CN117564917B - 一种多晶金刚石抛光设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多晶金刚石抛光设备，涉及金刚石晶体表面抛光技术领域，包括：台柱、底台、底柱、控制台、稳步条和抛光盘，底台外表面的顶部固定安装有电机，电机的输出轴固定连接有托台，托台的外表面固定套设有齿圈。本发明，转动的抽风头为吸取盘提供巨大抽力，将吸取盘底部抛光飞溅的聚合物，通过内壳底部与第三伸缩柱的缝隙透过斜孔吸入外壳与内壳构成的内层，实时的将抛光聚合物进行收集，且无须进行物理摩擦清洁，保证加工精确度，而外壳与内壳构成的内层可以内开泄污口，便于后续清洁，此处的清洁仅有加工动力源带动，解决了现有技术中存在的抛光时清洁不便，堆积的化学反应聚合物又可能会导致抛光效果不佳的问题。

Description

一种多晶金刚石抛光设备

技术领域

本发明涉及金刚石晶体表面抛光技术领域，尤其涉及一种多晶金刚石抛光设备。

背景技术

多晶金刚石膜是一种采用化学气相沉积CVD技术制造的多晶金刚石薄膜，具有优异的物理和化学性能，广泛应用于半导体、光伏、光电显示、新能源等领域，随着科技的发展和市场需求的增长，CVD多晶金刚石膜产业将迎来更广阔的发展空间。

而对于多晶金刚石膜的抛光，所采用加工方式包括机械抛光、化学抛光、化学机械抛光等，其中化学机械抛光(CMP)，又称热氧化抛光，是另一种接触式抛光方法，在CMP过程中，金刚石表面由旋转抛光板处理，并在高温和预定负载下辅助氧化化学品，在抛光过程中，金刚石的整个表面都覆盖着熔融的氧化剂，例如中国专利申请公开了一种金刚石片状晶体抛光设备，公开号为CN112658924A，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。

如上述技术方案，虽然CMP化学机械抛光将MP机械抛光与化学蚀刻相结合，提高材料去除率，改善表面质量，但同时，化学氧化剂的添加会导致化学反应产物的积聚，而化学反应产物的积聚会导致抛光设备脏污和凌乱，尤其在抛光路径上，而由于CMP加工精细度要求较高，无法在加工时人工进入设备进行清洁这就导致了对于CMP仪器抛光处脏污清洁非常不便，而堆积的化学反应聚合物又可能会导致抛光效果不佳，因此亟需一种可以在抛光时抛光后对抛光设备进行清洁的高精度多晶金刚石抛光设备。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的抛光时清洁不便，堆积的化学反应聚合物又可能会导致抛光效果不佳的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种多晶金刚石抛光设备，包括：台柱、底台、底柱、控制台、稳步条和抛光盘，所述底台外表面的顶部固定安装有电机，所述电机的输出轴固定连接有托台，所述托台的外表面固定套设有齿圈，所述托台的外表面设置有管口，所述底柱外表面的顶部固定连接有主杆和副杆，所述主杆与控制台固定连接，所述控制台外表面的一端固定安装有第二伸缩柱，所述第二伸缩柱外表面的一端活动连接有L型杆，所述稳步条的内部开设有T型槽，所述T型槽的内部转动安装有多个滚轮，所述L型杆的外表面固定套设有套环，所述套环活动嵌设在T型槽的内部，所述副杆外表面的转动固定安装有端柱，所述端柱的外表面固定套设有齿轮，所述端柱外表面的一端固定连接有第二锥齿轮，所述主杆的外表面固定套设有紧固套，所述紧固套的内部转动嵌设有转条，所述转条的外表面固定套设有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合连接，所述转条外表面的一端开设有片槽，所述L型杆外表面的一端固定连接有第三伸缩柱，所述第三伸缩柱外表面的一端固定连接有吸取盘，所述吸取盘用于对底部吸取的多晶金刚石进行抛光，所述吸取盘的外表面固定套设有内壳，所述内壳的外表面固定套设有外壳；

