放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法
【專利摘要】放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法，涉及光學及精密加工領(lǐng)域，為了解決現(xiàn)有對收集鏡進行加工的方法，加工工藝要求非常高，增加了加工成本的問題。該方法為：毛坯成型，粗車加工，預(yù)車加工，鍍鎳磷合金層，精車加工，人工拋光處理，面型檢測，車削邊沿，完成收集鏡的制作。本發(fā)明采用直接車削的方法，加工時間短，大幅度的降低了成本，適用于車削加工放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡。
【專利說明】
放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光學及精密加工領(lǐng)域，具體涉及極紫外光收集鏡直接車削技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]放電等離子體(DPP)通過在Xe介質(zhì)中大電流快脈沖放電Z箍縮機制下，產(chǎn)生13.5nm極紫外光，在毛細管出口處極紫外光可在+5*3?+30^-5*3?-30*3的空間輻射，有效的將各部分極紫外光收集起來，在焦點處獲得高功率極紫外光，以與后續(xù)曝光機耦合，用于光刻，是DPP光刻光源中一項重大的技術(shù)。
[0003]這一收集鏡，是采用復(fù)雜的表面面型，粗糙度甚高的收集鏡片，將極掠入射的紫外光反射在焦點處。為了將空間分布的極紫外光最大限度有效的收集，要求收集鏡系統(tǒng)每片收集鏡片是薄殼結(jié)構(gòu)，盡量少阻擋空間輻射，因而將直徑由大到小的收集鏡片組合在一起，形成多層收集鏡片，組成收集鏡系統(tǒng)。這種大約3_厚，口徑由大到小，通常10片收集鏡片組成的收集鏡系統(tǒng)，對每片收集鏡片要求則是:
[0004]1、因是薄殼結(jié)構(gòu)，通常厚度不大于3mm，而面型要求甚高，要求工作中不變形，表面粗糙度又要求甚高，因?qū)ΣㄩL為13.5nm的光掠入射反射，反射率高低與表面粗糙度關(guān)系影響非常大，而面型會直接影響焦點處狀態(tài)；
[0005]2、收集鏡表面面型通常是由兩個非球面面型(橢圓面型與雙曲面型)組合的收集鏡面型，面型結(jié)構(gòu)復(fù)雜；
[0006]3、收集鏡表面粗糙度應(yīng)約為Inm;
[0007]4、收集鏡材質(zhì)強度要高，在高重復(fù)率光照下，不變形。
[0008]目前國際上采用心軸鍍膜、脫膜的方法對收集鏡進行加工，該方法的加工工藝要求非常高，增加了加工成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有對收集鏡進行加工的方法，加工工藝要求非常高，增加了加工成本的問題，從而提供放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法。
[0010]本發(fā)明所述的放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法，該方法包括以下步驟:
[0011 ]步驟一、毛坯成型，鍛造鋁合金坯料，得到毛坯工件，所述坯料為管材；
[0012]步驟二、粗車加工，對毛坯工件進行粗車加工得到筒形工件，筒形工件小口徑端設(shè)有一圈邊沿；
[0013]步驟三、預(yù)車加工，利用金剛石車床對步驟二得到的筒形工件進行車加工得到收集鏡筒坯；
[0014]步驟四、鍍鎳磷合金層，用化學鍍方法在步驟三得到的收集鏡筒坯內(nèi)表面鍍厚度達200μηι的鎳磷合金層；
[0015]步驟五、精車加工，對步驟四鍍鎳磷合金層后的收集鏡筒坯進行精車加工；
[0016]步驟六、人工拋光處理，對步驟五精車加工后的收集鏡筒坯人工拋光處理；
[0017]步驟七、面型檢測，對拋光后的收集鏡筒坯的內(nèi)表面面型進行檢測，如果面型符合收集鏡面型的要求則進行步驟八，否則返回步驟六；
[0018]步驟八、車削邊沿，將檢測后符合要求的收集鏡筒坯的邊沿車削掉，完成收集鏡的制作。
[0019]有益效果:
[0020]現(xiàn)有的接觸式輪廓儀無法檢測軸長比較長的大口徑收集鏡片的內(nèi)表面面型，本發(fā)明提出的檢測方法，易于實現(xiàn)，步驟簡單，對收集鏡的尺寸沒有限制，可以用于檢測軸長比較長的大口徑收集鏡片的內(nèi)表面面型。本發(fā)明的直接車削方法保證了面型及粗糙度的要求，滿足了收集鏡的應(yīng)用需求，精車加工后的收集鏡筒坯的表面粗糙度就能達到5nm，本發(fā)明采用直接車削的方法，加工時間短，大幅度的降低了成本。
[0021]本發(fā)明適用于車削加工放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡。
【附圖說明】
[0022]圖1是【具體實施方式】一中的筒形工件的結(jié)構(gòu)示意圖；9為邊沿，10為筒形工件；
