用于会聚抛光的方法和系统的制作方法

用于会聚抛光的方法和系统的制作方法
【专利摘要】一种用于抛光光学元件的抛光系统，该系统包括：具有径向尺寸的抛光垫，设置在抛光垫上的隔板。所述隔板配置成部分围绕光学材料。光学元件在径向尺寸的范围内接触抛光垫，并且抛光垫的磨损率在径向尺寸范围内相对于径向尺寸基本上是不变的。
【专利说明】用于会聚抛光的方法和系统
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2011年3月21日提出的美国临时专利申请号61/454，893的优先权，在此通过引用而将其公开内容整体并入，用于所有目的。
关于由联邦资助研发创造的发明的权利说明
[0002]依据美国能源部与劳伦斯?利弗莫尔国家安全有限责任公司签署的劳伦斯?利弗莫尔国家实验室运营合同(编号DE-AC52-07NA27344)，美国政府享有此发明中的权利。 【背景技术】
[0003]传统的光学制造工艺通常包括I)成形，2)研磨，3)磨边/抛光，4)全孔径中间抛光或精研，4)全孔径最终抛光，以及5)小工具抛光。当对包含精确表面轮廓的高光学性能材料的需求大幅上涨时，精密的光学制造工艺因为激光的发明而取得重大进步。然而，如今实践普遍认为，光学制造是一门艺术而非一项技术。近几十年来，运用计算机数控磨床(CNC)使机床安装和实时诊断取得了进展，在以这些进展为基础的研磨工序过程中，确定移除原料的能力显著进步。同样地，小工具抛光(例如计算机控制光学抛光机(CCOS))和磁流变抛光(MRF)的出现使抛光工业彻底变革。然而，对抛光玻璃和硅片来说，仍然是使用最普遍也是通常最经济的方法的全孔径抛光未规定确定过程。尽管已取得渐进式改进，但传统的抛光仍然需要运用工匠技术的高技能光学仪器制造者。这种类型的抛光通常需要多次反复循环，包括抛光、测量并调整参数以收敛到期望的表面轮廓(即对于规定半径达到平坦或一致性)。因此，在现有技术中需要与光学元件抛光相关的改良方法及系统。

【发明内容】

[0004]根据本发明，提供了与光学系统相关的技术。更具体地，本发明的实施例涉及在光学元件如单次重复一样少的确定性抛光。仅仅举例来说，本发明根据一组固定的抛光参数，被应用于光学元件的单次重复抛光，而不管元件的初始形状如何。这里描述的方法和系统适用于适合同大功率激光器以及放大器系统配套使用的多种光学材料的加工制造。
[0005]根据本发明的另一个实施例，与表面裂口的“自由”精加工相关的方法和系统得以提供。确知的是，用于高峰值功率激光系统的高值光学器件表面的刮伤会引发激光损伤发生。因此，多年来为减少光学制造过程中形成的刮伤数量和尺寸做了很多努力。举例来说，移动在清洗、抛光以及处理过程中对光学器件表面形成低负荷的劣质颗粒或微小凹凸物会造成刮伤。之前减少劣质颗粒的工作涉及改造和改装现有的全孔径抛光机。这种方法足以对付导致刮伤的外来劣质颗粒。目前的缓解措施在很大程度上局限于抛光过程中的清洁操作。然而，这些措施对于清洁操作的程度、操作者技能以及抛光机的复杂程度是高度敏感的。此外，这些措施很难实现高效率。控制劣质颗粒的第二个限制在于，抛光加工过程中对抛光液颗粒尺寸分布的了解和控制有限。现行技术状况受限于使用未经优化的、了解甚少的过滤技术。
[0006]本发明的实施例通过实施以下一个或多个步骤以减少抛光过程中引入的劣质颗粒。I)制作一个完整的抛光系统，通过气密地密封抛光机以防止抛光液干燥来确保没有劣质颗粒进入工件-抛光盘接触面；2)提供100%的湿度环境以防止干燥的抛光液结块并出现劣质颗粒；3)使用可将抛光液内部颗粒结块最小化的化学性质稳定的抛光液；并且4)使用优化的过滤法持续地移除抛光系统中任何已产生的劣质颗粒。
