原子發射光譜分析技術在大氣等離子體拋光工藝研究中的應用

摘　要　大氣等離子體拋光是一種非接觸式的超精密加工方法, 它基于低溫等離子體化學反應實現原子級的材料去處, 避免了表層和亞表層損傷, 特別適合于各種難加工材料的超光滑拋光。該方法首次引入了基于電容耦合原理的射頻炬式等離子體源, 為測試等離子體特性和進行工藝研究, 在加工過程中使用微型光纖光譜儀進行光譜監測和采集, 進而運用原子發射光譜分析技術初步討論了射頻功率和氣體配比對加工過程的影響, 分析結果顯示: 在一定范圍內, 射頻功率對加工速率有著較明顯的促進作用, 而氣體配比對等離子體區成分和表面生成元素的種類影響較大。電子躍遷軌道分析還揭示了處于不同激發態的活性氟原子對應的不同微觀狀態, 為進一步的微觀機理研究奠定了理論基礎。基于工藝分析的結果, 在單晶硅片上實現了Ra016 nm 的表面粗糙度和32 mm3 ·min - 1的加工速率。