專利名稱：微加工方法和系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微加工方法和系統。
背景技術：
電子器件市場連續(xù)需要增加性能并減小成本。為了滿足這些需要， 包括多種電子器件的部件可以更有效地制造并誤差更小。
所希望的是這些器件的構造包括例如形成在流體噴射裝置內的細 槽。襯底內的結構構造需要快速處理并不損壞其中形成有結構的襯底。

發(fā)明內容
按照本發(fā)明的第一方面，提供一種形成噴墨打印頭的方法，該方 法包括在半導體襯底內形成流體處理細槽，半導體襯底具有通過第一
側面和第二側面限定的厚度，該形成包括通過將研磨劑材料施加到 襯底的第一側面而從半導體村墊的第一側面形成第一溝槽，以及采用 超聲波沖擊研磨，從半導體襯底去除大塊材料，通過振動各自沿著笫 一側面位于不同位置上的多個工具，第一溝槽是襯底的厚度的至少一 半，多個工具的每個工具在一定速度下振動并離開第一側面一定距離， 以便在第一側面內形成多個結構；通過蝕刻半導體襯底材料而以比超 聲波沖擊研磨更加準確的尺寸精度從半導體襯底的第二側面形成第二 溝槽，其中第二溝槽的至少一部分與第一溝槽交叉；以及在半導體的 第二側面上形成至少一個啟動腔室和孔口 ，并與流體處理細槽流體連 接，啟動腔室被限定為通過相應的電阻器加熱流體并經由孔口排出被 加熱的墨。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種形成噴墨打印頭的方法，該方 法包括在半導體襯底內形成多個結構，襯底具有通過第一側面和第 二側面限定的厚度，形成包括將研磨漿體材料施加到襯底的第一表 面上；振動浸入漿體內的多個工具，工具位于與第一側面相對的不同 位置上，多個工具的每個工具離開第一表面一個距離并以一個速度振 動，以便各自在第一側面內形成結構，其方式是使用第一去除過程從 襯底去除大塊材料，從襯底的第一側面形成多個結構的一部分，該部 分至少是村底的厚度的一半；以及使用第二去除過程從襯底去除另外的材料，使得所述多個結構的所述部分延伸穿過襯底的厚度，以便形
成多個結構；其中與第一去除過程相比，第二去除過程以更加準確的 尺寸誤差更加準確地去除另外的材料；以及在半導體村底的第二側面 上形成與多個結構流體連接的至少一個啟動腔室和孔口 ，啟動腔室限 定為通過相應電阻器加熱流體并且經由孔口噴射加熱的墨。


本領域的普通技術人員將從附圖所示的示例性實施例的詳細描述 中理解本發(fā)明的特征，附圖中
圖l是表示打印頭的一個實施例的透視圖； 圖2是表示圖1打印頭的實施例的截面圖； 圖3是表示圖l打印頭的透視圖4A-4C表示按照一個實施例在硅襯底內形成結構的方法； 圖5A-5F表示按照其它實施例形成結構的方法； 圖6A-6D表示按照另一實施例形成結構的方法； 圖7表示按照一個實施例的超聲波研磨機的一部分； 圖8表示按照另一實施例的超聲波研磨機的一部分； 圖9A-9E表示按照一個實施例用于超聲波研磨機的工具型面； 圖10A-10D表示通過按照多個實施例4吏用這里所述方法制造的穿 透結構的截面圖11A-11F表示按照另外的實施例形成結構的方法； 圖12A-12C表示按照另外的實施例形成結構的方法； 圖13表示打印機實施例的透視圖；以及 圖14表示打印機滑架實施例的透視圖。
具體實施例方式
下面描述的實施例涉及用于激光加工襯底的方法和系統。微加工 是用來受控并有選擇地去除材料的制造方法。通過去除襯底材料，激 光微加工可將具有所需尺寸的結構形成在襯底上。這種結構可以是穿 過村底厚度或襯底的至少兩個表面的例如細槽的穿透結構，或者是穿 過襯底厚度的一部分或襯底的一個表面的例如溝槽的封閉結構。
加工結構的實例將在形成襯底內油墨供應細槽(細槽)的文字中
進行總體描述。在其它的應用中，這種具有細槽的襯底可結合到噴墨 打印機或筆中，和/或多種微型電子機械系統(MEMS)裝置中。下面描述的多種部件可對于所涉及的尺寸來說準確說明。另外，附圖用來示 意表示這里描述的本發(fā)明的不同原理。
這里描述特定結構尺寸、形狀和配置的實例。但是任何類型的結 構尺寸和幾何形狀可使用這里描述的本發(fā)明的方法和設備來制造。
圖1表示打印頭14的一個實施例透視圖的放大視圖。打印頭14 在此實施例中具有多種結構，該結構包括邊緣臺階120以便邊緣流體 供應到電阻器(或流體噴射器)61。打印頭還具有部分形成在襯底表 面內的溝槽124。在該打印頭上表示具有供應流體到電阻器61的細槽 (通道)126和/或供應流體到電阻器61的一系列孔127，它們通過這 里描述的UV激光加工方法形成。在一個實施例中，在圖1打印頭14 上可以具有至少兩個所述結構。例如，只有供應孔127和細槽126形 成在打印頭14內，而在可選擇實施例中形成邊緣臺階119和/或溝槽 124。在另一實例中，邊緣臺階120和細槽126形成在打印頭14內， 而在可選擇實施例中形成溝槽124和/或供應孔127。
