專利名稱：流體噴射裝置及控制流體噴射裝置噴射品質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體噴射裝置技術(shù)，特別是涉及一種包括感測(cè)器的流體噴射裝置系統(tǒng)及控制流體噴射品質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
微流體噴射裝置近來已廣泛地運(yùn)用于信息產(chǎn)業(yè)，例如噴墨印表機(jī)或類似設(shè)備中。隨著微系統(tǒng)工程(micro system engineering)的逐步開發(fā)，此種流體噴射裝置逐漸有其他眾多領(lǐng)域的應(yīng)用，例如燃料噴射系統(tǒng)(fuel injectionsystem)、細(xì)胞篩選(cell sorting)、藥物釋放系統(tǒng)(drug delivery system)、噴印光刻技術(shù)(print lithography)及微噴射推進(jìn)系統(tǒng)(micro jetpropulsion system)等。在前述各應(yīng)用領(lǐng)域中，較為成功的一種設(shè)計(jì)是使用熱驅(qū)動(dòng)氣泡(thermal driven bubble)方式以噴射出液滴的方法。由于其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且成本低廉，因此在使用上也最為普遍。
圖1顯示美國專利號(hào)碼第6,103,530號(hào)所揭露的單石化的流體噴射裝置1，以一硅基底10作為本體，且在硅基底10上形成一結(jié)構(gòu)層12，而在硅基底10和結(jié)構(gòu)層12之間形成一流體腔14，用以容納流體26。在結(jié)構(gòu)層12上設(shè)有一第一加熱器20、以及一第二加熱器22，第一加熱器20用以在流體腔14內(nèi)產(chǎn)生一第一氣泡30，第二加熱器22用以在流體腔14內(nèi)產(chǎn)生一第二氣泡32，以將流體腔14內(nèi)的流體26射出。
由于單石化的流體噴射裝置1具有虛擬氣閥(virtual valve)的設(shè)計(jì)，并擁有高排列密度、低交互干擾、低熱量損失的特性，且無須另外利用組裝方式接合噴孔片，因此可以降低生產(chǎn)成本。
然而，在已知的單石化的流體噴射裝置1中，結(jié)構(gòu)層12主要由低應(yīng)力氮化硅(low stress nitride)為材質(zhì)所構(gòu)成。在制造工藝中，其厚度直接影響到流體噴射裝置噴射品質(zhì)。此結(jié)構(gòu)層，除作為氣泡產(chǎn)生裝置的承載作用外，亦提供對(duì)HF溶液的蝕刻抵擋層的作用。是故結(jié)構(gòu)層的厚度與物理性質(zhì)對(duì)整體裝置制作的良率影響至鉅。
基于上述缺點(diǎn)，一般晶片代工廠對(duì)于上述結(jié)構(gòu)層的厚度管控，主要以量測(cè)結(jié)構(gòu)層的光學(xué)性質(zhì)的量測(cè)為主，例如藉由薄膜量測(cè)儀，隨機(jī)抽樣進(jìn)行整片晶片的局部量測(cè)。此種隨機(jī)的取樣方式，對(duì)整體晶片的膜厚可提供一定的參考值，但對(duì)晶片上以數(shù)百計(jì)的流體噴射裝置而言，前述方法所量測(cè)的數(shù)據(jù)則明顯不足。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種具感測(cè)器的流體噴射裝置，藉感測(cè)器量測(cè)流體噴射裝置結(jié)構(gòu)層的厚度，以精確掌握整片晶片中，各流體噴射晶片的結(jié)構(gòu)層厚度，以提升制造工藝良率。
本發(fā)明的目的在于提供一種控制具感測(cè)器的流體噴射裝置系統(tǒng)噴射品質(zhì)的方法，藉感測(cè)器量測(cè)流體噴射裝置的結(jié)構(gòu)層厚度，經(jīng)由一比較器與內(nèi)建的數(shù)據(jù)庫比較，以調(diào)整最佳的流體噴射驅(qū)動(dòng)條件。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種流體噴射裝置，包括一流體腔，用以容納流體其上有一第一層；至少一氣泡產(chǎn)生裝置，設(shè)置于第一層上且于流體腔的相對(duì)側(cè)；一感測(cè)器，用以量測(cè)第一層的厚度；一第二層，形成于第一層上，覆蓋氣泡產(chǎn)生裝置與感測(cè)器；以及一噴孔，臨近氣泡產(chǎn)生裝置且穿透第二層與第一層，且與流體腔連通。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明又提供一種控制流體噴射裝置噴射品質(zhì)的方法，流體噴射裝置包含一結(jié)構(gòu)層與至少一氣泡產(chǎn)生裝置，氣泡產(chǎn)生裝置設(shè)置于該結(jié)構(gòu)層上，上述方法包括量測(cè)該結(jié)構(gòu)層的物理性質(zhì)，并輸出一信號(hào)；以及接收該信號(hào)后，據(jù)以驅(qū)動(dòng)氣泡產(chǎn)生裝置。
