流体喷射装置制造方法制造方法及图纸

一种流体喷射装置制造方法，在设计流体喷射装置结构时，通过蚀刻时掩模的图案设计，使未蚀刻间隔部产生互补几何形状，或对未蚀刻间隔部进行离子注入等方式，以在蚀刻时有效地延长蚀刻时间，使蚀刻后的间隔部接近特定几何形状，且流体腔达到足够的流体腔长度及深度，同时更可进一步避免蚀刻尖角出现的问题，防止于喷射时相邻该流体腔产生相互干扰（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）的现象，而制造出高精度的流体喷射装置，并提高其性能及品质。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种流体喷射装置的蚀刻制作工艺设计，特别是涉及一种通过在制作工艺中加入蚀刻互补或离子注入的步骤设计，而得到高精度的流道与流体腔的。
技术介绍
现今，流体技术已广泛应用于各科技领域之中，例如打印染机喷墨头、燃油喷射装置或是生物医学系统等领域之科技产品，均需使用到流体喷射之功能。光电(Opt-electronics)、微电子元件(Microelectronics)、微机电系统(MEMS)等的产品制造上。现今由于流体喷射装置主要以半导体制作工艺来进行制造，因此，硅晶片也常被用来做为流体喷射装置的基材。现有的流体喷射装置可参见图1来加以说明。图1为美国专利第6,102,530号的内容，揭示一种具有虚拟阀门(Virtual valve)的流体喷射装置，例如一喷墨头。如图1a所示，流体喷射装置10以一硅基材38构成，具有一歧管26，用以输送流体；流体腔14，设于歧管26的一侧，用以容纳该流体；一喷孔18，设于流体腔14表面，用以供该流体喷出；以及一喷射元件20，22，设于喷孔18的周围。然而，硅晶片为一具有方向性的各向异性结晶材料，因此，在蚀刻时会产生各方向蚀刻结果不同的现象。请参见图2a与图2b，说明硅晶片进行蚀刻时的现象。图2a为一硅晶片结构500，其表面为{100}的晶格方向，且具有一抗蚀刻层510，抗蚀刻层510上具有一开口，使蚀刻液(未图示)可对硅基材520进行蚀刻。若以蚀刻液，例如一氢氧化钾(KOH)蚀刻液，对硅晶片500进行一各向异性蚀刻时，由于该氢氧化钾蚀刻液对硅基材520上各晶面的蚀刻速率不同，在方向具有较快的蚀刻速度，因此在蚀刻后，会在硅基材520表面产生与原{100}面夹角θ＝54.74度的晶格方向{111}的斜面522、524，而造成空间上的损失。请再参见图2b，其显示另一硅晶片进行蚀刻的例子。图2b中的硅晶片500与图2a中的硅晶片500不同之处在于，图2b的抗蚀刻层510具有不同的开口图形，因此造成硅基材520蚀刻结果不同，而产生不同晶格方向的斜面，例如图2b中晶格方向{111}的斜面526以及晶格方向{112}的斜面528。由上述硅晶片的蚀刻现象可得知，图1中的现有流体喷射装置10，在以各向异性蚀刻的方式来制造歧管26与流体腔14时，由于各向异性蚀刻的制作工艺对于不同晶格方向有不同的蚀刻速度，因此如图3a所示，在对硅基材38进行蚀刻以产生流体腔14的制作工艺中，势必也会对隔开流体腔14的间隔部30基材部分产生过蚀刻的现象，造成流体腔长度与设计上有差异。如此，就使用上而言，不但可能增加各流体腔14间的相互干扰(Cross talk)，同时若间隔部30基材部分产生过蚀刻较为严重，而如图3b所示，出现蚀刻尖角31时，会在蚀刻尖角31产生应力集中效应，对结构的强度及使用寿命上都会造成直接的影响。特别是当流体喷射装置10结构尺寸越小时，此一现象就更为严重，故在制造高精度的流体腔14时就会受到限制。由于流体喷射装置的设计基于未来趋势的要求，必须朝向装置小型化与高精度的方向加以改进，因此必然受限于上述各向异性蚀刻制作工艺所产生的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对流体喷射装置的制作工艺设计加以改变，通过蚀刻互补或离子注入等方法来避免流体腔间隔部的过蚀刻现象，因而可应用在打印染机喷墨头、燃油喷射装置或是生物医学系统等领域的流体喷射装置制造，解决现有流体喷射装置在各向异性蚀刻制作工艺所产生的问题。本专利技术的第一形态是提供了一种，其中该流体喷射装置用以喷射流体，且具有多个流体腔以及用以分隔流体腔的多个间隔部，而间隔部具有一特定几何形状。