一种可实现间歇刻蚀的离子源装置

技术领域

本发明涉及精密加工技术中离子束加工技术，具体为一种能够在加工过程中实现间歇刻蚀的离子源装置。

背景技术

离子源修形(IBF)作为一种先进的确定性加工技术，被有效应用于光学零件的超精密加工。在离子束加工中，通过待去除面形函数及去除函数求解驻留时间以实现确定加工，但不论是待去除面形函数还是去除函数，其数据形式都是离散的，因此求解得到的驻留时间函数理论上也是离散的。离散的驻留时间在加工中实现的方式有点加工与速度加工模式两种，这两种模式在加工中均存在低驻留时间点过加工的问题，即当加工点的驻留时间过低时，实际的离子源运行速度与计算所得理论值有差异，在加工位置处驻留的时间高于理论值，产生过去除。因此为了能够更精确地去除待加工元件的表面材料，在低驻留时间点处控制离子源对待加工表面的去除，需要设计一种能在加工过程中随着代加工元件的表面面形的起伏进行去除量控制的新型离子源结构。

经查专利号为CN202211344656.6公开了一种半导体生产用等离子刻蚀机，包括机箱，所述机箱的内壁开设有加工腔，且机箱的表面一侧开设有送气管，所述机箱的表面中部固定安装有提升装置，且提升装置的顶部固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴固定安装有位于加工腔内腔的驱动杆，且驱动杆的底端固定安装有固定块。本发明通过在底座上设置有振动凸块，并通过风叶在底座表面上移动，因而使得风叶带动晶圆转动的同时还在经过振动凸块后上下摆动，从而针对其晶圆表面的反应产物进行振动脱离，与此同时，通过其风叶压制下限块使得晶圆进行固定，保证了在工作时晶圆固定牢固，最终实现稳固定位及易于清杂的目的，但是因为误差离子束仍然会对材料表面非加工点造成损伤，并不能对特定位置进行精确加工，并且中和器产生的热量对材料表面会造成影响，不适合修形加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现间歇刻蚀的离子源装置，实现对光学元件表面的精确修形，能够根据具体需要，通过驱动阻挡机构，限制离子束对光学零件的刻蚀，结构简单，成本低，冷却快速，减少温度对零件的影响。

本发明所提出的技术方案是：一种可实现间歇刻蚀的离子源装置，包括放电室、离子源光学系统、冷却装置，冷却装置中设有中和器、放电室的上部设有离子源光学系统，放电室的顶部固定有冷却装置，其特征在于冷却装置的一侧设有直流电机，冷却装置的中间设有离子源通孔，并且冷却装置的顶部与底部分别设有顶部隔离金属板与底部隔离金属板，对应的，顶部隔离金属板与底部隔离金属板也分别设有离子源出孔和进孔，顶部隔离金属板的上端设有与离子源出孔配合的阻挡机构，底部隔离金属板的底部与放电室相连接。

进一步改进：所述冷却装置的中间设有一个中空的圆锥体，圆锥体的外壁上缠绕有多圈的螺旋铜管，圆锥体的内壁上设有丝接口，圆锥体的侧边设有固定腔，固定腔里设有直流电机。

进一步改进：所述阻挡机构是在顶部隔离金属板的一侧设有驱动孔，直流电机的驱动杆穿过驱动孔通过驱动臂与阻挡部相连接。

进一步改进：所述阻挡部采用石墨为材质制成，阻挡部大小与离子源出孔相匹配。

进一步改进：所述冷却装置的外部分别设有进水口与出水口，进水口与出水口分别连接螺旋铜管。

进一步改进：直所述流电机的外壁上设有一个陶瓷接口，陶瓷接口与外接电源相连接。

进一步改进：所述放电室由陶瓷腔体构成，陶瓷腔体外固定有金属防护罩，分成两部分，上部为离子源光学系统，下部为气体电离空间。

进一步改进：所述金属防护罩的底部设置有射频电源接口、充气口、束压接口。

最后：所述冷却装置的外圈顶部设有固定孔，对应的，顶部隔离金属板和底部隔离金属板上也设有固定孔，螺钉穿过固定孔将冷却装置和顶部与底部隔离金属板相互固定。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、使用阻挡装置在刻蚀加工过程中能够降低离子束对材料表面非加工点的损伤，减小加工误差；

