具有凹陷狹槽末端的打印頭的制作方法
【專利摘要】在實施例中，形成打印頭的方法包括在基板的正面表面上形成薄膜層及多個流體通道和噴射室。該方法還包括通過基板從背面表面向正面表面形成狹槽，其中，背面和正面表面一般地彼此相對。該狹槽具有沿著基板的長軸延伸的長度和沿著基板的短軸延伸的寬度。該方法包括在狹槽的兩端處向基板的背面表面中形成凹陷區(qū)，其延伸超過狹槽的長度。
【專利說明】具有凹陷狹槽末端的打印頭

【背景技術(shù)】
[0001]諸如噴墨式打印系統(tǒng)中的打印頭之類的流體噴射裝置通常使用熱敏電阻器或壓電材料薄膜作為流體室內(nèi)的致動器以從噴嘴噴射流體滴(例如，墨)。在任一種情況下，流體通過流體狹槽從儲存器流入流體室中，所述流體狹槽延伸通過一般地在其上面形成有所述室和致動器的基板。開槽技術(shù)的進步已使得能夠?qū)崿F(xiàn)較窄的狹槽，這提供顯著的經(jīng)濟優(yōu)點。然而，對較窄狹槽與打印頭內(nèi)的其他特征尺寸的縮小的一個權(quán)衡是基板易碎性的增加。例如，這些較小尺寸可導(dǎo)致源自于在基板背面的狹槽末端的硅基板中的裂紋。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0002]現(xiàn)在將以示例的方式參考附圖來描述本實施例，在所述附圖中:
圖1示出了根據(jù)實施例的適合于實現(xiàn)具有帶有凹陷狹槽末端的基板的流體噴射裝置的噴墨式打印系統(tǒng)的框圖；
圖2示出了根據(jù)實施例的實現(xiàn)為能夠在示例性打印系統(tǒng)中使用的打印盒的流體供應(yīng)裝置的示例；
圖3示出了根據(jù)實施例的沿著圖2中的線a-a截取的示例性打印盒的一部分的截面圖；
圖4-7示出了根據(jù)實施例的用于在打印頭的基板中形成具有凹陷末端區(qū)的流體搬運狹槽的示例性過程；
圖8a和Sb示出了根據(jù)實施例的從圖示出示例性凹陷區(qū)域的基板的背面看的平面圖；圖9-12示出了根據(jù)實施例的用于在打印頭的基板中形成具有凹陷末端區(qū)的流體搬運狹槽的另一示例性進程；
圖13a和13b示出了根據(jù)實施例的從圖示出示例性凹陷區(qū)域的基板的背面看的平面圖；
圖14和15示出了根據(jù)實施例的形成具有帶有凹陷末端區(qū)的流體搬運狹槽的打印頭的示例性方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0003]概述
如上所述，用于在流體噴射裝置(例如，打印頭)的基板中制造狹槽的改進技術(shù)已使得能夠?qū)崿F(xiàn)較窄的狹槽。通常，使用集成電路和MEMS技術(shù)的混合體來制造打印頭特征，諸如流體滴噴射致動器(例如，熱敏電阻器、壓電薄膜)、流體啟動室(firing chamber)以及流體導(dǎo)管(包括流體狹槽)，其將來自供應(yīng)儲存器的流體按路線發(fā)送到啟動室。使得能夠?qū)崿F(xiàn)較窄狹槽的改善流體狹槽制造工藝包括例如將氟基化學(xué)作用用于Si (硅)的等離子體蝕刻和激光加工。
[0004]雖然較窄的狹槽提供各種經(jīng)濟優(yōu)點，但其還可以對打印頭基板的增加的易碎性有所貢獻。較窄的狹槽使得能夠?qū)崿F(xiàn)其他打印頭特征、諸如狹槽節(jié)距、外肋材(rib)和粘合線的尺寸的減小。來自縮窄狹槽和相關(guān)尺寸減小的打印頭基板中的增加的易碎性通常表現(xiàn)為硅基板中的裂紋。此類裂紋常常源自于在基板背面上的狹槽末端。
[0005]本公開的實施例提供了導(dǎo)致具有增加強度的基板的用于窄狹槽的狹槽設(shè)計和制造方法。公開的狹槽設(shè)計和方法在保持正面基板強度并使得能夠?qū)崿F(xiàn)窄狹槽幾何結(jié)構(gòu)和緊密狹槽節(jié)距的同時增加背面基板強度?；鍙姸鹊脑黾訙p少了源自于基板的背面中的狹槽末端處的裂紋。這種解決方案改善了諸如噴墨式打印機的流體噴射系統(tǒng)中的打印頭制造生產(chǎn)線良品率和總體產(chǎn)品可靠性。