所述内壳的内部开设有多个斜孔，所述斜孔作为作业时抛光聚合物的吸入路径，所述抛光聚合物具体为多晶金刚石抛光时所积聚的化学反应产物，所述外壳靠近片槽的一侧固定连接有Y型连接杆，所述Y型连接杆的内部转动嵌设有内轴，所述内轴转动嵌设在外壳的内部，所述内轴靠近片槽的一端活动连接有多节筒，所述内轴贯穿外壳与其中一个转座固定连接；

所述多节筒靠近片槽的一端固定连接有竖片，所述片槽与竖片相配合，所述外壳的内壁固定安装有多个转座；

多个所述转座外表面的一端均固定连接有抽风头，多个所述转座的外表面均活动套设有皮带

所述外壳的内部设置有多个拐角装置，所述拐角装置包括两个互相啮合连接的锥齿轮，靠近拐角处的所述转座通过皮带与邻近的锥齿轮同步。

作为一种优选的实施方式：所述托台的内部开设有清洁仓，所述托台的内部开设有涌出口，所述托台的内壁固定安装有多个伸缩座。

作为一种优选的实施方式：多个所述伸缩座外表面的底部均固定连接有下伸缩柱，所述抛光盘外表面的一侧均匀分布有多个连接头。

作为一种优选的实施方式：所述抛光盘的内部均匀开设有多个加压喷孔，所述抛光盘的底部固定连接有挡圈，所述连接头与下伸缩柱固定连接。

作为一种优选的实施方式：所述台柱外表面的顶部固定安装有第一伸缩柱，所述第一伸缩柱外表面的一端固定连接有臂盘。

作为一种优选的实施方式：所述臂盘外表面的顶部固定连接有催化剂仓泵，所述催化剂仓泵的内部固定嵌设有催化管，所述臂盘朝向抛光盘的一侧转动连接有修整器。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

1.本发明，转动的抽风头为吸取盘提供巨大抽力，将吸取盘底部抛光飞溅的聚合物，通过内壳底部与第三伸缩柱的缝隙透过斜孔吸入外壳与内壳构成的内层，实时的将抛光聚合物进行收集，且无须进行物理摩擦清洁，保证加工精确度，而外壳与内壳构成的内层可以内开泄污口，便于后续清洁，此处的清洁仅有加工动力源带动，无需额外的动力源，以低成本提供高效无接触的清洁效果，解决了现有技术中存在的抛光时清洁不便，堆积的化学反应聚合物又可能会导致抛光效果不佳的问题。

2.本发明，设置T型槽为套环的移动绑定路径，保证底部吸取盘所吸取的多晶金刚石与底部抛光盘接触面的压力相同，同时内部设置滚轮降低滑动摩擦力，以此提高加工精度。

3.本发明，在抛光盘的底部设置挡圈，抛光盘由下伸缩柱控制移动，调节与多晶金刚石的接触压力，同时可以控制抛光盘的高度，继而调节挡圈是否堵住涌出口，当抛光盘抬起时，涌出口失去外部密封，预先通过管口灌入的清洁液将由清洁仓进入挡圈与托台内壁底部构成的内部，此时下压抛光盘，再将涌出口挡住，闭合清洁仓，而随着内部压力增大，内部的清洁液将通过斜孔喷出，喷洒在托台上溅射到抛光盘上，继续进行底部转动，将抛光盘表面清洁，然后随着旋转，将清洁液甩到抛光盘的周边，通过加压喷孔回流到抛光盘底部，等待下次抬起时，注入清洁液后由管口外接泵机将污染的清洁液抽出，实现对于抛光盘的表面清洁。