[0023]圖2是【具體實施方式】六中的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1具體說明本實施方式，本實施方式所述的放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法，該方法包括以下步驟:
[0025]步驟一、毛坯成型，鍛造鋁合金坯料，得到毛坯工件，所述坯料為管材；
[0026]步驟二、粗車加工，對毛坯工件進行粗車加工得到筒形工件，筒形工件小口徑端設(shè)有一圈邊沿；
[0027]步驟三、預(yù)車加工，利用金剛石車床對步驟二得到的筒形工件進行車加工得到收集鏡筒坯；
[0028]步驟四、鍍鎳磷合金層，用化學鍍方法在步驟三得到的收集鏡筒坯內(nèi)表面鍍厚度達200μηι的鎳磷合金層；
[0029]步驟五、精車加工，對步驟四鍍鎳磷合金層后的收集鏡筒坯進行精車加工；
[0030]步驟六、人工拋光處理，對步驟五精車加工后的收集鏡筒坯人工拋光處理；
[0031]步驟七、面型檢測，對拋光后的收集鏡筒坯的內(nèi)表面面型進行檢測，如果面型符合收集鏡面型的要求則進行步驟八，否則返回步驟六；
[0032]步驟八、車削邊沿，將檢測后符合要求的收集鏡筒坯的邊沿車削掉，完成收集鏡的制作。
[0033]對管材進行鍛造，加強了材料密度。為保證后續(xù)工件加工裝卡需要，筒形工件10小口徑端的內(nèi)壁和外壁上均設(shè)有一圈邊沿9，也稱為飛邊工藝尾。粗車加工后，還需由金剛石車床預(yù)車加工一次，使筒形工件表面粗糙度提高，達到0.4微米至0.8微米，以便進行化學鍍鍍鎳磷合金層。制作完成后，對單片收集鏡檢測，滿足設(shè)計要求后，進行收集鏡片系統(tǒng)集成，采用邊裝配邊測試的方法進行系統(tǒng)集成。
[0034]【具體實施方式】二:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法作進一步說明，本實施方式中，步驟一中，鋁合金坯料為LY-12招合金，管材外徑比收集鏡大口徑的外徑大5mm，管材壁厚大于100mm。
[0035]【具體實施方式】三:本實施方式是對【具體實施方式】一或二所述的放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法作進一步說明，本實施方式中，步驟二中，采用“極紫外光刻光源中光學收集鏡直接車削加工粗加工方法”對毛坯工件進行粗車加工。
[0036]“極紫外光刻光源中光學收集鏡直接車削加工粗加工方法”是本課題組提出的專利號為ZL201310438498.5的發(fā)明專利，對毛坯工件用數(shù)控車床進行粗加工時，最為關(guān)鍵的一步是數(shù)控車床加工時，每車削一刀后，要進行一次對尺寸穩(wěn)定化處理，共反復(fù)車削加工6次-8次，目地是充分冷凍、加熱處理，確保材料置于任何惡劣環(huán)境下都不變形。
[0037]【具體實施方式】四:本實施方式是對【具體實施方式】一或二所述的放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法作進一步說明，本實施方式中，步驟四中，采用“電脈沖提高化學鍍鎳磷合金層厚度的方法”對收集鏡筒坯鍍鎳磷合金層。
[0038]“電脈沖提高化學鍍鎳磷合金層厚度的方法”是本課題組提出的專利號為ZL20141006 2341.1的發(fā)明專利。
[0039]【具體實施方式】五:本實施方式是對【具體實施方式】一或二所述的放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法作進一步說明，本實施方式中，步驟五中，采用“極紫外光刻光源中光學收集鏡直接車削加工精加工方法”對收集鏡筒坯進行精車加工。
[0040]“極紫外光刻光源中光學收集鏡直接車削加工精加工方法”是本課題組提出的專利號為ZL201310435460.2的發(fā)明專利。進行精車加工，鏡片幾何尺寸要達到設(shè)計要求，SP加工出一壁厚2mm的、表面面型符合要求的收集鏡筒坯，但因金鋼石車床可能達到的表面粗糙度僅能達到大于5nm這一指標(是根據(jù)同時加工的樣片，采用輪廓儀裝置測試得到的結(jié)果)，與理想表面粗糙度還有差距。所以還需要人工拋光處理進一步提高表面粗糙度指標。
[0041 ]【具體實施方式】六:結(jié)合圖2具體說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】一或二所述的放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法作進一步說明，本實施方式中，步驟七中，檢測的方法基于一種裝置實現(xiàn)，該裝置包括半導體激光器1、毛玻璃2、CXD傳感器3、第一五維調(diào)整臺4、第二五維調(diào)整臺5、收集鏡片支撐件6和計算機；
[0042]毛玻璃2上貼有黑色紙片，黑色紙片上開有小圓孔；
[0043]半導體激光器I出射的激光入射至毛玻璃2，由毛玻璃2的小圓孔透射的光經(jīng)收集鏡筒坯7匯聚至CXD傳感器3;