以下配合圖式以及較佳實(shí)施例，以更詳細(xì)地說明本發(fā)明。


圖1是顯示一種現(xiàn)有的單石化的流體噴射裝置；圖2A是顯示本發(fā)明的具有感測(cè)器的流體噴射裝置10A的剖面示意圖；圖2B是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的感測(cè)器的局部放大示意圖；圖2C是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的感測(cè)器的R-C串聯(lián)等效電路；圖3示顯示感測(cè)器R-C串聯(lián)等效電路的模擬測(cè)試結(jié)果；
圖4A-4C是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的感應(yīng)器電容的示意圖；圖5A-5C是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的感應(yīng)器電容的示意圖；以及圖6示顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種流體噴射裝置系統(tǒng)的示意圖。
附圖符號(hào)說明1～單石化的流體噴射裝置；10～硅基底；12、110、620～結(jié)構(gòu)層；14～流體腔；20～第一加熱器；22～第二加熱器；26～流體通道；30～第一氣泡；32～第二氣泡。
10A、610～流體噴射裝置；100～基材；101～基底；113～流體腔；114～噴孔；115～通道；120、120’、120”～保護(hù)層；130～氣泡產(chǎn)生裝置；132、134～加熱器；150、150a、150b、150c～電容感測(cè)器；160～電容；162、164、166、262、266～電極；170～電阻；600～流體噴射裝置系統(tǒng)；630～加熱器；640～感測(cè)器；650～模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器；660～比較器；670～內(nèi)建的數(shù)據(jù)庫；
680～控制器；CA、CB、CC、CD、CE、CF～電容。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例提供一種流體噴射裝置系統(tǒng)及控制噴射品質(zhì)的方法，藉感測(cè)器量測(cè)流體噴射裝置的結(jié)構(gòu)層厚度，以精確掌握整片晶片中，各流體噴射晶片的結(jié)構(gòu)層厚度，以提升制造工藝良率。此外，以驅(qū)動(dòng)噴射過程中，亦可經(jīng)由一比較器與內(nèi)建的數(shù)據(jù)庫比較，以提供最佳化的流體噴射驅(qū)動(dòng)條件，提升噴射品質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，流體噴射裝置包括一基材具有一基底、一結(jié)構(gòu)層、一流體腔、以及一通道。其中，結(jié)構(gòu)層設(shè)置在基底上，流體腔形成于結(jié)構(gòu)層與基底之間，以及通道與流體腔連接。至少一氣泡產(chǎn)生裝置，設(shè)置于結(jié)構(gòu)層上且于流體腔的相對(duì)側(cè)。一感測(cè)器，位于基材上，用以量測(cè)結(jié)構(gòu)層的厚度。一保護(hù)層，覆蓋氣泡產(chǎn)生裝置與感測(cè)器。以及一噴孔，臨近氣泡產(chǎn)生裝置且穿透保護(hù)層與結(jié)構(gòu)層，且與流體腔連通。雖然本發(fā)明是以熱驅(qū)式流體噴射裝置為例，然并非用以限定本發(fā)明，其他流體噴射裝置，例如壓電式流體噴射裝置，亦可應(yīng)用本發(fā)明的感測(cè)器量測(cè)流體噴射裝置的可變形層(deformable layer)的厚度，設(shè)定最佳的驅(qū)動(dòng)條件，以達(dá)到最佳的噴射效果。
以下是為本發(fā)明所述的具感測(cè)器的流體噴射裝置及控制其噴射品質(zhì)的方法的較佳實(shí)施例，茲配合附圖詳細(xì)說明如下。
