CN110473818A - 一种晶片自动腐蚀喷淋设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶片生产技术领域，尤其涉及一种晶片自动腐蚀喷淋设备，包括控制器、工作箱、晶片固定架以及与控制器电连接的药液泵组、冲刷装置和冲洗装置，晶片固定架设置于工作箱内用于固定放入工作箱中的晶片，药液泵组与工作箱连接用于向工作箱内泵送药液，工作箱开设有排液口用于排出药液，冲刷装置安装于工作箱用于使工作箱的药液流动形成药液流冲刷晶片，冲洗装置安装于工作箱用于向晶片喷淋冲洗液清洗晶片。一方面，避免药液对工人身体造成伤害，同时降低人工投入，另一方面，避免人工操作造成的质量稳定性较差的问题，提高产品的一致性，同时提高晶片生产的自动化程度，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及晶片生产技术领域，尤其涉及一种晶片自动腐蚀喷淋设备。
背景技术
现有技术中，晶片研磨后需要通过腐蚀液腐蚀，主要目的是消除晶片表面的残余应力，降低损伤层厚度，为下一步抛光做好准备。
现有操作的流程均是通过人工将放置有若干数量晶片的卡塞盒放置到装满腐蚀液的箱体中，操作人员使腐蚀液浸没晶片，并将卡塞盒呈水平向下45°角上下摆动约30°角，需重复约4分钟，且完成腐蚀后，需从腐蚀液中取出立即用冲洗液冲洗卡塞盒的晶片外周1分钟，上述腐蚀和冲洗的动作需重复多次，由于目前人工操作晶片腐蚀过程，存在的主要问题有：
1、操作时间长，单次腐蚀循环操作需20分钟，人员容易疲劳，批量生产耗时耗力；
2、腐蚀液具有腐蚀性，人工操作对工人的身体具有一定的危害风险；
3、人工操作由于主观差异以及不同工人的熟练程度不同，操作过程的精确度较低，导致晶片生产质量的一致性较差，质检合格率波动较大，造成废品率较高。
发明内容
本发明的目的是提供有助于实现晶片腐蚀自动化，降低人工投入，保障工人健康，提高产品生产质量的一种晶片自动腐蚀喷淋设备。
为了实现上述目的，本发明提供一种晶片自动腐蚀喷淋设备，包括控制器、工作箱、晶片固定架以及与控制器电连接的药液泵组、冲刷装置和冲洗装置，所述晶片固定架设置于工作箱内用于固定放入工作箱中的晶片，所述药液泵组与工作箱连接用于向工作箱内泵送药液，所述工作箱开设有排液口用于排出药液，所述冲刷装置安装于工作箱用于使工作箱的药液流动形成药液流冲刷晶片，所述冲洗装置安装于工作箱用于向晶片喷淋冲洗液清洗晶片。
可选的，所述冲刷装置包括一端开口的喷淋管和用于向喷淋管输送药液或冲洗液的冲刷泵组，所述喷淋管沿圆周方向开设有若干喷淋口，所述喷淋口沿喷淋管轴向方向延伸，所述冲刷泵组连接有输液管，所述喷淋管与输液管连通且转动连接。
可选的，所述冲刷泵组的进液端连接于工作箱内，所述冲刷泵组的出液端通过输液管与喷淋管连通。
可选的，所述喷淋口沿喷淋管径向方向向外呈弧形设置。
可选的，所述冲刷装置还包括导液管，所述导液管与输液管连通，所述导液管从喷淋管的开口端套入喷淋管并与喷淋管之间形成喷淋间隙，所述喷淋管设有内腔，所述内腔与导液管开口端相对的一侧壁设有用于受到冲击带动喷淋管转动的驱动部，所述导液管、内腔、喷淋间隙与喷淋口依次连通。
可选的，所述内腔安装有稳定架，所述稳定架设有导流斜面，用于使导液管中喷出的液体撞击内腔的内壁后反射时通过导流斜面向内腔四周扩散。
可选的，所述稳定架设有锥形套管，所述锥形套管的外侧面形成所述导流斜面，所述导液管的出液端内置于锥形套管内。
可选的，所述冲刷装置还包括用于驱动喷淋管周向转动的驱动机构。
可选的，所述驱动机构包括第一吸附件、第二吸附件、摆动磁体和电源，所述第一吸附件和第二吸附件分别设置于摆动磁体的两端，所述摆动磁体与喷淋管固定连接且绕喷淋管轴线摆动，所述电源分别与第一吸附件和第二吸附件电连接，所述控制器与电源通讯连接。
可选的，还包括冲洗液箱，所述冲洗液箱通过冲刷泵组与喷淋管连接。
