(57)【要約】【課題】  レーザ微細加工の性能を向上させる。【解決手段】  レーザ加工装置（４０２）は、基板（３００）の表面（３０２）に形態的特徴部（４０４）を形成するよう構成されたレーザ光線（４１０）と、前記形態的特徴部（４０４）に液体（４２２）を当てる第１の液体供給構造（４２４ａ）であって、前記第１の液体供給構造（４２４ａ）から液体（４２２）が当てられることが妨げられるシャドー領域（５０８ａ）が、前記形態的特徴部（４０４）に備えられるような、第１の液体供給構造と、液体（４２２）を全体的に前記シャドー領域（５０８ａ）の方に当てる、少なくとも第２の別の液体供給構造（４２４ｂ）を備える。前記第１および第２の液体供給構造（４２４ａ、４２４ｂ）は、前記レーザ光線（４１０）が前記基板（３００）に対して作用する時間のうちの少なくとも一部において、液体（４２２）を前記形態的特徴部（４０４）に送出するよう構成される。【選択図】        図４
2005144557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工装置であって、
基板の表面に形態的特徴部を形成するよう構成されたレーザ光線と、
前記形態的特徴部に液体を当てる第１の液体供給構造と、を備え、
前記形態的特徴部は、前記第１の液体供給構造から液体が当てられることが妨げられるシャドー領域を備えることができ、
レーザ加工装置は、さらに、液体を全体的に前記シャドー領域の方に当てる、少なくとも第２の別の液体供給構造を備え、
前記第１および第２の液体供給構造は、前記レーザ光線が前記基板に対して作用する時間のうちの少なくとも一部において、液体を前記形態的特徴部に送出するよう構成される、ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
レーザ加工装置であって、前記形態的特徴部は非貫通特徴部を備えることを特徴とする、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記形態的特徴部は、第１の特徴部端と、全体的に対向する第２の特徴部端との間で長軸に沿って全体的に延びる細長い形態的特徴部であり、前記第１の液体供給構造は前記第１の特徴部端に近接して配置され、前記第２の液体供給構造は前記第２の特徴部端に近接して配置されることを特徴とする、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
少なくとも部分的に、基板にレーザ光線を照射してレーザ相互作用ゾーンの基板材料を除去することによって、前記基板内に形態的特徴部を形成すること、
前記照射する少なくとも第１の継続時間の間に、第１のノズルから前記レーザ相互作用ゾーンへ第１に液体を供給すること、
前記照射する少なくとも第２の別の継続時間の間に、少なくとも第２の別のノズルから前記レーザ相互作用ゾーンへ第２に液体を供給すること、
とを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
前記第２に供給することは、前記レーザ相互作用ゾーンが、前記形態的特徴部のうちの、前記第１のノズルから遮られた領域にあるときに、前記液体を供給することを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１に供給することは、前記レーザ相互作用ゾーンが、前記形態的特徴部のうちの、前記第２のノズルから遮られた領域にあるときに、前記液体を供給することを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
第３の継続時間の間に、前記第１のノズルと前記第２のノズルの両方から液体を供給することをさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも部分的に、基板にレーザ光線を照射してレーザ相互作用ゾーンの基板材料を除去することによって、前記基板内に形態的特徴部を形成すること、
前記照射する少なくとも第１の継続時間の間に、少なくとも２つの異なる液体供給路に沿っての前記レーザ相互作用ゾーンへの液体の送出を選択的に制御すること、