圖2表示圖l打印頭14的截面圖，其中具有細槽(或側)壁123 的細槽126穿過襯底102形成。下面更加詳細描述在襯底內穿過細槽 區(qū)域的細槽構造。在另一實施例中，多個細槽形成在給定電路小片內。 例如，在電路小片或襯底內相鄰細槽之間的內部細槽間距或間隔可以 低至10微米。(在一個實施例中，IO微米僅大于每個細槽的熱作用區(qū) 域長度的兩倍，其中熱作用區(qū)域是沿著受到此申請中所述的激光加工 影響的細槽壁的區(qū)域)。
在圖2中，薄膜層(或活性層、薄膜疊層、導電層或具有微電子 的層)120形成(例如沉積)在襯底102的前或第一側(或表面in) 上。襯底的第一側121與襯底的第二襯底102相對。薄膜疊層120包 括形成在襯底上的至少一個層，并在特定實施例中，覆蓋襯底102的 第一側121的至少一部分。作為選擇或另外，層120將襯底102的第 一側121的至少一部分電絕緣。
如圖2的實施例所示，薄膜疊層120包括覆蓋層104、電阻層107、 導電層108、鈍化層IIO、空穴阻擋層111和阻擋層112，它們各自形 成或沉積在村底102的第一側121上和/或前一層上。在一個實施例中， 襯底102是硅。在多個實施例中，襯底可以是以下一種單晶硅、多 晶硅、砷化鎵、玻璃、硅石、陶瓷或半導體材料。作為可能的襯底材料的多種材料不需要相互更換，并根據它們將要使用的場合進行選擇。 在此實施例中，如果適當，薄膜層形成圖案并蝕刻以便形成位于電阻
層內的電阻器61、導電層的導電跡線和至少部分通過阻擋層限定的啟 動腔室130。在特定實施例中，阻擋層112限定啟動腔室130,其中流 體通過相應的電阻器加熱并限定加熱流體從中噴出的噴嘴孔口 132。在 另一實施例中，具有孔口 132的孔口層(未示出)施加在阻擋層ll2 上?？梢圆捎帽绢I域公知的層和部件的其它結構和配置。
在圖2所示的實施例中，通道129穿過形成在村底上的層120形 成。通道129與啟動腔室130和細槽126流體連通，使得流體流過細 槽126并經由通道129進入啟動腔室130。在所示的特定實施例中，用 于流體的通道入口 129不是細槽126的中心。但是，具有細槽的襯底 如這里描述大致相同形成，而不管入口 129是中心定位或者偏心定位。
在圖3所示的實施例中，打印頭14及其細槽126表示成沒有阻擋 層112。如圖3實施例所示，電阻器61沿著細槽126。通常，細槽壁 123具有通過不同細槽成形方法形成的條紋(或垂直線)以及靠近細槽 126中間的粗糙區(qū)域(或穿透區(qū)域)。該粗糙區(qū)域通過靠近細槽l26的 中間進行穿透而形成。與細槽表面位置相比，在細槽中間位置處減小 彎曲力矩，并因此在處理方法中穿透粗糙區(qū)域上具有減小的應力。因 此，減少穿透粗糙區(qū)域內以及整個襯底102上的裂紋。
參考圖4A-4C，按照一個實施例表示在硅襯底200上形成結構的方 法。所示的硅襯底200具有厚度t。對于不同厚度的襯底來說，所示實 施例可滿意的工作。例如，在某些實施例中，厚度在從小于大約100 微米到至少大約2000微米的范圍內。其它實施例可在此范圍之外。在 其它實施例中襯底的厚度可以是大約675微米。
工具202離開硅襯底200的第一表面206定位在一定距離208上。 在某些實施例中，距離208從25微米到200微米之間變化。在其它實 施例中，距離208可以小于25微米。工具202具有同樣可作為長度的 寬度210，它可以用來限定形成在硅襯底200上的例如細槽的結構尺寸 或區(qū)域。工具202由金屬或金屬合金材料制成。在某些實施例中，工 具202包括鈦、低碳或不銹鋼。
包括研磨材料的漿體212接著施加到硅襯底200的第一表面206 上。漿體可施加在整個第一表面206上或者只施加在形成一個或多個結構的部分上。在某些實施例中，漿體212包括氧化鋁、碳化硅、金 剛石或碳化硼。
工具202接著在設置漿體時在19和25kHz的速率下以及在13到 63微米之間的幅度下在大致垂直于第一表面206的運動中振動。在其 它實施例中，根據需要可以根據改變頻率和振幅。
在圖4B中，當工具202振動時，漿體212推進到形成結構214的 第一表面206內，結構214具有與工具202的型面大致顛倒的型面。 還可以看到結構216的還可以作為長度的寬度214略微大于工具202 的寬度210。在某些實施例中，寬度214小于壁比度210大的IO微米。
