專(zhuān)利名稱(chēng)：石英晶圓深微孔加工設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)中的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)微細(xì)加工技術(shù) 領(lǐng)域，尤其涉及對(duì)石英晶圓進(jìn)行深微孔加工技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種石 英晶圓深微孔加工設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)微細(xì)加工中，需要制作大量的微孔，實(shí) 現(xiàn)微孔制作的方法有化學(xué)方法也有物理方法。最常見(jiàn)的在基底上制作 微孔的方法有刻蝕法，激光打孔，超聲打孔以及離子打孔。
然而，石英的優(yōu)異特性使其在微機(jī)電系統(tǒng)的制造中越來(lái)越廣泛的 得到應(yīng)用，由于刻蝕法的選擇性使得在石英上刻蝕微孔不能實(shí)現(xiàn)，又 由于透光，所以對(duì)于激光打孔也是不能實(shí)現(xiàn)的。
目前超聲打孔的最小孔徑為0.3mm左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到我們?cè)谖C(jī) 電系統(tǒng)(MEMS)微細(xì)加工制作中的要求，而離子打孔由于帶電粒子 的電荷問(wèn)題也還不能得到很好解決。
所以上述的各種微孔加工方法都不能很好的在石英晶圓上加工出 滿(mǎn)足要求的微孔。尤其是在石英晶圓上深微孔的加工更為困難。

發(fā)明內(nèi)容
(一) 要解決的技術(shù)問(wèn)題
有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種石英晶圓深微孔加工 設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)對(duì)石英晶圓進(jìn)行深微孔加工。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種對(duì)石英晶圓進(jìn)行深微孔加工的 方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)石英晶圓進(jìn)行深微孔加工。
(二) 技術(shù)方案為達(dá)到上述一個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種石英晶圓深微孔加工設(shè) 備，該設(shè)備包括空氣壓縮機(jī)l、噴砂槍2和載玻臺(tái)5，所述壓縮機(jī)l連
接著噴砂槍2，壓縮機(jī)l向噴砂槍2輸送高壓縮空氣，致使噴砂槍 2內(nèi)的磨料高速?lài)姄舻街糜谳d玻臺(tái)5的石英晶圓上，利用高速運(yùn)動(dòng) 的磨料撞擊石英材料實(shí)現(xiàn)在石英晶圓上的深微孔加工。
上述方案中，所述載玻臺(tái)5在磨料噴擊石英晶圓時(shí)垂直放置。 上述方案中，所述載玻臺(tái)5在磨料噴擊石英晶圓時(shí)勻速旋轉(zhuǎn)。 上述方案中，所述磨料為金剛砂。
為達(dá)到上述另一個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種對(duì)石英晶圓進(jìn)行深微 孔加工的方法，基于空氣壓縮機(jī)、噴砂槍和載玻臺(tái)構(gòu)成的石英晶圓深
微孔加工設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該方法包括
在石英晶圓上涂一層光刻膠作為掩膜，對(duì)該光刻膠掩膜進(jìn)行
光刻，做出想要的微孔圖形，再將該石英晶圓固定在載玻臺(tái)上；
調(diào)整噴砂槍噴嘴與載玻臺(tái)的距離、磨料的粒徑以及空氣壓縮機(jī) 的壓力，啟動(dòng)載玻臺(tái)，使載玻臺(tái)勻速旋轉(zhuǎn)；
啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)壓縮空氣，帶動(dòng)由進(jìn)料口進(jìn)入噴砂槍體內(nèi)的 磨料，使高速運(yùn)動(dòng)的磨料噴擊石英晶圓表面；
刻蝕完畢后，取下石英晶圓，清洗去掉光刻膠掩膜，實(shí)現(xiàn)石 英晶圓的深微孔打孔。
上述方案中，所述磨料為金剛砂。
上述方案中，在所述石英晶圓受到光刻膠掩膜保護(hù)的部分，運(yùn) 動(dòng)的磨料停下或者彈出，而在未被光刻膠掩膜保護(hù)的部分，由運(yùn) 動(dòng)的磨料撞擊而打出微孔。
(三)有益效果 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果
1、 利用本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)在透明石英晶圓上的深微孔加工，解決 激光打孔不能解決的難題。
2、 利用本發(fā)明，對(duì)于制作不同孔徑的微孔，或者不同厚度的石英 晶圓，可由調(diào)整壓縮機(jī)的壓力風(fēng)速，噴砂磨料的粒徑以及噴嘴與載玻臺(tái)的距離實(shí)現(xiàn)。
