一种用于湿法加工TGV的蚀刻液配置系统及方法

一种用于湿法加工tgv的蚀刻液配置系统及方法
技术领域
1.本发明涉及湿法tgv加工设备技术领域，尤其涉及一种用于湿法加工tgv的蚀刻液配置系统及方法。


背景技术：

2.转接板(interposer)是三维集成微系统中高密度互联和集成无源元件的载体，是实现三维集成的核心材料。目前数字电路(如dram、逻辑芯片)的三维集成普遍应用的是以硅为转接板的通孔技术(through-silicon via，tsv)。然而，对于高频应用，要求转接板材料必须具有低介电损耗和低介电常数，以减少基板的射频功率耗散、增加自谐振频率。但是，由于硅是一种半导体材料，tsv周围的载流子在电场或磁场作用下可以自由移动，对邻近的电路或信号产生影响，降低芯片高频性能。此外，也因为硅的半导体特性，tsv还需要在通孔内制作电隔离层、扩散阻挡层、种子层以及无空隙的铜填充，不仅工艺复杂，而且寄生电容明显，往往难以满足三维集成射频微系统的性能要求。
3.玻璃材料没有自由移动的电荷，介电性能优良，以玻璃替代硅材料的玻璃通孔技术(through glass via，tgv)可以避免tsv的高频损耗问题。此外，tgv技术可以省去铜填充前的前阻挡层和氧化覆膜层制作；同时显著减小镀铜层与基板之间的过孔电容，降低过孔有源和无源电路之间的电磁干扰。这样不仅大幅提高射频微系统的性能、减小体积，而且可大幅降低工艺复杂度和加工成本。因此，对射频微系统而言，玻璃是最合适的转接板材料，而tgv则是理想的射频微系统三维集成解决方案。
4.目前，加工玻璃通孔的方法主要有超声波钻孔、喷砂法、湿法刻蚀、干法刻蚀、激光刻蚀和机械钻孔等。其中，利用湿法刻蚀的方法加工玻璃通孔时，通常需要特定配方比例的蚀刻液，但传统的蚀刻液配置系统只具备简单的配置混合和成品药液存贮功能，而不具有废弃药液回收处理功能，因此它只能配置全新的蚀刻液，而无法将蚀刻液原料进行回收利用，自动化程度较低，同时大大增加了耗材的使用成本及废液的处理成本。另外，现有蚀刻液配置系统中均需要相关管路进行配合，而由于管路的浸润，在蚀刻液的配置过程中，实际混合的蚀刻液总量与蚀刻液原料的减少量之和并不一致，这就使得蚀刻液实际配比无法得到有效保护，大大降低了蚀刻液的配置精度。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提出一种用于湿法加工tgv的蚀刻液配置系统及方法，结构简单合理，自动化程度高，一方面，有利于解决现有蚀刻液配置系统无法将使用过的蚀刻液进行回收利用，自动化程度较低，同时大大增加了耗材的使用成本及废液的处理成本的技术问题，另一方面，能有效保护蚀刻液实际配比，提升蚀刻液配置系统的配置精度。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种用于湿法加工tgv的蚀刻液配置系统，包括原料承装罐、第一四通换向阀、蚀刻液承装罐、液位计、废液承装罐和调节组件，所述原料承装罐至少设有三个，且其中一所
述原料承装罐用于承装纯水，所述液位计安装于所述蚀刻液承装罐，且所述液位计用于监测所述蚀刻液承装罐的液体数据；
8.所述原料承装罐设有第一出液口和第二出液口，所述第一四通换向阀设有第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，所述第一出液口与所述第一接口通过管路相连，所述第二出液口与所述第二接口通过管路相连，所述第三接口与所述蚀刻液承装罐的入口相连，所述第四接口与所述废液承装罐的入口相连；
9.所述调节组件设置于所述第一出液口与所述第一接口之间，以及所述第二出液口与所述第二接口之间；所述调节组件包括第一阀体和流量计，所述第一阀体用于打开和关闭所述原料承装罐，所述流量计用于监测管路的流量。
10.优选的，所述调节组件还包括第二四通换向阀，所述第二四通换向阀设置于所述第一阀体和所述流量计之间；
11.所述第二四通换向阀设有接口一、接口二、接口三和接口四，与所述第一出液口相连的第一阀体的出口与所述接口一通过管路相连，与所述第二出液口相连的第一阀体的出口与所述接口二通过管路相连，与所述第一接口相连的流量计的入口与所述接口三通过管路相连，与所述第二接口相连的流量计的入口与所述接口四通过管路相连。
12.优选的，还包括控制器，第一四通换向阀和所述调节组件分别电连接于所述控制器。
13.优选的，所述第一阀体为电子调速阀，所述流量计为电子累计流量计。
14.优选的，所述原料承装罐设有四个，且所述原料承装罐分别用于承装hf溶液、表面活性剂、缓冲液和纯水。
