放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法

文档序号:10707812阅读:585来源:国知局
放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法
【专利摘要】放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法,涉及光学及精密加工领域,为了解决现有对收集镜进行加工的方法,加工工艺要求非常高,增加了加工成本的问题。该方法为:毛坯成型,粗车加工,预车加工,镀镍磷合金层,精车加工,人工抛光处理,面型检测,车削边沿,完成收集镜的制作。本发明采用直接车削的方法,加工时间短,大幅度的降低了成本,适用于车削加工放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜。
【专利说明】
放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法
技术领域
[0001]本发明涉及光学及精密加工领域,具体涉及极紫外光收集镜直接车削技术。
【背景技术】
[0002]放电等离子体(DPP)通过在Xe介质中大电流快脉冲放电Z箍缩机制下,产生13.5nm极紫外光,在毛细管出口处极紫外光可在+5*3?+30^-5*3?-30*3的空间辐射,有效的将各部分极紫外光收集起来,在焦点处获得高功率极紫外光,以与后续曝光机耦合,用于光刻,是DPP光刻光源中一项重大的技术。
[0003]这一收集镜,是采用复杂的表面面型,粗糙度甚高的收集镜片,将极掠入射的紫外光反射在焦点处。为了将空间分布的极紫外光最大限度有效的收集,要求收集镜系统每片收集镜片是薄壳结构,尽量少阻挡空间辐射,因而将直径由大到小的收集镜片组合在一起,形成多层收集镜片,组成收集镜系统。这种大约3_厚,口径由大到小,通常10片收集镜片组成的收集镜系统,对每片收集镜片要求则是:
[0004]1、因是薄壳结构,通常厚度不大于3mm,而面型要求甚高,要求工作中不变形,表面粗糙度又要求甚高,因对波长为13.5nm的光掠入射反射,反射率高低与表面粗糙度关系影响非常大,而面型会直接影响焦点处状态;
[0005]2、收集镜表面面型通常是由两个非球面面型(椭圆面型与双曲面型)组合的收集镜面型,面型结构复杂;
[0006]3、收集镜表面粗糙度应约为Inm;
[0007]4、收集镜材质强度要高,在高重复率光照下,不变形。
[0008]目前国际上采用心轴镀膜、脱膜的方法对收集镜进行加工,该方法的加工工艺要求非常高,增加了加工成本。

【发明内容】

[0009]本发明的目的是为了解决现有对收集镜进行加工的方法,加工工艺要求非常高,增加了加工成本的问题,从而提供放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法。
[0010]本发明所述的放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法,该方法包括以下步骤:
[0011 ]步骤一、毛坯成型,锻造铝合金坯料,得到毛坯工件,所述坯料为管材;
[0012]步骤二、粗车加工,对毛坯工件进行粗车加工得到筒形工件,筒形工件小口径端设有一圈边沿;
[0013]步骤三、预车加工,利用金刚石车床对步骤二得到的筒形工件进行车加工得到收集镜筒坯;
[0014]步骤四、镀镍磷合金层,用化学镀方法在步骤三得到的收集镜筒坯内表面镀厚度达200μηι的镍磷合金层;
[0015]步骤五、精车加工,对步骤四镀镍磷合金层后的收集镜筒坯进行精车加工;
[0016]步骤六、人工抛光处理,对步骤五精车加工后的收集镜筒坯人工抛光处理;
[0017]步骤七、面型检测,对抛光后的收集镜筒坯的内表面面型进行检测,如果面型符合收集镜面型的要求则进行步骤八,否则返回步骤六;
[0018]步骤八、车削边沿,将检测后符合要求的收集镜筒坯的边沿车削掉,完成收集镜的制作。
[0019]有益效果:
[0020]现有的接触式轮廓仪无法检测轴长比较长的大口径收集镜片的内表面面型,本发明提出的检测方法,易于实现,步骤简单,对收集镜的尺寸没有限制,可以用于检测轴长比较长的大口径收集镜片的内表面面型。本发明的直接车削方法保证了面型及粗糙度的要求,满足了收集镜的应用需求,精车加工后的收集镜筒坯的表面粗糙度就能达到5nm,本发明采用直接车削的方法,加工时间短,大幅度的降低了成本。
[0021]本发明适用于车削加工放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜。
【附图说明】
[0022]图1是【具体实施方式】一中的筒形工件的结构示意图;9为边沿,10为筒形工件;