とを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記選択的に制御することは、前記レーザ相互作用ゾーンが、前記形態的特徴部の第１の領域にあるときには、第１の液体供給路に沿って液体を送出し第２の液体供給路に沿って液体を送出しないことを含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記選択的に制御することは、前記レーザ相互作用ゾーンが、前記形態的特徴部のうちの、前記第１の液体供給路によって直接供給を受けることが妨げられる第２の領域にあるときには、前記第２の液体供給路に沿って液体を送出し前記第１の液体供給路に沿って液体を送出しないことを含むことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ微細加工およびレーザ微細加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの市場は、常に、より低いコストでより高い性能を求めている。このような要求条件を満たすために、さまざまな電子デバイスを構成する部品（components）は、より効率的にかつより小さな許容誤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、材料を制御して選択的に除去する一般的な生産方法である。しかし、レーザ微細加工の性能を向上させるという要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
レーザ加工装置（４０２）は、基板（３００）の表面（３０２）に形態的特徴部（４０４）を形成するよう構成されたレーザ光線（４１０）と、前記形態的特徴部（４０４）に液体（４２２）を当てる第１の液体供給構造と、を備える。前記第１の液体供給構造（４２４ａ）から液体（４２２）が当てられることが妨げられるシャドー領域（５０８ａ）が、前記形態的特徴部（４０４）に備えられる。レーザ加工装置（４０２）は、液体（４２２）を全体的に前記シャドー領域（５０８ａ）の方に当てる第２の別の液体供給構造（４２４ｂ）を備えている。前記第１および第２の液体供給構造（４２４ａ、４２４ｂ）は、前記レーザ光線（４１０）が前記基板（３００）に対して作用する時間のうちの少なくとも一部において、液体（４２２）を前記形態的特徴部（４０４）に送出するよう構成される。
【０００５】
レーザ加工方法は、少なくとも部分的に、基板（３００）にレーザ光線（４１０）を照射してレーザ相互作用ゾーン（４１２）の基板材料を除去することによって、前記基板（３００）内に形態的特徴部（４０４）を形成することを含む。さらに、レーザ加工方法は、前記照射する少なくとも第１の継続時間の間に、第１のノズル（５０２ａ）から前記レーザ相互作用ゾーン（４１２）へ第１に液体（４２２）を供給すること、及び、前記照射する少なくとも第２の別の継続時間の間に、少なくとも第２の別のノズル（５０２ｂ）から前記レーザ相互作用ゾーン（４１２）へ第２に液体（４２２）を供給すること、とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図面を通して、可能であるところではどこででも、同様の形態的特徴部および部分（components）を参照するのに同じ番号を用いる。
【０００７】
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およびシステムに関する。レーザ微細加工とは、基板材料を制御して選択的に除去する生産方法である。レーザ微細加工は、基板材料を除去することによって、基板内に形態的特徴部（孔などの形態的特徴を有する部分）を形成することができる。そのような形態的特徴部は、スロット等、基板の厚さ全体を貫く貫通特徴部（貫通孔）であっても、トレンチ（溝）等、基板の厚さの一部のみを貫く非貫通特徴部（ブラインド（blind）特徴部、一部が閉じた特徴部）であっても、どちらでもよい。
【０００８】
レーザ加工では、レーザ相互作用ゾーン（レーザと相互作用する領域）（複数可）の基板材料を除去して、基板内に形態的特徴部を形成する。例示的実施形態によっては、１つまたは複数の液体供給路に沿ってレーザ相互作用ゾーンに液体を供給し、基板除去レート（速度）を上げてもよい、および／または、形態的特徴部近傍での基板材料の再堆積の発生率を下げてもよい。
【０００９】
さまざまな要因によって、基板除去プロセス中の特定の時点において特定の液体供給路がレーザ相互作用ゾーンに液体を供給することが阻止される可能性がある。いくつかの形態的特徴部のレーザ形成中には、基板によって、１つまたは複数の液体供給路がレーザ相互作用ゾーンに達することが妨げられる可能性がある。述べる実施形態には、２つ以上の液体供給路に沿って形態的特徴部に液体を当てて供給し、形態的特徴部内のレーザ相互作用ゾーンに液体を十分に供給することができるようになっているものもある。
【００１０】
形態的特徴部をレーザ加工する例は、基板にインク供給スロット（「スロット」）を形成する状況において、全体が説明されるであろう。そのようなスロットの付いた基板は、用途としてとりわけ、インクジェットプリントカートリッジすなわちペンおよび／またはさまざまな微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスに組み込むことができる。後述するさまざまな構成要素は、大きさに関する限り、正確には示していないかもしれない。むしろ、含まれる図は、本明細書で述べるさまざまな発明の原理を読者に示す線図として意図される。
