(57)【要約】  基板をレーザ機械加工する方法を提供する。この方法は、基板（400）の第１の面において、少なくともほぼレーザエネルギー（420）が向けられている領域に補助媒体（450，452）を供給しながら、基板（400）の第１の面にレーザエネルギー（420）を向けることを含む。補助媒体（450，452）は、レーザエネルギー（420）を利用して作成される基板（400）内に造作の形成が完了する前に供給されなくなる。【選択図】  図５Ａ
2008512250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも造作を実質的に取り囲む領域に液体を供給しながら第１の基板表面に沿ってレーザエネルギーを適用することによって基板内に造作を形成し、
前記造作が前記基板内で第１の深さになったときに液体の供給を停止し、
前記第１の基板表面に沿ってレーザエネルギーを適用することによって、前記造作を前記第１の深さより深い第２の深さまで形成することを含み、
前記第１の深さが、前記第１の基板表面と、その第１の基板表面と実質的に対向する第２の基板表面との間の当該基板の厚みの少なくとも約90パーセントである方法。
【請求項２】
前記液体が水を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の深さが、前記第１の基板表面と前記第２の基板表面の間の当該基板の厚みの最大約98パーセントである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記造作を形成する際、前記造作の深さを測定することをさらに含み、所定の深さに達したときに所定の部分が完成する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記液体を供給することが、少なくとも第１の液体供給経路に沿って第１の液体を供給し、少なくとも第２の液体供給経路に沿って第２の液体を供給することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
レーザエネルギーを最初に適用してからの時間を測定することによって、前記第１の深さを判定することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の基板表面が、少なくともいくつかの電気部品と、少なくともいくつかの当該電気部品に重なる被覆とを含み、前記造作が、前記第１の基板表面と前記第２の基板表面を介して形成され、前記第２の基板表面から前記被覆を除去することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
基板をレーザ微細加工する方法であって、
基板にレーザエネルギーを導くことによって基板に少なくとも部分的に造作を形成し、
前記形成することの所定の部分の間、前記造作の少なくとも第１の領域に液体を供給することを含む方法。
【請求項９】
前記液体が水を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記所定の部分が、前記基板の第１の面と、当該基板の前記第１の面と対向する第２の面との間の当該基板の厚みの約90パーセントの深さを含み、前記レーザエネルギーが前記第１の面に向けられる請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記深さが、前記第１の面と前記第２の面との間の前記基板の厚みの最大約98パーセントである請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記造作が、前記第１の面と当該第１の面と対向する第２の面との間の前記基板の厚みを介して形成された貫通造作であり、前記所定の部分が、前記レーザエネルギーが所定の終了時間まで最初に適用されたときに始まる所定の時間期間を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記所定の終了時間が、前記第１の基板表面と前記第２の基板表面との間の当該基板の厚みに対する前記造作の深さの比に基づく請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