[0006]在一個示例性實施例中，形成打印頭的方法包括在基板的正面表面上形成薄膜層及多個流體通道和噴射室。該方法還包括通過基板從背面表面向正面表面形成狹槽。背面和正面表面一般地彼此相對，并且通過基板形成的狹槽具有沿著基板的長軸延伸的長度和沿著基板的短軸延伸的寬度。該方法包括在狹槽的兩端處向基板的背面表面中形成凹陷區(qū)。該凹陷區(qū)延伸超過狹槽的長度。
[0007]在另一不例性實施例中，打印頭包括具有一般地相對的正表面和背表面的基板。打印頭包括通過正表面和背表面之間的基板且沿著基板的長軸延伸的狹槽。在狹槽的每個末端處，基板包括被形成為背表面中的凹陷末端區(qū)。
[0008]說明性實施例
圖1示出了根據(jù)本公開的實施例的適合于實現(xiàn)具有帶有如本文公開的凹陷狹槽末端的基板的流體噴射裝置(例如，打印頭)的噴墨式打印系統(tǒng)100的框圖。在一個實施例中，噴墨式打印系統(tǒng)100包括具有控制器104的打印引擎102、安裝組件106、一個或多個可替換供應(yīng)裝置108 (例如，打印盒)、介質(zhì)傳送組件110以及向噴墨式打印系統(tǒng)100的各種電氣部件提供功率的至少一個電源112。噴墨式打印系統(tǒng)100還包括一個或多個打印頭114(流體噴射裝置)，其通過多個噴嘴116 (也稱為孔口或鉆孔)朝著打印介質(zhì)118噴射墨或其他流體的小滴從而打印到介質(zhì)118上。在一些實施例中，打印頭114可以是墨盒供應(yīng)裝置108的組成部分，而在其他實施例中，可將打印頭114安裝在安裝組件106的打印桿(未示出)上并耦合到供應(yīng)裝置108 (例如，經(jīng)由管)。打印介質(zhì)118可以是任何類型的適當(dāng)片材或卷材料，諸如紙張、卡片紙、透明膠片、聚酯薄膜、聚酯、膠合板、泡沫板、織物、帆布等。
[0009]在本實施例中，如下面一般地相對于圖1一 15所討論的，打印頭114包括通過使得電流通過熱敏電阻器噴射元件以產(chǎn)生熱量并使啟動室內(nèi)的流體的一小部分蒸發(fā)而從噴嘴116噴射流體滴的熱噴墨(TIJ)打印頭。然而，打印頭114不限于被實現(xiàn)為TIJ打印頭。在其他實施例中，例如，可以將打印頭114實現(xiàn)為壓電噴墨(PIJ)打印頭，其使用壓電材料噴射元件來產(chǎn)生壓力脈沖以迫使墨滴從噴嘴116壓出。在任何情況下，如下面更詳細地討論的，打印頭114被設(shè)計并制造成包括在狹槽的末端處具有凹陷區(qū)的流體搬運狹槽。噴嘴116通常沿著打印頭114被布置成一個或多個列，使得墨從噴嘴的適當(dāng)順序噴射促使字符、符號或其他圖形或圖像隨著打印頭114和打印介質(zhì)118相對于彼此移動而被打印在打印介質(zhì)118上。
[0010]安裝組件106使打印頭114相對于介質(zhì)傳送組件110定位，并且介質(zhì)傳送介質(zhì)110使打印介質(zhì)118相對于打印頭114定位。因此，在打印頭114與打印介質(zhì)118之間的區(qū)域中鄰近于噴嘴116定義打印區(qū)120。在一個實施例中，打印引擎102是掃描式打印引擎。同樣地，安裝組件106包括用于使打印頭114相對于介質(zhì)傳送組件110移動以掃描打印介質(zhì)118走紙機構(gòu)(carriage)。在另一實施例中，打印引擎102是非掃描式打印引擎。同樣地，安裝組件106相對于介質(zhì)傳送組件110將打印頭104固定在規(guī)定位置，而介質(zhì)傳送組件110相對于打印頭114對打印介質(zhì)118進行定位。
