一种石英晶片生产用易于控制钻刻程度的刻蚀设备的制作方法

1.本发明涉及湿法刻蚀设备技术领域，具体为一种石英晶片生产用易于控制钻刻程度的刻蚀设备。


背景技术：

2.湿法腐蚀的优点是工艺简单，使用设备简单，成本较小，在湿法腐蚀的过程中，通过使用特定的溶液与需要腐蚀的薄膜材料进行化学反应，进而除去没有被光刻胶覆盖区域的薄膜。
3.目前，现有的用于石英晶片的刻蚀设备需要使用到的刻蚀溶液为能够腐蚀硅材料的氢氟酸（hf刻蚀液），利用氢氟酸在石英晶片的上方按照特定的图案形状进行腐蚀效果实现刻蚀，刻蚀完成后需要使用清洗液对石英晶片整体进行清洗，去除残余的氢氟酸阻止发生反应，同时避免氢氟酸产生挥发影响工作环境。
4.氢氟酸有剧烈刺激性气味，虽然是一种弱酸，但其具有极强的腐蚀性，能强烈地腐蚀金属、玻璃和含硅的物体，且极易蒸发，如吸入蒸气或接触皮肤会造成难以治愈的灼伤。
5.综上所述，湿法刻蚀最大的弊端在于，虽然石英晶片表面贴膜以满足按照特定的图案形状进行刻蚀，但是随着刻蚀深度的增加，即向石英晶片内部延伸腐蚀的过程中，刻蚀溶液同时能够横向对石英晶片造成腐蚀，不容易控制石英晶片只沿纵向延伸刻蚀，从而产品精度不高，深度不易控制为其一，其二在于，由于实用成本较低，工艺简单，所以大部分生产还会使用到湿法刻蚀，湿法刻蚀在使用氢氟酸为刻蚀溶液时的安全防护性能对于安全生产也不容小觑。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种石英晶片生产用易于控制钻刻程度的刻蚀设备，以解决上述背景技术中提出的现有刻蚀设备不容易控制石英晶片只沿纵向延伸刻蚀，从而产品精度不高，深度不易控制为其一，其二在于，由于实用成本较低，工艺简单，所以大部分生产还会使用到湿法刻蚀，湿法刻蚀在使用氢氟酸为刻蚀溶液时的安全防护性能问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石英晶片生产用易于控制钻刻程度的刻蚀设备，包括壳体，所述壳体的内部安装有转盘，所述转盘的顶部沿其圆周方向等间距布置有若干个用于放置石英晶片使用的放置座，所述放置座的内部安装有电加热管一，所述转盘上方的壳体外侧壁一侧设有进料口，且相邻两个放置座之间的转盘顶部边缘位置处皆焊接有用于遮盖进料口使用的密封门。
8.所述壳体外侧壁远离进料口的一侧垂直焊接有蜡封箱，所述壳体上设有用于连通蜡封箱使用的开口，所述蜡封箱的内部底端设有蜡液槽，所述蜡封箱与壳体之间滑动连接有刻蚀组件。
9.所述刻蚀组件包括用于滑动使用的滑动座，所述滑动座的底部升降布置有固定架，所述滑动座的底部对称安装有一对用于带动固定架升降使用的电动伸缩杆一，所述固
定架的底端翻转连接有刻蚀头，所述刻蚀头的两侧与固定架之间通过转轴相连接，所述固定架上安装有用于带动刻蚀头翻转使用的电机一，所述刻蚀头的内部底端呈阵列状布置有刻蚀腔，所述刻蚀头的内部顶端设有驱动腔，所述驱动腔与刻蚀腔之间设有挡板，所述刻蚀腔内部中间位置处皆通过轴承安装有搅拌轴，所述搅拌轴的底端皆延伸至刻蚀腔内部底端位置处，所述搅拌轴的顶端皆延伸至驱动腔内部并设有链轮，所述刻蚀头一端位置处的搅拌轴顶端皆贯穿侧壁并延伸至刻蚀头上方，延伸至刻蚀头上方的搅拌轴顶端皆设有齿轮一，所述刻蚀头的顶部安装有用于带动搅拌轴旋转使用的电机二，所述电机二的输出端连接有驱动轴，驱动轴上等间距布置有与