附图说明

图1为本发明的一种多晶金刚石抛光设备的整体结构示意图；

图2为本发明的一种多晶金刚石抛光设备的同步位置结构示意图；

图3为本发明的一种多晶金刚石抛光设备的内外层收集集聚化学反应产物位置结构示意图；

图4为本发明的一种多晶金刚石抛光设备的吸取盘位置结构示意图；

图5为本发明的一种多晶金刚石抛光设备的稳固位置的结构示意图；

图6为本发明的一种多晶金刚石抛光设备的收集集聚化学反应产物位置外层的结构示意图；

图7为本发明的一种多晶金刚石抛光设备的抛光盘底部托台结构示意图；

图8为本发明的一种多晶金刚石抛光设备的抛光盘结构示意图。

图例说明：

1、台柱；101、第一伸缩柱；102、臂盘；121、催化剂仓泵；122、催化管；123、修整器；2、底台；201、电机；202、托台；221、清洁仓；222、涌出口；223、伸缩座；224、下伸缩柱；203、齿圈；204、管口；3、底柱；301、主杆；311、紧固套；312、转条；313、第一锥齿轮；314、片槽；302、副杆；321、端柱；322、齿轮；323、第二锥齿轮；4、控制台；401、第二伸缩柱；402、L型杆；403、套环；404、第三伸缩柱；405、吸取盘；406、内壳；461、斜孔；407、外壳；471、Y型连接杆；472、内轴；473、多节筒；474、竖片；408、转座；409、皮带；410、拐角装置；5、稳步条；501、T型槽；502、滚轮；6、抛光盘；601、挡圈；602、加压喷孔；603、连接头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图8，本发明提供一种技术方案：一种多晶金刚石抛光设备，包括：台柱1、底台2、底柱3、控制台4、稳步条5和抛光盘6，底台2外表面的顶部固定安装有电机201，电机201的输出轴固定连接有托台202，托台202的外表面固定套设有齿圈203，托台202的外表面设置有管口204，底柱3外表面的顶部固定连接有主杆301和副杆302，主杆301与控制台4固定连接，控制台4外表面的一端固定安装有第二伸缩柱401，第二伸缩柱401外表面的一端活动连接有L型杆402，稳步条5的内部开设有T型槽501，T型槽501的内部转动安装有多个滚轮502，L型杆402的外表面固定套设有套环403，套环403活动嵌设在T型槽501的内部，副杆302外表面的转动固定安装有端柱321，端柱321的外表面固定套设有齿轮322，端柱321外表面的一端固定连接有第二锥齿轮323，主杆301的外表面固定套设有紧固套311，紧固套311的内部转动嵌设有转条312，转条312的外表面固定套设有第一锥齿轮313，第一锥齿轮313与第二锥齿轮323啮合连接，转条312外表面的一端开设有片槽314，L型杆402外表面的一端固定连接有第三伸缩柱404，第三伸缩柱404外表面的一端固定连接有吸取盘405，吸取盘405的外表面固定套设有内壳406，内壳406的外表面固定套设有外壳407。

请参阅图1-图8，内壳406的内部开设有多个斜孔461，外壳407靠近片槽314的一侧固定连接有Y型连接杆471，Y型连接杆471的内部转动嵌设有内轴472，内轴472转动嵌设在外壳407的内部，内轴472靠近片槽314的一端活动连接有多节筒473，内轴472贯穿外壳407与其中一个转座408固定连接。

请参阅图1-图8，多节筒473靠近片槽314的一端固定连接有竖片474，片槽314与竖片474相配合，外壳407的内壁固定安装有多个转座408。

请参阅图1-图8，多个转座408外表面的一端均固定连接有抽风头，多个转座408的外表面均活动套设有皮带409。

请参阅图1-图8，外壳407的内部设置有多个拐角装置410，拐角装置410包括两个互相啮合连接的锥齿轮，靠近拐角处的转座408通过皮带409与邻近的锥齿轮同步。

请参阅图1-图8，托台202的内部开设有清洁仓221，托台202的内部开设有涌出口222，托台202的内壁固定安装有多个伸缩座223。

请参阅图1-图8，多个伸缩座223外表面的底部均固定连接有下伸缩柱224，抛光盘6外表面的一侧均匀分布有多个连接头603。

请参阅图1-图8，抛光盘6的内部均匀开设有多个加压喷孔602，抛光盘6的底部固定连接有挡圈601，连接头603与下伸缩柱224固定连接。

请参阅图1-图8，台柱1外表面的顶部固定安装有第一伸缩柱101，第一伸缩柱101外表面的一端固定连接有臂盘102。

请参阅图1-图8，臂盘102外表面的顶部固定连接有催化剂仓泵121，催化剂仓泵121的内部固定嵌设有催化管122，臂盘102朝向抛光盘6的一侧转动连接有修整器123。

