JP6171097B2 - 非平行アイランドエッチング - Google Patents

Description

微小電気機械（MEMS）装置やその他の装置にトレンチ（溝構造）、キャビティ（空胴）、及びその他の構造を形成するために、様々な材料除去技術が現在使用されている。既存の材料除去技術は、遅く、費用がかかり、かつ、制御が難しいものでありうる。

（不明）

例示的なフィルターの断面図である。 図１のフィルターを形成するための例示的な方法のフローチャートである。 図２の方法にしたがう図１のフィルターの構造を示す斜視図（または透視図）である。 例示的なフローディレクタの断面図である。 図６のフィルターを形成するために基板の非平行な面に形成されたエッチングアイランドの斜視図（または透視図）である。 別の例示的なフィルターの斜視図（または透視図）である。 図９のフィルターを形成するための例示的な方法のフローチャートである。 基板内におけるエッチング制御器の形成、及び、基板の非平行な面におけるエッチングアイランドの形成を示す基板の断面図である。 図７の方法にしたがって形成された例示的なフィルターの断面図である。 例示的なフローディレクタの断面図である。 本体内にエッチングアイランドを封入するための例示的な方法のフローチャートである。 図１１の方法にしたがってエッチングアイランドが封入された例示的な本体の断面図である。 図１２の本体の平面図である。 図１１の方法にしたがって形成された別の例示的な本体の断面図である。

図１は、例示的なフィルター２０の断面図である。後述するように、フィルター２０は、小型のフィルター装置として機能するのに好適である。フィルター２０は、基板２２、フィルター通路２４、２６、及び、金属製のエッチングアイランド（以下、「金属エッチングアイランド」または「金属アイランド」ともいう）３４、３６を備えている。

基板２２は、金属エッチングアイランド３４、３６が配置されている基板２２が溶液にさらされているときに、金属エッチングアイランド３４、３６が基板２２内にエッチングする（すなわちエッチングによって進入する）ように、金属エッチングアイランド３４、３６と反応する性質を有する材料の層もしくはブロックを備えている。１実施例では、基板２２は、金属アシスト化学エッチング用に構成された金属アイランド３４、３６と反応する性質を有している。１実施例では、基板２２は、シリコン、ポリシリコン、シリコンゲルマニウム、窒化物、酸化物、ポリマー（重合体）、セラミック、金属、（元素周期表における）III-V族材料、または、それらの組み合わせを含む。

基板２２は、ブロックとして示されているが、層またはその他の任意の構造を備えることができる。基板２２は、微小電気機械（MEMS）装置やプリントヘッドやその他のデバイス（ないし装置）に使用される構造を備えることができる。基板２２は、単一のブロックまたは層として示されているが、基板２２は、互いに位置決めされているかまたは互いに接合された１以上の層またはブロックを含むことができる。たとえば、基板２２を、互いに結合された複数の基板から構成することができ、その場合、該複数の基板は、同じまたは異なる結晶方位を有することができる。

フィルター通路２４、２６は、基板の非平行な（すなわち平行でない）面もしくは表面４２、４４から基板２２内に延びる多孔質通路をそれぞれ備えている。フィルター通路２４、２６は、液体や気体などの流体をフィルタリング（濾過）し、また、２相流濾過（two+phase flow filtration）機能を提供することができる。図示の例では、フィルター通路２４、２６は、互いに垂直である表面４２、４４から基板２２内へと延びている。他の実施例では、表面４２、４４を互いに対して斜めの角度を有するようにすることができる。

図示の例では、フィルター通路２４、２６は、表面４２に入口２８を有しかつ表面４４に出口３０を有する連続する（すなわちひとつながりの）湾曲ないし折れ曲がったフィルター通路４９を形成するように互いに交差している。この結果、フィルター２０は、流体の流れをフィルタリングするだけでなく、流体の流れの方向を変える。いくつかの実施例では、通路４９は基板２２内で湾曲ないし折れ曲がっているので、フィルター通路４９の一部分は、基板２２の第１の方向にまたは第１の寸法（もしくは次元）に沿って延びる中心線を有し、通路４９の他の部分は、基板２２の第２の方向にまたは第２の寸法（もしくは次元）に沿って延びる中心線を有する。その結果、フィルター通路４９の全長を、基板２２の一方の側からその反対側まで単純に伸びるフィルタリングファセット（フィルター通路形態）に比べて長くすることができる。フィルター通路４９の全長はより長いので、フィルター通路４９は、よりコンパクトな省スペース方式でより高いフィルタリング作用を提供することができる。

