(57)【要約】【課題】  流体イジェクタプリントヘッドにオリフィス構造を形成するシステム及び方法を提供する。【解決手段】  クロストレンチ３４０は、チャネル３５０の端末近傍で形成され、複数のチャネル３５０のそれぞれと連絡し、チャネル３５０のオリフィス３５５はクロストレンチ３４０がチャネル３５０との交差位置に形成され、クロストレンチ３４０がチャネル３５０の長さに対してオリフィス３５５を正確に配置形成する。また、クロストレンチ３４０は、どのダイシングブレードをもチャネル３５０やオリフィス３５５と接触しないようにするため、オリフィス３５５の欠陥が削減される。チャネル３５０とクロストレンチ３４０の深さは略同じ深さｈである。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体イジェクタ装置を形成する方法であって、
第１のウエハと第２のウエハとゼロ又は一つ以上の中間層の少なくとも一つにチャネルを形成することと、
前記第１のウエハと第２のウエハと前記ゼロ又は一つ以上の中間層の少なくとも一つに、前記形成されたチャネルと相互作用して前記チャネルにオリフィスを形成する少なくとも一つのクロストレンチを、形成する、ことと、
前記第１のウエハと第２のウエハと前記ゼロ又は一つ以上の中間層を組み合わせ、複数の流体イジェクタ装置を有するウエハ構造を形成することと、
前記クロストレンチを少なくともダイシングすることによって前記流体イジェクタ装置の前面を形成し、これによって前記オリフィスが前記前面からオフセットされることと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記オリフィスがダイシングによって形成された前記前面から引っ込んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記オリフィスがダイシングによって形成された前記前面の前側に延出する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記クロストレンチが反応性イオンエッチングによって形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記チャネルが前記オリフィス近傍でフレア状となる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記チャネルが前記オリフィス近傍でテーパ状となる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記流体イジェクタ装置の前面が、少なくとも前記オリフィスまで延出しない深さまで、ダイシングすることによって形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
流体イジェクタ装置を形成する方法であって、
気泡核生成ヒータとこれに関連するエレクトロニクスとを有するヒータウエハと、ポリマ層と、チャネルウエハと、を形成することと、
少なくとも一つのクロストレンチが前記チャネルウェハと前記ポリマ層と前記ヒータウエハとの少なくとも一つに形成され、前記ヒータウエハと前記ポリマ層と前記チャネルウエハとの少なくとも一つに形成されたチャネルと交差して、前記チャネルに対してオリフィスを形成する、ことと、
前記チャネルウエハが前記ポリマ層を覆って接着し、前記ポリマ層が前記ヒータウエハを覆って接着して、接着構造を形成することと、
前記オリフィスが前記前面からオフセットされるように、前記接着構造の前記少なくとも一つのクロストレンチを少なくともダイシングすることによって前記流体イジェクタ装置の前面を形成することと
を含む、方法。
【請求項９】
前記少なくとも一つのオリフィスが、ダイシングによって形成された前記接着構造の前記前面から引っ込んでいる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記オリフィスが、ダイシングによって形成された表面の前側に延出する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも一つのクロストレンチが反応性イオンエッチングによって形成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記チャネルが前記オリフィス近傍でフレア状となる、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記チャネルが前記オリフィス近傍でテーパ状となる、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記流体イジェクタ装置の前面が、少なくとも前記オリフィスまで延出しない深さまでダイシングすることによって、形成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
第１のウエハと第２のウエハとゼロ又は一つ以上の中間層との少なくとも一つに形成されたチャネルと、
前記チャネルウェハと前記ポリマ層と前記ヒータウエハとの少なくとも一つに形成され、前記ヒータウエハと前記ポリマ層と前記チャネルウエハとの少なくとも一つに形成されたチャネルと交差して、前記チャネルに対してオリフィスを形成する、少なくとも一つのクロストレンチと、
前記オリフィスが前記前面からオフセットされるように、前記接着構造の前記少なくとも一つのクロストレンチを少なくともダイシングすることによって前記流体イジェクタ装置に形成された前面と、
を備える、
流体イジェクタ。
【請求項１６】
前記オリフィスがダイシングによって形成された前記前面から引っ込んでいる、請求項１５に記載の流体イジェクタ。
【請求項１７】
前記オリフィスがダイシングによって形成された表面の前側に延出する、請求項１５に記載の流体イジェクタ。
【請求項１８】
前記クロストレンチが反応性イオンエッチングによって形成される、請求項１５に記載の流体イジェクタ。
【請求項１９】
少なくとも前記オリフィスまで延出しない深さまでダイシングすることによって前記流体イジェクタ装置に対して前面が形成される、請求項１５に記載の流体イジェクタ。
【請求項２０】
気泡核生成ヒータとこれに関連するエレクトロニクスとを有するヒータウエハと、
ポリマ層と、
チャネルウエハと、
前記チャネルウェハと前記ポリマ層と前記ヒータウエハとの少なくとも一つに形成され、前記ヒータウエハと前記ポリマ層と前記チャネルウエハとの少なくとも一つに形成されたチャネルと交差して、前記チャネルに対してオリフィスを形成する、少なくとも一つのクロストレンチと、
前記接着構造の前記少なくとも一つのクロストレンチに少なくともダイシングすることによって形成された前面と、
を備えた、
流体イジェクタ装置。
【請求項２１】
前記少なくとも一つのオリフィスが、ダイシングによって形成された前記接着構造の前面から引っ込んでいる、請求項２０に記載の流体イジェクタ装置。
【請求項２２】
前記オリフィスがダイシングによって形成された前記前面の前側に延出する、請求項２０に記載の流体イジェクタ装置。
【請求項２３】
前記少なくとも一つのクロストレンチが反応性イオンエッチングによって形成される、請求項２０に記載の流体イジェクタ装置。
【請求項２４】
前記チャネルが前記オリフィス近傍でフレア状となる、請求項２０に記載の流体イジェクタ装置。
【請求項２５】
前記チャネルが前記オリフィス近傍でテーパ状となる、請求項２０に記載の流体イジェクタ装置。
【請求項２６】
