[发明专利]一种多层CVD金刚石锥阵列抛光工具的制备方法

权利要求书

1.一种基于反应离子刻蚀的多层CVD金刚石锥阵列抛光工具的制备方法，其特征是它包括以下步骤：

步骤一，使用500~1200目的砂纸打磨衬底表面，去除衬底表面的氧化层污染物，并采用纳秒激光对衬底表面进行加工，得到具有沟槽结构的表面，以保证后续制备得到的抛光工具具有良好的容屑排屑能力；

步骤二，采用喷砂机对衬底表面进行喷砂处理，净化衬底表面并得到具有较大比表面积和大量表面缺陷的衬底表面，然后使用无水乙醇超声清洗至少10min，进一步去除衬底表面的碎屑、油污；

步骤三，将衬底放置于金刚石微粉丙酮悬浊液中进行超声振荡处理，衬底与金刚石微粉间的刮擦作用会使衬底表面出现大量的微观缺陷，同时植晶，然后在无水乙醇中超声清洗5~10min，最后采用压缩氮气吹干；

步骤四，将处理完成的衬底放置于化学气相沉积设备内进行微米晶金刚石（MCD）薄膜的生长；利用反应离子刻蚀技术（RIE）对制备得到的MCD膜进行刻蚀，待刻蚀完成后，将其置于无水乙醇中超声清洗5~10min；

步骤五，将上述步骤得到的样品放置于磁控溅射镀膜机内溅射一层过渡层，再置于无水乙醇中超声清洗5~10min；

步骤六，重复步骤三、四、五，制备多层CVD金刚石锥阵列抛光工具；

所述的化学气相沉积微米晶金刚石生长参数为：真空反应室内本底真空度达到1Pa以下，以保证反应气体纯度，反应气体CH₄/H₂，衬底温度750~850℃，若使用热丝化学气相沉积系统，C/H为1~6%，热丝温度2200~2400℃，丝底间距6~12mm，热丝根数根据衬底的尺寸选择，反应气压0.5~3kPa，沉积时间6~10h；若使用微波化学气相沉积系统，CH₄气体流量10~30sccm，H₂气体流量150~200sccm，微波输入功率2000~2400W，反应气压6~8kPa，沉积时间2~6h；

所述的利用磁控溅射镀膜机溅射过渡层的参数为：使用多靶磁控溅射物理气相沉积系统（PVD），衬底为铌片时，靶材选用铌，衬底为钛片时，靶材选用钛，真空反应室内本底真空度达到5×10^-4Pa以下，以保证反应气体纯度；气体为Ar，气体流量为20~30sccm，工作气压0.5~1Pa，溅射功率50~80W，溅射时间为10~30min。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是衬底超声植晶所使用的的金刚石微粉粒度为0.2~1μm，配比浓度为3~6g金刚石微粉/100mL 丙酮，植晶时间30~60min；无水乙醇超声清洗时间为10~15min；采用氮气吹干衬底表面，以备后续使用。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的反应离子刻蚀技术刻蚀金刚石膜的参数为：真空反应室内本底真空度达到1Pa以下，以保证反应气体纯度，若使用双偏压辅助热丝化学气相沉积系统，反应气体CH₄/H₂，C/H为1~3%，热丝温度为2200~2400℃，丝底间距6~12mm，热丝根数根据衬底的尺寸选择，衬底温度750~850℃，反应气压0.5~2kPa，正偏压20~100V，负偏压-400~-250V，刻蚀时间0.5~2h；若使用微波化学气相沉积系统，反应气体H₂/Ar，H₂气体流量20~40sccm，Ar气体流量10~30sccm，微波输入功率800~1200W，反应气压0.8~2kPa，衬底偏压-400~-200V，刻蚀时间2~4h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是使用500~1200目的砂纸打磨衬底表面共10min。