CN115070590A - 一种石英腔体的抛光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石英腔体的抛光方法。采用抛光系统进行，抛光系统包含一基座、一加热装置、一固定装置、一支撑转动装置和若干个抛光装置；石英腔体的抛光方法包括如下步骤：使用抛光系统对石英腔体进行抛光，抛光过程中控制石英腔体的转速为20～50rpm，以及石英腔体的抛光温度为700～900℃。本发明的石英腔体的抛光方法可通过电机驱动和机械臂的操作，实现自动抛光，可替代人工抛光，提高了抛光的安全性；增加了石英腔体的抛光范围以及石英腔体表面的均匀度；在较高的温度下进行，进而达到较好的抛光效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种石英腔体的抛光方法。
背景技术
在集成电路的外延工艺过程中，需要向上下拼接的石英腔体中通入易燃气体，如氢气、甲烷等。为了避免由此存在的安全隐患，所使用的石英腔体需要具有较好的密封性，耐压性，透光性，隔热性等。
现有对石英腔体的抛光都是通过人工抛光的方法实现的，但由于人工抛光的不稳定性，容易产生抛光表面不均匀、石英腔体变形，从而影响其透光性。并且，在人工抛光的过程中，会由于石英腔体表面存在温差，而导致石英腔体破裂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中无法实现自动化抛光，因人工抛光而产生的抛光表面不均匀、石英腔体变形，从而影响其透光性；石英腔体表面存在温差，导致石英腔体破裂的缺陷。而提供了一种石英腔体的抛光方法。本发明的石英腔体的抛光方法可通过电机驱动和机械臂的操作，实现自动抛光，可替代人工抛光，提高了抛光的安全性；增加了石英腔体的抛光范围以及石英腔体表面的均匀度；在较高的温度下进行，进而达到较好的抛光效果。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题。
本发明提供了一种石英腔体的抛光方法，其采用抛光系统进行，所述抛光系统包含一基座、一加热装置、一固定装置、一支撑转动装置和若干个抛光装置；
所述基座的中间位置处，从内至外垂直延伸设有所述加热装置；
所述固定装置设于所述基座的上表面上，用于从石英腔体的两端轴向固定石英腔体的位置，从而使所述石英腔体在抛光时位于所述加热装置的正上方；
所述支撑转动装置设于所述基座的上表面上，所述支撑转动装置包含第一滚筒和第二滚筒，用于支撑和转动所述石英腔体；所述第一滚筒和所述第二滚筒分别设于所述加热装置的两侧；所述第一滚筒和所述第二滚筒中的至少一个能够被外力带动进行转动，以调整所述石英腔体至不同待抛光区域；
各所述抛光装置均匀分布于所述石英腔体的待抛光区域的对应位置处，用于所述石英腔体的抛光；
所述石英腔体的抛光方法包括如下步骤：抛光过程中，控制所述石英腔体的转速为20～50rpm，以及所述石英腔体的抛光温度为700～900℃。
本发明中，较佳地，所述第一滚筒和所述第二滚筒的位置均通过限位板固定于所述基座上。
本发明中，较佳地，所述抛光装置包括机械臂和抛光器，所述抛光器为本领域常规的抛光器，所述抛光器设于所述机械臂的末端。
本发明中，较佳地，所述抛光装置的数量为两个。
本发明中，较佳地，所述第一滚筒、所述第二滚筒和所述固定装置的材质均为石墨。
本发明中，较佳地，所述第一滚筒和所述第二滚筒中所述第二滚筒能够被外力带动进行转动。
其中，较佳地，所述第二滚筒为从动轮，所述从动轮与由电机驱动的主动轮连接。
其中，较佳地，所述电机为伺服电机。
本发明中，较佳地，分别设于所述固定装置的两侧，从而使所述石英腔体得到轴向上的二次固定和径向上的固定。
本发明中，较佳地，所述加热装置包括燃料管道和与所述燃料管道连通的火焰喷头，其中，所述火焰喷头位于所述石英腔体的正下方。
其中，较佳地，所述燃料管道包括可燃气通道和助燃气通道。
本发明中，较佳地，将所述石英腔体进行预处理，所述预处理依次包括酸洗过程和水洗过程。
其中，较佳地，所述酸洗过程使用HF溶液进行浸泡；所述HF溶液的HF含量为5-7％，其中，百分号为HF的质量相对于溶液质量的百分比。
其中，较佳地，所述酸洗的时间为10min。
其中，较佳地，所述水洗采用纯水进行冲洗；所述纯水为电阻大于12兆欧的纯水。
其中，较佳地，所述水洗时间为10min。
本发明中，较佳地，所述加热的步骤包括：向所述燃料管道通入可燃气体和助燃气体，点燃所述火焰喷头。
其中，较佳地，所述可燃气体为氢气，所述助燃气体为氧气。