在某些實施例中，在大約2.8微米/每秒的速度下去除材料。這些 實施例中，從襯底的第一表面206穿透第二表面218的結構可在大約4 分鐘內形成，其中襯底的厚度是大約675微米。
如圖4C所示，結構216穿過第一表面206和第二表面218形成。 盡管描述成穿透結構，該結構可以是穿過第一表面206而不穿過第二 表面218的封閉結構。
參考圖5A-5F，表示按照另一實施例的形成結構的方法。穿透結構 可包括從襯底300的第一側304開始的第一溝槽302和從第二側308 開始的第二溝槽306 (圖5C所示)。為了便于看到這些溝槽，溝槽以成 對形式表示。例如，圖5A是結構截面的一部分，并表示第一溝槽的長 度Ll和深度x。圖5B是大致垂直于圖5A所示視圖的截面圖的一部分， 并表示溝槽302的寬度wl和第一溝槽302的圖5A所示的相同深度x。
第一溝槽302可通過超聲波研磨方法形成，其一個實施例表示在 圖4A-4C中。形成溝槽302的工具和機器相對于圖7進行描述和說明。
在圖5A所示的實施例中，溝槽302延伸穿過襯底300厚度的大約 50%，如深度x所示。在多個實施例中，襯底300在第一側304和第 二側308之間具有大約675微米的深度和大約至少335微米的深度x。
在所示實施例中，長度L1沿著溝槽的第一軸線定位，并且寬度沿 著與第一軸線橫向的第二軸線定位。圖5C和5D以及圖5E和5F具有 與圖5A和5B類似的關系，表示長度和寬度的相應截面圖。
圖5C表示部分完成的笫二溝槽306從第二側308形成。在多個實 施例中，第二溝槽306可通過穿過第二表面308去除襯底材料來形成。 在此實例中，作為一種類型的濕蝕刻的活性離子蝕刻可用來形成第二溝槽306。
用于形成第二溝槽306的其它技術包括機械切削方法的噴砂鉆削， 其中通過由高壓氣流系統輸送的例如氧化鋁的顆粒來去除目標材料。 其它實施例可使用一個或多個以下的技術以便形成第二溝槽濕蝕刻、 干蝕刻、激光加工、噴砂鉆削、研磨劑噴射加工以及機械加工、超聲 波研磨劑研磨和其它方法。機械加工可包括使用旋轉和振動的多種鋸 條和鉆頭，這些工具通常用來去除襯底材料。
圖5E-5F表示完成的第二溝槽306，該溝槽具有長度L2、寬度w2 以及深度y。溝槽與第一溝槽一部分交叉或接合。兩個溝槽的組合形成 細槽302，細槽302穿透襯底厚度并且例如流體的流體可流過其中。對 于襯底的至少一部分來說，在結合在一起時，兩個溝槽的深度(x和y) 等于厚度t。如此示例性實施例所示并如圖5E清楚示出，第二溝槽與 第一溝槽的整個長度L2交叉。其它示例性實施例中，第二溝槽可與小 于第一溝槽的整個長度交叉。另外，如圖5E所示，第二溝槽可長于第 一溝槽，使得在第二溝槽內的整個長度包圍第一溝槽一部分。
如圖5F所示，示例性實施例具有由具有大致平的側壁第一溝槽 302和具有大致凹入側壁的笫二溝槽306形成的細槽320。在此示例性 實施例中，第一溝槽的最大寬度W2小于第二溝槽的最大寬度W2。其它 實施例可使用不同的構造。
盡管所示的實施例只表示從襯底上去除材料以便形成所需的溝 槽，在某些實施例的中間步驟中實際上可以在襯底上添加材料。例如， 材料可經由沉積技術作為細槽成形方法的一部分進行沉積并隨后部分 或全部去除。
例如活性離子蝕刻的另外工序可用來拋光細槽壁表面并進一步釋 放殘留應力以便在第一溝槽302和笫二溝槽306形成之后加強襯底 300。另外，該濕蝕刻方法可用來使得第二表面308上的結構邊緣變小， 以便減小破碎或堵塞細槽及其部分的可能性。
形成第一溝槽302的其它方法包括在超聲波研磨之前在第一側 304施加濕蝕刻劑并通過進行濕蝕刻形成第一溝槽，由此第二溝槽306 通過超聲波研磨形成。這種方法形成的第一溝槽302的邊緣可以減小 破碎的危險。另一方法包括在第二側308上進行濕蝕刻，隨后從第一 側304或第二側308進行超聲波研磨，以便形成完整的結構320。這種方法在第二側308上形成楔形溝槽，以便使得襯底300更加柔性并更 容易朝著第一側304彎曲，而不使得襯底或形成在村底300上的薄膜 破碎。
另一方法是采用超聲波研磨劑研磨(USIG)來成形306，并接著進 行濕蝕刻成形302以便形成結構320。此方法在工件不允許在第一側 304上進行機械加工的情況下給出靈活性，例如在其上形成具有小孔的 薄膜結構的情況下。以此方式，超聲波研磨可用來從第二側308和笫 一側去除大量材料以便形成結構320。
在第二溝槽306通過干蝕刻形成的實施例中，第一溝槽302相對 于圖5A-5D所示成形，使得深度x是襯底300總厚度的大約90%。接 著可采用干蝕刻以便形成第二溝槽306。
在第二溝槽306通過激光加工、噴砂鉆削、研磨劑噴射加工或機 械加工形成的實施例中，超聲波研磨劑研磨可用來形成第一溝槽302。