[0007]根据本发明的实施例，提供了一种抛光光学兀件的抛光系统。抛光系统包括:具有径向尺寸的抛光垫，设置在抛光垫上并且部分围绕光学元件的隔板。光学元件在径向尺寸的范围之内接触抛光垫，并且抛光垫的磨损率作为在径向尺寸范围内相对于径向尺寸是基本上不变的。
[0008]相据本发明的另一个实施例，高湿度的抛光系统得以提供。高湿度的抛光系统包括:具有抛光垫的抛光单元以及可操作以向抛光垫提供抛光液的抛光液传送系统。高湿度的抛光系统还包括包围抛光单元的外壳。外壳内的湿度足以防止抛光液大体上干燥。
[0009]根据本发明的一个特定实施例，用于抛光光学元件的抛光液系统得以提供。抛光液系统包括溶剂和放入溶剂中的研磨料成分。抛光液系统还包括在溶剂中供给的表面活性剂。
[0010]根据本发明的另一个特定实施例，提供一种将工件安装至衬底的方法。这种方法包括:确定峰谷高度值，并且确定与浙青区域相关的值。这种方法还包括:计算浙青的相对面积、计算小球半径以及计算浙青小球的数量。这种方法还包括将N个浙青小球联接到工件以及将N个浙青小球联接到衬底。
[0011]本发明的实施例提供了一种用来抛光在不同纵横比例(直径/厚度)玻璃上的平坦表面、球形圆状表面和矩形表面的装置和方法。本发明的实施例提供的抛光系统被称为会聚的、与初始表面无关的、单次重复的、无劣质颗粒(CISR)抛光机。这个抛光系统提供一个或多个下述特征:1)不管工件的初始表面轮廓如何，在抛光远行过程中或轮廓抛光运行之间，抛光参数是固定的(即不是可变的)并且是相同的；2)因为工件轮廓将会聚成期望的与抛光盘形状相配的形状，抛光能够从研磨状态在单次重复中实现；3)在工件上造成很少或没有刮伤的“无”劣质颗粒环境中完成抛光；4)使用运用了化学性质稳定和/或设计的过滤系统的高度控制颗粒尺寸分布完成抛光。
[0012]本发明的实施例依据以下原理来实现期望的抛光工序:1)除了光学器件和抛光盘不匹配的因素(即光学器件和抛光盘之间的不均匀物理间隔)外，基本上造成光学器件上不均匀的空间材料移除的所有因素都被消除，而光学器件和抛光盘不匹配会导致光学器件表面轮廓会聚成期望的形状(即抛光盘的形状)；并且，2)劣质颗粒进入并形成在抛光机系统内/中的源已经被消除或者被主动消除，导致工件有很少/或没有划痕。
[0013]如本说明书始终充分描述的是，本发明的实施例提供的工程学特点可能包括以下一个或多个:1)运用形状特殊设计为圆形和矩形工件的隔板，以抵消不均匀的垫磨损；2)运用形状特殊设计的隔板以抵消粘弹性导致的不均匀的压力分布以及不均匀的材料移除；3)运用形状特殊设计的隔板以确保抛光液均衡分布于工件上；4)使用玻璃基底的矩形隔板以达到均匀垫磨损的稳定性；5)为修整垫而运用CVO钻石基底的矩形隔板以确保材料在抛光时间内具有恒定的移除速率；6)使用轮子驱动的工件以阻止瞬间力量造成不均匀的压力分布和不均匀的材料移除；7)运用低Z轴点安装，从而使工件和隔板上的瞬间力量减至最小；8)运用运动学(工件和抛光盘的运动)在工件上产生统一的时间平均速度，从而防止由运动学引起的不均匀的材料移除；9)使用化学性质稳定的抛光液(举例来说，在二氧化铺(Hastilite