一种硅电极气孔刻蚀装置及气孔刻蚀方法与流程

1.本发明属于半导体蚀刻技术领域，尤其是涉及一种硅电极气孔刻蚀装置及利用该装置进行硅电极气孔刻蚀的方法。


背景技术：

2.半导体的蚀刻即是将半导体浸入蚀刻液中清除其表面附着的不需要的物质，保证其洁净纯度，现有的蚀刻装置中，针对硅电极气孔，通常是将硅电极挂在一般的工装上，再将硅电极整体下沉到蚀刻槽中的蚀刻液里进行刻蚀。然后由于硅电极结构上的气孔孔径微小，各气孔在受到的蚀刻液的压力时，其内部气体无法及时逸出，导致气孔内部无法被蚀刻到，最终造成喷淋头气孔内蚀刻不均匀，从而降低了产品的良品率。同时悬挂式的工装存在掉落的风险，不利于喷淋头的批量化刻蚀。因此，随着半导体科技的发展,现有的硅电极刻蚀装置已经逐渐无法适应高标准硅电极的刻蚀工艺作业生产需要，需要开发更高标准的硅电极蚀刻装置来解决这些问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服现有硅电极刻蚀工艺作业中，硅电极各气孔因受到的蚀刻液的压力作用不同，导致刻蚀液无法进入，最终导致硅电极气孔内刻蚀不均匀的问题，提供了一种使硅电极整体蚀刻更加均匀的硅电极气孔蚀装置及利用该装置进行硅电极气孔刻蚀的方法。
4.本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种硅电极气孔刻蚀装置，包括带有酸液循环结构的治具组件，所述的治具组件内部设置有卡接装置，所述的卡接装置内部卡接有多层分流板，多层分流板上方的卡接装置上设置有硅电极压槽；所述的分流板上设置有若干连通酸液循环结构的液孔，相邻两层分流板上的液孔错位设置。该硅电极气孔刻蚀装置，通过在治具组件内部设置一卡接装置，同时，在卡接装置内部设置多层带液孔的分流板，上下相邻两层分流板上的液孔根据刻蚀气孔的要求以及酸液流速和分流杂质的情况错位设置，从而实现对于酸流流速的控制及杂质的过滤，而硅电极则设置在分流板上部的硅电极压槽内部，使用时，酸液从治具组件的下部酸液循环结构进入后经多层分流板减压后，使得酸液液位可以通过分流板上的液孔平稳上升，从而实现对上部硅电极气孔的均匀刻蚀，由于分流板将酸流的压力降低，从而使得各气孔在受到蚀刻液刻蚀时，其内部气体能够及时逸出，保证了气孔内部也能够被蚀刻，实现了气孔内蚀刻均匀，提高了产品的良品率。同时由于采用的是非悬挂式刻蚀装置，不存在硅电极掉落的风险，有利于实现硅电极的批量化刻蚀。另外，采用分流板还能够有效阻挡酸液中的杂质，有效避免杂质离子的代入和掺杂，保证了硅电极的刻蚀质量和品质。
5.作为优选，所述的治具组件包括治具本体和盖设在治具本体上的顶盖。治具组件设置有治具本体和顶盖，从而能够实现整个刻蚀过程都在治具组件内部完成，能够保证硅电极气孔刻蚀的洁净环境，避免受外部污染。
6.作为优选，所述的酸液循环结构包括设置在治具本体内部的酸液槽、连通酸液槽的进酸口和出酸口；所述的进酸口设置在酸液槽的底部。酸液槽采用螺旋式结构并且由治具本体的外圈向中心螺旋设置，进酸口设置在螺旋式结构酸液槽螺旋进口的底部，从外部泵入的酸液经进酸口进入到螺旋式酸液槽，经螺旋式酸液槽自外部向酸液槽的中心流动，从而实现了酸液的螺旋式进入，然后从分流板的下方经液孔层层上升，直到最上层的硅电极，对硅电极进行刻蚀气孔，由于酸液呈螺旋式进入，又经分流板进一步减小了酸液的压力，从而保证了硅电极气孔刻蚀的全面性和均匀性。