另一方法可包括在第一側304或第二側308或兩者上進行濕蝕刻， 以便限定溝槽，該溝槽具有小于溝槽302和第二溝槽306的深度，并 接著從任一側穿過溝槽進行超聲波研磨，以便形成穿透結構。這將形 成光學前邊緣以及位于304和308任一側或兩側上的傾斜細槽壁。
相對于圖4A-4C和5A-5F描述的方法的優(yōu)點在于可以使用更加快 速的方法去除大量的材料，例如大于50%，同時可以使用更加準確和 更昂貴的方法(例如干或濕蝕刻)來去除較少的材料，同時使得結構 具有更加準確的縱橫比、尺寸誤差，并保持例如硅晶片的工件強度。
應該注意到雖然圖5A-5F針對第一溝槽302和第二溝槽306，溝槽 的加工等級不需要局限于此方法。另外，第一側304和第二側308兩 者可具有整體回路，或者在第一溝槽302和第二溝槽306形成之前， 在表面上形成其它器件。
參考圖6A-6D，表示按照本發(fā)明另一實施例形成結構的方法。在圖 6A-6D中，形成具有一個或多個凸肋的穿透結構360。穿透結構360可 包括從襯底350的第一側354開始的第一溝槽352和從第二側358開 始的第二溝槽356 (圖6D所示)。在這些實施例中，凸肋365在形成第 一溝槽352時形成。
第一溝槽352可使用工具和機床通過超聲波研磨方法形成，以便 形成溝槽352，如圖8所示和所述。多個工具可用來形成單個穿透結構360，使得凸肋形成在沒有定位工具的村底350的區(qū)域內。另外，在整 個第一表面354上使用研磨劑材料或漿體。
在圖6B所示的實施例中，溝槽352在通過深度x表示的位置上延 伸穿過襯底350厚度的大約50%。但是，與沒有定位工具的區(qū)域相對 應的深度y小于深度x，并可略微小于襯底350厚度的大約50%。在 多個實施例中，襯底在笫一側354和第二側358之間具有大約675微 米的深度和大約至少335微米的深度x。
圖6C表示從第二側358形成的部分完成的第二溝槽356。在多個 實施例中，第二溝槽356可通過穿過第二表面358去除襯底材料來形 成。在此實例中，作為一種類型濕蝕刻的活性離子蝕刻可用來形成第 二溝槽356。
用于形成笫二溝槽356的其它技術包括作為機械切削方法的噴砂 鉆削，其中通過由高壓氣流系統輸送的例如氧化鋁的顆粒來去除目標 材料。其它實施例可使用一個或多個以下的技術以便形成第二溝槽 濕蝕刻、干蝕刻、激光加工、噴砂-鉆削、研磨劑噴射加工以及機械加 工、超聲波研磨劑研磨和其它方法。機械加工可包括使用旋轉和振動 的多種鋸條和鉆頭，這些工具通常用來去除襯底材料。
圖6D表示完成的第二溝槽356，該溝槽具有長度L2。溝槽與第一 溝槽352 —部分交叉或接合。兩個溝槽的組合形成細槽320，細槽320 穿透襯底厚度并且例如流體的流體可流過其中。對于村底的至少一部 分來說，在結合在一起時，兩個溝槽的深度(x和y)等于厚度t。如 圖6A-6D的示例性實施例所示，第二溝槽與第一溝槽的整個長度L2交 叉。其它示例性實施例中，第二溝槽可與小于第一溝槽的整個長度交 叉。
如圖6D所示，示例性實施例具有由具有大致平的側壁第一溝槽 352和具有大致凹入側壁的第二溝槽356形成的細槽360。另外，凸肋 365形成在細槽360內，使得具有多個子細槽部分370。設置凸肋365 可以加強襯底350的機械性能，可以減小損壞和變形的可能性。凸肋 365以及子細槽部分370的尺寸和幾何形狀可具體化以便優(yōu)化細槽360 的流體特性以及襯底350的機械性能。
還將注意到凸肋365不需要相互均勻隔開，并可具有不同的形狀。 參考圖7，表示按照一個實施例的超聲波研磨機400。超聲波研磨機400包括連接到驅動裝置410上的底部405，驅動裝置可包括高頻發(fā) 生器，其具有大于500瓦的輸出，這可產生20kHz的高頻電能。電能 輸送到轉換器，并轉換成相同頻率的機械振動能，機械能經由連接到 凸角形超聲焊極415上的便于運行的引導件傳遞到工具上。在某些實 施例中，超聲焊極415包括蒙乃爾金屬，該合金在一個實施例中包括 含有銅(28% )、鎳(67% )和例如鐵、錳和鋁的少量金屬的銀耐腐蝕 合金。超聲焊極用來在很少損失或沒有損失的情況下增加轉換器前部 的振動幅度，并將其傳遞到安裝在超聲焊極前部上的實際工具上。根 據所需應用，超聲焊極的數量可以是單數或復數。超聲焊極的尺寸、 形狀和結構以如下方式形成，即與實際工具相結合并形成可以按照轉 換器的共振頻率調節(jié)的單元。驅動裝置能夠振動超聲焊極415，使得底 部405在大致垂直于其第一表面420的方向上振動。