圖2A是顯示本發(fā)明的具有感測(cè)器的流體噴射裝置10A的剖面示意圖。本實(shí)施例的流體噴射裝置10A包括一基材100，具有一基底101、一結(jié)構(gòu)層110、一流體腔113、以及一通道115，其中，結(jié)構(gòu)層110設(shè)置在基底101上，流全腔113形成于結(jié)構(gòu)層110與基底101的間，以及通道115與流體腔113連接。至少一氣泡產(chǎn)生裝置130設(shè)置于結(jié)構(gòu)層110上，與流體腔113對(duì)應(yīng)。一感測(cè)器150，位于基材100上，用以量測(cè)結(jié)構(gòu)層110的厚度。一保護(hù)層120，形成于該結(jié)構(gòu)層110上且覆蓋氣泡產(chǎn)生裝置130及感測(cè)器150。一噴孔114，臨近該氣泡產(chǎn)生裝置130且穿透保護(hù)層120與結(jié)構(gòu)層110與流體腔113連通。
氣泡產(chǎn)生裝置130是設(shè)置于結(jié)構(gòu)層110表面上，并且位于流體腔113的相對(duì)側(cè)。氣泡產(chǎn)生裝置130較佳者為由電阻層所構(gòu)成的加熱器。在本實(shí)施例中，氣泡產(chǎn)生裝置130包括一第一加熱器132、以及一第二加熱器134，第一加熱器132，用以在流體腔113內(nèi)產(chǎn)生一第一氣泡(參考圖1)，第二加熱器134與第一加熱器132分別位于第一噴孔114的相對(duì)側(cè)，且如現(xiàn)有般，用以在流體腔113內(nèi)產(chǎn)生一第二氣泡(參考圖1)以將流體腔113內(nèi)的流體射出。
上述氣泡產(chǎn)生裝置更包括一信號(hào)傳送線路(未圖示)，形成于結(jié)構(gòu)層110與保護(hù)層120的間，連接驅(qū)動(dòng)氣泡產(chǎn)生裝置130的電路。信號(hào)傳送線路是利用物理氣相沉積法(PVD)沉積一圖案化導(dǎo)電層，例如Al、Cu、AlCu或其他導(dǎo)線材料于結(jié)構(gòu)層上。
感測(cè)器150包括一電阻170與至少一電容160，以串聯(lián)的形式，例如R-C電路，形成于基材100上與結(jié)構(gòu)層110耦接，用以量測(cè)結(jié)構(gòu)層110的厚度。
保護(hù)層120(例如二氧化硅)設(shè)置于結(jié)構(gòu)層110上。而結(jié)構(gòu)層的材質(zhì)為低應(yīng)力的氮化硅(SiN)，其殘余張應(yīng)力介于100～200百萬帕(MPa)。
第一實(shí)施例流體噴射裝置10A于制作過程中，需利用酸(HF-49％)、堿(KOH-30％)蝕刻液對(duì)晶片的基底100或犧牲層(未圖示)進(jìn)行蝕刻，而結(jié)構(gòu)層110提供抵擋蝕刻液的作用。
為達(dá)上述目的，結(jié)構(gòu)層110以LPCVD制造工藝所沉積的低應(yīng)力(～100Mpa且為拉應(yīng)力)氮化硅為佳。但在實(shí)際制作時(shí)發(fā)現(xiàn)，于蝕刻過程中，過薄(＜0.4um)的結(jié)構(gòu)層110厚度會(huì)產(chǎn)生龜裂等缺陷，而使表面電路受到損害。而完成后的裝置，于測(cè)試過程中亦發(fā)現(xiàn)不同厚度(0.6～1.2um)的結(jié)構(gòu)層110，對(duì)流體噴射的驅(qū)動(dòng)條件影響亦鉅(包括加熱時(shí)間或驅(qū)動(dòng)電壓)。
圖2B是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的感測(cè)器150的局部放大示意圖。感測(cè)器150是利用R-C電路的工作原理，分別以金屬與多晶硅(poly-silicon)作為電容器160的上電極板164及下電極板162，再與一電阻170搭配形成R-C串聯(lián)電路。上電極板164與電阻170可與前述信號(hào)傳送線路(未圖示)于同一制造工藝步驟中完成。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可利用電容器與充電量的關(guān)是C＝εA/d，與R-C電路的總輸出電壓公式V＝V0(1-e-t/RC)，在電極板面積為A及結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)為ε的條件下，利用量測(cè)電壓V值而計(jì)算出結(jié)構(gòu)層的厚度d。感測(cè)器的R-C串聯(lián)等效電路如圖2C所示。
圖3是顯示感測(cè)器R-C串聯(lián)等效電路的模擬測(cè)試結(jié)果。假設(shè)V0＝3V，電極度板面積A＝200μm×200μm，串聯(lián)電阻R＝30KΩ，氮化硅薄膜的介電常數(shù)ε＝5.75×105F/μm，而在充電時(shí)間t＝50ns的情況下，可得到氮化硅的厚度變化與輸出電壓的關(guān)是如表1所示。
