专利名称：微加工方法和系统的制作方法
背景技术：
电子器件市场连续需要增加性能并减小成本。为了满足这些需要，包括多种电子器件的部件可以更有效地制造并误差更小。
所希望的是这些器件的构造包括例如形成在流体喷射装置内的细槽。衬底内的结构构造需要快速处理并不损坏其中形成有结构的衬底。
本领域的普通技术人员将从附图所示的示例性实施例的详细描述中理解本发明的特征，附图中图1是表示打印头的一个实施例的透视图；图2是表示图1打印头的实施例的截面图；图3是表示图1打印头的透视图；图4A-4C表示按照一个实施例在硅衬底内形成结构的方法；图5A-5F表示按照其它实施例形成结构的方法；图6A-6D表示按照另一实施例形成结构的方法；图7表示按照一个实施例的超声波研磨机的一部分；图8表示按照另一实施例的超声波研磨机的一部分；图9A-9E表示按照一个实施例用于超声波研磨机的工具型面；图10A-10D表示通过按照多个实施例使用这里所述方法制造的穿透结构的截面图；图11A-11F表示按照另外的实施例形成结构的方法；图12A-12C表示按照另外的实施例形成结构的方法；图13表示打印机实施例的透视图；以及图14表示打印机滑架实施例的透视图。
具体实施例方式
下面描述的实施例涉及用于激光加工衬底的方法和系统。微加工是用来受控并有选择地去除材料的制造方法。通过去除衬底材料，激光微加工可将具有所需尺寸的结构形成在衬底上。这种结构可以是穿过衬底厚度或衬底的至少两个表面的例如细槽的穿透结构，或者是穿过衬底厚度的一部分或衬底的一个表面的例如沟槽的封闭结构。
加工结构的实例将在形成衬底内油墨供应细槽(细槽)的文字中进行总体描述。在其它的应用中，这种具有细槽的衬底可结合到喷墨打印机或笔中，和/或多种微型电子机械系统(MEMS)装置中。下面描述的多种部件可对于所涉及的尺寸来说准确说明。另外，附图用来示意表示这里描述的本发明的不同原理。
这里描述特定结构尺寸、形状和配置的实例。但是任何类型的结构尺寸和几何形状可使用这里描述的本发明的方法和设备来制造。
图1表示打印头14的一个实施例透视图的放大视图。打印头14在此实施例中具有多种结构，该结构包括边缘台阶120以便边缘流体供应到电阻器(或流体喷射器)61。打印头还具有部分形成在衬底表面内的沟槽124。在该打印头上表示具有供应流体到电阻器61的细槽(通道)126和/或供应流体到电阻器61的一系列孔127，它们通过这里描述的UV激光加工方法形成。在一个实施例中，在图1打印头14上可以具有至少两个所述结构。例如，只有供应孔127和细槽126形成在打印头14内，而在可选择实施例中形成边缘台阶119和/或沟槽124。在另一实例中，边缘台阶120和细槽126形成在打印头14内，而在可选择实施例中形成沟槽124和/或供应孔127。
图2表示图1打印头14的截面图，其中具有细槽(或侧)壁123的细槽126穿过衬底102形成。下面更加详细描述在衬底内穿过细槽区域的细槽构造。在另一实施例中，多个细槽形成在给定电路小片内。例如，在电路小片或衬底内相邻细槽之间的内部细槽间距或间隔可以低至10微米。(在一个实施例中，10微米仅大于每个细槽的热作用区域长度的两倍，其中热作用区域是沿着受到此申请中所述的激光加工影响的细槽壁的区域)。
在图2中，薄膜层(或活性层、薄膜叠层、导电层或具有微电子的层)120形成(例如沉积)在衬底102的前或第一侧(或表面121)上。衬底的第一侧121与衬底的第二衬底102相对。薄膜叠层120包括形成在衬底上的至少一个层，并在特定实施例中，覆盖衬底102的第一侧121的至少一部分。作为选择或另外，层120将衬底102的第一侧121的至少一部分电绝缘。
如图2的实施例所示，薄膜叠层120包括覆盖层104、电阻层107、导电层108、钝化层110、空穴阻挡层111和阻挡层112，它们各自形成或沉积在衬底102的第一侧121上和/或前一层上。在一个实施例中，衬底102是硅。在多个实施例中，衬底可以是以下一种单晶硅、多晶硅、砷化镓、玻璃、硅石、陶瓷或半导体材料。作为可能的衬底材料的多种材料不需要相互更换，并根据它们将要使用的场合进行选择。在此实施例中，如果适当，薄膜层形成图案并蚀刻以便形成位于电阻层内的电阻器61、导电层的导电迹线和至少部分通过阻挡层限定的启动腔室130。在特定实施例中，阻挡层112限定启动腔室130，其中流体通过相应的电阻器加热并限定加热流体从中喷出的喷嘴孔口132。在另一实施例中，具有孔口132的孔口层(未示出)施加在阻挡层112上。可以采用本领域公知的层和部件的其它结构和配置。
