[发明专利]一种抑制轨迹误差的随机抛光轨迹运动方法

说明书

技术领域

本发明属于光刻物镜光学制造技术领域，应用于光刻系统中的光学元件的抛光过程中，涉及一种新型的抛光轨迹运动方法。

背景技术

微电子专用关键设备是微电子技术的重要支撑，光刻物镜是微电子专用设备分布重复投影光刻的关键核心部分，其性能直接决定了光刻微细图形传递能力，与微电子器件超大规模化直接相关。光刻物镜光学元件的质量要求比其他高精度光学元件质量要高一个数量级，例如，曲率半径小于或等于1μm，面形误差小于或等于λ/20～λ/100，rms均方根值小于或等于λ/100～λ/300等，对光学元件外径、中心厚、曲率半径、破坏层、偏心、粗糙度、面形PV值、RMS值等精度方面都提出极为苛刻的要求，对现有光学加工条件和技术提出了极为严峻的挑战。

鉴于对光刻物镜对光学元件的苛刻需求，对光刻物镜的光学加工技术正不断发展和完善。在数控光学抛光中，数控机床的磨头运动具有直线插补和圆弧插补两种方式，磨头抛光整个对称镜面的运动过程中，二维遍历轨迹模式一般设置为螺旋轨迹和光栅轨迹两种方式，由于抛光轨迹是离散间隔分布的，轨迹没有遍历每一个误差点位置，导致卷积描述与实际去除的不一致，从而带来对称的迭代误差。

针对现有光栅形轨迹和螺旋形等对称抛光运动轨迹会带来规则的轨迹间的迭代误差分布，Christina R.Dunn等人提出采用伪随机抛光轨迹运动方式(Christina R.Dunn1，and David D.Walker.Pseudo-random tool paths for CNC sub-aperture polishing and other applications.OPTICS EXPRESS，2008，16(23)：18942-18949.)，通过这种运动方式，在微观方面，磨粒的运动轨迹可近似为随机凌乱分布的，镜面不会残留规则的轨迹划痕；在宏观方面，规则的轨迹间的去除函数迭代误差也不会出现，而是均匀的分布在整个面形中。实验结果证明，这种伪随机运动轨迹，能提高面形精度和粗糙度分布。但这种伪随机轨迹运动方式对机床性能要求极高，在实际加工中不易实现。

发明内容

本发明目的是针对规则运动轨迹带来规则的误差分布和伪随机轨迹运动方式的缺点，本发明提出一种抑制轨迹误差的随机轨迹抛光运动方法。

为了实现所述目的，本发明的抑制轨迹误差的随机轨迹抛光运动方法解决技术问题的方案包括如下步骤：

步骤S1：确定待抛光光学元件表面的待抛光点和驻留时间分布，通过随机轨道算法随机生成待抛光光学元件表面离散点的抛光顺序和抛光轨迹；

步骤S2：采用随机轨迹驻留时间补偿方法计算抛光头运动轨迹经历抛光点的停留时间分布，获得待抛光光学元件表面离散点准确的驻留时间；

步骤S3：根据驻留时间的分布，由机床代码转换程序生成随机轨迹数控抛光程序代码，在数控抛光机床执行随机轨迹数控抛光程序代码对待抛光光学元件表面各个点进行抛光。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明针对规则运动轨迹带来规则的误差分布的缺点，提出采用随机轨迹抛光方法应用于光刻系统中光学元件的抛光过程中，随机轨迹方法通过随机轨道算法随机生成镜面离散点的抛光顺序和抛光轨迹，采用随机轨迹驻留时间补偿方法控制镜面离散点的驻留时间对各个点进行相应大小的材料去除。随机轨迹抛光方法使抛光头和磨粒的运动轨迹近似为随机凌乱分布的，镜面不会残留规则的轨迹划痕，而且使规则的轨迹间的去除函数迭代误差均匀的分布在整个面形中，从而提高面形的精度。随机轨迹抛光方法适用于数控抛光，如射流抛光和离子束抛光。

本发明的方法优化了光学加工抛光头的运动轨迹，随机轨迹抛光方法根据面形分布，使抛光头和磨粒的运动轨迹近似为随机凌乱分布，使光学元件被加工面不会残留规则的轨迹划痕，而且使规则的轨迹间的去除函数迭代误差均匀的分布在整个面形中，从而提高面形的精度。

本发明的方法，在电脑程序上实现，不需在抛光设备上增加额外的硬件设施，对抛光机床性能也没有高性能的特殊要求，操作方便。

附图说明

图1为本发明中提到的随机轨迹抛光流程图；

图2为本发明中提到的随机轨迹抛光的轨迹计算的实例分布图；

图3为本发明中提到的随机轨迹驻留时间补偿计算的实例图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。