PO)抛光液中，使用阴离子(例如micro-90)或阳离子表面活性剂加上酸碱度和浓度适当的螯合剂)从而使颗粒结块(劣质颗粒的来源)减至最少；10)运用湿度为100%的气密密封腔室是为了:a)防止生成干燥的抛光液，其被认为会造成引起划痕的劣质颗粒；b)防止环境中外来劣质颗粒进入抛光系统；11)使用刚性小球粘结技术(也叫浙青小球粘结(PBB))以防止高纵横比(薄)的工件/光学器件发生工件变形；12)使用柔性的小球粘结技术(也叫泡沫小球粘结(FBB))，用来抵消来自研磨表面的残余应力导致的不均匀的移除和工件弯曲；13)在研磨工件上使用预腐蚀技术(比如，氢氟酸(HF)或者缓冲氧化物蚀刻)，以消除会导致不规则的移除和工件弯曲的残余应力；14)在研磨工件上使用预腐蚀技术(比如，氢氟酸(HF)或者缓冲氧化物蚀刻)，以移除研磨表面上可能造成划伤的潜在的玻璃劣质微粒；15)使用氟化物涂覆在抛光器外壳和部件的内部上，使得抛光液颗粒的附着力降低，使研磨液清洗容易并且最大程度地减少抛光重复中产生的劣质颗粒；16)使用一种抛光机的设计，该设计使得角落和缝隙最少化，从而使得抛光液颗粒可以聚集并且最大限度地减少劣质颗粒的产生；17)使用有效的抛光液过滤系统，以高效地去除劣质颗粒并且控制抛光液颗粒尺寸的分布。
[0014]相对于传统技术，本发明的方式可以获得大量的好处。比如，本发明实施例提供的方法和系统适合于在单次重复中抛光光学元件至预先确定的形状。本发明的这些和其他实施例、连同这些优点和特征将会在下文和附图部分作更详细的描述。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1是示出根据本发明的一个实施例的影响抛光不均匀性的参数的图表；
[0016]图2A是简化图，示出对于根据本发明的一个实施例的不同的抛光配置来说峰-谷高度随抛光时间的变化；
[0017]图2B至图2G示出根据本发明的一个实施例的不同的抛光配置；
[0018]图2H是简化图，示出对于根据本发明的一个实施例的抛光配置来说峰-谷高度随抛光时间的变化；
[0019]图3A至图3D是简化图，示出根据本发明的实施例的用于改变原始形状的抛光会聚；
[0020]图4A至图4E是示出根据本发明的一个实施例的在不同的抛光时间峰-谷高度的表面轮廓；
[0021]图5A是示出根据本发明的一个实施例的抛光隔板的简化透视图；
[0022]图5B是根据本发明的一个实施例的抛光隔板的简化截面视图；
[0023]图6是根据本发明的一个实施例的抛光垫磨损率随径向距离变化的简化图；
[0024]图7是根据本发明的一个实施例的隔板宽度随径向距离变化的简化图；
[0025]图8A至SC是根据本发明的一个实施例的隔板负荷随径向距离变化的简化图；
[0026]图9A是说明由劣质颗粒造成的刮伤的简化示意图；
[0027]图9B是说明由劣质颗粒造成的刮伤的影像；
[0028]图10是根据本发明的一个实施例的高湿度抛光系统的简化透视图；
[0029]图11是根据本发明的另一个实施例的的高湿度抛光系统的一部分的简化平面图；
[0030]图12示出了根据本发明的一个实施例的在稀释范围内的抛光溶液的标准界面高度随时间变化的绘图；
[0031]图13示出了根据本发明的一个实施例的在搅动的影响下抛光溶液的标准界面高度的绘图；
[0032]图14示出了根据本发明的一个实施例的抛光溶液的标准界面高度随时间变化的绘图；
[0033]图15是根据本发明的一个实施例的稳定的和不稳定的抛光溶液的相对界面高度随时间变化的简化图；
[0034]图16示出了根据本发明的一个实施例的稳定的和不稳定的抛光溶液随颗粒尺寸变化的抛光液体积；
[0035]图17是示出根据本发明的一个实施例的抛光一组光学元件的方法的简化流程图；
[0036]图18A至图18C是示出根据本发明的一个实施例的研磨前、研磨后以及化学侵蚀后表面曲率的图像；
[0037]图19A至图19F是示出根据本发明的一个实施例的进行浙青小球粘结方法的简化示意图；