可选的，还包括用于存放药液的药液箱，所述工作箱分别通过药液泵组和排液口与药液箱连通。
可选的，还包括药液配比装置，所述药液配比装置包括若干原料罐以及与所述原料罐数量对应的若干计量泵，所述原料罐通过计量泵与药液箱连接，所述计量泵与控制器电连接。
可选的，所述冲洗装置包括冲洗泵以及若干设置于工作箱上用于向工作箱内的晶片喷射冲洗液的冲洗管，所述冲洗泵与控制器电连接。
实施本发明的实施例，具有以下技术效果：
本发明通过将晶片放置于晶片固定架上，并通过药液泵组向工作箱中通入药液，当药液浸没晶片，通过冲刷装置扰动药液形成药液流冲刷晶片，实现对晶片表面的腐蚀，腐蚀完成后，将药液通过排液口排至药液箱，关闭排液口后，冲洗装置立即喷射冲洗液稀释残留在晶片表面的药液，避免药液继续腐蚀晶片，晶片药液冲刷和冲洗无需人工操作，可通过控制器设定进行工作，一方面，避免药液对工人身体造成伤害，同时降低人工投入，另一方面，避免人工操作造成的质量稳定性较差的问题，提高产品的一致性，同时提高晶片生产的自动化程度，提高生产效率。
附图说明
图1是本发明优选实施例1的结构示意图；
图2是本发明优选实施例1的工作箱及冲刷装置的结构示意图；
图3是本发明优选实施例1的冲刷装置的部分结构示意图；
图4是本发明优选实施例1的冲刷装置部分结构的爆炸图；
图5是本发明优选实施例1的冲刷装置部分结构的剖视图；
图6是本发明优选实施例1的稳定架的结构示意图；
图7是本发明优选实施例1的喷淋管的横截面示意图；
图8是本发明优选实施例2的冲刷装置部分结构的爆炸图；
图9是本发明优选实施例2的冲刷装置部分结构的剖视图；
图10是本发明优选实施例2的喷淋管的横截面示意图；
图11是本发明优选实施例2中驱动机构的结构示意图。
附图标记说明：
1、控制器，2、工作箱，21、排液口，22、箱盖，3、晶片固定架，4、药液泵组，5、冲刷装置，51、喷淋管，511、喷淋口，512、内腔，513、涡流凸起，514、导向斜面，52、冲刷泵组，53、导液管，531、滚柱轴承，54、喷淋间隙，55、稳定架，551、锥形套管，552、导流斜面，553、支撑臂，554、贴合板，56、驱动机构，561、摆动磁体，562、第一吸附件，563、第二吸附件，564、电源，6、冲洗装置，61、冲洗管，7、冲洗液箱，8、药液箱，9、药液配比装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
实施例1：
参考图1－图7，本实施例提供了一种晶片自动腐蚀喷淋设备，包括控制器1、工作箱2、晶片固定架3以及与控制器1电连接的药液泵组4、冲刷装置5和冲洗装置6，晶片固定架3设置于工作箱2内用于固定放入工作箱2中的晶片，药液泵组4与工作箱2连接用于向工作箱2内泵送药液，工作箱2开设有排液口21用于排出药液，冲刷装置5安装于工作箱2用于使工作箱2的药液流动形成药液流冲刷晶片，冲洗装置6安装于工作箱2用于向晶片喷淋冲洗液清洗晶片。
本发明通过将晶片放置于晶片固定架3上，并通过药液泵组4向工作箱2中通入药液，当药液浸没晶片，通过冲刷装置5扰动药液形成药液流冲刷晶片，实现对晶片表面的腐蚀，腐蚀完成后，将药液通过排液口排至药液箱，关闭排液口后，冲洗装置6立即喷射冲洗液稀释残留在晶片表面的药液，其中，本实施例中的冲洗液为纯水，从而避免药液继续腐蚀晶片，晶片药液冲刷和冲洗无需人工操作，可通过控制器1设定进行工作，一方面，避免药液对工人身体造成伤害，同时降低人工投入，另一方面，避免人工操作造成的质量稳定性较差的问题，提高产品的一致性，同时提高晶片生产的自动化程度，提高生产效率。
本实施例中的控制器1可为plc逻辑控制器，本领域普通技术人员在获知现有技术的基础上采用本领域常规技术手段进行编程实现对药液泵组4、冲刷装置5和冲洗装置6的逻辑控制。