液体を供給することが、第１の液体供給経路に沿って、前記造作の少なくとも第２の異なる領域に少なくとも第２の液体供給経路に沿って液体を供給することを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記造作の形成中に前記造作の深さを判定することをさらに含み、所定の深さに達すると、前記所定の部分が完成する請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
基板にレーザエネルギーを向けて基板材料を除去し、
レーザエネルギーを向けている所定の持続時間の間に、前記基板に液体を選択的に供給することを含み、
前記所定の持続時間が、前記造作を形成するために、前記レーザエネルギーが前記基板に向けられる時間の少なくとも半分を含む方法。
【請求項１７】
前記選択的に供給することが、第１の液体供給経路及び第２の供給経路に沿って液体を選択的に供給することを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記所定の持続時間が、前記第１の基板表面と前記第２の基板表面との間の当該基板の厚みに対する前記造作の深さの比に基づく請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記比が約0.9である請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記比が約0.98より小さい請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記所定の持続時間が、少なくとも前記レーザエネルギーが前記基板の表面に適用されたときにおおよそ始まる請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記液体が水を含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
基板を介する流体経路を画定するシステムであって、該流体経路が、当該基板の第１の面と第２の面の間に画定されているものにおいて、
前記第１の面に造作を画定するレーザ源と、
少なくとも実質的に前記造作を取り囲む領域に液体を供給する液体供給装置と、
前記造作の形成中に、前記造作の状態に基づいて、前記液体の供給を停止するように前記液体供給装置に指示する手段とを含むシステム。
【請求項２４】
前記液体が水を含む請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記造作の状態が当該造作の深さを含み、前記手段が前記液体の供給を停止するように前記液体供給装置に指示する深さが、前記第１の面と前記第２の面との間の当該基板の厚みの少なくとも約90パーセントに等しい請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記深さが、前記第１の面と前記第２の面との間の当該基板の厚みの最大約98パーセントである請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記造作の形成中に、前記造作の深さを判定する手段をさらに含み、前記指示する手段が、該判定する手段によって提供された情報に基づいて前記液体の供給を停止する命令をもたらす請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記レーザエネルギーの適用を開始してからの時間を測定する手段をさらに含み、前記液体供給装置に指示する手段が、前記時間を測定する手段からの情報に基づいて前記液体の供給を停止するように前記液体供給装置に指示する請求項２３に記載のシステム。
【請求項２９】
レーザ源を制御するコンピュータを操作するための命令を含むコンピュータ可読媒体であって、
少なくとも実質的に造作を取り囲む領域に液体を供給しながら、第１の基板表面に沿ってレーザエネルギーを適用することによって基板内に造作を形成するための命令と、
前記造作が前記基板内で第１の深さを有するときに、前記液体の供給を停止するための命令と、
前記第１の基板表面に沿ってレーザエネルギーを適用することによって、前記第１の深さより深い第２の深さまで前記造作を形成するための命令とを含み、
前記第１の深さが、第１の基板表面と、当該第１の基板表面と実質的に対向する第２の基板表面との間の当該基板の厚みの少なくとも約８パーセントであるコンピュータ可読媒体。
【請求項３０】