[0011]電子控制器104通常包括標準計算系統(tǒng)的部件，諸如處理器、存儲器、固件及其他打印電子裝置以便與供應(yīng)裝置108、一個或多個打印頭114、安裝組件106以及介質(zhì)傳送組件110通信并對其進行控制。電子控制器104從諸如計算機之類的主機系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)122并臨時地將數(shù)據(jù)122存儲在存儲器中。數(shù)據(jù)122表示例如要打印的文檔和/或文件。同樣地，數(shù)據(jù)122形成用于噴墨式打印系統(tǒng)100的打印作業(yè)，其包括一個或多個打印作業(yè)命令和/或命令參數(shù)。使用數(shù)據(jù)122，電子控制器104控制打印頭114以在打印介質(zhì)118上形成字符、符號和/或其他圖形或圖像的定義圖案從噴嘴116噴射墨滴。
[0012]圖2示出了根據(jù)本公開的實施例的被實現(xiàn)為能夠在示例性打印系統(tǒng)100中使用的打印盒108的流體供應(yīng)裝置108的示例。打印盒108 —般地包括盒主體200、打印頭114以及電接點202。盒主體202支撐打印頭114和電接點202，通過該電接點202提供電信號以激活從所選噴嘴116噴射流體滴的噴射元件(例如，電阻加熱元件)。盒108內(nèi)的流體可以是在打印過程中使用的任何適當(dāng)流體，諸如各種打印流體、墨、預(yù)處理組合物、定影劑等。在一些示例中，該流體可以是除打印流體之外的流體。盒108通常在其盒主體200內(nèi)包含其自己的流體源，但是其也可從外部源(未示出)接收流體，諸如通過例如管連接的流體儲存器。包含其自己的流體源的墨盒供應(yīng)裝置108 —般地是一旦流體源被耗盡、可任意處理的。
[0013]圖3示出了沿著圖2中的線a-a截取的示例性打印盒108的一部分的橫截面圖。盒主體200包含用于供應(yīng)給打印頭114的流體300。在本實施方式中，打印盒108向打印頭114供應(yīng)一個色彩的流體或墨。然而，在其他實施方式中，其他打印盒可以向單個打印頭供應(yīng)多個色彩和/或黑色墨。流體搬運狹槽302 (302a、302b和302c)穿過打印頭基板304。雖然示出了三個狹槽，但可在不同的打印頭實施方式中使用更大或更小數(shù)目的狹槽?；?04通常由硅形成，并且在一些實施方式中可包括晶體基板，諸如摻雜或非摻雜單晶硅或者摻雜或非摻雜多晶硅。適當(dāng)基板的其他示例包括砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、玻璃、硅石、陶瓷或半導(dǎo)電材料?；?04約為100和2000微米之間厚，并且在一個實施方式中約為675微米厚?；?04具有一般地彼此相對的正面表面306和背面表面308。粘合層322使基板304在背面表面308處鄰接到盒主體200。粘合層322能夠向背面表面308施加應(yīng)力并將其置于張緊狀態(tài)，這促進背面硅裂紋并導(dǎo)致基板易碎性。在正面表面306上方形成有薄膜層310 (或多個層310)且其包括例如場或熱氧化層。
[0014]在薄膜層310上方形成有阻擋層312且其至少部分地限定啟動或噴射室314。阻擋層312可以包括例如光可成像環(huán)氧樹脂。在阻擋層312上方的是具有通過其噴射流體的噴嘴116的孔口板或噴嘴板316?？卓诎蹇砂ɡ绻饪沙上癍h(huán)氧樹脂或鎳基板。在一些實施方式中，孔口板是與阻擋層312相同的材料，并且在其他實施方式中孔口板和阻擋層312可以是整體的。在每個噴射室314內(nèi)且被阻擋層312圍繞的是獨立控制流體噴射元件318。在所示實施例中，流體噴射元件包括熱啟動電阻器318。當(dāng)電流通過給定噴射室314中的電阻器318時，流體的一小部分被加熱至其沸點，使得其膨脹而通過噴嘴116噴射流體的另一部分。然后用來自流體搬運通道320和狹槽302的附加流體來替換噴射流體。如上所述，在不同的實施方式中，流體噴射元件可以包括壓電材料噴射元件(致動器)。
