一種針對離子束犧牲層中高頻誤差抑制加工的復(fù)合犧牲層加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于先進(jìn)光學(xué)制造與檢測領(lǐng)域，具體涉及一種針對離子束犧牲層中高頻誤差抑制加工的復(fù)合犧牲層加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路在制造過程中經(jīng)歷材料制備、掩膜、光刻、清洗、刻蝕、滲雜、化學(xué)機(jī)械拋光等多個(gè)工序，其中尤以光刻工藝最為關(guān)鍵，決定著制造工藝的先進(jìn)程度。光刻機(jī)是一種曝光工具，這是光刻工藝的核心部分，其造價(jià)昂貴，號稱世界上最精密的儀器。而在光刻機(jī)制造流程中，光刻物鏡是光刻機(jī)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)零件的質(zhì)量要求比其他高精度光學(xué)零件質(zhì)量要高一個(gè)數(shù)量級，對光學(xué)零件外徑、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)。
[0003]對于亞納米級光刻物鏡的加工技術(shù)，國外從上世紀(jì)的70年代發(fā)展的CCOS技術(shù)到現(xiàn)在的確定性離子束拋光技術(shù)，半個(gè)世紀(jì)期間投入了大量的人力物力，加工工藝實(shí)現(xiàn)了平面、球面以及非球面rms〈lnm的亞納米級面形精度提升。而我國在光學(xué)零件高精度加工技術(shù)方面相對薄弱，在本世紀(jì)初加工方式仍為傳統(tǒng)加手工修正的方式為主，加工精度低，效率慢，制約著極端光學(xué)系統(tǒng)尤其是光刻機(jī)技術(shù)的發(fā)展。
[0004]光學(xué)制造過程中，不論采用哪種技術(shù)或復(fù)合技術(shù)，一般采用大口徑去除函數(shù)到小口徑去除函數(shù)的工藝順序加工，使得誤差大小從高到低、頻率從低到高的收斂。但在加工過程中，由于去除函數(shù)不穩(wěn)定、磨盤接觸不均勻、定位存在偏差等誤差的因素存在，加工的面形誤差不按預(yù)期收斂，鏡面出現(xiàn)大量“碎亂”的中高頻誤差。尤其在超高精度加工和非球面加工的過程中，中高頻誤差特別明顯。
[0005]在光學(xué)系統(tǒng)中，中頻誤差使光線發(fā)生小角度散射，影響像的對比度；高頻誤差使光線發(fā)生大角度散射，降低鏡面的反射率。近年來，國內(nèi)外一些學(xué)者已經(jīng)意識到中高頻誤差抑制的重要性，開始進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研宄，在平面、球面的誤差平滑過程中取得了一定的成果，但是在非球面和超高精度加工過程中，由于加工方法和加工工具空間尺寸的限制，未見有系統(tǒng)科學(xué)且行之有效的中高頻誤差消除方式。非球面作為極端光學(xué)系統(tǒng)重要的元器件，具有減輕光學(xué)系統(tǒng)重量、簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和提升系統(tǒng)質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，如何加工和制造高精度非球面元件以滿足極端光學(xué)系統(tǒng)的需求，成為我國光學(xué)制造領(lǐng)域的一大難點(diǎn)。非球面由于在不同環(huán)帶曲率半徑的不一致，需要進(jìn)行非球面化特定誤差的修形，導(dǎo)致其加工過程較平球面要復(fù)雜，加工難度要大很多，尤其要實(shí)現(xiàn)納米、亞納米級精度的非球面加工，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有非球面加工檢測水平，對光學(xué)加工和檢測提出了巨大的挑戰(zhàn)。
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)的非球面加工過程中，首先采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行最接近球面拋光，然后利用小工具進(jìn)行非球面化，進(jìn)行非球面精度的提升。該方法不能進(jìn)行高精度去除迭代，加工周期長、工序復(fù)雜，誤差和穩(wěn)定性難于控制，導(dǎo)致非球面面形中高頻誤差嚴(yán)重，精度不高，滿足不了極端光學(xué)系統(tǒng)的指標(biāo)要求。
