本发明专利技术公开了一种基于紫外光的金刚石快速抛光方法及装置，涉及金刚石抛光技术领域，包括对抛光室内部实施金刚石和抛光液的上料操作，驱动抛光盘运转，对金刚石的表面实施抛光操作，开启供氧单元和紫外发生单元，所述供氧单元对抛光室内部输入氧气，并且将氧气输出至夹具位置，所述紫外发生单元将紫外光源照射在抛光盘表面及其周围。本发明专利技术通过紫外发生单元与供氧单元的结合，在抛光过程中可陆续产生氧自由基以及臭氧分子，可以高效地氧化改性晶片。再通过抛光盘和金刚石片之间的机械研磨作用去除氧化改性层，将机械拋光与化学氧化抛光相结合，增强了金刚石基体的氧化速度，提升了去除率和抛光质量。
1、随着大功率、高速电子器件的发展，硅材料已经难以适应高频、大功率、高温的工作环境。金刚石具有许多特性，如最低的介电常数，超宽的带隙，优异的电子和空穴迁移率，良好的导热性和高击穿电压，其在半导体器件、光学窗口等领域具有广泛的应用前景。
2、金刚石由于其优异的物理性能，如高硬度、高化学惰性、宽带隙和高导热性，被认为是最难加工的材料之一。目前，金刚石的抛光一般采用机械抛光，用金刚石磨粒或金刚石砂轮进行抛光。然而，由于这种去除机制涉及机械和热化学反应，在机械抛光的金刚石衬底上仍存在许多划痕和亚表面损伤。为了降低损伤，大多采用离子束成形、激光加工、等离子体刻蚀等来消除金刚石衬底上的划痕和亚表面损伤，但激光、离子束等非接触式抛光的加工范围受限，不适合大尺寸的单晶金刚石。特别是，抛光技术结合了使用氧化剂溶液的化学反应，如naoh和koh，nano3或kno3，kmno4和h2so4等。化学机械拋光依赖于磨料浆和柔软的聚合物基抛光垫，是获得无损伤和原子光滑的金刚石表面的有效方法，但其材料去除率极低，环境污染大。
3、为了以更高的效率制备更高质量的金刚石表面，现有技术提供了一种在大气中对金刚石衬底进行紫外线激发抛光技术。在这种方法中，紫外线通过石英（sio2）板透射并直接照射在金刚石样品上，紫外辐射增强了金刚石基体的氧化，提升了去除率和表面质量。但该方法一次仅能抛一块样品，抛光效率低，不适用于大规模的工业化生产。
>技术实现思路1、本申请的目的在于提供一种基于紫外光的金刚石快速抛光方法及装置。
2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种基于紫外光的金刚石快速抛光方法，包括以下步骤：
3、对抛光室内部实施金刚石和抛光液的上料操作，所述抛光室内具有多个容纳金刚石片置入的夹具，所述夹具、金刚石片可同步往复运动，所述夹具的下方设置有抛光盘，将抛光液混合均匀后涂抹在抛光盘表面。
4、驱动抛光盘运转，所述抛光盘的下方设置有与其型号相适配的驱动电机，所述抛光盘高速转动，对金刚石的表面实施抛光操作，此时，所述夹具、金刚石片位于抛光盘上方呈往复运动状态。
5、开启供氧单元和紫外发生单元，所述供氧单元对抛光室内部输入氧气，并且将氧气输出至夹具位置，所述紫外发生单元将紫外光源照射在抛光盘表面及其周围，与供氧单元所输入的氧气接触，产生臭氧分子，加速金刚石表面氧化改性层的形成，促进金刚石表面氧化。
6、抛光完成后，将金刚石片从夹具上取下，超声清洗得到洁净的金刚石片。
7、进一步的，所述供氧单元所输入至抛光室内部的氧气的流速为0-100 ml/min。
8、进一步的，所述紫外发生单元所射出的紫外线的波长为10 nm-400 nm。
9、进一步的，所述紫外发生单元可以在金刚石片抛光前运转0-60 min，促进氧气转化为臭氧，提高氧化能力。
10、一种基于紫外光的金刚石快速抛光装置，包括抛光室、与抛光室相连通的供氧单元、设置于抛光室的内腔且靠上方的紫外发生单元以及位于紫外发生单元正下方的工件定位单元，所述供氧单元可将氧气输送至抛光室内部，直至氧气到达所述工件定位单元的位置。
11、所述抛光室的内腔安装有载板，所述载板的上方设置有可旋转摩擦金刚石片表面的抛光盘，且载板的下表面安装有抛光盘相适配的驱动电机，所述紫外发生单元可向抛光盘表面及其周围发射紫外光源，紫外光源与氧气接触可促进金刚石表面氧化。
12、进一步的，所述供氧单元包括有设置于抛光室外侧的氧气瓶，所述氧气瓶的气体出口端组合安装有输送管道、控制阀门一以及流量计，所述输送管道贯穿于抛光室的侧壁延伸至其内腔。
13、所述输送管道位于抛光室内腔的一端安装有延伸接头，所述延伸接头的多个接口处均组合安装有对接管道二和控制阀门二。
14、进一步的，所述紫外发生单元包括有多个横向设置的紫外线灯管，多个所述紫外线灯管安装于抛光室内腔且靠上方的架体上，且多个所述紫外线灯管均通过线路连接有同一控制器，所述控制器安装于抛光室的外侧壁。
15、进一步的，所述工件定位单元包括有可夹持金刚石片的多个夹具，多个所述夹具的上方均设置有护罩，多个所述对接管道二分别贯穿安装于多个护罩的上表面，当所述控制阀门一、控制阀门二开启时，所述氧气瓶内部的氧气可流经输送管道、对接管道后到达夹具位置。
16、所述护罩的上表面均安装有负载砝码，多个所述负载砝码上表面均安装有同一衔接臂，所述衔接臂的上方设置有与其相适配的伺服电机，所述伺服电机安装于抛光室内腔的架体表面，所述衔接臂、夹具以及金刚石片可位于抛光盘的上方沿着抛光盘的圆周方向往复移动。