表1

本發(fā)明的感測(cè)器制作，在實(shí)際應(yīng)用中，可搭配原有流體噴射裝置制造工藝的金屬或多晶硅沉積。就制作成本而言，并無增加或影響良率之虞。此外，對(duì)于結(jié)構(gòu)層的厚度檢測(cè)，除可大幅改善原本光學(xué)抽樣檢測(cè)的不足，還可以減少晶片因薄膜局部缺陷而導(dǎo)致流體噴射裝置于制造工藝中受損的風(fēng)險(xiǎn)。
圖4A-4C是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的感應(yīng)器電容的示意圖。本實(shí)例是利用一改良型電容組作為感測(cè)器的架構(gòu)。此改良型電容組依其中間的介電層又可細(xì)分為三組電容CA、CB、CC。請(qǐng)參閱圖4A，第一電容CA由第一電極162、第二電極164及夾置于電極162與164間的結(jié)構(gòu)層110所構(gòu)成，由CA＝εSiNA/dSiN，與R-C電路的總輸出電壓公式V＝V0(1-e-t/RC)，可在電極板面積為A及結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)εSiN的條件下，利用量測(cè)電壓V值而計(jì)算出結(jié)構(gòu)層110的厚度dSiN。
請(qǐng)參閱圖4B，第二電容CB由第二電極164、第三電極166及夾置于電極164與166間的保護(hù)層120所構(gòu)成，由CB＝εSiO2A/dSiO2，與R-C電路的總輸出電壓公式V＝V0(1-e-t/RC)，可在電極板面積為A及結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)為εSiO2的條件下，利用量測(cè)電壓V值而計(jì)算出保護(hù)層120的厚度dSiO2。
請(qǐng)參閱圖4C，第三電容CC由第一電極162、第三電極166及夾置于電極度162與與166間的結(jié)構(gòu)層110與保護(hù)層120所構(gòu)成，由Cc＝εSiN+SiO2A/dSiN+SiO2，與R-C電路的總輸出電壓公式V＝V0(1-e-t/RC)，可在電極板面積為A及結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)為εSiN+SiO2的條件下，利用量測(cè)電壓V值而計(jì)算出結(jié)構(gòu)層110與保護(hù)層120的厚度dSiN+SiO2。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述個(gè)別求得電極板的間介電層的厚度前提為，介電層的介電常數(shù)ε為已知。若結(jié)構(gòu)層110的介電常數(shù)ε為未知，則可修正上述改良型電容組作為感測(cè)器，并藉由三組電容公式聯(lián)立求解。結(jié)構(gòu)層110的介電常數(shù)為未知的情況下求得結(jié)構(gòu)層110的厚度。例如各方程式中下標(biāo)表示所置測(cè)的材料，當(dāng)所量測(cè)到的電容值分別為CA＝2.88pF、CB＝2.42pF、CC＝1.31pF，且電極板面積A＝200μm×200μm，保護(hù)層120的介電常數(shù)εSiO2＝4.1ε0＝3.63×105F/μm，則可將此三組聯(lián)立方程式的dSiN、dSiO2與εSiN解出dSiN＝0.8μm、dSiO2＝0.6μm與εSiN＝5.75×105F/μm。
圖5A-5C是顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的改良型電容組的示意圖。在前實(shí)施例中，是將二氧化硅保護(hù)層120的介電常數(shù)設(shè)為已知。請(qǐng)參閱第5A圖，可利用光罩的圖案設(shè)計(jì)，與晶片代工廠的制造工藝配合，形成電容組CDCD=A[ϵsio2x(dsio2+dSiN)+ϵsio2ϵSiNY(dSiNϵsio2+dsio2ϵSiN)]]]>式1式中X、Y分別為圖5A中不同薄膜所占面積，與前三組電極板面積的比例關(guān)是。若假設(shè)Y＝X＝2，則表示此時(shí)上電極板266與下電極板262的間所夾的氮化硅110與二氧化硅120復(fù)合薄膜((Y-X)/Y)，與純二氧化硅120、120’薄膜(X/Y)的面積相同，且各為原先面積之半。如此即可利用四組方程式，在面積已知的情況下，將dSiN、dSiO2、εSiN與εSiO2解出。圖5B是顯示本發(fā)明實(shí)施例另一實(shí)施例的改良型電容組CE的示意圖。電容組CE至少可分成A1、A2、A3等三個(gè)電容，同樣可利用式1復(fù)合式電容組公式，將CE以dSiN、dSiO2、εSiN與εSiO2表示，并進(jìn)行求解各參數(shù)。圖5C是顯示本發(fā)明實(shí)施例另一實(shí)施例的改良型電容組CF的示意圖。電容組CF至少可分成a1、a2、a3等三個(gè)電容，同樣可利用式1復(fù)合式電容組公式，將CF以dSiN、dSiO2、εSiN與εSiO2表示，并進(jìn)行求解各參數(shù)。