在图2所示的实施例中，通道129穿过形成在衬底上的层120形成。通道129与启动腔室130和细槽126流体连通，使得流体流过细槽126并经由通道129进入启动腔室130。在所示的特定实施例中，用于流体的通道入口129不是细槽126的中心。但是，具有细槽的衬底如这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。
在图3所示的实施例中，打印头14及其细槽126表示成没有阻挡层112。如图3实施例所示，电阻器61沿着细槽126。通常，细槽壁123具有通过不同细槽成形方法形成的条纹(或垂直线)以及靠近细槽126中间的粗糙区域(或穿透区域)。该粗糙区域通过靠近细槽126的中间进行穿透而形成。与细槽表面位置相比，在细槽中间位置处减小弯曲力矩，并因此在处理方法中穿透粗糙区域上具有减小的应力。因此，减少穿透粗糙区域内以及整个衬底102上的裂纹。
参考图4A-4C，按照一个实施例表示在硅衬底200上形成结构的方法。所示的硅衬底200具有厚度t。对于不同厚度的衬底来说，所示实施例可满意的工作。例如，在某些实施例中，厚度在从小于大约100微米到至少大约2000微米的范围内。其它实施例可在此范围之外。在其它实施例中衬底的厚度可以是大约675微米。
工具202离开硅衬底200的第一表面206定位在一定距离208上。在某些实施例中，距离208从25微米到200微米之间变化。在其它实施例中，距离208可以小于25微米。工具202具有同样可作为长度的宽度210，它可以用来限定形成在硅衬底200上的例如细槽的结构尺寸或区域。工具202由金属或金属合金材料制成。在某些实施例中，工具202包括钛、低碳或不锈钢。
包括研磨材料的浆体212接着施加到硅衬底200的第一表面206上。浆体可施加在整个第一表面206上或者只施加在形成一个或多个结构的部分上。在某些实施例中，浆体212包括氧化铝、碳化硅、金刚石或碳化硼。
工具202接着在设置浆体时在19和25kHz的速率下以及在13到63微米之间的幅度下在大致垂直于第一表面206的运动中振动。在其它实施例中，根据需要可以根据改变频率和振幅。
在图4B中，当工具202振动时，浆体212推进到形成结构214的第一表面206内，结构214具有与工具202的型面大致颠倒的型面。还可以看到结构216的还可以作为长度的宽度214略微大于工具202的宽度210。在某些实施例中，宽度214小于壁比度210大的10微米。
在某些实施例中，在大约2.8微米/每秒的速度下去除材料。这些实施例中，从衬底的第一表面206穿透第二表面218的结构可在大约4分钟内形成，其中衬底的厚度是大约675微米。
如图4C所示，结构216穿过第一表面206和第二表面218形成。尽管描述成穿透结构，该结构可以是穿过第一表面206而不穿过第二表面218的封闭结构。
参考图5A-5F，表示按照另一实施例的形成结构的方法。穿透结构可包括从衬底300的第一侧304开始的第一沟槽302和从第二侧308开始的第二沟槽306(图5C所示)。为了便于看到这些沟槽，沟槽以成对形式表示。例如，图5A是结构截面的一部分，并表示第一沟槽的长度L1和深度x。图5B是大致垂直于图5A所示视图的截面图的一部分，并表示沟槽302的宽度w1和第一沟槽302的图5A所示的相同深度x。
第一沟槽302可通过超声波研磨方法形成，其一个实施例表示在图4A-4C中。形成沟槽302的工具和机器相对于图7进行描述和说明。
在图5A所示的实施例中，沟槽302延伸穿过衬底300厚度的大约50％，如深度x所示。在多个实施例中，衬底300在第一侧304和第二侧308之间具有大约675微米的深度和大约至少335微米的深度x。
在所示实施例中，长度L1沿着沟槽的第一轴线定位，并且宽度沿着与第一轴线横向的第二轴线定位。图5C和5D以及图5E和5F具有与图5A和5B类似的关系，表示长度和宽度的相应截面图。
图5C表示部分完成的第二沟槽306从第二侧308形成。在多个实施例中，第二沟槽306可通过穿过第二表面308去除衬底材料来形成。在此实例中，作为一种类型的湿蚀刻的活性离子蚀刻可用来形成第二沟槽306。
