[发明专利]对CVD金刚石制品取芯和切片的方法以及执行该方法的装置

说明书

本发明涉及化学气相沉积(CVD)金刚石及其制造后处理的领域。具体地，本发明提供一种用于对CVD金刚石制品取芯和切片的方法，其中CVD金刚石制品包括CVD金刚石以及覆盖金刚石的多个侧面的石墨化材料。该方法由提供耦合到流体射流中的激光束的装置执行。该方法包括：为了进行取芯，利用激光束切割制品以从金刚石的侧面去除石墨化材料。该方法还包括：为了进行切片，利用激光束从金刚石上切下一个或多个薄片。

技术领域

本发明涉及化学气相沉积(CVD)金刚石及其制造后处理的领域。具体地，本发明提供用于对CVD金刚石制品取芯和切片的方法，其中CVD金刚石制品包括CVD金刚石以及覆盖金刚石的多个侧面的石墨化材料。该方法由提供耦合到流体射流中的激光束的装置执行。

背景技术

CVD金刚石是实验室制造的人造金刚石，CVD是在受控的实验室中执行的工艺并且产生天然金刚石的精确的物理和化学特性。CVD方法包括将金刚石晶种放入真空室中，以及在接近815℃的温度下用富碳气体填充该真空室。该气体在这样的高温下变成等离子体，由此导致释放碳片。这些碳片层叠到真空室中的金刚石晶种上，从而导致CVD金刚石生长。最终的CVD金刚石制品包括生长的CVD金刚石以及通常覆盖金刚石的侧面的厚的石墨化层或片。CVD金刚石通常由晶种金刚石板生长而成，晶种金刚石板将变成新的CVD金刚石的一部分。生长主要沿一个方向，但也可以沿其他两个方向。

为了进一步处理生长的CVD金刚石(制品)，石墨化层或片需要从金刚石去除，这称为对CVD金刚石“取芯”。此外，还可能希望将CVD金刚石分成多个更小的片，例如分成薄片，这称为对CVD金刚石“切片”。

通常，对金刚石取芯和切片的步骤分开执行，并且这两个步骤都具有特定的缺点。例如，对CVD金刚石取芯通常是非常漫长且繁琐的过程。此外，由于取芯精度有限，因此浪费金刚石通常也是个问题。在取芯之后，CVD金刚石需要被操控，从而实现后续的切片，这将进一步导致时间损耗。此外，由于金刚石坚硬且具有相对高的厚度，因此难以对金刚石切片。因此，所获得的金刚石薄片通常不是严格平行的且具有相当粗糙的切割表面。另外，微裂纹经常破坏切割薄片的质量。此外，薄片的薄度也有限制，因此金刚石通常仅能被分成某一最大数量的薄片。

因此，本发明的实施方式的目的在于改进对CVD金刚石(制品)取芯和切片的传统方式。特别地，一个目的是提供一种方法和装置，其能够从CVD金刚石制品开始全自动地对CVD金刚石取芯和切片，即不需要任何人为作用，且不需要对制品进行任何中间操控。

用于从CVD金刚石制品获得金刚石薄片的总体处理时间应显著降低。此外，薄片应以非常高的精度制造，即以比传统获得的薄片改进的表面粗糙度和彼此更平行的方式制造。此外，薄片质量应得到改进，特别是更少地产生微裂纹和降低表面粗糙度。另一个目标是增加从金刚石所能获得的薄片的数量，即，使金刚石薄片更薄。另外，因为对于较大厚度的金刚石制品降低了切割切口宽度，因此切割切口内材料的损耗应降低。

以上目标应尤其对于所有类型的CVD金刚石都能够实现。特别地，对于对CVD金刚石制品取芯和切片，至今为止不存在全自动过程的解决方案。

发明内容

该目的通过所附的独立权利要求中呈现的实施方式实现。在从属权利要求中限定了这些实施方式的有利实现方式。

特别地，本发明的实施方式总体上基于使用用于实施对CVD金刚石制品取芯和切片的方法的装置，其中该装置提供在流体射流中通过内部反射引导的激光束。该流体射流引导的激光束可以以非常高的精度有效地切割制品的石墨化材料以及超硬的金刚石。例如，该切割可以以非常窄且恒定的切口执行并且产生非常小的锥度。这尤其允许切出具有直角的立方体板形状的完全平行的薄片。