前記流体イジェクタ装置の前面が、少なくとも前記オリフィスまで延出しない深さまでダイシングすることによって、形成される、請求項２０に記載の流体イジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体イジェクタシステムの流体イジェクタプリントヘッドに関する。即ち、流体イジェクタ装置を形成する方法及び流体イジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体イジェクタシステム、例えば、圧電、音響、相転移ワックス系又はサーマル系などのドロップオンデマンド方式の液体インクプリンタは、受容シートへ向けて流体の液滴を射出する少なくとも一つの流体イジェクタを有する。側部射出型（サイドシュータタイプ）のインクジェットプリントヘッドや他の流体イジェクタは、多くの場合、チャネル（流路）溝を有するウエハ構造をダイシングすることによって作られるオリフィス構造を有する。このような流体イジェクタヘッドは、一般的に、三つの基本層と、気泡核形成ヒータ及び関連するエレクトロニクスを含むヒータウエハと、ヒータウエハの上に形成されるポリマ層と、ポリマ層に接着される流体注入ウエハと、を備える。
【特許文献１】米国特許第５，０５７，８５３号
【特許文献２】米国特許第５，０６８，００６号
【特許文献３】米国特許第５，１６０，４０３号
【特許文献４】米国特許第５，５０６，６１０号
【特許文献５】米国特許第５，６２０，６１４号
【特許文献６】米国特許第６，３３９，８８１  Ｂ１号
【特許文献７】米国特許第６，４３６，７９３  Ｂ１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
三つの基本層を接着することによって溝が形成され、チャネルが形成されると、流体イジェクタプリントヘッドの基本的な組み立てブロックが完成される。このような三つの基本層を接着することによって、多数の流体イジェクタプリントヘッドを同時に形成することができる。しかしながら、流体イジェクタプリントヘッドは、個々の流体イジェクタプリントヘッドがダイシングされてウエハ構造から単一プリントヘッドモジュールやダイになった時に初めて有用となる。従って、各流体イジェクタプリントヘッドがダイシングされるのは、三つのウエハスケール層が接着された後でなければならない。
【０００４】
一般的に、特定のダイシングブレード（刃）は、互いに接着された層を各個別の流体イジェクタモジュールになるようにダイシングするために使用される。ダイシング動作の一部として、ブレードは、一般に、接着されたウエハ内で形成されるチャネルと垂直に交差するウエハに切削部を形成して流体が射出されるオリフィスを作成するために使用される。オリフィス構造を含む面は「前面」と呼ばれる。前面を形成するダイシング動作は「前面ダイシング」と呼ばれる。
【０００５】
チャネルウエハ、特に、シリコン流体チャネルウエハの前面ダイシングには欠点がある。例えば、チャネルと交差し前面でオリフィスを切り開くために、ダイシングブレードが使用される時、ダイシング動作の摩損性によってチャネル近傍のブリットルウエハ材料が破れる場合が多くみられ、これによって、オリフィスにチッピングなどの欠陥が生じる。このように欠けたことによって欠陥を有するオリフィスは、流体イジェクタプリントヘッドの性能を劣化させる。流体イジェクタの精度は、例えば、流体の液滴がチップの位置や大きさに応じて方向違いを起こす傾向がある点で不利である。即ち、流体の液滴はオリフィスの欠けた側から射出しやすくなる。従って、流体の液滴は、前面に対して垂直に射出される代わりに前面に対して傾斜した角度で射出される場合がある。
【０００６】
方向違いの流体液滴を最小限とするために、前面ダイシング動作を調整及び／又は修正することによってこのようなオリフィスのチッピング（欠け落ち）を最小限とすることに多大な努力がなされた。これらの努力は、ブレードの組成物の開発、回転及び／又は送り速度の変更、及びダイシング潤滑油の使用に向けられてきた。しかしながら、このようなダイシング動作を改良する努力によってもチッピングを完全に取り除くことはできなかった。
【０００７】
例えば、ダイシング動作にしばしば使用されるブレードは、可撓性樹脂ミックスに小粒のダイヤモンドを埋め込んだタイプのものが多い。このようなブレードは、切削時に圧力が印加された時にわずかに曲がる傾向があり、従って、ダイシング動作中に位置的な誤差を発生しやすい。このような可撓性のダイシングブレードは、前面でのダイシング切削位置の不正確な配置を取り除くことができず、これによって、流体液滴の容積及び速度がモジュール又はダイ及び／又はオリフィス毎に違ってくる。即ち、流体液滴の容積及び速度は、ヒータウエハにおける加熱エレメントと実際のオリフィスとの距離に影響される。この距離は、ダイシングブレードによって形成される際にオリフィスを形成する切削部がいかに正確に配列されるかによって決定される。オリフィスが更に加熱エレメントから形成される時、流体液滴の容積が減少し速度が低下する。流体液滴の容積と速度の変化によって正確で一貫性のある流体の射出が困難となり、プリントヘッドの品質が低下する。
【０００８】
オリフィスの正面を露出するためにダイシングブレードを使用することは、チャネルの形状を制限し、ひいては、オリフィスの形状を制限することになる。オリフィス近傍のチャネル壁同士が並列でない場合、切削時の配列誤差によって、オリフィスの断面積が変化し、これによって、流体の液滴の容積及び速度が更に変化する。このことから、オリフィスを形成するためにダイシングブレードを使用することによって、チャネル及びオリフィスの設計上のフレキシビリティが奪われる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、液滴イジェクタプリントヘッドにオリフィス構造を形成するシステム及び方法を提供する。
【００１０】
本発明は、液滴イジェクタプリントヘッドにオリフィス構造を形成する、改良されたシステム及び方法をそれぞれ提供する。
【００１１】
本発明は、オリフィス構造と接触しないダイシングブレードによって液滴イジェクタプリントヘッドにオリフィス構造を形成するシステム及び方法をそれぞれ提供する。
【００１２】
本発明は、クロストレンチを用いて液滴イジェクタプリントヘッドにオリフィス構造を形成するシステム及び方法をそれぞれ提供する。
【００１３】
本発明は、液滴イジェクタプリントヘッドに所望形状のオリフィスを含むオリフィス構造を形成するシステム及び方法をそれぞれ提供する。
【００１４】
本発明は、液滴イジェクタプリントヘッドにオリフィス構造を正確に形成するシステム及び方法をそれぞれ提供する。
【００１５】
本発明は、改良されたオリフィス構造を含む流体イジェクタ装置を提供する。
【００１６】
本発明は、オリフィス構造と接触せずにダイシングブレードによって形成されるオリフィス構造を含む流体イジェクタ装置を提供する。
【００１７】
本発明は、クロストレンチを用いて形成されたオリフィス構造を含む流体イジェクタ装置を提供する。
【００１８】
本発明は、所望される形状で形成されたオリフィス構造を含む流体イジェクタ装置を提供する。
【００１９】
本発明は、正確に形成されたオリフィス構造を含む流体イジェクタ装置を提供する。
【００２０】
本発明の種々の例示的な実施の形態によるシステム、方法、及び流体イジェクタ装置において、オリフィス構造はクロストレンチを含む流体イジェクタヘッド内に形成され得る。即ち、クロストレンチは、流体イジェクタヘッドの少なくとも一つの層に形成され得る。クロストレンチは、一つの層のみに形成されてもよいし、或いは、各層に又はいくつかの層に部分的に形成された溝又はトレンチを組み合わせることによって一つ以上の層に形成されてもよい。クロストレンチは、オリフィス、即ち、前面でのチャネルの孔口が流体イジェクタプリントヘッドのダイシングされた前面からオフセットされるように形成される。クロストレンチは、オリフィス構造内にダイシングによる欠陥が形成されることがないようにオリフィス構造を形成させる。クロストレンチは、オリフィス構造に接触しないダイシングを可能にする。
【００２１】
