋轉(zhuǎn)四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)，通過(guò)讀取千分表距每個(gè)滑動(dòng)固定柱的距離，不斷調(diào)節(jié)和移動(dòng)滑動(dòng)固定柱在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的位置，使千分表距每個(gè)滑動(dòng)固定柱的距離基本一致時(shí)，固定滑動(dòng)固定柱，此時(shí)工件的中心已與裝卡平臺(tái)的中心保持一致；
步驟S4 緩慢調(diào)節(jié)四個(gè)滑動(dòng)固定柱的螺桿，使工件上下表面能穩(wěn)定固定在掛鉤和滑動(dòng)固定柱的圓柱支架上，并確保工件不受太大的固定壓力。
本發(fā)明的特點(diǎn)在于
(1)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用四個(gè)可滑動(dòng)固定柱裝卡在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過(guò)調(diào)節(jié)可滑動(dòng)固定柱在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的位置，可實(shí)現(xiàn)圓形、正方形和長(zhǎng)方形等形狀工件的裝卡；
(2)本發(fā)明在可滑動(dòng)固定柱采用掛鉤和可升降支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行工件的固定，掛鉤的長(zhǎng)度和寬度尺寸小，即掛鉤裝卡覆蓋工件的面積尺寸小，一方面減小了離子束轟擊掛鉤材料面積，降低了離子束轟擊非加工材料帶來(lái)的污染；一方面增大了裝卡工件的有效加工面積；
(3)本發(fā)明可滑動(dòng)固定柱上的掛鉤端面呈弧形面，這種形狀的掛鉤有利于裝卡上表面為凸球面時(shí)的工件，確保上表面為凸球面時(shí)的工件能穩(wěn)定接觸裝卡而不對(duì)工件表面產(chǎn)生壓傷和破壞；
(4)本發(fā)明裝置的可升降支架結(jié)構(gòu)上的圓柱支架端面呈球面，這種形狀的圓柱支架有利于裝卡下表面為凹或凸球面時(shí)的工件，確保上表面為凸球面時(shí)的工件能穩(wěn)定接觸裝卡而不對(duì)工件表面產(chǎn)生壓傷和破壞；
(5)本發(fā)明可滑動(dòng)固定柱上的上端面采用一塊同等面積和尺寸的陶瓷帽片進(jìn)行覆蓋和保護(hù)，陶瓷材料耐離子束轟擊，一方面降低了離子束轟擊可滑動(dòng)固定柱上的上端面材料帶來(lái)的污染；一方面防止離子束轟擊對(duì)可滑動(dòng)固定柱的結(jié)構(gòu)破壞；
(6)本發(fā)明采用在裝卡主平臺(tái)上安裝一個(gè)四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)，通過(guò)可滑動(dòng)固定柱把工件裝卡在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)上，通過(guò)采用千分表旋轉(zhuǎn)四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)量距可滑動(dòng)固定柱的距離， 不斷移動(dòng)可滑動(dòng)固定柱的位置調(diào)節(jié)距離一致，確保工件的中心與裝卡主平臺(tái)的中心一致， 從而實(shí)現(xiàn)工件位置的精確裝卡。


圖1為本發(fā)明中的離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明中的四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)；
圖3為本發(fā)明中的滑動(dòng)固定柱結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例一結(jié)合圖1本發(fā)明離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置的實(shí)施例，本實(shí)施方式包括裝卡主平臺(tái)1、四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)2、滑動(dòng)固定柱3、陶瓷帽片4、升降支架結(jié)構(gòu)5和掛鉤6。 四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上端面四個(gè)方向正交分布著四個(gè)導(dǎo)軌滑槽，四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)2可用不銹鋼材料加工，在下端面通過(guò)裝卡結(jié)構(gòu)和滾珠連接安裝在裝卡主平臺(tái)1上，可實(shí)現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)?；瑒?dòng)固定柱3上有升降支架結(jié)構(gòu)5和掛鉤6，掛鉤6通過(guò)螺栓安裝在滑動(dòng)固定柱3上端面，升降支架結(jié)構(gòu)5的螺桿安裝在滑動(dòng)固定柱3里面，圓柱支架安裝在螺桿上，通過(guò)在滑動(dòng)固定柱3上端面擰動(dòng)控制螺桿實(shí)現(xiàn)圓柱支架上下移動(dòng)。