図示の例では、フィルター通路２４、２６の各々は、基板２２内の閉塞端部５０において行き止まりとなって終了しており、基板２２の閉塞端部５０は、通路２４、２６のそれぞれの直線状部の端部においてキャップ（蓋）を形成する。フィルター通路２４、２６は、それぞれ、互いを横切って延びるものとして図示されているが、他の実施例では、フィルター通路２４、２６のそれぞれが、他方のフィルター通路内でまたは他方のフィルター通路の内側の側面で終わるようにしてもよい。このような実施例では、フィルター通路２４、２６は、基板２２を貫通して延びるのではなく、基板２２の内部で終了するので、基板２２は、フィルター通路４９の全体にわたってより高い構造的完全性及び安定性をもたらす。さらに他の実施例では、フィルター通路２４、２６の一方または両方が選択的に基板２２を貫通して延びることができる。いくつかの実施例では、そのようなフィルター通路２４、２６の開口端を封止し、または該開口端に蓋（キャップ）をし、またはその他のやり方で該開口端を塞いで、入口２８から入った全ての流体の流れを出口３０へと導くようにすることができる。

フィルター通路２４、２６の各々は、相互接続された孔３８を含み、それらの穴３８は、金属アイランド３４、３６と溶液（金属アイランド３４、３６及び基板２２は該溶液にさらされている）との化学反応の結果としてエッチングされる。１実施例では、フィルター通路２４、２６及び孔３８のサイズ、直径、または最大寸法は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であり、公称１００ｎｍである。この結果、フィルター通路２４、２６は、MEMS装置で使用されるような小型のフィルタリング装置に好適である。他の実施例では、フィルター通路２４、２６及び孔３８は、他のフィルタリング特性を有することができる。

金属アイランド３４、３６は、フィルター通路２４、２６の中にフィルター通路２４、２６に沿ってエッチングアイランドすなわち金属のポケットを備えている。金属アイランド３４、３６は、金属アシストエッチング液にさらされているときに、基板２２と（化学）反応して基板２２をエッチングする性質を有する金属もしくは他の材料でできている。１実施例では、金属アイランド３４、３６は、フッ化水素酸及び過酸化水素の溶液内で反応して基板２２をエッチングする金属触媒もしくはその他の金属から構成される。使用できる金属の例には、限定はしないが、銀、白金、ルテニウム、プラチナ、パラジウム、モリブデン、クロム、銅、タンタル、チタン、金、イリジウム、及びそれらの混合物もしくは合金が含まれる。

金属アイランド３４、３６は、金属アイランド３４、３６の特性、フィルター２０の形成中のそれらの金属アイランドの該エッチング液との反応速度、及び、金属アイランド３４、３６が該エッチング液にさらされる前の基板２２の外面における金属アイランド３４、３６のサイズ及び分布に基づいて、大きさが決められて基板２２内に隔置される。１実施例では、他の金属アイランド３４、３６と一体化されていない基板２２内の金属アイランド３４、３６のサイズ／直径分布は、（流体通路２４、２６の中心線に垂直な方向に測定して）約１０ｎｍと約２００ｎｍの間にある。１実施例では、金属アイランド３４、３６は、基板上／基板内において、基板体積の２５%〜７５%の密度を有する。１実施例では、金属エッチングアイランド３４、３６は、表面４２上において金粒子などのエッチング材料から構成され、エッチング前には、５０μｍ未満のサイズ／直径を有し、隣接するアイランド間の間隔は１０ｎｍ〜２０００ｎｍの間である。１実施例では、金属エッチングアイランド３４、３６は、表面４２上に大きなグループをなすように形成され、その場合、アイランド３４、３６のそのようなグループは、２０μｍ〜５０μｍの間の距離だけ互いから隔置される。そのようなサイズ及び密度は、フィルタリング特性を向上させるためのフィルター通路２４、２６の形成を容易にする。他の実施例では、金属アイランド３４、３６は、他のサイズ及び密度を有することができる。

