一种全自动洗净刻蚀设备的制作方法

本发明属于半导体材料加工领域，具体涉及一种全自动洗净刻蚀设备。

背景技术：

1、洗净刻蚀是指利用化学腐蚀进行表面清洗，使产品表面拥有更高的洁净度，以达到外观洁净、低损伤层表面的一种加工方式。随着半导体硅产品市场的增加，半导体硅产品表面洁净度要求越来越严苛。洗净刻蚀工艺可降低产品表面非硅离子含量，从而提高表面洁净度。刻蚀洗净工艺涉及到高腐蚀的酸碱溶剂，为保证人员安全，降低人员接触高腐蚀的酸碱溶剂的机率，提高生产效率，势必需要开发一款密闭的全自动化的设备。

2、中国专利申请公开号cn211045399u，专利名称为“一种半导体硅环刻蚀洗净装置”，公开了一种洗净刻蚀装置，清洗过程转动架带动产品转动，使产品表面蚀刻更加均匀；分别设置刻蚀槽和纯水槽，有效的清除了刻蚀后刻蚀液在硅环上的残留，保证了硅环刻蚀处理后表面的洁净度，防止后续员工在对硅环吹干过程中刻蚀液对工作人员的人身伤害；通过集气装置收集刻蚀产生后的有害气体，防止有害气体影响车间环境和操作人员身体健康。但该专利未公开如何加热刻蚀液，以及如何搅拌刻蚀液使得刻蚀液可以与半导体硅材料充分接触充分清洗刻蚀。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种利用气体搅拌刻蚀液的全自动洗净刻蚀设备。

2、本发明的技术方案是这样实现的：一种全自动洗净刻蚀设备，包括洗净槽、混液气管、放置托架、驱动装置和控制电路，洗净槽内存放一定量的刻蚀液，驱动装置受控制电路控制和移动放置托架使得放置托架上放置需洗净刻蚀硅产品后可移动到洗净槽内进行洗净刻蚀，混液气管位于洗净槽底部，混液气管设有气孔，混液气管受阀门控制可在需要混合或搅拌刻蚀液时通入一定压强的气体。

3、这样设计的有益效果是：可以通过混液气管往洗净槽通入大量的氮气，如此通入氮气更加均匀，氮气可以在刻蚀液内形成大量气泡，气泡在液体压力作用下迅速上升，在氮气气泡上升时刻蚀液可以快速流动，在气泡的作用下刻蚀液可以充分混合，刻蚀液如同沸腾的液体一般快速流动，使得各部分液体浓度比较均匀，加快对非硅材料的去除，从而提高表面的清洁度，采用自动化的驱动装置和控制电路可以实现远程操控或全自动化的洗净刻蚀，提高操作人员的安全性。

4、进一步地，混液气管斜上方设有加热管，加热管设有多条沿混液气管轴向延伸的直管并位于混液气管正上方的两侧，加热管如果设置在混液气管正上方则会导致气泡包围加热管使得加热失效甚至加热管温度过高烧毁，加热管如果设置在混液气管下方则混液效果较差，因此将加热管设置在混液气管斜上方使得可以兼顾混液搅拌效果和对加热管的保护，可以达到较均衡的结果。

5、进一步地，洗净槽设有多个温度传感器，温度传感器分别设置在洗净槽的上段、中段和下段，洗净槽深度较大因此需要检测不同位置的温度，确保各个位置的温度比较均衡，如发现各位置温差较大时可以打开混液气管的阀门通入氮气，这样可以产生大量气泡刻蚀液如同沸腾一般翻滚起来，如此各位置温度趋于均衡。

6、进一步地，洗净槽至少设有三个即酸液洗净槽、碱液洗净槽和水洗净槽，不同杂质对不同溶液有不同的效果，因此使用酸液洗净槽、碱液洗净槽可以确保清洗大部分杂质，从而提高表面洁净度。

