(57)【要約】      （修正有）【課題】  基板の表側においてスロットの位置が狂ったりスロットの幅にばらつきがあったりすることがない、基板を貫いて開口部を形成する方法および流体射出装置の基板を提供する。【解決手段】  基板１６０は、トレンチ１６６を内部に形成した第１の側１６２と、該第１の側１６２と反対側の第２の側１６４と、第１の側１６２のトレンチ内に形成され、少なくとも１つの穴１６８を内部に形成したマスク層１６７と、該マスク層１６７の上方で第１の側１６２のトレンチ内に配置された充填材料１６９と、第１および第２の側１６２、１６４に通じる開口部１５０とを備えている。第１の部分１５２は、第２の側１６４からマスク層１６７へと延びている。第２の部分１５４は、マスク層１６７の少なくとも１つの穴１６８および充填材料１６９を貫いて第１の側１６２へと延びている。【選択図】  図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の側および該第１の側と反対側の第２の側を有する基板を貫いて開口部を形成する方法であって、
前記基板の第１の側内にトレンチを形成するステップと、
該トレンチ内にマスク層を形成するステップと、
該マスク層内に少なくとも１つの穴を形成するステップと、
前記トレンチおよび前記少なくとも１つの穴を充填するステップと、
前記開口部の第１の部分を前記基板内に該基板の第２の側から前記マスク層まで形成するステップと、
前記開口部の第２の部分を前記基板内に該基板の第２の側から前記マスク層の前記少なくとも１つの穴を貫いて前記基板の第１の側まで形成するステップと
を含む、基板を貫いて開口部を形成する方法。
【請求項２】
前記基板はシリコンで形成されている、請求項１に記載の基板を貫いて開口部を形成する方法。
【請求項３】
前記基板の前記第１の側内に前記トレンチを形成するステップは、前記基板内へと前記第１の側からエッチングするステップを含む、請求項１に記載の基板を貫いて開口部を形成する方法。
【請求項４】
前記トレンチ内に前記マスク層を形成するステップは、エッチングに耐性のある材料を前記トレンチ内に成長させることと堆積させることのうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の基板を貫いて開口部を形成する方法。
【請求項５】
前記エッチングに耐性のある材料は、酸化物、窒化物、酸窒化物および炭化ケイ素のうちの１つである、請求項４に記載の基板を貫いて開口部を形成する方法。
【請求項６】
前記マスク層内に前記少なくとも１つの穴を形成するステップは、前記マスク層内へと前記基板の前記第１の側からエッチングするステップを含む、請求項１に記載の基板を貫いて開口部を形成する方法。
【請求項７】
前記トレンチを充填することは、アモルファス材料、アモルファスシリコン材料および多結晶シリコン材料のうちの１つで前記トレンチを充填することである、請求項１に記載の基板を貫いて開口部を形成する方法。
【請求項８】
前記基板内に前記開口部の前記第１の部分を形成するステップは、前記基板内へとエッチングすることおよびレーザ加工することのうちの１つを含み、前記基板内に前記開口部の前記第２の部分を形成するステップは、前記マスク層の前記少なくとも１つの穴を貫いてエッチングすることを含む、請求項１に記載の基板を貫いて開口部を形成する方法。
【請求項９】
トレンチを内部に形成した第１の側と、
該第１の側と反対側の第２の側と、
前記第１の側のトレンチ内に形成され、少なくとも１つの穴を内部に形成したマスク層と、
該マスク層の上方で前記第１の側の前記トレンチ内に配置された充填材料と、
前記第１の側および前記第２の側に通じる開口部と
を備え、
前記開口部の第１の部分は、前記第２の側から前記マスク層へと延び、前記開口部の第２の部分は、前記マスク層の前記少なくとも１つの穴および前記充填材料を貫いて前記第１の側へと延びている、流体射出装置の基板。
【請求項１０】
前記基板はシリコンで形成されている、請求項９に記載の流体射出装置の基板。
【請求項１１】
前記トレンチは前記第１の側内へとエッチングすることによって形成されている、請求項９に記載の流体射出装置の基板。
【請求項１２】
前記マスク層は、エッチングに耐性のある材料を含み、該エッチングに耐性のある材料は、前記トレンチ内に成長するかまたは堆積している、請求項９に記載の流体射出装置の基板。
【請求項１３】
前記エッチングに耐性のある材料は、酸化物、窒化物、酸窒化物および炭化ケイ素のうちの１つを含む、請求項１２に記載の流体射出装置の基板。
【請求項１４】
前記マスク層の前記少なくとも１つの穴は、前記マスク層内へと前記第１の側からエッチングすることによって形成されている、請求項９に記載の流体射出装置の基板。
【請求項１５】
前記充填材料は、アモルファス材料、アモルファスシリコン材料および多結晶シリコン材料のうちの１つを含む、請求項９に記載の流体射出装置の基板。
