专利名称：石英晶圆深微孔加工设备及方法
技术领域：
本发明涉及微电子技术中的微机电系统(MEMS)微细加工技术 领域，尤其涉及对石英晶圆进行深微孔加工技术领域，具体是一种石 英晶圆深微孔加工设备及方法。
背景技术：
在微机电系统(MEMS)微细加工中，需要制作大量的微孔，实 现微孔制作的方法有化学方法也有物理方法。最常见的在基底上制作 微孔的方法有刻蚀法，激光打孔，超声打孔以及离子打孔。
然而，石英的优异特性使其在微机电系统的制造中越来越广泛的 得到应用，由于刻蚀法的选择性使得在石英上刻蚀微孔不能实现，又 由于透光，所以对于激光打孔也是不能实现的。
目前超声打孔的最小孔径为0.3mm左右，远远达不到我们在微机 电系统(MEMS)微细加工制作中的要求，而离子打孔由于带电粒子 的电荷问题也还不能得到很好解决。
所以上述的各种微孔加工方法都不能很好的在石英晶圆上加工出 满足要求的微孔。尤其是在石英晶圆上深微孔的加工更为困难。
发明内容
(一) 要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种石英晶圆深微孔加工 设备，以实现对石英晶圆进行深微孔加工。
本发明的另一个目的在于提供一种对石英晶圆进行深微孔加工的 方法，以实现对石英晶圆进行深微孔加工。
(二) 技术方案为达到上述一个目的，本发明提供了一种石英晶圆深微孔加工设 备，该设备包括空气压縮机l、喷砂枪2和载玻台5，所述压缩机l连
接着喷砂枪2，压縮机l向喷砂枪2输送高压縮空气，致使喷砂枪 2内的磨料高速喷击到置于载玻台5的石英晶圆上，利用高速运动 的磨料撞击石英材料实现在石英晶圆上的深微孔加工。
上述方案中，所述载玻台5在磨料喷击石英晶圆时垂直放置。 上述方案中，所述载玻台5在磨料喷击石英晶圆时匀速旋转。 上述方案中，所述磨料为金刚砂。
为达到上述另一个目的，本发明提供了一种对石英晶圆进行深微 孔加工的方法，基于空气压縮机、喷砂枪和载玻台构成的石英晶圆深
微孔加工设备实现，该方法包括
在石英晶圆上涂一层光刻胶作为掩膜，对该光刻胶掩膜进行
光刻，做出想要的微孔图形，再将该石英晶圆固定在载玻台上；
调整喷砂枪喷嘴与载玻台的距离、磨料的粒径以及空气压縮机 的压力，启动载玻台，使载玻台匀速旋转；
启动空气压縮机压縮空气，带动由进料口进入喷砂枪体内的 磨料，使高速运动的磨料喷击石英晶圆表面；
刻蚀完毕后，取下石英晶圆，清洗去掉光刻胶掩膜，实现石 英晶圆的深微孔打孔。
上述方案中，所述磨料为金刚砂。
上述方案中，在所述石英晶圆受到光刻胶掩膜保护的部分，运 动的磨料停下或者弹出，而在未被光刻胶掩膜保护的部分，由运 动的磨料撞击而打出微孔。
(三)有益效果 从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果
1、 利用本发明，可以实现在透明石英晶圆上的深微孔加工，解决 激光打孔不能解决的难题。
2、 利用本发明，对于制作不同孔径的微孔，或者不同厚度的石英 晶圆，可由调整压縮机的压力风速，喷砂磨料的粒径以及喷嘴与载玻台的距离实现。
3、 利用本发明，由于无极性可以实现快速且批量的石英晶圆深微 孔加工技术，实现离子打孔电荷带来的问题。
4、 利用本发明，由于载玻台的匀速旋转可以实现工艺设备简单， 打孔均匀的石英深微孔加工技术。
5、 利用本发明，解决了激光不能在透明材料打孔的弊端，以及离 子打孔电荷问题不能加工深微孔等一系列问题，实现了在石英上的深 微孔制作，设备简单，易于实现，而且成本低廉，刻蚀速度快，可以 批量生产。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明-
图1是本发明提供的石英晶圆深微孔加工设备的结构示意图； 图2是本发明提供的石英晶圆深微孔加工设备的工作原理示意图； 图3是本发明提供的对石英晶圆进行深微孔加工的方法流程图； 图4是依照本发明实施例为石英晶圆涂一层光刻胶然后固定在载
玻台上的示意图5是依照本发明实施例光刻出微孔图形的示意图6是依照本发明实施例喷砂打孔的示意图7是依照本发明实施例清洗去掉光刻胶的示意图8是依照本发明实施例微孔加工完毕后的石英晶圆示意图中1.空气压縮机，2.喷砂枪，3含有金刚砂磨料的喷气流，4
石英晶圆，5.载玻台，6.金刚砂磨料，7.光刻胶。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具 体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1是本发明提供的石英晶圆深微孔加工设备的结 构示意图，该设备包括空气压縮机l、喷砂枪2和载玻台5。所述压縮 机1连接着喷砂枪2，压縮机1向喷砂枪2输送高压縮空气，致使
5喷砂枪2内的磨料高速喷击到置于载玻台5的石英晶圆上，利用
高速运动的磨料撞击石英材料实现在石英晶圆上的深微孔加工。
