[发明专利]高复现性光学元件面形检测支撑装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高复现性光学元件面形检测支撑装置，属于光学元件干涉检测技术领域。

背景技术

随着高精度精密光学仪器的快速发展和应用，对光学系统成像质量要求也越来越高，尤其极紫外光刻技术(EUVL)的应用，工作波长为13-14nm的波段，光学元件加工和检测技术比其他光学系统要求更高。为了保证光学系统成像质量，准确检测光学元件表面面形精度和光学系统波像差非常重要。

光学元件面形检测支撑装置主要采用光学元件最终应用的支撑结构(简称为实际支撑)作为面形检测过程的支撑结构(简称为检测支撑)，其优点是光学元件检测状态和最终使用状态相一致，检测加工后实现的面形即最终使用的面形；但由于光学元件支撑结构复杂，占用空间较大，和干涉仪结构的几何兼容性差；同时由于光学元件干涉检测和面形加工采用不同的支撑方式，导致光学元件和检测支撑结构需要反复拆装，重复性相对较差，导致最终面形很难在一个高精度范围内收敛。

专用的检测支撑装置，如球和V槽支撑结构配合支撑装置，能够实现三点光学元件的支撑效果。该结构能够在检测过程中反复拆装光学元件，但是支撑装置和光学元件间存在接触副摩擦力，导致光学元件检测状态和最终使用状态不同；现有技术中，一般采用接触副表面镀二硫化钼等润滑层材料或碳化硅等硬化层材料减小摩擦，但即使是这样，摩擦系数也只能达到0.1的量级，不能满足实现超高精度的面形收敛性的要求。

发明内容

本发明的解决的技术问题是如何提供一种在检测过程中反复拆装光学元件条件下面形重复性RMS值好于0.05nm的高复现性光学元件面形检测支撑装置。本发明的高复现性光学元件面形检测支撑装置，包括支撑盘和设置在支撑盘上的多个相同的支撑单元：所述支撑盘上设有圆形通孔和沿圆形通孔周向分布的至少三个相同的凹槽；所述凹槽相对的两个面上对称且平行设置有四片相同的柔性铰链；所述支撑单元的个数与凹槽的个数相同，每个支撑单元包括球面凸台和两组相同的轴承结构；所述轴承结构包括轴承、销轴和销轴压板，所述轴承通过销轴和销轴压板固定在相对的两片柔性铰链上；所述球面凸台固定在光学元件的外圆周面上，球面凸台放置于两个轴承之间，球面凸台与两个轴承的接触面均为球面。

进一步的，所述凹槽为三个，并且按120°沿圆形通孔周向均匀分布。

进一步的，所述凹槽的每个面上的两片柔性铰链沿圆形通孔的同一切向方向设置。

进一步的，所述轴承的中心均在同一平面上。

进一步的，所述支撑盘上设有与柔性铰链等深的缝隙，且缝隙设置在凹槽外。

本发明的有益效果：

(1)本发明的支撑装置能够实现与运动学支撑结构完全一致的支撑效果，从而代替光学元件的实际支撑结构(一般是运动学支撑结构)，在光学元件检测装置中实现光学元件的面形检测；

(2)本发明的支撑结构采用柔性铰链结合滑动摩擦的方式，采用柔性铰链使沿径向平动方向、轴向转动方向和切向转动方向自由度上的光学元件的内应力转化为了柔性铰链结构变形应力，柔性铰链在支撑条件下变形状态稳定，使得光学元件所受的反作用力的重复性高，保证在光学元件面形检测过程中，这三个方向上影响光学元件面形不确定因素变得极小，最终实现的检测过程中反复拆装光学元件条件下面形复现性高(面形重复性RMS值好于0.05nm)；

(3)本发明的支撑装置在检测过程中，两组轴承结构与球面凸台组成的点接触高副和转动副保证了径向转动方向的自由度无约束，其摩擦系数小于0.01，把这个方向上由支撑引入的元件内应力控制在5Nmm的量级范围内，进而满足实现超高精度的面形收敛性的要求。

附图说明

图1为运动学支撑状态下光学元件结构受力情况示意图；

图2为本发明的支撑装置与光学元件装配后的俯视图；

图3为本发明的支撑装置与光学元件装配后的侧视图；

图4为本发明的支撑装置的俯视图；

图5为本发明的支撑装置的侧视图。

图6为本发明的支撑装置的支撑单元的结构示意图；

图7为本发明的支撑装置的支撑盘的局部结构示意图；

图8为光学元件相对于图6的支撑单元的自由度方向示意图；

图中，1、支撑盘，11、凹槽，12、缝隙，13、圆形通孔，2、柔性铰链，3、球面凸台、4、轴承、5、销轴、6、销轴压板、7、螺钉、8、光学元件。

具体实施方式

为使本领域人员进一步理解本发明，下面结合附图1-8进一步说明本发明。