[Tyhig]

3 идеи по методам полировки линз на 10.04.2022

Для перехода на технологию транзисторов размерами 7-10 нм для использования новых масок для фотолитографии необходимо применение света сверхнизкой длины волны порядка 13.5 нм (например, от испарения капли олова).
Это повышает требования к оптическим деталям машин для фотолитографии (степпер), в частности к линзам и зеркалам.
Согласно популярным источникам отклонение поверхности новых линз от проектной необходимо достичь с допуском около 1 нм. В связи с новизной потребности в мире пока это требование смогла выполнить только одна фирма ASML (Нидерланды) (по слухам там зеркала фирмы "КарлЦейс").
Не знаю современные методы этой фирмы, да и они наверняка секретны.
Не знаю современные направления и патенты по полировке линз. Возможно идеи уже реализованы в патентах.
Предлагаю потенциальную идею для ужесточения допуска при полировке линз на одной из финальных стадий полировки.
Всё описано для линз, но идеи могут сработать и на плоских, сферических и асферических зеркалах.
Те же идеи, вероятно, возможно применить и для полировки сверхбольших линз и зеркал диаметрами более 10 м. Например, для телескопов в космосе или на планете.

Идеи изложены в виде картинок полировальных машин прикреплённых к посту.
Результатом реализации идей станет контролируемое кольцо давления и истирания на кольце или всей поверхности линзы.
Это не позволит заполировать горку на кольце.
Поэтому вдобавок предлагаю вторую идею.
Для концентрации давления истирания на участке кольца предлагаю использовать солитоны (стоячие волны) в истирающей жидкости. Эти волны можно создавать источниками расположенными по стенкам резервуара. Солитон при помощи интерференции волн источников будет формироваться в одной выбранной области резервуара увеличивая или уменьшая давление в одном пятне на кольце истирания при синхронизации частоты вращения и солитона. На картинках источники солитона условно не показаны.
Для усиления действия истирающего давления на мелкие возвышения предлагаю также концентрировать лазерные лучи на указанной точке для нагрева требующей бОльшего истирания области.

Недостатки.
Недостаток - достижимость допуска 1 нм. Даже если допуск 1 нм не удастся достичь, в любом случае идеи могут помочь в его достижении на какой либо стадии обработки линз.
Недостаток - обе идеи не позволяют обрабатывать центр обеих линз. Требуется предварительная его обработка на других станках и подведение проектной поверхности под центральную предварительно обработанную. Недостаток можно пытаться нивелировать дополнительными устройствами вдобавок к станкам в самих станках для полировки центра.
Недостаток - технология допускает полировку только одной стороны линзы. После полировки первой поверхности требуется поворот линзы, нахождение её оси, соосное расположение в станке и полировка второй поверхности. Понимаю, что это, вероятно, не позволит реализовать требуемую точность полировки. Требуется дальнейшая проработка недостатка. Может быть удастся его уменьшить другими методами. Возможно идеи будет невозможно реализовать по этой причине с требуемой точностью, но удастся при смягчении допуска. Возможно современные геодезические методы позволят реализовать идеи с требуемой точностью при поворотах линз.
Недостаток - длительное время обработки, высокая стоимость, подразумевается уникальность линз. Тут да. Что делать.


На случай исчезновения картинок из форума прилагаю текстовое описание.
1) Полировка сферических линз.
Линза подвешивается за края, а также по центру опирается на стойку.
В резервуаре истирающая жидкость.
Линза опускается в жидкость или жидкость наливается до линзы.
Вращением резервуара достигается наклон зеркала жидкости.
При наклоне зеркала жидкости достигается эпюра истирающего давления на кольцо на нижней поверхности линзы (кроме центра).
Наклоном зеркала жидкости изменяется радиус кольца, его ширина и величина истирающего давления.
Для концентрации давления истирания на участке кольца предлагаю использовать солитоны (стоячие волны) в истирающей жидкости. Эти волны можно создавать источниками расположенными по стенкам резервуара. Солитон при помощи интерференции волн источников будет формироваться в точке резервуара увеличивая или уменьшая давление в пятне на кольце истирания при синхронизации частоты вращения и солитона.
По верху расположены лазерные дальномеры строящие 3Д поверхность линзы в реальном времени контролирующие станок с учётом прогиба линзы.
Для усиления действия истирающего давления на мелкие возвышения предлагаю также концентрировать лазерные лучи на указанной точке для нагрева требующей бОльшего истирания области.

