[发明专利]开孔晶圆上感光结构层的均匀曝光方法

说明书

本发明涉及一种开孔晶圆上感光结构层的均匀曝光方法，根据感光结构层中不同曝光能量需求的区域数量，配合光罩的形状，对感光结构层中的高曝光能量区域进行叠加曝光，使得感光结构层中不同曝光能量需求区域的曝光能量累计达到设定的曝光能量值。该开孔晶圆上感光结构层的均匀曝光方法，满足对不同曝光能量区域的需求能量的曝光操作，有效避免因晶圆局部区域曝光能量需求不同而产生的制程不良，解决一次曝光能量调整的工艺难度。在此基础上，还解决不同曝光能量区域交界处能量过度不平滑的问题，提高生产效率。该开孔晶圆的均匀曝光方法加工的产品良率高，产品品质好。

技术领域

本发明涉及一种开孔晶圆上感光结构层的均匀曝光方法。

背景技术

在打印设备领域，主流的可分为激光打印机和喷墨打印机，而喷墨打印机又根据采用的喷头技术不同细分为热气泡、压电、连续等主流喷头技术方向。在喷墨打印机的发展历程中，已经开始从传统机械加工技术向高精度微机电系统(MEMS)技术转型，而目前喷墨打印机的技术核心为微量流体精准多色控制技术微机电芯片。

微量流体精准多色控制技术微机电芯片的生产中，同时应用了半导体芯片工艺技术以及MEMS技术。而在打印机中应用时，这种微机电芯片相比于传统的半导体芯片，因芯片中需要给墨水流动保留充分的空间，须在芯片中进行刻蚀穿孔，即将晶圆从正面向背面刻蚀穿透，刻蚀的穿孔结构则形成墨流道。因此在喷墨打印的半导体MEMS制程中，需要在开有穿孔并有金属线路衬底的晶圆上进行光刻胶涂布、曝光、显影等步骤制作结构层，进而构成如图1所示的结构。图1的结构中，在具有墨流道开孔的晶圆衬底上制作两层感光结构层，其中上层的结构需要覆盖晶圆上的开孔部分，进而形成墨流道的腔体。为了保证喷墨效果，要求上层感光结构层内部和表面均光滑平整，以利于腔体内部液体的流动。正是因为这种MEMS芯片需要在有开孔的晶圆上制作腔体式的三维结构的特殊性，不同于传统半导体只需要在平整的晶圆衬底上进行感光材料涂布、曝光显影制作平面二维结构，该MEMS芯片结构制作过程中会遇到曝光能量不足或能量过高而引起显影不良。具体表现为，制作上层感光结构层时，对应于晶圆开孔部分的上层感光结构层的内表面由于曝光能量不足，会被流入的显影液刻蚀而形成坑洞，表面变得不平滑而影响液体流动，如图2所示。但如提高曝光能量，虽改善了腔体内部的刻蚀坑洞，但会因为曝光能量过强，使得上层感光结构层中需要被刻蚀掉的结构边缘出现锯齿状或显影不完全，导致失去原有的刻蚀形状，如图3所示。

产生以上不良情况的主要原因有两个：第一，感光层由上向下受到的光强能量逐渐衰减降低，因晶圆衬底上有穿孔，在穿孔区域曝光时光源直接穿透晶圆，而其他区域，光源直射到晶圆表面衬底产生反射光，再次对感光膜进行曝光，因此在曝光机能量均一性良好的情况下，曝光时导致实际区域性的曝光能量不均一。第二，因MEMS三维腔体结构的特殊性，显影液会进入腔体接触上层感光结构层的内表面，在曝光能量不足的情况下，会对感光膜产生刻蚀。而其他区域，因与上层感光结构层与下层感光结构层密实接触，而无显影液进入，因此不会产生刻蚀。

现有技术中针对需要不同曝光能量的区域分别进行不同能量的曝光操作，在进行该操作时，难免会出现不同曝光能量区域周边重合的问题，使得不同曝光能量区域交界处出现两次曝光能量重合的情况，进而使得微结构发生变异，产生台阶而影响整体结构性能和强度，降低了产品品质性能，同时产品良率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种开孔晶圆上感光结构层的均匀曝光方法，能够满足对不同曝光能量区域进行对应能量的曝光操作，同时能够避免不同曝光能量区域交界处过渡不平滑。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种开孔晶圆的均匀曝光方法，其特征在于：根据感光结构层中不同曝光能量需求的区域数量，配合光罩的形状，对感光结构层中的高曝光能量区域进行叠加曝光，使得感光结构层中不同曝光能量需求区域的曝光能量累计达到设定的曝光能量值。