放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車(chē)削方法
【專(zhuān)利摘要】放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車(chē)削方法，涉及光學(xué)及精密加工領(lǐng)域，為了解決現(xiàn)有對(duì)收集鏡進(jìn)行加工的方法，加工工藝要求非常高，增加了加工成本的問(wèn)題。該方法為：毛坯成型，粗車(chē)加工，預(yù)車(chē)加工，鍍鎳磷合金層，精車(chē)加工，人工拋光處理，面型檢測(cè)，車(chē)削邊沿，完成收集鏡的制作。本發(fā)明采用直接車(chē)削的方法，加工時(shí)間短，大幅度的降低了成本，適用于車(chē)削加工放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車(chē)削方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)及精密加工領(lǐng)域，具體涉及極紫外光收集鏡直接車(chē)削技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]放電等離子體(DPP)通過(guò)在Xe介質(zhì)中大電流快脈沖放電Z箍縮機(jī)制下，產(chǎn)生13.5nm極紫外光，在毛細(xì)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(lái)，在焦點(diǎn)處獲得高功率極紫外光，以與后續(xù)曝光機(jī)耦合，用于光刻，是DPP光刻光源中一項(xiàng)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(diǎn)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(duì)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(zhǎng)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(huì)直接影響焦點(diǎn)處狀態(tài)；
[0005]2、收集鏡表面面型通常是由兩個(gè)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(qiáng)度要高，在高重復(fù)率光照下，不變形。
[0008]目前國(guó)際上采用心軸鍍膜、脫膜的方法對(duì)收集鏡進(jìn)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(duì)收集鏡進(jìn)行加工的方法，加工工藝要求非常高，增加了加工成本的問(wèn)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(chē)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(chē)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(chē)加工，對(duì)毛坯工件進(jìn)行粗車(chē)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(chē)加工，利用金剛石車(chē)床對(duì)步驟二得到的筒形工件進(jìn)行車(chē)加工得到收集鏡筒坯；
[0014]步驟四、鍍鎳磷合金層，用化學(xué)鍍方法在步驟三得到的收集鏡筒坯內(nèi)表面鍍厚度達(dá)200μηι的鎳磷合金層；
[0015]步驟五、精車(chē)加工，對(duì)步驟四鍍鎳磷合金層后的收集鏡筒坯進(jìn)行精車(chē)加工；
[0016]步驟六、人工拋光處理，對(duì)步驟五精車(chē)加工后的收集鏡筒坯人工拋光處理；
[0017]步驟七、面型檢測(cè)，對(duì)拋光后的收集鏡筒坯的內(nèi)表面面型進(jìn)行檢測(cè)，如果面型符合收集鏡面型的要求則進(jìn)行步驟八，否則返回步驟六；
[0018]步驟八、車(chē)削邊沿，將檢測(cè)后符合要求的收集鏡筒坯的邊沿車(chē)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(wú)法檢測(cè)軸長(zhǎng)比較長(zhǎng)的大口徑收集鏡片的內(nèi)表面面型，本發(fā)明提出的檢測(cè)方法，易于實(shí)現(xiàn)，步驟簡(jiǎn)單，對(duì)收集鏡的尺寸沒(méi)有限制，可以用于檢測(cè)軸長(zhǎng)比較長(zhǎng)的大口徑收集鏡片的內(nèi)表面面型。本發(fā)明的直接車(chē)削方法保證了面型及粗糙度的要求，滿(mǎn)足了收集鏡的應(yīng)用需求，精車(chē)加工后的收集鏡筒坯的表面粗糙度就能達(dá)到5nm，本發(fā)明采用直接車(chē)削的方法，加工時(shí)間短，大幅度的降低了成本。
[0021]本發(fā)明適用于車(chē)削加工放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是【具體實(shí)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(shí)施方式】六中的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)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(chē)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(chē)加工，對(duì)毛坯工件進(jìn)行粗車(chē)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(chē)加工，利用金剛石車(chē)床對(duì)步驟二得到的筒形工件進(jìn)行車(chē)加工得到收集鏡筒坯；
[0028]步驟四、鍍鎳磷合金層，用化學(xué)鍍方法在步驟三得到的收集鏡筒坯內(nèi)表面鍍厚度達(dá)200μηι的鎳磷合金層；