用于形成第二沟槽306的其它技术包括机械切削方法的喷砂钻削，其中通过由高压气流系统输送的例如氧化铝的颗粒来去除目标材料。其它实施例可使用一个或多个以下的技术以便形成第二沟槽湿蚀刻、干蚀刻、激光加工、喷砂钻削、研磨剂喷射加工以及机械加工、超声波研磨剂研磨和其它方法。机械加工可包括使用旋转和振动的多种锯条和钻头，这些工具通常用来去除衬底材料。
图5E-5F表示完成的第二沟槽306，该沟槽具有长度L2、宽度w2以及深度y。沟槽与第一沟槽一部分交叉或接合。两个沟槽的组合形成细槽302，细槽302穿透衬底厚度并且例如流体的流体可流过其中。对于衬底的至少一部分来说，在结合在一起时，两个沟槽的深度(x和y)等于厚度t。如此示例性实施例所示并如图5E清楚示出，第二沟槽与第一沟槽的整个长度L2交叉。其它示例性实施例中，第二沟槽可与小于第一沟槽的整个长度交叉。另外，如图5E所示，第二沟槽可长于第一沟槽，使得在第二沟槽内的整个长度包围第一沟槽一部分。
如图5F所示，示例性实施例具有由具有大致平的侧壁第一沟槽302和具有大致凹入侧壁的第二沟槽306形成的细槽320。在此示例性实施例中，第一沟槽的最大宽度W2小于第二沟槽的最大宽度W2。其它实施例可使用不同的构造。
尽管所示的实施例只表示从衬底上去除材料以便形成所需的沟槽，在某些实施例的中间步骤中实际上可以在衬底上添加材料。例如，材料可经由沉积技术作为细槽成形方法的一部分进行沉积并随后部分或全部去除。
例如活性离子蚀刻的另外工序可用来抛光细槽壁表面并进一步释放残留应力以便在第一沟槽302和第二沟槽306形成之后加强衬底300。另外，该湿蚀刻方法可用来使得第二表面308上的结构边缘变小，以便减小破碎或堵塞细槽及其部分的可能性。
形成第一沟槽302的其它方法包括在超声波研磨之前在第一侧304施加湿蚀刻剂并通过进行湿蚀刻形成第一沟槽，由此第二沟槽306通过超声波研磨形成。这种方法形成的第一沟槽302的边缘可以减小破碎的危险。另一方法包括在第二侧308上进行湿蚀刻，随后从第一侧304或第二侧308进行超声波研磨，以便形成完整的结构320。这种方法在第二侧308上形成楔形沟槽，以便使得衬底300更加柔性并更容易朝着第一侧304弯曲，而不使得衬底或形成在衬底300上的薄膜破碎。
另一方法是采用超声波研磨剂研磨(USIG)来成形306，并接着进行湿蚀刻成形302以便形成结构320。此方法在工件不允许在第一侧304上进行机械加工的情况下给出灵活性，例如在其上形成具有小孔的薄膜结构的情况下。以此方式，超声波研磨可用来从第二侧308和第一侧去除大量材料以便形成结构320。
在第二沟槽306通过干蚀刻形成的实施例中，第一沟槽302相对于图5A-5D所示成形，使得深度x是衬底300总厚度的大约90％。接着可采用干蚀刻以便形成第二沟槽306。
在第二沟槽306通过激光加工、喷砂钻削、研磨剂喷射加工或机械加工形成的实施例中，超声波研磨剂研磨可用来形成第一沟槽302。
另一方法可包括在第一侧304或第二侧308或两者上进行湿蚀刻，以便限定沟槽，该沟槽具有小于沟槽302和第二沟槽306的深度，并接着从任一侧穿过沟槽进行超声波研磨，以便形成穿透结构。这将形成光学前边缘以及位于304和308任一侧或两侧上的倾斜细槽壁。
相对于图4A-4C和5A-5F描述的方法的优点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％，同时可以使用更加准确和更昂贵的方法(例如干或湿蚀刻)来去除较少的材料，同时使得结构具有更加准确的纵横比、尺寸误差，并保持例如硅晶片的工件强度。
应该注意到虽然图5A-5F针对第一沟槽302和第二沟槽306，沟槽的加工等级不需要局限于此方法。另外，第一侧304和第二侧308两者可具有整体回路，或者在第一沟槽302和第二沟槽306形成之前，在表面上形成其它器件。
参考图6A-6D，表示按照本发明另一实施例形成结构的方法。在图6A-6D中，形成具有一个或多个凸肋的穿透结构360。穿透结构360可包括从衬底350的第一侧354开始的第一沟槽352和从第二侧358开始的第二沟槽356(图6D所示)。在这些实施例中，凸肋365在形成第一沟槽352时形成。
第一沟槽352可使用工具和机床通过超声波研磨方法形成，以便形成沟槽352，如图8所示和所述。多个工具可用来形成单个穿透结构360，使得凸肋形成在没有定位工具的衬底350的区域内。另外，在整个第一表面354上使用研磨剂材料或浆体。