齿轮一相啮合的齿轮二，且位于齿轮一同一竖直平面内部链轮外侧之间皆套设有链条，所述驱动腔的内部等间距布置有布液管，所述布液管上等间距连接有导管一，所述导管一远离布液管的一端分别与各个部位的刻蚀腔内部相连通，且布液管的上游连接有高压气源，所述驱动腔的内部等间距布置有回收管，所述回收管上等间距布置有导管二，所述导管二远离回收管的一端分别与各个部位的刻蚀腔内部相连通，所述刻蚀头外侧壁底端的一侧设有冷却液布液罐，所述刻蚀头外侧壁底端的另一侧设有冷却液回收罐，所述冷却液布液罐与冷却液回收罐上分别连接有进液管和出液管，且冷却液布液罐与冷却液回收罐之间的刻蚀头内部底端连接有冷却管，所述冷却管沿着刻蚀腔外侧呈“s”状布置，且刻蚀腔外侧的刻蚀头底部皆设有凹槽。
10.优选的，所述蜡封箱内部顶端远离开口的一侧竖直向下焊接有隔板，所述隔板的底端延伸至蜡液槽内部底端位置处，所述隔板外侧的蜡封箱顶部呈阶梯状布置并设有出料口，所述出料口外侧的蜡封箱顶部设有防护框架，所述蜡液槽与防护框架之间安装有传送带，所述传送带的一端延伸至蜡液槽内部靠近壳体的一侧，所述传送带的另一端贯穿出料口并延伸至防护框架内侧，且传送带下方的蜡液槽内部安装有电加热管二，所述隔板内侧与壳体顶端之间水平焊接有一对滑杆，所述滑动座滑动连接于两侧滑杆上，且滑杆上安装有用于带动滑动座滑动使用的电动伸缩杆二。
11.优选的，所述放置座的顶部设有卡槽，所述卡槽的内侧放置有盛装盒，所述盛装盒的顶端延伸至放置座上方。
12.优选的，所述刻蚀头与盛装盒之间设有锁定组件，所述锁定组件包括对称布置于刻蚀头两侧的滑块，所述滑块上滑动连接有夹头，所述滑块的内侧安装有用于带动夹头滑动使用的电动伸缩杆三，所述夹头的内侧呈斜面状，且盛装盒外侧壁顶端的两侧皆设有与夹头相适配的压合部。
13.优选的，所述壳体的顶部连接有排风管，所述壳体与蜡封箱的底部皆设有支撑柱，且蜡封箱与壳体底部的支撑柱底端高度相同。
14.优选的，所述转盘底部的轴心位置处一体成型有立柱，所述立柱的底端通过轴承与壳体相连接，所述立柱一侧的壳体内部底端安装有用于带动转盘旋转使用的电机三，所述电机三的输出端安装有齿轮三，且立柱外侧设有与齿轮三相啮合的轮齿。
15.优选的，所述壳体部位分别安装有刻蚀液存储罐和清洗液存储罐，且刻蚀液存储罐和清洗液存储罐皆布置于密封门上方的壳体内部。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1：本发明对刻蚀溶液的蒸发防护效果较好，在进行刻蚀使用的过程中，整体过程在密封环境下进行，利用蜡封对刻蚀环境进行密封，从而减小了刻蚀溶液（氢氟酸）的蒸发，
同时密封门与放置座的交错设计在加工过程中保持设备整体密封效果较好，搭配蜡封实现二次密封效果，排风管能够避免氢氟酸气体的逸出，且出料口部位同样利用设备生产过程中需要使用到的蜡液进行蜡封，增加出料口部位的密封性，从而有效避免了氢氟酸在使用过程中对生产环境造成的危害。
17.2：本发明防侧边腐蚀及刻蚀深度控制较好，利用冷却管和电加热管一的使用能够利用电加热管一在石英晶片的底端进行升温加热，利用冷却管在石英晶片顶端沿图案边缘进行冷却，利用刻蚀液在低温速率慢，高温速率快的特性下减缓甚至限制刻蚀液对石英晶片侧边的腐蚀，从而避免对图案侧边的过度腐蚀，同时底端升温加热对传导至石英晶片由底部向上方热传递效果，从而吸引刻蚀液向深度方向加快刻蚀速率，搭配刻蚀腔的定量刻蚀液使用时易于对钻刻程度进行控制。
