[发明专利]一种实验室用汽化蚀刻设备

说明书

技术领域

本发明涉及蚀刻设备技术领域，具体涉及一种实验室用汽化蚀刻设备。

背景技术

在微电子工业中，湿法刻蚀是通过化学刻蚀液和被刻蚀物质之间的化学反应将被刻蚀物质剥离下来的刻蚀方法。大多数湿法刻蚀是不容易控制的各向同性刻蚀。特点是适应性强，表面均匀性好、对硅片损伤少，几乎适用于所有的金属、玻璃、塑料等材料。缺点在于图形刻蚀保真表面不理想，刻蚀图形的最小线难以掌控；干法刻蚀的刻蚀剂是等离子体，是利用等离子体和表面薄膜反应，形成挥发性物质，或直接轰击薄膜表面使之被腐蚀的工艺。特点是能实现各向异性刻蚀，从而保证细小图形转移后的保真性。缺点在于造价高，用于微流控芯片制备的较少。

实际操作中本领域技术人员发现，将蚀刻液汽化或者雾化呈微小液滴，并以一定的压力喷射在蚀刻工件的表面，能一定程度上改善湿法蚀刻最小线难以掌控的缺陷。现有技术中用于实验室小型试验的设备通常采用喷淋、浸泡能蚀刻手段，未见相关的汽化设备。因此，设计一种满足汽化蚀刻需要的实验室设备，是本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种实验室用汽化蚀刻设备，该蚀刻设备中配合设置有蚀刻液汽化设备和汽相导出组件，满足汽化蚀刻液并喷淋的试验需要。

为实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种实验室用汽化蚀刻设备，包括密闭的操作箱体，操作箱体的两侧对应设置有凸出的进料口和出料口，进料口、操作箱体和出料口中设置有用于输送蚀刻工件的输送机构，其特征在于，还包括蚀刻液储槽、雾化汽化组件和汽相导出组件，雾化汽化组件与蚀刻液储槽相配合，汽相导出组件用于将蚀刻液汽化产物导出至输送机构顶端的蚀刻工件表面。

蚀刻液中组分存在升温分解的可能，或者组分之间升温下易发生反应，为了避免上述问题，优选的技术方案为，雾化汽化组件为设置在蚀刻液储槽中的超声雾化组件，或者为与蚀刻液储槽相通的射流雾化组件。超声雾化和射流雾化两种将蚀刻液雾化的方式均不用加热反应液，雾化或者汽化的汽相中各组分的含量与蚀刻液中一致。进一步的，雾化汽化组件包括但不限于上述两种常温雾化汽化的方式，还可采用现有技术中任意一种已知的雾化汽化方式替代，满足不破坏蚀刻液汽相组成、组分不分解、组分之间不发生反应的要求即可。

超声雾化组件利用电子高频震荡，通过陶瓷雾化片的高频谐振，将蚀刻液中物质的分子键打散而产生自然飘逸的雾态，与现有技术中的超声波加湿器雾化组件相同；射流雾化是根据文丘里喷射原理，利用压缩空气通过细小管口形成高速气流，产生的负压带动液体或其它流体一起喷射到阻挡物上，在高速撞击下向周围飞溅使液滴变成雾状微粒从出气管喷出。其中，射流雾化所采用的压缩空气必须为洁净处理后的压缩保护气体，通常为氮气。

为了保证蚀刻液雾化汽化后的汽相能稳定并具有一定压力喷射到工件表面，优选的技术方案为，汽相导出组件包含出汽管、补风机构、稳压阀和喷头，出气管的一端与蚀刻液储槽顶端或雾化汽化组件连接，另一端与喷头连接；补风机构与出汽管连接并用于向出汽管中补入洁净氮气；稳压阀连接在出汽管上，导出组件包含两个喷头，两个喷头相对设置在蚀刻工件的两侧斜上方，喷头的喷嘴倾斜向下设置。 喷嘴设置在工件斜上方可避免汽相液化后液滴滴落至工件表面，影响汽相在工件表面冷凝蚀刻的均匀性。由于直接采用雾化喷头喷出的液滴大小分布区间较大，而且，不同蚀刻液表面张力和粘度不一，采用相同的喷头所喷出的液滴大小也有区别。利用管道和部分机构进行送风，粒径较大的液滴与管壁接触液化，粒径较小的液滴喷出，液滴大小分布区间较小。

为了使上述的试验设备适用于不同大小工件的蚀刻处理，优选的技术方案为，喷头与定位件一一对应固定连接，所述定位件上配合设置有升降驱动机构和/或间距调节机构，升降驱动机构用于调节喷嘴与蚀刻工件的高度间距，间距调节机构用于调节两喷嘴的水平间距。

为了便于实现自动控制，优选的技术方案为，所述升降驱动机构为升降直线气缸，升降直线气缸的缸体与操作箱体的顶面连接，升降直线气缸的活塞杆与定位件固定连接。

为了简化驱动机构，减少导轨等部件的使用，避免向高洁净度的箱体中引入新的杂质，优选的技术方案为，升降直线气缸的缸体与操作箱体的顶面铰接连接，间距调节机构为斜撑直线气缸，斜撑直线气缸的缸体和活塞杆分别与升降直线气缸的缸体以及操作箱体的顶面铰接连接，升降直线气缸的中心轴和斜撑直线气缸的中心轴位于同一平面内。