其中，较佳地，所述氢气的纯度为99％以上，所述氧气的纯度为99％以上；更佳地，所述氢气的纯度为99.999％，所述氧气的纯度为99.99％。由于本申请的抛光工艺需要在700～900℃下进行，需要所述火焰喷头的温度达到1000～1800℃。
其中，较佳地，所述可燃气体和所述助燃气体的体积比为(1～4)：1，更佳地为2：1。
其中，较佳地，所述火焰喷头的温度为1000～1800℃，更佳地为1600～1800℃。由于石英腔体的抛光工艺需要在700～900℃下进行，需要所述火焰喷头的温度达到1000～1800℃。
本发明中，所述电机驱动所述第三滚轮转动，所述第三滚轮依次带动所述第二滚轮、所述石英腔体和所述第一滚轮转动。
石英具有三种相态，分别是低温的α-石英和β-石英相态，870℃左右的α-鳞石英、β-鳞石英和γ-鳞石英相态，以及1147℃左右的α-方石英和β-方石英相态。申请人发现，在700-900℃下对鳞石英的相态下进行抛光，可达到较好的抛光效果。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
1、本申请石英腔体的抛光方法，可通过电机驱动和机械臂的操作，实现自动抛光，可替代人工抛光，提高了抛光的安全性。
2、本申请石英腔体的抛光方法避免了人工抛光过程中存在的抛光范围小、形变大、高破裂风险等问题，增加了石英腔体的抛光范围，增加了石英腔体表面的均匀度，避免石英腔体的形变，减小了破裂的风险。
3、人工抛光石英腔体的温度只能控制在200-300℃，要达到较好的抛光效果需要在石英腔体的高温相变点的附近进行，本申请石英腔体的抛光方法在700～900℃的石英相变点下进行，从而能更好地对石英腔体进行抛光。
附图说明
图1为实施例1中的抛光系统示意图。
图2为实施例2中经过抛光后的石英腔体。
图3为对比例1中经过抛光后的石英腔体。
附图标记：
1-基座；2-抛光装置；3-支撑转动装置；4-固定装置；5-加热装置；6-石英腔体；
201-机械臂；202-抛光器；301-第一滚筒；302-第二滚筒；303-主动轮；304-限位板；305-伺服电机；501-火焰喷头；502-可燃气通道；503-助燃气通道。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
图1为本实施例的抛光系统，其包含基座1、两个抛光装置2、支撑转动装置3、固定装置4和加热装置5；抛光装置2包括机械臂201和抛光器202，抛光器202设于机械臂201的末端；基座1的中间位置处，从内至外垂直延伸设有加热装置5；固定装置4设于基座1的上表面上，用于从石英腔体6的两端轴向固定石英腔体6的位置，从而使石英腔体6在抛光时位于加热装置5的正上方；支撑转动装置3设于基座1的上表面上，支撑转动装置3包含第一滚筒301和第二滚筒302，用于支撑和转动石英腔体6；第一滚筒301和第二滚筒302分别设于加热装置5的两侧；第一滚筒301和第二滚筒302也分别设于固定装置4的两侧，从而使石英腔体6得到轴向上的二次固定和径向上的固定；第一滚筒301和第二滚筒302均通过限位板304固定于基座1上；第一滚筒301和第二滚筒302中的第二滚筒302能够被外力带动进行转动，以调整石英腔体6至不同待抛光区域，第二滚筒302为从动轮，从动轮与由伺服电机305驱动的主动轮303连接；各抛光装置2均匀分布于石英腔体6的待抛光区域的对应位置处，用于石英腔体6的抛光；加热装置5包括燃料管道和与所述燃料管道连通的火焰喷头501，火焰喷头501位于石英腔体6的正下方；燃料管道包括可燃气通道502和助燃气通道503。
实施例2
本实施例使用实施例1的抛光系统对石英腔体6抛光，包括如下步骤：
抛光前，将石英腔体6进行预处理，包括在质量百分比6％的HF溶液中浸泡10min的酸洗过程，再使用电阻大于12兆欧的纯水冲洗10min的水洗过程；
抛光过程中，控制预处理后的石英腔体6的转速20～50rpm；向可燃气通道502和助燃气通道503分别通入纯度为99.999％的氢气和纯度为99.99％的氧气，氢气和氧气的体积比为2:1，点燃火焰喷头501，火焰喷头501的温度为1600～1800℃，控制石英腔体6的抛光温度为700～900℃；使用抛光装置2对石英腔体6进行抛光。
本实施例通过电机驱动和机械臂的操作，实现自动抛光。图2为本实施例经过抛光后的石英腔体。经过本实施例的自动抛光后，石英腔体表面均匀，无破裂、无波浪，具有较好的透光性。
对比例1
本实施例使用实施例1的石英腔体抛光的系统对石英腔体6抛光，抛光的步骤如实施例2，但石英腔体6的转速为70rpm。图3为本对比例经过抛光后的石英腔体，该石英腔体的抛光面不均匀，具有波浪纹，明显降低了石英腔体的透光性。
