非球面碳化硅表面硅改性层的数控化学机械抛光

张峰

doi:10.3788/OPE.20132112.3015

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

非球面碳化硅表面硅改性层的数控化学机械抛光

现代应用光学 | 更新时间：2020-08-12

- 非球面碳化硅表面硅改性层的数控化学机械抛光
- Computer-controlled chemical mechanical polishing of silicon modification layer on aspheric silicon carbide surface
- 光学精密工程 2013年21卷第12期页码：3015-3020
- 作者机构：
  
  中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术中国科学院重点实验室,吉林长春,130033
- 作者简介：
  
  [ "张峰（1969-），男，吉林省吉林市人，博士，研究员，博士生导师，1991年于长春理工大学（原长春光学精密机械学院）获得学士学位，1997年于长春理工大学获得硕士学位，2000年于长春光机所获得博士学位，主要从事先进光学制造技术方面的研究。" ]
- 基金信息：
  
  离轴高次非球面加工和检测基础研究()
- DOI：10.3788/OPE.20132112.3015
  中图分类号： TN304.24;TN305.2
- 收稿日期：2013-05-06，
  
  修回日期：2013-06-13，
  
  网络出版日期：2013-12-25，
  
  纸质出版日期：2013-12-25
- 稿件说明：
移动端阅览
张峰. 非球面碳化硅表面硅改性层的数控化学机械抛光[J]. 光学精密工程, 2013,21(12): 3015-3020

ZHANG Feng. Computer-controlled chemical mechanical polishing of silicon modification layer on aspheric silicon carbide surface[J]. Editorial Office of Optics and Precision Engineering, 2013,21(12): 3015-3020
张峰. 非球面碳化硅表面硅改性层的数控化学机械抛光[J]. 光学精密工程, 2013,21(12): 3015-3020 DOI： 10.3788/OPE.20132112.3015.

ZHANG Feng. Computer-controlled chemical mechanical polishing of silicon modification layer on aspheric silicon carbide surface[J]. Editorial Office of Optics and Precision Engineering, 2013,21(12): 3015-3020 DOI： 10.3788/OPE.20132112.3015.

摘要

提出了一种数控化学机械抛光技术以实现非球面碳化硅表面硅改性层的高效精密抛光并获得高质量非球面碳化硅反射镜。研究了非球面碳化硅表面硅改性层的化学机械抛光机理，阐述了表面改性非球面碳化硅反射镜的数控化学机械抛光原理。通过与普通数控抛光对比，说明了数控化学机械抛光的优势。通过数控化学机械抛光实验，研究了这种抛光方法的材料去除函数。最后，以材料去除函数的研究结果为依据，采用数控化学机械抛光技术对口径为120 mm表面改性非球面碳化硅反射镜进行抛光。经过几个抛光周期的迭代，表面改性非球面碳化硅反射镜的面形精度由0.253（RMS值）（=0.632 8 m）收敛到0.014（RMS值），反射镜的表面粗糙度达到0.538 7 nm (RMS值)，满足光学设计技术指标的要求。

Abstract

A computercontrolled Chemical Mechanical Polishing(CMP) technology was presented to polish a silicon modification layer on the aspheric silicon carbide(SiC) surface in high precise and efficiency to achieve a high quality aspheric SiC mirror. The polishing theory of CMP for the silicon modification layer on aspheric SiC surface was studied. Then

the principle of computercontrolled CMP for manufacturing a surface modification aspheric SiC mirror was described. With comparing the computercontrolled CMP and ordinary computercontrolled polishing

the superiority of computercontrolled CMP was explained. Furthermore

on the basis of experiments

the material removal function of computercontrolled CMP was studied. Finally

a Ф120 mm surface modification aspheric silicon carbide mirror was polished by computercontrolled CMP technology according to the material removal function. The initial figure error of the mirror is 0.253(RMS)（=0.632 8 m）. After about ten polishing iterations

the final figure error and roughness of the mirror are 0.014 (RMS) and 0.538 7nm (RMS)

