一种晶棒样片的自动腐蚀装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种晶棒样片的自动腐蚀装置，属于晶棒样片的腐蚀技术领域。


背景技术：

2.随着我国航天事业的飞速发展，锗衬底作为多节空间电池的最基础组件，使用量逐年上涨，而随着对转化效率要求的逐渐提高，对锗晶体的内在质量要求大大提高。目前的锗晶棒样片腐蚀工艺全靠人工操作控制，存在腐蚀一致性差、效率低等缺陷，且cz法生长的零位错锗单晶的质量要求较高，通用标准为epd(腐蚀坑密度)＜300个每平方厘米，如腐蚀过程稍有失控，会影响单晶的质量。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种晶棒样片的自动腐蚀装置，可实现腐蚀的自动控制，提高了腐蚀控制的精准性和一致性，提高了腐蚀质量；且可以一次性腐蚀多片晶棒样片，提高了腐蚀效率。
4.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
5.一种晶棒样片的自动腐蚀装置，包括槽体、伸缩式气缸和托盘；
6.槽体为开口向上的桶体结构，槽体内侧中央部分设有竖直设置的管套，管套和槽体侧壁之间形成环形腐蚀液槽；
7.伸缩式气缸包括缸体和伸缩杆，缸体竖直设置，伸缩杆位于缸体内侧、并可相对缸体上下伸缩；缸体的底部位于管套的底部，缸体的顶部从管套伸出，缸体可相对管套旋转；
8.托盘有三个以上，所有托盘的底部均为镂空结构；所有托盘分别通过连接杆连接在伸缩杆的顶部、且所有的托盘均布在伸缩杆的周边；所有托盘均位于环形腐蚀液槽的正上方，在伸缩杆的带动下托盘可降至环形腐蚀液槽内，也可升至环形腐蚀液槽的上方；
9.缸体的底部通过带轮传动驱动旋转、并带动所有托盘旋转。
10.使用时，将腐蚀液倒入环形腐蚀液槽；将样片装载在各个托盘上，抛光面朝上；在升缩杆的带动下托盘自动降入腐蚀液中(确保样片全部被腐蚀液浸没即可)，并开启带轮传动驱动托盘旋转进行腐蚀。
11.伸缩式气缸直接采用现有市售产品即可，伸缩式气缸包括缸体和伸缩杆为现有技术，本技术伸缩式气缸的伸缩结构、伸缩原理及伸缩方法均参照现有技术，本技术不再赘述。
12.上述管套的底部与槽体底部之间为密封结构，以防止腐蚀液进入管套。优选，管套的顶部与槽体侧壁顶部齐平。
13.管套的设置用于缸体的穿过；缸体可相对管套旋转，也即管套不会影响缸体在带轮传动驱动下的旋转。上述托盘有三个以上，可同时完成三组以上样片的腐蚀，提高了腐蚀效率；托盘的底部均为镂空结构，便于腐蚀液等的漏入和排出；所有的托盘均布在伸缩杆的周边，提高了伸缩杆伸缩及旋转的稳定性；所有托盘均位于环形腐蚀液槽的正上方，在伸缩
杆的带动下托盘可降至环形腐蚀液槽内，也可升至环形腐蚀液槽的上方，便于取放样片的操作和腐蚀的控制。缸体的底部(位于槽体底部的缸体)通过带轮传动驱动旋转、并带动所有托盘旋转，进而完成腐蚀。
14.带轮传动的结构和原理参照现有技术。
15.为了便于环形腐蚀液槽内腐蚀液的排放，环形腐蚀液槽的底部设有第一排液管，第一排液管上设有第一电磁阀；第一排液管底部连通有腐蚀液收集槽。
16.为了便于腐蚀后的冲洗，环形腐蚀液槽的侧壁顶部设有进水管，进水管上设有第二电磁阀；环形腐蚀液槽的底部设有第二排液管，第二排液管上设有第三电磁阀。这样腐蚀结束后，打开第一电磁阀，将腐蚀液排至腐蚀液收集槽中，然后打开第二电磁阀对托盘的样片进行冲洗，同时打开第三电磁阀将冲洗液排出，冲洗过程中保持托盘处于旋转状态，直至冲洗结束后，关闭旋转，升起托盘，取出样片，无尘布擦拭后可以上镜检测。
17.为了减少污染，同时提高水的回用率，第二排液管的底部连通有废水收集槽。废水收集槽收集的废水经过处理后循环利用。
18.为了便于操作，环形腐蚀液槽侧壁上设有温控系统，环形腐蚀液槽内设有测温探头，测温探头外侧设有石英管。这样便于腐蚀液温度的控制。温控系统可以实现加热控温，直接采用现有成熟产品即可，本技术对温控系统的结构、原理及控制等并无特别改进，因此不再赘述。
19.为了兼顾轻质、耐腐蚀、稳定性和低成本等，上述托盘所用材质为pvc。
20.为了提高腐蚀的均匀性，所有托盘的侧壁均为镂空结构。
21.作为其中一种实现方案，托盘有4～6个。
22.为了提高装置的稳定性，缸体与管套之间为滑动连接。如可通过轴承连接。
23.本实用新型未提及的技术均参照现有技术。
24.本实用新型晶棒样片的自动腐蚀装置，实现了腐蚀的自动控制，提高了腐蚀控制的精准性和一致性，提高了腐蚀质量；且可以一次性腐蚀多片晶棒样片，提高了腐蚀效率；进一步，集腐蚀和冲洗于一体，提高了操作的方便性和效率。
附图说明
25.图1为本实用新型提供晶棒样片的自动腐蚀装置的结构示意图；
26.图2为图1的俯视图；