レーザ源を制御するコンピュータを操作するための命令を含むコンピュータ可読媒体であって、
基板にレーザエネルギーを向けることによって、少なくとも部分的に、基板内に造作を形成するための命令と、
前記形成の所定の部分の間に、前記造作の少なくとも第１の領域に液体を供給するための命令とを含むコンピュータ可読媒体。
【請求項３１】
レーザ源を制御するコンピュータを操作するための命令を含むコンピュータ可読媒体であって、
基板にレーザエネルギーを向けて基板材料を除去するための命令と、
レーザエネルギーを向ける所定の持続時間の間に、前記基板に液体を選択的に供給するための命令とを含み、
前記所定の持続時間が、前記造作を形成するために、レーザエネルギーが基板に向けられる時間の少なくとも半分を含むコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願の原出願は、2004年9月13日に出願された米国仮出願第60/609,530号に優先権を主張する。
【０００２】
電子装置に関する市場は、低コストで高い性能を常に要求し続けている。そのような要件を満たすために、様々な電子装置を構成する部品は、より効率的にかつ小さい公差で作成される場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
レーザ微細加工は、材料の制御された選択的な除去を行うための一般的な製造方法である。しかしながら、例えば、砕片形成やレーザ微細加工工程で生じることのある他の損傷の可能性を小さくすることを含むレーザ加工の性能を高める要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
特定のレーザ微細加工用途では、性能を改善するために、レーザ微細加工工程中に、気体や液体のような補助媒体を利用することがある。しかしながら、そのような例では、補助媒体は、装置の特定部分の構成要素及び材料に対して望ましくない影響を及ぼす場合がある。したがって、補助媒体によって引き起こされる可能性のある望ましくない影響を最小限にしながら補助媒体を利用することに対する要求がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の造作は、添付する図面に示すように、例示的な実施形態の以下の詳細な説明から、当業者によって容易に理解されるであろう。
【０００６】
以下に述べる実施形態は、基板をレーザ微細加工する方法及びシステムに関する。レーザ微細加工は、基板材料の制御された選択的な除去を行うための製造方法である。基板材料を除去することによって、レーザ微細加工は、基板内に所望の寸法を有する造作を形成することができる。そのような造作を、基板の厚み又は基板の少なくとも２つの面を貫通するビアやスロットのような貫通する造作、あるいは基板の厚みの一部分又は基板の一方の面を貫通するめくら穴、ポケット、溝のようなめくら造作とすることができる。
【０００７】
レーザ加工は、１つ又は複数のレーザ相互作用範囲で基板材料を除去して基板内に造作を形成する。いくつかの実施形態では、１つ又は複数の供給経路に沿ってレーザ相互作用範囲に液体又は気体を供給して、基板の除去速度を高め及び/又は造作の近くへの基板材料の再堆積の発生を減少させ及び/又はレーザ加工した造作の壁のテーパ角を小さくすることができる。
【０００８】
造作をレーザ加工する例を、基板内にインク供給スロット（単数又は複数）を形成する文脈で概略的に説明する。他の用途もあるが特に一例として、そのようなスロットを有する基板を、インクジェットプリントカートリッジやペン及び/又は様々なマイクロ電気機械システム（MEMS）装置に組み込むことができる。以下で説明する様々な構成要素を一律の縮尺で示さない場合がある。より正確に言うと、含まれている図は、本明細書で説明する様々な原理を示すために図表示として描かれている。
【０００９】
本明細書において特定の造作の寸法、形状及び配置の例を示す。しかしながら、本明細書で述べる創意に富む方法及び装置を使用することによって、任意の形式の造作の寸法及び形状を製造することができる。
【００１０】