１実施例では、流体通路２４、２６のフィルタリング特性及び孔３８のサイズまたは相互接続が通路２４、２６間で異なるように、フィルター通路２４、２６は、金属アイランド２４、２６に対して、異なる金属アイランドのサイズ、異なる金属アイランドの密度または異なる材料を用いて形成される。その結果、フィルター通路２４、２６は、異なるフィルタリング機能を提供する。さらに他の実施例では、孔３８のサイズまたは相互接続における流体通路２４、２６のフィルタリング特性が実質的に同じになるように（または、流体通路２４、２６のフィルタリング特性及び孔３８のサイズまたは相互接続が実質的に同じになるように）、フィルター通路２４、２６は、同じもしくは実質的に同じである、金属アイランドのサイズ、金属アイランドの密度及び/または材料を用いて形成される。

１実施例では、多孔質のフィルター通路２４、２６内を移動する（またはそれらの通路内の）金属アイランド３４、３６はフィルター２０に留まることができる。そのような金属アイランド３４、３６は、フィルター２０の供給元またはソースを識別し、及び/または、異なるフィルター通路２４、２６のフィルタリング特性を識別し、及び/または、特定のフィルター２０のバッチ番号または製造年月日を識別する（サインなどの）識別情報として機能することができる。その後、移動した（または含まれている）それらの金属エッチングアイランド３４、３６の組成を分析することによって、上記の（サインなどの）識別情報を読み取ることができる。

図２は、フィルター２０を形成するための例示的な方法１００を示すフローチャートである。図３は、フィルター２０の構造を示す斜視図である。図２のステップ１０２によって及び図３に示されているように、エッチングアイランドを形成する金属エッチングアイランド３４、３６は、基板２２の外面４２上に形成される。図示の例では、そのようなエッチングアイランド３４、３６は、基板２２の表面４２、４４のいくつかの場所にあるパターンで、または、基板２２の表面４２、４４の選択された部分上に配置ないし堆積され、これによって、下にある（破線で示されている）フィルター通路２４、２６をその後形成できるようにする。１実施例では、表面４２上のエッチングアイランド３４、３６は、約１０ｎｍと約２００ｎｍの間の（表面４２に平行な方向に測定された）サイズ／直径分布を有する。１実施例では、金属エッチングアイランド３４、３６は、表面４２において金粒子などのエッチング材料から構成され（または該エッチング材料を含み）、エッチング前には、５０μｍ未満のサイズ／直径を有し、隣接するアイランド間の間隔は１０ｎｍ〜２０００ｎｍの間である。１実施例では、金属エッチングアイランド３４、３６は、表面４２上に大きなグループをなすように形成され、その場合、アイランド３４、３６のそのようなグループは、２０μｍ〜５０μｍの間の距離だけ互いから隔置される。そのようなサイズ及び密度は、フィルタリング特性を向上させるためのフィルター通路２４、２６の形成を容易にする。他の実施例では、金属アイランド３４、３６は、他のサイズ及び密度を有することができる。上記したように、１実施例では、エッチングアイランド３４、３６が、異なる速度でかつ別様にエッチングして、南側（下側）に形成されるフィルター通路２４、２６が異なるフィルタリング特性を有するように、エッチングアイランド３４、３６は、金属アシストエッチング液と別様に反応するような特性を有する。

１実施例では、エッチングアイランド３４、３６は、数秒〜５分の時間範囲の間１００Ｗ〜２００Ｗの範囲の電力でスパッタすることによって表面４２に形成される。かかるスパッタ中の温度は、周囲温度（たとえば室温や大気温度）〜２５０℃の範囲内にある。スパッタ中の圧力は、1E-07トル（１０^−７トル）から1E2トル（１０^２トル）の範囲内にある。さらに他の実施例では、かかるスパッタのパラメータを変えることができる。さらに他の実施例では、インクジェット印刷などの他の堆積（ないし蒸着）技術を用いて、エッチングアイランド３４、３６を、表面４２上に配置ないし堆積させることができ、または、その他のやり方で表面４２上に形成することができる。いくつかの実施例では、表面４２におけるエッチングアイランド３４，３６のパターン形成は、マスキングを用いて達成される。

