[发明专利]一种浮法抛光液膜厚度测量装置

说明书

技术领域

本发明属于光学冷加工技术领域中的一种抛光液膜厚度的测量装置。

背景技术

在光学冷加工中，常常碰到对一些镜片需要进行超光滑表面加工，比如在短波段光学中，用在超大规模集成电路制造中的极紫外光刻系统，需要光学系统的成像质量特别清晰，这就要求光学镜片的表面粗糙度达到小于1nm(RMS)的超光滑程度。

一般说来，对超光滑表面的光学冷加工，不能采用通常的被加工件与磨盘直接接触的研磨方式，而是采用让抛光液充满被加工件表面和磨盘之间的缝隙空间，磨盘与被加工件的相对运动，形成了两者缝隙空间的液膜，这种液膜的作用，可达到对被加工件表面超光滑加工的效果，液膜厚度成为影响超光滑表面冷加工的极为重要的因素。因此，在超光滑表面加工过程中，对液膜厚度进行实时动态测量，就成为超光滑表面加工中必不可少的工作。

据掌握的情况，国内外在超光滑表面加工中，通常都采用在被加工件上加配重的办法，来调节被加工件和磨盘之间液膜厚度，与本发明最为接近的已有技术如图1所示(Y.Namba and H.Tsuwa，Ultra-precisionfloat polishing machine，Annals CIRP，1987，36(1)：211-214)：是由抛光池1、被加工件2、工件轴3、配重4、锡磨盘5、磨盘轴6构成的。

该装置是通过被加工件2上加配重4的办法，来调节被加工件2和锡磨盘5之间的液膜的厚度，来满足超光滑表面抛光的需要。这种办法只知道，液膜厚度得到了调整，实际上对液膜厚度的大小，并没有量的概念，每加工一个工件，都得进行配重试验调整，给工作带来麻烦，影响工作效率和自动化的实现。为了克服上述缺点，特设计一种能实时动态测量液膜厚度的装置，以提高工作效率和有助于实现自动化超光滑表面的加工。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：光杠杆能在液膜中浮起和俯仰角度变化的测量。

解决技术问题的技术方案是：采用光滑转轴支撑光杠杆结构，光杠杆浮在液膜表面的一端带有过渡圆滑的弯脚，另一端带有反射镜，用平行光管观察光杠杆的俯仰角度变化。

本发明详细内容如图2所示是由抛光系统(7、8、9、13、15、16)和测量系统(10、11、12、13、14)组成的。其中抛光系统包括锡磨盘7、被加工件8、工件轴9、液膜13、抛光池15、锡磨盘轴16；测量系统包括反射镜10、转轴11、弯脚12、液膜13、平行光管14。

在抛光系统中，锡磨盘轴16垂直安装在锡磨盘7的中心，带动锡磨盘7旋转，工件轴9垂直固定在被加工件8的中心，带动被加工件8旋转，被加工件8的抛光表面与锡磨盘7的表面平行，两者之间充满液膜13。

测量系统(10、11、12、13、14)安装在抛光系统(7、8、9、13、15、16)中的被加工件8的后面，在测量系统中，反射镜10、转轴11、弯脚12三者构成光杠杆，反射镜10在转轴11的上方，镜面与轴向平行，弯脚12在转轴11的下方，弯脚12的面与轴向平行，弯脚12下部的弯脚面与液膜13的表面平行并浮在液膜13的表面上，位于转轴11上方的反射镜10与位于转轴11下方的弯脚12的面之间形成的夹角大于120°小于180°，平行光管14的光轴垂直于反射镜10的反射面。

工作原理说明：由反射镜10和弯脚12组成绕转轴11旋转的光杠杆，未开始抛光时，光杠杆的弯脚12自然下落于磨盘7的表面，开始抛光后，被加工件8与磨盘7间有间隙，使得磨盘7表面形成一层液膜，由于流体动压的作用，弯脚12向上浮起，带动反射镜10偏转。用平行光管14测出反射镜10的偏转角后，可计算出弯脚12的上浮距离，从而得出液膜厚度。

积极效果：本发明可以实时动态测量出液膜厚度，以便及时调节液膜厚度、改善超光滑表面加工抛光条件，提高工作效率，保证工件抛光质量。

附图说明

图1是已有技术的结构示意图，图2是本发明的结构示意图，摘要附图亦采用图2。

具体实施方式

本发明按图2所示的结构实施，光杠杆中的弯脚12采用轻质材料，弯脚要圆滑，转轴11采用光滑转轴，旋转灵敏，反射镜10的反射面镀铝，平行光管14采用测量精度高于0.2″的平行光管。