18.3：设备体积较小，自动化程度较高，成品防护效果较好，转盘形式的工位占地面积小区，各部件由电动器件或气动器件控制，可实现自动化编程控制，生产效率较高，刻蚀头部位既是刻蚀部位，又是清洗部位，也是下料部位，同时成品排出设备时可由蜡液包裹，防护效果较好。
19.4：本发明能够减小刻蚀溶液用量，减小刻蚀原材料用量，针对性较强，刻蚀时利用蜡液搭配刻蚀腔根据石英晶片刻蚀形状临时进行密封形成刻蚀空间，不对会刻蚀区域以外的石英晶片造成腐蚀，同样地在进行贴膜防护等过程中也避免了整体镀膜产生的成本消耗。
附图说明
20.图1为本发明的侧面内部结构示意图；图2为本发明的局部俯视内部结构示意图；图3为本发明的刻蚀组件部位正视内部放大结构示意图；图4为本发明的刻蚀头正视内部放大结构示意图；图5为本发明的刻蚀头底视内部结构示意图；图6为本发明的放置座正视内部结构示意图；图7为本发明的冷却管结构示意图；图8为本发明的刻蚀与清洗流程图。
21.图中：1、清洗液存储罐；2、排风管；3、滑杆；4、滑动座；5、固定架；6、隔板；7、蜡封箱；8、出料口；9、防护框架；10、传送带；11、电加热管二；12、支撑柱；13、蜡液槽；14、开口；15、齿轮三；16、电机三；17、立柱；18、轮齿；19、壳体；20、转盘；21、放置座；22、密封门；23、刻蚀液存储罐；24、电动伸缩杆二；25、电动伸缩杆一；26、刻蚀头；27、电机一；28、挡板；29、回收管；30、链条；31、驱动腔；32、电机二；33、驱动轴；34、齿轮一；35、滑块；36、布液管；37、导管二；38、冷却管；39、凹槽；40、搅拌轴；41、刻蚀腔；42、导管一；43、夹头；44、电动伸缩杆三；45、进料口；46、链轮；47、进液管；48、出液管；49、冷却液回收罐；50、冷却液布液罐；51、盛装盒；52、卡槽；53、电加热管一；54、压合部。
具体实施方式
22.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。
23.请参阅图1-8，本发明提供的一种实施例：一种石英晶片生产用易于控制钻刻程度的刻蚀设备，包括壳体19，壳体19首选圆柱状且内部中空的样式，所述壳体19的顶部连接有排风管2，排风管2外接有吸风设备及空气净化过滤设备对刻蚀过程中产生的气体进行吸附过滤，所述壳体19的内部安装有转盘20，转盘20直径与壳体19内径间隙配合，所述转盘20的顶部沿其圆周方向等间距布置有若干个用于放置石英晶片使用的放置座21，如图2所示，放置座21首先4个，所述放置座21的内部安装有电加热管一53，所述放置座21的顶部设有卡槽52，所述卡槽52的内侧放置有盛装盒51，所述盛装盒51的顶端延伸至放置座21上方，所述转盘20上方的壳体19外侧壁一侧设有进料口45，且相邻两个放置座21之间的转盘20顶部边缘位置处皆焊接有用于遮盖进料口45使用的密封门22。
24.由于密封门22与放置座21之间间隔布置，放置座21运动至进料口45部位时密封门22相当于打开状态，而当密封门22运动至进料口45部位时，放置座21能够转换运动至刻蚀工位区域等待生产使用，密封门22能够增加刻蚀过程中设备整体的密封性，同时结构简单，开启关闭随转盘20转动实现，不需要额外的控制机构，对防止有害气体逸出效果较好。