在图6B所示的实施例中，沟槽352在通过深度x表示的位置上延伸穿过衬底350厚度的大约50％。但是，与没有定位工具的区域相对应的深度y小于深度x，并可略微小于衬底350厚度的大约50％。在多个实施例中，衬底在第一侧354和第二侧358之间具有大约675微米的深度和大约至少335微米的深度x。
图6C表示从第二侧358形成的部分完成的第二沟槽356。在多个实施例中，第二沟槽356可通过穿过第二表面358去除衬底材料来形成。在此实例中，作为一种类型湿蚀刻的活性离子蚀刻可用来形成第二沟槽356。
用于形成第二沟槽356的其它技术包括作为机械切削方法的喷砂钻削，其中通过由高压气流系统输送的例如氧化铝的颗粒来去除目标材料。其它实施例可使用一个或多个以下的技术以便形成第二沟槽湿蚀刻、干蚀刻、激光加工、喷砂钻削、研磨剂喷射加工以及机械加工、超声波研磨剂研磨和其它方法。机械加工可包括使用旋转和振动的多种锯条和钻头，这些工具通常用来去除衬底材料。
图6D表示完成的第二沟槽356，该沟槽具有长度L2。沟槽与第一沟槽352一部分交叉或接合。两个沟槽的组合形成细槽320，细槽320穿透衬底厚度并且例如流体的流体可流过其中。对于衬底的至少一部分来说，在结合在一起时，两个沟槽的深度(x和y)等于厚度t。如图6A-6D的示例性实施例所示，第二沟槽与第一沟槽的整个长度L2交叉。其它示例性实施例中，第二沟槽可与小于第一沟槽的整个长度交叉。
如图6D所示，示例性实施例具有由具有大致平的侧壁第一沟槽352和具有大致凹入侧壁的第二沟槽356形成的细槽360。另外，凸肋365形成在细槽360内，使得具有多个子细槽部分370。设置凸肋365可以加强衬底350的机械性能，可以减小损坏和变形的可能性。凸肋365以及子细槽部分370的尺寸和几何形状可具体化以便优化细槽360的流体特性以及衬底350的机械性能。
还将注意到凸肋365不需要相互均匀隔开，并可具有不同的形状。
参考图7，表示按照一个实施例的超声波研磨机400。超声波研磨机400包括连接到驱动装置410上的底部405，驱动装置可包括高频发生器，其具有大于500瓦的输出，这可产生20kHz的高频电能。电能输送到转换器，并转换成相同频率的机械振动能，机械能经由连接到凸角形超声焊极415上的便于运行的引导件传递到工具上。在某些实施例中，超声焊极415包括蒙乃尔金属，该合金在一个实施例中包括含有铜(28％)、镍(67％)和例如铁、锰和铝的少量金属的银耐腐蚀合金。超声焊极用来在很少损失或没有损失的情况下增加转换器前部的振动幅度，并将其传递到安装在超声焊极前部上的实际工具上。根据所需应用，超声焊极的数量可以是单数或复数。超声焊极的尺寸、形状和结构以如下方式形成，即与实际工具相结合并形成可以按照转换器的共振频率调节的单元。驱动装置能够振动超声焊极415，使得底部405在大致垂直于其第一表面420的方向上振动。
底部400的振动造成与其连接的工具425同样在大致垂直于衬底440的表面435的方向上振动。当工具425振动，同时浆体440提供到衬底440的表面435上时，与工具形状和尺寸颠倒的多个结构在大致与每个工具425的位置相对的区域内形成在表面435内。
每个工具425的型面可不同于其它工具425的型面，由此每个形成的结构可以不同，或者一个或多个结构可以相同。另外，工具425的数量可以根据正在形成的结构的数量来变化，例如一个或多个。
在图7中，每个工具表示成离开表面430一定距离d。工具和部件表面430之间的距离通常在0.013mm-0.063mm之间。但是一个或多个工具425之间的距离可不同于其它工具之间的距离。
在其它实施例中，每个工具425可连接到不同底部上，使得每个工具425的振动频率可以不同。在这种实施例中，每个工具使用紧固件连接到底部上。
超声波研磨机和使用图7所示研磨机的方法的优点在于采用研磨机的方法大致取决于形成结构的数量或几何形状。工具425的数量及其型面可以变化，而不考虑将要形成的任何其它结构。在此方面，多个不同的结构所需的时间与形成多个类似结构或单个结构所需的时间大致相同。
另外，其多个部分可以组装的单个晶片可具有同时形成其中的结构，使得一个或多个结构形成在每个部分内。以此方式，一个操作可同时在多个部分内形成结构。在该操作之后，晶片可组装，使得可以获得多个部分。
