CN110993528A - 一种湿法刻蚀单面基板的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于湿法刻蚀技术领域，具体为一种湿法刻蚀单面基板的装置。本发明装置主要包括导热底座、带孔防刻蚀液蒸发盖的刻蚀杯、可安拆的温度计和加热型机械搅拌器；其中导热底座是槽壁顶端带关卡的导热浅槽底座及防刻蚀液渗漏的垫子等组成；溶液刻蚀杯是略比底座小的通孔刻蚀容器；防液体蒸发盖为带圆孔的容器盖。本发明设计的湿法刻蚀平板的装置，具有装置结构简单、重复使用性较高、成本低、可实现平板的大面积刻蚀等优势，能满足各领域对大面积单面平板材料的刻蚀的需求。

Description

一种湿法刻蚀单面基板的装置
技术领域
本发明属于湿法刻蚀技术领域，具体涉及一种湿法刻蚀单面基板的装置。
背景技术
湿法刻蚀工艺主要是指采用化学药品溶液对刻蚀物进行刻蚀的技术，具体为通过刻蚀液与刻蚀物接触发生化学反应，改变刻蚀物的结构，使无光刻胶覆盖的刻蚀物部分脱离基板表面，而把有光刻胶覆盖的刻蚀物区域保存下来，这样在基板上就得到了所需要的刻蚀物图形。湿法刻蚀以干法刻蚀相比，具有较高的刻蚀工艺稳定性、较简单的刻蚀设备及工艺、易于批量生产和较低的刻蚀成本。
在光伏太阳能电池半导体制造等行业中，往往需要对单面基板进行刻蚀，为此，部分技术人员研发了一些单面基板刻蚀的装置，如CN 207651451 U公开了一种硅片单面刻蚀装置，将硅片置于旋转工作台上旋转，用喷淋装置向硅片表面喷淋刻蚀液，硅片表面上的刻蚀液在离心力作用下，向外扩散铺满整个硅片表面，两者相互反应达到刻蚀效果，此装置可适用于不同刻蚀需求的产品，灵活性高；CN 105225992 A公开了一种刻蚀装置及晶圆片单面刻蚀方法，利用夹紧装置夹紧放置在底座上的多个夹片环和多个晶圆片后，刻蚀液通过夹片环的进液槽注入，来实现晶圆片的刻蚀，提高了晶圆片的刻蚀效率，降低了其刻蚀成本。
然而上述单面基板刻蚀装置存在一些局限性：（1）不能对整个刻蚀过程中的刻蚀液进行温度测量；（2）装置中涉及到旋转、喷淋等其成本较高，不利于小型科研实验室使用；（3）刻蚀装置未配备加热、搅拌器，其刻蚀速率较慢；（4）刻蚀装置适用的刻蚀平板材料及形状比较单一。
发明内容
针对现有单面基板湿法刻蚀装置存在的不足，本发明的目的在于提出一种新型可单面湿法刻蚀基板的装置。
本发明提出的湿法刻蚀单面基板的装置，其结构包括：导热底座、带孔防刻蚀液蒸发盖的刻蚀杯、可安拆的温度计和加热型机械搅拌器；其中：
所述的导热底座，由槽壁顶端带关卡和底部中心带基板托的导热浅槽底座和防刻蚀液渗漏垫子等组成。
进一步地，所述的关卡为不易腐蚀的聚四氟乙烯（Poly tetra fluoro ethyleneptfe，PTFE或Teflon）、硅胶或其他硬材质的楔子；基板托及底座的材料为金属，其形状大小可依据被刻蚀薄板形状而定。
进一步地，所述的防刻蚀液渗漏的垫子为不易腐蚀的PTFE、硅胶等软质材料，其形状与底座及基板托形状相同。
所述的带孔防刻蚀液蒸发盖的刻蚀杯，由略比底座小的且带防漏垫圈的卡槽和底座连接缺口的通孔刻蚀容器杯和带孔防刻蚀液蒸发盖构成；所述通孔刻蚀容器杯形状可为与基板形状相同的连通台体。
进一步地，所述连通台体的最大通口四周延伸1-3cm水平板，其水平板最外圈设有3-4个缺口，缺口大小与导热底座内壁的关卡匹配，便于导热底座与通孔刻蚀容器杯连通体旋转连接，可实现与导热底座浅槽的底座相内切。