本発明による種々の例示的な実施の形態によるシステム、方法及び流体イジェクタ装置において、フレア状のオリフィス又はテーパ状の流体イジェクタオリフィスを含むオリフィス構造が形成され得る。これらの特定のオリフィスは、オリフィスの孔口がダイシングされた前面からオフセットされるので、ダイシング動作によるダメージをうけない。更に、ヒータエレメントからのオリフィスの正確な配列は、ダイシング動作よりもむしろ、クロストレンチのサイズや位置によって制御され得るので、正確に形成されたオリフィス構造が得られる。
【００２２】
以下、解決手段を実施態様の形式で詳述する。
【００２３】
［第１実施態様］
流体イジェクタ装置を形成する方法であって、第１のウエハと第２のウエハとゼロ又は一つ以上の中間層の少なくとも一つにチャネルを形成することと、第１のウエハと第２のウエハとゼロ又は一つ以上の中間層の少なくとも一つに、形成されたチャネルと相互作用してチャネルにオリフィスを形成する少なくとも一つのクロストレンチを、形成する、ことと、第１のウエハと第２のウエハとゼロ又は一つ以上の中間層を組み合わせ、複数の流体イジェクタ装置を含むウエハ構造を形成することと、クロストレンチを少なくともダイシングすることによって流体イジェクタ装置の前面を形成し、これによってオリフィスが前面からオフセットされる、ことと、を含む、方法。
【００２４】
［第２実施態様］
第１実施態様において、オリフィスがダイシングによって形成された前面から引っ込んでいることを特徴とする、方法。
【００２５】
［第３実施態様］
第１実施態様において、オリフィスがダイシングによって形成された前面の前側に延出することを特徴とする、方法。
【００２６】
［第４実施態様］
第１実施態様において、クロストレンチが反応性イオンエッチングによって形成されることを特徴とする、方法。
【００２７】
［第５実施態様］
第１実施態様において、チャネルがオリフィス近傍でフレア状となることを特徴とする、方法。
【００２８】
［第６実施態様］
第１実施態様において、チャネルがオリフィス近傍でテーパ状となる、ことを特徴とする方法。
【００２９】
［第７実施態様］
第１実施態様において、流体イジェクタ装置の前面が、少なくともオリフィスまで延出しない深さまで、ダイシングすることによって形成される、ことを特徴とする方法。
【００３０】
［第８実施態様］
流体イジェクタ装置を形成する方法であって、気泡核生成ヒータとこれに関連するエレクトロニクスとを含むヒータウエハと、ポリマ層と、チャネルウエハと、を形成することと、少なくとも一つのクロストレンチがチャネルウエハとポリマ層とヒータウエハとの少なくとも一つに形成され、ヒータウエハとポリマ層とチャネルウエハとの少なくとも一つに形成されたチャネルと交差して、チャネルに対してオリフィスを形成する、ことと、チャネルウエハがポリマ層を覆って接着し、ポリマ層がヒータウエハを覆って接着して、接着構造を形成することと、オリフィスが前面からオフセットされるように、接着構造の少なくとも一つのクロストレンチを少なくともダイシングすることによって流体イジェクタ装置の前面を形成する、こととを含む、方法。
【００３１】
［第９実施態様］
第８実施態様において、少なくとも一つのオリフィスがダイシングによって形成された接着構造の前面から引っ込んでいる、ことを特徴とする方法。
【００３２】
［第１０実施態様］
第８実施態様において、オリフィスがダイシングによって形成された表面の前側に延出する、ことを特徴とする方法。
【００３３】
［第１１実施態様］
第８実施態様において、少なくとも一つのクロストレンチが反応性イオンエッチングによって形成される、ことを特徴とする方法。
【００３４】
［第１２実施態様］
第８実施態様において、チャネルがオリフィス近傍でフレア状となる、ことを特徴とする方法。
【００３５】
［第１３実施態様］
第８実施態様において、チャネルがオリフィス近傍でテーパ状となる、ことを特徴とする方法。
【００３６】
［第１４実施態様］
第８実施態様において、流体イジェクタ装置の前面が、少なくともオリフィスまで延出しない深さまでダイシングすることによって形成される、ことを特徴とする方法。
【００３７】
［第１５実施態様］
第１のウエハと第２のウエハとゼロ又は一つ以上の中間層との少なくとも一つに形成されたチャネルと、チャネルウエハとポリマ層とヒータウエハとの少なくとも一つに形成され、ヒータウエハとポリマ層とチャネルウエハとの少なくとも一つに形成されたチャネルと交差して、チャネルに対してオリフィスを形成する、少なくとも一つのクロストレンチと、オリフィスが前面からオフセットされるように、接着構造の少なくとも一つのクロストレンチを少なくともダイシングすることによって流体イジェクタ装置に形成された前面と、を備える、流体イジェクタ。
【００３８】
［第１６実施態様］
第１５実施態様において、オリフィスがダイシングによって形成された前面から引っ込んでいる、ことを特徴とする流体イジェクタ。
【００３９】
［第１７実施態様］
第１５実施態様において、オリフィスがダイシングによって形成された表面の前側に延出する、ことを特徴とする流体イジェクタ。
【００４０】
［第１８実施態様］
第１５実施態様において、クロストレンチが反応性イオンエッチングによって形成される、ことを特徴とする流体イジェクタ。
【００４１】
［第１９実施態様］
第１５実施態様において、少なくともオリフィスまで延出しない深さまでダイシングすることによって流体イジェクタ装置に対して前面が形成される、ことを特徴とする流体イジェクタ。
【００４２】
［第２０実施態様］
気泡核生成ヒータとこれに関連するエレクトロニクスとを含むヒータウエハと、ポリマ層と、チャネルウエハと、チャネルウエハとポリマ層とヒータウエハとの少なくとも一つに形成され、ヒータウエハとポリマ層とチャネルウエハとの少なくとも一つに形成されたチャネルと交差して、チャネルに対してオリフィスを形成する、少なくとも一つのクロストレンチと、接着構造の少なくとも一つのクロストレンチに少なくともダイシングすることによって形成された前面と、を備えた、流体イジェクタ装置。
【００４３】
［第２１実施態様］
第２０実施態様において、少なくとも一つのオリフィスが、ダイシングによって形成された接着構造の前面から引っ込んでいる、ことを特徴とする流体イジェクタ装置。
【００４４】
［第２２実施態様］
第２０実施態様において、オリフィスがダイシングによって形成された前面の前側に延出する、ことを特徴とする流体イジェクタ。
【００４５】
［第２３実施態様］
第２０実施態様において、少なくとも一つのクロストレンチが反応性イオンエッチングによって形成される、ことを特徴とする流体イジェクタ。
【００４６】
［第２４実施態様］
第２０実施態様において、チャネルがオリフィス近傍でフレア状となる、ことを特徴とする流体イジェクタ。
【００４７】
［第２５実施態様］
第２０実施態様において、チャネルがオリフィス近傍でテーパ状となる、ことを特徴とする流体イジェクタ。
【００４８】
［第２６実施態様］
第２０実施態様において、流体イジェクタ装置の前面が、少なくともオリフィスまで延出しない深さまでダイシングすることによって、形成される、ことを特徴とする流体イジェクタ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明の種々の例示的な実施の形態による流体射出システムの以下の詳細な説明は、より明確に理解されるように、特定のタイプの流体射出システム及び感熱インクジェットプリントヘッドについてなされているが、以下に概要が記述され及び／又は説明がなされているように、本発明の原理が任意の知られている又は今後開発される流体射出システムに同等に適用され得るであろうことを理解されたい。とりわけ、本発明は、示されている実施の形態のみに限定されないことも理解されたい。一般に、本発明は、オリフィス構造がより正確に作製されることが望まれる、任意の構成又はタイプの流体イジェクタプリントヘッドに使用され得る。
【００５０】