底部400的振動造成與其連接的工具425同樣在大致垂直于襯底 440的表面435的方向上振動。當工具425振動，同時漿體440提供到 襯底440的表面435上時，與工具形狀和尺寸顛倒的多個結構在大致 與每個工具425的位置相對的區(qū)域內形成在表面435內。
每個工具425的型面可不同于其它工具425的型面，由此每個形 成的結構可以不同，或者一個或多個結構可以相同。另外，工具425 的數量可以根據正在形成的結構的數量來變化，例如一個或多個。
在圖7中，每個工具表示成離開表面430 —定距離d。工具和部件 表面430之間的距離通常在0. 013mm-0. 063mm之間。但是一個或多個 工具425之間的距離可不同于其它工具之間的距離。
在其它實施例中，每個工具425可連接到不同底部上，使得每個 工具425的振動頻率可以不同。在這種實施例中，每個工具使用緊固 件連接到底部上。
超聲波研磨機和使用圖7所示研磨機的方法的優(yōu)點在于采用研磨 機的方法大致取決于形成結構的數量或幾何形狀。工具425的數量及 其型面可以變化，而不考慮將要形成的任何其它結構。在此方面，多 個不同的結構所需的時間與形成多個類似結構或單個結構所需的時間 大致相同。
另外，其多個部分可以組裝的單個晶片可具有同時形成其中的結 構，使得一個或多個結構形成在每個部分內。以此方式， 一個操作可同時在多個部分內形成結構。在該操作之后，晶片可組裝，使得可以 獲得多個部分。
應該注意到在某些實施例中，第一溝槽302和第二溝槽306可通 過任何不同的方式形成，并且接著可以使用超聲波研磨技術組裝其中 形成有結構的部分。
參考圖8，其表示按照另一實施例的超聲波研磨機一部分。超聲波 研磨機450 —部分包括連接到驅動裝置460上的底部455。另外，能量 從驅動裝置內的轉換器經由通過凸角形超聲焊極465連接的便于運行 的引導件傳遞到工具470、 475和480。
工具470和480離開襯底490的表面第一距離y，而工具475離開 襯底第二距離x，第二距離小于距離y。距離x和y確定例如凸肋365 的凸肋高度，凸肋形成在細槽內。即，工具的尺寸和形狀與所形成的 所需結構顛倒。另外，在某些實施例中，第一距離y和第二距離x可 以相同。另外，工具470、 475和480可具有傾斜部分和直線部分(圖 9E)。
研磨劑材料或漿體485施加在表面上，而工具470、 475和480振 動。超聲波研磨機450按照相對于圖7描述的相同的參數和特征操作。
當圖8表示形成細槽的三個工具470、 475、 480，并且其尺寸是凸 肋365的所需數量的函數(圖6A-6D)。另外可在單個底部455上使用 多組工具，使得可以形成多個具有凸肋的細槽。
參考圖9A-9E，提供可以用于按照多個實施例的超聲波研磨機的工 具的示例性型面。應該注意到通過在圖9A-9D所示的工具形成的結構 的型面與工具型面大致顛倒。
工具可具有方形端部(圖9A)、圓形端部(圖9B)、斜切端部(圖 9C)和/或橢圓形端部(圖9D)。另外，可以采用其它端部型面。另外，
對于所需的每個端部來說，每個工具可具有不同的型面。
參考圖9E，工具還可以沿其長度具有不同的形狀。在圖9E中，工
具對于其長度的第一部分來說具有大致方形的截面，對于其長度的第 二部分來說具有大致三角形的截面。通過采用此類型的工具型面，通 過工具沿著結構的深度形成結構的幾何形狀。在結構是處理流體的細 槽的情況下，可根據所需的型面形成傾斜的第一或第二側。
從圖IOA-IOD，表示例如處理流體細槽的穿透結構的截面圖。圖IOA表示沿著其長度具有兩個不同寬度的穿透結構的截面圖，而圖10B 表示形成臺階的穿透結構，該結構的寬度沿著穿透結構的長度在一個 方向上增加。圖10C表示使用錐形工具型面(例如圖IOE所示工具) 形成的細槽壁的錐形型面。圖10D表示具有漸縮成大致方形截面的局 部錐形截面的穿透結構。
根據不同工具形成的其它結構型面包括(但不局限于)具有方形 截面并在整個深度上具有大致相同寬度的細槽、具有沿著襯底所有或 某些深度傾斜的壁的細槽以及沿著深度具有兩個傾斜和兩個大致直的 相對壁的細槽。另外，每個型面可在襯底的第一和/或第二側具有方形、 半圓形、圓形、斜切或橢圓形開口。
參考圖11A-11F,表示按照另一實施例形成結構的方法。穿透結構 可包括從襯底502的第一側504開始的第一溝槽502和從第二側508 開始的第二溝槽506 (圖IIC所示)。為了便于看到這些溝槽，這些溝 槽成對表示。例如，圖11A是結構的截面圖的一部分，并表示第一溝 槽長度Ll和深度x。圖IIB是大致垂直于圖IIA所示視圖的截面圖的 一部分，并表示第一溝槽502寬度wl和第一溝槽502的圖IIA所示的 相同深度x。