对比例2
本实施例使用实施例1的石英腔体抛光的系统对石英腔体6抛光，抛光的步骤如实施例2，但石英腔体6的转速为5rpm，石英腔体6经抛光后，其发生变形。
对比例3
本实施例使用实施例1的石英腔体抛光的系统对石英腔体6抛光，包括如下步骤如实施例2，但可燃气通道502和助燃气通道503的氢气和氧气的体积比为5:1，点燃火焰喷头501，火焰喷头501的温度为700～900℃，控制石英腔体6的抛光温度为500～600℃；使用抛光装置2对石英腔体6进行抛光。经过抛光后的石英腔体的抛光面产生了如对比例1的波浪纹，抛光不均匀，降低了石英腔体的透光性。
对比例4
本实施例使用实施例1的石英腔体抛光的系统对石英腔体6抛光，包括如下步骤如实施例2，但可燃气通道502和助燃气通道503的氢气和氧气的体积比为5:1，点燃火焰喷头501，火焰喷头501的温度为950～1200℃，控制石英腔体6的抛光温度为950～1050℃；使用抛光装置2对石英腔体6进行抛光。经过抛光后的石英腔体的抛光面产生了如对比例1的波浪纹，抛光不均匀，降低了石英腔体的透光性。
Claims (10)
1.一种石英腔体的抛光方法，其特征在于，
其采用抛光系统进行，所述抛光系统包含一基座、一加热装置、一固定装置、一支撑转动装置和若干个抛光装置；
所述基座的中间位置处，从内至外垂直延伸设有所述加热装置；
所述固定装置设于所述基座的上表面上，用于从石英腔体的两端轴向固定石英腔体的位置，从而使所述石英腔体在抛光时位于所述加热装置的正上方；
所述支撑转动装置设于所述基座的上表面上，所述支撑转动装置包含第一滚筒和第二滚筒，用于支撑和转动所述石英腔体；所述第一滚筒和所述第二滚筒分别设于所述加热装置的两侧；所述第一滚筒和所述第二滚筒中的至少一个能够被外力带动进行转动，以调整所述石英腔体至不同待抛光区域；
各所述抛光装置均匀分布于所述石英腔体的待抛光区域的对应位置处，用于所述石英腔体的抛光；
所述石英腔体的抛光方法包括如下步骤：使用所述抛光系统对所述石英腔体进行抛光，抛光过程中控制所述石英腔体的转速为20～50rpm，以及所述石英腔体的抛光温度为700～900℃。
2.如权利要求1所述石英腔体的抛光方法，其特征在于，所述第一滚筒和所述第二滚筒均通过限位板固定于所述基座上。
3.如权利要求1所述石英腔体的抛光方法，其特征在于，所述抛光装置包括机械臂和抛光器，所述抛光器设于所述机械臂的末端；
和/或，所述抛光装置的数量为两个。
4.如权利要求1所述石英腔体的抛光方法，其特征在于，所述第一滚筒、所述第二滚筒和所述固定装置的材质均为石墨；
和/或，所述第一滚筒和所述第二滚筒中所述第二滚筒能够被外力带动进行转动，较佳地，所述第二滚筒为从动轮，所述从动轮与由电机驱动的主动轮连接；其中，所述电机为伺服电机；
和/或，所述第一滚筒和所述第二滚筒分别设于所述固定装置的两侧，从而使所述石英腔体得到轴向上的二次固定和径向上的固定；
和/或，所述加热装置包括燃料管道和与所述燃料管道连通的火焰喷头，其中，所述火焰喷头位于所述石英腔体的正下方；较佳地，所述燃料管道包括可燃气通道和助燃气通道。
5.如权利要求1所述石英腔体的抛光方法，其特征在于，将所述石英腔体进行预处理，所述预处理依次包括酸洗过程和水洗过程。
6.如权利要求5所述石英腔体的抛光方法，其特征在于，所述酸洗过程使用HF溶液进行浸泡；所述HF溶液的HF含量为5-7％，其中，百分号为HF的质量相对于溶液质量的百分比；
和/或，所述酸洗的时间为10min；
和/或，所述水洗过程采用纯水进行冲洗；所述纯水为电阻大于12兆欧的纯水；
和/或，所述水洗的时间为10min。
7.如权利要求4所述石英腔体的抛光方法，其特征在于，所述加热的步骤包括：向所述燃料管道通入可燃气体和助燃气体，点燃所述火焰喷头。
8.如权利要求7所述石英腔体的抛光方法，其特征在于，所述可燃气体为氢气，所述助燃气体为氧气；
和/或，所述可燃气体和所述助燃气体的体积比为2：1；
和/或，所述火焰喷头的温度为1000～1800℃。
9.如权利要求8所述石英腔体的抛光方法，其特征在于，所述氢气的纯度为99％以上，所述氧气的纯度为99％以上；
和/或，所述火焰喷头的温度为1600～1800℃。
10.如权利要求9所述石英腔体的抛光方法，其特征在于，所述氢气的纯度为99.999％，所述氧气的纯度为99.99％。
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