[0015]圖4一7示出了根據(jù)本公開的實施例的用于在打印頭114的基板中形成具有凹陷末端區(qū)的流體搬運狹槽的示例性過程。圖4a和4b示出了沿著圖2中的線a-a和b_b截取的示例性打印盒108的打印頭114的一部分的部分截面圖。更具體地，圖4a示出了沿著線a-a的截面圖，其為打印頭114的短軸視圖，而圖4b示出了沿著線b_b的截面圖，其為打印頭114的長軸視圖。用通過視圖的中間所畫的虛線(即，在其間具有空白處的開放波形線)來促進圖4b中所示的長軸視圖，其意圖指示長軸視圖的長度成比例地大于其在圖中所呈現(xiàn)的。這也適用于示出了長軸視圖的后續(xù)圖。
[0016]如在圖4a和4b中所示，在打印頭114中形成具有凹陷末端區(qū)的流體搬運狹槽的示例性過程中的初始步驟包括處理基板304的正面表面。此處理包括在正面表面306上方形成薄膜層310、阻擋層312、具有噴嘴116的孔口層316、具有噴射元件318的室以及流體通道320。另外，在基板304的背面表面308上形成濕法蝕刻掩膜層400。掩膜層400可以包括由任何適當(dāng)材料制成的硬掩膜，所述任何適當(dāng)材料可抗蝕刻環(huán)境且將不會被用來在開槽過程期間去除光致抗蝕劑材料的溶劑去除。例如，硬掩膜可以是生長熱氧化物或生長或沉積電介質(zhì)材料，諸如CVD (化學(xué)汽相沉積)氧化物、用TEOS前體(四乙氧基甲硅烷)形成的硅氧化物、碳化硅、氮化硅和/或其他適當(dāng)材料，諸如鋁、鉭、銅、鋁-銅合金、鋁-鈦合金以及金。
[0017]圖5a和5b示出了在打印頭114中形成具有凹陷末端區(qū)的流體搬運狹槽的示例性過程中的附加步驟。圖5a示出了沿著圖2的線a-a截取的打印頭114的截面、短軸視圖，而圖5b示出了沿著圖2的線b-b截取的截面、長軸視圖。如同5a和5b中所示，將掩膜層400圖案化以產(chǎn)生基板304的背面表面308的暴露區(qū)500。在一個示例性實施方式中，使用激光加工過程對掩膜層400進行圖案化。然而，還可使用其他適當(dāng)圖案化過程，諸如用干法或濕法蝕刻來去除硬掩膜材料的光刻過程。背面表面308的暴露區(qū)500具有與圖5a中所示的打印頭114的短軸相對應(yīng)的寬度W1以及與圖5b中所示的打印頭114的長軸相對應(yīng)的長度U?，F(xiàn)在另外參考圖7a和7b，暴露區(qū)500的寬度W1可以如圖7a中所示近似與期望狹槽302的寬度W2相對應(yīng)。在其他實施方式中，暴露區(qū)500的寬度W1可以大于如圖7a中所示的期望狹槽302的寬度W2,并且在某一實施方式中其可在約100至約1000微米的范圍內(nèi)。然而，暴露區(qū)500的長度L1對應(yīng)于大于如圖7b中所示的期望狹槽302的長度L2的長度。也就是說，暴露區(qū)500的長度L1在任何情況下將長于期望狹槽302的長度L2，使得長度L1延伸超過狹槽302的兩端。如下所述，暴露區(qū)500的附加長度L1超過狹槽302的末端促進后續(xù)蝕刻過程中的狹槽末端處的凹陷區(qū)的形成。因此，暴露區(qū)500不僅涵蓋狹槽302的長度L2和寬度W2，而且涵蓋狹槽的兩端處的凹陷區(qū)。
[0018]圖6a和6b示出了在打印頭114中形成具有凹陷末端區(qū)的流體搬運狹槽的示例性過程中的附加步驟。圖6a示出了沿著圖2的線a-a截取的打印頭114的截面、短軸視圖，而圖6b示出了沿著圖2的線b-b截取的截面、長軸視圖。如圖6a和6b中所示,在背面表面308處去除基板材料(例如，硅)以在基板304中形成深溝槽600 (即，其為狹槽的一部分)。在一個實施方式中，使用激光加工過程來形成溝槽600。用于形成溝槽600的其他適當(dāng)技術(shù)包括例如用交替六氟化硫(SF6)蝕刻和八氟丁烯(C4F8)沉積的硅干法蝕刻等離子體增強反應(yīng)性離子蝕刻(RIE )，對基板材料進行沙鉆和機械接觸。機械接觸可以包括例如用金剛石磨料刀片鋸割。通過小于基板304的整個厚度形成溝槽600，其留下薄膜602 (例如，硅薄膜)以保護一個或多個薄膜層310不會潛在地破壞激光束或其他溝槽形成過程的效果。