17、进一步的，所述抛光室的外侧还设置有集风罩，所述集风罩与抛光室相连通，可供所述抛光室内部的气体、粉尘排出，所述集风罩的端部安装有与其相连通的流通管道。
18、综上，本专利技术的技术效果和优点：
19、1、本专利技术通过供氧单元对抛光室内部输入氧气，并且将氧气输出至与金刚石片所连接的夹具位置，紫外发生单元将紫外光源照射在抛光盘表面及其周围，与供氧单元所输入的氧气接触。陆续产生氧自由基以及臭氧分子，可以高效地氧化改性晶片。再通过抛光盘和金刚石片之间的机械研磨作用去除氧化改性层，将机械抛光与化学氧化抛光相结合，增强了金刚石基体的氧化速度，提升了去除率和抛光质量。
20、2、本专利技术中与传统的激光辅助抛光相比，通过设置有多个可与金刚石片连接的夹具，便于多个样品同时在一个抛光盘上进行抛光，提高了抛光效率，更适用于工业上大规模的金刚石片抛光。
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【技术保护点】
1.一种基于紫外光的金刚石快速抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于紫外光的金刚石快速抛光方法，其特征在于：所述供氧单元所输入至抛光室内部的氧气的流速为0-100 mL/min。
3.根据权利要求1所述的一种基于紫外光的金刚石快速抛光方法，其特征在于：所述紫外发生单元所射出的紫外线的波长为10 nm-400 nm。
4.根据权利要求1所述的一种基于紫外光的金刚石快速抛光方法，其特征在于：所述紫外发生单元可以在金刚石片抛光前运转0-60 min，促进氧气转化为臭氧，提高氧化能力。
5.一种基于紫外光的金刚石快速抛光装置，其特征在于：包括抛光室（1）、与抛光室（1）相连通的供氧单元（2）、设置于抛光室（1）的内腔且靠上方的紫外发生单元（3）以及位于紫外发生单元（3）正下方的工件定位单元（4），所述供氧单元（2）可将氧气输送至抛光室（1）内部，直至氧气到达所述工件定位单元（4）的位置；
6.根据权利要求5所述的一种基于紫外光的金刚石快速抛光装置，其特征在于：所述供氧单元（2）包括有设置于抛光室（1）外侧的氧气瓶（21），所述氧气瓶（21）的气体出口端组合安装有输送管道（24）、控制阀门一（22）以及流量计（23），所述输送管道（24）贯穿于抛光室（1）的侧壁延伸至其内腔；
7.根据权利要求5所述的一种基于紫外光的金刚石快速抛光装置，其特征在于：所述紫外发生单元（3）包括有多个横向设置的紫外线灯管（31），多个所述紫外线灯管（31）安装于抛光室（1）内腔且靠上方的架体上，且多个所述紫外线灯管（31）均通过线路连接有同一控制器（32），所述控制器（32）安装于抛光室（1）的外侧壁。
8.根据权利要求6所述的一种基于紫外光的金刚石快速抛光装置，其特征在于：所述工件定位单元（4）包括有可夹持金刚石片的多个夹具（41），多个所述夹具（41）的上方均设置有护罩（42），多个所述对接管道二（26）分别贯穿安装于多个护罩（42）的上表面，当所述控制阀门一（22）、控制阀门二（27）开启时，所述氧气瓶（21）内部的氧气可流经输送管道（24）、对接管道（26）后到达夹具（41）位置；
9.根据权利要求5所述的一种基于紫外光的金刚石快速抛光装置，其特征在于：所述抛光室（1）的外侧还设置有集风罩（9），所述集风罩（9）与抛光室（1）相连通，可供所述抛光室（1）内部的气体、粉尘排出，所述集风罩（9）的端部安装有与其相连通的流通管道（10）。
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【技术特征摘要】
1.一种基于紫外光的金刚石快速抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于紫外光的金刚石快速抛光方法，其特征在于：所述供氧单元所输入至抛光室内部的氧气的流速为0-100 ml/min。
3.根据权利要求1所述的一种基于紫外光的金刚石快速抛光方法，其特征在于：所述紫外发生单元所射出的紫外线的波长为10 nm-400 nm。
4.根据权利要求1所述的一种基于紫外光的金刚石快速抛光方法，其特征在于：所述紫外发生单元可以在金刚石片抛光前运转0-60 min，促进氧气转化为臭氧，提高氧化能力。
5.一种基于紫外光的金刚石快速抛光装置，其特征在于：包括抛光室（1）、与抛光室（1）相连通的供氧单元（2）、设置于抛光室（1）的内腔且靠上方的紫外发生单元（3）以及位于紫外发生单元（3）正下方的工件定位单元（4），所述供氧单元（2）可将氧气输送至抛光室（1）内部，直至氧气到达所述工件定位单元（4）的位置；
6.根据权利要求5所述的一种基于紫外光的金刚石快速抛光装置，其特征在于：所述供氧单元（2）包括有设置于抛光室（1）外侧的氧气瓶（21），所述氧气瓶（21）的气体出口端组合安装有输送管道（24）、控制阀门...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄莹莹，宋学瑞，林盛然，
申请(专利权)人：合肥先端晶体科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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