【００１１】
特定の形態的特徴部の大きさ、形状、および配置の例を本明細書において示す。しかし、本明細書において説明する発明の方法および装置を用いて、いかなるタイプの大きさおよび幾何学的形状の形態的特徴部を製造してもよい。
【００１２】
さらに、本明細書のいくつかの実施形態は、インクジェットプリントカートリッジすなわちペンを述べ論ずるが、本明細書で述べる発明の方法および装置を用いて、１つまたは複数の用途に任意のタイプの流体を噴射する任意の流体噴射デバイスを作製することができる。
（例示的製品）
図１および図２は、述べる実施形態のうちの少なくともいくつかを利用して作ることができる製品の例を示す。図１は、例示的プリントカートリッジを利用することができる例示的プリントデバイスの線図を示す。本実施形態において、プリントデバイスはプリンタ１００を備える。ここで示すプリンタは、インクジェットプリンタの形で具現化される。プリンタ１００は、モノクロ（black-and-white）でかつ／またはカラーでプリントすることができる。「プリントデバイス」という用語は、少なくともその機能の一部を達成するスロットの付いた基板（複数可）を用いる、任意のタイプのプリントデバイスおよび／または画像形成装置のことを言う。そのようなプリントデバイスの例としては、プリンタ、ファクシミリ機、および写真複写機が含まれてもよいが、これに限定しない。この例示的プリントデバイスにおいて、スロットの付いた基板は、プリントカートリッジに組み込まれるプリントヘッドの一部となる。その例を後述する。
【００１３】
図２は、例示的プリントデバイスにおいて利用することができる例示的プリントカートリッジ２０２の線図を示す。プリントカートリッジは、プリントヘッド２０４と、プリントヘッドを支持するカートリッジ本体２０６とで構成されている。このプリントカートリッジ２０２上には単一のプリントヘッド２０４が用いられているが、他の例示的構成は、単一のカートリッジ上の複数のプリントヘッドを用いてもよい。
【００１４】
プリントカートリッジ２０２は、自立型の流体またはインクの供給源をカートリッジ本体２０６内に有するよう構成されている。他のプリントカートリッジ構成は、その代わりに、またはそれに付け加えて、外部供給源から流体を受け取るよう構成されていてもよい。当業者には、他の例示的構成も理解されよう。
【００１５】
図３は、例示的プリントヘッド２０４の一部の、図２のライン３−３で見た断面線図を示す。図３は、流体供給スロット（後述）のｘ軸を横切るように見られた図であり、ｘ軸は、図３が表示してあるページの平面の内と外に延びている。
【００１６】
ここで、基板３００は第１の基板表面（「第１の表面」）３０２と第２の基板表面（「第２の表面」）３０３との間に延びている。スロット３０５は、第１の表面３０２と第２の表面３０３との間で基板３００を貫通している。
【００１７】
この特定の実施形態において、基板３００は、不純物を注入していてもしていなくてもよいシリコンを含む。その他の基板材料として、ガラス、シリカ、セラミック、ガリウムヒ素、ガリウムリン、インジウムリン、またはその他の物質が含まれてもよいが、これに限定しない。
【００１８】
基板厚さ（図３のｚ方向）は、基板の意図する用途に適切な任意の適した寸法であることができる。実施形態によっては、ｚ方向に関して測定する基板厚さは、１００ミクロン未満から２０００ミクロン超の範囲であることができる。例示的一実施形態は、厚さが約６７５ミクロンの基板を利用してもよい。本明細書においては単一の基板が述べられるが、他の適した実施形態は、組立て中および／または完成品において複数の構成要素を有する基板を備えてもよい。例えば、そのような実施形態の１つは、第１の構成要素と、処理中にある時点で廃棄される第２の犠牲的構成要素とを有する、基板を用いてもよい。
【００１９】
この特定の実施形態において、基板の第２の表面３０３の上に、１つまたは複数の薄膜層３１４が配置される。少なくともいくつかの実施形態において、薄膜層３１４の上に、バリア層（障壁層）３１６と、オリフィス板すなわちオリフィス層３１８とが配置される。
【００２０】