7.作为优选，所述的酸液循环结构连通设置在治具本体外部的酸液储存器，所述的酸液储存器通过酸液泵、输入管路和输出管路与酸液循环结构连通。酸液循环结构与外部的酸液储存器连通，该硅电极气孔刻蚀装置工作时，启动酸液泵，酸液泵将酸液储存器中的酸液泵入到输入管路中，通过输入管路进入到酸液循环结构实现对硅电极气孔刻蚀，完成后，酸液经出酸口、输出管路回流到酸液储存器内部，可以再次在管道内循环。
8.作为优选，所述的卡接装置包括周向相互卡接的公套环和母套环，所述的公套环和母套环的环壁上自下向下沿轴向设置有多道周向分流板卡槽，所述的硅电极压槽设置在公套环和母套环的内壁顶端。卡接装置分体式对半设置呈相互卡接的公套环和母套环，这样的结构能够方便分流板的卡接安装以及调整上下两层分流板上液孔的错位位置。
9.作为优选，所述的卡接装置为可升降可旋转式结构，所述的卡接装置上开设有排气结构。卡接装置设置通过一升降装置带动实现升降，卡接装置为可升降式可以通过调节卡接装置的高度从而增高分流板的数量，以调整酸液的升降高度以控制酸液的流速，而设置为可旋转式是为了实现对酸液上升过程中酸液中产生的气泡的有效排除，卡接装置通过一驱动装置带动旋转，旋转速度为间歇式，低频旋转，卡接装置的旋转是为了通过排气结构排出酸液中的气体，从而保证硅电极上所气孔都能够被均匀刻蚀。而排气结构可以是设置在卡接装置侧壁上的排气孔，也可以是排气通道或排气槽等。
10.作为优选，所述的治具组件采用pvc、pp材料制作而成。治具组件采用pvc、pp材料，能够增强装置的整体耐酸性和防止金属离子带来的杂质污染。
11.作为优选，所述的卡接装置采用ptfe材料制作而成。卡接装置整体采用ptfe（特氟龙）材料，该材料具有极小的摩擦系数，且具有不粘性，同时还具有很好地耐热性、耐磨损性，耐腐蚀性。这些特质可以在接触硅电极时防止划伤硅电极表面及防止分流板在卡槽中转动带来的磨损。
12.作为优选，还包括外部刻蚀装置，所述的外部刻蚀装置包括设置在治具组件外部的箱体和盖设在箱体上的箱盖。外部刻蚀装置为硅电极提供一个干净的刻蚀环境。
13.本发明实现其第二个发明目的所采用的技术方案是：一种利用硅电极气孔刻蚀装置进行硅电极气孔刻蚀的方法，包括以下步骤：步骤1：将分流板装入卡接装置上的分流板卡槽内部，并且根据设定的酸液流速和分流杂质要求，旋转分流板，调节分流板上液孔的位置，使得上下分流板上的液孔错位设置；步骤2：将硅电极通过加压的方式压入到卡接装置上的硅电极压槽内部，使硅电极处于多层分流板的上部；步骤3：盖合顶盖将硅电极及卡接装置盖合在治具本体内部，并且合上外部箱盖，
使硅电极处于干净的刻蚀环境内部；步骤4：启动酸液泵，将酸液储存器中的酸液通过输入管路、酸液槽的底部进酸口泵入酸液槽，并通过分流板上的液孔平稳上升，对硅电极进行气孔刻蚀；步骤5：刻蚀完毕后酸液通过出酸口、输出管路回流到酸液储存器内部进行循环利用。