このような流体イジェクタヘッドにおいて、流体は、流体がノズル又はオリフィスに達するまで、流体注入ウエハ又はチャネルウエハの通路を介して、及び、ポリマ層及び／又は流体注入ウエハ又はチャネルウエハの流体チャネルに沿って、流出することができる。特に、流体は、ヒータが配置されたヒータウエハに沿った位置を越えて、通過する。流体注入ウエハ又はチャネルウエハにおける通路によって、流体リザーバからの流体が、ポリマ層及び／又は流体注入ウエハ又はチャネルウエハに形成された多くのチャネルへ、分散するのが可能となる。
【００５１】
流体リザーバからのチャネルの他端にはオリフィス構造が配置され、このオリフィス構造から、流体液滴が射出され、多くの場合、紙である受容媒体に塗布される。チャネル内の流体は、ヒータウエハ内のヒータがパルス化される時に、気化流体の気泡を形成し、それが膨らみ、オリフィスから放出される。気泡の後の気化されない流体がリザーバ方向へ押しやられている間、気泡の前の気化されない流体がオリフィスから射出される。加熱パルスの終了後、流体気泡は冷却され、消滅され、チャネルが流体を再充填するのを可能とし、これによって、流体イジェクタは、次の流体液滴をチャネルから射出する用意ができる。ヒータ部は、また、統合アドレッシングエレクトロニクスとドライバトランジスタとを有する。
【００５２】
従来、サーマル流体ジェットプリントヘッドは、ヒータエレメントを含むヒータウエハを、ポリマ層及び／又は流体注入ウエハ又はチャネルウエハ内のチャネルと、位置合わせすることによって作製される。チャネルは様々な方法で形成される。チャネルは、流体注入ウエハ又はチャネルウエハに形成されてもよいし、溝を写真製版的（フォトリソグラフィック）に画定し次に流体注入ウエハ又はチャネルウエハへ溝をエッチングすることによって形成されてもよい。形成された溝は可変形状を有する場合もある。例えば、溝は、ウエハ配向（１００）を有するシリコン流体注入ウエハ又はチャネルウエハの配向依存型エッチングによって、形成されてもよい。このような場合、Ｖ字形の溝が形成される。シリコン流体注入ウエハ又はチャネルウエハが他の層及び／又はウエハに接着される時、Ｖ字形の溝は三角形のチャネルを形成する。一方、ウエハ表面に垂直な側壁を有する溝が形成されてもよい。このような場合、流体注入ウエハ又はチャネルウエハを他の層及び／又はウエハに接着して矩形チャネルが形成される。チャネルが流体注入ウエハ又はチャネルウエハ内に形成される場合が多いので、このウエハは、しばしば、「チャネルウエハ」とも呼ばれる。
【００５３】
チャネルは流体注入ウエハ内に形成される場合が多いが、チャネルは、ポリマ層に付加的又は代替的に形成される場合もある。ポリマ層に形成されるチャネルは、ウエハ構造が形成された時にほぼ矩形のチャネルを形成する側壁を有する溝などの流体注入ウエハ内に形成される溝と同じ形状を有していてもよい。実際、チャネルの形状は、所望される任意の知られている又は今後開発される形状であってもよい。
【００５４】
流体注入ウエハに形成されるにせよ、及び／又は、ポリマ層に形成されるにせよ、チャネルは様々な技術を使って形成され得る。シリコン流体注入ウエハの場合、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのエッチング技術が、チャネルを形成するために使用されてもよい。反応性イオンエッチングがエッチング技術として使用された場合、垂直な側壁を有する溝と矩形形状のチャネルとが形成される。ポリマ層の場合、エッチング技術は、単独で又はマスキングなどの他の技術と組み合わせて使用され得る。ポリマ層においては、ポリマ層自体を感光性とし、これにより、露光されパターン付けされたポリマ層を現像することによって、チャネルが形成されてもよい。
【００５５】
図１は、ウエハ構造がダイシングされる時に生じるオリフィスの欠陥のいくつかの例を示す。図１に示されるように、流体イジェクタプリントヘッド１００は、気泡核生成ヒータと関連するエレクトロニクスを含むヒータウエハ１１０と、ヒータウエハ１１０上又はこれを覆うように配置されたポリマ層１２０と、ポリマ層１２０に接着された流体注入ウエハ１３０と、を含む。図１は、流体注入ウエハ１３０内に形成される流体チャネル（図示しない）の端末である四つのオリフィス１４０、１５０、１６０及び１７０を示す。このような流体イジェクタプリントヘッド１００において、流体がヒータウエハ１１０上のヒータ（図示しない）が配置された流体チャネル（図示しない）に沿ったポイントに達するまで、流体は、流体注入ウエハ１３０の流体注入口を介して、及び、ポリマ層１２０及び／又は流体注入層１３０内の流体通路（図示しない）に沿って、流出することができる。
【００５６】
流体注入ウエハ１３０内に形成されたチャネル内の流体は、プリントヘッド１００内のヒータが加熱されると、気化流体の気泡を形成し、それが膨らみ、オリフィス１４０乃至１７０から気泡の前に流体を射出し、オリフィス１４０乃至１７０から放出される。ヒータウエハ１１０は種々の材料から形成されるが、一般的には、シリコンを用いて形成される。しかしながら、流体注入ウエハ１３０が、例えば、シリコンウエハである時、流体注入ウエハ又はチャネル１３０の前面ダイシングには不利な点がある。例えば、ダイシング動作の摩損性よって、チャネル近傍のブリットルシリコンウエハ材料が破壊され、オリフィス１４０乃至１７０内にしばしばチッピング（欠け落ち）などの欠陥を生じる。図１に示すように、オリフィス１４０及びオリフィス１６０が欠けている。
【００５７】
欠けたオリフィス１４０及び１６０は装置性能を低下させる。例えば、欠けたオリフィス１４０及び１６０から射出される流体液滴がチッピングの位置及び大きさに応じて誤った方向へ射出される傾向があるので、欠けたオリフィス１４０及び１６０を有する流体イジェクタプリントヘッド１００は、オリフィス１５０及びオリフィス１７０などの欠けてないオリフィスを有する流体イジェクタプリントヘッド１００より、精度が低くなる。例えば、射出された流体は、欠けたオリフィス１４０では、図の右側へ向けられるが、欠けたオリフィス１６０では、図の上側へ向けられる。従って、流体が前面にまっすぐ射出する傾向がある欠けていないオリフィス１５０及び１７０とは異なり、欠けたオリフィス１４０及び１６０から射出される流体は目標の受容媒体から外れてしまう。欠けたオリフィス１４０及び１６０は結果として受容媒体へ射出される流体の液滴がそれぞれ不正確な配置を生じ、欠けたオリフィス１４０及び１６０を有する流体イジェクタを使用する装置の性能を低下させてしまう。
【００５８】
図２及び図３は、不正確なダイシング結果の他の二つの例を概略的に示す。図２及び図３は、それぞれ、ヒータウエハ２１０、ポリマ層２２０、及び流体注入ウエハ２３０を備える流体イジェクタヘッド２００の側断面図を示す。オリフィス２４０は、流体注入ウエハ２３０内に形成されるチャネル２５０の端末である。ヒータエレメント２６０は、流体を加熱して、流体液滴を形成し、射出するためのヒータエレメント２６０は、ヒータウエハ２１０内に配置される。図２に示される流体イジェクタヘッド２００において、オリフィス２４０はヒータエレメント２６０から距離１を有する。これに対して、図３に示された流体イジェクタ２００において、オリフィスはヒータエレメント２６０から距離１'を有する。
【００５９】
例えば、チッピングを最小限にしようとするために可撓性のブレードが使用される際、不正確なダイシングによって、距離１と距離１'との間に差が生じる。可撓性樹脂ミックスに小粒のダイヤモンドを埋め込んだ可撓性ブレードの場合は、このような可撓性ブレードは流体イジェクタヘッドのダイシング中に圧力が印加されるとわずかに湾曲する傾向があるため、ダイシング動作中に位置誤りが生じやすい。従って、ヒータウエハ２１０の加熱エレメント２６０からより遠くへ形成されるオリフィス２４０を作成する傾向のダイシング動作もあれば、ヒータウエハ２１０内の加熱エレメント２６０のより近くに形成されるオリフィス２４０を作成する傾向のダイシング動作もある。
【００６０】