図１は、印刷ヘッド14の一実施形態の拡大斜視図を示す。この実施形態における印刷ヘッド14は、抵抗器（すなわち、流体射出器）61にエッジ流体を供給するためのエッジ段119を含む複数の造作を有する。又、印刷ヘッドは、基板表面内に部分的に形成されている溝124を有する。この印刷ヘッド上には、抵抗器61に流体を供給するスロット（すなわち、チャネル）126及び/又は抵抗器61に流体を供給する一連の孔127も示されており、これらはそれぞれ、本明細書で説明するようなUVレーザ加工工程によって形成される。一実施形態では、図１の印刷ヘッド14上には造作のうちの少なくとも２つが存在する。例えば、印刷ヘッド14内には供給孔127とスロット126のみが形成されており、代替的な実施形態では、エッジ段119及び/又は溝124も形成される。別の例では、印刷ヘッド14内にエッジ段120とスロット126が形成され、代替的な実施形態では、溝124及び/又は供給孔127も形成される。
【００１１】
図２は、図１の印刷ヘッド14の断面を示す図であり、この図は、スロット（すなわち、側）壁123を有するスロット126が、基板102を介して形成されている。以下に、基板内のスロット部分（又は、スロット領域）を介するスロットの形成についてより詳細に説明する。別の実施形態では、所定のダイに複数のスロットが形成される。例えば、ダイ又は基板のスロット間隔すなわち隣り合ったスロットの間の間隔は10ミクロンしかない。（一実施形態では、10ミクロンは、各スロットに関する熱影響部の範囲の２倍より少し大きく、この熱影響部の範囲は、本出願に記載するレーザ加工による影響を受けるスロット壁に沿った領域である。）
図２では、基板102の前面すなわち第１の側（又は、面）121に、薄膜層（すなわち、活性層、薄膜積層体、導電層又は超小型電子回路層）120が形成、例えば付着される。基板の第１の側121は、基板102の第２の側（又は、面）122の反対側にある。薄膜積層体120は、基板上に形成された少なくとも１つの層を含み、特定の実施形態では、基板102の第１の側121の少なくとも一部分を覆う。代替的に又は追加として、層120は、基板102の第１の側121の少なくとも一部分を電気的に絶縁する。
【００１２】
図２に示す印刷ヘッドの実施形態で示すように、薄膜積層体120は、キャッピング層104、抵抗層107、導電層108、保護層110、キャビテーション障壁層111及び障壁層112を含み、これらはそれぞれ、基板102及び/又は前の層（単数又は複数）の第１の側121の上に形成又は付着されている。一実施形態では、基板102はシリコンである。様々な実施形態では、基板を、単一結晶シリコン、多結晶シリコン、砒化ガリウム、ガラス、シリカ、セラミック又は半導体材料のいずれか１つとすることができる。可能な基板材料として挙げた様々な材料は、必ずしも交換可能でなくてもよく、使用される用途に応じて選択される。この実施形態では、薄膜層は、必要に応じてパターン形成されエッチングされて、抵抗層の抵抗器61、導電層の導電性トレース、及び障壁層によって少なくとも部分的に画定された発射チャンバ130が形成される。特定の実施形態では、障壁層112は、対応する抵抗器によって流体を加熱する発射チャンバ130を画定し、加熱された流体を射出するノズルオリフィス132を画定する。別の実施形態では、オリフィス132を有するオリフィス層（図示せず）が、障壁層112の上に適用される。当該技術分野で知られているように、層及び構成要素の他の構造及び配置を利用することができる。
【００１３】
図２に示す実施形態では、基板上に形成された層（120）を介するチャネル129が形成されている。チャネル129は、発射チャンバ130とスロット126を流体的に結合し、それにより、流体が、チャネル129を介してスロット126から発射チャンバ130に流れ込む。示す特定の実施形態では、流体用のチャネル入口129は、スロット126の中心にない。しかしながら、スロットを有する基板は、本明細書に記載するように、入口129が中心にあるか中心から外れているかに関係なく実質的に同様に形成される。
【００１４】
図１と図２は、抵抗器61を利用して流体を射出することを示しているが、他の流体射出要素を利用することができる。例えば、超音波又は圧電変換器を利用することができる。
【００１５】
図３を参照すると、その図は、一実施形態による例示的なレーザ加工装置の正面図を示す。レーザ装置302は、基板材料を除去して造作303を形成するのに十分な光学エネルギーを生成する手段を有する。造作303は、めくら造作と貫通造作を含む様々な構成を有する。めくら造作は、ｚ方向に計った基板の厚みｔの全体よりも浅い深さに通じる。厚みｔを完全に通る造作は、貫通造作となる。示す実施形態では、造作303は、第１の造作端306aと第２の造作端306bの間にｘ軸に沿って延在するめくら造作を有する。