[0019]圖7a和7b示出了在打印頭114中形成具有凹陷末端區(qū)的流體搬運狹槽的示例性過程中的附加步驟。圖7a示出了沿著圖2的線a-a截取的打印頭114的截面、短軸視圖，而圖7b示出了沿著圖2的線b-b截取的截面、長軸視圖。如圖7a和7b中所示，從溝槽600內(nèi)去除(參見圖6a、6b)附加基板材料以從背面表面308通過正面表面306而一直穿過基板304形成狹槽302。另外，如圖7b的長軸視圖中所示，從延伸超過狹槽302的末端的那部分暴露區(qū)500 (參見圖6a、6b)的各部分去除基板材料以在狹槽302的末端處向基板304的背面表面308中形成凹陷區(qū)700和702。凹陷區(qū)700和702延伸超過狹槽302的長度L2。在一個實施方式中，使用各向異性濕法蝕刻過程來實現(xiàn)附加基板材料的去除。通過將基板304浸入各向異性蝕刻劑中達到足以在狹槽末端處形成狹槽302和凹陷區(qū)的時間段而實現(xiàn)濕法蝕刻。在一個實施方式中，可以將基板302浸沒在諸如TMAH (氫氧化四甲銨)或KOH (氫氧化鉀)之類的蝕刻劑中達到I至3小時的時段。蝕刻劑可以包括對硬掩膜和暴露的薄膜及其他層具有選擇性的任何各向異性濕法蝕刻劑。在一個實施方式中，使用濕法蝕刻的單個實例來去除附加基板材料，形成狹槽302和凹陷區(qū)700和702。在其他實施方式中，濕法蝕刻可以包括濕法蝕刻的多個實例。
[0020]狹槽302 —般地由側(cè)壁限定，其如短軸視圖(圖7a)中所示從基板302的一側(cè)到另一側(cè)并且如長軸視圖(圖7b)中所示從基板302的一端至另一端是基本上對稱的。如圖7a中所示，短軸中的側(cè)壁包括大體上垂直于正面和背面表面306、308的中間部分704。側(cè)壁的中間部分704包括在各向異性濕法蝕刻中最快地蝕刻的硅基板的〈110〉平面。短軸側(cè)壁的上部或平面706具有陡傾角，因為其包括比〈110〉平面更緩慢地蝕刻的硅基板的〈111〉平面。短軸視圖中的狹槽302的側(cè)壁還包括緊挨著背面表面308的“尖牙”特征708。短軸尖端708是在狹槽的制造期間通過掩膜層400寬度相對于深激光加工位置和濕法蝕刻時間的關(guān)系維度而形成的。
[0021]如圖7b中所示，長軸中的側(cè)壁包括大體上垂直于正面和背面表面306、308的中間部分710。側(cè)壁的中間部分710包括在各向異性濕法蝕刻中最快地蝕刻的硅基板的〈110〉平面。長軸側(cè)壁的上部712具有陡傾角，因為其包括比〈110〉平面更緩慢地蝕刻的硅基板的〈111〉平面。長軸視圖中的狹槽302的側(cè)壁還包括凹陷區(qū)700和702。如圖7b中所示，在狹槽302的末端處的凹陷區(qū)700和702包括不同角度的部分或平面。在一個實施方式中，凹陷區(qū)的第一部分或平面714成陡傾角度，因為其包括比〈110〉平面更緩慢地蝕刻的硅基板的〈111〉平面。凹陷區(qū)的第二部分或平面716具有較低角度，因為其包括在各向異性濕法蝕刻中最慢地蝕刻的硅基板的〈311〉平面?！?11〉平面是由于從鄰近〈110〉平面710出發(fā)的非各向異性蝕刻而形成的。在其他實施方式中，諸如在圖7b的點錢裁剪中所示的，在凹陷區(qū)700、702的平面構(gòu)造中可以有附加變化。例如，如該點線裁剪中所示，在凹陷區(qū)的第一 714和第二 716平面中形成〈100〉水平面718。這些蝕刻特征是在狹槽的制造期間通過掩膜層400寬度相對于深激光加工位置和濕法蝕刻時間的關(guān)系維度而形成的。