一実施形態において、１つまたは複数の薄膜層３１４は、１つまたは複数の導電性トレース（図示せず）と、抵抗器３２０等の電気部品とを備えることができる。個々の抵抗器は、導電性トレース（導電性配線）によって選択的に制御することができる。実施形態によっては、薄膜層３１４はまた、少なくとも部分的に、流体が通ることができる複数の流体供給通路３２２の壁または表面を画定することができる。バリア層（障壁層）３１６は、少なくとも部分的に、複数の発射チャンバ３２４を画定することができる。実施形態によっては、バリア層３１６は、単独でまたは薄膜層３１４と組み合わせて、流体供給通路３２２を画定してもよい。オリフィス層３１８は、複数の発射ノズル３２６を画定することができる。個々の発射ノズルは、それぞれ個々の発射チャンバ３２４と整列することができる。
【００２１】
バリア層３１６とオリフィス層３１８とは、任意の適した方法で形成されることができる。特定の一実施態様において、バリア層３１６とオリフィス層３１８とは両方とも、光によってパターン形成可能な（photo-imagable）ポリマー材料等の厚膜材料を含む。この光によってパターン形成可能なポリマー材料は、任意の適した方法で塗布されることができる。例えば、当業者であれば理解するように、この材料は「スピンオン（spin on:回転塗布）」されることができる。
【００２２】
バリア層３１６は、スピンオン（回転塗布）した後、パターニングして、少なくとも部分的に通路および発射チャンバ等の所望の形態的特徴部をその中に形成することができる。一実施形態において、バリア層のうちのパターニングした領域は、一般に「ロストワックス」プロセス（lost wax process）と呼ばれるプロセスにおいて、犠牲材料（ワックス等）で満たすことができる。本実施形態において、オリフィス層３１８は、バリア層と同じ材料で構成されることができ、バリア層３１６の上に形成されることができる。そのような例の１つにおいて、オリフィス層材料は、バリア層の上に「スピンオン」される。次にオリフィス層３１８を所望のとおりにパターニングして、それぞれのチャンバ３２４の上にノズル３２６を形成されることができる。次にバリア層のチャンバ３２４と通路３２２とから、犠牲材料が除去される。
【００２３】
他の実施形態において、バリア層３１６は厚膜を備え、オリフィス層３１８は電鋳したニッケル材料を含む。他の適した実施形態は、バリア層とオリフィス層の両方の機能を果たすオリフィス層を用いてもよい。
【００２４】
動作時、インク等の流体が、図２に示すカートリッジ本体からスロット３０５に入ることができる。流体は次に、個々の通路３２２を通って個々の発射チャンバ３２４に流入することができる。個々の抵抗器３２０を電流が通ると、発射チャンバから流体を噴射することができる。電流は、抵抗器を十分に加熱することができるので、発射チャンバ内に収容されている流体の一部がその沸点まで加熱され、流体の部分を膨張させて、それぞれ配置されたノズル３２６から噴射させるようになっている。次に、噴射される流体は、通路３２２からのさらなる流体で置き換えられることができる。
【００２５】
上述のプリンタおよびプリントカートリッジは、後述の実施形態を利用して形成される基板を組み込むことができる製品のほんの一例を提供するものである。
（例示的システムおよび方法）
図４は、基板３００ａを微細加工してその内部に形態的特徴部４０４を形成することを可能にする、例示的装置すなわちレーザ加工機４０２の断面線図を示す。レーザ加工機４０２は、基板材料を除去し形態的特徴部４０４を形成するのに十分な光エネルギーを生成する手段を備える。形態的特徴部４０４は、非貫通特徴部（ブラインド特徴部）と貫通特徴部とを含む、さまざまな構成を有してもよい。非貫通特徴部は、ｚ方向に測定した基板の厚さｔ全体よりも少ない部分を貫通する。厚さｔ全体にわたって延びる形態的特徴部は、貫通特徴部となる。図示の実施形態において、形態的特徴部４０４は、ｘ軸（長軸）に沿って第１の特徴部端４０６ａと第２の特徴部端４０６ｂとの間に延びる細長い非貫通特徴部を構成する。
【００２６】
レーザ加工機４０２は、レーザ光線４１０を放出することを可能にするレーザ源４０８を有する場合がある。レーザ光線は、基板３００ａに接触、すなわち、普通なら基板３００ａに当てられることができる。レーザ光線４１０等の例示的レーザ光線は、レーザ光線を照射する先の基板材料を活性化するのに十分なエネルギーを供給することができる。活性化は、プロセスとしてとりわけ、溶融、気化、剥離（exfoliation）、相爆発（phase explosion）、アブレーション（消耗）（ablation）、反応、および／またはその組み合わせを含むことができる。本書類において、レーザ光線４１０を照射する先の基板および活性化した基板材料を含む周囲の領域を、レーザ相互作用領域すなわちゾーン４１２と呼ぶ。例示的実施形態によっては、基板３００ａは、レーザ加工のための固定具４１４上に配置されることができる。適した固定具は、当業者であれば理解するはずである。そのような固定具のいくつかは、ｘ、ｙ、および／またはｚ座標に沿って基板を移動するよう構成されていてもよい。