[0044]收集鏡片支撐件6將收集鏡筒坯7固定在光路中，半導體激光器I和毛玻璃2固定在第一五維調(diào)整臺4上，CXD傳感器3通過其下方的可升降套筒3-1固定在第二五維調(diào)整臺5上，計算機與CO)傳感器3的輸出端相連，計算機用于測量CCD(Charge_coupled Device，電荷親合元件)傳感器3接收到的光斑和記錄光斑信息；
[0045]上述檢測方法包括以下步驟:
[0046]開啟半導體激光器I;
[0047]調(diào)整第一五維調(diào)整臺4使半導體激光器I出射激光的光軸與毛玻璃2上小圓孔的軸線重合；
[0048]調(diào)節(jié)收集鏡片支撐件6，使收集鏡片7的軸線與所述光軸重合；
[0049]調(diào)節(jié)第二五維調(diào)整臺5及可升降套筒3-1使CCD傳感器3接收到光束；
[0050]根據(jù)計算機得到光斑信息，判斷在設(shè)計的焦點處是否得到匯聚的光斑，焦點處的光斑大小和形狀否與設(shè)計的一致，焦點處光斑的光強分布是否均勻，如果判斷結(jié)果均為是，則該收集鏡筒坯7符合要求，否則不符合要求。
[0051]黑色紙片貼在毛玻璃2遠離半導體激光器I的一側(cè)，此側(cè)為毛面，對光散射，用于模擬極紫外光，另一側(cè)為光面。上述檢測裝置放置于光學平臺8上。
【主權(quán)項】
1.放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、毛坯成型，鍛造鋁合金坯料，得到毛坯工件，所述坯料為管材； 步驟二、粗車加工，對毛坯工件進行粗車加工得到筒形工件，筒形工件小口徑端設(shè)有一圈邊沿； 步驟三、預(yù)車加工，利用金剛石車床對步驟二得到的筒形工件進行車加工得到收集鏡筒坯； 步驟四、鍍鎳磷合金層，用化學鍍方法在步驟三得到的收集鏡筒坯內(nèi)表面鍍厚度達200ym的鎳磷合金層； 步驟五、精車加工，對步驟四鍍鎳磷合金層后的收集鏡筒坯進行精車加工； 步驟六、人工拋光處理，對步驟五精車加工后的收集鏡筒坯人工拋光處理； 步驟七、面型檢測，對拋光后的收集鏡筒坯的內(nèi)表面面型進行檢測，如果面型符合收集鏡面型的要求則進行步驟八，否則返回步驟六； 步驟八、車削邊沿，將檢測后符合要求的收集鏡筒坯的邊沿車削掉，完成收集鏡的制作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法，其特征在于，步驟一中，鋁合金坯料為LY-12鋁合金，管材外徑比收集鏡大口徑的外徑大5mm，管材壁厚大于100mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法，其特征在于，步驟二中，采用“極紫外光刻光源中光學收集鏡直接車削加工粗加工方法”對毛坯工件進行粗車加工。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法，其特征在于，步驟四中，采用“電脈沖提高化學鍍鎳磷合金層厚度的方法”對收集鏡筒坯鍍鎳磷合金層。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法，其特征在于，步驟五中，采用“極紫外光刻光源中光學收集鏡直接車削加工精加工方法”對收集鏡筒坯進行精車加工。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車削方法，其特征在于，步驟七中，檢測的方法基于一種裝置實現(xiàn)，該裝置包括半導體激光器(I )、毛玻璃(2)、CCD傳感器(3)、第一五維調(diào)整臺(4)、第二五維調(diào)整臺(5)、收集鏡片支撐件(6)和計算機； 毛玻璃(2)上貼有黑色紙片，黑色紙片上開有小圓孔； 半導體激光器(I)出射的激光入射至毛玻璃(2)，由毛玻璃(2)的小圓孔透射的光經(jīng)收集鏡筒坯(7)匯聚至CXD傳感器(3); 收集鏡片支撐件(6)將收集鏡筒坯(7)固定在光路中，半導體激光器(I)和毛玻璃(2)固定在第一五維調(diào)整臺(4)上，CXD傳感器(3)通過其下方的可升降套筒(3-1)固定在第二五維調(diào)整臺(5)上，計算機與CCD傳感器(3)的輸出端相連，計算機用于測量CCD傳感器(3)接收到的光斑和記錄光斑信息； 所述檢測方法包括以下步驟: 開啟半導體激光器(I); 調(diào)整第一五維調(diào)整臺(4)使半導體激光器(I)出射激光的光軸與毛玻璃(2)上小圓孔的軸線重合； 調(diào)節(jié)收集鏡片支撐件(6)，使收集鏡片(7)的軸線與所述光軸重合； 調(diào)節(jié)第二五維調(diào)整臺(5)及可升降套筒(3-1)使CCD傳感器(3)接收到光束； 根據(jù)計算機得到光斑信息，判斷在設(shè)計的焦點處是否得到匯聚的光斑，焦點處的光斑大小和形狀否與設(shè)計的一致，焦點處光斑的光強分布是否均勻，如果判斷結(jié)果均為是，則該收集鏡筒坯(7)符合要求，否則不符合要求。
【文檔編號】G02B19/00GK106078088SQ201610437954
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】王騏, 趙永蓬, 徐強
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學