第二實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明的目的，本發(fā)明另提供一種控制流體噴射裝置的噴射品質(zhì)的方法。如前述的微流體噴射裝置，及加熱器承載于結(jié)構(gòu)層上，加熱器所產(chǎn)生的熱，經(jīng)由結(jié)構(gòu)層傳遞至流體腔內(nèi)的流體。而由熱傳原理知，相同的材料具相同的熱傳是數(shù)k，在相同溫差ΔT的條件下，熱通量J與傳遞距離L成反比，(即J＝-k/L)。因此，上述流體噴射裝置在相同的驅(qū)動(dòng)條件下，流體噴射裝置噴射效果會(huì)隨著結(jié)構(gòu)層厚度而變化，造成噴射品質(zhì)的不穩(wěn)定。
根據(jù)已知技術(shù)，為達(dá)相同的噴射效果所需的能量(turn-on energy fordroplet firing)，流體噴射裝置的結(jié)構(gòu)層厚度，與加熱時(shí)間成反比關(guān)是。各個(gè)流體噴射裝置的加熱效率，皆隨著應(yīng)力薄膜的厚度增加而降低。亦即，具較厚結(jié)構(gòu)層的流體噴射裝置需較長的加熱時(shí)間，才能達(dá)到與較薄結(jié)構(gòu)層的流體噴射裝置相同的效果。當(dāng)流體噴射裝置發(fā)生結(jié)構(gòu)層的厚度不均勻的情況時(shí)，必須針對(duì)不同的厚度結(jié)構(gòu)層調(diào)整加熱信號(hào)以達(dá)均一的噴射結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的具感測(cè)器的流體噴射裝置，藉由一膜厚感測(cè)器，量測(cè)結(jié)構(gòu)層的厚度。在預(yù)量測(cè)的結(jié)構(gòu)層上下表面各設(shè)置一電極板，利用C＝εA/d與V＝V0(1-e-t/RC)的關(guān)是式，當(dāng)電極板面積A及結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)ε為已知的條件下，藉由量測(cè)電壓V值即可推算出，結(jié)構(gòu)層的實(shí)際厚度。
再請(qǐng)參考第3圖，本發(fā)明的具厚度量測(cè)感測(cè)器量測(cè)流體噴射裝置結(jié)構(gòu)層的厚度，的數(shù)值模擬結(jié)果。其中V0＝3v、電極板面積A＝200μm×200μm，串聯(lián)電阻R＝30kΩ，氮化硅薄膜的介電常數(shù)ε＝5.57×105F/μm。在充電時(shí)間t＝50ns的情況下可計(jì)算出結(jié)構(gòu)層的厚度。各種不同厚度結(jié)構(gòu)層與輸出電壓的關(guān)是如前實(shí)施例中表1所示。
在實(shí)際應(yīng)用中，薄膜厚度與驅(qū)動(dòng)條件的關(guān)是，在利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的后，將此關(guān)是內(nèi)建于系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)控制單元。而感測(cè)器量測(cè)結(jié)構(gòu)層厚度所得到的信號(hào)，則經(jīng)由模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，送入比較器。與既定的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)后，提供一修正后的信號(hào)至控制單元，以最適合該流體噴射裝置的最佳驅(qū)動(dòng)條件信號(hào)控制加熱器，使噴射的微流體液滴的大小達(dá)最佳化。
圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種流體噴射裝置系統(tǒng)的示意圖。流體噴射裝置系統(tǒng)600包括一流體噴射裝置610，包括結(jié)構(gòu)層620、加熱器630及感測(cè)器640，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖2A所示的剖面圖。一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器650與感測(cè)器640連接，將感測(cè)器640量測(cè)結(jié)構(gòu)層620的厚度信號(hào)轉(zhuǎn)換成一數(shù)字信號(hào)。一比較器660，比較該數(shù)字信號(hào)與一內(nèi)建的數(shù)據(jù)庫670，輸出一調(diào)整后的信號(hào)。一控制器680，藉由該調(diào)整后的信號(hào)控制該氣泡產(chǎn)生裝置。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，另提供一種控制流體噴射品質(zhì)方法。提供一流體噴射裝置610，具有一結(jié)構(gòu)層620，至少一氣泡產(chǎn)生裝置630，設(shè)置于該結(jié)構(gòu)層上以及一感測(cè)器640，用以量測(cè)該結(jié)構(gòu)層的厚度。藉由感測(cè)器640量測(cè)結(jié)構(gòu)層620的厚度，以獲得一模擬信號(hào)。將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成一數(shù)字信號(hào)并傳送至一比較器660，與一內(nèi)建的數(shù)據(jù)庫670比較，并獲得一調(diào)整后的信號(hào)。將該調(diào)整后的信號(hào)傳送至一控制器680，藉由該調(diào)整后的信號(hào)驅(qū)動(dòng)該氣泡產(chǎn)生裝置630。
根據(jù)本發(fā)明，在制造工藝中每一晶片可在不更改原有晶片測(cè)試廠的電性測(cè)試設(shè)備下，利用流體噴射裝置內(nèi)的感測(cè)器，對(duì)每單一晶片的結(jié)構(gòu)層厚度，甚或介電常數(shù)進(jìn)行規(guī)格檢測(cè)。達(dá)到在無須負(fù)擔(dān)額外測(cè)試成本的條件下達(dá)到每一晶粒更精確的合格良率數(shù)據(jù)。利用本發(fā)明的測(cè)試結(jié)構(gòu)，除可了解全片晶片的膜厚與介電常數(shù)分布，藉此作為是否進(jìn)行后續(xù)蝕刻制造工藝的判斷依據(jù)外，更可作為流體噴射的驅(qū)動(dòng)條件設(shè)定參考。
此感測(cè)器可藉由輸出的電壓信號(hào)，藉以得到晶片上每一晶片的膜厚與材料特性數(shù)據(jù)，用以改善原有晶片的局部量測(cè)缺點(diǎn)，從而達(dá)到每一晶片更精確的良率控制目的。本發(fā)明裝置可有效應(yīng)用于文字或影像的數(shù)據(jù)列印處理、燃料噴射系統(tǒng)及生醫(yī)科技的藥劑注射等相關(guān)或類似系統(tǒng)。
本案特征及效果本發(fā)明的特征與效果在于利用感測(cè)器量測(cè)流體噴射裝置結(jié)構(gòu)層的厚度，以精確掌握整片晶片中，各流體噴射晶片的結(jié)構(gòu)層厚度，并經(jīng)由一比較器與內(nèi)建的數(shù)據(jù)庫比較，以調(diào)整最佳的流體噴射驅(qū)動(dòng)條件。在制造工藝中，每一晶片可在不更改原有晶片測(cè)試廠的電性測(cè)試設(shè)備下，利用流體噴射裝置內(nèi)的感測(cè)器，對(duì)每單一晶片的結(jié)構(gòu)層厚度，甚或介電常數(shù)進(jìn)行規(guī)格檢測(cè)。達(dá)到在無須負(fù)擔(dān)額外測(cè)試成本的條件下達(dá)到每一晶片更精確的合格良率數(shù)據(jù)。利用本發(fā)明的測(cè)試結(jié)果，除可了解全片晶片的膜厚與介電常數(shù)分布，藉此作為是否進(jìn)行后續(xù)蝕刻制造工藝的判斷依據(jù)外，更可作為流體噴射的驅(qū)動(dòng)條件設(shè)定參考。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項(xiàng)技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種流體噴射裝置，包括一流體腔，用以容納流體其上有一第一層；至少一氣泡產(chǎn)生裝置，設(shè)置于該第一層上且于該流體腔的相對(duì)側(cè)；一感測(cè)器，用以量測(cè)該第一層的厚度；一第二層，形成于該第一層上，覆蓋該氣泡產(chǎn)生裝置與該感測(cè)器；以及一噴孔，臨近該氣泡產(chǎn)生裝置且穿透該第二層與該第一層，且與該流體腔連通。
