[发明专利]金刚石片状晶体抛光设备

说明书

一种金刚石片状晶体抛光设备，包括底座、底盘和抛光单元，底座上设置有立轴，底盘设置在立轴的下部，立轴的上部安装有多个抛光单元，底盘与抛光单元可以相对转动。所述底盘上设置有工件槽，抛光过程中工件槽处于抛光单元上抛光轮的正下方。将待抛光的金刚石片状晶体置于底盘上，通过转动立轴上的底盘或抛光单元，使每一个金刚石片状晶体依次在各个抛光单元下方进行抛光操作，每个抛光单元中抛光轮粒度和抛光速度不同，金刚石片状晶体依次经过一次以上的粗质抛光和一次以上的细质抛光。该装置提高了抛光效率，同时保护金刚石晶体和抛光轮，在抛光过程中能够尽量避免因为金刚石晶体表面的不平整造成晶体出现断裂等损伤，有效保护晶体质量。

技术领域

本发明涉及一种用于对片状金刚石单晶晶体和片状金刚石多晶晶体表面进行抛光的抛光设备，属于金刚石晶体表面抛光技术领域。

背景技术

单晶金刚石片状晶体及多晶金刚石片状晶体在半导体器件、光学窗口、电子器件、导热衬底等领域有较为广泛的应用前景及研发方向。要使金刚石材料得到充分的利用，对其进行抛光处理使其表面粗糙度达到使用要求是至关重要的。目前已有许多方法被应用于金刚石的抛光，如机械抛光、化学机械抛光、热化学抛光、动摩擦抛光等。此外，还有一些涉及能量抛光的方法，如激光抛光、离子束抛光、电火花抛光等。现有技术中的金刚石抛光去除机理可分为以下几种：1.微破碎；2.石墨化；3.氧化；4.蒸发；5.溅射，并且一种抛光方法往往涉及多种去除机理。

虽然，目前金刚石的抛光方法很多，但对于一些高端的应用，其产业化的抛光技术还没有完善，如半导体金刚石材料的磨抛加工。应用于半导体金刚石材料的抛光技术，不仅要求平坦的表面和纳米级的粗糙度，还要尽量减少和避免表面及亚表面损伤，而传统的抛光方法目前还存在诸多问题。

其中，机械抛光常用于颗粒状金刚石的抛光，虽然能达到纳米级的表面粗糙度，但是对金刚石表面及亚表面会造成较大损伤。化学机械抛光的加工精度高，但是效率低，还会产生大量的废液，污染环境，增加了抛光成本。动摩擦抛光具有高的材料去除率，但只能实现对金刚石的粗加工，并且其较大的抛光压力，可能会导致金刚石薄膜破裂。激光、离子束等非接触式抛光，在加工薄膜和曲面上有优势，但该加工方法技术尚不成熟且加工范围受限。等离子体刻蚀能有效去除由抛光引起的表面及亚表面损伤，但作为抛光手段时，效率极低。电火花抛光必须以金刚石导电为前提，仅适用于粗加工。

现有单晶金刚石晶体抛光设备是采用铸铁抛光盘，利用金刚石晶体与铸铁盘表面摩擦而产生的机械抛光方法及催化的电化学方法，去除率慢、发热严重，影响单晶金刚石晶体抛光的效率，同时由于铸铁盘硬度高，会使金刚石片状晶体产生断裂等损伤。此外，由于多晶金刚石片状晶体厚度偏薄，使得现有设备在对多晶金刚石片状晶体表面抛光时其抛光效率低且易造成晶体断裂等损伤。

综上所述，一方面，金刚石具有极高的硬度和极好的化学稳定性，对其进行加工具有相当高的难度。另一方面，现有的方法无法解决金刚石的抛光问题，并且没有针对大尺寸单晶金刚石的抛光方法。

发明内容

本发明针对现有片状金刚石单晶晶体及片状金刚石多晶晶体抛光技术存在的问题，提供的一种抛光效率高，效果好，能保证抛光效果达到表面粗糙度在纳米级别的金刚石片状晶体抛光设备。

本发明的金刚石片状晶体抛光设备，采用以下技术方案：

该设备，包括底座、底盘和抛光单元，底座上设置有立轴，底盘设置在立轴的下部，立轴的上部至少设置两个抛光单元。

所述抛光单元为2-4个。

所述底盘上设置有工件槽，工件槽与立轴的中心距与抛光单元中抛光轮与立轴的中心距一致。所述工件槽的数量与抛光单元的数量一致，抛光过程中工件槽处于抛光单元上抛光轮的正下方。

所述底盘套装在立轴上，可绕立轴转动，底盘与底座之间设置有定位机构，以使底盘转动到所需位置后固定住。所述定位机构包括底座上的底座定位孔、分布在底盘上的转动定位孔以及定位销，定位销插在底座定位孔和转动定位孔中。