15.一种用于湿法加工tgv的蚀刻液配置方法，使用上述的一种用于湿法加工tgv的蚀刻液配置系统，包括以下步骤：
16.步骤s1、将蚀刻液原料和纯水分别灌装至各原料承装罐；
17.步骤s2、控制器根据预设配置数据控制调节组件和第一四通换向阀的运行，开始配置蚀刻液；
18.步骤s3、蚀刻液配置完毕后，控制器控制调节组件和第一四通换向阀的运行，对蚀刻液配置系统进行清洗和干燥。
19.优选的，步骤s2中，控制器的控制步骤为：
20.打开各原料承装罐中分别与第一出液口和第二出液口相连的第一阀体；
21.接通第二四通换向阀中的接口一和接口二，以及接口二和接口四，同时接通第一四通换向阀中的第一接口和第四接口，以及第二接口和第四接口；
22.当流量计的累计流量与预设配置数据相等时，断开第二四通换向阀中的接口一和接口二，以及接口二和接口四；
23.当液位计的液位数据与预设配置数据相等时，断开第一四通换向阀中的第一接口和第四接口，以及第二接口和第四接口。
24.优选的，步骤s3，控制器的控制步骤为：
25.打开各原料承装罐中分别与第一出液口和第二出液口相连的第一阀体；
26.接通第二四通换向阀中的接口一和接口二，以及接口二和接口四；
27.接通第一四通换向阀中的第一接口和第四接口，以及第二接口和第四接口。
28.优选的，步骤s2中，预设配置数据的设定步骤为：
29.控制器接收技术人员输入的蚀刻液原料以及待配置蚀刻液的相关数据，并建立配置模型，存储至配置库；
30.当对蚀刻液进行配置时，若配置库中存储的配置模型与本次蚀刻液原料以及待配置蚀刻液的相关数据匹配，则配置模型中的相关数据为本次配置过程的预设配置数据；若配置库中存储的配置模型与本次蚀刻液原料以及待配置蚀刻液的相关数据不匹配，则控制器重新接收技术人员输入的本次蚀刻液原料以及待配置蚀刻液的相关数据，并建立新配置模型后存储至配置库，以新配置模型中的相关数据为本次配置过程的预设配置数据。
31.优选的，步骤s3中，利用去离子水对蚀刻液配置系统进行清洗，利用氮气对蚀刻液配置系统进行干燥。
32.本技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
33.1、原料承装罐设置有两条互补干扰的出液管路，当配置系统进行配置时，两条管路均有原料流出，而其中一条管路的原液会流进蚀刻液承装罐形成成品蚀刻液，而另外一条管路的原液则会流进废液承装罐进行后续回收使用，从而能够在避免原料浪费的前提下，有效地确保蚀刻液的配比关系，提升了配置系统的运行精度；而当需要对配置系统进行清洗时，两条管路中的液体均可流进废液承装罐，便于对废液进行回收利用，提升配置系统的自动化程度，能有效降低耗材的使用成本及废液的处理成本。
34.2、用于湿法加工tgv的蚀刻液配置系统，结构简单合理，自动化程度高，一方面，有利于解决现有蚀刻液配置系统无法将使用过的蚀刻液进行回收利用，自动化程度较低，同时大大增加了耗材的使用成本及废液的处理成本的技术问题，另一方面，能有效保护蚀刻液实际配比，提升蚀刻液配置系统的配置精度。
附图说明
35.图1是本发明一种用于湿法加工tgv的蚀刻液配置系统的结构示意图。
36.其中：原料承装罐1、第一四通换向阀2、蚀刻液承装罐3、废液承装罐4、调节组件5、第一阀体51、流量计52、第二四通换向阀53、控制器6。
具体实施方式
37.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
38.本技术方案提供了一种用于湿法加工tgv的蚀刻液配置系统，包括原料承装罐1、第一四通换向阀2、蚀刻液承装罐3、液位计、废液承装罐4和调节组件5，所述原料承装罐1至少设有三个，且其中一所述原料承装罐1用于承装纯水，所述液位计安装于所述蚀刻液承装罐3，且所述液位计用于监测所述蚀刻液承装罐3的液体数据；
39.所述原料承装罐1设有第一出液口和第二出液口，所述第一四通换向阀2设有第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，所述第一出液口与所述第一接口通过管路相连，所述第二出液口与所述第二接口通过管路相连，所述第三接口与所述蚀刻液承装罐3的入口相连，所述第四接口与所述废液承装罐4的入口相连；
40.所述调节组件5设置于所述第一出液口与所述第一接口之间，以及所述第二出液口与所述第二接口之间；所述调节组件5包括第一阀体51和流量计52，所述第一阀体51用于打开和关闭所述原料承装罐1，所述流量计52用于监测管路的流量。