工作原理

使用时，控制台4输出信号控制底台2上的电机201输出轴转动，继而带动整体的托台202转动，此处的托台202以及稳步条5分别连接外部固定，托台202的底部通过外圈套设大轴承套连接在外部底座，稳步条5直接固定安装在顶部墙壁或顶部其他固定机构，未在图中展示，转动的托台202继而带动与齿圈203啮合的齿轮322转动，从而带动第二锥齿轮323同步转动，再通过与第一锥齿轮313的啮合连接带动转条312的转动，使用时的吸取盘405、内壳406、外壳407位置与片槽314平行，图中进行了拆分展示，使用时的第三伸缩柱404带动整体吸取盘405下移，继而带动最外层的外壳407下移，通过竖片474插在片槽314的内部，由于位移同一水平面，转条312的转动将通过片槽314、竖片474带动内轴472的转动，转动的内轴472透过外壳407连接在邻近的其中一个转座408上，在通过多个皮带409和拐角装置410的配合带动一圈的抽风头同步转动，此处的拐角装置410仅设置三个即可实现同步，此时底部的抛光盘6被电机201的输出轴带动转动，对吸取盘405底部吸取的多晶金刚石进行抛光，同时由催化剂仓泵121将内部的催化剂通过催化管122泵出，进行化学机械研磨，随着催化反应和研磨的同步进行，在第二伸缩柱401的往复推动下，将产生大量的化学反应聚合物，而此时，转动的抽风头为吸取盘405提供巨大抽力，将吸取盘405底部抛光飞溅的聚合物，通过内壳406底部与第三伸缩柱404的缝隙透过斜孔461吸入外壳407与内壳406构成的内层，实时的将抛光聚合物进行收集，且无须进行物理摩擦清洁，保证加工精确度，而外壳407与内壳406构成的内层可以内开泄污口，便于后续清洁，此处的清洁仅有加工动力源带动，无需额外的动力源，以低成本提供高效无接触的清洁效果。

同时在L型杆402往复移动时，为保证底部吸取盘405所吸取的多晶金刚石与底部抛光盘6接触面的压力相同，设置T型槽501为套环403的移动绑定路径，同时内部设置滚轮502降低滑动摩擦力，图中仅在T型槽501内壁上层安装滚轮502，实际可按需在上下均安装滚轮502，以此提高加工精度。