14.该利用硅电极气孔刻蚀装置进行硅电极气孔刻蚀的方法，将硅电极通过加压放置在治具组件的硅电极压槽上,酸夜通过酸液泵从治具组件下方的进酸口泵入,通过酸液槽、多层分流板的阻挡分流后，缓慢上升。使用时，酸液从治具组件的下部酸液循环结构进入后经多层分流板减压后，使得酸液液位可以通过分流板上的液孔平稳上升，从而实现对上部硅电极气孔的均匀刻蚀，由于酸液槽、分流板将酸流的压力层层降低，从而使得各气孔在受到蚀刻液刻蚀时，其内部气体能够及时逸出，保证了气孔内部也能够被蚀刻，实现了气孔内蚀刻均匀，提高了产品的良品率。当刻蚀结束后,酸液从治具组件的出酸口流出,通过输出管路流回酸液储存器中，再次在管道内循环。
15.本发明的有益效果是：该硅电极气孔刻蚀装置，很好地解决了硅电极刻蚀时气孔刻蚀不到和不均匀的问题；酸液在装置内循环流动，避免了酸液的浪费；酸液槽及分流板，既能够降低酸液的压力，又能够有效阻挡杂质，并通分流板上下错位转动，调节酸液的流速，使整体更加均匀；整个装置采用耐腐蚀性好的塑料材质，可以有效避免杂质离子的代入和掺杂。
附图说明
16.图1是本发明硅电极气孔刻蚀装置的一种分解结构示意图；图2是图1中硅电极气孔刻蚀装置的一种主视图；图3是本发明硅电极气孔刻蚀装置的另一角度结构示意图；图4是本发明中治具本体的一种结构示意图；图5是本发明中卡接装置的一种结构示意图；图6是本发明中外部刻蚀装置的一种结构示意图；图7是本发明中外部刻蚀装置的一种主视图；图中：1、硅电极，2、治具组件，3、卡接装置，31、公套环，32、母套环，33、分流板卡槽，4、分流板，5、硅电极压槽，6、液孔，7、治具本体，8、顶盖，9、酸液槽，91、束状流道，10、进酸口，11、出酸口，12、酸液储存器，13、酸液泵，14、输入管路，15、输出管路，16、排气结构，17、升降装置，18、驱动装置，19、外部刻蚀装置，20、箱体，21、箱盖。
具体实施方式
17.下面通过具体实施例并结合附图对本发明各个方面进行详细描述。
18.实施例1：在图 1、图2、图3所示的实施例中，一种硅电极气孔刻蚀装置，包括带有酸液循环结构的治具组件2，所述的治具组件2内部设置有卡接装置3，所述的卡接装置3内部卡接有多层分流板4，多层分流板4上方的卡接装置3上设置有硅电极压槽5；所述的分流板4上设置有若干连通酸液循环结构的液孔6，相邻两层分流板4上的液孔6错位设置。分流板上下两层
之间的间距设置在3mm-8mm，本实施例中上下两层分流板之间的间距设置为5mm。
19.所述的治具组件2包括治具本体7和盖设在治具本体7上的顶盖8。治具组件2设置有治具本体和顶盖，从而能够实现整个刻蚀过程都在治具组件内部完成，能够保证硅电极气孔刻蚀的洁净环境，避免受外部污染。本实施例中治具本体7为环形结构，对应的顶盖8为一圆形盖体。
20.如图4所示，所述的酸液循环结构包括设置在治具本体7内部的酸液槽9、连通酸液槽9的进酸口10和出酸口11；所述的进酸口10设置在酸液槽9的底部，出酸口11设置在治具本体的侧壁上。本实施例中，酸液槽9采用螺旋式结构并且由治具本体7的外圈向中心螺旋设置，并且在酸液槽9的槽底部设置有束状流道91，束状流道91由酸液槽的螺旋进口向螺旋中心逐渐收缩，进酸口10设置在螺旋式结构酸液槽9螺旋进口的底部，并且与对应束状流道91一一对应设置有多个进酸口，从外部泵入的酸液经进酸口10进入到螺旋式酸液槽9，经螺旋式酸液槽9自外部向酸液槽9的中心流动，从而实现了酸液的螺旋式进入，通过束状流道及螺旋式结构降低了酸液的压力，同时还能够沉淀酸液中的杂质，然后从分流板4的下方经液孔6层层上升，直到最上层的硅电极，对硅电极进行刻蚀气孔，由于酸液呈螺旋式进入，又经分流板进一步减小了酸液的压力，从而保证了硅电极气孔刻蚀的全面性和均匀性。