25.所述转盘20底部的轴心位置处一体成型有立柱17，所述立柱17的底端通过轴承与壳体19相连接，所述立柱17一侧的壳体19内部底端安装有用于带动转盘20旋转使用的电机三16，所述电机三16的输出端安装有齿轮三15，且立柱17外侧设有与齿轮三15相啮合的轮齿18。
26.所述壳体19外侧壁远离进料口45的一侧垂直焊接有蜡封箱7，所述壳体19上设有用于连通蜡封箱7使用的开口14，所述蜡封箱7的内部底端设有蜡液槽13，所述蜡封箱7内部顶端远离开口14的一侧竖直向下焊接有隔板6，所述隔板6的底端延伸至蜡液槽13内部底端位置处，所述隔板6外侧的蜡封箱7顶部呈阶梯状布置并设有出料口8，所述出料口8外侧的蜡封箱7顶部设有防护框架9，所述蜡液槽13与防护框架9之间安装有传送带10，传送带10用于将刻蚀后的石英晶片输送出使用，同时用于搅拌熔融状态下的蜡液使用防止表面凝结，所述传送带10的一端延伸至蜡液槽13内部靠近壳体19的一侧，所述传送带10的另一端贯穿出料口8并延伸至防护框架9内侧，且传送带10下方的蜡液槽13内部安装有电加热管二11，所述隔板6内侧与壳体19顶端之间水平焊接有一对滑杆3，所述壳体19与蜡封箱7的底部皆设有支撑柱12，且蜡封箱7与壳体19底部的支撑柱12底端高度相同，所述蜡封箱7与壳体19之间滑动连接有刻蚀组件。
27.具体地，蜡液槽13内部使用的蜡液可为石蜡，石蜡不与氢氟酸反应，蜡液槽13一方面主要用于刻蚀组件伺服使用，蘸取蜡液密封刻蚀周边区域，另一方面利用蜡液槽13密封出料口8部位，隔板6将出料口8与壳体19内部之间隔断，从而刻蚀过程中的有害气体不会由出料口8部位逸出，搭配进料口45部位的密封提升设备整体的密封性。
28.所述刻蚀组件包括用于滑动使用的滑动座4，所述滑动座4滑动连接于两侧滑杆3上，滑杆3上安装有用于带动滑动座4滑动使用的电动伸缩杆二24，所述滑动座4的底部升降布置有固定架5，所述滑动座4的底部对称安装有一对用于带动固定架5升降使用的电动伸缩杆一25，所述固定架5的底端翻转连接有刻蚀头26，所述刻蚀头26的两侧与固定架5之间
通过转轴相连接，刻蚀头26可根据石英产品的改变进行更换，所述固定架5上安装有用于带动刻蚀头26翻转使用的电机一27，刻蚀液及清洗液排出时会将刻蚀头26翻转进行，所述刻蚀头26的内部底端呈阵列状布置有刻蚀腔41，刻蚀腔41数目及范围大小应该大于石英晶片上的刻蚀数量及范围大小，即刻蚀腔41数量大于刻蚀图案数量，使每个刻蚀图案都能被刻蚀腔41覆盖同时还能预留出一部分方便都能被冷却部位覆盖，由于每个系列晶片大小以及刻蚀图案不同，故而刻蚀头26在结构不变的前提下进行适当规格调整且可拆卸方便满足不同大小晶片，不同大小刻蚀图案使用，所述刻蚀头26的内部顶端设有驱动腔31，所述驱动腔31与刻蚀腔41之间设有挡板28，所述刻蚀腔41内部中间位置处皆通过轴承安装有搅拌轴40，所述搅拌轴40的底端皆延伸至刻蚀腔41内部底端位置处，所述搅拌轴40的顶端皆延伸至驱动腔31内部并设有链轮46，所述刻蚀头26一端位置处的搅拌轴40顶端皆贯穿侧壁并延伸至刻蚀头26上方，延伸至刻蚀头26上方的搅拌轴40顶端皆设有齿轮一34，所述刻蚀头26的顶部安装有用于带动搅拌轴40旋转使用的电机二32，所述电机二32的输出端连接有驱动轴33，驱动轴33上等间距布置有与齿轮一34相啮合的齿轮二，且位于齿轮一34同一竖