【請求項１６】
前記開口部の第１の部分は、前記第２の側内へとエッチングすることおよびレイジングすることのうちの１つによって形成され、前記開口部の第２の部分は、前記マスク層の前記少なくとも１つの穴および前記充填材料を貫いて前記第２の側からエッチングすることによって形成されている、請求項９に記載の流体射出装置の基板。
【請求項１７】
前記流体射出装置は、前記第１の側に形成された滴射出素子を含む、請求項９に記載の流体射出装置の基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には流体射出装置に関し、詳細には流体射出装置の基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリントヘッド等の流体射出装置には、基板の表側に滴射出素子が形成され、流体が基板の開口部すなわちスロットを貫いて滴射出素子の射出チャンバまでルーティングされるものがある。多くの場合、基板はシリコンウエハーであり、スロットは化学エッチングによってウエハーに形成される。基板を貫いてスロットを形成する現在の方法としては、基板内へ基板の裏側から基板の表側までのエッチングが含まれる。ここにいう「基板の裏側」とは、基板の、滴射出素子が形成される側と反対の側をいう。都合の悪いことに、基板内へ裏側から表側までずっとエッチングすると、結果として、表側においてスロットの位置が狂ってしまう可能性および／または表側においてスロットの幅がさまざまになってしまう可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、基板を貫くスロットの形成を制御することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の側と、該第１の側と反対側の第２の側とを有する基板を貫いて開口部を形成する方法は、基板の第１の側内にトレンチ（trench）を形成するステップと、該トレンチ内にマスク層を形成するステップと、該マスク層内に少なくとも１つの穴を形成するステップと、前記トレンチおよび前記少なくとも１つの穴を充填するステップと、前記開口部の第１の部分を前記基板内に前記基板の第２の側から前記マスク層まで形成するステップと、前記開口部の第２の部分を前記基板内に前記基板の第２の側から前記マスク層の前記少なくとも１つの穴を貫いて前記基板の第１の側まで形成するステップとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
好ましい実施形態の以下の詳細な説明において、本明細書の一部を形成する添付図面を参照する。添付図面において、説明として、本発明を実施することができる具体的な実施形態を示す。これに関して、「頂」、「底」、「表」、「裏」、「前」、「後」等の方向を示す用語は、説明している図面の向きを参照して用いられる。本発明の各構成要素は多数のさまざまな向きに配置することができるので、このような方向を示す用語は、説明の目的のために用いられ、決して限定するものではない。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用してもよく、構造上および論理上の変更を行ってもよい、ということが理解されなければならない。したがって、以下の詳細な説明は、限定する意味で解釈してはならず、添付の本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定される。
【０００６】
図１は、本発明によるインクジェットプリントシステム１０の一実施形態を示したものである。インクジェットプリントシステム１０は、流体射出システムの一実施形態を構成する。流体射出システムは、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２等の流体射出アセンブリと、インク供給アセンブリ１４等の流体供給アセンブリとを含む。図示の実施形態において、インクジェットプリントシステム１０はまた、搭載アセンブリ１６と媒体搬送アセンブリ１８と電子コントローラ２０とを含む。
【０００７】
流体射出アセンブリの一実施形態としてのインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２は、複数のオリフィスすなわちノズル１３を通してインクまたは流体の滴を射出する、１つまたはそれよりも多いプリントヘッドまたは流体射出装置を含む。一実施形態において、インク滴はプリント媒体１９等の媒体に向けられ、プリント媒体１９上にプリントするようになっている。プリント媒体１９は、紙、厚紙、透明シート、マイラー等の任意のタイプの好適なシート材料である。通常、ノズル１３は、１つまたはそれよりも多い列すなわちアレイになるよう配置されており、一実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２とプリント媒体１９とが互いに関して動く間にノズル１３から適切な順番にインクを射出することによって、文字、記号、および／またはその他のグラフィックもしくは画像がプリント媒体１９にプリントされるようになっている。