本专利技术第一形态的包括下列步骤提供一基材；提供一掩模，具有一互补图案；在该基材上涂覆(coating)一光致抗蚀剂层；在该光致抗蚀剂层上转移该互补图案，而决定多个未蚀刻间隔部，该各未蚀刻间隔部具有大于该特定几何形状的互补几何形状；以及对该基材进行蚀刻(etching)，使该基材经蚀刻后构成具有该特定几何形状的该各间隔部。上述第一形态的中，转移互补图案于光致抗蚀剂层上的步骤可还包括下列步骤通过该掩模对该光致抗蚀剂层进行曝光；以及对该光致抗蚀剂层进行显影，而于该光致抗蚀剂层上形成多个未蚀刻间隔部。互补几何形状可为将特定几何形状沿基材的至少一晶格方向增加面积而构成的形状。另外，本专利技术的第二形态揭示一种，其中该流体喷射装置用以喷射流体，且具有多个流体腔以及用以分隔流体腔的多个间隔部，而该各间隔部具有一特定几何形状。本专利技术的第二形态的包括下列步骤提供一基材；对基材上预定的间隔部区域进行离子注入(ion implanting)；以及对基材进行蚀刻，使基材经蚀刻后构成具有特定几何形状的间隔部。上述第二形态的中，离子注入步骤可采用硼离子、磷离子或砷离子其中之一者进行注入。另外，本专利技术的第三形态揭示一种，其中该流体喷射装置用以喷射流体，且具有多个流体腔及用以分隔流体腔的多个间隔部，而间隔部具有一特定几何形状。本专利技术第三形态的包括下列步骤提供一基材；提供一掩模，其具有一图案；在基材上涂覆一光致抗蚀剂层；在光致抗蚀剂层上转移图案，而形成多个间隔形状，该各间隔形状大于特定几何形状；以及对基材进行蚀刻，使基材经蚀刻后形成具有特定几何形状的间隔部，且间隔部还至少具有一突出部，用以防止于喷射时相邻流体腔产生相互干扰(cross talk)的现象。上述第三形态的中，转移图案于光致抗蚀剂层上的步骤可还包括下列步骤通过该掩模对该光致抗蚀剂层进行曝光；以及对该光致抗蚀剂层进行显影，而在该光致抗蚀剂层上形成多个未蚀刻间隔部。互补几何形状可为将特定几何形状沿基材的至少一晶格方向增加面积而构成的形状。本专利技术的中，流体喷射装置可还包括一流体储存槽，用以储存流体；一歧管，连接流体储存槽与流体腔，用以导引流体由流体储存槽分配至流体腔；多个加热装置，分别位于对应的流体腔，用以加热流体腔内的流体；一顶层结构，用以承载加热装置；以及多个喷孔，分别连接于流体腔，用以喷射流体腔内的流体。另外，基材可为具有单晶结构的材料或具有各向异性蚀刻性质的材料。蚀刻步骤则可采用湿式蚀刻方式(wet etching)。通过本专利技术的，可针对半导体制作工艺的流体喷射装置制作工艺，特别是在蚀刻制作工艺上加以改进，而提供小型化的高精度流体喷射装置结构，例如打印染机喷墨头制造时。同时，本专利技术可改善流体喷射现象，例如打印染机喷墨头进行喷墨中的相互干扰(Crosstalk)的现象会减少；且应用本专利技术可使高分辨率喷嘴在制造上更为容易，且对产品的使用寿命及良率上也可有大幅的提高。附图说明图1为现有流体喷射装置结构的示意图；图2a与图2b为现有硅晶片各向异性蚀刻的结构的示意图；图3a为图1中现有流体喷射装置结构的间隔部产生过蚀刻的示意图；图3b为图1中现有流体喷射装置结构的间隔部产生蚀刻尖角的示意图；图4为本专利技术第一形态的流体喷射装置制造的流程图；图5a与图5b为本专利技术一实施例的未蚀刻间隔部结构的互补几何形状的示意图； 图5c与图5d为图5b的结构进行蚀刻后的示意图；图6a与图6b为本专利技术另一实施例的未蚀刻间隔部结构的互补几何形状的示意图；图6c与图6d为图6b图的结构进行蚀刻后的示意图；图7a与图7b为本专利技术另一实施例的未蚀刻间隔部结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体喷射装置制造方法，其中该流体喷射装置用以喷射流体，且具有多个流体腔以及用以分隔该各流体腔的多个间隔部，而该各间隔部具有一特定几何形状，其中该流体喷射装置制造方法包括下列步骤： 提供一基材； 提供一掩模，具有一互补图案； 在该基材上涂覆（ｃｏａｔｉｎｇ）一光致抗蚀剂层； 将该互补图案转移在该光致抗蚀剂层上，而决定多个未蚀刻间隔部，该各未蚀刻间隔部具有大于该特定几何形状的互补几何形状；以及 对该基材进行蚀刻（ｅｔｃｈｉｎｇ），使该基材经蚀刻后构成具有该特定几何形状的该各间隔部。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李英尧，陈志清，
申请(专利权)人：明基电通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]