[發明專利]一種利用原位濺射結合離子束刻蝕的拋光裝置及拋光方法

有效

• 申請號: 201810297952.2
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108385110B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 劉衛國;周順;葛少博;王泉;惠迎雪;蔡長龍;陳智利;秦文罡;劉歡
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: C23C14/46
• 分類號: C23C14/46
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

1.一種利用原位濺射結合離子束刻蝕的拋光裝置，包括傳遞室（1）、濺射沉積室，其特征在于：還包括刻蝕室，所述的傳遞室（1）一端與刻蝕室之間設置控制其連通與閉合的第一插板閥（4），所述的刻蝕室與濺射沉積室之間設置控制其連通與閉合的第二插板閥（5），所述的傳遞室（1）的另一端為傳遞室出口，并與大氣相通，傳遞室（1）、刻蝕室和濺射沉積室三者之間設置有傳送工件的工件傳送裝置；

所述的刻蝕室包括主刻蝕室（2）和副刻蝕室（10），主刻蝕室（2）和副刻蝕室（10）上下設置并連通，所述的濺射沉積室包括主濺射沉積室（3）和副濺射沉積室（7），所述的主濺射沉積室（3）和副濺射沉積室（7）上下設置并連通；

所述的刻蝕室內設置有第一離子源系統（9）、離子束質量分析單元、離子束勻化裝置和中和燈絲；

所述的濺射沉積室內設置有第二離子源系統（6）、離子束質量分析單元和濺射靶材單元；

所述的第一離子源系統（9）設置于副刻蝕室（10）內，由三個微波離子源拼接而成，所產生的離子束經過屏柵、加速柵和接地柵引出，三層柵呈矩形并具有弧度用于離子束的聚焦；

第一離子源系統（9）發射的離子束與裝載在工件傳送裝置的工件夾持器上的工件表面的夾角，通過更換不同的轉接法蘭來改變，實現離子束的刻蝕角度在30°~60°范圍內變化；

所述的離子束質量分析單元設置于主刻蝕室（2）內，其包括法拉第杯（15）、步進電機（17）和滾珠絲杠（16），滾珠絲杠（16）設置于法拉第杯（15）與步進電機（17）之間；

所述離子束勻化裝置設置于第一離子源與工件之間，其結構包括石墨修形板（18）、直線電機（19）和編碼器（20）；所述石墨修形板（18）設置于直線電機（19）上，所述的直線電機（19）的一側設置有編碼器（20）。

2.根據權利要求1所述的一種利用原位濺射結合離子束刻蝕的拋光裝置，其特征在于：所述的第二離子源系統（6）設置于主濺射沉積室（3）內，由三個微波離子源拼接而成，第二離子源水平發射的離子束與可旋轉四靶工位的工作靶表面夾角為45°。

3.根據權利要求1或2所述的一種利用原位濺射結合離子束刻蝕的拋光裝置，其特征在于：所述的濺射靶材單元包括靶材單元框架（11）、靶基座（12）、防護罩（13）和驅動裝置（14），所述的驅動裝置（14）與靶基座（12）連接，帶動靶基座（12）轉動，防護罩（13）罩設于靶基座（12）的上方，靶基座（12）的一側設置有靶材單元框架（11），靶基座（12）設置有四個可旋轉靶工位（8），四個靶工位（8）上裝載四片靶材。

4.根據權利要求3所述的一種利用原位濺射結合離子束刻蝕的拋光裝置，其特征在于：所述的三層柵均由石墨加工而成。

5.根據權利要求4所述的一種利用原位濺射結合離子束刻蝕的拋光裝置，其特征在于：所述的中和燈絲設置于第一離子源的離子束出口。

6.如權利要求1所述的一種利用原位濺射結合離子束刻蝕的拋光裝置的拋光方法，其特征在于：所述的拋光方法的步驟為：

安裝工件：先在傳遞室（1）內將工件安裝在工件傳送裝置上，再關閉傳遞室（1）門，將傳遞室抽氣至壓強1Pa左右，打開傳遞室與刻蝕室之間的第一插板閥（4），通過工件傳送裝置將工件傳送至刻蝕室（2），關閉第一插板閥（4）；

刻蝕室（2）處在低真空壓力狀態，傳遞室（1）處在大氣壓力狀態，先打開傳遞室（1），將工件安裝在工件傳送裝置上，再關閉傳遞室門，將傳遞室1抽氣至與刻蝕室（2）中相當的壓力狀態；

離子束清洗：打開刻蝕室內的第一離子源系統（9）對工件離子束清洗一定時間再關閉離子源；

工件傳入濺射沉積室：先打開刻蝕室與濺射沉積室之間的第二插板閥（5），將離子束清洗過的光學元件通過工件傳送裝置送至濺射沉積室，再關閉第二插板閥（5）；

犧牲層制備：選擇靶材，打開濺射沉積室內的第二離子源系統，通過離子束濺射沉積獲得粗糙度小的薄膜層，即犧牲層；

工件傳回刻蝕腔室：先打開濺射沉積室與刻蝕室之間的第二插板閥（5），通過兩室之間的工件傳送裝置將沉積有犧牲層的光學元件傳回至刻蝕室，再關閉第二插板閥（5）；

光學元件修正拋光：打開刻蝕室內的第一離子源，對上一道工序得到的工件進行離子束刻蝕，將犧牲層高質量的表面高保真的傳遞至原始工件表面，從而達到修正拋光的目的；

取出工件：先打開傳遞室與刻蝕室之間的第一插板閥（4），通過工件傳送裝置將工件送至傳遞室（1），再關閉第一插板閥（4），傳遞室（1）充氣至大氣壓，打開傳遞室（1）門取出工件。