このような差は、流体の容積及び速度に響き、流体の容積及び速度は各ダイ及び／又は各オリフィス毎に異なるので、各流体イジェクタプリントヘッドの精度に大きく影響する。加熱エレメントからオリフィスがより遠くに形成される時、射出される流体の液滴の容積及び速度が低下する場合もある。射出される流体液滴の容積及び速度の変化によって正確で一貫した流体の射出が困難となるので、流体イジェクタプリントヘッドの品質が低下する。
【００６１】
図４は、本発明の第１の例示的な実施の形態によるチャネルウエハの一般構造を示す。図４は、複数のチャネル３５０を有するチャネルウエハ３００を示す上面図である。クロストレンチ３４０は、チャネル３５０の端末近傍で形成される。クロストレンチ３４０は複数のチャネル３５０のそれぞれと連絡する。チャネル３５０のオリフィス３５５は、クロストレンチ３４０がチャネル３５０と交差するところに形成される。クロストレンチ３４０は、チャネル３５０の長さに対するオリフィス３５５の正確な形成及び／又は配置を可能とする。また、クロストレンチ３４０は、いかなるダイシングブレードをもチャネル３５０やオリフィス３５５と接触する必要性を回避するので、オリフィス３５５における欠陥の形成を削減することができる。図４の点線３６０は、ウエハが結合された後に引き続いて行われるダイシング動作の切削部の配列を示す。この実施の形態において、チャネル３５０とクロストレンチ３４０の両方がほぼ同じ深さｈで形成される。
【００６２】
図５は、図４に示されたチャネルウエハ３００を組み込む第１の例示的な実施の形態による流体イジェクタ４００の前面の一般構造を示す。流体イジェクタ４００は、チャネルウエハ４３０を含み、ポリマ層４２０はまた、ヒータウエハ４１０上又はこれを覆うように配置される。図５に示された例示的な実施の形態において、チャネル４５０は、チャネルウエハ４３０内に形成される。オリフィス４５５は、各チャネル４５０を終端させる。図５に示された例示的な実施の形態において、ヒータウエハ４１０、ポリマ層４２０、及びチャネルウエハ４３０のそれぞれの面４１２、４２２、及び４３２は、図４に示されたオリフィス３５５の平面の前をダイシングすることによって形成される。これによって、オリフィス４５５は、クロストレンチ３４０の残余部分であるトラフ４４０に存在する。特に、トラフ４４０は、流体イジェクタ４００のチャネルウエハ４３０へ部分的に形成され、これによって、トラフ４４０が形成された後、ダイシングされた面４３２を有するチャネルウエハ４３０の厚みの一部が形成される。
【００６３】
図５に示された例示的な実施の形態において、トラフ４４０は、ポリマ層４２０の上面とダイシングされた面４３２を有するチャネルウエハ４３０の残り部分の表面との間に高さｈを有する。特に、図５に示された例示的な実施の形態において、トラフ４４０の高さｈはチャネル４５０の高さとほぼ同じである。この例示的な実施の形態において、チャネル４５０と残り部分がトラフ４４０であるクロストレンチ３４０とが、ポリマ層４２０と接触するチャネルウエハ４３０の表面４３１に溝として形成される。クロストレンチ３４０をチャネルウエハ４３０内の図４のチャネル３５０と図５のチャネル４５０と共に形成することによってトラフ４４０内のオリフィス４５５が露出される。
【００６４】
しかしながら、クロストレンチ３４０と得られたトラフ４４０の高さｈは、図５に示される高さに限定される必要はない。例えば、図６及び図７は、本発明の他の例示的な実施の形態による流体イジェクタの前面を示す。とりわけ、図６は、本発明の第２の例示的な実施の形態によって形成されたチャネルウエハ３００の一般構造を示し、図７は、図６に示された流体イジェクタの前面の一般構造を示す。
【００６５】
図６は、チャネルウエハ３００と複数のチャネル３５０の上面図である。第２の例示的な実施の形態のクロストレンチ３４２はチャネル３５０の端末の近傍で形成される。クロストレンチ３４２は、複数のチャネル３５０と交差する。オリフィス３５５は、クロストレンチ３４２がチャネル３５０と交差するところで形成される。この実施の形態において、クロストレンチ３４２は、クロストレンチの高さＨ、従って、図７に示されるように得られるトラフの高さが、（図７に示されるように、）チャネル３５０の高さｈよりも大きくなるように形成される。例えば、チャネル溝３５０が反応性イオンエッチングによって深さｈまで形成される場合、最初に深さｓまでエッチングし、次に、チャネル溝３５０に対応するマスキングを除去した後で、チャネル溝と一緒に、更に、深さｈまでエッチングすることによって、より深いクロストレンチが形成される。
【００６６】
図７に示される例示的な実施の形態において、流体イジェクタ４００は、ポリマ層４２０上又はこれを覆うように配置されるチャネルウエハ４３０を含み、ポリマ層４２０がまた、ヒータウエハ４１０の上又はこれを覆うように配置される。図７に示されるように、チャネル４５０はチャネルウエハ４３０内に形成される。オリフィス４５５は、各チャネル４５０を終端させる。図７に示された例示的な実施の形態において、図６に示されたクロストレンチ３４２と得られるトラフ４４２は、チャネルウエハ４３０においてのみ形成される。ダイシングされた面４１２、４２２及び４３２は、オリフィス４５５の平面の前にあり、これによって、オリフィス４５５はトラフ４４２内に配置される。更に、チャネル４５０は、図５について上述されたように、チャネル４５０と同様に形成される。
【００６７】
クロストレンチ３４２と得られたトラフ４４２の高さＨは、チャネル４５０の高さｈに、ダイシングされた面４３２を有するチャネルウエハ４３０の部分の表面４４３とオリフィス４５０の上面とのトラフ４４２の一部の高さｓを、加えたものに、等しい。即ち、トラフ４４２の高さＨは、所与の高さｓだけ、オリフィス４５０の高さｈより大きい。この構成には、オリフィスの上面がオリフィスの側面と同じ平面内にあるという利点がある。
【００６８】
この例示的な実施の形態において、正確な高さＨと、対応する高さｈとｓとは、実施の形態の精神から逸脱することなく、変更され得る。更に、高さＨは、ポリマ層４２０の一部か、ポリマ層４２０とヒータウエハ４１０の両方におけるクロストレンチか、のいずれかにクロストレンチを形成することによって更に画定されてもよく、これによって、得られるトラフを形成する。
【００６９】
例えば、図８は、本発明の第３の例示的な実施の形態による流体イジェクタの前面の細部を示す斜視図であり、図中、チャネルウエハ４３０内の凹み４３３が、ポリマ層４２０内に形成された凹み４２３と組み合わされて、得られるトラフ４４４を形成する。図８に示されるように、流体イジェクタ４００は、ポリマ層４２０の上に又はこれを覆って配置されるチャネルウエハ４３０を含み、ポリマ層４２０がまた、ヒータウエハ４１０の上に又はこれを覆って配置される。この実施の形態において、ポリマ層４２０は、チャネルウエハが引き続いてポリマ層とヒータウエハとの上に配置される時にオリフィスの平面と一致する前縁を有するようにパターン付けされる。流体イジェクタは、ヒータウエハ４１０のダイシングされた表面４１２と、チャネルウエハ４３０のダイシングされた表面４３２と、を含む形成された前面４０５を有する。表面４１２及び４３２を形成するために使用されるダイシングの切削部（複数）は、オリフィスがトラフ４４４内に置かれるようにオリフィス４４５の平面の前に配置される。
【００７０】
図８に示された例示的な実施の形態において、トラフ４４４は、前面４０５とオリフィス４４６の平面との間で、深さｄを有し、トラフの側壁４４５間で、幅ｗを有する。深さｄは、ダイシング切削部がオリフィス４４６の平面の前に配置された際の距離に等しい。図８に示された例示的な実施の形態において、トラフ４４４は、チャネルウエハ４３０の一部において、そして、ポリマ層４２０の厚さ全体を通して、形成される。しかしながら、第３の例示的な実施の形態のいくつかの変形において、トラフ４４４は、ポリマ層４２０の厚さ全体を通して、そして、ヒータウエハ４１０の厚さに対して部分的に、延びてもよい。このようなヒータウエハへの延出部は、例えば、チャネルウエハがヒータウエハの上に又はこれを覆って配置される前にトレンチに反応性イオンエッチングを施すことによって、ヒータウエハ内に形成される。