7、进一步地，洗净槽设有进液管和排液管，进液管和排液管受控制电路控制实现自动开闭，需要实现全自动化必须能够实现自动进液和排液，酸液和碱液都具有很强的腐蚀性，为保证人员安全，降低人员接触高腐蚀的酸碱溶剂的机率，因此有必要实现全自动化。

8、进一步地，放置托架底部平整并设有多个条形孔，这样混液气管内的氮气可以通过条形孔后与放置托架上的硅材料产品接触并使得硅材料产品表面的刻蚀液流动，这样可以实现搅拌功能使得各位置刻蚀液浓度更加均匀。

9、进一步地，全自动洗净刻蚀设备还包括基座和龙门架，龙门架底部设有滚轮使得龙门架可相对基座沿水平方向直线移动，龙门架内侧壁设有直线槽与放置托架的滑块匹配使得放置托架可相对龙门架直线移动，这样可以简单实现放置托架的移动，龙门架如同门型框不会遮挡和干涉放置托架移动，如此设计结构简单性能也更加可靠。

10、进一步地，龙门架设有螺纹孔与基座设置的螺杆匹配，螺杆受减速电机驱动可相对龙门架转动驱动龙门架直线移动，如此可以快速稳定的移动龙门架并锁止在任意位置。

11、进一步地，龙门架设有驱动电机、驱动轮、第一卷带、第一卷带轮、第一卷辊、第二卷带、第二卷带轮和第二卷辊，第一卷带下端与放置托架固定，第一卷带另一端与第一卷辊固定，第一卷辊与第一卷带轮同轴固定，第二卷带下端与放置托架固定，第二卷带另一端与第二卷辊固定，第二卷辊与第二卷带轮同轴固定，驱动轮与第一卷带轮和第二卷带轮联动使得驱动轮可驱动第一卷带轮和第二卷带轮同步转动，驱动电机驱动驱动轮转动，如此可以实现放置托架快速稳定的移动，当放置托架不在洗净槽内时洗净槽内的刻蚀液液位较低，第一卷带缠绕在第一卷辊上，相当于第一卷辊的转动半径增大，第一卷带轮转动时第一卷带移动速度较快，同样第二卷带缠绕在第二卷辊上，第二卷带缠绕在相当于第二卷辊的转动半径增大，第二卷带轮转动时第二卷带移动速度较快，此时可以快速移动放置托架进入洗净槽，当放置托架进入洗净槽并下降一定位置后，刻蚀液液位逐渐上升，放置托架移动速度也越来越慢放置托架缓慢移动可以避免刻蚀液飞溅，第一卷辊上的第一卷带减少使得第一卷辊转动时第一卷带移动速度减慢，第二卷辊上的第二卷带减少使得第二卷辊转动时第二卷带移动速度减慢，最终放置托架进入洗净槽底部使得刻蚀液上升到最高位置，此时要移动放置托架必须以较慢的速度，可以降低驱动电机的转速，当然第一卷辊和第二卷辊上的第一卷带和第二卷带较少，因此转动第一卷辊和第二卷辊后第一卷带和第二卷带移动速度较慢，这样也可以有很好的防溅效果。

12、进一步地，龙门架与基座设有多个位置传感器可监测龙门架与基座的相对位置，这样移动位置更加准确，多次移动也不会出现错位现象。

技术特征：

1.一种全自动洗净刻蚀设备，其特征在于：包括洗净槽（1）、混液气管（2）、放置托架（3）、驱动装置和控制电路，所述洗净槽（1）内存放一定量的刻蚀液，所述驱动装置受所述控制电路控制和移动所述放置托架（3）使得所述放置托架（3）上放置需洗净刻蚀产品后可移动到所述洗净槽（1）内进行洗净刻蚀，所述混液气管（2）位于所述洗净槽（1）底部，所述混液气管（2）设有气孔（21），所述混液气管（2）受阀门（29）控制可在需要混合或搅拌刻蚀液时通入一定压强的气体。

2.根据权利要求1所述的全自动洗净刻蚀设备，其特征在于：所述混液气管（2）斜上方设有加热管（4），所述加热管（4）设有多条沿所述混液气管（2）轴向延伸的直管并位于所述混液气管（2）正上方的两侧。