[0038]图20是示出根据本发明的一个实施例的在不同的浙青小球粘结配置中，熔融石英和磷酸盐玻璃表面轮廓的测量变化的图；
[0039]图21是根据本发明的一个实施例测得的浙青热膨胀的图；
[0040]图22A是根据本发明的一个实施例的工件峰-谷高度随单个小球和三个小球浙青过冷却变化的绘图；
[0041]图22B是根据本发明的一个实施例的工件峰-谷高度随浙青小球半径变化的绘图；
[0042]图22C是根据本发明的一个实施例的标准工件峰-谷高度随浙青小球偏移变化的绘图；
[0043]图22D是根据本发明的一个实施例的工件峰-谷高度随相对的整个浙青小球区域变化的绘图；
[0044]图23是示出根据本发明的一个实施例的浙青小球粘结参数的简化示意图；
[0045]图24A和图24B是示出根据本发明的一个实施例的优化的光学元件浙青小球粘结模式的绘图；
[0046]图25A是根据本发明的一个实施例的工件峰-谷高度随小球之间间距变化的绘图；
[0047]图25B是根据本发明的一个实施例的工件峰-谷高度随面积百分比变化的绘图；
[0048]图26是示出根据本发明的一个实施例的确定浙青小球粘结参数的方法的简化流程图。
【具体实施方式】
[0049]根据本发明的一个实施例，图1是说明影响抛光不均匀性参数的图表。本发明的实施例提供了降低抛光不均匀性的技术和系统。2010年I月28日提交的美国专利申请号12，695/986详细描述了图1说明的一些参数的控制，在此完整地将其专利申请说明书引入本文作为参考。如本申请自始至终充分描述，本发明的实施例利用镜像隔板以减少弹性抛光盘回弹(4.2)和粘弹效应(4.5)，并且提供恒定的抛光盘磨损(4.6.1)。于是光学形状被用于驱动抛光工序实现会聚(4.6.4)。
[0050]如图1说明，除了单变量以外，各种参数已被减少或消除。这个单变量的运用使全孔径抛光系统内的光学元件会聚成期望的形状，而之前的技术是由光学仪器制造者实时地同时改变各种参数力求制成期望的形状，两者形成强烈对比。发明人理解并且已经减少或消除如图1所说明的影响材料移除的参数，只留下一个变量，即光学元件与抛光垫的不匹配。使用具有希望光学元件最终呈现出的形状的抛光盘，那么光学元件即以会聚的方式被抛光，从而与抛光盘的形状相匹配。
[0051]图2A示出了根据本发明的一个实施例的峰谷高度随不同的抛光配置的抛光时间变化的简化图。如图2A示出的，光学元件峰谷高度相对于抛光时间的图用来说明各种抛光配置。如图所示，当发明人解决了图1说明的参数时，光学元件能够很熔易地被抛光并且随着抛光时间的推移峰谷高度不发生改变。如“抛光垫磨损减少”的曲线(#5)示出的，发明人确定，一旦抛光，抛光垫将改变形状，结果是当抛光时形状将改变光学元件上的压力分布。因此，本发明的实施例使用隔板接触抛光盘从而最终达到光学元件产生的相对磨损(即空间地)，从而抵消抛光垫磨损，以产生空间上一致的抛光垫磨损。如曲线6所示，本发明的实施例减少了粘弹效应，此效应随时间的推移产生基本上平坦的峰谷高度。
[0052]根据本发明的一个实施例，图2B至图2G说明不同的抛光配置。图2B至图2G示出的参数与图2A中的曲线数相匹配。
[0053]发明人已经确定尽管图2A示出了曲线#6 (粘弹性减少(77))的稳定峰谷高度，但是当时间超过100小时时，峰谷高度能够增至更高水平，即随时间的推移峰谷高度增大。图2H是示出了根据本发明的一个实施例的随着用于抛光配置的抛光时间的推移的峰-谷高度的简化图。如图2H所示，会聚点在0-150小时之间的时间周期内移动。不限制于本发明的实施例，发明人认为可能造成会聚点移动的原因是光学元件导致的抛光垫磨损和隔板导致的抛光垫磨损之间的平衡被打乱，从而引起峰-谷高度的增加。