【００１６】
レーザ装置302は、レーザエネルギー310を放射することができるレーザエネルギー源308を備える。レーザエネルギーは、基板300aと接触するか、又は別の方法で基板300aに導かれる。レーザエネルギー310のような例示的なレーザエネルギーは、基板材料を結果として除去する工程の中でも特に、溶融、蒸発、剥離、相破裂、融除、反応に及び/又はそれらの組み合わせに十分なエネルギーを供給することができる。レーザエネルギー310が導かれる基板とエネルギーが加えられる基板材料を含む周囲領域は、レーザ相互作用領域又は範囲312と呼ばれることがある。いくつかの例示的な実施形態では、レーザ加工のために取り付け具313上に基板300aを配置することができる。いくつかのそのような取り付け具は、基板をｘ、ｙ及び/又はｚ座標に沿って移動させるように構成される。
【００１７】
様々な例示的な実施形態は、１つ又は複数のレンズ316を利用してレーザエネルギー310を集束又は拡散させることができる。これらの例示的な実施形態のいくつかでは、レーザエネルギー310を集束させてレーザのエネルギー密度を高めることができる。このような例示的な実施形態では、レーザエネルギーを１つ又は複数のレンズ316によって集束させて、レーザエネルギーが基板300aと接する場所に所望の形状を実現することができる。これらの実施形態のうちのいくつかでは、形状は、約５ミクロンから100ミクロンを超える範囲の直径を有する。一実施形態では、この直径は約30ミクロンである。また、レーザエネルギー310を、レーザ源308から基板300aに直接的に導くことができ、センサ318及び/又は１つ又は複数のミラー320を介して間接的に導くこともできる。
【００１８】
特定の実施形態では、レーザ源を、UVレーザ源から約11ワットのレーザエネルギーを供給するレーザとすることができる。他の実施形態では、UVレーザ源から供給されるレーザエネルギーが約20ワットである。さらに、実施形態は、例えば、気体レーザ源、固体レーザ源などの他のレーザ源を利用することができ、また約11ワットより少ない出力、約20ワットより大きい出力、あるいは約11ワットと約20ワットの間の出力をもたらすことができる。
【００１９】
いくつかの例示的な実施形態では、レーザ装置302は、また、１つ又は複数のノズルから任意の時間に、液体（単数又は複数）322をレーザ相互作用領域312及び/又は基板300aの他の部分に選択的に供給するための１つ又は複数の液体供給構造を有する。この実施形態は、２つの液体供給構造323a、323bを示す。適切な液体の例は、後でより詳細に説明する。
【００２０】
１つ又は複数の流量調整弁を利用して、基板への液体の流量を調整することができる。この実施形態では、２つの流量調整弁328a、328bを使用している。いくつかの実施形態では、コントローラ330を利用して、他の構成要素の中でもレーザ源308及び流量調整弁328a、328bの機能を制御することができる。コントローラ330は、図４から図６に関連してさらに詳しく説明するように、造作303がその完全な深さに達する前に液体（単数又は複数）322の供給を止める。特定の実施形態では、コントローラ330を、取り外し可能媒体、固定式媒体、プログラム済み装置、又はこれらの組み合わせのいずれかに命令を有するコンピュータ又は専用コントローラとすることができる。
【００２１】
レーザ加工中に液体322を様々な流量で供給することができる。例えば、適切な液体として水を利用する１つの適切な実施形態は、基板に378ミリリットル/時（0.1ガロン/時）の水を供給する。他の適切な実施形態は、水を37.8ミリリットル/時（0.01ガロン/時）未満から少なくとも約1512ミリリットル/時（約0.4ガロン/時）の範囲の流量で供給することができる。
【００２２】
