【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金刚石加工，更具体地，涉及一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法。
技术介绍
1、金刚石具有优异的机械、热学、光学和电子性能，如极高的导热系数(22w/(cm.k))，其导热系数是碳化硅和铜的4倍以上，并且具备自然界最高的硬度(100gpa)。因此，金刚石被广泛应用于机械加工领域的切削和磨削工具，功率器件中的热沉片等，金刚石还具有极强的化学稳定性、耐腐蚀性等，使得金刚石能在恶劣环境下应用。
2、金刚石要达到使用要求，如纳米级粗糙度和较高的面型精度等，一般需要经过粗抛和精抛，天然金刚石储量极少，价格昂贵，且缺陷较多，不适合加工应用。目前工业上应用都是人造金刚石，大部分采用化学气相沉积(cvd)法制备，然而该种方法制备的多晶金刚石原始表面有金字塔形粗糙结构，单点凸起严重，容易造成抛光板的大量磨损，需要先进行粗抛平坦化整形加工。但金刚石极高的硬度和极强的化学稳定性，难以对其进行高效加工抛光。目前采用接触式抛光方法和非接触式抛光方法来实现对金刚石的抛光，但是接触式加工方法普遍存在加工效率低下、样品表面容易有非金刚石相、抛光产生废料污染等问题，激光加工和离子束加工等非接触式抛光也存在表面烧蚀石墨化和加工速度慢、仅能适用于小尺寸样品加工的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，主要解决现有抛光方法加工的金刚石表面容易有非金刚石相、石墨化以及抛光效率低下的问题。
2
3、s1将清洁并干燥的多晶金刚石置于载物台上，该载物台位于大气环境中；
4、s2经由大气等离子体加工设备，向多晶金刚石待加工表面同时输入作为反应气体的氧气、作为辅助反应气体的第一氩气和作为冷却气体的第二氩气；
5、s3当所述氧气、第一氩气和第二氩气的输入流量稳定后，向大气等离子体加工设备通电，以利用高频电流激发混合后的氧气和第一氩气形成等离子体并对待加工表面照射刻蚀。
6、进一步的，步骤s2中，输入的氧气流量为10sccm-80sccm，第一氩气的流量为0.7slm-1.2slm，第二氩气的流量为9slm-15slm。
7、更进一步的，输入的氧气流量为40sccm-60sccm，第一氩气的流量为0.9slm-1.2slm，第二氩气的流量为11slm-13slm。
8、进一步的，所述氧气、第一氩气和第二氩气经由不同的输入通道进入大气等离子体加工设备，并从同一输出通道输入到多晶金刚石表面。
9、进一步的，步骤s3中，所采用的刻蚀功率为400w-1500w；优选的，所采用的刻蚀功率为600w-1200w。
10、更进一步的，所述刻蚀功率为1000w-1200w。
11、进一步的，步骤s3中，所采用的刻蚀加工距离为4mm-15mm。
12、更进一步的，所述刻蚀加工距离为5mm-12mm；优选的，所述刻蚀加工距离为7mm-10mm。
13、更进一步的，步骤s3中，采用的照射刻蚀时间为30s-5min；优选的，照射刻蚀时间为1min-2min。
14、进一步的，所述载物台选用熔融石英板、氮化铝基板或氧化铝基板。
15、通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，主要具备以下优点：
16、1.本专利技术加工方法在大气环境下，射频电流强电离气体激发产生高温和高密度氧氩等离子体，氧等离子体能与多晶金刚石表面凸起的粗糙结构充分反应，氩等离子体巨大的能量能对金刚石表面起到一定的物理轰击作用，并且辐射释放的能量大大提高样品表面温度加快反应，金刚石表面粗糙结构的碳原子优先转变为石墨，然后与氧自由基反应转变为co逸出，金刚石表面一层一层的被等离子体作用去除，化学反应和物理轰击作用同时进行，金字塔型粗糙结构被快速刻蚀去除，整体工艺步骤简短，照射刻蚀效率高。
17、2.本专利技术加工方法属于干法刻蚀，加工过程中无需刻蚀液或者其他金属催化剂辅助刻蚀，仅通过一步刻蚀，使金刚石表层石墨化和氧化为co逸出同步进行，加工产生的废气只有氩气和少量co气体，环境污染少。
18、3.本专利技术加工方法利用大气电感耦合等离子体进行刻蚀，能在大气环境下直接加工，无需复杂反应环境，并能激发更高密度高能量的活性粒子，相比于激光抛光、微波等离子体刻蚀等方法，本专利技术方法加工完的样品表面无非金刚相，加工质量高。
19、4.本专利技术加工方法针对不同厚度和不同晶粒大小的多晶金刚石，调节送气流量、刻蚀功率、刻蚀加工距离等工艺参数，便能实现通过刻蚀较短的特定时间即可完成照射刻蚀去除表面金字塔形粗糙结构，达到平坦化的效果。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，该方法采用大气等离子体加工设备实现，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，步骤S2中，输入的氧气流量为10sccm-80sccm，第一氩气的流量为0.7slm-1.2slm，第二氩气的流量为9slm-15slm。
3.如权利要求2所述的一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，输入的氧气流量为40sccm-60sccm，第一氩气的流量为0.9slm-1.2slm，第二氩气的流量为11slm-13slm。
4.如权利要求1所述的一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，所述氧气、第一氩气和第二氩气经由不同的输入通道进入大气等离子体加工设备，并从同一输出通道输入到多晶金刚石表面。
5.如权利要求1所述的一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，步骤S3中，所采用的刻蚀功率为400w-1500w；优选的，所采用的刻蚀功率为600w-12
6.如权利要求5所述的一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，所述刻蚀功率为1000w-1200w。
7.如权利要求1所述的一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，步骤S3中，所采用的刻蚀加工距离为4mm-15mm。
8.如权利要求7所述的一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，所述刻蚀加工距离为5mm-12mm；优选的，所述刻蚀加工距离为7mm-10mm。
9.如权利要求1所述的一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，步骤S3中，采用的照射刻蚀时间为30s-5min；优选的，照射刻蚀时间为1min-2min。
10.如权利要求1所述的一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，所述载物台选用熔融石英板、氮化铝基板或氧化铝基板。
...【技术特征摘要】
1.一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，该方法采用大气等离子体加工设备实现，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，步骤s2中，输入的氧气流量为10sccm-80sccm，第一氩气的流量为0.7slm-1.2slm，第二氩气的流量为9slm-15slm。
3.如权利要求2所述的一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，输入的氧气流量为40sccm-60sccm，第一氩气的流量为0.9slm-1.2slm，第二氩气的流量为11slm-13slm。
4.如权利要求1所述的一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，所述氧气、第一氩气和第二氩气经由不同的输入通道进入大气等离子体加工设备，并从同一输出通道输入到多晶金刚石表面。
5.如权利要求1所述的一种电感耦合等离子体高效平坦化加工多晶金刚石的方法，其特征在于，步骤s...
【专利技术属性】
技术研发人员：许剑锋，雷凌，刘念，蒋辉龙，肖峻峰，张建国，陈肖，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。