[0054]本发明的实施例通过移除经过抛光的光学元件并操作仅仅具有隔板的抛光系统来调整会聚点。通过运行仅仅具有隔板的抛光系统，会聚点被调整从而使峰谷高度回至小于预先设定水平的值。因为会聚点移动发生的周期长于单个光学元件抛光操作的周期。举例来说，特定光学元件的抛光时间可以是10小时，那么如图2H所示，在峰-谷高度增至超过2.5 μ mm之前，多个光学元件(比如15个)的抛光时间周期为?150个小时。由此，与通常用于抛光单个光学元件的时间周期相比，在较长的时间周期内进行会聚点的调整。本发明的实施例不限于这样一个长期时间周期内的会聚点的调整，但是下述例子从与多个光学元件相关的抛光工序角度得以展示。
[0055]参考图2H，在第一个150小时的抛光过程中，会聚点从最初的约0.5 μ m移动至约
2.5μπι。为减小会聚点的值，本发明的实施例移除光学元件以便操作仅仅使用隔板的抛光系统一段时间，从而把峰谷高度降低至预先设定的水平。如图2Η说明，在?200小时至?400小时的时间周期中，操作仅仅使用0.6psi隔板的抛光系统降低由跌至0.48mm峰谷高度示出的会聚点。如图所示，峰谷高度下降速度是相对慢的(如?1.7 μ m/212hours = 7.3nm/hr)，但是可控的而且是线型的。在?400小时之后，同时利用隔板和光学元件导致在?400小时至?500小时期间会聚点的再次漂移。如最后几个数据点所示，仅在?500小时以后使用隔板的抛光产生了预期的会聚点下降。因此，实施例利用了一个工序，在该工序中，没有使用光学元件对会聚点进行微调的方法。本领域的普通技术人员可以实现许多变化、修改和替换。
[0056]Tayyab Suratwala, Rusty Steele, Michael Feit, Richard Desjardin 和 DanMason所著的“会聚垫抛光无定形二氧化硅”发表在国际应用玻璃科学杂志特刊第一部分、先进玻璃的变形和断裂第二部分以及2012年3月的大众玻璃科学第三卷第一期的14-18页。这篇文章提供了对会聚垫抛光相关的附加描述，在此完整地将其专利申请说明书引入本文作为参考，用于各种用途。
[0057]根据本发明的一个实施例，图17是说明抛光一组光学元件方法的简化流程图。方法1700包括使用隔板和抛光工序抛光第一子组光学元件。这种抛光工序的特点是峰谷高度小于第一预先设定植(1710)。该方法还包括确定峰谷高度是大于还是等于第一预先设定值(1712)。一旦峰谷高度达到第一预先设定的值，第一子组光学元件中的最后一个光学元件即被移除，而且抛光系统在没有光学元件的情况下运行一段时间(1714)。这段时间之后，即可以确定峰谷高度降至小于第二预先设定值(1716)。在某些实施例中，第二预先设定值小于第一预先设定值。在其他实施例中，第二预先设定值等于第一预先设定值。
[0058]在某些实施例中，在会聚点调整期间，抛光系统的操作在没有光学元件、光学元件中的一个(以下可替代实施例中探讨的)、不同于隔板或光学元件的装置、或者等等的情况下利用隔板。因此，用于调整会聚点的除了隔板之外的形状包括在本发明的范围内。
[0059]一旦峰谷高度达到第二预先设定值，第二子组的光学元件采用隔板和抛光工序抛光，其特征在于峰谷高度小于第一预先设定值(1718)。
[0060]在一个可替代的实施例中，峰谷高度随着抛光时间的推移在反方向上增大，图17说明的方法能够被改进以移除隔板并抛光没有使用隔板的一组光学元件或一组虚拟光学元件中的一个，从而改进工序1714。因此，使用这种互补校正法能够调整在负方向上增长的峰谷高度。