[0022]圖8a和Sb根據(jù)本公開的實施例示出了從圖7b中的標記為“c”的箭頭的角度所取的從基板304的背面看的平面圖，圖示出示例性凹陷區(qū)700、702。被掩膜層400圍繞的圖8a和Sb中所示的區(qū)域包括如上文關(guān)于圖5a和5b所討論的那樣先前被圖案化(例如，激光加工)到掩膜層400中的基板304的背面表面308的暴露區(qū)500。因此，暴露區(qū)500涵蓋在基板304的背面表面308處的狹槽開口和在基板304的背面表面308中形成的凹陷區(qū)700、702兩者。在圖8a中，平面714和800中的每一個都包括硅基板304的〈111〉平面。平面714是圖7b中所示的相同714平面。平面714和800遠離底層背面表面308 (未示出)和掩膜層400 (S卩，遠離暴露區(qū)500的周界)而傾斜到基板304中(和頁面中，從讀者的角度出發(fā))。平面716是圖7b中所示的相同716平面。平面716完全凹陷到基板304中并朝著狹槽302傾斜。因此，在圖8a中所示的實施方式中，在狹槽末端處的凹陷區(qū)700、702形成具有面對狹槽302的開放末端的一種傾斜“浴盆(bathtub)”。
[0023]如上所述，凹陷區(qū)700、702的蝕刻特征是在狹槽的制造期間通過掩膜層400寬度相對于深激光加工位置和濕法蝕刻時間的關(guān)系維度而形成的。因此，可以有各種其他平面構(gòu)造。圖8b例如圖示出形成朝著狹槽302傾斜的一種“槽”的凹陷區(qū)700、702的附加構(gòu)造。在這里，濕法蝕刻導(dǎo)致714和800平面在槽的底部處交叉，而不形成圖8a中所示的716平面。
[0024]圖9-12示出了根據(jù)本公開的實施例的用于在打印頭114的基板中形成具有凹陷末端區(qū)的流體搬運狹槽的另一示例性過程。圖9a和9b示出了沿著圖2中的線a-a和b_b截取的示例性打印盒108的打印頭114的一部分的部分截面圖。更具體地，圖9a示出了沿著線a-a的截面圖，其為打印頭114的短軸視圖，而圖9b示出了沿著線b— b的截面圖，其為打印頭114的長軸視圖。
[0025]如在圖9a和9b中所示，在打印頭114中形成具有凹陷末端區(qū)的流體搬運狹槽的示例性過程中的初始步驟包括處理基板304的正面表面。此處理類似于上文關(guān)于圖4a和4b已討論的，并且包括在正面表面306上方形成薄膜層310、阻擋層312、具有噴嘴116的孔口層316、具有噴射元件318的室314以及流體通道320。不同于上文針對圖4a和4b的實施方式，圖9a和9b中所示的本實施方式不包括在基板304的背面表面308上形成濕法蝕刻掩膜層。
[0026]圖1Oa和1b示出了在打印頭114中形成具有凹陷末端區(qū)的流體搬運狹槽的示例性過程中的附加步驟。圖1Oa示出了沿著圖2的線a-a截取的打印頭114的截面、短軸視圖，而圖1Ob示出了沿著圖2的線b-b截取的截面、長軸視圖。如圖1Oa和1b中所示，在基板304的背面表面308上形成兩個光掩膜層。沉積第一金屬干法蝕刻掩膜層1000 (例如，鋁)并將其圖案化，留下基板304的背面表面308的暴露區(qū)1002。在第一掩膜層1000上方和暴露區(qū)1002上方沉積第二干法蝕刻光掩膜層1004。第二干法蝕刻掩膜層1004可以包括諸如光致抗蝕劑之類的任何適當(dāng)干法蝕刻抗蝕劑材料。然后將第二干法蝕刻掩膜層1004圖案化以使暴露區(qū)1002的較小部分暴露，如圖1Oa和1b中所示?？梢砸匀魏纬Ｒ?guī)方式將掩膜層1000和1004圖案化。