【００２７】
さまざまな例示的実施形態は、１つまたは複数のレンズ４１６を利用して、レーザ光線４１０を集束または拡張させることができる。このような例示的実施形態のいくつかにおいては、基板を機械加工するエネルギー密度をより効率よく増加させるために、レーザ光線４１０を集束させることができる。このような例示的実施形態において、レーザ光線は、１つまたは複数のレンズ４１６で集束させて、レーザ光線が基板３００ａに接触する場所で所望の幾何学的形状を得ることができる。そのような実施形態のいくつかにおいては、幾何学的形状は、約５ミクロンから１００ミクロン超の範囲の直径を有してもよい。一実施形態において、直径は約３０ミクロンである。また、レーザ光線４１０は、レーザ源４０８から基板３００ａへ、直接当てられてもよく、ガルバノメータ４１８および／または１つまたは複数の鏡４２０を用いることによって、間接的に当てられてもよい。
【００２８】
例示的実施形態によっては、レーザ加工機４０２はまた、１つまたは複数のノズルから任意所与の時点で液体（１種類または複数の種類（a liquid or liquids））４２２をレーザ相互作用領域４１２および／または基板３００ａのその他の部分に選択的に供給する、１つまたは複数の液体供給構造も有することができる。本実施形態では、２つの液体供給構造４２４ａ、４２４ｂを示す。適した液体の例は、以下でより詳細に述べられるであろう。実施形態によっては、液体供給構造はまた、補助（assist）ガス等、１つまたは複数の気体４２６も供給してもよい。このような実施形態のうちのいくつかは、専用の気体供給構造を利用してもよく、図４に示す実施形態等、その他の実施形態は、液体供給構造４２４ａ、４２４ｂを介して気体４２６を送出してもよい。気体送出および適した気体の例については、以下でより詳細に論じられるであろう。
【００２９】
１つまたは複数の流量調節器（flow regulators）を利用して、基板への液体および／または気体の流れを調整することができる。本実施形態は、２つの流量調節器４２８ａ、４２８ｂを用いる。実施形態によっては、コントローラ４３０を利用して、部品としてとりわけレーザ源４０８および流量調節器４２８ａ、４２８ｂの機能を制御してもよい。
【００３０】
液体４２２は、レーザ加工中さまざまなレート（速度）で供給することができる。例えば、適した液体として水を利用する適した一実施形態は、０．１ガロン毎時を基板に送出する。他の適した実施形態は、０．０５ガロン毎時未満から少なくとも約０．４ガロン毎時の範囲のレートで水を供給することができる。ただし、１ガロンは、約０．００３８ｍ3である。
【００３１】
いくつかの例示的実施形態はまた、気化した基板材料および／または基板材料から形成された分子、ならびに、液体および／または補助ガスの成分、ならびに、さまざまなその他の分子を除去することができる、デブリス抽出システム４３２（残がい抽出システム）を利用してもよい。実施形態によっては、デブリス抽出システムは、レーザ光線と基板とに近接する材料を吸い出すよう配置した、真空システムおよびろ過システムを備えることができる。
【００３２】
図５ないし図５ｇは、基板をレーザ加工する例示的一方法を述べる。図５、図５ｂないし図５ｅ、および図５ｇは、基板に形態的特徴部を形成するプロセス工程を示す。これらの図はそれぞれ、図４に示すレーザ加工機４０２と同様の例示的レーザ加工機の部分の断面図の線図を示す。図５ａおよび図５ｆは、レーザ加工プロセスのさまざまな段階における基板３００ｂの平面図を示す。
【００３３】
図５に示すように、液体供給構造４２４ｃ、４２４ｄは、レーザ加工プロセス中に基板３００ｂに液体を供給するよう構成されている。ここで示すように、液体供給構造４２４ｃ、４２４ｄは、ノズル５０２ａ、５０２ｂを備える。本実施形態において、指示記号ｈで全体が示されるように、ノズル５０２ａ、５０２ｂは、ｚ方向に第１の表面３０２ｂの上方約５〜１０ミリメートルのところに端がある。他の寸法もまた、適した実施形態を提供することができる。
【００３４】
ノズル５０２ａ、５０２ｂは、液体４２２ａ、４２２ｂの移動経路の方向を画定するノズル穴ｂ1、ｂ2を有する。本実施形態において説明の目的のために、ノズル穴ｂ1、ｂ2を利用して、個々のノズル５０２ａ、５０２ｂからの個々の液体供給路を特定し、液体４２２ａ、４２２ｂをそれぞれ送出する。以下で明白となるように、説明の目的のために、個々のノズル５０２ａ、５０２ｂからの液体４２２ａ、４２２ｂは、明確に識別する。
【００３５】