respectively

which can satisfy the desired optical performance．

关键词

Keywords

references

［1］EALEY M A,WEAVER G Q. Development history and trends for reaction bonded silicon carbide mirrors ［J］. SPIE., 1996, 2856:66-72. ［2］张舸，赵汝成，赵文兴. 大尺寸轻型碳化硅质镜体的制造与材料性能测试［J］. 光学精密工程,2006,14(5):759-763.ZHANG G, ZHAO R CH, ZHAO W X. Fabrication and test of large scale light-weight SiC mirror［J］. Opt. Precision Eng.,2006, 14(5):759-763.(in Chinese)［3］范镝，张忠玉，牛海燕，等. 碳化硅光学镜面加工［J］. 硅酸盐学报，2003，31（11）：1096-1100.FAN D, ZHANG ZH Y, NIU H Y, et al.. Surfacing fabrication of silicon carbide optical mirror ［J］. Journal of Chinese Ceramic Society, 2003, 31(11):1096-1100. (in Chinese)［4］刘桂玲，黄政仁，刘学建，等. 碳化硅表面改性和光学镜面加工的研究现状［J］. 无机材料学报，2007，22（5）：769-774. LIU G L,HUANG ZH R, LIU X J, et al.. Recent developments of surface coatings and optical fabrication of silicon carbide ［J］. Journal of Inorganic Materials, 2007, 22(5): 769-774.(in Chinese)［5］高劲松，申振峰，王笑夷，等. 空间反射镜基底材料碳化硅表面改性研究［J］. 光学学报, 2009,29(9): 2624-2629.GAO J S, SHEN ZH F, WANG X Y, et al.. Research on surface modification of space used SiC mirror ［J］. Acta Optica Sinica, 2009,29(9):2624-2629.(in Chinese)［6］张峰，徐领娣，范镝，等. 表面改性非球面碳化硅反射镜的加工［J］. 光学精密工程，2008，16（12）：2479-2484.ZHANG F, XU L D, FAN D, et al.. Fabrication of surface modification aspheric SiC mirror ［J］. Opt. Precision Eng., 2008, 16(12): 2479-2484. (in Chinese)［7］张峰，范镝，李锐钢，等. 非球面碳化硅反射镜的加工与检测［J］.应用光学，2008，29（6）：1004-1008.ZHANG F, FAN D, LI R G, et al.. Fabrication and testing of aspheric silicon carbide mirror ［J］. Journal of Applied Optics, 2008，29（6）：1004-1008. (in Chinese)［8］张峰，邓伟杰. 碳化硅表面硅改性层的磁介质辅助抛光［J］.光学学报，2012，32（11）：1116001-1-6.ZHANG F, DENG W J. Magnetic-medium assistant polishing of silicon modification layer on silicon carbide surface ［J］. Acta Optica Sinica, 2012,32(11):1116001-1-6.(in Chinese)［9］张峰，范镝，高劲松. 碳化硅表面硅改性层的特性研究［J］. 激光与光电子学进展，2012，49（3）：032202-1-5.ZHANG F, FAN D, GAO J S. Study on characteristics of silicon modification layer on silicon carbide surface ［J］. Laser & Optoelectronics Progress, 2012，49（3）：032202-1-5. (in Chinese)［10］陈志刚, 陈杨, 陈爱莲. 硅晶片化学机械抛光中的化学作用机理［J ］. 半导体技术，2006, 31(2):112-116.CHEN ZH G,CHEN Y,CHEN A L. Chemical effect mechanism in chemical mechanical polishing for silicon wafer［J］. Semiconductor Technology, 2006, 31(2):112-116.(in Chinese)［11］徐领娣. 改性RB-SiC反射镜的抛光工艺及性能研究［D］. 北京：中国科学院大学（长春光学精密机械与物理研究所）, 2009.XU L D. Study of Surface Polishing Technique and the Properties of Coated RB-SiC Mirrors ［D］. Beijing: University of Chinese Academy of Sciences(Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics), 2009. (in Chinese)［12］邓伟杰，郑立功. 基于线性代数和正则化方法的驻留时间算法［J］.光学精密工程,2007,7(7):1009-1015.DENG W J, ZHENG L G. Dwell time algorithm based on matrix algebra and regularization method ［J］. Opt. Precision Eng., 2007,7(7):1009-1015.(in Chinese)

浏览量

508

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

眼镜镜片尖边轮廓的五轴数控加工

8寸CMP设备对小尺寸镀铜InP晶圆的工艺开发

全口径环形抛光的光学元件面形误差影响因素及其控制

稳定X轴的刀具圆弧Z向补偿差值迭代法

磁流变抛光中表面彗尾状缺陷的生成与演变行为