[0061]相据本发明的实施例，图3A是一个简化图，示出了用于改变原始形状的抛光会聚。在图3A中，光学元件是具有低宽高比的圆形工件。如图3A所示，实验79中，工件(即光学元件)上的峰谷变量最初大约是7 μ m(即大约14个波)然后降至大约-1 μ m(即大约2个波)。实验80中，峰谷变量最初大约是-7 μ m然后降至大约-1.5 μ m。因此，本发明的实施例提供了一种会聚抛光技术，该会聚抛光技术与光学元件的最初变量无关地实现会聚为一致的光滑性的光学抛光。尽管图3A所示的当前会聚带的特点是峰谷变量小于0.5 μ m宽并且是负的，但是本发明不限于该特定变量，而且具有集中在O的更小变量的其他带也包括在本发明的范围内。
[0062]利用本发明的实施例，抛光盘和光学器件形状之间的不匹配导致形状会聚，实现单次重复、初始表面独立的抛光工艺。在抛光过程中，由于光学器件和抛光盘不匹配的压力正常化，光学器件将会聚成与抛光盘相同的形状。因此，本发明的实施例提供了会聚成带抛光工序，这种工序的特点是具有预先设定的峰谷高度，而且峰谷高度长时间保持在带中。[0063]本发明提供的其中一个优点在于会聚的抛光工序在恒定的峰谷变量上终止，而且长时间保持在这个会聚值上。在传统的抛光技术中，为了避免过度抛光，不得不在精确的时间终止抛光。与之形成对比的是，会聚的抛光技术在单次重复中自行终止，形成与光学元件的初始表面无关的而是以抛光盘的形状为基础的期望形状。
[0064]根据本发明的一个实施例，图3B是说明低纵横比圆形光学元件抛光会聚的简化图。在图3B说明的抛光工序中，抛光垫(即从米德兰陶氏化学公司购得的IC1000?抛光垫)不同于图3A说明的抛光工序中利用的抛光垫(即从陶氏化学公司购得的Suba?550抛光垫)。根据本发明的一个实施例，图3C是说明正方形光学元件抛光会聚的简化图。根据本发明的一个实施例，图3D是说明高纵横比的圆形光学元件抛光会聚的简化图。
[0065]如图3A至图3D所示，随着抛光时间的推移，峰谷高度会聚到适合于具有不同初始表面形状的工件以及四个不同配置的预先设定的带。举例来说，在图3C中，使用IC1000?抛光垫抛光低纵横比的正方形工件；在图3D中，使用IC1000?抛光垫抛光高纵横比的圆形(磨过的或抛过光的)工件。这些图形所示的抛光操作中，具有变化的初始表面形状特点的工件被统一抛光。所有的工件会聚成最终的标称平面形状，从而说明会聚的全孔径抛光。
[0066]根据本发明的一个实施例，图4A至图4E是说明在不同的抛光时间峰谷高度的表面轮廓。图4A说明的初始表面的峰谷高度变量(PV)是6.5 μ m。图4B说明的是抛光I个小时后的曲面峰谷高度变量PV是4.64 μ m。图4C至图4E说明的是随后的抛光时间的曲面峰谷高度变量:抛光2小时PV是3.59μπι(40 ;抛光6小时PV是-1.04 μ m(4D);抛光24小时PV是-0.95μπι(4Ε)。如图4D和图4Ε所示，在预定的时间周期后，会聚抛光工序在固定的峰谷高度变量处终止。
[0067]根据本发明的一个实施例，图5Α是说明抛光隔板的简化透视图。图5Α所示的实施例中的隔板500包括形状适合接收圆形光学元件的曲线510。在其他实施例中，隔板可以是损耗工件，它会导致抛光垫磨损，抵消由被抛光的光学元件引起的空间上不均匀的抛光垫磨损。隔板被改造为以便接收称之为工件的光学元件，这些光学元件具有不同的形状，包括正方形光学元件、矩形光学元件等。隔板500可以包括图5Β所示的一批材料，例如由25mm不锈钢或具有足够硬度和密度的其他材料构成的结构层520 ;由3mm橡胶或其他柔性材料构成的可塑层522 ;由1.1mm熔融石英或与被抛光的光学元件相差无几的其他材料构成的抛光层524。依靠达到期望质量的隔板，在不同层利用的材料能够被改变以提供硬度/质量、柔性以及抛光相似性的功能。举个例子，结构层可以由铝或者包括层叠材料的其他密实材料构成，从而优选地提供低纵横比的隔板。尽管图5A所示的隔板适合圆形光学元件的抛光，但是包括正方形和矩形在内的其他形状的光学元件也包括在本发明范围内。