第一溝槽502通過電子放電加工方法形成。在圖11A-11F的實施 例中，具有與所需結構的尺寸和形狀顛倒的尺寸和形狀的電極510在 將要形成第一結構502的位置上設置在襯底500內。電極510通過伺 服馬達512經由推桿514驅動。電極510可包括任何數量的導電材料， 該材料包括(但不局限于)石墨、銅、銅鎢、銀鎢、黃銅、鋼、碳化 物和鎢。在其它實施例中，電極510可通過線束代替，線束在某些實 施例中可具有0. 025-0. 13毫米的直徑。
為了形成第一結構502，在形成第一結構502時，襯底500可浸入 電介質流體516或者將電介質流體施加在第一表面504上。電流或其 它電信號施加到電極510上，電極在電極510的尖端上釋放電能，例 如火花。電能造成襯底500靠近與電極510的接觸點的地方融化。當 推桿514壓迫電極510進入襯底500時，結構502形成所需的深度x。
在圖11A所示的實施例中，溝槽502延伸通過襯底500的厚度的 50%,如深度x表示。在多個實施例中，襯底500具有第一側504和 第二側508之間具有大約675微米的深度和至少大約335微米的深度X。
在所示的實施例中，長度L1沿著溝槽的笫一軸線定位，而寬度沿 著與第一軸線橫向的第二軸線定位。圖11C和11D以及圖11E和11F 具有與圖IIA和IIB類似的關系，表示長度和寬度的相應截面圖。
圖IIC表示部分完成的笫二溝槽506從第二側508形成。在多個 實施例中，第二溝槽506可通過穿過第二表面508去除襯底材料來形 成。在此實例中，作為一種類型的濕蝕刻的活性離子蝕刻可用來形成 第二溝槽506。
用于形成第二溝槽506的其它技術包括機械切削方法的噴砂鉆削， 其中通過由高壓氣流系統輸送的例如氧化鋁的顆粒來去除目標材料。 其它實施例可使用一個或多個以下的技術以便形成笫二溝槽濕蝕刻、 干蝕刻、激光加工、噴砂鉆削、研磨劑噴射加工以及機械加工、超聲 波研磨劑研磨和其它方法。機械加工可包括使用旋轉和振動的多種鋸 條和鉆頭，這些工具通常用來去除襯底材料。
圖11E-11F表示完成的第二溝槽506，該溝槽具有長度L2、寬度 w2以及深度y。溝槽與第一溝槽一部分交叉或接合。兩個溝槽的組合 形成細槽502,細槽502穿透襯底厚度并且例如流體的流體可流過其 中。對于襯底的至少一部分來說，在結合在一起時，兩個溝槽的深度 (x和y)等于厚度t。如此示例性實施例所示并如圖11E清楚示出， 第二溝槽與第一溝槽的整個長度L2交叉。其它示例性實施例中，第二 溝槽可與小于第一溝槽的整個長度交叉。另外，如圖11E所示，第二
溝槽可長于第一溝槽，使得在第二溝槽內的整個長度包圍第一溝槽一 部分。
如圖11F所示，示例性實施例具有由具有大致平的側壁第一溝槽 502和具有大致凹入側壁的第二溝槽506形成的細槽520。在此示例性 實施例中，第一溝槽的最大寬度W2小于第二溝槽的最大寬度W2。其它 實施例可使用不同的構造。
盡管所示的實施例只表示從襯底上去除材料以便形成所需的溝 槽，在某些實施例的中間步驟中實際上可以在襯底上添加材料。例如， 材料可經由沉積技術作為細槽成形方法的一部分進行沉積并隨后部分 或全部去除。
例如活性離子蝕刻的另外工序可用來拋光細槽壁表面并進一步釋放殘留應力以便在笫一溝槽502和第二溝槽506形成之后加強襯底 500。另外，該濕蝕刻方法可用來使得第二表面508上的結構邊緣變小， 以便減小破碎或堵塞細槽及其部分的可能性。
形成第一溝槽502的其它方法包括在超聲波研磨之前在第一側 504施加濕蝕刻劑并通過進行濕蝕刻形成第一溝槽，由此第二溝槽506 通過超聲波研磨形成。這種方法形成的第一溝槽502的邊緣可以減小 破碎的危險。另一方法包括在第二側508上進行濕蝕刻，隨后從第一 側504或第二側508進行超聲波研磨，以便形成完整的結構520。這種 方法在第二側508上形成楔形溝槽，以便使得襯底500更加柔性并更 容易朝著第一側504彎曲，而不使得村底或形成在襯底500上的薄膜 破碎。
在第二溝槽506通過干蝕刻形成的實施例中，第一溝槽502相對 于圖11A-11D所示成形，使得深度x是村底500總厚度的大約90%。 接著可采用干蝕刻以便形成第二溝槽506。
在第二溝槽506通過激光加工、噴砂鉆削、研磨劑噴射加工或機 械加工形成的實施例中，超聲波研磨劑研磨可用來在濕蝕刻一個或兩 個第一側506和第二側508之后并在形成第一溝槽502或第二溝槽506 之前形成第一溝槽502。
另一方法可包括在第一側504和笫二側508兩者上進行濕蝕刻， 以便限定溝槽，該溝槽具有小于溝槽502和第二溝槽506的深度，并 接著從任一側穿過溝槽進行超聲波研磨，以便形成穿透結構。這將形 成光學前邊緣以及傾斜細槽壁。