[0027]圖1la和Ilb示出了在打印頭114中形成具有凹陷末端區(qū)的流體搬運狹槽的示例性過程中的附加步驟。圖1la示出了沿著圖2的線a-a截取的打印頭114的截面、短軸視圖,而圖1lb示出了沿著圖2的線b-b截取的截面、長軸視圖。如圖1la和Ilb中所示,然后執(zhí)行干法蝕刻過程以從基板304去除材料(即，去除硅)，在基板304的背面表面308中形成深溝槽1100。適當(dāng)?shù)母煞ㄎg刻過程包括用交替六氟化硫(SF6)蝕刻和八氟丁烯(C4F8)沉積的硅干法蝕刻等離子體增強反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)。溝槽1100的尺寸由第二干法蝕刻掩膜層1004控制(圖10a、10b)。在形成溝槽1100之后，去除第二干法蝕刻掩膜層1004。第一干法蝕刻掩膜層1000然后保持在基板304的背面表面308上。
[0028]圖12a和12b示出了在打印頭114中形成具有凹陷末端區(qū)的流體搬運狹槽的示例性過程中的附加步驟。圖12a示出了沿著圖2的線a-a截取的打印頭114的截面、短軸視圖，而圖12b示出了沿著圖2的線b-b截取的截面、長軸視圖。如圖12a和12b中所示，使用干法蝕刻過程，從溝槽1100內(nèi)去除附加基板材料以從背面表面308通過正面表面306而一直穿過基板304形成狹槽1200。另外，如圖12b的長軸視圖中所示，干法蝕刻過程從延伸超過狹槽1200的末端的那部分暴露區(qū)1002 (參見圖10a、10b)去除基板材料，其在狹槽1200的末端處向基板304的背面表面中形成凹陷區(qū)1202和1204。凹陷區(qū)1202和1204延伸超過狹槽1200的長度L4。
[0029]圖13a和13b示出了從圖12b中的標記為“d”的箭頭的角度所取的從基板1200的背面看的平面圖，圖示出根據(jù)本公開的實施例的示例性凹陷區(qū)1202、1204。凹陷末端1202和1204可具有包括圓形或正方形的形狀。圖13a和13b中所示的圓形末端在圖1Oa和IOb的掩膜圖案1000和1003中形成。圖1Oa和IOb的掩膜圖案1000和1004是用諸如光刻法、蝕刻或激光圖案化之類的適當(dāng)工藝形成的。
[0030]圖14示出了根據(jù)本公開的實施例的形成具有帶有凹陷末端區(qū)的流體搬運狹槽的打印頭的示例性方法1400的流程圖。方法1400與在本文中相對于圖1-13所討論的實施例相關(guān)聯(lián)且一般地與上文相對于圖4-13所述的過程制造步驟相對應(yīng)。
[0031]方法1400在方框1402處從在基板的正面表面上形成薄膜層和多個流體通道和噴射室開始。在方框1402處，方法1400以從通過基板從背面表面向正面表面形成狹槽繼續(xù)。背面和正面表面一般地彼此相對。該狹槽具有沿著基板的長軸延伸的長度和沿著基板的短軸延伸的寬度。在方框1404處，方法1400以在狹槽的兩端處向基板的背面表面中形成凹陷區(qū)繼續(xù)，其延伸超過狹槽的長度。
[0032]方法1400在方框1408處以在形成狹槽之前執(zhí)行的步驟繼續(xù)。在方框1410處，在背面表面上形成掩膜層。方法1400在方框1412處以將掩膜層圖案化以產(chǎn)生足以涵蓋凹陷區(qū)及狹槽的長度和寬度的背面表面的暴露區(qū)繼續(xù)?？梢允褂弥T如激光加工和干法蝕刻之類的過程來實現(xiàn)該圖案化。在方框1414處，方法1400在將掩膜層圖案化之后以從背面表面去除基板材料而在基板中形成具有狹槽的長度和寬度的溝槽繼續(xù)。可以用激光加工和干法蝕刻過程來去除基板材料。
[0033]方法1400在圖15上在方框1416處以在形成狹槽之前執(zhí)行的步驟繼續(xù)。在方框1418處，在背面表面上形成圖案化硬掩膜層，其留下足以涵蓋凹陷區(qū)及狹槽的長度和寬度的背面表面的暴露區(qū)。在方框1420處，形成圖案化光致抗蝕劑層，其覆蓋硬掩膜層和背面表面的暴露區(qū)的一部分。該方法在方框1422處以使用圖案化光致抗蝕劑層向基板的背面表面中干法蝕刻溝槽繼續(xù)。在方框1424處，去除圖案化光致抗蝕劑層。在方框1426處，方法1400以對暴露區(qū)進行干法蝕刻以形成凹陷區(qū)并通過使溝槽延伸通過正面表面而形成狹槽結(jié)束。