本実施形態において、ノズル穴ｂ1、ｂ2は、基板３００ｂの第１の表面３０２ｂに対してそれぞれ角度α、βの向きである。実施形態によっては、角度α、βは基板の第１の表面３０２ｂに対して鋭角である。この特定の実施形態において、角度α、βは約５０度からなり、第１の穴ｂ1と第２の穴ｂ2とは、指示記号γで示すように、約８０度隔たった向きになっている。他の角度もまた、適した実施形態を提供することができる。
【００３６】
この図示の実施形態において、基板表面３０２ｂに当てられる液体は、基板表面を横切り、全体として対向するノズルの方に流れることになる。例えば、ノズル５０２ａによりノズル穴軸ｂ1に沿って流れる液体４２２ａは、基板表面３０２ｂに接触しノズル５０２ｂの方に流れることになる。これは、図５と図５ａの両方を見るとよりはっきりわかる。
【００３７】
図５ａは、第１の表面３０２ｂにおける基板３００ｂの平面図を示す。液体４２２ａ、４２２ｂは全体として、第１の表面３０２ｂのうちのノズル５０２ａと５０２ｂとの間にある部分を覆っている。この例では、液体はまた、基板内の第１の表面３０２ｂに形成する形態的特徴部の第１の占有域（footprint：フットプリント）５０４も覆っている。液体４２２ａ、４２２ｂは、個々のノズル５０２ａ、５０２ｂおよび／または両方のノズルの組合せによって、第１の占有域５０４へと効率よく送出することができる。
【００３８】
図５ｂに示すように、レーザ光線４１０ａは基板３００ｂに当てられる。レーザ光線４１０ａは、レーザ相互作用ゾーン４１２ａの基板材料を除去し、第１の表面３０２ｂを貫いて基板に浅い形態的特徴部４０４ａを形成する。液体４２２ａは、ノズル５０２ａから経路ｂ1に沿って直接レーザ相互作用ゾーン４１２ａに供給される。レーザ相互作用ゾーン４１２ａには、液体４２２ｂもまた、ノズル５０２ｂから直接、または表面３０２ｂに接触し偏向して表面３０２ｂを横切った後に、供給されてもよい。
【００３９】
ここでは、レーザ光線４１０ａを基板３００ｂの第１の表面３０２ｂと垂直に示すが、他の構成でも満足な実施形態を提供することができる。本実施形態において、レーザ光線４１０ａは全体としてｘ軸に沿って図があるページの左から右へと移動し、形態的特徴部４０４ａの形成を続行する。これ以降の図においては、レーザ加工プロセスが進行するに従って、形態的特徴部には新しいアルファベットの添え字を割り当てる。
【００４０】
図５ｃは次の図を示す。図５ｃにおいて、レーザ光線４１０ａがさらなる基板材料の除去を続行して形態的特徴部４０４ｂを形成している。ここでは、レーザ光線４１０ａは第１の表面３０２ｂの上を左から右へと１回通過し終えて、次に右から左へと動くのを示す。ｘ軸に沿ったレーザ光線の移動範囲すなわち走査経路を、全体を寸法ｄで示す。この場合これはまた、ｘ方向すなわちｘ軸での形態的特徴部４０４ｂの寸法でもある。ノズル５０２ａ、５０２ｂが鋭角α、βに沿って向いていることによって、ノズルは、形態的特徴部４０４ｂに液体を送出する間、走査経路の外側にあるままであることができる。この特定の実施形態において、ノズル５０２ａ、５０２ｂはそれぞれ、全体を指示記号ｉで示すように、ｘ方向に形態的特徴部４０４ｂから約５〜１０ミリメートル後ろに配置されている。したがって、本実施形態において、ノズル５０２ａと５０２ｂとの間の最小距離は、ｄに１０〜２０ミリメートルを加えたものである。他の寸法もまた、適した実施形態を提供することができる。
【００４１】
図５ｃに示すように、形態的特徴部４０４ｂはさらに、少なくとも部分的に、その底面５０６によって画定されている。この時点では、形態的特徴部４０４ｂは基板厚さｔと比較して相対的に浅く、形態的特徴部への液体の供給は、一方のノズルが行っても両方のノズルが行ってもよい。
【００４２】
図５ｄは、レーザ加工プロセスにおけるさらなる次の図を示す。この場合レーザ光線４１０ａは右から左へと動いており、さらなる基板材料を除去して形態的特徴部４０４ｃを形成している。説明の目的のために、本明細書においてはレーザを直線的に移動させて示すが、当業者であれば、「レーストラック（racetrack）」パターン等、形態的特徴部形成に利用する他の適したレーザ移動パターンを理解するはずである。
【００４３】
図５ｅは次の図を示す。図５ｅにおいて、レーザ光線４１０ａは基板３００ｂの上の複数回の通過を完了し、基板の厚さｔの大部分を貫いて形態的特徴部４０４ｄを形成している。この時点では、形態的特徴部４０４ｄは基板の厚さｔの約８０％を貫いて形成されている。形態的特徴部４０４ｄは、少なくとも部分的に、底面５０６ａによって画定されている。レーザ相互作用ゾーン４１２ａは、形態的特徴部４０４ｄの最左端に示す。レーザ加工プロセスのこの時点において、レーザ相互作用ゾーン４１２ａは、形態的特徴部４０４ｄの「シャドーゾーンすなわちシャドー領域」に位置している。シャドー領域は、形態的特徴部のうちの、直接的な全く遮られない液体送出経路を特定のノズルが有しない領域を、含んでよい。図５ｅに示すように、２つのシャドー領域５０８ａ、５０８ｂがある。シャドー領域（影領域）は、ノズルが液体を放出する時に影になって液体が直接的に当たらない領域、つまり、ノズル先端に対して死角になる領域であってよい。