【０００８】
流体供給アセンブリの一実施形態としてのインク供給アセンブリ１４は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２にインクを供給し、インクを保管する槽１５を含む。そのようなものとして、一実施形態において、インクは槽１５からインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２へと流れる。一実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２およびインク供給アセンブリ１４は、インクジェットカートリッジまたは流体ジェットカートリッジすなわちペン内に、一緒に収容されている。他の実施形態において、インク供給アセンブリ１４は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２とは別個であり、供給管等のインターフェース接続を通してインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２にインクを供給する。
【０００９】
搭載アセンブリ１６は、媒体搬送アセンブリ１８に関してインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２を配置し、媒体搬送アセンブリ１８は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２に関してプリント媒体１９を配置する。したがって、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２とプリント媒体１９との間の領域において、ノズル１３に隣接してプリントゾーン１７が規定される。一実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２は走査タイプのプリントヘッドアセンブリであり、搭載アセンブリ１６は、媒体搬送アセンブリ１８に関してインクジェットプリントヘッドアセンブリ１２を動かすキャリッジを含む。他の実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２は非走査タイプのプリントヘッドアセンブリであり、搭載アセンブリ１６は、媒体搬送アセンブリ１８に関して所定位置に、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２を固定する。
【００１０】
電子コントローラ２０は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２、搭載アセンブリ１６および媒体搬送アセンブリ１８と通信を行う。電子コントローラ２０は、コンピュータ等のホストシステムからデータ２１を受け取り、一時的にデータ２１を記憶するメモリを含む。通常、データ２１は、電子、赤外線、光学、その他の情報転送経路に沿って、インクジェットプリントシステム１０に送られる。データ２１は、例えば、プリントするドキュメントおよび／またはファイルを表す。そのようなものとして、データ２１は、インクジェットプリントシステム１０のプリントジョブを形成し、１つまたはそれよりも多いプリントジョブコマンドおよび／またはコマンドパラメータを含む。
【００１１】
一実施形態において、電子コントローラ２０は、ノズル１３からのインク滴の射出のタイミング制御を含む、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２の制御を行う。そのようなものとして、電子コントローラ２０は、文字、記号、および／またはその他のグラフィックもしくは画像をプリント媒体１９に形成する射出インク滴のパターンを規定する。したがって、タイミング制御と射出インク滴のパターンは、プリントジョブコマンドおよび／またはコマンドパラメータによって決定される。一実施形態において、電子コントローラ２０の一部を形成する論理回路および駆動回路は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２上に配置される。他の実施形態において、論理回路および駆動回路は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２から離れて配置される。
【００１２】