【００７１】
本発明のシステム、方法、及び流体イジェクタ装置の種々の例示的な実施の形態は、流体イジェクタや種々のウエハ又は層のそれぞれに形成される凹み、トレンチ及び／又はトラフ、或いは、これらの凹み、トレンチ及び／又はトラフの組み合わせの任意の特定数に限定されない。
【００７２】
図９は、本発明の第４の例示的な実施の形態による流体イジェクタ４００の前面を示す正面図である。図９に示されるように、流体イジェクタ４００のオリフィス４５０は、ポリマ層４２０内にのみ形成され、他の層、即ち、ヒータウエハ４１０やチャネルウエハ４３０内には形成されない。ポリマ層４２０の前縁と得られるオリフィス面の前のヒータウエハ４１０とチャネルウエハ４３０との面をダイシングすることによって、オリフィスがトラフ４２４内に形成される。この実施の形態において、トラフ４２４は、ポリマ層４２０内にのみ形成され、ポリマ層４２０内へ延びるにすぎない。
【００７３】
図９は、ポリマ層４２０の厚さ全体を占めるオリフィス４５０を示すが、或いは、オリフィス４５０がポリマ層４２０の厚みの一部のみを占める場合もある。例えば、ポリマ層４２０内に形成されたオリフィス４５０は、ヒータウエハ４１０のより近傍に、又は、チャネルウエハ４３０のより近傍に、シフトされて形成されてもよい。或いは、オリフィス４５０は、ポリマウエハ４２０のほぼ中央部に形成され、これによって、オリフィス４５０とポリマ層４２０に形成されたトラフ４２４の側壁との間にギャップが形成てもよい。このような実施の形態において、ポリマ構造４２０は、ポリマ層を連続パターン化することによって、又は接着された時に流体チャネルを形成するそれぞれの溝と二つのポリマ層を一緒に接着することによって、形成されてもよい。
【００７４】
図１０は、本発明の第５の例示的な実施の形態による流体イジェクタの前面を示す正面図であり、図中、流体イジェクタ４００は、ヒータウエハ４１０と、ヒータウエハ４１０の上に又はヒータウエハ４１０全体を覆って配置されるポリマ層４２０と、ポリマ層４２０の上に又はポリマ層４２０全体を覆って配置されるチャネルウエハ４３０と、備える。流体イジェクタ４００は、ポリマ層４２０内に形成された凹み４２３と、前面４０５においてチャネルウエハ４３０の部分４３４内に形成された凹み４３３と、によって形成されたトラフ４４８を有する。この例示的な実施の形態において、オリフィス４５０はポリマ４２０に形成され、ポリマ層４２０は全体がトラフ４４８内に配置されている。にもかかわらず、図１０に示された図示された例示的な実施の形態では、チャネルウエハ４３０内に形成されたトラフ４４８の部分４３４は、例えば、チャネルウエハ４３０がポリマ層４２０とヒータウエハ４１０とを覆って配置される時にポリマ層４２０内のオリフィス４５０とほぼ並列になるように設計された位置でトレンチをエッチングすることによって、形成される。
【００７５】
図１０は、凹み４２３がポリマ層２４０を介して延出し、凹み４３３が前面４０５におけるチャネルウエハ４３０へ部分的にのみ延出する実施の形態を示すが、他の実施の形態では、凹みがポリマ層へ部分的にのみ延出する場合もある。図１０は、オリフィス４５０がポリマ層４２０内に全体的に形成されていることを示しているが、他の例示的な実施の形態では、オリフィス４５０は、チャネルウエハ４３０とポリマ層４２０との両方に部分的に形成されてもよい。オリフィス４５０はまた、ヒータウエハ４１０へ延出するように形成されてもよい。
【００７６】
図１１は、本発明の第６の例示的な実施の形態による流体イジェクタの前面を示す正面図である。図１１は、また、ポリマ層４２０の上に又はこれを覆ってチャネルウエハ４３０を配置した流体イジェクタ４００を示し、ポリマ層４２０はまた、ヒータウエハ４１０を覆って形成される。図１１に示される例示的な実施の形態において、各オリフィス４５０は、ポリマ層４２０内に形成された凹み４２３とチャネルウエハ４３０内に形成された凹み４３３とによって形成された個々のトラフ４５２内に形成される。
【００７７】
図１１に示されるように、第６の実施の形態において、各オリフィス４５０はポリマ層４２０内のみに形成される。各トラフ４５２は、形状がほぼ四角形である。しかしながら、種々の例示的な実施の形態において、オリフィス４５０は、ヒータウエハ４１０、チャネルウエハ４３０、ヒータウエハ４１０とチャネルウエハ４３０とポリマ層４２０とを任意に組み合わせた中に形成されてもよい。これにより、各トラフ４５２は、ヒータウエハ４１０とチャネルウエハ４３０との両方へ部分的に、更には、（図示されているように）ポリマ層４２０を介して、延びてもよいし、又は、これらの三つのウエハと層４１０、４２０、及び４３０のうち二つだけに形成されてもよい。他の種々の例示的な実施の形態において、各トラフ４５２の形状は、図１１に示されるように、矩形であってもよいし、或いは、三角形、円形、六角形や任意のふさわしい所望形状であってもよい。他の種々の例示的な実施の形態において、各トラフ４５２内に二つ以上のオリフィス４５０が形成されてもよい。一般に、流体イジェクタ４００は一つより多くのこのようなトラフ４５２を含む。
【００７８】
図１２は、本発明の第７の実施の形態による流体イジェクタの前面を示す正面図である。流体イジェクタ４００は、ヒータウエハ４１０、ポリマ層４２０、及びチャネルウエハ４３０を有する。第２の例示的な変形のトラフ４４８は、チャネルウエハ４３０内に形成された凹み４３３とポリマ層４２０内に形成された凹み４２３とを組み合わせることによって形成される。表面４３６は、チャネルウエハ４３０内に形成された凹み４３３のフロア部を形成し、表面４２２は、ポリマ層４２０内に形成された凹み４２３のフロア部を形成する。
【００７９】
オリフィス４５０は、チャネルウエハ４３０とポリマ層４２０との両方に形成される。この例示的な実施の形態において、チャネルウエハ４３０とポリマ層４２０は、それぞれ、オリフィス４５０の一部を有する。オリフィス４５０は、その大部分がチャネルウエハ４３０内に形成されるように、形成されてもよいし、その逆でもよい。種々の例示的な実施の形態において、オリフィス４５０はウエハや層４１０、４２０又は４３０の一つに全体が形成されてもよい。
図４乃至図１２に示される流体イジェクタを含む種々の例示的な実施の形態において、前面４０５は、小粒のダイヤモンドを可撓性樹脂ミックスなどに埋め込んだダイシング動作によって形成され得る。ブレードは、三つの基本的なウエハ及び層、即ち、チャネルウエハ４３０、ポリマ層４２０、及びヒータウエハ４１０のそれぞれと、これらの層の一つ以上に形成されたトラフ４４０、４４２、４４４、４４８又は４５２を介して、ダイシングするように使用され、前面４０５を形成する。ほんの一例に過ぎないが、図８に示された種々の例示的な実施の形態において、オリフィス平面４４６は、オリフィス平面４４６の前で切削されたダイシングの距離である距離ｄ分だけ、引っ込む。従って、図８に示されたトラフ４４４などのトラフ４４０、４４２、４４４、４４８及び４５２は、流体イジェクタヘッドモジュール４００の前面４０５に凹みを作成する。
【００８０】
従来の流体イジェクタでは、ダイシング動作が、しばしば、流体イジェクタの前面に欠けたオリフィスを形成していた。例えば、図８に示された本発明の例示的な実施の形態では、オリフィス４５０がトラフ４４４のオリフィス平面４４６内に形成されることにより、ダイシング動作によって作られた前面４０５から引っ込んだ状態になる。これにより、ダイシングブレードは、オリフィス４５０と接触しないため、オリフィスのチッピング（欠落）が減少する。
【００８１】