図４Ａ〜図４Ｅを参照すると、それらの図は、一実施形態による例示的な基板をレーザ加工する工程段階を表す断面を示す図である。基板400は、第１の面402と、第１の面402と実質的に対向する第２の面404とを有する。第２の面404は、その上又はその中に形成されている１つ又は複数の薄膜層405を有し、この薄膜層405を、他の電子装置又は能動構造とすることができる。薄膜層405は、一実施形態において、少なくとも一部分が被覆410によって覆われている。一実施形態では、被覆410は、レーザ加工工程中に薄膜層405を砕片から保護する。特定の実施形態では、被覆410を水や他の可溶性の液体とすることができる。他の実施形態では、被覆410は、薄膜層405又は基板400内に形成された造作の縁を破壊する可能性があるレーザエネルギー420によって生成されたエネルギーを吸収する。そのような実施形態では、補助液体を適用すると、砕片が薄膜層405に付着する場合がある。一実施形態では、被覆410は、約20パーセントのイソプロピルアルコール、約７パーセントのポリビニルアルコール、約１パーセント未満の染料材料及び水からなる。
【００２３】
特定の実施形態では、薄膜層をレーザ加工の際にレーザ損傷及び/又は生成された砕片からさらに保護するために、薄膜層405と被覆410の間にさらなる保護層を介在させることができる。
【００２４】
レーザエネルギー420は、レーザエネルギー源425によってもたらされる。レーザエネルギー420は、指定された領域内で基板から基板材料を除去して造作415を形成し、その寸法は、特定の実施形態では、強度、ビームスポット寸法及び材料構造の関数となる。
【００２５】
レーザエネルギー源425からレーザエネルギー420を導き集束させるために、１つ又は複数のミラー430とレンズ435を利用することができる。図４Ａ〜図４Ｅに示すように、レーザエネルギー420は、第１の面402に対して実質的に直角であるが、他の構成を利用することもできる。この実施形態では、レーザエネルギー420は、図が描かれているページの左から右に、ｘ軸にほぼ沿って移動されて連続的に造作を形成することができ、又は静止したままとすることもできる。「レーストラック」パターンのような造作を形成するのに適した他のレーザ運動パターンを利用することもできる。
【００２６】
レーザエネルギー420を供給している間又はその前に、液体450が、ノズル446から経路ｂ1に沿って第１の面402に供給される。また、液体452を、ノズル448から第１の面402に供給することができる。一実施形態において、ノズル446と448は、第１の面402の上方約５〜10ミリメートルで終端する。さらなる実施形態において、ノズル502a、502b間の最小距離は、ｄに10〜20ミリメートルを加えた値である。他の実施形態では、他の距離を利用することもできる。
【００２７】
液体供給構造442及び444は、造作415が形成される領域に対するレーザ加工工程の間、それぞれノズル446及び448を介して液体を供給するように構成されている。この実施形態では、説明を目的として、個々のノズル446及び448からの個々の液体供給経路を識別するためにノズル孔ｂ1、ｂ2を利用する。
【００２８】
一実施形態において、ノズル孔ｂ1、ｂ2は、基板400の第１の面402に対してそれぞれ角度α、βに向けられている。いくつかの実施形態において、角度α、βは、基板の第１の面402に対して鋭角である。一実施形態では、角度α、βは、約50度であり、第１と第２の孔ｂ1、ｂ2は、識別子γによって示すように約80度離れた角度で向けられる。他の角度も適切な実施形態を提供する。
【００２９】
この示す実施形態では、第１の表面402に向けられる液体は、基板表面を横切ってほぼ反対側のノズルの方に向かい、造作415内に流れ込む傾向がある。例えば、ノズル446によってノズル孔軸ｂ１に沿って向けられている液体450は、第１の面402と接触してノズル448の方に流れる傾向がある。
【００３０】
図４Ｂは、その後の図を示し、この図では、レーザエネルギー420がさらに他の基板材料を除去し続けて造作415が形成されている。レーザエネルギー420は、基板400上を左から右に完全に１回通り、その後で右から左に通る。ノズル446及び448は、造作415を形成するために液体を供給している間、走査経路から外れたままになるように位置決めされる。
【００３１】
図４Ｂでは、造作415の深さｄ1は、第１の面402と第２の面404の間の基板400の厚みの約90％より小さくなるように形成されている。レーザ加工工程を支援するために、造作415に液体450及び452が供給される。
【００３２】