[0007]光刻系統(tǒng)非球面不僅面形精度要求高、陡度大，而且偏離量大，面形形狀復(fù)雜，都為高次非球面。大偏離量高陡度高次非球面的加工難點(diǎn)主要有以下兩個(gè)方面:
[0008](I)非球面去除分布曲線不光滑、單調(diào)連續(xù)，而是波浪狀分布，導(dǎo)致在頻段方面去除誤差更高頻化，在誤差斜率方面斜率變化更大，從而去除迭代難度增加，在非球面化過程中產(chǎn)生原理性的環(huán)帶狀中高頻誤差；
[0009](2)由于加工因素和原理性因素產(chǎn)生的中高頻誤差難于去除，使得精度無法收斂，對于中高頻誤差往往采用磨盤進(jìn)行中高頻誤差的平滑，在一定程度上能平滑鏡面上的中高頻誤差，但由于非球面陡度大、偏離量大，磨盤與表面不能貼合而破壞面形精度和非球面的面形形狀，造成平滑后需要再非球面化，在非球面化過程中又產(chǎn)生中高頻誤差，形成一個(gè)誤差無法很好收斂的死循環(huán)。
[0010]離子束犧牲層加工方法是通過特殊的手段在光學(xué)元件表面覆蓋一層薄膜，形成用于均勻去除的犧牲層。通過對不光滑的表面涂一層犧牲層，覆蓋表面凹凸不平區(qū)域而使得表面平滑，然后采用離子束拋光技術(shù)對光學(xué)表面進(jìn)行拋光，使涂層和不平之處的光學(xué)表面材料一起均勻去除，從而達(dá)到使光學(xué)表面平滑的目的。其實(shí)，離子束犧牲層加工技術(shù)在國外早就提出，但目前仍局限于應(yīng)用在光學(xué)表面超光滑加工過程中，主要是因?yàn)檎J(rèn)為該技術(shù)對犧牲層的形成要求很高，目前的甩膠工藝很難實(shí)現(xiàn)球面、非球面的均勻甩膠。對于光學(xué)元件的甩膠犧牲層制作主要存在以下幾大問題；
[0011](I)甩膠膠層表面容易出現(xiàn)放射狀的誤差出現(xiàn)，而且這種放射狀誤差難于修形去除，影響后續(xù)的加工，如附圖2所示；
[0012](2)甩膠膠層表面難以均勻，一般是中間薄，邊緣厚，對于球面和非球面這種現(xiàn)象更嚴(yán)重，影響甩膠的質(zhì)量，對后續(xù)加工造成影響；
[0013](3)對于中高頻誤差嚴(yán)重的元件，甩膠后膠層難以實(shí)現(xiàn)基底中高頻誤差的均勻覆蓋，造成膠層與元件基底面形一致而無法實(shí)現(xiàn)離子束犧牲層中高頻誤差抑制的加工，如附圖3所示。
[0014]針對光學(xué)元件犧牲層難以甩膠均勻?qū)崿F(xiàn)，本發(fā)明提出了有一種甩膠、模壓、修形的膠層犧牲層復(fù)合制作方法，通過制作一個(gè)與被加工元件形狀匹配的磨具，進(jìn)行模壓形成膠層，從而形成比較均勻的膠層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]針對光學(xué)元件超高精度加工和非球面加工的中高頻誤差抑制需求，提出一種針對離子束犧牲層中高頻誤差抑制加工的復(fù)合犧牲層加工方法。
[0016]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種針對離子束犧牲層中高頻誤差抑制加工的復(fù)合犧牲層加工方法，該方法的步驟如下:
[0017]步驟S1:加工制作一塊與被加工件對應(yīng)一致的磨具，使得磨具曲率半徑與被加工件對應(yīng)一致，口徑比加工件大5mm，面形誤差精度控制在PV小于λ/10(λ = 632.8nm)，zernike后36項(xiàng)殘差控制在rms小于1.5nm ；
[0018]步驟S2:被加工件經(jīng)過表面測量、清潔工序后，利用甩膠機(jī)對其進(jìn)行甩膠，膠層厚度控制在1-2 μ??;
[0019]步驟S3:步驟I加工好的模具經(jīng)過表面清潔工序后，對甩膠完的被加工件進(jìn)行模壓，對模具施加一定的壓力壓在被加工件，模壓時(shí)間在30-60min ；
[0020]步驟S4:步驟3完成后取下模具，對被加工件進(jìn)行烘干，時(shí)間根據(jù)膠層厚度設(shè)定；
[0021]步驟S5:檢測甩膠后的工件表面面形；
[0022]步驟S6:根據(jù)檢測的工件表面面形，利用離子束拋光設(shè)備進(jìn)行加工去除，使得膠層平滑覆蓋工件表面；
[0023]步驟S7:檢測離子束拋光設(shè)備加工后的工件表面，根據(jù)檢測結(jié)果判斷去除工件表面膠層的低頻誤差是否被去除，