図２のステップ１０４によって示されているように、また、図３にさらに示されているように、金属アイランド３４、３６が表面４２、４４上に形成され、または、その他のやり方で表面４２、４４上に配置ないし堆積されると、エッチングアイランド３４、３６は、エッチング液４８にさらされて、（図１に示されている）相互接続された孔３８からなるフィルター通路２４、２６が形成される。図示の例では、表面４２、４４に金属アイランド３４、３６が配置されないし堆積した基板２２は、エッチング液４８の槽内へと降ろされて、エッチングアイランド３４、３６による孔３８の金属アシスト化学エッチングが開始される。図示の例では、エッチング液４８は、フッ化水素酸（HF）及び過酸化水素（H₂O₂）から構成され、エッチングアイランド３４、３６と反応する。他の実施例では、エッチング液４８は、金属アシストエッチングを容易にする塩酸（HCL）及び過酸化水素（H₂O₂）などの他の流体もしくは液体から構成されることができる。他の実施例では、他のやり方で、エッチングアイランド３４、３６をエッチング液４８にさらすことができる。エッチングアイランド３４、３６が基板２２中に十分にエッチングする（すなわち十分な深さまでエッチングする）と、基板２２はエッチング液４８から取り出される。１実施例では、基板２２は、エッチングストップまたは抑止用クエンチにさらされる。たとえば、基板２２を、脱イオン水のクエンチにさらすことができる。

１実施例では、かかるエッチングは周囲温度（たとえば室温）で実行される。いくつかの実施例では、エッチング速度またはエッチング特性を向上させ、または、他のやり方でエッチング速度またはエッチング特性に影響を与えるために、該エッチングを、周囲温度より高い温度でエッチング液４８を用いて（または周囲温度より高い温度のエッチング液４８を用いて）行うことができる。１実施例では、基板２２のエッチングは、攪拌しながら行われる。別の実施例では、かかるエッチングを静止槽内で行うことができる。特定のエッチング速度を提供するために、エッチング液４８の配合ないし調合を変えることができる。たとえば、過酸化水素とフッ化水素酸と水の比は、特定のエッチング速度に依存しうる。アイランド３４、３６によるエッチング中に、この比を調節することができる。

図４は、フローディレクタ（流れ誘導器）２２０の断面図である。フローディレクタ２２０は、内部の孔３８が除去されて、フィルター通路２４、２６の代わりに、それぞれ、開いた流路（開口のある流路）２２４、２２６が形成されている点を除いて、フィルター２０と同様である。フィルター通路２４、２６と同様に、流路２２４、２２６は、基板２２の表面４２に入口２２８を有し、基板２２の表面４４に出口２３０を有する連続する流路２４９を形成している。

フローディレクタ２２０は、フローディレクタ２２０の形成が、孔３８を形成する内部多孔質材料を除去する追加のステップを含む点を除いて、図２に示されている方法１００に関して述べたフィルター２０の形成と同様のやり方で形成される。１実施例では、基板２２は、基板２２をエッチングするエッチング液にさらされる。基板２２内に孔３８を形成する該材料の多孔性に起因して、孔３８を形成する該材料は、基板２２の孔のない固体領域に比べて速い速度で選択的ないし優先的にエッチングすなわち進行する。その結果、流路２２４、２２６及び流路２４９は、エッチングアイランド３４、３６によって形成された最初の多孔質通路と実質的に同じ形状を有する。他の実施例では、他のやり方で、孔３８を形成する該材料が除去される。

図５及び図６は、図２に示されている方法１００の別の例示的な実施例を示す。図５及び図６は、フィルター２０の別の例示的な実施例であるフィルター３２０の構造（ないし形成）を示している。完全な状態であるフィルター３２０を図示している図６に示されているように、フィルター３２０は、フィルター３２０が、（上記の）フィルター通路２４、２６に加えて、フィルター通路３２７及びエッチングアイランド３３７を備えている点を除いてフィルター２０と同様である。フィルター通路２４、２６は、基板２２の表面４２、４４から延びている。フィルター通路３２７は、基板２２の表面４５から延びており、表面４５は、表面４２と表面４４の各々とは非平行であり（すなわち平行ではなく）、かつ、表面４２と表面４４の各々に名目上垂直である。フィルター通路２４、２６と同様に、フィルター通路３２７は、相互接続した孔３８を有する多孔質領域から構成され、流体はフィルタリングされているときに該孔３８を通って流れることができる。該通路３２７のそれらの孔は、（図５に示されている）エッチングアイランド３３７のエッチングによって形成される。流路２４、２６をそれぞれ形成するエッチングアイランド３４、３６と同様に、エッチングアイランド３３７は、多孔質領域内に留まって、フィルター３２０の（サインなどの）識別情報として機能する。