2) Асферическая линза (вгнутая)
Линза устанавливается на дно вращающегося резервуара.
Линза крепится за края и стоит на стойке по центру.
Сверху в резервуар наливается истирающая жидкость.
Вращением резервуара достигается наклон зеркала истирающей жидкости.
И тем самым истирание или кольца или всей поверхности линзы (кроме центра), но с разным давлением истирания в каждом радиусе. По сути это тоже кольцо, просто большего истирания, чем фоновое.
Изменением наклона изменяется эпюра давления истирания за счёт изменения гидростатического давления для каждого радиуса.
Для концентрации давления истирания на участке кольца предлагаю использовать солитоны (стоячие волны) в истирающей жидкости. Эти волны можно создавать источниками по стекам резервуара. Солитон при помощи интерференции волн источников будет формироваться в точке резервуара увеличивая или уменьшая давление в пятне на кольце истирания при синхронизации частоты вращения и солитона.
По низу (на рисунке неправильно расположены, но лень перерисовывать) расположены лазерные дальномеры строящие 3Д поверхность линзы в реальном времени контролирующие станок с учётом прогиба линзы.
Для усиления действия истирающего давления на мелкие возвышения предлагаю также концентрировать лазерные лучи на указанной точке для нагрева требующей бОльшего истирания области.

Высказанные выше идеи бесплатны и открыты для патентования и использования на территории Российской Федерации.
Условие использования идей в ваших патентах: патент оформляется и используется в Российской Федерации, при создании двух или более конкурентных российских фирм, использующих эти идеи, первая фирма должна поделиться патентами со второй для распространения технологии внутри страны. Запрещаю удерживать патентами технологию на основе моих идей внутри Российской Федерации. Стоимость таких патентов при передаче технологии допускаю не более 5% стоимости завода по производству линз выполняемых по новой технологии.
Очень надеюсь, что идеи попадут в руки людей способных оценить их и на их основе родить технологии для полировки линз закрытые российскими патентами, а потом и реальные станки закрытые патентами.
Если у кого-нибудь есть связи с соответствующей среде с оптиками, то прошу их использовать для передачи идей до нужных людей. Всё-таки это строительный форум, здесь не может быть оптиков.

[Tyhig]

Как оказалось при изучении вопроса 1 нм это 10 молекул водорода.
То есть как выше - до 1 нм никак не получится дойти. Максимум 100 нм может быть.

Дополнительно для доведения до 1 нм предлагаю при предыдущих идеях на предпоследних стадиях покрывать поверхность линзы и зеркал мягкими металлами с температурой плавления до 100 градусов. После этого по выше указанным станкам затирать определённое время. после металлы плавить, отклонения проверять и повторять. Может быть так получится сделать до 10 нм.

Дополнительно для доведения до 1 нм предлагаю отдельную стадию и отдельный станок и жидкость из молекул-магнитов. Капля жидкости 0,1х0,1х0,1 мкм в магнитном захвате 6-8 электромагнитов будет вибрировать возле поверхности линзы протирая её.
Дополнительно место истирания нагревать лазерами, контролировать размеры рентгеном.
Для приёмки линзы использовать стенд с теми самыми испаряемыми каплями олова и фоторезисторами контролировать фокус и качество зеркала или линзы.

Не слишком верится, что Европа достигла допуска 1 нм. Может бздят ? Может фотоны 13 нм всё-таки отражаются от зеркал и с меньшим допуском ?
Там же только от веса будет прогиб десятки нм...

Вон для спутников-шпионов и Джеймса Уебба США вроде бы не смогли выдержать столь высокую точность. Применили нити с натяжением с шагом 7 нм изгибая зеркала диаметром около 1 м.