図２は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２の流体射出装置３０の一部の一実施形態を示す。流体射出装置３０は、滴射出素子３１のアレイを含む。滴射出素子３１は基板４０上に形成されている。基板４０内には、流体（またはインク）供給スロット４１が形成されている。そのようなものとして、流体供給スロット４１は、流体（またはインク）を滴射出素子３１に供給する。基板４０は、例えば、シリコン、ガラス、または安定したポリマーで形成されている。
【００１３】
一実施形態において、それぞれの滴射出素子３１は、発射抵抗器３４を有する薄膜構造３２と、オリフィス層３６とを含む。薄膜構造３２内には、流体（またはインク）供給穴３３が形成され、流体供給穴３３は基板４０の流体供給スロット４１に通じている。オリフィス層３６は、表面３７と該表面３７に形成したノズル開口部３８とを有する。オリフィス層３６内にはまた、ノズルチャンバ３９も形成されている。ノズルチャンバ３９は、ノズル開口部３８と薄膜構造３２の流体供給穴３３とに通じている。発射抵抗器３４は、ノズルチャンバ３９内に配置され、リード線３５を含む。リード線３５は、発射抵抗器３４を駆動信号とアースとに電気的に結合している。
【００１４】
薄膜構造３２は、例えば、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、その他好適な材料でできた、１つまたはそれよりも多いパッシベーションまたは（or）絶縁層によって形成されている。一実施形態において、薄膜構造３２はまた、発射抵抗器３４とリード線３５とを規定する導電層も含む。導電層は例えば、ポリシリコン、アルミニウム、金、タンタル、タンタルアルミニウム、その他の金属または金属合金で形成されている。
【００１５】
一実施形態において、動作中、流体が流体供給穴３３を介して、流体供給スロット４１からノズルチャンバ３９へと流れる。ノズル開口部３８は、発射抵抗器３４に動作可能に関連しており、発射抵抗器３４に通電すると、流体の滴がノズルチャンバ３９からノズル開口部３８を通して（例えば、発射抵抗器３４の平面と垂直に）媒体に向かって射出されるようになっている。
【００１６】
流体射出装置３０の例示的な実施形態としては、前述した熱プリントヘッド、圧電プリントヘッド、フレックステンショナル（flex-tensional）プリントヘッド、その他当該技術分野において既知の任意のタイプの流体ジェット射出装置が含まれる。一実施形態において、流体射出装置３０は完全に一体型の熱インクジェットプリントヘッドである。
【００１７】
図３は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１２の流体射出装置１３０の一部の他の実施形態を示す。流体射出装置１３０は、滴射出素子１３１のアレイを含む。滴射出素子１３１は基板１４０上に形成されている。基板１４０内には、流体（またはインク）供給スロット１４１が形成されている。そのようなものとして、流体供給スロット１４１は、流体（またはインク）を滴射出素子１３１に供給する。基板１４０は、例えば、シリコン、ガラス、または安定したポリマーで形成されている。
【００１８】
一実施形態において、それぞれの滴射出素子１３１は、発射抵抗器１３４と、オリフィス層１３６とを含む。さらに、基板１４０内には、１つまたはそれよりも多くの流体（またはインク）供給穴１４２が形成されており、流体供給穴１４２は流体供給スロット１４１に通じている。オリフィス層１３６は、表面１３７と、表面１３７に形成したノズル開口部１３８とを有する。オリフィス層１３６内にはまた、ノズルチャンバ１３９も形成されている。ノズルチャンバ１３９は、ノズル開口部１３８と流体供給穴１４２とに通じている。
【００１９】
一実施形態において、動作中、流体が流体供給穴１４２を介して、流体供給スロット１４１からノズルチャンバ１３９へと流れる。ノズル開口部１３８は、発射抵抗器１３４に動作可能に関連しており、発射抵抗器１３４に通電すると、流体の滴がノズルチャンバ１３９からノズル開口部１３８を通して媒体に向かって射出されるようになっている。
【００２０】
図３の実施形態において示すように、基板１４０は第１の側１４３と第２の側１４４とを有する。第２の側１４４は、第１の側１４３の反対側であり、一実施形態において、第１の側１４３と実質的に平行に向いている。そのようなものとして、流体供給穴１４２は第１の側１４３に通じており、流体供給スロット１４１は基板１４０の第２の側１４４に通じている。流体供給穴１４２と流体供給スロット１４１とは互いに通じており、基板１４０を貫いてチャネルすなわち開口部１４５を形成するようになっている。そのようなものとして、流体供給スロット１４１は開口部１４５の第１の部分を形成し、流体供給穴１４２は開口部１４５の第２の部分を形成する。開口部１４５は、本発明の実施形態にしたがって基板１４０内に形成される。一実施形態において、後述のように、開口部１４５は、化学エッチングおよび／またはレーザ加工（レイジング）によって基板１４０内に形成される。
【００２１】