フィルター通路２４、２６及び３２７は、入口２８と一対の出口３０、３３０を有する複合したフィルター通路すなわちフィルター通路３４９全体を形成する。別の実施例では、フィルター３２０は、一対の入口３０、３３０及び１つの出力部（出口）２８を備えることができる。フィルター３２０は、基板２２の体積のより大きな部分（割合）を使うことによって、流体のフィルタリングを容易にする。フィルター３２０は、フィルター通路２４内の第１の段階における液体または流体のフィルタリングを容易にし、及び、フィルター通路２６、３２７の一方に該流体の流れを分配することを容易にする。この場合、該流体を、別様にフィルタリングすることができ、及び、フィルタリングされた流体のそれぞれ異なる受取人もしくは消費者に送ることができる。１実施例では、フィルター通路２４、２６及び３２７のフィルタリング特性を、異なる孔密度及び孔サイズ等に起因して互いに異なるものとすることができる。さらに他の実施例では、フィルター通路２４、２６及び３２７のフィルタリング特性は、類似の孔サイズまたは孔密度を有することができるが、基板２２内のそれらの孔の長さが異なることに起因して、異なるフィルタリング特性を有することができる。

図５は、フィルター通路２４、２６及び３２７を形成する対応する多孔質領域のエッチングを開始するために、基板２２を（図３に示されているように）エッチング液４８にさらす前に、基板２２の表面４２、４４及び４５にエッチングアイランド３４、３６及び３３７を（あるパターンで）形成した状態を示している。図５に示されているように、エッチングアイランド３３７は、表面４２と表面４４の各々に対して非平行でかつ名目上垂直な表面４５上に配置ないし堆積される。エッチングアイランド３４、３６と同様に、エッチングアイランド３３７は、エッチング液４８と反応して、基板２２内へと基板２２を通って基板２２をエッチングする。１実施例では、エッチングアイランド３３７は、エッチングアイランド３４、３６を形成する材料と同じ材料から構成される。他の実施例では、エッチングアイランド３３７は、エッチングアイランド３４、３６とは異なるエッチング材料または異なる金属から形成される。１実施例では、エッチングアイランド３４、エッチングアイランド３６またはエッチングアイランド３３７のうちの１以上の組成及び/またはサイズ及び/または密度を互いに異ならせて、フィルター通路２４、２６及び３２７（のうちの２以上）が、互いに異なる長さを有し、及び/または、互いに異なる孔密度を有し、及び/または、互いに異なる孔サイズを有するようにして、互いに異なるフィルタリング特性を有するようにすることができる。

破線で示されているように、その後、基板２２が、たとえば（図３に示されているように）エッチング液４８の槽に浸される（たとえば沈められる）ことによって、エッチング液４８にさらされると、流路２４、２６及び３２７を形成する多孔質領域は、非平行な側面の各々から同時に形成すなわちエッチングされて、製造時間が短縮される。図示の例では、そのような多孔質領域のエッチングは、図６に示されているように、フィルター通路２４、２６及び３２７の多孔質領域が基板２２内で交差するまで継続することが可能である。そのように交差した時点で、基板２２を、クエンチ用脱イオン水の槽などのエッチングストップ用液体に浸すかまたは他のやり方でさらすことができる。

図示の例では、フィルター通路２４、２６及び３２７の各々は、基板２２内の閉塞端部において行き止まりとなって終了しており、この場合、基板２２の閉塞端部は、通路２４、２６のそれぞれの直線状部の端部においてキャップ（蓋）を形成する。フィルター通路２４、２６及び３２７は、それぞれ、互いを横切って延びるものとして図示されているが、他の実施例では、フィルター通路２４、２６のうちの他方のフィルター通路内でまたは他方のフィルター通路の内側の側面で終わるようにしてもよい。そのような実施例では、フィルター通路２４、２６、３２７は、基板２２を貫通して延びるのではなく、基板２２の内部で終了するので、基板２２は、フィルター通路３４９の全体にわたってより高い構造的完全性及び安定性をもたらす。さらに他の実施例では、フィルター通路２４、２６、３２７のうちの１以上が選択的に基板２２を貫通して延びることができる。いくつかの実施例では、そのようなフィルター通路２４、２６、３２７の開口端を封止し、または該開口端に蓋（キャップ）をし、またはその他のやり方で該開口端を塞いで、入口２８から入った全ての流体の流れを出口３０、３３０へと導くようにすることができる。