[0029]步驟五、精車(chē)加工，對(duì)步驟四鍍鎳磷合金層后的收集鏡筒坯進(jìn)行精車(chē)加工；
[0030]步驟六、人工拋光處理，對(duì)步驟五精車(chē)加工后的收集鏡筒坯人工拋光處理；
[0031]步驟七、面型檢測(cè)，對(duì)拋光后的收集鏡筒坯的內(nèi)表面面型進(jìn)行檢測(cè)，如果面型符合收集鏡面型的要求則進(jìn)行步驟八，否則返回步驟六；
[0032]步驟八、車(chē)削邊沿，將檢測(cè)后符合要求的收集鏡筒坯的邊沿車(chē)削掉，完成收集鏡的制作。
[0033]對(duì)管材進(jìn)行鍛造，加強(qiáng)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(chēng)為飛邊工藝尾。粗車(chē)加工后，還需由金剛石車(chē)床預(yù)車(chē)加工一次，使筒形工件表面粗糙度提高，達(dá)到0.4微米至0.8微米，以便進(jìn)行化學(xué)鍍鍍鎳磷合金層。制作完成后，對(duì)單片收集鏡檢測(cè)，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行收集鏡片系統(tǒng)集成，采用邊裝配邊測(cè)試的方法進(jìn)行系統(tǒng)集成。
[0034]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)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(chē)削方法作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，步驟一中，鋁合金坯料為L(zhǎng)Y-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(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)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(chē)削方法作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，步驟二中，采用“極紫外光刻光源中光學(xué)收集鏡直接車(chē)削加工粗加工方法”對(duì)毛坯工件進(jìn)行粗車(chē)加工。
[0036]“極紫外光刻光源中光學(xué)收集鏡直接車(chē)削加工粗加工方法”是本課題組提出的專(zhuān)利號(hào)為ZL201310438498.5的發(fā)明專(zhuān)利，對(duì)毛坯工件用數(shù)控車(chē)床進(jìn)行粗加工時(shí)，最為關(guān)鍵的一步是數(shù)控車(chē)床加工時(shí)，每車(chē)削一刀后，要進(jìn)行一次對(duì)尺寸穩(wěn)定化處理，共反復(fù)車(chē)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(shí)施方式】四:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)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(chē)削方法作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，步驟四中，采用“電脈沖提高化學(xué)鍍鎳磷合金層厚度的方法”對(duì)收集鏡筒坯鍍鎳磷合金層。
[0038]“電脈沖提高化學(xué)鍍鎳磷合金層厚度的方法”是本課題組提出的專(zhuān)利號(hào)為ZL20141006 2341.1的發(fā)明專(zhuān)利。
[0039]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)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(chē)削方法作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，步驟五中，采用“極紫外光刻光源中光學(xué)收集鏡直接車(chē)削加工精加工方法”對(duì)收集鏡筒坯進(jìn)行精車(chē)加工。
[0040]“極紫外光刻光源中光學(xué)收集鏡直接車(chē)削加工精加工方法”是本課題組提出的專(zhuān)利號(hào)為ZL201310435460.2的發(fā)明專(zhuān)利。進(jìn)行精車(chē)加工，鏡片幾何尺寸要達(dá)到設(shè)計(jì)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(chē)床可能達(dá)到的表面粗糙度僅能達(dá)到大于5nm這一指標(biāo)(是根據(jù)同時(shí)加工的樣片，采用輪廓儀裝置測(cè)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(jìn)一步提高表面粗糙度指標(biāo)。
[0041 ]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖2具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)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(chē)削方法作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，步驟七中，檢測(cè)的方法基于一種裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置包括半導(dǎo)體激光器1、毛玻璃2、CXD傳感器3、第一五維調(diào)整臺(tái)4、第二五維調(diào)整臺(tái)5、收集鏡片支撐件6和計(jì)算機(jī)；
[0042]毛玻璃2上貼有黑色紙片，黑色紙片上開(kāi)有小圓孔；