一実施形態において、基板１４０は、第１の側１４３内に形成したトレンチ１４６を有し、トレンチ１４６内に形成した埋込みマスク層１４７を含む。さらに、基板１４０は、トレンチ１４６内に配置した充填材料１４９を含む。一実施形態において、埋込みマスク層１４７は、１つまたはそれよりも多くの開口部すなわち穴１４８が形成されるよう、パターニングされる。そのようなものとして、後述のように、埋込みマスク層１４７のうちの、穴１４８に隣接して設けられる部分によって、基板１４０を貫く開口部１４５の形成中に、充填材料１４９の各領域がマスキングすなわち遮蔽される。したがって、穴１４８を含む埋込みマスク層１４７は、基板１４０内の流体供給穴１４２の形成を規定し制御する。すなわち、穴１４８は、流体供給穴１４２の横方向の寸法を制御し、第１の側１４３における流体供給穴１４２の位置を確定する。
【００２２】
一実施形態において、充填材料１４９は、埋込みマスク層１４７の上方でトレンチ１４６内に配置される。充填材料１４９はトレンチ１４６内に配置され、基板１４０の第１の側１４３を形成するようになっている。したがって、一実施形態において、発射抵抗器１３４とオリフィス層１３６とは、充填材料１４９上に形成される。充填材料１４９としては、例えば、アモルファス材料、アモルファスシリコン材料、またはポリシリコン材料が含まれる。
【００２３】
図４ないし図１１は、基板１６０を貫く開口部１５０の形成の一実施形態を示す。一実施形態において、基板１６０はシリコン基板であり、開口部１５０は、後述のように、化学エッチングおよび／またはレーザ加工（レイジング）によって基板１６０内に形成される。基板１６０は、第１の側１６２と第２の側１６４とを有する。第２の側１６４は、第１の側１６２の反対側であり、一実施形態において、第１の側１６２と実質的に平行に向いている。開口部１５０は基板１６０の第１の側１６２および第２の側１６４に通じており、基板１６０を貫くチャネルすなわち通路を提供するようになっている。基板１６０内には開口部１５０が１つだけ形成されているように示されているが、基板１６０内にいかなる数の開口部１５０が形成されてもよい、ということが理解される。
【００２４】
一実施形態において、基板１６０は流体射出装置１３０の基板１４０を表し、開口部１５０は、流体供給スロット１４１と基板１４０内に形成された流体供給穴１４２とを含む開口部１４５を表す。そのようなものとして、流体射出装置１３０の滴射出素子１３１は、基板１６０の第１の側１６２に形成される。したがって、第１の側１６２は基板１６０の表側を形成し、第２の側１６４は基板１６０の裏側を形成して、流体が開口部１５０を貫いて、したがって基板１６０を貫いて裏側から表側へと流れるようになっている。したがって、開口部１５０は、流体（またはインク）が基板１６０を貫いて滴射出素子１３１に通じる流体チャネルを提供する。
【００２５】
図４および図５の実施形態において示すように、基板１６０を貫いて開口部１５０を形成する前に、基板１６０内にトレンチ１６６が形成される。一実施形態において、後述のように、トレンチ１６６は、基板１６０内への化学エッチングによって基板１６０内に形成される。
【００２６】
一実施形態において、図４において示すように、基板１６０内にトレンチ１６６を形成するために、基板１６０上にマスキング層１７０が形成される。すなわち、基板１６０の第１の側１６２に、マスキング層１７０が形成される。マスキング層１７０を用いて、第１の側１６２のエッチングを選択的に制御すなわち阻止する。そのようなものとして、マスキング層１７０は、基板１６０の第１の側１６２に沿って形成され、第１の側１６２の各領域を露出して基板１６０内のトレンチ１６６が形成される場所を規定するようパターニングされる。
【００２７】
一実施形態において、マスキング層１７０は、堆積によって形成され、フォトリソグラフィおよびエッチングによってパターニングされて、基板１６０の第１の側１６２の露出した各部分を規定する。すなわち、マスキング層１７０は、基板１６０内に第１の側１６２からトレンチ１６６（図５）が形成される場所の輪郭を描くよう、パターニングされる。好ましくは、後述のように、トレンチ１６６は、化学エッチングによって基板１６０内に形成される。したがって、マスキング層１７０は、トレンチ１６６をエッチングによって基板１６０内へと形成するのに用いるエッチャントに耐性のある材料で形成されている。マスキング層１７０に好適な材料の例としては、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、その他なんらかの好適な誘電材料、またはフォトレジストもしくはその他任意の光によって画像形成可能な（photoimageable）材料が含まれる。
【００２８】