底部的抛光盘6在加工中同样会堆积化学反应聚合物，为此，在抛光盘6的底部设置挡圈601，抛光盘6由下伸缩柱224控制移动，调节与多晶金刚石的接触压力，同时可以控制抛光盘6的高度，继而调节挡圈601是否堵住涌出口222，当抛光盘6抬起时，涌出口222失去外部密封，预先通过管口204灌入的清洁液将由清洁仓221进入挡圈601与托台202内壁底部构成的内部，此时下压抛光盘6，再将涌出口222挡住，闭合清洁仓221，而随着内部压力增大，内部的清洁液将通过加压喷孔602喷出，喷洒在托台202上溅射到抛光盘6上，继续进行底部转动，将抛光盘6表面清洁，然后随着旋转，将清洁液甩到抛光盘6的周边，通过加压喷孔602回流到抛光盘6底部，等待下次抬起时，注入清洁液后由管口204外接泵机将污染的清洁液抽出，单次清洁完毕。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种多晶金刚石抛光设备，包括：台柱（1）、底台（2）、底柱（3）、控制台（4）、稳步条（5）和抛光盘（6），其特征在于：所述底台（2）外表面的顶部固定安装有电机（201），所述电机（201）的输出轴固定连接有托台（202），所述托台（202）的外表面固定套设有齿圈（203），所述托台（202）的外表面设置有管口（204），所述底柱（3）外表面的顶部固定连接有主杆（301）和副杆（302），所述主杆（301）与控制台（4）固定连接，所述控制台（4）外表面的一端固定安装有第二伸缩柱（401），所述第二伸缩柱（401）外表面的一端活动连接有L型杆（402），所述稳步条（5）的内部开设有T型槽（501），所述T型槽（501）的内部转动安装有多个滚轮（502），所述L型杆（402）的外表面固定套设有套环（403），所述套环（403）活动嵌设在T型槽（501）的内部，所述副杆（302）外表面的转动固定安装有端柱（321），所述端柱（321）的外表面固定套设有齿轮（322），所述端柱（321）外表面的一端固定连接有第二锥齿轮（323），所述主杆（301）的外表面固定套设有紧固套（311），所述紧固套（311）的内部转动嵌设有转条（312），所述转条（312）的外表面固定套设有第一锥齿轮（313），所述第一锥齿轮（313）与第二锥齿轮（323）啮合连接，所述转条（312）外表面的一端开设有片槽（314），所述L型杆（402）外表面的一端固定连接有第三伸缩柱（404），所述第三伸缩柱（404）外表面的一端固定连接有吸取盘（405），所述吸取盘（405）用于对底部吸取的多晶金刚石进行抛光，所述吸取盘（405）的外表面固定套设有内壳（406），所述内壳（406）的外表面固定套设有外壳（407）；

所述内壳（406）的内部开设有多个斜孔（461），所述斜孔（461）作为作业时抛光聚合物的吸入路径，所述抛光聚合物具体为多晶金刚石抛光时所积聚的化学反应产物，所述外壳（407）靠近片槽（314）的一侧固定连接有Y型连接杆（471），所述Y型连接杆（471）的内部转动嵌设有内轴（472），所述内轴（472）转动嵌设在外壳（407）的内部，所述内轴（472）靠近片槽（314）的一端活动连接有多节筒（473），所述内轴（472）贯穿外壳（407）与其中一个转座（408）固定连接；

所述多节筒（473）靠近片槽（314）的一端固定连接有竖片（474），所述片槽（314）与竖片（474）相配合，所述外壳（407）的内壁固定安装有多个转座（408）；

多个所述转座（408）外表面的一端均固定连接有抽风头，多个所述转座（408）的外表面均活动套设有皮带（409）；

所述外壳（407）的内部设置有多个拐角装置（410），所述拐角装置（410）包括两个互相啮合连接的锥齿轮，靠近拐角处的所述转座（408）通过皮带（409）与邻近的锥齿轮同步。

2.根据权利要求1所述的一种多晶金刚石抛光设备，其特征在于：所述托台（202）的内部开设有清洁仓（221），所述托台（202）的内部开设有涌出口（222），所述托台（202）的内壁固定安装有多个伸缩座（223）。

3.根据权利要求2所述的一种多晶金刚石抛光设备，其特征在于：多个所述伸缩座（223）外表面的底部均固定连接有下伸缩柱（224），所述抛光盘（6）外表面的一侧均匀分布有多个连接头（603）。

4.根据权利要求3所述的一种多晶金刚石抛光设备，其特征在于：所述抛光盘（6）的内部均匀开设有多个加压喷孔（602），所述抛光盘（6）的底部固定连接有挡圈（601），所述连接头（603）与下伸缩柱（224）固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种多晶金刚石抛光设备，其特征在于：所述台柱（1）外表面的顶部固定安装有第一伸缩柱（101），所述第一伸缩柱（101）外表面的一端固定连接有臂盘（102）。

6.根据权利要求5所述的一种多晶金刚石抛光设备，其特征在于：所述臂盘（102）外表面的顶部固定连接有催化剂仓泵（121），所述催化剂仓泵（121）的内部固定嵌设有催化管（122），所述臂盘（102）朝向抛光盘（6）的一侧转动连接有修整器（123）。