[0043]半導(dǎo)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(dǎo)體激光器I和毛玻璃2固定在第一五維調(diào)整臺(tái)4上，CXD傳感器3通過(guò)其下方的可升降套筒3-1固定在第二五維調(diào)整臺(tái)5上，計(jì)算機(jī)與CO)傳感器3的輸出端相連，計(jì)算機(jī)用于測(cè)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(cè)方法包括以下步驟:
[0046]開(kāi)啟半導(dǎo)體激光器I;
[0047]調(diào)整第一五維調(diào)整臺(tái)4使半導(dǎo)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(tái)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(jì)算機(jī)得到光斑信息，判斷在設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)處是否得到匯聚的光斑，焦點(diǎn)處的光斑大小和形狀否與設(shè)計(jì)的一致，焦點(diǎn)處光斑的光強(qiáng)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(yuǎn)離半導(dǎo)體激光器I的一側(cè)，此側(cè)為毛面，對(duì)光散射，用于模擬極紫外光，另一側(cè)為光面。上述檢測(cè)裝置放置于光學(xué)平臺(tái)8上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.放電等離子體光刻光源中極紫外光收集鏡直接車(chē)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(chē)加工，對(duì)毛坯工件進(jìn)行粗車(chē)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(chē)加工，利用金剛石車(chē)床對(duì)步驟二得到的筒形工件進(jìn)行車(chē)加工得到收集鏡筒坯； 步驟四、鍍鎳磷合金層，用化學(xué)鍍方法在步驟三得到的收集鏡筒坯內(nèi)表面鍍厚度達(dá)200ym的鎳磷合金層； 步驟五、精車(chē)加工，對(duì)步驟四鍍鎳磷合金層后的收集鏡筒坯進(jìn)行精車(chē)加工； 步驟六、人工拋光處理，對(duì)步驟五精車(chē)加工后的收集鏡筒坯人工拋光處理； 步驟七、面型檢測(cè)，對(duì)拋光后的收集鏡筒坯的內(nèi)表面面型進(jìn)行檢測(cè)，如果面型符合收集鏡面型的要求則進(jìn)行步驟八，否則返回步驟六； 步驟八、車(chē)削邊沿，將檢測(cè)后符合要求的收集鏡筒坯的邊沿車(chē)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(chē)削方法，其特征在于，步驟一中，鋁合金坯料為L(zhǎng)Y-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(chē)削方法，其特征在于，步驟二中，采用“極紫外光刻光源中光學(xué)收集鏡直接車(chē)削加工粗加工方法”對(duì)毛坯工件進(jìn)行粗車(chē)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(chē)削方法，其特征在于，步驟四中，采用“電脈沖提高化學(xué)鍍鎳磷合金層厚度的方法”對(duì)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(chē)削方法，其特征在于，步驟五中，采用“極紫外光刻光源中光學(xué)收集鏡直接車(chē)削加工精加工方法”對(duì)收集鏡筒坯進(jìn)行精車(chē)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(chē)削方法，其特征在于，步驟七中，檢測(cè)的方法基于一種裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置包括半導(dǎo)體激光器(I )、毛玻璃(2)、CCD傳感器(3)、第一五維調(diào)整臺(tái)(4)、第二五維調(diào)整臺(tái)(5)、收集鏡片支撐件(6)和計(jì)算機(jī)； 毛玻璃(2)上貼有黑色紙片，黑色紙片上開(kāi)有小圓孔； 半導(dǎo)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(dǎo)體激光器(I)和毛玻璃(2)固定在第一五維調(diào)整臺(tái)(4)上，CXD傳感器(3)通過(guò)其下方的可升降套筒(3-1)固定在第二五維調(diào)整臺(tái)(5)上，計(jì)算機(jī)與CCD傳感器(3)的輸出端相連，計(jì)算機(jī)用于測(cè)量CCD傳感器(3)接收到的光斑和記錄光斑信息； 所述檢測(cè)方法包括以下步驟: 開(kāi)啟半導(dǎo)體激光器(I); 調(diào)整第一五維調(diào)整臺(tái)(4)使半導(dǎo)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(tái)(5)及可升降套筒(3-1)使CCD傳感器(3)接收到光束； 根據(jù)計(jì)算機(jī)得到光斑信息，判斷在設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)處是否得到匯聚的光斑，焦點(diǎn)處的光斑大小和形狀否與設(shè)計(jì)的一致，焦點(diǎn)處光斑的光強(qiáng)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(hào)】G02B19/00GK106078088SQ201610437954
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月17日
【發(fā)明人】王騏, 趙永蓬, 徐強(qiáng)
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)