次に、図５の実施形態において示すように、トレンチ１６６が基板１６０内に形成される。一実施形態において、トレンチ１６６は、第１の側１６２内へのエッチングによって、基板１６０内に形成される。好ましくは、トレンチ１６６は、異方性化学エッチングプロセスを用いて、基板１６０内に形成される。一実施形態において、このエッチングプロセスは、プラズマをベースにしたフッ素（ＳＦ6）のエッチング等のドライエッチングである。他の実施形態において、このエッチングプロセスはウェットエッチングであり、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、その他アルカリ性のエッチャント等の、異方性ウェットエッチャント（wet anisotropic etchant）を用いる。
【００２９】
基板１６０内にトレンチ１６６が形成された後、基板１６０からマスキング層１７０を取り去るすなわち取り除く。そのようなものとして、基板１６０の第１の側１６２が現れるすなわち露出される。一実施形態において、マスキング層１７０が酸化物で形成されている場合には、マスキング層１７０は、例えば化学エッチングによって取り除かれる。他の実施形態において、マスキング層１７０がフォトレジストで形成されている場合には、マスキング層１７０は、例えばレジストストリッパ（resist stripper）によって取り除かれる。
【００３０】
図６の実施形態において示すように、トレンチ１６６が基板１６０内に形成されマスキング層１７０が基板１６０から取り除かれた後、埋込みマスク層１６７がトレンチ１６６内および基板１６０の第１の側１６２に形成される。一実施形態において、埋込みマスク層１６７は、トレンチ１６６内および基板１６０の第１の側１６２に、エッチングに耐性のある材料を成長させることによって、形成される。他の実施形態において、埋込みマスク層１６７は、トレンチ１６６内および基板１６０の第１の側１６２に、エッチングに耐性のある材料を堆積させることによって、形成される。エッチングに耐性のある材料としては、例えば、酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化ケイ素、その他任意の好適な堆積したまたは熱成長した（熱生成した、thermally grown）膜が含まれる。
【００３１】
次に、図７の実施形態において示すように、埋込みマスク層１６７の上方にマスキング層１７２が形成される。一実施形態において、マスキング層１７２は、１つまたはそれよりも多くの開口部１７３を有してパターニングされて、トレンチ１６６内の埋込みマスク層１６７の各領域を露出する。
【００３２】
一実施形態において、マスキング層１７２は、堆積またはスプレーコーティングによって形成され、フォトリソグラフィおよびエッチングによってパターニングされて、埋込みマスク層１６７の露出される各部分を規定する。すなわち、マスキング層１７２は、埋込みマスク層１６７内に基板１６０の第１の側１６２から穴１６８（図８）が形成される場所の輪郭を描くよう、パターニングされる。好ましくは、後述のように、穴１６８は、エッチングによって埋込みマスク層１６７内に形成される。したがって、マスキング層１７２は、穴１６８をエッチングによって埋込みマスク層１６７内に形成するのに用いるエッチャントに耐性のある材料で形成されている。一実施形態において、この材料はフォトレジストを含む。
【００３３】
次に、図８の実施形態において示すように、埋込みマスク層１６７内に穴１６８が形成される。穴１６８は、トレンチ１６６内に埋込みマスク層１６７に沿って間隔を置いて配置され、開口部１５０が基板１６０の第１の側１６２に通じる場所を規定するようになっている。埋込みマスク層１６７内には２つの穴１６８が形成されているように示すが、埋込みマスク層１６７内にいかなる数の穴１６８が形成されてもよい、ということが理解される。
【００３４】
一実施形態において、穴１６８は、基板１６０の第１の側１６２から埋込みマスク層１６７内へエッチングすることによって、埋込みマスク層１６７内に形成される。好ましくは、穴１６８は、異方性化学エッチングプロセスを用いて埋込みマスク層１６７内に形成される。一実施形態において、このエッチングプロセスは、側面が互いに実質的に平行な穴１６８を形成する。一実施形態において、このエッチングプロセスは、プラズマをベースにしたフッ素のエッチング等のドライエッチングである。特定の実施形態において、このドライエッチングは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）である。他の実施形態において、このエッチングプロセスは、バッファードオキサイドエッチング（buffered oxide etch）（ＢＯＥ）等のウェットエッチングである。
【００３５】
基板１６０内に穴１６８が形成された後、埋込みマスク層１６７からマスキング層１７２が取り去られるすなわち取り除かれる。そのようなものとして、穴１６８を有する埋込みマスク層１６７が現れるすなわち露出される。一実施形態において、マスキング層１７２がフォトレジストで形成されている場合には、マスキング層１７２は、例えばレジストストリッパによって取り除かれる。