【權(quán)利要求】
1.一種形成打印頭的方法，包括: 在基板的正面表面上形成薄膜層及多個流體通道和噴射室； 通過基板從背面表面向正面表面形成狹槽，背面和正面表面一般地彼此相對，其中，所述狹槽具有沿著基板的長軸延伸的長度和沿著基板的短軸延伸的寬度；以及 在狹槽的兩端處向基板的背面表面中形成凹陷區(qū)，其延伸超過狹槽的長度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在形成狹槽之前，在背面表面上形成掩膜層；以及 將掩膜層圖案化以產(chǎn)生背面表面的暴露區(qū)，該暴露區(qū)足以涵蓋凹陷區(qū)及狹槽的長度和覽度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，還包括: 在將掩膜層圖案化之后，從背面表面去除基板材料以在基板中形成具有狹槽的長度和寬度的溝槽。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括: 在形成溝槽之后，對暴露區(qū)進行濕法蝕刻以從超過溝槽的兩端且從溝槽內(nèi)去除附加基板材料以形成凹陷區(qū) 和延伸到正面表面的狹槽。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，將掩膜層圖案化包括使用選自包括激光加工和干法蝕刻的組的過程進行圖案化。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，去除基板材料以形成溝槽包括使用選自包括激光加工和干法蝕刻的組的過程來去除基板材料。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在形成狹槽之前，在背面表面上形成圖案化硬掩膜層，其留下足以涵蓋凹陷區(qū)及狹槽的長度和寬度的背面表面的暴露區(qū)； 形成圖案化光致抗蝕劑層，其覆蓋硬掩膜層和背面表面的暴露區(qū)的一部分。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括: 使用圖案化光致抗蝕劑層向基板的背面表面中干法蝕刻溝槽；以及 去除圖案化光致抗蝕劑層。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括: 對暴露區(qū)進行干法蝕刻以形成凹陷區(qū)并通過使溝槽延伸通過正面表面而形成狹槽。
10.一種打印頭，包括: 基板，具有正面和背面相對表面； 狹槽，在背面和正面表面之間且沿著基板的長軸延伸通過基板；以及 在狹槽的每個末端處，在背面表面中形成凹陷末端區(qū)。
11.如權(quán)利要求10所述的打印頭，其中，所述凹陷末端區(qū)包括選自包括正方形形狀和圓形形狀的組的形狀。
12.如權(quán)利要求10所述的打印頭，其中，所述凹陷末端區(qū)以單個角度從背面表面向基板中傾斜直至其與狹槽交叉。
13.如權(quán)利要求10所述的打印頭，其中，所述凹陷末端區(qū)以多個角度從背面表面向基板中傾斜直至其與狹槽交叉。
14.其中，凹陷末端區(qū)基本上垂直地從背面表面延伸到基板中且然后基本上水平地直至其與狹槽交叉。
15.如權(quán)利要求10所述的打印頭，還包括: 凹陷側(cè)面區(qū)，其沿著狹槽的兩側(cè)在背面表面中形成，其中，所述凹陷末端區(qū)和所述凹陷側(cè)面區(qū)圍繞著狹槽形 成凹陷周界。
【文檔編號】B41J2/175GK104080611SQ201280068672
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月16日
【發(fā)明者】R.里瓦斯, E.弗里伊森, T.麥馬康, D.W.舒爾特, D.D.哈爾 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)