参考图2－图7，具体的，冲刷装置5包括一端开口的喷淋管51和用于向喷淋管51输送药液或冲洗液的冲刷泵组52，喷淋管51沿圆周方向开设有五个喷淋口511，喷淋口511沿喷淋管51轴向方向延伸，冲刷泵组52连接有输液管，喷淋管51与输液管连通且转动连接，在本实施例中，工作箱2中的药液浸没晶片和喷淋管51，当冲刷泵组52通过将药液泵送到喷淋管51时，喷淋管51从喷淋口511中喷出，当喷淋管51旋转时，喷淋口511中喷出的药液带动工作箱2中的药液形成360°喷射药液流，该药液流作用于晶片，从而对晶片表面进行腐蚀；
另外，通过设置喷淋管51使药液形成药液流冲刷晶片，过程中晶片保持静止，进一步提高了晶片腐蚀过程中的稳定性。
参考图1，进一步的，冲刷泵组52的进液端连接于工作箱2内，冲刷泵组52的出液端通过输液管与喷淋管51连通，故从喷淋管51喷出的药液与腐蚀晶片后的药液能很好的在工作箱2内形成自循环，更好的解决了现有技术中药液浓度不均导致的腐蚀时间不容易控制的问题，提高晶片生产的质量一致性和生产的效率。
其中，参考图7，本实施例中的喷淋口511沿喷淋管51径向方向向外呈弧形设置，使喷淋口511在喷淋过程中，从喷淋口511流动的液体压力作用于喷淋管51，驱动喷淋管51周向转动，可无需设置装置驱动喷淋管51转动。
进一步的，参考图4和图5，冲刷装置5还包括导液管53，导液管53与输液管连通且转动连接，导液管53从喷淋管51的开口端套入喷淋管51并与喷淋管51之间形成喷淋间隙54，喷淋管51设有内腔512，内腔512与导液管53开口端相对的一侧壁设有用于受到冲击带动喷淋管51转动的驱动部，本实施例的驱动部为绕喷淋管51轴向布置的涡流凸起513，可以理解的是，本领域普通技术人员在基于本技术原理可将驱动部设置为涡流凸起513或涡流凹槽，导液管53、内腔512、喷淋间隙54与喷淋口511依次连通，通过使导液管53中喷出的液体冲击涡流凸起513，从而推动喷淋管51转动，增加了驱动喷淋管51转动的力，提高喷淋管51转动的稳定性，且冲击涡流凸起513后反射的液体进入喷淋间隙54中从喷淋口511喷出，由于喷淋间隙54中液体流速较快，因此，当液体从喷淋口511中喷出时，进一步增强了喷淋口511喷出液体的压力，从而增强了推动喷淋管51转动的力，便于带动工作箱2中的药液形成360°的药液流，提高晶片冲刷的效率。
另外，内腔512设有导向斜面514，导向斜面514向喷淋管51轴向方向倾斜，进一步将液体导向喷淋间隙54，提高液体流动的稳定性。
本实施例中，喷淋管51通过滚柱轴承531与导液管53连接，使喷淋管51的启动阻力较小，使喷淋管51可以快速响应进行喷淋操作，且本实施例中的滚柱轴承531采用聚四氟乙烯制成，从而避免药液腐蚀，提高使用寿命。
参考图4－图6，其中，本实施例的内腔512安装有稳定架55，稳定架55设有导流斜面552，具体的，稳定架55设有锥形套管551，锥形套管551的外侧面形成导流斜面552，锥形套管551设置于导液管53的出液端，一方面，使导液管53中喷出的液体撞击内腔512的内壁后反射时通过导流斜面552向内腔512四周扩散，避免冲击内腔512反射的液体与导液管53喷出的液体撞击产生较大幅度的振动和共振，有助于提高喷淋管51喷淋过程中药液流动的稳定性，另一方面，使锥形套管551的较小内径的一端小于导液管53的内径，从而使导液管53喷出的液体经过锥形套管551较小内径的端口喷出时，提高喷射的液体的压力，便于驱动喷淋管51转动。其中，导液管53的出液端与锥形套管551之间具有间隙，避免稳定架55旋转时与导液管53的出液端碰撞磨损产生振动及杂质隐患，从而避免喷淋管51喷射的液体不稳定且混入杂质。
另外，锥形套管551圆周方向设有若干支撑臂553，支撑臂553背向锥形套管551的一端设有用于与内腔内壁贴合的贴合板554，贴合板抵接贴合于内腔512的内壁，提高锥形套管551使用的稳定性，其中，支撑臂553在本实施例中为轻薄的导流板，有助于减小液体流动的阻力。
