專利名稱：一種原子束填充加工裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種工件表面加工方法，尤其是涉及一種原子束填充加工裝置。
背景技術：
離子束加工是一種典型的對樣品表面以原子分子為單位的微細加工工藝和超精密加工方法，在微電子工業中有廣泛的應用前景，在微機械的制造中已成為不可缺少的工藝手段(張冬艷，陳特超.一種新型離子束刻蝕 裝置的研制[J].電子工業專用設備，2010，(01) :34-36.)，這是一項涉及微電子、光電、精密機械、計算機、微分析等綜合領域的高新技術。該技術主要應用于刻蝕、注入、曝光、淀積、掩膜修正、集成電路修補等微細加工領域；掃描原子顯微鏡、原子探針等高空間分辨率的分折領域和空間推進技術領域(李曉明，應根裕，汪健如.聚焦離子束裝置的發展及趨勢[J].真空科學與技術，1992，(06) :478-488.)。不過離子束發生裝置通常較為復雜，體積龐大，這就造成了加工時及其不便，而且采用去除的方法進行加工，工件往往只是存在局部的一點缺陷，就需要大面積的去除加工。相比較而言，如果采用原子束進行填充加工，這樣只需針對局部進行填充，就能夠大量節省時間、材料和能量。

發明內容
本發明的目的在于提供一種效率較高，費用較低的原子束填充加工裝置。本發明設有底座、直線電機、X軸承載板、Y軸承載板、支柱、橫梁、Z軸承載板、旋轉圓盤、固定座、伺服電機、原子束發生裝置、原子束能量控制裝置和準直裝置；所述直線電機固定在底座上，并通過連接塊與X軸承載板相固連，X軸承載板與底座之間采用滑塊和導軌相連接；γ軸承載板與X軸承載板之間，Z軸承載板與橫梁之間通過直線電機和連接塊相連并采用滑塊和導軌相連接，支柱固定在底座兩端，橫梁與支柱之間連接，旋轉圓盤上裝有弧形齒條且通過軸承固定于Z軸承載板上，伺服電機通過電機固定座固定于Z承載板上，伺服電機的轉軸末端裝有齒輪，齒輪與旋轉圓盤上的弧形齒條嚙合，原子束發射裝置設在原子束能量控制裝置上部，準直裝置裝在原子束能量控制裝置的底部并對準工件表面缺陷，原子束能量控制裝置通過固定座固定于旋轉圓盤上，旋轉圓盤用于實現原子束發射角度的調整；工件固定在Y軸承載板上，X軸承載板通過滑塊和導軌的配合采用直線電機驅動，從而實現工件在X軸方向上的移動；γ軸承載板采用同樣的方式實現工件在Y軸方向上的移動。原子束填充裝置安裝在Z軸承載板上，Z軸承載板采用同樣的方式實現裝置在Z軸方向上的移動。旋轉圓盤通過弧形齒條和齒輪的傳動配合，伺服電機驅動齒輪轉動，通過齒輪和弧形齒條的傳動配合以轉動旋轉圓盤。本發明采用直線電機實現X軸、Y軸和Z軸三軸精確定位并能夠調整原子束的發射距離和發射角度，從而可以對自由曲面工件表面的缺陷進行更為精準、全面的填充加工。


圖I為本發明實施例的結構組成示意圖。圖2為本發明實施例的局部放大示意圖。以下給出圖I和2中的各主要部件的標記I一底座，2—直線電機，3—X軸承載板，4—Y軸承載板，5—支柱，6—橫梁，7—Z軸承載板，8一旋轉圓盤，9一固定座，10一伺服電機，11一原子束發生裝置，12一原子束能量控制裝置，13一準直裝置，14一弧形齒條,15一齒輪,16一電機固定座。
具體實施例方式參見圖I和2，本發明實施例設有底座I、直線電機2、X軸承載板3、Y軸承載板4、支柱5、橫梁6、Z軸承載板7、旋轉圓盤8、固定座9、伺服電機10、原子束發生裝置11、原子束能量控制裝置12和準直裝置13 ;所述直線電機2固定在底座I上，并通過連接塊與X軸承載板3相固連，X軸承載板3與底座I之間采用滑塊和導軌相連接；Y軸承載板4與X軸 承載板3之間，Z軸承載板7與橫梁6之間通過直線電機2和連接塊相連并采用滑塊和導軌相連接，支柱5固定在底座I兩端，橫梁6與支柱5之間連接，旋轉圓盤8上裝有弧形齒條14且通過軸承固定于Z軸承載板7上,伺服電機10通過電機固定座16固定于Z承載板7上，伺服電機10的轉軸末端裝有齒輪15，齒輪15與旋轉圓盤8上的弧形齒條14嚙合，原子束發射裝置11設在原子束能量控制裝置12上部，準直裝置13裝在原子束能量控制裝置12的底部并對準工件表面缺陷，原子束能量控制裝置12通過固定座9固定于旋轉圓盤8上，旋轉圓盤8用于實現原子束發射角度的調整；工件固定在Y軸承載板4上，X軸承載板3通過滑塊和導軌的配合采用直線電機2驅動，從而實現工件在X軸方向上的移動；Υ軸承載板4采用同樣的方式實現工件在Y軸方向上的移動。原子束填充裝置安裝在Z軸承載板7上，Z軸承載板采用同樣的方式實現裝置在Z軸方向上的移動。旋轉圓盤8通過弧形齒條14和齒輪15的傳動配合，伺服電機10驅動齒輪15轉動，通過齒輪15和弧形齒條14的傳動配合以轉動旋轉圓盤8，從而實現原子束填充裝置發射角度的調整。