図４Ｃでは、造作415は、１つ又は複数の走査経路とすることができるさらに他のレーザエネルギー420によって深さｄ2に形成される。一実施形態では、深さｄ2は、第１の面402と第２の面404の間の基板400の厚みの約90％より大きい。他の実施形態では、深さｄ2を、第１の面402と第２の面404の間の基板400の厚みの約90％〜約98％とすることができる。
【００３３】
造作415が深さｄ2とほぼ等しい深さとなる点まで、一方又は両方のノズル446及び448がそれぞれ、液体450及び452を、基板400に、より詳細には造作415内に供給する。造作415がほぼ深さｄ2になった時点で、ノズル446及び448は、液体450及び452の供給を止める。この時点で、レーザエネルギーが供給されている領域にまだ達していない追加の液体450及び452が既に供給されており、また造作内の液体の全てが蒸発しているわけではないという事実のため、造作415内には幾らかの液体が残っている。
【００３４】
図４Ｄでは、ノズル446と448が動作を停止した後、さらなる液体450及び452は供給されていない。図４Ｄでは、造作415は、基板400を貫通しかつ基板に重なる薄膜層405の一部分を部分的に貫通する深さを有する。この時点で、造作内に残っているほとんど全ての液体は、全てではないにしろ、レーザエネルギー420の適用によって既に蒸発しているはずである。
【００３５】
図４Ｅでは、造作415が、基板400と薄膜層405の重なり部分を貫通して形成されている。さらなる液体が供給されていないので、被覆410が、造作415と重なっていない薄膜層405の部分の上に重なって維持されている。
【００３６】
さらに、第１の面402と第２の面404の間の基板400の厚みの少なくとも80％をレーザ加工している間に液体を利用したので、砕片はほとんど形成されていない。したがって、実施形態によっては、砕片抽出システムを利用して、蒸発した基板材料及び/又は基板材料から形成された分子を除去しなくてもよい場合がある。他の実施形態では、例えば、レーザエネルギー及び基板の近くで材料を排出するために位置決めされた真空システムとろ過システムを含む砕片取り出しシステムを利用することができる。さらに他の実施形態では、生じた砕片を除去する標準のウェーハ洗浄工程を利用することができる。
【００３７】
様々な液体供給構造形式を適切な実施形態で使用することができる。例えば、適切な液体供給構造は、圧縮気体に液体エーロゾルを供給するエアブラシを含む。他の適切な液体供給構造は、圧縮した空気や他の気体（単数又は複数）を利用して、ベンチュリ管を使用して液体を導入することができる。他の実施形態では、超音波又は圧電変換器を使用して水を小滴で噴霧することができる。さらに他の実施形態では、必要に応じて流量を設定するために、ノズルの有無に関係なく加圧した液体を単純に使用することができる。液体を任意の適切な形態でレーザ相互作用範囲に送ることができる。例えば、液体は、気体分子と概して混在していない微粒子化された霧、エーロゾル、小滴及び/又は液体を含む。
【００３８】
いくつかの実施形態では、水が適切な液体として利用される。他の適切な液体には、特に、有機溶媒、水を主成分とする酸と塩基、及び水を主成分とする界面活性剤が含まれる。
【００３９】
図５Ａを参照して、この図は、一実施形態による基板内に造作を形成する方法の工程フローを示す。ブロック500で、基板内に造作を形成するレーザエネルギーが供給され、ブロック505で、レーザエネルギーを供給し始めるのと同時又は少し前に、造作が形成される基板の表面に液体が供給される。
【００４０】
造作が、所定の深さ、例えば造作が形成される面の間の基板の厚みの約90〜約98％に達した後、ブロック510で、液体の供給が停止される。液体の供給が停止されると、ブロック515で、造作が完成するまでレーザエネルギーが供給され続ける。
【００４１】
図５Ｂを参照して、この図は、別の実施形態により基板内に造作を形成する方法の工程フローを示す。ブロック500でレーザエネルギーを供給し、ブロック505で液体を供給している間、ブロック520で、造作の深さが連続的に測定される。代替的な実施形態では、深さが所定の増分で測定される。いくつかの実施形態では、深さは、反射率計又はレーザを利用した変位センサを利用して測定される。反射率計と、反射率計を利用するシステムの一実施形態は、2004年2月24日に出願された同時係属中の米国特許出願番号10/771,495に示され開示されており、この出願を参照することによって、その内容を全て本明細書に組み入れる。