滑動(dòng)固定柱3下端為與四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上導(dǎo)軌滑槽配合的結(jié)構(gòu)，四個(gè)滑動(dòng)固定柱3分別配合裝配在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)的四個(gè)槽上，通過(guò)擰動(dòng)滑動(dòng)固定柱3上端面的固定螺栓可使滑動(dòng)固定柱3在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上保持固定或松動(dòng)；陶瓷帽片 4的尺寸大小能剛好覆蓋滑動(dòng)固定柱3上端面，通過(guò)一個(gè)螺栓固定在滑動(dòng)固定柱的上面，使得在滑動(dòng)固定柱3上端面得到保護(hù)。升降支架結(jié)構(gòu)5包括一圓柱支架和一旋轉(zhuǎn)升降螺桿， 圓柱支架的上端面為球面，用于固定工件的下表面。掛鉤6端面呈弧形面，用于固定工件的上表面。
圖2示出本發(fā)明中的四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)2，其中四槽對(duì)稱分布于四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上。
圖3示出本發(fā)明中的滑動(dòng)固定柱結(jié)構(gòu)圖，其中滑動(dòng)固定柱3、陶瓷帽片4、升降支架結(jié)構(gòu)5和掛鉤6的位置關(guān)系，已在圖楚描述在此不再贅述。
實(shí)施例二 結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施例，本實(shí)施例是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的
步驟Sl 確定一塊待要裝卡加工的工件，工件假定為圓形，口徑為Φ200πιπι，厚度為40mm，上表面為凸球面，下表面為凹球面。根據(jù)待裝卡工件的形狀和大小，分別調(diào)節(jié)動(dòng)固定柱3在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的位置，使滑動(dòng)固定柱3的里端面距四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)2的中心大概在 IOOmm左右，緊固其中三個(gè)滑動(dòng)固定柱3，另一個(gè)保持松動(dòng)可滑動(dòng)狀態(tài)；
步驟S2 調(diào)節(jié)滑動(dòng)固定柱3上升降支架結(jié)構(gòu)5距掛鉤6的距離在41mm左右，移動(dòng)保持松動(dòng)的滑動(dòng)固定柱3，把待裝卡工件固定在四個(gè)滑動(dòng)固定柱3上的升降支架結(jié)構(gòu)5的圓柱支架上；
步驟S3 在裝卡主平臺(tái)1上安裝一個(gè)千分表，旋轉(zhuǎn)四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)2，通過(guò)讀取千分表距每個(gè)滑動(dòng)固定柱3的距離，不斷調(diào)節(jié)和移動(dòng)滑動(dòng)固定柱3在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)2上的位置，使千分表距每個(gè)滑動(dòng)固定柱3的距離基本一致時(shí)(距離誤差控制在小于某一值時(shí)，如50 μ m)，固定滑動(dòng)固定柱3，此時(shí)工件的中心已與裝卡主平臺(tái)1的中心保持一致；
步驟S4 緩慢調(diào)節(jié)四個(gè)滑動(dòng)固定柱3上端面的可滑動(dòng)固定柱螺桿，使工件上下表面能穩(wěn)定固定在掛鉤6和滑動(dòng)固定柱3的圓柱支架上，并確保工件不受太大的固定壓力。
以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置，其特征在于包括裝卡主平臺(tái)、四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)、 滑動(dòng)固定柱、陶瓷帽片、升降支架結(jié)構(gòu)和掛鉤；四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)固定在裝卡主平臺(tái)上，并通過(guò)滾珠連接在裝卡主平臺(tái)上自由旋轉(zhuǎn)，四個(gè)溝槽正交對(duì)稱分布在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)上；四個(gè)滑動(dòng)固定柱分別裝在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)的四個(gè)槽上，通過(guò)擰動(dòng)滑動(dòng)固定柱上的固定螺栓使滑動(dòng)固定柱固定或松動(dòng)；陶瓷帽片固定在滑動(dòng)固定柱的上面，用于防止滑動(dòng)固定柱被離子束轟擊；在滑動(dòng)固定柱側(cè)面有一個(gè)掛鉤，用于固定工件的上表面；在掛鉤的下側(cè)有一裝卡在滑動(dòng)固定柱上的升降支架結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置，其特征在于，所述升降結(jié)構(