应该注意到在某些实施例中，第一沟槽302和第二沟槽306可通过任何不同的方式形成，并且接着可以使用超声波研磨技术组装其中形成有结构的部分。
参考图8，其表示按照另一实施例的超声波研磨机一部分。超声波研磨机450一部分包括连接到驱动装置460上的底部455。另外，能量从驱动装置内的转换器经由通过凸角形超声焊极465连接的便于运行的引导件传递到工具470、475和480。
工具470和480离开衬底490的表面第一距离y，而工具475离开衬底第二距离x，第二距离小于距离y。距离x和y确定例如凸肋365的凸肋高度，凸肋形成在细槽内。即，工具的尺寸和形状与所形成的所需结构颠倒。另外，在某些实施例中，第一距离y和第二距离x可以相同。另外，工具470、475和480可具有倾斜部分和直线部分(图9E)。
研磨剂材料或浆体485施加在表面上，而工具470、475和480振动。超声波研磨机450按照相对于图7描述的相同的参数和特征操作。
当图8表示形成细槽的三个工具470、475、480，并且其尺寸是凸肋365的所需数量的函数(图6A-6D)。另外可在单个底部455上使用多组工具，使得可以形成多个具有凸肋的细槽。
参考图9A-9E，提供可以用于按照多个实施例的超声波研磨机的工具的示例性型面。应该注意到通过在图9A-9D所示的工具形成的结构的型面与工具型面大致颠倒。
工具可具有方形端部(图9A)、圆形端部(图9B)、斜切端部(图9C)和/或椭圆形端部(图9D)。另外，可以采用其它端部型面。另外，对于所需的每个端部来说，每个工具可具有不同的型面。
参考图9E，工具还可以沿其长度具有不同的形状。在图9E中，工具对于其长度的第一部分来说具有大致方形的截面，对于其长度的第二部分来说具有大致三角形的截面。通过采用此类型的工具型面，通过工具沿着结构的深度形成结构的几何形状。在结构是处理流体的细槽的情况下，可根据所需的型面形成倾斜的第一或第二侧。
从图10A-10D，表示例如处理流体细槽的穿透结构的截面图。图10A表示沿着其长度具有两个不同宽度的穿透结构的截面图，而图10B表示形成台阶的穿透结构，该结构的宽度沿着穿透结构的长度在一个方向上增加。图10C表示使用锥形工具型面(例如图10E所示工具)形成的细槽壁的锥形型面。图10D表示具有渐缩成大致方形截面的局部锥形截面的穿透结构。
根据不同工具形成的其它结构型面包括(但不局限于)具有方形截面并在整个深度上具有大致相同宽度的细槽、具有沿着衬底所有或某些深度倾斜的壁的细槽以及沿着深度具有两个倾斜和两个大致直的相对壁的细槽。另外，每个型面可在衬底的第一和/或第二侧具有方形、半圆形、圆形、斜切或椭圆形开口。
参考图11A-11F，表示按照另一实施例形成结构的方法。穿透结构可包括从衬底502的第一侧504开始的第一沟槽502和从第二侧508开始的第二沟槽506(图11C所示)。为了便于看到这些沟槽，这些沟槽成对表示。例如，图11A是结构的截面图的一部分，并表示第一沟槽长度L1和深度x。图11B是大致垂直于图11A所示视图的截面图的一部分，并表示第一沟槽502宽度w1和第一沟槽502的图11A所示的相同深度x。
第一沟槽502通过电子放电加工方法形成。在图11A-11F的实施例中，具有与所需结构的尺寸和形状颠倒的尺寸和形状的电极510在将要形成第一结构502的位置上设置在衬底500内。电极510通过伺服马达512经由推杆514驱动。电极510可包括任何数量的导电材料，该材料包括(但不局限于)石墨、铜、铜钨、银钨、黄铜、钢、碳化物和钨。在其它实施例中，电极510可通过线束代替，线束在某些实施例中可具有0.025-0.13毫米的直径。
为了形成第一结构502，在形成第一结构502时，衬底500可浸入电介质流体516或者将电介质流体施加在第一表面504上。电流或其它电信号施加到电极510上，电极在电极510的尖端上释放电能，例如火花。电能造成衬底500靠近与电极510的接触点的地方融化。当推杆514压迫电极510进入衬底500时，结构502形成所需的深度x。
在图11A所示的实施例中，沟槽502延伸通过衬底500的厚度的50％，如深度x表示。在多个实施例中，衬底500具有第一侧504和第二侧508之间具有大约675微米的深度和至少大约335微米的深度x。
在所示的实施例中，长度L1沿着沟槽的第一轴线定位，而宽度沿着与第一轴线横向的第二轴线定位。图11C和11D以及图11E和11F具有与图11A和11B类似的关系，表示长度和宽度的相应截面图。