トラフ４４０、４４２、４４４、４４８又は４５２に対応するクロストレンチは、任意の適切な形成動作によって形成されてもよい。例えば、ＳＵ−８などの良好に画定された感光性ポリマ層にクロストレンチが形成される、いくつかの例示的な実施の形態において、トラフ４４０、４４２、４４４、４４８又は４５２に対応するクロストレンチは、フォトリソグラフィックに画定され、現像される。他の実施の形態においては、チャネルが最初にフォトリソグラフィックに画定され、次にエッチングされる。種々の湿式及び乾式のエッチング技術が種々の例示的な実施の形態において使用されてもよい。種々の例示的な実施の形態において、良好に画定された側壁を形成するために、トラフ４４０、４４２、４４４、４４８又は４５２に対応するクロストレンチを形成するために、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの乾式エッチングが使用されてもよい。
【００８２】
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）は、相対的に遅効性のプロセスである。２０μの深さのチャネルをエッチングするのにかかる一般的な時間枠は、１時間位である。従って、ＲＩＥは、厚さ６００μのヒータウエハ４１０と、厚さ１０乃至２０μのポリマ層４２０と、厚さ約５００μのチャネルウエハ４３０と、によって形成され得るウエハサンドウィッチ全体を貫通してエッチングするにはあまり効果的ではない。図５に示されるトレンチの正確な深さｈ、又は、図６に示されるエッチングされるトレンチの正確な深さＨ＝ｈ＋ｓは、精度、時間、コスト及び生産処理能力などの処理関係に影響される。種々の例示的な実施の形態において、クロストレンチ４４０、４４２、４４４、４４８又は４５２及び／又は凹み４２３及び４３３は、０乃至１００μの深さで、形成されてもよい。
【００８３】
図４乃至１２に示され、上記に概略的に記述された例示的な実施の形態において、オリフィス４５０は、ダイシングされた面の後へ距離ｄ分だけ凹んだトラフ内に置かれる。いくつかの例示的な実施の形態において、トラフ及びオリフィスの幾何学的形状のみならず、トラフオリフィス構造フィル及びチャネルの表面湿潤特性、及び／又は流体の表面張力に応じて、溜まる流体が浅くてもトラフを満たすことができる。これは、いくつかのアプリケーションの流体の射出動作に不利になり得る。幅ｗがチャネルの高さｈより大きいクロストレンチによって可能とされる他の種類の前面の幾何学的形状も提供される。これによって、ダイは、ダイシングブレードをオリフィス面と接触させずに、ウエハから離間することができ、しかも、装置の最も手前にオリフィスを配置することができる。図１３は、本発明による第８の実施の形態を示す側面図であり、オリフィスが最も手前にある前面幾何学形状の種類の例を示す。図１３の構造は、図８に示された構造と同様に形成されるが、更なるトレンチ（図示しない）を有する。この例示的な実施の形態において、ダイス切削位置がオリフィス面の前にあるのではなく、オリフィス面の後に位置する。ダイシング深さは、ブレードがクロストレンチに入る深さであるが、オリフィス面の領域の外側の深さまでとする。これらの例示的な実施の形態において、ダイシングは２段階の工程であることが理解されよう。即ち、チャネルウエハの上部から切削されたダイスは、オリフィスの上部ほど深く貫通しない。同様に、ヒータウエハの下部から切削されたダイスは、オリフィスの下部ほど深くは貫通しない。
【００８４】
図１３は、流体イジェクタ５００を形成するヒータウエハ５１０、ポリマ層５２０、及びチャネルウエハ５３０を有する流体イジェクタ５００を示す。流体イジェクタ５００は、チャネルウエハ５３０内に形成された部分５３２と、ポリマ層５２０内に形成された部分５２２と、ヒータウエハ５１０内に形成された部分５１２と、を有する延出部分５４０とともに形成される。図１３に示されるように、延出部分５４０は、チャネルウエハ５３０内に形成された面５３４とヒータウエハ５１０内に形成された面５１４とから離れて延出される、即ち、オフセットされる。オリフィス面（図示しない）は延出部分５４０の面上に形成される。
【００８５】
図１３に示される流体イジェクタ５００を形成する一つの例示的な方法は、チャネルウエハ５１０とヒータウエハ５３０とポリマ層５２０が互いに接着される際にクロストレンチが略並列するような位置に、これらのチャネルウエハ５３０とヒータウエハ５１０とポリマ層５２０内にクロストレンチを最初に形成する。この後、ウエハ５１０及び５３０とポリマ層５２０とは共に接着され、側壁５４１を有する埋め込まれたトレンチ構造（図示しない）を作成する。ヒータウエハ５１０の表面は、例えば、チャネルウエハ５３０においてエッチングされた貫通穴（図示しない）を介した特定のダイシング位置合わせ場所で可視でなければならない。ヒータウエハ５１０上のこれらの位置合わせ場所を用いて、チャネルウエハ５３０の上部を貫通してダイシング切削部が作られるが、少なくとも表面５４１のわずかに後において、埋め込まれたトレンチ構造と交差するがオリフィス５５０と交差するほど深くならないように、ダイシングブレードを用いて、チャネルウエハ５３０を貫通して充分に深くダイシングが行われる。
【００８６】
引き続いて、相互接着されたウエハ構造がひっくり返され、ヒータウエハ５１０内のクロストレンチと交差するように充分に深くヒータウエハ５１０を貫通して第２の切削部が形成され、これによって、前面のダイシング動作が完了する。ダイシングブレードは、面５４１を形成するために使用されなかったが、埋め込まれたトレンチ構造の面５４１を露出するためのみに使用されたので、ダイシングブレードはオリフィスに接触せず、これによって直接ダメージを受けることもない。
【００８７】
種々の例示的な実施の形態において、ウエハと層の位置合わせ及び接着の際に小さな誤差が生じ、チャネルウエハ５３０内に形成されるクロストレンチ５４２の部分とヒータウエハ５１０内に形成されるクロストレンチ５４２の部分との間で約３μまでの不連続面が形成される。種々の例示的な実施の形態において、この不連続面は、所望されれば、その後のタッチアップ動作によって除去され得る。
【００８８】
図１４乃至図１７は、本発明の種々の例示的な実施の形態による流体イジェクタにおいて使用可能なチャネル及びオリフィス構造を概略的に示す図である。図１４乃至図１７は、流体イジェクタ６００のポリマ層６２０などの所望される層内のチャネル６５０の端部に形成される種々の例示的な実施の形態によるオリフィス構造６５２乃至６５８を示す。即ち、オリフィス６５２はチャネルと同じ断面形状及び大きさを有する。チャネルウエハ６２０内に形成されるものとして示されているが、チャネル６５０及びオリフィス６５２乃至６５８は、ポリマ層（図示しない）とチャネルウエハ６２０及び／又はヒータウエハ（図示しない）との少なくとも一つに形成されてもよい。
【００８９】
図１４に示される例示的な実施の形態において、オリフィス６５２は、流体イジェクタのヒータエレメント（図示しない）から所定の距離を置いて形成される。即ち、上述されるように、オリフィスは、ダイシング動作によってではなく、クロストレンチ６４０を形成することによって、形成される。
【００９０】
図１５に示される例示的な実施の形態において、オリフィス６５４は、クロストレンチ６４０の直前のチャネル６５０の端部近傍でテーパ状となる。従って、オリフィス６５４の寸法はチャネル６５０の寸法よりも小さい。種々の実施の形態において、各オリフィス６５４は、前面を形成するためにダイシング動作を使用することによってではなく、寧ろ、クロストレンチ６４０の形成によって形成されたため、各オリフィス６５４の寸法は同じである。これにより、このように一定して形成されるテーパー状のオリフィス６５４によって、流体液滴のより正確な容量と速度制御が各オリフィス６５４から得られる。
【００９１】
テーパー状のオリフィス６５４は、例えば、チャネルウエハ６２０へチャネル６５０を反応性イオンエッチングするなどの種々の技術を用いることによって、形成され得る。ウエハの接着に先立って、オリフィス６５０を作成するためにクロストレンチ６４０を形成したいとするところにおいて所望のチャネル６５０の狭小化が達成され得る。
【００９２】
