[發(fā)明專利]一種利用原位濺射結(jié)合離子束刻蝕的拋光裝置及拋光方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810297952.2
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108385110B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉衛(wèi)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(quán)）人: 西安工業(yè)大學(xué)
• 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(wù)所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發(fā)明涉及離子束技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用原位濺射結(jié)合離子束刻蝕的拋光裝置及拋光方法。其包括傳遞室、刻蝕室、濺射沉積室以及設(shè)于傳遞室與刻蝕室，刻蝕室與濺射沉積室之間的插板閥，傳遞室、刻蝕室和濺射沉積室內(nèi)設(shè)有三者之間傳送工件的工件傳送裝置。以及應(yīng)用此設(shè)備發(fā)明的一種拋光方法，其流程為：首先在傳遞室裝載工件，其次在刻蝕室對工件離子束清洗，再次在濺射沉積室對工件濺射沉積一層薄膜層（犧牲層），進而在刻蝕室對工件進行離子束修正拋光，最后通過傳遞室取出工件，實現(xiàn)光學(xué)元件的拋光。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及離子束技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用原位濺射結(jié)合離子束刻蝕的拋光裝置及拋光方法。

背景技術(shù)

離子束濺射沉積最早應(yīng)追溯到上世紀七十年代被應(yīng)用于制備干涉光學(xué)薄膜，但是早期應(yīng)用這項技術(shù)制備的薄膜質(zhì)量還不高，直到寬束離子源的出現(xiàn)，使離子束濺射技術(shù)出現(xiàn)了一次重大的突破，并成功地制備出了機械性能良好、附著力強、表面粗糙度低的光學(xué)薄膜。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，在國外這項技術(shù)已日趨成熟和完善，它的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地被拓寬。但是，在國內(nèi)，雖然近幾十年對離子束濺射技術(shù)的研究逐漸增多，但和一些發(fā)達國家相比依然有差距因此這項技術(shù)的研究在國內(nèi)變得尤為迫切。

離子束濺射沉積目前已發(fā)展成薄膜工藝中的一種重要方法，其濺射原理為：利用低能量聚焦離子束以一定的角度對靶材表面進行離子束轟擊，濺射出的靶材原子又以一定的角度傳輸，沉積到工件表面。

離子束刻蝕拋光是繼單點金剛石車削、超精密磨削、磁流變拋光等拋光技術(shù)之后出現(xiàn)的一種先進的光學(xué)拋光技術(shù)，其原理為：利用低能量離子束對工件表面進行轟擊，通過離子和工件表面的原子碰撞，傳遞動量和能量，致使元件表面原子脫離，從而達到刻蝕拋光的目的。通常的離子束刻蝕采用的是惰性氣體離子如Ar⁺，屬于純物理刻蝕，但也可以通入適量反應(yīng)氣體進行物理化學(xué)刻蝕。離子束刻蝕拋光，屬于原子量級的除去材料。當(dāng)?shù)湍茈x子束以特定的路徑掃過光學(xué)元件表面時，可以精確地修正光學(xué)表面的局部面形誤差，提高面型精度。

由于離子束拋光技術(shù)相對復(fù)雜，并且成本相對較高，國內(nèi)開展研究的單位和公司比較少，主要有中國科技大學(xué)、南京天文光學(xué)技術(shù)研究和中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)等。近年來，中國科學(xué)院微電子研究所，所研制的多功能離子束濺射沉積與刻蝕設(shè)備（見專利CN 101880863 A），雖然具備同時具有離子束濺射/共濺射沉積、離子束共濺射、離子束輔助濺射、通入反應(yīng)氣體的反應(yīng)離子束濺射、濺射中的襯底加溫和原位退火、離子束刻蝕、反應(yīng)離子束刻蝕、化學(xué)輔助離子束刻蝕、襯底反濺清洗、離子束拋光、離子束減薄等功能，但由于是單真空室，故每完成一次工件的加工都必須破除真空至大氣狀態(tài)將工件取出，從而降低了加工效率。與此同時，國防科技大學(xué)在其原有的基礎(chǔ)上所研發(fā)出了一種雙真空室離子束拋光系統(tǒng)（見專利CN 102744654 A），雖然在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上增加了輔助真空室，但在輔助真空室完成工件裝載，到工件完全脫離真空室內(nèi)的自定位裝置后，工件傳送裝置還必須退回到輔助真空室，這降低了離子束加工效率，而且此設(shè)備只能進行刻蝕拋光，沒有集成離子束濺射沉積功能，在離子源方面，采用小口徑離子源結(jié)合掃描運動方式加工工件。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種利用原位濺射結(jié)合離子束刻蝕的拋光裝置及拋光方法，其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可提高拋光精度與效率、具備連續(xù)工藝的多真空室離子束濺射沉積與刻蝕設(shè)備及應(yīng)用此設(shè)備提出的一種拋光方法。可以進行超光滑表面元件的加工，如光學(xué)元件、金屬等，尤其適用于加工軟脆材料和水溶性晶體材料等。

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種利用原位濺射結(jié)合離子束刻蝕的拋光裝置，包括傳遞室、濺射沉積室，其特征在于：還包括刻蝕室，所述的傳遞室一端與刻蝕室之間設(shè)置控制其連通與閉合的第一插板閥，所述的刻蝕室與濺射沉積室之間設(shè)置控制其連通與閉合的第二插板閥，所述的傳遞室的另一端為傳遞室出口，并與大氣相通，傳遞室、刻蝕室和濺射沉積室三者之間設(shè)置有傳送工件的工件傳送裝置；