【００４２】
ブロック525で、深さが所定の水準に達したことが決定されるまで、ブロック530で、液体が、基板及び造作が形成されている領域に供給される。深さが所定の水準に達すると、ブロック535で液体の供給が止められ、ブロック540で、造作が形成されるまでレーザエネルギーが供給される。
【００４３】
図５Ｃを参照すると、この図は、追加の実施形態による基板内に造作を形成する方法の工程フローを示す。ブロック500でレーザエネルギーが供給され、ブロック505で液体を供給されている間、ブロック545で、レーザエネルギーの供給を開始してからの時間が測定される。
【００４４】
ブロック550で時間が所定の時間に達するまで、ブロック555で、液体が、基板と造作が形成されている領域とに供給される。時間が所定の水準に達すると、ブロック560で液体の供給が止められ、一方、レーザエネルギーは、ブロック565で、造作が形成されるまで供給される。所定の時間は、利用する基板、液体及び特定の強度のレーザエネルギーを用いて行った予備試験に基づくことがある。
【００４５】
図６と図７は、説明した実施形態の少なくともいくつかを利用して製造することができる製品の例を示す。図６は、例示的な印刷カートリッジを利用することができる例示的な印刷装置の図表示を示す。この実施形態では、印刷装置はプリンタ600を含む。ここに示すプリンタは、インクジェットプリンタの形態で実施されている。プリンタ600は、白黒及び/又はカラーで印刷することができる。用語「印刷装置」は、スロットを有する基板（単数又は複数）を使用してその機能の少なくとも一部分を達成する任意の形式の印刷装置及び/又は画像形成装置を称する。そのような印刷装置の例として、プリンタ、ファクシミリ装置及び写真複写機を挙げることができるが、これらに限定されない。この例示的な印刷装置において、スロットを有する基板は、印刷カートリッジに組み込まれている印刷ヘッドの一部分を含み、その例は後で説明する。
【００４６】
図７は、例示的な印刷装置内で使用することができる例示的な印刷カートリッジ700の図表示を示す。印刷カートリッジは、印刷ヘッド702と、印刷ヘッドを支持するカートリッジ本体704とからなる。この印刷カートリッジ700上には単一の印刷ヘッド702が使用されているが、他の例示的な構成では、単一のカートリッジ上に複数の印刷ヘッドを使用することができる。
【００４７】
印刷カートリッジ700は、カートリッジ本体704内に独立型の流体又はインク供給源を有するように構成されている。代替的に又は追加として、他の印刷カートリッジ構成を、外部供給源から流体を受け取るように構成することができる。他の例示的な構成は当業者によって理解されよう。
【００４８】
本発明の概念を構造的特徴及び方法論的段階に固有の文言で説明したが、添付の特許請求の範囲は、説明した特定の造作又は段階に限定されないことを理解されたい。より正確には、特定の造作及び段階は、本発明の概念を実施する好ましい形態として開示される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】印刷ヘッドの一実施形態の斜視図である。
【図２】図１の印刷ヘッドの実施形態の断面図である。
【図３】一実施形態による例示的なレーザ加工装置の正面図である。
【図４Ａ】一実施形態による例示的な基板をレーザ加工する工程段階の断面図である。
【図４Ｂ】一実施形態による例示的な基板をレーザ加工する工程段階の断面図である。
【図４Ｃ】一実施形態による例示的な基板をレーザ加工する工程段階の断面図である。
【図４Ｄ】一実施形態による例示的な基板をレーザ加工する工程段階の断面図である。
【図４Ｅ】一実施形態による例示的な基板をレーザ加工する工程段階の断面図である。
【図５Ａ】いくつかの実施形態による基板内に造作を形成する方法の工程の流れを示す図である。
【図５Ｂ】いくつかの実施形態による基板内に造作を形成する方法の工程の流れを示す図である。
【図５Ｃ】いくつかの実施形態による基板内に造作を形成する方法の工程の流れを示す図である。
【図６】プリンタの実施形態の斜視図である。
【図７】印刷カートリッジの実施形態の斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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