CN114291786A - 一种磁场与振动结合的硅片微纳米结构制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁场与振动结合的硅片微纳米结构制备装置，包括衔铁圈、漆包线绕线组、反应釜、振动器和夹紧托盘；衔铁圈固定在反应釜的侧壁上；三个漆包线绕线组绕在衔铁圈上；夹紧推盘固定在反应釜底部；反应釜底部与振动器的输出端固定连接；振动器和三个漆包线绕线组分别连接一个电源。本发明通过改变三个漆包线绕线组通入电流的频率、相位和幅值，能获得不同的磁场分布，使得导磁性金属粒子周围团聚的腐蚀液中的酸能在硅片上刻蚀出不同的预设图案；本发明结构简单，在硅片加工时具有较高的精度。
Description
技术领域
本发明属于硅片微纳米结构加工技术领域，具体涉及一种磁场与振动结合的硅片微纳米结构制备装置。
背景技术
硅片表面的微纳米结构在传感器、电子电路以及新能源等领域具有广泛的应用。目前制备硅微纳结构的方法主要包括干法刻蚀和湿法刻蚀；相对于干法刻蚀而言，湿法刻蚀工艺简单、成本低，更有利于产业化发展。而贵金属催化化学腐蚀作为湿法刻蚀的一种，自然备受关注；但是金属催化化学腐蚀制造的纳米结构的质量和刻蚀速度受到刻蚀温度、硅自身晶向力、贵金属种类、刻蚀液浓度、刻蚀液种类的影响，无法控制刻蚀方向从而无法制造出高质量的纳米结构，且刻蚀速率较慢，存在精度低，难以控制的问题；因此，目前需要提出一种具有可控性且高精度的硅片表面微纳米结构加工装置，以提高硅片加工效率。
发明内容
为解决上述刻蚀技术中存在的问题，本发明提出一种将磁场与振动结合的装置，通过磁场与振动来控制金属粒子的运动，实现对硅表面纳米结构的控制，提高制备效率。
本发明一种磁场与振动结合的硅片微纳米结构制备装置，包括衔铁圈、漆包线绕线组、反应釜、振动器和夹紧托盘；所述衔铁圈固定在反应釜的侧壁上；三个漆包线绕线组绕在衔铁圈上；所述的夹紧推盘固定在反应釜底部；所述反应釜底部与振动器的输出端固定连接；所述的振动器和三个漆包线绕线组分别连接一个电源。
优选地，还包括导磁性金属粒子。
优选地，所述的电源采用交流电。
更优选地，漆包线绕线组与电源之间串联有电阻。
优选地，所述的夹紧托盘包括十字板、滑杆、限位块和弹簧；所述的十字板固定在反应釜底部；所述十字板的四个臂均开设有圆孔；四个滑杆内端与十字板四个臂的圆孔分别构成滑动副；所述的滑杆外端固定有限位块；每个限位块与对应位置的一个圆孔通过设有预拉力的弹簧连接。
本发明具有的有益效果是：
本发明通过夹紧托盘对硅片进行固定；通过振动器振动使得硅片表面导磁性夹层析出导磁性金属粒子；通过在三个漆包线绕线组中通电产生磁场，使得导磁性金属粒子能沿磁场的主磁通运动，并在振动器振动作用下与硅片发生碰撞；通过振动器和磁场，使得导磁性金属粒子能不断往复的与硅片碰撞，团聚在导磁性金属粒子周围的腐蚀液中起腐蚀作用的酸随导磁性金属粒子撞击硅片表面，与硅片反应；本发明通过改变三个漆包线绕线组通入电流的频率、相位和幅值，能获得不同的磁场分布，使得导磁性金属粒子周围团聚的腐蚀液中的酸能在硅片上刻蚀出不同的预设图案；本发明结构简单，在硅片加工时具有较高的精度。
附图说明
图1为本发明的装配关系示意图；
图2为本发明中夹紧托盘的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