图11C表示部分完成的第二沟槽506从第二侧508形成。在多个实施例中，第二沟槽506可通过穿过第二表面508去除衬底材料来形成。在此实例中，作为一种类型的湿蚀刻的活性离子蚀刻可用来形成第二沟槽506。
用于形成第二沟槽506的其它技术包括机械切削方法的喷砂钻削，其中通过由高压气流系统输送的例如氧化铝的颗粒来去除目标材料。其它实施例可使用一个或多个以下的技术以便形成第二沟槽湿蚀刻、干蚀刻、激光加工、喷砂钻削、研磨剂喷射加工以及机械加工、超声波研磨剂研磨和其它方法。机械加工可包括使用旋转和振动的多种锯条和钻头，这些工具通常用来去除衬底材料。
图11E-11F表示完成的第二沟槽506，该沟槽具有长度L2、宽度w2以及深度y。沟槽与第一沟槽一部分交叉或接合。两个沟槽的组合形成细槽502，细槽502穿透衬底厚度并且例如流体的流体可流过其中。对于衬底的至少一部分来说，在结合在一起时，两个沟槽的深度(x和y)等于厚度t。如此示例性实施例所示并如图11E清楚示出，第二沟槽与第一沟槽的整个长度L2交叉。其它示例性实施例中，第二沟槽可与小于第一沟槽的整个长度交叉。另外，如图11E所示，第二沟槽可长于第一沟槽，使得在第二沟槽内的整个长度包围第一沟槽一部分。
如图11F所示，示例性实施例具有由具有大致平的侧壁第一沟槽502和具有大致凹入侧壁的第二沟槽506形成的细槽520。在此示例性实施例中，第一沟槽的最大宽度W2小于第二沟槽的最大宽度W2。其它实施例可使用不同的构造。
尽管所示的实施例只表示从衬底上去除材料以便形成所需的沟槽，在某些实施例的中间步骤中实际上可以在衬底上添加材料。例如，材料可经由沉积技术作为细槽成形方法的一部分进行沉积并随后部分或全部去除。
例如活性离子蚀刻的另外工序可用来抛光细槽壁表面并进一步释放残留应力以便在第一沟槽502和第二沟槽506形成之后加强衬底500。另外，该湿蚀刻方法可用来使得第二表面508上的结构边缘变小，以便减小破碎或堵塞细槽及其部分的可能性。
形成第一沟槽502的其它方法包括在超声波研磨之前在第一侧504施加湿蚀刻剂并通过进行湿蚀刻形成第一沟槽，由此第二沟槽506通过超声波研磨形成。这种方法形成的第一沟槽502的边缘可以减小破碎的危险。另一方法包括在第二侧508上进行湿蚀刻，随后从第一侧504或第二侧508进行超声波研磨，以便形成完整的结构520。这种方法在第二侧508上形成楔形沟槽，以便使得衬底500更加柔性并更容易朝着第一侧504弯曲，而不使得衬底或形成在衬底500上的薄膜破碎。
在第二沟槽506通过干蚀刻形成的实施例中，第一沟槽502相对于图11A-11D所示成形，使得深度x是衬底500总厚度的大约90％。接着可采用干蚀刻以便形成第二沟槽506。
在第二沟槽506通过激光加工、喷砂钻削、研磨剂喷射加工或机械加工形成的实施例中，超声波研磨剂研磨可用来在湿蚀刻一个或两个第一侧506和第二侧508之后并在形成第一沟槽502或第二沟槽506之前形成第一沟槽502。
另一方法可包括在第一侧504和第二侧508两者上进行湿蚀刻，以便限定沟槽，该沟槽具有小于沟槽502和第二沟槽506的深度，并接着从任一侧穿过沟槽进行超声波研磨，以便形成穿透结构。这将形成光学前边缘以及倾斜细槽壁。
应该注意到虽然图11A-11F针对第一沟槽502和第二沟槽506，沟槽的加工等级不需要局限于此方法。另外，第一侧504和第二侧508两者可具有整体回路，或者在第一沟槽502和第二沟槽506形成之前，在表面上形成其它器件。
另外，虽然图11A-11F表示第一沟槽502和第二沟槽506的构成以便形成穿透结构520，穿透结构520可以通过如图11A和11B所示形成第一沟槽502来形成，该沟槽形成在衬底500的整个深度上，穿透第一侧504和第二侧508。
参考图12A-12C，表示按照另一实施例的形成结构的方法。在图12A-12C中，穿透结构通过相对于图11A-11F描述的电子放电加工方法来形成。图12A-12C的不同之处在于具有较小尺寸的多个电极(未示出，其尺寸和形状与所需结构的尺寸和形状颠倒)用来形成穿透结构560。
在图12A所示的实施例中，沟槽552在深度x所示的位置上延伸穿过衬底550厚度的大约50％。但是，与没有定位工具的区域相对应的深度y小于深度x，并可略微小于衬底550厚度的大约50％。在多个实施例中，衬底在第一侧554和第二侧558之间具有大约675微米的深度和大约至少335微米的深度x。