[Дмитррр]

В Веббе каждое зеркало имеет, кажется, шесть, приводов, которые подгоняют форму зеркал и имеют точность до 10 нм. Какая точность полировки не помню. Зато помню, что зеркала покрыты слоем золота. Только не наплавкой, а конденсацией. Золото испаряли в вакууме и потом оно осаждалось на зеркала.

[Fogel]

Напыление слоя на оптику это вообще стандартная процедура - на ЛОМОВском телескопе даже специальный колпак был - прямо на месте они на зеркало аллюминий время от времени осаживали.
А вот чего с травлением при помощи лазера нельзя удумать? подобрать реактивы и пусть стекло разъёдает там, где лазер светит - можно весьма избирательно доводить форму (и вообще, чего все к этому стеклу так прицепились? Зеркала и на другой основе пора бы делать)

[Tyhig]

Да они там вроде и не стеклянные, а из карбида кремния или чего-то такого.
Просто в 21 веке сверхточная полировка понадобится и для иных технологий и функций.
И для стекла, видимо, тоже. Надо всё уметь полировать.

Идея с травлением гениальная.

Идей должно хватить. Все взаимодействия предложили. Кроме бомбардировки частицами. Должно хватить на 1 нм.

[Tyhig]

Ещё появилась одна мысля.
Совершенно не знаю физику твёрдого тела...
Интересно, а возможны ли солитоны в твёрдом теле ?
То есть возможно ли создать солитон в теле линзы-зеркала ? Например, перпендикулярными волнами из 4-6 источников в произвольной точке ?
Тогда эта точка будет приподниматься и опускаться больше остальных. Как бы это использовать... Например, истирать сверху с одинаковым давлением.
А чтобы исключить влияние микроволн на "горку" истирать чем-то гелеобразным. Может быть двигающимся по магнитным линиям.
В общем идея такая.
Создаём солитон перпендикулярными волнами в линзе, опускаем-поднимаем 1 точку вверх-вниз.
Всё истираем вязкой жидкостью-гелем. Частицы геля обладают магнитными свойствами и двигаются вдоль магнитных линий (тем самым уменьшая эффект вихрей у горки). За счёт поднятия области с точкой там ?будет истираться больше ?

**********************************

Ещё одна идея.
Не факт, что 1 нм можно достичь физическими методами вообще.
А что если процесс осаждения частиц покрытия линз-зеркал, например, молекулами или атомами металлов можно организовать так, чтобы больше частиц оседало во впадинах, чем на горках ?
Или, например, делать последовательно осаждение-травление, осаждение-травление. С целью довыровнять последние нанометры основной поверхности линзы зеркала.
Или с целью выровнять не поверхность материала линзы, а металлическую поверхность покрытия и сделать это химически вот так ?

[Fogel]

управляемое осаждение вполне возможно, в электронно-лучевых микроскопах такое вполне управляемо можно делать, только вопрос: если подобную технологию даже для создания процессоров дорого применять, то "пылить" метровое зеркало как долго они будут?

[RicoSand]

Может химическим путем покрывать ? Золь-гель процесс ?

[Fogel]

Думаю что толщина покрытия очень критична. Для линз напыление однозначно критично, для них даже специальные стёкла "дубли" в установку закладывают, чтоб их потом можно было "разрушающему контролю" сдать, да и зеркала поди не чистым металлом сверкают, иначе с того бы металла их и отштамповали...

[Солидворкер]

Сообщение от Tyhig А что если процесс осаждения частиц покрытия линз-зеркал, например, молекулами или атомами металлов можно организовать так, чтобы больше частиц оседало во впадинах, чем на горках ?

Скорее нет. Напряженность поля выше на горках, соответственно, осаждаться будет туда.

[Fogel]

Да есть какая-то технология электро-химической полировки, что заставляет металл именно во впадины каким-то чудом оседать. Никогда не интересовался как и что там.

[Солидворкер]

Сообщение от Fogel Да есть какая-то технология электро-химической полировки, что заставляет металл именно во впадины каким-то чудом оседать. Никогда не интересовался как и что там.