3.根据权利要求2所述的全自动洗净刻蚀设备，其特征在于：所述洗净槽（1）设有多个温度传感器（5），所述温度传感器（5）分别设置在所述洗净槽（1）的上段、中段和下段。

4.根据权利要求1所述的全自动洗净刻蚀设备，其特征在于：所述洗净槽（1）至少设有三个即酸液洗净槽（11）、碱液洗净槽（12）和水洗净槽（13）。

5.根据权利要求1所述的全自动洗净刻蚀设备，其特征在于：所述洗净槽（1）设有进液管（15）和排液管（16），所述进液管（15）和所述排液管（16）受控制电路控制实现自动开闭。

6.根据权利要求1所述的全自动洗净刻蚀设备，其特征在于：所述放置托架（3）底部平整并设有多个条形孔（32）。

7.根据权利要求1-6所述的全自动洗净刻蚀设备，其特征在于：所述全自动洗净刻蚀设备还包括基座（7）和龙门架（8），所述龙门架（8）底部设有滚轮使得所述龙门架（8）可相对所述基座（7）沿水平方向直线移动，所述龙门架（8）内侧壁设有直线槽（81）与所述放置托架（3）的滑块（31）匹配使得所述放置托架（3）可相对所述龙门架（8）直线移动。

8.根据权利要求7所述的全自动洗净刻蚀设备，其特征在于：所述龙门架（8）设有螺纹孔（80）与所述基座（7）设置的螺杆（70）匹配，所述螺杆（70）受减速电机（72）驱动可相对所述龙门架（8）转动驱动所述龙门架（8）直线移动。

9.根据权利要求8所述的全自动洗净刻蚀设备，其特征在于：所述龙门架（8）设有驱动电机（82）、驱动轮（83）、第一卷带（85）、第一卷带轮（84）、第一卷辊（86）、第二卷带（87）、第二卷带轮（88）和第二卷辊（89），所述第一卷带（85）下端与所述放置托架（3）固定，所述第一卷带（85）另一端与所述第一卷辊（86）固定，所述第一卷辊（86）与所述第一卷带轮（84）同轴固定，所述第二卷带（87）下端与所述放置托架（3）固定，所述第二卷带（87）另一端与所述第二卷辊（89）固定，所述第二卷辊（89）与所述第二卷带轮（88）同轴固定，所述驱动轮（83）与所述第一卷带轮（84）和所述第二卷带轮（88）联动使得所述驱动轮（83）可驱动所述第一卷带轮（84）和所述第二卷带轮（88）同步转动，所述驱动电机（82）驱动所述驱动轮（83）转动。

10.根据权利要求9所述的全自动洗净刻蚀设备，其特征在于：所述龙门架（8）与所述基座（7）设有多个位置传感器（77）可监测所述龙门架（8）与所述基座（7）的相对位置。

技术总结
一种全自动洗净刻蚀设备，包括洗净槽、混液气管、放置托架、驱动装置和控制电路，洗净槽内存放一定量的刻蚀液，驱动装置受控制电路控制和移动放置托架使得放置托架上放置需洗净刻蚀硅产品后可移动到洗净槽内进行洗净刻蚀，混液气管位于洗净槽底部，混液气管设有朝下的气孔，混液气管受阀门控制可在洗净刻蚀硅产品进入洗净槽后通入氮气。氮气可以在刻蚀液内形成大量气泡，气泡在液体压力作用下迅速上升，在氮气气泡上升时刻蚀液可以快速流动，在气泡的作用下刻蚀液可以充分混合，刻蚀液如同沸腾的液体一般快速流动，使得各部分液体浓度比较均匀，加快对非硅材料的去除，从而提高表面的清洁度，采用自动化的驱动装置和控制电路可以实现远程操控或全自动化的洗净刻蚀，提高操作人员的安全性。

技术研发人员：祝军,祝建敏,王少凡
受保护的技术使用者：浙江盾源聚芯半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23