图12B表示从第二侧558形成的部分完成的第二沟槽556。在多个实施例中，第二沟槽556可通过穿过第二表面558去除衬底材料来形成。在此实例中，作为一种类型湿蚀刻的活性离子蚀刻可用来形成第二沟槽556。
用于形成第二沟槽556的其它技术包括作为机械切削方法的喷砂钻削，其中通过由高压气流系统输送的例如氧化铝的颗粒来去除目标材料。其它实施例可使用一个或多个以下的技术以便形成第二沟槽湿蚀刻、干蚀刻、激光加工、喷砂钻削、研磨剂喷射加工以及机械加工、超声波研磨剂研磨和其它方法。机械加工可包括使用旋转和振动的多种锯条和钻头，这些工具通常用来去除衬底材料。
图12C表示完成的第二沟槽556，该沟槽具有长度L2。沟槽与第一沟槽552一部分交叉或接合。两个沟槽的组合形成细槽520，细槽520穿透衬底厚度并且例如流体的流体可流过其中。对于衬底的至少一部分来说，在结合在一起时，两个沟槽的深度(x和y)等于厚度t。如图12A-12C的示例性实施例所示，第二沟槽与第一沟槽的整个长度L2交叉。其它示例性实施例中，第二沟槽可与小于第一沟槽的整个长度交叉。
如图12C所示，示例性实施例具有由具有大致平的侧壁第一沟槽552和具有大致凹入侧壁的第二沟槽556形成的细槽560。另外，凸肋565形成在细槽560内，使得具有多个子细槽部分570。设置凸肋565可以加强衬底550的机械性能，可以减小损坏和变形的可能性。凸肋565以及子细槽部分570的尺寸和几何形状可具体化以便优化细槽560的流体特性以及衬底550的机械性能。
还将注意到凸肋565不需要相互均匀隔开，并可具有不同的形状。
图13和14表示可以使用至少某些所述实施例制造的产品实例。图13表示使用示例性打印滑架的示例性打印装置的示意图。在此实施例中，打印装置包括打印机700。这里所示的打印机是喷墨打印机的形式。打印机700能够进行黑白和/或彩色打印。术语“打印装置”指的是采用具有细槽的衬底以便实现其至少一部分功能的任何类型的打印装置和/或图像形成装置。这种打印机的实例包括(但不局限于)打印机、传真机和光复印机。在此示例性打印装置中，具有细槽的衬底包括结合到打印滑架内的打印头的一部分，其实例在下面描述。
图14表示可用于示例性打印装置内的示例性打印滑架800的示意图。打印滑架包括打印头802和支承打印头的滑架主体804。尽管在打印滑架800是采用单个打印头802，其它实施例可以在单个滑架上采用多个打印头。
打印滑架800构造成具有位于滑架主体804内的独立的流体或油墨供应装置。作为选择或另外，其它打印滑架构造可构造成从外部供应装置接收流体。其它示例性实施例将被本领域普通技术人员所理解。
尽管在语言上针对结构特征和方法步骤说明了本发明的概念，将理解到所附权利要求不局限于所述特定的结构或步骤。而是特定的结构和步骤作为实施本发明概念的优选形式来披露。
权利要求
1.一种在半导体衬底上形成由第一侧和第二侧限定的流体处理细槽的方法，包括在半导体衬底的第一侧重复施加电能放电以便形成第一结构；以及从后侧去除半导体衬底材料以便形成第二结构，其中第一和第二结构的至少一部分交叉以便形成穿过半导体衬底的穿透结构。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，穿透结构是细槽。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第一结构具有离开第一侧的第一深度，第一深度至少是衬底第一侧和第二侧之间厚度的一半。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第二结构具有大约100微米的深度，并且衬底的厚度是大约675微米。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第二结构具有至少50微米的深度，并且衬底的厚度是大约675微米。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在重复施加电能放电之前去除半导体衬底材料。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，重复施加电能放电包括施加电火花以便形成第一结构。
