Устройство ионной обработки поверхностей изделий

 

зобретение относится к ионной технологии обработки поверхностей и может быть использовано при изготовлении высокоточных оптических ич делий микрооптики и рисунков малых геометрических размеров на оптических поверхностях.Целью изобретения является повышение производительности процесса ионной обработки малогабаритных поверхностей изделий путем повьппения точности и воспроизводимости процесса обработки. Устройство содержит вакуумную камеру 1, источник 2 ионов, держатель 3 обрабатываемого изделия 4, вспомогательную мишень 5. датчик 6 системы контроля и измерительный преобразователь 7. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 9 (Л с

(ж) оптич

Труди т.52,, Го нение сти о род я ния е ность (54.)

SEPXH (57) ервеев А.Ф. Ионная обработка ских материалов и покрытий.

ГОИ им. С.И.Василова, 1983, вып.186, с.58-74. елик В.В. и Чутко В.И. Примекварцевого измерителя скоровздения тонких пленок для контроцесса ионно-лучевого распылеОцтико-механическая промышлен1985, Р 11, с.37-40

CTP0PCTRn ИОННОЙ nSPhBOTKH ПОСТЕЙ ИЭЛЕЛИР зобретение относится к ионной делий микрооптики и рисунков малых геометрических размеров ца оптических поверхностях, Целью изобретения является повьппение производительности процесса ионной обработки малогабаритных поверхностей иэделий. путем повьппения точности и воспроизводимости процесса обработки. Устройство содержит вакуумную камеру 1, источник

2 ионов, дерзатель 3 обрабатываемого изделия 4, вспомогательную мшпень 5, датчик 6 системы контроля и измерительный преобразователь 7. 1 э.п. ф-лы, 1 нл. бОИа0

Изобретение относится к ионнои технологии обработки поверхностей н может быт . использовано при изготовлении высокоточных оптических деталей изделий микрооптикн н рисунков малых геометрических размеров на оптических поверхностях, >>ели изобретения является ловышение производительности процесса )p ионной о9 работки малогабаритных поверхностей изделий за счет повьппе" ння точности и воспроизводимости контроля процесса обработки.

Для достижения этой цели в извест- 1 5 ном способе ионной обработки поверхностей изделий потоком ионов с контролем глубины и скорости распыления поверхности изделия по количеству распыленных частиц или массе 20 распыленного материала кон>гроль глубины распыленного слои и скорости распыления поверхности изделия проводят. путем регистрации количества частиц или массы материала, распыля- 25 емых со вспомогательной поверхности, для чего в известное устройство, включающее вакуумную камеру, источник ионов, держатель обрабатываемого изделии, датчик системы контроля и измерительный преобразователь, вводят вспомогательную мишень, полностью перекрывающую часть ионного потока и не воздействующую иа обрабатываемую говерхность изделия. Причем вспомогательная мишень изготовлена из,мате35 риала с коэффициентом распыления, превышающим коэффициент распыления материала обрабатываемого изделия, и мо>> жет располагаться под углом 40-60 к направлению потока ионов, при этом устройство позволяет увеличить количество используемых для регистрации распыленных частиц или массы распыленного материала, стабилизировать используемые для регистрации распыленные частицы по составу и Физико-химическим свойствам, исключить паразитное распыление узлов технологического оснащения, приводящее к искажению ка" лнбровки системы Контроля И эагрязне50 нню обрабатываемого изделия, что по" вышает чувствительность, точность и воспроиэаодимость контроля процесса по глубине и скорости распыпения ма" териала с поверхности обрабатываемого S5 иэделия.

На чертеже изображена схема пред лагаемого устройства.

Н I = К2>П1 (1) где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Глубина Н слоя материала распылен2 ного с поверхности вспомогательной мишени 5 за то же время t, пропорциональна количеству И материала, распыленного с поверхности вспомогательной мишени 5 (2) Н К И где К - коэффициент пропорциональности.

Устройство як>почнет вакуумную камеру 1, источник ионов 2, держатель

3 обрабатываемого изделии 4, вспомогательную мишень 5, датчик 6 сисч емы контроля и нзмерительпь>й преобразователь 7, Ионный поток, генерируемый источником ионов 2, направляют .на вспомогательную мишень 5 н обрабатываемое иэделие 4, закрепленное в держателе обрабатываемого изделия 3. Причем вспомогательная мишень 5 перекрывает весь ионный поток за исключением его части, предназначенной для обработки поверхности иэделия 4. Датчик 6 системы контроля регистрирует количество материала, распыленного с поверхности вспомогательной мишени 5, и значительно меньшее колнчество материала, распыленного с поверхности обрабатываемого изделия 4. Датчик б системы контроля вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный зарегистрированному количеству распыленного материала и поступающий в измерительный преобразователь 7, где преобразуется в сигнал, соответаа вующий глубине распыленного слоя поверхности обрабатываемого изделия 4, и в сигнал, характеризующий производную глубину распыленно о слоя поверхности обрабатываемого изделии 4 по времени, т.е. в сигнал, соответствующий скорости распыления поверхности изделия 4.

Связь между количеством материала, распыленного с поверхности вспомогательной мишени 5, и глубиной распы» ленного слоя поверхности обрабатыsaeMoro изделия 4 определяется следующим образом.

Глубина Н слоя материала, распыленного эа время t с поверхности обрабатываемого изделия 4, пропорциональна количеству m материала распыленного.с поверхности изделия 4!