應該注意到雖然圖11A-11F針對第一溝槽502和第二溝槽506,溝 槽的加工等級不需要局限于此方法。另外，第一側504和第二側508 兩者可具有整體回路，或者在第一溝槽502和第二溝槽506形成之前， 在表面上形成其它器件。
另外，雖然圖11A-11F表示第一溝槽502和第二溝槽506的構成 以寸更形成穿透結構520，穿透結構520可以通過如圖11A和11B所示形 成笫一溝槽502來形成，該溝槽形成在襯底500的整個深度上，穿透 第一側504和第二側508。
參考圖12A-12C,表示按照另一實施例的形成結構的方法。在圖 12A-12C中，穿透結構通過相對于圖11A-11F描述的電子放電加工方法來形成。圖12A-12C的不同之處在于具有較小尺寸的多個電極(未示 出，其尺寸和形狀與所需結構的尺寸和形狀顛倒)用來形成穿透結構 560。在圖12A所示的實施例中，溝槽552在深度x所示的位置上延伸 穿過襯底550厚度的大約50%。但是，與沒有定位工具的區(qū)域相對應 的深度y小于深度x，并可略微小于襯底550厚度的大約50%。在多 個實施例中，襯底在第一側554和第二側558之間具有大約675微米 的深度和大約至少335微米的深度x。圖12B表示從笫二側558形成的部分完成的第二溝槽556。在多個 實施例中，第二溝槽556可通過穿過第二表面558去除村底材料來形 成。在此實例中，作為一種類型濕蝕刻的活性離子蝕刻可用來形成第 二溝槽556。用于形成第二溝槽556的其它技術包括作為機械切削方法的噴砂 鉆削，其中通過由高壓氣流系統輸送的例如氧化鋁的顆粒來去除目標 材料。其它實施例可使用一個或多個以下的技術以便形成第二溝槽 濕蝕刻、干蝕刻、激光加工、噴砂鉆削、研磨劑噴射加工以及機械加 工、超聲波研磨劑研磨和其它方法。機械加工可包括使用旋轉和振動 的多種鋸條和鉆頭，這些工具通常用來去除村底材料。圖12C表示完成的第二溝槽556，該溝槽具有長度L2。溝槽與第 一溝槽552 —部分交叉或接合。兩個溝槽的組合形成細槽520，細槽 520穿透襯底厚度并且例如流體的流體可流過其中。對于襯底的至少一 部分來說，在結合在一起時，兩個溝槽的深度(x和y)等于厚度t。 如圖12A-12C的示例性實施例所示，第二溝槽與第一溝槽的整個長度 L2交叉。其它示例性實施例中，第二溝槽可與小于第一溝槽的整個長 度交叉。如圖12C所示，示例性實施例具有由具有大致平的側壁第一溝槽 552和具有大致凹入側壁的笫二溝槽556形成的細槽560。另外，凸肋 565形成在細槽560內，使得具有多個子細槽部分570。設置凸肋565 可以加強襯底550的機械性能，可以減小損壞和變形的可能性。凸肋 565以及子細槽部分570的尺寸和幾何形狀可具體化以l更優(yōu)化細槽560 的流體特性以及襯底550的機械性能。還將注意到凸肋565不需要相互均勻隔開，并可具有不同的形狀。圖13和14表示可以使用至少某些所述實施例制造的產品實例。 圖13表示使用示例性打印滑架的示例性打印裝置的示意圖。在此實施 例中，打印裝置包括打印機700。這里所示的打印機是噴墨打印機的形 式。打印機700能夠進行黑白和/或彩色打印。術語"打印裝置"指的 是采用具有細槽的襯底以便實現其至少一部分功能的任何類型的打印 裝置和/或圖像形成裝置。這種打印機的實例包括(但不局限于)打印 機、傳真機和光復印機。在此示例性打印裝置中，具有細槽的襯底包 括結合到打印滑架內的打印頭的一部分，其實例在下面描述。圖14表示可用于示例性打印裝置內的示例性打印滑架800的示意 圖。打印滑架包括打印頭802和支承打印頭的滑架主體804。盡管在打 印滑架800是采用單個打印頭802，其它實施例可以在單個滑架上采用 多個打印頭。打印滑架800構造成具有位于滑架主體804內的獨立的流體或油 墨供應裝置。作為選擇或另外，其它打印滑架構造可構造成從外部供 應裝置接收流體。其它示例性實施例將被本領域普通技術人員所理解。盡管在語言上針對結構特征和方法步驟說明了本發(fā)明的概念，將 理解到所附權利要求不局限于所述特定的結構或步驟。而是特定的結 構和步驟作為實施本發(fā)明概念的優(yōu)選形式來披露。
權利要求
1.一種在半導體襯底內形成流體結構的方法，包括將研磨材料施加在襯底的第一表面上；以及振動各自沿著第一表面位于不同位置上的多個工具，多個工具的每個工具離開第一表面一個距離并以一個速度振動，以便在第一表面上形成多個結構，其中每個工具具有與相應結構的型面相反的型面，其中多個工具中的一個工具的型面不同于多個工具中的另一工具的型面。
2. —種在半導體襯底中形成流體結構的方法，包括 將研磨材料施加在襯底的第一表面上；以及 振動沿著第一表面各自位于不同位置處的多個工具，多個工具的每個工具離開第一表面一個距離并以一個速度振動，以便形在第一表面內形成多個結構，其中通過多個工具的一個工具形成的結構不同于 通過多個工具中的另一工具形成的結構。