进一步地，所述防漏垫圈的卡槽大小和形状与防刻蚀液渗漏的垫子相吻合；设置于连通台体最大通孔的水平板靠内侧1-2cm处，与底座连接缺口相隔0.2-1cm。
所述的带孔防液体蒸发盖有利于刻蚀中蒸气从孔中排出、防止刻蚀液快速蒸发及安装其他加快刻蚀的器材，其孔的个数可为2-4个。
所述的可安拆的温度计和加热型机械搅拌器，分别用于测量刻蚀液温度和加快刻蚀速率，并将温度计及机械搅拌器的搅拌棒子插于所述的防蒸发容器盖相应大小的孔中，其加热机械搅拌器及温度计可根据需求灵活安装拆除。温度计和加热型机械搅拌器由市场购置。
本发明中，所用的单面基板材料，可以是圆形、方形、梯形或其他有规则形状的金属板、硅片、玻璃片、有机材料薄板，其刻蚀的区域面积形状可为规则图形或无规则图形，也可为简单或复杂图形。
本发明中，所述的湿法刻蚀，其所用刻蚀液可为酸碱溶液，也可为其他腐蚀剂；此湿法刻蚀是刻蚀液与待刻单面基板材料的某些区域发生化学反应。
本发明中，所述的导热底座、带孔防刻蚀液蒸发盖的刻蚀杯、可安拆的温度计和加热型机械搅拌器棒子等各部分材质在选材时，应保证其不与刻蚀液发生任何反应。
本发明设计的湿法刻蚀基板的装置，具有优良的单面刻蚀可控性、重复使用性高、成本低、刻蚀基板大小及图形设计自由灵活等优势，既能实现刻蚀液温度测量又能加快刻蚀速率，能满足各领域对基板湿法刻蚀的单面性需求。
附图说明
图1为本发明中实施例中湿法刻蚀单面4寸硅片的装置的导热底座。
图2本发明中实施例中湿法刻蚀单面4寸硅片的装置的带孔防蒸发盖的刻蚀杯。
图中标号：1为底座， 2为有带孔防蒸发盖的刻蚀杯，3为温度计，4为机械搅拌器机械棒；101为底座上部的正方形的楔子，102为底座底部上的基板托，用于放置刻蚀的4寸Si片，103为导热浅槽底座，104为防刻蚀液渗漏垫子；201为刻蚀杯上与导热底座相连接的底座连接缺口，202为防漏垫圈卡槽，203为带孔防蒸发盖，204为温度计可插拔的孔，205为机械棒可插拔的孔，206为排出刻蚀中蒸汽的孔。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。附图在此作为本发明的一部分用于充分说明本发明。附图中给出了本发明的具体实施例及相关图，用来解释本发明的湿法刻蚀单面基板的装置。此处所描述的具体实施方式仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
实施例
本实施例中，其装置主要涉及4英寸单面硅（Si）片的碱性溶液刻蚀Si，所以其装置基板托102、导热浅槽底座103（如图1所示）、防刻蚀液渗漏垫子104、防漏垫圈卡槽202、带孔蒸发盖203等底面均设计为圆形，所选用导热浅槽底座103及基板托102材质为铜，防刻蚀液渗漏垫子104材质为软质PTFE，带孔蒸发盖203、刻蚀容器杯及机械搅拌器的机械棒为硬质PTFE；在导热底座中，浅槽壁上设计三个楔子关卡101，其楔子上底面为1.4cm的正方形，内测设计为曲面形，硅片托槽102直径为10.2cm，导热浅槽底座103底面内圆为15cm，外环为16cm（底座厚度1cm）；刻蚀容器杯2为圆柱及圆台连通体，其底部水平外圈直径15.8cm，连通体圆台直径为10cm，及圆柱底面直径为8cm，设计三个缺口201，其形状为1.5cm的正方形；带孔蒸发盖203上下底圆直径分别为9cm、7cm（圆台高度为2cm），其盖上设计3个圆孔，分别插水银温度计204、PTFE机械搅拌器的棒子205和排出刻蚀中蒸汽的孔206。
