等离子体抛光技术的现状

真空等离子体抛光技能是最早将等离子体技能使用到外表抛光的加工办法，它使用CF4、SF6等气体，在真空和高频电场下发生等离子体，等离子体中的活性粒子与被加工工件外表分子或原子发生化学反响，生成挥发性的气体，从而去除外表资料，到达抛光效果。因为该办法加工功率低，加工的方向性和选择性差，研讨人员又提出了一种源自于刻蚀技能的低压低温等离子体辅佐抛光技能（PACE，Plasma Assisted Chemical Etching），它选用低气压电容耦合放电的办法，等离子体中的活性自由基与被加工资料外表原子反响生成强挥发性物质，同时不会引进新的外表污染，抛光功率相对较高，通过控制气压、功率以及气体流速等因素能够控制资料的去除速度。美国的Perkin-Elmer公司使用该技能可加工出直径为1m、外表粗糙度值Ra<0.5nm的非球面。

跟着等离子体技能的发展，常压等离子体抛光技能以其工作条件为常温常压，不需要真空设备，加工成本低，活性粒子品种多，数量大，化学反响速度快等优势，越来越遭到人们的关注。常压等离子体抛光技能在美国和日本的发展最为迅速。美国的Lawrence Livermore实验室在2002年开始反响粒子等离子体技能（PART，Reactive Atom Plasma Technology）的研讨，并取得了必定的效果，能够到达1μm/h的去除量，但是因为发生放电的石英管容易遭到氟化物的腐蚀效果而老化，导致该技能体系的维护性较差[79]。日本大阪大学提出了等离子体化学气相加工办法 (PCVM，Plasma Chemical Vaporization Machining)，如图所示。该办法选用旋转电极来发生等离子体，管电极处于分离状况，等离子体加工发生的反响产物由管电极中心内部管路及时排出。日本名古屋大学对二氧化硅的常压等离子体抛光进行了研讨，抛光去除速度能够到达14μm/min，同时具有很好的外表质量。K.Yamamura提出了一种使用氦和水蒸气混合发生的等离子体辅佐机械抛光的加工办法，其加工办法与化学机械抛光类似，只是用等离子体化学反响替代了化学机械抛光中的化学腐蚀。选用这种抛光办法能够取得外表粗糙度值Ra=0.1nm的原子级SiC外表[81]。在国内，哈尔滨工业大学最早对常压等离子体抛光技能进行了研讨，选用了电容耦合等离子体射流作为加工工具，对单晶硅的抛光取得了必定的效果，并以SF6作为主反响气体，参加少数氧气，实现了对SiO2的抛光。

无论是前期的真空等离子体抛光技能，还是近期研讨较多的PLNP等离子抛光技能，大多都是使用等离子体内部的活性粒子与加工外表的粒子生成挥发性或者易于被机械抛光去除并能取得优质外表的物质以到达抛光的意图，其抛光的实现很大程度上取决于等离子体化学反响物的状况，而其加工的对象绝大多数是半导体资料，主要使用于光学元件、大规模集成电路基板、光盘存储器的加工。因为等离子体中许多粒子都处于激起状况（包含分子、原子、分子碎片、离子、基团、准分子等），这些粒子之间的反响往往非常复杂，而且反响的过程难以控制。受制于等离子体化学基础理论研讨进展缓慢，能够使用于等离子体抛光技能的化学反响很少，相应地能够抛光的资料也主要集中在半导体资料，日常生活和工业加工中广泛使用的不锈钢、低碳钢、铝合金、铜合金简直都不能用前面提到过的等离子体抛光办法进行加工。然而等离子体抛光成本低、无污染、高功率、高质量的长处在很大程度上代表了未来抛光技能的发展方向，找出一种使用规模更广兼具原有等离子体抛光长处的新型抛光技能成为我国抛光技能领域研讨的一个重要课题。