[0023]图2是【具体实施方式】六中的检测装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]【具体实施方式】一:结合图1具体说明本实施方式,本实施方式所述的放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法,该方法包括以下步骤:
[0025]步骤一、毛坯成型,锻造铝合金坯料,得到毛坯工件,所述坯料为管材;
[0026]步骤二、粗车加工,对毛坯工件进行粗车加工得到筒形工件,筒形工件小口径端设有一圈边沿;
[0027]步骤三、预车加工,利用金刚石车床对步骤二得到的筒形工件进行车加工得到收集镜筒坯;
[0028]步骤四、镀镍磷合金层,用化学镀方法在步骤三得到的收集镜筒坯内表面镀厚度达200μηι的镍磷合金层;
[0029]步骤五、精车加工,对步骤四镀镍磷合金层后的收集镜筒坯进行精车加工;
[0030]步骤六、人工抛光处理,对步骤五精车加工后的收集镜筒坯人工抛光处理;
[0031]步骤七、面型检测,对抛光后的收集镜筒坯的内表面面型进行检测,如果面型符合收集镜面型的要求则进行步骤八,否则返回步骤六;
[0032]步骤八、车削边沿,将检测后符合要求的收集镜筒坯的边沿车削掉,完成收集镜的制作。
[0033]对管材进行锻造,加强了材料密度。为保证后续工件加工装卡需要,筒形工件10小口径端的内壁和外壁上均设有一圈边沿9,也称为飞边工艺尾。粗车加工后,还需由金刚石车床预车加工一次,使筒形工件表面粗糙度提高,达到0.4微米至0.8微米,以便进行化学镀镀镍磷合金层。制作完成后,对单片收集镜检测,满足设计要求后,进行收集镜片系统集成,采用边装配边测试的方法进行系统集成。
[0034]【具体实施方式】二:本实施方式是对【具体实施方式】一所述的放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法作进一步说明,本实施方式中,步骤一中,铝合金坯料为LY-12招合金,管材外径比收集镜大口径的外径大5mm,管材壁厚大于100mm。
[0035]【具体实施方式】三:本实施方式是对【具体实施方式】一或二所述的放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法作进一步说明,本实施方式中,步骤二中,采用“极紫外光刻光源中光学收集镜直接车削加工粗加工方法”对毛坯工件进行粗车加工。
[0036]“极紫外光刻光源中光学收集镜直接车削加工粗加工方法”是本课题组提出的专利号为ZL201310438498.5的发明专利,对毛坯工件用数控车床进行粗加工时,最为关键的一步是数控车床加工时,每车削一刀后,要进行一次对尺寸稳定化处理,共反复车削加工6次-8次,目地是充分冷冻、加热处理,确保材料置于任何恶劣环境下都不变形。
[0037]【具体实施方式】四:本实施方式是对【具体实施方式】一或二所述的放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法作进一步说明,本实施方式中,步骤四中,采用“电脉冲提高化学镀镍磷合金层厚度的方法”对收集镜筒坯镀镍磷合金层。
[0038]“电脉冲提高化学镀镍磷合金层厚度的方法”是本课题组提出的专利号为ZL20141006 2341.1的发明专利。
[0039]【具体实施方式】五:本实施方式是对【具体实施方式】一或二所述的放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法作进一步说明,本实施方式中,步骤五中,采用“极紫外光刻光源中光学收集镜直接车削加工精加工方法”对收集镜筒坯进行精车加工。
[0040]“极紫外光刻光源中光学收集镜直接车削加工精加工方法”是本课题组提出的专利号为ZL201310435460.2的发明专利。进行精车加工,镜片几何尺寸要达到设计要求,SP加工出一壁厚2mm的、表面面型符合要求的收集镜筒坯,但因金钢石车床可能达到的表面粗糙度仅能达到大于5nm这一指标(是根据同时加工的样片,采用轮廓仪装置测试得到的结果),与理想表面粗糙度还有差距。所以还需要人工抛光处理进一步提高表面粗糙度指标。
[0041 ]【具体实施方式】六:结合图2具体说明本实施方式,本实施方式是对【具体实施方式】一或二所述的放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法作进一步说明,本实施方式中,步骤七中,检测的方法基于一种装置实现,该装置包括半导体激光器1、毛玻璃2、CXD传感器3、第一五维调整台4、第二五维调整台5、收集镜片支撑件6和计算机;
[0042]毛玻璃2上贴有黑色纸片,黑色纸片上开有小圆孔;
[0043]半导体激光器I出射的激光入射至毛玻璃2,由毛玻璃2的小圆孔透射的光经收集镜筒坯7汇聚至CXD传感器3;