図１６に示される例示的な実施の形態において、オリフィス６５６は、チャネルウエハ６２０内に形成され、これによって、オリフィス６５６は、チャネル６５０の端部近傍で、フレア状に広がる。従って、オリフィス６５６の寸法はチャネル６５０の寸法より大きい。図１７に示される例示的な実施の形態において、チャネル６５０は、フレア状のオリフィス６５６がちょっと触れ合う程度に互いに接近して形成される。
【００９３】
種々の例示的な実施の形態において、オリフィス６５０のいくつかはテーパ状となるが、同じ流体イジェクタ６００内の他のチャネル６５０のオリフィスはフレア状となる場合もある。種々の例示的な実施の形態において、他のチャネル６５０のオリフィスは、テーパー状に形成されないが、階段状の構造を有する場合もある。
【００９４】
上述された種々の例示的な実施の形態において、クロストレンチ６４０によってオリフィス６５２乃至６５８が前面から離間されて形成されるのが可能となるので、オリフィス６５２乃至６５８はダイシング動作によってダメージを受けない。また、クロストレンチ６４０を形成する時にオリフィス６５２乃至６５８のヒータエレメントからの正確な配置がコントロールされ得るので、オリフィス６５２乃至６５８は、流体イジェクタ６００内の所望の位置に正確に形成され配置され得る。
【００９５】
種々の例示的な実施の形態において、種々に形付けられたオリフィス６５２乃至６５８が、例えば、図１５に示される先細り形状とされたオリフィス６５２乃至６５８をノズルのように作用させることによってオリフィスの形状を変化させることによって、流体の液滴の容量及び速度がより正確に制御されることを可能とする。クロストレンチ６４０を形成することによって、流体イジェクタ装置内のヒータエレメント又は他の構造に関連するオリフィス６５２乃至６５８の正確な配置が決定される。種々の例示的な実施の形態において、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの技術が、オリフィスの性能を略一定とさせるオリフィス構造を形成するために使用され得る。
【００９６】
図１８は、本発明の一つの例示的な実施の形態による流体イジェクタを形成する方法を概略的に示すフローチャートである。ステップ１００からスタートして、オペレーションはステップ２００へ進み、少なくとも一つの所望される流体イジェクタコンポーネントが形成される。少なくとも一つの所望される流体イジェクタコンポーネントは、流体イジェクタを備えるチャネル及び／又はヒータウエハ及び／又はポリマ層又は他の層の一つ以上からなる。ステップ２００において、チャネルウエハ及び／又はポリマ層（又は他の層）内のチャネルが、チャネルウエハ及び／又はポリマ層へフォトリソグラフィックに溝を画定したりする様々な方法で形成され得る。ステップ２００において、クロストレンチ及び／又は凹みは、所望される層及び／又はウエハ内に形成され得る。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの他の技術も使用可能である。反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）がエッチング技術として使用される場合、垂直の側壁を有するチャネル及び矩形形状のチャネルが、チャネルウエハ及び／又はポリマ層内に形成され得る。ポリマ層である流体イジェクタ装置の例示的な実施の形態において、エッチング技術は、単独か又はマスキングなどの他の技術と共に使用されてもよいし、及び／又は、層自体を感光性とすることによって、パターンが露光後に現像されてもよい。
【００９７】
ステップ３００において、流体イジェクタ装置のチャネルウエハ及びヒータウエハ及びポリマ層だけでなく、任意の他の層が互いに接着される。チャネルウエハ及びヒータウエハ及びポリマ層だけを接着することによってチャネルが画定され、クロストレンチが埋め込まれる。次に、ステップ４００において、接着されたチャネル及びヒータウエハ及びポリマ層は、個々の流体イジェクタ装置にダイシングされる。ダイシング動作の一部として、ダイシングブレード又は他のダイシング装置又は技術が、接着されたウエハ及び層内に形成されるクロストレンチを交差させるために、使用される。オリフィスが既に形成され凹みに開口されるので、ダイシング動作はオリフィスを形成しないし、ダイシングブレード（又は他のダイシング装置又は技術）は、前もって形成されたオリフィスと相互作用することさえない。ダイシング動作は、個々の流体イジェクタを分離させ、流体イジェクタ装置の前面を作成する。ダイシング切削位置は、オリフィス面が前面のトラフ内になるようにオリフィス構造の手前になるように設計され得る。或いは、ダイシング切削位置は、オリフィス面が装置の最前部に成るようにオリフィス面の後ろになるように設計され得る。いずれの場合でも、ダイシングブレードはオリフィス面に衝突しない。これによってダイシングブレードのタイプの選択の幅が広がり、高品質のオリフィス面が得られる。例えば、屈曲度が低く、磨耗度の少ない剛性度の高いブレードが使用でき、より高速で供給され得る。これによって、ダイシングの処理能力が改善される。次に、オペレーションはステップ５００へ進み、方法のオペレーションが終了する。
【００９８】
上述された種々の例示的な実施の形態が圧電イジェクタなどの二つの主要層構造を有する装置に同等に適用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】従来の前面ダイシングを用いて形成されたオリフィスのいくつかの欠陥例を示す図である。
【図２】一つの不正確なダイシングの結果を概略的に示す図である。
【図３】他の不正確なダイシングの結果を概略的に示す図である。
【図４】本発明の第１の例示的な実施の形態によるチャネルウエハの一般構造を示す図である。
【図５】図４に示されたチャネルウエハを用いて形成された第１の例示的な実施の形態による流体イジェクタの前面の一般構造を示す図である。
【図６】本発明の第２の例示的な実施の形態によるチャネルウエハの一般構造を示す図である。
【図７】図６に示されたチャネルウエハを用いて形成された流体イジェクタの前面の一般構造を示す図である。
【図８】本発明の第３の例示的な実施の形態による流体イジェクタの前面の詳細を示す斜視図である。
【図９】本発明の第４の例示的な実施の形態による流体イジェクタの前面を示す正面図である。
【図１０】本発明の第５の例示的な実施の形態による流体イジェクタの前面を示す正面図である。
【図１１】本発明の第６の例示的な実施の形態による流体イジェクタの前面を示す正面図である。
【図１２】本発明の第７の例示的な実施の形態による流体イジェクタの前面を示す正面図である。
【図１３】本発明の第８の例示的な実施の形態による流体イジェクタを示す側面図である。
【図１４】本発明の第９の例示的な実施の形態による流体イジェクタのチャネル及びオリフィス構造を概略的に示す図である。
【図１５】本発明の第１０の例示的な実施の形態による流体イジェクタのチャネル及びオリフィス構造を概略的に示す図である。
【図１６】本発明の第１１の例示的な実施の形態による流体イジェクタのチャネル及びオリフィス構造を概略的に示す図である。
【図１７】本発明の第１２の例示的な実施の形態による流体イジェクタのチャネル及びオリフィス構造を概略的に示す図である。
【図１８】本発明の一つの例示的な実施の形態による流体イジェクタの前面を形成する方法のフローチャートを示す略図である。
【符号の説明】
【０１００】
１００：  イジェクタプリントヘッド
１１０：  ヒータウエハ
１２０：  ポリマ層
１３０：  流体注入ウエハ
１４０、１５０、１６０及び１７０：  オリフィス
３４０：  クロストレンチ
３５０：  チャネル
３５５：  オリフィス
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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