3. —種形成噴墨打印頭的方法，該方法包括 在半導體襯底內形成多個結構，襯底具有通過笫一側面和第二側面限定的厚度，形成包括將研磨漿體材料施加到襯底的第一表面上；振動浸入漿體內的多個工具，工具位于與第一側面相對的不同位 置上，多個工具的每個工具離開第一表面一個距離并以一個速度振動， 以便各自在第一側面內形成結構，其方式是使用第 一去除過程從襯底 去除大塊材料，從襯底的第一側面形成多個結構的一部分，該部分至 少是襯底的厚度的一半；以及使用第二去除過程從襯底去除另外的材料，使得所述多個結構的 所述部分延伸穿過襯底的厚度，以便形成多個結構；其中與第一去除過程相比，第二去除過程以更加準確的尺寸誤差更加準確地去除另外的材料；以及在半導體襯底的第二側面上形成與多個結構流體連接的至少一個啟動腔室和孔口 ，啟動腔室限定為通過相應電阻器加熱流體并且經由 孔口噴射加熱的墨。
4. 一種在半導體襯底上形成多個結構的方法，包括 將研磨漿體材料施加到襯底的第一表面上；以及振動浸入漿體內的多個工具，工具位于與第一表面相對的不同位 置上，多個工具的每個工具離開第一表面一個距離并以一個速度振動， 以便各自在第一表面內形成結構，其中多個工具中的一個工具的振動 速度的頻率不同于多個工具中的另一工具的頻率。
5. 如權利要求4所述的方法，其特征在于，多個工具中的一個工 具的振動速度的頻率在大約19kHz和25kHz之間。
6. —種在半導體襯底上形成多個結構的方法，包括 將研磨漿體材料施加到襯底的第一表面上；以及 振動浸入漿體內的多個工具，工具位于與第一表面相對的不同位置上，多個工具的每個工具離開第一表面一個距離并以一個速度振動， 以便各自在第一表面內形成結構，其中從多個工具中的一個工具離開 第一表面的第一距離不同于多個工具的中的另一工具離開第一表面的 第二距離。
7. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，從多個工具中的一個 工具到第一表面的距離在13微米和100微米之間。
8. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，還包括在襯底的第二 表面設置蠟支承件，其中第二表面與第一表面相對。
9. 一種在半導體襯底上形成多個結構的方法，包括 將研磨漿體材料施加到襯底的第一表面上；以及 振動浸入漿體內的多個工具，工具位于與第一表面相對的不同位置上，多個工具的每個工具離開第一表面一個距離并以一個速度振動， 以便各自在第一表面內形成結構，其中多個工具中的一個工具具有不 同于多個工具中的另一工具的型面。
10. —種在半導體襯底上形成多個結構的方法，包括 將研磨漿體材料施加到襯底的第一表面上；以及 振動浸入漿體內的多個工具，工具位于與第一表面相對的不同位置上，多個工具的每個工具離開第一表面一個距離并以一個速度振動， 以便各自在第一表面內形成結構，其中通過多個工具的一個工具形成 的結構不同于通過多個工具中的另一工具形成的結構。
11. 如權利要求IO所述的方法，其特征在于，第二去除過程包括 濕蝕刻或干蝕刻。
12. 如權利要求IO所述的方法，其特征在于，在流體處理細槽內形成多個凸脊。
13. 如權利要求IO所述的方法，其特征在于，去除另外的材料包 括通過蝕刻材料而從襯底的第二側面形成第二溝槽，其中第二溝槽的 至少一部分與通過第一去除過程形成的部分交叉。
14. 如權利要求IO所述的方法，其特征在于，還包括在多個結構內形成多個溝槽。
15. 如權利要求IO所述的方法，其特征在于，第二去除過程包括至少兩個不同的去除過程。
16. 如權利要求IO所述的方法，其特征在于，與第二去除過程從襯底去除另外的材料的速度相比，第一去除過程以更快的速度去除大 塊材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及微加工方法和系統。具體地，提供了一種在半導體襯底上形成由第一側和第二側限定的流體處理細槽的方法。該方法包括使用研磨劑材料在半導體襯底上進行超聲波研磨以便形成第一溝槽，并從后側去除半導體襯底材料以便形成第二溝槽，其中第一和第二溝槽的至少一部分交叉以便形成穿過半導體襯底的穿透結構。
文檔編號B24B37/04GK101554711SQ20091013546
公開日2009年10月14日 申請日期2005年4月26日 優(yōu)先權日2004年4月26日
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