2.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其中，該氣泡產(chǎn)生裝置是電阻加熱器。
3.如權(quán)利要求2所述的流體噴射裝置，其中，該電阻加熱器包括一第一加熱器，以位于該流體腔外的方式設(shè)置于該第一層表面上，用以在該流體腔內(nèi)產(chǎn)生一第一氣泡；以及一第二加熱器，以位于該流體腔外的方式設(shè)置于該第一表面上，且與該第一加熱器分別位于該第一通孔的相對(duì)側(cè)，用以在該流體腔內(nèi)產(chǎn)生一第二氣泡以將該流體腔內(nèi)的流體射出。
4.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其中，該第一層是低應(yīng)力氮化硅。
5.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其中，該感測(cè)器包括至少一電容。
6.如權(quán)利要求5所述的流體噴射裝置，更包括一電阻與該至少一電容串聯(lián)。
7.如權(quán)利要求5所述的流體噴射裝置，其中該電容包括復(fù)數(shù)個(gè)電容單元并聯(lián)組成。
8.如權(quán)利要求7所述的流體噴射裝置，其中，各個(gè)電容單元的電容值各不相同。
9.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，其中，該感測(cè)器連接至一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
10.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，更包括一流體通道與該流體腔連接。
11.如權(quán)利要求1所述的流體噴射裝置，更包括一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器與該感測(cè)器連接，將該感測(cè)器量測(cè)該結(jié)構(gòu)層的厚度信號(hào)轉(zhuǎn)換成一數(shù)字信號(hào)；一比較器，比較該數(shù)字信號(hào)與一內(nèi)建的數(shù)據(jù)庫，輸出一調(diào)整后的信號(hào)；以及一控制器，藉由該調(diào)整后的信號(hào)控制該氣泡產(chǎn)生裝置。
12.一種控制流體噴射裝置噴射品質(zhì)的方法，該流體噴射裝置包含一結(jié)構(gòu)層與至少一氣泡產(chǎn)生裝置，該氣泡產(chǎn)生裝置設(shè)置于該結(jié)構(gòu)層上，該方法包括下列步驟量測(cè)該結(jié)構(gòu)層的物理性質(zhì)，并輸出一信號(hào)；以及接收該信號(hào)，據(jù)以驅(qū)動(dòng)該氣泡產(chǎn)生裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的控制流體噴射裝置噴射品質(zhì)方法，其中，該物理性質(zhì)包括厚度或介電常數(shù)。
14.如權(quán)利要求12所述的控制流體噴射裝置噴射品質(zhì)方法，其中，該感測(cè)器包括至少一電容。
15.如權(quán)利要求14所述的控制流體噴射裝置噴射品質(zhì)方法，其中，該電容包括復(fù)數(shù)個(gè)電容單元并聯(lián)組成。
16.如權(quán)利要求15所述的控制流體噴射裝置噴射品質(zhì)方法，其中，各個(gè)電容單元的電容值各不相同。
17.如權(quán)利要求12所述的控制流體噴射裝置噴射品質(zhì)方法，更包括一電阻與該至少一電容串聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種流體噴射裝置及控制噴射品質(zhì)的方法。流體噴射裝置包括一流體腔，用以容納流體其上有一第一層。至少一氣泡產(chǎn)生裝置，設(shè)置于第一層上且于流體腔的相對(duì)側(cè)。一感測(cè)器，用以量測(cè)第一層的厚度。一第二層，形成于第一層上，覆蓋氣泡產(chǎn)生裝置與感測(cè)器。一噴孔，臨近氣泡產(chǎn)生裝置且穿透第二層與第一層，且與流體腔連通。藉由感測(cè)器量測(cè)結(jié)構(gòu)層的厚度值，經(jīng)由一比較器與內(nèi)建的數(shù)據(jù)庫比較，以提供最佳化的流體噴射驅(qū)動(dòng)條件，提升噴射品質(zhì)。
文檔編號(hào)B05C5/00GK1769049SQ200410092209
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月3日
發(fā)明者周忠誠, 黃宗偉 申請(qǐng)人:明基電通股份有限公司