【００４４】
レーザ加工プロセスのこの時点において、単一のノズルが、レーザ相互作用ゾーンに所望のとおりに液体を送出することが部分的にまたは完全に妨げられる場合がある。例えば、ノズル５０２ａは、シャドー領域５０８ａ内に位置するレーザ相互作用ゾーン４１２ａに液体４２２ａを送出する、直接で妨げられることが完全にない経路を有さない場合がある。理由としてとりわけ、実施形態によっては、基板表面３０２ｂが液体を物理的に妨げるために、液体送出が部分的にまたは完全に妨げられる場合がある。
【００４５】
形態的特徴部４０４ｄへの液体送出は、図５ｆにおいてよりはっきりとわかる。図５ｆは、図５ａに示すものと同様の、形態的特徴部４０４ｄの平面図を示す。図５ｆは、底面５０６ａによって画定される第２の占有域（フットプリント）５０４ａを示す。ノズル５０２ａからの液体４２２ａは、全体としてシャドー領域（影領域）５０８ａに達しない。同様に、ノズル５０２ｂからの液体４２２ｂは、全体としてシャドー領域５０８ｂに達しない。しかし、ノズル５０２ａと５０２ｂとを組み合わせて利用することによって、厚さｔに対する形態的特徴部深さの割合が増すにつれて、底面５０６ａにおける第２の占有域５０４ａ全体を覆うよう流体を効率よく送出することができる。
【００４６】
図５ｇは、図５ｅに示すものと同様の図に示す、他の実施形態を示す。図５ｇにおいて、レーザ相互作用ゾーン４１２ａを、形態的特徴部４０４ｄの最左端のシャドー領域５０８ａ内に示す。この特定の実施形態において、レーザ加工プロセスの一部の間に、図４に関して説明したコントローラ４３０等のコントローラが、特定のノズル（１つまたは複数）からの液体の流れを少なくするか、または遮断してもよい。例えば、特定の一実施形態において、レーザ相互作用ゾーン４１２ａがシャドー領域５０８ａにあるときにノズル５０２ａを遮断して、ノズル５０２ｂがレーザ相互作用ゾーンに液体を効率よく供給することができるようにしてもよい。ノズル５０２ａからの液体の流れを遮断することによって、ノズル５０２ｂはより効率よく液体をレーザ相互作用ゾーン４１２ａに分配することができる。同様に、レーザ相互作用ゾーンが形態的特徴部の右側のシャドー領域５０８ｂにあるときには、ノズル５０２ｂを遮断して、ノズル５０２ａからの液体の流れが効率よくレーザ相互作用ゾーンに達することができるようにしてもよい。
【００４７】
図５ｇに示すように、ノズルのうちの一方からの液体の流れを遮断することによって、２つ以上の液体の流れが交差することで引き起こされる可能性のある干渉を減らすことで、対向するノズルからの送出をより効率よくすることができる。実施形態によっては、このように干渉が減る結果として、乱流が少なくなり、より一様な量の液体がレーザ相互作用ゾーンに達することができる。
【００４８】
図５ないし図５ｇに関して上述したレーザ加工のプロセス工程は、形態的特徴部が基板の厚さｔ全体を貫通して非貫通特徴部を貫通特徴部になるよう形成するまで、繰り返すことができる。その代わりに、またはそれに付け加えて、例示的レーザ加工プロセスを、他の基板除去プロセスと組み合わせて利用して、基板に形態的特徴部を形成してもよい。例えば、エッチング等のプロセスを利用して基板材料を除去し、レーザ加工を利用してさらなる基板材料を除去して、スロット等の所望の形態的特徴部を形成してもよい。
【００４９】
図６および図７はそれぞれ、複数のノズルを効率よく利用してレーザ加工中に基板に液体を当て、基板内に形態的特徴部を形成する、他の実施形態の平面図を示す。
【００５０】
図６は、基板の第１の表面３０２ｃに形成した形態的特徴部４０４ｅに近接して配置された、個々に制御可能な１０個の液体供給構造４２４ｃ〜４２４ｌを利用する実施形態を示す。この１０個の液体供給構造はそれぞれ、ここではｂ3〜ｂ12として示す別個の液体供給路に沿って、液体を送出するよう構成されている。本実施形態において、形態的特徴部形成中の効果的な液体の流れは、レーザ加工プロセス中のレーザ相互作用ゾーンの場所次第で個々の液体供給構造の機能を選択的に制御することによって、達成することができる。
【００５１】
図７は、複数の約１００個のノズルを備える単一の液体供給構造４２４ｍを利用する実施形態を示す。その例を、ここではノズル５０２ｅとして示す。本実施形態において、複数のノズルは、基板の第１の表面３０２ｄに形成された形態的特徴部４０４ｆの占有域５０４ｆを取り囲んで、占有域５０４ｆを近似する形態になるよう配置される。そのような配置であれば、たとえ１つまたは複数のノズルがこの形態的特徴部のうちのある領域に達することが阻止されても、レーザ加工プロセス中に基板に液体を効率よく供給することができる。理解しやすくするために、ノズルに対応する液体流経路は図示しないが、上述のいくつかの実施形態において説明されている。