[0044]收集镜片支撑件6将收集镜筒坯7固定在光路中,半导体激光器I和毛玻璃2固定在第一五维调整台4上,CXD传感器3通过其下方的可升降套筒3-1固定在第二五维调整台5上,计算机与CO)传感器3的输出端相连,计算机用于测量CCD(Charge_coupled Device,电荷親合元件)传感器3接收到的光斑和记录光斑信息;
[0045]上述检测方法包括以下步骤:
[0046]开启半导体激光器I;
[0047]调整第一五维调整台4使半导体激光器I出射激光的光轴与毛玻璃2上小圆孔的轴线重合;
[0048]调节收集镜片支撑件6,使收集镜片7的轴线与所述光轴重合;
[0049]调节第二五维调整台5及可升降套筒3-1使CCD传感器3接收到光束;
[0050]根据计算机得到光斑信息,判断在设计的焦点处是否得到汇聚的光斑,焦点处的光斑大小和形状否与设计的一致,焦点处光斑的光强分布是否均匀,如果判断结果均为是,则该收集镜筒坯7符合要求,否则不符合要求。
[0051]黑色纸片贴在毛玻璃2远离半导体激光器I的一侧,此侧为毛面,对光散射,用于模拟极紫外光,另一侧为光面。上述检测装置放置于光学平台8上。
【主权项】
1.放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: 步骤一、毛坯成型,锻造铝合金坯料,得到毛坯工件,所述坯料为管材; 步骤二、粗车加工,对毛坯工件进行粗车加工得到筒形工件,筒形工件小口径端设有一圈边沿; 步骤三、预车加工,利用金刚石车床对步骤二得到的筒形工件进行车加工得到收集镜筒坯; 步骤四、镀镍磷合金层,用化学镀方法在步骤三得到的收集镜筒坯内表面镀厚度达200ym的镍磷合金层; 步骤五、精车加工,对步骤四镀镍磷合金层后的收集镜筒坯进行精车加工; 步骤六、人工抛光处理,对步骤五精车加工后的收集镜筒坯人工抛光处理; 步骤七、面型检测,对抛光后的收集镜筒坯的内表面面型进行检测,如果面型符合收集镜面型的要求则进行步骤八,否则返回步骤六; 步骤八、车削边沿,将检测后符合要求的收集镜筒坯的边沿车削掉,完成收集镜的制作。2.根据权利要求1所述的放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法,其特征在于,步骤一中,铝合金坯料为LY-12铝合金,管材外径比收集镜大口径的外径大5mm,管材壁厚大于100mm。3.根据权利要求1或2所述的放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法,其特征在于,步骤二中,采用“极紫外光刻光源中光学收集镜直接车削加工粗加工方法”对毛坯工件进行粗车加工。4.根据权利要求1或2所述的放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法,其特征在于,步骤四中,采用“电脉冲提高化学镀镍磷合金层厚度的方法”对收集镜筒坯镀镍磷合金层。5.根据权利要求1或2所述的放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法,其特征在于,步骤五中,采用“极紫外光刻光源中光学收集镜直接车削加工精加工方法”对收集镜筒坯进行精车加工。6.根据权利要求1或2所述的放电等离子体光刻光源中极紫外光收集镜直接车削方法,其特征在于,步骤七中,检测的方法基于一种装置实现,该装置包括半导体激光器(I )、毛玻璃(2)、CCD传感器(3)、第一五维调整台(4)、第二五维调整台(5)、收集镜片支撑件(6)和计算机; 毛玻璃(2)上贴有黑色纸片,黑色纸片上开有小圆孔; 半导体激光器(I)出射的激光入射至毛玻璃(2),由毛玻璃(2)的小圆孔透射的光经收集镜筒坯(7)汇聚至CXD传感器(3); 收集镜片支撑件(6)将收集镜筒坯(7)固定在光路中,半导体激光器(I)和毛玻璃(2)固定在第一五维调整台(4)上,CXD传感器(3)通过其下方的可升降套筒(3-1)固定在第二五维调整台(5)上,计算机与CCD传感器(3)的输出端相连,计算机用于测量CCD传感器(3)接收到的光斑和记录光斑信息; 所述检测方法包括以下步骤: 开启半导体激光器(I); 调整第一五维调整台(4)使半导体激光器(I)出射激光的光轴与毛玻璃(2)上小圆孔的轴线重合; 调节收集镜片支撑件(6),使收集镜片(7)的轴线与所述光轴重合; 调节第二五维调整台(5)及可升降套筒(3-1)使CCD传感器(3)接收到光束; 根据计算机得到光斑信息,判断在设计的焦点处是否得到汇聚的光斑,焦点处的光斑大小和形状否与设计的一致,焦点处光斑的光强分布是否均匀,如果判断结果均为是,则该收集镜筒坯(7)符合要求,否则不符合要求。
【文档编号】G02B19/00GK106078088SQ201610437954
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】王骐, 赵永蓬, 徐强
【申请人】哈尔滨工业大学
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