41.目前，加工玻璃通孔的方法主要有超声波钻孔、喷砂法、湿法刻蚀、干法刻蚀、激光刻蚀和机械钻孔等。其中，利用湿法刻蚀的方法加工玻璃通孔时，通常需要特定配方比例的蚀刻液，但传统的蚀刻液配置系统只具备简单的配置混合和成品药液存贮功能，而不具有废弃药液回收处理功能，因此它只能配置全新的蚀刻液，而无法将蚀刻液原料进行回收利用，自动化程度较低，同时大大增加了耗材的使用成本及废液的处理成本。另外，现有蚀刻液配置系统中均需要相关管路进行配合，而由于管路的浸润，在蚀刻液的配置过程中，实际混合的蚀刻液总量与蚀刻液原料的减少量之和并不一致，这就使得蚀刻液实际配比无法得到有效保护，大大降低了蚀刻液的配置精度。
42.因此，为了解决上述问题，本技术方案提出了一种用于湿法加工tgv的蚀刻液配置系统，如图1所示，包括用于承装蚀刻液原料的原料承装罐1、可实现接口间的打开、关闭和换向的第一四通换向阀2、用于承装蚀刻液成品的蚀刻液承装罐3、用于监测蚀刻液承装罐3液体数据的液位计、用于承装废弃原料的废液承装罐4以及用于实现原料承装罐1和第一四通换向阀2之间的管路调节的调节组件5。原料承装罐1至少设有三个，且其中一原料承装罐1用于承装纯水，纯水一方面可用于配置系统中的管路清洗和浸润，另一方面可用于调节成品蚀刻液中有效成分的浓度，提升配置系统的自动化程度。
43.具体地，原料承装罐1设有第一出液口和第二出液口，第一四通换向阀2设有第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，第一出液口与第一接口通过管路相连，第二出液口与第二接口通过管路相连，第三接口与蚀刻液承装罐3的入口相连，第四接口与废液承装罐4的入口相连。调节组件5设置于第一出液口与第一接口之间，以及第二出液口与第二接口之间；调节组件5包括用于打开和关闭原料承装罐1的第一阀体51和用于监测管路流量的的流量计52。
44.由于管路的浸润，在蚀刻液的配置过程中，实际混合的蚀刻液总量与蚀刻液原料的减少量之和并不一致，这就使得蚀刻液实际配比无法得到有效保护，大大降低了蚀刻液的配置精度，因此，本方案中的原料承装罐1设置有两条互补干扰的出液管路，当配置系统进行配置时，两条管路均有原料流出，而其中一条管路的原液会流进蚀刻液承装罐3形成成品蚀刻液，而另外一条管路的原液则会流进废液承装罐4进行后续回收使用，从而能够在避免原料浪费的前提下，有效地确保蚀刻液的配比关系，提升了配置系统的运行精度；而当需要对配置系统进行清洗时，两条管路中的液体均可流进废液承装罐4，便于对废液进行回收利用，提升配置系统的自动化程度，能有效降低耗材的使用成本及废液的处理成本。
45.本技术方案提出的一种用于湿法加工tgv的蚀刻液配置系统，结构简单合理，自动化程度高，一方面，有利于解决现有蚀刻液配置系统无法将使用过的蚀刻液进行回收利用，自动化程度较低，同时大大增加了耗材的使用成本及废液的处理成本的技术问题，另一方面，能有效保护蚀刻液实际配比，提升蚀刻液配置系统的配置精度。
46.更进一步说明，所述调节组件5还包括第二四通换向阀53，所述第二四通换向阀53设置于所述第一阀体51和所述流量计52之间；
47.所述第二四通换向阀53设有接口一、接口二、接口三和接口四，与所述第一出液口
相连的第一阀体51的出口与所述接口一通过管路相连，与所述第二出液口相连的第一阀体51的出口与所述接口二通过管路相连，与所述第一接口相连的流量计52的入口与所述接口三通过管路相连，与所述第二接口相连的流量计52的入口与所述接口四通过管路相连。
48.在本技术方案的一个实施例中，调节组件5还包括第二四通换向阀53，第二四通换向阀53设置于第一阀体51和流量计52之间，第二四通换向阀53的设置便于对原料承装罐1中两条出液管路的通断进行控制，结构简单，性能可能，还有利于降低配置系统的设备成本。
49.更进一步说明，还包括控制器6，第一四通换向阀2和所述调节组件5分别电连接于所述控制器6。
50.在本技术方案的一个优选实施例中，蚀刻液配置系统还包括用于实现人机互动以及系统总控的控制器6，有利于更进一步地提升配置系统的自动化，满足技术人员的使用需求。
51.更进一步说明，所述第一阀体51为电子调速阀，所述流量计52为电子累计流量计。
52.在本技术方案的一个实施例中，利用电子调速阀作为第一阀体51，有利于控制配置系统在各原料承装罐1的管路之间实现不同的流速，从而提升技术人员对蚀刻液配置系统的可控性。
53.更进一步说明，所述原料承装罐1设有四个，且所述原料承装罐1分别用于承装hf溶液、表面活性剂、缓冲液和纯水。