特定の実施例では、その後、フィルター通路２４、２６及び３２７を形成する多孔質領域を、エッチングまたは他の材料除去処理によって除去して、図４に示されている開いた流路（開口のある流路）に類似の開いた流路（開口のある流路）を形成することができる。いくつかの実施例では、基板２２を貫通する開いた流路を形成する代わりに、基板２２の複数の非平行な表面もしくは面から多孔質領域を形成することと、その後に、選択エッチングによってそれらの多孔質領域を除去することとを利用して、直交するそれぞれの面に沿って変わる３次元形状などの３次元形状を有する３次元構造を形成することができる。たとえば、エッチングアイランド３４、３６及び３３７によって形成された多孔質領域は、基板２２の外面に沿って延びて、基板２２の外面に沿った外側のチャンネル（通路）及び形状を形成することができる。外側の多孔質領域を除去することによって、基板２２の外側プロファイル（外形輪郭）を再形成して３次元構造を形成する。

図７は、図９に完全な状態で示されているフィルター４２０を形成するための例示的な方法４００を示すフローチャートである。ステップ４０２によって示されているように、最初に、エッチング阻止層（またはエッチング抑制層）またはエッチング制御器（またはエッチング制御機構。以下同じ）４７４、４７６が基板２２内に形成される。図８は、基板２２内のエッチング制御器４７４、４７６の構造を示す断面図である。エッチング制御器４７４、４７６は、エッチングアイランド３４、３６によるエッチングを遅らせ、または該エッチングに抵抗し、または該エッチングを阻止する材料の層を含む。エッチング制御器４７４は、エッチングアイランド３４に対向して、または、エッチングアイランド３４が配置されることになる表面４２の部分に対向して、基板２２内に形成される。エッチング制御器４７６は、エッチングアイランド３６に対向して、または、エッチングアイランド３６が配置されることになる表面４４の部分に対向して、基板２２内に形成される。この結果、エッチング制御器４７４は、エッチングアイランド３４によってエッチングされるフィルター通路４２４の部分の深さまたは長さを制限及び制御する。同様に、エッチング制御器４７６は、エッチングアイランド３６によってエッチングされるフィルター通路４２６の部分の深さまたは長さを制限及び制御する。このようにして、エッチング制御器４７４、４７６は、それぞれ、フィルター通路４２４、４２６の交差位置を制御してフィルター通路４４９を形成する。

図示の例では、エッチング制御器４７４、４７６はそれぞれ、埋め込まれた酸化物（埋め込み酸化物）などのエッチング阻止材料（またはエッチング抑制材料）の層を含んでいる。１実施例では、エッチング制御器４７４、４７６は、（図８において矢印４８１で概略的に表されている）基板２２のドーピング（基板２２に材料をドープないし注入すること）によって形成またはパターン形成された層を含む。他の実施例では、エッチング制御器４７４、４７６を、他の材料から形成することができ、及び、他のやり方で形成しまたは配置することができる。他の実施例では、基板２２のエッチングを制御するために、より少ないまたは追加のエッチング制御器を基板２２内に形成することができる。

図７のステップ４０４に示されているように、エッチングアイランド３４、３６が、図８に示すように、基板２２の非平行な面（すなわち平行でない面）４２、４４に形成される。図７のステップ４０６によって示されているように、表面４２、４４及びエッチングアイランド３４、３６が、（図３に示されている）エッチング液４８に同時にさらされて、（図９に示されている）フィルター通路４２４、４２６の多孔質領域が同時にエッチングされる。ステップ４０４、４０７を、それぞれ、ステップ１０２、１０４に関して述べたのと同様に実行することができる。

図１０は、フローディレクタ５２０の断面図である。フローディレクタ５２０は、内部の孔３８が除去されて、それぞれ、フィルター通路４２４、４２６の代わりに開いた流路５２４、５２６が形成されている点を除いて、フィルター４２０と同様である。フィルター通路４２４、４２６と同様に、流路５２４、５２６は、基板２２の表面４２に入口５２８を有し、基板２２の表面４４に出口５３０を有する連続する流路５４９を形成している。

