离子束加工,详情参考www.xajzbxg.com

1．离子束的加工原理、分类及特点：
　　
　　加工原理  离子束的加工原理类似于电子束的加工原理。离子质量是电子的数千倍或数万倍，一旦获得加速，则动能较大。真空下，离子束经加速、聚焦后，高速撞击到工件表面靠机械动能将材料去除，不像电子束那样需将动能转化为热能才能去除材料。
　　
　　1）离子刻蚀: 离子以一定角度轰击工件，表面原子逐个剥离，实质上是一种原子尺度的切削加工，称为离子铣削，即纳米加工。
　　
　　2) 离子溅射沉积: 离子以一定角度轰击靶材，靶材原子逐个剥离后，沉积在工件上，使工件镀上一层靶材薄膜，实质是一种镀膜工艺；
　　
　　3) 离子镀:离子分两路以不同角度同时轰击靶材和工件，目的在于增强靶材镀膜与工件基材的结合力；又被称为离子溅射辅助沉积；
　　
　　4) 离子注入:子以较大的能量垂直轰击工件，是离子直接进入工件，成为工件体内材料的一部分，达到材料改性目的。
　　
　　离子束加工具有以下特点：
　　
　　1）高精度  逐层去除原子，控制离子密度和能量加工可达纳米级，镀膜可达亚微米，离子注入的深度、浓度可以**控制。离子加工是纳米加工工艺的基础；
　　
　　2）高纯度、无污染  适于易氧化材料和高纯度半导体加工；
　　
　　3）宏观压力小  无应力、热变形，适于低刚度工件；
　　
　　4）设备费用、成本高、加工效率低。
　　
　　2．离子束加工装置及应用
　　
　　离子束加工装置由离子源、真空系统、控制系统、电源组成；设备差异主要体现在离子源不同；通过离子源产生离子束流，即原子电离成为离子；具体过程为：
　　
　　气态原子注入电离室后，经高频放电、电弧放电、等离子体放电或电子轰击，使气态原子电离为等离子体（正离子和负电子数目相等的混合体），再通过一个相对于等离子体为负电位电极（吸极）引出正离子，形成正离子束流，便可用于离子束加工。常用的离子源有考夫曼型离子源和双等离子体型离子源。
　　
　　目前离子束加工的应用主要有：
　　
　　1）刻蚀加工  离子以入射角40?~60?度轰击工件，使原子逐个剥离。离子刻蚀效率低，目前已应用于蚀刻陀螺仪空气轴承和动压马达沟槽；高精度非球面透镜加工；高精度图形蚀刻，如集成电路、光电器件、光集成器件等微电子学器件的亚微米图形；集成光路制造；致薄材料纳米蚀刻。
　　
　　2）镀膜加工  镀膜加工分为溅射沉积和离子镀。离子镀的优点主要体现在：附着力强，膜层不易脱落；绕射性好，镀得**、彻底。离子镀主要应用于各种润滑膜、耐热膜、耐蚀膜、耐磨膜、装饰膜、电气膜的镀膜；离子镀氮化钛代替镀硬铬可以减少公害；还可用于涂层刀具的制造，包括碳化钛、氮化钛刀片及滚刀、铣刀等复杂刀具。
　　
　　3）离子注入  离子以较大的能量垂直轰击工件，离子直接注入工件后固溶，成为工件基体材料的一部分，达到改变材料性质的目的。该工艺可使离子数目得到**控制，可注入任何材料，其应用还在进一步研究，目前得到应用的主要有：半导体改变或制造P-N结；金属表面改性，提高润滑性、耐热性、耐蚀性、耐磨性；制造光波导等。