[发明专利]一种碳化硅方镜素坯凹槽加工方法

说明书

本发明涉及一种碳化硅方镜素坯凹槽加工方法，利用数控加工中心进行加工，凹槽直径大于Φ378mm，深度大于5mm，底部厚度小于等于6mm，底部距离减重腔上表面中空距离大于60mm，要求加工精度±0.2mm。包括：第一步，利用石蜡填充减重腔中空部分；第二步，选择Φ10‑Φ12mm的聚晶金刚石铣刀，采用螺旋方式进刀，以600‑1200mm/min进给量，0.05‑0.1mm的吃刀量进行加工，逐层去除凹槽坯料；第三步，通过100‑120℃的烘烤将石蜡脱除。本发明可将方镜素坯加工过程中的成品率提高至95％以上，减少烧结后碳化硅方镜的加工量，生产效率可提高3‑5倍。

技术领域

本发明涉及碳化硅方镜技术领域，尤其涉及一种碳化硅方镜素坯凹槽加工方法。

背景技术

碳化硅方镜主要用于集成电路硅片光刻机工件台。光刻过程片工件台要完成步进运动、扫描运动、对准运动、调平调焦运动、上下片等运动，为保证每个运动都要求有高灵敏度和高精度，方镜上安装有相互独立互不干扰的多基准信号，通过双频干涉仪器实现闭环控制和在线测量。因此方镜是一个结构复杂，约束条件多的高精度光学零件。

碳化硅具有较小的热膨胀系数，较高的导热系数、耐热冲击和弹性模量而常被用作光学器件；但由于碳化硅的莫氏硬度达到9.2-9.5级，仅次于金刚石，所以烧结后的碳化硅方镜很难加工，不适宜大去除量加工，因此碳化硅方镜的许多特征均需在素坯状态下完成加工。凹槽结构是碳化硅方镜中一个典型的难加工特征，凹槽结构直径大、底部薄，并且底部下面是中空的减重结构，碳化硅方镜素坯抗弯强度低(≤25MPa)，刀具切削素坯时会产生振动，容易导致凹槽加工时出现损伤，因此凹槽结构一般在烧结完成后再加工，直接影响产品生产效率。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种碳化硅方镜素坯凹槽加工方法，用以解决现有加工方法加工效率低，加工过程容易产生损伤的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种碳化硅方镜素坯凹槽加工方法，该碳化硅方镜素坯凹槽加工方法包括以下步骤：

步骤1、将石蜡填充到碳化硅方镜素坯的减重腔的中空部分；

步骤2、使用数控加工中心进行凹槽的加工；

步骤3、对加工后的碳化硅方镜素坯进行烘烤，直至石蜡全部脱除。

步骤1中，填充用石蜡由复合石蜡与松香按质量比10:1-5:1配置而成，填充体积大于减重腔体积的一半。

复合石蜡的原料为每1kg精炼石蜡加入：棕榈酸10g-20g、硬脂酸60g-80g、花生酸10g-20g、聚丙烯2g-5g、聚乙烯8g-15g、蜂蜡30g-60g；

精炼石蜡为58#精炼石蜡、60#精炼石蜡按任意质量比混合。

复合石蜡的原料为每1kg精炼石蜡加入：棕榈酸16.6g、硬脂酸62.5g、花生酸14.9g、聚丙烯3.3g、聚乙烯9.2g、蜂蜡49.5g；

精炼石蜡为58#精炼石蜡、60#精炼石蜡按质量比1：3混合。

步骤2中，数控加工中心使用Φ10-Φ12mm的聚晶金刚石铣刀，且采用螺旋方式进刀。

步骤2中，初始的进给量为1200mm/min，进刀量为0.1mm，进给量及进刀量随着加工的进行逐渐减小，且均与凹槽底部的厚度成正比，最终进给量减小至600mm/min，进刀量减小至0.05mm。

步骤3中，烘烤的温度为100-120℃，石蜡脱除过程中温度需缓慢升高至烘烤温度，且升温速率应保持3-5℃/min。

步骤3中，回收脱除的石蜡，并重复利用。