[0068]由于柔性层的存在，隔板提供了平坦的形状，使得穿过隔板的常规的压力与作用在抛光垫上的压力保持一致。和橡胶材料相比，例如软的聚合物、发泡材料、硅树脂、或者他们的组合或类似的材料都是可以使用的。柔性层可以根据需要采用环氧树脂或其他粘合剂粘结在结构层上。抛光层使用和被抛光光学兀件一样的材料，在保持同样的抛光垫磨损率方面是有利的，但是其他的材料也可以在一些特殊的应用中作为适合的材料。抛光层使用与被抛光光学元件不一样的材料，将会导致隔板的不同形状，这对本领域的技术人员来讲是显而易见的。如图5A所示的隔板设计，由于隔板(比如0.3psi)而作用在抛光盘上的压力(比如负载)，与由光学元件带来的压力是相匹配的。在其他的设计中，在隔板和光学光学器件之间不同压力的具体确定，将会产生不同的隔板形状。
[0069]图6是根据本发明的一个实施例的抛光垫磨损率相对于径向距离变化的简明图表。参考图6，由于工件造成的磨损(比如抛光垫的磨损率)相对于抛光机中心的距离的变化，在图中用向右侧倾斜的阴影线表示。曲线下的这片区域显示了如果你刚刚将光学元件放在抛光垫上，抛光垫有多少将要磨损。在所示的图表中，光学元件(也可以称作光学器件)被定位在距离抛光机中心25mm的地方,其直径为100mm。在光学器件与抛光垫没有接触的区域(比如，从0-25mm)，这里没有抛光垫的磨损，导致了在这个区域内抛光垫磨损率为零类似的零抛光垫磨损区域还出现在直径距离大于125_的区域。考虑到所示磨损率，随着时间的进行，该曲线的反面将是抛光过程中在抛光垫上磨损的沟槽的形状。
[0070]由隔板带来的抛光垫磨损(在图中由向左倾斜的阴影象线表示的互补磨损)被提供用来使得抛光垫的整体磨损率相对于距离(C)保持不变。对本领域技术人员来讲是显而易见的，不变的数值和由工件带来的磨损之间的不同将给产生如图表中所示的磨损率的隔板的形状设计提供引导。
[0071]抛光垫的磨损率可以由工件(比如光学元件)带来的抛光垫磨损和隔板带来的抛光垫磨损的组合来表示。
【权利要求】
1.一种用于抛光光学兀件的抛光系统，该抛光系统包括: 具有径向尺寸的抛光垫；以及 隔板，所述隔板被布置在所述抛光垫上并且被构造成用以部分地围绕所述光学元件，其中，所述光学元件在所述径向尺寸的范围内接触所述抛光垫，并且所述抛光垫的磨损率在所述径向尺寸的范围内相对于径向尺寸基本上是不变的。
2.如权利要求1所述的抛光系统，其中，所述光学元件包括圆形透镜。
3.如权利要求1所述的抛光系统，其中，所述隔板包括: 结构层； 柔性层；和 抛光层。
4.如权利要求3所述的抛光系统，其中，所述结构层的密度比所述柔性层或所述抛光层的密度更高。
5.如权利要求3所述的抛光系统,其中,所述光学兀件包括光学材料，并且所述抛光层包括所述光学材料。
6.如权利要求5所述的抛光系统,其中,所述光学材料包含熔融石英。
7.如权利要求1所述的抛光系统，其中，所述抛光垫是可操作的，以便接收抛光液，所述抛光液包括添加剂和放入熔剂中的研磨剂成分。
8.如权利要求7所述的`抛光系统，其中，所述添加剂包括表面活性剂。