這樣，通過X軸承載板3，Y軸承載板4，Z軸承載板7和旋轉圓盤8之間的相互配合就能夠實現缺陷的精準定位，調整原子束的發射距離和發射角度，對缺陷進行原子束填充加工。直線電機2采用螺釘固定在底座I上，并通過連接塊與X軸承載板3相固連，X軸承載板3與底座I之間采用滑塊和導軌相連接，同樣Y軸承載板4與X軸承載板3之間，Z軸承載板7與橫梁6之間通過直線電機和連接塊相連并采用滑塊和導軌相連接，支柱5通過螺釘連接固定在底座I兩端，橫梁6與支柱5之間采用螺釘連接，旋轉圓盤8上裝有弧形齒條14且通過軸承固定于Z軸承載板7上,伺服電機10通過電機固定座16固定于Z承載板7上，伺服電機10的轉軸末端裝有齒輪15與旋轉圓盤8上的弧形齒條14嚙合，原子束發射裝置11設在原子束能量控制裝置12上部，準直裝置13裝在原子束能量控制裝置12的底部并對準工件表面缺陷，原子束能量控制裝置12通過固定座9固定于旋轉圓盤8上，旋轉圓盤8用于實現原子束發射角度的調整。工作時，工件固定在Y軸承載板上，根據工件表面缺陷的具體位置，驅動各個承載板下面的直線電機，調整各個承載板的位置，從而使準直裝置對準缺陷，然后驅動伺服電機，通過齒輪和弧形齒條的傳動配合，轉動旋轉圓盤，從而在特定的方向上對工件表面的缺陷進行原子束填充加工。
以下給出本發明的控制流程，首先對自由曲面工件進行檢測，分析面型誤差，若工件表面存在缺陷則進行填充路徑規劃，根據路徑發射原子束填充缺陷，之后再一次檢測；若工件表面不存在缺陷則結束。具體工作方式如下工件固定在Y軸承載板上，X軸承載板通過滑塊和導軌的配合采用直線電機驅動，從而實現工件在X軸方向上的移動，Y軸承載板采用同樣的方式實現工件在Y軸方向上的移動。原子束填充裝置安裝在Z軸承載板上，Z軸承載板也采用同樣的方式實現裝置在Z軸方向上的移動。旋轉圓盤通過弧形齒條和齒輪的 傳動配合，伺服電機驅動齒輪轉動，通過齒輪和弧形齒條的傳動配合以轉動旋轉圓盤，從而實現原子束填充裝置發射角度的調整。這樣，通過X軸承載板，Y軸承載板，Z軸承載板和旋轉圓盤之間的相互配合就能夠實現缺陷的精準定位，調整原子束的發射距離和發射角度，對缺陷進行原子束填充加工。
權利要求
1.一種原子束填充加工裝置，其特征在于設有底座、直線電機、X軸承載板、Y軸承載板、支柱、橫梁、Z軸承載板、旋轉圓盤、固定座、伺服電機、原子束發生裝置、原子束能量控制裝置和準直裝置；所述直線電機固定在底座上，并通過連接塊與X軸承載板相固連，X軸承載板與底座之間采用滑塊和導軌相連接；γ軸承載板與X軸承載板之間，Z軸承載板與橫梁之間通過直線電機和連接塊相連并采用滑塊和導軌相連接，支柱固定在底座兩端，橫梁與支柱之間連接，旋轉圓盤上裝有弧形齒條且通過軸承固定于Z軸承載板上，伺服電機通過電機固定座固定于Z承載板上，伺服電機的轉軸末端裝有齒輪，齒輪與旋轉圓盤上的弧形齒條嚙合，原子束發射裝置設在原子束能量控制裝置上部，準直裝置裝在原子束能量控制裝置的底部并對準工件表面缺陷，原子束能量控制裝置通過固定座固定于旋轉圓盤上，旋轉圓盤用于實現原子束發射角度的調整；工件固定在Y軸承載板上，X軸承載板通過滑塊和導軌的配合采用直線電機驅動，工件在X軸方向上移動；Υ軸承載板通過滑塊和導軌的配合采用直線電機驅動，工件在Y軸方向上移動；原子束填充裝置安裝在Z軸承載板上，Z軸承 載板通過滑塊和導軌的配合采用直線電機驅動，原子束填充裝置在Z軸方向上移動；旋轉圓盤通過弧形齒條和齒輪的傳動配合，伺服電機驅動齒輪轉動，通過齒輪和弧形齒條的傳動配合以轉動旋轉圓盤。
全文摘要
一種原子束填充加工裝置，涉及一種工件表面加工方法。設有底座、直線電機、X軸承載板、Y軸承載板、支柱、橫梁、Z軸承載板、旋轉圓盤、固定座、伺服電機、原子束發生裝置、原子束能量控制裝置和準直裝置；直線電機固定在底座上并與X軸承載板固連，X軸承載板接底座；Y軸承載板與X軸承載板之間，Z軸承載板與橫梁之間相連，支柱固定在底座兩端，橫梁與支柱之間連接，旋轉圓盤固于Z軸承載板上，伺服電機固于Z承載板上，伺服電機的轉軸末端裝有齒輪，原子束發射裝置設在原子束能量控制裝置上部，準直裝置裝在原子束能量控制裝置的底部并對準工件表面缺陷，原子束能量控制裝置通過固定座固定于旋轉圓盤上，原子束填充裝置安裝在Z軸承載板上。
文檔編號B23P9/00GK102873459SQ20121036273
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月24日 優先權日2012年9月24日
發明者楊煒, 王春錦, 吳沿鵬, 郭隱彪 申請人:廈門大學