8.一种在半导体衬底中形成流体结构的方法，包括将研磨剂材料施加到衬底的第一表面上，以及振动多个工具，工具各自沿着第一表面位于不同位置上，每个多个工具在一定速度下振动并离开第一表面一定距离，以便在第一表面内形成多个结构。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，频率在大约19kHz和25kHz之间。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，距离在大约13微米和大约100微米之间。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，每个工具具有与相应结构的型面颠倒的型面。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，多个工具中的一个工具的型面不同于多个工具中的另一工具的型面。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过多个工具的一个工具形成的结构不同于通过多个工具中的另一工具形成的结构。
14.一种在半导体衬底内形成多个结构的方法，包括将研磨剂材料施加到衬底的第一表面上，以及振动浸入浆体内的多个工具，工具位于大致与第一表面相对的不同位置上，多个工具的每个工具在一定速度下振动并离开第一表面一定距离，以便各自在第一表面内形成结构。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，多个工具中的一个工具的频率不同于多个工具中的另一工具的频率。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，多个工具中的一个工具的频率在大约19kHz和25kHz之间。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，从多个工具中的一个工具到第一表面的距离不同于离开多个工具的中的另一工具的第一表面的距离。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，从多个工具中的一个工具到第一表面的距离在大约13微米和大约100微米之间。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括在衬底的第二表面设置蜡支承件，其中第二表面与第一表面大致相对。
20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，多个工具中的一个工具具有不同于多个工具中的另一工具的型面。
21.如权利要求14所述的方法，其特征在于，通过多个工具的一个工具形成的结构不同于通过多个工具中的另一工具形成的结构。
22.如权利要求61所述的方法，其特征在于，去除包括从以下组中选出的一种方法，该组包括湿蚀刻、干蚀刻、激光加工、喷砂钻削、研磨剂喷射加工、转动和振动钻削、锯切以及机械加工。
23.一种在半导体衬底内形成结构的设备，包括能够在一定速度下振动的底部；各自连接到底部上的多个工具；以及连接到工具底部上的单个超声焊极；以及各自连接到工具底部上的多个超声焊极；以及各自将一个工具连接到底部上的多个超声焊极，其中在底部振动期间，多个工具的每个工具在半导体衬底内形成结构，该结构具有与工具颠倒的型面。
24.如权利要求23所述的设备，其特征在于，每个工具由金属或金属合金制成。
25.如权利要求24所述的设备，其特征在于，金属从以下组选出，该组包括低碳钢或不锈钢。
26.如权利要求23所述的设备，其特征在于，每个超声焊极由蒙乃尔金属制成。
27.如权利要求23所述的设备，其特征在于，每个超声焊极是大致凸角形状。
全文摘要
一种在半导体衬底上形成由第一侧和第二侧限定的流体处理细槽的方法。该方法包括使用研磨剂材料在半导体衬底上进行超声波研磨以便形成第一沟槽，并从后侧去除半导体衬底材料以便形成第二沟槽，其中第一和第二沟槽的至少一部分交叉以便形成穿过半导体衬底的穿透结构。
文档编号B24B37/04GK1700423SQ20051006774
公开日2005年11月23日 申请日期2005年4月26日 优先权日2004年4月26日
发明者S·布斯维尔 申请人:惠普开发有限公司