在4寸Si片刻蚀前，将Si片至于导热浅槽底座的基板托102上，将防刻蚀液渗漏垫子104放于Si片上，将底座关卡101与底座连接缺口201对应连接刻蚀设备，此时注意防刻蚀液渗漏垫子104与刻蚀杯底部防漏垫圈卡槽202相对齐，通过旋转将底座关卡101与底座连接缺口201错开将其锁住，从而完成Si片刻蚀装置准备，添加去离子水检查刻蚀装置是否漏液，若不漏液可将水移除，然后加上已加热好的KOH和乙醇混合的刻蚀液，盖上带孔的防蒸发盖203，将整个装置置于加热型机械搅拌器上，将提前配置好的温度计3和机械搅拌棒子4分别插入带孔的防蒸发盖孔204和205的中，对硅片进行碱性溶液刻蚀，其刻蚀参数及Si片刻蚀掩膜可参照《一种硅湿法刻蚀工艺》（CN1710705 A）中的具体实施例。

Claims (8)

1.一种湿法刻蚀单面基板的装置，其特征在于，包括：导热底座、带孔防刻蚀液蒸发盖的刻蚀杯、可安拆的温度计和加热型机械搅拌器；其中：
所述的导热底座，由槽壁顶端带关卡和底部中心带基板托的导热浅槽底座和防刻蚀液渗漏垫子组成；
所述的带孔防刻蚀液蒸发盖的刻蚀杯，由略比导热底座小的且带防漏垫圈的卡槽和底座连接缺口的通孔刻蚀容器杯和带孔防刻蚀液蒸发盖构成；所述通孔刻蚀容器杯形状为与基板形状相同的连通台体；
所述的可安拆的温度计和加热型机械搅拌器，分别用于测量刻蚀液温度和加快刻蚀速率，温度计及机械搅拌器的搅拌棒子插于所述的防蒸发容器盖相应大小的孔中，其加热机械搅拌器及温度计可根据需求灵活安装拆除。
2.根据权利要求1所述的湿法刻蚀单面基板的装置，其特征在于，导热底座中的关卡为不易腐蚀的聚四氟乙烯、硅胶或其他硬材质的楔子；基板托及底座的材料为金属，其形状大小可依据被刻蚀基板形状而定。
3.根据权利要求1所述的湿法刻蚀单面基板的装置，其特征在于，导热底座中的防刻蚀液渗漏的垫子为不易被刻蚀液腐蚀的PTFE或硅胶软质材料，其形状与底座及基板托形状相同。
4.根据权利要求1、2或3所述的湿法刻蚀单面基板的装置，其特征在于，刻蚀杯中的连通台体的最大通口四周延伸有1-3cm水平板，其水平板最外圈设有3-4个缺口，缺口大小与导热底座内壁的关卡匹配，便于导热底座与通孔刻蚀容器杯连通体旋转连接，以实现与导热底座浅槽的底座相内切。
5.根据权利要求4所述的湿法刻蚀单面基板的装置，其特征在于，刻蚀杯中的防漏垫圈的卡槽大小和形状与防刻蚀液渗漏的垫子相吻合；设置于连通台体最大通孔的水平板靠内侧1-2cm处，与底座连接缺口相隔0.2-1cm。
6.根据权利要求5所述的湿法刻蚀单面基板的装置，其特征在于，所述的带孔防液体蒸发盖，其孔用于排出刻蚀中蒸汽，防止刻蚀液快速蒸发及安装其他加快刻蚀的器材，孔的个数为2-4个。
7.根据权利要求6所述的湿法刻蚀单面基板的装置，其特征在于，所用的单面基板材料，为金属板、硅片、玻璃片或有机材料薄板，其形状为圆形、方形、梯形或其他有规则形状；其刻蚀的区域面积形状为规则图形或无规则图形。
8.根据权利要求1所述的湿法刻蚀单面基板的装置，其特征在于，所述的湿法刻蚀，所用刻蚀液为酸碱溶液，或其他腐蚀剂；此湿法刻蚀是刻蚀液与待刻单面基板材料的某些区域发生化学反应。
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