609380 то же время при постоянных плрл" х ионного потока отношение глураспыления Н, обрабатываемого ия 4 и Н вспомогательной мишепропорционально отношению их ициентов распыления S и 812 метр бины иэде ни 5, коэ4

Н1 К. St (3)

Н2 > S2 (- коэффициент пропорциональ3 ности. выражений (1}, (2}, (3) следу»то количество матарилла М, раснного с поверхности вспомоганой мишени 5, связано с глубислоя распыленного с поверхности

1 бятываемого изделия 4, выражегде ет, пыле тель ной обр ние (4) Н

2 Ъ атчик 6 системы контроля регистринекоторую часть Д11 материала, ыпенного с поверхности вспомоганой мишени 5, и часть Д ш матеа, рлспыленнога с поверхности батываемого изделия 4, вырабатыэлектрический сигнал руе рас тел риа абр вая

U = f(5 M +Дш} (5) ольку площадь обрабатываемой пакости иэделия 4 иного меньше расемой площади вспомогательной ни 5, то ДМ >7 p,m U=t (QM) (6) Пос вер пыл

U = (У(Н, ) ° (7)

3 1 змерительный преобразователь 7 бразует сигнал U датчика б cuct контроля в значения глубины

ыленнога слоя поверхности обра»вяемого изделия 4 Н и скорости ыпения поверхности обрабатываемоэделия 4 g Н,/dt. ля увеличения чувствительности

Г траля вспомогательная мишень ет быть изготовлена из материала аэффициентом распыления S более аким, чем коэффициент распыления ериала обрабатываемого иэделия 4 что при прочих равных условиях ведет к возрастанию количества ериала, распыляемаго с поверхновспамаглтельной мишени 5 и соотственно регистрируемого датчиком истемы контроля, а следовательно, возрастанию сигнала датчика. С и же целью вспомогательная мишень или!! пре з ем рас бат рас

ГО ка» мо с»

8hl -1

l»P ст

se

И эт

5 может быть устянс «лснл пt п углом диапазоне 40-60 к нлпрлвле» пю р U— пространения ионного потаял. При . тс 1 коэффициент рясп»чтения млтериллл

5 вспомогятеяьной мишени 5 возраст<.» и соо; íåòñò»tèè с угловой эя пис1П1остью коэфР>ициеита рлспыления JEBtcf ого материала (5) .

10 Вспомогательная мишень 5 для упрощения конструкции устройства может быть использована в качестве держателя обрабатываемого иэделия.

Пример. Проводят ионную обработку поверхности оптической детали, изготовленной из стекла марки Е8.

Размер обрабатываемой поверхности

11» 8 »w., t»elbe обработки является удаление материала с эллиптического

?0 участка поверхности с размерами большой и малой осей эллипса 0,52 и

0 74 мм соответственна. Обрлбятывяе1 мь»»1 участок поверхности вщ»еляют фоторезистивной маской. В качестве

25 источника ионов применяю1 плазменный ускоритель с замкнутым дрейАам электронов и протяженной зоной ускорения (УЗАП}, генерирующий осесимметричныи ионна-плазменный пучок с эф30 фективным диаметром в глоскости об-. рабатываемой поверхности 80 мм, энергией ионов (ярганл) 200 эВ и плотностью конного тока нл обрабатываемой поверхности детали 5 мл/см ..

Я.

В качестве вспомогательной мишени

35 применяется плотская пластина из титана диаметром 170 мм, установленная нормально к направлению распространения иопнага потока и являющаяся дер40 жателем обрабатываемой детали. »Joступ ионного потока к обрабатываемой поверхности детали осущестпляется че.рез отверстие диаметра»ч 4 мм. Для контроля процесса используется ме45 тод кварцевого резонлтopn (2) . В качестве системы контроля применяется система контроля толщины и скорости осаждения тонких пленок модели ХТИ (производства фирмы Taficon inc., g0. США). контроль процесса проводится по количеству материала, распыленного с поверхности вспомогательной мишени, для чего система контроля . кялибруется па титану. В результате

Ы, cGэаботки получен сьем ня заданном участке поверхности детали ня

1,46 мкм при заданной глубине съема

1,50 мкм. Контрольный процесс, проведенный беэ вспомогательной мишени, . 609380

Составитель С.Смирнова

Редактор М. Кузнецова Техред М;Дидык Корректор О. Ципле

М «М

Заказ 2829 Тинраж Подписное

ВН1ШПИ Государственного коиитетз по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская яаб., д. 4/5

Производственно"иэлятель< кий комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 проконтргитировать по глубине сьема н» удалось иэ-за нестабильной работы системы контроля.

Устройство для ионной обработки можно реализовать на базе широко применяемых источников ионов типа

УЗПП, ускорителей с анодным сЛЖМ .

>(УАС), дуоплазмотроиов, высокочастотных источников ионов и серийно выпускаемых кварцевых систем контро» ля толщины и скорости осашдения тонких пленок ИК122(СССР), ХЗМ, XHS, 1С6000 (фирма Inficon Inc., США).

Формула изобретения

1. Устройство ионной обработки поверхностей изделий, содержащее вакуумную камеру с размещенньечи в ней источником ионов, держателем изделия и датчиком системы контроля, соединенным с измерительным преобразователем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности процесса обработки малогабаритных поверхностей иэделий, : бйо снабжено мишенью с отверстием, форма и размеры которого соответствуют размерам обрабатываемой поверхности иэделия, установленной между дершателем и источником ионов, причем мишень выполнена иэ материала с коэффициентом распыления, превышающим коэффициент распыления материала иэделия.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а в щ е е с я тем, что мишень расположена под углом 40-60 к оси о симметрии дершателя изделия.