27.图中，1为槽体，11为环形腐蚀液槽，12为管套，13为第一排液管，14为第一电磁阀，15为进水管，16为第二电磁阀，17为第二排液管，18为第三电磁阀，19为测温探头，2为伸缩式气缸，21为缸体，22为伸缩杆，3为托盘，4为连接杆，5为带轮。
具体实施方式
28.为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
29.本技术“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等方位词为基于附图所示或使用状态时的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术，而不是指示或暗示所
指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
30.实施例1
31.如图1
‑
2所示，一种晶棒样片的自动腐蚀装置，包括槽体、伸缩式气缸和托盘；
32.槽体为开口向上的桶体结构，槽体内侧中央部分设有竖直设置的管套，管套和槽体侧壁之间形成环形腐蚀液槽；
33.伸缩式气缸包括缸体和伸缩杆，缸体竖直设置，缸体在下、伸缩杆在上，伸缩杆位于缸体内侧、并可相对缸体上下伸缩；缸体的底部位于管套的底部，缸体的顶部从管套伸出，缸体可相对管套旋转；
34.托盘有四个，所有托盘的底部均为镂空结构；所有托盘侧壁顶部分别通过连接杆连接在伸缩杆的顶部、且所有的托盘均布在伸缩杆的周边；当伸缩杆处于伸长状态时，所有托盘均位于环形腐蚀液槽的正上方，在伸缩杆的带动下托盘可降至环形腐蚀液槽内，也可升至环形腐蚀液槽的上方；
35.缸体的底部通过带轮传动驱动旋转、并带动所有托盘旋转。
36.使用时，将腐蚀液倒入环形腐蚀液槽；将样片装载在托盘上，抛光面朝上；在升缩杆的带动下托盘自动降入腐蚀液中，并开启带轮传动驱动托盘旋转进行腐蚀。
37.上述管套的底部与槽体底部之间为密封结构，以防止腐蚀液进入管套；管套的顶部与槽体侧壁顶部齐平。管套的设置用于缸体的穿过；缸体可相对管套旋转，也即管套不会影响缸体在带轮传动驱动下的旋转。上述托盘有三个以上，可同时完成三组以上样片的腐蚀，提高了腐蚀效率；托盘的底部均为镂空结构，便于腐蚀液等的漏入和排出；所有的托盘均布在伸缩杆的周边，提高了伸缩杆伸缩及旋转的稳定性；所有托盘均位于环形腐蚀液槽的正上方，在伸缩杆的带动下托盘可降至环形腐蚀液槽内，也可升至环形腐蚀液槽的上方，便于取放样片的操作和腐蚀的控制。缸体的底部(位于槽体底部的缸体)通过带轮传动驱动旋转、并带动所有托盘旋转，进而完成腐蚀。
38.实施例2
39.在实施例1的基础上，进一步作了如下改进：为了便于环形腐蚀液槽内腐蚀液的排放，环形腐蚀液槽的底部设有第一排液管，第一排液管上设有第一电磁阀；第一排液管底部连通有腐蚀液收集槽。
40.实施例3
41.在实施例2的基础上，进一步作了如下改进：为了便于腐蚀后的冲洗，环形腐蚀液槽的侧壁顶部设有进水管，进水管上设有第二电磁阀；环形腐蚀液槽的底部设有第二排液管，第二排液管上设有第三电磁阀。这样腐蚀结束后，打开第一电磁阀，将腐蚀液排至腐蚀液收集槽中，然后打开第二电磁阀对托盘的样片进行冲洗，同时打开第三电磁阀将冲洗液排出，冲洗过程中保持托盘处于旋转状态，直至冲洗结束后，关闭旋转，升起托盘，取出样片，无尘布擦拭后可以上镜检测。为了减少污染，同时提高水的回用率，第二排液管的底部连通有废水收集槽。废水收集槽收集的废水经过处理后循环利用。
42.实施例4
43.在实施例3的基础上，进一步作了如下改进：为了便于操作，环形腐蚀液槽侧壁上设有温控系统，环形腐蚀液槽内设有测温探头，测温探头外侧设有石英管。这样便于腐蚀液
温度的控制。温控系统可以实现加热控温，直接采用现有成熟产品即可，本技术对温控系统的结构、原理及控制等并无特别改进，因此不再赘述。
44.实施例5
45.在实施例4的基础上，进一步作了如下改进：为了兼顾轻质、耐腐蚀、稳定性和低成本等，上述托盘所用材质为pvc。为了提高腐蚀的均匀性，所有托盘的侧壁均为镂空结构。为了提高装置的稳定性，缸体与管套之间为滑动连接。如可通过轴承连接。
46.采用上述装置的腐蚀步骤包括：
47.1)将腐蚀液倒入环形腐蚀液槽、至环形腐蚀液槽一半的深度；
48.2)将样片装载在托盘上，抛光面朝上；
49.3)腐蚀液温度升至设定值时，升缩杆带动托盘自动降入腐蚀液中、并开启旋转(通过带轮传动驱动所有托盘旋转)进行腐蚀；
50.4)腐蚀液温度达到目标值后，自动打开第一电磁阀2分钟将腐蚀液排放至腐液收集槽中；
51.5)打开第二电磁阀和第三电磁阀利用大量高纯水反冲洗样片2分钟，关闭第二电磁阀放水排空，重复该步骤3次；
52.6)晾干后关闭托盘旋转，升起托盘，取出样片，无尘布擦拭后可以上镜检测。
53.上述各例的新型晶棒样片的自动腐蚀装置，实现了腐蚀的自动控制，提高了腐蚀控制的精准性和一致性，提高了腐蚀质量；且可以一次性腐蚀多片晶棒样片，提高了腐蚀效率；进一步，集腐蚀和冲洗于一体，提高了操作的方便性和效率。