Наоборот, стравливает выступы.

[Tyhig]

Так то, что надо. Выступы стравить.

[Fogel]

Сообщение от Солидворкер Наоборот, стравливает выступы.

вот и я о том, но нет, там чего-то с газовыделением завязано: на выступах пузырьки образуются и не позволяют химии там работать. Тоже тогда задумался.

[Tyhig]

Сообщение от Солидворкер Напряженность поля выше на горках, соответственно, осаждаться будет туда.

Интересно, а существуют ли двухкомпонентные затворяемые вторым компонентом кислоты или их смеси ?
Можно было бы осаждать на горки первый компонент. А потом вторым компонентом затворять первый и таким образом больше травить горки.
Например гипс+вода дают серную кислоту вроде бы... Или мрамор и питерские кислотные дожди.

[Baumann]

Сообщение от Tyhig гипс+вода дают серную кислоту

https://ru.m.wikipedia.org/wiki/%D0%...B8%D0%BF%D1%81
Школьный курс химии.

[Tyhig]

Да, не дают. Приврал.

[Fogel]

технология есть. Если память не отшибает, то плавиковый шпат заливают толь серной, толь соляной кислотой - нужно для создания рисунка на стёклах - засыпается порошком по нужному контуру и травится. Получается плавиковая кислота, которая разъедает стекло и оно становится матовым.

[glazierr]

Наткнулся на этот форум из-за нейросети. Почитал что люди пишут. Решил зарегистрироваться и предложить свою маленькую идею. Вставить, так сказать, свои пять копеек.
Что если выровнять линзу паровым нанесением в вакууме, но при этом, саму всю поверхность обхватить стоячий волной, смодулированную специально под неё. Не знаю, получится ли 1 нм или нет, но по моему, идея не плоха, отсечь всякую возможность наращивания бугров.
Есть ещё одно. Была у меня такая мысль изначально, скажем фантастическая. Воздействовать на объект полировки ультразвуком, изменяя его агрегатное состояние, и опять же, формировать поверхность всё теми же стоячими волнами или... А возможно ли такое? Строить поверхность электростатическими разрядами.
Я вот задался вопросом сейчас: может ли свет шлифовать? В смысли, если 1 нм достигнут, можно ли будет ещё больше отшлифовать поверхность рентгеновским излучением? Но там же в принципе , учитывая размеры атомов, меньшего абразива, чем кванты, просто не найти. Теоретически, понимая строение атома, каждый увидит в том предложении шутку.
Но а всё же? Вдруг технология фотолитографии дойдёт до такой степени, что схемы процессоров в будущем распечатывать будут уже на самих кварках.

[Дмитррр]

Какой-то хаос случайных, несвязанных друг с другом фраз...

Сообщение от glazierr выровнять линзу паровым нанесением в вакууме

Паровым нанесением чего? И вообще что такое "паровое нанесение". Существует вакуумное напыление, но оно не выравнивает, а лишь создаёт покрытие.

Сообщение от glazierr всю поверхность обхватить стоячий волной

Стоячей волной чего? Света? Звука? Поверхностной волной воды?
В любом случае как стоящая волна может что-то делать гладким?

Сообщение от glazierr Воздействовать на объект полировки ультразвуком, изменяя его агрегатное состояние

Расплавить ультразвуком что ли? А энергии хватит? Не слышал, чтобы ультразвук применялся для плавки (и вообще для нагрева)

Сообщение от glazierr Строить поверхность электростатическими разрядами.

Сваркой что ли? Ну, можно... Но о нанометровой точности тут тяжело говорить.

Сообщение от glazierr может ли свет шлифовать?

В отличии от ультразвука свет может нагревать. Но о шлифовки тут не приходится говорить.
Это только у рекламщиков существует лазерная заточка ножей. В жизни если попытаться заточить нож лазером, он тупо расплавится.

Сообщение от glazierr схемы процессоров в будущем распечатывать будут уже на самих кварках

Через пару миллионов лет, когда человечество научится замораживать кварк-глюонную плазму, возможно.
В ближайшей же век нам никаких манипуляций с кварками не светит.