3、 利用本發(fā)明，由于無(wú)極性可以實(shí)現(xiàn)快速且批量的石英晶圓深微 孔加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)離子打孔電荷帶來(lái)的問(wèn)題。
4、 利用本發(fā)明，由于載玻臺(tái)的勻速旋轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)備簡(jiǎn)單， 打孔均勻的石英深微孔加工技術(shù)。
5、 利用本發(fā)明，解決了激光不能在透明材料打孔的弊端，以及離 子打孔電荷問(wèn)題不能加工深微孔等一系列問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了在石英上的深 微孔制作，設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，而且成本低廉，刻蝕速度快，可以 批量生產(chǎn)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明-
圖1是本發(fā)明提供的石英晶圓深微孔加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明提供的石英晶圓深微孔加工設(shè)備的工作原理示意圖； 圖3是本發(fā)明提供的對(duì)石英晶圓進(jìn)行深微孔加工的方法流程圖； 圖4是依照本發(fā)明實(shí)施例為石英晶圓涂一層光刻膠然后固定在載
玻臺(tái)上的示意圖5是依照本發(fā)明實(shí)施例光刻出微孔圖形的示意圖6是依照本發(fā)明實(shí)施例噴砂打孔的示意圖7是依照本發(fā)明實(shí)施例清洗去掉光刻膠的示意圖8是依照本發(fā)明實(shí)施例微孔加工完畢后的石英晶圓示意圖中1.空氣壓縮機(jī)，2.噴砂槍?zhuān)?含有金剛砂磨料的噴氣流，4
石英晶圓，5.載玻臺(tái)，6.金剛砂磨料，7.光刻膠。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具 體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的石英晶圓深微孔加工設(shè)備的結(jié) 構(gòu)示意圖，該設(shè)備包括空氣壓縮機(jī)l、噴砂槍2和載玻臺(tái)5。所述壓縮 機(jī)1連接著噴砂槍2，壓縮機(jī)1向噴砂槍2輸送高壓縮空氣，致使
5噴砂槍2內(nèi)的磨料高速?lài)姄舻街糜谳d玻臺(tái)5的石英晶圓上，利用
高速運(yùn)動(dòng)的磨料撞擊石英材料實(shí)現(xiàn)在石英晶圓上的深微孔加工。
所述載玻臺(tái)5在磨料噴擊石英晶圓時(shí)垂直放置且勻速旋轉(zhuǎn)，使 在微孔制作過(guò)程中的噴砂余料落回地面；所述磨料為金剛砂。
所述噴砂槍2內(nèi)金剛砂磨料粒徑可根據(jù)制作不同微孔孔徑的需求 選擇，噴砂范圍超過(guò)一個(gè)晶圓面積。
所述空氣壓縮機(jī)1的壓力，噴嘴2與載玻臺(tái)5的距離可以根據(jù)石 英晶圓4的厚度來(lái)做不同的調(diào)整。
圖2示出了本發(fā)明提供的石英晶圓深微孔加工設(shè)備的工作原理示 意圖。
圖3是本發(fā)明提供的對(duì)石英晶圓進(jìn)行深微孔加工的方法流程圖， 該方法基于空氣壓縮機(jī)、噴砂槍和載玻臺(tái)構(gòu)成的石英晶圓深微孔加工 設(shè)備實(shí)現(xiàn)，具體包括
步驟301:在石英晶圓上涂一層光刻膠作為掩膜，對(duì)該光刻膠 掩膜進(jìn)行光刻，做出想要的微孔圖形，再將該石英晶圓固定在載 玻臺(tái)上；
步驟302:調(diào)整噴砂槍噴嘴與載玻臺(tái)的距離、磨料的粒徑以及 空氣壓縮機(jī)的壓力，啟動(dòng)載玻臺(tái)，使載玻臺(tái)勻速旋轉(zhuǎn)；
步驟303:啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)壓縮空氣，帶動(dòng)由進(jìn)料口進(jìn)入噴砂 槍體內(nèi)的磨料，使高速運(yùn)動(dòng)的磨料噴擊石英晶圓表面；
步驟304:刻蝕完畢后，取下石英晶圓，清洗去掉光刻膠掩膜， 實(shí)現(xiàn)石英晶圓的深微孔打孔。
下面結(jié)合具體的實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明提供的石英晶圓深微孔加 工設(shè)備和對(duì)石英晶圓進(jìn)行深微孔加工的方法。
首先在石英晶圓4上涂一層光刻膠7作為掩膜，如圖4所示，保 護(hù)好晶片4然后光刻，做出想要的微孔圖形，再固定在載玻臺(tái)5上， 如圖5所示。調(diào)整好噴嘴2與載玻臺(tái)5的距離，磨料6的粒徑以及空 氣壓縮機(jī)1的壓力后啟動(dòng)載玻臺(tái)5，使其勻速旋轉(zhuǎn)。然后啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)1壓縮空氣，帶動(dòng)由進(jìn)料口進(jìn)入噴砂槍2體內(nèi)的金剛砂磨料6，使高