本实施例的冲刷装置5有两组，分别设置于晶片固定架3固定晶片位置的上下两侧，全方位实现对晶片的腐蚀操作。
参考图1和图2，进一步的，本实施例还包括冲洗液箱7，冲洗液箱7通过冲刷泵组52与喷淋管51连接，在喷淋管51喷射药液腐蚀晶片完成后，通过冲刷泵组52向喷淋管51中泵送冲洗液，实现360°喷射冲洗液流，实现对晶片的清洗。
本实施例还包括用于存放药液的药液箱8，工作箱2分别通过药液泵组4和排液口21与药液箱8连通，一方面，工作箱2排放药液时，通过排液口21将药液排放到药液箱8中暂存，当药液箱8中的药液可以循环利用时，可通过药液泵组4从药液箱8中向工作箱2泵入药液，实现药液的循环利用，降低成本消耗，减少污染，另一方面，药液箱8连接有排污管用于排出无法继续使用的药液，方便进行更换药液。
还包括药液配比装置9，药液配比装置9包括若干原料罐以及与原料罐数量对应的若干计量泵，原料罐通过计量泵与药液箱8连接，计量泵与控制器1电连接，通过控制器1控制计量泵的开关，实现自动向药液箱8中通入预设比例的药物进行配药，提高了配药的效率和精度，消除了人为的不稳定因素，提高配药的效率，且使用过程中，可按需即时配药，减少过多配药造成的浪费，避免配少用量时多次配药造成的效率低下问题。
进一步的，冲洗装置6包括冲洗泵以及若干设置于工作箱2上用于向工作箱2内的晶片喷射冲洗液的冲洗管61，若干冲洗管61的出液口呈点阵排列，均匀喷洒冲洗液，冲洗泵与控制器1电连接，与喷淋管51喷淋冲洗液配合，提高晶片腐蚀完成后冲洗的效率，快速稀释残留在晶片表面的药液，提高晶片生产质量。
其中，工作箱2设有箱盖22，冲洗管61设置于箱盖22内侧，一方面，箱盖22可盖设于工作箱2上，使晶片的腐蚀过程在密封环境中进行，防止晶片腐蚀过程中产生的腐蚀性有害气体造成职业危害，提高设备使用安全性。
实施例2：
参考图8－图11，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的冲刷装置5还包括用于驱动喷淋管51周向转动的驱动机构56，具体的，驱动机构56包括第一吸附件562、第二吸附件563、摆动磁体561和电源564，第一吸附件562和第二吸附件563分别设置于摆动磁体561的两端，摆动磁体561与喷淋管51固定连接且绕喷淋管51轴线摆动，电源564分别与第一吸附件561和第二吸附件562电连接，控制器1与电源564通讯连接，通过控制器1控制电源564脉冲式交替“通电－断电”作用下，使第一吸附件和第二吸附件交换吸附摆动磁体561，从而带动喷淋管51在摆动，设置喷淋管51的摆动角度为30－60°，使药液从喷淋口511中喷出形成药液流作用于晶片，进行晶片的腐蚀，因此，本实施例中的喷淋口511沿喷淋管51轴向及径向方向延伸。
本发明的操作步骤为：
步骤一：腐蚀材料的准备，将相应的原料放入不同的原料罐中，将晶片安装到晶片固定架3上；
步骤二：控制器1控制计量泵抽取按比例抽取不同原料罐中的原料通入药液箱8中混合形成药液；
步骤三：启动药液泵组4，将药液通入工作箱2中，当药液浸没晶片和喷淋管51后，启动冲刷泵组52，使喷淋管51喷出药液形成药液流对晶片进行腐蚀操作；
步骤四：完成腐蚀后，打开工作箱2的排液口21，将药液从工作箱2中快速排空到药液箱8中；
步骤五：工作箱2中的药液排空后，启动冲洗装置6，通过冲洗管61喷射冲洗液，快速稀释残留在晶片表面的药液，同时冲刷泵组52从冲洗液箱7抽取冲洗液泵入喷淋管51产生细密喷射的冲洗液继续对晶片进行喷淋，进一步提高稀释晶片表面药液的效率，实现对晶片的清洗。
当工作箱2完成一个腐蚀工作循环后，工作箱2通过排液口21将药液排出到药液箱8暂存，以便排空工作箱2进行晶片的清洗，当腐蚀清洗后的镜片取出后，药液箱8暂存的药液可通过药液泵组4泵回工作箱2进行下一腐蚀工作循环。