直平面内部链轮46外侧之间皆套设有链条30，利用单个电机二32带动整体搅拌轴40转动目的，所述驱动腔31的内部等间距布置有布液管36，所述布液管36上等间距连接有导管一42，所述导管一42远离布液管36的一端分别与各个部位的刻蚀腔41内部相连通，且布液管36的上游连接有高压气源，布液管36上游通过接头部件及相应管路分别连接刻蚀溶液和清洗液，即布液管36不仅能够输送刻蚀溶液，而且等待刻蚀完成后还能输送清洗液进行清洗使用目的，所述驱动腔31的内部等间距布置有回收管29，所述回收管29上等间距布置有导管二37，所述导管二37远离回收管29的一端分别与各个部位的刻蚀腔41内部相连通，高压气源的接通为了增加布液管36下游刻蚀液及清洗液的排放干净，避免相互残留的同时还用于排出回收液体时增压增加排出速率及排出洁净度效果，请参阅图7，提供一种冷却液能够均匀覆盖刻蚀区域刻蚀腔41侧边区域的冷却管路布置结构，所述刻蚀头26外侧壁底端的一侧设有冷却液布液罐50，所述刻蚀头26外侧壁底端的另一侧设有冷却液回收罐49，所述冷却液布液罐50与冷却液回收罐49上分别连接有进液管47和出液管48，且冷却液布液罐50与冷却液回收罐49之间的刻蚀头26内部底端连接有冷却管38，所述冷却管38沿着刻蚀腔41外侧呈“s”状布置，且刻蚀腔41外侧的刻蚀头26底部皆设有凹槽39，所述壳体19部位分别安装有刻蚀液存储罐23和清洗液存储罐1，且刻蚀液存储罐23和清洗液存储罐1皆布置于密封门22上方的壳体19内部。
29.在进行加工时，运动至刻蚀头26下方的石英晶片等待进行刻蚀，石英晶片26运动至蜡液槽13部位并下降蘸取蜡液，然后对准石英晶片覆盖刻蚀区域压合，此时刻蚀腔41分别对齐各个刻蚀图案等待注入刻蚀液进行刻蚀，冷却液流通使石蜡凝固定型，填补刻蚀头26与晶片表面之间的间隙，凹槽39设置的目的就是能够蘸取更多的蜡液满足密封使用，然后进行刻蚀生产，设定刻蚀液浓度，控制刻蚀液体积在刻蚀腔41内部定量刻蚀，先注入刻蚀溶液（氢氟酸），刻蚀过程中利用搅拌轴40搅拌增加刻蚀液浓度均匀性并避免气泡杂质的堆积，然后进行刻蚀溶液排出，排出后注入高压气源冲洗后再注入清洗液清洗，即无菌去离子水清洗，清洗后注入高压空气清洗管路及刻蚀腔41，即可进行高品质可控性较强的刻蚀生产使用。
30.同样的由于冷却液使用，冷却液沿着刻蚀图案的边缘流通使刻蚀图案边缘的温度
与图案中心的温度之间形成温度差，在电加热管一53的底端升温作用下较小冷却液影响范围，限制侧边腐蚀延伸，同时加快向温度较高的深度方向刻蚀效果。
31.刻蚀完成后刻蚀头26带动石英晶片整体运动至蜡液槽13部位，刻蚀头26与石英晶片之间的蜡液熔融，晶片掉落至传送带10上即可输送出，输送出的晶片表面包裹蜡液，冷却后形成蜡保护膜，后续生产时转运等较为方便避免磨损和碰撞，同时石蜡回收较为方便，加热液体漂浮分离即可较为常见，在此不做赘述。
32.所述刻蚀头26与盛装盒51之间设有锁定组件，所述锁定组件包括对称布置于刻蚀头26两侧的滑块35，所述滑块35上滑动连接有夹头43，所述滑块35的内侧安装有用于带动夹头43滑动使用的电动伸缩杆三44，所述夹头43的内侧呈斜面状，且盛装盒51外侧壁顶端的两侧皆设有与夹头43相适配的压合部54。
33.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。