【００３６】
図９の実施形態において示すように、埋込みマスク層１６７内に穴１６８が形成されマスキング層１７２が取り除かれた後、トレンチ１６６が充填される。トレンチ１６６は、基板１６０の第１の側１６２および埋込みマスク層１６７の上方に充填材料１６９を堆積させてトレンチ１６６を充填するようにすることによって、充填される。充填材料１６９はトレンチ１６６内に配置され、埋込みマスク層１６７の穴１６８を充填するようになっている。充填材料１６９には、例えば、アモルファス材料、アモルファスシリコン材料、または多結晶シリコン材料が含まれてもよい。
【００３７】
一実施形態において、トレンチ１６６内に充填材料１６９を堆積した後、充填材料１６９が平坦化されて実質的に平らな表面を作成する。すなわち、充填材料１６９が平坦化されて、基板１６０の第１の側１６２を再規定するようになっている。一実施形態において、充填材料１６９は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）またはレジストエッチバックプロセス（resist etch back process）によって平坦化される。充填材料１６９を、基板１６０の第１の側１６２に形成された埋込みマスク層１６７に対して平坦化されているように示すが、充填材料１６９が基板１６０に対して平坦化されることも本発明の範囲内である。
【００３８】
これもまた、図９の実施形態において示すように、基板１６０の第２の側１６４にマスキング層１７４が形成される。マスキング層１７４は、第２の側１６４のある領域を露出し、基板１６０をエッチングして開口部１５０の第１の部分１５２（図１０〜図１１）を形成する場所を規定するよう、パターニングされる。
【００３９】
次に、図１０の実施形態において示すように、開口部１５０の第１の部分１５２が、基板１６０内へと第２の側１６４からエッチングされる。そのようなものとして、開口部１５０の第１の部分１５２は、基板１６０の露出した部分すなわち領域を第２の側１６４から第１の側１６２に向かってエッチングすることによって、形成される。基板１６０内への第２の側１６４から第１の側１６２に向かうエッチングは、開口部１５０の第１の部分１５２が埋込みマスク層１６７に形成されるまで継続する。
【００４０】
図１１の実施形態において示すように、開口部１５０の第１の部分１５２が形成された後、開口部１５０の第２の部分１５４が充填材料１６９内へとエッチングされ、それによって、基板１６０の第１の側１６２が、第２の側１６４から第１の部分１５２を貫いてかつ埋込みマスク層１６７の穴１６８を貫いて再規定される。基板１６０内への第２の側１６４から第１の部分１５２を貫き、埋込みマスク層１６７の穴１６８を貫くエッチングは、充填材料１６９を貫いて第１の側１６２まで継続し、開口部１５０の第２の部分１５４が形成されるようになっている。そのようなものとして、開口部１５０は基板１６０を貫いて形成される。
【００４１】
一実施形態において、第１の部分１５２および第２の部分１５４を含む開口部１５０は、異方性エッチングプロセスを用いて形成され、それによって、側面が互いに実質的に平行な開口部１５０が形成される。一実施形態において、このエッチングプロセスは、プラズマをベースにしたフッ素（ＳＦ6）のエッチング等のドライエッチングである。特定の実施形態において、このドライエッチングは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）であり、すなわち、深い（deep）ＲＩＥ（ＤＲＩＥ）である。他の実施形態において、開口部１５０の第１の部分１５２は、レーザ加工プロセスによって基板１６０内に形成される。その後、ドライエッチングプロセスによって、開口部１５０の第２の部分１５４が基板１６０内に形成される。
【００４２】
ディープＲＩＥの間、穴が形成されるまで、露出した部分は、反応性エッチングガスでのエッチングとコーティングとが交互に（alternatively）行われる。例示的な一実施形態において、反応性エッチングガスは、フッ素基（fluorine radical）を作成し、これが材料を化学的にかつ／または物理的にエッチングする。この例示的な実施形態において、用いるエッチャントに対して選択的なポリマーコーティングが、形成されている穴の、側壁および底部を含む内面上に堆積する。このコーティングは、（ＣＦ2）nを堆積する炭素−フッ素ガス（carbon-fluorine gas）、テフロン様材料、またはテフロンを製造するモノマーをこのような表面上に用いることによって、作成される。本実施形態において、このポリマーによって、後続のエッチング中に側壁のエッチングが実質的に防止される。エッチャント用のガスは、穴の内面上のコーティングを形成するためのガスと交互となる。
【００４３】