综上，本发明通过将晶片放置于晶片固定架3上，并通过药液泵组4向工作箱2中通入药液，当药液浸没晶片，通过冲刷装置5扰动药液形成药液流冲刷晶片，实现对晶片表面的腐蚀，腐蚀完成后，将药液通过排液口21排至药液箱，关闭排液口后，冲洗装置6立即喷射冲洗液稀释残留在晶片表面的药液，避免药液继续腐蚀晶片，晶片药液冲刷和冲洗无需人工操作，可通过控制器1设定进行工作，一方面，避免药液对工人身体造成伤害，同时降低人工投入，另一方面，避免人工操作造成的质量稳定性较差的问题，提高产品的一致性，同时提高晶片生产的自动化程度，提高生产效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种晶片自动腐蚀喷淋设备，其特征在于，包括控制器、工作箱、晶片固定架以及与控制器电连接的药液泵组、冲刷装置和冲洗装置，所述晶片固定架设置于工作箱内用于固定放入工作箱中的晶片，所述药液泵组与工作箱连接用于向工作箱内泵送药液，所述工作箱开设有排液口用于排出药液，所述冲刷装置安装于工作箱用于使工作箱的药液流动形成药液流冲刷晶片，所述冲洗装置安装于工作箱用于向晶片喷淋冲洗液清洗晶片。
2.根据权利要求1所述的晶片自动腐蚀喷淋设备，其特征在于，所述冲刷装置包括一端开口的喷淋管和用于向喷淋管输送药液或冲洗液的冲刷泵组，所述喷淋管沿圆周方向开设有若干喷淋口，所述喷淋口沿喷淋管轴向方向延伸，所述冲刷泵组连接有输液管，所述喷淋管与输液管连通且转动连接。
3.根据权利要求2所述的晶片自动腐蚀喷淋设备，其特征在于，所述冲刷泵组的进液端连接于工作箱内，所述冲刷泵组的出液端通过输液管与喷淋管连通。
4.根据权利要求2所述的晶片自动腐蚀喷淋设备，其特征在于，所述喷淋口沿喷淋管径向方向向外呈弧形设置。
5.根据权利要求2所述的晶片自动腐蚀喷淋设备，其特征在于，所述冲刷装置还包括导液管，所述导液管与输液管连通，所述导液管从喷淋管的开口端套入喷淋管并与喷淋管之间形成喷淋间隙，所述喷淋管设有内腔，所述内腔与导液管开口端相对的一侧壁设有用于受到冲击带动喷淋管转动的驱动部，所述导液管、内腔、喷淋间隙与喷淋口依次连通。
6.根据权利要求5所述的晶片自动腐蚀喷淋设备，其特征在于，所述内腔安装有稳定架，所述稳定架设有导流斜面，用于使导液管中喷出的液体撞击内腔的内壁后反射时通过导流斜面向内腔四周扩散。
7.根据权利要求6所述的晶片自动腐蚀喷淋设备，其特征在于，所述稳定架设有锥形套管，所述锥形套管的外侧面形成所述导流斜面，所述导液管的出液端内置于锥形套管内。
8.根据权利要求2所述的晶片自动腐蚀喷淋设备，其特征在于，所述冲刷装置还包括用于驱动喷淋管周向转动的驱动机构。
9.根据权利要求8所述的晶片自动腐蚀喷淋设备，其特征在于，所述驱动机构包括第一吸附件、第二吸附件、摆动磁体和电源，所述第一吸附件和第二吸附件分别设置于摆动磁体的两端，所述摆动磁体与喷淋管固定连接且绕喷淋管轴线摆动，所述电源分别与第一吸附件和第二吸附件电连接，所述控制器与电源通讯连接。
10.根据权利要求2所述的晶片自动腐蚀喷淋设备，其特征在于，还包括冲洗液箱，所述冲洗液箱通过冲刷泵组与喷淋管连接。
11.根据权利要求1所述的晶片自动腐蚀喷淋设备，其特征在于，还包括用于存放药液的药液箱，所述工作箱分别通过药液泵组和排液口与药液箱连通。
12.根据权利要求1所述的晶片自动腐蚀喷淋设备，其特征在于，还包括药液配比装置，所述药液配比装置包括若干原料罐以及与所述原料罐数量对应的若干计量泵，所述原料罐通过计量泵与药液箱连接，所述计量泵与控制器电连接。
13.根据权利要求1所述的晶片自动腐蚀喷淋设备，其特征在于，所述冲洗装置包括冲洗泵以及若干设置于工作箱上用于向工作箱内的晶片喷射冲洗液的冲洗管，所述冲洗泵与控制器电连接。
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