イオンビーム加工とは - 働きと応用

イオンビーム加工とは?

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、真空チャンバー内で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、工作物から原子を取り除きます。

原子がワークピース上の原子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 個の原子が取り除かれます。 IBM は事実上あらゆる材料の正確な機械加工を可能にし、半導体産業や非球面レンズの製造に使用されています。

この技術は、結合を強化するための表面のテクスチャリング、レーザーミラーなどのデバイス上に原子的にきれいな表面を生成するため、および薄膜や膜の厚さを変更するためにも使用されます。

イオンビーム加工 (IBM) は、0.1 μm オーダーの高解像度で製品を加工するために使用される原子ビット加工プロセスです。 10 KeV 程度の高い運動エネルギーを持つアルゴンなどの不活性ガスのイオンを使用して、弾性衝突によってワークピース表面から原子を衝突させ、放出します。

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が参考になります。 IBM は、高精度位置制御工作機械とともに、直径 1 ～ 2 μm のマイクロイオンビームによるマイクロマシニングとして使用できます。

IBM は、レンズのアフォライズ、ダイヤモンドマイクロトーンナイフと切削工具の研ぎ、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く、機械加工コストが増加し、プロセスが非経済的になります。

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、主に材料除去量が少ないため、かなり高くなります。 + 50 Å (+ 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微細加工 (エッチング)、光学面の形状作成、耐火材料での細線ダイの精密加工に適用されます。エッチングできる典型的な材料には、ガラス、アルミナ、石英、水晶、シリカ、瑪瑙、磁器、サーメットが含まれます。および多数の金属と酸化物。

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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