2、使用该加工装置在加工过程中能够实现在不损伤非加工区域的情况下，对特定位置进行精确加工；

3、通过在出射口周边安装螺旋环绕的铜管冷却装置，能够降低离子束的出射温度，同时减小中和器产生的热量对材料表面的影响；

4、使用方法简单，能够简化加工程序，在加工时易于控制。

附图说明

图1为本发明实施例的爆炸结构示意图，

图2为本发明实施例的局部爆炸结构示意图，

图3为冷却装置的结构局部分解示意图，

图4为冷却装置的立体图，

图5为本发明的立体图，

图6为本发明的剖视图，

图中，1、放电室，2、离子源光学系统，3、冷却装置，4、中和器，5、直流电机，6、离子源通孔，7、顶部隔离金属板，8、底部隔离金属板，9、离子源出孔，10、离子源进孔，11、阻挡机构，12、螺旋铜管，13、进水口，14、出水口，

15、丝接口，16、固定腔，17、陶瓷接口，18、驱动孔，19、驱动杆，20、阻挡部，21、驱动臂，22、充气孔，23、射频电源接口，24、束压接口，25、陶瓷腔体，26、金属防护罩，27、固定孔，28、固定环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明专利的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明专利，但不能用来限制本发明专利的范围。在本发明专利的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

根据图1至图6，一种实现间歇刻蚀的离子源装置，包括放电室1、离子源光学系统2、冷却装置3，冷却装置3中设有中和器4、放电室1的上部设有离子源光学系统2，放电室1的顶部固定有冷却装置3，其改进的重点在于冷却装置3的一侧设有直流电机5，冷却装置3的中间设有离子源通孔6，并且冷却装置3的顶部与底部分别设有顶部隔离金属板7与底部隔离金属板8，对应的，顶部隔离金属板7与底部隔离金属板8也分别设有离子源出孔9和离子源进孔10，顶部隔离金属板7的上端设有阻挡机构11和离子源出孔9相配合，底部隔离金属板8的底部与放电室1相连接。

冷却装置3的中间设有一个中空的圆锥体，圆锥体的外壁上缠绕有多圈的螺旋铜管12，冷却装置3的外部分别设有进水口13与出水口14，进水口13与出水口14分别连接螺旋铜管12的一端。冷却装置3的外圈顶部设有固定孔27，对应的，顶部隔离金属板7和底部隔离金属板8上也设有固定孔27，螺钉穿过固定孔27将冷却装置3和顶部隔离金属板7与底部隔离金属板8相互固定。圆锥体的内壁上设有丝接口15，圆锥体的侧边设有固定腔16，固定腔16里设有直流电机5。对应的冷却装置3的外壁上设有一个陶瓷接口17，陶瓷接口17与直流电机5相配合，并且陶瓷接口17与外接电源相连接。阻挡机构11在顶部隔离金属板7的一侧设有驱动孔18，直流电机5的驱动杆19穿过驱动孔18与阻挡部20的驱动臂21相连接。当驱动杆19旋转时驱动臂21也会转动，驱动臂21带动阻挡部20在顶部隔离金属板7上转动，可以根据驱动杆19的旋转驱使阻挡部20盖住离子源出孔9或从离子源出孔9的顶端挪开，阻挡部20采用石墨为材质制成，阻挡部20大小与离子源出孔9相匹配。放电室1由陶瓷腔体25构成，外围使用电感线圈围绕，陶瓷腔体25外固定有金属防护罩26，并分成上下两部分，上部为离子源光学系统2，下部为气体电离空间。金属防护罩26的底部分别设置有射频电源接口23、充气口22、束压接口24。陶瓷腔体25的上部固定有固定环28，固定环28里设有固定孔27，通过螺钉将固定环与底部隔离金属板8相固定。

当用户需要产生离子体时，由充气口22向放电室1内部冲入氩气，接通射频电源接口23，产生辉光放电，放电室1内部的氩气电离形成等离子体，再通过束压接口24，通入直流电形成三栅光学系统将等离子体引出。等离子体从底部隔离金属板8的离子源进孔10中射入，在冷却装置3及中和器4中，接入丝接口15的电源，通过电激发产生的电子中和等离子体，中和后的等离子体由顶部隔离金属板7的离子源出孔9射出，最终形成稳定的离子束。

当用户需要使用时离子束刻蚀时，在加工过程中，冷却水从进水口13流入，出水口14流出，整个加工过程冷却水持续循环，冷却水的温度为20℃。直流电机5在加工过程中由加工程序控制，当进行点加工模式进行加工时，在设定的加工点出，直流电机5接通旋转一定角度，将阻挡部20移出离子束源出孔9，离子源对加工元件进行正常加工，当需要移动至下一位置时，直流电机5将阻挡部20移回离子源出孔9，阻挡离子束的流出，直至移动到下一加工位置再将阻挡部20移开。