フローディレクタ５２０は、フローディレクタ５２０の形成が、孔３８及びフィルター通路４２４、４２６を形成する内部多孔質材料を除去する追加のステップを含む点を除いて、図７に示されている方法４００に関して述べたフィルター４２０の形成と同様のやり方で形成される。１実施例では、基板２２は、シリコン（基板）２２をエッチングするエッチング液にさらされる。基板２２内に孔３８を形成する該材料の多孔性に起因して、孔３８を形成する該材料は、基板２２の孔のない固体領域に比べて速い速度で選択的ないし優先的にエッチングすなわち進行する。その結果、流路５２４、５２６及び流路５４９は、エッチングアイランド３４、３６によって形成された最初の多孔質通路と実質的に同じ形状を有する。他の実施例では、他のやり方で、孔３８を形成する該材料が除去される。

図１１は、図２に示されている方法１００の例示的な実施例である方法６００のフローチャートである。方法６００は、基板内に埋め込まれたまたは封入された金属製または導電性の領域を形成するのを容易にする。図１２及び図１３は、埋め込まれた金属製または導電性の層６２１を有する例示的な本体６２０を示す断面図である。ステップ６０２及び図１１に示されているように、最初に、（上記の）エッチングアイランド３４が、基板２２の表面４２に形成または配置ないし堆積される。

ステップ６０４によって示されているように、表面４２上のエッチングアイランド３４が、エッチング液４８の槽に基板２２を浸す（たとえば沈める）ことなどによって、（図３に示されている）エッチング液４８にさらされる。エッチングアイランド３４は、エッチング液４８と相互作用して、表面４２の内部及び基板２２の内部へとエッチングして、孔３８を有する多孔質領域６２４を形成する。１実施例では、エッチングアイランド３４が基板２２中にエッチングする（すなわちエッチングによって入り込む）深さは、基板２２がエッチング液４８にさらされる時間を制御することによって制御され、この場合、エッチングは、基板２２を、脱イオン水クエンチなどのエッチングストップにさらすことによって終わる。他の実施例では、エッチングアイランド３４が基板２２中にエッチングする（すなわちエッチングによって入り込む）深さは、エッチング制御器４７４、４７６に関して述べた埋め込まれたエッチング阻止層またはエッチング制御器を用いて制御される。

ステップ６０６によって示されているように、（クロスハッチングによって概略的に表されている）封入材料６２９が、多孔質領域６２４の相互接続された孔３８を通って、エッチングアイランド３４を封入する。１実施例では、封入材料６２９は、ポリマーなどの誘電材料（誘電体）から構成される。別の実施例では、封入材料６２９を、エッチングアイランド３４に電気的に結合するための導電性材料から構成することができる。１実施例では、該封入材料は、エッチングアイランド３４を覆って封入するために孔３８を通って流れることができるための粘性を有する。１実施例では、該封入材料は、多孔質領域６２４の孔３８を充填する。１実施例では、金属から形成された、封入されたエッチングアイランド３４は、基板２２内に封入された（すなわち埋め込まれた）ままとなって、基板２２及び本体６２０を識別するための（サインなどの）識別情報を提供し、または、内部の導電性構造として機能する。その後、封入されたエッチングアイランド３４によって提供された該内部の導電性構造を、基板２２に加えられるエッチングまたは他の材料除去技術によって露出させることができる。

図１４は、本体６２０の別の例示的な実施例である本体７２０を示す断面図であり、金属エッチングアイランド３４が基板２２内に封入されている。本体７２０は、本体６２０に類似しており、２つの封入材料層が多孔質領域６２４を通ってエッチングアイランド３４を封入する点を除いて、方法６００による本体６２０と同様のやり方で形成される。エッチングアイランド３４が基板２２内へとエッチングして多孔質領域６２４を形成した後、（クロスハッチング７３９によって概略的に表されている）第１の封入材料７３９を多孔質領域６２４に通してエッチングアイランド３４を覆って封入するとともに、封入されているアイランド３４に隣接して延びる多孔質領域６２４を充填する。その後、（クロスハッチング７４１によって概略的に表されている）第２の封入材料７４１が、多孔質領域６２４を通って、封入材料７３９の上の孔３８を充填する。１実施例では、封入材料７３９は、導電性金属などの導電性材料から構成され、この場合、封入材料７４１は、封入されているアイランド３４及び封入材料７３９によって形成された埋め込まれた導電性領域を選択的に（電気的に）絶縁するための誘電材料から構成される（または該誘電材料を含んでいる）。