開口部１５０の第１の部分１５２を基板１６０内へと第２の側１６４からエッチングするときには、埋込みマスク層１６７が、第１の部分１５２の深さを実質的に制限すなわち確定するエッチングストップ層の役割を果たす。そのようなものとして、第１の部分１５２の形成は埋込みマスク層１６７へと進む。さらに、第２の部分１５４を基板１６０内へと第１の部分１５２からエッチングするときには、埋込みマスク層１６７の穴１６８が、特に充填材料１６９を含む基板１６０のエッチングを、穴１６８内の各領域に実質的に制限し、穴１６８の横方向へのエッチングを防止する。したがって、穴１６８は、開口部１５０が第１の側１６２に通じる場所を制御する。さらに、開口部１５０の第１の部分１５２および第２の部分１５４を基板１６０内へと第２の側１６４からエッチングすると、結果として、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）に適合するプロセスとなり、これによって、基板１６０の第１の側１６２に集積回路が形成された後に開口部１５０を形成することができる。
【００４４】
上の説明は、インクジェットプリントヘッドアセンブリにおいて、開口部１５０を内部に形成した基板１６０を含んでいることに言及しているが、開口部１５０を内部に形成した基板１６０は、非プリントの用途もしくはシステムまたはその他医療機器等基板を貫く流体チャネルを有する用途を含む、他の流体射出システムに組み込んでもよい、ということが理解される。したがって、本発明は、プリントヘッドに限定されるものではなく、スロットの付いた任意の基板にも適用することができる。
【００４５】
好ましい実施形態を説明する目的のために、具体的な実施形態を本明細書において示し説明したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく、同じ目的を達成するよう考慮された広くさまざまな他に採りうるかつ／または均等な実施態様を、示し説明した具体的な実施形態の代わりにしてもよい、ということが理解されよう。化学、機械、電気機械、電気、およびコンピュータ技術の当業者であれば、本発明を非常に幅広くさまざまな実施形態に実施することができる、ということを容易に理解しよう。本願は、本明細書において説明する好ましい実施形態のいかなる改造(adaptation)または変形も包含するよう意図される。したがって、本発明は、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定される、ということが明白に意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明によるインクジェットプリントシステムの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明による流体射出装置の一部の一実施形態を概略して示す断面図である。
【図３】本発明による基板の一実施形態上に形成された流体射出装置の一部の一実施形態を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明による、基板を貫く開口部の形成の一実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明による、基板を貫く開口部の形成の一実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明による、基板を貫く開口部の形成の一実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明による、基板を貫く開口部の形成の一実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明による、基板を貫く開口部の形成の一実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明による、基板を貫く開口部の形成の一実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明による、基板を貫く開口部の形成の一実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明による、基板を貫く開口部の形成の一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１３１  滴射出素子
１５０  開口部
１５２  第１の部分
１５４  第２の部分
１６０  基板
１６２  第１の側
１６４  第２の側
１６６  トレンチ
１６７  マスク層
１６８  穴
１６９  充填材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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