gòu)包括一圓柱支架和一旋轉(zhuǎn)升降螺桿，圓柱支架的上端面為球面，用于固定工件的下表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)滑動(dòng)固定柱在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的位置，用于實(shí)現(xiàn)圓形、正方形和長(zhǎng)方形的形狀工件的裝卡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置，其特征在于，在滑動(dòng)固定柱上采用掛鉤和升降支架結(jié)構(gòu)對(duì)工件進(jìn)行固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置，其特征在于，掛鉤的端面呈弧形面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置，其特征在于，升降支架結(jié)構(gòu)上的圓柱支架端面呈球面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置，其特征在于，滑動(dòng)固定柱上的上端面采用一塊同等面積和尺寸的陶瓷帽片進(jìn)行覆蓋和保護(hù)。
8.一種使用權(quán)利要求1所述的離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置的工件裝卡方法，其特征在于，所述工件裝卡的步驟如下步驟Sl 根據(jù)待裝卡工件的形狀和大小，調(diào)節(jié)四個(gè)滑動(dòng)固定柱在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)的位置， 緊固其中三個(gè)滑動(dòng)固定柱，另一個(gè)滑動(dòng)固定柱保持松動(dòng)并能滑動(dòng)狀態(tài)；步驟S2 調(diào)節(jié)滑動(dòng)固定柱上能升降支架結(jié)構(gòu)距掛鉤的距離，移動(dòng)保持松動(dòng)的滑動(dòng)固定柱，把待裝卡工件固定在四個(gè)滑動(dòng)固定柱上的能升降支架結(jié)構(gòu)的圓柱支架上；步驟S3 在裝卡主平臺(tái)安裝一個(gè)千分表，旋轉(zhuǎn)四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)，通過(guò)讀取千分表距每個(gè)滑動(dòng)固定柱的距離，不斷調(diào)節(jié)和移動(dòng)滑動(dòng)固定柱在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的位置，使千分表距每個(gè)滑動(dòng)固定柱的距離基本一致時(shí)，固定滑動(dòng)固定柱，此時(shí)工件的中心已與裝卡平臺(tái)的中心保持一致；步驟S4 緩慢調(diào)節(jié)四個(gè)滑動(dòng)固定柱的螺桿，使工件上下表面能穩(wěn)定固定在掛鉤和滑動(dòng)固定柱的圓柱支架上，并確保工件不受太大的固定壓力。
9.如權(quán)利要求8所述的工件裝卡方法，其特征在于，千分表距每個(gè)滑動(dòng)固定柱的距離基本一致時(shí)的距離誤差值控制在小于50 μ m。
全文摘要
本發(fā)明是離子束拋光過(guò)程中工件裝卡裝置和方法，所述工件裝卡裝置包括四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)固定在裝卡主平臺(tái)上，四個(gè)溝槽正交對(duì)稱分布在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)上；四個(gè)滑動(dòng)固定柱分別裝在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)的四個(gè)槽上，擰動(dòng)滑動(dòng)固定柱上的固定螺栓使滑動(dòng)固定柱固定或松動(dòng)；陶瓷帽片固定在滑動(dòng)固定柱的上面；在滑動(dòng)固定柱側(cè)面有一個(gè)掛鉤，在掛鉤的下側(cè)有一裝卡在滑動(dòng)固定柱上的升降支架結(jié)構(gòu)。本發(fā)明亦具有工件裝卡方法在裝卡主平臺(tái)上安裝一個(gè)四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)，通過(guò)可滑動(dòng)固定柱把工件裝卡在四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)上，通過(guò)采用千分表旋轉(zhuǎn)四槽旋轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)量距可滑動(dòng)固定柱的距離，不斷移動(dòng)可滑動(dòng)固定柱的位置調(diào)節(jié)距離一致，確保工件的中心與裝卡主平臺(tái)的中心一致，從而實(shí)現(xiàn)工件位置的精確裝卡。
文檔編號(hào)H01L21/67GK102501154SQ20111032985
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者萬(wàn)勇建, 伍凡, 張亮, 施春燕, 范斌, 鐘顯云 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所