本開示を例示的な実施形態に関して説明したが、当業者には、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、形態及び細部を変更できることが理解されよう。たとえば、異なるいくつかの例示的な実施形態を、１以上の利点を提供する１以上の特徴を含むものとして説明したが、説明した例示的な実施形態または他の代替実施形態において、説明したそれらの特徴を互いに交換することができること、または互いに組み合わせることができることが考慮されている。本開示の技術は比較的複雑であるので、該技術における全ての変化を予測できるわけではない。例示的な実施形態に関して説明され、かつ添付の特許請求の範囲に記載されている本開示は、可能な限り広義であることが明確に意図されている。たとえば、特に明示されていない限り、単一の特定の要素を記述している請求項に係る発明は、複数のそのような特定の要素もカバーしている。

Claims (14)

1. 基板の第１の面及び第２の面にエッチングアイランドを形成するステップであって、該第１の面と該第２の面は非平行である、ステップと、
   前記基板の前記第１の面から内部に延びる第１の多孔質領域及び前記第２の面から内部に延びる第２の多孔質領域を同時に形成するために、前記第１の面と前記第２の面を、前記エッチングアイランドと反応する溶液に同時にさらすステップと、
   前記基板内にエッチング制御器を形成するステップ
   を含み、
   前記エッチング制御器は、前記基板内で前記エッチングアイランドと相互作用しているときに前記エッチングアイランドのエッチング速度を調節することからなる、方法。
2. 前記第１及び第２の多孔質領域は相互接続された孔を含む、請求項１の方法。
3. 前記第１の多孔質領域と前記第２の多孔質領域を相互接続して、前記基板を貫通するフィルター通路を形成するステップを含む、請求項１または２の方法。
4. 前記第１の面に形成されたエッチングアイランドは、前記溶液にさらされているときに第１のエッチング速度を有し、前記第２の面に形成されたエッチングアイランドは、前記溶液にさらされているときに前記第１のエッチング速度とは異なる第２のエッチング速度を有する、請求項１〜３のいずれかの方法。
5. 前記エッチング制御器はエッチング抑制剤を含む、請求項１〜４のいずれかの方法。
6. 前記基板内に前記エッチング制御器を形成する前記ステップは、前記基板にドープするステップを含む、請求項１〜４のいずれかの方法。
7. 前記基板を前記溶液に浸すステップを含む、請求項１〜６のいずれかの方法。
8. 前記第１及び第２の多孔質領域を除去するステップをさらに含む、請求項１〜７のいずれかの方法。
9. 前記基板の第３の面にエッチングアイランドを形成するステップであって、該第３の面は、前記第１の面と非平行であり、かつ、前記第２の面と非平行である、ステップと、
   前記第１の多孔質領域、前記第２の多孔質領域、及び前記第３の面から内部に延びる第３の多孔質領域を同時に形成するために、前記第１の面と前記第２の面を、前記エッチングアイランドと反応する溶液に同時にさらす前記ステップに代えて、前記第１の面と前記第２の面と前記第３の面を、前記エッチングアイランドと反応する溶液に同時にさらすステップ
   をさらに含む、請求項１の方法。
10. 前記第１、第２及び第３の多孔質領域を除去するステップをさらに含む、請求項９の方法。
11. 基板上に導電性金属からなるエッチングアイランドを形成するステップと、
    前記エッチングアイランドが前記基板内へとエッチングして、前記基板内に埋め込まれた金属化領域を形成するように、前記基板を、前記エッチングアイランドと反応する溶液にさらすステップと、
    前記埋め込まれた金属化領域を封入するステップ
    を含む方法。
12. 基板と、
    前記基板の第１の面から前記基板内に延びる複数の孔からなる第１の領域と、
    前記基板の第２の面から前記基板内に延びる複数の孔からなる第２の領域であって、前記第２の面は前記第１の面と非平行である、第２の領域と、
    前記第１の領域内及び前記第２の領域内の金属アイランド
    を備え、
    前記金属アイランドは、前記第１の領域内及び前記第２の領域内に封入されていることからなる、装置。
13. 前記基板の第３の面から前記基板内に延びる複数の孔からなる第３の領域をさらに備え、前記第３の面は、前記第１の面と非平行であり、かつ、前記第２の面と非平行である、請求項１２の装置。
14. 前記第１の領域は前記第１の面から内部に第１の深さまで延び、前記第２の領域は前記第２の面から内部に前記第１の深さとは異なる第２の深さまで延びる、請求項１２または１３の装置。

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