所述载玻台5在磨料喷击石英晶圆时垂直放置且匀速旋转，使 在微孔制作过程中的喷砂余料落回地面；所述磨料为金刚砂。
所述喷砂枪2内金刚砂磨料粒径可根据制作不同微孔孔径的需求 选择，喷砂范围超过一个晶圆面积。
所述空气压縮机1的压力，喷嘴2与载玻台5的距离可以根据石 英晶圆4的厚度来做不同的调整。
图2示出了本发明提供的石英晶圆深微孔加工设备的工作原理示 意图。
图3是本发明提供的对石英晶圆进行深微孔加工的方法流程图， 该方法基于空气压缩机、喷砂枪和载玻台构成的石英晶圆深微孔加工 设备实现，具体包括
步骤301:在石英晶圆上涂一层光刻胶作为掩膜，对该光刻胶 掩膜进行光刻，做出想要的微孔图形，再将该石英晶圆固定在载 玻台上；
步骤302:调整喷砂枪喷嘴与载玻台的距离、磨料的粒径以及 空气压縮机的压力，启动载玻台，使载玻台匀速旋转；
步骤303:启动空气压縮机压縮空气，带动由进料口进入喷砂 枪体内的磨料，使高速运动的磨料喷击石英晶圆表面；
步骤304:刻蚀完毕后，取下石英晶圆，清洗去掉光刻胶掩膜， 实现石英晶圆的深微孔打孔。
下面结合具体的实施例详细描述本发明提供的石英晶圆深微孔加 工设备和对石英晶圆进行深微孔加工的方法。
首先在石英晶圆4上涂一层光刻胶7作为掩膜，如图4所示，保 护好晶片4然后光刻，做出想要的微孔图形，再固定在载玻台5上， 如图5所示。调整好喷嘴2与载玻台5的距离，磨料6的粒径以及空 气压縮机1的压力后启动载玻台5，使其匀速旋转。然后启动空气压縮机1压缩空气，带动由进料口进入喷砂枪2体内的金刚砂磨料6，使高
速运动的金刚砂磨料6喷击石英晶圆4表面。石英晶圆4受到光刻胶7 保护的部分，运动的金刚砂磨料6停下来或者弹出去，而未被光刻胶7 掩膜保护的部分，由于运动的金刚砂磨料6撞击而打出微孔，如图6 所示。刻蚀完毕后，取下晶圆4，清洗去掉光刻胶掩膜7，如图7，从 而实现了石英晶圆4的深微孔打孔，即图8。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果 进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体 实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。
权利要求
1、一种石英晶圆深微孔加工设备，其特征在于，该设备包括空气压缩机(1)、喷砂枪(2)和载玻台(5)，所述压缩机(1)连接着喷砂枪(2)，压缩机(1)向喷砂枪(2)输送高压缩空气，致使喷砂枪(2)内的磨料高速喷击到置于载玻台(5)的石英晶圆上，利用高速运动的磨料撞击石英材料实现在石英晶圆上的深微孔加工。
2、 根据权利要求1所述的石英晶圆深微孔加工设备，其特征在于， 所述载玻台(5)在磨料喷击石英晶圆时垂直放置。
3、 根据权利要求1或2所述的石英晶圆深微孔加工设备，其特征 在于，所述载玻台(5)在磨料喷击石英晶圆时匀速旋转。
4、 根据权利要求1所述的石英晶圆深微孔加工设备，其特征在于， 所述磨料为金刚砂。
5、 一种对石英晶圆进行深微孔加工的方法，基于空气压缩机、喷 砂枪和载玻台构成的石英晶圆深微孔加工设备实现，其特征在于，该 方法包括在石英晶圆上涂一层光刻胶作为掩膜，对该光刻胶掩膜进行 光刻，做出想要的微孔图形，再将该石英晶圆固定在载玻台上；调整喷砂枪喷嘴与载玻台的距离、磨料的粒径以及空气压縮机 的压力，启动载玻台，使载玻台匀速旋转；启动空气压縮机压縮空气，带动由进料口进入喷砂枪体内的 磨料，使高速运动的磨料喷击石英晶圆表面；刻蚀完毕后，取下石英晶圆，清洗去掉光刻胶掩膜，实现石 英晶圆的深微孔打孔。
6、 根据权利要求5所述的对石英晶圆进行深微孔加工的方法，其 特征在于，所述磨料为金刚砂。
7、 根据权利要求5所述的对石英晶圆进行深微孔加工的方法，其 特征在于，在所述石英晶圆受到光刻胶掩膜保护的部分，运动的磨 料停下或者弹出，而在未被光刻胶掩膜保护的部分，由运动的磨 料撞击而打出微孔。
全文摘要
本发明公开了一种石英晶圆深微孔加工设备，该设备包括空气压缩机、喷砂枪和载玻台，所述压缩机连接着喷砂枪，压缩机向喷砂枪输送高压缩空气，致使喷砂枪内的磨料高速喷击到置于载玻台的石英晶圆上，利用高速运动的磨料撞击石英材料实现在石英晶圆上的深微孔加工。本发明同时公开了一种对石英晶圆进行深微孔加工的方法。利用本发明，解决了激光不能在透明材料打孔的弊端，以及离子打孔电荷问题不能加工深微孔等一系列问题，实现了在石英上的深微孔制作，设备简单，易于实现，而且成本低廉，刻蚀速度快，可以批量生产。
文档编号B81C99/00GK101450788SQ20071017877
公开日2009年6月10日 申请日期2007年12月5日 优先权日2007年12月5日
发明者刘茂哲, 景玉鹏, 李全宝, 罗小光, 高超群 申请人:中国科学院微电子研究所