54.需要说明的是，本方案中的原料承装罐1的数量可根据待配置蚀刻液的原料数量进行决定。在本技术方案的一个实施例中，原料承装罐1设有四个，且原料承装罐1分别用于承装hf溶液、表面活性剂、缓冲液和纯水，其中，表面活性剂和缓冲液均为本领域常见的蚀刻液配置原料。
55.一种用于湿法加工tgv的蚀刻液配置方法，使用上述的一种用于湿法加工tgv的蚀刻液配置系统，包括以下步骤：
56.步骤s1、将蚀刻液原料和纯水分别灌装至各原料承装罐1；
57.步骤s2、控制器6根据预设配置数据控制调节组件5和第一四通换向阀2的运行，开始配置蚀刻液；
58.步骤s3、蚀刻液配置完毕后，控制器6控制调节组件5和第一四通换向阀2的运行，对蚀刻液配置系统进行清洗和干燥。
59.本技术方案还提出了一种使用上述配置系统的蚀刻液配置方法，依次包括灌装、配置和清洗三个步骤，配置方法全程采用控制器6结合流量计52和液位计进行实时监控，步骤简单，操作性强，有利于实现蚀刻液配置的标准化和自动化。
60.更进一步说明，步骤s2中，控制器6的控制步骤为：
61.打开各原料承装罐1中分别与第一出液口和第二出液口相连的第一阀体51；
62.接通第二四通换向阀53中的接口一和接口二，以及接口二和接口四，同时接通第一四通换向阀2中的第一接口和第四接口，以及第二接口和第四接口；
63.当流量计52的累计流量与预设配置数据相等时，断开第二四通换向阀53中的接口一和接口二，以及接口二和接口四；
64.当液位计的液位数据与预设配置数据相等时，断开第一四通换向阀2中的第一接
口和第四接口，以及第二接口和第四接口。
65.在配置过程中，利用流量计52的累计流量监控各原料承装罐1的减少量，利用液位计监控成品蚀刻液的配置量，并通过流量计52和液位计的监控数据控制第一四通换向阀2和第二四通换向阀53中的接口间的通断，有利于使蚀刻液的实际配比得到有效保护。
66.更进一步说明，步骤s3，控制器6的控制步骤为：
67.打开各原料承装罐1中分别与第一出液口和第二出液口相连的第一阀体51；
68.接通第二四通换向阀53中的接口一和接口二，以及接口二和接口四；
69.接通第一四通换向阀2中的第一接口和第四接口，以及第二接口和第四接口。
70.在清洗过程中，接通第一四通换向阀2中的第一接口和第四接口，以及第二接口和第四接口，令各原料承装罐1中两条管路的液体均流进废液承装罐4，便于对废液进行回收处理。
71.更进一步说明，步骤s2中，预设配置数据的设定步骤为：
72.控制器6接收技术人员输入的蚀刻液原料以及待配置蚀刻液的相关数据，并建立配置模型，存储至配置库；
73.当对蚀刻液进行配置时，若配置库中存储的配置模型与本次蚀刻液原料以及待配置蚀刻液的相关数据匹配，则配置模型中的相关数据为本次配置过程的预设配置数据；若配置库中存储的配置模型与本次蚀刻液原料以及待配置蚀刻液的相关数据不匹配，则控制器6重新接收技术人员输入的本次蚀刻液原料以及待配置蚀刻液的相关数据，并建立新配置模型后存储至配置库，以新配置模型中的相关数据为本次配置过程的预设配置数据。
74.在本技术方案的一个实施例中，技术人员可预先存在不同样品的蚀刻液最优配比，根据不同样品选择合适的蚀刻液配置数据，以实现不同配比刻蚀液的配置。同时，亦可实现特殊的配置需求，根据技术人员输入的新的蚀刻液配比进行自动配置，更有利于提升配置方法的通用性，满足更广泛的配置需求。
75.更进一步说明，步骤s3中，利用去离子水对蚀刻液配置系统进行清洗，利用氮气对蚀刻液配置系统进行干燥。
76.优选的，本方案利用去离子水对蚀刻液配置系统进行清洗后，在0.2m/s的氮气流中对蚀刻液配置系统进行干燥。
77.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
78.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
79.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
80.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
81.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
82.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
83.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。