イオンビーム加工とは？-作業と応用

イオンビーム加工とは何ですか？

イオンビーム加工（IBM）は、マイクロ/ナノファブリケーションで使用される重要な非従来型の製造技術であり、真空チャンバー内の電気的手段によって加速されたイオンの流れを使用して、オブジェクトの表面の原子を除去、追加、または変更します。

IBMでは、アルゴンなどの不活性ガスの荷電原子（イオン）の流れが、真空中で高エネルギーによって加速され、固体のワークピースに向けられます。ビームは、エネルギーと運動量を物体の表面の原子に伝達することにより、ワークピースから原子を取り除きます。

原子がワークピース上の原子のクラスターに衝突すると、ワークピースの材料から0.1〜10個の原子が移動します。 IBMは、事実上すべての材料の正確な機械加工を許可しており、半導体業界や非球面レンズの製造に使用されています。

この手法は、表面のテクスチャリングによる結合の強化、レーザーミラーなどのデバイスでの原子的にクリーンな表面の生成、および薄膜や膜の厚さの変更にも使用されます。

イオンビーム加工（IBM）は、0.1μm程度の高分解能で製品を加工するために使用されるアトミックビット加工プロセスです。 10 KeVのオーダーの高い運動エネルギーを持つアルゴンのような不活性ガスのイオンは、弾性衝突によってワークピースの表面に原子を衝突させて放出するために使用されます。

切削、研削、ラッピングの工作機械技術とは異なり、IBMには固有の基準面がありません。パターニングマスクは参照として機能します。 IBMは、直径1〜2μmのマイクロイオンビームと高精度の位置制御工作機械を組み合わせたマイクロマシニングとして使用できます。

IBMは、レンズのアフォレーション、ダイヤモンドマイクロトーンナイフや切削工具の研ぎ、ICパターンエッチングなどにも使用できます。IBMマシンのコストは非常に高いため、加工コストが高くなり、プロセスが不経済になります。

実際のエッチング速度は、毎分最大2000 A（2 x 10-4 mm）です。エッチングプロセスの精度は、主に少量の材料除去のためにかなり高いです。 +50Å（+ 5 x 10-mm）付近の公差が可能です。

これは主に、コンピューター部品などの電子部品のマイクロマシニング（エッチング）、光学面の成形、および耐火材料での細いワイヤーダイの精密製造に適用されます。エッチングできる代表的な材料には、ガラス、アルミナ、石英、結晶、シリカ、瑪瑙、磁器、サーメットなどがあります。そして多くの金属と酸化物。

イオンビームには、次のような多くの利点があります。

ただし、このプロセスには次のような多くの欠点があります。

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