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作为一种典型的红外光学材料,硫化锌有着相对独特的应用价值。其光学元件被广泛的应用于光学、电学、化学、红外窗口等很多方面。但是随着微电子技术、激光技术、空间应用技术等高新技术的发展,对光学零件表面精度的要求越来越高,传统加工的光学元件表面已经不能满足需求。本文采用离子束刻蚀抛光工艺对ZnS晶片进行刻蚀抛光研究,通过剖析离子束能量、束流密度以及入射角度对ZnS刻蚀速率及表面粗糙度的影响,得到了ZnS刻蚀速率及表面粗糙度的变化趋势。本文亦将离子束抛光工艺与牺牲层工艺相结合,通过在ZnS晶片表面制备一层牺牲层薄膜,以平坦化工艺使牺牲层表面超光滑,再使用离子束刻蚀抛光将牺牲层的超光滑表面传递到ZnS晶片表面,达到降低ZnS晶片表面粗糙度的目的,在这个工艺中主要包含以下几个部分：1)选择与ZnS具有等速或者近速刻蚀速率的牺牲层材料。依据离子束直接抛光ZnS参数,固定的离子束能量和束流密度,以改变离子束入射角度的方式绘制ZnS和牺牲层材料的蚀速率曲线,寻找该角度下的等速刻蚀点。2)在ZnS晶片表面制备一层牺牲层薄膜,通过溶剂暴露的方式对牺牲层表面进行平坦化研究。平坦化回流装置包括流量控制系统、鼓泡系统、混气室、密闭样品室以及尾气处理系统。研究溶剂通气流量、混气流量以及溶剂暴露时间对牺牲层表面粗糙度的影响,确定平坦化的最佳工艺参数。实验结果表明：1)采用西安工业大学自主研制并配备微波离子源的离子束刻蚀机直接加工ZnS晶片,得到最佳工艺参数是离子束能量400eV,离子束流密度35mA和离子束入射角度45°。2)ZnS晶片表面牺牲层材料可以选用光刻胶AZ4620和EPG533。其中ZnS与光刻胶AZ4620具有等速刻蚀点,而与光刻胶EPG533具有近速刻蚀点。3)在平坦化回流工艺中,当采用前烘加后烘的热处理方式、溶剂通气流量选择400mL/min、混气流量选择300mL/min和通气时间15min的工艺参数时,可以最大限度地降低牺牲层表面粗糙度。4)采用离子束能量400eV和离子束流密度35mA,当入射角度为55℃时可以对旋涂光刻胶EPG533薄膜的ZnS晶片进行近速刻蚀；当在入射角度为42°和53°时,可以对旋涂光刻胶AZ4620薄膜的ZnS晶片进行等速刻蚀,且加工效果优于前者。