9.如权利要求8所述的抛光系统，其中，所述表面活性剂包括阴离子表面活性剂。
10.如权利要求8所述的抛光系统，其中，所述表面活性剂包括阳离子表面活性剂。
11.如权利要求1所述的抛光系统，还包括围绕所述抛光垫的腔室，所述腔室的湿度高于周围环境的湿度。
12.如权利要求11所述的抛光系统，其中，所述湿度基本上是100%。
13.如权利要求1所述抛光系统，其中，所述光学元件的峰谷高度在预设的抛光时间后稳定在固定值处。
14.一种高湿度抛光系统，所述抛光系统包括: 抛光单元，所述抛光单元包括抛光垫； 抛光液传送系统，所述抛光液传送系统是可操作的，以向所述抛光垫提供抛光液；以及 包围所述抛光单元的外壳，其中，所述外壳内的湿度足以防止所述抛光液大体上变干。
15.如权利要求14所述的高湿度抛光系统，其中，所述外壳内的湿度高于周围环境的湿度。
16.如权利要求15所述的高湿度抛光系统，其中，所述外壳内的湿度基本上是100%。
17.如权利要求14所述的高湿度抛光系统，其中，所述抛光液包括溶剂、放入溶剂中的研磨剂成分以及放入溶剂中的添加剂。
18.如权利要求14所述的高湿度抛光系统，其中，所述抛光单元还包括隔板，所述隔板邻近所述抛光垫布置并且构造成用以部分地围绕光学元件，所述光学元件在所述抛光垫的径向尺寸范围内接触所述抛光垫，并且所述抛光垫的磨损率在所述径向尺寸范围内相对于径向尺寸基本上是不变的。
19.如权利要求18所述的高湿度抛光系统，其中，所述抛光液包括溶剂、放入溶剂中的研磨剂成分以及放入溶剂中的表面活性剂。
20.—种用于抛光光学兀件的抛光液系统,所述抛光液系统包括: 溶剂； 放入溶剂中的研磨剂成分；以及 放入溶剂中的表面活性剂。
21.如权利要求20所述的抛光液系统，其中，所述溶剂包括水。
22.如权利要求20所述的抛光液系统，其中，所述研磨剂成分至少包括二氧化铈或Hastilite Po 之一。
23.如权利要求20所述的抛光液系统，其中，所述表面活性剂包括阴离子型表面活性剂。
24.如权利要求23所述的抛光液系统，其中，所述阴离子型表面活性剂至少包括μ-90或十二烷基硫酸铵之一。
25.如权利要求20所述的抛光液系统，其中，所述表面活性剂包括阳离子型表面活性剂。
26.如权利要求20所述的抛光液系统,还包含螯合剂。
27.一种将工件安装至衬 底的方法，该方法包括: 确定峰谷高度值； 确定与浙青面积相关的值； 计算浙青的相对面积； 计算小球半径； 计算浙青小球的数量； 将N个浙青小球联接到工件；以及 将N个浙青小球联接到衬底。
28.如权利要求27所述的方法，其中，所述峰谷高度值取决于与固体浙青层相关的峰谷高度的测量结果。
29.如权利要求27所述的方法，其中，浙青的相对面积等于与浙青面积相关的值除峰谷高度值。
30.如权利要求27所述的方法，其中，N个浙青小球之间的间距基本上是一致的。
31.如权利要求27所述的方法，其中，将N个浙青小球联接到工件包括将N个浙青小球施加到被联接到工件的带层。
32.如权利要求27所述的方法，其中，所述工件包括光学元件并且所述衬底包括光学平面。
【文档编号】B24B7/04GK103534062SQ201280014310
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年3月20日 优先权日:2011年3月21日
【发明者】T·I·苏拉特瓦拉, W·A·斯蒂尔, M·D·菲特, R·P·德斯贾登, D·C·梅森, R·J·迪拉-斯皮尔斯, L·L·王, P·E·米勒, P·杰拉格蒂, J·D·巴德 申请人:劳伦斯利弗摩尔国际安全有限责任公司