21.所述的酸液循环结构连通设置在治具本体7外部的酸液储存器12，所述的酸液储存器12通过酸液泵13、输入管路14和输出管路15与酸液循环结构连通。本实施例中，酸液循环结构与外部的酸液储存器连通，该硅电极气孔刻蚀装置工作时，启动酸液泵13，酸液泵13将酸液储存器12中的酸液泵入到输入管路14中，通过输入管路14进入到酸液循环结构实现对硅电极气孔刻蚀，完成后，酸液经出酸口11、输出管路15回流到酸液储存器12内部，可以再次在管道内循环。
22.如图5所示，所述的卡接装置3包括周向相互卡接的公套环31和母套环32，所述的公套环31和母套环32的环壁上自下向下沿轴向设置有多道周向分流板卡槽33，所述的硅电极压槽5设置在公套环31和母套环32的内壁顶端。本实施例中，卡接装置采用分体式结构，对半设置呈相互卡接的公套环31和母套环32，这样的结构能够方便分流板4的卡接安装以及调整上下两层分流板上液孔的错位位置。将分流板4固定在分流板卡槽33内，然后旋转分流板，调整分流板上液孔的参差位置，来调节酸液的流速，同时实现分流杂质。
23.所述的卡接装置3为可升降可旋转式结构，所述的卡接装置3上开设有排气结构16。本实施例中，卡接装置3设置通过一升降装置17带动实现升降，将卡接装置3设置为可升降式结构，可以通过调节卡接装置3的高度从而增高酸液流入的高度以及分流板4设置的数量，以调整酸液的升降高度以控制酸液的流速。卡接装置3设置为可旋转式是为了实现对酸液上升过程中酸液中产生的气泡的有效排除，本实施例中，卡接装置3通过一驱动装置18带动旋转，旋转速度为间歇式，低频旋转，也就是说，卡接装置的旋转是根据排气的需要而设定的，若气体多则旋转次数会多，气体少则旋转次数少；通过卡接装置的旋转将酸液中的气体通过排气结构排出，从而保证硅电极上所气孔都能够被均匀刻蚀。本实施例中，排气结构采用的是设置在卡接装置侧壁上的若干排气孔，当然排气结构也可以是排气通道或排气槽等。本实施例中升降装置和驱动装置设置在治具本体的外部且处于治具本体的下方，升降装置与治具本体动密封配合连接。
24.所述的治具组件2采用pvc、pp材料制作而成。治具组件2采用pvc、pp材料，能够增
强装置的整体耐酸性和防止金属离子带来的杂质污染。
25.所述的卡接装置3采用ptfe材料制作而成。本实施例中，卡接装置3整体采用ptfe（特氟龙）材料，该材料具有极小的摩擦系数，且具有不粘性，同时还具有很好地耐热性、耐磨损性，耐腐蚀性，在接触硅电极时防止划伤硅电极表面及防止分流板在卡槽中转动带来的磨损。
26.如图6、图7所示，该硅电极气孔刻蚀装置，还包括外部刻蚀装置19，所述的外部刻蚀装置20包括设置在治具组件外部的箱体20和盖设在箱体21上的箱盖21。外部刻蚀装置19为硅电极提供一个干净的刻蚀环境。