本发明一种磁场与振动结合的硅片微纳米结构制备装置，如图1所示，包括衔铁圈5、漆包线绕线组4、反应釜7、振动器6和夹紧托盘8；衔铁圈5固定在反应釜7的侧壁上；三个漆包线绕线组4绕在衔铁圈5上；夹紧推盘8固定在反应釜7底部；反应釜7底部与振动器6的输出端固定连接；振动器6和三个漆包线绕线组4分别连接一个电源2。
作为一个优选实施例，本发明还包括导磁性金属粒子。
作为一个优选实施例，电源2采用交流电。
作为一个更优选实施例，漆包线绕线组4与电源2之间串联有电阻3；电阻3能保护电路，同时提高电路的稳定性。
作为一个优选实施例，如图2所示，夹紧托盘8包括十字板、滑杆、限位块和弹簧；十字板固定在反应釜7底部；十字板的四个臂均开设有圆孔；四个滑杆内端与十字板四个臂的圆孔分别构成滑动副；滑杆外端固定有限位块；每个限位块与对应位置的一个圆孔通过设有预拉力的弹簧连接；当要固定硅片时，向外拉限位块，硅片置于十字板上后，松开限位块，四个限位块便在弹簧拉力作用下压紧硅片四周；当取下硅片时，四个限位块在弹簧拉力作用下回复至初始位置。
电源2和振动器6均与控制器1连接，受控制器控制。
在上述各项实施例均具备的情况下，本发明的工作原理是：
预先在硅片表面上沉积导磁性夹层金属膜(金属膜中夹有导磁材料，振动时能释放导磁性金属粒子)，将硅片固定在反应釜7内的夹紧托盘8上；或者直接将没有沉积导磁性夹层金属膜的硅片固定在反应釜7内的夹紧托盘8上，另外放入预先制备得到的导磁性金属粒子；然后，调节三个漆包线绕线组4中电流的频率、相位和幅值，使得三个漆包线绕线组产生磁场并相互叠加，其磁通路穿过反应釜7内的硅片，在硅片表面形成与预设微纳米结构一致的形状；接着，启动振动器6，并向反应釜7中注入腐蚀液，若硅片上沉积导磁性夹层金属膜，则导磁性夹层金属膜向外析出导磁性金属粒子；在磁力的作用下，导磁性金属粒子会沿主磁通排布并沿磁力线方向运动，直至与硅片表面发生碰撞；在振动器6的作用下，导磁性金属粒子与硅片不断发生碰撞；团聚在导磁性金属粒子周围的腐蚀液中的酸随导磁性金属粒子撞击硅片表面，与硅片进行反应；经过预设时间后，完成对硅片表面微纳米结构的制备；通过改变三个漆包线绕线组通入电流的频率、相位和幅值，能获得不同的磁场分布，使得导磁性金属粒子周围团聚的腐蚀液中的酸能在硅片上刻蚀出预设的图案。
Claims (5)
1.一种磁场与振动结合的硅片微纳米结构制备装置，包括反应釜和夹紧托盘，其特征在于：还包括衔铁圈、漆包线绕线组和振动器；所述衔铁圈固定在反应釜的侧壁上；三个漆包线绕线组绕在衔铁圈上；所述的夹紧推盘固定在反应釜底部；所述反应釜底部与振动器的输出端固定连接；所述的振动器和三个漆包线绕线组分别连接一个电源。
2.根据权利要求1所述的一种磁场与振动结合的硅片微纳米结构制备装置，其特征在于：还包括导磁性金属粒子。
3.根据权利要求1或2所述的一种磁场与振动结合的硅片微纳米结构制备装置，其特征在于：所述的电源采用交流电。
4.根据权利要求3所述的一种磁场与振动结合的硅片微纳米结构制备装置，其特征在于：漆包线绕线组与电源之间串联有电阻。
5.根据权利要求1所述的一种磁场与振动结合的硅片微纳米结构制备装置，其特征在于：所述的夹紧托盘包括十字板、滑杆、限位块和弹簧；所述的十字板固定在反应釜底部；所述十字板的四个臂均开设有圆孔；四个滑杆内端与十字板四个臂的圆孔分别构成滑动副；所述的滑杆外端固定有限位块；每个限位块与对应位置的一个圆孔通过设有预拉力的弹簧连接。
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