[發明專利]開孔晶圓上感光結構層的均勻曝光方法

在審

• 申請號: 202011615219.4
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112612186A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 葛凱倫;陳學詣
• 申請（專利權）人: 寧波得力微機電芯片技術有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;B81C1/00
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 胡志萍;王瑩

本發明涉及一種開孔晶圓上感光結構層的均勻曝光方法，根據感光結構層中不同曝光能量需求的區域數量，配合光罩的形狀，對感光結構層中的高曝光能量區域進行疊加曝光，使得感光結構層中不同曝光能量需求區域的曝光能量累計達到設定的曝光能量值。該開孔晶圓上感光結構層的均勻曝光方法，滿足對不同曝光能量區域的需求能量的曝光操作，有效避免因晶圓局部區域曝光能量需求不同而產生的制程不良，解決一次曝光能量調整的工藝難度。在此基礎上，還解決不同曝光能量區域交界處能量過度不平滑的問題，提高生產效率。該開孔晶圓的均勻曝光方法加工的產品良率高，產品品質好。

技術領域

本發明涉及一種開孔晶圓上感光結構層的均勻曝光方法。

背景技術

在打印設備領域，主流的可分為激光打印機和噴墨打印機，而噴墨打印機又根據采用的噴頭技術不同細分為熱氣泡、壓電、連續等主流噴頭技術方向。在噴墨打印機的發展歷程中，已經開始從傳統機械加工技術向高精度微機電系統(MEMS)技術轉型，而目前噴墨打印機的技術核心為微量流體精準多色控制技術微機電芯片。

微量流體精準多色控制技術微機電芯片的生產中，同時應用了半導體芯片工藝技術以及MEMS技術。而在打印機中應用時，這種微機電芯片相比于傳統的半導體芯片，因芯片中需要給墨水流動保留充分的空間，須在芯片中進行刻蝕穿孔，即將晶圓從正面向背面刻蝕穿透，刻蝕的穿孔結構則形成墨流道。因此在噴墨打印的半導體MEMS制程中，需要在開有穿孔并有金屬線路襯底的晶圓上進行光刻膠涂布、曝光、顯影等步驟制作結構層，進而構成如圖1所示的結構。圖1的結構中，在具有墨流道開孔的晶圓襯底上制作兩層感光結構層，其中上層的結構需要覆蓋晶圓上的開孔部分，進而形成墨流道的腔體。為了保證噴墨效果，要求上層感光結構層內部和表面均光滑平整，以利于腔體內部液體的流動。正是因為這種MEMS芯片需要在有開孔的晶圓上制作腔體式的三維結構的特殊性，不同于傳統半導體只需要在平整的晶圓襯底上進行感光材料涂布、曝光顯影制作平面二維結構，該MEMS芯片結構制作過程中會遇到曝光能量不足或能量過高而引起顯影不良。具體表現為，制作上層感光結構層時，對應于晶圓開孔部分的上層感光結構層的內表面由于曝光能量不足，會被流入的顯影液刻蝕而形成坑洞，表面變得不平滑而影響液體流動，如圖2所示。但如提高曝光能量，雖改善了腔體內部的刻蝕坑洞，但會因為曝光能量過強，使得上層感光結構層中需要被刻蝕掉的結構邊緣出現鋸齒狀或顯影不完全，導致失去原有的刻蝕形狀，如圖3所示。

產生以上不良情況的主要原因有兩個：第一，感光層由上向下受到的光強能量逐漸衰減降低，因晶圓襯底上有穿孔，在穿孔區域曝光時光源直接穿透晶圓，而其他區域，光源直射到晶圓表面襯底產生反射光，再次對感光膜進行曝光，因此在曝光機能量均一性良好的情況下，曝光時導致實際區域性的曝光能量不均一。第二，因MEMS三維腔體結構的特殊性，顯影液會進入腔體接觸上層感光結構層的內表面，在曝光能量不足的情況下，會對感光膜產生刻蝕。而其他區域，因與上層感光結構層與下層感光結構層密實接觸，而無顯影液進入，因此不會產生刻蝕。

現有技術中針對需要不同曝光能量的區域分別進行不同能量的曝光操作，在進行該操作時，難免會出現不同曝光能量區域周邊重合的問題，使得不同曝光能量區域交界處出現兩次曝光能量重合的情況，進而使得微結構發生變異，產生臺階而影響整體結構性能和強度，降低了產品品質性能，同時產品良率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種開孔晶圓上感光結構層的均勻曝光方法，能夠滿足對不同曝光能量區域進行對應能量的曝光操作，同時能夠避免不同曝光能量區域交界處過渡不平滑。

本發明解決上述問題所采用的技術方案為：一種開孔晶圓的均勻曝光方法，其特征在于：根據感光結構層中不同曝光能量需求的區域數量，配合光罩的形狀，對感光結構層中的高曝光能量區域進行疊加曝光，使得感光結構層中不同曝光能量需求區域的曝光能量累計達到設定的曝光能量值。