27.一种利用硅电极气孔刻蚀装置进行硅电极气孔刻蚀的方法，包括以下步骤：步骤1：将分流板4装入卡接装置上的分流板卡槽33内部，并且根据设定的酸液流速和分流杂质要求，旋转分流板4，调节分流板4上液孔6的位置，使得上下分流板4上的液孔6错位设置；步骤2：将硅电极1通过加压的方式压入到卡接装置3上的硅电极压槽5内部，使硅电极23处于多层分流板4的上部；步骤3：盖合顶盖8将硅电极1及卡接装置3盖合在治具本体7内部，并且合上外部箱盖22，使硅电极1处于干净的刻蚀环境内部；步骤4：启动酸液泵13，将酸液储存器12中的酸液通过输入管路14、酸液槽9的底部进酸口10泵入酸液槽9，并通过分流板4上的液孔6平稳上升，对硅电极1进行气孔刻蚀；步骤5：刻蚀完毕后酸液通过出酸口11、输出管路15回流到酸液储存器12内部进行循环利用。
28.该利用硅电极气孔刻蚀装置进行硅电极气孔刻蚀的方法，将硅电极通过加压放置在治具组件的硅电极压槽上,酸夜通过酸液泵从治具组件下方的进酸口泵入,通过酸液槽、多层分流板的阻挡分流后，缓慢上升。使用时，酸液从治具组件的下部酸液循环结构进入后经多层分流板减压后，使得酸液液位可以通过分流板上的液孔平稳上升，从而实现对上部硅电极气孔的均匀刻蚀，由于酸液槽、分流板将酸流的压力层层降低，从而使得各气孔在受到蚀刻液刻蚀时，其内部气体能够及时逸出，保证了气孔内部也能够被蚀刻，实现了气孔内蚀刻均匀，提高了产品的良品率。当刻蚀结束后,酸液从治具组件的出酸口流出,通过输出管路流回酸液储存器中，再次在管道内循环。
29.该硅电极气孔刻蚀装置，通过在治具组件内部设置一卡接装置，同时，在卡接装置内部设置多层带液孔的分流板，上下两层分流板上的液孔根据刻蚀气孔的要求以及酸液流速和分流杂质的情况错位设置，从而实现对于酸流流速的控制及杂质的过滤，而硅电极则设置在分流板上部的硅电极压槽内部，使用时，酸液从治具组件的下部酸液循环结构进入后经多层分流板减压后，使得酸液液位可以通过分流板上的液孔平稳上升，从而实现对上部硅电极气孔的均匀刻蚀，由于分流板将酸流的压力降低，从而使得各气孔在受到蚀刻液刻蚀时，其内部气体能够及时逸出，保证了气孔内部也能够被蚀刻，实现了气孔内蚀刻均匀，提高了产品的良品率。同时由于采用的是非悬挂式刻蚀装置，不存在硅电极掉落的风险，有利于实现硅电极的批量化刻蚀。另外，采用分流板还能够有效阻挡酸液中的杂质，有效避免杂质离子的代入和掺杂，保证了硅电极的刻蚀质量和品质。
30.该硅电极气孔刻蚀装置，包括两大部分外部刻蚀装置与内部刻蚀装置。外部刻蚀
装置为硅电极提供一个干净的刻蚀环境，内部刻蚀装置用来刻蚀硅电极气孔。很好地解决了硅电极刻蚀时气孔刻蚀不到和不均匀的问题；酸液在装置内循环流动，避免了酸液的浪费；酸液槽及分流板，既能够降低酸液的压力，又能够有效阻挡杂质，并通分流板上下错位转动，调节酸液的流速，使整体更加均匀；整个装置采用耐腐蚀性好的塑料材质，可以有效避免杂质离子的代入和掺杂。
31.应当指出，上述描述了本发明的实施例。然而，本领域技术的技术人员应该理解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明范围的前提下本发明还会有多种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明的范围内。基于本发明中所述的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，在本技术的技术方案的基础上所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。