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        等離子體拋光技術的現狀

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        等離子體拋光技術的現狀

        發布日期:2023-04-17 作者: 點擊:4224次

        真空等離子體拋光技能是最早將等離子體技能使用到外表拋光的加工辦法,它使用CF4、SF6等氣體,在真空和高頻電場下發生等離子體,等離子體中的活性粒子與被加工工件外表分子或原子發生化學反響,生成揮發性的氣體,從而去除外表資料,到達拋光效果。因為該辦法加工功率低,加工的方向性和選擇性差,研討人員又提出了一種源自于刻蝕技能的低壓低溫等離子體輔佐拋光技能(PACE,Plasma Assisted Chemical Etching),它選用低氣壓電容耦合放電的辦法,等離子體中的活性自由基與被加工資料外表原子反響生成強揮發性物質,同時不會引進新的外表污染,拋光功率相對較高,通過控制氣壓、功率以及氣體流速等因素能夠控制資料的去除速度。美國的Perkin-Elmer公司使用該技能可加工出直徑為1m、外表粗糙度值Ra<0.5nm的非球面。


        跟著等離子體技能的發展,常壓等離子體拋光技能以其工作條件為常溫常壓,不需要真空設備,加工成本低,活性粒子品種多,數量大,化學反響速度快等優勢,越來越遭到人們的關注。常壓等離子體拋光技能在美國和日本的發展最為迅速。美國的Lawrence Livermore實驗室在2002年開始反響粒子等離子體技能(PART,Reactive Atom Plasma Technology)的研討,并取得了必定的效果,能夠到達1μm/h的去除量,但是因為發生放電的石英管容易遭到氟化物的腐蝕效果而老化,導致該技能體系的維護性較差[79]。日本大阪大學提出了等離子體化學氣相加工辦法 (PCVM,Plasma Chemical Vaporization Machining),如圖所示。該辦法選用旋轉電極來發生等離子體,管電極處于分離狀況,等離子體加工發生的反響產物由管電極中心內部管路及時排出。日本名古屋大學對二氧化硅的常壓等離子體拋光進行了研討,拋光去除速度能夠到達14μm/min,同時具有很好的外表質量。K.Yamamura提出了一種使用氦和水蒸氣混合發生的等離子體輔佐機械拋光的加工辦法,其加工辦法與化學機械拋光類似,只是用等離子體化學反響替代了化學機械拋光中的化學腐蝕。選用這種拋光辦法能夠取得外表粗糙度值Ra=0.1nm的原子級SiC外表[81]。在國內,哈爾濱工業大學最早對常壓等離子體拋光技能進行了研討,選用了電容耦合等離子體射流作為加工工具,對單晶硅的拋光取得了必定的效果,并以SF6作為主反響氣體,參加少數氧氣,實現了對SiO2的拋光。


        等離子拋光


        無論是前期的真空等離子體拋光技能,還是近期研討較多的PLNP等離子拋光技能,大多都是使用等離子體內部的活性粒子與加工外表的粒子生成揮發性或者易于被機械拋光去除并能取得優質外表的物質以到達拋光的意圖,其拋光的實現很大程度上取決于等離子體化學反響物的狀況,而其加工的對象絕大多數是半導體資料,主要使用于光學元件、大規模集成電路基板、光盤存儲器的加工。因為等離子體中許多粒子都處于激起狀況(包含分子、原子、分子碎片、離子、基團、準分子等),這些粒子之間的反響往往非常復雜,而且反響的過程難以控制。受制于等離子體化學基礎理論研討進展緩慢,能夠使用于等離子體拋光技能的化學反響很少,相應地能夠拋光的資料也主要集中在半導體資料,日常生活和工業加工中廣泛使用的不銹鋼、低碳鋼、鋁合金、銅合金簡直都不能用前面提到過的等離子體拋光辦法進行加工。然而等離子體拋光成本低、無污染、高功率、高質量的長處在很大程度上代表了未來拋光技能的發展方向,找出一種使用規模更廣兼具原有等離子體拋光長處的新型拋光技能成為我國拋光技能領域研討的一個重要課題。

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