【００５２】
適した実施形態においては、さまざまな液体供給構造のタイプを用いることができる。例えば、適した液体供給構造は、加圧気体内の液体エーロゾルを送出する、エアブラシを備えてもよい。他の適した液体供給構造は、加圧した空気またはその他の気体（１種類または複数の種類）を用い、ベンチュリ管を利用して液体を導入することができる。さらに他の実施形態は、単に、ノズルとともにまたはノズルなしに加圧液体を用いて、流れを所望のとおりに構成してもよい。任意の適した形で液体をレーザ相互作用ゾーンに送出してもよい。例えば、液体は霧状のミスト、エーロゾル、滴、および／または、通常気体分子が散在していない液体であってもよい。
【００５３】
上述の実施形態においては、適した液体として水が利用される。他の適した液体は、とりわけ、有機溶剤、水をベースにした酸および塩基、および水をベースにした界面活性剤を含むことができる。
【００５４】
述べた実施形態は、レーザ光線を利用して基板に形態的特徴部を形成することができる。いくつかの実施形態において、レーザ光線が基板材料を活性化するレーザ相互作用ゾーンに水等の液体を供給することによって、レーザ光線がより効率的にかつより高速で切削を行う。述べた実施形態のうちのいくつかは、２つ以上の経路に沿って、形態的特徴部に液体を当て、形態的特徴部内のレーザ相互作用ゾーンに十分な液体が確実に供給されるようにすることができる。
【００５５】
発明の概念を、構造上の特徴および方法論の工程に特有の言葉で述べたが、添付特許請求の範囲は、述べた特定の特徴または工程に限定されない、ということが理解されなければならない。むしろ、特定の特徴および工程は、発明の概念を実施するという好ましい形態として開示される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】例示的一実施形態による例示的プリンタの正面図を示す。
【図２】例示的一実施形態による例示的プリンタにおいて用いるのに適したプリントカートリッジの斜視図を示す。
【図３】例示的一実施形態によるプリントカートリッジの部分断面図を示す。
【図４】一実施形態による例示的レーザ加工装置の正面図を示す。
【図５】一実施形態による例示的基板のレーザ加工のプロセス工程の断面図である。
【図５ａ】例示的一実施形態による例示的レーザ加工機（laser machine）の一部および関連する基板の平面図である。
【図５ｂ】一実施形態による例示的基板のレーザ加工のプロセス工程の断面図である。
【図５ｃ】一実施形態による例示的基板のレーザ加工のプロセス工程の断面図である。
【図５ｄ】一実施形態による例示的基板のレーザ加工のプロセス工程の断面図である。
【図５ｅ】一実施形態による例示的基板のレーザ加工のプロセス工程の断面図である。
【図５ｆ】例示的一実施形態による例示的レーザ加工機の一部および関連する基板の平面図である。
【図５ｇ】一実施形態による例示的基板のレーザ加工のプロセス工程の断面図である。
【図６】例示的一実施形態による例示的レーザ加工機の一部および関連する基板の平面図である。
【図７】例示的一実施形態による例示的レーザ加工機の一部および関連する基板の平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
３００  基板
３０２  表面
４０２  レーザ加工装置
４０４  形態的特徴部
４０６ａ  第１の特徴部端
４０６ｂ  第２の特徴部端
４１０  レーザ光線
４１２  レーザ相互作用ゾーン
４２２  液体
４２４ａ  第１の液体供給構造
４２４ｂ  第２の液体供給構造
５０２ａ  第１のノズル
５０２ｂ  第２のノズル
５０８ａ、５０８ｂ  シャドー領域
ｂ1  第１の液体供給路
ｂ2  第２の液体供給路
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図５ｆ】
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【図５ｇ】
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【図６】
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【図７】
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