速運(yùn)動(dòng)的金剛砂磨料6噴擊石英晶圓4表面。石英晶圓4受到光刻膠7 保護(hù)的部分，運(yùn)動(dòng)的金剛砂磨料6停下來(lái)或者彈出去，而未被光刻膠7 掩膜保護(hù)的部分，由于運(yùn)動(dòng)的金剛砂磨料6撞擊而打出微孔，如圖6 所示?？涛g完畢后，取下晶圓4，清洗去掉光刻膠掩膜7，如圖7，從 而實(shí)現(xiàn)了石英晶圓4的深微孔打孔，即圖8。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果 進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體 實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)， 所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種石英晶圓深微孔加工設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括空氣壓縮機(jī)(1)、噴砂槍(2)和載玻臺(tái)(5)，所述壓縮機(jī)(1)連接著噴砂槍(2)，壓縮機(jī)(1)向噴砂槍(2)輸送高壓縮空氣，致使噴砂槍(2)內(nèi)的磨料高速?lài)姄舻街糜谳d玻臺(tái)(5)的石英晶圓上，利用高速運(yùn)動(dòng)的磨料撞擊石英材料實(shí)現(xiàn)在石英晶圓上的深微孔加工。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英晶圓深微孔加工設(shè)備，其特征在于， 所述載玻臺(tái)(5)在磨料噴擊石英晶圓時(shí)垂直放置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石英晶圓深微孔加工設(shè)備，其特征 在于，所述載玻臺(tái)(5)在磨料噴擊石英晶圓時(shí)勻速旋轉(zhuǎn)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英晶圓深微孔加工設(shè)備，其特征在于， 所述磨料為金剛砂。
5、 一種對(duì)石英晶圓進(jìn)行深微孔加工的方法，基于空氣壓縮機(jī)、噴 砂槍和載玻臺(tái)構(gòu)成的石英晶圓深微孔加工設(shè)備實(shí)現(xiàn)，其特征在于，該 方法包括在石英晶圓上涂一層光刻膠作為掩膜，對(duì)該光刻膠掩膜進(jìn)行 光刻，做出想要的微孔圖形，再將該石英晶圓固定在載玻臺(tái)上；調(diào)整噴砂槍噴嘴與載玻臺(tái)的距離、磨料的粒徑以及空氣壓縮機(jī) 的壓力，啟動(dòng)載玻臺(tái)，使載玻臺(tái)勻速旋轉(zhuǎn)；啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)壓縮空氣，帶動(dòng)由進(jìn)料口進(jìn)入噴砂槍體內(nèi)的 磨料，使高速運(yùn)動(dòng)的磨料噴擊石英晶圓表面；刻蝕完畢后，取下石英晶圓，清洗去掉光刻膠掩膜，實(shí)現(xiàn)石 英晶圓的深微孔打孔。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的對(duì)石英晶圓進(jìn)行深微孔加工的方法，其 特征在于，所述磨料為金剛砂。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的對(duì)石英晶圓進(jìn)行深微孔加工的方法，其 特征在于，在所述石英晶圓受到光刻膠掩膜保護(hù)的部分，運(yùn)動(dòng)的磨 料停下或者彈出，而在未被光刻膠掩膜保護(hù)的部分，由運(yùn)動(dòng)的磨 料撞擊而打出微孔。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種石英晶圓深微孔加工設(shè)備，該設(shè)備包括空氣壓縮機(jī)、噴砂槍和載玻臺(tái)，所述壓縮機(jī)連接著噴砂槍?zhuān)瑝嚎s機(jī)向噴砂槍輸送高壓縮空氣，致使噴砂槍內(nèi)的磨料高速?lài)姄舻街糜谳d玻臺(tái)的石英晶圓上，利用高速運(yùn)動(dòng)的磨料撞擊石英材料實(shí)現(xiàn)在石英晶圓上的深微孔加工。本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)了一種對(duì)石英晶圓進(jìn)行深微孔加工的方法。利用本發(fā)明，解決了激光不能在透明材料打孔的弊端，以及離子打孔電荷問(wèn)題不能加工深微孔等一系列問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了在石英上的深微孔制作，設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，而且成本低廉，刻蝕速度快，可以批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B81C99/00GK101450788SQ20071017877
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者劉茂哲, 景玉鵬, 李全寶, 羅小光, 高超群 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所