[发明专利]一种玻璃化学蚀刻速率在线检测装置和方法

说明书

本发明提供一种玻璃化学蚀刻速率在线检测装置及方法，通过夹持工具夹将待蚀刻玻璃以及与预减薄厚度相同的蚀刻试片放入化学蚀刻溶液里；激光发生器及传感器发射激光到蚀刻试片上，激光的反射传感信号传递到信号处理单元；当信号处理单元接收不到激光发生器及传感器激光反射信号时，立刻将夹持在玻璃夹持工具上的待蚀刻玻璃从化学蚀刻液中取出，放入清水中清洗，完成化学蚀刻操作，记录蚀刻时间T′,蚀刻速率V′＝D/T′。本装置和方法结构简单，灵活性高，精度高，能实时在线动态测量玻璃化学蚀刻速率。

技术领域

本发明涉及微加工技术领域，尤其涉及一种玻璃化学蚀刻速率在线检测装置和方法。

背景技术

化学蚀刻加工是利用物质间的化学反应来实现结构加工的作用，通过对材料进行局部或整面定向化学蚀刻，以实现在材料表面形成特定图形或对材料进行减薄的目的，应用于精密光学器件、IC芯片制造、显示器平板玻璃加工、仪器仪表等。

为了精确控制玻璃化学蚀刻加工尺寸，化学蚀刻速率的精确快速检测对加工过程的控制至关重要，在现有技术中，对化学蚀刻速率的测量通常有接触式和非接触式两种，对于接触式测量，腐蚀液的强腐蚀性对接触测量传感器耐腐蚀性要求高，通常需要将玻璃取出清洗后再进行检测，无法实现实时在线检测，并且对于易碎、较薄的玻璃，接触式测量易造成玻璃破损；对于非接触式测量，常用方法包括光学测量、电容测量等，对化学蚀刻溶液折射率、介电常数等稳定性要求较高，而蚀刻过程中由于化学成分的消耗以及挥发等因素，化学蚀刻液稳定性难以维持，化学蚀刻速率测量精度难以保证。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了玻璃化学蚀刻速率在线检测装置和方法，所述装置结构简单，灵活性高，能实时在线动态测量玻璃化学蚀刻速率，并通过蚀刻试片进行蚀刻时间修正。

本发明一种玻璃化学蚀刻速率在线检测装置，其特征在于包括化学蚀刻单元和传感检测单元；

所述化学蚀刻单元包括化学蚀刻槽体、化学蚀刻溶液、待蚀刻玻璃以及玻璃夹持工具、蚀刻试片以及试片夹持工具，蚀刻试片的厚度与待蚀刻玻璃上预减薄厚度D相同；化学蚀刻溶液置于化学蚀刻槽体内；玻璃夹持工具夹持待蚀刻玻璃以及试片夹持工具夹持蚀刻试片放入化学蚀刻溶液里；

所述传感检测单元包括一组激光发生器及传感器、移动导轨、信号处理单元；

所述激光发生器及传感器能在所述移动导轨上横向移动，所述第一组激光发生器及传感器发射激光到蚀刻试片上，激光的反射传感信号传递到信号处理单元；当信号处理单元接收不到第一组激光发生器及传感器激光反射信号时，立刻将夹持在玻璃夹持工具上的待蚀刻玻璃从化学蚀刻液中取出，放入清水中清洗，完成化学蚀刻操作，记录蚀刻时间T′,蚀刻速率V′＝D/T′。

进一步，还包括能在所述移动导轨上横向移动的另一组激光发生器及传感器，激光发生器及传感器垂直发射激光到待蚀刻玻璃上，激光的反射传感信号传递到信号处理单元。

进一步，所述信号处理单元通过第二组激光发生器及传感器反射激光路程差，计算待蚀刻玻璃的蚀刻深度，并根据蚀刻时间计算化学蚀刻速率预估值V,计算测化学蚀刻速率平均值V_a；计算预估化学蚀刻时间T＝D/V_a。

进一步，所述玻璃夹持工具包括横向支架、纵向支架、夹持夹，所述夹持夹可根据待蚀刻玻璃的厚度进行调整；横向支架和夹持夹分别连接到纵向支架上。

进一步，所述玻璃夹持工具包括横向支架、纵向支架、夹持夹，所述夹持夹可根据蚀刻试片的厚度进行调整；横向支架和夹持夹分别连接到纵向支架。

本发明一种玻璃化学蚀刻速率在线检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、在化学蚀刻槽体内加入化学蚀刻溶液，根据工艺要求加热到一定温度或保持常温；